JP2007304607A - Projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ライトバルブを用いた投写型表示装置に関し、特に、透過型液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置に関する。 The present invention relates to a projection display device using a light valve, and more particularly to a projection display device using a transmissive liquid crystal light valve.
光変調用のライトバルブを用いた投写型表示装置のうち、いわゆる液晶プロジェクタと呼ばれる液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置は、高精細で大画面表示が可能なため、近い将来CRTに取って代わる可能性を有している。 Among projection display devices using a light valve for light modulation, a projection display device using a liquid crystal light valve called a so-called liquid crystal projector is capable of high-definition and large-screen display. It has the potential to replace it.
従来の投写型表示装置としては、TN(ねじれネマティック)液晶を用いたノーマリホワイト型液晶パネルの光射出側に、投射スクリーンの水平方向に対して斜め45度の透過軸(または吸収軸)を有する偏光板を配置した液晶プロジェクタや、水平方向に対して平行または垂直方向の透過軸(または吸収軸)を有する偏光板を配置した液晶プロジェクタがある。 As a conventional projection display device, a transmission axis (or absorption axis) of 45 degrees oblique to the horizontal direction of the projection screen is provided on the light exit side of a normally white liquid crystal panel using TN (twisted nematic) liquid crystal. There is a liquid crystal projector in which a polarizing plate having a polarizing plate is disposed, and a liquid crystal projector in which a polarizing plate having a transmission axis (or absorption axis) parallel or perpendicular to the horizontal direction is disposed.
これら従来の液晶プロジェクタからの射出光は、偏光変換素子等によって長方形形状のスクリーンの表示領域の長辺または短辺に平行な方向に振動する偏光に変換されてからスクリーンに投射されていた。また、三原色のうち1色は他の2色とほぼ直交した偏光方位を有している。 Light emitted from these conventional liquid crystal projectors is projected onto the screen after being converted into polarized light that vibrates in a direction parallel to the long side or the short side of the display area of the rectangular screen by a polarization conversion element or the like. In addition, one of the three primary colors has a polarization direction substantially orthogonal to the other two colors.
この従来の投写型表示装置の概略の構成の一例を図30を用いて簡単に説明する。図30は、透過型液晶ライトバルブを用いた従来の投写型表示装置を示している。投写型表示装置の投射光学系は、光源1、液晶ライトバルブ21R、21G、21B、ダイクロイックミラー4、6、ダイクロイックプリズム14、及び投射レンズ16等からなる。液晶ライトバルブ21R、21G、21Bは、一般に液晶パネル20R、20G、20Bの両面を偏光板で挟んだ構造のものが用いられる。図30に示す液晶ライトバルブ21R、21G、21Bは、液晶パネル20R、20G、20Bの光射出側にそれぞれ偏光板20Rp、20Gp、20Bpが設けられており、光入射側には共通の偏光変換装置2が光源1の近傍に配置されている。また、液晶ライトバルブ21R、21G、21Bの各光入射側にはそれぞれ1/2波長板20Ri'、20Gi'、20Bi'が挿入され、各光射出側にはそれぞれ1/2波長板20Ri、20Gi、20Biが挿入されている。
An example of a schematic configuration of this conventional projection display apparatus will be briefly described with reference to FIG. FIG. 30 shows a conventional projection display device using a transmissive liquid crystal light valve. The projection optical system of the projection display device includes a
3個の液晶ライトバルブ21R、21G、21Bは、赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色の光をそれぞれ画像信号に応じて強度変調させて画像を形成し、色合成光学系である例えばダイクロイックプリズム14に射出するようになっている。液晶ライトバルブ21Gは、その射出光がダイクロイックプリズム14内を透過して当該プリズム14から射出する位置に配置され、液晶ライトバルブ21Rは、その射出光がダイクロイックプリズム14内のダイクロイック面14bで反射して当該プリズム14から射出する位置に配置され、液晶ライトバルブ21Bは、その射出光がダイクロイックプリズム14内のダイクロイック面14aで反射して当該プリズム14から射出する位置に配置されている。
The three liquid
図30に示す投写型表示装置において、光源1から照射された白色光は偏光変換装置2を透過して、紙面に平行な偏光方位(図中、矢印で示す)を有する直線偏光の光(p偏光)としてダイクロイックミラー4に入射する。ダイクロイックミラー4は、青色光を反射させそれ以外の光を透過させるように構成されており、ダイクロイックミラー4で反射した青色光はミラー12でさらに反射して1/2波長板20Bi'に入射する。一方、青色光以外の光はダイクロイックミラー4を透過して次段のダイクロイックミラー6に入射する。1/2波長板20Bi'に入射した青色光は、その偏光方位が45°回転させられ、青色用の液晶ライトバルブ21Bの液晶パネル20Bの光入射側基板側の液晶分子の配向方向にほぼ一致した偏光方位で液晶パネル20Bに入射する。
In the projection display device shown in FIG. 30, the white light emitted from the
一方、ダイクロイックミラー4を透過した光は、緑色光を反射して赤色光を透過させるように構成されているダイクロイックミラー6に入射し、ダイクロイックミラー6で反射した緑色光は1/2波長板20Gi'に入射する。1/2波長板20Gi'に入射した緑色光は、その偏光方位が45°回転させられ、緑色用の液晶ライトバルブ21Gの液晶パネル20Gの光入射側の基板側の液晶分子の配向方向にほぼ一致した偏光方位で液晶パネル20Gに入射する。また、ダイクロイックミラー6を透過した赤色光はミラー8、10で反射して1/2波長板20Ri'に入射する。1/2波長板20Ri'に入射した赤色光は、その偏光方位が45°回転させられ、赤色用の液晶ライトバルブ21Rの液晶パネル20Rの光入射側の基板側の液晶分子の配向方向にほぼ一致した偏光方位で液晶パネル20Rに入射する。
On the other hand, the light transmitted through the
各液晶パネル20R、20G、20Bの光射出側の基板には光が入射する基板側の液晶分子の配向方向と直交する方向にラビング処理が施されており、従って、いずれの液晶パネル20R、20G、20BにもTN(ねじれネマティック)液晶層が形成されている。また、各液晶パネル20R、20G、20Bは、p−SiTFT(ポリシリコンをチャネル層に用いた薄膜トランジスタ)がスイッチング素子として形成された複数の画素領域を有するアクティブマトリクス型の液晶パネルである。
The substrates on the light emission side of the
青色用の液晶ライトバルブ21Bに入射した青色光は、液晶パネル20Bにおいて、当該スイッチング素子の駆動により光変調されて偏光板20Bpから射出される。偏光板20Bpの光透過軸は液晶パネル20Bの光射出側の基板側の液晶分子の配向方向とほぼ一致するように設定されており、従って、液晶パネル20Bは、画素領域のTN液晶層に電圧を印加しない状態で最大の光透過率になるいわゆるノーマリホワイト方式で駆動されるようになっている。偏光板20Bpを射出した青色の光は、次に1/2波長板20Biに入射してその偏光方位が紙面に垂直な偏光方位に変換され、s偏光の光としてダイクロイック面14aに入射して反射させられる。
The blue light incident on the blue liquid
同様にして、赤色用の液晶ライトバルブ21Rに入射した赤色光も、液晶パネル20Rにおいて、スイッチング素子の駆動により光変調されて偏光板20Rpから射出される。偏光板20Rpの光透過軸も液晶パネル20Rの光射出側の基板側の液晶分子の配向方向にほぼ一致するように設定されており、従って、液晶パネル20Rは、いわゆるノーマリホワイト方式で駆動されるようになっている。偏光板20Rpを射出した赤色の光は、次に1/2波長板20Riに入射してその偏光方位が紙面に垂直な偏光方位に変換され、s偏光の光としてダイクロイック面14bに入射して反射させられる。
Similarly, red light incident on the red liquid
一方、緑色用の液晶ライトバルブ21Gに入射した緑色光は、液晶パネル20Gにおいて、スイッチング素子の駆動により光変調されて偏光板20Gpから射出される。偏光板20Gpの光透過軸も液晶パネル20Gの光射出側の基板側の液晶分子の配向方向にほぼ一致するように設定されており、従って、液晶パネル20Gは、いわゆるノーマリホワイト方式で駆動されるようになっている。偏光板20Gpを射出した緑色の光は、次に1/2波長板20Giに入射してその偏光方位が紙面に平行な偏光方位に変換され、p偏光の光としてダイクロイック面14a、14bを透過する。
On the other hand, the green light incident on the green liquid
このようにして、ダイクロイックプリズム14内で反射した青、赤色の光と、ダイクロイックプリズム14内を透過した緑色の光とは合成されて射出され、投射レンズ16により拡大されてスクリーン(図示を省略)上にカラー画像を映し出すようになっている。
In this way, the blue and red light reflected in the
図30に示した従来の投写型表示装置では、ダイクロイックプリズム14内を透過する光はp偏光の光とし、プリズム14内で反射する光はs偏光の光としている。こうすることにより、ダイクロイックプリズム14内に入射する光が全てs偏光である場合や、各入射光がs偏光とp偏光の混合光である場合に発生する、ダイクロイック面14a、14bにおけるスペクトル分離特性およびスペクトル合成特性の低下を防止することができる。従って、ダイクロイック面14a、14bでの反射スペクトル及び透過スペクトルのカットオフ特性が向上して、画像品質を向上させることができるようになる。これは特許文献1や特許文献2に開示されている技術である。
ところで、近年の投写型表示装置の投射面積の大型化や表示の高精細化に伴い、スクリーン上の表示画像の色むらやカラーシフトの低減された正確な階調表示が特に求められるようになってきている。ところが、上述の先行技術に基づいた方法を用いても十分な階調表示や色むらやカラーシフトの低減が図れない事態が発生することが本願発明者達によって見出された。これは、液晶ライトバルブの液晶パネルの各画素に設けられたp−SiTFTのチャネル領域に不要な光が照射されてリーク電流が流れてしまう結果、液晶パネルの各画素に印加される電圧が変動してしまい本来の階調表示ができなくなってしまうために生じる。 By the way, with the recent increase in the projection area of projection-type display devices and the increase in display definition, accurate gradation display with reduced color unevenness and color shift of the display image on the screen has become particularly demanded. It is coming. However, the inventors of the present application have found that even if a method based on the above-described prior art is used, a situation in which sufficient gradation display, color unevenness, and color shift cannot be reduced occurs. This is because the leakage current flows when unnecessary light is irradiated to the channel region of the p-Si TFT provided in each pixel of the liquid crystal panel of the liquid crystal light valve, so that the voltage applied to each pixel of the liquid crystal panel fluctuates. This is because the original gradation display cannot be performed.
ここで、p−SiTFTをスイッチング素子として用いた液晶パネルの構造を図31を用いて説明する。図31は液晶パネルの一画素領域の一部横断面を示している。投写型表示装置の液晶パネルに限らず一般にスイッチング素子104を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、図31に示すように、透明ガラス基板からなるアレイ基板100上の画素領域毎にスイッチング素子104が形成されている。アレイ基板100の画素領域上には絶縁膜108を介してITO(インジウム・ティン・オキサイド)等の透明電極からなる表示電極110が形成されている。また、所定のセルギャップでアレイ基板100に対向して透明ガラス基板からなる対向基板102が設けられ、対向基板102のアレイ基板側面にはITO等の透明電極からなる共通電極112が形成されている。アレイ基板100と対向基板102との間のTN液晶層には液晶106が封入されている。また、図示は省略したが、アレイ基板100及び対向基板102の少なくとも光透過領域のTN液晶層との接触面には、例えばポリイミド等からなる配向膜が形成されており、上述の液晶分子の配向方向を規定するラビング処理等が施されている。
Here, the structure of a liquid crystal panel using p-Si TFTs as switching elements will be described with reference to FIG. FIG. 31 shows a partial cross section of one pixel region of the liquid crystal panel. In an active matrix type liquid crystal display device using a
図31に示すスイッチング素子104はp−SiTFTであり、アレイ基板100上にドレイン領域及びソース領域となるn型ポリシリコン層120、126と、ドレイン領域とソース領域との間のチャネル層として機能するポリシリコン層124とが形成されている。ポリシリコン層124上には例えばSiO2(シリコン酸化膜)からなるゲート絶縁膜122が形成され、ゲート絶縁膜122上にはゲート電極128が形成されている。また、ソース領域となるn型ポリシリコン層120上には例えばAl(アルミニウム)のソース電極130が形成され、ドレイン領域となるn型ポリシリコン層126上には表示電極110が接続されている。
A switching
また、p−SiTFT上方の対向基板102には、対向基板102外側から入射してくる入射光を遮光する遮光膜(ブラックマトリクス)114が形成されている。
In addition, a light shielding film (black matrix) 114 that shields incident light incident from the outside of the
以上のような構成の液晶パネルにおいて、アレイ基板100側がダイクロイックプリズム14側に向いて配置され、光源1からダイクロイックミラー4、6を介して入射する光は対向基板102側から入射するようになっている。液晶パネルのこのような配置構成において、対向基板102側から入射した光は、対向基板102側に設けられた遮光膜114により、液晶パネルのスイッチング素子104を照射しないよう遮光される。
In the liquid crystal panel configured as described above, the
ところが、投写型表示装置内の迷光や波長のずれた不要な光がダイクロイックプリズム14内に入射してアレイ基板100側から液晶パネル内に入射してしまうと、遮光膜が形成されていないスイッチング素子104裏面を照射してしまい、リーク電流が発生してスイッチング素子104がオン状態になり、表示電極110と共通電極112間に電圧が印加されて当該領域の液晶分子の向きが変化してしまい正確な階調表示ができなくなる。特に、応答性に優れるp−SiTFTにおいては、短波長の光によるリーク電流が無視できない。仮にダイクロイックプリズム14の光分離特性が完全であったとすれば、短波長側の青帯域の光を射出する青色用の液晶ライトバルブ21Bからダイクロイックプリズム14内に入射した余計な短波長光は、ほとんどダイクロイック面14aで反射して、他の赤色用、緑色用の液晶ライトバルブ21R、21Gに入射しないので、それらのTFTに余計なリーク電流を発生させない。
However, if stray light in the projection display device or unnecessary light having a shifted wavelength enters the
ところが、青帯域より長波長側の赤帯域や緑帯域の光を射出する赤色用、緑色用の液晶ライトバルブ21R、21Gから余計な短波長光がダイクロイックプリズム14内に入射すると、それらの余計な短波長の光はダイクロイック面14bを透過あるいは反射して、青色用の液晶ライトバルブ21Bに入射してしまう。その結果、青色用の液晶ライトバルブ21Bのp−SiTFTに余計なリーク電流を発生させてしまうことになる。
However, if extra short-wavelength light is incident on the
図32は、p−SiTFTの耐光性を示しており、横軸に液晶パネルに入射した白色光の光量を対数表示し、縦軸にp−SiTFTで生じたリーク電流に基づく液晶パネルの階調表示の誤差の程度をリーク量として示している。入射白色光の光量は、赤、緑、及び青の総光量であり、光量比は「赤:緑:青=3:12:1」である。図中、青色用の液晶ライトバルブ21Bでのリーク量特性を太い実線(B)で、赤色用の液晶ライトバルブ21Rでのリーク量特性を破線(R)で、また緑色用の液晶ライトバルブ21Gのリーク量特性を細い実線(G)で示している。32から明らかなように、何れの液晶ライトバルブも液晶パネルに入射する光量が増加するとリーク量も増加するが、特に青色用の液晶ライトバルブ21Bでのリーク量の増大が顕著であることが分かる。例えば、液晶パネルに入射する光量が5000000lxの投写型表示装置を例に取ると、青色用の液晶ライトバルブ21Bでのリーク量は1.25であり、他の赤色用、緑色用の液晶ライトバルブ21R、21Gのリーク量0.7〜0.75より大きな階調変化を生じてしまうことが分かる。このように不要光の影響により赤、緑、青の階調のバランスが本来の変調信号と無関係に崩れてしまうと、ダイクロイックプリズム14で合成された光の色は所望のものと異なることになり表示品質が劣化するという問題を生じてしまう。
FIG. 32 shows the light resistance of the p-Si TFT. The horizontal axis indicates the amount of white light incident on the liquid crystal panel in logarithm, and the vertical axis indicates the gradation of the liquid crystal panel based on the leakage current generated in the p-Si TFT. The degree of display error is shown as the amount of leakage. The amount of incident white light is the total amount of red, green, and blue, and the light amount ratio is “red: green: blue = 3: 12: 1”. In the drawing, the leak amount characteristic at the blue liquid crystal
また従来の液晶プロジェクタからスクリーンに射出される光は、偏光変換素子等によって変換され、三原色のうち例えば1色はスクリーンに対して水平方向に振動する偏光として投射され、他の2色はスクリーンに対して鉛直方向に振動する偏光として投射される。ところが、レンチキュラーレンズとフレネルレンズの組み合わせからなる投射スクリーンを初めとして殆どのスクリーンは偏光方位に依存して散乱特性が異なるため三原色の散乱性が異なる結果、ホワイトバランスが崩れてしまい、スクリーン上に色ムラが発生したり、見る位置によって色が変化してしまうカラーシフトが発生してしまうという問題を有している。 Light emitted from the conventional liquid crystal projector to the screen is converted by a polarization conversion element or the like, and for example, one of the three primary colors is projected as polarized light that vibrates in the horizontal direction with respect to the screen, and the other two colors are projected onto the screen. On the other hand, it is projected as polarized light that vibrates in the vertical direction. However, most screens, including projection screens consisting of a combination of a lenticular lens and a Fresnel lens, have different scattering characteristics depending on the polarization direction, and as a result, the scattering of the three primary colors is different. There are problems that unevenness occurs and color shift occurs in which the color changes depending on the viewing position.
