JPH0253030A - 投射型カラー表示装置 - 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、文字や図形などの情報や、各種の映像を大き
く拡大投射表示する投射型カラー表示装置に関するもの
である。

従来の技術 第６図は、薄膜トランジスタを有するツイストネマティ
ック型（以下、ＴＮ型と略記）の液晶パネルを光バルブ
として用いた投射型カラー表示装置の一例を示す構成図
である。光源６１より発せられた光は、グイクロイック
ミラー６２・６３により赤・緑・青の３つの光に分離さ
れ、液晶パネル６４・６５・６６に入射する。図中のＲ
は赤色光の光路を、Ｇは緑色光の光路を、Ｂは青色光の
光路を示している。液晶パネルは、ドツトマトリクス構
成をとっており、６４には赤色の表示パターンに応じた
信号が、６５・６６にはそれぞれ緑色と青色の表示パタ
ーンに応じた信号が加えられ、それぞれ透過率が制御さ
れる。液晶パネル６４・６５・６６を通過した光はそれ
ぞれの色の表示パターンとなっているが、投影レンズ６
７・６８・６９によりスクリーン７０に拡大投影され、
スクリーン上で合成されてフルカラー表示が行なわれる
。

ここで、液晶パネルの透過率と印加電圧の関係について
説明する。第７図（ａ）・（ｂ）と第８図（ａ）・ｂ）
は、透過率の波長依存性を印加電圧をパラメータとして
示したものであり、第７図はノーマリ−ブラック型の偏
光板配置をとる場合の例、第８図はノーマリ−ホワイト
型の偏光板配置をとる場合の例である。ノーマリ−ブラ
ック型の場合には、電圧の印加とともに透過率の谷が短
波長側に移動すると同時に、全体の透過率が高くなって
いく。−方、ノーマリ−ホワイト型の場合には、電圧の
印加とともに透過率が減少していき、十分に高い電圧を
印加した場合に、透過率は低く平坦なものとなる。以上
のいずれかの特性を用いることにより、上記のパネル透
過率制御を行なって、表示パターンを得ているわけであ
る。（例えば、情報表示学会（Ｓ　Ｔ　Ｄ　；　５ｏｃ
ｉｅｔｙ　Ｆｏｒ　Ｉｎｔｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐ
ｌａｙ）の１９８６年国際シンポジウム技術論文集（Ｓ
ＩＤＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ
　Ｄｉｇｅｓｔ　Ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅ
ｒｓ）　３７５〜３７８ページ）発明が解決しようとす
る課題 従来の投射型カラー表示装置における問題点を次に示す
、まず、ノーマリ−ブラック型液晶パネルを用いた場合
には、たとえ液晶層の厚みや偏光板の配置を最適とした
場合でも、透過率がやや高い波長領域が存在するため、
十分に波長分離されなかった光がこのパネルを透過し、
良好な黒表示を得ることができないという問題点、さら
に、電圧の印加とともに透過率が最小となる波長が移動
するため、表示の色相が変化するという問題点を有して
いた。また、ノーマリ−ホワイト型液晶パネルを用いた
場合には、十分に低い黒レベルを得るためには高い電圧
を液晶層に印加する必要があるため、薄膜トランジスタ
や駆動回路への負担が大きくなるという問題点を有して
いた。

特に、赤・緑・青の３色光を用いた投射型カラー表示に
おいては、青色光の波長は赤色光・緑色光の波長からや
や離れており、また、青色光は複数の輝線スペクトルや
連続スペクトル成分を含んでいることが多い。従って、
ノーマリ−ブラック型においては、青色光の透過率が低
い場合に、十分に分離されなかった他の色の光が透過し
たり、青色光の波長領域での透過率の波長依存性が変化
したりすることにより、表示の色相が大幅に変わるとい
う問題点を有していた。

本発明は、液晶層に印加する電圧を増加することなく、
良好な黒レベルと色相変化のない表示を有する投射型カ
ラー表示装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の投射型カラー表示
装置においては、各光路中に設けられた液晶パネルのう
ち少なくとも１つが２層構造をとるものである。

上記の２層構造をとる液晶パネルは、赤・緑・青の３色
の照明光を用いた場合には、後記する理由により、特に
青色光の光路中に用いることが効果的である。

作用 上記のように構成された投射型カラー表示装置において
は、２層構造の液晶パネルの光学補償効果により、電圧
無印加時あるいは低電圧印加時のパネル透過率が、波長
依存性が小さくかつ十分に低いものとなり、また、印加
電圧を増加させた場合にも、パネル透過率は波長依存性
が小さい状態のまま増大していく。従って、ノーマリ−
ブラック型と同程度の印加電圧で、黒レベルが良好で、
表示輝度の変化にともなう色相変化のない表示を行なう
ことができる。

