JPH04120586A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、液晶表示素子を用いた投影型カラー液晶表示
装置に関するものであり、特に高輝度の投影型カラーテ
レビジョン（ＴＶ）シ７テムヤ情報表示システムに適用
されるものである。

〈従来の技術〉 従来−膜面に知られている投影型カラー液晶表示装置に
ついて概略説明する。

従来のブラウン管に表示された画像をスクリーンに投影
する方式、いわゆる投影型ＴＶに代わるものとして、液
晶表示素子を用いた投影型ＴＶの開発が行われており、
既に市販品が登場している。

液晶表示素子はそれ自体発光しないので、別に光源を設
ける必要があるが、原理釣には、その光源の明るさに応
じていくらでも明るい画面を表示できるという特徴があ
る。まだ、同じ画面サイズでブラウン管方式の投影型カ
ラーＴＶと比較すると、格段に小型・軽量になるという
特徴も併せ持つので、今後の発展が期待されている。

液晶表示素子には駆動法によって単純マトリックス方式
とアクティブ・マトリックス方式があるが、本発明はい
ずれにも適用される。また、このような液晶表示素子を
用いた投影型カラー画像表示方式には、三原色に応じて
液晶表示素子全３枚用いる３枚式と１枚しか用いない単
板式とがある。

前者の液晶表示素子を３枚用いる３枚式では、赤・緑・
青の３原色そｔぞれの色光全伝送する光学系とその色光
を制御して画像を形成する表示素子の対をそれぞれ独立
に設け、各色の画像を光学ｎに重ね合わせてフルカラー
表示全行う。赤・緑・青それぞれの色光の発生源として
個別の３光源とカラ−７ィルレター全用いた例が特ＩＫ
昭６０−８２９１号に開示されているが、単一の白色光
源の光をダイクロインクミラーにより赤・緑・青の３原
色の色光に分光し、それぞれの色光をその色に対応する
液晶表示素子に照射することも可能であり、この例は本
呂願人により特開昭６０−１６９８２７号にて開示され
ている。白色光源としては、ハロゲンランプ、キセノン
ランプ、メタルハライドランプなどが用いられる。その
発光スペクトルは連続スペクトルであっても、輝線スペ
クト）Ｖであっても良す。この構成では共通の白色光源
から放射される光音有効に利用できるので、他の条件が
同じであれば後述する従来の単板式構成に比べて約３借
問るい画像が得られるが、単板式より部品点数が多くな
るのでコストおよび装置のコンパクトさの点では屯板式
に比べて一般的（て不利である。

尚、ここでダイクロインクミラーとしては、ガラス等の
透明基板上にある波長域の光だけを選択的に反射または
透過するよう（で周知の薄膜形成技術により誘電体多層
薄膜と形成したもの、あるいはカラーＴＶ用の撮像機に
用いられるダイクロイックプリズムのようにプリズムの
表面に同様の波長選択用誘電体多層薄膜を形成したもの
分組み合わせたものが用いられている。一方、後者の液
晶表示素子を１枚だけ用いる単板式の構成では、直視型
の液晶ＴＶと同様、モザイク状の三原色カラフィルタ−
パターンを備えた液晶表示素子をスライド投影機と同様
の光学系によって投影するもので、例えば特開昭５９−
２３０．３８３号に開示されている。この方式は、光学
系の構成が簡単で、使用する液晶表示素子も１枚なので
小型の投影型システムに適している。しかし、この方式
では液晶表示素子に照射された光の約２／３　はカラー
フィルターによって吸収または反射される。例えば赤を
表示する絵素には赤いカラーフィルターが配置されるが
、この赤いカラーフィルターで緑および青の光はカフ）
される。従って、液晶表示素子への入射光の１／３　し
か利用できず、前述の液晶表示素子音３板式で同じ光源
音用いた場合と比較して、画面の明るさは約」／３に低
下する。単板式液晶表示装置としてはこれ以外に液晶表
示素子全白色光で照明し、３原色の絵素の組錘にそれに
対応づけられた微小グイクロイックミラー、マイクロプ
リズムアレイあるいは回折格子を配置することによりカ
ラー表示全行う構成が特開昭６１−２１、０８２８号、
特開昭６２−２９３２２２号、特開昭６２−２９８２２
８号、特開昭６８−１１８１２５号に開示されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 偏光板を用いる液晶表示素子特にツィステッド・ネマテ
ィック（ＴＮ）型液晶表示素子を用いた従来の投影型液
晶表示装置は液晶表示素子に対する照明光の偏光成分の
内の一つの偏光成分だけしか利用しておらず、他方の偏
光成分は偏光板に吸収され、表示に寄与していなかった
。本発明は、従来の投影型液晶表示装置では利用されて
いなかったもう一方の偏光成分全有効に利用することに
よって表示の明るさ全向上させることを目的としている
。

