JP2965363B2 - Liquid crystal display - Google Patents
Liquid crystal displayInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は集光投影される光を選択
して透過する液晶パネルからの透過光または、反射光を
投影レンズ系によりスクリーン上に投影して表示する液
晶表示装置に係り、特に表示される画像のコントラスト
を低下させることなく画面の明るさを高めた液晶表示装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device for displaying transmitted light or reflected light from a liquid crystal panel that selectively condenses and projects light to be transmitted and projected on a screen by a projection lens system. More particularly, the present invention relates to a liquid crystal display device in which the brightness of a screen is increased without lowering the contrast of a displayed image.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の液晶表示装置として図８
に示すものが知られている。同図において、２０は球面
あるいは非球面の反射面を有する集光リフレクタであ
り、集光リフレクタ２０で反射集光された白色光はダイ
クロイックミラー２１、２２でＲ、Ｇ、Ｂの３色に分離
され、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光はコンデンサレンズ２３を介
して液晶パネル２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂに投射される。
液晶パネル２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂでは各画像信号に応
じて透過率分布が変化し、液晶パネル２４Ｒ、２４Ｇ、
２４Ｂと透過することによって各色の画像が得られる。
液晶パネル２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから出射された各色
光の画像は、ダイクロイックミラー２５、２６で合成さ
れた後、投影レンズ２７によって図示省略のスクリーン
上に投影される。なお、２８はミラーである。2. Description of the Related Art Conventionally, as a liquid crystal display device of this kind, FIG.
The following are known. In the figure, reference numeral 20 denotes a condensing reflector having a spherical or aspherical reflecting surface. White light reflected and condensed by the condensing reflector 20 is separated into three colors of R, G, and B by dichroic mirrors 21 and 22. The R, G, and B color lights are projected onto the liquid crystal panels 24R, 24G, and 24B via the condenser lens 23.
In the liquid crystal panels 24R, 24G, and 24B, the transmittance distribution changes according to each image signal.
An image of each color is obtained by transmitting light of 24B.
Images of the respective color lights emitted from the liquid crystal panels 24R, 24G, and 24B are combined by dichroic mirrors 25 and 26, and then projected on a screen (not shown) by a projection lens 27. Reference numeral 28 is a mirror.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】集光リフレクタ２０
は、図９に示すように、光源２９からの発散光を反射集
光するが、光源２９は理想的な点光源ではなく線状光源
であるため、集光リフレクタ２０の反射面形状を最適設
計しても、液晶パネル２４には平行光ｒ1 でない角度の
ｒ2 が当ってしまう。また、集光効率を高め強度を向上
するために集光リフレクタ２０は大きくする必要がある
一方、装置の小型化のためにはターゲットとなる液晶パ
ネル２４は小さくする必要があることからも、液晶パネ
ル２４には集光されて角度のいつた光ｒ2 が入射される
こととになる。SUMMARY OF THE INVENTION
Reflects and converges the divergent light from the light source 29 as shown in FIG. 9, but since the light source 29 is not an ideal point light source but a linear light source, the reflection surface shape of the condensing reflector 20 is optimally designed. also, r 2 of the non-parallel angle light r 1 to the liquid crystal panel 24 will be hit. In addition, while it is necessary to increase the size of the light-collecting reflector 20 in order to increase the light-collecting efficiency and improve the intensity, the liquid crystal panel 24 serving as a target needs to be small in order to reduce the size of the device. light r 2 was when the condensed and angular becomes and be incident on the panel 24.
【０００４】液晶は複屈折性を有するので、角度のつい
た集束光線束が入射すると、液晶パネル２４の遮断状態
においても入射光の一部が液晶パネル２４を透過し、画
面のコントラストの低下を招いてしまう。従って、この
ようなコントラストの低下を招く光線束をカットするた
めに、液晶パネル２４からの画像を拡大投影する投影レ
ンズ２７に絞りを設けている。しかし、絞り径を小さく
することによってコントラストの低下は防止できるが、
絞りを小さくすると光量が低下して画面が全体的に暗く
なってしまうという問題があった。Since the liquid crystal has birefringence, when an angled convergent light beam enters, even when the liquid crystal panel 24 is shut off, a part of the incident light passes through the liquid crystal panel 24 to reduce the contrast of the screen. I will invite you. Therefore, in order to cut off a light beam that causes such a decrease in contrast, a projection lens 27 that enlarges and projects an image from the liquid crystal panel 24 is provided with an aperture. However, by reducing the aperture diameter, a decrease in contrast can be prevented,
When the aperture is reduced, there is a problem that the amount of light decreases and the screen becomes darker as a whole.
