JP3281107B2 - Projection display device and lighting device using the same - Google Patents

Projection display device and lighting device using the same

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JP3281107B2
JP3281107B2 JP11104393A JP11104393A JP3281107B2 JP 3281107 B2 JP3281107 B2 JP 3281107B2 JP 11104393 A JP11104393 A JP 11104393A JP 11104393 A JP11104393 A JP 11104393A JP 3281107 B2 JP3281107 B2 JP 3281107B2
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prism
projection
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display element
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、透過散乱型表示素子を
用いた投射型表示装置およびそれを用いた照明装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type display device using a transmission scattering type display element and an illumination device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6〜図8に、特開平4−142528
号に記載された発明を従来技術として示す。この発明
は、光源からの光の収束性を改善して光の有効利用を図
った投射型表示素子である。図6は、用いられたプリズ
ム5の各部の形状を示す模式図である。その特徴は、底
面(符号5aおよび5bの部位)の断面の面積が上面
(符号5eの部位)の断面の面積よりも大きく、長尺の
ほぼ円錐台の形状を有していることである。
2. Description of the Related Art FIGS.
The invention described in the above item is shown as prior art. The present invention is a projection display element in which the convergence of light from a light source is improved and light is effectively used. FIG. 6 is a schematic diagram showing the shape of each part of the prism 5 used. The feature is that the cross-sectional area of the bottom surface (the portions of reference numerals 5a and 5b) is larger than the cross-sectional area of the upper surface (the portions of reference numeral 5e), and has a long and almost truncated cone shape.

【0003】図7は、光源系を構成するプリズム5、光
源11a、楕円鏡12、そして第1の絞り17の配置を
示す模式図である。図8はその1つの実施例で、光源系
に、集光用レンズ13、透過散乱型表示素子15、第2
の絞り18、第2の集光用レンズ16、そして投射用レ
ンズ19とが組み合わされて投射表示装置が構成され
た。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the arrangement of a prism 5, a light source 11a, an elliptical mirror 12, and a first stop 17 constituting a light source system. FIG. 8 shows an embodiment in which the light source system includes a condenser lens 13, a transmission / scattering display element 15, a second
The stop 18, the second condenser lens 16, and the projection lens 19 are combined to form a projection display device.

【0004】この投射型表示素子の中でプリズム5は、
ほぼ楕円鏡12の第2焦点位置に配置されていた。ま
た、このプリズム5は光軸上に対して細長い形状を有す
るほぼ円錐台状のものである。光源11から発した光
は、楕円鏡12で反射収束せしめられて、プリズム5の
底面から入射される。この場合、図6の符号5a、5b
が入射面にたる。プリズム5に入射した光は、プリズ
ム5の斜面5fで、プリズム5の内部へ全反射せしめら
れて内部に閉じ込められつつ、プリズム5の上面(図6
の符号5eが上面に当たる)に導かれて、上面から出射
されるものであった。
In this projection type display device, a prism 5
It was positioned substantially in the second focal point position of the elliptical mirror 12. The prism 5 has a substantially truncated cone shape having an elongated shape with respect to the optical axis. Light emitted from the light source 11 is reflected and converged by the elliptical mirror 12 and is incident from the bottom surface of the prism 5. In this case, reference numerals 5a and 5b in FIG.
But those barrels to the plane of incidence. The light incident on the prism 5 is totally reflected by the slope 5f of the prism 5 into the interior of the prism 5 and is confined therein, while the upper surface of the prism 5 (FIG. 6).
5e corresponds to the upper surface) and is emitted from the upper surface.

【0005】この発明では、光源11から発射された光
を楕円鏡12を用いて集光し、プリズム5の比較的大き
な面積の底面に入射せしめたため、光源からの集光効率
が高く、明るい表示が可能であった。そして、底面に対
して相対的に小さな面積を有する上面に光が導かれ集光
された後、出射するため、指向性の良い光が得やすくな
った。
According to the present invention, the light emitted from the light source 11 is condensed by the elliptical mirror 12 and is incident on the bottom surface of the prism 5 having a relatively large area. Was possible. Then, the light is guided to the upper surface having a relatively small area with respect to the bottom surface, and is emitted after being condensed, so that light with good directivity can be easily obtained.

【0006】また、楕円鏡12の第2焦点位置に特定の
形状のプリズム5を設けたことで、光源からの発散光を
去できた。つまり、光源が理想的点光源でなく有限の
発光長(フィラメントの長さ等)を有するために、楕円
鏡12の第2焦位置の近傍に到達できずに集光レンズ
13に進行する光、および楕円鏡12を反射せずかつ第
2焦点位置を通過せずに透過散乱型表示素子15に向か
う光を除去でき、投射画像の明暗のコントラスト比を向
上できた。
Further, by providing the prism 5 in a particular shape to the second focal point position location of the ellipsoidal mirror 12, it has in the divergent light from the light source <br/> dividing removed by. That is, the light source to proceed in order to have the emission length of the finite not ideal point light source (filament length, etc.), not reach the vicinity of the second focal point position of the elliptical mirror 12 to focusing lens 13 , And does not reflect the elliptical mirror 12 and
It can remove light toward the transparent-scattering type display element 15 without passing through the 2 focal position, could improve the contrast ratio of the brightness of the projected image.

【0007】しかし、この投射型表示装置においては、
投射用光源系から透過散乱型表示素子15に照射される
光の強度分布の均一性が充分でなかった。なぜなら、プ
リズム5の側面である斜面(図6の符号5f)での全反
射回数が入射光の入射角に応じて異なり、その離散的全
反射回数を反映してプリズム5での出射角度分布が不均
一になりやすく、その結果、透過散乱型表示素子15の
面内の強度分布の不均一性を招たからである。
However, in this projection type display device,
The uniformity of the intensity distribution of the light emitted from the projection light source system to the transmission / scattering display element 15 was not sufficient. Is because, unlike the number of times of total reflection at the slope is a side of the prism 5 (reference numeral 5f in FIG. 6) in accordance with the angle of incidence of the incident light, the emission angle distribution of the prism 5 to reflect that discrete total number of reflections There tends to be uneven, with the result that the non-uniformity of the intensity distribution in the surface of the transparent-scattering type display element 15 because had invited.

【0008】また、プリズム5の斜面での反射を積極的
に利用するために、特に斜面の形状の寸法精度を高めて
光学面としての形成を行わなければならなかった。さら
に、比較的長い形状を必要とするためプリズム5の容積
が大きくなってしまった。
Further, in order to positively utilize the reflection on the inclined surface of the prism 5, it has been necessary to form the optical surface by increasing the dimensional accuracy of the shape of the inclined surface. Further, since a relatively long shape is required, the volume of the prism 5 is increased.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高輝度の画
面が得られる透過散乱型の表示素子を用いた投射型表示
装置および照明装置において、さらに光源11の光の使
用効率を改良し、また投射画像のコントラスト比と均一
性をさらに改良し、また長尺の形状のプリズムを用いず
に、小型でかつ堅牢な構造にせしめ、さらに投射画像の
部分的光量の調整を達成しようとする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a projection type display apparatus and a lighting apparatus using a transmission / scattering type display element capable of obtaining a high-luminance screen. Another object of the present invention is to further improve the contrast ratio and uniformity of a projected image, to achieve a compact and robust structure without using a long prism, and to achieve adjustment of a partial light amount of a projected image.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、楕円鏡12の
第1焦点位近傍に光源11が配置されるとともに
円鏡12の第2焦点位近傍にプリズムが配置された
光源系、プリズムを通過した光を収束せしめる集光レ
ンズ13、集光レンズ13を通過した光が入射される
透過散乱型表示素子15、この透過散乱型表示素子1
5を通過した光を投射せしめる投射光学系とを備えた投
射型表示装置において、前記プリズムは、光の出射面の
頂角αが90゜〜175゜である凸錐体状プリズム1ま
たは頂角βが185゜〜270゜の凹錐体状プリズム2
であることを特徴とする第1の投射型表示装置を提供す
る。また、上記の第1の投射型表示装置において、頂角
αまたは頂角βが光軸を含む少なくとも2つの断面にお
いて異なる第2の投射型表示装置を提供する。また、上
記の第1または第2の投射型表示装置において、凸錐体
状プリズム1または凹錐体状プリズム2の光軸に垂直な
少なくとも1つの断面の形状が楕円または長方形であ
る第3の投射型表示装置を提供する。また、上記の第1
〜第3の投射型表示装置のいずれかにおいて、凸錐体状
プリズム1または凹錐体状プリズム2の有効面に対応し
た開口を有する第1の絞り17を備える第4の投射型表
示装置を提供する。また、上記の第1〜第4の投射型表
示装置のいずれかにおいて、投射光学系は、第2の集光
レンズ16と、この第2の集光レンズ16のほぼ焦点位
置に開口部を有する第2の絞り18とを備える第5の投
射型表示装置を提供する。また、上記の第1〜第5の投
射型表示装置のいずれかにおいて、透過散乱型表示素子
15は、電極付き基板間に誘電異方性が正であるネマチ
ック液晶が樹脂マトリクス中に分散保持された液晶樹脂
複合体を有し、かつ樹脂マトリクスの屈折率が用いられ
る液晶の常光屈折率(n0 )と一致せしめられた透過散
乱型表示素子15である第6の投射型表示装置を提供す
る。また、上記の第1〜第6の投射型表示装置のいずれ
かの投射型表示装置を用いたことを特徴とする照明装置
を提供する。
Means for Solving the Problems The present invention is, near the second focal point position location of oval <br/> circular mirror 12 with the light source 11 is disposed near the first focal point position location of the elliptical mirror 12 a light source system which prism is placed in, a condenser lens 13 which allowed to converge the light passing through the prism, a transparent-scattering type display element 15 where the light that has passed through the condenser lens 13 is incident, the transparent-scattering type display Element 1
In the projection type display device and a projection optical system that allowed to elevation projecting the light passing through the 5, wherein the prism is convex cone-like prism 1 or top apex angle of the exit surface of the light α is 90 ° to 175 ° Concave cone prism 2 having angle β of 185 ° to 270 °
A first projection display device is provided. In the first projection display apparatus of the apex angle α or apex angle β provides a second projection display apparatus that differ in at least two cross-section including the optical axis. Further, in the first or second projection display device, at least one cross section perpendicular to the optical axis of the convex cone prism 1 or the concave cone prism 2 has an elliptical shape or a rectangular shape.
Providing a third projection-type display device that. In addition, the first
In any one of the third to third projection display devices, it corresponds to the effective surface of the convex-cone prism 1 or the concave-cone prism 2.
Providing a fourth projection display apparatus comprising a first diaphragm 17 having an aperture was. In any one of the first to fourth projection display devices, the projection optical system has the second condenser lens 16 and an opening at a substantially focal position of the second condenser lens 16. A fifth projection display device including the second aperture 18 is provided. Further, in any of the first to fifth projection type display device described above, the transparent-scattering type display element 15, Nemachi <br/> click liquid crystal Yuden anisotropy between substrates with electrodes is positive is The sixth embodiment is a transmission / scattering display element 15 having a liquid crystal resin composite dispersed and held in a resin matrix and having the refractive index of the resin matrix matched with the ordinary light refractive index (n 0 ) of the liquid crystal to be used . Provided is a projection display device. In addition, there is provided an illumination device using any one of the first to sixth projection display devices.