また、図30に示した投写型表示装置では、ガラスのブロックであるダイクロイック・プリズム14により画像合成を行うため、平面板のダイクロイック・ミラーと比較して透過、反射面の歪みや配置ズレがなく、画素ズレの発生は防止できるものの、光源1から各色のライトバルブ21R、21G、21Bまでの光路長が異なってしまうという問題を有している。図30では、赤色の光路が他の緑や青の光路より長くなり、赤、緑、青の光量バランスがズレてしまい、投写像で白表示などの混色表示を行った場合の色度がずれてしまう問題が発生している。
Further, in the projection display apparatus shown in FIG. 30, since the image is synthesized by the
一方、図33に示す従来の投写型表示装置は、光源1からの光を2枚のダイクロイック・ミラー140、142と全反射ミラー144で赤、緑、青に分離後、3枚の液晶パネル156R、156G、156Bに照射して画像変調する。その後、2枚のダイクロイック・ミラー148、150と全反射ミラー146により画像合成した後、投写レンズにより拡大投写するものである。なお、図33に示す投写型表示装置の各ライトバルブ21R、21G、21Bは、光入射方向から順に、コンデンサレンズ152R、152G、152B、入射偏光板154R、154G、154B、液晶パネル156R、156G、156B、射出偏光板158R、158G、158Bで構成されている。
On the other hand, in the conventional projection display device shown in FIG. 33, the light from the
この図33に示す投写型表示装置は、各ライトバルブ21R、21G、21Bにより画像変調された色毎の画像光を合成するダイクロイック・ミラー148、150や全反射ミラー146に透過、反射面の歪みや配置の際の位置ズレが生じた場合、画像合成時に画像のズレが生じやすく、投写レンズによる拡大投写像に画素ズレと呼ばれる不良が発生しやすい問題がある。そこでこのミラーの歪みやズレを防止するには、ミラー厚を厚くしたり、ミラー固定方法の改良が必要となる。ところが、ミラーの厚さを厚くすると透過画像光の収差が拡大してしまうという問題を生じる。またミラー固定方法の改良では固定治具の高精度、高価格化の問題が発生している。
33 is transmitted through the
また、パソコンやビデオ等の画面を大画面に表示するための投写型表示装置は、その信号ソースの高精細化に伴い、表示画素数もさらに高精紬化する方向にある。このため上述のように投写型表示装置では白色光源を用い、白色光を3原色に分離・合成する方式が主流である。装置の高精細化と携帯性向上のため、液晶パネルはできるだけ小さく形成する必要があり、また画素数を多くすることが要求されている。画素ピッチが小さくなるに従ってできるだけ非点収差を小さくして表示品質を向上させる必要が生じる。そのため、全色合成するダイクロイックミラーをガラスで挟持してプリズム化した投写型表示装置も提案されている(特開平11−311847号公報)。この提案された投写型表示装置を図34に示す。光源221から射出した無偏光の白色光はダイクロイックミラー224、229で色分離され、偏光板を通って液晶パネル231に緑、230に赤、226に青色の光がそれぞれ入射する。各液晶パネルでそれぞれ空間変調された後、射出側偏光板を通ってp偏光となり、ダイクロイックミラー228とミラー233、及びダイクロイックプリズム234を経て色合成され、投写レンズ235に達する。
Further, projection display devices for displaying a screen of a personal computer or a video on a large screen have a tendency to further increase the number of display pixels as the signal source becomes higher in definition. For this reason, as described above, a projection display apparatus mainly uses a white light source and separates and combines white light into three primary colors. In order to increase the definition of the device and improve portability, it is necessary to form the liquid crystal panel as small as possible and to increase the number of pixels. As the pixel pitch decreases, it is necessary to reduce astigmatism as much as possible to improve display quality. For this reason, a projection display device has also been proposed in which a dichroic mirror for synthesizing all colors is sandwiched between glasses to form a prism (Japanese Patent Laid-Open No. 11-31847). This proposed projection display apparatus is shown in FIG. The non-polarized white light emitted from the
ダイクロイックプリズム234の性質上p偏光合成においてはダイクロイックプリズムの反射特性が低いため、ダイクロイックプリズム234で反射する赤と青の光の光量が低下し、各色の光量バランスが崩れて投写される画像の表示品質が格段に落ちてしまうという問題が生じている。
Due to the nature of the
本発明の目的は、階調表示に優れた高品質の投写型表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a high-quality projection display device excellent in gradation display.
さらに本発明の目的は、色再現性に優れた高品質の投写型表示装置を提供することにある。 A further object of the present invention is to provide a high-quality projection display device having excellent color reproducibility.
またさらに、本発明の目的は、スイッチング素子の駆動により入射光を変調するライトバルブを有する投写型表示装置において、スイッチング素子でのリーク電流の発生を防止して高品質の階調表示ができる投写型表示装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a projection display apparatus having a light valve that modulates incident light by driving a switching element, and capable of performing high-quality gradation display by preventing the occurrence of leakage current in the switching element. To provide a mold display device.
またさらに、本発明の目的は、スクリーンに投射した際に、赤(R)、緑(G)、青(B)三原色のホワイトバランスが崩れずに色再現性に優れ、広い視野角で表示することができる投写型表示装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to display a wide viewing angle with excellent color reproducibility without losing the white balance of the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) when projected onto a screen. An object of the present invention is to provide a projection display device that can perform the above-described operation.
さらに本発明の目的は、画素ズレや色度ずれのない投写型表示装置を提供することにある。 A further object of the present invention is to provide a projection display device free from pixel shift and chromaticity shift.
上記目的は、少なくとも光射出側にそれぞれ偏光板を有し、赤、緑、青の各色成分の光をそれぞれ変調して射出する3つのライトバルブと、各ライトバルブからの各射出光を色合成する色合成光学系と、色合成された光をスクリーンに投射する投射レンズとを備えた投写型表示装置において、スクリーン上の少なくとも水平方向の光量と鉛直方向の光量の比が各色成分でほぼ等しくなるように、各色成分の光の偏光状態を変換する偏光変換手段を備えていることを特徴とする投写型表示装置によって達成される。 The above purpose is to combine three light valves each having a polarizing plate at least on the light emission side and modulating and emitting light of each color component of red, green, and blue, and color synthesis of each light emitted from each light valve In a projection display device comprising a color synthesis optical system that performs projection and a projection lens that projects color-synthesized light onto a screen, the ratio of at least the horizontal light quantity and the vertical light quantity on the screen is approximately equal for each color component. As described above, this is achieved by a projection display device comprising polarization conversion means for converting the polarization state of light of each color component.
本発明の投写型表示装置において、前記偏光変換手段は、色合成された各光をほぼ円偏光に変換することを特徴とする。そして、前記偏光変換手段は、色合成光学系の光射出側に配置された1/4波長板を有していることを特徴とする。また、1/4波長板は、偏光板の光透過軸または光吸収軸に対してほぼ45°の角度をなす光学軸を有していることを特徴とする。 In the projection display device according to the aspect of the invention, the polarization conversion unit converts each color-combined light into substantially circularly polarized light. The polarization converter has a quarter-wave plate disposed on the light exit side of the color synthesis optical system. The quarter-wave plate has an optical axis that forms an angle of approximately 45 ° with respect to the light transmission axis or light absorption axis of the polarizing plate.
この構成によれば、色合成光学系で色合成された画像光はそれぞれ直線偏光の光であるが、投射レンズに入射する前に偏光変換手段によりそれぞれ円偏光に変換される。従って、投射レンズで拡散されて射出した画像光は円偏光の光としてスクリーンに投射される。例えば、スクリーンがフレネルレンズとレンチキュラーレンズの組み合わせからなる場合、赤、緑、青の各光が直線偏光であるとスクリーンでの屈折特性の相違から、スクリーンを臨む角度によって画像の色調が変化してしまうという問題があるが、本発明の構成により射出した画像光ではそのような問題は生じず、高品位の画像を提供することが可能となる。また、円偏光変換素子として1/4波長板を用いることができる。 According to this configuration, each of the image lights color-synthesized by the color synthesis optical system is linearly polarized light, but is converted into circularly polarized light by the polarization conversion means before entering the projection lens. Accordingly, the image light diffused by the projection lens and emitted is projected onto the screen as circularly polarized light. For example, if the screen consists of a combination of a Fresnel lens and a lenticular lens, the color tone of the image changes depending on the angle facing the screen due to the difference in refraction characteristics on the screen if each light of red, green and blue is linearly polarized light. However, such a problem does not occur with the image light emitted by the configuration of the present invention, and a high-quality image can be provided. Moreover, a quarter wavelength plate can be used as a circularly polarized light conversion element.
また、本発明の投写型表示装置において、前記偏光変換手段は、色合成された各光を、一の色成分の光の偏光方位と他の色成分の光の偏光方位とでなす角の2等分線がスクリーンの水平線又は鉛直線のいずれかにほぼ一致する直線偏光に変換することを特徴とする。また前記偏光変換手段により、一の色成分の光の偏光方位と他の色成分の光の偏光方位とはほぼ直交することを特徴とする。また、偏光変換手段は、色合成光学系の光射出側に配置された1/2波長板を有していることを特徴とする。また、前記1/2波長板は、偏光板の光透過軸または光吸収軸に対してほぼ22.5°の角度をなす光学軸を有していることを特徴とする。 In the projection display device according to the aspect of the invention, the polarization conversion unit may convert each of the color-synthesized lights to an angle formed by the polarization azimuth of the light of one color component and the polarization azimuth of the light of the other color component. The equal line is converted into linearly polarized light that substantially matches either the horizontal line or the vertical line of the screen. In addition, the polarization conversion means makes the polarization azimuth of light of one color component and the polarization azimuth of light of another color component substantially orthogonal. The polarization conversion means has a half-wave plate disposed on the light exit side of the color synthesis optical system. The half-wave plate has an optical axis that forms an angle of approximately 22.5 ° with respect to the light transmission axis or light absorption axis of the polarizing plate.
また、本発明の投写型表示装置において、投射レンズから投射された光が入射するスクリーンをさらに有し、スクリーンは、フレネルレンズとレンチキュラーレンズとを有していることを特徴とする。こうすることにより、スクリーンの水平方向成分と鉛直方向成分の光強度の比率を三原色光でほぼ同一にすることができるようになる。そのため、スクリーン上において、三原色光のスクリーン配光特性が同じになり、高照度で、色むら、カラーシフトのない高品位の画像表示を行うことができるようになる。 The projection display device of the present invention further includes a screen on which light projected from the projection lens enters, and the screen includes a Fresnel lens and a lenticular lens. By doing so, the ratio of the light intensity of the horizontal component and the vertical component of the screen can be made substantially the same for the three primary color lights. Therefore, the screen light distribution characteristics of the three primary color lights are the same on the screen, and high-quality image display without color unevenness and color shift can be performed with high illuminance.
次に、本発明により実現される、画素ズレや色度ずれのない投写型表示装置の原理を図13を用いて説明する。この投写型表示装置は、光源1と、第1のダイクロイック・ミラー140'、第2のダイクロイック・ミラー142'、全反射ミラー144'、各ライトバルブ21R、21G、21B、第1のダイクロイック・プリズム160、第2のダイクロイック・プリズム162、全反射プリズム164、及び投写レンズ16を有している。
Next, the principle of a projection display device that is realized by the present invention and has no pixel shift or chromaticity deviation will be described with reference to FIG. The projection display device includes a
本発明では、光源1から各色毎のライトバルブ21R、21G、21Bまでの色分離光学系での光路長は、従来の図33と同様に等しく配置できるので、従来例の図30に示した投写型表示装置のような光路長の違いによる色度ズレの問題は発生しない。
In the present invention, the optical path lengths in the color separation optical system from the
また、各色毎のライトバルブ21R、21G、21Bから投写レンズ16までの色合成光学系は、従来例の図30と同様にガラスのブロックである第1のダイクロイック・プリズム160と第2のダイクロイック・プリズム162、及び全反射プリズム164のみから構成され、ミラー面の歪み、位置ズレが起こりにくく、従来例の図33で生じていた画素ズレは防止できる。
Further, the color synthesizing optical system from the
ところが、ガラスブロックを使ったプリズムは、ガラス板にフィルタをつけたダイクロイック・ミラーと比較すると高価になってしまうという問題がある。特に、可視光領域のある波長範囲のみを透過、あるいは反射するタイプのバンド・パス・フィルタを用いると、良好なフィルタ特性を得るための膜構成が複雑になり、一層高価になる上、仕様を満たすには製造歩留まりも低下するため、より一層高価になるという問題がある。そこで、本発明の構成では図33に示したのと異なり、まず緑色と赤色とを第1のダイクロイック・プリズム160で合成してから、第2のダイクロイック・プリズム162で青色と合成するようにしている。つまり、ローパスフィルタ、あるいはハイパスフィルタのみで色分離・色合成を行うようにしている。この構成にすることでコストの上昇も少なく、かつ、上記色度ズレ、画素ズレの問題もない投写光学系が実現できる。
However, a prism using a glass block has a problem that it is more expensive than a dichroic mirror in which a filter is attached to a glass plate. In particular, if a band-pass filter that transmits or reflects only a certain wavelength range in the visible light region is used, the film configuration for obtaining good filter characteristics becomes complicated, and the cost is further increased. In order to satisfy this, there is a problem in that the manufacturing yield is also lowered, and the cost is further increased. Therefore, in the configuration of the present invention, unlike the case shown in FIG. 33, first, green and red are synthesized by the first
また、本発明の投写型表示装置は、ダイクロイック・プリズムの反射特性が悪いp偏光の反射を除くため、合成光のうちダイクロイック・プリズム中を反射する光はs偏光になるようにしている。ダイクロイック・プリズム中を透過する光を反射光と同じs偏光にすると、光軸に対して角度を持った光や、ダイクロイック・プリズムの製造誤差により、ダイクロイック面の透過・反射を切り替えるカット波長がばらついてしまう。このような、ダイクロイック・プリズム中の反射・透過色のばらつきによる投写表示色のばらつきを防ぐため、本発明では、少なくともダイクロイック・プリズム中を反射する光に近い波長の透過光をp偏光として、ダイクロイック・プリズムのカット波長のばらつきに対し鈍感にした。 Further, in the projection display device of the present invention, in order to eliminate the reflection of p-polarized light having poor dichroic prism reflection characteristics, the light reflected from the dichroic prism out of the combined light is made to be s-polarized light. If the light transmitted through the dichroic prism is made the same s-polarized light as the reflected light, the cut wavelength for switching between transmission and reflection of the dichroic surface varies depending on the light having an angle with respect to the optical axis and manufacturing errors of the dichroic prism. End up. In order to prevent such variations in projected display colors due to variations in reflection / transmission colors in the dichroic prism, in the present invention, at least transmission light having a wavelength close to the light reflected in the dichroic prism is set as p-polarized light.・ Insensitive to variations in prism cut wavelength.
