投影型图像显示装置的制作方法

专利名称：投影型图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及除红色成分光、绿色成分光、蓝色成分光之外还利用第4色成分光的 照明装置及投影型图像显示装置。
背景技术：
以往，公知有具备与3色光对应的3个光调制元件、对由3个光调制元件射出的光 进行合成的十字形二向色立方体、和将由十字形二向色立方体合成后的光进行投影的投影 设备的投影型图像显示装置。在此，十字形二向色立方体具有入射光线的3个光入射面、和出射光线的1个光出 射面。因此，在入射至十字形二向色立方体的光为3色光时，投影型图像显示装置只要具有 1个十字形二向色立方体就足够了。另一方面，为了提高色再现性及亮度，提出了利用4色以上的光的投影型图像显 示装置。例如，投影型图像显示装置通过除利用红、绿、蓝的3色之外，还利用橘黄、黄色或 青色，从而实现提高色再现性及亮度(例如专利文献1)。专利文献1 特开2002-287247号公报(权利要求1、权利要求4、图1等)在此，当投影型图像显示装置具有4色以上的光时，采用一个十字形二向色立方 体不能对4色以上的光进行合成。因此，投影型图像显示装置需要具有多个二向色立方体 (或者十字形二向色立方体)。例如，在需要对4色光进行合成的情况下，投影型图像显示装置，通过获得2个由 2色光合成后的合成光且对2个合成光进行进一步合成，从而得到4色的合成光。另外，投 影型图像显示装置，通过获得3色光合成后的合成光且将合成光和1个色的光进行合成，得 到4色合成光也可。投影型图像显示装置，通过获得2色光合成后的合成光且将合成光和 2色光进行合成，从而得到4色合成光也可。这里，在光调制元件和投影设备之间，需要设置多个二向色立方体(或者十字形 二向色立方体)。因此，投影设备的后截距增长。其结果，由于在利用3色光的投影型图像显示装置中所用的投影设备不能转用， 从而投影型图像显示装置的成本整体上会上升。

发明内容
因此，本发明是鉴于上述技术问题而作成的，其目的在于提供一种在利用4色以 上的光的情况下也能够抑制装置整体成本上升的照明装置及投影型图像显示装置。本发明的一特征在于，一种照明装置(照明单元120)，包括根据红色用输入信号 对红色成分光进行调制的红光调制元件(液晶面板30R)、根据绿色用输入信号对绿色成分
3光进行调制的绿光调制元件(液晶面板30G)、根据蓝色用输入信号对蓝色成分光进行调制 的蓝光调制元件(液晶面板30B)、以及对第4色成分光进行调制的偏光状态调整元件(偏 光状态调整元件30Ye)，其中，还具有对从上述红光调制元件、上述绿光调制元件、上述蓝光 调制元件射出的光进行合成的色合成部(十字形二向色立方体50)，在上述红色成分光、上 述绿色成分光、上述蓝色成分光中的任一个色成分光即叠加成分光(例如绿色成分光)，与 上述第4色成分光一起入射至上述偏光状态调整元件，上述偏光状态调整元件不调整上述 叠加成分光的偏光状态而透过，将上述第4色成分光的偏光状态调整后透过，从上述偏光 状态调整元件射出的上述叠加成分光和上述第4色成分光，入射至上述红光调制元件、上 述绿光调制元件及上述蓝光调制元件中的对应于上述叠加成分光的光调制元件即特定的 光调制元件(液晶面板30G)。根据所述特征，偏光状态调整元件不调整叠加成分光的偏光状态而将叠加成分光 透过，将第4色成分光的偏光状态调整后透过。由偏光状态调整元件射出的第4色成分光 及叠加成分光入射至对应于叠加成分光的光调制元件。即，第4色成分光叠加于叠加成分 光后供给至色合成部。因此，即使在除了红色成分光、绿色成分光、蓝色成分光之外，还利用 第4色成分光的情况下，入射至色合成部的光也是3种。其结果，无需改变投影设备的设计， 从而能够抑制装置整体成本的上升。另外，由于第4色成分光叠加于叠加成分光而被投影，从而投影设备投影到屏幕 的图像的亮度得到提高。如上所述，偏光状态调整元件由于在不调整叠加成分光的偏光状态而将叠加成分 光透过，将第4色成分光的偏光状态调整后透过，所以，在利用3色光的照明装置的结构中， 通过在叠加成分光的光路上设置偏光状态调整元件，能够应对利用4色光的新方式。换言 之，减轻了在新方式应用中附带的新的设计负担，可获得成本上优势。本发明的另一特征，在上述特征中，上述偏光状态调整元件对或使上述第4色成 分光的偏光方向不旋转、或使上述第4色成分光偏光方向旋转大致90°进行选择性切换。本发明的另一特征，在上述特征中，上述偏光状态调整元件的分辨率比上述红光 调制元件、上述绿光调制元件及上述蓝光调制元件的分辨率低。本发明的另一特征，在上述特征中，照明装置进一步包括基于上述红色用输入信 号、上述绿色用输入信号及上述蓝色用输入信号，控制由上述偏光状态调整元件调整上述 第4色成分光的偏光状态的调制量的调制量控制部(调制量控制部220)。本发明的另一特征，在上述特征中，上述特定光调制元件(如液晶面板30G)具有 设于光入射侧的入射侧偏光板(偏光板31G)、和设于光出射侧的出射侧偏光板(偏光板 32G)，上述入射侧偏光板在上述第4色成分光不射出到上述色合成部侧时遮断上述第4色 成分光，上述出射侧偏光板在上述叠加成分光不射出到上述色合成部侧时遮断上述叠加成 分光。此外，当然可在红光调制元件、绿光调制元件、及蓝光调制元件的光入射侧及光出 射侧，设置入射侧偏光板及出射侧偏光板。