JPS6242182A - Projection type liquid crystal display unit - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は投写式液晶表示装置に関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a projection type liquid crystal display device.

［従来の技術］ 従来、投写式液晶表示装置として、特開昭６０−２９１
６号公報に開示されたものがある。これは、赤、緑、青
の画素を形成した３枚の液晶パネルを用い、各液晶パネ
ルのそれぞれに光源を設け、各液晶パネルを透過した光
を半透過ミラーあるいは半透過プリズムを用いて合成し
てスクリーン上に画像を表示するものである。[Prior Art] Conventionally, as a projection type liquid crystal display device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-291
There is one disclosed in Publication No. 6. This uses three liquid crystal panels that form red, green, and blue pixels. Each liquid crystal panel is equipped with a light source, and the light that passes through each liquid crystal panel is synthesized using a semi-transparent mirror or a semi-transparent prism. The image is displayed on the screen.

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のものでは、３つの光源を必要とし、光の利用効率
が悪いものであるし、ランプの劣化によるばらつきが生
じ、画質が低下する欠点があった。[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned method requires three light sources and has poor light utilization efficiency, and also has the disadvantage that image quality deteriorates due to variations due to lamp deterioration.

また３つのランプおよび３枚の液晶パネルを用いるため
、全体の構成が大型になるものであワた。Furthermore, since three lamps and three liquid crystal panels are used, the overall structure becomes large.

さらに、半透過ミラーあるいは半透過プリズムはそれぞ
れ異なったものを用いなければならず、製造コス゛トの
増大を招来するものであった本発明は、光源が一つです
み、しかも小形化が可能な投写式液晶表示装置を提供す
るものである。Furthermore, different semi-transparent mirrors or semi-transparent prisms had to be used, which led to an increase in manufacturing costs.The present invention is a projection system that requires only one light source and can be miniaturized. The present invention provides a type liquid crystal display device.

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、１つの光源と、この光源からの光を光学フィ
ルタにより色に応じて反射あるいは透過させて分離し、
この分離された光の光路上にそれぞれの光に対応した色
の画素を形成した液晶ライトバルブを設け、各液晶ライ
トバルブを透過した光を第２の光学フィルタによって合
成してスクリーン上に画像を投写するようにしたもので
ある。[Means for Solving the Problems] The present invention includes one light source, and an optical filter that reflects or transmits the light according to the color and separates the light from the light source.
A liquid crystal light valve with pixels of a color corresponding to each light is provided on the optical path of this separated light, and the light transmitted through each liquid crystal light valve is combined by a second optical filter to create an image on the screen. It is designed to be projected.

し実施例］ 第１図において、１は／１０ゲンランブ、２は凹レンズ
で、これらによって平行光線の光源を構成している。３
．４は光学フィルタを構成するダイクロイックミラーで
、ともに緑を反射し、赤および青を透過するもので、ミ
ラー３は光を分離するためのもので、ミラー４は光を合
成するためのものである。５．６はそれぞれ第１および
第２の液晶ライトバルブで、液晶ライトバルブ立は、プ
リズム５ａｓ５ａｓ緑のフィルタ５ｂ、偏光板５Ｃ１５
Ｃおよび液晶パネル５ｄからなり、液晶ライトバルブ６
は、プリズム６ａ、６ａ、偏光板６ｂ。Embodiment] In FIG. 1, 1 is a /10 gen lamp, 2 is a concave lens, and these constitute a parallel light source. 3
．． 4 is a dichroic mirror that constitutes an optical filter, both of which reflect green and transmit red and blue; mirror 3 is for separating light, and mirror 4 is for combining light. . 5 and 6 are the first and second liquid crystal light valves, respectively, and the liquid crystal light valves include a prism 5as5as, a green filter 5b, and a polarizing plate 5C15.
C and a liquid crystal panel 5d, and a liquid crystal light valve 6
are prisms 6a, 6a, and polarizing plate 6b.

６ｂおよび赤と青のフィルタ６Ｃを備えた液晶ノくネル
６ｄからなる。７．８はミラーで、ダイクロイックミラ
ー３を透過した光をこれとは逆向きの光にして液晶ライ
トバルブ６を透過させるためのちのである。９は集光レ
ンズ、１０は投写用ズームレンズ、１１はスクリーンで
ある。6b and a liquid crystal channel 6d equipped with red and blue filters 6C. Reference numeral 7.8 denotes a mirror that converts the light that has passed through the dichroic mirror 3 into light in the opposite direction to the light that is transmitted through the liquid crystal light valve 6. 9 is a condensing lens, 10 is a projection zoom lens, and 11 is a screen.

