JPH07325301A

JPH07325301A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JPH07325301A
Application number: JP6118196A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Wada; 充弘和田; Yoshihiro Masumoto; 吉弘枡本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1995-12-12

Abstract

(57)【要約】【目的】カラーフィルタを有するライトバルブを用い
た投写型表示装置に関するもので、色再現性の優れた投
写型表示装置を提供する。【構成】メタルハライドランプ２１から放射される光
は、凹面鏡２２により平行に近い光に変換され、光反射
光学系２８に入射する。光反射光学系２８は、純度の高
い赤、緑、青の波長帯域の光を選択的に反射する。光反
射光学系２８により反射された光は、カラーフィルタ３
５を備えた液晶パネル３７に入射し、液晶パネル３７上
のフルカラーの光学像を投写レンズ３８によりスクリー
ン（図示せず）上に拡大投写する。カラーフィルタ３５
を通過する光を純度の高い３原色光とできるので、投写
画像の色再現性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルタを備え
たライトバルブを用いてカラー表示を行う投写型表示装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、大画面の映像を得るために、映像
信号に応じてライトバルブ上に形成された画像を照明
し、その光学像を投写レンズによりスクリーン上に拡大
投写する方法がよく知られている。近年、ライトバルブ
として液晶パネルを用いた投写型表示装置が注目されて
いる（例えば、特開平２−２５００１５号公報など）。

【０００３】液晶パネルを用いてカラー表示を行うため
には、以前から各種の方式が提案されている。例えば、
２色性色素を液晶に混入して用いるＧＨ方式、液晶の複
屈折を利用するＥＣＢ方式、カラーフィルタと液晶セル
を組み合わせたカラーフィルタ方式等がある。カラーフ
ィルタ方式は、液晶パネルの各画素ごとに赤、緑、青の
カラーフィルタを微細加工して付けたものである。構造
が簡単で、品位の高いフルカラー表示に対応できるの
で、広く実用化されている。

【０００４】（図１３）はカラーフィルタ方式の従来の
投写型表示装置の構成の一例を示す。ランプ１は赤、
緑、青の色成分を含む光を放射し、ランプ１から放射さ
れる光は、凹面鏡２により平行に近い光に変換される。
凹面鏡２から出射した光は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ
３により赤外光、紫外光が除去された後、フィールドレ
ンズ４を透過し、液晶パネル１２に入射する。

【０００５】液晶パネル１２は、液晶セル１１とその入
射側および出射側に設けられた偏光板５、６により構成
される。液晶セル１１は、２枚のガラス基板７、８の間
にツイストネマティック液晶層９を狭持したものであ
る。ガラス基板７の液晶層９側には画素構造を有し、各
画素には赤、緑、青の各原色光を透過させるカラーフィ
ルタ１０を付加している。液晶パネル１２上には、映像
信号に応じて透過率の変化としてカラー画像が形成され
る。このカラー画像は、投写レンズ１３によりスクリー
ン（図示せず）上に拡大投写される。

【０００６】（図１３）に示した構成は、小型、軽量か
つ低コストな投写型表示装置を提供できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】（図１３）に示した投
写型表示装置において、投写画像の色再現性は、主とし
てランプ１の発光スペクトルとカラーフィルタ１０の分
光透過率特性により決まる。（図１４）に、従来の液晶
パネルに多く用いられるカラーフィルタの分光透過率特
性の一例を示す。破線は青色、実線は緑色、一点鎖線は
赤色の各カラーフィルタの透過率を示す。

【０００８】（図１４）の分光透過率特性から、各色の
透過波長帯域は、比較的広帯域な特性であることがわか
る。各フィルタの透過帯域を狭帯域にしようとすると、
必要とする波長帯の透過率が低下するので問題がある。
より色純度の高いフィルタを得ることができても、光損
失が大きくなり、明るい映像を得ることが困難となる。

【０００９】一方、カラーフィルタの製造方法には大別
して、染色法、顔料分散法、印刷法があり、近年、特に
耐光性と耐熱性が優れていることから、顔料分散法を用
いることが主流となりつつある。しかし、顔料分散法
は、添加する顔料によりフィルタの分光透過率特性が決
まるので、分光特性について設計の自由度が小さい。し
たがって、顔料分散法で形成されたカラーフィルタの場
合、分光透過率特性を所望の特性とすることがより困難
となる。

【００１０】したがって、このようなカラーフィルタを
備えた液晶パネルを照明する光源の発光スペクトルは、
色純度の高い赤と緑と青の線スペクトルで構成させるこ
とが要求される。照明光に３原色以外の波長の光が含ま
れた場合、カラーフィルタを通過する光の色純度が低下
し、表示画像の色再現性が低下するので問題がある。

【００１１】（図１３）に示す投写型表示装置には、主
としてハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライ
ドランプが使用される。近年では、効率と色再現性の面
からメタルハライドランプを用いるのが主流となりつつ
ある。これらは、いずれも発光スペクトルが主として可
視域全域に広がる連続発光成分から構成される。したが
って、いずれのランプを用いても、カラーフィルタを通
過する光の色純度が低下し、表示画像の色再現性が低下
するので問題がある。

【００１２】また、投写型表示装置に用いられる液晶パ
ネルは、非常に強力な光により照明される。したがっ
て、カラーフィルタを通過せずに吸収される光は、主と
して熱に変化し、カラーフィルタの特性の劣化を促進さ
せるという問題を生じる。

