JP2939860B2 - 投影型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投影型液晶表示装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、液晶パネルを用いてテレビジョン
画像等を表示する液晶表示装置として、液晶パネルの表
示画像を投影レンズにより拡大してスクリーンに投影表
示するものが開発されているが、この投影型の液晶表示
装置は、液晶パネルの表示画像を拡大してスクリーンに
投影するものであるために、液晶パネルが赤、緑、青の
三原色画素の組合わせでカラー画像を表示するものであ
る場合には、スクリーンに拡大投影される画像が赤、
緑、青の画素が目立つ荒れた画像となるという問題をも
っている。

【０００３】このため従来から、投影型液晶表示装置と
して、赤の画像を表示するための第１の液晶パネルと、
緑の画像を表示するための第２の液晶パネルと、青の画
像を表示するための第３の液晶パネルとの３枚の液晶パ
ネルを用い、これら各液晶パネルを出射した赤、緑、青
の光をスクリーンに投影してカラー画像を表示するよう
にしたものが提案されている。

【０００４】この投影型液晶表示装置によれば、スクリ
ーンに表示されるカラー画像の１つ１つの画素が、赤、
緑、青の画素が重なったカラー画素となるから、１つの
表示パネルが表示する赤、緑、青の画素が交互に並ぶカ
ラー画像をスクリーン面に投影するものに比べて、スク
リーン投影画像の画質を大幅に向上させることができ
る。

【０００５】上記投影型液晶表示装置としては、各液晶
パネルをそれぞれ赤、緑、青のカラーフィルタを備えた
ものとするとともに、各液晶パネルごとにそれぞれ光源
を設けたものが知られているが、このように各液晶パネ
ルごとに光源を設けるのでは、装置の価格が高くなるだ
けでなく消費電力も大きくなるため、最近では、光源を
１つとし、この光源からの光を赤、緑、青の三原色光に
分離して、これら各色の光をそれぞれ各液晶パネル入射
させることが考えられている。

【０００６】この種の投影型液晶表示装置は、３枚の液
晶パネルと、１つの光源と、前記光源からの光をダイク
ロイックミラー等により赤、緑、青の光に分離してその
赤色光を第１の液晶パネルに、緑色光を第２の液晶パネ
ルに、青色光を第３の液晶パネルにそれぞれ入射させる
光入射系と、投影レンズとを備え、前記各液晶パネルを
出射した赤、緑、青の光を前記投影レンズによりスクリ
ーンに投影してカラー画像を表示する構成となってい
る。

【０００７】なお、各液晶パネルを出射した赤、緑、青
の光は、前記各液晶パネルの光出射面側にそれぞれ配置
されている画像形成用偏光板により画像光とされてスク
リーンに投影される。

【０００８】この投影型液晶表示装置によれば、３枚の
液晶パネルを使用するものでありながら光源は１つでよ
く、また各液晶パネルに入射する光が赤、緑、青の着色
光であるため、液晶パネルにカラーフィルタを設ける必
要もない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、１つの光源か
らの光を赤、緑、青の光に分離して３枚の液晶パネルに
入射させ、これら液晶パネルを出射した赤、緑、青の光
を投影レンズにより拡大してスクリーンに投影してカラ
ー画像を表示する方式の投影型液晶表示装置は、スクリ
ーンに表示されるカラー画像が色バランスの悪い画像と
なってしまうという問題をもっていた。

【００１０】これは、スクリーンに投影された赤、緑、
青の光が、その偏光状態により、異なる強度の光として
観察されるためである。すなわち、上記投影型液晶表示
装置では、各液晶パネルを出射し、画像形成用偏光板に
より画像光とされた赤、緑、青の光が、投影レンズによ
り拡大されて光束を広げながらスクリーンに投影される
ため、この投影光は、スクリーンの各部に対して異なる
入射角で入射する。

【００１１】そして、例えば前記スクリーンが透過型ス
クリーンである場合は、このスクリーン面に対して垂直
に入射する光はその偏光方向に関係なくほぼ同じ透過率
でスクリーンを透過するが、スクリーン面に対して斜め
に入射する光はその偏光方向により異なる透過率でスク
リーンを透過するため、前記赤、緑、青の光の偏光状態
が異なっていると、スクリーンを透過した赤、緑、青の
光が異なる強度の光として観察され、スクリーンに表示
されるカラー画像が色バランスの悪い画像となる。

