JP3318760B2

JP3318760B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP3318760B2
Application number: JP20718691A
Authority: JP
Inventors: 武久名取
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 2002-08-26
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JPH0534639A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、信号線及び走査線間に
それぞれ液晶画素が配置されてなる液晶パネルをライト
バルブとして用いた、例えば液晶プロジェクタや液晶テ
レビジョン等の液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルをライトバルブとして使用
し、カラー映像を出力する液晶表示装置として、例えば
液晶プロジェクタやカラー液晶テレビジョン等がある。
例えば１板式の液晶プロジェクタでは、３原色ＲＧＢ
（赤、緑、青）カラーフィルタを有する液晶パネルに対
してハロゲンランプ等の光源からの光を入射する。この
液晶パネルは、例えばＴＮモード透過型液晶に水平及び
垂直方向の電極が配置されてマトリクス状の画素が形成
されており、ＲＧＢカラーフィルタに対応した各画素に
おいて、ＲＧＢビデオ信号に基づいてＴＮ液晶が画素単
位で駆動（透過率制御）されることにより、液晶パネル
の出力光としてカラー映像を得ることができる。そし
て、液晶パネルからの出力光は投射レンズによりスクリ
ーン投影される。

【０００３】また、図１０に光学系ブロックの一例を示
すように、３原色ＲＧＢ光（赤、緑、青）にそれぞれ対
応する３枚の液晶パネル１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを設け
た３板式の液晶プロジェクタも実施されている。

【０００４】この場合、光源（ハロゲンランプ）１１か
ら出射された光は直接、又は赤外線を透過し可視光を反
射する放物面によってなるコールドリフレクタ１２に反
射してから、コールドフィルタ１３に達する。コールド
フィルタ１３によって赤外線は反射され、可視光が透過
される。

【０００５】このようにコールドリフレクタ１２及びコ
ールドフィルタ１３によって赤外線成分が除去された可
視光成分は、特定の波長の光を選択的に反射させるダイ
クロイックミラー１４，１５を使用してＲ光、Ｂ光、Ｇ
光の３色に分光され、各液晶パネル１０Ｒ，１０Ｇ，１
０Ｂに入射されることになる。

【０００６】即ちダイクロイックミラー１４ではＢ光の
みが反射され、このＢ光はさらにミラー１６に反射して
液晶パネル１０Ｂに入射される。また、Ｒ光とＧ光が到
達するダイクロイックミラー１５ではＧ光のみが反射さ
れ、液晶パネル１０Ｇに入射される。さらにダイクロイ
ックミラー１４，１５を通過したＲ光はミラー１７，１
８に反射されて液晶パネル１０Ｒに入射される。

【０００７】各液晶パネル１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはそ
れぞれの色に対応する映像信号Ｅ_R，Ｅ_G ．Ｅ_B に基づ
いて各画素の透過率が制御されるように駆動されている
ため、各液晶パネル１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの出射
光を、ダイクロイックプリズム１９を用いて合成し、こ
の合成光を投射レンズ２０でスクリーン投影することに
よりカラー映像が得られる。

【０００８】ところで、周知のとおり、光には図１１に
示すように直交する２つの偏光面（直線偏光）を持って
おり、これらは一般にＰ偏光成分（以下、Ｐ波という）
とＳ偏光成分（以下、Ｓ波という）と呼ばれている。そ
して、上記のような液晶表示装置でライトバルブとして
使用される液晶パネルは、入射された光（Ｐ波とＳ波）
のうち一方の偏光成分のみを使用し、他方の偏光成分を
排除してしまう構造になっている。

【０００９】つまり、映像表示のための液晶パネルにお
いては、例えば図１２に示すように偏光板１によって一
方の偏光成分（例えばＰ波）のみが透過され、ＴＮモー
ド透過型液晶に水平及び垂直方向の電極２が配置されて
マトリクス状の画素が形成された液晶セル３に導入され
るが、他方の偏光成分（例えばＳ波）は偏光板１を透過
せず、液晶表示動作には供されない。

【００１０】この例において偏光板１を透過するＰ波が
入射される液晶セル３（各画素）においては、電圧印加
状態に伴って液晶分子４がその配列状態を図１２（ａ）
の状態から図１２（ｂ）の状態にまで変化させることに
よって透過率が制御される。

【００１１】つまり、印加電圧オフの図１２（ａ）の場
合は、液晶分子４の旋光性により導入されたＰ波は９０
°ねじれて偏光板５に達する。偏光板５は偏光板１と配
光軸方向が直交しているため、偏光板５に達した光はそ
のまま透過され、Ｓ波として出力されることになる。ま
た、印加電圧オンの図１２（ｂ）の場合は、液晶分子４
による旋光性が失われ、入射されたＰ波はそのまま偏光
板５に達するため、偏光板５において遮断される。すな
わち印加電圧によって光の透過率を制御できる。

