KR20040095312A - 화상 표시 장치 - Google Patents

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KR20040095312A
KR20040095312A KR10-2004-7015069A KR20047015069A KR20040095312A KR 20040095312 A KR20040095312 A KR 20040095312A KR 20047015069 A KR20047015069 A KR 20047015069A KR 20040095312 A KR20040095312 A KR 20040095312A
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optical system
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KR10-2004-7015069A
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야노도모야
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명은, 각 색에 대응된 복수의 공간 광변조 소자와 이들 공간 광변조 소자를 조명하는 조명 광학계를 갖는 화상 표시 장치이다. 이 화상 표시 장치는 조명 광학계(2)로부터의 조명광을 색 분리하여 각 공간 광변조 소자(3R)(3G)(3B)에 유도하는 동시에 이들 공간 광변조 소자(3R)(3G)(3B)로부터의 반사광을 합성하는 다이클로익 프리즘(5)과, 이 다이클로익 프리즘(5)으로부터의 출사광을 결상시키는 투사 렌즈(6)를 갖는다. 조명 광학계(2)로부터 다이클로익 프리즘(5)에 이르는 광로 상에 배치된 위상차 판 스택(7)이 조명광 중 다이클로익 프리즘(5)의 반사면을 투과시키는 파장 대역의 빛을 P 편광으로 하고, 반사면에 의해 반사시키는 파장 대역의 빛을 S 편광으로 한다.

Description

화상 표시 장치{IMAGE DISPLAY APPARATUS}
종래, 방전 램프 등의 광원을 구비한 조명 장치에 의해 액정 등의 편광을 이용한 공간 광변조 소자를 조명하는 동시에, 이 공간 광변조 소자의 상을 투사 렌즈에 의해 결상시키도록 한 화상 표시 장치가 제안되어 있다.
이러한 투사형의 화상 표시 장치는, 특히 대형의 화상 표시 장치로서 실용화되어 있다. 예를 들어, 공간 광변조 소자로서 반사 전극을 갖는 반사형의 액정 소자를 이용한 화상 표시 장치는, 공간 광변조 소자의 개구율을 크게 할 수 있으므로, 장치 구성의 소형화 및 표시 화상의 고정밀화가 가능해진다.
이러한 반사형의 공간 광변조 소자는, 표시하는 화상에 따라서 화소마다 입사한 조명광의 편광 방향을 변조하여 반사한다. 따라서, 반사형의 공간 광변조 소자를 이용하는 경우에 있어서는, 공간 광변조 소자로의 입사광을 편광시키는 편광자 및 공간 광변조 소자로부터의 반사광으로부터 소정 방향의 편광 성분만을 검출하는 검광자가 필요해진다.
이 편광자 및 검광자로서는, 도1에 도시한 바와 같이 편광 빔분할기(PBS)(101)를 이용할 수 있다. 이 화상 표시 장치에 있어서, 방전 램프(102)로부터 발생하게 된 조명광은 포물면 미러 및 플라이 아이 렌즈로 이루어지는 조명 광학계로부터 출사되고, 제1 컨덴서 렌즈(104), 미러(105) 및 제2 컨덴서 렌즈(106)를 지나 편광 빔분할기(101)에 입사된다. 이 편광 빔분할기(101)는 입사한 조명광에 대해 경사진 반사면에 있어서, 조명광 중의 S 편광 성분만이 반사되어 색 분리 합성 소자인 다이클로익 프리즘(107)을 향해 출사한다. 이 때, 편향 빔분할기(101)는 편광자로서 기능하고 있다.
이 다이클로익 프리즘(107)에 있어서, 조명광이 R(적색)광, G(녹색)광 및 B(청색)광으로 분리되고, 각각의 색광에 대응하는 공간 광변조 소자(108, 109, 110)에 입사된다. 각 공간 광변조 소자(108, 109, 110)에 있어서 표시 화상에 따라서 편광 방향이 변조되어 반사된 각 색광은 다이클로익 프리즘(107)에 있어서 합성되어 편광 빔분할기(101)로 복귀한다. 이 때, 편광 빔분할기(101)에 있어서는 다이클로익 프리즘(107)으로 복귀한 조명광 중의 반사면에 대한 P 편광 성분만이 이 반사면을 투과하여, 투사 렌즈(111)를 향해 출사된다. 이 때, 편광 빔분할기(101)는 편광 변조를 강도 변조로 변환하는 검광자로서 기능하고 있다.
