JPS62125791A - 投写型カラ−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、複数枚の泳形既用Ｏライトバルブ全用いた投
写型カラー表示装置に関する。

〔従来■技術〕

従来の投写型カラー表示装置は、特開昭５８−１５０９
３７に開示されているように、反射型ライトバルブとダ
イクロイックミラーによって単色の画像を合成するもＯ
であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来技術では以下の間昭点を有する。

第１Ｋ反射型ライトバルブであり、ライトバルブ表面の
反射がコントラストの低下と招＜、　窮２にライトバル
ブが陰匝線管（ＣＲＴ）の光によって制御されるため大
がかりな装置となる。第３にダイクロイックミラーは優
れた偏光分離性能を持たなくてはならなかった。

そこで本発明はこのような問題点？解決するもつｃ５そ
Ｏ目的とするところは、コントラストに優れ、光源光の
利用効率の高いコンパクトな投写型カラー表示装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するためＯ手段〕

本発明■投写型カラー表示装置は、１つ■白色光源から
、色の３原色？分離する照明システムと色０３原色に対
応し透過光を変調する３枚のライトバルブ、３枚のライ
トバルブの色光を会収するキューブプリズム、画はをス
クリーン上に結像させる投写レンズを有し、前記３枚の
ライトバルブハ薄膜トランジスタによるアクティブマト
リクスパネルにより購改したことを特徴とする。また、
アクティブマトリクスは、２枚の偏光板により挾まれ、
偏光板０偏光軸は、キューブプリズム０入射面に垂直な
Ｓ偏光に入射したことを特徴とする。

更に、キューブプリズムは、直角を挾む２辺に、赤色、
青色の２色の選択反射特注全方する直角プリズムを４個
立方体になるよりに接着したことを特徴とする。更に、
投写レンズはレトロフォーカスレンズを用いたことを特
徴とする。更に、照明システムは、テレセントリック照
明系を用いたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明のと記の構成によれば、１つの白色光源を、テレ
セントリック照明系により、光をコリメートさせ、色分
離用キューブプリズムの入射平面に垂直なＳ偏光に偏光
子０軸を会せ元を入射させＲ，Ｇ、ＢＯ色の３原色に色
分離？し、出射した尤のＳ偏光改分を失なうことなく透
過型ライトバルブに５Ｙ：全導き、透過型ライトバルブ
により、画象形我が行なわれ、色光は変調？受ける。透
過型ライトパルプ？用いた場合、ライトパルプ表面の反
射光７）影響を除くことができ、投写画像のコントラス
トハ向上する。ライトバルブは、液晶■電気光学効果？
用いたｒ＠鐵畏示パネルを用いるとコントラス）１：３
０ｍが容易に侍られる。Ｄ、晶Ｏライトバルブｈ、入射
面に対し、Ｓ偏光で各色３枚に入射し、出射面は、Ｓ偏
光軸にモ行となるモ行ニコルの偏光子を設けることによ
り、電界に対し、選択的に透過する画像の場合には、Ｓ
偏光の偏光軸は、そＶ）まま透過され、非選択の場合に
は、出射面ＶＣおいて吸収され、透過されない。

透過された光は、キューブプリズムの反射面ＫＮし、色
分離用キューブプリズムと同Ｈｖ選択反射特性をＮＬ、
可逆的に赤、緑、青Ｏ画敗色元金合成し、バックフォー
カスが実質的なレンズＤｆｉ点距ｍｆより長いレトロフ
ォーカスレンズにより、スクリーン上に投写する。つま
り３枚Ｏライトバルブ全てが選択透過であれば、スクリ
ーン上は、白色となる。したがって、入射光０ｓ（７４
光成分によりキューブプリズムの色光０分離性能は高く
、単−光源光から、色光そ分離し変調合成することから
、光のエネルギーを有効的に活用することができる。

又、投写レンズをレトロフォーカスレンズを用いること
により、焦点距離が短＜　、ＦＩｉｉｊ　Ｄ小さい投写
レンズが可能となり、投写距離を短かくすることにより
、フロント、リア型兼用投写型カラー賢示装置が可能と
なる。

