專利名稱：投射型圖像顯示裝置及其所用光學單元和偏光分離體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及投射型圖像顯示裝置，特別是關(guān)于將照射于液晶面板等光閥的光及由該光閥所調(diào)制的光進行偏光分離的偏光分離技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的技術(shù)，例如有日本專利特開2001-142028號公報，日本專利特開2003-131212號公報，日本專利特開2003-195223號公報(與US2003/0081317相對應)中記載的技術(shù)。
在日本專利特開2001-142028號公報中，記載了作為偏光分離機構(gòu)，在兩個直角棱鏡的界面之間形成有作為介電體多層膜的偏光束分離器(以下稱PBS)的PBS棱鏡。
在日本專利特開2003-131212號公報中，記載了在玻璃基板上以規(guī)定的節(jié)距(形成周期)形成線柵(wire grids)(例如金屬制的線柵)，作為衍射晶格(衍射光柵)的線柵型偏光分離元件。
在日本專利特開2003-195223號公報中，則給出了以下結(jié)構(gòu)的具有偏光分離特性的棱鏡。就是說，衍射光柵由一對的衍射光柵基底材料夾持，在各衍射光柵基底材料的與和衍射光柵相接的面相反一側(cè)的面通過黏結(jié)層而接合有棱鏡基底材料。而且，在由衍射光柵與衍射光柵基底材料所形成的空隙中，填充有與一對棱鏡基底材料具有大體相同的折射率的衍射光柵介質(zhì)。
在所述日本專利特開2001-142028號公報中記載的PBS棱鏡中，在入射同由光軸與PBS膜面的法線所形成的面(主入射面)不平行的傾斜光的情況下，有產(chǎn)生漏光、消光比(extinction ratio)下降，對比度下降的可能性。
而且，在所述日本專利特開2003-131212號公報中記載的線柵型偏光分離元件中，在空氣層與玻璃基板面的界面上，容易發(fā)生由光在玻璃基板的反射引起的亮度的下降，及由像散(astigmatism)所引起的投射透鏡的成像性能的下降等。進而，從投射透鏡到光閥的光學距離增大，投射透鏡(proiection lens)的像差(aberration)的修正也變得困難。
而且，所述日本專利特開2003-195223號公報中，以降低像散為目的，將一對的棱鏡基底材料(一對的棱鏡部)與衍射光柵(晶格型偏光部)的填充材料的折射率的關(guān)系規(guī)定為大體統(tǒng)一。但是，棱鏡基底材料與衍射光柵不是直接鄰接，而是在其間存在有黏結(jié)層，關(guān)于該黏結(jié)層的折射率并無任何的記載。
認為其原因是由于該文獻以降低像散為目的。
就是說，衍射光柵的填充材料(衍射光柵介質(zhì))的折射率接近棱鏡基底材料的折射率，可能是為了減小像散的條件。但是，由于衍射光柵的填充材料的折射率，會在棱鏡基底材料與衍射光柵的界面上產(chǎn)生反射。如果界面的反射量多，本來應該透過衍射光柵(晶格型偏光部)的P偏光的一部分會發(fā)生反射，混入S偏光，從而發(fā)生對比度性能惡化的問題。關(guān)于這樣的問題在該文獻中未給出任何的說明。
而且，在上述任一文獻中，都未給出對于偏光分離部的溫度上升的對策。就是說，偏光分離部的溫度上升時產(chǎn)生應力，對偏光特性產(chǎn)生干擾，結(jié)果是使偏光分離特性惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是鑒于上述關(guān)聯(lián)技術(shù)的狀況而提出，為了在投射型圖像顯示裝置中，抑制偏光分離部的光的反射、像散、及從投射透鏡到光閥的光學距離的增大。
本發(fā)明的目的是提供能夠解決上述關(guān)聯(lián)技術(shù)的問題的投射型圖像顯示裝置，以及該裝置中所使用的光學單元及偏光分離體。
本發(fā)明的另一目的在于，提供能夠顯示明亮、高質(zhì)量的圖像的投射型圖像顯示裝置，以及該裝置中所使用的光學單元及偏光分離體。
為了解決上述問題，在本發(fā)明中，對入射光進行偏光分離的偏光分離部具有一對棱鏡部件、與夾持于該一對棱鏡部件之間的偏光分離層，所述偏光分離層，是由在光透過性基板上排列為格柵狀的光反射性的格柵部件所構(gòu)成，且在該格柵部件與該基板之間，與該格柵部件面及該基板面相接而填充光透過性的介質(zhì)，所述格柵部件與所述填充的光透過性的介質(zhì)是通過由光透過性介質(zhì)所構(gòu)成的另外的粘合劑或粘著劑而接合于所述基板的結(jié)構(gòu)。
所述粘合劑或粘著劑的折射率與所述格柵部件及所述填充的光透過性的介質(zhì)的折射率在實質(zhì)上是相同的。