투사 렌즈(111)는, 각 공간 광변조 소자(108, 109, 110)의 상을 도시하지 않는 스크린 상에 결상시켜 화상 표시를 행한다.
상술한 바와 같이 화상 표시 장치에 있어서는, 편광 빔분할기의 반사면은 유전체 다층막으로 이루어지고, 이 유전체 다층막의 각 계면에 있어서의 P 편광 및 S 편광의 반사율의 차에 의해, 이들 편광의 선택을 한다. 그로 인해, 이 편광 빔분할기의 반사면에 있어서의 편광의 선택은 파장 의존성 및 각도 의존성이 크다.
이 화상 표시 장치에 있어서, 낮은 F 번호가 밝은 조명을 행하면, 편광 빔분할기의 반사면에 대한 조명광의 입사각의 범위가 넓어져 편광 빔분할기의 편광자로서의 기능이 저하되게 된다. 즉, 편광자 및 검광자로서 편광 빔분할기를 이용하고 있는 화상 표시 장치에 있어서는 밝은 조명을 행할 수 없어, 조명 광학계로부터의 광이용 효율을 향상시킬 수 없다.
또한, 다이클로익 프리즘에 있어서의 색 분리에 대해서는 편광 의존성이 크다. 즉, 다이클로익 프리즘에 있어서 색 분리를 행하는 다이클로익면은 S 편광인 입사광에 대한 특성과, P 편광인 출사광에 대한 특성이 서로 다르다. 그리고, 공간 광변조 소자에 의해 반사된 변조광의 편광 방향은 입사광의 편광 방향에 대해 직교하는 방향이 되므로, 광이용 효율의 저하를 발생시킨다.
또한, 색 분리를 행하는 다이클로익면의 구성으로서 S 편광의 조명광이 입사되고, R(적색)광 및 B(청색)광을 반사하는 구성으로 한 경우에는 G(녹색)광은 이 다이클로익면을 투과할 필요가 있다. 일반적으로, 다이클로익면의 특성은 P 편광의 반사율 R(s)에 비해 S 편광의 반사율 R(p)이 높다. 따라서, 실제로는 도2에 도시한 바와 같이 G(녹색)광 성분도 일부가 반사되어 버리고, R(적색)광 및 B(청색)광용의 공간 광변조 소자에 입사되어 버린다. 이러한 현상을 위해, 색 분리 특성이 열화되어 표시 화상의 색 재현성이 악화된다.
사용하는 광원에 따라서는, 발광 스펙트럼 분포가 한결같지 않고, 파장 분포가 똑같은 조명광을 얻을 수 없는 경우가 있다. 이러한 경우에는, R(적색)광, G(녹색)광 및 B(청색)광으로 분리시켜 변조하고, 합성하였을 때에 양호한 색 재현 범위를 얻을 수 없는 경우가 있다.
본 발명은, 공간 광변조 소자에 의해 소정의 화상에 따라서 조명광을 변조시켜 투사하고, 화상을 표시하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
본 출원은, 일본국에 있어서 2002년 3월 29일에 출원된 일본 특허 출원 번호 2002-098042를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 본 출원은 참조함으로써 본 출원에 원용된다.
도1은 종래의 화상 표시 장치를 도시하는 평면도이다.
도2는 종래의 화상 표시 장치에 이용되는 다이클로익 프리즘의 분광 특성을 나타내는 그래프이다.
도3은 본 발명에 관한 화상 표시 장치의 구성을 도시하는 평면도이다.
도4는 본 발명에 관한 화상 표시 장치의 주요부 구성을 나타내는 사시도이다.
도5는 본 발명에 관한 화상 표시 장치를 구성하는 위상차 판 스택의 통과 후에 있어서의 조명광의 편광 상태를 나타내는 그래프이다.
도6은 본 발명에 관한 화상 표시 장치의 광원으로서 이용되는 UHP 램프의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도7은 본 발명에 관한 화상 표시 장치에 있어서의 색 재현 특성을 나타내는 색도 도면이다.
도8은 본 발명에 관한 화상 표시 장치의 다른 형태를 도시하는 평면도이다.
도9는 도8에 도시한 화상 표시 장치의 주요부 구성을 도시하는 사시도이다.
도10의 (a)는 도8에 도시한 화상 표시 장치를 구성하는 제1 위상차 판 스택의 통과 후에 있어서의 조명광의 편광 상태를 나타내는 그래프이며, 도10의 (b)는 제2 위상차 판 스택의 통과 후에 있어서의 조명광의 편광 상태를 나타내는 그래프이다.