第２図は液晶ライトバルブ■を側方からみた状態を示し
たもので、同図下方のプリズム６ａは液晶パネル６ｄに
所定の角度で光を入射させるためのもので、上方のプリ
ズム６ａは透過光を入射光と平行にするためのものであ
る。液晶ライトバルブ５のプリズム５ａもこれと同様の
ものである。Figure 2 shows the liquid crystal light valve ■ viewed from the side. The lower prism 6a in the figure is for making light incident on the liquid crystal panel 6d at a predetermined angle, and the upper prism 6a is for transmitting light. This is to make the light parallel to the incident light. The prism 5a of the liquid crystal light valve 5 is also similar to this.

このようにプリズムによって液晶パネルへの入射光の角
度をつけた理由については後述する。The reason why the angle of the incident light on the liquid crystal panel is set by the prism in this manner will be described later.

つぎに動作について説明する。ハロゲンランプ１からの
光は凹レンズ２によって平行光線に変換されてダイクロ
イックミラー３に供給される。ダイクロイックミラー３
を透過した光はミラー７．８によって反射され、液晶ラ
イトバルブ６に供給される。Next, the operation will be explained. Light from a halogen lamp 1 is converted into parallel light by a concave lens 2 and supplied to a dichroic mirror 3. dichroic mirror 3
The light transmitted through the mirror 7.8 is reflected by the mirror 7.8 and supplied to the liquid crystal light valve 6.

一方、ダイクロイックミラー３によって反射された光は
液晶ライトバルブΣに供給される。On the other hand, the light reflected by the dichroic mirror 3 is supplied to the liquid crystal light valve Σ.

液晶ライトバルブ５．６を透過した光はダイクロイック
ミラー４によって合成され、集光レンズ９によって集光
された後、ズームレンズ９を介してスクリーン１１に投
写される。The light transmitted through the liquid crystal light valve 5.6 is combined by the dichroic mirror 4, condensed by the condensing lens 9, and then projected onto the screen 11 via the zoom lens 9.

このように、光源が１つですみ、しかもダイクロイック
ミラー３．４を透過する光が互いに平行になるため、装
置全体の小形化が可能になる。さらに、２枚のダイクロ
イックミラーは同じも・のを用いることができ、コスト
的に有利なものとなる。In this way, only one light source is required, and the lights passing through the dichroic mirrors 3.4 are parallel to each other, making it possible to downsize the entire device. Furthermore, the same dichroic mirror can be used as the two dichroic mirrors, which is advantageous in terms of cost.

ここで、液晶ライトバルブにプリズムを用いた意味につ
いて説明する。ＴＮ形液晶を用いた液晶パネルにおいて
、光の入射角とコントラストとの関係は以下のようにな
っている。Here, the meaning of using a prism in the liquid crystal light valve will be explained. In a liquid crystal panel using TN type liquid crystal, the relationship between the incident angle of light and the contrast is as follows.

第３図において、液晶パネルの配向方向を矢印Ａの方向
とした場合、パネル面から垂直に立てた軸Ｘを中心とし
た視角θとコントラストとの関係をみると、第４図のよ
うになる。同図において、Ｃはコントラストを表す。こ
の図から、配向軸Ｙからの角度φが１３５度、θ−１０
度の方位が最もコントラストを太き（とれることがわか
る。この方位は、配向のチルト角、クロス角度および銹
電率異方性等によって決まるものであるが、θ−３〜１
５度の範囲に含まれる。In Figure 3, when the alignment direction of the liquid crystal panel is set in the direction of arrow A, the relationship between viewing angle θ centered on axis X perpendicular to the panel surface and contrast is as shown in Figure 4. . In the figure, C represents contrast. From this figure, the angle φ from the orientation axis Y is 135 degrees, θ-10
It can be seen that the contrast is thickest in the direction of θ-3 to 1
Included in the range of 5 degrees.

そこでプリズム６ａを用いて、液晶パネル６ｄへの入射
光の角度が上記の範囲に入るようにし、最大のコントラ
ストが得られるようにしたものてある。Therefore, a prism 6a is used so that the angle of the incident light on the liquid crystal panel 6d falls within the above range, so that maximum contrast can be obtained.

