JP2796653B2 - 投影型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は投影型液晶表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、液晶パネルを用いてテレビジョン
画像等を表示する液晶表示装置として、液晶パネルの表
示画像を投影レンズにより拡大してスクリーンに投影表
示するものが開発されているが、この投影型の液晶表示
装置は、液晶パネルの表示画像を拡大してスクリーンに
投影するものであるために、液晶パネルが赤、緑、青の
三原色画素の組合わせでフルカラー画像を表示するもの
である場合には、スクリーンに拡大投影される画像が
赤、緑、青の画素が目立つ荒れた画像となるという問題
をもっている。

【０００３】このため従来から、上記投影型液晶表示装
置として、３枚の液晶パネルを備えてその第１の液晶パ
ネルに赤色画像を、第２の液晶パネルに緑色画像を、第
３の液晶パネルに青色画像を表示させ、この各液晶パネ
ルを透過した赤、緑、青の画像光を重ね合せてフルカラ
ー画像光をつくることにより、このフルカラー画像光を
スクリーンに投影するようにしたものが提案されてお
り、この投影型液晶表示装置によれば、スクリーンに投
影されるフルカラー画像の１つ１つの画素が、赤、緑、
青の画素が重なったフルカラー画素となるから、１つの
表示パネルが表示する赤、緑、青の画素が交互に並ぶフ
ルカラー画像をスクリーン面に投影するものに比べて、
スクリーン投影画像の画質を大幅に向上させることがで
きる。

【０００４】この投影型液晶表示装置としては、各液晶
パネルをそれぞれ赤、緑、青のカラーフィルタを備えた
ものとするとともに、各液晶パネルごとにそれぞれ光源
を設けたものが知られているが、この投影型液晶表示装
置は、３つの光源が必要であるために装置の価格が高く
なるだけでなく消費電力も大きいという問題をもってい
るため、最近では、光源を１つとし、この光源からの光
をダイクロイックミラーにより赤、緑、青の三原色光に
分離して、その赤色光を第１の液晶パネルに、緑色光を
第２の液晶パネルに、青色光を第３の液晶パネルにそれ
ぞれ入射させることが考えられている。

【０００５】一方、上記投影型液晶表示装置には、外部
のスクリーンに画像を投影するものと、装置の前面に透
過型スクリーンを設けて装置内部に設けた液晶パネルの
表示画像を前記透過型スクリーンにその背面側から投影
することにより、このスクリーン投影画像を装置の前面
側から観察させるようにした背面投影型のものとがあ
り、後者の背面投影型液晶表示装置では、装置の奥行き
長さを小さくするために、投影レンズを通った画像光を
投影ミラーで反射させてスクリーンに投影するようにし
ている。

【０００６】図４は、１つの光源からの光を赤、緑、青
の三原色光に分離して３枚の液晶パネルにそれぞれ入射
させ、この各液晶パネルを透過した光を重ねてつくった
フルカラー画像光を装置前面の透過型スクリーンに投影
する背面投影型液晶表示装置として従来提案されている
ものを示したもので、図中１は装置のケースであり、こ
のケース１の前面には表示窓が開口され、この表示窓に
は透過型スクリーン２が設けられている。

【０００７】この透過型スクリーン２は、アクリル樹脂
等からなる透明シートの表面に、垂直または水平（図で
は垂直）なストライプ状の微小幅レンズ部が多数本平行
に並ぶレンチキュラーレンズ３を形成したものとされて
いる。

【０００８】一方、４はケース１内に設けられた投影ユ
ニット、５および６は投影ミラーであり、投影ユニット
４からの投影光（フルカラー画像光）は、第１投影ミラ
ー５によって第２投影ミラー６に向けて反射され、さら
にこの第２投影ミラー６によって前記スクリーン２に向
けて反射されるようになっている。

【０００９】前記投影ユニット４の構成を説明すると、
図４において、７Ｒは赤色画像を表示するための液晶パ
ネル（以下赤色画像表示用液晶パネルという）、７Ｇは
緑色画像を表示するための液晶パネル（以下緑色画像表
示用液晶パネルという）、７Ｂは青色画像を表示するた
めの液晶パネル（以下青色画像表示用液晶パネルとい
う）である。これら液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、い
ずれも、その光入射面に入射光偏光板８を設け、光出射
面に画像形成用偏光板９を設けるとともに、内部の液晶
を入射光偏光板８の偏光軸方向を基準としてほぼ９０度
または２７０度ツイスト配向させたＴＮ（ツィステッド
・ネマティック）型液晶パネルとされており、画像形成
用偏光板９は、その偏光軸方向を入射光偏光板８の偏光
軸方向と平行にするかまたは直交させて配置されてい
る。

【００１０】この各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、画
素配列が同一の液晶パネルとされており、同じフルカラ
ー画像の赤、緑、青の各色の成分の画像をそれぞれ表示
するようになっている。１０は前記第１投影ミラー５に
対向させて配置した投影レンズであり、前記各液晶パネ
ル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂのうちの１つの液晶パネル例えば緑
色画像表示用液晶パネル７Ｇは、その光出射面を投影レ
ンズ１０に対向させて配置されている。

