專(zhuān)利名稱(chēng)：投射型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用由從光源放射的光照明、從外部獲得影像信號(hào)而 形成光學(xué)像的空間光調(diào)制元件和投射透鏡將大畫(huà)面影像投影到屏幕上的投 射型顯示裝置。
背景技術(shù)：
以往，作為大畫(huà)面用的影像設(shè)備，已知有使用各種空間光調(diào)制元件的 投射型顯示裝置。它們將例如透射型或反射型的液晶面板作為空間光調(diào)制 元件、并通過(guò)光源將液晶面板照明、并且將基于從外部供給的影像信號(hào)的 光學(xué)像形成在液晶面板上、通過(guò)投射透鏡將光學(xué)像放大投影在屏幕上。
近年來(lái)，對(duì)于高亮度化的需求正在提高，使用三片液晶面板等空間光
調(diào)制元件的3板式的投射型顯示裝置成為主流。但是，有裝置整體的成本 變高的問(wèn)題。
另一方面，已知有僅使用1片液晶面板而實(shí)現(xiàn)低成本化的、單板式的 投射型顯示裝置。但是，這樣的投射型顯示裝置由于需要在液晶面板的各 像素上設(shè)置三原色的彩色濾色器，所以有實(shí)質(zhì)上析像度降低的問(wèn)題。此外， 由于通過(guò)彩色濾色器損失照明光的約2/3，所以有畫(huà)面亮度降低的問(wèn)題。
相對(duì)于此，已知有使用圓盤(pán)狀的色輪的顏色順次方式的投射型顯示裝 置(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)l)。該方式是對(duì)一個(gè)空間光調(diào)制元件順次照射紅、 綠、藍(lán)三原色光而進(jìn)行全彩色顯示的方式。
圖9是表示這樣的投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。在圖9中，從 放電燈100的由一對(duì)電極100a形成的發(fā)光部放射的白色光通過(guò)凹面鏡101 經(jīng)由UV-IR截止濾光器(cut filter) 102聚光到色輪103上。UV-IR截止濾 光器102是為了從放電燈100的放射光中去除紫外線和紅外線而使用的。
色輪103是將紅、綠、藍(lán)的扇形的彩色濾色器組合為圓盤(pán)狀的結(jié)構(gòu)， 通過(guò)旋轉(zhuǎn)能夠使紅、綠、藍(lán)的頻帶的光順次、有選擇地透射。放電燈100
4的放射光經(jīng)由色輪103、聚光透鏡104及場(chǎng)鏡105照射在液晶面板106上。 通過(guò)使色輪103與液晶面板106的圖像顯示同步地旋轉(zhuǎn)，在液晶面板106 上分時(shí)形成對(duì)應(yīng)于紅、綠、藍(lán)的影像信號(hào)的光學(xué)像。
聚光透鏡104是為了將色輪103的透射光高效率地導(dǎo)引到液晶面板106 而使用的。此外，場(chǎng)鏡105是為了將透射液晶面板106的光聚光到投射透 鏡107上而使用的。通過(guò)將液晶面板106上的光學(xué)像用投射透鏡107放大 投影到屏幕(未圖示)上，能夠得到全彩色顯示的大畫(huà)面影像。
根據(jù)該方式，能夠通過(guò)1片液晶面板得到與3板式同樣的高析像度的 彩色圖像。此外，由于不需要在液晶面板上的各像素上設(shè)置微小的彩色濾 色器，所以液晶面板的成品率提高，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的低成本化。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)2004-317528號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1及圖9所示的投射型顯示裝置通過(guò)1片空間光調(diào)制元件實(shí) 現(xiàn)與3板方式同樣的析像度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的低成本化和小型化，但 具有如以下這樣的問(wèn)題。
圖10是示意地表示色輪103與聚光斑108的關(guān)系地圖。在色輪103 上，形成有基于放電燈100的放射光的聚光斑108。聚光斑108的大小依賴(lài) 于放電燈100的發(fā)光部100a的大小，發(fā)光部100a越大，聚光斑108也越 大。
色輪103例如將紅、綠、藍(lán)的扇形的彩色濾色器103R、 103G、 103B 以圓盤(pán)狀組合而構(gòu)成。在各彩色濾色器103R、 103G、 103B的各自之間存 在邊界103RG、 103GB、 103BR。通過(guò)使該色輪103與液晶面板106的顯 示同步地旋轉(zhuǎn)，能夠進(jìn)行全彩色顯示。但是，在聚光斑108橫跨在相鄰的 彩色濾色器間的狀態(tài)下，會(huì)發(fā)生混色，有顯示了與原本想要顯示的顏色不 同的顏色的圖像的問(wèn)題。.
