JPH02290390A - Projecting type display device - Google Patents

Projecting type display device

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JPH02290390A
JPH02290390A JP1145275A JP14527589A JPH02290390A JP H02290390 A JPH02290390 A JP H02290390A JP 1145275 A JP1145275 A JP 1145275A JP 14527589 A JP14527589 A JP 14527589A JP H02290390 A JPH02290390 A JP H02290390A
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Japan
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light
light valve
color
display device
projection
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Shinji Morozumi
両角 伸治
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Seiko Epson Corp
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Abstract

PURPOSE:To simplify adjustment of the above device and to make thin in thickness and to militarize the device by selecting a center axis of an optical path from each light bulb to a projection optical means on the same plane so that the optical path length is identical. CONSTITUTION:Polarized plates 36-38, 39-41 and monochromatic (red, green, blue) filters 43-45 are arranged so as to have liquid crystal panels 33-35 inserted inbetween. Translucent prisms 30b, 30b are used as a color synthesis means and a screen 32 is irradiated with the light synthesized by the prisms 30b, 30b through a lens 31. Then the optical path length from each of the panels 33-35 to the lens 31 is selected identically. A video signal subjected to color demodulation in the case of a television signal is inputted to the panels 33-35 with a relevant filter arranged thereto and since the transmissivity is controlled in the panel, the light subjected to color synthesis and directed to the lens 31 is subjected to color adjustment and the screen 31 is irradiated with the light with magnification.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は投写式表示装置、特にその光学系の構造に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a projection display device, and particularly to the structure of its optical system.

(従来の技術及び発明が解決しようとする課題)従来、
投写式の表示装置としては映画やスライド、或いはCR
Tによるプロジエクションテレビがあった。映画やスラ
イドはフィルム上に焼き付けられた像を投写するもので
あり、フィルムを媒体として投写するという制約がある
ため、入力信号に対してオンライン的に画像を見ること
ができなかった。
(Prior art and problems to be solved by the invention) Conventionally,
Projection display devices include movies, slides, and CR.
There was projection television by T. Movies and slides project images printed on film, and because of the restriction that film is used as a medium for projection, it has not been possible to view images online in response to input signals.

一方、CRTによるプロジェクションテレビは、CRT
 (ブラウン管)そのものが26インチ以上の大画面を
構成することが物理的に制約が大きいことから誕生した
方式であり、CRTの発射光をそのまま投映するため、
CRTの明るさがかなり必要となり、そのため特殊なC
RTを大電力で用い、クーリングして用いるという非常
に大きなシステムであり、家庭用として使用することが
難しいという問題点があった。
On the other hand, CRT projection television is
This method was created due to the physical limitations of creating a large screen of 26 inches or more (cathode ray tube) itself, and because it projects the light emitted from the CRT as it is,
The brightness of the CRT is required to be quite high, so a special CRT is required.
It is a very large system that uses RT with high power and is used for cooling, and there is a problem that it is difficult to use it for home use.

また、CRTによるプロジエクションテレビは、光量が
不十分で、スクリーン上の明るさが不十分なことと、3
管の光をスクリーン上で合成するため、スクリーン位置
とシステム位置を微妙に調整してもスクリーン上で色ず
れを起こし易く、全体として非常に画質が低下しており
、かなり見にくい画面になるという問題点があった。
In addition, projection television using CRT has an insufficient amount of light and insufficient brightness on the screen.
Because the light from the tube is synthesized on the screen, even if you make subtle adjustments to the screen position and system position, color shifts tend to occur on the screen, and the overall image quality is extremely poor, resulting in a screen that is difficult to see. There was a point.

更に、システムが特殊で大形なCRTや、特殊の電源、
調整系を備えており、コスト的にかなり高いものになる
という問題点があった。
Furthermore, the system is special and large CRT, special power supply,
The problem was that it was equipped with an adjustment system and was quite expensive.

従来の投写式の表示装置には上述の問題点があり、大画
面テレビ又は投写式テレビの利点を生かしきれずに、そ
の普及が遅れている。
Conventional projection-type display devices have the above-mentioned problems, and cannot take full advantage of the advantages of large-screen televisions or projection-type televisions, which has delayed their widespread use.

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たものであり、高画質で、扱い易く、システムもコンパ
クトな投写式表示装置を提供することを目的とするもの
である。
The present invention was made to solve these problems, and it is an object of the present invention to provide a projection display device that has high image quality, is easy to handle, and has a compact system.

(課題を解決するための手段) 第1の発明に係る投写式表示装置は、赤・緑・青の3原
色に対応する3本の色光を生成する色光生成手段と、赤
の色光を受け赤の信号に対応した変調を行なう第1のラ
イトバルブと、緑の色光ヲ受け緑の信号に対応した変調
を行なう第2のライトバルブと、青の色光を受け青の信
号に対応した変調を行なう第3のライトバルブと、及び
第1のライトバルブと、第2のライトバルブ及び第3の
ライトバルブでそれぞれ変調された色光を投写する投写
光学手段とを有する。
(Means for Solving the Problem) A projection type display device according to a first invention includes a colored light generating means that generates three colored lights corresponding to the three primary colors of red, green, and blue, and a red colored light that receives the red colored light. a first light valve that performs modulation corresponding to the signal; a second light valve that receives green color light and performs modulation corresponding to the green signal; and a second light valve that receives blue color light and performs modulation corresponding to the blue signal. It has a third light valve, a first light valve, and projection optical means for projecting colored light modulated by the second light valve and the third light valve, respectively.

