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発明の名称 投射型液晶表示装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−215614(P2001−215614A)
公開日 平成13年8月10日(2001.8.10)
出願番号 特願2000−28394(P2000−28394)
出願日 平成12年2月4日(2000.2.4)
代理人 【識別番号】100082935
【弁理士】
【氏名又は名称】京本 直樹 (外2名)
【テーマコード(参考)】
2H088
2H089
5C096
5G435
【Fターム(参考)】
2H088 EA13 EA14 EA16 EA17 FA30 HA13 HA18 HA20 HA21 HA24 HA28 HA29 MA20 
2H089 HA10 JA10 QA05 QA16 TA12 TA15 TA16 TA17 TA18 UA05
5C096 AA03 AA07 AA22 BA05 BB29 BC02 BC04 CB10 CF03 CF08 CG02 CG13 CH11 CJ13 DA01 DC03 DC04 DC05 EB06 EB08 EB11
5G435 AA01 AA09 AA17 BB12 BB15 BB16 BB17 CC09 CC12 DD04 DD12 EE02 EE22 EE25 EE50 FF05 FF06 GG02 GG03 GG04 HH03 KK01 LL15
発明者 藤城 文彦
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 液晶ライトバルブの樹脂製シャーシとして、光出射側の面に粗面処理を施し光の反射を抑制した樹脂製シャーシを用いていることを特徴とする透過方式の投射型液晶表示装置。
【請求項2】 液晶ライトバルブの樹脂製シャーシとして、光入射側/出射側の面に粗面処理を施し光の反射を抑制した樹脂製シャーシを用いていることを特徴とする反射方式の投射型液晶表示装置。
【請求項3】 光源と、前記光源からの光を映像信号に応じて光変調する液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバルブから出射した変調光を投射するスクリーンとを少なくとも有する透過方式の投射型液晶表示装置において、前記液晶ライトバルブは、液晶表示パネルとこの液晶表示パネルを保持するとともに筐体に固定するための樹脂製シャーシとで構成され、前記樹脂製シャーシの光出射側の面が粗面処理されていることを特徴とする投射型液晶表示装置。
【請求項4】 光源と、前記光源からの光を映像信号に応じて光変調する液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバルブから出射した変調光を投射するスクリーンとを少なくとも有する反射方式の投射型液晶表示装置において、前記液晶ライトバルブは、液晶表示パネルとこの液晶表示パネルを保持するとともに筐体に固定するための樹脂製シャーシとで構成され、前記樹脂製シャーシの光入射側/出射側の面が粗面処理されていることを特徴とする投射型液晶表示装置。
【請求項5】 光源と、前記光源からの光を集光するレンズと、前記レンズを通った光を直線偏光にする入射側偏光板と、前記直線偏光を映像信号に応じて偏光状態の変化として変調する液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバルブから出射した変調光から映像信号に応じて強度変化する光を取り出す出射側偏光板と、投射レンズと、スクリーンとを有する透過方式の投射型液晶表示装置において、前記液晶ライトバルブは、液晶表示パネルとこの液晶表示パネルを保持すると共に筐体に固定するための樹脂製シャーシとで構成され、前記樹脂製シャーシの光出射側の面が粗面処理されていることを特徴とする投射型液晶表示装置。
【請求項6】 光源から出射した光をS偏光だけを分離する偏光ビームスプリッタに入射させS偏光だけを分離し、この分離したS偏光を液晶ライトバルブに入射させて映像信号に応じて偏光状態が変化する変調光とし、この変調光を再度前記偏光ビームスプリッタに入射させ変調光から映像信号に応じた強度変化する光を取り出し、投射レンズによりスクリーンに拡大投射する反射方式の投射型液晶表示装置において、前記液晶ライトバルブは、液晶表示パネルとこの液晶表示パネルを保持すると共に筐体に固定するための樹脂製シャーシとで構成され、前記樹脂製シャーシの光入射側/出射側の面が粗面処理されていることを特徴とする投射型液晶表示装置。
