JP2828067B2 - Projection display device - Google Patents

Projection display device

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JP2828067B2
JP2828067B2 JP8263394A JP26339496A JP2828067B2 JP 2828067 B2 JP2828067 B2 JP 2828067B2 JP 8263394 A JP8263394 A JP 8263394A JP 26339496 A JP26339496 A JP 26339496A JP 2828067 B2 JP2828067 B2 JP 2828067B2
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JP
Japan
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light
liquid crystal
unit
color
crystal panel
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JP8263394A
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Japanese (ja)
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JPH09236786A (en
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伸治 両角
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は投写式表示装置、
特にその光学系の構造に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、投写式表示装置としては映画やス
ライド、或いはCRTによるプロジェクションテレビが
あった。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】映画やスライドはフィ
ルム上に焼き付けられた像を投写するものであり、フィ
ルムを媒体として投写するという制約があるため、入力
信号に対してオンライン的に画像を見ることができなか
った。 【0004】一方、CRTによるプロジェクションテレ
ビは、CRT(ブラウン管)そのものが26インチ以上
の大画面を構成することが物理的に制約が大きいことか
ら誕生した方式であり、CRTの発射光をそのまま投映
するため、CRTの明るさがかなり必要となり、そのた
め特殊なCRTを大電力で用い、クーリングして用いる
という非常に大きなシステムであり、家庭用として使用
することは難しいという問題点があった。 【0005】また、CRTによるプロジェクションテレ
ビは、光量が不十分で、スクリーン上の明るさが不十分
なことと、3管の光をスクリーン上で合成するため、ス
クリーン位置とシステム位置を微妙に調整してもスクリ
ーン上で色ずれを起こし易く、全体として非常に画質が
低下しており、かなり見にくい画面になるという問題点
があった。 【0006】更に、システムが特殊で大形なCRTや、
特殊の電源、調整系を備えており、コスト的にかなり高
いものになるという問題点があった。 【0007】従来の投写式の表示装置には上述の問題点
があり、大画面テレビ又は投写式テレビの利点を生かし
きれずに、その普及が遅れている。 【0008】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであり、高画質で、扱い易く、シス
テムもコンパクトな投写式表示装置を提供することを目
的とするものである。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明の投写式表示装置
は、赤色光を変調する第1の変調手段と、緑色光を変調
する第2の変調手段と、青色光を変調する第3の変調手
段と、前記第1、第2及び第3の変調手段によりそれぞ
れ変調された色光を合成する合成手段と、前記合成手段
により合成された光を投写する投写光学手段とを備え、
前記第1、第2及び第3の変調手段のそれぞれは、マト
リクス型液晶パネルと、該マトリクス型液晶パネルから
出射した色光を透過させる偏光手段とを有し、前記各マ
トリクス型液晶パネルから出射された各色光は、それぞ
れの前記偏光手段を透過してから前記合成手段に入射さ
れてなり、前記第2の変調手段の偏光手段を透過した緑
色光の光軸の延長上に前記投写光学手段が配置され、前
記緑色光の光軸を挟んだ両側に、前記第1の変調手段の
マトリクス型液晶パネル及び偏光手段と、前記第3の変
調手段のマトリクス型液晶パネル及び偏光手段とが配置
され、前記第1の変調手段の偏光手段及び前記第3の変
調手段の偏光手段をそれぞれ透過した赤色光及び青色光
は、前記合成手段により反射されて前記緑色光の光軸と
同一光軸上に合成されてなることを特徴とする。 【0010】 【作用】本発明においては、3つの色光を変調する3つ
の変調手段を有し、各変調手段はマトリクス型液晶パネ
ルと、そこから出射された各色光を透過する偏光手段を
有し、偏光手段を透過した各色光毎に画像が形成され
る。ここで形成された各色光毎の画像の光は、合成手段
により合成される。各色光を合成後に偏光手段を透過さ
せてしまうと、液晶パネルから偏光手段までの距離が離
れて色光が拡散し鮮明な画像形成ができないが、本発明
では各色光毎に画像形成してから合成するので、鮮明な
表示画像品質を得ることができる。 【0011】また、赤色光と青色光の変調手段のマトリ
クス型液晶パネル及び偏光手段は、緑色光の変調手段の
偏光手段を透過した緑色光の光軸上の両側に、光軸を挟
んで配置され、偏光手段を透過した青色光と赤色光を合
成手段により反射させて緑色光の光軸上に合成するの
で、緑色光の光軸の両側に青色光と赤色光のマトリクス
型液晶パネル及び偏光手段が配置される。また、この緑
色光の光軸の延長上には投写光学手段も配置される。そ
れにより、各部材がバランス良く配置され安定感のある
投写式表示装置を構成できる。 【0012】 【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施形態に係
る投写式液晶表示装置の光学系の構成図であり、この実
施形態では3パネル投写方式が用いられている。この投
写式液晶表示装置においては半透過プリズム30を用い
て光軸合成を行なっている。液晶パネル33,34,3
5を挾むように偏光板36,37,38,39,40,
41と単色のカラーフィルタ42,43,44が配置さ
れている。例えば光源45からの光は単色のカラーフィ
ルタ42を透過することにより赤の光になり偏光板39
を介して液晶パネル33に入射し、その後偏光板36を
介して半透過プリズム30aに入射する。同様にして、
光源46,47からの光は単色のカラーフィルタ43,
44を透過することにより緑,青の光になり、偏光板4
0,41を介して液晶パネル34,35に入射し、その
後偏光板37,38を介して半透過プリズム30bに入
射する。半透過プリズム30bに入射した緑の光は半透
過膜47によりそのまま透過し、青の光は反射して半透
過プリズム30aに入射する。半透過プリズム30aに
入射した赤の光は半透過膜48により反射し、緑及び青
の光はそのまま透過して、赤、緑及び青の光がレンズ3
1の光軸に合成されてレンズ31に向けられる。 【0013】各液晶パネル33〜35には、テレビ信号
であれば色復調されたビデオ信号が対応する各フィルタ
の配置されたパネルに入力され、そこで透過率が制御さ
れるので、色合成されてレンズ31に向けられた光は色
調整がなされ、レンズ31により拡大されてスクリーン
32に投写される。 【0014】光源45〜47、レンズ31及びスクリー
ン32に対し、像形成として液晶パネル33〜35が配
置されているが、この液晶パネル33〜35には基本的
