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図面 (4)

目的

高輝度化できる投射型液晶表示装置を提供する。

解決手段

コールドミラー12で反射した光源装置11からの白色光源光を、ダイクロイックミラー14,17によって赤、緑、青の各色光分光し、各光強度変調装置16R ,27G ,16B に入射する各色光はランダム光とする。ランダム光に対して、赤色光および青色光用の光強度変調装置16R ,16B では、P偏光板19R ,19B によってP偏光光偏光する。波長域の広い側の赤色光および青色光偏光光が対応する液晶板20R ,20B に入射して強度変調する。緑色光用の光強度変調装置27G は、ランダム光をS偏光板30G で偏光する。波長域の広い側の緑色光の偏光光を対応する液晶板31G に入射し、強度変調する。各色光をそれぞれ波長域の広い側の偏光光を利用する。白色光に占める割合の大きな緑色光の波長域が広がり、合成後の投影画像を高輝度化する。

概要

背景

従来、投射型液晶表示装置は、主にダイクロイックミラーによって分光された各色光毎偏光成分およびダイクロイックプリズムやダイクロイックミラーによって合成される合成側の偏光成分は、各色光毎に同一となるように構成されている。たとえば白色光を各色光に分離するダイクロイックミラーでは、P偏光光線を利用して色分離し、偏光面回転要素であるTN(Twist Nematic )型液素子により液晶面を90°回転した後、合成側では各色光ともS偏光光線により色合成し、映像として投射している。

そして、従来、この種の投射型液晶表示装置としては、たとえば図2に示す構成が知られている。

図2に示すように、光源装置11から生じた白色光源光はコールドミラー12で反射され、偏光子板であるプリポラライザ13を通過した後、赤色を透過する分光用のダイクロイックミラー14に入射する。このダイクロイックミラー14を透過した赤色光ミラー15で反射されて赤色光強度変調装置16R に入射する。一方、ダイクロイックミラー14で反射した光は分光用のダイクロイックミラー17に入射し、緑色光は反射され、青色光は透過する。そして、これら緑色光および青色光は、それぞれ対応する光強度変調装置16G または光強度変調装置16B に入射される。

そして、これら各光強度変調装置16R ,16G ,16B は、それぞれ集光レンズ18R ,18G ,18B 、P偏光光透過用のP偏光板19R ,19G ,19B 、ライトバルブとしての液晶板20R ,20G ,20B 、S偏光光透過用のS偏光板21R ,21G ,21B を、入射側から出射側に向って順次配設している。また、赤色光および青色光用の集光レンズ18R ,18B の出射側には光量制御用のフィルタ22R ,22B が設けられている。さらに、緑色用のP偏光板19G に対して、図示しないが送風により強制クーリングしている。

これら各光強度変調装置16R ,16G ,16B によって強度変調された各色光のうち、赤色光と緑色光は、合成用のダイクロイックミラー23によって合成され、また、青色光はミラー24で反射された後、合成用のダイクロイックミラー25により、ダイクロイックミラー23からの合成光と合成される。そして、このダイクロイックミラー25によって合成され、カラー画像になった光は投射レンズ26によって、図示しないスクリーンに投射される。

ここで、プリポラライザ13は、低偏光度偏光器として機能するもので、図示のようにV字形をなす2組の偏光面を有し、このV字が光軸に沿って横向きとなるように配置されている。そして、光源光に含まれるP偏光成分は透過させ、S偏光成分は反射することにより、白色光源光からS偏光成分を30〜40%除去し、P偏光側に偏光させている。

このようにP偏光側に偏向された白色光源光は、各ダイクロイックミラー14,17により赤、緑、青に分光された後、対応する光強度変調装置16R ,16G ,16Bにより各色光毎に変調される。そして、これら各光強度変調装置16R ,16G ,16B では、プリポラライザ13で完全にP側に偏光されていない光線を、それぞれ対応するP偏光板19R ,19G ,19B で完全にP偏光させ、このP偏光光を対応する液晶板20R ,20G ,20B で強度変調した後、対応するS偏光板21R ,21G ,21Bを通して出射させている。

