JPH04291333A - 投写型表示装置 - Google Patents
投写型表示装置Info
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- JPH04291333A JPH04291333A JP3057149A JP5714991A JPH04291333A JP H04291333 A JPH04291333 A JP H04291333A JP 3057149 A JP3057149 A JP 3057149A JP 5714991 A JP5714991 A JP 5714991A JP H04291333 A JPH04291333 A JP H04291333A
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- 239000004983 Polymer Dispersed Liquid Crystal Substances 0.000 description 12
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Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光の透過と散乱により表
示を行なう液晶表示素子を用いた投写型液晶表示装置に
関する。
示を行なう液晶表示素子を用いた投写型液晶表示装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光の透過と散乱を用いた液晶表示
装置として、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍ
ｅｒ−Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ）を用いた調光ガラスが実用化されている。これ
は図１に示すように高分子のスポンジ状三次元網目構造
の中に低分子液晶を保持した特殊な膜である。高分子分
散型液晶は、電圧印加にともなって光散乱状態から光透
過状態へと変化するので、この性質を利用して表示装置
としても用いられている。投写型液晶表示装置では光散
乱状態を黒とし光透過状態を白と表示するのが一般的で
あり、偏光板を必要としないので明るさを上げる手段と
して期待されている。
装置として、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍ
ｅｒ−Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ）を用いた調光ガラスが実用化されている。これ
は図１に示すように高分子のスポンジ状三次元網目構造
の中に低分子液晶を保持した特殊な膜である。高分子分
散型液晶は、電圧印加にともなって光散乱状態から光透
過状態へと変化するので、この性質を利用して表示装置
としても用いられている。投写型液晶表示装置では光散
乱状態を黒とし光透過状態を白と表示するのが一般的で
あり、偏光板を必要としないので明るさを上げる手段と
して期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし前述の従来技術
を投写型液晶表示装置に用いた場合、白表示は偏光板を
使用しないため従来のＴＮモ−ドの投写型液晶表示装置
に比べ明るくできる反面、黒表示の散乱光を投写レンズ
で呑込んでしまうためコントラスト比が低くなってしま
う。また投写型液晶表示装置の場合に、投射する環境の
明るさによりコントラストが支配されるため、明るい場
所においては、白表示をできるだけ明るく暗い場所にお
いては黒表示をできるだけ暗くする必要がある。
を投写型液晶表示装置に用いた場合、白表示は偏光板を
使用しないため従来のＴＮモ−ドの投写型液晶表示装置
に比べ明るくできる反面、黒表示の散乱光を投写レンズ
で呑込んでしまうためコントラスト比が低くなってしま
う。また投写型液晶表示装置の場合に、投射する環境の
明るさによりコントラストが支配されるため、明るい場
所においては、白表示をできるだけ明るく暗い場所にお
いては黒表示をできるだけ暗くする必要がある。
【０００４】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは投写する周囲環境の
明るさの変化に対し、明るい場所においてはできるだけ
明るい表示ができ、暗い場所に於いては、よりコントラ
ストが高くできる投写型液晶表示装置を提供するところ
にある。
るもので、その目的とするところは投写する周囲環境の
明るさの変化に対し、明るい場所においてはできるだけ
明るい表示ができ、暗い場所に於いては、よりコントラ
ストが高くできる投写型液晶表示装置を提供するところ
にある。
【０００５】さらには、投射するスクリ−ンの反射もし
