JP2894213B2 - Screen and projection display - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明はスクリーン及び投射
型表示装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から動画像表示が可能な投射型スク
リーンに投射する投射型表示装置として、投射型ＣＲＴ
を用いたもの（テレビジョン学会誌ｖｏｌ．３８、Ｎ
ｏ．１、（１９８４）Ｐ１１に概説）、液晶ライトバル
ブを用いたもの（光学ｖｏｌ．１３、Ｎｏ．１、（１９
８４）Ｐ５２に概説）、電気光学セラミックスを用いた
もの（ＰＬＺＴについてＪ．Ｊａｐａｎ Ｓｏｃｉｅ
ｔｙ ｏｆ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．４４（１９
７５）Ｐ８７）等が公知である。いずれもスクリーン上
に像を単純に投射、拡大するものである。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術は、結
像位置に置かれたスクリーンに光が照射され、光はそこ
で散乱し像が定位するものであり、周囲光も同様にスク
リーン上で散乱される。このため明るい環境下では黒レ
ベルが上昇し、コントラストの低下を招いていた。また
偏光特性のある光束を出射するライトバルブを用いる場
合、偏光特性を持たない光束について設置された従来の
スクリーンでは偏光特性を有効に利用せずにいた。 【０００４】本発明はこのような問題を解決するもの
で、その目的はコントラストの高いスクリーン及び投射
型表示装置を提供することである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明のスクリーンは、
画像を投射する投射光学手段によって光が投射されるス
クリーンにおいて、周囲光の偏光成分のうち、より多く
含まれる成分の方向に吸収軸が設定された偏光特性を、
スクリーン面に有してなることを特徴とする。 【０００６】また、本発明の投射型表示装置は、光源か
らの光を変調して投射する投射光学手段と、該投射光学
手段により光が投射されるスクリーンとを有する投射型
表示装置において、前記スクリーンは、周囲光の偏光成
分のうち、より多く含まれる成分の方向に吸収軸が設定
された偏光特性を、スクリーン面に有してなることを特
徴とする。 【０００７】 【作用】本発明の作用を述べれば、スクリーンに偏光特
性を持たせたため、第１に周囲光を効果的に吸収し、黒
レベルを下げ、表示コントラストを上げるものである。
従来のように周囲光に対し等方的な特性を持ったスクリ
ーン（例えば色素着色した透過型スクリーン等）では、
周囲光を一様に吸収していた。これに対し本発明は、周
囲光の偏光成分のうち、より多く含まれる成分の方向
に、スクリーンの吸収軸を向け、これを選択的に吸収す
る。 【０００８】第２には像形成手段からの出力光が偏光特
性を有する場合、偏光特性を持つスクリーンは、偏光特
性を持った出力光を選択的に透過、もしくは反射する。
このため表示に有害な成分を、等方性スクリーンに比べ
より多く除去することができ、スクリーン上に高コント
ラストな像を定位することができる。さらに画像形成手
段が元来、偏光特性を持つ光を出射する場合は、スクリ
ーン上で光の強度分布である像を出現させることもでき
る。 【０００９】 【発明の実施の形態】（実施例１） 実施例１は電気光学効果を用いたライトバルブとして、
９０°ツイストしたネマチツク液晶（以下ＴＮと称す）
を薄膜トラジスタ（ＴＦＴ）アレイで駆動する液晶表示
パネル（以下ＴＦＴＬＣＤと称す）を用いた投射型表示
装置の例である。図１はその構成図である。１は光源、
２は集光用コンデンサーレンズであり、投射レンズ６、
スクリーンと共に投射光学系を成す。４はＴＦＴＬＣＤ
であり、その構成、駆動はＳＩＤ ｄｉｇｅｓｔ（１９
８３）１５６頁、日経エレクトロニクスＮｏ．２５８
（１９８１）１６４頁に記載されているものと同等であ
る。３は偏光坂であり、図１の例では、透過軸５は横方
向にされている。スクリーンは背面投射型であるため、
透過タイプであり、偏光坂７と近接して光散乱坂８から
成っている。偏光板７の透過軸５は、周囲光９のうち周
囲光２３を透過する方向に設定される。 【００１０】次に作用を説明する。光源の光はコンデン
サーレンズ２により集光され、偏光板３を通してＴＦＴ
ＬＣＤ４に入射する。偏光板３を入射するまで光源光は
すべての偏光成分を持っているが、偏光板３によって透
過軸５の偏光成分に限定される。ＴＦＴＬＣＤ４に入射
した光束は、画素毎に表示画像に従った偏光成分の回転
が行なわれる。ここまでは通常のＴＮ液晶表示パネルと
同様である。通常のＴＮ液晶表示パネルは、近接した検
光子によって偏光成分の制限が行なわれ、表示画像が生
じるが、本実施例では投射レンズ６を光束が通過後、検
光子であるスクリーン偏光板７に入射する構成となって
いる。ＴＦＴＬＣＤで変調された偏光特性を与えられた
光束は、投射レンズにより光散乱板８上に結像する。光
散乱板８に近接した偏光坂７は透過軸５を図１のように
向けているので、ここで透過光量の大小が与えられる。
偏光板７と光散乱板８から成るスクリーンは、偏光特性
を持った入射光に作用して、投射像を形成する働きをす
る。もうひとつの働きは、周囲光９を吸収し、黒レベル
を下げることにある。１０は吸収されずにスクリーンで
反射された周囲光、２３はスクリーンを透過した周囲光
を示している。また１１は観察者を表す眼である。周囲
光はこの場合、横方向の偏光成分が多いとして偏光坂７
の透過軸５の方向を決めている。ここで用いた光散乱板
は乳白色半透明のアクリル板であるが、前述した投射Ｃ
ＲＴを用いた投射テレビジョン装置に用いられているよ
うな工夫された平面レンズタイプの光散乱板であれば更
に効果的である。なお偏光板は市販されている一般のも
