专利名称：液晶显示投影器的制作方法
技术领域：
本发明涉及放大并投射图像的液晶显示投影器，具体而言，涉及一种在适当位置保持液晶显示屏和偏振板的结构。
图7表示常规投影器的彩色组合单元。与红(R)、绿(G)、蓝(B)彩色光元件对应的LCD板50R、50G和50B，每块板均有设置在出射光侧的偏振板。如图7所示，LCD板50R出射光侧有偏振板51R。这些偏振板经金属卡箍53R、53B、53G等保持件胶合至位于彩色组合单元中央的分色棱镜52的三面，或用螺丝54等固定在该三面上。
上述构造的彩色组合单元连结到铝模铸等方式生产的光基座55上。设置在光基座55上的壁把投射透镜56固定在对棱镜52合适的位置。冷却LCD板50的风扇57、偏振板51等及引导来自风扇57的气流的分支管道58结合至光基座的下部。
图8表示彩色组合单元的细节。图8A是顶视图，图8B是主视图。设置在LCD板50G出射光侧的出射侧偏振板60G具有玻璃等制成的基板和涂敷在该基板一侧的偏振膜，该偏振板位于LCD板50G与分色棱镜61之间。偏振板60G在其两面有空气通路。来自风扇57的空气经该空气通路，从而空气对受热的偏振板60G进行冷却。偏振板60R和60B构造相同。
希望提供更亮和更小的投影器。在投影器有更高亮度时，用户甚至可在明室中观看大屏幕上的投影图像。因而，这种投影器最近已实际使用，例如，已使用1.3英寸LCD板并提供3000ANSI流明光输出。
进而，较小的投影器占用较小安装空间。要获得较高亮度就要求增大光源的光强，而要减小尺寸就需把投影器的部件做得更小。当今通过使用例如0.9或0.7英寸LCD板生产小型投影器。
另一方面，光源光强越大及LCD板和偏振板等的投影器部件尺寸越小，投射至偏振片单位面积的光量要增大。从而，偏振板每单位面积吸收的光量增大，产生的热量也增大。
而且使用小型LCD板难于用金属卡箍53把LCD板50和偏振板51固定在适当位置，也难于保证足够的空气通路。
在本发明的LCD板中，分色单元把来自光源的光束分成红、蓝和绿光分量。各液晶显示(LCD)板调制各分开的红、蓝和绿光分量。入射侧偏振板设置在LCD板的入射光侧并在一个方向发射偏振光。出射光侧偏振板设置在LCD板出射光侧并在另一方向发射偏振光。色组合单元组合调制光束。投射透镜投射该组合的光束。
在上述投影器中，入射侧偏振板和出射侧偏振板中至少一个是具有设置在玻璃基板一面的第1偏振件和设置在玻璃基板另一面的第2偏振件的偏振板单元。
图1B是表示本发明实施例中LCD投影器概念的主视图。
图1C是表示分色棱镜结构的俯视图。
图2A是表示LCD板部件细部的俯视图。
图2B是表示LCD板部件细部的主视图。
图3A是仅图示偏振板单元与其它部件间关系而忽略其余部件的顶视图。
图3B是仅图示偏振板单元与其它部件间关系而忽略其余部件的主视图。
图4A是在第2实施例中显示LCD板部件的俯视图。
图4B是在第2实施例中显示LCD板部件的主视图。
图5A～5C是表示部分LCD板组件组装方式的主视图。
图6A是表示LCD板组件结构的立体图，其中偏振板也设置在入射光侧，图6B是其主视图。
图7是常规LCD投影器中色组合单元重要部分的立体图。
图8A是常规色组合单元的俯视图。
图8B是常规色组合单元的主视图。
在该投影器光学系统中，作为光源的灯1发射的光束由多个总反射镜2a、2c、2e和2f及分色镜2d分开红(R)、绿(G)和蓝(B)色光分量。镜2b仅透射R光分量并反射其它分量。镜2d仅反射G光分量并透射其它分量。结果，R、G、B分量分别投射至LCD板组件3R、3G与3B。
通过控制施加至组件3R、3G和3B中各像素的电压可进行全白、全黑和半色调光控制。分色棱镜对各像素把经光控制后的R、G、B光分量进行组合。投影透镜5放大并投射该组合的光束。组件3R、3G和3B及棱镜4安装在光基座10上。外壳6包含上述光学系统、信号处理单元和电源。
