JPH0553224A

JPH0553224A - カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0553224A
Application number: JP3215447A
Authority: JP
Inventors: Masaru Otaki; 賢大滝
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1991-08-27
Publication date: 1993-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成でダイクロイックミラ―における
Ｓ−Ｐ変換ロスを押えてかつ迷光の生じることのないカ
ラ―液晶表示装置を提供する。【構成】読出し光変換手段（４，１４，１５）におい
て、偏光手段１４に施された第１の入射面１４ａによっ
て光源４からの入射光の赤色光及び青色光を反射し入射
光の緑色光を透過すべく分光しかつ入射光の赤色光及び
青色光について偏光分離せしめ、第２の入射面１４ｂに
よって入射光の緑色光について偏光分離せしめ、分光手
段１５により第１の入射面１４ａを反射した赤（または
青）色光を反射し第１の入射面１４ａを反射した青（ま
たは赤）色光を透過して各液晶空間変調素子２Ｒ，２
Ｇ，２Ｂへ読出し光を導出する。【効果】液晶空間変調素子に入射するＳ偏光と該素子
から反射されたＰ偏光とを共に反射する分光手段が１つ
で済み、分光手段へのＳ−Ｐ変換ロスの伴う波長域の原
色光の入射が回避され、当該ロスの影響が殆ど解消され
る。また、迷光が解消され、偏光手段における入射角に
対する偏光分離特性も良好となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、液晶表示装置に関し、特に反射
表示モ―ドで液晶空間素子を用いたカラ―液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【背景技術】図７は、液晶空間素子として光導電型液晶
ライトバルブを３個用い、偏光プリズムを１個用いて構
成したカラ―液晶表示装置の一例を示すブロック図であ
る。本ブロック図の基本的な構成は、特開平２−２１１
４１８号公報や特開平２−１４９８８２号公報等に開示
の装置に属するものである。

【０００３】図において、かかる液晶表示装置は、赤色
画像を発生する赤色用ＣＲＴ（陰極線管）１Ｒとこの赤
色画像を書込み光とする赤色用光導電型液晶ライトバル
ブ（以下、ライトバルブと略称する）２Ｒとが光学ファ
イバ―３Ｒを挟んで結合され、第１のカラ―チャネルを
構成している。また、これと同様に、緑色用ＣＲＴ１
Ｇ，緑色用ライトバルブ２Ｇ及び光学ファイバ―３Ｇが
第２のカラ―チャネルを構成し、青色用ＣＲＴ１Ｂ，青
色用ライトバルブ２Ｂ及び光学ファイバ―３Ｂが第３の
カラ―チャネルを構成している。

【０００４】一方、光源４からは、これら第１ないし第
３のカラ―チャネルにおける各ライトバルブへの入射光
が発せられており、この入射光はまず偏光プリズム５に
導かれる。偏光プリズム５は、この入射光のうちＳ偏光
（Senkrecht polarized light ）成分のみを進行方向に
直角に曲げてダイクロイックプリズム６に導く。ダイク
ロイックプリズム６は、青色光を反射するダイクロイッ
クミラ―６１及び赤色光を反射するダイクロイックミラ
―６２により構成される光学素子であり、偏光プリズム
５からのＳ偏光を赤色光，緑色光，青色光に分光せしめ
てこれらを読出し光として各対応するライトバルブ２
Ｒ，２Ｇ，２Ｂにそれぞれ導く。

【０００５】各ライトバルブは、入射されたＳ偏光であ
る読出し光をＣＲＴ出力画像に応じたＰ偏光（Parallel
polarized light）成分を含んで反射することにより光
変調をなす。この反射された読出し光すなわち各カラ―
チャネルの出力投射光は、再びダイクロイックプリズム
６に導かれて１の画像に合成され、反射または透過され
た後に偏光プリズム５に入射する。偏光プリズム５は、
この合成された投射光のうち画像に応じたＰ偏光のみを
透過せしめ、投射レンズ７を介してスクリ―ン８上に当
該画像を投射することとなる。

