JP2714939B2 - Projection color display - Google Patents
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- JP2714939B2 JP2714939B2 JP61154444A JP15444486A JP2714939B2 JP 2714939 B2 JP2714939 B2 JP 2714939B2 JP 61154444 A JP61154444 A JP 61154444A JP 15444486 A JP15444486 A JP 15444486A JP 2714939 B2 JP2714939 B2 JP 2714939B2
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- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
- H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、複数枚の画像形成のためのライトバルブを
用いた投写型カラー表示装置の構造に関する。
〔従来の技術〕
従来、複数枚の液晶ライトバルブを用いた投写型カラ
ー表示装置は、SID86ダイジェスト発表番号20.4＜1986
年５月発表＞に記載されるように、白色光を三原色の
赤，緑，青の色光に分離し、その色光を液晶ライトバル
ブで画像変調し、次に各色光を合成し、投写レンズで投
写するものがある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、前述の従来技術では、それぞれの液晶ライト
バルブが投写レンズのバックフォーカスの位置に必ずな
くてはならず、また、１個の表示画像は、赤，緑，青の
三原色の加法混色により表示されるので、それぞれの画
素の位置が、三枚の液晶ライトバルブをスクリーン上の
画素が同じ位置になるように固定されなければならな
い。そのため、ネジ等の機械的手法で微調整用の機構を
持たざるをえず、また、振動や熱等により画素がずれて
しまい、色ズレやコントラストが低下し、画質が低下す
るという問題点を有する。さらには、ずれが生じるたび
に何度も再調整を行なわなくてはならず、非常にわずら
わしいといった問題点を有する。
そこで本発明は、このような問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、機械的微調整用の機構を
必要とせず、位置ずれもなく、色ずれやコントラストの
劣下が起こらず、画質が良好な状態でいつまでも投写が
行なえる投写型カラー表示装置を提供するところにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の投写型カラー表示装置は、３原色の色光をそ
れぞれ変調する３つのライトバルブと、該３つのライト
バルブにより変調された色光を合成するダイクロイック
プリズムと、該ダイクロイックプリズムにより合成され
た光を投写する投写光学手段とを有し、前記ライトバル
ブはマトリクス状の画素を有し、前記ダイクロイックプ
リズムは、直角二等辺三角形の面を有する４つの直角プ
リズムが、それぞれ直角部分を合わせるように貼り合わ
され、前記４つの直角プリズムの貼り合わせ面に、第１
及び第２の反射層が十字状に形成されてなり、該ダイク
ロイックプリズムの３つの外側面には、前記第１の反射
層により反射される色光を変調する第１の前記ライトバ
ルブと、前記第２の反射層により反射される色光を変調
する第２の前記ライトバルブと、前記第１及び第２の反
射層を透過する色光を変調する第３の前記ライトバルブ
とが、それぞれの前記画素が合成画像上で互いに重なり
合うように位置合わせされた状態で固着されてなること
を特徴とする。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面にそって説明する。
第１図は、本発明の投写型カラー表示装置の平面図で
あり、光路図も同時に描かれている。
ハロゲンランプ，キセノンランプ，メタルハライドラ
ンプ等の光源１により出射される白色光は、球面リフレ
クタ２と集光レンズ３により集光される。集光レンズ３
は、口径比の大きな焦点距離の短かいレンズを用いて、
光源１との立体角を大きくすることで集光効率を高め、
光源１を集光レンズ３の焦点位置に配置することで、平
行光を得る。出射光は、吸熱フィルター４にて熱線を減
少させてから色分離を行なう。
色分離はダイクロイックミラーで行ない、赤反射ダイ
クロイックミラー５は、45度で入射した白色光の赤の波
長成分のみを反射し、青反射ダイクロイックミラー６
は、45度で入射した白色光の青の波長成分のみを反射す
る。赤反射ダイクロイックミラー５と青反射ダイクロイ
ックミラー６を透過した光は、緑の波長成分の光とな
る。第２図は、それぞれのダイクロイックミラーの分光
図で、Ａが赤反射ダイクロイックミラー５、Ｂが青反射
ダイクロイックミラー６の特性を示す。なお、後述のダ
イクロイックプリズム９を用いて色分離してもかまわな
い。
こうして、三原色に分離された色光のうち、赤と青の
色光は、反射ミラー７により光路を曲げ、緑の色光はそ
のままで液晶ライトバルブ8R,8G,8Bに入射する。
次に液晶ライトバルブ8R,8G,8Bについて詳しく述べ
る。
液晶ライトバルブ8R,8G,8Bとして、本発明の実施例で
はアクティブマトリクスの液晶パネルを用いている。第
３図は液晶パネルの構造を示す断面図、第４図は液晶パ
ネルの等価回路図であり、液晶パネルを説明するもので
ある。
石英ガラス基板20には、マトリクス状にITO膜等によ
る透明な画素電極24が形成され、画素電極24には１個な
いし２個の薄膜トランジスタ23が接続されている。ゲー