在所述填充的光透過性介質(zhì)的光的折射率為n1，所述基板的光的折射率為n2時，滿足{(n2-n1)/(n2+n1)}2≤0.003。由此能夠得到優(yōu)異的偏光分離特性。在該值為0.001以下的情況下，能夠得到更為優(yōu)異的偏光分離特性。通過這樣將填充材料及粘合劑或粘著劑規(guī)定為某一折射率范圍的材料，能夠減少鄰接的界面反射。如果界面的反射量多，本來應該透過偏光分離部的P偏光的一部分會發(fā)生反射，混入S偏光，從而發(fā)生對比度性能惡化的問題，但本發(fā)明能夠防止其發(fā)生。
而且，偏光分離層的一部分，具有比所述透鏡部件的表面向外突出的結(jié)構(gòu)。由于比表面突出的部分能夠接觸冷卻風，所以能夠提高偏光分離體的全體及偏光分離層的冷卻效率，結(jié)果是能夠防止偏光特性的惡化。
而且，作為將來自光源側(cè)的光照射到光閥，形成對應于圖像信號的光像，并放大投射的投射型圖像顯示裝置或用于該裝置的光學單元，具有將照射于該光閥的光及由該對應光閥所調(diào)制的光由所述偏光分離部進行偏光分離，將該偏光分離的光由色合成單元進行色合成，并由投射透鏡單元將所述色合成的光放大投影到屏幕等上的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，在投射型圖像顯示裝置中，能夠抑制偏光分離部的光的反射及像散，其結(jié)果是能夠得到明亮、且能夠抑制對比度低下的高質(zhì)量的圖像。進而，由于能夠縮短從投射透鏡到光閥的光學距離，所以像差的修正也變得容易，能夠得到低成本的投射透鏡。


圖1是表示作為本發(fā)明的第一實施例的投射型圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖2是表示圖1的投射型圖像顯示裝置的偏光分離部的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖3是表示圖2的偏光分離部的偏光分離層(polarization splittinglayer)的圖。
圖4是表示圖3的偏光分離層中光的透過特性的圖。
圖5A、圖5B是分別表示偏光分離體的第二、第三實施例的圖。
圖6是表示偏光分離體的第四實施例的圖。
圖7A、圖7B是表示偏光分離體的第五實施例的圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合

本發(fā)明的實施方式。還有，在全部的圖中，對同樣結(jié)構(gòu)、功能的構(gòu)成要素都賦予同樣的符號。
圖1～圖4是作為本發(fā)明的第一實施例的投射型圖像顯示裝置的說明圖。本第一實施例，是使用反射型液晶面板作為光閥的液晶投影裝置的情況的例子。圖1是表示作為第一實施例的投射型圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。圖2是表示圖1的投射型圖像顯示裝置的偏光分離部的結(jié)構(gòu)例的圖。圖3是表示圖2的偏光分離部的偏光分離層的圖。圖4是表示圖3的偏光分離層中光的透過特性的圖。
在圖1中，11是光源，12是拋物面反射面形狀的反射鏡，13是為了去除紫外線的紫外線截止濾波器，14、15是為了進行聚光與光的平行化的準直透鏡，16是由多個矩形狀的透鏡單元所構(gòu)成、形成多個二次光源像的第一多透鏡陣列，17是由多個矩形狀的透鏡單元(lens cell)所構(gòu)成、將第一多透鏡陣列16的各個透鏡單元像進行成像的第二多透鏡陣列，18是作為聚齊來自光源一側(cè)的光的偏光方向，形成P偏光或S偏光的偏光變換單元的偏光變換元件，19、25、26、37是聚光透鏡，21是作為色分離單元的紅色反射用分色鏡(dichroic mirror二向色鏡)，22是同樣作為色分離單元的綠色反射用分色鏡，35是中繼透鏡，36是物鏡，29是全反射鏡，33是為了吸收紅色光中紅外線的紅外線吸收過濾器，51是作為紅色光用光閥的紅色光用反射型液晶面板，52是作為綠色光用光閥的綠色光用反射型液晶面板，53是作為藍色光用光閥的藍色光用反射型液晶面板，71是將透過的紅色光的偏光方向進行聚齊的紅色光用的1/4波長相位差板，72是將透過的綠色光的偏光方向進行聚齊的綠色光用的1/4波長相位差板，73是將透過的藍色光的偏光方向進行聚齊的藍色光用的1/4波長相位差板，41是對入射的光進行偏光分離的紅色光用的偏光分離部，42是對入射的光進行偏光分離的綠色光用的偏光分離部，43是對入射的光進行偏光分離的藍色光用的偏光分離部，401是紅色光用的1/2波長相位差板，403是藍色光用的1/2波長相位差板。
