TWI229201B - Projecting type image display apparatus - Google Patents

Description

1229201 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係和如反射型液晶投影機及反射型液晶後投影 機等投射式影像顯示裝置、及投射式影像顯示裝置用之光 學單元等之使用反射型液晶面板而將影像投影於螢幕上之 投射裝置相關。 【先前技術】 以下係針對使用反射型液晶面板之反射型液晶投影機 的光學單元進行說明。從光源射出之無偏光光會在偏光轉 換元件被轉換成直線偏光並射入偏光子。偏光子則會在除 去不必要之偏光成分後將其射入反射型液晶面板。反射型 液晶面板會對應影像信號針對各圖素將光變調成偏光狀態 ，並射入檢光子。依據從各圖素射出之射出光的偏光狀態 來決定透射檢光子或反射之光量。然後利用投射透鏡對以 如上所示方法得到之影像實施擴大投射。一般而言，偏光 子及檢光子係採用偏光光束分光稜鏡（以後簡稱爲PBS稜 鏡）。PBS稜鏡係具有介電質多層膜面，該膜面（以後簡稱 爲PBS膜）可使P偏光透射而使S偏光反射。 採用PB S棱鏡當做檢光子之反射型液晶投影機的構 成上，黑影像顯示時，因下述理由而發生PBS稜鏡之漏 光。未平行於主射入面之光線透射PBS稜鏡或反射時之S 偏光方向及P偏光方向、以及該光線在反射型液晶面板反 射且再射入PBS稜鏡時之S偏光方向及P偏光方向會不 1229201 (2) 同。然而，因爲在再射入時亦會維持透射PB S稜鏡寥 射後之光線的偏光方向，平行於主射入面之光線在再象 時會完全透射或反射，然而，未平行於主射入面之光顢 偏光方面，S偏光成分會反射而P偏光成分則會透射。 此，未平行於主射入面之光線會發生漏光而在黑影像時 爲光漏之原因，亦即，成爲對比降低之原因。 又，有人提出在投射透鏡及交叉二色稜鏡間***7 板來提昇對比之方法。 【發明內容】 然而，如上面所述，在反射型液晶面板採用PBS 鏡當做偏光子及檢光子之構成上，在面板之前方近處採 以防止對比降低爲目的之1 /4波長板時，並無法獲得完 之效果。波長板具有波長特性及角度特性，射入光線偏 設計中心波長愈遠，又，入射角愈大時，該機能會降低 故無法完全防止漏光而使對比降低。即使爲了防止該漏 投射至螢幕而在PB S稜鏡及投射透鏡間等配置偏光板 因該漏光具有和偏光板之透射軸方向相同之偏光成分而 法防止。 又，使用PBS稜鏡時，在重量上較爲不利。又， 爲了不要發生因雙折射而導致對比之不均，而在PBS 鏡採用光彈性係數較低之玻璃材料時，會因比重較大而 重，且因流通量較少而會導致高成本。 爲了解決上述問題，本發明之課題係在提供一種投 反 入 的 因 成 /4 稜 用 全 離 ， 光 4rjr Μ 若 稜 變 射 -6- 1229201 (3) 型影像顯示裝置，採用小型輕量， 等畫質性能良好之反射型影像顯示 爲了解決上述課題，本專利申 元、形成對應影像信號之光學影像 型影像顯示元件、將來自前述光源 並使其射入對應各色光之前述反射 離系、對來自前述反射型影像顯示 之色合成糸、以及投射經過色合成 所構成之投射型影像顯示裝置，其 述反射型影像顯示元件之偏光子及 作用使特定偏光方向之第1偏光光 大致垂直相交之偏光方向的第2偏 射型偏光板、以及使前述第1偏光 其中任一方透射該反射型偏光板之 前述色合成系係由色合成稜鏡所構 離之各色光會經由前述反射型偏光 像顯示元件，利用前述反射型影像 的光學影像則會經由前述反射型影 色合成系。 【實施方式】 以下，參照圖面說明本發明之: 第1圖係依據本發明之反射型 的1實施形態圖。投射型影像顯示 且亮度、對比、解析度 元件。 請係由放射光之光源單 之光閥手段的3片反射 單元之光分離成3色光 型影像顯示元件的色分 元件之3色光實施合成 之光學影像的投射手段 構成上，係具有當做前 檢光子使用並利用繞射 反射並使和該特定方向 光光透射之平板型的反 光及前述第2偏光光之 射出側之補助檢光子， 成，由前述色分離系分 板射入至前述反射型影 顯示元件形成之反射光 像顯示元件射入至前述 竇施形態。 