JPH08234197A - Projection type liquid crystal display device - Google Patents
Projection type liquid crystal display deviceInfo
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- JPH08234197A JPH08234197A JP7034912A JP3491295A JPH08234197A JP H08234197 A JPH08234197 A JP H08234197A JP 7034912 A JP7034912 A JP 7034912A JP 3491295 A JP3491295 A JP 3491295A JP H08234197 A JPH08234197 A JP H08234197A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子を用いた
投射型液晶表示装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type liquid crystal display device using a liquid crystal display element.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、画像表示装置として、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
される光学像を、照明手段により照射し、該光学像を投
射手段によりスクリ−ン上に拡大投影する投射型表示装
置がある。そうした表示装置のライトバルブとして液晶
表示素子を用いた投射型液晶表示装置ているものが数多
く提案されている。液晶表示素子の代表例であるツイス
テッド・ネマティック(TN)型液晶表示素子の構造
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枚の偏光子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、偏光子の偏光成分の選択作用とを組み合わせること
により、入射光の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。近年、こうした透過型あるいは反
射型の液晶表示素子自体の小型化が進むとともに解像度
等の性能も急速に向上し、該液晶表示素子を用いた表示
装置の小型高性能化が進んでいる。これにより、従来の
ビデオ信号等による映像表示のみでなく、パ−ソナルコ
ンピュ−タの画像出力装置としての投射型液晶表示装置
が新たに提案されてきている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an image display apparatus, an illumination means irradiates an optical image formed on a light valve in accordance with a video signal as a change in optical characteristics, and the optical image is screened by the projection means. There is a projection-type display device that magnifies and projects on top. Many proposals have been made for a projection type liquid crystal display device using a liquid crystal display element as a light valve of such a display device. The structure of a twisted nematic (TN) type liquid crystal display element, which is a typical example of a liquid crystal display element, has a polarization direction before and after a liquid crystal cell formed by injecting liquid crystal between a pair of transparent substrates having transparent electrode coatings. Are two polarizers arranged so that they are different from each other by 90 °, and by combining the action of rotating the polarization plane by the electro-optical effect of liquid crystal and the action of selecting the polarization component of the polarizer, Image information is displayed by controlling the amount of transmitted light. In recent years, the transmissive or reflective liquid crystal display element itself has been downsized, and performances such as resolution have been rapidly improved, and a display device using the liquid crystal display element has been downsized and improved in performance. As a result, a projection type liquid crystal display device has been newly proposed as an image output device of a personal computer as well as a conventional image display by a video signal.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の投射型
液晶表示装置は、大型であったり、また最終的に得られ
た画像の明るさ等の性能が不充分であるといった問題が
あった。表示装置全体の小型化には、ライトバルブすな
わち液晶表示素子自体の小型化が有効であるが、液晶表
示素子を小型化すると照明手段による被照射面積が小さ
くなるため光源の放射する全ての光束量に対する液晶表
示素子上に照射される光束量の比率(以下光利用効率と
呼ぶ)が低くなる等の問題が生じる。その結果、装置全
体の小型化と明るさ等の性能向上を同時に実現すること
が困難であった。さらに、投射型液晶表示装置の場合に
は上記照明手段以外に投射レンズの光学的特性、また液
晶表示素子の光学的特性等の様々な要素が画質性能に影
響するため、照明手段のみを改善しても小型で画質性能
の良い表示装置を得ることは困難であった。However, the conventional projection type liquid crystal display device has problems that it is large and that the performance of the finally obtained image such as brightness is insufficient. The miniaturization of the light valve, that is, the liquid crystal display element itself is effective for the miniaturization of the entire display device. However, when the liquid crystal display element is miniaturized, the area illuminated by the illuminating means becomes smaller, so that the total amount of light flux emitted from the light source is There is a problem such that the ratio of the amount of luminous flux irradiated on the liquid crystal display element (hereinafter, referred to as light utilization efficiency) becomes low. As a result, it has been difficult to reduce the size of the entire device and improve performance such as brightness at the same time. Further, in the case of the projection type liquid crystal display device, various elements such as the optical characteristics of the projection lens and the optical characteristics of the liquid crystal display element affect the image quality performance in addition to the above illumination means. However, it is difficult to obtain a small-sized display device with good image quality performance.
【0004】従って、本発明の目的はこうした従来の問
題点を解決し、小型で明るさ等の画質性能が良好な投射
型液晶表示装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve such conventional problems and to provide a projection type liquid crystal display device which is small in size and has good image quality performance such as brightness.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため、光源を有し該光源からの出射光を被照射
面上に照射させる作用を有する照明手段と、光を変調す
る液晶表示素子と、該液晶表示素子から出射した光を投
射する投射手段とを有する投射型液晶表示装置におい
て、前記照明手段は少なくとも1つの楕円面鏡と1つの
球面鏡とを有し、かつ前記液晶表示素子は前記楕円面鏡
の楕円面が有する前記光源より遠い方の焦点位置近傍に
設置し、また、前記光源と前記液晶表示素子の間および
前記液晶表示素子と前記投射手段の間それぞれに凸レン
ズを設けた構成としている。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has an illumination means having a light source and having a function of irradiating the surface to be irradiated with light emitted from the light source, and a liquid crystal for modulating the light. In a projection type liquid crystal display device having a display element and a projection means for projecting light emitted from the liquid crystal display element, the illuminating means has at least one ellipsoidal mirror and one spherical mirror, and the liquid crystal display The element is installed in the vicinity of the focus position farther than the light source that the elliptical surface of the ellipsoidal mirror has, and a convex lens is provided between the light source and the liquid crystal display element and between the liquid crystal display element and the projection means. The configuration is provided.
【0006】[0006]
【作用】次に、本発明による作用について説明する。Next, the operation of the present invention will be described.
【0007】図1は、本発明による投射型液晶表示装置
の光学系構成図である。FIG. 1 is a block diagram of an optical system of a projection type liquid crystal display device according to the present invention.
【0008】図1において、光源1は、メタルハライド
ランプ,キセノンランプ,ハロゲンランプ等の白色ラン
プである。前記光源1と楕円面鏡5及び球面鏡6で構成
された照明手段2において、該光源1から放射された光
は、該楕円面鏡5及び球面鏡6で反射されコンデンサレ
ンズ7に入射する。コンデンサレンズ7は、正の屈折力
を有し、照明手段2から出射した光をさらに集光させる
作用を持ち、該コンデンサレンズ7を通過した光は液晶
表示素子3を照射する。該液晶表示素子3を通過した光
は、該光を例えばズ−ムレンズであるような投射手段4
に入射させる作用を有するフィ−ルドレンズ8に入射
し、その後投射手段4を通過しスクリ−ン9に到達す
る。前記フィ−ルドレンズ8と投射手段4により、液晶
表示素子3に形成された画像は、スクリ−ン9上に拡大
投影され表示装置として機能するものである。In FIG. 1, a light source 1 is a white lamp such as a metal halide lamp, a xenon lamp and a halogen lamp. In the illumination means 2 composed of the light source 1, the elliptical mirror 5 and the spherical mirror 6, the light emitted from the light source 1 is reflected by the elliptic mirror 5 and the spherical mirror 6 and enters the condenser lens 7. The condenser lens 7 has a positive refracting power and has a function of further condensing the light emitted from the illumination means 2, and the light passing through the condenser lens 7 irradiates the liquid crystal display element 3. The light that has passed through the liquid crystal display element 3 is projected by a projection means 4 such as a zoom lens.
The light enters the field lens 8 having the function of causing the light to enter the screen, and then passes through the projection means 4 and reaches the screen 9. The image formed on the liquid crystal display element 3 by the field lens 8 and the projection means 4 is enlarged and projected on the screen 9 to function as a display device.
【0009】次に、本発明による投射型液晶表示装置に
おける要部の作用について詳細に説明する。図2は、本
発明の投射型液晶表示装置の照明手段の作用を示す原理
断面図である。Next, the operation of the main part of the projection type liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail. FIG. 2 is a principle sectional view showing the operation of the illumination means of the projection type liquid crystal display device of the present invention.
