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JP2005202210A - Light source for projection type display device and projection type display device - Google Patents

Light source for projection type display device and projection type display device Download PDF

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JP2005202210A JP2004009156A JP2004009156A JP2005202210A JP 2005202210 A JP2005202210 A JP 2005202210A JP 2004009156 A JP2004009156 A JP 2004009156A JP 2004009156 A JP2004009156 A JP 2004009156A JP 2005202210 A JP2005202210 A JP 2005202210A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device for a projection type liquid crystal display device by which a luminous flux necessary for color display can be supplied to a projection type display device that has a single liquid crystal display panel, and in which the light use efficiency of a light source is high, and a light source part is very compact. <P>SOLUTION: The light source device 1 is composed of many light emitting diode lamps which exhibit R, G and B light emission colors. The light emitting diode lamps are arranged on the same plane so that their optical axes are parallel to each other. One light emitting diode lamp unit 10 is composed such that the two kinds of light emitting diode lamps 101 and 102 whose light emission colors are different are combined with dichroic mirrors 111 and 112, respectively, 1/4 wavelength plates 121 and 122, respectively, and polarizing beam splitters 131 and 132, respectively. From the one light emitting diode lamp unit 10, light rays of two light emission colors integrated as one of the polarized light rays of them are emitted. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は投写型表示装置の光源装置とその光源装置を備えた投写型表示装置に関し、特に発光ダイオードを光源とする投写型表示装置の光源装置とその光源装置を備えた単板型の投写型表示装置に関する。   The present invention relates to a light source device for a projection display device and a projection display device including the light source device, and more particularly to a light source device for a projection display device using a light emitting diode as a light source and a single-plate projection type including the light source device. The present invention relates to a display device.

高輝度白色光源からの光束をR(赤色)、G(緑色)、B(青色)の波長域に分離して、それらの色光をそれぞれに対応するR、G、B3枚の液晶表示パネルに照射し、液晶表示パネルで変調されたR、G、Bの各々の画像をダイクロイックプリズムで合成し、投写レンズを用いて拡大投写する投写型液晶表示装置が実用化されている。また、表示素子に液晶表示パネルでなくDMD(ディジタルミラーデバイス)を1個使用し、高輝度白色光源からの光束を、R、G、Bの色光を選択するフィルタが形成された円盤状のディスクを回転させることにより、R→G→Bの色光を繰り返し発生させ、この光をDMDに照射してDMDの変調を行い、色順次方式でカラー画像を拡大投写する単板型の投写型表示装置も実用化されている。いずれの開示技術も、放電ランプの高輝度白色光源を用いるという共通点がある。   The luminous flux from the high-intensity white light source is separated into R (red), G (green), and B (blue) wavelength ranges, and the corresponding R, G, and B liquid crystal display panels are irradiated with these color lights. In addition, a projection type liquid crystal display device that combines R, G, and B images modulated by a liquid crystal display panel with a dichroic prism and enlarges and projects them using a projection lens has been put into practical use. In addition, a disk-shaped disk in which a single DMD (digital mirror device) is used as a display element instead of a liquid crystal display panel, and a filter for selecting light beams from a high-intensity white light source and R, G, and B color lights is formed. A single-plate projection display apparatus that repeatedly generates color light of R → G → B by rotating the light, irradiates this light onto the DMD, modulates the DMD, and enlarges and projects a color image in a color sequential manner Has also been put to practical use. Both disclosed technologies have a common point in that a high-intensity white light source of a discharge lamp is used.

まだ実用化されていないが、放電ランプ以外の光源を使用する投写型表示装置の提案もある。例えば発光ダイオードを光源に利用するというものである。発光ダイオードは安価、長寿命、低消費電力といった、従来の高輝度白色光を発する放電ランプには持ち合わせていない特徴を有しており、投写型表示装置の光源として有望視されている。   Although not yet put into practical use, there is also a proposal for a projection display device that uses a light source other than a discharge lamp. For example, a light emitting diode is used as a light source. The light-emitting diode has features that are not possessed by conventional discharge lamps that emit high-intensity white light, such as low cost, long life, and low power consumption, and is promising as a light source for a projection display device.

特許文献1を参照すると、R、G、Bの3種の色光を発する発光ダイオード群からなる平面的に配置された光源アレイを3個用意し、これらの光源アレイをダイクロイックプリズムにより最終的には光路を共通にして射出する光源装置を構成し、光源装置からの光束を液晶表示パネルに照射する仕組みになっている。ここでは、液晶表示パネルは1枚であり、単板型の構成で色順次表示方式でカラー画像が得られるというものである。低コストの投写型表示装置を実現しようとしたときに、表示パネルが1つで済むということは大きなコストメリットを発生する。また、ダイクロイックプリズムを囲むように光源アレイをコの字型に配列して光束を合成する方法は、光源装置をコンパクトに構成できるので、表示装置全体の小型化に対して大きなメリットである。   Referring to Patent Literature 1, three light source arrays arranged in a plane composed of a group of light emitting diodes that emit three types of color light of R, G, and B are prepared, and these light source arrays are finally formed by a dichroic prism. A light source device that emits light with a common optical path is configured, and the liquid crystal display panel is irradiated with a light beam from the light source device. Here, there is one liquid crystal display panel, and a color image can be obtained by a color sequential display method with a single-plate configuration. When a low-cost projection display apparatus is to be realized, the fact that only one display panel is required causes a great cost merit. Further, the method of arranging the light source array in a U-shape so as to surround the dichroic prism and synthesizing the light beam can greatly reduce the size of the entire display device because the light source device can be made compact.

しかしながら、さらに光源部分をコンパクトにしようとするなら、できれば光源も1つにしたいところである。すなわち、もしも、平面状の1つの光源のみであって、さらにその光源はR→G→Bの色光を順次発光していて、その発光光束を効率よく表示パネルの照明に利用できれば非常にコンパクトな単板型の投写型表示装置を実現できることになる。   However, if we want to make the light source part more compact, we would like to have one light source if possible. That is, if there is only one planar light source, and the light source emits R → G → B color light sequentially, and the emitted light flux can be efficiently used for illumination of the display panel, it is very compact. A single-plate projection display device can be realized.

ところで、投写型表示装置の光源への発光ダイオード利用に当たってはいくつかの配慮を必要とする。まず、発光ダイオードは、発光効率の面では放電ランプに迫る特性を有するものの、単体の発光光束量は少ないということが上げられる。従来実用化されている投写型表示装置では、例えば100Wの電力で光出力が6000Lm(ルーメン)を超える放電ランプが使用されている。これに対して現在最も大きな光束を発する発光ダイオードとして知られているものでも、その光出力は、せいぜい120Lm程度であり、放電ランプの光出力には遠く及ばない。従って光源装置から大出力の光束を得ようとすると、多数の発光ダイオードを使用することが避けられない。1個の発光ダイオードは小さいとはいえ多数使用することによって光源は大型となり、コンパクト化の要求に反する。   By the way, some considerations are required in using a light emitting diode as a light source of a projection display device. First, although the light emitting diode has characteristics close to those of a discharge lamp in terms of luminous efficiency, it can be said that the amount of a single luminous flux is small. In a projection display apparatus that has been put into practical use, for example, a discharge lamp having an optical output exceeding 6000 Lm (lumen) with a power of 100 W is used. On the other hand, even what is currently known as a light emitting diode that emits the largest luminous flux has a light output of about 120 Lm at most, which is far from the light output of the discharge lamp. Therefore, it is inevitable to use a large number of light emitting diodes when trying to obtain a large output light beam from the light source device. Although a single light emitting diode is small, the use of many light emitting diodes increases the size of the light source, which is against the demand for compactness.

