JPH0695060A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 投写型表示装置に関し、半波長板を使用する
ことなく、色分離用分光光学部材から出射する直線偏光
をライトバルブに対して回転することができ、あるい
は、ライトバルブから出射する直線偏光を回転して色合
成用光学部材に入射することができるようにすることを
目的とする。 【構成】 光源１０と、該光源の光を分光する分光光学
部材１２、１４、１６と、分光された光を空間変調する
ライトバルブ１８、２０、２２と、空間変調された光を
表示する表示部とを備え、該ライトバルブ１８、２０、
２２が表示の水平線を有するとともに該表示の水平線に
対して斜めの振動方向の直線偏光を受けるように形成さ
れ（７２）、かつ、該光源と該分光光学部材と該ライト
バルブとが、該分光光学部材での入射面３４と該ライト
バルブの受ける直線偏光の振動方向とが平行または直交
するように配置されている構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はライトバルブにより画像
変調した光をスクリーンに表示する投写型表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ライトバルブとして液晶パネルを
使用した投写型表示装置が開発されている。液晶パネル
はツイストネマチック型液晶を使用したものが多く、液
晶を挟持した一対の透明基板にはそれぞれ配向膜が設け
られ、これらの配向膜は互いに直交方向にラビングされ
る。さらに、液晶パネルの光入射側には偏光子が配置さ
れ、液晶パネルの光出射側には検光子が配置される。

【０００３】カラー表示の投写型表示装置では、図４に
示されるように、光源５０の光を色分離用ダイクロイッ
クミラー５２、５４、５６により分光し、分光された光
を複数の液晶パネルからなるライトバルブ５８、６０、
６２で空間変調し、空間変調された各色の画像光をそれ
ぞれの投写レンズ６４、６６、６８によりスクリーン７
０に投射し、このスクリーン上で各色を合成して表示す
るようになっている。あるいは、投写レンズが１個の場
合には、複数の液晶パネルで空間変調された各色の画像
光を色合成用のダイクロイックミラーで合成し、合成さ
れた光を投写レンズによりスクリーンに投射し、表示す
るようになっている。

【０００４】スクリーン７０は横長のほぼ矩形形状に形
成されることが多く、従ってライトバルブ５８、６０、
６２も横長のほぼ矩形形状に形成され、スクリーン７０
に対応して配置される。３個のライトバルブ５８、６
０、６２は横方向に並べて配置される。液晶を使用した
投写型表示装置には、液晶の配向方向に従って視角特性
があらわれることが知られている。図４に示されるよう
に、３個のライトバルブ５８、６０、６２が横方向に並
べて配置される場合には、各ライトバルブ５８、６０、
６２の配向膜のラビングを図５に示されるように行う
と、スクリーン７０上での混色の色ムラが最も小さくな
ることが分かっている。

【０００５】図５においては、液晶を挟持した一対の基
板のうち、例えば光入射側の基板の配向膜のラビング方
向が破線の矢印７２で示されており、光出射側の基板の
配向膜のラビング方向が実線の矢印７４で示されてい
る。矢印７２、７４で示されたラビング方向はともに、
液晶パネルの長辺及び短辺に対して４５度の角度になっ
ている。液晶パネルの両側の偏光子及び検光子の透過軸
は、これらのラビング方向と一致するように配置され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ダイクロイックミラー
５２、５４、５６は、ライトバルブ５８、６０、６２に
対して４５度の角度で配置され、特定の波長帯域の光を
反射させて関連するライトバルブ５８、６０、６２へ向
かわせ、残りの波長帯域の光を透過させて次のダイクロ
イックミラーへ向かわせる。ダイクロイックミラー５
２、５４、５６の設計においては、Ｐ偏光あるいはＳ偏
光のいずれかを主にして設計する。例えば、ダイクロイ
ックミラー５２はＰ偏光の特定の波長帯域の光を反射さ
せ、残りの波長帯域の光を透過させるように設計する。
Ｐ偏光は振動方向が入射面と平行なものであり、Ｓ偏光
は振動方向が入射面と直交するものである。