【0010】図2は、前記光源から出射した光が楕円面
鏡5及び球面鏡6により反射される様子を示したもので
ある。同図に示す点P及び点P’は、それぞれ楕円面鏡
5の反射面である楕円面の第一焦点及び第二焦点の位置
を表している。点Pより楕円面鏡5の方向に出射した光
B1は、該楕円面鏡5で反射され光軸18上の点P’に
到る。従って、点Pから出射し直接楕円面鏡5で反射し
た光は全て点P’に到達する。一方、球面鏡6の反射面
である球面の中心を前記点Pに一致させた場合、点Pの
位置から球面鏡6の方向に出射した光B2は、該球面鏡
6により反射され再び点Pに戻り楕円面鏡5に向い該楕
円面鏡5で反射された後点P’に到達する。これらの作
用により、点Pの位置から出射した光の内、前記楕円面
鏡5あるいは球面鏡6に入射する光は原理的に全て点
P’に到達する。前記光B2は、液晶表示素子であるよ
うな被照射面に従来到ってないものであり、図2に示す
構成で点P’近傍に液晶表示素子を配置することにより
光利用率を向上させることができる。また、従来の照明
手段の様に、楕円面鏡5のような反射鏡1つのみで光利
用効率を向上させようとすると反射鏡が大型化したり、
それに伴って投射手段としてF値が小さい投射レンズが
必要となり該投射レンズが大型化するといった問題が生
じる。FIG. 2 shows how the light emitted from the light source is reflected by the ellipsoidal mirror 5 and the spherical mirror 6. The points P and P ′ shown in the figure represent the positions of the first focus and the second focus of the ellipsoidal surface which is the reflection surface of the ellipsoidal mirror 5, respectively. The light B1 emitted from the point P toward the ellipsoidal mirror 5 is reflected by the ellipsoidal mirror 5 and reaches the point P ′ on the optical axis 18. Therefore, all the light emitted from the point P and directly reflected by the ellipsoidal mirror 5 reaches the point P ′. On the other hand, when the center of the spherical surface which is the reflecting surface of the spherical mirror 6 is made to coincide with the point P, the light B2 emitted from the position of the point P toward the spherical mirror 6 is reflected by the spherical mirror 6 and returns to the point P again to form an ellipse. It goes to the plane mirror 5 and reaches a rear point P ′ reflected by the ellipsoidal plane mirror 5. Due to these actions, among the light emitted from the position of the point P, all the light incident on the ellipsoidal mirror 5 or the spherical mirror 6 reaches the point P ′ in principle. The light B2 has not hitherto hit the surface to be illuminated, such as a liquid crystal display element, and improves the light utilization rate by disposing the liquid crystal display element near the point P ′ in the configuration shown in FIG. be able to. Further, like the conventional illumination means, if an attempt is made to improve the light utilization efficiency with only one reflecting mirror such as the ellipsoidal mirror 5, the reflecting mirror becomes large,
Along with this, a projection lens having a small F-number is required as a projection means, which causes a problem that the projection lens becomes large.
【0011】図3は、本発明の投射型液晶表示装置にお
ける光源の例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a light source in the projection type liquid crystal display device of the present invention.
【0012】図3は前記光源1の例としてのランプ10
を表している。図において、13は石英ガラス等の発光
管であり、内部に水銀,アルゴン等の金属蒸気放電灯点
灯装置として作用させるためのガスが封入されており、
また、同図11は電極、12は保温膜、15は発光管1
3の気密性を保持する等の作用を有するモリブデン箔、
14はリ−ド線、16は口金を示し、前記一対の電極1
1間の放電により発光部17から光を放射するものであ
る。ここで、前記保温膜12は、ジルコニア等で成り、
発光管の温度を保ち蒸気圧を高める等の作用を有し、こ
れにより充分な連続発光性能あるいはランプ寿命を得る
効果がある。しかし、前記発光部17より放射された光
の内、保温膜12に入射したものは吸収あるいは拡散反
射されるため、保温膜が広い範囲に渡り塗布された従来
のランプを用いた照明手段では光利用効率の悪いものと
なっていた。本発明の図3に示す構成においてランプ1
0を用いる場合には、前記保温膜12を前記球面鏡6の
形状に合わた範囲に設けている。すなわち、図3に示す
発光部17から放射された光Bが、保温膜12で吸収あ
るいは反射されることなく図2に示す球面鏡6に入射す
るように保温膜の形状を決めている。これにより、ラン
プ10と図2に示す構成を組み合わせた照明手段では、
従来、保温膜12で吸収あるいは拡散反射されていた光
を有効に照射に使用することができ、光利用効率の高い
ものとなる。一方、図2の点P近傍に発光部17が位置
するようにランプが設けられた場合、上述したように発
光部17から放射され前記球面鏡6に入射した光は、反
射され再び発光部方向に戻る。このため、ランプの発光
管13に球面鏡6で反射された光が当たり、発光管の温
度を保ち蒸気圧を高める等の効果がある。すなわち、球
面鏡6は従来の保温膜と同等の作用を有している。従っ
て、図2に示す反射鏡構成と図3に示すランプを組み合
わせることにより、それぞれの相互作用によって、保温
膜の塗布範囲を小さくしてもランプの発光性能及び寿命
等を劣化させずに、光利用効率の高い照明手段を得るこ
とができる。FIG. 3 shows a lamp 10 as an example of the light source 1.
Is represented. In the figure, 13 is an arc tube made of quartz glass or the like, and is filled with a gas such as mercury or argon for operating as a lighting device for a metal vapor discharge lamp.
Further, FIG. 11 shows an electrode, 12 a heat insulating film, and 15 an arc tube 1.
Molybdenum foil having the function of maintaining the airtightness of 3,
14 is a lead wire, 16 is a base, and the pair of electrodes 1
Light is emitted from the light emitting unit 17 due to the discharge between the two. Here, the heat insulating film 12 is made of zirconia or the like,
It has the effect of maintaining the temperature of the arc tube and increasing the vapor pressure, and thereby has the effect of obtaining sufficient continuous light emission performance or lamp life. However, of the light radiated from the light emitting portion 17, the light incident on the heat insulating film 12 is absorbed or diffused and reflected, so that the light is not emitted by the illuminating means using the conventional lamp in which the heat insulating film is applied over a wide range. The usage efficiency was low. In the configuration shown in FIG. 3 of the present invention, the lamp 1
When 0 is used, the heat insulating film 12 is provided in a range matching the shape of the spherical mirror 6. That is, the shape of the heat retaining film is determined so that the light B emitted from the light emitting unit 17 shown in FIG. 3 enters the spherical mirror 6 shown in FIG. 2 without being absorbed or reflected by the heat retaining film 12. As a result, in the illumination means that combines the lamp 10 and the configuration shown in FIG.
Conventionally, the light that has been absorbed or diffusely reflected by the heat retaining film 12 can be effectively used for irradiation, resulting in high light utilization efficiency. On the other hand, when the lamp is provided so that the light emitting unit 17 is located near the point P in FIG. 2, the light emitted from the light emitting unit 17 and incident on the spherical mirror 6 is reflected and again directed toward the light emitting unit as described above. Return. Therefore, the light reflected by the spherical mirror 6 hits the arc tube 13 of the lamp, and there is an effect that the temperature of the arc tube is maintained and the vapor pressure is increased. That is, the spherical mirror 6 has an action equivalent to that of the conventional heat retaining film. Therefore, by combining the reflector configuration shown in FIG. 2 with the lamp shown in FIG. 3, the interaction between the two does not deteriorate the light emitting performance and life of the lamp even if the application range of the heat insulating film is reduced. It is possible to obtain a lighting means with high utilization efficiency.