このように、従来はプリポラライザ13と、各液晶板20R ,20G ,20B の手前に配置されたP偏光板19R ,19G ,19B とを使用することで、P変調された赤、緑、青の各色光についてそれぞれ強度変調し、この強度変調された色光を合成して投影画像を得ている。すなわち、前述のように、分光された各色光毎のP偏光成分および合成側のS偏光成分は、分光側および合成側でそれぞれ互いに同一となるように構成されている。

なお、プリポラライザ13は、P偏光板19R ,19G ,19B での発熱を抑えるために、予めS偏光成分を除去する目的で設けられており、特に白色光に占める割合の大きい緑色光を偏光するP偏光板19G での発熱を抑えている。

また、赤色および青色用の集光レンズ18R ,18B に光量制御用のフィルタ22R,22B を設けているが、これらは対応するP偏光板19R ,19B への入射光量を制御して、これらP偏光板19R ,19B の発熱を抑えるためである。すなわち赤色および青色光は、白色光に占める割合が比較的少ないので、フィルタ22R ,22B により透過光量を制御するだけで発熱を十分抑制できる。

これに対して緑色光は、白色光に占める割合が大きいので、対応するP偏光板19G の発熱が大きく送風により強制クーリングしている。このため、光量制御用のフィルタは設けなくともよい。

概要

高輝度化できる投射型液晶表示装置を提供する。

コールドミラー12で反射した光源装置11からの白色光源光を、ダイクロイックミラー14,17によって赤、緑、青の各色光に分光し、各光強度変調装置16R ,27G ,16B に入射する各色光はランダム光とする。ランダム光に対して、赤色光および青色光用の光強度変調装置16R ,16B では、P偏光板19R ,19B によってP偏光光に偏光する。波長域の広い側の赤色光および青色光の偏光光が対応する液晶板20R ,20B に入射して強度変調する。緑色光用の光強度変調装置27G は、ランダム光をS偏光板30G で偏光する。波長域の広い側の緑色光の偏光光を対応する液晶板31G に入射し、強度変調する。各色光をそれぞれ波長域の広い側の偏光光を利用する。白色光に占める割合の大きな緑色光の波長域が広がり、合成後の投影画像を高輝度化する。

目的

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、高輝度化できる投射型液晶表示装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

白色光源光を赤、緑、青の各色光に分離し、これら各色光毎に設けた液晶板により各色光について強度変調した後、各色光を再び合成して投射する投射型液晶表示装置において、赤および青色光用の液晶板の入射側に設けられたP偏光板と、緑色光用の液晶板の入射側に設けられたS偏光板と、各色光用の液晶板の出射側に設けられたS偏光板とを具備したことを特徴とする投射型液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明は、高輝度化に対応可能な投射型液晶表示装置に関する。

背景技術

0002

従来、投射型液晶表示装置は、主にダイクロイックミラーによって分光された各色光毎偏光成分およびダイクロイックプリズムやダイクロイックミラーによって合成される合成側の偏光成分は、各色光毎に同一となるように構成されている。たとえば白色光を各色光に分離するダイクロイックミラーでは、P偏光光線を利用して色分離し、偏光面回転要素であるTN(Twist Nematic )型液素子により液晶面を90°回転した後、合成側では各色光ともS偏光光線により色合成し、映像として投射している。

0003

そして、従来、この種の投射型液晶表示装置としては、たとえば図2に示す構成が知られている。

0004

図2に示すように、光源装置11から生じた白色光源光はコールドミラー12で反射され、偏光子板であるプリポラライザ13を通過した後、赤色を透過する分光用のダイクロイックミラー14に入射する。このダイクロイックミラー14を透過した赤色光ミラー15で反射されて赤色光強度変調装置16R に入射する。一方、ダイクロイックミラー14で反射した光は分光用のダイクロイックミラー17に入射し、緑色光は反射され、青色光は透過する。そして、これら緑色光および青色光は、それぞれ対応する光強度変調装置16G または光強度変調装置16B に入射される。

