JP2842419B2 - Projection display device - Google Patents
Projection display deviceInfo
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- JP2842419B2 JP2842419B2 JP8343578A JP34357896A JP2842419B2 JP 2842419 B2 JP2842419 B2 JP 2842419B2 JP 8343578 A JP8343578 A JP 8343578A JP 34357896 A JP34357896 A JP 34357896A JP 2842419 B2 JP2842419 B2 JP 2842419B2
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- Japan
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- light
- color
- liquid crystal
- projection
- light valve
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- Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複数枚の像形成用ラ
イトバルブを用いた投射型カラー表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のライトバルブ方式の投射型カラー
表示装置は、特開昭58−150937号(US特許3
34680号、334682号)に開示されているよう
に、反射型ライトバルブとダイクロイックミラーによっ
て単色の画像を合成投射するもの、SID‘75ダイジ
ェスト,P.24、SID’72ダイジェスト,P.6
2,オプトロニクス(1985)No.4,P.73に
記載の油膜ライトバルブ方式などがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前者の反射型ライトバ
ルブ方式は、第1に反射型のライトバルブであるために
表面での反射光によるコントラストの低下を招く。第2
にライトバルブが陰極線管(CRT)の光によってアド
レスされるため、大がかりな装置となる。第3にダイク
ロイックミラーは色分離特性の他に入射光と出射光を分
離するための優れた偏光分離特性を要求されていた。
【0004】後者の油膜ライトバルブ方式は、装置が大
がかりで、高価であり、寿命や光の利用効率の点で充分
とはいえなかつた。
【0005】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、コントラストに優
れ、光源光の利用効率の高いコンパクトな投射型力ラー
表示装置を提供することにある。また、別の目的は、ス
クリーン上での色再現性が高く、製品間での色再現性の
機差の少ない投射型表示装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源と、該光
源からの光を複数の色光に分離する分離手段と、該分離
手段により分離された複数の色光のうちの対応する色光
を各々変調する複数の透過型ライトバルブと、該複数の
透過型ライトバルブにより各々変調された色光を合成す
る合成手段と、該合成手段により合成された光を投射す
る投射光学手段とを備える投射型表示装置であって、前
記複数の透過型ライトバルブは、入射光角度依存性を有
する消光比を大きくするように、各ライトバルブの光入
射面の法線を、該ライトバルブを透過する各々の色光の
光線透過方向に対して0〜45°傾斜するように設定
し、前記合成手段により合成された光の出射方向に沿っ
て、前記投射光学手段の光軸が設定されてなることを特
徴とする。
【0007】また、光源と、該光源からの光を複数の色
光に分離する分離手段と、該分離手段により分離された
複数の色光のうちの対応する色光を各々変調する複数の
透過型液晶ライトバルブと、該複数の透過型液晶ライト
バルブにより各々変調された色光を合成する合成手段
と、該合成手段により合成された光を投射する投射光学
手段とを備える投射型表示装置であって、前記複数の透
過型液晶ライトバルブは、ツイステッドネマチック型液
晶モードの液晶パネルを有し、入射光角度依存性を有す
る消光比を大きくするように、各ライトバルブの光入射
面の法線を、該ライトバルブを透過する各々の色光の光
線透過方向に対して0〜30°傾斜するように設定し、
前記合成手段により合成された光の出射方向に沿って、
前記投射光学手段の光軸が設定されてなることを特徴と