従って、1個の発光ダイオードからの光束をできるだけ効率良く使用することを考える必要がある。あるいは、できるだけ発光ダイオードを密接させて配列させることにより発光光束量を確保すると同時に、光源装置の大型化を回避すべきである。また、発光ダイオードから発する光束は通常ランダムな偏光成分を有しているということも重要である。すなわち、表示デバイスにTN液晶表示パネル等を使用する投写型液晶表示装置を構成する場合には、光源装置から射出する光束は直線偏光光であることが望ましい。例えば、特許文献2に開示されているように、1/2波長板を備えた偏光ビームスプリッタアレイで構成される偏光変換光学系を用いれば、発光ダイオードからのランダム偏光光を効率よく直線偏光光として取り出すことが可能になり、光利用率を高めることができる。
特許第3319438号公報 特開2002−244211号公報
Therefore, it is necessary to consider using the luminous flux from one light emitting diode as efficiently as possible. Alternatively, it is necessary to avoid the increase in the size of the light source device at the same time as securing the amount of luminous flux by arranging the light emitting diodes as closely as possible. It is also important that the light beam emitted from the light emitting diode usually has a random polarization component. That is, when a projection type liquid crystal display device using a TN liquid crystal display panel or the like as a display device is configured, it is desirable that the light beam emitted from the light source device is linearly polarized light. For example, as disclosed in Patent Document 2, if a polarization conversion optical system including a polarization beam splitter array having a half-wave plate is used, random polarized light from a light-emitting diode is efficiently converted into linearly polarized light. As a result, the light utilization rate can be increased.
Japanese Patent No. 3319438 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-244211

しかしながら、この特許文献2に開示される構成では、多数個の発光ダイオードを配備して光源装置からの光出力を高めたい場合に困難を生じる。なぜなら、1個の発光ダイオードの大きさに対して約2倍の大きさの1/2波長板を備えた偏光ビームスプリッタで構成される偏光変換光学系が対応しているからである。そのため、発光ダイオード同士の間隔を限度まで接近させることができない。すなわち、多数の発光ダイオードを使用すると光源部が大型化してしまうという問題がある。   However, with the configuration disclosed in Patent Document 2, it is difficult to increase the light output from the light source device by providing a large number of light emitting diodes. This is because a polarization conversion optical system constituted by a polarization beam splitter provided with a half-wave plate having a size approximately twice as large as that of one light-emitting diode is compatible. Therefore, the distance between the light emitting diodes cannot be approached to the limit. That is, when a large number of light emitting diodes are used, there is a problem that the light source portion becomes large.

また、光源部にはダイクロイックプリズムをコの字型に囲んで配置しているので、R用、G用、B用に3つの光源アレイが必要なり、コンパクト化の意味でさらなる改善が望まれる。   Further, since the dichroic prism is arranged in a U-shape in the light source unit, three light source arrays are required for R, G, and B, and further improvement is desired in terms of compactness.

本発明の目的は、単一の液晶表示パネルを備えた投写型表示装置においてカラー表示に必要な光束が供給でき、光源の光利用率が高く、しかも光源部が非常にコンパクトな投写型液晶表示装置の光源装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a projection type liquid crystal display that can supply a luminous flux necessary for color display in a projection type display device having a single liquid crystal display panel, has a high light utilization rate of a light source, and has a very compact light source part. An object of the present invention is to provide a light source device for an apparatus.

本発明の投写型表示装置の光源装置は、
発光ダイオードランプを用いた投写型表示装置の光源装置であって、光源装置は、それぞれ1個以上の第1の色光を発する第1の発光ダイオードランプと、第2の色光を発する第2の発光ダイオードランプと、第3の色光を発する第3の発光ダイオードランプとを有し、各発光ダイオードランプは、各々の光軸が平行となるように同一平面上に配置されており、発光色の異なる2種類の発光ダイオードランプが組とされ、それぞれの光軸上にダイクロイックミラー、1/4波長板、偏光ビームスプリッタが順次配置されており、各偏光ビームスプリッタの偏光分離面で反射される反射光束が、組とされる偏光ビームスプリッタに入射するように配置されて1組の発光ダイオードランプユニットとされて、ダイクロイックミラーおよび偏光ビームスプリッタは、1組の発光ダイオードランプユニットから一方の偏光光に統一された2種類の発光色の光が射出されるように組合わされており、光源装置は複数の発光ダイオードランプユニットから構成されている。ここで第1の色光がR色(赤色)、第2の色光がG色(緑色)、第3の色光がB色(青色)であってもよい。
The light source device of the projection display device of the present invention is
A light source device for a projection display device using a light emitting diode lamp, wherein the light source device includes a first light emitting diode lamp that emits one or more first color lights and a second light emission that emits second color light. The light emitting diode lamp includes a diode lamp and a third light emitting diode lamp that emits light of a third color, and the light emitting diode lamps are arranged on the same plane so that their optical axes are parallel to each other, and have different emission colors. Two types of light-emitting diode lamps are assembled, and a dichroic mirror, a quarter-wave plate, and a polarizing beam splitter are sequentially arranged on each optical axis, and the reflected light beam reflected by the polarization separation surface of each polarizing beam splitter Are arranged so as to be incident on a pair of polarizing beam splitters to form a set of light-emitting diode lamp units, and a dichroic mirror and a polarizing beam The splitter is combined so that light of two kinds of emission colors unified to one polarized light is emitted from one set of light emitting diode lamp units, and the light source device is composed of a plurality of light emitting diode lamp units. Yes. Here, the first color light may be R color (red), the second color light may be G color (green), and the third color light may be B color (blue).

第1の発光ダイオードランプと偏光ビームスプリッタとの間に配置されるダイクロイックミラーの特性は、第1の発光ダイオードランプの色光を透過し、第2および第3の発光ダイオードランプの色光を反射させる特性を有し、第2の発光ダイオードランプと偏光ビームスプリッタとの間に配置されるダイクロイックミラーの特性は、第2の発光ダイオードランプの色光を透過し、第1および第3の発光ダイオードランプの色光を反射させる特性を有し、第3の発光ダイオードランプと偏光ビームスプリッタとの間に配置されるダイクロイックミラーの特性は、第3の発光ダイオードランプの色光を透過し、第1および第2の発光ダイオードランプの色光を反射させる特性を有することが望ましい。   The characteristic of the dichroic mirror disposed between the first light-emitting diode lamp and the polarization beam splitter is a characteristic of transmitting the color light of the first light-emitting diode lamp and reflecting the color light of the second and third light-emitting diode lamps. And the dichroic mirror disposed between the second light-emitting diode lamp and the polarization beam splitter transmits the color light of the second light-emitting diode lamp, and the color light of the first and third light-emitting diode lamps The dichroic mirror disposed between the third light-emitting diode lamp and the polarization beam splitter transmits the color light of the third light-emitting diode lamp, and the first and second light emission It is desirable to have the property of reflecting the color light of the diode lamp.

発光ダイオードランプユニットの1/4波長板が一体に構成されていてもよく、発光ダイオードランプユニットの偏光ビームスプリッタが一体に構成されていてもよく、さらに、複数の前記発光ダイオードランプユニットの前記偏光ビームスプリッタが一体に構成されていてもよく、偏光ビームスプリッタは、斜辺に誘電多層膜が形成された2個の光学ガラスからなる直角プリズムを張りあわせた構造の偏光ビームスプリッタであってもよく、あるいは平板状の偏光ビームスプリッタであってもよく、また、1/4波長板とダイクロイックミラーとは一体に形成されていてもよく、1/4波長板と偏光ビームスプリッタとは一体に形成されていてもよい。   The quarter wave plate of the light emitting diode lamp unit may be integrally formed, the polarization beam splitter of the light emitting diode lamp unit may be integrally formed, and the polarization of the plurality of light emitting diode lamp units may be further integrated. The beam splitter may be configured integrally, and the polarization beam splitter may be a polarization beam splitter having a structure in which right angle prisms made of two optical glasses each having a dielectric multilayer film formed on the oblique side are bonded together, Alternatively, it may be a flat polarizing beam splitter, the quarter wavelength plate and the dichroic mirror may be formed integrally, and the quarter wavelength plate and the polarizing beam splitter are formed integrally. May be.

本発明の投写型表示装置は、
上述の光源装置を備え、その光源装置からの光束を単一の液晶表示パネルに照射し、その液晶表示パネルで変調される画像を投写レンズにより拡大表示する。
The projection display device of the present invention is
The above light source device is provided, a light beam from the light source device is irradiated onto a single liquid crystal display panel, and an image modulated by the liquid crystal display panel is enlarged and displayed by a projection lens.

