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JP3277935B2 - 投射型表示装置 - Google Patents
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JP3277935B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示装置

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JP3277935B2
JP3277935B2 JP2001035494A JP2001035494A JP3277935B2 JP 3277935 B2 JP3277935 B2 JP 3277935B2 JP 2001035494 A JP2001035494 A JP 2001035494A JP 2001035494 A JP2001035494 A JP 2001035494A JP 3277935 B2 JP3277935 B2 JP 3277935B2
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light
light valve
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projection
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富雄 曽根原
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Seiko Epson Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はライトバルブ投射型
表示装置に関する。 【0002】さらに詳しくは動画表示が可能な非光軸投
射表示装置に関する。 【0003】 【従来の技術】液晶ライトバルブを用いた非光軸投射表
示装置はエスアイディー´83ダイジェスト36頁に記
載のようにレーザー光でアドレシングを行ない、スメク
チック液晶の熱による相変化を生じさせ、画像形成を行
なうものである。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかるに前述の従来技
術では、レーザ一光によるアドレス速度が遅く、さらに
スメクチック液晶の応答が遅いため、動画に対応した高
速の表示画像書き換えができなかった。またレーザー光
による書き込みが液晶パネルの裏面から行ないれるため
に、ライトバルブ自身の構成が厚みを必要とし走査系を
含むため大がかりな装置を付属していた。 【0005】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、高速な応答を示し
動画表示に対応するコンパクトな非光軸投射型表示装置
を提供することにある。さらには不要な反射の影響のな
いコントラストの高いカラ一表示可能な非光軸投射型表
示装置を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】複数の色光をそれぞれ変
調して画像を形成する複数の反射型ライトバルブを備え
た投射型表示装置であって、光源と、前記光源からの光
を異なる複数の色光に分光するとともに、前記複数の反
射型ライトバルブによって形成された画像を合成するダ
イクロイック光学素子と、前記ダイクロイック光学素子
により合成された光の画像を結像する結像光学系と、を
有し、前記ダイクロイック光学素子は、2種類のダイク
ロイック反射面が十字状に組み合わされてなり、前記複
数の反射型ライトバルブの光束の入出射面は長方形であ
り、前記反射型ライトバルブは、前記反射型ライトバル
ブの中心軸が前記結像光学系の光軸から平行移動した状
態で配置され、かつ、前記長方形の長辺の方向が前記2
種類のダイクロイック反射面の交線に沿うように配置さ
れており、前記結像光学系は、前記結像光学系の光軸
が、前記各反射型ライトバルブから射出される光束の中
心軸に対して、前記反射型ライトバルブの中心軸と前記
光束の中心軸とのなす角度と同じ傾き角を持つように配
置されたことを特徴とする。 【0007】 【作用】本発明の上記の構成によれば、マトリクス型ラ
イトバルブにより電気的に瞬時にアドレスが可能とな
り、動画等の高速な表示切換ができる。マトリクス型ラ
イトバルブはそれ自体にアドレス手段を内蔵した平面型
であるため、ライトバルブに画像を書き込むための走
査、変調等のシステムを必要としない。このため、装置
全体を小型,軽量にまとめることができる。また透過型
のライトバルブを用いることによって、電極と液晶、液
晶と基板、基板と大気との界面に由来する不要な反射光
を投射光から排除することができる。これは高価な反射
防止膜のコーティングに比べ効果が大きく、かつ簡便に
行なえる方法である。このようにしてコントラストが向
上し、カラー表示の際の色表現特性等も向上する。さら
