JPS6230215A - 投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示装置

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JPS6230215A
JPS6230215A JP60169442A JP16944285A JPS6230215A JP S6230215 A JPS6230215 A JP S6230215A JP 60169442 A JP60169442 A JP 60169442A JP 16944285 A JP16944285 A JP 16944285A JP S6230215 A JPS6230215 A JP S6230215A
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light
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dichroic mirror
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JP60169442A
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Tomio Sonehara
富雄 曽根原
Shuji Ariga
有賀 修二
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Seiko Epson Corp
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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〕 本発明は複数枚の像形成用ライトバルブ紫用いた投射型
カラー表示装置に関する。
〔従来の技術〕
従来のライトバルブ方式の投射型カラー表示装置は、特
開昭58−150937(US  特許33468[1
,334682)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全
合成投射するもの、Sより′75ダイジェスト P24
  Sより′72ダイジエス)  P62.オプトロニ
クス(1985)44  P73に記載の油膜ライトパ
ルプ方式などがある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前者の反射型ライトパルプ方式は、第1に反射型のライ
トパルプであるために表面での反射光によるコントラス
トの低下を招く。第2にライトバルブが陰極線管(cR
T)の光によってアドレスされるため、大がかりな装置
となる。第3にダイクロイックミラーは色分離特性の他
に入射光と出射光全分離するための優れた偏光分離特性
を要求されていた。
後者の油膜ライトパルプ方式は、装置が大がかりで、高
価であり、寿命や光の利用効率の点で充分とはいえなか
った。
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の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射型カラー表示装#全提
供することにある。
〔問題点全解決するための手段〕 本発明の投射型表示装置は、光源光を波長により透過光
と反射光に分離する第1のダイクロイックミラー、さら
に分離された光束を変調する像形成用の透過型ライトパ
ルプ、ライトパルプ通過後の光束全合成する第2のダイ
クロイックミラー。
合成後の光束を投射する投射光学系からなることを特徴
とする。
また、第1のダイクロイックミラー、第2のダイクロイ
ックミラーは、各々異なる波長選択性を有する2種類の
ダイクロイックミラーを十字状に組み合わせ、さらに同
一平面内にこれらを配置したことを特徴とする。
さらにまた透過型ライトパルプは、透過する色光の主波
長に対し、最大消光比を有するライトパルプモードであ
ることを特徴とするものである。
また透過型ライトパルプは、透過する色光の光線透過方
向が、ライトパルプ面の法線に対し傾き、消光比の入射
光角度依存性を有効に活用すること全特徴とするもので
ある。
〔作用〕
本作用の作用を述べる。光源光は第1のダイクロインク
ミラ一群で複数の色光に分離される。次に、色光に対応
した透過型ライトパルプによって画像形成が行なわれ、
色光は画像変調を受ける。
透過型ライトパルプを用いた結果、反射型ライトパルプ
では避けられないライトパルプ表面の反射光の影響を投
射光から除くことができ、投射画像のコントラストが向
上する。また、電気光学効果音用いた画像表示パネルを
採用することによって動画表示が可能となる。ライトバ
ルブとして、液晶やPLZTのような゛電気光学材料を
用いることができる。いずれにしろCRT光薔き込み型
の反射型ライ、トバルプや油膜型ライトパルプに比べ、
薄板状のコンパクトな形状であり、装置全体の構成自由
度が増し、コンパクトにシステム全構成できる。
次に画像変調された色光は第2のダイクロインクミラ一