【0011】図1を参照して説明する。基本的な配置構
成は、上述した従来技術とほぼ同様である。本発明で
は、用いるプリズムの形状に最も特徴がある。本発明の
投射光源系は、楕円鏡12と光源11と光透過型の凸錐
体状プリズム1または凹錐体状プリズム2と集光用レン
ズ13とを有する。凸錐体状プリズム1の場合は、その
断面が90゜から175゜までの凸状頂角、凹錐体状
プリズム2の場合は185゜から270゜までの凹状の
頂角をなしている。つまり、光軸を含む断面での形状が
凸型または凹型のプリズムを構成している。その形状お
よび配置については後で詳述する。
A description will be given with reference to FIG. The basic arrangement is almost the same as that of the above-described prior art. In the present invention, the shape of the prism used is most characteristic. Projection light source system of the present invention, also elliptical mirror 12 and the light source 11 and the convex cone-like prism 1 of the light transmission type and a凹錐-like prism 2 and the condenser lens 13. For convex cone-like prism 1, the convex vertex angle of the cross section from 90 ° to 175 °, in the case of凹錐-like prism 2 forms a concave apex angle of from 185 ° to 270 ° . That is, the shape in a cross section including the optical axis or convex constitutes a concave prism. The shape and arrangement will be described later in detail.

【0012】楕円鏡12の第1焦点位置の近傍に光源1
1を配置し、光源11からの光を第2焦点位置近傍に
集光し、ここに配置された凸型または凹型の断面形状を
有する錐体状のプリズムに入射される。そして、このプ
リズムの透過散乱型表示素子15の方向に位置する凸面
または凹面から出射され、ほぼ平行光化された光束とな
る。この、プリズムから出射した光束を第2の集光用レ
ンズ16で集光して、透過散乱型の表示素子15に入射
させるように配置した。
[0012] The light source 1 near the first focal point position of the elliptical mirror 12
1 is arranged to focus the light from the light source 11 in the vicinity of the second focal point position, here arranged convex or enters the cone-shaped prism having a concave cross-sectional shape. Then, the light is emitted from a convex surface or a concave surface of the prism located in the direction of the transmission / scattering type display element 15, and becomes a substantially parallel light beam. The light beam emitted from the prism is condensed by the second condensing lens 16 and arranged so as to be incident on the transmission / scattering type display element 15.

【0013】なお、凸錐体状プリズム1または凹錐体状
プリズム2は、楕円鏡12の第2焦点位置に配置するこ
とが、最も効率が良いが、場合によってはその光軸方向
の前後にずれて配置されることもありうる。厳密には、
光源11の光の配向分布によって最適位置は決まる。
[0013] Incidentally, convex cone-like prism 1 or凹錐-like prism 2, placing the second focal point position of the elliptical mirror 12, most efficient, but in some cases before and after the optical axis It is possible that they are arranged out of alignment. Strictly speaking,
The optimum position is determined by the orientation distribution of the light from the light source 11.

【0014】[0014]

【作用】本発明では、楕円鏡12で光源11のかなりの
部分を覆っているので、光源11から出た光の多くが楕
円鏡12の反射により利用でき効率が向上する。さら
に、集光用レンズ13を用いているので、小型の楕円鏡
12ですみ、表示素子の有効面に対応した高価な大型放
物面鏡を用いる必要はなく、投射光源系を小型化でき
る。
According to the present invention, since a substantial portion of the light source 11 is covered by the elliptical mirror 12, most of the light emitted from the light source 11 can be utilized by the reflection of the elliptical mirror 12, thereby improving the efficiency. Further, since the condensing lens 13 is used, a small elliptical mirror 12 is sufficient, and there is no need to use an expensive large parabolic mirror corresponding to the effective surface of the display element, and the projection light source system can be downsized.

【0015】さらに、楕円鏡の第2焦点位置の近傍に、
凸型または凹型の錐体状プリズムを配置している。そし
て、これらの錐体状プリズムの前後に、錐体状プリズム
の有効面以外に到達した光が集光レンズ13に届かない
ように、錐体状プリズムの有効面に対応した開口を有す
る第1の絞り17を設置することが好ましい。実際に
は、錐体状プリズムを保持するホルダーが、絞りの機能
を果たすことになる。円形や、正方形や、楕円形や、長
方形などのように、透過散乱型表示素子15の光学的形
状に合った開口部を有する絞りが望ましい。
Furthermore, in the vicinity of the second focal point position of the elliptical mirror,
Or convex are disposed concave cone-like prism. In addition, before and after these conical prisms, a first aperture having an opening corresponding to the effective surface of the conical prism is provided so that light that has reached a portion other than the effective surface of the conical prism does not reach the condenser lens 13. It is preferable to install the diaphragm 17 of the above. Actually, the holder holding the conical prism performs the function of the stop. It is desirable to use a stop having an opening, such as a circle, a square, an ellipse, or a rectangle, that matches the optical shape of the transmission-scattering display element 15.

【0016】これにより、有限長の光源11と楕円鏡1
2から進行し、第2焦点位置近傍に集光されない光成分
および楕円鏡で反射しなくて第2焦点を通らず直接集光
レンズ13に向かう光成分を除去し、光束を揃えること
ができ、透過散乱型表示素子15が散乱状態のときスク
リーンに到達する不要な光を減少させ、コントラスト比
を向上させることができる。
Thus, the light source 11 of finite length and the elliptical mirror 1
2, light components that are not collected near the second focal position and light components that are not reflected by the elliptical mirror and directly go to the condenser lens 13 without passing through the second focal point can be removed, and the light beams can be aligned. When the transmission / scattering display element 15 is in the scattering state, unnecessary light reaching the screen can be reduced, and the contrast ratio can be improved.

【0017】特に、透過散乱型表示素子15とスクリー
ンとの間に、散乱光を除去する手段、具体的には第2の
絞り18を設けておくとこの効果は大きい。そして、楕
円鏡12を用いた場合に生じる第2焦点位置での光軸の
なす角度の小さな光成分の不足に起因した透過散乱型表
示素子15の面内光強度分布の不均一性が、光源11お
よび楕円鏡12の形状に応じて頂角αが90゜〜175
゜の凸錐体状プリズム1または頂角βが185゜〜27
0゜の凹錐体状プリズム2を使用することにより、大き
く改善され均一化される。
This effect is particularly great if a means for removing scattered light, specifically, a second diaphragm 18 is provided between the transmission scattering type display element 15 and the screen. The non-uniformity of the in-plane light intensity distribution of the transmission-scattering display element 15 caused by the shortage of the light component having a small angle formed by the optical axis at the second focal position, which occurs when the elliptical mirror 12 is used, is caused by the light source 11 and the elliptical mirror 12 have an apex angle α of 90 ° to 175.
凸 convex pyramid prism 1 or apex angle β is 185 ° to 27
The use of the 0 ° concave conical prism 2 greatly improves and homogenizes it.

【0018】光の使用効率および投射スクリーン上での
輝度分布の点で、頂角αは、100゜〜140゜、頂角
βは220゜〜260゜の範囲がより好ましい。
In terms of light use efficiency and luminance distribution on the projection screen, the apex angle α is more preferably in the range of 100 ° to 140 °, and the apex angle β is more preferably in the range of 220 ° to 260 °.

【0019】さらに、凸錐体状プリズム1または凹錐体
状プリズム2と第1の絞り17を通過した光のみが透過
散乱型表示素子15に入射するため光束の指向性がよく
揃うことになる。そして、透過散乱型表示素子15を通
過した透過光から高い効率で散乱光を除去でき、高コン
トラスト比の投射画像を得ることができる。
Furthermore, since only light that has passed through the convex or concave cone-shaped prism 1 or 2 and the first stop 17 enters the transmission-scattering display element 15, the directivity of the light beam is good. It will be aligned. Then, the scattered light can be removed with high efficiency from the transmitted light that has passed through the transmission / scattering display element 15, and a projection image with a high contrast ratio can be obtained.

【0020】さらに、本発明では楕円鏡12の第2焦
位置の近傍に設置された凸錐体状プリズム1または凹錐
体状プリズム2のそれぞれの頂角に応じて、集光用レン
ズ13に入射する光の指向性が調整できるため、透過散
乱型表示素子15が非正方形の場合でも有効に表示素子
面に光を集光できる。
Furthermore, the present invention according to the respective apex angle of the convex cone-like prism 1 or凹錐-like prism 2 disposed in the vicinity of the second focal point position of the elliptical mirror 12, the condenser lens 13 Since the directivity of light incident on the display device can be adjusted, light can be effectively condensed on the display element surface even when the transmission-scattering display element 15 is non-square.

【0021】例えば、縦横比が3:4のNTSCおよび
9:16のハイビジョンに対しては、光軸を含むプリズ
ムの断面において、凸錐体状プリズム1を用いる場合は
縦方向の頂角が横方向(長手方向)の頂角より小さな角
度となるよう、凹錐体状プリズム2を用いる場合には、
縦方向の頂角が横方向の頂角より大きな角度になるよ
う、光軸に垂直な断面での形状が楕円形または長方形で
あるプリズムを用いることにより可能となった。
For example, for NTSC having an aspect ratio of 3: 4 and HDTV having a aspect ratio of 9:16, when the convex conical prism 1 is used in the cross section of the prism including the optical axis, the vertical apex angle is horizontal. When the concave-cone-shaped prism 2 is used so that the angle is smaller than the vertex angle in the direction (longitudinal direction),
The use of a prism whose cross-section perpendicular to the optical axis has an elliptical or rectangular shape allows the vertical apex angle to be greater than the horizontal apex angle.

