專利名稱：投射型影像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用反射型液晶面板、在屏幕上投影影像的投射裝置，例如反射型液晶投影儀及反射型液晶背投儀等投射式影像顯示裝置和投射式影像顯示裝置用的光學(xué)單元。
背景技術(shù)：
以下說明使用了反射型液晶面板的反射型液晶投影儀的光學(xué)單元。從光源射出的非偏振光被偏振光變換元件變換成線偏振光后入射到起偏振鏡上。用起偏振鏡去除掉不需要的偏振光分量后入射到反射型液晶面板上。光按照影像信號(hào)被反射型液晶面板對(duì)每個(gè)像素調(diào)制偏振狀態(tài)，入射到檢偏振鏡上。根據(jù)來自各像素的出射光的偏振狀態(tài)決定對(duì)檢偏振鏡透射或反射的光量。如此得到的影像被投射透鏡放大投射，一般來說，將偏振光束分離器棱鏡(以后稱為PBS棱鏡)用作起偏振鏡和檢偏振鏡。PBS棱鏡具備電介質(zhì)多層膜面，用該膜面(以后稱為PBS膜)透過P偏振光，反射S偏振光。
在采用了PBS棱鏡作為檢偏振鏡的反射型液晶投影儀的結(jié)構(gòu)中，來自黑影像顯示時(shí)的PBS棱鏡的漏泄光依據(jù)以下的原理發(fā)生。不與主入射面平行的光線在透過PBS棱鏡或被PBS棱鏡反射時(shí)的S偏振光方向和P偏振光方向與該光線被反射型液晶面板反射并再入射到PBS棱鏡時(shí)的S偏振光方向和P偏振光方向不同。然而，由于在透過PBS棱鏡或被PBS棱鏡反射后的光線的偏振方向在再入射時(shí)也得以保持，所以與主入射面平行的光線在再入射時(shí)完全透過或反射，但不與主入射面平行的光線其偏振光的S偏振光分量被反射而P偏振光分量透過。因此，不與主入射面平行的光線產(chǎn)生漏泄光，成為黑影像時(shí)的光漏泄，亦即對(duì)比度降低的主要原因。
另外，也提出了在投射透鏡與十字形二向色棱鏡之間插入λ/4波長(zhǎng)片以使對(duì)比度提高的方法。
然而，如上所述，在采用了PBS棱鏡作為對(duì)上述反射型液晶面板的起偏振鏡和檢偏振鏡的結(jié)構(gòu)中，即使在為了防止在面板跟前對(duì)比度降低而應(yīng)用了1/4波長(zhǎng)片時(shí)，那種效果也是不完全的。波長(zhǎng)片具有波長(zhǎng)特性和角度特性，由于入射光線距設(shè)計(jì)中心波長(zhǎng)越遠(yuǎn)，并且入射角越大，其功能就越降低，所以因漏泄光不能完全被防止而降低了對(duì)比度。作為防止該漏泄光投射到屏幕上的方法，即使在PBS棱鏡與投射透鏡之間等配置偏振片，由于該漏泄光是與偏振片的透射軸方向相同的偏振光分量，故無法防止該漏泄光。
如果使用PBS棱鏡，在重量方面是不利的。進(jìn)而，當(dāng)使用光彈性系數(shù)低的玻璃材料作PBS棱鏡以使因雙折射引起的對(duì)比度的不均勻性不至發(fā)生時(shí)，由于這種PBS棱鏡的比重大故較重，且因流通量少而成本增高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于提供一種能解決上述問題而使用了小型輕巧及亮度、對(duì)比度、分辨率等圖像品質(zhì)性能良好的反射型影像顯示元件的投射型影像顯示裝置。
為了解決上述課題，本申請(qǐng)是一種采用發(fā)射光的光源單元；形成隨影像信號(hào)變化的光學(xué)圖像的光閥裝置即3個(gè)反射型影像顯示元件；把來自上述光源單元的光經(jīng)色分離成為3色光并入射到與各色光對(duì)應(yīng)的上述反射型影像顯示元件的色分離系統(tǒng)；對(duì)來自上述反射型影像顯示元件的3色光進(jìn)行合成的色合成系統(tǒng)；以及投射經(jīng)色合成后的光學(xué)圖像的投射裝置構(gòu)成的投射型影像顯示裝置，它被配置成具有作為對(duì)上述反射型影像顯示元件的起偏振鏡和檢偏振鏡因衍射作用而反射規(guī)定的偏振方向的第1偏振光，透過與該規(guī)定方向大致正交的偏振方向的第2偏振光的平板型的反射型偏振片，以及在該反射型偏振片的出射側(cè)透過上述第1偏振光和上述第2偏振光的某一方的輔助檢偏振鏡，上述色合成系統(tǒng)由色合成棱鏡構(gòu)成，被上述色分離系統(tǒng)分離后的各色光經(jīng)上述反射型偏振片入射到上述反射型影像顯示元件上，由上述反射型影像顯示元件形成的反射光的光學(xué)圖像經(jīng)上述反射型影像顯示元件入射到上述色合成系統(tǒng)。


