JPH07225363A - 液晶投写装置および液晶表示装置 - Google Patents

液晶投写装置および液晶表示装置

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JPH07225363A
JPH07225363A JP31190894A JP31190894A JPH07225363A JP H07225363 A JPH07225363 A JP H07225363A JP 31190894 A JP31190894 A JP 31190894A JP 31190894 A JP31190894 A JP 31190894A JP H07225363 A JPH07225363 A JP H07225363A
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JP
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liquid crystal
light
polarizing
crystal panel
polarization
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Application number
JP31190894A
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English (en)
Inventor
Hideki Omae
Hiroshi Takahara
秀樹 大前
博司 高原
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光散乱状態の変化として光学像を形成する液
晶パネルを用いた投写装置および表示装置に関するもの
で、外光の影響を受けにくい高コントラストの表示画像
を得ることを目的とする。 【構成】 ライトバルブとして高分子分散液晶パネル1
1と、光源12と、前記高分子分散液晶パネル11が形
成する光学像をスクリーン上に投写する投写レンズ16
と、前記液晶パネル11の光の入射側または入出射両側
に配置した脱着可能な偏光板17とを具備しており、投
写レンズ16から出射する光線を偏光スクリーン18へ
投写する。偏光板17は回転可能で、その偏光軸を偏光
スクリーン18の偏光軸方向と略一致させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は、光散乱状態の変化とし
て光学像を形成する液晶パネルを用いた液晶表示装置と
前記液晶パネルに表示された画像をスクリーン上に拡大
投写する液晶投写装置に関するものである。

【0002】

【従来の技術】近年ホームシアター、プレゼンテーショ
ンと大画面表示がにわかに注目を集めてきている。従来
よりライトバルブを用いた投写装置は多くの方式が提案
されてきたが、最近では小型の液晶パネルの表示画像を
投写レンズなどにより拡大投影し、大画面の表示画像を
得る液晶投写装置が商品化されている。

【0003】液晶パネルは主に電気的にその光学特性を
変化させて表示を行うもので、その動作原理には多くの
種類がある。現在商品化されている液晶投写装置に用い
られているツイストネマチック(以降TNと呼ぶ)液晶
パネルは、液晶の旋光性が電界により変化する現象を利
用したものである。ところがTN液晶パネルは、光の変
調のために入射側と出射側に偏光板が必要であり、その
ために光利用効率が低いという問題があった。

【0004】一方、偏光板を用いずに光を制御する方法
として散乱現象を用いる方法がある。光散乱状態の変化
により光学像を形成する液晶パネルとして、例えば相変
化(PC)、動的散乱(DSM)、高分子分散液晶等が
あげられる。中でも近年明るさ向上への期待感から、特
公平3−52843号公報等に示されるような高分子分
散液晶パネルが盛んに研究されている。

【0005】高分子分散液晶を用いて液晶パネルを構成
すると偏光板が不要であり、なおかつ配向処理も不要で
あるという利点がある。TN液晶パネルでは偏光板で損
失した光はほとんどが偏光板に吸収されて熱に変換され
る。熱は偏光板自身および輻射熱等により液晶パネルを
加熱する。したがって、偏光板およびパネル等は高温状
態となり、短期間で著しい性能劣化をひきおこす。ま
た、TN液晶パネルは配向膜を塗布し、ラビング処理が
必要である。ラビング処理等は工程数を増加させるばか
りか、静電気によりTFTを破壊し歩留まり低下の原因
となり、製造コストの増大をひきおこす。また、近年、
液晶投写型テレビに用いる液晶パネルの画素数は30万
画素以上と大容量となり、それにつれ画素サイズは微細
化の傾向にある。画素の微細化は信号線、TFTの凹凸
を多数形成することになり、前記凹凸により良好にラビ
ング処理を行なうことは困難に成りつつある。

【0006】以下、簡単に高分子分散液晶について説明
しておく、高分子分散液晶は、液晶と高分子の分散状態
によって大きく2つのタイプに分けられる。1つは、水
滴状の液晶が高分子中に分散しているタイプである。液
晶は、高分子中に不連続な状態で存在する。以後、この
ような液晶をPDLCと呼ぶ。もう1つは、液晶層に高
分子のネットワークを張り巡らせたような構造を採るタ
イプである。ちょうどスポンジに液晶を含ませたような
格好になる。液晶は、水滴状とならず連続に存在する。
以後、このような液晶をPNLCと呼ぶ。前記2種類の
液晶パネルで画像を表示するためには光の散乱・透過を
制御することにより行なう。本発明ではこのタイプをま
とめてPDLCとして説明する。

【0007】このようなPDLCの高分子分散液晶層に
おけるポリマーマトリクスとしては、基本的には透明で
あれば、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂であってもさし
つかえないが、紫外線硬化型の樹脂が最も簡便で、性能
も良く一般に使用されることが多い。その理由として従
来のTNモード液晶バネルの製造方法がそのまま応用で
きる為である。従来の液晶パネルの製造方法として、ま
ず上下2枚の基板にあらかじめ所定の電極パターンを形
成しておき、該電極同士が対向するように2枚の基板を
重ね合わせる。この際に所定の大きさの粒径の揃ったス
ペーサを基板間にはさみこみ、2枚の基板の間隙を保持
できるようにした状態で2枚の基板をエポキシ樹脂のシ
ール材で固定させる。次にこのようにして得られた空セ
ルの中に液晶を注入するといった製造方法が多く用いら
れている。

【0008】この製造方法を応用してPDLC液晶パネ
ルを製造する為には、ポリマーマトリクスの材料を紫外
線硬化型の樹脂、特にその一例としてアクリル系の樹脂
を用いれば、注入前に於いてはモノマーあるいは/及び
オリゴマーといった比較的低粘度な前駆体として存在
し、液晶とのブレンド物(これを液晶溶液と呼ぶ)は常
温で注入するのに十分な流動性を有しているので、従来
の液晶パネルの製造方法を応用して、注入後に光照射し
て樹脂の硬化反応を進めて、液晶のみ相分離させて高分
子分散液晶層を形成するという方法を用いれば容易にP
DLC液晶パネルを作成できる。

【0009】高分子分散液晶の動作について(図19
(a)(b))を用いて簡単に述べる。(図19(a)
(b))は高分子分散液晶パネルの動作の説明図であ
る。(図19(a)(b))において、191はアレイ
基板、192は画素電極、193は対向電極、194は
水滴状液晶、195はポリマー、196は対向電極基板
である。画素電極192にはTFT(図示せず)等が接
続され、TFTのオン・オフにより画素電極に電圧が印
加されて、画素電極上の液晶配向方向を可変させて光を
変調する。(図19(a))に示すように電圧を印加し
ていない状態では、それぞれの水滴状液晶194は不規
則な方向に配向している。この状態ではポリマー195
と水滴状液晶194とに屈折率差が生じ入射光は散乱す
る。ここで(図19(b))に示すように画素電極19
2に電圧を印加すると液晶の方向がそろう。液晶が一定
方向に配向したときの屈折率をあらかじめポリマーの屈
折率と合わせておくと、入射光は散乱せずにアレイ基板
191より出射する。なお、PDLCのように液晶が水
滴状にあらわされるとき、水滴状の液晶の直径の平均を
平均粒子径と呼ぶ。

【0010】高分子分散液晶パネルを用いた液晶投写装
置の構成例を(図20)に示す。ランプ201から出た
光は、凹面鏡202により集光されて液晶パネル203
に入射する。フィールドレンズ205を通過して液晶パ
ネル203に入射した光は何等変調されない場合は全て
投写レンズ204に入射するよう構成されている。液晶
パネル203は高分子分散液晶パネルであり、ガラス基
板206、207により液晶層208が狭持されてい
る。一方のガラス基板206、207の液晶層208側
の面にはマトリクス状の画素電極が設けられており、映
像信号に応じて散乱状態の変化として液晶パネル203
に光学像を形成することができる。十分な電圧を印加さ
れた画素から出る光は全て投写レンズ204に入射して
スクリーン209上に到達するので、スクリーン209
上の対応する位置には明るい画素が表示される。電圧の
印加されない画素からは散乱光が出射し、投写レンズ2
04から外れてスクリーン209には到達せず、スクリ
ーン209上の対応する位置には暗い画素が表示され
る。このようにして、液晶パネル203上に散乱状態の
変化として形成された光学像は、投写レンズによりスク
リーン209上に拡大投写される。液晶パネル203か
ら出射される光の集光角度は投写レンズ204の瞳径で
決まるが、アパーチャを投写レンズ内に配して集光角度
を制御してもよい。

