JP2792513B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示装置

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JP2792513B2
JP2792513B2 JP9160156A JP16015697A JP2792513B2 JP 2792513 B2 JP2792513 B2 JP 2792513B2 JP 9160156 A JP9160156 A JP 9160156A JP 16015697 A JP16015697 A JP 16015697A JP 2792513 B2 JP2792513 B2 JP 2792513B2
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富雄 曽根原
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は投射型表示装置に関
する。 【0002】 【従来の技術】液晶ライトバルブを用いたいわゆる非光
軸投射型表示装置としては、エスアイディー’83ダイ
ジェスト36頁に記載されているように、レーザー光で
アドレシングを行い、スメクチック液晶の熱による相変
化を生じさせ、画像形成を行うものが知られている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかるに前述の従来技
術では、レーザ一光によるアドレス速度が遅く、さらに
スメクチック液晶の応答が遅いため、動画に対応した高
速の表示画像書き換えができなかった。またレーザー光
による書き込みが液晶パネルの裏面から行ないれるため
に、ライトバルブ自身の構成が厚みを必要とし走査系を
含むため大がかりな装置を付属していた。 【0004】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、高速な応答を示し
動画表示に対応するコンパクトな投射型表示装置を提供
することにある。さらには不要な反射の影響のないコン
トラストの高いカラ一表示可能な投射型表示装置を提供
することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の投射型表示装置
は、複数の色光をそれぞれ変調して画像を形成する複数
の反射型ライトバルブを備えた投射型表示装置であっ
て、光源と、前記光源からの光を異なる複数の色光に分
光するとともに、前記複数の反射型ライトバルブによっ
て形成された画像を合成するダイクロイック光学素子
と、前記ダイクロイック光学素子によって合成された画
像を結像させる結像光学系とを有し、前記複数の反射型
ライトバルブの中心は結像光学系の光軸上に位置してお
らず、前記光源から前記反射型ライトバルブに入射する
光束の中心軸と、前記反射型液晶ライトバルブから出射
される光束の中心軸とが重なり合わないことを特徴とし
ている。 【0006】また投射光束軸上にダイクロイック分光光
学素子を設置しカラー化したことを特徴とする。このダ
イクロイック分光光学素子は、ダイクロイックコーティ
ング面が十字状に組み合わされていることを特徴として
いる。 【0007】 【作用】本発明の上記の構成によれば、マトリクス型ラ
イトバルブにより電気的に瞬時にアドレスが可能とな
り、動画等の高速な表示切り換えができる。マトリクス
型ライトバルブはそれ自体にアドレス手段を内蔵した平
面型であるため、ライトバルブに画像を書き込むための
走査、変調等のシステムを必要としない。このため、装
置全体を小型、軽量にまとめることができる。 【0008】 【発明の実施の形態】〔参考例1〕 図1は単純マトリクス型液晶ライトバルブを用いた投射
型表示装置の側面図である。液晶ライトバルブ102は
結像レンズ101の光軸103からその中心が外れてい
る。破線107で示されるライトバルブ中心を通る中心
線上に投射像104、照明系レンズ105、光源106
が配置されている。非光軸光学系の特徴は、結像レンズ
の光軸に垂直にスクリーン108、ライトバルブが配置
され、ライトバルブの中心とライトバルブ像の中心が光
軸から平行に移動していることにある。このため理想的
な結像レンズであれば、ライトバルブ像104は収差も
