図面 (/)

技術 偏光子及びこれを用いた投射型液晶表示装置

出願人 株式会社日立製作所
発明者 角田隆史出口雅晴山崎太志稲毛久夫丸山竹介
出願日 1995年2月2日 (25年1ヶ月経過) 出願番号 1995-015687
公開日 1996年8月20日 (23年6ヶ月経過) 公開番号 1996-211384
状態 未査定
技術分野 液晶1(応用、原理) 液晶4(光学部材との組合せ) 液晶4(光学部材との組合せ) 電気信号の光信号への変換
主要キーワード コールドフィルタ 放物形 電極被膜 選択作用 同期処理回路 色分離用ダイクロイックミラー VTR 色合成用ダイクロイックミラー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年8月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

目的

薄型偏光子により、液晶表示素子入射側偏光板温度上昇を低減し、信頼性に優れたコンパクト投写型液晶表示装置を提供する。

構成

偏光子5は薄い透明板の両面に、透明板の平面に沿って断面が直角三角状の細長い凸部を多数並べて形成し、凸部の斜辺に対する光の入射角ブリュースター角になるように設け、偏光子5を複数枚重ねる。また、照明装置1と、照明装置1からの出射光を透過することにより画像を表示する液晶表示素子6と液晶表示素子6に表示される画像をスクリーン10上に拡大するための投射レンズ9とにより構成する投射型液晶表示装置で、照明装置1と液晶表示素子6との間に偏光子5を設ける。

概要

背景

従来より、ライトバルブ光学的特性の変化として映像信号に応じて形成される画像を照明装置による光で照射し、光学像投射レンズによりスクリーン上に投射する投射型液晶表示装置等があり、そうした投射型液晶表示装置に用いられるライトバルブとして、透過型液晶表示素子を用いているものが数多く提案されている。液晶表示素子の代表例であるツイテッド・ネマティック(TN)型液表示素子の構造は、透明な電極被膜をもつ一対の透明基板間に液晶注入して成る液晶セルの前後に、各々の偏光方向が互いに90°異なるように2枚の偏光板を配置したものであり、液晶の電気光学効果により偏光面を回転させる作用と、偏光板の偏光成分の選択作用とを組み合わせることにより、入射光透過光量を制御して画像情報を表示するようになっている。

しかし、従来技術では照明装置からの出射光P偏光光、S偏光光とも液晶表示素子に入射するので偏光板の透過軸とは異なる偏光光は液晶表示素子の入射側偏光板に吸収されるため、入射側偏光板の温度が上昇する。さらに液晶セルは入射側偏光板の近くに配置されるため液晶セルの温度上昇も著しく信頼性の確保が困難となる。

この問題点に対し、特開平3−10218号公報に記載のように照明装置と液晶表示素子との間に、偏光ビームスプリッタや複数のガラス板ブリュースター角になるようにした偏光子を配置して、液晶表示素子の入射側偏光板の透過軸とは異なる偏光光を液晶表示素子にほとんど入射しないようにした投射型液晶表示装置が提案されている。

概要

薄型の偏光子により、液晶表示素子の入射側偏光板の温度上昇を低減し、信頼性に優れたコンパクト投写型液晶表示装置を提供する。

偏光子5は薄い透明板の両面に、透明板の平面に沿って断面が直角三角状の細長い凸部を多数並べて形成し、凸部の斜辺に対する光の入射角がブリュースター角になるように設け、偏光子5を複数枚重ねる。また、照明装置1と、照明装置1からの出射光を透過することにより画像を表示する液晶表示素子6と液晶表示素子6に表示される画像をスクリーン10上に拡大するための投射レンズ9とにより構成する投射型液晶表示装置で、照明装置1と液晶表示素子6との間に偏光子5を設ける。

目的

本発明の目的は、薄型の偏光子によりセットを小型化した投射型液晶表示装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

薄い透明板の両面に、前記透明板の平面に沿って断面が直角三角状の細長い凸部を多数並べて形成し、前記凸部の斜辺に対する光の入射角ブリュースター角になるように設けたことを特徴とする偏光子