つぎに液晶パネル５ｄ、６ｄの駆動方法について説明す
る。液晶は通常４０Ｈｚ以上で駆動しないとフリッカ−
が目立つものである。ＮＴＳＣ方式のテレビ放送では６
０フイールド、３０フレ一ム伝送方式なので、液晶パネ
ルとしてＴＰＴのアクティブマトリクスパネルを用い、
これをフィールド交流駆動した場合、液晶は実質的に３
０Ｈｚ駆動に周期が低下してしまう。つまり、第５図Ａ
のように、フィールドごとにソースラインに印加する極
性を反転するのであるが、この周期が３０Ｈｚになって
しまうのである。すると、第５図Ｂのように、光強度に
波ができ、フリッカ−が発生してしまう。Next, a method for driving the liquid crystal panels 5d and 6d will be explained. LCDs usually flicker unless they are driven at 40Hz or higher.
is conspicuous. 6 for NTSC television broadcasting
Since it is a 0 field, 30 frame transmission method, a TPT active matrix panel is used as the liquid crystal panel.
When this is field-driven with AC, the liquid crystal becomes substantially 3
The cycle is reduced to 0Hz drive. In other words, Figure 5A
The polarity applied to the source line is reversed for each field, but this cycle becomes 30 Hz. Then, as shown in FIG. 5B, waves are formed in the light intensity and flicker occurs.

さらに、フレーム交流駆動の場合には、その半分の１５
Ｈｚ駆動になってしまい、フリッカ−が非常に目立ち、
実用上の大きな問題となっている。Furthermore, in the case of frame AC drive, half of that, 15
Since it is driven at Hz, flicker is very noticeable.
This is a major practical problem.

そこで、本例においては、液晶パネル５ｄと６ｄとをそ
れぞれ第６図のように極性を反転して駆動するようにし
た。これによれば、液晶パネル５ｄと６ｄとで光強度の
波が第６図Ｃのごとく１８０度位相がずれ、しかも両者
が重ね合せられるため、画面全体の光強度の波の周期が
従来の半分になるものである。そのため、フィールド駆
動の場合であれば、見かけ上６０Ｈｚとなり、フリッカ
−はほとんど気にならなくなる。Therefore, in this example, the liquid crystal panels 5d and 6d are driven with their polarities reversed as shown in FIG. According to this, the light intensity waves of the liquid crystal panels 5d and 6d are out of phase by 180 degrees as shown in FIG. It is something that becomes. Therefore, in the case of field drive, the apparent frequency is 60 Hz, and flicker becomes almost unnoticeable.

つぎに液晶パネル５ｄ、６ｄにおける画素の配置につい
て説明する。液晶パネル６ｄにおいては、赤と青の画素
を第７図のようにジグザグに配列するのが、混色上もっ
とも好ましい。さらに、液晶パネル５ｄの緑の画素と液
晶パネル６ｄの赤、青の画素とを、第８図のように垂直
方向および水平方向にそれぞれ１／２画素分ずつずらし
て合成することが、画面の均一性を向−トさせる上で有
効である。Next, the arrangement of pixels in the liquid crystal panels 5d and 6d will be explained. In the liquid crystal panel 6d, it is most preferable to arrange the red and blue pixels in a zigzag pattern as shown in FIG. 7 in terms of color mixture. Furthermore, it is possible to synthesize the green pixels of the liquid crystal panel 5d and the red and blue pixels of the liquid crystal panel 6d by shifting them by 1/2 pixel in the vertical and horizontal directions as shown in FIG. This is effective in improving uniformity.

なお上記の例では、偏光板を各液晶パネルの前後に設け
たが、これに代えてレンズ２とダイクロイックミラー３
との間およびレンズ９とダイクロイックミラー４との間
に設けるようにしてもよい。In the above example, polarizing plates were provided before and after each liquid crystal panel, but instead of this, a lens 2 and a dichroic mirror 3 were provided.
and between the lens 9 and the dichroic mirror 4.

この場合が偏光板の枚数が一番すくなくてすむ。This case requires the least number of polarizing plates.

なおレンズ９とダイクロイックミラー４との間の（２）
先板はスクリーン１１の前面に設けるようにしてもよい
。Note that (2) between the lens 9 and the dichroic mirror 4
The front plate may be provided in front of the screen 11.

またライトバルブ且はミラー７．８の間あるいはダイク
ロイックミラー３とミラー７の間に設けるようにしても
よい。Alternatively, the light valve may be provided between the mirrors 7 and 8 or between the dichroic mirror 3 and the mirror 7.

さらに上記の例では、ダイクロイックミラーとして、最
も製造が容易な緑を反射し赤および青を透過するものを
用いたが、これに限らず、赤、青緑のいずれか一色を反
射し、残りを透過するものであればよい。この場合、各
液晶パネルは入射する光の色に対応した色の画素を形成
しておく必要がある。但し、ハロゲンランプの分光特性
についてみると、赤が最も強いので、赤の画素を青また
は緑の画素と同一ライトバルブ上に形成するのが、光利
用率を向上させる上で有効である。Furthermore, in the above example, a dichroic mirror that reflects green and transmits red and blue, which is the easiest to manufacture, was used, but it is not limited to this. It only needs to be transparent. In this case, it is necessary for each liquid crystal panel to form pixels of a color corresponding to the color of incident light. However, regarding the spectral characteristics of a halogen lamp, red is the strongest, so it is effective to form red pixels on the same light valve as blue or green pixels in order to improve the light utilization efficiency.

