JPH0488317A - 投影型ディスプレイ装置 - 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〉 本発明は投影型ディスプレイ装置に関し、特に一方向の
直線偏光のみを利用する液晶表示装置を用いた投影型デ
ィスプレイ装置に関するものである。

〈従来の技術〉 ツィステッド・ネマティック型液晶表示装置を用いた投
影型ディスプレイ装置において、従来は照明光の偏光成
分の内の一方の偏光成分しか利用しておらず、他方の偏
光成分は偏光板に吸収され、表示に寄与していなかった
。この問題を解決する方法として、利用されていなかっ
たもう一方の偏光成分を有効に利用することによって表
示の明るさを向上させる技術が種々開示されている。

例えば特開昭６３−１８３４８０には、第２図に示すよ
うに、光源２１から発生した白色光はコンデンサーレン
ズ２２を介して第１の偏光ヒームスプリソタ２３に入射
され、そのプリズム境界面上でＳ偏光成分は反射されて
液晶ディスプレイ２５に入射される。一方、白色光のＰ
偏光成分はプリズム境界面を通過するが、プリズム境界
面上に配置した９０°回転のＴＮ液晶セル２６により垂
直偏光に偏光されて第２の偏光ビームスプリッタ２４に
より反射される。ここで第１の偏光ビームスプリッタ−
２３のプリズム境界面上に配置したＴＮ液晶の欠陥等に
より発生した成分αはそのまま通過する。この反射され
たＳ偏光成分は第１の偏光ビームスプリッタ２３で反射
されたＳ偏光成分と同じく液晶表示装置２５に入射され
、１００％近くの光を利用しようとする方法が示されて
いる。

また、他の従来例として特開昭６３−３１６９７９には
第３図に示すように、光源３１から発生した光はコンデ
ンサーレンズ３２を通過後に第１の偏光ビームスプリッ
タ３３によって光のＳ偏光成分が反射され、Ｐ偏光成分
が通過してＳ偏光成分とＰ偏光成分に分離される。分離
されたＳ偏光成分とＰ偏光成分はそれぞれミラー３４．
３５により反射され、Ｓ偏光成分変調用ＴＮ液晶セル３
６、Ｐ偏光成分変調層ＴＮ液晶セル３７にそれぞれ入射
する。そして、それぞれ変調されたＳ偏光成分とＰ偏光
成分とは第２の偏光ビームズブ１ル。

り３８を通過し、合成されて、スクリーン３９に投影さ
せることにより１００％近くの光を利用しようとする方
法が示されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、第２図に示した投影型ディスプレイ装置
では二つの光束の照射領域の境界線Ｃて明るさが不連続
になり、表示品質が損なわれるという問題点があり、 第３図に示した投影型ディスプレイ装置ではＴＮ液晶表
示装置が２つ以上必要になるのでコストが高くなるとい
う問題点があった。

本発明は上記のような従来技術の欠点を解消するために
創案されたものであり、投影型ディスプレイ装置におい
て、光源からの白色光を表示装置に入射させる際、１０
０％近くの光を利用して、表示品質の高い投影画像を得
ることができる投影型ディスプレイ装置を提供すること
を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は上記目的を達成するために光源からの白色光を
偏光ビームスプリッタに供給して、第１のＳ偏光成分ま
たは第１のＰ偏光成分を偏光面変換手段により第２のＰ
偏光成分または第２のＳ偏光成分に変換し、上記第１及
び第２のＰ偏光成分の合成光を液晶表示装置の照明光と
する投影型ディスプレイ装置において、 上記第１の偏光成分を第１の位置に集光させる第１の集
光レンズと、上記第２の偏光成分を上記第１の位置に近
接する第２の位置に集光させるレンズと、上記第１の位
置または第２の位置に上ｇ８第１の偏光成分または第、
２の偏光成分を第２の偏光成分または第１の偏光成分と
光軸方向と一致させる全反射ミラーを具備してなること
を特徴とする。

光源としては、キセノンランプ、メタルハライドランプ
、ハロゲンランプ等が使用される。また、偏向面変換手
段としてλ／２位相板、ＴＮ′ｔｉＬ晶セル等が使用さ
れる。

〈作用〉 第１図に示すように集光スポットＡとＢを近接させ、集
光スポットＢの光路を全反射ミラー８で集光スポットＡ
の光路とほぼ一致するように合成しているため、第３図
に示したような境界線での画像の不連続部分が生じるこ
とがなく、表示品質の高い投影画像を得ることができる
。

また第４図に示す従来例では液晶表示装置が２つ以上必
要であるが、本発明では第１図において、偏光ビームス
プリッタで一旦分けられた２つの偏光成分のうちどちら
か一方の偏光成分を偏向面変換手段により位相変換する
ことにより偏波面を揃えて再び合成するため、液晶ディ
スプレイに入射させる照射光の光路を１つとすることが
できる。

よって、１つの液晶表示装置で明るい投影画像を得るこ
とができる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面に従って説明す第１図は
本発明の一実施例の投影型液晶ディスプレイの光路の模
式図である。