【0011】

【発明が解決しようとする課題】光散乱状態の変化とし
て液晶パネル上に形成された光学像を輝度の変化に変換
するには、液晶パネルの出射光のうち一定の立体角の光
だけを取り出すと、その立体角内に入る光量が光散乱状
態により変化することを利用する。一般的にはアパーチ
ャを用いて指向性の中心方向に進む光を利用する方式が
多い。すなわち散乱性能が大きくなると液晶パネルから
投写レンズに入射する光量が低下する。このアパーチャ
型は構成は比較的簡単であり、明るい投写画像を得るこ
とができるが、そのコントラスト比が良くないという問
題があった。コントラスト比を高める方法としては、投
写レンズの集光する立体角を小さくすることが考えられ
るが、これは投写画像の明るさを低下させることにな
る。

【0012】特に明るい場所で用いる場合、外光の影響
を受けるとコントラストの低下が激しく、表示画像を認
識することができなくなる。TN液晶パネルの場合は偏
光光線が出射されるという特徴をうまく活かし、偏光ス
クリーンと組み合わせることで外光の影響によるコント
ラストの低下を抑え、多少明るい部屋でも充分にその表
示画像を認識できるようになった。ただし、その表示画
像を偏光スクリーンへ投写する場合、TN液晶パネルの
出射側に設けた偏光板の偏光軸方向と偏光スクリーンの
偏光軸方向が一致しなければならない。一致しない場合
はその表示画像は暗くなる。TN液晶パネルの偏光板な
らびに偏光スクリーンの偏光軸の方向は一度設定されれ
ば変更することは不可能である。一方、光散乱状態の変
化により光学像を形成する液晶パネルをライトバルブと
して用いる液晶投写装置の出射光線は自然光であるの
で、偏光スクリーンを用いても外光による影響を抑える
ことができない。

【0013】外光の影響が大きい場所で投写する場合、
TN液晶パネルは偏光スクリーンを用いることでコント
ラストの低下を抑えることができる。しかし一方外光の
影響を受けない場所で投写する場合は偏光スクリーンの
特長は活かされず、明るさ不足となり、大画面に拡大投
影できない。

【0014】またTN液晶パネルは配向むらなどがある
と、入射側偏光板を通った直線偏光がパネルで90゜偏
光方向が回転せずに出射側偏光板で透過率が下がった
り、信号線と画素電極間の横電界などで発生する逆ドメ
インによって光抜けが生じたりと配向と偏光に関する問
題点がある。

【0015】本発明は、光散乱状態の変化として光学像
を形成する液晶パネルを用いた投写装置および表示装置
のコントラストを改善することを目的とする。

【0016】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の液晶投写装置は、光源と、散乱状態の変化とし
て光学像を形成する液晶パネルと、前記液晶パネルの光
入射側または光入出射両側に配置された偏光素子と、前
記光学像を投写する投写レンズとを具備し、前記液晶パ
ネルの光の入射側かまたは入出射両側から偏光素子を着
脱できるように構成されている。

【0017】前記偏光素子を光入射側および出射側の両
側に装着した際に、両偏光素子の偏光軸方向を略一致さ
せる。偏光素子を光入射側のみに装着した場合は偏光ス
クリーンを用いて、液晶パネルの光入射側に装着した偏
光素子を投写光学系の光軸を中心に回転させ、偏光素子
のの偏光軸方向と前記偏光スクリーンの偏光軸方向とを
略一致させて投写する。

【0018】同様に、散乱状態の変化として光学像を形
成する液晶パネルを用いた液晶表示装置においても、バ
ックライトを用いる場合には液晶パネルの入出射両側
に、外光の反射光で見るような反射型の液晶パネルの場
合には外側に、それぞれ偏光板を着脱可能にする。

【0019】

【作用】高分子分散液晶パネルをライトバルブとして用
いる投写装置を例にあげて説明する。

【0020】まず高分子分散液晶パネルの光入射側に偏
光素子を装着した場合について説明する。光源から出射
する光線が自然光の時には、入射側に配置した偏光素子
により前記光線のうち半分は吸収され、偏光光線となっ
て液晶パネルに入射する。液晶パネルに電圧が印加され
透明状態の時は、前記液晶パネルに入射した偏光光線は
そのまま出射され、投写レンズにより偏光スクリーンへ
到達する。偏光素子の偏光軸方向と偏光スクリーンの偏
光軸方向とが略一致していれば偏光スクリーンへ到達し
た光線は吸収されない。従ってスクリーンでの明るさは
偏光素子を用いない場合と比べると約1/2となる。

【0021】一方液晶パネルが電圧無印加で散乱状態の
時は、前記パネルに入射した偏光光線は散乱し、その偏
光方向はランダムとなって出射し、投写レンズにより偏
光スクリーンへ到達する。すると偏光スクリーンによっ
てその偏光軸方向と直交する方向に振動する光線成分は
吸収されてしまう。液晶パネルが完全拡散状態であれば
偏光素子がない場合と比べてスクリーンでの明るさは約
1/4となる。

【0022】従って前記液晶パネルが散乱状態で黒表
示、透明状態で白表示を行う場合、上記によりコントラ
ストは偏光素子がない場合と比べると約2倍になる。

【0023】さらに外光の影響があっても偏光スクリー
ンでその約1/2は吸収されてしまう。従って外光によ
るコントラスト低下を抑制できる。

【0024】次に高分子分散液晶パネルの光入射及び光
出射の両側に偏光素子を装着し、それぞれの偏光軸方向
が略一致するように配置した場合について説明する。光
源から出射する光線が自然光の時には、入射側に配置し
た偏光素子により前記光線のうち半分は吸収され、偏光
光線となって液晶パネルに入射する。

【0025】液晶パネルに電圧が印加され透明状態の時
は、前記液晶パネルに入射した偏光光線はそのまま出射
され、出射側の偏光素子の偏光軸方向が出射光線の振動
方向と一致しているのでそのまま偏光光線がスクリーン
へ到達する。従ってスクリーン到達光量は偏光素子がな
い場合と比べると約1/2となる。

【0026】一方液晶パネルが電圧無印加で散乱状態の
時は、前記パネルに入射された偏光光線は散乱し、その
偏光方向はランダムとなって出射する。すると出射側の
偏光素子によってその偏光軸方向と直交する方向に振動
する光線成分は吸収されて、偏光素子の偏光軸方向の光
線のみスクリーンに到達する。液晶パネルが完全拡散状
態であれば、スクリーン到達光量は偏光素子がない場合
と比べて約1/4となる。

【0027】前記液晶パネルが散乱状態で黒表示、透明
状態で白表示を行う場合、上記によりコントラストは偏
光素子がない場合と比べると約2倍になる。これはスク
リーンが偏光スクリーンでなくてもコントラストは向上
する。さらに偏光スクリーンと組み合わすと外光の影響
によるコントラストの低下を抑えることができる。これ
は投写装置からの出射光線は偏光スクリーンでは吸収さ
れないが、外光は偏光スクリーンでその半分が吸収され
てしまうからである。

【0028】

【実施例】本発明の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

【0029】本発明のライトバルブ投写装置の第1の実
施例の構成を(図1)に示す。11は高分子分散液晶パ
ネル、12は光源、16は投写レンズ、17は偏光板、
18は偏光スクリーンである。

【0030】光発生手段としての光源12はランプ13
と凹面鏡14で構成され、ランプ13から出た光は凹面
鏡14により集光されて、指向性の比較的狭い自然光が
出射する。ランプ13としてハロゲンランプ、キセノン
ランプ、メタルハライドランプ等があげられるが、本実
施例では高輝度、高寿命、低消費電力などの点から総合
的にみてメタルハライドランプを用いている。光源12
からの出射光はフィールドレンズ15を透過し、偏光板
17により直線偏光となって液晶パネル11に入射す
る。フィールドレンズ15は、液晶パネル11の表示領
域の周辺部を通過する光を内側に屈折させて投写レンズ
の瞳に入射させ、投写画像の周辺部が暗くならないよう
にするために用いる。