【０００５】本発明は、前記従来技術の問題点を解消す
べくなされたもので、新規な開口形状の開口絞りを投影
レンズ系に採用することにより、表示される画像のコン
トラストを低下させることなく、画面の明るさを向上す
ることができる液晶表示装置を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and employs an aperture stop having a novel aperture shape in a projection lens system so that the contrast of a displayed image is not reduced. It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of improving the brightness of a screen.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、集光光学系より集光投影される光を選択して透過す
る液晶パネルと、その光路上において液晶パネルの前後
に配設されたポラライザおよびアナライザと、液晶パネ
ルからの透過光または反射光をスクリーン上に投影する
投影レンズ系と、投影レンズ系に設けられ前記ポラライ
ザの方位およびこれに垂直な方位に拡径された開口を有
する開口絞りとを備えてなるものである。A liquid crystal display device according to the present invention is provided with a liquid crystal panel for selectively transmitting light condensed and projected by a condensing optical system, and disposed on the optical path before and after the liquid crystal panel. A polarizer and an analyzer, a projection lens system for projecting transmitted light or reflected light from the liquid crystal panel onto a screen, and an opening provided in the projection lens system and having an enlarged diameter in the direction of the polarizer and in the direction perpendicular thereto. And an aperture stop.
【０００７】[0007]
【作用】集光リフレクタ等の集光光学系から液晶パネル
に集光投射される光は液晶パネルに垂直でなく斜めに角
度を持った集束光線束である。この角度を持った光はポ
ラライザで特定の直線偏光とされて液晶パネルのに入射
し、一般に常光と異常光とに分かれて液晶内を通過して
所定の位相差を生じる。このため、液晶パネルを遮断状
態にしても、遮断されずに透過する光がでてくる。The light condensed and projected from the condensing optical system such as the condensing reflector onto the liquid crystal panel is a convergent light beam not oblique to the liquid crystal panel but at an angle. The light having this angle is converted into a specific linearly polarized light by the polarizer and is incident on the liquid crystal panel. In general, the light is separated into ordinary light and extraordinary light and passes through the liquid crystal to generate a predetermined phase difference. For this reason, even when the liquid crystal panel is in the cutoff state, light that is transmitted without being cut off comes out.
【０００８】しかし、集束光線束の中心よりポラライザ
の方位およびこれに垂直な方位上にある光は角度を持っ
ていても、液晶内を異常光または常光として振動面を変
えることなく通過する。このため、液晶パネルを遮断状
態とすれば、良好に遮断できる。即ち、ポラライザの方
位およびこれに垂直な方位にある光に対しては液晶は角
度依存性をもたない。However, even if the light located in the direction of the polarizer and the direction perpendicular thereto from the center of the focused light beam has an angle, it passes through the liquid crystal as extraordinary light or ordinary light without changing the vibration plane. For this reason, if the liquid crystal panel is set in the cutoff state, the liquid crystal panel can be shut off satisfactorily. That is, the liquid crystal has no angle dependency with respect to the light in the direction of the polarizer and in the direction perpendicular thereto.
【０００９】したがって、投影レンズ系にポラライザの
方位およびこれに垂直な方位に拡径した開口を有する開
口絞りを設けても、その拡径された開口部分から液晶パ
ネル遮断時に光が画面に到達することはなく、一方、液
晶パネル開放時には拡張された開口部分からも光を遮断
することなく画面に導くことができる。Therefore, even if the projection lens system is provided with an aperture stop having an opening whose diameter is increased in the direction of the polarizer and in the direction perpendicular thereto, light reaches the screen from the enlarged opening when the liquid crystal panel is cut off. On the other hand, when the liquid crystal panel is opened, the light can be guided to the screen from the extended opening without blocking the light.
【００１０】[0010]
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。本発明の第１実施例を図１に示す。同図に示
すように、光軸１上には、光源（ないし発光部）２と、
集光リフレクタ３と、液晶パネル４と、投影レンズ５
と、スクリーン６とが配設されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a light source (or light emitting unit) 2 is provided on an optical axis 1.
Condensing reflector 3, liquid crystal panel 4, projection lens 5
And a screen 6.
