JPH04124230U - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源からの輻射熱の影響を透過型ライトバル
ブに及ぼさない投射型表示装置を提供する。 【構成】 第１のフィルタ３で紫外線及び赤外線が除去
されたランプ１からの光は、液晶パネルのブラックマト
リックスと同一金属の薄膜で形成された第２のフィルタ
３０で面内の輝度分布が均一化されて色分離光学手段
４，５，８を経由して液晶パネル１０，１１，１２に入
射して変調される。変調された光は色合成光学手段６，
７，９で合成されレンズ１３から出射される。 【効果】 吸収される光によって液晶パネルのブラック
マトリックスで発生する温度分布が均一化されてコント
ラストのむらが小さくなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、投射型表示装置に関し、特に光源からの輻射熱の影響を液晶などの 透過型ライトバルブに及ぼさない構造の投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、大画面ディスプレイを得る一方法として液晶などを透過型ライトバルブ として利用する技術が知られている。特に比較的小型なねじれネマチック液晶パ ネルと投射レンズとを組み合わせた投射型表示装置がよく知られている。 図４に従来知られている投射型表示装置の構成を示す。図において、光源とな るランプ１から出射した光をリフレクタ２によりほぼ平行な光線とする。この光 をフィルタ３により表示画面に不要な紫外，赤外光を除去する。その後ダイクロ ックミラー４，５により赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の三原色に分離し、各々 の光を液晶パネル１０，１１，１２で透過率を制御し単色ごと画面を形成する。 その後ダイクロイックミラー７で三原色を合成することによりカラー画面を形成 し、レンズ１３により拡大投射し大画面を得る。

【０００３】 この構成によって明るい画面を得るためには高出力光源を用いる必要があるが 、ランプなどの通常の光源から出射される光は、円偏光か楕円偏光であるため、 光のエネルギーの約半分は、偏光板で吸収され熱に変換される。 この発生した熱が液晶に影響を及ぼさないために、例えば特開平１−１００５ １６号公報に開示されているように、図５に示す如く液晶と偏光板を距離を隔て 配置されているもの、あるいは特開昭６３−６４０７７号公報に開示されている ように、液晶と光源との間に面内で連続的に反射率の異なる赤外線反射板を配置 するものがある。

【０００４】 また、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の液晶パネル１０，１１，１２に入射する３つの色光の強 度分布は中心部で明るく周辺部で暗いため、例えば特開平２−１９６２８３号公 報に開示されるように、吸光度が周辺部で少なく、且つ中心部で多いフィルタを 液晶パネルの前面に配置して光の強度分布を補正するものがある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上述の従来の投射型表示装置は、偏光板で発生した熱が液晶に影響を及ぼさな い対策は施している。しかし、偏光板を通過した光が液晶のブラックマトリック スで吸収され熱に変換される影響の対策はなされておらず、画像のコントラスト が低下する問題があった。 特に投射型表示装置のランプは図４に示すリフレク タ２を用いても均一光量とすることは困難であり、液晶パネルの中央部と周辺部 とでは照度差が生じる。そのために液晶のブラックマトリックスで吸収される光 量の差により液晶の中央部と周辺部とで温度差が生じる。 液晶の印加電圧と光透過（Ｖ−Ｔ）特性の関係には温度依存性があり、液晶全 体を同一の駆動電圧で制御すると温度の高い中央部と低い周辺部とで部分的なＶ −Ｔ特性の差によるむらが生じてしまう。 更に温度差が大きくなると熱膨張によりガラスに応力が加わり複屈折が発生す る。この複屈折が発生すると、偏光板を通過して入射してきた直線偏光がガラス を通過するときに楕円偏光となり、等化的に印加電圧が低い状態となりコントラ ストが低下する。この複屈折は応力により変化するために、液晶の場所によって 大きさが異なり、液晶全体に現われるのではなく画像の部分的なコントラストむ らとして現われる。

