JPH04267231A - Projection type liquid crystal display device - Google Patents

Projection type liquid crystal display device

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Publication number
JPH04267231A
JPH04267231A JP3028441A JP2844191A JPH04267231A JP H04267231 A JPH04267231 A JP H04267231A JP 3028441 A JP3028441 A JP 3028441A JP 2844191 A JP2844191 A JP 2844191A JP H04267231 A JPH04267231 A JP H04267231A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
liquid crystal
lens
light source
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP3028441A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiyouji Karasawa
唐澤穣児
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
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP3028441A priority Critical patent/JPH04267231A/en
Publication of JPH04267231A publication Critical patent/JPH04267231A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a projection type liquid crystal display device having a high brightness by separately focusing a light beam having a circular cross-sectional shape at the emission from a light source in both directions vertical and lateral of a liquid crystal light valve so that the efficiency of incidence upon a rectangular aperture of the liquid crystal light valve may be increased since the light beam can be radiated to the rectangular aperture with an elliptic shape. CONSTITUTION:A parallel light ray beam emitted from a light source 1 is focused by a convex lens 2 and is subjected to color-separation by dichroic mirrors 4, 5 and a reflection mirror 6. The separated beams are refocused only in the vertical direction by a cylindrical lens 7 and is optically modulated by liquid crystal light valves 8R, 8G, 8B. Thus optically modulated separated light beams are color-synthesized by dichroic mirrors 10, 11 and a reflection mirror 6, and is then enlarged and projected onto a screen 13 by a projection lens 12.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ライトバルブによ
り形成した画像を投写レンズにより拡大投写する投写型
の液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type liquid crystal display device in which an image formed by a liquid crystal light valve is enlarged and projected by a projection lens.

【0002】0002

【従来の技術】従来は、光源と液晶ライトバルブの間に
凸レンズを配置し、光源からの光束を投写レンズの入射
瞳近傍に集光する構成が一般的であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a convex lens is disposed between a light source and a liquid crystal light valve, and a light beam from the light source is condensed near the entrance pupil of a projection lens.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】投写型液晶表示装置に
用いる光源は、ランプから放射状に発散する光束を、光
軸に垂直方向の断面形状が円形であるリフレクターによ
って平行光束に変換する構成が一般的である。また、液
晶ライトバルブのアパーチャーは、長方形であるのが一
般的である。従って、光源からの出射光束は断面形状が
円形であり、液晶ライトバルブに至る光路上に配置され
た、光軸に対して回転対称形の凸レンズ通過後において
も、断面形状は円形である。すなわち、液晶ライトバル
ブのアパーチャーを照射する光束も円形の断面形状であ
るため、長方形であるアパーチャーに入射せずに損失す
る光束が大きい。この損失量は、液晶ライトバルブのア
パーチャーが横長になる程大きくなるため、ハイビジョ
ン対応型の液晶ライトバルブ、すなわち、アパーチャー
のアスペクトレシオが16:9である液晶ライトバルブ
においては、極めて重要な課題となる。
[Problems to be Solved by the Invention] A light source used in a projection type liquid crystal display device generally has a configuration in which a light beam diverging radially from a lamp is converted into a parallel light beam by a reflector having a circular cross section in the direction perpendicular to the optical axis. It is true. Further, the aperture of a liquid crystal light valve is generally rectangular. Therefore, the emitted light beam from the light source has a circular cross-sectional shape, and even after passing through a convex lens that is rotationally symmetrical with respect to the optical axis and is arranged on the optical path leading to the liquid crystal light valve, the cross-sectional shape is circular. That is, since the light flux that illuminates the aperture of the liquid crystal light valve also has a circular cross-sectional shape, a large amount of light flux is lost without entering the rectangular aperture. This loss increases as the aperture of the liquid crystal light valve becomes horizontally elongated, so this is an extremely important issue for high-definition liquid crystal light valves, that is, liquid crystal light valves with an aperture aspect ratio of 16:9. Become.