請求項2

薄い透明板の両面に、前記透明板の平面に沿って断面が直角三角状の細長い凸部を多数並べて形成し、前記凸部の斜辺に対する光の入射角がブリュースター角になるように設け、前記凸部は前記透明板の中心に対して対象となるように構成したことを特徴とする偏光子。

請求項3

請求項1または2に記載の前記偏光子を複数枚に重ねて構成した偏光子。

請求項4

照明装置と、前記照明装置からの出射光を透過することにより画像を表示する液晶表示素子と、前記液晶表示素子に表示される画像をスクリーン上に拡大するための投射レンズとにより構成され、前記照明装置と前記液晶表示素子との間に請求項1、2または3に記載の前記偏光子を設けた投射型液晶表示装置

請求項5

照明装置と、前記照明装置からの出射光を色の3原色分光するための色分離用ダイクロイックミラーと、前記色分離用ダイクロイックミラーからの出射光を透過することにより画像を表示する液晶表示素子と、前記液晶表示素子6の出射光を合成するための色合成用ダイクロイックミラーと、前記液晶表示素子に表示される画像をスクリーン上に拡大するための投射レンズとよりなり、前記照明装置と前記液晶表示素子との間に請求項1、2または3に記載の前記偏光子を設けた投射型液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明は、一対の透明基板間に液晶注入し液晶の電気光学効果により画像情報を表示する透過型液晶表示素子ライトバルブとして用い、液晶表示素子上に表示される映像を、照明装置による光で照射投射レンズを用いてスクリーン上に拡大表示する投射型液晶表示装置に関する。

背景技術

0002

従来より、ライトバルブに光学的特性の変化として映像信号に応じて形成される画像を照明装置による光で照射し、光学像を投射レンズによりスクリーン上に投射する投射型液晶表示装置等があり、そうした投射型液晶表示装置に用いられるライトバルブとして、透過型の液晶表示素子を用いているものが数多く提案されている。液晶表示素子の代表例であるツイテッド・ネマティック(TN)型液表示素子の構造は、透明な電極被膜をもつ一対の透明基板間に液晶を注入して成る液晶セルの前後に、各々の偏光方向が互いに90°異なるように2枚の偏光板を配置したものであり、液晶の電気光学効果により偏光面を回転させる作用と、偏光板の偏光成分の選択作用とを組み合わせることにより、入射光透過光量を制御して画像情報を表示するようになっている。

0003

しかし、従来技術では照明装置からの出射光P偏光光、S偏光光とも液晶表示素子に入射するので偏光板の透過軸とは異なる偏光光は液晶表示素子の入射側偏光板に吸収されるため、入射側偏光板の温度が上昇する。さらに液晶セルは入射側偏光板の近くに配置されるため液晶セルの温度上昇も著しく信頼性の確保が困難となる。

0004

この問題点に対し、特開平3−10218号公報に記載のように照明装置と液晶表示素子との間に、偏光ビームスプリッタや複数のガラス板ブリュースター角になるようにした偏光子を配置して、液晶表示素子の入射側偏光板の透過軸とは異なる偏光光を液晶表示素子にほとんど入射しないようにした投射型液晶表示装置が提案されている。

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、上記従来技術における偏光ビームスプリッタや偏光子はこれらの有効径以上の奥行きを有する。したがって、照明装置と液晶表示素子との間に偏光ビームスプリッタ、あるいは複数のガラス板をブリュースター角になるように配置した偏光子を配置すると照明装置と液晶表示素子間の距離が長くなりセットの大型化を招く。

0006

本発明の目的は、薄型の偏光子によりセットを小型化した投射型液晶表示装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するために、本発明の偏光子は薄い透明板の両面に、前記透明板の平面に沿って断面が直角三角状の細長い凸部を多数並べて形成し、前記凸部の斜辺に対する光の入射角がブリュースター角になるように設けた。

0008

また、照明装置と、照明装置からの出射光を透過することにより画像を表示する液晶表示素子と液晶表示素子に表示される画像をスクリーン上に拡大するための投射レンズとにより構成する投射型液晶表示装置において、照明装置と液晶表示素子との間に前記偏光子を設けたことを特徴とする。