する。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は本発明によるフルカラー投
射型表示装置の照明構造を示すものである。青光を反射
するダイクロイックミラー(Bミラー)1と赤光を反射
するダイクロイックミラ−(Rミラー)2をクロス状に
組み合わせ、入射光束の分離と合成を行なっている。3
は光束の方向を曲げるためのミラーである。4は赤、
緑、青に対応した画像を形成する透過型ライトバルブで
ある。ここではアクティブマトリクス(薄膜トランジス
タマトリクス等)駆動による液晶パネルを用いた。
【0009】図2は投射光学系を含む全体の構成図であ
る。簡単のため緑色だけを描いてある。照明系として
は、ケーラー照明、クリティ力ル照明、テレセントリツ
ク照明などを採用することができる。5はコンデンサー
レンズ、6は投射レンズ、7は光源、9はスクリーンで
ある。
【0010】次に作用を説明する。図2に示すように光
源7は白色光(例えばハロゲンランプ)を発し、コンデ
ンサーレンズ5により集光される。ダイクロイックミラ
−1,2に入射した白色光8は、赤(R)、緑(G)、
青(B)光に分解される。分離された色光は、ミラー3
によって方向を曲げられ、透過型ライトバルブ4に入射
する。ライトバルブ面は入射光を有効に透過させるため
に、減反射コーティングを施されている。ライトバルブ
はスクリーン9に投射レンズ6によって結像する位置に
置かれている。ライトバルブは各色光に対応した画像を
形成する。この場合は赤、緑、青のビデオ信号18を各
液晶パネルに供給し、単色の図画像を形成した。
【0011】
【表1】【0012】液晶パネルはツイステッドネマチック(以
下TNと称する)液晶モードを用いている。表1に示す
波長依存性から、△n=1.5のネマテック液晶を用い
て、2番目のピークに合わせると、赤ライトバルブの液
晶層厚は8.4μmの、緑ライトバルブの液晶層厚は
7.1μm、青ライトバルブの液晶層厚は5.8μmの
に設定した。なお投射光が照射された後の定常温度を考
慮して各液晶層厚は決められている。
【0013】またTN液晶モードは消光比、の入射光角
度依存性があるために、図3に示すように入射光をライ
トバルブ面に対し法線より傾けて配置するとさらに有効
である。しかしこの場合、投射レンズの光軸から外れる
ために、結像位置が光軸から外れたり、台形に結像す
る。投射レンズの特性、結像範囲を考慮してライトバル
ブの傾き角は決められるが、我々がここで用いたTN液
晶モードの場合、0〜30゜の範囲が実用的であった。
【0014】ここで図6を参照しながらTFT液晶パネ
ルの駆動を簡単に説明する。液晶パネルは交流駆動が必
要なため、ビデオ信号(18)は1フィールド(1F)
ごとに極性反転回路(10)により反転を行なってい
る。同期制御回路はVCO(11)、ループフィルタ−
(12)、位相比較器(13)、分周器(14)から成
り、X.Yのクロック.データ、及び、1F信号を発生
する。液晶パネル(4)にはX側シフトレジスター(1
5)それによってビデオ信号を各画素に分配するトラン
スミッションゲート(17)、Y側シフトレジスター
(16)が結線されている。
【0015】X側シフトレジスターはTFTの列方向、
Y側シフトレジスターは行方向のアドレスを行なう。
【0016】これによりビデオ信号に対応した画素電圧
が、TFT液晶画素に与えられ、画素表示を行なうこと
ができる。駆動及び液晶パネルの詳細は日経エレクトロ
ニクス,No.351(1984)P.211やSI
D’83 DIGEST,P.156に記載したものに
準じている。
【0017】また各色の液晶パネルは表示画像がスクリ
ーン上で合致するように、位置合せがされている。
【0018】R、G、Bの3原色を合成し、フルカラー
表示を行なう場合等は、ミスコンバーゼンスが生じると
色ずれや、カラーゴーストとして表示されてしまう。特
にマトリクスパネルを用いる場合は、画素ピッチ以下で
の位置合せが望まれる。また、各色の面素ピッチが等し
い場合には、半画素程度を規則正しく変位させることに
よって、単色パネル以上に高解像変化をすることができ
る。
【0019】図1からも明らかなように、Gパネル像に
対し、Rパネル像、Bパネル像は左右鏡像関係にある。
【0020】本発明のダイクロイックミラーは色光の分
離合成機能があればよいが、誘電体薄膜の反射には必ず
偏光作用が生じる。つまり図1では赤光、青光は垂直方
向の偏光成分が多く、緑光は水平方向の偏光成分が多
い。このため偏光板を使用する電気光学効果モードでは
偏光板の方向を適宜調整する必要がある場合がある。例
えばTN(90゜ツイストしたネマチック液晶)液晶表
示モードを使用した場合、最も有効に光束を利用するた
めには、図1でRパネルとBパネルの入射側偏光板の透
過軸を垂直に、Gパネルの透過軸は水平にするとよい。
