JP2915376B2 - 投射型ディスプレイ装置 - Google Patents
投射型ディスプレイ装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一種の投射型ディス
プレイ装置に関し、さらに詳しくは、一種の液晶ライト
バルブを使用したカラー投射型ディスプレイ装置に関す
る。
プレイ装置に関し、さらに詳しくは、一種の液晶ライト
バルブを使用したカラー投射型ディスプレイ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】液晶ライトバルブを使用した投射型ディ
スプレイ装置は、伝統的な電子線管（ブラウン管）を使
用したものに較べてのそのコンパクトなサイズと軽重量
により広く普及している。多くの異なる液晶ライトバル
ブが、階調、色再現性、色純度、解像度とコントラスト
を向上するために提供されてきた。例えば、アメリカ合
衆国特許第４，９９５，７０２号では三つのねじれネマ
ティック液晶ライトバルブを使用している。液晶セルの
複屈折と厚さの積は、ライトバルブを通過する光の波長
に従い予め設定されたバルブの光学範囲内にあるものと
される。
スプレイ装置は、伝統的な電子線管（ブラウン管）を使
用したものに較べてのそのコンパクトなサイズと軽重量
により広く普及している。多くの異なる液晶ライトバル
ブが、階調、色再現性、色純度、解像度とコントラスト
を向上するために提供されてきた。例えば、アメリカ合
衆国特許第４，９９５，７０２号では三つのねじれネマ
ティック液晶ライトバルブを使用している。液晶セルの
複屈折と厚さの積は、ライトバルブを通過する光の波長
に従い予め設定されたバルブの光学範囲内にあるものと
される。
【０００３】液晶ライトバルブは反射式と透過式のいず
れの投射型ディスプレイにも使用されている。通常は、
高効率、高コントラスト、低色差、及び低駆動電圧が、
投射型ディスプレイに使用される液晶ライトバルブの四
つの重要な要素とされる。ねじれネマティック（Ｔｗｉ
ｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ：ＴＮ）液晶セルは広く、高
品質の透過モード能動式マトリックス液晶ディスプレイ
に使用されている。しかし、透過モードＴＮセルが反射
モードディスプレイに使用されると、明度と解像度が低
下する結果をもたらした。
れの投射型ディスプレイにも使用されている。通常は、
高効率、高コントラスト、低色差、及び低駆動電圧が、
投射型ディスプレイに使用される液晶ライトバルブの四
つの重要な要素とされる。ねじれネマティック（Ｔｗｉ
ｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ：ＴＮ）液晶セルは広く、高
品質の透過モード能動式マトリックス液晶ディスプレイ
に使用されている。しかし、透過モードＴＮセルが反射
モードディスプレイに使用されると、明度と解像度が低
下する結果をもたらした。
【０００４】アメリカ合衆国特許第５，１０５２８９号
には、液晶セルのねじれ角、複屈折率と液晶層の厚さの
積を最適化した液晶電子光学式装置を具えた改良型の反
射式の投射型ディスプレイ装置が記載されている。反射
式の投射型ディスプレイ用の混合モードねじれネマティ
ック（ＭＴＮ）液晶セルは、（１）‘ＡｐｐｌｉｅｄＰ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ Ｖｏｌ．６８，Ｎｏ．１
１，ｐｐ．１４５５０１４５７，１１ Ｍａｒｃｈ １
９９６’の‘Ｍｉｘｅｄ−ｍｏｄｅ ｔｗｉｓｔｅｄ
ｎｅｍａｔｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｅ
ｌｌｓ ｆｏｒ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｄｉｓｐｌａ
ｙｓ’及び、（２）‘ＳＩＤ ９６Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ
ｐ．７６３−７６６’の‘Ｈｉｇｈ Ｂｒｉｇｈｔｎｅ
ｓｓＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙｓ Ｕｓｉ
ｎｇ Ｍｉｘｅｄ−ＭｏｄｅＴｗｉｓｔｅｄ−Ｎｅｍａ
ｔｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃｅｌｌｓ’
及び、（３）‘Ｊａｐａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ．３５， Ｎ
ｏ．１０，ｐｐ．５３４９−５３５４，Ｏｃｔｏｂｅｒ
１９９６’の‘Ｈｉｇｈ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｌ
ｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄ
ｉｓｐｌａｙｓ’に記載されている。
