JPH03126026A - 投写型表示装置 - 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、側像形成のための液晶ライトバルブを複数枚
用い、投写して画像表示を行う投写型液晶表示装置に関
する。

［従来の技術］ 従来、複数枚の液晶ライトバルブを用いた投写型液晶表
示装置は、投写光源の白色光の三原色への色分離に２枚
のダイクロイックミラーを組み合わせて用い、青色光と
緑色光を入射角４５度の反射で、残りの赤色光を透過で
三原色を取り出し、変調・合成・投写して画像表示を行
っていた。

［発明が解決しようとする課題　　　　　］しかし、前
述の従来技術では、投写光源は理想的な点光源にはなら
ず、集光しても拡散傾向となり、ダイクロイックミラー
へ光が入射するときに正確に４５度で入射しないので、
ダイクロイックミラーの角度依存性から入射角度に応じ
て、反射・透過共に色ムラが生じる。その色ムラのある
色光が液晶ライトバルブで変調され、ダイクロイックプ
リズムで合成され、スクリーン上では色ムラがそのまま
表示されてしまうといった問題点を有する。

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スクリーン上において色ムラの無
い高画質な画像表示を行う投写型液晶表示装置を提供す
るところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の投写型液晶表示装置は、側像形成のための三枚
の液晶ライトバルブと、光の三原色への色分離を行うダ
イクロイックミラー系と、カラー画像合成のための手段
と、光源及び投写レンズからなる投写型液晶表示装置に
おいて、前記ダイクロイックミラー系は波長選択特性を
連続的に変化させたダイクロイックミラーを用いたこと
を特徴とする。

［作用コ 拡散傾向のある光源からの光を、入射角の大きな部分か
ら入射角の小さな部分までの波長選択特性が、連続的に
異なるダイクロイックミラーを用い、反射光及び出射光
の波長特性を揃えてやることで色ムラの無い色光を液晶
ライトバルブに入射させることが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は、本発明の投写型液晶表示装置の平面図である
。

ハロゲンランプ・キセノンランプ・メタルハライドラン
プ等の光源１より出射される白色光は、パラボラリフレ
クタ−２により集光され、熱線カットフィルター３に入
射し、可視光のみとなりダイクロイックミラー系に入射
する。ここで集光手段として楕円ミラーや球面ミラーと
集光レンズとの組合せを用いて集光してもよい。しかし
ここで光源１は点光源ではないので完全な平行光とはな
らず、拡散方向の光の強度が大きい。

こうして、集光された光は色分離のダイクロイックミラ
ー系に入射する。色分離のダイクロイックミラー系は、
青色反射ダイクロイックミラー４、緑色反射ダイクロイ
ックミラー５及び反射ミラー６から構成されている。

第２図（ａ）は青色反射ダイクロイックミラー４の波長
特性図で、実線は中心部　点線は光路Ａ部、−点鎖線は
光路８部のＳ偏光の特性である。

第２図（ｂ）は緑色反射ダイクロイックミラー５の波長
特性図で、実線は中心部、点線は光路Ａ部、−点鎖線は
光路８部のＰ偏光の特性である。それぞれ横軸に波長、
縦軸に透過率をとってあり、入射角は４５度の特性であ
る。以後波長を数値で表す場合は、透過率５０％の数値
とする。

この色分離において、前述したように光源１からの光は
平行光でなく拡散傾向の特性であるため第１図の光路図
の光路Ａ部と光路８部では、光路Ａ部での入射角は４５
度より小さくなり光路８部での入射角は４５度より大き
くなる。第３図（ａ）は一般的な青色反射ダイクロイッ
クミラー（５００［ｎｍ］）の角度依存性を表す特性図
で、第３図（ｂ）は一般的な緑色反射ダイクロイックミ
ラー（５９０［ｒｖｌ）の角度依存性を表す特性図であ
る。

この図かられかるように入射角度が変わると波長選択特
性が変わる。反射光は入射角度が大きくなると短波長側
にシフトし、入射角度が小さくなると長波長側にシフト
する。透過光は反射光に対応し、それぞれシフトする。