尚、従来利用されていなかった他方の偏光成分全利用す
る方式として、一つの光源からの光束を偏光ビームスプ
リッタ−で二つの偏光成分に分離し、それぞれの偏光成
分で別々の液晶表示素子を照射し、独立したレンズで投
影してスクリーン上で合成する表示システムあるいはこ
れを第２の偏光ビームスプリッタ−で合成してから投影
する表示システムが、それぞれ実開平１−１．０７８２
号、特開昭６８−：３Ｉ６９７９号に開示されているが
、これらの方式では液晶表示素子が二つ必要になるので
コストが高くなるという問題点を有する。また、実開昭
６８−１５０９２２号及び特開昭６３−１８８４８０号
には、偏光ビームスプリッタ−で分離された二つの偏光
成分の一方の成分の偏波面全９０８回転して二つの成分
の偏波面を揃え、それぞれの光束で同一の液晶表示素子
の表示画面の半分ずつ全照射する方式が開示されている
が、この方式では二つの光束の照射領域の境界線で明る
さが不連続になり表示品位が損なわれ易いという問題点
を有する。さらに、特開昭６１−９０５８４号では、偏
光ビームヌプリノターで分離された二つの偏光成分の一
方の偏１５．ｆ’に９０°Ｎ転して二つの成分の偏波面
を揃え、それぞれの光束で同一の液晶表示素子の表示画
面を異なる角度から照射する方式が開示されているが、
この方式では二つの光束の光軸が一致していない為、投
影レンズの入射瞳の位置では二つの光束がかなり離れて
し１つので、両刀の光束を有効にスクリーンに投影する
ためには、非常に口径の大きな投影レンズ全円いなけれ
ばならないという問題、侭を有する。

〈問題点全解決するための手段〉 上記目的全達成する為に本発明においては、従来の偏光
板の代わりに偏光ビームスプリッタ−を用い、光源から
の光を互いに直交する偏波面を有する二つの偏光成分に
分解し、それぞれの偏光成分が互いに異なる方向から同
一の液晶表示素子を照射するように構成している。、液
晶表示素子の動作モードとしては周知のツィステッド・
ネマティック・モードが好適である。このモードは、液
晶分子の配向方向と入射光の偏波面の方向の関係から、
液晶分子の長軸方向と入射光の偏波面が平行になる異常
光モードと、液晶分子の長軸方向と入射光の偏波面が直
交する正常光モードとに分類される。従来のツィステッ
ド・ネマティック・モードの液晶表子では、正常光モー
ドと異常光モードのどちらか一方のモードだけを利用し
ていたが、本発明では正常光モードと異常光モードの両
方のモードを用いるように構成される。

次に、上記手段を採用することによシそれぞれの偏光成
分の光軸（進行方向）と液晶表示素子とが垂直ではなく
なるので、これ全光学的に補正する手段例えばプリズム
またはリニアフレネルプリズム等全液晶表示素子と投影
レンズの間に配置する。

また、それぞれの偏光成分の入射角に対するツィステッ
ド・ネマティック・モードの液晶表示素子の電圧−透過
率特性を揃えるために、必要に応じて液晶表示素子の前
後に、入射光の偏波面を４５゜回転させる光学素子を付
加してもよい。