液晶投影機用光學單元 裝置22上，有具有光 1229201 (4) 源1 a之光源單元1，光源1 a係超高壓水銀燈、金屬 燈、氙燈、水銀氙燈、鹵素燈等白色燈。來自光源1 泡1 a的放射光，會在橢圓面、抛物面、或非球面之 鏡1 b實施集光並反射。因爲光源1會因燈泡1 a之發 成爲高溫，故利用配置於後方冷卻風扇40來實施冷谷| 係利用配設於和該反射鏡1 b之射出開口大致相 寸之矩形框內的複數集光透鏡來構成，實施燈單元射 光的集光，射入用以形成複數2次光源影像之第1陣 鏡3 2，又，利用複數集光透鏡來構成，配置於形成 複數2次光源影像之附近，且會透射在反射型液晶 1 0上形成第1陣列透鏡3 2之各透鏡影像的第2陣列 3 3。後段上則爲了朝反射型影像顯示元件照射，第1 透鏡3 2及第2陣列透鏡3 3具有用以使光路向上下方 射之縱長胞。該射出光會射入偏光轉換元件3 1，前 光轉換元件3 1係由配合第2陣列透鏡3 3之各透鏡光 縱向間隙之方式配置且爲各透鏡寬度之大致1 /2尺寸 形稜鏡列所構成。 該稜鏡面上會形成偏光分離膜，射入光會在該偏 離膜上分離成P偏光光及S偏光光。P偏光光會直接 偏光分離膜並射出。另一方面，S偏光光則會在偏光 膜反射，並在鄰接之菱形稜鏡內再度反射至原來之光 向，然後再利用設置於該稜鏡之射出面之λ /2相位差 使偏光方向旋轉90°，再轉換成Ρ偏光光並射出。視 鏡3 4具有正的折射力，具有執行光之集光的作用， 鹵素 之燈 反射 熱而 卜 同尺 出之 列透 前述 面板 透鏡 陣列 向折 述偏 軸的 的菱 光分 透射 分離 軸方 板， 準透 光會 1229201 (5) 照射各色之RGB的3片反射型液晶面板1 1。 本構成係2段構成，在R、B透射G反射分色鏡3 6 實施色分離後，G光會在白色反射鏡朝上方向反射。R透 射B反射分色鏡3 7會透射B光並使R光朝上方向反射來 實施RB光之色分離。B光亦會經由成像透鏡群4而在反 射鏡5朝上方向反射。分離成3色光路之光會透射用以提 昇對比而配置之R用補助偏光子（圖上未標示）、G用補助 偏光子92、B用補助偏光子93，並透射R用反射型偏光 板（偏光分離元件）1 01、G用反射型偏光板（偏光分離元件 )102、B用反射型偏光板（偏光分離元件）103再射入R用 反射型液晶面板11 1、G用反射型液晶面板1 1 2、B用反 射型液晶面板1 1 3。 反射型偏光板10具有略呈長方形之形狀，其構成上 ，短邊側會相對於光軸而呈大致45度之傾斜。利用此方 式，可縮短反射型液晶面板1 〇至反射型偏光板1 1爲止之 距離，故可縮短投射透鏡之後焦點。利用此方式，可改善 投射透鏡之像差。 反射型液晶面板1 1設置著對應於顯示圖素（例如，各 爲橫1 900圖素、縱1 0 8 0圖素之3色等）數之縱橫比16 : 9的液晶顯示部。其次，依據來自外部之驅動信號，改變 面板1 1之各圖素之偏光的相位角度，並利用反射型偏光 板及補助檢光子實施和偏光方向一致之光的檢光。具有其 間之角度之偏光的光會依反射型偏光板及補助檢光子之偏 光度的關係來決定檢光之量。如上所示，會依據外部輸入 -9 - 1229201 (6) 之信號顯示影像。此時，若反射型液晶面板1 1實施黑色 顯示，則偏光方向會大致和射入光相同，而直接沿著射入 光路回到光源側。 各光路上，反射型液晶面板1 1之反射面光軸會和交 差二色稜鏡14之各色光的射入面光軸垂直相交，而在兩 者之光軸大致成垂直相交之位置附近，配置著大致和各光 軸成45度傾斜之反射型偏光板1 0。利用此構成，配置於 交差二色稜鏡14之各色光光路的各構件，從交差二色稜 鏡1 4之射入面觀看時，從反射型偏光板至補助檢光子爲 止之光學構件的配置構成會相對於各光路而爲對稱且大致 相同。從成像之觀點而言，因爲從各面板1 1至投射透鏡 1 5爲止之光路長度在各光路需大致相等，故利用如上所 示之對稱配置，而可將各構件之干涉及光路之干涉抑制於 最小，設計亦更爲容易。又，可有效利用空間並縮小尺寸 〇 利用R、G、B之各反射型液晶面板反射之光會將分 別利用R用反射型偏光板1 0 1、G用反射型偏光板1 02、 B用反射型偏光板1 03反射並將光線方向旋轉大約90°， 並分別透射R用補助檢光子1 2 1、G用補助檢光子1 22、 B用補助檢光子123，G會透射G用1/2波長板13並轉換 成P偏光光，且R、G、B同時射入交差二色稜鏡14。 