圖1是示出本發(fā)明的笫1實(shí)施例的投射型液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是示出反射型偏振片的表面形狀和各像素的會(huì)聚偏離的模擬結(jié)果的圖。
圖3是示出本發(fā)明的第2實(shí)施例的投射型液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是示出本發(fā)明的第3實(shí)施例的投射型液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是示出本發(fā)明的第4實(shí)施例的投射型液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照

本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是示出本發(fā)明的反射型液晶投影儀用光學(xué)單元的1個(gè)實(shí)施例的圖。在投射型液晶顯示裝置22中，具有包含光源1a在內(nèi)的光源單元1，光源1a是超高壓汞燈、金屬鹵化物燈、氙燈、汞氙燈、鹵素?zé)舻劝咨珶?。從光?的燈泡1a發(fā)射的光被橢圓面或拋物面或非球面的反射鏡1b聚光后反射。從燈泡1a發(fā)出的熱使光源1處于高溫狀態(tài)，所以要通過在后方配置的冷卻風(fēng)扇40對(duì)光源1進(jìn)行冷卻。
入射到設(shè)置在與該反射鏡1b的射出開口大致相同尺寸的矩形框內(nèi)的由多個(gè)聚光透鏡構(gòu)成、聚集從燈單元射出的光、形成多個(gè)2次光源圖像用的第1陣列透鏡32，進(jìn)而透過由多個(gè)聚光透鏡構(gòu)成、配置在形成上述多個(gè)2次光源圖像附近、并且將第1陣列透鏡32的各自的透鏡圖像成像于反射型液晶面板10上的第2陣列透鏡33。在后級(jí)，為了照射到反射型影像顯示元件，為了在上下方向使光路曲折，第1陣列透鏡32和第2陣列透鏡33具有縱長(zhǎng)的單元。該出射光入射到配置成與第2陣列透鏡33各自的透鏡光軸的縱向間距匹配的、由各自的透鏡寬度的大致1/2尺寸的菱形棱鏡列構(gòu)成的偏振變換元件31。
在該棱鏡面上敷設(shè)偏振光分離膜，入射光即被該偏振光分離膜分離為P偏振光和S偏振光。P偏振光原樣透過偏振光分離膜而射出。另一方面，S偏振光被偏振光分離膜反射，在鄰接的菱形棱鏡內(nèi)沿原先的光軸方向再次反射后，偏振方向被設(shè)置在該棱鏡的射出面的λ/2延遲片旋轉(zhuǎn)90度，變換成P偏振光射出。準(zhǔn)直透鏡34有正的折射能力，具有使光聚集的作用，光照射到各色RGB3塊反射型液晶面板11上。
本結(jié)構(gòu)形成2級(jí)結(jié)構(gòu)，利用RB透過、G反射的分色鏡36進(jìn)行色分離后，G光被白色反射鏡5向上方反射。B透過、R反射的分色鏡37使B光透過、R光向上方反射，從而對(duì)RB光進(jìn)行色分離。B光經(jīng)由成像透鏡組4被反射鏡也向上方反射。被分離成3色光路的光分別透過為提高對(duì)比度而配置的R用輔助起偏振鏡(未圖示)、G用輔助起偏振鏡92、B用輔助起偏振鏡93，透過R用反射型偏振片(偏振光分離元件)101、G用反射型偏振片(偏振光分離元件)102、B用反射型偏振片(偏振光分離元件)103，入射到R用反射型液晶面板111、G用反射型液晶面板112、B用反射型液晶面板113。
反射型偏振片10具有略呈矩形的形狀，形成短邊一側(cè)對(duì)光軸略呈45度傾斜的結(jié)構(gòu)。通過這樣做，可縮短從反射型液晶面板10到反射型偏振片11的距離，可縮短投射透鏡的后焦點(diǎn)。由此，可改善投射透鏡的像差。
反射型液晶面板11設(shè)置與所顯示的像素對(duì)應(yīng)(例如橫1900像素、縱1080像素，各3色等)的數(shù)目的縱橫比16∶9的液晶顯示部。而且，按照從外部驅(qū)動(dòng)的信號(hào)，面板11的各像素的偏振光的相角改變，偏振方向一致的光被反射型偏振片和輔助檢偏振鏡檢光。利用具有該中途角度的偏振的光與反射型偏振片和輔助檢偏振鏡的偏振度的關(guān)系來決定被檢光的量。這樣一來，可顯示隨著從外部輸入的信號(hào)而變化的影像。這時(shí)，在反射型液晶面板11進(jìn)行黑顯示的場(chǎng)合，偏振方向與入射光大致相同，沿入射光路原樣返回到光源一側(cè)。
