JP2005189800A - 投射表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化が可能で、しかも液冷により冷却効率が高い冷却機構を有する反射型の投射表示装置を提供する。
【解決手段】 白色光を出射する光源４と、前記光源より出射された光を入射し、映像信号に応じて変調することにより反射光として射出する反射型液晶素子を有する液晶ユニット６，６Ｒ，６Ｇ，６Ｂと、前記液晶ユニットに対する前記入射光と前記反射光とを分離するための分離用光学素子を有する光束分離ユニット３０と、前記液晶ユニットと前記光束分離ユニットとの間に密閉空間を形成するための弾性パッキン部材４４と、前記密閉空間に注入された液状の冷却媒体４６と、前記反射光を投射する投射光学系１４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラー画像表示装置等の投射表示装置に係り、特に小型化された冷却機構を有する投射表示装置に関する。

一般に投射表示装置にあっては、複数の例えば反射型液晶素子で映像信号に応じて光変調させ、この光変調された色光を合成してスクリーン等に投射することによりカラー映像を表示するようになっている。そして、この種の投射表示装置にあっては、光源からの光を上記反射型液晶素子に入射させて光変調された色光を合成するために複数の偏光ビームスプリッタを組み合わせてなる光束分離ユニットを有している。
このような光束分離ユニットを有する投射表示装置は例えば特許文献１に示されている。ここで従来の投射型表示装置の一例を説明する。図１２は従来の投射型表示装置の光学系の一例を示す構成図、図１３は従来の投射型表示装置の光学系の他の一例を示す構成図である。

まず、図１２に示すように、この投射表示装置２は、白色光を出射する光源４と、入射光を映像信号に応じて変調することにより反射光として射出する反射型液晶素子を主として有する液晶ユニット６Ｒ、６Ｇ、６Ｂと、上記入射光と反射光とを分離するための分離用光学素子としての偏光ビームスプリッタ８−１、８−２、８−３を主として有する光束分離ユニット１０と、上記変調された反射光をスクリーン１２上へ投射して表示する投射光学系１４とにより主に構成されている。
ここでは、カラー表示を行う装置例を示しているため、上記３つの液晶ユニット６Ｒ、６Ｇ、６Ｂは、それぞれ光の３原色である赤色光、緑色光、青色光に対応しており、また、上記光束分離ユニット１０の最終段には、上記３色光を合成するための色合成用偏光ビームスプリッタ１６が設けられている。

まず、光源４から出射された白色光はインテグレータ光学系１８で均一化されて平行光にされると共に、例えばＳ偏光光に変換され出射される。この出射された白色光の内、赤色成分の光（以下「赤色光」と称す）と緑色成分の光（以下「緑色光」と称す）とを選択的に偏光面を９０度変換するカラー偏光子２０を透過し、Ｓ偏光の青色成分の光（以下「青色光」と称す）とＰ偏光の赤色光及び緑色光にされる。そして偏光ビームスプリッタ（以下「ＰＢＳ」とも称す）８−１にて入射光と直交する方向に反射する青色光と透過する赤色光及び緑色光に分離される。

上記ＰＢＳ８−１にて反射分離された青色光は、ＰＢＳ８−２の一主面から入射した後、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離面にて入射光と直交する方向に反射されて青色用の液晶ユニット６Ｂに入射する。上記青色用の液晶ユニット６Ｂでは、青色の映像信号に基づいて、青色に表示すべき部分の画素に入射した青色光の偏光方向を９０度回転、すなわちＰ偏光光に変換して反射する。そのため、再度ＰＢＳ８−２に入射した反対青色光のうちＰ偏光の成分が偏光分離面を透過して、波長板２２で偏光面を９０度変換されてＳ偏光光として色合成用ＰＢＳ１６の第一の主面に入射される。

