(57)【要約】【課題】投射型表示装置の光学ユニットにおいて、合成プリズムへライトバルブ保持部材の取り付ける際に、小型であり、かつ、接着強度を上げることにより、信頼性に優れた光学ユニットを提供する。【解決手段】光源からの光を変調するライトバルブと、ライトバルブからの光を合成する合成プリズムを有し、合成プリズムからの光を投射する投射型表示装置であって、ライトバルブを合成プリズムの各面に平行になるように保持するライトバルブ保持部材に、合成プリズムの対向する面の方向に向き、合成プリズムと対向する面の長方形の四隅にあたる位置に突起部を設ける。一方、直方体形状の合成プリズムに、直方体の角にあたる部分に三角形状の切り欠き部を設ける。そして、合成プリズムとライトバルブ保持部材とを低温でかつ短時間で硬化する流動性の低い接着剤、例えば、紫外線硬化型接着剤により固定する。【選択図】図５
2009216867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、
前記光源からの光を変調するライトバルブと、
前記ライトバルブからの光を合成する合成プリズムと、
前記合成プリズムからの光を投射する投射部と、
前記ライトバルブを前記合成プリズムの各面に平行になるように保持するライトバルブ保持部材とを有し、
前記ライトバルブ保持部材は、前記合成プリズムの対向する面の方向に向き、前記合成プリズムと対向する面の長方形の四隅にあたる位置に突起部を有し、
前記合成プリズムには、直方体形状であって、直方体の角にあたる部分に三角形状の切り欠き部を設け、
前記合成プリズムと前記ライトバルブ保持部材とを接着剤により固定することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記接着剤は、低温でかつ短時間で硬化する流動性の低い接着剤であることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記接着剤は、紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記合成プリズムの切り欠き部に、紫外線反射膜または透過防止膜を形成することを特徴とする請求項３記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に係り、液晶パネルなどのライトバルブ素子を使用して、スクリーン上に映像を投影する表示装置であって、特に、光を合成するプリズムにライトバルブの保持材を保持する際の固定の仕方に特徴のある投射型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電球などの光源からの光を、液晶パネルなどのライトバルブにより映像信号に応じて画素毎の濃淡に変える光強度変調をおこなって、光学像を形成し、その光学像をスクリーンなどに映像として拡大投射する液晶プロジェクタ，背面投射型ディスプレイ装置等の投射型表示装置が知られている。
【０００３】
最近の投射型表示装置においては、光源からの光を光分離手段で複数色（例えば３色）に分光した光を、それぞれの色を担当するライトバルブ（代表的なものは、液晶パネルである）で変調した後に、合成プリズムによって複数色成分の光を合成し、投射レンズにて装置外部へと投射して映像として表示する。
【０００４】
このときに、合成プリズムとライトバルブとの間の位置関係は、３色などの複数成分が、ともに固定されている必要がある。すなわち、３枚の液晶パネルのうち、一つでも位置が移動してしまったような場合には、合成されて表示される映像に色ずれや焦点ずれが発生し、映像の品質を損なうことになる。
【０００５】
したがって、合成プリズムとライトバルブの相対的位置関係を安定的に保つために、従来より様々な方法が考案されてきた。
【０００６】
例えば、特許文献１には、合成プリズムとライトバルブの位置関係を保つために、ライトバルブ保持部材を、合成プリズムの上下面あるいは左右の二面にて固定して取り付ける技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１７５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以下、図９を用いて、従来技術に係る光学ユニット（プリズムブロック）における合成プリズムへのライトバルブ保持部材の取り付けについて説明する。
図９は、従来技術に係る光学ユニットにおける合成プリズムへのライトバルブ保持部材の取り付けについて説明する図である。
【０００９】
ライトバルブ保持部材８０１は、ライトバルブ８０２を保持している。図９（ａ）に示される取り付け方法では、合成プリズム８００の上下面の二面で、接着剤８１０により接着されて固定されている。これは、上記の特許文献１に示されている技術である。
【００１０】
また、図９（ｂ）に示される取り付け方法では、合成プリズム８００とライトバルブ８０２が対向する正面に二箇所あるいは三箇所、四箇所で接着剤８１０により、取り付けられて固定されている。
【００１１】
ところが、このような取り付け方法では、ライトバルブ保持部材８０１と合成プリズム８００とは、面接着しているために、せん断方向に対し接着強度は強いが引張方向に対し接着強度は弱いという問題があって、ライトバルブ８０２と合成プリズム８００の相対的な位置関係がずれるおそれがある。
