JP2954310B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

投写型表示装置

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JP2954310B2 JP2250497A JP25049790A JP2954310B2 JP 2954310 B2 JP2954310 B2 JP 2954310B2 JP 2250497 A JP2250497 A JP 2250497A JP 25049790 A JP25049790 A JP 25049790A JP 2954310 B2 JP2954310 B2 JP 2954310B2
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正浩 臼井
博 木田
英一 都出
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ライトバルブ上に形成された画像をスクリ
ーン上に拡大投写する投写型表示装置の高輝度化および
ハイコントラスト化に関するものである。
[従来の技術] 従来の投写型表示装置においては、TN(Twisted Nema
tic)型液晶を使用したライトバルブが一般的であり、
そのようなライトバルブは液晶系の変形を視覚化するた
めに液晶を2枚の偏光板で挟んで構成されていた。しか
し、TN型液晶のライトバルブでは、液晶表示素子に自然
光を入射したとき、半分以上の光が入射側の偏光板で失
なわれていた。これに対して、電圧印加により散乱・透
明の2種の状態に変化する散乱型液晶を使用したライト
バルブでは、偏光板が不要な構成であるため、TN型液晶
によるものと比べて原理的に2倍の光利用効率の向上が
期待できる。
従来の投写型表示装置について、図を用いて説明す
る。第5図において、1は光源、9,10は光源1を構成す
る反射鏡及びランプ、2は光源1から出射する照明光
束、3は上述した散乱型液晶の一種であるポリマー分散
型液晶を使用したライトバルブ、5はレンズ、6は絞
り、4は投写レンズ、7はスクリーンである。
次に動作について説明する。
光源1はライトバルブに平行光束である照明光束2を
出射する。光源1のランプ10としては、例えばメタルハ
ライドランプ、キセノンランプ等の放電ランプや、ハロ
ゲンランプ等が反射鏡9と合わせて用いられる。ライト
バルブ3の面上には、後述するように画像が表示され、
画像の濃淡および色に応じて面内に入射した光束が透過
または散乱する。ライトバルブ3から光軸20に平行に出
射した光束はレンズで絞り6上に集光され、絞り6を通
過したのち、投写レンズ4に入射する。ライトバルブ3
で散乱し、レンズ5を通過した光束8は、絞り6により
遮断され、投写レンズ4に入射することはできない。つ
まり、絞り6は不要光(散乱光)を遮断し、ライトバル
ブ3から垂直に出射する光束のみを選択的に投写レンズ
4側に送り込むことにより、コントラストを向上する働
きをする。投写レンズ4を透過した光束は投写光110と
なり、スクリーン7上に拡大結像され鑑賞に供される。
次にポリマー分散型液晶ライトバルブ3の構成と動作
について、第6図により説明する。
液晶32は高分子33中に水滴状に分散しており、これが
2枚のガラス基板31に挟まれている。電圧無印加時V=
0(第6図(a))においては、各々の水滴状液晶32は
不規則な方向に配向している。この状態では、高分子33
と液晶32に屈折率の違いが生じ、入射光は散乱する(2
b)。一方、しきい値電圧Vth以上の電圧Vを印加する
(第6図(b))と、液晶32の配向方向が揃う。液晶32
が一定方向に配向した時の屈折率をあらかじめ高分子33
の屈折率とあわせておけば、入射光2は散乱せずに透過
する(2a)。電圧の増加にともない液晶32の配向方向の
一致度が向上するので透過する光量も増加することにな
る。
次に、ライトバルブ3の電極の構成を第7図を用いて
説明する。図において、34は画素、35はスイッチング素
子、36はソース電極、37はゲート電極である。この構成
によれば、公知のようにソース電極36とゲート電極37を
選択することにより任意の画素34をスイッチング素子35
を用いてオン・オフすることが出来る。
図のように2次元アレイ状に電極を構成することによ
り、2次元の画像表示素子が形成できる。図では赤
(R),緑(G),青(B)の画素をデルタ配列で示し
たが、この他の画素配列も公知である。また、R,G,B3原
色の発光用に、公知の通り各画素に対応させて、R,G,B
の光を透過させるカラーフィルターが設けられている
(図示せず)。
[発明が解決しようとする課題] 従来の投写型表示装置は、以上のように構成されてい
るので、投写レンズ直前の絞りにより透過光の一部もけ
られてしまい、最大輝度が低くなってしまうという問題
点があった。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、従来投写レンズ直前の絞りによるけられで発
