JPH1062775A - 投射型カラー液晶表示装置 - Google Patents
投射型カラー液晶表示装置Info
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- JPH1062775A JPH1062775A JP8218348A JP21834896A JPH1062775A JP H1062775 A JPH1062775 A JP H1062775A JP 8218348 A JP8218348 A JP 8218348A JP 21834896 A JP21834896 A JP 21834896A JP H1062775 A JPH1062775 A JP H1062775A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単板式の投射型カラー液晶表示装置におい
て、光源からの自然光のｐ偏光とｓ偏光の両成分を利用
することで光利用効率の向上を図る。 【解決手段】 光源１０１からの白色自然光を偏光分離
色分解素子１０３によりＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分解し、
同時にｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反射する。透過された
ｐ偏光は位相差板１０５でｓ偏光とされ、偏光分離色分
解素子１０４によりＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分解し、かつ
ｓ偏光を反射する。光源からの光は全てがｓ偏光のＲ，
Ｇ，Ｂの色光として分離分解され、液晶表示素子１０７
に形成された対応する画素を透過した後に投射レンズ１
１０でスクリーン１１１に拡大投射されるため、光の利
用効率が高く、明るい投射画像が得られる。
て、光源からの自然光のｐ偏光とｓ偏光の両成分を利用
することで光利用効率の向上を図る。 【解決手段】 光源１０１からの白色自然光を偏光分離
色分解素子１０３によりＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分解し、
同時にｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反射する。透過された
ｐ偏光は位相差板１０５でｓ偏光とされ、偏光分離色分
解素子１０４によりＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分解し、かつ
ｓ偏光を反射する。光源からの光は全てがｓ偏光のＲ，
Ｇ，Ｂの色光として分離分解され、液晶表示素子１０７
に形成された対応する画素を透過した後に投射レンズ１
１０でスクリーン１１１に拡大投射されるため、光の利
用効率が高く、明るい投射画像が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は１枚のカラー液晶表
示素子の表示画像をスクリーン面に拡大投射してカラー
画像の表示を行うための単板式の投射型カラー液晶表示
装置に関し、主としてパーソナルコンピューターやテレ
ビ、ビデオ等の画像を表示するために用いられる投射型
カラー液晶表示装置に関する。
示素子の表示画像をスクリーン面に拡大投射してカラー
画像の表示を行うための単板式の投射型カラー液晶表示
装置に関し、主としてパーソナルコンピューターやテレ
ビ、ビデオ等の画像を表示するために用いられる投射型
カラー液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶表示素子を拡大投射する投射
型カラー液晶表示装置は、３枚の液晶表示素子を用いる
３板式と１枚の液晶表示素子を用いる単板式がある。３
板式では赤、緑、青の三原色に色分解された光で３枚の
液晶表示素子を照明した後、光学的に合成して投射され
る。このため、光利用効率が良く高精細の画像を得られ
る反面、一般的に光学系が複雑になり装置が大きく高価
になる。これに対し、単板式では１枚の液晶表示素子の
みを使うため、装置の大きさや製造費用の点では３板式
に比べて有利である。
型カラー液晶表示装置は、３枚の液晶表示素子を用いる
３板式と１枚の液晶表示素子を用いる単板式がある。３
板式では赤、緑、青の三原色に色分解された光で３枚の
液晶表示素子を照明した後、光学的に合成して投射され
る。このため、光利用効率が良く高精細の画像を得られ
る反面、一般的に光学系が複雑になり装置が大きく高価
になる。これに対し、単板式では１枚の液晶表示素子の
みを使うため、装置の大きさや製造費用の点では３板式
に比べて有利である。
【０００３】単板式の投射型カラー液晶表示装置では、
