專利名稱：投射型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了液晶面板的投射型顯示裝置，特別是涉及在液晶面板的射出側(cè)設(shè)置了偏振光分離體的液晶投影儀。
在上述那樣的結(jié)構(gòu)的液晶投影儀300中，如果S波從入射側(cè)偏振片303透過，則用液晶面板304進行例如在黑的區(qū)域中將S波變換為P波、在白的區(qū)域中透過S波的調(diào)制。一方的已被變換的P波被射出側(cè)偏振片305隔斷，輸出黑，另一方的S波透過，輸出白。
但是，在上述那樣的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)的液晶投影儀300中，因為其偏振度高，由于射出側(cè)偏振片305是吸收型的偏振片，故如果吸收了與在輸出黑的情況下透過的偏振光分量(例如S波)正交的偏振光分量(例如P波)，則產(chǎn)生了熱。特別是，伴隨液晶投影儀的高亮度化，由于光量增大，故在以黑輸出全部的區(qū)域那樣的狀態(tài)下，存在吸收型的偏振片燒毀的可能性。
再者，因為這樣的偏振片的加熱使偏振片中包含的碘那樣的材料無謂地蒸發(fā)，故偏振片變得不均勻，成為引起對比度下降、顏色不勻和偏振片本身的壽命短的原因。
為了達到上述目的，本發(fā)明的第1方面所述的投射型顯示裝置的特征在于包含偏振電路，對于使光投射到被投射體上的光源發(fā)射之光，在至少一個方向和該一個方向以外的另一個方向上施行偏振；色分離電路，使由上述偏振電路施行了偏振的上述光分離為多種顏色；多個液晶面板，對由上述色分離電路分離了的上述多種顏色分別施行調(diào)制；色合成電路，通過合成由上述多個液晶面板施行了調(diào)制的上述多種顏色，生成包含該多種顏色的合成光；偏振光分離體，通過透過由上述色合成電路已生成的上述合成光中包含的、由上述偏振電路在上述一個方向上施行了偏振的第1光且反射由上述偏振電路在上述另一個方向上施行了偏振的第2光，使上述第1光與上述第2光分離開來；以及投射電路，使由上述偏振光分離體分離了的上述第1光投射到上述被投射體上。
再者，希望將上述偏振光分離體配置成使得與由上述色合成電路已生成的上述合成光的行進方向垂直的面和上述合成光入射到上述偏振光分離體上的該偏振光分離體的面構(gòu)成的角、即上述偏振光分離體的傾斜角，成為與比由規(guī)定該偏振光分離體的傾斜角與由上述偏振光分離體得到的上述第1光和上述第2光分離的程度、即對比度值的關(guān)系的上述偏振光分離體的特性確定的、上述傾斜角為零度時的對比度值大的對比度值對應(yīng)的角度。
圖2是示出

圖1的投射型顯示裝置的一部分的側(cè)面圖。
圖3是示出圖1的投射型顯示裝置的反射型偏振片的透射率-傾斜角特性的特性圖。
圖4是示出圖1的投射型顯示裝置的反射型偏振片的偏振度-傾斜角特性的特性圖。
圖5是示出圖1的投射型顯示裝置的反射型偏振片的對比度-傾斜角特性的特性圖。
圖6是說明反射型偏振片的傾斜角的下限用的說明圖。
圖7是說明反射型偏振片的傾斜角的下限用的說明圖。
圖8是示出本發(fā)明的投射型顯示裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)的一例的概略側(cè)面圖。
圖9是說明反射型偏振片的傾斜角的下限用的說明圖。
圖10是示出本發(fā)明的投射型顯示裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)的一例的概略側(cè)面圖。
圖11是說明反射型偏振片的傾斜角的下限用的說明圖。
圖12是說明反射型偏振片的傾斜角的下限用的說明圖。
圖13是示出本發(fā)明的投射型顯示裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)的一例的概略側(cè)面圖。
圖14是示出本發(fā)明的投射型顯示裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)的一例的概略側(cè)面圖。
圖15是示出現(xiàn)有的投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)的一例的概略說明圖。
(整體結(jié)構(gòu))首先，參照圖1，說明作為本發(fā)明的投射型顯示裝置的一例的液晶投影儀的整體的概略結(jié)構(gòu)。圖1是示出本例的液晶投影儀的說明圖。
如圖1中所示，本例的液晶投影儀1包含下述部分光源燈10；作為色分離電路(色分離光學(xué)系統(tǒng))的分色鏡22、24，對來自光源燈10的光進行分光，使其成為分離成多種不同的顏色(R、G、B)的狀態(tài)；配置在光源燈10與分色鏡22之間的、使照度分布變得均勻的積分器12；作為使不確定的偏振光變換為1種偏振光用的偏振光變換電路的偏振光變換系統(tǒng)14；作為使來自偏振光變換系統(tǒng)14的光束縮小并反射的光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡20；對由分色鏡22、24分光后的各個分色光(R、G、B)進行強度調(diào)制的各液晶面板42(42R、42G、42B)；配置在分色鏡22與液晶面板42R之間的反射用的反射鏡26；配置在各液晶面板42(42R、42G、42B)的入射側(cè)的聚光透鏡41(41R、41G、41B)；作為合成被各液晶面板42(42R、42G、42B)進行了強度調(diào)制的各個分色光(R、G、B)的色合成電路的十字形分色棱鏡(以下，稱為棱鏡)50；作為放大并投射由該棱鏡50進行了合成的合成光的投射電路的投射透鏡(projection lens)70；配置在分色鏡24與液晶面板42B之間的、補償在與其它的2色光之間不同的光路長度的中繼光學(xué)系統(tǒng)30；以及反射型偏振片60，配置在投射透鏡70與棱鏡50之間，包含在通過使透過各液晶面板42(42R、42G、42B)的光中的2個正交偏振光P波、S波的某一方的線偏振光(例如S波)透過、使另一方的線偏振光(例如P波)反射來分離2個正交偏振光P波、S波的偏振光分離電路中。