には、液晶セルのねじれ角、複屈折率と液晶層の厚さの
積を最適化した液晶電子光学式装置を具えた改良型の反
射式の投射型ディスプレイ装置が記載されている。反射
式の投射型ディスプレイ用の混合モードねじれネマティ
ック（ＭＴＮ）液晶セルは、（１）‘ＡｐｐｌｉｅｄＰ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ Ｖｏｌ．６８，Ｎｏ．１
１，ｐｐ．１４５５０１４５７，１１ Ｍａｒｃｈ １
９９６’の‘Ｍｉｘｅｄ−ｍｏｄｅ ｔｗｉｓｔｅｄ
ｎｅｍａｔｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｅ
ｌｌｓ ｆｏｒ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｄｉｓｐｌａ
ｙｓ’及び、（２）‘ＳＩＤ ９６Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ
ｐ．７６３−７６６’の‘Ｈｉｇｈ Ｂｒｉｇｈｔｎｅ
ｓｓＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙｓ Ｕｓｉ
ｎｇ Ｍｉｘｅｄ−ＭｏｄｅＴｗｉｓｔｅｄ−Ｎｅｍａ
ｔｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃｅｌｌｓ’
及び、（３）‘Ｊａｐａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ．３５， Ｎ
ｏ．１０，ｐｐ．５３４９−５３５４，Ｏｃｔｏｂｅｒ
１９９６’の‘Ｈｉｇｈ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｌ
ｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄ
ｉｓｐｌａｙｓ’に記載されている。
【０００５】ＭＴＮセルの構造と構築過程は二つの主要
な違いのほかは、ほぼ伝統的な９０度ＴＮセルに同じと
されている。その一つは、ＭＴＮセルは複屈折と厚さの
積がＴＮセルより小さいこと、もう一つは、ＭＴＮセル
の正面ディレクタが入射光の偏光状態に対してある角度
で整列する必要があるためである。上記（２）と（３）
の周知の技術では、混合モードカイラル−ホメオトロピ
ックセル（ｍｉｘｅｄｍｏｄｅ ｃｈｉｒａｌ−ｈｏｍ
ｅｏｔｒｏｐｉｃ ｃｅｌｌｓ，又はインバースＴＮセ
ル）が反射式ディスプレイのために紹介されている。電
圧無印加状態では、液晶ディレクタはカイラル分子の存
在にも係わらず基板に垂直に整列している。電圧印加状
態では、それらはカイラル分子のねじれに従い、ＴＮセ
ルのように動作する。反射式混合モードカイラルホメオ
トロピックセル（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｍｉｘｅｄ−
ｍｏｄｅ ｃｈｉｒａｌ−ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ ｃ
ｅｌｌ）の電子光学式効果（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉ
ｃ ｅｆｆｅｃｔｓ）はインバースＭＴＮセルと同等で
ある。
な違いのほかは、ほぼ伝統的な９０度ＴＮセルに同じと
されている。その一つは、ＭＴＮセルは複屈折と厚さの
積がＴＮセルより小さいこと、もう一つは、ＭＴＮセル
の正面ディレクタが入射光の偏光状態に対してある角度
で整列する必要があるためである。上記（２）と（３）
の周知の技術では、混合モードカイラル−ホメオトロピ
ックセル（ｍｉｘｅｄｍｏｄｅ ｃｈｉｒａｌ−ｈｏｍ
ｅｏｔｒｏｐｉｃ ｃｅｌｌｓ，又はインバースＴＮセ
ル）が反射式ディスプレイのために紹介されている。電
圧無印加状態では、液晶ディレクタはカイラル分子の存
在にも係わらず基板に垂直に整列している。電圧印加状
態では、それらはカイラル分子のねじれに従い、ＴＮセ
ルのように動作する。反射式混合モードカイラルホメオ
トロピックセル（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｍｉｘｅｄ−
ｍｏｄｅ ｃｈｉｒａｌ−ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ ｃ
ｅｌｌ）の電子光学式効果（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉ
ｃ ｅｆｆｅｃｔｓ）はインバースＭＴＮセルと同等で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は投射型ディス
プレイの色分散を減らし光効率を改善するためになされ
た。本発明の第１の課題は、良好な色純度と高明度及び
高コントラストの画像をつくりだせる、液晶ライトバル
ブを使用した投射型ディスプレイ装置を提供することに
ある。
プレイの色分散を減らし光効率を改善するためになされ