〔実施列〕

篤１図は、本発明の実施列における投写ｆＪ１表示装置
の原理図を示したものである。

光源１から発散した光は、コンデンサレンズ２によりコ
リメートされ、ライトバルブ３にｆｋ照射し、投写レン
ズ４ＶＣより拡大投写レスクリーン５上に画鍬を結師す
る。

第２図は、本発明０尤源についての詳細図であり、（ａ
）が照明系の構成図で、（ｂ）がリフレクタつ分光特注
を示すグラフである。

ランプｌｆｌ　ｉｊ　、ハロゲンランプもしくケ、メタ
ルハライドランプ、キセノンランプ等の高演色性ランプ
で、楕円ミラー１１は、点発光部１２を第１焦点Ｆｌに
重なるように合せ、帆２焦点Ｆ２に集光させ、コンデン
サレンズ１３により光束１４ハコリメートされる。楕円
ミラー１１１”ｍ　、コールドミラーで作られ、グラフ
（ｂ＞に示す如く、赤外光線全透過させるために、照明
系の前面には熱が伝わりに＜＜清寂しである。第３図は
、本発明■実施列におけるキューブプリズム■Ｉ’＊Ｗ
、図で（α）が直角プリズムの斜視図、（ｂ）がキュー
ブプリズムの組立方法を表わした図である。

直角プリズム２０は、直角を挾む２辺にそれぞれダイク
ロイックミラー〇赤反射、背反射の層を、蒸着、もしく
はスパッタで作収し、４個のプリズム？（ｂ）のように
組み会せ、それぞれ■プリズムの接着１ｃはカナダバル
サム及びき改接着剤Ｏ屈折率がｎ　−１，５２〜１，５
４程度■接着剤により、光学的接着を行ないキューブプ
リズムを組み立てる。

窮４図は、本発明の実施レリにおけるキューブプリズム
■色分離を示す図である。

キューブプリズム加に白色光３１をプリズム面にほぼ垂
直に入射させるをそれぞれの選択反射模３２　、３３　
Ｋより、赤ｅ　ｔ　ｅ緑の３原色に色分離が行なわれる
。

第５図は、本発明Ｏ天施列におけるキューブプリズムＯ
色分離のランダム元入射における分光′特注？示した図
で、（α）は、ラングダム偏光入射■入射光に対する青
色反射の分光特性を、（ｂ）はランダム＠光Ｏ入射光に
対する赤色反射Ｏ分光特注を示すグラフである。

キューブプリズム３０Ｖｃ入射する入射光を、赤反射面
３２に幻し±６°光軸がシフトした場合バンド巾■ンフ
ト量が中心直で、５０ｎｍ（ｆｆシフトする。青色反射
面おも、入射光が±６°尤軸がシフトすると中心１直で
１００　ｎｍ位シフトする。

窮６図は、本発明の実施例におけるキューブプリズム０
色分離反射面に入射する入射モ面に垂直なＳ偏光入射に
おける分光特性を示した図で（α）は、８偏光入射Ｏ時
の赤色反射の分光特性を（ｂ）は、Ｓ＠光入射Ｏ時の青
色反射の分光％注を示すグラフである。入射光をＳ偏光
改分に限定するを入射光が±６°元軸がシフトしても、
バンド巾’ｒｆ、　２５　ｎ　ｍ以下であった。

