JPH0651302A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射型の空間光変調素子を用いて高輝度化を
図った表示装置を提供することにある。 【構成】 反射型の空間光変調素子ＳＬＭを用いて画像
をスクリ−ンＳ上に表示させる装置において、二つの偏
光ビームスプリッタＰＢＳ，ＰＢＳｉを設け、これらの
それぞれに形成される反射・透過膜面ＰＢＳ-1，ＰＢＳ
ｉ-1の配置関係を、互いに入射する偏光々が逆転する関
係となるように配置して、明るい画像を得るために光源
ＬＳを大きくして非平行光が増加した場合にも、読み出
し光への不要光の混入を抑え、高輝度で、高コントラス
トな画像を得るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は投射型表示装置、リヤプ
ロジェクタ、オーバーヘッドプロジェクタ等の表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像信号における各画素信号によって強
度変調された状態の光束を水平方向及び垂直方向に走査
し、その光束を投影光学系によりスクリーンに投影し
て、２次元的な画像の表示を行なうようにした表示装置
は従来から知られているが、従来技術では、時系列的な
信号を用いて高輝度で高解像度の光学的な２次元画像、
例えば縦横にそれぞれ４０００個の画素が配列されてい
るような高精細度の２次元画像を実時間に近い状態で形
成させることが要求されても、それを実現できるような
信号変換素子がなかったので、そのような要求を満足さ
せることはできなかった。

【０００３】本出願人会社では前記した問題点が良好に
解決でき、高輝度で、かつ、高精細度の画像の表示を極
めて容易に行なうことができるような表示装置として、
例えば、特開平３−１９６１２１号公報によって開示さ
れているような表示装置、すなわち、光源から放射され
た断面形状が直線状の光束を、画素毎に設けてある多数
の反射部材を画素情報によって変位させうるような構成
を備えている光変調部に入射させ、光変調部においてそ
れに入射された断面形状が直線状の光束における直線方
向について画素毎に強度変調された断面形状が直線状の
光束として出射させ、前記した光変調部から出射された
光束を光偏向装置により、光束を所定の周期で水平方向
に偏向して投影レンズに入射させ、投影レンズによりス
クリーンに投影してスクリーン上に２次元画像を映出す
るようにした装置を提案したが、前記した既提案の装置
では、それの光変調部で行なわれる画素情報による光の
強度変調動作が遅いことが問題になった。

【０００４】それで、本出願人会社では先に、Ｎ個の画
素と対応するＮ個の発光素子（例えば発光ダイオード）
が直線的に配列されている発光素子アレイにおけるＮ個
の発光素子に、予め定められた期間にわたってそれぞれ
の発光素子と対応する画素の情報を供給して、前記した
発光素子アレイにおけるＮ個の発光素子を前記の期間に
わたって同時に発光させ、前記の発光素子アレイの各発
光素子から放射された光の整列方向と直交する方向に前
記した各発光素子から放射された光を同時に偏向させる
ようにし、前記の偏向された光が２つの電極間に少なく
とも光導電層部材と光変調材層部材とを含んで構成され
ている空間光変調素子における光導電層に結像させ、空
間光変調素子に読出し光を与えて空間光変調素子から読
出した画像情報をスクリーンに映出させるようにした表
示装置を提案した。

【０００５】ところで、前記のように空間光変調素子を
含んで構成されている表示装置において、構成部材とし
て用いられている空間光変調素子が反射型の空間光変調
素子の場合には、空間光変調素子から画像情報を読出す
ために空間光変調素子に入射される画像情報の読出し光
と、前記した読出し光の入射によって空間光変調素子か
ら出射された画像情報を含んでいる状態の読出し光とを
良好に分離することが必要とされる。

【０００６】それで、従来、例えば読出し光を空間光変
調素子の面に直交しない方向から入射させるようにし
て、空間光変調素子から出射される読出し光と空間光変
調素子に入射される読出し光との分離が良好に行なわれ
るようにすることも提案されたが、前記のように空間光
変調素子の面に斜交する方向から読出し光を入射させる
ようにした場合には、スクリーンに歪の無い画像を投影
させるための複雑な光学系が必要とされるという問題点
があるために、読出し光をビームスプリッタを介して空
間光変調素子の面に直交する方向から入，出射させるよ
うにすることが行なわれて来ている。そして、前記のビ
ームスプリッタとしては、一般に半透明鏡や偏光ビーム
スプリッタが使用されることが多いが、ビームスプリッ
タとして半透明鏡が使用された場合に生じる光量損失が
問題になる場合には、ビームスプリッタとして偏光ビー
ムスプリッタが使用される。

