DE60001607T2

DE60001607T2 - Projektor mit einem auf einem Substrat aus Saphir aufgebrachten Polarisator

Info

Publication number: DE60001607T2
Application number: DE60001607T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Takezawa; Nobuo Watanabe; Hidemasa Yamakawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: DE60001607D1; EP1079263A1; CN1282885A; ATE234475T1; US6481850B1; JP2001042424A; KR20010030018A; CN1135421C; EP1079263B1; KR100380699B1; TW574549B

Description

Diese Erfindung betrifft einen Projektor zum Projizieren und Anzeigen eines Bildes.
In einem Projektor wird Licht, das von einem Beleuchtungssystem abgegeben wird, durch Flüssigkristallplatinen oder dergleichen entsprechend der Bildinformation (Bildsignale) moduliert, und das modulierte Licht wird auf einen Bildschirm projiziert, um hierdurch eine Bilddarstellung zu erreichen.
Fig. 9 ist eine Erläuterungsansicht, die einen Hauptteil eines herkömmlichen Projektors zeigt. Der Projektor kann aus drei Flüssigkristall-Lichtventilen 900R, 900G und 900B bestehen, einem kreuzdichroitischen Prisma 920 sowie einem Projektionssystem 940. Licht aus den drei Farben rot (R), grün (G) und blau (B), das von einem Beleuchtungssystem (nicht gezeigt) abgegeben wird, tritt durch die Flüssigkristall-Lichtventile 900R, 900G und 900B hindurch, wodurch das Licht gemäß der Bildinformation moduliert wird. Das modulierte Licht (modulierte Lichtstrahlen) wird durch das kreuzdichroitische Prisma 920 synthetisiert, und das synthetisierte Licht wird durch das Projektionssystem 940 projiziert. Dies erlaubt die Darstellung eines Farbbilds auf einem Bildschirm SC.
Das erste Flüssigkristall-Lichtventil 900R kann eine Flüssigkristallplatine 901R und zwei Polarisatoren 902Ri und 902Ro enthalten, die mit der Seite der Lichteinfallsfläche bzw. der Seite der Lichtaustrittsfläche der Flüssigkristallplatine 901R verbunden sind. Der erste Polarisator 902Ri an der Seite der Lichteinfallsfläche lässt Licht hindurch, das in der gleichen Richtung polarisiert ist wie die Polarisationsachse in dem darauf fallenden Licht. Da in Fig. 9 angenommen wird, dass der Lichteinfall auf den ersten Polarisator 902Ri im Wesentlichen in derselben Richtung wie die Polarisationsachse des ersten Polarisators 902Ri polarisiert wird, tritt angenähert das gesamte einfallende Licht unverändert durch den ersten Polarisator 902Ri hindurch. Das von dem ersten Polarisator 902Ri durchgelassene Licht wird durch die Flüssigkristallplatine 901R und den zweiten Polarisator 902Ro in Licht umgewandelt, das in einer vorbestimmten Richtung polarisiert ist, und wird abgegeben. Dies gilt auch für die zweiten und dritten Flüssigkristall-Lichtventile 900G und 900B.
Wenn übrigens Licht, das von dem Beleuchtungssystem abgegeben ist, auf die Flüssigkristall-Lichtventile fällt, erzeugen die Polarisatoren der Flüssigkristall-Lichtventile gewöhnlich Wärme. In diesem Fall steigt die Temperatur der Polarisatoren manchmal auf eine hohe Temperatur von etwa 80ºC. Der Grund hierfür ist, dass das Licht, das von den Polarisatoren nicht durchgelassen wird, durch die Polarisatoren absorbiert wird. Da in Fig. 9 angenommen wird, dass Licht, das im Wesentlichen in derselben Richtung wie die Polarisationsachsen der Polarisatoren an der Seite der Lichteinfallsflächen polarisiert ist, in die Flüssigkristall-Lichtventile 900R, 900G und 900B eintritt, erzeugen die Polarisatoren 902Ri, 902Gi und 902Bi an der Seite der Lichteinfallsflächen relativ wenig Wärme. Da andererseits die Polarisatoren 902Ro, 902Go und 902Bo an der Seite der Lichtaustrittsflächen nur das Licht, das in einer vorbestimmten Richtung polarisiert ist, in dem von den Flüssigkristallplatinen modulierten Licht durchlassen und in die anderen Richtungen polarisiertes Licht absorbieren, erzeugen sie eine relativ große Wärmemenge. Wenn auf dem Bildschirm SC ein schwarzes Bild angezeigt wird, absorbieren die Polarisatoren 902Ro, 902Go und 902Bo an der Seite der Lichtaustrittsflächen angenähert das gesamte einfallende Licht. Daher erzeugen sie eine beträchtliche Wärmemenge.