因此，實(shí)際上，在聚光斑108通過(guò)各彩色濾色器的邊界103RG、 103GB、 103BR的期間，通過(guò)將液晶面板106黑顯示、即設(shè)為OFF狀態(tài)，解決了上 述混色的問(wèn)題。以下，將色輪103上的該區(qū)間稱(chēng)作黑顯示區(qū)間。
但是，已知放電燈100等的在投射型顯示裝置中使用的光源在使用中 發(fā)光部100a的大小(以下稱(chēng)作電弧長(zhǎng))變化， 一般有對(duì)應(yīng)于點(diǎn)燈時(shí)間而電 弧長(zhǎng)變長(zhǎng)的趨勢(shì)。因而，在壽命中聚光斑108逐漸變大，在最初設(shè)定的黑顯示區(qū)間中不能防止混色，發(fā)生顯示了與本來(lái)想要顯示的顏色不同的圖像 的問(wèn)題。
只要考慮燈壽命中的電弧長(zhǎng)的變化、預(yù)先設(shè)想較大的聚光斑來(lái)設(shè)定黑 顯示區(qū)間就可以，但是使黑顯示區(qū)間越大，本來(lái)用于顯示的光的比例越減 少。因而，變成在電弧長(zhǎng)較短的壽命初期的階段，設(shè)定不需要的大小的黑 顯示區(qū)間，效率降低，投射圖像的亮度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而做出的，目的是提供一種能夠在充分地維持 抑制混色的效果的同時(shí)提高投射圖像的顏色亮度的投射型顯示裝置。
本發(fā)明的投射型顯示裝置具備光源，放射白色光；發(fā)光面形成光學(xué) 單元，對(duì)上述光源的射出光進(jìn)行聚光而形成發(fā)光面；旋轉(zhuǎn)型濾色器，配置 在上述發(fā)光面的附近，具有用來(lái)使從上述發(fā)光面射出的白色光中的特定的 顏色光以規(guī)定的順序有選擇地透射或反射的多種濾色器；空間光調(diào)制元件， 以與上述發(fā)光面實(shí)質(zhì)上共軛的關(guān)系配置，根據(jù)影像信號(hào)，調(diào)制入射光并進(jìn) 行圖像顯示；照明光學(xué)單元，對(duì)來(lái)自上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的射出光進(jìn)行聚光， 而形成用來(lái)照明上述空間光調(diào)制元件的照明光；投射透鏡，投射由上述空 間光調(diào)制元件形成的圖像；以及控制裝置，進(jìn)行控制以使上述旋轉(zhuǎn)型濾色 器的旋轉(zhuǎn)與上述空間光調(diào)制元件的上述圖像顯示同步。
為了解決上述問(wèn)題，其特征在于，上述控制裝置對(duì)上述空間光調(diào)制元 件的多個(gè)部分顯示區(qū)域的每一個(gè)，進(jìn)行切換上述圖像顯示的狀態(tài)的分割驅(qū) 動(dòng)，上述空間光調(diào)制元件的多個(gè)部分顯示區(qū)域分別與將上述發(fā)光面沿上述 旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)方向分割而設(shè)定的多個(gè)部分發(fā)光區(qū)域相對(duì)應(yīng)；與上述 旋轉(zhuǎn)型濾色器的各濾色器間的邊界線的相對(duì)于各個(gè)上述部分發(fā)光區(qū)域的通 過(guò)同步，而對(duì)每一個(gè)上述部分顯示區(qū)域?qū)⑸鲜隹臻g光調(diào)制元件在通常的圖 像顯示的狀態(tài)和遮斷光的OFF狀態(tài)之間切換。
發(fā)明效果
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的投射型顯示裝置，通過(guò)以部分顯示區(qū)域?yàn)閱挝豢刂?OFF狀態(tài)，與將空間光調(diào)制元件的顯示面整體一起進(jìn)行OFF狀態(tài)的控制的 情況相比，照明光的利用效率提高，能夠在充分地維持防止相鄰的濾色器的混色的效果的同時(shí)提高投射圖像的顏色亮度。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖2是說(shuō)明構(gòu)成該投射型顯示裝置的玻璃棒的射入射出端的光強(qiáng)度分 布的一例的光強(qiáng)度分布圖。
圖3是表示構(gòu)成該投射型顯示裝置的發(fā)光面與旋轉(zhuǎn)型濾色器及液晶面 板的顯示面的位置關(guān)系的示意圖。
圖4A是表示該投射型顯示裝置的發(fā)光面的分割的一例的示意圖。
圖4B是表示該投射型顯示裝置的液晶面板的顯示面的分割的一例的 示意圖。
圖5是用來(lái)說(shuō)明該投射型顯示裝置的發(fā)光面與旋轉(zhuǎn)型濾色器的位置關(guān)
系和動(dòng)作的示意圖。
圖6A是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖6B是表示該投射型顯示裝置的一部分的放大主視圖。
圖7A是表示該投射型顯示裝置的發(fā)光面的分割的一例的示意圖。
圖7B是表示該投射型顯示裝置的液晶面板的顯示面的分割的一例的
示意圖。
