JPH01129287A - 投写型カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は“、画像形成のための液晶ライトバルブを複数
枚用い、投写して画像表示を行なう投写型カラー表示装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、複数枚の液晶ライトバルブを用いた投写型カラー
表示装置は、特開昭６０−１７９７２３に示されるよう
に、投写光源からの白色光をダイクロイックミラー系に
より三原色の赤、緑、青の色光に分離し、液晶ライトバ
ルブにて画像変調した後各色光をダイクロインクミラー
系により合成し、拡大投写するものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の従来技術では、完全な平行光線の投写光
源の実現は困難で、投写光源からの距離が大きくなるに
つれ減衰が大きくなる。さらに投写光源の分光特性は平
坦ではないので、強度の大きな色光に、ＮＤフィルター
等を用い減衰させて白バランスをとらなくてはならない
。前例では投写光源に第１１図のようなメタルハライド
ランプを用いたとすれば、表示画像はほぼ緑色の画像と
なってしまい１、緑色光を減衰させると非常に暗い画像
となるという問題点を有する。

また、画像合成においてコンパクトにするためには、３
枚のうち１枚の液晶ライトバルブを裏返して用いなけれ
ばならなく、薄膜トランジスタが集積された基板側から
色光が入射し、薄膜トランジスタの性能が低下し、コン
トラスト低下等の画質が低下する。という問題点を有す
る。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、投写光源の分光特性に応じて投
写光源と液晶ライトパルとの光路長を変え、かつ３枚の
うち１枚の液晶ライトバルブのみ左右が反転した表示と
するように駆動ドライバーを構成することで、コンパク
トで明るく色再現性の優れた高画質の画像表示を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の投写型カラー表示装置は、画像形成のためのア
クティブ・マトリクス方式の３枚の液晶ライトバルブと
、光の三原色への色分離を行なうダイクロイックミラー
系と、画像合成のためのダイクロイックプリズムと、単
一の投写光源及び単一の投写レンズからなる投写型カラ
ー表示装置において、前記三枚の液晶ライトバルブと投
写光源との光路長を該投写光源の強度の大きい色光にお
いて最も長く、該投写光源の強度の小さい色光において
最も短かくなるように前記ダイクロイックミラー系を構
成し、前記３枚の液晶ライトバルブのうち１枚の液晶ラ
イトバルブのみ左右が反転した表示をするように、駆動
ドライバー回路を構成したことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の上記の構成によれば、光の三原色の各色光の光
路長を変えることによりバランスをとり、導光管を用い
て導き、特別にフィルター類を用いずに、明るく色バラ
ンスのよい再現性の優れた画像表示が行なえる。

また、３枚のうち１枚のみ液晶ライトバルブの左右が反
転して表示するように駆動ドライバー回路を構成するこ
とにより、薄膜トランジスタの光による能力低下を引き
起こさずに、コントラスト比の大きな高画質の画像表示
が行なえる上に、コンパクトに構成することができる。

（実施例１〕 第１図は本発明の投写型カラー表示装置の一実施例を示
す構成図である。投写光源１はハロゲンランプを用いて
いる。

投写光源１から発する白色光は、放物ミラー２により集
光され、熱線カットフィルター３により赤外域の熱線を
カットし、可視光のみがダイクロイックミラー系に入射
し、色分離を行なう。他の集光方法としては、球面ミラ
ーと集光レンズの組み合わせや、楕円クフレクタを用い
ることができる。集光された光はほぼ平行光となるが、
完全ではないため投写光源１からの光路長が大きくなれ
ばなる程、光量は低下する。

ダイクロイックミラー系は、導光管４と青色反射ダイク
ロイックミラー５、緑色反射ダイクロイックミラー系゛
ラー射ミラー７により構成される。

導光管４は、筒状で開口部は液晶ライトバルブの有効画
面の大きさで、光学的に折り曲げ各色光を導くものであ
る。反射ミラー７以外の上下左右の内面は鏡面仕上げで
ＡＩ蒸着により反射率を高めている。この導光管４によ
り、拡散する各色光を液晶ライトバルブ８まで導き、明
るさを増大させている。また、外部に漏れる光を遮光す
る効果やミラー類の固定に効果がある。

まず、青色反射ダイクロインクミラー５は、青色光（お
おむね５００（ｎｍ：１以下の波長の色光）を反射し、
その他の色光（黄色光）を透過させる。

反射した青色光は、反射ミラー７により方向を変え、青
色変調液晶ライドバルブ８Ｂに入射する。

青色反射ダイクロイックミラー５を透過した色光は、緑
色反射ダイクロイックミラー６に入射し、緑色反射ダイ
クロイックミラー６は、緑色光（おおむね５００（ｎｍ
）から５９０（ｎｍ）の間の波長の色光）を反射し、そ
の他の色光である赤色光（おおむね５９０（ｎｍ）以上
の波長の色光）を透過させる。反射した緑色光は、緑色
変調液晶ライトバルブ８Ｇに入射する。

