发明名称 投射型显示装置及用于此装置之光调变元件阵列
摘要 本发明系一种投射型显示装置及用于此装置之光调变元件阵列,其系针对于具备有:将略呈椭圆面之一部分做为凹面反射面之椭圆聚光镜、及配置于上述椭圆面之第一焦点附近之光源、及在上述椭圆面之第二焦点附近具有焦点之准直仪透镜(collimetor lens)侧具有透镜阵列,将具有面积S之光调变元件配置成二次元方式之光调变元件阵列、及投射透镜,之投射型显示装置,其特征为:当上述光源发光部之长度为L,将椭圆聚光镜之椭圆短径与长径比之二次方为μ,准直仪透镜之焦点距离为f,从透镜阵列与调变元件之开口部之距离为m,透镜阵列与调变元件之间的折射率为n时,则可以满足下列数式;m.Q1/(f.n)<2√(S/π)(2-μ)2Q1=L.────────────(光源为垂直配置时)2μ√(1-μ)1+√(1-μ)Q1=L.────────────(光源为水平配置时)1-√(1-μ)μ=(B/A)2(A:长径,B:短径)
申请公布号 TW374864 申请公布日期 1999.11.21
申请号 TW084110981 申请日期 1995.10.18
申请人 东芝股份有限公司 发明人 中村弘喜;渡边好浩
分类号 G02F1/29 主分类号 G02F1/29
代理机构 代理人 林志刚
主权项 1.一种投射型显示装置,系针对具备有:主要使用光之双折射性或旋光性来控制光之透过率之光调变手段;对于上述光调变手段导引从光源之光源光之光源光学系;及由藉上述光调变手段所调变之调变光投射于映幕之投射光学系之投射型显示装置,其特征为:上述光源光学系系具备有光源,与控制从此光源之光源光之聚光角之光源控制手段,此光源光控制手段,系包含将来自光源之光源光予以聚光之手段,与配置于上述光源光所聚光之位置附近之光圈手段,与准直仪透镜。2.一种投射型显示装置,其系具备:约略将椭圆面之一部分做为凹面反射面之椭圆聚光镜;配置于上述椭圆面之第二焦点附近之光源;在上述椭圆面之二焦点附近具有焦点之准直仪透镜;在此准直仪透镜侧具有透镜阵列,而将具有面积S之光调变元件配置成二次元方式之光调变元件阵列;及投射透镜之投射型显示装置,其特征为;上述光源之发光部长度为L,椭圆聚光镜之椭圆之短径与长径之比之二次方为,准直仪透镜视为f,透镜阵列与调变元件之开口部之距离为m,透镜阵列与调变元件间之折射率为n时,可满足下式,mQ1/(fn)<2√(S/)(光源为垂直配置时)(光源为水平配置时)=(B/A)2(A:长径,B:短径)。3.如申请专利范围第2项之投射型显示装置,其中,在上述椭圆面之第二焦点附近或第二焦点位置与准直仪透镜间之具有修正光线方向之光学元件。4.如申请专利范围第3项之投射型显示装置,可满足下式,mQ2/(fn)<2.....(光源为垂直配置时).....(光源为水平配置时)1:arctan((/(1-)))2:修正光线方向之光学元件射入光时从修正射入1之光时之光线方向之光学元件之射出光之角度。5.如申请专利范围第4项之投射型显示装置,其中,由修正上述光线方向之光学元件,具有调整从光源光光束之空间性强度分布之调整机构。6.如申请专利范围第2项之投射型显示装置,其中,在上述椭圆聚光镜与上述光调变元件阵列装置之间,配置于上述椭圆聚光镜对置将略呈球状凹面之一部分配置反射面之聚光镜。7.如申请专利范围第2项投射型显示装置,其中,配置于上述光源与椭圆面之第二焦点位置间,将从上述光源所射出之光分岐为互相直交之2个偏振波之手段,与将上述2个偏振波一方之偏振波之偏振波对准他方偏振波之偏振面之手段,与使其聚光于在上述椭圆面之第二焦点位置附近之聚光手段。8.如申请专利范围第2项之投射型显示装置,其中,上述透镜阵列系较规定上述光调变元件间之开口领域之遮光构件之位置对于上述光源在远光路上具有焦点位置。9.如申请专利范围第2项之投射型显示装置,其中上述椭圆面之第二焦点附近,具有由光学光圈而成光源光控制手段,光学光圈之直径做为D时,就满足下式,mD/(fn)<2 。10.如申请专利范围第9项之投射型显示装置,其中,在上述光源与光调变元件阵列之间,从光源所射出之光给与依存光之波长相异之进行方向之方向分光手段,与将此方向分光手段之受到分光之光,在由复数调变元件而成之调变元件群组内,为了使其至少存在一对所射入光之波长分布互相相异之调变元件,在上述调变元件群组之调变元件间,具有以空间上分离之分光成像手段,与使用对于各个调变元件应于其射入光之色之驱动信号所驱动。11.如申请专利范围第10项之投射型显示装置,其中,位于规定上述分光成像手段之透镜与调变元件阵列装置之显示领域构件之间之N个光学媒体之厚度视为D,将折射率视为ni(i=1-N)时,将调变元件群组内之邻接之二个之调变元件之显示助益部分之中心间之距离视为A,或,对其二个调变元件之各个所射入之光在大气中之角度差视为O时,满足下式之2个调变元件至少存在有一对12.如申请专利范围第10项之投射型显示装置,其中,在上述调变元件群组内之一个调变元件,由上述方向分光手段所供给光之大气中之角度之扩大角w,为满足下式,w<2。13.