他方、上記ＰＢＳ８−１を透過した緑色光及び赤色光は、緑色光の偏光面を９０度変換するカラー偏光子２４にてＳ偏光光の緑色光とＰ偏光光の赤色光にされて出力される。上記ＰＢＳ８−３では、入射光のうちＳ偏光光の緑色光が入射光と直交する方向に反射分離される。この緑色光は、青色光と同様に、緑色用の液晶ユニット６Ｇにて緑色に表示すべき部分の画素がＰ偏光に変換された後、入射光と直交する方向から出射される。

さらに、このＰＢＳ８−３を透過した赤色光は、青色光や緑色光と同様に、赤色用の液晶ユニット６Ｒにて赤色に表示すべき部分の画素がＳ偏光光に変換された後、ＰＢＳ８−３内の偏光分離面で直角に反射して入射光と直交する方向から出射され、前記緑色光と一緒にカラー偏光子２６に入射する。このカラー偏光子２６では赤色光の偏光面を９０度変換し、緑色光と同じＰ偏光光として合成用ＰＢＳ１６の第２主面に入射される。
この色合成用ＰＢＳ１６の第１及び第２の主面から入射したＲ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）光は、Ｓ偏光光の青色光は入射光と直交する方向に反射され、Ｐ偏光光の緑色光及び赤色光は直進透過してＲＧＢ三原色として第３の主面から出射される。そして、投射光学系１４から出射されて、スクリーン１２にカラー画像が表示される。

次に図８に示す液晶表示装置について説明する。ここでは、上記カラー偏光子２０、２４、２６に替えて、特定の波長域の光のみ透過して他の波長域の光は反射するダイクロイックミラーを用いている。また光束分離ユニット３０は、点線で囲まれた領域を示している（緑色用の液晶ユニット６Ｇは除く）。図中、３２−１、３２−２、３２−３は、それぞれＰＢＳを示し、３４、３６はそれぞれダイクロイックミラーを示し、３８は全反射ミラーを示す。
まず、光源４から出射された白色光はインテグレータ光学系１８で均一化されるとともにＳ偏光光に変換されて出射される。ここでは、前述したように、赤色光を選択的に反射するダイクロイックミラー３４と、全反射ミラー３８と、緑色成分の光を選択的に反射するダイクロイックミラー３６とを有しており、これらによりＲＧＢの三原色の光をそれぞれ分離する構成を備えている。

上記ダイクロイックミラー３４にて反射分離された赤色光は、ＰＢＳ３２−１の一主面から入射した後、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離面にて入射光と直交する方向に反射されて赤色用の液晶ユニット６Ｒに入射する。この赤色用の液晶ユニット６Ｒでは、赤色の映像信号に基づいて赤色に表示すべき部分の画素に入射した赤色光の偏光方向を９０度回転、すなわちＰ偏光光に変換して反射する。
そのため、再度ＰＢＳ３２−１に入射した赤色光のうちＰ偏光の成分が偏光分離面を透過して、色合成用ダイクロイックプリズム４０の第１の主面に入射される。また、ダイクロイックミラー３４を透過した緑色光及び青色光は、全反射ミラー３８にて入射光と直交する方向に反射されてダイクロイックミラー３６に入射される。

このダイクロイックミラー３６では、入射光のうち緑色光が入射光と直交する方向に反射して分離され、ＰＢＳ３２−２の一主面から入射される。この緑色光は、ＰＢＳ３２−２の偏光分離面にてＳ偏光の成分が直角に反射されて、赤色光と同様に、緑色用の液晶ユニット６Ｇにて緑色に表示すべき部分の画素がＰ偏光に変換された後、入射光と直交する方向から出射され、色合成用ダイクロイックプリズム４０の第２主面に入射される。
さらに、上記ダイクロイックミラー３６を透過した青色光は、ＰＢＳ３２−３にこの一主面から入射し、この偏光分離面にて直角に反射する。そして赤色光や緑色光と同様に、青色用の液晶ユニット６Ｂにて青色に表示すべき部分の画素がＰ偏光光に変換された後、入射光と直交する方向から出射され、色合成用ダイクロイックプリズム４０の第３主面に入射される。