ルア図は本発明の投写型カラー表示装置Ｏ全体Ｖ）溝収
を表わした図で、（α）は正面図、（ｂ）ヒモ面図、（
ｃ）は側面図である。

光源４０から出射した白色光はコンデンサレンズ４１に
よりコリメートされ、偏光板４２により、色分離キュー
ブプリズム４３０反射面Ｒ，ＢＫ対し、４５゜に入射し
、偏光板４２■偏光軸は、入射面に垂直方向７）Ｅ偏光
で入射、白色光はＲ，Ｂの選択反射面でそれぞれ０色に
分離される１分離された光は、ミラー４４により、日偏
光で反射された光を、ミラー反射でＳ＠光のままライト
バルブ４５に３Ｑそれぞれほぼ垂直に入射し、出射側Ｏ
偏光板４６は色合購キューブプリズム４７Ｄ反射面Ｒ、
ＢＫ：対し４５゜に入射し、偏光板４６の偏光軸は、入
射面に垂直方向のＳ＠光でライトバルブの出射面に貼り
付けである。ライトバルブ４７　Ｄ　ｆｆｉ学的な投写
レンズ４８ＶＣ対する位置は、それぞれ、はぼ同一〇焦
点距離上に設けられている。したがって上述Ｏようにキ
ューブプリズムは、４個の直角プリズム０ダイクロイッ
ク反射面ｆｔ保護するように重ねて作成してあり、入射
面は、反射防止嘆コーティングもしであるので、光源光
のコリメートした尤も有効に利用できる。また入射光畦
、Ｓ偏光入射であるため、色の分離特性もシャープであ
る。

范８図は、本発明０投写型カラー賢示装胃Ｏ組み立てＯ
詳細を表わした斜視図である。

光源部５０は、コンデンサレンズや、防熱フィルタを組
み合せ一体ｔヒ溝造とし、色分離プリズム５１と色合収
プリズム５２ハそれぞれのキューブプリズムのコーナを
支柱５３にてガイドする切り欠き部分を用け、両側より
側板５４（片側つみ図示）によりプリズムを固定しであ
る。ミラー案円板５５は、内壁にほぼ直角となるように
ミラーが２枚接着してあり、色分離プリズムから色合成
プリズムに光路案内全行なっている。ライトバルブ５６
は、色合成キューブプリズム５２Ｖ）三辺に密着され、
調整機能付Ｏガイドにより固定されである。投写レンズ
５７は、支持板５８１’ｌ：固定され、ネジによりキュ
ーブプリズム■出射面ｌ′ｉ：固定して投写光学系？構
既する１回路基板は、側板５４に平行に設けることによ
り、シンプルで小型な投写光学系が実現できる。

第９図は、本発明Ｖ）実施シリ０光路図を示した図であ
る。

点光源６０から出射した光線は、リフレクタ６１１Ｃよ
り、−担集束させ、コンデンサレンズ６２により、平行
光線にコリメートする。いわゆるテレ七／トリック照明
系？示す１色分離キューブプリズム６３ライトパルプ６
４２色合成キューブプリズム６５を通過した光は、投写
レンズ群６７によりスクリーンに投写する。こＯ投写レ
ンズ仕様はｆ　＝　３２　Ｕ ？＝＝　２゜Ｏ Ｂ　ｆ　＝　６　０１１Ｊ 口径食＝１００チ Ｍ　Ｔ　？　＝　２０　、Ｂｉｎｅｌｏで８０％以上Ｏ
仕ａｔ満足したいわゆるレトロフォーカスレンズである
。

嬶１０図は、本発明の実施列のライトバルブの実装方法
を示した図である。

液晶ライトバルブは、上基板７０と下基板７１０間隙（
４〜１０μｍ程度）ＶＣ液晶が充填され、上基板７０は
、共通亀匝■透明ｍ匝が下基板７１はポリシリコンゲー
トによる薄膜トランジスタと透明電匝が形成され、封正
兼スペーサ７２により液晶ライトバルブを構成している
。下基板７１ｌ−１Ｘ。

ｊＹママトリクス状、ゲートラインをソースラインが配
線され、それらのラインは、それぞれライントライバが
必要で、本実施列においては、ゲートライン駆動回路７
３及びソースライン駆動回路７４を下基板７１上に薄膜
トランジスタで形成した。固定７７基板７５は、液晶ラ
イトバルブの下基板７１と同一モ面状になるよりに固定
７７基板７５にガイド（てなるよう堀り削って、液晶ラ
イトバルブを案内する。固定７７基板７５は、液晶ライ
トバルブと電気的に接続するため、Ａｕ、ＡＡ、Ｃｕ等
Ｏワイヤによりボンディングを行ない、コネクタ７６に
より外部と■インターフェイス？とる。こＯ様なｉＫ方
式をとることにより、非常に薄くライトバルブが作るこ
とが可能で、実装が簡牟となる。