圖8是用來(lái)說(shuō)明發(fā)光面與旋轉(zhuǎn)型濾色器的位置關(guān)系和動(dòng)作的示意圖。
圖9是表示以往的投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)例的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是示意地表示色輪103與聚光斑108的關(guān)系的示意圖。
符號(hào)說(shuō)明
3光源
5玻璃棒
6、 62發(fā)光面
6a、 6b、 6c、 71a、 72a、 73a、 74a、 75a部分發(fā)光區(qū)域
7遮光板
8旋轉(zhuǎn)型濾色器
8R、 8G、 8B濾色器9中繼透鏡
11、 63液晶面板
lla、 63a顯示面 12投射透鏡 13光軸
14、 15、 16、 71b、 72b、 73b、 74b、 75b部分顯示區(qū)域 20控制裝置 21光電傳感器 51、 52、 53邊界線
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明以上述結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，可以采取以下這樣的各種方式。
艮口，優(yōu)選的，在將用來(lái)估計(jì)為從上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)中心包含各
個(gè)上述部分發(fā)光區(qū)域的最大角設(shè)為9max時(shí)，上述部分發(fā)光區(qū)域的尺寸被
設(shè)定為滿(mǎn)足下述的式子 9 max《8deg。
此外，優(yōu)選的是，在將用來(lái)估計(jì)為從上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)中心包 含各個(gè)上述部分發(fā)光區(qū)域的最大角設(shè)為e max、最小角設(shè)為0 min時(shí)，上述 部分發(fā)光區(qū)域的尺寸被設(shè)定為滿(mǎn)足下述的式子
9 max/ 9 min《5。
此外，優(yōu)選的是，使上述部分發(fā)光區(qū)域的尺寸不同，以使用來(lái)估計(jì)為 從上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)中心包含各個(gè)上述部分發(fā)光區(qū)域的角度大致相等。
此外，優(yōu)選的是，上述發(fā)光面是矩形狀，并且配置成，上述發(fā)光面的 短邊方向與上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)方向大致一致。、
在此情況下，優(yōu)選的是，上述發(fā)光面的短邊配置成，在其中心上與上 述旋轉(zhuǎn)型濾色器的半徑方向大致垂直。
此外，優(yōu)選的是，在上述發(fā)光面的附近配置有用來(lái)將不需要的光遮光 的遮光部件。
此外，優(yōu)選的是，上述旋轉(zhuǎn)型濾色器是將多個(gè)濾色器以圓盤(pán)狀配置而
8構(gòu)成的，上述多個(gè)濾色器蒸鍍有反射特定顏色的光的多層膜，上述多層膜 蒸鍍?cè)诮咏谏鲜霭l(fā)光面的一側(cè)。
此外，優(yōu)選的是，上述控制裝置在上述部分發(fā)光區(qū)域和與上述空間光 調(diào)制元件的顯示顏色無(wú)關(guān)的顏色的上述濾色器相對(duì)置的期間、以及上述部 分發(fā)光區(qū)域跨越與該顯示顏色有關(guān)的顏色和無(wú)關(guān)的顏色的上述濾色器的邊
界線的期間，使對(duì)應(yīng)于該部分發(fā)光區(qū)域的上述部分顯示區(qū)域處于OFF狀態(tài)。
此外，優(yōu)選的是，上述發(fā)光面形成光學(xué)元件具備在光的入射端具有反 射膜的棒狀積分器。
此外，作為上述光源，可以使用超高壓水銀燈。
以下，參照附圖對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的投射型顯示裝置的情況下的具體的 實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
(實(shí)施方式l)
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)的主視圖。
這里，如果如圖所示那樣定義xyz直角坐標(biāo)，則圖1表示關(guān)于x-z平面的結(jié) 構(gòu)。
在圖1中，3是放射白色光的光源，5是作為發(fā)光面形成光學(xué)單元的玻 璃棒，8是旋轉(zhuǎn)型濾色器，9是作為照明光學(xué)單元的中繼透鏡，ll是作為空 間光調(diào)制元件的透射型的液晶面板，12是投射透鏡。
光源3由放電燈1和橢圓面鏡2構(gòu)成。作為放電燈1，可以使用超高壓 水銀燈。超高壓水銀燈由于放射白色光、亮度很高、聚光性良好，所以能 夠通過(guò)橢圓面鏡2高效率地聚光。