【0004】本発明の投写型液晶表示装置は以上の課題
を解決するもので、その目的とするところは、光源から
の出射光束の利用効率が高い、高輝度の投写型液晶表示
装置を提供することにある。
The projection type liquid crystal display device of the present invention solves the above problems, and its purpose is to provide a high brightness projection type liquid crystal display device that has high efficiency in utilizing the emitted light flux from the light source. There is a particular thing.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の投写型液晶表示装置は、光源と、光源から
の光を分離する光分離手段と、光分離手段からの光を変
調する液晶ライトバルブと、液晶ライトバルブにより変
調された光を合成する光合成手段と、光合成手段からの
光を投写する投写レンズとを有する投写型液晶表示装置
において、光源と液晶ライトバルブの間に、凸レンズと
シリンドリカルレンズを直列配置したことを特徴とする
。また、光源と液晶ライトバルブの間に、トーリックレ
ンズを配置したことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, a projection type liquid crystal display device of the present invention includes a light source, a light separation means for separating light from the light source, and a light separation means for modulating the light from the light separation means. In a projection type liquid crystal display device having a liquid crystal light valve that combines light modulated by the liquid crystal light valve, a light combining means that combines light modulated by the liquid crystal light valve, and a projection lens that projects the light from the light combining means, between the light source and the liquid crystal light valve, It is characterized by a convex lens and a cylindrical lens arranged in series. Another feature is that a toric lens is placed between the light source and the liquid crystal light valve.

【0006】[0006]

【実施例】(実施例1)図1は、本発明の一実施例にお
ける光学系の構成図である。光源1は、ハロゲン,キセ
ノン,メタルハライドガス等が封入されたランプと、そ
れらのランプから出射された発散光を平行光として反射
するリフレクターとから構成される。光源1を出射した
光は、凸レンズ2によって集光されて光分離手段3に入
射する。光分離手段3は、ダイクロイックミラー4,5
及び反射ミラー6より構成され、例えば、ダイクロイッ
クミラー4に赤色反射用の波長特性を設け、ダイクロイ
ックミラー5に青色透過用の波長特性を設けることによ
って、入射光を赤,緑,青の3原色に分離する。光分離
手段3によって分離された各色光は、それぞれの光路上
に配置されたシリンドリカルレンズ7によって、上下方
向にのみ再度集光され、それぞれの色に対応する液晶ラ
イトバルブ8R,8G,8Bに入射する。ここで、各色
光は、液晶ライトバルブ8R,8G,8Bによってそれ
ぞれの色に対応した光変調、すなわち、信号電圧に応じ
た透過率の可変操作を受け、各色毎に画像を形成して光
合成手段9に入射する。液晶ライトバルブ8R,8G,
8Bは、アクティブマトリクス液晶パネルの前後に偏光
板を配置した構成が一般的である。光合成手段9は、ダ
イクロイックミラー10,11と反射ミラー6より構成
され、例えば、ダイクロイックミラー10に赤色透過用
の波長特性を設け、ダイクロイックミラー11に青色反
射用の波長特性を設けることによって、各色光をフルカ
ラー画像光として合成する。光合成手段9を出射した光
は、投写レンズ12によって拡大投写され、前方のスク
リーン13上にフルカラー画像を形成する。なお、ダイ
クロイックミラー4,5とダイクロイックミラー10,
11の波長特性を操作することによって、液晶ライトバ
ルブ8R,8G,8Bの配置は適宜変更可能である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a block diagram of an optical system in an embodiment of the present invention. The light source 1 includes a lamp filled with halogen, xenon, metal halide gas, etc., and a reflector that reflects divergent light emitted from the lamp as parallel light. The light emitted from the light source 1 is condensed by a convex lens 2 and enters a light separating means 3. The light separating means 3 includes dichroic mirrors 4 and 5.
For example, by providing the dichroic mirror 4 with wavelength characteristics for red reflection, and providing the dichroic mirror 5 with wavelength characteristics for blue transmission, the incident light can be converted into the three primary colors of red, green, and blue. To separate. Each color light separated by the light separation means 3 is refocused only in the vertical direction by a cylindrical lens 7 disposed on each optical path, and is incident on liquid crystal light valves 8R, 8G, and 8B corresponding to each color. do. Here, each color light is subjected to light modulation corresponding to each color by the liquid crystal light valves 8R, 8G, 8B, that is, a transmittance variable operation according to a signal voltage, and an image is formed for each color. 9. LCD light bulb 8R, 8G,
8B generally has a configuration in which polarizing plates are placed before and after an active matrix liquid crystal panel. The light combining means 9 is composed of dichroic mirrors 10 and 11 and a reflecting mirror 6. For example, the dichroic mirror 10 is provided with a wavelength characteristic for transmitting red, and the dichroic mirror 11 is provided with a wavelength characteristic for reflecting blue. are synthesized as full-color image light. The light emitted from the light combining means 9 is enlarged and projected by the projection lens 12 to form a full color image on the screen 13 in front. In addition, the dichroic mirrors 4 and 5 and the dichroic mirror 10,
By manipulating the wavelength characteristics of the liquid crystal light valves 11, the arrangement of the liquid crystal light valves 8R, 8G, and 8B can be changed as appropriate.

