JP2844986B2 - Light valve type projector - Google Patents

Light valve type projector

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JP2844986B2
JP2844986B2 JP3245601A JP24560191A JP2844986B2 JP 2844986 B2 JP2844986 B2 JP 2844986B2 JP 3245601 A JP3245601 A JP 3245601A JP 24560191 A JP24560191 A JP 24560191A JP 2844986 B2 JP2844986 B2 JP 2844986B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ライトバルブ、主とし
て小型の液晶パネルに表示された画像をスクリーン上に
拡大投影するライトバルブ式投写装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light valve, and more particularly to a light valve type projection device for enlarging and projecting an image displayed on a small liquid crystal panel onto a screen.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年ホームシアター、プレゼンテーショ
ンと大画面表示がにわかに注目を集めてきている。従来
よりライトバルブを用いた投写装置は多くの方式が提案
されてきたが、最近では小型の液晶パネルの表示画像を
投写レンズなどにより拡大投影し大画面の表示画像を得
る液晶投写装置が商品化されている。
2. Description of the Related Art In recent years, home theaters, presentations, and large-screen displays have been attracting attention. Many types of projection devices using light valves have been proposed in the past, but recently a liquid crystal projection device that obtains a large screen display image by enlarging and projecting the display image of a small liquid crystal panel with a projection lens etc. has been commercialized. Have been.

【0003】まず、従来の液晶投写装置について図面を
参照しながら説明する。(図16)は従来の液晶投写装
置の構成図である。(図16)において、141は集光
光学系、142は赤外線を透過させる赤外線カットミラ
ー、143aは青色光反射ダイクロイックミラー(以
後、BDMと呼ぶ)、143bは緑色光反射ダイクロイ
ックミラー(以後、GDMと呼ぶ)、143cは赤色光
反射ダイクロイックミラー(以後、RDMと呼ぶ)、1
44a,144b,144c,146a,146b,1
46cは偏光板、145a,145b,145cは透過
型の従来のTN液晶パネル、147a,147b,14
7cは投写レンズ系である。なお、説明に不要な構成
物、たとえばフィールドレンズなどは図面から省略して
いる。
First, a conventional liquid crystal projector will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is a configuration diagram of a conventional liquid crystal projection device. In FIG. 16, 141 is a condensing optical system, 142 is an infrared cut mirror that transmits infrared rays, 143a is a blue light reflecting dichroic mirror (hereinafter, referred to as BDM), and 143b is a green light reflecting dichroic mirror (hereinafter, GDM). 143c are red light reflecting dichroic mirrors (hereinafter referred to as RDMs),
44a, 144b, 144c, 146a, 146b, 1
46c is a polarizing plate, 145a, 145b, 145c are transmission type conventional TN liquid crystal panels, 147a, 147b, 14
7c is a projection lens system. Note that components unnecessary for the description, such as a field lens, are omitted from the drawings.

【0004】以下、従来の液晶投写装置の動作について
(図16)を参照しながら説明する。まず、集光光学系
141から出射された白色光はBDM143aにより青
色光(以後、B光と呼ぶ)が反射され、このB光は偏光
板144aに入射される。BDM143aを透過した光
はGDM143bにより緑色光(以後、G光と呼ぶ)が
反射され、偏光板144bに、また、RDM143cに
より赤色光(以後、R光と呼ぶ)が反射され、偏光板1
44cに入射される。
The operation of the conventional liquid crystal projection device will be described below with reference to FIG. First, white light emitted from the condensing optical system 141 reflects blue light (hereinafter referred to as B light) by the BDM 143a, and this B light is incident on the polarizing plate 144a. The light transmitted through the BDM 143a is reflected by the GDM 143b so as to reflect green light (hereinafter, referred to as G light), and is reflected by the polarizing plate 144b, and by the RDM 143c, by reflecting red light (hereinafter, referred to as R light).
44c.

【0005】各液晶パネルは映像信号により前記透過光
を変調する。変調された光はその変調度合により各偏光
板146a,146b,146cを透過し、各投写レン
ズ系147a,147b,147cに入射して、前記レ
ンズ系によりスクリーン(図示せず)に拡大投影され
る。
Each liquid crystal panel modulates the transmitted light according to a video signal. The modulated light passes through the polarizing plates 146a, 146b, 146c according to the degree of modulation, enters the projection lens systems 147a, 147b, 147c, and is enlarged and projected on a screen (not shown) by the lens systems. .

【0006】次に、一般的な液晶パネルについて説明す
る。(図17)は液晶パネルの平面図である。(図1
7)において、151はスイッチング素子としての薄膜
トランジスタ(以後、TFTと呼ぶ)などが形成された
ガラス基板(以後、アレイ基板と呼ぶ)、152はIT
Oなどからなる透明電極が形成された基板(以後、対向
基板と呼ぶ)、156はアレイ基板151上のゲート信
号線に接続されたTFTのオン・オフを制御する信号を
印加するドライブIC(以後、ゲートドライブICと呼
ぶ)、155はアレイ基板151上のソース信号線にデ
ータ信号を印加するためのドライブIC(以後、ソース
ドライブICと呼ぶ)、153は偏光フィルム、154
は液晶を封止するための封止樹脂である。なお、以後、
同一符号を付したものは同一内容あるいは同一構成もし
くは近似的なものである。
Next, a general liquid crystal panel will be described. FIG. 17 is a plan view of the liquid crystal panel. (Figure 1
7), reference numeral 151 denotes a glass substrate (hereinafter, referred to as an array substrate) on which a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) as a switching element is formed, and 152 denotes an IT substrate.
A substrate on which a transparent electrode made of O or the like is formed (hereinafter, referred to as a counter substrate) 156 is a drive IC (hereinafter, referred to as a drive IC) for applying a signal for controlling on / off of a TFT connected to a gate signal line on the array substrate 151. 155, a drive IC for applying a data signal to a source signal line on the array substrate 151 (hereinafter, referred to as a source drive IC); 153, a polarizing film;
Is a sealing resin for sealing the liquid crystal. After that,
Those denoted by the same reference numerals have the same content, the same configuration, or an approximate one.

【0007】(図18(a))は従来の液晶パネルの一
画素部の平面図である。また、(図18(b))は(図
18(a))のD−D′線での断面図である。ただし、
図面は説明を容易にするために説明に不要な箇所は省略
しており、また、モデル的に描いている。以上のことは
以下の図面に対しても同様である。
FIG. 18A is a plan view of one pixel portion of a conventional liquid crystal panel. FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line DD ′ of FIG. 18A. However,
In the drawings, unnecessary portions are omitted for ease of explanation, and the drawings are modeled. The above applies to the following drawings.

【0008】(図18(a)(b))において、52は
ソース信号線であり、その一端はソースドライブIC1
55に接続されている。51はゲート信号線であり、そ
の一端はゲートドライブIC156に接続されている。
26は第1の電極つまりITOからなる画素電極24が
形成されたアレイ基板である。また、ブラックマトリッ
クス27が形成されている。(図19)において、21
は対向基板、171はTN液晶からなる層(以後、TN
液晶層と呼ぶ)であり、その膜厚は5μm前後である。
また、対向電極22と画素電極14上にはポリイミド樹
脂等の有機物からなる配向膜(図示せず)が形成されて
いる。なお、一画素の大きさは500μm〜30μm程
度である。
In FIGS. 18A and 18B, reference numeral 52 denotes a source signal line, one end of which is connected to a source drive IC 1
55. Reference numeral 51 denotes a gate signal line, one end of which is connected to the gate drive IC 156.
Reference numeral 26 denotes an array substrate on which a first electrode, that is, a pixel electrode 24 made of ITO is formed. Further, a black matrix 27 is formed. In FIG. 19, 21
Is a counter substrate, and 171 is a layer composed of TN liquid crystal (hereinafter referred to as TN liquid crystal).
(Referred to as a liquid crystal layer), and its film thickness is about 5 μm.
An alignment film (not shown) made of an organic material such as a polyimide resin is formed on the counter electrode 22 and the pixel electrode 14. Note that the size of one pixel is about 500 μm to 30 μm.

【0009】(図20)に従来の液晶パネルであるTN
液晶パネルの動作の説明図を示す。(図20)におい
て、181は偏光板、182は偏光方向、183は透明
電極、184は液晶分子、185は信号源、186はス
イッチである。(図20)に示すように、オフ状態では
入射光が90度回転し、オン状態では回転せずに透過す
る。したがって、2枚の偏光板181の偏光方向が直交
していれば、オフ状態では光が透過、オン状態では遮光
される。ただし、偏光方向が互いに平行であればその逆
になる。偏光板では縦波成分または横波成分の一方の光
のみを透過させ、光の偏光方向をそろえて各液晶パネル
に照射させる。この際、50%以上の光は前記偏光板で
吸収され、透過光の明るさは最大でも半分以下となって
しまう。以上のようにTN液晶パネルは光を変調し画像
を表示する。
FIG. 20 shows a conventional liquid crystal panel, TN.
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of a liquid crystal panel. In FIG. 20, 181 is a polarizing plate, 182 is a polarization direction, 183 is a transparent electrode, 184 is a liquid crystal molecule, 185 is a signal source, and 186 is a switch. As shown in FIG. 20, the incident light rotates 90 degrees in the off state, and transmits without rotating in the on state. Therefore, if the polarization directions of the two polarizing plates 181 are orthogonal, light is transmitted in the off state and is blocked in the on state. However, the opposite is true if the polarization directions are parallel to each other. The polarizing plate transmits only one of the longitudinal wave component and the transverse wave component, and irradiates each liquid crystal panel with the polarization direction of the light aligned. At this time, 50% or more of the light is absorbed by the polarizing plate, and the brightness of the transmitted light is reduced to half or less at the maximum. As described above, the TN liquid crystal panel modulates light to display an image.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述の説明でも明らか
なように、TN液晶を用いた液晶パネルでは、前述液晶
パネルに直線偏光の光を入射させる必要がある。したが
って、液晶パネルの前後には偏光板を配置する必要があ
る。前述の偏光板は理論的に50%以上の光を吸収して
しまう。したがって、従来の課題としてライトバルブと
してTN液晶パネルを用いてスクリーンに拡大投影した
際、低輝度画面しか得られないという課題がある。前記
の課題を解決するため、本発明はライトバルブとして高
分子分散液晶パネルを用いる。高分子分散液晶を用いた
液晶パネルは偏光板を用いないため光利用効率を非常に
高くできる。
As apparent from the above description, in a liquid crystal panel using a TN liquid crystal, it is necessary to make linearly polarized light incident on the liquid crystal panel. Therefore, it is necessary to arrange polarizing plates before and after the liquid crystal panel. The above-described polarizing plate theoretically absorbs 50% or more of the light. Therefore, as a conventional problem, when a TN liquid crystal panel is used as a light valve and enlarged projection is performed on a screen, only a low-luminance screen can be obtained. In order to solve the above problems, the present invention uses a polymer dispersed liquid crystal panel as a light valve. Since a liquid crystal panel using a polymer-dispersed liquid crystal does not use a polarizing plate, the light use efficiency can be extremely increased.

【0011】以下、簡単に高分子分散液晶について説明
しておく。高分子分散液晶は、液晶と高分子の分散状態
によって大きく2つのタイプに分けられる。1つは、水
滴状の液晶が高分子中に分散しているタイプである。液
晶は、高分子中に不連続な状態で存在する。以後、この
ような液晶をPDLC(PolymerDispersed Liquid Crys
tal)と呼び、また、前記液晶を用いた液晶パネルをP
D液晶パネルと呼ぶ。もう1つは、液晶層に高分子のネ
ットワークを張り巡らせたような構造を採るタイプであ
る。ちょうどスポンジに液晶を含ませたような格好にな
る。液晶は水滴状とならず連続に存在する。以後、この
ような液晶をPNLC(Polymer Network Liquid Cryst
al)と呼び、また前記液晶を用いた液晶パネルをPN液
晶パネルと呼ぶ。前記2種類の液晶パネルで画像を表示
するためには光の散乱・透過を制御することにより行な
う。
Hereinafter, the polymer-dispersed liquid crystal will be briefly described. Polymer-dispersed liquid crystals are roughly classified into two types depending on the dispersion state of the liquid crystal and the polymer. One is a type in which a liquid crystal in the form of water droplets is dispersed in a polymer. The liquid crystal exists in a discontinuous state in the polymer. Since then, such liquid crystals have been converted to PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crys).
tal), and a liquid crystal panel using the liquid crystal is referred to as P
It is called D liquid crystal panel. The other type adopts a structure in which a polymer network is stretched around a liquid crystal layer. It looks just like a sponge with liquid crystal. Liquid crystals exist continuously without being in the form of water droplets. Since then, such liquid crystals have been converted to PNLC (Polymer Network Liquid Cryst
al), and a liquid crystal panel using the liquid crystal is called a PN liquid crystal panel. In order to display an image on the two types of liquid crystal panels, scattering and transmission of light are controlled.