特に、赤・緑・青の３色の照明光を用いた投射型カラー
表示装置の青色光の光路中に２層構造の液晶パネルを用
いた場合には、その透過率の波長依存性が小さいため、
青色光の透過率が低い場合に分離が不完全であった他の
色の光が透過することを防ぐことができ、また青色光の
波長域内での透過率も一様に変化していく。従って、こ
の構成は色相変化のない表示を得るのに大きな効果があ
る。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
、説明する。

（実施例１） 第１図は、本発明になる投射型カラー表示装置の構成図
である。光源１より発せられた光は、グイクロイック、
ミラー２・３により赤・緑・青の３つの光に分離され、
２Ｎ構造の液晶パネル４・５・６・７・８・９に入射す
る。図中のＲ−Ｇ−Ｂは、それぞれ赤色光・緑色光・青
色光の光路を示している。それぞれの液晶パネルの組に
は、信号電圧が印加され、各色の表示パターンに応じた
像が形成されている。このパネル上の像を投影レンズ１
０・１１・１２で拡大投射し、スクリーン１３の上で合
成することによりカラー表示が行なわれる。

次に、２層構造の液晶パネルの動作について説明する。

第２図は、２層構造の液晶パネル４・５（あるいは、６
・７・または８・９）の構成を示す断面図である。図中
、２１・２２は互いに逆のねじれ構造を持ったＴＮ型液
晶層で、ねじれ角はほぼ９０°である。２３・２４は偏
光板であり、偏光板２３の偏光軸は液晶層２１０図中下
側壁面の液晶分子長軸とほぼ平行（あるいは直角）に配
置され、偏光板２４の偏光軸は偏光板２３の偏光軸とほ
ぼ直交している。以上のように構成された２層構造の液
晶パネルを、光が偏光板２３の方から入射するように第
１図の投射型カラー表示装置に配置した場合について考
える。入射光は偏光板２３により直線偏光となり、液晶
層２１の中を伝搬する。液晶層２１に電圧が印加されな
い場合、液晶分子は第２図の左側に示すような配列をと
り、光は液晶層２１の中で偏光面がほぼ９０°回転され
るが、伝搬特性の波長依存性のため、液晶層２１からの
出射光は必ずしも直線偏光ではなく波長によっては楕円
偏光となり、また楕円偏光の長軸方向にも波長依存性が
生じている。

第２の液晶層２２は、その逆ねじれ構造により、偏光面
をほぼ９０゛逆方向に回転させ、上記の波長依存性を補
償する。従って、液晶層２２からの出射光は液晶層２１
への入射光と等しい状態の直線偏光となる。偏光板２４
の偏光軸はこの直線偏光を遮断する方向に配置されてい
るので、電圧無印加の場合には、パネル透過率は波長依
存性がなく十分に低いものとなる。一方、液晶層２１に
十分高い電圧が印加された場合には、この層の液晶分子
は第２図の右側に示したように電極２５・２６と垂直に
配列する。このため、液晶層２１では偏光状態は変化せ
ず、入射偏光は液晶層２２でその偏光面がほぼ９０°回
転され偏光板２４を通過する。この時は、液晶層１層の
場合と同様な波長依存性を示すが、全体の透過率が大き
いのでその影響は小さい。第３図（ａ）・（ｂ）は、液
晶の屈折率異方性（Δｎ）と液晶層の厚み（ｄ）の積Δ
ｎＸｄの値が０．５５μｍの液晶パネルを２枚積層した
ものについて、印加電圧をパラメータとして、透過率の
波長依存性を示したものである。