そして、第1のライトバルブ、第2のライトバルブ及び
第3のライトバルブから投写光学手段までの光路の中心
軸はそれぞれ同一平面上を通り、かつ第1のライトバル
ブ、第2のライトバルブ及び第3のライトバルブから投
写光学手段までの光路長をそれぞれ等しくしている。
The central axes of the optical paths from the first light valve, the second light valve, and the third light valve to the projection optical means each pass on the same plane, and the first light valve, the second light valve, and The optical path lengths from the third light valve to the projection optical means are made equal.

第2の発明に係る投写式表示装置は、上述の構成に加え
て、第1のライトバルブ、第2のライトバルブ及び第3
のライトバルブでそれぞれ変調された3本の色光を合成
し、その合成光を投写光学手段に入射させる色合成手段
を有する。
A projection display device according to a second invention includes, in addition to the above-described configuration, a first light valve, a second light valve, and a third light valve.
The color combining means combines the three colored lights modulated by the light valves and makes the combined light enter the projection optical means.

(作 用) 第1の発明においては、色光生成手段により発生した赤
、緑及び青の各色先はそれぞれ第1のライトバルブ、第
2のライトバルブ及び第3のライトバルブで変調され、
その後投写光学手段により投写される。このとき、第1
のライトバルブ、第2のライトバルブ及び第3のライト
バルブから投写光学手段までの光路の中心軸はそれぞれ
同一平面上を通るので、光路がその平面からはずれるこ
とがなく、このため光学要素をコンパクトに薄型に納め
ることができる。更に、その先路長がそれぞれ等しいの
で、赤、緑及び青の各色光の焦点位置が一致し、鮮明な
画像が得られる。
(Function) In the first invention, each of the red, green, and blue colors generated by the color light generating means is modulated by the first light valve, the second light valve, and the third light valve, respectively;
After that, the image is projected by the projection optical means. At this time, the first
Since the central axes of the optical paths from the light valve, the second light valve, and the third light valve to the projection optical means pass on the same plane, the optical paths do not deviate from the plane, and this makes the optical elements compact. It can be stored in a small size. Furthermore, since the forward path lengths are equal, the focal positions of the red, green, and blue lights coincide, and a clear image can be obtained.

また、第2の発明においては、第1のライトバルブ、第
2のライトバルブ及び第3のライトバルブで変調された
赤、緑及び青の各色光が色合成手段で合成され、その後
投写光学手段により投写される。このとき、第1のライ
トバルブ、第2のライトバルブ及び第3のライトバルブ
から投写光学手段までの光路長がそれぞれ等しいので、
赤、緑及び青の各色先の焦点位置が一致し、鮮明が画像
が得られる。
Further, in the second invention, the red, green, and blue color lights modulated by the first light valve, the second light valve, and the third light valve are combined by the color combining means, and then the projection optical means Projected by At this time, since the optical path lengths from the first light valve, second light valve, and third light valve to the projection optical means are the same,
The focal positions of each of the red, green, and blue colors match, and a clear image can be obtained.

(実施例) 第1図はこの発明の一実施例に係る投写式液晶表示装置
の光学系の構成図である。この実施例においては、液晶
パネル33〜35を挾むように偏光板3G〜38、39
〜4lと単色のカラーフィルタ43〜45が配置してあ
る。色合成手段として半透過プリズム30a , 30
bが用いられ、半透過プリズム30a , 30bにて
光輔合成が行なわれた光はレンズ3lによりスクリーン
32に投写される。そして、液晶パネル33〜35から
レンズ31までの各光路の中心軸は同一平面上にあり、
また、液晶パネル33〜35からレンズ31までの各光
路長が等しくなるように配置されている。
(Embodiment) FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system of a projection type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, polarizing plates 3G to 38, 39 are sandwiched between liquid crystal panels 33 to 35.
4l and monochromatic color filters 43 to 45 are arranged. Semi-transparent prisms 30a, 30 as color synthesis means
The light that has been optically combined by the semi-transparent prisms 30a and 30b is projected onto the screen 32 by the lens 3l. The central axes of each optical path from the liquid crystal panels 33 to 35 to the lens 31 are on the same plane,
Moreover, the optical path lengths from the liquid crystal panels 33 to 35 to the lens 31 are arranged to be equal.

例えば光源45からの光は単色のカラーフィルタ42を
透過することにより赤の光になり偏光板41を介して液
晶バネル33に入射し、その後偏光板37を介して半透
過プリズム30aに入射する。同様にして、光[4B,
 47からの光は単色のカラーフィルタ44. 45を
透過することにより緑,青の光になり、偏光板40. 
39を介して液晶パネル35. 34に入射し、その後
偏光板36. 38を介して半透過プリズム30bに入
射する。半透過プリズム30bに入射した緑の光は半透
過膜47によりそのまま透過し、青の光は反射して半透
過プリズム30aに入射する。半透過プリズム30aに
入射した赤の光は半透過膜48により反射し、緑及び青
の光はそのまま透過して、赤、緑及び青の光がレンズ3
1の光軸に合成されてレンズ31に向けられる。
For example, the light from the light source 45 passes through the monochromatic color filter 42, becomes red light, enters the liquid crystal panel 33 via the polarizing plate 41, and then enters the semi-transparent prism 30a via the polarizing plate 37. Similarly, light [4B,
The light from 47 is passed through a monochromatic color filter 44. The light becomes green and blue by passing through the polarizing plate 40.
39 through the liquid crystal panel 35. 34, and then a polarizing plate 36. 38 and enters the semi-transparent prism 30b. The green light incident on the semi-transparent prism 30b is transmitted through the semi-transparent film 47 as is, and the blue light is reflected and incident on the semi-transparent prism 30a. The red light incident on the semi-transparent prism 30a is reflected by the semi-transparent film 48, and the green and blue lights are transmitted through the lens 3.
The light beams are combined into one optical axis and directed toward the lens 31.