【００１３】本発明は、上記問題を鑑みてなされたもの
であり、カラーフィルタを備えたライトバルブを用い
て、明るく色再現性の優れた投写型表示装置を提供する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明の投写型表示装置は、三原色の色成分を含む光を
放射する発光体と、前記発光体の放射する光を集めて略
単一方向に進行する光を形成する集光手段と、前記集光
手段から出射する光により照明されるとともに画素構造
を有して光学像を形成するライトバルブと、前記ライト
バルブ上の光学像をスクリーン上に投影する投写レンズ
と、前記発光体から前記スクリーンに至る光路中に配置
されて前記光路を折り曲げる少なくとも１つの光反射手
段を備え、前記ライトバルブの画素構造は主として赤色
の光を通過せしめる画素と主として緑色の光を通過せし
める画素と主として青色の光を通過せしめる画素を交互
に配列してなり、前記光反射手段は前記画素の各々が通
過せしめることのできる波長帯域に含まれる一部の波長
の光を選択的に透過あるいは吸収せしめて前記画素の各
々を通過して前記スクリーンに到達する光の色純度を高
めるものである。

【００１５】光反射手段は、５００ｎｍ以上５２０ｎｍ
以下の波長帯域と５６０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長
帯域の少なくともいずれか一方に含まれる波長の光を選
択的に透過または吸収せしめることが望ましい。

【００１６】また光反射手段は、発光体とライトバルブ
との間の光路中に配置され、前記光反射手段は、１つの
透明基板と２つの透明誘電体多層膜により構成され、前
記２つの透明誘電体多層膜はそれぞれが前記透明基板の
異なる面上に配置する方が好ましい。

【００１７】カラーフィルタは顔料分散法により形成さ
れたものであれば、より大きな効果が期待できる。

【００１８】発光体はメタルハライドランプにより形成
され、光反射手段は５７７ｎｍ近傍の波長の光を選択的
に透過あるいは吸収するほうが好ましく、ディスプロシ
ウム、ネオジウム、ガドリウム、ルテチウムの少なくと
もいずれかを発光元素として含む方がよい。

【００１９】光反射手段は、透過率が５０％となる波長
をカットオフ波長λ_offと表現して、４８０ｎｍ≦λ_off
≦５００ｎｍである青反射ダイクロイック多層膜と、５
１０ｎｍ≦λ_off≦５２５ｎｍかつ５５０ｎｍ≦λ_off≦
５７５ｎｍである緑反射ダイクロイック多層膜と、５９
５ｎｍ≦λ_off≦６２０ｎｍである赤反射ダイクロイッ
ク多層膜を、互いに近傍する反射面上に形成して構成す
ることもできる。

【００２０】光反射手段は、位置に関して光反射特性が
なめらかに分布をもって変化するものであれば、光の入
射角のバラツキによる色むらを防ぐことができる。

【００２１】また、光反射手段とライトバルブとの間の
光路中に偏光方位回転手段を配置し、これに入射する光
の偏光方位を所定角度だけ回転させ、前記光反射手段を
Ｐ偏光で通過する光成分がスクリーンに到達するように
するとよい。

【００２２】偏光方位回転手段は１／２波長板からな
り、光軸に沿って進行する光に直交する平面上にあっ
て、光反射手段をＰ偏光で通過する光の偏光方位とライ
トバルブを有効に通過できる光の偏光方位を定義した場
合に、前記２つの偏光方位のなす角を略２等分する方位
に前記１／２波長板は光軸を配置すればよい。

【００２３】

【作用】本発明は、カラーフィルタを備えたライトバル
ブを用いた投写型表示装置において、光反射手段によ
り、投写画像の色再現性を劣化させる不要な波長帯の光
を除去する。これにより、光源用ランプからの放射光が
連続スペクトルを有するものであっても、純度の高い３
原色の光をスクリーンに到達せしめ、良好な色再現性を
実現できる。

【００２４】また、カラーフィルタにより吸収される不
要な光が除去されることから、カラーフィルタにより吸
収される不要な波長帯の光を予め光反射手段により除去
できるので、光吸収によるカラーフィルタの発熱を低減
できる。それゆえ、カラーフィルタの劣化を抑制し、耐
久性を向上できる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の投写型表示装置の実施例につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００２６】本発明の投写型表示装置の第１の実施例に
おける構成を（図１）に示す。２４は光源、２８は光反
射光学系、３７は液晶パネル、３８は投写レンズであ
る。

【００２７】メタルハライドランプ２１から放射される
光は、凹面鏡２２により集光され、光軸とおよそ平行に
進行する光に変換される。凹面鏡２２からの反射光は、
ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２３により赤外光および紫外
光が除去されて光反射光学系２８に入射する。光反射光
学系２８は、以下に述べる波長選択の機能を有し、光の
進行方向を９０゜折り曲げる。光反射光学系２８から出
射した光は、フィールドレンズ２９を透過し、液晶パネ
ル３７に入射する。

【００２８】フィールドレンズ２９は液晶パネル３７の
周辺部を透過する光を投写レンズ３８に入射させるため
のものである。液晶パネル３７は、２枚の偏光板３０，
３１と画素構造を備えた液晶セル３６により構成され
る。入射側の偏光板３０は、その偏光軸３０Ａが紙面に
平行となるように配置され、液晶セル３６には直線偏光
が入射する。液晶パネル３７では、透過光を変調して映
像信号に応じた光学像が形成される。各画素は、赤、
緑、青のカラーフィルタ３５を備え、フルカラーの画像
を表示できる。液晶パネル３７上に形成された光学像は
投写レンズ３８によりスクリーン（図示せず）上に拡大
投写される。