【００１２】本発明は上記のような実情にかんがみてな
されたものであって、その目的とするところは、１つの
光源からの光を赤、緑、青の光に分離して３枚の液晶パ
ネルに入射させ、これら液晶パネルを出射した赤、緑、
青の光を投影レンズにより拡大してスクリーンに投影し
てカラー画像を表示するものでありながら、スクリーン
に表示されるカラー画像を、赤、緑、青の光の強さをバ
ランスさせた品質のよい画像とすることができる投影型
液晶表示装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、３枚の液晶パネルと、１つの光源と、前
記光源からの光を赤、緑、青の光に分離してその赤色光
を第１の液晶パネルに、緑色光を第２の液晶パネルに、
青色光を第３の液晶パネルにそれぞれ入射させる光入射
系と、投影レンズとを備え、前記各液晶パネルを出射し
た赤、緑、青の光を前記投影レンズにより拡大投影して
スクリーンに投影してカラー画像を表示する投影型液晶
表示装置において、前記光入射系を、前記光源と前記３
枚の液晶パネルと間の光路をそれぞれ複数のミラーを利
用して、前記赤、緑、青の光をそれぞれ同一方向の偏光
成分が強い光として前記各液晶パネルに入射させる構成
とするとともに、前記各液晶パネルの光入射面側にそれ
ぞれ前記赤、緑、青の光の光成分が強い方向に透過軸を
合わせた入射側偏光板を配置したことを特徴とするもの
である。

【００１４】本発明において、前記液晶パネルを出射し
た光を画像光にするための画像形成用偏光板は、各液晶
パネルの光出射面側にそれぞれ配置してもよいし、前記
各液晶パネルを出射した赤、緑、青の光の全てが入射す
る位置に配置してもよい。

【００１５】

【作用】本発明においては、光源からの光を赤、緑、青
の光に分離して３枚の液晶パネルに入射させる光入射系
を、前記赤、緑、青の光をそれぞれ同一方向の偏光成分
が強い光として各液晶パネルに入射させる構成としてい
るため、各液晶パネルを出射し、画像形成用偏光板によ
り画像光とされる赤、緑、青の光はいずれも同じ偏光状
態の光であり、したがってスクリーンの各部に対する光
の入射角が異なっても、前記赤、緑、青の光がほぼ同じ
強度の光として観察されるから、スクリーンに表示され
るカラー画像が、赤、緑、青の光の強さがバランスした
品質のよい画像となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３を参照
して説明する。図１は投影型液晶表示装置の全体の構成
を示し、図２はその内部の投影ユニットを示している。
なお、この実施例の投影型液晶表示装置は、装置の前面
に透過型スクリーンを設けて装置内部に設けた液晶パネ
ルを出射した光を前記透過型スクリーンにその背面側か
ら投影し、このスクリーンに投影された光によって表示
される画像を装置の前面側から観察させる背面投影型の
ものである。

【００１７】図１および図２において、１は装置のケー
スであり、このケース１の前面に開口された表示窓に
は、表面にストライプ状の微小幅レンズ部が多数本平行
に並ぶレンチキュラーレンズ３を形成した透過型スクリ
ーン２が設けられている。

【００１８】４はケース１内に設けられた投影ユニッ
ト、５および６は投影ミラーであり、投影ユニット４か
らの投影光（フルカラー画像光）は、第１投影ミラー５
によって第２投影ミラー６に向けて反射され、さらにこ
の第２投影ミラー６によって前記スクリーン２に向けて
反射される。

【００１９】なお、このように投影ユニット４からの投
影光を投影ミラー５，６により反射させて屈折した光路
でスクリーン２に投影するようにしているのは、表示装
置の奥行き長さを小さくするためである。

【００２０】前記投影ユニット４の構成を説明すると、
図２において、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは３枚の液晶パネルで
あり、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、画素配列が同
一で、かつ液晶の配向方向も同一な液晶パネルとされて
いる。これら液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、ＴＮ（ツ
ィステッド・ネマティック）型のものであり、その光入
射面には入射光偏光板８が設けられ、光出射面には画像
形成用偏光板９が設けられており、内部の液晶は入射光
偏光板８の偏光軸方向を基準としてツイスト配向されて
いる。

【００２１】この各液晶パネルのうち、７Ｒは赤色画像
を表示するための赤色画像表示用液晶パネル、７Ｇは緑
色画像を表示するための緑色画像表示用液晶パネル、７
Ｂは青色画像を表示するための青色画像表示用液晶パネ
ルとされており、これら液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
は、同じフルカラー画像の赤、緑、青の各色の成分の画
像をそれぞれ表示するようになっている。

【００２２】そして、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの
うちの１つの液晶パネル例えば緑色画像表示用液晶パネ
ル７Ｇは、その光出射面を投影レンズ１０に対向させて
配置され、他の２つの液晶パネルつまり赤色画像表示用
液晶パネル７Ｒと青色画像表示用液晶パネル７Ｂとは、
緑色画像表示用液晶パネル７Ｇと投影レンズ１０との間
に配置された画像合成用ダイクロイックプリズム１１の
両側面にそれぞれ光出射面を対向させて配置されてお
り、さらに各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂはそれぞれ、
前記ダイクロイックプリズム１１の中心から同一距離を
とって配置されている。

【００２３】１２は前記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
を照射する光源であり、この光源１２は各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂのうちの投影レンズ１０と対向している
緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに対向させて設けられて
いる。この光源１２は、光源ランプと、この光源ランプ
からの放射光を緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに向けて
平行光として反射させる放物面鏡リフレクタとからなっ
ている。