にはTN(ツイステッド・ネマチック)方式のものを使
用している。液晶パネル33〜35は、液晶材料とそれ
を両側から挾んだガラス板とにより構成されており、液
晶材料に電圧が印加されるとその透過率が変化して、液
晶シャッタとして機能する。このTN方式はコントラス
ト、階調性、応答速度、透過率、寿命等において優れ、
特に透過型にした場合には光学系が簡単になるという利
点がある。 【0015】この実施形態の特徴は、光学系を単なるラ
ンプ等からなる光源、レンズ、スクリーン等で簡単に構
成でき、また、液晶パネル33〜35は本来非常に薄い
ものであるから、システムはコンパクトに、低価格に、
同時に非常に扱い易くできることである。例えばレンズ
31からスクリーン32までの距離が変化しても、この
方式ではレンズ31によりフォーカシングが簡単にでき
る。また、画面サイズはレンズ31の焦点距離を変える
と任意に選ぶことができる。これは従来のCRTによる
プロジェクションテレビでは実現不可能な特徴である。 【0016】図2(イ)は液晶パネル33〜35の構成
例を示す説明図であり、ここではアクティブマトリック
ス方式について図示されている。液晶は通常では多重化
が難しく、そのため使用する走査線数が少なく解像度が
落ちざるを得なかったが、この図に示すようなアクティ
ブマトリックス方式によりその欠点を解決している。走
査線に対応するタイミング線12によりトランジスタ1
0がオンし、表示データをデータ線13を介して画素に
配置されている液晶駆動電極11に書き込む。その後、
トランジスタ10がオフしても、書き込まれた表示デー
タはそのまま保持され、液晶を駆動する。ここに用いる
トランジスタ10は透明基板上に形成する必要があるの
で、多結晶性又はアモルファスのシリコン薄膜トランジ
スタ(以下TFTという)が使われる。 【0017】このTFTは薄膜でありスタテック駆動さ
れるので、コントラスト、階調性、応答性に優れ、ま
た、画素数を増やせるので解像度が高くなるという利点
がある。また、このTFTは、ガラス基板上に形成でき
ること、透明度(透過率、スペクトル)、トランジスタ
特性(移動度、オン/オフ比、スイッチング速度、集積
度)、コスト、安全性等において優れている。 【0018】図2(ロ)はTFTを用いた液晶パネルの
構成例を示す断面図であり、ガラス基板16にTFTが
搭載され、駆動電極19が形成されている。また、対向
ガラス基板15上に駆動電極20が形成され、シール剤
17により、液晶材料18が封じられている。この液晶
パネル33〜35のガラス基板15,16はその耐熱
性、平坦性、耐薬品性、透明性、低価格等においてこの
種の投写表示装置に適用するのに好適である。 【0019】ところで、この実施形態においては原理的
に液晶パネル33〜35の像を拡大再生してみることに
なるので、光源45〜47は輝度の高いランプが必要と
なる。その結果、液晶パネル33〜35面での照度は非
常に高くなる。一方、TFTは半導体であるが故に光が
入射すると起電力が発生し、トランジスタ10がオフの
状態であっても、光電流によってオン状態に近づいてし
まい、表示画面のコントラストが著しく低下する。通常
このコントラストの低下が起こり始める照度は、白色光
で約10万lx であり、光の波長で言えば長波長側、即
ち赤色から赤外が最も吸収する帯域である。 【0020】この光によるコントラストの低下を防ぐた
めに、この実施形態においてはカラーフィルタ42〜4
4を液晶パネル33〜35に対して光源45〜47側に
配置し(図1、図2(ロ))、TFTを搭載したガラス
基板16を液晶材料18の投写レンズ31側へ配置して
ある。この結果、TFT面へは、必ずカラーフィルタ4
2〜44及びガラス基板15を介した光が入射されるの
で、青及び緑の光は等価的に1/10以下の光量、ま
た、赤の光でも1/5の光量に落とされ、強烈な光入射
に起因するTFTの光電流の誘起は押さえられ、画像の
コントラストが低下して見にくくなるという現像を防ぐ
ことができる。また、同一分解能のパネルならば1パネ
ル方式に比べて分解能が3倍向上する。加えて、人間の
目の分解能を利用した併置加法混色ではなく、完全な加
法混色なので、投写画像を近くで見ても、拡大率が大き
いときも良好な色再現ができる。また、画素欠陥が3枚
とも同位置に生じる可能性は非常に少ないので、固定画
素欠陥を消去できる等の利点がある。 【0021】図3は投写式表示装置の参考例としての光
学系の構成を示す図である。この構成例は半透過ミラー
52,53を利用した投写式表示装置の例である。例え
ば、光源62からの光はカラーフィルタ59に入射しそ
の内赤の光が透過し、赤の光は液晶パネル56(偏光板
は省略してある)を通過した後、半透過ミラー52を透
過する。光源63からの光はカラーフィルタ60に入射
してその内緑の光が透過し、緑の光は液晶パネル57
(偏光板は省略してある)を通過した後、半透過ミラー
53を透過して、更に全反射ミラー55で反射された後
再び半透過ミラー52で反射される。光源64からの光
はカラーフィルタ61に入射してその内青の光が透過
し、青の光は液晶パネル58(偏光板は省略してある)
を通過した後、全反射ミラー54で反射した後、更に半
透過ミラー53で反射され、全反射ミラー55で反射さ
れた後再び半透過ミラー52で反射される。 【0022】半透過ミラー52を透過した赤の光並びに
半透過ミラー52で反射した緑及び青の光は、レンズ5
0の一軸上に合成され、レンズ50により拡大されてス
クリーン51に投写される。 【0023】このとき、レンズ50から各液晶パネル5
6,57,58までの各光路長は同一になるように構成
されており、各液晶パネル56,57,58の投影像が
スクリーン51上で一致するようにして、高画質の影像
が得られるように配慮されている。 【0024】図4は本発明の他の実施形態の光学系の構
成を示した図である。この実施形態は半透過ミラー7
5,76を用いた投写式表示装置の例であり、全反射ミ
ラーを省略した構成になっている。例えば緑の光77は
液晶パネル73(偏光板は省略してある)で変調された
後、半透過ミラー75に入射する。青の光78は液晶パ
ネル74(偏光板は省略してある)で変調された後、半
透過ミラー75に入射する。半透過ミラー75に入射し
た緑の光は透過し青の光は反射して、緑の光及び青の光
は色合成されて半透過ミラー76に入射する。 【0025】赤の光79は液晶パネル72(偏光板は省
略してある)で変調された後、半透過ミラー76に入射
する。半透過ミラー76に入射した緑及び青の光は透過
し赤の光は反射して、緑、青及び赤の光は色合成されて
レンズ70に向けられ、レンズ70によりスクリーン7
1に投写される。 【0026】以上の実施形態はいずれも光路中に半透過
膜を挿入して色合成をしている(例えば図1の透過膜4
7,48、図3の半透過ミラー52,53、図4の半透
過ミラー75,76)。従って、光源の光量が十分ある
場合は問題ないが、少ない場合には半透過膜での光損失
を最少にする必要がある。この時は各3つの光束が赤,
緑,青と波長が異なるということと、或いはTN液晶の
性質上偏光していることを利用することで対応できる。 【0027】図5(イ)は光学ガラス80に干渉膜81
を形成した半透過ミラーの説明図である。同図(ロ)は
その特性図である。この干渉膜81は例えば赤色光は透
過、赤色光以外は反射する性質があり、この結果、例え
ば赤の光を透過し緑の光を反射して、赤及び緑の光を光
損失なく合成することができる。この方式においては、
波長選択反射特性を適当に選択することで、透過率・反
射率を共に高めることができ、赤・緑・青の3色の色光
を損失なく合成でき、光の利用率が高められる。 【0028】図6は偏光面を利用した半透過ミラーの説
明図である。TN液晶は画面に偏光板を用いて表示させ
ており、液晶パネルから人間の眼に入射する光は光原理
的に偏向光である。従って、例えば緑と青、赤と緑で偏
光面を90°ずらしておくと偏光面の選択的な透過、反
射が可能になる。このような原理に基づいて、光学ガラ
ス82上に透過特性のよい偏光反射面83を偏光面が水
平になるよう形成する。赤の光は水平偏光させておくと
