JPH01157687A - Projection type display device - Google Patents

Projection type display device

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Publication number
JPH01157687A
JPH01157687A JP62316704A JP31670487A JPH01157687A JP H01157687 A JPH01157687 A JP H01157687A JP 62316704 A JP62316704 A JP 62316704A JP 31670487 A JP31670487 A JP 31670487A JP H01157687 A JPH01157687 A JP H01157687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
projection
projecting
display device
valves
Prior art date
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Pending
Application number
JP62316704A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomio Sonehara
富雄 曽根原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH01157687A publication Critical patent/JPH01157687A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To use a reflecting type light valve and, simultaneously, to obtain a full-color projecting type display device with a compact optical system and a little optical elements by using wavelength separating elements combined in a cross shape. CONSTITUTION:A cross-shaped wavelength separating element 101 is located in a position equivalent to respective reflecting type light valves 102. A projecting light 201 to be made incident on the reflecting type light valves 102 is emitted from a light source 103, and the light is separated from a modulated projecting light 203 by a separating means 202. The cross-shaped wave-shaped wavelength separating element 101 has two works to synthesize the modulating projecting light 203 two-dimensional-modulated by the light valves 102 corresponding to a color-separating light and, in addition, to separate the light source light to a color light. An image needs to be prepared so that the light valves reflected by the cross-shaped wavelength separating element 101 and the transmission light valves can be mutually made into mirror images. Thus, the light path length from respective reflecting type light valves 102 to a projecting lens can be made shortest, and the whole device can be made compact.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数の反射型ライトバルブ像を合成し、カラー
画像を投影する投射型表示装置の構成に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the configuration of a projection display device that combines a plurality of reflective light valve images and projects a color image.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の反射型ライトバルブを用いた投射型表示装置は昭
和58年電子通(’6学会、総合全国大会講演論文集、
分冊5、P、66 (1983)、特開昭58〜150
937、SID’ 86、タイジェスl”P、368に
開示されている装置のように別々の位置に置かれた波長
分離素子がそれぞれ単一の波長分離機能だけを有するも
のであった、〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし前述の従来技術では、複数の波長分離を必要とす
るフルカラー表示のような場合光軸に沿って複数の波長
分離素子を直列に配置しなければならず、装置全体が大
型化してしまう問題点があった。また皐−投射レンズの
システムでは、投射レンズとライトバルブ間の光路が長
く、拡大投射にあたって長い投射距離を必要とした。
A projection type display device using a conventional reflective light valve was published in 1988 by Dentsutsu ('6 Academic Conference, General National Conference Lecture Proceedings,
Volume 5, P, 66 (1983), JP-A-58-150
937; [Problems to be Solved] However, with the above-mentioned conventional technology, in cases such as full-color display that requires multiple wavelength separations, multiple wavelength separation elements must be arranged in series along the optical axis, and the entire device There was also a problem that the projection lens system had a long optical path between the projection lens and the light valve, requiring a long projection distance for enlarged projection.

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、コンバク1〜で、光学素子数の
少ない、また短い投射距離で大きく拡大投影可能な投射
型表示装置を提供することにある。
Therefore, the present invention is intended to solve these problems, and its purpose is to provide a projection type display device that has a small number of optical elements and can perform large enlarged projection with a short projection distance. There is a particular thing.

c問題点を解決するための手段〕 本発明の投射型表示装置は、投射用光源光と変調投射光
を分離する手段として、偏光ピームスフ。
Means for Solving Problem c] The projection type display device of the present invention uses a polarized beam beam as a means for separating the projection light source light and the modulated projection light.

リッタ、反射型ライトバルブの表示モードとしてツイス
トしたネマチック液晶、各反射型ライトバルブから等価
な光学位置におかれ、十字状に組み合わされた2種類の
波長分離素子を有することを特徴としている。
It is characterized by having a twisted nematic liquid crystal as the display mode of the reflective light valve, and two types of wavelength separation elements placed at equivalent optical positions from each reflective light valve and combined in a cross shape.