0005

そして、これら各光強度変調装置16R ,16G ,16B は、それぞれ集光レンズ18R ,18G ,18B 、P偏光光透過用のP偏光板19R ,19G ,19B 、ライトバルブとしての液晶板20R ,20G ,20B 、S偏光光透過用のS偏光板21R ,21G ,21B を、入射側から出射側に向って順次配設している。また、赤色光および青色光用の集光レンズ18R ,18B の出射側には光量制御用のフィルタ22R ,22B が設けられている。さらに、緑色用のP偏光板19G に対して、図示しないが送風により強制クーリングしている。

0006

これら各光強度変調装置16R ,16G ,16B によって強度変調された各色光のうち、赤色光と緑色光は、合成用のダイクロイックミラー23によって合成され、また、青色光はミラー24で反射された後、合成用のダイクロイックミラー25により、ダイクロイックミラー23からの合成光と合成される。そして、このダイクロイックミラー25によって合成され、カラー画像になった光は投射レンズ26によって、図示しないスクリーンに投射される。

0007

ここで、プリポラライザ13は、低偏光度偏光器として機能するもので、図示のようにV字形をなす2組の偏光面を有し、このV字が光軸に沿って横向きとなるように配置されている。そして、光源光に含まれるP偏光成分は透過させ、S偏光成分は反射することにより、白色光源光からS偏光成分を30〜40%除去し、P偏光側に偏光させている。

0008

このようにP偏光側に偏向された白色光源光は、各ダイクロイックミラー14,17により赤、緑、青に分光された後、対応する光強度変調装置16R ,16G ,16Bにより各色光毎に変調される。そして、これら各光強度変調装置16R ,16G ,16B では、プリポラライザ13で完全にP側に偏光されていない光線を、それぞれ対応するP偏光板19R ,19G ,19B で完全にP偏光させ、このP偏光光を対応する液晶板20R ,20G ,20B で強度変調した後、対応するS偏光板21R ,21G ,21Bを通して出射させている。

0009

このように、従来はプリポラライザ13と、各液晶板20R ,20G ,20B の手前に配置されたP偏光板19R ,19G ,19B とを使用することで、P変調された赤、緑、青の各色光についてそれぞれ強度変調し、この強度変調された色光を合成して投影画像を得ている。すなわち、前述のように、分光された各色光毎のP偏光成分および合成側のS偏光成分は、分光側および合成側でそれぞれ互いに同一となるように構成されている。

0010

なお、プリポラライザ13は、P偏光板19R ,19G ,19B での発熱を抑えるために、予めS偏光成分を除去する目的で設けられており、特に白色光に占める割合の大きい緑色光を偏光するP偏光板19G での発熱を抑えている。

0011

また、赤色および青色用の集光レンズ18R ,18B に光量制御用のフィルタ22R,22B を設けているが、これらは対応するP偏光板19R ,19B への入射光量を制御して、これらP偏光板19R ,19B の発熱を抑えるためである。すなわち赤色および青色光は、白色光に占める割合が比較的少ないので、フィルタ22R ,22B により透過光量を制御するだけで発熱を十分抑制できる。

0012

これに対して緑色光は、白色光に占める割合が大きいので、対応するP偏光板19G の発熱が大きく送風により強制クーリングしている。このため、光量制御用のフィルタは設けなくともよい。

発明が解決しようとする課題

0013

ここで、各偏光光について、赤、緑、青色光の波長成分特性をみると、図3で示すように、緑色光については、(b)で示すS偏光光の波長域が、(a)で示すP偏光光に比べて広く、他方、赤および青色光については、P偏光光の波長域が、S偏光光の波長域に比べて広いという特性がある。

0014

このように各色光毎に、偏光方向により異なる波長特性があるが、各色光について同一の偏光方向のP偏光光を用いているため、白色光に占める割合の大きい緑色光については波長域の広い側の偏光光を用いることができず、高輝度化の点で限界がある問題を有している。

0015

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、高輝度化できる投射型液晶表示装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0016

本発明の投射型液晶表示装置は、白色光源光を赤、緑、青の各色光に分離し、これら各色光毎に設けた液晶板により各色光について強度変調した後、各色光を再び合成して投射する投射型液晶表示装置において、赤および青色光用の液晶板の入射側に設けられたP偏光板と、緑色光用の液晶板の入射側に設けられたS偏光板と、各色光用の液晶板の出射側に設けられたS偏光板とを具備したもので、分光された赤、緑、青の各色光について、それぞれ波長域の広い側の偏光光を強度変調するため、各色光がそれぞれ波長域の広い側の偏光光を利用することとなり、投影画像の高輝度化および高色再現性が可能になる。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、本発明の投射型液晶表示装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図2で示した従来装置に対応する部分には同一符号を付して説明する。