そのまま透過するが、緑の光は垂直偏光させてあるので
反射する。この方式においても、偏光反射面及び入射す
る色光の偏光軸を適当に選択し、また、波長選択性を利
用した色合成手段を併用することで、透過率・反射率を
共に高めることができ、赤・緑・青の3色の色光を損失
なく合成でき、光の利用率が高められる。 【0029】図7は以上のようにして液晶パネルを用い
て作製した投写型画像表示装置の外観図であり、図1、
図3又は図4の光学系を内蔵した投写本体86から出た
光束88はスクリーン87に投映される。 【0030】以上に説明した各実施形態によれば具体的
には次のような効果が得られる。 【0031】(a)透過型液晶パネルを用いているの
で、反射型の場合のように偏光ビームスプリッタが不要
であり、偏光光学系が簡略化され、システムがコンパク
トにまとまる。また、反射型の場合のように非変調光が
投写光に混じることがないので、そのような場合のコン
トラストの劣化がない。 【0032】(b)TFTの形成された基板を投写光学
手段側に配置したので、TFTに照射される光強度が下
げられ、その結果、光に起因する光電流が抑えられ、表
示画面のコントラストの低下を抑えることができる。 【0033】(c)また、3パネル投写方式を採用して
いるので次の利点がある。 【0034】色光生成手段により分離された色光
(赤、緑、青)がそれぞれライトバルブ手段に入射する
ので、TFTに照射される光強度を下げることができ、
上述の(b)の効果が得られる。更に、白色光が3原色
に分離された後に入射側偏光板に入射しているので、そ
の光強度はおよそ1/3になり、入射側偏光板の温度上
昇が抑えられる。このため、透過型液晶パネルの温度上
昇も抑えられ、温度変化によるコントラストの低下が抑
えられ、また、偏光板の寿命も長くなる。 【0035】更に、同一分解能のパネルならば1パネ
ル方式に比べて分解能が3倍向上する。加えて、人間の
目の分解能を利用した併置加法混色ではなく、完全な加
法混色なので、投写画像を近くで見ても、拡大率が大き
いときも良好な色再現ができる。 【0036】画素欠陥が3枚とも同位置に生じる可能
性は非常に少ないので、固定画素欠陥を消去できる等の
利点がある。 【0037】更に、色光生成色手段としてカラーフィ
ルタを用いた場合には、3色が微細配置されたものでな
くて、単色のベタフィルタでよい。従って、3色が微細
配置されたカラーフィルタ(1枚のカラーフィルタ)を
用いた場合には特定の色光のみが透過し他の色光は透過
しないので光量が約1/3になるが、単色のベタフィル
タを使用した場合にはそのようなことがないので、カラ
ーフイルタへの光量が同一ならば、本願の発明において
は1枚のカラーフィルタの場合に比べて、光源の光量を
約1/3に下げることができる。 【0038】(d)各透過型液晶パネルで生成された生
成された画像を合成手段により合成し投写するので、投
写光学手段からスクリーンまでの距離や、投写サイズの
変更に対しても、単純に投写光学手段の操作のみで焦点
を合わせることができ、操作が簡単化される。 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、3
つの色光を変調する3つの変調手段を有し、各変調手段
はマトリクス型液晶パネルと、そこから出射された各色
光を透過する偏光手段を有し、偏光手段を透過した各色
光毎に画像が形成される。ここで形成された各色光毎の
画像は、合成手段により合成される。各色光を合成後に
偏光手段を透過させてしまうと、液晶パネルから偏光手
段までの距離が離れて色光が拡散し鮮明な画像形成がで
きないが、本発明では各色光毎に画像形成してから合成
するので、鮮明な表示画像品質を得ることができる。ま
た、赤色光と青色光の変調手段のマトリクス型液晶パネ
ル及び偏光手段は、緑色光の変調手段の偏光手段を透過
した緑色光の光軸上の両側に、光軸を挟んで配置され、
偏光手段を透過した青色光と赤色光を合成手段により反
射させて緑色光の光軸上に合成するので、緑色光の光軸
の両側に青色光と赤色光のマトリクス型液晶パネル及び
偏光手段が配置される。また、この緑色光の光軸の延長
上には投写光学手段も配置される。それにより、各部材
がバランス良く配置され安定感のある投写式表示装置を
構成できる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection display device,
In particular, it relates to the structure of the optical system. 2. Description of the Related Art Heretofore, as a projection type display device, there has been a movie, a slide, or a projection television using a CRT. [0003] Movies and slides project an image printed on a film, and there is a restriction that the projection is performed using the film as a medium. I could not see the image. [0004] On the other hand, a projection television using a CRT is a system born from the fact that a CRT (CRT) itself constitutes a large screen of 26 inches or more due to physical restrictions, and projects the light emitted from the CRT as it is. For this reason, the brightness of the CRT is considerably required, so that the system is a very large system in which a special CRT is used with a large power and is cooled and used, and there is a problem that it is difficult to use the CRT for home use. [0005] In addition, the projection television using a CRT has insufficient light intensity and insufficient brightness on the screen, and the position of the screen and the system are delicately adjusted because light from three tubes is synthesized on the screen. However, there is a problem that a color shift easily occurs on the screen, the image quality is extremely reduced as a whole, and the screen becomes considerably hard to see. Further, the system has a special and large CRT,