た。本発明の第１の課題は、良好な色純度と高明度及び
高コントラストの画像をつくりだせる、液晶ライトバル
ブを使用した投射型ディスプレイ装置を提供することに
ある。
【０００７】ＴＭモード操作に液晶ライトバルブを使用
する投射型ディスプレイ装置の光電変換特性は、入射光
の波長による。本発明では、混合モードねじれネマティ
ック液晶セルは投射型ディスプレイ装置のライトバルブ
として使用される。各ライトバルブの光電変換特性はラ
イトバルブへの入射光の波長により最適化され、それに
より光効率が増強され色差が減少される。
する投射型ディスプレイ装置の光電変換特性は、入射光
の波長による。本発明では、混合モードねじれネマティ
ック液晶セルは投射型ディスプレイ装置のライトバルブ
として使用される。各ライトバルブの光電変換特性はラ
イトバルブへの入射光の波長により最適化され、それに
より光効率が増強され色差が減少される。
【０００８】本発明によると、入射光と正面液晶ディレ
クタ間の偏光偏向角（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｉ
ａｓｉｎｇ ａｎｇｌｅ）は、液晶ライトバルブの正面
液晶ディレクタと背面液晶ディレクタ間のねじれ角と同
様に注意深く選択されて緑、赤、或いは青光とされる。
入射偏光偏向角（ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｐｏｌａｒｉｚａ
ｔｉｏｎ ａｎｇｌｅｓ）とねじれ角が適当に選択され
ることで、光電変換特性は波長により最小化される。
クタ間の偏光偏向角（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｉ
ａｓｉｎｇ ａｎｇｌｅ）は、液晶ライトバルブの正面
液晶ディレクタと背面液晶ディレクタ間のねじれ角と同
様に注意深く選択されて緑、赤、或いは青光とされる。
入射偏光偏向角（ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｐｏｌａｒｉｚａ
ｔｉｏｎ ａｎｇｌｅｓ）とねじれ角が適当に選択され
ることで、光電変換特性は波長により最小化される。
【０００９】ＭＴＮ液晶セルの構造と構築はほぼ伝統的
なＴＮセルと同じであり、本発明の投射型ディスプレイ
装置中の液晶ライトバルブのために余分のプロセスや機
械コストはかからない。
なＴＮセルと同じであり、本発明の投射型ディスプレイ
装置中の液晶ライトバルブのために余分のプロセスや機
械コストはかからない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
のライトバルブによりスクリーンにイメージを投射する
ために用いられる一種の投射型ディスプレイ装置であっ
て、以下のもの、即ち、偏光ビームスプリッタで、光源
からの光を透過させるものと、複数のダイクロイックミ
ラーで、上記偏光ビームスプリッタを透過した光を分離
して赤色光、緑色光及び青色光となすものと、第１ライ
トバルブで、正面液晶ディレクタ及び背面液晶ディレク
タを有する第１ねじれネマティック液晶セルを有し、該
正面液晶ディレクタ及び背面液晶ディレクタが整列して
そこに入射する赤色光を制御し反射する第１ねじれ角を
形成し、該赤色光が偏光させられ上記第１ねじれネマテ
ィック液晶セルの上記正面液晶ディレクタが上記赤色光
の入射偏光に対して第１偏光偏向角で整列し、上記第１
ねじれ角及び上記第１偏光偏向角が赤色光の反射のため
に選択された、上記第１ライトバルブと、第２ライトバ
ルブで、正面液晶ディレクタ及び背面液晶ディレクタを
有する第２ねじれネマティック液晶セルを有し、該正面
液晶ディレクタ及び背面液晶ディレクタが整列してそこ
に入射する緑色光を制御し反射する第２ねじれ角を形成
し、該緑色光が偏光させられ上記第２ねじれネマティッ
ク液晶セルの上記正面液晶ディレクタが上記緑色光の入
射偏光に対して第２偏光偏向角で整列し、上記第２ねじ
れ角及び上記第２偏光偏向角が緑色光の反射のために選
択された、上記第２ライトバルブと、第３ライトバルブ
で、正面液晶ディレクタ及び背面液晶ディレクタを有す
る第３ねじれネマティック液晶セルを有し、該正面液晶
ディレクタ及び背面液晶ディレクタが整列してそこに入
射する青色光を制御し反射する第３ねじれ角を形成し、
該青色光が偏光させられ上記第３ねじれネマティック液
晶セルの上記正面液晶ディレクタが上記青色光の入射偏
光に対して第３偏光偏向角で整列し、上記第３ねじれ角
及び上記第３偏光偏向角が青色光の反射のために選択さ
れた、上記第３ライトバルブと、投射レンズ、以上を具
え、上記第１ライトバルブで反射された赤色光と上記第
２ライトバルブで反射された緑色光と上記第３ライトバ
ルブで反射された緑色光とが上記ダイクロイックミラー
により混合され混合された光が上記偏光ビームスプリッ
タにより該投射レンズに向けて反射されるようにしてな
る、投射型ディスプレイ装置としている。
のライトバルブによりスクリーンにイメージを投射する
ために用いられる一種の投射型ディスプレイ装置であっ
