JP3133055B2 - 投写型液晶表示装置 - Google Patents

投写型液晶表示装置

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JP3133055B2 JP02224842A JP22484290A JP3133055B2 JP 3133055 B2 JP3133055 B2 JP 3133055B2 JP 02224842 A JP02224842 A JP 02224842A JP 22484290 A JP22484290 A JP 22484290A JP 3133055 B2 JP3133055 B2 JP 3133055B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、液晶ライトバルブを用いた投写型液晶表示
装置に関する。
[従来の技術] 従来の投写型液晶表示装置は、液晶ライトバルブを3
枚用いた投写型カラー表示装置(1986年5月に行われた
SID(Sciety Infomation Display)の技術論文要録37
5ページ〜378ページに掲載された論文「LCD Full Col
or Video Projector」や、SPIE(The Internatiiona
l Society Optical Engineering)のVol.1081(198
9)に掲載の「Full−color Projector with poly−S
i thin film transister(TFT) ligt valve」等
がある。
[発明が解決しようとする課題] しかし、これらの投写型液晶表示装置は、色分離や色
合成の手段として、ダイクロイックミラーやダイクロイ
ックプリズムなどを用いているが、光学的な伝達効率を
高めるためには、液晶ライトバルブの偏光軸の方向を、
光の入射平面に対して平行もしくは垂直の偏光軸に合わ
せることが必要で、そのため液晶の配向方向と偏光軸を
合わせる一般的なTN液晶がもちいられていた。
そのため液晶の明視方向は斜め方向に存在するため、
たとえばテレビジョンの表示画面の縦横比(アスペクト
比)が3:4もしくはハイビションのような9:16と横長に
なると対角方向にシェーディングが発生する。しかもこ
れらの斜め方向のシェーディングを補正しようとする
と、電気的には各絵素ごとに電気的補正を必要としたた
め駆動回路は膨大なものになる。
さらには投写レンズの光学中心を液晶ライトバルブの
中心からずらしたり、ライトバルブのサイズがおおきく
なったりすることにより、レンズの入射瞳に対する主光
線の傾きが大きくなり、そのため階調の反転現象などが
発生する。
さらには、液晶ライトバルブの表示モードがノーマル
ホワイトモードの場合に黒方向の電圧は高く必要で、そ
のためTFTやMIMなどのアクティブ素子からなる液晶ライ
トバルブの場合、素子のリーク電流が増加する。
そのため、ハイビジョン等の高画質の表示に投写型液
晶表示装置を用いたとき、テレビ受像機並の画質を得る
事が難しく、さらには画像の重要な要素であるユニフォ
ーミティ(カラーユニフォーミティも含む。)も十分で
はなかった。
そこで本発明は、このような問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、対角方向のシェーディン
グや階調の反転現象などが無く色再現性が良好な投写型
液晶表示装置を供することにある。
更に他の目的は、効率の高い色分離及び色合成を可能
にした投写型液晶表示装置を供することにある。
さらに他の目的は、液晶の光学スレッシュホールド電
圧を下げTFTやMIMなどのアクティブ素子のリーク電流を
低減させコントラストを高めることにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の投写型液晶表示装置は、光源と、前記光源か
らの光を複数の色光に分離する色分離手段と、前記色光
分離手段によって分離された複数の色光を変調する複数
の液晶ライトバルブと、前記複数の液晶ライトバルブに
よって変調された複数の色光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段によって合成された光を投写する投写光
学系とを有する投写型液晶表示装置において、前記複数
の液晶ライトバルブは、各々一対の基板と、一方の前記
基板の光入射側に配置されてなる入射側偏光板と、他方
の前記基板の光出射側に配置される出射側偏光板とを有
してなり、前記入射側偏光板の透過軸方向は、前記色分
離手段の入射平面に対して平行もしくは垂直な方向と
し、且つ当該入射側偏光板の透過軸方向に対して前記一
方の基板のラビング方向が液晶分子のねじれ方向に45度
ずれるように配置され、前記出射側偏光板の透過軸方向
は、前記色合成手段の入射平面に対して垂直もしくは平
行な方向とし、且つ当該出射側偏光板の透過軸方向に対
して前記他方の基板のラビング方向が液晶分子のねじれ
方向に45度ずれるように配置され、前記入射側偏光板の
透過軸方向と前記出射側偏光板の透過軸方向とが直交す
るように配置されてなる、ことを特徴とする。
また、上記投写型液晶表示装置において、前記複数の