ライトバルブの駆動方式は、日経エレクトロニクスノ／
ｉ　３５１　（１９８４）　Ｐ、２１１に記載したもの
に準じている。

免ｌ１図は、本発明の色分離をダイクロイックミラーで
１１成した実施例の投写型カラー表示装置Ｏ溝改図であ
る。

光源（資）から出射した光は、リフレクタ８１によりほ
ぼ平行になるようにコリメートされ、ダイクロイックミ
ラー８２１Ｃより色分離され、反射ミラー８３によりラ
イトバルブ８４にそれぞれ分離した光を照射する。ライ
トバルブ８４は平行ニコルの偏光軸８５の偏光板により
、電界に応じた光変調による画像を彩収する１色合収用
Ｏキューブプリズム８６は、それぞれのライトパルプＤ
赤、青、緑り３原色り色光を合図し、投写レンズ８７に
よりスクリーンに画家を投写する。上述０ように色分離
にダイクロイックミラーｉ　Ｘ　’７）　様に赤反射面
、青反射面として組み合せることにより、更に軽量なシ
ステムとすることができる。

屯１２図は、本発明の色分離をカラーフィルタで構成し
たｉｊ！　Ｍ　９！Ｉ　！７）投写型表示装置の酵説図
である。

ｌｔ、源（イ）から出射した光は、３方向に設は之コン
デンサレンズ９１により、はぼコリメートされ、ミラー
９２１Ｃより反射され、青色フィルタ９３゜緑色フィル
タ９４．赤色フィルタ９５に入射し、それぞれＤ透過光
は、青色ライトバルブ９６．緑色ライトバルブ９７．赤
色ライトバルブ９８に入射し、光変調され色合成キュー
ブプリズム９９に：り画像が合成され投写レンズ１００
Ｋよりスクリーン上に投写される。

上述によれば、光Ｖ）集光効率？高めた照明系となり、
更に３枚のカラーフィルタは、選択透過型ダイクロイッ
クミラーを用いることにより、光の、利用効率は高い。

〔発明０効果〕 以上述べたように本発明によれば、透過型ライトバルブ
を色分離部、色合成キューブプリズムによる分離性能が
高く、効率■高い投写光学系を作ることが可能で、色分
離キューブプリズム■入射光をＳ偏光入射することによ
り、投写光路系の偏光成分を変化させることなくライト
バルブに照射することができるため、ダイクロイックの
分離性能も向上することが可能で彩度の高−画像を得る
ことができる。又、投写光源ハテレセントリツク照明系
、投写レンズは、レトロフォーカスレンズを用いること
により、投写画陳の明るさ０バラツキ（特に周辺部の暗
−画像）はｌＯチ以内に押えることができ、従来ＱＣＲ
Ｔ投写方式等よりも均一な明るさの画像を得ることがで
きる。

更に、ライトバルブは薄膜トランジスタＯマトリクスパ
ネルを用いたが、微細な電ｉｓ造はＩ４ｍ８度まで絵素
サイズを下げることも可能で、高精細なディスプレイ（
たとえば１００ＯＸ１００Ｏ権度）をＷＩｔ成すること
ができ、更にブラウン管の投写方式に比ベコンバーゼン
ス調整は全く必要とせず、更に絵素はＸＹマトリックス
状【講説することができ、その為、キャラクタディスプ
レイとした時■解慮力は、文字ＱエツジＯポケ等は生じ
ないためＣＡＤやＣＧにも使用することができる。

