JPH0444025A - ３板式液晶表示装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、特に液晶プロジェクタにおいて利用される３
板式の液晶表示装置に関するものである。

［発明の概要］ 本発明の３板式液晶表示装置は、ライトバルブとして設
けられるＲ光、Ｇ光、Ｂ光に対応する各液晶パネルにお
いて、ギャップ長（セル厚）が、各液晶パネルの複屈折
率Δｎ、及び各液晶パネルに入射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ
光の主波長に基づいて所定条件が満たされるようにそれ
ぞれ個別に設定されているものである。

上記所定条件は、各液晶パネルにおいて漏洩光が最小限
となるとともに、Ｒ，Ｇ、Ｂ各液晶パネルにおける印加
画素電圧に対する透過率特性を一致させることができる
条件とする。

［従来の技術］ 第５図に、３板式の液晶プロジェクタの一例を示す。

１は光源としてのメタルハライドランプ、２は赤外線お
よび紫外線に対するカットフィルタ、３ａ〜３ｃはミラ
ー、４ａ〜４ｄは特定の波長の光のみを透過させるダイ
クロイックミラー、５８〜５ｃはコンデンサレンズ、６
Ｒ，６Ｇ、６ＢはそれぞれライトバルブとしてＲ光、Ｇ
光、Ｂ光に対応する液晶パネル、７は投射レンズである
。

メタルハライドランプ１から出射され、カットフィルタ
２を通過した光は、ミラー３ａを介してＧ光のみを反射
するダイクロイックミラー４ａに入射される。ダイクロ
イックミラー４ａによって分離されたＧ光はコンデンサ
レンズ３ｂを介して液晶パネル６Ｇに入射される。

また、ダイクロイックミラー４ｂによってＢ光が反射さ
れて、Ｂ光とＲ光が分離され、それぞれコンデンサレン
ズ５ｂ、５ｃを介して液晶パネル６Ｂ、６Ｒに入射され
る。

各液晶パネル６Ｇ、６Ｂ、６Ｒは、例えば、ＴＮモード
透過型液晶に、水平及び垂直方向の電極が配置されてマ
トリクス状の画素が形成されるものであり、その構造例
を第６図に示す。６ａ、６ｅは偏光板、６ｂ、６ｄは透
明電極（及び配向膜）、６ｃは液晶である。なお、ｄは
ギャップ長を示す。

透明電極６ｂ、６ｄに電圧がかかっていない状態では偏
光板６ａで例えば自然光のＰ偏光成分のみが透過される
が、液晶６ｃで偏波面が９０°回転されて偏光板６ｅに
達するため、偏光板６ｅを透過できない。ところが、透
明電極６ｂ、６ｄに十分な電圧がかかると、液晶６ｃの
分子が電圧方向に揃い、旋光性を失うため、その画素に
おいて偏光板６ａを透過した光成分はそのまま偏光板６
ｅを透過することになる。（以上ノーマリブラック型。

ノーマリホワイト型の場合は、偏光板６ａ、６ｂの偏光
軸が垂直にされており、上記と逆の動作が行なわれる）
。

このように印加電圧により透過率が制御されるため、Ｒ
，Ｇ、Ｂの各ドライブ信号ＥＲ，Ｅ、。

Ｅ、に基ずいて透明電極を制御することにより、各液晶
パネル６Ｇ、６Ｂ、６Ｈに入射されたＧ光、Ｂ光、Ｒ光
が画素単位で透過率が制御され、各色に対応する映像が
得られる。

各液晶パネル６Ｇ、６Ｂ、６Ｒから出射された光は、ダ
イクロイックミラー４ｃ、４ｄで合成され、投射レンズ
７を介して図示しないスクリーン上にカラー映像として
投射される。

ところで、このような液晶プロジェクタ等にライトバル
ブとして利用される液晶パネルは、その透過率特性は一
般に、入射光の波長え、複屈折率へ〇、ギャップ長（セ
ル厚）ｄ、に対する依存性を有する。例えば、印加電圧
に対する透過率特性は、第７図に示すように入射光の波
長によって異なったものとなる。