【００２９】液晶セル３６の構成の一例を（図２）に示
す。（図２）は、理解を容易にするための概略図であ
り、物理的な厚みあるいは形状は必ずしも現実のものと
一致しない。また、説明に不要な箇所は省略している。
その構造は、２枚のガラス基板３２，３３の間にツイス
トネマティック液晶（以下、ＴＮ液晶）層３４を狭持し
たものであり、ガラス基板３３の液晶層３４側の面には
ＩＴＯによるマトリクス状の画素電極４１が、またガラ
ス基板３２の液晶層３４側の面には共通電極４２が形成
されている。ガラス基板３２，３３の厚さは１．１ｍ
ｍ、屈折率は１．５２である。ガラス基板３３と共通電
極４２との間には各画素に対応して、３原色である赤、
緑、青色のカラーフィルタ３５がストライプ状に配置さ
れている。カラーフィルタ３５は、例えば（図１４）に
示すような分光特性を有するものである。

【００３０】光反射光学系２８は、一枚のガラス基板２
５の両面に透明誘電体多層膜２６，２７を蒸着したダイ
クロイックミラーである。第１多層膜２６は、屈折率
１．６３のフッ化セリウム（以下、ＣｅＦ₃）と屈折率
２．３の硫化亜鉛（以下、ＺｎＳ）とを交互に積層した
もので、全１９層で構成されている。第２多層膜２７
は、屈折率１．４６の酸化ケイ素（以下、ＳｉＯ₂）と
屈折率２．３の酸化チタン（以下、ＴｉＯ₂）とを交互
に積層したもので、全２８層で構成されている。（図３
（ａ），（ｂ））は、それぞれ第１多層膜２６および第
２多層膜２７の分光透過率特性を示す。

【００３１】また、（図３（ｃ））は第１多層膜２６と
第２多層膜２７とを合成した分光透過率特性、すなわち
光反射光学系２８の分光透過率特性である。一般に多層
膜の分光透過率特性は、垂直入射の場合を除いて、Ｐ偏
光（電界の振動方向が、多層膜面の法線と光線の進行方
向を含む面に対し平行である偏光成分で電界成分、すな
わち偏光方位が（図１）の紙面に平行な方向である光）
とＳ偏光（電界の振動方向が、Ｐ偏光の振動方向と垂直
である、すなわち偏光方位が（図１）の紙面に垂直な方
向である光）とで特性が異なる。実線はＰ偏光、破線は
Ｓ偏光に対する特性を示す。本実施例においては、入射
側の偏光板３０を上述のように配置するので、Ｐ偏光成
分のみが液晶セル３６に入射する。

【００３２】なお、ガラス基板２５、第１多層膜２６、
第２多層膜２７のいずれも内部吸収は非常に小さいの
で、（図３）に示す分光透過率特性において透過しない
光は、全て光軸が９０゜折り曲げられて液晶パネル３６
を照明する光となる。

【００３３】光反射光学系２８は、（図３（ｃ））に示
すように、色純度を劣化させる不要な波長帯域の光に対
して十分な透過率を有し、これらを液晶パネル３７に到
達する光から取り除く。これによりメタルハライドラン
プ２１から放射される連続スペクトルのうち色純度の高
い赤、緑、青の３原色の光が選択的に反射され、液晶パ
ネル３７に入射する。

【００３４】赤、緑、青の各画素のスクリーン上におけ
る投影像について、各々の分光エネルギー分布の一例を
（図４（ａ），（ｂ），（ｃ））に示す。実線は、上述
の第１の実施例に述べた投写型表示装置における特性を
示し、比較のために、破線を用いて（図１３）に示す従
来の投写型表示装置の特性の一例を示す。光反射光学系
２８を用いることにより、色純度を低下させる波長帯域
の光が減少し、カラーフィルタの光透過帯域と比較し
て、赤、緑、青色成分とも狭い波長帯域の光が得られて
いる。

【００３５】（図５）は、上記構成における投写型表示
装置の色再現性の一例をＣＩＥ色度図上に示したもので
ある。ｘ軸及びｙ軸は色度座標を表す。赤、緑、青の各
画素の投影像について、本実施例による色度を実線で示
し、比較のために、従来の構成による色度を破線で示
す。従来の構成と比較して、各色とも色純度が向上し、
色再現範囲が広くなっていることがわかる。

【００３６】以上、本発明の投写型表示装置は、光反射
光学系２８を用いることで、メタルハライドランプ２１
の放射する連続スペクトルのうち、色純度の高い３原色
の光の成分を選択的に液晶パネル３７に導くことができ
る。投写画像の色純度が向上し、大きな効果が得られ
る。

【００３７】また、光反射光学系２８により、メタルハ
ライドランプ２１からの放射光のうち、不要な波長帯域
の光を予め除去できるので、カラーフィルタ３５で吸収
される光の量を減少させることができる。カラーフィル
タ３５の発熱量が低下するので、カラーフィルタ３５の
劣化を抑制できる。

