JP2000250030A

JP2000250030A - 略平行光出射手段及びこれを用いた投写型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000250030A
Application number: JP11050155A
Authority: JP
Inventors: Terunori Maruyama; 照法丸山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】投写型液晶表示装置のランプ電力効率が不十
分であり、大画面映像商品としては奥行き寸法が長い。【解決手段】光源１２と、エッジライト導光体１３
と、プリズムシート１４ａ、１４ｂと、不要光除去手段
１５から構成した略平行光照射手段４１をレンズアレイ
等の正立結像手段を用いる投写型液晶表示装置に適用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置、特に
大画面表示に好適な背面投写型液晶表示装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクターやＣＲＴプロジェク
ターを用いた従来の大画面投写映像装置では、液晶パネ
ルやＣＲＴに表示される画像を大きく拡大するには長い
投写距離が必要になるので、装置の奥行きが大きくな
る。また、奥行きの薄いデスプレイとして、従来、ＰＤ
Ｐ等もあるが高価である。

【０００３】レンズアレイ等の正立結像手段を用いて投
写距離を大幅に短かくすることによって、投写装置のセ
ット奥行きの短縮を目指す従来技術としては特開平５−
１８８３４０公報記載のもの（以下従来技術Ａと云う）
がある。従来技術Ａでは、レンズアレイ中の各レンズ透
過光が所定の光路から逸脱することを防止する目的で、
照明光を所定の角度内に略平行化する略平行光照射手段
を用いている。

【０００４】しかしながら、略平行光照射手段として採
用されている何れも、ランプ電力効率が劣り、投写画像
が非常に暗いか、非常に大きなランプ電力を要する問題
がある。また、ランプ効率の劣化や大きなランプ電力を
使わずにこの問題は解決できないことを暗示している。

【０００５】そのため、明るい画面を実現するのに必要
なランプ電力効率は、大画面映像装置商品で最も重視さ
れる性能であるにもかかわらず、従来技術Ａではランプ
電力効率が劣る問題点を解決できない。

【０００６】従来技術Ａが公開されてから数年後に、こ
の技術の二人の発明者等によって上記の問題点の改善を
指向した技術が「ＦＵＪＩＴＳＵ．４７．４／０７、１
９９６、ＬＣＤマルチパネルデスプレイ、ｐ３５２〜３
５６」に記載されている（以下、従来技術Ｂと言う）。
しかし、ランプ電力効率がやはり十分でない。また、室
内で利用される大画面映像装置商品としては装置の奥行
き短縮が十分でない。

【０００７】また、特開平６−０５１１４２号公報に
は、光学像を拡大するための光ファイバーの集合体とス
クリーンの間に視野角特性を向上させるためのプリズム
シートを配置した画像表示装置が示されている（以下従
来技術Ｃと言う）。この従来技術Ｃにおいては光ファイ
バーを用いて光学像を拡大しているために、画像表示装
置の奥行寸法が長くなる。また、ランプ電力効率を向上
させることに対しては何も言及されていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記の様に、レンズア
レイ等の正立結像手段を利用する投写型液晶表示装置の
従来技術Ａ、Ｂ、Ｃには、大画面映像装置商品で最も重
視される性能であるランプ電力効率が十分でない点と、
室内で利用される大画面映像装置商品としては装置の奥
行き短縮が十分でない点の二つの問題点があった。

【０００９】本発明のもくてきはランプの電力効率を改
善した正立結像手段を利用する投写型液晶表示装置を提
供することにある。本発明の他の目的は装置の奥行寸法
を短縮した正立結像手段を利用する投写型液晶表示装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、レンズアレ
イ等の正立結像手段を利用する投写型液晶表示装置用の
略平行光照射手段として、光源からの出射光束を、一方
向又は複数方向、又はある角度範囲内で輝度のピークを
示す光束に変換して出射するエッジライト導光体、又
は、凹面鏡や筒状凹面鏡、又はレンズや蒲鉾フレネルレ
ンズ、又は凹面鏡や筒状凹面鏡とレンズや蒲鉾フレネル
レンズとの組み合わせ等の光束方向変換手段、並びに、
三角形、台形、多角形、三角錐、多角錐、円錐、円錐
台、蒲鉾状、ヘアーライン、梨地等の微少凹凸面を配列
したプリズムシート又はプリズム板に加えて、光源、不
要光除去手段の組み合わせから構成するものを用いる。
また、本発明では、複数の矩形レンズをマトリックス状
や並列に配列したレンズ板を少なくとも一枚含む均一照
明手段、又はＡＬ等の金属薄膜がモザイク状、網目状等
のパターンをなすことで、反射面と透過面がモザイク
状、網目状等の分布をなして形成されている透明板から
なる均一照明手段、又は三角形、台形、多角形、三角
錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、梨
地等の微少凹凸面を配列したプリズムシート又はプリズ
ム板からなる均一照明手段を光源と透過型液晶パネルの
間に配置する。

