JPH04141603A - 偏光光源装置およびこれを用いた投射型液晶表示装置 - Google Patents
偏光光源装置およびこれを用いた投射型液晶表示装置Info
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- JPH04141603A JPH04141603A JP2265634A JP26563490A JPH04141603A JP H04141603 A JPH04141603 A JP H04141603A JP 2265634 A JP2265634 A JP 2265634A JP 26563490 A JP26563490 A JP 26563490A JP H04141603 A JPH04141603 A JP H04141603A
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- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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。
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、投射型液晶表示装置等に利用する偏光光源装
置に関する。
置に関する。
［従来の技術］
従来の投射型液晶表示装置では、光源光から偏光を取り
出す方法は、光源装置からの光束を直接偏光板に入射さ
せて高い偏光度の光束を取り出すのが一般的であった。
出す方法は、光源装置からの光束を直接偏光板に入射さ
せて高い偏光度の光束を取り出すのが一般的であった。
しかし、この方法では画面を明るくするために光量を増
すと偏光板の温度が著しく増大するため、偏光板の劣化
を防ぐために能力の高い冷却が必要であるという問題点
があり、そこで考えられたのが第２図に示すようなブリ
ポラライザ２１を用いる方法である。この方法では、白
色光源１１と放物面リフレクタ１２により構成される光
源装置からのほぼ平行な無偏光光１３は、複数枚の板硝
子で構成され各々の光学平面に対する光束の入射角がブ
リュースター角であるようなブリポラライザ２１を通過
して、はとんどのＳ−偏光が取り除かれた光束２２とな
り、取り除かれたＳ−偏光は反射光２６となり捨てられ
る。透過した光束２２は、さらに液晶パネルの近傍に設
置された偏光板２３によりｐ−偏光が選択透過すると偏
光度の高い偏光光２４となる。従って、偏光板２３に吸
収されるＳ−偏光の量は、光源装置から直接光束を入射
させる場合に比べてかなり少なくなるので、偏光板２３
の冷却が比較的容易である。ところで、例えば硝材の屈
折率が１．５３であるとすると、ブリュースター角θは
、 θ＝ ａｒｃｔａｎ （ｎ ＋／ ｎ ［１） −（１
）により５６．８度となる。 なお、ｎ１］は空気の屈
折率で１．０、ｎｌは硝材の屈折率１．５３である。従
ってブリポラライザ２１の板硝子は光束の入射角が５６
．８度となる様に設置されている。
すと偏光板の温度が著しく増大するため、偏光板の劣化
を防ぐために能力の高い冷却が必要であるという問題点
があり、そこで考えられたのが第２図に示すようなブリ
ポラライザ２１を用いる方法である。この方法では、白
色光源１１と放物面リフレクタ１２により構成される光
源装置からのほぼ平行な無偏光光１３は、複数枚の板硝
子で構成され各々の光学平面に対する光束の入射角がブ
リュースター角であるようなブリポラライザ２１を通過
して、はとんどのＳ−偏光が取り除かれた光束２２とな
り、取り除かれたＳ−偏光は反射光２６となり捨てられ
る。透過した光束２２は、さらに液晶パネルの近傍に設
置された偏光板２３によりｐ−偏光が選択透過すると偏
光度の高い偏光光２４となる。従って、偏光板２３に吸
収されるＳ−偏光の量は、光源装置から直接光束を入射
させる場合に比べてかなり少なくなるので、偏光板２３
の冷却が比較的容易である。ところで、例えば硝材の屈
折率が１．５３であるとすると、ブリュースター角θは
、 θ＝ ａｒｃｔａｎ （ｎ ＋／ ｎ ［１） −（１
）により５６．８度となる。 なお、ｎ１］は空気の屈
折率で１．０、ｎｌは硝材の屈折率１．５３である。従
ってブリポラライザ２１の板硝子は光束の入射角が５６
．８度となる様に設置されている。
［発明が解決しようとする課題］
前述のブリポラライザを用いた従来技術では板硝子を光
束の入射角が５６．８度となるように配置するのでブリ
ポラライザはかなり大きくなり、また、第２図に示した
ように小型にするために７字型に配置すると、硝材中で
の光線２５の進行方向はスネルの法則にしたがって折り
曲げられているので、板硝子のつなぎ目部分で光束の損
失が生じるという問題点が生じる。そこで本発明はこの
様な問題点を解決するもので、その目的とするところは