【００１２】従って、液晶セル３において、映像信号に
基づいて、マトリクス状に形成された画素単位に印加電
圧レベルを制御すれば、液晶パネルの出力として映像光
を得ることができる。なお、以上は所謂ノーマリホワイ
ト型の場合であり、偏光板１，５の配光軸方向を平行と
すれば、電圧オフ時において光が遮断されるノーマリブ
ラック型となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
液晶パネルを利用した液晶表示装置では、上述したよう
に、光源からの光のうちＰ波或はＳ波の一方の偏光成分
のみを使用しているため、光の利用効率が１／２になっ
てしまい、有効利用されていないという問題がある。こ
のため、高輝度の映像表示を実現することが困難であっ
た。特にＢ光成分が少ないハロゲンランプを光源に採用
したような場合などには、きれいな白色を表現すること
が難しく、これらのことから光源からの光の利用効率を
向上させ、高輝度、高い色温度の映像を実現する技術が
望まれていた。

【００１４】また、映像光として利用されない半分の光
成分は熱エネルギーに変換されて発散されるため、冷却
手段も必要となるという欠点もあった。

【００１５】本発明はこのような問題点に鑑みて、請求
項１の発明は、光源系から出力された光を、映像信号に
基づいて駆動されるライトバルブに入射し、このライト
バルブからの射出光を用いて映像表示をなす表示装置に
おいて、上記光源系を、光源と、その背部に設けられた
反射手段、並びに前記光源及び前記反射手段により照射
された光の偏光面を回転させる１／４波長板からなる第
１の光源系と、光源と、その背部に設けられた反射手
段、並びに前記光源及び前記反射手段により照射された
光の偏光面を回転させる１／４波長板からなる第２の光
源系と、前記第１の光源系及び前記第２の光源系の双方
より互いに逆方向から照射される光のうち第１の偏光成
分を反射し、第２の偏光成分を透過させる偏光分離手段
と、前記偏光分離手段により前記ライトバルブの方向と
は逆方向に反射される第１の偏光成分を反射して前記偏
光分離手段に折り返す反射手段とで構成し、前記光源系
は、前記偏光分離手段を透過した第２の偏光成分であっ
て、前記第１又は第２の光源系に入射されて反射される
ことで第１の偏光成分に変換されたものを、当該変換を
経ることなく前記ライトバルブの方向に出力される第１
の偏光成分と共に前記ライトバルブの方向に出力するこ
とを特徴とする表示装置を提供するものである。

【００１６】

【作用】例えば偏光ビームスプリッタを用いて液晶パネ
ルに導入可能な偏光成分と導入不能な偏光成分（Ｓ波と
Ｐ波）を分割し、導入可能な偏光成分はそのまま液晶パ
ネルに導くとともに、導入不能な偏光成分については例
えば１／４波長板を利用して偏光方向を逆転させる光学
系を構成し、これを液晶パネルに導入することにより、
光源から出力された光成分を有効利用できることにな
る。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の一実施例としての液晶プロジ
ェクタの投影光学系を示すものである。３０ａ，３０ｂ
は光源となるハロゲンランプ、３１ａ，３１ｂはハロゲ
ンランプ３０ａ，３０ｂからの出射光を前方方向に集中
するとともに、赤外線成分を透過して可視光のみを反射
させるコールドリフレクター、３２ａ，３２ｂは赤外線
を反射して可視光成分を透過するコールドフィルタであ
る。コールドリフレクター３１ａ，３１ｂ及びコールド
フィルタ３２ａ，３２ｂによって、ハロゲンランプ３０
ａ，３０ｂからの出射光のうち、赤外線成分を除去され
た可視光成分が取り出され、映像表示に供される。

【００１８】３３ａ，３３ｂは透過する光の偏光面を４
５°回転させる１／４波長板である。また、３４Ｂ₁ ，
３４Ｂ₂ はＢ光成分のみを反射させるダイクロイックミ
ラー、３４ＧはＧ光成分のみを反射させるダイクロイッ
クミラー、３４ＲはＲ光成分のみを反射させるダイクロ
イックミラーである。３５Ｂはダイクロイックミラー３
４Ｂ₁ ，３４Ｂ₂ によって導かれるＢ光についてＳ波を
反射し、Ｐ波を透過する偏光ビームスプリッタ、３６ａ
はミラーである。

【００１９】３７Ｒはダイクロイックミラー３４Ｒで反
射されたＲ光が入射される液晶パネルであり、前記図１
２に示したように偏光板１，５、透明電極２、液晶セル
３の各層を有するように形成されている。そして、例え
ば図２のようにアクティブマトリクス方式で画素が形成
される。このマトリクス部では、ゲートライン駆動回路
によって線順次方式でゲートラインＧ₁ 〜Ｇ_m が走査さ
れ各水平ライン毎に能動素子Ｔ（ＴＦＴ：薄膜トランジ
スタ）がオンとされるとともに、信号ライン駆動回路に
より信号ラインＳ₁ 〜Ｓ_n にＲビデオ信号Ｅ_R に基ずい
た駆動電圧が印加され、キャパシタＣに信号電荷が供給
される。この信号電荷により、液晶ＬＣは次の走査まで
駆動（励起）される。以上の走査により各画素（液晶セ
ル）の透過率が制御され、液晶パネル３７ＲからＲ映像
光が得られる。なお、各画素における透過率制御動作は
前記図１２で説明したものと同様であるため説明を省略
する。

