JP3048468B2 - LCD projection TV - Google Patents
LCD projection TVInfo
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- JP3048468B2 JP3048468B2 JP4170409A JP17040992A JP3048468B2 JP 3048468 B2 JP3048468 B2 JP 3048468B2 JP 4170409 A JP4170409 A JP 4170409A JP 17040992 A JP17040992 A JP 17040992A JP 3048468 B2 JP3048468 B2 JP 3048468B2
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- Liquid Crystal (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、主として小型の液晶パ
ネルに表示された画像をスクリーン上に拡大投影する液
晶投写型テレビに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal projection television for mainly projecting an image displayed on a small liquid crystal panel onto a screen in an enlarged manner.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示装置は軽量、薄型など数多くの
特徴を有するため有用であり、その研究開発が盛んであ
る。しかし、大画面化が困難であるなどの問題点も多
い。そこで近年、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、大画面の表示画面を得る液
晶投写型テレビがにわかに注目を集めてきている。現
在、商品化されている液晶投写型テレビには液晶の旋光
特性を利用したツイストネマチック(以後、TNと呼
ぶ)液晶パネルが用いられている。2. Description of the Related Art A liquid crystal display device is useful because it has many features such as light weight and thinness, and research and development thereof have been active. However, there are many problems such as difficulty in increasing the screen. Therefore, in recent years, a liquid crystal projection television which obtains a large display screen by enlarging and projecting a display image of a small liquid crystal panel by a projection lens or the like has been attracting attention. At present, a commercially available liquid crystal projection television uses a twisted nematic (hereinafter referred to as TN) liquid crystal panel utilizing the optical rotation characteristics of liquid crystal.
【0003】まず、従来の液晶投写型テレビについて図
面を参照しながら説明する。図12は従来の液晶投写型テ
レビの構成図である。図12において、 121は集光光学
系、 122は赤外線を透過させる赤外線カットミラー、12
3aは青色光反射ダイクロイックミラー(以後、BDMと
呼ぶ)、 123bは緑色光反射ダイクロイックミラー(以
後、GDMと呼ぶ)、123cは赤色光反射ダイクロイック
ミラー(以後、RDMと呼ぶ)、124a、124b、124c、12
6a、126b、126cは偏光板、125a、125b、125cは透過型の
従来のTN液晶パネル、127a、127b、127cは投写レンズ
系である。なお、説明に不要な構成物、たとえばフィー
ルドレンズなどは図面から省略している。First, a conventional liquid crystal projection television will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional liquid crystal projection television. In FIG. 12, 121 is a condensing optical system, 122 is an infrared cut mirror for transmitting infrared light, 12
3a is a blue light reflecting dichroic mirror (hereinafter referred to as BDM), 123b is a green light reflecting dichroic mirror (hereinafter referred to as GDM), 123c is a red light reflecting dichroic mirror (hereinafter referred to as RDM), 124a, 124b, 124c , 12
6a, 126b and 126c are polarizing plates, 125a, 125b and 125c are transmission type conventional TN liquid crystal panels, and 127a, 127b and 127c are projection lens systems. Note that components unnecessary for the description, such as a field lens, are omitted from the drawings.
【0004】以下、上記各構成要素よりなる従来の液晶
投写型テレビの各構成要素の関係と動作について図12を
参照しながら説明する。まず、集光光学系 121から白色
光はBDM123aにより青色光(以後、B光と呼ぶ)が反
射され、このB光は偏光板124aに入射される。BDM12
3aを透過した光はGDM123bにより緑色光(以後、G光
と呼ぶ)が反射され、偏光板124bに、また、RDM123c
により赤色光(以後、R光と呼ぶ)が反射され、偏光板
124cに入射される。各偏光板124a、124b、124cでは各色
光の縦波成分または横波成分の一方の光のみを透過さ
せ、光の偏光方向をそろえて各液晶パネルに照射させ
る。この際、50%以上の光は前記偏光板124a、124b、12
4cで吸収され、透過光の明るさは最大でも半分以下とな
ってしまう。The relationship and operation of each component of a conventional liquid crystal projection television comprising the above components will be described below with reference to FIG. First, blue light (hereinafter, referred to as B light) of white light from the light condensing optical system 121 is reflected by the BDM 123a, and this B light is incident on the polarizing plate 124a. BDM12
The light transmitted through 3a is reflected by the GDM 123b as green light (hereinafter referred to as G light), and is reflected by the polarizing plate 124b and the RDM 123c.
Red light (hereinafter referred to as R light) is reflected by the polarizing plate
It is incident on 124c. Each of the polarizing plates 124a, 124b, and 124c transmits only one of the longitudinal wave component or the transverse wave component of each color light, and irradiates each liquid crystal panel with the polarization direction of the light aligned. At this time, 50% or more of the light is reflected by the polarizing plates 124a, 124b, 12
It is absorbed by 4c, and the brightness of the transmitted light is at most half or less.
【0005】各液晶パネルは映像信号により前記透過光
を変調する。変調された光はその変調度合により各偏光
板126a、126b、126cを透過し、各投写レンズ系127a、12
7b、127cに入射して、前記レンズ系によりスクリーン
(図示せず)に拡大投影される。次に、一般的な液晶パ
ネルについて説明する。図13は液晶パネルの平面図であ
る。図13において、各構成要素について説明すると、 1
31はスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(以
後、TFTと呼ぶ)などが形成されたガラス基板(以
後、アレイ基板と呼ぶ)、 132はITOなどからなる透
明電極が形成された基板(以後、対向基板と呼ぶ)、 1
36はアレイ基板 131上のゲート信号線に接続されたTF
Tのオン・オフを制御する信号を印加するドライブIC
(以後、ゲートドライブICと呼ぶ)、 135はアレイ基
板 131上のソース信号線にデータ信号を印加するための
ドライブIC(以後、ソースドライブICと呼ぶ)、 1
33は偏光フィルム、 134は液晶を封止するための封止樹
脂である。なお、以後、同一符号を付したものは同一内
容あるいは同一構成もしくは近似的なものである。図14
(a)は従来の液晶パネルの一画素部の平面図である。
また、図14(b)は図14(a)のD−D′線での断面図
である。ただし、図面は説明を容易にするために説明に
不要な箇所は省略しており、また、モデル的に描いてい
る。以上のことは以下の図面に対しても同様である。Each liquid crystal panel modulates the transmitted light according to a video signal. The modulated light passes through each of the polarizing plates 126a, 126b, and 126c according to the degree of modulation, and the light passes through each of the projection lens systems 127a and 127a.
The light enters the lenses 7b and 127c and is enlarged and projected on a screen (not shown) by the lens system. Next, a general liquid crystal panel will be described. FIG. 13 is a plan view of the liquid crystal panel. In FIG. 13, each component will be described.
Reference numeral 31 denotes a glass substrate (hereinafter, referred to as an array substrate) on which a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) as a switching element is formed, and 132, a substrate on which a transparent electrode made of ITO or the like is formed (hereinafter, referred to as an opposite substrate) ), 1
36 is a TF connected to a gate signal line on the array substrate 131.
Drive IC for applying a signal for controlling ON / OFF of T
(Hereinafter referred to as a gate drive IC) 135 is a drive IC (hereinafter referred to as a source drive IC) for applying a data signal to a source signal line on the array substrate 131.
33 is a polarizing film, and 134 is a sealing resin for sealing the liquid crystal. In the following, the components denoted by the same reference numerals have the same content, the same configuration, or an approximate configuration. Fig. 14
(A) is a plan view of one pixel portion of a conventional liquid crystal panel.
FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line DD ′ of FIG. However, in the drawings, unnecessary portions are omitted for ease of explanation, and the drawings are modeled. The above applies to the following drawings.
【0006】図14(a)(b)において、42はソース信
号線であり、その一端はソースドライブIC 135に接続
されている。41はゲート信号線であり、その一端はゲー
トドライブIC 136に接続されている。26は第1の電
極、つまりITOからなる画素電極44が形成されたアレ
イ基板である。図15において、21は対向基板、 151はT
N液晶からなる層(以後、TN液晶層と呼ぶ)であり、
その膜厚は5μm前後である。また、対向電極22上には
遮光層(ブラックマトリクス)27が形成されており、対
向電極22と画素電極24上にはポリイミド樹脂などの有機
物からなる配向膜(図示せず)が形成されている。な
お、一画素の大きさは 500μm〜30μm程度である。In FIGS. 14A and 14B, reference numeral 42 denotes a source signal line, one end of which is connected to a source drive IC 135. Reference numeral 41 denotes a gate signal line, one end of which is connected to the gate drive IC 136. Reference numeral 26 denotes an array substrate on which a first electrode, that is, a pixel electrode 44 made of ITO is formed. In FIG. 15, 21 is a counter substrate, 151 is T
N liquid crystal layer (hereinafter referred to as TN liquid crystal layer),
Its thickness is around 5 μm. A light-shielding layer (black matrix) 27 is formed on the counter electrode 22, and an alignment film (not shown) made of an organic material such as a polyimide resin is formed on the counter electrode 22 and the pixel electrode 24. . Note that the size of one pixel is about 500 μm to 30 μm.