【0012】PD液晶パネルは、液晶が配向している方
向で屈折率が異なる性質を利用する。電圧を印加してい
ない状態では、それぞれの水滴状液晶は不規則な方向に
配向している。この状態では、高分子と液晶に屈折率の
差が生じ、入射光は散乱する。ここで電圧を印加すると
液晶の配向方向がそろう。液晶が一定方向に配向したと
きの屈折率をあらかじめ高分子の屈折率と合わせておく
と、入射光は散乱せずに透過する。
The PD liquid crystal panel utilizes the property that the refractive index differs in the direction in which the liquid crystal is oriented. In the state where no voltage is applied, the respective liquid crystal droplets are oriented in an irregular direction. In this state, a difference in refractive index occurs between the polymer and the liquid crystal, and the incident light is scattered. Here, when a voltage is applied, the alignment directions of the liquid crystals are aligned. If the refractive index when the liquid crystal is aligned in a certain direction is adjusted in advance to the refractive index of the polymer, incident light is transmitted without being scattered.

【0013】これに対して、PN液晶パネルは液晶分子
の配向の不規則さそのものを使う。不規則な配向状態、
つまり電圧を印加していない状態では入射した光は散乱
する。一方、電圧を印加し配列状態を規則的にすると光
は透過する。なお、前述のPD液晶パネルおよびPN液
晶パネルの液晶の動きの説明はあくまでもモデル的な考
え方である。本発明においてはPD液晶パネルとPN液
晶パネルのうち一方に限定するものではないが、説明を
容易にするためPD液晶パネルを例にあげて説明する。
また、PD液晶パネルおよびPN液晶パネルを総称して
高分子分散液晶パネルと呼ぶ。さらに、高分子分散液晶
パネルに注入する液晶を含有する液体を総称して液晶溶
液または樹脂と呼び、前記液晶溶液中の樹脂成分が重合
硬化した状態をポリマーと呼ぶ。
On the other hand, the PN liquid crystal panel uses the irregularity of the alignment of liquid crystal molecules. Irregular orientation state,
That is, the incident light is scattered when no voltage is applied. On the other hand, when a voltage is applied to make the arrangement state regular, light is transmitted. The above description of the movement of the liquid crystal of the PD liquid crystal panel and the PN liquid crystal panel is based on a model. Although the present invention is not limited to one of a PD liquid crystal panel and a PN liquid crystal panel, a PD liquid crystal panel will be described as an example for ease of explanation.
The PD liquid crystal panel and the PN liquid crystal panel are collectively referred to as a polymer dispersed liquid crystal panel. Further, liquids containing liquid crystal to be injected into the polymer dispersed liquid crystal panel are collectively referred to as a liquid crystal solution or a resin, and a state in which a resin component in the liquid crystal solution is polymerized and cured is referred to as a polymer.

【0014】このような分散タイプの液晶表示素子の液
晶層となる高分子分散液晶層におけるポリマーマトリク
スとしては、基本的には透明であれば、熱可塑性樹脂で
も熱硬化性樹脂であってもさしつかえないが、紫外線硬
化型の樹脂が最も簡便で、性能も良く一般に使用される
ことが多い。その理由として従来のTNモード液晶バネ
ルの製造方法がそのまま応用できる為である。従来の液
晶パネルの製造方法として、まず上下2枚の基板にあら
かじめ所定の電極パターンを形成しておき、該電極同士
が対向するように2枚の基板を重ね合わせる。この際に
所定の大きさの粒径の揃ったスペーサを基板間にはさみ
こみ、2枚の基板の間隙を保持できるようにした状態で
2枚の基板をエポキシ樹脂のシール材で固定させる。次
にこのようにして得られた空セルの中に液晶を注入する
といった製造方法が多く用いられている。
The polymer matrix in the polymer-dispersed liquid crystal layer serving as the liquid crystal layer of such a dispersion type liquid crystal display element may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin as long as it is basically transparent. Although not available, UV-curable resins are the simplest, have good performance, and are commonly used. The reason is that the conventional method of manufacturing a TN mode liquid crystal panel can be applied as it is. As a conventional method of manufacturing a liquid crystal panel, first, a predetermined electrode pattern is formed in advance on two upper and lower substrates, and the two substrates are overlapped so that the electrodes face each other. At this time, a spacer having a predetermined size and a uniform particle size is sandwiched between the substrates, and the two substrates are fixed with an epoxy resin sealing material in a state where a gap between the two substrates can be maintained. Next, a manufacturing method of injecting a liquid crystal into the empty cell thus obtained is often used.

【0015】この製造方法を応用して分散タイプの液晶
パネルを製造する為には、ポリマーマトリクスの材料を
紫外線硬化型の樹脂、特にその一例としてアクリル系の
樹脂を用いれば、注入前に於いてはモノマーあるいは/
及びオリゴマーといった比較的低粘度な前駆体として存
在し、液晶とのブレンド物は常温で注入するのに十分な
流動性を有しているので、従来の液晶パネルの製造方法
を応用して、注入後に光照射して硬化反応を進めて高分
子分散液晶層を形成するという方法を用いれば容易に分
散タイプの液晶パネルを作成できる。
In order to manufacture a dispersion type liquid crystal panel by applying this manufacturing method, if the material of the polymer matrix is a UV-curable resin, particularly, for example, an acrylic resin is used as an example, before the injection, Is a monomer or /
And a low-viscosity precursor such as oligomers and oligomers, and the blend with liquid crystal has sufficient fluidity to be injected at room temperature. If a method of forming a polymer-dispersed liquid crystal layer by irradiating light to advance a curing reaction later is used, a dispersion-type liquid crystal panel can be easily produced.

【0016】また、注入した後にパネルに紫外線を照射
することによって樹脂のみ重合反応を起こしてポリマー
となり、液晶のみ相分離して、樹脂分と比較して液晶の
量が少ない場合は独立した粒子状の液晶滴が形成され
る。一方、液晶の量が多い場合は高分子マトリクスが液
晶材料中に粒子状又はネットワーク状に存在し、液晶が
連続層を成すように形成される。この際に液晶滴の粒子
径、もしくはポリマーネットワークの孔径はある程度均
一で尚且つ大きさとしては0.1μm〜数μmの範囲で
なければ光の散乱性能が悪く、コントラストも上がらな
い。この為には比較的短時間で硬化が終了しうる材料で
なければならず紫外線硬化型樹脂が望ましい。
When the panel is irradiated with ultraviolet light after the injection, only the resin causes a polymerization reaction to become a polymer, and only the liquid crystal is phase-separated. Are formed. On the other hand, when the amount of the liquid crystal is large, the polymer matrix exists in the liquid crystal material in the form of particles or a network, and the liquid crystal is formed so as to form a continuous layer. At this time, unless the particle size of the liquid crystal droplet or the pore size of the polymer network is uniform to some extent and the size is in the range of 0.1 μm to several μm, the light scattering performance is poor and the contrast does not increase. For this purpose, the material must be a material that can be cured in a relatively short time, and an ultraviolet curable resin is desirable.

【0017】高分子分散液晶パネルの動作について(図
21(a)(b))を用いて簡単に述べる。(図21
(a)(b))は高分子分散液晶パネルの動作の説明図
である。(図21(a)(b))において、191はア
レイ基板、192は画素電極、193は対向電極、19
4は水滴状液晶、195はポリマー、196は対向基板
である。画素電極192にはTFT等が接続され、TF
Tのオン・オフにより画素電極に電圧が印加されて、画
素電極上の液晶配向方向を可変させて光を変調する。
(図21(a))に示すように電圧を印加していない状
態では、それぞれの水滴状液晶194は不規則な方向に
配向している。この状態ではポリマー195と液晶とに
屈折率差が生じ入射光は散乱する。ここで(図21
(b))に示すように画素電極に電圧を印加すると液晶
の方向がそろう。液晶が一定方向に配向したときの屈折
率をあらかじめポリマーの屈折率と合わせておくと、入
射光は散乱せずにアレイ基板191より出射する。
The operation of the polymer dispersed liquid crystal panel will be briefly described with reference to FIGS. 21 (a) and 21 (b). (FIG. 21
(A) (b)) is an explanatory view of the operation of the polymer dispersed liquid crystal panel. In FIGS. 21A and 21B, reference numeral 191 denotes an array substrate, 192 denotes a pixel electrode, 193 denotes a counter electrode,
4 is a liquid crystal in the form of water droplets, 195 is a polymer, and 196 is a counter substrate. A TFT or the like is connected to the pixel electrode 192, and TF
A voltage is applied to the pixel electrode by turning T on and off, and the direction of liquid crystal alignment on the pixel electrode is changed to modulate light.
When no voltage is applied as shown in FIG. 21 (a), each liquid crystal 194 is oriented in an irregular direction. In this state, a difference in refractive index occurs between the polymer 195 and the liquid crystal, and the incident light is scattered. Here (FIG. 21)
As shown in (b)), when a voltage is applied to the pixel electrode, the directions of the liquid crystals are aligned. If the refractive index when the liquid crystal is aligned in a certain direction is adjusted in advance to the refractive index of the polymer, incident light is emitted from the array substrate 191 without being scattered.

【0018】以上のように、高分子分散液晶パネルは偏
光板を用いないため、光利用効率が高く、非常に高輝度
の表示画像が得られる。しかし、前記液晶を液晶パネル
に用いようとすると下記の課題がある。
As described above, since the polymer-dispersed liquid crystal panel does not use a polarizing plate, the light utilization efficiency is high and a display image with extremely high luminance can be obtained. However, there are the following problems when trying to use the liquid crystal for a liquid crystal panel.

【0019】この高分子分散型液晶パネルをデバイスと
して実用化するには、低電圧で駆動できること、及び充
分なコントラスト比を有していることが要求される。特
に良好な表示を得るためのコントラスト比は、直視型の
ものでは30:1以上、投写型のもので100:1以上
が好ましい。コントラスト比を大きくする為には光散乱
特性を高めることが必要である。高分子分散液晶層の厚
みを増せば光散乱性能は向上するが、駆動電圧が高くな
り、TFT駆動が困難になるという問題を生じる。散乱
作用の1つの目標として完全拡散が考えられる。完全拡
散におけるコントラスト比CRはCR=1/sin2σ
で計算できる。例えばエス・アイ・ディー会報第18巻
(1977)第134頁〜第146頁(Projection Sys
tems for Light Valves,Proceeding of the S,I,D,vo1,
18/2,Second Quarter,1977, P.134〜P.146)に発表され
ている。但しσは集光角(半角)である。これは投写レ
ンズの集光角を小さくする、すなわちFナンバーを大き
くするとコントラストが向上することを示している。
In order to put this polymer dispersed liquid crystal panel into practical use as a device, it is required that it can be driven at a low voltage and that it has a sufficient contrast ratio. The contrast ratio for obtaining particularly good display is preferably 30: 1 or more for a direct view type and 100: 1 or more for a projection type. In order to increase the contrast ratio, it is necessary to enhance the light scattering characteristics. Increasing the thickness of the polymer-dispersed liquid crystal layer improves the light scattering performance, but increases the driving voltage and causes a problem that TFT driving becomes difficult. One possible target for the scattering effect is complete diffusion. The contrast ratio CR in perfect diffusion is CR = 1 / sin 2 σ
Can be calculated by For example, S.I.D. Bulletin Vol. 18 (1977) pp. 134-146 (Projection Sys.
tems for Light Valves, Proceeding of the S, I, D, vo1,
18/2, Second Quarter, 1977, P.134-P.146). Where σ is the converging angle (half angle). This indicates that the contrast improves when the condensing angle of the projection lens is reduced, that is, when the F-number is increased.

【0020】投写型ディスプレイとして用いる場合、現
在広く用いられているメタルハライドランプを用いた凹
面鏡集光光学系とこれに整合した投写光学系のFナンバ
ーは4〜5であり、完全拡散状態を示す高分子分散液晶
パネルを使用しても上記計算式に従えばコントラスト比
は65:1と不充分である。
When used as a projection type display, the F-number of a concave mirror condensing optical system using a metal halide lamp, which is widely used at present, and a projection optical system that matches the concave mirror condensing optical system are 4 to 5, indicating a high diffused state indicating a perfect diffusion state. Even when a molecular dispersion liquid crystal panel is used, the contrast ratio is insufficient at 65: 1 according to the above formula.

【0021】液晶パネルのアレイ基板と対向基板のうち
少なくとも一方に凹凸断面形状層を液晶層に相対する面
上に形成し、前記凹凸断面形状層を回折格子とし、電界
により液晶層の屈折率を制御して液晶層と凹凸断面形状
層の屈折率差が無くなると回折作用が無くなり、屈折率
差に応じて回折作用が現れるようにその回折作用を制御
することにより表示する方式も提案されている(特公昭
53−3928号公報)。一般に回折を利用したライト
バルブの光学装置では良好な黒表示を得るために回折格
子を消去(光は直進)した状態の時に黒表示、回折時に
白表示をさせて用いる。しかしながら、白表示の光利用
率は回折格子の形状、波長帯域巾などに強く依存する為
に高い光利用率を得るには回折格子形状の厳密な管理を
要すること、表示の均一性も回折格子形状の均一性に大
きく依存することから、光利用率が高く且つ均一な白/
黒表示を示すパネルを製作することは容易ではない。ま
た投写光学系のFナンバー4〜5に対応する回折格子の
格子ピッチは概ね数μmであり、また液晶の異常光屈折
率と常光屈折率の差は大きくても高々0.2程度で0次
回折光の効率を0にする格子高さは数μmとなり、この
ような凹凸形状を構成することも容易ではない。
An uneven cross-section layer is formed on at least one of the array substrate and the counter substrate of the liquid crystal panel on a surface facing the liquid crystal layer, and the uneven cross-section layer is used as a diffraction grating. When the difference in the refractive index between the liquid crystal layer and the concavo-convex sectional shape layer is eliminated by control, the diffraction effect is eliminated, and a method of displaying by controlling the diffraction effect so that the diffraction effect appears according to the refractive index difference has been proposed. (JP-B-53-3928). In general, an optical device of a light valve using diffraction uses black display when the diffraction grating is erased (light travels straight) and white display during diffraction in order to obtain good black display. However, since the light utilization factor of white display strongly depends on the shape of the diffraction grating, wavelength bandwidth, etc., it is necessary to strictly control the shape of the diffraction grating to obtain a high light utilization factor. Since it largely depends on the uniformity of the shape, the light utilization is high and the uniform white /
It is not easy to manufacture a panel showing a black display. The grating pitch of the diffraction grating corresponding to the F-numbers 4 to 5 of the projection optical system is approximately several μm, and the difference between the extraordinary refractive index and the ordinary refractive index of the liquid crystal is at most about 0.2 at most and the 0th order. The grating height at which the efficiency of folding light becomes zero is several μm, and it is not easy to form such an uneven shape.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】ライトバルブとしてTN
液晶パネルを用いると偏光板により50%以上の光が吸
収されてしまうため、光利用率が低く、高輝度表示が行
えないという課題がある。そこで、本発明ではライトバ
ルブとして高分子分散液晶パネルを用いている。
Means for Solving the Problems TN is used as a light valve.
When a liquid crystal panel is used, 50% or more of the light is absorbed by the polarizing plate. Therefore, there is a problem that the light utilization rate is low and high-luminance display cannot be performed. Therefore, in the present invention, a polymer dispersed liquid crystal panel is used as a light valve.