도11의 (a)는 도8에 도시한 화상 표시 장치를 구성하는 제1 위상차 판 스택의 통과 후에 있어서의 조명광의 편광 상태를 나타내는 그래프이며, 도11의 (b)는제2 위상차 판 스택의 통과 후에 있어서의 조명광의 다른 편광 상태를 나타내는 그래프이다.
도12는 본 발명에 관한 화상 표시 장치의 또 다른 형태를 도시하는 평면도이다.
본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 종래 제안되어 있는 화상 표시 장치가 갖고 있는 문제점을 해소할 수 있는 신규인 화상 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 복수의 공간 광변조 소자와 이들 공간 광변조 소자를 조명하는 조명 광학계를 갖는 화상 표시 장치, 양호한 색 분리 특성 및 색 재현성을 실현할 수 있는 화상 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 관한 화상 표시 장치는 광원을 포함하는 조명 광학계와, 반사 전극을 갖는 복수의 공간 광변조 소자와, 복수의 공간 광변조 소자에 대응된 편광 소자와, 조명 광학계로부터의 조명광이 입사되어 이 조명광에 대해 경사진 반사면을 갖고, 이 반사면에 있어서 상기 조명광을 투과광과 반사광으로 색 분리하여 각 편광 소자를 통해 각 공간 광변조 소자에 유도하는 동시에 이들 공간 광변조 소자로부터의 반사광을 반사면에 있어서 합성하는 색 분리 합성 소자와, 이 색 분리 합성 소자로부터의 출사광이 입사되어 각 공간 광변조 소자의 상을 결상시키는 투사 광학계와, 조명 광학계로부터 색 분리 합성 소자에 이르는 광로 상에 배치되어 조명광 중 색 분리 합성 소자의 반사면을 투과시키는 파장 대역의 빛을 상기 반사면에대한 P 편광으로 하고 조명광 중 색 분리 합성 소자의 반사면에 의해 반사시키는 파장 대역의 빛을 상기 반사면에 대한 S 편광으로 하는 편광 변환 수단을 구비한다.
이 화상 표시 장치는, 조명 광학계로부터 색 분리 합성 소자에 이르는 광로 상에 배치된 편광 변환 수단에 의해, 조명광 중 색 분리 합성 소자의 반사면을 투과시키는 파장 대역의 빛이 상기 반사면에 대한 P 편광으로 이루어지고, 조명광 중 색 분리 합성 소자의 반사면에 의해 반사시키는 파장 대역의 빛이 상기 반사면에 대한 S 편광으로 이루어지기 때문에, 화상 표시 장치에 있어서의 색 분리 특성이 향상된다.
본 발명은, 또한 색 분리 합성 소자로부터 공간 광변조 소자에 대응하는 편광 소자에 이르는 광로 상에, 조명광 중 편광 소자에 있어서 차단되는 파장 대역의 빛의 편광 방향을 회전시키는 제2 편광 변환 수단이 배치된다.
이 화상 표시 장치는, 색 분리 합성 소자로부터 공간 광변조 소자에 대응하는 편광 소자에 이르는 광로 상에 배치된 제2 편광 변환 수단에 의해, 조명광 중 편광 소자에 있어서 차단되는 파장 대역의 빛의 편광 방향이 회전되기 때문에, 색 재현성이 향상된다.
본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해 얻어지는 구체적인 이점은, 이하에 있어서 도면을 참조하여 설명되는 실시 형태의 설명으로부터 한층 명백해질 것이다.
이하, 본 발명에 관한 화상 표시 장치의 실시 형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 관한 화상 표시 장치는, 도3에 도시한 바와 같이 광원(1)을 포함하는 조명 광학계(2)와, 이 조명 광학계(2)로부터 발생하게 되는 조명광에 의해 조명되어 이 조명광을 변조하는 3매의 공간 광변조 소자(3R, 3G, 3B)를 구비하고 있다. 광원(1)으로서는, 예를 들어 UHP 램프(초고압 수은 램프) 등을 사용할 수 있다. 조명 광학계(2)는 광원(1)과, 이 광원(1)으로부터 발생하게 된 조명광을 반사하여 대개 평행 광속으로 하는 포물면 거울(8)과, 이 포물면 거울(8)에 반사된 광속이 입사되는 플라이 아이 렌즈(9)와, 편광판(10)과, 제1 컨덴서 렌즈(11)를 구비하는 것을 갖고 구성되어 있다.
