JP3191292B2

JP3191292B2 - 投写型表示装置

Info

Publication number: JP3191292B2
Application number: JP32761489A
Authority: JP
Inventors: 穣児唐澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 2001-07-23
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: JPH03187696A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、反射型ライトバルブにより形成した画像
を、投写レンズにより拡大投写する投写型の表示装置に
関する。

［従来の技術］従来は、特開昭63−228887号公報に記載され、第５図
に示すような技術が知られていた。第５図において、光
源（29）からの出射光はコリメーターレンズ（30）によ
って平行光束にされ、ダイクロイックプリズム（31）に
よってR,G,Bの３原色に分離される。Ｒ成分はミラー（3
2），（33）を経由してPBS（34）に入射し、Ｂ成分はミ
ラー（35），（36）を経由してPBS（37）に入射し、ま
た、Ｇ成分は直進してPBS（38）に入射する。各PBSに入
射した各色光は、直線偏光されてそれぞれ反射型液晶ラ
イトバルブ（39），（40），（41）に入射し、入射光の
偏光面が各絵素毎に独立に変調されて反射される。反射
型液晶ライトバルブ（39），（40），（41）からの反射
光は、ダイクロイックミラー（42）によって合成され、
投写レンズ（43）によってスクリーン（44）上に拡大投
写される。

［発明が解決しようとする課題］しかし、従来の技術では、第５図より明らかなように
光学部品数が非常に多く複雑であるため、光学系が大型
で高価である。特に、PBS（34），（37），（38）はワ
イドバンドな性能の必要上非常に高価なものであり、そ
れを３個配置するのは価格上致命的である。また、光源
（29）から反射型液晶ライトバルブ（41）に至るＧの光
路長がR,Bのそれと比較して短いため、Ｇ光とR,B光との
発散の割合に違いが生じ、それがスクリーン（44）上で
の色むらの原因となる。

本発明の投写型表示装置は、以上の課題を解決するも
ので、その目的とするところは、色むらのない投写画像
を実現する低価格な投写型表示装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］本発明は、光源からの光を２種類の偏光成分光に分離
するとともに、前記３つの反射型ライトバルブにより変
調された光を合成する偏光分離・合成手段と、前記偏光
分離・合成手段により分離された２種類の偏光成分光の
うち、一方の偏光成分光から第１の色光を分離する第１
の色光分離手段と、前記第１の色光分離手段により分離
された色光を変調する第１の反射型ライトバルブと、前
記偏光分離・合成手段により分離された２種類の偏光成
分光のうち、他方の偏光成分光から第２の色光を分離す
る第２の色光分離手段と、前記第２の色光分離手段によ
り分離された前記第２の色光を変調する第２の反射型ラ
イトバルブと、前記第２の色光分離手段によって前記第
２の色光が分離された後の前記他方の偏光成分光から前
記第３の色光を分離する第３の色光分離手段と、前記第
３の色光分離手段により分離された前記第３の色光を変
調する第３の反射型ライトバルブと、を有することを特
徴とする。

［作用］本発明の投写型表示装置に使用する反射型のライトバ
ルブは、透過型のライトバルブと比較してその開口率を
高められるというのが最大の利点である。従って、透過
型のライトバルブよりも小型で絵素密度の高いライトバ
ルブが実現でき、ハイビジョン対応のライトバルブとし
ても有用である。また、ライトバルブの高開口率化と小
型化の結果、表示装置としての小型化および光の利用効
率を高めることもできる。また、絵素電極が絵素スイッ
チを遮光する構造であるので、光伝導による絵素スイッ
チ素子の機能低下を防ぐことができる。

その構成は、従来技術と比較して単純なものであり、
特にPBSが単一であることは表示装置の低価格化に大き
く寄与する。また、R,G,Bの各ライトバルブを光源から
光学的に等距離に配置すると、R,G,B各色光はほぼ同等
の発散状態でそれぞれのライトバルブに到達し、色むら
を抑えることができる。

