JPH05281511A - 液晶投写形ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶投写形ディスプレイ装置において、光源
光の利用率を約２倍にして投写画像の輝度を高める。 【構成】 光源２よりの光をミラー４で反射し、フィル
タ５で可視光線を選択し、偏光ビームスプリッタ６でＰ
偏光の光およびＳ偏光の光に分離し、色分解系、液晶ラ
イトバルブおよび色合成系でなる光学系1AにＰ偏光の光
を入光し、ミラー７を介して光学系1BにＳ偏光の光を入
光する。２つの光学系で生成された投写元画像を偏光ビ
ームスプリッタ10で合成し、投写レンズ11によりスクリ
ーン等に投写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶投写形ディスプレイ
装置に係り、光源の利用効率を高めて投写画像の輝度を
上げるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶投写形ディスプレイ装置では、メタ
ルハライドランプ等の光源よりの白色光をダイクロイッ
クミラー等で赤、緑および青の３色に分解し、それぞれ
集光レンズで集光し、液晶ライトバルブにより３枚の投
写元画像に生成した後、１枚に合成し、投写レンズによ
りスクリーン等に投写する。液晶ライトバルブは、液晶
パネルの前後を２枚の偏光板（偏光子および検光子）で
挟持し、偏光板に印加される駆動信号により、光源より
のランダム偏光の光束より、１方向の直線偏光西部（Ｐ
偏光＝水平方向の偏光、若しくはＳ偏光＝垂直方向の偏
光）のみを通過するものであるから、光の利用率（透過
率）は50パーセント以下である。また、ＴＦＴ（Thin F
ilm Transistor＝薄膜トランジスタ）を用いた液晶ライ
トバルブでは、液晶パネル上のＴＦＴ部分および各画素
間に設けた光を遮断する縁部（ブラックストライブ等）
等により開口率が50パーセント程度となり、さらに、こ
れらＴＦＴおよび縁部の占める面積比率は、ディスプレ
イ装置の高画質化のための画素数の増加で相対的に増加
し、開口率が一層低下し、画像の輝度が低下する。

【０００３】このため、投写型ディスプレイ装置を２台
用いて投写元画像を生成し、合成してスクリーンに投写
する、あるいは、光源よりの光をＰ偏光の光束およびＳ
偏光の光束に分離し、それぞれの光束により投写元画像
を生成し、合成してスクリーンに投写する等の方法があ
る。しかし、投写形ディスプレイ装置を２台用いるもの
では、スクリーン上の画像の位置合わせが難しい、そし
て２台分のスペースが必要になる等の問題があり、ま
た、Ｐ偏光およびＳ偏光に分離するものでは、Ｐ偏光の
光束およびＳ偏光の光束の、光源よりそれぞれの液晶ラ
イトバルブまでの距離、およびそれぞれの液晶ライトバ
ルブより投写レンズまでの距離に差がある場合、スクリ
ーン上の画像に輝度むら、色むら、あるいは画素ずれ等
が生じるという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような点
に鑑み、光源よりの光をＰ偏光の光束およびＳ偏光の光
束に分離し、各光束を投写画像元を生成する２つの光学
系に入光し、出力される光束を合成して約２倍の明るさ
の投写元画像とし、かつ、２つの光学系において、光源
より液晶ライトバルブまでの距離、および液晶ライトバ
ルブより投写レンズまでの距離を同一とするように構成
し、スクリーン上に投写した画像に輝度むら、色むら、
あるいは画素ずれ等を生じないものを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するため、光源よりの光束を第１偏光ビームスプリッ
タにて多方向に分解し、それぞれの方向に対応して、投
写元画像を生成するための色分解系、液晶ライトバルブ
および色合成系等でなる光学系を設け、前記各光学系よ
りの光束を第２偏光ビームスプリッタで合成し、投写レ
ンズを介しスクリーン等に投写するものにおいて、前記
光源より各液晶ライトバルブまでの距離および各液晶ラ
イトバルブより投写レンズまでの距離をそれぞれ等しく
なるように構成した液晶投写形ディスプレイ装置を提供
するものである。