【0023】本発明のライトバルブ式投写装置は、光発
生手段と、前記光発生手段が発生した光を散乱状態の変
化として変調するライトバルブと、前記ライトバルブで
変調された光を投影する投写手段とを具備し、前記光発
生手段と前記ライトバルブとの間に配置された第1のマ
スクと、前記投写手段と前記ライトバルブの間に配置さ
れた第2のマスクと、前記第1のマスクと前記第2のマ
スクの間に配置された結像手段とを具備し、前記結像手
段による前記第1のマスクの開口の投影像が前記第2の
マスクの開口に一致するようにしている。さらに、本発
明のライトバルブ式投写装置は、光源と、高分子分散液
晶パネルと、前記高分子分散液晶パネルで変調された光
を投影する投写レンズとを具備し、前記光源と前記液晶
パネルとの間に配置された第1のマスクと、前記光源の
像を前記第1のマスクの開口部に形成し、前記液晶パネ
ルの有効表示領域と相似形の複数のレンズから構成され
る第1のレンズアレイと、前記第1のマスクの近傍に配
置され、前記第1のレンズアレイの像を前記液晶パネル
上に形成する第2のレンズアレイと、前記投写レンズと
前記液晶パネルの間に配置された第2のマスクと、前記
第1のマスクと前記第2のマスクの間に配置された結像
レンズとを具備し、前記結像レンズによる前記第1のマ
スクの開口の投影像が前記第2のマスク上に形成され、
なおかつ前記第2のマスクの開口に一致する。
A light valve type projection apparatus according to the present invention comprises a light generating means, a light valve for modulating the light generated by the light generating means as a change in a scattering state, and a projection for projecting the light modulated by the light valve. Means, a first mask disposed between the light generating means and the light valve, a second mask disposed between the projection means and the light valve, the first mask comprising an imaging means which is disposed between the mask and the second mask, the imaging hands
The projection image of the opening of the first mask by the step coincides with the opening of the second mask. Further, the light valve type projection device of the present invention includes a light source, a polymer dispersed liquid crystal panel, and a projection lens for projecting light modulated by the polymer dispersed liquid crystal panel, wherein the light source, the liquid crystal panel, A first mask disposed between the first mask and an image of the light source formed in an opening of the first mask, the first mask including a plurality of lenses similar in shape to an effective display area of the liquid crystal panel; A lens array, a second lens array that is arranged near the first mask and forms an image of the first lens array on the liquid crystal panel, and is arranged between the projection lens and the liquid crystal panel. A second mask, and an imaging lens disposed between the first mask and the second mask, wherein the projection image of the opening of the first mask by the imaging lens is the second mask. Formed on the second mask,
In addition, it coincides with the opening of the second mask.

【0024】本発明においてライトバルブとしては高分
子分散液晶パネルを用いる。またアレイ基板と対向基板
のうち少なくとも一方の光を変調する画素領域に、回折
格子として機能する凹凸断面形状層を形成した高分子分
散液晶パネルを用いてもよい。また、凹凸断面形状層を
形成する材料の屈折率は液晶層のポリマーとの屈性率が
略一致するものを用いる。
In the present invention, a polymer dispersed liquid crystal panel is used as a light valve. Further, a polymer dispersed liquid crystal panel in which a concave-convex section layer functioning as a diffraction grating is formed in a pixel region that modulates light of at least one of the array substrate and the counter substrate may be used. The refractive index of the material forming the uneven cross-sectional shape layer is such that the refractive index of the material of the liquid crystal layer is substantially the same as that of the polymer.

【0025】また各波長の光に対して配置された高分子
分散液晶パネルにおいて、前記高分子分散液晶パネルの
うち1枚以上の高分子分散液晶層の厚みと液晶滴の平均
粒子径または平均孔径、高分子分散液晶パネル内に形成
される凹凸形状層の凹凸の高さとピッチのうち少なくと
もいずれかが、他の高分子分散液晶パネルと異なるよう
に設計されている。
In a polymer dispersed liquid crystal panel arranged for light of each wavelength, the thickness of one or more polymer dispersed liquid crystal layers of the polymer dispersed liquid crystal panel and the average particle diameter or average pore diameter of liquid crystal droplets are determined. At least one of the height and pitch of the unevenness of the uneven layer formed in the polymer dispersed liquid crystal panel is designed to be different from other polymer dispersed liquid crystal panels.

【0026】[0026]

【作用】本発明のライトバルブ式投写装置では高分子分
散液晶パネルが光透過状態(透明状態)の時には、第1
のマスクを通過した光がライトバルブをそのまま通過
し、結像レンズにより第2のマスクの開口部へ入射し、
投影され白表示となる。結像レンズにより第1のマスク
の開口と第2のマスクの開口とが一致するので、白表示
の時には第2のマスクによる光のけられはほとんどな
い。さらに複数のレンズからなるレンズアレイを用いる
と第1のマスクによる光のけられを無くすことができる
ので光利用率を向上できる。さらに第1のマスク近傍に
第2のレンズアレイを用いることにより均一な明るさの
表示が得られる。高分子分散液晶パネルが白濁状態(散
乱状態)の時には、第1のマスクを通過した光がライト
バルブによって散乱され、光学系のFナンバーに相当す
る集光角で拾い込まれる散乱光線が投写光学系の射出瞳
を通過するが、本発明では第2のマスクにより、射出瞳
がけられている為、遮光効果が著しく向上しており、良
好な黒表示を得ることができる。言い換えれば投写レン
ズのFナンバーは第2のマスクの開口部面積の総和によ
り決定され、この場合の投写レンズのFナンバーは第2
のマスクが無い場合よりも大きく、より多くの散乱光を
遮光できる。この時高分子分散液晶の散乱能は高いほど
第2のマスクの開口部を通過する光の量が小さくなり、
黒品位が向上することは勿論のことである。本発明では
この高分子分散液晶パネルにさらに生成と消去が可能な
回折格子を設ける。これにより一層の黒品位向上も可能
である。
In the light valve type projection apparatus of the present invention, when the polymer dispersed liquid crystal panel is in the light transmitting state (transparent state), the first state is obtained.
The light that has passed through the mask passes through the light valve as it is, and is incident on the opening of the second mask by the imaging lens,
Projected to give a white display. Since the aperture of the first mask and the aperture of the second mask coincide with each other by the imaging lens, light is not largely blocked by the second mask during white display. Further, when a lens array including a plurality of lenses is used, light blur due to the first mask can be eliminated, so that light utilization can be improved. Further, by using the second lens array near the first mask, a display with uniform brightness can be obtained. When the polymer-dispersed liquid crystal panel is in a cloudy state (scattered state), light passing through the first mask is scattered by the light valve, and scattered light picked up at a converging angle corresponding to the F number of the optical system is projected. Although the light passes through the exit pupil of the system, in the present invention, since the exit pupil is shaded by the second mask, the light-shielding effect is significantly improved, and a good black display can be obtained. In other words, the F number of the projection lens is determined by the sum of the opening areas of the second mask, and the F number of the projection lens in this case is the second number.
Larger than the case without the mask, and can shield more scattered light. At this time, the higher the scattering power of the polymer-dispersed liquid crystal, the smaller the amount of light passing through the opening of the second mask,
It goes without saying that the black quality is improved. In the present invention, the polymer dispersed liquid crystal panel is further provided with a diffraction grating that can be generated and erased. Thereby, the black quality can be further improved.

【0027】回折格子の作用について説明する。ポリマ
ーの屈折率npと同一またはその近傍の屈折率の光透過
性材料で凹凸断面形状層を形成する。光透過性材料の屈
折率をntとする。また、液晶の常光屈折率をno,異常
光屈折率をneとし、np=noとする。(図21
(a))に示すようにオフ状態の時、液晶層の全体とし
ての屈折率nxはマクロ的にポリマーの屈折率np、液晶
の屈折率no・neがあわさった屈折率を示す。凹凸断面
形状層の屈折率ntとnxは異なるため、両者間に屈折率
差が生じる。液晶パネルに入射した光は凹凸断面形状層
により回折され、直進する成分が少なくなる。言い換え
れば該凹凸断面形状層は回折格子として作用する(以下
凹凸断面形状層は回折格子と呼ぶ)。回折した光がちょ
うど第2マスクの遮光部に達するように格子ピッチを設
けることにより、第2マスクを通過する光は激減し、極
めて良好な黒表示となる。
The operation of the diffraction grating will be described. A layer having an uneven cross section is formed of a light transmitting material having a refractive index equal to or near the refractive index np of the polymer. The refractive index of the light transmitting material is nt. Further, the ordinary light refractive index of the liquid crystal is no, the extraordinary light refractive index is ne, and np = no. (FIG. 21
As shown in (a), when in the off state, the refractive index nx of the liquid crystal layer as a whole indicates a refractive index in which the refractive index np of the polymer and the refractive index no · ne of the liquid crystal are superimposed. Since the refractive indexes nt and nx of the uneven cross-sectional shape layer are different, there is a difference in refractive index between the two. Light incident on the liquid crystal panel is diffracted by the uneven cross-sectional shape layer, and the number of components traveling straight decreases. In other words, the uneven cross-sectional shape layer acts as a diffraction grating (hereinafter, the uneven cross-sectional shape layer is referred to as a diffraction grating). By providing a grating pitch so that the diffracted light just reaches the light-shielding portion of the second mask, the light passing through the second mask is drastically reduced, and an extremely good black display is achieved.

【0028】(図21(b))に示すようにオン状態の
時、液晶分子は一定の方向にならび、np=no=naと
なる。従って、np=nt=naとなる。このことは液晶
層の屈折率naと回折格子の屈折率ntの屈折率差が無く
なることを意味する。従って、回折格子が形成されてな
いのと同一の状態となるから、入射光はそのまま直進
し、白表示での光の損失はない。また、回折格子の形成
は対向電極あるいは画素電極上に凹凸を形成しているこ
とになる。このことは液晶層と前記電極間の密着性を高
める。回折格子の材料に光透過性材料を選定すれば、画
素の開口率は低下しない。
As shown in FIG. 21 (b), when in the ON state, the liquid crystal molecules are arranged in a certain direction, and np = no = na. Therefore, np = nt = na. This means that there is no difference between the refractive index na of the liquid crystal layer and the refractive index nt of the diffraction grating. Accordingly, since the state is the same as when no diffraction grating is formed, the incident light goes straight as it is, and there is no loss of light in white display. Also, the formation of the diffraction grating means that irregularities are formed on the counter electrode or the pixel electrode. This enhances the adhesion between the liquid crystal layer and the electrodes. If a light transmitting material is selected as the material of the diffraction grating, the aperture ratio of the pixel does not decrease.

【0029】また三角波もしくは鋸歯断面形状層を形成
することにより界面での屈折を用いて光線の角度を曲げ
る作用を用いれば屈折した光がちょうど第2マスクの遮
光部に達するように斜面を設けることにより、第2マス
クを通過する光は激減し、極めて良好な黒表示となる。
また上記と同様に三角波もしくは鋸歯断面形状層の屈折
率を液晶の屈折率と一致させておけば、オン状態の時に
は入射光はそのまま直進し、白表示での光の損失はな
い。
Also, by forming a triangular wave or sawtooth cross-sectional shape layer and using the refraction at the interface to bend the angle of the light beam, an inclined surface is provided so that the refracted light just reaches the light shielding portion of the second mask. As a result, light passing through the second mask is drastically reduced, and an extremely good black display is achieved.
Also, if the refractive index of the triangular wave or sawtooth cross-sectional shape layer is made to match the refractive index of the liquid crystal in the same manner as described above, the incident light goes straight as it is in the ON state, and there is no light loss in white display.