조명 광학계로부터 발생하게 된 조명광은 편광판(10)을 투과함으로써, 거의 직선 편광이 된다. 조명 광학계로부터 발생하게 된 조명광은 제2 컨덴서 렌즈(12)에 그 광축에 대해 경사져 입사되고, 또한 색 분리 합성 소자가 되는 다이클로익 프리즘(5)에 입사된다. 다이클로익 프리즘(5)은, 도4에 도시한 바와 같이 입방체 형상으로 구성되어, 하나의 면이 조명광의 입사면이 된다. 이 입사면에 평행한 대향면과, 이들 입사면 및 대향면에 직교하는 동시에 서로 대향하는 2개의 면과의 합계 3개의 면이 이 다이클로익 프리즘(5)으로부터의 출사면이 된다.
다이클로익 프리즘(5)은 조명광의 입사면에 대해 45°의 경사를 갖는 동시에 서로 직교하는 한 쌍의 반사면(5a, 5b)을 갖고 있다. 이들 반사면(5a, 5b)은 3개의 출사면에 대해서도 45°의 경사를 갖는 면으로 되어 있다. 또한, 다이클로익 프리즘(5)은 이 다이클로익 프리즘(5)에 입사하는 조명광이 각 반사면(5a, 5b)에 대한 S 편광이 되는 방향으로 배치되어 있다. 이들 반사면(5a, 5b)은 유전체막으로 이루어지고, 각각 소정의 파장 대역의 빛을 반사하고 다른 파장 대역의 빛을 투과시킨다. 예를 들어, 한 쪽의 반사면(5a)은 R(적색)광에 상당하는 파장 대역의 빛을 반사시키고, 다른 쪽의 반사면(5b)은 B(청색)광에 상당하는 파장 대역의 빛을 반사시킨다. R(적색)광에 상당하는 파장 대역의 빛은 제1 출사면으로부터 사출된다. B(청색)광에 상당하는 파장 대역의 빛은 제1 출사면에 평행하게 대향하는 제2 출사면으로부터 사출된다. G(녹색)광에 상당하는 파장 대역의 빛은 어느 쪽의 반사면(5a, 5b)도 투과하여 입사면에 평행하게 대향하는 제3 출사면으로부터 사출된다.
이와 같이 하여, 다이클로익 프리즘(5)에 있어서 조명광은 R(적색)광, B(청색)광 및 G(녹색)광으로 분리되어 3 방향으로 출사된다.
그리고, 3매의 공간 광변조 소자(3R, 3G, 3B)는, 각각 반사 전극을 갖는 액정 소자로 이루어지는 반사형 라이트 밸브이며, 도3에 도시한 바와 같이 다이클로익 프리즘(5)의 3개의 출사면에 대응하여, 각 출사면에 대향하여 배치된다. 다이클로익 프리즘(5)의 각 출사면과 각 출사면에 대응하는 공간 광변조 소자(3R, 3G, 3B) 사이에는, 도4에 도시한 바와 같이 편광 소자(4R, 4G, 4B)가 배치되어 있다. 이들 편광 소자(4R, 4G, 4B)는, 다이클로익 프리즘(5)에 대향하는 직선 편광판과, 이 직선 편광판에 적층된 1/4 파장판으로 이루어지는 원편광판이다. 또, 도3에 있어서 공간 광변조 소자(3R)는 전방측에 위치하고, 편광 소자(4R)는 후방측에 위치한다.
다이클로익 프리즘(5)의 제1 출사면으로부터 출사된 R(적색)광은, 편광 소자(4R)를 투과하여 원편광이 되어 R(적색)광용의 공간 광변조 소자(3R)에 입사된다. 다이클로익 프리즘(5)의 제2 출사면으로부터 출사된 B(청색)광은, 편광 소자(4B)를 투과하여 원편광이 되어 B(청색)광용의 공간 광변조 소자(3B)에 입사된다. 다이클로익 프리즘(5)의 제3 출사면으로부터 출사된 G(녹색)광은, 원편광이 되어 편광 소자(4G)를 투과하여 G(녹색)광용의 공간 광변조 소자(3G)에 입사된다.
R(적색)광 및 B(청색)광이 입사되는 편광 소자(4R, 4B)를 투과시키는 편광 방향은, 각 반사면(5a, 5b)에 대한 S 편광의 방향으로 되어 있다. 따라서, 다이클로익 프리즘(5)으로부터 출사된 R(적색)광 및 B(청색)광은, 이상적으로는 각 편광 소자(4R, 4B)를 모두 투과하여, 각 공간 광변조 소자(3R, 3B)에 입사한다. 다이클로익 프리즘(5)의 제3 출사면으로부터 출사되는 G(녹색)광은, 후술하는 위상차 판 스택(7)에 의해 편광 방향을 변환되어 있기 때문에, 이 G(녹색)광이 투과되는 편광 소자(4G)를 투과시키는 편광 방향은, 위상차 판 스택(7)에 의한 편광 방향의 변환의 특성에 따라서 결정된다.
