JPH04289837A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】空間光変調器の画像をスクリーン
上に拡大表示する、投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶を用いた空間光変調器の画像を拡大
投射する投射型表示装置の中では、これまで二つの方式
が実用化されている。一つは、マトリクス電極アドレス
方式の空間光変調器を用いる方式であり、これは、マト
リクス電極アドレス方式の空間光変調器に直接光源光を
入射し、変調光を透過あるいは反射で取り出して投射表
示するものである。もう一つは、光アドレス方式の空間
光変調器を用いる方式で、例えば、ＳＩＤ　　ＤＩＧＥ
ＳＴ　　９０　　の３２７〜３２８頁に報告されている
ように、ＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ　　ｔｕｂｅ
）の表示光で光アドレス方式の空間光変調器に書き込む
という方法を用いる。この方式では、光アドレス方式の
空間光変調器は、ＣＲＴの比較的微弱な画像を高出力画
像に変換する光増幅器として働いている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来技術
は、それぞれ多くの問題点を有する。前者のマトリクス
電極アドレス方式の空間光変調器を用いる方式では、画
素ごとにスイッチングトランジスタを設けるアクティブ
マトリックス方式が一般的であるが、この場合、・高出
力の光源を用いると、空間光変調器の温度が上昇して表
示品質が劣化するので、比較的低出力の表示しか出来な
い。

【０００４】・スイッチングトランジスタの特性が周囲
温度の影響で変化し易いので、特性を安定にするために
冷却が必要である。

【０００５】・マトリクス電極の配線部分やスイッチン
ッグトランジスタ部分は、一般に画素電極を形成できな
いので、光源光の利用効率が低い。

【０００６】という問題点がある。

【０００７】また、後者の光アドレス方式の空間光変調
器を用いる方式では、 ・書き込みに用いるＣＲＴは高解像度が要求されるので
、奥行きがラスターサイズの６倍程度あり、カラー表示
のために３本用いると、装置が非常に大型となる。

【０００８】・ＣＲＴのコンバージェンス調整など電子
ビームの調整が面倒である。

【０００９】・装置の設置場所を変えると、地磁気の影
響で電子ビームの進行方向が変化し、コンバージェンス
の再調整が必要である。

【００１０】・ＣＲＴ上の蛍光体の発光に対応して空間
光変調器に書き込みが行なわれるので、デューティ駆動
的となり、光利用効率が低い。

【００１１】という問題点がある。

【００１２】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するもので、その目的は、小型で調整が容易であり、し
かも光利用効率が高く高出力の投射型表示装置を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の投射型表示装置
は、光源光変調部に光アドレス方式の空間光変調器を用
い、この空間光変調器には、極めて近接して配置された
マトリクス電極アドレス方式の空間光変調器で変調され
た光束により書き込みが行なわれることを特徴とする。 また、前記光アドレス方式の空間光変調器と前記マトリ
クス電極アドレス方式の空間光変調器の間には、薄型の
光学像伝達手段が配置されていることを特徴とする。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の投射型表示装置について詳し
く説明する。

【００１５】図１は、本発明の投射型表示装置の光源光
変調部の構成概念を示した図である。書き込み光源１１
からの書き込み光１２は、マトリクス電極アドレス方式
の空間光変調器１３（以下、ｍ−ＳＬＭ１３とも記す）
によって変調され、２次元的に光量の変化した画像情報
を持つ光束となる。そしてｍ−ＳＬＭ１３上の画像は光
学像伝達手段１５によって、空間周波数特性があまり劣
化せずに光アドレス方式の空間光変調器１６（以下、ｐ
−ＳＬＭ１６とも記す）上に導かれる。なお、この光学
像伝達手段１５がなくても、ｍ−ＳＬＭ１３とｐ−ＳＬ
Ｍ１６を極めて近接させることで、劣化を少なく光学像
を伝達させることは可能である。ｐ−ＳＬＭ１６は、書
き込み光量に応じて読みだし光１７を変調するので、変
調された光束をレンズによって投射すれば、ｐ−ＳＬＭ
１６上の画像が拡大表示される。なお、ここで用いるマ
トリクス電極アドレス方式の空間光変調器１３は、光変
調層として液晶層を有しており、一般に単純マトリック
ス方式といわれる、行電極と列電極によって液晶層に直
接電圧をデューティ駆動で加えるもの、あるいはアクテ
ィブマトリックス方式といわれる各画素にスイッチング
トランジスタを形成して書き込み電圧を一定期間保持さ
せるもの、のどちらかである。