本发明的一特征，一种投影型图像显示装置，包括发出红色成分光和绿色成分光 和蓝色成分光以及第4色成分光的光源(光源10)、根据红色用输入信号对上述红色成分光 进行调制的红光调制元件(液晶面板30R)、根据绿色用输入信号对上述绿色成分光进行调制的绿光调制元件(液晶面板30G)、根据蓝色用输入信号对上述蓝色成分光进行调制的蓝 光调制元件(液晶面板30B)、及对上述第4色成分光进行调制的偏光状态调整元件(偏光 状态调整元件30Ye)，其中，还具有对从上述红光调制元件、上述绿光调制元件及上述蓝光 调制元件所射出的光进行合成的色合成部(十字形二向色立方体50)、和将上述色合成部 所合成的光进行投影的投影设备(投影透镜单元110)，上述红色成分光、上述绿色成分光、 上述蓝色成分光中的任一个色成分光即叠加成分光，与上述第4色成分光一起入射至上述 偏光状态调整元件，上述偏光状态调整元件不调整上述叠加成分光的偏光状态而透过，将 上述第4色成分光的偏光状态调整后透过，上述偏光状态调整元件所射出的上述叠加成分 光和上述第4色成分光入射至上述红光调制元件、上述绿光调制元件及上述蓝光调制元件 中的对应于上述叠加成分光的光调制元件。[发明效果]根据本发明，能够提供一种即使在利用4色以上的光的情况下也可抑制装置整体 成本上升的照明装置及投影型图像显示装置。


图1是表示第1实施方式的投影型图像显示装置100的概略图。图2是表示第1实施方式的照明单元120的概略结构图。图3是表示第1实施方式的RGB色再现范围的图。图4是表示第1实施方式的偏光状态调整元件30Ye的图。图5是表示第1实施方式的偏光状态调整元件30Ye和偏光板31G的组合的图。图6是表示第2实施方式的投影型图像显示装置100的功能的框图。图7是表示第2实施方式中图像的色和各色信号之间的关系的图。图8是表示第3实施方式的照明单元120的概略结构图。图9是表示第4实施方式的照明单元120的概略结构图。图10是表示第5实施方式的照明单元120的概略结构图。图11为用于说明第5实施方式的偏光状态调整元件37Ye的图。图12为用于说明第5实施方式中反射镜322的截止波长的图。图13是表示第6实施方式的液晶面板30的结构图。图14为用于对光源10 (UHP灯)发出的光进行说明的图。符号说明10. · ·光源、21 25...反射镜、30. · ·液晶面板、30Ye. · ·偏光状态调整元件、31、 32...偏光板、35...液晶面板、35Ye...偏光状态调整元件、37Ye...偏光状态调整元件、 50...十字形二向色立方体、100...投影型图像显示装置、110...投影透镜单元、120...照 明单元、130...控制部、131 133. . .PBS立方体、137、138...位相差板、200...屏幕、 210. · ·信号接收部、220. · ·调制量控制部、231 234. · · PBS立方体、237 239. · ·窄带位 相差板、321 322. · ·反射镜、331 333. · ·反射镜。
具体实施例方式下面参照附图对本发明实施方式的投影图像显示装置进行说明。在下面的附图中，对相同或类似的部分赋予相同或类似的符号。其中，附图为示意性的，应当注意各尺寸比率等与实际的不同。因此，具体而言尺 寸等应该参照以下的说明来进行判断。当然，附图相互之间也包括相互尺寸关系及比率等 不相同的部分。[第1实施方式](投影型图像显示装置的概略)下面参照附图对第1实施方式投影型图像显示装置的概略进行说明。图1表示第 1实施方式的投影型图像显示装置100的概略图。如图1所示，投影型图像显示装置100具有投影透镜单元110，将由投影透镜单元 110放大的图像光投影在屏幕200上。如后述，投影型图像显示装置100除了利用红色成分 光、绿色成分光及蓝色成分光之外还利用黄色成分光作为第4色成分光。(照明单元的概略结构)下面参照附图对第1实施方式的照明单元的概略结构进行说明。图2是表示第1 实施方式的照明单元120的概略结构的图。在图2中，应该注意的是，省略了使光源10发出 的光均勻化的蝇眼透镜、将光源10发出的光的偏光方向与一个偏光方向(如P偏光方向) 一致的PBS(偏振光束分离器)等。如图2所示，照明单元120具有光源10、多个液晶面板30 (液晶面板30R、液晶面 板30G及液晶面板30B)、偏光状态调整元件30Ye、和十字形二向色立方体50。另外，在图2 中，应该注意的是，尽管图示出投影透镜单元110，但投影透镜单元110不包含于照明单元 120 中。光源10为发出白色光的UHP灯等。S卩，光源10发出的光至少含有红色成分光、绿 色成分光、蓝色成分光、及黄色成分光。如图3所示，这里，黄色成分光为红色成分光、绿色成分光及蓝色成分光可再现的 色范围(RGB色再现范围)之外的色可再现的光。在利用3色光的投影型投影显示装置中， 黄色成分光为在色分离过程中被除去的光。液晶面板30R通过使红色成分光的偏光方向旋转而对红色成分光进行调制。在液 晶面板30R光线入射之侧设置有偏光板31R，该偏光板将具有一偏光方向的光(如P偏振 光)透过而遮断具有其他偏光方向的光(如S偏振光)。另一方面，在液晶面板30R光射出 之侧设置有偏光板32R，该偏光板将具有其他偏光方向的光(如S偏振光)透过而遮断具有 一偏光方向的光(如P偏振光)。因此，在液晶面板30R不使红色成分光的偏光方向旋转的情况下，由于透过偏光 板31R的红色成分光被偏光板32R遮断，从而红色成分光没有照射到十字形二向色立方体 50。另一方面，在液晶面板30R使红色成分光的偏光方向旋转的情况下，由于透过偏光板 31R的红色成分光透过偏光板32R，所以红色成分光能够照射到十字形二向色立方体50。同样的，液晶面板30G通过使绿色成分光及黄色成分光的偏光方向旋转而对绿色 成分光及黄色成分光进行调制。在液晶面板30G光入射之侧设置有偏光板31G，该偏光板将 具有一偏光方向的光透过而遮断具有其他偏光方向的光。另一方面，在液晶面板30G光射 出之侧设置有偏光板32G，该偏光板将具有其他偏光方向的光透过而遮断具有一偏光方向 的光。
6