【0013】尚、本発明の構成においては、球面鏡6の
光をランプに返す効率が良く、また充分な発光性能及び
寿命等が得られる場合には、前記保温膜12は無くても
かまわない。また、球面鏡6に従来の保温膜12の作用
を充分持たせるためには、該球面鏡6の反射面は、可視
光域のみを反射するダイクロイックミラ−であるよりも
アルミ蒸着等により反射膜を形成する方が望ましい。In the structure of the present invention, the heat insulating film 12 may be omitted if the efficiency of returning the light from the spherical mirror 6 to the lamp is high and sufficient light emitting performance and life can be obtained. Further, in order to allow the spherical mirror 6 to have a sufficient function of the conventional heat insulating film 12, the reflecting surface of the spherical mirror 6 is formed by aluminum vapor deposition or the like rather than a dichroic mirror that reflects only a visible light region. It is better to do.
【0014】次に、本発明におけるランプと反射鏡によ
る照射の作用について説明する。図4は、前記ランプ1
0の輝度分布特性の例である。Next, the function of irradiation by the lamp and the reflecting mirror in the present invention will be described. FIG. 4 shows the lamp 1
It is an example of a luminance distribution characteristic of 0.
【0015】同図の横軸は前記発光部17の電極に沿っ
た位置を示しており、横軸中央部が発光部17の中心に
相当する。また、縦軸は該発光部17を図3に示された
方向から見た相対輝度を示している。図2に示す反射鏡
の作用により、点Pに点光源がある場合には点Pから放
射した光は、前記楕円面鏡5及び球面鏡6により点P’
に到達する。しかし、一般に光源として用いられるラン
プは、上記図3に示される様に発光部17がある大きさ
を持ち、このため、図4に示すような輝度の分布を有す
る。例えば、メタルハライドランプであるような電極間
の放電により光を放射するものでは、図4に示すよう
に、電極に近い部分の発光輝度が高く、電極間の中心部
ではやや低くなっている。本発明においては、図2に示
す点P’の近傍に被照射面である前記液晶表示素子3を
設け、さらに前記楕円面鏡5の反射面である楕円面の形
状を、ランプ電極間の間隔がほぼ該液晶表示素子3のサ
イズとなるように設定している。これにより、前記発光
部17の輝度分布に近い光エネルギ−の分布が、液晶表
示素子3の光軸に沿ったある断面上に投影される。通
常、特に小型な液晶表示素子を照射しようとした場合に
は、ランプ及び反射鏡の組合せのみによる照明手段で
は、被照射面の明るさの分布が中央のみが明るく周辺が
暗い不均一なものとなる問題があるが、前記したように
ランプの輝度分布を考慮した楕円面形状の設定により、
液晶表示素子3の面全体で中央が明るく、また中央に対
する周辺照度の比が高い見やすい画像を実現できる。The horizontal axis of the figure shows the position along the electrode of the light emitting portion 17, and the central portion of the horizontal axis corresponds to the center of the light emitting portion 17. The vertical axis represents the relative luminance when the light emitting unit 17 is viewed from the direction shown in FIG. Due to the action of the reflecting mirror shown in FIG. 2, when the point P has a point light source, the light emitted from the point P is reflected by the ellipsoidal mirror 5 and the spherical mirror 6 to the point P ′.
To reach. However, in general, a lamp used as a light source has a certain size of the light emitting portion 17 as shown in FIG. 3, and therefore has a luminance distribution as shown in FIG. For example, in a metal halide lamp that emits light by electric discharge between electrodes, as shown in FIG. 4, the light emission luminance is high in a portion close to the electrodes and slightly low in a central portion between the electrodes. In the present invention, the liquid crystal display element 3 which is a surface to be illuminated is provided in the vicinity of the point P ′ shown in FIG. Is set to be approximately the size of the liquid crystal display element 3. As a result, a distribution of light energy close to the brightness distribution of the light emitting section 17 is projected on a certain cross section along the optical axis of the liquid crystal display element 3. Usually, when irradiating a particularly small liquid crystal display element, with an illuminating means using only a combination of a lamp and a reflecting mirror, the brightness distribution of the illuminated surface is non-uniform with only the center bright and the periphery dark. However, by setting the elliptical shape considering the brightness distribution of the lamp as described above,
It is possible to realize an easy-to-see image in which the center is bright on the entire surface of the liquid crystal display element 3 and the ratio of peripheral illuminance to the center is high.
【0016】図5は、本発明における照明手段とコンデ
ンサレンズ及び液晶表示素子の関係を示す原理断面図で
ある。FIG. 5 is a principle sectional view showing the relationship between the illuminating means, the condenser lens and the liquid crystal display element in the present invention.
【0017】同図に示す構成において、球面鏡6の開口
部の大きさDは楕円面鏡5及び球面鏡の反射面の口径及
び液晶表示素子3のサイズにより設定される。すなわ
ち、発光部17から放射した光の内、楕円面鏡5の最周
辺で反射され液晶表示素子3の最周辺に到達する光を、
球面鏡6が遮らないように該球面鏡6の開口部の大きさ
Dを設定する。また、球面鏡6の外径は、大きいと表示
装置全体が大型化することになり、また小さ過ぎると上
述の開口部の大きさDの制限により、球面鏡6の反射面
の面積が小さくなり、その結果光利用効率の低下を招く
ため、これらを考慮して最適な大きさに設定されてい
る。In the configuration shown in the figure, the size D of the opening of the spherical mirror 6 is set by the aperture of the ellipsoidal mirror 5 and the reflecting surface of the spherical mirror and the size of the liquid crystal display element 3. That is, of the light emitted from the light emitting unit 17, the light reflected at the outermost periphery of the ellipsoidal mirror 5 and reaching the outermost periphery of the liquid crystal display element 3 is
The size D of the opening of the spherical mirror 6 is set so as not to block the spherical mirror 6. Further, if the outer diameter of the spherical mirror 6 is large, the entire display device becomes large, and if it is too small, the area of the reflecting surface of the spherical mirror 6 becomes small due to the above-mentioned restriction of the size D of the opening. As a result, the light utilization efficiency is lowered, and therefore the optimum size is set in consideration of these.
【0018】一方、図5に示すコンデンサレンズ7は主
に2つの作用を有している。1つは、同図に示すよう
に、正の屈折力を持つ該コンデンサレンズ7が球面鏡6
の開口部から出射しコンデンサレンズ7に入射した光を
さらに集光させる作用であり、これにより液晶表示素子
3に光が集まり光利用効率が高いものとなる。さらに、
コンデンサレンズ7は、前記楕円面鏡5あるいは球面鏡
6さらにはランプ等の製造公差により上述したような原
理的な光の経路をたどらずに液晶表示素子3近傍に拡散
している光を、液晶表示素子3上に集光させる作用があ
る。該コンデンサレンズの集光作用と、図1に示したフ
ィ−ルドレンズ8の作用と相まって、液晶表示素子を通
過した光のほとんどを投射手段に導く効果があり、その
結果明るい投影画像が実現できる。コンデンサレンズが
無い場合には、図1で示したフィ−ルドレンズ8の屈折
力が大きくなり解像度性能が悪化したり、また、レンズ
枚数が増える問題が生じる。コンデンサレンズのもう1
つの作用は、コンデンサレンズ7により液晶表示素子3
上のある点を通過する際の光のエネルギ−の重心を光軸
にほぼ平行な方向にする作用である。これにより液晶表
示素子3のコントラスト等に関する光学的特性が画面全
体に渡って均一となり、最終的に画質性能の良い表示装
置が得られる。以上述べた作用により、小型な液晶表示
素子を用いて、表示装置全体を小型化しても、明るく画
質性能の良い液晶表示装置が実現できる。On the other hand, the condenser lens 7 shown in FIG. 5 mainly has two functions. First, as shown in the figure, the condenser lens 7 having a positive refractive power is a spherical mirror 6
The light has a function of further condensing the light emitted from the opening part and incident on the condenser lens 7, whereby the light is collected in the liquid crystal display element 3 and the light utilization efficiency is high. further,
The condenser lens 7 displays the light diffused in the vicinity of the liquid crystal display element 3 without following the principle light path described above due to the manufacturing tolerance of the elliptical mirror 5 or the spherical mirror 6 and further the lamp. It has a function of condensing light on the element 3. The condensing function of the condenser lens and the function of the field lens 8 shown in FIG. 1 have the effect of guiding most of the light that has passed through the liquid crystal display element to the projection means, and as a result, a bright projected image can be realized. If there is no condenser lens, the refractive power of the field lens 8 shown in FIG. 1 increases, the resolution performance deteriorates, and the number of lenses increases. Another condenser lens
One effect is that the liquid crystal display element 3 is formed by the condenser lens 7.