積分器12使從光源燈10的中心側(cè)來的光分散，使周邊變得明亮，由2片透鏡陣列12a、12b構(gòu)成。構(gòu)成第1透鏡陣列12a的矩形透鏡分割來自光源燈10的光束并進行聚光，導(dǎo)入到第2透鏡陣列12b的對應(yīng)的中繼透鏡中，形成二次光源像。構(gòu)成第2透鏡陣列12b的中繼透鏡使第1透鏡陣列12a的對應(yīng)的矩形透鏡的像成像在液晶面板42(42R、42G、42B)上。
偏振光變換系統(tǒng)14是使包含P波、S波這兩者的光合并為P波或S波的偏振光并只輸出某一方的偏振光用的系統(tǒng)。例如以下述形式進行變換，如果反射一方的偏振光P波則P波變?yōu)镾波、只輸出S波。
該偏振光變換系統(tǒng)14包含下述部分聚光透鏡16；以及配置在第2透鏡陣列12b與聚光透鏡16之間的片狀的偏振光束分離器(PBS)陣列15。
在PBS陣列15中，在平行的狀態(tài)下互不相同地配置了偏振光分離面和反射面，由一個偏振光分離面和一個反射面構(gòu)成的對的數(shù)目與第1透鏡陣列12a的列或行的數(shù)目相對應(yīng)。
在成對的狀態(tài)下形成由偏振光分離在PBS陣列15中形成的二次光源像，把由P偏振光得到的二次光源像與由S偏振光得到的二次光源像在空間上分離開來。
聚光透鏡16使通過中繼透鏡的主光線朝向液晶面板42(42R、42G、42B)的中心方向，使在第1透鏡陣列12a上形成的多個矩形透鏡的像重疊在液晶面板42上。
中繼光學(xué)系統(tǒng)30包含下述部分而構(gòu)成2片反射鏡32、34；以及配置在該反射鏡32、34之間的透鏡33。
棱鏡50是以X字狀貼合4個直角狀的棱鏡構(gòu)成為大致直方體狀的棱鏡，如圖1中所示，將3個面作為入射各液晶面板42R、42G、42B的射出光的面來使用，將另一個面作為射出合成光的合成光射出面來使用，將剩下的2個面中的某一方的面作為使由后述的反射型偏振片60反射的偏振光例如P波從棱鏡50內(nèi)向外方散逸的射出面來利用。
在使從棱鏡50射出的合成光入射的入射面相對于合成光的光路軸以規(guī)定的角度傾斜的狀態(tài)下配置反射型偏振片60。在本例中，由于如后述那樣在大致約15度到大致約33度的范圍內(nèi)設(shè)置該傾斜角度，故可把反射型偏振片60配置在投射透鏡70與棱鏡50之間的寬度窄的間隙內(nèi)。再有，在本例中，為了反射來自3個各液晶面板42的射出光，用1個偏振片60作成了共同的結(jié)構(gòu)。
在具有上述那樣的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的液晶投影儀1中，從光源燈10發(fā)射的白色光被反射鏡20縮小并反射，由2片分色鏡22、24分成紅(R)、綠(G)、藍(B)這3原色，照亮對應(yīng)的各液晶面板42R、42G、42B。
分別用液晶面板42(42R、42G、42B)進行了強度調(diào)制的3原色光中，G光以直行方式透過棱鏡50，B光由棱鏡50內(nèi)的連結(jié)面50M2反射，R光由棱鏡50內(nèi)的連結(jié)面50M2反射，由此被棱鏡50合成，由投射透鏡70放大并投射到屏幕(被投射面)上。
(關(guān)于偏振片的配置)在此，使用圖2，說明作為本發(fā)明的特征的反射型偏振片的配置結(jié)構(gòu)。圖2是抽出對于圖1的3片式的液晶投影儀中的至少1種顏色的光學(xué)系統(tǒng)并示意性地示出的概略說明圖。
在該圖中，液晶投影儀1具有配置在聚光透鏡41與液晶面板42之間的入射側(cè)的反射型偏振片43、吸收型偏振片44；以及在棱鏡50的合成光的射出側(cè)在相對于光路軸以規(guī)定的角度傾斜的狀態(tài)下配置的射出側(cè)的反射型偏振片60、吸收型偏振片62。再有，入射側(cè)的反射型偏振片43具有與入射側(cè)的吸收型偏振片44相同的透過軸，射出側(cè)的反射型偏振片60具有與射出側(cè)的吸收型偏振片62相同的透過軸。
再有，在本例中，作成了層疊了反射型偏振片60與吸收型偏振片62的結(jié)構(gòu)的偏振片(以下，有時稱為層疊品)，作成了使該層疊品以規(guī)定的傾斜角度傾斜而配置的結(jié)構(gòu)，但也可只使反射型偏振片60傾斜地配置、吸收型偏振片62不傾斜而直立地設(shè)置(相對于光路軸正交)的結(jié)構(gòu)。這是因為直立地設(shè)置的情況下的偏振度高。
再者，在本例中，如圖2中所示，作成了在隨著朝向上方而變寬的方向上傾斜的結(jié)構(gòu)，但傾斜方向不限定于此，也可是在隨著朝向下方而變寬的方向上傾斜的結(jié)構(gòu)。