朝著和3片反射型液晶面板1 1 0之反射面光軸相同之 方向，以其中一片爲基準，3片反射面配置於大致相同之 高度。3片面板1 1之圖素定位調整作業及調整結束後， -10- 1229201 (7) 因將面板1 1固定於固定構件之全部作業可以從同一方向 使用夾具，而使該作業更爲容易，並縮短作業時間，並實 現低成本化。又，若在夾具上裝設旋轉機構，則全部面板 1 1可以同一夾具進行調整，而可減少夾具之設計及製作 成本。 又，反射型液晶面板因背面側並無光路，故可在背面 裝設散熱板進行冷卻。本實施例中，係只在上面側配設1 個冷卻風扇（圖上未標示），卻可從上面側有效實施3片反 射型液晶面板之冷卻。 3片反射型液晶面板1 1係配置於未使用於交差二色 稜鏡1 4之光路的上面側，反射型液晶面板1 1之配置上， 其高度爲比交叉二色稜鏡1 4之上面更爲上側。利用此構 成，因可防止面板1 1、面板固定構件、以及交差二色稜 鏡1 4之干涉，而可縮小光學引擎之尺寸。 反射型偏光板1 〇之構造底盤上設置著3點突出部， 反射面側會抵接該部，利用板簧等從相反方向施加力量， 進行固定。因從面板射出後實施反射之反射型偏光板1 〇 的反射面的傾斜角度會影響螢幕上之位置，故必須進行嚴 格管理。構造底盤因係以模具製作，較易以良好精度來管 理量產品之該3點突出部的位置及形狀。將反射面側直接 抵接該3點突出部並固定，即可以良好精度管理量產品之 反射面的傾斜角度。 本實施例中，R、G、B用之反射型偏光板101、102 、103的表面形狀係以其中一片爲基準而爲±3( λ /英吋） - 11 - 1229201 (8) 以內。因爲光從反射型液晶面板1 1射出後，會在反射型 偏光板1 0反射，若反射型偏光板具有凹型、或凸型之形 狀時，則反射型偏光板具有透鏡效果，而會對螢幕上之成 像性能產生影響。因此，必須管理反射型偏光板1 〇之表 面形狀。尤其是使用3片面板之本方式時係以其中一片爲 基準，故確保成像性能上如何抑制相互之表面形狀的誤差 極爲重要。第2圖係利用光線追跡之模擬求取反射型偏光 板之表面形狀及各圖素之焦點偏離之關係的結果。由圖可 知，要將各圖素之焦點偏離抑制於〇. 3圖素以內，則此偏 離量應抑制於± 4( λ /英吋）以內。該偏離量應爲±3 ( λ /英 吋）以內，而不會導致畫質惡化之範圍則必須爲± 4 ( λ /英 吋）以內。表面形狀之平面上的誤差，可以利用投射透鏡 之焦點的調整機能來實施某種程度之補償。其他實施例方 面，容易實施構件管理及選擇之方法上，係3片反射型偏 光板之反射面側全部爲凸型。或者，3片之反射面側全部 爲凹型亦有效。 又，一般而言，因爲成像性能之色倍率像差係依存於 波長，而會依R、G、Β之順序變好或變壞。亦即，G取 中心値。因此，採用G用反射型偏光板做爲基準，將相 互間之偏差抑制於牛頓±3 λ以內爲有效的方法。 補助偏光子9、反射型偏光板1 〇、以及補助檢光子 1 2方面，若提昇對比則會使透射率劣化，而若提昇透射 率則會使對比劣化。因此，投射型影像顯示裝置之性能上 ，對比及亮度係折衷之關係。爲了確保對比，不採用單一 -12- 1229201 (9) 構件而採用補助偏光子9、反射型偏光板 子1 2之複數構件。遵照以下之法則來凝 之性能，可有效確保投射型影像顯示裝漬 光學系之對比可以下述方式求取。 1/(光學系對比）=1/(面板射入側之光 板射出側之光學系對比） 由上可知，只使面板射入側之光學系 使射出側之對比較佳皆非有效的方式。使 之對比獲得平衡，對亮度及對比而言，係 學系對比可以各構件之積來求取。亦即， 對比爲A、補助檢光子之對比爲D、反射 對比爲B、反射型偏光板之反射對比爲（ 學系對比可以 A* B來求取，而射出側之 以C*D來求取。因此，爲了使兩者間獲 畏採用滿足 Α*Β = (0·1〜10)*C*D之式的 助檢光子、及反射型偏光板即可。未採用 助檢光子時，只要以1代入對比並滿足上 以下，係使用於補助偏光子及補助檢 光板的對比檢測方法。