小型で光路長が短く光損失が小さいブリポラライザを用
いて小型で高効率の偏光光源装置を提供するところにあ
る。
束の入射角が５６．８度となるように配置するのでブリ
ポラライザはかなり大きくなり、また、第２図に示した
ように小型にするために７字型に配置すると、硝材中で
の光線２５の進行方向はスネルの法則にしたがって折り
曲げられているので、板硝子のつなぎ目部分で光束の損
失が生じるという問題点が生じる。そこで本発明はこの
様な問題点を解決するもので、その目的とするところは
小型で光路長が短く光損失が小さいブリポラライザを用
いて小型で高効率の偏光光源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］
本発明の偏光光源装置は、おもに光源ランプと該光源ラ
ンプからの放射光を反射するするリフレクタと、これら
による光源装置から射出される無偏光光から偏光光を取
り出す偏光分離器とにより構成されており、 前記偏光分離器がほぼ透明な硝材またはプラスチックで
つくられた複数枚の板と複数個のプリズムによって構成
され、またその配置は、前記光源装置からの射出光が初
めにプリズムの光学平面に垂直に入射し、次に複数枚の
板の各光学平面に対し垂直偏光の透過率がほぼ１００％
となる角度で通過し、次に再びプリズムに入射してその
光学平面から垂直に射出されるようになっており、また
各々の部材がわずかの空気層を挟んで近接していること
を特徴とする。
ンプからの放射光を反射するするリフレクタと、これら
による光源装置から射出される無偏光光から偏光光を取
り出す偏光分離器とにより構成されており、 前記偏光分離器がほぼ透明な硝材またはプラスチックで
つくられた複数枚の板と複数個のプリズムによって構成
され、またその配置は、前記光源装置からの射出光が初
めにプリズムの光学平面に垂直に入射し、次に複数枚の
板の各光学平面に対し垂直偏光の透過率がほぼ１００％
となる角度で通過し、次に再びプリズムに入射してその
光学平面から垂直に射出されるようになっており、また
各々の部材がわずかの空気層を挟んで近接していること
を特徴とする。
［作用］
本発明の上記構成によれば、例えば硝材の屈折率が１，
５３であるとするとブリュースター角θは、（１）式に
おいてｎｌｌを硝材の屈折率１．５３、ｎｌを空気の屈
折率１．０とおいて３３．２度となるので、板硝子は光
束の入射角が３３．２度となるように配置される。光源
装置から射出されるほぼ平行な光はブリポラライザの硝
材に対し垂直に入射するので、その進行方向はほとんど
変化しないで板硝子の光学平面に入射する。これらの光
学平面には常にブリュースター角で入射するのでｐ−偏
光はほぼ１００％透過し、Ｓ−偏光の一部は反射される
。複数枚の板硝子を通過した後にはＳ−偏光はほとんど
反射され、はとんどがｐ−偏光となって出射し、再びプ
リズムを経て、やはり進行方向が変化せずに射出される
。また、上記の板硝子にわずかにテーバ角をつけておく
と、繰り返し反射により透過するＳ−偏光の進行方向が
変化し、結果的には偏光度が向上する。
５３であるとするとブリュースター角θは、（１）式に
おいてｎｌｌを硝材の屈折率１．５３、ｎｌを空気の屈
折率１．０とおいて３３．２度となるので、板硝子は光
束の入射角が３３．２度となるように配置される。光源
装置から射出されるほぼ平行な光はブリポラライザの硝
材に対し垂直に入射するので、その進行方向はほとんど
変化しないで板硝子の光学平面に入射する。これらの光
学平面には常にブリュースター角で入射するのでｐ−偏
光はほぼ１００％透過し、Ｓ−偏光の一部は反射される
。複数枚の板硝子を通過した後にはＳ−偏光はほとんど
反射され、はとんどがｐ−偏光となって出射し、再びプ
リズムを経て、やはり進行方向が変化せずに射出される
。また、上記の板硝子にわずかにテーバ角をつけておく
と、繰り返し反射により透過するＳ−偏光の進行方向が
変化し、結果的には偏光度が向上する。
［実施例］
第１図は、本発明による偏光光源装置の一実施例を示し
た構成平面図である。白色光源１１（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）から放射さ
れた光束は放物面リフレクタ１２により反射されてほぼ
平行な無偏光光１３となりプリズム１４と複数枚の板硝
子１５により構成されるブリポラライザに入射する。こ
のブリポラライザでは、プリズム１４と板硝子１５の間
および複数枚の板硝子１５の間に自然に形成される空隙
があり、また板硝子１４は、それぞれの光学平面が入射
光に対しブリュースター角となるよ・う配置されている
。
た構成平面図である。白色光源１１（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）から放射さ
れた光束は放物面リフレクタ１２により反射されてほぼ
平行な無偏光光１３となりプリズム１４と複数枚の板硝
