專(zhuān)利名稱(chēng)：投射型圖像顯示裝置、光學(xué)單元和偏振分離用部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投射型圖像顯示裝置，特別涉及照射在液晶面板等的光閥(light valve)上的光和對(duì)由該光閥調(diào)制的光進(jìn)行偏振分離的偏振分離技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，例如有在日本專(zhuān)利特開(kāi)2001-142028號(hào)公報(bào)中記載的技術(shù)。在該公報(bào)中，作為偏振分離機(jī)構(gòu)，記載有在兩個(gè)直角棱鏡的界面上形成有作為電介質(zhì)多層膜的偏振光束分裂器(Polarized Beam Splitter)(以下稱(chēng)為PBS)的PBS棱鏡。

發(fā)明內(nèi)容
例如，在作為上述現(xiàn)有技術(shù)那樣的偏振分離部件使用PBS棱鏡提高亮度的情況下，考慮減小入射光線的F值，增加向PBS棱鏡的光的吸收量。為了增大光的吸收量而使PBS棱鏡整體增大，從裝置的緊湊化觀點(diǎn)看是不優(yōu)選的。此外，當(dāng)減小入射光線的F值，增加向PBS棱鏡的光的吸收量時(shí)，上述PBS膜面的光的入射角增大，對(duì)比度降低。存在對(duì)PBS膜面最適合的光線入射角，例如在由光軸和PBS膜面的法線形成的面(主入射面)中，當(dāng)以大致45°以外的角度將光入射到PBS膜面上時(shí)，存在著對(duì)比度更加降低的問(wèn)題。
本發(fā)明提供在投射型圖像顯示裝置中，使顯示圖像的亮度進(jìn)一步增大，并且可以確保規(guī)定的對(duì)比度性能，可以明亮地顯示高圖像質(zhì)量的圖像的投射型圖像顯示技術(shù)。
在本發(fā)明中，使入射到偏振分離部件的偏振分離面的入射光的F值根據(jù)與該入射光的軸方向而不同。具體而言，以使與入射光的光軸正交，并且與包含該光軸和上述偏振分離面的法線的平面正交的第一方向的F值比與上述入射光的光軸正交，并且與包含該光軸和上述偏振分離面的法線的平面平行的第二方向的F值小為特征。當(dāng)上述偏振分離面為長(zhǎng)方形時(shí)，使上述入射光的、該長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊方向的F值用于該長(zhǎng)方形的短邊方向的F值。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在上述第一方向中到上述偏振分離面的光入射角變化時(shí)的對(duì)比度降低量小于在上述第二方向中到上述偏振分離面的光入射角變化時(shí)的對(duì)比度降低量。即，本發(fā)明就是根據(jù)這種認(rèn)知完成，通過(guò)使到偏振分離面的入射光在上述第一方向的F值比上述第二方向的F值小，一面抑制對(duì)比度的降低一面增加光的吸收量。由此，可以將對(duì)偏振分離面的光的入射角變化量抑制在小的值，在將偏振分離性能維持在最佳范圍的狀態(tài)下增大到該偏振分離面的光的吸收量。通過(guò)將偏振分離性能維持在最佳范圍內(nèi)，可以確保圖像的對(duì)比度性能，通過(guò)增大光的吸收量，可以增大圖像的亮度。
此時(shí)，上述偏振分離部的光入射面的縱橫大于16∶9(即16/9)大。由此，上述第一方向的光吸收量增加。優(yōu)選該光入射面的縱橫比在18∶9(18/9)以上且在24∶9(24/9)以下。
根據(jù)本發(fā)明，在投射型圖像顯示技術(shù)中，由簡(jiǎn)易的構(gòu)成就能夠達(dá)到在確保圖像的對(duì)比度性能的狀態(tài)下增大亮度的目的。


圖1是作為本發(fā)明的實(shí)施例的投射型圖像顯示裝置的構(gòu)成例圖。
圖2是圖1的投射型圖像顯示裝置的偏振分離部和色合成部的結(jié)合結(jié)構(gòu)的外觀圖。
圖3是形成圖2所示的偏振分離部的偏振分離用部件的外觀圖。
圖4是圖1的投射型圖像顯示裝置的偏振分離部中光入射角的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照