【請求項7】 前記樹脂製シャーシは、あらかじめシボ加工・サンドブラスト処理、エッチング処理などにより微細な凹凸形状を付与した金型を用いて成形したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の投射型液晶表示装置。
【請求項8】 前記樹脂製シャーシは、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PC(ポリカーボネート)、LCP(液晶ポリマー)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PEN(ポリエーテルニトリル)などの樹脂を成形して作られていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の投射型液晶表示装置。
【請求項9】 前記樹脂製シャーシの光出射側または光入射側/出射側の面の粗面処理は、サンドブラスト処理、プラズマエッチング処理、薬剤によるエッチング処理、コロナ放電処理、短波長紫外線(UV)照射処理などによって行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の投射型液晶表示装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、投射型液晶表示装置に関し、特に液晶ライトバルブの樹脂製シャーシの光出射側の面を粗面化し、光の反射を抑制した投射型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶プロジェクタに代表される投射型液晶表示装置が開発、使用されている。この投射型液晶表示装置には、透過方式のものと反射方式のものがあり、また使用する液晶ライトバルブの数によって単板式と3板式とに分類される。まず、透過方式で単板式の投射型液晶表示装置について、本発明の説明図である図1を用いてその概略を説明する。図1に示すように、光源1から発生する自然光は、フィールドレンズ(集光レンズ)2を通り入射側偏光板3aによって直線偏光とされて液晶ライトバルブ4に入射する。液晶ライトバルブ4に入射した直線偏光は映像信号に応じ偏光状態の変化として変調される。液晶ライトバルブ4を出た光は出射側偏光板3bを通過後、投射レンズ5でスクリーン6に拡大投射される。また、透過方式で3板式の投射型液晶表示装置について、本発明の説明図の図5を用いてその概略を説明する。光源1から発生する自然光は偏光変換光学系21によって進行方向ならびに偏光方向がそっろた直線偏光となる。直線偏光に変換された光は2枚のダイクロイックミラー22および全反射ミラー23で構成される色分解光学系によって青、緑、赤の3原色に分解され、それぞれ対応するフィールドレンズ24および入射側偏光板25aを透過後、液晶ライトバルブ26を照明する。液晶ライトバルブ26に入射した直線偏光は映像信号に応じて偏光状態の変化として変調される。液晶ライトバルブ26を出た光は出射側偏光板25bに入射し黒表示相当の部分の光は吸収され、白表示に相当する光は透過される。こうして液晶ライトバルブ26上に形成された光学像は、出射側偏光板25bを透過した後、ダイクロイックプリズム27によって1つに合成され、投射レンズ28でスクリーン29に拡大投射される。
【0003】この様な投射型液晶表示装置に用いる液晶ライトバルブは、投射型液晶表示装置の筐体との固定および液晶表示パネルの保持のために、液晶表示パネル(LCDパネル)をシャーシで挟み込んで保持し、シャーシを介して表示装置の筐体に取り付けている。
【0004】液晶プロジェクタに代表される投射型液晶表示装置において、液晶ライトバルブから一旦出射した光が、映像として映し出されるまでの光学系・装置・部材・治具等において、反射・屈折・散乱・回折・発散・光軸ずれ・収差等の何らかの作用が働き、再度液晶ライトバルブに到達することがある。このとき液晶ライトバルブのシャーシ表面で反射、散乱が起きた場合、別の異なった情報をもつ光路に混在し、投射画像のコントラスト低下、2重画像、局所的な明暗のムラ発生など、表示品質を低下させることがある。このため、一般に液晶ライトバルブの光出射側には特殊塗装を施した金属製のシャーシあるいはカバーが用いられている。
