JPH04142530A - Projection type liquid crystal display device - Google Patents

Projection type liquid crystal display device

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Publication number
JPH04142530A
JPH04142530A JP2266947A JP26694790A JPH04142530A JP H04142530 A JPH04142530 A JP H04142530A JP 2266947 A JP2266947 A JP 2266947A JP 26694790 A JP26694790 A JP 26694790A JP H04142530 A JPH04142530 A JP H04142530A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
color
liquid crystal
optical path
wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP2266947A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumitaka Yajima
章隆 矢島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH04142530A publication Critical patent/JPH04142530A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To display an image of high picture quality which has no irregularity on a screen by using a dichroic prism which varies continuously in wavelength selectivity with an angle of incidence for a means for color image composition. CONSTITUTION:The white light emitted by a light source 1 is passed through a parabolic reflector 2 and a cut filter 3 to extract only nearly parallel visible light, which is made incident on the dichroic mirror system and separated into red light, green light, and blue light. The respective color-separated color lights are made incident on liquid crystal light valves 7R, 7G, and 7B for color modulation; and condenser lenses are arranged on the incidence sides of the respective valves to improve the brightness and reduce the illuminance irregularity. The respective modulated color lights are made incident on the dichroic mirror and multiplexed, and projected on the screen to display a color image. This prism has its astigmatism removed and dielectric multi-layered film coats are varied and equalized in wavelength selectively according to the inclination of the main light beam of a projection lens to generate no color shade. Further, the optical path length is made short corresponding to the refractive index, so the back focus of the projection lens is shortened and the projection image of high quality is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、画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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a projection type liquid crystal display device that uses a plurality of liquid crystal light valves for image formation and displays images by projecting the images.

[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、第6図に示すように、投写光源21の白色光
の色分離に2枚の色分離用ダイクロイックミラー22及
びミラー23を組み合わせて用い、緑色光と赤色光を入
射角45度の反射で、残りの青色光を透過で三原色を取
り出し、各色光を液晶ライトバルブ24で変調し、カラ
ー画像合成手段として2枚の色合成用ダイクロイックミ
ラー25及びミラー23を組み合わせて用い三色を合成
し、投写レンズ26で拡大投写して画像表示を行ってい
た。
[Prior Art] Conventionally, a projection type liquid crystal display device using a plurality of liquid crystal light valves uses two color separation dichroic mirrors 22 to separate white light from a projection light source 21, as shown in FIG. Using a combination of mirrors 23 and 23, green light and red light are reflected at an incident angle of 45 degrees, and the remaining blue light is transmitted to extract the three primary colors.Each color light is modulated by a liquid crystal light valve 24, and 2 is used as color image synthesis means. Three colors are synthesized using a combination of a dichroic mirror 25 for color synthesis and a mirror 23, and the image is displayed by enlarging and projecting the image using a projection lens 26.

[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、液晶ライトバルブが高精
細化した場合、非点収差のない主光線の平行な投写レン
ズを用いようとすると、投写レンズの他の性能の劣化が
生じたり、サイズが大きくなり、価格も非常に高くなる
ため実用向きでない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned conventional technology, when a liquid crystal light valve becomes high-definition, when trying to use a projection lens whose principal ray is parallel without astigmatism, other projection lens It is not suitable for practical use because its performance deteriorates, its size becomes large, and its price becomes extremely high.

そのため主光線の傾いた投写レンズを用いると投耳元学
系に含まれるカラー画像合成手段のダイクロイックミラ
ーが投写レンズの光軸に対して非回転対称の光学系とな
り非点収差を生じ、解像度の低下、コントラスト比の低
下等の画質の劣化を生ずる。また主光線の傾いた投写レ
ンズを用いるとダイクロイックミラーへの入射角が場所
により異なり波長選択特性が異なるため、色ムラが発生
するどいった問題点を有する。
Therefore, if a projection lens with a tilted principal ray is used, the dichroic mirror of the color image synthesis means included in the projection lens system becomes an optical system that is non-rotationally symmetrical with respect to the optical axis of the projection lens, causing astigmatism and reducing resolution. , resulting in deterioration of image quality such as a decrease in contrast ratio. Furthermore, if a projection lens with an inclined principal ray is used, the angle of incidence on the dichroic mirror varies depending on the location and the wavelength selection characteristics vary, resulting in problems such as color unevenness.

