光学设备、图象显示装置以及颜色切换方法

专利名称：光学设备、图象显示装置以及颜色切换方法
技术领域：
10 本发明涉及利用诸如液晶显示面板或图象显示元件等等的光阀元件，在屏
幕上投影出图象的图象SI寸装置，如果举例来说，本发明涉及诸如液晶放映装 置、反射式图象显示放映装置、投射型背面投影电视机等等的光学设备、投影 型图象显示装置以及颜色切换方法，特别涉及可以禾佣对入射至光阀元件上的 光束颜色实施周期性切换的电子型时间分害拭光学特性切换元件，对图象实施
15棚寸用的SM技术。
背景技术：
在论文Gary D. Sharp et al. Throughput Color Switch for Sequential Color Projection, 96 SID 2000 DIGEST中指出，可以{顿會巨够对位^#定 波长频率带域的光束光轴实施偏光作用的偏振光束转动控制元件，比如说會,
20对作为偏振光束P的红色光束R的偏振光轴实施转动而使其变换成偏振光束S 的红色光束R用偏振光束转动控制元件，对作为偏振光束P的绿色光束G的偏 振光轴实施转动而使其变换成偏振光束S的绿色光束G用偏振光束转动控制元 件，对作为偏振光束P的蓝色光束B的偏振光轴实施转动而使其变换成偏振光 束S的蓝色光束B用偏振光束转动控制元件，作为对入射至光阀元件处的光束
25颜色实施周期性切换的电子型时间分割式光学特性切换元件(下面称为光学特 性切换元件)。
而且在上述论文中还指出，可以f顿反射部件对由光源鄉出的光束实施 反射，使其通过第一透镜阵列和第二透镜阵列，由偏振光束分解元件变换成偏 振光束P，在透射过聚 镜之后，入射至it^型光学特性切换元件而将红色 30光束R、蓝色光束B和绿色光束G依次出射，激寸过偏振光束分解元件(下面 称为PBS)、入射至反射型液晶显示面板，由该液晶显示面W"其实施反射， 当图象信号表示白色时，由液晶显示面板将偏振光束P变换成偏振光束S，并由偏振光束分解元件(PBS)实施反射，从而使这一反射光束可以通过投射透
镜而获得放大后的图象。

发明内容
在先技术中的这种光学设备,呈L字型，所以Sl^tl竟至液晶显示面板 5间的距离比较长，戶賴lj作出的帝喊品的尺寸将比较大。
而且使用在投射型图象显示装置中的液晶显示面板的液晶响应时间比较
长。因此在先技术中的这种棚寸型图象显示装置，需要按照将红色光束R棚寸 在液晶显示面板上的整个画面处，随后依次对绿色光束G、蓝色光束B实施投 射的方式，对偏振光束转动控制元件实施切换，这会使得光束禾拥效率非常低。 10 本发明就是解决上述问题用的发明，本发明的目的就是提供一种结构紧
凑、对比度良好的娜型图象显示技术。
本发明的另一 目的就是掛共一种光束利用效率良好、新颖且实用的棚寸型 图象显示技术。
为了育嫩实现本发明的目的，第一发明是一种娜型图象显碟置，它可 15以具有對寸出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏 振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏 振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学 特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、 作为光阀组件的图象显示元件，将光束照射至所述图象显示元件上用的照射组 20件，以及对由所述图象显示元件出射的光束实施投射用的SM组件，而且可以
使由所述图象显示元件出射的光束入射至所述iW组件。
而且，在第一发明中还可以进一步设置有光^^变换元件，而且可以使戶;M
照射组件由偏振光束分解元件构成，使所述图象显示元件由反射型图象显示元
件构成，并且可以使由戶腿光源单元至戶舰棚寸组件间的光路呈U字型。而且， 25还可以进一步使所述光学特性切换元件呈通过电压对光束衍射实施控制的构成
形式，酉己置在所述光路中、使所述照射组件由偏振光束分解元件构成，并且使
所述图象显示元件由反射型图象显示元件构成。
第二发明是一种糊寸型图象显^置，它可以具有，出光束用的光源单
元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一 30种偏振光束用的偏振光束分解元件，对由所述偏振光束分解元件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周斯性切换用的光学特性切换元件，全反射镜棱镜， 由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的反射式微型反射镜
型图象显示元件，以及iWJtl竟，而且由所述光学特性切换元件处依次出射的、
呈若干种颜色的光束由所述全反射镜棱镜实施反射处理后，入射至戶服反射式 5微型反射镜型图象显示元件，反射光束中的允许通过光束(ON光束)可以iglt 过臓全反射镜棱镜并入射至戶脱糊寸透镜处。
第三发明是一种棚寸型图象显^置，它可以具有激寸出光束用的光源单 元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一 种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波
10长频率带域按电子方式实施周斯性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单 元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件， 由若干个透镜构成的成象光学系统，以皿由所述图象显示元件出射的光束实 施投射用的投射组件，而且由所述光学特性切换元件处依次出射的、呈若干种 颜色的光束可以通过所述成象光学系统照射在所述图象显示元件上，戶腿成象
15光学系统可以使与所述光学特性切换元件相关的图象成象在所述图象显示元件
上，并且可以将由所述图象显示元件出射的光束入射至戶;^糊寸组件处。
而且，在第三发明中还可以进一步^^;M光学特性切换元件可同时出射出 呈若干种颜色的光束，将其照射在所述图象显示元件上的不同区域处，并且可 以使戶;M若干个光束依次移动至所述图象显示元件上的不同区域处。
20第四发明是一种iW型图象显示装置，它可以具有^lt出光束用的光源单
元，由戶舰光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束s和偏振光束P中的一
种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波 长频率带域按电子方式实施周期性切换用的反射型光学特性切换元件，全反射 镜棱镜，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光
25阀组件的图象显示元件，由若干个透镜构成的成象光学系统，以及对由所述图
象显示元件出射的光束实施投射用的投射组件，而且由所述偏振光束变换组件 出射的光束可以通过所述全反射镜棱镜实施反射，入射至反射型光学特性切换
元件处，所述反射光束M"过所述全反射镜棱镜，通过成象光学系统入射在所
述图象显示元件上，而且可以使由所述图象显示元件出射的光束入射至戶;f^投
30射组件处。而且，在第四发明中还可以进一步<妙舰成象光学系统中包含有非球面型透镜。第五发明是一种&M型图象显示^a，它可以具有，出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一 5种偏振光束用的偏振光束变换组件，将由所述偏振光束变换组件出射的光束分割成若干个光束、将各个光束聚光至不同位置处、并且^i M若干个光束的聚 光位置依次移动用的光学特性切换元件，以及由所述光源单元出射光束生成响 应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，而且可以使由所 述光学特性切换元件出射的若干个光束照射在所述图象显示元件上的不同区域10处，并且j妙腿若干个光束依次移动至戶腿区域处。而且，在第五发明中还可以进一步设置有成象光学系统，并且可以使戶， 光学特性切换元件由全息成象元件构成，利用衍射光束，因此可以使由所述光 学特性切换元件出射的若干个光束聚光在戶/M成象光学系统上的不同区域处。第六发明是一种图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元，由15所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振 光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射的^f个光束实 施依次输出用的若干个反射型光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生 成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，以及将由所 述光学特性切换元件出射的光束成象在所述图象显示元件上用的成象光学系20统，而且由所述若干个光学特性切换元件出射的、彼此不同的光束聚光在所述 成象透镜上的不同位置处，对由所述各光学特性切换元件出射的光束颜色实施 依次切换，并且使由各光学特性切换元件出射的光束照射在戶诚图象显示元件 上的不同区域处。第七发明是一种图象显示装置，它可以具有^l寸出光束用的光源单元，由 25所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振 光束用的第一偏振光束分解元件，使由所述第一偏振光束分解元件出射的若干 个光束依次实施输出用的透射型的第一光学特性切换元件，对由所述第一光学 特性切换元件出射的、作为一个偏振光束的第一光束实施反射、对作为其它偏 振光束的第二、第三光束实施透射的第二偏振光束分解元件，对0M第二光束 30的偏振光轴实施变换用的第二光学特性切换元件，对由所述第二光学特性切换元件出射的光束中的第二光束实施反射、对所述第三光束实MI寸用的第三偏 振光束分解元件，对由所述第三偏振光束分解元件透射出的第三光束实施反射 用的反射镜，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作 为光阀组件的图象显示元件，以及成象光学系统，而且由所述第二偏振光束分 5解元件实施反射的所述第一光束、由所述第三偏振光束分解元件实施反射的第 二光束、由所述反射镜实施反射的所述第三光束，照射在戶脱成象光学系统中 透镜的不同区域处。第八发明是一种棚寸型图象显^置，它可以具有mt出光束用的光源单元，由戶;M光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束s和偏振光束p中的一10种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换、以依次输出若干个光束用的光学特性 切换元件，需要等待由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用 的所需响应时间的图象显示元件，以及将与由所述光学特性切换元件出射的呈 不同颜色的光束相对应的图象信号、按照每次一显示行的方式依次沿垂直方向 is写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而且所述光学特性切换元件将戶;M 图象信号写入在所述图象显示元件上，在经过图象显示元件的响应时间后，将 由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束依次照射在所述显示行处。 