【００３８】光源用ランプにはディスプロシウム（以
下、Ｄｙ）、ネオジウム（以下、Ｎｄ）、ガドリウム
（以下、Ｇｄ）、ルテチウム（以下、Ｌｕ）の少なくと
もいずれかを発光元素として含むメタルハライドランプ
を用いるとなおよい。（図６）は、主たる発光元素とし
てＤｙとＮｄを添加したメタルハライドランプの発光ス
ペクトルの一例を示す。また、（図７）は、主たる発光
元素としてＧｄとＬｕを添加したメタルハライドランプ
の発光スペクトルの一例を示す。いずれの発光スペクト
ルも、３原色の波長帯域に豊富な連続発光成分を有する
ので、良好な色再現性を得ることができる。また、これ
らのランプは発光効率が高いので、投入したランプ電力
に対して十分な光出力を得ることができる。しかし、こ
のようなランプを用いると、不要な波長帯域の光も多く
存在するため、投写画像の色再現性の低下が大きい。し
かし、光反射光学系２８を用いれば、色純度の高い３原
色の光のみを利用できるので、投写画像の色純度を大き
く改善できる。

【００３９】なお、光反射光学系２８は（図３）に示し
た分光透過率特性を有するものに限定するものではな
い。赤色の画素は、例えば照明光に６００ｎｍ以下の波
長帯域の光が含まれている場合に色純度が低下する。同
様に、緑色の画素は例えば照明光に５２０ｎｍ以下およ
び５６０ｎｍ以上の波長帯域の光が含まれていた場合、
また青色の画素は例えば照明光に５００ｎｍ以上の波長
帯域の光が含まれていた場合に色純度が低下する。それ
ゆえ、光反射光学系は５００ｎｍ以上５２０ｎｍ以下の
波長帯域と５６０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長帯域の
少なくともいずれか一方に含まれる波長の光を選択的に
透過あるいは吸収させるとよい。

【００４０】また、（図６）、（図７）に示したよう
に、一般にメタルハライドランプには５７７ｎｍ付近に
水銀による強い線発光成分がある。これは特に赤色の画
素の色純度を大きく低下させるので好ましくない。それ
ゆえ、光反射光学系２８の分光特性は、その波長の光に
対して十分な透過率を有するとよい。

【００４１】光反射光学系２８において、第１多層膜２
６および第２多層膜２７はガラス基板２５の片側の面上
に積層して蒸着してもよい。しかし、多層膜の積層数が
増加すると内部応力などによる歪が増加し、多層膜の耐
久性は低下する。それゆえ、本実施例のように、ガラス
基板２５の両側の面に多層膜２６，２７を蒸着し、各々
の面の膜の層数を少なくした方が、膜の耐久性が向上す
るので好ましい。

【００４２】多層膜の分光透過率特性は光の入射角によ
り変化することが知られている。一般に、多層膜に対す
る光の入射角が大きいほど、光の透過帯域は短波長側に
移動する。これに対し、液晶パネルを照明する光は、完
全に平行に進行するのではなく、収束しながら、あるい
は発散しながら光反射光学系を通過する。このため、投
写画像に色むらを生じる場合がある。この場合、第１多
層膜２６および第２多層膜２７は、光の入射角のバラツ
キを補正するために位置に関して光透過帯域がなめらか
に分布するように膜厚を調整するとよい。これにより、
投写画像に発生する色むらを改善できる。

【００４３】なお、光反射光学系２８は液晶パネル３７
と投写レンズ３８との間、または投写レンズ３８とスク
リーン（図示せず）との間の光路中に配置してもよい。
しかし、光反射光学系２８を液晶パネル３７よりもスク
リーン側の光路中に配置すると、多層膜２６，２７で反
射した光の光軸が各々異なるため、投写画像にぼけを生
じる。光反射光学系２８の反射面の鏡面性が低い場合に
も、同様にぼけを生じる。したがって、光反射光学系２
８は、メタルハライドランプ２１と液晶パネル３７との
間の光路中に配置する方が好ましい。

【００４４】また、凹面鏡２２の反射面に多層膜２６、
２７と同様の機能を持たせても上述と同様の作用が得ら
れ、投写画像の色純度を向上できる。

【００４５】本発明の第２の実施例における投写型表示
装置の構成を（図８）に示す。２４は光源、５４は光反
射光学系、３７は液晶パネル、３８は投写レンズであ
る。光反射光学系５４以外は（図１）に示した構成と同
一である。

【００４６】光反射光学系５４は、（図９）に示すよう
な分光透過率特性を有する青反射、赤反射、緑反射の３
枚のダイクロイックミラー５１，５２，５３により構成
され、各々が薄い空気層を介してほぼ平行に配置されて
いる。

【００４７】光源２４から放射される白色光は、青反射
ダイクロイックミラー５１に入射し、純度の高い青色光
が反射され、赤および緑色を含む光は透過する。青反射
ダイクロイックミラー５１を透過した赤および緑色を含
む光は、赤反射ダイクロイックミラー５２に入射し、純
度の高い赤色光が反射され、緑色を含む光は透過する。
赤反射ダイクロイックミラー５２を透過した緑色を含む
光は、緑反射ダイクロイックミラー５３に入射し、純度
の高い緑色光が反射され、それ以外の光の成分は透過す
る。こうして、光反射光学系５４に入射した白色光のう
ち、純度の高い青、赤、緑色の光の成分は反射され、そ
れ以外の光の成分は透過する。光反射光学系５４により
反射された光は、フィールドレンズ２９を透過し、液晶
パネル３７に入射する。液晶パネル３７の入射側の偏光
板３０は、その偏光軸３０ａが紙面に平行となるように
配置されており、液晶セル３６には各ダイクロイックミ
ラー５１，５２，５３についてＰ偏光成分のみが入射す
る。液晶パネル３７では、透過率の変化として光学像が
形成され、液晶パネル３７からの出射光は、投写レンズ
３８によりスクリーン（図示せず）上に拡大投写され
る。