【0022】また、楕円鏡12の第2焦点位置近傍に
設置された第1の絞り17と散乱光を除去する手段とし
て設置された第2の絞り18との開口度を可変とすれ
、例えば、周囲が暗い際には、周囲からの光によるス
クリーンへの影響は少なく、投射型表示装置による暗い
点も判別できるので、2つの絞りを絞りこんで通過光量
は減っても、コントラスト比は高くなるように調整する
こともでき、コントラスト比が高く見やすい明るさの表
示画像が得られる。
Moreover, by varying the opening degree of the second throttle 18 disposed as a means for removing the first diaphragm 17 and the scattered light that is provided near the second focal point position of the elliptical mirror 12
If, for example, when a dark ambient is less effect on the screen by the light from the surroundings, since it can be determined also dark spots by the projection type display apparatus, even if amount of passing light is reduced elaborate stop two stop, contrast The ratio can also be adjusted to be high, and a display image with a high contrast ratio and easy-to-see brightness can be obtained.

【0023】また、逆に周囲が明るい際には、周囲から
の光がスクリーンに写り込むため、投射型表示装置によ
る投射像の暗部が、ある程度明るく見えてしまうため、
この際には2つの絞りを開けて、投射光量を上げ、スク
リーンを明るくすることにより、コントラスト比を高く
することができ、より見やすくすることができる。
On the other hand, when the surroundings are bright, light from the surroundings is reflected on the screen, so that the dark portion of the image projected by the projection display device looks bright to some extent.
At this time, the contrast ratio can be increased by opening the two apertures to increase the amount of projection light and brighten the screen, thereby making it easier to see.

【0024】[0024]

【実施例】(実施例1) 図1に、本発明の第1の実施例である投射型表示装置1
0を示す。本実施例では、光源11は楕円鏡12の第
位置に配置され、光源11からでた光は楕円鏡12
で反射され、ほぼ第2焦点位置に設けられた透過型の凸
錐体状プリズム1の入射面に入射し、その内部を光が進
行し、凸面から出射する際に、屈折して光束方位角が変
化し、集光用レンズ13に向かって進行せしめられた。
そして集光用レンズ13でほぼ平行にされた。また、凸
錐体状プリズム1とレンズ13との間に第1の絞り17
が設けられた。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a projection display apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention.
Indicates 0. In this embodiment, the light source 11 is the first of the elliptical mirrors 12.
Arranged focal position, light emitted from the light source 11 is elliptical mirror 12
In it is reflected almost second focal point incident on the incident surface of the transmissive convex cone-like prism 1 provided in a position to proceed its internal light, when exiting the convex surface, refracted light beam orientation The angle changed, and the light was advanced toward the condenser lens 13.
The light was made substantially parallel by the condenser lens 13. Further, a first diaphragm 17 is provided between the convex conical prism 1 and the lens 13.
Was provided.

【0025】さらに、光束が揃えられて平行となった光
は、透過散乱型表示素子15を通過して、第2の集光用
レンズ16で集光され、散乱光を除去する手段としての
第2の絞り18により散乱光を除去され、投射用レンズ
19により図示されていないスクリーンに投射された。
Further, the light whose light flux has been aligned and becomes parallel passes through the transmission / scattering display element 15 and is condensed by the second light condensing lens 16 to remove the scattered light. The scattered light was removed by the second aperture 18 and projected on a screen (not shown) by the projection lens 19.

【0026】この図1の投射型表示装置10において、
光源11、楕円鏡12、凸錐体状プリズム1、第1の絞
り17で投射用光源系が構成された。そして第2の集光
用レンズ16、第2の絞り18、投射用レンズ19で投
射光学系が構成された。
In the projection type display device 10 shown in FIG.
The light source 11, the elliptical mirror 12, the convex conical prism 1, and the first stop 17 constituted a light source system for projection. The projection optical system was constituted by the second condenser lens 16, the second aperture 18, and the projection lens 19.

【0027】光源11としては、放電発光型のメタルハ
ライドランプ、キセノンランプおよびフィラメント発光
型のハロゲンランプ等が通常使用される。これらはいず
れも光源11を構成する電極、管球ガラス、保温膜、フ
ィラメント等の遮光部が存在する。したがって、光源1
1から放出される光は、光軸と平行方位近傍の出射光が
少なくなるため、楕円鏡12からの反射光も光軸と平行
方位近傍の出射光成分が少なくなる
As the light source 11, a discharge light emitting metal halide lamp, a xenon lamp, a filament light emitting halogen lamp or the like is usually used. Each of them has a light shielding portion such as an electrode, a tube glass, a heat insulating film, and a filament which constitute the light source 11 . Therefore , light source 1
Light emitted from the 1, since the optical axis and parallel orientation near the outgoing light <br/> small Kunar, the reflected light is also emitted light component parallel orientation near the optical axis from the elliptical mirror 12 less Kunar.

【0028】上述した従来技術では、楕円鏡12の第2
焦点における光軸とのなす角度が約10゜以下の光が不
足し、透過散乱型表示素子15の中心付近に影が生じた
が、凸錐体状プリズム1を用いた本実施例では、出射方
向での界面をなすその凸面での屈折により、出射後の光
束方位角が変化し、光軸とのなす角度が約10゜以下の
光の不足を補い、透過散乱型表示素子15の中心付近
(およそ光軸の近傍)の光強度不均一性が修正され、面
全体でも光強度が均一化された。
In the prior art described above, the second elliptical mirror 12
Insufficient light at an angle of about 10 ° or less with respect to the optical axis at the focal point caused a shadow near the center of the transmission-scattering display element 15, but in this embodiment using the convex conical prism 1, the light was not emitted. The azimuth angle of the emitted light beam changes due to refraction at the convex surface forming the interface in the direction, and the angle formed with the optical axis compensates for the lack of light whose angle with the optical axis is about 10 ° or less. The light intensity non-uniformity (approximately near the optical axis) was corrected, and the light intensity was made uniform over the entire surface.

【0029】楕円鏡12の第2焦点位置付近において不
足する平行光近傍角度成分は、光源11の遮光部の形状
および楕円鏡12の形状に応じて変わる。したがって、
凸錐体状プリズム1の頂角αの形状は光源11の発光角
度分布、楕円鏡12の形状および必要とする透過散乱型
表示素子15における光強度分布に応じて最適値が存在
する。その原理については後に詳述する。また、本実施
例では、1個の透過散乱型表示素子15としているが、
各色毎に複数個の透過散乱型表示素子15を用いフルカ
ラー表示を行うこともできる。
The angle component near parallel light that is insufficient near the second focal position of the elliptical mirror 12 changes according to the shape of the light shielding portion of the light source 11 and the shape of the elliptical mirror 12. Therefore,
The shape of the apex angle α of the convex conical prism 1 has an optimum value according to the light emission angle distribution of the light source 11, the shape of the elliptical mirror 12, and the required light intensity distribution in the transmission-scattering display element 15. The principle will be described later in detail. In this embodiment, one transmission / scattering display element 15 is used.
A full-color display can be performed using a plurality of transmission / scattering display elements 15 for each color.

【0030】本実施例を構成する各部についてさらに説
明する。透過散乱型表示素子15は液晶樹脂分散型の液
晶表示素子を用いたもので、その表示部は対角3. 4イ
ンチ、TFTの開口率は50%で、透過時の光の最大透
過率は38%であった。
Each part constituting this embodiment will be further described. The transmission / scattering display element 15 uses a liquid crystal display element of a liquid crystal resin dispersion type. The display portion is 3.4 inches diagonally, the aperture ratio of the TFT is 50%, and the maximum light transmittance at the time of transmission is: 38%.

【0031】投射用光源系としては、光源11(発光ア
ーク長5mm、250Wのメタルハライドランプ)、楕
円鏡12(第1焦点距離F1 =15mm、第2焦点距離
2=100mm、奥行全長H=50mm、開口直径D
=76.8mm)、凸錐体状プリズム1(頂角120
゜、底面断面直径30mm、高さ12mm、ただし錐体
状のプリズムの傾斜面の高さは8. 66mm)、そして
透過散乱型表示素子15の前に配置される集光用レンズ
13(焦点距離160mmの凸レンズ)を用いた。およ
び、凸錐体状プリズム1の光出射側の凸面に近接して直
径17mmの開口部を有する第1の絞り17(アパーチ
ャ)を用いた。
[0031] The projection light source system, the light source 11 (light-emitting arc length 5 mm, 250 W metal halide lamp), elliptical mirror 12 (first focal length F 1 = 15 mm, the second focal length F 2 = 100 mm, depth full length H = 50 mm, opening diameter D
= 76.8 mm), convex cone prism 1 (vertical angle 120
゜, bottom cross-sectional diameter 30 mm, height 12 mm, height of the inclined surface of the conical prism is 8.66 mm), and condensing lens 13 (focal length) arranged in front of transmission-scattering display element 15 160 mm convex lens). In addition, a first stop 17 (aperture) having an opening with a diameter of 17 mm close to the convex surface on the light emission side of the convex conical prism 1 was used.

【0032】投射用光源系の部分拡大図を図2に示す。
光源11aは、その構造のため全方位に光を出射するこ
とができず、特に光軸の方位の光が不足する。図2にお
いてハッチングで示す範囲が光の進行する主な光路であ
り、凸錐体状プリズム1から光源11a側においては光
軸付近に光路がないことが示されている。しかし、凸錐
体状プリズム1を出射した光は、光軸部分を含んでほぼ
一様な光束となって進行していく。
FIG. 2 is a partially enlarged view of the projection light source system.
The light source 11a cannot emit light in all directions due to its structure, and in particular, light in the direction of the optical axis is insufficient. The hatched area in FIG. 2 indicates a main optical path along which light travels, and indicates that there is no optical path near the optical axis from the convex conical prism 1 to the light source 11a. However, the light emitted from the convex conical prism 1 travels as a substantially uniform light flux including the optical axis portion.