発光ダイオードランプユニットは所定の数を所定の配列で同一平面上に配置できるので、それぞれの発光ダイオードランプは密接して平面的に配列させることができ、2種類の発光色を射出する発光ダイオードランプユニットを所定の組合せで配置することにより所望の各発光色の射出強度を得ることができる。   Since a predetermined number of the light emitting diode lamp units can be arranged on the same plane in a predetermined arrangement, the respective light emitting diode lamps can be closely arranged in a plane, and the light emitting diode lamp that emits two kinds of light emission colors. By arranging the units in a predetermined combination, it is possible to obtain the desired emission intensity of each emission color.

本発明の第1の効果は、R、G、Bの光束を順次または同時に、かつ直線偏光光のみを射出するコンパクトな光源装置が提供でき、したがってコンパクトな単板型の投写型液晶表示装置を提供できることである。   The first effect of the present invention is to provide a compact light source device that emits only R, G, and B light fluxes sequentially or simultaneously and emits only linearly polarized light. Therefore, a compact single-plate projection liquid crystal display device can be provided. It can be provided.

第2の効果は、光源装置からの光束をインテグレータ光学系と組み合わせることで、単一の液晶表示パネルを偏光統一された直線偏光光で均一に照明することができることである。   The second effect is that a single liquid crystal display panel can be uniformly illuminated with linearly polarized light whose polarization is unified by combining the light flux from the light source device with the integrator optical system.

その理由は、R、G、Bの発光色を呈する発光ダイオードランプが同一平面上に配備されているので1つの光源アレイだけで済み、しかも、その光源アレイから発する非偏光光が統一されて光源装置から射出されるからであり、かつ、発光ダイオードランプを密接させて配置できるからである。   The reason is that since the light emitting diode lamps exhibiting R, G, and B emission colors are arranged on the same plane, only one light source array is required, and unpolarized light emitted from the light source array is unified to provide a light source. This is because the light is emitted from the apparatus and the light emitting diode lamps can be arranged in close contact with each other.

本発明の光源装置と投写型表示装置との実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of a light source device and a projection display device of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
本発明の光源装置はR、G、Bの発光色を呈する多数個の発光ダイオードランプで構成されており、各発光ダイオードランプは、各々の光軸が平行となるように同一平面上に配置されており、発光色の異なる2種類の発光ダイオードランプが組となり、ダイクロイックミラー、1/4波長板、偏光ビームスプリッタと順次組合されて1個の発光ダイオードランプユニットとなっており、1個の発光ダイオードランプユニットからは一方の偏光光に統一された2種類の発光色の光が射出される。発光ダイオードランプユニットは所定の数を所定の配列で同一平面上に配置できるので、それぞれの発光ダイオードランプは密接して配列させることができ、2種類の発光色を射出する発光ダイオードランプユニットを所定の組合せで配置することにより所望の各発光色の射出強度を得ることができる。
(First embodiment)
The light source device of the present invention is composed of a large number of light emitting diode lamps exhibiting R, G, and B emission colors, and the light emitting diode lamps are arranged on the same plane so that their optical axes are parallel to each other. Two types of light-emitting diode lamps with different emission colors are combined into one light-emitting diode lamp unit that is sequentially combined with a dichroic mirror, a quarter-wave plate, and a polarization beam splitter. The diode lamp unit emits light of two kinds of light emission colors unified into one polarized light. Since a predetermined number of light-emitting diode lamp units can be arranged on the same plane in a predetermined arrangement, the respective light-emitting diode lamps can be closely arranged, and the light-emitting diode lamp units that emit two kinds of light-emitting colors are predetermined. By arranging in combination, it is possible to obtain the desired emission intensity of each emission color.

図1は本発明の第1の実施の形態の光源装置の基本的な構成を示す模式的平面図であり、図2は本発明の光源装置のダイクロイックミラーの特性を示す説明図である。図1では、それぞれの発光色が異なる2個の発光ダイオードランプを有する発光ダイオードランプユニット10を基本構成の例として、本発明の第1の実施の形態の光源装置1を説明する。ここで、2個の発光ダイオードランプは、発光ダイオードランプ(G)101と、発光ダイオードランプ(R)102とであるものとする。ここで各光束は符号を括弧で囲んで表示する。   FIG. 1 is a schematic plan view showing a basic configuration of a light source device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing characteristics of a dichroic mirror of the light source device of the present invention. In FIG. 1, a light source device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described by taking a light emitting diode lamp unit 10 having two light emitting diode lamps having different emission colors as an example of a basic configuration. Here, the two light emitting diode lamps are a light emitting diode lamp (G) 101 and a light emitting diode lamp (R) 102. Here, each luminous flux is displayed by enclosing the code in parentheses.

この光源装置1を構成する発光ダイオードランプユニット10は、G色を発する発光ダイオードランプ(G)101、R色を発する発光ダイオードランプ(R)102と、発光ダイオードランプ(G)101の射出側に設けられた図2の特性(G)202に示されるG色を透過しR色およびB色を反射するダイクロイックミラー(G)111と、発光ダイオードランプ(R)102の射出側に設けられた図2の特性(R)201に示されるR色を透過しG色およびB色を反射するダイクロイックミラー(R)112と、ダイクロイックミラー111、112のそれぞれの射出側に設けられた1/4波長板121、122と、1/4波長板121、122のそれぞれの射出側に設けられその偏光分離面141、142がP偏光光を透過しS偏光光を反射する偏光ビームスプリッタ131、132とが設けられており、偏光ビームスプリッタ131の反射面と偏光ビームスプリッタ132の反射面とが対向しそれぞれがほぼ90度で交叉するように配置されている。従って偏光分離面141および偏光分離面142は射出光とほぼ45°となるように設けられている。   The light emitting diode lamp unit 10 constituting the light source device 1 includes a light emitting diode lamp (G) 101 that emits G color, a light emitting diode lamp (R) 102 that emits R color, and an emission side of the light emitting diode lamp (G) 101. The dichroic mirror (G) 111 that transmits the G color shown in the characteristic (G) 202 of FIG. 2 and reflects the R color and the B color, and a diagram provided on the emission side of the light emitting diode lamp (R) 102 The dichroic mirror (R) 112 that transmits the R color and reflects the G and B colors indicated by the characteristic (R) 201 of FIG. 2, and a quarter-wave plate provided on the exit side of each of the dichroic mirrors 111 and 112 121 and 122, and quarter-wave plates 121 and 122, which are provided on the exit side, and their polarization separation surfaces 141 and 142 transmit P-polarized light and S-polarized light. Provided and the polarization beam splitter 131 for reflecting the a, respectively are opposed to the reflection surfaces of the polarization beam splitter 132 of the polarization beam splitter 131 are arranged to intersect at approximately 90 degrees. Accordingly, the polarization separation surface 141 and the polarization separation surface 142 are provided so as to be approximately 45 ° with respect to the emitted light.

発光ダイオードランプ101、102としては、商用に一般的に入手可能な、発光素子をエポキシ樹脂等で封止し、かつレンズ形状を有する砲弾型の発光ダイオードランプを使用することができる。この種の発光ダイオードランプは、レンズ形状を所定とすることで光軸上に発光する光束の密度を高めることができる。なお、この種の発光ダイオードランプから得られる光束はランダムな偏光光である。   As the light-emitting diode lamps 101 and 102, a bullet-type light-emitting diode lamp having a lens shape in which a light-emitting element is sealed with an epoxy resin or the like, which is generally available commercially, can be used. This type of light-emitting diode lamp can increase the density of the luminous flux emitted on the optical axis by setting the lens shape to a predetermined value. The luminous flux obtained from this type of light emitting diode lamp is random polarized light.

発光ダイオードランプ(G)101の射出側に配置するダイクロイックミラー(G)111としては、Gの色光を透過しRの色光を反射させる特性の薄膜が、例えば、ガラス基板上に蒸着されたものが使用される。また、発光ダイオードランプ(R)102の射出側に配置したダイクロイックミラー(R)112としては、Rの色光を透過し、Gの色光を反射させる特性の薄膜が、例えば、ガラス基板上に蒸着されたものが使用される。このようなダイクロイックミラーは周知の技術を用いて入手可能である。   As the dichroic mirror (G) 111 disposed on the emission side of the light emitting diode lamp (G) 101, for example, a thin film having characteristics of transmitting G color light and reflecting R color light is deposited on a glass substrate. used. Further, as the dichroic mirror (R) 112 disposed on the emission side of the light emitting diode lamp (R) 102, a thin film having characteristics of transmitting R color light and reflecting G color light is deposited on a glass substrate, for example. Is used. Such a dichroic mirror can be obtained using a known technique.