【００４８】青反射ダイクロイックミラー５１の分光透
過率特性の一例を（図９（ａ））に示す。実線はＰ偏光
の透過率特性を、破線はＳ偏光の透過率特性を示す。同
様に、赤反射ダイクロイックミラー５２の分光透過率特
性の一例を（図９（ｂ））に、緑反射ダイクロイックミ
ラー５３の分光透過率特性を（図９（ｃ））にそれぞれ
示す。いずれの場合も、多層膜の内部吸収は極めて小さ
く、各ダイクロイックミラー５１，５２，５３を透過し
ない光は全て反射されると見なしても問題ない。

【００４９】Ｐ偏光について、青反射ダイクロイックミ
ラー５１のカットオフ波長（透過率が５０％となる波
長）λ_offを４９０ｎｍ、赤反射ダイクロイックミラー
５２のカットオフ波長λ_offを６１５ｎｍ、また緑反射
ダイクロイックミラー５３のカットオフ波長λ_offを５
１０ｎｍおよび５７０ｎｍとしている。この様にすれ
ば、およそ４９０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の波長帯域の
光と５７０ｎｍ以上６１５ｎｍ以下の波長帯域の光は、
光反射光学系５４を透過し、照明光から取り除かれる。
これにより、液晶パネル３７に色純度の高い３原色の光
を選択的に入射させることができる。

【００５０】その結果、光反射光学系５４を用いない場
合に比べて投写画像の色純度が改善され、色再現性を向
上できる。

【００５１】各ダイクロイックミラーの分光透過率特性
は、上述のものに限定されない。カットオフ波長で表現
して、青反射ダイクロイックミラーについて４８０ｎｍ
≦λ _off≦５００ｎｍ、赤反射ダイクロイックミラーに
ついて５９５ｎｍ≦λ_off≦６２０ｎｍ、緑反射ダイク
ロイックミラーについて５１０ｎｍ≦λ_off≦５２５ｎ
ｍかつ５５０ｎｍ≦λ_off≦５７５ｎｍを満たすように
すればよい。青反射ダイクロイックミラーのカットオフ
波長がλ_off＜４８０ｎｍの場合には青色の光量が不足
し、投写画像のホワイトバランスが悪くなる。またλ
_off＞５００ｎｍの場合には青色の純度が悪くなる。同
様に、赤反射ダイクロイックミラーのカットオフ波長が
λ_off＞６２０ｎｍの場合には赤色の光量が不足し、投
写画像のホワイトバランスが悪くなり、λ_off＜５９５
ｎｍの場合には赤色の純度が悪くなる。緑反射ダイクロ
イックミラーについてもカットオフ波長がλ_off＞５２
５ｎｍまたはλ_off＜５５０ｎｍの場合には緑色の光量
が不足し、投写画像のホワイトバランスが悪くなり、λ
_off＜５１０ｎｍまたはλ_off＞５７５ｎｍの場合には緑
色の純度が悪くなる。

【００５２】なお、光反射光学系５４において、３枚の
ダイクロイックミラーの配置順序は、上述の構成に限定
されるものではない。他の配置順序であっても、同様の
効果を得ることができる。

【００５３】本発明の第３の実施例における投写型表示
装置の構成を（図１０）に示す。６５は光源、６６は平
面ミラー、６９は液晶パネル、７０は投写レンズ、７４
は光反射光学系である。

【００５４】光源６５は、メタルハライドランプ６１、
凹面鏡６２、コンデンサレンズ６３、ＵＶ−ＩＲカット
フィルタ６４で構成される。メタルハライドランプ６１
は、光軸に対して直交するように配置される。メタルハ
ライドランプ６１から放射される白色光のうち前方に放
射された光は、コンデンサレンズ６３に入射する。ま
た、メタルハライドランプ６１から後方に放射された光
は、凹面鏡６２に入射し、凹面鏡６２で前方方向に反射
され、コンデンサレンズ６３に入射する。コンデンサレ
ンズ６３は、メタルハライドランプ６１から放射された
光を効率よく液晶パネル６９まで導くためのものであ
る。コンデンサレンズ６３からの出射光は、ＵＶ−ＩＲ
カットフィルタ６４に入射し、紫外および赤外光が取り
除かれる。

【００５５】光源６５からの出射光は、平面ミラー６６
により光の進行方向を液晶パネル６９の方向に折り曲げ
られ、フレネルレンズ６７およびガラス基板６８を透過
し、液晶パネル６９に入射する。フレネルレンズ６７
は、液晶パネル６９の周辺部を透過する光を投写レンズ
７０に入射させるためのものである。液晶パネル６９上
には、映像信号に応じて透過率の変化として光学像が形
成され、液晶パネル６９からの出射光は、投写レンズ７
０に入射する。投写レンズ７０を出射した光は、光反射
光学系７４に入射する。光反射光学系７４では、不要な
光の成分が透過され、色純度の高い３原色の光の成分が
スクリーン（図示せず）方向に反射される。