各液晶パネル33, 35. 34には、テレビ信号で
あれば色復調されたビデオ信号が対応する各フィルタの
配置されたパネルに入力され、そこで透過率が制御され
るので、色合成されてレンズ31に向けられた光は色調
整がなされ、レンズ3lにより拡大されてスクリーン3
1に投写される。
Each liquid crystal panel 33, 35. 34, if it is a television signal, the color-demodulated video signal is input to a panel where each corresponding filter is arranged, and the transmittance is controlled there, so that the light that has been color-combined and directed to the lens 31 is The color is adjusted, and the lens 3l magnifies the screen 3.
1.

この実施例では、液晶パネル33〜35からレンズ31
までの各光路長が等しくなるように配置されており、各
液晶パネル33〜35の影像がスクリーン32上で一致
する。
In this embodiment, from the liquid crystal panels 33 to 35 to the lens 31
The liquid crystal panels 33 to 35 are arranged so that the respective optical path lengths are equal, and the images of the liquid crystal panels 33 to 35 coincide on the screen 32.

第2図は光路長が変化したときの結像位置の説明図であ
る。例えば、披写体Aがレンズ31によりスクリーン3
2上に結像しているものとして、その位置か変化して被
写体aの位置になればレンズ3lによりスクリーン32
aに結像することになる。このように被写体の位置が変
化すると結像位置も変化するが、この実施例では上述の
ように液晶パネル33〜35からレンズ3lまでの各光
路長が等しくなるように配置されており、赤、緑及び青
の各色先による影像の結像位置が一致しているので、色
ぶれなどがおきず、高画質な影像が得られるように配慮
されている。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the imaging position when the optical path length changes. For example, the object A is displayed on the screen 3 by the lens 31.
Assuming that the image is formed on the screen 32, if its position changes and it becomes the position of the subject a, the lens 3l will move the image onto the screen 32.
The image will be focused on a. When the position of the subject changes in this way, the imaging position also changes, but in this embodiment, as described above, the optical path lengths from the liquid crystal panels 33 to 35 to the lens 3l are arranged to be equal. Since the imaging positions of the green and blue images are the same, consideration has been given to ensuring that high-quality images are obtained without color blurring.

また、液晶パネル33〜35は基本的にはTN(ツイス
テッド・ネマチック)方式とし、液晶材料とそれを両側
から挾んだガラス板とにより構成されており、液晶に電
圧が印加されると、その透過率が変化して、液晶シャッ
タとして機能する。このTN方式はコントラスト、階調
性、応答速度、透過率、寿命等において優れ、透過型で
も反射型で良く、特に透過型にした場合には光学系が簡
単になる。
The liquid crystal panels 33 to 35 are basically of the TN (Twisted Nematic) type, and are composed of a liquid crystal material and glass plates sandwiching it from both sides. The transmittance changes and it functions as a liquid crystal shutter. This TN system is excellent in contrast, gradation, response speed, transmittance, lifespan, etc., and may be either a transmissive type or a reflective type, and especially when a transmissive type is used, the optical system becomes simpler.

第3図は液晶パネル33〜35の構成例を示す説明図で
あり、ここではアクティブマトリックス方式について図
示されている。液晶は通常では多重化が難しく、そのた
め使用する走査線数が少なく解像度が落ちざるを得なか
ったが、この図に示すようなアクティブマトリックス方
式によりその欠点を解決している。走査線に対応するタ
イミング線12によりトランジスタ10がオンし、表示
データをデータ線l3を介して画素に配置されている液
晶駆動電極1lに書き込む。その後、トランジスタ10
がオフしても、書き込まれた表示データはそのまま保持
され、液晶を駆動する。ここに用いるトランジスタIO
は透明基板上に形成する必要があるので、多結晶製又は
アモルファスのシリコン薄膜トランジスタ(以下TPT
という)が使われる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration example of the liquid crystal panels 33 to 35, and here an active matrix type is illustrated. Normally, liquid crystals are difficult to multiplex, and as a result, the number of scanning lines used is small, resulting in a drop in resolution.However, this drawback has been solved by the active matrix method shown in this figure. The transistor 10 is turned on by the timing line 12 corresponding to the scanning line, and display data is written into the liquid crystal drive electrode 1l arranged in the pixel via the data line 13. Then transistor 10
Even if it is turned off, the written display data is retained and drives the liquid crystal. Transistor IO used here
Since it is necessary to form on a transparent substrate, polycrystalline or amorphous silicon thin film transistors (hereinafter referred to as TPT) are used.
) is used.