【0007】図2は、図1における照明系の模式図であ
り、光源1からの平行出射光を、液晶ライトバルブの、
上下方向の光の集光点14と左右方向の光の集光点15
に集光する様子を示す。集光点14は凸レンズ2とシリ
ンドリカルレンズ7の焦点距離と両レンズ間の相対位置
によって決まり、集光点15は凸レンズ2の焦点距離に
よって決まる点であるが、両集光点の間に位置し、光の
断面積が最小になる点16(最小錯乱円)近傍に投写レ
ンズ12の入射瞳を設けることが、光の利用効率を向上
する上で重要である。また、図3は、液晶ライトバルブ
8のアパーチャー17と照射光18との関係図であり、
照射光18の断面形状である楕円がアパーチャー17に
外接し、照射光18の断面積とアパーチャー17の面積
との差(同図の斜線部)が最小になる時、アパーチャー
17への入射光が最も増大するため、それになるべく近
づくように凸レンズ2とシリンドリカルレンズ7の焦点
距離及び相対位置関係を設定することが重要である。光
源1からの出射光束の断面形状は円形であり、上記面積
の差はアパーチャー17が横長になる程増大するため、
16:9というアスペクトレシオを有するハイビジョン
対応型の液晶ライトバルブにおいて、この光の利用効率
向上は特に有効である。
FIG. 2 is a schematic diagram of the illumination system in FIG.
A convergence point 14 for light in the vertical direction and a convergence point 15 for light in the horizontal direction
This shows how the light is focused. The focal point 14 is determined by the focal length of the convex lens 2 and the cylindrical lens 7 and the relative position between both lenses, and the focal point 15 is determined by the focal length of the convex lens 2, but is located between the two focal points. In order to improve the light utilization efficiency, it is important to provide the entrance pupil of the projection lens 12 near the point 16 (circle of least confusion) where the cross-sectional area of light is the smallest. Further, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the aperture 17 of the liquid crystal light valve 8 and the irradiation light 18,
When the ellipse that is the cross-sectional shape of the irradiated light 18 circumscribes the aperture 17 and the difference between the cross-sectional area of the irradiated light 18 and the area of the aperture 17 (the shaded area in the figure) is minimized, the light incident on the aperture 17 is Since it increases the maximum, it is important to set the focal length and relative positional relationship of the convex lens 2 and the cylindrical lens 7 so as to be as close as possible to this. The cross-sectional shape of the light beam emitted from the light source 1 is circular, and the difference in area increases as the aperture 17 becomes horizontally longer.
This improvement in light utilization efficiency is particularly effective in high-definition liquid crystal light valves having an aspect ratio of 16:9.

