JPH04113344A - Projection type display device and lighting device - Google Patents

Projection type display device and lighting device

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JPH04113344A
JPH04113344A JP2232428A JP23242890A JPH04113344A JP H04113344 A JPH04113344 A JP H04113344A JP 2232428 A JP2232428 A JP 2232428A JP 23242890 A JP23242890 A JP 23242890A JP H04113344 A JPH04113344 A JP H04113344A
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light
projection
light source
display element
liquid crystal
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Yoshiharu Oi
好晴 大井
Tomonori Korishima
友紀 郡島
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Abstract

PURPOSE:To increase the utilization efficiency of a light source, and to reduce the size and improve the contrast ratio by converging light emitted by the light source by using an elliptic mirror, providing a stop at a 2nd focus position, and removing diverged light. CONSTITUTION:Light emitted by a light source 1 is reflected by the elliptic mirror 2, and the luminous flux is made uniform through a stop 3 and converged by a converging lens 4 into parallel light. which is passed through a transmission scatter type display element 5 and converged by a converging lens 6 ; and a 2nd stop 7 as a means for removing scattered light removes the scattered light and the light is projected on a right-side screen through a lens 8 for projection. Light emitted by a light source 11, on the other hand, is reflected by an elliptic mirror 12 and made uniform through a stop 13, and the light is converged by a converging lens 14 into luminous flux which is focused on the position of a 2nd stop 17; and the light is passed through a transmission scatter type display element 15 and the 2nd stop 17 as a means which removes scattered light removes the scattered light, so that the light is projected on the right screen through a projection lens 18.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野J 本発明は、透過散乱型表示素子を用いた投射型表示装置
及びそれを用いた照明装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application J] The present invention relates to a projection type display device using a transmission scattering type display element and a lighting device using the same.

[従来の技術] 投射型表示装置は、従来はCRTを用いたものか一般的
であったが、装置が大型化するという欠点を有していた
。このため、小型の投射型表示装置が望まれていた。
[Prior Art] Conventionally, a projection type display device has generally used a CRT, but it has the disadvantage that the device is large in size. For this reason, a compact projection display device has been desired.

一方、液晶表示素子は平板表示素子であり、小型で軽く
、低消費電力である等の特長を活かして各種表示装置と
して使用されている。
On the other hand, a liquid crystal display element is a flat panel display element, and is used as a variety of display devices due to its features such as being small, light, and low in power consumption.

近年、この液晶表示素子を投射型表示装置に使用するこ
とにより、大きくて重量があった投射型表示装置を小型
化できるとして、その実用化が始まっている。
In recent years, this liquid crystal display element has been put into practical use because it is believed that by using it in a projection type display device, a large and heavy projection type display device can be downsized.

最初実用化されたものは、通常のTN型液晶表示素子を
用いたものであり、液晶TVとして用いられているよう
なアクティブマトリクス液晶表示素子を用いていた。し
かし、このTN型液晶表示素子は、偏光板を2枚用いて
いるため光の損失が太き(、明るい投射画像が得られな
いという問題点を有していた。
The first one that was put into practical use used a normal TN type liquid crystal display element, and used an active matrix liquid crystal display element such as that used in liquid crystal TVs. However, since this TN type liquid crystal display element uses two polarizing plates, it has a problem that there is a large loss of light (and a bright projected image cannot be obtained).

このため、透過時の透過率の高い平板表示素子が望まれ
ており、電圧の印加状態により透過状態と散乱状態とを
とる透過散乱型表示素子を使用することが提案されてき
ている。
Therefore, a flat panel display element with high transmittance during transmission is desired, and it has been proposed to use a transmission-scattering type display element that takes on a transmission state and a scattering state depending on the voltage application state.

この透過散乱型表示素子は、偏光板を用いないため、透
過時にはほとんど光の損失前(光が透過するため、明る
い投射画像を得ることができる。
Since this transmission-scattering display element does not use a polarizing plate, it is possible to obtain a bright projected image because almost no light is lost during transmission (light is transmitted).

このため、透過散乱型表示素子を用いた各種の投射型表
示装置が提案されている。しかし、それらは従来のTN
型液晶表示素子を用いた投射型表示装置の光学系をその
まま採用していたため、透過散乱型表示素子を用いた明
るいという利点を充分活かしきれていない。
For this reason, various projection display devices using transmission scattering display elements have been proposed. However, they are traditional TN
Since the optical system of a projection type display device using a type liquid crystal display element was adopted as is, the advantage of brightness using a transmission scattering type display element could not be fully utilized.

[発明の解決しようとする課題] 第4図(A)、(B)、(C)は、それらで提案されて
いる投射用光源系の側面図であり、これらの図では、透
過散乱型表示素子から出射した側に配置される投射光学
系等は省略して示している。
[Problems to be Solved by the Invention] Figures 4 (A), (B), and (C) are side views of the projection light source system proposed therein. The projection optical system and the like disposed on the side from which light is emitted from the element are omitted.

第4図(A)は、光源41と楕円鏡又は放物鏡42とを
用いた投射用光源系であり、集光用のレンズを用いずに
透過散乱型表示素子45に光が入射するようにされてい
る例を示している。この例では、大型の楕円鏡又は放物
鏡が必要とされるという問題点を荷していた。さらに、
光源からの光の一部が直接透過散乱型表示素子に入射し
、その光は反射により入射される光とは光束がずれてお
り、その散乱された光が本来の透過光に混じってしまい
、TN型液晶表示素子を用いた場合には生じなかったコ
ントラスト比の低下を生じるという大きな問題点を有し
ていた。
FIG. 4(A) shows a projection light source system using a light source 41 and an elliptical mirror or a parabolic mirror 42, which allows light to enter a transmission scattering display element 45 without using a condensing lens. An example is shown below. This example had the problem of requiring a large elliptical or parabolic mirror. moreover,
A part of the light from the light source directly enters the transmission scattering type display element, and the light flux is different from the incident light due to reflection, and the scattered light is mixed with the original transmitted light. This had a major problem in that the contrast ratio deteriorated, which did not occur when a TN type liquid crystal display element was used.

第4図(B)は、光源51と球面鏡52と集光用のレン
ズ54とを用いた投射用光源系であり、レンズ54を用
いて透過散乱型表示素子55に光が入射するようにされ
ている例を示している。この例では、球面鏡は小型でよ
いが、光源の光が充分利用されないという問題点を有し
ていた。
FIG. 4(B) shows a projection light source system using a light source 51, a spherical mirror 52, and a condensing lens 54, and the lens 54 is used to cause light to enter a transmission scattering display element 55. An example is shown below. In this example, although the spherical mirror may be small, it has the problem that the light from the light source is not fully utilized.

第4図(C)は、光源61と楕円鏡62と集光用のレン
ズ64とを用いた投射用光源系であり、レンズ64を用
いて透過散乱型表示素子65に光が入射するようにされ
ている例を示している。この例では、楕円鏡は小型でよ
く、光源の光もよく利用されるものであった。しかし、
(A)の例と同様に、光源からの光の一部が斜めに直接
透過散乱型表示素子に入射し、その散乱された光が本来
の透過光に混じってしまい、コントラスト比の低下を生
じるという大きな問題点を有していた。
FIG. 4(C) shows a projection light source system using a light source 61, an elliptical mirror 62, and a condensing lens 64. An example is shown below. In this example, the elliptical mirror could be small, and the light from the light source was often used. but,
Similar to example (A), a portion of the light from the light source directly enters the transmission-scattering display element obliquely, and the scattered light is mixed with the original transmitted light, resulting in a decrease in contrast ratio. It had a big problem.

