JPH0458242A - 投写型液晶表示装置 - 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、ビデオ映像等をスクリーン上に表示する投写
型液晶表示装置に関する。

［従来の技術］ 投写型液晶表示装置は一般に、アクティブマトリックス
方式の液晶ライトバルブに電気的に書きこまれた画像情
報を光学像に変換してスクリーン上に拡大投写するもの
で、小型高精細化を可能にする反射型液晶パルプを用い
たものの開発が行われている。従来の反射型液晶ライト
パルプを用いた投写型液晶表示装置の一構成例は第２図
に示すようなもので白色光の三原色分離と液晶パネル変
調光の合成にはダイクロイックプリズム２０１を用いて
いる。光学系は非光軸投写系であるためであるためダイ
クロイックプリズムに投写レンズ側から入射する光束と
反射型液晶パネルからダイクロイックプリズムに入射す
る光束では、ダイクロイック色光分離面に対する入射角
が異なっており、またその光束は偏光方向がダイクロイ
ック面の影響を受けて変化することを防ぐためにほぼ平
行光となっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述の従来技術ではダイクロイックプリズムに
入射する光束がほぼ平行光であるためにダイクロイック
色光分離面が交差する線分におけるダイクロイック膜の
欠乏部の影が投影画像上に現れるので表示品質が悪くな
り、またダイクロイック面への入射角は液晶パネルへ向
かう光束と液晶パネルから反射されてくる光束で異なる
ため、ダイクロイック膜の分光特性の角度依存性によっ
て分光特性の変化した分だけ光量の損失となる。

また、４５度入射のダイクロイック面は一般に入射光の
偏光方向によってその分光特性が大きくことなり、液晶
パネルに入射する偏光方向と反射光から取り出す偏光方
向が直交する場合、それぞれの偏光方向に対する特性の
異なる分だけ光量の損失となる。また三原色に対応した
それぞれの反射型液晶パネルから反射される画像情報を
含んだ光束は、そのうちふたつはミラー反転されひとつ
は反転されないので、少なくとも二種類のパネルを必要
とするなど、従来の技術は多くの問題点を有する。そこ
で本発明はこの様な問題点を解決するもので、その目的
とするところは表示品質が優れ、光量損失が少なく、ま
た使用する液晶パネルが一種類で間に合う投写型表示装
置を提供するところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の投写型液晶表示装置は色光分離合成器が少なく
ともふたつのダイクロイック色光分離面を有する複合プ
リズムであり、該複合プリズムに入射する白色光がはじ
めに色分離されるダイクロイック面に入射する角度が２
１〜３１度であり、かつ前記ダイクロイック面を透過し
た光束が次に色分離されるダイクロイック面に入射する
角度が１０〜１７度であり、またそれぞれのダイクロイ
ック面によって反射された光束が硝材と空気の界面であ
る光学的平坦面により再び反射されたのちに出射し、ふ
たつのダイクロイック面を透過した光束は一度も反射さ
れずに出射することを特徴とする。

［作用］ 本発明の上記構成によれば、ダイクロイック面への光束
入射角が比較的小さいために、Ｓ−偏光とｐ−偏光によ
る分光特性の差が小さく、また入射角の変化に対する分
光特性の変化が小さいので光量の損失がきわめて少ない
。またダイクロイック面の交差部がないので入射光束は
空間的に均一に分光される。また複合プリズム内を通る
三原色それぞれの光束が、すべて複合プリズム内におい
て二度反射されるか一度も反射されないかであるので、
使用する反射型液晶パネルはすべて同じタイプのパネル
でよい。

［実施例］ （実施例１） 第１図は、本発明による投写型液晶表示装置の第１の実
施例を示す構成平面図である。球面リフレクタ１０１、
白色光源ランプ１０２、集光レンズ１０３により構成さ
れる光源装置から出射した光束は偏光板１０４を通って
投写レンズ１０６の焦点位置かられずかに外して配置さ
れた微小ミラー１０５に集光し、はぼ４５度の角度で反
射される。反射された光束は投写レンズ１０６によって
ほぼ平行光とされて複合プリズム１０７を通って三原色
に分光される。それぞれの色光に対応したアクティブマ
トリックス方式の反射型液晶パネル１０８，１０９，１
１０によって空間的時間的に変調された光束は再び複合
プリズム１０７に入射して色光合成される。そしてこの
カラー画像情報を含んだ光束は、投写レンズ１０６を通
過し微小ミラーの近傍に一旦集光したのち偏光板１１１
によって検光され、スクリーン上に結像する。なお偏光
板１０４の透過軸は微小ミラー１０５への入射光がＳ−
偏光として入射するように合わせであるので、微小ミラ
ー１０５によってその偏光方向が変化するということは
ない。また偏光板１１１はその透過軸が偏光板１０４の
透過軸に対してクロスニコルの関係で配置されているの
で、投写レンズ１０６、複合プリズム１０７、反射型液
晶パネル１０８，１０９，１１０の表面などから反射さ
れる無変調光が偏光板１１１によって吸収され、反射型
液晶パネル１０８，１０９，１１０による変調光のみ取
り出されるので比較的高コントラスト比が得やすい。