0009

本発明の偏光子は薄い透明板の両面に、透明板の平面に沿って断面が直角三角状の細長い凸部を多数並べて形成し、凸部の斜辺に対する光の入射角がブリュースター角になるように設けてあるので、入射光のS偏光光の一部は凸部の斜辺で反射し、P偏光光はすべて透過する。この偏光子を複数枚重ねるほどS偏光光は反射する。

0010

さらに、照明装置と、照明装置からの出射光を透過することにより画像を表示する液晶表示素子と液晶表示素子に表示される画像をスクリーン上に拡大するための投射レンズとにより構成する投射型液晶表示装置において、照明装置と液晶表示素子との間に偏光子を設けることにより、照明装置から出射した光線は入射側偏光板に入射する前に、偏光子により必要なP偏光光のみとりだされ不要なS偏光光はほとんど反射する。液晶パネルの入射側偏光板はP偏光光が透過する方向に配置されており、入射側偏光板には不要なS偏光光は入射しないため、入射側偏光板の温度上昇はほとんどない。

0011

図1は本発明の一実施例としての投射型液晶表示装置を示すブロック図である。

0012

図1において、1は照明装置であり、メタルハライドランプハロゲンランプ等の光源2と光源2から出射した光線を反射させて液晶表示素子6を照射するためのリフレクタ3により構成される。4は光線の赤外線紫外線を反射させて除去し、可視光のみ透過させるためのコールドフィルタである。

0013

5はコールドフィルタ4出射後の光線のS偏光光を反射するための偏光子である。6は液晶表示素子であり、液晶セル8の両側に配置された偏向板7により構成される。9は液晶表示素子6上の表示画像拡大投影するための投射レンズ、10はスクリーンである。

0014

また、液晶表示素子6の駆動回路、例えば図1に示す回路ブロックであり、11はビデオクロマ処理回路、12はRGB出力回路、13はXドライバ、14は同期処理回路、15はコントローラ、16はYドライバである。

0015

この構成において、光源5はリフレクタ6の第1焦点位置近傍に配置されており、光源5から出射する光はリフレクタ6を反射して、コールドフィルタ7を介して液晶表示素子6に照射される。

0016

そして、液晶表示素子6上に表示された画像は投射レンズ9により拡大され、その結果、スクリーン10上に拡大した画像が得られる。

0017

また、レーザディスクVTR等(図示せず)から入力されたビデオ入力はビデオクロマ処理回路11により処理された後、RGB出力回路12に入力される。RGB出力回路12はR、G、Bに対応する映像信号及び液晶表示素子2をAC駆動するため、垂直期間ごとに極性反転し、Xドライバ13を介して液晶表示素子2の電極に入力される。ビデオクロマ処理回路11、RGB出力回路12、Xドライバ13、及びYドライバ16は同期処理回路14、コントローラ15により同期がとられている。

0018

なお、以上の実施例では、ライトバルブとして液晶表示素子を1枚使用する場合であるから、カラー表示の場合には液晶表示素子6内に図示していないカラーフィルタを設ける必要があることは当然である。

0019

次に本発明の液晶表示装置に用いた偏光子の具体的な実施例について説明する。

0020

図2は本発明の第1実施例の偏光子の斜視図である。

0021

5は偏光子であり薄い透明板の両面に、透明板の平面に沿って断面が直角三角状の細長い凸部を多数並べて形成し、凸部の斜辺に対する光の入射角がブリュースター角になるように設けた。さらにこの偏光子を複数枚重ねた。

0022

図3図2の偏光子の動作を表すために偏光子を模式的に描いた断面図である。

0023

図3において、17は偏光子5への入射光、18,19は偏入射面20からの出射光であり、18はS偏光光,19はP偏光光である。20は偏光子5上の1つの凸部の斜辺に相当する入射面であり、21は偏光子5上のもう一つの面に形成した凸部の斜辺に相当する出射面である。