液晶ライトバルブのうち、少なくとも1つの液晶ライト
バルブについての前記入射側偏光板及び前記出射側偏光
板の透過軸方向が、他の液晶ライトバルブの前記入射側
偏光板及び前記出射側偏光板の透過軸方向と、入れ換え
られて異なる、ことを特徴とする。
また、上記投写型液晶表示装置において、前記液晶ラ
イトバルブの前記液晶パネル内の屈折率異方性Δnと液
晶層の厚さdとの積Δn・dが、赤色光を変調する前記
液晶ライトバルブについては0.52であり、緑色光を変調
する前記液晶ライトバルブについては0.46であり、青色
光を変調する前記液晶ライトバルブについては0.36であ
ることを特徴とする。
[実施例] 以下では、図面にもとづいて、本発明の投写型液晶表
示装置の実施例を説明する。
(実施例1) 第1図は、透過型液晶ライトバルブを3枚用いた投写
型表示装置の平面図である。
ランプ(10)は、メタルハライドランプであり、ラン
プ(10)より出射した光は、ダイクロイックミラー(1
3)により、各々赤色、青色、緑色の3原色に色分離す
る。
これらの3原色は、透過型液晶ライトバルブ(14)を
照射する。照射した光はライトバルブにより輝度信号に
比例した透過エネルギーに変調される。これらの光エネ
ルギーは、可逆的に設けられたダイクロイックミラー
(15)により画像合成され、投写レンズ(16)によりス
クリーン上に画像を結像させる。ミラー(17)は、光学
軸を折り曲げるための反射鏡である。
偏光板は、ライトバルブ(14)の入射側及び出射側に
設けられており、入射側偏光板の偏光透過軸(18)は、
光学系の色分離ミラー群の入射平面に対し平行となるp
偏光で入射し、出射側偏光板の偏光透過軸(19)は、色
合成ミラー群の入射平面に対し、垂直となるs偏光で出
射されるようになっている。
この様な投写光学系に於て、最も光出力を有効に取り
出すためには、色分離、色合成の偏光軸の影響をできる
だけ少なくすることが必要で、そのためにはP,S偏光軸
を3色同じように使うのではなく、1色もしくは2色に
ついて入れ換えることもある。
第2図は、本発明の実施例に用いる液晶ライトバルブ
の配向方向(ラビング方向)と偏光板の透過軸を示す。
上側偏光板の透過軸方向(20)は、上側電極基板のラ
ビング方向(21)と45度ずらして配置した。又下側偏光
板の透過軸方向(22)は上側偏光板の透過軸方向(20)
と直交するように配置した。下側電極基板のラビング方
向(23)は、上側電極基板のラビング方向(21)に直交
している。分子のネジレ方向は矢印(24)で示す。本実
施例で作成した液晶ライトバルブの電気光学特性を表1
で比較する。
液晶に1.75Vの電圧を印加した時のライトバルブの透
過率と、3V,4Vの電圧印加時の偏光変調効率の比をコン
トラスト比として定義したところ、本実施例のライトバ
ルブは従来のラビング方向と偏光軸を一致させたライト
バルブに比べて低電圧で高いコントラスト比が得られ
た。
また1.75Vの時の偏光変調効率は、本発明の実施例は
従来例に比べ高く、投写画像が明るくなった。
表1のCr03,Cr04は、3V,4V印加時のコントラストをし
めす。
第3図は、本発明の実施例の液晶ライトバルブの屈折
率異方性Δnと、液晶層の厚さdの積Δn・dを光の3
原色に合わせた場合の偏光変調効率を示す図である。
第3図(a)は、従来の液晶ライトバルブの偏光変調
効率を示すもので、光の3原色の各々のバンド幅は、B
=400nm〜495nm,G=500nm〜595nm,R=600nm〜700nmのバ
ンド内で最適になるようにΔnがB=0.067,G=0.080,R
=0.089の液晶材料をセル厚5.0μmに入れて液晶パネル
を構成した。
第3図(b)は、本発明の液晶ライトバルブの偏光変
調効率を示すもので、光の3原色の各々のバンド幅は、
B=400nm〜495nm,G=500nm〜595nm,R=600nm〜700nmの
バンド内で最適になるようにΔnがB=0.076,G=0.09
2,R=0.102の液晶材料をセル厚5.0μmに入れて液晶パ
ネルを構成した。
偏光変調効率は、従来例と比較して本発明の実施例
は、可視域全域に対して高くコントラストも高い。
第4図は、視角に対する階調の反転現象を示した図
で、第4図(a)は従来例の視角特性を示し、第4図
(b)は、本発明の視角特性を示す。
図中θは視角を表しθ=0度は上側ラビング方向に合
わせてある。図中φは液晶ライトバルブの投射レンズ側
から観た方向が、法線から何度傾いているか現わす角度
であり、たとえばφ=0゜ならレンズの主光線が表示面
に対して垂直であることを意味する。(501),(50
2),(503)は、印加電圧が1.6V,4.0V,5.0Vの時のコン
トラスト比の分布であり、(501)はコントラスト比が
1:100以上得られる領域であり、(502)はコントラスト
比が1:30以上得られる領域、(503)は、コントラスト
比が1:10以上得られる領域であり、(504)は階調の反
転現象が起こる領域を現わす。
従来例の視角特性から分かるように、偏光軸をpもし
くはs偏光とすると明視方向は図中の135度の位置にな
るため、投写画像が対角方向のシェーディングが発生す
る。
