JPH0637391Y2 - 投写式液晶表示装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は投写式液晶表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のそれぞれに対
して液晶パネルを設け、各液晶パネルを透過した光をダ
イクロイックミラーによって合成して投写する投写型液
晶表示装置が特開昭６０−２９１６号公報に開示されて
いる。

【０００３】

【考案が解決しようとする問題点】上記のものでは、４
５°入射のダイクロイックミラーを２枚用いて、Ｒ，
Ｇ，Ｂを合成しているが、ダイクロイックミラーに入射
される光は全て平行光線になっている。そのため投写レ
ンズ系に入射される光の径が大きくなり、ダイクロイッ
クミラーは大面積が必要となり、また投写レンズ系には
大口径のものを用いなければならず、高価になるととも
に投写レンズ系の収差が大きくなり、スクリーン上で鮮
明な画像が得られないものであった。

【０００４】本考案はダイクロイックミラーを小型化で
き、投写レンズ系の口径を小さくでき、鮮明な画像が得
られる投写式液晶表示装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案は、液晶パネルを
透過した光をレンズによって角度θ（０°＜θ≦５°）
だけ収束させた後にダイクロイックミラーに入射させる
ようにしたものである。

【０００６】

【実施例】図１において、１はハロゲンランプあるいは
キセノンランプ等の光源、２，２はコールドミラー、
３，３は光源からの光を直交する２方向の略平行な光線
に分割するコンデンサレンズ、４，４は防熱フィルタで
ある。５，５は反射ミラー、６はＲ，Ｂの液晶パネル、
７はＧの液晶パネルである。本例では、液晶パネル６，
７として、ポジタイプのＴＮ型液晶を用いており、図２
のように互いに直交する偏光軸を有した２枚の偏光板
８，９を用い、ダイクロイックミラー１０にＰ波偏光の
光が入射されるように構成してある。１１，１１は平行
光線をθ（０°＜θ≦５°）だけ収束させる凸レンズ、
１２は投写レンズ系である。

【０００７】以上の構成において、光源１からの光は直
接あるいはコールドミラー２，２によって反射されてコ
ンデンサレンズ３，３に入射され、平行光線となって生
じる。この平行光線は防熱フィルタ４，４を介して反射
ミラー５，５で反射され液晶パネル６，７に供給され
る。偏光板８，液晶パネル７，偏光板９を透過した光お
よび偏光板８，液晶パネル６，偏光板９を透過した光は
Ｐ波偏光の光となっており、これが凸レンズ１１，１１
によってθだけ収束されてダイクロイックミラー１０に
供給される。このように凸レンズによって平行光線を収
束させることにより、ダイクロイックミラーを小型化で
き、投写レンズ系の口径を小さくすることができしかも
収差を小さくすることができる。

【０００８】但し、θを５°以上にすると、画面に色シ
ェーディングが発生し易くなり、画質を低下させること
になってしまう。

【０００９】さて、ダイクロイックミラー１０はＧ反射
のものを使用しており、液晶パネル７を透過したＧの光
は反射され、液晶パネル６を透過したＲ，Ｂの光は透過
して合成され、投写レンズ系１２によって投写される。

【００１０】本例では、ダイクロイックミラー１０には
Ｐ波偏光された光が入射されるように構成してあるが、
これは以下の理由による。本出願人の実験によると、液
晶パネルにＴＮ（ツイストネマティック）型液晶を用い
た直線偏光の場合には、ダイクロイックミラーに入射さ
れる光の光軸によっては多重反射によるゴースト画像が
発生してしまうとともに色純度の悪い画像になってしま
うことが判明した。つまり、Ｐ波偏光で入射させれば問
題はないのであるが、Ｓ波偏光で入射させると上記欠点
が発生してしまうのである。これは、Ｐ波とＳ波とでは
図３に示すようにガラスの表面反射率が異なることと、
図４のようにダイクロイックミラーの分光特性がＰ波と
Ｓ波とで異なることに起因するものである。

【００１１】図３からわかるように、入射角が４５°近
傍においては、Ｐ波はほとんど反射されないが、Ｓ波で
は反射がみられる。このことは、図５において、ダイク
ロイックミラー１３にＳ波で入射した場合に、不要な波
長の光のうち、多層薄膜１４を透過後ガラスと空気との
境界面で反射された光ｋが大きいことを意味している。
これは透過光ｊにも当てはまり、反射光Ｋとｋおよび透
過光Ｊとｊが、ガラスの板厚をｔとしたとき２ｔだけ横
にずれて投写レンズ系に入射してしまう。投写レンズで
は１０〜１００倍程度に拡大されるため、通常の３ｍｍ
程度の厚さのミラーを用いると、上記のずれが目につ
き、ゴースト画像となって投写されてしまうのである。

【００１２】また図４においては、４５°入射のＧ反射
ダイクロイックミラーの分光特性を示してあり、Ｐ波に
おいては、反射する光の波長の範囲が狭いのに対し、Ｓ
波ではその範囲が広いことがわかる。つまり、Ｓ波を入
射させると、Ｇだけでなく、ＲおよびＢに近い範囲の光
まで反射してしまい、色純度が悪化してしまうのであ
る。

【００１３】そこで本例においては、ダイクロイックミ
ラー１０にはＰ波偏光の光が入射されるように構成して
ある。そのため不要な波長の光の反射はほとんどなく、
しかも第５図における反射光ｊ，ｋもほとんどなくな
る。したがって画面にゴーストが現れることはなくな
り、しかも不要な波長の光の反射がなくなるため色純度
の良好な画像が得られるのである。