【0021】また、本発明では、ホワイトバランス調
整、つまり各色の強度調整を偏光板の方位設定で行なっ
ている。
【0022】こうして透過型ライトバルブによって画像
変調された色光は、再びダイクロイックミラ−群に入射
する。図1に示すように可逆的に赤、緑、青光は合成さ
れ、投射レンズ6によってスクリーン9上に投射、結像
する。
【0023】ダイクロイックミラーは図1以外の配置も
用いることができる。図4、図5はその構成例である。
図4、図5の場合は同一平面上にダイクロイックミラ
−、ライトバルブ、投射光学系を配置している。このた
め図1の例に比べ薄型のシステムを構成できる。
【0024】図4のダイクロイックミラー(1)、
(2)は十字状に構成する必要がない簡便なシステムと
なっている。また色光を折り曲げるためのミラー(3)
も、ダイクロイックミラーと同一の平面上に配置されて
いる。図1の場合と同様(5)はコンデンサーレンズ、
(4)はライトバルブ(6)は投射レンズである。
【0025】図5は図1の場合に用いた十字状のダイク
ロイックミラーを平面的に配置したものである。図5の
システムの特徴はライトバルブ(4)と光源(7)、コ
ンデンサーレンズ(5)との間の光路長が、赤光と緑
光.青光と緑光で異なっていることである。また、ダイ
クロイックミラ−(1)、(2)で反射される赤光、青
光は、紙面に対し垂直な偏光成分が多いため、光線方向
変更のためのミラー(3)での反射効率を高めることが
できる。
【0026】また各色光に対するラィトバルブ(4)の
位置は、図4、図5の場合も図1と同様、各色共、投射
レンズ6に対し光学的に等距離な結像位置になければな
らない。
【0027】また図2,図3,図4,図5に示すように
本システムは投射レンズが1つで済み、投射倍率や投射
距離を変える場合に、各色画像間のコンバーゼンス調整
が不要である利点もある。
【0028】次に、本実施例に於ける効果を述べる。光
源光は第1のダイクロイックミラー群で複数の色光に分
離される。次に、色光に対応した透過型ライトバルブに
よって画像形成が行なわれ、色光は画像変調を受ける。
透過型ライトバルブを用いた結果、反射型ライトバルブ
では避けられないライトバルブ表面の反射光の影響を投
射光から除くことができ、投射画像のコントラストが向
上する。また、電気光学効果を用いた画像表示パネルを
採用することによって動画表示が可能となる。ライトバ
ルブとして、液晶やPLZTのような電気光学材料を用
いることができる。いずれにしろCRT光書き込み型の
反射型ライトバルブや油膜型ライトバルブに比べ、薄板
状のコンパクトな形状であり、装置全体の構成自由度が
増し、コンパクトにシステムを構成できる。
【0029】次に画像変調された色光は第2のダイクロ
イックミラー群によって合成される。 このとき第2の
ダイクロイックミラー群は、第1のダイクロイックミラ
ー群の波長分離性能とほぼ等しい性能を有し、分離され
た色光を可逆的に合成する。例えば、赤、緑、青に白色
光を分離する第1のダイクロイックミラー群に対し、第
2のダイクロイックミラー群は、第1のダイクロイック
ミラー群とほぼ同等の赤、緑、青の色光分離特性を有
し、可逆的に赤、緑、青の画像色光を合成する。すべて
のライトバルブが透過であれば合成光は光線色となる。
本発明のダイクロイックミラーの機能としては、色光の
分離だけで十分であり、前記従来技術で必要であった偏
光成分を分離する性能は不要である。
【0030】このように光源光を色光に分離し、変調、
合成することから、各色光に対応した複数の光源は不要
であり、単一光源で済む。
【0031】このようにして合成されたカラー画像光
は、投射レンズによりスクリーンに結像する。
【0032】複数の色光が合成されるため、各色に対応
した画像は正確に配置されている。例えば、赤、緑、青
の3原色光を用いてフルカラー表示を行なう場合、各原
色画像は互いにコンバーゼンスがとられて合成される。
【0033】また、第1のダイクロイックミラー、第2
のダイクロイックミラーは、異なる色光分離特性を有す
る2枚を十字状に組み合わせることによって、光線から
ライトバルブ、ライトバルブから投射光学系との間の光
路長を短くとることが可能となった。さらにこれらのダ
イクロイックミラ−を平面上に配置することによって、
薄型でコンパクトなシステムを構成できる。
【0034】透過型ライトバルブは、透過する色光に対
し、消光比の波長依存性を色光の主波長に一致させ、こ
れらを合成投射した画像のコントラストを向上させてい
る。例えば、ツイステッドネマチック液晶モードのリタ
ーダンスによる波長−透過率曲線のピークを各色光の主
波長に一致させる。ゲスト−ホスト液晶モードの二色性
色素の二色性比ピークは各色光の主波長に一致させる。
等がある。表1は主要モードと波長依存性についてまと