【0033】図1に戻り説明を続ける。凸錐体状プリズ
ム1、および第1の絞り17の開口部を通過した光は、
光軸上で凸錐体状プリズム1から160mm離れた位置
に設けられた集光用レンズ13で平行光化され液晶表示
素子からなる透過散乱型表示素子15に入射した。液晶
表示素子は、誘電異方性が正であるネマチック液晶をカ
プセルに封入したものが用いられた。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. Light that has passed through the convex-cone prism 1 and the opening of the first aperture 17 is
The light was collimated by a condenser lens 13 provided at a position 160 mm away from the convex conical prism 1 on the optical axis, and was incident on a transmission-scattering display element 15 composed of a liquid crystal display element. The liquid crystal display device, which Yuden anisotropy is sealed a nematic liquid crystal is positive in the capsule was used.

【0034】この透過散乱型表示素子15を透過した光
のうち、散乱光の除去のために配置された第2の集光用
レンズ16(焦点距離200mmの凸レンズ)とその焦
点位置に設置された第2の絞り18(開口直径21m
m)を通過した光のみが、投射レンズ19を通してスク
リーン上に液晶表示画像として結像された。
Of the light transmitted through the transmission / scattering display element 15, a second condenser lens 16 (convex lens having a focal length of 200 mm) arranged for removing scattered light and a focal point are provided. The second diaphragm 18 (21 m aperture diameter)
Only the light passing through m) was imaged as a liquid crystal display image on the screen through the projection lens 19.

【0035】この投射型表示装置10を用いて、40イ
ンチスクリーンに表示を投射した。この際の暗い室内に
おけるスクリーン上の照度分布(中心、最大、周辺:l
ux)、光束(lm)およびコントラスト比は表1に示
すようになった。また、プリズムを用いずに絞りのみを
用いた投射用光源系の比較例1とプリズムと絞りの両方
を全く用いない投射用光源系の場合の比較例2も同時に
示す。
Using this projection display device 10, a display was projected on a 40-inch screen. At this time, the illuminance distribution on the screen in the dark room (center, maximum, periphery: l
ux), luminous flux (lm) and contrast ratio were as shown in Table 1. Further, Comparative Example 1 of a projection light source system using only a diaphragm without using a prism and Comparative Example 2 of a projection light source system using neither a prism nor a diaphragm at all are also shown.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】この結果からも明らかなように、本発明に
よれば、投射像の照度分布を均一化するとともに、スク
リーン面内の積算光量である光束をコントラスト比を劣
化させることなく増すことができた。特に、従来技術に
おけるスクリーン中心付近の著しい光量不足(前述した
光軸付近の光量不足)が改善され、スクリーン中心で最
大照度が得られ、大面積表示画面として明るく見やすい
表示となった。
As is apparent from these results, according to the present invention, the illuminance distribution of the projected image can be made uniform, and the luminous flux, which is the integrated amount of light in the screen surface, can be increased without deteriorating the contrast ratio. did it. In particular, the remarkable shortage of light amount near the center of the screen in the related art (the shortage of light amount near the optical axis described above) was improved, the maximum illuminance was obtained at the center of the screen, and a large-area display screen became bright and easy to see.

【0038】図3に、凸錐体状プリズム1の拡大断面図
を示す。これは角錐円錐、または入射面に平行な断
面がほぼ楕円である楕円状円錐であり、その光軸に沿
って切った断面はほぼ三角形となる。これらに類似する
形状で光学的に同じ作用を果たすことができればよい。
図3は、楕円鏡12から放射されて進行してきた入射光
Aが、凸錐体状プリズム1の底面1cに入射角度γ1
入射し、出射面1aで主に屈折し(入射光Bは、入射角
度γ2 であり出射面1bで屈折する)、光軸とほぼ平行
化された後、集光用レンズ13へ出射光Cとして放出さ
れる状態を示す。
FIG. 3 is an enlarged sectional view of the convex conical prism 1. This is elliptical cone is quadrangular pyramid, cone or substantially oval section parallel to the incident surface, and the cross section taken along the optical axis is substantially triangular. It suffices if a shape similar to these can optically perform the same action.
3, incident light A has traveled is emitted from the elliptical mirror 12 is incident with the convex cone-like prism incident angle gamma 1 on the bottom surface 1c of 1, mainly refracted at the exit surface 1a (the incident light B , Which is incident angle γ 2 and is refracted at the exit surface 1 b), is almost parallel to the optical axis, and is then emitted as the exit light C to the condenser lens 13.

【0039】凸錐体状プリズム1の頂角αの角度は、光
源11の幾何学的な発光分布、楕円鏡12の形状、集光
レンズ13の焦点距離、透過散乱表示素子15の表示面
の大きさ、および投射光学系の有効Fナンバーなどで最
適の値があった。頂角αの頂点は光軸上に位置し、頂角
αの2等分線は光軸に一致している。
The angle of the apex angle α of the convex conical prism 1 is determined by the geometric light emission distribution of the light source 11, the shape of the elliptical mirror 12, the focal length of the condenser lens 13, and the display surface of the transmission / scattering display element 15. There were optimum values for the size, the effective F number of the projection optical system, and the like. The vertex of the apex angle α is located on the optical axis, and the bisector of the apex angle α coincides with the optical axis.

【0040】凸錐体状プリズム1の材質は透光性材料な
らばいずれでもよい。界面反射に伴う光量損失を低減す
るため光の入射面(底面1c)および出射面(凸面1
a、1b)に反射防止膜を形成することが好ましい。不
要な光を表示素子に照射しないために、光学研磨した光
学ガラスの表面に必要な波長域の光を透過し、不要な光
を反射したり吸収するような、例えば可視光を透過し熱
線を反射する赤外線カットフィルター、または紫外線カ
ットフィルターを形成することが好ましい。また、プリ
ズムホルダーが絞りとしての機能を有することがある。
The material of the convex cone-like prism 1 may also Re Izu if translucent material. A light incident surface (bottom surface 1c) and a light exit surface (convex surface 1) for reducing the light amount loss due to interface reflection.
It is preferable to form an antireflection film on a and 1b). In order not to irradiate the display element with unnecessary light, light in the required wavelength range is transmitted through the surface of the optically polished optical glass, and unnecessary light is reflected or absorbed. infrared cut filter that reflects, or it is preferable to form the ultraviolet cut filter. In some cases, the prism holder has a function as a diaphragm.

【0041】図4は、凹錘体状プリズム2の拡大断面図
を示している。その頂角βが凹面によって形成される以
外は凸錐体状プリズム1と同様である。頂角βが185
゜から270゜までの範囲であり、凹円錐凹角錐
たは底面に平行な断面の切り口の形状がほぼ楕円とな
る楕円状の凹円錐である。凸錐体状プリズム1と同様
に、底面2cに入射光Dと入射光Eが斜めに入射し(入
射角度γ3 、γ4 )、出射面2a、2bの界面で主に屈
折した後、光軸とほぼ平行に出射光Fとして出射され
る。
FIG. 4 is an enlarged sectional view of the conical prism 2. It is the same as the convex conical prism 1 except that the apex angle β is formed by a concave surface. Apex angle β is 185
Ranges from up to 270 ° degrees, a concave conical, reentrant cone or elliptical concave cone becomes substantially elliptical shape of the cross section parallel cuts on the bottom. Similarly to the convex conical prism 1, the incident light D and the incident light E are obliquely incident on the bottom surface 2c (incident angles γ 3 , γ 4 ) and are mainly refracted at the interface between the exit surfaces 2a and 2b. The emitted light F is emitted almost in parallel with the axis.

【0042】なお、プリズムの錐体部は円錐または正
角錐が加工しやすいが、錐体部の頂角の光軸上での2等
分線に垂直なプリズムの断面は円形または正方形である
必要はなく、楕円形または長方形であってもよい。この
とき、錐体部の頂角の値は1つでなく複数または分布し
た値となるがその範囲は90゜から175゜まで、また
は185゜から270゜までである。また、錐体状プリ
ズムの側面は直線以外の曲面でもよい。つまり、錐体状
プリズムの形は曲面体であってもよい。
[0042] Incidentally, pyramidal portion of the prism tends to machining cone or regular quadrangular <br/> pyramid, but the cross section perpendicular prism bisector on the optical axis of the apex angle of the cone section circular or need not be square, may be elliptical or rectangular. this
When, the value of the apex angle of the cone portion is also more instead of one is a value distributed the range Ru der from 90 ° to 175 ° or from 185 ° to 270 °. Further, the side surface of the conical prism may be a curved surface other than a straight line. That may be a shape curved surface of the cone-like prism.

【0043】楕円鏡12の第2焦点位置の近傍に配置さ
れた凸錐体状プリズム1または凹錐体状プリズム2は、
2焦点位置近傍に集光された光のみを利用するとと
もに光軸とのなす角度が約10゜以下の光軸付近の光の
不足を補う。この結果、透過散乱型表示素子15の面内
光強度分布を均一化することができ。特に、この凸錐
体状プリズム1の有効面以外からの光集光レンズ13
に到達しないようにまたは遮光されようにすることが
好ましい。このためには黒色の絞りとなるものを配置し
ておくことが好ましい。
The convex cone-like prism 1 or凹錐-like prism 2 disposed in the vicinity of the second focal point position of the elliptical mirror 12,
It is the angle between the optical axis with utilizing only light focused near the second focal point position make up for the lack of light near the following optical axis approximately 10 °. As a result, Ru can be made uniform in-plane light intensity distribution of the transparent-scattering type display element 15. In particular, the light collecting lens from non-effective surface of the convex cone-like prism 1 13
Be as also not to reach Ru is blocked in
preferable. For this purpose, it is preferable to arrange a black aperture.