従って、上記３板式液晶プロジェクタにおいて液晶パネ
ル６Ｇ、６Ｂ、６Ｒとして複屈折率、及びギャップ長が
同一のものを用いた場合、各液晶パネルに入射される光
の波長は異なるため（Ｒ光の主波長えＲ：６１０ｎｍ　
、　Ｇ光の主波長え。井５４５ｎｍ　、　Ｂ光の主波長
え、　：４５０ｎｍ　）　、もし各液晶パネル６Ｇ、６
Ｂ、６Ｒの透明電極に印加される駆動電圧が同一レベル
であっても、透過率が異なり出射光レベルは同一にでき
ないことになる。

このため、３板式のカラー液晶プロジェクタにおいては
、Ｒ，Ｇ、Ｈのビデオ信号ＥＲ，Ｅ、。

ＥＢによって液晶駆動電圧を印加する際に、カットオフ
或はオフセット付加等の信号処理を行ない、各液晶パネ
ルの透過率を電気的に補正しなければならず、液晶ドラ
イブ回路系が複雑化し好ましくない。

これに対して、各液晶パネルの複屈折率△ｎを調整する
ことによりＲ，Ｇ、Ｂ間で印加電圧に対する透過率特性
をほぼ一定にする技術がある。

すなわち、液晶パネルとして入射色光の主波長に対して
Δｎの異なるＬＣ材料を選択するものである。

例えば、Ｒ光に対してはΔｎ　＝０．２１５１１ｍ　、
　Ｇ光に対してはΔｎ＝０．１９μｍ、　Ｂ光に対して
はΔｎ０．１６５１１ｍ　、の値を有するＬＣ材料によ
る液晶パネル６Ｒ，６Ｇ、６Ｂを組み合わせて上記第５
図のような３枚式液晶プロジェクタを構成すると、第８
図に示すような、印加電圧に対する透過率特性が得られ
る（ノーマリブラック型の場合）。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、液晶パネル６Ｒ，６Ｇ、６ＢでそれぞれＬＣ
材料を変えることは製造上手間がかかり好ましくない。

また、上記第８図からも分かるように、中間輝度領域か
ら黒領域にかけてはＲ，Ｇ、Ｂの透過率が一致せず、従
って色温度が一定でないため色再現性が低下していると
いう問題がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題点にかんがみてなされたもので
、第１、第２、第３の液晶パネルの出射光を合成してカ
ラー投射映像を出力する３枚式液晶表示装置において、
各液晶パネルはそれぞれ、その液晶パネルの複屈折率△
Ｄ、及びその液晶パネルに入射されるべき光の主波長え
に対して、その液晶パネルのギャップ長ｄを各液晶パネ
ルにおいて個別に設定する。設定条件としては、２ｄ・
Δｎ／λ＝Ｕ としたときに、 ｕ２＝　（２Ｋ）　２−１　　（但しＫ　＝　１．２，
３．４−１をほぼ満たすことができる値としてギヤツブ
長ｄ求めるものである。

［作用１ ２枚の偏光板の偏光軸を平行にしたＴＮモードセル（す
なわちノーマリブラック型の液晶パネル）の光透過率を
■は、 Ｉ　＝　５ｉｎ２（π（１＋ｕ２）””　／　２　）　
／　（１＋ｕ　２１・・・・・　［式１］ ％式％ ｕ＝２ｄ・Δｎ／λ　　　　　・・・・　Ｅ式２］であ
る。

従って、 ５ｉｎ２（π　（］＋ｕ２）””　　／２）　　／　　
（１＋ｕ２）＝０・・・・・　［式３］ となるようにＵを求めれば、その液晶パネルにおける漏
洩光は最小値となる。つまりノーマリブラック型の場合
に電圧無印加状態で透過率をほぼＯとすることができ、
コントラスト比を最大とすることができる。

ここで、 ｕ２＝　（２Ｋ）　２−１　　（但しＫ　＝　１．２，
３．Ｌ−）すなわち、 ｕ−１石、７ｒ■、Ｆ市、７ｒ口・・ のときに上記［式３］が成立するため、これを、上記［
式２］に代入すれば、複屈折率△ｎ、及び入射光の主波
長えは各液晶パネル毎に所与であるため、ギャップ長ｄ
の最適値を求めることができる。