めたものである。つまり本発明のライトバルブは各色光
の主波長が表1の波長依存特性に合うように、厚さ、使
用色素というライトバルブ構成上のパラメータを変化さ
せている。
【0035】また透過型ライトバルブは、透過する色光
の光線透過方向が、ライトバルブ面の法線に対し0〜4
5゜傾いている。つまり、透過型ライトバルブの消光比
の入射光角度依存性に対し、より大きな消光比を得るた
めにライトバルブ面を傾けることを意味している。入射
光角依存性のあるライトバルブモードとしては、例えば
表1のTN液晶モードやゲストーホストモード、複屈折
モード等がある。
【0036】以上は透過型ライトバルブとしてTN液晶
パネルを用いたが、表1に示したライトバルブのモード
はもちろん用いることが可能である。また表1以外のラ
イトバルブモード、例えば散乱状態−透明状態のスイッ
チング現象、(液晶の動的散乱モード等)や、液晶の記
憶型表示モードも用いることができる。さらに液晶に限
定されることなく、透過型ラィトバルブであれば問題な
く応用することができる。例えばPLZT等の透光性セ
ラミックの電気光学効果やエレクトロクロミック、エレ
クトロフオレテイックなども用いることができる。さら
にここでは、赤、緑、青の3色分離合成の実施例を挙げ
たが、2色もしくはさらに多色であっても有効である。
【0037】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、光源
光から分離された複数の色光のうちの対応する色光を各
々変調する複数の透過型ライトバルブと、複数の透過型
ライトバルブにより各々変調された色光を合成する合成
手段と、合成手段により合成された光を投射する投射光
学手段とを備える投射型表示装置であって、複数の透過
型ライトバルブは、入射光角度依存性を有する消光比を
大きくするように、各ライトバルブの光入射面の法線
を、該ライトバルブを透過する各々の色光の光線透過方
向に対して0〜45°傾斜するように設定し、あるいは
透過型ライトバルブをツイステッドネマチック型液晶モ
ードの液晶パネルを有する透過型液晶ライトバルブとす
る場合は、各ライトバルブの光入射面の法線を、該ライ
トバルブを透過する各々の色光の光線透過方向に対して
0〜30°傾斜するように設定し、さらに、合成手段に
より合成された光の出射方向に沿って、投射光学手段の
光軸が設定されてなるので、以下の如き顕著な効果を奏
することができる。
【0038】(a)透過型液晶ライトバルブの採用によ
り、反射型ライトバルブで問題となっていたライトバル
ブ表面の反射光の影響を低減し、投射画像のコントラス
トを向上することができる。
【0039】(b)ライトバルブの消光比が入射光角度
依存性を有すると、入射面に対して垂直に色光を入射さ
せても透過光の消光比(コントラスト)を十分に得られ
ないが、各ライトバルブの光入射面の法線を、ライトバ
ルブを透過する各々の色光の光線透過方向に対して0〜
45°傾斜するように設定する、あるいはツイステッド
ネマチック型液晶モードの液晶パネルを有する透過型液
晶ライトバルブとする場合には0〜30°傾斜するよう
に設定することにより、消光比を大きくすることがで
き、投写画像のコントラストを十分に得ることができ
る。また、特定のライトバルブではなく各ライトバルブ
での消光比を大きくしているので、投射画像での色むら
を低減することができる。
【0040】(c)透過型ライトバルブを透過する色光
に対して傾斜配置させるにも係わらず、その色光を合成
した光の出射方向に沿って、投射光学手段の光軸が設定
されてなるので、投射光学手段の光軸に対して斜めの角
度をもって配置されたスクリーンに投射画像を結像でき
る、従来にはない新規の投射型表示装置を提供できる。
(d)また、透過型ライトバルブを透過する色光に対し
て傾斜配置させるにも係わらず、その色光を合成した光
の出射方向に沿って、投射光学手段の光軸が設定されて
なるので、投射画像が台形になって画像が歪んでしまう
が、ライトバルブの傾斜角を0〜45°あるいは0〜3
0°の範囲にとどめたので、結像ずれを少なくして投射
画像のぼけも少なくし台形化も抑えることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type color display device using a plurality of image forming light valves. 2. Description of the Related Art A conventional light valve type projection type color display device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-150937 (US Pat.