【００１１】１１は前記緑色画像表示用液晶パネル７Ｇ
と投影レンズ１０との間に配置された画像合成用ダイク
ロイックプリズムであり、他の２つの液晶パネルつまり
赤色画像表示用液晶パネル７Ｒと青色画像表示用液晶パ
ネル７Ｂとは、その光出射面を上記ダイクロイックプリ
ズム１１の両側面にそれぞれ対向させて配置されてい
る。また、１２は前記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを
照射する光源であり、この光源１２は各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂのうちの投影レンズ１０と対向している
緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに対向させて設けられて
いる。

【００１２】この光源１２は、光源ランプと、この光源
ランプからの放射光を緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに
向けて反射させるリフレクタとからなっており、前記リ
フレクタは、光源ランプからの放射光を平行光として反
射させる放物面鏡リフレクタとされている。また、１３
ａ，１３ｂは光源１２と緑色画像表示用液晶パネル７Ｇ
との間にＸ状に組合わせて配置された２枚のダイクロイ
ックミラーであり、一方のダイクロイックミラー１３ａ
は、赤色成分の波長光を反射させ他の波長光を透過させ
る赤色光分離用とされ、他方のダイクロイックミラー１
３ｂは、青色成分の波長光を反射させ他の波長光を透過
させる青色光分離用とされている。

【００１３】この２枚のダイクロイックミラー１３ａ，
１３ｂは、光源１２からの光（白色光）を赤、緑、青の
三原色光に分離するもので、光源１２からの光のうち緑
色成分の波長光は、両方のダイクロイックミラー１３
ａ，１３ｂを透過して分離され、赤色成分の波長光は、
青色光分離用ダイクロイックミラー１３ｂを透過し赤色
光分離用ダイクロイックミラー１３ａで反射されて分離
され、青色成分の波長光は、赤色光分離用ダイクロイッ
クミラー１３ａを透過し青色光分離用ダイクロイックミ
ラー１３ｂで反射されて分離される。

【００１４】そして、ダイクロイックミラー１３ａ，１
３ｂによって分離された赤、緑、青の光のうち、緑色光
Ｇは、直接緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射し、赤
色光Ｒおよび青色光Ｂは、それぞれ２枚の光反射ミラー
１４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂで順次反射されて
赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよび青色画像表示用液
晶パネル７Ｂに入射する。

【００１５】一方、前記画像合成用ダイクロイックプリ
ズム１１は、上記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂおよび
その光出射面の画像形成用偏光板９，９を透過した光つ
まり赤、緑、青の画像光を１つの画像光に合成するもの
で、このダイクロイックプリズム１１にその正面側から
入射する緑色画像光はダイクロイックプリズム１１を直
進し、ダイクロイックプリズム１１にその両側から入射
する赤色画像光と青色画像光は、ダイクロイックプリズ
ム１１により前記緑色画像光と同方向に屈折されて１つ
の画像光つまり赤、緑、青の画像光が重なり合ったフル
カラー画像光に合成され、投影レンズ１０により投影ミ
ラー５，６を介してスクリーン２に投影される。

【００１６】すなわち、この背面投影型液晶表示装置
は、１つの光源１２からの光をダイクロイックミラー１
３ａ，１３ｂにより赤、緑、青の三原色光に分離して、
その赤色光を赤色画像表示用液晶パネル７Ｒに、緑色光
を緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに、青色光を青色画像
表示用液晶パネル７Ｂにそれぞれ入射させるとともに、
前記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを透過した赤、緑、
青の光をダイクロイックプリズム１１により重ね合せて
フルカラー画像光をつくり、このフルカラー画像光を投
影レンズ１０により投影ミラー５，６を介してケース前
面の透過型スクリーン２にその背面側から投影するよう
にしたものである。

【００１７】この背面投影型液晶表示装置によれば、３
枚の液晶パネルを使用するものでありながら光源は１つ
でよく、また各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する
光が赤、緑、青の着色光であるために各液晶パネルにカ
ラーフィルタを設ける必要もなくなるし、さらに投影レ
ンズ１０によって投影される画像光を投影ミラー５，６
により反射させて屈曲した光路でスクリーン２に投影す
るようにしているために、投影レンズをスクリーンに直
接対向させる場合に比べて装置の奥行き長さも小さくす
ることができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の背面投影型液晶表示装置では、ダイクロイックミラ
ー１３ａ，１３ｂにより分離した赤、緑、青の三原色光
のうち、緑色光Ｇは直接緑色画像表示用液晶パネル７Ｇ
に入射させ、赤色光Ｒおよび青色光Ｂはそれぞれ光反射
ミラー１４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂで順次反射
させて赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよび青色画像表
示用液晶パネル７Ｂに入射させるようにしているため
に、緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射する緑色光Ｇ
と、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよび青色画像表示
用液晶パネル７Ｂに入射する赤色光Ｒおよび青色光Ｂと
が偏光方向の異なる光となり、そのために、各液晶パネ
ル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを同一（液晶の配向方向が同一）の
液晶パネルとすると、緑色画像表示用液晶パネル７Ｇへ
の入射光の強度と、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよ
び青色画像表示用液晶パネル７Ｂへの入射光の強度とに
差ができて、その結果スクリーン２に投影されるフルカ
ラー画像が色バランスの悪い画像となってしまうという
問題をもっていた。