このように、ダイクロイック・プリズム中の反射光をs偏光、これに近い色の透過光をp偏光とすることにより、ダイクロイック・プリズムのカット波長のばらつきに依存しない色合成が得られ、画像の表示品質を向上させることができるようになる。また、これに合わせて光学部材の設計を行って色分離・合成における光の偏光方位を調整することにより、より明るい投写表示画像を得ることができるようになる。 In this way, the reflected light in the dichroic prism is s-polarized light, and the transmitted light of a color close to this is p-polarized light, so that color synthesis independent of variations in cut wavelength of the dichroic prism can be obtained and image display Quality can be improved. Further, a brighter projected display image can be obtained by adjusting the polarization direction of light in color separation / combination by designing an optical member in accordance with this.
以上の通り、本発明によれば、階調表示に優れた高品質の投写型表示装置を実現できる。さらに本発明によれば、色再現性に優れた高品質の投写型表示装置を実現できる。またさらに本発明によれば、スイッチング素子の駆動により入射光を変調するライトバルブを有する投写型表示装置において、スイッチング素子でのリーク電流の発生を防止して高品質の階調表示ができる投写型表示装置を実現できる。またさらに本発明によれば、スクリーンに投射した際に、赤(R)、緑(G)、青(B)三原色のホワイトバランスが崩れずに色再現性に優れ、広い視野角で表示することができる投写型表示装置を実現することができる。また、スクリーンを斜め方向に観察しても、色むらのない、また、カラーシフトも少ない良好な表示画像を得ることができるようになる。 As described above, according to the present invention, a high-quality projection display device excellent in gradation display can be realized. Furthermore, according to the present invention, it is possible to realize a high-quality projection display device excellent in color reproducibility. Furthermore, according to the present invention, in a projection display device having a light valve that modulates incident light by driving a switching element, a projection type capable of preventing a leakage current from being generated in the switching element and displaying a high-quality gradation display. A display device can be realized. Furthermore, according to the present invention, when projected onto the screen, the white balance of the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) is not lost, and the color reproducibility is excellent, and a wide viewing angle is displayed. It is possible to realize a projection display device that can Further, even when the screen is observed obliquely, it is possible to obtain a good display image with no color unevenness and little color shift.
また本発明によれば、色分離光学系での色毎の光路長を等しくできるので、光路長の違いによる色度ズレを防止することができる。また、色合成光学系はミラー面の歪みや取り付け位置ズレが生じにくいので画素ズレを防止できるようになる。 In addition, according to the present invention, since the optical path length for each color in the color separation optical system can be made equal, it is possible to prevent chromaticity deviation due to the difference in optical path length. In addition, since the color composition optical system hardly causes distortion of the mirror surface and displacement of the mounting position, pixel displacement can be prevented.
また本発明によれば、効率良く光学部材を透過・反射させることができ、また赤色の光について非点収差をほぼ十分な程度に補正することができるようになる。従って、明るく、ぼけのない安定した表示品質の画像を得ることができるようになる。また、3色のうち光量の多い赤と緑を先に合成することにより、表示画素合わせ精度を向上させることができ、装置の組立ての効率を向上させることができるので装置製造のコストを抑えることができるようになる。 In addition, according to the present invention, the optical member can be efficiently transmitted and reflected, and astigmatism can be corrected to a substantially sufficient degree with respect to red light. Therefore, it is possible to obtain a bright, stable image with no blur. Also, by combining red and green, which have a large amount of light among the three colors, first, the display pixel alignment accuracy can be improved, and the assembly efficiency of the device can be improved, thus reducing the cost of device manufacturing. Will be able to.
本発明の第1の実施の形態による投写型表示装置を図1乃至図5を用いて説明する。まず、本実施の形態による投写型表示装置の概略の構成を図1を用いて説明する。 A projection display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, a schematic configuration of the projection display apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
本実施の形態における投写型表示装置の投射光学系は、例えば内面が鏡面に仕上げられた楕円鏡の第1焦点にランプが固定された光源1を有している。光源1を射出した赤(R)、緑(G)、青(B)を含む白色光は図示しない整形光学系を介してほぼ平行光に整形されて偏光変換装置2に入射するようになっている。本例では、光源1からの白色光は偏光変換装置2に入射して紙面に平行な偏光方位(図中、矢印で示す)を有する直線偏光の光(p偏光)に変換され、ダイクロイックミラー4に入射する。
The projection optical system of the projection display apparatus according to the present embodiment includes a
ダイクロイックミラー4は、入射した白色光のうち青色帯域の光を反射して、それ以外の光を透過するように形成されている。従って、青色帯域の光はダイクロイックミラー4で反射してさらにミラー12で反射し、1/2波長板20Bi'に入射してその偏光方位が45°回転させられ、青色用の液晶ライトバルブ21Bの液晶パネル20Bの光入射側基板側の液晶分子の配向方向にほぼ一致した偏光方位で液晶パネル20Bに入射する。青色用の液晶ライトバルブ21Bは、透過型液晶パネル20Bと偏光板20Bpとで構成されている。一般に、液晶ライトバルブは、液晶パネルの両面を偏光板で挟んだ構造のものが用いられるが、本実施の形態においては図1に示すように、液晶パネル20Bの光射出側に偏光板20Bpが設けられ、光入射側には他の液晶ライトバルブ21R、21Gと共通の偏光変換装置2が光源1の近傍に配置されている。また、液晶ライトバルブには光源1から導かれた光を透過させてスクリーン(図示せず)に画像を映し出す透過型液晶ライトバルブと、光源1からの光を反射させてスクリーンに画像を映し出す反射型液晶ライトバルブとがあるが、図1に示した本実施の形態の投写型表示装置は、透過型液晶ライトバルブを用いている。
The
このように、青色用の液晶ライトバルブ21Bに到達した青色帯域の光は、まず液晶パネル20Bに入射する。液晶パネル20Bは、図30を用いて説明した液晶パネルと同様に、p−SiTFTがスイッチング素子として形成された複数の画素領域を有するアクティブマトリクス型の液晶パネル構造を有しており、図30における対向基板102側から液晶層106に向かって青色帯域の光が入射するようになっている。
Thus, the blue band light that has reached the blue liquid crystal
液晶パネル20Bの光射出側基板であるアレイ基板100側には、光入射側基板である対向基板102側の液晶分子の配向方向と直交する方向にラビング処理が施されており、従って、液晶パネル20BにはTN液晶層が形成されている。液晶パネル20Bに入射した光は、複数の画素領域のそれぞれのp−SiTFTに印加される画像信号に応じて変調されて偏光板20Bpから射出する。偏光板20Bpの光透過軸は液晶パネル20Bの光射出側の基板側の液晶分子の配向方向とほぼ一致するように設定されており、従って、液晶パネル20Bは、画素領域のTN液晶層に電圧を印加しない状態で最大の光透過率になるいわゆるノーマリホワイト方式で駆動されるようになっている。偏光板20Bpを射出した青色の光は、次に1/2波長板20Biに入射してその偏光方位が紙面に垂直な偏光方位に変換され、s偏光の光としてダイクロイック面14aに入射して反射させられてダイクロイックプリズム14から射出して投射レンズ16に向かう。
The
次に、ダイクロイックミラー4を透過した光について説明する。ダイクロイックミラー4を透過した光は、ダイクロイックミラー6において、緑色の帯域の光は反射させられ、赤色の帯域の光は透過させられる。ダイクロイックミラー6で反射した緑色帯域の光は、1/2波長板20Gi'に入射して偏光方位を45°回転させられ、緑色用の液晶ライトバルブ21Gの液晶パネル20Gの光入射側基板側の液晶分子の配向方向にほぼ一致した偏光方位で液晶パネル20Gに入射する。緑色用の液晶ライトバルブ21Gは、青色用の液晶ライトバルブ21Bと同一の構成の透過型液晶パネル20Gと偏光板20Gpとを有している。緑色用の液晶ライトバルブ21Bに到達した緑色帯域の光は、まず液晶パネル20Gに入射する。液晶パネル20Gも、図30を用いて説明した液晶パネルと同様に、p−SiTFTがスイッチング素子として形成された複数の画素領域を有するアクティブマトリクス型の液晶パネル構造を有しており、図30における対向基板102側から液晶層106に向かって緑色帯域の光が入射するようになっている。
Next, the light transmitted through the
液晶パネル20Gの光射出側基板であるアレイ基板100側には、光入射側基板である対向基板102側の液晶分子の配向方向と直交する方向にラビング処理が施されており、従って、液晶パネル20GにはTN液晶層が形成されている。液晶パネル20Gに入射した光は、複数の画素領域のそれぞれのp−SiTFTに印加される画像信号に応じて変調されて偏光板20Gpから射出する。偏光板20Gpの光透過軸は液晶パネル20Gの光射出側基板側の液晶分子の配向方向とほぼ一致するように設定されており、従って、液晶パネル20Gは、画素領域のTN液晶層に電圧を印加しない状態で最大の光透過率になるいわゆるノーマリホワイト方式で駆動されるようになっている。偏光板20Gpを射出した緑色の光は、次に1/2波長板20Giに入射してその偏光方位が紙面に平行な偏光方位に変換され、p偏光の光としてダイクロイックプリズム14に入射する。ダイクロイックプリズム14に入射した緑色の光は、ダイクロイック面14a、14bを透過してダイクロイックプリズム14から射出して投射レンズ16に向かう。
The
また、ダイクロイックミラー6を透過した赤色の光は、ミラー8、10で反射して、1/2波長板20Ri'に入射して偏光方位を45°回転させられ、赤色用の液晶ライトバルブ21Rの液晶パネル20Rの光入射側基板側の液晶分子の配向方向にほぼ一致した偏光方位で液晶パネル20Rに入射する。赤色用の液晶ライトバルブ21Rは、青色用の液晶ライトバルブ21Bと同一の構成の透過型液晶パネル20Rと偏光板20Rpとを有している。赤色用の液晶ライトバルブ21Rに到達した赤色帯域の光は、まず液晶パネル20Rに入射する。液晶パネル20Rも、図30を用いて説明した液晶パネルと同様に、p−SiTFTがスイッチング素子として形成された複数の画素領域を有するアクティブマトリクス型の液晶パネル構造を有しており、図30における対向基板102側から液晶層106に向かって赤色帯域の光が入射するようになっている。
Further, the red light transmitted through the dichroic mirror 6 is reflected by the
液晶パネル20Rの光射出側基板であるアレイ基板100側には、光入射側基板である対向基板102側の液晶分子の配向方向と直交する方向にラビング処理が施されており、従って、液晶パネル20RにはTN液晶層が形成されている。液晶パネル20Rに入射した光は、複数の画素領域のそれぞれのp−SiTFTに印加される画像信号に応じて変調されて偏光板20Rpから射出する。偏光板20Rpの光透過軸は液晶パネル20Rの光射出側の基板側の液晶分子の配向方向とほぼ一致するように設定されており、従って、液晶パネル20Rは、画素領域のTN液晶層に電圧を印加しない状態で最大の光透過率になるいわゆるノーマリホワイト方式で駆動されるようになっている。偏光板20Rpを射出した赤色の光は、次に、本実施の形態における偏光変換素子としての1/2波長板20Riに入射してその偏光方位が紙面に平行な偏光方位に変換され、p偏光の光としてダイクロイックプリズム14に入射する。ダイクロイックプリズム14に入射した赤色の光は、ダイクロイック面14bで反射してダイクロイックプリズム14から射出して投射レンズ16に向かう。
The
このようにして、ダイクロイックプリズム14内で反射した青色及び赤色の光とダイクロイックプリズム14内を透過した緑色の光とが合成されて射出され、投射レンズ16により拡大されて、図示しないスクリーン上にカラー画像を映し出すようになっている。
In this manner, the blue and red light reflected in the
さて以上の構成において、赤色用あるいは緑色用の液晶ライトバルブ21R、21Gからダイクロイックプリズム14内に入射した光に、短波長の不要光が混在していたとする。この不要光は短波長光であるため、赤色や緑色を反射/透過させるダイクロイック面14a、14bで反射/透過されずに逆にそれらの面で透過/反射して青色用の液晶ライトバルブ21B側に到達する。ところがこの不要光は、ダイクロイックプリズム14内に入射した赤色、あるいは緑色の光と同様に紙面に平行な偏光方位を有しているため、青色用の液晶ライトバルブ21B側の1/2波長板20Biに入射すると、その偏光方位が回転させられて偏光板20Bpの透過軸に垂直な偏光方位の光となって偏光板20Bpで吸収されてしまい、液晶パネル20Bの裏面に到達することはない。従って、液晶パネル20Bのp−SiTFTにこの不要光を原因とするリーク電流の発生を防止することができるようになる。
Now, in the above configuration, it is assumed that unnecessary light having a short wavelength is mixed with light incident on the
なお、本実施の形態では偏光変換素子として1/2波長板を用いているが、例えば射出光の偏光方位を所定角度回転させる液晶が封入された液晶パネルを1/2波長板の代わりに用いることももちろん可能である。 In this embodiment, a half-wave plate is used as the polarization conversion element. For example, a liquid crystal panel in which liquid crystal that rotates the polarization direction of the emitted light is rotated by a predetermined angle is used instead of the half-wave plate. Of course it is also possible.
次に、本実施の形態の投写型表示装置により得られる効果について図2を用いて説明する。図2は、p−SiTFTの耐光性を示しており、横軸に液晶パネルに入射した白色光の光量を対数表示し、縦軸にp−SiTFTで生じたリーク電流に基づく液晶パネルの階調表示の誤差の程度をリーク量として示している。入射白色光の光量は、赤、緑、及び青の総光量であり、光量比は「赤:緑:青=3:12:1」である。図中、従来の投写型表示装置の青色用の液晶ライトバルブでのリーク量特性を細い実線(B)で示し、本実施の形態による投写型表示装置の青色用の液晶ライトバルブ21Bでのリーク量特性を太い実線(対策後B)で示している。 Next, the effect obtained by the projection display apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the light resistance of the p-Si TFT. The horizontal axis indicates the amount of white light incident on the liquid crystal panel in logarithm, and the vertical axis indicates the gradation of the liquid crystal panel based on the leakage current generated in the p-Si TFT. The degree of display error is shown as the amount of leakage. The amount of incident white light is the total amount of red, green, and blue, and the light amount ratio is “red: green: blue = 3: 12: 1”. In the figure, the leak amount characteristic of the liquid crystal light valve for blue of the conventional projection display device is shown by a thin solid line (B), and the leak at the liquid crystal light valve for blue of the projection display device according to the present embodiment is shown in FIG. The quantity characteristic is indicated by a thick solid line (B after countermeasure).