例如用層疊了電介質(zhì)多層膜的偏振性膜、例如(DBEF；3M公司商品名)、(PCF；日東電工公司商品名)(都是商品名)等來形成反射型偏振片43、60。在該反射型偏振片43、60中，如果將被入射的入射光中的處于偏振面正交的關(guān)系的光分別定為P波、S波，則具有某個偏振面的P波(例如在水平方向上振動的偏振光)被反射型偏振片43、60全反射，S波(在垂直方向上振動的偏振光)透過偏振片43、60。
再有，在本例中，由于反射型偏振片60的傾斜角度如后述那樣比45度小，故反射光通過棱鏡50內(nèi)而返回。
因此，為了防止在棱鏡50中或由棱鏡50的面折射而反射的光返回到液晶面板42，如圖2中所示，在棱鏡50的合成光射出面以外的各面上、作為另一方的線偏振光的透過面安裝了使被反射型偏振片60反射的上述另一方的線偏振光P波透過的透過構(gòu)件(敷層材料)即AR(防反射)敷層52。在對棱鏡50的表面進行了研磨后，通過安裝來形成AR敷層52。由此，可消除在棱鏡50的面上的反射。
AR敷層(防反射敷層)52的材料例如用電介質(zhì)的多層膜來形成。在此，至少在面對液晶面板42的棱鏡的面和上下的任一方的面的合計4個面上安裝AR敷層52。再有，關(guān)于光不通過的另一方的面，也可不安裝。
由反射型偏振片60反射的光從棱鏡50的合成光射出面進入中間，從棱鏡50的AR敷層52透過。
(透過率-傾斜角特性)在此，本發(fā)明人等對于粘合反射型偏振片60、吸收型偏振片62并層疊了的偏振片(層疊品)使其角度變化，分別測定了此時的偏振度、透過率和對比度。在此，所謂對比度，是例如包含上述偏振片分離光的分離的程度的概念。
在此，所謂透過率，表示光的能透過的比例，此外，所謂偏振度，表示P波與S波的能分離的比例。
本發(fā)明人等分別研究了在透過軸周圍使其傾斜的情況和在與透過軸正交的吸收軸(反射軸)的周圍傾斜的情況。其結(jié)果，例如圖3中所示，在透過率-傾斜角特性中，在透過軸周圍使(吸收型)偏振片傾斜的情況、在透過軸周圍使(作為反射型偏振片的)DBEF傾斜的情況、(以下，在圖3～圖5的說明中，「偏振片」表示吸收型的偏振片，「DBEF」表示反射型的偏振片)、在透過軸周圍使層疊品傾斜的情況下，如B1、C1、A1中所示，隨傾斜角變大，透過率下降，另一方面，在吸收軸周圍使偏振片傾斜的情況、在反射軸周圍使DBEF傾斜的情況、在吸收軸周圍使層疊品傾斜的情況下，如B2、C2、A2中所示，隨傾斜角變大，透過率上升。
再有，不管傾斜角度如何，作為整體來說，透過率按DBEF、偏振片、層疊品的順序變低。
從以上所述可知，對于偏振片、DBEF、層疊品，如果在透過軸周圍使其傾斜，則隨傾斜角變大，透過率下降，但如果在吸收軸(反射軸)周圍使其傾斜，則雖然產(chǎn)生測定器的誤差，但透過率也上升。
(偏振度-傾斜角特性)其次，關(guān)于這6種類型，如果驗證偏振度-傾斜角特性，則可得到圖4中示出的結(jié)果。即，關(guān)于層疊品的透過軸周圍A1、層疊品的吸收軸周圍A2、偏振片透過軸周圍B1、偏振片吸收軸周圍B2，在約30度左右之前，偏振度在99.9％以上，大致為恒定，如果超過約30度，則偏振度稍微降低。
另一方面，關(guān)于DBEF，對于透過軸周圍、吸收軸(反射軸)周圍這兩者，都如C1、C2中所示，在約15度之前，偏振度上升，在約15度～約30度之前，偏振度稍微下降，在約30度以上，偏振度上升。
(對比度-傾斜角特性)再者，如果對于上述6種類型中的除DBEF外的4種類型分別驗證對比度-傾斜角特性，則可得到圖5中示出的結(jié)果。即，在使偏振片在透過軸周圍傾斜的情況B1、在使偏振片在吸收軸周圍傾斜的情況B2、在使層疊品在透過軸周圍傾斜的情況A1下，分別隨傾斜角變大，對比度從400起緩慢地下降，但只在使層疊品在吸收軸周圍傾斜的情況A2下，成為在傾斜角為30度以下的區(qū)域中對比度比400稍大、在上述區(qū)域以后對比度平緩地下降的特性。
再有，由于DBEF、PCF等的反射型偏振片的對比度性能低，故在DBEF的單獨使用的情況下，對比度很低，此外，在單獨使用反射型偏振片的情況下，由于對比度也下降到97～98％以下，故不能單獨使用這些偏振片。
在此，關(guān)于對比度，假定存在某個恒定的漏泄光，將與其垂直的情況作為基點來計算，在圖5中，該基點的值(本發(fā)明的第1對比度值)例如成為對比度為400的值的場所。
而且，如果在吸收軸周圍使層疊品傾斜，則如A2中所示，成為在約5度至32～35度之間比基點大的對比度(本發(fā)明的第2對比度)。
因而，與例如在約45度下使用吸收型偏振片的情況相比，可提供特性良好的對比度的液晶投影儀。
但是，在0度下垂直地直立的情況下，在黑顯示的情況下，反射光返回到液晶面板42上，由于液晶中蓄積的電荷通過晶體管導(dǎo)通而發(fā)生漏泄電流，因而是不好的。所以，傾斜角度最好是反射光不返回到液晶面板42上的角度。
在本例中，最好是15度至30度的傾斜，放倒方向最好以DBEF的吸收軸、偏振片的吸收軸為中心來放倒。將液晶面板42形成為橫長狀。因此，與在左右使其傾斜相比，在上下使其傾斜的做法其傾斜角度可較淺。
從以上所述可知，關(guān)于上限值(本發(fā)明的第2角度)，在對比度傾斜角特性中，最好至少比對比度值成為規(guī)定的值以下的角度大。具體地說，在圖5中示出的特性圖中，最好定為曲線A2的對比度值為400以下的33～35度左右的傾斜角度。再者，從圖5中的曲線A2的開始下降的角度、圖4的偏振度高的角度等的觀點來看，較為理想的是約30度以下，再者，定為約15度至約30度的傾斜角度則更為理想。再有，作為所使用的偏振片的種類，如圖3的A2中所示，在吸收軸周圍使透過率隨傾斜角的擴大而上升的層疊品傾斜的種類較好。