そして、第１乃至第３の主面からＲＧＢ三原色それぞれの映像光が、色合成用ダイクロイックプリズム４０の３つの主面から入射されると、そのダイクロイック面にて色合成された後、投射光学系１４から出射されて、スクリーンにカラー画像が表示される。
これらに関連する技術として、透過型液晶ユニットを冷却するために液体冷却を応用した例が開示されている。例えば代表的な例として透過型液晶ユニット面に冷却液を封入した構成例が、特許文献２に開示され、また、透過型液晶パネルを冷却液中に浸して冷却する構成例が特許文献３に開示されている。

特開２００２−２２８８０９号公報 特開２００２−３５７８０３号公報 特開平１１−１８３８８５号公報

ところで、上記したような反射型液晶素子を使用した装置例では、反射型液晶素子を有する液晶ユニット６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの前に光束分離ユニット１０、３０を配置することで小型・シンプルな投射表示装置を実現できている。しかし、近年、この種の投射表示装置には更なる高輝度化が要求されている。この高輝度化のために光源４の照射ランプを大きく（高出力化）すると、使用している光学部品（反射型液晶素子、ＰＢＳ、ダイクロイックミラー等）の温度が上昇し、光学部品としての性能を維持出来なくなり、信頼性の低下を招くことになる。
その対策として、例えば空冷による冷却を強化することが提案されているが、冷却風の増大による騒音が大きくなる問題がある。また冷却風を導く送風ダクトも大きくする必要がある。

一般に、これらの光学部品の冷却には、エアーフィルタを通過した清浄な冷却風を使用するが、エアーフィルタでは大気中の塵埃を１００％除去することは難しく、長期に渡る使用で光学部品の表面に細かな塵埃が付着する。これらの付着した塵埃は、照射光を吸収・発熱し、部品の温度上昇を招いて耐久性を損なうと共に投射輝度を下げることになる。
また、液晶ユニットの周辺の電極エリアからの反射を防ぐ目的でＬＣＤマスクを設けるが、このＬＣＤマスクは照射光の吸収で高温になるため液晶ユニット面から離間させて設置する必要があり、このためスクリーンに投射して結像させたときにエッジがぼける問題がある。

このように、反射型の投射表示装置においても、小型で且つ効率が良好な冷却機構を設けることが望まれている。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、小型化が可能で、しかも液冷により冷却効率が高い冷却機構を有する反射型の投射表示装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、白色光を出射する光源と、前記光源より出射された光を入射し、映像信号に応じて変調することにより反射光として射出する反射型液晶素子を有する液晶ユニットと、前記液晶ユニットに対する前記入射光と前記反射光とを分離するための分離用光学素子を有する光束分離ユニットと、前記液晶ユニットと前記光束分離ユニットの前記分離用光学素子を有している側との間に密閉空間を形成するための弾性パッキン部材と、前記密閉空間に注入された液状の冷却媒体と、前記反射光を投射する投射光学系と、を備えたことを特徴とする投射表示装置である。

この場合、例えば請求項２に規定するように、前記液晶ユニットには、前記光束分離ユニットに対向する面に前記反射型液晶素子の有効エリアに略等しい大きさの穴を開けた可視光吸収マスクが設けられる。
また例えば請求項３に規定するように、前記分離用光学素子は、透明基板の片側の表面に偏光用の微細な櫛歯状の電極を形成してなる偏光膜面を有する偏光板である。

本発明によれば、液晶ユニットと光束分離ユニットとを弾性パッキン部材を介して接合する際に、内部に密閉空間を形成し、この密閉空間に液状の冷却媒体を注入して装置全体を冷却するようにしたので、空冷方式と比較して装置自体を小型化でき、しかも効率的に冷却を行うことができる。
また可視光吸収マスクを反射型液晶素子に密着させた状態で配置することができるので、周辺の電極エリアからの不要な反射光を防ぐことができる。
また分離用光学素子として反射型偏光板を用いた場合には、櫛歯状の電極の長さ方向に沿って冷却媒体を流すようにしたので、偏光膜面に塵埃等が付着することを防止できるのみならず、冷却媒体が粘性を有しているにもかかわらず、電極が変形することを防止することができる。