第九发明是一种图象显a置，它可以具有^i寸出光束用的光源单元，需 要等待由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的所需响应时20间的图象显示元件，将由所述光源单元出射的光束分割成若干个光束并照射至所述图象显示元件上的不同位置处、并且使所述若干个光束依次移动并照射在 所述图象显示元件上用的光学特性切换元件，以及将与由所述光学特性切换元 件出射的若干个光束相对应的图象信号、按照每次一显示行的方式依次沿垂直 方向写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而且所述光学特性切换元件可25以将所述若干个呈不同颜色的光束的图象信号写入在戶，图象显示元件上的不 同区域处，在经过图象显示元件的响应时间后，将由所述光学特性切换元件出 射的呈不同颜色的光束分别照射在戶，各显示行处。第十发明是一种图象显示，，它可以具有依次切换呈若干种颜色的光束 来出射的光学特性切换元件，对由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的30光束实施依次照射、并具有所需响应时间的图象显示元件，对由所述光学特性切换元件出射的若干个呈不同颜色的光束、以及与所述若干个光束中位于相邻 波长区域中的颜色互补型光束实施交替排列、并且将与所M色光束和戶，颜 色互*卜型光束相对应的图象信号写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而 且由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束还可以照射在位于两侧位5置处的、写入有戶;M颜色互补型光束的部分处。第十一发明是一种图象显^S，它可以具有对呈若干种颜色的光束实施 光学特性依次切换并出射的光学特性切换元件，对由所述光学特性切换元件出 射的呈不同颜色的光束实施依次照射、并具有所需响应时间的图象显示元件， 以及将与由所述光学特性切换元件出射的、呈不同颜色的光束相对应的图象信 10号按照每次一显示行的方式依次沿垂直方向写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而且可以将所述图象信号写入在所述图象显示元件上，对于经过戶;M 响应时间后的所述显示行将由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束 依次照射在所述图象显示元件上的场合，所述驱动回路还可以将所述图象信号写A^前的信号取为黑色信号或白色信号中的一种信号、将经过所述响应时间15后的信号取为黑色信号或白色信号中的另一种信号，从而可以縮短戶，响应时间。第十二发明是一种图象显示装置，将对于呈若干种颜色光束对光学特性实 施依次切换并实施出射的光学特性切换元件出射的光束照射在图象显示元件上 的场合，它可以对由所述光学特性切换元件出射的呈若干种颜色的光束实施依20次出射，或是在呈若干种颜色的光束上叠加有白色光束并实施依次出射，或是 对呈若干种颜色的光束的照射时间实施变更，或^t呈若干种颜色的光束中的 某光束分成两次实施照射，或是在呈若干种颜色的光束间插入颜色互补型光束 或白色光束。第十三发明是一种图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元， 25由戶/M光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏 振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频 率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单元出 射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阔组件的图象显示元件，将 光束照射在所述图象显示元件上用的照射组件，以M由戶皿图象显示元件出 30射的光束实施投射用的投射组件，而且所述光学特性切换元件用于将由光学特性切换元件出射的光束变换成按照时间序列为两种颜色以上的、呈不同颜色的光束，或是R (红色光束)、G (ttfe光束)和B (蓝色光束)，或是R (红色 光束)、G (绿色光束)和B (蓝色光束)和W (白色光束)，或是C (氰色 光束)、Y (黄色光束)、M (品红色光束)，或是C (氰色光束)、Y (黄色 5光束)、M (品红色光束)、W (白色光束)，或是呈其它M种颜色的光束， 并且可以对这些颜色光束的出射时间，按照时间序列为各种颜色时间相同至各 种颜色时间不同间的各种方式对出射时间实施所需要的控制。第十四发明是一种光学设备，它可以具有^l寸出光束用的光源单元，由所 述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光 10束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带 域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单元出射光 束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，将由所述光学特性切换元件处依次出射的、呈若干种颜色的光束照射至戶;M图象显示元件上用的照射组件，以及棚寸透镜，而且可以使由所述图象显示元件出射的 15光束入射至所述Slt透镜处。第十五发明是一种SI寸型图象显^置用颜色切换方法，它可以具有由光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束的步骤，对实施偏振方向对准处理后的光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换、并且对若干个光束实施依次出射的步骤，将与所述若干个光束中的一 20个光束相对应的图象信号按照每次一显示行的方式依次沿垂直方向写入在图象显示元件上的步骤，以M所述图象信号实施写入、将该光束照射在经过响应时间后的所述图象显示元件上的所述显示行处的步骤。对附图的简要说明

图1为表示根据本发明构造的一种投射型图象显示装置用光学设备的结构 25构成用的示意性模型图。图2为表示根据本发明构造的投射型图象显^置用光学设备的第二实施 例用的示意性模型图。图3为表示根据本发明构造的糊寸型图象显^置用光学设备的第三实施 例用的示意性模型图。 30 图4为表示根据本发明构造的糊寸型图象显^置用光学设备的第四实施例用的示意性模型图。
图5为表示根据本发明构造的JW型图象显示装置用光学设备的第五实施 例用的示意性模型图。
图6为表示根据本发明构造的Slt型图象显示装置用光学设备的第六实施
5例用的示意性模型图。
图7为表示根据本发明构造的棚寸型图象显g置用光学设备的第七实施 例用的示意性模型图，以及表示照射在液晶显示面板处的光束照射区域用的示 意性模型图。
图8为表示根据本发明构造的糊寸型图象显^置用光学设备的第八实施 10例用的示意性模型图。
图9为表示根据本发明构造的投射型图象显示，用光学设备的第九实施
例用的示意性模型图。
图10为表示根据本发明构造的糊寸型图象显示装置中的红色光束R用光
学设备的一个实施例用的示意性模型图。
15 图11为表示根据本发明构造的TO型图象显^置中的绿色光束G用光
学设备的一个实施例用的示意性模型图。
图12为表示根据本发明构造的棚寸型图象显g置中的蓝色光束B用光 学设备的一个实施例用的示意性模型图。
图13为表示根据本发明构造的糊寸型图象显^置用光学设备的第十实 20施例用的示意性模型图。
图14为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第十一 实施例用的示意性模型图。
图15为表示根据本发明构造的SI寸型图象显g置用光学设备的第十二 实施例用的示意性模型图。 25 图16为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第一实施例用的液晶显示
面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。
图17为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第一实施例用的液晶显示 面板的示意性正面图。
图18为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第二实施例用的液晶显示 30面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。图19为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第二实施例用的液晶显示 面板的示意性正面图。
图20为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第三实施例用的液晶显示
面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。
5 图21为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第三实施例用的液晶显示
面板的示意性正面图。
图22为说明缩短如图22所示液晶显示面板响应时间用的一种方法的示意 性波形图。
图23为表示在滚动显示方法中使用的一种照射光束切换方法用的示意性 10模型图。
图24为表示图象显示回路的一个实施例用的示意性方框图。 图25为说明光学特性切换元件的运行原理用的示意性模型图。 图26为说明光学特性切换元件的运行原理用的示意性纟莫型图。 图27为表示液晶显示面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性 15曲线图。
实施发明用的最佳实施形式
下面参考附图，利用几个实施例对本发明的最佳实施形式进行说明。 M本发明进行说明之前，先利用图26，对电子型时间分割式光学特性切 换元件(下面称为光学特性切换元件)的运行原M行说明。 20 图26为说明光学特性切换元件组的运行原理用的示意性模型图。在该图
中，参考标号211表示的是红色光束R用偏振光束转动控制元件，参考标号212 表示的是绿色光束G用偏振光束转动控制元件，参考标号213表示的皿色光 束B用偏振光束转动控制元件，参考标号221、 222表示的是偏振光板，这些元 件一并构成为光学特性切换元件组。参考标号231表示的是偏振光束分解元件 25 (下面也称为PBS)，参考标号232表示的是反射型液晶显示面板。正如该图 所示，对于在光学特性切换元件组之后配置有偏振光束分解元件(PBS) 231的 场合，也可以不设置偏振光板222。偏振光束转动控制元件当在其上未施加有 电压时，可以对位于特定波长中的光束实施偏振光轴变换后再实施出射，当施 加有电压时贝杯对光束的偏振光轴实施变换而直接实施出射。在如图所示的实 30施形式中，如果在红色光束R用偏振光束转动控制元件211处施加有电压，而在绿色光束G用偏振光束转动控制元件212、蓝色光束B用偏振光束转动控制
