JP2803675B2 - LCD projection display - Google Patents

LCD projection display

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JP2803675B2
JP2803675B2 JP1134315A JP13431589A JP2803675B2 JP 2803675 B2 JP2803675 B2 JP 2803675B2 JP 1134315 A JP1134315 A JP 1134315A JP 13431589 A JP13431589 A JP 13431589A JP 2803675 B2 JP2803675 B2 JP 2803675B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液晶セルをライトバルブ(light valve)
として用いた背面投写方式の液晶投写形表示装置に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid crystal cell for a light valve.
The present invention relates to a rear projection type liquid crystal projection display device used as a device.

背景技術 この種の表示装置には、液晶セルの駆動方式として、
各画素に薄膜トランジスタ等の非線形素子を組み込んだ
アクティブマトリクス方式を採用することにより、表示
情報量が多くなることから、TV画像の表示を可能とした
ものがある。しかし、アクティブマトリクス形液晶セル
にあっては、液晶を駆動するための非線形素子部及び画
素電極部が不透明であるために、透過式スクリーンに拡
大投影した場合、この電極部の影がスクリーン上に投影
されることになる。
BACKGROUND ART In a display device of this type, a driving method of a liquid crystal cell includes:
The adoption of an active matrix system in which a non-linear element such as a thin film transistor is incorporated in each pixel increases the amount of display information, and thus, there is a device that can display a TV image. However, in an active matrix type liquid crystal cell, since the non-linear element portion for driving the liquid crystal and the pixel electrode portion are opaque, when enlarged and projected on a transmissive screen, the shadow of this electrode portion is displayed on the screen. Will be projected.

一方、透過式スクリーンとしては、第2図に示すよう
に、フレネルレンズ6とレンチキュラーレンズ7とを組
み合わせた2枚式スクリーンが一般的に用いられてい
る。ところが、このレンチキュラーレンズを含む透過式
スクリーンに対して、アクティブマトリクス形液晶セル
による画像を拡大投影すると、先述した如く液晶セルの
電極部の影がスクリーン上に投影されるため、この電極
部による投影像のピッチとスクリーンのレンチキュラー
レンズのピッチとによるビートが発生し、いわゆるモア
レ縞となって画質を著しく低下させるという問題があ
る。
On the other hand, as a transmissive screen, as shown in FIG. 2, a two-panel screen combining a Fresnel lens 6 and a lenticular lens 7 is generally used. However, when the image of the active matrix type liquid crystal cell is enlarged and projected on the transmission type screen including the lenticular lens, the shadow of the electrode portion of the liquid crystal cell is projected on the screen as described above. There is a problem that a beat is generated due to the pitch of the image and the pitch of the lenticular lens of the screen, resulting in so-called moire fringes, which significantly reduces the image quality.

発明の概要 本発明は、上述した点に鑑みなされたものであって、
モアレ縞の発生を防止することができる液晶投写形表示
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points,
It is an object of the present invention to provide a liquid crystal projection display device capable of preventing occurrence of moiré fringes.

本発明による液晶投写形表示装置においては、液晶セ
ルと透過式スクリーン間に光軸に対して直角な方向に互
いに平行に配置された複数の突条を有する位相格子を設
け、複数の突条の延在方向を透過式スクリーンのレンチ
キュラーレンズの稜線方向に一致させている。
In the liquid crystal projection display device according to the present invention, a phase grating having a plurality of ridges arranged in parallel with each other in a direction perpendicular to the optical axis is provided between the liquid crystal cell and the transmission screen, and a plurality of ridges are provided. The extending direction matches the ridge direction of the lenticular lens of the transmission screen.

実 施 例 以下、本発明の実施例につき第1図乃至第5図を参照
して詳細に説明する。
Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

第1図において、1はアクティブマトリクス形液晶セ
ルであり、この液晶セル1には光源2から発せられた光
がコンデンサレンズ3によって平行光に変換されて照射
される。この照射光は、液晶セル1を透過したのち矩形
波位相格子4及び拡大投影レンズ5を経て透過式スクリ
ーン6に照射される。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an active matrix type liquid crystal cell. Light emitted from a light source 2 is converted into parallel light by a condenser lens 3 and irradiated to the liquid crystal cell 1. After being transmitted through the liquid crystal cell 1, the irradiation light is applied to the transmission screen 6 via the rectangular wave phase grating 4 and the magnifying projection lens 5.