また、光源は点光源といっても、有限の長さを持ってい
る。(A)、(C)のような楕円鏡は、理想的な点光源
であれば、光束が揃うことになるが、有限の長さを持っ
ているため、光の発散が増え、光束が揃いにく(なる。
Furthermore, although a light source is called a point light source, it has a finite length. If elliptical mirrors like (A) and (C) were ideal point light sources, the luminous flux would be aligned, but because they have a finite length, the light diverges more and the luminous flux is aligned. Niku (naru)

もっとも、TN型液晶表示素子を用いた投射型表示装置
では、投射画像を明るくするために強い光をあてると、
液晶表示素子の偏光板が光を吸収し発熱するため、偏光
板が劣化し、使用できなくなるという問題点があり、単
に強い投射光源系を用いれば良いというわけにはいかな
かった。
However, in a projection display device using a TN type liquid crystal display element, if strong light is applied to brighten the projected image,
Since the polarizing plate of the liquid crystal display element absorbs light and generates heat, there is a problem that the polarizing plate deteriorates and becomes unusable, and it was not possible to simply use a strong projection light source system.

一方、これらを透過散乱型表示素子は、光を透過させる
か散乱させるかで作動するため、光が熱になって問題に
なることが少ない。もちろん、基板や電極等で光が吸収
されるためわずかに発熱するが、偏光板での吸収に比べ
れば少なく、また、その耐熱性も高いので、TN型液晶
表示素子に対して強い入射光に耐えることができ、明る
い表示が可能である。
On the other hand, since these transmission-scattering display elements operate by either transmitting or scattering light, there is little chance of problems caused by the light turning into heat. Of course, a slight amount of heat is generated as light is absorbed by the substrate, electrodes, etc., but it is less than the absorption by the polarizing plate, and its heat resistance is high, so it can withstand strong incident light for TN type liquid crystal display elements. It is durable and allows for bright display.

しかし、透過散乱型表示素子はTN型液晶表示素子に比
して、スクリーン上でのコントラスト比がでに(い傾向
があった。
However, the transmission scattering type display element tends to have a lower contrast ratio on the screen than the TN type liquid crystal display element.

これは、TN型液晶表示素子がオフ部では光源と反対側
に光が出てこないのに対し、透過数乱型表示素子ではオ
フ部でも光は出射してきているためである。そして、こ
の出射した散乱光を透過散乱型表示素子とスクリーンと
の間に配置した散乱光を除去する手段で除去している。
This is because the TN type liquid crystal display element does not emit light to the side opposite to the light source in the OFF part, whereas the transmission random number display element emits light even in the OFF part. The emitted scattered light is removed by means for removing scattered light placed between the transmission scattering type display element and the screen.

この散乱光を充分除去できない場合には、スクリーン上
で散乱光が本来の透過光に重なって見えるため、コント
ラスト比が低下することになる。
If this scattered light cannot be removed sufficiently, the scattered light will appear to overlap the original transmitted light on the screen, resulting in a decrease in contrast ratio.

そのため、透過散乱型表示素子に入射する光束が揃って
いないと、出射側に精度の良い散乱光を除去する手段を
設けても、表示が暗くなるのみで、コントラスト比は向
上しにくい。
Therefore, if the light beams incident on the transmission-scattering display element are not aligned, even if a highly accurate means for removing scattered light is provided on the output side, the display will only become dark and the contrast ratio will be difficult to improve.

このため、透過散乱型表示素子を用いた投射型表示装置
の明るい表示という利点を活かしつつ、光源の利用効率
を上げて小型化し、コントラスト比を向上させることが
望まれていた。
Therefore, it has been desired to take advantage of the bright display of a projection display device using a transmission-scattering display element, while increasing the utilization efficiency of the light source, downsizing the device, and improving the contrast ratio.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり
、投射用光源系と、該投射用光源系からの光が入射する
透過散乱型表示素子と、該透過散乱型表示素子から出射
した光をスクリーンに投射する投射光学系とを有する投
射型表示装置において、投射用光源系として楕円鏡と光
源と絞りと集光用のレンズとを有し、楕円鏡の第1の焦
点位置に光源を配置し、光源からの光を第2の焦点位置
に集光し、第2の焦点位置に配置された絞りの開口部を
通過した光を、集光用のレンズで集光して透過散乱型表
示素子に入射させることを特徴とする投射型表示装置、
及び、それを用いた照明装置を提供するものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a projection light source system, a transmission scattering display element into which light from the projection light source system enters, and , a projection type display device having a projection optical system that projects light emitted from the transmission scattering type display element onto a screen; A light source is placed at the first focal position of the elliptical mirror, the light from the light source is focused at the second focal position, and the light passing through the aperture of the diaphragm located at the second focal position is focused. a projection type display device characterized by condensing light with a lens and making it incident on a transmission scattering type display element;
The present invention also provides a lighting device using the same.

本発明の投射型表示装置では、透過散乱型表示素子を用
いているため、透過散乱型表示素子への入射光に対する
表示の明るさが明るい。
Since the projection display device of the present invention uses a transmission-scattering display element, the brightness of the display with respect to light incident on the transmission-scattering display element is bright.

さらに、最大の特徴として楕円鏡と光源と絞りと集光用
のレンズを用いた投射用光源系を用いているので、透過
散乱型表示素子に入射する光束が揃っており、出射側に
設けた散乱光を除去する手段で散乱光を高い効率で除去
することができ、光源の利用効率を上げて光源を小型化
し、かつ高コントラスト比の投射画像を得ることができ
る。
Furthermore, the most important feature is that it uses a projection light source system that uses an elliptical mirror, a light source, an aperture, and a condensing lens, so the light flux that enters the transmission scattering display element is uniform, and the The scattered light can be removed with high efficiency by the means for removing scattered light, the light source can be used more efficiently, the light source can be made smaller, and a projected image with a high contrast ratio can be obtained.

特に、透過散乱型表示素子として、電極付基板間に誘電
異方性が正のネマチック液晶が樹脂マトリクス中に分散
保持され、その樹脂マトリクスの屈折率が使用する液晶
の常光屈折率(n0)とほぼ一致するようにされた液晶
樹脂複合体を挟持するようにされた透過散乱型液晶表示
素子を用いることが好ましい。
In particular, as a transmission scattering type display element, a nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy is dispersed and held in a resin matrix between substrates with electrodes, and the refractive index of the resin matrix is the ordinary refractive index (n0) of the liquid crystal used. It is preferable to use a transmission-scattering type liquid crystal display element in which a liquid crystal resin composite which is made to substantially coincide with each other is sandwiched therebetween.

このような液晶樹脂複合体は、透過−散乱特性が良く、
フィルム状になっているので、基板の加圧による基板間
短絡やスペーサーの移動による能動素子の破壊といった
問題点も生じにくい。
Such a liquid crystal resin composite has good transmission-scattering characteristics,
Since it is in the form of a film, problems such as short circuits between substrates due to pressurization of the substrates and destruction of active elements due to spacer movement are less likely to occur.

なお、この液晶樹脂複合体を挟持した透過散乱型表示素
子は、マルチプレックス駆動特性は良くないため、簡単
なバクーンの表示以外は通常各画素電極に能動素子を設
けて使用される。
Note that the transmission scattering type display element sandwiching this liquid crystal resin composite does not have good multiplex drive characteristics, so it is usually used with an active element provided in each pixel electrode for purposes other than simple Bakun display.

また、この液晶樹脂複合体は、比抵抗が従来のTNモー
ドの場合と同等であり、DSモードのように大きな蓄積
容量を画素電極毎に設けな(てもよ(、能動素子の設計
が容易で、かつ、液晶表示素子の消費電力を少なく保つ
ことができる。従って、TNモードの従来の液晶表示素
子の製造工程から、配向膜形成工程を除くだけで製造が
可能になるので、生産が容易である。
In addition, this liquid crystal resin composite has a resistivity equivalent to that of the conventional TN mode, and it is easy to design active elements without having to provide a large storage capacitance for each pixel electrode as in the DS mode. Moreover, the power consumption of the liquid crystal display element can be kept low.Therefore, it is possible to manufacture it by simply removing the alignment film formation process from the manufacturing process of conventional TN mode liquid crystal display elements, making production easy. It is.

この能動素子としては、トランジスタ、ダイオード、非
線形抵抗素子等があり、必要に応じて1つの画素に2以
上の能動素子が配置されていてもよい。
Examples of the active element include a transistor, a diode, a nonlinear resistance element, and the like, and two or more active elements may be arranged in one pixel as necessary.

本発明の投射型表示装置は、投射光源系、透過散乱型表
示素子、投射光学系を有する。
The projection display device of the present invention includes a projection light source system, a transmission scattering display element, and a projection optical system.