以下に、本発明に係る投射表示装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
本発明の投射表示装置の光学系の基本構成は、光束分離ユニットと液晶ユニットとを接合するに際して、冷却用の密閉空間を形成するための弾性パッキン部材を間に介在させた点を除いて、図１２及び図１３に示す構成と同様なので、ここでは全体構成の説明は省略し、光束分離ユニットと液晶ユニットとの取り付け部分を主として説明する。
図１は光束分離ユニットに接合された液晶ユニットを示す部分拡大断面図、図２は弾性パッキン部材と液晶ユニットの分解状態を示す分解組立図、図３は反射型液晶素子と可視光吸収マスクとの接合状態を説明するための説明図、図４は冷却媒体を循環させる循環系を示す斜視図である。

光束分離ユニット１０、３０と各液晶ユニット６Ｒ、６Ｇ、６Ｂとの接合状態は、全て同一構造なので、図１〜図４においては、３つの液晶ユニット６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを代表して液晶ユニット６として示し、６個の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８−１〜８−３、３２−１〜３２−３を代表して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８として示す。また光束分離ユニットとしては一方の光束分離ユニット１０を代表として示す。図１中において、図１（Ａ）は１つの液晶ユニット６と光束分離ユニット１０との接合部の一方向からの断面図を示し、図１（Ｂ）は他方向からの断面図を示している。

図７に示すような３つのＰＢＳ８−１〜８−３と色合成用ＰＢＳ１６や図８に示すような３つのＰＢＳ３２−１〜３２−３と色合成用ダイクロイックプリズム４０は、例えばセラミック等よりなるユニットベース（エンジンベースとも称される）４２によりその周囲が組み付けられて、図１に示すような光束分離ユニット１０のような一体物になされている。図１においては、前述したように３つのＰＢＳの内の１つのＰＢＳ８が示されている。
そして、光束分離ユニット１０の構成部品であるこのＰＢＳ８の１つの射出面側に、弾性パッキン部材４４を介して上記液晶ユニット６が液密に取り付け固定されており、このＰＢＳ８と液晶ユニット６との間に密閉空間Ｓを形成し、この密閉空間Ｓ内に液状の冷却媒体として冷却液４６を注入している。

図２及び図３にも示すように上記液晶ユニット６は図示しない多数の画素をマトリクス状に配置して映像信号で動作する反射型液晶素子４８を有している。この反射型液晶素子４８は、例えばアルミニウム等の金属よりなるヒートシンク５０上に上記のように画素がマトリクス状に配置された液晶駆動部（図示せず）を形成し、この表面をカウンターガラス５２で密閉した構造となっている。このヒートシンク５０の反対面には、溝状の放熱フィン５０Ａが形成され、また反射型液晶素子４８からはプリント配線よりなる電極５１が延びている。この反射型液晶素子４８を素子取り付けプレート５４の一面に接着固定してある。この素子取り付けプレート５４には大きな開口５６が形成され、この開口５６には上記反射型液晶素子４８の有効エリア４８Ａ（図３参照）とほぼ等しい大きさの矩形状の穴５８が形成された枠取り、すなわち可視光吸収マスクとしてのＬＣＤマスク６０が設けられている。

具体的には、図２及び図３にも示すように、反射型液晶素子４８の有効エリア（画素エリア）４８Ａと略等しい大きさの穴５８を開けたＬＣＤマスク６０を反射型液晶素子４８のカウンターガラス５２の面に装着し、周辺部の電極エリアを覆って、その上から素子取り付けプレート５４を固定する。このＬＣＤマスク６０は、熱伝導の良好なアルミ箔等が用いられる。そしてこのＬＣＤマスク６０の表面には微小な凹凸がつけられており、さらに黒色処理（アルマイト処理）が施されて、不要な光の反射を防止するようになっている。また上記素子取り付けプレート５４の端部には、最終的に光束分離ユニット１０と固着するためのユニット固定アングル５４Ａが形成され、更に上記反射型液晶素子４８を接着する面の反対側に２本の波長板取り付けピン５４Ｂが形成してある。