元件213处未施加有电压时，红色光束R成为偏振光束S，从而可以M"过红 色光束R、绿色光束G、蓝色光束B用偏振光束转动控制元件211、 212、 213， 进而入射至偏振光束分解元件(PBS) 231处，而作为偏振光束S的f絶光束G 5和蓝色光束B将分别由绿色光束G用偏振光束转动控制元件212和蓝色光束B 用偏振光束转动控制元件213变换为偏振光束P，所以绿色光束G和蓝色光束 B将不育隨射过偏振光板222。因此，仅有红色光束R可入射至偏振光束分解 元件(PBS) 231，由偏振光束分解用薄膜(PBS膜)实施反射后再入射至液晶
显示面板232处。如果举例来说，当j顿图象信号表示白色时，可aa液晶显
10示面板232将其变换为偏振光束P，并itl寸过偏振光束分解元件(PBS) 231实 施出射。通过依^^t绿色光束G用偏振光束转动控制元件212和蓝色光束B用 偏振光束转动控制元件213施加电压的方式，可以依次使作为偏振光束P的绿 色光束G和蓝色光束B 过偏振光束分解元件(PBS) 231并实施出射，进 而可以通过图中未示出的SI寸透镜在屏幕上依次SM出红色光束R、绿色光束
15 G、蓝色光束B。由于它们的切换周期相当短，所以人眼看见的为白色图象。
在以上说明中，是假定采用偏振光束S入射至光学特性切换元件组的，然 而也可以采用偏振光束P实施入射。对于这种场合，未施加有电压的偏振光束 转动控制元件，可以将相应的偏振光束P变换为偏振光束S，从而使其不會^A 射至偏振光束分解元件(PBS) 231。
20 图1为表示根据本发明构造的一种投射型图象显示装置用光学设备的结构
构成用的示意性模型图。
在该图中，参考标号19表示的是光源，参考标号1表示的是反射部件， 它们构成为能够劍寸出光束的灯泡组件。参考标号2表示的是第一阵列透镜， 参考标号3表示的是第二阵列透镜，参考标号4表示的是偏振光束分解元件
25(PBS)，参考标号4a表示的是A/2相位差板，参考标号5表示的是聚 1竟 (准直透镜)，参考标号14表示的是反射镜，参考标号6表示的是准直透镜， 参考标号7表示的是光学特性切换元件组，参考标号9a表示的是偏振光板。参 考标号10表示的是正方体型偏振光束分解元件(PBS)，它还设置有偏振光束 分解用薄膜(PBS膜)10a。参考标号11表示的是入/4相，板，参考标号12a
30表示的是能够响应图象信号形成光学图象的反射型液晶显示面板，参考标号9b表示的是偏振光板，参考标号13^的是iW透镜13。在下面的各实施例中， 均可以采用平板型偏振光束分解元件(PBS)替换正方体型偏振光束分解元件 (PBS)。
作为这一实施例的Slt型图象显示装置，由光源19出射的光束可以由表 5面呈椭圆型、抛物面型或非球面型的反射部件1实施聚光，并且可以由设置在 其大小尺寸与该反射镜型反射部件1的出射开口尺寸大体相等的矩形框架处的 若干个聚 1竟单元构成，从而可以对反射部件1出射的光束实施聚光，并使 其入射至形成若干个二次光源图象用的第一阵列透镜2处。而且，可以使光束 进一步穿过由若干个聚光透镜单元构成的、配置在形成若干个二次光源图象位
10置的附近位置处的、能够在液晶显示元件12a上分别形成第一阵列透镜2上的 各 镜图象的第二阵列透镜3 。
下面对第一、第二阵列透镜2、 3的作用进行说明。由反射部件1出射后 的光束照度分布，通常呈周边部分比较弱，越靠近中央部越强的形式。在这儿， 通过位于中央部处管球极的作用可以使光束分散，而降低其照度。第一、第二
15阵列透镜2、 3可以通过对由反射部件出射的光束照度分布实施精细分割，进而 实施汇总的方式，在液晶显示面板12a上获得均匀的照度分布。
出射光束入射至偏振光束分解元件4处，该偏振光束分解元件4由配置在 与第二阵列透镜3上的各itf竟光轴的横向方向相距适当间隔的位置处、尺寸大 体为透镜宽度1/2的菱形棱镜排列而构成。在这种菱形棱镜的表面MS涂覆有
20偏振光束分解用薄膜，所以入射光束可以在该偏振光束分解用薄膜的作用下， 分解成偏振光束P和偏振光束S。偏振光束P可以一直穿过偏振光束分解用薄 膜，进而通过设置在该偏振光束分解元件表面处的入/2相位差板4a，使偏振方 向转动过90度，变换为偏振光束S后实施出射。在另一方面，偏振光束S将由 偏振光束分解用薄膜实施反射，在与其相邻的菱形棱镜内部沿着原光轴方向实
25施反射后，作为偏振光束S实施出射。
出射光束邀寸过聚^3t镜5，由全反射镜16实施反射，进而通过准直透镜 6，入射至偏振光板9a处。ffla偏振光板9a的作用可以提高特定偏振光束的纯 度，进而使其入射至红色光束R、纟ife光束G和蓝色光束B用光学特性切换元 件组7中。
30 这种光学特性切换元件组7可以如前戶，，周期性地对光束波长频率带域实施切换，所以如果举例来说，由光学特性切换元件组7处出射的光束在某一
时刻，其红色光束R为偏振光束S，绿色光束G和蓝色光束B为偏振光束P， 在下一时刻蓝色光束B为偏振光束S，红色光束R和绿色光束G为偏振光束P， 在更下一时刻绿色光束G为偏振光束S，蓝色光束B和红色光束R为偏振光束 5 P，从而可以在i^H种状态间周期性地实施切换。
随后，通过使其入射至具有特定偏振光轴，在这儿为对偏振光束S实施反 射而对偏振光束P实施透射的、涂覆有偏振光束分解用薄膜(PBS膜)10a的 正方体型偏振光束分解元件(PBS) 10处的方式，还可以在某一时刻iW作为 偏振光束S的红色光束R实施反射，然后仅对蓝色光束B实施反射，再后iM
10绿色光束G实施反射。作为不需要光束的偏振光束P可以,过偏振光束分解 用薄膜(PBS膜)10a，从而不会入射至液晶显示面板12a处。采用这种构成形 式，便可以在按时间分割方式实施颜色分离之后，使光束照射在作为调制元件 的反射型液晶显示面板12a处。在这儿，还可以将用于实施相位补偿以提高对 比度的入/4相位差板11 ，配置在液晶显示面板12a之前。
15 在这种反射型液晶显示面板12a处，还可以设置有其数目与显示象素相对
应(比如说为横向1024象素，纵向768象素)的液晶显示部。而且，可以依据 由外部输入的图象信号对驱动回路实施驱动，按照使所述照射光束与该图象信 号相对应的方式对光束的偏振状态实施调制，使其作为反射光而再次由该偏振 光束分解元件(PBS) 10内出射。利用光束的偏振状态与偏振光束分解用薄膜
20 (PBS膜)10a中的邀寸、反射偏振光轴间的关系，可以对出射至SM透镜13 侧的光量和出射至光源19侧的光量实施确定。采用这种构成形式，便可以依据 由外部输入的图象信号实施图象投影。由液晶显示元件12a出射的光束中的偏 振光束P在邀寸过偏振光束分解用薄膜(PBS膜)10a之后，M用于提高偏 振度、改善对比度的偏振光板9b，随后入射至棚寸透镜13处。对于这种场合，
25正方体型偏振光束分解元件10在反射型液晶显示面板12a处实施黑色显示时， 可以使其偏振方向与入射光束相同，即仍为偏振光束S的光束，沿着入射光路 返回至光源侧。
随后，作为图象信号的光束，将通过作为可变焦透镜的娜透镜20至哒 屏幕处。通过戶皿TO透镜20可以使形成在反射型液晶显示面板12a处的图象， 30放大投影至屏幕处，从而可以构成为一种显示装置。这种液晶图象显^置可以通过如后戶诚的驱动回路，对光源19、液晶显示元件12和光学特性切换元 件7实施驱动。
在本实施例中还可以如图1所示，使由反射部件1至糊寸透镜13间的光 轴18呈U字型，即可以使由反射部件1出射的光束方向与由糊寸透镜13出射 5的光束方向大体平行，但光束行进方向相反，从而可以按照使两个光轴18彼此 折曲形成的方式对各光学部件实施配置。采用这种构成形式，还可以 用相 同部件的条件下，进一步减少光学设备的外型尺寸，进而可以使所制作出的制 成品的外型尺寸进一步小型化。
图2为表示根据本发明构造的棚寸型图象显^置用光学设备的第二实施
10例用的示意性模型图。在图中与图1中所表示的相同构成部件已经用相同的参 考标号表示，并且省略了对这些部件的详细说明。
在如图1所示的实施例中i顿的，寸型光学特性切换元件，而在本实施 例中4顿的反射型光学特性切换元件组。这种光学特性切换元件组7a可利用衍 射现象实施光束颜色分离。可以使用光学特性切换元件组7a对允许通过光束
15 (ON光束)14a和实施阻断光束(OFF光束)14b实施分离，并分别朝向不同 方向实施光束出射。由实线表示的允许通过光束(ON光束)14a可以由光学特 性切换元件组7a实施反射，并沿着到达反射型液晶显示面板12a的光路方向实 施出射，由虚线表示的实施阻断光束(OFF光束)14b将透射过光学特性切换 元件组7a，并出射至为防lW比度下降而涂覆有黑色材料的遮光板17处。
20 在本实施例中，通过在光路折曲部处使用反射型电子型颜色分离组件7的
方式，可以与第一实施例相對以，使由反射部件1至挪透镜13间的光轴18 呈U字型，即可以使由反射部件1出射的光束方向与由棚寸透镜13出射的光束 方向大体平行，但光束行进方向相反，从而可以按照使两个光轴18彼此折曲形 成的方式对各光学部件实施配置。采用这种构成形式，还可以^用相同部件
25的状况下，进一步减少光学设备的外型尺寸，进而可以4妙賴ij作出的希喊品的 外型尺寸进一步小型化。
图3为表示根据本发明构造的糊寸型图象显示装置用光学设备的第三实施 例用的示意性模型图。在图中与图1 图2中所表示的相同构成部件已经用相 同的参考标号表示，并且省略了对这些部件的详细说明。
30 在本实施例中，光路呈L字型。由于在位于后方侧的光路中未设置有偏振光束分解元件(PBS)，所以可以利用偏振光板9a、 9c和光学特性切换元件组 7实施颜色分离。这种光学特性切换元件组7可以设置在准直透镜6的光束出 射侧。通过偏振光板9c的作用，可以X寸偏振方向不同的光束实施切断。而且， 还设置有作为图象显示元件的透射型液晶显示面板12b。利用光学特性切换元 5件组的作用，便可以通过偏振光束转动控制元件组7使红色光束R、绿色光束 G和蓝色光束B依次入射至邀寸型液晶显示面板12b处。
在本实施例中，由于使用着透射型液晶显示面板，所以不再需要设置偏振 光束分解元件，这可以,重量，縮短液晶显示面板12b与 透镜13间的距 离，从而可以縮短后焦距，进而可以縮短棚寸透镜13的尺寸，使其轻型化。因
10此，采用这种构成形式，可以^妙賴U作出的制成品的尺寸比较小。
图4为表示根据本发明构造的SI寸型图象显示装置用光学设备的第四实施 例用的示意性模型图。在如图4所示的实施例中采用着如图2所示的反射型光 学特性切换元件组7a，从而可以使反射后的允许M光束(ON光束)，通过 透射型液晶显示面板12b入射至^l寸透镜13处。并且可以使实施阻断光束(OFF
15光束)由遮光板17实施遮光处理。可以将这一光学特性切换元件组7a设置在 偏振光板9与准直透镜6之间。由光源19出射的光束大体折曲成直角，即大体 呈L字型。采用这一实施例，也可以使光学设备的结构构成形式紧凑。
图5为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第五实施 例用的示意性模型图。
20 在本实施例中，偏振光板9a、 9b、光学特性切换元件组7设置在准直3tl竟
6的光束出射侧，其出射光束入射至TIR棱镜8。入射至全反射镜棱镜(TIR棱 镜)8处的光束由防止反射用薄膜元件31 (比如说为AR多膜元件等等)实施 反射，进而入射至反射式微型反射镜型图象显示元件12c处。在反射式微型反 射镜型图象显示元件12c处设置有作为象素单元的小型镜，通过施加电压的方