【００１６】図２は、図１で示した光アドレス方式の空
間光変調器１６の構成例を示す断面模式図である。書き
込み光１２は、光導電層２３（例えばＣｄＳ膜、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜、ＢＳＯ膜）に照射され、そのインピーダンス
が光量に応じて変化する。２枚のガラス基板２１上に形
成されている透明電極２２（例えばＩＴＯ膜、ＺｎＯ膜
）間には１ｋＨｚ程度の交流電圧が印加されており、各
層の厚みと誘電率に応じて電圧が分配される。従って、
光導電層２３のインピーダンスが小さくなるとその分配
電圧が低下し、低下した電圧ぶんはその他の層に加えら
れる。また、光変調層２６は、液晶層あるいは液晶−ポ
リマー複合層であり、印加される電圧に応じて液晶分子
の配列状態が変化する。従って、光の照射された部分で
の光変調層２６にかかる電圧は、照射されない部分の光
変調層２６にかかる電圧よりも大きくなるので、液晶分
子の配列状態が変化し、その配列状態の変化に応じて読
みだし光１７が変調される。液晶層２６の隣には、誘電
体多層膜による反射鏡２５が形成されているので、読み
だし光１７は変調されると同時に反射され、変調光２８
として取り出される。本図中の光遮へい層２４は、誘電
体多層膜による反射鏡２５から僅かに洩れる読みだし光
１７による光導電層２３のインピーダンス低下を防ぐた
めのものである。

【００１７】次に、図１における光学像伝達手段１５の
具体例として、４つの方法を説明する。

【００１８】第１の方法は、ファイバー径が画素サイズ
よりも小さい光ファイバーを束ねた構造の光ファイバー
プレートによって光学像を直接導く方法であり、この一
例を図３に示す。ほぼ平行な書き込み光１２は、ｍ−Ｓ
ＬＭ１３で変調され、画像情報を含む光束となる。そし
てこの光束は、光ファイバープレート３２に入射し、個
々の光ファイバー内を全反射を繰り返しながら直接ｐ−
ＳＬＭ１６内の光導電層に伝送される。この時、各光フ
ァイバーの径が画素サイズと同程度かあるいは大きいと
、画像の空間周波数特性がかなり劣化するので、これを
防ぐために各光ファイバーの径を画素サイズよりも小さ
くする必要がある。またこの場合、ｐ−ＳＬＭ１６の光
ファイバープレート３２側のガラス基板を省略し、光フ
ァイバープレート３２上に直接透明電極を積むことで、
画像の空間周波数特性の劣化を小さくすることが出来る
。

【００１９】第２の方法は、第１の方法で個々の光ファ
イバーを矩形断面として、その縦横の幅を画素ピッチと
ほぼ一致させる方法で、この一例を図４に示す。アクテ
ィブマトリックス方式の液晶パネル４５は、対向基板４
１とアドレス基板４２とそれらにより挟まれた液晶層４
４で構成されている。アクティブマトリックス方式の液
晶パネル４５では、スイッチングトランジスタとゲート
線、ソース線上に画素を形成することが出来ないので、
入射光が変調されて透過するのは一画素に対する面積の
内、透過電極の形成された部分のみであるので、表示画
像は面積的に離散的な像となる。この場合、光学像伝達
手段である光ファイバープレート４３における個々の光
ファイバーを一つ一つの画素に対応させて伝達させると
、光ファイバー内を全反射を繰り返して伝達する間に、
その光束は光ファイバー内で均一な光束となる。従って
、この方法でｐ−ＳＬＭ１６に書き込みが行なわれると
、アクティブマトリックス方式の液晶パネル４５の開口
率が小さくても、光ファイバープレート４３を通過する
間にほぼ画素ピッチのサイズに広がって書き込まれるの
で、読みだし光１７の利用効率が高くなる。

【００２０】第３の方法は、マイクロレンズアレイによ
ってｍ−ＳＬＭの各画素をｐ−ＳＬＭの光導電層上に結
像させる方法であり、この一例を図５に示す。アクティ
ブマトリックス方式の液晶パネル４５の画素電極を透過
した光束は、各々の画素電極と一対一で対応するマイク
ロレンズアレイ５３上のマイクロレンズに入射し、ｐ−
ＳＬＭ１６内の光導電層２３上に画素電極での光束の像
が結像する。拡大結像させることで、画素の大きさをア
クティブマトリックス方式の液晶パネル４５の画素ピッ
チとほぼ等しくなるようにすれば、アクティブマトリッ
クス方式の液晶パネル４５の開口率が低くても、ｐ−Ｓ
ＬＭ１６では、読みだし光１７の利用効率を高くするこ
とが出来る。