0024

本発明では入射面20に対する法線と入射光との角度をθ,偏光子5に用いる透明板の屈折率Nがtanθ=Nを満たしている。

0025

したがって、角度θはブリュースター角となるので、入射面20に垂直なS偏光光18は一部反射し、一部透過するが、入射面に平行なP偏光光19はすべて透過する。この光線は入射面20において屈折して出射面21に入射するが、入射面20と出射面21は平行であるのでP偏光光19は入射光17と同じ角度で出射する。

0026

また、偏光子5を複数枚重ね合わせると最終的にはS偏光光18は100%反射し透過光はすべてP偏光光19となる。

0027

さらに、偏光子5の直角三角状の細長い凸部を微細にかつ複数並べるほど偏光子5は薄型化できる。

0028

以下、本実施例の動作について図4を用いて詳細に説明する。

0029

図4において、光源2をリフレクタ3(ここでは放物形状)の焦点位置近傍に設けることによりリフレクタ3からの出射光はほぼ平行光束となりコールドフィルタ4に入射する。コールドフィルタ4は赤外線,紫外線を反射し、可視光のみを透過させる分光特性を有する。コールドフィルタ4出射後の光線は可視光であり、偏光子5に入射する。この時、入射光線17は不定偏光光であるが、S偏光光18は偏光子5の各直角三角状の細長い凸部の斜辺の入射面で反射し、P偏光光19は透過するので偏光子5の出射光はP偏光光となる。液晶表示素子6の入射側偏光板7はP偏光光が透過する方向に配置されており、これにより、従来入射側偏光板の温度上昇の要因となっていたS偏光光は入射側偏光板に入射する前に本発明の偏光子により除去されるので、入射側偏光板の温度上昇は低減される。

0030

図5は本発明の第2実施例に係る偏光子の斜視図である。

0031

5は偏光子であり薄い透明板の両面に、透明板の平面に沿って断面が直角三角状の細長い凸部を多数並べて形成し、凸部の斜辺に対する光の入射角がブリュースター角になるように設け、凸部は透明板の中心に対して対象となるようにしたことを特徴とする。

0032

さらにこの偏光子を複数枚重ねたことを特徴とする。

0033

図6において、光源2をリフレクタ3(ここでは放物形状)の焦点位置の近くに設けることによりリフレクタ3からの出射光はほぼ平行光束となりコールドフィルタ4に入射する。コールドフィルタ4は赤外線,紫外線を反射し、可視光のみを透過させる分光特性を有する。コールドフィルタ4出射後の光線は可視光であり、偏光子5に入射する。この時、入射光線17は不定偏光光であるが、S偏光光18は偏光子5の各直角三角状の細長い凸部の斜辺の入射面で反射するので、照明光学系1の光軸に対して左右(あるいは上下)に出射する。

0034

P偏光光19は透過するので偏光子5の出射光はP偏光光となる。

0035

液晶表示素子6の入射側偏光板7はP偏光光が透過する方向に配置されており、これにより、従来入射側偏光板の温度上昇の要因となっていたS偏光光は入射側偏光板に入射する前に本発明の偏光子により除去されるので、入射側偏光板の温度上昇は低減される。

0036

なお、以上の実施例は、いわゆる色の3原色(R、G、B)に対応する3枚の液晶表示素子を用いる方法にも適用できる。第7は本発明の投射型液晶表示装置の実施例を示す概略構成図である。

0037

図10において、光源2をリフレクタ3(ここでは放物形状)の焦点位置の近くに設けることによりリフレクタ3からの出射光はほぼ平行光束となりコールドフィルタ4に入射する。コールドフィルタ4は赤外線,紫外線を反射し、可視光のみを透過させる分光特性を有する。コールドフィルタ4出射後の光線は可視光であり、偏光子5に入射する。この時、入射光線17は不定偏光光であるが、S偏光光18は偏光子5の各直角三角状の細長い凸部の斜辺の入射面で反射し、P偏光光19は透過するので偏光子5の出射光はP偏光光となる。