【0030】[0030]

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明のライト
バルブ式投写装置について説明する。(図1)は本発明
のライトバルブ式投写装置の原理的な構成を概念的に示
す模式図である。ライトバルブとしてアクティブマトリ
ックス型高分子分散液晶パネル(以下液晶パネルと呼
ぶ)11を用い、光発生手段としての光源15はメタル
ハライドランプおよび凹面鏡18を用いている。凹面鏡
18は光源15の光を集光し、光利用率を上げるために
もうけられたもので、なくても本発明の主旨を損なうも
のではない。多数の開口部を有する入力マスク12と出
力マスク13の間に結像レンズ(以下シュリーレンレン
ズと呼ぶ)14を設置して入力マスク12の像を出力マ
スク13上に結像させるようにした構造のシュリーレン
光学系を構成し、上記液晶パネル11をシュリーレン光
学系の中に配置する。本発明ではシュリーレンレンズ1
4は入力マスク12と液晶パネル11の間に設置した
が、液晶パネル11と出力マスク13との間にあっても
かまわない。光発生手段としての光源15からの光を上
記シュリーレン光学系の入力マスク12とシュリーレン
レンズ14を介して液晶パネル11に入射させる。液晶
パネル11上に形成された画像は、投写レンズ16を介
してスクリーン17に投写される。投写手段としての投
写レンズ16は図面では模式的に1枚のレンズのように
示したが、実際には複数のレンズからなる投写レンズ群
である。さらに出力マスク13は投写レンズ群の瞳位置
近傍に配置しても良い。投写画像に応じて、液晶パネル
11で光が散乱されるが、散乱された光は上記出力マス
ク13の遮光部により遮断され、スクリーン17には達
しない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a light valve type projection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view conceptually showing a principle configuration of a light valve type projection device of the present invention. An active matrix type polymer dispersed liquid crystal panel (hereinafter referred to as a liquid crystal panel) 11 is used as a light valve, and a metal halide lamp and a concave mirror 18 are used as a light source 15 as a light generating means. The concave mirror 18 is provided for condensing the light from the light source 15 and increasing the light utilization rate. Even if the concave mirror 18 is not provided, it does not impair the gist of the present invention. An image forming lens (hereinafter referred to as a schlieren lens) 14 is provided between the input mask 12 having a large number of openings and the output mask 13 so that an image of the input mask 12 is formed on the output mask 13. A Schlieren optical system is configured, and the liquid crystal panel 11 is arranged in the Schlieren optical system. In the present invention, the schlieren lens 1
4 is provided between the input mask 12 and the liquid crystal panel 11, but may be provided between the liquid crystal panel 11 and the output mask 13. Light from a light source 15 as a light generating means is incident on the liquid crystal panel 11 via the input mask 12 and the schlieren lens 14 of the schlieren optical system. The image formed on the liquid crystal panel 11 is projected on a screen 17 via a projection lens 16. Although the projection lens 16 as the projection means is schematically illustrated as a single lens in the drawing, it is actually a projection lens group including a plurality of lenses. Further, the output mask 13 may be arranged near the pupil position of the projection lens group. The light is scattered by the liquid crystal panel 11 in accordance with the projected image, but the scattered light is blocked by the light shielding portion of the output mask 13 and does not reach the screen 17.

【0031】本実施例においてライトバルブとして用い
る液晶パネル11の断面図を(図2)に示した。少なく
ともどちらか一方が透明なアレイ基板26、対向基板2
1上にITO等の透明電極により各々画素電極24、対
向電極22が形成されている。25はスイッチング素子
としての薄膜トランジスター(TFT)、27はブラッ
クマトリクスである。アレイ基板26の構成は従来例
(図18(a))の構成とほぼ同一であるので説明を省
略する。前記2枚の基板間に高分子分散液晶層23が狭
持されている。高分子分散液晶層23の膜厚は5μm〜
25μmの範囲が好ましく、内でも8μm〜15μmの
範囲が好ましい。これは、膜厚が20μm以上になると
駆動に高電圧が必要になり、一方、膜厚が8μm以下で
あれば散乱特性が悪くなり、コントラストが低くなるた
めである。
A sectional view of the liquid crystal panel 11 used as a light valve in this embodiment is shown in FIG. Array substrate 26, counter substrate 2 at least one of which is transparent
A pixel electrode 24 and a counter electrode 22 are respectively formed on the substrate 1 by a transparent electrode such as ITO. 25 is a thin film transistor (TFT) as a switching element, and 27 is a black matrix. The configuration of the array substrate 26 is substantially the same as the configuration of the conventional example (FIG. 18A), and thus the description is omitted. A polymer dispersed liquid crystal layer 23 is sandwiched between the two substrates. The thickness of the polymer dispersed liquid crystal layer 23 is 5 μm or more.
The range is preferably 25 μm, and more preferably 8 μm to 15 μm. This is because when the film thickness is 20 μm or more, a high voltage is required for driving, while when the film thickness is 8 μm or less, the scattering characteristics deteriorate and the contrast becomes low.

【0032】本発明の液晶パネルに用いる液晶材料とし
てはネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリッ
ク液晶が好ましく、単一もしくは2種類以上の液晶性化
合物や液晶性化合物以外の物質も含んだ混合物であって
もよい。なお、先に述べた液晶材料のうち異常光屈折率
neと常光屈折率noの差の比較的大きいシアノビフェニ
ル系のネマチック液晶が最も好ましい。高分子マトリッ
クス材料としては透明なポリマーが好ましく、ポリマー
としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂
のいずれであっても良いが、製造工程の容易さ、液晶相
との分離等の点より紫外線硬化タイプの樹脂を用いるの
が好ましい。具体的な例として紫外線硬化性アクリル系
樹脂が例示され、特に紫外線照射によって重合硬化する
アクリルモノマー、アクリルオリゴマーを含有するもの
が好ましい。
The liquid crystal material used for the liquid crystal panel of the present invention is preferably a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, or a cholesteric liquid crystal, and may be a single or two or more liquid crystal compounds or a mixture containing a substance other than the liquid crystal compound. Good. In addition, among the liquid crystal materials described above, a cyanobiphenyl-based nematic liquid crystal having a relatively large difference between the extraordinary light refractive index ne and the ordinary light refractive index no is most preferable. As the polymer matrix material, a transparent polymer is preferable. As the polymer, any of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photocurable resin may be used. In view of the above, it is preferable to use an ultraviolet curing type resin. As a specific example, an ultraviolet curable acrylic resin is exemplified, and a resin containing an acrylic monomer or acrylic oligomer which is polymerized and cured by irradiation with ultraviolet light is particularly preferable.

【0033】このような高分子形成モノマーとしては、
2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチ
ルアクリレート、ネオペンチルグリコールドアクリレー
ト、ヘキサンジオールジアクリート、ジエチレングリコ
ールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアク
リレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ト
リメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリス
リトールアクリレート等々である。
As such a polymer-forming monomer,
2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, neopentyl glycol acrylate, hexanediol diacrete, diethylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol acrylate, and the like.

【0034】オリゴマーもしくはプレポリマーとして
は、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレー
ト、ポリウレタンアクリレート等が挙げられる。
Examples of the oligomer or prepolymer include polyester acrylate, epoxy acrylate, and polyurethane acrylate.

【0035】また重合を速やかに行なう為に重合開始剤
を用いても良く、この例として、2−ヒドロキシ−2−
メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(メルク社製
「ダロキュア1173」)、1−(4−イソプロピルフ
ェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−
オン(メルク社製「ダロキュア1116」)、1−ビド
ロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバガイキー社
製「イルガキュア184」)、ベンジルメチルケタール
(チバガイギー社製「イルガキュア651」)等が掲げ
られる。
Further, a polymerization initiator may be used in order to quickly carry out the polymerization. For example, 2-hydroxy-2-
Methyl-1-phenylpropan-1-one (“Darocur 1173” manufactured by Merck), 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropane-1-
ON ("Darocure 1116" manufactured by Merck Ltd.), 1-bidroxycyclohexylphenylketone ("Irgacure 184" manufactured by Ciba-Gaiky), benzyl methyl ketal ("Irgacure 651" manufactured by Ciba-Geigy) and the like are listed.

【0036】その他に任意成分として連鎖移動剤、光増
感剤、染料、架橋剤等を適宜併用することができる。
In addition, a chain transfer agent, a photosensitizer, a dye, a crosslinking agent, and the like can be appropriately used as optional components.

【0037】この紫外線硬化性化合物中に液晶材料を均
一に溶解させた液状ないしは粘稠物を2枚の基板間に注
入させた後に、紫外線照射を行って紫外線硬化性化合物
のみを硬化させ、その際に液晶材料のみ相分離して高分
子分散液晶層が形成される。
A liquid or viscous material obtained by uniformly dissolving a liquid crystal material in the ultraviolet curable compound is injected between two substrates, and then irradiated with ultraviolet light to cure only the ultraviolet curable compound. At this time, only the liquid crystal material undergoes phase separation to form a polymer dispersed liquid crystal layer.

【0038】高分子分散液晶層中の液晶材料の割合はこ
こで規定してないが、一般には20重量%〜90重量%
程度が良く、好ましくは50重量%〜70重量%程度が
良い。20重量%以下であると液晶滴の量が少なく、散
乱の効果が乏しい。また90重量%以上となると高分子
と液晶が上下2層に相分離する傾向が強まり、界面の割
合は小さくなり光散乱は低下する。高分子分散液晶層の
構造は液晶分率によって変わり、だいたい50重量%以
下では液晶滴は独立したドロップレット状として存在
し、50重量%以上となると高分子と液晶が互いに入り
組んだ連続相となる。
Although the proportion of the liquid crystal material in the polymer dispersed liquid crystal layer is not specified here, it is generally 20 to 90% by weight.
Degree is good, preferably about 50% by weight to 70% by weight. If it is less than 20% by weight, the amount of liquid crystal droplets is small, and the scattering effect is poor. When the content is 90% by weight or more, the polymer and the liquid crystal tend to be phase-separated into upper and lower layers, the ratio of the interface is reduced, and the light scattering is reduced. The structure of the polymer-dispersed liquid crystal layer changes depending on the liquid crystal fraction. At about 50% by weight or less, liquid crystal droplets exist as independent droplets, and at 50% by weight or more, a continuous phase is formed in which the polymer and the liquid crystal are intertwined with each other. .

【0039】(図3(a)(b))に本発明で用いた入
力マスク12及び出力マスク13の平面概略図を示し
た。開口部31、32の形状は実施例に限定されるもの
ではなく、またその個数についても同様で、光源15よ
り発生した光がシュリーレンレンズ14によってつくる
入力マスク12の開口部31の像が出力マスク13の開
口部32に一致するように設計されていれば良い。
FIGS. 3A and 3B are schematic plan views of the input mask 12 and the output mask 13 used in the present invention. The shapes of the openings 31 and 32 are not limited to those in the embodiment, and the number is the same. The image of the opening 31 of the input mask 12 formed by the schlieren lens 14 by the light generated from the light source 15 is used as the output mask. It suffices if it is designed to match the opening 32 of the thirteen.

【0040】また光源15にはハロゲンランプ、メタル
ハライドランプ、キセノンランプ等が用いられ、本発明
では光の集光効率を上げるために凹面鏡18を配置した
がこれはコンデンサレンズ等他の手段であっても構わな
い。
As the light source 15, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used. In the present invention, the concave mirror 18 is arranged to increase the light collection efficiency, but this is another means such as a condenser lens. No problem.

【0041】(図4)に本発明のライトバルブ式投写装
置における液晶パネルによる出力マスク上の光強度の分
布状態を示す模式図を示した。電圧は無印加の状態で、
出射光線は散乱の影響を受けている。図中斜線を付して
示す部分の光線がマスクを透過して、黒表示となる。液
晶パネルの散乱性能が上がれば上がるほど斜線部分の光
線量が少なくなり、マスクを通過する光線の量は少なく
なって黒品位が向上する。また電圧を印加することによ
り、液晶パネルは光透過状態になり、白表示となる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a distribution state of light intensity on an output mask by a liquid crystal panel in the light valve type projection apparatus of the present invention. With no voltage applied,
The outgoing rays are affected by scattering. In the figure, the light rays indicated by hatching are transmitted through the mask, and a black display is obtained. As the scattering performance of the liquid crystal panel increases, the amount of light in the hatched portion decreases, and the amount of light passing through the mask decreases, thereby improving the black quality. In addition, by applying a voltage, the liquid crystal panel enters a light transmitting state and displays white.