ト線21は薄膜トランジスタ23のゲートに接続され、マト
リクス状の薄膜トランジスタ23の１つの行を選択するも
のである。ソース線22は、薄膜トランジスタ23のソース
に接続され、画像信号に応じた電気量を薄膜トランジス
タ23を介して、画素電極24と対向電極26とで構成される
容量に書き込むものである。
ガラス基板25には、やはりITO膜等による透明な対向
電極26が形成され、画素電極24と対似する開口部29以外
の部分は、ニッケル等の不透明な金属等による遮光層28
で遮光される。一般に、透過型で液晶パネルを用いる場
合に、光がガラス基板25側から入光し、石英ガラス基板
20側に出光するようにすると、薄膜トランジスタ23は、
光の影響による性能劣化を押さえることができる。30は
偏光板である。
薄膜トランジスタ23を一画素ごとにアクティブ素子と
して配置することにより、表示データを薄膜トランジス
タ23がONした時、画素電極24と対向電極26で構成される
容量に書き込み、薄膜トランジスタ23がOFFしている時
は、表示データが電荷の形で容量に蓄積されて、メモリ
ー動作をしているので、コントラスト特性の良好な表示
を行なうことができる。なお、液晶パネルは、アクティ
ブマトリクスに限定されるものではなく、例えば、時分
割駆動の単純マトリクスパネルであってもかまわない。
ダイクロイックプリズム９は、直角三等辺三角形の面
を２つ持つ直角プリズムの直角をはさんだ両面に、それ
ぞれ赤面反射層10,青色反射層11を蒸着したもので、こ
れを４個直角部分を中心に貼り合わせたものである。赤
色反射層10及び青色反射層11の特性は、ダイクロイック
ミラーの特性とほぼ同様で、第２図に示された特性を持
つ。
このダイクロイックプリズム９に、前述の液晶ライト
バルブ8R,8G,8Bを第１図に示す様に接着する。
接着方法としては、バルサム，エポキシ系合成接着
剤，ポリエステル系合成接着剤，紫外線硬化型合成接着
剤により貼り合わせる。接着剤は高透過率で屈折率は、
貼り合わせる２つの物質の屈折率の値をこえない値をと
ることによって、境界面においての光の反射を減少させ
ることができ、結果的に明るい画像を得ることができ
る。ダイクロイックプリズム９の接着方法も同様であ
る。
アライメントとして、４個の直角プリズムのサイズが
そろっていることで、投写レンズ12から液晶ライトバル
ブ8R,8G,8Bまでの距離が一定となり、投写レンズ12のバ
ックフォーカスの位置に配置される。上下，左右の画素
間の位置関係は、光源１の光を当てたり、レーザー光に
より位置合わせを行なう。液晶ライトバルブ8R,8G,8Bの
それぞれの画素がスクリーン上で重なり合うようにし、
前述の方法で接着を行ない固定することにより、以後、
画素ずれによる色ズレ，色ムラ等が発生せず、メンテナ
ンスも不用となる。また従来では、アライメントのため
の機構を必要としていたが、製造工程でアライメントを
するだけでよいので、構造は簡単になる。
液晶ライトバルブ8R,8G,8Bで画像形成された各色光
は、ダイクロイックプリズム９で、赤光及び青光は反射
し、緑光は透過して、フルカラー画像が合成される。合
成された画像、ブラウン管等の並置加法混色と異なり、
本来の加法混色によって色表現されるため、非常に彩度
の高い画像表示が行なわれる。またミラーとプリズムの
２回の波長選択が行なわれるため、色純度の高い画像が
得られる。
投写レンズ12は、口径比の大きなレンズを用いること
で明るい画像表示が行なえる。
回路部14は、テレビジョン回路や、液晶ライトバルブ
8R,8G,8Bの駆動回路及び電源回路等であり、冷却ファン
13は、光源21により発生する熱を外部に排出するもので
ある。
次に、本発明の投写型カラー表示装置の他の実施例の
平面図を示したのが第５図である。
全体の構成は、前述の実施例と同様であるが、液晶ラ
イトバルブ8R,8G,8Bの偏光板50をとり、一枚は色分離の
ダイクロイックミラーの前に置き、他の一枚は、ダイク
ロイックプリズム９の出光面に、接着される。
接着方法も前述した方法と同様にすることができる。
この場合には、偏光された白色光を色分離し、画像変調
し、合成する方法で、前述の実施例では偏光板が６枚必
要であるのを、２枚に減少することができる。
光の入射側の偏光板50では、光の透過量が45％程度以
下で、その他の光は吸収され熱となり、液晶ライトバル
ブ8R,8G,8Bに悪影響を及ぼし、熱リークによるコントラ
スト悪化等により、画質が低下する。しかし、液晶ライ
トバルブ8R,8G,8Bから分離した位置に配置することで、
熱の影響を減少させることができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、以下のような効
果を有する。
３つのライトバルブが、それぞれの前記画素が合成画
像上で互いに重なり合うように位置合わせされた状態で
固着されてなることで、製造工程でアライメントを行う
だけで、その後の画素ずれによる色ズレ、色ムラ等の発
生を防ぐことができ、高画質の画像を得ることができ
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a projection type color display device using a light valve for forming a plurality of images. [Prior art] Conventionally, a projection type color display device using a plurality of liquid crystal light valves has been disclosed in SID86 digest announcement number 20.4 <1986.