각 공간 광변조 소자(3R, 3G, 3B)에 입사된 각 색광은, 각각의 공간 광변조 소자(3R, 3G, 3B)에 있어서, 표시하는 화상에 따라서 화소마다 편광 방향이 변조되어 반사된다.
각 공간 광변조 소자(3R, 3G, 3B)로부터의 반사광은, 변조되어 편광 방향이 바뀌어진 성분이 각 편광 소자(4R, 4G, 4B)에 의해 차단되고, 변조되지 않던 성분이 각 편광 소자(4R, 4G, 4B)를 투과하여 다이클로익 프리즘(5)으로 복귀한다. 다이클로익 프리즘(5)은, 각 공간 광변조 소자(3R, 3G, 3B)로부터 복귀해 온 반사광을 각 반사면(5a, 5b)에 있어서 합성하고, 이 다이클로익 프리즘(5)의 입사면으로부터 출사시킨다. 이 때, 이 출사광은 도3에 도시한 바와 같이 조명 광학계로부터의 조명광이 제2 컨덴서 렌즈(12)의 광축에 대해 경사져 입사되어 있기 때문에, 이 제2 컨덴서 렌즈(12)의 광축에 대해 입사광은 반대측에 경사져 출사된다. 따라서, 이 출사광은 조명 광학계로 복귀하는 일 없이, 투사 광학계가 되는 투사 렌즈(6)에 입사된다.
이 투사 렌즈(6)는 다이클로익 프리즘(5)으로부터의 출사광이 입사됨으로써, 각 공간 광변조 소자(3R, 3G, 3B)의 상을 도시하지 않는 스크린 상에 결상시킨다. 이와 같이 하여, 스크린 상에는 풀 컬러의 화상이 표시된다.
이 화상 표시 장치에 있어서, 조명 광학계(2)로부터 다이클로익 프리즘(5)에 이르는 광로 상에 편광 변환 수단이 되는 위상차 판 스택(7)이 배치되어 있다. 이 위상차 판 스택(7)은 조명 광학계(2)로부터의 조명광 중, 다이클로익 프리즘(5)의 각 반사면(5a, 5b)을 투과시켜야 되는 파장 대역의 빛을, 각 반사면(5a, 5b)에 대한 P편광으로 변환하고, 조명광 중 다이클로익 프리즘(5)의 각 반사면(5a, 5b)에 의해 반사되어야 할 파장 대역의 빛을 각 반사면(5a, 5b)에 대한 S 편광으로 한다.
즉, 위상차 판 스택(7)은 도5에 도시한 바와 같이, G(녹색)광에 상당하는 파장(λ)의 대역의 빛으로만 대해, 편광 방향을 90°회전시키도록 설정되어 있다. 다이클로익 프리즘(5)의 각 반사면(5a, 5b)의 반사 파장 대역의 설정은 위상차 판 스택(7)의 특성에 대응시킨다. 즉, 각 반사면(5a, 5b)을 투과하는 빛의 파장 대역은, 위상차 판 스택(7)에 의해 P 편광으로 변환되는 빛의 파장(λ)의 대역에 대응하고 있다.
위상차 판 스택이라 함은 복수의 위상차 판을 조합시킨 것이고, 복수의 위상차 판이 조합되어 있음으로써, 목적으로 하는 파장 대역의 빛으로만 대해, 편광 방향을 90°혹은 임의의 크기의 각도만 회전시키는 기능을 구비하고 있다. 위상차 판 스택으로서는, 예를 들어 칼라 링크사가 상품화되어 있는 컬러 선택(상표부)이 있다.
이 화상 표시 장치에 있어서, 위상차 판 스택(7)에 의해 G(녹색)광이 각 반사면(5a, 5b)에 대한 P 편광으로 변환되어 있다. 이 G(녹색)광이 투과되는 편광 소자(4G)는, 반사면(5a, 5b)에 대한 P 편광을 투과시키도록 설정된 직선 편광판과, 1/4 파장판으로 구성되어 있다.