如申请专利范围第10项之投射型显示装置,其中,在上述调变元件群组内之一个调变元件,对于由上述方向分光手段所供给之光之大气中之角度之扩大w,无助益于调变元件之显示部分之宽度a,与助益于显示之部分之宽度b为满足下式之关系,w,O(2a+b)/(a+b)。14.如申请专利范围第13项之投射型显示装置,其中,上述光学光圈由上述方向分光手段所分光之方向之光圈宽度Dw若将准直仪透镜之焦点距离视为f,则满足下式之关系,w-2tan(Dw/2f)。15.如申请专利范围第10项之投射型显示装置,其中,将位于成像光学系与调变元件间之N个媒体厚度视为Di,将折射率视为ni(i=1-N)时,于下式(a)所示之调变元件之宽度Ws所规定之角度wa,对于下式(b)及(c)所示c及下式(d)所示,包含所有之调变元件之显示助益部中心之最小圆之直径Amax所规定之s,满足投射透镜之F値为满足下式(e)16.如申请专利范围第10项之投射型显示装置,其中,在上述投射透镜设置开口光圈,在开口光圈中设了具有透过率之波长分布之领域。17.如申请专利范围第9项之投射型显示装置,其中,包含上述映幕上或检测周边亮度之照度检测手段,上述光源光控制手段系依据上述照度检测手段来控制上述光源光之聚光角。18.如申请专利范围第9项之投射型显示装置,其中,在上述显示板包含供给映像信号之显示板驱动手段,上述光源光控制手段系依据上述映像信号之亮度位准控制上述光源光之聚光角。19.如申请专利范围第9项之投射型显示装置,其中,包含检测上述投射光学系F値之F値检测手段,上述光源光控制手段系依据上述F値来控制上述光源光之聚光角。20.如申请专利范围第2项之投射型显示装置,其中,使用没有施加磨砂处理之光源。21.如申请专利范围第2项之投射型显示装置,其中,直流点灯光源或交流点灯灯光源。22.如申请专利范围第2项之投射型显示装置,其中,对于电极之配置为对于光调变元件配置成垂直或平行。23.一种用于投射型显示装置之光调变元件阵列,其系针对于具有:将约略椭圆面之一部分成为凹面反射面之椭圆聚光镜;配置于上述椭圆聚光镜椭圆面之第一焦点附近,具有长度L之发光部之光源;在上述椭圆面之第二焦点附近具有焦点,焦点距离为f之准直仪透镜;将在准直仪透镜侧具有透镜阵列之光调变元件配置成二次元性之光调变元件阵列;及投射透镜;之用于投射型显示装置之光调变元件阵列,当从上述透镜阵列与调变元件之开口部为止之距离为m,透镜阵列与调变元件间之折射率为n,调变元件之面积为S时,满足下式之用于投射型显示装置之光调变元件阵列,mQ1/(fn)<2(光源为垂直配置时)(光源为水平配置时)=(B/A)2(A:长径,B:短径)。24.一种用于投射型显示装置之光调变元件阵列,其特征为:具有修正如申请专利范围第23项之上述光线方向之光学元件,在修正光线方向时,能够满足下式,mQ2/(fn)<2.....(光源为垂直配置时).....(光源为水平配置时)1:arctan((/(1-)))2:修正光线方向之光学元件射入光时从修正射入1之光时之光线方向之光学元件之射出光之角度。图式简单说明:第一图系表示习知3板式之投射型显示装置之概略图。第二图系表示在液晶板面之光源光之聚光角分布之图表。第三图A-第三图C系说明本发明之投射型显示装置之光源光学系所用之图。第四图系表示本发明之投射型显示装置之光源光学系,其椭圆聚光镜之椭圆率与Q1/L之关系之图表。第五图系于本发明之投射型显示装置,用来说明具有修正光线方向之光学元件之光源光学系之图;第六图系于本发明之投射型显示装置,表示其像素构造及带状排列之图;第七图系于本发明之投射型显示装置,表示对于椭圆聚光镜附加了球面状聚光镜之光源光学系之图;第八图系于本发明之投射型显示装置,表示附加偏振变换光学系之光学系之图;第九图系于本发明之投射型显示装置,表示附加了方向分光手段与分光结合手段之光学系之图;第十图系用来说明第九图之方向分光手段之图;第十一图系用来说明第九图之分光结合手段之图;第十二图A-第十二图C系于本发明之投射型显示装置,用来说明像素排列与分光结合手段关系之图;第十三图系表示使用于第九图所示光学系光圈之形状图;第十四图系用来说明由分光手段所发生之角度分布之图;第十五图系表示有关本发明一实施例之3板式投射型显示装置之概略图;第十六图系表示于第十五图所示显示装置之液晶板之一部分之平面图;第十七图系沿着第十六图之17-17线之剖面图;第十八图系表示所投影之显示影像之照度测定点之图;第十九图系表示相向难板之厚度与实效开口率之图表。第二十图系表示尖峰光束之聚光角依存性之图表。第二十一图系表示有关本发明其他实施例之单板投射型显示装置之概略图。第二十二图系表示实效开口率之聚光依存性之图表;第二十三图A-第二十三图B系表示实效开口率之F値依存性之图表;第二十四图系修正光线方向之光栅透镜(grating lens)之剖面图。第二十五图A及第二十五图B系说明光栅透镜之原理之图;第二十六图A-第二十六图D系表示对于光栅透镜之位置变化之照度分布变化之图表;第二十七图系于本发明第2变形例用来说明对于液晶板之射入光之方向p之图,及第二十八图A及第二十八图B,系用来说明插入于投射透镜射入部之滤色片之分光特性之图。
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