液晶面板30B通过使蓝色成分光的偏光方向旋转而对蓝色成分光进行调制。在液 晶面板30B光线入射之侧设置有偏光板31B，该偏光板将具有一偏光方向的光透过而遮断 具有其他偏光方向的光。另一方面，在液晶面板30B光射出之侧设置有偏光板32B，该偏光 板将具有其他偏光方向的光透过而遮断具有一偏光方向的光。偏光状态调整元件30Ye通过调整黄色成分光的偏光状态来对黄色成分光进行调 制。另一方面，偏光状态调整元件30Ye不调整绿色成分光的偏光状态且透过绿色成分光。其中，偏光状态调整元件是指能够调整入射至自身元件上的直线偏光(线偏光) 的偏光状态的元件，并且射出线偏光或椭圆偏光(或圆偏光)。例如，偏光状态调整元件按照自身元件上是否施加有电压，可对入射到自身元件 的线偏光的偏光方向不旋转而直接射出线偏光的状态、入射到自身元件的线偏光的偏光方 向旋转大致90°而射出偏光方向旋转大致90°后的线偏光的状态进行切换。偏光状态调整元件也可以按照自身元件上施加的电压的大小，将由入射至自身元 件的线偏光和从自身元件射出的线偏光构成的角度在0 90°范围内进行调整。偏光状态调整元件也可以按照自身元件上施加的电压的大小，将入射至自身元件 的线偏光调整为椭圆偏光(或圆偏光)。此外，通过偏光状态调整元件所完成的偏光方向的调整，能够控制透过设于偏光 状态调整元件的光射出侧的偏光板的光量。作为偏光状态调整元件，可以考虑采用阶式过滤器(notch filter)类型元件和边 缘过滤器(edge filter)类型元件。阶式过滤器类型元件可以仅对具有特定波长带域的光的偏光状态进行调整。例 如，阶式过滤器类型元件仅对具有比绿色长的长波长带域、即具有黄色波长带域的光的偏 光状态进行调整。通过利用阶式过滤器类型元件，能够削减不用的光(例如黄色成分光)。边缘过滤器类型元件可以不调整具有特定波长带域的光的偏光状态，而对具有其 他波长带域的光的偏光状态进行调整。例如，边缘过滤器类型元件不调整具有绿色波长带 域的光的偏光状态，而对具有比绿色波长的更长波长带域及更短波长带域的光的偏光状态 进行调整。通过使用边缘过滤器类型元件，能够提高具有特定波长带域的光(如绿色成分 光)的色纯度。在第1实施方式中，应该注意的是，偏光状态调整元件30Ye为对或不使黄色成分 的光偏光方向旋转或者使黄色成分光偏光方向旋转90°进行选择性切换的元件。另外，还 应该注意的是，偏光状态调整元件30Ye不具有在多个分割区域(如像素)的每一个区域中 对黄色成分光的偏光方向进行切换的结构，而对入射至偏光状态调整元件30Ye的所有黄 色成分光的偏光方向进行切换。例如，如图4(a)所示，偏光状态调整元件30Ye在没有施加电压于偏光状态调整元 件30Ye的状态下(电源关闭)，不将绿色成分光及黄色成分光的偏光方向旋转，而透过绿色 成分光及黄色成分光。另一方面，如图4(b)所示，偏光状态调整元件30Ye在施加电压于偏光状态调整元 件30Ye的状态下(电源开启)，仅使黄色成分光的偏光方向旋转90°，并透过绿色成分光 及黄色成分光。在此，由偏光状态调整元件30Ye射出的黄色成分光及绿色成分光被照射至偏光板3IG上。偏光板3IG将具有一偏光方向的光(如S偏光)透过而遮断具有其他偏光方向 的光(如P偏光)。因此，通过偏光状态调整元件30Ye是否使黄色成分光的偏光方向旋转， 从而控制到达十字形二向色立方体50的黄色成分光的光量。十字形二向色立方体50对从液晶面板30R、液晶面板30G及液晶面板30B射出的 光进行合成。即，十字形二向色立方体50对从液晶面板30R射出的红色成分光、从液晶面 板30G射出的绿色成分光及黄色成分光以及从液晶面板30B射出的蓝色成分光进行合成。 另外，十字形二向色立方体50将含有红色成分光、绿色成分光、蓝色成分光及黄色成分光 的合成光(图像光)射出至投影透镜单元110侧。如上所述，投影透镜单元110将由十字形二向色立方体50所合成的合成光(图像 光)投影到屏幕200。照明单元120具有多个反射镜组(反射镜21 反射镜25)。反射镜21为透过蓝 色成分光、绿色成分光及黄色成分光而反射红色成分光的二向色镜。反射镜22为反射绿色 成分光及黄色成分光而透过蓝色成分光的二向色镜。反射镜23及反射镜24为反射蓝色成 分光并将其导入液晶面板30B侧的反射镜。反射镜25为反射红色成分光并将其导入液晶 面板30R侧的反射镜。(偏光状态调整元件的功能)下面参照附图对第1实施方式的偏光状态调整元件的功能进行说明。图5为用于 说明第1实施方式的偏光状态调整元件(偏光状态调整元件30Ye)的功能的图。具体而言，在图5中示出偏光状态调整元件30Ye和偏光板3IG的组合。偏光状态 调整元件Ye-I为在施加电压的状态下(电源开启)仅使黄色成分光的偏光方向旋转90° 的元件。另一方面，偏光状态调整元件Ye-2为在没有施加电压的状态下(电源关闭)仅使 黄色成分光的偏光方向旋转90°的元件。偏光板G-I为透过具有P偏光的光而遮断具有S偏光的光的元件。偏光板G-I例 如在光源10发出的光与P偏光一致时使用。另一方面，偏光板G-2为透过具有S偏光的光 而遮断具有P偏光的光的元件。偏光板G-2例如在光源10发出的光与S偏光一致时使用。如图5所示，在光源10发出的光与P偏光一致的情况下，如果考虑到采用偏光状 态调整元件Ye-I的情形，则到达十字形二向色立方体50的黄色成分光的光量在偏光状态 调整元件Ye-I没有施加电压的状态下(电源关闭)为最大。而在偏光状态调整元件Ye-I 施加电压的状态下，由于黄色成分光的偏光方向(S偏光)与绿色成分光的偏光方向(P偏 光)不同，从而S偏光的黄色成分光被偏光板G-I (液晶面板35G入射侧设置的偏光板31G) 遮断。另一方面，如果考虑采用偏光状态调整元件Ye-2的情形，则到达十字形二向色立 方体50的黄色成分光的光量在偏光状态调整元件Ye-2施加电压的状态(电源开启)下为 最大。