更に、少なくとも液晶表示素子の光源側の表面にマイク
ロレンズアレイヲ配置し、それに入射した互いに偏波面
の直交する２方向からの光束ｔ＠４のマイクロレンズに
対して異なる位置に集光させるようにすることもできる
。このとき、マイクロレンズアレイに対する各偏光成分
の入射角を次に述べる条件に選定すると、それぞれの集
光スポラトラ互いに隣合う絵素開口部に入射させること
ができる。この条件とは、一つのマイクロレンズの中心
を通った光線が隣接する絵素開口部の中心を通るという
条件である。この条件は、二つの偏光の入射角の差をθ
、マイクロレンズの空気中での焦点距離全都、対応する
絵素間隔をｐとすると、ｔａｎθ＝ｐ／ｆｕ　　と表す
ことができる。

〈作　用〉 本発明の投影型液晶表示装置は、正常光モードと異常光
モードの双方を用いて表示画面上へ画像を得ることがで
きるため偏光板を用いた従来の構成の投影型液晶表示装
置と比較して、光源からの光の利用効率が高められ、表
示画面の明るさを原理的に２倍乃至数倍程度に向上する
ことができる。

〈実施例〉 第１図は本発明の１実施例である投影型画像表示装置の
光路の模式図である。図中、１は光源であり、１５０Ｗ
、アーク長ＡＬ−５ｆｆ、アークの径Ａφ＝　２．２８
のメタルハライドランプをアークが紙面に垂直になるよ
うに配置して成る白色光源が用いられる。他の白色光源
としてはハロゲンランプ、キセノンランプを用いること
ができる。白色光源１の背面には球面鏡２が配置され、
前面には口径８０絹φ、焦点距離ｆｃ−６０ｆｉのコン
デンサーレンズ３が配置されている。球面鏡２の中心は
白色光源１０発光部の中心と一致するように配置され、
更に白色光源１の発光部の中心はコンデンサーレンズ３
の焦点と一致するように配置される。このような配置に
よシ、白色光源１からコンデンサーレンズ３を出射した
光はほぼ平行な白色光束となる。このときの光束の平行
度はアーク長方向（第１図の紙面に事情：な方向）では
約２．２°、アークの径の方向（第１図の紙面に平行な
方向）では約１°である。次にこの平行光束は偏光ヒー
ムヌプリッター４ａにて、互いに直交する偏波面を有す
る二つの偏光光束Ｐ成分（第１図では偏波面が紙面に平
行＞−Ｓ成分（第１図では偏波面が紙面に垂直）に分解
される。さらにそれぞれの偏光光束が所定の角度で同一
の液晶表示素子２０を照射するように平面鏡５ａ、５ｂ
にて進行方向が曲げられる。ここで所定の角度とは表示
画面の法線に対して３０度傾斜して最適視角方向へ倒れ
た方向を指す。両成分とも最適視角方向に左右対称の関
係となる。尚、それぞれの偏光成分について偏光ビーム
ヌプリッタ−４ａから液晶表示２０までの光路長は必ず
しも等しくする必要はない。

第２図に本実施例で用いられる液晶表示素子２０トマイ
クロレンズアレイ１０の断面の模式図を示す。液晶表示
素子２０には２枚のガラス基板２１ａ。

２１ｂ間に液晶層２２が封入され周知のアモルファス・
シリコンを半導体層とする薄膜１−ラシジスタで絵素単
位に駆動されるライステンド・ネマティックモード（Ｔ
Ｎ）のアクティブ・マＩ−リノクヌ型液晶表示素了が用
いられている。絵素ピッチは縦横とも１００μｍ、絵素
開口部の大きさは縦５０×横７０μｍ、絵素数は縦４５
０×横６００のデルタ配列に設定されている。絵素の開
［］率は３５％となる。尚、図では簡単の為に液晶分子
Ｃつ配向膜等は省略しである。