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高解像度で
色ムラの無い高画質な画像表示を行い、小型・軽量・低
価格をも実現する投写型液晶表示装置を提供するところ
にある。
The present invention is intended to solve these problems, and its purpose is to display a high-resolution, high-quality image without color unevenness on a screen, and to provide a projection system that is compact, lightweight, and inexpensive. type liquid crystal display device.

[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、画像形成のための液晶
ライトバルブと、光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、前記カラ
ー画像合成のための手段は波長選択特性を連続的に変化
させたダイクロイックプリズムを用いたことを特徴とす
る。
[Means for Solving the Problems] A projection type liquid crystal display device of the present invention includes a liquid crystal light valve for image formation, a dichroic mirror system for color separation of light, means for color image synthesis, and a light source. and a projection type liquid crystal display device comprising a projection lens, characterized in that the means for color image synthesis uses a dichroic prism whose wavelength selection characteristics are continuously changed.

[作用] 上記構成による投写型液晶表示装置において、各原色に
対応するそれぞれの液晶ライトバルブからの変調光は、
複数個のダイクロイックプリズムと反射プリズムの組合
せからなるカラー画像合成手段により合成されて、投写
レンズより前方のスクリーンに拡大投写される。この時
、ダイクロイックプリズムは、投写レンズの主光線が傾
いていても、光軸に対して回転対称の光学系を形成する
ため、非点収差を除去する。また、ダイクロイックプリ
ズムの誘電体多層膜コートの波長選択特性を、投写レン
ズの主光線の傾きに応じて変化させることで波長選択特
性を等しくし、色ムラを生じさせない。また、ダイクロ
イックミラーによる光学系では屈折率がおよそ1.0の
空気であった大部分のスペースを、屈折率がおよそ1.
5であるガラスで埋めることによりその屈折率に相当し
て光路長を短縮できるため、投写レンズのバックフォー
カスを短縮する。従って、投写画像は高品質のものとな
り、小型・軽量・低価格化が図れる。
[Function] In the projection type liquid crystal display device having the above configuration, the modulated light from each liquid crystal light valve corresponding to each primary color is
The images are combined by a color image combining means consisting of a combination of a plurality of dichroic prisms and reflective prisms, and are enlarged and projected onto a screen in front of the projection lens. At this time, even if the principal ray of the projection lens is tilted, the dichroic prism forms an optical system that is rotationally symmetrical with respect to the optical axis, thereby eliminating astigmatism. Furthermore, by changing the wavelength selection characteristics of the dielectric multilayer coating of the dichroic prism according to the inclination of the principal ray of the projection lens, the wavelength selection characteristics are made equal and color unevenness does not occur. In addition, in an optical system using a dichroic mirror, most of the space that used to be air with a refractive index of about 1.0 can be replaced by air with a refractive index of about 1.0.
By filling the lens with glass having a refractive index of 5, the optical path length can be shortened by a value corresponding to the refractive index of the glass, thereby shortening the back focus of the projection lens. Therefore, the projected image will be of high quality, and the projector can be made smaller, lighter, and less expensive.

[実施例コ 以下、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。[Example code] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の投写型液晶表示装置の平面図である
FIG. 1 is a plan view of a projection type liquid crystal display device of the present invention.

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、赤外及び紫外線カツトフィル
ター3に入射し、はぼ平行な可視光のみが取り出される
。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。
White light emitted from a light source 1 such as a halogen lamp, xenon lamp, metal halide lamp, etc. is collected by a parabolic reflector 2, enters an infrared and ultraviolet cut filter 3, and only approximately parallel visible light is extracted. . Here, a combination of an elliptical mirror or a spherical mirror and a condensing lens may be used as the condensing means.

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、
青緑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。
In this way, the focused light enters a dichroic mirror system for color separation. The dichroic mirror system for color separation is
It is composed of a blue-green reflective dichroic mirror 4, a green reflective dichroic mirror 5, and a reflective mirror 6.