0038

22a、22bは色分離用のダイクロイックミラーであり、22aはG(緑色)反射用のダイクロイックミラー、22bはR(赤色)反射用のダイクロイックミラーである。23a、23bは全反射ミラー、24a、24bは色合成用のダイクロイックミラーであり、24aはR反射用のダイクロイックミラー、24bはRG反射用のダイクロイックミラーである。

0039

P偏光光19はダイクロイックミラー22aにより、GとR,B(青色)に分光される。ダイクロイックミラー22aを反射した光線は全反射ミラー23bを反射し、G用の液晶パネル6aに入射する。ダイクロイックミラー22aを透過した光線はダイクロイックミラー22bによりRとBに分光され、ダイクロイックミラー22bを反射した光線はR用の液晶パネル6bに入射する。ダイクロイックミラー22bを透過した光線はB用の液晶パネル6cに入射する。

0040

液晶表示素子6a、6b、6cの入射側偏光板7はP偏光光が透過する方向に配置されており、これにより、従来入射側偏光板の温度上昇の要因となっていたS偏光光は入射側偏光板に入射する前に本発明の偏光子により除去されるので、入射側偏光板の温度上昇は低減される。

0041

液晶表示素子6a出射後の光線はダイクロイックミラー23aを透過しダイクロイックミラー24bを反射して投写レンズ9に入射する。

0042

液晶表示素子6b出射後の光線はダイクロイックミラー23aを反射しダイクロイックミラー24bを反射して投写レンズ9に入射する。

0043

液晶表示素子6c出射後の光線は全反射ミラー23bを反射し、ダイクロイックミラー24bを透過して投写レンズ9に入射する。

0044

ここで、各液晶表示素子6a、6b、6cを出射し、投写レンズ6を入射する光線はそれぞれの光軸が一致しており、さらに、各液晶表示素子から投写レンズ9までの距離が一致しているのでスクリーン10上にはR、G、Bが合成されたカラー拡大画像が得られる。

発明の効果

0045

本発明によれば、照明装置から出射した光線は入射側偏光板に入射する前に、偏光子により必要なP偏光光のみとりだされ不要なS偏光光は反射する。したがって、入射側偏光板の温度上昇がほとんどなく、信頼性に優れ、かつコンパクトな投射型液晶表示装置が得られる。

図面の簡単な説明

0046

図1本発明の第1の実施例としての投射型液晶表示装置のブロック図。
図2本発明の偏光子の斜視図。
図3本発明の偏光子の動作を表すための断面図。
図4本発明の投写型液晶表示装置の動作を表す説明図。
図5本発明の偏光子の斜視図。
図6本発明の投写型液晶表示装置の動作を表す説明図。
図7本発明の第2の実施例としての投射型液晶表示装置の説明図。

--

0047

1…照明装置、
2…光源、
3…リフレクタ、
4…コールドフィルタ、
5…偏光子、
6…液晶表示素子、
7…偏光板、
8…液晶セル、
9…投射レンズ、
10…スクリーン、
11…ビデオクロマ処理回路、
12…RGB出力回路、
13…Xドライバ、
14…同期処理回路、
15…コントローラ、
16…Yドライバ。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • キヤノン株式会社の「 映像表示装置および処理プログラム」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】 無線通信が可能な映像表示装置において、外部装置から入力された映像信号に起因して無線通信に生じる障害を低減させた映像表示装置を提供すること。【解決手段】 第1の通信周波数帯域と第2の通信周... 詳細

  • 株式会社ジャパンディスプレイの「 表示装置」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】表示品位の劣化を抑制することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】第1方向に間隔を置いて並んでいる第1ソース線S1及び第2ソース線S2と、第1ソース線と第2ソース線との間に位置する第1電極R... 詳細

  • パナソニック液晶ディスプレイ株式会社の「 表示装置及び表示装置の製造方法」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】表示装置の更なる狭額縁化を実現する。【解決手段】本開示の表示装置1は、貫通孔60を有する第1のガラス基板101と、前記第1のガラス基板の前記第1の主面に配置された配線70と、前記第1のガラス基... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