25式，可以使这些小型镜转动30度。可以使允许通过光束(ON光束)14a沿着 棚寸透镜13的光轴方向实施出射，使实施阻断光束(OFF光束)14b按照不能 入射至SM透镜13的方式实施反射。当糊寸屏幕显示为黑色时，可以使用这种 实施阻断光束(OFF光束)14b。当糊寸屏幕显示为白色或其它颜色时，可以使 用允许通过光束(ON光束)14a。对于显示为灰色的场合，可以通过改变允许
30通过光束(ON光束)14a的照射时间、实施阻断光束(OFF光束)14b的照射时间的方式，对作为明暗度的M实施控制。
反射式微型反射镜型图象显示元件12c可以在静电动力作用下使微型反射
镜转动，所以可以加f规允许ite光束(ON光束)14a和实施阻断光束(OFF 光束)14b间的切换操作，并且可以M^、切换时间的损失。 5 图6为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第六实施
例用的示意性模型图。
在本实施例中，采用着反射型光学特性切换元件组7a，以及作为显示元件 的反射式微型反射镜型图象显示元件12c，从而可以使光路形成为U字型。反 射型光学特性切换元件组7a设置在聚，镜9a与准直透镜6之间。全反射镜
10棱镜8设置在准直透镜6的光束出射侧，从而可以使由全反射镜棱镜8反射后 的光束入射至反射式微型反射镜型图象显示元件12c处。这种光学系统可以使 由光学特性切换元件组7a出射的光束，按照与如图6所示的实施例相类似的方 式动作，从而也可以加tM允许通过光束(ON光束)14a和实施阻断光束(OFF 光束)14b间的切换操作，减少切换所需要的时间。而且，还可以使这种光学
15设备结构构成形式紧凑。
在如上所述的实施例中，所说明的是通过光学特性切换元件，将红色光束 R、绿色光束G和蓝色光束B依次照射在液晶显示面板12的 ^面上的场合， 即首先将红色光束R照射在液晶显示面板上的旨表面，随后将绿色光束G照 射在液晶显示面板上的^^面，再将蓝色光束B照射在液晶显示面板上的整
20个表面上的场合，这种场合对于液晶显示面板上的聚光区域的要求不是非常严 谨，而对于诸如将红色光束R照射在液晶显示面l肚的1/3区域处，将绿色光 束G照射在液晶显示面板上的另一 1/3区域处，将蓝色光束B照射在液晶显示 面板上的剩余1/3区域处，并皿用所谓的滚动显示方式依次改变红色光束R、 *絶光束G和蓝色光束B的照射区域的场合，还需要对光束的照射区域实M
25准处理和聚光处理。换句话说就是，还需要设置有将光学特性切换元件7的图 象成象在显示元件上的成象光学系统。
下面参考图7 图9，对附加有能够提高成象性能、在预定的区域处实施 对准成象的成象光学系统的实施例进行说明。
图7 (a)为表示根据本发明构造的SI寸型图象显^置用光学设备的第七
30实施例用的示意性模型图，图7 (b)和图7 (c)为表示照射在液晶显示面板处的光束照射区域用的示意性模型图。该第七实施例给出的是一种aa光学特性
切换元件7使分离成呈若干种颜色的光束，分别移动至不同的区域处并实施显 示，并且通过成象光学系统15将该光学特性切换元件的图象成象在液晶显示面
板12a上的一个构成实例。 5 在本实施例中，在某一时亥何以如图7 (b)所示，将红色光束R照射在
液晶显示面板表面的上部区域处，将绿色光束G照射在中央区域处，将蓝色光 束B照射在下部区域处，在下一时刻可以如图7 (c)所示，使蓝色光束B照射 在液晶显示面板表面的上部区域处，使红色光束R照射在中央区域处，使纟tfe 光束G照射在下部区域处，从而可以使红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B
10的照射区域依次改变，对于这种场合，使照射在各区域处的光束按照不超出该 区域的方式成象，从而不形成所不需要的颜色叠加是非常重要的。
在本实施例中，为了會,提高成象性能，可以使作为由光学特性切换元件 7出射光束的偏振光束S由全反射镜16实施反射，m成象光学系统15a后入 射至偏振光束分解元件(PBS) 10，由偏振光束分解用薄膜(PBS膜)10a实施
15反射处理后再通过入/4相位差板11入射至反射型液晶显示面板12a处。因此， M采用适当设计的成象光学系统15a，便可以使构成光学特性切换元件7上图 象用的各红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B，在反射型液晶显示面板12a 上的上部区域、中央区域和下部区域处按照减少象差的方式实施聚光，进而成 象在作为显示元件的反射型液晶显示面板12a上。
20 在如上所述的第七实施例的构成形式中，所述光学特性切换元件7可以按
时间，改变位于与反射型显示元件的扫描方向相对应的若干位置处的电子控制 ^f牛，从而可以在显示元件的表面上使呈若干种颜色的光束实施多重照射。如 果举例来说，当光学特性切换元件7是可以对红色光束R、绿色光束G和蓝色 光束B产生作用的元件时，可以通过光学特性切换元件7将沿着图象横向方向
25的行显示状态分割成n段。在这时，可以在第一时间里采用樹,由上至下施 加电压或不施加电压的方式，出射出红色光束R，在占据大约l/3的区域、即占 据大约n/3段的区域之后，在显示元件上按照大约1/3的区域宽度依次朝向下侧 方向移动红色光束R的出射光束。在对红色光束R的照射区域实施移动之后， 通过由光学特性切换元件7实施的诸如偏振光束控制等等方式，可以使由光学
30特性切换元件7上侧部分处的出射光束，在这时为绿色光束G。这种光学特性切换元件组7也可以采用波，择型反射控制元件组7构成，而且对于这种场
合，如果使用波，择型反射控制元件组7替换全反射镜16，并且在光路上配 置有反射部时，也可以获得与光学特性切换元件组7相對以的功能。
类似的，可以通过樹,由上至下施加电压或不施加电压的方式，出射出
5绿色光束G，在占据大约1/3的区域、即占据大约n/3段的区域之后，按照大约 1/3的区域宽度依次朝向下侧方向移动作为绿色光束G的出射光束。随后^M 色光束B的出射区域位于该光学特性切换元件组7的上顶嘟分，从而可以交替 对红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B实施输出。表^il过这种光学特性切 换元件组7给出的红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B的各种颜色显示行的
10信息，可以通过成象光学系统15成象在反射型液晶显示面板12a上。在这时， 是按照R (红色光束)、G (绿色光束)和B (蓝色光束)的颜色组合形式进行 说明的，然而也可以采用诸如C (氰色光束)、Y (黄色光束)、M (品红色光 束)的颜色组合形式，或是R (红色光束)、G (绿色光束)和B (蓝色光束) 和W (白色光束)的颜色组合形式等等，而且在所述实例中，是按照n/3显示
15行的方式实施切换的，然而也可以按照n/M (M为小于n的MO显示行的方 式实施切换。在本实施例中，成象光学系统15是将光学特性切换元件组7上的 显示图象，通过中继透镜系统成象在显示元件12a上的，即在这儿是以至少采 用三个以上的透镜组的场合为例进行说明的，而且采用的是远心型光学系统。 然而本发明并不是必须采用三，镜，而且本发明还可以采用反转型中继透镜
20系统。而且，当由聚 镜5和准直透镜6构成的照明系统为远心系统时，最 好使邀寸过光学特性切换元件7的光束光轴方向彼此平行。而且，还可以使光 学特性切换元件7与准直透镜6相接，也可以与成象光学系统15上的第一MI竟 相互密封。而且，偏振光板9a可以配置在偏振光束分解元件(PBS) IO之前， 然而如果将其配置在通过作为远心系统的成象光学系统15而形成平行光束之
25后的光路中，可以进一步提高光学特性。在这儿是假定光路中的偏振光束S和 偏振光束P的特性是彼此吻合的，所以对于这种场合，可以使其M过偏振光 束分解元件(PBS) 10并入射至液晶显示面板，如果需要提高对比度特性，则 还可以在偏振光板9a之前或之后配置入/2相位差板，并且使由偏振光束分解元 件(PBS) 10实施反射后的光束入射至液晶显示面板处。
30 因此如果采用这种构成形式，可以提高光束的利用效率，使画面鲜明。至于本实施例的其它作用和技术效果，与如上fM的各实施例大体相同。
图8为表示根据本发明构造的SI寸型图象显g置用光学设备的第八实施 例用的示意性模型图，在这儿没有使用如图7所示实施例中的成象光学系统
15a，而是采用了由非球面透镜构成的非球面成象光学系统15b。如果在其它方 5面均釆用与第七实施例相對以的构成形式，则可以进一步提高成象光学系统15 的成象性能，从而可以在显示元件12a处获得光学特性切换元件7的鲜明图象， 并且可以縮短信号写入所需要的时间。如果采用与球面itl竟具有相等象差或更 好性能的构成形式，贝,采用球面透镜的场合相比也可以縮短光路长度， 透镜数目，并且可以使其轻型化。当然，也可以采用诸如塑料透镜、混誠镜
10等等取代非球面3tl竟。而且，为了改善颜條差，还可以i顿^t镜。因此， 如果采用本实施例，可以比如图7所示的实施例进一步M^、象差，并且可以使 各红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B聚光成象在各个区域处。
图9为表示根据本发明构造的投射型图象显^置用光学设备的第九实施 例用的示意性模型图。在第九实施例中，采用着反射型、艮口育,通过光束波长
15实施选择反射控制的光学特性切换元件组7。 M:全反射镜棱镜8入射至光学 特性切换元件组7的光束，以及由光学特性切换元件组7出射的光束均通过全 反射镜棱镜8，换句话说就是该全反射镜棱镜8的反射角呈夹持着临界角的形 式，所以通过使光学特性切换元件组7的光束入射角和出射角最优化的方式， 可以使由光源侧出射的光束光路呈大体90度折曲的形式。在本实施例中，由准
20直透镜6出射的光束将入射至全反射镜棱镜8，由防止反射用薄膜元件31实施 反射后的光束将照射在反射型光学特性切换元件组7上。在这时的反射光束(偏 振光束S)将邀寸过全反射镜棱镜8，进而通过成象光学系统15a入射至正方形 偏振光束分解元件(PBS) 10处。由正方性偏振光束分解元件(PBS) 10上的 偏振光束分解用薄膜10a实施反射后的偏振光束S，由反射型液晶显示面板12a
25实施反射，当图象信号为表示白色时，可作为偏振光束P而M过正方性偏振 光束分解元件(PBS) 10，进而入射至SM透镜13处。
本实施例是一个较如图4所示的第四实施例进一步改善后的实施例。在如 图4所示的实施例中，反射型偏振光束转动控制元件组7a按照大体呈直角的方 式X寸光束实施反射。对于这种场合，偏振光束转动控制元件组7a的入射角比较
30大，而且在照射至偏振光束转动控制元件组7a上侧部分(朝向图面的上侧ii^彖部分)处的光束的入射出射角，与照射至下侧边缘处的光束相对于偏振光束转 动控制元件组7a的入射出射角间的差异比较大。由于这种入射出射角间的差异， 使得光束由此出射并进而入射至液晶显示面板时，会在液晶显示面板的左右部
分处产^l页色不均匀1！^。
5 与此相对比的是，在本实施例中的光束是由全反射镜棱镜8实施反射之后，
再入射至光学特性切换元件组7a的，所以光学特性切换元件组7a的入射出射 角比较小。而且，实施这种反射后的大部分光束，将按照与防止反射用薄膜元 件31间的角度小于全反射临界角的角度入射至防止反射用薄膜元件31中，因 此可以使光束高效率;tWM过防止反射用薄膜元件31 ，进而入射至成象光学系 10 统15a处。
采用这种构成形式，由于朝向偏振光束转动控制元件组7a的入射出射角 比较小，所以可以减小对角度特性的影响，即可以减小颜色不均匀I嫁。而且， 由于可以使光束高效率地 寸过全反射镜棱镜8，所以还可以提高光束利用效率。