て、以下のもの、即ち、偏光ビームスプリッタで、光源
からの光を透過させるものと、複数のダイクロイックミ
ラーで、上記偏光ビームスプリッタを透過した光を分離
して赤色光、緑色光及び青色光となすものと、第１ライ
トバルブで、正面液晶ディレクタ及び背面液晶ディレク
タを有する第１ねじれネマティック液晶セルを有し、該
正面液晶ディレクタ及び背面液晶ディレクタが整列して
そこに入射する赤色光を制御し反射する第１ねじれ角を
形成し、該赤色光が偏光させられ上記第１ねじれネマテ
ィック液晶セルの上記正面液晶ディレクタが上記赤色光
の入射偏光に対して第１偏光偏向角で整列し、上記第１
ねじれ角及び上記第１偏光偏向角が赤色光の反射のため
に選択された、上記第１ライトバルブと、第２ライトバ
ルブで、正面液晶ディレクタ及び背面液晶ディレクタを
有する第２ねじれネマティック液晶セルを有し、該正面
液晶ディレクタ及び背面液晶ディレクタが整列してそこ
に入射する緑色光を制御し反射する第２ねじれ角を形成
し、該緑色光が偏光させられ上記第２ねじれネマティッ
ク液晶セルの上記正面液晶ディレクタが上記緑色光の入
射偏光に対して第２偏光偏向角で整列し、上記第２ねじ
れ角及び上記第２偏光偏向角が緑色光の反射のために選
択された、上記第２ライトバルブと、第３ライトバルブ
で、正面液晶ディレクタ及び背面液晶ディレクタを有す
る第３ねじれネマティック液晶セルを有し、該正面液晶
ディレクタ及び背面液晶ディレクタが整列してそこに入
射する青色光を制御し反射する第３ねじれ角を形成し、
該青色光が偏光させられ上記第３ねじれネマティック液
晶セルの上記正面液晶ディレクタが上記青色光の入射偏
光に対して第３偏光偏向角で整列し、上記第３ねじれ角
及び上記第３偏光偏向角が青色光の反射のために選択さ
れた、上記第３ライトバルブと、投射レンズ、以上を具
え、上記第１ライトバルブで反射された赤色光と上記第
２ライトバルブで反射された緑色光と上記第３ライトバ
ルブで反射された緑色光とが上記ダイクロイックミラー
により混合され混合された光が上記偏光ビームスプリッ
タにより該投射レンズに向けて反射されるようにしてな
る、投射型ディスプレイ装置としている。
【００１１】請求項２の発明は、上記第１ねじれ角、第
２ねじれ角、第３ねじれ角と、上記第１偏光偏向角、第
２偏光偏向角、第３偏光偏向角は赤色光、青色光、緑色
光それぞれに対して十分な入射反射率を提供するものが
選択されることを特徴とする、請求項１に記載の投射型
ディスプレイ装置としている。
２ねじれ角、第３ねじれ角と、上記第１偏光偏向角、第
２偏光偏向角、第３偏光偏向角は赤色光、青色光、緑色
光それぞれに対して十分な入射反射率を提供するものが
選択されることを特徴とする、請求項１に記載の投射型
ディスプレイ装置としている。
【００１２】請求項３の発明は、上記第１ねじれ角、第
２ねじれ角、第３ねじれ角が異なるものとされた、請求
項２に記載の投射型ディスプレイ装置としている。
２ねじれ角、第３ねじれ角が異なるものとされた、請求
項２に記載の投射型ディスプレイ装置としている。
【００１３】請求項４の発明は、上記第１偏光偏向角、
第２偏光偏向角、第３偏光偏向角が異なるものとされ
た、請求項２に記載の投射型ディスプレイ装置としてい
る。
第２偏光偏向角、第３偏光偏向角が異なるものとされ
た、請求項２に記載の投射型ディスプレイ装置としてい
る。
【００１４】請求項５の発明は、上記第１ねじれ角、第
２ねじれ角、第３ねじれ角がほぼ９０度とされ、上記第
１偏光偏向角がほぼ１５度、第２偏光偏向角がほぼ２０
度、第３偏光偏向角がほぼ２５度とされた、請求項２に
記載の投射型ディスプレイ装置としている。
２ねじれ角、第３ねじれ角がほぼ９０度とされ、上記第
１偏光偏向角がほぼ１５度、第２偏光偏向角がほぼ２０
度、第３偏光偏向角がほぼ２５度とされた、請求項２に
記載の投射型ディスプレイ装置としている。
【００１５】請求項６の発明は、上記第１ねじれネマテ
ィック液晶セル、第２ねじれネマティック液晶セル、第
３ねじれネマティック液晶セルに、第１カイラルホメオ
トロピックネマティック液晶セル、第２カイラルホメオ
トロピックネマティック液晶セル、第３カイラルホメオ
トロピックネマティック液晶セルがそれぞれ代わった、
請求項１に記載の投射型ディスプレイ装置としている。
ィック液晶セル、第２ねじれネマティック液晶セル、第
３ねじれネマティック液晶セルに、第１カイラルホメオ
トロピックネマティック液晶セル、第２カイラルホメオ
トロピックネマティック液晶セル、第３カイラルホメオ
トロピックネマティック液晶セルがそれぞれ代わった、
請求項１に記載の投射型ディスプレイ装置としている。
【００１６】請求項７の発明は、第１ねじれ角、第２ね
じれ角、第３ねじれ角と、上記第１偏光偏向角、第２偏
光偏向角、第３偏光偏向角は、それぞれ赤色光、青色
光、緑色光のための十分な入射反射率を提供するものが
選択される、請求項６に記載の投射型ディスプレイ装置
としている。
じれ角、第３ねじれ角と、上記第１偏光偏向角、第２偏