まず青緑色反射ダイクロイックミラー4に入射した白色
光のうち赤色光(概ね600±20 (nm1以上の波
長領域)は透過し、青緑色光(概ね600±20 [n
m]以下の波長領域)は反射する。透過した赤色光は反
射ミラーによって方向を変える。
First, among the white light incident on the blue-green reflective dichroic mirror 4, red light (approximately 600±20 [nm1 or more wavelength range) is transmitted, and blue-green light (approximately 600±20 [nm1 or more wavelength range)] is transmitted.
m] wavelength range below) is reflected. The transmitted red light is redirected by a reflective mirror.

反射した青緑色光は緑色反射ダイクロイックミラー5に
入射し、緑色光(概ね500±20から600±20 
[r+m]の波長領域)は反射し、青色光(概ね500
±20 (nml以下の波長領域)は透過する。第2図
に青緑色反射ダイクロイックミラー4の波長特性を実線
で、緑色反射ダイクロイックミラー5の波長特性を点線
で示す。なお緑色反射ダイクロイックミラー5の赤領域
の特性は自由となる。偏光成分は後述するようにP偏光
成分の特性である。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。本実施例では
光源1にメタルハライドランプを用いたため、その発光
特性に応じて青緑色反射ダイクロイツクミラー4は59
3 [nm]、緑色反射ダイクロイックミラー5は50
7 [nm]としている。
The reflected blue-green light enters the green reflecting dichroic mirror 5, and the green light (approximately 500±20 to 600±20
[r+m] wavelength range) is reflected, and blue light (approximately 500
±20 (wavelength range of nml or less) is transmitted. In FIG. 2, the wavelength characteristics of the blue-green reflective dichroic mirror 4 are shown by a solid line, and the wavelength characteristics of the green-reflecting dichroic mirror 5 are shown by a dotted line. Note that the characteristics of the red region of the green reflecting dichroic mirror 5 can be freely determined. The polarized light component is a characteristic of the P polarized light component, as will be described later. The wavelength is plotted on the horizontal axis and the transmittance is plotted on the vertical axis, and the incident angle is 45 degrees. Hereinafter, when the wavelength is expressed numerically, it is assumed that the transmittance is 50%. In this embodiment, since a metal halide lamp was used as the light source 1, the blue-green reflective dichroic mirror 4 was set at 59 mm according to its light emission characteristics.
3 [nm], green reflective dichroic mirror 5 is 50
7 [nm].

こうして色分離された各色光は、それぞれ各色変調用の
液晶ライトバルブ7R,7G、7Bに入射する。ここで
各色光はほぼ平行光なので投写レンズの主光線の傾きに
応じて集光レンズ(図示せず)を液晶ライトバルブ7R
,7G、7Bの光の入射側に設置して、明るさの向上と
照度ムラの減少を達成する。
The color-separated light beams enter respective color modulation liquid crystal light valves 7R, 7G, and 7B. Since each color light is almost parallel light, the condenser lens (not shown) is connected to the liquid crystal light valve 7R according to the inclination of the principal ray of the projection lens.
, 7G, and 7B light incident side to improve brightness and reduce uneven illuminance.

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、各色層の信号
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。さらには機
械式、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。
The liquid crystal light valves 7R, 7G, and 7B for each color modulation use active matrix liquid crystal panels, apply signal voltages for each color layer, and control transmittance for each color depending on the voltage magnitude to form an image. Here, LCD light bulb 7R
, 7G, and 7B perform the function of a shutter that controls the transmittance of incident light, so they can be used not only as an active matrix liquid crystal panel or a time-division drive liquid crystal panel, but also as long as they are liquid crystal panels whose transmittance is varied by a signal voltage. . Furthermore, it is also possible to replace it with a valve whose transmittance can be controlled mechanically, electromagnetically, or the like.