［実施例］以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は、反射型の投写型液晶表示装置の概念図であ
る。光源（１）からの出射光は、PBS（２）に入射して
直線偏光化され、その反射光が反射型液晶ライトバルブ
（３）に入射する。液晶ライトバルブ（３）は、入射光
の偏光面を絵素毎に独立に変調しこれを反射する。液晶
ライトバルブ（３）からの反射光は、再びPBS（２）に
入射し、変調を受けた度合によって透過する光と反射す
る光とに分離され、透過した光は投写レンズ（４）によ
ってスクリーン（５）上に結像される。

第２図は、本発明の反射型液晶ライトバルブの断面図
を表す。透明電極（６）を含む対向基板（７）と反射電
極（８）および絵素スイッチ素子（９）等を含む反射基
板（10）の間に液晶層（11）が挟まれている。絵素スイ
ッチ素子（９）は、ソース（12），ゲート（13），ドレ
イン（14）より構成され、ドレイン（14）は、絶縁層
（15）を介しコンタクトホール（16）において反射電極
（８）と接続されている。この構成において、対向基板
（７）側より入射した光は透明電極（６）を透過し、液
晶層（11）によって偏光面の変調を受けたうえで反射電
極（８）によって反射され、再び対向基板（７）の外部
へ出射する。この時の光伝導による絵素スイッチ素子
（９）の機能低下を防止するために、絵素スイッチ素子
（９）は反射電極（８）によってこの光より遮光される
構造を有する。

第３図は、本発明の投写型表示装置の参考例における
光学系の構成図である。光源（１）からの出射光はPBS
（２）によって直線偏光化され、Ｓ偏光が反射されＰ偏
光が透過する。透過したＰ偏光は、ダイクロイックミラ
ー（17），（18）によってR,G,Bの３原色に分離され、
図に示すような配置を有する３枚の液晶ライトバルブ
（19），（20），（21）に入射する。液晶ライトバルブ
（19），（20），（21）とR,G,Bの３原色との対応は、
ダイクロイックミラー（17），（18）の波長選択特性を
調整することによって適宜選択可能である。液晶ライト
バルブ（19），（20），（21）に入射した各色光は、そ
れぞれ偏光面を絵素毎に独立に変調されたうえで反射電
極によって反射され、ダイクロイックミラー（17），
（18）によって合成される。次にこの合成光はPBS
（２）に入射し、偏光面の変調の度合によって透過する
光と反射する光に分離される。この時、透過した光は光
源（１）に戻り、反射した光は投写レンズ（22）に入射
してスクリーン（５）上に拡大投写される。従って、各
液晶ライトバルブは、光源より光学的に等距離に配置で
きる。また、R,G,B用の３枚の液晶ライトバルブに共通
してＰ偏光のみがその照射光として使用される。なお、
ダイクロイックミラー（17），（18）と液晶ライトバル
ブ（19），（20），（21）をPBS（２）の反射側に配置
することによって、上記と同様にしてＳ偏光のみを照射
光として使用することも可能である。