【０００７】ところで、表示装置によって明るい画像を
表示させるのには、大きな光量の読出し光が放射できる
光源を用いなければならないことは当然であるが、前記
した大きな光量の光を放射できる光源は点光源としては
構成できず、必然的に有限の大きさを示す構成態様の光
源となるから、その光源から放射される光は非平行光と
なる。

【０００８】一方、偏光ビームスプリッタに対して不定
偏光々が入射された場合に、その不定偏光々が平行光の
場合には、偏光ビームスプリッタからは等量のＳ偏光々
とＰ偏光々とが出力されるが、偏光ビームスプリッタに
対して入射した不定偏光々が非平行光の場合に、偏光ビ
ームスプリッタから出力されるＳ偏光々の光量とＰ偏光
々の光量とは異なるものになるために、表示画像のコン
トラスト比が低下することが起こる。

【０００９】本出願人会社は、これを解決すべく特願平
３−２８５７１７号（平成３年１０月４日出願）の表示
装置を提案した。図２は、その表示装置の概略ブロック
図である。この表示装置においてＳＬＭは２つの電極間
に少なくとも光導電層部材と光変調材層部材とを含んで
構成されている反射型の空間光変調素子、ＰＢＳは偏光
ビームスプリッタ、ＬＳは不定偏光々を放射する読出し
光の光源、Ｌｐは投影レンズ、Ｓはスクリーンである。
ＰＬｏは偏光板、ＰＢＳｉは偏光ビームスプリッタであ
る。反射型の空間光変調素子ＳＬＭは例えば透明基板Ｂ
Ｐ１と透明電極Ｅt1と光導電層部材ＰＣＬと誘電体ミラ
ーＤＭＬと光変調材層部材ＰＭＬと透明電極Ｅt2と透明
基板ＢＰ２とを積層して構成されている。

【００１０】前記した反射型の空間光変調素子ＳＬＭに
おいて、透明電極Ｅt1，Ｅt2は透明導電物質の薄膜で構
成されており、また光導電層部材ＰＣＬは使用される光
の波長域において光導電性を示す物質、例えば水素化ア
モルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ−Ｈ）が使用されてお
り、また、誘電体ミラーＤＭＬとしては所定の波長帯の
光を反射させうるように多層膜として構成された周知形
態のものが使用でき、さらにまた、光変調材層部材ＰＭ
Ｌとしては例えば電界制御型複屈折効果を有する誘電異
方性が負であるようなネマティック液晶を垂直配向とし
て用いて構成させた光変調材層部材が用いられている。
Ｅは透明電極Ｅt1，Ｅt2間に所定の電圧を印加するため
の電源である。

【００１１】透明電極Ｅt1，Ｅt2間に電源Ｅから所定の
電圧が供給されている反射型の空間光変調素子ＳＬＭに
おける透明基板ＢＰ１側から、画像情報によって強度変
調されている書込み光ＷＬが入射して、反射型の空間光
変調素子ＳＬＭにおける光導電層部材ＰＣＬに集光され
ると、前記した書込み光ＷＬが集光された部分の光導電
層部材ＰＣＬの電気抵抗値が、照射された光量に応じて
高感度に変化して、光導電層部材ＰＣＬと誘電体ミラー
ＤＭＬとの境界には前記した表示の対象にされている画
像情報で強度変調されている書込み光ＷＬによる照射光
量と対応している電荷像が良好に形成されて、それによ
り反射型の空間光変調素子ＳＬＭの光変調材層部材ＰＭ
Ｌには光導電層ＰＣＬと誘電体ミラーＤＭＬとの境界に
形成された電荷像による電界が印加されることになる。

【００１２】不定偏光々を放射する読出し光の非点光源
ＬＳから放射された非平行光状態の不定偏光々を偏光ビ
ームスプリッタＰＢＳｉに与えて、偏光ビームスプリッ
タＰＢＳｉにより不要なＰ偏光々を除去し、偏光ビーム
スプリッタＰＢＳｉから出射されたＳ偏光々だけを偏光
ビームスプリッタＰＢＳに入射させているが、既述のよ
うに偏光ビームスプリッタではそれに非平行の状態の不
定偏光々が入射された場合には、Ｓ偏光々だけが反射さ
れるのではなく幾分かのＰ偏光々も反射するとともに、
Ｐ偏光々だけが透過するのではなく、幾分かのＳ偏光々
も透過するから、偏光ビームスプリッタＰＢＳｉからは
必要なＳ偏光々だけでなく、不要なＰ偏光々も偏光ビー
ムスプリッタＰＢＳに入射される。