【0044】第2焦点位置近傍において、プリズムへ
の入射光束の大きさを規定することとなるプリズム底面
の寸法および絞りの有効面積部の寸法は、光源11の大
きさ、所望の明るさ、コントラスト比等を考慮して定め
ればよい。通常は、図1のように、平行光にする場合に
は、第2焦点位置において光束の大きさを規定するプリ
ズムの有効面積の径または第1の絞り17の開口部の平
均径D1 と集光用レンズ13の焦点距離f1 との比D1
/f1 を0. 04〜0.21にしておくことが好まし
い。
[0044] In the vicinity of the second focal point position, the prism bottom surface and thus to define the size of the light beam incident on the prism
The dimensions of the effective area of the size and aperture of the size of the light source 11, a desired brightness, may be determined in consideration of the contrast ratio and the like. Normally, as shown in FIG. 1, when the parallel light, or the diameter of the effective area of the prism which define the size of the light beam at a second focal point position is the average diameter D of the opening of the first throttle 17 1 and the ratio D 1 of the focal length f 1 of the condenser lens 13
It is preferred that the / f 1 keep the 0.04 to 0.21.

【0045】次に他の構成部について説明する。投射光
源系には、本発明の効果を損しない範囲内でこのほか、
他の平面反射鏡、オプティカルファイバー、ファイバー
アレイプレト、レンズ、冷却系、赤外線カットフィル
ター、紫外線カットフィルター等を組み合わせても用い
てもよい。投射光学系は、従来からの公知のレンズ等の
投射光学系が使用できる。この投射光学系は、透過散乱
型表示素子15から出射してきた光のうち、非散乱透過
光のみをスクリーンに投射し、散乱透過光は除去される
ような構成を持っていればよい。
Next, other components will be described. In addition to the projection light source system, as long as the effects of the present invention are not impaired,
Other plane reflecting mirror, an optical fiber, fiber array pre over preparative, lens, cooling system, an infrared cut filter, may be used in combination with ultraviolet cut filter or the like. As the projection optical system, a conventionally known projection optical system such as a lens can be used. The projection optical system only needs to have a configuration in which only non-scattered transmitted light out of the light emitted from the transmission-scattering display element 15 is projected onto the screen, and the scattered transmitted light is removed.

【0046】最も簡単な構成では、透過散乱型表示素子
15の後に投射用のレンズを設けるのみの構成があり、
必要に応じて集光用のレンズ、反射用の鏡等を併用して
もよい。しかし、このままでは透過散乱型表示素子15
と投射レンズとの距離を長くしないと散乱光を充分に除
去できなく、実用的でないので、散乱光を除去する手段
を設けることが好ましい。
In the simplest configuration, there is a configuration in which only a projection lens is provided after the transmission / scattering display element 15,
If necessary, a converging lens, a reflecting mirror and the like may be used in combination. However, as it is, the transmission scattering type display element 15
If the distance between the lens and the projection lens is not long, the scattered light cannot be sufficiently removed and is not practical. Therefore, it is preferable to provide a means for removing the scattered light.

【0047】具体的には、透過散乱型表示素子15を通
過後にいったん透過光を集光し、その焦点位置に第2の
絞り18を設ければよい。この第2の絞り18としても
前記した投射光源系の第1の絞り17と同様の穴の開い
たアパーチャや、小型の鏡等が使用できる。
More specifically, the transmitted light may be once collected after passing through the transmission / scattering display element 15, and a second aperture 18 may be provided at the focal position. As the second stop 18, an aperture having a hole similar to the first stop 17 of the projection light source system, a small mirror, or the like can be used.

【0048】アパーチャの場合には、その孔がその開口
部になり、直線透過光(画素部分が透明状態の部分を透
過する光)のみがその孔を透過することができ、小型の
鏡の場合には、その反射面がその開口部になり、直線透
過光のみがその反射面で反射されて通過でき、いずれも
散乱光(画素部分が散乱状態の部分で散乱される光)は
焦点位置にほとんど到達しないので、ほとんど除去さ
れ、本来の画像に必要な直線透過光のみが投射されるこ
とになる。
In the case of an aperture, the hole becomes the opening, and only linearly transmitted light (light transmitted through a portion where the pixel portion is in a transparent state) can pass through the hole. In this case, the reflection surface becomes the opening, and only the linearly transmitted light is reflected by the reflection surface and can pass therethrough. Since it hardly reaches the light, it is almost removed, and only the linearly transmitted light necessary for the original image is projected.

【0049】この第2の絞りの開口部の径D2 は、所望
の明るさ、コントラスト比等を考慮して定めればよい。
また、それを調整可能にできるように開口部の大きさを
変えれるようにしておくことも好ましい。通常は、図1
のように第2の集光用レンズ16(焦点距離f2 )と第
2の絞り18(開口部の平均径D2 )を用いた場合、そ
の比D2 /f2 は、前述の比D1/f1 に比べて等しい
または大きな値であることが好ましい。
The diameter D 2 of the opening of the second diaphragm may be determined in consideration of desired brightness, contrast ratio and the like.
It is also preferable to be able to change the size of the opening so that it can be adjusted. Usually, Figure 1
When the second condenser lens 16 (focal length f 2 ) and the second diaphragm 18 (average diameter D 2 of the opening) are used, the ratio D 2 / f 2 becomes the above-mentioned ratio D 2 it is preferably equal to or greater value than the 1 / f 1.

【0050】複数の透過散乱型の表示素子を各色毎に設
けた場合には、図5のようにダイクロイックプリズムや
ダイクロイックミラー等で合成してから投射するように
構成してもよいし、個々に投射してスクリーン上で合成
されるようにしてもよいが、合成してから投射する方が
光軸が一本になるので、小型で携帯を必要とする用途に
おいては有利である。
When a plurality of transmission / scattering type display elements are provided for each color, they may be composed by combining with a dichroic prism or a dichroic mirror as shown in FIG. 5 and then projecting. The image may be projected and synthesized on the screen. However, since the image is synthesized and then projected, the number of optical axes becomes one, which is advantageous in applications requiring small size and carrying.

【0051】なお、散乱光を除去する手段も、透過散乱
型表示素子47A、47B、47Cとスクリーンとの間
に配置されればよいので、図5のように合成後の光路中
に配置されてもよいし、個々の透過散乱型表示素子47
A、47B、47Cの直後に集光レンズとともに配置さ
れて、散乱光を除去した後合成され、投射されるように
されてもよい。
The means for removing the scattered light may be provided between the transmission / scattering type display elements 47A, 47B, 47C and the screen, so that the means for removing the scattered light is provided in the combined optical path as shown in FIG. Alternatively, each transmission-scattering display element 47
A, 47B, and 47C may be arranged together with the condenser lens immediately after A, 47B, and 47C so as to be combined after removing scattered light and projected.

【0052】本発明に用いる透過散乱型の表示素子は、
電圧の印加状態により、透過状態と散乱状態とをとりう
る平面型の表示素子であれば使用できる。具体的には、
DSM(動的散乱モード)の液晶表示素子、液晶が樹脂
マトリクス中に分散保持され、その液晶の屈折率と樹脂
マトリクスの屈折率との一致不一致により透過散乱を制
御する液晶樹脂複合体を用いた液晶表示素子、微細な針
状粒子を溶液に分散さておき、電圧の印加状態により透
過散乱を制御する素子等がある。
The transmission-scattering type display element used in the present invention is:
Any flat display element that can be in a transmission state or a scattering state depending on the voltage application state can be used. In particular,
DSM (Dynamic Scattering Mode) liquid crystal display device, using a liquid crystal resin composite in which liquid crystal is dispersed and held in a resin matrix, and transmission scattering is controlled by matching or non-matching between the refractive index of the liquid crystal and the refractive index of the resin matrix. There are a liquid crystal display element, an element in which fine needle-like particles are dispersed in a solution, and transmission scattering is controlled by a voltage application state.

【0053】中でも、液晶樹脂複合体を用いた液晶表示
素子は光学的な透過−散乱性能がよく、従来のTN型液
晶表示素子と類似の製造プロセスで製造でき、同じ駆動
用ICを用いて駆動可能なため、使用しやすい。
Among them, a liquid crystal display device using a liquid crystal resin composite has good optical transmission-scattering performance, can be manufactured by a manufacturing process similar to a conventional TN type liquid crystal display device, and can be driven by using the same driving IC. Easy to use because possible.

【0054】液晶樹脂複合体を用いた液晶表示素子の液
晶樹脂複合体は、細かな孔の多数形成された樹脂マトリ
クスとその孔の部分に充填された液晶とからなり、電圧
の印加状態により、液晶の屈折率と樹脂マトリクスの屈
折率が一致したときに光が透過し、一致しないときに散
乱される。
The liquid crystal resin composite of the liquid crystal display element using the liquid crystal resin composite is composed of a resin matrix having a large number of fine holes and a liquid crystal filled in the holes. Light is transmitted when the refractive index of the liquid crystal matches the refractive index of the resin matrix, and is scattered when they do not match.

【0055】より好ましくは、誘電異方性が正のネマチ
ック液晶を用い樹脂マトリクスの屈折率が使用する液晶
の常光屈折率(no )とほぼ一致するようにされること
により、電圧を印加したときに高い透過性を示すこと、
および、電極のない画素間の部分が散乱状態になってい
る(スクリーンに投射した際に黒くなる)ため、画素間
に遮光膜を設けなくても投射画像のコントラスト比が高
くなるので好ましい。
[0055] More preferably, by the dielectric anisotropy is a liquid crystal of the ordinary refractive index of the refractive index of the resin matrix using positive nematic liquid crystal is used as the (n o) in roughly match, a voltage was applied Sometimes showing high permeability,
In addition, since a portion between pixels without electrodes is in a scattering state (it becomes black when projected on a screen), the contrast ratio of a projected image is increased without providing a light-shielding film between pixels, which is preferable.

【0056】この細かな孔の多数形成された樹脂マトリ
クスとその孔の部分に充填された液晶とからなる液晶樹
脂複合体は、マイクロカプセルのような液泡内に液晶が
封じ込められたような構造であるが、個々のマイクロカ
プセルが完全に独立していなくてもよく、多孔質体のよ
うに個々の液晶の液泡が細隙を介して連通していてもよ
い。
The liquid crystal resin composite composed of the resin matrix having a large number of fine holes and the liquid crystal filled in the holes has a structure in which the liquid crystal is sealed in a liquid bubble such as a microcapsule. However, individual microcapsules do not have to be completely independent, and liquid bubbles of individual liquid crystals may be communicated via a slit like a porous body.