緑色反射ダイクロイックミラー６を透過した赤色光は、
反射ミラー７により方向を変え、赤色変調液晶ライトバ
ルブ８Ｒに入射する。

第２図に青色反射ダイクロイックミラー５及び緑色反射
ダイクロイックミラー６の波長特性を示す。

赤、緑、青の各色用の信号の印加された各色変調液晶ラ
イトバルブ８Ｒ，８Ｇ、８Ｂにより、入射した各色光は
変調され、ダイクロイックプリズム９で合成され、投写
レンズ１２により拡大投写される。

ダイクロイックプリズム９は、第３図に示すように赤反
射面１０と青反射面１１を互いに直交するように構成さ
れている。直角プリズムの直角をはさむ２つの面にそれ
ぞれの反射層（誘電体多層膜）を蒸着し、光学接着剤で
４つの直角プリズムをはり合わせたものである。各面の
分光特性は、第２図の赤色反射ダイクロイックミラーの
特性及び第２図の青色反射ダイクロイックミラー４の特
性と同等である。

それぞれの液晶ライトバルブで変調された色光のうち、
赤色光及び青色光はダイクロイックプリズム９の赤反射
面１０及び青反射面１１でそれぞれ反射し、緑色光は透
過して合成され投写レンズ１２に入射する。ここで投写
レンズ１２側から見た３枚の液晶ライトバルブの光学的
位置関係を調整することにより３枚の液晶ライトバルブ
に表示される画像が１つのカラー画像として合成され、
単一の投写レンズ１２でスクリーン上に投写されるので
、表示画像の周辺部においても色ずれのない表示で、画
素ごとの完全な加法混色により彩度の高い表示が得られ
るのである。

さらに詳しく液晶ライトバルブとスクリーン上の画像の
関係について第３図及び第４図を用いて説明する。

スクリーン上に表示される画像の表示方向は、−Ｓに左
から右、上から下へと表示される。各色変調液晶ライト
バルブ８Ｒ１８Ｇ、８Ｂは、それぞれ図中の矢印で示す
方向に表示を行なわなくてはならない。なぜなら、投写
レンズ１２にて画像の上下及び左右は反転し、赤色変調
液晶ライトバルブ８Ｒと青色変調液晶ライトバルブ８Ｂ
は、ダイクロイックプリズム９で反射する時に左右が反
転するためである。つまり、スクリーン上の画像に対し
液晶ライトバルブの画像は３枚とも上下方向に対しては
反転し、緑色変調液晶ライトバルブ８Ｇのみ左右方向に
も反転しているのである。このような構成にするには、
赤色変調液晶ライトバルブ８Ｒあるいは青色変調液晶ラ
イトバルブ８Ｂを裏返すことで緑色変調液晶ライトバル
ブ８Ｇとして用いることができるが、後述するように、
ライトバルブとしての性能が低下するため使用できない
。

アクティブ・マトリクス方式の液晶ライトバルブの構造
は、第５図に示すように、ガラス基板１３と石英ガラス
基板１４の間に液晶１５を封入し、石英ガラス基板１４
には薄膜トランジスタ１６が形成され、画素電極１７が
接続されている。またガラス基板１３には共通電極１８
と光を遮光する遮光層１９が形成されている。上偏光板
２０と下偏光板２１は特定の偏光成分の光のみ透過する
ものである。

印加される信号電圧により、薄膜トランジスタ１６が駆
動され、導通状態（ＯＮ状態）の時に１夜晶１５を駆動
し、光の制御を行なうシャッターの機能を果たす。しか
しこの時に、薄膜トランジスタ１６に光が入射すると、
０Ｎ−ＯＦＦ比がとれなくなり、結果的に液晶ライトバ
ルブのコントラストの低下を引き起こす。そのため光の
入射はガラス基板１３側から行ない、遮光層１９により
薄膜トランジスタ１６に光を照射しないようにし、高画
質表示を得ている。

本発明においては、赤色変調液晶ライトバルブ８Ｒある
いは青色変調液晶ライトバルブ８Ｂを裏返して緑色変調
液晶ライトバルブ８Ｇとして用いるのではなく、緑色変
調液晶ライトバルブ８Ｇのみ左右が反転した表示を行な
うように駆動ドライバー回路を構成している。なお駆動
ドライバー回路は液晶ライトバルブに内蔵されたもので
も、外付けであってもかまわない。こうしてコントラス
ト比の大きな高画質の画像表示を可能としている。

また緑色変調液晶ライトバルブ８Ｇのような、左右方向
に反転した表示を行なう液晶ライトバルブは、駆動ドラ
イバー回路が内蔵型ではマスク修正のみ、外付けでは接
続方法の変更のみで容易に作成することができる。