在本實施例中，藍色光用的偏光分離部43在棱鏡部件之間具有基于晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離的偏光分離面，該偏光分離面是具有在該棱鏡部件之間與光透過性介質(zhì)相接而形成的結(jié)構(gòu)，紅色光用的偏光分離部41與綠色光用的偏光分離部42，例如具有使用有機多層膜的現(xiàn)有的偏光分離結(jié)構(gòu)。411是在偏光分離部41內(nèi)構(gòu)成紅色光用的偏光分離面的紅色光用偏光分離層，421是在偏光分離部42內(nèi)構(gòu)成綠色光用的偏光分離面的綠色光用偏光分離層，431是在偏光分離部43內(nèi)構(gòu)成藍色光用的偏光分離面的藍色光用偏光分離層。紅色光用的偏光分離部41由其紅色光用的偏光分離層411的偏光分離面對照射到所述紅色光用反射型液晶面板51的光及由該反射型液晶面板51所調(diào)制的光進行偏光分離，綠色光用的偏光分離部42由其綠色光用的偏光分離層421的偏光分離面對照射到所述綠色光用反射型液晶面板52的光及由該反射型液晶面板52所調(diào)制的光進行偏光分離，藍色光用的偏光分離部43由其藍色光用的偏光分離層431的偏光分離面對照射到所述藍色光用反射型液晶面板53的光及由該反射型液晶面板53所調(diào)制的光進行偏光分離。而且，80是作為色合成部的交叉二向棱鏡(crossdichroic prism)，801、802分別是交叉二向棱鏡80的二向色面，90是為了將色合成的光放大投射到屏幕等的投射透鏡單元，100是與圖像信號相對應而分別驅(qū)動所述反射型液晶面板51、52、53的驅(qū)動電路。
在上述圖1的結(jié)構(gòu)中，從光源11所射出的光由拋物面反射面形狀的反射鏡12所反射，入射到紫外線截止濾波器13。由紫外線截止濾波器13去除了紫外線的光，由準直透鏡14、15進行光的平行化，通過第一多透鏡陣列16、第二多透鏡陣列17，成像為多個二次光源像。該成像光入射到偏光變換元件18，在該偏光變換元件18內(nèi)由偏光束分離器(未圖示)分離為白色的P偏光與S偏光，同樣在該偏光變換元件18內(nèi)由1/2波長相位差板(未圖示)將該分離的P偏光的方向旋轉(zhuǎn)為S偏光方向，與由所述偏光分離器分離的S偏光相合并，經(jīng)過聚光透鏡19，入射到紅色反射用分色鏡21。在該紅色反射用分色鏡21中，在其色分離膜上，白色偏光的S偏光中的紅色光的S偏光反射，綠色光和藍色光的S偏光透過。反射的紅色光的S偏光經(jīng)過中繼透鏡35由全反射鏡29所反射，通過物鏡36、紅外線吸收過濾器33、聚光透鏡37，入射到紅色光用的偏光分離部41。
在紅色光用的偏光分離部41內(nèi)，該紅色光的S偏光由紅色光用的偏光分離層411的基于有機多層膜的偏光分離面而偏光分離，同時反射。該反射的紅色光的S偏光由紅色光用的1/4波長相位差板71而聚齊偏光方向，照射到紅色光用反射型液晶面板51。在由驅(qū)動電路100所驅(qū)動的該反射型液晶面板51中，該照射的紅色光的S偏光對應于圖像信號而被調(diào)制并反射，作為紅色光的P偏光射出。該射出的紅色光的P偏光，在通過1/4波長相位差板71之后，再次入射到偏光分離部41。在該紅色光用的偏光分離部41內(nèi)，該紅色光的P偏光透過紅色光用的偏光分離層411的偏光分離面。該透過的紅色光的P偏光經(jīng)過偏光分離部41內(nèi)的棱鏡部件部分而從該偏光分離部41射出，通過1/2波長相位差板401時變換為S偏光，入射到交叉二向棱鏡80。在該交叉二向棱鏡80內(nèi)，該紅色光的S偏光由二向色面801所反射。
另一方面，透過紅色光反射用分色鏡21的綠色光和藍色光的S偏光入射到綠色光反射用分色鏡22。在綠色光反射用分色鏡22，在其色分離膜上，綠色光反射，藍色光透過。反射的綠色光通過聚光透鏡26而入射到綠色光用的偏光分離部42。在該綠色光用的偏光分離部42內(nèi)，由綠色光用的偏光分離層421的有機多層膜構(gòu)成的偏光分離面進行偏光分離并反射。該反射的綠色光的S偏光由綠色光用的1/4波長相位差板72聚齊偏光方向，照射到綠色光用反射型液晶面板52。在由驅(qū)動電路100所驅(qū)動的該反射型液晶面板52中，該照射的綠色光的S偏光對應于圖像信號而被調(diào)制并反射，作為綠色光的P偏光射出。該射出的綠色光的P偏光，在通過1/4波長相位差板72之后，再次入射到偏光分離部42。在該綠色光用的偏光分離部42內(nèi)，該綠色光的P偏光透過綠色光用的偏光分離層421的偏光分離面。該透過的綠色光的P偏光經(jīng)過偏光分離部42內(nèi)的棱鏡部件部分而從該偏光分離部42射出，入射到交叉二向棱鏡80。在該交叉二向棱鏡80內(nèi)，該綠色光的P偏光透過二向色面801、802。
而且，透過綠色反射用分色鏡22的藍色光的S偏光，通過聚光透鏡25而照射到藍色光用的偏光分離部43。在該藍色光用的偏光分離部43內(nèi)，該藍色光的S偏光，在藍色光用的偏光分離層431的偏光分離面由基于晶格結(jié)構(gòu)的衍射而進行偏光分離并反射。該反射的藍色光的S偏光由藍色光用的1/4波長相位差板73聚齊偏光方向，照射到藍色光用反射型液晶面板(reflection-type liquid crystal panel)53。在由驅(qū)動電路100所驅(qū)動的該反射型液晶面板53中，該照射的藍色光的S偏光對應于圖像信號而被調(diào)制并反射，作為藍色光的P偏光射出。該射出的藍色光的P偏光，在通過1/4波長相位差板73之后，再次入射到偏光分離部43。在該藍色光用的偏光分離部43內(nèi)，該藍色光的P偏光透過藍色光用的偏光分離層431的偏光分離面。該透過的藍色光的P偏光，在通過1/2波長相位差板403時變換為S偏光，經(jīng)過偏光分離部43內(nèi)的棱鏡部件部分而從該偏光分離部43射出，入射到交叉二向棱鏡80。在該交叉二向棱鏡80內(nèi)，該藍色光的S偏光由二向色面802進行反射。