このTPTは薄膜でありスタテック駆動されるので、コ
ントラスト、階調性、応答性に優れ、また、画素数を増
やせるので高解像度が高くなるという利点がある。また
、このTPTは、ガラス基板上に形成できること、透明
度(透過率、スペクトル)、トランジスタ特性(移動度
、オン/オフ比、スイッチング速度、集積度)、コスト
、安全性等において優れている。
Since this TPT is a thin film and is statically driven, it has excellent contrast, gradation, and responsiveness, and has the advantage of increasing the number of pixels, resulting in higher resolution. Further, this TPT is excellent in terms of ability to be formed on a glass substrate, transparency (transmittance, spectrum), transistor characteristics (mobility, on/off ratio, switching speed, degree of integration), cost, safety, and the like.

また、液晶パネル33〜35は透過型のものが用いられ
おり、光学系の構成が極めて簡単になっている。
Furthermore, the liquid crystal panels 33 to 35 are of a transmissive type, and the configuration of the optical system is extremely simple.

また、この実施例においては液晶パネル33〜35によ
る3バネル投写方式が用いられており、液晶パネル33
〜35からの光を合成するので、もとの光量が下げられ
る、同一分解能のパネルなら1バネル方式に比し分解能
は3倍向上する、という利点の他、カラーフィルタは3
色が微細配置されたものでなくて単色のべタフィルタで
よいこと、画素欠陥が3枚とも同位置に生じる可能性は
非常に少ないので、固定画素欠陥を消去できる等の利点
ががある。
Further, in this embodiment, a three-panel projection system using liquid crystal panels 33 to 35 is used, and the liquid crystal panel 33
In addition to the advantages that the original light amount can be lowered because the light from ~35 is combined, and the resolution is three times higher than that of a single panel method if the panel has the same resolution, the color filter is
There are advantages such as the fact that a single-color solid filter is sufficient instead of a finely arranged color filter, and that fixed pixel defects can be eliminated because there is a very low possibility that pixel defects will occur in the same position on all three sheets.

また、レンズ3lの一輔上に液晶パネル33〜35の光
を合成しており、レンズからスクリーンまでの距離や、
投写サイズの変更に対しても、単純にレンズの操作のみ
で焦点を合わせるという、操作が簡単化されている。
In addition, the light from the liquid crystal panels 33 to 35 is synthesized on one side of the lens 3l, and the distance from the lens to the screen,
Even when changing the projection size, the operation is simplified by simply adjusting the focus by simply operating the lens.

また、液晶パネル33〜35が相互に直角に配置,″れ
、半透過型プリズム30a , 30bの反射面が直角
に配置されており、光学系の構成がコンパクトになり、
90°ずつ角度がずれた方向からの色光を1本の光束に
合成できるので、製品にした時の光学系のレイアウトが
すっきりする。
In addition, the liquid crystal panels 33 to 35 are arranged at right angles to each other, and the reflective surfaces of the transflective prisms 30a and 30b are arranged at right angles, making the optical system compact.
Colored light from directions shifted by 90 degrees can be combined into a single beam of light, which simplifies the layout of the optical system when manufactured into a product.

ところで、この実施例においては原理的に液晶パネル3
3〜35の像を拡大再生してみることになるので、光源
45〜47は輝度の高いランプが必要となる。その結果
、液晶パネル33〜35面での照度は非常に高<、10
万ΩX〜50万Nxとなる。一方、TPTは半導体であ
るが故に光が入射すると起電力が発生し、トランジスタ
11がオフの状態であっても、光電流によってオン状態
に近づいてしまい、表示画面のコントラストが著しく低
下する。通常このコントラストの低下が起こり始める照
度は、白色光で約10万Nxであり、光の波長で言えば
長波長側、即ち赤色から赤外が最も吸収する帯域である
By the way, in this embodiment, in principle, the liquid crystal panel 3
Since images 3 to 35 are to be enlarged and reproduced, the light sources 45 to 47 need to be lamps with high brightness. As a result, the illuminance on the liquid crystal panels 33 to 35 is extremely high <, 10
It becomes 50,000 ΩX to 500,000 Nx. On the other hand, since TPT is a semiconductor, an electromotive force is generated when light is incident on the TPT, and even if the transistor 11 is in an off state, it approaches an on state due to the photocurrent, and the contrast of the display screen is significantly reduced. Normally, the illuminance at which this contrast starts to decrease is approximately 100,000 Nx for white light, and in terms of wavelengths of light, this is the long wavelength side, that is, the band from red to infrared, where the most absorption occurs.

この光によるコントラスト低下を防ぐために、この実施
例においてはカラーフィルタ42〜44を液晶パネル3
3〜35に対して光源45〜47側に配置している。カ
ラーフィルタを液晶パネルに内蔵させた場合には、カラ
ーフィルタ層を液晶材料より光源側に配置して、TPT
を搭載したガラス基板を液晶材料の投写レンズ側へ配置
することで対応できる。そめ結果、TFT面へは、必ず
カラーフィルタ及びガラス基板を介した光が入射される
ので、青及び緑の光は等価的に1/10以下の光量、ま
た、赤の光でも1/5の光量に落とされ、強烈な光入射
に起因するTPTの光電流の誘起は押さえられ、画像の
コントラストが低下し見にくくなる現像を防ぐことがで
きる。
In order to prevent the contrast from decreasing due to this light, color filters 42 to 44 are provided on the liquid crystal panel 3 in this embodiment.
The light sources 3 to 35 are arranged on the side of the light sources 45 to 47. When a color filter is built into a liquid crystal panel, the color filter layer is placed closer to the light source than the liquid crystal material, and TPT
This can be achieved by placing a glass substrate equipped with this on the projection lens side of the liquid crystal material. As a result, light always enters the TFT surface through the color filter and glass substrate, so the amount of blue and green light is equivalently less than 1/10, and the amount of red light is also 1/5. The induction of photocurrent in the TPT due to intense light incidence is suppressed, and it is possible to prevent development in which the contrast of the image deteriorates and becomes difficult to see.

