JPH05949Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は投影型液晶表示装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

一般に液晶プロジエクタと呼ばれる投影型液晶
表示装置は、光源からの光を透過型液晶表示パネ
ルに入射させてこの液晶表示パネルの表示画像を
投影レンズによりスクリーン面に拡大投影するも
ので、この投影型液晶表示装置としては、従来、
光源からの光をそのまま液晶表示パネルに入射さ
せるものが知られている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しなしながら、光源からの光をそのまま液晶表
示パネルに入射させる上記従来の投影型液晶表示
装置は、光源からの光うち約半分の光が無駄にな
つてスクリーン投影画像がかなり暗くなつてしま
うという問題をもつていた。

これは、光源からの光が振動方向の異なる常光
線と異常光線とを含んでいるのに対し、液晶表示
パネルとして一般に使用されているTN（ツイス
テツド・ネマテイツク）型の液晶表示パネルは、
常光線と異常光線とのうちのいずれか一方の光だ
けを使用して表示を行なうものであるためであ
り、上記TN形液晶表示パネルに入射する光源か
らの光は、液晶表示パネルの両面にそれぞれ配置
されている２枚の偏光板のうちの光入射側の偏光
板により、表示には不必要な振動方向の光（異常
光線を使用する液晶表示パネルでは常光線、常光
線を使用する液晶表示パネルでは異常光線）をカ
ツトされて液晶表示パネルに入射するから、実際
に液晶表示パネルに入射して液晶表示パネルを透
過する光は、仮に液晶表示パネルにおける透過光
のロスが全くないとしても光源からの光の半分で
ある。したがつて、光源から光をそのまま液晶表
示パネルに入射させる従来の投影型液晶表示装置
では、光源からの光のうち約半分の光は無駄にな
るから、液晶表示パネルを透過してスクリーン面
に投影される光量が光源からの光量の半分以下に
なつてスクリーン投影画像がかなり暗くなるし、
しかも、液晶表示パネルの光入射側偏光板によつ
てカツトされる光は、この光入射側偏光板に吸収
されてこの偏光板を昇温させるために、これが液
晶表示パネルの昇温につながつて液晶表示パネル
に熱影響を及ぼすという問題もあつた。

この考案は上記のような実情にかんがみてなさ
れたものであつて、その目的とするところは、光
源からの光を無駄なく利用してスクリーン面に高
輝度の画像を投影できるようにするとともに、液
晶表示パネルの昇温も防ぐことができるようにし
た液晶表示装置を提供することにある。

〔問題点を解決する手段〕

この考案の液晶表示装置は、画像を表示する複
数の液晶表示パネルと、前記複数の液晶表示パネ
ルへ光を入射する光源と、前記複数の液晶表示パ
ネルからの複数の画像光を合成した画像をスクリ
ーン面に形成する投影手段と、前記光源からの光
を光分離手段によつて、振動方向の異なる常光線
と異常光線とに分離してその一方の光線を前記複
数の液晶表示パネルの少なくとも１つに入射させ
るとともに他方の光線を前記複数の液晶表示パネ
ルの少なくとも１つに入射させる光学系とを備え
たことを特徴とするものである。

〔作用〕

すなわち、この考案の投影型液晶表示装置は、
光源からの光を分離手段によつて常光線と異常光
線とに分離して、そのそれぞれを別の液晶表示パ
ネルに入射させるとともに、投影手段によつてこ
の複数の液晶表示パネルの表示画像を重畳させた
画像をスクリーン上に作るようにしたものであ
り、この投影型液晶表示装置によれば、複数の液
晶表示パネルそれぞれに常光線または異常光線だ
けを入射させることができ、従来は液晶表示パネ
ルの光入射側偏光板に吸収されていた光を他の液
晶表示パネルに入射してこの液晶表示パネルの表
示に使用するようにしているから、光源からの光
の大部分を表示に使用することができる。しか
も、この投影型液晶表示装置によれば、両液晶表
示パネルに入射する光が表示に使用する振動方向
の光線だけであるために、不要光の吸収による液
晶表示パネルの昇温も防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、この考案の第１の実施例を、液晶表示パ
ネルの表示画像を外部のスクリーン面に投影する
投影型液晶表示装置について図面を参照し説明す
る。