のである。 【００１１】またライトバルブとしてこの実施例ではＴ
ＦＴＬＣＤを採用したが、ＥＣＢ（電界制御複屈折）の
ような偏光特性の変調ができる電気光学効果を有するも
のであれば代わりに用いることができる。 【００１２】（実施例２） 実施例２は反射型ライトバルブを用いたフルカラー投射
型表示装置の例である。図２にその構成を示す。実施例
１と同じくライトバルブとしてＴＦＴＬＣＤを用いた。
フルカラー化を行なうためにダイクロイツクミラー（ブ
ルーミラー１２、レツドミラー１３）によって光源光は
赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３原色に分解され、ＴＦＴＬＣＤ４
で各色の光変調が行なわれる。偏光坂３は反射ミラー１
４とＴＦＴＬＣＤの間に置かれ、透過軸は液晶パネルと
マッチングするように調整されている。ミラー１４で反
射され、ＴＦＴＬＣＤで変調された光はダイクロイツク
ミラ−で合成され、投射レンズ６を経てスクリーン上に
結合する。スクリーンは偏光板７と光散乱８から構成さ
れている。また１５は光源光を折り曲げるためのミラー
であり、出力光を妨害しないように位置している。 【００１３】実施例２の場合も実施例１と同様、スクリ
ーンは投射像の形成、そして吸収という働きをする。ま
た図２のような複雑な光学系を持つ場合、散乱等のフレ
アが生じ易い。ところがスクリーンが偏光特性を持って
いると、コントラストに有害なフレアの大部分を偏光板
７でカットすることができる。 【００１４】フルカラー表示に関しては、図２の方式ば
かりでなく、画素毎にカラーフイルタを設置する方法、
３原色を別々にスクリーンに投射する方法等があるが、
偏光特性を持つスクリーンを有する本発明は、各色のコ
ントラストを大きくとれるため、色純度の高い鮮やかな
表示を得ることができる。 【００１５】（実施例３） 実施例３は画像形成手段として投射型ＣＲＴを用いた場
合である。図３に透過型スクリーンを用いたシステムの
断面図を示す。投射型ＣＲＴ１６から発射された光束は
投射レンズ６を通し、ミラー１４で折り返されスクリー
ン１７に結像する。周囲光９はスクリーン１７で吸収さ
れるが、反射成分１０、透過成分２３が残存し、これが
コントラスト低下の原因となつている。本発明による偏
光特性を有するスクリーンを用いると、選択的に周囲光
９の吸収が行なわれる。偏光特性を周囲光の偏光特性に
合わせておくことによって、等方的な吸収を行なうもの
に比べ効果的に周囲光を吸収する。 【００１６】また偏光特性を持たない画像形成手段であ
る投射型ＣＲＴに偏光子を設置し、外因的に偏光特性を
与えても艮い。 【００１７】（実施例４） 投射型表示装置としては偏光板一体形透過スクリーンを
用いることができる。図４に一体形透スクリーンの断面
を示す。ヨードで染色し一軸延伸これた偏光板１８は、
散乱面形状のローラ１９でエンボス加工され、表面が光
散乱するようになっている。投射型表示装置としては、
実施例１〜３と同じように構成することができる。 【００１８】（実施例５） 実施例５は反射型スクリーンを用いた場合である。図５
は構成の１例を示す。投射装置２０は実施例１〜３と同
様なものを用いることができるので、スクリーンについ
て説明する。図５中に反射型スクリーン２１の断面を示
した。反射層２２の上に偏光坂７が密着されている。反
射層は偏光を乱さず、かつ拡散性を持たなくてはならな
い。これは相反する要求であって折衷点を選ぶ必要があ
る。表面を荒したアルミ箱などがこれに適している。ま
た指向性を考慮して凹面鏡型のカーブを持たせている。
表面の偏光坂７は、選択的に周囲光を吸収するため、透
過型スクリーンと同様、黒レベルを低下させコントラス
トを上げることができる。 【００１９】 【発明の効果】以上述べたように本発明のスクリーン及
び投射型表示装置は、周囲光の偏光成分のうち、より多
く含まれる成分の方向に吸収軸が設定された偏光特性
を、スクリーン面に有してなるので、周囲光のスクリー
ンでの反射に起因する表示画像の黒レベルの増加による
コントラストの低下を効果的に防止することができると
いう効果がある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a screen and a projection display device. [0002] Conventionally, a projection CRT has been used as a projection display device for projecting onto a projection screen capable of displaying moving images.
(The Journal of the Institute of Television Engineers of Japan, vol. 38, N
o. 1, (1984) P11), using a liquid crystal light valve (Optical vol. 13, No. 1, (19)
84) Outline of P52), using electro-optic ceramics (PLZT is described in J. Japan Society).
ty of Appl. Phys. vol. 44 (19