【0008】凸レンズ2とシリンドリカルレンズ7の配
置及び個数は、図1に示す限りではなく、各液晶ライト
バルブに対して同じ集光状態を達成できるように各光路
上に配置すればよい。特に、両レンズを光分離手段3と
液晶ライトバルブ8との間に直列配置した場合は、光分
離手段3内において光源1からの出射光の平行性が維持
されるため、ダイクロイックミラー4,5の波長特性に
おける角度依存性を考慮する必要がなく、ダイクロイッ
クミラー4,5の設計,製造が容易になるという利点が
ある。
The arrangement and number of the convex lens 2 and the cylindrical lens 7 are not limited to those shown in FIG. 1, and may be arranged on each optical path so that the same light condensing state can be achieved for each liquid crystal light valve. In particular, when both lenses are arranged in series between the light separating means 3 and the liquid crystal light valve 8, the parallelism of the light emitted from the light source 1 is maintained within the light separating means 3, so that the dichroic mirrors 4, 5 There is an advantage that there is no need to consider the angular dependence of the wavelength characteristics of the dichroic mirrors 4 and 5, and the design and manufacture of the dichroic mirrors 4 and 5 become easier.

【0009】(実施例2)図4は、本発明の別の実施例
における照明系の模式図であり、光源1と液晶ライトバ
ルブ8との間にトーリックレンズ19を配置することに
よって、図1に示す実施例と同様の集光照明系を実現す
るものである。ここで、照明系以外の各要素については
前述の実施例と全く同じ考え方である。トーリックレン
ズ19は、上下方向と左右方向に別々の屈折力を有する
レンズであり、積極的に非点収差を発生させるレンズで
ある。従って、図4に示すように、光源1からの平行光
束に対して、液晶ライトバルブの、上下方向の光の集光
点20と左右方向の光の集光点21が存在するため、図
2に示す照明系と同様の集光照明系を形成できる。上下
方向と左右方向の屈折力の考え方は前述の実施例と同様
であり、光源1,トーリックレンズ19,液晶ライトバ
ルブ8及び投写レンズ12の相対位置関係によって決ま
り、その結果生じる最小錯乱円22の近傍に投写レンズ
12の入射瞳を配置する必要がある。トーリックレンズ
19の配置についても前述の実施例と同様であり、各液
晶ライトバルブに対して同じ集光状態を達成できる位置
であれば、各光路上のどこに配置してもよい。本実施例
の利点は、直列に配置されるレンズ枚数が前述の実施例
に比べて減少することであり、その結果光学系の小型化
が実現できる。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a schematic diagram of an illumination system in another embodiment of the present invention. By disposing a toric lens 19 between the light source 1 and the liquid crystal light valve 8, This embodiment realizes a condensing illumination system similar to the embodiment shown in FIG. Here, the concept of each element other than the illumination system is exactly the same as in the previous embodiment. The toric lens 19 is a lens that has separate refractive powers in the vertical direction and in the horizontal direction, and is a lens that actively generates astigmatism. Therefore, as shown in FIG. 4, for the parallel light flux from the light source 1, there is a convergence point 20 for vertical light and a convergence point 21 for horizontal light of the liquid crystal light valve. A condensing illumination system similar to the illumination system shown in can be formed. The concept of refractive power in the vertical direction and in the horizontal direction is the same as in the above embodiment, and is determined by the relative positional relationship of the light source 1, toric lens 19, liquid crystal light valve 8, and projection lens 12, and the resulting circle of least confusion 22 is It is necessary to arrange the entrance pupil of the projection lens 12 nearby. The arrangement of the toric lens 19 is also the same as in the above-mentioned embodiment, and it may be arranged anywhere on each optical path as long as it can achieve the same light condensing state for each liquid crystal light valve. The advantage of this embodiment is that the number of lenses arranged in series is reduced compared to the previous embodiments, and as a result, the optical system can be made smaller.