第３図は、複合プリズムの構成例を示した平面図である
。青色光反射誘電体多層ｊ！３４が蒸着された三角柱プ
リズム３１と赤色光反射誘電体多層膜３５が蒸着された
三角柱プリズム３２と四角柱プリズム３３により構成さ
れ、また三角柱プリズム３１と三角柱プリズム３２はわ
ずかの均一な間隙を介して接しており、三角柱プリズム
３２と四角柱プリズム３３は光学糊によって接着されて
いる。この複合プリズムに白色光３６が入射すると、は
じめに青色光反射誘電体多層Ｍ３４に２５．７度前後で
入射し青色光のみ反射され、反射された青色光は三角柱
プリズムの光学的平面によって全反射された後に出射す
る。

透過した光束は三角柱プリズム３２に入射し、次に赤色
光反射誘電体多層膜３５に１２．９度前後で入射し赤色
光のみ反射される。反射された赤色光は三角柱プリズム
の光学的平面によって全反射された後に出射する。透過
した光束すなわち緑色光は四角柱プリズム３３を経て出
射する。なお三原色光それぞれに対する光路長はすべて
等しくなつそいる。

第４図は、複合プリズム内の青色反射誘電体多層膜３４
の分光反射特性の一例を示す特性図であり、これは硝材
の屈折率が１．５２、誘電体多層膜中の高誘電率膜、低
誘電率膜それぞれの屈折率が２．２．１．７の場合の特
性である。ｐ−偏光に対する特性４１とＳ−偏光に対す
る特性４２がわずかに異なっているが、入射角が２５．
７度前後と比較的小さいので、例えば４５度入射の場合
にｐ−偏光とＳ−偏光の特性差が最小でも約３０ｎｉ＋
あることと比較するとかなり小さい。また、図には示し
ていないが、入射角の変化に対する特性の変化も例えば
４５度入射の場合に比べると小さく、これは、誘電体膜
の屈折率をｎ、膜厚をｔ、　　ＩＩの界面に対する光の
進行角をθとするとき、誘電体膜による反射光の光路差
が、２ｎｔ−ｃｏｓθ で表せ、θが小さいほどθの変化に対する光路長の変化
量が小さいことがわかるので、分光特性の変化が少ない
ことは明がである。

第５図は、複合プリズム内の赤色光反射誘電体多層膜３
５の分光反射特性の一例をを表した特性図であり、硝材
、高誘電率膜、低誘電率膜それぞれの屈折率は、青色光
反射誘電体多層膜の場合と同じである。入射角は１２．
９度前後とさらに小さいので、ｐ−偏光に対する特性５
１とＳ−偏光に対する特性５２の差は極めて小さく、ま
た入射角度の変化量による分光特性の変化もとても小さ
い。

（実施例２） 第６図は、本発明における投写型液晶表示装置の第２の
実施例を示す構成平面図である。放物回転面リフレクタ
６０１と光源ランプ６０２により構成される光源装置か
ら射出されるほぼ平行な光束は、ミラー６０３によって
反射された後偏光板６０４によって偏光光となり複合プ
リズム６０５に入射する。そしてダイクロイック面によ
って三原色光に分離された光束はそれぞれ反射型液晶パ
ネル６０６．６０７．６０８によって変調された後複合
プリズムによって色光合成が行われる。その後、偏光板
６０９によって検光された光束は投写レンズ６１０を通
ってスクリーン上に結像する。なお偏光板６０４の透過
軸は透過偏光がダイクロイック面に対しＳ−偏光または
ｐ−偏光として入射するように合わせであるので、その
偏光方向がほとんど変化しない。また偏光板６０９は偏
光板６０４に対してクロスニコルの関係で配置されてい
るので、透過するのは液晶パネルにより変調された光束
のみであるため高コントラスト比が得やすい。

（実施例３） 第７図は、本発明の投写型表示装置における第３の実施
例を示す構成斜視図である。楕円回転面リフレクタ７０
２と光源ランプ７０１によって構成される光源装置から
射出される光束はミラー７０３によって反射された後、
複合プリズム７０４に入射し三原色光に分離される。そ
してそれぞれの色光は反射型液晶ライトバルブ７０５，
７０６，７０７によって変調され、すなわち画像情報に
応じて空間的な反射光量が変化して取り出され、再び複
合プリズムに入射して色光合成が行われて出射する。そ
の後投写レンズ７０８にほぼ集光して通過した光束はス
クリーン面において結像し、液晶ライトバルブ７０５，
７０６．７０７に電気的に入力されたカラー映像が表示
される。