【０００６】これによれば、１個の偏光プリズムが赤
色，緑色，青色光用の入射光全てについての偏光分離を
なしており、構成は簡素化されるものの、迷光の発生が
不可避である。すなわち、ダイクロイックプリズム６に
おいて赤色及び青色光用ライトバルブ２Ｒ，２Ｂに入射
するＳ偏光と、このライトバルブから反射されたＰ偏光
とを共に反射するダイクロイックミラ―６１及び６２を
有しているので、図８及び図９に示す如き後述のＳ−Ｐ
変換ロスが生じ、これが対向するライトバルブにおいて
迷光となるのである。

【０００７】図８において、横軸λ［ｎｍ］は入射光の
波長であり、縦軸Ｒ［％］は反射率である。曲線Ｒs 及
びＲP は、赤色光反射用のダイクロイックミラ―６２の
Ｓ偏光及びＰ偏光の反射率特性を示している。この特性
図によれば、かかるダイクロイックミラ―が赤色光すな
わち赤色の波長帯（５３０〜７００ｎｍ）の光を反射せ
しめる場合、Ｓ偏光の反射量に比べてＰ偏光の反射量が
少ないことが波長５４０〜５７０ｎｍの間における曲線
ＲP とＲS との隔りから明らかである。すなわち、波長
５５０ｎｍ近傍におけるＳ偏光は殆ど全反射するのに対
し、Ｐ偏光は殆ど透過してしまうのである。従って、上
記ダイクロイックミラ―６２においてライトバルブ２Ｒ
に入射するＳ偏光とこのライトバルブから反射されたＰ
偏光とを共に反射する場合には、変換ロスすなわちＳ偏
光がライトバルブを介して変換されたＰ偏光が減少して
しまう（以下、これをＳ−Ｐ変換ロスと呼ぶ）こととな
る。この減少した分は、ダイクロイックミラ―６２を透
過して赤色光用ライトバルブ２Ｒと対向する青色光用ラ
イトバルブ２Ｂに入射し、光変調されてしまい、結局迷
光が生じることとなり、スクリ―ン上において良好な画
質を得るためには好ましくない。

【０００８】図９は、青色光反射用のダイクロイックミ
ラ―６１のＳ偏光及びＰ偏光の反射率特性を示している
が、これについても上記図８と同様な見地によってＳ−
Ｐ変換ロスが生じてしまうこととなる。また、偏光プリ
ズムを１個用いて構成したものとしては図１０の如き液
晶表示装置もある。図において、図７と同等部分には同
一符号が付されている。本構成例では、ライトバルブに
入射するＳ偏光とライトバルブから反射されたＰ偏光と
を共に反射するダイクロイックミラ―を２枚用いてい
る。かかる一方のダイクロイックミラ―９は、赤色光を
反射して青色光及び緑色光を透過する分光特性を有して
おり、他方のダイクロイックミラ―１０は、青色光を反
射して緑色光を透過する分光特性を有している。

【０００９】他の各光学素子は上記図７と同様な作用を
奏し、光源４からの入射光は偏光プリズム５、ダイクロ
イックミラ―９，１０及び全反射ミラ―１１よって偏光
及び分光されて各ライトバルブに導かれる。ここで、ダ
イクロイックミラ―９は、赤色用ライトバルブ２Ｒに入
射する赤色のＳ偏光ＬRSを反射するとともに、赤色用ラ
イトバルブ２Ｒから反射された赤色のＰ偏光ＬRPをも反
射する。また、ダイクロイックミラ―１０は、青色用ラ
イトバルブ２Ｂに入射する青色のＳ偏光ＬBSを反射する
とともに、青色用ライトバルブ２Ｂから反射された青色
のＰ偏光ＬBPをも反射する。従って、ダイクロイックミ
ラ―２枚分のＳ−Ｐ変換ロスを生じることとなる。

