JPH09258160A - 液晶プロジェクタ - Google Patents

液晶プロジェクタ

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JPH09258160A
JPH09258160A JP8066894A JP6689496A JPH09258160A JP H09258160 A JPH09258160 A JP H09258160A JP 8066894 A JP8066894 A JP 8066894A JP 6689496 A JP6689496 A JP 6689496A JP H09258160 A JPH09258160 A JP H09258160A
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Yoichi Tamura
陽一 田村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源から照射される光の利用効率を向上さ
せ、これによって、投写画面の輝度の向上を図ることが
でき、また、投写画像のコントラストを良好にすること
ができるようにする。 【解決手段】 光源からのR光,G光及びB光を単一の
液晶表示パネル30に照射して投写画像を形成する液晶
プロジェクタにおいて、R光を集光させるR用レンズ2
1と、G光を集光させるG用レンズ22と、B光を集光
させるB用レンズ23と、これらR,G,B用レンズに
それぞれ対応する入射面からR,G,B光を入射し、入
射したR,G,B光を透過又は反射させることにより、
該R,G,B光をそれぞれに対応する液晶表示パネルの
各画素に垂直に入射させるダイクロックプリズム10と
を備えた構成としてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一の液晶表示パ
ネルによって投写画像を形成する、いわゆる単板式の液
晶プロジェクタに関し、特に、簡単な構成でありながら
投写画像の輝度の向上を図ることができる液晶プロジェ
クタに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、映像を大画面で表示する要望が高
まり、小型液晶パネルの表示内容をスクリーンに拡大投
写する液晶プロジェクタが広く普及しつつある。ここ
で、液晶プロジェクタには、三枚の液晶表示パネルを備
えた三板式のものと、単一の液晶表示パネルを備えた単
板のものとがある。
【0003】三板式液晶プロジェクタは、白色光源から
分離した赤の波長領域の光,緑の波長領域の光,青の波
長領域の光(以下、これらをR光,G光,B光という)
にそれぞれ対応する三枚の液晶表示パネルを有し、これ
ら液晶表示パネルにR,G,B光をそれぞれ照射し、各
液晶表示パネルを透過したR,G,B光を合成した後、
スクリーンにカラー画像を投写する構成となっていた。
従来の三板式液晶プロジェクタとしては、例えば、特開
平2−55384号及び特開平4−306618号で提
案されているものがある。
【0004】しかし、三板式液晶プロジェクタは、三枚
の液晶表示パネルを設けなければならず、単板式液晶プ
ロジェクタと比較して部品点数が増大し、装置が複雑か
つ大型化するとともにコスト高になってしまうという欠
点があった。
【0005】これに対して、従来の単板式液晶プロジェ
クタは、図3に示すように、白色光源100と、この白
色光源100から照射される白色光(投写光)を平行拘
束に変換する反射鏡101と、平行拘束となった白色光
を直線偏光成分光に変換する偏光板111と、偏光板1
11を透過してきた白色光を画像信号に応じて変調する
単一の液晶表示パネル120と、液晶表示パネル120
を透過してきた白色光をR,G,B光に変調する三原色
のカラーフィルタ130と、これらR,G,B光のうち
透過軸方向の成分のみを透過させる偏光板112と、偏
光板112を透過してきたR,G,B光をスクリーン1
50に拡大投写させる投写レンズ140とで構成してあ
った。
【0006】このように、単板式液晶プロジェクタは、
単一の液晶表示パネル120とカラーフィルタ130に
よってカラー画像を形成することができ、三板式液晶表
示プロジェクタと比較して、装置を簡単かつ小型にでき
るという利点を有していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の単板式液晶プロジェクタでは、液晶表示パネル12
0を透過してきた白色光を、三原色のカラーフィルタ1
30によってR,G,B光に変調するとき、白色光の約
2/3がカラーフィルタ130に吸収されてしまい、投
写画像の輝度が低下してしまうという問題があった。
【0008】すなわち、カラーフィルタ130は、赤,
緑,青の三原色フィルタによって白色光をR,G,B光
に変調するとき、赤いフィルタではG光及びB光、緑の