【００２０】また３７Ｇはダイクロイックミラー３４Ｇ
で分光されたＧ光が入射される液晶パネルであり、液晶
パネル３７Ｒと同様に構成を有する。従って、Ｇビデオ
信号Ｅ_G に基ずいた駆動電圧が印加されることにより各
画素（液晶セル）の透過率が制御され、Ｇ映像光が得ら
れる。

【００２１】さらに３７Ｂは偏光ビームスプリッタ３５
Ｂを介して入射されるＢ光についての液晶パネルであ
り、同様にＢビデオ信号Ｅ_G に基ずいた駆動電圧が印加
されることによりＢ映像光が得られる。

【００２２】３８は液晶パネル３７Ｒ及び液晶パネル３
７から出力されたＲ光及びＧ光を反射させ、また液晶パ
ネル３７Ｂから出力された光を透過することにより、
Ｒ，Ｇ，Ｂ各映像光を合成するダイクロイックプリズム
であり、このダイクロイックプリズム３８によって合成
されカラー映像光とされた光は、投射レンズ３９を介し
てスクリーン投影されることになる。

【００２３】ところで、この実施例においてライトバル
ブとして使用される各液晶パネル３７Ｒ，３７Ｇ，３７
Ｂは前述したように一方の偏光成分、ここでは例えばＳ
波のみを有効な光成分として機能し、他方の偏光成分で
ある例えばＰ波が供給されてもこれを排除され、熱エネ
ルギーとして消費される。つまり、半分の光成分は無駄
にされている。

【００２４】そこで本実施例の液晶プロジェクタでは、
特に液晶パネル３７Ｂについては従来無駄に消費されて
いた光成分をも映像光として使用できるようにし、ダイ
クロイックプリズム３８で合成された合成光内において
Ｒ光，Ｇ光に比べてＢ光成分を増加させることができる
ようにすることにより、高い色温度の映像光、すなわち
きれいな白色映像を得ることができるようにしている。
以下、本実施例におけるＲ光、Ｇ光、及び有効利用され
るＢ光の光路について説明する。

【００２５】Ｒ光はハロゲンランプ３０ａの出力光から
取り出される。すなわち図１から分かるようにハロゲン
ランプ３０ａから出力された光成分（Ｒ光，Ｇ光，Ｂ
光）については、Ｒ光及びＧ光がダイクロイックミラー
３４Ｒに達し、ダイクロイックミラー３４ＲによってＲ
光成分のみが反射されて分離され、液晶パネル３７Ｒに
達する。そして液晶パネル３７ＲではＲ光のうちのＳ波
のみが有効利用されてＲ映像光として出力される。一
方、ハロゲンランプ３０ｂから出力されるＲ光成分につ
いては、ダイクロイックミラー３４Ｂ₂ ，３４Ｇを透過
してしまうため、液晶パネル３７Ｒには導入されず、映
像光としての利用に供されない。

【００２６】またＧ光はハロゲンランプ３０ｂの出力光
から取り出される。すなわちハロゲンランプ３０ｂから
出力された光成分については、Ｒ光及びＧ光がダイクロ
イックミラー３４Ｇに達し、ダイクロイックミラー３４
ＧによってＧ光成分のみが反射されて分離され、液晶パ
ネル３７Ｇに達する。そして液晶パネル３７ＧではＧ光
のうちのＳ波のみが有効利用されてＧ映像光として出力
される。一方、ハロゲンランプ３０ａから出力されるＧ
光成分については、ダイクロイックミラー３４Ｂ₁ ，３
４Ｒを透過してしまうため、液晶パネル３７Ｇには導入
されず、映像光としての利用に供されない。

【００２７】そして、Ｂ光の光路は図３，図４に示され
るようになる。まず図３でハロゲンランプ３０ａから出
力されるＢ光成分についての光路を説明する。ハロゲン
ランプ３０ａから出力されコールドリフレクター３１
ａ，コールドフィルタ３２ａ，１／４波長板３３ａを介
してダイクロイックミラー３４Ｂ₁ に反射されたＢ光成
分は、偏光ビームスプリッタ３５Ｂに導かれる。そし
て、この偏光ビームスプリッタ３５Ｂで、まずＳ波成分
Ｂ_S1のみが反射され、液晶パネル３７Ｂに導入される。
すなわちハロゲンランプ３０ａから出力されたＢ光成分
のうち先ず半分の光成分がＢ映像光としての利用に供さ
れる。

【００２８】一方、偏光ビームスプリッタ３５Ｂを透過
したＰ波成分Ｂ_P1は、ダイクロイックミラー３４Ｂ₂ に
反射され、１／４波長板３３ｂに導入され、円偏光とな
る。そしてコールドフィルタ３２ｂを通ってコールドリ
フレクター３１ｂに反射され、逆位相の円偏光となる。
さらにコールドフィルタ３２ｂを通った後１／４波長板
３３ｂを通過することによって、直線偏光のＳ波Ｂ_S2と
なる。