透過式スクリーン6としては、第2図に示す如く、フ
レネルレンズ11とレンチキュラーレンズ12とを組み合わ
せた2枚式スクリーンが用いられる。この2枚式スクリ
ーンでは、レンチキュラーレンズ12を入射面側に配置す
ることにより、広角化とカラーシフトの低減を図ること
ができ、さらに出射面の稜線方向に沿ったブラックスト
ライプ13の作用によって外光照明下においてもコントラ
ストの良い画像を得ることができる。また、同心円状フ
レネルレンズ11によりマクロに光を正面の監視者の方向
へ収束させると共に拡散層14によって適切な垂直指向特
性を得ることができる。
As shown in FIG. 2, a two-screen screen combining a Fresnel lens 11 and a lenticular lens 12 is used as the transmission screen 6. In this two-panel type screen, the lenticular lens 12 is arranged on the incident surface side, so that it is possible to widen the angle and reduce the color shift. An image with good contrast can be obtained even under illumination. Further, the concentric Fresnel lens 11 macroscopically converges light toward the observer in front, and the diffusion layer 14 can obtain appropriate vertical directional characteristics.

また、矩形波位相格子4は、特公昭49−20105号公報
に開示されている位相格子と同様に形成されており、光
学的ローパスフィルタとして作用する。すなわち、矩形
波位相格子4は、第3図に示す如く、透明な基板部15
と、この基板部15の一主面上に互いに平行に形成された
複数の突条からなる格子部16とからなっている。この矩
形波位相格子4は、基板部15の主面が光軸に対して垂直
になり、かつ格子部16を形成する複数の突条の延在方向
がレンチキュラーレンズ12の稜線方向に一致するように
配置されている。
The rectangular wave phase grating 4 is formed similarly to the phase grating disclosed in Japanese Patent Publication No. 49-20105, and functions as an optical low-pass filter. That is, as shown in FIG. 3, the rectangular wave phase grating 4 is
And a grid portion 16 composed of a plurality of ridges formed on one main surface of the substrate portion 15 in parallel with each other. This rectangular wave phase grating 4 is such that the main surface of the substrate portion 15 is perpendicular to the optical axis, and the extending direction of the plurality of ridges forming the grating portion 16 matches the ridge direction of the lenticular lens 12. Are located in

ここで、格子部16を形成する複数の突条の各々の光軸
に対して直角な方向における幅をa、該複数の突条のピ
ッチをp、該複数の突条の各々の光軸方向における長さ
すなわち格子部16の光学的高さをδとする。このとき次
式が成立すれば、矩形波位相格子4のローパスフィルタ
としての性能が十分実用上許容される範囲内にある。
Here, the width in the direction perpendicular to the optical axis of each of the plurality of protrusions forming the lattice portion 16 is a, the pitch of the plurality of protrusions is p, and the optical axis direction of each of the plurality of protrusions is , That is, the optical height of the grating portion 16 is denoted by δ. At this time, if the following equation is satisfied, the performance of the rectangular wave phase grating 4 as a low-pass filter is within a practically acceptable range.

cosδ≧−1 ……(1) p/a≧2 ……(2) cosδ≧1−0.35p/a ……(3) cosδ≧1−0.65p/a ……(4) また、液晶セル1と矩形波位相格子4の基板部15の一
主面間の距離をlをすると、矩形波位相格子4の遮断空
間周波数Scは、次式で表わされる。
cosδ ≧ −1 (1) p / a ≧ 2 (2) cosδ ≧ 1-0.35p / a (3) cosδ ≧ 1-0.65p / a (4) The liquid crystal cell 1 When the distance between one principal surface of the substrate portion 15 of the rectangular wave phase grating 4 and 1 is 1, the cut-off spatial frequency Sc of the rectangular wave phase grating 4 is expressed by the following equation.