而在偏光状态调整元件Ye-2没有施加电压的状态下，由于黄色成分光的偏光方向(S 偏光)与绿色成分光的偏光方向(P偏光)不同，从而S偏光的黄色成分光被偏光板G-I (液 晶面板35G入射侧设置的偏光板31G)遮断。接下来，如果考虑在光源10发出的光与S偏光一致的情况下采用偏光状态调整元 件Ye-I的情形，则到达十字形二向色立方体50的黄色成分光的光量在偏光状态调整元件 Ye-I没有施加电压的状态下(电源关闭)为最大。而在偏光状态调整元件Ye-I施加电压的状态下，由于黄色成分光的偏光方向(P偏光)与绿色成分光的偏光方向(S偏光)不同， 从而P偏光的黄色成分光被偏光板G-2 (液晶面板35G入射侧设置的偏光板31G)遮断。另一方面，如果考虑采用偏光状态调整元件Ye-2的情形，则到达十字形二向色立 方体50的黄色成分光的光量在偏光状态调整元件Ye-2施加电压的状态(电源开启)下为 最大。而在偏光状态调整元件Ye-2没有施加电压的状态下，由于黄色成分光的偏光方向(P 偏光)与绿色成分光的偏光方向(S偏光)不同，从而P偏光的黄色成分光被偏光板G-2(液 晶面板35G入射侧设置的偏光板31G)遮断。(作用及效果)根据第1实施方式的投影型图像显示装置100，偏光状态调整元件30Ye不对绿色 成分光进行调制而透过绿色成分光，对黄色成分光进行调制后透过黄色成分光。从偏光状 态调整元件30Ye射出的黄色成分光及绿色成分光入射至液晶面板30G。即，黄色成分光叠 加于绿色成分光并被供给十字形二向色立方体50。因此，即使在除红色成分光、绿色成分 光及蓝色成分光外还利用黄色成分光的情况下，入射至十字形二向色立方体50的光也是3 种。其结果，无需改变投影透镜单元110的设计，能够抑制装置整体成本上升。另外，由于黄色成分光叠加于绿色成分光而被投影，从而投影透镜单元110投影 至屏幕等之上的图像的亮度提高。如上所述，由于偏光状态调整元件30Ye不对绿色成分光进行调制而透过绿色成 分光，对黄色成分光进行调制后透过黄色成分光，从而在利用3色的光的投影型图像显示 装置100的结构中，通过在绿色成分光的光路上配置偏光状态调整元件，能够应对利用4色 光的新方式。即，能够减轻采用新方式所带来的新的设计负担，具有成本优势。(第2实施方式)下面参照附图对第2实施方式进行说明。下面主要对上述第1实施方式和第2实 施方式之间的不同点进行说明。具体而言，尽管上述第1实施方式中并没有特别涉及到，但是第2实施方式中，由 偏光状态调整元件30Ye对黄色成分光的偏光状态进行调整的调制量，根据红色用输入信 号、绿色用输入信号及蓝色用输入信号来进行控制。另外，上述第1实施方式中，偏光状态调整元件30Ye对不使黄色成分光偏光方向 旋转或者使黄色成分光的偏光方向旋转90°进行选择性切换。相对于此，在第2实施方式 中，通过由偏光状态调整元件30Ye对黄色成分光的偏光状态进行调整，黄色成分光的偏光 方向被控制在0 90°范围内。(投影型图像显示装置的功能)下面参照附图对第2实施方式的投影型图像显示装置的功能进行说明。图6为示 出第2实施方式的投影型图像显示装置100的功能的框图。如图6所示，投影型图像显示装置100包括具有信号接收部210、调制量控制部 220的控制部130。信号接收部210接收各色信号(红色用输入信号、绿色用输入信号、及蓝色用输入 信号)。例如，信号接收部210从由图像信号分离出色信号的色分离块中获得各色信号。调制量控制部220基于由信号接收部210取得的各色信号，控制各液晶面板 30 (液晶面板30R、液晶面板30G、液晶面板30B、偏光状态调整元件30Ye)的调制量。
9
具体而言，调制量控制部220将红色用输入信号不改变而输入液晶面板30R中。同 样，调制量控制部220将绿色用输入信号不改变而输入液晶面板30G中、将蓝色用输入信号 不改变而输入液晶面板30B中。另一方面，调制量控制部220基于红色用输入信号、绿色用 输入信号及蓝色用输入信号而计算出黄色成分光的寄予度，生成用于控制黄色成分光的调 制量的黄色用信号。其中，调制量控制部220基于红色用输入信号、绿色用输入信号及蓝色用输入信 号而计算出亮度的代表值。亮度的代表值是亮度的最小值、亮度的最大值、亮度的平均值 等。接下来，调制量控制部220根据亮度的代表值，确定黄色成分光相对图像的叠加量，控 制偏光状态调整元件30Ye的调制量。如果以例如用8比特系列显示各色信号的情况为例，则在亮度的代表值为255时， 黄色用信号的值为最大值(即，255)。另一方面，在亮度的代表值为128时，黄色用信号的 值为最大值的一半(即，128)。因此，在屏幕200上显示的图像为黑的情况下，由于亮度的代表值为0，从而黄色 用信号的值也为0。另一方面，在屏幕200上显示的图像为白的情况下，由于亮度的代表值 为255，从而黄色用信号的值也为255。因此，在屏幕200上显示的图像为白的情况下，由于 液晶面板30G射出的光中加入了由偏光状态调整元件30Ye射出的光，从而屏幕200上所显 示的图像的亮度提高。接下来对图像的颜色及色再现中所用的色成分光之间的关系进行说明。具体而 言，各色成分光的量(即各液晶面板30的调制量)根据图像的颜色来进行控制。如图7所 示，在图像为白的情况下，红色成分光、绿色成分光、蓝色成分光及黄色成分光全部被使用。 在图像为黑的情况下，红色成分光、绿色成分光、蓝色成分光及黄色成分光全部不被使用。在图像为红的情况下，仅使用红色成分光。同样的，在图像为绿的情况下，仅使用 绿色成分光；在图像为蓝色的情况下，仅使用蓝色成分光。在图像为黄色的情况下，由于黄色成分光入射至液晶面板30G上而不能够仅利用 黄色成分光，所以，为了抑制在黄色中混入绿色，采用红色成分光及绿色成分光而不使用黄 色成分光。当然，如果能够将黄色的色平衡保持在一定范围内，也可以使用黄色成分光。在图像不是白、黑、红、绿、蓝、及黄色而是其他的颜色的情况下，红色成分光、绿色 成分光、蓝色成分光及黄色成分光全部被使用。调整黄色成分光的偏光状态的调制量，可根 据红色用输入信号、绿色用输入信号及蓝色用输入信号而适当进行选择。(作用及效果)根据第2实施方式的投影型图像显示装置100，由于黄色用信号(调整黄色成分光 的偏光状态的调制量)是基于红色用输入信号、绿色用输入信号、及蓝色用输入信号而被 控制的，从而投影于屏幕200之上的图像的色平衡没有被破坏，能够适当地实现图像亮度 的提高。[第3实施方式]下面参照附图对第3实施方式进行说明。下面主要对上述第1实施方式和第3实 施方式之间的不同点进行说明。具体而言，在上述第1实施方式中，将透过型液晶面板作为光调制元件进行使用， 而在第3实施方式中，采用反射型液晶面板(LC0S;Liquid Crystal On Silicon)作为光调