1/4波長板121、122としては、市販のフィルムタイプの1/4波長板を透明なガラス基板上に貼り合わせたものが使用される。   As the quarter-wave plates 121 and 122, a commercially available film-type quarter-wave plate bonded to a transparent glass substrate is used.

偏光ビームスプリッタ131および132としては、光学ガラス製の2個の直角プリズムの斜辺に偏光分離面141、142となる誘電体多層膜が形成されたものを使用した。偏光分離特性としては、入射する可視域のランダムな偏光光を約1:1の割合でP偏光光とS偏光光に分離する特性を有していることが好ましい。そして偏光ビームスプリッタ131と偏光ビームスプリッタ132の各々の偏光分離面141および142は、互いに直交し、かつ互いの偏光ビームスプリッタ131、132が反射するS偏光光が互いの偏光分離面142、141へ向かうように、各々の偏光ビームスプリッタを配置することが好ましい。   As the polarization beam splitters 131 and 132, those in which dielectric multilayer films serving as polarization separation surfaces 141 and 142 are formed on the oblique sides of two right-angle prisms made of optical glass are used. As the polarization separation characteristic, it is preferable to have a characteristic of separating incident random light in the visible range into P-polarized light and S-polarized light at a ratio of about 1: 1. The polarization separation surfaces 141 and 142 of the polarization beam splitter 131 and the polarization beam splitter 132 are orthogonal to each other, and S-polarized light reflected by the polarization beam splitters 131 and 132 is directed to the polarization separation surfaces 142 and 141. It is preferable to arrange each polarization beam splitter so as to face.

第1の実施の形態には種々な変形例が可能であり、第1の変形例では、発光ダイオードランプと、その発光色に対応するダイクロイックミラーと、1/4波長板と、所定の偏光光のみを透過しそれ以外の偏光光は反射する偏光ビームスプリッタとが光軸上に一列に配置されてハーフユニットとなっていて、所望の組合せの発光色を発光するハーフユニットがそれぞれの偏光分離面が対向するように組み合わせて発光ダイオードランプユニット10となる。   Various modifications can be made to the first embodiment. In the first modification, a light-emitting diode lamp, a dichroic mirror corresponding to the emission color, a quarter-wave plate, and predetermined polarized light are used. A polarization beam splitter that transmits only the other light and reflects the other polarized light is arranged in a row on the optical axis to form a half unit, and each half unit that emits a desired combination of emission colors has its polarization separation surface. Are combined so as to face each other to form a light emitting diode lamp unit 10.

第2の変形例では、図1ではそれぞれが独立して設けられている1/4波長板121と1/4波長板122とが一体となり、それぞれに独立して設けられていた偏光ビームスプリッタ131と偏光ビームスプリッタ132とが接合されて一体となっている。それによって発光ダイオードランプユニット10の構成が簡略化される。   In the second modification, in FIG. 1, the quarter wavelength plate 121 and the quarter wavelength plate 122, which are provided independently of each other, are integrated, and the polarization beam splitter 131 provided independently of each other. And the polarizing beam splitter 132 are joined together. Thereby, the configuration of the light emitting diode lamp unit 10 is simplified.

さらに、第3の変形例では、それぞれが1個であった発光ダイオードランプが2列2並び4個となり、4個の同色の発光ダイオードランプと、その発光色に対応する1個のダイクロイックミラーと、1個の1/4波長板と、所定の偏光光のみを透過しそれ以外の偏光光は反射する1個の偏光ビームスプリッタとが光軸上に一列に配置されてハーフユニットとなっていて、所望の組合せの発光色を発光するハーフユニットをそれぞれの偏光分離面が対向するように組み合わせて発光ダイオードランプユニットを形成している。ここでは独立して設けられている1/4波長板が一体となり、それぞれに独立して設けられている偏光ビームスプリッタが接合されて一体となってもよい。偏光ビームスプリッタの高さは高くなるが、発光ダイオードランプユニット10の構成が簡略化される。ここでハーフユニットの接合方向に並ぶ発光ダイオードランプの数は増加させてもよく、それによって偏光ビームスプリッタの高さは高くならない。   Further, in the third modified example, the number of the light emitting diode lamps, each of which is one, is two rows and two, and four, and four light emitting diode lamps of the same color, one dichroic mirror corresponding to the light emitting color, One quarter-wave plate and one polarizing beam splitter that transmits only predetermined polarized light and reflects other polarized light are arranged in a line on the optical axis to form a half unit. The light emitting diode lamp unit is formed by combining half units that emit a desired combination of light emission colors so that their polarization separation surfaces face each other. Here, the quarter wavelength plates provided independently may be integrated, and the polarization beam splitters provided independently may be joined together. Although the height of the polarization beam splitter is increased, the configuration of the light emitting diode lamp unit 10 is simplified. Here, the number of light-emitting diode lamps arranged in the joining direction of the half units may be increased, so that the height of the polarizing beam splitter does not increase.

図1を参照して、本発明の実施の形態の発光ダイオードランプユニット10の動作を説明する。図1において、G色の発光ダイオードランプ(G)101から発光されたランダムな偏光成分を有する光束(121)はまず、光軸と垂直に配置されているダイクロイックミラー(G)111を透過する。ダイクロイックミラー(G)111はG色を透過してG色以外は反射する図2の特性(G)202を有している。ダイクロイックミラー(G)111を透過したランダムな偏光成分の光束(121)は次に1/4波長板121を透過する。ランダムな偏光光が1/4波長板121を通過しても、偏光成分はランダムなままである。その後、ランダムな偏光成分の光束(121)は偏光ビームスプリッタ131の偏光分離面141に達し、ここでP偏光光とS偏光光とに分離が行われる。ここでは、偏光分離面141は光束(121)のランダムな偏光成分の内のP偏光光は透過しS偏光光は反射する特性を有している。従ってP偏光光(122)はそのまま偏光ビームスプリッタ131内を直進し、光源装置1の射出光束(P)11となる。一方、偏光分離面141で反射されたS偏光光(123)は、その進行方向を隣の偏光ビームスプリッタ132に変更し、偏光ビームスプリッタ132の偏光分離面142へ達する。ここでは、偏光分離面142もP偏光光は透過しS偏光光は反射するように構成されているので、S偏光光(123)は反射されて光束(124)としてR色の発光ダイオードランプ(R)102の方向に向けて進行し、偏光ビームスプリッタ132を出たあと、1/4波長板122を透過する。ここでS偏光光であった光束(124)が一旦、円偏光光(125)に変換されてダイクロイックミラー(R)112に達する。ダイクロイックミラー(R)112は図2に示されるR色を透過しR色以外は反射する特性(R)201を有しているので、円偏光のG色の光(125)は反射され、再度1/4波長板122を偏光ビームスプリッタ132側に向けて進行する。ここで、円偏光光(125)は偏光変換されてP偏光光(126)となって偏光分離面142に達する。偏光分離面142はP偏光光は透過しS偏光光は反射する特性を有しているので、P偏光光(126)は偏光分離面142を透過して光源装置1の射出光束(P)12となる。   The operation of the light-emitting diode lamp unit 10 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a light beam (121) having a random polarization component emitted from a G light emitting diode lamp (G) 101 first passes through a dichroic mirror (G) 111 arranged perpendicular to the optical axis. The dichroic mirror (G) 111 has the characteristic (G) 202 of FIG. 2 that transmits G color and reflects other than G color. The light beam (121) having a random polarization component that has passed through the dichroic mirror (G) 111 then passes through the quarter-wave plate 121. Even when random polarized light passes through the quarter-wave plate 121, the polarization component remains random. Thereafter, the light beam (121) having a random polarization component reaches the polarization separation surface 141 of the polarization beam splitter 131, where separation into P-polarized light and S-polarized light is performed. Here, the polarization separation surface 141 has a characteristic of transmitting P-polarized light and reflecting S-polarized light among random polarization components of the light beam (121). Accordingly, the P-polarized light (122) travels straight through the polarization beam splitter 131 as it is, and becomes an emitted light beam (P) 11 of the light source device 1. On the other hand, the S-polarized light (123) reflected by the polarization separation surface 141 changes its traveling direction to the adjacent polarization beam splitter 132 and reaches the polarization separation surface 142 of the polarization beam splitter 132. Here, the polarization separation surface 142 is also configured to transmit the P-polarized light and reflect the S-polarized light, so that the S-polarized light (123) is reflected and reflected as an R-color light emitting diode lamp (124). R) travels in the direction of 102, exits the polarization beam splitter 132, and then passes through the quarter-wave plate 122. Here, the luminous flux (124) which was S-polarized light is once converted into circularly polarized light (125) and reaches the dichroic mirror (R) 112. Since the dichroic mirror (R) 112 has a characteristic (R) 201 that transmits the R color shown in FIG. 2 and reflects other than the R color, the circularly polarized G color light (125) is reflected, and again. The quarter wave plate 122 travels toward the polarization beam splitter 132 side. Here, the circularly polarized light (125) is polarized and converted into P-polarized light (126) and reaches the polarization separation surface 142. Since the polarization separation surface 142 has a characteristic of transmitting the P-polarized light and reflecting the S-polarized light, the P-polarized light (126) is transmitted through the polarization separation surface 142 and emitted from the light source device 1 (P) 12. It becomes.