図32を参照しつつ図2から明らかなように、従来及び本実施の形態の双方とも液晶パネルに入射する光量が増加するとリーク量も増加するが、例えば、液晶パネルに入射する光量が5000000lxの場合を例に取ると、従来の青色用の液晶ライトバルブ21Bでのリーク量が図32に示されるように1.25であったのが、本実施の形態による青色用の液晶ライトバルブ21Bではリーク量が0.7程度に大幅に減少していることが分かる。この青色用の液晶ライトバルブ21Bでのリーク量0.7は、図32で示した従来の赤色用、緑色用の液晶ライトバルブでのリーク量とほぼ同じであるから、本実施の形態による投写型表示装置によれば、不要光の影響を低減させて赤、緑、青の階調のバランスを本来の変調信号に合わせることが可能になりダイクロイックプリズム14で合成された光の色を所望の色にして表示品質を向上させることが可能になる。
As is apparent from FIG. 2 with reference to FIG. 32, both the conventional and the present embodiments increase the amount of leakage when the amount of light incident on the liquid crystal panel increases. For example, the amount of light incident on the liquid crystal panel is 5000000 lx. Taking the case as an example, the amount of leakage in the conventional blue liquid crystal
また効果の図示は省略したが、青の色成分の射出光が不要光を含んでダイクロイックプリズム14内部に入射した場合には、青色成分が比較的短波長側にあるため不要光も青色成分と共に当該ダイクロイックプリズム14から射出される。従って、もともと不要光による表示品質の劣化は少ないものの、赤あるいは緑の色成分の光を射出する赤色用、緑色用のライトバルブ21R、Gには当該不要光の偏光方位とほぼ直交する偏光方位の直線偏光の光しか透過しないので不要光の進入を確実に防止することができる。
Although the illustration of the effect is omitted, when the emitted light of the blue color component includes the unnecessary light and enters the
本実施の形態の投写型表示装置では、例えば、光の入射側から見て各1/2波長板20Ri'、20Gi'、20Bi'の主軸の向きを同方向にし、また、液晶パネル20R、20G、20Bの液晶分子の配向方向及び各偏光板20Rp、20Gp、20Bpの透過軸の方向を同方向(光の入射側から見てほぼ平行)になるようにして配置している。そして、青の色成分の射出光がダイクロイックプリズム14内でs偏光の光となるように、偏光変換素子としての1/2波長板20Biの主軸の方向を調整し、一方、赤及び緑の色成分の射出光がダイクロイックプリズム14内でp偏光の光となるように、偏光変換素子としての1/2波長板20Ri、20Giの主軸の方向を調整している。
In the projection display apparatus according to the present embodiment, for example, the principal axes of the half-wave plates 20Ri ′, 20Gi ′, and 20Bi ′ are set in the same direction as viewed from the light incident side, and the
これに対し、光の入射側から見て、赤色及び緑色用の1/2波長板20Ri'、20Gi'の主軸の向きは同一にし、それらに対して青色用の1/2波長板20Bi'の主軸の向きを異ならせて調整し、また、これら各1/2波長板20Ri'、20Gi'、20Bi'の主軸の向きに対応させて液晶パネル20R、20G、20Bの液晶分子の配向方向及び各偏光板20Rp、20Gp、20Bpの透過軸の方向を調整して配置するようにしてももちろんよい。この場合には、光射出側の各1/2波長板20Ri、20Gi、20Biの主軸の向きを同方向にさせても、青の色成分の射出光がダイクロイックプリズム14内でs偏光の光となり、また、赤及び緑の色成分の射出光がダイクロイックプリズム14内でp偏光の光となるようにすることができる。
On the other hand, when viewed from the light incident side, the directions of the principal axes of the red and green half-wave plates 20Ri 'and 20Gi' are the same, and the blue half-wave plates 20Bi 'are the same. The orientations of the main axes are adjusted to be different, and the orientation directions of the liquid crystal molecules of the
さらに、以上説明した本実施の形態による投写型表示装置の液晶ライトバルブ及びダイクロイックプリズムを含む構成は種々の変形が可能であり、例えば図3に示すような構成にすることも可能である。図3に示す例では、各液晶ライトバルブ21R、21G、21Bの液晶パネル20R、20G、20B内の液晶分子は、光源1からの光の進行方向について紙面に平行な配向方向から紙面に垂直な配向方向になるTN液晶層を有している。従って、図1に示した投写型表示装置に設けられた1/2波長板20Ri'、20Gi'、20Bi'は、用いる必要
がないので配置されていない。また、青色用の液晶ライトバルブ21Bの光射出側、つまり偏光板20Bpとダイクロイックプリズム14との間にのみ、1/2波長板20Biを配置している。この構成でも図1に示したのと同様の光源1、偏光変換装置2、及びダイクロイックミラー4〜6、ミラー10、12を用いることができる。このようにしても図2に示した本実施の形態による効果を得ることができる。また、青色用の液晶ライトバルブ21Bの光射出側にのみ1/2波長板20Biを配置する代わりに、偏光変換素子としての1/2波長板を2枚の偏光板20Rp、20Gpとダイクロイックプリズム14との間に挟むようにしても同様の効果を得ることができる。
Furthermore, the configuration including the liquid crystal light valve and the dichroic prism of the projection display device according to the present embodiment described above can be variously modified. For example, the configuration shown in FIG. In the example shown in FIG. 3, the liquid crystal molecules in the
さらに本実施の形態による投写型表示装置は、図3に示した投写型表示装置の変形例として図4に示すような構成にすることも可能である。上述の図3に示した投写型表示装置では、液晶パネル20Bの光射出側の偏光板20Bpとダイクロイックプリズム14との間に1/2波長板20Bi等の位相板を偏光変換手段として配置した構造を示したが、図4に示す変形例では、光射出側の偏光板20Rp、20Gp、20Bpとダイクロイックプリズム14との間に偏光変換手段を設けない構成を示している。例えば、青の色成分の射出光を透過させる液晶パネル20Bの偏光板20Bpの透過軸が、他の2つの射出光を透過させる液晶パネル20R、20Bの偏光板20Rp、20Gpの透過軸に対してほぼ直交するように、各液晶パネル20R、20G、20Bを配置する。そして、青色用の液晶ライトバルブ21Bの光入射側に偏光変換手段として1/2波長板20Biを配置しておく。この構成でも図1に示したのと同様の光源1、偏光変換装置2、及びダイクロイックミラー4〜6、ミラー8、10、12を用いることができる。
Furthermore, the projection display apparatus according to the present embodiment can be configured as shown in FIG. 4 as a modification of the projection display apparatus shown in FIG. In the projection display device shown in FIG. 3 described above, a structure in which a phase plate such as a half-wave plate 20Bi is disposed as a polarization conversion means between the polarizing plate 20Bp on the light exit side of the
この構成によれば、偏光板20Rp、20Gpから短波長光が射出されたとしても、それらの偏光方位は偏光板20Bpの透過軸に直交しているので偏光板20Bpを透過できず、青の光を変調させる液晶パネル20Bのp−SiTFTにリーク電流を生じさせることはない。
According to this configuration, even if short-wavelength light is emitted from the polarizing plates 20Rp and 20Gp, the polarization direction thereof is orthogonal to the transmission axis of the polarizing plate 20Bp, and thus cannot pass through the polarizing plate 20Bp. A leak current is not generated in the p-Si TFT of the
なおこの構成では、青色用の液晶パネル20Bの偏光板20Bpの透過軸と赤色用、緑色用の液晶パネル20R、20Gの偏光板20Rp、20Gpの透過軸がほぼ直交しているので、青色用の液晶パネル20Bは、液晶セルの配向膜に施されたラビングの方向が、赤色用、緑色用の液晶パネル20R、20Gのラビングの方向とほぼ直交するように形成すればよい。
In this configuration, the transmission axis of the polarizing plate 20Bp of the blue
次に、図5を用いて本実施の形態による投写型表示装置の液晶ライトバルブ及びダイクロイックプリズムを含む近傍のさらに他の変形例について説明する。まず図5(a)を用いて液晶ライトバルブ及びダイクロイックプリズムを含む近傍の構成について説明する。本変形例では、各色成分の射出光を透過させる各偏光板20Rp、20Gp、20Bpとダイクロイックプリズム14との間に設けた偏光変換手段として、図1に示した投写型表示装置の1/2波長板20Ri、20Gi、20Biの代わりに液晶パネル20Rl、20Gl、20Blを配置した点に特徴を有している。また本変形例では、ダイクロイックプリズム14内のダイクロイック面14a、14bを青色の帯域の光が透過するように液晶ライトバルブ21R、21G、21Bを配置している。
Next, another modification of the vicinity including the liquid crystal light valve and the dichroic prism of the projection display apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, the configuration in the vicinity including the liquid crystal light valve and the dichroic prism will be described with reference to FIG. In the present modification, as the polarization conversion means provided between each polarizing plate 20Rp, 20Gp, 20Bp and the
図5(b)〜(d)は、ダイクロイックプリズム14側から各液晶ライトバルブに向かって見た射出光の偏光方位と各液晶ライトバルブの偏光板の透過軸を示している。上段が青色の光を示し、下段が赤及び緑の光を示している。
FIGS. 5B to 5D show the polarization direction of the emitted light viewed from the
図5(b)において、液晶ライトバルブ21Bの偏光板20Bpの透過軸30と、液晶ライトバルブ21R、21Gの偏光板20Rp、20Gpの透過軸32の向きは全て同一で斜め45°に揃えられている。
In FIG. 5B, the directions of the
青色用の偏光板20Bpのダイクロイックプリズム14側に設けられた青色用の液晶パネル20Blには、偏光板20Bpから射出した青色光の偏光方位34を反時計回りに45°回転させるTN液晶層が設けられ、赤及び緑色用の偏光板20Rp、20Gpのダイクロイックプリズム14側に設けられた赤及び緑色用の液晶パネル20Rl、20Glには、偏光板20Rp、20Gpからそれぞれ射出した赤及び緑色光の偏光方位36を時計回りに45°回転させるTN液晶層が設けられている。従って、青色用の液晶パネル20Blを透過した青色の光は紙面に垂直な偏光方位34でダイクロイックプリズム14に入射し、赤、緑用の液晶パネル20Rl、20Glを透過した赤色、緑色の光は紙面に平行な偏光方位36でダイクロイックプリズム14に入射する。従って、この構成によっても青色用の液晶ライトバルブ21B内のp−SiTFTに短波長の不要光を照射させずに済むので図2を用いて説明した効果を得ることができるようになる。
The blue liquid crystal panel 20B1 provided on the
さらに本実施の形態による投写型表示装置において、青の色成分の変調光を射出する液晶ライトバルブ21Bは、射出光がダイクロイックプリズム14を透過する位置に配置されており、且つ青色の射出光はダイクロイックプリズム14に対してp偏光となり、他の2色はs偏光となるようにしているので、よりバランスのとれた色合成を行うことが可能になり高品位の画像表示ができるようになる。
Further, in the projection display device according to the present embodiment, the liquid crystal
次に図5(c)に示す変形例を説明する。図5(c)においては、液晶ライトバルブ21Bの偏光板20Bpの透過軸30と、液晶ライトバルブ21R、21Gの偏光板20Rp、20Gpの透過軸32の向きは全て同一で水平方向に揃えられている。
Next, a modified example shown in FIG. In FIG. 5C, the directions of the
青色用の偏光板20Bpのダイクロイックプリズム14側に設けられた青色用の液晶パネル20Blには、偏光板20Bpから射出した青色光の偏光方位34を時計回りに45°回転させるTN液晶層が設けられ、赤及び緑色用の偏光板20Rp、20Gpのダイクロイックプリズム14側に設けられた赤及び緑色用の液晶パネル20Rl、20Glには、偏光板20Rp、20Gpからそれぞれ射出した赤及び緑色光の偏光方位36を反時計回りに45°回転させるTN液晶層が設けられている。
The blue liquid crystal panel 20B1 provided on the
従って、青色用の液晶パネル20Blを透過した青色の光は紙面に対して斜め45°の偏光方位34でダイクロイックプリズム14に入射し、赤、緑用の液晶パネル20Rl、20Glを透過した赤色、緑色の光は紙面に対して斜め45°であって偏光方位34と直交する偏光方位36でダイクロイックプリズム14に入射する。従って、この構成によっても青色用の液晶ライトバルブ21B内のp−SiTFTに短波長の不要光を照射させずに済むので図2を用いて説明した効果を得ることができるようになる。
Accordingly, the blue light transmitted through the blue liquid crystal panel 20B1 is incident on the
次に図5(d)に示す変形例を説明する。図5(d)の偏光板20Bpの透過軸30と、偏光板20Rp、20Gpの透過軸32の向きは同一で斜め45°に揃えられているが、図5(b)に示した透過軸に直交している点が異なっている。
Next, a modified example shown in FIG. The direction of the
図5(d)では、偏光板20Bpから射出した青色光の偏光方位34は反時計回りに45°回転させられ、偏光板20Rp、20Gpからそれぞれ射出した赤及び緑色光の偏光方位36は時計回りに45°回転させられている。従って、青色用の液晶パネル20Blを透過した青色の光は紙面に垂直な偏光方位34でダイクロイックプリズム14に入射し、赤、緑用の液晶パネル20Rl、20Glを透過した赤色、緑色の光は紙面に平行な偏光方位36でダイクロイックプリズム14に入射する。
In FIG. 5D, the
従って、この構成によっても青色用の液晶ライトバルブ21B内のp−SiTFTに短波長の不要光を照射させずに済むので図2を用いて説明した効果を得ることができるようになる。また、図5(b)の場合と同様に、青の色成分の射出光がp偏光の光としてダイクロイックプリズム14を透過し、他の2色はs偏光としてダイクロイック面14a、14bで反射するので、よりバランスのとれた色合成を行うことが可能になり高品位の画像表示ができるようになる。
Therefore, even with this configuration, it is not necessary to irradiate the p-Si TFT in the blue liquid crystal
次に、本発明の第2の実施の形態による投写型表示装置を図6乃至図12を用いて説明する。図6(a)は本実施の形態による投写型表示装置の変形例の概略の構成を示している。本変形例は、ダイクロイックプリズム14の色合成された光が射出する端部に円偏光変換手段として1/4波長板40を配置した点と、透過型スクリーン42を図示した点以外は、第1の実施の形態における図1に示した構成と同一である。1/4波長板40は、ダイクロイックプリズム14を射出した青の色成分の光の偏光方位と赤及び緑の色成分の光の偏光方位に対してほぼ45°の角度をなすように光学軸が調整された、三原色の帯域でアクロマチックな波長板である。
Next, a projection display apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6A shows a schematic configuration of a modification of the projection display apparatus according to the present embodiment. This modification is the first except that a quarter-
この構成により、ダイクロイックプリズム14を射出した色合成された直線偏光の光は1/4波長板40を透過して全て円偏光になって透過型スクリーン42に入射する。
With this configuration, the color-combined linearly polarized light emitted from the
透過型スクリーン42は図6(b)に示すように、画像表示側から見て両面レンチキュラーレンズ44とフレネルレンズ46とが順に張り合わされて構成されている。投射レンズ16で拡大投射された色合成された各光は、まずフレネルレンズ46に入射して集光され、次いで視野角拡大のための光拡散用両面レンチュキラーレンズ44に入射する。このとき、色合成された各光が直線偏光のままフレネルレンズ46と両面レンチキュラーレンズ44に入射すると、図6(b)に示したように、紙面に垂直な偏光方位aの光の強度と紙面に平行な偏光方位bの光の強度は、両面レンチキュラーレンズ44での屈折特性の相違により両面レンチキュラーレンズ44表面からの射出角度θに依存して異なってしまい、(偏光方位aの光強度)>(偏光方位bの光強度)となってしまう。そのため、画像表示側から斜めに透過型スクリーン44を観察すると偏光方位aの光、すなわち青の光の方が赤と緑の光より強調されて、青みがかった色調の表示となってしまう。しかし本実施の形態のようにダイクロイックプリズム14の光射出側に1/4波長板40を配置しておくと、何れの直線偏光の光も円偏光になって投射レンズ16に射出してスクリーンに拡大投影されるので、赤、緑、及び青の三原色の光は全て均一の比率で偏光方位a、b成分を有することになり、各色の光強度の比率が表示領域内で崩れることがない。従って、本実施の形態においては透過型スクリーン42を斜めから観察しても、色むらのない、また、カラーシフトを少なくした良好な表示画像を見ることができるようになる。
As shown in FIG. 6B, the
さらに本実施の形態による投写型表示装置は、図6に示した投写型表示装置の変形例として図7乃至図12に示すような種々の構成を取ることが可能である。 Furthermore, the projection display apparatus according to the present embodiment can have various configurations as shown in FIGS. 7 to 12 as modifications of the projection display apparatus shown in FIG.