【００１１】集光リフレクタ３は、光軸１を回転対称軸
とする球面または非球面の反射面を有し、その中心部に
光源２が設けられている。液晶パネル４は光軸１に垂直
に設けられ、液晶パネル４の前後には偏光板等からなる
ポラライザ７とアナライザ８とが配置されている。液晶
パネル４は、図３に示すように、ネマチック液晶１４が
２枚のガラス基板１３、１３間に充填されたもので、ネ
マチック液晶１４の配向方向ｎはガラス基板１３にほぼ
垂直になっている。また、特定方向の直線偏光のみ透過
させるポラライザ７の方位Ｐとアナライザ８の方位Ａと
は直交するように設けられている。The condensing reflector 3 has a spherical or aspherical reflecting surface having the optical axis 1 as a rotationally symmetric axis, and the light source 2 is provided at the center thereof. The liquid crystal panel 4 is provided perpendicular to the optical axis 1, and a polarizer 7 made of a polarizing plate or the like and an analyzer 8 are arranged before and after the liquid crystal panel 4. As shown in FIG. 3, the liquid crystal panel 4 has a nematic liquid crystal 14 filled between two glass substrates 13, 13, and the orientation direction n of the nematic liquid crystal 14 is substantially perpendicular to the glass substrate 13. . The azimuth P of the polarizer 7 and the azimuth A of the analyzer 8 that transmit only linearly polarized light in a specific direction are provided so as to be orthogonal to each other.
【００１２】投影レンズ系５は、液晶パネル４からの画
像を主に拡大してスクリーン６上に投影するもので、複
数のレンズ群からなる。投影レンズ系５には、光線束の
開きを制限するための開口絞り９が設けられている。開
口絞り９の開口１０は、図２に示すように、中心の内円
１１より半径方向外方に半球状に拡大した拡径部１０を
有している。拡径部１０ａは、ポラライザ７の方位Ｐと
アナライザ８の方位Ａとにそれぞれ２箇所ずつ形成され
ている。The projection lens system 5 mainly enlarges an image from the liquid crystal panel 4 and projects the image on a screen 6, and includes a plurality of lens groups. The projection lens system 5 is provided with an aperture stop 9 for limiting the aperture of the light beam. As shown in FIG. 2, the aperture 10 of the aperture stop 9 has a diameter-enlarging portion 10 which is expanded in a hemisphere radially outward from the center inner circle 11. The enlarged diameter portion 10 a is formed at two positions each in the direction P of the polarizer 7 and in the direction A of the analyzer 8.
【００１３】光源２から発せられた発散光は集光リフレ
クタ３で反射集光されて液晶パネル４へと投射される。
なお、この集光投射される光は光源２の白色光である
が、図７に示すように、液晶パネル前方にダイクロイッ
クミラー等の色分解光学系を設けるとＲ、Ｇ、Ｂの単色
光となる。集光リフレクタ３から集光投射された集束光
線束は、ポラライザ７を通過することにより、その方位
Ｐにのみ振動する直線偏光とされて液晶パネル４に入射
する。The divergent light emitted from the light source 2 is reflected and condensed by the condensing reflector 3 and projected onto the liquid crystal panel 4.
Note that the condensed and projected light is white light from the light source 2. However, as shown in FIG. 7, when a color separation optical system such as a dichroic mirror is provided in front of the liquid crystal panel, R, G, and B monochromatic light are obtained. Become. The condensed light beam condensed and projected from the condensing reflector 3 passes through the polarizer 7, is converted into linearly polarized light vibrating only in the azimuth P, and enters the liquid crystal panel 4.
【００１４】この直線偏光の集束光線束のうち、液晶パ
ネル４に垂直に入射する光線（図３でθ＝０の光線）
は、液晶１４内を振動面を変えることなく進むので、ポ
ラライザ７と直交する方位のアナライザ８によって吸収
され遮断される。ところが、液晶パネル４に角度θ≠０
（図３参照）をもって入射する光線は、液晶１４を通過
した後に所定の位相差（この位相差は角度θに依存す
る）が生じ、アナライザ８を透過する成分がでてくる。
従って、液晶パネル４の電極（図示せず）に何も電圧を
かけない図３の遮断状態（暗状態）でも、画面は暗くな
らず、画像のコントラストは低下する。Of the convergent light beam bundle of linearly polarized light, a light beam that is perpendicularly incident on the liquid crystal panel 4 (a light beam of θ = 0 in FIG. 3).
Travels through the liquid crystal 14 without changing the vibration plane, and is absorbed and blocked by the analyzer 8 in a direction orthogonal to the polarizer 7. However, the liquid crystal panel 4 has an angle θ ≠ 0
The light beam incident with the light (see FIG. 3) has a predetermined phase difference (this phase difference depends on the angle θ) after passing through the liquid crystal 14, and a component that passes through the analyzer 8 appears.