直視型の液晶テレビと同様に三原色のカラーフィルター
を備えた１枚の液晶表示素子を拡大投射する方式が低価
格の小型装置として適している。しかし、この方式では
液晶表示素子に照射された光の約３分の２はカラーフィ
ルタの吸収によって損失し、残りの約３分の１の光しか
利用できないという問題がある。この問題を解決する方
法として、マイクロレンズアレイを具備した液晶表示素
子を特殊な配置の３枚のダイクロイックミラーによって
色分解した光で照明する方法が、特開平４−６０５３８
号公報に示されている。図４は、その投射型カラー液晶
表示装置を示すための、光源部分からスクリーン部分ま
での装置全体を表した模式図である。光源２０１、放物
面鏡２０２、青、赤、緑に対応する３枚のダイクロイッ
クミラー２０３Ｂ，２０３Ｒ，２０３Ｇ、マイクロレン
ズアレイ２０６、液晶表示素子２０７、２枚の偏光板２
０８，２０９、フィールドレンズ２０４、投射レンズ２
１０、スクリーン２１１で構成される。図中のＲ、Ｇ、
Ｂはそれぞれ赤、緑、青を表す。また、以下の文中でも
Ｒ、Ｇ、Ｂを同様の意味で用いる。
直視型の液晶テレビと同様に三原色のカラーフィルター
を備えた１枚の液晶表示素子を拡大投射する方式が低価
格の小型装置として適している。しかし、この方式では
液晶表示素子に照射された光の約３分の２はカラーフィ
ルタの吸収によって損失し、残りの約３分の１の光しか
利用できないという問題がある。この問題を解決する方
法として、マイクロレンズアレイを具備した液晶表示素
子を特殊な配置の３枚のダイクロイックミラーによって
色分解した光で照明する方法が、特開平４−６０５３８
号公報に示されている。図４は、その投射型カラー液晶
表示装置を示すための、光源部分からスクリーン部分ま
での装置全体を表した模式図である。光源２０１、放物
面鏡２０２、青、赤、緑に対応する３枚のダイクロイッ
クミラー２０３Ｂ，２０３Ｒ，２０３Ｇ、マイクロレン
ズアレイ２０６、液晶表示素子２０７、２枚の偏光板２
０８，２０９、フィールドレンズ２０４、投射レンズ２
１０、スクリーン２１１で構成される。図中のＲ、Ｇ、
Ｂはそれぞれ赤、緑、青を表す。また、以下の文中でも
Ｒ、Ｇ、Ｂを同様の意味で用いる。
【０００４】この装置では、光源２０１から発せられた
白色光は放物面鏡２０２によりほぼ平行光となり、この
光軸に対してそれぞれの面が異なる角度で配置されてい
る３枚のダイクロイックミラー２０３Ｂ，２０３Ｒ，２
０３Ｇに入射する。これら３枚のダイクロイックミラー
２０３Ｂ，２０３Ｒ，２０３Ｇは、それぞれＢ，Ｒ，Ｇ
の各波長帯の光を反射し他は透過する特性を有してい
る。このため、白色光はＢ、Ｒ、Ｇに順次色分解され、
液晶表示素子２０７に密着したマイクロレンズアレイ２
０６に対して異なる角度で入射する。Ｂ、Ｒ、Ｇの各光
はマイクロレンズアレイ２０６のレンズによって異なる
位置に集光され、それぞれ液晶表示素子２０７内のＢ、
Ｒ、Ｇに対応した画素に選択的に入射する。したがっ
て、カラーフィルターは不要であり、吸収損失はなく光
源からの光を効率良く利用することができる。
白色光は放物面鏡２０２によりほぼ平行光となり、この
光軸に対してそれぞれの面が異なる角度で配置されてい
る３枚のダイクロイックミラー２０３Ｂ，２０３Ｒ，２
０３Ｇに入射する。これら３枚のダイクロイックミラー
２０３Ｂ，２０３Ｒ，２０３Ｇは、それぞれＢ，Ｒ，Ｇ
の各波長帯の光を反射し他は透過する特性を有してい
る。このため、白色光はＢ、Ｒ、Ｇに順次色分解され、
液晶表示素子２０７に密着したマイクロレンズアレイ２
０６に対して異なる角度で入射する。Ｂ、Ｒ、Ｇの各光
はマイクロレンズアレイ２０６のレンズによって異なる
位置に集光され、それぞれ液晶表示素子２０７内のＢ、
Ｒ、Ｇに対応した画素に選択的に入射する。したがっ
て、カラーフィルターは不要であり、吸収損失はなく光
源からの光を効率良く利用することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の投射型カラー液
晶表示装置では、波長選択性を有する３枚のダイクロイ
ックミラーを用いることにより白色光に対しＢ、Ｒ、Ｇ
の色分解を行なうが、このダイクロイックミラーで反射
される光は、一部は偏光されるものの殆どは自然光のま
まである。このため、液晶表示素子２０７に入射される
前に直線偏光化するために偏光板２０８を用いており、
この偏光板２０８によって自然光に含まれるｐ偏光とｓ
偏光のうちどちらかの偏光成分は透過されるものの、他
方は偏光板２０８により吸収損失される。したがって、
光源２０１から発せられた全光のうち、半分程度は偏光
板２０８により吸収されてしまい、その損失は避けられ
ず、明るい投射画像を得ることが困難になる。更に、吸