【0057】この液晶樹脂複合体は、液晶と樹脂マトリ
クスを構成する材料とを混ぜ合わせて溶液状またはラテ
ックス状にしておいて、これを光硬化、熱硬化、溶媒除
去による硬化、反応硬化等させて樹脂マトリクスを分離
し、樹脂マトリクス中に液晶が分散した状態をとるよう
にすればよい。
This liquid crystal resin composite is prepared by mixing a liquid crystal and a material constituting a resin matrix into a solution or a latex, and then subjecting the mixture to photo-curing, thermal curing, curing by removing a solvent, reaction curing, or the like. The resin matrix may be separated in such a manner that the liquid crystal is dispersed in the resin matrix.

【0058】特に、使用する樹脂、光硬化タイプまた
は熱硬化タイプにする、密閉系内で硬化できるため好
ましく、さらに中でも、光硬化タイプの樹脂が、熱によ
る影響を受けなく、短時間で硬化させることができ好ま
しい。
[0058] In particular, the resin used, the light curable type also <br/> is a thermosetting type, preferably because it can cure in a closed system, further among them, the light curable type resin is affected by heat It is preferable because it can be cured in a short time.

【0059】より具体的には、光硬化ビニル系樹脂の使
用が好ましく、光硬化性アクリル系樹脂が例示され、特
に、光照射によって重合硬化するアクリルオリゴマーを
含有するものが好ましい。具体的な製法としては、従来
の通常のTN型液晶表示素子と同様にシール材を用いて
セルを形成し、注入口から液と樹脂マトリクスとの
硬化混合物を注入し、注入口を封止して後に、光照射を
するか加熱して硬化させることもできる。
More specifically, a photocurable vinyl resin is preferably used, and a photocurable acrylic resin is exemplified. In particular, a resin containing an acrylic oligomer which is polymerized and cured by light irradiation is preferable. Specific production method, only the form of a conventional ordinary TN liquid crystal display cell using the same sealing member and the element, inlet or et liquid crystal and tree fat matrix
After injecting the curing mixture and sealing the inlet, curing can be performed by irradiating light or heating.

【0060】また、電極付基板上に液晶と樹脂マトリ
クスとの未硬化混合物を供給し、その後、もう一枚の電
極付基板を重ねて、光照射等により硬化させることも
できる。この未硬化混合物に、基板間隙制御用のセラミ
ック粒子、プラスチック粒子、ガラス繊維等のスペーサ
ー、顔料、色素、粘度調整剤、その他本発明の性能に悪
影響を与えない添加剤を添加してもよい。
[0060] Further, by supplying an uncured mixture of liquid crystal and the resin matrix on-out with the electrode substrate, then, overlapping the substrate-out another sheet dated electrodes, it can also be cured by light irradiation or the like. To the uncured mixture, spacers such as ceramic particles, plastic particles, and glass fibers for controlling the gap between the substrates, pigments, dyes, viscosity modifiers, and other additives that do not adversely affect the performance of the present invention may be added.

【0061】このような素子の場合、この硬化工程の際
に特定の部分のみに充分高い電圧を印加した状態で硬化
させることにより、その部分を常に光透過状態にするこ
とができるので、固定表示したいものがある場合には、
そのような常透過部分を形成してもよい。
In the case of such an element, by hardening a specific portion only in the hardening process while applying a sufficiently high voltage during the hardening step, the portion can be always in a light transmitting state. If you have something you want to do,
Such a normally transparent portion may be formed.

【0062】このような液晶樹脂複合体を使用した液晶
表示素子の応答時間は、電圧印加の立ち上りが3〜50
msec程度、電圧除去の立ち下がり10〜80mse
c程度であり、従来のTN型液晶表示素子よりも速く、
その電圧−透過率の電気光学特性も階調表示のための駆
動に好適である。液晶樹脂複合体中の動作可能な液晶の
体積分率ξは、無電界時の散乱性の点からξ>20%が
好ましく、ξ>35%がより好ましい。一方ξがあまり
大きくなると、液晶樹脂複合体の構造安定性が悪くなる
ため、ξ<70%が好ましい。
The response time of a liquid crystal display device using such a liquid crystal resin composite is such that the rise of the voltage application is 3 to 50.
msec, fall of voltage removal 10 to 80 msec
c, which is faster than the conventional TN-type liquid crystal display element,
The voltage-transmittance electro-optical characteristics are also suitable for driving for gradation display. The volume fraction 動作 of the operable liquid crystal in the liquid crystal resin composite is preferably ξ> 20%, more preferably ξ> 35%, from the viewpoint of the scattering property in the absence of an electric field. On the other hand, if ξ is too large, the structural stability of the liquid crystal resin composite deteriorates, so ξ <70% is preferable.

【0063】このような液晶樹脂複合体を電極付基板
で挟持して用いる。この液晶樹脂複合体を用いた液晶表
示素子は、マルチプレックス駆動特性はよくないので、
画素数の多い液晶表示素子とする場合には、各画素に能
動素子を配置する。の透過散乱型表示素子の場合に
も、必要に応じて能動素子を配置する。この能動素子と
してTFT(薄膜トランジスタ)等の3端子素子を使用
する場合、他方の電極付基板は全画素共通のベタ電
極を設ければよいが、MIM素子、PINダイオード等
の2端子素子を用いる場合には、他方の電極付基板は
ストライプ状のパターニングをされる。
[0063] used by sandwiching such a liquid crystal polymer composite material in-out with the electrode substrate. Since the liquid crystal display device using this liquid crystal resin composite has poor multiplex drive characteristics,
When a liquid crystal display element having a large number of pixels is used, an active element is arranged for each pixel. In the case of other transmission scattering type display elements, active elements are arranged as needed. When using the 3-terminal element of a TFT (thin film transistor) or the like as the active element, the substrate-out with the other electrode may be provided common to all pixels of the solid electrode, MIM device, a two-terminal element such as a PIN diode If used, the substrate-out with the other electrode is patterned in a stripe shape.

【0064】また、能動素子として、TFTを用いる場
合には、半導体材料としてはシリコンが好適である。特
に多結晶シリコンは、非結晶シリコンのように感光性が
ないため、光源からの光を遮光膜により遮光しなくても
誤動作しなく、好ましい。非結晶シリコンを用いる場合
には、遮光膜を併用する。
When a TFT is used as an active element, silicon is preferable as a semiconductor material. In particular, polycrystalline silicon is preferable because it does not have photosensitivity like amorphous silicon and does not malfunction even if light from a light source is not blocked by a light-blocking film. When amorphous silicon is used, a light-shielding film is also used.

【0065】また、電極は通常は透明電極とされるが、
反射型の液晶表示素子として使用する場合には、クロ
ム、アルミニウム等の反射電極としてもよい。投射型表
示装置は、通常は前述のように透過散乱型表示素子を透
過型として使用し、別置したスクリーンに投射するよう
にされる。この場合、前面投射型(観察者が投射型表示
装置側に位置して見る)であっても、背面投射型(観察
者が投射型表示装置と反対側に位置して見る)であって
もよい。
Although the electrode is usually a transparent electrode,
When used as a reflective liquid crystal display element, a reflective electrode made of chromium, aluminum, or the like may be used. As described above, the projection type display device normally uses a transmission / scattering type display element as a transmission type, and projects it on a separately provided screen. In this case, whether it is a front projection type (the observer is positioned on the projection type display device side and looks) or a rear projection type (the observer is positioned on the opposite side to the projection type display device and looks). Good.

【0066】また、反射電極を用いたまたは素子の裏側
に反射層を設けた反射型の液晶表示素子を用い、出射光
を入射側に導き出して投射する反射型の投射型表示装置
とすることもできる。この透過散乱型表示素子として、
全面ベタ電極の透過散乱型表示素子簡単な電極パター
ニングをした透過散乱型表示素子を用いることにより
本発明の投射型表示装置照明装置として用いることが
できる。
Further, a reflection type liquid crystal display element using a reflection electrode or a reflection layer provided on the back side of the element may be used to form a reflection type projection display apparatus in which emitted light is guided to the incident side and projected. it can. As this transmission scattering type display element ,
By using a transparent-scattering type display element in which the transparent-scattering type display element or simple electrode patterning of entire solid electrode,
The projection display device of the present invention can be used as a lighting device.

【0067】例えば、図1の装置自体をそのような構成
とし、壁、天井等に埋め込んで配置しておくことによ
り、高速で色を変化させずに調光することができる。ま
た、図1または図5の装置自体をそのような構成とし、
壁、天井等に埋め込んで配置しておくことにより、高速
で色を変化させずに調光したり、または、色を変化させ
つつ調光したりすることができる。
For example, by arranging the apparatus shown in FIG. 1 in such a configuration and embedding it in a wall, a ceiling, or the like, light can be adjusted at high speed without changing the color. Also, the device itself of FIG. 1 or FIG.
By embedding and arranging in a wall, a ceiling, or the like, light can be adjusted at high speed without changing the color, or light can be adjusted while changing the color.

【0068】(実施例2) 図5のように、ダイクロイックミラー51、53、5
4、56と金属ミラー52,55を用いて、光源系から
の光をRGB3色に分離し、各色毎に実施例1と同様の
液晶表示素子からなる透過散乱型表示素子47A、47
B、47Cを配置して、さらに透過散乱型示素子の前
は後に集光用のレンズ46A、46B、46Cを配置
して、集光しつつダイクロイックミラーで合成して、そ
の焦点位置に配置した絞りと投射用のレンズ(図示を省
略してある)によりスクリーンに投射した。
Embodiment 2 As shown in FIG. 5, dichroic mirrors 51, 53,
The light from the light source system is separated into three colors of RGB by using the mirrors 4 and 56 and the metal mirrors 52 and 55, and the transmission / scattering type display elements 47A and 47 composed of the liquid crystal display element similar to the first embodiment for each color.
B, and arranged 47C, further prior to the transparent-scattering type示素Ko or
After another lens 46A for condensing, 46B, by arranging 46C, and synthesized by the dichroic mirror with focused by the focus and aperture disposed in a position the lens for a projection (is not shown) Projected on the screen.