No. 34680, 334682), a monochromatic image is synthesized and projected by a reflection type light valve and a dichroic mirror, SID '75 Digest, p. 24, SID '72 digest, P.E. 6
2, Optronics (1985) No. 4, p. 73, an oil film light valve system, and the like. [0003] The reflection type light valve system of the former type is firstly a reflection type light valve, which causes a decrease in contrast due to light reflected on the surface. Second
Since the light valve is addressed by light from a cathode ray tube (CRT), the device becomes a large-scale device. Third, the dichroic mirror has been required to have excellent polarization separation characteristics for separating incident light and output light in addition to color separation characteristics. The latter oil film light valve system requires a large-scale apparatus and is expensive, and is not sufficient in terms of life and light use efficiency. Accordingly, the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a compact projection type color display device which is excellent in contrast and has a high light source light use efficiency. . Another object of the present invention is to provide a projection type display device having high color reproducibility on a screen and having little difference in color reproducibility between products. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a light source, a separating means for separating light from the light source into a plurality of color lights, and a corresponding one of the plurality of color lights separated by the separating means. A plurality of transmissive light valves that respectively modulate the color light; a combining unit that combines the color lights modulated by the plurality of transmissive light valves; and a projection optical unit that projects the light combined by the combining unit. In the projection display device, the plurality of transmission light valves transmit a normal line of a light incident surface of each light valve through the light valves so as to increase an extinction ratio having an incident light angle dependency. The optical axis of the projection optical unit is set so as to be inclined by 0 to 45 ° with respect to the light transmission direction of each color light, and along the emission direction of the light combined by the combining unit. Features . A light source; separating means for separating the light from the light source into a plurality of color lights; and a plurality of transmissive liquid crystal lights for respectively modulating the corresponding one of the plurality of color lights separated by the separating means. A projection type display device comprising: a valve; a combining unit configured to combine the color lights modulated by the plurality of transmission-type liquid crystal light valves; and a projection optical unit configured to project the light combined by the combining unit. The plurality of transmissive liquid crystal light valves have a liquid crystal panel of a twisted nematic liquid crystal mode, and normalize the light incident surface of each light valve so as to increase the extinction ratio having incident light angle dependence. It is set to be inclined by 0 to 30 ° with respect to the light transmission direction of each color light passing through the bulb,
Along the emission direction of the light combined by the combining means,
The optical axis of the projection optical means is set. FIG. 1 shows an illumination structure of a full-color projection display device according to the present invention. A dichroic mirror (B mirror) 1 that reflects blue light and a dichroic mirror (R mirror) 2 that reflects red light are combined in a cross shape to separate and combine incident light beams. 3
Is a mirror for bending the direction of the light beam. 4 is red,
This is a transmission type light valve that forms an image corresponding to green and blue. Here, a liquid crystal panel driven by an active matrix (such as a thin film transistor matrix) is used. FIG. 2 is an overall configuration diagram including a projection optical system. Only green is drawn for simplicity. As the illumination system, Koehler illumination, critical illumination, telecentric illumination, and the like can be employed. 5 is a condenser lens, 6 is a projection lens, 7 is a light source, and 9 is a screen. Next, the operation will be described. As shown in FIG. 2, the light source 7 emits white light (for example, a halogen lamp) and is collected by the condenser lens 5. The white light 8 incident on the dichroic mirrors 1 and 2 is red (R), green (G),
Decomposed into blue (B) light. The separated color light is reflected by the mirror 3
And the light enters the transmission type light valve 4. The light valve surface is provided with an anti-reflection coating to effectively transmit the incident light. The light valve is placed at a position where an image is formed on the screen 9 by the projection lens 6. The light valve forms an image corresponding to each color light. In this case, red, green and blue video signals 18 were supplied to each liquid crystal panel to form a monochromatic figure image. [Table 1] The liquid crystal panel uses a twisted nematic (TN) liquid crystal mode. From the wavelength dependence shown in Table 1, using a nematic liquid crystal with Δn = 1.5 and adjusting to the second peak, the liquid crystal layer thickness of the red light valve is 8.4 μm, and the liquid crystal layer thickness of the green light valve is Was set to 7.1 μm, and the liquid crystal layer thickness of the blue light valve was set to 5.8 μm. The thickness of each liquid crystal layer is determined in consideration of the steady temperature after irradiation with the projection light. Since the TN liquid crystal mode has an incident light angle dependency of the extinction ratio, it is more effective to arrange the incident light at an angle to the normal to the light valve surface as shown in FIG. However, in this case, since the projection lens deviates from the optical axis, the image forming position deviates from the optical axis, or a trapezoidal image is formed. The tilt angle of the light valve is determined in consideration of the characteristics of the projection lens and the image forming range, but in the case of the TN liquid crystal mode used here, the range of 0 to 30 ° was practical. Here, the driving of the TFT liquid crystal panel will be briefly described with reference to FIG. Since the liquid crystal panel requires AC driving, the video signal (18) is one field (1F)