収された光が熱に変わり偏光板２０８を過熱してその性
能を劣化させるという問題も生じるため、高光出力光源
の採用が制限され、この点からも明るい投射画像を得る
ことが困難になる。
晶表示装置では、波長選択性を有する３枚のダイクロイ
ックミラーを用いることにより白色光に対しＢ、Ｒ、Ｇ
の色分解を行なうが、このダイクロイックミラーで反射
される光は、一部は偏光されるものの殆どは自然光のま
まである。このため、液晶表示素子２０７に入射される
前に直線偏光化するために偏光板２０８を用いており、
この偏光板２０８によって自然光に含まれるｐ偏光とｓ
偏光のうちどちらかの偏光成分は透過されるものの、他
方は偏光板２０８により吸収損失される。したがって、
光源２０１から発せられた全光のうち、半分程度は偏光
板２０８により吸収されてしまい、その損失は避けられ
ず、明るい投射画像を得ることが困難になる。更に、吸
収された光が熱に変わり偏光板２０８を過熱してその性
能を劣化させるという問題も生じるため、高光出力光源
の採用が制限され、この点からも明るい投射画像を得る
ことが困難になる。
【０００６】本発明の目的は、ｐ偏光とｓ偏光の両偏光
成分を利用することで、極めて光利用効率が高く、明る
い投射画像を得ることが可能な投射型カラー液晶表示装
置を提供することにある。
成分を利用することで、極めて光利用効率が高く、明る
い投射画像を得ることが可能な投射型カラー液晶表示装
置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源からの光
を三原色光に分解し、分解された各色光を液晶表示素子
を透過させてその液晶表示素子の画像を投射表示するよ
うにした投射型カラー液晶表示装置において、光源と液
晶表示素子との間に、光源からの光を三原色に分解する
と同時に、この光の殆ど全てをｐ偏光とｓ偏光のいずれ
か一方の偏光光とする光分解手段を配置したことを特徴
とする。例えば、光分解手段は、光源からの光を三原色
の色光に分解するとともに、そのうちのｓ偏光のみを反
射しｐ偏光を透過する第１の分解素子と、前記透過され
たｐ偏光をｓ偏光に変換する手段と、変換されたｓ偏光
の各色光を反射する第２の分解素子とを備える構成とさ
れる。
を三原色光に分解し、分解された各色光を液晶表示素子
を透過させてその液晶表示素子の画像を投射表示するよ
うにした投射型カラー液晶表示装置において、光源と液
晶表示素子との間に、光源からの光を三原色に分解する
と同時に、この光の殆ど全てをｐ偏光とｓ偏光のいずれ
か一方の偏光光とする光分解手段を配置したことを特徴
とする。例えば、光分解手段は、光源からの光を三原色
の色光に分解するとともに、そのうちのｓ偏光のみを反
射しｐ偏光を透過する第１の分解素子と、前記透過され
たｐ偏光をｓ偏光に変換する手段と、変換されたｓ偏光
の各色光を反射する第２の分解素子とを備える構成とさ
れる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す
投射型カラー液晶表示装置の平面図である。この投射型
カラー液晶表示装置は、光源１０１と、この光源からの
光を平行光とする放物面鏡１０２と、この平行光をＲ、
Ｇ、Ｂに分解すると同時にｐ偏光とｓ偏光に分離するた
めの２個の偏光分離色分解素子１０３，１０４と、これ
らの分解素子１０３，１０４の間に介挿された位相差板
１０５とを備えている。また、投射画像を形成するため
の液晶表示素子１０７と、これに付設されているマイク
ロレンズアレイ１０６、偏光子と検光子に当たる２枚の
偏光板１０８，１０９を備えている。さらに、投射光学
系として、投射レンズ１１０、スクリーン１１１とから
構成される。なお、図中のｐ，ｓはそれぞれｐ偏光、ｓ
偏光を表す。
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す
投射型カラー液晶表示装置の平面図である。この投射型
カラー液晶表示装置は、光源１０１と、この光源からの
光を平行光とする放物面鏡１０２と、この平行光をＲ、
Ｇ、Ｂに分解すると同時にｐ偏光とｓ偏光に分離するた
めの２個の偏光分離色分解素子１０３，１０４と、これ
らの分解素子１０３，１０４の間に介挿された位相差板
１０５とを備えている。また、投射画像を形成するため
の液晶表示素子１０７と、これに付設されているマイク
ロレンズアレイ１０６、偏光子と検光子に当たる２枚の
偏光板１０８，１０９を備えている。さらに、投射光学
系として、投射レンズ１１０、スクリーン１１１とから
構成される。なお、図中のｐ，ｓはそれぞれｐ偏光、ｓ
偏光を表す。
【０００９】この構成によれば、光源１０１から発せら
れた白色光は放物面鏡１０２で集光され、ほぼ平行光と