【００１９】これは、ダイクロイックミラー１３ａ，１
３ｂおよび光反射ミラー１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５
ｂの偏光作用によるものであり、ダイクロイックミラー
を透過する光のうち、ダイクロイックミラー面に対して
垂直でかつダイクロイックミラーの傾き方向に沿う面
（図において紙面に沿う面）上において光軸と直交する
方向に振動するＰ偏光成分の光はほとんど減衰すること
なく高い透過率で透過し、ダイクロイックミラーの傾き
方向と直交する面（図において紙面に対して垂直な面）
上において光軸と直交する方向に振動するＳ偏光成分は
ある程度の減衰を生じて透過するから、ダイクロイック
ミラーを透過した光は、Ｐ偏光成分が強い光となる。な
お、１枚のダイクロイックミラーを透過した光のＰ偏光
成分とＳ偏光成分の透過率の比は、ダイクロイックミラ
ーの材質、光の波長等によって異なるが、一例をあげれ
ば約１０：９である。

【００２０】また、ダイクロイックミラーで反射される
光は、透過光と逆に、Ｓ偏光成分の光は高い反射率で反
射され、Ｐ偏光成分はある程度の減衰を生じるから、ダ
イクロイックミラーで反射された光は、Ｓ偏光成分が強
い光となる（この場合のＳ偏光成分とＰ偏光成分の反射
率の比も一例をあげれば約１０：９である）。これは光
反射ミラーによって反射される光においても同様であ
り、Ｓ偏光成分の光は高い反射率で反射されるのに対し
てＰ偏光成分はある程度の減衰を生じるから、ダイクロ
イックミラーほど顕著ではないが、光反射ミラーで反射
された光もＳ偏光成分が強い光となる。

【００２１】したがって、上記従来の背面投影型液晶表
示装置においては、緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入
射する緑色光Ｇは、２枚のダイクロイックミラー１３
ａ，１３ｂを透過してＳ偏光成分を二重に減衰された光
となる。また、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよび青
色画像表示用液晶パネル７Ｂに入射する赤色光Ｒおよび
青色光Ｂは、２枚のダイクロイックミラー１３ａ，１３
ｂの一方を透過し他方で反射されるから、ダイクロイッ
クミラー１３ａ，１３ｂで分離された赤色光Ｒと青色光
ＢはＳ偏光成分とＰ偏光成分とがほぼ等しい光となる
が、この赤色光Ｒと青色光Ｂは、２枚の光反射ミラー１
４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂで反射されて液晶パ
ネル７Ｒ，７Ｂに入射するために、この赤色光Ｒと青色
光ＢはＰ偏光成分の減衰が大きい光となる。

【００２２】このため、上記従来の背面投影型液晶表示
装置では、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを同一の液晶
パネルとすると、例えば各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
を前記Ｓ偏光成分の入射光を使用するものとした場合
は、液晶パネルの入射光偏光板８を透過するＳ偏光成分
が強い赤色光Ｒと青色光Ｂは高強度の光として赤色画像
表示用液晶パネル７Ｒと青色画像表示用液晶パネル７Ｂ
に入射するが、Ｓ偏光成分が弱い緑色光Ｇが入射する緑
色画像表示用液晶パネル７Ｇへの入射光強度は低くな
り、そのために、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒと青色
画像表示用液晶パネル７Ｂを透過する赤色光と青色光の
強度に比べて、緑色画像表示用液晶パネル７Ｇを透過す
る緑色光の強度が低くなるから、スクリーン２に投影さ
れるフルカラー画像が、赤と青の色が強く、緑色が弱
い、色バランスの悪い画像となってしまうことになる。

【００２３】これは、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを
Ｐ偏光成分の入射光を使用するものとした場合も同じで
あり、この場合は、緑色画像表示用液晶パネル７Ｇへの
入射光強度は高いが、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒと
青色画像表示用液晶パネル７Ｂへの入射光強度は低くな
るから、スクリーン２に投影されるフルカラー画像が、
緑色が強く、赤と青の色が弱い、色バランスの悪い画像
となる。

【００２４】一方、緑色画像表示用液晶パネル７ＧをＰ
偏光成分の入射光を使用するものとし、赤色画像表示用
液晶パネル７Ｒと青色画像表示用液晶パネル７ＢをＳ偏
光成分の入射光を使用するものとすれば、全ての液晶パ
ネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに高強度の光を入射させることが
できるが、これでは、Ｐ偏光成分の入射光を使用する１
枚の液晶パネルと、Ｓ偏光成分の入射光を使用する２枚
の液晶パネルとの２種類の液晶パネルが必要である。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】本発明は上記のような実情にかんがみてな
されたものであって、その目的とするところは、３枚の
液晶パネルと１つの光源と投影レンズとを有し、前記光
源からの光を赤、緑、青の三原色光に分離して、その赤
色光を第１の液晶パネルに、緑色光を第２の液晶パネル
に、青色光を第３の液晶パネルにそれぞれ入射させると
ともに、前記各液晶パネルを出射した赤、緑、青の光で
カラー画像光をつくり、このカラー画像光を前記投影レ
ンズによりスクリーンに投影するものでありながら、ス
クリーンに投影されるカラー画像を、赤、緑、青の各色
の強さをバランスさせた品質のよい画像とすることがで
きる投影型液晶表示装置を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を解決
するために、光源と３枚の液晶パネルと間の光路をそれ
ぞれ複数のミラー利用して構成するとともに、前記３枚
の液晶パネルの光入射面にそれぞれ特定の偏光成分が強
い光を入射させるように前記ミラーを配置し、前記３枚
の液晶パネルの光入射側偏光板の透過軸を前記特定の偏
光成分に合わせたものである。