生していた光束損失を防止し、より高輝度な画像表示が
実現できる投写型表示装置を提供することを目的とする
ものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、電圧印加により散乱・透明の2種の状態に
変化して光変調を行い画像を形成するライトバルブと、
該ライトバルブに形成された画像を拡大投写する投写レ
ンズと、該ライトバルブを照明する光束を出射する光源
手段よりなる光学系を有する投写型表示装置において、
前記ライトバルブの光束出射側にライトバルブの画像表
示面に対してほぼ垂直に配置され、平行光束のみを取り
出すために、微小開口を多数有する導光管と、該平行光
束を前記投写レンズの瞳に入射させるためのレンズを有
し、前記導光管により、前記ライトバルブの透明状態に
ある画素から、画像表示面に対してほぼ垂直に透過する
光束のみを出射させることを特徴とする投写型表示装置
である。
[作用] 上記のようにライトバルブと導光管を組み合わせるこ
とにより、ライトバルブを出射する光束のうちライトバ
ルブにほぼ垂直に出射する光束だけを平行光束として取
り出すことが出来る。つまり、導光管には画像の形成に
有効に寄与する平行光束のみを得、ライトバルブで散乱
した不要な光束を遮断する効果がある。このため従来散
乱光を遮断するために用いられていた絞りを省略するこ
とが出来るので、ライトバルブから垂直に出射した有効
な光束を効率よく投写レンズの瞳に送り込むことが出来
る。
[実施例] 本発明の第1の実施例を第1図を用いて説明する。図
において、1は光源、9,10は光源1を構成する反射鏡お
よびランプ、2は光源1から出射する照明光束、3はポ
リマー分散型液晶ライトバルブ、17は導光管、5はレン
ズ、4は投写レンズ、7はスクリーンである。
次に実施例の動作について説明する。
光源1はライトバルブに平行光束である照明光束2を
出射する。光源1のランプ10としては、例えばメタルハ
ライドランプ、キセノンランプ等の放電ランプや、ハロ
ゲンランプ等が反射鏡9と合わせて用いられる。ライト
バルブ3の動作は従来例と同様であるので省略する。ラ
イトバルブ3を出射した光束は、導光管17に入射する。
導光管17は後述するように、垂直に入射した光束のみを
選択的に透過させる働きがあるため、導光管17を通過し
た光束はほぼ光軸20に平行な成分のみとなる。つまり、
画像の形成に有効に寄与する平行光束のみを得ることが
出来、不要なライトバルブでの散乱光を遮断することが
出来るので、最終的に得られる投写画像のコントラスト
を向上することが出来る。
導光管17を通過した光束はレンズ5により投写レンズ
4の瞳に効率よく入射され、投写光110となって、スク
リーン7上に拡大結像される。
この様な光学系の構成をとれば、画像形成に有効なラ
イトバルブ3の透過光を殆ど損失なく利用することが出
来るので高輝度な投写画像を得ることが出来る。
次に、導光管17について詳述する。
第2図は導光管17の斜視図である。導光管17はAl等の
金属やプラスチック、ガラス、セラミック等の材料を用
いて作成され、ライトバルブ3上の画素に対応してレー
ザー加工機またはエッチング等であけられた多数の開口
18を有し、その内面は黒染め、艶消し等の処理が施され
ており、開口18に入射した光束が導光管17内で反射しな
いようになっている。第2図では、ライトバルブ3の画
素34と同様の配列(本例ではデルタ配列)を有する矩形
の開口18を示した。このようにライトバルブ3の画素34
(光束透過部)と導光管17の開口18との配列および形状
を一致させることにより、平行透過光を最大限に利用で
き、高輝度化を図ることができる。しかし、円形等の形
状の開口としてもコントラストの向上効果は同様であ
り、画素が円形の場合は特に高輝度化には有利である。
また、液晶の画素34が他の配列、例えば公知の「田の字
配列」(矩形状の画素がX,Y方向に碁盤の目状に配列さ
れた形)の場合、開口18を「田の字配列」とすればよ
い。このような構造により、本発明の導光管17は入射し
た光束のうち光軸20に平行な成分のみを取り出すことが
出来る。例えば、矩形開口を対角0.3mmの微小開口と
し、導光管の長さを17.2mmとすれば、1゜以内に出射光
束を制限することが出来る。開口18の数は、ここではラ
イトバルブ3の画素34の数に対応させたが、それ以上の
開口18を設けても同様の効果が得られることはもちろん
である。また、導光管17は第3図のように円形開口等を
多数束ねたような構造としてもよい。本実施例の構成に
は、第1実施例の板に孔を開ける方法以外に、微小な円
形パイプ(内面に艶消し処理を施すのが望ましい)を集
積する等の方法で製造できる。
また、上記実施例では導光管17の開口数を画素34の数
と同一としたが、複数個の画素に対し、1個の開口を対
応させる等の変形も可能である。