本発明の投射光源系は、楕円鏡と光源と絞りと集光用の
レンズとを有する。その楕円鏡の第1の焦点位置に光源
を配置し、光源からの光を第2の焦点位置に集光し、第
2の焦点位置に配置された絞りの開口部を通過した光を
、集光用のレンズで集光してに入射させるように配置す
る。
The projection light source system of the present invention includes an elliptical mirror, a light source, an aperture, and a condensing lens. A light source is placed at the first focal position of the elliptical mirror, the light from the light source is focused at the second focal position, and the light passing through the aperture of the diaphragm located at the second focal position is focused. It is arranged so that the light is focused by a light lens and then incident.

なお、絞りは第2の焦点位置に配置することが、最も効
率が良いが、場合によってはその光軸方向に前後にずれ
て配置されることもありうる。特に、後述するように絞
りの開口の直径は固定としておき、光量を調整する場合
等には、この絞りを光軸方向に移動可能にしておき、調
整することもある。
Note that it is most efficient to arrange the diaphragm at the second focal position, but in some cases it may be arranged shifted back and forth in the optical axis direction. In particular, as will be described later, when the diameter of the aperture of the diaphragm is fixed and the amount of light is adjusted, the diaphragm may be made movable in the optical axis direction and adjusted.

本発明では、楕円鏡で光源のかなり部分を覆っているの
で、光源からでた光の多(か反射により利用できる。さ
らに、球面鏡のように大部分の反射光が光源に戻ってき
て、光源自体が反射して戻ってきた光を通過させないこ
とによる損失が少なく、光の利用効率が向上する。さら
に、集光用のレンズを用いているので、小型の楕円鏡で
すみ、高価な大型楕円鏡を用いる必要がなく、投射光源
系を小型化できる。さらに、楕円鏡の第2の焦点位置に
、開口部を有する絞りを配置する。
In the present invention, since a considerable portion of the light source is covered with an elliptical mirror, the light emitted from the light source can be utilized by reflecting it.Furthermore, like a spherical mirror, most of the reflected light returns to the light source, There is less loss due to not passing the reflected light and the efficiency of light usage is improved.Furthermore, since a condensing lens is used, a small elliptical mirror can be used instead of an expensive large elliptical mirror. There is no need to use a mirror, and the projection light source system can be miniaturized.Furthermore, a diaphragm having an aperture is disposed at the second focal point of the elliptical mirror.

これにより、有限長の光源と楕円鏡による球面鏡よりも
生じ易い光束のずれた光成分及び反射しなく第2の焦点
を通らずに直接集光レンズに向かう光成分を除去し、光
束を揃えることができ、透過散乱型表示素子を出射して
スクリーンに到達する不要な光を減少させ、コントラス
ト比を向上させることができる。
This eliminates light components that are misaligned in the light flux, which are more likely to occur with a spherical mirror using a finite length light source and an elliptical mirror, and light components that are not reflected and go directly to the condenser lens without passing through the second focal point, thereby aligning the light fluxes. This makes it possible to reduce unnecessary light that is emitted from the transmission scattering type display element and reach the screen, and to improve the contrast ratio.

特に、透過散乱型表示素子とスクリーンとの間に、散乱
光を除去する手段を設けておくとこの効果は大きい。
In particular, this effect is great if a means for removing scattered light is provided between the transmission scattering type display element and the screen.

第1図及び第2図は、本発明の投射型表示装置1 置の基本的な構成を示した例の模式図である。FIG. 1 and FIG. 2 show a projection type display device 1 of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of an example showing the basic configuration of the device.

第1図は、投射光源系から透過散乱型表示素子に入射す
る光が平行光とされた例であり、第2図は、その光が先
で焦点に集光されている例である。
FIG. 1 shows an example in which the light incident on the transmission scattering type display element from the projection light source system is made into parallel light, and FIG. 2 shows an example in which the light is first focused at a focal point.

第1図の例では、光源1は楕円鏡2の第1の焦点に配置
されており、光源1からでた光は楕円鏡2で反射され、
絞り3を通過して光束を揃えられ、集光用のレンズ4に
より集光されて平行光とされ、透過散乱型表示素子5を
通過して、集光用のレンズ6で集光され、散乱光を除去
する手段としての第2の絞り7により散乱光を除去され
、投射用のレンズ8により図示されていない右側のスク
リーンに投射される。この光源1、楕円鏡2、絞り3、
集光用のレンズ4で投射光源系を構成しており、集光用
のレンズ6、第2の絞り7、投射用のレンズ8で投射光
学系を構成している。
In the example shown in FIG. 1, the light source 1 is placed at the first focal point of the elliptical mirror 2, and the light emitted from the light source 1 is reflected by the elliptical mirror 2.
The light flux passes through the aperture 3, is aligned, is focused by the condensing lens 4, becomes parallel light, passes through the transmission scattering type display element 5, is condensed by the condensing lens 6, and is scattered. Scattered light is removed by a second aperture 7 serving as a light removing means, and projected onto a right screen (not shown) by a projection lens 8. This light source 1, elliptical mirror 2, aperture 3,
The condensing lens 4 constitutes a projection light source system, and the condensing lens 6, the second aperture 7, and the projection lens 8 constitute a projection optical system.

第2図の例では、光源11は楕円鏡12の第1の焦点に
配置されており、光源11からでた光は楕円鏡12で反
射され、絞り13を通過して光束を揃えられ、集光用の
レンズ14により集光されて、第2の絞り17の位置で
焦点を結ぶような光束とされ、透過散乱型表示素子15
を通過して、散乱光を除去する手段としての第2の絞り
」7により散乱光を除去され、投射用のレンズ18によ
り図示されていない右側のスクリーンに投射される。こ
の光源11、楕円鏡12、絞り13、集光用のレンズ1
4で投射光源系を構成しており、第2の絞り17、投射
用のレンズ18で投射光学系を構成している。
In the example shown in FIG. 2, the light source 11 is placed at the first focal point of the elliptical mirror 12, and the light emitted from the light source 11 is reflected by the elliptical mirror 12, passes through the aperture 13, and the luminous flux is aligned and focused. The light is condensed by the optical lens 14 to form a light beam that is focused at the position of the second aperture 17, and is transmitted to the transmission scattering display element 15.
The scattered light is removed by a second aperture 7 serving as a means for removing scattered light, and is projected onto a screen on the right side (not shown) by a projection lens 18. This light source 11, elliptical mirror 12, aperture 13, condensing lens 1
4 constitutes a projection light source system, and a second aperture 17 and a projection lens 18 constitute a projection optical system.

この例は、1個の透過散乱型表示素子で説明しているが
、単色表示以外の場合には、通常は色毎に複数個の透過
散乱型表示素子を用いる。
Although this example is explained using one transmission-scattering type display element, in cases other than monochromatic display, a plurality of transmission-scattering type display elements are usually used for each color.

例えば、カラーTV表示のようにフルカラー表示させる
場合には、RGBB色用の3個の透過散乱型表示素子を
用いれば良い。もちろん、1個の透過散乱型表示素子に
3色のカラーフィルターを組み込んで表示しても、同じ
TN型液晶表示素子を用いた場合よりは明るくなるが、
カラフイルターによる光の吸収により投射画像が大幅に
暗くなる。このため、通常はグイクロイックミラー、ダ
イクロイックプリズム等でRGB3色に分光し、夫々カ
ラーフィルターを設けていない透過散乱型表示素子によ
り透過散乱を制御して、それらの透過光を合成投射する
ようにされる。
For example, in the case of full-color display such as a color TV display, three transmission-scattering type display elements for RGBB colors may be used. Of course, even if three color filters are incorporated into one transmission-scattering type display element, the display will be brighter than when the same TN type liquid crystal display element is used.
The projected image becomes significantly darker due to absorption of light by the color filter. For this reason, normally a guichroic mirror, dichroic prism, etc. is used to separate the light into three colors of RGB, and the transmitted light is controlled by a transmission scattering type display element without a color filter, and the transmitted light is combined and projected. be done.