Sc=a/lλ ……(5) ここに、λは、照射光の波長である。Sc = a / lλ (5) where λ is the wavelength of the irradiation light.

レンチキュラーレンズ12に投影される像の空間周波数
は、遮断空間周波数Scより低くなるため、この遮断空間
周波数Scを液晶セル1の電極のピッチに対応する空間周
波数及び液晶セル1の液晶面上に投影したレンチキュラ
ーレンズ12のピッチに対応する空間周波数のうちのいず
れか一方より低い値に設定することにより、レンチキュ
ラーレンズ12から出射される光の強度分布の空間周波数
は、液晶セル1の電極のピッチに対応する空間周波数及
びレンチキュラーレンズ12のピッチに対応する空間周波
数のうちのいずれか一方より低くなり、レンチキュラー
レンズ12から出射される光の強度分布の液晶セル1の電
極のピッチに対応する成分とレンチキュラーレンズ12の
ピッチに対応する成分間の空間周波数の差によって生じ
るモアレ縞の発生を防止することができるのである。
Since the spatial frequency of the image projected on the lenticular lens 12 is lower than the cut-off spatial frequency Sc, this cut-off spatial frequency Sc is projected on the spatial frequency corresponding to the pitch of the electrodes of the liquid crystal cell 1 and on the liquid crystal surface of the liquid crystal cell 1. The spatial frequency of the intensity distribution of the light emitted from the lenticular lens 12 is set to a value lower than one of the spatial frequencies corresponding to the pitch of the lenticular lens 12, so that the spatial frequency of the light A component corresponding to the pitch of the electrodes of the liquid crystal cell 1 in the intensity distribution of light emitted from the lenticular lens 12 and being lower than one of the corresponding spatial frequency and the spatial frequency corresponding to the pitch of the lenticular lens 12 Prevents the occurrence of moire fringes caused by the difference in spatial frequency between components corresponding to the pitch of lens 12. You can do it.

第4図は、本発明の他の実施例を示す構成図であり、
矩形波位相格子4が拡大投影レンズ5及び透過式スクリ
ーン6間に配置されていることを除いて、各部は第1の
装置と同様に構成されている。
FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the present invention,
Each component is configured in the same manner as the first device, except that the rectangular wave phase grating 4 is disposed between the magnifying projection lens 5 and the transmission screen 6.

かかる構成において、矩形波位相格子4の基板部15の
一主面と透過式スクリーン6間の距離をl′とすると、
矩形波位相格子4の遮断空間周波数Scは、次式で表わさ
れる。
In this configuration, if the distance between one principal surface of the substrate portion 15 of the rectangular wave phase grating 4 and the transmission screen 6 is l ′,
The cut-off spatial frequency Sc of the rectangular wave phase grating 4 is represented by the following equation.

Sc=a/l′λ ……(6) 従って、この第4図の装置においては、(6)式で表
わされる遮断空間周波数Scを液晶セル1の電極のピッチ
に対応する空間周波数及び液晶セル1の液晶面上に投影
したレンチキュラーレンズ12のピッチに対応する空間周
波数のうちのいずれか一方より低い値に設定することに
より第1図の装置と同様にモアレ縞の発生を防止するこ
とができる。
Sc = a / l′ λ (6) Accordingly, in the apparatus shown in FIG. 4, the cut-off spatial frequency Sc represented by the equation (6) is set to the spatial frequency corresponding to the electrode pitch of the liquid crystal cell 1 and the liquid crystal cell. By setting the spatial frequency to a value lower than one of the spatial frequencies corresponding to the pitch of the lenticular lens 12 projected on the liquid crystal surface, the occurrence of moiré fringes can be prevented as in the apparatus of FIG. .