【００１２】
また、図９（ａ）の取り付け方法では、光学ユニットが上下方向に大きくなり、図９（ｂ）では、光学ユニットの光を照射する方向に対して寸法が大きくなるという問題点がある。
【００１３】
また、ライトバルブ保持部材８０１と合成プリズム８００の取り付けにおいては、接着剤８１０として、紫外線を照射して硬化させる紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤を使うことが一般的である。
【００１４】
したがって、光学ユニットの製造工程において、接着剤８１０を塗布後に紫外線を照射する。そのため、接着の際に、効率よく紫外線を接着部に集光するとともに、紫外線による光学部品への被爆量を低減して、その損傷を防ぐ必要がある。
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、投射型表示装置の光学ユニットにおいて、合成プリズムへライトバルブ保持部材の取り付ける際に、小型であり、かつ、接着強度を上げることにより、信頼性に優れた光学ユニットを提供することにある。
【００１６】
また、紫外線硬化型接着剤に適した取り付け方法を提供することにより、紫外線の集光効率を上げやすく、かつ、紫外線照射による光学部品の損傷を防ぐことが容易な合成プリズムへライトバルブ保持部材の取り付け方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の投射型表示装置としては、光を出射する光源と、光源からの光を変調するライトバルブと、ライトバルブからの光を合成する合成プリズムと、合成プリズムからの光を投射する投射部と、ライトバルブを合成プリズムの各面に平行になるように保持するライトバルブ保持部材とを有する投射型表示装置であって、合成プリズムは、直方体形状であって、直方体の角にあたる部分に三角形状の切り欠き部を設ける。
【００１８】
また、ライトバルブ保持部材は、合成プリズムの対向する面の方向に向き、合成プリズムと対向する面の長方形の四隅にあたる位置に突起部を設ける。
【００１９】
そして、合成プリズムとライトバルブ保持部材とを低温でかつ短時間で硬化する流動性の低い接着剤、例えば、紫外線硬化型接着剤により固定する。
【００２０】
紫外線硬化型接着剤を用いるときには、切り欠き部に、紫外線反射膜または透過防止膜を形成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、投射型表示装置の光学ユニットにおいて、合成プリズムへライトバルブ保持部材の取り付ける際に、小型であり、かつ、接着強度を上げることにより、信頼性に優れた光学ユニットを提供することができる。
【００２２】
また、紫外線硬化型接着剤に適した取り付け方法を提供することにより、紫外線の集光効率を上げやすく、かつ、紫外線照射による光学部品の損傷を防ぐことが容易な合成プリズムへライトバルブ保持部材の取り付け方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る一実施形態を、図１ないし図８を用いて説明する。
【００２４】
先ず、図１ないし図４を用いて本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の全体の構造について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の外観を示す斜視図であり、図１（ａ）は、投射型表示装置の正面側、図１（ｂ）は背面側を示す図である。
図２は、図１に示した投射型表示装置１の内部の斜視図である。
図３は、光学エンジン部３００の斜視図である。
図４は、プリズムユニット３１０の斜視図である。
【００２５】
図１に示されるように、投射型表示装置１は、図１（ａ）のように、排気口２が投射レンズ１０と同じ方向、すなわち、正面側に面しており、吸気口３は、側面側に設けてある。その他、操作ボタン４は、投射型表示装置１の上面に配置されている。
【００２６】
投射型表示装置１は、操作ボタン４、あるいはリモコン（図示せず）により装置外部から操作して、動作させる。動作時には、投射レンズ１０より図示していないスクリーンなどに映像を投射して表示する。
【００２７】
図２に示されるように、投射型表示装置１の内部には、光学エンジン部３００が設けられている。光学エンジン部３００は、光源１００からの光を色分離部（図示せず）で３色（赤色、緑色、青色）に分離し、例えば、液晶パネル等のライトバルブ（図２には、図示せず）に照射し、ライトバルブによって形成された光学像を合成プリズム（図２には、図示せず）で合成している。そして、最終的に投射レンズ１０により、装置外部のスクリーン（図示せず）などに拡大投射して映像として表示する。
【００２８】
図３は、図２の視線方向で、光学エンジン部３００のみを取り出して図示したものである。図３に示されるように、投射レンズ１０には、プリズムユニット３１０に取付けられている。
【００２９】