第3図は、その例を示しており、ダイクロイックプリズ
ムを用いた例の模式図である。
FIG. 3 shows an example of this, and is a schematic diagram of an example using a dichroic prism.

第3図において、21は光源、22は楕円鏡、23は絞
り、24は集光用のレンズ、25は分光用グイクロイッ
クプリズム、 26.27.28.29は鏡であり、2
1〜29で投射光源系を構成する。30.31.32は
各色に対応した透過散乱型表示素子、33は合成用グイ
クロイックプリズム、34は集光用のレンズ、35は散
乱光を除去する手段としての第2の絞り、36は投射レ
ンズ、37は投射するスクリーンである。33〜36で
投射光学系を構成している。
In Fig. 3, 21 is a light source, 22 is an elliptical mirror, 23 is a diaphragm, 24 is a condensing lens, 25 is a spectroscopy guichroic prism, 26, 27, 28, 29 are mirrors, 2
1 to 29 constitute a projection light source system. 30, 31, and 32 are transmission-scattering display elements corresponding to each color, 33 is a combining gicroic prism, 34 is a condensing lens, 35 is a second aperture as a means for removing scattered light, and 36 is a A projection lens 37 is a screen for projection. 33 to 36 constitute a projection optical system.

これらの投射光源系に用いられる光源とじては、ハロゲ
ンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の
発光長の短いものが使用できる。
As the light source used in these projection light source systems, those having a short emission length such as halogen lamps, metal halide lamps, and xenon lamps can be used.

楕円鏡は、その第1の焦点位置に前記の光源を配置でき
、第2の焦点位置に後述する絞りを配置できるものであ
ればよい。なおかつ、光源の光を効率よく使用できる程
度の大きさとされていればよい。通常はコールドミラー
とされるため、小型ですむことは大きな利点となる。
The elliptical mirror may be any mirror as long as it can arrange the light source described above at its first focal position and a diaphragm described below at its second focal position. In addition, it is sufficient that the size is large enough to efficiently use the light from the light source. Since it is usually considered a cold mirror, its small size is a major advantage.

第2の焦点位置に配置される絞りは、第2の焦点位置に
集光されてきた光の光束の揃った光のみを利用するよう
にするためのものである。
The diaphragm disposed at the second focal position is for the purpose of using only the light that has been condensed at the second focal position and has a uniform luminous flux.

具体的には、前記した例に示したような孔の開いたアパ
チャーや、小型の鏡等が使用できる。
Specifically, an aperture with a hole as shown in the example described above, a small mirror, etc. can be used.

小型の鏡を用いた場合には、光源と透過散乱型表示素子
とを直線上に配置しなくてすむ。
When a small mirror is used, it is not necessary to arrange the light source and the transmission scattering type display element on a straight line.

アパチャーの場合には、その孔がその開口部になり、そ
の孔を透過した光のみが集光用のレンズにより集光され
、小型の鏡の場合には、その反射面がその開口部になり
、その反射面で反射した光のみが集光用のレンズにより
集光される。
In the case of an aperture, the hole becomes the opening, and only the light that passes through the hole is focused by the focusing lens, and in the case of a small mirror, the reflecting surface becomes the opening. , only the light reflected by the reflective surface is focused by the focusing lens.

この絞りの開口部の径D1は、光源の大きさ、所望の明
るさ、コントラスト比等を考慮して定めれば良い。また
、それを調整可能にできるように開口部の大きさを変え
れるようにしておくことも好ましい。
The diameter D1 of the aperture of this diaphragm may be determined by considering the size of the light source, desired brightness, contrast ratio, etc. It is also preferable that the size of the opening can be changed so that it can be adjusted.

通常は、第1図の例のように、平行光にする場合には、
開口部の径D1と集光用のレンズの焦点距離flとの比
0+/f+を0.18以下にしておくことが好ましい。
Normally, when creating parallel light as in the example in Figure 1,
It is preferable that the ratio 0+/f+ between the diameter D1 of the aperture and the focal length fl of the condensing lens is 0.18 or less.

この投射光源系は、本発明の効果を損しない範囲内でこ
の外、他の鏡、オプティカルファイバー、ファイバーア
レイ、レンズ、冷却系、赤外線カットフィルター、紫外
線カツトフィルター等を組み合わせて用いて・もよく、
分光も前記のダイクロイックプリズムでなく、グイクロ
イックミラーで分光してもよい。
This projection light source system may be used in combination with other mirrors, optical fibers, fiber arrays, lenses, cooling systems, infrared cut filters, ultraviolet cut filters, etc., within the range that does not impair the effects of the present invention. ,
Spectroscopy may also be performed using a dichroic mirror instead of the dichroic prism described above.

投射光学系は、従来から公知のレンズ等の投射光学系が
使用できる。
As the projection optical system, a conventionally known projection optical system such as a lens can be used.

この投射光学系は、透過散乱型表示素子から出射してき
た光の内、直線透過光のみをスクリーンに投射し、散乱
光は除去されるような構成を持っていればよい。
This projection optical system may be configured to project only linearly transmitted light out of the light emitted from the transmission-scattering display element onto the screen, and remove scattered light.

最も簡単な構成では、透過散乱型表示素子の直後に投射
用のレンズを設けるのみの構成があり、必要に応じて集
光用のレンズ、反射用の鏡等を併用してもよい。
In the simplest configuration, there is a configuration in which only a projection lens is provided immediately after the transmission scattering type display element, and a condensing lens, a reflecting mirror, etc. may be used in combination as necessary.

しかし、このままでは投射距離を長(しないと散乱光を
充分に除去できなく、実用的でないので、散乱光を除去
する手段を設けることが好ましい。具体的には、透過散
乱型表示素子を通過後にいったん透過光を集光し、その
焦点位置に第2の絞りを設ければよい。この第2の絞り
としても前記した投射光源系の絞りと同様の孔の開いた
アパチャーや、小型の鏡等が使用できる。
However, if the projection distance is not long (otherwise, the scattered light cannot be removed sufficiently and is not practical, so it is preferable to provide a means to remove the scattered light. Specifically, after passing through the transmission scattering type display element, Once the transmitted light is focused, a second diaphragm is provided at the focal point position.This second diaphragm can be an aperture with a hole similar to the diaphragm of the projection light source system described above, a small mirror, etc. can be used.

アパチャーの場合には、その孔がその開口部になり、直
線透過光(画素部分が透過状態の部分を透過する光)の
みがその孔を透過することができ、小型の鏡の場合には
、その反射面がその開口部になり、直線透過光のみがそ
の反射面で反射されて通過でき、いずれも散乱光(画素
部分が散乱状態の部分で散乱される光)は焦点位置にほ
とんど到達しないので、はとんど除去され、本来の画像
に必要な直線透過光のみが投射されることになる。
In the case of an aperture, the hole becomes the opening, and only straight transmitted light (light that passes through the part where the pixel part is in the transparent state) can pass through the hole.In the case of a small mirror, The reflective surface becomes the opening, and only the straight-line transmitted light is reflected by the reflective surface and can pass through, and in both cases, scattered light (light scattered by the part of the pixel area that is in a scattered state) almost never reaches the focal position. Therefore, only the linear transmitted light necessary for the original image is projected.

この第2の絞りの開口部の径D2は、所望の明るさ、コ
ントラスト比等を考慮して定めれば良い。また、それを
調整可能にできるように開口部の大きさを変えれるよう
にしてお(ことも好ましい。
The diameter D2 of the opening of the second diaphragm may be determined in consideration of desired brightness, contrast ratio, etc. It is also preferable to make it possible to change the size of the opening so that it can be adjusted.

複数の透過散乱型表示素子を各色毎に設けた場合には、
第3図のようにダイクロイックプリズムやグイクリック
ミラー等で合成してから投射するように構成してもよい
し、個々に投射してスクリーン上で合成されるようにし
てもよいが、合成してから投射する方が光軸が一本にな
るので、小型持ち運び可能な用途においては有利である
When multiple transmission scattering type display elements are provided for each color,
As shown in Figure 3, the configuration may be such that they are combined using a dichroic prism or a quick click mirror before being projected, or the images may be projected individually and then combined on a screen. Since there is only one optical axis when projecting from the front, it is advantageous for small and portable applications.