As described in “May 2005”, white light is separated into three primary colors of red, green and blue, and the color light is image-modulated by a liquid crystal light valve. There are things to project. [Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned prior art, each liquid crystal light valve must be at the back focus position of the projection lens, and one display image is red, Since the image is displayed by the additive color mixture of the three primary colors of green and blue, the position of each pixel must be fixed so that the three liquid crystal light valves are positioned at the same position on the screen. For this reason, a mechanism for fine adjustment must be provided by a mechanical method such as a screw, and the pixel is shifted due to vibration, heat, or the like, resulting in a problem that color shift and contrast are reduced and image quality is reduced. Have. Further, there is a problem that the readjustment must be performed many times every time a shift occurs, which is very troublesome. Therefore, the present invention is to solve such problems, the purpose of which does not require a mechanism for mechanical fine adjustment, there is no positional shift, color shift and deterioration of contrast does not occur. Another object of the present invention is to provide a projection type color display device capable of performing projection forever with good image quality. [Means for Solving the Problems] The projection type color display device of the present invention comprises three light valves for modulating the three primary color light beams, and a dichroic prism for synthesizing the color light beams modulated by the three light valves. Projection optical means for projecting the light synthesized by the dichroic prism, the light valve has a matrix of pixels, and the dichroic prism has four right-angle prisms having right-angled isosceles triangular surfaces. Are bonded together so that the right-angled portions are joined together, and the first right-angled prism
And a second reflection layer is formed in a cross shape, and on the three outer surfaces of the dichroic prism, the first light valve that modulates the color light reflected by the first reflection layer; A second light valve that modulates color light reflected by the second reflection layer and a third light valve that modulates color light transmitted through the first and second reflection layers; It is characterized in that it is fixed in a state where it is positioned so as to overlap with the composite image. Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a projection type color display device of the present invention, and an optical path diagram is also drawn. White light emitted from a light source 1 such as a halogen lamp, a xenon lamp, or a metal halide lamp is collected by a spherical reflector 2 and a condenser lens 3. Condensing lens 3
Uses a lens with a large aperture ratio and a short focal length,
Increasing the light collection efficiency by increasing the solid angle with the light source 1,
By arranging the light source 1 at the focal position of the condenser lens 3, parallel light is obtained. The emitted light is subjected to color separation after heat rays are reduced by the heat absorbing filter 4. The color separation is performed by a dichroic mirror. The red reflecting dichroic mirror 5 reflects only the red wavelength component of the white light incident at 45 degrees, and the blue reflecting dichroic mirror 6
Reflects only the blue wavelength component of white light incident at 45 degrees. The light transmitted through the red reflection dichroic mirror 5 and the blue reflection dichroic mirror 6 becomes light of a green wavelength component. FIG. 2 is a spectrum diagram of each dichroic mirror, wherein A shows the characteristics of the red reflecting dichroic mirror 5 and B shows the characteristics of the blue reflecting dichroic mirror 6. Note that color separation may be performed using a dichroic prism 9 described later. Of the color lights separated into the three primary colors, the light paths of the red and blue colors are bent by the reflection mirror 7, and the green light is incident on the liquid crystal light valves 8R, 8G, 8B as it is. Next, the liquid crystal light valves 8R, 8G, 8B will be described in detail. In the embodiment of the present invention, an active matrix liquid crystal panel is used as the liquid crystal light valves 8R, 8G, 8B. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the liquid crystal panel, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the liquid crystal panel, which explains the liquid crystal panel. A transparent pixel electrode 24 made of an ITO film or the like is formed in a matrix on the quartz glass substrate 20, and one or two thin film transistors 23 are connected to the pixel electrode 24. The gate line 21 is connected to the gate of the thin film transistor 23, and selects one row of the thin film transistor 23 in a matrix. The source line 22 is connected to the source of the thin film transistor 23, and writes an amount of electricity corresponding to an image signal to a capacitor formed by the pixel electrode 24 and the counter electrode 26 via the thin film transistor 23. A transparent counter electrode 26 also made of an ITO film or the like is formed on the glass substrate 25, and a portion other than the opening 29 similar to the pixel electrode 24 is a light shielding layer 28 made of an opaque metal such as nickel.