【００５６】液晶パネル６９は、（図２）に示したもの
と同様の構成である。ただし、液晶パネル６９の出射側
の偏光板はその偏光軸６９ａが紙面に平行となるように
配置されている。したがって、液晶パネル６９からは、
電界成分が紙面に平行な方向に振動する直線偏光が出射
する。

【００５７】光反射光学系７４は、ガラス基板７１、多
層膜７２、黒色塗料７３で構成される。多層膜７２は、
ガラス基板７１の投写レンズ７０側の面上に（図１）で
示した多層膜２６，２７を蒸着したものである。ガラス
基板７１の投写レンズ７０から遠い側の面上には、黒色
塗料７３が塗布されている。液晶パネル６９からは、上
述のような直線偏光が出射するので、多層膜７２に入射
する光はＰ偏光である。反射光学系７４に入射した光
は、多層膜７２によって不要な光の成分がガラス基板７
１を透過し、黒色塗料７３により吸収され、純度の高い
３原色の光がスクリーン方向に反射される。

【００５８】光反射光学系７４を用いることにより、不
要な波長帯域の光が除去され、投写画像の色純度が改善
し、色再現性を向上できる。

【００５９】なお、平面ミラー６６のかわりに光反射光
学系７４と同様の機能を有するものを用いても、同様の
効果を得ることができる。

【００６０】本発明の第４の実施例における投写型表示
装置の構成を（図１１）に示す。２４は光源、２８は光
反射光学系、８１は１／２波長板、８４は液晶パネル、
３８は投写レンズである。液晶パネル８４の偏光板８
２，８３の偏光軸と、１／２波長板８１を除き（図１）
に示した構成と同一である。

【００６１】光源２４からの出射光は、光反射光学系２
８に入射する。光反射光学系２８では、不要な波長帯域
の光が透過し、色純度の高い３原色の光の成分が反射す
る。光反射光学系２８からの反射光は、１／２波長板８
１、フィールドレンズ２９の順に透過して、液晶パネル
８４に入射する。液晶パネル８４上には、映像信号に応
じて光学像が形成され、その光学像は投写レンズ３８に
よりスクリーン（図示せず）上に拡大投写される。

【００６２】（図１１）において、ｘｙｚ直交座標系を
導入する。紙面に平行な方向を液晶パネル８４の画面水
平方向とし、これをｘ軸とする。光軸８５の方向をｚ軸
とし、液晶パネル８４の画面垂直方向をｙ軸とする。

【００６３】以下、（図１２）を用い、１／２波長板８
１と液晶パネル８４の偏光板８２，８３の相対関係を示
し、１／２波長板８１の作用を説明する。

【００６４】入射側偏光板８２は、偏光軸９１がｘ軸と
−４５゜の角度をなすように配置される。出射側偏光板
８３は、偏光軸９２がｘ軸と＋４５゜の角度をなすよう
に配置される。液晶セル３６は、ねじれ角が９０゜のＴ
Ｎ液晶である。液晶パネル８４には、画素間に電圧を印
加しない場合に偏光方位が偏光軸９１の方向である直線
偏光が入射し、偏光方位が偏光軸９２の方向である直線
偏光となって出射する。つまり、スクリーン上に到達す
る光は、入射側偏光板８２の偏光軸９１の方向である直
線偏光成分である。以上述べた液晶パネル８４の構成
は、直視型に広く用いられる液晶パネルについて一般的
である。

【００６５】一方、光反射光学系２８は、（図３）に示
す分光透過率特性を有するもので、多層膜２６，２７に
ついてＰ偏光となる偏光成分を利用することが好まし
い。一般に、反射型のダイクロイックミラーの場合、Ｓ
偏光成分と比較してＰ偏光成分の方が反射光の波長帯が
より狭帯域となる。したがって、Ｐ偏光成分を利用すれ
ば、光反射光学系２８により、より色純度の高い３原色
光を得ることができる。（図１１）に示す構成におい
て、多層膜２６，２７についてＰ偏光の方向は、ｘ軸方
向となる。これを（図１２）中に図示すれば、Ｐ偏光の
方向８４と入射側偏光板８２の偏光軸９１の方向が一致
していないことがわかる。

【００６６】１／２波長板８１は、これに入射する直線
偏光成分の偏光方位を所望の方向に回転させる。そのた
めに、１／２波長板８１に光学軸９３をＰ偏光の方向９
４と、入射側偏光板８２の偏光軸９１の方向のなす角を
２等分する方向に向ける。具体的には、光学軸９３をｘ
軸に対して−２２．５゜の方向とする。一般に、１／２
波長板は、光学軸９３と−θの方向の直線偏光を＋θの
方向の直線偏光として出射させる。したがって、上述の
ように構成すれば多層膜２６，２７についてＰ偏光であ
る直線偏光を、入射側偏光板８２の偏光軸９１を通過す
る光として有効に利用できる。

【００６７】本発明の投写型表示装置を上述の構成とす
れば、液晶パネル８４の備える偏光板の偏光方位による
ことなしに光反射光学系２８を用いて、良好に色再現性
を改善できる。また、光反射光学系２８が液晶パネル８
４からスクリーンに至る光路中に配置される場合、１／
２波長板８１を出射側偏光板８３から光反射光学系２８
に至る光路中に配置し、その光学軸９３を適切な方位と
すればよい。上述と同様の効果を得ることができる。