なお、散乱光を除去する手段も、透過散乱型表示素子と
スクリーンとの間に配置されればよいので、第3図のよ
うに合成後の光路中に配置されてもよいし、個々の透過
散乱型表示素子の直後に集光レンズとともに配置されて
、散乱光を除去した後合成され、投射されるようにされ
てもよい。
Note that the means for removing scattered light may also be placed between the transmission-scattering type display element and the screen, so it may be placed in the combined optical path as shown in FIG. It may be arranged with a condensing lens immediately after the scattering type display element, so that the scattered light is removed, combined, and projected.

本発明の透過散乱型表示素子は、電圧の印加状態により
、透過状態と散乱状態とをとりうる平面型の表示素子で
あれば使用できる。
The transmission-scattering display element of the present invention can be used as long as it is a flat display element that can take on a transmission state and a scattering state depending on the voltage application state.

具体的には、DSM (動的散乱モード)の液晶表示素
子、液晶が樹脂マトリクス中に分散保持され、その液晶
の屈折率と樹脂マトリクスの屈折率との一致不一致によ
り透過散乱を制御する液晶樹脂複合体を用いた液晶表示
素子、微細な針状粒子を溶液に分散さておき、電圧の印
加状態により透過散乱を制御する素子等がある。
Specifically, we use DSM (dynamic scattering mode) liquid crystal display elements, liquid crystal resins in which liquid crystals are dispersed and held in a resin matrix, and transmission scattering is controlled by the mismatch between the refractive index of the liquid crystal and the refractive index of the resin matrix. There are liquid crystal display elements using composites, elements in which fine acicular particles are dispersed in a solution, and transmission scattering is controlled by applying voltage.

中でも、液晶樹脂複合体を用いた液晶表示素子が透過−
散乱性能がよく、従来のTN型液晶表示素子と類似の製
造プロセスで製造でき、同] 9 じ駆動用ICを用いて駆動可能なため、使用し易い。
Among them, liquid crystal display elements using liquid crystal resin composites are
It has good scattering performance, can be manufactured using a manufacturing process similar to that of conventional TN-type liquid crystal display elements, and can be driven using the same driving IC, making it easy to use.

液晶樹脂複合体を用いた液晶表示素子の液晶樹脂複合体
は、細かな孔の多数形成された樹脂マトリクスとその孔
の部分に充填された液晶とからなり、電圧の印加状態に
より、液晶の屈折率と樹脂マトリクスの屈折率が一致し
た時に光が透過し、一致しない時に散乱される。
The liquid crystal resin composite of a liquid crystal display element using a liquid crystal resin composite consists of a resin matrix in which many fine pores are formed and liquid crystal filled in the pores, and the refraction of the liquid crystal changes depending on the voltage applied state. When the index of refraction matches the refractive index of the resin matrix, light is transmitted, and when they do not match, light is scattered.

より好ましくは、誘電異方性か正のネマヂック液晶を用
い、樹脂7トリクスの屈折率が使用する液晶の常光屈折
率(n0)とほぼ一致するようにされることにより、電
圧を印加した時に高い透過性を示すこと、及び、電極の
ない画素間の部分が散乱状態になっている(スクリーン
に投射した際に黒くなる)ため、画素間に遮光膜を設け
なくても投射画像のコントラスト なるので好ましい。
More preferably, a dielectric anisotropic or positive nematic liquid crystal is used, and the refractive index of the resin 7trix is made to almost match the ordinary refractive index (n0) of the liquid crystal used, so that when a voltage is applied, a high Because it exhibits transparency, and because the areas between pixels without electrodes are in a scattering state (turns black when projected onto a screen), the contrast of the projected image can be improved even if there is no light-shielding film between the pixels. preferable.

この細かな孔の多数形成された樹脂71へりクスとその
孔の部分に充填された液晶とからなる71々品樹脂複合
体は、マイクロカプセルのような液泡内に液晶が封じ込
められたような構造であるが、個々のマイクロカプセル
が完全に独立していな(でもよく、多孔質体のように個
々の液晶の液泡が細隙を介して連通していてもよい。
The 71-item resin composite, which consists of a resin 71 helix with many fine pores and liquid crystal filled in the pores, has a structure in which the liquid crystal is sealed in liquid bubbles like microcapsules. However, individual microcapsules may not be completely independent (or individual liquid crystal bubbles may communicate through slits as in a porous material).

こ液晶樹脂複合体は、液晶と樹脂71〜リクスを構成す
る材料とを混ぜ合わせて溶液状またはラテックス状にし
ておいて、これを光硬化、熱硬化、溶媒除去による硬化
、反応硬化等させて樹脂7トリクスを分離し、樹脂マト
リクス中に液晶が分散した状態をとるようにすればよい
This liquid crystal resin composite is produced by mixing the liquid crystal and the materials constituting the resins 71 to 71 to form a solution or latex, and then subjecting this to photocuring, thermal curing, curing by solvent removal, reaction curing, etc. The resin 7 matrix may be separated and the liquid crystal may be dispersed in the resin matrix.

特に、使用する樹脂として、光硬化または熱硬化タイプ
にすることにより、密閉系内で硬化できるため好ましく
、さらに中でも、光硬化タイプの樹脂が、熱による影響
を受けなく、短時間で硬化させることができ好ましい。
In particular, it is preferable to use a photocurable or thermosetting resin as the resin to be used, since it can be cured in a closed system.Moreover, a photocurable resin is particularly preferred because it is not affected by heat and can be cured in a short time. This is preferable.

より具体的には、光硬化ビニル系樹脂の使用が好ましく
、光硬化性アクリル系樹脂が例示され、特に、光照射に
よって重合硬化するアクリルオリゴマーを含有するもの
が好ましい。
More specifically, it is preferable to use a photocurable vinyl resin, examples of which include photocurable acrylic resins, and those containing an acrylic oligomer that polymerizes and cures when exposed to light are particularly preferable.

具体的な製法としては、従来の通常のTN型液晶表示素
子と同様にシール材を用いてセルを形成し、注入口から
未硬化の液晶と樹脂マトリクスとの混合物を注入し、注
入口を封止して後、光照射をするか加熱して硬化させる
こともできる。
The specific manufacturing method is to form a cell using a sealing material in the same way as a conventional normal TN type liquid crystal display element, inject a mixture of uncured liquid crystal and resin matrix through an injection port, and seal the injection port. After stopping, it can be cured by irradiation with light or by heating.

また、電極付基板上に液晶と樹脂マトリクスとの未硬化
混合物を供給し、その後、もう−枚の電極付基板を重ね
て、光照射等により硬化させることもできる。
Alternatively, an uncured mixture of liquid crystal and resin matrix may be supplied onto the electrode-equipped substrate, and then another electrode-equipped substrate may be placed on top of the mixture, and the mixture may be cured by light irradiation or the like.

また、この未硬化混合物に、基板間隙制御用のセラミッ
ク粒子、プラスチック粒子、ガラス繊維等のスペーサー
、顔料、色素、粘度調整剤、その他本発明の性能に悪影
響を与えない添加剤を添加してもよい。
Additionally, ceramic particles for controlling the gap between the substrates, plastic particles, spacers such as glass fibers, pigments, pigments, viscosity modifiers, and other additives that do not adversely affect the performance of the present invention may be added to this uncured mixture. good.

このような素子の場合、この硬化工程の際に特定の部分
のみに十分高い電圧を印加した状態で硬化させることに
より、その部分を常に光透過状態にすることができるの
で、固定表示したいものがある場合には、そのような常
透過部分を形成してもよい。
In the case of such elements, by applying a sufficiently high voltage only to a specific part during the curing process, that part can always be in a light-transmitting state, so it is possible to permanently display the item you want to display. In some cases, such normally transparent portions may be formed.

このような液晶樹脂複合体を使用した液晶表示素子の応
答時間は、電圧印加の立ち上りが3〜50m5ec程度
、電圧除去の立ち下がり10〜80m5ec程度であり
、従来のTN型液晶表示素子よりも速く、その電圧−透
過率の電気光学特性も階調表示のための駆動に好適であ
る。
The response time of a liquid crystal display element using such a liquid crystal resin composite is approximately 3 to 50 m5 ec for the rise of voltage application and approximately 10 to 80 m5 ec for the fall of voltage removal, which is faster than that of conventional TN type liquid crystal display elements. , its voltage-transmittance electro-optical characteristics are also suitable for driving for gradation display.