第１図において、１は投影型液晶表示装置のケ
ースであり、このケース１の前面には２つの投影
レンズ２ａ，２ｂが横に並べて設けられている。
この投影レンズ２ａ，２ｂは、その光軸が装置の
前方に配置される外部スクリーンＳ面で一致する
ように斜め横向きに設けられている。３ａ，３ｂ
はケース１内の前部側に上記両投影レンズ２ａ，
２ｂにそれぞれ対応させてほぼ垂直に設けられた
透過型のTN型液晶表示パネルである。この液晶
表示パネル３ａ，３ｂは、例えばテレビジヨン画
像等のカラー画像を表示するマトリクス表示パネ
ルとされており、またこの２枚の液晶表示パネル
３ａ，３ｂはいずれも同一の画像を表示するもの
とされている。なお、５は上記２枚の液晶表示パ
ネル３ａ，３ｂに接続されて両液晶表示パネル３
ａ，３ｂを同時に駆動する表示駆動回路基板、５
ａはこの回路基板５に取付けられたLSIチツプで
ある。また、６ａ，６ｂは上記２枚の液晶表示パ
ネル３ａ，３ｂの前方にそれぞれ投影レンズ２
ａ，２ｂの傾き角と同じ傾きをもつて配置された
サーキユラフレネルレンズからなる集光レンズで
あり、両液晶表示パネル３ａ，３ｂの表示画像は
それぞれ集光レンズ４ａ，４ｂによつて投影レン
ズ２ａ，２ｂに集光され、この投影レンズ２ａ，
２ｂにより外部スクリーンＳに拡大投影されてこ
のスクリーンＳ面において重畳されるようになつ
ている。

７はケース１内の後部側に２枚の液晶表示パネ
ル３ａ，３ｂのうちの一方例えば第１の液晶表示
パネル３ａに対向させて設けられた光源であり、
この光源７は、ハロゲンランプまたはキセノンラ
ンプ等の高輝度光源ランプ８と、この光源ランプ
８からの光を第１液晶表示パネル３ａに向けて反
射させるリフレクタ９とからなつている。なお、
上記リフレクタ９は、光源ランプ８からの光をリ
フレクタ光軸と平行な平行光として反射させる放
物面リフレクタとされている。１０は前記光源７
と第１液晶表示パネル３ａとの間に配置された光
分離用偏光ビームスプリツタ、１１はこの偏光ビ
ームスプリツタ１０と第２の液晶表示パネル３ｂ
とに対向させて斜めに配置されたミラーであり、
この偏光ビームスプリツタ１０とミラー１１とに
よつて光源７からの光を２枚の液晶表示パネル３
ａ，３ｂに入射させる光学系が構成されている。
上記光分離用偏光ビームスプリツタ（偏光分離プ
リズムともいう）１０は、光源７からの光を振動
方向の異なる常光線と異常光線とに分離するもの
で、光学軸方向を異にする２つの直角三角形プリ
ズム１０ａ，１０ｂを接合した構造となつてい
る。すなわち、この偏光ビームスプリツタ１０
は、第１のプリズム１０ａに入射した光中の常光
線と異常光線とのうちいずれか一方の光線はその
まま第２のプリズム１０ｂを透過させ、他方の光
線は第２のプリズム１０ｂとの接合面において入
射方向に対し直交する方向に反射させるものであ
り、この実施例では、偏光ビームスプリツタ１０
として、異常光線ｘ（図上紙面に沿つて上下方向
に振動する光）はそのまま透過させてこの光を第
１の液晶表示パネル３ａに入射させ、常光線ｙ
（図上紙面に対して垂直方向に振動する光）はケ
ース１の一側面方向に向けて反射させるものを使
用している。また、上記ミラー１１は、偏光ビー
ムスプリツタ１０により反射された常光線ｙを偏
光ビームスプリツタ１０を透過した異常光線ｘの
光路と平行な方向に向けて反射させてこの光を第
２の液晶表示パネル３ｂに入射させるものであ
る。