上記波長板取り付けピン２１Ｂにはスペーサ６２を介して波長板ユニット６４を取り付け、ＣＳ型止め輪６６で固定されている。この波長板ユニット６４は、素子取り付けプレート５４の波長板取り付けピン５４Ｂに相対する部分に２つの穴６８Ａ、６８Ｂが開けられた波長板支持枠６８と、上記反射型液晶素子４８の有効エリアより大きな窓が開けられた上記波長板支持枠６８に嵌め込まれたλ／４板７０とよりなる。このλ／４板７０は、各対応する液晶ユニット６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの色成分の波長帯域に合わせた波長板が用いられる。
さらに、波長板支持枠６８に開けられた穴６８Ａ、６８Ｂは、一方の穴６８Ａは丸穴に形成され、もう一方の穴６８Ｂは丸長穴に形成されており、光束分離ユニットに取り付けた状態で、反射型液晶素子４８の黒表示状態（入射光の偏光面を操作せずそのままの偏光面で反射させた状態）で、最も黒くなる位置に調整（丸穴である穴６８Ａを中心にして回転）して固定してある。すなわちＰＢＳの反射面における楕円偏光を補正して直線偏光とし、この状態で固定してある。以上の構成が、液晶ユニット６を形成することになる。

このように構成された液晶ユニット６の素子取り付けプレート５４には、シリコンゴム、或いはフッ素ゴム等の弾性体で四角形の枠状に形成した弾性パッキン部材４４が接着されている。そして、この液晶ユニット６が上記枠状の弾性パッキン部材４４を介して光束分離ユニット１０のユニットベース４２に液密に接合され、この時に、内部に密閉空間Ｓが形成されてこの密閉空間Ｓに冷却液４６が注入されている。この場合、素子取り付けプレート５４に接着された弾性パッキン部材４４や反射型液晶素子４８は冷却液４６の漏れが無いように完全密閉性が要求される。特に反射型液晶素子４８の接着は電極５１の引き出し等があるため、ショア硬度の低いシリコン系接着剤で充填接着されている。

ここで上記光束分離ユニット１０と液晶ユニット６との接合状態をより詳しく説明する。上記光束分離ユニット１０内のＰＢＳ８に用いられる光学ガラスとほぼ同じ熱膨張係数を持つセラミックで形成したユニットベース４２は、隙間をシリコンゴム等の充填剤で塞がれており冷却液の漏れを防いでいる。
このユニットベース４２の両サイド、すなわち液晶ユニット６のユニット固定アングル５４Ａに対応する位置には、レジストレーションベース７２が接着固定されている。
さらに、液晶ユニット６は、弾性パッキン部材４４の淵をユニットベース４２に形成された溝７４に嵌合させ、その上から液晶ユニット固定プレート７６で圧着して固定されている。この状態では、液晶ユニット固定プレート７６とレジストレーションベース７２には若干の隙間が存在している。

ＰＢＳ８と液晶ユニット６との間に形成された密閉空間Ｓには、上述のように冷却液４６が充填されている。この冷却液４６は、具体的にはカウンターガラス５２とλ／４板７０との間の空間及びこのλ／４板７０とＰＢＳ８との間の空間に満たされている。また、この密閉空間４６に連通するように、ユニットベース４２には、媒体入口７８Ａと媒体出口７８Ｂとが形成されている。一般に冷却液４６は、シリコンオイル、エチレングリコール、グリセリン、またはそれらの混合液が用いられる。冷却液４６の屈折率とＰＢＳ８あるいは波長板、反射型液晶素子４８のカウンターガラス５２との屈折率が近い場合は、無処理（表面コート無し）でも問題ないが、屈折率の差が大きい場合はそれぞれ反射防止コートを行なった素材で形成し極力境界反射を防ぐ構成にするのがよい。