用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。其中，在所有附圖中，在相同結(jié)構(gòu)、功能的構(gòu)成要素上附加相同的標(biāo)號(hào)。
圖1～圖4是作為本發(fā)明的實(shí)施例的投射型圖像顯示裝置的說(shuō)明圖。本實(shí)施例是作為光閥使用反射型液晶面板的投射型圖像顯示裝置(液晶投影儀裝置)時(shí)的例子。圖1是作為本發(fā)明的實(shí)施例的投射型圖像顯示裝置的構(gòu)成例圖，圖2是圖1的投射型圖像顯示裝置中的偏振分離部和色合成部的結(jié)合結(jié)構(gòu)的外觀圖，圖3是形成圖2所示的偏振分離部的偏振分離部件的外觀圖，圖4是圖1的投射型圖像顯示裝置的偏振分離部中光入射角的說(shuō)明圖。
在圖1的投射型圖像顯示裝置中，11是光源、12是拋物反射面形狀的反射鏡，13是用于除去紫外線的紫外線截止濾波器，14、15是用于聚光和使光平行化的準(zhǔn)直透鏡。此外，16是用于形成由多個(gè)矩形狀的透鏡元件(cell)構(gòu)成的多個(gè)二次光源像的第一多透鏡陣列，17是由多個(gè)矩形狀的透鏡元件構(gòu)成、用于形成第一多透鏡陣列16的各個(gè)透鏡單元像的第二多透鏡陣列。18是使入射的光的偏振方向一致，作為P偏振光或S偏振光射出的偏振轉(zhuǎn)換部的偏振轉(zhuǎn)換元件，19、25、26、37是聚光透鏡。21是作為色分離部的紅色光反射用分色鏡，22是同樣作為色分離部的綠色光反射用分色鏡。35是中繼透鏡，36是場(chǎng)透鏡，29是全反射鏡，33是用于除去紅色光中的紅外線的紅外線截止濾波器。51是作為紅色光用的光閥的紅色光用的反射型液晶面板，52是作為綠色光用的光閥的綠色光用的反射型液晶面板，53是作為藍(lán)色光用的光閥的藍(lán)色光用的反射型液晶面板。71是使透過(guò)的紅色光的偏振方向一致的紅色光用的1/4波長(zhǎng)相位差板，72是同樣的綠色光用的1/4波長(zhǎng)相位差板，73是同樣的藍(lán)色光用的1/4波長(zhǎng)相位差板。41是對(duì)入射的光進(jìn)行偏振分離的紅色光用的偏振分離部，42是同樣的綠色光用的偏振分離部，43是同樣的藍(lán)色光用的偏振分離部。41a、41b是紅色光用的偏振分離部41中的棱鏡材料，411是在紅色光用的偏振分離部41中形成偏振分離面的偏振分離膜。42a、42b是綠色光用的偏振分離部42中的棱鏡材料，421是在綠色光用的偏振分離部42中形成偏振分離面的偏振分離膜。43a、43b是藍(lán)色光用的偏振分離部43中的棱鏡材料，431是在藍(lán)色光用的偏振分離部43中形成偏振分離面的偏振分離膜。401是紅色光用的1/2波長(zhǎng)相位差板，403是藍(lán)色光用的1/2波長(zhǎng)相位差板。80是作為色合成部的交叉分色棱鏡(cross dichroic prism)，801、802分別是交叉分色棱鏡80的分色膜。90是用于將經(jīng)過(guò)色合成的光放大投射在屏幕等上的投射透鏡單元，100是根據(jù)圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)上述反射型液晶面板51、52、53的驅(qū)動(dòng)電路。
紅色光用的偏振分離部41通過(guò)其紅色光用的偏振分離膜411的偏振分離面，對(duì)照射在上述紅色光用的反射型液晶面板51上的光和由該反射型液晶面板51調(diào)制的光進(jìn)行偏振分離。即，通過(guò)偏振分離膜411反射由紅色光反射用分色鏡21分離的紅色光，照射到反射型液晶面板51上，將從該反射型液晶面板51反射的紅色光導(dǎo)入到交叉分色棱鏡。綠色光用的偏振分離部42通過(guò)其綠色光用的偏振分離膜421的偏振分離面，對(duì)照射在上述綠色光用的反射型液晶面板52上的光和由該反射型液晶面板52調(diào)制的光進(jìn)行偏振分離。即，通過(guò)偏振分離膜421反射由綠色光反射用分色鏡22分離的紅色光，照射在反射型液晶面板52上，將從該反射型液晶面板52反射的綠色光導(dǎo)入到交叉分色棱鏡。藍(lán)色光用的偏振分離部43通過(guò)其藍(lán)色光用的偏振分離膜431的偏振分離面，對(duì)照射在上述藍(lán)色光用的反射型液晶面板53上的光和由該反射型液晶面板53調(diào)制的光進(jìn)行偏振分離。即，通過(guò)偏振分離膜431反射透過(guò)綠色光反射用分色鏡22的藍(lán)色光，照射在反射型液晶面板53上，將從該反射型液晶面板53反射的藍(lán)色光導(dǎo)入到交叉分色棱鏡。