在所述交叉二向棱鏡80內(nèi)，從所述偏光分離部41射出的紅色光的S偏光，從所述偏光分離部42射出的綠色光的P偏光，從所述偏光分離部43射出的藍色光的S偏光，進行相互色合成，作為白色光的光學像光而射出。該射出的光學像光入射到投射透鏡單元90，放大投影到屏幕等而進行圖像顯示。此時，為了減輕由屏幕等引起的反射不均勻，在交叉二向棱鏡80的射出面上設置1/4波長相位差板，使藍、紅、綠的色光全部成為圓偏振(circular polarization圓極化)光即可。
在以下說明中所使用的圖1的構(gòu)成要素中，賦予與該圖1中使用的符號相同的符號而使用。
圖2是表示構(gòu)成圖1的投射型圖像顯示裝置的藍色光用的偏光分離部43的偏光分離體的結(jié)構(gòu)例的圖。在本結(jié)構(gòu)例的情況下，藍色光用的偏光分離部43的偏光分離面是由在光透過性基板上配置為格柵狀的光反射性的格柵部件(線柵)所形成，并且在該格柵部件與該基板之間與該格柵部件面及該基板面相接而填充光透過性的介質(zhì)。
在圖2中，43A是藍色光用的偏光分離體，43a、43b是棱鏡部件，431是偏光分離層，431a是配置為格柵狀的光反射性的格柵部件(線柵)，431b1、431b2分別是所述格柵部件431a配置在平面上的光透過性基板。431c是在光反射性的格柵部件431a與基板431b1、431b2之間，與格柵部件431a的面及光透過性基板431b1、431b2的面相接而填充的光透過性介質(zhì)。432是在基板431b1與透鏡部件43a之間及基板431b2與棱鏡部件43b之間配置的光透過性介質(zhì)。偏光分離層431具有所述基板431b1、431b2，所述光反射性的格柵部件431a，及所述光透過性介質(zhì)431c所構(gòu)成。介質(zhì)431c與介質(zhì)432可以是相同的材質(zhì)，也可以是不同的材質(zhì)。
在本第一實施例的情況下，對于各自介質(zhì)431c與介質(zhì)432，希望使用相同材質(zhì)的粘合劑或粘著劑。就是說，介質(zhì)431c在其與基板431b1之間，以及在其與基板431b2之間，分別由粘合劑或粘著劑431d所固定。而且，另一方面，介質(zhì)432在其與基板431b1之間，以及其與棱鏡部件43a之間，由粘著劑432d所固定。進而，介質(zhì)432在其與基板431b2之間，以及在其與棱鏡部件43b之間，分別由粘合劑或者粘著劑432d所固定。
圖3是偏光分離層431的立體圖。在2枚光透過性基板431b1、431b2之間，格柵狀地配置有光反射性的格柵部件431a，光透過性介質(zhì)431c與格柵部件431a的面以及光透過性基板431b1、431b2的面相接而填充。從光的偏光分離處理的角度來看，希望介質(zhì)431c與基板431b1、431b2各自的光的折射率相等。就是說，設定介質(zhì)431c的光的折射率為n1，基板431b1、431b2的光的折射率為n2時，例如，{(n2-n1)/(n2+n1)}2如果在0.003以下的范圍，則能夠得到同該折射率n1以及該折射率n2相互相等情況下的大體等同的偏光分離特性。而且，如果該值為0.001以下，則能夠得到更為優(yōu)異的偏光分離特性。作為基板431b1、431b2，例如可以使用玻璃基板、水晶基板、藍寶石基板、或氧化鎂(MgO)基板等。水晶基板、藍寶石基板、及氧化鎂(MgO)基板與玻璃基板相比，耐熱性高，且熱傳導性好。特別是使用氧化鎂(MgO)基板的情況下，不需要對光軸進行軸調(diào)整。
而且，對于粘合劑或粘著劑431d，從光的偏光分離處理的角度也希望介質(zhì)431c與基板431b1、431b2各自的光的折射率相互相等。就是說，在設定粘合劑或粘著劑431d的光的折射率為n3時，例如，如果{(n3-n1)/(n3+n1)}2在0.003以下的范圍，則能夠得到同該折射率n1與該折射率n3相互相等情況下的大體等同的偏光分離特性。而且，如果該值為0.001以下，則能夠得到更為優(yōu)異的偏光分離特性。
同樣，如果{(n3-n2)/(n3+n2)}2在0.003以下的范圍，則能夠得到同該折射率n3以及該折射率n2相互相等情況下的大體等同的偏光分離特性。而且，如果該值為0.001以下，則能夠得到更為優(yōu)異的偏光分離特性。
