JPH01283585A - 投射型デイスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶素子等の平面光スイッチ素子を用いた投
射型ディスプレイに関する。

〔従来の技術〕

従来の液晶素子を用いたフルカラー投射型ディスプレイ
の構成としては、１枚の液晶素子にカラーフィルタを組
合せた特開昭６０−２９１６号公報があり、３原色毎に
１枚ずつの液晶素子を用い、３原色に分割した投射光に
より１着色する特開昭６２−５９９１９号公報や特開昭
６２−１３３４２４号公報がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の内、前者においては、１枚の液晶素子に
白色光を照射し、スクリーン上に投射してフルカラー表
示を行なう。この構成は、小型化が可能であるが、液晶
素子の画素が３原色にふり分けられるから、スクリーン
上の画像の解像度が１／３になってしまいかつ、フィル
タによって石仏しているために、光の利用効率が低かっ
たために、明るい画像を得るためには、光源を大きくす
る必要があった。

これらの欠点は、上記従来技術の後者の構成によればよ
いが、独立した３枚の液晶素子を用いることから、各液
晶素子に独立に外部より画像信号。

走査信号を与えなければならず、液晶素子の表示部以外
の部分が大きくなりかつ、実装する場合。

各液晶素子がぶつからない様にするために、装置が大型
化してしまう。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、マルチカラーの画像を、光の３原色である
赤色、緑色、青色の各色に分け、それぞれの色の画像を
表示し合成する投射型ディスプレイにおいて、３原色の
各色画像を表示する光スイッチ素子上の３つの画面の走
査信号ラインを接続し、共通化することによって達成さ
れる。

〔作用〕

３原色の各色画像を表示する光スイッチ素子上の３つの
画面の走査信号ラインを共通化することによって、各画
面の間隔を小さくすることができ、投射型ディスプレイ
の袋打を小型、軽量化することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例である。光の３原色にあた
る赤色、緑色、青色の各色に１つのマルチカラー画像を
分解して、各色毎に表示する画面を同一平面上に配置し
ている構成である。キセノンランプやハロゲンタングス
テンランプや高圧水銀ランプなどの可視光を効率よく発
生する光源１より発生した光は、拡散しているために、
集光レンズ２を用いて、平行に近い光束２０にする。こ
の時、図示していないが、集光レンズ２の反対側に光源
１の光を反射する反射鏡を置くと光をより効率よく集め
ることができる。ダイクロインクミラー３は、光束２０
の青色の波長帯の光束２０ａを反射する。ダイクロイッ
クミラー４は、ダイクロイックミラー３を透過した光束
の緑色の波長帯のみの光束２０ｂを反射する。さらに残
りの赤色の波長帯の光束２０ｃを透過し、ミラー５によ
って反射される。以上により、３色の光束２０ａ。

２０ｂ、２０ｃは、平行になり、偏光板１２、光スイッ
チ素子となるツイスト・ネマチック液晶。

強誘電性液晶等を用いた液晶素子６．偏光板１３に照射
する。液晶素子６を透過した青色の光束２０ａは、先導
波ガラス７に入射し、反射面７ａによって反射される。

やはり、液晶素子６を透過した赤色の光束２０ｃも光導
波ガラス８に入射し、反射面８ａによって反射される。

緑色の光束２０ｂは、液晶素子６を透過した後、光導波
ガラス７及び８の間を進む。即ち、光導波ガラス７及び
８によって先導波路が形成されている。各色の光束は、
ダイクロイックプリズム９によって合成され、投射レン
ズ１０によってスクリーン１１に投射され、フルカラー
画像が表示できる。光導波路７及び８により各色の光束
の液晶素子から投射レンズまでの距離を一致させる。第
２図は、液晶素子６の表示部の構成を示す。液晶素子３
０には、３原色のそれぞれの色に対応した３つの表示部
３１，３２及び３３がある。これらの表示部には、図の
横方向から与えられる走査信号と、図の縦方向から与え
られる画像信号が必要である。本実施例では、各表示部
に与えられる走査信号は、共通の走査ライン３４によっ
て、−度に与えられる。一方、画像信号は、各色に対し
て独立に、与えられる。表示部３１については、赤色の
画像信号が、画像信号ライン３５によって与えられる。