图1C表示棱镜4的结构。
棱镜4有三个三角棱镜4a、4b、4C和4d。在界面70a和70b上形成反射和透射R、G或B光分量的蒸镀膜等涂层。界面70a反射R光分量并透射其它光分量。界面70b反射B光分量并透射其它光分量。结果，从棱镜4C发射R、G、B光分量的组合。
图2详细示出棱镜4和组件3R、3G、3B的安装方法。图2A是顶视图，图2B是前视图。
棱镜4通过夹在树脂模制棱镜架21的上下部分间而安装在该棱镜架上。组件3R、3G和3B各具有LCD板单元22(下文称为“板22”)、两个偏振板40a、40b和连接座23。板22有LCD板和保持该板的壳体。连接座23有与棱镜架21相同的形状。座23在离板22其入射光侧预定距离处固定入射侧偏振板40a。进而，座23在其出射光侧离板22预定距离处固定出射侧偏振板40b。这种配置使组件3R、3G和3B能保证在板22和偏振板40a和40b周围有冷却空气通路。
为便于说明，在图2中仅对组件3G显示上述LCD板单元的结构，而忽略组件3R和3B的详细安装结构。
连接座23具有六个与各LCD板对应的突起23a。板22用螺丝25固定至板架24。板架24有四个对应于连接座23的每两个突起23a的孔26b。与突起23a的直径和高度相比，孔26b的直径和深度给定一余量用于后面在前后向及侧向进行会聚调整。
连接座23与棱镜架21连接。这样，借助于板架24和上下连接座23，板22与分色棱镜4牢固结合。
通常，操作人员边观看投射屏边用摄像机获取投射在LCD板上的R、G、B像素并作六轴调整(对X、Y、Z轴移动和围绕这些轴旋转)，从而进行会聚调整(这里省略该调整细节)。完成对每块LCD板会聚调整时，在孔26b中填充钎料、紫外线(UV)固化粘合剂，从而由上下连接座23保持板22。
图3仅显示板22、出射侧偏振板40b、棱镜4和投射透镜4的位置关系而省略其各自的固定件。图3A是俯视图，图3B是主视图。
偏振板40b是一个偏振板单元，它具有基片41、粘贴在基片41入射光侧的低偏振度膜42和粘贴在基片41出射光侧的高偏振度片43，这些膜片用作偏振部件。这里膜42和43的透射偏振轴重合。
高偏振度片43的偏振度高于低偏振度片42的偏振度。因而，通过这些膜片作为偏振件，膜42和43分担光吸收及其引起的温升。
作为基片41的材料，希望使用有良好热辐射性能的材料，如通过把有极好热辐射性能的蓝宝石切片而获得的蓝宝石玻璃。
进而，例如最好偏振膜42的偏振度是约50％，其次希望其偏振度在40％至60％之间。这是因为膜42和膜43分担偏振板吸收各光量的约一半。
在本发明的三个LCD板组件3R、3G和3B中，出射侧偏振板40b在基片41两面均设有膜。但是，在根据偏振板光通量与其温升的关系，膜的温度技术要求有某些裕度时，对某些LCD板部件例如可使用省去膜42的偏振板40b。
在上述构成的投影器中作黑显示时，经板22透射的光大部分被偏振板40b吸收。这时，首先低偏振度偏振板42吸收部分光，接着，高偏振度偏振板43吸收大部分剩余部分光。由于设置在偏振板40b两面的膜42和43分担升温，因而可有效地进行热辐射。
实验证实，提供极好热辐射基片的蓝宝石玻璃用作玻璃基片时，温度升高时来自两薄膜42和43的热辐射增强。但在温度技术要求有裕度时也可用普通玻璃。
如上所述，根据本实施例，可防止制作更高亮度和更小尺寸投影器导致产生热而引起的偏振板损伤。因而，还可防止有机高聚物材料构成的偏振板在因温升经受色变或通光改变时损伤其作为偏振板的功能。
根据上述本实施例，通过使用小型LCD板和偏振板可实现具有极好辐射性能的光学系统的LCD投影器。
上文对于来自通常温升较高的出射光侧的偏振板的热辐射进行说明。