【００１０】例えば、ここで用いられる青色光反射用ダ
イクロイックミラ―１０の反射特性が図１１に示されて
いるが、図７の場合と同様に、波長５００〜６００ｎｍ
の入射光においてそのＳ−Ｐ変換ロスを知ることができ
る。故に、この構成は、１個の偏光プリズムが赤色，緑
色，青色の入射光全てについての偏光分離をなすので、
構成は簡素化され、また、対向するライトバルブがない
ので迷光が生じることはないものの、Ｓ−Ｐ変換ロスの
影響が残ってしまうこととなる。

【００１１】また、これら図７及び図１０の如き偏光プ
リズム１個で３原色全ての偏光をなすものにおいて、そ
の偏光プリズム５は図１２の如き入射角θに対する偏光
分離特性も悪く、これについて良好な偏光プリズムは高
価である。図１２は、入射角４５度における偏光プリズ
ム５のＳ偏光及びＰ偏光の反射率特性を示したものであ
る。この図から明らかなように、偏光プリズムは、全波
長域に亘ってＳ偏光のみを反射せしめることができず、
波長４５０〜６２０ｎｍの入射光中のＰ偏光を最高４０
％程度反射してしまうことが分かる。よってライトバル
ブにＰ偏光成分を入射してしまうこととなり、好ましく
ない。

【００１２】さらに、図１３は、偏光プリズムを３個用
いて構成した液晶表示装置のブロック図である。図にお
いて、図７及び図１０と同等部分には同一符号が付され
ている。本構成例では、ライトバルブに入射するＳ偏光
とライトバルブから反射されたＰ偏光とを共に反射する
ダイクロイックミラ―を用いずに構成される。すなわ
ち、各色に対応する３枚のダイクロイックミラ―１２
Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを図示の如く配して、光源４からの
入射光をそれぞれ各ライトバルブに対応した３個の偏光
プリズム１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂへ導く。故に、ライト
バルブから反射されたＰ偏光（出力投射光）を各ダイク
ロイックミラ―で反射させることなく、全てのＰ偏光
を、偏光プリズムを透過して各投射レンズ７Ｒ，７Ｇ，
７Ｂへと直接導くことができる。そして、スクリ―ン８
上で各出力投射光を合成し、カラ―画像を得ることとな
る。

【００１３】よって、Ｓ−Ｐ変換ロスを生じることな
く、また、迷光も生じることもないが、偏光プリズムを
３個使用しているので、構成が複雑でかつ大型となり易
く、高価である。

【００１４】

【発明の目的】本発明は、上述した点に鑑みてなされた
もので、簡単な構成でダイクロイックミラ―におけるＳ
−Ｐ変換ロスを押えてかつ迷光の生じることのないカラ
―液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【発明の構成】本発明によるカラ―液晶表示装置は、光
源からの入射光を偏光しかつ３原色光にそれぞれ分光し
て３つの読出し光を導出する読出し光変換手段と、前記
３原色光に対応して前記読出し光を光変調しこれに応じ
た投射光をそれぞれ反射出力する３つの液晶空間変調素
子とを有する液晶表示装置であって、前記読出し光変換
手段は、前記入射光の赤色光及び青色光を反射し前記入
射光の緑色光を透過する分光特性を有しかつ前記入射光
の赤色光及び青色光について偏光特性を有する第１の入
射面と、前記入射光の緑色光について偏光特性を有する
第２の入射面とを有する偏光手段と、前記第１の入射面
を反射した赤（または青）色光を反射し前記第１の入射
面を反射した青（または赤）色光を透過する分光手段と
からなることを特徴としている。