【0069】ただし、液晶からなる透過散乱型表示素子
47A、47B、47Cの表示部の形状は縦横比がハイ
ビジョン仕様である9:16の長方形とし、凸錐体状プ
リズム1はその底面形状が縦横比9:16の楕円形で横
方向の頂角が120゜となるようにした。また、PS偏
光による色純度の劣化を低減するために、液晶表示素子
である透過散乱型表示素子47A、47B、47Cにカ
ラーフィルターを併用することが好ましかった。
However, the display portions of the transmission / scattering type display elements 47A, 47B and 47C made of liquid crystal have a 9:16 rectangular shape with an aspect ratio of high-definition specification, and the convex conical prism 1 has a vertical and horizontal bottom shape. The ratio was 9:16 and the apex angle in the horizontal direction was 120 °. Further, in order to reduce the deterioration of the color purity due to the PS polarization, it is preferable to use a color filter in combination with the transmission / scattering display elements 47A, 47B and 47C which are liquid crystal display elements.

【0070】この結果、表示部の形状は縦横比がハイビ
ジョン仕様である9:16の長方形の場合でも、周辺で
の光損失は抑えられて、かつ実施例1と同程度のスクリ
ーン面内照度分布均一性が得られた。次に、本発明の特
徴である凸錐体状プリズム1または凹錐体状プリズム2
の形状と角度についてさらに説明する。
As a result, even when the shape of the display unit is a rectangle of 9:16 in which the aspect ratio is the high-definition specification, the light loss in the periphery is suppressed, and the illuminance distribution in the screen is almost the same as that of the first embodiment. Uniformity was obtained. Next, the convex-cone prism 1 or the concave-cone prism 2 which is a feature of the present invention.
The shape and angle will be further described.

【0071】実際の錐体状プリズムは、3次元構造体で
あるが、錐体状プリズムの回転中心軸(通常は、投射表
示装置の光軸と一致する)を含む平面内で光の進行を考
えればよい。図9に、光が左方からプリズム体に入射さ
れ、入射面と出射面で屈折して透過出射される様子を示
す。この場合、入射角γの入射光がプリズム体で屈折さ
れ透過後、光路Lを進行するが、光路Lは光軸に平行で
あるものとする。
Although the actual conical prism is a three-dimensional structure, the light travels in a plane including the rotation center axis of the conical prism (usually, coincides with the optical axis of the projection display). Just think. FIG. 9 shows a state in which light is incident on the prism from the left side, is refracted on the incident surface and the exit surface, and is transmitted and emitted. In this case, the incident light having an incident angle γ travels along the optical path L after being refracted and transmitted by the prism body, and the optical path L is assumed to be parallel to the optical axis.

【0072】図9において、γ:プリズム体への入射
角、x:入射面側での屈折角、y:出射面側での出射面
に対するプリズム内部での入射角、α:凸部の頂角(α
の2等分線は、光軸と平行とする、理想的には一致す
る。)、β:凹部の頂角(α+β=360°であ
る。)、n:プリズム体の屈折率を示す。
In FIG. 9, γ: incidence angle on the prism body, x: refraction angle on the incidence surface side, y: incidence angle on the emission surface side with respect to the emission surface inside the prism, α: apex angle of the convex portion (Α
Is ideally coincident with the optical axis. ), Β: vertex angle of the concave portion (α + β = 360 °), n: refractive index of the prism body.

【0073】このとき、スネルの法則等により、つぎの
ようになる。
At this time, the following is obtained according to Snell's law and the like.

【0074】[0074]

【数1】 (Equation 1)

【0075】そして、数2の関係が成立する。Then, the relationship of Expression 2 is established.

【0076】[0076]

【数2】 (Equation 2)

【0077】この数2中で、物理的な特性値は用いる材
料によって決まる。表2はホウケイ酸ガラス、プラスチ
ックの場合のデータ、表3はフリントガラスの場合のデ
ータを示す。γは入射角度であり、αはプリズム体の凸
部の頂角の角度を示す。
In Equation 2, the physical characteristic value is determined by the material used. Table 2 shows data for borosilicate glass and plastic, and Table 3 shows data for flint glass. γ is the incident angle, and α is the angle of the apex angle of the projection of the prism body.

【0078】[0078]

【表2】 [Table 2]

【0079】[0079]

【表3】 [Table 3]

【0080】楕円鏡12を集光源とし、その第1焦点
に光源11を設け、楕円鏡12の反射面で収束せしめ
られ第2焦点位の近傍に集光させられた光は、そこに
配置された錐体状プリズムに入射される。この場合図1
0に示すように光源系において、数3の関係にあり、実
用的な光源の発光管球径は=10〜30mmであり図中
に示すDの値も近似した範囲にある。
The elliptical mirror 12 is used as a collecting light source and its first focal position
The light source 11 provided in the location, the light is converged in the vicinity of the second focal point position location is caused to converge by the reflecting surface of the elliptical mirror 12 is incident on the arranged cone-like prism therein. In this case, FIG.
As shown by 0, in the light source system, there is a relationship of Equation 3, the diameter of the arc tube of a practical light source is = 10 to 30 mm, and the value of D shown in the figure is also in the approximate range.

【0081】[0081]

【数3】 (Equation 3)

【0082】また、実用的な楕円鏡12の第2焦点距離
2 は、50〜200mm程度である。したがって、数
3からγは、およそ3°〜30°となる。実用的には、
γの値は小さく抑えた方が好ましいとともに、D=30
mmとF2 =50mmの組み合わせでも決まるγ=30
°の場合は実際的ではない。
The second focal length F 2 of the practical elliptical mirror 12 is about 50 to 200 mm. Therefore, from Expression 3, γ is approximately 3 ° to 30 °. In practice,
It is preferable to keep the value of γ small, and D = 30.
γ = 30 determined by the combination of mm and F 2 = 50 mm
° is not practical.

【0083】表2と表3に示す、入射角γとαの関係か
ら、凸錐体状プリズム1の場合の頂角αの値90°〜
175°の範囲が適切であることがわかる。凹錐体状プ
リズム2の場合の頂角βの値は185°〜270°の範
囲が適切であることがわかる。
From the relationship between the incident angles γ and α shown in Tables 2 and 3, the value of the apex angle α in the case of the convex conical prism 1 is 90 ° to 90 °.
It turns out that the range of 175 ° is appropriate. The value of the vertex angle β in the case of the concave conical prism 2 is in the range of 185 ° to 270 ° .
It turns out that the surroundings are appropriate .

【0084】(実施例3) 実施例1の投射用光源系の代わりに、楕円鏡12(第
点距離F1 =20mm、第2焦点距離F2 =105m
m、奥行全長H=50mm、開口直径D=90mm、ラ
ンプ導入用穴径11mm)、凸錐体状プリズム1(頂角
114°、底面の断面直径30mm、高さ12mm、た
だし錐体状のプリズムの傾斜面の高さは9.74m
m)、そして透過散乱型表示素子15の前に配置される
集光用レンズ13(焦点距離169mmの両凸レンズ)
を用いた。
(Embodiment 3) Instead of the projection light source system of Embodiment 1, an elliptical mirror 12 ( first
Focal length F 1 = 20 mm, the second focal length F 2 = 105m
m, total depth H = 50 mm, opening diameter D = 90 mm, hole for introducing a lamp 11 mm), convex conical prism 1 (vertical angle 114 °, bottom cross-sectional diameter 30 mm, height 12 mm, but conical prism The height of the slope is 9.74m
m), and the condensing lens 13 (a biconvex lens with a focal length of 169 mm) disposed in front of the transmission / scattering display element 15
Was used.

【0085】凸錐体状プリズム1の底面および凸面には
可視光の波長帯域用の反射防止膜を形成した。また、集
光用レンズ13は、BK7をガラス材とする焦点距離1
000mmの平凸レンズと焦点距離200mmの平凸レ
ンズとを用意し、有機材質の紫外線吸収フィルムを2種
の平凸レンズの平坦面側を対向させてその間に挟み、光
学接着剤で接着して作製し、焦点距離1000mmの平
凸レンズを光入射側に、焦点距離200mmの平凸レン
ズを光出射側に配置した。
An antireflection film for a wavelength band of visible light was formed on the bottom surface and the convex surface of the convex conical prism 1. The focusing lens 13 has a focal length of 1 using BK7 as a glass material.
A 2,000 mm plano-convex lens and a 200 mm focal length plano-convex lens are prepared, and an ultraviolet absorbing film made of an organic material is sandwiched between the two flat-convex lenses with the flat surfaces facing each other, and is bonded with an optical adhesive to produce. the plano-convex lens of focal length 1000mm on the light incident side, and place the plano-convex lens of focal length 200mm to the light emitting side.

【0086】このような構成および配置とすることによ
り、球面単レンズの収差が低減されるとともに、紫外線
吸収フィルムと空気との界面がなくなり界面反射に伴う
光利用効率の低下(約8%)が解消された。さらに、凸
錐体状プリズム1の光出射側の凸面に近接して直径1
7.7mmの開口部を有する第1の絞り17(アパーチ
ャ)を用いた。他の構成は実施例1と同様とした。
By adopting such a configuration and arrangement, the aberration of the spherical single lens is reduced, and the interface between the ultraviolet absorbing film and the air is eliminated so that the light use efficiency is reduced (about 8%) due to the interface reflection. It has been eliminated. Further, the diameter of the convex cone prism 1 is close to the convex surface on the light emission side.
A first stop 17 (aperture) having an opening of 7.7 mm was used. Other configurations were the same as in the first embodiment.

【0087】その結果、実施例1の場合に比較して、ス
クリーン投射光束が約10%増大した。このとき、25
0W、発光長5mmのメタルハライドランプの発光分布
測定に基づいて3次元発光体モデルを作成し、液晶表示
素子が透明状態の場合において、光線追跡法により、ス
クリーンに到達する光束およびスクリーン上での光量分
布を計算した。変数として、楕円鏡12の形状(第1焦
点距離F1 と第2焦点距離F2 の比F2 /F1 )、凸錐
体状プリズム1の頂角αおよび集光レンズ13の焦点距
離F L を選んだ。
As a result, the screen projection light flux was increased by about 10% as compared with the case of the first embodiment. At this time, 25
A three-dimensional illuminant model is created based on the emission distribution measurement of a metal halide lamp of 0 W and emission length of 5 mm. When the liquid crystal display element is in a transparent state, the light flux reaching the screen and the light amount on the screen are determined by the ray tracing method. The distribution was calculated. As variables, the shape of the elliptical mirror 12 (first focal <br/> point distance F 1 and the ratio F 2 / F 1 of the second focal length F 2), the apex angle of the convex cone-like prism 1 alpha and condensing I chose the focal length F L of the lens 13.