フィルタではR光及びB光、青いフィルタではR光及び
G光がカットされてしまう。このため、液晶表示パネル
120を透過してきた白色光の約1/3しか利用するこ
とができず、同じ光源を用いた三板式液晶プロジェクタ
と比較して、投写画像の明るさが約1/3に低下してし
まう。
【0009】なお、このような問題を解決すべく、特開
平4−60538号では、図4(a)に示すように、白
色光源201から出射された白色光をR,G,B光に分
離する三枚のダイクロックミラー210R,210G,
210Bと、ダイクロックミラー210R,210G,
210BからのR,G,B光をその入射角に応じて透過
し、液晶表示パネル230の各画素に入射させるマイク
ロレンズアレイ220とを有する単板式の液晶プロジェ
クタが提案されていた。
【0010】このような構成によれば、カラーフィルタ
を用いることなくカラー画像を形成することができるの
で、カラーフィルタを用いた液晶プロジェクタに比べ
て、投写画像の輝度を向上させることができた。
【0011】しかし、この液晶プロジェクタでは、図4
(b)に示すように、ダイクロックミラー210R,2
10Bに反射されたR,B光が、その反射角に応じた角
度で液晶表示パネル230に入射されるので、液晶表示
パネル230の境界面W,X,Y,ZにおいてR,B光
が反射され、光の損失が生じてしまうという問題があっ
た。
【0012】また、一般に液晶プロジェクタに用いられ
ているTFT−TN(薄膜トランジスタ駆動−ねじれネ
マチックセル)型の液晶表示パネルでは、液晶の棒状分
子がねじれて配向しているため、液晶表示パネルの画素
に入射される光の角度によってその透過率が変化すると
いう特性がある。このため、ダイクロックミラー210
R,210Bの反射角に応じた角度で、R,B光を液晶
表示パネル230の各画素に入射させる上記液晶プロジ
ェクタでは、液晶表示パネル230のR,B光の透過率
が低くなり、投写画像のコントラストが低下してしまう
という問題があった。
【0013】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、光源から照射される光の利用効率を向上
させることによって、投写画面の輝度の向上を図ること
ができ、また、投写画像のコントラストを良好にするこ
とができる液晶プロジェクタの提供を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の液晶プロジェクタは、光源からの
R,G,B光を単一の液晶表示パネルに照射して投写画
像を形成する液晶プロジェクタにおいて、R光を集光さ
せるR用レンズと、G光を集光させるG用レンズと、B
光を集光させるB用レンズと、これらR,G,B用レン
ズにそれぞれ対応する入射面からR,G,B光を入射
し、入射したR,G,B光を透過又は反射させることに
より、該R,G,B光をそれぞれに対応する前記液晶表
示パネルの各画素に垂直に入射させるダイクロックプリ
ズムとを備えた構成としてある。
【0015】このような構成からなる請求項1記載の本
発明の液晶プロジェクタは、光源から照射されたR,
G,B光を、それぞれR,G,B用レンズにより集光し
た後、前記ダイクロックプリズムによって反射させ、前
記液晶表示パネルの各画素に垂直に入射させる。
【0016】このように、請求項1記載の本発明によれ
ば、各R,G,B光を、それぞれ前記液晶表示パネルの
各画素に垂直に入射させることができるので、各R,
G,B光が途中でカットされたり、また、前記液晶表示
パネルの境界面において反射されたりすることがなく、
光源からの光をすべて投写光として有効に利用すること
ができる。
【0017】この結果、光源側から照射される光の利用
効率が向上し、投写画面の輝度の向上を図ることができ
る。また、各R,G,B光を、それぞれ前記液晶表示パ
ネルの各画素に垂直に入射させることができるので、光
の透過率の低下を防止し、投写画像のコントラストを良
好にすることができる。
【0018】請求項2記載の液晶プロジェクタは、前記
液晶表示パネルの画素を前記R,G,B用レンズの直径
の約1/3ピッチで配列するとともに、この画素上で焦
点を結ぶ各R,G,B光のそれぞれの焦点位置が、前記
R,G,B用レンズの直径の約1/3ずつずれるように
該R,G,B用レンズを配設した構成としてある。
【0019】このような構成とすれば、各R,G,B用
レンズに入射された各R,G,B光を、これら光にそれ
ぞれ対応する前記液晶表示パネルの各画素に分配するこ
とができる。
【0020】請求項3記載の液晶プロジェクタは、前記
R,G,B用レンズ、前記ダイクロックプリズム及び前
記液晶表示パネルを一体的に設けた構成としてある。こ
のような構成とすれば、装置の小型化を図ることがで
き、また、前記R,G,B用レンズ、前記ダイクロック
プリズム及び前記液晶表示パネルの位置ずれを防止する
ことができる。