第８図は、本実施例において使用される液晶ライトバル
ブとその近傍の構成を示した構成断面図である。液晶ラ
イトバルブはおもに偏光板８０３．１／４波長板８０５
、反射型液晶パネル８０６により構成されており、偏光
板８０３の透過軸と１７４波長板８０５の主断面のなす
角度はほぼ４５度である。硝材８０１を経て出射する無
偏光光８０７は初めに偏光板８０３によって偏光光とな
り、そして１／４波長板８０５によって円偏光となる。

反射型液晶パネル８０６はアクティブマトリックス方式
により、それぞれの画素に於ける液晶のリタデーション
を電気的に制御する方式のパネルであり、従って入射偏
光の偏光状態を電気的に制御することができる。この反
射型液晶パネル８０６に入射する円偏光は、変調されな
い場合においては反射電極によって反射された後、逆回
りの円偏光となって１／４波長板８０５に入射し、そし
て直線偏光となって偏光板８０３にすべて吸収される。

また、変調される場合においてはその変調される程度に
応じて偏光板８０３を透過する。すなわちこの反射型液
晶ライトバルブは変調光を取り出す方式のライトバルブ
であるため、反射型液晶パネル８０６における先遣へい
膜や各層の界面やガラス表面からの反射光および１／４
波長板８０５の反射型液晶パネル８０６側表面からの反
射光を偏光板８０３によって吸収でき、高コントラスト
比が容易に得られる。なお１／４波長板８０５、偏光板
８０３、硝材８０１は互いに光学糊８０２．８０４によ
って接着されておりそれぞれの屈折率はほぼ等しいので
接着面による反射がほとんどなく、光量損失やコントラ
スト比の低下が生じない。

本実施例においては、あおり光学系となるのでフロント
投写型の表示装置に適している。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、反射型液晶ライトバ
ルブを用いた投写型液晶表示装置における色光分離合成
器として、光束入射角が小さく交差部の無いふたつのダ
イクロイック面により三原色分離と合成を行う複合プリ
ズムを用いるために、光利用効率が高いので投写映像が
明るく、しかも表示品質がよいという効果がある。また
三原色光それぞれが複合プリズム内の光学面により二層
反射されるかあるいは一度も反射されないがであるので
、液晶パネルとして同じタイプのパネルを使用できコス
ト的に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による投写型表示装置の第１の実施例
を示す平面構成図である。 第２図は、従来の反射型液晶パネルを用いた投写型表示
装置の構成例を示す平面図である。 第３図は、本発明による投写型表示装置に使用する複合
プリズムの構成例を示す平面図である。 第４図は、複合プリズム内にある青色光反射面の特性例
を示す分光反射特性図である。 第５図は、複合プリズム内にある赤色光反射面の特性例
を示す分光反射特性図である。 第６図は、本発明による投写型表示装置の第２の実施例
を示す平面構成図である。 第７図は、本発明による投写型表示装置の第３の実施例
を示す構成斜視図である。 第８図は、本発明による投写型表示装置の第３の実施例
に使用する反射型液晶ライトバルブの構成を示す断面図
である。 光源ランプ 偏光板 投写レンズ 複合プリズム 反射型液晶パネル 青色光反射誘電体多層膜 赤色光反射誘電体多層膜 以　　　上 第２図 第５図 第６図 ２良表ト一 第４図 第７図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）おもに白色光源装置と、色光分離と色光合成とを
   兼ねた色光分離合成器と、三原色光それぞれに対応した
   反射型液晶ライトバルブと、該液晶ライトバルブによっ
   て変調された光束を投写するレンズとによって構成され
   る投写型液晶表示装置において、 前記色光分離合成器が少なくともふたつのダイクロイッ
   ク色光分離面を有する複合プリズムであり、該複合プリ
   ズムにより色光分離あるいは色光合成される三原色光の
   うち二色は複合プリズム内において二度反射され一色は
   一度も反射されず、また三原色光それぞれに対する光路
   長が等しいことを特徴とする投写型液晶表示装置
2. （２）前記複合プリズムはふたつの三角柱プリズムとひ
   とつの四角柱プリズムと二面のダイクロイック色光分離
   面により構成され、該複合プリズムに入射する白色光が
   はじめに色分離されるダイクロイック面に入射する角度
   が２１〜３１度であり、かつ前記ダイクロイック面を透
   過した光束が次に色分離されるダイクロイック面に入射
   する角度が１０〜１７度であり、またそれぞれのダイク
   ロイック面によって反射された光束が硝材と空気の界面
   である光学的平坦面により再び反射されたのちに出射す
   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
   液晶表示装置。