図7(a)に示す構成では、各液晶ライトバルブ21R、21G、21Bの液晶パネル20R、20G、20B内の液晶分子は、光源1からの光の進行方向について紙面に平行な配向方向から紙面に垂直な配向方向になるTN液晶層を有している。また、緑色用の液晶ライトバルブ21Gの光入射側には1/2波長板20Giが配置されている。この構成でも第1の実施の形態の図1に示したのと同様の光源1、偏光変換装置2、及びダイクロイックミラー4〜6、ミラー10、12を用いることができる。
In the configuration shown in FIG. 7A, the liquid crystal molecules in the
紙面に平行な偏光方位を有する三原色の光は、それぞれ対応する各液晶ライトバルブ21R、21G、21Bに入射して画像信号に応じた変調を受けた後、ダイクロイックプリズム14に入射する。青色光は液晶ライトバルブ21Bを透過してs偏光の光としてダイクロイックプリズム14に入射してダイクロイック面14aで反射する。また、赤色光は液晶ライトバルブ21Rを透過してs偏光の光としてダイクロイックプリズム14に入射してダイクロイック面14bで反射する。緑色光は、1/2波長板20Giを透過して紙面に垂直な偏光方位になってから液晶ライトバルブ21Gを透過し、p偏光の光としてダイクロイックプリズム14に入射してダイクロイック面14a、14bを透過する。ダイクロイックプリズム14を射出した三原色の光は、偏光変換素子である1/2波長板50に入射してそれぞれ偏光方位を回転させられてから、投射レンズ16により拡大されてスクリーン42(図7では図示を省略)に投射される。
Lights of the three primary colors having polarization orientations parallel to the paper surface enter the corresponding liquid
ここで、図7(b)を用いて、1/2波長板50における各光の偏光方位の変換について説明する。図7は例えばスクリーン42側から1/2波長板50を見た状態を示している。図7(b)において、1/2波長板50は、偏光板20Gpの光透過軸52に対して光学軸41がほぼ22.5°の角度をなすように調整されて配置されている。このため、偏光板20Bp、20Rpの光透過軸53を透過して1/2波長板50に入射した鉛直方向の偏光方位を有する青及び赤の色成分の光は、水平方向に対して斜め45°の偏光方位を有する光55となって1/2波長板50から射出する。偏光板20Gpの光透過軸52を透過して1/2波長板50に入射した水平方向の偏光方位を有する緑の色成分の光は、水平方向に対して斜め45°であって光55と直交する偏光方位を有する光54となって1/2波長板50から射出する。このようにして、ダイクロイックプリズム14で色合成された光は水平方向に対して45°傾いて直交する直線偏光に変換されてスクリーン42に投射されるため、各色成分の光の偏光方位でなす角の2等分線を常に水平線又は鉛直線のいずれかにほぼ一致させることができる。つまり、赤、緑、及び青の三原色の光は全て均一の比率で水平方向、鉛直方向の偏光成分を有することになり、各色の光強度の比率が表示領域内で崩れることがない。従って、本例においても透過型スクリーン42を斜めから観察しても、色むらのない又カラーシフトを防止した良好な表示画像を見ることができるようになる。また、本変形例のように、スクリーンに向かう色合成された光に対する偏光変換素子として、1/4波長板40に代えて1/2波長板50を用いると、波長板の光学軸の調整がより容易になると共に装置コストを低減させることができるようになる。
Here, the conversion of the polarization direction of each light in the half-
次に、図8を用いて本実施の形態による投写型表示装置の液晶ライトバルブ及びダイクロイックプリズムを含む近傍のさらに他の変形例について説明する。上述の図1乃至図7を用いて説明した投写型表示装置の色合成光学系が、直交するダイクロイック面14a、14bを有するダイクロイックプリズム14であったのに対して、本変形例における色合成光学系は、1つのダイクロイック面15aを有するダイクロイックプリズム15とダイクロイックミラー60とを有している。また本変形例では、ダイクロイックプリズム15内のダイクロイック面15aを青色の帯域の光が透過するように液晶ライトバルブ21R、21G、21Bを配置している点に特徴を有している。なお、図8において、光源1からの白色光を色分離する光学系等の図示は省略している。
Next, another modification of the vicinity including the liquid crystal light valve and the dichroic prism of the projection display device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The color composition optical system of the projection display device described with reference to FIGS. 1 to 7 described above is the
色分離された三原色の光は、紙面に平行な偏光方位に揃えられて、各色用の液晶ライトバルブ21R、21G、21Bに導かれるようになっている。青成分の光は、青色用の液晶ライトバルブ21Bを透過して、TN液晶層を有する液晶パネル20Bで画像信号により変調され、偏光板20Bpから紙面に垂直な偏光方位となって射出する。次いで青成分の光は、1/2波長板20Biに入射して偏光方位が90°回転させられて紙面に平行な偏光方位となってミラー61で反射してダイクロイックプリズム15に入射し、p偏光の光としてダイクロイック面15aを透過する。
The light of the three primary colors that have been color-separated is aligned in the polarization direction parallel to the paper surface and is guided to the liquid
一方、赤の色成分の光は液晶ライトバルブ21Rを透過して紙面に垂直な偏光方位となってダイクロイックミラー60を透過する。また、緑の色成分の光は液晶ライトバルブ21Gを透過して紙面に垂直な偏光方位となってダイクロイックミラー60で反射するようになっている。紙面に垂直な偏光方位を有する赤及び緑の色成分の光は、ダイクロイックミラー60で色合成されてダイクロイックプリズム15に入射する。ダイクロイックプリズム15に入射した赤及び緑の色成分の光は、s偏光の光としてダイクロイック面15aで反射する。
On the other hand, the light of the red color component is transmitted through the liquid crystal
従って、ダイクロイックプリズム15において、s偏光の赤及び緑の色成分の光とp偏光の青の色成分の光とが色合成されて射出する。次いで、色合成された光は1/2波長板50に入射して、図7(b)に示したのと同様に各色成分の光が直交した直線偏光に変換されて投射レンズ16で拡大され、スクリーン(図8では図示を省略)42に映像を映し出す。
Accordingly, in the
本変形例による構成によっても、青色用の液晶ライトバルブ21B内のp−SiTFTに短波長の不要光を照射させずに済むので、第1の実施の形態による図2を用いて説明したのと同等の効果を得ることができるようになる。さらに、本変形例においても、赤、緑、及び青の三原色の光は全て均一の比率で水平方向、鉛直方向の偏光成分を有することになり、各色の光強度の比率が表示領域内で崩れることがないので、透過型スクリーン42を斜めから観察しても、色むらのない、また、カラーシフトも少ない良好な表示画像を得ることができるようになる。
Even with the configuration according to this modification, it is not necessary to irradiate the p-Si TFT in the blue liquid crystal
次に、図8を用いて説明した投写型表示装置の他の変形例について図9を用いて説明する。図9に示す投写型表示装置は、第1の実施の形態の例えば図1を用いて説明したものと同様に、各液晶パネル20R、20G、20BのTN液晶層を挟む2枚の基板に施された配向方向が、紙面に対して斜め45°で且つ直交するように施されている点を除き図8に示した投写型表示装置と同様の構成である。従って、各液晶ライトバルブ21R、21G、21Bの両側にそれぞれ1/2波長板20Ri'、20Gi'、20Bi'、および1/2波長板20Ri、20Gi、20Biが配置されている。そして、光源1側から導かれた紙面に平行な偏光方位を有する各色成分の光のうち、青成分の光は紙面に平行な偏光方位となってミラー61で反射してダイクロイックプリズム15に入射し、p偏光の光としてダイクロイック面15aを透過する。一方、赤及び緑の色成分の光は紙面に垂直な偏光方位となってダイクロイックミラー60で色合成されてダイクロイックプリズム15に入射する。ダイクロイックプリズム15に入射した赤及び緑の色成分の光は、s偏光の光としてダイクロイック面15aで反射する。
Next, another modification of the projection display device described with reference to FIG. 8 will be described with reference to FIG. The projection display device shown in FIG. 9 is applied to two substrates sandwiching the TN liquid crystal layers of the respective
従って、ダイクロイックプリズム15においてs偏光の赤及び緑の色成分の光とp偏光の青の色成分の光とが色合成されて1/2波長板500に入射し、各色成分の光は図7(b)に示したのと同様に各色成分の光が直交した直線偏光に変換されて投射レンズ16により拡大されて、スクリーン(図9では図示を省略)42に映像を映し出す。このような構成においても、図8を用いて説明した投写型表示装置と同等の効果を奏することができる。
Accordingly, the s-polarized red and green color component light and the p-polarized blue color component light are color-combined in the
次に、図8を用いて説明した投写型表示装置のさらに他の変形例について図10を用いて説明する。図10に示す投写型表示装置は、赤色及び緑色の帯域の光がp偏光の光としてダイクロイックプリズム15内のダイクロイック面15aを透過し、一方、青色の帯域の光がs偏光の光としてダイクロイックプリズム15内のダイクロイック面15aで反射するように構成している点に特徴を有している。そのため、図8に示した青色用の1/2波長板20Biを取り去って、代わりに赤及び緑の液晶ライトバルブ21R、21Gの次段にそれぞれ1/2波長板20Ri、20Giを配置した構成となっている。このようにしても、図8に示したものと同様の効果を得ることができる。
Next, still another modification of the projection display device described with reference to FIG. 8 will be described with reference to FIG. The projection display apparatus shown in FIG. 10 transmits red and green band light as p-polarized light through the
次に、図10を用いて説明した投写型表示装置のさらに他の変形例について図11を用いて説明する。図11に示す投写型表示装置は、図10に示したダイクロイックミラー60の配置位置に、ダイクロイックミラー60に代えてダイクロイックプリズム70を配置したものである。そして、ダイクロイックプリズム70とダイクロイックプリズム15との間に1/2波長板71を配置している。なお、1/2波長板71は、赤及び緑の色成分の帯域でアクロマチックな波長板である。また、図10における緑色用の1/2波長板20Giは取り去っている。こうすることにより、赤色の帯域の光は、p偏光の光としてダイクロイックプリズム70を透過して1/2波長板71に入射し、紙面に垂直な偏光方位に変換されてダイクロイックプリズム15に入射してs偏光の光としてダイクロイックプリズム15のダイクロイック面15aを透過する。緑色の帯域の光は、s偏光の光としてダイクロイックプリズム70のダイクロイック面70aで反射して1/2波長板71に入射し、p偏光の光としてダイクロイックプリズム15のダイクロイック面15aを透過する。一方、青色の帯域の光はs偏光の光としてダイクロイックプリズム15内のダイクロイック面15aで反射する。このようにしても、図8に示したものと同様の効果を得ることができる。
Next, still another modification of the projection display device described with reference to FIG. 10 will be described with reference to FIG. In the projection display apparatus shown in FIG. 11, a
次に、本実施の形態による投写型表示装置のさらに他の変形例について図12を用いて説明する。図12に示す投写型表示装置は、図7を用いて説明した投写型表示装置における偏光変換素子としての1/2波長板50に代えて、三原色のの色成分の帯域で1/4波長板として機能する1/4波長板40を配置した点に特徴を有している。
Next, still another modification of the projection display device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The projection display device shown in FIG. 12 is a quarter wavelength plate in the band of the three primary color components, instead of the
図12(a)に示す構成では、各液晶ライトバルブ21R、21G、21Bの液晶パネル20R、20G、20B内の液晶分子は、光源1からの光の進行方向について紙面に平行な配向方向から紙面に垂直な配向方向になるTN液晶層を有している。また、緑色用の液晶ライトバルブ21Gの光入射側には1/2波長板20Giが配置されている。この構成でも第1の実施の形態の図1に示したのと同様の光源1、偏光変換装置2、及びダイクロイックミラー4〜6、ミラー10、12を用いることができる。
In the configuration shown in FIG. 12A, the liquid crystal molecules in the
さて、紙面に平行な偏光方位を有する三原色の光は、それぞれ対応する各液晶ライトバルブ21R、21G、21Bに入射して画像信号に応じた変調を受けた後、ダイクロイックプリズム14に入射する。青色光は液晶ライトバルブ21Bを透過してs偏光の光としてダイクロイックプリズム14に入射してダイクロイック面14aで反射する。また、赤色光は液晶ライトバルブ21Rを透過してs偏光の光としてダイクロイックプリズム14に入射してダイクロイック面14bで反射する。緑色光は、1/2波長板20Giを透過して紙面に垂直な偏光方位になってから液晶ライトバルブ21Gを透過し、p偏光の光としてダイクロイックプリズム14に入射してダイクロイック面14a、14bを透過する。ダイクロイックプリズム14を射出した三原色の光は、偏光変換素子である1/4波長板40に入射してそれぞれ円偏光に変換させられてから、投射レンズ16により拡大されてスクリーン42(図12では図示を省略)に投射される。
Now, light of the three primary colors having polarization directions parallel to the paper surface are incident on the corresponding liquid
ここで、図12(b)を用いて、1/4波長板40における各光の偏光状態の変換について説明する。図12(b)は例えばスクリーン42側から1/4波長板40を見た状態を示している。図12(b)において、1/4波長板40は、偏光板20Bp、20Rpの光透過軸53及び偏光板20Gpの光透過軸52に対して光学軸41がほぼ45°の角度をなすように調整されて配置されている。このため、偏光板20Bp、20Rpの光透過軸53を透過して1/4波長板40に入射した鉛直方向の偏光方位を有する青及び赤の色成分の光は、右円偏光の光56となって1/4波長板40から射出する。偏光板20Gpの光透過軸52を透過して1/4波長板40に入射した水平方向の偏光方位を有する緑の色成分の光は、左円偏光の光57となって1/4波長板40から射出する。このようにして、ダイクロイックプリズム14で色合成された光は全て円偏光に変換されてスクリーン42に投射されるため、スクリーン上の少なくとも水平方向の光量と垂直方向の光量の比を各色でほぼ等しくさせることができる。つまり、赤、緑、及び青の三原色の光は全て均一の比率で水平方向、鉛直方向の偏光成分を有することになり、各色の光強度の比率が表示領域内で崩れることがない。従って、本例においても透過型スクリーン42を斜めから観察しても、色むらのない、また、カラーシフトも少ない良好な表示画像を見ることができるようになる。
Here, the conversion of the polarization state of each light in the quarter-
また本変形例と同様に、図7乃至図11に示した投写型表示装置の1/2波長板500を1/4波長板40に置き換えることによっても同様の効果を得ることができる。
Similarly to this modification, the same effect can be obtained by replacing the half-
次に、本発明の第3の実施の形態による投写型表示装置を図14を用いて説明する。図14に示す投写型表示装置は、光源1と、光源1から出射した光を複数の色光に分離する第1及び第2のダイクロイック・ミラー140''、142''と、全反射ミラー144''とからなる色分離光学系を有している。また、投写型表示装置は、色分離光学系を出射した複数の色光を空間変調する複数のライトバルブ21R、21G、21Bと、色毎に空間変調された複数の色光を合成する第1及び第2のダイクロイック・プリズム160'、162'と、全反射プリズム164'とからなる色合成光学系を有している。さらに投写型表示装置は、合成された複数の色光を投写する投写レンズ16を有している。
Next, a projection display apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The projection display apparatus shown in FIG. 14 includes a
光源1は、ハロゲン・ランプやメタル・ハライド・ランプからなる発光管と放物面リフレクタからなり、発光管から出射された白色光を放物面リフレクタによりほぼ平行光にして射出する。
The
第1のダイクロイック・ミラー140''は、波長500nm以下の光、すなわち青色光を透過させ、波長が500nmより長い光を反射させるハイパス・フィルタである(光の波長が短い、すなわち周波数が高い光を透過させるためハイパス・フィルタと呼ぶ)。
The first
第2のダイクロイック・ミラー142''は、波長600nm以上の光、すなわち赤色光を透過させ、波長が600nmより短い光を反射させるローパス・フィルタである(光の波長が長い、すなわち周波数が低い光を透過するためローパス・フィルタと呼ぶ)。
The second
各ライトバルブ21R、21G、21Bは、光入射方向から順に、コンデンサレンズ152R、152G、152B、入射偏光板154R、154G、154B、透過型TN液晶パネル156R、156G、156B、射出偏光板158R、158G、158Bで構成されている。
The
第1のダイクロイック・プリズム160'は、青色光、すなわち、波長500nm以下の光を透過させ、波長が500nmより長い光を反射させるハイパス・フィルタであり、かつ、ガラス製の立方体で対角面に反射面が形成されている。 第2のダイクロイック・プリズム162'は、赤色光、すなわち、波長600nm以上の光を透過させ、波長が600nmより短い光を反射させるローパス・フィルタであり、かつ、ガラス製の立方体で対角面に反射面が形成されている。
The first
投写レンズ16は、各ライトバルブで変調され第1及び第2のダイクロイック・プリズム160'、162'で色合成された画像を図示しないスクリーン上に広大投写する。