在各光路中，反射型液晶面板11的反射面的光軸與十字形二向色棱鏡14的各色光的入射面的光軸正交，在兩者的光軸的大致正交的位置附近，使之對(duì)各自的光軸大致傾斜45度來配置反射型偏振片10。利用該結(jié)構(gòu)，從十字形二向色棱鏡14的入射面看配置在十字形二向色棱鏡14的各色光的光路上的各部件，從反射型偏振片到輔助檢偏振鏡的光學(xué)部件的配置結(jié)構(gòu)在各光路中呈對(duì)稱并大致相同。從成像的觀點(diǎn)看，由于從各面板11到投射透鏡15的光程長(zhǎng)度有必要在各光路中大致相等，借助于這樣對(duì)稱地配置，可將部件的相互干擾和光路的干擾抑制到最小限度，設(shè)計(jì)是很容易的。另外，可更高效地利用空間，減小尺寸。
被R、G、B各自的反射型液晶面板反射了的光又分別被R用反射型偏振片101、G用反射型偏振片102、B用反射型偏振片103反射，使光線的方向大致彎曲90度，分別透過R用輔助檢偏振鏡121、G用輔助檢偏振鏡122、B用輔助檢偏振鏡123，G光透過G用1/2波長(zhǎng)片13，變換成P偏振光，R、G、B光均入射到十字形二向色棱鏡14。
3塊反射型液晶面板11的反射面的光軸指向同一方向，3個(gè)反射面以某一個(gè)為基準(zhǔn)，配置在大致同一高度。由于3塊面板11的像素的對(duì)位調(diào)整操作和調(diào)整結(jié)束后使面板11固定在保持部件上的操作完全從同一方向用夾具進(jìn)行，所以該操作較為容易，操作時(shí)間縮短，進(jìn)而可降低成本。另外，如將旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在夾具上，則整個(gè)面板可用同一夾具進(jìn)行調(diào)整，可降低夾具的設(shè)計(jì)和制造成本。
另外，反射型液晶面板在背面一側(cè)沒有光路，所以可將散熱片安裝在背面進(jìn)行冷卻。在本實(shí)施例中，僅靠在上表面一側(cè)配置一個(gè)冷卻風(fēng)扇(未圖示)即可從上表面一側(cè)高效地冷卻3塊反射型液晶面板。
3塊反射型液晶面板11被配置在十字形二向色棱鏡14的光路上未被使用的上表面一側(cè)，反射型液晶面板11的高度被配置在比十字形二向色棱鏡14的上表面更靠上側(cè)。利用該結(jié)構(gòu)，由于可防止面板11或面板保持構(gòu)件與十字形二向色棱鏡14的干擾，可縮小光學(xué)引擎的尺寸。
反射型偏振片10在結(jié)構(gòu)底板上設(shè)置3點(diǎn)突出部，將反射面一側(cè)壓貼于此，從相反的方向用片彈簧等加力，使之固定保持。由于光線從面板射出后被反射的反射型偏振片10的反射面的傾角會(huì)影響到屏幕上的位置，必須嚴(yán)格進(jìn)行管理。由于結(jié)構(gòu)底板用模具制成，在批量產(chǎn)品中，很容易以良好的精度來管理該3點(diǎn)突出部的位置和形狀。通過將反射面一側(cè)直接壓貼到這3個(gè)突出部并加以保持，能以良好的精度來管理在批量產(chǎn)品中的反射面的傾角。
在本實(shí)施例中，R、G、B用的反射型偏振片101、102、103的表面形狀可用其中某一偏振片為基準(zhǔn)，被制作在±3(λ/英寸)以內(nèi)。光從反射型液晶面板11射出后，由于被反射型偏振片10反射，當(dāng)反射型偏振片具有凹型或凸型的形狀時(shí)，反射型偏振片有透鏡效果，影響到在屏幕上的成像性能。因而，必須管理反射型偏振片10的表面形狀。特別是，在采用3塊面板的本方式中，以其中某一偏振片為基準(zhǔn)，抑制了相互的表面形狀的偏移，這為確保成像性能是很重要的，圖2中示出了用光線追蹤的模擬求得反射型偏振片的表面形狀與各像素的會(huì)聚偏離的關(guān)系的結(jié)果。由此可知，為了將各像素的會(huì)聚偏離抑制在0.3像素以內(nèi)，應(yīng)將其抑制在±4(λ/英寸)以內(nèi)。關(guān)于該偏離量，最好在±3(λ/英寸)以內(nèi)，必須在不影響到圖像品質(zhì)變差的范圍內(nèi)即在±4(λ/英寸)以內(nèi)。與表面形狀的平面的偏離可用投射透鏡的調(diào)焦功能進(jìn)行某種程度的校正。作為另一實(shí)施例，作為容易進(jìn)行部件管理和選擇的方法，反射型偏振片全部3塊在反射面一側(cè)均為凸型?；蛘撸瓷湫推衿?塊在反射面一側(cè)均為凹型也是有效的。
另外，一般來說，由于成像性能的色倍率像差依賴于波長(zhǎng)，所以在R、G、B的順序中應(yīng)為介于好、壞之間的某一種。即G被取作中心值。因而，采用G用反射型偏振片為基準(zhǔn)，將相互之間的偏離抑制在牛頓±3λ以內(nèi)是有效的。