【0042】以下、本発明のライトバルブ式投写装置の
第2の実施例について説明するが、説明は第1の実施例
との差異のみにとどめる。従って、説明のない事項は第
1の実施例と同様である。以上のことは以下の他の実施
例についても同様である。(図5(a))は本発明の第
2の実施例にライトバルブとして用いる液晶パネルの一
画素部の平面図である。(図5(b))は(図5
(a))のA−A’線での断面図である。また、(図
6)は(図5(a)(b))に示すアレイ基板26に対
向基板21を取り付け、両基板間に高分子分散液晶を注
入した時の断面図を示している。(図5(a)(b))
(図6)において、51はゲート信号線、52はソース
信号線、53は凹凸断面形状層(以下回折格子と呼ぶ)
である。但し、図面を見易くするために従来例と同様に
(図5(a))からは対向電極基板などを省略してい
る。また、先にも述べたように、図面はモデル的に描い
ている。例えば、回折格子の本数,幅,形状などもこれ
に該当する。つまり、この本数,幅等に限定するもので
はない。具体的には、画素サイズは200〜30μm,
回折格子のピッチPは30〜2μmである。回折格子の
材料としてはSiOx,SiNx,TaOx、ガラス系
物質などの無機物質、ポリイミド、アクリル系樹脂など
の有機物質なとが例示される。材料の選定としては高分
子分散液晶層23のポリマーの屈折率に対応して決め
る。各材料の屈折率は液晶の常光屈折率noは1.45
〜1.55、液晶の異常光屈折率neは1.65〜1.
80、ポリマーの屈折率npは1.45〜1.55のも
のがよく用いられる。また、np=noにしておく場合が
多い。
Hereinafter, a second embodiment of the light valve type projection apparatus according to the present invention will be described, but the description will be limited only to differences from the first embodiment. Therefore, items not described are the same as in the first embodiment. The same applies to the following other embodiments. FIG. 5A is a plan view of one pixel portion of a liquid crystal panel used as a light valve in the second embodiment of the present invention. (FIG. 5B)
It is sectional drawing in the AA 'line of (a)). FIG. 6 is a cross-sectional view when the counter substrate 21 is attached to the array substrate 26 shown in FIGS. 5A and 5B, and the polymer dispersed liquid crystal is injected between the two substrates. (FIGS. 5A and 5B)
In FIG. 6, reference numeral 51 denotes a gate signal line, 52 denotes a source signal line, and 53 denotes a layer having an uneven cross section (hereinafter referred to as a diffraction grating).
It is. However, in order to make the drawing easier to see, the counter electrode substrate and the like are omitted from FIG. 5A as in the conventional example. As described above, the drawings are modeled. For example, the number, width, shape, and the like of the diffraction grating correspond to this. That is, the number, width, and the like are not limited. Specifically, the pixel size is 200 to 30 μm,
The pitch P of the diffraction grating is 30 to 2 μm. Examples of the material of the diffraction grating include SiOx, SiNx, TaOx, inorganic substances such as glass-based substances, and organic substances such as polyimide and acrylic resin. The selection of the material is determined according to the refractive index of the polymer of the polymer dispersed liquid crystal layer 23. The refractive index of each material is ordinary light refractive index no of liquid crystal is 1.45.
-1.55, the extraordinary light refractive index ne of the liquid crystal is 1.65-1.
80, a polymer having a refractive index np of 1.45 to 1.55 is often used. In many cases, np = no.

【0043】正の誘電率を有する液晶がオフ状態の時の
液晶層23の屈折率nxは一般的に(2no+ne)/3
で示される。逆にオン状態の時はnoとなる。従って、
液晶がオフ状態のとき回折格子を出現させ、オン状態の
とき回折格子を消滅させる為には、回折格子の屈折率n
t=npもしくは、その近傍の値となるようにすればよ
い。つまり、液晶がオフ状態の時は液晶層の屈折率nx
は(2no+ne)/3であるから、nt≠nxであり回折
格子53と液晶層23に屈折率差Δnが生じる。逆に液
晶がオン状態の時は液晶層の屈折率はnoとなるから、
no=npとするとnt=npとなる。つまり、回折格子5
3と液晶層23に屈折率差がなくなる。回折格子の屈折
率ntとポリマーの屈折率npの屈折率差は0.1以内に
することが望ましく、0.1以内の材料を選定すべきで
ある。
When the liquid crystal having a positive dielectric constant is in the off state, the refractive index nx of the liquid crystal layer 23 is generally (2no + ne) / 3.
Indicated by Conversely, when the switch is in the ON state, it becomes no. Therefore,
In order for the diffraction grating to appear when the liquid crystal is in the off state and to disappear when the liquid crystal is in the on state, the refractive index n
It is sufficient that t = np or a value in the vicinity thereof. That is, when the liquid crystal is off, the refractive index nx of the liquid crystal layer
Is (2no + ne) / 3, so that nt ≠ nx, and a refractive index difference Δn occurs between the diffraction grating 53 and the liquid crystal layer 23. Conversely, when the liquid crystal is on, the refractive index of the liquid crystal layer is no,
If no = np, then nt = np. That is, the diffraction grating 5
3 and the liquid crystal layer 23 have no difference in refractive index. The difference between the refractive index nt of the diffraction grating and the refractive index NP of the polymer is preferably within 0.1, and a material within 0.1 should be selected.

【0044】以上の検討から、回折格子の形成材料とし
ては、現状の無機材料としてはプロセス上形成・加工が
容易なSiO2が適していると考えられる。SiO2の屈
折率は通常1.45〜1.50程度である。また、形成
方法としてはSiO2を蒸着後、パターンマスクを形成
しエッチングすればよい。あるいはガラス基板に直接フ
ォトリソグラフィとドライエッチングによって形成する
方法もある。また、有機材料としては、液晶層23に用
いるものと同一の透明なポリマーを用いるのが最適であ
る。上記のような材料を用いた回折格子の形成方法とし
ては、ロールクォーターあるいはスピンナー等で基板上
に塗布し、パターンマスクを用いて必要な部分のみ重合
するなどすればよい。また、ポリマー+ドーパントから
なる感光性樹脂を基板にスピンコートし、パターンマス
クを介して露光したのち、減圧加熱によりドーパントを
昇華させる方式でドライ現像する方法もある。
From the above studies, it is considered that SiO2, which is easy to form and process in terms of process, is suitable as the current inorganic material as a material for forming the diffraction grating. The refractive index of SiO2 is usually about 1.45 to 1.50. Further, as a forming method, a pattern mask may be formed and etched after depositing SiO2. Alternatively, there is a method in which the film is directly formed on a glass substrate by photolithography and dry etching. As the organic material, it is optimal to use the same transparent polymer as that used for the liquid crystal layer 23. As a method of forming a diffraction grating using the above-described materials, application to a substrate using a roll quarter or a spinner or the like may be performed, and only a necessary portion may be polymerized using a pattern mask. There is also a method in which a photosensitive resin composed of a polymer and a dopant is spin-coated on a substrate, exposed through a pattern mask, and then subjected to dry development by sublimation of the dopant by heating under reduced pressure.

【0045】回折格子53のピッチp,高さdは変調す
る光の波長λ,液晶層23の屈折率及び光学系の光の指
向性および必要とする回折効率などによりかなり異な
る。例えば(図5)の如く、回折格子53が矩形断面形
状の場合は回折角度θ、及び0次回折光の効率η0は以
下のように与えられる。
The pitch p and height d of the diffraction grating 53 vary considerably depending on the wavelength λ of the light to be modulated, the refractive index of the liquid crystal layer 23, the directivity of light of the optical system, the required diffraction efficiency, and the like. For example, as shown in FIG. 5, when the diffraction grating 53 has a rectangular cross-sectional shape, the diffraction angle θ and the efficiency η 0 of the 0th-order diffracted light are given as follows.

【0046】 sinθ=mλ/p(但しmは回折次数) η0=0.5*(1+cosδ) (但しδ=2πΔnd/λ) 従って、ピッチp・高さdは光学系の光の指向性,回折
角度θ,波長λにより決定すべきである。しかし、回折
格子形成上のプロセス条件などに左右されることも多
い。およそピッチtは2μm〜60μmであり、中でも
4μm〜20μmが最適である。なお、プロセス上、回
折格子の形状はサインカーブ状あるいは台形状となるこ
とが多いが、所望の回折格子・回折方向にあわせて設計
すればよい。その効果には問題がない。
Sin θ = mλ / p (where m is the order of diffraction) η 0 = 0.5 * (1 + cos δ) (where δ = 2πΔnd / λ) Therefore, the pitch p and the height d are the directivity and diffraction of light of the optical system. It should be determined by the angle θ and the wavelength λ. However, it often depends on the process conditions for forming the diffraction grating. The pitch t is about 2 μm to 60 μm, and most preferably, 4 μm to 20 μm. Although the shape of the diffraction grating is often a sine curve or trapezoid due to the process, it may be designed in accordance with a desired diffraction grating and diffraction direction. There is no problem in its effect.

【0047】(図7)に本発明の第2の実施例における
液晶パネルによって変調された光線の出力マスク上の光
強度の分布状態を示す模式図を示した。電圧は無印可の
状態で、出射光線は散乱及び回折の影響を受けている。
本発明の第1の実施例で用いた液晶パネルよりさらに回
折の効果により出力マスクで遮光される光線の量が増
え、黒品位は向上する。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the distribution of the light intensity on the output mask of the light beam modulated by the liquid crystal panel in the second embodiment of the present invention. With no voltage applied, the emitted light is affected by scattering and diffraction.
The amount of light that is blocked by the output mask is increased by the effect of diffraction more than in the liquid crystal panel used in the first embodiment of the present invention, and the black quality is improved.

【0048】また本発明の第2の実施例では回折格子5
3はアレイ基板26側に形成されているが、(図8)に
示すように対向基板21側に形成しても良い。(図8
(a))は本発明の第2の実施例にライトバルブとして
用いる液晶パネルの一画素部の平面図である。(図8
(b))は(図8(a))のB−B’線での断面図であ
る。また、(図9)は(図8(a)(b))に示す対向
基板21にアレイ基板26を取り付け、両基板間に高分
子分散液晶を注入した時の断面図を示している。(図
8)のように対向基板21側に回折格子53を設けても
同様の効果が得られる。
In the second embodiment of the present invention, the diffraction grating 5
Although 3 is formed on the array substrate 26 side, it may be formed on the counter substrate 21 side as shown in FIG. (FIG. 8
(A) is a plan view of one pixel portion of a liquid crystal panel used as a light valve in the second embodiment of the present invention. (FIG. 8
FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 8A. FIG. 9 is a cross-sectional view when the array substrate 26 is attached to the opposing substrate 21 shown in FIGS. 8A and 8B and the polymer-dispersed liquid crystal is injected between the two substrates. Similar effects can be obtained by providing the diffraction grating 53 on the counter substrate 21 side as shown in FIG.

【0049】本発明の第2の実施例では回折格子53の
上に画素電極24あるいは対向電極22を形成している
が、回折格子53の下に画素電極24あるいは対向電極
22を形成しても良い。
Although the pixel electrode 24 or the counter electrode 22 is formed on the diffraction grating 53 in the second embodiment of the present invention, the pixel electrode 24 or the counter electrode 22 may be formed below the diffraction grating 53. good.

【0050】以下本発明の第3の実施例について説明す
る。(図10)は本発明の第3の実施例においてライト
バルブとして用いる液晶パネルの断面図である。アレイ
基板26上に三角波断面形状層81が形成されている。
前記三角波断面形状層81の形成材料及び形成方法につ
いては本発明の第2の実施例に示した回折格子と同様に
して形成される。但し本発明では回折効果を用いるので
はなく、前記三角波断面形状層81と液晶層23との界
面での屈折率の差異によって光線が屈折する効果を用い
る。
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described. (FIG. 10) is a sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in the third embodiment of the present invention. A triangular-wave cross-sectional shape layer 81 is formed on the array substrate 26.
The material and method for forming the triangular-wave cross-sectional shape layer 81 are formed in the same manner as the diffraction grating shown in the second embodiment of the present invention. However, the present invention does not use the diffraction effect, but uses the effect that light rays are refracted by the difference in the refractive index at the interface between the triangular-wave cross-sectional shape layer 81 and the liquid crystal layer 23.

【0051】正の誘電率を有する液晶がオフ状態の時の
液晶層23の屈折率nxは一般的に(2no+ne)/3
で示される。逆にオン状態の時はnoとなる。従って、
液晶がオフ状態のとき界面で屈折率差を生じさせ、オン
状態のとき屈折率差を消滅させる為には、回折格子の屈
折率nt=np=noもしくは、その近傍の値となるよう
にすればよい。つまり、液晶がオフ状態の時は液晶層の
屈折率nxは(2no+ne)/3であるから、nt≠nx
であり三角波断面形状層81と液晶層23に屈折率差Δ
nが生じる。なおかつ三角波断面形状層81が入射光線
に対して角度を持って傾いているために光線はスネルの
法則より与えられる角度だけ曲がって出射される。逆に
液晶がオン状態の時は液晶層の屈折率はnoとなるか
ら、no=npとするとnt=npとなる。つまり、三角波
断面形状層81と液晶層23に屈折率差がなくなる。
When the liquid crystal having a positive dielectric constant is in the off state, the refractive index nx of the liquid crystal layer 23 is generally (2no + ne) / 3.
Indicated by Conversely, when the switch is in the ON state, it becomes no. Therefore,
Liquid crystal causes a refractive index difference at the interface when the off state, in order to eliminate the refractive index difference when the ON state, the refractive index nt = np = n o of a diffraction grating or, to a value in the vicinity thereof do it. That is, when the liquid crystal is off, the refractive index nx of the liquid crystal layer is (2no + ne) / 3, so that nt ≠ nx
And the refractive index difference Δ between the triangular wave section shape layer 81 and the liquid crystal layer 23.
n occurs. In addition, since the triangular-wave sectional shape layer 81 is inclined at an angle with respect to the incident light beam, the light beam is emitted by being bent by an angle given by Snell's law. Conversely, when the liquid crystal is in the ON state, the refractive index of the liquid crystal layer is no. Therefore, if no = np, then nt = np. That is, there is no difference in the refractive index between the triangular wave section shape layer 81 and the liquid crystal layer 23.