【0031】液晶パネル11には映像信号に応じて散乱
状態の変化として光学像が形成される。投写レンズ16
は各画素から出射する光線のうちある立体角に含まれる
光を取り込む。各画素からの出射光の散乱状態が変化す
れば、その立体角内に含まれる光量が変化するので、液
晶パネル11上に散乱状態の変化として形成された光学
像は投写レンズ16により偏光スクリーン18上で照度
の変化に変換される。こうして液晶パネル11に形成さ
れた光学像は投写レンズ16により偏光スクリーン18
上に拡大投影される。

【0032】偏光板17は着脱が可能であり、装着時は
液晶パネル11の入射側に配置し、その偏光軸方向が光
学系の光軸19を中心に回転可能となっている。(図
1)のように偏光板17を装着した状態では液晶パネル
11には直線偏光が入射する。液晶パネル11は電界無
印可では散乱状態を示し、この状態で黒を表示する。散
乱状態では入射光線はランダムな方向に出射される。そ
のときの偏光方向もランダムとなり、本発明のように直
線偏光を入射しても液晶パネル11から出射するときは
その偏光方向はランダムになっている。これは液晶パネ
ル11の散乱特性が高いほどその傾向は大きく、液晶パ
ネル11が完全拡散状態であれば出射光線の約50%が
入射光線の偏光方向と直交する方向に変換されてしま
う。一方液晶パネル11に電界を印可すると透明状態に
なり、白表示を行う。透明状態では偏光方向は変化しな
いので、入射した光線の偏光方向は保存され、同じ偏光
方向で出射する。

【0033】偏光板17を装着し、その偏光軸方向を偏
光スクリーン18の偏光軸方向に略一致するように回転
させて調整する。そして偏光スクリーン18へ投写すれ
ば、前述したように黒表示時には散乱した偏光方向のラ
ンダムな光線が偏光スクリーン18に到達するのでその
約半分が吸収される。一方白表示時には偏光スクリーン
の偏光軸方向と一致した偏光光線が到達するので、偏光
スクリーンでは吸収されない。従って明るさは偏光板で
半分となるが2倍のコントラストの表示を投写できる。
また明るい場所で投写を行う場合、外光がスクリーンで
反射してコントラストの低下が激しい。そこで偏光スク
リーン18を用いれば外光の半分を吸収するので外光に
よるコントラストの低下を抑えることができる。一方明
るい表示が得たい場合は偏光板17を取り外して、偏光
スクリーン18の代わりに無偏光のスクリーンへ投写す
る。

【0034】より具体的に説明するために(図2)を用
いる。(図2)は本発明のフロントタイプ液晶投写装置
であり、スクリーンとは独立した2体型である。本クレ
ームでは偏光スクリーンを具備すると記載しているがこ
のようなフロントタイプも含む。

【0035】(図2)に示すように偏光板17の外周部
は円形または円弧状であり、案内手段21に接しながら
回転できるような構造になっている。案内手段21はU
字型の溝を有する半円または円弧状の構造で、偏光板1
7を脱着可能にしている。偏光板17装着時にはこの溝
に偏光板17の縁をはめることで固定する。偏光板17
にはレバー22が設けられており、このレバー22によ
り偏光板17を手動で回転させてその偏光軸27を偏光
スクリーン18の偏光軸28と略一致させれば、明るさ
は偏光板17がない場合に比べると約50%となるが、
コントラストは2倍になる。さらに投写装置21の出射
光線は偏光スクリーン18で吸収されることなく反射さ
れ、外光はスクリーンで半分が吸収されて反射光が約5
0%となりコントラストの低下を抑えることができる。
また偏光スクリーン18の偏光軸方向28が定まってい
なくても、偏光板17を回転させて最も明るい表示が得
られる位置で固定することで、偏光板17の偏光軸方向
27と偏光スクリーン18の偏光軸方向28とを略一致
させることが可能である。

【0036】さらに投写レンズ16内の絞り25の径を
可変にすることで、投写レンズ16の集光角を変化さ
せ、コントラストに応じて明るさを調節する。一方外光
の影響が少ない暗い場所で本発明の液晶投写装置を投影
する場合は、偏光板17を取り外し、さらにスクリーン
も偏光スクリーン18ではなく、無偏光スクリーンに投
影する。偏光スクリーンへ投影すると約50%の光はス
クリーンに吸収されてしまうので、表示画像が暗くなっ
てしまう。

【0037】従来のTN液晶パネルをライトバルブとし
て用いる投写装置では偏光板を回転し、偏光スクリーン
の偏光軸と一致させることは困難である。それはTN液
晶パネルの入出射面に配置する偏光板の偏光軸は前記パ
ネルのラビング軸に平行あるいは直交するように設置さ
れるからである。したがってTN液晶パネルで偏光板の
偏光軸を回転させれば光変調ができなくなる。本発明の
投写装置では高分子分散液晶パネル11を用い、入射光
を散乱させることにより光変調を行うものである。偏光
板17は出射光を偏光に変換する機能のみであり、その
偏光軸の配置には制約はない。従って偏光板17を回転
させて偏光スクリーン18の偏光軸と一致させる調整を
行える。

【0038】本発明では偏光素子として、ヨウ素をポリ
ビニルアルコールなどの樹脂に含浸して延伸したフィル
ム状の偏光板を用いたが、偏光ビームスプリッタなどの
偏光素子を用いても構わない。

【0039】(図1)及び(図2)では投写装置とスク
リーンは別々に設置されたフロント型のように書いた
が、(図3)に示すようにスクリーンと投写装置が一体
となったリア型の投写装置であってもよい。

【0040】偏光スクリーン18は、フロント型に対応
するものでは偏光板とアルミ板のような反射板と貼り合
わせた構造であり、リア型に対応するものでは偏光板お
よびレンチキュラーレンズ板およびフレネルレンズ板な
どを貼り合わせた構造である。またリア型のスクリーン
の場合は偏光スクリーンと無偏光スクリーンとの切り替
えが困難であるために、最外層に偏光素膜を貼り合わせ
た透明板を配置し、これを取り外しすることで切り替え
を行うような構造にする。または偏光素膜を有するシー
トを巻き上げたロールをスクリーンの片側に配置し、こ
れを引っぱり出したり納めたりして切り替えるような構
造でも良い。

【0041】この場合偏光スクリーン18の偏光軸方向
はあらかじめ決まっているので偏光板17を回転させる
必要はない。偏光板17は液晶パネル11の有効表示領
域と相似形であり、その一辺が回転可能な丁番で結合さ
れ、モーターで電動可能である。モーターのオン/オフ
によって(図3)に示すように偏光板17を光路中に設
置したり外したり制御することができる。

【0042】液晶パネル11は(図4)にその断面図を
示すように、2枚の透明な基板41、42の間に高分子
分散液晶層43を狭持している。基板41、42の液晶
層側には透明な電極としてそれぞれ対向電極45、画素
電極46が形成されている。画素電極46はマトリクス
状に形成され、各画素電極46の近傍にはスイッチング
素子としてTFT48が設けられている。各TFT48
はソース信号線(図示せず)ならびにゲート信号線(図
示せず)に接続され、それぞれ信号供給回路ならびに走
査回路に接続されており、各画素に信号電圧が供給され
る。高分子分散液晶43は、充分な電界が印加されると
入射光を直進させ、電界が印加されない場合は入射光を
散乱させるので、各画素の液晶層は印加電圧によって光
散乱状態を制御することができる。

【0043】本発明の液晶パネルに用いる液晶材料とし
てはネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリッ
ク液晶が好ましく、単一もしくは2種類以上の液晶性化
合物や液晶性化合物以外の物質も含んだ混合物であって
もよい。高分子マトリックス材料としては透明なポリマ
ーが好ましく、ポリマーとしては、熱可塑性樹脂、熱硬
化性樹脂、光硬化性樹脂のいずれであっても良いが、製
造工程の容易さ、液晶相との分離等の点より紫外線硬化
タイプの樹脂を用いるのが好ましい。具体的な例として
紫外線硬化性アクリル系樹脂が例示され、特に紫外線照
射によって重合硬化するアクリルモノマー、アクリルオ
リゴマーを含有するものが好ましい。