［発明の効果］ 本発明によれば、光源からの光と投写される光とが平行
であるため装置全体をコンパクトに構成でき、しかも光
源が一つですむため、構成的にもコスト的にもＨ刊であ
り、光源の調整も容易である。さらに、高価なダイクロ
イックミラー等の光学フィルタが２枚ですみ、安価にな
るとともに第１の光学フィルタと第２の光学フィルタに
同じものを用いることができるので、コスト的にも組立
て工程においても有利なものとなる。[Effects of the Invention] According to the present invention, since the light from the light source and the projected light are parallel, the entire device can be configured compactly, and moreover, only one light source is required, which reduces the configuration and cost. It is also an H edition, and the light source can be easily adjusted. Furthermore, only two optical filters, such as expensive dichroic mirrors, are required, making it cheaper and allowing the same filter to be used for the first and second optical filters, which is advantageous in terms of cost and assembly process. Become something.

また応用面とし゛Ｃ１本装置を２つ並設して立体画像を
投写する場合、両者の間隔を狭くすることができスペー
ス上有利になる。In addition, as an application, when two C1 devices are installed side by side to project a stereoscopic image, the distance between them can be narrowed, which is advantageous in terms of space.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例を示した平面図、第２図は第
１図の一部を摘出して示した側面図、第３図は液晶パネ
ルへの入射光の方位を示した説明図、第４図は液晶の視
角特性を示した説明図、第５図は画素に印加する電圧の
極性と光強度を示した波形図、第６図は本発明の一実施
例における、画素に印加する電圧と光強度を示した波形
図、第７図は画素の配置例を示した説明図、第８図は各
液晶パネルの画素を合成した状態の一例を示した説明図
である。 １・・・ハロゲンランプ ３．４・・・ダイクロイックミラー ５．６・・・液晶ライトバルブ ７．８・・・ミラー 以　　上Fig. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a side view showing a part of Fig. 1, and Fig. 3 shows the direction of incident light on the liquid crystal panel. 4 is an explanatory diagram showing the viewing angle characteristics of liquid crystal, FIG. 5 is a waveform diagram showing the polarity and light intensity of the voltage applied to the pixel, and FIG. 6 is a diagram showing the polarity and light intensity of the voltage applied to the pixel. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of pixel arrangement, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a state where pixels of each liquid crystal panel are combined. 1...Halogen lamp 3.4...Dichroic mirror 5.6...LCD light bulb 7.8...Mirror or more

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）平行光線を発生する光源と、 この光源からの光に対して所定の角度で設けてあり赤、
緑、青のいずれかを透過し残りを反射する第１の光学フ
ィルタと、 この第１の光学フィルタを透過した光をこれとは方向が
逆になるように反射する光学反射系と、第１の光学フィ
ルタによって反射された光と上記光学反射系によって反
射された光とを合成して上記光源からの光と平行で逆向
きの光を生じる第２の光学フィルタと、 第１の光学フィルタおよび第２の光学フィルタ間に設け
てあり、第１の光学フィルタによって反射された光に対
応した色の画素を形成した第１の液晶ライトバルブと、 第１の光学フィルタ、上記光学反射系および第２の光学
フィルタ間の光路上に設けてあり、第１の光学フィルタ
を透過した光に対応した色の画素を形成した第２の液晶
ライトバルブとからなり、第２の光学フィルタによって
合成された光をスクリーン上に投写することを特徴とす
る投写式液晶表示装置。(1) A light source that generates parallel light rays;
a first optical filter that transmits either green or blue and reflects the remainder; an optical reflection system that reflects the light that has passed through the first optical filter in the opposite direction; a second optical filter that combines the light reflected by the optical filter and the light reflected by the optical reflection system to generate light parallel to and in the opposite direction to the light from the light source; a first optical filter; a first liquid crystal light valve provided between the second optical filters and forming pixels of a color corresponding to the light reflected by the first optical filter; A second liquid crystal light valve is provided on the optical path between the two optical filters and forms pixels of a color corresponding to the light transmitted through the first optical filter. A projection type liquid crystal display device that projects light onto a screen. （２）第１の光学フィルタおよ第２の光学フィルタは緑
を反射し、赤および青を透過するものである特許請求の
範囲第１項記載の投写式液晶表示装置。(2) The projection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first optical filter and the second optical filter reflect green and transmit red and blue.