液晶ライトバルブ7R,7G、7Bはノーマリ−白のモ
ード(電圧を印加すると透過率が下がる)のTNタイプ
であるので、光の入射側と出射側では偏光軸が直交した
偏光素子(図示せず)を用いている。偏光素子はダイク
ロイックミラー系ではP偏光(図面に対して水平方向)
に対応し、画像合成及び投写光学系ではS偏光(図面に
対して垂直方向)に対応している。これは、プリズムの
ように蒸着面に対して屈折率の高い媒質(屈折率が約1
.5)より光が入射した場合、波長分離特性は第3図の
ようにS偏光成分の方が優れているためであり、ミラー
だとどちらの偏光成分であってもほぼ同様な特性が得ら
れるためである。この構成だと、明るく色再現性の良い
画像表示が行われる。また偏光素子は光を吸収する偏光
板を用いた場合に熱を発生するため、液晶ライトバルブ
に影響しないように離して設置され且つ空冷ファンによ
る強制クーリングが施される。
Since the liquid crystal light valves 7R, 7G, and 7B are TN type in normally white mode (transmittance decreases when a voltage is applied), polarizing elements (not shown) whose polarization axes are orthogonal are used on the light input and output sides. ) is used. The polarizing element is P-polarized light (horizontal to the drawing) in a dichroic mirror system.
The image synthesis and projection optical system supports S-polarized light (direction perpendicular to the drawing). This is achieved by using a medium with a high refractive index relative to the vapor deposition surface (with a refractive index of approximately 1
.. 5) This is because when more light is incident, the wavelength separation characteristics are better for the S polarization component as shown in Figure 3, and with a mirror, almost the same characteristics can be obtained regardless of which polarization component. It's for a reason. With this configuration, a bright image with good color reproducibility is displayed. Furthermore, since the polarizing element generates heat when using a polarizing plate that absorbs light, it is installed at a distance so as not to affect the liquid crystal light valve, and is forcedly cooled by an air cooling fan.

またプリポラライザを光源1と液晶ライトバルブ7R,
7G、7Bの間に挿入し、不要な偏光成分を取り除く方
法や吸収のない偏光素子を用いることで熱対策がされる
In addition, the pre-polarizer is connected to light source 1 and liquid crystal light valve 7R,
Heat countermeasures can be taken by inserting it between 7G and 7B and removing unnecessary polarized light components, or by using a polarizing element that does not absorb.

液晶ライトバルブ7R,7G、7Bにより変調された各
色光は、カラー画像合成のための手段であるダイクロイ
ックプリズムに入射し、合成され、投写レンズ11によ
りスクリーンに拡大投写され、カラー画像表示が行われ
る。
The light of each color modulated by the liquid crystal light valves 7R, 7G, and 7B enters a dichroic prism, which is a means for color image synthesis, is synthesized, and is enlarged and projected onto a screen by a projection lens 11 to display a color image. .

カラー画像合成のための手段であるダイクロイックプリ
ズムは緑色反射ダイクロイックプリズム8と青色反射プ
リズム9と反射プリズム10から構成されている。
A dichroic prism serving as a means for color image synthesis is composed of a green reflective dichroic prism 8, a blue reflective prism 9, and a reflective prism 10.

赤色変調液晶ライトバルブ7Rにより変調された赤色光
は、緑色反射ダイクロイックプリズム8を透過し、更に
青色反射ダイクロイックプリズム9を透過し、投写レン
ズ11に達する。また緑色変調液晶ライトバルブ7Gに
より変調された緑色光は、緑色反射ダイクロイックプリ
ズム8で反射し、青色反射ダイクロイックプリズム9を
透過し、投写レンズ11に達する。また青色変調液晶ラ
イトバルブ7Bにより変調された青色光は、反射プリズ
ム10で反射し、更に青色反射ダイクロイックプリズム
9で反射し、投写レンズ11に達する。
The red light modulated by the red modulation liquid crystal light valve 7R passes through the green reflective dichroic prism 8, further passes through the blue reflective dichroic prism 9, and reaches the projection lens 11. Further, the green light modulated by the green modulation liquid crystal light valve 7G is reflected by the green reflective dichroic prism 8, transmitted through the blue reflective dichroic prism 9, and reaches the projection lens 11. Further, the blue light modulated by the blue modulation liquid crystal light valve 7B is reflected by the reflection prism 10, further reflected by the blue reflection dichroic prism 9, and reaches the projection lens 11.

第4図(a)は緑色反射ダイクロイックプリズム8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。
FIG. 4(a) is a wavelength characteristic diagram of the green reflective dichroic prism 8, in which the solid line is the characteristic of the central portion, the dotted line is the characteristic of the optical path A portion, and the dashed line is the characteristic of S-polarized light in the optical path 8 portion.