第4図はそのときのTPTに照射される光の強度とコン
トラストとの関係を示した特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the intensity of light irradiated to the TPT and the contrast at that time.

この特性図において、AはTPTを投写レンズ側に配置
した場合のTPTに照射される光の強度とコントラスト
であり、BはTPTを光源側に配置した場合である。両
者を比較すれば明らかなように、Aの方がTPTに照射
される光の強度を下げることができ、コントラストが大
となっていることが分かる。また、A′はTPTを投写
レンズ側に配置すると共に、色光生成手段を設けた場合
のTPTに照射される光の強度とコントラストであり、
B゛はTPTを光源側に配置すると共に、色光生成手段
を設けた場合である。両者を比較すれば明らかなように
、A−の方が更にTPTに照射される光の強度を下げる
ことができることが分かる。
In this characteristic diagram, A is the intensity and contrast of light irradiated to the TPT when the TPT is placed on the projection lens side, and B is the intensity and contrast when the TPT is placed on the light source side. As is clear from comparing the two, it can be seen that the intensity of light irradiated to the TPT can be lowered with A, and the contrast is greater. In addition, A' is the intensity and contrast of the light irradiated to the TPT when the TPT is placed on the projection lens side and a colored light generating means is provided,
B' is a case in which TPT is placed on the light source side and colored light generating means is provided. As is clear from a comparison of the two, it is clear that A- can further reduce the intensity of light irradiated to the TPT.

第5図はこの発明の他の実施例に係る投写式表示装置の
光学系の構成図であり、この実施例では色合成手段とし
て半透過ミラー52. 53を利用している。例えば光
源62からの光はカラーフィルタ59に入射しその内赤
の光が透過し、赤の光は液晶パネル56(偏光板は省略
してある)を通過した後、半透過ミラー52を透過する
。光源63からの光はカラーフィルタ60に入射してそ
の内縁の光が透過し、緑の光は液晶バネル57(偏光板
は省略してある)を通過した後、半透過ミラー53を透
過して、更に全反射ミラー55で反射された後再び半透
過ミラー52で反射される。光源64からの光はカラー
フィルタ6lに入射してその内青の光が透過し、青の光
は液晶パネル58(偏光板は省略してある)を通過した
後、全反射ミラー54で反射した後、更に半透過ミラー
53で反射され、全反射ミラー55で反射された後再び
半透過ミラー52で反射される。
FIG. 5 is a block diagram of an optical system of a projection display device according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a semi-transparent mirror 52. I am using 53. For example, light from the light source 62 enters the color filter 59, of which red light is transmitted, and after passing through the liquid crystal panel 56 (polarizing plate is omitted), the red light is transmitted through the semi-transparent mirror 52. . The light from the light source 63 enters the color filter 60, and the light at its inner edge is transmitted, and the green light passes through the liquid crystal panel 57 (polarizing plate is omitted) and then passes through the semi-transparent mirror 53. The light is further reflected by a total reflection mirror 55 and then reflected again by a semi-transmission mirror 52. The light from the light source 64 enters the color filter 6l, of which blue light is transmitted, and after passing through the liquid crystal panel 58 (polarizing plate is omitted), the blue light is reflected by the total reflection mirror 54. Thereafter, it is further reflected by a semi-transmissive mirror 53, reflected by a total reflection mirror 55, and then reflected again by a semi-transmissive mirror 52.

半透過ミラー52を透過した赤の光並びに半透過ミラー
52を反射した緑及び青の光は、レンズ5oのー軸上に
合成され、レンズ50により拡大されてスクリーン5l
に投写される。
The red light transmitted through the semi-transmissive mirror 52 and the green and blue lights reflected from the semi-transmissive mirror 52 are combined on the -axis of the lens 5o, magnified by the lens 50, and transmitted to the screen 5l.
is projected on.

この実施例においても、レンズ50から各液晶パネル5
B, 57. 58まで光路の中心軸は同一平面上にあ
り、また各光路長は同一になるように構成されている。
Also in this embodiment, from the lens 50 to each liquid crystal panel 5
B, 57. The central axes of the optical paths up to 58 are on the same plane, and each optical path length is the same.

また、液晶パネル513, 57. 58が平行に配置
され、また、半透過ミラー52. 53が平行に配置さ
れているので、同一方向からの色光を1本の光束に合成
でき、更に光路を内側に折り畳むことができるので、製
品にしたときの光学系の配置がすっきりし、コンパクト
にまとめることができる。
Further, liquid crystal panels 513, 57. 58 are arranged in parallel, and semi-transparent mirrors 52 . 53 are arranged in parallel, it is possible to combine colored light from the same direction into a single beam of light, and the optical path can also be folded inward, making the optical system layout neat and compact when manufactured into a product. Can be summarized.