(關(guān)于傾斜角度的下限值)
其次，關(guān)于下限值(本發(fā)明的第1角度)，使用圖6和圖7來說明。該下限值，從原則上說，最好是被反射型偏振片60反射的反射光經(jīng)上述棱鏡50不返回到液晶面板42(42G)的角度。
例如，成為圖7中示出的那樣的、在由與棱鏡50相同的構(gòu)件形成的構(gòu)件80內(nèi)配置了偏振光分離體中包含的反射型偏振片60(及吸收型偏振片62)的情況下被反射型偏振片60反射的反射光到達棱鏡50的頂點0那樣的傾斜角θ。
即，如果假定在棱鏡50中沒有反射光的折射、折射角為0度，則相對于反射型偏振片60的法線方向，入射角度與反射角度相等，理論上的下限值為22.5度。
但是，在此，本發(fā)明人等利用以下的條件，在實驗上計算了更為理想的傾斜角θ。例如，在將棱鏡50的大小定為40×40×40mm，將液晶面板42的大小定為1.3英寸的28×21mm(寬高比4∶3)，將周邊的間隙定為5.0mm的情況下，判明了傾斜角θ＝16.1度。
因而，在圖7中示出的那樣的結(jié)構(gòu)的情況下，反射型偏振片60的傾斜角最好是至少不比約16.1度小的角度。
但是，在上述的條件中，在周邊的最低間隙小的情況下，傾斜角θ可進一步變小，傾斜角θ＝15度左右也沒有關(guān)系。
再有，在未形成圖7中示出的那樣的玻璃構(gòu)件的情況、即圖6那樣的通常的例子那樣的情況下，由于反射光在入射到棱鏡50上時例如在P點處折射，故使上述角度θ增加折射角度這多出來的部分即可。例如，將比所折射的波長最短的紫外光的折射角度大的角度作為增加部分加到上述傾斜角度的下限值上即可。如果假定將該增加部分的角度定為α度，則作為15度左右+α的情況、16.1度+α的情況、22.5度+α的情況等來導(dǎo)出下限值。
作為下限值，在有玻璃構(gòu)件的情況下，可舉出作為最低間隙小的情況的15度左右的情況、作為最低間隙為上述條件下的情況的16.1度的情況和理論上計算出的22.5度的情況。
另一方面，在沒有玻璃構(gòu)件的情況下，鑒于上述的折射角，可舉出作為周邊的最低間隙小的情況的15度左右+α的情況、作為最低間隙為上述條件下的情況的16.1度+α的情況和理論上計算出的22.5度+α的情況。
如上所述，通過作成在與棱鏡50相同的材料(光學(xué)玻璃)的玻璃構(gòu)件80內(nèi)配置反射型偏振片60或用2個玻璃構(gòu)件夾住反射型偏振片60的結(jié)構(gòu)，如圖6中所示，與單單使反射型偏振片60具有傾斜角來配置的情況相比，由于沒有從空氣中入射到棱鏡50上時發(fā)生折射的情況，故可將傾斜角θ的下限值設(shè)定為小的值。由此，可進一步使投射透鏡70與棱鏡50間的距離接近，可構(gòu)成更加明亮的液晶投影儀。
從以上所述可知，作為反射型偏振片60的傾斜角度，在配置玻璃構(gòu)件80的情況下，按較為理想的順序，為22.5度～30度左右、16.1度～30度左右、15度左右～30度左右、22.5度～33度左右、16.1度～33度左右、15度左右～33度左右、22.5度～35度左右、16.1度～35度左右、15度左右～35度左右。
此外，在不配置玻璃構(gòu)件80的情況下，按較為理想的順序，為22.5度+α～30度左右、16.1度+α～30度左右、15度左右+α～30度左右、22.5度+α～33度左右、16.1度+α～33度左右、15度左右+α～33度左右、22.5度+α～35度左右、16.1度+α～35度左右、15度左右+α～35度左右。
(關(guān)于作用)其次，關(guān)于圖2中示出的至少1種液晶面板，說明上述那樣的結(jié)構(gòu)的液晶投影儀的作用。
在上述那樣構(gòu)成的液晶投影儀1中，透過了聚光透鏡41的P波例如被入射側(cè)的反射型偏振片43反射。由此，在吸收型偏振片44中可不吸收上述被反射部分的偏振光，可防止吸收型偏振片44的加熱。
另一方面，透過了聚光透鏡41的S波透過反射型偏振片43、吸收型偏振片44，在液晶面板42中根據(jù)圖像信號被調(diào)制。在此，在液晶面板42為黑的區(qū)域中，在S波通過液晶面板42的期間內(nèi)，產(chǎn)生向列液晶的復(fù)折射效應(yīng)其偏振面被旋轉(zhuǎn)90度，從液晶面板42射出S波的偏振面被旋轉(zhuǎn)了90度(正交變換)的P波。另一方面，在液晶面板42為白的區(qū)域中，S波的偏振面直接行進，從液晶面板42射出S波。
如上所述，從液晶面板42射出的S波透過棱鏡50內(nèi)、在透過了反射型偏振片60和吸收型偏振片62后，由投射透鏡70投影到屏幕上。
另一方面，從液晶面板42射出的P波透過棱鏡50內(nèi)，被反射型偏振片60反射到光路外。
因而，由于一方的偏振光被反射型偏振片60反射到光路外，故幾乎沒有被射出側(cè)的吸收型偏振片62吸收的光，可防止射出側(cè)的吸收型偏振片的加熱。
在此，在本例中，如上述那樣，至少以約15度～35度左右的傾斜角度配置反射型偏振片60。
通過作成這樣的范圍的傾斜角度，首先，如上述圖5的對比度-傾斜角特性的特性圖中所示，可提供具有高的對比度的液晶投影儀。而且，如上述圖4的偏振度-傾斜角特性圖中所示，可維持高的偏振度，另外，如圖3的透過率-傾斜角特性圖中所示，可維持高的透過率。