R色の発光ダイオードランプ(R)102から発光されたランダムな偏光成分を有する光束(131)はまず、光軸と垂直に配置されているダイクロイックミラー(R)112を透過する。ダイクロイックミラー(R)112は図2に示されるR色を透過しR色以外は反射する特性(R)201を有している。ダイクロイックミラー(R)112を透過したランダムな偏光成分の光束(131)は次に1/4波長板122を透過する。ランダムな偏光光が1/4波長板122を通過しても、偏光成分はランダムなままである。その後、ランダムな偏光成分の光束(131)は偏光ビームスプリッタ132の偏光分離面142に達しここで、P偏光光とS偏光光に分離が行われる。偏光分離面142は光束(131)のランダムな偏光成分の内のP偏光光は透過しS偏光光は反射する特性を有している。従ってP偏光光(132)はそのまま偏光ビームスプリッタ132内を直進し、光源装置1の射出光束(P)13となる。一方、偏光分離面142で反射されたS偏光光(133)は、その進行方向を隣の偏光ビームスプリッタ131に変更し、偏光ビームスプリッタ131の偏光分離面141へ達する。偏光分離面141もP偏光光は透過しS偏光光は反射するように構成されているので、S偏光光(133)は反射されて光束(134)としてG色の発光ダイオードランプ(G)101の方向に向けて進行し、偏光ビームスプリッタ131を出たあと、1/4波長板121を透過する。ここでS偏光光であった光束(134)が一旦、円偏光光(135)に変換されてダイクロイックミラー(G)111に達する。ダイクロイックミラー(G)111はG色を透過しG色以外は反射する特性を有しているので、円偏光のR色の光(135)は反射され、再度1/4波長板121を偏光ビームスプリッタ131側に向けて進行する。ここで、円偏光光(135)は偏光変換されてP偏光光(136)となって偏光分離面141に達する。偏光分離面141はP偏光光を透過しS偏光光を反射する特性を有しているので、P偏光光(136)は偏光分離面141を透過して光源装置1の射出光束(P)14となる。   A light beam (131) having a random polarization component emitted from the R light emitting diode lamp (R) 102 is first transmitted through a dichroic mirror (R) 112 arranged perpendicular to the optical axis. The dichroic mirror (R) 112 has a characteristic (R) 201 that transmits the R color shown in FIG. 2 and reflects other colors than the R color. The light beam (131) having a random polarization component that has passed through the dichroic mirror (R) 112 then passes through the quarter-wave plate 122. Even when random polarized light passes through the quarter-wave plate 122, the polarization component remains random. Thereafter, the light beam (131) having a random polarization component reaches the polarization separation surface 142 of the polarization beam splitter 132, where separation into P-polarized light and S-polarized light is performed. The polarization separation surface 142 has a characteristic of transmitting P-polarized light and reflecting S-polarized light among random polarization components of the light beam (131). Accordingly, the P-polarized light (132) travels straight through the polarization beam splitter 132 as it is, and becomes an emitted light beam (P) 13 of the light source device 1. On the other hand, the S-polarized light (133) reflected by the polarization separation surface 142 changes its traveling direction to the adjacent polarization beam splitter 131 and reaches the polarization separation surface 141 of the polarization beam splitter 131. Since the polarization separation surface 141 is also configured to transmit the P-polarized light and reflect the S-polarized light, the S-polarized light (133) is reflected and reflected as a luminous flux (134). Then, after exiting the polarization beam splitter 131, it passes through the quarter-wave plate 121. Here, the light beam (134) which has been S-polarized light is once converted into circularly polarized light (135) and reaches the dichroic mirror (G) 111. Since the dichroic mirror (G) 111 has a characteristic of transmitting the G color and reflecting the colors other than the G color, the circularly polarized R color light (135) is reflected, and the ¼ wavelength plate 121 is again transmitted to the polarization beam. Proceed toward the splitter 131 side. Here, the circularly polarized light (135) is polarized and converted into P-polarized light (136) and reaches the polarization separation surface 141. Since the polarization separation surface 141 has characteristics of transmitting P-polarized light and reflecting S-polarized light, the P-polarized light (136) passes through the polarization separation surface 141 and is emitted from the light source device 1 (P) 14. It becomes.

以上のように発光ダイオードランプユニット10からの投射光束11〜14はすべてP偏光光として投射される。   As described above, all the projected light beams 11 to 14 from the light emitting diode lamp unit 10 are projected as P-polarized light.

図1では隣り合う発光ダイオードランプ101、102がG色とR色の場合を示してあるが、隣り合う発光ダイオードランプが、G所とB色またはR色とB色の場合においても動作としては同じである。異なるのは、発光ダイオードランプに近い側に配置されているダイクロイックミラーの特性である。すなわち、G色とB色が隣り合っている場合には、G色の発光ダイオードランプに近い側に配置されるダイクロイックミラーとしてはG色を透過してG色以外を反射する特性のものを用意し、B色の発光ダイオードランプに近い側に配置されるダイクロイックミラーとしては、B色を透過してB色以外を反射する特性のものを用意すればよい。またR色とB色が隣り合っている場合には、R色を透過してR色以外を反射する特性のダイクロイックミラーをR色の発光ダイオードランプの光軸上に配置し、B色を透過してB色以外を反射する特性のダイクロイックミラーをB色の発光ダイオードランプの光軸上に配置すればよい。   Although FIG. 1 shows the case where the adjacent light emitting diode lamps 101 and 102 are G color and R color, the operation is also performed when the adjacent light emitting diode lamps are G and B colors or R and B colors. The same. The difference is the characteristic of the dichroic mirror arranged on the side close to the light emitting diode lamp. In other words, when the G color and the B color are adjacent to each other, a dichroic mirror disposed on the side close to the G color light emitting diode lamp has a characteristic of transmitting the G color and reflecting other than the G color. As a dichroic mirror disposed on the side close to the B-color light emitting diode lamp, a dichroic mirror that transmits B color and reflects other than B color may be prepared. When the R color and the B color are adjacent to each other, a dichroic mirror having a characteristic of transmitting the R color and reflecting other than the R color is disposed on the optical axis of the R light emitting diode lamp, and transmits the B color. Thus, a dichroic mirror having a characteristic of reflecting colors other than B color may be disposed on the optical axis of the B light emitting diode lamp.

このように、発光ダイオードランプから射出されるランダムな偏光成分の光のほんど全てを、P偏光とS偏光に分離後、S偏光の光は偏光変換してP偏光光として光源装置から射出することができるので光利用効率の高い光源装置を構成できる。   As described above, almost all of the light of the random polarization component emitted from the light emitting diode lamp is separated into P-polarized light and S-polarized light, and then the S-polarized light is subjected to polarization conversion and emitted from the light source device as P-polarized light. Therefore, a light source device with high light utilization efficiency can be configured.