【００２１】第４の方法は、集束型光ファイバーのレン
ズアレイによって、ｍ−ＳＬＭ上の画像をｐ−ＳＬＭの
光導電層上に結像させる方法であり、この一例を図６に
示す。単純マトリックス方式の液晶パネル６１に画像信
号が入力されると、書き込み光１２は変調され、集束型
光ファイバーのレンズアレイ６２を通ってｐ−ＳＬＭ１
６内の光導電層上に結像する。この場合、入射光の平行
性が悪くても、液晶パネル上の像はその空間周波数特性
が殆ど劣化することなしに結像し、また第２、第３の方
法では位置合わせが必要であったのに対して、この場合
は不要である。図７は、本発明の投射型表示装置の光学
系の構成例を示す斜視図である。書き込み光源１１は、
本図においては薄型のもの（例えば、薄膜型あるいは有
機分散型のエレクトロルミネッセンス素子、薄型の蛍光
ランプ等）を三個用いてあるが、例えばキセノンランプ
の様な点光源による平行光束を、ビームスプリッターに
よって三等分したものを用いてもよい。この書き込み光
源１１からの光束は、ｍ−ＳＬＭ１３により変調されて
画像情報を含まされ、光学像伝達手段１５を経てｐ−Ｓ
ＬＭ１６をアドレスする。光源装置７４は、点光源ラン
プ（例えばキセノンランプ、メタルハライドランプ、ハ
ロゲンランプ）と反射鏡により構成されており、ほぼ平
行光あるいは集光光を射出する。プリズム７３は、２個
の三角柱プリズムにより構成されており、硝材表面での
光反射率の角度依存性を利用して、光源装置７４からの
光束は全反射し、ｐ−ＳＬＭ１６から反射された変調光
は透過するようになっている。このプリズム７３により
反射された光源光は次に、色光分離合成器７２（本図で
は、赤色光反射ダイクロイックミラーと青色光反射ダイ
クロイックミラーを十字状に含むキューブプリズムが示
されている）によって三原色光に分離され、各々の原色
光は、対応するｐ−ＳＬＭ１６により変調されて、ふた
たび色光分離合成器７２に入射し、合成される。その後
、プリズム７３を透過した変調光束は投射レンズ７５に
より拡大投射され、スクリーン７６上に結像する。本図
においては、ｐ−ＳＬＭ１６と色光分離合成器７２とプ
リズム７３は、僅かの距離をおいて配置されているが、
ｐ−ＳＬＭ１６の光変調層として入射光を散乱と透過で
制御するもの（液晶−ポリマー複合層）を用いる場合は
、それぞれ光学糊によって密着させると、硝材の表面反
射光を減少させることができ、表示のコントラスト比を
高めることが出来る。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の投射型表示
装置では、光アドレス方式の空間光変調器への書き込み
手段として、マトリクス電極アドレス方式の空間光変調
器を用い、しかも両者を近接して配置することによって
、装置が小型となり、またアライメント調整を最初に行
なうだけでよいので、持ち運びが容易となり、しかも高
効率で高出力が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投射型表示装置の光源光変調部の
構成概念を示した図。

【図２】本発明の投射型表示装置に用いる光アドレス方
式の空間光変調器の構成例を示す断面模式図。

【図３】本発明の投射型表示装置に用いる光学像伝達手
段として、ファイバー径の小さい光ファイバープレート
を用いた場合の構成を示す図。

【図４】本発明の投射型表示装置に用いる光学像伝達手
段として、ファイバー断面のサイズが画素ピッチにほぼ
等しい光ファイバープレートを用いた場合の構成を示す
図。

【図５】本発明の投射型表示装置に用いる光学像伝達手
段として、マイクロレンズアレイを用いた場合の構成を
示す図。

【図６】本発明の投射型表示装置に用いる光学像伝達手
段として、集束型光ファイバーのレンズアレイを用いた
場合の構成を示す図。

【図７】本発明の投射型表示装置の光学系の構成例を示
す斜視図。

【符号の説明】

１１・・・書き込み光源 １２・・・書き込み光 １３・・・マトリクス電極アドレス方式の空間光変調器
１５・・・光学像伝達手段 １６・・・光アドレス方式の空間光変調器２３・・・光
導電層 ２５・・・誘電体多層膜による反射鏡 ２６・・・光変調層 ３２・・・光ファイバープレート ４５・・・アクティブマトリックス方式の液晶パネル５
３・・・マイクロレンズアレイ ６１・・・単純マトリックス方式の液晶パネル６２・・
・集束型光ファイバーのレンズアレイ７２・・・色光分
離合成器 ７３・・・プリズム ７４・・・光源装置 ７５・・・投射レンズ ７６・・・スクリーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　空間光変調器により光源光を変調して
   、空間光変調器に入力された画像を拡大表示する投射型
   表示装置において、前記空間光変調器は、光アドレス方
   式の空間光変調器であり、この空間光変調器には、極め
   て近接して配置されたマトリクス電極アドレス方式の空
   間光変調器で変調された光束により書き込みが行なわれ
   ることを特徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の投射型表示装置におい
   て、前記光アドレス方式の空間光変調器と前記マトリク
   ス電極アドレス方式の空間光変調器の間には、薄型の光
   学像伝達手段が配置されていることを特徴とする投射型
   表示装置。