此外，即使是接近于上限值的傾斜角度，因為由此得到的反射型偏振片60的占有寬度是較短的距離，故可縮短液晶面板42與投射透鏡70之間的距離。例如，由于在約15度左右至35度左右之間在棱鏡50的上下方向上使其傾斜即可，故最大約0.5pass即可。在此，所謂pass，指的是將投射透鏡70與液晶面板42的距離作為1個單位時的距離。此外，一般來說，投射透鏡70與液晶面板42的距離越寬，液晶投影儀1的投射像越暗，相反，投射透鏡70與液晶面板42的距離越小，越能構(gòu)成明亮的液晶投影儀，但在本例中，因為可將上述距離形成得小，故可構(gòu)成投射像明亮的液晶投影儀。特別是，在圖1中示出那樣的3片式的液晶投影儀1中，因為可利用在液晶面板42與投射透鏡70之間形成的迄今為止就有的間隙來配置，故不需要新設(shè)置反射型偏振片60專用的占有區(qū)域，可謀求偏振片安裝時的裝置面積的小型化。
再者，在以接近于下限值的約15度左右的傾斜角度來配置反射型偏振片60的情況下，被反射型偏振片60反射的反射光(返回光)一度透過棱鏡50內(nèi)，從棱鏡50的上表面(反射光射出面)向外射出。在此，由于在上表面(反射光射出面)上配置了AR敷層52，故可防止透過棱鏡50內(nèi)的反射光(返回光)被上述上表面反射的情況，能向外透過，因此，不僅可防止在反射型偏振片60上的反射光、而可防止在上表面(反射光射出面)的反射光成為返回光而返回到液晶面板42上，可防止液晶面板42的錯誤工作的發(fā)生。
再有，如上所述，如圖7中所示，在與棱鏡50大致相同的材料的玻璃構(gòu)件80內(nèi)安裝了反射型偏振片60(和吸收型偏振片62)的情況下，上述下限值為15度左右，但在沒有形成玻璃構(gòu)件80的圖6的情況下，由于反射光在入射到棱鏡50的入射面上發(fā)生折射，故必須加上多出來的折射角度部分的角度α，但該角度α比所折射的波長最短的紫外光的折射角度大即可。
如上所述，按照本實施例，在以往如果顯示全黑則配置在射出側(cè)的吸收型偏振片變熱而燒毀，但在本例中，由于使用射出側(cè)的反射型偏振片來反射應(yīng)被吸收型偏振片吸收的光，故可謀求防止燒毀。由此，可放松對冷卻的要求，同時可降低冷卻風(fēng)扇的輸出，可謀求小型化、降低噪聲。再者，可減輕射出側(cè)的吸收型偏振片的熱負擔(dān)，可實現(xiàn)長壽命化。
再者，因為可將偏振片的傾斜角度的較為理想的傾斜范圍設(shè)定為上述那樣的比較窄的角度的范圍內(nèi)，故也可將投射透鏡與液晶面板的距離形成得短，可構(gòu)成明亮的液晶投影儀。另外，利用上述的角度和AR敷層，可防止被偏振片或棱鏡反射的返回光入射到液晶面板上。
再者，除了因上述角度導(dǎo)致的層疊品本身的高對比度性能外，由于在液晶面板的入射側(cè)和射出側(cè)使用了偏振片，故與不使用偏振片的情況下相比，可使對比度提高。
其次，參照圖8說明本發(fā)明的第2實施例。再有，以下，關(guān)于上述第1實施例的實質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)，省略其說明，只敘述不同的部分。圖8是示出本例的液晶投影儀的概略說明圖。
在上述第1實施例中，作成了使反射型偏振片的上下方向上的占有長度與棱鏡的上下方向的長度相同的結(jié)構(gòu)，但在本例的液晶投影儀的反射型偏振片中，使用了相對于棱鏡的上下方向的長度短的占有長度的反射型偏振片。
如圖8中所示，本例的液晶投影儀100中，除了與上述第1實施例共同的結(jié)構(gòu)外，還包含反射型偏振片110和具有與該反射型偏振片110相同的透過軸的吸收型偏振片112，其中，上述反射型偏振片110以比棱鏡50的寬度(高度)Z1短的占有高度Z2形成，被包含在以傾斜角度θ2傾斜的偏振光分離體中。
在此，在棱鏡50的側(cè)端部區(qū)域ZP、ZP處比較容易顯現(xiàn)因制造時引起的光學(xué)的不均勻性。因此，在本例中，通過避開該側(cè)端部區(qū)域ZP、ZP的使用，可維持光學(xué)的均勻性。
即，以除了棱鏡50的側(cè)端部區(qū)域ZP、ZP的圖8中示出那樣的占有高度Z2來形成并配置反射型偏振片110和吸收型偏振片112的設(shè)置區(qū)域。
此時，傾斜角度θ2與上述第1實施例相同，在上限值方面沒有變更，但關(guān)于下限值必須進行若干校正。
即，必須以占有高度變短到Z2的部分在上述第1實施例的下限值中減去校正角度δ。因而，本例的情況的傾斜角度的下限值(本發(fā)明的第4角度)成為間隙小的情況的15度左右-δ、通常的間隙的情況的16.1度-δ。但是，這是在圖9中示出那樣的用與棱鏡50相同的材料形成的玻璃構(gòu)件120內(nèi)配置反射型偏振片110(和吸收型偏振片112)、沒有在空氣中與棱鏡50的邊界處的折射的情況的條件，在空氣中配置反射型偏振片110(和吸收型偏振片112)的情況下，與上述第1實施例相同，使角度α增加折射角度這多出來的部分即可。此時，下限值為15度左右+α-δ、16.1度+α-δ等。
從以上所述可知，作為反射型偏振片110的傾斜角度，在配置玻璃構(gòu)件120的情況下，按較為理想的順序，為16.1度-δ～30度左右、15度左右-δ～30度左右、16.1度-δ～33度左右、15度左右-δ～33度左右、16.1度-δ～35度左右、15度左右-δ～35度左右。