橢圓面鏡2例如第1焦點(diǎn)(短焦點(diǎn))距離F140mm，第2焦點(diǎn)(長(zhǎng)焦 點(diǎn))距離F2^00mm。在橢圓面鏡2的反射面2a上，例如形成有將可見(jiàn)光 高效率地反射、使紅外光透射的電解質(zhì)多層膜，并且將從放電燈1放射的 光中的可見(jiàn)光成分高效率地向希望的方向反射。
放電燈1配置為，使形成在一對(duì)電極la間的發(fā)光部的中心大致與橢圓 面鏡2的第1焦點(diǎn)F1—致。由此，與發(fā)光部的大小成比例的聚光斑形成在 橢圓面鏡2的第2焦點(diǎn)F2附近，能夠?qū)⒎烹姛?的放射光高效率地聚光。
UY-IR截止濾光器4是為了截止從光源3射出的光中的紫外光及紅外 光而使用的。在橢圓面鏡2的第2焦點(diǎn)F2的附近，配置有玻璃制的棒狀積分器(rod integrator,以下稱(chēng)作玻璃棒)5。玻璃棒5的入射端5a及射出端5b的形狀 是5mmX4mm的矩形，配置成，使其入射端5a與橢圓面鏡2的第2焦點(diǎn) F2大致一致。由于如上述那樣在第2焦點(diǎn)F2附近形成聚光斑，所以能夠 使由橢圓面鏡2聚光的光高效率地入射到玻璃棒5中。
玻璃棒5優(yōu)選的是耐熱性良好的石英玻璃制。從玻璃棒5的入射端5a 入射的光在玻璃棒5的側(cè)面5c反復(fù)全反射，被擴(kuò)散并引導(dǎo)到射出端5b。結(jié) 果，在玻璃棒5的射出端5b上，形成明亮度分布均勻的發(fā)光面6。
圖2是表示玻璃棒5的入射端5a和射出端5b的光強(qiáng)度分布的一例的 光強(qiáng)度分布圖。在圖2中，玻璃棒5的入射端5a處的光強(qiáng)度分布Ia集中在 光軸13附近，相對(duì)于此，射出端5b處的光強(qiáng)度分布從光軸13附近到周邊 大致均勻。
在玻璃棒5的射出端5b附近、即發(fā)光面6附近，配置有旋轉(zhuǎn)型濾色器 8。在旋轉(zhuǎn)型濾色器8的旋轉(zhuǎn)軸8b上安裝有馬達(dá)8a，使旋轉(zhuǎn)型濾色器8繞 旋轉(zhuǎn)中心8c的周?chē)D(zhuǎn)。
中繼透鏡9使發(fā)光面6和液晶面板11的顯示面lla為共軛的關(guān)系，形 成用來(lái)照明液晶面板11的顯示面lla的照明光。投射透鏡12接受液晶面 板11的透射光，將液晶面板11的顯示面lla上的圖像、即光學(xué)像放大而 放大投影在屏幕(未圖示)上。場(chǎng)鏡10是為了將液晶面板U的照明光導(dǎo) 引到投射透鏡12而使用的。
圖3是表示發(fā)光面6與旋轉(zhuǎn)型濾色器8及液晶面板11的顯示面lla的 位置關(guān)系的示意圖。旋轉(zhuǎn)型濾色器8例如將使紅色成分的光透射的紅色濾 色器8R、使綠色成分的光透射的綠色濾色器8G、以及使藍(lán)色成分的光透 射的藍(lán)色濾色器8B組合為圓盤(pán)狀而構(gòu)成。玻璃棒5的射出端5b即發(fā)光面 6與液晶面板11的顯示面lla是相似形狀。此外，發(fā)光面6的短邊62相對(duì) 于通過(guò)光軸13和旋轉(zhuǎn)型濾色器8的中心的線大致垂直地配置。
液晶面板11是強(qiáng)感應(yīng)性液晶面板，是變換0N/0FF的兩個(gè)狀態(tài)的雙穩(wěn) 態(tài)元件。灰度等級(jí)表現(xiàn)例如通過(guò)PWM (脈沖寬度調(diào)制)控制，使液晶面板 11的ON時(shí)間變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于響應(yīng)時(shí)間較短，所以適合于進(jìn)行顏色順次 顯示的情況。液晶面板11在入射側(cè)和射出側(cè)具備偏振光片(未圖示)，其偏振光軸根據(jù)液晶分子的配光方向而設(shè)定。
液晶面板ll由控制裝置20基于影像信號(hào)進(jìn)行PWM (脈沖寬度調(diào)制) 控制?？刂蒲b置20同時(shí)驅(qū)動(dòng)控制旋轉(zhuǎn)用馬達(dá)8a，以使顯示圖像與旋轉(zhuǎn)型濾 色器8的透射光的顏色同步。gp，使旋轉(zhuǎn)型濾色器8旋轉(zhuǎn)，以使例如基于 紅顯示用的影像信號(hào)控制液晶面板11的期間、與旋轉(zhuǎn)型濾色器8的紅色濾 色器8R通過(guò)發(fā)光面6的期間同步。
通常，在液晶面板11顯示形成1幀的、例如紅顯示用的單位圖像的期 間中，旋轉(zhuǎn)型濾色器8旋轉(zhuǎn)多周。因而，在此期間紅色濾色器8R多次通過(guò) 發(fā)光面6。因此，與紅色濾色器8R的通過(guò)同步地控制液晶面板11，以使其 切換進(jìn)行基于影像信號(hào)的通常的顯示的圖像顯示狀態(tài)和診斷光的OFF狀態(tài) 的顯示(所謂的黑顯示)。對(duì)于更具體的切換動(dòng)作在后面敘述。
關(guān)于綠、藍(lán)的各顏色也是同樣的。用時(shí)間序列在短期間內(nèi)切換紅、綠、 藍(lán)的單色灰度等級(jí)顯示而進(jìn)行顯示，結(jié)果這些圖像在視覺(jué)上被合成，而觀 察者識(shí)別出全彩色圖像。