【００３０】

【作用】このような構成とすれば、分離された赤、緑、
青の各色の光がそれぞれミラーで反射されて同一方向の
偏光成分が強い光つまりＳ偏光成分が強い光として３枚
の液晶パネルに入射するから、赤、緑、青の各色の光を
それぞれ各液晶パネルに高強度の光として入射光させる
ことができる。

【００３１】したがって、本発明の投影型液晶表示装置
によれば、スクリーンに投影されるカラー画像を、赤、
緑、青の各色の強さをバランスさせた品質のよい画像と
することができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３を参照
して説明する。図１は背面投影型液晶表示装置の全体の
構成を示し、図２はその内部の投影ユニットを示してい
る。

【００３３】図１および図２において、１は装置のケー
スであり、このケース１の前面に開口された表示窓に
は、表面にストライプ状の微小幅レンズ部が多数本平行
に並ぶレンチキュラーレンズ３を形成した透過型スクリ
ーン２が設けられている。４はケース１内に設けられた
投影ユニット、５および６は投影ミラーであり、投影ユ
ニット４からの投影光（フルカラー画像光）は、図４に
示した従来の背面投影型液晶表示装置と同様に、第１投
影ミラー５によって第２投影ミラー６に向けて反射さ
れ、さらにこの第２投影ミラー６によって前記スクリー
ン２に向けて反射されるようになっている。

【００３４】前記投影ユニット４の構成を説明すると、
図２において、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、光入射面に入射光
偏光板８を設け、光出射面に画像形成用偏光板９を設け
るとともに、内部の液晶を入射光偏光板８の偏光軸方向
を基準としてツイスト配向させた３枚のＴＮ型液晶パネ
ルであり、これら液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、画素
配列が同一で、かつ液晶の配向方向も同一な液晶パネル
とされている。

【００３５】この各液晶パネルのうち、７Ｒは赤色画像
を表示するための赤色画像表示用液晶パネル、７Ｇは緑
色画像を表示するための緑色画像表示用液晶パネル、７
Ｂは青色画像を表示するための青色画像表示用液晶パネ
ルとされており、これら液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
は、同じフルカラー画像の赤、緑、青の各色の成分の画
像をそれぞれ表示するようになっている。

【００３６】そして、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの
うちの１つの液晶パネル例えば緑色画像表示用液晶パネ
ル７Ｇは、その光出射面を投影レンズ１０に対向させて
配置され、他の２つの液晶パネルつまり赤色画像表示用
液晶パネル７Ｒと青色画像表示用液晶パネル７Ｂとは、
緑色画像表示用液晶パネル７Ｇと投影レンズ１０との間
に配置された画像合成用ダイクロイックプリズム１１の
両側面にそれぞれ光出射面を対向させて配置されてお
り、また各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、それぞれダ
イクロイックプリズム１１の中心から同一距離をとって
配置されている。

【００３７】１２は前記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
を照射する光源であり、この光源１２は各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂのうちの投影レンズ１０と対向している
緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに対向させて設けられて
いる。この光源１２は、光源ランプと、この光源ランプ
からの放射光を緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに向けて
平行光として反射させる放物面鏡リフレクタとからなっ
ている。

【００３８】また、１６ａ，１６ｂは光源１２からの光
（白色光）を赤、緑、青の三原色光に分離するための２
枚のダイクロイックミラーであり、第１のダイクロイッ
クミラー１６ａは青色光分離用とされ、この青色光分離
用ダイクロイックミラー１６ａは、光源１２と緑色画像
表示用液晶パネル７Ｇとの間に光源１２からの照明光の
光軸（以下光源光軸という）Ｏ₀ に対して４５゜の角度
で傾斜させて配置されている。

【００３９】この青色光分離用ダイクロイックミラー１
６ａは、青色成分の波長光を透過させ他の波長光つまり
赤と緑の成分の波長光を反射させるもので、光源１２か
らの光のうち、青色光分離用ダイクロイックミラー１６
ａを透過した青色光Ｂは、この青色光分離用ダイクロイ
ックミラー１６ａと緑色画像表示用液晶パネル７Ｇとの
間に前記光源光軸Ｏ₀ （青色光分離用ダイクロイックミ
ラー１６ａを透過した青色光Ｂの光軸）に対して４５゜
の角度でかつ青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａ
と９０゜の角度で対向させて配置した青色光反射用第１
ミラー１７ａにより光源光軸Ｏ₀ に対して直交する方向
に反射される。

【００４０】また、前記第１ミラー１７ａの側方には、
この第１ミラー１７ａと平行に青色光反射用第２ミラー
１７ｂが配置されており、前記第１ミラー１７ａで反射
された青色光Ｂは、この第２ミラー１７ｂによって光源
光軸Ｏ₀ と平行な方向に反射され、さらに前記青色画像
表示用液晶パネル７Ｂの光入射面に４５゜の傾斜角で対
向させかつ前記第２ミラー１７ｂに対して９０゜の角度
で対向させて配置した青色光反射用第３ミラー１７ｃに
より、青色画像表示用液晶パネル７Ｂに向けて反射され
る。