This is an action to make the center of gravity of the energy of light passing through a certain point on the direction substantially parallel to the optical axis. As a result, the optical characteristics such as the contrast of the liquid crystal display element 3 are made uniform over the entire screen, and finally a display device having good image quality performance can be obtained. With the above-described operation, a liquid crystal display device that is bright and has good image quality performance can be realized even if the size of the entire display device is reduced by using a small liquid crystal display element.
【0019】[0019]
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。EXAMPLES Next, specific examples of the present invention will be described.
【0020】図6は、本発明における投射型液晶表示装
置の一実施例を示す構成図である。FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of the projection type liquid crystal display device according to the present invention.
【0021】図6の実施例は、液晶ライトバルブとして
透過型液晶表示素子を所謂色の3原色であるR(赤
色),G(緑色),B(青色)の3色にそれぞれ対応し
て、合計3枚用いた3板式投射型表示装置を示してい
る。本実施例において、光源である例えばメタルハライ
ドランプであるようなランプ10より出射した光は、楕
円面鏡5または球面鏡6に反射された後、薄いガラス板
を光軸に対しブリュ−スタ−角になるように数枚重ねて
構成され不定偏光光の内ほとんどP偏光光のみを通過さ
せる作用を有するプリポラライザ22に入射する。プリ
ポラライザ22を通過した光は、赤外光及び紫外光のよ
うな熱線を反射し可視光を通過させる熱線カットフィル
タ23を通過し、その後、光軸に対して45°の角度に
配置されたR(赤色)透過ダイクロイックミラ−24に
より、G(緑色)とB(青色)の光は反射され、R(赤
色)の光は透過する。反射したR光線は、全反射ミラ−
29によりその光路を折り曲げられてコンデンサレンズ
7及び入射側偏光板20を通過し、対向電極,液晶等で
構成された液晶表示素子3Rに入射され、液晶表示素子
3Rの光の出射側に設けられた出射側偏光板21及びフ
ィ−ルドレンズ8を通過する。フィ−ルドレンズ8を出
射したR光線は、R光線を通過させる作用を有するダイ
クロイックミラ−26を通過し、R光線及びB光線を反
射させる作用を有するダイクロイックミラ−27で反射
された後、例えばズ−ムレンズのような投射手段4に入
射する。一方、R透過ダイクロイックミラ−24により
反射されたG光線とB光線は、B反射ダイクロイックミ
ラ−25に入射し、該ミラ−によりB光線は反射し、コ
ンデンサレンズ7及び入射側偏光板20を通過し、液晶
表示素子3Bに入射され、液晶表示素子3Bの光の出射
側に設けられた出射側偏光板21及びフィ−ルドレンズ
8を通過する。フィ−ルドレンズ8を出射したB光線
は、B光線を反射させる作用を有するダイクロイックミ
ラ−26で反射され、R光線とともにダイクロイックミ
ラ−27で反射された後投射手段4に入射する。また、
ダイクロイックミラ−25を通過したG光線は、コンデ
ンサレンズ7及び入射側偏光板20を通過し、液晶表示
素子3Gに入射され、液晶表示素子3Gの光の出射側に
設けられた出射側偏光板21及びフィ−ルドレンズ8を
通過する。フィ−ルドレンズ8を出射したG光線は、全
反射ミラ−28により反射され、ダイクロイックミラ−
27を透過後R光線及びB光線とともに投射手段4に入
射する。以上により、R,G,Bそれぞれに対応した光
線が色分離手段及び色合成手段により分離,合成され、
投射手段4によりR,G,Bそれぞれに対応した液晶表
示素子上の画像を拡大し、スクリ−ン上に各色の画像を
合成し拡大した実像を得るものである。同図の32は電
源回路、43は映像信号回路を示し、また33は吹き出
しダクトであり照明手段のケ−ス19等から風を吹き出
しファン34に導く作用を有している。In the embodiment shown in FIG. 6, a transmissive liquid crystal display element is used as a liquid crystal light valve corresponding to three so-called three primary colors of R (red), G (green) and B (blue), respectively. 3 shows a three-plate projection type display device using a total of three sheets. In this embodiment, light emitted from a lamp 10 such as a metal halide lamp, which is a light source, is reflected by an ellipsoidal mirror 5 or a spherical mirror 6, and then a thin glass plate is formed at a Brewster angle with respect to the optical axis. It is incident on the prepolarizer 22 which has a function of passing almost only P-polarized light out of indefinitely polarized light, which is formed by stacking several sheets. The light that has passed through the prepolarizer 22 passes through a heat ray cut filter 23 that reflects heat rays such as infrared rays and ultraviolet rays and passes visible rays, and then is arranged at an angle of 45 ° with respect to the optical axis. The R (red) transmission dichroic mirror-24 reflects G (green) and B (blue) light, and transmits R (red) light. The reflected R ray is a total reflection mirror.
The optical path is bent by 29, passes through the condenser lens 7 and the incident side polarization plate 20, enters the liquid crystal display element 3R composed of a counter electrode, liquid crystal, etc., and is provided on the light emission side of the liquid crystal display element 3R. It passes through the exit side polarization plate 21 and the field lens 8. The R ray emitted from the field lens 8 passes through the dichroic mirror 26 having the function of passing the R ray, and after being reflected by the dichroic mirror 27 having the action of reflecting the R ray and the B ray, for example, Incident on a projection means 4 such as a mullens. On the other hand, the G ray and the B ray reflected by the R transmission dichroic mirror-24 are incident on the B reflection dichroic mirror-25, and the B ray is reflected by the mirror and passes through the condenser lens 7 and the incident side polarization plate 20. Then, the light enters the liquid crystal display element 3B and passes through the emission side polarization plate 21 and the field lens 8 provided on the light emission side of the liquid crystal display element 3B. The B ray emitted from the field lens 8 is reflected by the dichroic mirror 26 having a function of reflecting the B ray, and is incident on the projection means 4 after being reflected by the dichroic mirror 27 together with the R ray. Also,
The G ray that has passed through the dichroic mirror 25 passes through the condenser lens 7 and the incident side polarization plate 20, is incident on the liquid crystal display element 3G, and is the emission side polarization plate 21 provided on the light emission side of the liquid crystal display element 3G. And through the field lens 8. The G ray emitted from the field lens 8 is reflected by the total reflection mirror 28, and is reflected by the dichroic mirror.
After passing through 27, it is incident on the projection means 4 together with the R and B rays. By the above, the light rays corresponding to R, G, and B are separated and combined by the color separation means and the color combination means,
The projection means 4 enlarges the image on the liquid crystal display element corresponding to each of R, G and B, and synthesizes the image of each color on the screen to obtain the enlarged real image. In the figure, 32 is a power supply circuit, 43 is a video signal circuit, and 33 is a blowing duct which has a function of guiding the wind from the case 19 of the lighting means to the blowing fan 34.