10制元件。(照明单元的概略结构)下面参照附图对第3实施方式的照明单元件的概略结构进行说明。图8是表示第 3实施方式的照明单元120的概略结构的图。应该注意的是，在图8中对和上述第1实施方 式同样的结构赋予同样的符号。如图8所示，照明单元120具有光源10、多个液晶面板35 (液晶面板35R、液晶面 板35G、液晶面板35B)、偏光状态调整元件35Ye、多个反射镜组(反射镜121 反射镜123)、 多个PBS立方体(PBS立方体131 PBS立方体133)、多个位相差板(位相差板137和位相 差板138)、十字形二向色立方体50。液晶面板35R使入射至液晶面板35R上的红色成分光的偏光方向(这里指S偏光 方向)旋转，反射具有P偏光方向的红色成分光。同样，液晶面板35G使入射至液晶面板 35G上的绿色成分光和黄色成分光的偏光方向(这里指S偏光方向)旋转，反射具有P偏光 方向的绿色成分光和黄色成分光。液晶面板35B使入射至液晶面板35B上的蓝色成分光的 偏光方向(这里指S偏光方向)旋转，反射具有P偏光方向的蓝色成分光。偏光状态调整元件35Ye通过调整黄色成分光的偏振状态而对黄色成分光进行调 制。另一方面，偏光状态调整元件35Ye不调整绿色成分光的偏振状态而透过绿色成分光。反射镜121为透过红色成分光、绿色成分光及黄色成分光而反射蓝色成分光的二 向色镜。反射镜122为透过红色成分光而反射绿色成分光及黄色成分光的二向色镜。反射 镜123为反射蓝色成分光并将其引导到液晶面板35B侧的反射镜。PBS立方体131具有反射S偏光成分光并透过P偏光成分光的PBS膜。具体而 言，PBS立方体131反射具有S偏光方向的红色成分光(R-s)并将其引导到液晶面板35R 侧。PBS立方体131将由液晶面板35R反射的红色成分光中的具有P偏光方向的红色成分 光(R-P)透过并引导到十字形二向色立方体50侧。PBS立方体132具有反射S偏光成分光并透过P偏光成分光的PBS膜。具体而 言，PBS立方体132反射具有S偏光方向的绿色成分光(G-s)并将其引导到液晶面板35G 侧。PBS立方体132将由液晶面板35G反射的绿色成分光中的具有P偏光方向的绿色成分 光(G-p)透过并引导到十字形二向色立方体50侧。另外，PBS立方体132将从偏光状态调整元件35Ye射出的黄色成分光中的具有S 偏光方向的黄色成分光(Ye-s)反射并引导到液晶面板35G侧。另一方面，PBS立方体132 将由偏光状态调整元件35Ye射出的黄色成分光中的具有P偏光方向的黄色成分光(Ye-P) 透过。PBS立方体132将由液晶面板35G反射的黄色成分光中的具有P偏光方向的黄色成 分光(Ye-p)透过并引导到十字形二向色立方体50侧。这样，应注意的是，由偏光状态调整元件35Ye射出的黄色成分光中具有S偏光方 向的黄色成分光(Ye-s)，与具有S偏光方向的绿色成分光(G-s) —起入射至液晶面板35G。PBS立方体133具有反射S偏光成分光并透过P偏光成分光的PBS膜。具体而言， PBS立方体133将具有S偏光方向的蓝色成分光(B-s)反射并引导到液晶面板35B侧。PBS 立方体133将由液晶面板35B反射的蓝色成分光中的具有P偏光方向的蓝色成分光(B-p) 透过并引导到十字形二向色立方体50侧。位相差板137使红色成分光的偏光方向旋转90°。具体而言，位相差板137使具有P偏光方向的红色成分光的偏光方向旋转，并将具有S偏光方向的红色成分光引导到十 字形二向色立方体50侧。位相差板138使蓝色成分光的偏光方向旋转90°。具体而言，位相差板138使具 有P偏光方向的蓝色成分光的偏光方向旋转，并将具有S偏光方向的蓝色成分光引导到十 字形二向色立方体50侧。(作用及效果)根据第3实施方式的投影型图像显示装置100，即使在采用反射型液晶面板 (LCOS)的情况下也能够得到和上述第1实施方式相同的效果。另外，在利用3色的光的情况下，由于也需要PBS立方体131 PBS立方体133，所 以，应注意的是，在第3实施方式的投影型图像显示装置100中，从各液晶面板35到投影透 镜单元110之间的距离(后截距)和利用3色的光的情况一样。(第4实施方式)下面参照附图对第4实施方式进行说明。下面主要就上述第1实施方式和第4实 施方式的不同点进行说明。具体而言，在上述第1实施方式中，采用透过型液晶面板作为光调制元件，而在第 4实施方式中，采用反射型液晶面板(LC0S;Liquid Crystal On Silicon)作为光调制元件。(照明单元的概略结构)下面参照附图对第4实施方式的照明单元的概略结构进行说明。图9是表示第4 实施方式的照明单元120的概略结构的图。应该注意的是，在图9中，对与上述第1实施方 式同样的结构赋予同样的符号。和第1实施方式相同，在图9中，应该注意的是，省略了使光源10发出的光均勻 化的蝇眼透镜、和将光源10发出的光的偏光方向与一偏光方向(如P偏光方向)一致的 PBS (偏振光束分离器)等。