Wenn auf diese Weise die Polarisatoren Wärme erzeugen, wird innerhalb der Polarisatoren eine thermische Spannung erzeugt, weil die Polarisatoren mit den Flüssigkristallplatinen verbunden sind. Wenn die Polarisatoren mit Linsen oder Prismen verbunden sind, wird in ähnlicher Weise innerhalb der Polarisatoren eine thermische Spannung erzeugt. Fig. 10 ist eine Draufsicht des zweiten Polarisators 902Ro, der mit der Seite der Lichtaustrittsfläche der ersten Flüssigkristallplatinen 901R verbunden ist, gesehen von der x- Richtung her. Die thermische Spannung innerhalb des Polarisators wirkt in die Richtungen, die in Fig. 10 mit den Pfeilen gezeigt ist, und aufgrund der thermischen Spannung wird in dem Polarisator eine Dehnung erzeugt. Die Dehnung ist auch von der Intensitätsverteilung des auf den Polarisator einfallenden Lichts abhängig, wird jedoch gewöhnlich größer, insbesondere in den Bereichen, die in Fig. 10 mit den unterbrochenen Linien eingekreist sind, d. h. an vier Ecken des nahezu rechteckigen Polarisators 902Ro. Wenn sich der Polarisator auf diese Weise dehnt, kann der Polarisator seine gewünschten Charakteristiken nicht aufzeigen. Das heißt, der Polarisator 902Ro kann Licht durchlassen, das er abschirmen sollte, oder Licht abschirmen, das durchgelassen werden sollte. In diesem Fall wird Licht, das von einem gedehnten Abschnitt des Polarisators abgegeben wird, elliptisch polarisiert, und die Intensität des Lichts kann zunehmen oder abnehmen im Vergleich zu einem Normalfall, in dem ein linear polarisiertes Licht abgegeben wird. Man nimmt an, dass dieses Phänomen aufgrund einer Dehnung auftritt, die in der molekularen Struktur des Polarisators erzeugt wird, und dass dieses Phänomen von der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle abhängig ist, die die Polarisationsrichtung des auf den Polarisator 902Ro fallenden Lichts bestimmt. Wenn auf diese Weise in dem Polarisator 902Ro eine thermische Spannung erzeugt wird, haben die modulierten Lichtstrahlen, die abzugeben sind, eine inkonsistente Helligkeit. Wenn daher die modulierten Lichtstrahlen synthetisiert werden, um auf dem Bildschirm SC ein Farbbild darzustellen, besteht ein Problem darin, dass Farbinkonsistenzen in dem Bild auftreten. Ähnlich, wenn auf dem Bildschirm SC ein monochromes Bild dargestellt wird, besteht ein Problem darin, dass Helligkeits-Inkonsistenzen auftreten.
Die europäische Patentanmeldung EP 731 603 A offenbart einen Projektor des Typs, wie er im ersten Teil der Ansprüche 1 und 6 definiert ist. Im Falle dieser herkömmlichen Vorrichtungen ist keine Information zur Konstruktion der Polarisatoren angegeben.
Diese Erfindung wird erreicht, um die oben beschriebenen Probleme in der herkömmlichen Technik zu lösen. Ein beispielhaftes Ziel davon ist es zumindest, eine Technik anzugeben, die in der Lage ist, Inkonsistenzen in einem vom Projektor darzustellenden Bild zu reduzieren.
Eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Projektor, der ein Beleuchtungssystem zum Abgeben von Beleuchtungslicht aufweist; eine elektrooptische Vorrichtung zum Modulieren des Lichts von dem Beleuchtungssystem gemäß Bildinformation; sowie ein Projektionssystem zum Projizieren eines von der elektrooptischen Vorrichtung erhaltenen modulierten Lichtstrahls. Zusätzlich enthält die elektrooptische Vorrichtung dieser Ausführung bevorzugt einen Polarisator an zumindest einer der Seiten einer Lichteinfallsfläche und einer Lichtaustrittsfläche, und der Polarisator ist bevorzugt mit einer Saphirglasplatte verbunden.
Da das Saphirglas eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, kann der Temperaturanstieg aufgrund von Wärme, die durch den Polarisator erzeugt wird, kontrolliert werden und kann die Durchbiegung des Polarisators aufgrund thermischer Spannung reduziert werden. Daher können Inkonsistenzen im Licht, das von dem Polarisator abgegeben wird, reduziert werden, und demzufolge ist es möglich, Inkonsistenzen in einem darzustellenden Bild zu reduzieren.
Die Saphirglasplatte dieses Ausführungsbeispiels kann bevorzugt aus einem Einkristall-Saphir gebildet sein. Da das Einkristall-Saphirglas eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit hat, zeigt sich der oben beschriebene Vorteil deutlich.