【0022】また、前記照明手段と前記投射手段は、そ
れぞれの光軸が互いに平行になるように配置し、さら
に、前記色分離手段と前記液晶表示素子及び前記色合成
手段とからなる色分離合成ユニット44を介して電源回
路32及び映像信号回路42を同図に示すように配置す
ることにより、装置全体を小型化するとともに装置形状
が長方形の配置となり、該長方形の短い辺をスクリ−ン
側に向けて使用するような会議室などでの使用形態と適
合した形状にすることができる。The illuminating means and the projecting means are arranged such that their optical axes are parallel to each other, and further, the color separating / combining means is composed of the color separating means, the liquid crystal display element and the color combining means. By arranging the power supply circuit 32 and the video signal circuit 42 through the unit 44 as shown in the figure, the entire device is miniaturized and the device shape is rectangular, and the shorter side of the rectangle is closer to the screen side. The shape can be adapted to the form of use in a conference room or the like used for.
【0023】本実施例におけるランプ10は、例えば図
3に示したようなメタルハライドランプである。尚、ラ
ンプを含む照明手段の作用は上述の通りであり、ここで
は省略する。The lamp 10 in this embodiment is, for example, a metal halide lamp as shown in FIG. The operation of the illumination means including the lamp is as described above, and will not be repeated here.
【0024】また、本実施例における液晶表示素子3と
して、例えば画面対角長が1インチクラスp−SiTF
Tの透過型液晶パネルを用い、装置全体の小型化を実現
している。前記液晶表示素子3では、該表示素子への光
の入射する側及び出射する側それぞれに直線偏光光を透
過させる偏光子である入射側偏光板20と該入射側偏光
板20に対し90°回転した偏光面を有する直線偏光光
を通過させる偏光子である出射側偏光板21を設け、液
晶表示素子3における液晶の電気光学効果により偏光面
を回転させる作用と、前記偏光子である入射側偏光板2
0及び出射側偏光板21の偏光成分の選択作用とを組み
合わせることにより、入射光の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。Further, as the liquid crystal display element 3 in this embodiment, for example, the diagonal length of the screen is 1 inch class p-SiTF.
The T-type transmissive liquid crystal panel is used to realize miniaturization of the entire device. In the liquid crystal display element 3, an incident side polarization plate 20 which is a polarizer for transmitting linearly polarized light to the light incident side and the light exit side of the display element and a rotation of 90 ° with respect to the incident side polarization plate 20. The exit-side polarization plate 21 that is a polarizer that transmits linearly polarized light having the above-mentioned polarization plane is provided, and the action of rotating the polarization plane by the electro-optical effect of the liquid crystal in the liquid crystal display element 3 and the incidence-side polarization that is the polarizer. Board 2
By combining 0 and the polarization component selection function of the exit side polarization plate 21, the amount of transmitted incident light is controlled to display image information.
【0025】図6の19は、照明手段のケ−スを示して
いる。ランプの寿命等により表示装置として充分な明る
さ等の画質性能が得られなくなった場合には、ケ−ス1
9ごと交換することが可能である。図7は本発明による
投射型液晶表示装置の照明手段の一実施例を示す断面構
成図である。Reference numeral 19 in FIG. 6 shows a case of the illumination means. If the image quality performance such as sufficient brightness as a display device cannot be obtained due to the life of the lamp, the case 1
It is possible to exchange every 9 units. FIG. 7 is a sectional configuration diagram showing an embodiment of the illumination means of the projection type liquid crystal display device according to the present invention.
【0026】同図に示す例においては、反射鏡の押え板
36を介して前記楕円面鏡5と球面鏡6が配置された構
成とし、これにより、前記楕円面鏡5と球面鏡6の位置
を精度良く設置できるようにしている。特に、小型な液
晶表示素子を用いた場合、また光利用効率の高い場合に
は、楕円面鏡5と球面鏡6等の位置精度が厳しいものと
なるため、1つの部材を介して配置するのが有効であ
る。また、図7に示す例では、前記押え板36を別の部
材35及び37で挟み込む構造としており、これにより
製造時の取付け作業を容易に行なえるようにしている。In the example shown in the figure, the ellipsoidal mirror 5 and the spherical mirror 6 are arranged via a holding plate 36 of the reflecting mirror, whereby the positions of the ellipsoidal mirror 5 and the spherical mirror 6 are accurately adjusted. I am trying to install it well. In particular, when a small liquid crystal display element is used, or when the light utilization efficiency is high, the position accuracy of the ellipsoidal mirror 5 and the spherical mirror 6 and the like becomes strict, so it is preferable to arrange them through one member. It is valid. Further, in the example shown in FIG. 7, the pressing plate 36 is sandwiched by the other members 35 and 37, so that the mounting work at the time of manufacturing can be easily performed.
【0027】図8は、前記押え板36へ楕円面鏡等反射
鏡を取り付ける構造の一例を示している。FIG. 8 shows an example of a structure in which a reflecting mirror such as an ellipsoidal mirror is attached to the holding plate 36.
【0028】図8は、図7における押え板36を図7に
示す左側より光軸方向に沿って見た図である。同図に示
す例では、押え板36に板バネ38が固定されており、
該板バネの弾性により楕円面鏡5を保持した構造となっ
ている。また、押え板36には、通気口39が設けられ
ており、これによりファンからの風の流路を確保し前記
楕円面鏡5及び球面鏡6さらにランプ10の冷却を行な
い適切な温度を保っている。FIG. 8 is a view of the holding plate 36 in FIG. 7 viewed from the left side in FIG. 7 along the optical axis direction. In the example shown in the figure, a leaf spring 38 is fixed to the holding plate 36,
The elliptical mirror 5 is held by the elasticity of the leaf spring. Further, the holding plate 36 is provided with a vent 39, which secures a flow path for the air from the fan, cools the elliptical mirror 5, the spherical mirror 6 and the lamp 10 to maintain an appropriate temperature. There is.
【0029】図9は、コンデンサレンズ及び入射側偏光
板の保持構造の例を示している。FIG. 9 shows an example of a holding structure for the condenser lens and the incident side polarization plate.
【0030】同図(a)に示した例は、入射側偏光板2
0をガラス板41に貼り付け、該ガラス板とコンデンサ
レンズ7をフォルダ40に共に固定する構造とし、これ
により部品点数を削減している。また、さらに部品点数
を削減するため、同図(b)に示したように、コンデン
サレンズ7を平凸レンズとし、該コンデンサレンズ7の
平面側に直接入射側偏光板20を貼付ても良い。The example shown in FIG. 3A is the incident side polarization plate 2
0 is attached to the glass plate 41, and the glass plate and the condenser lens 7 are fixed to the folder 40 together, whereby the number of parts is reduced. Further, in order to further reduce the number of parts, as shown in FIG. 7B, the condenser lens 7 may be a plano-convex lens, and the incident side polarization plate 20 may be directly attached to the plane side of the condenser lens 7.
【0031】図10は、前記コンデンサレンズの一実施
例を示したものである。FIG. 10 shows an embodiment of the condenser lens.
【0032】液晶表示素子における画像表示部は通常矩
形形状を有しているため、コンデンサレンズ7が円形の
レンズであると液晶表示素子の照射に寄与しない部分が
存在することになる。このため、図10に示すように該
形状に合わせコンデンサレンズを矩形にカットすること
により、小型化が可能である。図11に該コンデンサレ
ンズ7の保持例を示す。Since the image display portion of the liquid crystal display element usually has a rectangular shape, if the condenser lens 7 is a circular lens, there will be a portion that does not contribute to the irradiation of the liquid crystal display element. Therefore, as shown in FIG. 10, it is possible to reduce the size by cutting the condenser lens into a rectangle according to the shape. FIG. 11 shows an example of holding the condenser lens 7.
【0033】同図に示すのは、コンデンサレンズ7をフ
ォルダ40にはめこむ構造にした例である。これによ
り、図9に示したコンデンサレンズの固定が実現でき、
その結果、保持精度の良好なものを得ることができる。
尚、前記コンデンサレンズ7は矩形の場合を示したが、
液晶表示素子へ寄与する光束の形状に従って、周辺部を
たる型のような形状にしてもよい。The figure shows an example in which the condenser lens 7 is fitted in the folder 40. As a result, the condenser lens shown in FIG. 9 can be fixed,
As a result, it is possible to obtain a device having good holding accuracy.