【0007】図16に従来の液晶パネルであるTN液晶パ
ネルの動作の説明図を示す。図16において、 161は偏光
板、 162は偏光方向、 163は透明電極、 164は液晶分
子、 165は信号源、 166はスイッチである。図16に示す
ように、オフ状態では入射光が90度回転し、オン状態で
は回転せずに透過する。したがって、2枚の偏光板 161
の偏光方向が直交していれば、オフ状態では光が透過、
オン状態では遮光される。ただし、偏光方向が互いに平
行であればその逆になる。以上のようにTN液晶パネル
は光を変調し画像を表示する。FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of a TN liquid crystal panel, which is a conventional liquid crystal panel. In FIG. 16, 161 is a polarizing plate, 162 is a polarization direction, 163 is a transparent electrode, 164 is a liquid crystal molecule, 165 is a signal source, and 166 is a switch. As shown in FIG. 16, the incident light rotates 90 degrees in the off state and transmits without rotating in the on state. Therefore, the two polarizing plates 161
If the polarization directions are orthogonal, light is transmitted in the off state,
In the on state, light is shielded. However, the opposite is true if the polarization directions are parallel to each other. As described above, the TN liquid crystal panel modulates light to display an image.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】前述の説明でも明らか
なように、TN液晶を用いた液晶パネルでは、前述液晶
パネルに直線偏光の光を入射させる必要がある。したが
って、液晶パネルの前後には偏光板を配置する必要があ
る。前述の偏光板は理論的に50%以上の光を吸収してし
まう。したがって、従来の課題としてライトバルブとし
てTN液晶パネルを用いてスクリーンに拡大投影した
際、低輝度画面しか得られないという課題がある。高分
子分散液晶を用いた液晶パネルは偏光板を用いないため
光利用効率を非常に高くできる。また回折現象を用いた
液晶パネルにおいても同様に偏光板は不要なために光利
用効率を高くできる。As apparent from the above description, in a liquid crystal panel using a TN liquid crystal, it is necessary to make linearly polarized light incident on the liquid crystal panel. Therefore, it is necessary to arrange polarizing plates before and after the liquid crystal panel. The polarizer described above theoretically absorbs more than 50% of the light. Therefore, as a conventional problem, when a TN liquid crystal panel is used as a light valve and enlarged projection is performed on a screen, only a low-luminance screen can be obtained. Since a liquid crystal panel using a polymer-dispersed liquid crystal does not use a polarizing plate, the light use efficiency can be extremely increased. Similarly, a liquid crystal panel using a diffraction phenomenon does not require a polarizing plate, so that the light use efficiency can be increased.
【0009】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と呼び、また、前記液晶を用いた
液晶パネルをPD液晶パネルと呼ぶ。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と呼び、また前記
液晶を用いた液晶パネルをPN液晶パネルと呼ぶ。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。Hereinafter, the polymer-dispersed liquid crystal will be briefly described. Polymer-dispersed liquid crystals are roughly classified into two types depending on the dispersion state of the liquid crystal and the polymer. One is a type in which a liquid crystal in the form of water droplets is dispersed in a polymer. The liquid crystal exists in a discontinuous state in the polymer. Hereinafter, such a liquid crystal is referred to as a PDLC, and a liquid crystal panel using the liquid crystal is referred to as a PD liquid crystal panel. The other type adopts a structure in which a polymer network is stretched around a liquid crystal layer. It looks just like a sponge with liquid crystal. Liquid crystals exist continuously without being in the form of water droplets. Hereinafter, such a liquid crystal is called a PNLC, and a liquid crystal panel using the liquid crystal is called a PN liquid crystal panel. In order to display an image on the two types of liquid crystal panels, scattering and transmission of light are controlled.
【0010】PD液晶パネルは、液晶が配向している方
向で屈折率が異なる性質を利用する。電圧を印加してい
ない状態では、それぞれの水滴状液晶は不規則な方向に
配向している。この状態では、高分子と液晶に屈折率の
差が生じ、入射光は散乱する。ここで電圧を印加すると
液晶の配向方向がそろう。液晶が一定方向に配向したと
きの屈折率をあらかじめ高分子の屈折率と合わせておく
と、入射光は散乱せずに透過する。The PD liquid crystal panel utilizes the property that the refractive index varies in the direction in which the liquid crystal is oriented. In the state where no voltage is applied, the respective liquid crystal droplets are oriented in an irregular direction. In this state, a difference in refractive index occurs between the polymer and the liquid crystal, and the incident light is scattered. Here, when a voltage is applied, the alignment directions of the liquid crystals are aligned. If the refractive index when the liquid crystal is aligned in a certain direction is adjusted in advance to the refractive index of the polymer, incident light is transmitted without being scattered.
【0011】これに対して、PN液晶パネルは液晶分子
の配向の不規則さそのものを使う。不規則な配向状態、
つもり電圧を印加していない状態では入射した光は散乱
する。一方、電圧を印加し配列状態を規則的にすると光
は透過する。なお、前述のPD液晶パネルおよびPN液
晶パネルの液晶の動きの説明はあくまでもモデル的な考
え方である。本技術においてはPD液晶パネルとPN液
晶パネルのうち一方に限定するものではないが、説明を
容易にするためPD液晶パネルを例にあげて説明する。
また、PD液晶パネルおよびPN液晶パネルを総称して
高分子分散液晶パネルと呼ぶ。さらに、高分子分散液晶
パネルに注入する液晶を含有する液体を総称して液晶溶
液または樹脂と呼び、前記液晶溶液中の樹脂成分が重合
硬化した状態をポリマーと呼ぶ。On the other hand, the PN liquid crystal panel uses the irregularity of the alignment of liquid crystal molecules. Irregular orientation state,
When no voltage is applied, incident light is scattered. On the other hand, when a voltage is applied to make the arrangement state regular, light is transmitted. The above description of the movement of the liquid crystal of the PD liquid crystal panel and the PN liquid crystal panel is based on a model. Although the present technology is not limited to one of the PD liquid crystal panel and the PN liquid crystal panel, the PD liquid crystal panel will be described as an example for ease of description.
The PD liquid crystal panel and the PN liquid crystal panel are collectively referred to as a polymer dispersed liquid crystal panel. Further, liquids containing liquid crystal to be injected into the polymer dispersed liquid crystal panel are collectively referred to as liquid crystal solution or resin, and a state in which the resin component in the liquid crystal solution is polymerized and cured is referred to as polymer.
【0012】このような分散タイプの液晶表示素子の液
晶層となる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ためである。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、この電
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。As the polymer matrix in the polymer dispersed liquid crystal layer to be the liquid crystal layer of such a dispersion type liquid crystal display element, basically, any thermoplastic resin or thermosetting resin may be used as long as it is transparent. However, ultraviolet curable resins are the most convenient, have good performance, and are commonly used. The reason is that the conventional method of manufacturing a TN mode liquid crystal panel can be applied as it is. As a conventional method of manufacturing a liquid crystal panel, first, a predetermined electrode pattern is formed on two upper and lower substrates in advance, and the two substrates are overlapped so that the electrodes face each other. At this time, a spacer having a predetermined size and a uniform particle size is sandwiched between the substrates, and the two substrates are fixed with an epoxy resin sealing material in a state where a gap between the two substrates can be maintained. Next, a manufacturing method of injecting a liquid crystal into the empty cell thus obtained is often used.
【0013】この製造方法を応用して分散タイプの液晶
パネルを製造するためには、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、注入前においてはモノマーあるいは
/およ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硬化反応を進めて
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
に分散タイプの液晶パネルを作成できる。In order to manufacture a dispersion type liquid crystal panel by applying this manufacturing method, if the material of the polymer matrix is an ultraviolet-curable resin, particularly an acrylic resin as an example, the monomer can be used before the injection. And / or exists as a relatively low viscosity precursor such as an oligomer, and the blend with the liquid crystal has sufficient fluidity to be injected at room temperature. If a method of forming a polymer-dispersed liquid crystal layer by irradiating light after injection and promoting a curing reaction is used, a dispersion-type liquid crystal panel can be easily formed.
【0014】また、注入した後にパネルに紫外線を照射
することによって樹脂のみ重合反応を起こしてポリマー
となり、液晶のみ相分離して、樹脂分と比較して液晶の
量が少ない場合は独立した粒子状の液晶滴が形成され、
一方液晶の量が多い場合は高分子マトリクスが液晶材料
中に粒子状またはネットワーク状に存在し、液晶が連続
層を成すように形成される。この際に液晶滴の粒子径、
もしくはポリマーネットワークの孔径がある程度均一
で、しかも大きさとしては 0.1μm〜数μmの範囲でな
ければ光の散乱性は悪く、コントラストが上がらない。
このためには比較的短時間で硬化が終了しうる材料でな
ければならず、紫外線硬化型樹脂が望ましい。Further, by irradiating the panel with ultraviolet rays after the injection, only the resin causes a polymerization reaction to become a polymer, and only the liquid crystal is phase-separated. Liquid crystal droplets are formed,
On the other hand, when the amount of the liquid crystal is large, the polymer matrix exists in the liquid crystal material in the form of particles or a network, and the liquid crystal is formed so as to form a continuous layer. At this time, the particle size of the liquid crystal droplet,
Alternatively, unless the pore diameter of the polymer network is uniform to some extent and the size is in the range of 0.1 μm to several μm, the light scattering property is poor and the contrast does not increase.
For this purpose, the material must be a material that can be cured in a relatively short time, and an ultraviolet curable resin is desirable.
【0015】高分子分散液晶パネルの動作について図17
(a)(b)を用いて簡単に述べる。図17(a)(b)
は高分子分散液晶パネルの動作の説明図である。図17
(a)(b)において、 171はアレイ基板、 172は画素
電極、 173は対向電極、174 は水滴状液晶、 175はポリ
マー、 176は対向基板である。画素電極 172にはTFT
などが接続され、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17(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 174は不規
則な方向に配向している。この状態ではポリマー 175と
液晶とに屈折率差が生じ入射光は散乱する。ここで図17
(b)に示すように画素電極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 171より出射する。FIG. 17 shows the operation of the polymer dispersed liquid crystal panel.
A brief description will be given using (a) and (b). FIG. 17 (a) (b)
FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the polymer dispersed liquid crystal panel. Fig. 17
17A and 17B, reference numeral 171 denotes an array substrate, 172 denotes a pixel electrode, 173 denotes a counter electrode, 174 denotes a liquid crystal in the form of droplets, 175 denotes a polymer, and 176 denotes a counter substrate. The pixel electrode 172 has a TFT
And the like, and a voltage is applied to the pixel electrode by turning on and off the TFT, and the direction of liquid crystal alignment on the pixel electrode is changed to modulate light. As shown in FIG. 17 (a), when no voltage is applied, each liquid crystal 174 is oriented in an irregular direction. In this state, a difference in refractive index occurs between the polymer 175 and the liquid crystal, and the incident light is scattered. Here Figure 17
As shown in (b), when a voltage is applied to the pixel electrode, the directions of the liquid crystals are aligned. If the refractive index when the liquid crystal is oriented in a certain direction is adjusted in advance to the refractive index of the polymer, incident light is emitted from the array substrate 171 without being scattered.
【0016】以上のように、高分子分散液晶パネルは偏
光板を用いないため、光利用効率が高く、非常に高輝度
の表示画像が得られる。しかし、前記液晶を液晶パネル
に用いようとすると下記の課題がある。As described above, since the polymer-dispersed liquid crystal panel does not use a polarizing plate, the light use efficiency is high and a display image with extremely high luminance can be obtained. However, there are the following problems when trying to use the liquid crystal for a liquid crystal panel.