なく完全なライトバルブ形状が得ることができる。 【0009】本例において、単純マトリクス型液晶ライ
トバルブとしては、ツイストしたネマチック液晶(以
下、TN液晶と略称する)をX−Yストライプ電極間に
挟んだ液晶パネルを用いることができる。この単純マト
リクス型液晶ライトバルブは、透過光線の方向に対し、
コントラスト表示特性が変化する。このコントラスト最
大の方向(以下、明視方向と称する)は液晶分子の配向
方向に依存し、ライトバルブ面に対し特定な斜め方向に
ある。そこで、光束の中心線107の方向に明視方向を
合わせれば、コントラストの高い画像を得ることができ
る。TN液晶の表示特性については応用物理44巻(1
975)866頁等、多くの報告がある。これに類似す
る表示特性の方向依存性は、液晶が一軸性の光学異方性
を有するために生じるもので、他の表示モードにも出現
する。したがって、この構成は、他モードの液晶ライト
バルブを用いる場合にも適用できる。 【0010】単純マトリクス型液晶ライトバルブは、市
販の液晶テレビに応用されているように動画表示に十分
対応できる。 【0011】この非光軸光学系によって投射型表示装置
を構成した場合、図2、図3に示すような配置が可能と
なる。 【0012】図2(a)は、天井に取付けたフロント型
の投射型表示装置の例、図2(b)は、床面に設置した
フロント型の投射型表示装置の例である。201は投射
型表示装置、108は壁面に付設したスクリーンであ
る。上述したような非光軸光学系を採用した場合、光軸
上にない壁面のスクリーンに、歪みなく、マトリクス型
ライトバルブの像を結像させることができる。 【0013】図3はリア型の投射型表示装置の断面図で
ある。図3(a)は図1に示したような非光軸光学系を
採用したリア型の投射型表示装置、図3(b)は、光軸
上にライトバルブおよびスクリーンが配置された通常の
光学系を採用したリア型の投射型表示装置を示してい
る。光路はミラ一301によって折り返され、光路空間
を減少させている。図3(a)、(b)を比較すると分
かるように、図1に示したような非光軸光学系を採用す
ると、装置全体の奥行きを減少させることができる。 【0014】〔参考例2〕 実施例2は透過型ライトバルブとして、TFTを用いた
アクティブマトリクス型液晶ライトバルブを用いたカラ
ー投射型表示装置の例である。 【0015】図4はその斜視図である。内部の構成を分
かりやすくするため一番手前のミラー405は取り除か
れ、破線で示されている。101は結像レンズ、104
は投射像である。 【0016】次に、その構成と作用を説明する。406
はリフレクタ一付の光源であり、ここから白色光ビーム
が、十字状に組み合わされた色分解用ダイクロイックミ
ラーに入射する。このダイクロイックミラーは、青反射
ダイクロイックミラー402と赤反射ダイクロイックミ
ラー403から成り、図4の場合、赤光線が紙面方向、
青光線が手前方向、緑光線が結像レンズ方向に分解され
進行する。 【0017】次に、赤と青光線はミラー405によっ
て、180°方向が変えられ、赤、青に対応したTFT
液晶ライトバルブ401に入射する。 【0018】緑光線は直進し、同じようにTFT液晶ラ
イトバルブ401に入射する。ここでTFT液晶ライト
バルブは実施例1と同様、表示面の中心が結像光学系の
光軸103から外れ、光軸に垂直な面内で平行移動して
いる。ここで404は赤、青、緑光を再合成するダイク
ロイックプリズムであり、誘電体ミラーを十字状に形成
したキューブプリズムである。作用は前述のダイクロイ
ックミラーと同様な色光分離を行うものである。したが
って、赤と青の光ビームの中心軸は、このダイクロイッ
クプリズムによって緑の中心軸を90°曲げたところに
位置している。このため、赤と青に対するTFT液晶ラ
イトバルブは、赤、青各々の光束の中心軸に対し緑のT
FT液晶ライトバルブと同じ光学的位置関係を持つよう
に傾斜して配置されている。TFT液晶ライトバルブは
本実施例の場合、TN液晶モードを用いているために前
述の明視方向が出現する。そこでミラー、プリズム等の
光学系の偏光特性と明視方向を考慮し、TFT液晶ライ
トバルブの出射側偏光板の透過軸をほぼダイクロイック
プリズムの交差辺方向に合わせた配置とした。 【0019】このようにTFT液晶ライトバルブによっ
て形成された像光線は、ダイクロイックプリズムによっ