【図面の簡単な説明】

飢１図は、本発明による投写型カラー表示装置の原理図
を示す。 第２図（ａ）　ｔ″ｉ本発明０照明系購我図、同図（ｂ
）は、す７レクタ分光特性図。 第３図（ｃＬ）は、Ｉ角プリズム斜視図、同図（ｂ）は
キューブプリズム組立方法図。 第４図は５本発明のキューブプリズムの色分離を示す概
念図。 嘉５図（ＩＬ）　ｊ（ｂ）は、本発明のキューブプリズ
ムのランメ゛ム光入射における分光特性図。 構６図（α）　、　（ｂ）は、本発明Ｏキューブプリズ
ムの、色分離ＣＩ８偏光入射における分光特性図。 篤７図は、本発明Ｏ投写型カラー表示装置０全本のｖＩ
戎を表わした図で（α）は正面図、（ｂ）はモ面図、（
ｃ）は側面図である。 ■８図は、本伯明の投写型カラー表示装置０組み立てＯ
詳細を表わした斜視図である。 第９図は、本発明の実施列の光路図。 薬１０図は、本発明の実施列のライトバルブＯ実湊方法
を示した詳細説明図。 ＠１１図は、色分離をダイクロイックミラーで講説した
更施列Ｏ投写型カラー茂示装置り購収図である。 嘉１２図は、色分離をカラーフィルタでｍｗした実施ｖ
ＡＪ■投写型カラー表示装置■溝改図である。 １ｏ・・光源 ２・會・コンデンサレンズ ３・・・ライトバルブ ４・・・投写レンズ ５働１スクリーン 加・・・直角プリズム ４２　、４６・・偏光板 ５１・・・色分離キューブプリズム ５２・・・色合成プリズム ７０・・・上基板 ７１−・・下基板 ８２・・・ダイクロイックミラー 以　　　上 出Ｎ１人　セイコーエプンン沫弐会社 代理人　弁理士最　上　　務他１名 、゛・１へ ゛　、フ・、−′。 股互型艮ネ襲蓬。簾市！ 第１区 凹明１五の構入目 第２面（ｃＬ） 下 リフレフ′７ｃａ　／ｙ＞−光ネ午４１図１１２５！ｉ
（トノ ｊ角アリス゛ムの刺朱も１シ ９藁　３　　図　　　（０−ン 斉ユーフパブＩ〕又゛ｚ、のρ１立あシ人図第３図（ト
） （／ｅ） 午、−フ゛アリス’ｔＡのフンＴ゛ム充入老１ド１イ１
ブ々＃光手寺　セｔｂ凸 第５図　（Ａ） ）；　お１する４卜逸５４々す主　間 第５５！！（１，、） キューア７′り又”Ａめ舊」ケ島１−“５６缶党）ｉｌ
ｃＨｌｊう４１地斗會十り８ 第６図　Ｃα） （−１弓；） キューブブソス）＾色＆鉋の５１覇頂 ｘｊｒ＋　１？　　ｋ＋７４　？Ｌ　　３４　　＋Ｌ　
　１４第　６　だｑ　　　　ｔＩｙノ ラ朴】＼゛ルフ゛／１言わＩ！ｌ　こ’ｔ　　Ｍｉ１１
ｍ第１０図 我肘奪カラーム７ｒ−茨置６端八圓 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）画像形成のためのライトバルブと色光を合成するダ
   イクロイックミラーと、投写光源と、照明系からなる投
   写型カラー表示装置において、単一光源からなる照明系
   、白色光を赤、青、緑の色の三原色に分離する色分離部
   、光の三原色に対応し、透過光を変調する３枚のライト
   バルブ、このライトバルブの変調した色光を合成する色
   合成キューブプリズム、合成した画像を投写する投写レ
   ンズとからなることを特徴とする投写型カラー表示装置
   。 ２）前記ライトバルブは、薄膜トランジスタによるアク
   ティブマトリクスパネルにより構成されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の投写型カラー表示装置
   。 ３）前記照明系は、テレセントリック光学系で構成し、
   投写レンズはレトロフォーカスレンズを用いたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の投写型カラー表示
   装置。 ４）前記ライトバルブは、２枚の偏光板により光学的に
   挾まれ、偏光板の偏光軸は、色合成キューブプリズムの
   入射面に垂直なＳ偏光に入射したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の投写型カラー表示装置。 ５）前記色分離部は、色合成チューナプリズムの赤色、
   青色の２色の選択反射特性と同一の分離特性を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の投写型カラ
   ー表示装置。 ６）前記色合成キューブプリズムは、直角を挾む２辺に
   赤色、青色の選択反射面を有する直角プリズム４個から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の投写
   型カラー表示装置。