次に、本実施例の重要な要素であるマイクロレンズアレ
イ１０について説明する。前述のアクティブマトリック
ス方式では、各絵素に独立した駆動電圧を供給するため
に、各絵素に薄膜１−ランシスターまたはＭＩＭなどの
素子全段け、それらに駆動信号を供給するライン全絵素
と絵素の間に配線しなければならない。また絵素領域以
外の領域に入射した光が漏れると、表示画面の黒レベル
が浮き上がってコントラストが低下する。これを防ぐた
め通常は、絵素以外の領域に遮光マスクを設け、表示に
寄与しない光を吸収または反射するように構成する。従
って、表示パネルが同じ照度で照明された場合、表示パ
ネルの開口率が低い程、画面が暗くなるという問題が生
じる。このような問題を解決する手段として、特開昭６
０−１６５６２１号〜１６５６２４号には、「微小レン
ズ配列」を表示パネルの光源側に設け、照明光をそれぞ
れの絵素領域に集光して照明光の利用率の向上を図る構
成が開示されている。ただし、これらの公報には、光源
の種類や照明光の平行度については述べられておらず、
画像を投影することについても述べられていない。ただ
その構成をみれば視角が拡大されるという効果が期待で
きると推察される。また、特開昭６０−２６２１３１号
には、表示パネルの両側に各絵素に対して一対のレンズ
要素を設け、第一のレンズにより表示パネルに入射する
照明光を絵素領域に集光し、表示領域を通過した後は、
開口数で決まる角度で発散していく光を第二のレンズに
より再度はぼ平行な光束に変換することが開示されてい
るっ一方、投影型画像表示装置に於いて、マイクロレン
ズアレイｅｉｆｆｌ晶表示素子の光源側だけに設けた場
合には、マイクロレンズアレイに入射したほぼ平行な光
束は収束されてζ夜晶表示素子の絵素領域を通過し、画
像信号に応じて変調全党けた後、マイクロレンズの開口
数（ＮＡ）によって定まる立体角内に拡がっていくが、
これらの光束全受光するように投影レンズの口径奮進べ
ば、それによって液晶表示パネルを透過した光が制限さ
れるということはない。つまり、液晶表示パネルに入射
し、絵素領域を通勤した光は有効に利用されるので、マ
イクロレンズの無い投影型画像表示装置と比較して、明
るい画像が得られる。

このような目的に用いられるマイクロレンズアレイの形
成法としては、以下の方法がある。

（１）選択的イオン拡散により屈折率分布型レンズを得
る方法。これは、母体となるガラス板を熔融塩に浸漬し
、ガラス板上に設けられたマスクを通して、ガラス板と
熔融塩との間で異種のアルカリイオン等のイオンを交換
させ、マスクパターンに対応した屈折率分布を持つガラ
ス板を１抹る方法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ　　Ｖｏｗ。

１７　　Ｎｏ、１３　　ｏ４５２（１９８１））。

この方法でマイクロレンズ全形成した場合には、レンズ
の外形は凹凸がないので、カナダバルサムや光硬化性樹
脂を用いて、突気Ｎを介さずに液晶表示パネルに張り合
わせることができ、基板表面での反射損失をほとんど無
視できる程度に低減できる。

（２）　　プラスチックあるいはガラスを機械財工まだ
は金型によって成型する方法。金型は直接加工する以外
に、下記（３）以下の方法で形成されたものを原型とし
て、電鋳等の方法によｆ）転写したものを用いてもよい
。

（３）ある種の感光性樹脂をパターン状に露光した時、
非露光部から露光部に未反応の化ツマ−が移動して露光
部が盛り上がるという現象を利用し、凸レンズを形成す
る方法（応用物理学会光学、懇話会微小光学研究グルー
プ機関誌Ｖｏ１．５Ｎｏ、２　ｐＨ８（１９８７）、同
Ｖｏ１．６　Ｎｏ、　２ｐ８７　（１９８８）　）。

（４）熱可塑性樹脂を、周知のフォトグラフィー技術等
により、レンズの平面形状にパターン化し、その後、軟
化点以上の温度に加熱して流動性をもたせ、エツジのダ
レを起こさせて凸レンズを得るという方法。この場合、
熱可塑性樹脂が感光性であれば、それ自体を露光するこ
とＵてよ−０てパターン化することができる（特開昭６
０−３８９８９号、特開昭６０−１６５６２３号、特開
昭６１−６７００３号）。