第4図(b)は青色反射ダイクロイックプリズム9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。
FIG. 4(b) is a wavelength characteristic diagram of the blue reflecting dichroic prism 9, in which the solid line is the characteristic of the central portion, the dotted line is the characteristic of the optical path A portion, and the dashed line is the characteristic of S polarized light in the optical path 8 portion.

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。
In each case, the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the transmittance, and the incident angle is 45 degrees.

このカラー画像合成において、投写レンズ11の主光線
は平行でなく傾きを持つため、第1図の主光線の光路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。
In this color image synthesis, since the principal ray of the projection lens 11 is not parallel but has an inclination, the optical path A of the principal ray in FIG.
At section A and section 8 of optical path, the angle of incidence at section A of optical path is smaller than 45 degrees, and the angle of incidence at section 8 of optical path is larger than 45 degrees.

第5図(a)は−船釣な緑色反射ダイクロイックプリズ
ム(590[nm1)の角度依存性を表す特性図で、第
5図(b)は−船釣な青色反射ダイクロイックプリズム
(500[n1l)の角度依存性を表す特性図である。
Figure 5 (a) is a characteristic diagram showing the angle dependence of a green reflective dichroic prism (590 [nm1) for boat fishing, and Figure 5 (b) is a characteristic diagram showing the angle dependence of a blue reflective dichroic prism (500 [n1l) for boat fishing]. FIG. 2 is a characteristic diagram showing the angle dependence of .

それぞれS偏光成分の特性である。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、光路B側
では青緑色っぽい緑色光がスクリーン上に結像すること
になる。
Each is a characteristic of the S polarization component. As can be seen from this figure, when the incident angle changes, the wavelength selection characteristics change. The reflected light shifts toward shorter wavelengths as the angle of incidence increases, and shifts toward longer wavelengths as the angle of incidence decreases. The transmitted light corresponds to the reflected light and is shifted respectively. In other words, regarding green light, yellowish green light is imaged on the screen on the optical path A side, and bluish greenish light is imaged on the optical path B side.

本発明においては、投写レンズ11の主光線の傾きと、
ダイクロイックプリズムの角度依存性を考慮し、光路A
部から光路3部まで波長選択特性を連続的に変化させた
ダイクロイックプリズムを用いている。(第4図(a)
及び第4図(b)参照)そのため、光路A部及び光路3
部での反射光及び透過光の波長特性がほぼ等しくなる。
In the present invention, the inclination of the principal ray of the projection lens 11,
Considering the angular dependence of the dichroic prism, the optical path A
A dichroic prism whose wavelength selection characteristics are continuously changed from the first part to the third part of the optical path is used. (Figure 4(a)
and FIG. 4(b)) Therefore, the optical path A part and the optical path 3
The wavelength characteristics of the reflected light and the transmitted light at the part are almost equal.

本実施例では、主光線最大傾角が±8度とした場合で、
緑色反射ダイクロイックプリズム8の波長選択特性は中
心部で593 (r+II!]、光路A部で578 [
nml、光路3部で608 [nm]となるように連続
的に制御し、青色反射ダイクロイックプリズム9は中心
部で507 [rvl、光路A部で495 [nm]、
光路3部で519 [nm]となるように連続的に制御
したダイクロイックプリズムを用いることで、スクリー
ン上の色ムラが最小となった。つまり光路A部での入射
角でも光路3部での入射角でも、中心部と同じ波長特性
で反射、透過が行なわれる。
In this example, when the principal ray maximum inclination angle is ±8 degrees,
The wavelength selection characteristics of the green reflective dichroic prism 8 are 593 (r+II!) at the center and 578 [r+II!] at the optical path A section.
nml, 608 [nm] in the 3rd part of the optical path, 507 [rvl] in the center of the blue reflective dichroic prism 9, 495 [nm] in the A part of the optical path,
By using a dichroic prism that was continuously controlled to have an optical wavelength of 519 [nm] in three parts of the optical path, color unevenness on the screen was minimized. In other words, reflection and transmission are performed with the same wavelength characteristics as at the center, whether at the incident angle at the optical path section A or at the incident angle at the optical path section 3.