【００４１】一方、前記青色光分離用ダイクロイックミ
ラー１６ａで反射された赤緑色光ＲＧは、前記青色光反
射用第２，第３ミラー１７ｂ，１７ｃの配置側とは反対
側に、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａと対向
させてこの青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａと
平行に設けた赤緑色光反射ミラー１８により、前記光源
光軸Ｏ₀ および青色光反射用第２ミラー１７ｂで反射さ
れた青色光Ｂの光軸Ｏ₁ と平行な方向に反射され、この
光軸に対して４５゜の角度でかつ赤緑色光反射ミラー１
８に対して９０゜の角度で対向させて配置した第２のダ
イクロイックミラー１６ｂに入射する。

【００４２】この第２のダイクロイックミラー１６ｂ
は、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａで反射さ
れた赤緑色光ＲＧを赤色光Ｒと緑色光Ｇとに分離するも
ので、この赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１６ｂ
は、赤色成分の波長光を透過させ他の波長光つまり緑色
成分の波長光を反射させるものとされている。

【００４３】そして、この赤緑色光分離用ダイクロイッ
クミラー１６ｂを透過した赤色光Ｒは、前記赤色画像表
示用液晶パネル７Ｒの光入射面に４５゜の傾斜角で対向
させかつ前記赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１６
ｂと平行に対向させて配置した赤色光反射ミラー１９に
より、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒに向けて反射され
る。

【００４４】また、赤緑色光分離用ダイクロイックミラ
ー１６ｂで反射された緑色光Ｇは、前記緑色画像表示用
液晶パネル７Ｇの光入射面に４５゜の傾斜角で対向させ
かつ前記赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１６ｂと
平行に対向させて配置した緑色光反射ミラー２０によ
り、緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに向けて反射され
る。

【００４５】なお、この実施例では前記緑色光反射ミラ
ー２０を青色光反射用第１ミラー１７ａと背中合せに重
ねて配置しているが、この緑色光反射ミラー２０と青色
光反射用第１ミラー１７ａとは両面を反射面とした１枚
のミラーとしてもよいし、またこの両ミラーを別にする
場合はこれらを離して配置してもよい。また、この実施
例では、前記各ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８，
１９，２０を、その反射面に反射コーティングを施した
増反射ミラーとするか、あるいはダイクロイックミラー
としており、各ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８，
１９，２０を増反射ミラーとすれば、その光反射率を高
くすることができる。

【００４６】また、各ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，
１８，１９，２０をダイクロイックミラーとする場合
は、各ミラーを、このミラーに入射する色光をその波長
帯域を僅かに狭くして反射させ、残りの波長域の光を透
過させるものとすればよく、このように各ミラーをダイ
クロイックミラーとすれば、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，
７Ｂに入射させる赤、緑、青の光をさらに原色に近くす
ることができる。なお、背中合せに配置される緑色光反
射ミラー２０と青色光反射用第１ミラー１７ａとを共に
ダイクロイックミラーとする場合は、この両ミラー２
０，１７ａの背面（両ミラー２０，１７ａを重ね合せる
場合はミラー間）に、透過光を吸収する光吸収層を設け
る必要がある。

【００４７】また、前記緑色光反射ミラー２０と赤緑色
光分離用ダイクロイックミラー１６ｂとは、緑色光反射
ミラー２０で緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに向けて反
射される緑色光Ｇの光軸Ｏ₃ を前記光源光軸Ｏ₀ に一致
させる位置関係で配置されており、さらに前記青色光反
射用第２，第３ミラー１７ｂ，１７ｃおよび赤緑色光反
射ミラー１８と赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１
６ｂと赤色光反射ミラー１９とは、青色光反射用第２ミ
ラー１７ｂで反射された青色光Ｂの光軸Ｏ₁ と緑色光反
射ミラー２０で反射される緑色光Ｇの光軸Ｏ₃ との間隔
Ａ₁ と、赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１６ｂを
透過した赤色光Ｒの光軸Ｏ₂ と緑色光反射ミラー２０で
反射される緑色光Ｇの光軸Ｏ₃ との間隔Ａ₂ とがＡ₁ ＝
Ａ₂ となるように、前記光源光軸Ｏ₀ から等距離の位置
に配置されている。

【００４８】また、前記赤色光反射ミラー１９と青色光
反射用第３ミラー１７ｃとは、これらミラー１９，１７
ｃで反射されかつ赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよび
青色画像表示用液晶パネル７Ｂを透過して画像合成用ダ
イクロイックプリズム１１に入射する赤色光Ｒおよび青
色光Ｂの光軸が、緑色光反射ミラー２０で反射されかつ
緑色画像表示用液晶パネル７Ｇを透過して画像合成用ダ
イクロイックプリズム１１に入射する緑色光Ｇの光軸Ｏ
₃ とダイクロイックプリズム１１の中心で一致するよう
にして配置されている。

【００４９】そして、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
は、前述したようにダイクロイックプリズム１１の中心
から同一距離をとって配置されており、また赤、緑、青
の各色の光Ｒ，Ｇ，Ｂの光路は直角に折れ曲がる光路で
あるため、光源１２から赤色画像表示用液晶パネル７Ｒ
までの赤色光Ｒの光路長と、光源１２から緑色画像表示
用液晶パネル７Ｇまでの緑色光Ｇの光路長と、光源１２
から青色画像表示用液晶パネル７Ｂまでの青色光Ｂの光
路長とは全て等しくなっている。