第6図はこの発明の他の実施例に係る投写式表示装置の
光学系の構成図であり、この実施例は色合成手段として
半透過ミラー75. 76を用いた例である。例えば緑
の光77は液晶バネル73(偏光板は省略してある)で
変調された後、半透過ミラー75に入射する。青の光7
8は液晶バネル74(偏光板は省略してある)で変調さ
れた後、半透過ミラー75に入射する。半透過ミラー7
5に入射した緑の光は透過し青の光は反射して、緑の光
及び青の光は色合成されて半透過ミラー76に入射する
FIG. 6 is a block diagram of an optical system of a projection display device according to another embodiment of the present invention, and this embodiment includes a semi-transparent mirror 75 as a color combining means. This is an example using 76. For example, green light 77 is modulated by a liquid crystal panel 73 (polarizing plate is omitted) and then enters a semi-transparent mirror 75. blue light 7
8 is modulated by a liquid crystal panel 74 (polarizing plate is omitted) and then enters a semi-transmissive mirror 75. Semi-transparent mirror 7
The green light incident on the mirror 5 is transmitted, the blue light is reflected, and the green light and blue light are color-combined and enter the semi-transparent mirror 76.

赤の光は液晶バネル72(偏光板は省略してある)で変
調された後、半透過ミラー76に入射する。半透過ミラ
ー76に入射した緑及び青の光は透過し赤の光は反射し
て、緑、青及び赤の光は色合成されてレンズ70に向け
られ、レンズ70によりスクリーン71に投写される。
The red light is modulated by a liquid crystal panel 72 (polarizing plate is omitted) and then enters a semi-transmissive mirror 76. The green and blue lights incident on the semi-transparent mirror 76 are transmitted, the red light is reflected, the green, blue and red lights are color-combined and directed to the lens 70, where they are projected onto the screen 71. .

この実施例においても、レンズ70から各液晶パネル7
2, 73. 74まで光路の中心軸は同一平面上にあ
り、また各光路長は同一になるように構成されている。
Also in this embodiment, from the lens 70 to each liquid crystal panel 7
2, 73. The central axes of the optical paths up to 74 are on the same plane, and each optical path length is configured to be the same.

以上の実施例はいずれも光路中に半透過膜を挿入して色
合成をしている(例えば第1図の透過膜47.48 、
第5図の半透過ミラー52.53 、第6図の半透過ミ
ラー75.76 )。従って、光源の光量が十分ある場
合は問題ないが、少ない場合には半透過膜での光損失を
最少にする必要がある。この時は各3つの光束が赤,緑
,青と波長が異なるということと、或いはTN液品の性
質上偏光していることを利用することで対応できる。
In all of the above embodiments, color synthesis is performed by inserting a semi-transparent film in the optical path (for example, the transparent film 47, 48 in Fig. 1,
Semi-transmissive mirror 52.53 in FIG. 5, semi-transmissive mirror 75.76 in FIG. 6). Therefore, there is no problem when the amount of light from the light source is sufficient, but when it is small, it is necessary to minimize the light loss in the semi-transparent film. This can be handled by utilizing the fact that each of the three light beams has different wavelengths: red, green, and blue, or by utilizing the fact that the TN liquid product is polarized due to its properties.

第7図(イ)は光学ガラス80に干渉膜8lを形成した
半透過ミラーの説明図である。同図(口)はその特性図
である。この干渉膜8lは例えば赤色光は透過、赤色光
以外は反射する性質があり、この結果、例えば赤の光を
透過し緑の光を反射して、赤及び緑の光を光損失なく合
成することができる。
FIG. 7(a) is an explanatory diagram of a semi-transparent mirror in which an interference film 8l is formed on an optical glass 80. The figure (opening) is its characteristic diagram. This interference film 8l has a property of transmitting red light and reflecting light other than red light, for example, and as a result, transmits red light and reflects green light, thereby combining red and green light without optical loss. be able to.

この方式においては、波長選択反射特性を適当に選択す
ると透過率・反射率ともに高めることができ、赤・緑・
青の3色の色光を損失なく合成でき、光の利用率が高め
られる。
In this method, by appropriately selecting the wavelength selective reflection characteristics, both transmittance and reflectance can be increased.
The three colors of blue light can be combined without loss, increasing the efficiency of light utilization.

第8図は偏光面を利用した半透過ミラーの説明図である
。TN液品は画面に偏光板を用いて表示させており、液
晶パネルから人間の眼に入射する光は光原理的に偏向光
である。従って、例えば緑と青、赤と緑で偏光面を90
″ずらしておくと偏光面の選択的な透過、反射が可能に
なる。このような原理に基づいて、光学ガラス82上に
透過特性のよい偏光反射面83を偏光面が水平になるよ
う形成する。赤の光は水平偏光させておくとそのまま透
過するが、緑の光は垂直偏光させてあるので反射する。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a semi-transmissive mirror using a polarizing plane. TN liquid products use a polarizing plate on the screen to display images, and the light that enters the human eye from the liquid crystal panel is polarized light in principle. Therefore, for example, the plane of polarization is 90 for green and blue, red and green.
If the polarization plane is shifted, selective transmission and reflection of the polarization plane becomes possible.Based on this principle, a polarization reflection plane 83 with good transmission characteristics is formed on the optical glass 82 so that the polarization plane is horizontal. If red light is horizontally polarized, it will pass through, but green light is vertically polarized, so it will be reflected.