The
光源1から射出された白色光は第1のダイクロイック・ミラー140''に入射して、波長500nm以下の波長の青い光は透過し、全反射ミラー144''で反射する。全反射ミラー144''でほぼ直角に折り曲げられた青色光は、青色用ライトバルブ21Bに入射して空間変調される。また、第1のダイクロイック・ミラー140''で反射した500nm以上の波長の緑及び赤の光は、第2のダイクロイック・ミラー142''に入射し、600nm以上の赤い光は透過して赤色用ライトバルブ21Rに入射して空間変調される。同様に、第2のダイクロイック・ミラー142''で反射した波長500nm〜600nmの緑の光は、緑色用ライトバルブ21Gに入射して空間変調される。
The white light emitted from the
青色用ライトバルブ21Bで空間変調された青い光は、第1のダイクロイック・プリズム160'に入射して透過する。また、緑色用ライトバルブ21Gで空間変調された緑色の光は第1のダイクロイック・プリズム160'に入射して反射される。このとき、青い光と緑の光は第1のダイクロイック・プリズム160'内で合成されて同時に第2のダイクロイック・プリズム162'に入射して、そこで反射して投写レンズ16の方向に向きを変える。
The blue light spatially modulated by the blue
赤色用ライトバルブ21Rで空間変調された赤い光は、全反射プリズム164'に入射して方向を変え、第2のダイクロイック・プリズム162'に入射する。このとき、第1のダイクロイック・プリズム160'から射出された青の光と緑の光との合成光と赤い光とが第2のダイクロイック・プリズム162'内で合成される。合成光は、第2のダイクロイック・プリズム162'を出射した後、投写レンズ16に入射してスクリーンに拡大投写される。
The red light spatially modulated by the
以上説明した光学系などの部材配置及び光線の動作により、低コストのハイパス及びローパス・フィルタだけを用いることができる。また、ライトバルブ21R、21G、21Bから投写レンズ16までの色合成系は、歪みやズレの少ないガラス・ブロック製のダイクロイック・プリズムにより構成されているため、画素ズレや色度ずれのない投写型表示装置を実現できる。
Only the low-cost high-pass and low-pass filters can be used due to the arrangement of the members such as the optical system and the operation of the light beam described above. In addition, the color composition system from the
また、第1のダイクロイック・プリズム160'及び全反射プリズム164'を平板ミラーに代えて、第2のダイクロイック・プリズム162'のみプリズムとした場合でも、第2のダイクロイック・プリズム162'での歪みやズレを少なくできるので、全て平板ミラーを用いた場合より画素ズレや色度ずれ防止の効果がある。また、この構成の場合、第1及び第2のダイクロイック・プリズム160'、162'及び全反射プリズム164'が全てプリズムした場合と比較して光学系のコストが安くでき、低コスト化のメリットがある。同様に第2のダイクロイック・プリズム162'が平板ミラーの場合も同様の効果を奏する。
Further, even when the first
次に、本発明の第4の実施の形態による投写型表示装置を図15及び図16を用いて説明する。本実施の形態による投写型表示装置の光学系の配置は、第3の実施形態の図14で示したものと同一である。そして、両表面を固体または液体に接触させたダイクロイック・ミラー、すなわちプリズムの反射光がs偏光であることを特徴としている。図15は第1のダイクロイック・プリズム160'の透過率の波長依存性を示している。ミラーでの光の吸収はほとんどないため、反射率は100%から透過率を減じた値となる。従来の反射光の偏光は特に指定のない場合は無偏光である。無偏光の反射特性は、p偏光の反射特性とs偏光の反射特性の平均化した特性とほぼ同じである。このため、カット波長前後の特性は図15のように傾斜が緩やかになり色特性が悪くなる。また、一般にs偏光が最も反射率が高いため、これを適用することにより投写型表示装置を高照度化することができるようになる。
Next, a projection display apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The arrangement of the optical system of the projection display apparatus according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. 14 of the third embodiment. The reflected light of a dichroic mirror, that is, a prism whose both surfaces are in contact with a solid or liquid, is s-polarized light. FIG. 15 shows the wavelength dependence of the transmittance of the first
この構成を実現するため、各ライトバルブ21R、21G、21Bから射出する光の偏光方位が異なる場合には、射出側の偏光方位を回転あるいは整形する偏光回転手段あるいは偏光整形手段を設ける。偏光回転手段としてはλ/2位相差板を用いることができる。偏光整形手段としては、偏光板ないし楕円偏光板が高効率に整形でき、また低コストで取り扱いも簡単である。図16は第2のダイクロイック・プリズム162'の透過率の波長依存性を示している。第2のダイクロイック・プリズム162'及び全反射プリズム164'も反射光をs偏光とすることで同様の効果を得ることができるようになる。
In order to realize this configuration, when the polarization directions of light emitted from the
次に、本発明の第5の実施の形態による投写型表示装置について説明する。本実施形態の表示装置の光学系の配置は第1の実施形態における図14に示したものと同一である。本実施形態では、両表面を固体または液体に接触させたダイクロイック・ミラーの透過光がp偏光であることを特徴としている。これについて第4の実施の形態で用いた図15を用いて説明する。図15は、第1のダイクロイック・プリズム160'のs偏光、p偏光の反射率と透過率の波長特性を示している。第1のダイクロイック・プリズム160'のs偏光のカット波長は490nmとし、490nm以上の波長の光は反射される。また、第1のダイクロイック・プリズム160'のp偏光のカット波長は510nmとし、510nm以下の波長の光は透過する。カット波長近辺では反射/透過特性がなだらかになるため、色分離光学系で発生したカット波長近傍の波長の光のモレを全て投写できる。この構成であれば、青い光は510nm以下全て、緑色の光は490nm以上の赤を除く光全を投写でき、装置の高照度化が可能となる。同様に本構成のように反射光にs偏光、透過光にp偏光を用いるようにしてカット波長を異ならせることは比較的容易に設定できるため、投写像の各色を任意に設計できるようになり、高照度化、高色純度化(広い色再現範囲の実現)を容易に実現できる。
Next explained is a projection display apparatus according to the fifth embodiment of the invention. The arrangement of the optical system of the display device of this embodiment is the same as that shown in FIG. 14 in the first embodiment. The present embodiment is characterized in that the transmitted light of the dichroic mirror whose both surfaces are in contact with a solid or liquid is p-polarized light. This will be described with reference to FIG. 15 used in the fourth embodiment. FIG. 15 shows the wavelength characteristics of the reflectance and transmittance of s-polarized light and p-polarized light of the first
この構成を実現するため、各ライトバルブ21R、21G、21Bからの射出光の偏光が異なる場合は、光出射側に偏光方位を回転あるいは整形する偏光回転手段あるいは整形手段を設ける。偏光回転手段としてはλ/2位相差板を用いることができる。また、偏光整形手段としては偏光板ないしは楕円偏光板が高効率での整形が行え、また低コストで取り扱いも簡単である。図16に示す透過率の波長依存性を有する第2のダイクロイック・プリズム162'も透過光をp偏光とすることで同様の効果を得ることができるようになる。
In order to realize this configuration, when the polarization of the light emitted from each of the
次に、本発明の第6の実施の形態による投写型表示装置を図17を用いて説明する。本実施形態は第3の実施形態の図14における光源1を偏光光のみを出射する光源に変更したことを特徴としている。図17に示す投写型表示装置には、変更回転手段として例えば1/2波長板180が各ライトバルブ21R、21G、21Bの光入射側に配置されている。また、光源1からの光を紙面に垂直な偏光方位に変換する偏光生成素子170が配置されている。光源1は、ハロゲン・ランプやメタルハライド・ランプからなる発光管と放物面リフレクタを有している。偏光生成素子170は、特願平9−112603号に記載された反射型偏光板を用いた偏光生成素子を用いることができる。特願平9−112603号に記載された偏光生成素子は、発光管から出射され放物面リフレクタでほぼ平行にされた白色光を反射型偏光板に入射させて有効な偏光を射出させ、後段に配置された光学系に入射させるようになっている。また、不要な偏光は再度ランプ側に戻しリフレクタなどで有効偏光に変換した後反射型偏光板から出射するようになっている。このような構成にすれば光源出射時点で射出光は偏光光になっているため、各ライトバルブ21R、21G、21Bでの不要偏光の光吸収を防止でき、装置の信頼性向上に効果がある。また、この反射型偏光板を用いることで有効偏光が増加し装置の光量増加に効果がある。同様に吸収型偏光板を偏光生成素子として用いる場含、信頼性向上の効果があるが光量増加の効果はない。また、誘電体多層膜をガラス・プリズムに形成した偏光ビーム・スプリッタ(PBS)でも同様の効果を奏する。また、米国特許第2,748,659号のようなPBSとレンズの組み合わせによる偏光生成素子を用いることも可能である。
Next, a projection display apparatus according to a sixth embodiment of the present invention is described with reference to FIG. This embodiment is characterized in that the
次に、本発明の第7の実施の形態による投写型表示装置を図18を用いて説明する。本実施の形態における偏光光源1は、ハロゲン・ランプやメタルハライド・ランプからなる発光管と放物面リフレクタを有している。そして、偏光生成素子としてPBSとレンズの組み合わせを用いている。光源1の光射出側にフライアイレンズレンズ・アレイ(フライアイレンズ)172、174が配置され、次段にPBS位相変換素子アレイ176が配置されている。そして、放物面リフレクタと偏光生成素子176との間に複数のレンズ・アレイ172、174を配置したことを特徴としている。このレンズ・アレイ群は、通常2組からなり、リフレクタ側のレンズ・アレイ172の小レンズの焦点距離は、レンズ・アレイ172と174間の距離とし、レンズ・アレイ172の小レンズの焦点はレンズ・アレイ174の対応する小レンズに光を集光する機能を待つ。レンズ・アレイ174の小レンズは、レンズ・アレイ172の小レンズの像を光照射物(本投写光学系では、ライトバルブ21R、21G、21B)に拡大、あるいは、まれに縮小投写する焦点距離を有する。この偏光光源に用いている偏光生成素子としてのPBS位相変換素子アレイ176とレンズ・アレイ174との組み合わせは、米国特許第2,748,659号に開示されている。本構成を用いることにより、第6の実施形態の反射型偏光板による偏光生成よりも有効偏光への変換効率が高く(反射型偏光板による偏光生成では、リフレクタに戻って反射した光がたまたま有効偏光になることを利用するため、変換効率が低い)、高効率化、高照度化の効果がある。
Next, a projection display apparatus according to a seventh embodiment of the present invention is described with reference to FIG. The polarized
また、フライアイレンズを用いるため各ライトバルブ21R、21G、21Bを均一に照明でき、これを投射レンズ16で拡大投写することによりスクリーン上での光量の均一性も向上できる。
In addition, since the fly-eye lens is used, the
また、第6及び第7の実施の形態における投写型表示装置は図17及び図18において、偏光光源から出射される偏光を色分離光学系のs偏光(光の電界ベクトルの振動方向である偏光方位が紙面に直交する偏光)としたことを特徴としている。 In FIGS. 17 and 18, the projection display devices according to the sixth and seventh embodiments convert the polarized light emitted from the polarized light source into the s-polarized light of the color separation optical system (the polarized light that is the oscillation direction of the electric field vector of light). It is characterized in that the orientation is polarized light orthogonal to the paper surface.
本構成を用いることにより、色分離光学系での反射特性が改善され、光学系の透過率、すなわち、各ライトバルブ21R、21G、21Bを照射する光量を増加させることが可能となる。その結果、投写装置の高効率化、高照度化の効果がある。また、第4の実施形態で説明したようにカット波長の急峻化が可能になるので画像の色特性の改善も可能である。ただし、各ライトバルブ21R、21G、21Bへの入射偏光が異なる場合には、各ライトバルブ21R、21G、21Bの光入射側に偏光方位を回転させる偏光回転手段、あるいは偏光方位を整形する偏光整形手段を設ける。低コストで簡単で高効率である偏光回転手段としてλ/2位相差板が利用できる。
By using this configuration, the reflection characteristics in the color separation optical system are improved, and it becomes possible to increase the transmittance of the optical system, that is, the amount of light that irradiates each
次に、本発明の第8の実施の形態による投写型表示装置について図19を用いて説明する。本実施形態では、光源1から各ライトバルブ21R、21G、21Bまでの光路とその動作は第3の実施形態と同様であるが、第2のダイクロイック・プリズム162''は、赤色の光を反射するように構成されている。投射レンズ16は、第2のダイクロイック・プリズム162''の赤色の光の反射光を投写する位置に変更されている。また、本実施の形態による投写型表示装置の色合成光学系は、両表面を固体または液体に接触させた複数のダイクロイック・ミラー、つまり第1及び第2のダイクロイック・プリズム160''、162''間に偏光回転手段182を配置したことを特徴とする。
Next, a projection display apparatus according to an eighth embodiment of the present invention is described with reference to FIG. In this embodiment, the optical path from the
青色用ライトバルブ21Bで空間変調された青色の光は、偏光回転素子182により紙面に平行な偏光方位に変換される。従って、第1のダイクロイック・プリズム160''にp偏光の光として入射して当該プリズム160''を透過する。また、緑色用ライトバルブ21Gで空間変調された緑色の光は、偏光回転素子182により紙面に垂直な偏光方位に変換される。従って、第1のダイクロイック・プリズム160''にs偏光の光として入射して当該プリズム160''で反射する。このとき、青の光と緑の光は第1のダイクロイック・プリズム160''内で色合成され偏光方位を維持した状態で射出する。次に偏光回転手段182に入射して、青の光は第2のダイクロイック・プリズム162''におけるs偏光の光に変換され、緑の光は第2のダイクロイック・プリズム162''にけるp偏光の光に変換されて第2のダイクロイック・プリズム162''に入射して透過し、投写レンズ16に向かう。
Blue light spatially modulated by the blue
赤色用ライトバルブ21Rで空間変調された赤色の光は、偏光回転素子180により紙面に垂直な偏光方位に変換されて全反射プリズム164'に入射して光路を折り曲げられて第2のダイクロイック・プリズム162''に入射する。従って、第2のダイクロイック・プリズム162''にs偏光の光として入射して当該プリズム162''で反射する。このとき、赤い光は、第1のダイクロイック・プリズム160''から入射した青と緑の合成光と第2のダイクロイック・プリズム162''内で合成される。第2のダイクロイック・プリズム162''を射出した合成光は投写レンズ16に入射してスクリーンに拡大投写される。ここで第2のダイクロイック・プリズム162''のp偏光、s偏光のそれぞれのカット波長は、620nmと580nmである。この構成により、第1のダイクロイック・プリズム160''から入射した緑の光はp偏光であるため、620nm以下の波長の光が透過する。同じく青い光はs偏光であるため、580nm以下の波長の光が透過する。青い光はもともと波長が520nm以下であるため全ての青い光が透過することになる。
The red light spatially modulated by the
また、赤い光はs偏光であるため、580nm以上の光が反射される。これにより、赤と緑の光のカット波長近傍のもれ光も含め全て投写光に使用できるので投写装置の高光量化に効果がある。同様に、色毎のカット波長も異ならせ得るため、色設計の自由度を高めることが可能になり、画像の高光量化あるいは高色純度化が可能となる。 Moreover, since red light is s-polarized light, light of 580 nm or more is reflected. As a result, all the light including the leakage light in the vicinity of the cut wavelengths of red and green light can be used for the projection light, which is effective in increasing the light amount of the projection apparatus. Similarly, since the cut wavelength for each color can be made different, the degree of freedom in color design can be increased, and the amount of light of the image can be increased or the color purity can be increased.