なお、カラー表示を行うには光源装置からはR、G、Bの光束が発生されなければならないので、光源装置には、R、G、B色を発する発光ダイオードランプが配備されていることが必要である。図3は、R、G、Bの3色を発光する発光ダイオードランプが配備されている光源装置の1例を示す基本的な模式図である。   In order to perform color display, R, G, and B light fluxes must be generated from the light source device. Therefore, the light source device is provided with light emitting diode lamps that emit R, G, and B colors. is necessary. FIG. 3 is a basic schematic diagram showing an example of a light source device in which light-emitting diode lamps that emit three colors of R, G, and B are provided.

図3では、Gの発光ダイオードランプ(G)301とRの発光ダイオードランプ(R)302とを備えた発光ダイオードランプユニット31と、Gの発光ダイオードランプ(G)303とBの発光ダイオードランプ(B)304とを備えた発光ダイオードランプユニット32とを組み合わせることにより、Gの発光ダイオードランプ2個とR、Bの発光ダイオードランプ1個とが用意されている。R、G、Bの発光ダイオードランプは図3のようにG色の発光ダイオードランプ2個、R色とB色の発光ダイオードランプ各々1個に限定されるわけではない。R、G、Bの発光ダイオードランプの個数比率はG:R:B=2個:1個:1個または1個:2個:1個または1個:1個:2個でも構わない。また、高輝度化のためには、それらの発光ダイオードランプユニットを多数平面上に配備することが望ましい。   In FIG. 3, a light emitting diode lamp unit 31 having a G light emitting diode lamp (G) 301 and an R light emitting diode lamp (R) 302, a G light emitting diode lamp (G) 303, and a B light emitting diode lamp ( B) By combining the light emitting diode lamp unit 32 provided with 304, two G light emitting diode lamps and one R and B light emitting diode lamps are prepared. The R, G, and B light emitting diode lamps are not limited to two G light emitting diode lamps and one R and B light emitting diode lamps as shown in FIG. The number ratio of R, G and B light emitting diode lamps may be G: R: B = 2: 1: 1: 1 or 1: 2: 1: 1 or 1: 1: 2. In order to increase the brightness, it is desirable to arrange a large number of these light emitting diode lamp units on a plane.

図3においては4個の発光ダイオードランプが紙面の水平方向に並んでいるが、紙面の垂直方向にも発光ダイオードランプを配備することも可能である。すなわち、上述の第3の変形例のように、発光ダイオードランプを同一平面上にマトリックス状に配備する構成をとることもできる。   In FIG. 3, four light emitting diode lamps are arranged in the horizontal direction on the paper surface. However, the light emitting diode lamps can also be arranged in the vertical direction on the paper surface. That is, as in the above-described third modification, it is possible to adopt a configuration in which the light emitting diode lamps are arranged in a matrix on the same plane.

ただし、同色の発光ダイオードランプが隣り合っていて、これらの光軸上に配置される偏光ビームスプリッタで反射したS偏光光が互いの偏光分離面に向かうように偏光ビームスプリッタを配置することは避けるべきである。   However, it is avoided that the light-emitting diode lamps of the same color are adjacent to each other, and the polarizing beam splitters are arranged so that the S-polarized light reflected by the polarizing beam splitters arranged on these optical axes is directed to the polarization separation surfaces. Should.

本実施の形態では、光源装置1からの射出光束がP偏光光となる場合を示しているが、S偏光光のみを得たいときには、光源装置1の射出直後に1/2波長板を設ければよい。このような構成とすることで、光利用率の高い、S偏光光のみを発する光源装置を構成できる。   In the present embodiment, the case where the light beam emitted from the light source device 1 is P-polarized light is shown. However, when only S-polarized light is to be obtained, a half-wave plate is provided immediately after the light source device 1 is emitted. That's fine. By setting it as such a structure, the light source device which emits only S polarized light with a high light utilization factor can be comprised.

このように、本発明の光源装置は、R、G、BまたはR、G、B、W(ホワイト)の色光を順次または、同時に発生する小型薄型の光源装置であって、しかも光源装置から発する光束は、偏光方向の統一されたP偏光光あるいはS偏光光であるので、表示パネルが液晶表示パネルからなる単板型の投写型液晶表示装置に好適な光源装置である。   As described above, the light source device of the present invention is a small and thin light source device that sequentially or simultaneously generates R, G, B or R, G, B, W (white) color light, and emits light from the light source device. Since the light beam is P-polarized light or S-polarized light having a uniform polarization direction, it is a light source device suitable for a single-plate projection liquid crystal display device in which the display panel is a liquid crystal display panel.

図1で説明したダイクロイックミラー、1/4波長板、偏光ビームスプリッタについては種々の変形が可能である。例えば、光源装置をよりコンパクトにすべく、偏光ビームスプリッタおよび1/4波長板を独立して配置するのではなく、一体化することもできる。   Various modifications can be made to the dichroic mirror, quarter-wave plate, and polarizing beam splitter described in FIG. For example, in order to make the light source device more compact, the polarizing beam splitter and the quarter wave plate can be integrated instead of being arranged independently.

図4は本発明の図3に示す光源装置の第1の変形例を示す模式図であり、偏光ビームスプリッタ430は、図3では4個で構成されていたビームスプリッタ331、332、333、334を3角プリズムを張り合わせ、しかもアレイ状にして1個のビームスプリッタ430とし、かつ入射面にフィルムタイプの1/4波長板420を貼り合わせて構成している。このようにすることによって部品点数の削減が実施できる。さらにこのような構成とすることにより、各々を独立して配置する場合に比べて、空気に触れる面が削減されるので、反射損失が低減し、発光ダイオードランプからの光束の光利用率がさらに向上する。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a first modification of the light source device shown in FIG. 3 of the present invention. The polarization beam splitter 430 is composed of four beam splitters 331, 332, 333, and 334 shown in FIG. Are combined to form a single beam splitter 430, and a film-type quarter-wave plate 420 is bonded to the incident surface. By doing so, the number of parts can be reduced. Furthermore, by adopting such a configuration, the surface that comes into contact with air is reduced as compared with the case where each is arranged independently, so that the reflection loss is reduced and the light utilization rate of the light flux from the light emitting diode lamp is further increased. improves.

図5は本発明の図3に示す光源装置の第2の変形例を示す模式図であり、偏光ビームスプリッタ331、332、333、334をプリズムタイプでなく、板状のワイヤグリッド型の偏光ビームスプリッタ531、532、533、534としている。ワイヤグリッド型の偏光ビームスプリッタは米国モックステック社より商品として入手可能であり、プリズムタイプの偏光ビームスプリッタに対して格段に軽量化が実施できる。さらにここでは、1/4波長板521、522、523、524をそれぞれダイクロイックミラー511、512、513、514と一体化した。すなわち、ガラス基板上の表面にダイクロイックミラーを形成し、裏面には1/4波長板を貼り合わせた。このようにすることによって部品点数の削減が実施される。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a second modification of the light source device shown in FIG. 3 according to the present invention. The polarization beam splitters 331, 332, 333, and 334 are not prism type but plate-like wire grid type polarization beams. Splitters 531, 532, 533, and 534 are used. A wire grid type polarization beam splitter is commercially available from Moxtec, Inc., and can be significantly reduced in weight compared to a prism type polarization beam splitter. Further, here, the quarter-wave plates 521, 522, 523, and 524 are integrated with the dichroic mirrors 511, 512, 513, and 514, respectively. That is, a dichroic mirror was formed on the surface of the glass substrate, and a quarter wavelength plate was bonded to the back surface. In this way, the number of parts is reduced.

さらにまた、発光ダイオードランプから射出する光束の平行性を高めるために、発光ダイオードランプに補助光学素子を配置してもよい。補助光学素子としては、レンズやテーパー形状を有する角柱ロッド等が考えられる。このような補助光学素子を付加することで、偏光ビームスプリッタに平行性の高い光線を入射させることが可能になり、光源装置での光利用率がさらに高まる。   Furthermore, in order to improve the parallelism of the light beam emitted from the light emitting diode lamp, an auxiliary optical element may be arranged in the light emitting diode lamp. As the auxiliary optical element, a lens, a prismatic rod having a tapered shape, or the like can be considered. By adding such an auxiliary optical element, a highly parallel light beam can be made incident on the polarizing beam splitter, and the light utilization rate in the light source device is further increased.