【０００６】

【作用】以上のように構成したので、本発明による液晶
投写形ディスプレイ装置においては、光源よりの光束は
Ｐ偏光の光束およびＳ偏光の光束に分離され、２つの光
学系に入光してそれぞれ投写元画像に生成し、この投写
元画像の光束を合成し、投写レンズによりスクリーン等
に投写する。なお、光源より各光学系の液晶ライトバル
ブまでの距離、および各光学系の液晶ライトバルブより
投写レンズまでの距離はそれぞれ等しいので、合成され
た画像には輝度むら、色むら、あるいは画素ずれ等が生
じにくい。

【０００７】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明にいる液晶投写
形ディスプレイ装置の実施例を詳細に説明する。図１は
本発明による液晶投写型装置の一実施例の構成を示す概
念図、図２は本発明による液晶投写型ディスプレイ装置
に用いる光学系の要部構成図である。

【０００８】図１において、1AはＰ偏光用の光学系、1B
はＳ偏光用の光学系である。２は光源で、例えば、メタ
ルハライドランプ等により白色光を発光する。３は反射
器で、内面を放物面状に形成し、光源２よりの光を略平
行光線となるように反射する。４はミラーで、光源２等
よりの光を反射する。５はフィルタで、光源２等よりの
光に含まれる紫外線および熱線等を遮断し、可視光線を
透過する。６は偏光ビームスプリッタで、直角プリズム
等の斜面に多層薄膜蒸着等を施し、入射光をＰ偏光の光
（入射面に対し水平偏光する成分）およびＳ偏光の光
（入射面に対し垂直偏光する成分）に分離し、Ｐ偏光の
光を透過して光学系1Aに入光し、Ｓ偏光の光を反射す
る。７はミラーで、偏光ビームスプリッタ６よりのＳ偏
光の光を反射し光学系1Bに入光する。8Aは光学系1Aより
の投写元画像の出力光、8Bは光学系1Bよりの投写元画像
の出力光である。９はミラーで、光学系1Aよりの光を反
射する。10は偏光ビームスプリッタで、ミラー９よりの
光を透過すると共に、光学系1Bよりの光を反射する。11
は投写レンズで、偏光ビームスプリッタ10で合成された
投写元画像の光をスクリーン等に投写する。

【０００９】図２は前記Ｐ偏光用の光学系1AおよびＳ偏
光用の光学系1Bの要部構成図である。これら２つの光学
系の違いは、液晶ライトバルブ24、28および32が、光学
系1Aでは駆動信号に応じてＰ偏光の光を透過するように
構成し、光学系1Bでは駆動信号に応じてＳ偏光の光を透
過するように構成したもので、両光学系において、入光
位置より液晶ライトバルブ24、28および32までの光路長
は同一長であり、また、前記各液晶ライトバルブより光
の出光位置までの光路長は同一である。

【００１０】図の21はダイクロイックミラーで、光源よ
りの赤、緑および青の各光のうち、青光を反射し、緑光
および赤光を透過する。ダイクロイックミラー21を透過
した赤光はダイクロイックミラー22をも透過し、集光レ
ンズ23で集光され、液晶ライトバルブ24に入光し、赤色
の投写元画像に生成され、ミラー25で反射し、ダイクロ
イックミラー26で反射されて出光する。前記ダイクロイ
ックミラー22はダイクロイックミラー21よりの緑光を反
射する。この緑光は集光レンズ27により集光され、液晶
ライトバルブ28に入光し、緑色の投写元画像に生成さ
れ、ダイクロイックミラー29で反射され、前記ダイクロ
イックミラー26を透過し出光する。また、前記ダイクロ
イックミラー21で反射された青光はミラー30で反射さ
れ、集光レンズ31で集光され、液晶ライトバルブ32に入
光して青色の投写元画像に生成され、前記ダイクロイッ
クミラー29および26を透過して出光する。