つまり緑色光に関して言えば、光路Ａ側では黄色っぽい
緑色光が緑色変調液晶ライトバルブ７Ｇに入射し、光路
Ｂ側では青緑色っぽい緑色光が入射することになる。

本発明においては、光源１から角度を持って出射する光
束と、ダイクロイックミラーの角度依存性を考慮し、光
路Ａ部から光路８部まで波長選択特性を連続的に変化さ
せたダイクロイックミラーを用いている。　（第２図（
ａ）及び第２図（ｂ）参照）そのため、光路Ａ部及び光
路８部での反射光及び透過光の波長特性がほぼ等しくな
る。

本実施例では、拡散角度が±５度とした場合で、青色反
射ダイクロイックミラー４の波長選択特性は光路Ａ部で
５０５　［ｎｍ］、光路８部で４９５　［ｎｍｌとなる
ように連続的に制御し、緑色反射ダイクロイックミラー
５は光路Ａ部で５８８　［ｎｍｌ、光路８部で５６９　
［ｎｍ］となるように制御したダイクロイツクミラーを
用いることで、スクリーン上の色ムラが最小となった。

またスクリーン上に表示される三原色の色度は、ダイク
ロイックミラーの中心部の波長特性によりほぼ決まる。

青色光は概ね５００　［ｎｍ］以下の波長領域、緑色光
は概ね５１０［ｎｍｌから５８０　［ｎｍｌの波長領域
、赤色光は概ね５９０　［ｎｍ］以上の波長領域となる
。なお光源１より出射される光の拡散角度はランプとり
フレフタ−により異なり、粒度から士粒度で、光源１か
らの拡散角度に対応してダイクロイックミラーの波長選
択特性（光路Ａ部から光路８部までの波長特性）を最適
に選んでやれば、どんな光源１であっても色ムラをなく
すことが可能である。

このようなダイクロイックミラーは、蒸着源からの距離
を部分的に変化させ、つまり蒸着源に対して斜めになる
ように蒸着器にセットして蒸着を行うことで作成される
。それで、蒸着源からの距離が変わることで膜厚が変わ
り、その膜厚を連続的にコントロールすることで波長選
択特性も連続的に変化する。

こうして色ムラの無い色光が各色の変調液晶ライトバル
ブに入射することになる。色分離された各色光は、反射
ミラー６によりそれぞれ方向を変えそれぞれ各色変調用
の液晶ライトバルブ７　Ｒ。

７Ｇ、７Ｂに入射する。

各色変調用の液晶ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ、　　７Ｂは
アクティブマトリクス液晶パネルを用い、各信用の信号
電圧を印加し、電圧の大きさによって各色ごとに透過率
を制御し画像を形成する。ここで液晶ライトバルブ７Ｒ
，７Ｇ、７Ｂは、入射光の透過率の制御を行うシャッタ
ーの機能を果たすため、アクティブマトリクス液晶パネ
ルや時分割駆動液晶パネルのみならず、信号電圧により
透過率を可変する液晶パネルであればよい。さらにはａ
減大、電磁式等により透過率の制御可能なバルブで置き
換えることも可能である。

液晶ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ、７Ｂはノーマリ−黒のモ
ード（電圧を印加すると透過する）であるので、光の入
射側と出射側では同一の偏光軸を持った偏光素子（図示
せず）を用いている。青色変調液晶ライトバルブ７Ｂと
赤色変調液晶ライトバルブ７ＲはＳ偏光（図面に対して
平行方向）に対応し、緑色変調液晶ライトバルブ７Ｇは
Ｐ偏光（図面に対して垂直方向）に対応している。これ
は、色分離のダイクロイックミラー系の波長分離特性と
、色合成のダイクロイックプリズム８の波長合成特性を
重ねることなく、色光の減衰を最小限とし、明るい画像
表示を行うためである。