為了控制旋轉(zhuǎn)型濾色器8的旋轉(zhuǎn)，需要其旋轉(zhuǎn)相位的檢測(cè)。例如，使 旋轉(zhuǎn)型濾色器8的旋轉(zhuǎn)軸8b為黑色，在其一部分上設(shè)置光反射面而由光電 傳感器21等檢測(cè)其通過(guò)，從而能夠檢測(cè)旋轉(zhuǎn)型濾色器8的旋轉(zhuǎn)相位。光電 傳感器21的檢測(cè)信號(hào)被供給到控制裝置20，用于使旋轉(zhuǎn)用馬達(dá)8a與液晶 面板ll的顯示同步的控制。
如圖4A、圖4B所示，玻璃棒5的射出端5b的形狀設(shè)定為與液晶面板 11的顯示面lla相似形狀。由此，發(fā)光面6的光強(qiáng)度分別被如實(shí)地轉(zhuǎn)印到 顯示面lla上。
在本實(shí)施方式中，如圖4A所示，在發(fā)光面6上虛擬地設(shè)定等分割的部 分發(fā)光區(qū)域6a、 6b、 6c、……。所謂的虛擬地，是指并不是物理地分割。
由于發(fā)光面6與液晶面板11的顯示面lla處于共軛關(guān)系，所以部分發(fā) 光區(qū)域6a、 6b、 6c、……成像在顯示面lla的對(duì)應(yīng)的部分顯示區(qū)域14、 15、 16、……上。液晶面板ll被控制為，以部分顯示區(qū)域14、 15、 16、……的 各個(gè)單位進(jìn)行通常的圖像顯示、或OFF狀態(tài)的顯示。各部分顯示區(qū)域14、 15、 16、……的圖像顯示狀態(tài)與OFF狀態(tài)之間的切換是根據(jù)旋轉(zhuǎn)型濾色器 8的旋轉(zhuǎn)相位來(lái)控制的。利用圖4A、圖4B及圖5對(duì)本實(shí)施方式的投射型顯示裝置的具體的結(jié) 構(gòu)、動(dòng)作及作用進(jìn)行說(shuō)明。
圖5是用來(lái)說(shuō)明發(fā)光面6與旋轉(zhuǎn)型濾色器8的位置關(guān)系和動(dòng)作的示意 圖。分別形成在各濾色器8R、 8G、 8B之間的邊界線51、 52、 53隨著旋轉(zhuǎn) 型濾色器8的箭頭54所示的方向的旋轉(zhuǎn)而依次通過(guò)發(fā)光面6上。
分割發(fā)光面6的方向?yàn)楦鳛V色器8R、 8G、 8B的邊界線51、 52、 53通 過(guò)的方向、即圖4A中用箭頭41表示的方向。如圖4B所示，在液晶面板 11的顯示面lla上，旋轉(zhuǎn)型濾色器8的各濾色器8R、 8G、 8B的邊界線51、 52、 53沿箭頭42所示的方向通過(guò)。
伴隨著旋轉(zhuǎn)型濾色器8的旋轉(zhuǎn)的、液晶面板11的部分顯示區(qū)域14、 15、 16、……的顯示動(dòng)作如下。
如圖5所示，當(dāng)各濾色器8R、 8G、 8B通過(guò)發(fā)光面6時(shí)，例如在部分 發(fā)光區(qū)域6a和與液晶面板11的顯示顏色無(wú)關(guān)的顏色的濾色器相對(duì)置的期 間，與該部分發(fā)光區(qū)域6a共軛的部分顯示區(qū)域14被控制為OFF狀態(tài)。進(jìn) 而，在部分發(fā)光區(qū)域6a跨越與該顯示顏色有關(guān)的顏色和無(wú)關(guān)的顏色的濾色 器的邊界線的期間，與該部分發(fā)光區(qū)域6a共軛的部分顯示區(qū)域14也被控 制為OFF狀態(tài)。對(duì)于其他的部分發(fā)光區(qū)域6b、 6c、……、以及共軛的部分 顯示區(qū)域15、 16、……也同樣。
具體而言，例如在顯示紅色(單色)的情況下，在部分發(fā)光區(qū)域6a、 6b、 6c、……與綠、藍(lán)的濾色器對(duì)置的期間、以及跨越藍(lán)/紅、綠/紅的邊界 線51、 53的一定的期間，液晶面板ll上的共軛的部分顯示區(qū)域14、 15、 16、……被控制為OFF狀態(tài)。在顯示綠、藍(lán)的情況下也同樣。
另一方面，在顯示黃色(混合色)的情況下，在部分發(fā)光區(qū)域與藍(lán)色 的濾色器對(duì)置的期間、以及跨越紅/藍(lán)、綠/藍(lán)的邊界線51、 52的一定的期 間，也可以進(jìn)行動(dòng)作以使共軛的各顯示區(qū)域被控制為OFF狀態(tài)。
以上，通過(guò)以部分顯示區(qū)域14、 15、 16、……單位控制OFF狀態(tài)，與 將顯示面lla整體一起進(jìn)行OFF狀態(tài)的控制的情況相比，光透射的期間變 長(zhǎng)，照明光的利用效率提高。由此，能夠在充分地維持防止相鄰的濾色器 帶來(lái)的混色的效果的同時(shí)提高顏色亮度。
在本實(shí)施方式中，優(yōu)選地如以下這樣控制部分顯示區(qū)域14、 15、 16、……的OFF顯示期間。即，對(duì)于圖5所示那樣分割的多個(gè)部分發(fā)光區(qū)域6a、 6b、 6c……，設(shè)用于估計(jì)為從旋轉(zhuǎn)型濾色器8的旋轉(zhuǎn)中心8c包含各個(gè)部分發(fā)光 區(qū)域的角度為e (變量)。當(dāng)設(shè)角度0的最大值、即最大角度為e max時(shí)， 設(shè)定部分發(fā)光區(qū)域6a、 6b、 6c……的分割的尺寸，以使其滿(mǎn)足下述的式(l)。 9max《8deg (1)