一方、上記２枚のTN型液晶表示パネル３ａ，
３ｂのうち、第１の液晶表示パネル３ａは異常光
線を使用して表示を行なうものとされ、第２の液
晶表示パネル３ｂは常光線を使用して表示を行な
うものとされており、またこの両液晶表示パネル
３ａ，３ｂはそれぞれ、その前面側（光出射側）
だけに偏光板４ａ，４ｂを設けたものとされてい
る。このように液晶表示パネル３ａ，３ｂの前面
側だけに偏光板４ａ，４ｂを設けているのは、光
源７からの光が前述した光学系により異常光線ｘ
と常光線ｙとに分離されて、第１の液晶表示パネ
ル３ａには異常光線ｘだけが入射し、第２の液晶
表示パネル３ｂには常光線ｙだけが入射するから
であり、したがつて液晶表示パネル３ａ，３ｂの
裏面側（光入射側）に偏光板を設けておかなくて
も、液晶表示パネル３ａ，３ｂに偏光板を通つた
光と同じ振動方向の光を入射させることができる
から、偏光板は液晶表示パネル３ａ，３ｂの前面
側だけに設けておけばよい。

次に上記のように構成された投影型液晶表示装
置の動作を説明すると、光源７からの光は、まず
光分離用偏光ビームスプリツタ１０により異常光
線ｘと常光線ｙとに分離される。そして、偏光ビ
ームスプリツタ１０を直進透過した異常光線ｘ
は、異常光線を使用して表示を行なう第１の液晶
表示パネル３ａに入射し、この第１の液晶表示パ
ネル３ａを透過した光つまりこの液晶表示パネル
３ａ表示画像は、集光レンズ６ａを介して投影レ
ンズ２ａによりスクリーンＳ面に拡大投影され
る。また、偏光ビームスプリツタ１０により反射
されて異常光線ｘと分離された常光線ｙは、常光
線を使用して表示を行なう第２の液晶表示パネル
３ｂに入射し、この第２の液晶表示パネル３ｂを
透過した光つまりこの液晶表示パネル３ｂ表示画
像は、集光レンズ６ｂを介して投影レンズ２ｂに
よりスクリーンＳ面に拡大投影され、スクリーン
Ｓ面において第１の液晶表示パネル３ａからの投
影画像と重畳する。

すなわち、この投影型液晶表示装置は、光源７
からの光を光分離体により異常光線ｘと常光線ｙ
とに分離して、その一方の光線（異常光線ｘ）を
同一画像を表示する２枚の液晶表示パネル３ａ，
３ｂのうちの第１の液晶表示パネル３ａに入射さ
せ、他方の光線（常光線ｙ）は第２の液晶表示パ
ネル３ｂに入射させるとともに、この２枚の液晶
表示パネル３ａ，３ｂの表示画像を投影レンズ２
ａ，２ｂによりスクリーンＳ面に投影してこの両
方の画像を重畳させた画像をスクリーンＳ面に作
るようにしたものであり、この投影型液晶表示装
置によれば、２枚の液晶表示パネル３ａ，３ｂに
それぞれ異常光線ｘまたは常光線ｙだけを入射さ
せることができるから、上記のように両液晶表示
パネル３ａ，３ｂをそれぞれその入射光線を使用
して表示するものとしておけば、両液晶表示パネ
ル３ａ，３ｂに入射する光を全て表示に使用する
ことができる。そして、この投影型液晶表示装置
においては、従来は液晶表示パネルの裏面側（光
入射側）偏光板によりカツトされていた表示には
不必要な振動方向の光線を液晶表示パネルに入射
させる前に分離し、この分離した光線をもう１つ
の液晶表示パネルに入射させてこの液晶表示パネ
ルでの表示に使用するようにしているから、光線
７からの光を無駄なく利用することができるし、
また、スクリーンＳ面に作られる画像は２枚の液
晶表示パネル３ａ，３ｂの表示画像（同一画像）
を重畳させた画像であるために、スクリーン投影
画像を、２枚の液晶表示パネル３ａ，３ｂを透過
した両方の光が重なつた高輝度の画像とすること
ができる。しかも、この投影型液晶表示装置によ
れば、両液晶表示パネル３ａ，３ｂに入射する光
が表示に使用する振動方向の光線だけであるため
に、従来の投影型液晶表示装置において生じてい
た裏面側偏光板での不要光の吸収による液晶表示
パネルの昇温も防ぐことができる。

