JPH07225363A

JPH07225363A - 液晶投写装置および液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07225363A
Application number: JP31190894A
Authority: JP
Inventors: Hideki Omae; 秀樹大前; Hiroshi Takahara; 博司高原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1994-12-15
Publication date: 1995-08-22

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４８ＴＦＴ５０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

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。