Zusätzlich kann die Saphirglasplatte dieses Ausführungsbeispiels bevorzugt von einem Plattenelement-Halteteil gehalten werden, der aus Metall hergestellt wird. Dies erlaubt, dass in dem Polarisator erzeugte Wärme durch die Saphirglasplatte und den Plattenelement-Halteteil leicht nach außen abgestrahlt wird, und es ist daher möglich, den Temperaturanstieg und die Durchbiegung des Polarisators zu reduzieren.
Ferner sind die Saphirglasplatte und der Plattenelement-Halteteil bevorzugt durch einen Klebstoff verbunden. Dies bringt die Saphirglasplatte und den Plattenelement-Halteteil in einen Fläche-an-Fläche-Kontakt, und die Wärme kann daher effizienter von der Saphirglasplatte auf den Plattenelement- Halteteil übertragen werden.
Die Saphirglasplatte kann bevorzugt in einem Zustand gehalten werden, so dass ein Raum, in dem Luft fließen kann, in zumindest einem Teil beider Oberflächen der Saphirglasplatte vorhanden ist. Diese kann Wärme von beiden Oberflächen der Saphirglasplatte durch Wärmeübertragung aufgrund des Luftstroms abstrahlen, und es ist möglich, den Temperaturanstieg und die Durchbiegung des Polarisators effizienter zu reduzieren.
Eine Vorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Projektor zum Projizieren und Darstellen eines Farbbilds, der ein Beleuchtungssystem zum Abgeben von Beleuchtungslicht enthalten kann; ein Farblicht-Trennsystem zum Trennen des von dem Beleuchtungssystem abgegebenen Beleuchtungslichts in jeweilige erste Farblicht-, zweite Farblicht- und dritte Farblichtkomponenten; eine erste elektrooptische Vorrichtung, eine zweite elektrooptische Vorrichtung und eine dritte elektrooptische Vorrichtung zum jeweiligen Modulieren der ersten Farblicht-, der zweiten Farblicht- und der dritten Farblichtkomponenten, die durch das Farblicht-Trennsystem getrennt sind, gemäß Bildinformation, um jeweils einen ersten modulierten Lichtstrahl, einen zweiten modulierten Lichtstrahl und einen dritten modulierten Lichtstrahl zu erzeugen; einen Farbsynthetisierabschnitt zum Synthetisieren des ersten modulierten Lichtstrahls, des zweiten modulierten Lichtstrahls und des dritten modulierten Lichtstrahls; sowie ein Projektionssystem zum Projizieren des synthetisierten Lichts, das von dem Farbsynthetisierabschnitt abgegeben ist. Zusätzlich enthält in diesem Ausführungsbeispiel jede der ersten bis dritten elektrooptischen Vorrichtungen bevorzugt einen Polarisator, der an zumindest einer der Seiten einer Lichteinfallsfläche und einer Lichtaustrittsfläche ausgebildet ist, und der Polarisator ist mit einem flexiblen, lichtdurchlässigen Plattenelement verbunden, das sich gemäß der Formänderung des Polarisators verbiegt.
In dem Projektor dieses Ausführungsbeispiels können, in ähnlicher Weise zu dem oben beschriebenen Projektor, Inkonsistenzen im von dem Polarisator abgegebenen Licht reduziert werden, und es ist möglich, Inkonsistenzen in einem darzustellenden Bild zu reduzieren.
Nun werden Ausführungen der vorliegenden Erfindung nur anhand eines weiteren Beispiels und in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
Fig. 1 ist eine Erläuterungsansicht, die einen Projektor zeigt, an dem ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet ist;
Fig. 2 ist eine Erläuterungsansicht, die einen Vorteil eines Projektors von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Polarisators und einer Saphirglasplatte, die in Fig. 2 gezeigt sind;
Fig. 4 ist eine Erläuterungsansicht, die einen Vergleich von Beispielswerten physikalischer Eigenschaften eines Einkristall- Saphirglases mit Beispielswerten physikalischer Eigenschaften von Vergleichsbeispielen zeigt;
Fig. 5 ist eine Grafik, die als Beispiel die Wellenlängenabhängigkeit des Durchlassgrads des Einkristall-Saphierglases zeigt;
Fig. 6 ist eine Grafik, die ein Beispiel der Wellenlängenabhängigkeit des Durchlassgrads von lichtdurchlässigem Aluminiumoxid des Vergleichsbeispiels zeigt;
Fig. 7 ist eine Grafik, die Beispiele der Dickenabhängigkeit des Durchlassgrads des lichtdurchlässigen Aluminiumoxids des Vergleichsbeispiels zeigt;
Fig. 8(A)-(B) sind Diagramme, die ein Beispiel einer Modifikation der Ausführung zeigen;
Fig. 9 ist eine Erläuterungsansicht, die einen Hauptteil eines herkömmlichen Projektors zeigt; und
Fig. 10 ist eine Draufsicht eines Polarisators, der an der Seite einer Lichtaustrittsfläche der Flüssigkristallplatine von Fig. 9 vorgesehen ist, gesehen von der x-Richtung her.