【0044】このような高分子形成モノマーとしては、
2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチ
ルアクリレート、ネオペンチルグリコールドアクリレー
ト、ヘキサンジオールジアクリート、ジエチレングリコ
ールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアク
リレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ト
リメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリス
リトールアクリレート等々である。

【0045】オリゴマーもしくはプレポリマーとして
は、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレー
ト、ポリウレタンアクリレート等が挙げられる。

【0046】また重合を速やかに行なう為に重合開始剤
を用いても良く、この例として、2−ヒドロキシ−2−
メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(メルク社
製)、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロ
キシ−2−メチルプロパン−1−オン(メルク社製)、
1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバガ
イギー社製)、ベンジルメチルケタール(チバガイギー
社製)等が掲げられる。その他に任意成分として連鎖移
動剤、光増感剤、染料、架橋剤等を適宜併用することが
できる。

【0047】また(図4)の各画素電極46に対応する
対向電極45上にRGBの3原色を有するカラーフィル
タを具備することでカラー表示ができる液晶パネルとな
り、この液晶パネルを用いればカラー表示が可能な液晶
投写装置となる。

【0048】本発明の液晶投写装置の第2の実施例の構
成を(図5)に示す。51は高分子分散液晶パネル、5
2は光源、56は投写レンズ、57は偏光板、58は偏
光スクリーンである。これらは第1の実施例と同様であ
る。

【0049】さらに50は透明板、53は第1のレンズ
アレイ、54は第2のレンズアレイ、59は投写絞り、
60は光源絞りである。

【0050】第1の実施例と同様の動作を示す部分につ
いては説明を省略する。まず液晶パネル51の出射側基
板には透明板50が透明接着剤などで結合されている。
理想的には透明板50および透明接着剤および液晶パネ
ルの出射側基板の屈折率がほぼ同じで光学的な界面が存
在しない状態が好ましい。このように結合された状態を
オプティカルカップリングと呼ぶ。透明板50は厚さ1
0mmのガラス板であり、側面(無効面)には黒色塗料
が塗布され、出射面の有効領域には反射防止膜が施され
ている。

【0051】透明板50としてアクリル樹脂などの透明
樹脂を用いても良い。透明接着剤はエポキシ系透明接着
剤、紫外線照射によりゲル状に硬化する透明シリコーン
樹脂あるいは接着剤でなくともエチレングリコールなど
の液体を用いても良い。ただし液晶パネルの出射側基板
と透明板50との間に空気層を含まないように結合する
ことが重要で、もし空気層を含むとそこで画質異常を生
じる。

【0052】このような構成にすると高分子分散液晶層
から空気に接する境界面までの厚さが厚くなるので、液
晶層から出射する散乱光が透明板50の出射面で反射さ
れて戻る光は透明板50の側面で吸収されるので、液晶
層に戻る光が減少する。すると反射して戻る光が再び散
乱するいわゆる2次散乱による輝度上昇は、透明板50
がない場合と比較して小さくなる。これにより表示画像
のコントラストが向上する。

【0053】さらにこの透明板50は液晶パネル51の
入射側基板に結合されて用いてもよい。好ましくは液晶
パネル51の入出射両基板に結合して用いるのが好まし
い。

【0054】さらに第1のレンズアレイ53は微小レン
ズの集合体であり、光源52の2次光源像を複数形成す
る。この像を形成する位置に第2のレンズアレイ54を
配置し、液晶パネル51を照明する。第1のレンズアレ
イ53の各微小レンズは液晶パネル51の有効表示領域
の形状と相似形である。第2レンズアレイ54の各レン
ズは第1レンズアレイ53の各レンズの矩形像を液晶パ
ネル51上に重ねる。従って第1レンズアレイ53によ
り形成された2次光源像から発せられる光束を液晶パネ
ル上で重合するインテグレータとして働いている。こう
することにより投写画像の周辺部まで明るい表示が得ら
れる。

【0055】不要な光線を除去するために第2レンズア
レイ54の近傍に光源絞り60を配置する。これは第1
レンズアレイ53によって形成される2次光源像が有効
に通過するようにそれぞれの光源像に対応する開口部が
設けられており、さらにこの開口部と相似形の開口部を
有する投写絞り59を投写レンズ56の瞳位置近傍に配
置する。この投写絞り59および光源絞り60によって
黒表示時の不要な散乱光を除去できるとともに、白表示
時の光の損失がほとんどないのでコントラストが向上す
る。

【0056】以上述べたオプティカルカップリングとイ
ンテグレータはそれぞれ独立して用いてもよい。

【0057】本発明の液晶投写装置の第3の実施例の構
成を(図6)に示す。61は高分子分散液晶パネル、6
2は光源、66は投写レンズ、67および69は偏光
板、68は偏光スクリーンである。

【0058】本発明では液晶パネル61の入射側及び出
射側にそれぞれ偏光板67及び69を配している。しか
も先の実施例と同様に偏光板67及び69は着脱及び回
転が可能である。

【0059】第1の実施例で述べたように液晶パネル6
1が散乱状態では入射した偏光はランダムな偏光状態と
なって出射するので出射側の偏光板でそのうちの約半分
が吸収されてしまう。一方液晶パネル61が透明状態で
は入射した偏光はそのまま出射するので、入射側の偏光
板67と出射側の偏光板69の偏光軸方向を一致させて
おけば出射側の偏光板69では吸収されない。従って偏
光板67及び69を装着しない場合に比べて約2倍のコ
ントラストが得られる。このようにすればスクリーンが
偏光スクリーンでなくてもコントラストの高い表示が得
られる。さらに偏光スクリーン68と組み合わすことに
より、明るい場所でも外光の影響によるコントラストの
低下を抑えることができる。ただしこの場合偏光板67
及び69の偏光軸方向と偏光スクリーン68の偏光方向
は略一致させる必要がある。

【0060】明るい表示を得たい場合は偏光板67と6
9を取り外し、無偏光スクリーンへ投写する。コントラ
ストの高い表示を得たい場合は偏光板67と69を装着
し、さらに各偏光板を回転させ偏光板67と偏光板69
の偏光軸方向を略一致させる。

【0061】また偏光板67、69を回転させる際には
偏光板67に偏光軸と69の偏光軸を略平行の関係を保
ったまま回転させるような構成にすることが望ましい。
前記偏光軸の関係が大幅に崩れると白表示または黒表示
を行うことが困難となり表示コントラストが低下するた
めである。

【0062】本発明の液晶投写装置の第4の実施例の構
成を(図7)に示す。71a、71b、71cは液晶パ
ネル、72は光源、75a、75b、75cはフィール
ドレンズ、76a、76b、76cは投写レンズ、74
aは青色光反射ダイクロイックミラー(以後、BDMと
呼ぶ)、74bは緑色光反射ダイクロイックミラー(以
後、GDMと呼ぶ)、74cは赤色光反射ダイクロイッ
クミラー(以後、RDMと呼ぶ)、77a、77b、7
7cは入射側偏光板、79a、79b、79cは出射側
偏光板である。

【0063】液晶パネル71a、71b、71cは高分
子分散液晶パネルであり、いずれも(図4)に示したも
のと構造は同一である。

【0064】光源72はランプと凹面鏡から構成され
る。ランプは、メタルハライドランプであり、赤、緑、
青の3原色の色成分を含む光を出射する。凹面鏡はガラ
ス製で、反射面に可視光を反射し赤外光を透過させる多
層膜を蒸着したものである。ランプからの放射光に含ま
れる可視光は、凹面鏡の反射面により反射し、その反射
光は平行に近い光となって光源72から出射する。

【0065】UVIRカットフィルタ73はガラス基板
の上に可視光を反射し、赤外光と紫外光を透過する多層
膜を蒸着したものである。

【0066】光源72から出射した白色光はUVIRカ
ットフィルタ73により赤外光と紫外光とが除去され、
BDM74aにより青色光(以後、B光と呼ぶ)が反射
される。BDM74aを透過した光はGDM74bによ
り緑色光(以後、G光と呼ぶ)が反射され、RDM74
cにより赤色光(以後、R光と呼ぶ)が反射され、3つ
の原色光に分解される。各原色光はそれぞれ液晶パネル
71a、71b、71cに入射する。液晶パネル71
a、71b、71cは、それぞれ映像信号に応じて散乱
状態の変化として光学像が形成され、その光学像はそれ
ぞれ投写レンズ76a、76b、76cによりスクリー
ン(図示せず)上に重ね合わせて拡大投写される。な
お、BDM74aからRDM74cの配置は前記の順序
に限定されるものではなく、また最後のRDM74cは
全反射ミラーに置き換えても良いことは言うまでもな
い。

