JPH03288126A - 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〕 この発明は液晶デイスプレィをライトバルブとする投写
型表示装置に関し、特に光源から液晶デイスプレィへの
照射光の有効利用に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は従来の液晶デイスプレィをライトバルブとした
投写型表示装置を示す構成図である。図において、１は
光源、２は光源１からの出射光束、３は該出射光束２を
変調するライトバルブとしての液晶デイスプレィ、４は
上記液晶デイイブレイ３の後方に配置され、該液晶デイ
イブレイ３上の画像を拡大投写する投写レンズであり、
上述の液晶デイスプレィ３の画像をスクリーン５上に拡
大結像させ、１００インチ以上の大型デイスプレィを実
現できるようしである。

ここで、上記光源１は図示しない発光部とりフレフタか
ら成り、液晶デイスプレィ３に出射光束２を照射するよ
う構成されている。また上記液晶デイスプレィ３は第７
図にその詳細な構成を示すように液晶６を２枚のガラス
基板７で挟持し、さらに両側に入射側、及び出射側偏光
板８ａ、８ｂを配設した構造となっている。

第７図を用いて液晶デイスプレィ３のライトバルブとし
ての動作原理を説明する。

電圧無印加時（第７図（ａ）参照）には入射側偏光板８
ａを透過した直線偏光２ａは液晶６を透過すると偏光方
向が９０°旋光し、入射側偏光板８ａと偏光方向が直交
するよう配設された出射側偏光板８ｂを透過する。

一方、電圧印加時（第７図（ｂ）参照）は液晶の旋光性
が消失し、出射側偏光板８ｂを透過することはできない
。このような光のスイッチング作用を利用し、２次元ア
レイ状に電極を構成することにより、２次元デイスプレ
ィを構成できる。上記説明はＴＮ（ライスティクネマテ
ィック）液晶をノーマリホワイトのモードで配した一例
である。

さらに第６図の構成の応用例として従来の投写型カラー
表示装置を第８図に示す。図において、■はハロゲンラ
ンプ、メタルハライドランプ等の白色光源、ｌｌａは該
光′ｒＡ１からの出射光を反射する第１のミラー、９Ｒ
は該第１のミラー１１の反射光から赤色光を分離して反
射する色分離用ダイクロインクミラー、９Ｂは該ミラー
９Ｒの透過光から青色光を分離し反射する色分離用ダイ
クロインクミラー　３Ｒは上記赤色光を変調する液晶デ
イスプレィ、３Ｂは上記青色光を変調する液晶デイスプ
レィ、３Ｇは上記ダイクロインクミラー９Ｂを透過した
緑色光を変調する液晶デイスプレィ、ｌｌｂは上記ダイ
クロイックミラー９Ｂの反射光をさらに上記液晶デイス
プレィ３Ｒ側に反射する第２のミラーであり、またＩＯ
Ｂは上記液晶デイスプレィ３Ｒ及び３Ｂの透過光を合成
する色合成用ダイクロイックミラー　１０Ｇはこれらの
合成光をさらに液晶デイスプレィ３Ｇの透過光と合成す
る色合成用ダイクロイックミラーである。

次に動作について説明する。

白色光＃１からの出射光束２はダイクロインクミラー９
Ｒにより赤色光が反射され、液晶デイスプレィ３Ｒに照
射される。ダイクロイックミラー９Ｒを透過した光束は
同様にダイクロイックミラー９Ｂにより青色光が反射さ
れ、液晶デイスプレィ３Ｂに照射される。ダイクロイン
クミラー９Ｂを透過した緑色光は液晶デイスプレィ３Ｇ
に照射される。

３枚の液晶デイスプレィ３Ｒ，３Ｂ、３Ｇの透過光は上
記ダイクロインクミラー１０Ｂ、１０Ｇによって３色合
成された後、投写レンズ４によってスクリーン（図示せ
ず）上に拡大結像される。

なお、各液晶デイスプレィ３Ｒ，３Ｂ、３Ｇの構成及び
動作原理は上記第７図で説明した通りである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の投写型表示装置は以上のように構成されているの
で、液晶デイスプレィに入射できる光束は、前記入射側
偏光板８ａの偏光方向と同じ偏光成分の光束だけである
。一方、光源からの出射光束２は無偏光であるため、液
晶デイスプレィ３に照射される光束の約半分しか利用す
ることができず、残りの不要光は迷光１発熱の原因とな
るなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、光源の光束を有効に利用して不要光の少なく
でき、高輝度デイスプレィを実現できる投写型表示装置
を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る投写型表示装置は、光源からの無偏光で
ある出射光束を直線偏光に変換する光学機構を、その偏
光方向が液晶デイスプレィの入射側偏光板の偏光方向と
一致するよう配設したものである。