并且，僅在對(duì)應(yīng)于9 max的期間，使液晶面板11的顯示面lla的對(duì)應(yīng) 的部分顯示區(qū)域14、 15、 16、……成為OFF狀態(tài)。
在0max被設(shè)定為超過(guò)上式的上限的情況下，黑顯示期間變得過(guò)大， 所以產(chǎn)生較大的損失，不能充分地得到顯示圖像的明亮度。
同時(shí)，在設(shè)角度e的最小值、即最小角度為8min時(shí)，如果將部分發(fā) 光區(qū)域6a、 6b、 6c……的分割的尺寸設(shè)定為滿(mǎn)足下述的式(2)，則還是有 效的。
emax/0min《5 (2)
在0max、 9min被設(shè)定為超過(guò)上式的上限的情況下，與作為最小角度 的部分發(fā)光區(qū)域?qū)?yīng)的部分顯示區(qū)域的黑顯示期間被設(shè)定得過(guò)大，所以多 余的黑色顯示期間變得過(guò)大，是不優(yōu)選的。另外，式(2)的條件如果不與 式(1)的條件組合而單獨(dú)地使用，也能夠得到相應(yīng)的效果。
此外，通過(guò)在發(fā)光面6的附近設(shè)置用來(lái)將不需要的光遮光的遮光板7， 能夠防止不需要的光到達(dá)液晶面板11的顯示面Ha、抑制液晶面板11的溫 度上升。同時(shí)，抑制不需要光帶來(lái)的虛黑，改善對(duì)比度。
由于發(fā)光面6與液晶面板11的顯示面lla大致處于共軛的關(guān)系，所以 旋轉(zhuǎn)型濾色器8越是置于遠(yuǎn)離發(fā)光面6的位置，在液晶面板11的顯示面lla 上各濾色器8R、 8G、 8B之間的邊界線變得越模糊。結(jié)果，用來(lái)抑制混色 的黑顯示期間大到必要以上，導(dǎo)致明亮度的降低。
因此，旋轉(zhuǎn)型濾色器8優(yōu)選為盡可能接近于發(fā)光面6，如果為5mm以 內(nèi)，則適合實(shí)用。
此外，因?yàn)橥瑯拥睦碛?，?yōu)選為，旋轉(zhuǎn)型濾色器8的各濾色器8R、 8G、 8B是蒸鍍了多層膜的分色鏡，多層膜的蒸鍍膜設(shè)在接近于發(fā)光面6的一側(cè)。
以上，通過(guò)將發(fā)光面虛擬地分割為多個(gè)部分發(fā)光區(qū)域，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定用 來(lái)從旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)中心包含各個(gè)部分發(fā)光區(qū)域的角度，能夠抑制黑顯示期間的長(zhǎng)度，充分地提高顏色亮度。 (實(shí)施方式2)
圖6A是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。 對(duì)于與圖1所示的實(shí)施方式1的裝置同樣的單元賦予相同的參照符號(hào)并省 略重復(fù)的說(shuō)明。
本實(shí)施方式的投射型顯示裝置除了在玻璃棒5的入射端設(shè)有反射膜 61、以及發(fā)光面62及液晶面板63的顯示面63a的分割的方式不同以外， 與圖1等所示的實(shí)施方式1的裝置同樣。
反射膜61是設(shè)在棒狀積分器5的入射端面上的多層膜。圖6B的放大 圖是從光軸13方向觀察棒狀積分器5的入射端面的情況下的示意圖。除了 開(kāi)口部64以外設(shè)有反射膜61。
由橢圓面鏡2聚光的光通過(guò)開(kāi)口部64，達(dá)到棒狀積分器5的射出端面 5b。從射出端面5b射出的光入射到旋轉(zhuǎn)型濾色器8中，規(guī)定的頻帶的光透 射。另一方面，透射光以外的光被反射，其大部分再入射到棒狀積分器5 的射出端面5b，達(dá)到入射端面。在棒狀積分器5的入射端面上，通過(guò)反射 膜61使被旋轉(zhuǎn)型濾色器8反射而再次到達(dá)入射端面的光的一部分再次向射 出端面5b方向反射。
由此，能夠使由旋轉(zhuǎn)型濾色器8反射的光再次入射到旋轉(zhuǎn)型濾色器8 中。結(jié)果，在旋轉(zhuǎn)型濾色器8上的兩個(gè)不同顏色的濾色器通過(guò)棒狀積分器5 的射出端面5b的情況下，能夠有效利用各濾色器的反射光。
利用圖7A、圖7B及圖8對(duì)本實(shí)施方式的作用進(jìn)行說(shuō)明。圖7A是表 示本實(shí)施方式的發(fā)光面62的分割的一例的示意圖。圖7B是表示液晶面板 63的顯示面63a的分割的一例的示意圖。
如圖7A所示，發(fā)光面62在旋轉(zhuǎn)型濾色器8的各顏色的邊界線通過(guò)的 箭頭76的方向上被分割為多個(gè)部分發(fā)光區(qū)域71a、 72a、 73a、 74a、 75a。 另一方面，如圖7B所示，將對(duì)應(yīng)于這些部分發(fā)光區(qū)域的液晶面板63上的 顯示面63a分別設(shè)為部分顯示區(qū)域71b、 72b、 73b、 74b、 75b。