【００１６】

【発明の作用】本発明によるカラ―液晶表示装置は、読
出し光変換手段において、偏光手段に施された第１の入
射面によって光源からの入射光の赤色光及び青色光を反
射し入射光の緑色光を透過すべく分光しかつ入射光の赤
色光及び青色光について偏光分離せしめ、当該偏光手段
の第２の入射面によって入射光の緑色光について偏光分
離せしめ、分光手段によってその第１の入射面を反射し
た赤（または青）色光を反射し第１の入射面を反射した
青（または赤）色光を透過して各液晶空間変調素子へ読
出し光を導出する。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明の一実施例によるカラ―液晶
表示装置のブロック図である。なお、図７、図１０及び
図１３と同等部分には同一符号が付されている。図にお
いて、かかる液晶表示装置は、偏光手段として、そのハ
ウジング１４ｈ内にエチレングリコ―ル（屈折率ｎ＝
１．４３）やグリセリン（ｎ＝１．４７４）、ベンジル
アルコ―ル（ｎ＝１．５４）等の透明な流動体が充填さ
れるとともに、ガラス板等により形成され偏光分離をな
す２つの入射面１４ａ，１４ｂを有したいわゆる液体偏
光プリズム１４を有している。その第１の入射面１４ａ
は、光源４からの入射光における３つの原色光のうち、
２つの原色光を反射し、残る１つの原色光を透過するダ
イクロイック特性（分光特性）を有するとともに、ここ
で反射する２つの原色光につき偏光分離をなすものであ
り、その分光及び偏光分離特性は、例えば図２の如くで
ある。図において、横軸λは入射光すなわち読出し光の
波長であり、縦軸Ｒは反射率（以下、同様とする）であ
る。図中、Ｓ偏光及びＰ偏光の反射率特性曲線ＲS ，Ｒ
P が示す如く、第１の入射面１４ａは、Ｐ偏光を全波長
域に亘って透過するとともに、Ｓ偏光については緑色光
（Ｇ）のみを透過してこれを除く波長の原色光（Ｂ，
Ｒ）を反射するように施されている。

【００１８】また、他方第２の入射面１４ｂは、残る１
つの原色光につき偏光分離をなすものであり、その偏光
分離特性は例えば図３の如くである。図中、Ｓ偏光及び
Ｐ偏光の反射率特性曲線ＲS ，ＲP が示す如く、第２の
入射面１４ｂは、Ｐ偏光を全波長域に亘って透過すると
ともに、Ｓ偏光については少なくとも緑色光（Ｇ）を反
射するように施されている。

【００１９】従って、光源４からの入射光は、第１の入
射面１４ａにおいて緑色光を除くＳ偏光が反射されてダ
イクロイックミラ―１５に導かれるとともに、この第１
の入射面１４ａを透過した入射光の緑色光は、第２の入
射面１４ｂにおいてそのＳ偏光分が反射されて緑色用ラ
イトバルブ２Ｇに導かれる。分光手段としてのダイクロ
イックミラ―１５は、赤色光と青色光とを分離／合成す
るものであり、その分光特性は例えば図４の如くであ
る。図中、Ｓ偏光及びＰ偏光の反射率特性曲線ＲS ，Ｒ
P が示す如く、ダイクロイックミラ―１５は、Ｓ偏光及
びＰ偏光共に赤色光（Ｒ）を反射し、少なくとも青色光
（Ｂ）を透過するように施されているので、緑色光
（Ｇ）の波長域において先の図７ないし図１３で述べた
ようなＳ−Ｐ変換ロスを伴うものである。

【００２０】しかしながら、かかる緑色光は、第１の入
射面１４ａを透過しており、ダイクロイックミラ―１５
には導かれていないので、ここでのＳ−Ｐ変換ロスは全
く発生しないこととなる。このダイクロイックミラ―１
５を反射した赤色光のＳ偏光は赤色用ライトバルブ２Ｒ
に導かれるとともに、該ミラ―１５を透過した光、すな
わち上記第１の反射面で透過した緑色光と赤色光とを除
く原色光である青色光のＳ偏光は、青色用ライトバルブ
２Ｂに導かれることとなる。