[他の実施例] 次に本発明の第2の実施例を第4図により説明する。
1は光源、9,10は光源1を構成する反射鏡およびラン
プ、2は照明光束、14R,14Bは色分離用ダイクロイック
ミラー、15B,15Gは色合成用ダイクロイックミラー、1
1、12はミラー、3R,3G,3Bはライトバルブ、17R,17G,17B
は導光管、5R,5G,5Bはレンズ、4は投写レンズである。
次に、本発明の第2の実施例の動作について説明す
る。照明光束2が平行光束となって光源1を出射するの
は第1の実施例と同様である。ダイクロイックミラー14
Rは赤色光を反射し、青・緑光を透過する。また、ダイ
クロイックミラー14Bは青色光を反射し、緑色光を透過
する。従って、ライトバルブ3R,3G,3Bにはそれぞれ赤・
緑・青の照明光束が照射される。ライトバルブ3R,3G,3B
には特に図示しない外部回路によって、赤・緑・青の各
色光に相当する画像が形成され、照明光をライトバルブ
内で透過または散乱させる。ライトバルブ3R,3G,3Bの出
射光は導光管17R,17G,17Bの作用により、光軸20にほぼ
平行な成分のみの光束となる。導光管17R,17G,17Bの作
用は第1の実施例と同様である。導光管17R,17G,17Bか
ら平行に出射した光束はレンズ5R,5G,5B、青色光を反射
するダイクロイックミラー15B,緑色光を反射するダイク
ロイックミラー15G,および反射ミラー12によって合成光
束100として投写レンズ4に入射し、投写光110としてス
クリーン7上に結像され、拡大されたカラー画像が鑑賞
に供される。なお、ライトバルブ3R,3G,3Bの構成及び動
作は、さきに第6、7図で説明したものとほぼ同様であ
るが、赤・緑・青に対応する画素はなく、白黒のパネル
である点が異なっている。
この様な構成にすれば、画像形成に有効な、ライトバ
ルブから垂直に出射する光束を殆ど損失なく利用するこ
とが出来、不要なライトバルブでの散乱光を遮断するこ
とが出来るので、高輝度でコントラストの高い投写画像
が得られるのは第1の実施例と同様である。
[発明の効果] 以上に詳述したように、本発明の投写型表示装置は、
電圧印加により散乱・透明の2種の状態に変化する散乱
型液晶を使用したライトバルブと、微小開口を多数有す
る導光管とを組み合わせたので、画像の結像に有効に寄
与する、ライトバルブから垂直に出射する光束のみを得
ることが出来、不要なライトバルブでの散乱光を遮断す
ることが出来る。さらにレンズを用いて前述の有効な光
束を殆ど損失なく投写レンズの瞳に入射させることが出
来るので、高輝度でコントラストの高い投写画像の投写
型表示装置が実現可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の実施例による投写型表示装置を示す構成
図、第2図は本発明による導光管の構造を説明する図、
第3図は円形開口を持った導光管の斜視図、第4図は第
2の実施例による投写型表示装置を示す構成図、第5図
は従来の投写型表示装置の構成図、第6図はライトバル
ブの動作原理の説明図、第7図はライトバルブの電極構
成図である。図において、1は光源、3,3R,3G,3Bはライ
トバルブ、17,17R,17G,17Bは導光管、5,5R,5G,5Bはレン
ズ、4は投写レンズである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿間 信介 京都府長岡京市馬場図所1番地 三菱電 機株式会社電子商品開発研究所内 (72)発明者 近藤 光重 京都府長岡京市馬場図所1番地 三菱電 機株式会社電子商品開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−3227(JP,A) 実開 平1−75289(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03B 21/00 G02F 1/13

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電圧印加により散乱・透明の2種の状態に
    変化して光変調を行い画像を形成するライトバルブと、
    該ライトバルブに形成された画像を拡大投写する投写レ
    ンズと、該ライトバルブを照明する光束を出射する光源
    手段よりなる光学系を有する投写型表示装置において、 前記ライトバルブの光束出射側にライトバルブの画像表
    示面に対してほぼ垂直に配置され、平行光束のみを取り
    出すために、微小開口を多数有する導光管と、該平行光
    束を前記投写レンズの瞳に入射させるためのレンズを有
    し、前記導光管により、前記ライトバルブの透明状態に
    ある画素から、画像表示面に対してほぼ垂直に透過する
    光束のみを出射させることを特徴とする投写型表示装
    置。
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