此外，在不配置玻璃構(gòu)件120的情況下，按較為理想的順序，為16.1度+α-δ～30度左右、15度左右+α-δ～30度左右、16.1度+α-δ～33度左右、15度左右+α-δ～33度左右、16.1度+α-δ～35度左右、15度左右+α-δ～35度左右。
如上所述，按照本實施例，一邊可起到與上述第1實施例同樣的作用和效果，一邊通過不使用因棱鏡制造時引起的光學(xué)的不均勻性比較容易顯現(xiàn)的棱鏡的側(cè)端部區(qū)域，可構(gòu)成能維持光學(xué)的均勻性的液晶投影儀。
此外，因為可縮短偏振片的占有高度，故與第1實施例相比，可進一步減小傾斜角度，而且，因為也可縮短占有寬度，故可提供更明亮的液晶投影儀。
其次，根據(jù)圖10，說明本發(fā)明的第3實施例。圖10是示出本例的液晶投影儀的一部分的概略說明圖。
在本例的液晶投影儀130中，除了與上述第1實施例共同的結(jié)構(gòu)外，如圖10中所示，包含具有分別相對于光路軸以傾斜角度θ3傾斜的2個入射面(反射面)140a、140b的剖面大致為ㄑ字形狀的反射型偏振片141，以便代替上述第1實施例中示出那樣的1個平面狀的反射型偏振片；以及平面狀的吸收型偏振片142。再有，吸收型偏振片142也可同樣作成ㄑ字形狀。
此時，關(guān)于傾斜角度的下限值(本發(fā)明的第3角度)，本發(fā)明人等在與上述第1實施例相同的條件下進行了研究的結(jié)果，判明了傾斜角度θ3＝9.35度。
因而，此時，傾斜角度的下限值，包含尺寸誤差和安裝誤差等，大致為9.35度左右。
但是，這是在圖12中示出那樣的用與棱鏡50相同的材料形成的玻璃構(gòu)件150內(nèi)配置反射型偏振片140、沒有在空氣中與棱鏡50的邊界處的折射的情況的條件，如圖11中示出那樣在空氣中配置反射型偏振片140的情況下，與上述第1實施例相同，使角度α增加折射角度這多出來的部分即可。此時，下限值為9.35度+α。再有，關(guān)于上限值，與上述第1實施例相同，不變更。
從以上所述可知，作為反射型偏振片150的傾斜角度，在配置玻璃構(gòu)件的情況下，按較為理想的順序，為9.35度～30度左右、9.35度～33度左右、9.35度～35度左右。
此外，在不配置玻璃構(gòu)件的情況下，按較為理想的順序，為9.35度+α～30度左右、9.35度+α～33度左右、9.35度+α～35度左右。
如上所述，按照本實施例，一邊可起到與上述第1實施例同樣的作用和效果，一邊因為與第1、第2實施例相比可進一步縮短投射透鏡與液晶面板的距離，故可提供更明亮的、更小的液晶投影儀。
再有，在這樣的ㄑ字形狀的偏振片中，也可作成第2實施例那樣的不形成到棱鏡的側(cè)端部區(qū)域上的短的偏振片。再者，也可以互不相同的傾斜角度形成ㄑ字形狀的上部和下部的各入射面。
其次，根據(jù)圖13，說明本發(fā)明的第4實施例。圖13是示出本例的液晶投影儀的一部分的概略說明圖。
在本例的液晶投影儀160中，除了與上述第1實施例共同的結(jié)構(gòu)外，如圖13中所示，彎曲地形成比棱鏡50的一邊稍長地形成了的反射型偏振片170和吸收型偏振片171，同時配置了對來自該彎曲部的反射光進行聚光、作為吸收光、熱的熱吸收構(gòu)件用的光吸收器172。
再有，作為光吸收器172的材料，最好使用硫化鉍等。由此，可更有效地進行熱的吸收。
通過這樣來形成，如果使偏振片彎曲，則由于變成比傾斜地配置的偏振片更窄，故在棱鏡50與投射透鏡70的寬度窄的間隙內(nèi)，即使不能實施上述第1實施例那樣的傾斜角度，通過進行彎曲，也可使反射光散逸，一邊可起到與上述第1實施例同樣的作用和效果，一邊可進一步縮短棱鏡與液晶面板的距離，故可提供更明亮的、可實現(xiàn)小型化的液晶投影儀。
再者，通過使用硫化鉍作為光吸收器，可有效地進行熱吸收。
再有，在本例中，作成了彎曲反射型偏振片170和吸收型偏振片171這兩者的結(jié)構(gòu)，但也可作成只彎曲反射型偏振片170的結(jié)構(gòu)。
其次，根據(jù)圖14，說明本發(fā)明的第5實施例。圖14是示出本例的液晶投影儀的一部分的概略說明圖。
在本例的液晶投影儀180中，除了與上述第1實施例共同的結(jié)構(gòu)外，如圖14中所示，包含下述部分具有分別相對于光路軸發(fā)生彎曲的彎曲部的2個入射面(反射面)190a、190b的ㄑ字形狀的反射型偏振片190，以便代替上述第1實施例中示出的那樣的1個平面狀的反射型偏振片；平面狀的吸收型偏振片191；以及分別配置在棱鏡50的上下位置的外側(cè)的、分別對來自該入射面(反射面)190a、190b的反射光進行聚光而作為吸收光、熱用的一對熱吸收構(gòu)件的光吸收器192a、192b。再有，吸收型偏振片191也可同樣作成以ㄑ字形狀發(fā)生彎曲的結(jié)構(gòu)。
按照本例，一邊可起到與上述第1實施例同樣的作用和效果，一邊因為與第4實施例相比可進一步縮短投射透鏡與液晶面板的距離，故可提供更明亮的、更小的液晶投影儀。
再有，在這樣的ㄑ字形狀的偏振片中，也可作成第2實施例那樣的不形成到棱鏡的側(cè)端部區(qū)域上的短的偏振片。