15 在本实施例中，朝向光学特性切换元件组7的入射角、反射角应该小于45
度。对于入射角、反射角比较小的场合，将会延长光路重复部分的长度。对于 在重复部分处需要配置有诸如透镜等等光学部件的场合，需要按照使光学部件 用的保持部不会对光路产生遮挡，而且需要按照在光束入射时和反射时两次通 过光学部件时不会产生问题的方式对光学部件实施配置，所以这会对光学部件
20酉己置部分的设计和光学部件的配置形式构成限制，而且会使得光学设备的外部 尺寸比较大。然而如果采用本发明提供的这种构成形式，便不会在光学部件配 置部分的设计和光学部件的配置形式方面形成任何限制，而且可以使光学设备 的外部形状进一步小型化，随之还可以进一步^^f制作出的制成品的夕卜部尺寸 小型化。而且，本实施例还可以使电子型颜色分离组件7的安装操作容易实施。
25如果采用这种构成形式，还可以相对于电子型颜色分离组件7，使入射光束的 入射角在比较小的状态下实施入射，并且使由该反射面或衍射面出射的光束在 反射角比较小的状态下实施出射，从而可以在光学性能良好的状态下^ffi这种 电子,色分离组件7。
而且在本实施例中，由全反射镜棱镜8出射的光束是在通过成象光学系统
30 15a后入射至反射型液晶显示面板12a处的，所以与如图7所示的实施例相类似，可以使红色光束R、乡ife光束G和蓝色光束B不溢出至上部区域、中央区繊口
下部区±或之外，而且可以按照边界整齐、不产，差的方式实施聚光和成象。
下面参考图10至图12，对^ffi着诸如全息成象元件或衍射光栅、菲涅耳 3tf竟等等的电子型光学特性切换元件和滚动显示方式的第十实施例进行说明。 5 下面首先参考图10 图12，对可以将各红色光束R、绿色光束G和蓝色
光束B依次照射在液晶显示面板上的上部区域、中央区域和下部区域的、即可 以实施滚动显示的一种构成形式进行说明。
图10 (a) 图10 (c)为表示根据本发明构造的iW型图象显g置中的 红色光束R用光学设备的一个实施例用的示意性模型图，使用这些附图可以对 10红色光束R实施滚动显示的场^t行说明。
图11 (a) 图11 (c)为 根据本发明构造的糊寸型图象显^置中的 绿色光束G用光学设备的一个实施例用的示意性模型图，使用这些附图可以对 绿色光束G实施滚动显示的场^S行说明。
图12 (a) 图12 (c)为表示根据本发明构造的SI寸型图象显g置中的 15蓝色光束B用光学设备的一个实施例用的示意性模型图，使用这些附图可以对 蓝色光束B实施滚动显示的场^S行说明。
在这些实施例中，是采用全息成象元件作为利用衍射光束的光学特性切换 元件的。这种光学特性切换元件还具有透镜作用。如果举例来说，可以4顿三 个光学特性切换元件7R1 7R3，作为构成红色光束R用全息成象元件的光学 20特性切换元件。对于这种场合，光学特性切换元件7R1是一种可以通OTI竟作 用或衍射作用，对照射至反射型液晶显示面板12a中上侧部分(参见图7 (b) 中的区域R)处的红色光束R的聚光方向实施改变的元件。光学特性切换元件 7R2是一种可以通31it镜作用或衍射作用，对照射至反射型液晶显示面板12a 中间部分(参见图7 (b)中的区域G)处的红色光束R的聚光方向实施改变的 25元件。光学特性切换元件7R3是一种可以通,镜作用或衍射作用，对照射至 反射型液晶显示面板12a中下侦嘟分(参见图7 (b)中的区域B)处的红色光 束R的聚光方向实施改变的元件。类似的，可以使用三个光学特性切换元件 7G1 7G3，作为构成绿色光束G用全息成象元件的光学特性切换元件，并且可 以使用三个光学特性切换元件7B1 7B3，作为构成蓝色光束B用全息成象元 30件的光学特性切换元件。如果举例来说，光学特性切换元件7R1 7R3、 7G1 7G3和7B1 7B3可 以在施加有电压时使光束邀寸过该元件，在未施加有电压时通313tl竟作用或衍 射作用，改变位于特定波长区域的光束光轴方向。
这些光学特性切换元件7R1 7R3、 7G1 7G3和7B1 7B3还可以重叠使5用。
下面为了说明方便，在图10中仅示出了红色光束R用光学特性切换元件 7R1 7R3，在图11中仅示出了绿色光束G用光学特性切换元件7G1 7G3， 在图12中仅示出了蓝色光束B用光学特性切换元件7B1 7B3。因此，当时间 按照tl、 t2、 t3的顺序流逝时，图10 (a)、图11 (a)和图12 (a)分别表示 10的是在时间tl时的状态，图10 (b)、图11 (b)和图12 (b)分别表示的是在 时间t2时的状态，图10 (c)、图ll (c)和图12 (c)分别表示的是在时间t3 时的状态。
正如图10 图12所示，由灯泡组件19出射的光束在通过偏振光束分解元 件4变换为偏振光束S后，入射至光学特性切换元件7R、光学特性切换元件7G
15和光学特性切换元件7B处。
在本实施例中，成象光学系统15a中的光源侧入射透镜面为平面，并且按 照能够对该平面和反射型液晶显示面板12a实施成象的方式实施设计。而且， 反射型液晶显示面板12a按照其上部朝向光源侧方向、其下部朝向投射透镜方 向的方式实施设置。因此，入射透镜的平面上部、中央部、下部与图象显示元
20件中的上部、中央部、下部分别满足成象关系。
在如图10 (a)所示的状态下，对光学特性切换元件7R中的光学特性切换 元件7R2和光学特性切换元件7R3施加电压，对光学特性切换元件7R1不施加 电压。因此，作为偏振光束S的红色光束R由光学特性切换元件7R1改变其光 轴方向，并且聚光在成象光学系统15a中的入射透镜平面侧的上部区域处。在
25如图11 (a)所示的状态下，对光学特性切换元件7G中的光学特性切换元件7G1 和光学特性切换元件7G3施加电压，对光学特性切换元件7G2不施加电压。因 此，作为偏振光束S的纟絶光束G由光学特性切换元件7G2改变其光轴方向， 并且聚光在成象光学系统15a中的入射透镜平面侦啲中央区域处。在如图12(a) 所示的状态下，对光学特性切换元件7B中的光学特性切换元件7B1和光学特
30性切换元件7B2施加电压，对光学特性切换元件7B3不施加电压。因此，作为偏振光束S的蓝色光束B由光学特性切换元件7B3改变其光轴方向，并且聚光 在成象光学系统15a中的入射透镜平面侧的下部区域处。采用这种构成形式， 便可以如图10 (a) 图12 (a)所示，将红色光束R照射在反射型液晶显示面 板12a的上部区域处，将绿色光束G照射在中央区域处，将蓝色光束B照射在 5下部区域处。
在时间t2时，如图IO (b)所示的状态为对光学特性切换元件7R1、 7R3 施加电压，对光学特性切换元件7R2不施加电压，所以作为偏振光束S的红色 光束R将由光学特性切换元件7R2改变其光轴方向，并且聚光在成象光学系统 15a中的入射透镜平面侧的中央区域处。类似的，如图ll (b)所示的状态为对
10光学特性切换元件7G1 、 7G2施加电压，对光学特性切换元件7G3不施加电压， 所以作为偏振光束S的绿色光束G将由光学特性切换元件7G3改变其光轴方 向，并且聚光在成象光学系统15a中的入射邈竟平面侧的下部区域处。在如图 12 (b)所示的状态下，对光学特性切换元件7B2、 7B3施加电压，对光学特性 切换元件7B1不施加电压，所以作为偏振光束S的蓝色光束B将由光学特性切
15换元件7B1改变其光轴方向，并且聚光在成象光学系统15a中的入射透镜平面 侦啲上部区域处。在时间t3时，如图10 (c)所示的状态为对光学特性切换元 件7R1、 7R2施加电压，对光学特性切换元件7R3不施加电压，所以作为偏振 光束S的红色光束R将由光学特性切换元件7R3改变其光轴方向，并且聚光在 成象光学系统15a中的入射透镜平面侧的下部区域处。类似的，如图ll (c)所
20示的状态为对光学特性切换元件7G2、 7G3施加电压，对光学特性切换元件7G1 不施加电压，所以作为偏振光束S的绿色光束G将由光学特性切换元件7G1改 变其光轴方向，并且聚光在成象光学系统15a中的入射透镜平面侧的上部区域 处。在如图12 (c)所示的状态下，对光学特性切换元件7B1、 7B3施加电压， 对光学特性切换元件7B2不施加电压，所以作为偏振光束S的蓝色光束B将由
25光学特性切换元件7B2改变其光轴方向，并且聚光在成象光学系统15a中的入 射透镜平面侧的中央区域处。
采用这种构成形式，便可以将红色光束R依次照射至液晶显示面板12a的 上部区域、中央区域和下部区域处，而且可以将绿色光束G依次照射至液晶显 示面板12a的中央区域、下部区域和上部区域处，将蓝色光束B依次照射至液
30晶显示面板12a的下部区域、上部区域和中央区域处。在本实施例中，液晶显示面板12a是按照实施上下滚动显示的方式构成的，
然而也可以采用通过沿液晶显示面板12a的左右方向实施滚动显示方式，使光 学特性切换元件组7和液晶显示面板的朝向分别在面内实施转动的构成形式。 在本实施例中，可以采用上述方式分别对红色光束R、绿色光束G和蓝色 5光束B实施滚动显示。当然在这JL的红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B也 可以为红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B、白色光束W，或是为氰色光束、 黄色光束、品红色光束、白色光束W，而且可以根据图象的白色平衡、颜色纯 度、明暗度等等光学性能，自行对呈各种颜色的光束的照射时间长度实施设定。 而且，还可以使所制作出的制成品呈黑白显示设备、双色显示设备等等所需要 10的形式。
在本实施例中，成象光学系统15a的成本比较高。为了解决这一问题，可 以在各光学特性切换元件mi 7R3、 7G1 7G3和7B1 7B3处，设置有若干 个供给电压用的电极。如果举例来说，对于在光学特性切换元件7R1处不施加 电压，通过该光学特性切换元件7R1改变红色光束R的光轴方向，从而使红色
15光束R照射在上部区域处的场合，如果向设置在该光学特性切换元件7R1的上 部、下部或上部和下部的电极处供给电压，则可以对照射在该区域处的红色光 束R不实施聚光。而且，按照使红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B在液晶 显示面板12a上的各上部区域、中央区域和下部区域的端部处相互重叠的方式， 在改变光束光轴方向用的光学特性切换元件的上部、下部或上部和下部的电极
20处供给电压时，如果位于这些部分处的光束光轴不产生偏光作用时，则可以使 聚光后的光束照射区fe,生变化。因此如果举例来说，在图7 (b)所示的状态 下，区域R、 G、 B沿上下方向移动，而且区域R、 G、 B具有连续性。如果对 于如图7 (b)所示的场合，扩大区域R、 G、 B的大小，使区域R与区域G在 其端部处相互重叠，使区域G与区域B在其端部处相互重叠，则还可以通过使
25各区域R、 G、 B沿上下方向少量移动的方式，在重叠区域处形 色互补。在 本实施例中采用的^H段通断方式对反射型显示元件12a实施颜色切换操作的， 然而也可以采用三段以上的颜色切换方式。对于这种场合，可以使图象在显示 元件上平滑移动，所以难以看见颜色重叠条纹。在这时，电子M色分离组件 7中的衍射光轴是由若干段分别叠层构成的。而且如果举例来说，在这儿的红
30色光束R、绿色光束G和蓝色光束B也可以为红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B、白色光束W，或是为氰色光束、黄色光束、品红色光束等等。