【0067】入射側偏光板77a、77b、77cおよ
び出射側偏光板79a、79b、79cは全て着脱可能
であり、また回転可能で偏光軸方向が変えられる。明る
い表示を得たい場合は入射側偏光板77a、77b、7
7cおよび出射側偏光板79a、79b、79cは全て
取り外す。さらにスクリーンは無偏光スクリーンに投写
する。

【0068】入射側偏光板77a、77b、77cおよ
び出射側偏光板79a、79b、79cを装着した場合
はその偏光軸方向を全て偏光スクリーンの偏光軸方向と
一致させる。この場合の本発明の液晶投写装置の動作に
ついて詳しく説明する。なお、R光、G光、B光のそれ
ぞれの変調系についてはほぼ同一動作であるので、B光
の変調系を例にあげて説明する。まずBDM74aより
反射されるB光はフィールドレンズ75aで集光され、
入射側偏光板77aにより約50%の光線が吸収されて
偏光となって液晶パネル71aに入射する。液晶パネル
71aは画素電極に印加された信号により散乱と透過状
態を制御し、光を制御する。液晶パネル71aが散乱状
態の時は入射した偏光光線は散乱してその偏光方向がラ
ンダムとなって出射する。すると出射側の偏光板79a
で出射光線の約50%が吸収される。出射側の偏光板7
9aを透過した光線のうち投写レンズ76aの集光角度
内に入り込む光線のみスクリーンに到達する。一方液晶
パネル71aが透過状態では、入射した偏光光線はその
ままその偏光方向を変えずに出射し、出射側の偏光板7
9aでも吸収されることなく投写レンズ76aに取り込
まれスクリーンに到達する。このようにすれば偏光板7
7aおよび79aを取り外した場合と比べて約2倍のコ
ントラストの画像が得られる。同様に液晶パネル71b
はG光成分の光を変調し、液晶パネル71cはR光成分
の光を変調してそれぞれ投写レンズ76b、76cによ
りスクリーン上で重ね合わせて透写される。このように
してスクリーン上にはコントラストの良好なカラー画像
が表示される。また偏光スクリーンによって外光の反射
光を半減できるので明るい場所でもコントラストの低下
を抑えることができる。

【0069】外光の影響の少ない場所では偏光スクリー
ンは無偏光スクリーンであってもコントラストは高くで
きる。無偏光スクリーンへ投写する場合、RGB光を変
調するそれぞれの液晶パネルの入射側の偏光板の偏光軸
方向と出射側の偏光軸方向とが一致していれば問題がな
い。ただしダイクロイックミラーを用いる場合は偏光方
向で特性が異なるので注意が必要である。何も制約が無
いのであれば、ダイクロイックミラーからみてs偏光
(図7では紙面と直交する方向に振動する偏光)を用い
る方が色純度は良くなる。これは以後のダイクロイック
ミラーを用いる実施例全てについて言えることである。

【0070】さらに第1の実施例のように入射側偏光板
77a、77b、77cだけ装着し、偏光スクリーンと
組み合わせてもよい。また入射側偏光板77a、77
b、77cの代わりに、(図8)に示すように光源から
出射される光線がダイクロイックミラーで色分解される
前に入射側の偏光板87を1枚だけ装着してもよい。

【0071】3つの液晶パネル71a、71b、71c
をそれぞれ青用、緑用、赤用として用いるので、明るさ
と解像度の良好な投写画像が得られる。ただし高分子分
散液晶の散乱特性は波長依存性を持っており、特に赤色
光に対する散乱特性が劣っている。3つの液晶パネル7
1a、71b、71cのうち少なくとも1枚のパネルの
液晶層の厚みあるいは表示部の液晶粒子径のいずれかを
他のパネルと異なる構成にしてそれぞれの散乱特性を等
しくすることが好ましい。本発明の液晶投写装置では赤
用の液晶パネル71cの散乱特性を他のパネルと概ね等
しくするために液晶層の厚みを他のパネルよりも少し厚
くしている。

【0072】本発明の液晶投写装置の第5の実施例の構
成を(図9)に示す。91a、91b、91cは液晶パ
ネル、72は光源、96は投写レンズ、97a、97
b、97cは入射側偏光板、99a、99b、99cは
出射側偏光板、78は偏光スクリーン、90、92、9
3、94はダイクロイックミラー、95、98は平面ミ
ラーである。

【0073】液晶パネル91a、91b、91cは高分
子分散液晶パネルであり、いずれも(図4)に示したも
のと同一である。

【0074】光源72および偏光スクリーン78は第4
の実施例で示したものと同一であるので説明を省略す
る。

【0075】光源72からの光はダイクロイックミラー
90、92と平面ミラー95を組み合わせた色分解光学
系に入射し、3つの原色光に分解される。各原色光は、
それぞれフィールドレンズ(図では省略)を透過して液
晶パネル91a、91b、91cに入射する。液晶パネ
ル91a、91b、91cから出射する光は、ダイクロ
イックミラー93、94と平面ミラー98とを組み合わ
せた色合成光学系により1つの光に合成された後、投写
レンズ96に入射する。液晶パネル91a、91b、9
1cは、それぞれ映像信号に応じて散乱状態の変化とし
て光学像が形成され、その光学像は投写レンズ96によ
りスクリーン上に拡大投写される。

【0076】入射側偏光板97a、97b、97cおよ
び出射側偏光板99a、99b、99cは着脱可能であ
り、明るい表示を得たい場合はこれらを全て取り外して
無偏光スクリーンへ投写する。また入射側偏光板97
a、97b、97cおよび出射側偏光板99a、99
b、99cは回転可能で、これらを装着する場合はその
偏光軸方向を偏光スクリーンの偏光軸方向と略一致させ
る。

【0077】この場合の本発明の液晶投写装置の動作に
ついて詳しく説明する。なお、R光、G光、B光のそれ
ぞれの変調系についてはほぼ同一動作であるので、B光
の変調系を例にあげて説明する。

【0078】まずダイクロイックミラー90より反射さ
れるB光は、入射側偏光板97aにより約50%の光線
が吸収されて偏光となって液晶パネル91aに入射す
る。液晶パネル91aは画素電極に印加された信号によ
り散乱と透過状態を制御し、光を制御する。液晶パネル
91aが散乱状態の時は入射した偏光光線は散乱してそ
の偏光方向がランダムとなって出射する。すると出射側
の偏光板99aで出射光線の約50%が吸収される。出
射側の偏光板99aを透過した光線のうち投写レンズ9
6の集光角度内に入り込む光線のみスクリーン78に到
達する。一方液晶パネル71aが透過状態では、入射し
た偏光光線はそのままその偏光方向を変えずに出射し、
出射側の偏光板99aでも吸収されることなく投写レン
ズ96に取り込まれスクリーン78に到達する。このよ
うにすれば偏光板97aおよび99aを取り外した場合
と比べて約2倍のコントラストの画像が得られる。同様
に液晶パネル91bはG光成分の光を変調し、液晶パネ
ル91cはR光成分の光を変調してこれらの光線がダイ
クロイックミラー93、94および平面ミラー98で合
成されて投写レンズ96よりスクリーン78へ投写され
る。また偏光スクリーン78によって外光の反射光を半
減できるので明るい場所でもコントラストの低下を抑え
ることができる。

【0079】外光の影響の少ない場所では偏光スクリー
ン78は無偏光スクリーンであってもコントラストは高
くできる。

【0080】さらに第1の実施例のように入射側偏光板
97a、97b、97cだけ装着してもよい。また(図
10)に示すように光源から出射される光線がダイクロ
イックミラーで色分解される前に入射側の偏光板107
を1枚だけ、または液晶パネルから出射される光線がダ
イクロイックミラーで色合成された後に出射側偏光板1
09を1枚だけ装着してもよい。