【００１４】ところで光源１は熱をもつため、空冷が必
要になるものであるが、本例の構成によれば、図面前方
あるいは後方からファンを回すことによって風が抜け、
効率良く冷却することができるものである。

【００１５】図６は、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した３枚の液晶
パネル１５，１６，１７を用いた例を示してある。同図
において、１８，１９は互いに直交する偏光軸を有した
偏光板、２０，２１はＢ反射のダイクロイックミラー、
２２〜２４は平行光線を５°以内の角度で収束させる凸
レンズである。

【００１６】以上の構成において、ダイクロイックミラ
ー１０および２１にはＰ波偏光の光が入射されるように
構成してある。

【００１７】液晶パネル１５を透過したＲの光は凸レン
ズ２２によって収束されてダイクロイックミラー２１，
１０を透過する。

【００１８】一方、ダイクロイックミラー２０によって
反射されたＢの光は液晶パネル１７を透過し凸レンズ２
３によって収束された後、ダイクロイックミラー２１に
よって反射され、さらにダイクロイックミラー１０を透
過する。

【００１９】またダイクロイックミラー２０を透過した
光は液晶パネル１６を透過し、凸レンズ２４によって収
束された後、反射ミラー５で反射され、さらにダイクロ
イックミラー１０で反射される。

【００２０】このように各液晶パネルを透過した光が合
成されて投写レンズ系１２に供給され、投写される。

【００２１】この例においてもダイクロイックミラー１
０，２１にはＰ波偏光の光が入射されるため、先の実施
例と同様にゴーストを除去できるとともに色純度の良好
な画像を得ることができる。

【００２２】ところで図６の例において、光源としてハ
ロゲンランプを用いた場合に、その配光特性に応じてラ
ンプの向きを調整してある。すなわち同図のようにラン
プのフィラメントの配線方向がＲの液晶パネル１５側に
向くように配置してある。これは以下の理由によるもの
である。

【００２３】ハロゲンランプの放射スペクトル分布は図
７のように、Ｒ，Ｇ，ＢのうちではＲにおいて最も強く
なっている。

【００２４】一方、ハロゲンランプのフィラメントの配
線方向と光強度との関係は図８のように、配線方向に弱
くなっている。

【００２５】そこでＲ，Ｇ，Ｂの光強度のバランスをと
るために、Ｒ側への光強度がＧ，Ｂ側に比べて弱くなる
ように、フィラメントの配線方向がＲの液晶パネル側に
向くように配置したものである。

【００２６】ところで、図１の例あるいは図６の例を２
組用いることによって、立体画像の表示装置を構成する
場合には、図９のように、投写レンズ２５，２６の前
に、各組のＧ反射のダイクロイックミラー１０、１０を
同図示のように設けるようにすればよい。

【００２７】但し、各ダイクロイックミラーに入射され
る光はＰ波のみとするものである。

【００２８】なお本考案は、上記の実施例に限るもので
はなく、液晶パネルとダイクロイックミラーを使用した
投写型の表示装置には全て適用可能である。

【００２９】また偏光板の位置については、液晶パネル
の両面になくてもよく、投写レンズの手前あるいはスク
リーンの前面に配置するようにしても同様の効果を得る
ことができる。

【００３０】また上記の実施例では、ＴＮ型液晶パネル
としてポジタイプのものを用いたが、ネガタイプのもの
を用いてもよい。この場合には、２枚の偏光板として偏
光軸が平行なものを用いるものである。

【００３１】

【考案の効果】本考案によれば、複数の液晶パネルを透
過した光をレンズによって角度θ（０°＜θ≦５°）だ
け収束させたのちダイクロイック合波器によって合成す
るようにしたので、ダイクロイック合波器を小型化でき
るとともに投写レンズ系に入射される光の口径を小さく
できるため、ダイクロイック合波器および投写レンズ系
に安価なものを用いることができ、しかも投写レンズ系
の収差が小さくなり、鮮明な画像を得ることができる。
さらに、収束角度が上記の範囲であるため、液晶パネル
および収束用のレンズを透過した光がダイクロイック合
波器に入射する角度の相違による色シェーディングを抑
えることができ、画質が低下することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示した説明図

【図２】図１の一部を摘出して示した斜視図

【図３】ガラスの表面反射率を示した特性図

【図４】４５°入射のＧ反射ダイクロイックミラーの分
光特性を示した特性図

【図５】ダイクロイックミラーによる反射光を示した説
明図

【図６】他の実施例を示した説明図

【図７】ハロゲンランプの放射スペクトル分布を示した
特性図

【図８】ハロゲンランプの配光特性を示した特性図

【図９】立体画像表示装置を構成する際の投写レンズと
その手前のダイクロイックミラーとを示した説明図

【符号の説明】

６，７ 液晶パネル １０ ダイクロイックミラー １１ 凸レンズ １３，１４，１５ 液晶パネル ２２〜２４ 凸レンズ １９ ダイクロイックミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 高橋 智明 東京都墨田区太平四丁目１番１号 株式会 社精工舎内 (56)参考文献 特開 昭61−102892（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−179723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−145510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−65200（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−26928（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に平行な平行光を発生する光源部
   と、この光源部からの平行光を入射される複数の液晶パ
   ネルと、この各液晶パネルを透過した平行光を角度θ
   （０°＜θ≦５°）だけ収束させるレンズと、このレン
   ズによって収束された光を合成するためのダイクロイッ
   ク合波器とを有したことを特徴とする投写式液晶表示装
   置。