【0021】請求項4記載の液晶プロジェクタは、前記
R,G,B用レンズを長焦点のレンチキュラレンズとし
た構成としてある。このような構成とすれば、前記R,
G,B用レンズに入射された各R,G,B光を、前記ダ
イクロックプリズムを介して、前記液晶表示パネルの各
画素上で焦点を結ばせることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶プロジェクタ
の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図
1は本発明の一実施形態に係る液晶プロジェクタを示す
説明図であり、また、図2は上記液晶プロジェクタの
R,G,B用レンズ、ダイクロックプリズム及び液晶表
示パネルを示す拡大図である。
【0023】図1において、10はダイクロックプリズ
ムであり、四つの二等辺三角柱状のプリズムを組み合わ
せた構成としてある。このダイクロックプリズム10の
三つの側面はそれぞれR,G,B光の入射面10a,1
0b,10cとしてあり、また、入射面10bに対向す
る側面は、これらR,G,B光の出射面10dとしてあ
る。
【0024】このようなダイクロックプリズム10は、
入射面10a,10cから入射された光を直角に反射し
て出射面10dから出射させるとともに、入射面10b
から入射された光をそのまま透過させて出射面10dか
ら出射させる。
【0025】ダイクロックプリズム10の各入射面10
a,10b,10cには、それぞれR,G,B用レンズ
21,22,23が取り付けてあり、また、ダイクロッ
クプリズム10の出射面10dには、両面に偏光板4
1,42を設けた液晶表示パネル30が取り付けてあ
る。すなわち、これらダイクロックプリズム10とR,
G,B用レンズ21,22,23及び液晶表示パネル3
0は、それぞれを互いに位置決めした状態で一体的に接
合にした一部品としてある。
【0026】各R,G,B用レンズ21,22,23に
は、それぞれ長焦点レンチキュラレンズ21a,22
a,23a列が形成してある。図1に示すように、これ
ら長焦点レンチキュラレンズ21a,22a,23a
は、入射された各R,G,B光がダイクロックプリズム
10を介して液晶表示パネル30の各画素上で焦点を結
ぶような曲率としてある。
【0027】また、液晶表示パネル30には、各R,
G,B光にそれぞれ対応する複数の画素がストライプ配
列してある。
【0028】ここで、図2に示すように、液晶表示パネ
ル30の各画素(ストライプ)を、長焦点レンチキュラ
レンズ21a,22a,23aの直径φの約1/3ピッ
チで配列するとともに、長焦点レンチキュラレンズ21
a,22a,23aを、該レンズの焦点位置が直径φの
約1/3ずつずれるように配設した構成としてある。
【0029】また、R用レンズ21の中央に位置する長
焦点レンチキュラレンズ21aと、B用レンズ23の中
央に位置する長焦点レンチキュラレンズ23aとの、そ
れぞれの中心がダイクロックプリズム10の中心からず
れるように、R用レンズ21及びB用レンズ23をダイ
クロックプリズム10に取り付けてある。これにより、
R用レンズ21の中央に位置する長焦点レンチキュラレ
ンズ21aと、B用レンズ23の中央に位置する長焦点
レンチキュラレンズ23aとを透過したR光及びB光
を、ダイクロックプリズム10の反射面の異なる位置に
反射させ、液晶表示パネル30の異なる画素に入射させ
ることができる。
【0030】さらに、図1において、50は投写レンズ
であり、液晶表示パネル30を透過したR,G,B光
(画像出力)をスクリーン60に拡大投写させる。
【0031】なお、図1では、R,G,B光を得るため
の光学系を特に図示していないが、従来と同様、白色光
源と、この白色光源から出射された白色光をR,G,B
光に分離する三枚のダイクロックミラーとによって、
R,G,B光を得る構成としてある。また、将来的に
は、R,G,B光を得るための光学系として、平面発光
デバイス、すなわち、単色全面発光型の陰極線管又はE
L素子などの発光デバイスを用いることが考えられる。
この場合は、R,G,B光を出射する三つの発光デバイ
スが必要となる。
【0032】次に、上記構成からなる本実施形態の液晶
プロジェクタの動作について、図1を参照しつつ説明す
る。
【0033】図示しない光源側からのR,G,B光は、
それぞれR,G,B用レンズ21,22,23に入射さ
れ、これらレンズに形成した長焦点レンチキュラレンズ
21a,22a,23a列により集光される。
【0034】そして、R用及びB用レンズ21,23に
入射されたR光及びB光は、ダイクロックプリズム10
によって直角に反射され、これらR光及びB光に対応す
る液晶表示パネル30の各画素に垂直に入力される。こ
れにより、R光及びB光が対応する各画素上で焦点を結
ぶ。また、G用レンズ22に入射されたG光は、ダイク