【００１１】本発明の目的を達成するために、本発明に
よる投写型液晶表示装置は、微少プリズムを多数配列し
たプリズムシートを光源と液晶パネルの間に配置し、正
立結像手段によってスクリーンに映像を投写する。前記
微少プリズムは三角形、台形、多角形、三角錐、多角
錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、又は梨地等
の形状で構成されると好適である。

【００１２】また、本発明による投写型液晶表示装置
は、光源と、光源からの出射光束を一方向、複数方向、
ある角度範囲内のいずれかで輝度のピークを示す光束に
変換するエッジライト導光体と、液晶パネルと、前記光
源と前記液晶パネルの間に配置され、微少プリズムを多
数配列したプリズムシートと、液晶パネルの映像をスク
リーンに正立結像させる正立結像手段とを備える。

【００１３】また、本発明による投写型液晶表示装置
は、光源と、前記光源からの光の方向を変換する光束方
向変換手段と、液晶パネルと、前記光源と前記液晶パネ
ルの間に配置され、微少プリズムを多数配列したプリズ
ムシートと、液晶パネルの映像をスクリーンに正立結像
させる正立結像手段とを備える。前記光束方向変換手段
は、凹面鏡、筒状凹面鏡、レンズ、蒲鉾フレネルレン
ズ、凹面鏡とレンズの組合わせ、筒状凹面鏡とレンズの
組合わせ、凹面鏡と蒲鉾フレネルレンズの組合わせ、筒
状凹面鏡と蒲鉾フレネルレンズの組合わせのいずれかに
よって構成される。また、前記正立結像手段は、複数の
凸レンズアレイ、屈折率分布型レンズアレイである平板
マイクロレンズアレイ、セルフオックレンズアレイ、ロ
ッド型マイクロレンズアレイ、折率分布オプテイカルフ
ァイバー束のいずれかを用いて構成される。

【００１４】これらの投写型液晶表示装置において、不
要光除去手段を設け、前記プリズムシートから出射され
た光束の一部を除去すると好適である。前記不要光除去
手段は多角形穴、丸穴のいずれかを最密充填配列するこ
とによって構成される。前記エッジライト導光体は、出
射面と裏面の一方または双方に、三角形、台形、多角
形、三角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーラ
イン、梨地のいずれかの微少凸面を形成したエッジライ
ト導光体、出射面をフラットにしたエッジライト導光
体、内部に光散乱体を分散したエッジライト導光体、光
散乱体を裏面に印刷したエッジライト導光体、内部を中
空にしたエッジライト導光体、複数の透明板を積層して
構成したエッジライト導光体の何れかを用いると好適で
ある。また、前記光源を前記エッジライト導光体の側端
面に配置すると好適である。また、前記光源は熱陰極
管、冷陰極管、蛍光管の何れかであり、１層以上配置す
ると好適である。

【００１５】これらの投写型液晶表示装置において、偏
光変換器を設け、前記光源と前記エッジライト導光体の
間に前記偏光変換器を配置する。また、前記光束方向変
換手段は凹面鏡とレンズの組み合わせであり、前記レン
ズは凸レンズ、凸蒲鉾レンズ、凸蒲鉾フレネルレンズの
何れかを用いると好適である。また、前記光源は熱陰極
管、冷陰極管二重管等の何れかである蛍光管から構成さ
れていると共に、前記光束方向変換手段は円筒凹面鏡、
方物筒凹面鏡、楕円筒凹面鏡、双曲筒凹面鏡、非球筒凹
面鏡等の筒状凹面鏡でもよい。また、前記光源は豆ラン
プ等の点状光源であり、前記光束方向変換手段は球凹面
鏡、方物凹面鏡、楕円凹面鏡、双曲凹面鏡、非球面凹面
鏡等の凹面鏡でもよい。また、これらの投写型液晶表示
装置において、前記液晶パネルを透過型液晶パネルで構
成し、前記透過型液晶パネルからの光像を拡大する拡大
投写手段を設けると好適である。また、前記透過型液晶
パネルの画素部周囲にドライバーＩＣ等を額縁状に配置
すると好適である。更に、前記液晶パネルの光像を拡大
する拡大投写手段を設け、前記拡大投写手段をフレネル
凹レンズで構成すると好適である。また、前記液晶パネ
ルを透過型液晶パネルで構成し、前記光源と前記透過型
液晶パネルの間に反射タイプの偏光分離フィルムを設け
ると更に好適である。