图13为 根据本发明构造的糊寸型图象显示装置用光学设备的第十一
施例用的示意性模型图。在图中参考标号7RGB表示的是如图10 图12所说 明的、由全息成象元件构成的、利用衍射光束实施作用的光学特性切换元件。 5由这种光学特性切换元件7RGB出射的、作为偏振光束S的红色光束R、纟絶 光束G和蓝色光束B，由准直透镜实施聚光，由全反射镜16实施反射，由成象 光学系统15a实施成象，进而由偏振光束分解元件(PBS) IO实施反射，当图 象信号为表示白色时，可以使其作为偏振光束P而透射过偏振光束分解元件 (PBS) 10，入射至棚寸透镜13处。
10 在本实施例中，还可以采用反射型部件作为这种光学特性切换元件7RGB，
并且将其配置在全反射镜16的位置处。采用这种构成形式，可以使旨光学设 备的尺寸小型化，而且按照如图13所示的U字型配置，还可以i妙顾ij作出的制 成品的尺寸最小化。
图14为表示根据本发明构造的投射型图象显^置用光学设备的第十二
15实施例用的示意性模型图，在这J成用的是红色光束R、绿色光束G和蓝色光 束B用反射型偏振光束转动控制元件组70a、 70b、 70c。由光学特性切换元件 组70a出射的光束朝向图面方向，可以入射至位于成象光学系统15a上的入射 透镜的左侧区域处，由光学特性切换元件组70b出射的光束，可以入射至位于 成象光学系统15a上的入射透镜的中央区域，由光学特性切换元件组70c出射
20的光束，可以入射至位于成象光学系统15a上的入射透镜的右侧区域处。在时 间tl时，由光学特性切换元件组70a出射的、作为偏振光束S的红色光束R入 射至成象光学系统15a处，由光学特性切换元件组70b出射的、作为偏振光束S 的绿色光束G入射至成象光学系统15a处，由光学特性切换元件组70c出射的、 作为偏振光束S的蓝色光束B也入射至成象光学系统15a处，所以可以使红色
25光束R照射在反射型液晶显示面板12a的上部区域处，使绿色光束G照射在中 央区域处，使蓝色光束B照射在下部区域处。在时间t2时，由光学特性切换元 件组70a出射的绿色光束G、由光学特性切换元件组70b出射的蓝色光束B、 由光学特性切换元件组70c出射的红色光束R，将分别照射在反射型液晶显示 面板12a的上部区域、中央区域和下部区域处。类似的，在时间t3时，由光学
30特性切换元件组70a出射的蓝色光束B、由光学特性切换元件组70b出射的红色光束R、由光学特性切换元件组70c出射的绿色光束G，将分别照射在反射 型液晶显示面板12a的上部区域、中央区域和下部区域处。采用这种构成形式， 便可以将不同颜色的光束照射在反射型液晶显示面板12a上的各个区域处。 而且，光学特性切换元件组70c也可以由反射镜构成，在本实施例中液晶 5显示面板12a是被分割成三铺分，并依 烦不同颜色的光束实施滚动显示的， 然而也可以将其分割成两个部分或三个以上部分，对于这些场合也可以平滑地 实施颜色切换。而且，对红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B实施的颜色切 换，也可以改变为对诸如红色光束R、乡絶光束G和蓝色光束B、白色光束W 等等的颜色切换。
10 图15为表示根据本发明构造的糊寸型图象显^置用光学设备的第十三
实施例用的示意性模型图，在这J L采用的是透射型偏振光束转动控制元件组 70d、 70e、偏振光束分解元件(PBS) 32a、 32b和全反射镜16。
正如该图所示，在时间tl时由于光学特性切换元件组70d中的红色光束R 偏振光束转动控制元件的作用，可以使红色光束R保持为偏振光束S并入射至
15偏振光束分解元件(PBS) 32a处，进而被偏振光束分解元件(PBS) 32a反射 后入射至成象光学系统15a上的左侧区域处。t絶光束G和蓝色光束B由光学 特性切换元件组70d变换成偏振光束P，邀寸过偏振光束分解元件(PBS) 32a 而入射至光学特性切换元件组70e。绿色光束G和蓝色光束B中的绿色光束G 由光学特性切换元件组70e变换成偏振光束S，蓝色光束B仍为偏振光束P并
20入射至偏振光束分解元件(PBS )32b处。绿色光束G由偏振光束分解元件(PBS ) 32b实施反射，入射至成象光学系统15a的中央区域处。作为偏振光束P的蓝 色光束B由全反射镜16实施反射，再由入/2相位差板33变换为偏振光束S， 进而入射至成象光学系统15a上的右侧区域处。
类似的，在时间t2时由于光学特性切换元件组70d的作用，可以使纟tfe光
25束G变换为偏振光束S ，被偏振光束分解元件(PBS) 32a反射后入射至成象光 学系统15a上的左侧区域处。由偏振光束分解元件(PBS) 32b反射后的蓝色光 束B，入射至成象光学系统15a的中央区域处。作为偏振光束P的红色光束R 由反射镜实施反射，通过A /2相位差板33变换为偏振光束S并入射至成象光学 系统15a。采用这种构成方式，便可以在成象光学系统15a上的左侧区i或处依次
30入射有红色光束R、绿色光束G、蓝色光束B，在中央区域处依^A射有绿色光束G、蓝色光束B、红色光束R，在右侧区域处依 ^A射有蓝色光束B、红 色光束R、 ^fe光束G。采用这种构成形式，便可以将不同颜色的光束依次照 射在液晶显示面板12a上的上部区域、中央区域、下部区域处。在本实施例中， 液晶显示面板12a是被分割成三^P分，并依次对不同颜色的光束实施滚动显 5示的，然而也可以将其分割成两个部分或三个以上部分，对于这些场合也可以 平滑地实施颜色切换。而且，对红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B实施的 颜色切换，也可以改变为对诸如红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B、白色 光束W等等的颜色切换，并且可以利用光学特性切换:^件组70d、 70e的特性 实施这种切换。
10 下面对本发明使用的滚动显示方式进行说明。
图27为表示使用着如图25所示红色光束R用偏振光束转动控制元件211 、 绿色光束G用偏振光束转动控制元件212、蓝色光束B用偏振光束转动控制元 件213的一种构成形式，在这儿是按照在某一时亥iJ使红色光束R照射在齡液 晶显示面板232上，在下一时刻使绿色光束G照射在整个液晶显示面板232上，
15随后再使蓝色光束B照射在旨液晶显示面板232上的方式，对将彩色图象投 射至糊寸屏幕上的一个实例进行说明的。
下面利用图27，对液晶显示面板232上的响应波形和照射在液晶显示面板 232上的照射光束间的关系进行说明。
图27为表示液晶显示面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性
20曲线图。在该图中，(a)表示的是在位于液晶显示面板232中的最上部的电极 处实施图象信号写入时的状态，(b)表示的是在位于液晶显示面板232中的中 央部的电极处实施图象信号写入时的状态，(c)表示的是在位于液晶显示面板 232中的最下部的电极处实施图象信号写入时的状态。(d)表示的是照射在液 晶显示面板232上的红色照射光束R的波形，(e)表示的是照射在液晶显示面
25板232上的纟絶照射光束G的波形，(f)表示的是照射在液晶显示面板232上 的蓝色照射光束B的波形。
在旨液晶显示面板232上实施图象信号写入所需要的时间为tl^t2。时 间t2^t3为液晶响应时间，等待这一时间并对红色照射光束R实施照射。该红 色照射光束R可以一直照射至在液晶显示面板232中的^h部处的电极处再次
30实施图象信号写入的时间t4之前。如果红色照射光束R在时间t4之后仍然实施照射，则由于由绿色光束G产生的图象已经开始显示，所以会形 色混合。 因此，必须在时间t4之前停止红色光束R的照射。采用这种方式，可以使绿色
照射光束G在时间t5至时间t6之间照射至液晶显示面板232处，使蓝色照射 光束B在时间t7 时间t8之间照射至液晶显示面板232处。^^用这种方式虽然 5可以容易地将红色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束B依次照射至 液晶显示面板232处，然而光束的利用效率相当低。
下面参考图13和图14，对,后的一种滚动显示方式进行说明。如果举 例来说，肖激实现这种滚动显示方式的一种回路构成形式可以如图26所示，即 可以在红色光束R用偏振光束转动控制元件211、绿色光束G用偏振光束转动
10控制元件212、蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213处沿垂直方向分别设 置若干个沿水平方向延伸的电极，通过使这些电极导通、断开的方式，可以使 照射在液晶显示面板上的红色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束B 的照射区,生变化。
图16为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第一实施例用的液晶显示
15面t肚的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。在该图中，(a)、 (e) 、 (0表示的是液晶显示面板的响应波形，(b) 、 (f) 、 (j)表示的 是照射在液晶显示面板上的红色照射光束R的波形，(c) 、 (g) 、 (k)表示 的是照射在液晶显示面fch的纟絶照射光束G的波形，(d) 、 (h) 、 (l)表 示的是照射在液晶显示面板上的蓝色照射光束B的波形。
20 图17为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第一实施例用的液晶显示
面板的示意性正面图，它表示的是依据如图16所示的示意性特性曲线图，对红 色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束B实施滚动显示时，出现在液 晶显示面板上的信号写入和液晶响应、照射光束间。
在图16中，曲线(a)表示的是在时间tll时，开始在位于最上部的、沿
25水平方向延伸着的电极Ll处实施有关红色光束R的图象信号写入，随后依次 在位于下侧方向的电极处实施图象信号的写入。等待液晶的响应时间，随后如 曲线(b)所示，在时间tl2时使红色照射光束R照射在电极Ll所在的部分处。 在将有关红色光束R的图象信号写入至位于液晶最下侧端部处的电极^t后， 在时间tl3时将有关绿色光束G的图象信号写入至电极L1处，并且如曲线(c)
30所示，在时间t14时使绿色光束G实施照射。在时间t15时^W关蓝色光束B的图象信号写入至电极L1，并且如曲线(d)所示，在时间tl6时4，色光束B 实施照射。正如曲线(b)所示，红色照射光束R在由时间tl2至时间tl3时向 电极Ll实施供给。
有关红色光束R的图象信号由液晶电极L1依次朝向下方的电极处实施写 5入，曲线(e)表示的是在时间t21时，向位于中央部的电极Lm实施有关红色 光束R的图象信号写入操作。等待液晶响应时间，并如曲线(f)所示，在时间 t22时使红色照射光束R照射在液晶显示面板上的电极Lm所在的部分处。随后， 依次对电极实施有关红色光束R的图象信号写入操作。如曲线(g)所示，在时 间t24时，使绿色照射光束G照射在与电极Lm相对应的液晶部分处，进而如 10曲线(h)所示，在时间t26使蓝色照射光束B照射在与电极Lm相对应的液晶 部分处。
在时间t31时如曲线(i)所示，将有关红色光束R的图象信号写入至位于 最下部处的电极Lz处，等待液晶响应时间之后如曲线(j)所示，在时间t32时 使红色照射光束R照射在与这一电极相对应的部分处。而且，在将有关绿色光