群によって合成される。このとき第2のダイクロインク
ミラ一群は、第1のダイクロインクミラ一群の波長分離
性能′とほぼ等しい性能を有し、分離された色光を可逆
的に合成する。例えば、赤、緑、實に白色光全分離する
第1のダイクロインクミラ一群に対し、第2のダイクロ
インクミラ一群は、第1のダイクロインクミラ一群とほ
ぼ同等の赤、緑、青の色光分m特性を有し一可逆的に赤
緑、青の画像色光を合成する。すべてのライトバルブが
透過であれば合成光は光源色となる。本発明のダイクロ
イックミラーの機能としては、色光の分離だけで十分で
アリ、前記従来技術で必要でめった偏光成分を分離する
性能は不要である。
このように光源光を色光に分離し、変調、合成すること
から、各色光に対応した複数の光源は不要であす1、単
一光源で済む。
このようにして合成されたカラー画像光は、投射レンズ
によりスクリーンに結像する。
複数の色光が合成されるため、各色に対応した画像は正
確に配置されている。例えば、赤。緑。
青の5原色光全用いてフルカラー表示を行なう場合、各
原色画像は互いにコンバーゼンスがとられて合成される
また、第1のダイクロイックミラー、第2のダイクロイ
ックミラーは、異なる色光分離特性金有する2枚?十字
状に組み合わせることによって、光源からライトパルプ
、ライトバルブから投射光学系との間の光路長を短くと
ることが可能となった。をらにこれらのダイクロイック
ミラーを平面上に配置することによって、薄型でコンパ
クトなシステム?構成できる。
透過型ライトバルブは、透過する色光に対し、消光比の
波長依存性金色光の主波長に一致させ、こ葺らを合成投
射した画像のコントラスト全向上させている。例えば、
ツイスランドネマチンク液燕モード(以下TN液晶モー
ドと称する)のりターダンスによる波長−透過率曲線の
ピークを各色光の主波長に一致させる。ゲスト−ホスト
液晶モードの二色性色素の二色性比ピークは各色光の主
波長に一致きせる。等がある。表1は主要モードと波長
依存性についてまとめたものである。つまり本発明のラ
イトパルプは各色光の主波長が表1の波長依存特性に合
うように、厚さ、使用色素というライトバルブ構成上の
パラメータを変化させている。
また透過型ライトパルプは、透過する色光の光線透過方
向が、ライトバルブ面の法線に対1.0−、−45° 
傾いている。つ1す、透過型ライトパルプの消光比の入
射光角度依存性に対し、より大きな消光比金得るために
ライトバルブ面を頌けること全意味している。入射光角
依存性のあるライトバルブモードとしては、1タリえば
表1のTN液晶モード−やゲスト−ホストモード、複屈
折モード等がβる。
〔実施例〕
第1図は本発明によるフルカラー投射型表示装置の照明
構造を示すものである。W元金反射するダイクロイック
ミラー(Bミラー)1を赤光全反射するダイクロイック
ミラー(Rミラ−)2をクロス状に組み合わせ、入射光
束の分離と合成全行なっている。5は光束の方向全曲げ
るためのミラーである。4は赤、緑、!!″に対応した
画像を形成する透過型ライトパルプである。ここではア
クティブマトリクス(薄膜トランジスタマトリクス等)
駆動による液晶パネルを用いた。
第2囚は投射光学系を含む全体の構成図である。
簡単のため緑色だけを描いである。照明系としては、ケ
ーラー照明、クリティカル照明テレセンドリンク照明な
ど全採用することができる。5はコンデンサーレンズ、
6は、投射レンズ、7は光源、9はスクリーンである。
次に作用全説明する。第1図に示すように光源7は白色
光(例えばハロゲンランプ)を発し、コンデンサーレン
ズ5により集光さハる。ダイクロイックミラー1.2に
入射した白色光8は、赤(R)。
緑(G)、青(B)光に分解される。分離された色光は
、ミラー5によって方向を曲げられ、透過型ライトパル
プ4に入射する。ライトバルブ面は入射光全表  1 有効に透過させるために、減反射コーティングを施され
ている。ライトパルプはスクリーン9に投射レンズ6に
よって結像する位置に置かれている。
ライトパルプは各色光に対応した画像全形成する。
この場合は赤、緑、青のビデオ信号18を各液晶パネル
に供給し、単色の動画像を形成した。
液晶パネルはTNQ晶モード金用いている。表1に示す
波長依存性から、Δn = 1.5のネマチンク液晶を
用いて、2番目のピークに合わせると、赤ライトパルプ
の液晶1−厚は548m1緑ライトパルプの創1−厚は
7.1μm1青ライトパルプの液晶層厚け5,8μmに
設定した。なお投射光が照射さnた後の定常温度を考慮
して各液晶層厚は決められている。
またTN液晶モードは消光比の入射光角度依存性がある
ために、第3図に示すように入射光をライトパルプ面に
対し法線より傾けて配置するとさらに有効である。しか
しこの場合、投射レンズの光軸から外れるために、結像
位置が光軸から外れたり、台形に結像する。投射レンズ
の特性、結像範囲を考慮してライトバルブの傾き角は決
められるが、我々がここで用いたTN液晶モードの場合
、0〜30° の範囲が実用的であった。
ここで第6図を参照しながらTPT液晶パネルの駆動全
簡単に説明する。
液晶パネルは交流駆動が必要なため、ビデオ信号[相]