There is a problem in that a special power supply and adjustment system are provided, and the cost is considerably high. [0007] The conventional projection type display device has the above-mentioned problems, and its use has been delayed because the advantages of the large-screen television or the projection type television cannot be fully utilized. The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a projection type display device which has high image quality, is easy to handle, and has a compact system. According to the present invention, there is provided a projection display apparatus, wherein first modulation means modulates red light, second modulation means modulates green light, and blue light is modulated. A third modulating means, a synthesizing means for synthesizing the color lights modulated by the first, second and third modulating means, and a projection optical means for projecting the light synthesized by the synthesizing means,
Each of the first, second and third modulating means has a matrix type liquid crystal panel and a polarizing means for transmitting the color light emitted from the matrix type liquid crystal panel, and is emitted from each of the matrix type liquid crystal panels. The respective color lights are transmitted through the respective polarizing means and then incident on the synthesizing means, and the projection optical means is arranged on the extension of the optical axis of the green light transmitted through the polarizing means of the second modulation means. Arranged, on both sides of the optical axis of the green light, a matrix type liquid crystal panel and a polarizing unit of the first modulating unit, and a matrix type liquid crystal panel and a polarizing unit of the third modulating unit are arranged, The red light and the blue light transmitted through the polarization means of the first modulation means and the polarization means of the third modulation means, respectively, are reflected by the synthesizing means and synthesized on the same optical axis as the optical axis of the green light. It is characterized by comprising. According to the present invention, there are provided three modulation means for modulating three color lights, each of which comprises a matrix type liquid crystal panel and a polarization means for transmitting each color light emitted therefrom. An image is formed for each color light transmitted through the polarizing means. The light of the image formed for each color light formed here is combined by the combining means. If each color light is transmitted through the polarizing means after being combined, the distance from the liquid crystal panel to the polarizing means will be large and the color light will be diffused and a clear image cannot be formed, but in the present invention, the image is formed for each color light and then combined. Thus, clear display image quality can be obtained. The matrix type liquid crystal panel and the polarizing means of the red light and blue light modulating means are arranged on both sides of the green light transmitted through the polarizing means of the green light modulating means with the optical axis interposed therebetween. Then, the blue light and the red light transmitted through the polarizing means are reflected by the combining means and combined on the optical axis of the green light, so that the matrix type liquid crystal panel of the blue light and the red light and the polarized light are provided on both sides of the optical axis of the green light. Means are arranged. Further, a projection optical unit is arranged on the extension of the optical axis of the green light. This makes it possible to configure a projection display device in which the components are arranged in a well-balanced manner and has a sense of stability. FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system of a projection type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a three-panel projection system is used. In this projection type liquid crystal display device, optical axis synthesis is performed by using a semi-transmissive prism 30. Liquid crystal panels 33, 34, 3