如图9所示，照明单元120具有光源10、多个液晶面板35 (液晶面板35R、液晶面 板35G及液晶面板35B)、偏光状态调整元件35Ye、多个PBS立方体(PBS立方体231 PBS 立方体234)、和多个窄带位相差板(窄带位相差板237 窄带位相差板239)。液晶面板35R使入射至液晶面板35R上的红色成分光的偏光方向(这里指P偏光 方向)旋转，反射具有S偏光方向的红色成分光。同样，液晶面板35G使入射至液晶面板 35G的绿色成分光和黄色成分光的偏光方向(这里指P偏光方向)旋转，反射具有S偏光方 向的绿色成分光和黄色成分光。液晶面板35B使入射至液晶面板35B的蓝色成分光的偏光 方向(这里指S偏光方向)旋转，反射具有P偏光方向的蓝色成分光。偏光状态调整元件35Ye通过调整黄色成分光的偏振状态而对黄色成分光进行调 制。另一方面，偏光状态调整元件35Ye不调整绿色成分光的偏振状态而透过绿色成分光。偏光状态调整元件35Ye的配置位置不限于PBS立方体231的光出射侧，也可以为 PBS立方体232的光出射侧。PBS立方体231具有反射S偏光成分光并透过P偏光成分光的PBS膜。具体而言， PBS立方体231将具有P偏光方向的绿色成分光(G-p)及黄色成分光(Ye-p)透过并导入 PBS立方体232侧。PBS立方体231将具有S偏光方向的红色成分光(R_s)及蓝色成分光 (B-s)反射并导入PBS立方体233侧。
PBS立方体232具有反射S偏光成分光并透过P偏光成分光的PBS膜。具体而言， PBS立方体232将具有P偏光方向的绿色成分光(G-p)透过并导入液晶面板35G侧。PBS 立方体232将由液晶面板35G反射的绿色成分光中的具有S偏光方向的绿色成分光(G-s) 反射并导入PBS立方体234侧。另外，PBS立方体232反射由偏光状态调整元件35Ye射出的黄色成分光中的具有 S偏光方向的黄色成分光(Ye-s)。另一方面，PBS立方体232将由偏光状态调整元件35Ye 射出的黄色成分光中的具有P偏光方向的黄色成分光(Ye-p)透过并导入液晶面板35G侧。 PBS立方体232将由液晶面板35G反射的黄色成分光中的具有S偏光方向的黄色成分光 (Ye-s)反射并导入PBS立方体234侧。PBS立方体233具有反射S偏光成分光并透过P偏光成分光的PBS膜。具体而言， PBS立方体233将具有P偏光方向的红色成分光(R-p)透过并导入液晶面板35R侧。PBS 立方体233将由液晶面板35R反射的红色成分光中的具有S偏光方向的红色成分光(R-s) 反射并导入PBS立方体234侧。另外，PBS立方体233将具有S偏光方向的蓝色成分光(B_s)反射并导入液晶面 板35B侧。PBS立方体233将由液晶面板35B反射的蓝色成分光中的具有P偏光方向的蓝 色成分光(B-p)透过并导入PBS立方体234侧。PBS立方体234具有反射S偏光成分光并透过P偏光成分光的PBS膜。具体而言， PBS立方体234将具有P偏光方向的红色成分光(R-p)及蓝色成分光(B_p)透过并导入投 影透镜单元110侧。PBS立方体234将具有S偏光方向的绿色成分光(G_s)及黄色成分光 (Ye-s)反射并导入投影透镜单元110侧。窄带位相差板237仅使特定色成分光的偏光方向旋转，而不使其他色成分光的偏 光方向旋转。例如，如果以各色成分光的偏光方向与P偏光方向一致的情况为例，窄带位相 差板237使红色成分光和蓝色成分光的偏光方向旋转90°并透过，使绿色成分光和黄色成 分光的偏光方向不旋转而透过。另一方面，如果以各色成分光的偏光方向与S偏光方向一 致的情况为例，窄带位相差板237使红色成分光及蓝色成分光不旋转而透过，使绿色成分 光和黄色成分光的偏光方向旋转90°后透过。窄带位相差板238仅使特定色成分光的偏光方向旋转，而不使其他色成分光的偏 光方向旋转。这里，窄带位相差板238使红色成分光的偏光方向旋转90°后透过，使蓝色成 分光的偏光方向不旋转而透过。窄带位相差板239仅使特定色成分光的偏光方向旋转，而不使其他色成分光的偏 光方向旋转。这里，窄带位相差板239使红色成分光的偏光方向旋转90°后透过，使蓝色成 分光的偏光方向不旋转而透过。另外，在第3实施方式中，PBS立方体232 PBS立方体234构成对液晶面板35R、 液晶面板35G及液晶面板35B所射出的光进行合成的色合成部。另外将具有S偏光的光透过而遮断具有P偏光的光的偏光板，也可以设置在PBS 立方体232的光出射侧。将具有P偏光的光透过而遮断具有S偏光的光的偏光板，也可以 设置在窄带位相差板239的光出射侧。(作用及效果)根据第4实施方式的投影型图像显示装置，即使在采用反射型液晶面板(LCOS)的
13情况下也能够得到和上述第1实施方式相同的效果。另外，在利用3色的光的情况下，由于也需要PBS立方体231 PBS立方体234，所 以，应注意的是，在第4实施方式的投影型图像显示装置100中，从各液晶面板35到投影透 镜单元110之间的距离(后截距)和利用3色的光的情况相同。(第5实施方式)下面参照附图对第5实施方式进行说明。下面主要对上述第1实施方式和第5实 施方式的不同点进行说明。具体而言，在上述实施方式1中，对黄色成分光的偏光方向进行切换的偏光状态 调整元件30Ye，设置在将绿色成分光和红色成分光进行分离的元件(反射镜22)的后段。相对于此，在第5实施方式中，对黄色成分光的偏光方向进行切换的偏光状态调 整元件30Ye，设置在将绿色成分光和红色成分光进行分离的元件(反射镜22)的前段。(照明单元的概略结构)下面参照附图对第5实施方式的照明单元件的概略结构进行说明。图10是表示 第5实施方式照明单元120的概略结构的图。应该注意的是，在图10中，对与上述图2同 样的结构赋予同样的符号。