【0017】この高分子分散型液晶パネルをデバイスと
して実用化するには、低電圧で駆動できること、および
十分なコントラスト比を有していることが要求される。
特に良好な表示を得るにはコントラスト比は、直視のも
ので30:1以上、投写のもので 100:1以上が好まし
い。コントラスト比を大きくするためには、光散乱特性
を高めることが必要である。散乱作用の1つの目標とし
て完全拡散が考えられる。完全拡散におけるコントラス
ト比CRは、集光角σ(半角)を用いると、CR=1/
sin2 σで計算できる。たとえばエス・アイ・ディー
会報第18巻(1977)第134 頁〜第146 頁(Projection
Systems for Light Valves,Proceeding of the
S,I ,D ,18/2 Second Quarter ,1977,P .134
〜P .146)に発表されている。高分子分散液晶層の厚
みを増せば、光散乱性能は向上するが、駆動電圧は高く
なり、TFT駆動が困難になるという問題を生じる。In order to put this polymer dispersed liquid crystal panel into practical use as a device, it is required that it can be driven at a low voltage and that it has a sufficient contrast ratio.
In order to obtain particularly good display, the contrast ratio is preferably 30: 1 or more for direct viewing and 100: 1 or more for projection. In order to increase the contrast ratio, it is necessary to enhance the light scattering characteristics. One possible target for the scattering effect is complete diffusion. When the converging angle σ (half angle) is used, the contrast ratio CR in perfect diffusion is CR = 1 /
It can be calculated by sin 2 σ. For example, S.I.D. Bulletin Vol. 18 (1977) pp. 134-146 (Projection
Systems for Light Valves, Proceeding of the
S, I, D, 18/2 Second Quarter, 1977, P.E. 134
~ P. 146). Increasing the thickness of the polymer-dispersed liquid crystal layer improves the light scattering performance, but increases the driving voltage, and causes a problem that TFT driving becomes difficult.
【0018】特に投写型ディスプレイとして用いる場
合、現在広く用いられているメタルハライドランプを用
いた凹面鏡集光光学系とこれに整合した投写光学系のF
ナンバーは4〜5であり、完全拡散状態を示す高分子分
散液晶パネルを使用しても、上記計算式にしたがえばコ
ントラスト比は約65:1と不十分である。In particular, when used as a projection type display, a concave mirror condensing optical system using a metal halide lamp, which is widely used at present, and a projection optical system that matches the concave mirror condensing optical system.
The number is 4 to 5, and even if a polymer-dispersed liquid crystal panel showing a completely diffused state is used, the contrast ratio is insufficient at about 65: 1 according to the above formula.
【0019】液晶パネルのアレイ基板と対向基板のうち
少なくとも一方に突起物を液晶層に相対する面上に形成
し、前記突起物を回折格子とし、電界により液晶層の屈
折率を制御して液晶層と突起物の屈折率差がなくなると
回折作用がなくなり、屈折率差に応じて回折作用が現れ
るように、その回折作用を制御することにより表示する
方法も提案されている(特公昭53−3928号公報)。しか
しながらTN液晶で用いられているネマチック液晶で
は、高さ数μm、ピッチ数μmの突起物が形成された基
板上で配向制御するのは困難である。A projection is formed on at least one of the array substrate and the opposing substrate of the liquid crystal panel on a surface facing the liquid crystal layer, and the projection is used as a diffraction grating, and the refractive index of the liquid crystal layer is controlled by an electric field. When the difference in refractive index between the layer and the protrusion disappears, the diffraction effect is eliminated, and a method of displaying the image by controlling the diffraction effect so that the diffraction effect appears according to the difference in the refractive index has been proposed (Japanese Patent Publication No. 53-53). No. 3928). However, in the case of a nematic liquid crystal used for a TN liquid crystal, it is difficult to control the alignment on a substrate on which a projection having a height of several μm and a pitch of several μm is formed.
【0020】ライトバルブとしてTN液晶を用いると偏
光板により50%以上の光が吸収されてしまうため、光利
用率が低く、高輝度表示が行えないという課題がある。
そこで、本発明ではライトバルブとして、偏光板を用い
る必要の無い高分子分散液晶パネルを用い、高輝度表
示、高コントラストの液晶投写型テレビを提供すること
を目的とする。When a TN liquid crystal is used as a light valve, more than 50% of the light is absorbed by a polarizing plate, so that there is a problem that the light utilization is low and a high-luminance display cannot be performed.
Therefore, an object of the present invention is to provide a high-brightness display and high-contrast liquid crystal projection television using a polymer-dispersed liquid crystal panel which does not require the use of a polarizing plate as a light valve.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
液晶投写型テレビは、光発生手段と、回折格子を有する
かもしくは回折現象を利用し印加される電圧により回折
光の強度を変調して前記光発生手段より発生した光を変
調する液晶パネルと、前記光発生手段が発生した光を前
記液晶パネルに導く第1の光学要素部品と、前記液晶パ
ネルで変調された光を投影する第2の光学要素部品とを
具備し、第1の光学要素部品はアナモフィックレンズを
有することを特徴とする。本発明の請求項2記載の液晶
投写型テレビは、光発生手段と、回折格子を有するかも
しくは回折現象を利用し印加される電圧により回折光の
強度を変調して前記光発生手段より発生した光を変調す
る液晶パネルと、前記光発生手段が発生した光を前記液
晶パネルに導く第1の光学要素部品と、前記液晶パネル
で変調された光を投影する第2の光学要素部品とを具備
し、第2の光学要素部品は開口率が方向によって異なる
異形絞りを有することを特徴とする。 本発明の請求項3
記載の液晶投写型テレビは、請求項1または請求項2に
おいて、液晶パネルは高分子分散液晶パネルであること
を特徴とする。 本発明の請求項4記載の液晶投写型テレ
ビは、請求項1または請求項2において、光発生手段が
発生する光は色フィルタで青色光、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され、かつ液晶パネ
ルは前記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、各波長の光に対して配置された液晶パ
ネルに光を導く第1の光学要素部品として用いるアナモ
フィックレンズのうち、少なくとも1枚以上の曲率を他
のアナモフィックレンズの曲率と異ならせたことを特徴
とする。本発明の請求項5記載の液晶投写型テレビは、
請求項1または請求項2において、光発生手段が発生す
る光は色フィルタで青色光、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され、かつ液晶パネルは前
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、各波長の光に対して配置された液晶パネルで
変調された光を投影する第2の光学要素部品として用い
る異形絞りのうち、少なくとも1枚以上の開口率を他の
異形絞りの開口率と異ならせたことを特徴 とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided:
Liquid crystal projection television has light generating means and diffraction grating
Or diffraction by applied voltage using the diffraction phenomenon
A liquid crystal panel that modulates the intensity of light to modulate light generated by the light generating means; a first optical element component that guides light generated by the light generating means to the liquid crystal panel; and a liquid crystal panel modulated by the liquid crystal panel. and and a second optical element component for projecting the light, first optical element component is characterized by having an anamorphic lens. The liquid crystal according to claim 2 of the present invention.
The projection television may have light generating means and a diffraction grating.
Or the diffracted light is
Modulating the intensity to modulate the light generated by the light generating means.
A liquid crystal panel, and the light generated by the light generating means.
Optical component leading to a crystal panel, and the liquid crystal panel
A second optical element part for projecting light modulated by
However, the aperture ratio of the second optical element component differs depending on the direction.
It is characterized by having a deformed aperture. Claim 3 of the present invention
The liquid crystal projection television described in claim 1 or 2
The liquid crystal panel must be a polymer dispersed liquid crystal panel
It is characterized by. A liquid crystal projection type television according to claim 4 of the present invention.
The light generation means according to claim 1 or 2,
Generated light is blue light, green light and red light by color filter
Is divided into three wavelengths of light, and the liquid crystal panel
At least one of the three predetermined ranges of wavelengths.
Liquid crystal panels arranged for each wavelength of light.
Anamo used as the first optical component for guiding light to the tunnel
At least one or more curvatures of the Fick lens
And a curvature different from that of the anamorphic lens . A liquid crystal projection television according to claim 5 of the present invention
The light generating means according to claim 1 or 2,
Light is blue light, green light and red light by a color filter.
And the liquid crystal panel is
For at least one of the three predetermined ranges of wavelengths
Liquid crystal panel arranged for each wavelength of light
Used as a second optical element part for projecting modulated light
Of the apertures of at least one of the irregular apertures
It is characterized in that the aperture ratio of the irregular stop is made different .
【0022】[0022]
【作用】上記本発明の液晶投写型テレビは高分子分散液
晶パネル、あるいは回折方式液晶パネルをライトバルブ
として用いており、高分子分散液晶パネルの場合、パネ
ルが散乱状態のときに黒表示を行うために絞りを用い
て、不要な散乱光を遮光する。ところが絞りの開口を小
さくすれば今度は透過状態で白表示を行うと暗くなって
しまう。そこで光発生手段が発生した光を液晶パネルに
導く第1の光学要素部品として、方向によって曲率の異
なるアナモフィックレンズを用いることにより、光源の
集光角を変化させて、、明るい白表示を行うことができ
る。また液晶パネルで変調された光を投影する第2の光
学要素部品として、アナモフィックレンズに対応した、
方向によって開口率の異なる異形絞りを用いることによ
ってさらに光の利用率が高まる。The liquid crystal projection television of the present invention uses a polymer dispersed liquid crystal panel or a diffraction type liquid crystal panel as a light valve. In the case of a polymer dispersed liquid crystal panel, black display is performed when the panel is in a scattering state. For this reason, unnecessary scattered light is shielded using a stop. However, if the aperture of the aperture is reduced, the white display will be darker if white display is performed in the transmission state. Therefore, by using an anamorphic lens having a different curvature depending on the direction as the first optical element component for guiding the light generated by the light generating means to the liquid crystal panel, the light converging angle of the light source is changed to perform bright white display. Can be. In addition, as a second optical element component for projecting light modulated by the liquid crystal panel, it corresponds to an anamorphic lens,
By using a modified stop having a different aperture ratio depending on the direction, the light utilization rate is further increased.