【００５０】このように光源１２から各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂまでの光路長を等しくしているのは、各
液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する赤、緑、青の光
の強度を均等にするためである。

【００５１】すなわち、光源１２からの光が完全な平行
光であれば、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する
赤、緑、青の光の強度はダイクロイックミラー１６ａお
よび１６ｂで分離された時点の強度のままであるが、実
際には、光源１２のリフレクタが放物面鏡リフレクタで
あっても、光源１２からの光は完全な平行光ではなくあ
る程度は広がりながら進む光であるから、光源１２から
の光路が長くなるほど光束が大きく広がることになる。

【００５２】このため、図４に示した従来の背面投影型
液晶表示装置のように、光源１２から各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂまでの光路長に差があると、光源１２か
らの光路長が短い緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射
する緑色光Ｇの光束の広がりに比べて、光源１２からの
光路長が長い赤色画像表示用液晶パネル７Ｒと青色画像
表示用液晶パネル７Ｂに入射する赤色光Ｒと青色光Ｇの
光束の広がりが大きくなり、そのために、赤色画像表示
用液晶パネル７Ｒと青色画像表示用液晶パネル７Ｂに入
射する光の単位面積当りの照度が下がって、これが赤色
画像表示用液晶パネル７Ｒおよび青色画像表示用液晶パ
ネル７Ｂへの入射光の強度を低くする原因の１つとな
る。

【００５３】この点、上記のように光源１２から各液晶
パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂまでの光路長を等しくしておけ
ば、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する赤、緑、
青の光の光束の広がりは全て等しくなるから、各液晶パ
ネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに等強度の光を入射させることが
できる。

【００５４】そして、上記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７
Ｂへの光入射系においては、光源１２からの光のうち、
赤色光Ｒが、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａ
および赤緑色光反射ミラー１８で反射、赤緑色光分離用
ダイクロイックミラー１６ｂを透過、赤色光反射ミラー
１９で反射されて赤色画像表示用液晶パネル７Ｒに入射
し、緑色光Ｇが、青色光分離用ダイクロイックミラー１
６ａ、赤緑色光反射ミラー１８、赤緑色光分離用ダイク
ロイックミラー１６ｂ、赤色光反射ミラー１９の全てで
反射されて緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射し、青
色光Ｂが、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａを
透過、３枚の青色光反射ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
で反射されて青色画像表示用液晶パネル７Ｂに入射する
から、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する光は全
てＳ偏光成分の強い光となる。

【００５５】すなわち、例えば青色光Ｂについて見る
と、この青色光Ｂは、青色光分離用ダイクロイックミラ
ー１６ａを透過して青色光Ｂに分離されたときにＳ偏光
成分が減衰して図２に示すＰ方向のＰ偏光成分が強い光
となるが、この青色光Ｂは、これ以後は３枚の青色光反
射ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃで反射されて青色画像
表示用液晶パネル７Ｂに導かれるために、Ｓ偏光成分の
減衰をほとんど生じることなく青色画像表示用液晶パネ
ル７Ｂに入射する。

【００５６】なお、この青色光ＢのＰ偏光成分は、青色
光反射ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃで反射される度に
減衰するから、この青色光Ｂは、青色光反射用第１ミラ
ー１７ａで反射されたときにＰ偏光成分が減衰してＳ偏
光成分とＰ偏光成分とがほぼ等しい光となり、さらに青
色光反射用第２ミラー１７ｂおよび第３ミラー１７ｃで
反射されることによってＰ偏光成分を二重に減衰する。
つまり、青色画像表示用液晶パネル７Ｂに入射する青色
光Ｂは、１回の透過と３回の反射を経た光であり、した
がってこの青色光Ｂは透過によるＳ偏光成分の減衰が１
回だけの、Ｓ偏光成分の強い光である。

【００５７】これは、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒに
入射する赤色光Ｒにおいても同じであり、この赤色光Ｒ
も、１回の透過と３回の反射を経た光であるから、この
赤色光Ｒも透過によるＳ偏光成分の減衰が１回だけのＳ
偏光成分の強い光である。また、緑色画像表示用液晶パ
ネル７Ｇに入射する緑色光Ｇは、透過がなく、４回の反
射を経た光であり、したがってこの緑色光ＧはＳ偏光成
分の減衰ほとんどないＳ偏光成分の強い光である。

【００５８】一方、前記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
は、それぞれ、その入射光偏光板８の偏光軸方向を、各
液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する赤、緑、青の光
のＳ偏光成分の振動方向に合せるとともに、内部の液晶
を入射光偏光板８の偏光軸方向を基準としてほぼ９０度
または２７０度ツイスト配向させた同一の液晶パネルと
されており、その光出射面の画像形成用偏光板９は、そ
の偏光軸方向を入射光偏光板８の偏光軸方向と平行にし
て設けられている。

【００５９】すなわち、この各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，
７Ｂは、これに入射する光のＳ偏光成分を入射光として
使用するものであり、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに
入射する赤、緑、青の光は上述したようにＳ偏光成分の
強い光であって、このＳ偏光成分の光が入射光偏光板８
を透過して各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射するか
ら、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの全てに、高強度の
光を入射させることができ、したがって各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂを透過しかつその画像形成用偏光板９を
透過して画像光とされた赤、緑、青の各画像光は、全て
高輝度の画像光となる。なお、この各画像光は、各液晶
パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの画像形成用偏光板９の偏光軸
方向が入射光偏光板８の偏光軸方向と平行であるため
に、Ｓ偏光成分の光のままである。