第5図は、本発明の更に他の実施例を示す構成図であ
り、光源21から発せられた照射光は、反射器22によって
平行光に変換されたのちダイクロイックミラー23に入射
される。ダイクロイックミラー23は、照射光の青色成分
のみを選択的に反射するように形成されている。このダ
イクロイックミラー23によって照射光から青色成分が分
離されて反射ミラー24によって反射されたのち液晶セル
25及び矩形波位相格子26を経てダイクロイックプリズム
27に入射される。
FIG. 5 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention. Irradiation light emitted from a light source 21 is converted into parallel light by a reflector 22, and then enters a dichroic mirror 23. The dichroic mirror 23 is formed so as to selectively reflect only the blue component of the irradiation light. The blue component is separated from the irradiation light by the dichroic mirror 23, reflected by the reflection mirror 24, and then
Dichroic prism through 25 and rectangular wave phase grating 26
It is incident on 27.

一方、ダイクロイックミラー23を透過した成分は、ダ
イクロイックミラー29に入射される。ダイクロイックミ
ラー29は、照射光の緑色成分のみを選択的に反射するよ
うに形成されている。このダイクロイックミラー29によ
って照射光から緑色成分が分離されて液晶セル30及び矩
形波位相格子31を経てダイクロイックプリズム27に入射
される。
On the other hand, the component transmitted through the dichroic mirror 23 enters the dichroic mirror 29. The dichroic mirror 29 is formed so as to selectively reflect only the green component of the irradiation light. The green component is separated from the irradiation light by the dichroic mirror 29 and is incident on the dichroic prism 27 via the liquid crystal cell 30 and the rectangular wave phase grating 31.

また、ダイクロイックミラー29を透過した成分すなわ
ち赤色成分は、反射ミラー32及び33によって反射された
のち液晶セル34及び矩形波位相格子35を経てダイクロイ
ックプリズム27に入射される。
The component transmitted through the dichroic mirror 29, that is, the red component is reflected by the reflection mirrors 32 and 33, and then enters the dichroic prism 27 via the liquid crystal cell 34 and the rectangular wave phase grating 35.

ダイクロイックプリズム27において、青色成分は反射
面27aによって反射され、緑色成分は反射面27a及び27b
を透過し、赤色成分は反射面27bによって反射される。
このダイクロイックプリズム27によって青、緑、赤色成
分の各々は拡大投影レンズ37に入射される。この拡大投
影レンズ37によって、青、緑、赤色成分の各々が透過式
スクリーン38に照射され、カラー画像が形成される。
In the dichroic prism 27, the blue component is reflected by the reflection surface 27a, and the green component is reflected by the reflection surfaces 27a and 27b.
, And the red component is reflected by the reflection surface 27b.
Each of the blue, green, and red components is incident on the magnifying projection lens 37 by the dichroic prism 27. Each of the blue, green, and red components is irradiated on the transmission screen 38 by the magnifying projection lens 37, and a color image is formed.

以上の構成においては、第1図の装置と同様に青、
緑、赤色成分の各々のモアレ縞の発生を防止することが
でき、良好なカラー画像が得られる。
In the above configuration, like the device of FIG.
The generation of moire fringes for each of the green and red components can be prevented, and a good color image can be obtained.

尚、上記実施例においては、液晶セル4と拡大投影レ
ンズ5間は拡大投影レンズ5と透過式スクリーン6間に
矩形波位相格子4が設けられているとしたが、矩形波位
相格子4を拡大投影レンズ5の瞳上に形成してもよい。
但し、その場合は拡大投影レンズ5の焦点距離をfとす
れば、矩形波位相格子4の遮断空間周波数Scは、次式で
表わされる。
In the above embodiment, the rectangular wave phase grating 4 is provided between the liquid crystal cell 4 and the magnifying projection lens 5 and between the magnifying projection lens 5 and the transmissive screen 6. It may be formed on the pupil of the projection lens 5.
However, in that case, assuming that the focal length of the magnifying projection lens 5 is f, the cut-off spatial frequency Sc of the rectangular wave phase grating 4 is expressed by the following equation.