また、ＴＮ液晶パネルの印加電圧に対する透過率特性は
Δｎ−ｄ、／んに依存することが知られているが、上記
条件で各液晶パネルのギャップ長を設定することにより
、ノーマリブラック型、ノーマリホワイト型いづれにお
いても、Ｒ，Ｇ、Ｂ名入射光に対する各液晶パネルの透
過率特性を中間輝度領域から黒領域においても一致させ
ることができた。

［実施例］ 本発明の実施例を以下説明する。なお、液晶プロジェク
タとして実施される３枚式液晶表示装置の投影光学系ブ
ロックとしては前記第５図のとおりであり、説明を省略
する。ただし、各液晶パネル６Ｒ，６Ｇ、６Ｂにおいて
、ギャップ長ｄ８゜ｄａ、ｄＢはそれぞれ個別に設定さ
れている。

以下、各種の条件に従って、ギャップ長ｄＲ１ｄ６．ｄ
ａの設定例を説明する。

なお、第１図はＲ光、Ｇ光、Ｂ光色にΔｎ−ｄ（＝複屈
折率Ｘギャップ長）に対するノーマリブラック型の液晶
パネルの透過率特性を示したものであり、また、第２図
は、成る３種類のＬＣ材料（Ｍ、〜Ｍ３）によるノーマ
リブラック型の液晶パネルにおける、複屈折率△ｎの波
長依存性を示したものである。

また、上記第５図の３板式液晶プロジェクタにおいて各
液晶パネル６Ｒ，６Ｇ、６Ｂに入射されるＲ光、Ｇ光、
Ｂ光は単波長ではないが、そのピク波長をもって主波長
ん８．え。、′Ａ、Ｉｌとし、それぞれ、え、　＝６１
０ｎｍ　、　　え。−５４５ｎｍ　、　　え、−４５０
ｎｍとする。

ａ）複屈折率へ〇の波長依存性が小さい場合例えば、第
２図におけるＭ３タイプのＬＣ材料が用いられた液晶パ
ネルを液晶パネル６Ｒ。

６Ｇ、６Ｂとして採用する場合である。

Δｎを一定と考えると、各液晶パネル６Ｒ。

６Ｇ、６Ｂにおいて第１図におけるＭ、。ｆＲ１点。

Ｍ、、、（Ｇ）点、　Ｍ、ｎｆＢ＋点の特性を得ること
によって黒”映像表示時の漏洩光を最小限とし、もって
コントラスト比を最大とするためには、ｕ＝２ｄＲ・△
ｎ１０．６１ ＝２ｄＧ−△ｎ１０．５４５ ２ｄｎ”△ｎ１０．４５ ＝１■　　　　　　　　　　・・・・［式４］％式％ ここで仮に、各液晶パネルの複屈折率へ〇＃０．１３で
あるとして［式４］に代入すると、ｄ　Ｒ＝　９　（ｕ
ｍ） ｄ　ａ　＝　８１＋ｍ） ｄ　Ｂ　＝６．７（ｕｍ） が求められる。

すなわち、液晶パネル６Ｒ，６Ｇ、６Ｂのギャップ長ｄ
Ｒ，ｄａ、ｄ、をそれぞれ９　（ＩＩｍ）、　８（ｕｍ
ｌ、　６．７（ｕｍｌ　とすることにより、上記［式３
］の条件が満たされ、透過率■はほとんどゼロとなる。

つまり、“黒”映像表示時の漏洩光はほぼゼロとなり、
コントラスト比を最大とすることができる。

このとき、印加電圧に対する各液晶パネル６Ｒ，６Ｇ、
６Ｂの透過率特性は、第３図に示すようにほとんど一致
することとなり、従って、色温度が中間調領域において
も一定となって、色再現性を向上させることができる。