【0023】回折方式液晶パネルの場合、液晶パネル内
に形成した突起物により、液晶のオフ状態で入射光を回
折させ、直進する光を減少させている。ところがストラ
イプ状の突起物を形成すると、光は一方向には回折する
が、これとは垂直な方向にはまったく回折しない。この
ため投影される画像の明るさ、および画質は不均一とな
る。そこで光発生手段が発生した光を液晶パネルに導く
第1の光学要素部品として、方向によって曲率の異なる
アナモフィックレンズを用いることにより、解決し得
る。さらに光の利用率が高まる。また液晶パネルで変調
された光を投影する第2の光学要素部品として、方向に
よって開口率の異なる異形絞りを用いることによって同
様の効果を得ることが可能である。In the case of the diffraction type liquid crystal panel, incident light is diffracted in a liquid crystal off state by a projection formed in the liquid crystal panel, and light traveling straight is reduced. However, when a stripe-shaped protrusion is formed, light is diffracted in one direction, but is not diffracted at all in a direction perpendicular thereto. Therefore, the brightness and the image quality of the projected image become non-uniform. This can be solved by using an anamorphic lens having a different curvature depending on the direction as the first optical element component for guiding the light generated by the light generating means to the liquid crystal panel. Further, the utilization rate of light is increased. The same effect can be obtained by using a modified stop having a different aperture ratio depending on the direction as the second optical element component that projects the light modulated by the liquid crystal panel.
【0024】高分子分散液晶と組み合わせた際の回折格
子の作用について説明する。ポリマーの屈折率np と同
一またはその近傍の屈折率の光透過性材料で突起物を形
成する。光透過性材料の屈折率nt とする。また、液晶
の常光屈折率no ,異常光屈折率をne とし、np =n
o とする。図17(a)に示すようにオフ状態のとき、液
晶層の全体としての屈折率nx はマクロ的にポリマーの
屈折率np 、液晶の屈折率no とne があわさった屈折
率を示す。ただし液晶が配向している場合には液晶の見
かけの屈折率は(no +ne )/2となり、屈折率を大
きく取ることが可能となってくる。突起物の屈折率nt
とnx は異なるため、両者間に屈折率差が生じる。液晶
パネルに入射した光は突起物により回折され、直進する
成分が少なくなる。言い変えればこの突起物は回折格子
として作用する(以下突起物は回折格子と呼ぶ)。この
ことは散乱状態がみかけ上高くなることを意味する。図
17(b)に示すようにオン状態のとき、液晶分子は一定
の方向にならび、np =n o =nx となる。したがっ
て、np =nt =nx となる。このことは液晶層の屈折
率nx と回折格子の屈折率nt の屈折率差が無くなるこ
とを意味する。したがって、回折格子が形成されてない
のと同一の状態となるから、入射光はそのまま直進す
る。液晶層とポリマーおよび液晶層と回折格子の屈折率
差が大きければ、その散乱性能および回折効率は大きく
なる。Diffraction scale when combined with polymer dispersed liquid crystal
The operation of the child will be described. Polymer refractive index npSame as
Form a protrusion with a light-transmitting material with a refractive index at or near one
To achieve. Refractive index n of light transmitting materialtAnd In addition, liquid crystal
Ordinary refractive index no, The extraordinary light refractive index is neAnd np= N
oAnd When the liquid is in the off state as shown in FIG.
Refractive index n of the crystal layer as a wholexIs a macroscopic polymer
Refractive index np, The refractive index n of the liquid crystaloAnd neRefraction
Indicates the rate. However, if the liquid crystal is aligned,
The apparent refractive index is (no+ Ne) / 2 and the refractive index is large
It becomes possible to take it. Refractive index n of protrusiont
And nxAre different from each other, a difference in refractive index occurs between the two. liquid crystal
Light incident on the panel is diffracted by the protrusion and goes straight
Less components. In other words, this projection is a diffraction grating
(Hereinafter, protrusions are referred to as diffraction gratings). this
This means that the scattering state is apparently higher. Figure
As shown in FIG. 17 (b), the liquid crystal molecules are constant when in the on state.
In the direction of np= N o= NxBecomes Accordingly
And np= Nt= NxBecomes This is the refraction of the liquid crystal layer.
Rate nxAnd the refractive index n of the diffraction gratingtThe difference in the refractive index of
Means Therefore, no diffraction grating is formed
The incident light goes straight as it is
You. Refractive index of liquid crystal layer and polymer and liquid crystal layer and diffraction grating
The larger the difference, the greater the scattering and diffraction efficiency
Become.
【0025】[0025]
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の液晶投
写型テレビの実施例について説明する。図1は本発明の
液晶投写型テレビの原理的な構成を概念的に示す模式図
である。ライトバルブとしてアクティブマトリクス型高
分子分散液晶パネル(以下液晶パネルと呼ぶ)11を用い
ており、光源12と液晶パネル11の間にアナモフィックレ
ンズ13を配置する。光源12からの光をアナモフィックレ
ンズ13によって水平方向と垂直方向の集光角を変化させ
て液晶パネル11に入射させる。凹面鏡18は光源12の光を
集光し、光利用率を上げるために設けられたもので、こ
れが無くても本発明の主旨を損なうものではない。液晶
パネル11上に形成された画像は、投写レンズ16を介して
スクリーン17に投写される。投写画像に応じて、液晶パ
ネル11で光が散乱されるが、散乱された光は異形絞り14
の遮光部により遮断され、スクリーン17には達しない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a liquid crystal projection television according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view conceptually showing the principle configuration of the liquid crystal projection television of the present invention. An active matrix type polymer dispersed liquid crystal panel (hereinafter, referred to as a liquid crystal panel) 11 is used as a light valve, and an anamorphic lens 13 is arranged between the light source 12 and the liquid crystal panel 11. The light from the light source 12 is made incident on the liquid crystal panel 11 by the anamorphic lens 13 while changing the converging angles in the horizontal and vertical directions. The concave mirror 18 is provided for condensing the light from the light source 12 and increasing the light utilization factor, and the absence of the concave mirror does not impair the gist of the present invention. The image formed on the liquid crystal panel 11 is projected on a screen 17 via a projection lens 16. Light is scattered by the liquid crystal panel 11 according to the projection image, and the scattered light is
And does not reach the screen 17.
【0026】本実施例においてライトバルブとして用い
る液晶パネル11の断面図を図2に示した。少なくともど
ちらか一方が透明なアレイ基板26、対向基板21上にIT
Oなどの透明電極により各々画素電極24、対向電極22が
形成されている。25はスイッチング素子としての薄膜ト
ランジスター(TFT)、27はブラックマトリクスであ
る。アレイ基板26の構成は従来例図13の構成とほぼ同一
であるので説明を省略する。前記2枚の基板間に高分子
分散液晶層23が挟持されている。高分子分散液晶層23の
膜厚は5μm〜25μmの範囲が好ましく、内でも8μm
〜15μmの範囲が好ましい。これは、膜厚が20μm以上
になると駆動に高電圧が必要になり、一方、膜厚が8μ
m以下であれば散乱特性が悪くなり、コントラストが低
くなるためである。FIG. 2 is a sectional view of the liquid crystal panel 11 used as a light valve in this embodiment. At least one is transparent on the array substrate 26 and the opposing substrate 21
A pixel electrode 24 and a counter electrode 22 are formed by transparent electrodes such as O, respectively. 25 is a thin film transistor (TFT) as a switching element, and 27 is a black matrix. The configuration of the array substrate 26 is substantially the same as the configuration of the conventional example shown in FIG. A polymer dispersed liquid crystal layer 23 is sandwiched between the two substrates. The thickness of the polymer-dispersed liquid crystal layer 23 is preferably in the range of 5 μm to 25 μm, and 8 μm
It is preferably in the range of ~ 15 m. This means that when the film thickness exceeds 20 μm, a high voltage is required for driving, while the film thickness is 8 μm.
If it is less than m, the scattering characteristics deteriorate and the contrast decreases.
【0027】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。
なお、先に述べた液晶材料のうち異常光屈折率ne と常
光屈折率no の差の比較的大きいシアノビフェニル系の
ネマチック液晶が最も好ましい。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
離など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。The liquid crystal material used for the liquid crystal panel is preferably a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, or a cholesteric liquid crystal, and may be a mixture containing one or more liquid crystal compounds or a substance other than the liquid crystal compound.
Incidentally, the nematic liquid crystal of relatively large cyanobiphenyl difference extraordinary refractive index n e and ordinary index n o of the liquid crystal materials mentioned above are most preferred. As the polymer matrix material, a transparent polymer is preferable, and the polymer may be any of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photocurable resin. In view of the above, it is preferable to use an ultraviolet curing type resin. As a specific example, an ultraviolet curable acrylic resin is exemplified, and a resin containing an acrylic monomer or acrylic oligomer which is polymerized and cured by irradiation with ultraviolet light is particularly preferable.
【0028】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ート、ペンタエリスリ
トールアクリレートなどである。As such a polymer-forming monomer,
2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, neopentyl glycol acrylate, hexanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol acrylate, and the like.
【0029】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などが挙げられる。また
重合を速やかに行なうため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「ダロキュア
1173」)、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
「ダロキュア1116」)、1−ビ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「イルガキュア184
」)、ベンジルメチルケタール(チバガイギー社製
「イルガキュア651 」)などが掲げられる。Examples of the oligomer or prepolymer include polyester acrylate, epoxy acrylate, and polyurethane acrylate. Further, a polymerization initiator may be used in order to quickly carry out the polymerization. For example, 2-hydroxy-2-methyl-1-
Phenylpropan-1-one ("Darocur" manufactured by Merck & Co., Ltd.)
1173 "), 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one (" Darocur 1116 ", manufactured by Merck), 1-vidroxycyclohexylphenyl ketone (" Irgacure 184 ", manufactured by Ciba-Geigy)
)), Benzyl methyl ketal (“Irgacure 651” manufactured by Ciba Geigy) and the like.
【0030】その他に任意成分として連鎖移動剤、光増
感剤、染料、架橋剤などを適宜併用することができる。
この紫外線硬化性化合物中に液晶材料を均一に溶解させ
た液状ないしは粘稠物を2枚の基板間に注入させた後
に、紫外線照射を行って紫外線硬化性化合物のみを硬化
させ、その際に液晶材料のみ相分離して高分子分散液晶
層が形成される。In addition, a chain transfer agent, a photosensitizer, a dye, a crosslinking agent, and the like can be appropriately used as optional components.