關(guān)于分割方向(箭頭76的方向)上的尺寸，設(shè)定為，使部分發(fā)光區(qū)域 7la與75a、以及72a與74a的尺寸分別實(shí)質(zhì)上相等、并且為(部分顯示區(qū) 域71a的尺寸) < (部分顯示區(qū)域72a的尺寸) < (部分顯示區(qū)域73a的尺
14寸)。對(duì)于與發(fā)光面62共軛的液晶面板63的顯示面63a上的各部分顯示區(qū) 域71b、 72b、 73b、 74b、 75b也同樣地設(shè)定。即，在分割方向上，設(shè)定為， 使部分發(fā)光區(qū)域71b與75b、以及72b與74b的尺寸實(shí)質(zhì)上相等、并且為(部 分顯示區(qū)域71b的尺寸) < (部分顯示區(qū)域72b的尺寸) < (部分顯示區(qū)域 73b的尺寸)。
圖8是用來(lái)說(shuō)明發(fā)光面62與旋轉(zhuǎn)型濾色器8的位置關(guān)系、和本實(shí)施方 式的投射型顯示裝置的動(dòng)作的示意圖。
這里，設(shè)用來(lái)估計(jì)為從旋轉(zhuǎn)型濾色器8的旋轉(zhuǎn)中心8c包含部分發(fā)光區(qū) 域71a的角度為0 1。同樣，設(shè)用來(lái)估計(jì)為包含部分發(fā)光區(qū)域72a、 73a、 74a、 75a的角度分別為92、 9 3、 6 4、 6 5。各部分顯示區(qū)域71b、 72b、 73b、 74b、 75b的尺寸設(shè)定為，e 1=62=93-94=95的關(guān)系成立。
因而，各濾色器的邊界線相對(duì)于各部分發(fā)光區(qū)域通過(guò)的期間相等。由 此，能夠?qū)⒂脕?lái)防止混色的黑顯示期間設(shè)定為所需最小限度的期間。結(jié)果， 能夠提高將液晶面板63照明的照明光的利用效率。
以上，在本實(shí)施方式中，通過(guò)將用來(lái)估計(jì)為從旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)中 心包含各個(gè)部分發(fā)光區(qū)域的角度設(shè)定得大致相等，能夠在所需最小限度的 黑顯示期間抑制光源的劣化帶來(lái)的混色的發(fā)生，能夠顯示顏色亮度較高的 圖像。
另外，在上述實(shí)施方式1及2中，表示了將透射型的液晶面板用作空 間光調(diào)制元件的情況，但也可以使用DMD等的反射型的空間光調(diào)制元件。
此外，表示了將玻璃制的棒狀積分器用作發(fā)光面形成光學(xué)單元的例子， 但即使是貼合了反射鏡的管型棒狀積分器、或使用兩片透鏡陣列的結(jié)構(gòu)， 也能夠得到同樣的效果。
此外，表示了旋轉(zhuǎn)型濾色器3分割為紅色濾色器、綠色濾色器、藍(lán)色 濾色器的例子，但分割數(shù)及濾色器的透射頻帶并不限于上述實(shí)施方式。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明，空間光調(diào)制元件的照明光的利用效率提高，能夠在充分 地維持防止相鄰的濾色器帶來(lái)的混色的效果的同時(shí)提高投射圖像的顏色亮 度，所以在實(shí)現(xiàn)將大畫(huà)面影像投影到屏幕上的投射型顯示裝置方面是很有 用的。
權(quán)利要求
1、一種投射型顯示裝置，其特征在于，具備光源，放射白色光；發(fā)光面形成光學(xué)單元，對(duì)上述光源的射出光進(jìn)行聚光而形成發(fā)光面；旋轉(zhuǎn)型濾色器，配置在上述發(fā)光面的附近，具有用來(lái)使從上述發(fā)光面射出的白色光中的特定的顏色光以規(guī)定的順序有選擇地透射或反射的多種濾色器；空間光調(diào)制元件，以與上述發(fā)光面實(shí)質(zhì)上共軛的關(guān)系配置，根據(jù)影像信號(hào)，調(diào)制入射光而進(jìn)行圖像顯示；照明光學(xué)單元，對(duì)來(lái)自上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的射出光進(jìn)行聚光，而形成用來(lái)照明上述空間光調(diào)制元件的照明光；投射透鏡，投射由上述空間光調(diào)制元件形成的圖像；以及控制裝置，進(jìn)行控制以使上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)與上述空間光調(diào)制元件的上述圖像顯示同步，上述控制裝置對(duì)上述空間光調(diào)制元件的多個(gè)部分顯示區(qū)域的每一個(gè)，進(jìn)行切換上述圖像顯示的狀態(tài)的分割驅(qū)動(dòng)，上述空間光調(diào)制元件的多個(gè)部分顯示區(qū)域分別與將上述發(fā)光面沿上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)方向分割而設(shè)定的多個(gè)部分發(fā)光區(qū)域相對(duì)應(yīng)；與上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的各濾色器間的邊界線的相對(duì)于各個(gè)上述部分發(fā)光區(qū)域的通過(guò)同步，而對(duì)每一個(gè)上述部分顯示區(qū)域?qū)⑸鲜隹臻g光調(diào)制元件在通常的圖像顯示的狀態(tài)和遮斷光的OFF狀態(tài)之間切換。