なって偏光分離色分解素子１０３に入射する。入射光は
偏光分離色分解素子の内部に形成された３種類の光反射
膜１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇによりｓ偏光成分に関しては
Ｂ、Ｒ、Ｇに順次色分解され、マイクロレンズアレイの
方向へ反射する。一方、ｐ偏光成分に関しては、Ｒ、
Ｇ、Ｂの全色成分が透過した後に位相差板１０５で９０
度偏光方向が回転し、ｓ偏光となって偏光分離色分解素
子１０４に入射する。偏光分離色分解素子１０４は偏光
分離色分解素子１０３と同一のものである。このため、
ｓ偏光に変換された光は偏光分離色分解素子１０４の内
部に形成された３種類の光反射膜１２Ｂ，１２Ｒ，１２
ＧによってＢ、Ｒ、Ｇに順次色分解され、マイクロレン
ズアレイ１０６の方向へ反射する。
れた白色光は放物面鏡１０２で集光され、ほぼ平行光と
なって偏光分離色分解素子１０３に入射する。入射光は
偏光分離色分解素子の内部に形成された３種類の光反射
膜１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇによりｓ偏光成分に関しては
Ｂ、Ｒ、Ｇに順次色分解され、マイクロレンズアレイの
方向へ反射する。一方、ｐ偏光成分に関しては、Ｒ、
Ｇ、Ｂの全色成分が透過した後に位相差板１０５で９０
度偏光方向が回転し、ｓ偏光となって偏光分離色分解素
子１０４に入射する。偏光分離色分解素子１０４は偏光
分離色分解素子１０３と同一のものである。このため、
ｓ偏光に変換された光は偏光分離色分解素子１０４の内
部に形成された３種類の光反射膜１２Ｂ，１２Ｒ，１２
ＧによってＢ、Ｒ、Ｇに順次色分解され、マイクロレン
ズアレイ１０６の方向へ反射する。
【００１０】図２は、本発明に用いた偏光分離色分解素
子１０３，１０４の光反射膜１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇと
１２Ｂ，１２Ｒ，１２Ｇの分光反射特性の一例を示す図
である。図２において（ａ），（ｂ），（ｃ）が、それ
ぞれ光反射膜１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇの分光反射特性に
対応し、横軸が波長、縦軸が反射率を示している。ま
た、図中のｐ，ｓはそれぞれｐ偏光、ｓ偏光を表してい
る。本実施例においては、Ｂは波長４２０〜４９０ｎ
ｍ、Ｇは波長５００〜５６５ｎｍ、Ｒは波長５９０〜６
８０ｎｍとした。また、光反射膜１２Ｂ，１２Ｒ，１２
Ｇはそれぞれ光反射膜１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇと同じも
のを用いている。
子１０３，１０４の光反射膜１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇと
１２Ｂ，１２Ｒ，１２Ｇの分光反射特性の一例を示す図
である。図２において（ａ），（ｂ），（ｃ）が、それ
ぞれ光反射膜１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇの分光反射特性に
対応し、横軸が波長、縦軸が反射率を示している。ま
た、図中のｐ，ｓはそれぞれｐ偏光、ｓ偏光を表してい
る。本実施例においては、Ｂは波長４２０〜４９０ｎ
ｍ、Ｇは波長５００〜５６５ｎｍ、Ｒは波長５９０〜６
８０ｎｍとした。また、光反射膜１２Ｂ，１２Ｒ，１２
Ｇはそれぞれ光反射膜１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇと同じも
のを用いている。
【００１１】図２（ａ）から明らかなように、光反射膜
１１Ｂはｓ偏光の青のみを選択的に反射し、ｓ偏光の
Ｇ、Ｒと、ｐ偏光のＢ、Ｇ、Ｒを透過させる特性を持
つ。図２（ｂ）より、光反射膜１１Ｒはｓ偏光のＲを反
射し、ｓ偏光のＧとｐ偏光のＢ、Ｇ、Ｒを透過させる特
性を持つ。図ではｓ偏光のＢは透過する特性となってい
るが、実際にはｓ偏光のＢは光反射膜１１Ｂによって既
に反射されているため、透過であっても反射であっても
任意である。図２（ｃ）より、光反射膜１１Ｇはｓ偏光
のＧを反射し、ｐ偏光のＢ、Ｇ、Ｒを透過させる特性を
持つ。図ではｓ偏光のＢを反射し赤を透過する特性とな
っているが、実際にはｓ偏光のＢは光反射膜１１Ｂによ
って、またｓ偏光のＲは光反射膜１１Ｒによって既に反
射されているため、透過であっても反射であっても任意
である。
１１Ｂはｓ偏光の青のみを選択的に反射し、ｓ偏光の
Ｇ、Ｒと、ｐ偏光のＢ、Ｇ、Ｒを透過させる特性を持
つ。図２（ｂ）より、光反射膜１１Ｒはｓ偏光のＲを反
射し、ｓ偏光のＧとｐ偏光のＢ、Ｇ、Ｒを透過させる特