この方式においても、偏光反射面及び入射する色先の偏
光軸を適当に選択すること、及び波長選択特性を利用し
た色合成手段を併用することによって、透過率・反射率
ともに高めることができ、赤・緑・青の3色の色光を損
失なく合成でき、光の利用効率が高められる。
In this method as well, both transmittance and reflectance can be increased by appropriately selecting the polarization reflecting surface and the polarization axis of the incident color destination, and by using a color synthesis method that utilizes wavelength selection characteristics. The three colors of red, green, and blue light can be combined without loss, increasing the efficiency of light use.

第9図は以上のようにして液晶パネルを用いて作製した
投写型画像表示装置の外観図であり、第1図、第5図又
は第6図の光学系を内蔵した投写本体86から出た光束
88はスクリーン87に投映される。
FIG. 9 is an external view of the projection type image display device manufactured using the liquid crystal panel as described above, and shows the projection body 86 which has the built-in optical system shown in FIGS. 1, 5, or 6. The light beam 88 is projected onto a screen 87.

(発明の効果) 以上のようにこの発明によれば、各ライトバルブからの
投写光学手段までの光路の中心軸が同一平面上で、その
先路長が等しくなるようにしたので、製品にしたときに
光学系の設計、調整が簡単で、薄型化、小型化が可能に
なっており、更に各ライトバルブからの投影像がスクリ
ーン上で一致し鮮明な画像が得られる。色合成手段は同
一平面上にある3本の色光を1本にまとめるだけである
ので、単一の投写レンズでよ<、調整が極めて容易であ
る。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the central axes of the optical paths from each light valve to the projection optical means are on the same plane, and the forward path lengths are equal. The optical system is easy to design and adjust, making it thinner and smaller, and the projected images from each light valve match on the screen, resulting in a clear image. Since the color combining means simply combines three colored lights on the same plane into one, adjustment is extremely easy with a single projection lens.

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

第1図はこの発明の一実施例に係る投写式表示装置の光
学系の構成図、第2図は光路長の説明図、第3図は第1
図の液晶パネルの構成図、第4図は液晶パネルのTPT
に照射される光の強度とコントラストとの関係を示した
特性図、第5図及び第6図はそれぞれこの発明の他の実
施例に係る投写式表示装置の光学系の構成図、第7図(
イ),(口)は上記実施例において用いられる干渉膜を
用いた半透過ミラーの説明図、第8図は偏光面の違いを
利用した半透過ミラーの説明図、第9図は上記実施例の
投写式液品表示装置の斜視図である。 33〜35. 56〜58. 72〜74・・・液晶パ
ネル、30a.30b・・・半透過プリズム、52, 
53, 75. 78・・・半透過代理人 弁理士 佐
 々 木 宗 冶 第 図 第 図 第 図 TFTE枦JFt7K欲のりv{ m′!/cm2 第 図 (イ) (ロ) 第 ア 図 第 図 第 図
FIG. 1 is a configuration diagram of the optical system of a projection display device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the optical path length, and FIG.
The configuration diagram of the liquid crystal panel shown in the figure, Figure 4 is the TPT of the liquid crystal panel.
5 and 6 are respectively diagrams showing the configuration of the optical system of a projection display device according to another embodiment of the present invention, and FIG. (
A) and (opening) are explanatory diagrams of a semi-transmissive mirror using an interference film used in the above embodiment, Fig. 8 is an explanatory diagram of a semi-transmissive mirror using a difference in polarization plane, and Fig. 9 is an explanatory diagram of the above embodiment. 1 is a perspective view of a projection type liquid product display device of FIG. 33-35. 56-58. 72-74...Liquid crystal panel, 30a. 30b... semi-transparent prism, 52,
53, 75. 78...Semi-transparent agent Patent attorney Sou Sasaki Figure Figure Figure Figure TFTE 枦JFt7K greedy v{ m'! /cm2 Figure (A) Figure (B) Figure A Figure Figure