輔助起偏振鏡9、反射型偏振片10、輔助檢偏振鏡12如使對(duì)比度提高則透射率變差，如使透射率提高則對(duì)比度變差。因而，作為投射型影像顯示裝置的性能，對(duì)比度與亮度之間應(yīng)取折衷。為確保對(duì)比度，不能用單一的部件，而要用輔助起偏振鏡9、反射型偏振片10、輔助檢偏振鏡12和多個(gè)部件。為了確保投射型影像顯示裝置的高效率、高對(duì)比度，遵照以下的法則對(duì)上述光學(xué)部件的性能進(jìn)行組合是有效的。
光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)比度按下面的記述求出。
1/(光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)比度)＝1/(面板入射側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)比度)+1/(面板出射側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)比度)由此可知，即使僅僅面板入射側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)比度優(yōu)良，或者即使僅僅面板出射側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)比度優(yōu)良，均屬無效。對(duì)入射側(cè)與出射側(cè)的對(duì)比度取平衡是使亮度和對(duì)比度均優(yōu)的方法。光學(xué)系統(tǒng)對(duì)比度用各部件對(duì)比度的乘積求得。即，如果設(shè)輔助起偏振鏡的對(duì)比度為A，輔助檢偏振鏡的對(duì)比度為D，反射型偏振片的透射對(duì)比度為B，反射型偏振片的反射對(duì)比度為C，則入射側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)比度可用A*B求得，出射側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)比度可用C*D求得。因而，為了使兩者很好地達(dá)到平衡，可用滿足式A*B＝(0.1~10)*C*D的輔助起偏振鏡、輔助檢偏振鏡、反射型偏振片。在不用輔助起偏振鏡或輔助檢偏振鏡時(shí)，作為對(duì)比度代入1，可滿足上式。
以下示出在輔助起偏振鏡和輔助檢偏振鏡中所用的吸收型偏振片的對(duì)比度的測(cè)量方法。使光從測(cè)量用光源射出。通過在光源后設(shè)置開口而得到的入射到被測(cè)物體的光的擴(kuò)展程度大致為F20。其后，配置測(cè)量用偏振片，使其透射軸一致，以便在測(cè)量P偏振光的特性時(shí)透過P偏振光，在測(cè)量S偏振光的特性時(shí)透過S偏振光。其后，配置被測(cè)物體并進(jìn)行測(cè)量。光透過被測(cè)物體，入射到測(cè)量用光接收器，由此，可測(cè)量透過了的光的強(qiáng)度的分光分布。在S偏振光透過和P偏振光透過這2種模式下測(cè)量吸收型偏振片的透射軸。通過將視覺靈敏度乘以測(cè)得的透射率的分光分布來求亮度。即，如果設(shè)透射率為T(λ)，視覺靈敏度為A(λ)，則在理論上亮度可用所使用波段內(nèi)的T(λ)*A(λ)的波長(zhǎng)積分∫T(λ)*A(λ)dλ求得。在實(shí)際的測(cè)量值中，由于透射率T(λ)取分立值，亮度可由所使用波段內(nèi)的T(λ)*A(λ)的總和求得。在反射的情況下，可用反射率R(λ)代替透射率T(λ)。在S偏振光透過時(shí)配置吸收型偏振片的情況下，對(duì)比度可用(P偏振光的亮度。)/(S偏振光的亮度)求得，在S偏振光透過時(shí)配置吸收型偏振片的情況下，對(duì)比度可用(S偏振光的亮度)/(P偏振光的亮度)求得。
此處示出了反射型偏振片的對(duì)比度測(cè)量方法。關(guān)于反射型偏振片，使透射軸與P偏振光一致，使之對(duì)光軸傾斜45度配置。在S偏振光入射時(shí)和P偏振光入射時(shí)，測(cè)量透射和反射時(shí)的分光分布。由于使透射軸與P偏振光一致而配置，所以對(duì)比度在透射時(shí)可用(P偏振光的亮度)/(S偏振光的亮度)求得，在反射時(shí)對(duì)比度可用(S偏振光的亮度)/(P偏振光的亮度)求得。