〔作用〕

この発明においては、光源からの無偏光である出射光束
を直線偏光に変換する光学機構を、その偏光方向が液晶
デイスプレィの入射側偏光板の偏光方向と一致するよう
配設したから、液晶デイスプレィの入射側偏光板を透過
する光量が倍増することとなり、高輝度化を図ることが
できる。また不要光が減少することとなり、コントラス
トを向上することができる。

〔実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例による投写型表示装置を
示す構成図であり、図において１は光源、２は光源１の
図示しない出射機構によって出射されたほぼ平行光線で
ある出射光束、１２は無偏光である出射光束２を直線偏
光光束に変換する光学機構で、その偏光方向が液晶デイ
スプレィ３の入射側偏光板（図示せず）の偏光方向と一
致するよう配置されている。また４は液晶デイスプレィ
３の画像をスクリーン（図示せず）上に拡大投写する投
写レンズである。

ここで上記光学機構１２は、互いにＳ偏光反射面１３ａ
及び１４ａが対向するよう配置され、出射光束２のＳ偏
光を反射し、Ｐ偏光を透過する第１、第２の偏光ビーム
スプリッタ１３．１４と、光学異方軸がＰ偏光に対し４
５°の方向になるよう配設されたλ／４位相差板１５と
、該位相差板１５の透過光を反射する反射コート１６と
から構成されている。

次に動作について説明する。

無偏光である光源１からのほぼ平行光線である出射光束
２が第１の偏光ビームスプリッタ１３に入射されると、
該第１の偏光ビームスプリッタ１３によってそのＳ偏光
（紙面に垂直偏光方向）１７が反射され、Ｐ偏光（紙面
円偏光方向）１８が透過される。

そしてＰ偏光１８は第２の偏光ビームスプリンタ１４を
透過し、λ／４位相差板１５に入射する。

λ／４位相板１５はその光学異方軸がＰ偏光に対し４５
６の方向になるよう配設されているので、その後、反射
コート１６によって反射されることにより、上記Ｐ偏光
１８は往復λ／２の位相差が生し、Ｓ偏光１９に変換さ
れる。Ｓ偏光１９は第２の偏光ビームスプリッタ１４に
よって反射される。従って、無偏光光束２は２つのＳ偏
光光束１７１９に変換される。

この２光束１７．１９は液晶デイスプレィ３に入射する
が、その際、第７図に示した入射側偏光板８ａの偏光方
向とこれらの光束の偏光方向が一致しているため、上記
光束１７．１９は全て上記入射側偏光板８ａを透過する
。

このように本実施例では、光源１からの無偏光である出
射光束２を直線偏光に変換する光学機構１２を、その偏
光方向が液晶デイスプレィ３の入射側偏光板の偏光方向
と一致するよう配設したので、従来、不要光として存在
したＰ偏光成分１８がＳ偏光１９に変換されることとな
り、これにより従来のものに比べて倍近くの光量を利用
することができ、高輝度投写画像を実現できる。さらに
不要光が減少するため画像コントラストが向上する。

次に本発明の第２の実施例による投写型表示装置につい
て説明する。

第２図は上記第１の実施例装置と同一原理である第２の
実施例装置を示す構成図であり、ここでは、第１の偏光
ビームスプリッタ１３を透過したＰ偏光１８をλ／２位
相差板２５を透過させることによりＳ偏光１９に変換し
、該Ｓ偏光１９をミラー２４により反射して液晶デイス
プレィ３に照射するようにしており、その他の構成は上
記第１の実施例装置と同一構成となっている。

この場合も上記第１の実施例と同様の効果を得ることが
できる。

次に本発明の第３の実施例を第３図にて説明する。ここ
では第１の偏光ビームスプリンタ１３の透過光であるＰ
偏光１８をミラー２４で反射し、その反射光をλ／２位
相差Ｆｉ２５によりＳ偏光１９に変換し、同じくＳ偏光
１７とともに液晶デイスプレィ３に照射するようにして
おり、その他の点は上記第１の実施例と同一である。こ
の場合も、上記第１．第２の実施例と同様の効果を得る
ことができる。

上述の第１〜第３の実施例において位相差板のλの値は
出射光束２の波長であり、光源１が単波長光源、もしく
は図示しない干渉フィルタにより出射光束２が単波長と
なっているならば、位相差板の設計波長λを出射光束２
の波長に合わせればよく、Ｓ偏光１９は完全に偏光され
た光束となり、前記の効果を最大限に活かせる。

しかし、一般に光源１の出射光束２は複数の波長からな
り、位相差板２５は一波長に対してしか設計通りの位相
差を与えないため、Ｓ偏光光束１９には設計波長λ以外
のＰ偏光が若干混入することになる。この結果、上記第
１〜第３の実施例では光束１７．１９は液晶デイスプレ
ィ３の別々の場所に照射されるため、液晶デイスプレィ
の場所によって透過できるＳ偏光成分の光量が異なる上
、色も異なることになる。