【００６８】以上の実施例ではライトバルブとしてＴＮ
液晶パネルを用いた例を示したが、光散乱状態の変化と
して光学像を形成する高分子分散液晶パネルを本発明の
ライトバルブとして用いてもよい。

【００６９】また、ライトバルブは透過型のものに限ら
ず、反射型であってもよい。反射型のライトバルブは、
例えば（図２）に示す画素電極４１をアルミニウムで形
成するとよい。反射型の場合、光は入射側ガラス基板３
２から入射し、画素電極４１で反射され、再び入射側ガ
ラス基板３２から出射する。反射型のライトバルブを用
いた投写型表示装置では、光反射光学系を光が２回通過
する構成とできる。この場合、非常に良好に不要な波長
帯域の光を除去できる特長がある。この場合、光反射光
学系であるダイクロイックミラーに蒸着する多層膜の層
数も少なくて済み安価である。

【００７０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、各画素に
対応して赤、緑、青のカラーフィルタを備えたライトバ
ルブを用いた投写型表示装置において、光反射手段を用
いることにより、光源から放射される白色光のうち不要
な波長帯域の光を除去し、投写画像における赤、緑、青
の各画素の色純度を向上することができる。また、ライ
トバルブに入射する不要な波長帯域の光が減少すること
から、カラーフィルタにおける不要な光の吸収を低減で
き、カラーフィルタの発熱を低減することが可能とな
る。それにより、カラーフィルタの劣化を抑制し、小
型、軽量、低コストかつ色再現性の優れた投写型表示装
置を提供することができ、非常に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における投写型表示装置
の構成図