また、液晶樹脂複合体中の動作可能な液晶の体積分率Φ
は、無電界時の散乱性の点からΦ〉20%が好ましく、
Φ〉35%がより好ましい。
Also, the volume fraction of operable liquid crystal in the liquid crystal resin composite Φ
is preferably Φ>20% from the viewpoint of scattering properties in the absence of an electric field,
Φ>35% is more preferable.

方Φがあまり大きくなると、液晶樹脂複合体の構造安定
性が悪くなるため、Φ〈70%が好ましい。
If Φ becomes too large, the structural stability of the liquid crystal resin composite deteriorates, so Φ<70% is preferable.

このような液晶樹脂複合体を電極付基板で挟持して用い
る。この液晶樹脂複合体を用いた液晶表示素子は、マル
チプレックス駆動特性はよくないので、画素数の多い液
晶表示素子とする場合には、各画素に能動素子を配置す
る。もちろん、外の透過散乱型表示素子の場合にも、必
要に応じて能動素子を配置する。
Such a liquid crystal resin composite is used by being sandwiched between electrode-equipped substrates. A liquid crystal display element using this liquid crystal resin composite does not have good multiplex drive characteristics, so when a liquid crystal display element with a large number of pixels is used, an active element is arranged in each pixel. Of course, in the case of other transmission scattering type display elements, active elements are arranged as necessary.

この能動素子としてTPT (薄膜トランジスり)等の
3端子素子を使用する場合、他方の電極付基板は全画素
共通のベタ電極を設ければよいが、MIM素子、PIN
ダイオード等の2端子素子を用いる場合には、他方の電
極付基板はストライブ状のバターニングをされる。
When using a 3-terminal element such as TPT (thin film transistor) as this active element, it is sufficient to provide a solid electrode common to all pixels on the other substrate with electrodes.
When using a two-terminal element such as a diode, the other electrode-attached substrate is patterned into stripes.

また、能動素子として、TPTを用いる場合には、半導
体材料としてはシリコンが好適でありる。特に多結晶シ
リコンは、非結晶シリコンのように感光性がないため、
光源からの光を遮光膜により遮光しなくても誤動作しな
く、好ましい。非結晶シリコンを用いる場合には、遮光
膜を併用する。
Furthermore, when TPT is used as the active element, silicon is suitable as the semiconductor material. In particular, polycrystalline silicon is not as photosensitive as amorphous silicon, so
It is preferable that the light from the light source is not blocked by the light shielding film because malfunction does not occur. When using amorphous silicon, a light shielding film is also used.

また、電極は通常は透明電極とされるが、反射型の液晶
表示素子として使用する場合には、クロム、アルミ等の
反射電極としてもよい。
Further, the electrode is usually a transparent electrode, but when used as a reflective liquid crystal display element, it may be a reflective electrode made of chromium, aluminum, or the like.

投射型表示装置は、通常は前述のように透過散乱型表示
素子を透過型として使用し、別置したスクリーンに投射
するようにされる。この場合、前面投射型(観察者が投
射型表示装置側に位置して見る)であっても、背面投射
型(観察者が投射型表示装置と反対側に位置して見る)
であってもよい。
As described above, a projection type display device usually uses a transmission type display element as a transmission type, and projects images onto a separately placed screen. In this case, even if it is a front projection type (viewer is positioned on the side of the projection type display), it is a rear projection type (viewer is positioned on the opposite side of the projection type display).
It may be.

また、反射電極を用いたまたは素子の裏側に反射層を設
けた反射型の液晶表示素子を用い、出射光を入射側に導
き出して投射する反射型の投射型表示装置とすることも
できる。
It is also possible to use a reflective liquid crystal display element that uses a reflective electrode or has a reflective layer on the back side of the element to provide a reflective projection display device that guides the emitted light to the incident side and projects it.

この透過散乱型表示素子を全面ベタ電極の透過散乱型表
示素子としたり、簡単な電極パターニングをした透過散
乱型表示素子として、投射型表示装置として、これを照
明装置として用いることができる。
This transmission-scattering display element can be used as a transmission-scattering display element with a solid electrode on the entire surface, as a transmission-scattering display element with simple electrode patterning, as a projection display device, or as an illumination device.

例えば、第1図または第2図の装置自体をそのような構
成とし、壁、天井等に埋め込んで配置しておくことによ
り、高速で色を変化させずに調光することができる。
For example, by having the device shown in FIG. 1 or 2 have such a configuration and embedding it in a wall, ceiling, etc., it is possible to control the light at high speed without changing the color.

また、第3図の装置自体をそのような構成とし、壁、天
井等に埋め込んで配置しておくことにより、高速で色を
変化させずに調光したり、または、色を変化させつつ調
光したりすることができる。
In addition, by configuring the device shown in Figure 3 and placing it embedded in a wall, ceiling, etc., it is possible to dim the light at high speed without changing the color, or to dim the light while changing the color. It can be illuminated.

[作用] 本発明によれば、楕円鏡と光源と絞りと集光用のレンズ
とを用いた投射用光源系を用いている。このため、小型
の楕円鏡により光源からの多くの光が利用でき、光源の
利用効率を上げて光源を小型化することができる。さら
に、透過散乱゛型表示素子に入射する光束が揃っている
ので、透過散乱型表示素子を通過した直線透過光から高
い効率で散乱光を除去でき、高コントラスト比の投射画
像を得ることができる。
[Function] According to the present invention, a projection light source system using an elliptical mirror, a light source, an aperture, and a condensing lens is used. Therefore, a large amount of light from the light source can be used with a small elliptical mirror, and the light source can be made more compact by increasing the usage efficiency of the light source. Furthermore, since the light beams incident on the transmission-scattering type display element are aligned, scattered light can be removed with high efficiency from the straight-line transmitted light that has passed through the transmission-scattering type display element, making it possible to obtain a projected image with a high contrast ratio. .

その際、投射光源系の絞り及び投射光学系の第2の絞り
の少な(とも一方を可変できるようにしておくことが好
ましい。具体的には、絞りの開口部の直径を可変できる
ようにすればよいが、やや効果が低減するが、絞りの位
置を光軸方向に移動可能にして代用することもできる。
In this case, it is preferable to make the diameter of the aperture of the projection light source system and the second aperture of the projection optical system variable. However, it is also possible to make the position of the diaphragm movable in the optical axis direction as a substitute, although the effect is somewhat reduced.

これによる調整は、例えば、周囲が暗い際には、周囲か
らの光によるスクリーンへの影響は少なく、投射型表示
装置による暗い点も判別でき、コントラスト比は高く見
える。また、周囲が暗い際にはスクリーン上の画像が明
るすぎるとかえって目が疲れるという問題点もある。こ
のため、全体の輝度はやや低くなっても、明るい点と暗
い点との間のコントラスト比を高めた方が見易いので、
前述の2つの絞りの少なくとも一方を絞って、投射光量
は低下するが、散乱光の除去率を向上させるようにする
ことが好ましい。
With this adjustment, for example, when the surroundings are dark, the influence of light from the surroundings on the screen is small, dark spots on the projection display device can be distinguished, and the contrast ratio appears high. Another problem is that when the surroundings are dark, if the image on the screen is too bright, it can cause eye strain. Therefore, even if the overall brightness is slightly lower, it is easier to see by increasing the contrast ratio between bright and dark points.
It is preferable to narrow down at least one of the two apertures to reduce the amount of projected light, but to improve the removal rate of scattered light.