【００１６】これらの投写型液晶表示装置において、複
数の矩形レンズをマトリックス状や並列に配列したレン
ズ板から構成される均一照明手段を設け、前記均一照明
手段を前記光源と前記プリズムシートの間に配置すると
好適である。また、前記光源は直径３ｍｍ以下の冷陰極
管の線状光源である。これらの投写型液晶表示装置にお
いて、偏光変換器を設け、前記液晶パネルを透過型液晶
パネルで構成し、前記偏光変換器を前記光源と前記透過
型液晶パネルの間に配置すると好適である。

【００１７】これらの投写型液晶表示装置において、金
属薄膜がモザイク状、網目状等のパターンをなすこと
で、反射面と透過面がモザイク状、網目状等の分布をな
して形成されている透明板からなる均一照明手段を設
け、前記液晶パネルを透過形液晶パネルで構成し、前記
均一照明手段を前記光源と前記透過型液晶パネルの間に
配置すると好適である。これらの投写型液晶表示装置に
おいて、三角形、台形、多角形、三角錐、多角錐、円
錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、梨地等の形状の複
数の微少プリズムを有するプリズムシートからなる均一
照明手段を設け、前記液晶パネルを透過形液晶パネルで
構成し、前記光源と前記透過型液晶パネルの間に配置す
る。これらの投写型液晶表示装置において、前記プリズ
ムシートを三角形、台形、多角形、三角錐、多角錐、円
錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、梨地等の形状の複
数の微少プリズムで構成して有し均一照明手段と略平行
光照射手段を兼ねさせ、前記液晶パネルを透過形液晶パ
ネルで構成し、前記プリズムシートを前記光源と前記透
過型液晶パネルの間に配置する。

【００１８】本発明による投写型表示装置は、微少プリ
ズムを多数配列したプリズムシートを光源と液晶パネル
の間に配置し、正立結像手段によってスクリーンに映像
を投写する投写型液晶表示装置を縦横複数配置して同一
スクリーンに投写し、つなぎ目のない連続画像を前記同
一スクリーンに表示する。

【００１９】また、本発明による投写型表示装置は、光
源と、光源からの出射光束を輝度のピークを示す光束に
変換するエッジライト導光体と、液晶パネルと、前記光
源と前記液晶パネルの間に配置され、微少プリズムを多
数配列したプリズムシートと、液晶パネルの映像をスク
リーンに正立結像させる正立結像手段とを備える投写型
液晶表示装置を縦横複数配置して同一スクリーンに投写
し、つなぎ目のない連続画像を前記同一スクリーンに表
示する。

【００２０】また、本発明による投写型表示装置は、光
源と、前記光源からの光の方向を変換する光束方向変換
手段と、液晶パネルと、前記光源と前記液晶パネルの間
に配置され、微少プリズムを多数配列したプリズムシー
トと、液晶パネルの映像をスクリーンに正立結像させる
正立結像手段とを備える投写型液晶表示装置を縦横複数
配置して同一スクリーンに投写し、つなぎ目のない連続
画像を前記同一スクリーンに表示する。

【００２１】また、これらの投写型液晶表示装置におい
て、前記液晶パネルを透過型液晶パネルで構成し、前記
透過型液晶パネルの画素数を、（ＶＧＡ、ＳＶＧＡ、Ｘ
ＧＡ、ＳＸＧＡ、ＵＸＧＡ等の画素数規格による画素
数）÷（投写型液晶表示装置の合計の数）＋前記の重複
する個所に要する画素数とする。また、これらの投写型
液晶表示装置において、前記プリズムシートは三角形、
台形、多角形、三角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾
状、ヘアーライン、梨地等の形状の複数の微少プリズム
を有する略平行光照射手段であり、前記液晶パネルを透
過型液晶パネルで構成し、前記略平行光照射手段を前記
光源と前記透過型液晶パネルの間に配置する。