【0081】また、3つの液晶パネル91a、91b、
91cをそれぞれ赤用、緑用、青用として用いるので、
明るさと解像度の良好な投写画像が得られる。高分子分
散液晶の散乱特性は波長依存性を持っている特に赤色光
に対する散乱特性が劣っている。3つの液晶パネル91
a、91b、91cのうち少なくとも1枚のパネルの液
晶層の厚みあるいは表示部の液晶粒子径のいずれかを他
のパネルと異なる構成にしてそれぞれの散乱特性を等し
くすることが好ましい。

【0082】本発明で色分解あるいは色合成光学系に用
いたダイクロイックミラーは単に色フィルターであって
もよい。

【0083】本発明の液晶投写装置の第6の実施例の構
成を(図11)に示す。これまでに述べた投写装置の実
施例では全て液晶パネルが透過型の場合の構成を示した
が、本実施例では液晶パネルが反射型の場合の投写装置
の構成を示す。

【0084】(図11)において112は光源であり、
113はUVIRカットフィルタである。また、114
aと114cはGDM、114bはBDMである。な
お、GDM114aからGDM114cの配置は前記の
順序に限定するものではなく、また114cはGDMの
代わりに全反射ミラーを用いても良い。111a、11
1b、111cは反射型の高分子分散液晶パネルであ
る。116a、116bはレンズ、115はミラーであ
る。なお、116a、116bで投写光学系119を構
成している。118はスクリーンである。

【0085】各液晶パネル111a、111b、111
cとダイクロイックミラー114a、114b、114
cとのそれぞれの間に偏光板117a、117b、11
7cが脱着可能な構成になっている。

【0086】以下、動作について説明する。なお、R、
G、B光のそれぞれの変調系については、ほぼ同一動作
であるのでB光の変調系について例にあげて説明する。
まず、光源112から白色光が照射され、前記白色光は
ミラー115で反射して、その後ダイクロイックミラー
で色分解される。前記白色光のB光成分はBDM114
bにより反射される。前記B光は液晶パネル111bに
入射する。前記液晶パネル111bは、(図4)に示し
た対向電極45かあるいは画素電極46のうちどちらか
一方がAlなどの反射電極で構成された反射型液晶パネ
ルである。画素電極26に印加された信号により入射し
た光の散乱状態を制御し、光を変調する。液晶パネル1
11bが散乱状態で反射した光はミラー115の配置さ
れた投写レンズ119の瞳で遮光され、逆に、透過状態
で反射した光は投写レンズ119の瞳を通過する。通過
した光は投写レンズ119によりスクリーン118に拡
大投映される。

【0087】同様にしてR、G光についても動作する
が、白色光を色分解するために設けたそれぞれ、GDM
114a、BDM114bが、液晶パネルで変調された
光を今度は色合成して1つの表示画像にまとめて、投写
レンズより投影する。

【0088】偏光板117a、117b、117cを装
着すると、反射型の液晶パネルをライトバルブとして用
いた場合には光の入射側と出射側とに偏光板を配置した
ことになり、第5の実施例で説明したようにコントラス
トが向上する。

【0089】スクリーン118に偏光スクリーンを用い
る場合は偏光板117a、117b、117cを回転さ
せて各偏光板の偏光軸方向が偏光スクリーンの偏光軸方
向と略一致するようにする。

【0090】また(図12)に示すように偏光板117
a、117b、117cをまとめて1枚の偏光板127
として、GDM114aで光線が色分解される前に配し
てもよい。この場合も偏光板127の偏光軸方向を偏光
スクリーンの偏光軸方向と略一致させる。あるいは光源
112とミラー115の間の光路に偏光板127を配置
して偏光スクリーンと組み合わせてもよい。

【0091】以上の実施例の偏光素子は偏光板に限ら
ず、偏光ビームスプリッタなどでもよい。

【0092】本発明の液晶投写装置の第7の実施例の構
成を(図13)に示す。本実施例では液晶パネルはこれ
までに説明したアクティブマトリクス型液晶パネルでは
なく、例えば光導電層を有し、パネルの裏面よりCRT
などの書き込み手段によって変調される液晶パネルをラ
イトバルブとして用いる光書き込み型液晶投写装置の構
成を示す。

【0093】(図13)において112は光源、113
はUVIRカットフィルタ、114aと114cはGD
M、114bはBDMである。131a、131b、1
31cは光書き込み型の高分子分散液晶パネル、132
a、132b、132cは光書き込み手段としてのCR
Tである。116a、116bはレンズ、115はミラ
ーである。なお、116a、116bで投写光学系11
9を構成している。118はスクリーンである。

【0094】各液晶パネル131a、131b、131
cの構造は同じであるのでG光を変調する液晶パネル1
31cの構造について説明する。2枚の透明なガラス基
板121、122の表面上に形成された透明電極12
3、124に挟まれるように光導電層125、遮光層1
26、誘電体ミラー128、高分子分散液晶層129が
配置されている。透明電極123と124間には高分子
分散液晶層が透明になるのに十分な電圧が印加されてい
るが、光導電層125が電圧変調器として働き、CRT
132cから出射される書き込み光の強弱によって液晶
層129にかかる電圧を制御する。すなわち書き込み光
が無いときは光導電層125のインピーダンスが十分高
いので液晶層129に電圧は印加されない。しかし書き
込み光があると、その強さに応じてインピーダンスが低
下し、液晶層129に電圧が印加される。遮光層126
は誘電体ミラー128から漏れた読み出した光が光導電
層125に到達しないように遮光を行っている。誘電体
ミラー128は読み出し光を反射させるとともに、読み
出し光を書き込み系に対して遮断する役割を持つ。

【0095】以下、動作について説明する。なお、R、
G、B光のそれぞれの変調系については、ほぼ同一動作
であるのでB光の変調系について例にあげて説明する。
まず、光源112から白色光が照射され、前記白色光は
ミラー115で反射して、その後ダイクロイックミラー
で色分解される。前記白色光のB光成分はBDM114
bにより反射される。前記B光は液晶パネル131bに
入射する。CRT132bより与えられた映像をレンズ
130bを介して液晶パネル131bの裏面より入力
し、この入力された光の強弱により液晶層の散乱状態を
制御し、表面より入射した光を変調する。液晶パネル1
31bが散乱状態で反射した光はミラー115の配置さ
れた投写レンズ119の瞳で遮光され、逆に、透過状態
で反射した光は投写レンズ119の瞳を通過する。通過
した光は投写レンズ119によりスクリーン118に拡
大投映される。

【0096】同様にしてR、G光についても動作する
が、白色光を色分解するために設けたそれぞれ、GDM
114a、BDM114bが、液晶パネルで変調された
光を今度は色合成して1つの表示画像にまとめて、投写
レンズより投影する。

【0097】各液晶パネル131a、131b、131
cの出射側基板に偏光ビームスプリッタ137a、13
7b、137cが光学結合された構成になっている。反
射型の液晶パネルをライトバルブとして用いた場合には
光の入射側と出射側とに偏光板を配置したことになり、
第5の実施例で説明したようにコントラストが向上す
る。さらには出射側の基板と偏光ビームスプリッタが光
学的に結合された状態であるので、第2の実施例のオプ
ティカルカップリングの効果で説明したように、散乱光
のうち基板の界面で全反射して再び液晶層へ戻ってくる
光線の約半分が偏光ビームスプリッタで除去されるので
コントラストを向上できる。また偏光板をパネル基板に
光学結合した場合にも同様の効果が得られるが、偏光板
は光を吸収し、その吸収した光は熱に変換されるので液
晶パネルの温度上昇をもたらすという問題が生じる。そ
の点偏光ビームスプリッタは光を吸収することがないの
でパネルの温度上昇の心配がない。

【0098】また偏光ビームスプリッタと液晶パネルの
光学結合がない場合は偏光ビームスプリッタ137a、
137b、137cはそれぞれ液晶パネル131a、1
31b、131cとBDM114b、BDM114b、
GDM114aの間に配置する。その場合にスクリーン
118に偏光スクリーンを用いる場合は偏光ビームスプ
リッタ137a、137b、137cを回転させて各偏
光ビームスプリッタの偏光軸方向が偏光スクリーンの偏
光軸方向と略一致するようにする。

【0099】また(図12)に示したのと同様に偏光ビ
ームスプリッタ137a、137b、137cをまとめ
て1枚の偏光ビームスプリッタとして、GDM114a
で光線が色分解される前に配してもよい。あるいは光源
112とミラー115の間の光路に偏光ビームスプリッ
タを配置して偏光スクリーンと組み合わせてもよい。こ
の場合も偏光ビームスプリッタの偏光軸方向を偏光スク
リーンの偏光軸方向と略一致させる。