光偏向角、第３偏光偏向角は、それぞれ赤色光、青色
光、緑色光のための十分な入射反射率を提供するものが
選択される、請求項６に記載の投射型ディスプレイ装置
としている。
【００１７】請求項８の発明は、第１ねじれ角、第２ね
じれ角、第３ねじれ角が異なるものとされた、請求項６
に記載の投射型ディスプレイ装置としている。
じれ角、第３ねじれ角が異なるものとされた、請求項６
に記載の投射型ディスプレイ装置としている。
【００１８】請求項９の発明は、第１偏光偏向角、第２
偏光偏向角、第３偏光偏向角が異なるものとされた、請
求項６に記載の投射型ディスプレイ装置としている。
偏光偏向角、第３偏光偏向角が異なるものとされた、請
求項６に記載の投射型ディスプレイ装置としている。
【００１９】請求項１０の発明は、第１ねじれ角がほぼ
７０度、第２ねじれ角がほぼ８０度、第３ねじれ角がほ
ぼ１００度とされ、上記第１偏光偏向角がほぼ５度、第
２偏光偏向角がほぼ１５度、第３偏光偏向角がほぼ３３
度とされた、請求項６に記載の投射型ディスプレイ装置
としている。
７０度、第２ねじれ角がほぼ８０度、第３ねじれ角がほ
ぼ１００度とされ、上記第１偏光偏向角がほぼ５度、第
２偏光偏向角がほぼ１５度、第３偏光偏向角がほぼ３３
度とされた、請求項６に記載の投射型ディスプレイ装置
としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１に示されるように、本発明の
反射式の投射型ディスプレイは、光源１０１、偏光ビー
ムスプリッタ１０２（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ ｂｅａｍ
ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、投射レンズ１０３、ダイクロイ
ックミラー１０４、及び三つのライトバルブ１０５、１
０６、１０７を具えてなる。光源からの白色光は偏光ビ
ームスプリッタ１０２を通過し、ダイクロイックミラー
１０４で三つの異なる経路で進行する赤、緑及び青色光
に分離される。各経路の光は液晶セルライトバルブによ
り制御及び反射される。三つの異なる経路からの反射光
はダイクロイックミラー１０４で混合されて合成光とさ
れ、それはライトバルブを制御するのに使用されるイメ
ージパターンを代表する。合成光は偏光ビームスプリッ
タ１０２により投射レンズ１０３に方向づけられ、それ
からスクリーンに投射される。
反射式の投射型ディスプレイは、光源１０１、偏光ビー
ムスプリッタ１０２（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ ｂｅａｍ
ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、投射レンズ１０３、ダイクロイ
ックミラー１０４、及び三つのライトバルブ１０５、１
０６、１０７を具えてなる。光源からの白色光は偏光ビ
ームスプリッタ１０２を通過し、ダイクロイックミラー
１０４で三つの異なる経路で進行する赤、緑及び青色光
に分離される。各経路の光は液晶セルライトバルブによ
り制御及び反射される。三つの異なる経路からの反射光
はダイクロイックミラー１０４で混合されて合成光とさ
れ、それはライトバルブを制御するのに使用されるイメ
ージパターンを代表する。合成光は偏光ビームスプリッ
タ１０２により投射レンズ１０３に方向づけられ、それ
からスクリーンに投射される。
【００２１】各ライトバルブは正面液晶ディレクタと背
面液晶ディレクタを有している。正面液晶ディレクタと
背面液晶ディレクタ間の角度がライトバルブのねじれ角
である。ＴＮセルは９０度のねじれ角を有するため、ラ
イトバルブの光電変換特性は液晶セルの複屈折率△ｎと
厚さｄにより決定される。
面液晶ディレクタを有している。正面液晶ディレクタと
背面液晶ディレクタ間の角度がライトバルブのねじれ角
である。ＴＮセルは９０度のねじれ角を有するため、ラ
イトバルブの光電変換特性は液晶セルの複屈折率△ｎと
厚さｄにより決定される。
【００２２】液晶セルの正面液晶ディレクタと背面液晶
ディレクタ間のねじれ角φはどれだけの光がライトバル
ブを通過できかを制御する。入射光の偏光と正面液晶デ
ィレクタ間の偏光偏向角βも光効率に影響する。ＭＴＮ
セルは、入射偏光と正面液晶ディレクタに整列するため
偏光偏向角βはゼロとはならない。ＭＴＮセルを使用し
たライトバルブの反射率は波長に依存する。図２は９０
度のねじれ角と厚さｄ＝３マイクロメートルを有するＭ
ＴＮセルの、三つの異なるβ角に関しての、波長による
光反射率を示している。赤色範囲にある光は、角βが１
５度である時、最良の反射率を有することが分かる。ま
た、緑色光は、角βが２０度である時、最大の反射率を
有する。青色光は、角βが２５度である時、最も効率的
に反射される。
ディレクタ間のねじれ角φはどれだけの光がライトバル
ブを通過できかを制御する。入射光の偏光と正面液晶デ
ィレクタ間の偏光偏向角βも光効率に影響する。ＭＴＮ