【0052】(図11)に本発明の第3の実施例におけ
る液晶パネルによって変調された光線の出力マスク上の
光強度の分布状態を示す模式図を示した。電圧は無印可
の状態で、出射光線は散乱及び屈折の影響を受けてい
る。本発明の第1の実施例で用いた液晶パネルよりさら
に屈折の効果により出力マスクで遮光される光線の量が
増え、黒品位は向上する。
FIG. 11 is a schematic diagram showing the distribution of the light intensity on the output mask of the light beam modulated by the liquid crystal panel in the third embodiment of the present invention. With no voltage applied, the emitted light is affected by scattering and refraction. The amount of light rays blocked by the output mask is increased due to the refraction effect as compared with the liquid crystal panel used in the first embodiment of the present invention, and the black quality is improved.

【0053】本発明の第3の実施例では三角波断面形状
層81はアレイ基板26側に形成されているが、第2の
実施例に示すように対向基板21側に形成しても良い。
また本発明の第3の実施例では三角波断面形状層81の
上に画素電極24あるいは対向電極22を形成している
が、三角波断面形状層81の下に画素電極24あるいは
対向電極22を形成しても良い。また本発明の第3の実
施例では三角波断面形状層としたが、傾きが一方向だけ
の鋸歯状の断面形状層であっても良い。
In the third embodiment of the present invention, the triangular-wave-shaped layer 81 is formed on the array substrate 26 side, but may be formed on the counter substrate 21 side as shown in the second embodiment.
Further, in the third embodiment of the present invention, the pixel electrode 24 or the counter electrode 22 is formed on the triangular-wave cross section layer 81, but the pixel electrode 24 or the counter electrode 22 is formed below the triangular-wave cross section layer 81. May be. Further, in the third embodiment of the present invention, a triangular-wave-shaped cross-sectional layer is used, but a saw-tooth-shaped cross-sectional layer having only one direction of inclination may be used.

【0054】以下本発明の第4の実施例について説明す
る。(図12)は本発明の第4の実施例におけるライト
バルブ式投写装置の原理的な構成を概念的に示す模式図
である。光発生手段としての光源15はメタルハライド
ランプおよび凹面鏡18を用いている。凹面鏡18はラ
ンプからの出射光を集光し、光利用率を向上させるため
に設けられたものでなくても本発明の主旨を損なうもの
ではない。光源15と入力マスク12の間に第1のレン
ズアレイ109(以下フライアイレンズと呼ぶ)を配置
する。フライアイレンズ109は複数のレンズの集合体
であり、各レンズが光源15の像を形成する。フライア
イレンズ109により光源像が入力マスク12の開口部
に形成されるように設計、配置される。入力マスクの開
口部はフライアイレンズ109の各レンズに1対1で対
応するように設けられている。フライアイレンズ109
で生じる不要な照明光は入力マスク12で遮蔽する。不
要な照明光が液晶パネル11に照射されると、液晶パネ
ル11より不要な散乱光が生じて黒表示の輝度を上昇さ
せ、コントラストを低下させる原因となる。また、入力
マスク12近傍には第2のレンズアレイ108を設け
る。第2のレンズアレイ108はフィールドレンズとし
て機能し(以下第2のレンズアレイはフィールドレンズ
アレイとよぶ)、フライアイレンズ109の各レンズの
フィールドレンズアレイ108による像が液晶パネル1
1上に形成されるように設計する。その他の構成は(図
1)に示した本発明の第1の実施例と同一である。ライ
トバルブとしての液晶パネル11は第1の実施例で用い
た高分子分散液晶パネルあるいは第2の実施例で用いた
回折格子高分子分散液晶パネルを用いる。光源15より
出射した光線はフライアイレンズ109により複数の光
源像となり、入力マスク12の開口部にそれぞれ形成さ
れる。この光源像がさらにフィールドレンズアレイ10
8によって液晶パネル11を照明する。液晶パネル11
がオフ(散乱状態)の時には、各光源像からの光線は液
晶パネル11で散乱して、出力マスク13の遮光部によ
り遮断され、スクリーン17には達しない。一方、液晶
パネル11がオン(透明状態)の時には、各光源像から
の光線は液晶パネル11を透過して、出力マスク13の
それぞれに対応する開口部を通過するので、出力マスク
13における光の損失がほとんどないまま光線はスクリ
ーン17に到達する。このとき投写レンズの実効Fナン
バーは出力マスク13の開口部の総面積によって決ま
り、出力マスク13を用いない場合の投写レンズのFナ
ンバーよりも大きく、よりコントラストを高くできる。
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described. (FIG. 12) is a schematic diagram conceptually showing a principle configuration of a light valve type projection device according to a fourth embodiment of the present invention. The light source 15 as a light generating means uses a metal halide lamp and a concave mirror 18. The concave mirror 18 condenses the light emitted from the lamp and does not impair the gist of the present invention even if it is not provided for improving the light utilization factor. A first lens array 109 (hereinafter, referred to as a fly-eye lens) is arranged between the light source 15 and the input mask 12. The fly-eye lens 109 is an aggregate of a plurality of lenses, and each lens forms an image of the light source 15. The light source image is designed and arranged so that the light source image is formed at the opening of the input mask 12 by the fly-eye lens 109. The opening of the input mask is provided so as to correspond to each lens of the fly-eye lens 109 on a one-to-one basis. Fly eye lens 109
Unnecessary illumination light generated in the above is shielded by the input mask 12. When the liquid crystal panel 11 is irradiated with unnecessary illumination light, unnecessary scattered light is generated from the liquid crystal panel 11, thereby increasing the brightness of black display and lowering the contrast. In addition, a second lens array 108 is provided near the input mask 12. The second lens array 108 functions as a field lens (hereinafter, the second lens array is referred to as a field lens array), and the image of each lens of the fly-eye lens 109 by the field lens array 108 is displayed on the liquid crystal panel 1.
1 to be formed on. Other configurations are the same as those of the first embodiment of the present invention shown in FIG. The liquid crystal panel 11 as a light valve uses the polymer dispersed liquid crystal panel used in the first embodiment or the diffraction grating polymer dispersed liquid crystal panel used in the second embodiment. Light rays emitted from the light source 15 are converted into a plurality of light source images by the fly-eye lens 109, and are formed at openings of the input mask 12. This light source image is further added to the field lens array 10.
8 illuminates the liquid crystal panel 11. LCD panel 11
Is off (scattered state), the light rays from each light source image are scattered by the liquid crystal panel 11, are blocked by the light shielding portion of the output mask 13, and do not reach the screen 17. On the other hand, when the liquid crystal panel 11 is turned on (transparent state), the light from each light source image passes through the liquid crystal panel 11 and passes through the opening corresponding to each of the output masks 13. The light beam reaches the screen 17 with little loss. At this time, the effective F-number of the projection lens is determined by the total area of the openings of the output mask 13, and is larger than the F-number of the projection lens when the output mask 13 is not used, so that the contrast can be further increased.

【0055】(図13)にフライアイレンズ109の平
面図を示す。フライアイレンズ109は複数のレンズ1
10の集合体であり、レンズ110の1つ1つが(図
3)の入力マスク12の開口部31に各々対応するよう
に構成されている。各レンズ110の開口形状は液晶パ
ネル11の有効表示領域と相似であることが望ましい。
即ち、液晶パネル11の有効表示領域が長方形で、その
縦横比が例えば3:4であれば、レンズ110も3:4
の縦横比の長方形とする。フィールドレンズアレイ10
8は各レンズ110の像が液晶パネル11上に形成され
るように設計する。これにより1個のレンズ110を通
る光源15より発せられた光は入力マスク12の1個の
開口部を通り、フィールドレンズアレイ108、シュリ
ーレンレンズ14、液晶パネル11及び出力マスク13
を通って、投写レンズ16により投影される。この光路
を1つの光学系と考えると、Fナンバーが大きくコント
ラストが高くとれるとともに、この光学系が多数集まっ
た1つのシステムとみなすことができるので明るさを落
とすことがない。言い換えれば、出力マスク13によっ
て液晶パネル11が透明状態のときには瞳の有効な部分
全面を利用し、散乱又は回折状態のときには不要な散乱
光又は回折光を遮光でき、瞳面積を実効的に小さくでき
る。
FIG. 13 shows a plan view of the fly-eye lens 109. The fly-eye lens 109 has a plurality of lenses 1
10 and each lens 110 is configured to correspond to the opening 31 of the input mask 12 (FIG. 3). It is desirable that the opening shape of each lens 110 be similar to the effective display area of the liquid crystal panel 11.
That is, if the effective display area of the liquid crystal panel 11 is rectangular and the aspect ratio is, for example, 3: 4, the lens 110 is also 3: 4.
Rectangle with the aspect ratio of Field lens array 10
8 is designed so that the image of each lens 110 is formed on the liquid crystal panel 11. As a result, light emitted from the light source 15 passing through one lens 110 passes through one opening of the input mask 12, passes through the field lens array 108, the schlieren lens 14, the liquid crystal panel 11, and the output mask 13.
Through the projection lens 16. If this optical path is considered as one optical system, the F-number is large and the contrast can be high, and the optical path can be regarded as one system in which many optical systems are gathered, so that the brightness is not reduced. In other words, when the liquid crystal panel 11 is in the transparent state by the output mask 13, the entire effective portion of the pupil is used. When the liquid crystal panel 11 is in the scattered or diffracted state, unnecessary scattered or diffracted light can be shielded, and the pupil area can be effectively reduced. .

【0056】以下、図面を参照しながら本発明のライト
バルブ式投写装置について説明する。(図14)は本発
明のライトバルブ式投写装置の一実施例の構成図であ
る。ただし、説明に不要な構成要素は省略している。
(図14)において、121は集光光学系であり、内部
に凹面鏡および光発生手段として250Wのメタルハラ
イドランプを有している。また凹面鏡は有視光のみを反
射させるように構成されている。さらに集光光学系12
1の出射端には紫外線カットフィルタが配置されてい
る。122は赤外線を透過させ有視光のみを反射させる
赤外線カットミラーである。ただし、赤外線カットミラ
ー122は集光光学系121の内部に配置してもよいこ
とは言うまでもない。また、123aはBDM、123
bはGDM、123cはRDMである。なお、BDM1
23aからRDM123cの配置は前記の順序に限定す
るものではなく、また、最後のRDM123cは全反射
ミラーにおきかえてもよいことは言うまでもない。
Hereinafter, the light valve type projection device of the present invention will be described with reference to the drawings. (FIG. 14) is a configuration diagram of an embodiment of the light valve type projection device of the present invention. However, components unnecessary for the description are omitted.
In FIG. 14, reference numeral 121 denotes a condensing optical system, which has a concave mirror and a 250 W metal halide lamp as light generating means inside. The concave mirror is configured to reflect only visible light. Further, the condensing optical system 12
An ultraviolet cut filter is arranged at the exit end of the first light emitting element. Reference numeral 122 denotes an infrared cut mirror that transmits infrared light and reflects only visible light. However, it goes without saying that the infrared cut mirror 122 may be arranged inside the light collecting optical system 121. Also, 123a is a BDM, 123a
b is GDM and 123c is RDM. In addition, BDM1
The arrangement of the RDMs 23a to 23c is not limited to the above-described order, and it goes without saying that the last RDM 123c may be replaced with a total reflection mirror.

【0057】127a、127bおよび127cは液晶
パネルである。なお、液晶パネルのうちR光を変調する
液晶パネル127c内に形成される回折格子の高さdを
他の液晶パネルの回折格子の高さdよりも0.2μm〜
1.0μm高く形成している。これは、回折度合が変調
する光の波長に依存するためである。また、必要に応じ
て青光変調用の液晶パネル127aの回折格子の高さも
緑用に比較して0.2μm〜1.0μm低く形成する。
また、R光を変調する液晶パネル127cは他の液晶パ
ネルに比較して水滴状液晶粒子径を大きく、もしくは液
晶膜厚も厚めに構成している。これは光が長波長になる
ほど散乱特性が低下するためである。水滴状液晶の粒子
径は、重合させるときの紫外線光を制御することあるい
は使用材料を変化させることにより制御が可能である。
液晶膜厚は液晶層中のビーズ径を変化することにより調
整できる。125a、125b及び125cは入力マス
ク、128a、128bおよび128cは出力マスク、
126a、126bおよび126cはシュリーレンレン
ズである。なお、124a、124bおよび124cは
フライアイレンズ、129a、129bおよび129c
は投写レンズである。
Reference numerals 127a, 127b and 127c are liquid crystal panels. The height d of the diffraction grating formed in the liquid crystal panel 127c that modulates the R light among the liquid crystal panels is 0.2 μm or more larger than the height d of the diffraction gratings of the other liquid crystal panels.
It is formed 1.0 μm higher. This is because the degree of diffraction depends on the wavelength of the light to be modulated. If necessary, the height of the diffraction grating of the liquid crystal panel 127a for blue light modulation is formed to be 0.2 μm to 1.0 μm lower than that of the liquid crystal panel 127a for green light.
The liquid crystal panel 127c that modulates the R light has a larger droplet-shaped liquid crystal particle diameter or a larger liquid crystal film thickness than other liquid crystal panels. This is because the scattering characteristic decreases as the light becomes longer in wavelength. The particle size of the water-droplet liquid crystal can be controlled by controlling ultraviolet light at the time of polymerization or by changing the material used.
The liquid crystal film thickness can be adjusted by changing the diameter of the beads in the liquid crystal layer. 125a, 125b and 125c are input masks, 128a, 128b and 128c are output masks,
126a, 126b and 126c are schlieren lenses. Note that 124a, 124b and 124c are fly-eye lenses, 129a, 129b and 129c
Is a projection lens.