【００２９】Ｓ波Ｂ_S2はダイクロイックミラー３４Ｂ₂
で反射し、さらに偏光ビームスプリッタ３５Ｂで反射さ
れてミラー３６ａに達する。そしてミラー３６ａで反射
されて偏光ビームスプリッタ３５Ｂ及びダイクロイック
ミラー３４Ｂに反射して再び１／４波長板３３ｂに達
し、円偏光となる。さらにコールドリフレクター３１ｂ
に反射して位相が反転した後１／４波長板３３ｂを通過
することにより直線偏光のＰ波Ｂ_P2となる。

【００３０】Ｐ波Ｂ_P2はダイクロイックミラー３４Ｂ₂
に反射されるが偏光ビームスプリッタ３５Ｂでは透過さ
れてダイクロイックミラー３４Ｂ₁ に達し、これに反射
されて１／４波長板３３ａに入射される。そして円偏光
となった後コールドリフレクター３１ａに反射して位相
が反転され、再び１／４波長板３３ａを通過して直線偏
光のＳ波Ｂ_S3となる。

【００３１】Ｓ波Ｂ_S3はダイクロイックミラー３４Ｂ₁
に反射して偏光ビームスプリッタ３５Ｂに導かれ、偏光
ビームスプリッタ３５Ｂに反射されて液晶パネル３７Ｂ
に導入されることになる。つまり、以上の光路が形成さ
れることにより、最初に偏光ビームスプリッタ３５Ｂを
透過して液晶パネル３７Ｂに導入されなかったＰ波成分
Ｂ_P1は最終的にＳ波Ｂ_S3となって偏光ビームスプリッタ
３５Ｂに反射されて液晶パネル３７Ｂに導入される。Ｓ
波は液晶パネル３７ＢにおいてＢ映像光の生成に利用さ
れることになるため、従ってハロゲンランプ３１ａから
出力されるＢ光成分のほぼ全てを映像光として有効に利
用することができることになる。

【００３２】次に図４でハロゲンランプ３０ｂから出力
されるＢ光成分についての光路を説明する。ハロゲンラ
ンプ３０ｂから出力されコールドリフレクター３１ｂ，
コールドフィルタ３２ｂ，１／４波長板３３ｂを介して
ダイクロイックミラー３４Ｂ₂ に反射されたＢ光成分
は、偏光ビームスプリッタ３５Ｂに導かれる。そして、
この偏光ビームスプリッタ３５Ｂで、まずＳ波成分Ｂ_S1
のみが反射されてミラー３６ａに達し、また、Ｐ波成分
Ｂ_P1は偏光ビームスプリッタ３５Ｂを透過することにな
る。

【００３３】まず、偏光ビームスプリッタ３５Ｂを透過
したＰ波成分Ｂ_P1は、ダイクロイックミラー３４Ｂ₁ に
反射され、１／４波長板３３ａに導入され、円偏光とな
る。そしてコールドフィルタ３２ａを通ってコールドリ
フレクター３１ａに反射され、逆位相の円偏光となり、
さらにコールドフィルタ３２ａを通った後１／４波長板
３３ａを通過することによって、直線偏光のＳ波Ｂ_S2と
なる。

【００３４】Ｓ波Ｂ_S2はダイクロイックミラー３４Ｂ₁
で反射して偏光ビームスプリッタ３５Ｂに達すると、こ
の偏光ビームスプリッタ３５Ｂで反射されて液晶パネル
３７Ｂに導入される。すなわちハロゲンランプ３０ｂか
ら当初Ｐ波成分として出力されたＢ光成分の半分の光成
分は、Ｓ波Ｂ_S2に変換されてＢ映像光としての利用に供
される。

【００３５】一方、偏光ビームスプリッタ３５Ｂに反射
してミラー３６ａに達したＳ波成分Ｂ_S1は、ミラー３６
ａに反射されて再び偏光ビームスプリッタ３５Ｂに反射
され、ダイクロイックミラー３４Ｂ₂ に達する。そして
ダイクロイックミラー３４Ｂ₂ に反射されて１／４波長
板３３ｂに導入され、円偏光となる。そしてコールドフ
ィルタ３２ｂを通ってコールドリフレクター３１ｂに反
射され、逆位相の円偏光となり、さらにコールドフィル
タ３２ｂを通った後１／４波長板３３ｂを通過すること
によって、直線偏光のＰ波Ｂ_P2となる。

【００３６】Ｐ波Ｂ_P2はダイクロイックミラー３４Ｂ₂
に反射されるが偏光ビームスプリッタ３５Ｂでは透過さ
れてダイクロイックミラー３４Ｂ₁ に達し、これに反射
されて１／４波長板３３ａに入射される。そして円偏光
となった後コールドリフレクター３１ａに反射して位相
が反転され、再び１／４波長板３３ａを通過して直線偏
光のＳ波Ｂ_S3となる。

【００３７】Ｓ波Ｂ_S3はダイクロイックミラー３４Ｂ₁
に反射して偏光ビームスプリッタ３５Ｂに導かれ、偏光
ビームスプリッタ３５Ｂに反射されて液晶パネル３７Ｂ
に導入されることになる。つまり、以上の光路で、ハロ
ゲンランプ３０ｂから当初Ｓ波成分として出力されたＢ
光の半分の光成分は、最終的にＳ波Ｂ_S3とされてＢ映像
光としての利用に供される。従ってハロゲンランプ３１
ａから出力されるＢ光成分のほぼ全ては液晶パネル３７
Ｂに導入され、映像光として有効に利用されることにな
る。