【００１３】前記のようにＳ偏光々と僅かな不要なＰ偏
光々とが入射された偏光ビームスプリッタＰＢＳでは、
そのＳ偏光々と僅かなＰ偏光々とを反射して反射型の空
間光変調素子ＳＬＭに入射させる。この空間光変調素子
ＳＬＭでは、これらの偏光々の偏光面が変化して必要な
Ｐ偏光々と不要なＳ偏光々として、再び偏光ビームスプ
リッタＰＢＳに出射する。そして、この偏光ビームスプ
リッタＰＢＳから出射されるＰ偏光々と、ここにおい
て、まだ反射しきれない不要なＳ偏光々とを次段の偏光
子ＰＬo に入射して、ここで、不要なＳ偏光々を除去
し、投影レンズＬpを通じて画像をスクリ−ンＳ上に表
示させる構成としているものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記の図２に示した表
示装置においては、明るい表示画像を映出させるために
大光量の非平行光の光源を使用する場合には、従来の装
置に比べて、改善されたコントラスト比の高い良好な画
像が得られるものである。ところが、更に、大画面化に
備えて一層の明るい画像を得ようとする場合には、読み
出しのための光源ＬＳを更に大きくして大光量を得るよ
うにしなければならなず、これに伴って光源ＬＳからは
今まで以上に非平行光が発射されることになり、必然的
に偏光ビームスプリッタＰＢＳ，ＰＢＳｉにとっての不
用光も増加することになる。このため、前記図２に示し
たような表示装置では不用光を除去しきれず、コントラ
スト比の劣化を招くことが懸念されるものであった。そ
こで、本発明は、この点を鑑みて成されたものであり、
高輝度化を図るために読み出し光の光源を大きくした場
合にも、コントラスト比の劣化を招くことのないような
表示装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するために以下の１）及び２）より成る表示装置を
提供しようというものである。即ち、 １）２つの電極間に少なくとも光導電層部材と光変調材
層部材とを含んで構成されている反射型の空間光変調素
子と、読出し光の光源から前記空間光変調素子に入射さ
せる読出し光と前記空間光変調素子から画像情報を含ん
で出射される読出し光とを分離し、これに形成される反
射・透過膜面により前記画像情報を含んで出射される読
出し光のＳ偏光々を反射し、Ｐ偏光々を透過するための
第１の偏光ビームスプリッタとを少なくとも具備し、こ
の第１の偏光ビームスプリッタから透過される前記Ｐ偏
光々を投影レンズを介してスクリ−ン上に画像表示させ
る表示装置において、前記光源と前記第１の偏光ビーム
スプリッタとの光路中に、前記光源からの読み出し光の
Ｓ偏光々を反射し、Ｐ偏光々を透過するための反射・透
過膜面が形成された第２の偏光ビームスプリッタを設
け、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第２の偏光
ビームスプリッタとの配置を、前記第２の偏光ビームス
プリッタの反射・透過膜面から透過されるＰ偏光々が前
記第１の偏光ビームスプリッタの反射・透過膜面に対し
てＳ偏光々として入射し、このＳ偏光々が前記空間光変
調素子が設けられる方向に反射される角度位置に配置し
たことを特徴とする表示装置。

【００１６】２）請求項１記載の表示装置において、第
１の偏光ビームスプリッタの透過側に、ここから透過さ
れるＰ偏光々に含まれるＳ偏光々を除去するためのフィ
ルタ手段を設けたことを特徴とする表示装置。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき、図面を使用
して詳細に説明する。まず、本発明の原理につき説明す
る。前述の図２において、偏光ビームスプリッタＰＢＳ
ｉの反射・透過膜面ＰＢＳｉ−１に対する光源ＬＳから
の入射光に着目する。この反射・透過膜面ＰＢＳｉ−１
は、その傾斜角度が略４５度としてこの反射・透過膜面
にとってのＰ偏光々を透過し、Ｓ偏光々を反射させるよ
うに形成されているものである。ところが既述したよう
に、光源ＬＳからは非平行光が入射され、透過側にとっ
てはＰ偏光々のみを透過するように設計してあるもの
の、多少のＳ偏光々も透過してしまう。また一方、反射
側にとってはＳ偏光々のみを反射するように設計してあ
るものの、多少のＰ偏光々も反射してしまう。

【００１８】そこで、透過側及び反射側において、前記
の予定外の偏光々（不用光）の混入の仕方について本出
願人が検証した結果、透過側の方が反射側に比べ、不用
光の混入が少ないことが分かった。本発明は、このこと
に着目し、従来装置においては偏光ビームスプリッタＰ
ＢＳｉから偏光ビームスプリッタＰＢＳに至る偏光々
を、偏光ビームスプリッタＰＢＳｉからの反射光を利用
するようにしていたが、これを透過光を利用するように
偏光ビームスプリッタＰＢＳｉと偏光ビームスプリッタ
ＰＢＳとの配置関係を工夫したものである。