性を持つ。図ではｓ偏光のＢは透過する特性となってい
るが、実際にはｓ偏光のＢは光反射膜１１Ｂによって既
に反射されているため、透過であっても反射であっても
任意である。図２（ｃ）より、光反射膜１１Ｇはｓ偏光
のＧを反射し、ｐ偏光のＢ、Ｇ、Ｒを透過させる特性を
持つ。図ではｓ偏光のＢを反射し赤を透過する特性とな
っているが、実際にはｓ偏光のＢは光反射膜１１Ｂによ
って、またｓ偏光のＲは光反射膜１１Ｒによって既に反
射されているため、透過であっても反射であっても任意
である。
【００１２】また、前記２個の偏光分離色分解素子１０
３，１０４内においては、光反射膜１１Ｂ，１１Ｒ，１
１Ｇと１２Ｂ，１２Ｒ，１２Ｇはそれぞれの平面が光軸
に対して異なる角度に配置されているため、Ｒ、Ｇ、Ｂ
はそれぞれ僅かに異なる角度でマイクロレンズアレイ１
０６に入射する。Ｒ、Ｇ、Ｂの各光はレンズを透過した
後、異なった三つの場所に焦点を結ぶ。その焦点と液晶
表示素子１０７に形成された画素が一致しているため、
Ｒに対応する画素にはＲの光、Ｇに対応する画素にはＧ
の光、Ｂに対応する画素にはＢの光が選択的に入射す
る。この原理については、従来の投射型カラー液晶表示
装置と同様である。液晶表示素子１０７を透過した光は
投射レンズ１１０により集光され、スクリーン１１１に
向かって投射される。その結果、液晶表示素子１０７に
表示された画像がスクリーン１１１に拡大投射されるこ
とになる。
３，１０４内においては、光反射膜１１Ｂ，１１Ｒ，１
１Ｇと１２Ｂ，１２Ｒ，１２Ｇはそれぞれの平面が光軸
に対して異なる角度に配置されているため、Ｒ、Ｇ、Ｂ
はそれぞれ僅かに異なる角度でマイクロレンズアレイ１
０６に入射する。Ｒ、Ｇ、Ｂの各光はレンズを透過した
後、異なった三つの場所に焦点を結ぶ。その焦点と液晶
表示素子１０７に形成された画素が一致しているため、
Ｒに対応する画素にはＲの光、Ｇに対応する画素にはＧ
の光、Ｂに対応する画素にはＢの光が選択的に入射す
る。この原理については、従来の投射型カラー液晶表示
装置と同様である。液晶表示素子１０７を透過した光は
投射レンズ１１０により集光され、スクリーン１１１に
向かって投射される。その結果、液晶表示素子１０７に
表示された画像がスクリーン１１１に拡大投射されるこ
とになる。
【００１３】以上のように、この実施形態の投射型カラ
ー液晶表示装置では、ｐ偏光とｓ偏光の分離と、Ｒ、
Ｇ、Ｂの分解の両機能を有する２個の偏光分離色分解素
子１０３，１０４と位相差板１０５を組み合わせて用い
ることで、光源１０１からの自然光のｐ偏光とｓ偏光の
両成分を投射光として利用できる。このため、原理的に
は１００％近い光利用効率が得られ、従来の技術に比べ
ても２倍程度の光利用効率の向上が図れる。また、偏光
板１０８に入射する光は直線偏光であるため、偏光板１
０８による吸収はほとんど無く、従来の問題点であった
偏光板劣化は起こり得ない。
ー液晶表示装置では、ｐ偏光とｓ偏光の分離と、Ｒ、
Ｇ、Ｂの分解の両機能を有する２個の偏光分離色分解素
子１０３，１０４と位相差板１０５を組み合わせて用い
ることで、光源１０１からの自然光のｐ偏光とｓ偏光の
両成分を投射光として利用できる。このため、原理的に
は１００％近い光利用効率が得られ、従来の技術に比べ
ても２倍程度の光利用効率の向上が図れる。また、偏光
板１０８に入射する光は直線偏光であるため、偏光板１
０８による吸収はほとんど無く、従来の問題点であった
偏光板劣化は起こり得ない。
【００１４】ここで、前記実施形態おいて使用した各構
成部品の具体的な構成例を説明する。光源１０１は２５
０Ｗのメタルハライドランプを用いた。他にキセノンラ
ンプ、ハロゲンランプ等の高輝度白色光源を使用するこ
とができる。放物面鏡１０２はガラスを形成したもの
で、光源からの赤外光成分を除去するために光源側の表
面には誘電体多層膜からなるコールドミラーを蒸着によ
り形成している。なお、放物面鏡に限らず、球面鏡や楕
円面鏡、その他の比球面鏡でも構わない。また、反射さ
れた白色光をコンデンサーレンズで一旦点状に集光し、
スリットまたはピンホール等で不要な光を除去するよう
な構成としてもよい。
成部品の具体的な構成例を説明する。光源１０１は２５
０Ｗのメタルハライドランプを用いた。他にキセノンラ
ンプ、ハロゲンランプ等の高輝度白色光源を使用するこ
とができる。放物面鏡１０２はガラスを形成したもの
で、光源からの赤外光成分を除去するために光源側の表
面には誘電体多層膜からなるコールドミラーを蒸着によ
り形成している。なお、放物面鏡に限らず、球面鏡や楕
円面鏡、その他の比球面鏡でも構わない。また、反射さ
れた白色光をコンデンサーレンズで一旦点状に集光し、
スリットまたはピンホール等で不要な光を除去するよう