【０００７】そこで、ダイクロイックミラー５２で反射
したＰ偏光の振動方向が、ライトバルブ５８の偏光子の
透過軸及び配向膜のラビング方向と一致していると、色
の純度がよくなり、かつ光量を高く維持できる等、好都
合である。しかし、従来は、ダイクロイックミラー５
２、５４、５６と、ライトバルブ５８、６０、６２と、
投写レンズ６４、６６、６８とは同一水平平面内にあっ
た。このため、ダイクロイックミラー５２での入射面は
該水平平面内にあり、ダイクロイックミラー５２で反射
したＰ偏光の振動方向は、ライトバルブ５８の水平な長
辺と平行になる。つまり、図５では、上辺７３と平行に
なる。Ｓ偏光を利用した場合には、ライトバルブ５８の
垂直な短辺と平行になる。いずれの場合にも、図５の斜
めのラビング方向７２、７４とは一致、あるいは平行に
はならない。

【０００８】そこで、従来技術として、ダイクロイック
ミラー５２とライトバルブ５８との間に半波長板を挿入
し、ダイクロイックミラー５２で反射したＰ偏光または
Ｓ偏光を４５度回転させてライトバルブ５８へ入射させ
る提案がある。しかし、半波長板を挿入した場合、偏光
が乱れて透過光量が少なくなるという問題点があった。

【０００９】さらに、色合成用のダイクロイックミラー
を含む構成の場合にも、ライトバルブ５８のラビング方
向及び検光子の透過軸が斜めになっていると、ライトバ
ルブ５８の出射偏光が色合成用のダイクロイックミラー
に入射し、余計に反射して光量のロスとなったり、多重
反射してゴーストの原因となったりする。その対策とし
て半波長板を挿入することが考えられるが、この場合に
は解像度の低下を招くという問題点があった。

【００１０】本発明の目的は、半波長板を使用すること
なく、色分離用分光光学部材から出射する直線偏光をラ
イトバルブに対して回転することができ、あるいは、ラ
イトバルブから出射する直線偏光を回転して色合成用光
学部材に入射することができるようにした投写型表示装
置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による投写型表示
装置は、光源１０と、該光源の光を分光する分光光学部
材１２、１４、１６と、分光された光を空間変調するラ
イトバルブ１８、２０、２２と、空間変調された光を表
示する表示部とを備え、該ライトバルブ１８、２０、２
２が表示の水平線を有するとともに該表示の水平線に対
して斜めの振動方向の直線偏光を受けるように形成され
（７２）、かつ、該光源と該分光光学部材と該ライトバ
ルブとが、該分光光学部材での入射面３４と該ライトバ
ルブの受ける直線偏光の振動方向とが平行または直交す
るように配置されていることを特徴とする。また、本発
明による投写型表示装置は、光源１０と、該光源の光を
空間変調する複数のライトバルブ１８、２０、２２と、
空間変調された複数の光を合成する合成光学部材４０、
４２と、該合成光学部材を通った光を表示する表示部と
を備え、該ライトバルブが表示の水平線を有するととも
に該表示の水平線に対して斜めの振動方向の直線偏光を
出射するように構成され、かつ、該ライトバルブと該合
成光学部材とが、該ライトバルブの出射直線偏光の振動
方向と該合成光学部材での入射面とが平行または直交す
るように配置されていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記した構成においては、光源と分光光学部材
とがライトバルブに対して回転した構成となっており、
分光光学部材での入射面と該ライトバルブの受ける直線
偏光の振動方向とが平行または直交するように配置され
る。この場合、ライトバルブの受ける直線偏光の振動方
向は斜めになっている。また、もう一つの構成において
は、ライトバルブと合成光学部材とが、ライトバルブの
出射直線偏光の振動方向と合成光学部材での入射面とが
平行または直交するように配置されている。この場合に
も、ライトバルブが斜めの振動方向の直線偏光を出射す
るように配置されている。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す図である。
投写型表示装置は、光源１０と、色分離用ダイクロイッ
クミラー１２、１４、１６と、３個のライトバルブ１
８、２０、２２と、３個の投写レンズ２４、２６、２８
と、スクリーン（図４参照）とからなる。色分離用ダイ
クロイックミラー１２、１４、１６は、ツイストネマチ
ック型液晶を一対の透明な基板（図示せず）に封入した
液晶パネルと、液晶パネルの両側の偏光子及び検光子か
らなる。