また、逆に、周囲が明るい際には、周囲からの光がスク
リーンに写り込むため、投射型表示装置による暗い点も
暗(見えなく、ある程度明るく見えてしまう。このため
、投射型表示装置自体の投射画像のコントラスト比が高
くても、スクリーン上での見掛けのコントラスト比は著
しく低下することになる。このため、この際には前述の
2つの絞りの少なくとも一方を開けて、投射光量を上げ
、スクリーンを明るくすることにより、見易(、コント
ラスト比は高く見える。
Conversely, when the surroundings are bright, light from the surroundings will be reflected on the screen, so the dark spots caused by the projection display device will be dark (invisible) and will appear bright to some extent.For this reason, the projection display device itself Even if the contrast ratio of the projected image is high, the apparent contrast ratio on the screen will be significantly reduced.In this case, open at least one of the two apertures mentioned above to increase the amount of projected light. By making the screen brighter, it is easier to see (the contrast ratio appears higher).

[実施例] 以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples.

実施例1 各画素に多結晶シリコンTPTを設けたITO画素電極
を設けたガラス基板と、全面にベクのITO電極を設け
たガラス基板とを、内部にスペーサーを散布して、その
周辺を注入口部分を除き、エポキシ系のシール材でシー
ルして、空セルを製造した。
Example 1 A glass substrate provided with an ITO pixel electrode with polycrystalline silicon TPT provided in each pixel, and a glass substrate provided with a vector ITO electrode on the entire surface, spacers were scattered inside, and the surrounding area was used as an injection port. An empty cell was manufactured by removing the portion and sealing it with an epoxy sealant.

これに、アクリル系モノマーとアクリルオリゴマーによ
る光硬化性樹脂と、正の誘電異方性のネマチック液晶と
を混合し、溶解した混合物を注入し、注入口後、紫外線
を照射して液晶樹脂複合体を硬化させ、透過散乱型の液
晶表示素子を作成した。
A photocurable resin made of acrylic monomers and acrylic oligomers and a nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy are mixed into this, the dissolved mixture is injected, and after the injection port is irradiated with ultraviolet rays, a liquid crystal resin composite is formed. was cured to create a transmission scattering type liquid crystal display element.

投射光源系としては、光源(発光フィラメント長5mm
、250Wのメタルハライドランプ)、楕円鏡(第1の
焦点位置F1・15mm、第2の焦点位置F2=85m
m、奥行全長H=40mm、開口直径D=70mm) 
、集光用の凸レンズ(焦声、距離f:80mm)及び絞
り(アパーチャー)を用いた。それらを第2図に示すよ
うに、楕円鏡の第1の焦点位置に光源を配置し、第2の
焦点位置に絞りを配置し、絞りから120mm離れた位
置に集光用の凸レンズを配置した。
As a projection light source system, a light source (light emitting filament length 5 mm
, 250W metal halide lamp), elliptical mirror (first focal position F1 = 15 mm, second focal position F2 = 85 m
m, total depth H = 40mm, opening diameter D = 70mm)
, a convex lens for focusing light (focus, distance f: 80 mm) and a diaphragm (aperture) were used. As shown in Figure 2, a light source was placed at the first focal position of the elliptical mirror, an aperture was placed at the second focal position, and a convex lens for condensing light was placed at a distance of 120 mm from the aperture. .

その集光用の凸レンズから40mmの位置に、透過散乱
型の液晶表示素子を配置し、さらに240mm離れた位
置に第2の絞りを配置した。
A transmission scattering type liquid crystal display element was placed at a position 40 mm from the convex condensing lens, and a second diaphragm was placed at a position further 240 mm away.

この投射型表示装置を用いて、40インチ、スクリーン
ゲイン5の反射型スクリーンに表示を投射した。絞りの
開口径り、 (mm) 、第2の絞り開口径D2(mm
)を変化させた場合の、スクリーン上の輝度(最大輝度
及び最小輝度: ft−L)、暗い室内におけるコント
ラスト比及び明るい室内におけるコントラスト比は、第
1表に示すようになった。同時に、投射光源系に絞りを
設けなかった場合の比較例も示す。
Using this projection display device, a display was projected onto a 40-inch reflective screen with a screen gain of 5. Aperture diameter of the aperture, (mm), second aperture aperture diameter D2 (mm)
), the brightness on the screen (maximum brightness and minimum brightness: ft-L), the contrast ratio in a dark room, and the contrast ratio in a bright room are shown in Table 1. At the same time, a comparative example in which the projection light source system is not provided with an aperture is also shown.

なお、明るい室内におけるスクリーン輝度を測定したと
ころ、約8ft−Lであった。
In addition, when the screen brightness was measured in a bright room, it was about 8 ft-L.

第  1  表 従って、本発明の実施例によれば、暗い室内においては
、絞り開口径を小さくすることにより 100以上、最
大300のコントラスト比の画像が得られ、明るい室内
においても絞り開口径を大きくすることにより約30程
度のコントラスト比が得られた。また、高輝度の場合に
は、従来の球面鏡を用いた第4図(B)のような構成の
場合に比して、約5倍明るくなった。
Table 1 Therefore, according to the embodiment of the present invention, an image with a contrast ratio of 100 or more and a maximum of 300 can be obtained by reducing the aperture diameter in a dark room, and even in a bright room by increasing the aperture diameter. By doing so, a contrast ratio of about 30 was obtained. Furthermore, in the case of high brightness, the brightness was about 5 times greater than in the case of the configuration shown in FIG. 4(B) using a conventional spherical mirror.

一方、投射光源系に絞りを設けない比較例においては、
はるかに低いコントラスト比しか得られなかった。
On the other hand, in a comparative example in which no aperture is provided in the projection light source system,
A much lower contrast ratio was obtained.

実施例2 グイクロイックミラーを用いて、光源からの光をRGB
a色に分離し、各色毎に実施例1と同様の液晶表示素子
を配置し、さらに液晶表示素子の後ろに集光用のレンズ
を配置して、集光しつつグイクロイックミラーで合成し
て、その焦点の位置に配置した第2の絞りを通し、投射
用のレンズによりスクリーンに投射した。
Example 2 Using a guichroic mirror to convert light from a light source into RGB
A color is separated, a liquid crystal display element similar to that in Example 1 is placed for each color, and a condensing lens is placed behind the liquid crystal display element to condense the light and combine it with a gicroic mirror. Then, the image was projected onto a screen by a projection lens through a second diaphragm placed at the focal point.

なお、PS偏光による色純度の低下を低減するために、
各液晶表示素子にカラーフィルターを併用することが好
ましかった。
In addition, in order to reduce the decrease in color purity due to PS polarization,
It was preferable to use a color filter in combination with each liquid crystal display element.

この結果は、実施例1と同様であった。This result was similar to Example 1.

実施例3 実施例2の液晶表示素子を全面ベタ電極による液晶表示
素子とした外は、実施例2とと同様にして投射型表示装
置を得た。この投射型表示装置を壁面にはめ込んだとこ
ろ、カラー照明装置として使用できた。
Example 3 A projection type display device was obtained in the same manner as in Example 2, except that the liquid crystal display element in Example 2 was changed to a liquid crystal display element with a solid electrode on the entire surface. When this projection display device was mounted on a wall, it could be used as a color lighting device.

実施例4 実施例1の液晶表示素子の電極の片面を反射電極として
、3個の反射型液晶表示素子を製造した。なお、この液
晶表示素子には、透明電極を形成した側のガラス基板表
面に反射防止膜を形成した。
Example 4 Three reflective liquid crystal display elements were manufactured by using one side of the electrode of the liquid crystal display element of Example 1 as a reflective electrode. In addition, in this liquid crystal display element, an antireflection film was formed on the surface of the glass substrate on the side on which the transparent electrode was formed.

