JP2864014B2 - Light polarizing element and liquid crystal projector having the light polarizing element - Google Patents

Light polarizing element and liquid crystal projector having the light polarizing element

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JP2864014B2 JP62015291A JP1529187A JP2864014B2 JP 2864014 B2 JP2864014 B2 JP 2864014B2 JP 62015291 A JP62015291 A JP 62015291A JP 1529187 A JP1529187 A JP 1529187A JP 2864014 B2 JP2864014 B2 JP 2864014B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、光偏光素子と該光偏光素子を有する液晶プ
ロジェクター、特に一方向の直線偏光光のみを透過させ
る液晶ディスプレイを用いた液晶プロジェクターに関す
るものである。 <従来の技術> 従来の液晶ディスプレイプロジェクターとしては、第
2図に示すような構成が知られている。 すなわち、光源1より発生した白色光はコンデンサレ
ンズ2を介して液晶ディスプレイ3に入射され、白色光
は液晶ディスプレイ3により透過率変化として変調さ
れ、投射レンズ4によってスクリーン5に投影されるも
のである。 そして、前記液晶ディスプレイ3の構造は第3図に示
すように偏光子3a,液晶層3b及び検光子3cから構成され
ており、偏光子3aによって入射された白色光の垂直節分
のみが通過し、平行成分は吸収又は反射され、この垂直
成分は液晶層3bで90度回転されると、偏光子3aと直交し
ている検光子3cを通過するようになっている。 <発明が解決しようとする課題> ところで、前述従来例によると、白色光の約半分は液
晶ディスプレイ3に変調されてからスクリーン5に投影
されるが、偏光子3aによって残りの半分は遮断されてい
まい、光利用効率を50%以上にすることはできない。そ
のため、スクリーンの明るさ(照度、輝度)を上げるた
めには光源の電源電圧増加、レンズの有効口径を大きく
する等の方法しかなく、装置自体が大きく重くなり、コ
スト高になってしまうという問題点があった。 本発明は、前述従来例の問題点を解決し、従来と同じ
光源を使用したまま液晶ディスプレイを通過する光量を
増やし、電源電圧、レンズ等を変更することなく光の利
用効率を改善した光変更素子と該光変更素子を有する液
晶プロジェクターを提供することを目的とする。 <課題を解決するための手段> 前記の目的を達成するために、本発明の光偏光素子は
一対のプリズムの間に入射光を垂直偏光成分と平行偏光
成分とに分割する多層膜を備える偏光ビームスプリッタ
ーを有する光偏光素子において、一方のプリズムと多層
膜の間に入射光の偏光方向を90度回転させるTN液晶を設
けたものである。 また、一対のプリズムの間に入射光を垂直偏光成分
(以下、「垂直成分」という)と平行偏光成分(以下、
「平行成分」という)とに分割する多層膜を備える偏光
ビームスプリッターを有しかつその一方のプリズムと多
層膜の間に入射光の偏光方向を90度回転させるTN液晶を
設けた光偏光素子により光源からの光を一対の垂直偏光
成分に変換し、該一対の垂直成分を液晶ディスプレイに
照射することで液晶プロジェクタにするものである。 <作用> 光源からの入射光は、まず偏光ビームスプリッターに
より垂直成分と平行成分とに分けられ、このうち垂直成
分は反射して液晶ディスプレイに入射し、また平行成分
は90度回転のTN液晶を通過して垂直成分に変換され、次
の偏光ビームスプリッターによって反射されて前述の垂
直成分と同様に液晶ディスプレイに入射される。これに
より液晶プロジェクタとして液晶ディスプレイには100
%近くの光が入射するので、光利用効率を上げることが
できかつ装置全体が小型になる。 <実施例> 以下、本発明の実施例を第1図に基づいて説明する。 同図において、13は白色光を変調する一方向の直線偏
光のみを透過させるプロジェクター用液晶ディスプレ
イ、14は光偏光素子で、光源からの白色光を一方向の直
線偏光に変換して該液晶ディスプレイ13に入射させるも
のである。該光偏光素子14は偏光ビームスプリッター14
a,14bと偏光ビームスプリッター14aのプリズム境界面に
多層膜を有し、該プリズム境界面と多層膜面との間に直
接設置した90度回転のTN液晶14cから形成されている。 以上の構成の本実施例において、図示されない光源か
ら発生した白色光は図示されないコンデンサレンズを介
して偏光ビームスプリッター14aに入射され、そのプリ
ズム境界面で白色光の垂直成分Sは反射されて液晶ディ
スプレイ13に入射される。一方、白色光の平行成分Pは
プリズム境界面を通過するが、偏光ビームスプリッター
14aのプリズム境界面上の多層膜の一部である90度回転
のTN液晶14cにより垂直偏光となる。こうして変換した
垂直成分Sは次の偏光ビームスプリッター14bにより反
射され、TN液晶14cの欠陥等により発生した成分αはそ
のまま通過する。この反射された垂直成分Sは前記偏光
ビームスプリッター14aで反射された垂直成分Sと同じ
く液晶ディスプレイ13に入射され、100%近くの光が入
射し、光利用効率が上がる。 したがって、従来、液晶ディスプレイの偏光子によっ
て半減されていた光はほぼ完全に液晶ディスプレイに入
射されることになり、結果的に液晶ディスプレイの透過
率が上がったことになるため、スクリーン上の明るさ
(輝度、照度)も電源電圧を上げることなく約2倍にな
る。また、液晶ディスプレイの偏光子は無用になり、そ
れによって吸収される光の成分もなくなることで、熱に
よる劣化も減少し、液晶ディスプレイの寿命や色再現性
が改善される。 さらに、光の平行成分を垂直成分に変換するのにTN液
晶を使うと、偏光ビームスプリッターの多層膜の一部と
して利用でき、コンパクトになるため、液晶ディスプレ
イに入射される光による照度ムラは減少し、かつ1/2波
長板のような波長依存性はなく、オン−オフ制御も必要
としないものになる。 なお、カラー表示を行う場合については、白黒の液晶
ディスプレイを3枚使い、偏光ビームスプリッター14
a、14bとTN液晶14cから成る光偏光素子と液晶ディスプ
レイ13との間に白色光を赤・緑・青に分解するダイクロ
イックプリズムと光路を調整するミラーを置くか、赤・
緑・青に対応する波長特性を持った偏光ビームスプリッ
ターを使い、白色光を3色に分解しながら行っても前述
と同様の機能を奏することができる。 <発明の効果> 本発明は、以上説明したように偏光ビームスプリッタ
ーの一対のプリズムの一方のプリズムと多層膜の間に入
射光の偏光方向を90度回転させるTN液晶を設けた光偏光
素子は小型でかつ構成が簡単にでき、また、この光偏光
素子を液晶ディスプレイプロジェクターに用いることに
より、その光利用効率を上げることができ、光源の電源
電圧やレンズを変えることなくスクリーン上の明るさを
改善でき、さらに、TN液晶を偏光ビームスプリッターの
一部とすることによって装置全体をコンパクトにでき、
液晶ディスプレイに入射される光による照度ムラを減少