て合成され、結像レンズ101によってスクリーン上に
結像する。 【0020】透過型TFT液晶ライトバルブは動画表示
が可能な高コントラスト画像を特徴とするため、色再現
性に優れたフルカラ一の投射像を得ることができた。な
お、本例の場合にも、図2、図3に示したように、フロ
ント型、リア型の投射型表示装置を構成することが可能
である。 【0021】〔実施例〕 図5(a)は本発明の投射型表示装置の一実施例を示す
側面図、図5(b)は正面図である。反射型ライトバル
ブ501はシリコン基板上に画素と画素に接続されたM
OSトランジスタをマトリクス状に配置し、液晶の電界
制御複屈折効果により光のON、OFFを行うものであ
る、このライトバルブ構造はテレビジョン学会技術研究
報告IPD545(1981年1月)に記載のものと使
用した液晶モード以外は同等なものである。 【0022】402、403は実施例2と同じダイクロ
イックミラーであり、これは光源106からの光束の色
分解、及び青、赤、緑画像の合成を1つの十字型ダイク
ロイックミラーで行っている。 【0023】また101は結像レンズ、104は投射像
である。 【0024】本実施例においても、前述した参考例と同
じく結像系の光軸103からライトバルブの中心が平行
移動した非光軸光学系が採用されており、光軸外にライ
トバルブ上の画像を投影することができる。 【0025】本実施例の反射型ライトバルブは動画像に
も十分応答が可能であるため、上記の構成によりカラ一
動画投射表示を得ることができる。 【0026】また他の反射型ライトバルブ、例えばレー
ザー描画型、金属反射面の変形型、光導電体光書き込み
型等も、上記の構成に適用することにより投射型表示装
置を得ることができる。 【0027】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、動画
表示の可能な台形歪みを除去できるフロント型、奥行き
の小さなリア型の投射型表示装置を提供できる。さらに
ダイクロイック光学素子との組み合わせによりカラー表
示を得ることができた。 【0028】本発明はこのように従来の投射型表示装置
では実現されないカラー動画投射表示を簡単な構成、小
さな光路空間で実現するものである。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1参考例にかかる投射型表示装置の
側面図である。 【図2】(a)はフロント型の投射型表示装置を天井設
置した例の側面図、(b)は床面に設置した例の側面図
である。 【図3】(a)は非光軸光学系を採用した場合のリア型
の投射型表示装置の断面図、(b)は通常の光学系を採
用した場合のリア型の投射型表示装置の断面図。 【図4】本発明の第2参考例にかかる投射型表示装置の
主要構成を示す斜視図。 【図5】(a)は本発明の実施例にかかる投射型表示装
置の側面図、(b)はその正面図である。 【符号の説明】 101・・・・・結像レンズ 102・・・・・液晶ライトバルブ 103・・・・・光軸 104・・・・・投射像 105・・・・・照明系レンズ 106・・・・・光源 107・・・・・投射光束の中心軸 201・・・・・投射型表示装置 401・・・・・アクティブマトリクス型液晶ライトバ
ルブ 402、403・・ダイクロイックミラー 404・・・・・ダイクロイックプリズム 501・・・・・反射型ライトバルブ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.複数の色光をそれぞれ変調して画像を形成する複数
    の反射型ライトバルブを備えた投射型表示装置であっ
    て、 光源と、 前記光源からの光を異なる複数の色光に分光するととも
    に、前記複数の反射型ライトバルブによって形成された
    画像を合成するダイクロイック光学素子と、 前記ダイクロイック光学素子によって合成された画像を
    結像させる結像光学系とを有し、 前記複数の反射型ライトバルブの中心は結像光学系の光
    軸上に位置しておらず、 前記光源から前記反射型ライトバルブに入射する光束の
    中心軸と、前記反射型液晶ライトバルブから出射される
    光束の中心軸とが重なり合わないことを特徴とする投射
    型表示装置。
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