一般來說，反射型偏振片的對(duì)比度在P偏振光透過時(shí)比S偏振光反射時(shí)要好。因而，從上述關(guān)系可知，如果制成輔助檢偏振鏡的對(duì)比度比輔助起偏振鏡的對(duì)比度高的組合結(jié)構(gòu)，則可實(shí)現(xiàn)高效率和高對(duì)比度。換言之，如果制成輔助檢偏振鏡的透射率比輔助起偏振鏡的透射率低的組合結(jié)構(gòu)，則可實(shí)現(xiàn)高效率和高對(duì)比度。
從反射型液晶面板11的顯示部的中心看該顯示部時(shí)，該顯示部被非對(duì)象結(jié)構(gòu)物(未圖示)保持。在接近于十字形二向色棱鏡14一側(cè)，從顯示部中心看反射型液晶面板11時(shí)，反射型液晶面板11被配置成呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)物的長(zhǎng)度短的一方。由于利用本結(jié)構(gòu)可更靠近十字形二向色棱鏡14配置反射型液晶面板11，所以可使裝置尺寸小型化，另外，由于可縮短從反射型液晶面板11到十字形二向色棱鏡14的距離，所以可縮短投射透鏡15的后焦點(diǎn)，改善像差。
作為另一實(shí)施例，在反射型偏振片的入射側(cè)，配置使大致為線偏振光的S偏振光反射而使與之大體正交的大致為線偏振光的P偏振光透過的偏振光分離棱鏡38。如果使用偏振光分離棱鏡38，則由于與薄膜制的輔助起偏振鏡9不同，耐熱性增高，不必用冷卻風(fēng)扇冷卻，所以可使噪聲更小。
現(xiàn)用圖3說明第2實(shí)施例。
第1陣列透鏡和第2陣列透鏡具有橫長(zhǎng)的單元，除了偏振光變換元件31被配置成與縱向的間距匹配和用反射鏡5將光路大體彎曲90度以外，從光源1到準(zhǔn)直透鏡34的結(jié)構(gòu)與圖1的實(shí)施例相同。
利用分色鏡6、7使光進(jìn)行色分離成為R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))后，用反射鏡17使B光線的方向彎曲90度，分別透過R用輔助起偏振鏡91、G用輔助起偏振鏡92、B用輔助起偏振鏡93和R用反射型偏振片101、G用反射型偏振片102、B用反射型偏振片103，入射到與R、G、B對(duì)應(yīng)的R用反射型液晶面板111、G用反射型液晶面板112、B用反射型液晶面板113。被R、G、B各自的反射型液晶面板反射的光分別被R用反射型偏振片101、G用反射型偏振片102、B用反射型偏振片103反射，使光線的方向彎曲90度，分別透過R用輔助檢偏振鏡121、G用輔助檢偏振鏡122、B用輔助檢偏振鏡123，G光透過G用1/2波長(zhǎng)片13，變換為P偏振光，R、G、B光均入射到十字形二向色棱鏡14上。R、G、B光被十字形二向色棱鏡14合成為白色光，被投射透鏡15放大并投射到屏幕上。
在反射型液晶面板的跟前，配置視角補(bǔ)償延遲片(未圖示)，使斜射光的對(duì)比度提高。
接著說明反射型偏振片。利用僅在特定方向具有光柵作用，起偏振片作用的反射型偏振片使平行于光柵方向的偏振光反射，使沿光柵方向直行的偏振光透過。對(duì)于包含偏振片的透射軸和偏振片的法線的面內(nèi)的、以及包含偏振片的吸收軸或反射軸和偏振片的法線的面內(nèi)的任何光線，都具有對(duì)比度大致相等的特性。因此，在本結(jié)構(gòu)中由于不發(fā)生在面板緊前和緊后采用了PBS棱鏡的結(jié)構(gòu)中的斜射光的漏泄光，所以不添加1/4波長(zhǎng)片這樣的部件也可以有高對(duì)比度。另外，來自PBS棱鏡的漏泄光幾乎全部是與偏振片的透射軸方向相同的偏振光分量，所以即使在投射透鏡與反射型液晶面板之間等配置有偏振膜(檢偏振鏡)也無法防止漏泄光，與此相對(duì)照，使用了反射型偏振片時(shí)的漏泄光以反射型偏振片的對(duì)比度不足的情況居多，在那樣的情況下，通過使用輔助起偏振鏡和輔助檢偏振鏡，由于可防止漏泄光的大半，實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度是可能的。
利用冷卻風(fēng)扇40來冷卻輔助起偏振鏡9、反射型偏振片10、反射型液晶面板11、輔助檢偏振鏡12。由于輔助起偏振鏡9和輔助檢偏振鏡12都使用了吸收型的膜材料，必須冷卻到約70度以下。在黑顯示時(shí)入射到輔助檢偏振鏡12的不需要的光中，由于用位于該入射側(cè)的反射型偏振片10使一度被濾除了的光入射，由此而被吸收的不需要的光減少了。與此相比，在輔助起偏振鏡9中，由于包含了不需要的光的光直接入射，被吸收的不需要的光增多，因而發(fā)熱量也增多。因此，必須更強(qiáng)烈地冷卻輔助起偏振鏡9和輔助檢偏振鏡12，冷卻風(fēng)扇的位置被設(shè)定成或者風(fēng)路被設(shè)計(jì)成由冷卻風(fēng)扇所送的風(fēng)對(duì)輔助檢偏振鏡12比對(duì)輔助起偏振鏡9增強(qiáng)。