同樣，對于粘合劑或粘著劑432d，從光的偏光分離處理的角度也希望光透過性基板431b1、431b2各自的光的折射率相互相等。就是說，在設粘合劑或粘著劑432d的光的折射率為n4時，例如，如果{(n4-n2)/(n4+n2)}2在0.003以下的范圍，則能夠得到同該折射率n2以及該折射率n3相互相等情況下的大體等同的偏光分離特性。而且，如果該值為0.001以下，則能夠得到更為優(yōu)異的偏光分離特性。當然，也可以是粘合劑或粘著劑432d與粘合劑或粘著劑431d是由同一材質(zhì)所構(gòu)成，具有相同的光的折射率。
圖4是表示所述圖3的偏光分離層431的光的透過特性的圖。
從圖4的特征可知，偏光分離層431的光的透過率，在波長頻帶為600×10-9m以上的藍色光的情況下約超過95％，即使是在波長頻帶為500×10-9m以上的綠色光的情況下也約為95％以上。因此，偏光分離處理時藍色光的損失不到5％，在實際使用上完全沒有障礙。
根據(jù)上述第一實施形式的投射型圖像顯示裝置，能夠抑制光的反射及像散，其結(jié)果是能夠得到明亮、且能夠抑制對比度低下的高質(zhì)量的圖像。進而，由于能夠縮短從投射透鏡到光閥的光學距離，所以投影透鏡的像差的修正也變得容易，能夠降低投射透鏡的成本。
還有，在上述第一實施例的投射型圖像顯示裝置中，雖然僅藍色光用的偏光分離部43具有基于晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不限于此，例如，可以是與該藍色光用的偏光分離部43一起，綠色光用的偏光分離部42也具有基于晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離的結(jié)構(gòu)。
而且，也可以是藍色光用的偏光分離部43、綠色光用的偏光分離部42及紅色光用的偏光分離部41分別具有基于晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離的結(jié)構(gòu)。而且，在第一實施例的投射型圖像顯示裝置的所述偏光變換元件18中，結(jié)構(gòu)是使其內(nèi)部分離的P偏光成為S偏光，而射出白色的S偏光，但結(jié)構(gòu)也可以與此相反，使分離的S偏光成為P偏光，而射出白色的P偏光。而且，在第一實施例的投射型圖像顯示裝置中，作為光閥是使用的反射型液晶面板，但也可以使用透過型液晶面板，而且，也可以使用液晶面板以外的光閥。
圖5A、圖5B是分別表示具有基于晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離的結(jié)構(gòu)的偏光分離體的第二、第三實施例的圖(圖2的偏光分離體43A作為藍色光用的偏光分離體的第一實施例)。這些實施例是偏光分離層的基板比棱鏡部件43a、43b的表面向外側(cè)(外部)突出的情況，圖5A是第二實施例，是使偏光分離層的2枚基板431b1、431b2突出到外側(cè)(外部)的情況，圖5B是第三實施例，是2枚光透過性基板431b1、431b2中僅一個基板431b1向外側(cè)(外部)突出的情況。
在圖5A中，43B是藍色光用的偏光分離體，431b11、431b12分別是基板431b1比棱鏡部件43a突出的部分，431b21、431b22分別是基板431b2比棱鏡部件43b突出的部分。其它的符號與上述圖2的情況相同。基板431b1及基板431b2是分別對于棱鏡部件43a、43b，向著與紙面垂直的方向突出。作為基板431b1及基板431b2，例如可以使用玻璃基板、水晶基板、藍寶石基板、或氧化鎂(MgO)基板等。而且，所謂介質(zhì)431c和基板431b1、431b2是，在設介質(zhì)431c的光的折射率為n1，基板431b1、431b2的光的折射率為n2時，使{(n2-n1)/(n2+n1)}2在例如0.003以下的范圍。如果該值為0.001以下，則能夠得到更為優(yōu)異的偏光分離特性。根據(jù)該圖5A的結(jié)構(gòu)，由于比棱鏡部件43a、43b的表面突出的部分能夠接觸冷卻風，所以能夠提高偏光分離體43B的全體及偏光分離層431的冷卻效率。光透過性介質(zhì)431c也可以填充于突出部分431b11與431b12之間。
在圖5B中，43C是藍色光用的偏光分離體，其它的符號與圖5A的情況相同。在這種情況下，作為基板431b1及基板431b2，例如也可以使用玻璃基板、水晶基板、藍寶石基板、或氧化鎂(MgO)基板等。而且，所謂介質(zhì)431c和基板431b1、431b2是，在設介質(zhì)431c的光的折射率為n1，基板431b1、431b2的光的折射率為n2時，例如滿足{(n2-n1)/(n2+n1)}2在0.003以下的關(guān)系，在該值為0.001以下的情況下，則能夠得到更為優(yōu)異的偏光分離特性。根據(jù)該圖5B的結(jié)構(gòu)，由于比棱鏡部件43a突出的部分能夠接觸冷卻風，所以能夠提高偏光分離體43C的全體及偏光分離層431的冷卻效率。