表示部３２には、緑色の画像信号が１画像信号ライン３
６によって与えられる。表示部３３には、青色の画像信
号が、画像信号ライン３７によって与えられる。

以上の各信号は、外部のコントローラより与えられるこ
とから、外部のコントローラと各信号ラインを接続する
部分が必要である。尚、走査信号及び画像信号の具体例
としては、液晶がＴＮ液晶であれば特公昭５４−１６８
９４号公報、強誘電性液晶であれば特公昭６２−４９６
０８号公報、スメクチックＡ相を有する熱書き込み型の
液晶であれば特開昭５９−２１６１７７号公報に記載さ
れている信号を例えば使用する。本実施例では、フレキ
シブルプリント基板３８によって走査ライン３４と図示
していない外部のコントローラを接続し、フレキシブル
プリント基板３９によって、各色の画像信号ライン３５
．３６．３７を一括して外部のコントローラと接続して
いる。本実施例による液晶素子の大きさを第３図に示し
た従来の液晶素子と比較して説明する。第３図による液
晶素子は、赤色の画像表示部に相当する。液晶素子４０
上には、赤色の画像を表示する表示部４１があるが、こ
の画像は、走査ライン４２及び画像信号ライン４３に外
部のコントローラより、フレキシブルプリント基板４４
及び４５によって与えられる信号により表示される。

第２図に示した様に、本実施例の液晶素子を実装するた
めに必要な横幅ａは液晶素子３０の幅ａ１と接続に用い
るためのフレキシブルプリント基板３８の幅ａ２の和で
ある。一方、従来の液晶素子を用いた場合、まず液晶素
子４０の幅ｂｌと接続に用いるフレキシブルプリント基
板４４の幅ｂ２の和すは、液晶素子として必要な幅であ
る。

しかし、フルカラー画像を表示するためには、緑色の画
像を表示する液晶素子と、青色の画像を表示する液晶素
子が必要である。また、各液晶素子の間には、第３図に
示すフレキシブルプリント基板４４と隣りの緑色の画像
を表示する液晶素子４６の間隔Ｃが実装上必要になる６
したがって。

実装した場合、必要になる幅は、３ｂ＋２ｃになり、本
発明による液晶素子を実装する幅ａより大きくなること
は容易にわかる。実際、従来の液晶素子で投射型ディス
プレイを試作した場合、表示部の大きさが対角２インチ
相当（幅４０ｍｍ）の場合、ｂｘ＝６０ｍｍ、ｂｚ＝１
０ｍｍ、ｃ＝５■であり総計２２０ｒｍ必要であるが、
本発明の実施例による液晶素子ではａ１＝１５０ｎｍ、
ａｚ＝１０ｎｉｍで総計ａ　＝　１６０　ｍｍになり、
従来の７２％の幅で実装することが可能になる。

第４図は本発明の別な実施例である。本実施例はより小
型、軽量化を実現する。光源５０から発生した光７０は
集光レンズ５１でほぼ平行な光束になる。光束７０は、
ダイクロイックミラー５２によって、青色の波長帯の光
束７０ａが反射され。