在本實(shí)施例中，在各個(gè)偏振分離膜411、421、431的偏振分離面，在各偏振分離面內(nèi)，入射光的第一方向(光的入射角小的軸方向)，即圖1中的Y軸方向的F值小于入射光的第二方向(光的入射角大的軸方向)，即圖1中的Z’軸方向或X’軸方向的F值。換句話(huà)說(shuō)，上述第一方向是與上述入射光的光軸正交，并且與包含該光軸和上述偏振分離面的法線的平面(YZ平面)正交的方向(Y軸方向)，上述第二方向是與上述入射光的光軸正交，并且與包含該光軸和上述偏振分離面的法線的平面(YZ平面)平行的方向(Z軸方向)。
如上所述，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在上述第一方向中到上述偏振分離面的光入射角變化時(shí)的對(duì)比度降低量小于在上述第二方向中到上述偏振分離面的光入射角變化時(shí)的對(duì)比度降低量。即，本發(fā)明就是根據(jù)這種認(rèn)知完成，通過(guò)使到偏振分離面的入射光在上述第一方向的F值小于上述第二方向的F值，一面抑制對(duì)比度的降低一面增加光的吸收量。即，在本實(shí)施方式中，即便光吸收角大，通過(guò)減小對(duì)對(duì)比度的影響少的第一方向的F值，也能夠抑制對(duì)比度降低并提高亮度。對(duì)于第二方向，當(dāng)光吸收角增大時(shí)對(duì)對(duì)比度的影響變大。因此，在第二方向中，優(yōu)選使光吸收角不太大。
在本實(shí)施例中，在各個(gè)偏振分離面為長(zhǎng)方形或大致長(zhǎng)方形的形狀(以下，稱(chēng)其為長(zhǎng)方形)的情況下，在偏振分離膜411中，以偏振分離面的該長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊方向?yàn)閅軸方向，短邊方向?yàn)閄’軸方向。而且，該長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊方向的F值小于該短邊方向的F值。在偏振分離膜421和偏振分離膜431中，以偏振分離面的該長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊方向?yàn)閅軸方向，短邊方向?yàn)閆’軸方向。而且，使該長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊方向的F值小于該短邊方向的F值。具體而言，在各偏振分離膜411、421、431中，各偏振分離面的長(zhǎng)邊方向的長(zhǎng)度與短邊方向的長(zhǎng)度之比，大于與上述各反射型液晶面板51、52、53的面板面中該方向(在面板面為長(zhǎng)方形時(shí)，偏振分離膜的長(zhǎng)邊方向與面板面的長(zhǎng)邊方向相當(dāng)，偏振分離膜的短邊方向與面板面的短邊方向相當(dāng))的長(zhǎng)度之比。
偏振分離膜411、421、431，例如，既可以是由電介質(zhì)多層膜和有機(jī)多層膜構(gòu)成的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)等，或者也可以是其它結(jié)構(gòu)。也可以使各偏振分離面具有晶格構(gòu)造，根據(jù)該晶格構(gòu)造，通過(guò)衍射對(duì)光進(jìn)行偏振分離。
在上述圖1的結(jié)構(gòu)中，從光源11射出的光被拋物反射面形狀的反射鏡12反射，入射到紫外線截止濾波器13。由紫外線截止濾波器13除去了紫外線的光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡14、15進(jìn)行光的平行化，通過(guò)第一透鏡陣列16、第二透鏡陣列17，形成多個(gè)二次光源像。將該成像光入射到偏振轉(zhuǎn)換元件18，在該偏振轉(zhuǎn)換元件18內(nèi)由偏振光束分裂器(未圖示)分離成白色光的P偏振光和S偏振光。此外，在該偏振轉(zhuǎn)換元件18內(nèi)由1/2波長(zhǎng)相位差板(未圖示)，使該分離的P偏振光旋轉(zhuǎn)偏振方向，成為S偏振光，與由上述偏振光束分裂器分離的S偏振光一起經(jīng)過(guò)聚光透鏡19入射到紅色光反射用分色鏡21。在該紅色光反射用分色鏡21的色分離膜中，白色光的S偏振光中的紅色光的S偏振光反射，綠色光+藍(lán)色光的S偏振光透過(guò)。反射后的紅色光的S偏振光經(jīng)過(guò)中繼透鏡35被全反射鏡29反射，通過(guò)場(chǎng)透鏡36、紅外線吸收濾波器33、聚光透鏡37入射到紅色光用的偏振分離部41。