(第2の実施の形態)
次に本発明の第2の実施の形態である投写型表示装置について説明する。図6は本発明の第1の実施の形態の光源装置を備えた単板型の投写型液晶表示装置の一例を示す模式的構成図である。
(Second Embodiment)
Next, a projection display apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of a single-plate projection liquid crystal display device including the light source device according to the first embodiment of the present invention.

本発明の第2の実施の形態の単板型の投写型液晶表示装置600は、第1の実施の形態の光源装置3と、液晶表示パネル610と、第1のレンズ板601と、第2のレンズ板602と、第1の凸レンズ603と、第2の凸レンズ604と、第1の偏光板605と、第2の偏光板606と、投射レンズ607とを備えている。   A single-plate type projection liquid crystal display device 600 according to the second embodiment of the present invention includes a light source device 3 according to the first embodiment, a liquid crystal display panel 610, a first lens plate 601, and a second lens plate 601. Lens plate 602, first convex lens 603, second convex lens 604, first polarizing plate 605, second polarizing plate 606, and projection lens 607.

本発明の光源装置により単一の液晶表示パネルを照明する場合には、光源装置と液晶表示パネルの間にインテグレータ光学系を備えることが好ましい。すなわち、発光ダイオードランプからの光束は、自らの光軸上にある偏光ビームスプリッタと隣の発光ダイオードランプの光軸上にある偏光ビームスプリッタとを経由して光源装置より射出されているので、これらの光束を表示パネル上に重畳照明するようなレンズ系を配置することで、光源からの光束を効率よく利用できる。このようなレンズ系として、2組のフライアイレンズと2組のフィールドレンズで構成されるインテグレータ光学系が有効である。   When a single liquid crystal display panel is illuminated by the light source device of the present invention, it is preferable to provide an integrator optical system between the light source device and the liquid crystal display panel. That is, the light flux from the light emitting diode lamp is emitted from the light source device via the polarizing beam splitter on its own optical axis and the polarizing beam splitter on the optical axis of the adjacent light emitting diode lamp. By arranging a lens system that superimposes and illuminates the luminous flux on the display panel, the luminous flux from the light source can be used efficiently. As such a lens system, an integrator optical system composed of two sets of fly-eye lenses and two sets of field lenses is effective.

第1の実施の形態で図3を参照して説明した本発明の光源装置3から射出した、例えばG色の発光ダイオードランプ(G)301で発生する光束は、偏光ビームスプリッタ331と偏光ビームスプリッタ332を経由して光源装置3からP偏光光として射出される。ここで、偏光ビームスプリッタ331、332に対応させるようにフライアイレンズとして、第1のレンズ板601および第2のレンズ板602が配置されている。さらに第2のレンズ板602の先にはフィールドレンズとして第1の凸レンズ603と第2の凸レンズ604が配置されている。レンズ板601、602を構成する各々のレンズの輪郭が液晶表示パネル610の有効表示領域に結像するよう、第1のレンズ板601、第2のレンズ板602、そして第1の凸レンズ603、第2の凸レンズ604の曲率半径や間隔が所定の数値となるように設定されている。Gの発光ダイオードランプ(G)301からの光源装置3から射出される光束aおよび光束bはどちらも液晶表示パネル610の同一の領域に到達するので、非常に光利用効率の高い液晶表示パネル610の照明が実施される。液晶表示パネル610の前後には通常、第1の偏光板605および第2の偏光板606が配置される。なお、他の発光ダイオードランプ(R)302および発光ダイオードランプ(G)303および発光ダイオードランプ(B)304についても同様である。   For example, a light beam emitted from the light emitting diode lamp (G) 301 of G color emitted from the light source device 3 of the present invention described with reference to FIG. 3 in the first embodiment is a polarization beam splitter 331 and a polarization beam splitter. The light is emitted as P-polarized light from the light source device 3 via 332. Here, a first lens plate 601 and a second lens plate 602 are arranged as fly-eye lenses so as to correspond to the polarization beam splitters 331 and 332. Further, a first convex lens 603 and a second convex lens 604 are arranged as field lenses at the tip of the second lens plate 602. The first lens plate 601, the second lens plate 602, the first convex lens 603, the first convex lens 603, and the second convex lens 603 are arranged so that the outline of each lens constituting the lens plates 601 and 602 forms an image on the effective display area of the liquid crystal display panel 610. The curvature radius and interval of the second convex lens 604 are set to be predetermined numerical values. Since both the light beam a and the light beam b emitted from the light source device 3 from the G light emitting diode lamp (G) 301 reach the same region of the liquid crystal display panel 610, the liquid crystal display panel 610 having very high light utilization efficiency. Illumination is performed. In general, a first polarizing plate 605 and a second polarizing plate 606 are disposed before and after the liquid crystal display panel 610. The same applies to the other light-emitting diode lamp (R) 302, light-emitting diode lamp (G) 303, and light-emitting diode lamp (B) 304.

カラー表示するためには、光源装置3から例えば、G→R→Bの繰り返しの光束を発生させ、その光束が液晶表示パネル610に照射されればよい。従って、発光ダイオードランプ(G)301、発光ダイオードランプ(R)302、発光ダイオードランプ(G)303、発光ダイオードランプ(B)304を個別に点灯→消灯するように駆動させる。この時、照射される色光に応じて液晶表示パネル610を同期させて駆動することで液晶表示パネル610のカラー表示が実施される。なお、G→R→Bの繰り返しだけでなく、各々の発光ダイオードランプを同時に点灯する時間を設けてWの色光を投射し、すなわち、G→R→B→Wの繰り返しというような点灯制御を行うことも可能である。   In order to perform color display, for example, a light flux of G → R → B may be generated from the light source device 3 and the liquid crystal display panel 610 may be irradiated with the light flux. Accordingly, the light-emitting diode lamp (G) 301, the light-emitting diode lamp (R) 302, the light-emitting diode lamp (G) 303, and the light-emitting diode lamp (B) 304 are individually driven to be turned on / off. At this time, color display of the liquid crystal display panel 610 is performed by driving the liquid crystal display panel 610 in synchronization with the irradiated color light. In addition to the repetition of G → R → B, a time for lighting the respective light emitting diode lamps at the same time is provided to project W color light, that is, the lighting control such as the repetition of G → R → B → W is performed. It is also possible to do this.

液晶表示パネル610に表示される画像は投写レンズ607によってスクリーンに拡大投写される。   The image displayed on the liquid crystal display panel 610 is enlarged and projected on the screen by the projection lens 607.

第2の実施の形態では、光源として偏光方向の統一された偏光光の使用が望ましい液晶表示パネルを用いた単板型の投写型液晶表示装置を例として説明したが、DMDパネルに対しても同様に本発明の光源装置を用いることができる。   In the second embodiment, a single-plate projection liquid crystal display device using a liquid crystal display panel that desirably uses polarized light having a uniform polarization direction as a light source has been described as an example. Similarly, the light source device of the present invention can be used.