【0058】フライアイレンズ124及び入力マスク1
25は1つにまとめて集光光学系121とダイクロイッ
クミラー123aの間に設置しても良い。またシュリー
レンレンズ126は液晶パネル127と出力マスク12
8の間に設置しても良い。
Fly-eye lens 124 and input mask 1
25 may be collectively installed as one between the condensing optical system 121 and the dichroic mirror 123a. Further, the schlieren lens 126 includes the liquid crystal panel 127 and the output mask 12.
8 may be installed.

【0059】本発明のライトバルブ式投写装置では液晶
パネルの液晶層の膜厚が、10μm〜15μmの時、投
写レンズの集光角θは全角で6度前後でも、コントラス
ト比は画面中心部で100:1以上であり、リア方式テ
レビで40インチスクリーンに投写した際、CRT投写
型テレビと比較しても遜色のない画質を得ることができ
た。ランプはアーク長が7mmの250Wメタルハライ
ドランプで、短アークのものを用いなくとも十分な特性
が得られた。(図14)の構成図は一例としてより具体
的には(図15)に示す斜視図などで示される。(図1
5)において133はミラー、134a,134bおよ
び134cは投写レンズまたは投写レンズ系である。フ
ライアイレンズ124及び入力マスク125は集光光学
系121の出射端に設置している。
In the light valve type projection apparatus of the present invention, when the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal panel is 10 μm to 15 μm, the contrast ratio is about 6 degrees at full angle, and the contrast ratio is at the center of the screen. The ratio was 100: 1 or more, and when projected on a 40-inch screen by a rear television, an image quality comparable to that of a CRT projection television could be obtained. The lamp was a 250 W metal halide lamp having an arc length of 7 mm, and sufficient characteristics were obtained without using a short arc lamp. The configuration diagram of FIG. 14 is more specifically shown as an example in a perspective view of FIG. 15. (Figure 1
In 5), 133 is a mirror, and 134a, 134b and 134c are projection lenses or projection lens systems. The fly-eye lens 124 and the input mask 125 are installed at the exit end of the light-collecting optical system 121.

【0060】以下、本発明のライトバルブ式投写装置の
動作について(図14)を参照しながら説明する。な
お、赤(R),緑(G),青(B)光のそれぞれの変調
系については、ほぼ同一動作であるのでB光の変調系に
ついて例にあげて説明する。まず、集光光学系121か
ら白色光が照射され、前記白色光のB光成分はBDM1
23aにより反射される。このB光はフライアイレンズ
124a、入力マスク125a、シュリーレンレンズ1
26aを通って高分子分散液晶パネル127aに入射す
る。高分子分散液晶パネルは(図21(a)(b))に
示すように画素電極に印加された信号により入射した光
の散乱と透過状態とを制御し、光を変調する。散乱した
光は出力マスク128aで遮光され、逆に平行光または
所定角度内の光は出力マスク128aを通過する。変調
された光は投写レンズ129aによりスクリーン(図示
せず)に拡大投影される。以上のようにして、スクリー
ンには画像のB光成分が表示される。同様に高分子分散
液晶パネル127bはG光成分の光を変調し、また、高
分子分散液晶パネル127cはR光成分の光を変調し
て、スクリーン上にはカラー画像が表示される。
The operation of the light valve type projection apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG. Since the respective modulation systems for red (R), green (G), and blue (B) light have almost the same operation, the modulation system for B light will be described as an example. First, white light is emitted from the condensing optical system 121, and the B light component of the white light is BDM1.
23a. The B light is a fly-eye lens 124a, an input mask 125a, a schlieren lens 1
The light enters the polymer-dispersed liquid crystal panel 127a through 26a. As shown in FIGS. 21A and 21B, the polymer-dispersed liquid crystal panel modulates light by controlling the scattering and transmission state of incident light by a signal applied to the pixel electrode. The scattered light is shielded by the output mask 128a, and conversely, parallel light or light within a predetermined angle passes through the output mask 128a. The modulated light is enlarged and projected on a screen (not shown) by the projection lens 129a. As described above, the B light component of the image is displayed on the screen. Similarly, the polymer dispersed liquid crystal panel 127b modulates the light of the G light component, and the polymer dispersed liquid crystal panel 127c modulates the light of the R light component, so that a color image is displayed on the screen.

【0061】また、本発明の液晶パネルの構成はTFT
に限定するものではなく、ダイオードなどの2端子素子
をスイッチング素子として用いる液晶表示装置でも有効
である。
The configuration of the liquid crystal panel of the present invention is a TFT.
The present invention is not limited to this, and is also effective for a liquid crystal display device using a two-terminal element such as a diode as a switching element.

【0062】また、(図14)においては光は液晶パネ
ルの対向基板側から入射させるとしたが、これに限定す
るものではなく、アレイ基板から入射させても同様の効
果が得られることは明らかである。以上のように、本発
明のライトバルブ式投写装置は光の入射方向に左右され
るものではない。
Further, in FIG. 14, the light is made to enter from the opposite substrate side of the liquid crystal panel. However, the present invention is not limited to this, and it is apparent that the same effect can be obtained by making it enter from the array substrate. It is. As described above, the light valve type projection device of the present invention does not depend on the incident direction of light.

【0063】また、本発明のライトバルブ式投写装置の
実施例においてはリア型投写装置のように表現したが、
これに限定するものではなく反射型スクリーンに画像を
投影するフロント型投写装置でもよいことは言うまでも
ない。さらに、本実施例のライトバルブ式投写装置にお
いては、ダイクロイックミラーにより色分離を行なうと
したがこれに限定するものではなく、たとえば吸収型色
フィルタを用いて、色分離を行なってもよい。
Further, in the embodiment of the light valve type projection device of the present invention, the expression is described as a rear type projection device.
It is needless to say that the present invention is not limited to this, and may be a front projection device that projects an image on a reflection screen. Further, in the light valve type projection device of the present embodiment, the color separation is performed by the dichroic mirror, but the present invention is not limited to this. For example, the color separation may be performed by using an absorption type color filter.

【0064】また、本発明で用いる液晶パネルは透過型
液晶パネルのように説明したが、これに限定するもので
はなく、反射型・液晶パネルでもよい。その場合は、画
素電極を金属物質で反射電極にすればよい。回折格子は
対向電極あるいは前記反射電極上に形成する。
The liquid crystal panel used in the present invention has been described as a transmissive liquid crystal panel, but is not limited to this, and may be a reflective liquid crystal panel. In that case, the pixel electrode may be a reflective electrode made of a metal material. The diffraction grating is formed on the counter electrode or the reflection electrode.

【0065】また、本実施例のライトバルブ式投写装置
においては、R,GおよびB光の変調系において投写レ
ンズ系をそれぞれ1つずつ設けているが、これに限定す
るものではなく、たとえばミラーなどを用いて液晶パネ
ルにより変調された表示画像を1つにまとめてから1つ
の投写レンズ系に入射させて投影する構成であってもよ
いことは言うまでもない。さらに、R・G・B光それぞ
れを変調する液晶パネルを設けるとしたが、これに限定
するものではない。例えば、一枚の液晶パネルにモザイ
ク状のカラーフィルタを取付け、前記パネルの画素を投
影する単パネル投写装置でもよい。
Further, in the light valve type projection apparatus of this embodiment, one projection lens system is provided for each of the R, G, and B light modulation systems. However, the present invention is not limited to this. Needless to say, the display image modulated by the liquid crystal panel may be combined into one, and then may be incident on one projection lens system and projected. Further, a liquid crystal panel for modulating each of R, G, and B lights is provided, but the present invention is not limited to this. For example, a single-panel projection device that attaches a mosaic color filter to one liquid crystal panel and projects pixels of the panel may be used.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上のように、本発明のライトバルブ式
投写装置では液晶パネルとして高分子分散液晶を用いて
いるため、TN液晶を用いた液晶パネルに比較して2倍
以上の高輝度画面を得ることができる。また、液晶パネ
ル内に回折格子を形成しており、液晶がオン状態の時は
液晶層23とのほぼ屈折率差がなくなり、回折格子が形
成されていない状態となる。従って、液晶パネルに入射
した光は回折されることなくそのまま直進する。逆に液
晶がオフ状態時は、液晶層23と回折格子間に屈折率差
が生じ、回折格子が機能する。従って、液晶パネルに入
射した光は回折される。このことは直進する光の量が減
少することを意味する。以上の回折の効果と散乱の効果
の相乗効果により投写画像のコントラストは大幅に向上
する。また、本発明は液晶パネル内に三角波断面形状層
を形成しており、液晶がオン状態の時は液晶層23との
ほぼ屈折率差がない状態となる。従って、液晶パネルに
入射した光は屈折することなくそのまま直進する。逆に
液晶がオフ状態時は、液晶層23と三角波断面形状層間
に屈折率差が生じ、液晶パネルに入射した光は屈折され
る。このことは直進する光の量が減少することを意味す
る。以上の屈折の効果と散乱の効果の相乗効果により投
写画像のコントラストは大幅に向上する。しかも液晶パ
ネルは低電圧で駆動できる。
As described above, in the light valve type projection apparatus of the present invention, since the polymer dispersed liquid crystal is used as the liquid crystal panel, a high brightness screen is twice or more as compared with the liquid crystal panel using the TN liquid crystal. Can be obtained. Further, a diffraction grating is formed in the liquid crystal panel, and when the liquid crystal is in the ON state, there is almost no difference in the refractive index from the liquid crystal layer 23, so that no diffraction grating is formed. Therefore, the light incident on the liquid crystal panel goes straight without being diffracted. Conversely, when the liquid crystal is off, a difference in refractive index occurs between the liquid crystal layer 23 and the diffraction grating, and the diffraction grating functions. Therefore, light incident on the liquid crystal panel is diffracted. This means that the amount of light traveling straight is reduced. The contrast of the projected image is greatly improved by the synergistic effect of the above-described diffraction effect and scattering effect. Further, according to the present invention, a triangular-wave cross-sectional shape layer is formed in the liquid crystal panel, and when the liquid crystal is on, there is almost no difference in refractive index from the liquid crystal layer 23. Therefore, the light incident on the liquid crystal panel goes straight without refraction. Conversely, when the liquid crystal is in the off state, a difference in refractive index occurs between the liquid crystal layer 23 and the triangular-wave cross-section layer, and light incident on the liquid crystal panel is refracted. This means that the amount of light traveling straight is reduced. The contrast of the projected image is greatly improved by the synergistic effect of the refraction effect and the scattering effect described above. Moreover, the liquid crystal panel can be driven at a low voltage.

【0067】また、光源として、アーク長が長く、Fナ
ンバーの小さい、明るい光源を用いても高コントラスト
比で且つ高輝度を実現できる投写装置を提供できる。
Further, it is possible to provide a projection apparatus which can realize a high contrast ratio and a high brightness even when a bright light source having a long arc length, a small F number and a light source is used as the light source.

【0068】さらに、本発明では、特に主としてR用の
液晶パネルの回折格子の高さ・液晶層の膜厚または水滴
状液晶径を他のパネルと変化させることにより画像全体
としてのコントラスト比を大幅に向上させることができ
る。
Further, in the present invention, the contrast ratio of the whole image is greatly increased by changing the height of the diffraction grating, the thickness of the liquid crystal layer or the diameter of the liquid crystal in the liquid crystal panel, mainly for the R liquid crystal panel, from those of other panels. Can be improved.

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

【図1】本発明の第1の実施例のライトバルブ式投写装
置の原理的な構成を概念的に示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram conceptually showing a principle configuration of a light valve type projection apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例においてライトバルブと
して用いる液晶パネルの断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明で用いた入力マスク及び出力マスクの平
面概略図である。
FIG. 3 is a schematic plan view of an input mask and an output mask used in the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例のライトバルブ式投写装
置における液晶パネルによる出力マスク上の光強度の分
布状態を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a distribution state of light intensity on an output mask by a liquid crystal panel in the light valve type projection apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例においてライトバルブと
して用いる液晶パネルの平面図及び断面図である。
FIG. 5 is a plan view and a sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例においてライトバルブと
して用いる液晶パネルの断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例における液晶パネルによ
って変調された光線の出力マスク上の光強度の分布状態
を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a distribution state of light intensity on an output mask of a light beam modulated by a liquid crystal panel in a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例においてライトバルブと
して用いる液晶パネルの平面図及び断面図である。
FIG. 8 is a plan view and a sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施例においてライトバルブと
して用いる液晶パネルの断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例においてライトバルブ
として用いる液晶パネルの断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第3の実施例における液晶パネルに
よって変調された光線の出力マスク上の光強度の分布状
態を示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a distribution state of light intensity on an output mask of a light beam modulated by a liquid crystal panel in a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4の実施例におけるライトバルブ
式投写装置の原理的な構成を概念的に示す模式図であ
る。
FIG. 12 is a schematic diagram conceptually showing a principle configuration of a light valve type projection device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第4の実施例で用いたフライアイレ
ンズの平面図である。
FIG. 13 is a plan view of a fly-eye lens used in a fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明のライトバルブ式投写装置の一実施例
の構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram of one embodiment of a light valve type projection device of the present invention.

【図15】本発明のライトバルブ式投写装置の他の実施
例の構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram of another embodiment of the light valve type projection device of the present invention.

【図16】従来の液晶投写装置の構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram of a conventional liquid crystal projection device.