0018

白色光源光を生じる光源装置11およびコールドミラー12を有している。また、光源装置11は、たとえばメタルハライドランプ11a から生じた白色光を、このメタルハライドランプ11a の後部に設けたパラボラ反射鏡11b により、平行光としてコールドミラー12に向かって反射させる。そして、コールドミラー12は白色光源光から赤外線成分を除いて可視光のみを分光用のダイクロイックミラー14に向って反射させる。

0019

また、ダイクロイックミラー14は赤色光を透過し他の色光を反射するものであり、このダイクロイックミラー14を透過した赤色光はミラー15で反射され赤色光強度変調装置16R に入射する。一方、ダイクロイックミラー14で反射した光は分光用のダイクロイックミラー17に入射し、緑色光は反射され、青色光は透過する。そして、緑色光は緑色光強度変調装置27G に入射し、青色光は青色光強度変調装置16B に入射する。

0020

なお、赤色光および青色光用の光強度変調装置16R ,16B は、それぞれ集光レンズ18R ,18B 、光量制御用のフィルタ22R ,22B 、P偏光板19R ,19B 、ライトバルブとしての液晶板20R ,20B 、S偏光板21R ,21B を、入射側から出射側に向って順次配設している。

0021

これに対し、緑色光用の光強度変調装置27G は、集光レンズ28G 、光量制御用のフィルタ29G 、S偏光板30G 、ライトバルブとしての液晶板31G 、S偏光板32G を、入射側から出射側に向って順次配設している。なお、S偏光板30G に対しては、図示しないが、送風により強制クーリングしている。

0022

さらに、光合成用のダイクロイックミラー23,25およびミラー24と、合成されたカラー画像を投射するための投射レンズ26とがそれぞれ設けられている。

0023

次に、上記実施の形態の動作について説明する。

0024

まず、コールドミラー12によって反射された光源装置11からの白色光源光は、ダイクロイックミラー14,17によって赤、緑、青の各色光に分光され、各光強度変調装置16R ,27G ,16B に入射される各色光はランダム光となる。

0025

このランダム光に対して、赤色光および青色光用の光強度変調装置16R ,16Bでは、P偏光板19R ,19B によってP偏光光に偏光するため、図3(a)で示すように、波長域の広い側の赤色光および青色光の偏光光が対応する液晶板に入射されて強度変調されることとなる。これに対し、緑色光用の光強度変調装置27Gでは、ランダム光をS偏光板30G で偏光するため、図3(b)で示すように、波長域の広い側の緑色光の偏光光が対応する液晶板31G に入射され、強度変調される。すなわち、各色光はそれぞれ波長域の広い側の偏光光が利用されることになる。特に、白色光に占める割合の大きな緑色光の波長域が広がるため、合成後の投影画像を高輝度化できる。

0026

ここで、プリポラライザを設けなかったことにより、緑色のランダム光を偏光するS偏光板30G の発熱が増加するが、このS偏光板30G の手前に光量制御用のフィルタ29G を設けたので、送風による強制クーリングとともに発熱を問題の無い範囲に低減できる。なお、赤色光および青色光については、白色光に占める割合が少ないため、光量制御用のフィルタ22R ,22B を設けるだけの発熱防止手段で十分である。

発明の効果

0027

本発明の投射型液晶表示装置によれば、分光された各色光について、それぞれ利用波長が広がるため、高輝度化が可能になり、光束量増加にともない色再現性の自由度が増加するため、高色再現性を確保できる。

図面の簡単な説明

0028

図1本発明の投射型液晶表示装置の一実施の形態を示す光学系統図である。
図2従来装置を示す光学系統図である。
図3赤、緑、青色光の波長領域をP偏光光およびS偏光光について示す特性図である。

--

0029

30G S偏光板
20R ,20B ,31G液晶板
19R ,19BP偏光板

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