본 발명에 관한 화상 표시 장치는 위상차 판 스택(7)이 설치되어 있음으로써, 다이클로익 프리즘(5)에 있어서 G(녹색)광 성분만이 반사면(5a, 5b)에 대한 P 편광이 되고, B(청색)광 및 R(적색)광은 반사면(5a, 5b)에 대한 S 편광의 상태가된다. 그로 인해, 이 다이클로익 프리즘(5)에 있어서는 B(청색)광 및 R(적색)광이 반사면(5a, 5b)에 의해 효율적으로 반사되고, G(녹색)광이 반사면(5a, 5b)을 효율적으로 투과하게 되어 색 분리 특성이 개선된다.
각 공간 광변조 소자(3R, 3G, 3B)에 의해 반사되어 각 편광 소자(4R, 4G, 4B)를 투과한 변조광은, 역시 G(녹색)광이 반사면(5a, 5b)에 대한 P 편광이 되고, B(청색)광 및 R(적색)광이 반사면(5a, 5b)에 대한 S 편광이 된 상태로 반사면(5a, 5b)에 입사한다. 따라서, 이 다이클로익 프리즘(5)에 있어서는 B(청색)광 및 R(적색)광이 반사면(5a, 5b)에 의해 효율적으로 반사되고, G(녹색)광이 반사면(5a, 5b)을 효율적으로 투과하게 되어 색 합성 특성이 개선된다.
본 발명에 관한 화상 표시 장치는, 광원(1)으로서 UHP 램프(초고압 수은 램프)를 이용할 수 있다. UHP 램프는 색 분리 후의 G(녹색)광 및 R(적색)광의 색 재현성에 과제가 있다. 즉, UHP 램프의 발광 스펙트럼에는 도6에 도시한 바와 같이, 580 ㎚ 부근에 큰 휘선이 있고, 이 부근의 파장 대역의 빛을 커트하지 않으면 도7에 도시한 바와 같이, 양호한 색 재현 특성을 실현할 수 없다. 도7에 있어서, 일점 쇄선 및 파선으로 나타내는 종래의 색 재현 특성에서는, G(녹색)광과 R(적색)광과의 분리 특성이 좋지 않은 것을 나타내고 있다. G(녹색)광과 R(적색)광과의 분리 특성을 개선함으로써, 도7에 있어서 실선으로 나타낸 바와 같은 양호한 색 재현 특성을 얻을 수 있다.
그래서, 광원(1)으로서 UHP 램프를 이용한 화상 표시 장치에 있어서는, 도8 및 도9에 도시한 바와 같이, 2 세트의 위상차 판 스택(7, 13)을 이용하고 있다.즉, 전술한 도3에 도시한 화상 표시 장치를 구성하는 위상차 판 스택(7)을 제1 편광 변환 수단인 제1 위상차 판 스택(7)으로 하고, 제2 편광 변환 수단으로서 제2 위상차 판 스택(13)을 설치한다. 제2 위상차 판 스택(13)은, 도9에 도시한 바와 같이 다이클로익 프리즘(5)으로부터 편광 소자(4O)에 이르는 광로 상에 배치한다.
제2 위상차 판 스택(13)은 조명광 중, 편광 소자(4R, 4G, 4B)에 있어서 차단되어야 할 파장 대역의 빛의 편광 방향만을 회전시킨다. 이 제2 위상차 판 스택(13) 이외의 구성은 도3에 도시한 것으로 공통되기 때문에, 공통되는 부분에는 공통된 부호를 부여하여 상세한 설명은 생략한다.
제1 위상차 판 스택(7)에 의해 편광 방향을 회전시키는 파장 대역은, 도10의 (a)에 도시한 바와 같이 제2 위상차 판 스택(13)에 의해 편광 방향을 회전시키는 도10의 (b)에 도시한 파장 대역에 비해 넓어지고 있다. 예를 들어, 제1 위상차 판 스택(7)을 485 ㎚ 내지 595 ㎚의 빛을 반사면(5a, 5b)에 대한 P 편광으로 하도록 설정하고, 제2 위상차 판 스택(13)을 505 ㎚ 내지 575 ㎚의 빛을 반사면(5a, 5b)에 대한 S 편광으로 하도록 설정한다. 여기서 도시한 파장(λ)은 편광 방향이 절환되는 파장 대역의 중간치를 지시하고 있다.