【００３８】すなわち、この実施例において映像光とし
て有効利用される光成分は、Ｒ光についてはハロゲンラ
ンプ３０ａから出力されたうちのＳ波成分、Ｇ光はハロ
ゲンランプ３０ｂから出力された内のＳ波成分とされて
いるのに対し、Ｂ光についてはハロゲンランプ３０ａか
ら出力されたＳ波成分とＰ波成分及びハロゲンランプ３
０ｂから出力されたＳ波成分とＰ波成分が利用されてい
ることになり、つまり光の利用効率としてはＲ光：Ｇ
光：Ｂ光＝１：１：４となり、カラー映像光としてのＢ
光成分を十分に得ることができる。このため本実施例の
液晶プロジェクタでは高い色温度の映像表現が可能にな
り、きれいな白色表示が実現される。

【００３９】図５は本発明の他の実施例を示す液晶プロ
ジェクタの光学系ブロックであり、Ｂ光だけでなく、Ｒ
光及びＧ光についてもハロゲンランプ３１ａ、３１ｂか
ら出力されるほぼすべての光成分を映像光として利用で
きるようにするものである。この図５において図１と同
一部分については同一符合を付し説明を省略する。つま
り、この実施例は、図１におけるダイクロイックミラー
３４Ｒ，３４Ｇが配置されていた部分に偏光ビームスプ
リッタ３５Ｒ，３５Ｇを配置するとともに、さらにミラ
ー３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅを追加配置した構成
となっている。偏光ビームスプリッタ３５Ｒは供給され
たＲ光についてＳ波を反射し、Ｐ波を透過する作用を有
し、また偏光ビームスプリッタ３５Ｇは供給されたＧ光
についてＳ波を反射し、Ｐ波を透過する作用を有する。

【００４０】以下、Ｒ，Ｇ，Ｂ各光の光路について説明
する。ただしＢ光については上記図１の実施例と全く同
様（図３，図４の光路）であるため、説明を省略する。

【００４１】この実施例におけるＲ光の光路は図６，図
７に示される。まず図６に示すように、ハロゲンランプ
３０ａから出力されコールドリフレクター３１ａ，コー
ルドフィルタ３２ａ，１／４波長板３３ａを介してダイ
クロイックミラー３４Ｂ₁ に達し、これを透過したＲ光
成分は、偏光ビームスプリッタ３５Ｒに導かれる。そし
て、この偏光ビームスプリッタ３５Ｒで、まずＳ波成分
Ｒ_S1のみが反射され、液晶パネル３７Ｒに導入される。
すなわちハロゲンランプ３０ａから出力されたＲ光成分
のうち先ず半分の光成分がＢ映像光としての利用に供さ
れる。

【００４２】一方、偏光ビームスプリッタ３５Ｒを透過
したＰ波成分Ｒ_P1は、ミラー３６ｃ，３６ｄに反射され
るとともに、偏光ビームスプリッタ３５Ｇ，ダイクロイ
ックミラー３４Ｂ₂ を透過して１／４波長板３３ｂに導
入され、円偏光となる。そしてコールドフィルタ３２ｂ
を通ってコールドリフレクター３１ｂに反射され、逆位
相の円偏光となり、さらにコールドフィルタ３２ｂを通
った後１／４波長板３３ｂを通過することによって、直
線偏光のＳ波Ｒ_S2となる。

【００４３】Ｓ波Ｒ_S2はダイクロイックミラー３４Ｂ
₂ 、偏光ビームスプリッタ３５Ｇを透過し、ミラー３６
ｄ、３６ｃに反射されて偏光ビームスプリッタ３５Ｒに
達し、これに反射してミラー３６ｂに達する。そしてミ
ラー３６ｂで反射した後、再び偏光ビームスプリッタ３
５Ｒ、ミラー３６ｃ，３６ｄに反射され、さらに偏光ビ
ームスプリッタ３５Ｇ，ダイクロイックミラー３４Ｂ₂
を透過して１／４波長板３３ｂに達し、円偏光となる。
そしてコールドリフレクター３１ｂに反射して位相が反
転した後１／４波長板３３ｂを通過することにより直線
偏光のＰ波Ｒ_P2となる。

【００４４】Ｐ波Ｒ_P2は、ダイクロイックミラー３４Ｂ
₂ 、偏光ビームスプリッタ３５Ｇを透過し、ミラー３６
ｄ，３６ｃに反射されて偏光ビームスプリッタ３５Ｒに
達し、さらにこの偏光ビームスプリッタ３５Ｒ及びダイ
クロイックミラー３４Ｂ₁ を透過して１／４波長板３３
ａに入射される。そして円偏光となった後コールドリフ
レクター３１ａに反射して位相が反転され、再び１／４
波長板３３ａを通過して直線偏光のＳ波Ｒ_S3となる。