75) P87) and the like are known. In each case, the image is simply projected on the screen and enlarged. [0003] In the above-mentioned prior art, light is applied to a screen placed at an image forming position, and the light is scattered there to localize the image. Scattered on the screen. For this reason, in a bright environment, the black level rises, causing a decrease in contrast. When a light valve that emits a light beam having polarization characteristics is used, a conventional screen installed for a light beam having no polarization characteristics has not effectively utilized the polarization characteristics. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a high-contrast screen and a projection display device. [0005] The screen of the present invention comprises:
In a screen on which light is projected by a projection optical unit for projecting an image, among the polarization components of the ambient light, a polarization characteristic in which an absorption axis is set in a direction of a component included more,
It is characterized by being provided on the screen surface. The projection display apparatus of the present invention is a projection display apparatus comprising: projection optical means for modulating and projecting light from a light source; and a screen on which light is projected by the projection optical means. The screen is characterized in that the screen surface has a polarization characteristic in which the absorption axis is set in the direction of the component contained more in the polarization component of the ambient light. According to the function of the present invention, first, since the screen is provided with a polarization characteristic, first, ambient light is effectively absorbed, the black level is reduced, and the display contrast is increased.
Conventionally, a screen having isotropic characteristics to ambient light (for example, a dye-colored transmission screen) has
Ambient light was uniformly absorbed. On the other hand, in the present invention, the absorption axis of the screen is directed to the direction of the component contained more in the polarization component of the ambient light, and the component is selectively absorbed. Second, when the output light from the image forming means has a polarization characteristic, the screen having the polarization characteristic selectively transmits or reflects the output light having the polarization characteristic.
For this reason, components harmful to display can be removed more than in an isotropic screen, and a high-contrast image can be localized on the screen. Furthermore, when the image forming means originally emits light having polarization characteristics, an image having a light intensity distribution can be made to appear on a screen. (Embodiment 1) Embodiment 1 is a light valve using the electro-optic effect.