またこのため、Ｒ，Ｇ、Ｂ映像信号ＥＲ，ＥＣ，、Ｅ、
に対して信号調整処理を行なう必要もなくなる。

ｂ）複屈折率へ〇の波長依存性が大きい場合例えば、第
２図におけるＭ２タイプのＬＣ材料が用いられた液晶パ
ネルを液晶パネル６Ｒ。

６Ｇ、６Ｂとして採用する場合であり、△ｎ３０．１９
．　　△ｎ　Ｇ＝０．２１．　　△ｎ　［１：０．２７
とする。

上記（ａ）の場合と同様に［式４］に複屈折率を代入す
ることにより、液晶パネル６Ｒ，６Ｇ。

６Ｂの各最適ギャップ長ｄＲ，ｄａ、ｄａとしてｄ　Ｒ
＝６．２（ｕｍ） ｄ　ａ　＝　５　（ｕｍ） ｄ　、　＝３．Ｈ８用） が求められ、３板式液晶プロジェクタとして同様の効果
が得られる。

Ｃ）ノーマリホワイト型の液晶パネルを使用する場合 ノーマリホワイト型の液晶パネルの場合、黒領域におい
ては液晶の旋光性の影響をほとんど受けないため、液晶
パネル６Ｒ，６Ｇ、６Ｂのギャップ長ｄＲ，ｄ、、ｄＢ
を上記ａ）ｂ）と同様に設定した場合、コントラスト比
に関しては十分な効果は得られないが、第４図（ａ）に
示すような印加電圧に対する各液晶パネル６Ｒ，６Ｇ、
６Ｂの透過率特性を、同図（ｂ）に示すようにほとんど
一致させることができ、従って、中間調領域における色
温度も一定とすることができる。このためＲ，Ｇ、Ｂ映
像信号ＥＲ，Ｅ、、Ｅ、に対して信号調整処理を行なう
必要はなくなる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の３板式液晶表示装置においては
、Ｒ，Ｇ、Ｂに対応する各液晶パネルのギャップ長を、
それぞれ個別に最適化することにより、ノーマリブラッ
ク型であればコントラスト比の最大化が達成でき、また
ノーマリブラック型及びノーマリホワイト型いづれであ
っても、中間調領域における色温度を一定とし、色再現
性を向止させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は△ｎ−ｄに対するノーマリブラック型の液晶パ
ネルの透過率特性の説明図、 第２図はノーマリブラック型の液晶パネルにおける５複
屈折率△ｎの波長依存性の説明図、第３図は本発明の実
施例における透過率特性の説明図、 第４図（ａ）（ｂ）は本発明のノーマリホワイト型の液
晶パネルの実施例における透過率特性の説明図、 第５図は従来の液晶プロジェクタの光学ブロック図、 第６図は液晶パネルの構造図、 第７図は従来の３板式液晶プロジェクタにおける液晶パ
ネルの透過率特性の説明図、 第８図は複屈折率を最適化した３板式液晶プロジェクタ
における液晶パネルの透過率特性の説明図である。 ■はメタルハライドランプ、４ａ〜４ｄはグイクロイッ
クミラー、６Ｒ，６Ｂ、６Ｇは液晶パネル、７は投射レ
ンズ、ｄはギャップ長を示す。 （”／、）　　本ｊ１ Ｕ７鴫−一 一 ■ 電圧 第 図 Ｖ ■ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｒ、Ｇ、Ｂの各ドライブ信号に基づいてＲ光、Ｇ光、Ｂ
   光の各ライトバルブとして駆動される第１、第２、第３
   の液晶パネルを有し、この第１、第２、第３の各液晶パ
   ネルの出射光を合成してカラー映像を出力する３板式液
   晶表示装置において、 前記第１、第２、第３の各液晶パネルにおいてはそれぞ
   れ、その液晶パネルの複屈折率Δｎ、及び入射光の主波
   長λに対して、その液晶パネルのギャップ長ｄが、 ２ｄ・Δｎ／λ＝ｕ としたときに、 ｕ＾２＝（２Ｋ）＾２−１（但しＫ＝１、２、３、４・
   ・・）の条件をほぼ満たすことができるように設定され
   ていることを特徴とする３板式液晶液晶表示装置。