第４図はこの問題を解決した本発明の第４の実施例によ
る投写型表示装置を示しており、ここで１２は上記第１
の実施例の同一の光学機構であり、該光学機構１２を構
成する第１．第２の偏光ビームスプリッタ１３．１４の
出射面上に新たにウェッジプリズム２０が配されており
、２つの光束１７．１９は該ウェッジプリズム２０によ
って液晶デイスプレィ３上の同一場所に重なって照射さ
れるようになっている。その他の構成は上記第１の実施
例と同一である。

このような構成の第４の実施例では、２つの光束１７．
１９はウェッヂプリズム２０によって液晶デイスプレィ
３上の同一場所に重なって照射されるので、上記第１の
実施例の効果に加えて、液晶デイスプレィ３面内で照明
光量ムラや色ムラが生じるのを防止でき、かつ光束１９
は従来よりＳ偏光成分が強いので、従来より高輝度のデ
イスプレィを実現できるという効果がある。

この第４の実施例の、ウェッヂプリズム２０を用いた構
成は上記第１〜第３の実施例の光学機構１２のいずれに
も適用でき、ウェッジプリズム２０は別体でも光学機構
１２に一体として作製してもよい。また、第４の実施例
の本質は光学機構１２からの２光束１７．１９の進行方
向を若干圧いに異ならせ、液晶デイスプレィ３上に重ね
て照射させることにあり、進行方向を変える方法として
はウェッジプリズムを光学機構に取り付ける方法に限る
ものではなく、第２のビームスプリンタ１４の傾角で調
節する等の他の方法でもよい。

第５図に本発明の第４の実施例の、ウェッジプリズムを
光学機構１２に取り付けた構成を第８図のカラー投写型
表示装置に適用した例を示しており、ここでは、第８図
の第１のミラー１１ａの代わりに、その位置にウェッジ
プリズム２０を有する光学機構１２を、該機構１２から
各液晶デイスプレィ３Ｒ３Ｂ、３Ｇまでの距離が等しく
なるよう配設している。当然、各液晶デイスプレィ３の
図示しない入射側偏光板の偏光方向と光学機構１２の出
射光の偏光方向とは一致させている。また該光学機構１
２の位相差板１５の設計波長は光源１の赤、緑、青色波
長のうち、最も光量の必要な波長、例えば４９０〜５６
０　ｎｍの緑色波長としている。

このような構成の第５の実施例では、位相差板１５の設
計波長を緑色波長に設定しているので、緑色の利用効率
を従来の２倍近く上げることができる。さらに、赤色、
青色波長についても光束１９にはＳ偏光がいくらか生じ
るので、従来より輝度を向上することができる。また、
光学機構１２から各液晶デイスプレィまでの距離を等し
くしたので、光束１７．１９は各液晶デイスプレィ３に
重なって照射されるため、デイスプレィ面内の輝度ムラ
や色ムラを防止できる。

なお、上記第５の実施例では、光学機構１２を出射した
光束をダイクロインクミラー９Ｒ，９Ｂによって色分離
するよう構成しているが、光ｒＡ１からの出射光束２を
ダイクロイックミラー９Ｒ９Ｂによって色分離した各色
の光束を、各々光学機構１２により偏光するようにして
もよい。

この場合、位相差板１５の設計波長を各々の主波長に設
定できるので、赤、緑、青色全てについて従来より倍近
く光束利用効率を向上できる効果がある。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る投写型表示装置によれば
、光源からの無偏光である出射光束を直線偏光に変換す
′る光学機構を、その偏光方向が液晶デイスプレィの入
射側偏光板の偏光方向と一致するよう配設したので、液
晶デイスプレィの入射側偏光板を透過する光量が倍増す
ることとなり、従来より倍近く、光束を有効に利用でき
、高輝度化を図ることができる効果がある。さらに不要
光が減少するため、コントラストが向上し、高画質を得
ることができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はそれぞれ本発明の第１ないし第５
の実施例による投写型表示装置を示す構成図、第６図は
従来の投写型表示装置を示す構成図、第７図は液晶デイ
スプレィの動作原理を示す説明図、第８図は従来の他の
投写型表示装置を示す構成図である。 １・・・光源、２・・・出射光束、３・・・液晶デイス
プレィ、４・・・投写レンズ、１２・・・光学機構、１
３．１４・・・第１．第２の偏光ビームスプリッタ、１
５・・・λ／４位相差板、１７．１９・・・Ｓ偏光、１
８・・・Ｐ偏光、２５・・・λ／２位相差板。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射側及び出射側の２つの偏光板に挟まれた液晶
   表示装置と、光源を有し上記液晶表示装置に照射光を入
   射する照明光学系と、上記液晶表示装置からの出射光を
   スクリーンに投写する投写光学系とを備えた投写型表示
   装置において、 上記光源からの光束を直線偏光にする光学機構を、その
   出射光束の偏光方向が上記液晶表示装置の入射側偏光板
   の偏光方向と一致するよう配設したことを特徴とする投
   写型表示装置。