90 ° twisted nematic liquid crystal (hereinafter referred to as TN)
1 is an example of a projection type display device using a liquid crystal display panel (hereinafter referred to as TFTLCD) in which is driven by a thin film transistor (TFT) array. FIG. 1 is a configuration diagram thereof. 1 is a light source,
Reference numeral 2 denotes a condenser lens for condensing, and a projection lens 6,
It forms a projection optical system with the screen. 4 is TFTLCD
And its configuration and driving are SID digest (19
83) p. 156, Nikkei Electronics No. 258
(1981), p. 164. Reference numeral 3 denotes a polarization slope, and in the example of FIG. 1, the transmission axis 5 is set in the horizontal direction. Because the screen is rear projection type,
It is of a transmission type, and comprises a light scattering slope 8 adjacent to the polarization slope 7. The transmission axis 5 of the polarizing plate 7 is set in a direction in which the ambient light 23 of the ambient light 9 is transmitted. Next, the operation will be described. The light from the light source is condensed by the condenser lens 2 and passes through the polarizing plate 3
The light enters the LCD 4. Until the light enters the polarizing plate 3, the light source light has all the polarization components, but is limited to the polarization component of the transmission axis 5 by the polarizing plate 3. In the light beam incident on the TFT LCD 4, the polarization component is rotated in accordance with the display image for each pixel. Up to this point, it is the same as a normal TN liquid crystal display panel. In a normal TN liquid crystal display panel, the polarization component is restricted by an analyzer adjacent thereto, and a display image is generated. Configuration. The light beam having the polarization characteristic modulated by the TFT LCD is imaged on the light scattering plate 8 by the projection lens. Since the polarization slope 7 close to the light scattering plate 8 has the transmission axis 5 directed as shown in FIG. 1, the magnitude of the transmitted light amount is given here.
The screen including the polarizing plate 7 and the light scattering plate 8 acts on incident light having polarization characteristics to form a projection image. Another function is to absorb the ambient light 9 and lower the black level. Reference numeral 10 denotes ambient light reflected by the screen without being absorbed, and reference numeral 23 denotes ambient light transmitted through the screen. Reference numeral 11 denotes an eye representing an observer. In this case, the ambient light has a large polarization component in the horizontal direction, and the polarization slope 7
The direction of the transmission axis 5 is determined. The light scattering plate used here is a milky white translucent acrylic plate.
A more effective light scattering plate of a flat lens type as used in a projection television device using an RT is more effective. The polarizing plate is a commercially available general polarizing plate. In this embodiment, the light valve is T
Although the FTLCD is employed, any device having an electro-optical effect such as ECB (electric field control birefringence) capable of modulating polarization characteristics can be used instead. Embodiment 2 Embodiment 2 is an example of a full-color projection display device using a reflection type light valve. FIG. 2 shows the configuration. As in Example 1, a TFTLCD was used as a light valve.
The light source light is separated into three primary colors of red R, green G, and blue B by a dichroic mirror (blue mirror 12 and red mirror 13) in order to perform full color conversion.
Performs light modulation of each color. Polarization slope 3 is reflection mirror 1
4, and the transmission axis is adjusted to match the liquid crystal panel. The light reflected by the mirror 14 and modulated by the TFT LCD is synthesized by the dichroic mirror and is coupled on the screen via the projection lens 6. The screen is composed of a polarizing plate 7 and light scattering 8. Reference numeral 15 denotes a mirror for bending the light of the light source, and is positioned so as not to disturb the output light. In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the screen functions to form a projected image and absorb light. In the case of having a complicated optical system as shown in FIG. 2, flare such as scattering is likely to occur. However, if the screen has polarization characteristics, most of the flare harmful to the contrast can be cut by the polarizing plate 7. Regarding the full color display, not only the method of FIG. 2 but also a method of installing a color filter for each pixel,
There is a method of separately projecting the three primary colors on the screen,
Since the present invention having a screen having a polarization characteristic can obtain a high contrast of each color, a vivid display with high color purity can be obtained. (Embodiment 3) Embodiment 3 is a case where a projection type CRT is used as image forming means. FIG. 3 shows a sectional view of a system using a transmission screen. The light beam emitted from the projection type CRT 16 passes through the projection lens 6 and is turned back by the mirror 14 to form an image on the screen 17. The ambient light 9 is absorbed by the screen 17, but the reflection component 10 and the transmission component 23 remain, which causes a decrease in contrast. The use of a screen having the polarization characteristics according to the present invention selectively absorbs ambient light 9. By adjusting the polarization characteristic to the polarization characteristic of the ambient light, the ambient light is absorbed more effectively than the one that performs isotropic absorption. It is also difficult to provide a polarizer in a projection type CRT, which is an image forming means having no polarization characteristics, and to provide the polarization characteristics externally. (Embodiment 4) As a projection type display device, a polarizing plate integrated transmission screen can be used. FIG. 4 shows a cross section of the integral transparent screen. The polarizing plate 18 dyed with iodine and uniaxially stretched is
Embossing is performed by a roller 19 having a scattering surface shape, and the surface is scattered. As a projection display device,
It can be configured similarly to the first to third embodiments. (Embodiment 5) Embodiment 5 is a case where a reflection type screen is used. FIG.