5, polarizing plates 36, 37, 38, 39, 40,
41 and a single color filter 42, 43, 44 are arranged. For example, the light from the light source 45 passes through the monochromatic color filter 42 to become red light and becomes a red light.
, And then enters the transflective prism 30 a via the polarizing plate 36. Similarly,
The light from the light sources 46 and 47 is
44, the light becomes green and blue light.
The light enters the liquid crystal panels 34 and 35 through 0 and 41, and then enters the transflective prism 30b through the polarizing plates 37 and 38. The green light incident on the semi-transmissive prism 30b is transmitted through the semi-transmissive film 47 as it is, and the blue light is reflected and incident on the semi-transmissive prism 30a. The red light incident on the semi-transmissive prism 30a is reflected by the semi-transmissive film 48, the green and blue lights are transmitted as they are, and the red, green and blue lights are
The light is combined with one optical axis and directed to the lens 31. In each of the liquid crystal panels 33 to 35, in the case of a television signal, a color-demodulated video signal is input to a panel in which a corresponding filter is arranged, and the transmittance is controlled there. The light directed to the lens 31 is adjusted in color, enlarged by the lens 31 and projected on the screen 32. Liquid crystal panels 33 to 35 are arranged for image formation with respect to the light sources 45 to 47, the lens 31 and the screen 32. The liquid crystal panels 33 to 35 are basically provided with a TN (twisted nematic) system. I'm using Each of the liquid crystal panels 33 to 35 is composed of a liquid crystal material and a glass plate sandwiching the liquid crystal material from both sides. When a voltage is applied to the liquid crystal material, its transmittance changes, and functions as a liquid crystal shutter. This TN method is excellent in contrast, gradation, response speed, transmittance, lifetime, etc.
In particular, in the case of the transmission type, there is an advantage that the optical system is simplified. The feature of this embodiment is that the optical system can be easily constituted by a light source such as a simple lamp or the like, a lens, a screen, and the like. Further, since the liquid crystal panels 33 to 35 are originally very thin, the system is compact. At a low price,
At the same time, it is very easy to handle. For example, even if the distance from the lens 31 to the screen 32 changes, focusing can be easily performed by the lens 31 in this method. The screen size can be arbitrarily selected by changing the focal length of the lens 31. This is a feature that cannot be realized with a conventional CRT projection television. FIG. 2A is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the liquid crystal panels 33 to 35. Here, the active matrix system is shown. The liquid crystal is usually difficult to multiplex, so that the number of scanning lines used is small and the resolution has to be reduced. However, the drawback is solved by the active matrix system as shown in FIG. A transistor 1 is provided by a timing line 12 corresponding to a scanning line.