【００１１】次に、本発明による液晶投写形ディスプレ
イ装置の動作を説明する。図１において、光源２よりの
光および反射器３で反射された光は、略平行光線となっ
て出光し、ミラー４で反射され、フィルタ５に入光す
る。フィルタ４は紫外線および熱線等を遮断し、可視光
線を透過し、偏光ビームスプリッタ６に入光する。偏光
ビームスプリッタ６は、多層薄膜蒸着された斜面により
Ｐ偏光の光を透過し光学系1Aに入光し、Ｓ偏光の光を反
射する。Ｓ偏光の光はさらにミラー７で反射し、光学系
1Bに入光する。光学系1Aで生成された投写元画像の光8A
はミラー９で反射され、偏光ビームスプリッタ10に入光
し、光学系1Bで生成された投写元画像と合成され、投写
レンズ11に入光する。

【００１２】そして、前記偏光ビームスプリッタ６より
光学系1Aの入光位置までの光路長と、偏光ビームスプリ
ッタ６よりミラー７を経て光学系1Bの入光位置までの光
路長を同じにすることにより、光源２より光学系1Aの各
液晶ライトバルブまでの光路長と、光源２より光学系1B
の各液晶ライトバルブまでの光路長が同一となり、さら
に、光学系1Aの出光位置よりミラー９を経て偏光ビーム
スプリッタ10までの光路長と、光学系1Bの出光位置より
偏光ビームスプリッタ10まの光路長を同じにすることに
より、光学系1Aの各液晶ライトバルブより投写レンズ11
までの光路長と、光学系1Bの各液晶ライトバルブより投
写レンズ11までの光路長が同一となる。これにより、光
学系1Aおよび光学系1Bでは、各液晶ライトバルブの入光
は同一の条件（光量、光の分布等）となり、輝度分布等
が略等しい投写元画像が生成され、また、光学系1Aおよ
び光学系1Bで生成された投写元画像は、同一の条件（画
素位置、輝度分布、色むら等）で投写レンズ11に入光す
ることとなり、２つの光学系で投写元画像を生成し合成
することによる輝度むら、色むら、あるいは画素の位置
ずれ等を生じない。

【００１３】図３は光学系1A（○印）により生成された
画素のレジストレーション画像、および光学系1B（＋
印）により生成された画素のレジストレーション画像の
概念図で、（イ）は合成にて２光学系による画素位置が
一致する場合のもの、（ロ）２つの画像の画素位置が水
平方向に１／２ドット分シフトするようにした場合のも
の、また、（ハ）は２つの画像の画素位置が水平方向お
よび垂直方向に１／２ドット分シフトした場合のもので
ある。図４乃至図７は、それぞれ液晶ライトバルブ24、
28および32における液晶パネル上のセル構造の概念図
で、各図の（Ａ）は光学系1Aに対応し、（Ｂ）は光学系
1Bに対応し、（Ｃ）は（Ａ）と（Ｂ）を合成したもの
で、影（点々）の部分41等はＴＦＴ等による遮光部、無
地の部分42等は開口部（光透過部）である。図４は２つ
の光学系を一致するように配設した例で、前記図３の
（イ）に該当し、図５は光学系1Bによる画像を点線で示
す光学系1Aによる画素位置より１／２ドット分水平方向
にシフトさせた例で、図３の（ロ）に該当し、また、図
６は光学系1Bによる画像を点線で示す光学系1Aによる画
素位置より１／２ドット分水平方向および垂直方向にシ
フトさせた例で、図３の（ハ）に該当する。

【００１４】このように、２つの光学系1Aおよび1Bで生
成する画像の画素位置を適宜にシフトすることにより、
合成によりＴＦＴおよび遮光縁部等による無画像部分が
補間され、投写画像における網目状の縞等が軽減され、
かつ、約２倍の明るさの画像が得られる。あるいは、図
７のように、光学系1Aの遮光部71および光学系1Bの遮光
部73を上下で点対象になるように構成し、開口部72およ
び開口部74で互いの遮光部を補間し、合成により（Ｃ）
の如く全面が開口部75になるようにしてもよい。