A liquid or viscous material obtained by uniformly dissolving a liquid crystal material in the ultraviolet curable compound is injected between two substrates, and then irradiated with ultraviolet light to cure only the ultraviolet curable compound. Only the material undergoes phase separation to form a polymer dispersed liquid crystal layer.
【0031】高分子分散液晶層中の液晶材料の割合はこ
こで規定してないが、一般には20重量%〜90重量%程度
が良く、好ましくは50重量%〜70重量%程度が良い。20
重量%以下であると液晶滴の量が少なく、散乱の効果が
乏しい。また90重量%以上となると高分子と液晶が上下
2層に相分離する傾向が強まり、界面の割合は小さくな
り光散乱は低下する。高分子分散液晶層の構造は液晶分
率によって変わり、だいたい50重量%以下では液晶滴は
独立したドロップレット状として存在し、50重量%以上
となると高分子と液晶が互いに入り組んだ連続相とな
る。図3に本実施例で用いた異形絞り14の平面概略図を
示した。31は開口部である。光源12より発せられた光は
アナモフィックレンズ13によって、液晶パネル11に入射
する際には水平方向の集光角はFナンバーで表すとF=
10、垂直方向の集光角はF=5であり、この光線に対応
した形状で異形絞り14の開口部が形成されている。その
形状は概ね楕円形である。The proportion of the liquid crystal material in the polymer-dispersed liquid crystal layer is not specified here, but is generally about 20 to 90% by weight, preferably about 50 to 70% by weight. 20
If it is less than 10% by weight, the amount of liquid crystal droplets is small and the scattering effect is poor. When the content is 90% by weight or more, the polymer and the liquid crystal tend to be phase-separated into upper and lower layers, the ratio of the interface is reduced, and the light scattering is reduced. The structure of the polymer-dispersed liquid crystal layer changes depending on the liquid crystal fraction. At about 50% by weight or less, the liquid crystal droplets exist as independent droplets, and at 50% by weight or more, a continuous phase is formed in which the polymer and the liquid crystal are intertwined with each other. . FIG. 3 is a schematic plan view of the modified stop 14 used in this embodiment. 31 is an opening. When the light emitted from the light source 12 is incident on the liquid crystal panel 11 by the anamorphic lens 13, the condensing angle in the horizontal direction is represented by F =
10. The converging angle in the vertical direction is F = 5, and the aperture of the modified stop 14 is formed in a shape corresponding to this light beam. Its shape is generally elliptical.
【0032】また光源12にはハロゲンランプ、メタルハ
ライドランプ、キセノンランプなどか用いられ、好まし
くはアーク長が短く、平行な光線が望ましい。本実施例
では光の集光効率を上げるために凹面鏡18を配置したが
コンデンサレンズなど他の手段であっても構わない。As the light source 12, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used, and a parallel light beam having a short arc length is desirable. In this embodiment, the concave mirror 18 is arranged to increase the light collecting efficiency, but other means such as a condenser lens may be used.
【0033】以下、本発明の液晶投写型テレビの第2の
実施例について説明するが、説明は第1の実施例との差
異のみにとどめる。したがって、説明のない事項は第1
の実施例と同様である。以上のことは以下の他の実施例
についても同様である。図4(a)は本発明の第2の実
施例にライトバルブとして用いる液晶パネルの一画素の
平面図である。ただし、図面を見易くするために従来例
と同様に図4(a)からは対向電極基板などを省略して
いる。図4(a)(b)、図5(a)(b)において、
41はゲート信号線、42はソース信号線ならびに51はTE
Tを遮蔽するブラックマトリックス、45はアレイ基板26
上に形成された突起物(以下回折格子と呼ぶ)である。
また、先にも述べたように、図面はモデル的に描いてい
る。たとえば、回折格子の本数、幅、形状などもこれに
該当する。つまり、この本数、幅などに限定するもので
はない。具体的には、画素サイズは 200〜30μm、回折
格子のピッチPは30〜2μmである。したがって、通常
図4に示すよりも回折格子の本数は多い。図4(b)は
図4(a)のA−A, 線での断面図である。なお、図5
(a)は図4(a)のアレイ基板26上に対向基板21を取
り付け、ネマチック液晶53を前記基板間に注入したとき
の断面図である。図5(b)は液晶53が配向している状
態を模式的に示す斜視図である。回折格子の材料として
はSiOx,SiNx,TaOx、ガラス系物質などの
無機物質、ポリイミド、アクリル系樹脂などの有機物質
などが例示される。材料の選定としては液晶の屈折率に
対応して決める。各材料の屈折率は液晶の常光屈折率n
o は1.45〜1.55、液晶の異常光屈折率ne は1.65〜1.80
のものがよく用いられる。この突起物45間をラビング処
理することで図5(b)の斜視図に示すように、液晶分
子53を配向させる。Hereinafter, a second embodiment of the liquid crystal projection type television according to the present invention will be described, but the description will be limited only to the difference from the first embodiment. Therefore, items not explained are the first
This is the same as the embodiment. The same applies to the following other embodiments. FIG. 4A is a plan view of one pixel of a liquid crystal panel used as a light valve in the second embodiment of the present invention. However, in order to make the drawing easy to see, the counter electrode substrate and the like are omitted from FIG. In FIGS. 4A and 5B and FIGS. 5A and 5B,
41 is a gate signal line, 42 is a source signal line and 51 is TE
Black matrix shielding T, 45 is array substrate 26
The projections (hereinafter referred to as diffraction gratings) formed thereon.
As described above, the drawings are modeled. For example, the number, width, shape, and the like of diffraction gratings correspond to this. That is, the present invention is not limited to the number, width, and the like. Specifically, the pixel size is 200 to 30 μm, and the pitch P of the diffraction grating is 30 to 2 μm. Therefore, the number of diffraction gratings is usually larger than that shown in FIG. 4 (b) is a sectional view at A-A, line of FIG. 4 (a). FIG.
4A is a cross-sectional view when the counter substrate 21 is mounted on the array substrate 26 of FIG. 4A and a nematic liquid crystal 53 is injected between the substrates. FIG. 5B is a perspective view schematically showing a state where the liquid crystal 53 is oriented. Examples of the material of the diffraction grating include SiOx, SiNx, TaOx, inorganic substances such as glass-based substances, and organic substances such as polyimide and acrylic resin. The selection of the material is determined according to the refractive index of the liquid crystal. The refractive index of each material is the ordinary light refractive index n of the liquid crystal.
o is 1.45 to 1.55, the liquid crystal of the extraordinary refractive index n e from 1.65 to 1.80
Is often used. By rubbing the space between the projections 45, the liquid crystal molecules 53 are aligned as shown in the perspective view of FIG.
【0034】回折格子の誘電率も、使用する液晶の配向
ベクトルに垂直な方向の誘電率より大きく、平行な方向
の誘電率より小さいものがよい。好ましくは使用する液
晶の配向ベクトルに平行な方向の誘電率と一致させる。
このようにすることにより回折格子の上部の液晶層にも
充分な電界を与えることができるとともにその電界方向
も基板と垂直な方向となる。The dielectric constant of the diffraction grating is preferably larger than the dielectric constant in the direction perpendicular to the orientation vector of the liquid crystal used and smaller than the dielectric constant in the direction parallel to the liquid crystal. Preferably, the dielectric constant in the direction parallel to the orientation vector of the liquid crystal used is made to match.
By doing so, a sufficient electric field can be applied to the liquid crystal layer above the diffraction grating, and the direction of the electric field is also perpendicular to the substrate.
【0035】以上の検討から、回折格子の形成材料とし
ては、現状の無機材料としてはプロセス上形成・加工が
容易なSiO2 が適していると考えられる。SiO2 の
屈折率は通常1.45〜1.50程度である。また、形成方法と
してはSiO2 を蒸着後、パターンマスクを形成しエッ
チングすればよい。また、有機材料としては、紫外線硬
化樹脂を用いるのが最適である。このような材料を用い
た回折格子の形成方法としては、ロールクォーターある
いはスピンナーなどで基板上に塗布し、パターンマスク
を用いて必要な部分のみ重合するなどすればよい。ま
た、ポリマー+ドーパントからなる感光性樹脂を基板に
スピンコートし、パターンマスクを介して露光したの
ち、減圧加熱によりドーパンドを昇華させる方式でドラ
イ現像する方法もある。From the above examination, it is considered that SiO 2, which is easy to form and process in terms of process, is suitable as the current inorganic material as the material for forming the diffraction grating. The refractive index of SiO 2 is usually about 1.45 to 1.50. Further, as a forming method, a pattern mask may be formed and etched after depositing SiO 2 . As the organic material, it is optimal to use an ultraviolet curable resin. As a method for forming a diffraction grating using such a material, a diffraction grating may be applied on a substrate using a roll quarter or a spinner, and only a necessary portion may be polymerized using a pattern mask. There is also a method in which a photosensitive resin composed of a polymer and a dopant is spin-coated on a substrate, exposed through a pattern mask, and then subjected to dry development by a method of sublimating a dopant by heating under reduced pressure.
【0036】回折格子45のピッチp,高さdは変調する
光の波長λ,液晶層53の屈折率および光学系の光の指向
性および必要とする回折効率などによりかなり異なる。
電圧無印加の状態で、出射光線は散乱および回折の影響
を受けている。たとえば(図1)の如く、回折格子45が
矩形断面形状の場合は回折角度θ、および0次回折光の
効率η0 は以下のように与えられる。The pitch p and height d of the diffraction grating 45 vary considerably depending on the wavelength λ of the light to be modulated, the refractive index of the liquid crystal layer 53, the directivity of light of the optical system, the required diffraction efficiency, and the like.
When no voltage is applied, the emitted light beam is affected by scattering and diffraction. For example, as shown in FIG. 1, when the diffraction grating 45 has a rectangular cross-sectional shape, the diffraction angle θ and the efficiency η 0 of the 0th- order diffracted light are given as follows.