ダイクロイックミラー５３によって、緑色の波長帯の光
束７０ｂが反射され、残りの赤色の波長帯の光束７０ｃ
はミラー５４によって反射される。

３本の光束は、偏光板５５．液晶素子５６．偏光板５７
に照射し、透過する。赤色の光束７０ｃはミラー５８に
よって反射される。緑色の光束７０ｂは、緑色偏光ミラ
ー５９の透過軸に偏光方向が一致しまず透過して、位相
板６０に照射する。位相板６０によって緑色の光束７０
ｂの偏光軸を９０度回転させ反射するが、今度は、緑色
偏光ミラー５９により反射され、緑色の光束７０ｂは赤
色の光束７０ｃと重なる。この過程により、赤色の光束
７０ｃと緑色の光束７０ｂの液晶素子５６から投射レン
ズまでの光学距離が一致する。青色の光束７０ａは、青
色偏光ミラー６１の透過軸と偏光軸が一致し、青色偏光
ミラー６１を透過し、青色の波長板６２に照射し、青色
の光束７０ａの偏光軸が９０度回転し、反射する。この
青色の光束７０ａは、今度は、青色偏光ミラー６１によ
り反射され、青色の波長板６３に照射する。青色の波長
板６３によりこ度び青色の光束７０ａは偏光軸が９０度
回転し、反射され、こ度び、青色偏光ミラー６１を透過
し、赤色の光束７０ｃ、緑色の光束７０ｂと重なる。こ
の過程で、青色の光束７０ｃの液晶素子５６と投射レン
ズ６４の間の光学距離を他の２色の光束の光学距離と一
致する０重なった各色の光束は投射レンズ６４によって
スクリーン６５に投射され、フルカラー画像を表示する
。

本実施例では、各色の光学距離の補正に薄いミラー等の
光学素子と、同一空間内の往復によって行なっているた
めに、小型で軽量の投射型ディスプレイが実現する。第
１図及び第４図において、各ミラー類の代わりに投射す
る光束を１方向の偏光のみ波長帯によって反射分光する
偏光ダイクロイックミラーを用いることによって、偏光
板が不要になる。

第５図は１本発明の第３の実施例である。光源８０が発
生した光束１００は集光レンズ８１によって平行光に近
い光束になる。光束１００は、ダイクロイックミラー８
２によって青色の光束】００ａが反射され、ダイクロイ
ックミラー８３によって緑色の光束１００ｂが反射され
る。赤色の光束１００ｃは２つのダイクロイックミラー
を透過し、前後を偏光板８９ａ、８９ｂではさまれた液
晶素子８９に照射し、さらにミラー８４で反射され、ダ
イクロイックミラー８７でさらに反射される。

緑色の光束１００ｂは、偏光板９０ａ、９０ｂにはさま
れた液晶素子９０に照射し、さらにダイクロイックミラ
ー８６によって反射される。青色の光束１００ａはミラ
ー８５により反射され、偏光板９１ａ、９１ｂにはさま
れた液晶素子９１に照射する。３色の光束は重なって投
射レンズ８８によってスクリーン９２上に投射される。

各液晶素子の間は２つのフレキシブルプリント基板１１
０及び１１１によって走査ライン同志が接続され。

共通の走査信号によつ−Ｃ３つの液晶素子を駆動するこ
とかできる。以上の実施例では、装置を小型化すること
ができると共に、共通の走査信号によって駆動すること
ができるので、走査信号回路も一組ですむ。さらに、装
置の小型化により、光源と投射レンズの間の距離も短く
なり、光の利用効率が改善される。

第６図は、液晶素子の断面図である。２枚のガラス基板
２００，２０１はシール部２０２ａ。

２０２ｂによって内部に液晶層２０３を封入している。

ガラス基板２００上には酸化インジウムによる走査ライ
ン電極２０４がストライプ状に形成されており、その上
にポリイミド等の有機物や。

ＳｉＯ等の無機物による配向膜２０６ａが形成されてい
る。対向するガラス基板には、３原色の各色画像信号を
印加する画像信号ライン２０５ａ。

２０５ｂ、２０５ｃが酸化インジウムで形成され、その
上にやはり配向膜２０６ｂが形成されている。

ツイスト・ネマチック（ＴＮ）液晶を用いた液晶素子で
は、その透過率が液晶層の厚みｄとネマチック液晶材料
の屈折率異方性Δｎの積Δｎ−ｃｌに依存することが知
られている。特に可視光を３原色の各波長帯に分けて投
射する投射型ディスプレイでは、重要な要因である。本
実施例では、同一の液晶素子中に各色の表示部がまとま
って３つの部分に分かれている。したがって、画像信号
ライン側のガラス基板の厚みを各表示部毎に調整するこ
とにより液晶層厚みを最適化することができる。