なお、上記第１の実施例においては、２枚の液
晶表示パネルのうち第１の液晶表示パネル３ａを
異常光線ｘを使用して表示を行なうものとし、第
２の液晶表示パネル３ｂを常光線ｙを使用して表
示を行なうものとしているが、この両液晶表示パ
ネル３ａ，３ｂは同じ振動方向の光を使用して表
示を行なうものとしてもよく、その場合は、光分
離用偏光ビームスプリツタ１０で分離した異常光
線と常光線のうち、その振動方向のままでは液晶
表示パネルでの表示に使用できない光線の振動方
向をほぼ90°旋光させて、この光を液晶表示パネ
ルでの表示に使用できる振動方向の光線としてい
ずれかの液晶表示パネルに入射させてやればよ
い。第２図はこの考案の第２の実施例を示してい
る。この実施例は、２枚の液晶表示パネル３ａ，
３ｂをいずれも異常光線を使用して表示を行なう
ものとするとともに、光分離用偏光ビームスプリ
ツタ１０で分離した異常光線ｘと常光線ｙのうち
の常光線ｙを、この常光線ｙを第２の液晶表示パ
ネル３ｂに向けて反射させるミラー１１と第２の
液晶表示パネル３ｂとの間に設けた旋光用TN型
液晶パネル１２によつてほぼ90°旋光させ、この
光を異常光線x′として第２の液晶表示パネル３ｂ
に入射させてやるようにしたものであり、その他
の構成は第１の実施例と同じになつている。な
お、上記旋光用TN型液晶パネル１２は、前後一
対の透明板間にネマテイツク液晶をその分子を両
透明板間においてほぼ90度ツイスト配列させて充
填したもので、この旋光用TN型液晶パネル１２
は、表示用の電極および偏光板を備えていないだ
けで、その他の構造は一般のTN型液晶表示パネ
ルと同じである。

また、上記各実施例では、２枚の液晶表示パネ
ル３ａ，３ｂの表示画像を別々の投影レンズ２
ａ，２ｂによりスクリーンＳ面に投影して両方の
画像をスクリーンＳ面で重畳させるようにしてい
るが、上記両液晶表示パネル３ａ，３ｂの表示画
像は、投影レンズへの入射前に重畳させてからス
クリーンＳ面に投影するようにしてもよい。すな
わち、第３図にこの考案の第３の実施例を示して
いる。この実施例は、第１の液晶表示パネル３ａ
の前方に光合成用ビームスプリツタ１３を設ける
とともに、第２の液晶表示パネル３ｂの前方にこ
の第２の液晶表示パネル３ｂを透過した光を上記
光合成用ビームスプリツタ１３に向けて反射させ
るミラー１４を設けることにより、両方の液晶表
示パネル３ａ，３ｂの表示画像を光合成用ビーム
スプリツタ１３で重畳させてから集光レンズ６を
介して投影レンズ２によりスクリーン面に投影す
るようにしたもので、このようにしても両方の液
晶表示パネル３ａ，３ｂの表示画像を重畳させた
画像をスクリーン面に作ることができるし、また
この実施例によれば投影レンズ２および集光レン
ズ６はそれぞれ１つだけですむ。なお、第３図で
は液晶表示パネル３ａ，３ｂに光を入射させる光
学系を前記第２の実施例と同じ構成としている
が、この光学系は第１の実施例と同じ構成として
もよい。また、上記光合成用ビームスプリツタ１
３は、光学軸方向が同一の２つの直角三角形プリ
ズム１３ａ，１３ｂを接合したもので、第１のプ
リズム１３ａに入射した光はそのまま第２のプリ
ズム１３ｂを透過させ、第２のプリズム１３ｂに
入射した光は両プリズム１３ａ，１３ｂの接合面
において入射方向に対し直交する方向に反射させ
るようになつている。