液晶ユニット６をユニットベース４２に固定した状態では互いに弾性パッキン部材４４で結合されているため微小な移動が出来るようになっている。すなわち、ここではレジストレーションベース７２とユニット固定アングル５４Ａとはまだ接合されていない。ＲＧＢ３色の各液晶ユニット８を各々所定の位置に、液晶ユニット固定プレート７６でユニットベース４２に圧着固定してある。
ＲＧＢ３色の液晶ユニット６をユニットベース４２に圧着固定した状態で密閉空間Ｓに冷却液４６を注入し、インテグレータ光学系１８（図１２参照）を通したランプからの照明光（図示せず）を各液晶ユニット８で反射させ、３色合成した後に投射光学系１４でスクリーン１２に投射結像させる（図１２参照）。結像したＲＧＢの各像のピント（フォーカス）調整（入射光の光路に沿った方向）、及びレジストレーション調整（入射光の光路に直交する平面方向）を行った後、ユニットベース４２に固定されているレジストレーションベース７２と液晶ユニット８の素子取り付けプレート５４のユニット固定アングル５４Ａとの間を半田あるいは接着剤等の接合材８０で固定する。これにより、光束分離ユニット１０と液晶ユニット６とが、互いに微動することなく強固に接合されることになる。

次に、冷却液４６の循環機構について説明する。
図４に示すように、この循環機構８２としては、上記密閉空間Ｓと冷却液循環ポンプ８４と熱交換器８６との間をパイプ８８で順次循環可能に結合して構成されている。光源４（図１２参照）からの光で高温となった冷却液４６（図１参照）は媒体出口７８Ｂより排出されて冷却液循環ポンプ８４で熱交換器８６へ送り出され、この熱交換器８６に併設した冷却ファン８９で冷却される。さらに、パイプ８８を通って媒体入口７８Ａ（図１参照）より密閉空間Ｓ内に戻されるように循環され、この光束分離ユニット１０及び液晶ユニット６を冷却する。尚、反射型液晶素子４８のヒートシンク５０側は、必要に応じて空冷を併用するようにしてもよい。

このように、液晶ユニット６と光束分離ユニット１０とを弾性パッキン部材４４を介して接合して密閉空間Ｓを冷却液４６で満たすことにより効率よく各ユニット６、１０を冷却することができる。さらに密閉された空間内の清浄な冷却液４６を循環させて冷却するため、長時間の使用でもこれらを構成する光学部品の透過面を汚すことがないことから、照射光の吸収が増えず結果的に温度上昇を抑制することができる。
また、冷却液４６はパイプ８８で熱交換器８６まで導いて、集中的に冷却することができるので、空冷による導風路と較べて装置全体の小型化が可能であり、光学部品の配置にとらわれず熱交換器８６や冷却ファン８９の最適化が可能であり、消音対策も図り易い。

更には反射型液晶素子４８の面を液冷にすることにより冷却効率が上げられ、ＬＣＤマスク６０をカウンターガラス５２に密着させて配置することができる。そのため、周辺電極エリアからの不要な反射光を防ぐことができる。またＬＣＤマスク６０のエッジ部がスクリーン１２に投射された時、エッジのボケを最小に抑えることができる。

次に、本発明の変形例について説明する。
図５は本発明の投射表示装置の変形例を示す部分拡大断面図、図６はユニットベースに形成した媒体入口と反射型偏光板との位置関係を示す図、図７は反射型偏光板を示す拡大断面図、図８は図６中のＡ−Ａ線矢視図、図９は図５に示す変形例において冷却媒体を循環させる循環系を示す斜視図である。尚、図１及び図４に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
この変形例においては、入射光と反射光とを分離する分離用光学素子として前記ＰＢＳ８−１、８−２、８−３に替えて、例えば反射型の偏光板を用いている。すなわち光束分離ユニット１０内には、ＰＢＳに替えて反射型偏光板９０を斜めに設けている。この反射型偏光板９０もＲＧＢの各色光毎に設けられる。液晶ユニット６をユニットベース４２に固定する方法は前記図１で示したＰＢＳ方式の高束分離ユニットの場合と同じであり、液晶ユニット固定プレート７６でユニットベース４２に圧着して固定されている。