くは透過の能率（ゲイン）の違いに対しても最適なコン
トラストになるような投写型液晶表示装置を提供すると
ころにある。
くは透過の能率（ゲイン）の違いに対しても最適なコン
トラストになるような投写型液晶表示装置を提供すると
ころにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の投写型液晶表示
装置は、光の透過もしくは散乱により表示を行なう液晶
表示素子を用いた投写型液晶表示装置において、投写レ
ンズの開口角を、投写環境の明るさもしくはスクリ−ン
のゲインに応じ角度を変える絞り機構を設けたことを特
徴とする。
装置は、光の透過もしくは散乱により表示を行なう液晶
表示素子を用いた投写型液晶表示装置において、投写レ
ンズの開口角を、投写環境の明るさもしくはスクリ−ン
のゲインに応じ角度を変える絞り機構を設けたことを特
徴とする。
【０００７】
【実施例】（実施例１）以下本発明の一実施例を図面に
したがって説明する。
したがって説明する。
【０００８】図１は本発明の投写型液晶表示装置の液晶
表示素子（１００）の断面図で、（ａ）図が電界を印加
しない場合の光散乱状態を示すもので（ｂ）図は、電界
を印加したときの光透過状態を示す。
表示素子（１００）の断面図で、（ａ）図が電界を印加
しない場合の光散乱状態を示すもので（ｂ）図は、電界
を印加したときの光透過状態を示す。
【０００９】液晶表示素子（１００）は、２枚の基板に
高分子分散型液晶（１０１）が挟まれて配置される。高
分子分散型液晶（１０１）は液晶及びスポンジ状高分子
からなり、電界に対しては無電界時には液晶分子が界面
に沿って配向するため例えば入射光（１０２）が液晶表
示素子（１００）に入射した場合には、高分子分散型液
晶（１０１）の分子配列は散乱状態であるため、入射側
に戻る方向の後方散乱（１０３）と、透過して散乱する
前方散乱（１０４）とに散乱方向が分かれる。又電界を
印加した場合には、電界方向に液晶分子が整列するため
に透過光（１０５）は入射光（１０２）の強度に対して
減衰することなく前方に透過する。
高分子分散型液晶（１０１）が挟まれて配置される。高
分子分散型液晶（１０１）は液晶及びスポンジ状高分子
からなり、電界に対しては無電界時には液晶分子が界面
に沿って配向するため例えば入射光（１０２）が液晶表
示素子（１００）に入射した場合には、高分子分散型液
晶（１０１）の分子配列は散乱状態であるため、入射側
に戻る方向の後方散乱（１０３）と、透過して散乱する
前方散乱（１０４）とに散乱方向が分かれる。又電界を
印加した場合には、電界方向に液晶分子が整列するため
に透過光（１０５）は入射光（１０２）の強度に対して
減衰することなく前方に透過する。
【００１０】これらの透過光の発散強度は、強度ベクト
ル（１０６）を矢印にて表わしたように、電界印加状態
においての強度と、散乱状態での発散強度の比が液晶表
示装置のコントラストとなるため散乱光が透過光に比べ
十分小さいことが望ましい。しかし散乱状態の強度ベク
トルＩ０ は、液晶表示素子のセル厚や入射光の性質に
もよるが一般的には次の式のようになる。
ル（１０６）を矢印にて表わしたように、電界印加状態
においての強度と、散乱状態での発散強度の比が液晶表
示装置のコントラストとなるため散乱光が透過光に比べ
十分小さいことが望ましい。しかし散乱状態の強度ベク
トルＩ０ は、液晶表示素子のセル厚や入射光の性質に
もよるが一般的には次の式のようになる。
【００１１】Ｉ０ ＝ＫＩｃｏｓθ
Ｋ；反射係数 図２は、本発明の投射型液晶表示装置の投写レンズと液
晶ライトバルブの構成を示した構成図である。
Ｋ；反射係数 図２は、本発明の投射型液晶表示装置の投写レンズと液
晶ライトバルブの構成を示した構成図である。
【００１２】液晶を用いた投射型液晶表示装置の投写レ
ンズの仕様は、一般的には主光線が光軸に対して平行で
あるテレセントリックのレンズを用いている。
ンズの仕様は、一般的には主光線が光軸に対して平行で
あるテレセントリックのレンズを用いている。
【００１３】このレンズの場合に開口比のＦ値は、小さ
いほど開口角が大きく明るいレンズであるが、液晶表示
素子に高分子分散型液晶を用いた場合においては、散乱
状態の画像の非選択状態の時の光の散乱光は、投写レン
ズの開口角（呑込み角）が大きいほど光を呑込んでしま
うためコントラストが低下する。
いほど開口角が大きく明るいレンズであるが、液晶表示
素子に高分子分散型液晶を用いた場合においては、散乱
状態の画像の非選択状態の時の光の散乱光は、投写レン
ズの開口角（呑込み角）が大きいほど光を呑込んでしま
うためコントラストが低下する。
【００１４】図２（ａ）に示すように投写レンズ（１３
０）の開口角（１３５）は、液晶ライトバルブ（１３１
）に対してほぼ垂直な主光線（１３２）を有するレンズ
で、液晶の画素電極（図示してない。）に結像されてい