【0037】sinθ=mλ/p(但しmは回折次数) η0 =0.5 *(1+cosδ) 但し、δ=2πΔnd/λ したがって、ピッチp・高さdは光学系の光の指向性,
回折角度θ,波長λにより決定すべきである。しかし、
回折格子形成上のプロセス条件などに左右されることも
多い。およそピッチtは2μm〜60μmであり、中でも
4μm〜20μmが最適である。なお、プロセス上、回折
格子の形状はサインカーブ状あるいは台形状となること
が多いが、所望の回折効率・回折角度にあわせて設計す
れば、その効果には問題がない。このことは以下の他の
実施例についても同様である。Sin θ = mλ / p (where m is the order of diffraction) η 0 = 0.5 * (1 + cos δ) where δ = 2πΔnd / λ Therefore, the pitch p and height d are the directivity of light of the optical system,
It should be determined by the diffraction angle θ and the wavelength λ. But,
It often depends on the process conditions for forming the diffraction grating. The pitch t is about 2 μm to 60 μm, and most preferably, 4 μm to 20 μm. Although the shape of the diffraction grating is often sinusoidal or trapezoidal due to the process, there is no problem in its effect if it is designed according to the desired diffraction efficiency and diffraction angle. This is the same for the other embodiments described below.
【0038】本発明の第2の実施例におけるライトバル
ブとして用いる回折方式液晶パネルでは、回折格子45の
形状はストライプ状であり、パネルに入射した光線は一
方向にしか回折しない。その出射光線の強度をモデル的
に図6に示す。In the diffraction type liquid crystal panel used as a light valve in the second embodiment of the present invention, the shape of the diffraction grating 45 is a stripe shape, and the light incident on the panel is diffracted in only one direction. FIG. 6 schematically shows the intensity of the emitted light beam.
【0039】このような液晶パネルをライトバルブとし
て用いて液晶投写装置を構成する場合に、コントラスト
比を大きく取りなおかつ明るくするために、異形絞り14
の開口部を回折方向には小さく、回折しない方向には大
きく取ればよい。たとえば図7の平面概略図に示すよう
な形状の絞り14を用いるとよい。図7において71は開口
部である。またアナモフィックレンズ13を用いることに
より、この絞り14の開口に合わせて光源側の集光角も方
向によって変化させるとさらに効果は高くなる。When a liquid crystal projection device is constructed by using such a liquid crystal panel as a light valve, in order to keep a large contrast ratio and to make it bright, a modified stop 14 is used.
May be made small in the diffraction direction and large in the direction in which no diffraction occurs. For example, it is preferable to use an aperture 14 having a shape as shown in the schematic plan view of FIG. In FIG. 7, reference numeral 71 denotes an opening. Further, by using the anamorphic lens 13, if the condensing angle on the light source side is changed depending on the direction in accordance with the opening of the diaphragm 14, the effect is further enhanced.
【0040】正の誘電異方性を有する液晶を用いた場合
を考える。オフ状態のときの液晶層53の屈折率nx は
(no +ne )/2で示される。逆にオン状態のときは
no となる。したがって、液晶がオフ状態のとき回折格
子を出現させ、オン状態のとき回折格子を消滅させるた
めには、回折格子45の屈折率nt =no もしくは、その
近傍の値となるようにすればよい。つまり、液晶がオフ
の状態のときは液晶層の屈折率nx は(no +ne )/
2であるから、nt ≠nx であり回折格子45と液晶層53
に屈折率差Δn=(ne −no )/2が生じる。逆に液
晶がオンのときは液晶層の屈折率はno となるから、n
o =nt となる。つまり、回折格子45と液晶層53に屈折
率差がなくなる。Consider a case where a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used. Refractive indices n x of the liquid crystal layer 53 when the off state is indicated by (n o + n e) / 2. Conversely, when the switch is in the ON state, it becomes n o . Thus, the liquid crystal is allowed to appear the diffraction grating when the off state, to extinguish the diffraction grating when the ON state, the refractive index n t = n o of the diffraction grating 45 or, if such a value in the vicinity thereof Good. That is, the refractive indices n x of the liquid crystal layer when the liquid crystal is off (n o + n e) /
Because it is 2, n t ≠ n x a is the diffraction grating 45 and the liquid crystal layer 53
Refractive index difference Δn = (n e -n o) / 2 occurs. Since the liquid crystal on the contrary the refractive index of the liquid crystal layer when on becomes n o, n
the o = n t. That is, there is no difference in refractive index between the diffraction grating 45 and the liquid crystal layer 53.
【0041】以下、本発明の第3の実施例について説明
する。図8に本発明でライトバルブとして用いる液晶パ
ネルの断面図を示す。第2の実施例で用いた液晶パネル
と同様に、アレイ基板26上に回折格子85を形成する。た
だし、液晶材料としては本発明の第1の実施例で用いた
と同じく高分子分散液晶83を用いる。正の誘電異方性を
有する液晶を用いた場合を考える。オフ状態のときの液
晶層83の屈折率nx は一般的に(2no +ne )/3で
示される。逆にオン状態のときはno となる。したがっ
て、液晶がオフ状態のとき回折格子を出現させ、オン状
態のとき回折格子を消滅させるためには、回折格子85の
屈折率nt =no もしくは、その近傍の値なるようにす
ればよい。つまり、液晶オフ状態のときは液晶層の屈折
率nx は(2no +ne )/3であるから、nt ≠nx
であり回折格子85と液晶層83に屈折率差Δn=(ne −
no )/3が生じる。逆に液晶がオン状態のときは液晶
層の屈折率はno となるから、no =np とするとno
=nt となる。つまり、回折格子85と液晶層83に屈折率
差がなくなる。Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in the present invention. As in the liquid crystal panel used in the second embodiment, a diffraction grating 85 is formed on the array substrate 26. However, the polymer-dispersed liquid crystal 83 is used as the liquid crystal material as in the first embodiment of the present invention. Consider a case where a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used. Refractive indices n x of the liquid crystal layer 83 when the off state is indicated generally at (2n o + n e) / 3. Conversely, when the switch is in the ON state, it becomes n o . Thus, the liquid crystal is allowed to appear the diffraction grating when the off state, to extinguish the diffraction grating when the ON state, the refractive index n t = n o of the diffraction grating 85 or may be such that the value in the vicinity thereof . In other words, since when the liquid crystal OFF state the refractive indices n x of the liquid crystal layer is a (2n o + n e) / 3, n t ≠ n x
In and difference in refractive index diffraction grating 85 and the liquid crystal layer 83 Δn = (n e -
n o ) / 3. Since the liquid crystal on the contrary the refractive index of the liquid crystal layer when in the ON state becomes n o, When n o = n p n o
= A n t. That is, there is no difference in refractive index between the diffraction grating 85 and the liquid crystal layer 83.
【0042】また回折格子の屈折率nt とポリマーの屈
折率np の屈折率差は0.1 以内にすることが望ましく、
さらには0.1 以内の材料を選定すべきである。以下、本
発明の第4の実施例について説明する。図9(a)
(b)に本実施例の液晶パネルの一画素の平面図および
断面図を示す。画素電極44上には、ブロック状、あるい
は柱状に突起物95が一定の間隔をおいて形成されてい
る。第2または第3の実施例では、突起物はストライプ
状に形成されていたために、入射した光は1次元にしか
回折しなかった。本実施例のように突起物を形成すれ
ば、入射した光は2次元に回折する。第2または第3の
実施例のように液晶層はネマチック液晶、好ましくは配
向制御の必要がない高分子分散液晶を用いる。It is desirable that the difference between the refractive index n t of the diffraction grating and the refractive index n p of the polymer be within 0.1.
Furthermore, materials within 0.1 should be selected. Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 (a)
(B) shows a plan view and a cross-sectional view of one pixel of the liquid crystal panel of this embodiment. On the pixel electrode 44, protrusions 95 are formed at regular intervals in a block shape or a column shape. In the second or third embodiment, since the protrusions were formed in a stripe shape, the incident light was diffracted only one-dimensionally. If the projection is formed as in this embodiment, the incident light is diffracted two-dimensionally. As in the second or third embodiment, the liquid crystal layer uses a nematic liquid crystal, preferably a polymer-dispersed liquid crystal that does not require alignment control.
【0043】このような液晶パネルをライトバルブとし
て用いて液晶投写型テレビを構成する場合に、コントラ
スト比を大きく取りなおかつ明るくするために、異形絞
り14の開口部を回折方向には小さく、回折しない方向に
は小さく取ればよい。またアナモフィックレンズ13を用
いることにより、この絞り14の開口に合わせて光源側の
集光角も方向によって変化させるとさらに効果は高くな
る。When a liquid crystal projection television is constructed using such a liquid crystal panel as a light valve, the opening of the irregular stop 14 is small in the diffraction direction and does not diffract in order to keep the contrast ratio large and bright. The direction should be small. Further, by using the anamorphic lens 13, if the condensing angle on the light source side is changed depending on the direction in accordance with the opening of the diaphragm 14, the effect is further enhanced.
【0044】以下、図面を参照しながら本発明の実施例
の液晶投写型テレビについて説明する。図10は本発明の
一実施例の液晶投写型テレビの構成図である。ただし、
説明に不要な構成要素は省略している。図10において、
101は集光光学系であり、内部に凹面鏡および光発生手
段として 250Wのメタルハライドランプを有している。
また凹面鏡は有視光のみを反射させるように構成されて
いる。さらに集光光学系 101の出射端には紫外線カット
フィルタが配置されている。 102は赤外線を透過させ有
視光のみを反射させる赤外線カットミラーである。ただ
し、赤外線カットミラー 102は集光光学系 101の内部に
配置してもよいことは言うまでもない。また、103aはB
DM、103bはGDM、103cはRDMである。なお、BD
M103aからRDM103cの配置は前記の順序に限定するも
のではなく、また、最後のRDM103cは全反射ミラーに
おきかえてもよいことは言うまでもない。Hereinafter, a liquid crystal projection television according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a configuration diagram of a liquid crystal projection television according to one embodiment of the present invention. However,
Components unnecessary for the description are omitted. In FIG.
A condensing optical system 101 has a concave mirror and a 250 W metal halide lamp as light generating means inside.
The concave mirror is configured to reflect only visible light. Further, an ultraviolet cut filter is arranged at the emission end of the light collecting optical system 101. An infrared cut mirror 102 transmits infrared light and reflects only visible light. However, it is needless to say that the infrared cut mirror 102 may be arranged inside the condensing optical system 101. 103a is B
DM and 103b are GDM and 103c is RDM. In addition, BD
The arrangement of M103a to RDM103c is not limited to the above order, and it goes without saying that the last RDM103c may be replaced by a total reflection mirror.