この反射型偏光板９０を用いた場合は、液晶ユニット６の前は大きく空いており、上記斜めに配置された反射型偏光板９０の両面側に互いに連通された密閉空間Ｓが形成され、その密閉空間Ｓは冷却液４６で満たされている。
前記ＰＢＳ方式の場合に使用しない主面に相当する面には、窓９２が開けられ不要光を放出するのに使用される（窓９２の替わりに可視光吸収面を構成して不要光の反射を防いでもよい）。また屈折率差による反射防止対策も同様の対策（表面コート）が行われている。
上記反射型偏光板９０の構造は、”Ｇｅｎｅｒａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ”［Ｍａｙ ２００５ 発行、ＭＯＸＴＥＫ社］において示されているように”ＰｒｏＦｌｕｘ”（登録商標）として知られている。すなわち図７に示すように、この反射型偏光板９０は、例えばガラス板よりなる透明基板１００の片側の表面に、偏光用の微細な櫛歯状（凹凸状）の電極１０２を形成してなる偏光膜面１０４を有している。この電極１０２は、例えばアルミニウム等の金属よりなり、半導体製造工程における微細加工技術により形成され、図６及び図７中の図面垂直方向に沿って延びている。図８においては、矢印Ｅに示す方向に電極１０２が形成されている。この電極１０２の凹凸のピッチは例えば数１０〜数１００ｎｍ程度に設定されている。

この反射片偏光板９０は、図７中において紙面と垂直になる方向の振動波面を持つ光束は反射し、紙面と同じ面内の振動方向を持つ光束は透過するように作用する。
ところで、この反射型偏光板９０は、上述のようにガラス製の透明基板１００上に微細な櫛歯状のアルミニウム電極１０２を形成することで偏光膜面１０４を設けた構造であるが、この偏光膜面１０４は微細構造で機械的強度が弱く、指の接触、物理的な押圧、或いは洗浄のための払拭等により電極１０２が変形してしまう。そして電極１０２の汚れ、或いは変形等が発生すると偏光特性の劣化等により明るさの減少、或いは投射画像のコントラスト低下等が生じてしまう。この場合、冷却媒体は、密閉された空間内に閉じ込めて循環冷却するためその清浄度を維持することは容易である。しかし、この冷却媒体中には一般的にはサブミクロンオーダの塵埃が多少混入しており、長期間の使用で偏光膜面１０４に塵埃が付着して性能劣化が生ずる恐れがある。また冷却媒体として用いられる媒体（シリコンオイル、エチレングリコール、グリセリン等）は粘性が比較的高く、緩やかな循環流でも流動摩擦力により長期間の使用で電極１０２の変形をもたらし、偏光膜の性能劣化を生ずる恐れがある。そこで、本実施例では上記偏光膜面１０４を形成する櫛歯状の電極１０２の長さ方向に沿って冷却媒体を流すようにして、上記したような危惧を減少、或いはなくしている。

すなわち、本実施例では、図６及び図８に示すように、ユニットベース４２に、上記反射型偏光板９０の厚さを跨ぐようにして複数の冷却液注入口１０６を形成している。この各冷却注入口１０６は、媒体入口７８Ａに共通に連通されている。また、この冷却液注入口１０６の形成されたユニットベース４２とは対向する位置に設けられたユニットベースには、上記注入された冷却液を排出する排出口（図示せず）が設けられている。従って、冷却液注入口１０６より注入された冷却液は密閉空間Ｓ内を通って排出口より流出するようになっている。ここで、上記のようにこの冷却液は、上記電極１０２の長さ方向に沿って流れるようになっている。従って、上記冷却液は、上記冷却注入口１０６より反射型偏光板９０の両面側に噴出し、図６中の画面奥から手前に向かって反射型偏光板９０の両面に沿って且つ電極１０２の長さ方向に沿ってゆっくりと反射型偏光板９０の熱を吸収しながら移動する。そして、図示しない排出口を通って排出される。この冷却液４６は、図９に示すように循環機構８２により循環使用されることになる。この図５乃至図９に示す変形例の場合にも、先の実施例と同様な作用効果を発揮することができる。