15束G的图象信号施加在电极Lz上的时间t33之前， 一直实施红色照射光束R 的照Jt。随后如曲线(k)所示，在时间t34~t35之间，将绿色照射光束G照 射在液晶显示面板上，并如曲线(1)所示，在时间t36l37之间，将蓝色照射 光束B照射在液晶显示面|￡11。
如上爿;m，对于这种将红色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束
20 B依次供给至液晶显示面板处的场合，在这儿是利用液晶显示面板表面进行说 明的。正如图17 (a)所示，当将蓝色照射光束B照射在液晶显示面板上，并 且对电极L1实施照射结束之后，在时间tll时开始在电极L1处叠加有红色照 射光束R的图象信号。随后，依次向电极施加有关红色光束R的图象信号，等 待液晶响应时间，进而将红色照射光束R照射在与该电极相对应的液晶部分处。
25 在时间tl2 t21之间，依次将有关红色光束R的图象信号施加的液晶显示
面板上的电极处，仅仅在液晶响应时间之后一会j l即对红色光束R实施照射。 因此可以按照如图17 (b)所示的方式，对红色照射光束R实施照射。位于时 间t21 t22之间的时间，为施加在电极Lm上的有关红色光束R的图象信号的 液晶响应时间。蓝色照射光束B照射在位于电极Lm之下的区域处。
30 正如(c)所示，在时间t31时将有关红色光束R的图象信号写入至电极Lz处。位于时间t31 !32之间的时间，为液晶响应时间。在时间t32之前，一 直将红色照射光束R照射在液晶显示面板上与位于电极Lz之上的电极相对应的 区域处。
正如(d)所示，在时间t13时将有关绿色光束G的图象信号写入至电极 5 Ll处。使红色照射光束R照射在除了电极Ll之外的区域处。位于时间tl3 tl4 之间的时间，为施加在电极Ll上的、有关绿色光束G的图象信号的液晶响应 时间。在时间t23之前，将有关绿色光束G的图象信号由电极L1起依7條加在 各电极处，在等待液晶响应时间之后，将绿色照射光束G照射在分别与这些电 极相对应的液晶区域处。 10 正如(e)所示，在时间t23时将有关绿色光束G的图象信号施加至电极
Ll处。在等待液晶响应时间之后，将纟ffe照射光束G照射在与电极Ll相对应 的液晶区域处。将红色照射光束R照射在与位于电极Lm之下的电极相对应的 液晶区域处。
正如(f)所示，在时间t33时将有关纟ffe光束G的图象信号写入至电极 15 Lz处。位于时间tl3 tl4之间的时间，为液晶响应时间。在这一时间中，对位
于电极L2之上的区域不再由红色照射光束R实施照身寸。
正如(g)所示，在时间t15时将有关蓝色光束B的图象信号写入至电极
Ll处。位于时间tl5Ml6之间的时间，为液晶响应时间。对于这种场合，由绿
色照射光束G照射在与位于电极Ll之下的电极相对应的液晶区域处。 20 正如(h)所示，在时间t25时将有关蓝色光束B的图象信号写入至电极
Lm处。位于时间t25~t26之间的时间，为液晶响应时间。将绿色照射光束G
照射在与位于电极Lm之下的电极相对应的液晶区域处，对有关蓝色光束B的
图象信号实施写入并且将蓝色照射光束B照射在与液晶响应结束后的上方电极
相对应的液晶区域处。 25 如果采用这一实施例，便可以不再等待旨液晶显示面板的响应结束，从
而可以在最适当的照射条件下对各部分实施照射，所以和如图27所示的场合相
比，可以延长照J寸时间，并且可以提高光束的利用效率。
图18为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第二实施例用的液晶显示
面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。 30 图19为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第二实施例用的液晶显示面板的示意性正面图。
图18给出了如图19所示的液晶显示面板上的六个典型区域中的液晶响应
波形，以及红色照射光束R、 f絶照射光束G和蓝色照射光束B的照射时标时 间。在图18、图19中，液晶显示面板处存在有各红色光束R、绿色光束G和 5蓝色光束B的"信号写入"状态和"照射光束的照射"状态共六种不同的状态。 正如图19所示，蓝色照射光束B、纟ife照射光束G、红色照射光束R可同时照 射在液晶显示面板上的不同区域处，而且这些照射光束可以按照由上侧至下侧 的方式在液晶显示面板上依次移动。可以将有关红色光束R、纟tfe光束G和蓝 色光束B的图象信号写入至液晶显示面板处，并且在经过液晶的响应时间之后， 10再依次将红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B照射在电极处。 下面首先对时间tl l~tl2时的状态进行说明。
正如图18中的曲线(a) (d)和图19 (a)所示，可以在时间tll时将 有关红色光束R的图象信号施加在区域1 fe后，等待时间tl 1 tl2的液晶响 应时间，这时在该区域处没有照射光束实施照射。 15 正如图18中的曲线(e) (h)和图19 (a)所示，将蓝色照射光束B照
射在区域2处。
正如图18中的曲线(i) (1)和图19 (a)所示，在时间tll时将有关 蓝色光束B的图象信号施加在区域3之后，等待时间tll~tl2的液晶响应时间， 这时在该区域处没有照射光束实施照射。 20 正如图18中的曲线(m) (p)和图19 (a)所示，将t絶照射光束G
照射在区域4处。
正如图18中的曲线(q) (t)和图19 (a)所示，在时间tll时将有关 绿色光束G的图象信号施加在区域5中的一部分之后，等待时间tl 1^tl2的液 晶响应时间，这时在该区域处没有照射光束实施照射。 25 正如图18中的曲线(u) (x)和图19 (a)所示，将红色照射光束R
照射在区域6处。
下面参考图18和图19 (b)，对时间tl2 t41时的状态进行说明。 在时间tll时，将写入在液晶显示面板中位于最上侧端部的电极处的有关 红色光束R的图象信号，依次写入至位于下侧方向的电极处。类似的，在时间 30 tl 1时将己经写入的有关蓝色光束B的图象信号、有关纟ife光束G的图象信号，依次写入至位于下侧方向的电极处。
在区域l中与在时间tll时写入的有关红色光束R的图象信号相对应，在 经过液晶响应时间之后的时间t12起，由红色照射光束R实施照射。
^^色照射光束B徐徐朝向下侧方向移动，并且使蓝色照射光束B照射至 5区域2处。
在区域3中，经过与在时间tll时写入的有^色光束B的图象信号相对 应的响应时间之后，从时间t12起由蓝色照射光束B实施照射。使乡tfeM射光 束G徐徐朝向下侧方向移动，并且使绿色照射光束G照射至区域4处。
在区域5中，经过与时间tl 1时写入的有关绿色光束G的图象信号相对应 10的响应时间之后，从时间t12起由绿色照射光束G实施照射，并且使红色照射 光束R徐徐朝向下侧方向移动，使红色照射光束R照射至区域6处。
下面参考图18和图19 (c)、图19 (d)，对时间t41,t42之后的状态进行 说明。在位于液晶显示面板上侧方向的区域中，增大由红色照射光束R照射到 的区域，而且使由蓝色照射光束B、绿色照射光束G、红色照身寸光束R的照射 15位置依次朝向下侧方向移动。而且，使有关红色光束R的图象信号、有关蓝色 光束B的图象信号和有关纟tfe光束G的图象信号的写入位置依次朝向下侧方向 移动。
在本实施例中，设置有由红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B用偏振光 束转动控制元件构成的三个光学特性切换元件，在各偏振光束转动控制元件处
20设置有若干个电极，并且可以对这些电极实施控制。在如图17戶万示的实施例中， 由于在显示面板处不能同时禾佣一种或两种以上的光束，所以剩余的一种 两 种光束将处于不被使用的无效状态，然而在本实施例中，可以将红色光束R、 ^fe光束G和蓝色光束B同时照射在显示面板处，所以可以提高光束的禾,效 率。因此如上所述，如果采用本实施例，可以进一步提高光束的利用效率。
25 由对滚动显示方式进行的上述说明可知，为了防止在液晶响应时间内产生
颜色混合，需要在这些时间内不将照射光束照射至液晶处，下面参考图20、图 21，对不会产生明显的颜色混合，所以在液晶响应时间内也可以实施光束照射 的一种方式进行说明。
图20为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第三实施例用的液晶显示
30面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。图21为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第三实施例用的液晶显示 面板的示意性正面图。
图20表示的是与图16中的上侧部分相对应的动作波形。
正如图20 (a) 图20 (d)所示，可以将有关品红色光束(M)、红色光 5束(R)、黄色光束(Y)、纟絶光束(G)、氰色光束(C)、蓝色光束(B) 的图象信号，依次写入至液晶显示面板处。在时间t52~tl3时由红色照射光束 R实施照射。换句话说就是，在经过液晶响应时间的有关品红色光束(M)的 期间，包含着液晶响应时间U1H2在内的有关红色光束(R)的期间，以及包 含着液晶响应时间t53 t54在内的有关黄色光束(Y)的期间，均实施照射。
10在时间t54 tl5时由绿色照射光束G实施照射。换句话说就是，在经过液晶响 应时间的有关黄色光束(Y)的期间，包含着液晶响应时间tl3M14在内的有 关绿色光束(G)的期间，以及包含着液晶响应时间t55^t56在内的有关氰色 光束(C)的期间，均实施照射。在时间t56H7时由蓝色照射光束B实施照 射。换句话说就是，在经过液晶响应时间的有关氰色光束(C)的期间，包含着
15液晶响应时间tl5 tl6在内的有关蓝色光束(B)的期间，以及包含着液s曰曰响应 时间t57158在内的有关品红色光束(M)的期间，均实施照射。在时间tll 时开始向位于液晶显示面板中最上侧端部处的电极实施有关红色光束R的图象 信号写入，随后依次向位于其下侦仿向的电极处实施有关红色光束R的图象信 号写入操作。
20 当利用表示在时间tll时液晶显示面板上的照射光束状态的图21 (a)，以及表示在时间tl2时液晶显示面板上的照射光束状态的图21 (b)进行说明时 可知，可以在时间tll由红色照射光束R照射在液晶的上部区域处，随后依次 增大红色照射光束R的照射区域。在由红色照射光束R照射的下一区域处，由 红色照射光束R和蓝色照射光束B实施照射，并依次朝向下顶仿向区域移动。
25随着这一过程依次M^、蓝色照射光束B的照射区域。
对有关品红色光束(M)的图象信号实施写入，而且在经过液晶响应时间 之后，由红色照射光束R和蓝色照射光束B实施照射。对有关黄色光束(Y) 的图象信号实施写入，而且在经过液晶响应时间之后，由红色照射光束R和绿 色照射光束G实施照射。对有关氰色光束(C)的图象信号实施写入，而且在
30经过液晶响应时间之后，由绿色照射光束G和蓝色照射光束B实施照射。在本实施例中，可以通过上述方式在有关各红色光束R、乡tfe光束G和蓝
色光束B的图象信号之间，对有关黄色光束(Y)、氰色光束(C)、品红色光 束(M)的图象信号实施写入，所以可以延长红色光束R、绿色光束G和蓝色 光束B的照射时间，并且可以M在这些照射光束间实施颜色互补的方式，利 5用颜色混合方式改善颜色的恶化。