る。
０）の開口角（１３５）は、液晶ライトバルブ（１３１
）に対してほぼ垂直な主光線（１３２）を有するレンズ
で、液晶の画素電極（図示してない。）に結像されてい
る。
【００１５】このレンズの場合の開口比Ｆ値は、絞り機
構（１３３）により変えることが可能で、図２（ａ）の
Ｆ値はおよそ２．５の値であり、開口角（１３５）は２
３度で図２（ｂ）のＦ値はおよそ５．５であり、開口角
（１３５）は１０．５度である。この開口角は、液晶表
示装置の黒表示の散乱光に対し、角度が小さいほどコン
トラストは高くなる。
構（１３３）により変えることが可能で、図２（ａ）の
Ｆ値はおよそ２．５の値であり、開口角（１３５）は２
３度で図２（ｂ）のＦ値はおよそ５．５であり、開口角
（１３５）は１０．５度である。この開口角は、液晶表
示装置の黒表示の散乱光に対し、角度が小さいほどコン
トラストは高くなる。
【００１６】図３は本発明の投写型表示装置の投写光学
系の構成図である。高分子分散型液晶からなる三枚の液
晶ライトバルブ（２００）を用いている。投写光源（２
０１）の光を色分離系（２０２）において三原色に分離
し、それぞれの色ごとに三枚の液晶ライトバルブ（２０
０）で変調し、再び色合成系（２０３）によりフルカラ
ーに合成され、投写レンズ（２０４）により拡大投写さ
れ、スクリーン（２０５）上に画像表示が行われる。色
分離系（２０２）及び色合成系（２０３）はそれぞれ二
枚のダイクロイックミラーと反射ミラーから構成されて
おり、波長特性は任意に決めることができる。絞り機構
（２０６）は、図２にに示した絞り量の連続的に可変可
能な絞り機構で周囲環境の光量に対して可変させる。
系の構成図である。高分子分散型液晶からなる三枚の液
晶ライトバルブ（２００）を用いている。投写光源（２
０１）の光を色分離系（２０２）において三原色に分離
し、それぞれの色ごとに三枚の液晶ライトバルブ（２０
０）で変調し、再び色合成系（２０３）によりフルカラ
ーに合成され、投写レンズ（２０４）により拡大投写さ
れ、スクリーン（２０５）上に画像表示が行われる。色
分離系（２０２）及び色合成系（２０３）はそれぞれ二
枚のダイクロイックミラーと反射ミラーから構成されて
おり、波長特性は任意に決めることができる。絞り機構
（２０６）は、図２にに示した絞り量の連続的に可変可
能な絞り機構で周囲環境の光量に対して可変させる。
【００１７】なお、液晶ライトバルブ（２００）はＴＦ
Ｔや、ＭＩＭ方式のアクティブ素子を用いたものや時分
割駆動等のマトリクスアドレス駆動方式に有効で、光や
熱によるアドレス駆動方式にも有効である。
Ｔや、ＭＩＭ方式のアクティブ素子を用いたものや時分
割駆動等のマトリクスアドレス駆動方式に有効で、光や
熱によるアドレス駆動方式にも有効である。
【００１８】図４は、本発明の投写型液晶表示装置の周
囲環境に対するコントラストやスクリ−ンのゲインに対
して自動補正の可能な投写型液晶表示装置の実施例を示
すもので、図４（ａ）は構成図、図４（ｂ）は絞り機構
の回路図である。
囲環境に対するコントラストやスクリ−ンのゲインに対
して自動補正の可能な投写型液晶表示装置の実施例を示
すもので、図４（ａ）は構成図、図４（ｂ）は絞り機構
の回路図である。
【００１９】照明光（４００）は、一般的に天井照明が
多く、投写型液晶表示装置の本体（４０１）に取り付け
られた光センサ（４０２）は上部に向けて取り付けられ
ている。 光センサ（４０２）はフォトトランジスタ
やフォトダイオ−ド等から構成されたセンサで、センス
アンプ（４０３）に接続され、照明光の明るさに比例し
た電気信号に変換され、モ−タコントロ−ル回路（４０
４）に入力される。このモ−タコントロ−ル回路はモ−
タ（４０５）に接続され、投写レンズの絞り機構（４０
６）の絞り量を環境の明るさに対して、明るいときは絞
りを解放方向にコントロ−ルし、暗いときには、絞りを
絞る方向にコントロ−ルする。
多く、投写型液晶表示装置の本体（４０１）に取り付け
られた光センサ（４０２）は上部に向けて取り付けられ
ている。 光センサ（４０２）はフォトトランジスタ
やフォトダイオ−ド等から構成されたセンサで、センス
アンプ（４０３）に接続され、照明光の明るさに比例し
た電気信号に変換され、モ−タコントロ−ル回路（４０
４）に入力される。このモ−タコントロ−ル回路はモ−
タ（４０５）に接続され、投写レンズの絞り機構（４０
６）の絞り量を環境の明るさに対して、明るいときは絞
りを解放方向にコントロ−ルし、暗いときには、絞りを
絞る方向にコントロ−ルする。
【００２０】スクリ−ン（４０８）は、反射型スクリ−
ンであるがこの反射面の加工方法や形状によりスクリ−
ンゲインが異なるため、このスクリ−ンゲインに対して
投写レンズの絞り量を換えるためゲイン調整つまみ（４
０７）によりゲインを設定する。このゲイン調整摘み（