Is shaded. Generally, when a transmissive liquid crystal panel is used, light enters from the glass substrate 25 side, and the quartz glass substrate
When light is emitted to the 20 side, the thin film transistor 23
Performance degradation due to the influence of light can be suppressed. 30 is a polarizing plate. By arranging the thin film transistor 23 as an active element for each pixel, when the thin film transistor 23 is turned on, display data is written into a capacitor formed by the pixel electrode 24 and the counter electrode 26, and when the thin film transistor 23 is turned off, Since the display data is stored in the capacity in the form of electric charges and operates as a memory, a display with good contrast characteristics can be performed. Note that the liquid crystal panel is not limited to the active matrix, and may be, for example, a simple matrix panel driven by time division. The dichroic prism 9 is formed by depositing a blush reflection layer 10 and a blue reflection layer 11 on both sides of a right-angle prism having two right-angled isosceles triangular surfaces at right angles. It is the one that was stuck. The characteristics of the red reflection layer 10 and the blue reflection layer 11 are almost the same as those of the dichroic mirror, and have the characteristics shown in FIG. The aforementioned liquid crystal light valves 8R, 8G, 8B are adhered to the dichroic prism 9 as shown in FIG. As a bonding method, a balsam, an epoxy-based synthetic adhesive, a polyester-based synthetic adhesive, and a UV-curable synthetic adhesive are used for bonding. The adhesive has high transmittance and refractive index
By taking a value that does not exceed the value of the refractive index of the two substances to be attached, reflection of light at the boundary surface can be reduced, and as a result, a bright image can be obtained. The same applies to the method of bonding the dichroic prism 9. As alignment, the size of the four right-angle prisms is uniform, so that the distance from the projection lens 12 to the liquid crystal light valves 8R, 8G, 8B becomes constant, and the prism is arranged at the back focus position of the projection lens 12. The positional relationship between the upper, lower, left and right pixels is determined by irradiating light from the light source 1 or by using laser light. Each pixel of the liquid crystal light valve 8R, 8G, 8B overlaps on the screen,
By bonding and fixing in the manner described above,
No color shift or color unevenness due to pixel shift occurs, and maintenance is unnecessary. In the past, a mechanism for alignment was required, but the structure is simplified because only alignment is required in the manufacturing process. Each color light image formed by the liquid crystal light valves 8R, 8G, 8B is reflected by the dichroic prism 9, red light and blue light are reflected, green light is transmitted, and a full-color image is synthesized. Unlike juxtaposed additive color mixing of synthesized images, cathode ray tubes, etc.,
Since colors are expressed by the original additive color mixture, an image display with extremely high saturation is performed. Further, since the wavelength selection is performed twice for the mirror and the prism, an image with high color purity can be obtained. The projection lens 12 can display a bright image by using a lens having a large aperture ratio. The circuit section 14 includes a television circuit and a liquid crystal light valve.
8R, 8G, 8B drive circuit, power supply circuit, etc., cooling fan
Numeral 13 is for discharging heat generated by the light source 21 to the outside. Next, FIG. 5 shows a plan view of another embodiment of the projection type color display device of the present invention. The overall configuration is the same as in the previous embodiment, except that the liquid crystal light valves 8R, 8G, and 8B have polarizing plates 50, one is placed in front of a color-separating dichroic mirror, and the other is a dichroic. It is bonded to the light exit surface of the prism 9. The bonding method can be the same as that described above.
In this case, a method of color-separating the polarized white light, modulating the image, and synthesizing the white light can reduce the need for six polarizing plates in the above-described embodiment to two. In the polarizing plate 50 on the light incident side, the amount of transmitted light is about 45% or less, and other light is absorbed and turned into heat, which adversely affects the liquid crystal light valves 8R, 8G, and 8B. , Image quality is reduced. However, by disposing it at a position separated from the liquid crystal light valves 8R, 8G, 8B,
The effect of heat can be reduced. [Effects of the Invention] As described above, the present invention has the following effects. The three light valves are fixed in a state where the respective pixels are aligned so as to overlap with each other on the composite image, so that only alignment is performed in a manufacturing process, and color shift and color shift due to pixel shift thereafter. The occurrence of unevenness and the like can be prevented, and a high-quality image can be obtained.