〔作 用〕[For production]

本発明の基本構成を以下に示す。第2図に示すように、
十字状波長分離素子101は各反射型ライトバルブ10
2と等価な位置に置がれる。反射型ライトバルブへ入射
する投射光201は、光源103から出射し、分離手段
202で変調投射光203と分離される。
The basic configuration of the present invention is shown below. As shown in Figure 2,
A cross-shaped wavelength separation element 101 is connected to each reflective light valve 10.
It is placed in a position equivalent to 2. Projection light 201 entering the reflective light valve is emitted from light source 103 and separated from modulated projection light 203 by separation means 202 .

このような構成によれば、各反射型ライ1〜パル □ブ
から投射レンズまでの光路長が最短となり、装置全体か
コンパクトとなる。また十字状波長分離素子は、光源光
を色光に分離するばがりが、分色光に対応したライトバ
ルブによって2次元変調された変調投射光を合成する2
つの働きをする。なお十字状波長分離素子で反射を受け
るライトバルブと透過を受けるライ1へバルブは互いに
鏡像となるように画像は形成される必要がある。
According to such a configuration, the optical path length from each reflection type light beam 1 to the projection lens becomes the shortest, and the entire apparatus becomes compact. In addition, the cross-shaped wavelength separation element not only separates the light source light into colored light, but also combines the modulated projection light that is two-dimensionally modulated by the light valve corresponding to the separated color light.
perform one function. Note that the images must be formed so that the light valve that receives reflection and the light bulb that receives transmission from the cross-shaped wavelength separation element are mirror images of each other.

〔実 施 例〕〔Example〕

実施例1 第1図は本発明の投射型表示装置の構成図である。十字
状に組み合わされた2種類のタイクロイックミラー10
7.108に対し、光学的に等価な位置に3枚の反射型
ライトバルブ102が設置されている。投射用光源10
3がら出射した投射光は、偏光ビームスプリッタ101
で、S偏光が反射され、P (li光が透過する。偏光
ビームスプリッタは可視光域に対して作用するワイドバ
ンドタイプである。波長分離素子は、非常に薄いカラス
(例えばコーニング社マイクロシート)にタイクロイッ
クコーティングを施したものであり、青反射鏡(第1図
中破線107)、赤反射鏡(第1図中実線108)を十
字状に組み合わせたものである。109は投射光を集束
するためのレンズ、105は投影レンズ、106はスク
リーンである。
Embodiment 1 FIG. 1 is a configuration diagram of a projection type display device of the present invention. Two types of tichroic mirrors combined in a cross shape 10
7.108, three reflective light valves 102 are installed at optically equivalent positions. Projection light source 10
The projection light emitted from the polarizing beam splitter 101
The S-polarized light is reflected, and the P (li) light is transmitted.The polarizing beam splitter is a wideband type that works in the visible light range.The wavelength separation element is a very thin glass (for example, Corning Microsheet). It is a combination of a blue reflector (dashed line 107 in Figure 1) and a red reflector (solid line 108 in Figure 1) in a cross shape.109 focuses the projected light. 105 is a projection lens, and 106 is a screen.

なお波長分離素子は、2つの異なるダイクロイックコー
ティングを施されたキューブ型のプリズムであってもよ
い。これを第3図に示す。キューブプリズム301の場
合は、コーティング302のクロス部分がスクリーン上
に投影されにくい利点も有する。
Note that the wavelength separation element may be a cube-shaped prism coated with two different dichroic coatings. This is shown in FIG. The cube prism 301 also has the advantage that the cross portion of the coating 302 is less likely to be projected onto the screen.

偏光ビームスプリッタで反射された白色S偏光はダイク
ロイックミラーによって、第1図の上側に赤、下側に青
、左側に緑の、S偏光した色光に分解される。反射型ラ
イトバルブは45°ツイストしたネマチック液晶を用い
てあり、液晶のダイレクタ−は入射面でS偏光方向に揃
っている。第4図に本実74i PAで用いなライトバ
ルブの断面図、第1表に諸元を示す。
The white S-polarized light reflected by the polarizing beam splitter is separated by the dichroic mirror into S-polarized color light, red on the top, blue on the bottom, and green on the left in FIG. The reflective light valve uses a 45° twisted nematic liquid crystal, and the director of the liquid crystal is aligned in the S polarization direction on the incident surface. Figure 4 shows a sectional view of the light valve used in the Honjitsu 74i PA, and Table 1 shows its specifications.