【0100】本発明の液晶投写装置の第8の実施例の構
成を(図14)に示す。本実施例では実施例6と同様に
液晶パネルは反射型の液晶パネル141a、141b、
141cを用いている。実施例6と異なる点は色分離お
よび色合成手段としてダイクロイックプリズム142を
用いている点である。これによりシステムサイズを小さ
くすることが可能となる。

【0101】ダイクロイックプリズム142の光無効面
に黒色塗料を塗布して不要な散乱光を吸収することによ
ってコントラストの低下を防いでいる。さらには液晶パ
ネル141a、141b、141cはダイクロイックプ
リズム142と透明接着剤143a、143b、143
cで結合されている。これは実施例2で示したオプティ
カルカップリングの効果と同様であるので説明を省略す
る。

【0102】また(図11)に示すように3枚の液晶パ
ネルの直前にそれぞれ偏光板を配置するような構成であ
っても構わない。

【0103】本発明の液晶投写装置の第9の実施例の構
成を(図15)に示す。本実施例では偏光変換手段15
0を用いて光利用効率を上げている。偏光変換手段15
0は偏光ビームスプリッタ(PBS)157およびλ/
2板154およびミラー159から構成されている。光
源152から出射する光線は自然光であり、PBS15
7によってp偏光のみ透過し、これと直交する振動成分
を持つs偏光を反射する。反射したs偏光はミラー15
9によって再び光路に戻され、さらにλ/2板154に
よって偏波面を90゜回転されp偏光となり利用され
る。

【0104】液晶パネル151と投写レンズ156の間
には出射側の偏光板153がp偏光が透過するような方
向に偏光軸を合わせて配置される。スクリーン158と
して偏光スクリーンを用いる場合はこの偏光板153は
用いない。ただし偏光スクリーンの偏光軸方向と液晶パ
ネルへ入射する光線の偏光方向を一致させておく必要が
ある。その場合λ/2板154をPBS157出射後の
p偏光の光路においてもよいし、偏光変換手段150を
光軸を中心に回転させてもよい。

【0105】一方偏光スクリーンを用いない場合には、
偏光変換手段150から出射する偏光をλ/2板で回転
することなくそのまま用いることができる。偏光変換手
段150から出射するp偏光及びs偏光は液晶パネル透
過後に投写レンズの瞳近傍でそれぞれ別の位置で収束す
る。それぞれの集光点にそれぞれの偏光が透過するよう
に偏光軸を合わせて出射側偏光板を配置すればよい。

【0106】本発明の液晶投写装置の第10の実施例の
構成を(図16)に示す。本実施例は液晶パネルに散乱
状態の変化として形成された光学像をスクリーンに投影
するオーバーヘッドプロジェクター(OHP)に応用し
た例である。

【0107】光源部165はランプ161、凹面鏡16
2、コンデンサーレンズ163ならびにUVIRカット
フィルタ164から構成されており、この光源部165
より出射する光線はミラー166により反射し、フレネ
ルレンズ167により集光されて液晶パネル169へ入
射する。液晶パネル169の入射側および出射側にはそ
れぞれ偏光板160、168が配置されている。偏光板
160、168はスライド式に可動して、使用しない場
合は光路から外して収納できるようになっている。液晶
パネル169から出射した光線は投写レンズ170によ
りスクリーンへ投射される。投写レンズ170直後のミ
ラー172は出射光線の方向を変えるために設けられた
ものである。

【0108】投写画像のコントラストを高くしたい場合
は2枚の偏光板を光路中に装着し、投写画像を明るくし
たい場合は2枚の偏光板を光路より外して収納する。偏
光スクリーンを使用する場合は入射側の偏光板のみ装着
し、出射側の偏光板は収納したまま使用する。

【0109】液晶パネルはそれぞれ画素ごとにRGBの
カラーフィルターが形成された液晶パネルを用いればカ
ラー表示が得られる。

【0110】以上これまで投写レンズを用いて液晶パネ
ルの表示を拡大投影する投写型表示装置の実施例を挙げ
たが、これらはすべて直視型の表示装置にも適用でき
る。その1例として次に本発明の液晶表示装置の実施例
について説明する。(図17)は本発明の液晶表示装置
の構成を示した図である。液晶パネル171は高分子分
散液晶を用いた反射型の液晶パネルである。偏光板17
3はその1辺を丁番結合されており、手動で開閉が可能
である。コントラストを高くして表示を見たい場合は偏
光板173を倒して使用し、明るい表示で見たい場合は
偏光板173を上げて使用する。偏光板173の表面に
は反射防止膜がコートされており、外光の反射により表
示が見にくい場合においても偏光板173を倒して使用
すれば外光の半分は吸収されるのでコントラスト低下を
抑制できる。

【0111】液晶パネル171を透過型の高分子分散液
晶パネルに置き換えてもバックライトおよび脱着可能な
入射側偏光板を用いれば同様に直視型の液晶表示装置と
して用いることができる。

【0112】本発明の液晶表示装置に用いる液晶パネル
の画素構成を(図18)に示す。R、G、Bのカラーフ
ィルタにさらに黒色カラーフィルタを加えて構成されて
いる。カラーフィルタは観察者からみて液晶層より後ろ
側に形成されている。白表示を行う場合はR、G、Bの
それぞれの画素に電圧を印加し、高分子分散液晶層を透
明にする。するとRGBの光が混色し、白色となる。こ
のとき黒色の画素には電圧を印加せず液晶層を散乱状態
にしておくと黒色が見えない。黒表示をする場合は反対
にR、G、Bの画素には電圧を印加せず散乱状態のまま
で、黒色の画素には電圧を印加して液晶層を透明にす
る。反射型の場合も透過型の場合も表示の原理は上記と
同じである。このようにすれば高分子分散液晶パネルで
カラー表示が可能となる。

【0113】以上の実施例の液晶パネルは高分子分散液
晶パネルに限らず、光の散乱状態の変化として光学像を
形成するものであればよい。例えばPLZTなどでもよ
い。

【0114】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、散乱状態
の変化として光学像を形成する液晶パネルを用いた投写
装置において、液晶パネルの光入射側あるいは入出射両
側に偏光板を着脱可能にすることで、入射側に偏光板を
装着した場合は偏光スクリーンと組み合わせることによ
りコントラストを高めることができ、入出射両側に装着
した場合は偏光スクリーンがなくてもコントラストを高
めることができる。

【0115】さらに偏光スクリーンに投写することで外
光の影響によるコントラストの低下を抑制できる。しか
も偏光板が回転可能になっているので、偏光スクリーン
の偏光軸方向がいずれであっても投写装置からの出射光
線の偏光軸方向を一致させることができ、偏光スクリー
ンの偏光軸方向には依存しない。

【0116】また外光の影響のない場所では偏光板を取
り外して明るい表示を得ることができ、見る環境に応じ
て調整できる。

【0117】同様に、散乱状態の変化として光学像を形
成する液晶パネルを用いた液晶表示装置においても、バ
ックライトを用いる場合には液晶パネルの入出射両側
に、外光の反射光で見るような反射型の液晶パネルの場
合には外側に、それぞれ偏光板を着脱可能にすることで
コントラストを高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の液晶投写装置の第1の実施例を示す構
成図