子１５により構成されるブリポラライザに入射する。こ
のブリポラライザでは、プリズム１４と板硝子１５の間
および複数枚の板硝子１５の間に自然に形成される空隙
があり、また板硝子１４は、それぞれの光学平面が入射
光に対しブリュースター角となるよ・う配置されている
。
従って、ブリポラライザに入射する無偏光光１３のうち
、ｐ−偏光はほとんど透過しＳ−偏光はほとんど反射さ
れるので、出射光１７はｐ−偏光に偏った光束となる。
、ｐ−偏光はほとんど透過しＳ−偏光はほとんど反射さ
れるので、出射光１７はｐ−偏光に偏った光束となる。
反射光１８は完全なＳ−偏光であり捨てられる。またこ
のブリポラライザは全体的にみてわずかに有る空気層を
無視すると同じ硝材でできているので、透過光１６は入
射前と同じ方向で進行し出射するので、■字形のつなぎ
ぬところで光量が損失するということがない。
のブリポラライザは全体的にみてわずかに有る空気層を
無視すると同じ硝材でできているので、透過光１６は入
射前と同じ方向で進行し出射するので、■字形のつなぎ
ぬところで光量が損失するということがない。
第３図は、プリポラライザ内での進行光線の振舞いを表
わした平面図である。進行光線３３はプリズム３１の光
学平面に対し垂直に入射した後、進行光線に対してブリ
ュースター角３４となっている光学平面に達する。その
面においてｐ−偏光はほぼ１００％透過し、Ｓ−偏光は
一部が反射する。次にプリズムをでた光は、スネルの法
則にしたがって屈折し、プリズム３１と硝子板３２の間
の空気層を通って硝子板３２の光学平面に達する。ここ
に於いても入射角がブリュースター角となっているので
、前記と同様にＳ−偏光の一部を反射しｐ−偏光は１０
０％透過する。 その先の硝子板３２の各光学平面に於
いても同様のことが繰り返され、出射側のプリズムを通
過した後にはＳ−偏光をわすかにしか含まない偏光とな
る。出射された光束に含まれるＳ−偏光としては、各光
学平面を透過したＳ−偏光と光学平面に於いて偶数回反
射されて出射するもののふた通りが考えられる。従って
、出射光線の偏光度を増大させるため方法として、硝子
板３２の枚数を増やすことや硝材の屈折率を高くするこ
とによって、透過のＳ−偏光を減少させること、あるい
は硝子板や硝子板間の空気層にわずかのテーパ角をつけ
ることによって、偶数回反射のＳ−偏光の進行方向を変
化させること、が考えられる。
わした平面図である。進行光線３３はプリズム３１の光
学平面に対し垂直に入射した後、進行光線に対してブリ
ュースター角３４となっている光学平面に達する。その
面においてｐ−偏光はほぼ１００％透過し、Ｓ−偏光は
一部が反射する。次にプリズムをでた光は、スネルの法
則にしたがって屈折し、プリズム３１と硝子板３２の間
の空気層を通って硝子板３２の光学平面に達する。ここ
に於いても入射角がブリュースター角となっているので
、前記と同様にＳ−偏光の一部を反射しｐ−偏光は１０
０％透過する。 その先の硝子板３２の各光学平面に於
いても同様のことが繰り返され、出射側のプリズムを通
過した後にはＳ−偏光をわすかにしか含まない偏光とな
る。出射された光束に含まれるＳ−偏光としては、各光
学平面を透過したＳ−偏光と光学平面に於いて偶数回反
射されて出射するもののふた通りが考えられる。従って
、出射光線の偏光度を増大させるため方法として、硝子
板３２の枚数を増やすことや硝材の屈折率を高くするこ
とによって、透過のＳ−偏光を減少させること、あるい
は硝子板や硝子板間の空気層にわずかのテーパ角をつけ
ることによって、偶数回反射のＳ−偏光の進行方向を変
化させること、が考えられる。
第４図は、ブリポラライザの硝子板にテーパ角をつけた
場合のブリポラライザ内での進行光線の振舞いを表わし
た平面図である。硝子板４１にはわずかのテーパ角がつ
いているので、硝子板４１の光学平面への光束の入射角
はわずかにブリュースター角からずれる場合があるが、
ｐ−偏光の透過率はほぼ１００％と考えてよい。繰り返
し反射により透過するわずかのＳ−偏光の進行方向は、
テーパ角の影響によって透過ｐ−偏光光進行方向と異な
っており、結果的にはテーパ角をつけることで透過光の
偏光度が向上する。
場合のブリポラライザ内での進行光線の振舞いを表わし
た平面図である。硝子板４１にはわずかのテーパ角がつ
いているので、硝子板４１の光学平面への光束の入射角
はわずかにブリュースター角からずれる場合があるが、
ｐ−偏光の透過率はほぼ１００％と考えてよい。繰り返
し反射により透過するわずかのＳ−偏光の進行方向は、
テーパ角の影響によって透過ｐ−偏光光進行方向と異な
っており、結果的にはテーパ角をつけることで透過光の
偏光度が向上する。
第５図は本発明による偏光光源装置を用いて構成した投
射型液晶表示装置の構成斜視図である。
射型液晶表示装置の構成斜視図である。
白色光源１１と放物面１ノフレクタ１２による光源装置