【0005】この部材や光学系などからシャーシへ光が到達する幾つかの例を図9(a)および(b)により説明する。投射型液晶表示装置の筐体内部材は黒塗装などが、また光学部材表面には界面反射防止膜が施されているが、図9(a)に一例を示すように、筐体や部材での反射光が液晶ライトバルブ53のシャーシに到達し、映像情報に混在する可能性がある。また、図9(b)のように、光源からの光が完全な平行光ではないこと、あるいはLCDパネルのギャップムラなどで発生した光軸のずれから、シャーシに光が到達することが考えられる。また、投射型液晶表示装置の筐体内は使用ランプ(ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプなど)や光利用効率が低い部材における光吸収による発熱の影響で、高温となり対流が発生しているため、塵埃による光散乱・反射によって、光がシャーシ表面に到達し、そこでさらに反射・散乱を起こし、映像情報に混入する可能性もある。このような反射・散乱は投射画像のボケやムラを生ぜしめる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように透過方式の液晶ライトバルブは、LCDパネルとこれを保持するシャーシから構成されているが、液晶ライトバルブのモジュール構造は、シャーシとLCDパネルとの位置決めをLCDパネルを形成するTFT基板、対向基板のどちらでおこなうかによって二通りに分けることが出来る。これは通常熱の問題からTFT基板を光出射側に設置することが前提となるためである。なお、シャーシとLCDパネルとの位置決めとは、シャーシ開口部あるいは筐体に組み込む際に必要とする取り付け基準位置等とLCDパネルの表示エリアあるいは表示エリア中心等との位置決めのことである。
【0007】LCDパネルとシャーシの位置決めをTFT基板でおこなう場合は、図10の組立分解斜視図を参照すると、まず図10(a)のようにシャーシ(皿)62でLCDパネル61と位置決めをおこない、図10(b)のように接着剤等の手段によってLCDパネル61とシャーシ62を固定した後、図10(c)のようにシャーシ(蓋)63を組み付ける。このときシャーシ(皿)62に樹脂成形シャーシを用いる場合には、シャーシ(皿)62の光出射面での反射が大きいために、シャーシ(皿)62の上に金属部材64を追加する必要があり、さらに金属部材64には光反射低減を目的とした塗装などの処理を施さなくてはならない。このとき、シャーシ(皿)62に塗装処理を施した金属製シャーシを用いる構成も考えられるが、この場合には十分な寸法精度が得られず、またLCDパネル61との位置決めおよび固着が容易ではない。なお、光入射側のシャーシ(蓋)63は樹脂成形シャーシでも金属製のものでもかまわない。なお、65はLCDパネルに外部回路を接続するためのフレキシブルプリント基板である。
【0008】次にシャーシとLCDパネルとの位置決めを対向基板でおこなう場合には、図11(a)〜(c)の組立分解斜視図を参照すると、まず光入射側シャーシ(皿)72とLCDパネル71を固着した後に光出射側に対応するシャーシ(蓋)73を組み付ける。この構成の場合には、シャーシ(蓋)73に塗装処理を施した金属板を用いることができるが、対向基板で位置決めをおこなうためには、本来必要としない対向基板の高い外形切断精度が求められる。なお、光入射側のシャーシ(皿)72は樹脂成形のものでも金属製のものでもかまわないが、樹脂成形シャーシを用いるのが一般的である。
【0009】上記二通りの構造共に,成形樹脂シャーシと金属板とを組み付ける場合には線膨張係数の相違に起因した設計負荷の増大を招き、さらに部材点数の増加ならびにコストアップを引き起こすという問題がある。
【0010】なお、上記の従来例では透過方式の投射型液晶表示装置についてだけ説明したが、反射方式の投射型液晶表示装置においても、当然同様の問題がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、投射型液晶表示装置における液晶ライトバルブの樹脂製シャーシとして、光出射側または光入射側/出射側の面に粗面処理を施し光の反射を抑制した樹脂製シャーシを用いた透過方式または反射方式の投射型液晶表示装置が得られる。