【００１９】図１は、この原理に基づいて成された表示
装置の概略構成図である。同図において、ＳＬＭは、電
極間に少なくとも光導電層部材と光変調材層部材とを含
んで構成されている反射型の空間光変調素子、ＰＢＳ，
ＰＢＳｉはそれぞれ第１及び第２の偏光ビームスプリッ
タ、ＬＳは読み出し光の光源、Ｌｐは投影レンズ、Ｓは
スクリ−ン、ＰＬｏは偏光板（フィルタ手段）である。
この表示装置に使用される反射型の空間光変調素子ＳＬ
Ｍは、例えば透明基板ＢＰ1 と２つの透明電極Ｅt1と光
導電層部材ＰＣＬと誘電体ミラーＤＭＬと光変調材層部
材ＰＭＬと透明電極Ｅt2と透明基板ＢＰ2 とを積層して
構成されているが、透明電極Ｅt1，Ｅt2は透明導電物質
の薄膜で構成され、また光導電層部材ＰＣＬは使用され
る光の波長域において光導電性を示す物質、例えば水素
化アモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ−Ｈ）が使用され
ている。前記した誘電体ミラーＤＭＬとしては所定の波
長帯の光を反射させうるように多層膜として構成された
周知形態のものが使用でき、また、光変調材層部材ＰＭ
Ｌとしては例えば電界制御型複屈折効果を有する誘電異
方性が負であるようなネマティック液晶を垂直配向とし
て用いて構成させた光変調材層部材が用いられている。
Ｅは透明電極Ｅt1，Ｅt2間に所定の電圧を印加するため
の電源である。

【００２０】透明電極Ｅt1，Ｅt2間に電源Ｅから所定の
電圧が供給されている反射型の空間光変調素子ＳＬＭに
おける透明基板ＢＰ１側から、画像情報によって強度変
調されている書込み光ＷＬが入射して、反射型の空間光
変調素子ＳＬＭにおける光導電層部材ＰＣＬに集光され
ると、前記した書込み光ＷＬが集光された部分の光導電
層部材ＰＣＬの電気抵抗値が、照射された光量に応じて
高感度に変化して、光導電層部材ＰＣＬと誘電体ミラー
ＤＭＬとの境界には前記した表示の対象にされている画
像情報で強度変調されている書込み光ＷＬによる照射光
量と対応している電荷像が良好に形成されて、それによ
り反射型の空間光変調素子ＳＬＭの光変調材層部材ＰＭ
Ｌには光導電層ＰＣＬと誘電体ミラーＤＭＬとの境界に
形成された電荷像による電界が印加されることになる。

【００２１】不定偏光々を放射する読出し光の非点光源
ＬＳから放射された非平行光状態の不定偏光々ＲＬが、
偏光ビームスプリッタＰＢＳｉに入射される。この不定
偏光々ＲＬは進行方向に対して電界の振動方向が縦方向
の振動光ＲＬ-1と横方向の振動光ＲＬ-2との合成光であ
り、反射・透過膜面ＰＢＳｉ-1に対してＰ偏光々の関係
となる振動光ＲＬ-1が透過され、Ｓ偏光々の関係となる
振動光ＲＬ-2が不用光として上方に反射される。この場
合、本来ならば反射・透過膜面ＰＢＳｉ-1においては、
この面に対してのＰ偏光々である振動光ＲＬ-1のみを透
過したいところであるが、不用光である振動光（ＲＬ-
2）（以下、光路中の不用光を分かりやすくするために
カッコ書きで示す。）も透過してしまうが、反射光を利
用する場合に比べて、不用光の混入が少ない。即ち、不
用光（ＲＬ-2）は、この反射・透過膜面ＰＢＳｉ-1から
反射される振動光ＲＬ-2に混入される振動光ＲＬ-1より
も少ない比率になっている。

【００２２】前記偏光ビームスプリッタＰＢＳｉから出
射された振動光ＲＬ-1と不用光（ＲＬ-2）とは、次段の
偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射される。この時、振
動光ＲＬ-1は反射・透過膜面ＰＢＳ-1に対してＳ偏光々
として入射する関係となっており、空間光変調素子ＳＬ
Ｍの方向に反射される。一方、不用光（ＲＬ-2）はＰ偏
光々の関係となっており、その殆どがここより透過され
るが、僅かに透過しきれない不用光（ＲＬ-2）が空間光
変調素子ＳＬＭの方向に反射される。この僅かに透過し
きれない不用光（ＲＬ-2）は、この時点において従来の
装置に比べ、著しく減衰されたものとなっている。前記
反射・透過膜面ＰＢＳｉ-1と前記反射・透過膜面ＰＢＳ
-1との対向面は、互いに入射する偏光々が逆転する角度
位置となっており、この点が本発明の特徴となってい
る。