から射出される無偏光光１３はブリポラライザ５１（：
よって殆どのＳ−偏光がカットされる。このブリポララ
イザ５１の入射側の光学平面には赤外光線を反射するＩ
Ｒココ−ィングを施しであるので、赤外光もカットされ
る。ブリポラライザ５１を通過した光束５２は、偏光板
５３．５５と透過型の液晶パネル５４により構成される
ライトバルブを通過して映像情報が含まれた光束５６と
なる。光束５２はＳ−偏光を殆ど含んでいないので偏光
板５３により吸収される光は比較的少なく、従って偏光
板５３や近接して配置される液晶パネル５４の温度上昇
は比較的小さいので、偏光板５３ 、５５と液晶パネル
５４の冷却は容易である。ライトバルブを通過した光束
は投射レンズ５７によって拡大投射され、スクリーン５
８上に映像が表示される。この場合はモノクロームの構
成であるが、ブリポラライザ５１と偏光板５３の間に色
光分離器を設けて光源光を三原色光に分離し、それぞれ
をライトバルブで変調した接合酸して投射すればカラー
映像を表示することが出来る。
から射出される無偏光光１３はブリポラライザ５１（：
よって殆どのＳ−偏光がカットされる。このブリポララ
イザ５１の入射側の光学平面には赤外光線を反射するＩ
Ｒココ−ィングを施しであるので、赤外光もカットされ
る。ブリポラライザ５１を通過した光束５２は、偏光板
５３．５５と透過型の液晶パネル５４により構成される
ライトバルブを通過して映像情報が含まれた光束５６と
なる。光束５２はＳ−偏光を殆ど含んでいないので偏光
板５３により吸収される光は比較的少なく、従って偏光
板５３や近接して配置される液晶パネル５４の温度上昇
は比較的小さいので、偏光板５３ 、５５と液晶パネル
５４の冷却は容易である。ライトバルブを通過した光束
は投射レンズ５７によって拡大投射され、スクリーン５
８上に映像が表示される。この場合はモノクロームの構
成であるが、ブリポラライザ５１と偏光板５３の間に色
光分離器を設けて光源光を三原色光に分離し、それぞれ
をライトバルブで変調した接合酸して投射すればカラー
映像を表示することが出来る。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば偏光光源装置のブリポ
ラライザをプリズムと硝子板によって構成することによ
り、硝子板の設定角度がプリズムを用いない場合よりも
小さくなり、ワーキングデイスタンスの減少と偏光光源
装置の小型化という効果がある。また、ブリポラライザ
によって光束の進行方向が殆ど変化しないので、光量の
損失がほとんどない。
ラライザをプリズムと硝子板によって構成することによ
り、硝子板の設定角度がプリズムを用いない場合よりも
小さくなり、ワーキングデイスタンスの減少と偏光光源
装置の小型化という効果がある。また、ブリポラライザ
によって光束の進行方向が殆ど変化しないので、光量の
損失がほとんどない。
第１図は、本発明による偏光光源装置の一実施例を示し
た構成平面図。 第２図は、従来の偏光光源装置の構成を示す平面図。 第３図は、ブリポラライザ内での進行光線の振舞いを表
わした平面図。 第４図は、プｌ／ポラライザの硝子板にテーパ角をつけ
た場合のブリポラライザ内での進行光線の振舞いを表わ
した平面図。 第５図は本発明による偏光光源装置を用いて構成した投
射型液晶表示装置の構成斜視図。 １１ ・ １２ ・ １４ ・ １５ ・ ２１ ・ ５３゜ ５４ ・ ５７ ・ ５８ ・ ・白色光源ランプ ・放物面リフレクタ ・プリズム ・硝子板 ・ブリポラライザ ５５・・・偏光板 ・液晶パネル ・投射レンズ ・スクリーン 以 上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木喜三部 他１名第４図
た構成平面図。 第２図は、従来の偏光光源装置の構成を示す平面図。 第３図は、ブリポラライザ内での進行光線の振舞いを表
わした平面図。 第４図は、プｌ／ポラライザの硝子板にテーパ角をつけ
た場合のブリポラライザ内での進行光線の振舞いを表わ
した平面図。 第５図は本発明による偏光光源装置を用いて構成した投
射型液晶表示装置の構成斜視図。 １１ ・ １２ ・ １４ ・ １５ ・ ２１ ・ ５３゜ ５４ ・ ５７ ・ ５８ ・ ・白色光源ランプ ・放物面リフレクタ ・プリズム ・硝子板 ・ブリポラライザ ５５・・・偏光板 ・液晶パネル ・投射レンズ ・スクリーン 以 上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木喜三部 他１名第４図
Claims (3)
- （１）おもに光源ランプと該光源ランプからの放射光を
反射するリフレクタと、これらによる光源装置から射出
される無偏光光から偏光光を取り出す偏光分離器とによ
り構成される偏光光源装置において、 前記偏光分離器がほぼ透明な硝材またはプラスチックで
つくられた複数枚の板と複数個のプリズムによって構成