偏光回転手段180、182としては、結晶の光学軸と平行にカットした一軸性の結晶平板や、雲母板、水晶波長板、一軸延伸フィルムによるλ/2位相差板を用いることが低コストで簡単で高効率である。
As the
また、偏光回転手段182を第1のダイクロイック・プリズム160''の光射出面、あるいは第2のダイクロイック・プリズム162''の光入射面に張り付けても同様の効果があり、さらに表面反射面を2面削減することができるのでより一層の光量増加に寄与することができる。
The same effect can be obtained by attaching the polarization rotating means 182 to the light exit surface of the first
各ライトバルブ21R、21G、21Bの偏光板158R、158G、158B近傍に配置する偏光回転手段180も、偏光板158R、158G、158Bあるいはプリズム160''、164'に貼りつけることで表面反射面を2面削減することができるのでより一層の光量増加を図ることができる。
The polarization rotating means 180 disposed in the vicinity of the
次に、本発明の第9の実施の形態による投写型表示装置を図20に示す。図20において光源1と色分離光学系との間に光線の方向を変える光学素子184を配置し、光源1と色分離光学系から後段とを隣接して配置した点に特徴を有しており、その他は既に説明した図18に示す表示装置と同様であるので説明は省略する。本構成にすることにより光学系の全体を囲い込む装置筐体を小さくすることができ、コスト低減及び装置サイズの小型化を実現できるようになる。
Next, a projection display apparatus according to a ninth embodiment of the invention is shown in FIG. In FIG. 20, an
次に、本発明の第10の実施の形態による投写型表示装置を図21に示す。図21に示す表示装置は、光源1と、光源1から射出した光を複数の色光に分離する色分離光学系とを有している。また、色分離光学系より射出した複数の色光を空間変調する複数のライトバルブ21R、21G、21Bと色毎に空間変調された複数の色光を合成する色合成光学系とを有している。また合成された複数の色光を投写する投写レンズ16を備えている。色分離光学系は、2個のダイクロイック・ミラー140''と142''、及び全反射ミラー144''により構成
されている。色合成光学系は、両表面を固体または液体に接触させた2個のダイクロイック・ミラーであるダイクロイック・プリズム160'、162'を有している。また、色合成光学系は、両表面を固体または液体に接触させた全反射ミラーである全反射プリズム164'をさらに有している。本実施の形態による投写型表示装置は、以上説明した色分離系及び色合成系の全てのダイクロイック・ミラーが、ローパス・フィルタまたはハイパス・フィルタであることを特徴としている。この構成における色分離・合成の組合せを 表1に示す。色分離の順序と投写レンズ16の位置、及び光源1の位置から表1のような8通りの組合せになる。この組合せの表のうち、第7項は既に第3の実施の形態で説明し、第5項は第8の実施の形態で説明している。なお、表1において、DM1は第1のダイクロイック・ミラー、DM2は第2のダイクロイック・ミラー、DP1は第1のダイクロイック・プリズム、そしてDP2は第2のダイクロイック・プリズムである。
Next, a projection display apparatus according to a tenth embodiment of the present invention is shown in FIG. The display device shown in FIG. 21 includes a
表1に示すこれらの構成を採用することにより、コストの上昇も抑えて、既に説明した色度ズレ、画素ズレの問題もない投写光学系を実現できる。 By adopting these configurations shown in Table 1, it is possible to realize a projection optical system that suppresses an increase in cost and does not have the problems of chromaticity deviation and pixel deviation already described.
このような構成にすることにより、DM1とDP1のコーティングを同一にでき、従ってコーティング作業を同時に行うことができ、コーティングに要する費用を低減することが可能である。なお、この効果は表1における第1,3,4、5,7,8項でも同様である。また、DP1で画素ズレの目立つ赤と緑の画像を合成することができ、画素ズレの確率をより一層低下させることができる。なお、表1の第1〜4項も同等の効果を有する。また、反射特性の方が透過特性より高く設定できるため、赤より光量が下がりやすい青の光をDM2の透過のみで他はすべて反射により投写でき、青の光量を高く維持でき、混色の色度を良くする効果がある。青色の光量が低下しやすい原因は、光源1からの射出光のUV光をカットするUVカットプリズムにより、波長420nm〜430nm以下の青い光が低減されてしまうことにある。
By adopting such a configuration, the coating of DM1 and DP1 can be made the same, so that the coating operation can be performed simultaneously, and the cost required for the coating can be reduced. This effect is the same in the first, third, fourth, fifth, seventh and eighth terms in Table 1. Further, red and green images in which pixel deviation is conspicuous can be synthesized at DP1, and the probability of pixel deviation can be further reduced. The first to fourth items in Table 1 have the same effect. In addition, since the reflection characteristic can be set higher than the transmission characteristic, blue light, which tends to decrease in amount of light compared to red, can be projected only by DM2 transmission, and everything else can be projected by reflection. There is an effect to improve. The reason why the amount of blue light tends to decrease is that the blue light having a wavelength of 420 nm to 430 nm or less is reduced by the UV cut prism that cuts the UV light emitted from the
次に、本発明の第12の実施の形態による投写型表示装置の色分離・合成光学系について説明する。装置構成は、第11の実施形態と同一である。本実施形態では、それぞれのダイクロイックミラー、プリズムDM1、DP1のカット波長を規定する。第1のダイクロイック・ミラーDM1の透過光のカット波長は560〜590nm、第1のダイクロイック・プリズムDP1の反射光のカット波長λdp1は590〜620nm、同じく第1のダイクロイック・プリズムDP1の透過光のカット波長はλdp1と等しいか、あるいは小さいことを特徴としている。 Next, a color separation / synthesis optical system of a projection display apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention will be described. The apparatus configuration is the same as in the eleventh embodiment. In the present embodiment, the cut wavelength of each dichroic mirror, prism DM1, DP1 is defined. The cut wavelength of the transmitted light of the first dichroic mirror DM1 is 560 to 590 nm, the cut wavelength λdp1 of the reflected light of the first dichroic prism DP1 is 590 to 620 nm, and similarly the cut of the transmitted light of the first dichroic prism DP1 The wavelength is equal to or smaller than λdp1.
白色光のうち、波長560〜590nmの黄色光は、赤色用ライトバルブ21Rに入射し、これを投写すると赤の色純度が低下し、赤がオレンジ色になる問題がある。同様に緑色用ライトバルブ21Gに黄色光が入射した場合、これを投写すると緑の色純度が低下して緑が黄色になる問題がある。また、赤色用ライトバルブ21Rと比較して緑色用ライトバルブ21Gは光量が多く、発熱による不具合が発生しやすいという問題がある。
Among the white light, yellow light having a wavelength of 560 to 590 nm is incident on the
これらの問題は本構成を用いることにより解決できる。すなわち、波長560〜590nmの黄色光をDM1で透過し、赤色用ライトバルブ21Rに入射後、DP1で光路外に反射させて投写しないようにする。従って、赤、緑の色純度を高く維持しつつ、緑色用ライトバルブ21Gの光量は増やさないですむので発熱を抑えることができるようになる。
These problems can be solved by using this configuration. That is, yellow light having a wavelength of 560 to 590 nm is transmitted through DM1, and after entering the
次に、本発明の第13の実施の形態による投写型表示装置について説明する。本実施の形態での色分離・合成光学系は、第11の実施の形態と同一である。本実施の形態では、それぞれのダイクロイックミラーDM2、プリズムDP2のカット波長を規定している。 Next, a projection display apparatus according to a thirteenth embodiment of the present invention is described. The color separation / synthesis optical system in the present embodiment is the same as that in the eleventh embodiment. In the present embodiment, the cut wavelengths of the dichroic mirror DM2 and prism DP2 are defined.
第2のダイクロイック・ミラーDM2の透過光のカット波長は480〜510nm、第2のダイクロイック・プリズムDP2の反射光のカット波長λdp2は510〜540nm、同じく第2のダイクロイック・プリズムDP2の透過光のカット波長はλdp2より小さい。 The cut wavelength of the transmitted light of the second dichroic mirror DM2 is 480 to 510 nm, the cut wavelength λdp2 of the reflected light of the second dichroic prism DP2 is 510 to 540 nm, and similarly the cut of the transmitted light of the second dichroic prism DP2 The wavelength is smaller than λdp2.
青と緑の色の境界部の波長480〜510nmの光は水色であるため、青色用ライトバルブ21Bに入射して投写されても、緑色用ライトバルブ21Gに入射して投写されても青、緑のそれぞれの色純度の低下は軽微であり、第3の実施の形態で説明したような黄色の光による問題は生じない。
Since the light having a wavelength of 480 to 510 nm at the boundary between the blue and green colors is light blue, it is blue regardless of whether it is incident on the blue
このような構成にすることにより、青色用ライトバルブ21Bには480〜510nm以下の波長の光全てを、また、緑と赤の光は510nm以上の波長の光全てを投写でき、青の色純度を確保しつつ、緑、赤の光量低下を防止することができる。
With this configuration, the blue
次に、本発明の第14の実施の形態による投写型表示装置とその動作原理を図22を用いて説明する。本実施形態では、投写光学系の色合成光学系の一部として、投写レンズ16、ダイクロイック・プリズム160、及び2つのライトバルブ21R、21Gを示している。
Next, a projection display apparatus and an operation principle thereof according to a fourteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the
各ライトバルブ21R、21Gの任意の各点から投写レンズ16の入射瞳のほぼ中心を結ぶ線とダイクロイック・プリズム160のフィルタ面とのなす角が変化しても、色合成光学系のダイクロイック・プリズム160のカット波長がほぼ同一になるようにした点に本実施形態は特徴を有している。これを実現するため本実施の形態によるイクロイック・プリズム160のフィルタ特性は面内分布を有している。
The dichroic prism of the color synthesizing optical system is changed even if the angle formed by the line connecting the approximate center of the entrance pupil of the
図22において、ダイクロイック・プリズム160のO点では入射光の入射角が45°であるのに対し、A点では50°、B点では40°である。このように位置により入射角が異なってもダイクロイック・プリズム160のカット波長が同一になるように設定する。このため、A点では50°の入射角で600nmのカット波長となるような薄膜を成膜し、O点では45°の入射角で同一のカット波長となるように薄膜を成膜し、B点では40°の入射角で同一のカット波長となる薄膜を成膜している。A点とO点の間、およびO点とB点の間は場所により徐々に変化する中間の特性が得られるように膜特性を変化させている。このような膜特性は、ダイクロイック・フィルタを構成する多層干渉膜を斜め蒸着法を用いて成膜することにより得ることができる。
In FIG. 22, the incident angle of incident light is 45 ° at point O of the
本実施の形態によるフィルタを構成することにより、入射角分布による投写像の色ムラを防止することができる。 By configuring the filter according to the present embodiment, it is possible to prevent color unevenness of the projected image due to the incident angle distribution.
なお、ダイクロイック・プリズム160の紙面垂直方向については、ほとんど入射角分布が生じないので、上記のようなフフィルタ膜の位置による特性分布を設ける必要は少ない。
Incidentally, since the incident angle distribution hardly occurs in the direction perpendicular to the paper surface of the
次に、本発明の第15の実施の形態による投写型表示装置の動作原理を図23を用いて説明する。図23は、例として、投写光学系の光源1と色分離光学系の一部、及び光源1、ダイクロイック・ミラー140、2つのライトバルブ21R、21Gを示している。
Next, the operation principle of the projection display apparatus according to the fifteenth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 23 shows, as an example, the
本実施の形態は、光源1の任意の各点からライトバルブ21R、21Gの各液晶パネル158R、158Gのほぼ中央に結んだ直線と、ダイクロイック・ミラー140のフィルタ面とでなす角度に対応して、色分離光学系のダイクロイック・ミラーのフィルタ特性に分布を設けた点に特徴を有している。
The present embodiment corresponds to the angle formed by a straight line connected from each arbitrary point of the
図23では、ダイクロイック・ミラー140のO点では入射角45°であるのに対し、A点では50°、B点では40°である。本実施の形態では、ダイクロイック・ミラー140のフィルタ面のそれぞれの位置に係わらず一様なカット波長が得られるようにする。すなわち、A点では50°の入射角で500nmのカット波長となる薄膜を形成し、O点では45°の入射角で同一のカット波長が得られるような薄膜を成膜し、B点では30°の入射角で同一のカット波長の薄膜を成膜している。A点とO点の間、およびO点とB点との間はそれぞれの特性の中問の特性が位置に応じて徐々に変化する膜特性になるように形成する。
In FIG. 23, the incident angle is 45 ° at point O of the
この膜特性は、ダイクロイック・フィルタの多層干渉膜を斜め蒸着法に成膜することにより実現できる。本実施の形態による膜構成により、入射角分布による投写像の色ムラを防止することができるようになる。 This film characteristic can be realized by forming a multilayer interference film of a dichroic filter by an oblique deposition method. The film configuration according to the present embodiment can prevent uneven color in the projected image due to the incident angle distribution.