A. Gesamtkonfiguration der Vorrichtung:

Nun werden Ausführungen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Beispiele beschrieben. Fig. 1 ist eine Erläuterungsansicht, die einen Projektor zeigt, an dem ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet ist. Ein Projektor 1000 besteht bevorzugt aus einem Beleuchtungssystem 100, einem Farblicht-Trennsystem 200, einem Umlenksystem 220, drei Flüssigkristall-Lichtventilen 300R, 300G und 300B, einem kreuzdichroitischen Prisma 520 sowie einem Projektionssystem 540.
Das Beleuchtungssystem 100, das ein Polarisiertes-Licht-Erzeugungssystem 160 enthält, wandelt Licht, das von einer Lichtquellenvorrichtung 20 abgegeben wird, in einen Typ von linear polarisiertem Licht, das in derselben Richtung polarisiert ist, um und gibt das Licht ab. Von dem Beleuchtungssystem 100 abgegebenes Licht wird durch das Farblicht- Trennsystem 200 in Farblicht der drei Farben rot (R), grün (G) und blau (B) aufgetrennt. Jedes der aufgetrennten Farblichter wird durch die Flüssigkristall-Lichtventile 300R, 300G und 300B gemäß Bildinformation (Bildsignalen) moduliert. Die modulierten Lichtstrahlen der drei Farben, die durch die Flüssigkristall-Lichtventile 300R, 300G und 300B moduliert sind, werden durch das kreuzdichroitische Prisma 520 synthetisiert, zur Projektion auf einen Bildschirm SC durch das Projektionssystem 540. Dies erlaubt die Darstellung eines Farbbilds auf dem Bildschirm SC. Da die Konfigurationen und Funktionen von Komponenten des in Fig. 1 gezeigten Projektors im Detail z. B. in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 10-325954, die vom vorliegenden Anmelder offenbart ist, beschrieben sind, wird in dieser Spezifikation eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Fig. 2 ist eine Erläuterungsansicht, die einen Hauptteil des Projektors 1000 von Fig. 1 zeigt. Fig. 2 zeigt die drei Flüssigkristall-Lichtventile 300R, 300G und 300B sowie das kreuzdichroitische Prisma 520 von Fig. 1.
Die Farblichter R, G und B treten jeweils in die ersten bis dritten Flüssigkristall-Lichtventile 300R, 300G und 300B ein. Der modulierte Lichtstrahl des Farblichts R, das von dem ersten Flüssigkristall-Lichtventil 300R abgegeben wird, wird durch einen Rotlicht-reflektierenden Film 521 des kreuzdichroitischen Prismas 520 reflektiert, und der modulierte Lichtstrahl des Farblichts B, das von dem dritten Flüssigkristall-Lichtventil 300B abgegeben wird, wird durch einen Blaulicht-reflektierenden Film 522 reflektiert. Andererseits wird der modulierte Lichtstrahl des Farblichts G, das von dem zweiten Flüssigkristall-Lichtventil 300G abgegeben wird, durch die zwei Reflexionsfilme 521 und 522 des kreuzdichroitischen Prismas 520 durchgelassen. Die drei modulierten Lichtstrahlen werden auf diese Weise synthetisiert, und es wird auf dem Bildschirm SC durch das Projektionssystem 540 ein Farbbild angezeigt. In Fig. 2 sind zur besseren Darstellung Positionen, wo das Rotlicht und das Blaulicht reflektiert werden, an Positionen gezeigt, die von den zwei Reflexionsfilmen 521 und 522 verschoben sind.
Das erste Flüssigkristall-Lichtventil 300R enthält bevorzugt eine Flüssigkristallplatine 301R und zwei Polarisatoren 302Ri und 302Ro, die an der Seite der Lichteinfallsfläche und an der Seite der Lichtaustrittsfläche davon vorgesehen sind. Der erste Polarisator 302Ri ist mit der Flüssigkristallplatine 301R verbunden. Andererseits ist der zweite Polarisator 302Ro mit einer Saphirglasplatte 308, die aus Einkristall- Saphirglas gebildet ist, an einer von der Flüssigkristallplatine 301R abgelegenen Stelle verbunden.
Das Farblicht R, das auf das erste Flüssigkristall-Lichtventil 300R fällt, ist linear polarisiertes Licht, das von dem Beleuchtungssystem 100 (Fig. 1) abgegeben wird, das, wie oben beschrieben, das Polarisiertes-Licht- Erzeugungssystem 160 hat. Die Polarisationsachse des ersten Polarisators 302Ri, der an der Seite der Lichteintrittsfläche des Flüssigkristall- Lichtventils 300R vorgesehen ist, ist so eingestellt, dass sie mit der Polarisationsrichtung des einfallenden linearen polarisierten Lichts zusammenfällt. Daher tritt angenähert das gesamte Farblicht R, das auf den ersten Polarisator 302Ri fällt, unverändert durch den ersten Polarisator 302Ri hindurch. Das polarisierte Licht, das von dem ersten Polarisator 302Ri abgegeben wird, wird durch die Flüssigkristallplatine 301R moduliert. Der zweite Polarisator 302Ro gibt nur Licht ab, das in der gleichen Richtung wie die Polarisationsachse in dem Licht polarisiert ist, das durch die Flüssigkristallplatine 301R moduliert ist. Der modulierte Lichtstrahl, der von dem zweiten Polarisator 302Ro abgegeben wird, tritt durch die Saphirglasplatte 308 hindurch, um in das kreuzdichroitische Prisma 520 einzutreten.
Die ersten bis dritten Flüssigkristall-Lichtventile 300R, 300G und 300B entsprechen jeweils den ersten bis dritten elektrooptischen Vorrichtungen in der vorliegenden Erfindung. Während sich im Allgemeinen das Wort "elektrooptische Vorrichtung" manchmal auf eine elektrooptische Vorrichtung im engeren Sinne bezieht, die nur eine Flüssigkristallplatine bezeichnet, bezieht sie sich in dieser Beschreibung auf eine elektrooptische Vorrichtung im breiteren Sinne, die Flüssigkristallplatinen und Polarisatoren enthält.
Während in dem herkömmlichen Projektor, wie in Fig. 9 gezeigt, der zweite Polarisator 902Ro mit der Flüssigkristallplatine 901R verbunden ist, ist in dem Projektor dieser Ausführung der zweite Polarisator 302Ro mit der Sapirglasplatte 308 verbunden. Da diese Wärme, die in dem zweiten Polarisator 302Ro erzeugt wird, zur Außenseite über die Saphirglasplatte 308 abstrahlen kann, kann der Temperaturanstieg des zweiten Polarisators 302Ro kontrolliert werden. Daher kann eine thermische Spannung, die innerhalb des zweiten Polarisators 302Ro erzeugt wird, beträchtlich reduziert werden. Da der zweite Polarisator 302Ro die gewünschten Eigenschaften zum Durchlassen von Licht aufzeigen kann, das durchgelassen werden sollte, um Licht abzuschirmen, das abgeschirmt werden sollte, ist es im Ergebnis möglich, Inkonsistenzen in der Helligkeit des abzugebenden modulierten Lichtstrahls zu reduzieren. Dies gilt auch für die zweiten und dritten Flüssigkristall-Lichtventile 300G und 300B. Nachfolgend wird eine Beschreibung unter besonderer Berücksichtigung des dritten Flüssigkristall-Lichtventils 3008 angegeben.