在使用上述圖5A、5B的偏光分離體而形成偏光分離部的投射型圖像顯示裝置中，能夠抑制光的反射及像散，其結(jié)果是能夠得到明亮、且能夠抑制色相不均的增大及對比度低下的高質(zhì)量的圖像。而且，如上所述，偏光分離體全體及偏光分離層的冷卻效率也能夠得到提高。
如所述圖5A、5B所示，通過設置比棱鏡部件43a突出的部分，能夠防止由偏光分離部等的溫度上升所引起的弊端。就是說，雖然偏光分離部及其周圍部的溫度上升時產(chǎn)生應力，對偏光特性產(chǎn)生干擾，結(jié)果是使偏光分離特性惡化，但這樣的現(xiàn)象能夠得到防止。
圖6是表示具有基于晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離的結(jié)構(gòu)的偏光分離體的第四實施例的圖。本實施例是在偏光分離層中使用1枚基板的情況下的例。
在圖6中，43D是藍色光用的偏光分離體，431b1是形成偏光分離層431的1枚基板。其它的符號與圖5的情況相同。在本實施例的結(jié)構(gòu)中，偏光分離層431是由光放射性的格柵部件431a、基板431b1、及介質(zhì)432所構(gòu)成。在這種情況下，作為基板431b1，例如也可以使用玻璃基板、水晶基板、藍寶石基板、或氧化鎂(MgO)基板等。而且，對于介質(zhì)432與基板431b1，在設介質(zhì)432的光的折射率為n1，基板431b1的光的折射率為n2時，例如滿足{(n2-n1)/(n2+n1)}2在0.003以下的關(guān)系，在該值為0.001以下的情況下，則能夠得到更為優(yōu)異的偏光分離特性。
對于本實施例中的粘合劑或粘著劑431d、432d的折射率，可以是具有與第一實施例同樣的關(guān)系。
在使用上述圖6的偏光分離體而形成偏光分離部的投射型圖像顯示裝置中，能夠抑制光的反射及像散，其結(jié)果是能夠得到明亮、且能夠抑制色相不均的增大及對比度低下的高質(zhì)量的圖像。
圖7A、圖7B是表示具有基于晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離的結(jié)構(gòu)的第五實施例的圖。本實施例是在偏光分離層中使用1枚基板且該基板比棱鏡部件的表面突出的情況下的例。圖7A是平面圖，圖7B是立體圖。
在圖7A、圖7B中，43E是藍色光用的偏光分離體，431b11是基板431b1比棱鏡部件43a、43b突出的部分。其它的符號與圖5A、5B及圖6的情況相同。在本實施例的結(jié)構(gòu)中，偏光分離層431也是由光反射性的格柵部件431a、基板431b1、及介質(zhì)432所構(gòu)成。在這種情況下，作為基板431b1，例如也可以使用玻璃基板、水晶基板、藍寶石基板、或氧化鎂(MgO)基板等。而且，對于介質(zhì)432與基板431b1，在設介質(zhì)432的光的折射率為n1，基板431b1的光的折射率為n2時，例如滿足{(n2-n1)/(n2+n1)}2在0.003以下的關(guān)系，在該值為0.001以下的情況下，則能夠得到更為優(yōu)異的偏光分離特性。該圖7A、圖7B的結(jié)構(gòu)，也與第二、第三實施例同樣，由于比棱鏡部件43a、43b突出的部分431b11能夠接觸冷卻風，所以能夠提高偏光分離體43E的全體及偏光分離層431的冷卻效率。
即使在使用上述圖7A、7B的偏光分離體形成偏光分離部的投射型圖像顯示裝置中，也可以抑制光的反射和像散等。結(jié)果，可得到明亮、且抑制了色斑的增大和對比度的降低等的高質(zhì)量的圖像。而且，如上所述，可使偏光分離體43E整體或者偏光分離層431等的冷卻效率得以提高。
在上述圖5A～圖7B的結(jié)構(gòu)及其說明中，分別是對藍色光用的偏光分離部43中所使用的偏光分離體的情況進行的說明，但是，進而在藍色光用的偏光分離部43與綠色光用的偏光分離部42雙方都使用基于該晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離結(jié)構(gòu)的偏光分離體的情況，及藍色光用的偏光分離部43、綠色光用的偏光分離部42、紅色光用的偏光分離部41的全部偏光分離部中使用基于該晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離結(jié)構(gòu)的偏光分離體的情況，也都是同樣適用。
權(quán)利要求