に入射、出射光の分離手段も本質的に不要となる。 【0008】 【発明の実施の形態】〔実施例1〕図1は単純マトリク
ス型液晶ライトバルブを用いた非光軸投射型表示装置の
側面図である。液晶ライ卜バルブ102は結像レンズ1
01の光軸103からその中心が外れている。破線10
7で示されるライトバルブ中心を通る中心線上に投射像
104、照明系レンズ105、光源106が配置されて
いる。非光軸光学系の特徴は、結像レンズの光軸に垂直
にスクリーン108、ラィトバルブが配置され、ライト
バルブの中心とライトバルブ像の中心が光軸から平行に
移動していることにある。このため理想的な結像レンズ
であれば、ライトバルブ像104は収差もなく完全なラ
イトバルブ形状か得ることができる。 【0009】本実施例の場合、単純マトリクス型液晶ラ
イトバルブはツイストしたネマチック液晶(以下、TN
液晶と略称する)かXーYストライブ電極間に挟んだ液
晶パネルを用いた。この単純マトリクス型液晶ライトバ
ルブは、透過光線の方向に対し、コントラスト表示特性
が変化する。このコントラスト最大の方向(以下、明視
方向と称する)は液晶分子の配向方向に依存し、ライト
バルブ面に対し特定を斜め方向にある。本実施例の場
合、光束の中心線107の方向に明視方向を合わせてあ
る。TN液晶の表示特性については応用物理44巻(1
975)866頁等、多くの報告がある。これに類似す
る表示特性の方向依存性は、液晶が一軸性の光学異方性
を有するために生じるもので、他の表示モードにも出現
する。したがって他モードの場合にも本発明は適用でき
る。 【0010】単純マトリクス型液晶ライトバルブは、市
販の液晶テレビに応用されているように動画表示に十分
対応できる。 【0011】この非光軸光学系によって投射表示装置を
構成した場合、図2、図3に示すような配置が可能とな
る。図2(a)は壁面に天井に取付けたフロント型投射
表示装置の例、図2(b)は床面から壁面に投射した配
置例である。201は投射表示装置、108は壁面に付
設したスクリーンである。前述したように本発明の非光
軸投表示装置は、光軸上にない壁面のスクリーンに歪み
なくマトリクス型ライトバルブ像を結像させることがで
きる。図3はリア型投射表示装置の断面図である。図3
(a)は本発明の非光軸投射表示の場合、図3(b)は
通常の光軸上にライトバルブ及びスクリーンが配置され
た投射表示装置の場合である。光路はミラ一301によ
って折り返され、光路空間を減少させている。図3
(a),(b)を比較すると、分かるように本発明を用
いると装置全体の奥行きを滅少させることができる。 【0012】〔実施例2〕実施例2は透過型ライトバル
ブとして、TFTを用いたアクティブマトリクス型液晶
ライトバルブを用いたカラー投射表示装置の例である。 【0013】図4はその斜視図である。内部の構成を分
かりやすくするため一番手前のミラー405は取り除か
れ、破線で示されている。101は結像レンズ、104
は投射像である。 【0014】構成と作用を次に説明する。406はリフ
レクタ一付の光源であり、ここから白色光ビームが、十
字状に組み合わされた色分解用ダイクロイックミラーに
入射する。このダイクロイックミラーは、青反射ダイク
ロイックミラー402と赤反射ダイクロイックミラー4
03から成り、図4の場合、赤光線が紙面方向、青光線
が手前方向、緑光線が結像レンズ方向に分解され進行す
る。次に、赤と青光線はミラー405によって、180
°方向が変えられ、赤,青に対応したTFT液晶ライト
バルブ401に入射する。緑光線は直進し、同じように
TFT液晶ライトバルブ401に入射する。ここでTF
T液晶ライトバルブは実施例1と同様、表示面の中心が
結像光学系の光軸103から外れ、光軸に垂直な面内で
平行移動している。ここで404は赤,青,緑光を再合
成するダイクロイックプリズムであり、誘電体ミラーを
十字状に形成したキューブプリズムである。作用は前述
のダイクロイックミラ一と同様な色光分離を行なうもの
である。したがって、赤と青の光ビームの中心軸は、こ
のダイクロイックプリズムによって緑の中心軸を90°
曲げたところに位置している。このため、赤と青に対す
るTFT液晶ライトバルブは、赤,青各々の光束の中心
軸に対し緑のTFT液晶ライトバルブと同じ光学的位置
関係を持つように傾斜して配置されている。TFT液晶
ライトバルブは本実施例の場合、TN液晶モードを用い
ているために前述の明視方向が出現する。そこでミラ
ー、プリズム等の光学系の偏光特性と明視方向を考慮
し、TFT液晶ライトバルブの出射側偏光板の透過軸を
ほぼダイクロイックプリズムの交差辺方向に合いせた配
置とした。 【0015】このようにTFT液晶ライトバルブによっ
て形成された像光線はダイクロイックプリズムによって
合成され、結像レンズ101によってスクリーン上に結
像する。 【0016】透過型TFT液晶ライトバルブは動画表示
が可能な高コントラスト画像を特徴とするため、本実施
例の場合、色再現性に優れたフルカラ一投射表示を得る
ことができた。さらに実際の装置構成は実施例1の図
2,図3に示したようにフロント型、リア型の構成が可