在紅色光用的偏振分離部41內(nèi)，該紅色光的S偏振光被紅色光用的偏振分離膜411的偏振分離面反射。由紅色光用的1/4波長(zhǎng)相位差板71使該反射后的紅色光的S偏振光偏振方向一致，照射在紅色光用的反射型液晶面板51上。在由驅(qū)動(dòng)電路100驅(qū)動(dòng)的該反射型液晶面板51中，根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制并反射該照射的紅色光的S偏振光，作為紅色光的P偏振光射出。該射出的紅色光的P偏振光通過(guò)1/4波長(zhǎng)相位差板71后，再次入射到偏振分離部41。在該紅色光用的偏振分離部41內(nèi)，該紅色光的P偏振光透過(guò)紅色光用的偏振分離膜411的偏振分離面。該透過(guò)的該紅色光的P偏振光經(jīng)過(guò)偏振分離部41內(nèi)的棱鏡材料41b部分，從該偏振分離部41射出。之后，該光在通過(guò)1/2波長(zhǎng)相位差板401時(shí)被轉(zhuǎn)換成S偏振光，入射到交叉分色棱鏡80。在該交叉分色棱鏡80內(nèi)，該紅色光的S偏振光被分色膜801反射。將入射到上述紅色光用的偏振分離膜411的偏振分離面的上述紅色光的S偏振光和P偏振光一起，對(duì)該偏振分離面的法線的光吸收角例如約為±10°地入射到該偏振分離面。由此，能夠使到該偏振分離面的光的吸收量增大。即便在Y軸方向使吸收角例如為10°，如后所述也能夠?qū)⒐馕战呛团c該偏振分離面的法線所成的角度抑制在從入射角45°變化約0.9°以?xún)?nèi)。從而，能夠?qū)⑵穹蛛x膜411的偏振分離面中的偏振分離性能維持在最佳范圍內(nèi)。
另一方面，透過(guò)紅色光反射用分色鏡21的綠色光+藍(lán)色光的S偏振光入射到綠色光反射用分色鏡22。在該綠色光反射用分色鏡22的色分離膜中，該綠色光的S偏振光反射，藍(lán)色光的S偏振光透過(guò)。使反射后的綠色光的S偏振光通過(guò)聚光透鏡26，入射到綠色光用的偏振分離部42。在該綠色光用的偏振分離部42中由綠色光用的偏振分離膜421的偏振分離面反射該綠色光的S偏振光。通過(guò)綠色光用的1/4波長(zhǎng)相位差板72使該反射后的綠色光的S偏振光的偏振方向一致，照射在綠色光用的反射型液晶面板52上。在由驅(qū)動(dòng)電路100驅(qū)動(dòng)的該反射型液晶面板52中，根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制并反射該照射的綠色光的S偏振光，作為綠色光的P偏振光射出。該射出的綠色光的P偏振光在通過(guò)1/4波長(zhǎng)相位差板72后，再次入射到偏振分離部42。在該綠色光用的偏振分離部42內(nèi)，該綠色光的P偏振光透過(guò)綠色光用的偏振分離膜421的偏振分離面。該透過(guò)的該綠色光的P偏振光經(jīng)過(guò)偏振分離部42內(nèi)的棱鏡材料42b部分，從該偏振分離部42射出，入射到交叉分色棱鏡80。在該交叉分色棱鏡80內(nèi)，該綠色光的P偏振光透過(guò)分色膜801、802。將入射到上述綠色光用的偏振分離膜421的偏振分離面的上述綠色光的S偏振光和P偏振光一起，與上述紅色光的情況相同，對(duì)該偏振分離面的法線的光吸收角例如約為±10°地入射到該偏振分離面。由此，能夠使到該偏振分離面的光的吸收量增大。即便在Y軸方向使光吸收角例如為10°，如后所述也能夠?qū)⒐馕战呛团c該偏振分離面的法線所成的角度抑制在從入射角45°變化約0.9°以?xún)?nèi)。從而，能夠?qū)⑵穹蛛x膜411的偏振分離面中的偏振分離性能維持在最佳范圍內(nèi)。