【図17】従来の液晶パネルの平面図である。FIG. 17 is a plan view of a conventional liquid crystal panel.

【図18】従来の液晶パネルの平面図および断面図であ
る。
FIG. 18 is a plan view and a sectional view of a conventional liquid crystal panel.

【図19】従来の液晶パネルの断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal panel.

【図20】TN液晶パネルの動作の説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram of the operation of the TN liquid crystal panel.

【図21】高分子分散液晶パネルの動作の説明図であ
る。
FIG. 21 is an explanatory diagram of the operation of the polymer dispersed liquid crystal panel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ライトバルブ(液晶パネル) 12 入力マスク 13 出力マスク 14 シュリーレンレンズ 15 光源 16 投写レンズアレイ基板 17 スクリーン 18 凹面鏡 21 対向基板 22 対向電極 23 高分子分散液晶層 24 画素電極 25 TFT 26 アレイ基板 27 ブラックマトリクス 53 凹凸断面形状層(回折格子) 81 三角波断面形状層 108 フィールドレンズアレイ 109 フライアイレンズ 122 赤外線カットミラー 123a,123b,123c ダイクロイックミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Light valve (liquid crystal panel) 12 Input mask 13 Output mask 14 Schlieren lens 15 Light source 16 Projection lens array substrate 17 Screen 18 Concave mirror 21 Opposite substrate 22 Opposite electrode 23 Polymer dispersed liquid crystal layer 24 Pixel electrode 25 TFT 26 Array substrate 27 Black matrix 53 Irregular cross section layer (diffraction grating) 81 Triangular wave cross section layer 108 Field lens array 109 Fly eye lens 122 Infrared cut mirror 123a, 123b, 123c Dichroic mirror

───────────────────────────────────────────────────── 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 G03B 21/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G03B 33/12 G03B 21/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光発生手段と、前記光発生手段が発生し
た光を散乱状態の変化として変調するライトバルブと、
前記ライトバルブで変調された光を投影する投写手段と
を具備し、 前記光発生手段と前記ライトバルブとの間に配置された
第1のマスクと、前記投写手段と前記ライトバルブの間
に配置された第2のマスクと、前記第1のマスクと前記
第2のマスクの間に配置された結像手段とを具備し、
記結像手段による前記第1のマスクの開口の投影像が
記第2のマスクの開口に一致することを特徴とするライ
トバルブ式投写装置。
A light valve configured to modulate light generated by the light generating means as a change in a scattering state;
Projection means for projecting light modulated by the light valve; a first mask disposed between the light generation means and the light valve; and a first mask disposed between the projection means and the light valve comprising a second mask that is, an imaging means disposed between said first mask and said second mask, before
A light valve type projection apparatus, wherein a projection image of the opening of the first mask by the imaging means coincides with the opening of the second mask.
【請求項2】 光発生手段と、前記光発生手段が発生し
た光を回折状態の変化として変調するライトバルブと、
前記ライトバルブで変調された光を投影する投写手段と
を具備し、 前記光発生手段と前記ライトバルブとの間に配置された
第1のマスクと、前記投写手段と前記ライトバルブの間
に配置された第2のマスクと、前記第1のマスクと前記
第2のマスクの間に配置された結像手段とを具備し、
記結像手段による前記第1のマスクの開口の投影像が
記第2のマスクの開口に一致することを特徴とするライ
トバルブ式投写装置。
2. A light generating means, a light valve for modulating light generated by the light generating means as a change in a diffraction state,
Projection means for projecting light modulated by the light valve; a first mask disposed between the light generation means and the light valve; and a first mask disposed between the projection means and the light valve comprising a second mask that is, an imaging means disposed between said first mask and said second mask, before
A light valve type projection apparatus, wherein a projection image of the opening of the first mask by the imaging means coincides with the opening of the second mask.
【請求項3】 光発生手段と、前記光発生手段が発生し
た光を散乱または回折状態の変化として変調するライト
バルブと、前記ライトバルブで変調された光を投影する
投写手段とを具備し、 前記光発生手段と前記ライトバルブとの間に配置された
第1のマスクと、前記投写手段と前記ライトバルブの間
に配置された第2のマスクと、前記第1のマスクと前記
第2のマスクの間に配置された結像手段と、前記光発生
手段の像を前記第1のマスクの開口部に形成する複数の
レンズからなるレンズアレイとを具備し、前記結像手段
による前記第1のマスクの開口の投影像が前記第2のマ
スクの開口に一致することを特徴とするライトバルブ式
投写装置。
3. A light generating means, a light valve for modulating the light generated by the light generating means as a change in scattering or diffraction state, and a projecting means for projecting the light modulated by the light valve, A first mask disposed between the light generating means and the light valve, a second mask disposed between the projection means and the light valve, the first mask and the second mask; comprising an imaging means which is disposed between the mask and a lens array comprising a plurality of lenses for forming an image of said light generating means in the opening of the first mask, said imaging means
Wherein the projected image of the opening of the first mask according to ( b) coincides with the opening of the second mask.
【請求項4】 レンズアレイはライトバルブの有効表示
領域と相似形の複数のレンズから構成されることを特徴
とする請求項3記載のライトバルブ式投写装置。
4. The light valve type projection device according to claim 3, wherein the lens array comprises a plurality of lenses having a similar shape to the effective display area of the light valve.
【請求項5】 光発生手段と、前記光発生手段が発生し
た光を散乱または回折状態の変化として変調するライト
バルブと、前記ライトバルブで変調された光を投影する
投写手段とを具備し、 前記光発生手段と前記ライトバルブとの間に配置された
第1のマスクと、前記投写手段と前記ライトバルブの間
に配置された第2のマスクと、前記第1のマスクと前記
第2のマスクの間に配置された結像手段と、前記光発生
手段の像を前記第1のマスクの開口部に形成する複数の
レンズからなるレンズアレイと、前記第1のマスクの近
傍に配置され、前記第1のレンズアレイの像を前記ライ
トバルブ上に形成する第2のレンズアレイを具備し、
記結像手段による前記第1のマスクの開口の投影像が
記第2のマスクの開口に一致することを特徴とするライ
トバルブ式投写装置。
5. A light valve, comprising: a light valve that modulates light generated by the light generator as a change in scattering or diffraction state; and a projecting unit that projects light modulated by the light valve. A first mask disposed between the light generating means and the light valve, a second mask disposed between the projection means and the light valve, the first mask and the second mask; Image forming means arranged between masks, a lens array including a plurality of lenses for forming an image of the light generating means in an opening of the first mask, and a lens array arranged near the first mask; comprising a second lens array which forms an image of the first lens array on the light valve, before
A light valve type projection apparatus, wherein a projection image of the opening of the first mask by the imaging means coincides with the opening of the second mask.
【請求項6】 投写手段は投写レンズ系であり、第2の
マスクは投写レンズ系の瞳近傍に配置することを特徴と
する請求項1または2または3または5のいずれかに記
載のライトバルブ式投写装置。
6. The light valve according to claim 1, wherein the projection means is a projection lens system, and the second mask is arranged near a pupil of the projection lens system. Projection device.
【請求項7】 ライトバルブは、電極層が形成された少
なくとも一方が光透過性を有する第1と第2の基板の間
に、液晶材料が高分子マトリクス中に分散保持された高
分子分散液晶を狭持した液晶パネルであることを特徴と
する請求項1または3または5のいずれかに記載のライ
トバルブ式投写装置。
7. A polymer dispersed liquid crystal in which a liquid crystal material is dispersed and held in a polymer matrix between a first and a second substrate on which at least one of which has an electrode layer has a light transmitting property. The light valve type projection device according to claim 1, wherein the projection device is a liquid crystal panel that holds the light valve.
【請求項8】 ライトバルブは、電極層が形成された少
なくとも一方が光透過性を有する第1と第2の基板の間
に、液晶材料が高分子マトリクス中に分散保持された高
分子分散液晶を狭持し、前記第1と第2の基板のうち少
なくとも一方の基板上で高分子分散液晶層に相対する面
に、液晶パネルが光透過状態にある際の高分子分散液晶
層の屈折率に略一致する光透過性の物質からなる凹凸断
面形状層が形成された液晶パネルであることを特徴とす
る請求項2または3または5のいずれかに記載のライト
バルブ式投写装置。
8. A light-valve comprising a polymer-dispersed liquid crystal in which a liquid crystal material is dispersed and held in a polymer matrix between first and second substrates, at least one of which has an electrode layer and has a light-transmitting property. And a refractive index of the polymer-dispersed liquid crystal layer when the liquid crystal panel is in a light transmitting state on a surface of at least one of the first and second substrates facing the polymer-dispersed liquid crystal layer. 6. The light valve type projection device according to claim 2, wherein the liquid crystal panel is a liquid crystal panel on which an uneven cross-sectional shape layer made of a light transmissive substance substantially conforming to the above is formed.
【請求項9】 ライトバルブは、電極層が形成された少
なくとも一方が光透過性を有する第1と第2の基板の間
に、液晶材料が高分子マトリクス中に分散保持された高
分子分散液晶を狭持し、前記第1と第2の基板のうち少
なくとも一方の基板上で高分子分散液晶層に相対する面
に、液晶パネルが光透過状態にある際の高分子分散液晶
層の屈折率に略一致する光透過性の物質からなる三角波
もしくは鋸歯断面形状層が形成された液晶パネルである
ことを特徴とする請求項2または3または5のいずれか
に記載のライトバルブ式投写装置。
9. A light-valve comprising a polymer-dispersed liquid crystal in which a liquid crystal material is dispersed and held in a polymer matrix between a first and a second substrate on which at least one of the electrode layers is formed and has a light-transmitting property. And a refractive index of the polymer-dispersed liquid crystal layer when the liquid crystal panel is in a light transmitting state on a surface of at least one of the first and second substrates facing the polymer-dispersed liquid crystal layer. 6. The light valve type projection device according to claim 2, wherein the liquid crystal panel is a liquid crystal panel having a triangular wave or saw-tooth cross-sectional shape layer made of a light transmissive substance substantially corresponding to the above.
【請求項10】 光発生手段から発生する光線を所定範
囲の波長の光に分離する色分離手段を具備し、各波長の
光に対して配置された高分子分散液晶パネルのうち1枚
以上の高分子分散液晶層の厚みと液晶滴の平均粒子径ま
たは平均孔径、高分子分散液晶パネル内に形成される凹
凸断面形状層の凹凸の高さとピッチのうち少なくともい
ずれかが、他の高分子分散液晶パネルと異なっているこ
とを特徴とする請求項7または8のいずれか記載のライ
トバルブ式投写装置。
10. A color separation means for separating light rays generated from the light generation means into light of a predetermined range of wavelengths, wherein at least one of the polymer dispersed liquid crystal panels arranged for each wavelength of light is provided. At least one of the thickness of the polymer dispersed liquid crystal layer and the average particle diameter or average pore diameter of the liquid crystal droplets, and the height and pitch of the unevenness of the uneven cross-sectional shape layer formed in the polymer dispersed liquid crystal panel are other polymer dispersed. 9. The light valve type projection device according to claim 7, wherein the projection device is different from a liquid crystal panel.
【請求項11】 光源と、高分子分散液晶パネルと、前
記高分子分散液晶パネルで変調された光を投影する投写
レンズとを具備し、 前記光源と前記液晶パネルとの間に配置された第1のマ
スクと、前記光源の像を前記第1のマスクの開口部に形
成し、前記液晶パネルの有効表示領域と相似形の複数の
レンズから構成される第1のレンズアレイと、前記第1
のマスクの近傍に配置され、前記第1のレンズアレイの
像を前記液晶パネル上に形成する第2のレンズアレイ
と、前記投写レンズと前記液晶パネルの間に配置された
第2のマスクと、前記第1のマスクと前記第2のマスク
の間に配置された結像レンズとを具備し、前記結像レン
ズによる前記第1のマスクの開口の投影像が前記第2の
マスク上に形成され、なおかつ前記第2のマスクの開口
に一致することを特徴とするライトバルブ式投写装置。
11. A liquid crystal display, comprising: a light source; a polymer dispersed liquid crystal panel; and a projection lens for projecting light modulated by the polymer dispersed liquid crystal panel, and a light source disposed between the light source and the liquid crystal panel. An image of the light source in an opening of the first mask, a first lens array including a plurality of lenses similar in shape to an effective display area of the liquid crystal panel, and a first lens array;
A second lens array that is arranged near the mask and forms an image of the first lens array on the liquid crystal panel; a second mask that is arranged between the projection lens and the liquid crystal panel; An imaging lens disposed between the first mask and the second mask, wherein a projection image of the opening of the first mask by the imaging lens is formed on the second mask. And a light valve type projection device, wherein the projection coincides with the opening of the second mask.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4776785B2 (en) * 2001-01-12 2011-09-21 キヤノン株式会社 Projection display
JP4967201B2 (en) * 2001-07-10 2012-07-04 株式会社ニコン Projection display

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2775769B2 (en) * 1988-10-04 1998-07-16 旭硝子株式会社 Projection active matrix liquid crystal display device and method of manufacturing the same
JP2770344B2 (en) * 1988-10-11 1998-07-02 ソニー株式会社 Projection display device
JPH03155525A (en) * 1989-08-25 1991-07-03 Victor Co Of Japan Ltd Information recording medium
JP2947835B2 (en) * 1989-10-18 1999-09-13 株式会社日立製作所 Flat display device and projector device and printing device using the same

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