【００６０】そして、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂお
よびその画像形成用偏光板９を透過した赤、緑、青の各
画像光は、画像合成用ダイクロイックプリズム１１にそ
れぞれ入射し、このダイクロイックプリズム１１により
赤、緑、青の三原色光ＲＧＢが重なった１つのフルカラ
ー画像光に合成され、投影レンズ１０によって拡大投影
される。

【００６１】この場合、画像合成用ダイクロイックプリ
ズム１１に入射する赤、緑、青の各画像光（Ｓ偏光成分
の光）のうち、赤色画像光と青色画像光はダイクロイッ
クプリズム１１で屈折されるために、ミラーによる光の
反射と同様に光をほとんど減衰することなくダイクロイ
ックプリズム１１を出射するのに対して、ダイクロイッ
クプリズム１１を直進する緑色画像光はダイクロイック
ミラーを透過する場合と同様に光の減衰を生じるが、緑
色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射する緑色光Ｇは、前
述したように透過がなく、４回の反射を経た光であっ
て、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよび青色画像表示
用液晶パネル７Ｂに入射する赤色光Ｒおよび青色光Ｂよ
りも１回の透過分だけＳ偏光成分の強度が強い光である
から、ダイクロイックプリズム１１を出射した緑色画像
光は、ダイクロイックプリズム１１での光減衰によって
赤色画像光および青色画像光とほぼ等強度の光となる。
したがってダイクロイックプリズム１１により合成され
たフルカラー画像光は、赤、緑、青の光の強度がほぼ等
しい色バランスのよい画像光となる。

【００６２】一方、前記投影ユニット４から投影レンズ
１０によって投影されるフルカラー画像光をケース前面
の透過型スクリーン２に向けて導く投影ミラー５，６
は、それぞれ、前記投影レンズ１０を通ったフルカラー
画像光（Ｓ偏光光）の振動方向に対して直交する方向に
傾斜させて配置されている。

【００６３】この投影ミラー５，６の傾斜方向を上記の
ようにしているのは、フルカラー画像光を効率よく反射
させるためであり、上記投影ミラー５，６もその傾き方
向に対して直交する方向に振動するＳ偏光成分の光を高
い反射率で反射させるからであり、投影レンズ１０を通
ったフルカラー画像光の赤、緑、青の光ＲＧＢが上記の
ように全てＳ偏光成分の光であり、かつ投影ミラー５，
６が上記のように傾斜していれば、投影レンズ１０を通
ったフルカラー画像光の赤、緑、青の光ＲＧＢの全てが
光の減衰を生じることなく投影ミラー５，６によって反
射されるから、スクリーン２に、投影レンズ１０を通っ
たフルカラー画像光をそのまま拡大した赤、緑、青の光
の強度がほぼ等しい色バランスのよいフルカラー画像を
投影することができる。

【００６４】また、ケース前面の前記透過型スクリーン
２の表面に形成されているレンチキュラーレンズ３は、
スクリーン２にその背面側から投影されてスクリーン表
面側に出射する画像光を拡散させてスクリーン投影画像
の視野角を広げるためのもので、このスクリーン表面の
レンチキュラーレンズ３は、図１および図３に示すよう
に、前記投影ミラー５，６で反射されてスクリーン２に
投影される画像光の振動方向と直交する方向（この実施
例では垂直方向）にストライプ状の微小幅レンズ部３
ａ，３ａを形成したものとされている。

【００６５】このようにしているのは、レンチキュラー
レンズ３の表面における画像光の反射を小さくするため
であり、レンチキュラーレンズの各レンズ部３ａ，３ａ
の表面におけるスクリーン入射光の反射率は、スクリー
ン入射光がレンズ部３ａの幅方向（レンズ状表面の彎曲
方向）に振動する光である場合に最も小さいから、レン
チキュラーレンズ３のレンズ部３ａ，３ａを上記のよう
に投影ミラー５，６で反射された画像光の振動方向と直
交する方向に形成しておけば、投影ミラー５，６で反射
された画像光つまりＳ偏光成分の光が、スクリーン表面
のレンチキュラーレンズ３に対してはその各レンズ部３
ａ，３ａの幅方向に振動する光として図３に示すように
スクリーン２に入射することになる。

【００６６】そして、スクリーン２に入射するフルカラ
ー画像光はその赤、緑、青の光ＲＧＢが全て同一方向の
振動光（Ｓ偏光成分の光）であるために、この赤、緑、
青の光ＲＧＢが全てレンチキュラーレンズ３での表面反
射をほとんど生じることなくスクリーン表面側に透過す
るから、装置の前面側から観察されるフルカラー画像は
色バランスがよくしかも高輝度の画像である。

【００６７】したがって、この背面投影型液晶表示装置
によれば、１つの光源１２からの光を赤、緑、青の三原
色光に分離し、この各色の光を３枚のＴＮ型液晶パネル
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射させて各液晶パネル７Ｒ，７
Ｇ，７Ｂを透過した赤、緑、青の光を重ね合せてフルカ
ラー画像をつくり、このフルカラー画像光を投影レンズ
１０により投影ミラー５，６を介してケース前面の透過
型スクリーン２に投影するようにしたものでありなが
ら、スクリーン２に投影されるフルカラー画像を、赤、
緑、青の各色の強さをバランスさせた品質のよい画像と
することができる。