再有，雖然按照幾個特定的實施例說明了本發(fā)明的裝置和方法，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的主旨和范圍的情況下對本發(fā)明的本文中記敘的實施例作各種變形。例如，在上述的各實施例中，作為液晶投影儀舉出了3片式的投影儀，但即使是單片式的液晶投影儀，也可應(yīng)用上述的各實施例。此時，傾斜和彎曲方向不僅是上下方向(在XZ平面中，以X軸為中心的傾斜)，在左右方向(在XZ平面中，以Z軸為中心的傾斜)上也可傾斜和彎曲。再有，因為液晶面板以橫長狀形成，故以X軸為中心的傾斜更為理想。此外，在圖10中示出的例子中，也可以是形成不僅上下方向的2個反射面、而且上下方向和左右方向也分別傾斜的4個反射面的結(jié)構(gòu)。再者，也可以是分別如圖14中所示那樣使該4個面彎曲的結(jié)構(gòu)。
再者，在圖13或圖14中示出的結(jié)構(gòu)中，如果沒有光返回的情況，則也可將彎曲部分形成為多段。
此外，在上述的例子中，作為分開的構(gòu)件來形成棱鏡和玻璃構(gòu)件，但也可以是在一體地形成的棱鏡的側(cè)部配置偏振光分離體的結(jié)構(gòu)。
再者，不用說也包含上述各實施例相互間和這些實施例與各變形例的組合的例子。
如以上所說明的那樣，按照本發(fā)明，由于使用射出側(cè)的偏振光分離體來反射應(yīng)被吸收型偏振片吸收的光，故可謀求防止偏振片的加熱和燒毀。由此，可放松對冷卻的要求，同時可降低冷卻風(fēng)扇的輸出，可謀求小型化、降低噪聲。再者，可減輕射出側(cè)的吸收型偏振片的熱負擔(dān)，可實現(xiàn)長壽命化。
再者，因為可將偏振光分離體的傾斜角度的較為理想的傾斜范圍設(shè)定為比較窄的角度的范圍內(nèi)，故也可將投射透鏡與液晶面板的距離形成得短，可構(gòu)成明亮的液晶投影儀。另外，利用上述的角度和透過構(gòu)件，可防止被偏振光分離體或色合成電路反射的返回光入射到液晶面板上。
再者，利用因上述角度導(dǎo)致的偏振光分離體本身的高對比度性能，可使對比度提高。
權(quán)利要求
1.一種投射型顯示裝置，其特征在于包括偏振電路，對于使光投射到被投射體上的光源之光，在至少一個方向和該一個方向以外的另一個方向上施行偏振；色分離電路，使由上述偏振電路施行了偏振的上述光分離為多種顏色；多個液晶面板，對由上述色分離電路分離了的上述多種顏色分別施行調(diào)制；色合成電路，通過合成由上述多個液晶面板施行了調(diào)制的上述多種顏色，生成包含該多種顏色的合成光；偏振光分離體，通過透過由上述色合成電路已生成的上述合成光中包含的、由上述偏振電路在上述一個方向上施行了偏振的第1光且反射由上述偏振電路在上述另一個方向上施行了偏振的第2光，使上述第1光與上述第2光分離開來；以及投射電路，使由上述偏振光分離體分離了的上述第1光投射到上述被投射體上。
2.如權(quán)利要求1中所述的投射型顯示裝置，其特征在于這樣來配置上述偏振光分離體，使得與由上述色合成電路已生成的上述合成光的行進方向垂直的面和上述合成光入射到上述偏振光分離體上的該偏振光分離體的面構(gòu)成的角、即上述偏振光分離體的傾斜角，成為與比由規(guī)定該偏振光分離體的傾斜角與由上述偏振光分離體得到的上述第1光與上述第2光分離的程度、即對比度值的關(guān)系的上述偏振光分離體的特性確定的、上述傾斜角為零度時的對比度值大的對比度值對應(yīng)的角度。
3.如權(quán)利要求2中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述偏振光分離體的傾斜角大致為15～35度的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述偏振光分離體包含以其剖面大致呈ㄑ字狀之方式而被配置的、上述合成光入射的多個各入射面。
5.如權(quán)利要求4中所述的投射型顯示裝置，其特征在于以在被上述各入射面反射了的上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的第3角度、與對應(yīng)于成為在上述偏振光分離體的對比度傾斜角特性中上述色合成電路的合成光射出面與各入射面成為大致平行的傾斜角時的第1對比度值以上的第2對比度值的第2角度之間的范圍的傾斜角度來配置上述偏振光分離體。
6.如權(quán)利要求4中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述偏振光分離體的各上述入射面分別具有分別發(fā)生彎曲以使分別被各上述入射面反射了的各上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的各彎曲部，還具有分別吸收由分別被各上述彎曲部反射的各上述另一方的偏振光產(chǎn)生的熱的各熱吸收構(gòu)件。
7.如權(quán)利要求1～3的任一項中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述液晶面板以橫長狀被形成，上述偏振光分離體依據(jù)朝向與上述液晶面板的短邊對應(yīng)的方向，傾斜到與上述色合成電路的合成光射出面分離開來的方向上。
8.如權(quán)利要求1～7的任一項中所述的投射型顯示裝置，其特征在于在上述另一方的偏振光從上述色合成電路內(nèi)朝向外方射出的射出面上，配置促使被上述偏振光分離體反射了的上述另一方的偏振光通過上述色合成電路內(nèi)、透射到上述色合成電路的外方的透射構(gòu)件。
9.如權(quán)利要求1～8的任一項中所述的投射型顯示裝置，其特征在于還具有與上述色合成電路的合成光射出面鄰接地配置的、用與上述色合成電路相同的材料形成的玻璃構(gòu)件，將上述偏振光分離體內(nèi)置在上述玻璃構(gòu)件中。