【００４５】Ｓ波Ｒ_S3はダイクロイックミラー３４Ｂ₁
を透過して偏光ビームスプリッタ３５Ｒに導かれ、この
偏光ビームスプリッタ３５Ｒに反射されて液晶パネル３
７Ｒに導入されることになる。つまり、最初にハロゲン
ランプ３１ａからＰ波として出力された光成分も最終的
にＳ波Ｒ_S3となって液晶パネル３７Ｒに導入される。Ｓ
波は液晶パネル３７ＲにおいてＲ映像光の生成に利用さ
れるため、ハロゲンランプ３１ａから出力されるＲ光成
分のほぼ全てが映像光として利用されることになる。

【００４６】次に図７でハロゲンランプ３０ｂから出力
されるＲ光成分についての光路を説明する。ハロゲンラ
ンプ３０ｂから出力されコールドリフレクター３１ｂ，
コールドフィルタ３２ｂ，１／４波長板３３ｂを介した
Ｒ光成分は、ダイクロイックミラー３４Ｂ₂ 、偏光ビー
ムスプリッタ３５Ｇを透過した後ミラー３６ｄ，３６ｃ
に反射されて偏光ビームスプリッタ３５Ｒに導かれる。
そして、この偏光ビームスプリッタ３５Ｒで、まずＳ波
成分Ｒ_S1のみが反射されてミラー３６ｂに達し、また、
Ｐ波成分Ｒ_P1は偏光ビームスプリッタ３５Ｂを透過する
ことになる。

【００４７】まず、偏光ビームスプリッタ３５Ｒを透過
したＰ波成分Ｒ_P1は、ダイクロイックミラー３４Ｂ₁ を
透過して１／４波長板３３ａに導入され、円偏光とな
る。そしてコールドリフレクター３１ａに反射されて逆
位相の円偏光となった後、さらに１／４波長板３３ａを
通過することによって、直線偏光のＳ波Ｒ_S2となる。

【００４８】Ｓ波Ｒ_S2はダイクロイックミラー３４Ｂ₁
を透過して偏光ビームスプリッタ３５Ｒに達すると、こ
の偏光ビームスプリッタ３５Ｒで反射されて液晶パネル
３７Ｒに導入される。すなわちハロゲンランプ３０ｂか
ら当初Ｐ波成分として出力されたＲ光の半分の光成分
は、Ｓ波Ｒ_S2に変換されてＲ映像光としての利用に供さ
れる。

【００４９】一方、偏光ビームスプリッタ３５Ｒを反射
してミラー３６ｂに達したＳ波成分Ｒ_S1は、ミラー３６
ｂに反射された後、偏光ビームスプリッタ３５Ｒ、ミラ
ー３６ｃ，３６ｄに反射され、偏光ビームスプリッタ３
５Ｇ、ダイクロイックミラー３４Ｂ₂ を透過して１／４
波長板３３ｂに導入され、円偏光となる。そしてコール
ドリフレクター３１ｂに反射されて逆位相の円偏光とな
り、再び１／４波長板３３ｂを通過することによって、
直線偏光のＰ波Ｒ_P2となる。

【００５０】Ｐ波Ｒ_P2はダイクロイックミラー３４Ｂ
₂ 、偏光ビームスプリッタ３５Ｇを透過し、ミラー３６
ｄ，３６ｃに反射された後、偏光ビームスプリッタ３５
Ｒを透過してダイクロイックミラー３４Ｂ₁ に達し、こ
れを透過して１／４波長板３３ａに入射される。そして
円偏光となった後コールドリフレクター３１ａに反射し
て位相が反転され、再び１／４波長板３３ａを通過して
直線偏光のＳ波Ｒ_S3となる。

【００５１】Ｓ波Ｒ_S3はダイクロイックミラー３４Ｂ₁
を透過して偏光ビームスプリッタ３５Ｒに導かれ、この
偏光ビームスプリッタ３５Ｒに反射されて液晶パネル３
７Ｒに導入されることになる。従って、ハロゲンランプ
３０ｂから当初Ｓ波成分として出力されたＲ光成分の半
分の光成分は、最終的にＳ波Ｒ_S2とされてＲ映像光とし
ての利用に供される。

【００５２】図５の実施例におけるＧ光の光路は図８，
図９に示される。まず図８に示すように、ハロゲンラン
プ３０ａから出力されコールドリフレクター３１ａ，コ
ールドフィルタ３２ａ，１／４波長板３３ａを介したＧ
光成分は、ダイクロイックミラー３４Ｂ₁ 、偏光ビーム
スプリッタ３５Ｒを透過した後ミラー３６ｃ，３６ｄに
反射されて偏光ビームスプリッタ３５Ｇに導かれる。そ
して、この偏光ビームスプリッタ３５Ｇで、まずＳ波成
分Ｇ_S1のみが反射されてミラー３６ｅに達し、また、Ｐ
波成分Ｇ_P1は偏光ビームスプリッタ３５Ｇを透過するこ
とになる。

【００５３】まず、偏光ビームスプリッタ３５Ｇを透過
したＰ波成分Ｇ_P1は、ダイクロイックミラー３４Ｂ₂ を
透過して１／４波長板３３ｂに導入され、円偏光とな
る。そしてコールドリフレクター３１ｂに反射されて逆
位相の円偏光となった後、さらに１／４波長板３３ｂを
通過することによって、直線偏光のＳ波Ｇ_S2となる。