檢測用光源會射出 光源後之開口而射入至檢測物的光之擴散 後’檢測P偏光之特性時，以調整透射軸 方式來配設檢測用偏光板，檢測S偏光之 整透射軸使S偏光透射之方式來配設檢測 1 〇、及補助檢光 合上述光學構件 之高效率及高對 學系對比）+ 1/(面 對比較佳、或只 射入側及射出側 最佳的方法。光 若補助偏光子之 型偏光板之透射 :，則射入側之光 光學系對比則可 得良好平衡，只 補助偏光子、補 補助偏光子或補 式即可。 光子之吸收型偏 光。經由設置於 大致爲F20。其 使P偏光透射之 特性時，則以調 用偏光板。其後 -13- 1229201 (10) ’配置檢測物並實施檢測。光會透射檢測物並射入檢測用 受光器’利用此方式，可檢測透射之光之強度的分光分布 。以s偏光透射及P偏光透射之2種模式來檢測吸收型偏 光板之透射軸。將可視度乘以檢測到之透射率的分光分布 即可求取亮度。亦即，若透射率爲丁（又）、可視度爲Α( λ )，則理論上之亮度可以使用波長域之Τ( λ )*A( A )的波長 積分S T( λ )*A(又）d又來求取。實際之檢測値方面，透射 率Τ( λ )係取間歇値，亮度則利用使用波長域之T( A )及 Α( λ )之總和來求取。反射時，只要以反射率R( λ )取代透 射率Τ( λ )即可。以Ρ偏光透射之方式配置吸收型偏光板 時’對比以（Ρ偏光之亮度）/(S偏光之亮度）來求取，以S 偏光透射之方式配置吸收型偏光板時，對比以（S偏光之 亮度）/(P偏光之亮度）來求取。 以下爲反射型偏光板之對比檢測方法。反射型偏光板 之配置上，係使透射軸對準P偏光，而對光軸則呈4 5度 傾斜。檢測S偏光射入時及P偏光射入時之透射及反射的 分光分布。因配置上透射軸係對準P偏光，故對比在透射 時可以（P偏光之亮度）/(S偏光之亮度）來求取，而在反射 時則可以（S偏光之亮度）/(P偏光之亮度）來求取。 一般而言，反射型偏光板之對比上，P偏光之透射會 優於S偏光之反射。因此，依據上述關係，組合構成上， 若補助檢光子之對比高於補助偏光子之對比，則可實現高 效率、高對比。換言之，組合構成上，若補助檢光子之透 射率低於補助偏光子之透射率，則可實現高效率、高對比 -14- 1229201 (11) 反射型液晶面板11之顯示部從該顯示部之中心觀看 時，係以非對稱構造物（圖上未標示）進行固定。反射型液 晶面板1 1之接近交差二色稜鏡1 4側，從顯示部中心觀看 時，配置著構造物之較短側。因爲利用此構成可將反射型 液晶面板1 1配置於更接近交差二色稜鏡1 4之位置，可故 實現裝置尺寸之小型化，又，因爲可以縮短從反射型液晶 面板11至交差二色棱鏡14爲止之距離，故可縮短投射透 鏡1 5之後焦點，而可改善像差。 其他實施例方面，係在反射型偏光板之射入側配置偏 光分離稜鏡38，前述偏光分離稜鏡38會反射爲大致直線 偏光之S偏光並透射和其大致成垂直之大致直線偏光的P 偏光。不同於採用薄膜製之補助偏光子9，採用前述偏光 分離稜鏡3 8時，因具有較高之耐熱性而無需利用冷卻風 扇進行冷卻，噪音也會較小。參照第3圖說明第2實施例 〇 第1陣列透鏡及第2陣列透鏡具有橫長胞，除了偏光 轉換元件3 1係配合縱向之間隙來配置、及利用反射鏡5 使光路旋轉大約90度以外，光源1至視準透鏡34爲止之 構成和第1圖之實施例相同。 在分色鏡6、7實施R(紅色）、G(綠色）、B(藍色）之色 分離後，B之光線方向會被B反射鏡17旋轉90°，並分 別透射R用補助偏光子91、G用補助偏光子92、B用補 助偏光子93、R用反射型偏光板101、G用反射型偏光板 -15- 1229201 (12) 102、以及B用反射型偏光板l〇3，並射入對應於R、G、 B之R用反射型液晶面板Π 1、G用反射型液晶面板1 1 2 、及B用反射型液晶面板Π3。被R、G、B之各反射型 液晶面板反射的光，會分別在R用反射型偏光板1 〇 1 ' G 用反射型偏光板102、B用反射型偏光板103反射而使光 線方向旋轉90°，並分別透射R用補助檢光子121、G用 補助檢光子122、及B用補助檢光子123，G會透射G用 1 /2波長板1 3並轉換成P偏光光，R、G、B皆會射入交 差二色棱鏡14。