セルは、入射偏光と正面液晶ディレクタに整列するため
偏光偏向角βはゼロとはならない。ＭＴＮセルを使用し
たライトバルブの反射率は波長に依存する。図２は９０
度のねじれ角と厚さｄ＝３マイクロメートルを有するＭ
ＴＮセルの、三つの異なるβ角に関しての、波長による
光反射率を示している。赤色範囲にある光は、角βが１
５度である時、最良の反射率を有することが分かる。ま
た、緑色光は、角βが２０度である時、最大の反射率を
有する。青色光は、角βが２５度である時、最も効率的
に反射される。
【００２３】本発明によると、ライトバルブ１０５、１
０６及び１０７は同一の厚さに製造される。緑、赤及び
青色光経路にあるライトバルブの光電変換特性は異なる
βの角度と異なるねじれ角の少なくとも一つを選択する
ことで最適化される。図３はライトバルブが赤、緑及び
青色光効率を最適化するための正面液晶ディレクタＬＣ
１と背面液晶ディレクタＬＣ２及び入射偏光Ｐの配列例
である。複屈折率とライトバルブの厚さにより、ねじれ
角は同一のもの或いは異なるものが選ばれる。
０６及び１０７は同一の厚さに製造される。緑、赤及び
青色光経路にあるライトバルブの光電変換特性は異なる
βの角度と異なるねじれ角の少なくとも一つを選択する
ことで最適化される。図３はライトバルブが赤、緑及び
青色光効率を最適化するための正面液晶ディレクタＬＣ
１と背面液晶ディレクタＬＣ２及び入射偏光Ｐの配列例
である。複屈折率とライトバルブの厚さにより、ねじれ
角は同一のもの或いは異なるものが選ばれる。
【００２４】図４は９０度のねじれ角と３マイクロメー
トルの厚さを有する反射式ＭＴＮセルの反射率に関する
シュミレーション結果を示すグラフである。このセルの
複屈折△ｎは０．０８５である。図４のＡにはβが２０
度である時の赤、緑及び青色光の正規化反射率と印加電
圧の関係が示される。結果から、５４０ｎｍの波長（青
色光）と６５０ｎｍの波長（赤色光）の反射率の違い
は、印加電圧が１．５から２．０ボルトの時に２０％よ
り大きくなる。しかし、図４のＢに示されるように、本
発明によると、角βが三つの異なる波長のために最適化
されるため、反射率の違いは１０％より小さくなる。４
５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの波長の光のための
角βはそれぞれ２５度、２０度、及び１５度である。
トルの厚さを有する反射式ＭＴＮセルの反射率に関する
シュミレーション結果を示すグラフである。このセルの
複屈折△ｎは０．０８５である。図４のＡにはβが２０
度である時の赤、緑及び青色光の正規化反射率と印加電
圧の関係が示される。結果から、５４０ｎｍの波長（青
色光）と６５０ｎｍの波長（赤色光）の反射率の違い
は、印加電圧が１．５から２．０ボルトの時に２０％よ
り大きくなる。しかし、図４のＢに示されるように、本
発明によると、角βが三つの異なる波長のために最適化
されるため、反射率の違いは１０％より小さくなる。４
５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの波長の光のための
角βはそれぞれ２５度、２０度、及び１５度である。
【００２５】図５は反射式混合モードカイラルホメオト
ロピックセルの反射率に関するシミュレーション結果で
ある。液晶セルの複屈折と厚さの積ｄ△ｎは０．３３で
ある。定角β＝１５度と８０度のねじれ角を具えた赤、
緑及び青色光の正規化反射率が図５のＡに示される。シ
ミュレーション結果から、反射率は光の色により大きく
異なることが分かる。もし角β及びねじれ角が各波長ご
とに最適化されたならば、反射率は図５のＢに示される
ように大きく改善される。液晶セルが赤色光を反射する
ために、角βは５度とされ、ねじれ角は７０度とされ
る。液晶セルが緑色光を反射するために、角βは１５度
とされ、ねじれ角は８０度とされる。液晶セルが青色光
を反射するために、角βは３３度とされ、ねじれ角は１
００度とされる。
ロピックセルの反射率に関するシミュレーション結果で
ある。液晶セルの複屈折と厚さの積ｄ△ｎは０．３３で
ある。定角β＝１５度と８０度のねじれ角を具えた赤、
緑及び青色光の正規化反射率が図５のＡに示される。シ
ミュレーション結果から、反射率は光の色により大きく
異なることが分かる。もし角β及びねじれ角が各波長ご
とに最適化されたならば、反射率は図５のＢに示される
ように大きく改善される。液晶セルが赤色光を反射する
ために、角βは５度とされ、ねじれ角は７０度とされ
る。液晶セルが緑色光を反射するために、角βは１５度
とされ、ねじれ角は８０度とされる。液晶セルが青色光
を反射するために、角βは３３度とされ、ねじれ角は１
００度とされる。
【００２６】シミュレーション結果に基づき、本発明の
液晶ライトバルブは光効率を高めると共に投射型ディス
プレイの色差を減少することが分かる。液晶セルの厚さ
は同一に選択され得る。ライトバルブの構築と構造はほ
ぼ伝統的なねじれネマティック液晶セルと同じである。
加えて、ねじれ角と入射偏向角は簡単にラビングプロセ