更に、この実施例の場合には、櫛歯状の電極１０２の長さ方向に沿って冷却媒体（冷却液）４６を流すようにしたので、偏光膜面１０４に塵埃等が付着することを防止できるのみならず、冷却媒体が粘性を有しているにもかかわらず、電極１０２が変形することを防止することができる。
上記変形例では、冷却液注入口１０６を複数個配列して形成したが、図１０及び図１１に示すように、この冷却液注入口１０６を長溝状（スリット状）に形成してもよい。図１０は反射型偏光板と他の形状の冷却液注入口との配置位置の関係を示す図、図１１は図１０中のＢ−Ｂ線矢視図である。この場合には、スリット状の冷却液注入口１０６を、反射型偏光板９０の偏光膜面１０４を形成した側に、この反射型偏光板９０に沿って配置しており、この偏光膜面１０４を集中的に冷却し得るようになっている。この場合にも、図５乃至図９に示す変形例と同様な作用効果を発揮することができる。

光束分離ユニットに接合された液晶ユニットを示す部分拡大断面図である。 弾性パッキン部材と液晶ユニットの分解状態を示す分解組立図である。 反射型液晶素子と可視光吸収マスクとの接合状態を説明するための説明図である。 冷却媒体を循環させる循環系を示す斜視図である。 本発明の投射表示装置の変形例を示す部分拡大断面図である。 図５に示す変形例において冷却媒体を循環させる循環系を示す斜視図である。 反射型偏光板を示す拡大断面図である。 図６中のＡ−Ａ線矢視図である。 図５に示す変形例において冷却媒体を循環させる循環系を示す斜視図である。 反射型偏光板と他の形状の冷却液注入口との配置位置の関係を示す図である。 図１０中のＢ−Ｂ線矢視図である。 従来の投射型表示装置の光学系の一例を示す構成図である。 従来の投射型表示装置の光学系の他の一例を示す構成図である。

符号の説明

４…光源、６，６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…液晶ユニット、８，８−１，８−２，８−３，３２−１，３２−２，３２−３…偏光ビームスプリッタ、１０…光束分離ユニット、１２…スクリーン、１４…投射光学系、３０…光束分離ユニット、４４…弾性パッキン部材、４６…冷却液（冷却媒体）、６０…ＬＣＤマスク（可視光吸収マスク）、９０…反射型偏光板、１００…透明電極、１０２…電極、１０４…偏光膜面。

Claims (3)

1. 白色光を出射する光源と、
   前記光源より出射された光を入射し、映像信号に応じて変調することにより反射光として射出する反射型液晶素子を有する液晶ユニットと、
   前記液晶ユニットに対する前記入射光と前記反射光とを分離するための分離用光学素子を有する光束分離ユニットと、
   前記液晶ユニットと前記光束分離ユニットの前記分離用光学素子を有している側との間に密閉空間を形成するための弾性パッキン部材と、
   前記密閉空間に注入された液状の冷却媒体と、
   前記反射光を投射する投射光学系と、
   を備えたことを特徴とする投射表示装置。
2. 前記液晶ユニットには、前記光束分離ユニットに対向する面に前記反射型液晶素子の有効エリアに略等しい大きさの穴を開けた可視光吸収マスクが設けられることを特徴とする請求項１記載の投射表示装置。
3. 前記分離用光学素子は、透明基板の片側の表面に偏光用の微細な櫛歯状の電極を形成してなる偏光膜面を有する偏光板であることを特徴とする請求項１または２記載の投射表示装置。
   
   

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