JP3215209B2 - 投射形ディスプレイ - Google Patents
投射形ディスプレイInfo
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Description
示を実現するカラー用の投射形ディスプレイに関するも
のである。
例えば薄膜トランジスタを駆動素子として内蔵したアク
ティブマトリクス形液晶ライトバルブが広く用いられて
いる(例えば「フラットパネルディスプレイ、90」、
日経BP社編)。上記液晶ライトバルブを用いた投射形
ディスプレイの概略図を図5に示す。光源207からの
光をダイクロイックミラー204,205,206で
青、緑、赤色光にそれぞれ分割し、分割した各光を液晶
ライトバルブ201,202,203によって上記青、
緑、赤色光を独立に調光し、調光された光を合成して投
射形ディスプレイの表示とした。
トネマティック液晶光学素子の基本的な構造および動作
原理を図6に示す。2枚の偏光板306と307との間
に、ガラス基板301,302と、透明電極303と3
04とに挾まれたツィストネマティック液晶305と、
それを駆動する電源308が配置されている。上記光学
素子は特定の偏光のみを制御する機能を有している。液
晶に電圧を印加しない場合は、図6(a)に示すように
光源からの入射光309のうちから、偏光板306によ
って特定偏光310のみを取り出し、液晶305の旋光
性により偏光方向を回転させる。回転した偏光311は
偏光板307によって遮断され、光は透過しない。上記
液晶に電圧を印加すると、図6(b)に示すように液晶
305の旋光性がなくなり、液晶305の偏光方向は変
化せず偏光板307を通過できるようになる。上記のよ
うにツィストネマティック液晶光学素子を用いた場合に
は、特定偏光の光しか利用することができない。このた
め、光の利用効率が悪く明るい表示が得られないという
問題があった。また、ダイクロイックミラーで一度赤、
緑、青色光に分割し、調光後に合成するという複雑な処
理が必要であり、投射形ディスプレイの構成が極めて複
雑になるばかりでなく、上記のような処理には長い光路
長が必要である。このため、投射レンズ208において
十分長いバックフォーカスが必要で、上記投射レンズ2
08の設計が複雑化するという問題があった。
用いるライトバルブとして、高分子分散形液晶を用いる
研究が行われている(例えば「フラットパネルディスプ
レイ、91」日経PB社編)。投射形ディスプレイの基
本的な構造は、図5に示す従来の投射形ディスプレイと
同様であり、ツィストネマティック液晶光学素子の代わ
りに高分子分散形液晶光学素子を使用する。上記高分子
分散形液晶光学素子の基本構造および動作原理の概略を
図7に示す。上記素子は透明電極403と404との間
の高分子材料406の中に液晶ドロップレット405を
分散させた構造を有している。図7(a)に示すよう
に、電圧を印加しない状態においては、高分子材料40
6と液晶405との屈折率差が大きいため、入射光40
8は散乱される。一方、図7(b)に示すように電圧4
07を印加すると、上記高分子材料406と液晶405
との屈折率差が殆どなくなり、入射光408がそのまま
直進した透過光410が得られる。このように電界によ
って光の散乱/透過を制御することができる。
光板を使用しない。このため原理的には光源の光を10
0%利用でき、明るい投射形ディスプレイを作製するこ
とができる。しかしながら、ダイクロイックミラーで光
を赤、緑、青色光に分割し、調光後に合成するという複
雑な処理はやはり必要であり、この処理を行うために、
投射形ディスプレイの構成や投射レンズの構成が極めて
複雑になるという問題は従来と変わらない。
く、明るい表示が得られる投射形ディスプレイを得るこ
とを目的とする。
に、本発明の第1の投写形ディスプレイは、画素電極ご
とに能動素子を設けたアクティブマトリクス基板と、対
向電極基板間に液晶材料を挟持してなる特定波長帯の光
の反射/透過が制御できる複数のライトバルブと、投射
用光源と、投射光学系とを備えた投射形ディスプレイで
あって、前記投射用光源の光を反射/透過する第1のラ
イトバルブと、前記第1のライトバルブを透過した光を
反射/透過する第2のライトバルブと、前記第2のライ
トバルブを透過した光を反射/透過する第3のライトバ
ルブと、前記第1のライトバルブにより反射された光を
全反射し、前記投射光学系に入射するための全反射鏡
と、前記第2のライトバルブにより反射された光を前記
投射光学系に入射するための第1のダイクロイックミラ
ーと、前記第3のライトバルブにより反射された光を前
記投射光学系に入射するための第2のダイクロイックミ
ラーと、を有することを特徴とする。また、本発明の第
2の投写形ディスプレイは、画素電極ごとに能動素子を
設けたアクティブマトリクス基板と、対向電極基板間に
液晶材料を挟持してなる特定波長帯の光の反射/透過が
制御できるライトバルブと、投射用光源と、投射光学系