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の投写型カラー表示装置の一実施例を
示す平面図である。
第２図は、ダイクロイックミラー及びプリズムの分光透
過特性図である。
第３図は、液晶ライトバルブの構造を示す断面図で、第
４図は、液晶ライトバルブの等価回路図である。
第５図は、本発明の投写型カラー表示装置の他の実施例
を示す平面図である。
５……赤反射ダイクロイックミラー
６……青反射ダイクロイックミラー
8R,8G,8B……液晶ライトバルブ
９……ダイクロイックプリズム
10……赤色反射層
11……青色反射層BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of a projection type color display device of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing spectral transmission characteristics of a dichroic mirror and a prism. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the liquid crystal light valve, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the liquid crystal light valve. FIG. 5 is a plan view showing another embodiment of the projection type color display device of the present invention. 5 red reflecting dichroic mirror 6 blue reflecting dichroic mirror 8R, 8G, 8B liquid crystal light valve 9 dichroic prism 10 red reflecting layer 11 blue reflecting layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−179723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−10019（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−47814（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−77985（ＪＰ，Ｕ) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-60-179723 (JP, A) JP-A-50-10019 (JP, A) 58-47814 (JP, U) Shokai Sho 51-77985 (JP, U)
Claims (1)
ブと、該３つのライトバルブにより変調された色光を合
成するダイクロイックプリズムと、該ダイクロイックプ
リズムにより合成された光を投写する投写光学手段とを
有し、 前記ライトバルブはマトリクス状の画素を有し、 前記ダイクロイックプリズムは、直角二等辺三角形の面
を有する４つの直角プリズムが、それぞれ直角部分を合
わせるように貼り合わされ、前記４つの直角プリズムの
貼り合わせ面に、第１及び第２の反射層が十字状に形成
されてなり、 該ダイクロイックプリズムの３つの外側面には、前記第
１の反射層により反射される色光を変調する第１の前記
ライトバルブと、前記第２の反射層により反射される色
光を変調する第２の前記ライトバルブと、前記第１及び
第２の反射層を透過する色光を変調する第３の前記ライ
トバルブとが、それぞれの前記画素が合成画像上で互い
に重なり合うように位置合わせされた状態で固着されて
なる ことを特徴とする投写型カラー表示装置。 ２．前記ライトバルブは液晶ライトバルブであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の投写型カラー表
示装置。 ３．前記液晶ライトバルブは透過型液晶ライトバルブで
あることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の投写
型カラー表示装置。 ４．前記３つのライトバルブの出射側偏光板は、前記ダ
イクロイックプリズムからの合成光を出射する１つの外
側面に固着されてなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の投写型カラー表示装置。 ５．前記各ライトバルブは、前記ダイクロイックプリズ
ムの外側面との間に出射側偏光板を介在させて、当該外
側面に固着されてなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の投写型カラー表示装置。(57) [Claims] 1. Three light valves that respectively modulate the color lights of the three primary colors, a dichroic prism that synthesizes the color lights modulated by the three light valves, and light that is synthesized by the dichroic prism. The light valve has a matrix of pixels, and the dichroic prism is bonded so that four right-angle prisms having right-angled isosceles triangular surfaces are aligned at right angles. The first and second reflection layers are formed in a cross shape on the bonding surface of the four right-angle prisms. The three outer surfaces of the dichroic prism are reflected by the first reflection layer. A first light valve that modulates color light, and a second light bar that modulates color light reflected by the second reflective layer. And a third light valve that modulates the color light passing through the first and second reflective layers and are fixed in a state where the respective pixels are aligned so as to overlap each other on a composite image. A projection type color display device. 2. 2. A projection type color display device according to claim 1, wherein said light valve is a liquid crystal light valve. 3. 3. The projection type color display device according to claim 2, wherein said liquid crystal light valve is a transmission type liquid crystal light valve. 4. 2. The projection type color display device according to claim 1, wherein the output-side polarizing plates of the three light valves are fixed to one outer surface from which the combined light from the dichroic prism is emitted. . 5. 2. The projection type color according to claim 1, wherein each of the light valves is fixed to the outer surface of the dichroic prism with an output-side polarizing plate interposed between the light valve and the outer surface of the dichroic prism. Display device.
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