Therefore, even in the cut-off state (dark state) of FIG. 3 in which no voltage is applied to the electrodes (not shown) of the liquid crystal panel 4, the screen does not become dark and the contrast of the image is reduced.
【００１５】しかし、液晶パネル４に角度θ≠０をもっ
て入射する光線でも、集束光線束の中心である光軸１よ
りポラライザ７の方位Ｐまたはこれに垂直なアナライザ
８の方位Ａに位置する光線に対しては、液晶１４は複屈
折性を生じさせず、液晶１４内を直線偏光は振動面を変
えることなく進む。このため、液晶１４を射出した光は
アナライザ８で吸収遮断される。However, even a light beam incident on the liquid crystal panel 4 at an angle θ ≠ 0 is converted into a light beam located in the azimuth P of the polarizer 7 or the azimuth A of the analyzer 8 perpendicular to the optical axis 1 which is the center of the focused light beam. On the other hand, the liquid crystal 14 does not cause birefringence, and the linearly polarized light travels in the liquid crystal 14 without changing the vibration plane. Therefore, light emitted from the liquid crystal 14 is absorbed and blocked by the analyzer 8.
【００１６】よって、ポラライザ７とアナライザ８で挟
まれた液晶パネル４に集束光線束を照射したときのコノ
スコープ像は図４のようになる。同図において、暗い十
字線はポラライザ７、アナライザ８の方位Ｐ、Ａであ
る。なお、透過光が同心円状に明るくなったり、暗くな
ったりするのは、液晶通過による常光と異常光との間の
位相差が角度θに依存するからである。Therefore, a conoscopic image when the converging light beam is applied to the liquid crystal panel 4 sandwiched between the polarizer 7 and the analyzer 8 is as shown in FIG. In the figure, dark cross lines indicate the directions P and A of the polarizer 7 and the analyzer 8. The transmitted light becomes concentrically brighter or darker because the phase difference between ordinary light and extraordinary light due to the passage of liquid crystal depends on the angle θ.
【００１７】このような液晶１４の特性より、開口絞り
１０の開口１０の形状を図２に示すようなものとした。
即ち、開口１０の内側円１１は、ポラライザ７、アナロ
グ８の方位Ｐ、Ａ以外の液晶パネル４面に角度のついた
光が入射しても、画面のコントラストが悪くならないも
のとして許容される範囲の光線の角度の上限から定まる
ものである。一方、各拡径部１０ａに外接する外側円１
２の半径は、上述したようにポラライザ７、アナライザ
８の方位Ｐ、Ａには液晶１４は角度依存性をもたないこ
とから、レンズ等の寸法等を無視すれば、理論的にはい
かに大きくしてもよい。Due to the characteristics of the liquid crystal 14, the shape of the aperture 10 of the aperture stop 10 is as shown in FIG.
In other words, the inner circle 11 of the opening 10 is within a range where the contrast of the screen is not deteriorated even when light having an angle is incident on the liquid crystal panel 4 surface other than the polarizer 7 and the azimuths P and A of the analog 8. Is determined from the upper limit of the angle of the light beam. On the other hand, an outer circle 1 circumscribing each enlarged diameter portion 10a
As described above, since the liquid crystal 14 does not have an angle dependency in the azimuths P and A of the polarizer 7 and the analyzer 8 as described above, if the dimensions of the lens and the like are ignored, the radius is theoretically large. May be.
【００１８】このように、開口絞り９の開口１０に拡径
部１０ａを設けたので、液晶４に電圧をかけた開放状態
では拡径部１０ａからも液晶パネル４の透過光を画面に
取り込むことができ、画面をより明るくすることができ
る。また、液晶４に電圧をかけない遮断状態でも方位
Ｐ、Ａと一致する拡径部１０ａなので、従来と同等の遮
断効果があり、コントラストの低下を招くことはない。As described above, since the large-diameter portion 10a is provided in the opening 10 of the aperture stop 9, in the open state where a voltage is applied to the liquid crystal 4, light transmitted through the liquid crystal panel 4 can be taken into the screen from the large-diameter portion 10a. Can make the screen brighter. Further, even in a cutoff state where no voltage is applied to the liquid crystal 4, the enlarged portion 10a coincides with the azimuths P and A, so that the cutoff effect is the same as that of the related art, and the contrast is not reduced.