とを備えた投射形ディスプレイであって、前記ライトバ
ルブは、青色光の反射/透過が制御できるライトバルブ
と緑色光の反射/透過が制御できるライトバルブと赤色
光の反射/透過が制御できるライトバルブとを重ねた構
成を有し、前記投射光学系は、前記投射用光源から出た
光が前記ライトバルブにより反射される方向に配置さ
れ、入射された前記投射用光源から出た光を前記ライト
バルブにより調光、反射することにより投射することを
特徴とする。 また、本発明の第3の投写形ディスプレイ
は、画素電極ごとに能動素子を設けたアクティブマトリ
クス基板と、対向電極基板間に液晶材料を挟持してなる
特定波長帯の光の反射/透過が制御できるライトバルブ
と、投射用光源と、投射光学系とを備えた投射形ディス
プレイであって、前記ライトバルブは、青色光の反射/
透過が制御できるライトバルブと緑色光の反射/透過が
制御できるライトバルブと赤色光の反射/透過が制御で
きるライトバルブとを重ねた構成を有し、前記投射光学
系は、前記投射用光源から出た光の投射方向に前記ライ
トバルブを挟んで配置され、入射された前記投射用光源
から出た光を前記ライトバルブにより調光、透過するこ
とにより投射することを特徴とする。また、本発明の第
4の投写形ディスプレイは、前記第3の投写形ディスプ
レイにおいて、前記投射用光源と前記ライトバルブとの
間に光学フィルタを有し、前記ライトバルブが反射でき
ない波長帯の光を前記光学フィルタによりカットするこ
とを特徴とする。
は、屈折率がそれぞれ異なる複数の薄層を積層した多層
構造であり、該多層構造は、各薄層において液晶と高分
子材料との混合物を用い、上記液晶と高分子材料との比
率あるいは上記高分子材料中の液晶領域(ドロップレッ
ト)の大きさにより、層状に屈折率の差を生じさせた液
晶樹脂複合体であって、偏光板を使用せずに特定波長帯
の光の反射/透過を制御できる機能を有するものを用い
ることができる。上記液晶樹脂複合体は、電圧により簡
単に特定波長帯の光の反射/透過が制御できる(特願平
3−295617)。つぎに反射/透過を制御する光学
素子の構造および動作原理を図8に示す。上記光学素子
は透明電極503と504との間に、高分子材料505
と液晶506の多層構造が形成されている。上記液晶5
06は電界により屈折率が変化するため、上記液晶と高
分子材料との屈折率差を変化させることができる。図8
(a)に示すように電圧を印加しない場合は、高分子材
料505と液晶506との屈折率を有する多層構造とな
り、上記多層構造の光学的性質から(例えば、「光学薄
膜」、藤原史朗編、石黒浩三、池田英生、横田英嗣著、
共立出版)特定波長帯の反射光509が得られ、他の波
長の光は透過光510として得られる。図において
(b)は入射光508のスペクトルを示し、(c)は反
射光509のスペクトル、(d)は透過光510のスペ
クトルをそれぞれ示している。また、図8(e)に示す
ように電圧を印加し、液晶506の屈折率を変え高分子
材料505と液晶506との屈折率差を小さくすると、
上記多層構造は消失し入射光508はそのまま透過光5
10として得られる。したがって、特定波長帯の光の反
射/透過を電気的に制御できる。上記光学素子は偏光依
存性がなく、明るい反射光が得られ、また、特定波長帯
を青色光、緑色光または赤色光とすることにより、それ
ぞれの波長帯の光の反射/透過を制御できる。
透過が制御可能である光学素子を用いたアクティブマト
リクス形ライトバルブを、投射形ディスプレイに用いる
が、上記ライトバルブの構成例を図9に示す。上記ライ
トバルブの画素1つ1つに特定波長帯の光の反射/透過
が制御可能な光学素子602と、例えば薄膜トランジス
タによる駆動素子601を設ける。上記構成では、従来
のアクティブマトリクス形液晶ライトバルブにおけるツ
ィストネマティック液晶または高分子分散形液晶を、図
8に示す液晶樹脂複合体に置き換えたものである。
に作製することができる。また上記光学素子は特定波長
の光を反射しダイクロイックミラーとしての機能も有す
るために、使用するダイクロイックミラーの枚数を削減
でき、構成が簡単な投射形ディスプレイを得ることがで
きる。
る。図1は本発明による投射形ディスプレイの第1実施
例を示す概略図、図2は上記投射形ディスプレイの第2
実施例を示す概略図、図3は上記投射形ディスプレイの
第3実施例を示す概略図、図4は上記投射形ディスプレ
イの第4実施例を示す概略図、図8は反射/透過を制御
する光学素子の構造および動作原理を示す図、図9は特
定波長帯の光の反射/透過を制御できる光学素子を用い
たアクティブマトリクス形ライトバルブの構成例を示す
図である。
るライトバルブ101により上記青色光の調光を行い、
全反射ミラー104を経て調光された上記青色光を、投
射レンズ108を経てスクリーン109に投写する。ま
た、上記青色光反射ライトバルブ101を透過した緑色
光は、緑色光の反射/透過が制御できるライトバルブ1
02によって調光され、緑色光反射ダイクロイックミラ