本図は、電圧無印加の場合には良好な黒状態が得られ、
電圧を印加した場合にも波長依存性は小さいことを示し
ている。

この結果、スクリーン上の表示は、黒レベルが非常に良
好で、色相の変化が小さいものとなる。

（実施例２） 第４図は、本発明になる投射型カラー表示装置の別の構
成を示す構成図である。第１図と異なる点は、赤色光・
緑色光の光路中に配置された液晶パネル４４・４５が１
層構造のものであり、２層構造の液晶パネル４６・４７
が、その効果の最も大きい青色光の光路中にのみ用いら
れている点である。本実施例においても、その動作は前
実施例と同様なものである。第５図は、光源にメタルハ
ライドランプを用いた場合について、電圧印加とともに
青色の表示色が変化していくようすをμν色度図上に表
わしたもので、液晶層への電圧印加とともに色相が図中
の矢印に沿って変化することを示しており、本実施例と
１層構造のものについて特性が比較されている。青色光
の光路中の液晶パネルを２層構造とすることにより、色
相の変化が十分小さなものとなることがわかる。また、
青色光に混入した他の色の光も、本実施例の黒表示時に
は十分良好に遮断される。

以上のように、本実施例においては、青色光の光路中に
液晶層を１層追加するだけで、色相変化が小さく黒レベ
ルの十分に低い良好な表示を行なうことができる。

なお、上記の実施例においては、２層構造の液晶パネル
のうち信号電圧が印加されるものの方から光が入射する
ものとしたが、これは配置を逆にして、信号電圧が印加
されるものをスクリーン側としても、本発明の効果は全
く変わらない。また、信号電圧が印加されない側の液晶
層には電圧を全く印加しないものとしたが、この液晶層
に電極層を付加して電圧印加を行なえば、表示の微調整
が可能となり、液晶パネルや光源光などの不揃いを補う
ことが可能となる。また、照明光を得る手段としては、
発光スペクトルの異なる多数のものを用いることもでき
る。

発明の効果 以上のように、本発明は各光路中に設けられた液晶パネ
ルのうち少なくとも１つを２層構造とすることにより、
ノーマリ−ブラック型と同程度の印加電圧で、黒レベル
が良好で、表示輝度の変化にともなう色相変化のない表
示を行なうことができる。

特に、赤・緑・青の３色の照明光を用いた場合に、青色
光の光路中に２層構造の液晶パネルを用いることにより
、色相変化の生じやすい青色表示の色相変化を抑え、良
好な表示を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す投射型カラー表
示装置の構成図、第２図は２層構造の液晶パネルの構成
を示す断面図、第３図は２層構造の液晶パネルの透過率
の波長依存性を示す特性図、第４図は本発明の第２の実
施例を示す投射型カラー表示装置の構成図、第５図は表
示の色相変化を示す特性図、第６図は従来の投射型カラ
ー表示装置の構成図、第７図と第８図はＴＮ型液晶パネ
ルの透過率の波長依存性を示す特性図である。 １・４１・６１・・・・・・光源、２・３・４２・４３
・６２・６３・・・・・・グイクロイックミラー、４・
５・６・７・８・９・４４・４５・４６・４７・６４・
６５・６６・・・・・・液晶パネル、１０・１１・１２
・４８・４９・５０・６７・６８・６９・・・・・・投
影レンズ、１３・５１・７０・・・・・・スクリーン、
１４・５２・７１・・・・・・コンデンサレンズ、１５
・１６・１７・５３・５４・５５・７２・７３・７４・
・・・・・反射鏡、２１・２２・・・・・・液晶層、２
３・２４・・・・・・偏光板、２５・２６・・・・・・
電極層、２７・２８・２９・３０・・・・・・ガラス基
板、３１・・・・・・給電手段。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第１図 １−光源 ２．３−一一グイクロイッ７　ミラー ４、Ｓ７乙、Ｚ８２？　−づ夜晶ハ゛序ルｔＯ，／／、
　１２−［’１Ｊ２ｉ　し７Ｘ第 弔 図 図 ２／、　２２−一一大晶層 第 図 第 波 長 θＶ乳） う皮 長 （覚ｆｒＬ） θ４ 第 図 第 図 Ｓθθ 液 号 浪 邊 ６−〇 （７２ｆ？ｔ） （ｎＬｒｒｔ） ８０θ δＯθ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）波長域ごとに分離された照明光を得る手段と、分
   離後の各光路中に設けられ、かつ、少なくともうち１組
   が２層構造をとる液晶パネルと、拡大投射の手段とを有
   する投射型カラー表示装置。
2. （２）２層構造の液晶パネルが互いに逆ねじれ構造を持
   つツイストネマティック型液晶層を用いたことを特徴と
   する請求項（１）記載の投射型カラー表示装置。
3. （３）照明光を青・緑・赤の３色に分離する手段と、青
   色光の光路中に設けられた２層構造をとる液晶パネルと
   を有することを特徴とする請求項（１）記載の投射型カ
   ラー表示装置。