【００２４】また、１６ａ，１６ｂは光源１２からの光
（白色光）を赤、緑、青の三原色光に分離するための２
枚のダイクロイックミラーであり、第１のダイクロイッ
クミラー１６ａは青色光分離用とされ、この青色光分離
用ダイクロイックミラー１６ａは、光源１２と緑色画像
表示用液晶パネル７Ｇとの間に光源１２からの照明光の
光軸（以下光源光軸という）Ｏ₀ に対して４５゜の角度
で傾斜させて配置されている。

【００２５】この青色光分離用ダイクロイックミラー１
６ａは、青色成分の波長光を透過させ他の波長光つまり
赤と緑の成分の波長光を反射させるもので、光源１２か
らの光のうち、青色光分離用ダイクロイックミラー１６
ａを透過した青色光Ｂは、この青色光分離用ダイクロイ
ックミラー１６ａと緑色画像表示用液晶パネル７Ｇとの
間に前記光源光軸Ｏ₀ （青色光分離用ダイクロイックミ
ラー１６ａを透過した青色光Ｂの光軸）に対して４５゜
の角度でかつ青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａ
と９０゜の角度で対向させて配置した青色光反射用第１
ミラー１７ａにより光源光軸Ｏ₀ に対して直交する方向
に反射される。

【００２６】また、前記第１ミラー１７ａの側方には、
この第１ミラー１７ａと平行に青色光反射用第２ミラー
１７ｂが配置されており、前記第１ミラー１７ａで反射
された青色光Ｂは、この第２ミラー１７ｂによって光源
光軸Ｏ₀ と平行な方向に反射され、さらに前記青色画像
表示用液晶パネル７Ｂの光入射面に４５゜の傾斜角で対
向させかつ前記第２ミラー１７ｂに対して９０゜の角度
で対向させて配置した青色光反射用第３ミラー１７ｃに
より、青色画像表示用液晶パネル７Ｂに向けて反射され
る。

【００２７】一方、前記青色光分離用ダイクロイックミ
ラー１６ａで反射された赤緑色光ＲＧは、前記青色光反
射用第２，第３ミラー１７ｂ，１７ｃの配置側とは反対
側に、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａと対向
させてこの青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａと
平行に設けた赤緑色光反射ミラー１８により、前記光源
光軸Ｏ₀ および青色光反射用第２ミラー１７ｂで反射さ
れた青色光Ｂの光軸Ｏ₁ と平行な方向に反射され、この
光軸に対して４５゜の角度でかつ赤緑色光反射ミラー１
８に対して９０゜の角度で対向させて配置した第２のダ
イクロイックミラー１６ｂに入射する。

【００２８】この第２のダイクロイックミラー１６ｂ
は、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａで反射さ
れた赤緑色光ＲＧを赤色光Ｒと緑色光Ｇとに分離するも
ので、この赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１６ｂ
は、赤色成分の波長光を透過させ他の波長光つまり緑色
成分の波長光を反射させるものとされている。

【００２９】そして、この赤緑色光分離用ダイクロイッ
クミラー１６ｂを透過した赤色光Ｒは、前記赤色画像表
示用液晶パネル７Ｒの光入射面に４５゜の傾斜角で対向
させかつ前記赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１６
ｂと平行に対向させて配置した赤色光反射ミラー１９に
より、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒに向けて反射され
る。

【００３０】また、赤緑色光分離用ダイクロイックミラ
ー１６ｂで反射された緑色光Ｇは、緑色画像表示用液晶
パネル７Ｇの光入射面に４５゜の傾斜角で対向させかつ
赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１６ｂと平行に対
向させて配置した緑色光反射ミラー２０により、緑色画
像表示用液晶パネル７Ｇに向けて反射される。

【００３１】なお、この実施例では前記緑色光反射ミラ
ー２０を青色光反射用第１ミラー１７ａと背中合せに重
ねて配置しているが、この緑色光反射ミラー２０と青色
光反射用第１ミラー１７ａとは両面を反射面とした１枚
のミラーとしてもよいし、またこの両ミラーを別にする
場合はこれらを離して配置してもよい。また、この実施
例では、前記各ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８，
１９，２０を、その反射面に反射コーティングを施した
増反射ミラーとするか、あるいはダイクロイックミラー
としており、各ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８，
１９，２０を増反射ミラーとすれば、その光反射率を高
くすることができる。

【００３２】また、各ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，
１８，１９，２０をダイクロイックミラーとする場合
は、各ミラーを、このミラーに入射する色光をその波長
帯域を僅かに狭くして反射させ、残りの波長域の光を透
過させるものとすればよく、このように各ミラーをダイ
クロイックミラーとすれば、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，
７Ｂに入射させる赤、緑、青の光をさらに原色に近くす
ることができる。なお、背中合せに配置される緑色光反
射ミラー２０と青色光反射用第１ミラー１７ａとを共に
ダイクロイックミラーとする場合は、この両ミラー２
０，１７ａの背面（両ミラー２０，１７ａを重ね合せる
場合はミラー間）に、透過光を吸収する光吸収層を設け
る必要がある。