【００２２】本発明による直視型液晶表示装置は、光源
と、透過型液晶パネルと、三角形、台形、多角形、三角
錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、梨
地等の形状の複数の微少プリズムを有するプリズムシー
トとを備え、前記プリズムシートが、均一照明手段とし
て又は略平行光照射手段として、又は均一照明手段と略
平行光照射手段を兼ねて、前記光源と前記透過型液晶パ
ネルの間に配置される。

【００２３】本発明によるフロントタイプの投写型液晶
表示装置は、光源と、透過型液晶パネルと、三角形、台
形、多角形、三角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、
ヘアーライン、梨地等の形状の複数の微少プリズムを有
するプリズムシートとを備え、前記プリズムシートが、
均一照明手段として又は略平行光照射手段として、又は
均一照明手段と略平行光照射手段を兼ねて、前記光源と
前記透過型液晶パネルの間に配置される。

【００２４】本発明による略平行光照射手段は、光源
と、光源からの出射光束を一方向、複数方向、ある角度
範囲内のいずれかで輝度のピークを示す光束に変換する
エッジライト導光体と、微少プリズムを多数配列したプ
リズムシートとを備える。

【００２５】本発明による略平行光照射手段は、光源
と、前記光源からの光の方向を変換する光束方向変換手
段と、微少プリズムを多数配列したプリズムシートとを
備える。これらの略平行光照射手段において、不要光除
去手段を設け、前記プリズムシートから出射された光束
の一部を除去する。前記微少プリズムは三角形、台形、
多角形、三角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘア
ーライン、又は梨地等の形状である。また、前記不要光
除去手段は多角形穴、丸穴等の穴を最密充填配列するこ
とによって構成される。

【００２６】また、前記光束方向変換手段は、凹面鏡、
筒状凹面鏡、レンズ、蒲鉾フレネルレンズ、凹面鏡とレ
ンズの組合わせ、筒状凹面鏡とレンズの組合わせ、凹面
鏡と蒲鉾フレネルレンズの組合わせ、筒状凹面鏡と蒲鉾
フレネルレンズの組合わせのいずれかである。この略平
行光照射手段において、偏光変換器を設け、前記光源と
前記エッジライト導光体の間に前記偏光変換器を配置す
る。また、この略平行光照射手段において、前記光束方
向変換手段は凹面鏡とレンズの組み合わせであり、前記
レンズは凸レンズ、凸蒲鉾レンズ、凸蒲鉾フレネルレン
ズの何れかを用いる。

【００２７】また、前記エッジライト導光体は、出射面
と裏面の一方または双方に、三角形、台形、多角形、三
角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、
梨地等の微少凸面を形成したエッジライト導光体、出射
面をフラットにしたエッジライト導光体、内部に光散乱
体を分散したエッジライト導光体、光散乱体を裏面に印
刷したエッジライト導光体、内部を中空にしたエッジラ
イト導光体、複数の透明板を積層して構成したエッジラ
イト導光体の何れかである。また、前記光源は熱陰極
管、冷陰極管二重管等の何れかである蛍光管から構成さ
れていると共に、前記光束方向変換手段は円筒凹面鏡、
方物筒凹面鏡、楕円筒凹面鏡、双曲筒凹面鏡、非球筒凹
面鏡等の筒状凹面鏡である。