ー105を経て調光された上記緑色光を、投射レンズ1
08を介しスクリーン109に投写する。また、上記緑
色光反射ライトバルブ102を透過した赤色光は、赤色
光の反射/透過が制御できる赤色光反射ライトバルブ1
03によって調光され、赤色光反射ダイクロイックミラ
ー106を経て、投射レンズ108を介しスクリーン1
09に投影する。各色ごとの反射/透過が制御できる上
記ライトバルブは図9に示すような構成をもち、ライト
バルブの画素ごとに特定波長帯の光の反射/透過を制御
可能な光学素子602と、薄膜トランジスタ601とを
設け、上記光学素子602における液晶材料としては液
晶樹脂複合体を用いている。
イックミラーが少なくとも5枚必要であったが、本発明
の投射形ディスプレイでは2枚でよく、構成が簡単にな
る。
本実施例のライトバルブは、青色光反射ライトバルブ1
01、緑色光反射ライトバルブ102、赤色光反射ライ
トバルブ103を重ねた構成になっている。光源107
から出た光は上記重ねたライトバルブに入射され、青、
緑、赤のそれぞれの波長帯の光を青色光反射ライトバル
ブ101、緑色光反射ライトバルブ102、赤色光反射
ライトバルブ103で調光し、同一方向に光を反射させ
る。上記調光されたそれぞれの光を、直接投射レンズ1
08に入射しスクリーン109に投影する。本実施例の
構成では、全反射ミラーやダイクロイックミラーが不要
で、上記第1実施例の場合より構成が簡単になる。ま
た、光の光路長が極めて短くなる。そのため、従来のバ
ックフォーカスが長い投射レンズを使用する必要がな
く、簡単な構成の投射レンズを用いることができる。
示す図である。本実施例では図3(a)に示すように、
ライトバルブの透過光を投射表示光として使用する。た
だし、青色光反射ライトバルブ101、緑色光反射ライ
トバルブ102、赤色光反射ライトバルブ103におけ
る反射波長帯の和によって、図3(b)に示す光源10
7のスペクトル全域を図3(c)のように反射できなけ
ればならない。スクリーン109に白色光を投射する場
合は、上記青色光反射ライトバルブ101、緑色光反射
ライトバルブ102、赤色光反射ライトバルブ103
で、特定波長帯の反射を行わずに光を通過させる。ま
た、光を透過しない黒表示の場合には、青色光反射ライ
トバルブ101、緑色光反射ライトバルブ102、赤色
光反射ライトバルブ103でそれぞれ特定波長帯の光を
反射させ、光を透過させないようにする。カラー表示の
場合には、各反射ライトバルブにおける反射光をそれぞ
れ調整することによって、スクリーン109への投射光
を調整する。
第2実施例と同様に、ダイクロイックミラーが必要なく
簡単に構成でき、また、従来のバックフォーカスが長い
投射レンズを必要とせず、簡単な構成の投射レンズを用
いることができる。
示す図である。本実施例の動作原理は上記第3実施例と
同様で、図4(a)に示すように反射ライトバルブ10
1,102,103の透過光を投射表示光として使用す
る。ただし、青色光反射ライトバルブ101、緑色光反
射ライトバルブ102、赤色光反射ライトバルブ103
における反射波長帯の和でも、図4(b)に示す光源1
07のスペクトル全域を反射できない場合の構成を示す
ものである。ライトバルブで反射できない光が光源10
7から照射される場合は、上記反射できない光が洩れ光
となって、良好な黒表示がスクリーン109上に得られ
ない。このため、上記青色光反射ライトバルブ101、
緑色光反射ライトバルブ102、赤色光反射ライトバル
ブ103で光源のスペクトル全域を反射できるように、
光学フィルタ111を用いて光源107からの出射光の
うち、上記反射できない一部の波長帯を図4(c)のよ
うにあらかじめカットする。上記のように構成すること
によりカットされた波長帯の残りの光は、それぞれライ
トバルブで反射され、図4(d)に示すように良好な黒
表示が得られる投射形ディスプレイになる。
ィスプレイによれば、従来に比べ、全反射ミラーやダイ
クロイックミラーなどの光路変更デバイス、波長分離・
合成用デバイスの使用量を削減できるか、全く使用しな
くてもよくなる。このため、投射形ディスプレイの構造
が大幅に簡略化でき、ライトバルブの光の利用効率が高
いため、明るい表示を得ることができる。また、投射レ
ンズとライトバルブ間の距離を短くできるので、バック
フォーカスが短い投射レンズが使用でき、投射レンズを
大幅に簡略化することができる。
を示す図である。
である。
で、(a)は構成を示す図、(b)は光源のスペクトル
を示す図、(c)は各ライトバルブの反射光スペクトル
を示す図である。
で、(a)は構成を示す図、(b)は光源のスペクトル
を示す図、(c)光学フィルタ透過後の光源のスペクト
ルを示す図、(d)は上記透過に対する各ライトバルブ
反射光のスペクトル図である。
で、(a)は液晶に電圧を印加しない状態、(b)は液
晶に電圧を印加した状態をそれぞれ示す図である。
は液晶に電圧を印加しない状態、(b)は液晶に電圧を
印加した状態をそれぞれ示す図である。