【０００６】 それ故に、本考案の目的は液晶の内面での温度分布を低減し、コントラストむ らの小さな投射型表示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

従って、上述の目的を達成するために第１の本考案は、光源と、この光源から の光を変調する透過型ライトバルブと、この透過型ライトバルブと前記光源との 光路中に設けられ、且つ吸光度が中心部と周辺部とで異なるフイルタと、この透 過型ライトバルブからの変調光を投影する投射光学手段とを備えた投射型表示装 置において、前記フィルタを前記透過型ライトバルブのブラックマトリックスを 形成している金属と同一の薄膜により形成したものである。 第２の本考案は、光源と、この光源からの光を赤，緑及び青の三原色に分離す る色分離光学手段と、この分離されて入射された光を変調する透過型ライトバル ブと、この透過型ライトバルブからの変調光を合成する色合成光学手段と、この 合成された光を投影する投射光学手段と、前記光源と透過型ライトバルブとの光 路中に設けられ、且つ吸光度が中心部と周辺部とで異なるフイルタとを備えた投 射型表示装置において、前記フィルタを前記透過型ライトバルブのブラックマト リックスを形成している金属と同一の薄膜により形成したものである。 第３の本考案は、前記フィルタをＣｒの薄膜で形成したものである。

【０００８】

【作用】

本考案によれば、光源から出射された光は液晶パネルの前にフィルタを通過す るが、このフィルタは面内で入射する光の輝度分布と逆に近い分布を有している ために、液晶パネルにはフィルタがない場合に比べ面内輝度分布が均一となり、 熱の場所が小さくなる。またフィルタに用いられている金属は液晶のブラックマ トリックスと同一金属のために光吸収係数がほぼ等しく、可視光に限らず全波長 域で同様な効果が得られる。これにより従来の液晶パネルのブラックマトリック スの熱吸収による液晶のコントラストむらを解決している。

【０００９】

【実施例】

次に、本考案の一実施例について図１〜図３を参照して説明する。 図１は本考案の投射型表示装置の光学系を示す構成図であり、光源となるラン プ１から出射された光はリフレクタ２で反射されて略平行光となって第１のフィ ルタ３に入射する。この第１のフィルタ３はランプ１からの出射光に含まれる紫 外線及び赤外線を除去するために設けられている。

【００１０】 第１のフィルタ３で紫外線及び赤外線が除去された光は、本考案の特徴である 第２のフィルタ３０に入射する。この第２のフィルタ３０は第１のフィルタ３で 除去しきれない波長の吸収と面内の輝度分布を均一化する役割を行なっている。

【００１１】 第２のフィルタ３０で輝度分布が均一化された光はダイクロイックミラー４に 入射して赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の三原色の一つが分離されて反射ミラー ８を経由して透過型ライトバルブである液晶パネル１０に入射し、三原色の残り の２つはダイクロイックミラー５に入射する。このダイクロイックミラー５で分 離された三原色の残り２つは透過型ライトバルブである液晶パネル１１，１２に 入射する。 上記ダイクロイックミラー４，５と全反射ミラー８とで色分離光学手段が構成 されている。 液晶パネル１０，１１，１２で変調されたＲ，Ｇ，Ｂの三原色はダイクロイッ クミラ６，７及び全反射ミラー９からなる色合成光学手段で合成され投射光学手 段のレンズ１３に入射して図示しないスクリーンなどに拡大投影される。

【００１２】 ここで用いた第２のフィルタ３０は平面ガラス上に中心部で約１００ 、周辺 部で約５０ のなだらかな厚さ変化分布でほぼ同心円状に均一な厚さとなるよう にＣｒ薄膜を真空蒸着法で形成したものである。