スのプログラムされた手順を変えることで制御できる。
ゆえに、余分のプロセスや機械コストは不要である。
液晶ライトバルブは光効率を高めると共に投射型ディス
プレイの色差を減少することが分かる。液晶セルの厚さ
は同一に選択され得る。ライトバルブの構築と構造はほ
ぼ伝統的なねじれネマティック液晶セルと同じである。
加えて、ねじれ角と入射偏向角は簡単にラビングプロセ
スのプログラムされた手順を変えることで制御できる。
ゆえに、余分のプロセスや機械コストは不要である。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、マルチツイスト角とマルチ偏
光偏向角の少なくとも一方を有するねじれネマティク液
晶ライトバルブを使用した投射型ディスプレイ装置を提
供している。三つのライトバルブの光電変換特性は赤、
緑及び青色光を、適当なねじれ角と偏光角をそれぞれ対
応する液晶ライトバルブのために選択した場合と同様の
高効率と反射率でもって、反射するために最適化され
る。各ライトバルブのねじれ角及び偏光偏向角は異なっ
たものとされ得る。本発明により、投射型ディスプレイ
の色分散を減らし光効率を改善することができる。
光偏向角の少なくとも一方を有するねじれネマティク液
晶ライトバルブを使用した投射型ディスプレイ装置を提
供している。三つのライトバルブの光電変換特性は赤、
緑及び青色光を、適当なねじれ角と偏光角をそれぞれ対
応する液晶ライトバルブのために選択した場合と同様の
高効率と反射率でもって、反射するために最適化され
る。各ライトバルブのねじれ角及び偏光偏向角は異なっ
たものとされ得る。本発明により、投射型ディスプレイ
の色分散を減らし光効率を改善することができる。
【図１】周知の反射型の投影形ディスプレイ装置の平面
図である。
図である。
【図２】複屈折と厚さの積が０．２３、偏光偏向角度が
１５度、２０度、又は２５度の液晶ライトバルブの、波
長に対する反射率を示すグラフである。
１５度、２０度、又は２５度の液晶ライトバルブの、波
長に対する反射率を示すグラフである。
【図３】赤、緑及び緑光経路における本発明のライトバ
ルブのねじれ角と偏光偏向角の例示図である。
ルブのねじれ角と偏光偏向角の例示図である。
【図４】異なる有色光のための偏光偏向角は有さない
が、異なる９０度のねじれ角を有する反射型ＭＴＮセル
を有するライトバルブを使用して電圧を印加した時の
赤、緑及び緑光のための正規化反射率のシミュレーショ
ン結果である。
が、異なる９０度のねじれ角を有する反射型ＭＴＮセル
を有するライトバルブを使用して電圧を印加した時の
赤、緑及び緑光のための正規化反射率のシミュレーショ
ン結果である。
【図５】異なる有色光のための偏光偏向角と、異なる９
０度のねじれ角を有する反射型カイラルホメトロピック
セルを有するライトバルブを使用して電圧を印加した時
の赤、緑及び緑光のための正規化反射率のシミュレーシ
ョン結果である。
０度のねじれ角を有する反射型カイラルホメトロピック
セルを有するライトバルブを使用して電圧を印加した時
の赤、緑及び緑光のための正規化反射率のシミュレーシ
ョン結果である。
１０１ 光源 １０２ 偏光ビームスプリッタ １０３ 投射レンズ １０４ ダイクロイックミラー １０５、１０６、１０７ ライトバルブ
Claims (10)
- 【請求項１】 複数のライトバルブによりスクリーンに
イメージを投射するために用いられる一種の投射型ディ
スプレイ装置であって、以下のもの、即ち、偏光ビーム
スプリッタで、光源からの光を透過させるものと、複数
のダイクロイックミラーで、上記偏光ビームスプリッタ
を透過した光を分離して赤色光、緑色光及び青色光とな
すものと、第１ライトバルブで、正面液晶ディレクタ及
び背面液晶ディレクタを有する第１ねじれネマティック
液晶セルを有し、該正面液晶ディレクタ及び背面液晶デ
ィレクタが整列してそこに入射する赤色光を制御し反射
する第１ねじれ角を形成し、該赤色光が偏光させられ上
記第１ねじれネマティック液晶セルの上記正面液晶ディ
レクタが上記赤色光の入射偏光に対して第１偏光偏向角
で整列し、上記第１ねじれ角及び上記第１偏光偏向角が
赤色光の反射のために選択された、上記第１ライトバル
ブと、第２ライトバルブで、正面液晶ディレクタ及び背
面液晶ディレクタを有する第２ねじれネマティック液晶
セルを有し、該正面液晶ディレクタ及び背面液晶ディレ
クタが整列してそこに入射する緑色光を制御し反射する
第２ねじれ角を形成し、該緑色光が偏光させられ上記第
２ねじれネマティック液晶セルの上記正面液晶ディレク
タが上記緑色光の入射偏光に対して第２偏光偏向角で整
列し、上記第２ねじれ角及び上記第２偏光偏向角が緑色
光の反射のために選択された、上記第２ライトバルブ
と、第３ライトバルブで、正面液晶ディレクタ及び背面
液晶ディレクタを有する第３ねじれネマティック液晶セ
ルを有し、該正面液晶ディレクタ及び背面液晶ディレク
タが整列してそこに入射する青色光を制御し反射する第
３ねじれ角を形成し、該青色光が偏光させられ上記第３