此外，透過(guò)綠色光反射用分色鏡22的藍(lán)色光的S偏振光通過(guò)聚光透鏡25，入射到藍(lán)色光用的偏振分離部43。在該藍(lán)色光用的偏振分離部43內(nèi)，由藍(lán)色光用的偏振分離膜431的偏振分離面反射該藍(lán)色光的S偏振光。通過(guò)藍(lán)色光用的1/4波長(zhǎng)相位差板73使該反射后的藍(lán)色光的S偏振光的偏振方向一致，照射在藍(lán)色光用的反射型液晶面板53上。在由驅(qū)動(dòng)電路100驅(qū)動(dòng)的該反射型液晶面板53中，根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制并反射該照射的藍(lán)色光的S偏振光，作為藍(lán)色光的P偏振光射出。該射出的藍(lán)色光的P偏振光在通過(guò)1/4波長(zhǎng)相位差板73后，再次入射到偏振分離部43。在該藍(lán)色光用的偏振分離部43內(nèi)，該藍(lán)色光的P偏振光透過(guò)藍(lán)色光用的偏振分離膜431的偏振分離面。該透過(guò)的該藍(lán)色光的P偏振光在通過(guò)1/2波長(zhǎng)相位差板403時(shí)被轉(zhuǎn)換成S偏振光，經(jīng)過(guò)偏振分離部43的棱鏡材料部分，從該偏振分離部43射出，入射到交叉分色棱鏡80。在該交叉分色棱鏡80內(nèi)，該藍(lán)色光的S偏振光被分色膜802反射。將入射到上述藍(lán)色光用的偏振分離膜431的偏振分離面的上述藍(lán)色光的S偏振光和P偏振光一起，與上述紅色光和綠色光的情況相同，對(duì)該偏振分離面的法線的光吸收角例如約為±10°地入射到該偏振分離面。由此，能夠使到該偏振分離面的光的吸收量增大。即便在Y軸方向使光吸收角例如為10°，如后所述也能夠?qū)⒐馕战桥c該偏振分離面的法線所成的角度抑制在從入射角45°變化約0.9°以?xún)?nèi)。從而，能夠?qū)⑵穹蛛x膜411的偏振分離面中的偏振分離性能維持在最佳范圍內(nèi)。
在上述交叉分色棱鏡80內(nèi)，使從上述偏振分離部41射出的紅色光的S偏振光、從上述偏振分離部42射出的綠色光的P偏振光和從上述偏振分離部43射出的藍(lán)色光的S偏振光相互色合成，作為白色光的光學(xué)圖像光射出。將該射出的光學(xué)圖像光入射到投射透鏡單元90，放大投射在屏幕等上進(jìn)行圖像顯示。此時(shí)，在交叉分色棱鏡80的射出面上設(shè)置1/4波長(zhǎng)相位差板，使藍(lán)、紅、綠色光全部成為圓偏振光，可以減輕屏幕等中的反射不均勻。
下面說(shuō)明中使用的上述圖1的構(gòu)成要素附加與該圖1中用的標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)。此外，下面，對(duì)圖2～圖4也使用與上述圖1情況相同的坐標(biāo)軸進(jìn)行說(shuō)明。
圖2是表示圖1的投射型圖像顯示裝置中的偏振分離部41、42、43和作為色合成部的交叉分色棱鏡80的結(jié)合構(gòu)成的外觀圖。
在圖2中，a1、b1、c1分別是紅色光用的偏振分離部41的外形尺寸，a1是X軸方向的外形尺寸，b1是Y軸方向的外形尺寸，c1是Z軸方向的外形尺寸。a2、b2、c2分別是綠色光用的偏振分離部42的外形尺寸，a2是Z軸方向的外形尺寸，b2是Y軸方向的外形尺寸，c2是X軸方向的外形尺寸。a3、b3、c3分別是藍(lán)色光用的偏振分離部43的外形尺寸，a3是X軸方向的外形尺寸，b3是Y軸方向的外形尺寸，c3是Z軸方向的外形尺寸。d、e、f分別是交叉分色棱鏡80的外形尺寸，d是X軸方向的外形尺寸，e是Y軸方向的外形尺寸，f是Z軸方向的外形尺寸。將紅色光用的偏振分離部41的偏振分離膜411分別在對(duì)XY平面、YZ平面傾斜45°的狀態(tài)下配置在棱鏡材料41a、41b之間。此外，偏振分離膜411在Y軸方向具有長(zhǎng)度為b1的長(zhǎng)邊，在表面上形成有X’軸方向上具有長(zhǎng)度為21/2a1的短邊的偏振分離面。將綠色光用的偏振分離部42的偏振分離膜421分別在對(duì)Yc平面、XY平面傾斜45°的狀態(tài)下配置在棱鏡材料42a、42b之間。此外，偏振分離膜421在Y軸方向上具有長(zhǎng)度為b2的長(zhǎng)邊，在表面上形成有Z’軸方向上具有長(zhǎng)度為21/2a2的短邊的偏振分離面。此外，將藍(lán)色光用的偏振分離部43的偏振分離膜431分別在對(duì)XY平面、YZ平面傾斜45°的狀態(tài)下配置在棱鏡材料43a、43b之間。