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)赤・緑・青の3原色に対応する3本の色光を生成
する色光生成手段と、前記赤の色光を受け赤の信号に対
応した変調を行なう第1のライトバルブと、前記録の色
光を受け緑の信号に対応した変調を行なう第2のライト
バルブと、前記青の色光を受け青の信号に対応した変調
を行なう第3のライトバルブと、前記第1のライトバル
ブ、第2のライトバルブ及び第3のライトバルブでそれ
ぞれ変調された色光を投写する投写光学手段とを有し、
前記第1のライトバルブ、第2のライトバルブ及び第3
のライトバルブから前記投写光学手段までの光路の中心
軸はそれぞれ同一平面上を通り、かつ前記第1のライト
バルブ、第2のライトバルブ及び第3のライトバルブか
ら前記投写光学手段までの光路長をそれぞれ等しくした
ことを特徴とする投写式表示装置。
(1) a colored light generating means that generates three colored lights corresponding to the three primary colors of red, green, and blue; a first light valve that receives the red colored light and performs modulation corresponding to the red signal; a second light valve that receives the blue color light and performs modulation corresponding to the green signal; a third light valve that receives the blue color light and performs the modulation corresponding to the blue signal; a projection optical means for projecting colored light modulated by the second light valve and the third light valve, respectively;
the first light valve, the second light valve and the third light valve;
The central axes of the optical paths from the light valves to the projection optical means pass on the same plane, and the optical path lengths from the first light valve, the second light valve, and the third light valve to the projection optical means are A projection type display device characterized in that each of the projection type display devices is made equal to each other.
(2)前記第1のライトバルブ、第2のライトバルブ及
び第3のライトバルブは、能動スイッチング素子によっ
て駆動されるアクティブマトリクス型の液晶ライトバル
ブであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
投写式表示装置。
(2) The first light valve, the second light valve, and the third light valve are active matrix liquid crystal light valves driven by active switching elements. Projection type display device described in Section 2.
(3)赤・緑・青の3原色に対応する3本の色光を生成
する色光生成手段と、前記赤の色光を受け赤の信号に対
応した変調を行なう第1のライトバルブと、前記緑の色
光を受け緑の信号に対応した変調を行なう第2のライト
バルブと、前記青の色光を受け青の信号に対応した変調
を行なう第3のライトバルブと、前記第1のライトバル
ブ、第2のライトバルブ及び第3のライトバルブでそれ
ぞれ変調された3本の色光を合成する色合成手段と、該
色合成手段で合成された色光を投写する投写光学手段と
を有し、 前記第1のライトバルブ、第2のライトバルブ及び第3
のライトバルブから前記投写光学手段までの光路の中心
軸はそれぞれ同一平面上を通り、かつ前記第1のライト
バルブ、第2のライトバルブ及び第3のライトバルブか
ら前記投写光学手段までの光路長をそれぞれ等しくした
ことを特徴とする投写式表示装置。
(3) a colored light generating means that generates three colored lights corresponding to the three primary colors of red, green, and blue; a first light valve that receives the red colored light and performs modulation corresponding to the red signal; a second light valve that receives the blue color light and performs modulation corresponding to the green signal; a third light valve that receives the blue color light and performs the modulation corresponding to the blue signal; a color combining means for combining the three colored lights modulated by the second light valve and the third light valve, and a projection optical means for projecting the colored light combined by the color combining means; light valve, a second light valve and a third light valve.
The central axes of the optical paths from the light valves to the projection optical means pass on the same plane, and the optical path lengths from the first light valve, the second light valve, and the third light valve to the projection optical means are A projection type display device characterized in that each of the projection type display devices is made equal to each other.
(4)前記色合成手段は、色合成面を2面含み、かつ前
記色合成面がお互いに平行に配置されている事を特徴と
する特許請求の範囲第3項記載の投写式表示装置。
(4) The projection type display device according to claim 3, wherein the color combining means includes two color combining surfaces, and the color combining surfaces are arranged parallel to each other.
(5)前記第1のライトバルブ、第2のライトバルブ及
び第3のライトバルブは、相互に平行に配置されている
事を特徴とする特許請求の範囲第4項記載の投写式表示
装置。
(5) The projection type display device according to claim 4, wherein the first light valve, the second light valve, and the third light valve are arranged parallel to each other.
(6)前記色合成手段は、色合成面を2面含み、かつ前
記色合成面がお互いに直角となるように配置されている
事を特徴とする特許請求の範囲第3項記載の投写式表示
装置。
(6) The projection type according to claim 3, wherein the color compositing means includes two color compositing surfaces, and the color compositing surfaces are arranged at right angles to each other. Display device.
(7)前記第1のライトバルブ、第2のライトバルブ及
び第3のライトバルブは、光学的に同じように投写光学
手段の方を向くように、前記のライトバルブがそれぞれ
90°ずつ角度のずれた方向を向いて配置されている事
を特徴とする特許請求の範囲第6項記載の投写式表示装
置。
(7) The first light valve, the second light valve, and the third light valve are arranged at an angle of 90° so that the light valves face the projection optical means in the same optical manner. 7. The projection type display device according to claim 6, wherein the projection display device is arranged facing in a shifted direction.
(8)前記色合成手段は、色合成面を2面含み、かつ前
記色合成面が異なった波長選択特性を有する2面の選択
反射面を含む事を特徴とする特許請求の範囲第3項記載
の投写式表示装置。
(8) Claim 3, wherein the color synthesis means includes two color synthesis surfaces, and the color synthesis surfaces include two selective reflection surfaces having different wavelength selection characteristics. The projection display device described.
(9)前記色合成手段は、色合成面を2面含み、かつ前
記色合成面が偏光反射面を含む事を特徴とする特許請求
の範囲第3項記載の投写式表示装置。
(9) The projection type display device according to claim 3, wherein the color combining means includes two color combining surfaces, and the color combining surface includes a polarization reflecting surface.
(10)前記色合成手段は、色合成面を2面含み、かつ
前記色合成面が2面の半透過面を含む事を特徴とする特
許請求の範囲第3項記載の投写式表示装置。
(10) The projection type display device according to claim 3, wherein the color compositing means includes two color compositing surfaces, and the color compositing surfaces include two semi-transparent surfaces.
(11)前記色合成手段は、色合成面を2面含み、かつ
前記色合成面が2枚のミラーにより形成されている事を
特徴とする特許請求の範囲第3項記載の投写式表示装置
(11) The projection type display device according to claim 3, wherein the color combining means includes two color combining surfaces, and the color combining surface is formed by two mirrors. .
(12)前記色合成手段は、色合成面を2面含み、かつ
前記色合成面が直角プリズムにより形成されている事を
特徴とする特許請求の範囲第3項記載の投写式表示装置
(12) The projection type display device according to claim 3, wherein the color compositing means includes two color compositing surfaces, and the color compositing surfaces are formed by a right-angled prism.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127322A (en) * 1975-12-05 1978-11-28 Hughes Aircraft Company High brightness full color image light valve projection system

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127322A (en) * 1975-12-05 1978-11-28 Hughes Aircraft Company High brightness full color image light valve projection system

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