2、 如權(quán)利要求1所述的投射型顯示裝置，其特征在于， 在將用來(lái)估計(jì)為從上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)中心包含各個(gè)上述部分發(fā)光區(qū)域的最大角設(shè)為6max時(shí)，上述部分發(fā)光區(qū)域的尺寸被設(shè)定為滿(mǎn)足下 述的式子-<formula>formula see original document page 2</formula>
3、 如權(quán)利要求1或2所述的投射型顯示裝置，其特征在于，在將用來(lái)估計(jì)為從上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)中心包含各個(gè)上述部分發(fā) 光區(qū)域的最大角設(shè)為6 max、最小角設(shè)為9 min時(shí)，上述部分發(fā)光區(qū)域的尺寸被設(shè)定為滿(mǎn)足下述的式子<formula>formula see original document page 0</formula>
4、 如權(quán)利要求1所述的投射型顯示裝置，其特征在于， 使上述部分發(fā)光區(qū)域的尺寸不同，以使用來(lái)估計(jì)為從上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)中心包含各個(gè)上述部分發(fā)光區(qū)域的角度大致相等。
5、 如權(quán)利要求1所述的投射型顯示裝置，其特征在于， 上述發(fā)光面是矩形狀，并且配置成上述發(fā)光面的短邊方向與上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)方向大致一致。
6、 如權(quán)利要求5所述的投射型顯示裝置，其特征在于， 上述發(fā)光面的短邊配置成在其中心上與上述旋轉(zhuǎn)型濾色器的半徑方向大致垂直。
7、 如權(quán)利要求1所述的投射型顯示裝置，其特征在于， 在上述發(fā)光面的附近配置有用來(lái)將不需要的光遮光的遮光部件。
8、 如權(quán)利要求1所述的投射型顯示裝置，其特征在于， 上述旋轉(zhuǎn)型濾色器是將多個(gè)濾色器以圓盤(pán)狀配置而構(gòu)成的，上述多個(gè)濾色器蒸鍍有反射特定顏色的光的多層膜，上述多層膜蒸鍍?cè)诮咏谏鲜?發(fā)光面的一側(cè)。
9、 如權(quán)利要求1或2所述的投射型顯示裝置，其特征在于， 上述控制裝置在上述部分發(fā)光區(qū)域和與上述空間光調(diào)制元件的顯示顏色無(wú)關(guān)的顏色的上述濾色器相對(duì)置的期間、以及上述部分發(fā)光區(qū)域跨越與 該顯示顏色有關(guān)的顏色和無(wú)關(guān)的顏色的上述濾色器的邊界線的期間，使對(duì) 應(yīng)于該部分發(fā)光區(qū)域的上述部分顯示區(qū)域處于OFF狀態(tài)。
10、 如權(quán)利要求l所述的投射型顯示裝置，其特征在于， 上述發(fā)光面形成光學(xué)單元具備在光的入射端具有反射膜的棒狀積分器°
11、 如權(quán)利要求l所述的投射型顯示裝置，其特征在于， 上述光源是超高壓水銀燈。
全文摘要
一種投射型顯示裝置，具備旋轉(zhuǎn)型濾色器(8)，具有從在發(fā)光面(6)射出的白色光中使特定的顏色光透射的濾色器(8R、8G、8B)；空間光調(diào)制元件(11)，配置為與發(fā)光面實(shí)質(zhì)上共軛的關(guān)系，將來(lái)自旋轉(zhuǎn)型濾色器的入射光調(diào)制而進(jìn)行圖像顯示；控制裝置(20)，進(jìn)行控制，以使旋轉(zhuǎn)型濾色器的旋轉(zhuǎn)與空間光調(diào)制元件的圖像顯示同步。控制裝置與旋轉(zhuǎn)型濾色器的各濾色器間的邊界線(51、52、53)相對(duì)于將發(fā)光面分割而設(shè)定的各個(gè)部分發(fā)光區(qū)域(6a、6b、6c、……)的通過(guò)同步，而對(duì)與各個(gè)部分發(fā)光區(qū)域?qū)?yīng)的空間光調(diào)制元件的部分顯示區(qū)域(14、15、16、……)，切換通常的圖像顯示和遮斷光的OFF狀態(tài)。空間光調(diào)制元件的照明光的利用效率提高，能夠在充分地維持防止相鄰的濾色器的混色的效果的同時(shí)提高投射圖像的顏色亮度。
文檔編號(hào)G03B21/14GK101454719SQ20078001984
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
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