第1表 基     板 TPT (薄膜トランジスタ)集積ア
クティブマトリクス 液     晶 45°TN(ツィステッドネマチック
) PCH(フェニルシクロヘキサ ン)系シクスチュア 液晶層キャップ 赤用  5.5μ 緑川  4.6μ 青用  3.8μ 反  射  板 画素電極兼用アルミ電極(表面にパシ
ベーション膜設置) 各画素は薄膜トランジスタ401で駆動され、電圧が零
の時、S偏光で入射した光は45°ツイストしながら反
射面402に達し、反射後反射の光路を通り入射面から
再び出射する。出射時の偏光は従って入射時のS偏光と
なり、偏光ビームスプリッタによりS偏光は光源側に反
射され投影に寄与しない。なお403は液晶層、404
は透明基板、405は対向透明電極である。
Table 1 Substrate TPT (thin film transistor) integrated active matrix liquid crystal 45°TN (twisted nematic) PCH (phenylcyclohexane) system liquid crystal layer cap Red 5.5μ Midorikawa 4.6μ Blue 3.8μ Reflector Pixel An aluminum electrode that also serves as an electrode (a passivation film is placed on the surface) Each pixel is driven by a thin film transistor 401, and when the voltage is zero, the incident S-polarized light reaches the reflective surface 402 with a 45° twist, and the optical path of reflection after reflection is changed. The light then exits from the incident surface again. Therefore, the polarized light at the time of emission becomes the S-polarized light at the time of incidence, and the S-polarized light is reflected by the polarizing beam splitter toward the light source and does not contribute to projection. Note that 403 is a liquid crystal layer, 404
is a transparent substrate, and 405 is a counter transparent electrode.

次に電圧が印加され、液晶のタイレフターか電界方向に
立ち上がると、S偏光入射光はセル中の往復の光路中て
複屈折を受け、出射光は楕円偏光となる。たたし高電圧
が印加された場合は、タイレフターか完全に電界方向に
再配列してしまうなめ、これは避ける必要がある。偏光
ビームスプリッタではP偏光を通過し投影するなめ電圧
が印加された画素なけか明るく表示される。
Next, when a voltage is applied and the tie lefter of the liquid crystal rises in the direction of the electric field, the S-polarized incident light undergoes birefringence in the optical path back and forth in the cell, and the output light becomes elliptically polarized light. However, if a high voltage is applied, the tie-lefter will completely rearrange itself in the direction of the electric field, so this must be avoided. In the polarizing beam splitter, only pixels to which a polarizing voltage is applied that transmits and projects P-polarized light are displayed brightly.

なおここて用いた薄膜トランジスタによるライl−バル
ブは、日経エレクl〜ロニクスNo、351(1984
)P、21.1に示す構造を有し、画素電極なけが反射
性の金属電極で形成されている。
The light bulb using a thin film transistor used here is manufactured by Nikkei Electronics L-Lonics No. 351 (1984).
)P, has the structure shown in 21.1, and the pixel electrode is formed of a reflective metal electrode.

金属電極はクロム等の不活性な金属を用いたつ、またア
ルミ等の上に透明保護薄膜を与えたものが望ましい。さ
らに、配線電極の上に絶縁層を向け、その上に画素電極
を設置し、画素面積を有効に活用することも可能とする
The metal electrode preferably uses an inert metal such as chromium, or is preferably made of aluminum or the like with a transparent protective thin film provided thereon. Furthermore, by placing an insulating layer on top of the wiring electrode and placing the pixel electrode on top of it, it is also possible to effectively utilize the pixel area.