將出射側(cè)1/4波長(zhǎng)片35貼合到十字形二向色棱鏡14的出射面上。由于出射側(cè)1/4波長(zhǎng)片35被配置在合成光路上，所以可用寬頻帶的裝置。出射側(cè)1/4波長(zhǎng)片35的相位滯后軸35a對(duì)該輔助檢偏振鏡12的吸收軸12a的角度θ被設(shè)定在大致為40～50度，或者大致為-40～-50的范圍內(nèi)使用。在本實(shí)施例中，設(shè)定為大致45度。在輔助起偏振鏡9和反射型偏振片10的對(duì)比度不充分而入射到反射型液晶面板11的對(duì)比度低的情況下，或者在黑顯示時(shí)的反射型液晶面板11中給予相位差不完全的情況下，無法用反射型偏振片10和輔助檢偏振鏡12濾除的S偏振光也包含在黑顯示時(shí)的來自反射型液晶面板11的出射光中。S偏振光透過反射型偏振片10和輔助檢偏振鏡12，入射到投射透鏡15中。由于投射透鏡15的透鏡片數(shù)多，所以總透射率為85％左右，而15％則被反射。在未設(shè)置出射側(cè)1/4波長(zhǎng)片35時(shí)，該反射光以進(jìn)入反射型液晶面板11的原來的光即與大致的P偏振光大體相差90度的大致的S偏振光入射。在面板中進(jìn)行黑顯示時(shí)，大致的S偏振光原樣射出，這是由于無法用反射型偏振片10和輔助檢偏振鏡12濾除的緣故，從而經(jīng)投射透鏡15，到達(dá)屏幕，使對(duì)比度變差。如本實(shí)施例這樣，如果設(shè)置出射側(cè)1/4波長(zhǎng)片35，則漏泄了的大致的S偏振光透過將其相位滯后軸設(shè)定為大致45度的出射側(cè)1/4波長(zhǎng)片35，被投射透鏡15反射，當(dāng)透過出射側(cè)1/4波長(zhǎng)片35時(shí)再次進(jìn)行偏振光變換，成為大致的P偏振光，因而，由于被該輔助檢偏振鏡12吸收，可提高對(duì)比度。
這是將出射側(cè)1/4波長(zhǎng)片35貼附到十字形二向色棱鏡14的合成光的出射面上，將R用輔助檢偏振鏡121貼附到R光路的入射面上，將B用輔助檢偏振鏡貼附到B光路的入射面上，將G用1/2波長(zhǎng)片13貼附到G光路的入射面上，將波長(zhǎng)片或偏振片貼附到光路的全部4面上的結(jié)構(gòu)。可是，為了減少屏幕上各色像素的位置偏離，必須以高精度制作十字形二向色棱鏡14。十字形二向色棱鏡14系貼合4個(gè)三角棱鏡而制成，但各頂點(diǎn)容易折斷，處理困難。如上所述，通過貼合到全部4面上，可省略處理困難的棱鏡14的AR工序，可減少成本。另外，在進(jìn)行AR的情況下，由于在工序中要加熱，所以在棱鏡14內(nèi)產(chǎn)生了殘留應(yīng)力。用出射側(cè)1/4波長(zhǎng)片35使來自投射透鏡的反射光旋轉(zhuǎn)，被該輔助檢偏振鏡12吸收，提高了對(duì)比度，但在棱鏡14內(nèi)有殘留應(yīng)力時(shí)，發(fā)生雙折射，產(chǎn)生了黑斑。然而，通過將波長(zhǎng)片或偏振片貼附到全部4面上，可省略全部4個(gè)的AR工序，減少棱鏡14內(nèi)的殘留應(yīng)力，可減少黑斑。另外由于4個(gè)的殘留應(yīng)力是相同的，在使光投射時(shí)，由于大致均等地膨脹，所以與十字形二向色棱鏡14的藍(lán)反射面和紅反射面的初始位置的角度偏離減少了。因而，使用中各面板的像素位置偏離的量也緩慢地減少了。另外，通過貼合，由于與空氣的界面減少，可防止起因于界面上的反射的對(duì)比度變壞。另外，出射側(cè)1/4波長(zhǎng)片35的材料使用石英。因此，與膜相比，由于因熱而產(chǎn)生的雙折射的面內(nèi)變化減少，從而可減少黑斑。
應(yīng)用反射型偏振片10的衍射間距比光的波長(zhǎng)短的衍射效果，將光分離為P偏振光和S偏振光，但相對(duì)而言，在波長(zhǎng)短的B光路中，比起R光路和G光路，其對(duì)比度變差。因而，通過只縮短配置在B光路的反射型偏振片10的衍射間距，而不縮短配置在R光路的反射型偏振片的衍射間距，可提高B光路的對(duì)比度。