1.一種投射型圖像顯示裝置，其特征在于將來自光源側(cè)的光利用光閥對應于圖像信號而調(diào)制，形成光學像，并進行放大投射，該投射型圖像顯示裝置具有聚齊來自光源一側(cè)的光的偏光方向，形成P偏光或S偏光的偏光變換單元(17～19)；將所述偏光變換的偏光分離為紅、綠、藍的各色光的色分離單元(21、22)；照射所述分離的各色光的偏光，基于圖像信號而調(diào)制該各色的偏光的、與各色光相對應而分別設置的3個光閥(51、52、53)；作為與各色光相對應而分別設置的3個偏光分離部(41、42、43)，將照射于所述3個光閥中對應光閥的光及由該對應光閥所調(diào)制的光進行偏光分離的3個偏光分離部；將由所述3個偏光分離部所偏光分離的光進行色合成的色合成部(80)；將所述色合成的光進行放大投射的投射透鏡單元(90)；以及驅(qū)動所述光閥的驅(qū)動電路(100)，所述3個偏光分離部各自是，對光進行偏光分離的偏光分離層(431)構(gòu)成為，通過由光透過性介質(zhì)所構(gòu)成的粘合劑或粘著劑(432d)而配置在一對棱鏡部件(43a、43b)之間，所述3個偏光分離部的至少1個分離部構(gòu)成為由基于晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離。
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，具有以下結(jié)構(gòu)在所述至少1個偏光分離部中，所述偏光分離層，是由在光透過性基板(431b)上排列為格柵狀的光反射性的格柵部件(431a)所構(gòu)成，且在該格柵部件與該基板之間，與該格柵部件面及該基板面相接而填充光透過性的介質(zhì)(431c)，所述格柵部件與所述填充的光透過性的介質(zhì)(431c)通過由光透過性介質(zhì)所構(gòu)成的另外的粘合劑或粘著劑(431d)而接合于所述基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述另外的粘合劑或粘著劑(431d)的折射率與所述格柵部件及所述填充的光透過性的介質(zhì)(431c)的折射率在實質(zhì)上是相同的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述偏光分離部構(gòu)成為按照將所述格柵部件在其兩側(cè)由2個所述光透過性基板借助于所述另外的粘合劑或者粘著劑(431d)加以夾持的方式進行配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于在所述填充的光透過性的介質(zhì)的光的折射率為n1，所述基板的光的折射率為n2時，滿足下式{(n2-n1)/(n2+n1)}2≤0.003。
6.一種投射型圖像顯示裝置，其特征在于將來自光源側(cè)的光利用光閥對應于圖像信號而調(diào)制，形成光學像，并進行放大投射，該投射型圖像顯示裝置包括聚齊來自光源一側(cè)的光的偏光方向，形成P偏光或S偏光的偏光變換單元(17～19)；將所述偏光變換的偏光分離為紅、綠、藍各色光的色分離單元(21、22)；照射所述分離的各色光的偏光，基于圖像信號而調(diào)制該各色的偏光的、與各色光相對應而分別設置的3個光閥(51、52、53)；作為與各色光相對應而分別設置的3個偏光分離部(41、42、43)，將照射于所述3個光閥中對應光閥的光及由該對應光閥所調(diào)制的光進行偏光分離的3個偏光分離部；將由所述3個偏光分離部所偏光分離的光進行色合成的色合成部(80)；將所述色合成的光進行放大投射的投射透鏡單元(90)；以及驅(qū)動所述光閥的驅(qū)動電路(100)，所述3個偏光分離部各自是，對光進行偏光分離的偏光分離層(431)的結(jié)構(gòu)是，通過由光透過性介質(zhì)所構(gòu)成的粘合劑或粘著劑(432d)而配置在一對棱鏡部件(43a、43b)之間，所述3個偏光分離部的至少1個構(gòu)成為由基于晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離，所述偏光分離層(431)的一部分，具有比所述棱鏡部件的表面向外部突出的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于具有以下結(jié)構(gòu)在所述至少1個偏光分離部中，所述偏光分離層，是由在光透過性基板(431b)上排列為格柵狀的光反射性的格柵部件(431a)所構(gòu)成，且在該格柵部件與該基板之間，與該格柵部件面及該基板面相接而填充光透過性的介質(zhì)(431c)，所述格柵部件與所述填充的光透過性的介質(zhì)(431c)是通過由光透過性介質(zhì)所構(gòu)成的另外的粘合劑或粘著劑(431d)而接合于所述基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述另外的粘合劑或粘著劑(431d)的折射率與所述格柵部件及所述填充的光透過性的介質(zhì)(431c)的折射率在實質(zhì)上是相同的。
9.權(quán)利要求7所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述偏光分離部構(gòu)成為按照將所述格柵部件在其兩側(cè)由2個所述光透過性基板借助于所述另外的粘合劑或者粘著劑(431d)加以夾持的方式進行配置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于作為所述偏光分離層(431)的一部分，所述基板具有比所述棱鏡部件的表面向外部突出的結(jié)構(gòu)。