Shows an example of the configuration. Since the same projection device as that of the first to third embodiments can be used, the screen will be described. FIG. 5 shows a cross section of the reflection type screen 21. The polarization slope 7 is adhered to the reflection layer 22. The reflective layer must not disturb the polarization and have a diffusive property. This is a conflicting requirement and a compromise must be chosen. An aluminum box with a rough surface is suitable for this. In addition, a concave mirror type curve is provided in consideration of directivity.
The polarization slope 7 on the surface selectively absorbs ambient light, so that the black level can be reduced and the contrast can be increased as in the case of the transmissive screen. As described above, the screen and the projection type display device of the present invention have a polarization characteristic in which the absorption axis is set in the direction of the component contained more in the polarization component of the ambient light. Since it is provided on the screen surface, there is an effect that it is possible to effectively prevent a decrease in contrast due to an increase in the black level of a display image due to reflection of ambient light on the screen.

【図面の簡単な説明】 【図１】 ＴＦＴＬＣＤを画像形成手段とした場合の主
要構成図。 【図２】 ＴＦＴＬＣＤを用いたフルカラー表示装置の
構成図。 【図３】 投射型ＣＲＴを用いた表示装置の断面図。 【図４】 透過型スクリーンの断面と製造法を簡単に示
した図。 【図５】 反射型スクリーンの断面とそれを用いた投射
システム図。 【符号の説明】 ４‥‥‥ＴＦＴＬＣＤ ６‥‥‥投射レンス ７‥‥‥偏光板 ８‥‥‥光乱射坂 １６‥‥‥投射型ＣＲＴ、 １７‥‥‥偏光性透過型スクリーン １８‥‥‥一体型透過スクリーン ２１‥‥‥偏光性反射型スクリーンBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a main configuration diagram when a TFTLCD is used as an image forming unit. FIG. 2 is a configuration diagram of a full-color display device using a TFTLCD. FIG. 3 is a cross-sectional view of a display device using a projection CRT. FIG. 4 is a diagram simply showing a cross section of a transmission screen and a manufacturing method. FIG. 5 is a sectional view of a reflection type screen and a projection system diagram using the same. [Description of Signs] 4 TFTLCD 6 Projection Lens 7 Polarizing Plate 8 Light Irradiation Slope 16 Projection CRT, 17 Polarizing Transmission Screen 18 Integrated transmissive screen 21 ‥‥‥ Polarizing reflective screen

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．画像を投射する投射光学手段によって光が投射され
るスクリーンにおいて、 周囲光の偏光成分のうち、より多く含まれる成分の方向
に吸収軸が設定された偏光特性を、スクリーン面に有し
てなることを特徴とするスクリーン。 ２．光源からの光を変調して投射する投射光学手段と、
該投射光学手段により光が投射されるスクリーンとを有
する投射型表示装置において、 前記スクリーンは、周囲光の偏光成分のうち、より多く
含まれる成分の方向に吸収軸が設定された偏光特性を、
スクリーン面に有してなることを特徴とする投射型表示
装置。(57) [Claims] In a screen on which light is projected by a projection optical unit for projecting an image, the screen surface has a polarization characteristic in which an absorption axis is set in a direction of a component contained more in ambient light. Screen. 2. Projection optical means for modulating and projecting light from a light source,
In a projection type display device having a screen on which light is projected by the projection optical unit, the screen has a polarization characteristic in which an absorption axis is set in a direction of a component included more in the polarization components of ambient light,
A projection display device, which is provided on a screen surface.