Although the condenser lens 7 has a rectangular shape,
The peripheral portion may be shaped like a barrel according to the shape of the light flux that contributes to the liquid crystal display element.
【0034】図12は、本発明による投射型液晶表示装
置の液晶表示素子から投射手段までの他の実施例を示し
たものである。FIG. 12 shows another embodiment from the liquid crystal display element to the projection means of the projection type liquid crystal display device according to the present invention.
【0035】図に示した例では、液晶表示素子3の光軸
18とフィ−ルドレンズ8及び投射手段4の光軸42を
δだけ平行に偏心させた構成としている。これにより、
表示装置で最終的に得られるスクリ−ン9上の画像を、
歪無く該画像の中心を投射手段側の光軸42から偏心す
ることができる。これにより、画像を見やすい位置に投
影することが可能となる。尚、同図に示す例では、フィ
−ルドレンズ8を、液晶表示素子3から出射する光を遮
光しない条件でカットし小型化を実現している。In the example shown in the figure, the optical axis 18 of the liquid crystal display element 3 and the optical axis 42 of the field lens 8 and the projection means 4 are decentered in parallel by δ. This allows
The image on the screen 9 finally obtained on the display device,
The center of the image can be decentered from the optical axis 42 on the projection means side without distortion. This makes it possible to project the image at a position where it is easy to see. Incidentally, in the example shown in the figure, the field lens 8 is cut under the condition that the light emitted from the liquid crystal display element 3 is not shielded to realize the miniaturization.
【0036】尚、上記実施例において、フィ−ルドレン
ズ8及びズ−ムレンズであるような投射手段4は、両者
を合わせてF値,焦点距離,解像度等の光学性能を満足
するように適切な形状にすることは言うまでもない。In the above embodiment, the projection means 4 such as the field lens 8 and the zoom lens are properly shaped so as to satisfy the optical performance such as the F value, the focal length and the resolution. Needless to say
【0037】次に、前記実施例における具体的な数値例
について、図13及び図14の説明図を用いて示す。Next, specific numerical examples in the above embodiment will be described with reference to the explanatory views of FIGS. 13 and 14.
【0038】図13に示す構成において、同図に示す電
極間距離lが3mmのメタルハライドランプ10を用
い、楕円面鏡5の反射面形状を第一焦点距離f1を15
mm、第二焦点距離f2を250mmである楕円面と
し、また、球面鏡6の反射面形状を曲率半径50mmの
球面形状とした。ランプ10は前記楕円面鏡5の第一焦
点距離位置に電極間の中心が来るように設置され、また
液晶表示素子3をその光学的距離が前記楕円面鏡5の第
二焦点距離の位置に来るように配置し、該液晶表示素子
3のランプ側に間隔tが5mmとなるように焦点距離2
00mmのコンデンサレンズ7を設けている。本照明手
段の構成と、合わせてF値が3のフィ−ルドレンズと投
射手段を用い、図6に示す構成の投射型液晶表示装置
で、対角の長さが1.3インチである液晶表示素子を用
い、光利用効率が約50%と高く、また、スクリ−ン上
の画像が明るく画質性能の良い投射型液晶表示装置が得
られた。本数値実施例において、例えば楕円面鏡5の形
状は、前記ランプの電極間距離lや液晶表示素子のサイ
ズにより変化するものである。図14は前記楕円面鏡5
の第一焦点距離f1に対する光の広がり量d’を示した
ものである。In the structure shown in FIG. 13, a metal halide lamp 10 having an interelectrode distance l of 3 mm shown in FIG. 13 is used, and the shape of the reflecting surface of the ellipsoidal mirror 5 is set to a first focal length f1 of 15.
mm, the second focal length f2 is an elliptical surface having a diameter of 250 mm, and the reflecting surface of the spherical mirror 6 has a spherical shape with a radius of curvature of 50 mm. The lamp 10 is installed such that the center between the electrodes is located at the first focal length position of the ellipsoidal mirror 5, and the optical distance of the liquid crystal display element 3 is at the second focal length position of the ellipsoidal mirror 5. So that the distance t is 5 mm on the lamp side of the liquid crystal display element 3.
A 00 mm condenser lens 7 is provided. A projection type liquid crystal display device having a structure shown in FIG. 6 using the structure of the present illumination means, a field lens having an F value of 3 in total, and a projection means, the liquid crystal display having a diagonal length of 1.3 inches. A projection type liquid crystal display device having a high light utilization efficiency of about 50% and a bright screen image and good image quality performance was obtained by using the element. In this numerical example, for example, the shape of the ellipsoidal mirror 5 changes depending on the distance l between the electrodes of the lamp and the size of the liquid crystal display element. FIG. 14 shows the elliptical mirror 5
3 shows the amount of spread d'of light with respect to the first focal length f1.
【0039】図14の横軸は図13に示す楕円面鏡5の
第一焦点距離f1を表し、また、縦軸は図13に示すラ
ンプ発光部17の両端から出射した光が液晶表示素子面
上で広がる量d’を示したものである。尚、図14は楕
円面鏡の第二焦点距離を一定とした場合である。図14
に見られる様に、楕円面鏡の第一焦点距離を大きくする
に従って広がり量が小さくなる。また、図14のaで示
した線はランプの電極間距離lが大きいもの、bは小さ
いものをそれぞれ示しており、lが小さいものほど光の
広がり量が小さくなる。光の広がり量d’は、ほぼ液晶
表示素子の光軸に垂直な面のサイズd以下にすることが
光利用効率向上には有効であり、図14に見られる様
に、前記楕円面鏡5の第一焦点距離f1は、ランプ電極
間距離l及び液晶表示素子のサイズdに対応し、適切に
設定される必要がある。具体的には、液晶表示素子サイ
ズdが、0.7インチから2インチまでの範囲であり、
かつ、電極間距離lが2mmから4mmの範囲である条
件のもとには、楕円面鏡の第一焦点距離f1は、10m
mから20mmの間であることが望ましい。楕円面鏡第
一焦点距離f1が、10mmより小さいと光利用効率が
悪化したり、ランプと楕円面鏡の距離が近くなりすぎ熱
的な問題が生じたりし、また、楕円面鏡第一焦点距離f
1が、20mmより大きいと画面の均一性が悪化した
り、図13に示す液晶表示素子への入射角度θが大きく
なり投射手段が大型化する等の問題が生じる。さらに、
上記液晶表示素子サイズd及びランプ電極間距離lの条
件のもとには、前記球面鏡6の曲率半径は、30mmか
ら60mmの範囲で設定されるのが望ましい。球面鏡6
の曲率半径が30mmより小さいと、楕円面鏡5に戻す
光の量が減り光利用効率が劣化するなどの問題が生じ、
また、球面鏡6の曲率半径が60mmより大きいと、表
示装置全体が大型化する等の問題が生じる。前記、具体
的な実施例は以上の条件を全て満足しており、これによ
り性能の良い投射型液晶表示装置を得ることができた。The horizontal axis in FIG. 14 represents the first focal length f1 of the ellipsoidal mirror 5 shown in FIG. 13, and the vertical axis represents the light emitted from both ends of the lamp light emitting section 17 shown in FIG. The amount of spreading d'is shown above. Note that FIG. 14 shows the case where the second focal length of the ellipsoidal mirror is constant. 14
As can be seen in Fig. 3, the spread amount decreases as the first focal length of the ellipsoidal mirror increases. Further, the line shown by a in FIG. 14 shows that the inter-electrode distance l of the lamp is large and b is small, respectively. The smaller l is, the smaller the light spread amount is. It is effective to improve the light utilization efficiency that the spread amount d ′ of light is equal to or smaller than the size d of the surface substantially perpendicular to the optical axis of the liquid crystal display element, and as shown in FIG. The first focal length f1 of 1 corresponds to the distance 1 between the lamp electrodes and the size d of the liquid crystal display element and needs to be set appropriately. Specifically, the liquid crystal display element size d is in the range of 0.7 inch to 2 inches,
Also, under the condition that the inter-electrode distance 1 is in the range of 2 mm to 4 mm, the first focal length f1 of the ellipsoidal mirror is 10 m.