B. Details des Polarisators und der Saphirglasplatte:

Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht des zweiten Polarisators 302Bo und der Saphirglasplatte 308 in Fig. 2. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der zweite Polarisator 302Bo mit der Saphirglasplatte 308 verbunden. Obwohl tatsächlich eine Klebstoffschicht zum Verbinden des zweiten Polarisators 302Bo mit der Saphirglasplatte 308 zwischen diesen vorhanden ist, ist in Fig. 3 die Klebstoffschicht weggelassen.
Der zweite Polarisator 302Bo ist aus einer Polarisationsfolie PF und zwei Zellulosefolien SF1 und SF2 aufgebaut, die an den zwei Oberflächen der Polarisationsfolie PF vorgesehen sind. Die Polarisationsfolie PF ist aus Polyvinylalkohol (PVA) gebildet, und deren Dicke beträgt etwa 20 um. Jede der zwei Zellulosefolien SF1 und SF2 ist aus Triacetyizellulose (TAC) gebildet, und deren Dicke beträgt etwa 70 um. Daher hat der zweite Polarisator 302Bo eine Gesamtdicke von etwa 160 um.
Die Saphirglasplatte 308 ist aus Einkristall-Saphirglas gebildet, und deren Dicke beträgt etwa 0,7 mm. Die Dicke der Saphirglasplatte 308 kann, vom Gesichtspunkt der Wärmeabstrahleffizienz, bevorzugt so dünn wie möglich sein.
An der Einfallsfläche des zweiten Polarisators 302Bo und einer Austrittsfläche der Saphirglasplatte 308 sind Antireflexionsfilme AR1 und AR2 ausgebildet. Dies erlaubt, dass angenähert das gesamte Licht, das auf den zweiten Polarisator 302Bo fällt, in den zweiten Polarisator 302Bo geleitet wird, und erlaubt, dass angenähert das gesamte Licht, das durch die Saphirglasplatte 308 hindurchtritt, von der Saphirglasplatte 308 abgegeben wird.
Die Saphirglasplatte 308 ist durch ein Tragelement (nicht gezeigt) in einem Zustand gehalten, dass ein Raum, in dem Luft fließen kann, in zumindest einem Teil beider Oberflächen (Einfallsfläche und Austrittsfläche) vorhanden ist. Im Ergebnis kann Wärme von beiden Oberflächen der Saphirglasplatte 308 durch Wärmeübertragung aufgrund des Luftstroms abgestrahlt werden.
Fig. 4 ist eine Erläuterungsansicht, die einen Vergleich von Beispielswerten physikalischer Eigenschaften des Einkristall-Saphirglases mit Beispielswerten von physikalischen Eigenschaften von Vergleichsbeispielen zeigt. Lichtdurchlässiges Aluminiumoxid (gesintertes Aluminiumoxid), Quarzglas und Natronglas sind hierin als die Vergleichsbeispiele aufgezeigt. Das Einkristall-Saphirglas ist transparent und hat eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit von etwa 42 W/m²K. Das lichtdurchlässige Aluminiumoxid, welches ein erstes Vergleichsbeispiel ist, hat eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit von etwa 38 W/m²K, ist jedoch nachteilig darin, dass es weiß ist und eine geringe Transparenz hat. Das Quarzglas und das Natronglas haben eine hohe Transparenz, sind jedoch nachteilig darin, dass sie eine ziemlich niedrige Wärmeleitfähigkeit haben.
Fig. 5 ist eine Grafik, die Beispiele der Wellenlängenabhängigkeit des Durchlassgrads des Einkristall-Saphirglases zeigt. Diese Grafik zeigt experimentelle Ergebnisse mit Einkristall-Saphirglas, das eine Dicke von etwa 0,7 mm hat, und der Durchlassgrad ist im Bereich von 400 nm bis 700 nm bei etwa 85,5% im Wesentlichen konstant. Obwohl in der Figur weggelassen, kann unter Bedingungen, in denen ein Antireflexionsfilm auf einer Oberfläche ausgebildet ist, ein höherer Durchlassgrad von etwa 92% erhalten werden.
Fig. 6 ist eine Grafik, die ein Beispiel der Wellenlängenabhängigkeit des Durchlassgrads des lichtdurchlässigen Aluminiumoxids des Vergleichsbeispiels zeigt. Diese Grafik zeigt experimentelle Ergebnisse mit lichtdurchlässigem Aluminiumoxid einer Dicke von etwa 0,38 mm. Der Durchlassgrad ist im Bereich von 400 nm bis 700 nm bei etwa 75% im Wesentlichen konstant. Obwohl der Dickenzustand in Fig. 6 von dem in Fig. 5 unterschiedlich ist, wird die Dickenabhängigkeit des Durchlassgrads später beschrieben.