【0088】また、楕円鏡12の第1焦点距離F1 は1
0〜30mm程度とし、奥行全長HをH=2・(F1
2 )とした。液晶表示素子の表示部が縦横比3:4の
場合について、各表示部の対角寸法に対して計算した結
果、表4に示す範囲において良好なスクリーン光束が得
られることがわかった。ただし、表示部の対角10イン
チの液晶表示素子については、F L =400mmの場合
についての結果を示す。
[0088] Also, the first focal length F 1 of the ellipsoidal mirror 12 1
0 to 30 mm, and the total depth H is H = 2 · (F 1 +
F 2 ). When the display portion of the liquid crystal display element had an aspect ratio of 3: 4, calculation was performed for the diagonal dimensions of each display portion. As a result, it was found that a good screen light flux was obtained in the range shown in Table 4. However, the liquid crystal display device having a diagonal 10inch display unit shows the results for the case of F L = 400 mm.

【0089】[0089]

【表4】 [Table 4]

【0090】[0090]

【発明の効果】本発明の投射型表示装置では、光源11
から出射された光を楕円鏡12を用いて集光しているた
め、集光効率が高く、明るい表示ができる。また、その
2焦点位置の近傍に特定の形状の凸錐体状プリズム1
または凹錐体状プリズム2を設けて、発散光を除去して
いるため、楕円鏡12で反射して第2の焦点位置を通過
せずに透過散乱型表示素子15に向かう光を除去でき、
投射画像のコントラスト比を向上できた。
According to the projection display device of the present invention, the light source 11
The light emitted from using an elliptical mirror 12 since the condensed, high light collection efficiency, Ru can bright display. Further, a convex cone-like prism 1 specific shape in the vicinity of its second focal point position
Or凹錐-like prism 2 is provided, since the removal of the diverging light, can remove light toward the transparent-scattering type display element 15 without passing through the second focus position is reflected by the elliptical mirror 12 ,
The contrast ratio of the projected image could be improved.

【0091】また、頂角αが90゜から175゜まで
凸錐体状プリズム1または頂角βが185゜から270
までの凹錐体状プリズム2としたので、遮光部を有す
る光源11と楕円鏡12を用いた場合に生じる楕円鏡1
2の第2焦点位置における光軸と平行な光成分の不足に
起因した透過散乱型表示素子15の面内光強度分布の不
均一性が著しく改善され、投射像の光量を多く取りなが
ら、特に中心部の照度均一性が優れた、明るく、高コン
トラスト比の投射表示装置を得ることができた。また、
高性能の照明装置として用いることができた。
[0091] Further, a convex cone-like prism 1 or apex angle of the apex angle α until 175 ° from 90 ° β is from 185 ° 270
Since the凹錐-like prism 2 to °, elliptical mirror occurs in the case of using the light source 11 and the elliptical mirror 12 having a light shielding portion 1
Non-uniformity of in-plane light intensity distribution of the transparent-scattering type display element 15 due to the lack of parallel light component and the optical axis at the second focal point position of 2 is significantly improved, while taking a lot of amount of the projection image, In particular, a bright and high-contrast projection display device with excellent illuminance uniformity at the center was obtained. Also,
It could be used as a high-performance lighting device.

【0092】本発明では、楕円鏡12の第2焦点位置
近傍に設置された凸錐体状プリズム1または凹錐体状プ
リズム2のそれぞれの頂角に応じて、集光用レンズ13
に入射する光の指向性が調整できるため、透過散乱型表
示素子15が非正方形の場合でも有効に表示素子面に光
を集光できた。
[0092] In the present invention, the second focal point position of the elliptical mirror 12
The condensing lens 13 according to the apex angle of each of the convex cone prism 1 or the concave cone prism 2 installed in the vicinity.
Since the directivity of light incident on the display device can be adjusted, light can be effectively condensed on the display element surface even when the transmission-scattering display element 15 is non-square.

【0093】本発明は、このほか、本発明の効果を損し
ない範囲内で種々の応用が可能である。例えば、線光源
と、これに対応して光の出射方向に平行な断面が楕円
である長尺の形状を有する反射鏡を用い、さらに一方向
に長尺である凹凸面を備えた錐体状プリズムと透過散乱
型表示素子を組み合わせることによって光プリンタ用の
シャッタアレイが構成できる。この場合には、高コント
ラストのプリント像を得ることができる。
The present invention is also applicable to various applications within a range that does not impair the effects of the present invention. For example, a linear light source and a reflecting mirror having a long shape corresponding to the light emitting direction and having a cross section parallel to the light emitting direction are used. A shutter array for an optical printer can be configured by combining the provided conical prism and the transmission / scattering display element. In this case, a high-contrast print image can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の投射型表示装置の実施例1の構成を示
すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a projection display apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の光源系および透過型プリズムの構成を
示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a light source system and a transmission type prism of the present invention.

【図3】本発明の凸錐体状プリズムを示す概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a convex conical prism of the present invention.

【図4】本発明の凹錐体状プリズムを示す概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a concave conical prism of the present invention.

【図5】実施例2を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment.

【図6】従来例におけるプリズムの概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram of a prism in a conventional example.

【図7】従来例における光源系を示す部分ブロック図。FIG. 7 is a partial block diagram showing a light source system in a conventional example.

【図8】従来例における投射表示装置を示すブロック
図。
FIG. 8 is a block diagram showing a projection display device in a conventional example.

【図9】プリズム体への光の入射、屈折、出射を示す模
式図。
FIG. 9 is a schematic diagram showing incidence, refraction, and emission of light to a prism body.

【図10】本発明における光源系での幾何学的関係を示
す模式図。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a geometric relationship in a light source system according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:凸錐体状プリズム 2:凹錐体状プリズム 11:光源 12:楕円鏡 15:透過散乱型表示素子 13:集光レンズ 19:投射用レンズ 1: Conical-cone prism 2: Conical-cone prism 11: Light source 12: Elliptical mirror 15: Transmission-scattering display device 13: Condensing lens 19: Projection lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 藤岡 善行 (56)参考文献 特開 平4−142528(JP,A) 特開 平4−249234(JP,A) 特開 平3−266824(JP,A) 特開 昭63−298217(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13357 G02F 1/13 G02F 1/1334 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page Examiner Yoshiyuki Fujioka (56) References JP-A-4-142528 (JP, A) JP-A-4-249234 (JP, A) JP-A-3-266824 (JP, A) 63-298217 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/13357 G02F 1/13 G02F 1/1334

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】楕円鏡(12)の第1焦点位近傍に光
源(11)が配置されるとともに楕円鏡(12)の第2
点位近傍にプリズムが配置された光源系、プリ
ズムを通過した光を収束せしめる集光レンズ(13)
、集光レンズ(13)を通過した光が入射される透過
散乱型表示素子(15)、この透過散乱型表示素子
(15)を通過した光を投射せしめる投射光学系とを備
えた投射型表示装置において、 前記プリズムは、光の出射面の頂角αが90゜〜175
゜である凸錐体状プリズム(1)または頂角βが185
゜〜270゜の凹錐体状プリズム(2)であることを特
徴とする投射型表示装置。
1. A elliptical mirror with the light source in the vicinity of the first focal point position location of the elliptical mirror (12) (11) is arranged (12) second
Condensing lens allowed to converge and focus point position light source system prism near is placed in location, the light passing through the prism (13)
When, with a transparent-scattering type display element (15) which the light passing through the condensing lens (13) is incident, and a projection optical system that allowed to elevation projecting the light passing through the transparent-scattering type display element (15) In the projection type display device, the prism has a vertex angle α of the light exit surface of 90 ° to 175 °.
The convex cone prism (1) which is ゜ or the vertex angle β is 185
A projection-type display device, characterized by a concave cone prism (2) of {270}.
【請求項2】角αまたは頂角βが光軸を含む少なくと
も2つの断面において異なる請求項1記載の投射型表示
装置。
2. The projection display according to claim 1, wherein the apex angle α or the apex angle β is different in at least two sections including the optical axis.
【請求項3】錐体状プリズム(1)または凹錐体状プ
リズム(2)の光軸に垂直な少なくとも1つの断面の形
状が楕円または長方形である請求項1または2記載の
投射型表示装置。
3. A convex cone-like prism (1) or凹錐-like prism according to claim 1 or 2, wherein the shape of at least one cross section perpendicular to the optical axis is oval or rectangular (2) <br /> Projection display device.
【請求項4】錐体状プリズム(1)または凹錐体状プ
リズム(2)の有効面に対応した開口を有する第1の絞
り(17)を備える請求項1〜3いずれか1項記載の
射型表示装置。
4. A convex cone-like prism (1) or the first aperture (17) claim 1 any one of claims with a having an opening corresponding to the effective surface of the凹錐-like prism (2) projecting <br/> morphism display device.
【請求項5】射光学系は、第2の集光レンズ(16)
と、この第2の集光レンズ(16)のほぼ焦点位置に開
口部を有する第2の絞り(18)とを備える請求項1〜
4いずれか1項記載の投射型表示装置。
5. A projection Shako science system, the second condenser lens (16)
And a second diaphragm (18) having an opening substantially at a focal position of the second condenser lens (16) .
5. The projection display device according to any one of 4 .
【請求項6】過散乱型表示素子(15)は、電極付き
基板間に誘電異方性が正であるネマチック液晶が樹脂マ
トリクス中に分散保持された液晶樹脂複合体を有し、か
つ樹脂マトリクスの屈折率が用いられる液晶の常光屈折
率(n0 )と一致せしめられた透過散乱型表示素子(1
5)である請求項1〜5いずれか1項記載の投射型表示
装置。
6. transparently scattering type display element (15), nematic liquid crystal Yuden anisotropy between substrates with electrodes is positive has a liquid crystal polymer composite material which is dispersed and held in a resin matrix, and The transmission-scattering display element (1) in which the refractive index of the resin matrix is matched with the ordinary light refractive index (n 0 ) of the liquid crystal used.
The projection display device according to any one of claims 1 to 5 , wherein 5).
【請求項7】請求項1〜6のいずれか1項記載の投射型
表示装置を用いたことを特徴とする照明装置。
7. An illuminating device using the projection type display device according to claim 1.
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