0 turns on, and the display data is written to the liquid crystal drive electrode 11 arranged in the pixel via the data line 13. afterwards,
Even if the transistor 10 is turned off, the written display data is held as it is, and the liquid crystal is driven. Since the transistor 10 used here needs to be formed on a transparent substrate, a polycrystalline or amorphous silicon thin film transistor (hereinafter, referred to as TFT) is used. Since this TFT is a thin film and is statically driven, it has the advantages of excellent contrast, gradation, and responsiveness, and has the advantage that the number of pixels can be increased to increase the resolution. Further, this TFT is excellent in that it can be formed on a glass substrate, transparency (transmittance, spectrum), transistor characteristics (mobility, on / off ratio, switching speed, integration degree), cost, safety, and the like. FIG. 2B is a cross-sectional view showing a configuration example of a liquid crystal panel using a TFT, in which a TFT is mounted on a glass substrate 16 and a drive electrode 19 is formed. Further, a drive electrode 20 is formed on the opposite glass substrate 15, and a liquid crystal material 18 is sealed by a sealant 17. The glass substrates 15 and 16 of the liquid crystal panels 33 to 35 are suitable for application to this type of projection display device because of their heat resistance, flatness, chemical resistance, transparency, low cost, and the like. In this embodiment, since the images on the liquid crystal panels 33 to 35 are enlarged and reproduced in principle, the light sources 45 to 47 need high-intensity lamps. As a result, the illuminance on the liquid crystal panels 33 to 35 becomes very high. On the other hand, when light is incident on the TFT because it is a semiconductor, an electromotive force is generated. Even when the transistor 10 is in an off state, the transistor 10 approaches an on state due to a photocurrent, and the contrast of a display screen is significantly reduced. Usually, the illuminance at which the reduction of contrast starts to occur is about 100,000 lx for white light, which is a long wavelength side in terms of light wavelength, that is, a band where red to infrared light is most absorbed. In order to prevent a decrease in contrast due to the light, in this embodiment, the color filters 42 to 4 are used.
4 is arranged on the light source 45-47 side with respect to the liquid crystal panels 33-35 (FIGS. 1 and 2 (b)), and the glass substrate 16 on which the TFT is mounted is arranged on the projection lens 31 side of the liquid crystal material 18. . As a result, the color filter 4
Since light beams 2 through 44 and the glass substrate 15 are incident, blue and green light are equivalently reduced to 1/10 or less, and even red light is reduced to 1/5. Induction of the photocurrent of the TFT due to the light incidence is suppressed, and development in which the contrast of the image is reduced and the image is difficult to see can be prevented. Further, if the panels have the same resolution, the resolution is improved three times as compared with the one-panel system. In addition, since it is not additive juxtaposition using the resolution of the human eye but complete admixture, good color reproduction can be achieved even when the projected image is viewed close up and the magnification is large. Further, since there is very little possibility that three pixel defects occur at the same position, there is an advantage that fixed pixel defects can be erased. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical system as a reference example of the projection display device. This configuration example is an example of a projection display device using semi-transmissive mirrors 52 and 53. For example, light from the light source 62 is incident on the color filter 59 and red light is transmitted therethrough, and red light is transmitted through the liquid crystal panel 56 (a polarizing plate is omitted) and then transmitted through the semi-transmissive mirror 52. I do. The light from the light source 63 is incident on the color filter 60 and green light is transmitted therethrough, and the green light is transmitted through the liquid crystal panel 57.
After passing through a polarizing plate (not shown), the light passes through the semi-transmissive mirror 53, is further reflected by the total reflection mirror 55, and is reflected again by the semi-transmissive mirror 52. Light from the light source 64 is incident on the color filter 61, and blue light is transmitted therethrough, and blue light is transmitted through the liquid crystal panel 58 (a polarizing plate is omitted).
, After being reflected by the total reflection mirror 54, further reflected by the transflective mirror 53, reflected by the total reflection mirror 55, and then reflected by the transflective mirror 52 again. The red light transmitted through the semi-transmissive mirror 52 and the green and blue lights reflected by the semi-transmissive mirror 52 are
0 is synthesized on one axis, enlarged by the lens 50 and projected on the screen 51. At this time, each liquid crystal panel 5 is
The optical path lengths up to 6, 57 and 58 are configured to be the same, so that the projected images of the liquid crystal panels 56, 57 and 58 match on the screen 51, and a high quality image is obtained. Is taken into account. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical system according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the transflective mirror 7 is used.