【００３３】また、前記緑色光反射ミラー２０と赤緑色
光分離用ダイクロイックミラー１６ｂとは、緑色光反射
ミラー２０で緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに向けて反
射される緑色光Ｇの光軸Ｏ₃ を前記光源光軸Ｏ₀ に一致
させる位置関係で配置されており、さらに前記青色光反
射用第２，第３ミラー１７ｂ，１７ｃおよび赤緑色光反
射ミラー１８と赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１
６ｂと赤色光反射ミラー１９とは、青色光反射用第２ミ
ラー１７ｂで反射された青色光Ｂの光軸Ｏ₁ と緑色光反
射ミラー２０で反射される緑色光Ｇの光軸Ｏ₃ との間隔
Ａ₁ と、赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１６ｂを
透過した赤色光Ｒの光軸Ｏ₂ と緑色光反射ミラー２０で
反射される緑色光Ｇの光軸Ｏ₃ との間隔Ａ₂ とがＡ₁ ＝
Ａ₂ となるように、前記光源光軸Ｏ₀ から等距離の位置
に配置されている。

【００３４】また、前記赤色光反射ミラー１９と青色光
反射用第３ミラー１７ｃとは、これらミラー１９，１７
ｃで反射されかつ赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよび
青色画像表示用液晶パネル７Ｂを透過して画像合成用ダ
イクロイックプリズム１１に入射する赤色光Ｒおよび青
色光Ｂの光軸が、緑色光反射ミラー２０で反射されかつ
緑色画像表示用液晶パネル７Ｇを透過して画像合成用ダ
イクロイックプリズム１１に入射する緑色光Ｇの光軸Ｏ
₃ とダイクロイックプリズム１１の中心で一致するよう
にして配置されている。

【００３５】そして、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
は、前述したようにダイクロイックプリズム１１の中心
から同一距離をとって配置されており、また赤、緑、青
の各色の光Ｒ，Ｇ，Ｂの光路は直角に折れ曲がる光路で
あるため、光源１２から赤色画像表示用液晶パネル７Ｒ
までの赤色光Ｒの光路長と、光源１２から緑色画像表示
用液晶パネル７Ｇまでの緑色光Ｇの光路長と、光源１２
から青色画像表示用液晶パネル７Ｂまでの青色光Ｂの光
路長とは全て等しくなっている。

【００３６】このように光源１２から各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂまでの光路長を等しくしているのは、各
液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する赤、緑、青の光
の強度を均等にするためである。

【００３７】すなわち、光源１２からの光が完全な平行
光であれば、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する
赤、緑、青の光の強度はダイクロイックミラー１６ａお
よび１６ｂで分離された時点の強度のままであるが、実
際には、光源１２のリフレクタが放物面鏡リフレクタで
あっても、光源１２からの光は完全な平行光ではなくあ
る程度は広がりながら進む光であるから、光源１２から
の光路が長くなるほど光束が大きく広がることになる。

【００３８】このため、光源１２から各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂまでの光路長に差があると、光源１２か
らの光路長が短い緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射
する緑色光Ｇの光束の広がりに比べて、光源１２からの
光路長が長い赤色画像表示用液晶パネル７Ｒと青色画像
表示用液晶パネル７Ｂに入射する赤色光Ｒと青色光Ｇの
光束の広がりが大きくなり、そのために、赤色画像表示
用液晶パネル７Ｒと青色画像表示用液晶パネル７Ｂに入
射する光の単位面積当りの照度が下がって、これが赤色
画像表示用液晶パネル７Ｒおよび青色画像表示用液晶パ
ネル７Ｂへの入射光の強度が低くなる。

【００３９】そこでこの実施例では、上記のように光源
１２から各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂまでの光路長を
等しくしたのであり、これらの光路長が等しければ、各
液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する赤、緑、青の光
の光束の広がりは全て等しくなるから、各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂに等強度の光を入射させることができ
る。

【００４０】また、上記ダイクロイックミラー１３ａ，
１３ｂおよび光反射ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１
８，１９，２０はいずれも偏光作用をもっているため、
ダイクロイックミラー１３ａ，１３ｂに入射した光の透
過率および反射率はその光の振動方向によって異なり、
また光反射ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８，１
９，２０に入射した光の反射率もその光の振動方向によ
って異なる。