R、G、B會被交差二色稜鏡14合成成白 色，並利用投射透鏡1 5擴大投射於螢幕上。 反射型液晶面板之前方近處配置著視角補償相位差板 (圖上未標示），提昇斜光之對比。 其次，針對反射型偏光板進行說明。利用只有特定方 向具有格子作用之偏光板作用的反射型偏光板，會反射不 行格子方向之偏光，而透射垂直格子方向之偏光。對於含 偏光板之透射軸及偏光板之法線在內之面向、以及含偏光 板之吸收軸或反射軸及偏光板之法線在內之面內的任一光 線，其對比亦大致具有相同之特性。因此，本構成時，因 面板之前方近處及後方近處並不會發生PBS稜鏡構成之 斜光的漏光，故無需追加1 /4波長板構件即可實現高對比 。又，PB S稜鏡之漏光的大部份因係和偏光板之透射軸方 向相同之偏光成分，故即使在投射透鏡及反射型液晶面板 之間配置偏光膜（檢光子）亦無防止漏光，相對於此，採用 反射型偏光板時之漏光大多係因爲反射型偏光板之對比不 -16- (13) 1229201 足所致，此時，因採用補助偏光子及補助檢光子即可防止 大半漏光，故可實現高對比化。 利用冷卻風扇40實施補助偏光子9、反射型偏光板 1 0、反射型液晶面板11、以及補助檢光子1 2之冷卻。因 爲補助偏光子9及補助檢光子1 2皆係吸收型膜材，故需 冷卻至約70度以下。黑色顯示時射入補助檢光子1 2之不 必要光，因爲在位於該射入側之反射型偏光板1 0阻隔之 光的射入，故在此被吸收之不必要光很少。相對於此，因 爲含有不必要光之光的直接射入，補助偏光子9吸收的不 必要光會較多，因此，發熱量亦較大。因此，補助偏光子 9需要比補助檢光子1 2更強的冷卻，風路之設計上，冷 卻風扇會配置冷卻風扇送出之風中吹向補助偏光子9之風 會較弱而吹向補助檢光子1 2之風會較強的位置。 交叉二色稜鏡1 4之射出面貼合著射出側1 /4波長板 3 5。因射出側1 /4波長板3 5係配設於合成光路，只要爲 寬頻帶用者即可。射出側1/4波長板3 5之相位延遲軸3 5 a 之設定上，相對於該補助檢光子1 2之吸收軸1 2a的角度Θ 大致爲40〜50度、或大致爲-40--50度之範圍。本實施 例設定成大致4 5度。因補助偏光子9及反射型偏光板1 0 之對比不足而使射入反射型液晶面板1 1之對比較低時， 或者，黑色顯示時未附與反射型液晶面板1 1有足夠之相 位差時，黑色顯示時來自反射型液晶面板1 1之射出光亦 含有反射型偏光板1 0及補助檢光子1 2無法阻隔之S偏光 。S偏光會透射反射型偏光板〗〇及補助檢光子1 2，再射 -17- 1229201 (14) 入投射透鏡1 5。因投射透鏡1 5之透鏡數較多 射率爲85%程度，15%會被反射。該反射光在 側1 /4波長板3 5時，會以和原本應射入反射 1 1之大致P偏光有大約90度差異之大致S偏 板之黑色顯示時，大致S偏光會直接射出，因 型偏光板及1 0及補助檢光子1 2阻隔，故會經 1 5到達螢幕，而導致對比劣化。如本實施例 設射出側1 /4波長板3 5，漏出之大致S偏光 延遲軸設定於大約4 5度之射出側1 /4波長板 射透鏡1 5反射，然後再度透射射出側1 /4波| 偏光轉換成大致P偏光。因此，因會被該補| 吸收，而會提昇對比。 構成上，係在交叉二色棱鏡14之合成光 附射出側1 /4波長板3 5，在R光路之射入面丨 助檢光子1 2 1，在B光路之射入面貼附B用補 在G光路之射入面貼附G用1 /2波長板1 3， 面全部貼附波長板或偏光板。然而，爲了減少 各色圖素的位置偏離，交差二色稜鏡]4之製 十分良好之精度。交叉二色稜鏡14係由4個 合而成，然而，因各頂點容易折損，故處理上 如上面所述，利用4面全部貼合而可省略較難 14的AR步驟，故可降低成本。又，實施AR 中會被加熱，故稜鏡14內會發生殘留應力。 鏡之反射光會在射出側1 /4波長板3 5旋轉而 ，故合計透 未設置射出 型液晶面板 光射入。面 不會被反射 過投射透鏡 所示，若配 會透射相位 3 5，並在投 I板3 5並被 ϋ檢光子1 2 射出面上貼 丨占附R用補 助檢光子， 在光路之4 螢幕上 之 造上必須有 3色稜鏡貼 十分困難。 