JP3201801B2 - 投影表示装置 - Google Patents

投影表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、少なくとも1つの画素を規定す
る電極を備え、該電極を介して電圧が画素にわたって印
加できるような2つの支持板の間に液晶材料の層を有す
る少なくとも1つの液晶表示装置を具える投影表示装置
に関連する。この種のタイプの装置は例えば投影テレビ
ジョンや他のビデオ応用装置に使用されている。本発明
はまたそのような装置に使用する液晶表示装置にも関連
する。
【0002】
【背景技術】カラー投影表示に液晶表示装置を使用する
場合、1パネル上に例えば赤色、緑色および青色の画素
を有する表示パネルが使用できる。この装置の光学系
は、各カラーに個別の表示装置が使用され、かつ合成画
像(resultant pickture)がスクリーン上に重ねて投影
される装置よりも簡単である。後者のタイプにおいて、
3つのカラーの各々に対して、このカラーに関連した中
心波長の光学的通路差d・Δn(d:液晶層の厚さ;Δ
n:正常波と異常波の間の屈折率の差)を最適化するこ
とにより光学的観点から各パネルを最適に設計すること
が可能である。
【0003】赤色、緑色および青色の中心波長λR ,λ
G およびλB において、厚さdR ,dG およびdB と、
Δn値のΔnR ,ΔnG およびΔnB を数1、
【数1】 のように(あるいはグッチおよびタリイ[Gooch and Ta
rry]の別の極限値)に選ばれている。
【0004】これは例えば所与のΔnを有する選択され
た材料のセル厚を変更することにより、あるいは選択さ
れた固定厚の各カラーに対する異なる液晶材料を選択す
ることにより実行できる。しかし、このことは余分な蓄
積(superfluous storage)と生産制御問題(productio
n control problem)となる。
【0005】欧州出願特許第EP-A 0,311,110号は、各カ
ラーの偏光子(polarizer)をお互いに関して別々に調
節することにより最適化される3つのカラーの赤色、緑
色および青色の各々1つを透過することによるこれらの
問題の解決を記述しており、ここで偏光子は液晶材料の
層の両側に存在している。dとΔnの値は、中心波長に
おける緑色波長λG が、数2、
【数2】 の如く保持されるように選ばれている。平行偏光子に対
して、零電圧で透過は零である。青色および赤色光路に
対して、dとΔnの同じ値が使用されるが、しかし偏光
子の相互位置は適合するように変更されている。
【0006】第1の欠点は、偏光子がもはや平行でない
ために青色と赤色の最高透過値が最適でないことであ
る。
【0007】さらに、温度依存性、特に温度変動におけ
るΔnの温度依存性(特に投影表示装置の高いビーム強
度により生じる温度の増大)のために偏光子位置の調整
が必要になってしまう。この調整は、この表示装置にお
いて緑色ビームについて偏光子が平行にならないよう偏
光子を相対的に回転することにより行われ、この回転調
整は光の透過率に関して有害な効果となってしまう。
【0008】透過曲線の温度に対する影響は、偏光子の
回転量の調整に起因して大幅に相違し、従って3つの異
なるカラーに対して最高動作温度における最大透過は室
温での最大透過の割合としては相当相違する。
【0009】さらに、お互いに関する偏光子の機械的調
整はゆっくりしており、かつ厄介なものである。
【0010】
【発明の開示】本発明の1つの目的は、上述の問題が起
こらないか殆ど起こらない冒頭の記事に記載されたタイ
プの装置を提供することである。本発明の別の目的は、
温度変化に実質的に鈍感な装置を備えることにより赤
色、緑色および青色の3つの光路が使用される場合に1
つのタイプの表示装置で十分であるような装置を提供す
ることである。
【0011】この目的で、本発明による装置は、少なく
とも1つの極限透過状態(extremetransmission state
s)で、液晶材料の層の厚さdと屈折率の差Δnとの積
d・Δnが、最大使用温度のd・Δnが0.45−0.50μm
であるように選ばれ、かつ該装置が温度に依存して印加
電圧の値を補正する手段を備えることを特徴としてい
る。波長λが590nmで換算すると、d・Δn/λが
0.76〜0.85であるように選ばれる。
【0012】電極は行列に配設された画素のマトリクス
を規定することが好ましく、ここで画素の行が選択的に
駆動される場合に列電極が補正データ電圧あるいは非補
正データ電圧により駆動される。
【0013】本発明によると、最大動作温度におけるd
・Δnは、使用すべき温度領域でd・Δnの変化がグッ
チ・タリイ曲線の領域(ここで所与の波長の透過が変化
しないかあるいは殆ど変化せず、一方、d・Δnはなお
かなり変化できる)に限定されたままであるように選ば
れている。事実、上述の条件は0.50μmと0.65μmの間
で20°Cのd・Δnに対してなお満足されている。波長
λが590nmで換算すると、d・Δn/λが0.85〜1.