This is an example of a projection display device using 5, 76, and has a configuration in which a total reflection mirror is omitted. For example, green light 77 is modulated by a liquid crystal panel 73 (a polarizing plate is omitted), and then enters a semi-transmissive mirror 75. The blue light 78 is modulated by a liquid crystal panel 74 (a polarizing plate is omitted), and then enters a semi-transmissive mirror 75. The green light incident on the semi-transmissive mirror 75 is transmitted and the blue light is reflected, and the green light and the blue light are color-combined and incident on the semi-transmissive mirror 76. The red light 79 is modulated by a liquid crystal panel 72 (a polarizing plate is omitted) and then enters a semi-transmissive mirror 76. The green and blue lights incident on the semi-transmissive mirror 76 are transmitted and the red light is reflected, and the green, blue and red lights are color-combined and directed to the lens 70.
1 is projected. In each of the above embodiments, a semi-transmissive film is inserted in the optical path to perform color synthesis (for example, the transmissive film 4 shown in FIG.
7, 48, semi-transmissive mirrors 52 and 53 in FIG. 3, and semi-transmissive mirrors 75 and 76 in FIG. 4). Therefore, there is no problem when the light amount of the light source is sufficient, but when it is small, it is necessary to minimize the light loss in the semi-transmissive film. At this time, each of the three light beams is red,
This can be dealt with by utilizing the fact that the wavelengths are different from those of green and blue, or that the TN liquid crystal is polarized due to its properties. FIG. 5A shows an interference film 81 on the optical glass 80.
FIG. 4 is an explanatory view of a semi-transmissive mirror on which is formed. FIG. 2B is a characteristic diagram thereof. The interference film 81 has a property of transmitting, for example, red light and reflecting other than red light. As a result, for example, it transmits red light and reflects green light, and combines red and green light without light loss. be able to. In this scheme,
By appropriately selecting the wavelength selective reflection characteristics, both the transmittance and the reflectance can be increased, and the three color lights of red, green, and blue can be combined without loss, and the light utilization rate can be increased. FIG. 6 is an explanatory diagram of a semi-transmissive mirror using a polarization plane. The TN liquid crystal is displayed on a screen using a polarizing plate, and light entering the human eye from the liquid crystal panel is polarized light in principle. Therefore, for example, if the polarization planes are shifted by 90 ° between green and blue and between red and green, selective transmission and reflection of the polarization plane become possible. Based on such a principle, a polarization reflection surface 83 having good transmission characteristics is formed on the optical glass 82 so that the polarization plane is horizontal. Red light is transmitted as it is when it is horizontally polarized, while green light is reflected because it is vertically polarized. Also in this method, by appropriately selecting the polarizing reflection surface and the polarization axis of the incident color light, and by using a color combining means utilizing wavelength selectivity, both transmittance and reflectance can be increased, Red, green, and blue color lights can be combined without loss, and the light utilization rate can be increased. FIG. 7 is an external view of the projection type image display device manufactured using the liquid crystal panel as described above.
A light beam 88 emitted from a projection body 86 having the optical system shown in FIG. 3 or 4 is projected on a screen 87. According to each of the embodiments described above, the following effects can be specifically obtained. (A) Since a transmissive liquid crystal panel is used, a polarizing beam splitter is unnecessary as in the case of the reflective type, the polarizing optical system is simplified, and the system is compact. Further, since the unmodulated light does not mix with the projection light as in the case of the reflection type, there is no deterioration in contrast in such a case. (B) Since the substrate on which the TFT is formed is arranged on the side of the projection optical means, the intensity of light irradiated on the TFT is reduced, and as a result, the photocurrent caused by light is suppressed, and the contrast of the display screen is reduced. Can be suppressed. (C) Further, since the three-panel projection system is adopted, the following advantages are provided. The color lights (red, green, and blue) separated by the color light generating means are respectively incident on the light valve means, so that the light intensity applied to the TFT can be reduced.
The above-mentioned effect (b) is obtained. Furthermore, since the white light is incident on the incident side polarizing plate after being separated into three primary colors, the light intensity is reduced to about 1/3, and the temperature rise of the incident side polarizing plate is suppressed. For this reason, a rise in the temperature of the transmissive liquid crystal panel is suppressed, a decrease in contrast due to a temperature change is suppressed, and the life of the polarizing plate is prolonged. Further, if the panels have the same resolution, the resolution is improved three times as compared with the one-panel system. In addition, since it is not additive juxtaposition using the resolution of the human eye but complete admixture, good color reproduction can be achieved even when the projected image is viewed close up and the magnification is large. Since there is very little possibility that three pixel defects will occur at the same position, there is an advantage that fixed pixel defects can be erased. Further, when a color filter is used as the color light generating color means, a solid color filter may be used instead of a finely arranged three colors. Therefore, when a color filter (one color filter) in which three colors are finely arranged is used, only the specific color light is transmitted and the other color light is not transmitted, so that the light amount is reduced to about 1/3. Such a case does not occur when a solid filter is used. Therefore, if the light amount to the color filter is the same, the light amount of the light source in the present invention is reduced to about 1/3 as compared with the case of one color filter. Can be lowered. (D) Since the generated images generated by the respective transmissive liquid crystal panels are synthesized by the synthesizing means and projected, the distance from the projection optical means to the screen and the change in the projection size can be simply changed. Focusing can be achieved only by operating the projection optical means, and the operation is simplified. As described above, according to the present invention, 3