【0012】また本発明は、光源と、前記光源からの光を映像信号に応じて光変調する液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバルブから出射した変調光を投射するスクリーンとを少なくとも有する透過方式または反射方式の投射型液晶表示装置において、前記液晶ライトバルブは、液晶表示パネルとこの液晶表示パネルを保持するとともに筐体に固定するための樹脂製シャーシとで構成され、前期樹脂製シャーシの光出射側または光入射側/出射側の面が粗面処理されていることを特徴とする。前記樹脂製シャーシは、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PC(ポリカーボネート)、LCP(液晶ポリマー)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PEN(ポリエーテルニトリル)などの樹脂を成形して作られている。また前記樹脂製シャーシの光出射側または光入射側/出射側の面の粗面処理は、サンドブラスト処理、プラズマエッチング処理、薬剤によるエッチング処理、コロナ放電処理、短波長紫外線(UV)照射処理などによって行うことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態を示す図で、透過方式で単板式の投射型液晶表示装置の概略構成図である。光源1から発生する自然光は、フィールドレンズ(集光レンズ)2を通り入射側偏光板3aによって直線偏光とされて液晶ライトバルブ4に入射する。液晶ライトバルブ4に入射した直線偏光は映像信号に応じ偏光状態の変化として変調される。液晶ライトバルブ4を出た光は出射側偏光板3bを通過後、投射レンズ5でスクリーン6に拡大投射される。本実施の形態の特徴は、液晶ライトバルブをLCDパネルとこのパネルを保持するとともに筐体に固定するための樹脂製シャーシとで構成し、樹脂製シャーシの光出射側の表面を粗面化して光の反射を低く抑制したことである。
【0014】図2は本発明に用いる液晶ライトバルブの構造の一例であり、LCDパネル11を、光入射側に配置されるシャーシ12と光出射側に配置されるシャーシ13の2枚のシャーシによって挟み込む構成の透過方式の投射型液晶ライトバルブの分解斜視図を示している。ここでシャーシ13には、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PC(ポリカーボネート)、LCP(液晶ポリマー)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PEN(ポリエーテルニトリル)に代表されるような樹脂で成形したシャーシを用いる。この時シャーシ13において、光の進行方向14に対して垂直かつ光出射側の面15に、シャーシ成形後サンドブラストなどの処理を施すことにより表面を粗面化しておく。ここでサンドブラストとは、遠心力やコンプレッサーのエアーなどを利用して対象物に対して研磨砂等を高速で衝突させ、表面を粗す方法である。本実施の形態では、粒径が100μm以下の研磨砂を用いて約60秒のサンドブラスト処理を施した。なお、LCDパネルとの位置決めはシャーシ12、シャーシ13のどちらでおこなってもかまわない。また、光入射側シャーシ12には、設計自由度の増大、寸法安定性、コスト低減等の面から光出射側シャーシ13と同じ、あるいは同等の樹脂を用いることが望ましい。なお、16はLCDパネルに外部回路を接続するためのフレキシブルプリント基板である。
【0015】このようにして製作した液晶ライトバルブについて、図3に示す測定系を用いて、光出射側シャーシ表面の光反射特性に関して検証をおこなった。図3においてサンドブラスト処理を施した樹脂成形シャーシ13の光出射側粗面15に対して垂直な方向(図2における光の進行方向14)を基準の0度とし、投光器17と受光器18を同一紙面内に設定する。そこで投光器17を−30度の位置で固定したまま、受光器18を0度の位置から60度の位置まで移動させ、反射光の強度を測定する。測定試料として粒径が100μm以下の研磨砂を用いて約60秒のサンドブラスト処理を施したLCP系樹脂成形シャーシ13、サンドブラスト処理を施していないLCP系樹脂成形シャーシ、および参考として塗装処理を施した金属板の測定をおこなった。
【0016】測定結果は図4に示すように、未処理のLCP系樹脂成形シャーシは反射強度が高いが、サンドブラスト処理を施したLCP系樹脂成形シャーシは塗装処理を施した金属板よりも低反射の特性を示している。また、サンドブラスト処理を施した樹脂成形シャーシは反射角(30度)でのピークが見られず、受光角の変化に対して平坦な反射特性を有していることが特徴である。ここで、受光角30度での反射強度をI30、ならびに受光角0度および60度のときの反射光強度をI0とし、平坦度HをH=I30/I0と定義して、Hの値を算出すると未処理LCP系樹脂成形シャーシが約25、塗装処理を施した金属板が約10、そしてサンドブラスト処理のLCP系樹脂成形シャーシは約5であった。実際の使用においては、この値が塗装処理の金属板の10と同等あるいはそれよりも小さくなるような条件でサンドブラスト処理をおこなえば満足な表示特性が得られる。なお、表面の凹凸の存在間隔は平均的に100μm以下とすることが望ましい。