なお封入されている液晶１５は、ツィステッドネマティ
ック（ＴＮ）液晶で、各液晶ライトバルブにおいて、入
射色光に対応してＴＮ液晶の複屈折率Δｎを変え、最適
値に合わせ高コントラスト比を得ている。

このようにして表示される画像において、青色変調液晶
ライトバルブ８Ｂと緑色変調液晶ライトバルブ８Ｇに比
べ、赤色変調液晶ライトバルブ８Ｒの投写光源ｌとの距
離が長くなる。つまり、青色光、緑色光に比べ赤色光の
減衰が大きく、第６図の実線のような分光特性を持ち約
３０００にと色温度が低く赤色光の強度が大きいハロゲ
ンランプを投写光源ｌとした場合には、赤色光のエネル
ギーが減少し、表示画像の分光特性は第６図の点線のよ
うになり、はぼ６０００にと色温度の高い表示が可能と
なり、色バランスをとるためのフィルターも不要である
。また、ＮＴＳＣ，、ＰＡＬ。

ＳＥＣＡＭ等の放送伝達の規格に十分一致することの可
能な高彩度で色再現性の優れた画像を提供できる。

つまりハロゲンランプを投写光源１として用いる場合に
は、本発明の光路長を変えた色分離を行なうダイクロイ
ックミラー系により、バランスのとれた高画質の画像表
示が行なえ、さらには赤色光の強度の大きな他のランプ
によっても同様な効果が得られる。

第７図はハロゲンランプを投写光源１として用いてさら
に色温度を上げ、現在ブラウン管で表示されている白の
色温度の９３００に程度まで上げた投写型カラー表示装
置の構成図である。

図かられかるように、前述の実施例と全て同様な特性を
持つ部品を用いて構成されるが、それぞれの液晶ライト
バルブと投写光ｉｔとの光路長が、赤色変調液晶ライト
パルプ８Ｒ１緑色変調液晶ライトバルブ８Ｇ、青色変調
液晶ライトバルブ８Ｂの順で長くなるように構成されて
いる。そのため、スクリーン上に表示される画像は赤色
光、緑色光、青色光の順に減衰が小さくなり、第６図の
一点鎖線のようなフラットな分光特性を持ち、白の色温
度としては９０００に程度となり、非常にバランスのと
れた彩度の高い画像表示となる。

ハロゲンランプを用いた場合には、青色光の光路長を最
も短かくすることで本発明は大きな効果があるため、光
路長が赤色光、緑色光、青色光の順に短かくなるように
ダイクロイックミラー系を他の方法で構成しても、同様
な効果が得られる。

〔実施例２〕 第８図は本発明の投写型カラー表示装置の他の実施例を
示す構成図である。投写光源ｌはキセノンランプを用い
ている。第９図は一般的なキセノンランプの分光特性図
で、青色光の波長域にピークを有し、青色光の強度が大
きいことがわかる。

実施例１と同様に放物ミラー２により集光され熱線カッ
トフィルター３を透過した可視光は導光管４に入射し、
ダイクロイックミラー系で色分離される。

まず赤色反射ダイクロイックミラー２２で赤色光（おお
むね５９０（ｎｍ）以上の波長の色光）を反射し、次に
緑色反射ダイクロイックミラー６で緑色光を反射し、残
る透過光を青色光とし、導光管４及び反射ミラー７で液
晶ライトバルブまで導いている。なおダイクロイックミ
ラーの波長特性は第２図に示す。

液晶ライトバルブは、実施例１に対して赤色変調液晶ラ
イトバルブ８Ｒと青色変調液晶ライトバルブ８Ｂを入れ
換え、緑色変調液晶ライトパルプ８Ｇは、やはり左右が
反転した表示を行なう。ダイクロイックプリズム９は、
赤反射面ＩＯと青反射面１１がそれぞれの液晶ライトバ
ルブに対応する方向になっている。

こうして、色分離の順を変えているだけで全〈実施例１
と同様にして投写レンズ１２で投写し画像表示を行なっ
ている。

この時、青色光の光路長が最も長く減衰が大きくなるた
め、投写される画像は青色光の強度が低下し、恒バラン
スのとれた画像表示が可能となる。

また、この構成は他のランプであっても青色光の波長域
の強度の大きい特性をもつランプを投写光源１に用いれ
ば同様の効果を得られる。

〔実施例３］ 第１０図は本発明の投写型カラー・表示装置の他の実施
例を示す構成図である。投写光源１はメタルハライドラ
ンプを用いている。第１１図は一般的なメタルハライド
ランプの分光特性図で、緑色光の波長域にピークを有し
、緑色光の強度が大きいことがわかり、観視者は緑色光
と感じられる。