【００１９】なお、図５、図６は開口絞り９の他の実施
例であり、図５では山形の拡径部１０ｂと開口１０全体
が正方形状となっている。また、図６では爪形の拡径部
１０ｃとしている。また、上記実施例においては、液晶
パネルを透過型として使用した実施例であるが、図７に
示すように液晶パネルを反射型として使用しても同様の
効果が得られる。FIGS. 5 and 6 show another embodiment of the aperture stop 9. In FIG. 5, the angled enlarged portion 10b and the entire aperture 10 are square. In FIG. 6, a claw-shaped enlarged diameter portion 10c is provided. In the above embodiment, the liquid crystal panel is used as a transmissive type. However, similar effects can be obtained by using a liquid crystal panel as a reflective type as shown in FIG.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、液晶の特性を生かして投影レンズ系の開口絞
りを液晶パネルのポラライザの方位およびこれに垂直な
方位に拡径された開口形状としたので、液晶パネル遮断
時に光が画面に到達してコントラストが低下することも
なく、一方、液晶パネル開放時には拡径された開口部分
からも画面に光を取り組むことができ、画面をより明る
くすることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the aperture stop of the projection lens system is expanded to the azimuth of the polarizer of the liquid crystal panel and the azimuth perpendicular thereto by utilizing the characteristics of the liquid crystal. With the aperture shape, the light does not reach the screen when the LCD panel is shut off, so that the contrast does not decrease.On the other hand, when the LCD panel is open, light can reach the screen even from the enlarged opening, and the screen is It can be brighter.
【図１】本発明に係る液晶表示装置の一実施例を示す構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
【図２】同装置の開口絞りの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of an aperture stop of the apparatus.
【図３】図１記載の液晶パネルの部分拡大断面図であ
る。FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the liquid crystal panel shown in FIG.
【図４】図１の液晶パネルに集束光線束を照射したとき
に得られるコノスコープ像を示す図である。FIG. 4 is a view showing a conoscopic image obtained when the liquid crystal panel of FIG. 1 is irradiated with a focused light beam.
【図５】本発明に用いられる開口絞りの他の例を示す断
面図である。FIG. 5 is a sectional view showing another example of the aperture stop used in the present invention.
【図６】本発明に用いられる開口絞りの他の例を示す断
面図である。FIG. 6 is a sectional view showing another example of the aperture stop used in the present invention.
【図７】本発明の他の実施例装置を示す構成図である。FIG. 7 is a block diagram showing a device according to another embodiment of the present invention.
【図８】従来の液晶表示装置を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a conventional liquid crystal display device.
【図９】従来の液晶表示装置を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional liquid crystal display device.
１…光軸 ２…光源 ３…集光リフレクタ ４…液晶パネル ５…投影レンズ系 ６…スクリーン ７…ポラライザ ８…アナライザ ９…開口絞り １０…開口 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ…拡径部 １３…ガラス基板 １４…ネマチック液晶 Ａ…アナライザの方位 Ｐ…ポラライザの方位 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical axis 2 ... Light source 3 ... Condenser reflector 4 ... Liquid crystal panel 5 ... Projection lens system 6 ... Screen 7 ... Polarizer 8 ... Analyzer 9 ... Aperture stop 10 ... Aperture 10a, 10b, 10c ... Large diameter part 13 ... Glass substrate 14: Nematic liquid crystal A: Analyzer orientation P: Polarizer orientation
Claims (1)
して透過する液晶パネルと、その光路上において液晶パ
ネルの前後に配設されたポラライザおよびアナライザ
と、液晶パネルからの透過光または、反射光をスクリー
ン上に投影する投影レンズ系と、投影レンズ系に設けら
れ前記ポラライザの方位およびこれに垂直な方位に拡径
された開口を有する開口絞りとを備えたことを特徴とす
る液晶表示装置。1. A liquid crystal panel for selectively transmitting light condensed and projected from a condensing optical system, polarizers and analyzers disposed before and after the liquid crystal panel on an optical path thereof, and transmitted light from the liquid crystal panel. Alternatively, there is provided a projection lens system for projecting the reflected light onto a screen, and an aperture stop provided in the projection lens system and having an aperture whose diameter is increased in the direction of the polarizer and in the direction perpendicular thereto. Liquid crystal display.
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH04249233A JPH04249233A (en) | 1992-09-04 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2023219961A1 (en) * | 2022-05-11 | 2023-11-16 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Projector lens apertures for projection systems |
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1991
- 1991-02-05 JP JP3014504A patent/JP2965363B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2023219961A1 (en) * | 2022-05-11 | 2023-11-16 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Projector lens apertures for projection systems |
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|---|---|
| JPH04249233A (en) | 1992-09-04 |
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