【００２１】しかして、各ライトバルブに導かれた読出
し光は、それぞれ光変調された投射光となって反射出力
される。赤色の出力投射光は、ダイクロイックミラ―１
５で反射され第１の入射面１４ａを透過してダイクロイ
ックミラ―１６に導かれる。青色の出力投射光は、ダイ
クロイックミラ―１５及び第１の入射面１４ａを透過し
てダイクロイックミラ―１６に導かれる。また、緑色の
出力投射光は、第２の反射面１４ｂを透過した後全反射
ミラ―１７で反射されてダイクロイックミラ―１６に導
かれる。

【００２２】ダイクロイックミラ―１６は、偏光プリズ
ム１４を透過してくる赤色用及び青色用ライトバルブ２
Ｒ及び２ＢからのＰ偏光と、全反射ミラ―１７により反
射されてくる緑色用ライトバルブ２ＧからのＰ偏光とを
合成し、この合成された投射画像を投射レンズ７に導く
ものであり、その分光特性は図５の如くである。図中、
Ｐ偏光の反射率特性曲線ＲP が示す如く、ダイクロイッ
クミラ―１６は、Ｐ偏光について緑色光（Ｇ）のみを反
射し、これ以外の波長の原色光（Ｂ，Ｒ）を透過するよ
うに施されている。従って図１に記載される破線の如き
光路のように、各原色の投射出力光はどれも投射レンズ
７へ向う方向の一致した光となって画像が合成されるこ
ととなる。

【００２３】第１の入射面における作用については、実
際のところ、図６の如き構成にて達成される。図６は、
図１の第１の入射面１４ａ周辺を拡大したものであり、
ガラス板１４ｇの表面１４ｘ，裏面１４ｙにそれぞれ、
青色光及び赤色光に対する偏光特性を有するように施さ
れている。これにより、光源からの入射光Ｌinは、最初
にその表面１４ｘにて青色光のＳ偏光ＬBSが導出され、
その後裏面１４ｙに達して赤色のＳ偏光ＬRSが導出され
ることとなる。

【００２４】従って、第１の入射面において偏光分離を
なすこの２つの入射面と、上記第２の入射面とで、各原
色光毎に偏光分離をなしているので、角度特性すなわち
上記入射角に対する偏光分離特性について良好となる。
本実施例においては、ダイクロイックミラ―１５、すな
わちライトバルブに入射するＳ偏光とライトバルブから
反射されたＰ偏光とを共に反射するダイクロイックミラ
―を１枚のみで構成し、かつそのダイクロイックミラ―
が既にその入射光から除かれた緑光（Ｇ）の波長域を境
にして赤色光と青色光とを分光せしめているので、Ｓ−
Ｐ変換ロスの影響が殆どなくなることになる。ここで、
ダイクロイックミラ―１５は、これとは逆に青色光を反
射するものとして構成しても良いことは明らかである。

【００２５】また、偏光プリズムにおいてその入射面を
２つ有し対向するライトバルブを回避しているので、迷
光が生じることなく、構成も複雑にならなくて済む。さ
らに、光源からの入射光の偏光分離も原色光毎にそれぞ
れ分担しているので角度特性すなわち上記入射角に対す
る偏光分離特性についても良好となる。なお、液晶空間
変調素子として、光導電形液晶ライトバルブについての
み説明したが、パネル型の液晶素子や、特願昭６３−２
８４９７０号に記載したような電界発光効果を利用した
光導電型液晶ライトバルブでも良く、当業者であれば画
像を反射表示モ―ドで投射する手段としてその他種々容
易に変形し得るものである。