Die vertikale Achse in Fig. 6 ist nicht der normale Durchlassgrad, sondern ein diffuser Durchlassgrad. "Diffuse Transmission" bedeutet Transmission derart, dass Licht, unabhängig vom Brechungsgesetz, in viele Richtungen streut, wenn in breiter Sicht gesehen. Wenn z. B. Licht durch lichtdurchlässiges Material durchgelassen wird, das nicht transparent ist, wie etwa gefrostetes Glas, unterliegt das Licht einer diffusen Transmission. Da, wie in Fig. 4 gezeigt, das lichtdurchlässige Aluminiumoxid nicht transparent ist, unterliegt das Licht einer diffusen Transmission. "Diffuser Durchlassgrad" bedeutet den Durchlassgrad von Licht (das heißt das Verhältnis der durchgelassenen Lichtintensität zur einfallenden Lichtintensität) während dieser diffusen Transmission.
Fig. 7 ist eine Grafik, die Dickenbeispiele von der Abhängigkeit des diffusen Durchlassgrads des lichtdurchlässigen Aluminiumoxids des Vergleichsbeispiels zeigt. Aus dieser Grafik wird geschätzt, dass der diffuse Durchlassgrad etwa 66% bis etwa 70% beträgt, bei lichtdurchlässigem Aluminiumoxid mit der gleichen Dicke (0,7 mm) wie dem Einkristall- Saphirglas, das in der Grafik in Fig. 5 verwendet wird.
Wie oben beschrieben, hat das Einkristall-Saphirglas ein vorteilhaftes Merkmal besonders hoher Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu dem Quarzglas und dem Natronglas. Wenn daher der zweite Polarisator 302Bo mit der Saphirglasplatte 308 verbunden wird, die aus Einkristall-Saphirglas gebildet ist, wie in Fig. 3 gezeigt, kann Wärme des zweiten Polarisators 302Bo effizient von der Saphirglasplatte 308 zu der Außenseite abgestrahlt werden, im Vergleich zu einem Fall, in dem Glas verwendet wird, das aus einem anderen Material gebildet ist. Im Ergebnis kann thermische Spannung, die innerhalb des zweiten Polarisators 302Bo erzeugt wird, beträchtlich reduziert werden, und es ist möglich, Inkonsistenzen in einem zu projizierenden und anzuzeigenden Bild zu reduzieren.
Zusätzlich hat das Einkristall-Saphirglas ein vorteilhaftes Merkmal eines ziemlich hohen Durchlassgrads im Vergleich zu dem lichtdurchlässigen Aluminiumoxid. Wenn daher der zweite Polarisator 302Bo mit der Saphirglasplatte 308 verbunden wird, das aus Einkristall-Saphirglas gebildet ist, wie in Fig. 3 gezeigt, kann der Beleuchtungslicht-Nutzungsgrad verbessert werden im Vergleich zu einem Fall, wo ein aus lichtdurchlässigem Aluminiumoxid gebildetes Plattenelement verwendet wird. Zusätzlich ist, wie oben beschrieben, das lichtdurchlässige Aluminiumoxid weiß und hat ein Problem darin, dass das Licht einer diffusen Transmission unterliegt. Wenn in der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration ein Plattenelement, das aus lichtdurchlässigem Aluminiumoxid gebildet ist, anstatt der Saphirglasplatte 308 verwendet wird, tritt diffuses Licht, welches durch das aus dem lichtdurchlässigen Aluminiumoxid gebildeten Plattenelement durchgelassen wird, in das kreuzdichroitische Prisma 520 ein. Da in diesem Fall Licht mit einem breiten Winkelbereich in das kreuzdichroitische Prisma 520 eintritt, ist es unmöglich, durch die Projektionslinse 540 einen wesentlichen Anteil des Lichts auf den Bildschirm SC zu projizieren. Wenn daher statt der Saphirglasplatte 308 ein aus lichtdurchlässigem Aluminiumoxid gebildetes Plattenelement verwendet wird, besteht ein Problem darin, dass der Lichtnutzungsgrad deutlich abgesenkt ist. Da im Gegensatz hierzu die Saphirglasplatte 308 normale Transmissionscharakteristiken hat, so dass die Transmission nicht gestreut wird, und einen hohen Durchlassgrad aufweist, kann das Problem, das durch die Verwendung des lichtdurchlässigen Aluminiumoxids verursacht wird, vermieden werden.
Während in der obigen Ausführung die Einkristall-Saphirgiasplatte 308 verwendet wird, ist die Saphirglasplatte 308 nicht notwendigerweise aus Einkristall-Saphirglas gebildet. Da jedoch das Einkristall-Saphirglas eine besonders hohe Transparenz und Wärmeleitfähigkeit hat, kann bevorzugt das Einkristall-Saphirglas verwendet werden.