【００１５】また、２系統の光学系で構成したことによ
り、前記１／２ドット幅で左右にシフトする場合に、光
学系1Aおよび光学系1Bのそれぞれの液晶パネルを別々に
駆動することが可能であり、例えば、図８に示すよう
に、一走査線上の画素、P1、P2、P3、P4・・・のそれぞ
れの駆動時間を従来の２倍（2t）に設定し、駆動パルス
T1、T2、T3、T4・・・のタイミングで２つの光学系の液
晶パネルごとに駆動し、高輝度化を図ることができる。
すなわち、光学系1Bに対応する画素P2を駆動している
時、光学系1Aに対応する１つ前の画素P1を駆動パルスT1
のタイミングで同時に駆動し、同様に、光学系1Aに対応
する画素P3を駆動している時、光学系1Bに対応する１つ
前の画素P2を駆動パルスT2のタイミングで同時に駆動す
ることが可能になり、投写画像を高輝度のものにするこ
とができる。

【００１６】また、上述した液晶パネルの駆動方法に加
えて、光学系1Aおよび光学系1Bの駆動の極性を逆にする
ことにより水平方向に画素を反転させ、画像のフリッカ
を防止するようにもできる。

【００１７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明による液
晶投写形ディスプレイ装置によれば、色分解系、液晶ラ
イトバルブ、および色合成系よりなる光学系を２系統設
け、一方の光学系の液晶ライトバルブは、ランダム偏光
の光より分離されたＰ偏光成分の光で投写元画像を生成
し、他方の光学系の液晶ライトバルブは分離されたＳ偏
光成分の光で投写元画像を生成し、これら２つの光学系
の出力光を合成して投写するものであるから、投写画像
の明るさは従来の略２倍のものとなる。しかも、光源よ
り２つの各光学系の各液晶ライトバルブまでの光路長が
同じで、かつ、前記各液晶ライトバルブより投写レンズ
までの光路長が同じであるから、２つの光学系で生成さ
れた投写元画像間に差の生じる要素が殆どなく、従っ
て、スクリーンに投写された画像には、輝度むら、色む
ら、あるいは画素ずれ等が生じにくく、高品質の画像が
得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶投写型装置の一実施例の構成
を示す概念図である。

【図２】本発明による液晶投写型ディスプレイ装置に用
いる光学系の要部構成図である。

【図３】２つの光学系による画像の画素位置に対するレ
ジストレーション画像の概念図である。

【図４】２つの光学系による画素位置を一致させた場合
の概念図である。

【図５】２つの光学系による画素位置を水平方向にシフ
トした場合の概念図である。

【図６】２つの光学系による画素位置を水平方向および
垂直方向にシフトした場合の概念図である。

【図７】２つの光学系による画素を上下を逆に配置した
場合の概念図である。

【図８】２つの光学系における画素の水平方向の駆動タ
イミング図である。

【符号の説明】

1A Ｐ偏光用の光学系 1B Ｓ偏光用の光学系 ２ 光源 ３ 反射器 ４ ミラー ５ フィルタ ６ 偏光ビームスプリッタ ７ ミラー ９ ミラー 10 偏光ビームスプリッタ 11 投写レンズ 21 ダイクロイックミラー 23 集光レンズ 24 液晶ライトバルブ 25 ミラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源よりの光束を第１偏光ビームスプリ
   ッタにて多方向に分解し、それぞれの方向に対応して、
   投写元画像を生成するための色分解系、液晶ライトバル
   ブおよび色合成系等でなる光学系を設け、前記各光学系
   よりの光束を第２偏光ビームスプリッタで合成し、投写
   レンズを介しスクリーン等に投写するものにおいて、前
   記光源より各液晶ライトバルブまでの距離および各液晶
   ライトバルブより投写レンズまでの距離をそれぞれ等し
   くなるように構成した液晶投写形ディスプレイ装置。