加之，與R、G光路的輔助起偏振鏡91、92和輔助檢偏振鏡121、122相比，B光路的輔助起偏振鏡93和輔助檢偏振鏡123使用了對(duì)比度更高的偏振片，取得了3色的對(duì)比度平衡，改善了黑顯示時(shí)的顏色。
這里，將輔助檢偏振鏡12形成2片結(jié)構(gòu)，增加了輔助檢偏振鏡12的耐熱性。因而，冷卻風(fēng)可減弱，由于可減少冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)數(shù)，可使冷卻風(fēng)扇的呼呼聲成為低噪聲。
圖4中示出了第3實(shí)施例。除下述以外與圖3的實(shí)施例相同。反射型偏振片10和反射型液晶面板及輔助起偏振鏡9設(shè)置在密閉結(jié)構(gòu)底板42與外部的界面上。密閉結(jié)構(gòu)底板42是密閉的防塵結(jié)構(gòu)，可防止灰塵附著在反射型偏振片10和反射型液晶面板11等上，防止屏幕上的圖像的缺失和圖像品質(zhì)的變差。通過利用反射型偏振片10及輔助起偏振鏡9之類的光學(xué)部件作為邊界，對(duì)光路并無妨礙，可確保密閉性。在光學(xué)部件與結(jié)構(gòu)底板42的間隙中貼附密閉的密封墊以確保密閉性。另外，可利用冷卻風(fēng)扇冷卻輔助檢偏振鏡。只有反射型液晶面板11的背面一側(cè)露出于外部，可對(duì)其進(jìn)行冷卻。光受到反射型偏振片10反射，入射到反射型液晶面板11上，被其反射，被反射型偏振片10檢光，只有有效的光透過到投射透鏡一側(cè)。
圖5中示出了第4實(shí)施例。除下述以外與圖3的實(shí)施例相同。被色分離系統(tǒng)分離了的各R、G、B光透過各輔助起偏振鏡91、92、93和反射型偏振片10，入射到反射型液晶面板11上。然后，受反射型液晶面板11調(diào)制，反射后的影像光被反射型偏振片10反射，入射到色合成棱鏡上。該反射型偏振片10、反射型液晶面板、十字形二向色棱鏡14和輔助檢偏振鏡12設(shè)置在密閉結(jié)構(gòu)底板42的內(nèi)部，輔助起偏振鏡9設(shè)置在邊界上。另外，可利用冷卻風(fēng)扇冷卻輔助檢偏振鏡12。
另外，可將反射型偏振片10、反射型液晶面板、十字形二向色棱鏡14和1/4波長(zhǎng)片設(shè)置在密閉結(jié)構(gòu)底板42的邊界上而構(gòu)成。
另外，反射型偏振片可形成為不使長(zhǎng)邊一側(cè)固定、而在長(zhǎng)邊一側(cè)可熱膨脹的結(jié)構(gòu)。利用該結(jié)構(gòu)，可減少熱膨脹時(shí)的變形，可縮小屏幕上的像素偏離。
另外，以上說明了實(shí)施例用3片反射型液晶面板的情形，但本申請(qǐng)的發(fā)明卻不限于此，也可應(yīng)用于采用1片或2片反射型液晶面板的情形，可得到同樣的效果。
以上，如所說明的那樣，利用本發(fā)明的反射型液晶投影儀用光學(xué)單元和反射型液晶投影儀只在特定方向具有光柵作用，通過使用起偏振片作用的反射型偏振片形成上述各結(jié)構(gòu)，由于無需PBS棱鏡和PBS棱鏡修整用的1/4波長(zhǎng)片，并且不干擾保持投射透鏡和反射型液晶面板的結(jié)構(gòu)部件，所以可不降低分辨率而實(shí)現(xiàn)對(duì)比度的提高、部件數(shù)目的減少(亮度的提高)和小型輕型化。
權(quán)利要求
1.一種投射型影像顯示裝置，其特征在于，包括發(fā)射光的光源單元；形成對(duì)應(yīng)于影像信號(hào)的光學(xué)圖像的3個(gè)反射型影像顯示元件；3個(gè)反射型偏振片，各自具有長(zhǎng)方形的形狀，短邊側(cè)相對(duì)于光軸大致傾斜45度，是作為對(duì)所述反射型影像顯示元件的起偏振鏡和檢偏振鏡因衍射作用而透過規(guī)定的偏振方向的第一偏振光，反射與所述規(guī)定方向大致正交的偏振方向的第二偏振光的平板型的反射型偏振片；3個(gè)輔助檢偏振鏡，分別配置在所述3個(gè)反射型偏振片的射出側(cè)，透過所述第二偏振方向的偏振光；把所述光源單元發(fā)射的光色分離成3色光并入射到與各色光對(duì)應(yīng)的所述反射型影像顯示元件的色分離光學(xué)系統(tǒng)；由所述反射型偏振片各自反射、透過了所述輔助檢偏振鏡的所述反射型影像顯示元件所形成的3色光的光學(xué)像各自入射并合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)；和投射經(jīng)色合成后的光學(xué)圖像的投影透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于所述反射型偏振片是將反射面?zhèn)葔航庸潭ㄔ诒３植考?br> 3.如權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于所述輔助檢偏振鏡吸收所述第一偏振方向的偏振光。