10である。液晶表示装置が相互に垂直に交差した偏光子
の間に存在することが好ましく、かつ極限状態は光透過
性(light-transmissive)である。
【0014】本発明による装置の電圧の補正値は温度に
依存するが、しかし使用すべき範囲ではそれは殆ど電圧
に依存しない(透過/電圧曲線は異なる温度に対して実
質的に平行に走る)。これらの補正値は例えば温度測定
により簡単な態様で決定できる。他方、補正値は、例え
ば実際の表示セクションの外側に位置しているテスト要
素(この要素はその極限透過状態に絶えず保持されてい
る)において、透過された光強度を参照して決定でき
る。温度により生じた光強度変化は補正値を規定する。
【0015】上記の温度変化の補正は(3チャネル系
の)波長依存特性の可能な補正に同時に重畳でき、最大
動作温度における赤色光を通過するセルに好ましい最適
結果を有し、ここで数3、
【数3】 が選ばれている。
【0016】実施例と図面を参照して本発明を詳細に説
明する。
【0017】
【実施例】図1は投影表示装置を図式的に示し、そこで
は光源1により放射された光はコリメータレンズ2を介
して実質的に平行な光ビーム3を形成している。光ビー
ム3は液晶表示装置4に入射され、かつこの装置で変調
される。変調された光はレンズ系5を介してスクリーン
6に投影される。
【0018】この実施例では、液晶表示装置4は例えば
ガラスのような2つの透明基板7を有し、それらは行電
極8と列電極9をそれぞれ備えている。行電極と列電極
は駆動ライン10, 11を介して駆動ユニット12により選択
電圧とデータ電圧が与えられている。液晶材料13は保護
被覆および/または配向層(orientation)を備える2
つの基板の間に存在している。基板はスペーサ(示され
ていない)と封入縁部(sealing edge)14により分離さ
れている。液晶表示装置4はまたこの実施例ではお互い
に垂直に交差している偏光子15も備えている。もし捩れ
角90°を持つ捩れネマティク液晶が使用されるなら、表
示装置4は入射光ビーム3を完全に通過し(所与のしき
い値以下の電圧で)、一方、光ビームは所与の飽和電圧
で完全に吸収される。行電極と列電極の電圧に依存し
て、変調された光ビーム3′は通過し、引き続いて投影
される。たとえこの実施例において投影装置がただ1つ
の光路のみが使用されるように示されていても、装置は
また複数の光路および/光源(各カラーに対して1つ)
が使用されることも実行可能である。
【0019】図2は交差した偏光子の間のd・Δn/λ
の関数としての液晶媒体(表示装置4の画素)の透過率
を示している。この例では、液晶材料はメルク社(firm
ofMerck )のZLI 88-1068 であった。この材料では20
°CのΔnは約0.12(λ=590nm )である。d=4.27
μmが選ばれると、d・Δn=0.51μmである。緑光の
中心波長 590nmでは、d・Δn/λ=0.87が保持さ
れ、換言すれば表示装置は例えば3つの光路が緑に対し
て第1グッチ・タリイ極大(first Gooch and Tarry ma
ximum )(点A)で使用されている。しかし、温度が増
大すると、Δnは表示装置が80°Cに調整される程度に
減少し(いわば点Bに調整され)、従って同じ波長では
最大透過は20°Cの透過率のほぼ60%になってしまう。
これに対して、本発明により80°Cにおけるd・Δn/
λ=0.8 (点D)から出発することにより、換言すれば
使用最大温度に対してd・Δn≒0.47を選択することに
より、透過率は590nm で実質的に最大である。たとえd
Δnが20℃においてd・Δn/λ>1なる値まで増大
しても、透過率はほとんど減少しない(図2のC点)。
【0020】同様な考察は別の色にも適応される。20°
Cにおけるd・Δnの関連値は0.50−0.65μmである
(通常のカラー範囲に対して)。
【0021】図3は表示装置4の緑色チャネルの透過/
電圧特性を示している。ここで厚さは約5μmである。
異なる温度(20°C,40°C,60°C,80°C)に対す
る最大透過が変化しないかあるいはほとんど変化しない
ことが明らかである。特性のシフトが存在するが、しか
しほぼその領域にわたって曲線は平行に走っている。こ
のことは簡単な電子的補償(electronic compensation)
(例えば、列電極に補正電圧を付加すること)で十分で
あろう。同様な曲線は赤色チャネルと青色チャネルに対
する投影装置でも真である。
【0022】最大動作温度におけるd・Δnの適応はこ
のようにして全温度範囲にわたり最大透過率が同じに維
持されるという結果となる。その結果、透過率/電圧曲
線もまた実質的に平行のままであり、それはd・Δnが
室温で最適化される装置と対比される。そのような表示
装置では、これらの曲線は図4に図式的に示されたよう