【００６８】なお、上記実施例では、赤色光Ｒと青色光
Ｂとを３回の反射で赤および青色画像表示用液晶パネル
７Ｒ，７Ｂに入射させ、緑色光Ｂを４回の反射で緑色画
像表示用液晶パネル７Ｇに入射させるようにしている
が、これら各色の光の反射回数は任意でよく、要は、各
液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの光入射面にそれぞれ対向
させて、ダイクロイックミラー１６ａ，１６ｂにより分
離された各色の光をそれぞれ同一方向の偏光成分が強い
光として各液晶パネルに入射させるミラーがありさえす
ればよい。

【００６９】また、上記実施例では、各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂの光出射面にそれぞれ画像形成用偏光板
９を設けているが、この画像形成用偏光板９はダイクロ
イックプリズム１１の出射面に１枚だけ設けて各液晶パ
ネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを透過した光を画像光とするのに
共用してもよく、さらにこの画像形成用偏光板９は、そ
の偏光軸方向を各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの入射光
偏光板８の偏光軸方向とほぼ直交させて設けてもよい。

【００７０】ただし、画像形成用偏光板９の偏光軸方向
を入射光偏光板８の偏光軸方向とほぼ直交させると、入
射光偏光板８を透過して各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
に入射する光の振動方向と、画像形成用偏光板９を透過
した画像光の振動方向とがほぼ９０度ずれるが、この場
合でも、ダイクロイックミラー１６ａ，１６ｂにより分
離された各色の光をそれぞれミラーにより同一方向の偏
光成分が強い光として各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに
入射させるとともに、投影ミラー５，６を、投影レンズ
１０を通ったフルカラー画像光の振動方向（画像形成用
偏光板９を透過した画像光の振動方向）に対して直交す
る方向に傾斜させれば、上記実施例と同様に、スクリー
ン２に投影されるフルカラー画像を、赤、緑、青の各色
の強さをバランスさせた品質のよい画像とすることがで
きる。

【００７１】さらに、上記実施例では、ダイクロイック
プリズム１１を介して投影レンズ１０と対向する液晶パ
ネルを緑色画像表示用液晶パネル７Ｇとし、ダイクロイ
ックプリズム１１の両側に配置する液晶パネルを赤およ
び青色画像表示用液晶パネル７Ｒ，７Ｂとしているが、
これら各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの配置は上記実施
例に限られるものではない。

【００７２】

【発明の効果】本発明の投影型液晶表示装置は上記のよ
うな構成のものであるから、３枚の液晶パネルと１つの
光源と投影レンズとを有し、前記光源からの光を赤、
緑、青の三原色光に分離して、その赤色光を第１の液晶
パネルに、緑色光を第２の液晶パネルに、青色光を第３
の液晶パネルにそれぞれ入射させるとともに、前記各液
晶パネルを透過した赤、緑、青の光を重ね合せてフルカ
ラー画像光をつくり、このフルカラー画像光を前記投影
レンズによりスクリーンに投影するものでありながら、
スクリーンに投影されるフルカラー画像を、明るく品質
のよい画像とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す背面投影型液晶表示装
置の縦断側面図。

【図２】上記表示装置における投影ユニットの拡大図。

【図３】図１の III−III 線に沿う拡大断面図。

【図４】従来の背面投影型液晶表示装置の縦断側面図。

【符号の説明】

１…ケース、２…透過型スクリーン、４…投影ユニッ
ト、５，６…投影ミラー、７Ｒ…赤色画像表示用液晶パ
ネル、７Ｇ…緑色画像表示用液晶パネル、７Ｂ…青色画
像表示用液晶パネル、８…入射光偏光板、９…画像形成
用偏光板、１０…投影レンズ、１１…画像合成用ダイク
ロイックプリズム、１２…光源、１６ａ…青色光分離用
ダイクロイックミラー、１６ｂ…赤緑色光分離用ダイク
ロイックミラー、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…青色光反射
ミラー、１８…赤緑色光反射ミラー、１９…赤色光反射
ミラー、２０…緑色光反射ミラー、Ｒ…赤色光、Ｇ…緑
色光、Ｂ…青色光。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03B 33/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３枚の液晶パネルと光源と投影レンズとを
   有し、前記光源からの光を赤、緑、青の三原色光に分離
   して、その赤色光を第１の液晶パネルに、緑色光を第２
   の液晶パネルに、青色光を第３の液晶パネルにそれぞれ
   入射させるとともに、前記各液晶パネルを透過した赤、
   緑、青の光を重ね合せてフルカラー画像光をつくり、こ
   のフルカラー画像光を前記投影レンズによりスクリーン
   に投影する投影型液晶表示装置において、 前記光源と前記３枚の液晶パネルと間の光路をそれぞれ
   複数のミラーを利用して構成するとともに、 前記３枚の液晶パネルの光入射面にそれぞれ特定の偏光
   成分が強い光を入射させるように前記ミラーを配置し、
   前記３枚の液晶パネルの光入射側偏光板の透過軸を前記
   特定の偏光成分に合わせたことを特徴とする投影型液晶
   表示装置。