另一方面，入射光侧的偏振板对准透射光通过的偏振面。这时，不沿偏振面的光束分量被偏振板吸收并由此产生温升。该温升可对上述小型投影器产生不可忽视的不利影响。因而，通过在入射光侧也使用与出射光侧偏振板结构相似的偏振板，可获得热辐射性能极好的投影器。
如上所述，可获得尺寸小、工作光量大且能投射高亮度图像的投影器。(第2示范实施例)图4详细显示偏振板架与LCD板结合的LCD板部件。图4A是俯视图，图4B是主视图。
在LCD板部件中，除LCD板单元22壳体构成为一体地保持出射侧偏振板40b外，其余结构与第一示范实施例相同，因而省略对构成的说明。
图5A～5C是表示LCD板部件制造步骤的立体图。
参照图5A，板22具有与其一体的偏振板座50。参照图5B，座50在其两侧或整个圆周周围有偏振板架50a。偏振板40b联结至偏振板架50a的表面。图5C是制造完成后的图。上述构成可用于使入射侧偏振板40a与LCD板单元22成一体。
图6A和6B显示在入射光侧具有与LCD板单元一体的偏振板的构成。
借助偏振板40a和40b与板22一体形成的结构，可在LCD板和偏振板两侧均保持空气通路，同时减小投影器的尺寸。从而获得小尺寸投影器又保持其冷却效果。
根据本发明的实施例，LCD板壳体可与出射侧偏振板和入射侧偏振板形成一体，各偏振板具有设置在玻璃板一面的第1偏振膜和设置在另一面的第2偏振膜。这样，可获得一种LCD投影器，其中LCD板和偏振板易附于棱镜而无需金属夹具。
进而，可为第1和第2偏振膜面提供空气通路。因而可获得易于有效进行冷却的LCD投影器。
如上所述，根据本发明，可获得尺寸小、工作光量大且可投射高亮度图像的投影器。进而，可获得易于在其中安装LCD板单元且有极好冷却能力的投影器。
权利要求
1.一种液晶显示投影器，即LCD投影器，它包括光源；把来自光源的光分成红、蓝和绿光分量的分色单元；对各分色后的红、蓝和绿光分量进行调制的LCD板；设置在所述LCD投入射光侧、用于在一个方向透射偏振光的入射侧偏振板；设置在所述LCD板出射光侧、用于在一个方向透射偏振光的出射侧偏振板；用于对调制光束进行组合的色组合单元；用于投射所述组合光束的投射透镜；其特征在于，所述入射侧偏振板和出射侧偏振板中至少一个有设置在玻璃基片入射光侧的第1偏振件和设置在所述玻璃基片出射光侧的第2偏振件。
2.如权利要求1所述的LCD投影器，其特征在于，所述第1偏振件的偏振度小于所述第2偏振件的偏振度，且所述第1偏振件和第2偏振件配置成其透射偏振轴重合。
3.如权利要求1或2所述的LCD投影器，其特征在于，所述第1偏振件的偏振度大致是50％。
4.如权利要求1或2所述的LCD投影器，其特征在于，所述第1偏振件的偏振度在40％至60％之间。
5.如权利要求1或2所述的LCD投影器，其特征在于，所述玻璃基片包含蓝宝石玻璃。
6.如权利要求1或2所述的LCD投影器，其特征在于，在所述液晶显示面板外壳内，所述入射侧偏振板和出射侧偏振板中至少一个与所述液晶显示面板形成一体，且沿所述第1和第2偏振件设置空气通路。
7.如权利要求1至6中任一所述的LCD投影器，其特征在于，所述第1偏振件和第2偏振件由薄膜构成。
全文摘要
提供一种液晶显示投影器,其中可减小偏振板温升且液晶显示面板和偏振板易于保持。在该LCD投影器中,入射光侧偏振板和出射光侧偏振板中至少一个具有设置在玻璃基片入射光侧的第1偏振板和设置在玻璃基片出射光侧的第2偏振板。该第1偏振板具有低偏振度而第2偏振板具有高偏振度,且这些偏振板配置成其透射偏振轴重合。光吸收而产生的温升由第1和第2偏振板分担,从而有助于减小投影器尺寸。进而,通过把LCD板与偏振板单元形成一体,LCD板和偏振板可易于附于棱镜而无需金属夹具。
文档编号H04N5/74GK1353321SQ0113744
公开日2002年6月12日 申请日期2001年11月13日 优先权日2000年11月13日
发明者岡田武博, 橋向正成 申请人:松下电器产业株式会社