４０７）は、センスアンプ（４０３）のバイアス電圧を
コントロ−ルする可変抵抗（４０９）に接続され、スク
リ−ンゲインに対してモ−タをコントロ−ルする。
ンであるがこの反射面の加工方法や形状によりスクリ−
ンゲインが異なるため、このスクリ−ンゲインに対して
投写レンズの絞り量を換えるためゲイン調整つまみ（４
０７）によりゲインを設定する。このゲイン調整摘み（
４０７）は、センスアンプ（４０３）のバイアス電圧を
コントロ−ルする可変抵抗（４０９）に接続され、スク
リ−ンゲインに対してモ−タをコントロ−ルする。
【００２１】本実施例では液晶表示素子に高分子分散型
液晶を用いたが、この高分子分散型液晶はスポンジ状高
分子の内部に不連続な状態で液晶が存在し、その基本動
作は、例えば日経エレクトロニクス１９９０年６月１１
日号１０２頁に示されるように粒状の液晶の屈折率をス
ポンジ状高分子に合わせておく。すると電圧が印加され
ないときは、界面に沿って液晶分子が配向し光の入射方
向の屈折率が異なるため、反射を繰り返し光は散乱する
。また電圧が印加されるときは、液晶分子が光の入射方
向に配向し屈折率が等しくなるため光が透過する。
液晶を用いたが、この高分子分散型液晶はスポンジ状高
分子の内部に不連続な状態で液晶が存在し、その基本動
作は、例えば日経エレクトロニクス１９９０年６月１１
日号１０２頁に示されるように粒状の液晶の屈折率をス
ポンジ状高分子に合わせておく。すると電圧が印加され
ないときは、界面に沿って液晶分子が配向し光の入射方
向の屈折率が異なるため、反射を繰り返し光は散乱する
。また電圧が印加されるときは、液晶分子が光の入射方
向に配向し屈折率が等しくなるため光が透過する。
【００２２】また高分子分散型液晶はＰＮＬＣ（Ｐｏｌ
ｙｍｅｒ−Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ）で置き換えてもよい。これは液晶層に高分子の
ネットワークを組んだ構造で、液晶が連続な状態で存在
し、液晶分子配向の不規則性を利用する。電圧印加しな
い状態では液晶分子の配向が不規則なため光は散乱し、
電圧印加状態では配向が均一となり光は透過する。
ｙｍｅｒ−Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ）で置き換えてもよい。これは液晶層に高分子の
ネットワークを組んだ構造で、液晶が連続な状態で存在
し、液晶分子配向の不規則性を利用する。電圧印加しな
い状態では液晶分子の配向が不規則なため光は散乱し、
電圧印加状態では配向が均一となり光は透過する。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、光の
透過もしくは散乱により表示を行なう液晶表示素子を用
いた投写型液晶表示装置において、投写レンズの開口角
を、投写環境の明るさ、もしくはスクリ−ンのゲインに
応じ角度を変える絞り機構を設けたことにより、明るい
環境に於いてはより白方向の画像を明るく確認すること
ができ、また暗室などの暗い部屋に於いては、最も重要
であるコントラストを絞り機構により高めることができ
黒表示側をできるだけ沈めた良品質な画像を提供するこ
とが出来る。
透過もしくは散乱により表示を行なう液晶表示素子を用
いた投写型液晶表示装置において、投写レンズの開口角
を、投写環境の明るさ、もしくはスクリ−ンのゲインに
応じ角度を変える絞り機構を設けたことにより、明るい
環境に於いてはより白方向の画像を明るく確認すること
ができ、また暗室などの暗い部屋に於いては、最も重要
であるコントラストを絞り機構により高めることができ
黒表示側をできるだけ沈めた良品質な画像を提供するこ
とが出来る。
【００２４】また本実施例は反射型スクリ−ンの実施例
を示したが、背面投写型のリア型スクリ−ンにおいても
同様の効果が得られる。
を示したが、背面投写型のリア型スクリ−ンにおいても
同様の効果が得られる。
【図１】本発明の投写型液晶表示装置を構成する液晶表
示素子の一実施例を示す断面図で、（ａ）図は電界を印
加しない場合の断面図、（ｂ）図は電界を印加した場合
の断面図である。
示素子の一実施例を示す断面図で、（ａ）図は電界を印
加しない場合の断面図、（ｂ）図は電界を印加した場合
の断面図である。
【図２】本発明の投写型液晶表示装置を構成する投写レ
ンズと液晶ライトバルブの構成を示した光線追跡図で、
（ａ）図はＦ値が２．５の光線追跡図、（ｂ）図は、Ｆ
値が５．５の光線追跡図である。
ンズと液晶ライトバルブの構成を示した光線追跡図で、
（ａ）図はＦ値が２．５の光線追跡図、（ｂ）図は、Ｆ
値が５．５の光線追跡図である。
【図３】本発明の投写型液晶表示装置を液晶表示素子を
三枚用いて、フルカラーとした場合の投写光学系の構成
図である。
三枚用いて、フルカラーとした場合の投写光学系の構成
図である。