液晶ライトバルブ７Ｒ，７Ｇ、７Ｂにより変調された各
色光は、ダイクロイックプリズム８に入射し、合成され
、投写レンズ１１によりスクリーンに拡大投写し、カラ
ー画像表示を行う。

画像合成のための手段として用いるダイクロイックプリ
ズム８は、赤色反射面９と青色反射面１０を互いに直交
するように構成されている。これは直角プリズムの直角
を挟んだ両面に、誘電体多層膜を蒸着したもので、直角
部分を中心にして４個張り合わせたものである。

赤色反射面９の分光特性は、Ｓ偏光成分のうち青色の波
長領域を透過し、赤色の波長領域を反射し、かつＰ偏光
成分の青緑色の波長領域を透過する（第４図の実線がＳ
偏光特性で、破線がＰ偏光特性である）。青色反射面１
０の分光特性は、Ｓ偏光成分のうち赤色の波長領域を透
過し、青色の波長領域を反射し、かつＰ偏光成分の黄色
の波長領域を透過する（第４図の一点鎖線がＳ偏光特性
で、二点鎖線がＰ偏光特性である）。

投写レンズ１１は、Ｆ値の小さなレンズを用いることで
明るい画像表示が行える。

本発明は、白色光を三原色に分離し、それぞれ変調し、
合成、投写する投写型液晶表示装置全てに有効であって
、色分離の順番を変えても、液晶パネルのモードが変わ
っても、また偏光特性がＳ偏光、Ｐ偏光のどちらであっ
ても、本発明を用いれば色ムラの無い画像表示が可能で
あるのは言うまでもない。さらには色合成１こおいてダ
イクロイックプリズムの他にダイクロイックミラーによ
る色合成方式においても、本発明は有効である。

他の実施例としては、画像合成のための手段として、３
本の投写レンズ１１を用いて直接スクリ−ン上で合成し
たものでもよい。　（１９８９年テレビジョン学会全学
会台論文集ｐｐ、８１−８２に示される光学系の色分離
系に本発明を用いた場合） また他にも平成元年電気・情報関連学会連合大会論文集
第３分冊ｐｐ、７９−８２や、１９８９年電子情報通信
学会秋季大会論文集第５分冊ｐ。

２８、ｐ、３３等において、色分離系に本発明は非常に
有効である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、入射角度に応じて波
長選択特性を連続的に変えたダイクロイックミラーを用
いて色分離を行うことにより、色ムラの無い色光を各色
変調液晶ライトバルブに入射することが可能となり、ス
クリーン上で色ムラの無い高画質の画像表示が行えると
いった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の投写型液晶表示装置の一実施例を示す
平面図である。（光路Ａ及び光路Ｂの光路も同時に示す
） 第２図（ａ）は青色反射ダイクロイックミラーの波長特
性図で、第２図（ｂ）は緑色反射ダイクロイックミラー
の波長特性図である。 第３図（ａ）は青色反射ダイクロイックミラーの角度依
存性を示す特性図で、第３図（ｂ）は緑色反射ダイクロ
イックミラーの角度依存性を示す特性図である。 第４図はダイクロイックプリズムの赤色反射面及び青色
反射面の波長特性図である。 光源 パラボラリフレクタ− 熱線カットフィルター 青色反射ダイクロイックミラー 緑色反射ダイクロイックミラー ６　・ 　Ｒ Ｇ 　Ｂ ８　・ ９　・ 　０ １ ・反射ミラー ・赤色変調液晶ライトパルプ ・緑色変調液晶ライトパルプ ・青色変調液晶ライトバルブ ・ダイクロイックプリズム ・赤色反射面 ・青色反射面 ・投写レンズ 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 側像形成のための三枚の液晶ライトバルブと、光の三原
   色への色分離を行うダイクロイックミラー系と、カラー
   画像合成のための手段と、光源及び投写レンズからなる
   投写型液晶表示装置において、前記ダイクロイックミラ
   ー系は波長選択特性を連続的に変化させたダイクロイッ
   クミラーを用いたことを特徴とする投写型液晶表示装置
   。