前述の実施例と同様に放物ミラー２により集光され、熱
線カットフィルター３を透過した可視光は導光管４に入
射し、ｉイクロイックミラー系で色分離される。

まず青色反射ダイクロイックミラー５で青色光を反射し
、次に赤色反射ダイクロイックミラー２２で赤色光を反
射し、残る透過光を緑色光とし、導光管４及び反射ミラ
ー７で液晶ライトバルブまで導いている。

液晶ライトバルブは、青色変調液晶ライトバルブ８Ｂと
緑色変調液晶ライトパルプ８Ｇに対し、赤色変調液晶ラ
イトパルプ８Ｒのみ左右が反転した表示を行なっている
。

ダイクロイックプリズム９は、青色反射面１１と緑色反
射面２３が直交するように構成されていて、赤色光のみ
透過する。それぞれの面の波長特性は第２図の波長特性
と同等である。

こうして、はぼ前述の実施例と同様にして、投写レンズ
１２で投写し画像表示を行なっている。

この時、緑色光の光路長が最も長く減衰が大きくなるた
め、投写される画像は緑色光の強度が低下し、色バラン
スのとれた画像表示が可能となる。

またメタルハライドランプには赤色光の波長域にもピー
クを持ち、赤色光も強度の大きいものがあるが、第１０
図の構成を第７図と同様な構成にして、緑色光、赤色光
、青色光の順に光路長が長くなるようにしてやることで
各色光の強度を補正することなく色バランスのとれた光
彩度の画像表示を行なうことが可能である。

また、この構成は他のランプであっても緑色光の波長域
の強度の大きい特性を持つランプを投写光源１に用いれ
ば同様の効果を得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば以下のような効果を有
する。

投写光源の発光強度分布に応じ、強度の大きい色光の光
路長を大きくし、強度の小さい色光の光路長を小さくす
ることにより、白のバランスをとるのにフィルター必要
とせず、放送伝達の規格を十分満足する高彩度で色温度
も非常に高い画像表示が可能となり、色再現性が非常に
優れたものとなる。

また、導光管を用いることで色光を導くので効率良く投
写光源の光を利用でき、明るい画像表示が可能となる。

さらには、３枚の液晶ライトバルブのうち１枚のみ左右
が反転した表示をするように駆動ドライバー回路を構成
することにより、アクティブ・マトリクス方式の液晶ラ
イトバルブのアクティブ素子の性能を十分引き出すこと
ができ、コンパクトな構成が可能でコントラスト比の大
きな表示品質の良い画像表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の投写型カラー表示装置の一実施例を示
す平面図である。 第２図はダイクロイックミラーの波長特性図である。 第３図は、液晶ライトバルブの位置関係を示す斜視図で
、第４図は上面図である。 第５図は、液晶ライトバルブの部分断面図である。 第６図は、ハロゲンランプのエネルギーの波長特性及び
本発明の投写型カラー表示装置の出射光の波長特性図で
ある。 第７図、第８図、第１０図は、本発明の投写型カラー表
示装置の他の実施例を示す平面図である。 第９図は、一般的なキセノンランプの波長特性図である
。 第１１図は、一般的なメタルハライドランプの波長特性
図である。 ■・・・投写光源 ４・・・導光管 ５・・・青色反射ダイクロイックミラー６・・・緑色反
射ダイクロイックミラー８Ｒ・・赤色変調液晶ライトバ
ルブ ８Ｇ・・緑色変調液晶ライトバルブ ８Ｂ・・青色変調液晶ライトバルブ ９・・・ダイクロイックプリズム １２・・・投写レンズ 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　最　上　　務（他１名）ム、５１図 ′３図 第４図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）画像形成のためのアクティブ・マトリクス方式の３
   枚の液晶ライトバルブと、光の三原色への色分離を行う
   ダイクロイックミラー系と、画像合成のためのダイクロ
   イックプリズムと、単一の投写光源及び学一の投写レン
   ズからなる投写型カラー表示装置において、前記三枚の
   液晶ライトバルブと投写光源との光路長を該投写光源の
   強度の大きい色光において最も長く、該投写光源の強度
   の小さい色光において最も短かくなるように前記ダイク
   ロイックミラー系を構成し、前記三枚の液晶ライトバル
   ブのうち１枚の液晶ライトバルブのみ左右が反転した表
   示をするように、駆動ドライバー回路を構成したことを
   特徴とする投写型カラー表示装置。 ２）投写光源はハロゲンランプであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の投写型カラー表示装置。 ３）投写光源はキセノンランプであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の投写型カラー表示装置。 ４）投写光源はメタルハライドランプであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の投写型カラー表示装
   置。 ５）投写光源の光を液晶ライトバルブまで導く手段が導
   光管であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の投写型カラー表示装置。