【００４１】すなわち、ダイクロイックミラーを透過す
る光のうち、ダイクロイックミラー面に対して垂直でか
つダイクロイックミラーの傾き方向に沿う面（図におい
て紙面に沿う面）上において光軸と直交する方向に振動
するＰ偏光成分の光はほとんど減衰することなく高い透
過率で透過し、ダイクロイックミラーの傾き方向と直交
する面（図において紙面に対して垂直な面）上において
光軸と直交する方向に振動するＳ偏光成分はある程度の
減衰を生じて透過するから、ダイクロイックミラーを透
過した光は、Ｐ偏光成分が強い光となる。なお、１枚の
ダイクロイックミラーを透過した光のＰ偏光成分とＳ偏
光成分の透過率の比は、ダイクロイックミラーの材質や
入射光の波長等によって異なるが、一例をあげれば約１
０：９である。

【００４２】また、ダイクロイックミラーで反射される
光は、透過光と逆に、Ｓ偏光成分の光は高い反射率で反
射され、Ｐ偏光成分はある程度の減衰を生じるから、ダ
イクロイックミラーで反射された光は、Ｓ偏光成分が強
い光となる（この場合のＳ偏光成分とＰ偏光成分の反射
率の比も一例をあげれば約１０：９である）。

【００４３】これは光反射ミラーによって反射される光
においても同様であり、Ｓ偏光成分の光は高い反射率で
反射されるのに対してＰ偏光成分はある程度の減衰を生
じるから、ダイクロイックミラーほど顕著ではないが、
光反射ミラーで反射された光もＳ偏光成分が強い光とな
る。

【００４４】そして、上記実施例においては、各液晶パ
ネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂへの光入射系を上記のような構成
としているため、光源１２からの光のうち、赤色光Ｒ
が、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａおよび赤
緑色光反射ミラー１８で反射、赤緑色光分離用ダイクロ
イックミラー１６ｂを透過、赤色光反射ミラー１９で反
射されて赤色画像表示用液晶パネル７Ｒに入射し、緑色
光Ｇが、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａ、赤
緑色光反射ミラー１８、赤緑色光分離用ダイクロイック
ミラー１６ｂ、赤色光反射ミラー１９の全てで反射され
て緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射し、青色光Ｂ
が、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａを透過、
３枚の青色光反射ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃで反射
されて青色画像表示用液晶パネル７Ｂに入射するから、
各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する光は全てＳ偏
光成分の強い光となる。

【００４５】すなわち、例えば青色光Ｂについて見る
と、この青色光Ｂは、青色光分離用ダイクロイックミラ
ー１６ａを透過して青色光Ｂに分離されたときにＳ偏光
成分が減衰して図２に示すＰ方向のＰ偏光成分が強い光
となるが、この青色光Ｂは、これ以後は３枚の青色光反
射ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃで反射されて青色画像
表示用液晶パネル７Ｂに導かれるために、Ｓ偏光成分の
減衰をほとんど生じることなく青色画像表示用液晶パネ
ル７Ｂに入射する。

【００４６】なお、この青色光ＢのＰ偏光成分は、青色
光反射ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃで反射される度に
減衰するから、この青色光Ｂは、青色光反射用第１ミラ
ー１７ａで反射されたときにＰ偏光成分が減衰してＳ偏
光成分とＰ偏光成分とがほぼ等しい光となり、さらに青
色光反射用第２ミラー１７ｂおよび第３ミラー１７ｃで
反射されることによってＰ偏光成分を二重に減衰する。
つまり、青色画像表示用液晶パネル７Ｂに入射する青色
光Ｂは、１回の透過と３回の反射を経た光であり、した
がってこの青色光Ｂは透過によるＳ偏光成分の減衰が１
回だけの、Ｓ偏光成分の強い光である。

【００４７】これは、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒに
入射する赤色光Ｒにおいても同じであり、この赤色光Ｒ
も、１回の透過と３回の反射を経た光であるから、この
赤色光Ｒも透過によるＳ偏光成分の減衰が１回だけのＳ
偏光成分の強い光である。また、緑色画像表示用液晶パ
ネル７Ｇに入射する緑色光Ｇは、透過がなく、４回の反
射を経た光であり、したがってこの緑色光ＧはＳ偏光成
分の減衰ほとんどないＳ偏光成分の強い光である。

【００４８】一方、前記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
は、それぞれ、その入射光偏光板８の偏光軸方向を、各
液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する赤、緑、青の光
のＳ偏光成分の振動方向に合せるとともに、内部の液晶
を入射光偏光板８の偏光軸方向を基準としてほぼ９０度
または２７０度ツイスト配向させた同一の液晶パネルと
されており、その光出射面の画像形成用偏光板９は、そ
の偏光軸方向を入射光偏光板８の偏光軸方向と平行にし
て設けられている。

【００４９】すなわち、この各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，
７Ｂは、これに入射する光のＳ偏光成分を入射光として
使用するものであり、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに
入射する赤、緑、青の光は上述したようにＳ偏光成分の
強い光であって、このＳ偏光成分の光が入射光偏光板８
を透過して各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射するか
ら、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの全てに、高強度の
光を入射させることができ、したがって各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂを透過（出射）し、さらに画像形成用偏
光板９を透過して画像光とされた赤、緑、青の光は、全
て高輝度の光となる。なお、これら各色の画像光は、各
液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの画像形成用偏光板９の偏
光軸方向が入射光偏光板８の偏光軸方向と平行であるた
めに、Ｓ偏光成分の光のままである。