なお、ダイクロイック・ミラー140の紙面垂直方向にはほとんど入射角分布が生じないので、膜の特性分布を施す必要性は小さい。
Incidentally, since the incident angle distribution hardly occurs in the direction perpendicular to the paper surface of the
本発明の第16の実施の形態による投写型表示装置を図24を用いて説明する。本実施の形態は、色分離・合成光学系の構成が図21とほぼ同様であるが、図21における全反射ミラー144''をダイクロイック・ミラー190に置き換えた点に特徴を有している。このダイクロイック・ミラー190は反射光のカット波長が590〜620nmになるように形成されている。従って、この波長より長い波長の光はダイクロイック・ミラー190で反射し、短い波長の光は透過する。
A projection display apparatus according to a sixteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is substantially the same in the configuration of the color separation / combination optical system as in FIG. 21, but is characterized in that the
このような構成にすることにより、不要な黄色光をダイクロイック・ミラー190で透過させて逃がしてしまい、赤色用ライトバルブ21Rに入射せないようにすることができる。ダイクロイック・ミラー190を用いることにより、ライトバルブの信頼性低下の防止と共に、カット波長の選択自由度を高くでき、高色純度化や高輝度化の効果も期待することができる。
By adopting such a configuration, unnecessary yellow light is transmitted through the
また、本実施の形態の色分離・合成光学系における全反射プリズム164'に代えてダイクロイック・プリズムを用いるようにしてもよい。この場合、ダイクロイック・プリズムでの反射光のカット波長は510〜540nmとし、この波長より長い波長の光は透過させ短い波長の光は反射させるようにする。このような構成にすることにより、カット波長近傍のモレ光が投写されてしまうことを防止でき、投射画像の色純度を向上さえることができる。また、カット波長を選択する自由度を高くでき、高色純度化や高輝度化の効果も期待できる。
A dichroic prism may be used instead of the
次に、本発明の第17の実施の形態による投写型表示装置を図25を用いて説明する。本実施の形態は、ダイクロイック・ミラー190の固定治具を改良した点に特徴を有している。すなわち、ダイクロイック・ミラー190の裏面あるいはミラー透過後の壁面に吸光材を配置したことに特徴としている。図25は、ミラー190と取り付け金具との間に黒い吸光材192を挟み込み、ダイクロイック・ミラー190の透過光を吸収するようにしている。こうすることにより吸光材192を用いない場合に比較して、ダイクロイック・ミラー190の透過光による装置内の迷光を減少させることができるようになり、投写像のコントラストを向上させることができるようになる。
Next, a projection display apparatus according to a seventeenth embodiment of the present invention is described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that the fixing jig for the
また、同様にしてプリズム・ミラー164'に代えて配置したダイクロイックプリズム194の裏面あるいはプリズム透過後の壁面に吸光材196を配置してもよい。図25は、プリズム194と取り付げ金具との間に黒い吸光材196を挟み込み、ダイクロイック・プリズム194の透過光を吸収するようにしている。こうすることにより吸光材194を用いない場合に比較して、ダイクロイック・プリズム194の透過光による装置内の迷光を減少させることができるようになり、投写像のコントラストを向上させることができるようになる。
Similarly, the
次に、本発明の第18の実施の形態による投写型表示装置について説明する。本実施の形態では、図14に示す第3の実施の形態における全反射ミラー144''及び全反射プリズム164'の反射膜を誘電体多層膜としたことを特徴としている。アルミニウムや銀の蒸着膜で形成したミラーは一般に反射率は90%程度であるが、本実施の形態のように誘電体多層膜で形成すると95%程度の反射率を得ることができるようになる。このような構成により投写装置の高光量化に寄与することができる。
Next, a projection display apparatus according to an eighteenth embodiment of the present invention is described. This embodiment is characterized in that the reflection films of the
次に、本発明の第19の実施の形態による投写型表示装置について図26乃至図29を用いて説明する。図26に本実施の形態における投写型表示装置の概略の構成を示す。図26において、光源300から射出された白色光は偏光変換素子302によって紙面に垂直な偏光方位(便宜上s偏光という)に変換される。光源300からの射出光はミラー303で90°折り曲げられる。ミラー303は紙面に平行な偏光方位の光(p偏光)よりs偏光の光の方が反射率が高いため、偏光変換素子302でs偏光の光にしておく方が装置の光利用効率が良い。また、このミラー303の存在及び配置構成により、装置のサイズを大きくすることなく、光源300のリフレクタで反射せずにランプから直接射出して光軸Xに対して角度を持った光が、図27(a)、(b)に示すようにダイクロイック・ミラー304を介さず直接液晶パネル306や310に入射してパネル温度を上昇させたり、迷光となることを防ぐことができる。
Next, a projection display apparatus according to a nineteenth embodiment of the present invention is described with reference to FIGS. FIG. 26 shows a schematic configuration of the projection display apparatus according to the present embodiment. In FIG. 26, the white light emitted from the
ミラー303で反射した光は、ダイクロイック・ミラー304で赤色の光が透過し、緑及び青色の光が反射して色分離される。透過した赤色の光はs偏光反射特性に優れたミラー305で効率良く反射して90°折り曲げられ、位相差板により偏光方位を45°変えて赤色用の液晶パネル306に入射する。液晶パネル306で光変調された射出光はさらに偏光方位を90°変換させられて偏光板を通過し、さらに位相差板で45°偏光方位を変えられてp偏光の光となって図28に示すような、厚さ5mmで光軸に対して15°傾いて配置されたガラス板(白板)307とダイクロイック・ミラー308を透過する。このガラス板307は、ダイクロイック・ミラー308中を光が透過する際に生じる光路ずれを補正するためにある。ガラス板307をホウケイ酸ガラスや石英等、高価ではあるが屈折率の低い材科で形成すればガラス板の厚さを薄くして装置容量を小さくすることができる。ガラス板307による光路ずれの補正により、色ずれや非点収差のない良好な投写像が得られる。なお、このような補正方法の他にダイクロイック・ミラー308自体を薄くして光路ずれを小さくする方法や、ダイクロイック・ミラー308やミラー313をダイクロイック・プリズム化して、光軸に対しほぼ垂直なガラス入射・出射面を形成して光路ずれを小さくすることも可能である。
The light reflected by the
ダイクロイック・ミラー304で反射された緑の光は、次段のダイクロイック・ミラー309で反射されて液晶パネル310、偏光板、及び位相差板を通り、p偏光の光となってダイクロイック・ミラー308で反射される。また、青色の光はダイクロイック・ミラー309を透過し、液晶パネル311、偏光板を通り位相差板312でs偏光に変換されてミラー313で折り曲げられる。この青色の光は図29に示すような特性を有するダイクロイック・プリズム314中を反射して投写レンズ315に入射して投写される。
The green light reflected by the
赤と緑の合成光は図29に示すp偏光特性でダイクロイック・プリズム314中を透過して投写レンズ315に入射して投写される。また、色ずれが目立ちやすい光量の多い赤と緑を先に色合成しておくため、ダイクロイック・ミラー308の角度調整のみで表示画素の画素ずれを合わせておくことができるようになり、装置の組立て効率が向上してコストダウンを図ることができるようになる。
The combined red and green light is transmitted through the
このように本実施の形態によれば、ミラー303を配置することにより装置容量を最小限に抑えることができる。またミラー303を配置することにより各液晶パネルへの不要光の入射を防止することができる。さらにミラー303に入射した光はs偏光として反射するので反射率を向上させることができる。また、収差による表示品質の劣化を防止しつつ緑と赤の光をダイクロイック・ミラー308で先に色合成するので画素合わせの効率を上げることができる。ダイクロイック・ミラーはs偏光よりもp偏光の方が利用効率が良いため、緑及び赤の光をp偏光として利用光量を増やすことができる。また、ダイクロイック・プリズム314は反射光となる青色の光をs偏光、透過光の緑及び赤の光をp偏光の光として、波長の近接した緑と赤の光を別の偏光特性にすることにより透過・反射効率を上げることができるので光利用効率を向上させることができるようになる。
Thus, according to the present embodiment, the apparatus capacity can be minimized by arranging the
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
上記実施の形態においては、光源1からダイクロイックミラー4、6、8により導かれた光を透過させてスクリーン(図示せず)に画像を映し出す透過型液晶ライトバルブを用いたが、本発明はもちろんこれに限られず、光源からの光を反射させてスクリーンに画像を映し出す反射型液晶パネルを用いた反射型液晶ライトバルブを用いることも可能である。この場合には、反射型液晶パネル内に入射した光が反射する際、スイッチング素子を裏面から照射してしまう場合に有効である。反射型液晶パネルを用いる場合において、色分離光学系と色合成光学系を全部または一部共用する構成としてもよく、この場合装置の小型化が可能になる。
In the above embodiment, the transmissive liquid crystal light valve that transmits the light guided from the
また、上記実施の形態においては、背面投写型のスクリーンを有する投写型表示装置に本発明を適用したが、これに限られず、前面投写型の投写型表示装置にももちろん適用することができる。 In the above embodiment, the present invention is applied to a projection display apparatus having a rear projection type screen. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a front projection type display apparatus.
また、本発明はスイッチング素子を備えたEL(エレクトロルミネッセンス)発光表示素子等をライトバルブに用いた場合にも適用可能である。 The present invention can also be applied to the case where an EL (electroluminescence) light emitting display element provided with a switching element is used for a light valve.
また、上記実施の形態では、液晶パネルのスイッチング素子としてp−SiTFTを用いたが、a−Si(アモルファスシリコン)TFTや、MIMをスイッチング素子として用いた場合においてももちろん本発明を適することが可能である。 In the above embodiment, the p-Si TFT is used as the switching element of the liquid crystal panel. However, the present invention can naturally be applied even when an a-Si (amorphous silicon) TFT or MIM is used as the switching element. It is.
また、本発明を適用するにあたり、色合成光学系や偏光変換素子の配置等については上記実施の形態において例示した構成に限られないことは明らかである。例えば、上記図4に示した構成では、1/2波長板20Biを青色用の液晶ライトバルブの光入射側に配置したが、本発明はこれに限られず、例えば光源1からの白色光を青と青以外の色成分に分離する際に、青の光の偏光方位を他の赤、緑の光の偏光方位に対して直交させるような偏光分離素子(例えば偏光ビームスプリッタ)を偏光変換手段として各液晶パネル20R、20G、20Bと光源1との間に配置するようにしてももちろんよい。
In applying the present invention, it is clear that the arrangement of the color synthesis optical system and the polarization conversion element is not limited to the configuration exemplified in the above embodiment. For example, in the configuration shown in FIG. 4, the half-wave plate 20Bi is disposed on the light incident side of the blue liquid crystal light valve. However, the present invention is not limited to this. For example, white light from the
また、各液晶ライトバルブの前段に色補正用のカラーフィルタを挿入するようにしてももちろんよい。 Of course, a color filter for color correction may be inserted in front of each liquid crystal light valve.
また、上記実施の形態ではノーマリーホワイト方式の液晶パネルを用いて説明したが、本発明はこれに限られずノーマリーブラック方式の液晶パネルを用いた液晶ライトバルブを有する投写型表示装置に対してももちろん適用することができる。 In the above-described embodiment, the description has been given using the normally white liquid crystal panel. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, but a projection display apparatus having a liquid crystal light valve using a normally black liquid crystal panel. Can of course also be applied.
また、上記実施の形態では、各液晶パネル20R、20G、20BがTN液晶層を有するものとして説明したが、本発明はこれに限られず垂直配向型(VA型)液晶パネルにももちろん適用することが可能である。
In the above embodiment, each
また、上記実施の形態では、レンチキュラーレンズとフレネルレンズを組み合わせた透過型スクリーンを例にとって説明したが、偏光方位の相違で配光特性が異なる現象はフレネルレンズでも発生するため、フレネルレンズと非レンチキュラーレンズ型配光(拡散)素子を用いる場合にも色むらとカラーシフトが発生する。また、単純拡散板を透過するときにも同じ現象は発生する。本発明は、これら殆ど全てのスクリーンにおいても上記実施の形態と同様に適用することが可能である。 In the above embodiment, a transmissive screen combining a lenticular lens and a Fresnel lens has been described as an example. However, a phenomenon in which light distribution characteristics differ due to a difference in polarization direction also occurs in a Fresnel lens. Color unevenness and color shift also occur when using a lens-type light distribution (diffusion) element. The same phenomenon occurs when the light passes through the simple diffusion plate. The present invention can be applied to almost all of these screens in the same manner as in the above embodiment.
本発明は、ライトバルブが用いられた投写型液晶表示装置に適用可能である。
The present invention is applicable to a projection type liquid crystal display device using a light valve.
1 光源
2 偏光変換装置
4、6、8、61 ダイクロイックミラー
10、12、60 ミラー
14、15、70 ダイクロイックプリズム
14a、14b、15a、70a ダイクロイック面
16 投射レンズ
21R、21G、21B 液晶ライトバルブ
20R、20G、20B 液晶パネル
20Rp、20Gp、20Bp 偏光板
20Ri、20Gi、20Bi 1/2波長板
20Ri'、20Gi'、20Bi' 1/2波長板
20Rl、20Gl、20Bl 液晶パネル
30、32 透過軸
34、36 偏光方位
40 1/4波長板
41、51 光学軸
42 スクリーン
44 両面レンチキュラーレンズ
46 フレネルレンズ
50、71 1/2波長板
52、53 透過軸
54、55 偏光方位
56、57 円偏光
100 アレイ基板
102 対向基板
104 スイッチング素子
106 液晶層
108 絶縁膜
110 表示電極
112 共通電極
114 遮光膜
120、126 n型ポリシリコン層
122 ゲート絶縁膜
124 ポリシリコン層
128 ゲート電極
130 ドレイン電極
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記スクリーン上の少なくとも水平方向の光量と垂直方向の光量の比が各色でほぼ等しくなるように、前記各色成分の光の偏光状態を変換する偏光変換手段を備えていることを特徴とする投写型表示装置。 Three light valves that each have a polarizing plate at least on the light exit side and modulate and emit light of each color component of red, green, and blue, and color composition that color-combines each light emitted from each light valve In a projection display device comprising an optical system and a projection lens that projects color-synthesized light onto a screen,
A projection type comprising polarization conversion means for converting the polarization state of the light of each color component so that the ratio of at least the horizontal light amount and the vertical light amount on the screen is substantially equal for each color. Display device.
前記偏光変換手段は、前記色合成された各光を、一の色成分の光の偏光方位と他の色成分の光の偏光方位とでなす角の2等分線が前記スクリーンの水平線又は鉛直線のいずれかにほぼ一致する直線偏光に変換することを特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to claim 1,
The polarization conversion means is configured such that a bisector of an angle formed by the polarization direction of light of one color component and the polarization direction of light of another color component is the horizontal line or vertical line of the screen. A projection display device characterized by converting into linearly polarized light that substantially matches one of the lines.
前記一の色成分の光の偏光方位と前記他の色成分の光の偏光方位とは、ほぼ直交することを特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to claim 2, wherein
A projection display device, wherein the polarization direction of the light of the one color component is substantially orthogonal to the polarization direction of the light of the other color component.
前記偏光変換手段は、前記色合成光学系の光射出側に配置された1/2波長板を有していることを特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to any one of claims 1 to 3,
The projection display device, wherein the polarization conversion unit includes a half-wave plate disposed on a light emission side of the color synthesis optical system.
前記偏光変換手段は、前記色合成された各光をほぼ円偏光に変換することを特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to claim 1,
The projection display device is characterized in that the polarization conversion means converts the color-synthesized lights into substantially circularly polarized light.
前記偏光変換手段は、前記色合成光学系の光射出側に配置された1/4波長板を有していることを特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to claim 5, wherein
The projection display device characterized in that the polarization conversion means has a quarter-wave plate disposed on the light exit side of the color synthesis optical system.
前記ライトバルブは、液晶パネルを有していることを特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to any one of claims 1 to 6,
The light valve has a liquid crystal panel.
前記投射レンズから投射された光が入射するスクリーンをさらに有し、前記スクリーンは、フレネルレンズとレンチキュラーレンズとを有していることを特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to any one of claims 1 to 7,
The projection display apparatus, further comprising a screen on which light projected from the projection lens is incident, wherein the screen includes a Fresnel lens and a lenticular lens.
少なくとも光射出側にそれぞれ偏光板を有し、赤、緑、青の各色成分の光をそれぞれ変調して射出する3つのライトバルブと、
前記各ライトバルブからの各射出光を色合成する色合成光学系とを有する投写型表示装置において、
前記色合成光学系は、両表面を固体または液体に接触させた少なくとも1つのダイクロイック・ミラーと、表面を固体または液体に接触させた少なくとも1つの光反射ミラーとを有し、 前記色分離光学系及び色合成光学系のダイクロイック・ミラーは、ローパス・フィルタまたはハイパス・フィルタを有していること
を特徴とする投写型表示装置。 A color separation optical system that includes at least one dichroic mirror and a light reflection mirror, and separates light emitted from the light source into red, green, and blue color components;
Three light valves each having a polarizing plate at least on the light emitting side, and modulating and emitting light of each color component of red, green, and blue,
In a projection display device having a color synthesis optical system that color-synthesizes each light emitted from each light valve,
The color synthesizing optical system includes at least one dichroic mirror having both surfaces in contact with a solid or liquid, and at least one light reflecting mirror having a surface in contact with the solid or liquid. And the dichroic mirror of the color synthesis optical system has a low-pass filter or a high-pass filter.
前記両表面を固体または液体に接触させたダイクロイック・ミラーの反射光はs偏光であること
を特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to claim 9, wherein
The projection display apparatus characterized in that the reflected light of the dichroic mirror having both surfaces in contact with a solid or liquid is s-polarized light.
前記両表面を固体または液体に接触させたダイクロイック・ミラーの透過光はp偏光であること
を特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to claim 9 or 10,
The projection display device characterized in that the transmitted light of the dichroic mirror having both surfaces in contact with a solid or liquid is p-polarized light.
前記光源は、偏光光を射出すること
を特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to any one of claims 9 to 11,
The projection display device, wherein the light source emits polarized light.
前記色分離光学系は、赤色の光を透過させるローパス・フィルタとして機能する第1のダイクロイック・ミラーと、青色の光を透過させるハイパス・フィルタとして機能する第2のダイクロイック・ミラーとを有し、
前記色合成光学系は、赤色の光を透過させるローパス・フィルタとして機能する第1のダイクロイック・プリズムと、赤と緑を透過させるローパス・フィルタとして機能する第2のダイクロイック・プリズムとを有していること
を特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to any one of claims 9 to 12,
The color separation optical system includes a first dichroic mirror that functions as a low-pass filter that transmits red light, and a second dichroic mirror that functions as a high-pass filter that transmits blue light,
The color synthesis optical system includes a first dichroic prism that functions as a low-pass filter that transmits red light, and a second dichroic prism that functions as a low-pass filter that transmits red and green. A projection type display device characterized by
前記第1のダイクロイック・ミラーの透過光のカット波長は560〜590nmであり、前記第1のダイクロイック・プリズムの反射光のカット波長は590〜620nmであり、前記第1のダイクロイック・プリズムの透過光のカット波長は前記反射光のカット波長以下であること
を特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to claim 13, wherein
The cut wavelength of the transmitted light of the first dichroic mirror is 560 to 590 nm, the cut wavelength of the reflected light of the first dichroic prism is 590 to 620 nm, and the transmitted light of the first dichroic prism The projection display device is characterized in that the cut wavelength is less than or equal to the cut wavelength of the reflected light.
前記第2のダイクロイック・ミラーの透過光のカット波長は480〜510nmであり、前記第2のダイクロイック・プリズムの反射光のカット波長は510〜540nmであり、前記第2のダイクロイック・プリズムの透過光のカット波長は前記反射光のカット波長より小さいこと
を特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to claim 13 or 14,
The cut wavelength of the transmitted light of the second dichroic mirror is 480 to 510 nm, the cut wavelength of the reflected light of the second dichroic prism is 510 to 540 nm, and the transmitted light of the second dichroic prism The projection display device is characterized in that the cut wavelength is smaller than the cut wavelength of the reflected light.
前記ダイクロイック・ミラーを透過する光を吸光する吸光材を有していること
を特徴とする投写型表示装置。
The projection display device according to any one of claims 9 to 15,
A projection display device comprising a light-absorbing material that absorbs light transmitted through the dichroic mirror.
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