またスクリーン上に表示される三原色の色度は、色分離
のダイクロイックミラー系とダイクロイックプリズムの
中心部の波長特性によりほぼ決まる。
Furthermore, the chromaticity of the three primary colors displayed on the screen is approximately determined by the wavelength characteristics of the color separation dichroic mirror system and the center of the dichroic prism.

青色光は概ね507 [nm]以下の波長領域、緑色光
は概ね507 [nm]から593 [nm]の波長領
域、赤色光は概ね593 [nm]以上の波長領域とな
る。
Blue light has a wavelength range of approximately 507 [nm] or less, green light has a wavelength range of approximately 507 [nm] to 593 [nm], and red light has a wavelength range of approximately 593 [nm] or more.

さらに緑色の色純度を上げ、希望のホワイトバランスを
とる場合には、グリーンフィルター(例えば510から
560 [nm]の波長域を透過)を緑色変調液晶ライ
トバルブ7Gの光の入射側に挿入することにより可能と
なる。
If you want to further increase the color purity of green and achieve the desired white balance, insert a green filter (for example, transmits the wavelength range from 510 to 560 [nm]) on the light incident side of the green modulation liquid crystal light valve 7G. This becomes possible.

なお投写レンズ11の主光線最大傾角はレンズ性能・サ
イズ・価格等の設計思想により異なり、数度から士数度
で、その角度とプリズム内の通過点に対応してダイクロ
イックプリズムの波長選択特性(光路A部から光路3部
までの波長特性)を最適に選んでやれば、どんな投写レ
ンズ11であっても色ムラをなくすことが可能である。
The maximum inclination angle of the principal ray of the projection lens 11 varies depending on the design concept such as lens performance, size, price, etc., and varies from a few degrees to several degrees, and the wavelength selection characteristics of the dichroic prism ( If the wavelength characteristics (wavelength characteristics from optical path section A to optical path section 3) are optimally selected, it is possible to eliminate color unevenness with any projection lens 11.

このような波長選択特性は、蒸着源からの距離を部分的
に変化させ、つまり蒸着面が蒸着源に対して斜めになる
ように蒸着器にセットして、通常のダイクロイックミラ
ーの誘電体多層膜コートと同様に蒸着を行うことで作成
される。このとき、蒸着源からの距離が変わることで膜
厚が変わり波長選択特性が変化し、さらにその膜厚を蒸
着面内で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。この膜を直角プリズムの斜面に形
成し、もう一つの直角プリズムの斜面とを貼合わせて立
方体状にした物がダイクロイックプリズムである。
Such wavelength selection characteristics can be achieved by partially changing the distance from the evaporation source, that is, by setting the evaporator so that the evaporation surface is oblique to the evaporation source. It is created by vapor deposition in the same way as the coat. At this time, as the distance from the deposition source changes, the film thickness changes and the wavelength selection characteristics change, and furthermore, by continuously controlling the film thickness within the evaporation surface, the wavelength selection characteristics also change continuously. A dichroic prism is formed by forming this film on the slope of a right-angle prism and bonding it to the slope of another right-angle prism to form a cube.

反射プリズム10は青赤縁の三色の液晶ライトバルブか
ら投写レンズ11までの光路長を等しくするもので、反
射面は全反射とA1反射コートあるいは誘電体多層膜コ
ートを併用して反射率を高めている。さらにこれらのプ
リズムの光の入射面及び出射面には無反射コートが施さ
れ、明るさを高めている。
The reflective prism 10 equalizes the optical path length from the three-color liquid crystal light valve with a blue-red edge to the projection lens 11, and the reflective surface uses a combination of total internal reflection and an A1 reflective coating or a dielectric multilayer coating to increase the reflectance. It's increasing. Furthermore, the light entrance and exit surfaces of these prisms are coated with anti-reflection coatings to increase brightness.

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。また主光線を傾けることができ
るため、さらには屈折率1.5程度のダイクロイックプ
リズムが光路内に含まれるため、バックフォーカスが短
くできるので小型・軽量で低価格化が図れる。非点収差
については光軸に対して回転対称となるためほとんど生
じない。
The projection lens 11 can display a bright image by using a lens with a small F value. Furthermore, since the principal ray can be tilted, and a dichroic prism with a refractive index of about 1.5 is included in the optical path, the back focus can be shortened, making it possible to reduce the size, weight, and cost. Astigmatism hardly occurs because it is rotationally symmetrical about the optical axis.