なお、上記各実施例では、光源７からの光を常
光線と異常光線とに分離する光分離体として偏光
ビームスプリツタ１０を使用しているが、この光
分離体は偏光ビームスプリツタに限らないし、第
２の実施例における旋光体（TN型液晶表示パネ
ル１２）および第３の実施例における光合成体
（光合成用ビームスプリツタ１３）も、TN型液
晶表示パネルおよびビームスプリツタに限られる
ものではない。さらに上記各実施例では、液晶表
示パネル３ａ，３ｂの前面側だけに偏光板４ａ，
４ｂを設けているが、液晶表示パネル３ａ，３ｂ
の裏面側にも偏光板があつても、液晶表示パネル
３ａ，３ｂへの入射光は表示に使用される振動方
向の光（異常光線または常光線）だけであるため
に、入射光は裏面側偏光板には吸収されることな
くこの裏面側偏光板を透過するだけであるから、
液晶表示パネル３ａ，３ｂとしてはその両面に偏
光板を備えたものを使用してもよい。また、上記
実施例では、液晶表示パネル３ａ，３ｂの表示画
像を外部スクリーンに投影する投影型液晶表示装
置について説明したが、この考案は、装置の前面
に透過型のスクリーンを設けてこのスクリーン面
に液晶表示パネルの表示画像を投影する投影型液
晶表示装置にも適用できることはもちろんであ
る。

〔考案の効果〕

この考案の投影型液晶表示装置は、画像を表示
する複数の液晶表示パネルと、前記複数の液晶表
示パネルへ光を入射する光源と、前記複数の液晶
表示パネルからの複数の画像光を合成した画像を
スクリーン面に形成する投影手段と、前記光源か
らの光を光分離手段によつて、振動方向の異なる
常光線と異常光線とに分離してその一方の光線を
前記複数の液晶表示パネルの少なくとも１つに入
射させるとともに他方の光線を前記複数の液晶表
示パネルの少なくとも１つに入射させる光学系と
を備えたものであるから、光源からの光を無駄な
く利用してスクリーン面に高輝度の画像を投影す
ることができるとともに、液晶表示パネルの昇温
も防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１の実施例を示す投影型
液晶表示装置の横断平面図、第２図はこの考案の
第２の実施例を示す投影型液晶表示装置の横断平
面図、第３図はこの考案の第３の実施例を示す投
影型液晶表示装置の横断平面図である。 ２，２ａ，２ｂ……投影レンズ、３ａ，３ｂ…
…液晶表示パネル、６，６ａ，６ｂ……集光レン
ズ、７……光源、８……光源ランプ、９……リフ
レクタ、１０……光分離用偏光ビームスプリツ
タ、１１……ミラー、１２……旋光用TN型液晶
表示パネル、１３……光合成用ビームスプリツ
タ、１４……ミラー、ｘ，x′……異常光線、ｙ…
…常光線、Ｓ……スクリーン。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 画像を表示する複数の液晶表示パネルと、前
   記複数の液晶表示パネルへ光を入射する光源
   と、前記複数の液晶表示パネルからの複数の画
   像光を合成した画像をスクリーン面に形成する
   投影手段と、前記光源からの光を光分離手段に
   よつて振動方向の異なる常光線と異常光線とに
   分離してその一方の光線を前記複数の液晶表示
   パネルの少なくとも１つに入射させるとともに
   他方の光線を前記複数の液晶表示パネルの少な
   くとも１つに入射させる光学系とを備えたこと
   を特徴とする投影型液晶表示装置。 (2) 前記複数の液晶表示パネルの１つは常光線を
   使用して表示を行なうものであり、前記複数の
   液晶表示パネルの他の１つは異常光線を使用し
   て表示を行なうものであることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の投影型液晶
   表示装置。 (3) 前記複数の液晶表示パネルのうち２つはいず
   れも同じ振動方向の光を使用して表示を行なう
   ものであり、前記光学系には、前記光分離体に
   より分離された常光線と異常光線のうち片方の
   光線を他の光線と同一の振動方向とするように
   施光させる施光手段が設けられていることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   投影型液晶表示装置。