C. Modifikation:

Fig. 8(A) ist eine Schnittansicht, die ein Modifikationsbeispiel der obigen Ausführung zeigt, und Fig. 8(B) ist eine Vorderansicht davon. In den Fig. 8(A)-(B) ist die Saphirglasplatte 308 mit einem aus Aluminium hergestellten Halterahmen durch einen Klebstoff verbunden, der eine überragende Wärmeleitfähigkeit hat (wie etwa Silikon-Klebstoff), und die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie die der obigen Ausführung. Der Halterahmen 310 hat in seinem Mittelteil eine rechteckige Öffnung 310a. Licht, das durch den zweiten Polarisator 302Bo und die Saphirglasplatte 308 durchgelassen wird, tritt durch die Öffnung 310a hindurch.
Mit der in den Fig. 8(A)-(B) gezeigten Konfiguration wird Wärme des zweiten Polarisators 302Bo nicht nur von der Saphirglasplatte 308, sondern auch aus dem aus Aluminium hergestellten Halterahmen 310 zur Außenseite abgestrahlt. Daher kann die Wärmeabstrahleffizienz weiter verbessert werden im Vergleich zu einem Fall, in dem der Halterahmen 310 nicht vorgesehen ist, und es ist möglich, den Temperaturanstieg des zweiten Polarisators 302Bo noch weiter zu kontrollieren. Im Ergebnis kann thermische Spannung, die innerhalb des zweiten Polarisators 302Bo erzeugt wird, weiter reduziert werden, und es ist möglich, Inkonsistenzen in einem zu projizierenden und anzuzeigenden Bild weiter zu reduzieren.
In der in den Fig. 8(A)-(B) gezeigten Konfiguration ist die Saphirglasplatte 308 in einem solchen Zustand gehalten, dass ein Raum, in dem Luft fließen kann, in zumindest einem Teil beider Oberflächen (Einfallsfläche und Austrittsfläche) vorhanden ist. Daher wird Wärme auch durch Wärmetransfer an diesen zwei Oberflächen der Saphirglasplatte 308 abgestrahlt.
Der Halterahmen 310 ist nicht auf Aluminium beschränkt, sondern kann auch aus anderen Metallarten hergestellt sein. Vom Gesichtspunkt der Wärmeleitfähigkeit und Leichtigkeit kann jedoch bevorzugt ein aus Aluminium hergestellter Halterahmen 310 angewendet werden. Zusätzlich ist die Saphirglasplatte 308 nicht notwendigerweise mit dem Halterahmen 310 verklebt, sondern kann durch andere Halteelemente an dem Halterahmen 310 gehalten sein, wie etwa durch Schrauben oder Nieten. Wenn jedoch die Saphirglasplatte 308 und der Halterahmen 310 durch einen Klebstoff überragender Wärmeleitfähigkeit verbunden sind, werden sie in Fläche-zu-Fläche-Kontakt gebracht, und daher kann Wärme effizienter auf den Halterahmen 310 überführt werden. Aus diesem Gesichtspunkt her können sie bevorzugt durch einen Klebstoff verbunden werden.
Da wie oben beschrieben in der oben beschriebenen Ausführung und der Modifikation die zweiten Polarisatoren 302Ro, 302Go und 302Bo mit den Saphirglasplatten verbunden sind, wird helles Licht ohne Inkonsistenzen von den zweiten Polarisatoren 302Ro, 302Go und 302Bo abgegeben. Wenn daher modulierte Lichtstrahlen der drei Farben, die von den zweiten Polarisatoren 302Ro, 302Go und 302Bo abgegeben werden, synthetisiert werden, ist es möglich, ein Farbbild ohne Inkonsistenzen auf dem Bildschirm SC anzuzeigen.
Während in der obigen Ausführung der Projektor 1000 zum Anzeigen eines Farbbilds beschrieben ist, bieten sich ähnliche Vorteile in einem Projektor zum Anzeigen eines monochromen Bilds. Das heißt, in dem Projektor zum Anzeigen eines monochromen Bilds wird helles Licht ohne Inkonsistenzen von Polarisatoren abgegeben, und es ist daher möglich, ein helles monochromes Bild ohne Inkonsistenzen auf dem Bildschirm anzuzeigen.

D. Andere Modifikationen:

Diese Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungen und Durchführungsarten der Erfindung beschränkt, und sie kann in verschiedenerlei Formen ausgeführt werden. Zum Beispiel können die folgenden Modifikationen vorgenommen werden.
1) Während in der obigen in Fig. 2 gezeigten Ausführung nur die zweiten Polarisatoren 302Ro, 302Go und 302Bo an der Seite der Lichtaustrittsflächen der Flüssigkristall-Lichtventile 300R, 300G und 300B mit der Saphirglasplatte 308 verbunden sind, können die ersten Polarisatoren 302Ri, 302Gi und 302Bi, die an der Seite der Lichteinfallsflächen vorgesehen sind, mit den Saphirglasplatten verbunden sein. Mit dieser Anordnung können die ersten Polarisatoren 302Ri, 302Gi und 302Bi ermöglichen, dass linear polarisiertes Licht mit einem hohen Polarisationsgrad in die Flüssigkristallplatinen 301R, 301G und 301B eintritt.
Während in der obigen Ausführung zusätzlich der Projektor 1000 das Beleuchtungssystem 100 zum Abgeben eines linear polarisierten Lichtstrahls enthält, kann er stattdessen auch ein Beleuchtungssystem zum Abgeben von Licht ohne Polarisierung enthalten. Da jedoch in diesem Fall die ersten Polarisatoren 302Ri, 302Gi und 302Bi, die an der Seite der Lichteinfallsflächen vorgesehen sind, große Wärmemengen erzeugen, können bevorzugt die ersten Polarisatoren 302Ri, 302Gi und 302Bi mit den Saphirglasplatten verbunden sein. Mit dem Beleuchtungssystem 100 zum Abgeben von linear polarisiertem Licht in der obigen Ausführung kann Licht, das auf die ersten Polarisatoren 302Ri, 302Gi und 302Bi an der Seite der Lichteinfallsflächen fällt, effektiv genutzt werden. Daher kann auf dem Bildschirm SC ein helles Bild angezeigt werden. Obwohl ferner die ersten Polarisatoren 302Ri, 302Gi und 302Bi an der Seite der Lichteinfallsflächen vorgesehen sind, um den Polarisationsgrad des darauf fallenden, linear polarisierten Lichts zu verbessern, können sie weggelassen werden.
Wie aus der obigen Beschreibung verständlich, ist die vorliegende Erfindung auf einen Projektor anwendbar, in dem ein Polarisator an zumindest einer der Seiten einer Lichteinfallsfläche und einer Lichtaustrittsfläche vorgesehen ist.
2) Während in der obigen Ausführung die Polarisatoren mit den Saphirglasplatten 308 verbunden sind, um hierdurch Licht abzugeben, das von den Polarisatoren in einer vorbestimmten Richtung polarisiert ist, kann zusätzlich eine Kühlvorrichtung zur Zwangskühlung der Polarisatoren verwendet werden. Zum Beispiel können die mit den Saphirglasplatten verbundenen Polarisatoren durch ein Kühlgebläse gekühlt werden. Zusätzlich können die Polarisatoren gekühlt werden, indem die Saphirglasplatten, mit denen die Polarisatoren verbunden sind, in einer Flüssigkeit angeordnet werden, und indem die Flüssigkeit zwischen den Saphirglasplatten und einem Wärmeaustauscher zirkuliert wird. Alternativ können die Polarisatoren gekühlt werden, indem ein Peltier-Element in Kontakt mit Ecken der Polarisatoren oder der Saphirglasplatten gebracht wird. Mit einer solchen Kühlvorrichtung kann in einer vorbestimmten Richtung polarisiertes Licht leicht von den Polarisatoren abgegeben werden. Wenn die Polarisatoren wie oben beschrieben zwangsgekühlt werden, können nicht nur die Polarisatoren, sondern auch die gesamten Flüssigkristall-Lichtventile gekühlt werden.
3) Während in der obigen Ausführung ein Beispiel beschrieben wurde in einem Fall, wo die vorliegende Erfindung an einem Transmissions- Projektor angewendet ist, ist es möglich, die vorliegende Erfindung an einem Reflexions-Projektor anzuwenden. Hier bedeutet "Transmissions", dass eine elektrooptische Vorrichtung, die als optische Modulationsvorrichtung dient, wie etwa eine durchlässige Flüssigkristallplatine, von einem Typ zum Durchlassen von Licht ist, und "Reflexions" bedeutet, dass eine elektrooptische Vorrichtung, die als optische Modulationsvorrichtung dient, wie etwa eine reflektive Flüssigkristallplatine, vom Typ zum Reflektieren von Licht ist. Wenn die Erfindung an dem reflektiven Projektor angewendet wird, können Vorteile erhalten werden, die im Wesentlichen die gleichen sind wie jene des transmissiven Projektors.