【００１４】これらの基板は横長のほぼ矩形状の形状を
しており、各基板の内面には電極及び配向膜が設けられ
る。図５に示されるように、例えば光入射側の基板の配
向膜は破線の矢印７２で示される方向にラビングされ、
光出射側の基板の配向膜は実線の矢印７４で示される方
向にラビングされる。矢印７２、７４で示されたラビン
グ方向はともに、液晶パネルの長辺及び短辺に対して４
５度の角度になっている。液晶パネルの両側の偏光子及
び検光子の透過軸は、これらのラビング方向と一致する
ように配置される。

【００１５】図１では、光入射側の基板の配向膜のラビ
ング方向が矢印７２で示されている。光出射側の基板の
配向膜のラビング方向はこれと垂直になる。つまり、ラ
イトバルブ１８、２０、２２は自己の中心水平線に対し
て斜めの振動方向の直線偏光を受けるように形成されて
いる。

【００１６】ダイクロイックミラー１２は例えば緑
（Ｇ）色の光の成分をライトバルブ１８に向かって反射
させ、残りの光の成分を透過させる。ダイクロイックミ
ラー１４は赤（Ｒ）色の光の成分をライトバルブ２０に
向かって反射させ、残りの光の成分を透過させる。ダイ
クロイックミラー１６は青（Ｂ）色の光の成分をライト
バルブ２２に向かって反射させる。ただし、この色分離
用ダイクロイックミラーの配置を変えることもできる。
投写レンズ２４、２６、２８は図４のものと同様にスク
リーン上に画像を表示する。

【００１７】図１及び図２に示されるように、ダイクロ
イックミラー１２、１４、１６と、ライトバルブ１８、
２０、２２（及び投写レンズ２４、２６、２８）とは同
一平面内にあるが、この平面は水平平面に対して傾斜し
ている。つまり、図２に示されるように、ライトバルブ
１８、２０、２２は同一垂直平面内で左上がりの配置に
なっている。ダイクロイックミラー１２、１４、１６も
関連するライトバルブ１８、２０、２２に対応して同様
に左上がりの配置になっている。

【００１８】さらに、ダイクロイックミラー１２、１
４、１６は関連するライトバルブ１８、２０、２２に対
して図４に示されるように４５度の角度で配置されると
ともに、この４５度の角度を維持した状態で、各ライト
バルブ１８、２０、２２の光軸を中心にしてさらに４５
度回転される。光源１０から各ダイクロイックミラー１
２、１４、１６を通って入射光軸３０が一直線に延び、
各ダイクロイックミラー１２、１４、１６からの反射光
軸３２が各ライトバルブ１８、２０、２２へ向かって延
びる。ダイクロイックミラー１２、１４、１６の入射面
３４は、入射光軸３０と反射光軸３２（あるいは屈折光
軸）とを含む平面である。

【００１９】この結果、本発明では、ダイクロイックミ
ラー１２、１４、１６の入射面３４と、ライトバルブ１
８、２０、２２の受ける直線偏光の振動方向（偏光子の
透過軸の方向及び基板の配向膜のラビング方向）とが平
行または直交するように配置される。従って、本発明で
は、ダイクロイックミラー１２、１４、１６で反射した
特定の帯域のＰ偏光（またはＳ偏光）がほとんどそのま
ま偏光子を透過してライトバルブ１８、２０、２２で利
用され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色純度が高く、かつ輝度が高くな
る。