【0045】104a、104bおよび104cは液晶パネルであ
る。これは光が長波長になるほど散乱特性が低下するた
めである。105a、105b、105cはアナモフィックレンズ、
106a、106bおよび106c、107a、107bおよび107cはレン
ズ、108a、108bおよび108cは異形絞りである。なお、 1
06、 107および 108で投写レンズ系を構成している。R
光の変調系に用いられているアナモフィックレンズ103c
の曲率半径は他より大きい。また、R光の変調系に用い
られている異形絞り108cの開口径は他よりも小さい。こ
れは液晶パネル 104のうちR光を変調する液晶パネル10
4cは散乱特性並びに回折効果がB光を変調する液晶パネ
ル104a、G光を変調する液晶パネル104bと比較して低い
ためである。Reference numerals 104a, 104b and 104c are liquid crystal panels. This is because the scattering characteristic decreases as the light becomes longer in wavelength. 105a, 105b, 105c are anamorphic lenses,
106a, 106b and 106c, 107a, 107b and 107c are lenses, and 108a, 108b and 108c are deformed diaphragms. Note that 1
06, 107 and 108 constitute the projection lens system. R
Anamorphic lens 103c used for light modulation system
Has a larger radius of curvature. The aperture of the modified stop 108c used in the R light modulation system is smaller than the others. This is the liquid crystal panel 10 of the liquid crystal panel 104 that modulates the R light.
4c is because the scattering characteristics and the diffraction effect are lower than those of the liquid crystal panel 104a that modulates B light and the liquid crystal panel 104b that modulates G light.
【0046】以下、上記本発明の一実施例の液晶投写型
テレビの動作について説明する。なお、赤(R)、緑
(G)、青(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。まず集光光学系 101から白色光が照射され、
前記白色光のB光成分はBDM103aにより反射される。
このB光は液晶パネル104aに入射する。散乱もしくは回
折した光はアパーチャ108aで遮光され、逆に平行光また
は所定角度内の光はアパーチャ108aを通過する。変調さ
れた光は投写レンズ107aによりスクリーン(図示せず)
に拡大投影される。以上のようにして、スクリーンには
画像のB光成分が均一に表示される。同様に液晶パネル
104bはG光成分の光を変調し、液晶パネル104cはR光成
分の光を変調して、スクリーン上にはカラー画像が表示
される。Hereinafter, the operation of the liquid crystal projection television according to one embodiment of the present invention will be described. Since the respective modulation systems for red (R), green (G), and blue (B) light have almost the same operation, the modulation system for B light will be described as an example. First, white light is emitted from the condensing optical system 101,
The B light component of the white light is reflected by the BDM 103a.
This B light is incident on the liquid crystal panel 104a. The scattered or diffracted light is shielded by the aperture 108a, and conversely, parallel light or light within a predetermined angle passes through the aperture 108a. The modulated light is screened (not shown) by the projection lens 107a.
The projection is enlarged. As described above, the B light component of the image is uniformly displayed on the screen. LCD panel as well
104b modulates the light of the G light component, and the liquid crystal panel 104c modulates the light of the R light component, so that a color image is displayed on the screen.
【0047】投写レンズ系の配置などは、以下のとおり
である。まず、液晶パネル 104とレンズ 105との距離L
と、レンズ105 とアパーチャ 108までの距離はほぼ等し
くなるように配置される。以上のような投写レンズ系は
各液晶パネルを透過した平行光線を透過させ、各液晶パ
ネルで散乱または回折した光を遮光させる役割を果た
す。その結果、スクリーン上に高コントラストのフルカ
ラー表示が実現できる。アパーチャ 108の開口径Dを小
さくすればコントラストは向上する。しかし、スクリー
ン上の画像輝度は低下する。The arrangement of the projection lens system is as follows. First, the distance L between the liquid crystal panel 104 and the lens 105
Is arranged so that the distance between the lens 105 and the aperture 108 is substantially equal. The above-described projection lens system plays a role of transmitting parallel rays transmitted through each liquid crystal panel and blocking light scattered or diffracted by each liquid crystal panel. As a result, a high-contrast full-color display can be realized on the screen. The contrast can be improved by reducing the aperture diameter D of the aperture 108. However, the image brightness on the screen decreases.
【0048】本実施例の液晶パネルの液晶層の膜厚が、
10μm〜15μmのとき、レンズの集光角θは全角で8度
以下にする必要があった。中でも6度前後が最適であ
り、そのとき、コントラストは画面中心部で 100:1で
あり、リア方式テレビで40インチスクリーンに投写した
際、スクリーンゲイン5で 200ft以上であり、CRT
投写型テレビと比較して、同等以上の画面輝度を得るこ
とができた。ランプは短アークのものを用いる。より具
体的には図10の構成図は一例として図11に示す斜視図な
どで示される。図11において 101は集光光学系、 103は
ダイクロイックミラー、 104は液晶パネル、 111はアナ
モフィックレンズ、 112はレンズ、 113はミラー、114a
は、114bおよび114cは異形絞り 108を具備した投写レン
ズ系である。The thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal panel of this embodiment is
When it is 10 μm to 15 μm, the condensing angle θ of the lens needs to be 8 degrees or less in all angles. Above all, the optimal angle is around 6 degrees. At that time, the contrast is 100: 1 at the center of the screen, and when projected on a 40-inch screen with a rear television, the screen gain is 5 or more and 200 ft or more.
Compared with the projection type television, the same or higher screen brightness could be obtained. Use a short arc lamp. More specifically, the configuration diagram of FIG. 10 is shown as an example in a perspective view shown in FIG. In FIG. 11, 101 is a condensing optical system, 103 is a dichroic mirror, 104 is a liquid crystal panel, 111 is an anamorphic lens, 112 is a lens, 113 is a mirror, and 114a.
Reference numerals 114b and 114c denote projection lens systems provided with a modified stop 108.
【0049】なお、本発明の液晶パネルの構成はTFT
に限定するものではなく、ダイオードなどの2端子素子
をスイッチング素子として用いる液晶表示装置でも有効
である。The liquid crystal panel of the present invention has a TFT
The present invention is not limited to this, and is also effective for a liquid crystal display device using a two-terminal element such as a diode as a switching element.
【0050】また、図10または図11においては光は対向
基板側から入射させるとしたが、これに限定するもので
はなく、アレイ基板から入射させても同様の効果が得ら
れることは明らかである。以上のように、本実施例の液
晶パネルおよび液晶投写型テレビは光の入射方向に左右
されるものではない。Further, in FIG. 10 or FIG. 11, light is incident from the counter substrate side. However, the present invention is not limited to this, and it is apparent that the same effect can be obtained by incident from the array substrate. . As described above, the liquid crystal panel and the liquid crystal projection television of this embodiment are not affected by the incident direction of light.
【0051】また、本発明の液晶投写型テレビの実施例
においてはリア型液晶投写型テレビのように表現した
が、これに限定するものではなく反射型スクリーンに画
像を投影するフロント型液晶投写型テレビでもよいこと
は言うまでもない。さらに、本実施例の液晶投写型テレ
ビにおいては、ダイクロイックミラーにより色分離を行
なうとしたがこれに限定するものではなく、たとえば吸
収型色フィルタを用いて、色分離を行なってもよい。In the embodiment of the liquid crystal projection television of the present invention, the rear liquid crystal projection television is described as an example. However, the invention is not limited to this, and the front liquid crystal projection television for projecting an image on a reflection screen is used. Needless to say, it can be a TV. Furthermore, in the liquid crystal projection television of this embodiment, the color separation is performed by the dichroic mirror. However, the present invention is not limited to this. For example, the color separation may be performed using an absorption color filter.
【0052】また、本発明の実施例で液晶パネルは透過
型液晶パネルのように説明したが、これに限定するもの
ではなく、反射型液晶パネルでもよい。その場合は、画
素電極を金属物質で反射電極にすればよい。回折格子は
対向電極あるいは前記反射電極上に形成する。In the embodiments of the present invention, the liquid crystal panel is described as a transmissive liquid crystal panel. However, the present invention is not limited to this, and a reflective liquid crystal panel may be used. In that case, the pixel electrode may be a reflective electrode made of a metal material. The diffraction grating is formed on the counter electrode or the reflection electrode.
【0053】また、本実施例の液晶投写型テレビにおい
ては、R,GおよびB光の変調系において投写レンズ系
をそれぞれ1つずつ設けているが、これに限定するもの
ではなく、たとえばミラーなどを用いて液晶パネルによ
り変調された表示画像を1つにまとめてから1つの投写
レンズ系に入射させて投影する構成であってもよいこと
は言うまでもない。さらに、R,G,B光それぞれを変
調する液晶パネルを設けるとしたが、これに限定するも
のではない。たとえば、一枚の液晶パネルにモザイク状
のカラーフィルタを取付け、前記パネルの画素を投影す
る単パネル投晶型テレビでもよい。In the liquid crystal projection television of this embodiment, one projection lens system is provided for each of the R, G, and B light modulation systems. However, the present invention is not limited to this. It is needless to say that the display image modulated by the liquid crystal panel may be combined into one and then may be incident on one projection lens system and projected. Furthermore, although a liquid crystal panel for modulating each of the R, G, and B lights is provided, the invention is not limited to this. For example, a single-panel crystal projection television that attaches a mosaic color filter to one liquid crystal panel and projects the pixels of the panel may be used.
【0054】[0054]
【発明の効果】以上の実施例の説明より明らかなよう
に、本発明の液晶投写型テレビでは偏光板を用いる必要
がない液晶パネルを用いているため、TN液晶パネルに
比較して2倍以上の高輝度画面を得ることができる。ま
た、液晶パネル内に回折格子を形成した場合、液晶がオ
ン状態のときは液晶層とのほぼ屈折率差がなくなり、回
折格子が形成されていない状態となる。したがって、液
晶パネルに入射した光は回折されることなくそのまま直
進する。逆に液晶がオフ状態時は、液晶層と回折格子間
に屈折率差が生じ、回折格子が機能する。したがって、
液晶パネルに入射した光は回折される。このことは直進
する光の量が減少することを意味する。以上の回折の効
果により画像のコントラストは大幅に向上する。As is apparent from the above description of the embodiment, the liquid crystal projection television of the present invention uses a liquid crystal panel which does not require the use of a polarizing plate, and is therefore at least twice as large as a TN liquid crystal panel. High brightness screen can be obtained. Further, when a diffraction grating is formed in the liquid crystal panel, when the liquid crystal is in the ON state, there is almost no difference in the refractive index from the liquid crystal layer, and the diffraction grating is not formed. Therefore, the light incident on the liquid crystal panel goes straight without being diffracted. Conversely, when the liquid crystal is in the off state, a difference in refractive index occurs between the liquid crystal layer and the diffraction grating, and the diffraction grating functions. Therefore,
Light incident on the liquid crystal panel is diffracted. This means that the amount of light traveling straight is reduced. The contrast of the image is greatly improved by the above-described diffraction effect.