【００５０】そして、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂお
よび画像形成用偏光板９を透過した赤、緑、青の各画像
光は、画像合成用ダイクロイックプリズム１１にそれぞ
れ入射し、このダイクロイックプリズム１１により赤、
緑、青の三原色光ＲＧＢが重なった１つのフルカラー画
像光に合成され、投影レンズ１０によって拡大投影され
る。

【００５１】この場合、画像合成用ダイクロイックプリ
ズム１１に入射する赤、緑、青の各画像光（Ｓ偏光成分
の光）のうち、赤色画像光と青色画像光は、ダイクロイ
ックプリズム１１で屈折されるため、ミラーによる光の
反射と同様に光をほとんど減衰することなくダイクロイ
ックプリズム１１を出射するのに対して、ダイクロイッ
クプリズム１１を直進する緑色画像光は、上述したダイ
クロイックミラー１６ａ，１６ｂ，１６ｃを透過する場
合の減衰と同様な減衰を生じるが、緑色画像表示用液晶
パネル７Ｇに入射する緑色光Ｇは、前述したように透過
がなく、４回の反射を経た光であって、赤色画像表示用
液晶パネル７Ｒおよび青色画像表示用液晶パネル７Ｂに
入射する赤色光Ｒおよび青色光Ｂよりも１回の透過分だ
けＳ偏光成分の強度が強い光であるから、ダイクロイッ
クプリズム１１を出射した緑色画像光は、ダイクロイッ
クプリズム１１での光減衰によって赤色画像光および青
色画像光とほぼ等強度の光となる。したがってダイクロ
イックプリズム１１により合成されたフルカラー画像光
は、赤、緑、青の光強度がほぼ等しい色バランスのよい
画像光となる。

【００５２】一方、前記投影ユニット４から投影レンズ
１０によって投影されるフルカラー画像光をケース前面
の透過型スクリーン２に向けて導く投影ミラー５，６
は、それぞれ、前記投影レンズ１０を通ったフルカラー
画像光（Ｓ偏光光）の振動方向に対して直交する方向に
傾斜させて配置されている。

【００５３】この投影ミラー５，６の傾斜方向を上記の
ようにしているのは、フルカラー画像光を効率よく反射
させるためであり、上記投影ミラー５，６もその傾き方
向に対して直交する方向に振動するＳ偏光成分の光を高
い反射率で反射させるからであり、投影レンズ１０を通
ったフルカラー画像光の赤、緑、青の光ＲＧＢが上記の
ように全てＳ偏光成分の光であり、かつ投影ミラー５，
６が上記のように傾斜していれば、投影レンズ１０を通
ったフルカラー画像光の赤、緑、青の光ＲＧＢの全てが
光の減衰を生じることなく投影ミラー５，６によって反
射されるから、スクリーン２に、投影レンズ１０を通っ
たフルカラー画像光をそのまま拡大した赤、緑、青の光
の強度がほぼ等しい色バランスのよいフルカラー画像を
投影することができる。

【００５４】そして、この投影型液晶表示装置において
は、光源１２からの光を赤、緑、青の光に分離して３枚
の液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射させる光入射系
を、上記のような構成、つまり、前記赤、緑、青の光を
それぞれ同一方向の偏光成分が強い光として各液晶パネ
ル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射させる構成としているため、
各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを出射し、画像形成用偏
光板９により画像光とされる赤、緑、青の光はいずれも
同じ偏光状態の光であり、したがってスクリーン２の各
部に対する光の入射角が異なっても、前記赤、緑、青の
光がほぼ同じ強度の光として観察される。

【００５５】すなわち、上記投影型液晶表示装置では、
各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを出射し、画像形成用偏
光板９により画像光とされた赤、緑、青の光が、投影レ
ンズ１０により拡大されて光束を広げながらスクリーン
２に投影されるため、この投影光は、スクリーン２の各
部に対して異なる入射角で入射する。

【００５６】一方、画像光を投影表示するためのスクリ
ーンには、透過型のものと反射型のものとがあり、透過
型スクリーンにおいては、このスクリーンに斜めに入射
する光のうち、光の入射方向を基準として見たスクリー
ン面の傾き方向に振動するＰ偏光成分の光はほとんど減
衰することなく高い透過率で透過するが、スクリーン面
の傾き方向と直交する方向に振動するＳ偏光成分の光は
ある程度の減衰を生じて透過する。

【００５７】また、反射型スクリーンにおいては、この
スクリーンに斜めに入射する光のうち、光の入射方向を
基準として見たスクリーン面の傾き方向と直交する方向
に振動するＳ偏光成分の光はほとんど減衰することなく
高い反射率で反射されるが、スクリーン面の傾き方向に
振動するＰ偏光成分の光はある程度の減衰を生じて反射
される。

