[发明专利]彩色图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及用一个作为光调制装置的光阀进行彩色显示的彩色图像显示装置。另外，本发明涉及包括这样的彩色图像显示装置的投影型图像显示装置。

背景技术

现在，作为大型影像市场的主力的投影机是利用光源灯、会聚透镜和投影透镜，将液晶面板(光阀)的图像放大、使之在屏幕上成像的装置。现在实用化的方式能分成三板式和单板式两大类。

在前一种三板式液晶投影机中，利用分色光学系统将来自白色光源的光分解成红绿蓝三原色的光后，利用3个单色液晶面板对这些光进行调制，分别形成三原色图像。然后，用调色光学系统对这些图像进行合成，用一个投影透镜投影到屏幕上。该方式由于能利用来自光源的白色光的全部光谱，所以光的利用率高，但由于需要3个液晶面板、分色光学系统、调色光学系统、以及液晶面板之间的会聚调整机构，所以价格比较高。

与此不同，在现有的单板式液晶投影机中，由于只是简单地将在带有镶嵌状的滤色片的液晶面板上形成的图像放大投影在屏幕上，所以紧凑、价格低。可是，在该方式中，由于利用作为色选择装置的滤色片吸收来自光源的白色光中不需要的颜色的光，获得所需要的颜色的光，所以入射到液晶面板上的白色光只有1/3以下的光透过(或反射)，光的利用率低，难以获得高亮度的图像。如果使光源明亮，虽然能提高显示图像的亮度，但存在滤色片由于光吸收而发热及耐光性的问题，在谋求高亮度化方面存在很大障碍。

近年来，在该单板式中作为消除与滤色片有关的光损失的方法，设计出了一种利用分色镜和微透镜阵列代替滤色片，来提高光的利用率的新的结构，已经达到了商品化程度。

现对利用分色镜和微透镜阵列谋求高效率化的现有的单板式投影型图像显示装置加以说明。图30是其简略结构图，图31是表示图30中的投影型图像显示装置的光阀的细部的剖面图。

投影型图像显示装置900有：光源部901、照明装置903、分色光学系统907、透射型光阀902、以及投影透镜908。来自光源部901的白色光利用照明装置903照射在光阀902的有效区上。分色光学系统907由倾斜地配置着的红反射分色镜904、绿反射分色镜905、以及全反射分色镜906构成。通过了照明装置903的白色光入射到分色光学系统907并沿着水平方向被分解成红、绿、蓝三原色后，入射到光阀902中。在透射型光阀902中，在一个元件内沿水平方向排列着各色用的像素，这些各色用的像素能分别独立地调制按照对应于红、绿、蓝各色光的输入信号入射的各色光。

从光源部901射出的白色光被照明装置903导向分色光学系统907。入射到这里的光中的红色光被相对于入射光倾斜设置的红反射分色镜904反射后沿光轴909传播。在透过了红反射分色镜904的光中，绿色光被相对于入射光倾斜设置的绿反射分色镜905反射后沿光轴910传播。透过了绿反射分色镜905的蓝色光入射到反射镜906而被反射后沿光轴911传播。光轴909上的红色光、光轴910上的绿色光、光轴911上的蓝色光透过会聚透镜912后，到达透射型光阀902。

如图31所示，在透射型光阀902的入射面一侧设有作为起偏镜的入射侧偏振片913，入射光中只有任意偏振方向的光透过这里。透射光入射到将上下方向作为纵向的微透镜917的集合体即微透镜阵列918上。微透镜917沿水平方向的宽度相当于红色用像素开口914、绿色用像素开口915、蓝色用像素开口916沿水平方向的宽度之和。沿光轴909传播、入射角为θ1、倾斜地入射到微透镜917上的红色光被会聚在红色用像素开口914中，沿光轴910传播、主光线垂直地入射到上述微透镜917上的绿色光被会聚在绿色用像素开口915中，沿光轴911传播、从与红色光相反的方向以入射角θ1倾斜地入射到微透镜917上的蓝色光被会聚在蓝色用像素开口916中。通过了各色用像素开口的各色光入射到设置在透射型光阀902的出射面上的出射侧偏振片919上。出射侧偏振片919的偏振轴与入射侧偏振片913的偏振轴正交地配置。入射到应进行白显示的像素开口中的色光，在液晶层中其偏振方向大约偏转90度后射出，所以透过出射侧偏振片919后到达投影透镜908上。入射到应进行黑显示的像素开口中的色光，在液晶层中其偏振方向不偏转地射出，所以被出射侧偏振片919吸收而不到达投影透镜908上。透射型光阀902按照像素单元进行入射光的偏振方向的偏转，进行图像显示。

这样能在提高了光利用率的新结构的单板式投影型图像显示装置中，实现使来自光源的光无浪费地接近于三板方式的高的光利用效率。