此外，偏振分離膜431在Y軸方向上具有長(zhǎng)度為b3的長(zhǎng)邊，在表面上形成有Z’軸方向上具有長(zhǎng)度為21/2a3的短邊的偏振分離面。外形尺寸a1、a2、a3相互大致相等，b1、b2、b3也相互大致相等。此外，c1、c2、c3也相互大致相等，d、f也相互大致相等。此外，d比a1、a3中的任何一個(gè)都大，f比a2大，e比b1、b2、b3中的任何一個(gè)都大。此外，在紅色光用的偏振分離部41中滿(mǎn)足b1＞21/2a1的關(guān)系，在綠色光用的偏振分離部42中滿(mǎn)足b2＞21/2a2的關(guān)系，在藍(lán)色光用的偏振分離部43中滿(mǎn)足b3＞21/2a3的關(guān)系。
此外，對(duì)于交叉分色棱鏡80，紅色光用的偏振分離部41隔著1/2波長(zhǎng)相位差板401與棱鏡材料41b結(jié)合，綠色光用的偏振分離部42直接與棱鏡材料42b結(jié)合，藍(lán)色光用的偏振分離部43隔著1/2波長(zhǎng)相位差板403(參照?qǐng)D1)與棱鏡材料43b結(jié)合。紅色光用的偏振分離部41的偏振分離膜411的上述偏振分離面對(duì)于該交叉分色棱鏡80，以與分色膜802的膜面平行的方式進(jìn)行配置。此外，綠色光用的偏振分離部42的偏振分離膜421的上述偏振分離面和藍(lán)色光用的偏振分離膜431的上述偏振分離面，以與分色膜801的膜面平行的方式進(jìn)行配置。
圖3是形成圖2所示的偏振分離部的偏振分離用部件的外觀圖。本圖3是表示形成紅色光用的偏振分離部41的偏振分離用部件的外觀圖。形成綠色光用的偏振分離部42的偏振分離用部件、形成藍(lán)色光用的偏振分離部43的偏振分離用部件也具有與其基本上相同的構(gòu)成。
在圖3中，從聚光透鏡37(參照?qǐng)D1)側(cè)大致沿X軸方向入射的紅色光的S偏振光A被紅色光用的偏振分離膜411的偏振分離面大致沿Z軸方向反射。這里，偏振分離部的光入射面大于反射型液晶面板的顯示面的縱橫比。當(dāng)反射型液晶面板的顯示面的縱橫比具有寬的縱橫比(即16∶9)時(shí)，其小于偏振分離部的光入射面的縱橫比。具體而言，優(yōu)選該縱橫比在18/9以上且在25/9以下。該上限數(shù)值從上述第二方向的F值與第一方向的F值的比率求得。例如，設(shè)定第二方向的F值與第一方向的F值的比率的上限為約1.4時(shí)，1.4×16/9＝22.4，但是這里，考慮到若干余量而取25。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠使Y軸方向的F值大于Z軸方向的F值，能夠增加偏振分離部的光入射面的Y軸方向中的光吸收量。
本發(fā)明如圖1、圖2的說(shuō)明所述，通過(guò)使偏振分離膜411的偏振分離面中的Y軸方向的F值小于Z’軸方向的F值，能夠一面增加到該偏振分離面的入射光量，一面將該偏振分離面中的光的入射角變化量，即對(duì)入射角為45°的入射角的變化量(入射角變化量)抑制到不至于引起對(duì)比度惡化程度的小的值。
圖4是圖1的投射型圖像顯示裝置中的各偏振分離部的偏振分離膜中光入射角的說(shuō)明圖。在本圖4中，說(shuō)明紅色光用的偏振分離部41的偏振分離膜411的情況下本發(fā)明的上述特征結(jié)構(gòu)。在其它的偏振分離部42、43的情況下也基本上與其相同。
在圖4中，411s是偏振分離膜411的偏振分離面，A、B分別是從偏振分離用部件的面“イ”、“ホ”、“チ”、“ニ”側(cè)入射到偏振分離面411s的紅色光的S偏振光，A是在XY平面內(nèi)從對(duì)X軸(對(duì)偏振分離面411s的45°入射角的方向)的θ的角度方向入射的光，即在Y方向只傾斜θ的入射光(以下稱(chēng)為入射光A)，B是在XZ平面內(nèi)從對(duì)X軸的θ角度方向入射的光(以下稱(chēng)為入射光B)，O是在偏振分離面411s上的入射光A或入射光B的入射點(diǎn)。
在入射光A的情況下，45°入射角的入射角變化量φA對(duì)于在XY平面內(nèi)對(duì)X軸的角度θ的關(guān)系，由下列公式1表示。
φA＝cos-1(|sinθ|/21/2tanθ) ……(公式1)此外，在入射光B的情況下，從45°入射角的入射角變化量φB對(duì)于在XZ平面內(nèi)對(duì)X軸的角度θ的關(guān)系，由下列公式2表示。