【0017】粗面化処理には、サンドブラスト処理の他に、プラズマエッチング処理、薬剤によるエッチング処理、コロナ放電処理、短波長紫外線(UV)照射処理等を用いることができる。また、あらかじめシボ加工・サンドブラスト処理、エッチング処理等により微細な凹凸形状を付与した金型を用いて成形したシャーシでも同等の効果が得られる。
【0018】このように本実施の形態によれば、樹脂成形シャーシに粗面処理を施すという簡単な構成で光反射を抑制でき、また従来必要不可欠である塗装処理を施した金属部材を用いる必要がないため、低コストの投射型液晶表示装置を得ることが可能である。また、金属部材を用いないため、設計(形状)自由度の拡大、高い寸法精度が得られ、シャーシ部材を同一の樹脂材料によって作製できるので線膨張係数に起因した設計負荷を低減できるという効果がある。
【0019】図5は本発明の第2の実施の形態を示す図で、透過方式で3板式の投射型液晶表示装置の概略構成図である。光源21から発生する自然光は偏光変換光学系21によって進行方向ならびに偏光方向がそっろた直線偏光となる。直線偏光に変換された光は2枚のダイクロイックミラー22および全反射ミラー23で構成される色分解光学系によって青、緑、赤の3原色に分解され、それぞれ対応をするフィールドレンズ24および入射側偏光板25aを透過後、液晶ライトバルブ26を照明する。液晶ライトバルブ26に入射した直線偏光は映像信号に応じて偏光状態の変化として変調される。液晶ライトバルブ26を出た光は出射側偏光板25bに入射し黒表示相当の部分の光は吸収され、白表示に相当する光は透過される。こうして液晶ライトバルブ26上に形成された光学像は、出射側偏光板25bを透過した後、ダイクロイックプリズム27によって1つに合成され、投射レンズ28でスクリーン29に拡大投射される。この実施の形態では、3個の液晶ライトバルブを用いているが、この場合も液晶ライトバルブとしては図2に示したものを用いる。この実施の形態でも第1の実施の形態と同じ効果が得られる。
【0020】図6は本発明の第3の実施の形態を示す図で、反射方式で単板式の投射型液晶表示装置の概略構成図である。光源1からの光は偏光ビームスプリッタ31によってS偏光だけ分離して液晶ライトバルブ32に前面から入射させる。映像信号に応じて液晶ライトバルブ内(往復)で偏光方向が0〜90度の範囲で変化されることにより、液晶ライトバルブ32を出射後に偏光ビームスプリッタ31で透過、遮断させた後、投射レンズ33でスクリーン34に拡大投射される。
【0021】この反射型液晶ライトバルブ32においては、図7の拡大図に示すように、光の入射と出射が同一面側に存在する。従ってこの場合には光入射/光出射面である樹脂成形シャーシの面35に前述のサンドブラスト処理などを用いて粗面化することにより、面35での反射を低減し、良好な表示特性を得ることができる。
【0022】図8は本発明の第4の実施の形態を示す図で、反射方式で3板式の投射型液晶表示装置の概略構成図である。この場合には、光源1から発生した光は、全反射ミラー41およびダイクロイックミラー42からなる色分解光学系によって青、緑、赤の3原色に分解され、それぞれ偏光ビームスプリッタ43によってS偏光だけ分離して液晶ライトバルブ44に前面から入射させる。液晶ライトバルブ44で映像信号に応じて液晶パネル内で偏光方向が0〜90度の範囲で変化させることにより、液晶ライトバルブ44を出射後偏光ビームスプリッタ43で透過、遮断させた後、ダイクロイックプリズム45によって1つに合成され、投射レンズ46でスクリーン47に拡大投射される。この実施の形態においても、第3の実施の形態と同様に樹脂成形シャーシの前面をサンドブラスト処理などを用いて粗面化した液晶ライトバルブを使用して同様の効果を得ることができる。
【0023】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、樹脂成形シャーシ単体で本来達し得なかった低反射特性を容易な手法によって実現でき、一般に必要不可欠である塗装処理を施した金属部材を用いる必要がないため、低コストの投射型液晶表示装置を得ることが可能である。また、本発明によれば、金属部材を用いないため、設計(形状)自由度の拡大、高い寸法精度が得られ、また、シャーシ部材を同一の樹脂材料によって作製できるので線膨張係数に起因した設計負荷を低減できるという効果がある。




 

 


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