（５）感光性樹脂にプロキシミテイｎ光（フォトマスク
全密着させずに露光させる方法）を行い、パターンのエ
ツジのボケに応じて光反応生成物の量の分布を持たせ、
凸レンズ形状を得る方法（特開昭６１−１５８６０２号
）。

（６）感光性樹脂に強度分布を持った光を照射し、光の
強度に応じた屈折率分布のパターンを形成し、レンズ効
果全持たせる方法（特開昭６０−・７２９２７号）。

光照射によって屈折率の変化する材料については特開昭
６０−１６６９４６号に開示されている。

（７）銀塩により感光性を付与された感光性カラスに対
してパターン化された光照射を行い、それより生成され
た銀の結晶核全熱処理によって成長させ、それによって
引き起こされるガラスの結晶化に伴う体積収縮を利用し
て凸レンズを得る方法（Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ
　　ＶｏＬ　２４　Ｎｏ。

１６ｐ２５２０　　（１９８５）　　）。

更に、このようなマイクロレンズアレイとモザイク状カ
ラーフィルターとを組み合わせて液晶表示素子に適用す
ることが、特開昭６１−２０８０８０号、特開昭６２−
９４８２６号、特開昭６２−２０３１２６号、特開昭６
２−２６７７９１号、特開昭６２−２６７７２３号等に
開示されている。

ただし、投影型表示装置に適用することについては明言
されていない。

本実施例ではマイクロレンズアレイ１０はイオン交換法
により形成した。その焦点距離は液晶表子の基板の享さ
ｔ　＝　１．　Ｉ　Ｎ′ＩＩと等しくなるようにした。

但し、マイクロレンズの焦点距離を空気中で測定すると
、ｔ／ｎ　＝　１．１　ｔｘ７１．５８　＝　０．７２
Ｂとなる。ここでｎは液晶表示素子の基板の屈折率を表
す。これを絵素電憧の配列と対応するように前述の液晶
表示素子２０の光源側の表面に光学用接着剤で接着した
。

このマイクロレンズアレイ１０に所定の方向から平行光
束を照射すると、各マイクロレンズの光軸が液晶層と交
わる所にマイクロレンズの配列に対応して１００μｍ間
隔のスポット状に集光される。この集光スポットはコン
デンサーレンズとマイクロレンズによる光源の縮小像［
縮小率：ｆｕ（マイクロレンズの焦点距離）／ｆＣ（コ
ンデンサーレンズの焦点距離）〕であり、前述ノアーク
の寸法から計算するとその大きさは６０μｍ×２６．４
μｍとなるので絵素開口部内に収まる。

次に、最初の方向からθ＝　ｔａｎ’　（ｍＸ　ｆ００
／７２０）傾いた方向から別の平行光束を照射すると、
最初の各集光スポットのそれぞれｍＸ１００μｍ横に集
光スポットが形成され、ｍ個離れた絵素雷極内に収まる
。但し、ｍは整数である。本実流側では、ｍ；±３とし
、後述の最適視角方向から左右２２．６°の方向より２
本の偏光光束を照射した。マイクロレンズによ、って集
光しても偏波面は変化を受けないのでそれぞれ偏光成分
の光束はそれぞれ正常光モード、異常光モードとして液
晶層を伝播し、液晶層に印加されている信号電圧に応じ
て偏波面が回転される。ツィステッド・ネマティックモ
ードの液晶表示素子では正常光モードと異常光モードと
の間でも若干の特性の差があり、また液晶分子の配向処
理力走に依存した視角依存性がある。本発明では二つの
モードの特性は必ずしも厳密に一致させる必要はなく、
二つのモードを合成した総合的な明るさ一印加電圧特性
は二つのモードの平均値となる。但し、両モードの特性
が圧端に異なると合成した特性の急峻性が悪くなるので
好ましくない。

ところで、通常のツィステッド・ネマティックモードの
液晶表示素子では、２枚の基板のそれぞれを画面の上下
方向に対してほぼ左右４５°傾いた方向に周知のラビン
グ処理等の配向処理全施し、最適視角方向が画面に対し
て１２時またＶｉ６時つ方向になるように設定される。