図４に示されるように、プリズムユニット３１０は、プリズムブロック保持部材３８０とプリズムブロック３９０からなり、プリズムブロック３９０が、プリズムブロック保持部材３８０により固定保持されている。
【００３０】
次に、図５および図６を用いてプリズムブロック３９０の詳細について説明する。
図５は、プリズムブロック３９０の斜視図である。
図６は、ライトバルブ周辺部の分解斜視図である。
【００３１】
図５に示されるように、合成プリズム６００の三つの側面をとりかこむように各色成分を担当するライトバルブ３２０，３４０，３６０（ライトバルブ３６０は、ライトバルブ３２０の向こう側にあり、図５では見えていない）が、それぞれライトバルブ保持部材３３０，３５０，３７０（ライトバルブ３６０保持部材は、ライトバルブ３３０の向こう側にある保持部材であり、図５では図示していない）を介して取付けられている。この図５では、ライトバルブ保持部材３３０，３５０，３７０は、ポリカーボネート材などの熱可塑性高分子材料や金属のプレス材で形成されている。
【００３２】
なお、ライトバルブ３２０と合成プリズム６００との間には、図示していないが、偏光板４１０を配置している。他のライトバルブ３５０，３７０と合成プリズム６００との間にも、同様に偏光板が設けられている。
【００３３】
ここで、ライトバルブで画像を表示する仕組みを説明する。ライトバルブ３２０には、前記したように、光源１００からの光を色分離部において色分離された光（ここでは緑色）が照射される。このとき、図示しない偏光変換素子により偏光方向を一方向（ここではＳ偏光）に揃えた状態で入射するようにしている。ライトバルブ３２０においては、設定した画素に対応する部分では、偏光方向を回転する／しないの制御をおこなって、入射光の変調をおこなう。そして、偏光方向を回転した画素に対応する部分からの光はＰ偏光として出力される。ここで、偏光板４１０の透過軸をＰ偏光と一致するように配置することにより、ライトバルブ３２０で偏光方向が回転した画素部分の光のみが偏光板４１０を透過する。ライトバルブ３２０において、偏光方向が回転していない画素に対応する部分からの光は、Ｓ偏光の成分は、偏光板４１０に吸収される。
【００３４】
このようにして、偏光板４１０とライトバルブ３２０との組み合わせにより、ライトバルブの画素毎のオン／オフの制御動作が実現され、さらに、この画素毎の制御を組み合わせて１枚の光学像である画像（緑色）として表示することが可能となる。
【００３５】
ライトバルブ３４０においては、色分離部において色分離された光（ここでは赤色）が照射されるようにすることにより、赤色画像を表示し、また、図示していないライトバルブ３６０においては、色分離された光（ここでは青色）が照射されるようにして青色画像を表示するようにしている。
【００３６】
ライトバルブ３２０，３４０，３６０にて形成された画像は、合成プリズム６００内部のダイクロイックミラー面（図示せず）により実現される。ライトバルブ３２０から出力される緑色画像（光）は、合成プリズム６００内部のダイクロイックミラー面を透過して直進する。また、ライトバルブ３４０から出力される赤色画像（光）およびライトバルブ３７０から出力される青色画像（光）は、合成プリズム６００内のダイクロイックミラー面で直角に反射して、ライトバルブ３２０，３４０，３６０の配置されていない面方向（投射レンズ１０方向）に進む。このようにして、各ライトバルブ３２０，３４０，３６０からの映像を、合成プリズム６００により合成し、投射レンズ１０にて投射する。
【００３７】
図６に示すように、ライトバルブ３２０には、ライトバルブ保持部材３３０に取付けるための穴３２１が周辺部近傍の四箇所設けられており、ライトバルブ保持部材３３０には四箇所の穴３２１に対応する位置に凸部３３１が設けられている。また、ライトバルブ保持部材３３０には、合成プリズム６００に取付けるための突起部３３２,３３３,３３４,３３５が、四隅に設けられている。また、ライトバルブ保持部材３３０には偏光板４１０を固定するための溝３３６が設けられ、偏光板４１０を上部から挿入可能になっている。
【００３８】
次に、図７および図８を用いてライトバルブ保持部材３３０を合成プリズム６００に取り付ける方法について説明する。
図７は、合成プリズム６００の加工を示すための斜視図である。
図８は、紫外線硬化接着剤により、ライトバルブ保持部材３３０を合成プリズム６００に接着している様子を示す図である。
【００３９】
合成プリズム６００は、図７（ａ）に示されるように、二種類の異なった種類の底辺三角形を有する三角柱６１０,６１１を四つ張り合わせて、立方体または直方体形状にしたものである。
【００４０】
本実施形態では、図７（ａ）に示され合成プリズム６００に対して、図７（ｂ）に示されるように、角に八箇所の切り欠き部６０１,…,６０８を設ける。
【００４１】
そして、先ず、図６に示したライトバルブ３２０の穴３２１にライトバルブ保持部材３３０の凸部３３１を挿入し、接着剤を流し込み接着固定する。また、偏光板４１０をライトバルブ保持部材３３０の溝３３７に挿入後、図示しない接着剤等で固定保持する。他のライトバルブ３４０，３６０についても同様に、ライトバルブ３４０，３６０、および偏光板（図示せず）がそれぞれライトバルブ保持部材３５０，３７０に接着剤にて固定保持される。