第7図は本発明の他の実施例を示す平面図であり、カラ
ー画像合成部分のみを示す。光の三原色の赤・緑・青の
色光が、各色変調液晶ライトバルブ7R,7G、7Bに
入射し変調された後、カラー画像合成のための手段であ
るダイクロイックプリズム31に入射する。このダイク
ロイックプリズム31は4つの直角プリズムを貼り合わ
せたもので、赤色反射面32と青色反射面33が十字状
に交差する構成である。前述した実施例と同様に中心部
に対して光路A部と光路3部での波長選択特性を変化さ
せている。
FIG. 7 is a plan view showing another embodiment of the present invention, showing only the color image synthesis portion. The three primary colors of red, green, and blue light enter the respective color modulation liquid crystal light valves 7R, 7G, and 7B, are modulated, and then enter the dichroic prism 31, which is a means for color image synthesis. This dichroic prism 31 is made by pasting together four right-angled prisms, and has a configuration in which a red reflective surface 32 and a blue reflective surface 33 intersect in a cross shape. Similar to the embodiment described above, the wavelength selection characteristics in the optical path A section and the optical path 3 section are changed with respect to the central part.

光路Aが赤色反射面32に入射する部分では入射角が小
さくなり、光路Bが赤色反射面32に入射する部分では
入射角が大きくなるため、赤色反射面32は光路A部で
は短波長側にシフトし、光路8部では長波長側にシフト
するように、光路A部から光路8部までの波長選択特性
を連続的に変化させる。また光路Aが青色反射面33に
入射する部分では入射角が大きくなり、光路Bが青色反
射面33に入射する部分では入射角が小さくなるため、
青色反射面33は光路A部では長波長側にシフトし、光
路8部では短波長側にシフトするように、光路A部から
光路8部までの波長選択特性を連続的に変化させる。
The angle of incidence is small in the part where the optical path A is incident on the red reflective surface 32, and the angle of incidence is large in the part where the optical path B is incident on the red reflective surface 32, so the red reflective surface 32 is on the short wavelength side in the part of the optical path A. The wavelength selection characteristics from the optical path A part to the optical path 8 part are continuously changed so that the wavelength is shifted to the long wavelength side in the optical path part 8 part. In addition, the angle of incidence is large in the portion where the optical path A is incident on the blue reflective surface 33, and the angle of incidence is small in the portion where the optical path B is incident on the blue reflective surface 33.
The blue reflecting surface 33 continuously changes the wavelength selection characteristic from the optical path A part to the optical path 8 part so that it shifts to the long wavelength side in the optical path A part and shifts to the short wavelength side in the optical path 8 part.

こうして光路A部からB部まで同一の選択特性となり、
色ムラの無い画像表示が投射レンズ11を介して行なわ
れる。
In this way, the selection characteristics are the same from part A to part B of the optical path,
Image display without color unevenness is performed through the projection lens 11.

本発明は、白色光を複数の色に分離し、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、色の選択波長を変えても、色分離の順番を変えても
、また液晶パネルのモードが変わっても(反射型も含む
)、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。
The present invention is effective for all projection type liquid crystal display devices that separate white light into a plurality of colors, modulate each color, combine them, and project them. It goes without saying that even if the mode of the liquid crystal panel changes (including reflective type), the present invention allows image display without color unevenness.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、カラー画像合成のた
めの手段に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プリズムを用いるため、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。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since a dichroic prism whose wavelength selection characteristics are continuously changed according to the incident angle is used as a means for color image synthesis, color unevenness on the screen can be reduced. It is possible to display high-quality images that are not available before.

また投写レンズの非点収差を無くし高精細な画像表示が
できると共に、主光線を傾けられることとバックフォー
カスを短くできるため投写レンズ及び本体の小型・軽量
・低価格化が図れるといった効果がある。
In addition, it is possible to eliminate astigmatism in the projection lens and display high-definition images, and because the principal ray can be tilted and the back focus can be shortened, the projection lens and main body can be made smaller, lighter, and less expensive.