Each time the polarity is inverted by the polarity inversion circuit (10). Synchronous control circuit is VCO (11), loop filter
(12), a phase comparator (13), and a frequency divider (14). Y clock. Generate data and 1F signals. The liquid crystal panel (4) has an X-side shift register (1
5) The transmission gate (17) and the Y-side shift register (16) for distributing the video signal to each pixel are connected. The X-side shift register has a TFT column direction,
The Y-side shift register performs an address in the row direction. As a result, a pixel voltage corresponding to the video signal is applied to the TFT liquid crystal pixels, and pixel display can be performed. Details of the driving and the liquid crystal panel are described in Nikkei Electronics, No. 351 (1984) p. 211 or SI
D'83 DIgest, P.E. 156. The liquid crystal panels of each color are aligned so that the displayed image matches on the screen. When full-color display is performed by combining the three primary colors of R, G, and B, if misconvergence occurs, a color shift or color ghost is displayed. In particular, when a matrix panel is used, alignment at a pixel pitch or less is desired. Further, when the surface element pitches of the respective colors are equal to each other, a high resolution change can be made higher than that of a monochromatic panel by regularly displacing about half a pixel. As is apparent from FIG. 1, the R panel image and the B panel image are in a left-right mirror image relationship with the G panel image. The dichroic mirror of the present invention only needs to have a function of separating and synthesizing color light, but the reflection of the dielectric thin film necessarily produces a polarizing action. That is, in FIG. 1, red light and blue light have many polarization components in the vertical direction, and green light has many polarization components in the horizontal direction. For this reason, in the electro-optical effect mode using a polarizing plate, the direction of the polarizing plate may need to be appropriately adjusted in some cases. For example, when the TN (90 ° twisted nematic liquid crystal) liquid crystal display mode is used, in order to use the light flux most effectively, in FIG. The transmission axis of the panel should be horizontal. In the present invention, white balance adjustment, that is, intensity adjustment of each color is performed by setting the azimuth of the polarizing plate. The color light image-modulated by the transmission type light valve in this way enters the dichroic mirror group again. As shown in FIG. 1, red, green, and blue lights are reversibly combined and projected on a screen 9 by a projection lens 6 to form an image. The arrangement of the dichroic mirror other than that shown in FIG. 1 can be used. 4 and 5 show examples of the configuration.
4 and 5, a dichroic mirror, a light valve, and a projection optical system are arranged on the same plane. Therefore, a thinner system can be configured as compared with the example of FIG. The dichroic mirror (1) shown in FIG.
(2) is a simple system that does not need to be configured in a cross shape. Mirror for bending color light (3)
Are also arranged on the same plane as the dichroic mirror. As in the case of FIG. 1, (5) is a condenser lens,
(4) is a light valve and (6) is a projection lens. FIG. 5 shows a cross-shaped dichroic mirror used in the case of FIG. 1 arranged in a plane. The feature of the system of FIG. 5 is that the light path length between the light valve (4), the light source (7) and the condenser lens (5) is red light and green light. It is different for blue light and green light. Further, since red light and blue light reflected by the dichroic mirrors (1) and (2) have many polarization components perpendicular to the paper surface, the reflection efficiency at the mirror (3) for changing the light beam direction is increased. be able to. The position of the light valve (4) for each color light must be at an imaging position optically equidistant with respect to the projection lens 6 for each color in the case of FIGS. As shown in FIGS. 2, 3, 4, and 5, the present system requires only one projection lens, and does not require convergence adjustment between the color images when changing the projection magnification or the projection distance. There are advantages too. Next, the effect of this embodiment will be described. The light source light is split into a plurality of color lights by a first dichroic mirror group. Next, an image is formed by a transmission type light valve corresponding to the color light, and the color light undergoes image modulation.
As a result of using the transmissive light valve, the influence of the reflected light on the light valve surface which cannot be avoided in the reflective light valve can be eliminated from the projected light, and the contrast of the projected image is improved. In addition, moving images can be displayed by employing an image display panel using an electro-optic effect. An electro-optic material such as liquid crystal or PLZT can be used for the light valve. In any case, as compared with a CRT light writing type reflective light valve or an oil film type light valve, it is a thin and compact shape, the degree of freedom in the configuration of the entire apparatus is increased, and a compact system can be configured. Next, the image-modulated color light is synthesized by the second dichroic mirror group. At this time, the second dichroic mirror group has performance substantially equal to the wavelength separation performance of the first dichroic mirror group, and reversibly combines the separated color lights. For example, while the first dichroic mirror group separates white light into red, green, and blue light, the second dichroic mirror group has substantially the same red, green, and blue color light separation characteristics as the first dichroic mirror group. And reversibly synthesizes red, green, and blue image color lights. If all the light valves are transmitted, the combined light will have a light color.