は1フイールド(1F)ごとに極性反転回路0により反
転を行なっている。同期制御回路はVCO■、ループフ
ィルター〇0位相比較器O0分局器0から成り、X、Y
のクロック、データ、及び、1F信号全発生する。液晶
パネル■にはX側シフトレジスター0.それによってビ
デオ信号を各画素に分配するトランスミッションゲート
0゜Y側シフトレジスター[相]が結線されている。
X側シフトレジスターはTFTの列方向、Y側シフトレ
ジスターは行方向のアドレスを行なう。
これによりビデオ信号に対応した画素直圧が、TPT液
晶画素に与えられ、画素表示を行なうことができる。駆
動及び液晶パネルの詳細は日経エレクトロニクス435
1(1984)P、211やSID’133  D工G
E+3’T’  P2S5.  に記載したものに準じ
ている。
また各色の液晶パネルは表示画像がスクリーン上で合致
するように、位置合せかされている。
R,G、Bの3原色全合成し、フルカラー表示を行なう
場合等は、ミスコンバーゼンスが生じると色ずれや、カ
ラーゴーストとして表示されてしまう。特にマトリクス
パネルを用いる場合は、画素ピッチ以下での位置合せが
望まれる。また、各色の画素ピンチが等しい場合には、
半画素程度を規則正しく変位させることによって、単色
パネル以上に高解像変化をすることができる。
第1図からも明らかなように、Gパネル像に対し、Rパ
ネル像、Bパネル像は左右鏡像関係にある。
本発明のダイクロイックミラーは色光の分離合成隆能が
あればよいが、誘電体薄膜の反射には必ず偏光作用が生
じる。つまり第1図では赤光、背光は垂直方向の偏光成
分が多く、緑光は水平方向の偏光成分が多い。このため
1−元板を使用する電気光学効果モードでは偏光板の方
向を適宜調整する必要がある場合がある。例えばTN(
90° ツイストしたネマチンク液晶)液晶表示モード
を使用した場合、最も有効に光束を利用するためには、
第1図でRパネルとBパネルの入射側偏光板の透過軸を
垂直に、Gパネルの透過軸は水平にするとよい。また、
ホワイトバランス調整、っまり各色の強度調整を偏光板
の方位設定で行なうこともできる。
こうして透過型ライトパルプによって画像変調された色
光ば、再びグイクロイックミラ一群に入射する。第1図
に示すように可逆的に赤、緑、青光は合成され、投射レ
ンズ6によってスクリーン9上に投射、結像する。
ダイクロイックミラーは第1図以外の配置も用いること
ができる。第4図、第5図はその構成例である。第4図
、第5図の場合は同一平面上にダイクロイックミラー、
ライトパルプ、投射光学系を配置している。このため第
1図の例に比べ薄型のシステムを構成できる。
第4図のダイクロイックミラー■、■は十字状に構成す
る必要がない簡便なシステムとなっている。また色光全
折り曲げるためのミラー■も、ダイクロイックミラーと
同一の平面上に配置されている。第1図の場合と同様、
■はコンデンサーレンズ、■はライトバルブ、■は投射
レンズである。
第5図は第1図の場合に用いた十字状のダイクロイック
ミラーを平面的に配置したものである。
第5図のシステムの特徴はライトバルブ■と光源■、コ
ンデンサーレンズ■との間の光路長が、赤光と緑光、青
光と緑光で異なつ、ていることである。また、ダイクロ
イックミラー■、■で反射される赤光、青光は、紙面に
対し垂直な偏光成分が多いため、光線方向変更のための
ミラー■での反射効率全高めることができる。
また各色光に対するライトパルプ■の位置は、第4図、
第5図の場合も第1凶と同様、各色共、投射レンズ6に
対し光学的に等距離な結像位置になければならない。
また第2図、第6図、第4内、第5図に示すように本シ
ステムは投射レンズが1つで済み、投射倍率や投射距@
全変にる場合に、各色画像間のコンバーゼンス調整が不
要である利点もある。
以上は透過型ライトパルプとしてTNg晶パネルを用い
たが、■透過型ライトバルブであれば問題なく応用する
ことができる。例えばPLZT等の透光性セラミンクの
1気光学効果やエレク)pクロミンク、エレクトロフオ
レテインクなども用いることができる。さらにここでは
、赤、緑、考の5色分離合成の実施例を挙げたが、2色
もしくはさらに多色であっても有効である。0表1に示
したライトバルブのモードはもちろん用いることが可能
である。また表1以外のライトパルプモード、例えば散
乱状態−透明状態のスイッチング現象、(液晶の動的散
乱モード等)や、液晶の記憶型表示モードも用いること
ができる。さらに液晶に限定されることなく■へ戻る 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によnば、′f1過型ライトパ
ルプ、そしてほぼ同一の波長選択性金持つダイクロイン
クミラ一群によって、反射光によるコントラストの低下
、色再現力の低下全防止でき、さらに平面配置や十字型
グイクロインクミラーシステムの採用で、従来なかった
コンパクトな装置が実現される。またダイクロイックミ
ラーの優れた色光分離性能によって、単一の光源で投射
が可能となるばかりか、光束の利用効率も優れたものと
なる。さらには、単一投射レンズで良いため、倍率可変