【００５４】Ｓ波Ｇ_S2はダイクロイックミラー３４Ｂ₂
を透過して偏光ビームスプリッタ３５Ｇに達すると、こ
の偏光ビームスプリッタ３５Ｇで反射されて液晶パネル
３７Ｇに導入される。すなわちハロゲンランプ３０ａか
ら当初Ｐ波成分として出力されたＧ光の半分の光成分
は、Ｓ波Ｇ_S2に変換されてＧ映像光としての利用に供さ
れる。

【００５５】一方、偏光ビームスプリッタ３５Ｇを反射
してミラー３６ｅに達したＳ波成分Ｇ_S1は、ミラー３６
ｅに反射された後、偏光ビームスプリッタ３５Ｇ、ミラ
ー３６ｄ，３６ｃに反射され、偏光ビームスプリッタ３
５Ｒ、ダイクロイックミラー３４Ｂ₁ を透過して１／４
波長板３３ａに導入され、円偏光となる。そしてコール
ドリフレクター３１ａに反射されて逆位相の円偏光とな
り、再び１／４波長板３３ａを通過することによって、
直線偏光のＰ波Ｇ_P2となる。

【００５６】Ｐ波Ｇ_P2はダイクロイックミラー３４Ｂ
₁ 、偏光ビームスプリッタ３５Ｒを透過し、ミラー３６
ｃ，３６ｄに反射された後、偏光ビームスプリッタ３５
Ｇでは透過されてダイクロイックミラー３４Ｂ₂ に達
し、これを透過して１／４波長板３３ｂに入射される。
そして円偏光となった後コールドリフレクター３１ｂに
反射して位相が反転され、再び１／４波長板３３ｂを通
過して直線偏光のＳ波Ｇ_S3となる。

【００５７】Ｓ波Ｇ_S3はダイクロイックミラー３４Ｂ₂
を透過して偏光ビームスプリッタ３５Ｇに導かれ、この
偏光ビームスプリッタ３５Ｇに反射されて液晶パネル３
７Ｇに導入されることになる。従って、ハロゲンランプ
３０ａから当初Ｓ波成分として出力されたＧ光の半分の
光成分は、最終的にＳ波Ｇ_S2とされてＧ映像光としての
利用に供される。

【００５８】次に図９でハロゲンランプ３０ｂから出力
されるＧ光成分についての光路を説明する。ハロゲンラ
ンプ３０ｂから出力されコールドリフレクター３１ｂ，
コールドフィルタ３２ｂ，１／４波長板３３ｂを介して
ダイクロイックミラー３４Ｂ₂ に達し、これを透過した
Ｇ光成分は、偏光ビームスプリッタ３５Ｇに導かれる。
そして、この偏光ビームスプリッタ３５Ｇで、まずＳ波
成分Ｇ_S1のみが反射され、液晶パネル３７Ｇに導入され
る。すなわちハロゲンランプ３０ｂから出力されたＧ光
成分のうち、まず半分の光成分がＧ映像光としての利用
に供される。

【００５９】一方、偏光ビームスプリッタ３５Ｇを透過
したＰ波成分Ｇ_P1は、ミラー３６ｄ，３６ｃに反射され
るとともに、偏光ビームスプリッタ３５Ｒ，ダイクロイ
ックミラー３４Ｂ₁ を透過して１／４波長板３３ａに導
入され、円偏光となる。そしてコールドリフレクター３
１ａに反射されて逆位相の円偏光となった後、１／４波
長板３３ａを通過することによって、直線偏光のＳ波Ｇ
_S2となる。

【００６０】Ｓ波Ｇ_S2はダイクロイックミラー３４Ｂ
₁ 、偏光ビームスプリッタ３５Ｒを透過し、ミラー３６
ｃ、３６ｄに反射されて偏光ビームスプリッタ３５Ｇに
達し、これに反射してミラー３６ｅに達する。そしてミ
ラー３６ｅで反射した後、再び偏光ビームスプリッタ３
５Ｇ、ミラー３６ｄ，３６ｃに反射され、さらに偏光ビ
ームスプリッタ３５Ｒ，ダイクロイックミラー３４Ｂ₁
を透過して１／４波長板３３ａに達し、円偏光となる。
そしてコールドリフレクター３１ａに反射して位相が反
転した後１／４波長板３３ａを通過することにより直線
偏光のＰ波Ｇ_P2となる。

【００６１】Ｐ波Ｇ_P2は、ダイクロイックミラー３４Ｂ
₁ 、偏光ビームスプリッタ３５Ｒを透過し、ミラー３６
ｃ，３６ｄに反射されて偏光ビームスプリッタ３５Ｇに
達し、さらにこの偏光ビームスプリッタ３５Ｇ及びダイ
クロイックミラー３４Ｂ₂ を透過して１／４波長板３３
ｂに入射される。そして円偏光となった後コールドリフ
レクター３１ｂに反射して位相が反転され、再び１／４
波長板３３ｂを通過して直線偏光のＳ波Ｇ_S3となる。