することができる効果がある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light polarizing element and a liquid crystal projector having the light polarizing element, and more particularly to a liquid crystal projector using a liquid crystal display that transmits only one-way linearly polarized light. Things. <Conventional Technology> As a conventional liquid crystal display projector, a configuration as shown in FIG. 2 is known. That is, white light generated from the light source 1 is incident on the liquid crystal display 3 via the condenser lens 2, and the white light is modulated by the liquid crystal display 3 as a change in transmittance, and is projected on the screen 5 by the projection lens 4. . Then, the structure of the liquid crystal display 3 is composed of a polarizer 3a, a liquid crystal layer 3b and an analyzer 3c as shown in FIG. 3, and only vertical nodes of the white light incident by the polarizer 3a pass therethrough. The parallel component is absorbed or reflected, and when this vertical component is rotated by 90 degrees in the liquid crystal layer 3b, it passes through an analyzer 3c orthogonal to the polarizer 3a. <Problems to be Solved by the Invention> According to the above-described conventional example, about half of the white light is modulated on the liquid crystal display 3 and then projected on the screen 5, but the other half is blocked by the polarizer 3a. No, the light use efficiency cannot be made more than 50%. Therefore, the only way to increase the brightness (illuminance, brightness) of the screen is to increase the power supply voltage of the light source or to increase the effective aperture of the lens. This causes a problem that the apparatus itself becomes large and heavy, resulting in high cost. There was a point. The present invention solves the above-described problems of the conventional example, increases the amount of light passing through the liquid crystal display while using the same light source as the conventional one, and improves the light use efficiency without changing the power supply voltage, lens, etc. It is an object to provide a liquid crystal projector having an element and the light changing element. <Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the light polarizing element of the present invention is a polarized light having a multilayer film that divides incident light into a vertical polarization component and a parallel polarization component between a pair of prisms. In an optical polarizing element having a beam splitter, a TN liquid crystal for rotating the polarization direction of incident light by 90 degrees is provided between one prism and the multilayer film. In addition, between a pair of prisms, incident light is converted into a vertical polarization component (hereinafter, referred to as “vertical component”) and a parallel polarization component (hereinafter, referred to as “vertical component”).
An optical polarizing element that has a polarizing beam splitter with a multilayer film that divides it into “parallel components” and a TN liquid crystal that rotates the polarization direction of incident light by 90 degrees between one of the prisms and the multilayer film The light from the light source is converted into a pair of vertical polarization components, and the pair of vertical components is irradiated on a liquid crystal display to form a liquid crystal projector. <Operation> The incident light from the light source is first split into a vertical component and a parallel component by a polarizing beam splitter, and the vertical component is reflected and incident on the liquid crystal display. The light passes through, is converted into a vertical component, is reflected by the next polarization beam splitter, and is incident on the liquid crystal display in the same manner as the above-described vertical component. As a result, the liquid crystal display is 100