以上のようにして、各画素に画像情報に応じた電圧を与
え、画像を形成する。赤・青・緑、各ライトバルブにお
いて上述の画像形成が行なわれた後、タイクロイックミ
ラー、あるいはタイクロイックプリズムによってカラー
合成され、偏光ビームズブリッタにより、強度変調され
た画@投影光となってスクリーン上に結像する。
In the manner described above, a voltage is applied to each pixel according to image information to form an image. After the above-mentioned image formation is performed in each of the red, blue, and green light valves, the colors are synthesized by a tichroic mirror or a tichroic prism, and the polarized beam splitter transforms the image into an intensity-modulated image@projected light onto the screen. image on top.

実施例2 実施例2は反射型ライトバルブとして270゜ツイスト
したネマチック液晶を用いた単純マトリクス型のライト
バルブである。このような高ツイスト角のネマチック液
晶モードはSTN (スーパーツィステッドネマチック
)モードとして、1985、SID  DIGEST 
 P、120、あるいは同様なモードが1986  S
ID  DIGEST’P、122に記述されている。
Embodiment 2 Embodiment 2 is a simple matrix light valve using a 270° twisted nematic liquid crystal as a reflective light valve. This high twist angle nematic liquid crystal mode was developed as STN (super twisted nematic) mode in 1985, SID DIGEST.
P, 120, or similar mode for 1986 S
ID DIGEST'P, 122.

STNモードはECB(電界効果複屈折)型で光のスイ
ッチングをするため、スイッチング比の波長依存性を無
視できない。しかし電圧に対するしきい値特性に優れて
いるなめ単純マトリクスでも多くの画素を駆動できるメ
リットがある。本実施例では第1図に示すように、R,
G、Bの波長領域を3つのライトバルブに分けるため、
広帯域波長光に対するスイッチング比の低下を避けるこ
とができる。第2表に本実施例て用いた反射型ライトバ
ルブの諸元を示し、第5図にその断面構造図を示す。5
01は反射板であり、入射光を反射する。502はTN
液晶層503.504はX及びY電極である。第5図の
場合は反射板をパネルの外側に設けたが、Y側電極を兼
用してパネルの内側に設置してもよい。また、透過型に
比較し光路が2倍となるため、リターデーションの設定
は、透過型の半分となっている。
Since the STN mode switches light using an ECB (field effect birefringence) type, the wavelength dependence of the switching ratio cannot be ignored. However, even a simple linear matrix, which has excellent threshold characteristics with respect to voltage, has the advantage of being able to drive many pixels. In this embodiment, as shown in FIG.
In order to divide the G and B wavelength regions into three light valves,
A reduction in the switching ratio for broadband wavelength light can be avoided. Table 2 shows the specifications of the reflective light valve used in this example, and FIG. 5 shows its cross-sectional structure. 5
01 is a reflecting plate that reflects incident light. 502 is TN
The liquid crystal layers 503 and 504 are X and Y electrodes. In the case of FIG. 5, the reflection plate is provided on the outside of the panel, but it may also be installed on the inside of the panel, serving also as the Y-side electrode. Furthermore, since the optical path is twice that of the transmission type, the retardation setting is half that of the transmission type.

第2表 表示モー ド 270°TN (STN)単純マトリク
ス 偏 光 素 子 偏光ビームスプリッタ液     晶
 PCI (フェニルシクロヘキサン)系ミクスチュア Δn       0.09 液晶層ギャップ 赤用  5.5μ 緑川  4.6μ 青用  3.8μ 反  射  板 アルミ表面増反射処理ミラー画   
素   数  600×400− つ − 本実施例では担当波長域に合わせて液晶層ギャップを変
えたか、液晶のΔnを合わせて同様な作用を生じさせる
こともできる。
Table 2 Display mode 270°TN (STN) simple matrix polarizing element Polarizing beam splitter liquid crystal PCI (phenylcyclohexane) mixture Δn 0.09 Liquid crystal layer gap Red 5.5μ Midorikawa 4.6μ Blue 3. 8μ reflective plate Aluminum surface reflective treatment mirror image
Prime number 600 x 400 - In this embodiment, the liquid crystal layer gap is changed according to the wavelength range in charge, or the same effect can be produced by adjusting the Δn of the liquid crystal.