能である。 【0017】〔実施例3〕実施例3は反射型マトリクス
型ライトバルブを用いたカラ一投射型表示装置の例であ
る。図5(a)はその側面図、図5(b)は正面図であ
る。反射型ライトバルブ501はシリコン基板上に画素
と画素に接続されたMOSトランジスタをマトリクス状
に配置し、液晶の電界制御複屈折効果により光のON,
OFFを行なうものである,このライトバルブ構造はテ
レビジョン学会技術研究報告IPD545(1981年
1月)に記載のものと使用した液晶モード以外は同等な
ものである。 【0018】402,403は実施例2と同じダイクロ
イックミラーであり、これは光源106からの光束の色
分解、及ぴ青,赤,緑画像の合成を1つの十字型ダイク
ロイックミラーで行なっている。 【0019】また101は結像レンズ、104は投射像
である。 【0020】実施例3においても、前述した実施例と同
じく結像系の光軸103からライトバルブの中心が平行
移動した非光軸投射系であり、光軸外にライトバルブ上
の画像を投影することができる。 【0021】本実施例の反射型ライトバルブは動画像に
も十分応答が可能であるため、上記の構成によりカラ一
動画投射表示を得ることができる。 【0022】また他の反射型ライトバルブ、例えばレー
ザー描画型、金属反射面の変形型、光導電体光書き込み
型等も、上記の構成に適用することによりカラ一投射型
表示を得ることができる。 【0023】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、非光
軸投射型表示にマトリクス型ライトバルブを組み合わせ
ることにより、動画表示の可能な台形歪みを除去できる
フロント型投射、奥行きの小さなリア型投射表示装置を
提供できる。さらにダイクロイック光学素子との組み合
いせによりカラー表示を得ることができた。 【0024】本発明はこのように従来の非光軸投射型表
示装置では実現されないカラー動画投射表示を簡単な構
成、小さな光路空間で実現するものである。 【0025】
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の非光軸投射型表示装置の側面図であ
る。 【図2】 (a)は本発明のフロント投射型の天井設置
例の側面図、(b)は本発明の床面設置例の側面図であ
る。 【図3】 (a)は本発明の非光軸リア型投射表示装置
の断面図、(b)は光軸上にライトバルブが設置された
従来の装置の断面図。 【図4】 本発明のカラー投射表示装置の主要構成を示
す斜視図。 【図5】 (a)は本発明の反射型マトリクスライトバ
ルブによるカラー投射表示装置の側面図、(b)はその
正面図である。 【符号の説明】 101・・・・・結像レンズ 102・・・・・液晶ライトバルブ 103・・・・・光軸 104・・・・・投射像 105・・・・・照明系レンズ 106・・・・・光源 107・・・・・投射光束の中心軸 201・・・・・投射表示装置 401・・・・・アクティブマトリクス型液晶ライトバ
ルブ 402・・・・・ダイクロイックミラー 403・・・・・ダイクロイックミラー 404・・・・・ダイクロイックプリズム 501・・・・・反射型ライトバルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 9/31 H04N 9/31 C (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03B 21/00 G02F 1/13 505 G02F 1/1335 505 G03B 33/12

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.複数の色光をそれぞれ変調して画像を形成する複数
    の反射型ライトバルブを備えた投射型表示装置であっ
    て、 光源と、 前記光源からの光を異なる複数の色光に分光するととも
    に、前記複数の反射型ライトバルブによって形成された
    画像を合成するダイクロイック光学素子と、 前記ダイクロイック光学素子により合成された光の画像
    を結像する結像光学系と、を有し、 前記ダイクロイック光学素子は、2種類のダイクロイッ
    ク反射面が十字状に組み合わされてなり、 前記複数の反射型ライトバルブの光束の入出射面は長方
    形であり、 前記反射型ライトバルブは、前記反射型ライトバルブの
    中心軸が前記結像光学系の光軸から平行移動した状態で
    配置され、かつ、前記長方形の長辺の方向が前記2種類
    のダイクロイック反射面の交線に沿うように配置されて
    おり、 前記結像光学系は、前記結像光学系の光軸が、前記各反
    射型ライトバルブから射出される光束の中心軸に対し
    て、前記反射型ライトバルブの中心軸と前記光束の中心
    軸とのなす角度と同じ傾き角を持つように配置されたこ
    とを特徴とする投射型表示装置。
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