【図４】本発明の投写型液晶表示装置の周囲環境に対す
るコントラストや、スクリ−ンのゲインに対して自動補
正の可能な投写型液晶表示装置の実施例を示すもので、
図４（ａ）は構成図、図４（ｂ）は絞り機構の回路図で
ある。
るコントラストや、スクリ−ンのゲインに対して自動補
正の可能な投写型液晶表示装置の実施例を示すもので、
図４（ａ）は構成図、図４（ｂ）は絞り機構の回路図で
ある。
１００・・・液晶表示素子
１０１・・・高分子分散型液晶
１０２・・・入射光
１０３・・・後方散乱
１０４・・・全方散乱
１０５・・・透過光
１０６・・・強度ベクトル
１３０・・・投写レンズ
１３１・・・液晶ライトバルブ
１３２・・・主光線
１３３・・・絞り機構
１３５・・・開口角
２０１・・・投射光源
２０２・・・色分離系
２０３・・・色合成系
２０５・・・スクリ−ン
４００・・・照明光
４０１・・・本体
４０２・・・光センサ
４０３・・・センスアンプ
４０４・・・モ−タコントロ−ル回路
４０５・・・モ−タ
４０７・・・ゲイン調整摘み
４０９・・・可変抵抗
Claims (1)
- 【請求項１】 光の透過もしくは散乱により表示を行
なう液晶表示素子を用いた投写型液晶表示装置において
、投写レンズの開口角を、投写環境の明るさもしくはス
クリ−ンのゲインに応じ角度を変える絞り機構を設けた
ことを特徴とする投写型液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3057149A JP2953084B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 投写型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3057149A JP2953084B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 投写型表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04291333A true JPH04291333A (ja) | 1992-10-15 |
| JP2953084B2 JP2953084B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=13047514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3057149A Expired - Lifetime JP2953084B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 投写型表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2953084B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5519518A (en) * | 1993-12-27 | 1996-05-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Display apparatus with a variable aperture stop means on each side of the modulator |
| US5597223A (en) * | 1993-12-27 | 1997-01-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Display apparatus |
| WO2001019092A1 (en) * | 1999-09-02 | 2001-03-15 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of and device for generating an image having a desired brightness |
| US6923546B2 (en) * | 2001-01-12 | 2005-08-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection optical system and projection type display apparatus using the same |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP3057149A patent/JP2953084B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
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