示す図で、(a)は液晶樹脂複合体に電圧を印加しない
状態、(b)は液晶樹脂複合体に電圧を印加した状態を
それぞれ示す図である。
素子を用いたアクティブマトリクス形ライトバルブの構
成例を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】画素電極ごとに能動素子を設けたアクティ
ブマトリクス基板と、対向電極基板間に液晶材料を挟持
してなる特定波長帯の光の反射/透過が制御できる複数
のライトバルブと、投射用光源と、投射光学系とを備え
た投射形ディスプレイであって、 前記投射用光源の光を反射/透過する第1のライトバル
ブと、 前記第1のライトバルブを透過した光を反射/透過する
第2のライトバルブと、 前記第2のライトバルブを透過した光を反射/透過する
第3のライトバルブと、 前記第1のライトバルブにより反射された光を全反射
し、前記投射光学系に入射するための全反射鏡と、 前記第2のライトバルブにより反射された光を前記投射
光学系に入射するための第1のダイクロイックミラー
と、 前記第3のライトバルブにより反射された光を前記投射
光学系に入射するための第2のダイクロイックミラー
と、 を有する ことを特徴とする投写形ディスプレイ。 - 【請求項2】画素電極ごとに能動素子を設けたアクティ
ブマトリクス基板と、対向電極基板間に液晶材料を挟持
してなる特定波長帯の光の反射/透過が制御できるライ
トバルブと、投射用光源と、投射光学系とを備えた投射
形ディスプレイであって、 前記ライトバルブは、青色光の反射/透過が制御できる
ライトバルブと緑色光の反射/透過が制御できるライト
バルブと赤色光の反射/透過が制御できるライトバルブ
とを重ねた構成を有し、 前記投射光学系は、前記投射用光源から出た光が前記ラ
イトバルブにより反射される方向に配置され、 入射された前記投射用光源から出た光を前記ライトバル
ブにより調光、反射することにより投射することを特徴
とする投写形ディスプレイ。 - 【請求項3】画素電極ごとに能動素子を設けたアクティ
ブマトリクス基板と、対向電極基板間に液晶材料を挟持
してなる特定波長帯の光の反射/透過が制御できるライ
トバルブと、投射用光源と、投射光学系とを備えた投射
形ディスプレイであって、 前記ライトバルブは、青色光の反射/透過が制御できる
ライトバルブと緑色光の反射/透過が制御できるライト
バルブと赤色光の反射/透過が制御できるライトバルブ
とを重ねた構成を有し、 前記投射光学系は、前記投射用光源から出た光の投射方
向に前記ライトバルブを挟んで配置され、 入射された前記投射用光源から出た光を前記ライトバル
ブにより調光、透過することにより投射することを特徴
とする投写形ディスプレイ。 - 【請求項4】前記投射用光源と前記ライトバルブとの間
に光学フィルタを有し、前記ライトバルブが反射できな
い波長帯の光を前記光学フィルタによりカットすること
を特徴とする請求項3記載の投写形ディスプレイ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03320993A JP3215209B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 投射形ディスプレイ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03320993A JP3215209B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 投射形ディスプレイ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06250600A JPH06250600A (ja) | 1994-09-09 |
JP3215209B2 true JP3215209B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=12380072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03320993A Expired - Fee Related JP3215209B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 投射形ディスプレイ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3215209B2 (ja) |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP03320993A patent/JP3215209B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06250600A (ja) | 1994-09-09 |
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