另外，应该注意的是，和第1实施方式相同，在图10中省略了使光源10发出的光 均勻化的蝇眼透镜、和将光源10发出的光的偏光方向与一偏光方向(如P偏光方向)一致 的PBS (偏振光束分离器)等。此外，图10中说明在光源10发出的光分离成各色成分光之前，光源10发出的光 的偏光方向与S偏光一致的情形。如图10所示，照明单元120具有光源10、多个液晶面板30 (液晶面板30R、液晶面 板30G及液晶面板30B)、偏光状态调整元件37Ye、多个十字形二向色立方体50、和多个反射 镜组(反射镜321 反射镜322、反射镜331 反射镜333)。偏光状态调整元件37Ye设置在由反射镜321反射的合成光的光路上的反射镜321 和反射镜332之间。如图1所示，偏光状态调整元件37Ye构成为能够对反射镜321所反射 的合成光中的仅黄色成分光的偏光状态进行调整。在图11中，纵轴为不调整合成光的偏光 状态而透过合成光的比例(透过率)，横轴为合成光的波长。如图11所示，在偏光状态调整元件37Ye上没有施加电压的状态下，偏光状态调整 元件37Ye不调整合成光的偏光状态而透过合成光。即，偏光状态调整元件37Ye将包括红 色成分光、绿色成分光及黄色成分光的合成光以S偏光透过。另一方面，在偏光状态调整元件37Ye上施加有电压的状态下，偏光状态调整元件 37Ye仅调整黄色成分光的偏光状态而透过合成光。即，偏光状态调整元件37Ye将红色成分 光及绿色成分光以S偏光透过，而将黄色成分光以P偏光透过。反射镜321为反射含有红色成分光、绿色成分光及黄色成分光的合成光而透过蓝 色成分光的二向色镜。反射镜322为反射绿色成分光而透过红色成分光的二向色镜。在此，如图12所示，反射镜322的截止波长设于绿色成分光的波长带和红色成分 光的波长带之间。另外，反射镜322的截止波长随着入射至反射镜322的光的偏光方向的 不同而不同。具体而言，在入射至反射镜322的光的偏光方向为P偏光的情况下，反射镜322的
14截止波长为绿色成分光的波长带和黄色成分光的波长带的边界附近的波长。另一方面，在 入射至反射镜322的光的偏振光方向为S偏光的情况下，反射镜322的截止波长为黄色成 分光的波长带和红色成分光的波长带的边界附近的波长。在黄色成分光的偏光状态未被偏光状态调整元件37Ye调整，S偏光的黄色成分光 入射至反射镜322的情况下，黄色成分光由反射镜322反射并被导入液晶面板30G侧。另一方面，在黄色成分光的偏光状态被偏光状态调整元件37Ye调整，P偏光的黄 色成分光入射至反射镜322的情况下，黄色成分光透过反射镜322而被导入液晶面板30R 侧。这里，导入液晶面板30R侧的黄色成分光的偏光方向(P偏光)和导入液晶面板 30R侧的红色成分光的偏光方向(S偏光)不同。因此，导入液晶面板30R侧的P偏光的黄 色成分光由设置于液晶面板30R的入射侧的偏光板31R遮断。这样，即使偏光状态调整元件37Ye的配置改变，也能够很容易地切换黄色成分光 的0N/0FF状态。反射镜331将透过反射镜321的蓝色成分光反射并将蓝色成分光导入液晶面板 30B侧。反射镜332和反射镜333将透过反射镜322的光(主要为红色成分光)反射，将透 过反射镜322的光(主要为红色成分光)导入液晶面板35R侧。(第6实施方式)下面参照附图对第6实施方式进行说明。在第6实施方式中，对上述液晶面板30 的结构进行祥述。(光调制元件的结构)下面参照附图对第6实施方式中的光调制元件的结构进行说明。图13是表示第 6实施方式中的液晶面板30 (具体而言为偏光状态调整元件30Ye等)的结构的图。并且， 图13为从液晶面板30的光入射面(或光出射面)侧观看到的液晶面板30的图。如图13所示，液晶面板30具有多个段(七7 > >卜)431和多个透明电极432。段431呈矩阵状配置。可以划分为4个区域(区域A 区域D)。在设于液晶面板30的上半部分的区域(区域A及区域B)中，随着段431的位置 变为上方向，段431的面积变小。另一方面，在设于液晶面板30的下半部分的区域(区域 C及区域D)中，随着段431的位置变为下方向，段431的面积变小。另一方面，在设置在液晶面板30的左半部分的区域(区域A及区域D)中，透明电 极432设置在各段431的左侧。在设置在液晶面板30的右半部分的区域(区域B及区域 C)中，透明电极432设置在各段431的右侧。在此，以段431-1 段431-4为例对各段431的结构进行更详细的说明。设于段431-1的上侧的段431-2的面积比段431_1的面积小与段431_1连接的透 明电极432-1的宽度量。设于段431-2上侧的段431-3的面积比段431-2的面积还小与段431-2连接的透 明电极432-2的宽度量。S卩，段431-3的面积比段431-1的面积小透明电极432-1及透明 电极432-2的宽度量。设于段431-3上侧的段431-4的面积比段431_3的面积小与段431_3连接的透明 电极432-3的宽度量。S卩，段431-4的面积比段431-1的面积小透明电极432-1 透明电