處理之稜鏡 時，因步驟 來自投射透 被該補助檢 -18- 1229201 (15) 光子12吸收，故可提昇對比，然而，稜鏡14內有殘留應 力時，則會發生雙折射而發生黑色不均。然而，利用在4 面全部貼附波長板或偏光板，可省略全部4個AR步驟， 進而減少稜鏡1 4內之殘留應力而可減少黑色不均。又， 因爲4個之殘留應力爲相同，光投射時，會實施大致相等 之膨漲，故和交差二色稜鏡14之藍反射面及紅反射面的 初期位置之角度偏離會較小。因此，各面板之圖素位置的 偏離量會隨著使用而逐漸減少。又，因爲貼合可減少和空 氣之界面，而可防止界面反射所導致之對比劣化。又，射 出側1 /4波長板3 5之材質爲水晶。利用此方式，和薄膜 時相比，因爲熱而發生之雙折射的面內變化會較少，故可 減少黑色不均。 反射型偏光板1 〇係應用間隙較光之波長爲短之繞射 效果來將光分離成P偏光及S偏光，然而，相對的，波長 較短之B光路的對比會較R光路及G光路更差。因此， 利用只使配置於B光路之反射型偏光板1 0的繞射間隙小 於配置於R光路之反射型偏光板，可提昇B光路之對比 〇 此外，採用之B光路之補助偏光子93及補助檢光子 1 23的對比會高於R、G光路之補助偏光子9 1、92及補助 檢光子121、122，可使3色之對比獲得平衡，而在黑色 顯示時有良好之色彩。 此時，補助檢光子12係2片構成，而可增加補助檢 光子1 2之耐熱性。因此，冷卻風較弱即可，故可降低冷 -19- 1229201 (16) 卻風扇之旋轉數，而實現冷卻風扇之風切的低噪音化。 第4圖係第3實施例。除下述以外，其餘皆和第3圖 之實施例相同。反射型偏光板1 〇、反射型液晶面板、以 及補助檢光子9係配設於和密閉構造底盤42外部之境界 面。密閉構造底盤42係密閉之防塵構造，防止灰塵附著 於反射型偏光板1 〇及反射型液晶面板1 1等，而防止螢幕 上之圖像缺損及畫質劣化。利用反射型偏光板1 0及補助 檢光子9之光學構件做爲境界，可以在妨礙光路的情形下 確保密閉性。在光學構件及構造底盤42之間隙貼上密閉 封條來確保密閉性。又，利用冷卻風扇實施補助檢光子之 冷卻。只有反射型液晶面板1 1之背面側會露出至外部並 進行冷卻。光會在反射型偏光板1 〇反射並射入反射型液 晶面板1 1，且會被反射並在反射型偏光板1 0實施檢光， 只有有效之光才能透射至投射透鏡側。 第5圖係第4實施例。除了下述以外，其餘和第3圖 之實施例相同。利用色分離系分離之各R、G、B光，會 透射各補助檢光子91、92、93、及反射型偏光板10並射 入反射型液晶面板1 1。其次，在反射型液晶面板1 1經過 變調並反射之影像光，會在反射型偏光板1 〇反射並射入 色合成棱鏡。該反射型偏光板1 0、反射型液晶面板、交 差二色稜鏡1 4、以及補助檢光子9係配設於密閉構造底 盤42之內部，補助偏光子9則配設於境界。又，利用冷 卻風扇實施補助檢光子9之冷卻。 又，構成上，反射型偏光板1 0、反射型液晶面板、 -20- 1229201 (17) 交差二色稜鏡1 4、以及λ /4波長板亦可配置於密閉構造 底盤42之境界。 又，反射型偏光板之構成上，長邊側未固定，故長邊 側可以發生熱膨漲。利用此構成，可減少熱膨漲時之變形 ，故可縮小螢幕上之圖素偏離。 又，以上之實施形態係針對採用3片反射型液晶面板 時進行說明，然而，本專利發明並未受限於此，1片或2 片反射型液晶面板時亦可適用，且可得到相同之效果。 如以上之說明所示，本發明之反射型液晶投影機用光 學單元及反射型液晶投影機利用只有特定方向之格子作用 ，並以具有偏光板作用之反射型偏光板來形成上述之各構 成，而無需PBS棱鏡及PBS稜鏡補整用之1/4波長板， 又，因固定反射型液晶面板之構造構件不會和投射透鏡形 成干涉，可以在不會降低解析度之情形下，實現提昇對比 、減少構件數（提昇亮度）、以及小型輕量化。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明第1實施形態之投射型液晶顯示裝置 的構成圖。 第2圖係反射型偏光板之表面形狀及各圖素之焦點偏 離的模擬結果圖。 第3圖係本發明第2實施形態之投射型液晶顯示裝置 的構成圖。 