第１図において、ｌは光源であり、キセノンランプ、メ
タルハライドランプ、ハロゲンランプの発光領域の長手
方向が紙面に垂直になるように配置されている。２は光
源１から後方に出射された光を再び光源に戻すように反
射させる球面鏡、３はコンデンサーレンズ、４は偏光ビ
ームスプリッタ、５は偏光面を９０°回転させるＴＮ液
晶セル、６．７および８は全反射ミラー、９および１０
は集光レンズ、１１はコンデンサーレンズ、１２は液晶
表示装置、１３はスクリーンである。

光源１と光源１から光を反射する球面鏡２とから出射し
た白色光はコンデンサーレンズ３の通過後に、偏光ビー
ムスプリッタ４によって白色光のＳ偏光成分が反射され
、Ｐ偏光成分が通過して第１のＳ偏光成分と第１のＰ偏
光成分に分離される。

分離された第１のＳ偏光成分は全反射ミラー６により反
射されたのち集光レンズ９により集光スポットＡに集光
される。一方、第１のＰ偏光成分はＴＮ液晶セル５を通
過することにより偏波面が変換され、第２のＳ偏光成分
となる。この第２のＳ偏光成分は全反射ミラー７で反射
された後、集光レンズ１０により集光スポラｌ−Ａに近
接する集光スポットＢに集光される。

この集光スポットＢに集光された第２のＳ偏光成分は集
光レンズｌＯの焦点近傍に配置された全反射ミラー８に
より前記偏光ビームスプリッタ４で反射された第１のＳ
偏光成分の光軸方向にほぼ一致する方向に反射される。

合成された第１のＳ偏光成分と第２のＳ偏光成分はコン
デンサーレンズ１１を通過して平行光線になり、液晶表
示装置１２を照射し、スクリーン１３に投影される。

第１図の場合、集光レンズ９及び１０の焦点距離はコン
デンサーレンズ３の焦点距離と一致させたため集光スポ
ラ）ＡおよびＢは光源ｌと１対１の結像となり、その大
きさは光＃１と同じく紙面に垂直な長手方向の大きさが
５ｍｍ、太さが２ｍｍとなった。

また第５図に示すように板厚１ｍｍの全反射ミラー８と
集光スポットＡが干渉しないようにするため集光スポッ
トＡの中心から集光スポットＢの中心までの距離ｄは３
ｍｍとした。

尚、集光スポラ）Ａの中心から集光スポットＢの中心ま
での距離は、離れるに従ってコンデンサーレンズ１１を
通過した光線の平行度が低くなる。

第４図に示すように、液晶表示装置１２内のマイクロレ
ンズアレイ４１によって液晶表示素子４２のそれぞれの
絵素開口部４３に集光される光のスポット径が大きくな
る。即ちマイクロレンズアレイ４１でそれぞれの絵素に
集光する光のスポットの大きさは、光の利用率を最大に
し、かつスイッチング素子部４４のトランジスターの動
作特性を変化させないためにも絵素開口部４３の大きさ
よりも小さいことが好ましい。

よって集光スポットＡと集光スポットＢとの距ｌｉｄは
コンデンサーレンズ１１とマイクロレンズアレイ４４に
よる集光スポットＡ及び集光スポットＢの縮小像が絵素
開口部４３に収まるように設定することが好ましい。

〈発明の効果〉 以上、本発明によれば偏光ビームスプリッタで２分され
た偏光成分が偏波面を揃えて合成された平行光となり、
液晶表示素子に入射されるため光の利用効率が１００％
近くになる。よって電源電圧を上げることなく表示品質
の高い、明るい投影画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置の概略的構成図、第２
図及び第３図は従来技術の代表的な例を示す図、第４図
は第１図に示した液晶表示装置１２の構造を示す説明図
、第５図は第１図に示した集光スポットＡ及びＢの位置
関係を示す説明図である。 １・・・光源 ２・・球面鏡 ３・・・コンデンサーレンズ ４・・・偏光ビームスブリッタ ５・・・ＴＮ液晶セル ６．７．８・・・全反射ミラー ９．１０・・・集光レンズ １１・・コンデンサーレンズ １２・・液晶表示素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源からの白色光を偏光ビームスプリッタに供給し
   て、第１のＳ偏光成分及び第１のＰ偏光成分を得るとと
   もに、上記第１のＳ偏光成分または第１のＰ偏光成分を
   偏光面変換手段により第２のＰ偏光成分または第２のＳ
   偏光成分に変換し、上記第１及び第２のＳ偏光成分の合
   成光または上記第１及び第２のＰ偏光成分の合成光を液
   晶表示装置の照明光とする投影型ディスプレイ装置にお
   いて、 上記第１の偏光成分を第１の位置に集光させる第１の集
   光レンズと、上記第２の偏光成分を上記第１の位置に近
   接する第２の位置に集光させる第２の集光レンズと、上
   記第１の位置又は第２の位置に第１の偏光成分又は第２
   の偏光成分を第２の偏光成分又は第１の偏光成分と光軸
   方向を一致させる全反射ミラーを具備してなる投影型デ
   ィスプレイ装置。