【００５８】そして、上記実施例では、スクリーン２を
透過型スクリーンとしているため、このスクリーン面に
対して斜めに入射する光の透過率はその光の偏光方向に
より異なるが、上記投影型液晶表示装置においては、各
液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを出射し、画像形成用偏光
板９により画像光とされる赤、緑、青の光がいずれも同
じ偏光状態の光であるため、これら赤、緑、青の光がほ
ぼ同じ透過率でスクリーン２を透過するから、前記赤、
緑、青の光がほぼ同じ強度の光として観察される。

【００５９】したがって、上記投影型液晶表示装置によ
れば、１つの光源１２からの光を赤、緑、青の光に分離
して３枚の液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射させ、こ
れら液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを出射した赤、緑、青
の光を投影レンズ１０により拡大してスクリーン２に投
影してカラー画像を表示するものでありながら、スクリ
ーン２に表示されるカラー画像を、赤、緑、青の光の強
さをバランスさせた品質のよい画像とすることができ
る。

【００６０】また、ケース前面の前記透過型スクリーン
２の表面に形成されているレンチキュラーレンズ３は、
スクリーン２にその背面側から投影されてスクリーン表
面側に出射する画像光を拡散させてスクリーン投影画像
の視野角を広げるためのもので、このスクリーン表面の
レンチキュラーレンズ３は、図１および図３に示すよう
に、前記投影ミラー５，６で反射されてスクリーン２に
投影される画像光の振動方向と直交する方向（この実施
例では垂直方向）にストライプ状の微小幅レンズ部３
ａ，３ａを形成したものとされている。

【００６１】このようにしているのは、レンチキュラー
レンズ３の表面における画像光の反射を小さくするため
であり、レンチキュラーレンズの各レンズ部３ａ，３ａ
の表面におけるスクリーン入射光の反射率は、スクリー
ン入射光がレンズ部３ａの幅方向（レンズ状表面の彎曲
方向）に振動する光である場合に最も小さいから、レン
チキュラーレンズ３のレンズ部３ａ，３ａを上記のよう
に投影ミラー５，６で反射された画像光の振動方向と直
交する方向に形成しておけば、投影ミラー５，６で反射
された画像光つまりＳ偏光成分の光が、スクリーン表面
のレンチキュラーレンズ３に対してはその各レンズ部３
ａ，３ａの幅方向に振動する光として図３に示すように
スクリーン２に入射することになる。

【００６２】そして、スクリーン２に入射するフルカラ
ー画像光はその赤、緑、青の光ＲＧＢが全て同一方向の
振動光（Ｓ偏光成分の光）であるために、この赤、緑、
青の光ＲＧＢが全てレンチキュラーレンズ３での表面反
射をほとんど生じることなくスクリーン表面側に透過す
るから、装置の前面側から観察されるフルカラー画像は
色バランスがよくしかも高輝度の画像である。

【００６３】なお、上記実施例では、各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂへの光入射系を、ダイクロイックミラー
１６ａ，１６ｂにより分離された各色の光のうち、赤色
光Ｒと青色光Ｂとを３回の反射で赤および青色画像表示
用液晶パネル７Ｒ，７Ｂに入射させ、緑色光Ｂを４回の
反射で緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射させる構成
としたが、この光入射系は上記実施例の構成に限られる
ものではなく、要は、分離した赤、緑、青の光をそれぞ
れ同一方向の偏光成分が強い光として各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射させる構成であればよい。

【００６４】また、上記実施例では、各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂの光出射面にそれぞれ画像形成用偏光板
９を設けているが、この画像形成用偏光板９は、各液晶
パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを出射した赤、緑、青の光の全
てが入射する位置、例えばダイクロイックプリズム１１
の出射面に１枚だけ設けて、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，
７Ｂを透過した光を画像光とするのに共用してもよい。

【００６５】図４および図５は、本発明の他の実施例を
示す投影型液晶表示装置の縦断側面図およびその内部の
投影ユニットの拡大図であり、この実施例の投影型液晶
表示装置は、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを出射した
光を画像光にするための画像形成用偏光板９を、ダイク
ロイックプリズム１１の出射面に１枚だけ設けたもので
ある。

【００６６】なお、この実施例の投影型液晶表示装置
は、画像形成用偏光板９の配置状態が異なるだけで、そ
の他の構成は図１〜図３に示した実施例と同じであるか
ら、重複する説明は図に同符号を付して省略する。

【００６７】また、上記実施例では、画像形成用偏光板
９の偏光軸を各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの入射光偏
光板８の偏光軸とほぼ平行にしているが、この画像形成
用偏光板９の偏光軸は、前記入射光偏光板８の偏光軸と
ほぼ直交させてもよい。