下面参考图22，对可以用于缩短液晶响应时间的一种方式进行说明。图 22为说明縮短液晶显示面板响应时间用的一种方法的示意性波形亂其中图22 (a)表示的是液晶驱动波形用的示意图，图22 (b)表示的是液晶响应特性用 的示意图，图22 (c)表示的是红色照射光束R的波形用的示意图，图22 (d)
10表示的是绿色照射光束G的波形用的示意图，图22 (e)表示的是蓝色照射光 束B的波形用的示意图。
液晶响应特性对于由中间色调朝向中间处实施色调移动的场合比较迟缓， 而由白色朝向黑色或由黑色朝向白色的色调移动比较迅速。因此，可以在开始 对液晶实施图象信号写A^前施加脉冲信号401 403，以便S3W与图象信号
15中黑色光束相对应的电压、或比其更高的正向极性信号电压实施写入的方式， 使液晶显示面板实施复位。类似的，也可以施加脉冲信号404、 405，以便M3！ 对与图象信号中黑色光束相对应的电压、或比其更高的负向极性信号电压实施 写入的方式，使液晶显示面板实施复位。采用这种方式，可以縮短液晶响应时 间，并且可以减小颜色混合的影响。
20 下面对在滚动显示方式中使用的各种照射光束切换方式进行说明。
图23为说明在滚动显示方法中使用的照射光束切换方法用的示意性模型 图。在图23 (a)中，表示的魏红色照射光束R、纟絶照射光束G和蓝色照 射光束B实施依次切换并使其照射至液晶显示面板处的状态。在图23 (b)中， 表示的是对红色照射光束R、绿色照身寸光束G和蓝色照身寸光束B和白色光束W
25实施依次切换并照射至液晶显示面板处的状态，它和如图23 (a)所示的场合相 比，可以获得更加鲜明的图象。在图23 (c)中，表示的縣用与灯泡的光束分 布特性相反的比率，依次延长红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B照射时间， 并且依^W红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B实施依次切换并照射至液晶 显示面板处的方式，这样可以获得白色平衡良好的图象。图23 (d)所示的场
30合是在如图23 (c)所示场合的基础上，进一步延长红色照射光束R的照射时间，并相应的縮短纟絶照射光束G的照射时间。与绿色照射光束G相比，红色 光束R和蓝色光束B的照射光束比较弱，所以采用这种方式可以X寸其实施补偿
并对颜色温度实施切换。图23 (e)所示的场合是在如图23 (b)所示场合的基 础上，采用和其它照射光束相比，进一步延长红色照射光束R照射时间的照射 5方式。图23 (f)所示的场合是在如图23 (a)所示场合的基础上，采用按两次 照射视觉敏感度比较高的绿色照射光束G的方式，这可以防止出现红色光束R、 绿色光束G和蓝色光束B的颜色图象残留在眼睛里，即可以防止所谓的彩色分 断J嫁(力一七八。^_)3 出现。图23 (g)所示的场合是在如图23 (a)
所示场合的基础上，M过在各红色照射光束R、绿色照谢光束G和蓝色照射 10光束B之间输入作为互补光束的Y (黄色光束)、C (氰色光束)、M (品红 色光束)等等光束，这可以确保能够获得良好的鲜明禾呈度。在图23 (h)中， 表示的是采用W (白色光束)时的状态，它可以获得比彩色图象更加鲜明的图 象。
下面参考图24，对图23 (a) 图23 (h)实施切换时使用的一种驱动回 15路进行说明。
图24为表示图象显示回路的一个实施例用的示意性方框图。正如该图所
示，可以在端子311处输入由诸如个人计^m等等给出的数字式图象信号，并
且可以M译码器321将编码输入至放大縮小与梯形失真修正用回路324处。 由端子312处输入的、由诸如个人计算机等等给出的t莫拟信号，可以通过模JW
20数字变换回路(AD回路)变换皿字信号，并输入至方文大縮小与梯形失真修正 用回路324处。在端子313处输入的、由诸如电视机(TV)等等给出的复合图 象信号，通过信号处理回路实施处理并输入至放大縮小与梯形失真修正用回路 324处。由放大縮小与梯形失真修正用回路324给出的输出信号，输入至图象 速率变换回路325、特征获取回路328处。特征获取回路328可以按照所输入
25的信号特征、比如说是红色比较多、还是蓝色比较多等等的特征实施信号抽取， 并将信号输出至时标时间控制回路332处。由通过图象速率变换回路325输出 的信号通过RGB表面依次信号处理回路326,输入至光阀驱动回路327处。通 自颜色温度再生信号的种类实施指示的方式，使用者可以通过使用者图象介 面组件(GUI: Graphic User Interface) 331选择出如图23 (a) 图23 (h)
30中所示的某一个，并将其输出至W1示时间控制回路332处。点燃回路341对灯泡342实施点燃，并且使灯泡342给出的光束入射至光 学特性切换元件344处。可以由颜色切换驱动回路343对这种光学特性切换元 件344实施驱动。由光学特性切换元件344出射的光束照射在诸如液晶显示面 板等等的光阀元件处。光量传感器329对灯泡342和光阀元件345处随时间变
5化着的光量实施检测，并m滤波器处随时间变化着的光量实施检测。光量传
繊329的输出信号输入至时标时间控制回路332处。日対示时间控制回路332 可以依据由使用者图象介面组件(GUI) 331、特征获取回路328和光量传自 329给出的输入信号，对诸如特征获取回路328、图象速率变换回路325、 RGB 表面依次信号处理回路326、光阀驱动回路327等等的回路实施控制，并且可 10以按照如图23 (a) 图23 (h)中所示的任何一种方式，对光学特性切换元件 实施切换操作。
下面利用图25 ，对呈各种颜色的照射光束的出射原理进行说明。 图25为说明根据本发明构造的投射型图象显g置用光学设备中的一种 光学特性切换元件的原理用的示意性模型图。
15 图25 (a)为表示对红色光束R实施出射时的场合用的示意性原理图，其
中在偏振光束转动控制元件211处施加有电压，在其它偏振光束转动控制元件 212、 2B处未施加电压。作为偏振光束S的红色光束R、绿色光束G、蓝色光 束B中的绿色光束G、蓝色光束B可通过偏振光束转动控制元件212、 213变 换为偏振光束P，从而可以通过偏振光板222而ffiih其透射。与此相对应的是，
20红色光束R作为偏振光束S可入射至偏振光束分解元件(PBS ) 231 ，由其实施 反射后入射至液晶显示面板232。因此，仅仅有红色光束R可以入射至液晶显 示面板232。
正如图25 (b)所示，可以仅仅在绿色光束G用偏振光束转动控制元件212 处施加有电压，在红色光束R用偏振光束转动控制元件211、蓝色光束B用偏 25振光束转动控制元件213tt施加电压。因此，仅仅有绿色光束G作为偏振光 束S而入射至液晶显示面板232处。
正如图25 (c)所示，仅仅在蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213处 施加有电压，在红色光束R用偏振光束转动控制元件211、绿色光束G用偏振 光束转动控制元件212处未施加电压。因此，仅仅有蓝色光束B作为偏振光束 30 S而入射至液晶显示面板232处。正如图25 (d)所示，在红色光束R用偏振光束转动控制元件211和绿色
光束G用偏振光束转动控制元件212处施加有电压，在蓝色光束B用偏振光束 转动控制元件213处未施加电压。因此，红色光束R和绿色光束G作为偏振光 束S可施加至液晶显示面板232处，所以可以将Y (黄色光束)照J寸在液晶显 5 示面板232处。
正如图25 (e)所示，在绿色光束G用偏振光束转动控制元件212和蓝色 光束B用偏振光束转动控制元件213处施加有电压，在红色光束R用偏振光束 转动控制元件211g施加电压。因此，绿色光束G和蓝色光束B作为偏振光 束S可施加至液晶显示面板232处，所以可以将C (氰色光束)照射在液晶显 10 示面板232处。
正如图25 (f)所示，在红色光束R用偏振光束转动控制元件211和蓝色 光束B用偏振光束转动控制元件213处施加有电压，在绿色光束G用偏振光束 转动控制元件212 施加电压。因此，红色光束R和蓝色光束B作为偏振光 束S可施加至液晶显示面板232处，所以可以将M (品红色光束)照射在液晶 15 显示面板232处。
如上所述，如果采用本发明，便可以制作出一种结构紧凑、对比度良好的 棚寸型图象显示^S。
而且，还可以获得一种光束利用效率良好的图象显^置。
权利要求
1.一种图象显示装置，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，将由所述光源单元出射的光束调整为S偏振光束和P偏振光束中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，将由所述偏振光束变换组件出射光束的偏振光方向和光轴方向的至少任一方，根据光的波长带域具有周期性地以电子方式逐次循环地切换而作转换的光学特性切换元件，为根据以该光学特性切换元件切换并输出的光的波长带域，形成与图象信号对应的光学图象的光阀组件的1个图象显示元件，将来自所述光学特性切换元件的出射光引导并照射至该1个图象显示元件上用的照射组件，以及对由所述图象显示元件出射的光束实施投射用的投射组件。
2. —种如权利要求1所悉的图象显g置，,征在于还设置有在， 光源单元和id^图象显示元件之间，顿光轴约90度的 ^元件，戶微 TO组件由偏振光束，元件构成，所述图象M^元件由g型图象显^S件15构成，由所述光源单元至所述微组件间的光路呈U字形。
3. —种女P^腰求l或2所述的图象显^g, ^r征在于皿光学特性切换元件呈M^电压对光束衍射实施控制的构成形式，并配置在所述光路 中，所述照谢组件由偏振光束，元件构成，所述图象显示元件由^型图象 显示元件构成。
4. —种SM型图象显^M，,征在于具有，出光束用的光源单元, 将由所述光源单元出射的光束调整为S偏振光束和P偏振M中的一种偏^^t 束用的偏振光束分解元件，将由所述偏振，，元件出射光束的偏振光方向 和光轴方向的至少任一方，根据光的波长带域具有周期性地以电子方式逐次循 环地切换而作转换的光学特性切换元件，为根据以该光学特性切换元件切换并25输出的光的波长带域，形成与图象信号对应的光学图象的光阀组件的1个Mlt 式M皿^图象显示元件，将以该光学特性切换元件切换并输出的光向该 1个的g式mM反射镜型图象显示元fH!IJ目的全g镜棱镜，以及,透 镜，将在该目式mM，镜型图象显示元件的反射光之中的点灯光自射 30舰述全鄉镜棱镜并A^野脱娜跳
全文摘要
本发明涉及光学设备、图象显示装置以及颜色切换方法。本发明提供了一种结构紧凑、对比度良好的投射型图象显示装置。本发明所提供的一种图象显示装置，可以具有由光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束分解元件，对由所述偏振光束分解元件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，以及将由所述光学特性切换元件处依次出射的、呈若干种颜色的光束照射至所述图象显示元件上用的照射组件，而且可以将由所述图象显示元件出射的光束入射至所述投射透镜处，并且使由所述光源单元至所述投射透镜间的光路呈U字型。
文档编号G02F1/13357GK101304539SQ20081008641
公开日2008年11月12日 申请日期2001年8月31日 优先权日2000年10月2日
发明者今长谷太郎, 大内敏, 甲展明 申请人:株式会社日立制作所