As the function of the dichroic mirror of the present invention, only the separation of the color light is sufficient, and the performance of separating the polarized light component required in the above-described prior art is unnecessary. In this way, the light source light is separated into color lights, modulated,
Since the light sources are combined, a plurality of light sources corresponding to the respective color lights are not required, and a single light source is sufficient. The color image light synthesized in this way forms an image on a screen by the projection lens. Since a plurality of color lights are combined, the images corresponding to each color are accurately arranged. For example, when performing full-color display using three primary colors of red, green, and blue, the respective primary color images are converged and combined. The first dichroic mirror, the second
By combining two dichroic mirrors having different color light separation characteristics in a cross shape, it has become possible to shorten the optical path length from the light valve to the light valve and from the light valve to the projection optical system. Furthermore, by arranging these dichroic mirrors on a plane,
A thin and compact system can be configured. In the transmission type light valve, the wavelength dependence of the extinction ratio is made to match the main wavelength of the color light with respect to the transmitted color light, and the contrast of an image projected by combining them is improved. For example, the peak of the wavelength-transmittance curve due to the retardance of the twisted nematic liquid crystal mode is matched with the main wavelength of each color light. The peak of the dichroic ratio of the dichroic dye in the guest-host liquid crystal mode coincides with the main wavelength of each color light.
Etc. Table 1 summarizes the main modes and the wavelength dependence. That is, in the light valve of the present invention, the parameters of the light valve configuration such as the thickness and the pigment used are changed so that the main wavelength of each color light matches the wavelength-dependent characteristics shown in Table 1. In the transmission type light valve, the light transmission direction of the transmitted color light is 0 to 4 with respect to the normal to the light valve surface.
It is leaning 5 ゜. In other words, it means that the light valve surface is inclined to obtain a larger extinction ratio with respect to the incident light angle dependence of the extinction ratio of the transmission type light valve. Examples of the light valve mode having the incident light angle dependence include a TN liquid crystal mode, a guest-host mode, and a birefringence mode shown in Table 1. In the above, the TN liquid crystal panel is used as the transmission type light valve. However, the light valve modes shown in Table 1 can of course be used. Further, light valve modes other than those in Table 1, such as a switching phenomenon of a scattering state and a transparent state (dynamic scattering mode of a liquid crystal, etc.), and a storage type display mode of a liquid crystal can be used. Further, the present invention is not limited to the liquid crystal and can be applied without any problem as long as it is a transmission type light valve. For example, an electro-optic effect of a translucent ceramic such as PLZT, electrochromic, electrophoretic, or the like can be used. Further, here, the embodiment of the three-color separation / combination of red, green and blue is described, but it is also effective to use two or more colors. As described above, according to the present invention, a plurality of transmissive light valves each modulating a corresponding one of a plurality of color lights separated from a light source light, and a plurality of transmissive light valves are provided. A projection display apparatus comprising: a combining unit configured to combine the color lights modulated by the light valves, and a projection optical unit configured to project the light combined by the combining unit. In order to increase the dependent extinction ratio, the normal to the light incident surface of each light valve is set so as to be inclined by 0 to 45 ° with respect to the light transmission direction of each color light passing through the light valve. Alternatively, when the transmissive light valve is a transmissive liquid crystal light valve having a liquid crystal panel of a twisted nematic liquid crystal mode, the normal of the light incident surface of each light valve is set to the light valve. Is set at an angle of 0 to 30 ° with respect to the light transmission direction of each color light passing through, and the optical axis of the projection optical unit is set along the emission direction of the light combined by the combining unit. Therefore, the following remarkable effects can be obtained. (A) By employing a transmissive liquid crystal light valve, the influence of reflected light on the light valve surface, which has been a problem with a reflective light valve, can be reduced, and the contrast of a projected image can be improved. (B) If the extinction ratio of the light valve has an incident light angle dependence, a sufficient extinction ratio (contrast) of transmitted light cannot be obtained even when color light is incident perpendicularly to the incident surface. The normal of the light incident surface of each light valve is set to 0 to the light transmission direction of each color light passing through the light valve.
The extinction ratio can be increased by setting the angle to 45 ° or setting the angle to 0 ° to 30 ° in the case of a transmission type liquid crystal light valve having a liquid crystal panel of a twisted nematic type liquid crystal mode. As a result, a sufficient contrast of the projected image can be obtained. Further, since the extinction ratio of each light valve is increased instead of a specific light valve, it is possible to reduce color unevenness in a projected image. (C) The optical axis of the projection optical means is set along the emission direction of the light obtained by combining the color light, despite being arranged obliquely with respect to the color light passing through the transmission type light valve. Further, it is possible to provide a novel projection type display device which can form a projection image on a screen which is arranged at an oblique angle with respect to the optical axis of the projection optical means, which has not existed conventionally. (D) Further, although the transmission type light valve is arranged obliquely with respect to the transmitted color light, the optical axis of the projection optical means is set along the emission direction of the light obtained by combining the color lights. Although the projected image becomes trapezoidal and the image is distorted, the inclination angle of the light valve is 0 to 45 ° or 0 to 3 °.