Sc=a/fλ ……(7) 発明の効果 以上詳述した如く本発明による液晶投写形表示装置に
おいては、液晶セルと透過式スクリーン間に光軸に対し
て直角な方向に互いに平行に配置された複数の突条を有
する位相格子を設け、複数の突条の延在方向を透過式ス
クリーンのレンチキュラーレンズの稜線方向に一致させ
ている。従って、本発明による液晶投写形表示装置にお
いては、位相格子によってレンチキュラーレンズから出
射される光の強度分布の空間周波数を液晶セルの電極の
ピッチに対応する空間周波数及びレンチキュラーレンズ
のピッチに対応する空間周波数のうちのいずれか一方よ
り低くすることができ、レンチキュラーレンズから出射
される光の強度分布の液晶セルの電極のピッチに対応す
る成分とレンチキュラーレンズ12のピッチに対応する成
分間の空間周波数の差によって生じるモアレ縞の発生を
防止することができるのである。
Sc = a / fλ (7) Effects of the Invention As described in detail above, in the liquid crystal projection display device according to the present invention, the liquid crystal cell and the transmission screen are arranged parallel to each other in a direction perpendicular to the optical axis. A phase grating having a plurality of ridges is provided, and the extending direction of the plurality of ridges is made to coincide with the ridge direction of the lenticular lens of the transmission screen. Therefore, in the liquid crystal projection display according to the present invention, the spatial frequency of the intensity distribution of the light emitted from the lenticular lens by the phase grating is changed by the spatial frequency corresponding to the pitch of the electrodes of the liquid crystal cell and the spatial frequency corresponding to the pitch of the lenticular lens. The frequency can be lower than any one of the frequencies, and the spatial frequency between the component corresponding to the pitch of the electrode of the liquid crystal cell and the component corresponding to the pitch of the lenticular lens 12 of the intensity distribution of the light emitted from the lenticular lens. Moire fringes caused by the difference can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の一実施例を示す構成図、第2図は、
透過式スクリーンの構成を示す概略斜視図、第3図は、
矩形波位相格子の形状を示す断面図、第4図は、本発明
の他の実施例を示す構成図、第5図は、本発明の更に他
の実施例を示す構成図である。 主要部分の符号の説明 1……液晶セル 2……光源 4……矩形波位相格子 6……スクリーン
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing the configuration of a transmission screen,
FIG. 4 is a sectional view showing a shape of a rectangular wave phase grating, FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention. Explanation of reference numerals of main parts 1 ... liquid crystal cell 2 ... light source 4 ... rectangular wave phase grating 6 ... screen

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光源光をアクティブマトリクス形液晶セル
に照射し、この液晶セルを経た光をレンチキュラーレン
ズを含む透過式スクリーンに拡大投影する液晶投写形表
示装置であって、前記液晶セルと前記透過式スクリーン
間に光軸に対して直角な方向に互いに平行に配置された
複数の突条を有する位相格子を備え、前記複数の突条の
延在方向が前記レンチキュラーレンズの稜線方向に一致
していることを特徴とする液晶投写形表示装置。
1. A liquid crystal projection display device which irradiates an active matrix liquid crystal cell with light from a light source and enlarges and projects the light passing through the liquid crystal cell onto a transmission screen including a lenticular lens. A phase grating having a plurality of ridges arranged in parallel to each other in a direction perpendicular to the optical axis between the expression screens, wherein the extending direction of the plurality of ridges coincides with the ridge direction of the lenticular lens. A liquid crystal projection display device.
【請求項2】前記位相格子の遮断空間周波数は、前記液
晶セルの電極のピッチに対応する空間周波数及び前記レ
ンチキュラーレンズのピッチに対応する空間周波数のい
ずれか一方より低い値に設定されていることを特徴とす
る請求項1記載の液晶投写形表示装置。
2. A cut-off spatial frequency of the phase grating is set to a value lower than one of a spatial frequency corresponding to a pitch of an electrode of the liquid crystal cell and a spatial frequency corresponding to a pitch of the lenticular lens. The liquid crystal projection display device according to claim 1, wherein:
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