【００６２】Ｓ波Ｇ_S3はダイクロイックミラー３４Ｂ₂
を透過して偏光ビームスプリッタ３５Ｇに導かれ、この
偏光ビームスプリッタ３５Ｇに反射されて液晶パネル３
７Ｇに導入されることになる。つまり、最初にハロゲン
ランプ３１ｂからＰ波として出力された光成分も最終的
にＳ波Ｇ_S3となって液晶パネル３７Ｇに導入され、Ｇ映
像光として利用されることになる。従って、ハロゲンラ
ンプ３１ｂから出力されるＲ光成分のほぼ全ても映像光
として利用される。

【００６３】この実施例では以上のとおり、映像光とし
て有効利用される光成分は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の全てに
ついて、ハロゲンランプ３０ａから出力されたＳ波成分
とＰ波成分及びハロゲンランプ３０ｂから出力されたＳ
波成分とＰ波成分が利用されていることになり、比較的
ヒータの短いハロゲンランプ等を光源として採用して
も、非常に高輝度のカラー映像光を得ることができる。

【００６４】なお、いずれの実施例においても、光源と
して２個のハロゲンランプを使用しているが、これによ
り、平行光成分が多く、液晶パネルに対する有効光が増
加するという利点もある。さらに、液晶パネルにおいて
利用されず、熱として無駄に発散されてしまう成分を解
消したことから、冷却手段を設けることも不要になり、
製造コストの削減にも有効である。

【００６５】なお、各液晶パネル３７Ｒ，３７Ｇ，３７
ＢではＳ波が導入されて映像光として利用されるものと
したが、各液晶パネル３７Ｒ，３７Ｇ，３７ＢがＰ波を
導入する構成を採っているときは、それに応じて光学系
（光学素子）を変更すればよい。

【００６６】ところで、上記実施例は液晶プロジェクタ
の例で説明したが、液晶パネルをライトバルブとして使
用した表示装置であればどのような表示装置であっても
本発明は適用できる。もちろん光学系の構成は上記例に
限定されるものではない。また、液晶パネルを３枚使用
した３板式に限らず、２板式、１板式のもの等において
も本発明は採用できる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示装
置は、光源から出力されたＰ偏光成分とＳ偏光成分から
なる光成分のうち、液晶パネルに導入される一方の偏光
成分を液晶パネルに導く光学系と、液晶パネルに導入さ
れない他方の偏光成分を、液晶パネルに導入される一方
の偏光成分に変換してから液晶パネルに導くことができ
る光学系とを有するように構成することにより、光源か
らの出力光を映像光として著しく有効利用できることに
なり、映像の高輝度化や、高色温度の映像を容易に実現
することができるという効果がある。さらに、１／４波
長板を用いることにより、光の出射方向を自由に変更で
きると共に、光源系を複数用いて、より一層の映像の高
輝度化や、高色温度の映像を容易に実現することができ
るというさらなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光学ブロック図であ
る。

【図２】本実施例の液晶パネルのマトリクス部の等価回
路図である。

【図３】本実施例におけるＢ光の光路の説明図である。

【図４】本実施例におけるＢ光の光路の説明図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す光学ブロック図であ
る。

【図６】図５の実施例におけるＲ光の光路の説明図であ
る。

【図７】図５の実施例におけるＲ光の光路の説明図であ
る。

【図８】図５の実施例におけるＧ光の光路の説明図であ
る。

【図９】図５の実施例におけるＧ光の光路の説明図であ
る。

【図１０】従来の液晶プロジェクタの光学ブロック図で
ある。

【図１１】光の直線偏光の説明図である。

【図１２】液晶パネルの動作の説明図である。

【符号の説明】

３０ａ，３０ｂハロゲンランプ３１ａ，３１ｂコールドリフレクター３２ａ，３２ｂコールドフィルタ３３ａ，３３ｂ１／４波長板３４Ｂ₁ ，３４Ｂ₂ ，３４Ｒ，３４Ｇダイクロイック
ミラー３５Ｂ，３５Ｒ，３５Ｇ偏光ビームスプリッタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅミラー３７Ｂ，３７Ｒ，３７Ｇ液晶パネル３８ダイクロイックプリズム３９投射レンズ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源系から出力された光を、映像信号に
基づいて駆動されるライトバルブに入射し、このライト
バルブからの射出光を用いて映像表示をなす表示装置に
おいて、上記光源系を、光源と、その背部に設けられた反射手段、並びに前記光
源及び前記反射手段により照射された光の偏光面を回転
させる１／４波長板からなる第１の光源系と、光源と、その背部に設けられた反射手段、並びに前記光
源及び前記反射手段により照射された光の偏光面を回転
させる１／４波長板からなる第２の光源系と、前記第１の光源系及び前記第２の光源系の双方より互い
に逆方向から照射される光のうち第１の偏光成分を反射
し、第２の偏光成分を透過させる偏光分離手段と、前記偏光分離手段により前記ライトバルブの方向とは逆
方向に反射される第１の偏光成分を反射して前記偏光分
離手段に折り返す反射手段とで構成し、前記光源系は、前記偏光分離手段を透過した第２の偏光
成分であって、前記第１又は第２の光源系に入射されて
反射されることで第１の偏光成分に変換されたものを、
当該変換を経ることなく前記ライトバルブの方向に出力
される第１の偏光成分と共に前記ライトバルブの方向に
出力することを特徴とする表示装置。