그렇게 하면, 제1 위상차 판 스택(7)을 투과한 조명광에 있어서는, 485 ㎚ 내지 595 ㎚까지의 파장 대역의 빛은 P 편광으로 변환되어, 다이클로익 프리즘(5)의 반사면(5a, 5b)을 투과한다. 이 이외의 파장 대역의 빛은 S 편광인 상태로, 다이클로익 프리즘(5)의 반사면(5a, 5b)에 입사하여, B(청색)광 및 R(적색)광으로서 다이클로익 프리즘(5)의 반사면(5a, 5b)에서 각각 반사된다. 다이클로익 프리즘(5)의 반사면(5a, 5b)을 투과한 485 ㎚ 내지 595 ㎚의 파장 대역의 빛은 제2 위상차 판 스택(13)에 의해, 도10의 (b)에 도시한 바와 같이 505 ㎚ 내지 575 ㎚의 파장 대역의 빛의 편광 방향이 90°회전되어 편광 소자(4G)의 직선 편광판을 투과한다. 이 경우의 편광 소자(4G)의 직선 편광판은 다이클로익 프리즘(5)의 반사면(5a, 5b)에 대한 S 편광을 투과할 수 있는 방향으로 해 둔다. 한편, 485 ㎚ 내지 505 ㎚, 575 ㎚ 내지 595 ㎚의 파장 대역의 빛은 편광 소자(4G)의 직선 편광판에 의해 차단된다. 이에 의해, 상술한 580 ㎚ 부근의 휘선이 커트된다.
또, 제1 위상차 판 스택(7)을 배치하는 위치는 조명 광학계(2)로부터 다이클로익 프리즘(5)에 이르는 조명광의 경로 중 어느 것이면 좋다. 도8에 도시한 화상 표시 장치에 있어서, 제1 위상차 판 스택(7)은 플라이 아이 렌즈(9)와 제1 컨덴서 렌즈(11) 사이에 배치하고 있다. 플라이 아이 렌즈(9)와 제1 위상차 판 스택(7) 사이에는 반사형의 편광판(10)을 배치하고 있다. 제2 위상차 판 스택(13)은 다이클로익 프리즘(5)과 편광 소자(4G)를 구성하는 직선 편광판 사이에 배치한다.
또, 제2 위상차 판 스택(13)과 편광 소자(4G) 사이에는 원 편광판(15)이 배치되어 있다.
제2 위상차 판 스택(13)의 설정은, 도11의 (b)에 도시한 바와 같이 580 ㎚ 근방의 파장의 빛만을 커트하도록 할 수도 있다. 즉, 제2 위상차 판 스택(13)의 설정은 575 ㎚ 이하의 파장의 빛의 편광 방향을 90°회전시킨다. 이 경우에도, 편광 소자(4G)의 직선 편광판은, 다이클로익 프리즘(5)의 반사면(5a, 5b)에 대한 S 편광을 투과할 수 있는 방향으로 해 둔다.
또, 제1 위상차 판 스택(7)은 도10의 (a)에 도시한 바와 같이, 도11의 (a)에 도시한 바와 같이 485 ㎚ 내지 595 ㎚의 빛을 반사면(5a, 5b)에 대한 P 편광으로 하도록 설정하고 있다.
이 설정에 따라서도, 상술한 580 ㎚ 부근의 휘선을 커트할 수 있다.
도8에 도시한 화상 표시 장치에 있어서는, 각 편광 소자(4R, 4G, 4B)의 투과축을 다이클로익 프리즘(5)으로부터 이들 편광 소자(4R, 4G, 4B)에 이르는 조명광의 편광 방향에 대해 회전시켜 둠으로써, 표시 화상에 있어서의 화이트 밸런스를 조정할 수 있다.
즉, R(적색)광, G(녹색)광 및 B(청색)광의 화이트 밸런스를 취하기 위해서는, G(녹색)광의 광출력을 내릴 필요가 있는 경우가 많다. 그 경우에는, 제2 위상차 판 스택(13)에 의한 편광 방향의 회전 각도, 또는 G(녹색)광이 투과되는 편광 소자(4G)의 회전 각도를 조정함으로써, G(녹색)광의 광출력을 내리는 것이 가능해진다. G(녹색)광의 광출력을, 예를 들어 10 ％ 내렸다면 제2 위상차 판 스택(13)에 의한 G(녹색)광의 편광 방향의 회전량을 72°정도로 하거나 또는 G(녹색)광이 투과되는 편광 소자(4G)를 18°정도, 광축 주위에 회전시키면 좋다. B(청색)광의 광출력을 10 ％ 내렸다면, B(청색)광이 투과되는 편광 소자(4B)를 18°정도, 광축 주위에 회전시키면 좋다. 이에 의해, 광원(1)으로서 UHP 램프를 사용한 경우라도, 도7에 도시한 바와 같이 양호한 색 재현 특성을 실현할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 화상 표시 장치는, 도12에 도시한 바와 같이 조명 광학계(2)와 다이클로익 프리즘(5) 사이 및 다이클로익 프리즘(5)과 투사 렌즈(6) 사이를 유리 재료(14)에 의해 충전한 구성으로 해도 좋다.