な振る舞いを示している。正あるいは負の補正電圧を付
加することによる簡単な適応はこの場合には可能でな
い。
【0023】上記の補正に対して、図1の装置は例えば
サーモカップルのような温度センサ16を有し、それはラ
イン17を介して信号を駆動ユニット12に供給し、この駆
動ユニット12では補正されたデータ電圧が決定される。
温度変化の代わりに、光の透過量の変化もまた、常に透
過性である余分の画素を介して(示されていない)光学
的センサ18によっても測定できる。
【0024】もちろん本発明は示された実例に限定され
ないが、しかしいくつかの変形も本発明の範囲内で可能
である。
【0025】これまで既に述べたように、単一光路と多
重カラー表示装置4を使用する場合に1つの中心波長で
最適化することは可能である。示された最適化はまたお
互いに垂直である代わりに平行である偏光子間の液晶材
料にも実現できる。バイメタル、温度感応抵抗器、ダイ
オード、などのいずれかのような他の形のセンサも代案
として可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明による装置を図式的に示してい
る。
【図2】図2はd・Δn/λの関数として表示装置の透
過を図式的に示している。
【図3】図3は本発明による表示装置の透過/電圧特性
を異なる温度で図式的に示している。
【図4】図4は通常の表示装置の同様な特性を示してい
る。
【符号の説明】
1 光源 2 コリメータレンズ 3 光ビームあるいは入射ビーム 3′ 変調された光ビーム 4 液晶表示装置 5 レンズ系 6 スクリーン 7 透明基板 8 行電極 9 列電極 10 駆動ライン 11 駆動ライン 12 駆動ユニット 13 液晶材料 14 封入縁部 15 偏光子 16 センサ 17 ライン 18 光学的センサ
フロントページの続き (73)特許権者 590000248 Groenewoudseweg 1, 5621 BA Eindhoven, T he Netherlands (72)発明者 フランシスカス ヨハネス マリア ウ ォルテル オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェンフルーネバウツウェッハ 1 (72)発明者 イングリッド エミリーネ ヨアンナ リタ ハインデリックス オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェンフルーネバウツウェッハ 1 (72)発明者 ペーター エディ ウィレンガ オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェンフルーネバウツウェッハ 1 (56)参考文献 特開 平1−159612(JP,A) 特開 昭60−198590(JP,A) 特開 平2−278229(JP,A) 特開 平2−239229(JP,A) 特開 昭56−115267(JP,A) 実開 平1−79025(JP,U)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 λの中心波長を有する光ビームの光路中
    に配置した少なくとも1個の液晶表示装置を具え、この
    液晶表示装置が、少なくとも1個の画素を規定する電極
    が設けられている2個の支持プレート間に液晶材料層を
    有し、前記電極を介して画素に電圧を印加することがで
    きる投影表示装置において、 少なくとも1個の極限光透過状態において、前記液晶材
    料層の厚さdと屈折率差Δnとの積を、最高使用温度に
    おけるd×Δn/λが0.76〜0.85の範囲内にあ
    るように選択し、さらに温度に応じて印加電圧値を補正
    する手段を設けたことを特徴とする投影表示装置。
  2. 【請求項2】 前記電極が行及び列状に配置した画素マ
    トリックスを規定し、画素の行が選択的に駆動される場
    合列電極が補正されたデータ電圧により駆動されること
    を特徴とする請求項1に記載の投影表示装置。
  3. 【請求項3】 前記液晶表示装置が、互いに直交する偏
    光子間に存在することを特徴とする請求項1又は2に記
    載の投影表示装置。
  4. 【請求項4】 前記液晶材料の最高使用温度を80℃と
    したことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1
    項に記載の投影表示装置。
  5. 【請求項5】 前記d×Δn/λが室温(20℃)にお
    いて0.85と1.10との間に存在することを特徴と
    する請求項1から4までのいずれか1項に記載の投影表
    示装置。
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