【００１３】 図２は輝度の面内分布を示した図である。図２ａは従来例の装置、図２ｂは本 実施例の投射後（４０”スクリーン上）の輝度分布を示している。これから本考 案の第２のフィルタによる光の均一化が図られていることが分かる。 更に、液晶パネルのコントラストむらを測定した。ここで液晶パネルはブラッ クマトリックスにＣｒの２０００ 膜を有し、ノーマリーホワイトモード、ラビ ング方向９０゜のものを用いた。コントラストを全白、全黒輝度比としたときの コントラストむらは、従来例では２０％であったものが、本実施例では５％以下 と大幅に低減できた。特に従来例では４隅での著しいコントラスト低下が発生し ていたが、本実施例のものでは４隅でのコントラスト低下はほとんど観測されな かった。

【００１４】 本実施例ではＣｒの薄膜を用いた第２のフィルタを用いているが、通常のＮＤ フィルタを用いた場合には、図３ａ，ｂに示すように７００ｎｍより短い波長か ら透過率が上昇し、熱への影響が考えられる赤外光にはほとんど効果がないこと が分かる。そのために、本考案の効果を高めるためには、液晶で光吸収するブラ ックマトリックスと全波長域で同じ光特性をもった第２のフィルタとすることが 必要であり、本実施例ではブラックマトリックスを形成しているＣｒで第２のフ ィルタを形成した。

【００１５】 なお、本実施例では第２のフィルタ３０を第１のフィルタ３の直後に設けてい るが、これに限定されず光源と液晶パネルとの光路中であればどこでもよい。ま た、投射型表示装置としてはオーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）でもよい。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、透過型ライトバルブのブラックマトリックスを 形成している金属を用い、厚さ分布のある薄膜で形成されたフィルタを光源と透 過型ライトバルブの間に配置することにより、熱吸収によるに温度むらから生ず るコントラストの場所むらを低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の投射型表示装置の光学系を示す構成図
である。

【図２】図１に係わる輝度分布を示す図である。

【図３】図１に係わるＮＤフィルタの透過率の波長依存
性を示す図である。

【図４】従来の投射型表示装置を示す図である。

【図５】図４に係わる熱対策を示す図である。

【符号の説明】

１ 光源（ランプ） ２ リフレクタ ３ 第１のフィルタ ４，５ 色分離光学手段（ダイクロイックミラー） ６，７ 色合成光学手段（ダイクロイックミラー） ８，９ 反射ミラー １０，１１，１２ 透過型ライトバルブ（液晶パネル） １３ 投射光学手段（レンズ） ２０ 液晶 ２１，２２ 偏光板 ２３ 入射光 ２４ 出射光 ３０ フィルタ（第２のフィルタ）

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【手続補正書】

【提出日】平成４年３月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図４】

【図５】

【図２】

【図３】

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、この光源からの光を変調する透
   過型ライトバルブと、この 透過型ライトバルブと前記
   光源との光路中に設けられ、且つ吸光度が中心部と周辺
   部とで異なるフイルタと、この透過型ライトバルブから
   の変調光を投影する投射光学手段とを備えた投射型表示
   装置において、前記フィルタは前記透過型ライトバルブ
   のブラックマトリックスを形成している金属と同一の薄
   膜により形成されたことを特徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】 光源と、この光源からの光を赤，緑及び
   青の三原色に分離する色分離光学手段と、この分離され
   て入射された光を変調する透過型ライトバルブと、この
   透過型ライトバルブからの変調光を合成する色合成光学
   手段と、この合成された光を投影する投射光学手段と、
   前記光源と透過型ライトバルブとの光路中に設けられ、
   且つ吸光度が中心部と周辺部とで異なるフイルタとを備
   えた投射型表示装置において、前記フィルタは前記透過
   型ライトバルブのブラックマトリックスを形成している
   金属と同一の薄膜により形成されたことを特徴とする投
   射型表示装置。
3. 【請求項３】 前記フィルタはＣｒの薄膜で形成された
   ことを特徴とする請求項１乃至２記載の投射型表示装
   置。