Since the angle is kept within the range of 0 °, it is possible to reduce the image shift, reduce the blur of the projected image, and suppress the trapezoid.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるフルカラー投射型表示装置の1例
を示す照明構造図。
【図2】図1の照明構造を用いた投射型表示装置の構成
図である。
【図3】傾斜型ライトバルブを用いた投射型表示装置の
構成図である。
【図4】本発明による平面配置型構成図である。
【図5】本発明による十字型ダイクロイックミラー、平
面配置型構成図である。
【図6】実施例で用いたライトバルブの駆動を説明する
回路図。
【符号の説明】
1・・・赤反射タイクロイックミラー
2・・・青反射タイクロイツクミラー
3・・・ミラ一
4・・・透過型ライトバルブ
5・・・コンデンサーレンズ
6・・・投射レンズ
7・・・光源
9・・・スクリーンBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an illumination structure diagram showing an example of a full-color projection display device according to the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a projection display device using the illumination structure of FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of a projection display device using an inclined light valve. FIG. 4 is a plan view showing a configuration according to the present invention. FIG. 5 is a configuration diagram of a cross-shaped dichroic mirror according to the present invention, which is arranged in a plane. FIG. 6 is a circuit diagram illustrating driving of a light valve used in the embodiment. [Description of Signs] 1 ... Red-reflective tychroic mirror 2 ... Blue-reflective tychroic mirror 3 ... Mirror 1-4 ... Transmissive light valve 5 ... Condenser lens 6 ... Projection lens 7 ... Light source 9 ... Screen
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 27/18 G02F 1/13 505 G03B 21/00 H04N 9/31Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 27/18 G02F 1/13 505 G03B 21/00 H04N 9/31
Claims (1)
離手段と、該分離手段により分離された複数の色光のう
ちの対応する色光を各々変調する複数の透過型ライトバ
ルブと、該複数の透過型ライトバルブにより各々変調さ
れた色光を合成する合成手段と、該合成手段により合成
された光を投射する投射光学手段とを備える投射型表示
装置であって、 前記複数の透過型ライトバルブは、入射光角度依存性を
有する消光比を大きくするように、各ライトバルブの光
入射面の法線を、該ライトバルブを透過する各々の色光
の光線透過方向に対して0〜45°傾斜するように設定
し、 前記合成手段により合成された光の出射方向に沿って、
前記投射光学手段の光軸が設定されてなることを特徴と
する投射型表示装置。 2.光源と、該光源からの光を複数の色光に分離する分
離手段と、該分離手段により分離された複数の色光のう
ちの対応する色光を各々変調する複数の透過型液晶ライ
トバルブと、該複数の透過型液晶ライトバルブにより各
々変調された色光を合成する合成手段と、該合成手段に
より合成された光を投射する投射光学手段とを備える投
射型表示装置であって、 前記複数の透過型液晶ライトバルブは、ツイステッドネ
マチック型液晶モードの液晶パネルを有し、入射光角度
依存性を有する消光比を大きくするように、各ライトバ
ルブの光入射面の法線を、該ライトバルブを透過する各
々の色光の光線透過方向に対して0〜30°傾斜するよ
うに設定し、 前記合成手段により合成された光の出射方向に沿って、
前記投射光学手段の光軸が設定されてなることを特徴と
する投射型表示装置。(57) [Claims] A light source, a separating unit that separates light from the light source into a plurality of color lights, a plurality of transmissive light valves that respectively modulate corresponding color lights of the plurality of color lights separated by the separating unit, A projection type display device including a combining unit that combines the color lights modulated by the transmission type light valves, and a projection optical unit that projects the light combined by the combination unit, wherein the plurality of transmission type light valves are In order to increase the extinction ratio having the incident light angle dependency, the normal of the light incident surface of each light valve is inclined by 0 to 45 ° with respect to the light transmission direction of each color light passing through the light valve. Along the emission direction of the light combined by the combining means,
A projection display device, wherein an optical axis of the projection optical unit is set. 2. A light source; a separating unit that separates light from the light source into a plurality of color lights; a plurality of transmissive liquid crystal light valves that respectively modulate a corresponding one of the plurality of color lights separated by the separating unit; A projection type display device comprising: a combining unit that combines the color lights modulated by the transmission type liquid crystal light valves, and a projection optical unit that projects the light combined by the combination unit. The light valve has a liquid crystal panel of a twisted nematic type liquid crystal mode, and a normal line of a light incident surface of each light valve is passed through the light valve so as to increase an extinction ratio having an incident light angle dependency. Is set to be inclined by 0 to 30 ° with respect to the light ray transmission direction of the color light, and along the emission direction of the light combined by the combining means,
A projection display device, wherein an optical axis of the projection optical unit is set.
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