【0010】0010

【発明の効果】本発明の投写型液晶表示装置は、以上説
明したように、光源と液晶ライトバルブの間に凸レンズ
とシリンドリカルレンズを直列配置すること、あるいは
、トーリックレンズを配置することによって、光源から
の出射形状が円形である光束により、長方形である、液
晶ライトバルブのアパーチャーを楕円状に照射できるた
め、光源からの出射光束を液晶ライトバルブのアパーチ
ャーに高効率で集光することが可能であり、高輝度の投
写型液晶表示装置を実現できる。これは、液晶ライトバ
ルブのアパーチャーが横長になる程有効であり、特にハ
イビジョン対応型の液晶ライトバルブにおいてその効果
は大きい。
Effects of the Invention As explained above, the projection type liquid crystal display device of the present invention can reduce the light source by arranging a convex lens and a cylindrical lens in series or by arranging a toric lens between the light source and the liquid crystal light valve. Since the light beam emitted from the light source has a circular shape, the rectangular aperture of the liquid crystal light valve can be irradiated in an elliptical shape, making it possible to focus the light beam emitted from the light source onto the aperture of the liquid crystal light valve with high efficiency. Yes, it is possible to realize a high-brightness projection type liquid crystal display device. This becomes more effective as the aperture of the liquid crystal light valve becomes more horizontally long, and the effect is particularly large in liquid crystal light valves compatible with high-definition vision.

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

【図1】本発明の実施例における光学系の構成図である
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system in an embodiment of the present invention.

【図2】図1における照明系の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the illumination system in FIG. 1.

【図3】液晶ライトバルブのアパーチャーと照射光との
関係図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the aperture of the liquid crystal light valve and irradiation light.

【図4】本発明の別の実施例における照明系の模式図で
ある。
FIG. 4 is a schematic diagram of an illumination system in another embodiment of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  光源 2  凸レンズ 3  光分離手段 7  シリンドリカルレンズ 8  液晶ライトバルブ 9  光合成手段 12  投写レンズ 13  スクリーン 19  トーリックレンズ 1. Light source 2 Convex lens 3. Light separation means 7 Cylindrical lens 8.LCD light bulb 9. Photosynthesis means 12 Projection lens 13 Screen 19 Toric lens

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  光源と、前記光源からの光を分離する
光分離手段と、前記光分離手段からの光を変調する液晶
ライトバルブと、前記液晶ライトバルブにより変調され
た光を合成する光合成手段と、前記光合成手段からの光
を投写する投写レンズとを有する投写型液晶表示装置に
おいて、前記光源と前記液晶ライトバルブの間に、凸レ
ンズとシリンドリカルレンズを直列配置したことを特徴
とする投写型液晶表示装置。
1. A light source, a light separation means for separating light from the light source, a liquid crystal light valve for modulating the light from the light separation means, and a light synthesis means for combining the light modulated by the liquid crystal light valve. and a projection lens for projecting light from the light combining means, wherein a convex lens and a cylindrical lens are arranged in series between the light source and the liquid crystal light valve. Display device.
【請求項2】  前記光源と前記液晶ライトバルブの間
に、トーリックレンズを配置したことを特徴とする請求
項1記載の投写型液晶表示装置。
2. The projection type liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a toric lens disposed between the light source and the liquid crystal light valve.
JP3028441A 1991-02-22 1991-02-22 Projection type liquid crystal display device Pending JPH04267231A (en)

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JP3028441A JPH04267231A (en) 1991-02-22 1991-02-22 Projection type liquid crystal display device

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JP3028441A Pending JPH04267231A (en) 1991-02-22 1991-02-22 Projection type liquid crystal display device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006030536A (en) * 2004-07-15 2006-02-02 Seiko Epson Corp Lighting device, designing method for aspherical lens, aspherical lens and projector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006030536A (en) * 2004-07-15 2006-02-02 Seiko Epson Corp Lighting device, designing method for aspherical lens, aspherical lens and projector

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