15极432-3的宽度量。透明电极432由透明材料构成，分别与各段431连接。另外，透明电极432设置于 由段431的面积缩小所空出的空间中。在液晶面板30的上半部分设置的区域(区域A及区域B)中，透明电极432与设于 液晶面板30上侧的FPC(Flexible Printed Circuit，未图示)连接。在液晶面板30的下 半部分设置的区域(区域C及区域D)中，透明电极432与设于液晶面板30下侧的FPC(未 图示)连接。在第6实施方式中，尽管对FPC设于液晶面板30的上下的情形进行了例示，但不 限于此。具体而言，FPC也可以设置于液晶面板30的左右。当然，此时只要使图13所示的 结构旋转90°即可。(作用及效果)根据第6实施方式的液晶面板30，在不优选沿液晶面板30的厚度方向放置透明电 极432的情形，即在优选在光入射面(光出射面)内放置透明电极432的情形，设置透明电 极432的空间可以有效地减小。换言之，液晶面板30中各段431所占比例增高，能够充分 获得基于各段431的调制效果。通过采用透明电极432作为与各段431连接的电极，能够抑制电极所引起的光利 用效率的降低。通过将FPC设于液晶面板30的上下，由于透明电极432的长度变短，从而可以减 小透明电极432的电阻，可以使透明电极432的宽度变窄。[黄色成分光的利用]下面参照附图对黄色成分光的利用进行说明。图14为用于对上述光源10(UHP灯)发出的光进行说明的图。其中，通过光源10所发出的光的能量与发光效 率(luminous efficient)的乘积而导出光量。如图14所示，发光效率以相当于绿色成分光的波长带为峰值，具有越朝向短波长 (蓝色成分光)侧和长波长(红色成分光)侧越降低的趋势。因此，即使从如UHP灯这样的 光源10所发出的光的能量在440nm附近(蓝色成分光)、550nm附近(绿色成分光)、580nm 附近(黄色成分光)按顺序具有峰值，但光源10发出的光量在相当于绿色成分光的波长带 中最大。另外，光源10发出的光量，次于相当于绿色成分光的波长带，在相当于黄色成分光 的波长带为次大。这样，从光源10发出的光的能量及发光效率的方面而言，可知黄色成分光对图像 光量的贡献很大。因此，提出了按照利用现有技术中未曾利用的黄色成分光的方式构成的投影型图 像显示装置。例如，提出了不使用用于遮断黄色成分光的滤色片的投影型图像显示装置 (例如特开2000-137289号公报)、4板式投影型图像显示装置(如特开2002-287247号公 报)。对于上述各实施方式而言，不仅通过利用黄色成分光而实现光亮度化，而且通过 利用偏光状态调整元件30Ye而抑制色再现性的降低。另外由于偏光状态调整元件30Ye所 射出的黄色成分光被照射到其他的液晶面板30，从而投影透镜单元110的后截距和现有技 术相比没有变长。
(其他实施方式)本发明通过上述的实施方式进行了说明，但是作为该公开的一部分的论述及附图 并不应该理解为限制本发明的内容。根据该公开本领域技术人员将会清楚各种替换实施方 式、实施例及应用技术。例如，在上述实施方式中，尽管叠加于黄色成分光的叠加成分光为绿色成分光，但 是并非仅限于此。叠加于黄色成分光的叠加成分光也可以是红色成分光。此时，红色成分 光和黄色成分光一起入射至偏光状态调整元件30Ye中。其中，应该注意的是，由于黄色为 蓝色的补色，所以叠加于黄色成分光之中的叠加成分光优选不是蓝色成分光。在上述实施方式中，尽管第4色成分光为黄色成分光，但并非仅限于此。第4色成 分光可以是青色成分光、品红色成分光等。具体而言，优选叠加于青色成分光的叠加成分光 为绿色成分光或蓝色成分光。叠加于品红色成分光的叠加成分光优选为红色成分光或蓝色 成分光。在上述实施方式中，尽管第4色成分光为单一的色成分光，但并非仅限于此。第4 色成分光也可以为多个色成分光。在上述实施方式中，尽管是以偏光状态调整元件为不具有分辨率的偏光状态调整 元件30Ye作为前提，但是并非仅限于此。具体而言，偏光状态调整元件可以是具有分辨率 的第4色用液晶面板。此时，为了防止由于电极等导致的透过率降低，第4色用液晶面板的 分辨率优选比液晶面板30R、液晶面板30G及液晶面板30B的分辨率更低。但是应该注意， 第4色用液晶面板的分辨率也可以和液晶面板30R、液晶面板30G及液晶面板30B的分辨率 相等。
1权利要求
一种投影型图像显示装置，包括光源、对所述光源所发出的光进行调制的光调制元件、将所述光源所发出的光分割为第1色成分光及第2色成分光及第3色成分光后且向所述光调制元件进行引导的导光设备、将所述光调制元件所调制的光进行投影的投影设备，其特征在于，将所述第2色成分光在与其他色成分光合成后入射到所述光调制元件，所述其他色成分光与所述第2色成分光一起被调制。
2.根据权利要求1所述的投影型图像显示装置，其特征在于，具有将所述第2色成分光在与所述其他色成分光合成后向所述光调制元件入射的第1状 态；及将所述第2色成分光与所述其他色成分光以不合成的方式向所述光调制元件入射的 第2状态。
3.根据权利要求1所述的投影型图像显示装置，其特征在于，所述光调制元件是反射型光调制元件。
4.根据权利要求1所述的投影型图像显示装置，其特征在于，所述第2色成分光是绿色成分光，所述其他色成分光是波长比所述第2色成分光长的色成分光。
5.一种投影型图像显示装置，包括光源、对所述光源所发出的光进行调制的反射型 光调制元件、将所述光源所发出的光分割为红色成分光及绿色成分光及蓝色成分光后且向 所述光调制元件进行引导的导光设备、将所述光调制元件所调制的光进行投影的投影设 备，其特征在于，将所述绿色成分光在与波长比所述绿色成分光长的其他色成分光合成后入射到所述 光调制元件，所述其他色成分光与所述绿色成分光一起被调制。
全文摘要
提供一种即使在利用4色以上光的情况下也可抑制装置整体成本上升的照明装置及投影型图像显示装置。具有液晶面板30R、液晶面板30G、液晶面板30B及偏光状态调整元件30Ye的照明单元120，还具有对从液晶面板30R、液晶面板30G、液晶面板30B射出的光进行合成的十字形二向色立方体50，绿色成分光和黄色成分光一起入射至偏光状态调整元件30Ye，偏光状态调整元件30Ye将绿色成分光不调制而透过，将黄色成分光调制后透过，并且从偏光状态调整元件30Ye射出的绿色成分光和黄色成分光入射至液晶面板30G。
文档编号H04N9/31GK101916033SQ20101024369
公开日2010年12月15日 申请日期2007年10月24日 优先权日2006年10月31日
发明者前田诚, 增谷健, 池田贵司, 金山秀行 申请人:三洋电机株式会社