この場合、特性の視角依存性は左右対称になるので、最
適視角方向に対して左右対称な角度から二つの偏光光束
全入射させることにより、透過率−電圧特性を概ね揃え
ることができる。この場合、正常光モード、異常光モー
ドともに液晶分子配向に合わせて画面Ｃで対して斜め４
５°の偏波面の光を入射しなければならない。ところが
第１図に示した配置では、偏光ビーフスプリンタ−４ａ
で分離された二つの偏光成分の偏波面はそれぞれ紙面に
平行および垂直なので、これと液晶分子配向方向致させ
る為には、液晶表示素子の画面の上下全４５°回転しな
ければならない。しかしながら、偏光ビームヌプリッタ
ーの形状は一般に立方体で出射光束の断面は正方形なの
で、液晶表示素子の画面の上下ヲ４５゜回転するという
方法では、液晶表示素子の画面サイズよりも−回り大き
な偏光ビームヌプリッターが必要となり、コスト面で不
利となる。これに代わる手段として本実施例では液晶表
示素子の前後に入射光の偏波面全４５°回転させる光学
素子を付加しく図示せず）、紙面に垂直および平行な偏
波面を紙面に対して４５°傾け、前述の液晶分子配向方
向と一致させる。液晶表示素子を透過後、再び偏波面全
４５８回転させ、紙面に垂直および平行な偏波面に戻す
。入射光の偏波面を４５°回転させる光学素子としては
、ツイスト角ヲ４５゜にしたツィステッド・ネマティッ
ク液晶セルが用いられる。この七ルには電圧を印加する
必要はないので、ガラヌ基板に配向処理を行い貼合せ液
晶を封入するだけでよい。この４５°ツイスイ液晶セル
と液晶表示素子と全光学用接着剤で貼合せれば両者の界
面での反射損失は殆ど無視できる程度に低減される。入
射光の偏波面を４５°回転させる光学素子としては、こ
れ以外に光学的異方性フィルムをその光軸を少しずつ回
転させて積層したものを用いることができる。

液晶表示素子２０を透過したそれぞれの光束は進行方向
が異なっているので、液晶表示素子２０禍）Ｉ−ムス珪
廖鮒ｈスジ四闇的に昼鮒嘘り丸そとで平面鏡５ｃ、５ｄ
、５ｅにより進行方向を折り曲げ、偏光ビームヌプリッ
タ−４ｂに入射させ二つの偏光光束を合成する。偏光ビ
ームスプリンター４ｂは液晶表示素子２０を透過した光
に対するアナライザーの役割も同時に果たす。第１図に
は液晶表示素子に電圧が印加されていない状態の偏波面
を示しである。

ここで、二つの偏光成分を合成し一つの画面として重ね
合わせて表示するので、それぞれの偏光成分について液
晶表示素子２０から偏光ビームヌプリッタ−４ｂ′１で
の光路長が等しくしなければならず、また偏光ビームス
プリッタ−４ｂによる一方の偏光成分の反射を含め、反
射回数を同じにするか又は反射回数の差を偶数にしなけ
ればならない。更に、液晶表示素子に対する各偏光光束
の入射角が異なるので、それぞれの偏光光束による投影
画像の結像面は交差することになるが、これを補正し結
像面を揃える為に、プリズムまたはりニアフレネルプリ
ズム（断面が鋸歯状のプリズム）−ｆｔ静Ａ裏子蚕竿２
０φ≧瓜偏平ビームスプＩ＋・・Ｊ　ｎ　−４ｂの間に
挿入する。

！光ビームスプリンター４ｂからは２方向（第１図では
ＮＷ、ＮＢの２方向）に光が出射されるが、その強度は
相補的であり、一方（第１図のＮＷ）は液晶表示素子２
０に電圧が印加されていない時に最も明るくて印加電圧
を増加するとと共に暗くなっていくノーマリ−・ホワイ
ト・モードとなり、他方（第１図のＮＢ）は液晶表示素
子２０に電圧が印加されていない時には暗く印加電圧を
増加すると共に明るくなっていくノーマリ−・ブラック
・モードとなる。