本発明の第1の実施の形態の光源装置の基本的な構成を示す模式的平面図である。1 is a schematic plan view showing a basic configuration of a light source device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の光源装置のダイクロイックミラーの特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the characteristic of the dichroic mirror of the light source device of this invention. R、G、Bの3色を発光する発光ダイオードランプが配備されている光源装置の1例を示す基本的な模式図である。It is a basic schematic diagram showing an example of a light source device provided with a light emitting diode lamp that emits three colors of R, G, and B. 本発明の図3に示す光源装置の第1の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st modification of the light source device shown in FIG. 3 of this invention. 本発明の図3に示す光源装置の第2の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd modification of the light source device shown in FIG. 3 of this invention. 本発明の第1の実施の形態の光源装置を備えた単板型の投写型液晶表示装置の一例を示す模式的構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a single-plate projection liquid crystal display device including a light source device according to a first embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源装置
10、31、32 発光ダイオードランプユニット
11、12、13、14、31、32、33、34、35、36、37、38 投射光(P)
101、301、303、401、403、501、503 発光ダイオードランプ(G)
102、302、402、502、 発光ダイオードランプ(R)
111、311、313、411、413、511、513 ダイクロイックミラー(G)
112、312、412、512 ダイクロイックミラー(R)
121、122、321、322、323、324、421、422、423、424、521、522、523、524 1/4波長板
131、132、331、332、333、334、430、531、532、533、534 偏光ビームスプリッタ
141、142、341、342、343、344、440、544 偏光分離面
201 特性(R)
202 特性(G)
203 特性(B)
304、404、504 発光ダイオードランプ(B)
314、414、514 ダイクロイックミラー(B)
600 投写型液晶表示装置
601 第1のレンズ板
602 第2のレンズ板
603 第1の凸レンズ
604 第2の凸レンズ
605 第1の偏光板
606 第2の偏光板
607 投射レンズ
610 液晶表示パネル
(121)〜(126)、(131)〜(136)、a、b 光束
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source device 10, 31, 32 Light emitting diode lamp unit 11, 12, 13, 14, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 Projection light (P)
101, 301, 303, 401, 403, 501, 503 Light emitting diode lamp (G)
102, 302, 402, 502, light emitting diode lamp (R)
111, 311, 313, 411, 413, 511, 513 Dichroic mirror (G)
112, 312, 412, 512 Dichroic mirror (R)
121, 122, 321, 322, 323, 324, 421, 422, 423, 424, 521, 522, 523, 524 quarter wave plates 131, 132, 331, 332, 333, 334, 430, 531, 532, 533, 534 Polarization beam splitter 141, 142, 341, 342, 343, 344, 440, 544 Polarization separation surface 201 Characteristics (R)
202 Characteristics (G)
203 Characteristics (B)
304, 404, 504 Light-emitting diode lamp (B)
314, 414, 514 Dichroic mirror (B)
600 Projection type liquid crystal display device 601 First lens plate 602 Second lens plate 603 First convex lens 604 Second convex lens 605 First polarizing plate 606 Second polarizing plate 607 Projection lens 610 Liquid crystal display panel (121) ~ (126), (131) ~ (136), a, b

Claims (11)

発光ダイオードランプを用いた投写型表示装置の光源装置であって、
前記光源装置は、それぞれ1個以上の第1の色光を発する第1の発光ダイオードランプと、第2の色光を発する第2の発光ダイオードランプと、第3の色光を発する第3の発光ダイオードランプとを有し、
各前記発光ダイオードランプは、各々の光軸が平行となるように同一平面上に配置されており、
発光色の異なる2種類の前記発光ダイオードランプが組とされ、それぞれの光軸上にダイクロイックミラー、1/4波長板、偏光ビームスプリッタが順次配置されており、各偏光ビームスプリッタの偏光分離面で反射される反射光束が、組とされる偏光ビームスプリッタに入射するように配置されて1組の発光ダイオードランプユニットとされて、前記ダイクロイックミラーおよび前記偏光ビームスプリッタは、1組の前記発光ダイオードランプユニットから一方の偏光光に統一された2種類の発光色の光が射出されるように組合わされており、
前記光源装置は、複数の前記発光ダイオードランプユニットから構成されている、投写型表示装置の光源装置。
A light source device for a projection display device using a light emitting diode lamp,
The light source device includes a first light emitting diode lamp that emits one or more first color lights, a second light emitting diode lamp that emits second color light, and a third light emitting diode lamp that emits third color light. And
Each of the light emitting diode lamps is arranged on the same plane so that the respective optical axes are parallel,
Two types of light emitting diode lamps with different emission colors are combined, and a dichroic mirror, a quarter wavelength plate, and a polarization beam splitter are sequentially arranged on each optical axis. The reflected light beams reflected are arranged so as to enter a pair of polarizing beam splitters to form a set of light emitting diode lamp units, and the dichroic mirror and the polarizing beam splitter are combined into a set of light emitting diode lamps. It is combined so that light of two kinds of emission colors unified to one polarized light is emitted from the unit,
The light source device is a light source device for a projection display device, which includes a plurality of the light emitting diode lamp units.
前記第1の色光がR色(赤色)、前記第2の色光がG色(緑色)、前記第3の色光がB色(青色)である、請求項1に記載の投写型表示装置の光源装置。   The light source of the projection display apparatus according to claim 1, wherein the first color light is R color (red), the second color light is G color (green), and the third color light is B color (blue). apparatus. 前記第1の発光ダイオードランプと前記偏光ビームスプリッタとの間に配置される前記ダイクロイックミラーの特性は、前記第1の発光ダイオードランプの色光を透過し、前記第2および前記第3の発光ダイオードランプの色光を反射させる特性を有し、前記第2の発光ダイオードランプと前記偏光ビームスプリッタとの間に配置される前記ダイクロイックミラーの特性は、前記第2の発光ダイオードランプの色光を透過し、前記第1および前記第3の発光ダイオードランプの色光を反射させる特性を有し、前記第3の発光ダイオードランプと前記偏光ビームスプリッタとの間に配置される前記ダイクロイックミラーの特性は、前記第3の発光ダイオードランプの色光を透過し、前記第1および前記第2の発光ダイオードランプの色光を反射させる特性を有する、請求項1または請求項2に記載の投写型表示装置の光源装置。   The characteristics of the dichroic mirror disposed between the first light emitting diode lamp and the polarization beam splitter are such that the color light of the first light emitting diode lamp is transmitted, and the second and third light emitting diode lamps are transmitted. The dichroic mirror disposed between the second light-emitting diode lamp and the polarization beam splitter transmits the color light of the second light-emitting diode lamp, The characteristics of the dichroic mirror disposed between the third light-emitting diode lamp and the polarization beam splitter have a characteristic of reflecting the color light of the first and third light-emitting diode lamps. Transmits color light from the light emitting diode lamp and reflects color light from the first and second light emitting diode lamps Having to properties, the light source device of a projection display device according to claim 1 or claim 2. 前記発光ダイオードランプユニットの前記1/4波長板が一体に構成されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の投写型表示装置の光源装置。   4. The light source device for a projection display device according to claim 1, wherein the quarter-wave plate of the light-emitting diode lamp unit is integrally formed. 5. 前記発光ダイオードランプユニットの前記偏光ビームスプリッタが一体に構成されている、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の投写型表示装置の光源装置。   5. The light source device of the projection display device according to claim 1, wherein the polarization beam splitter of the light emitting diode lamp unit is integrally formed. さらに、複数の前記発光ダイオードランプユニットの前記偏光ビームスプリッタが一体に構成されている、請求項5に記載の投写型表示装置の光源装置。   6. The light source device for a projection display device according to claim 5, wherein the polarization beam splitters of a plurality of the light emitting diode lamp units are integrally formed. 前記偏光ビームスプリッタは、斜辺に誘電多層膜が形成された2個の光学ガラスからなる直角プリズムを張りあわせた構造の偏光ビームスプリッタである、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光源装置。   7. The polarization beam splitter according to claim 1, wherein the polarization beam splitter is a polarization beam splitter having a structure in which right-angle prisms made of two optical glasses each having a dielectric multilayer film formed on a hypotenuse are bonded to each other. Light source device. 前記偏光ビームスプリッタは、平板状の偏光ビームスプリッタである、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the polarizing beam splitter is a flat polarizing beam splitter. 前記1/4波長板と前記ダイクロイックミラーとは一体に形成されている、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the quarter-wave plate and the dichroic mirror are integrally formed. 前記1/4波長板と前記偏光ビームスプリッタとは一体に形成されている、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の光源装置。   The light source device according to any one of claims 1 to 9, wherein the quarter-wave plate and the polarization beam splitter are formed integrally. 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の光源装置を備え、該光源装置からの光束を単一の液晶表示パネルに照射し、該液晶表示パネルで変調される画像を投写レンズにより拡大表示する、投写型表示装置。   A light source device according to any one of claims 1 to 10, wherein the light beam from the light source device is irradiated onto a single liquid crystal display panel, and an image modulated by the liquid crystal display panel is projected by a projection lens. Projection-type display device that displays an enlarged image.
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