【００４２】
上記のように、各ライトバルブ３２０，３４０，３６０の表示画像が合成プリズム６００により合成されて投射レンズから投射される。したがって、スクリーン上に投射された各表示映像を完全に一致させるためには、投射レンズ１０側から見て、３枚のライトバルブ３２０，３４０，３６０が相対的に同じ焦点位置、同じ画面位置にある必要がある。このために、合成プリズム６００周りにライトバルブを固定する際には、ライトバルブの位置合わせ調整（コンバージェンス調整）をおこなう必要がある。ここで、ライトバルブの位置がずれると、合成される映像が乱れることになるため、調整した位置で確実に固定されなければならない。
【００４３】
そこで、ライトバルブ保持部材３３０にライトバルブ３２０を接着固定した後、ライトバルブ保持部材３３０の位置を図示しない調整冶具などでコンバージェンス調整をおこなう。
【００４４】
合成プリズム６００の八箇所の切り欠き部６０１…に接着剤５００を塗布し、図８に示されるように、ライトバルブ保持部材の一つのライトバルブ保持部材３３００の四箇所の突起３３２,３３３,…を、取り付ける三角柱６１１ｂの切り欠き部６０１,…,６０４の対応する面に押し圧して、接着させる。
【００４５】
接着剤としては、低温でかつ短時間で硬化する流動性の低い接着剤である例えば紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤や低温硬化型エポキシ系接着剤などが好適に用いられ、紫外線硬化型接着剤のときには、接着剤を塗布後にＵＶを照射し、低温硬化型エポキシ系接着剤のときには、熱（低温）を与えることで接着剤を硬化させて固定させる。例えば、紫外線硬化型接着剤としては、以下の表１に示される組成の紫外線硬化型接着剤を使用すればよい。
【００４６】
【表１】
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なお、接着剤としては、これに限定されることなく、同等の効果を持つものを使用してもよい。
【００４７】
紫外線硬化型接着剤を用いるときには、図８に示されるように、紫外線を照射して接着剤５００を硬化させる。
【００４８】
他のライトバルブ保持部材３５０,３７０の接着についても同様である。
【００４９】
また、紫外線硬化型接着剤を用いるときには、切り欠き部６００,…,６０８に、接着剤を塗布する前に、紫外線反射膜、透過防止膜を形成することにより、合成プリズム６００の内部の紫外線を照射することによる損傷を防止すること手段を講じることができる。
【００５０】
以上のように、従来技術と比較して、本実施形態では、紫外線を照射する個所が小さいため、紫外線の集光効率をあげることができる。また、合成プリズム６００以外の他の光学部品に対する紫外線の照射による被爆量を低減することができ、紫外線を照射することによる損傷を最小限にすることができる。
【００５１】
また、本実施形態の取り付け方法では、従来技術に比べて、接着する個所が分散されるため、多軸方向に対して安定的に接着され、アンバランスが生じにくく、接着の強度化を図ることができる。
【００５２】
さらに、ライトバルブ保持部材３３０の四隅に、合成プリズム６００と接着するための突起部３３２,…,３３５を設けるだけでよく、成型は容易であり、従来のライトバルブ保持部材の取り付け方法より、プリズムユニット３１０を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の外観を示す斜視図であり、図１（ａ）  投射型表示装置の正面側、図１（ｂ）は背面側を示す図である。
【図２】図１に示した投射型表示装置１の内部の斜視図である。
【図３】光学エンジン部３００の斜視図である。
【図４】プリズムユニット３１０の斜視図である。
【図５】プリズムブロック３９０の斜視図である。
【図６】ライトバルブ周辺部の分解斜視図である。
【図７】合成プリズム６００の加工を示すための斜視図である。
【図８】紫外線硬化接着剤により、ライトバルブ保持部材３３０を合成プリズム６００に接着している様子を示す図である。
【図９】従来技術に係る光学ユニットにおける合成プリズムへのライトバルブ保持部材の取り付けについて説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…投射型表示装置、２…排気口、３…吸気口、４…操作ボタン、１０…投射レンズ、１００…光源、３００…光学エンジン部、３１０…プリズムユニット、３２０，３４０，３６０…ライトバルブ、３３０，３５０，３７０…ライトバルブ保持部材、３８０…プリズムブロック保持部材、３９０…プリズムブロック、３３２…上側アーム部、３３３…下側アーム部、３３４、３３５…穴、３３７，３３８…段差、４１０…偏光板、５００，５１０，５１１…接着剤、６００…合成プリズム。
【００５５】
８００…合成プリズム、８００…ライトバルブ保持部材、８０２…ライトバルブ、８１０…接着剤。
【図１】
2009216867.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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