【００２３】偏光ビームスプリッタＰＢＳから出射され
た振動光ＲＬ-1と不用光（ＲＬ-2）とからなる読み出し
光は、空間光変調素子ＳＬＭの読み出し側の透明基板Ｂ
Ｐ2から入射し、透明電極Ｅｔ2 及び光変調材層部材Ｐ
ＭＬを順次介して誘電体ミラ−ＤＭＬに達し、そこで反
射した読み出し光は、この逆の経路を経て、画像情報と
対応して偏光面が変化している状態の読み出し光として
出射する。従って、この空間光変調素子ＳＬＭからは、
前記往路の場合とは逆に振動光ＲＬ-1が前記偏光ビーム
スプリッタＰＢＳの反射・透過膜面ＰＢＳ-1に対してＰ
偏光々の関係となる読み出し光として射出され、不用光
（ＲＬ-2）がＳ偏光々の関係となって射出される。これ
の内、振動光ＲＬ-1は、反射・透過膜面ＰＢＳ-1より透
過され、不用光（ＲＬ-2）の殆どが反射される。

【００２４】更に、この偏光ビームスプリッタＰＢＳか
ら透過された振動光ＲＬ-1と、ここで、反射しきれなか
った極僅かの不用光（ＲＬ-2）は次段の偏光板ＰＬｏ
（フィルタ手段）に入射され、そこで、不用光（ＲＬ-
2）が除去されて、投影レンズＬｐを介してコントラス
ト比の劣化のない画像がスクリ−ンＳ上に表示される。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の表示装置によれば、表示
画面を明るくするために読み出しのための光源を大きく
して不定偏光が増加する場合にも、画像表示のための読
み出し光に不要光の混入を極力減少させることがで、高
コントラストの画像を提供できる。請求項２記載の表示
装置によれば、前記請求項１記載の表示装置の効果に加
えて、更に一層の不要光の混入を抑えることができ、高
コントラストの画像を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の一実施例を示した概略構成
図である。

【図２】従来の表示装置の概略構成図である。

【符号の説明】

ＳＬＭ 反射型の空間光変調素子 ＰＢＳ 偏光ビ−ムスピリッタ（第１の偏光ビ−ムス
ピリッタ） ＰＢＳｉ 偏光ビ−ムスピリッタ（第２の偏光ビ−ム
スピリッタ） ＰＢＳ-1，ＰＢＳｉ-1 反射・透過膜面 ＬＳ 光源 Ｌｐ 投影レンズ ＰＬｏ 偏光板（フィルタ手段） Ｓ スクリ−ン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 竜作 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの電極間に少なくとも光導電層部材
   と光変調材層部材とを含んで構成されている反射型の空
   間光変調素子と、読出し光の光源から前記空間光変調素
   子に入射させる読出し光と前記空間光変調素子から画像
   情報を含んで出射される読出し光とを分離し、これに形
   成される反射・透過膜面により前記画像情報を含んで出
   射される読出し光のＳ偏光々を反射し、Ｐ偏光々を透過
   するための第１の偏光ビームスプリッタとを少なくとも
   具備し、前記第１の偏光ビームスプリッタから透過され
   る前記Ｐ偏光々を投影レンズを介してスクリ−ン上に画
   像表示させる表示装置において、 前記光源と前記第１の偏光ビームスプリッタとの光路中
   に、前記光源からの読み出し光のＳ偏光々を反射し、Ｐ
   偏光々を透過するための反射・透過膜面が形成された第
   ２の偏光ビームスプリッタを設け、 前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第２の偏光ビー
   ムスプリッタとの配置を、前記第２の偏光ビームスプリ
   ッタの反射・透過膜面から透過されるＰ偏光々が前記第
   １の偏光ビームスプリッタの反射・透過膜面に対してＳ
   偏光々として入射し、このＳ偏光々が前記空間光変調素
   子が設けられる方向に反射される角度位置に配置したこ
   とを特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の表示装置において、第１
   の偏光ビームスプリッタの透過側に、ここから透過され
   るＰ偏光々に含まれるＳ偏光々を除去するためのフィル
   タ手段を設けたことを特徴とする表示装置。