第4圖係本發明第3實施形態之投射型液晶顯示裝置 -21 _ 1229201 (18) 的構成圖。 第5圖係本發明第4實施形態之投射型液晶顯示裝置 的構成圖。 [元件符號之說明] 1 光 源 單 元 2 光 軸 4 成 像 透 鏡 群 5 反 射 鏡 6 分 色 鏡 7 分 色 鏡 9 補 助 偏 光 子 10 反 射 型 偏 光 板 11 反 射 型 液 晶 面板 12 補 助 檢 光 子 13 G 用 1/2 ： 波; 長板 14 交 差 — 色 稜 鏡 15 投 射 透 鏡 3 1 偏 光 轉 換 元 件 32 第 1 陣 列 透 鏡 33 第 2 陣 列 透 鏡 34 視 準 透 鏡 35 射 出 側 1/4 波長 36 G 反 射 分 色 鏡 -22- 1229201 (19) 37 B 反 射 分 色 鏡 3 8 偏 光 分 離 稜 鏡 40 冷 卻 風 扇 42 密 閉 構 造 底 盤 9 1 補 助 檢 光 子 92 補 助 檢 光 子 93 補 助 檢 光 子 101 R 用 反 射 型 偏 光 板 102 G 用 反 射 型 偏 光 板 103 B 用 反 射 型 偏 光 板 111 R 用 反 射 型 液 晶 面 板 112 G 用 反 射 型 液 晶 面 板 113 B 用 反 射 型 液 晶 面 板 12 1 R 用 補 助 檢 光 子 122 G 用 補 助 檢 光 子 123 B 用 補 助 檢 光 子

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Claims (1)

1229201 (1) 拾、申請專利範圍 1 · 一種投射型影像顯示裝置，其構成上係具有：放射 1之光源單元、形成對應影像信號之光學影像之光閥手段 的3片反射型影像顯示元件、將來自前述光源單元之光分 離成3色光並使其射入對應各色光之前述反射型影像顯示 元件的色分離系、對來自前述反射型影像顯示元件之3色 光實施合成之色合成系、以及投射經過色合成之光學影像 的投射手段，其特徵爲具有： 當做前述反射型影像顯示元件之偏光子及檢光子使用 ，並利用繞射作用使特定偏光方向之第1偏光光反射，並 使和該特定方向大致垂直相交之偏光方向的第2偏光光透 射之平板型的反射型偏光板；及 使前述第1偏光光及前述第2偏光光之其中任一方透 射該反射型偏光板之射出側之補助檢光子；且， 前述色合成系係由色合成稜鏡所構成， 由前述色分離系分離之各色光，會經由前述反射型偏 光板射入至前述反射型影像顯示元件，利用前述反射型影 像顯示元件形成之反射光的光學影像，則會經由前述反射 型影像顯示元件射入至前述色合成系。 2. —種投射型影像顯示裝置，其構成上係具有：放射 光之光源單元、形成對應影像信號之光學影像之光閥手段 的3片反射型影像顯示元件、將來自前述光源單元之光分 離成3色光並使其射入對應各色光之前述反射型影像顯示 元件的色分離系、對來自前述反射型影像顯示元件之3色 -24- (2) 1229201 光實施合成之色合成系、以及投射經過色合成之光學影像 的投射手段，其特徵爲具有： 當做前述反射型影像顯示元件之偏光子及檢光子使用 ，並利用繞射作用使特定偏光方向之第1偏光光反射，並 使和該特定方向大致垂直相交之偏光方向的第2偏光光透 射之平板型的反射型偏光板； 使前述特定偏光方向、或和前述特定方向成大致垂直 相交之偏光方向的其中任一方之偏光光透射前述反射型偏 光板之射出側之補助偏光子；以及 使偏光方向不同於在前述補助偏光子透射之偏光方向 的另一偏光方向之偏光光透射前述反射型偏光板之射出側 之補助檢光子；且， 前述色合成系係由色合成稜鏡所構成， 由前述色分離系分離之各色光，會經由前述反射型偏 光板射入至前述反射型影像顯示元件，利用前述反射型影 像顯示元件形成之反射光的光學影像，則會經由前述反射 型影像顯示元件射入至前述色合成系。 3 ·如申請專利範圍1之投射型影像顯示裝置，其中 前述反射型偏光板之射入側配置著可使前述特定偏光 方向、或和前述特定方向大致垂直相交之偏光方向的其中 任一方之偏光光反射且使另一方之偏光光透射之偏光分離 稜鏡。 4·如申請專利範圍2之投射型影像顯示裝置，其中 前述補助檢光子之對比大於前述補助偏光子之對比。 -25- 1229201 (3) 5 .如申請專利範圍1之投射型影像顯示裝置，其中 前述·3片反射型偏光板之反射面的面形狀係以特定之 1片爲基準，且爲±4 ( λ /英吋）以內。 6 ·如申請專利範圍2之投射型影像顯示裝置，其中 前述3片反射型偏光板之反射面的面形狀係以特定之 1片爲基準，且爲±4 (λ/英吋）以內。 7·如申請專利範圍1之投射型影像顯示裝置，其中 前述反射型偏光板、該反射型影像顯示元件、以及該 補助檢光子係位於密閉構造之內部或其境界。 8·如申請專利範圍2之投射型影像顯示裝置，其中 前述反射型偏光板、該反射型影像顯示元件、以及該 補助檢光子係位於密閉構造之內部或其境界。 9 ·如申請專利範圍1之投射型影像顯示裝置，其中 從圖素中心觀看時，前述反射型液晶顯示元件係配置 於非對稱構造物上，且從圖素中心觀看時，接近色合成稜 鏡處配置著構造物之較短側。 1 0 ·如申請專利範圍2之投射型影像顯示裝置，其中 從圖素中心觀看時，前述反射型液晶顯示元件係配置 於非對稱構造物上，且從圖素中心觀看時，接近色合成稜 鏡處配置著構造物之較短側。 1 1 ·如申請專利範圍1之投射型影像顯示裝置，其中 前述3片反射型影像顯示元件之反射面光軸大致朝向 同一方向。 1 2 ·如申請專利範圍2之投射型影像顯示裝置，其中 -26- 1229201 (4) 前述3片反射型影像顯示元件之反射面光軸大致朝向 同一方向。 1 3 .如申請專利範圍1之投射型影像顯示裝置，其中 前述3片反射型影像顯示元件之反射面係以特定之1 片爲基準並具有大致相同之高度。 1 4 ·如申請專利範圍2之投射型影像顯示裝置，其中 前述3片反射型影像顯示元件之反射面係以特定之1 片爲基準並具有大致相同之高度。 1 5 .如申請專利範圍1之投射型影像顯示裝置，其中 前述3色之色光係R、G、B之各色光，配置於B光 路之前述反射型偏光板的繞射間隙會短於配置於R光路之 前述反射型偏光板的繞射間隙。 1 6 ·如申請專利範圍2之投射型影像顯示裝置，其中 前述3色之色光係R、G、B之各色光，配置於B光 路之前述反射型偏光板的繞射間隙會短於配置於R光路之 前述反射型偏光板的繞射間隙。 1 7 · —種投射型影像顯示裝置，其構成上係具有：放 射光之光源單元、形成對應影像信號之光學影像之光閥手 段的3片反射型影像顯示元件、將來自前述光源單元之光 分離成3色光並使其射入對應各色光之前述反射型影像顯 示元件的色分離系、對來自前述反射型影像顯示元件之3 色光實施合成之色合成系、以及投射經過色合成之光學影 像的投射手段，其特徵爲具有·· 當做前述反射型影像顯示元件之偏光子及檢光子使用 -27- 1229201 (5) ’並利用繞射作用使特定偏光方向之第1偏光光反射，並 使和該特定方向大致垂直相交之偏光方向的第2偏光光透 射之平板型的反射型偏光板； 使前述第1偏光光及前述第2偏光光之其中任一方透 射該反射型偏光板之射出側之補助檢光子； 配置於前述色合成系及前述投射手段之間的1 /4波長 板；以及 配置於前述色合成系及前述反射型影像顯示元件之間 ，使大致直線偏光光之相位旋轉大約90度之1 /2波長板 ;且， 前述色合成系係由色合成稜鏡所構成， 由前述色分離系分離之各色光，會經由前述反射型偏 光板射入至前述反射型影像顯示元件，利用前述反射型影 像顯示元件形成之反射光的光學影像，則會經由前述反射 型影像顯示元件射入至前述色合成系， 成爲光路之前述色合成稜鏡的構成上，3個射入面貼 附著前述補助檢光子，1個射出面貼附著1 /4波長板。 1 8 ·如申請專利範圍1 7之投射型影像顯示裝置，其中 從圖素中心觀看時，前述反射型液晶顯示元件係配置 於非對稱構造物上，且從圖素中心觀看時，接近色合成稜 鏡處配置著構造物之較短側。 1 9 .如申請專利範圍1 7之投射型影像顯示裝置，其中 前述3片反射型影像顯示元件之反射面光軸大致朝向 同一方向。 -28 - 1229201 (6) 2 0.如申請專利範圍17之投射型影像顯示裝置，其中 前述3片反射型影像顯示元件之反射面係以特定之1 片爲基準並具有大致相同之高度。 -29-