또, 본 발명은 도면을 참조하여 설명한 상술의 실시예로 한정되는 것이 아니라, 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 여러 가지 변경, 치환 또는 그 동등한 것을 행할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.
본 발명은, 복수의 공간 광변조 소자와 이들 공간 광변조 소자를 조명하는 조명 광학계를 갖는 화상 표시 장치에 있어서, 양호한 색 분리 특성 및 색 재현성을 실현할 수 있다.

Claims (6)

  1. 광원을 포함하는 조명 광학계와,
    반사 전극을 갖는 복수의 공간 광변조 소자와,
    상기 복수의 공간 광변조 소자에 대응된 편광 소자와,
    상기 조명 광학계로부터의 조명광이 입사되고, 이 조명광에 대해 경사진 반사면을 갖고, 이 반사면에 있어서 상기 조명광을 투과광과 반사광으로 색 분리하여 상기 각 편광 소자를 통해 상기 각 공간 광변조 소자에 유도하는 동시에, 이들 공간 광변조 소자로부터의 반사광을 상기 반사면에 있어서 합성하는 색 분리 합성 소자와,
    상기 색 분리 합성 소자로부터의 출사광이 입사되고, 상기 각 공간 광변조 소자의 상을 결상시키는 투사 광학계와,
    상기 조명 광학계로부터 상기 색 분리 합성 소자에 이르는 광로 상에 배치되고, 상기 조명광 중 상기 색 분리 합성 소자의 반사면을 투과시키는 파장 대역의 빛을 상기 반사면에 대한 P 편광으로 하고, 상기 조명광 중 상기 색 분리 합성 소자의 반사면에 의해 반사시키는 파장 대역의 빛을 상기 반사면에 대한 S 편광으로 하는 편광 변환 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광 변환 수단은 위상차 판 스택이며, 상기 조명광 중 상기 색 분리 합성 소자의 반사면을 투과시키는 파장 대역의 빛의 편광 방향만을 회전시켜, 상기 반사면에 대한 P 편광으로 하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 각 편광 소자의 투과축이 상기 색 분리 합성 소자로부터 상기 각 편광 소자에 이르는 조명광의 편광 방향에 대해 회전됨으로써 표시 화상의 화이트 밸런스가 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  4. 광원을 포함하는 조명 광학계와,
    반사 전극을 갖는 복수의 공간 광변조 소자와,
    상기 복수의 공간 광변조 소자에 대응된 편광 소자와,
    상기 조명 광학계로부터의 조명광이 입사되고, 이 조명광에 대해 경사진 반사면을 갖고, 이 반사면에 있어서 상기 조명광을 투과광과 반사광으로 색 분리하여 상기 각 편광 소자를 통해 상기 각 공간 광변조 소자에 유도하는 동시에, 이들 공간 광변조 소자로부터의 반사광을 상기 반사면에 있어서 합성하는 색 분리 합성 소자와,
    상기 색 분리 합성 소자로부터의 출사광이 입사되고, 상기 각 공간 광변조 소자의 상을 결상시키는 투사 광학계와,
    상기 조명 광학계로부터 상기 색 분리 합성 소자에 이르는 광로 상에 배치되고, 상기 조명광 중 상기 색 분리 합성 소자의 반사면을 투과시키는 파장 대역의 빛을 상기 반사면에 대한 P 편광으로 하고, 상기 조명광 중 상기 색 분리 합성 소자의 반사면에 의해 반사시키는 파장 대역의 빛을 상기 반사면에 대한 S 편광으로 하는 제1 편광 변환 수단과,
    상기 색 분리 합성 소자로부터 상기 공간 광변조 소자에 대응하는 편광 소자에 이르는 광로 상에 배치되고, 상기 조명광 중 상기 편광 소자에 있어서 차단되는 파장 대역의 빛의 편광 방향을 회전시키는 제2 편광 변환 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 편광 변환 수단은 위상차 판 스택이며, 상기 조명광 중 상기 편광 소자에 있어서 차단되는 파장 대역의 빛의 편광 방향만을 회전시키는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 각 편광 소자의 투과축이 상기 색 분리 합성 소자로부터 상기 각 편광 소자에 이르는 조명광의 편광 방향에 대해 회전됨으로써 표시 화상의 화이트 밸런스가 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
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