φB＝cos-1(|sinθ|/21/2(1/tanθ-1))……(公式2)例如，當(dāng)θ＝10°時(shí)，根據(jù)公式1、2，φA＝0.9°，φB＝10°。結(jié)果，在入射光A的情況下，即在XY平面內(nèi)從對(duì)X軸(對(duì)偏振分離面411s的45°入射角的方向)傾斜10°的方向，即在55°入射角的方向上使光入射到偏振分離面411s的情況下，能夠使偏振分離性能最佳的45°入射角的入射角變化量成為0.9°的小的值。
由此，能夠?qū)⑵穹蛛x面411s中的光的偏振分離性能維持在與45°入射角情況下的偏振分離性能大致相同的水平上，與45°入射角的情況同樣，能夠維持在最佳范圍內(nèi)的水平上。當(dāng)θ是小于10°的角度時(shí)，入射角變化量φA成為比0.9°更小的值，偏振分離面411s中的光的偏振分離性能成為更接近45°入射角時(shí)的最佳偏振分離性能的值。另一方面，在入射光B的情況下，即在XZ平面內(nèi)從對(duì)X軸(對(duì)偏振分離面411s的45°入射角的方向)傾斜10°的方向，即在55°的方向上使光入射到偏振分離面411s的情況下，45°入射角的入射角變化量成為10°那樣大的值。
由此，使偏振分離面411s中的光的偏振分離性能比45°入射角時(shí)的偏振分離性能大幅度地降低。從而，通過(guò)使光對(duì)在XY平面內(nèi)從對(duì)X軸(對(duì)偏振分離面411s的45°入射角的方向)傾斜，即在Y軸方向傾斜地入射到偏振分離面411s上，能夠?qū)⑷肷浣亲兓恳种圃谛〉闹?，并且能夠增大偏振分離面411s的光的吸收量。
將入射角變化量抑制在小的值可以將偏振分離面411s的偏振分離性能維持在最佳范圍內(nèi)，確保圖像的對(duì)比度性能，由于光的吸收量增大，可以增大圖像的亮度。即，通過(guò)上述構(gòu)成，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)確保圖像的對(duì)比度性能和增大亮度二者。在XY平面內(nèi)的X軸方向(對(duì)偏振分離面411s的45°入射角的方向)中，優(yōu)選入射光A的光吸收角θ例如在10°左右，但是也可以大于10°。
圖4中的上述說(shuō)明是關(guān)于紅色光用的偏振分離部41的偏振分離膜411的，但是對(duì)于綠色光用的偏振分離部42的偏振分離膜421、藍(lán)色光用的偏振分離部43的偏振分離膜431也與此相同。
根據(jù)上述實(shí)施例，在投射型圖像顯示裝置中，可以不增加部件數(shù)等，以簡(jiǎn)易的構(gòu)成而確保圖像的對(duì)比度性能并增大亮度。
此外，在上述實(shí)施例中，以作為光閥，使用三個(gè)，即三個(gè)反射型液晶面板的情形為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于此，例如，也可以形成使用一個(gè)光閥的結(jié)構(gòu)。此外，在上述實(shí)施例中，各個(gè)偏振分離膜411、421、431的偏振分離面為長(zhǎng)方形，但是本發(fā)明不限于此，也可以為其它形狀。對(duì)于各個(gè)偏振分離膜411、421、431也是相同。
權(quán)利要求
1.一種投射型圖像顯示裝置，其由光閥，根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制來(lái)自光源側(cè)的光，形成光學(xué)圖像，并進(jìn)行放大投射，其特征在于，包括使來(lái)自光源側(cè)的光的偏振方向一致，形成P偏振光或S偏振光的偏振轉(zhuǎn)換部；將所述經(jīng)過(guò)偏振轉(zhuǎn)換的偏振光分離成紅、綠、藍(lán)的各色光的色分離部；照射所述分離后的各色光的偏振光，根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制該偏振光的光閥；對(duì)光進(jìn)行偏振分離的偏振分離面形成在棱鏡材料之間，用該偏振分離面對(duì)照射在所述光閥上的光和由該光閥調(diào)制后的光進(jìn)行偏振分離的偏振分離部；對(duì)所述偏振分離后的光進(jìn)行色合成的色合成部；放大投射所述經(jīng)過(guò)色合成的光的投射透鏡