10.如權(quán)利要求1～9的任一項中所述的投射型顯示裝置，其特征在于層疊與上述色合成電路相對地配置的反射型的第1偏振構(gòu)件和與上述投射電路相對地配置的吸收型的第2偏振片并使其一體化來構(gòu)成上述偏振光分離體。
11.如權(quán)利要求1～10的任一項中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述色合成電路至少具有上述另一方的偏振光能從上述色合成電路內(nèi)朝向外方射出的射出面和與上述射出面對置的面，在至少除了在上述各面相對的方向上的上述色合成電路的側(cè)端部區(qū)域外的長度上，形成上述偏振光分離體。
12.如權(quán)利要求11中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述偏振光分離體以上述側(cè)端部區(qū)域的內(nèi)側(cè)為基點被傾斜，以在被該偏振光分離體反射了的上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的第4角度、與對應(yīng)于成為在上述偏振光分離體的對比度傾斜角特性中上述色合成電路的合成光射出面與上述偏振光分離體的入射面成為大致平行的傾斜角時的第1對比度值以上的第2對比度值的第2角度之間的范圍的傾斜角度被配置。
13.如權(quán)利要求1中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述偏振光分離體具有發(fā)生彎曲以使被該偏振光分離體反射了的上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的彎曲部，還具有吸收由被上述彎曲部反射的上述另一方的偏振光產(chǎn)生的熱的熱吸收構(gòu)件。
14.如權(quán)利要求13中所述的投射型顯示裝置，其特征在于在上述另一方的偏振光從上述色合成電路內(nèi)朝向外方射出的射出面上，配置促使被上述偏振光分離體反射了的上述另一方的偏振光通過上述色合成電路內(nèi)、透射到上述色合成電路的外方的透射構(gòu)件。
15.如權(quán)利要求13或14中所述的投射型顯示裝置，其特征在于還具有與上述色合成電路的合成光射出面鄰接地配置的、用與上述色合成電路相同的材料形成的玻璃構(gòu)件，將上述偏振光分離體內(nèi)置在上述玻璃構(gòu)件中。
16.如權(quán)利要求13～15的任一項中所述的投射型顯示裝置，其特征在于層疊與上述色合成電路相對地配置的反射型的第1偏振構(gòu)件和與上述投射電路相對地配置的吸收型的第2偏振片并使其一體化來構(gòu)成上述偏振光分離體。
17.如權(quán)利要求1中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述偏振光分離體使入射面相對于光路軸傾斜，以在被該偏振光分離體反射了的上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的第1角度、與對應(yīng)于成為在上述偏振光分離體的對比度傾斜角特性中上述液晶面板的射出面與上述偏振光分離體的入射面成為大致平行的傾斜角時的第1對比度值以上的第2對比度值的第2角度之間的范圍的傾斜角度被配置。
18.如權(quán)利要求17中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述偏振光分離體以與上述光路軸正交的2個正交方向中的任一方向為軸發(fā)生傾斜。
19.如權(quán)利要求18中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述偏振光分離體分別以上述正交方向中的兩者的方向為軸發(fā)生傾斜。
20.如權(quán)利要求17中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述偏振光分離體包含以其剖面大致呈ㄑ字狀之方式而被配置的、上述合成光入射的多個各入射面。
21.如權(quán)利要求20中所述的投射型顯示裝置，其特征在于上述偏振光分離體的各上述入射面分別具有分別發(fā)生彎曲以使分別被各上述入射面反射了的各上述另一方的偏振光不入射到上述液晶面板上的各彎曲部，還具有分別吸收由分別被各上述彎曲部反射的各上述另一方的偏振光產(chǎn)生的熱的各熱吸收構(gòu)件。
22.如權(quán)利要求17～21的任一項中所述的投射型顯示裝置，其特征在于層疊被配置在上述液晶顯示面板一側(cè)的反射型的第1偏振構(gòu)件和與上述投射電路相對地配置的吸收型的第2偏振片并使其一體化來構(gòu)成上述偏振光分離體。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供可減少偏振片的熱吸收的投射型顯示裝置。在本發(fā)明的投射型顯示裝置中,偏振光分離體通過透過由色合成電路已生成的合成光中包含的、由偏振電路在一個方向上施行了偏振的第1光且反射由上述偏振電路在另一個方向上施行了偏振的第2光,使上述第1光從上述第2光分離出來。
文檔編號G03B21/16GK1360218SQ01143670
公開日2002年7月24日 申請日期2001年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月18日
發(fā)明者胡桃澤孝 申請人:精工愛普生株式會社