【００２８】これらの略平行光照射手段において、反射
タイプの偏光分離フィルムを設けた。また、この略平行
光照射手段において、複数の矩形レンズをマトリックス
状や並列に配列したレンズ板から構成される均一照明手
段を設け、前記均一照明手段を前記光源と前記プリズム
シートの間に配置する。この略平行光照射手段におい
て、金属薄膜がモザイク状、網目状等のパターンをなす
ことで、反射面と透過面がモザイク状、網目状等の分布
をなして形成されている透明板からなる均一照明手段を
設けると好適である。また、前記プリズムシートは三角
形、台形、多角形、三角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲
鉾状、ヘアーライン、梨地等の形状の複数の微少プリズ
ムを有し、均一照明手段として作用させると好適であ
る。また、前記プリズムシートは三角形、台形、多角
形、三角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーラ
イン、梨地等の形状の複数の微少プリズムを有し、均一
照明手段と略平行光照射手段を兼ねると好適である。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例を用い図面を参照して説明する。図１は本発明による
投写型液晶表示装置に使用される略平行光照射手段の第
１の実施例を示す斜視図である。図２は本発明による投
写型液晶表示装置の幾つかを配列した大型投写装置の一
実施例を示す概略図である。図３は本発明による投写型
液晶表示装置の一実施例を示す概略図である。図１に示
す略平行光照射手段は図２、図３に示す投写型液晶表示
装置１の一構成部品であり、詳細については後述する。
図２に示す様に、大型投写装置２は図３に示す投写型液
晶表示装置１を縦横複数配列することによって構成され
る。複数の投写型液晶表示装置１で共用されるスクリー
ン３には投写型液晶表示装置１各々に内蔵されている液
晶パネルの画像のみを投写して、液晶パネル間の間隙４
を無くした繋ぎ目のない連続大画面画像を形成し、大型
投写装置２のスクリーン３上の画面全体の画素数をＳＸ
ＧＡにしている。

【００３０】図２の大型投写装置２を構成している投写
型液晶表示装置１の概要は図３に示す様に、略平行光照
射手段４１、液晶画素部周囲にドライバーＩＣ等が額縁
状に配置されている液晶パネル５、正立結像手段として
用いる複数の凸レンズアレイ（第一のレンズアレイ）６
ａ、凸レンズアレイ（第二のレンズアレイ）６ｂ、フレ
ネル凹レンズ７とスクリーン３から構成されている。

【００３１】略平行光照射手段４１が略平行化した照明
光を出射するので、液晶パネル５の画像８は、第一レン
ズアレイ６ａにより倒立像９として結像される。次い
で、第二レンズアレイ６ｂにより正立像１０として結像
される。正立像１０結像の際、レンズアレイ６ａ、６ｂ
中で隣り合うレンズを通る光線が重複して、レンズアレ
イ全体として、液晶パネル５の全体画像を正立像１０と
して結像する。そして、フレネル凹レンズ７が前記の正
立像１０をスクリーン３上に拡大投写することによって
拡大像１１が形成される。

【００３２】図３に示した略平行光照射手段４１の要部
は図１の様に構成されている。略平行光照射手段４１は
光源である冷陰極管１２ａ、１２ｂ、光束方向変換手段
であるエッジライト導光体１３、エッジライト導光体１
３側に配置したプリズムシート１４ａ、不要光除去手段
１５側に配置したプリズムシート１４ｂ、反射シート１
６から構成されている。プリズムシート１４ａ、１４ｂ
は、何れも微少三角形プリズムを並列して形成されてお
り、プリズムシート１４ａのプリズムの配列方向は冷陰
極管１２ａ、１２ｂの長軸方向（紙面に垂直方向）と同
じであり、プリズムシート１４ｂのプリズムの配列方向
はそれと直交して形成されており、プリズムシート１４
ａ、１４ｂはプリズムの配列方向が直交するように重ね
て配置される。

【００３３】図４は図１の略平行光照射手段のエッジラ
イト導光体とプリズムシートの作用を説明するための概
念図である。図４に示す様に、エッジライト導光体１３
の出射面１７はフラットに形成され、裏面１８には微少
凸面１９ａが形成される。隣り合う微少凸面１９ａの間
の面１９ｂはフラットに構成されている。エッジライト
導光体１３の左側端面２０ａ側に設置した冷陰極管１２
ａからの出射光束２１ａは、側端面２０ａを照射した
後、エッジライト導光体１３内に進入する。エッジライ
ト導光体１３内に進入する殆どの光の入射角はエッジラ
イト導光体１３の出射面１７や裏面１８に対して臨界角
以上の角度で進入するようにエッジライト導光体１３の
厚さを薄く設定してある。