【００２６】加えて、上記各構成及び作用、特に光の経
路について説明するのに、図面中、光路としてＲ，Ｇ，
Ｂに対応する３本の実線や破線にて示したが、これは説
明を簡単にするためであり、実際はこのように各光軸が
相互分離されているものではない。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のカラ―液
晶表示装置によれば、読出し光変換手段において、偏光
手段に施された第１の入射面によって光源からの入射光
の赤色光及び青色光を反射し入射光の緑色光を透過すべ
く分光しかつ入射光の赤色光及び青色光について偏光分
離せしめ、当該偏光手段の第２の入射面によって入射光
の緑色光について偏光分離せしめ、分光手段によってそ
の第１の入射面を反射した赤（または青）色光を反射し
第１の入射面を反射した青（または赤）色光を透過して
各液晶空間変調素子へ読出し光を導出する構成としてい
るので、光源からの入射光を２つの入射面にて偏光分離
することができる。これにより、液晶空間変調素子に入
射するＳ偏光と該変調素子から反射されたＰ偏光とを共
に反射する分光手段を１つだけで構成することができる
とともに、当該分光手段においてＳ−Ｐ変換ロスの伴う
波長域の原色光の入射を回避することができるので、Ｓ
−Ｐ変換ロスの影響を殆ど解消することができる。ま
た、迷光を回避することができ、複雑な構成とならなく
て済むこととなる。さらに、偏光手段における入射角に
対する偏光分離特性も良好となるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるカラ―液晶表示装置の
ブロック図。

【図２】図１における第１の入射面の偏光分離特性図。

【図３】図１における第２の入射面の偏光分離特性図。

【図４】図１における赤色光反射用ダイクロイックミラ
―の分光特性図。

【図５】図１における投射光合成用ダイクロイックミラ
―の分光特性図。

【図６】図１における第１の入射面の周辺を拡大した
図。

【図７】従来のカラ―液晶表示装置の一構成例を示すブ
ロック図。

【図８】図７における赤色光反射用ダイクロイックミラ
―の分光特性図。

【図９】図７における青色光反射用ダイクロイックミラ
―の分光特性図。

【図１０】従来のカラ―液晶表示装置の他の構成例を示
すブロック図。

【図１１】図１０における青色光反射用ダイクロイック
ミラ―の分光特性図。

【図１２】図７及び図９における偏光プリズムの入射角
に対する偏光分離特性図。

【図１３】従来のカラ―液晶表示装置のさらに他の構成
例を示すブロック図。

【主要部分の符号の説明】

１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ……赤色，緑色，青色用ＣＲＴ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ……赤色，緑色，青色用光導電型液晶
ライトバルブ４……光源７……投射レンズ８……スクリ―ン１４……液体偏光プリズム１４ａ……第１の入射面１４ｂ……第２の入射面１４ｇ……ガラス板１４ｈ……ハウジング１４ｘ，１４ｙ……ガラス板表面及び裏面１５……赤色光反射用ダイクロイックミラ― １６……投射光合成用ダイクロイックミラ― １７……全反射ミラ―

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの入射光を偏光しかつ３原色光
にそれぞれ分光して３つの読出し光を導出する読出し光
変換手段と、前記３原色光に対応して前記読出し光を光
変調しこれに応じた投射光をそれぞれ反射出力する３つ
の液晶空間変調素子とを有する液晶表示装置であって、
前記読出し光変換手段は、前記入射光の赤色光及び青色
光を反射し前記入射光の緑色光を透過する分光特性を有
しかつ前記入射光の赤色光及び青色光について偏光特性
を有する第１の入射面と、前記入射光の緑色光について
偏光特性を有する第２の入射面とを有する偏光手段と、
前記第１の入射面を反射した赤（または青）色光を反射
し前記第１の入射面を反射した青（または赤）色光を透
過する分光手段とからなることを特徴とするカラ―液晶
表示装置。
【請求項２】前記液晶空間変調素子は、光導電型液晶
ライトバルブであることを特徴とする請求項１記載のカ
ラ―液晶表示装置。
【請求項３】前記偏光手段は、ハウジング内に透明な
流動体が充填されかつ前記流動体内に埋設された２枚の
ガラス板により前記第１及び第２の入射面を形成する液
体偏光プリズムであることを特徴とする請求項１または
２記載のカラ―液晶表示装置。
【請求項４】前記第１の入射面は、前記ガラス板の表
及び裏面において前記入射光の赤色光または青色光につ
きそれぞれ偏光特性を有することを特徴とする請求項３
記載のカラ―液晶表示装置。