第６図において、ガラス基板の各表示部の厚みをＳｔ、
Ｓ２．Ｓ３とすることによって液晶層の厚みをｄｔ＋　
ｄｚ＋　ｄｓと簡便に調整することができる。

ガラス基板の厚みの変化は、ガラス基板をエツチングし
て行なう。あるいは、薄いガラス基板の上にＳｉＯ等を
蒸着し、その厚みを調整することによってできる。また
、各表示部の液晶層の厚みをさらに正確に調整するため
に各表示部毎にそれぞれの最適な厚みに合った、ガラス
繊維あるいはビーズ等を散布することは非常に有効であ
る。

第７図は、本発明による投射型ディスプレイの外観図で
ある。装置本体３００の片側に投射レンズ３０１がつい
ており、さらに持運びのためのとつて３０２がついてい
る。使用時には、プラグ３０３をコンセントに接続する
。あるいは、電池。

充電池等のバッテリーを内蔵してもよい。本発明による
投射型ディスプレイは、任意のスクリーンに、任意の距
離をとってセットされ、使用される。

したがって、焦点調整は重要である。本発明では、焦点
調整用のテストパターン信号を内蔵しており、通常の動
画像における調整のしにくさを解消している。あるいは
、超音波あるいは光学的な自動焦点調節機構を内蔵して
、自動的に焦点調整を行なう。また、通常使用されるス
クリーンは、薄いシート状のものが多いので、振動、風
等によりスクリーン面がたえず移動すると自動焦点調節
機構も絶えず働き、不快感を生じる場合、解除スイッチ
を設けておき、自動焦点調節機構を解除する。第８図は
、投射レンズ３０１の動きを示している。

投射レンズ３０１はじやばら３０４によって本体と接続
されている例である。この実施例では、投射レンズは１
図上の左右方向（Ｘ方向）の繰り出しによって焦点調整
する。さらに、しやばら３０４により、図の上下（２方
向）と図の前後（Ｘ方向）に投射レンズ３０１が平行移
動する。この動きによって、本体３００の高さや左右の
位置を調整することなく、スクリーン上に画像を投射す
る。第９図は、ビデオディスク再生装置と組合せた投射
型ディスプレイの外観図である。本体３００の側面のふ
たをあけるとビデオディスク３０５が入る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、投射型ディスプレイの小型。