ねじれネマティック液晶セルの上記正面液晶ディレクタ
が上記青色光の入射偏光に対して第３偏光偏向角で整列
し、上記第３ねじれ角及び上記第３偏光偏向角が青色光
の反射のために選択された、上記第３ライトバルブと、
投射レンズ、以上を具え、上記第１ライトバルブで反射
された赤色光と上記第２ライトバルブで反射された緑色
光と上記第３ライトバルブで反射された緑色光とが上記
ダイクロイックミラーにより混合され混合された光が上
記偏光ビームスプリッタにより該投射レンズに向けて反
射されるようにしてなる、投射型ディスプレイ装置。 - 【請求項２】 上記第１ねじれ角、第２ねじれ角、第３
ねじれ角と、上記第１偏光偏向角、第２偏光偏向角、第
３偏光偏向角は赤色光、青色光、緑色光それぞれに対し
て十分な入射反射率を提供するものが選択されることを
特徴とする、請求項１に記載の投射型ディスプレイ装
置。 - 【請求項３】 上記第１ねじれ角、第２ねじれ角、第３
ねじれ角が異なるものとされた、請求項２に記載の投射
型ディスプレイ装置。 - 【請求項４】 上記第１偏光偏向角、第２偏光偏向角、
第３偏光偏向角が異なるものとされた、請求項２に記載
の投射型ディスプレイ装置。 - 【請求項５】 上記第１ねじれ角、第２ねじれ角、第３
ねじれ角がほぼ９０度とされ、上記第１偏光偏向角がほ
ぼ１５度、第２偏光偏向角がほぼ２０度、第３偏光偏向
角がほぼ２５度とされた、請求項２に記載の投射型ディ
スプレイ装置。 - 【請求項６】 上記第１ねじれネマティック液晶セル、
第２ねじれネマティック液晶セル、第３ねじれネマティ
ック液晶セルに、第１カイラルホメオトロピックネマテ
ィック液晶セル、第２カイラルホメオトロピックネマテ
ィック液晶セル、第３カイラルホメオトロピックネマテ
ィック液晶セルがそれぞれ代わった、請求項１に記載の
投射型ディスプレイ装置。 - 【請求項７】 第１ねじれ角、第２ねじれ角、第３ねじ
れ角と、上記第１偏光偏向角、第２偏光偏向角、第３偏
光偏向角は、それぞれ赤色光、青色光、緑色光のための
十分な入射反射率を提供するものが選択される、請求項
６に記載の投射型ディスプレイ装置。 - 【請求項８】 第１ねじれ角、第２ねじれ角、第３ねじ
れ角が異なるものとされた、請求項６に記載の投射型デ
ィスプレイ装置。 - 【請求項９】 第１偏光偏向角、第２偏光偏向角、第３
偏光偏向角が異なるものとされた、請求項６に記載の投
射型ディスプレイ装置。 - 【請求項１０】 第１ねじれ角がほぼ７０度、第２ねじ
れ角がほぼ８０度、第３ねじれ角がほぼ１００度とさ
れ、上記第１偏光偏向角がほぼ５度、第２偏光偏向角が
ほぼ１５度、第３偏光偏向角がほぼ３３度とされた、請
求項６に記載の投射型ディスプレイ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9099595A JP2915376B2 (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 投射型ディスプレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9099595A JP2915376B2 (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 投射型ディスプレイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10282575A JPH10282575A (ja) | 1998-10-23 |
| JP2915376B2 true JP2915376B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=14251460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9099595A Expired - Lifetime JP2915376B2 (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | 投射型ディスプレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2915376B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010097184A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-30 | Victor Co Of Japan Ltd | 投射型表示装置 |
-
1997
- 1997-04-03 JP JP9099595A patent/JP2915376B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10282575A (ja) | 1998-10-23 |
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