% Of the light is incident, so that the light use efficiency can be increased and the entire device can be reduced in size. <Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 13 is a liquid crystal display for a projector that transmits only one-way linearly polarized light that modulates white light, and 14 is a light polarizing element that converts white light from a light source into one-way linearly polarized light to display the liquid crystal display. 13 The light polarizing element 14 is a polarizing beam splitter 14
A multilayer film is provided on the prism interface between the a and 14b and the polarizing beam splitter 14a, and is formed of a 90-degree rotated TN liquid crystal 14c provided directly between the prism interface and the multilayer film. In the present embodiment having the above-described configuration, white light generated from a light source (not shown) is incident on the polarizing beam splitter 14a via a condenser lens (not shown), and the vertical component S of the white light is reflected at the prism boundary surface to form a liquid crystal display. It is incident on 13. On the other hand, although the parallel component P of the white light passes through the prism boundary surface, the polarization beam splitter
The light is vertically polarized by the TN liquid crystal 14c rotated by 90 degrees, which is a part of the multilayer film on the prism boundary surface 14a. The vertical component S thus converted is reflected by the next polarization beam splitter 14b, and the component α generated by a defect of the TN liquid crystal 14c or the like passes through as it is. The reflected vertical component S is incident on the liquid crystal display 13 in the same manner as the vertical component S reflected by the polarization beam splitter 14a, and nearly 100% of the light is incident, thereby increasing the light use efficiency. Therefore, the light, which was conventionally halved by the polarizer of the liquid crystal display, is almost completely incident on the liquid crystal display, and as a result, the transmittance of the liquid crystal display is increased, and the brightness on the screen is increased. (Brightness, illuminance) also doubles without increasing the power supply voltage. In addition, since the polarizer of the liquid crystal display becomes unnecessary and the component of light absorbed by the polarizer is eliminated, deterioration due to heat is reduced, and the life and color reproducibility of the liquid crystal display are improved. Furthermore, if TN liquid crystal is used to convert the parallel component of light into a vertical component, it can be used as a part of the multilayer film of the polarizing beam splitter, and it becomes compact, reducing illuminance unevenness due to light incident on the liquid crystal display. In addition, there is no wavelength dependency like a half-wave plate, and on-off control is not required. Note that when performing color display, three black-and-white liquid crystal displays are used, and a polarizing beam splitter 14 is used.