【0055】また、本発明では、アナモフィックレンズ
ならびに異形絞りを用いることによって、光がパネルに
入射する前にアナモフィックレンズを配し、あらかじめ
光の広がり角度に差をもたせてからパネルに光を入射さ
せることにより散乱あるいは回折性能の異方向性を補正
する。あるいは/およびアパーチャの開口率をパネルの
散乱あるいは回折特性の違いに合わせてその方向によっ
て異なるような形状に開けることによっても補正が可能
である。これにより画面の明るさを均一に、かつコント
ラスト比を均一に得ることができる。また光の利用効率
も上がるために明るい表示が得られる。さらに本発明で
は、特に主としてR光の変調系におけるアナモフィック
レンズの曲率または異形絞りの開口径のいずれか少なく
とも1つを他の変調系と変化させることにより画像全体
としてのコントラストを大幅に向上させることができ
る。Further, in the present invention, by using an anamorphic lens and a modified stop, an anamorphic lens is arranged before the light enters the panel, and the light is made to enter the panel after giving a difference in the spread angle of the light in advance. This corrects the omnidirectional scattering or diffraction performance. Alternatively, correction can be made by opening the aperture ratio of the aperture in a shape that differs depending on the direction in accordance with the difference in the scattering or diffraction characteristics of the panel. This makes it possible to obtain a uniform screen brightness and a uniform contrast ratio. In addition, a bright display can be obtained because the light use efficiency is improved. Furthermore, in the present invention, the contrast of the whole image is largely improved by changing at least one of the curvature of the anamorphic lens and the aperture diameter of the irregular stop mainly in the R light modulation system from other modulation systems. Can be.
【図1】本発明の液晶投写型テレビの原理的な構成を示
す模式図FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a liquid crystal projection television according to the present invention.
【図2】本発明の液晶投写型テレビの第1の実施例にラ
イトバルブとして用いる液晶パネルの断面図FIG. 2 is a sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in the first embodiment of the liquid crystal projection television according to the present invention.
【図3】本発明の液晶投写型テレビの第1の実施例の異
形絞りの平面概略図FIG. 3 is a schematic plan view of a modified stop of the liquid crystal projection television according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の液晶投写型テレビの第2の実施例にラ
イトバルブとして用いる液晶パネルの断面図FIG. 4 is a sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in a liquid crystal projection television according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の液晶投写型テレビの第2の実施例にラ
イトバルブとして用いる液晶パネルの断面図および斜視
図FIG. 5 is a sectional view and a perspective view of a liquid crystal panel used as a light valve in a second embodiment of the liquid crystal projection television of the present invention.
【図6】本発明の液晶投写型テレビの第2の実施例にラ
イトバルブとして用いる液晶パネルの出射光強度の分布
状態を示す模式図FIG. 6 is a schematic diagram showing a distribution state of an emitted light intensity of a liquid crystal panel used as a light valve in a second embodiment of the liquid crystal projection television of the present invention.
【図7】本発明の液晶投写型テレビの第2の実施例の異
形絞りの平面概略図FIG. 7 is a schematic plan view of a modified stop according to a second embodiment of the liquid crystal projection television of the present invention.
【図8】本発明の液晶投写型テレビの第3の実施例にラ
イトバルブとして用いる液晶パネルの断面図FIG. 8 is a sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in a liquid crystal projection television according to a third embodiment of the present invention.
【図9】本発明の液晶投写型テレビの第4の実施例にラ
イトバルブとして用いる液晶パネルの平面図および断面
図FIG. 9 is a plan view and a sectional view of a liquid crystal panel used as a light valve in a liquid crystal projection television according to a fourth embodiment of the present invention.
【図10】本発明の液晶投写型テレビの第1の実施例の構
成図FIG. 10 is a configuration diagram of a first embodiment of a liquid crystal projection television according to the present invention.
【図11】本発明の液晶投写型テレビの他の実施例の構成
図FIG. 11 is a configuration diagram of another embodiment of the liquid crystal projection television of the present invention.
【図12】従来の液晶投写型テレビの構成図FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional liquid crystal projection television.
【図13】従来の液晶パネルの平面図FIG. 13 is a plan view of a conventional liquid crystal panel.
【図14】従来の液晶パネルの平面図および断面図FIG. 14 is a plan view and a cross-sectional view of a conventional liquid crystal panel.
【図15】従来の液晶パネルの断面図FIG. 15 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal panel.
【図16】TN液晶パネルの動作の説明図FIG. 16 is an explanatory diagram of an operation of a TN liquid crystal panel.
【図17】高分子分散液晶パネルの動作の説明図FIG. 17 is a diagram illustrating the operation of a polymer dispersed liquid crystal panel.
11 ライトバルブ
(液晶パネル) 12 光源 13 アナモフィック
レンズ 14 異形絞り 45 突起物(回折格
子) 16 投写レンズ 17 スクリーン 18 凹面鏡 21 対向基板 22 対向電極 23 高分子分散液晶
層 24 画素電極 25 TFT 26 アレイ基板 27 プラックマトリ
クス 53 ネマチック液晶 101 集光光学系 102 赤外線カットミ
ラー 103a、103b、103c、 ダイクロイック
ミラー 104a、104b、104c 液晶パネル 106a、106b、106c、107a、107b、107c レンズ 108a、108b、108c 異形絞り 105a、105b、105c アナモフィック
レンズ11 Light valve (liquid crystal panel) 12 Light source 13 Anamorphic lens 14 Irregular aperture 45 Projection (diffraction grating) 16 Projection lens 17 Screen 18 Concave mirror 21 Opposite substrate 22 Opposite electrode 23 Polymer dispersed liquid crystal layer 24 Pixel electrode 25 TFT 26 Array substrate 27 Black matrix 53 Nematic liquid crystal 101 Condensing optical system 102 Infrared cut mirror 103a, 103b, 103c, Dichroic mirror 104a, 104b, 104c Liquid crystal panel 106a, 106b, 106c, 107a, 107b, 107c Lens 108a, 108b, 108c Irregular aperture 105a, 105b, 105c anamorphic lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−102702(JP,A) 特開 昭63−147141(JP,A) 特開 平3−87721(JP,A) 実開 平3−122440(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13 505 G02F 1/1335 G03B 21/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-102702 (JP, A) JP-A-63-147141 (JP, A) JP-A-3-87721 (JP, A) 122440 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/13 505 G02F 1/1335 G03B 21/00
Claims (5)
る電圧により回折光の強度を変調して 前記光発生手段よ
り発生した光を変調する液晶パネルと、 前記光発生手段が発生した光を前記液晶パネルに導く第
1の光学要素部品と、 前記液晶パネルで変調された光を投影する第2の光学要
素部品とを具備し、第1の光学要素部品はアナモフィッ
クレンズを有する液晶投写型テレビ。1. A light generating means having a diffraction grating or being applied using a diffraction phenomenon.
A liquid crystal panel that modulates the intensity of the diffracted light with a voltage to modulate the light generated by the light generating means; a first optical element component that guides the light generated by the light generating means to the liquid crystal panel; A second optical element for projecting light modulated by a panel, wherein the first optical element has an anamorphic lens.
る電圧により回折光の強度を変調して 前記光発生手段よ
り発生した光を変調する液晶パネルと、 前記光発生手段が発生した光を前記液晶パネルに導く第
1の光学要素部品と、 前記液晶パネルで変調された光を投影する第2の光学要
素部品とを具備し、第2の光学要素部品は開口率が方向
によって異なる異形絞りを有する液晶投写型テレビ。2. A light generating means having a diffraction grating or being applied by utilizing a diffraction phenomenon.
A liquid crystal panel that modulates the intensity of the diffracted light with a voltage to modulate the light generated by the light generating means; a first optical element component that guides the light generated by the light generating means to the liquid crystal panel; A second optical element part for projecting light modulated by a panel, wherein the second optical element part has a modified stop whose aperture ratio varies depending on the direction.
請求項1、2のいずれかに記載の液晶投写型テレビ。3. The liquid crystal panel is a polymer dispersed liquid crystal panel.
A liquid crystal projection television according to claim 1 .
色光、緑色光および赤色光の3つの所定範囲の波長の光
に分離され、かつ液晶パネルは前記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、各波長の光
に対して配置された液晶パネルに光を導く第1の光学要
素部品として用いるアナモフィックレンズのうち、少な
くとも1枚以上の曲率を他のアナモフィックレンズの曲
率と異ならせた請求項1または請求項2記載の液晶投写
型テレビ。4. The light generated by the light generating means is blue by a color filter.
Light of three predetermined wavelength ranges: colored light, green light and red light
And the liquid crystal panel has the three predetermined ranges of waves.
Light of each wavelength arranged for at least one of the long light
The first optical element that guides light to the liquid crystal panel
Of the anamorphic lenses used as
At least one piece of curvature is added to the curvature of another anamorphic lens.
The liquid crystal projection television according to claim 1 or 2, wherein the rate is different from the rate .
色光、緑色光および赤色光の3つの所定範囲の波長の光
に分離され、かつ液晶パネルは前記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、各波長の光
に対して配置された液晶パネルで変調された光を投影す
る第2の光学要素部品として用いる異形絞りのうち、少
なくとも1枚以上の開口率を他の異形絞りの開口率と異
ならせた請求項1または請求項2記載の液晶投写型テレ
ビ。5. The light generated by the light generating means is separated by a color filter into light having wavelengths in three predetermined ranges of blue light, green light and red light, and the liquid crystal panel emits light having wavelengths in the three predetermined ranges. Light of each wavelength, arranged for at least one of
The modulated light on the LCD panel
Of the irregular stops used as second optical element parts
At least one or more aperture ratios differ from the aperture ratios of other irregular apertures.
The liquid crystal projection television according to claim 1 or 2, wherein
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