液晶ライトバルブの駆動は通常のS’FNの駆動方法と
同様に行ない画像を形成する。画像のカラー合成の方法
は実施例1の場合と同様に行なわれる。
The liquid crystal light valve is driven in the same manner as a normal S'FN to form an image. The method of color composition of images is performed in the same manner as in the first embodiment.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、十字状に組み合わせ
た波長分離素子を用いることにより、反射型ライトバル
ブを用いてもコンパクトな光学系、少ない光学素子でフ
ルカラー投射表示装置が実現される。またライトバルブ
と投影レンズ間距離を短くてきるなめ、同一投影倍率で
も短い距離で投影できる。
As described above, according to the present invention, by using wavelength separation elements combined in a cross shape, a full-color projection display device can be realized with a compact optical system and a small number of optical elements even if a reflective light valve is used. Furthermore, since the distance between the light valve and the projection lens can be shortened, projection can be performed over a short distance even at the same projection magnification.

さらにまたツイストしたネマチック液晶を用いることに
よってコントラストの高い、中間調表現性に優れた投射
型表示装置を与えることかできる。
Furthermore, by using twisted nematic liquid crystal, it is possible to provide a projection type display device with high contrast and excellent halftone expression.

また、マルチプレキシンク特性に優れた単純7トリクス
表示体を用いることにより、低コス)・化が画れるもの
である。
Furthermore, by using a simple 7-trix display with excellent multiplex link properties, cost reduction can be achieved.

また、投射用光源も基本的に1つで済み、保守コストの
面でも有利な方式である。
Furthermore, basically only one light source is required for projection, and this method is advantageous in terms of maintenance costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の投射型表示装置の構成図である。 第2図は本発明の投射型表示装置の概要図である。 第3図は本発明の投射型表示装置(ダイクロイックプリ
ズムを使用)の構成図である。 第4図はTPT反射型ライトバルブの断面図である。 第5図はSTN単純マトリクス反射型ライトバルブの断
面図である。 101・・・偏光ビームスプリッタ 102・・・反射型ライトバルブ (ツイストしたネマチヅク液晶を 構成に有する) 103・・・投射用光源 105・・・投影レンズ 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社
FIG. 1 is a block diagram of a projection type display device of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of the projection type display device of the present invention. FIG. 3 is a configuration diagram of a projection type display device (using a dichroic prism) of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of the TPT reflective light valve. FIG. 5 is a sectional view of the STN simple matrix reflective light valve. 101...Polarizing beam splitter 102...Reflection type light valve (consisting of twisted nematic liquid crystal) 103...Projection light source 105...Projection lens and above Applicant Seiko Epson Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 画像形成のための複数の反射型ライトバルブと色光を合
成する波長分離素子、投射光学系と照明光学系から成る
投射型表示装置において、投射用光源光と変調投射光を
分離する手段として、偏光ビームスプリッタ、反射型ラ
イトバルブの表示モードとして、ツイストしたネマチッ
ク液晶、各反射型ライトバルブから等価な光学位置にお
かれ、十字状に組み合わされた2種類の波長分離素子を
有することを特徴とする投射型表示装置。
In a projection display device consisting of a plurality of reflective light valves for image formation, a wavelength separation element for combining colored light, a projection optical system, and an illumination optical system, polarized light is used as a means to separate the projection light source light and the modulated projection light. The display mode of the beam splitter and reflective light valve is characterized by having a twisted nematic liquid crystal and two types of wavelength separation elements placed at equivalent optical positions from each reflective light valve and combined in a cross shape. Projection type display device.
JP62316704A 1987-12-15 1987-12-15 Projection type display device Pending JPH01157687A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03249639A (en) * 1990-02-27 1991-11-07 Victor Co Of Japan Ltd Liquid crystal projector

Cited By (1)

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