【００２０】図３は本発明の第２実施例を示す図であ
る。この例では、投射レンズ２４が１個であり、その代
わりに色合成用のダイクロイックミラー４０、４２が設
けられる。投写型表示装置は、光源１０と、色分離用ダ
イクロイックミラー１２、１４と、全反射ミラー３６、
３８と、３個のライトバルブ１８、２０、２２と、色合
成用のダイクロイックミラー４０、４２と、投写レンズ
２４と、スクリーン（図４参照）とからなる。図１のラ
イトバルブ１８、２０、２２は３個並べて配置されてい
たのに対して、図３のライトバルブ１８、２０はその出
射光が色合成用のダイクロイックミラー４０において透
過及び反射するように配置され、ライトバルブ２２は全
反射ミラー３６で反射して色合成用のダイクロイックミ
ラー４２を透過するように配置される。色合成用のダイ
クロイックミラー４０からきた光は色合成用のダイクロ
イックミラー４２で反射し、こうして色合成された光は
投射レンズ２４からスクリーンに投射される。

【００２１】色分離用ダイクロイックミラー１２、１４
は、図１の場合と同様に、ライトバルブ１８、２０、２
２に対して４５度の角度で配置されるとともに、この４
５度の角度を維持した状態で、各ライトバルブ１８、２
０、２２の光軸を中心にしてさらに４５度回転される。
従って、ダイクロイックミラー１２、１４、１６で反射
した特定の帯域のＰ偏光（またはＳ偏光）がほとんどそ
のまま偏光子を透過してライトバルブ１８、２０、２２
で利用され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色純度が高く、かつ輝度が高
くなる。

【００２２】図３では、ライトバルブ１８、２０、２２
の光入射側の基板の配向膜のラビング方向が矢印７２で
示されている。光出射側の基板の配向膜のラビング方向
はこれと垂直になる。

【００２３】さらに、本発明では、ライトバルブ１８、
２０、２２の出射直線偏光の振動方向（矢印７２と垂直
な方向）と色合成用のダイクロイックミラー４０、４２
の入射面とが平行または直交するように配置されてい
る。従って、色合成用のダイクロイックミラー４０、４
２に入射するのはＰ偏光またはＳ偏光のみとなり、色合
成用のダイクロイックミラー４０、４２ににおける光の
損失やゴーストの発生がなくなる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半波長板を使用することなく、色分離用分光光学部材か
ら出射する直線偏光をライトバルブに対して回転するこ
とができ、あるいは、ライトバルブから出射する直線偏
光を回転して色合成用光学部材に入射することができる
ので、色純度及び輝度の高い投射型表示装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図である。

【図２】図１のライトバルブの配置を示す背面図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例を示す図である。

【図４】従来技術を示す図である。

【図５】図４のライトバルブを示す平面図である。

【符号の説明】

１０…光源 １２、１４、１６…ダイクロイックミラー １８、２０、２２…ライトバルブ ２４、２６、２８…投射レンズ ３４…入射面 ７２…ラビング方向

フロントページの続き (72)発明者 後藤 猛 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 田中 義則 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 山口 久 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源（１０）と、該光源の光を分光する
   分光光学部材（１２、１４、１６）と、分光された光を
   空間変調するライトバルブ（１８、２０、２２）と、空
   間変調された光を表示する表示部とを備え、該ライトバ
   ルブ（１８、２０、２２）が表示の水平線を有するとと
   もに該表示の水平線に対して斜めの振動方向の直線偏光
   を受けるように形成され（７２）、かつ、該光源と該分
   光光学部材と該ライトバルブとが、該分光光学部材での
   入射面（３４）と該ライトバルブの受ける直線偏光の振
   動方向とが平行または直交するように配置されているこ
   とを特徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】 光源（１０）と、該光源の光を空間変調
   する複数のライトバルブ（１８、２０、２２）と、空間
   変調された複数の光を合成する合成光学部材（４０、４
   ２）と、該合成光学部材を通った光を表示する表示部と
   を備え、該ライトバルブ（１８、２０、２２）が表示の
   水平線を有するとともに該表示の水平線に対して斜めの
   振動方向の直線偏光を出射するように構成され、かつ、
   該ライトバルブと該合成光学部材とが、該ライトバルブ
   の出射直線偏光の振動方向と該合成光学部材での入射面
   とが平行または直交するように配置されていることを特
   徴とする投射型表示装置。
3. 【請求項３】 該ライトバルブが長辺及び短辺を有する
   ほぼ矩形の表示領域を有する液晶パネルであり、入射す
   る直線偏光が該長辺及び短辺と概ね４５度の角度をなす
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示
   装置。