な構成としてもよい。
【００１５】偏光分離色分解素子１０３，１０４は無色
透明な四角柱であり、各辺の長さは主に液晶表示素子１
０７の大きさを基に決定される。ここでは、その材料と
してＢＫ７を用いているが、図２で示した分光反射特性
を満たす光反射膜の形成が可能であるならば、ＢＫ７に
限らずどのような材料でも構わない。そして、各偏光分
離色分解素子１０３，１０４の内部の３種類の光反射膜
１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇは誘電体多層膜で形成されてい
る。この実施形態では偏光分離色分解素子１０３と１０
４は全く同一の物としたが、形状等に関しては必ずしも
同一である必要はない。また、各偏光分離色分解素子１
０３，１０４の間に接着されている位相差板１０５は、
ポリビニルカーボネイトフィルムを一軸延伸し所望の複
屈折性を持たせたものであり、光が透過する際の位相差
が１／２波長になるように調整されている。
透明な四角柱であり、各辺の長さは主に液晶表示素子１
０７の大きさを基に決定される。ここでは、その材料と
してＢＫ７を用いているが、図２で示した分光反射特性
を満たす光反射膜の形成が可能であるならば、ＢＫ７に
限らずどのような材料でも構わない。そして、各偏光分
離色分解素子１０３，１０４の内部の３種類の光反射膜
１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇは誘電体多層膜で形成されてい
る。この実施形態では偏光分離色分解素子１０３と１０
４は全く同一の物としたが、形状等に関しては必ずしも
同一である必要はない。また、各偏光分離色分解素子１
０３，１０４の間に接着されている位相差板１０５は、
ポリビニルカーボネイトフィルムを一軸延伸し所望の複
屈折性を持たせたものであり、光が透過する際の位相差
が１／２波長になるように調整されている。
【００１６】マイクロレンズアレイ１０６は、液晶表示
素子１０７のＲ、Ｇ、Ｂの３画素に１個の割合で微小な
レンズが面上に形成されている。ここでは、選択的イオ
ン交換によって屈折率分布を形成し、凸レンズの作用を
持たせた。マイクロレンズアレイの形成方法としては、
選択的イオン交換による方法の他にプラスチックあるい
はガラス基板を金型によって成型する方法等が知られて
いる。本発明の投射型カラー液晶表示装置では、どのよ
うな方法でも適用可能である。
素子１０７のＲ、Ｇ、Ｂの３画素に１個の割合で微小な
レンズが面上に形成されている。ここでは、選択的イオ
ン交換によって屈折率分布を形成し、凸レンズの作用を
持たせた。マイクロレンズアレイの形成方法としては、
選択的イオン交換による方法の他にプラスチックあるい
はガラス基板を金型によって成型する方法等が知られて
いる。本発明の投射型カラー液晶表示装置では、どのよ
うな方法でも適用可能である。
【００１７】また、液晶表示素子１０７は、画素を形成
する透明電極膜を施した２枚のガラス基板間に液晶を封
入したもので、液晶にはツイステッドネマティック（Ｔ
Ｎ）液晶を使用している。各画素の印加電圧による液晶
の状態変化は入射光の偏光状態を変化させ、２枚の偏光
板によって光強度の変化となる。液晶の駆動方式には、
各画素毎にスイッチング素子である薄膜トランジスタを
形成し液晶を駆動するアクティブマトリクス方式を採用
している。液晶はＴＮ液晶以外でも、スーパーツイスト
ネマティック液晶、強誘電性液晶、複屈折制御型液晶等
を利用することができる。また、液晶の駆動方式は、ア
クティブマトリックス方式に限らず、時分割駆動の単純
マトリクス方式等でも良い。
する透明電極膜を施した２枚のガラス基板間に液晶を封
入したもので、液晶にはツイステッドネマティック（Ｔ
Ｎ）液晶を使用している。各画素の印加電圧による液晶
の状態変化は入射光の偏光状態を変化させ、２枚の偏光
板によって光強度の変化となる。液晶の駆動方式には、
各画素毎にスイッチング素子である薄膜トランジスタを
形成し液晶を駆動するアクティブマトリクス方式を採用
している。液晶はＴＮ液晶以外でも、スーパーツイスト
ネマティック液晶、強誘電性液晶、複屈折制御型液晶等
を利用することができる。また、液晶の駆動方式は、ア
クティブマトリックス方式に限らず、時分割駆動の単純
マトリクス方式等でも良い。
【００１８】投射レンズ１１０は、液晶表示素子１０７
に表示された画像をスクリーンに拡大投射するものであ
る。投射画像のピント調整を行なうためのフォーカス調
整機構が付いている。画面の大きさを投射距離を変えず
に変化させるためのズーム機構を加えても良い。また、
図４で示した従来例のように、偏光板１０９と投射レン
ズ１１０の間にフィールドレンズを挿入して集光効果を