A dichroic prism that separates white light into red, green, and blue and a mirror that adjusts the optical path are placed between the liquid crystal display 13 and the light polarizing element composed of a, 14b and TN liquid crystal 14c.
The same function as described above can be achieved by using a polarizing beam splitter having wavelength characteristics corresponding to green and blue while separating white light into three colors. <Effects of the Invention> As described above, the present invention relates to an optical polarization element provided with a TN liquid crystal that rotates the polarization direction of incident light by 90 degrees between one of a pair of prisms of a polarizing beam splitter and a multilayer film. By using this light polarizing element in a liquid crystal display projector, the light use efficiency can be increased, and the brightness on the screen can be increased without changing the power supply voltage of the light source or the lens. The whole device can be made compact by using TN liquid crystal as a part of the polarizing beam splitter.
There is an effect that illuminance unevenness due to light incident on the liquid crystal display can be reduced.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る液晶プロジェクターにおける光偏
光素子の実施例の構成図、第2図は従来例の液晶ディス
プレイプロジェクターの構成図、第3図は同じく液晶デ
ィスプレイモジュール部の説明図である。 13……液晶ディスプレイ、14……光偏光素子、14a,14b
……偏光ビームスプリッター、14c……90度回転のTN液
晶。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a light polarizing element in a liquid crystal projector according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a conventional liquid crystal display projector, and FIG. It is explanatory drawing of a part. 13 …… Liquid crystal display, 14 …… Light polarizing element, 14a, 14b
…… Polarizing beam splitter, 14c …… TN liquid crystal rotated 90 degrees.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−121821(JP,A) 特開 昭61−90584(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G09F 9/00 G02F 1/1335────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-121821 (JP, A) JP-A-61-90584 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G09F 9/00 G02F 1/1335

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.一対のプリズムの間に入射光を垂直偏光成分と平行
偏光成分とに分割する多層膜を備える偏光ビームスプリ
ッターを有する光偏光素子において、一方のプリズムと
多層膜の間に入射光の偏光方向を90度回転させるTN液晶
を設けたことを特徴とする光偏光素子。 2.一対のプリズムの間に入射光を垂直偏光成分と平行
偏光成分とに分割する多層膜を備える偏光ビームスプリ
ッターを有しかつその一方のプリズムと多層膜の間に入
射光の偏光方向を90度回転させるTN液晶を設けた光偏光
素子により光源からの光を一対の垂直偏光成分に変換
し、該一対の垂直偏光成分を液晶ディスプレイに照射す
ることを特徴とする液晶プロジェクター。
(57) [Claims] In a light polarizing element having a polarizing beam splitter including a multilayer film that divides incident light into a vertical polarization component and a parallel polarization component between a pair of prisms, the polarization direction of the incident light is set to 90 between one prism and the multilayer film. A light polarizing element comprising a TN liquid crystal rotated by degrees. 2. It has a polarizing beam splitter with a multilayer film that divides incident light into a vertical polarization component and a parallel polarization component between a pair of prisms, and rotates the polarization direction of the incident light by 90 degrees between one of the prisms and the multilayer film. A liquid crystal projector characterized in that light from a light source is converted into a pair of vertical polarization components by a light polarization element provided with a TN liquid crystal to be made, and the pair of vertical polarization components is irradiated on a liquid crystal display.
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