【００６８】ただし、画像形成用偏光板９の偏光軸を入
射光偏光板８の偏光軸とほぼ直交させると、入射光偏光
板８を透過して各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射す
る光の振動方向と、画像形成用偏光板９を透過した画像
光の振動方向とがほぼ９０度ずれるが、この場合でも、
ダイクロイックミラー１６ａ，１６ｂにより分離された
各色の光をそれぞれ同一方向の偏光成分が強い光として
各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射させれば、上記実
施例と同様に、スクリーン２に投影されるフルカラー画
像を、赤、緑、青の各色の強さをバランスさせた品質の
よい画像とすることができる。

【００６９】さらに、上記実施例では、ダイクロイック
プリズム１１を介して投影レンズ１０と対向する液晶パ
ネルを緑色画像表示用液晶パネル７Ｇとし、ダイクロイ
ックプリズム１１の両側に配置する液晶パネルを赤およ
び青色画像表示用液晶パネル７Ｒ，７Ｂとしているが、
これら各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの配置は上記実施
例に限られるものではない。

【００７０】

【発明の効果】本発明の投影型液晶表示装置によれば、
光源からの光を赤、緑、青の光に分離して３枚の液晶パ
ネルに入射させる光入射系を、前記赤、緑、青の光をそ
れぞれ同一方向の偏光成分が強い光として各液晶パネル
に入射させる構成としているため、１つの光源からの光
を赤、緑、青の光に分離して３枚の液晶パネルに入射さ
せ、これら液晶パネルを出射した赤、緑、青の光を投影
レンズにより拡大してスクリーンに投影してカラー画像
を表示するものでありながら、スクリーンに表示される
カラー画像を、赤、緑、青の光の強さをバランスさせた
品質のよい画像とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す背面投影型液晶表示装
置の縦断側面図。

【図２】上記表示装置における投影ユニットの拡大図。

【図３】図１の III−III 線に沿う拡大断面図。

【図４】本発明の他の実施例を示す背面投影型液晶表示
装置の縦断側面図。

【図５】上記表示装置における投影ユニットの拡大図。

【符号の説明】

２…透過型スクリーン ７Ｒ…赤色画像表示用液晶パネル ７Ｇ…緑色画像表示用液晶パネル ７Ｂ…青色画像表示用液晶パネル ８…入射光偏光板 ９…画像形成用偏光板 １０…投影レンズ １１…画像合成用ダイクロイックプリズム １２…光源 １６ａ…青色光分離用ダイクロイックミラー １６ｂ…赤緑色光分離用ダイクロイックミラー １７ａ，１７ｂ，１７ｃ…青色光反射ミラー １８…赤緑色光反射ミラー １９…赤色光反射ミラー ２０…緑色光反射ミラー

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03B 21/00 G03B 33/12 G02F 1/13 H04N 9/31

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３枚の液晶パネルと、１つの光源と、前記
   光源からの光を赤、緑、青の光に分離してその赤色光を
   第１の液晶パネルに、緑色光を第２の液晶パネルに、青
   色光を第３の液晶パネルにそれぞれ入射させる光入射系
   と、投影レンズとを備え、前記各液晶パネルを出射した
   赤、緑、青の光を前記投影レンズにより拡大投影してス
   クリーンに投影してカラー画像を表示する投影型液晶表
   示装置において、前記光入射系を、前記光源と前記３枚の液晶パネルと間
   の光路をそれぞれ複数のミラーを利用して、 前記赤、
   緑、青の光をそれぞれ同一方向の偏光成分が強い光とし
   て前記各液晶パネルに入射させる構成とするとともに、
   前記各液晶パネルの光入射面側にそれぞれ前記赤、緑、
   青の光の光成分が強い方向に透過軸を合わせた入射側偏
   光板を配置し、前記各液晶パネルの光出射面側にそれぞ
   れ前記各液晶パネルを出射した光を画像光にするための
   画像形成用偏光板を配置したことを特徴とする投影型液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】３枚の液晶パネルと、１つの光源と、前記
   光源からの光を赤、緑、青の光に分離してその赤色光を
   第１の液晶パネルに、緑色光を第２の液晶パネルに、青
   色光を第３の液晶パネルにそれぞれ入射させる光入射系
   と、投影レンズとを備え、前記各液晶パネルを出射した
   赤、緑、青の光を前記投影レンズにより拡大投影してス
   クリーンに投影してカラー画像を表示する投影型液晶表
   示装置において、前記光入射系を、前記光源と前記３枚の液晶パネルと間
   の光路をそれぞれ複数のミラーを利用して、 前記赤、
   緑、青の光をそれぞれ同一方向の偏光成分が強い光とし
   て前記各液晶パネルに入射させる構成とするとともに、
   前記各液晶パネルの光入射面側にそれぞれ前記赤、緑、
   青の光の光成分が強い方向に透過軸を合わせた入射側偏
   光板を配置し、前記各液晶パネルの光出射面側にそれぞ
   れ前記各液晶パネルを出射した光を画像光にするための
   画像形成用偏光板を、前記各液晶パネルを出射した赤、
   緑、青の光のすべてが入射する位置したことを特徴とす
   る投影型液晶表示装置。