It is preferably between m and 20 mm. If the ellipsoidal mirror first focal length f1 is smaller than 10 mm, the light utilization efficiency is deteriorated, the distance between the lamp and the ellipsoidal mirror becomes too short, and a thermal problem occurs. Distance f
When 1 is larger than 20 mm, the uniformity of the screen is deteriorated, and the incident angle θ to the liquid crystal display element shown in FIG. further,
Under the conditions of the size d of the liquid crystal display element and the distance 1 between the lamp electrodes, it is desirable that the radius of curvature of the spherical mirror 6 be set in the range of 30 mm to 60 mm. Spherical mirror 6
If the radius of curvature of is less than 30 mm, the amount of light returned to the ellipsoidal mirror 5 decreases, and problems such as deterioration of light utilization efficiency occur,
Further, when the radius of curvature of the spherical mirror 6 is larger than 60 mm, there arises a problem that the entire display device becomes large. The above specific examples satisfy all of the above conditions, and thus a projection type liquid crystal display device with good performance can be obtained.
【0040】尚、本発明の構成において、前記楕円面鏡
5,球面鏡6,コンデンサレンズ7あるいはフィ−ルド
レンズ8のいずれかもしくは複数に、近軸にたいして周
辺部形状を変化させた形状を持たせることにより、画面
照度の均一性,あるいは光利用効率の向上等に有効であ
る。例えば、コンデンサレンズ7の光軸中心部が平面に
近い非球面形状にした場合には、中央に対する周辺の照
度比がさらに高くなり、画面の照度均一性が向上する。In the structure of the present invention, any one or more of the ellipsoidal mirror 5, the spherical mirror 6, the condenser lens 7 and the field lens 8 has a shape in which the peripheral shape is changed with respect to the paraxial axis. Therefore, it is effective for the uniformity of screen illuminance or the improvement of light utilization efficiency. For example, when the central portion of the optical axis of the condenser lens 7 has an aspherical shape close to a flat surface, the illuminance ratio of the periphery to the center is further increased, and the illuminance uniformity on the screen is improved.
【0041】次に本発明による投射型液晶表示装置の風
の流路構成について図15,16を用いて説明する。Next, the flow channel structure of the projection type liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0042】図15は、前記図6に示した実施例を横か
ら見た略構成図を示している。また、図16は、前記色
分離合成ユニット44の風の流路を示す原理図である。
本実施例においては、吸気した外気を6つの吹き出し口
から流れるようにしており、該風の流れをW1〜W6で示
す。吸い込みファン46により外部から風を取り入れ吸
い込み、ダクト45によりR,G,Bそれぞれの液晶ラ
イトバルブ3に対応する吹き出し口47と電源回路32
の冷却用の吹き出し口48と映像信号回路43の冷却用
の吹き出し口49と映像信号回路43の冷却用の吹き出
し口49とプリポラライザ−22の冷却用の吹き出し口
50の6つの流路から吹き出るようになっている。さら
に、プリポラライザ−22を冷却した風は、通風孔51
を通過し照明手段2の冷却用としても用いられる。それ
ぞれの吹き出し口からでる風は吹き出しダクト33,吹
き出しファン34により投射型液晶表示装置の外部に吹
き出す構成となっている。FIG. 15 is a schematic block diagram of the embodiment shown in FIG. 6 viewed from the side. Further, FIG. 16 is a principle view showing a flow path of the wind of the color separation / synthesis unit 44.
In the present embodiment, the sucked outside air is made to flow from the six outlets, and the flow of the wind is shown by W 1 to W 6 . The suction fan 46 draws in air from the outside and sucks it in, and the duct 45 blows out air from the outlet 47 and the power supply circuit 32 corresponding to the R, G, and B liquid crystal light valves 3.
Of the cooling air outlet 48, the air outlet 49 for cooling the video signal circuit 43, the air outlet 49 for cooling the video signal circuit 43, and the air outlet 50 for cooling the prepolarizer 22. It is like this. Further, the wind that has cooled the prepolarizer-22 is supplied with the ventilation holes 51.
It is also used for cooling the lighting means 2 after passing through. The air blown from each air outlet is blown out of the projection type liquid crystal display device by the air outlet duct 33 and the air outlet fan 34.
【0043】尚、本実施例では色分離合成ユニット44
と吸い込みダクト45は別部品となっているが一体とし
てもかまわない。In this embodiment, the color separation / synthesis unit 44 is used.
The suction duct 45 and the suction duct 45 are separate parts, but they may be integrated.
【0044】以上のように風の流路を構成することによ
り、液晶表示装置全体を小型にしても、特に熱に弱い液
晶表示素子付近の冷却を中心に、充分な冷却を少ないフ
ァンの個数で実現することができる。By constructing the air flow path as described above, even if the entire liquid crystal display device is downsized, sufficient cooling can be performed with a small number of fans, especially in the vicinity of the liquid crystal display element which is vulnerable to heat. Can be realized.
【0045】[0045]
【発明の効果】上記の様に、本発明によれば、光源から
出射される光の光利用効率が良く、すなわち明るく、画
質性能の良い小型な投射型液晶表示装置が実現できる。As described above, according to the present invention, it is possible to realize a small-sized projection type liquid crystal display device in which the light emitted from the light source is efficiently used, that is, the light is bright and the image quality is excellent.
【図1】本発明の投射型液晶表示装置の光学系構成図。FIG. 1 is an optical system configuration diagram of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図2】本発明の投射型液晶表示装置の要部を示す原理
断面図。FIG. 2 is a principle sectional view showing a main part of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図3】本発明の投射型液晶表示装置における光源の一
実施例を示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment of a light source in the projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図4】本発明の投射型液晶表示装置における光源の一
特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram of a light source in the projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図5】本発明の投射型液晶表示装置の要部を示す原理
断面図。FIG. 5 is a principle sectional view showing a main part of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図6】本発明の投射型液晶表示装置の一実施例を示す
構成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing an embodiment of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図7】本発明の投射型液晶表示装置要部の一実施例を
示す構成図。FIG. 7 is a configuration diagram showing an embodiment of a main part of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図8】本発明の投射型液晶表示装置要部の一実施例を
示す構成図。FIG. 8 is a configuration diagram showing an embodiment of a main part of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図9】本発明の投射型液晶表示装置要部の一実施例を
示す構成図。FIG. 9 is a configuration diagram showing an embodiment of a main part of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図10】本発明の投射型液晶表示装置要部の一実施例
を示す構成図。FIG. 10 is a configuration diagram showing an embodiment of a main part of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図11】本発明の投射型液晶表示装置要部の一実施例
を示す構成図。FIG. 11 is a configuration diagram showing an embodiment of a main part of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図12】本発明の投射型液晶表示装置要部の一実施例
を示す構成図。FIG. 12 is a configuration diagram showing an embodiment of a main part of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図13】本発明の投射型液晶表示装置要部の一実施例
を示す構成説明図。FIG. 13 is a structural explanatory view showing an embodiment of the main part of the projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図14】本発明の投射型液晶表示装置要部の一実施例
を示す特性図。FIG. 14 is a characteristic diagram showing an example of a main part of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図15】本発明の投射型液晶表示装置の一実施例を示
す構成図。FIG. 15 is a configuration diagram showing an embodiment of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
【図16】本発明の投射型液晶表示装置要部の一実施例
を示す原理図。FIG. 16 is a principle diagram showing an embodiment of a main part of a projection type liquid crystal display device of the present invention.