が簡単に行なわれるという効果金有している。
また、保守が不要で従来の高光束投射装置に比べ格段に
寿命が長いという利点もある。
さらに、ライトバルブの消光比特性全十分に引き出すこ
とによって、高コントラスト、優nた色再現性を実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるフルカラー投射型表示装置の1例
を示す照明構造図。 第2図は第1図の照明千A造全用いた投射型表示装置の
構成図である。 第5図は傾斜型ライトバルブ音用いた投射型表示装置の
構成図である。 第4図は本発明による平面配置型構成図で、f−1/′
)。 第5図は本発明による十字型ダイクロイックミラー、平
面配置型構成図である。 第6図は実施例で用いたライトバルブの駆動?説明する
回路図。 1・・・・・・赤反射ダイクロイックミラー2・・・・
・・青反射ダイクロイックミラー3・・・・・・ミラー 4・・・・・・透過型ライトパルプ 5・・・・・・コンデンサーレンズ 6・・・・・・投射レンズ 7・・・・・・光源 9・・・・・・スクリーン 以   上

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (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、投射光学系と照明系から成る投
    射型表示装置において、光源光を色光に分離する第1の
    ダイクロイックミラーと色光を透過時に変調する透過型
    ライトバルブと変調された色光を合成する第2のダイク
    ロイックミラーによつてカラー画像形成を行なうことを
    特徴とする投射型表示装置。
  2. (2)前記第1のダイクロイックミラーと前記第2のダ
    イクロイックミラーは、各々、異なる波長選択性を有す
    る2種類のダイクロイックミラーを十字状に組み合わせ
    、構成から成り、これらを同一平面上に配置したことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の投射型表示装置
  3. (3)前記透過型ライトバルブは、透過する色光の主波
    長に対し、最大消光比を有することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の投射型表示装置。
  4. (4)前記透過型ライトバルブは、透過する色光の光線
    透過方向が、ライトバルブ面の法線に対し、傾いている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の投射型表
    示装置。
JP60169442A 1984-10-22 1985-07-31 投射型表示装置 Expired - Lifetime JPH0769567B2 (ja)

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JP60169442A JPH0769567B2 (ja) 1985-07-31 1985-07-31 投射型表示装置
US07/233,869 US4850685A (en) 1984-10-22 1988-08-18 Projection-type color display device
US07/338,521 US4904061A (en) 1984-10-22 1989-04-14 Projection-type liquid crystal display device with even color
US07/424,025 US5075798A (en) 1984-10-22 1989-10-19 Projection-type display device
US07/424,021 US5073013A (en) 1984-10-22 1989-10-19 Projection-type display device
US07/652,476 US5241407A (en) 1984-10-22 1991-02-08 Projection-type display device
US08/522,044 USRE36725E (en) 1984-10-22 1995-08-31 Projection-type display device

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JPH0769567B2 JPH0769567B2 (ja) 1995-07-31

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01157688A (ja) * 1987-12-15 1989-06-20 Seiko Epson Corp 投写型カラー表示装置
US7123313B2 (en) 2003-02-21 2006-10-17 Seiko Epson Corporation Projection display device

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