偏光ビームスプリッタ−４ｂからの出射光のいずれか一
方はさらに投影レンズ８によりスクリーン９に投影され
画像表示が行われる。投影レンズ８のバックフオーカヌ
を短くするために、液晶表示素子２０と偏光ビームスプ
リッタ−４ｂの中間にリレーレンズを置き、偏光ビーム
スプリ・スター４ｂの近傍にフィールドレンズを置き、
そこに液晶表示素子２０の像を形成しても良い。

従来の偏光板を備えた液晶表示素子では入射した光の約
１．／２はカットされていたが、本発明では入射光はす
べて利用されるので、液晶表示素子の表面に入射する光
束は従来のほぼ２倍に増加し、さらにマイクロレンズの
集光効果Ｃてより実効開口率も約２倍になったので、表
示画面の明るさは従来の約４倍に向上した。

本発明では、照明光の平行度が悪い場合や、迷光つまり
想定されている方向とは異なる方向からの光が液晶表示
素子に入射すると、表示のコントラストの低下を引き起
こす可能性があるので、必要に応じて、光源からの光を
コンデンサーレンズで一旦スポットに集光し、スリット
またはピンホール等で不要な光をカットして良い。

また、偏光ビームスプリッタ−４ａ、４ｂによる偏光成
分の分離が不十分な場合には、必要に応じて偏光ビーム
スプリンター４ａの後や偏光ビームヌプリッター４ｂの
前に偏光板を挿入しても良い。この場合には、偏光板へ
の入射光は既に殆ど偏光しているので、挿入損失は２０
％程度である。

偏光ビームスプリッタ−の戻躬角は一般には４５゜のも
のが用いられているが、必ずしも４５°である必要はな
く、ウォラヌトン・プリズム等の複屈折結晶を用いた偏
光プリズムを用いても良い。第３図にこのような偏光ビ
ームスプリッタ−４Ｃを用いて、平面鏡の反射回数を減
らした実施例２示す。この実施例では、二つの偏光光束
の光路長を揃えるために、−万の光路だけにリニアフレ
ネルプリズム６ａを用いている。また光軸に対する液晶
表示素子２０の傾きは補正されていないので、照明光の
進行方向に対して投影レンズ８の光軸およびヌクリーン
９の法線全類けることにより投影画像の台形歪みを無く
すことができる。尚、第３図ではノーマリ−・ブラック
・モードを利用する場合の光路図を示している。

〈発明の効果〉 本発明によれば、光源の光を無駄なく利用することが可
能になり、画面の非常に明るい投影型画像表示装置が実
現できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の１実施例の説明に供する画像表示装置
の模式図である。 第２図は第１図に示す画像表示装置の絵素開口部とマイ
クロレンズアレイの位置関係を示す模式第３図は本発明
の他の実施例の説明に供する画像表示装置の模式図であ
る。 １：光源　　２：球面鏡　　３：コンデンサーレンズ　
　４ａ、４ｂ：偏光ビームスプリッタ５ａ、５ｂ、５ｃ
、５ｄ、５ｅ：平面鏡６ａ、６ｂ：リニアフレネルプリ
ズム　　８：投影レンズ　　９ニスクリーン　　１０：
マイクロレンズアレイ　　２〇二液晶表示素子２１ａ、
２１ｂニガラス基板　　２１Ｃ：絵素開口部　　２２：
液晶層　　４Ｃ：偏光ビームスプリッタ−５ｆ：平面鏡
　　６Ｃ：リニアフレネルプリズム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに異なる方向の偏波面を有する複数の偏光を異
   なる光路に沿って共通の液晶表示素子に透過させ、変調
   することにより複数の情報光束を形成した後該情報光束
   を同一光軸に集束して表示画面上に合成画像を得る光学
   系を具設したことを特徴とする画像表示装置。 ２、液晶表示素子には配列絵素に対応して偏光を集光す
   るマイクロレンズが付設されて成る特許請求の範囲第１
   項記載の画像表示装置。