第４図は、照射光としてＰ偏光とＳ偏光の両偏光を併
用する実施例における光学系の構成図である。光源
（１）からの出射光はPBS（２）によって直線偏光化さ
れ、Ｐ偏光は透過しＳ偏光は反射される。反射されたＳ
偏光は、ダイクロイックミラー（23）によって波長選択
を受けた後反射型の液晶ライトバルブ（24）に入射す
る。ここで、たとえば液晶ライトバルブ（24）をＲ用の
ものとすると、ダイクロイックミラー（23）は、Ｒ光を
透過しG,B光を反射する特性を有する。この時、反射さ
れたG,B光はPBS（２）によって反射されて再び光源
（１）に戻る。一方、PBS（２）を透過したＰ偏光は、
ダイクロイックミラー（25）によって波長選択を受け、
たとえばＧ光を反射しR,B光を透過し、反射されたＧ光
は反射型の液晶ライトバルブ（26）に入射する。ダイク
ロイックミラー（25）を透過したR,B光は、ダイクロイ
ックミラー（27）に入射し、たとえばＲ光を反射しＢ光
を透過する。この時、反射されたＲ光はダイクロイック
ミラー（25）とPBS（２）を透過して光源（１）に戻
り、透過したＢ光は反射型の液晶ライトバルブ（28）に
入射する。液晶ライトバルブ（24），（26），（28）に
入射した各色光は、それぞれその偏光面を絵素毎に独立
に変調されたうえで反射電極によって反射される。反射
された各色光はPBS（２）に入射し、液晶ライトバルブ
（24）からの反射光は、その変調の度合に応じてＰ偏光
は透過して投写レンズ（29）に入射し、Ｓ偏光は反射さ
れて光源（１）に戻る。また、液晶ライトバルブ（2
6），（28）からの反射光は、その変調の度合に応じて
Ｐ偏光は透過して光源（１）に戻り、Ｓ偏光は反射され
て投写レンズ（29）に入射する。こうして投写レンズ
（29）に入射した各色光は、投写レンズ（29）によって
スクリーン（５）上に拡大投射される。従って、本実施
例においても各液晶ライトバルブは光源から光学的に等
距離に配置できる。なお、第３図における参考例と同
様、本実施例においても液晶ライトバルブとR,G,Bの３
原色の対応、および照射光としてのP,S偏光と液晶ライ
トバルブとの対応については適宜選択自由であることは
言うまでもない。

［発明の効果］本発明の投写型表示装置は、以上説明したように、３
枚のライトバルブを光源から光学的に等距離に配置でき
るため、各色光のその光路上での発散状態の差によるス
クリーン上での色むらを防止できる。また、反射型のラ
イトバルブと単一のPBSを用いた単純な構成であるた
め、低価格な投写型表示装置を実現し、ハイビジョン対
応の投写型表示装置実現の可能性も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、反射型の投写型液晶表示装置の概念図、第２
図は、本発明の反射型液晶ライトバルブの断面図、第３
図は、本発明の投写型表示装置の参考例における光学系
の構成図、第４図は、本発明の投写型液晶表示装置の実
施例における光学系の構成図、第５図は、従来技術であ
る反射型の投写型液晶表示装置の光学系の構成図であ
る。（１）……光源（２）……偏光ビームスプリッター（３）……液晶ライトバルブ（４）……投写レンズ（５）……スクリーン（６）……透明電極（７）……対向基板（８）……反射電極（９）……絵素スイッチ素子（10）……反射基板（11）……液晶層（15）……絶縁層（17），（18），（23），（25），（27）……ダイクロ
イックミラー（19），（20），（21），（24），（26），（28）……
液晶ライトバルブ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を２種類の偏光成分光に分離
するとともに、前記３つの反射型ライトバルブにより変
調された光を合成する偏光分離・合成手段と、前記偏光分離・合成手段により分離された２種類の偏光
成分光のうち、一方の偏光成分光から第１の色光を分離
する第１の色光分離手段と、前記第１の色光分離手段により分離された色光を変調す
る第１の反射型ライトバルブと、前記偏光分離・合成手段により分離された２種類の偏光
成分光のうち、他方の偏光成分光から第２の色光を分離
する第２の色光分離手段と、前記第２の色光分離手段により分離された前記第２の色
光を変調する第２の反射型ライトバルブと、前記第２の色光分離手段によって前記第２の色光が分離
された後の前記他方の偏光成分光から前記第３の色光を
分離する第３の色光分離手段と、前記第３の色光分離手段により分離された前記第３の色
光を変調する第３の反射型ライトバルブと、を有するこ
とを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】請求項１において、前記反射型ライトバルブは、マトリクス状の画素と前記
画素をスイッチ制御するスイッチ素子とを備えた反射型
液晶ライトバルブであり、前記画素は透明電極と反射電極間に液晶が挟持されてな
り、前記スイッチ素子は前記反射電極により遮光されてなる
ことを特徴とする投写型表示装置。