この液晶表示素子を用い、実施例1と同様の楕円鏡、光
源、絞り、集光用のレンズを用い、楕円鏡の第2の焦点
位置の直前に45°からやや傾斜させた鏡を配置し、鏡
で反射させた光が焦点を結ぶ第2の焦点位置に絞りを配
置した。その背後にRGB分光用のダイクロイックプリ
ズムを設けて3色の分光し、3個の反射型液晶表示素子
に入射させ、電極面で反射させて再度同じダイクロイッ
クプリズムに出射させ、3色の光を合成した。この合成
された光は同じ集光用のレンズに逆方向から入射し、集
光され前記絞りと同じ距離だけ集光用のレンズからは離
れているが、横方向では位置が異なっている第2の絞り
を通過し、投射用のレンズを通じてスクリーンに投射す
るようにした。
Using this liquid crystal display element, the same elliptical mirror, light source, aperture, and condensing lens as in Example 1 were used, and a mirror tilted slightly from 45° was placed just before the second focal point of the elliptical mirror. , an aperture is placed at the second focal position where the light reflected by the mirror is focused. A dichroic prism for RGB spectroscopy is installed behind it to separate the light into three colors, which is then incident on three reflective liquid crystal display elements, reflected by the electrode surface, and emitted to the same dichroic prism again to synthesize the three colors of light. did. This combined light enters the same condensing lens from the opposite direction, and is condensed into a second condensing lens which is separated from the condensing lens by the same distance as the aperture, but at a different position in the lateral direction. The light passes through the diaphragm and is projected onto the screen through a projection lens.

この場合も、PS偏光による色純度の低下を低減するた
めに、各液晶表示素子にカラーフィルターを併用するこ
とが好ましかった。
Also in this case, in order to reduce the decrease in color purity due to PS polarization, it was preferable to use a color filter in combination with each liquid crystal display element.

実施例5 実施例4の液晶表示素子を全面ベタ電極による液晶表示
素子とした外は、実施例4と同様にして投射型表示装置
を得た。この投射型表示装置を壁面にはめ込んだところ
、カラー照明装置として使用できた。
Example 5 A projection type display device was obtained in the same manner as in Example 4, except that the liquid crystal display element in Example 4 was changed to a liquid crystal display element with a solid electrode on the entire surface. When this projection display device was mounted on a wall, it could be used as a color lighting device.

[発明の効果] 本発明の投射型表示装置では、光源から出射された光を
楕円鏡を用いて集光しているため、集光効率が高く、明
るい表示が可能である。
[Effects of the Invention] In the projection display device of the present invention, the light emitted from the light source is collected using an elliptical mirror, so that the light collection efficiency is high and a bright display is possible.

また、その第2の焦点位置に絞りを設けて、発散光を除
去しているため、光源が有効長を有するため楕円鏡で反
射して第2の焦点位置に到達しない光、及び、直接反射
せずにかつ第2の焦点位置を通過せずに透過散乱型表示
素子に向かう光を除去でき、投射画像のコントラスト比
を向上できる。
In addition, since an aperture is provided at the second focal position to remove divergent light, the light source has an effective length and is reflected by the elliptical mirror and does not reach the second focal position, as well as direct reflection. The contrast ratio of the projected image can be improved because the light directed toward the transmission-scattering display element can be removed without passing through the second focal point.

また、絞り、第2の絞りの少なくとも一方を可変できる
ようにしておくことにより、透過光量と散乱光の除去効
率を可変できるので、部屋の明るさに応じて画像の明る
さ及びコントラスト屋では、透過光量を多くし、最大輝
度を向上させ、散乱光も多く漏れて(るが、コントラス
ト比もある程度はカバーできるようにする。逆に暗い部
屋では、最大輝度は犠牲にしても、最小輝度と最大輝度
の差を太き(し、コントラスト比を向上さぜする。これ
により、従来使用しに(かった明るい部屋及び部屋の明
るさが太き(変化する場所での使用を可能にできる。
In addition, by making at least one of the aperture and the second aperture variable, the amount of transmitted light and the removal efficiency of scattered light can be varied, so the brightness and contrast of the image can be adjusted according to the brightness of the room. Increase the amount of transmitted light, improve the maximum brightness, and increase the amount of scattered light (although this will also cover the contrast ratio to some extent.On the other hand, in a dark room, even if you sacrifice the maximum brightness, you can increase the maximum brightness). It widens the difference in maximum brightness and improves the contrast ratio. This makes it possible to use it in bright rooms and places where the brightness of the room changes, which was previously impossible.

本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内で種
々の応用が可能である。
In addition to this, the present invention can be applied in various other ways as long as the effects of the present invention are not impaired.

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

第1図及び第2図は、本発明の投射型表示装置の基本的
な例の構成を示す模式図ある。 第3図は、本発明のカラー投射型表示装置の例の構成を
示す模式図ある。 第4図(A)、(B)、(C)は、従来の投射型表示装
置の例の構成を示す模式図ある。 光源     : 1、1].、 21、41、5]、
6]楕円鏡    ・ 2、12、22、6j絞り  
    : 3、 7、13、17、23、35レンズ
    ・ 4、 6、 8、14、18、24、34
、36、54、64 透過散乱型表示素子= 5、15、30、31、324
5、55、65 グイクロイックプリズム:25、33 鏡         :26、27、28、29投射ス
クリーン、37 楕円鏡又は放物鏡:42 (A) (B) (C) 図
FIG. 1 and FIG. 2 are schematic diagrams showing the configuration of a basic example of a projection type display device of the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of an example of a color projection type display device of the present invention. FIGS. 4(A), 4(B), and 4(C) are schematic diagrams showing the configuration of an example of a conventional projection type display device. Light source: 1, 1]. , 21, 41, 5],
6] Elliptical mirror ・2, 12, 22, 6j aperture
: 3, 7, 13, 17, 23, 35 lens 4, 6, 8, 14, 18, 24, 34
, 36, 54, 64 transmission scattering display element = 5, 15, 30, 31, 324
5, 55, 65 Guicroic prism: 25, 33 Mirror: 26, 27, 28, 29 Projection screen, 37 Elliptical or parabolic mirror: 42 (A) (B) (C) Fig.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)投射用光源系と、該投射用光源系からの光が入射
する透過散乱型表示素子と、該透過散乱型表示素子から
出射した光をスクリーンに投射する投射光学系とを有す
る投射型表示装置において、投射用光源系として楕円鏡
と光源と絞りと集光用のレンズとを有し、楕円鏡の第1
の焦点位置に光源を配置し、光源からの光を第2の焦点
位置に集光し、第2の焦点位置に配置された絞りの開口
部を通過した光を、集光用のレンズで集光して透過散乱
型表示素子に入射させることを特徴とする投射型表示装
置。
(1) A projection type that has a projection light source system, a transmission scattering display element into which light from the projection light source system enters, and a projection optical system that projects the light emitted from the transmission scattering display element onto a screen. The display device has an elliptical mirror, a light source, an aperture, and a condensing lens as a projection light source system, and a first
A light source is placed at a focal position, the light from the light source is focused at a second focal position, and the light passing through the aperture of the diaphragm located at the second focal position is focused by a focusing lens. A projection type display device characterized in that light is incident on a transmission scattering type display element.
(2)請求項1の投射型表示装置において、その透過散
乱型表示素子から出射した光を集光させ、その焦点位置
に開口部を有する第2の絞りを配置した投射光学系を設
けたことを特徴とする投射型表示装置。
(2) The projection display device according to claim 1 is provided with a projection optical system that collects the light emitted from the transmission scattering display element and has a second diaphragm having an opening at its focal position. A projection display device characterized by:
(3)請求項2の投射型表示装置において、少なくとも
一方の絞りを可変としたことを特徴とする投射型表示装
置。
(3) The projection type display device according to claim 2, wherein at least one aperture is variable.
(4)請求項1〜3のいずれかの投射型表示装置におい
て、透過散乱型表示素子が電極付基板間に誘電異方性が
正のネマチック液晶が樹脂マトリクス中に分散保持され
、その樹脂マトリクスの屈折率が使用する液晶の常光屈
折率(n_0)とほぼ一致するようにされた液晶樹脂複
合体を挟持するようにされた透過散乱型液晶表示素子と
されることを特徴とする投射型表示装置。
(4) In the projection type display device according to any one of claims 1 to 3, the transmission scattering type display element has a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy dispersed and held in a resin matrix between the electrode-attached substrates, and the resin matrix A projection type display characterized in that it is a transmission-scattering type liquid crystal display element sandwiching a liquid crystal resin composite whose refractive index almost matches the ordinary refractive index (n_0) of the liquid crystal used. Device.
(5)請求項1〜4のいずれかの投射型表示装置を用い
たことを特徴とする照明装置。
(5) An illumination device characterized by using the projection type display device according to any one of claims 1 to 4.
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