これらの効果はハイビジョンやさらに高精細な画像を表
示する場合には、液晶ライトバルブのサイズが大きくな
ると共に高密度化されるため特に効果は絶大である。
These effects are particularly great when displaying high-definition or even higher-definition images because the size of the liquid crystal light valve increases and the density increases.

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

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図は青緑反射ダイクロイックミラー及び緑反射ダイ
クロイックミラーの波長特性図である。 第3図はダイクロイックプリズムの偏光特性を示す波長
特性図である。 第4図(a)は緑色反射ダイクロイックプリズムの波長
特性図で、第4図(b)は青色反射ダイクロイックプリ
ズムの波長特性図である。 第5図(a)は緑色反射ダイクロイックプリズムの角度
依存性を示す特性図で、第5図(b)は青色反射ダイク
ロイックプリズムの角度依存性を示す特性図である。 第6図は従来の投写型液晶表示装置の平面図である。 第7図は本発明の投写型表示装置の他の実施例を示す平
面図である。 1 ・ 2 ・ 3 ・ 4 ・ 5 ・ 6 ・  R G  B 8 ・ 9 ・ ・光源 ・パラボラリフレクタ− ・赤外及び紫外線カツトフィルター ・青緑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 ・反射ミラー ・赤色変調液晶ライトバルブ ・緑色変調液晶ライトバルブ ・青色変調液晶ライトバルブ ・緑色反射ダイクロイックプリズム ・青色反射ダイクロイックプリズム ・反射プリズム ・投写レンズ ・ダイクロイックプリズム ・赤色反射面 ・青色反射面 以上
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a projection type liquid crystal display device of the present invention. (The optical path A and the optical path B are also shown at the same time.) FIG. 2 is a wavelength characteristic diagram of a blue-green reflective dichroic mirror and a green reflective dichroic mirror. FIG. 3 is a wavelength characteristic diagram showing the polarization characteristics of a dichroic prism. FIG. 4(a) is a wavelength characteristic diagram of a green reflective dichroic prism, and FIG. 4(b) is a wavelength characteristic diagram of a blue reflective dichroic prism. FIG. 5(a) is a characteristic diagram showing the angular dependence of the green reflecting dichroic prism, and FIG. 5(b) is a characteristic diagram showing the angular dependence of the blue reflecting dichroic prism. FIG. 6 is a plan view of a conventional projection type liquid crystal display device. FIG. 7 is a plan view showing another embodiment of the projection type display device of the present invention. 1 ・ 2 ・ 3 ・ 4 ・ 5 ・ 6 ・ RGB 8 ・ 9 ・ Light source, parabolic reflector, infrared and ultraviolet cut filter, blue-green reflective dichroic mirror, green reflective dichroic mirror, reflective mirror, red modulation liquid crystal Light valve, green modulation liquid crystal light valve, blue modulation liquid crystal light valve, green reflective dichroic prism, blue reflective dichroic prism, reflective prism, projection lens, dichroic prism, red reflective surface, blue reflective surface or higher

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 画像形成のための液晶ライトバルブと、光の色分離を行
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、前記カラー画像合成のための手段は波長選
択特性を連続的に変化させたダイクロイックプリズムを
用いたことを特徴とする投写型液晶表示装置。
In a projection type liquid crystal display device comprising a liquid crystal light valve for image formation, a dichroic mirror system for color separation of light, a means for color image synthesis, a light source, and a projection lens, A projection type liquid crystal display device characterized in that the means uses a dichroic prism whose wavelength selection characteristics are continuously changed.
JP2266947A 1990-10-04 1990-10-04 Projection type liquid crystal display device Pending JPH04142530A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6412951B1 (en) 1997-08-25 2002-07-02 Minolta Co., Ltd. Optical image projector
JP2004078159A (en) * 2002-06-20 2004-03-11 Fuji Photo Optical Co Ltd Projection display device
JP2017512301A (en) * 2014-02-28 2017-05-18 ライフ テクノロジーズ コーポレーション System, method and apparatus for an optical system in a flow cytometer
JP2019040177A (en) * 2017-08-23 2019-03-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Light source device and projection type display device

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