4.如權(quán)利要求1所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于在所述反射型偏振片的入射側(cè)具有透過所述第一偏振光的輔助起偏振鏡，所述輔助起偏振鏡吸收所述第二偏振方向的偏振光。
5.一種投射型影像顯示裝置，其特征在于，包括發(fā)射光的光源單元；把所述光源單元發(fā)射的光色分離成3色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)；作為與所述3色光的各個(gè)對(duì)應(yīng)的反射型影像顯示元件形成各色光的光學(xué)圖像的反射型影像顯示元件；作為對(duì)所述反射型影像顯示元件的起偏振鏡和檢偏振鏡因衍射作用而透過規(guī)定的偏振方向的第一偏振光，反射與所述規(guī)定方向大致正交的偏振方向的第二偏振光的平板型的反射型偏振片，各自具有長(zhǎng)方形的形狀，短邊側(cè)相對(duì)于光軸大致傾斜45度的、配置在所述反射型圖像顯示元件的射出側(cè)的輔助檢偏振鏡的3組；由所述反射型偏振片各自反射、透過了所述輔助檢偏振鏡的所形成的所述3色光的光學(xué)像各自入射并合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)；和投射經(jīng)色合成后的光學(xué)圖像的投影透鏡。
6.如權(quán)利要求5所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于所述反射型偏振片是將反射面?zhèn)葔航庸潭ㄔ诒３植考?br> 7.如權(quán)利要求5所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于所述輔助檢偏振鏡吸收所述第一偏振方向的偏振光。
8.如權(quán)利要求5所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于在所述反射型偏振片的入射側(cè)具有透過所述第一偏振光的輔助起偏振鏡，所述輔助起偏振鏡吸收所述第二偏振方向的偏振光。
9.一種投射型影像顯示裝置，其特征在于，包括發(fā)射光的光源單元；形成對(duì)應(yīng)于影像信號(hào)的光學(xué)圖像的3個(gè)反射型影像顯示元件；平板型的反射型偏振片，作為對(duì)所述反射型影像顯示元件的起偏振鏡和檢偏振鏡因衍射作用而透過規(guī)定的偏振方向的第一偏振光，反射與所述規(guī)定方向大致正交的偏振方向的第二偏振光；輔助起偏振鏡，在所述反射型偏振片的入射側(cè)透過所述第一偏振光吸收所述第二偏振方向的偏振光；把所述光源單元發(fā)射的光色分離成3色光并入射到與各色光對(duì)應(yīng)的所述反射型影像顯示元件的色分離光學(xué)系統(tǒng)；由所述反射型偏振片各自反射的、所述反射型影像顯示元件形成的3色光的光學(xué)像各自入射并合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)；投射經(jīng)色合成后的光學(xué)圖像的投影透鏡；和冷卻所述反射型偏振片和所述輔助起偏振鏡的冷卻風(fēng)扇。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)小型輕巧、明亮、沒有在黑影像顯示時(shí)因漏泄光而造成的對(duì)比度降低的使用了反射型影像顯示元件的投射型影像顯示裝置。為了實(shí)現(xiàn)該目的，利用作為對(duì)所述反射型影像顯示元件的起偏振鏡和檢偏振鏡僅在同一特定方向具有光柵作用，使用起偏振片作用的反射型偏振片，在光路上，構(gòu)成為在該反射型影像顯示元件的緊前和緊后配置該反射型偏振片。
文檔編號(hào)H04N9/31GK1912684SQ200610151490
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月6日
發(fā)明者今長(zhǎng)谷太郎, 大內(nèi)敏, 中島努 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所