第4図(b)から分かるように従来の液晶ライトバル
ブと比較して、反転現象が非常に発生しにくく、明視方
向側には十分に光学的マージンがあり、シェーディング
が発生しないことが分かる。
以上実施例で述べたが、本発明は上記の実施例のみな
らず、広くアクティブマトリクス方式や、パッシブマト
リクス方式の液晶ライトバルブを用いた投写形液晶表示
装置への応用が可能である。
[発明の効果] 以上、述べたように本発明によれば、対角方向のシェ
ーディングや階調の反転現象などが無く、pもしくはs
偏光をもちいた投射光学系で構成するため、色再現性が
良好な投写型液晶表示装置を供することが出来る。
さらには、効率の高い色分離及び色合成を可能にした
投写型液晶表示装置を供することができる。
さらには、液晶の光学ステッシュホールド電圧を下げ
TFTやMIMなどのアクティブ素子のリーク電流を低減させ
コントラストを高めることができる。
さらには、投写画像としても明るい画像を供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例1の透過型液晶ライトバルブ
を3枚用いた投写型表示装置の平面図。 第2図は、本発明の実施例1のライトバルブのラビング
方向と、偏光軸の方向とを示す図。 第3図は、本発明の実施例1で示す偏光変調効率示す図
で、第3図(a)は従来のライトバルブの変調効率、第
3図(b)は本発明の偏光変調効率を示す特性図。 第4図は、視角に対する階調の反転現象を示した図で、
第4図(a)は従来例の視角特性図を示し、第4図
(b)は本発明の視角特性図。 10……ランプ 18……入射側偏光板の透過軸 19……出射側偏光板の透過軸 20……上側偏光板の透過軸方向 21……上側電極基板のラビング方向 22……下側偏光板の透過軸方向 501……コントラスト比1:100以上得られる領域 502……コントラスト比1:30以上得られる領域 503……コントラスト比1:10以上得られる領域 504……階調の反転現象が起こる領域 601……コントラスト比1:100以上得られる領域 602……コントラスト比1:30以上得られる領域 603……コントラスト比1:10以上得られる領域 604……階調の反転現象が起こる領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−78224(JP,A) 特開 昭63−274925(JP,A) 特開 昭63−261323(JP,A) 特開 平1−307727(JP,A) 特開 昭62−194226(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13 G02F 1/1335 G03B 21/00 G03B 33/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、前記光源からの光を複数の色光に
    分離する色分離手段と、前記色光分離手段によって分離
    された複数の色光を変調する複数の液晶ライトバルブ
    と、前記複数の液晶ライトバルブによって変調された複
    数の色光を合成する色合成手段と、前記色合成手段によ
    って合成された光を投写する投写光学系とを有する投写
    型液晶表示装置において、 前記複数の液晶ライトバルブは、各々一対の基板と、一
    方の前記基板の光入射側に配置されてなる入射側偏光板
    と、他方の前記基板の光出射側に配置される出射側偏光
    板とを有してなり、 前記入射側偏光板の透過軸方向は、前記色分離手段の入
    射平面に対して平行もしくは垂直な方向とし、且つ当該
    入射側偏光板の透過軸方向に対して前記一方の基板のラ
    ビング方向が液晶分子のねじれ方向に45度ずれるように
    配置され、 前記出射側偏光板の透過軸方向は、前記色合成手段の入
    射平面に対して垂直もしくは平行な方向とし、且つ当該
    出射側偏光板の透過軸方向に対して前記他方の基板のラ
    ビング方向が液晶分子のねじれ方向に45度ずれるように
    配置され、 前記入射側偏光板の透過軸方向と前記出射側偏光板の透
    過軸方向とが直交するように配置されてなる、投写型液
    晶表示装置。
  2. 【請求項2】前記複数の液晶ライトバルブのうち、少な
    くとも1つの液晶ライトバルブについての前記入射側偏
    光板及び前記出射側偏光板の透過軸方向が、他の液晶ラ
    イトバルブの前記入射側偏光板及び前記出射側偏光板の
    透過軸方向と異なる、請求項1に記載の投写型液晶表示
    装置。
  3. 【請求項3】前記液晶ライトバルブの前記液晶パネル内
    の屈折率異方性Δnと液晶層の厚さdとの積Δn・d
    が、 赤色光を変調する前記液晶ライトバルブについては0.52
    であり、 緑色光を変調する前記液晶ライトバルブについては0.46
    であり、 青色光を変調する前記液晶ライトバルブについては0.36
    であることを特徴とする請求項1または2に記載の投写
    型液晶表示装置。
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