單元；和驅(qū)動(dòng)所述光閥的驅(qū)動(dòng)電路；其中，以入射到所述偏振分離部的所述偏振分離面的入射光的第一方向的F值小于該入射光的第二方向的F值的方式進(jìn)行構(gòu)成，所述入射光的第一方向是與所述入射光的光軸正交，并且與包含該光軸和所述偏振分離面的法線的平面正交的方向，所述入射光的第二方向是與所述入射光的光軸正交，并且與包含該光軸和所述偏振分離面的法線的平面平行的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述偏振分離面為長(zhǎng)方形，所述入射光的第一方向?yàn)樵撻L(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊方向，所述入射光的第二方向?yàn)樵撻L(zhǎng)方形的短邊方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述入射光的第一方向上的光的吸收角大于所述入射光的第二方向上的光的吸收角。
4.一種光學(xué)單元，是對(duì)來(lái)自光源側(cè)的光進(jìn)行偏振轉(zhuǎn)換，照射到光閥上，形成對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)的光學(xué)圖像，進(jìn)行放大投射的投射型圖像顯示裝置用的光學(xué)單元，其特征在于，包括對(duì)光進(jìn)行偏振分離的偏振分離面形成在棱鏡材料之間，用該偏振分離面對(duì)照射在所述光閥上的光和由該光閥調(diào)制后的光進(jìn)行偏振分離的偏振分離部；對(duì)所述偏振分離后的光進(jìn)行色合成的色合成部；和放大投射所述經(jīng)過(guò)色合成的光的投射透鏡單元；其中，以入射到所述偏振分離部的偏振分離面的入射光的第一方向的F值小于該入射光的第二方向的F值的方式進(jìn)行構(gòu)成，所述入射光的第一方向是與所述入射光的光軸正交，并且與包含該光軸和所述偏振分離面的法線的平面正交的方向，所述入射光的第二方向是與所述入射光的光軸正交，并且與包含該光軸和所述偏振分離面的法線的平面平行的方向。
5.一種投射型圖像顯示裝置，其特征在于，包括光源；使來(lái)自所述光源的光的偏振方向一致，形成P偏振光或S偏振光的偏振轉(zhuǎn)換部；將所述經(jīng)過(guò)偏振轉(zhuǎn)換的偏振光分離成紅、綠、藍(lán)的各色光的色分離部；照射所述分離后的各色光的偏振光，根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制該偏振光的光閥；對(duì)由所述光閥調(diào)制的光進(jìn)行色合成的色合成部；對(duì)光進(jìn)行偏振分離的偏振分離面形成在棱鏡材料之間，所述該偏振分離面反射由所述色分離部分離的色光，照射到所述光閥上，將由該光閥反射的光導(dǎo)入到所述色合成部的偏振分離部；和放大投射所述經(jīng)過(guò)色合成的光的投射透鏡單元；其中，所述偏振分離部的入射光的入射面為長(zhǎng)方形，并且該入射面的縱橫比大于16∶9。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述偏振分離部的光入射面的縱橫比在18∶9以上且在24∶9以下。
全文摘要
本發(fā)明提供在投射型圖像顯示裝置中可以改善顯示圖像的對(duì)比度和亮度的技術(shù)。因此，本發(fā)明中，作為對(duì)光閥的入射光或出射光進(jìn)行偏振分離的偏振分離部，構(gòu)成為在棱鏡材料之間形成的偏振分離面的，光入射角小的軸方向(Y軸方向)的F值小于入射角大的軸方向(X’軸方向或Z’軸方向)的F值，在該入射角小的軸方向傾斜地入射光。由此，可以將對(duì)偏振分離面的光的入射角變化量抑制在小的值，在將偏振分離性能維持在最佳范圍的狀態(tài)下增大該偏振分離面的光的吸收量。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1873473SQ20061008853
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者安達(dá)啟, 平田浩二, 谷津雅彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所