1 光源 2 照明手段 3
液晶ライトバルブ 4 投射手段 5 楕円面鏡 6
球面鏡 7 コンデンサレンズ 8 フィ−ルドレンズ 9
スクリ−ン 10 ランプ 11 電極 1
2 保温膜 13 発光管 14 リ−ド線 1
5 箔 16 口金 17 発光部 1
8 光軸 19 ケ−ス 20 入射側偏光板 2
1 出射側偏光板 22 プリポラライザ 23 熱線カットフィルタ 24〜27 ダイクロイックミラ− 28,2
9 全反射ミラ− 30 筐体 31 スピ−カ 3
2 電源回路 33 吹き出しダクト 34 吹き出しファン 3
6 押え板 38 板バネ 39 通気口 4
0 フォルダ 41 ガラス板 43 映像信号回路 4
4 色分離合成ユニット 45 吸い込みダクト 46 吸い込みファン 47 液晶ライトバルブ冷却用吹き出し口 48 電
源回路冷却用吹き出し口 49 映像信号回路冷却用吹き出し口 50 プリポラライザ−冷却用吹き出し口 51 通
風孔1 light source 2 lighting means 3
Liquid crystal light valve 4 Projection means 5 Ellipsoidal mirror 6
Spherical mirror 7 Condenser lens 8 Field lens 9
Screen 10 Lamp 11 Electrode 1
2 Thermal insulation film 13 Arc tube 14 Lead wire 1
5 Foil 16 Base 17 Light emitting part 1
8 Optical Axis 19 Case 20 Incident Side Polarizer 2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Emission side polarizing plate 22 Prepolarizer 23 Heat ray cut filter 24 to 27 Dichroic mirror 28,2
9 Total reflection mirror 30 Casing 31 Speaker 3
2 power supply circuit 33 blow-out duct 34 blow-out fan 3
6 Presser plate 38 Leaf spring 39 Vent hole 4
0 folder 41 glass plate 43 video signal circuit 4
4 color separation synthesis unit 45 Suction duct 46 Suction fan 47 Liquid crystal light valve cooling outlet 48 Power circuit cooling outlet 49 Video signal circuit cooling outlet 50 Pre-polarizer-cooling outlet 51 Vent hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲毛 久夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者 丸山 竹介 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像メディア研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inoue Hisao Inage, 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa, Ltd. Inside the Hitachi Media Visual Media Laboratory (72) Inventor Takesuke Maruyama 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Hitachi, Ltd. Visual Media Research Center
Claims (7)
上に照射させる作用を有する照明手段と、光を変調する
液晶表示素子と、該液晶表示素子から出射した光を投射
する投射手段とを有する投射型液晶表示装置において、
前記照明手段は少なくとも楕円面鏡と球面鏡とを有し、
かつ前記液晶表示素子は前記楕円面鏡の楕円面が有する
前記光源より遠い方の焦点位置近傍に設置されているこ
とを特徴とする投射型液晶表示装置。1. An illuminating device having a light source, which has a function of irradiating light emitted from the light source onto a surface to be illuminated, a liquid crystal display element for modulating the light, and projecting the light emitted from the liquid crystal display element. In a projection type liquid crystal display device having a projection means,
The illumination means has at least an ellipsoidal mirror and a spherical mirror,
In addition, the projection type liquid crystal display device is characterized in that the liquid crystal display element is installed in the vicinity of a focus position farther from the light source which the elliptical surface of the ellipsoidal mirror has.
記液晶表示素子と前記投射手段の間それぞれに凸レンズ
を介在させたことを特徴とする請求項1記載の投射型液
晶表示装置。2. A projection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein convex lenses are provided between the light source and the liquid crystal display element and between the liquid crystal display element and the projection means, respectively.
を放射するランプであり、かつ該電極間の中心と前記球
面鏡の反射面上の任意の点とを結ぶ直線上に、硝子以外
の拡散膜あるいは遮光膜など光を拡散または遮光する作
用を有するものが存在しないことを特徴とする請求項
1,または請求項2記載の投射型液晶表示装置。3. The light source is a lamp that emits light by a discharge between a pair of electrodes, and a lamp other than glass is provided on a straight line connecting the center between the electrodes and an arbitrary point on the reflecting surface of the spherical mirror. 3. The projection type liquid crystal display device according to claim 1 or 2, wherein there is no one having a function of diffusing or blocking light such as the diffusion film or the light shielding film.
を介在して配置されたことを特徴とする請求項1,請求
項2,または請求項3記載の投射型液晶表示装置。4. The projection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the ellipsoidal mirror and the spherical mirror are arranged with one member interposed therebetween.
ランプであり、かつ前記照明手段と前記光源から放射さ
れた各色光を変調する3つの前記液晶表示素子との間に
前記光源から放射された各色光をそれぞれの色光に対応
した液晶表示素子に導く作用を有する色分離手段を設
け、かつ前記液晶表示素子と前記投射手段の間に前記3
つの液晶表示素子から出射した色光を色合成する色合成
手段を設けたことを特徴とする請求項1,請求項2,請
求項3,または請求項4記載の投射型液晶表示装置。5. The light source is a lamp that emits red, green, and blue color lights, and the light source is provided between the illumination means and the three liquid crystal display elements that modulate the respective color lights emitted from the light source. Color separation means having a function of guiding each color light emitted from the light source to a liquid crystal display element corresponding to each color light is provided, and the color separation means is provided between the liquid crystal display element and the projection means.
5. The projection type liquid crystal display device according to claim 1, further comprising color synthesizing means for synthesizing color light emitted from one liquid crystal display element.
の光軸が互いに平行になるように配置されたことを特徴
とする請求項1,請求項2,請求項3,請求項4,また
は請求項5記載の投射型液晶表示装置。6. The illumination means and the projection means are arranged such that their optical axes are parallel to each other. The projection type liquid crystal display device according to claim 5.
明手段と前記投射手段の光軸に対し少なくとも前記色分
離手段と前記液晶表示素子及び前記色合成手段とからな
る色分離合成ユニットを介して電源回路及び映像信号回
路を配置し、さらに、該色分離合成ユニットの下方に吸
い込みダクトと吸い込みファンを配置し、また、前記照
明手段の該照明手段の光軸と平行な面側に吹き出しダク
トと吹き出しファンを設けた構成とし、前記吸い込みフ
ァンにより該吸い込みファンの色分離合成ユニットに対
し反対側の外部から風を取り入れ前記吸い込みダクトに
より赤,緑,青の色光を変調する3つの前記液晶表示素
子と前記照明手段と前記電源回路及び前記信号回路に風
を送り前記吹き出しダクトを通じて前記吹き出しファン
により風を表示装置の外部に吹き出す様に風の流路を構
成したことを特徴とする請求項5,または請求項6記載
の投射型液晶表示装置。7. In the projection type liquid crystal display device, a color separation / combination unit including at least the color separation means, the liquid crystal display element, and the color combination means is provided with respect to an optical axis of the illumination means and the projection means. A power supply circuit and a video signal circuit are arranged, a suction duct and a suction fan are arranged below the color separation / synthesis unit, and a blowing duct is provided on the surface side of the lighting means parallel to the optical axis of the lighting means. A blower fan is provided, and three liquid crystal display elements are provided in which the suction fan draws in wind from the outside on the opposite side of the color separation / combination unit of the suction fan to modulate the red, green, and blue color lights by the suction duct. And a device for displaying the wind by the blowing fan through the blowing duct by sending the wind to the lighting means, the power supply circuit and the signal circuit. Projection type liquid crystal display device of externally as blown into, characterized in that to constitute a flow path of the wind claim 5 or claim 6 wherein, the.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7034912A JPH08234197A (en) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | Projection type liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7034912A JPH08234197A (en) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | Projection type liquid crystal display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08234197A true JPH08234197A (en) | 1996-09-13 |
Family
ID=12427429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7034912A Pending JPH08234197A (en) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | Projection type liquid crystal display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08234197A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008216867A (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Projection type display device |
-
1995
- 1995-02-23 JP JP7034912A patent/JPH08234197A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008216867A (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Projection type display device |
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