It has three modulating means for modulating one color light, each modulating means has a matrix type liquid crystal panel and a polarizing means for transmitting each color light emitted therefrom, and an image is formed for each color light transmitted through the polarizing means. It is formed. The image for each color light formed here is synthesized by the synthesizing means. If each color light is transmitted through the polarizing means after being combined, the distance from the liquid crystal panel to the polarizing means will be large and the color light will be diffused and a clear image cannot be formed, but in the present invention, the image is formed for each color light and then combined. Thus, clear display image quality can be obtained. Further, the matrix type liquid crystal panel and the polarization means of the red light and blue light modulation means are disposed on both sides on the optical axis of the green light transmitted through the polarization means of the green light modulation means, sandwiching the optical axis,
Since the blue light and the red light transmitted through the polarizing means are reflected by the combining means and combined on the optical axis of the green light, a matrix type liquid crystal panel of blue light and red light and polarizing means are provided on both sides of the optical axis of the green light. Be placed. Further, a projection optical unit is arranged on the extension of the optical axis of the green light. This makes it possible to configure a projection display device in which the components are arranged in a well-balanced manner and has a sense of stability.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施形態に係る投写式液晶表示装置
の光学系の光製図である。 【図2】(イ)(ロ)は本発明におけるTFTを用いた
液晶パネルの構成図である。 【図3】参考例に係る投写式液晶表示装置の光学系の構
成図である。 【図4】本発明の他の実施形態に係る投写式液晶表示装
置の光学系の構成図である。 【図5】(イ)(ロ)は上記実施形態において用いられ
る干渉膜を用いた半透過ミラーの説明図である。 【図6】偏光面の違いを利用した半透過ミラーの説明図
である。 【図7】上記実施形態の投写式液晶表示装置の斜視図で
ある。 【符号の説明】 30 半透過プリズム 33〜35,56〜58,72〜74 液晶パネル 52,53,75,76 半透過ミラー
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an optical drawing of an optical system of a projection type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2A and 2B are configuration diagrams of a liquid crystal panel using a TFT according to the present invention. FIG. 3 is a configuration diagram of an optical system of a projection type liquid crystal display device according to a reference example. FIG. 4 is a configuration diagram of an optical system of a projection type liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention. FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of a semi-transmissive mirror using an interference film used in the embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram of a semi-transmissive mirror utilizing a difference in polarization plane. FIG. 7 is a perspective view of the projection type liquid crystal display device of the embodiment. [Description of Signs] 30 semi-transmissive prisms 33 to 35, 56 to 58, 72 to 74 liquid crystal panels 52, 53, 75, 76 semi-transmissive mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/13 G02F 1/1335 G02F 1/1347 G09F 9/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/13 G02F 1/1335 G02F 1/1347 G09F 9/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.赤色光を変調する第1の変調手段と、緑色光を変調
する第2の変調手段と、青色光を変調する第3の変調手
段と、前記第1、第2及び第3の変調手段によりそれぞ
れ変調された色光を合成する合成手段と、前記合成手段
により合成された光を投写する投写光学手段とを備え、 前記第1、第2及び第3の変調手段のそれぞれは、マト
リクス型液晶パネルと、該マトリクス型液晶パネルから
出射した色光を透過させる偏光手段とを有し、前記各マ
トリクス型液晶パネルから出射された各色光は、それぞ
れの前記偏光手段を透過してから前記合成手段に入射さ
れてなり、 前記第2の変調手段の偏光手段を透過した緑色光の光軸
の延長上に前記投写光学手段が配置され、 前記緑色光の光軸を挟んだ両側に、前記第1の変調手段
のマトリクス型液晶パネル及び偏光手段と、前記第3の
変調手段のマトリクス型液晶パネル及び偏光手段とが配
置され、 前記第1の変調手段の偏光手段及び前記第3の変調手段
の偏光手段をそれぞれ透過した赤色光及び青色光は、前
記合成手段により反射されて前記緑色光の光軸と同一光
軸上に合成されてなることを特徴とする投写式表示装
置。
(57) [Claims] First modulation means for modulating red light, second modulation means for modulating green light, third modulation means for modulating blue light, and the first, second and third modulation means, respectively. A synthesizing unit for synthesizing the modulated color light; and a projection optical unit for projecting the light synthesized by the synthesizing unit. Each of the first, second, and third modulating units includes a matrix-type liquid crystal panel, Polarizing means for transmitting the color light emitted from the matrix type liquid crystal panel, and each color light emitted from each of the matrix type liquid crystal panels is incident on the synthesizing means after passing through the respective polarizing means. The projection optical unit is disposed on an extension of the optical axis of the green light transmitted through the polarization unit of the second modulation unit, and the first modulation unit is disposed on both sides of the optical axis of the green light. Matrix liquid crystal panel And a polarization unit, a matrix type liquid crystal panel and a polarization unit of the third modulation unit, and red light transmitted through the polarization unit of the first modulation unit and the polarization unit of the third modulation unit, respectively. And the blue light is reflected by the combining means and combined on the same optical axis as the optical axis of the green light.
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