【図2】本発明の液晶投写装置の第1の実施例を示す他
の構成図

【図3】本発明の液晶投写装置の第1の実施例を示す他
の構成図

【図4】本発明の液晶投写装置に用いる高分子分散液晶
パネルの断面図

【図5】本発明の液晶投写装置の第2の実施例を示す構
成図

【図6】本発明の液晶投写装置の第3の実施例を示す構
成図

【図7】本発明の液晶投写装置の第4の実施例を示す構
成図

【図8】本発明の液晶投写装置の第4の実施例を示す他
の構成図

【図9】本発明の液晶投写装置の第5の実施例を示す構
成図

【図10】本発明の液晶投写装置の第5の実施例を示す
他の構成図

【図11】本発明の液晶投写装置の第6の実施例を示す
構成図

【図12】本発明の液晶投写装置の第6の実施例を示す
他の構成図

【図13】本発明の液晶投写装置の第7の実施例を示す
構成図

【図14】本発明の液晶投写装置の第8の実施例を示す
構成図

【図15】本発明の液晶投写装置の第9の実施例を示す
構成図

【図16】本発明の液晶投写装置の第10の実施例を示
す構成図

【図17】本発明の液晶表示装置の実施例を示す構成図

【図18】本発明の液晶表示装置の液晶パネルの画素構
成を示す平面図

【図19】高分子分散液晶パネルの動作を説明するため
の概略図

【図20】従来の投写装置の構成を示す概略構成図

【符号の説明】

11、61 高分子分散液晶パネル 12、62 光源 15、65 フィールドレンズ 16、66 投写レンズ 17、67、69 偏光板 18、 偏光スクリーン 41、42 ガラス基板 43 高分子分散液晶層 45 対向電極 46 画素電極 48 TFT 50 透明板 53、54 レンズアレイ 71a、71b、71c 高分子分散液晶パネル 72 光源 76a、76b、76c 投写レンズ 74a、74b、74c ダイクロイックミラー 77a、77b、77c 入射側偏光板 79a、79b、79c 出射側偏光板 91a、91b、91c 高分子分散液晶パネル 90、92、93、94 ダイクロイックミラー 95、98 平面ミラー 96 投写レンズ 97a、97b、97c 入射側偏光板 99a、99b、99c 出射側偏光板 111a、111b、111c 反射型高分子分散液晶
パネル 114a、114b、114c ダイクロイックミラー 117a、117b、117c 偏光板 118 偏光スクリーン 142 ダイクロイックプリズム 150 偏光変換手段 171 高分子分散液晶パネル 173 偏光板

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、散乱状態の変化として光学像を形
    成する液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射側に配置
    された偏光素子と、前記光学像を投写する投写レンズ
    と、前記光学像が投写される偏光スクリーンとを具備す
    ることを特徴とする液晶投写装置。
  2. 【請求項2】偏光素子が液晶パネルの光入射側から着脱
    可能であることを特徴とする請求項1記載の液晶投写装
    置。
  3. 【請求項3】偏光素子はその偏光軸が投写光学系の光軸
    を中心に回転可能であることを特徴とする請求項1記載
    の液晶投写装置。
  4. 【請求項4】偏光手段の偏光軸方向と偏光スクリーンの
    偏光軸方向とが略一致することを特徴とする請求項1記
    載の液晶投写装置。
  5. 【請求項5】投写レンズ内の瞳近傍に絞りを具備し、前
    記絞りの径が可変であることを特徴とする請求項1記載
    の液晶投写装置。
  6. 【請求項6】液晶パネルの光入射側に配した偏光素子は
    偏光変換素子であることを特徴とする請求項1記載の液
    晶投写装置。
  7. 【請求項7】光発生手段と、散乱状態の変化として光学
    像を形成する液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射側
    および出射側に配置された第1および第2の偏光手段
    と、前記光学像を投影する投写手段とを具備することを
    特徴とする液晶投写装置。
  8. 【請求項8】第1および第2の偏光手段は着脱可能であ
    ることを特徴とする請求項7記載の液晶投写装置。
  9. 【請求項9】第1および第2の偏光手段はその偏光軸が
    投写光学系の光軸を中心に回転可能であることを特徴と
    する請求項7記載の液晶投写装置。
  10. 【請求項10】液晶パネルの光の入射側に配した第1の
    偏光素子の偏光軸方向と、前記液晶パネルの光の出射側
    に配した第2の偏光素子の偏光軸方向とが略一致するこ
    とを特徴とする請求項7記載の液晶投写装置。
  11. 【請求項11】偏光素子を有する偏光スクリーンを具備
    することを特徴とする請求項7記載の液晶投写装置。
  12. 【請求項12】液晶パネルの光の入射側に配した第1の
    偏光素子の偏光軸方向および前記液晶パネルの光の出射
    側に配した第2の偏光素子の偏光軸方向および偏光スク
    リーンの偏光軸方向が略一致することを特徴とする請求
    項11記載の液晶投写装置。
  13. 【請求項13】投写レンズ内の瞳近傍に絞りを具備し、
    前記絞りの径が可変であることを特徴とする請求項7記
    載の液晶投写装置。
  14. 【請求項14】第1の偏光素子は偏光分離素子であり、
    第2の偏光素子は投写レンズ内の瞳近傍に配置すること
    を特徴とする請求項6記載の液晶投写装置。
  15. 【請求項15】光発生手段と、散乱状態の変化として光
    学像を形成する反射型の液晶パネルと、前記液晶パネル
    の光入射側に配置された偏光手段と、前記光学像を投影
    する投写手段とを具備することを特徴とする液晶投写装
    置。
  16. 【請求項16】偏光手段は着脱可能であることを特徴と
    する請求項15記載の液晶投写装置。
  17. 【請求項17】偏光手段はその偏光軸が回転可能である
    ことを特徴とする請求項15記載の液晶投写装置。
  18. 【請求項18】偏光素子を有する偏光スクリーンを具備
    することを特徴とする請求項15記載の液晶投写装置。
  19. 【請求項19】偏光手段の偏光軸方向と偏光スクリーン
    の偏光軸方向が略一致することを特徴とする請求項15
    記載の液晶投写装置。
  20. 【請求項20】偏光手段として偏光ビームスプリッタを
    具備し、前記偏光ビームスプリッタは液晶の光入射側基
    板と光学的に結合されたことを特徴とする請求項15記
    載の液晶投写装置。
  21. 【請求項21】光発生手段と、前記光発生手段より発生
    する光を青色光、緑色光および赤色光の3つの所定範囲
    の波長の光に分離しかつ変調された各波長の光を合成す
    る色分離合成手段と、前記3つの所定範囲の波長の光の
    少なくとも1つに対して配置された散乱状態の変化とし
    て光学像を形成する反射型の液晶パネルと、前記液晶パ
    ネルの光入射側に配置された偏光手段と、前記光学像を
    投影する投写手段とを具備することを特徴とする液晶投
    写装置。
  22. 【請求項22】色分離合成手段はダイクロイックプリズ
    ムであり、各所定範囲の波長の光に対して配置された反
    射型の液晶パネルと前記ダイクロイックプリズムと光学
    的に結合されたことを特徴とする請求項記載の液晶投写
    装置。
  23. 【請求項23】光発生手段と、前記光発生手段より発生
    する光を青色光、緑色光および赤色光の3つの所定範囲
    の波長の光に分離するダイクロイックミラーまたは各波
    長の光を合成するダイクロイックミラーと、前記3つの
    所定範囲の波長の光の少なくとも1つに対して配置され
    た散乱状態の変化として光学像を形成する液晶パネル
    と、前記液晶パネルの光入射側に配置された第1の偏光
    手段と、前記液晶パネルの光出射側に配置された第2の
    偏光手段と、前記光学像を投影する投写手段とを具備
    し、光線のダイクロイックミラーへの入射面と第1及び
    第2の偏光手段の偏光軸方向が直交することを特徴とす
    る液晶投写装置。
  24. 【請求項24】光発生手段と、散乱状態の変化として光
    学像を形成する液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射
    側および出射側に配置された第1および第2の偏光手段
    とを具備し、前記第1及び第2の偏光手段は着脱可能で
    あることを特徴とする液晶表示装置。
  25. 【請求項25】散乱状態の変化として光学像を形成する
    反射型の液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射側に配
    置された偏光手段とを具備し、前記偏光手段は着脱可能
    であることを特徴とする液晶表示装置。
  26. 【請求項26】液晶パネルは複数の色を表示するカラー
    表示画素を具備し、前記カラー表示画素のうち黒色を表
    示する画素を有することを特徴とする請求項24または
    25記載の液晶表示装置。
JP31190894A 1993-12-17 1994-12-15 液晶投写装置および液晶表示装置 Pending JPH07225363A (ja)

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JP5-318033 1993-12-17
JP31803393 1993-12-17
JP31190894A JPH07225363A (ja) 1993-12-17 1994-12-15 液晶投写装置および液晶表示装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100405211C (zh) * 2003-07-16 2008-07-23 精工爱普生株式会社 投影机

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100405211C (zh) * 2003-07-16 2008-07-23 精工爱普生株式会社 投影机

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