され、またその配置は、前記光源装置からの射出光が初
めにプリズムの光学平面に垂直に入射し、次に複数枚の
板の各光学平面に対し垂直偏光の透過率がほぼ１００％
となる角度で通過し、次に再びプリズムに入射してその
光学平面から垂直に射出されるようになっており、また
各々の部材がわずかの空気層を挟んで近接していること
を特徴とする偏光光源装置。 - （２）前記ほぼ透明な硝材またはプラスチックでつくら
れた板がわずかのテーパ角を有することを特徴とする請
求項１記載の偏光光源装置。 - （３）おもに、ほぼ平行光を射出する光源装置と、前記
平行光を三原色光に分離する色光分離器と、各原色光を
変調する液晶ライトバルブと、各変調光を合成する色光
合成器と、合成された変調光を拡大投射する投射レンズ
とにより構成される投射型液晶表示装置において、 前記光源装置が、請求項１または２記載の偏光光源装置
であることを特徴とする偏光光源装置を用いた投射型液
晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2265634A JPH04141603A (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 偏光光源装置およびこれを用いた投射型液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2265634A JPH04141603A (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 偏光光源装置およびこれを用いた投射型液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04141603A true JPH04141603A (ja) | 1992-05-15 |
Family
ID=17419863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2265634A Pending JPH04141603A (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 偏光光源装置およびこれを用いた投射型液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04141603A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0597261A1 (en) * | 1992-10-09 | 1994-05-18 | Asahi Glass Company Ltd. | An illumination device and a liquid crystal display device |
| WO1994011776A1 (en) * | 1992-11-09 | 1994-05-26 | Honeywell Inc. | Backlit display |
| WO1995017691A1 (en) * | 1993-12-21 | 1995-06-29 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Optical polarizer |
| US5825542A (en) * | 1995-06-26 | 1998-10-20 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Diffusely reflecting multilayer polarizers and mirrors |
| US5825543A (en) * | 1996-02-29 | 1998-10-20 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Diffusely reflecting polarizing element including a first birefringent phase and a second phase |
| US5831375A (en) * | 1995-08-11 | 1998-11-03 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Electroluminescent lamp using multilayer optical film |
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-
1990
- 1990-10-03 JP JP2265634A patent/JPH04141603A/ja active Pending
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