【図２】（図１）に示した液晶セルの構成例を示す構成
図

【図３】（図１）に示した光反射光学系の分光透過率特
性の一例を示すグラフ

【図４】赤、緑、青の画素に対応する投写画像のスクリ
ーン上における分光エネルギー分布の一例を示すグラフ

【図５】第１の実施例における投写画像の色再現性の一
例を示すグラフ

【図６】主たる発光元素としてＤｙとＮｄを含むメタル
ハライドランプの分光エネルギー分布を一例を示すグラ
フ

【図７】主たる発光元素としてＧｄとＬｕを含むメタル
ハライドランプの分光エネルギー分布の一例を示すグラ
フ

【図８】本発明の第２の実施例における投写型表示装置
の構成図

【図９】（図８）に示した光反射光学系の分光透過率特
性の一例を示すグラフ

【図１０】本発明の第３の実施例における投写型表示装
置の構成図

【図１１】本発明の第４の実施例における投写型表示装
置の構成図

【図１２】（図１１）に示した１／２波長板と液晶パネ
ルの偏光板の相対関係を示す説明図

【図１３】従来の投写型表示装置の構成図

【図１４】カラーフィルタの分光透過率特性の一例を示
すグラフ

【符号の説明】

２４，６５光源２８，５４，７４光反射光学系３０，３１，８２，８３偏光板３５カラーフィルタ３６液晶セル３７，６９，８４液晶パネル３８，７０投写レンズ８１１／２波長板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三原色の色成分を含む光を放射する発光体
と、前記発光体の放射する光を集めて略単一方向に進行する
光を形成する集光手段と、前記集光手段から出射する光により照明されるとともに
画素構造を有して光学像を形成するライトバルブと、前記ライトバルブ上の光学像をスクリーン上に投影する
投写レンズと、前記発光体から前記スクリーンに至る光路中に配置され
て前記光路を折り曲げる少なくとも１つの光反射手段を
備え、前記ライトバルブの画素構造は主として赤色の光を通過
せしめる画素と主として緑色の光を通過せしめる画素と
主として青色の光を通過せしめる画素を交互に配列して
なり、前記光反射手段は前記画素の各々が通過せしめることの
できる波長帯域に含まれる一部の波長の光を選択的に透
過あるいは吸収せしめて前記画素の各々を通過して前記
スクリーンに到達する光の色純度を高めることを特徴と
する投写型表示装置。
【請求項２】光反射手段は、５００ｎｍ以上５２０ｎｍ
以下の波長帯域と５６０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長
帯域の少なくともいずれか一方に含まれる波長の光を選
択的に透過あるいは吸収せしめることを特徴とする請求
項１記載の投写型表示装置。
【請求項３】画素構造は、赤色フィルタと緑色フィルタ
と青色フィルタを交互に配列してなるカラーフィルタを
備え、前記カラーフィルタは顔料分散法により形成され
たものであることを特徴とする請求項１記載の投写型表
示装置。
【請求項４】発光体はメタルハライドランプにより形成
され、光反射手段は５７７ｎｍ近傍の波長の光を選択的
に透過あるいは吸収せしめることを特徴とする請求項１
記載の投写型表示装置。
【請求項５】光反射手段は、透過率が５０％となる波長
をカットオフ波長λ_of _fと表現して、４８０ｎｍ≦λ_off
≦５００ｎｍである青反射ダイクロイック多層膜と、５
１０ｎｍ≦λ_off≦５２５ｎｍかつ５５０ｎｍ≦λ_off≦
５７５ｎｍである緑反射ダイクロイック多層膜と、５９
５ｎｍ≦λ_off≦６２０ｎｍである赤反射ダイクロイッ
ク多層膜を、互いに近傍する反射面上に形成してなるこ
とを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
【請求項６】光反射手段は、発光体とライトバルブとの
間の光路中に配置されることを特徴とする請求項１記載
の投写型表示装置。
【請求項７】光反射手段は、１つの透明基板と２つの透
明誘電体多層膜により構成され、前記２つの透明誘電体
多層膜はそれぞれが前記透明基板の異なる面上に配置さ
れる請求項６記載の投写型表示装置。
【請求項８】光反射手段は、光の入射角のバラツキを補
正するために位置に関して光反射特性がなめらかに分布
をもって変化する請求項１記載の投写型表示装置。
【請求項９】発光体はメタルハライドランプにより形成
され、前記メタルハライドランプはディスプロシウム、
ネオジウム、ガドリウム、ルテチウムの少なくともいず
れかを発光元素として含むことを特徴とする請求項１記
載の投写型表示装置。
【請求項１０】三原色の色成分を含む光を放射する発光
体と、前記発光体の放射する光を集めて略単一方向に進行する
光を形成する集光手段と、前記集光手段から出射する光により照明されるとともに
画素構造を有して光学像を形成するライトバルブと、前記ライトバルブ上の光学像をスクリーン上に投影する
投写レンズと、前記発光体から前記スクリーンに至る光路中に配置され
て前記光路を折り曲げる少なくとも１つの光反射手段
と、前記光反射手段と前記ライトバルブとの間の光路中に配
置される少なくとも１つの偏光方位回転手段とを備え、前記ライトバルブは透明基板の間にツイストネマティッ
ク液晶をねじれ角が略９０゜となるように狭持した液晶
セルと、前記液晶セルの入射側に配置される入射側偏光
板と、前記液晶セルの出射側に配置される出射側偏光板
とを備え、前記入射側偏光板の偏光軸および前記出射側偏光板の偏
光軸は前記液晶セルの表示画面の水平方向に対して略４
５゜傾けて配置され、前記偏光方位回転手段は、光反射手段をＰ偏光で通過す
る光成分が前記ライトバルブの偏光板を通過して前記ス
クリーンに到達するように、これに入射する光の偏光方
位を所定角度だけ回転させ、前記液晶セルの画素構造は主として赤色の光を通過せし
める画素と主として緑色の光を通過せしめる画素と主と
して青色の光を通過せしめる画素を交互に配列してな
り、前記光反射手段は前記画素の各々が通過せしめることの
できる波長帯域に含まれる一部の波長の光を選択的に透
過あるいは吸収せしめて前記画素の各々を通過して前記
スクリーンに到達する光の色純度を高めることを特徴と
する投写型表示装置。
【請求項１１】偏光方位回転手段は１／２波長板からな
り、光軸に沿って進行する光に直交する平面上にあっ
て、光反射手段をＰ偏光で通過する光の偏光方位とライ
トバルブを有効に通過できる光の偏光方位を定義した場
合に、前記２つの偏光方位のなす角を略２等分する方位
に前記１／２波長板は光軸を有することを特徴とする請
求項１０に記載の投写型表示装置。
【請求項１２】光反射手段は、５００ｎｍ以上５２０ｎ
ｍ以下の波長帯域と５６０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波
長帯域の少なくともいずれか一方に含まれる波長の光を
選択的に透過あるいは吸収せしめることを特徴とする請
求項１０記載の投写型表示装置。
【請求項１３】画素構造は、赤色フィルタと緑色フィル
タと青色フィルタを交互に配列してなるカラーフィルタ
を備え、前記カラーフィルタは顔料分散法により形成さ
れたものであることを特徴とする請求項１０記載の投写
型表示装置。
【請求項１４】発光体はメタルハライドランプにより形
成され、光反射手段は５７７ｎｍ近傍の波長の光を選択
的に透過あるいは吸収せしめることを特徴とする請求項
１０記載の投写型表示装置。
【請求項１５】光反射手段は、透過率が５０％となる波
長をカットオフ波長λ _offと表現して、４８０ｎｍ≦λ
_off≦５００ｎｍである青反射ダイクロイック多層膜
と、５１０ｎｍ≦λ_off≦５２５ｎｍかつ５５０ｎｍ≦
λ_off≦５７５ｎｍである緑反射ダイクロイック多層膜
と、５９５ｎｍ≦λ_off≦６２０ｎｍである赤反射ダイ
クロイック多層膜を、互いに近傍する反射面上に形成し
てなることを特徴とする請求項１０記載の投写型表示装
置。
【請求項１６】光反射手段は、発光体とライトバルブと
の間の光路中に配置されることを特徴とする請求項１０
記載の投写型表示装置。
【請求項１７】光反射手段は、１つの透明基板と２つの
透明誘電体多層膜により構成され、前記２つの透明誘電
体多層膜はそれぞれが前記透明基板の異なる面上に配置
される請求項１６記載の投写型表示装置。
【請求項１８】光反射手段は、光の入射角のバラツキを
補正するために位置に関して光反射特性がなめらかに分
布をもって変化する請求項１０記載の投写型表示装置。
【請求項１９】発光体はメタルハライドランプにより形
成され、前記メタルハライドランプはディスプロシウ
ム、ネオジウム、ガドリウム、ルテチウムの少なくとも
いずれかを発光元素として含むことを特徴とする請求項
１０記載の投写型表示装置。