Claims

1. Projektor, umfassend:

ein Beleuchtungssystem zum Abgeben von Beleuchtungslicht;

eine elektrooptische Vorrichtung zum Modulieren des Lichts von dem Beleuchtungssystem gemäß Bildinformation; und

ein Projektionssystem zum Projizieren eines von der elektrooptischen Vorrichtung erhaltenen modulierten Lichtstrahlflusses;

worin die elektrooptische Vorrichtung einen Polarisator aufweist, der an zumindest einer der Seiten einer Lichteinfallsfläche und einer Lichtaustrittsfläche ausgebildet ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

der Polarisator mit einer Saphirglasplatte verbunden ist.

2. Projektor nach Anspruch 1, worin die Saphirglasplatte aus Einkristall-Saphir gebildet ist.

3. Projektor nach Anspruch 1 oder 2, worin die Saphirglasplatte durch einen aus Metall hergestellten Plattenelement-Halteabschnitt gehalten ist.

4. Projektor nach Anspruch 3, worin die Saphirglasplatte und der Plattenelement-Halteabschnitt durch einen Klebstoff verbunden sind.

5. Projektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Saphirglasplatte in einem derartigen Zustand genauen Ist, dass ein Raum, in dem Luft fließen kann, in zumindest einem Teil beider Oberflächen der Saphirglasplatte vorhanden ist.

6. Projektor zum Projizieren und Anzeigen eines Farbbilds, umfassend:

ein Beleuchtungssystem zum Abgeben von Beleuchtungslicht;

ein Farblicht-Trennsystem zum Trennen des von dem Beleuchtungssystem abgegebenen Beleuchtungslichts in jeweilige erste bis dritte Farblichtkomponenten;

erste bis dritte elektrooptische Vorrichtungen zum Modulieren der durch das Farblicht-Trennsystem getrennten ersten bis dritten Farblichtkomponenten gemäß Bildinformation, um erste bis dritte modulierte Lichtstrahlflüsse zu erzeugen;

einen Farbsynthetisierabschnitt zum Synthetisieren der ersten bis dritten modulierten Lichtstrahlflüsse; und

ein Projektionssystem zum Projizieren des von dem Farbsynthetisierabschnitt abgegebenen synthetisierten Lichts;

wobei jede der ersten bis dritten elektrooptischen Vorrichtungen einen Polarisator aufweist, der an zumindest einer der Seiten einer Lichteinfallsfläche und einer Lichtaustrittsfläche ausgebildet ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

der Polarisator mit einer Saphirglasplatte verbunden ist.

7. Projektor nach Anspruch 2, worin die Saphirglasplatte aus Einkristall-Saphir gebildet ist.

8. Projektor nach Anspruch 6 oder 7, worin die Saphirglasplatte durch einen aus Metall hergestellten Plattenelement-Halteabschnitt gehalten ist.

9. Projektor nach Anspruch 8, worin die Saphirglasplatte und der Plattenelement-Halteabschnitt durch einen Klebstoff verbunden sind.

10. Projektor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, worin die Saphirglasplatte in einem derartigen Zustand gehalten ist, dass ein Raum, in dem Luft fließen kann, in zumindest einem Teil beider Oberflächen der Saphirglasplatte vorhanden ist.