軽量化ができ、可搬式の投射型ディスプレイが実現する
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図及び第５図は本発明の実施例、第２図は
、液晶素子の構成例を示す図、第３図は従来例を示す図
、第６図は、液晶素子の断面図、第７図、第８図、第９
図は、本発明の実施例の装置の外観図である。 １・・・光源、２・・・集光レンズ、３，４・・・ダイ
クロイックミラー、５・・・ミラー、６・・・液晶素子
、７，８・・・光導波ガラス、９・・・ダイクロイック
プリズム、１０・・・投射レンズ、１１・・・スクリー
ン。 第　１　口 第２０ ｊＬ　　水晶素子 第４　口 答５ｒｆｎ 第乙記 苓７ｍ ＄１３　国 薯ｑ回 ３０乙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光束を発生する光源手段と、該光束を偏光する偏光
   手段と、該偏光した光束を変調する光スイッチ素子と、
   該偏光、変調された光束を、検光する検光手段と、該偏
   光、変調、検光された光束を拡大投射する投射手段を有
   した投射型ディスプレイにおいて、前記光束を光の３原
   色に分割する手段と、前記光スイッチ素子が光の３原色
   に対応する画像信号によつて前記３原色に分割された光
   束を変調する少なくとも３つの部分を有し、前記３原色
   に分割され、変調された光束を１つの光束に合成する光
   学的手段を有することを特徴とする投射型ディスプレイ
   。 ２、光束を発生する光源手段と、該光束を変調する走査
   ラインと信号ラインとからなる光スイッチ素子と、該変
   調された光束を、拡大投射する投射手段を有した投射型
   ディスプレイにおいて、前記光束を光の３原色に分割す
   る手段と、前記光スイッチ素子が光の３原色に対応する
   画像信号によつて前記３原色に分割された光束を変調し
   かつ走査ラインが共通に接続少なくとも３つの部分を有
   し、前記３原色に分割され、変調された光束を１つの光
   束に合成する光学的手段を有することを特徴とする投射
   型ディスプレイ。 ３、光束を発生する手段と、 該光束を光の３原色に分割する手段と、 一対の基板の対向面に配置された複数の走査ラインと複
   数の画像信号ラインとの交差部に光スイッチ材料を少な
   くとも設け、前記複数の画像信号ラインを少なくとも３
   つのブロックから構成し、光の３原色に対応する画像信
   号を夫々のブロックの画像信号ラインに印加して、前記
   ３原色に分割された光束を夫々画像信号に応じて変調す
   る光スイッチ素子と、該変調された光束を一つの画面に
   拡大投射する投射手段と を有することを特徴とする投射型ディスプレイ。 ４、前記３原色に分割された光束を変調する３つの部分
   が同一液晶素子上にあることを特徴とする請求項第１項
   、第２項または第３項記載の投射型ディスプレイ。 ５、前記３原色に分割された光束を変調する３つの部分
   が同一平面上にあることを特徴とする請求項第１項、第
   ２項または第３項記載の投射型ディスプレイ。 ６、前記３原色に分割された光束を変調する３つの部分
   の内少なくとも１つの部分を有する複数の光スイッチ素
   子の対応する走査ラインが接続されていることを特徴と
   する請求項第１項、第２項または第３項記載の投射型デ
   ィスプレイ。 ７、前記３原色に分割された光束を変調する３つの部分
   それぞれと、前記投射手段の間の光学距離を補正する手
   段を有したことを特徴とする請求項第１項、第２項また
   は第３項記載の投射型ディスプレイ。 ８、前記光学距離を補正する手段に、屈折率の差を応用
   した光学的手段を用いたことを特徴とする請求項第７項
   記載の投射型ディスプレイ。 ９、前記光学距離を補正する手段に、光路の反復利用し
   た光学的手段を用いたことを特徴とする請求項第７項記
   載の投射型ディスプレイ。 １０、前記光スイッチ素子は、液晶素子であり、前記３
   原色に分割された光束を変調する３つの部分に対応する
   前記光スイッチ素子の基板厚みを変化させ、前記３原色
   に分割された光束の波長帯における液晶層厚みｄと液晶
   物質の屈折率異方性Δｎの積を変化させたことを特徴と
   する請求項第１項、第２項または第３項記載の投射型デ
   ィスプレイ。 １１、投射型ディスプレイであつて、装置本体に、運搬
   用のとつてを設けたことを特徴とする請求項第１項、第
   ２項または第３項記載の投射型ディスプレイ。 １２、投射型ディスプレイであつて、前記投射手段が、
   装置本体と屈曲性の鏡筒によつて結合していることを特
   徴とする請求項第１項、第２項または第３項記載の投射
   型ディスプレイ。 １３、投射型ディスプレイであつて、前記液晶素子を駆
   動する画像信号源として、テープあるいは円盤状の画像
   記憶媒体を再生する設備を有することを特徴とする請求
   項第１項、第２項または第３項記載の投射型ディスプレ
   イ。