ロックプリズム10をそのまま透過して、該G光に対応
する液晶表示パネル30の画素に入力され、この画素上
で焦点を結ぶ。
【0035】その後、液晶表示パネル30を透過した
R,G,B光(画像出力)が投写レンズ50に入射さ
れ、投写レンズ50によって拡大された画像がスクリー
ン60に拡大投写される。
【0036】このような本実施形態の液晶プロジェクタ
によれば、R,G,B用レンズ21,22,23と、ダ
イクロックプリズム10とによって、R,G,B光をそ
れぞれ液晶表示パネル30の各画素に垂直に入射させる
ことができるので、R,G,B光が途中でカットされた
り、また、液晶表示パネル30の境界面において反射さ
れたりすることがなく、光源からの光をすべて投写光と
して有効に利用することができる。
【0037】この結果、光源側から照射される光の利用
効率が向上し、投写画面の輝度の向上を図ることができ
る。また、R,G,B光をそれぞれ液晶表示パネル30
の各画素に垂直に入射させることができるので、光の透
過率の低下を防止し、投写画像のコントラストを良好に
することができる。
【0038】さらに、R,G,B用レンズ21,22,
23とダイクロックプリズム10及び液晶表示パネル3
0を一体的に設けた構成としてあるので、装置の小型化
を図ることができ、また、これらR,G,B用レンズ2
1,22,23とダイクロックプリズム10及び液晶表
示パネル30の位置ずれを防止することができる。
【0039】なお、本発明の液晶プロジェクタは、上述
した実施形態に限定されるものではない。例えば、R,
G,B用レンズ21,22,23は、レンチキュラレン
ズ21a,22a,23a列を形成したものに限らず、
液晶表示パネル30の画素配列に応じて、種々のレンズ
に変更することができる。
【0040】
【発明の効果】以上のように、本発明の液晶プロジェク
タによれば、光源から照射される光の利用効率が向上
し、これによって、投写画面の輝度の向上を図ることが
でき、また、投写画像のコントラストを良好にすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る液晶プロジェクタを
示す説明図である。
【図2】上記液晶プロジェクタのR,G,B用レンズ、
ダイクロックプリズム及び液晶表示パネルを示す拡大図
である。
【図3】従来の単板式の液晶プロジェクタを示す説明図
である。
【図4】その他の従来例に係る液晶プロジェクタを示す
ものであり、同図(a)は説明図,同図(b)は部分拡
大図である。
【符号の説明】
10 ダイクロックプリズム 10a,10b,10c 入射面 10d 出射面 21 R用レンズ 22 B用レンズ 23 C用レンズ 30 液晶表示パネル 41,42 偏光板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02F 1/1335 525 G02F 1/1335 525

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からのR光,G光及びB光を単一の
    液晶表示パネルに照射して投写画像を形成する液晶プロ
    ジェクタにおいて、 R光を集光させるR用レンズと、 G光を集光させるG用レンズと、 B光を集光させるB用レンズと、 これらR,G,B用レンズにそれぞれ対応する入射面か
    らR,G,B光を入射し、入射したR,G,B光を透過
    又は反射させることにより、該R,G,B光をそれぞれ
    に対応する前記液晶表示パネルの各画素に垂直に入射さ
    せるダイクロックプリズムとを備えたことを特徴とする
    液晶プロジェクタ。
  2. 【請求項2】 前記液晶表示パネルの画素を前記R,
    G,B用レンズの直径の約1/3ピッチで配列するとと
    もに、この画素上で焦点を結ぶ前記R,G,B光のそれ
    ぞれの焦点位置が、前記R,G,B用レンズの直径の約
    1/3ずつずれるように該R,G,B用レンズを配設し
    た請求項1記載の液晶プロジェクタ。
  3. 【請求項3】 前記R,G,B用レンズ、前記ダイクロ
    ックプリズム及び前記液晶表示パネルを一体的に設けた
    請求項1又は2記載の液晶プロジェクタ。
  4. 【請求項4】 前記R,G,B用レンズを長焦点のレン
    チキュラレンズとした請求項1,2又は3記載の液晶プ
    ロジェクタ。
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WO1998013725A1 (fr) * 1996-09-24 1998-04-02 Seiko Epson Corporation Ecran de projection a source lumineuse

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