高めることも可能である。
に表示された画像をスクリーンに拡大投射するものであ
る。投射画像のピント調整を行なうためのフォーカス調
整機構が付いている。画面の大きさを投射距離を変えず
に変化させるためのズーム機構を加えても良い。また、
図４で示した従来例のように、偏光板１０９と投射レン
ズ１１０の間にフィールドレンズを挿入して集光効果を
高めることも可能である。
【００１９】図３は、本発明の第２の実施形態を示す投
射型カラー液晶表示装置の平面図である。この実施形態
では、前記第１の実施形態の偏光分離色分解素子１０４
の代わりに色分解素子１０４Ａを用いた点が異なってい
る。色分解素子１０４Ａの内部には偏光分離色分解素子
１０４と同様に３種類の光反射膜１３Ｂ，１３Ｒ，１３
Ｇが形成されているが、その分光反射特性は異なってい
る。偏光分離色分解素子１０３内の光反射膜１１Ｂ，１
１Ｒ，１１Ｇは偏光分離と色分解の両方の特性が必要が
あるのに対して、色分解素子の光反射膜１３Ｂ，１３
Ｒ，１３Ｇは偏光分離の特性を有する必要はない。すな
わち、偏光分離色分解素子１０３を透過したｐ偏光は位
相差板１０４でｓ偏光に変換されているため、ｓ偏光成
分に限って色分解を行なう光反射膜を形成するだけで構
わない。このため、光学的設計は比較的容易になる。使
用した各種部品については、前記した色分解素子１０４
Ａを除いて第１の実施例で用いたものと共通である。
射型カラー液晶表示装置の平面図である。この実施形態
では、前記第１の実施形態の偏光分離色分解素子１０４
の代わりに色分解素子１０４Ａを用いた点が異なってい
る。色分解素子１０４Ａの内部には偏光分離色分解素子
１０４と同様に３種類の光反射膜１３Ｂ，１３Ｒ，１３
Ｇが形成されているが、その分光反射特性は異なってい
る。偏光分離色分解素子１０３内の光反射膜１１Ｂ，１
１Ｒ，１１Ｇは偏光分離と色分解の両方の特性が必要が
あるのに対して、色分解素子の光反射膜１３Ｂ，１３
Ｒ，１３Ｇは偏光分離の特性を有する必要はない。すな
わち、偏光分離色分解素子１０３を透過したｐ偏光は位
相差板１０４でｓ偏光に変換されているため、ｓ偏光成
分に限って色分解を行なう光反射膜を形成するだけで構
わない。このため、光学的設計は比較的容易になる。使
用した各種部品については、前記した色分解素子１０４
Ａを除いて第１の実施例で用いたものと共通である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光源と液
晶表示素子との間に、光源からの光を三原色に分解する
と同時に、この光の殆ど全てをｐ偏光とｓ偏光のいずれ
か一方の偏光光とする光分解手段を配置しているので、
光源から発せられる光をほとんど損失なく投射画像に有
効に利用することが可能となる。これにより、従来の投
射型カラー液晶表示装置に比較した場合、光利用効率が
２倍程度向上でき、小型軽量、低コストという単板式の
投射型カラー液晶表示装置の利点を生かした上で、３板
式のカラー液晶表示装置に匹敵する明るい投射画像を得
ることができるという効果が得られる。
晶表示素子との間に、光源からの光を三原色に分解する
と同時に、この光の殆ど全てをｐ偏光とｓ偏光のいずれ
か一方の偏光光とする光分解手段を配置しているので、
光源から発せられる光をほとんど損失なく投射画像に有
効に利用することが可能となる。これにより、従来の投
射型カラー液晶表示装置に比較した場合、光利用効率が
２倍程度向上でき、小型軽量、低コストという単板式の
投射型カラー液晶表示装置の利点を生かした上で、３板
式のカラー液晶表示装置に匹敵する明るい投射画像を得
ることができるという効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施形態の投射型カラー液晶表
示装置の平面図である。
示装置の平面図である。
【図２】本発明に用いた偏光分離色分解素子の内部に形
成された光反射膜の分光反射特性を示す図である。
成された光反射膜の分光反射特性を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の投射型カラー液晶表
示装置の平面図である。
示装置の平面図である。
【図４】従来の投射型カラー液晶表示装置の構成を示す
模式図である。
模式図である。
１０１ 光源 １０２ 放物面鏡 １０３，１０４ 偏光分離色分解素子 １０４Ａ 色分解素子 １０５ 位相差板 １０６ マイクロレンズアレイ １０７ 液晶表示素子 １０８，１０９ 偏光板 １１０ 投射レンズ １１１ スクリーン １１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇ 光反射膜 １２Ｂ，１２Ｒ，１２Ｇ 光反射膜 １３Ｂ，１３Ｒ，１３Ｇ 光反射膜