11.一種對入射光進行偏光分離的偏光分離部，其特征在于，具有一對棱鏡部件(43a、43b)；和夾持于該一對棱鏡部件之間的偏光分離層(431)，所述偏光分離層構(gòu)成為，是由在光透過性基板(431b)上排列為格柵狀的光反射性的格柵部件(431a)所形成，且在該格柵部件與該基板之間，與該格柵部件面及該基板面相接而填充光透過性的介質(zhì)(431c)，所述格柵部件與所述填充的光透過性的介質(zhì)(431c)是通過由光透過性介質(zhì)所構(gòu)成的粘合劑或粘著劑(431d)而接合于所述基板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述粘合劑或粘著劑(431d)的折射率與所述格柵部件及所述填充的光透過性的介質(zhì)(431c)的折射率在實質(zhì)上是相同的。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述偏光分離部構(gòu)成為按照將所述格柵部件在其兩側(cè)由2個所述光透過性基板借助于所述粘合劑或者粘著劑(431d)加以夾持的方式進行配置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于在所述填充的光透過性介質(zhì)的光的折射率為n1，所述基板的光的折射率為n2時，滿足下式{(n2-n1)/(n2+n1)}2≤0.003。
15.一種光學單元，是投射型圖像顯示裝置用的光學單元，其特征在于該投射型圖像顯示裝置將來自光源一側(cè)進行偏光變換，照射到光閥，由該光閥形成對應于圖像信號的光學像，并進行放大投射，該光學單元包括作為與各色光相對應而分別設置的3個偏光分離部(41、42、43)，將照射于所述3個光閥中對應光閥的光及由該對應光閥所調(diào)制的光進行偏光分離的3個偏光分離部；將由所述3個偏光分離部所偏光分離的光進行色合成的色合成部(80)；將所述色合成的光進行放大投射的投射透鏡單元(90)；以及驅(qū)動所述光閥的驅(qū)動電路(100)，所述3個偏光分離部各自是，對光進行偏光分離的偏光分離層(431)構(gòu)成為，通過由光透過性介質(zhì)所構(gòu)成的粘合劑或粘著劑(432d)而配置在一對棱鏡部件(43a、43b)之間，所述3個偏光分離部的至少1個分離部具有由基于晶格結(jié)構(gòu)的衍射而對光進行偏光分離的結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于，具有以下結(jié)構(gòu)在所述至少1個偏光分離部中，所述偏光分離層，是由在光透過性基板(431b)上排列為格柵狀的光反射性的格柵部件(431a)所構(gòu)成，且在該格柵部件與該基板之間，與該格柵部件面及該基板面相接而填充光透過性的介質(zhì)(431c)，所述格柵部件與所述填充的光透過性的介質(zhì)(431c)是通過由光透過性介質(zhì)所構(gòu)成的另外的粘合劑或粘著劑(431d)而接合于所述基板。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述另外的粘合劑或粘著劑(431d)的折射率與所述格柵部件及所述填充的光透過性的介質(zhì)(431c)的折射率在實質(zhì)上是相同的。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述偏光分離部構(gòu)成為按照將所述格柵部件在其兩側(cè)由2個所述光透過性基板借助于所述另外的粘合劑或者粘著劑(431d)加以夾持的方式進行配置。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于在所述填充的光透過性介質(zhì)的光的折射率為n1，所述基板的光的折射率為n2時，滿足下式{(n2-n1)/(n2+n1)}2≤0.003。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種投射型圖像顯示裝置。在偏光分離部中，偏光分離層，是由在光透過性基板上排列為格柵狀的光反射性的格柵部件所構(gòu)成，且在該格柵部件與該基板之間，與該格柵部件及該基板相接而填充光透過性的介質(zhì)，所述格柵部件與所述填充的光透過性的介質(zhì)是通過由光透過性介質(zhì)所構(gòu)成的粘合劑或粘著劑而接合于所述基板。所述偏光分離層的一部分，具有比所述棱鏡部件的表面向外突出的結(jié)構(gòu)。
文檔編號G03B21/00GK1854811SQ20061007647
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日
發(fā)明者平田浩二, 谷津雅彥 申請人:株式會社日立制作所