Claims (5)
- 【請求項１】 光源からの光を三原色光に分解し、分解
された各色光を液晶表示素子を透過させてその液晶表示
素子の画像を投射表示するようにした投射型カラー液晶
表示装置において、前記光源と液晶表示素子との間に、
前記光源からの光を三原色に分解すると同時に、この光
の殆ど全てをｐ偏光とｓ偏光のいずれか一方の偏光光と
する光分解手段を配置したことを特徴とする投射型カラ
ー液晶表示装置。 - 【請求項２】 光分解手段は、光源からの光を三原色の
色光に分解するとともに、そのうちのｓ偏光のみを反射
しｐ偏光を透過する第１の分解素子と、前記透過された
ｐ偏光をｓ偏光に変換する手段と、変換されたｓ偏光の
各色光を反射する第２の分解素子とを備える請求項１の
投射型カラー液晶表示装置。 - 【請求項３】 第１の分解素子は分光反射特性が三原色
に対応して設定された３枚の光反射膜が、前記光源から
の光の光軸に対して異なる角度で配置され、かつ各光反
射膜はそれぞれｓ偏光のみを反射する偏光分離色分解素
子であり、第２の分解素子は分光反射特性が三原色に対
応して設定された３枚の光反射膜が、前記光源からの光
の光軸に対して異なる角度で配置され、かつ各光反射膜
はそれぞれｓ偏光のみを反射する偏光分離色分解素子ま
たは色分解素子である請求項２記載の投射型カラー液晶
表示装置。 - 【請求項４】 ｐ偏光をｓ偏光に変換する手段は、位相
差板である請求項２または３の投射型カラー液晶表示装
置。 - 【請求項５】 液晶表示素子にはマイクロレンズアレイ
が付設され、液晶表示素子に入射される各色光をそれぞ
れ液晶表示素子のそれぞれの色光に対応する素子の位置
に集光させる請求項１ないし４のいずれかの投射型カラ
ー液晶表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8218348A JP2894290B2 (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 投射型カラー液晶表示装置 |
| US08/915,116 US6130728A (en) | 1996-08-20 | 1997-08-20 | Single panel color projection LCD having a plurality of reflectors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8218348A JP2894290B2 (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 投射型カラー液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062775A true JPH1062775A (ja) | 1998-03-06 |
| JP2894290B2 JP2894290B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=16718474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8218348A Expired - Lifetime JP2894290B2 (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 投射型カラー液晶表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6130728A (ja) |
| JP (1) | JP2894290B2 (ja) |
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| KR100635040B1 (ko) * | 2001-08-20 | 2006-10-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 프로젝션디스플레이시스템 및 프로젝션방법 |
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- 1996-08-20 JP JP8218348A patent/JP2894290B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1997
- 1997-08-20 US US08/915,116 patent/US6130728A/en not_active Expired - Lifetime
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