【００３４】このため、冷陰極管１２ａからの出射光束
は出射面１７と裏面１８間で全反射を繰り返してエッジ
ライト導光体１３内の奥まで進む。その途中で、裏面１
８に設けられた微少凸面１９ａで反射された光の内、臨
界角以下で出射面１７に達した光は出射面１７から出射
する際、図４の矢印で示す光束２２とその両側の矢印で
示す光束から分かるように、特定の一方向で輝度のピー
クを示すように変換されて出射される。同様にして、エ
ッジライト導光体１３の右側端面２０ｂ側に設置した冷
陰極管１２ｂからの出射光束２１ｂも矢印で示す光束２
３とその両側の矢印で示す光束から分かるように、前記
した特定の一方向と対称的な一方向に変換されて出射さ
れる。

【００３５】エッジライト導光体１３のこのような導光
作用によって、左右両端面２０ａ、２０ｂに設置した冷
陰極管１２ａ、１２ｂからの出射光束２１ａ、２１ｂ
は、光路上の断面で見たとき、矢印で示す光束２２、２
３から分かるように、特定の二方向で輝度のピークを示
す左右対称な光束２２、２３に変換されて、エッジライ
ト導光体１３の出射面１７の各部から、面光源から発し
た光になって、プリズムシート１４ａに向かう。

【００３６】この太線矢印の光束２２、２３は何れも、
ある点で出射方向がある角度幅を持っている光束中で輝
度がピークを示す代表光線、又は出射方向がある角度幅
を持っている光束中で出射方向の角度が角度幅の平均値
を示す代表光線を表す。（図４以降の図においても、太
線矢印は、同様な代表光線を表す。）この太線矢印の光
束２２はプリズムの右の面２５に向かう代表光線を表
し、太線矢印の光束２３はプリズムの左の面２７に向か
う代表光線を表す。

【００３７】本実施例ではフラットな出射面１７と裏面
１８のフラットな面１９ｂの間で全反射を繰り返してエ
ッジライト導光体１３内の奥側に進む光量並びに微少凸
面１９ａで反射されて出射面１７から出射する光量を、
エッジライト導光体１３の各部で制御して、出射面１７
から出射した後にプリズムシート１４ａとプリズムシー
ト１４ｂ（図１参照）を経由して、液晶パネル５（図３
参照）に向かう光量を出射面１７の全面各部で一様化す
るために、裏面１８に形成した微少凸面１９ａの形状を
適正にすると同時に、フラット面１９ｂをなしている各
微少凸面１９ａ間の間隔を冷陰極管１２ａや１２ｂとの
距離に応じて適正に違えている。このため、液晶パネル
５の全面各部の照度を一様化する均一照明が可能にな
り、スクリーン３上の拡大像１１各部の輝度分布を均一
化することが実現できた。

【００３８】本実施例において、ｄ１は近接間隔であ
り、ｗ面とエッジライト導光体１３の出射面１７の間の
間隔を示す。この近接間隔の間にプリズムシート１４ａ
の光源側の面２８が配置される。ここで、ｗ面は隣り合
うプリズムの谷底間、又はプリズムの山頂が光源側を向
く場合は、隣り合うプリズムの山頂間を結ぶ線で構成さ
れる面である。図に示すように、ｗ面とプリズムシート
１４ａの光源側の面２８とエッジライト導光体１３の出
射面１７との三者の面の間隔は近接している。

【００３９】このため、ｗ面の幅の中にある出射面１７
上の代表点ｋ（例えば、プリズム幅の中点近傍）を通る
二方向の光束２２、２３中のできるだけ多くの光線を、
最も近接して対向するプリズムの右の面２５又は左の面
２７内に到達させることができる。

【００４０】本実施例では、エッジライト導光体１３か
らの出射光束２２、２３が所定角度で単数又は複数方向
で輝度のピークを示すことに注目し、上記二方向の光線
（太線矢印の光束２２、２３）が、プリズムの所定の面
で屈折又は全反射して、プリズムの面２５又は２７から
出射する際には、揃って同一の光軸２４方向を向いて出
射するよう様に、プリズムの角度α、βとプリズムの高
さｔを所定の値に設計してある。

【００４１】このため、エッジライト導光体１３から出
射する際には、特定の二方向で輝度のピークを示す左右
対称な太線矢印で示す光束２２、２３を、プリズムシー
ト１４ａから出射する際には、光軸２４と同一方向で輝
度のピークを示す太線矢印で示す光束２９、３０に変換
できる。本実施例では２枚のプリズムシート１４ａと１
４ｂ（図１参照）のプリズム配列方向を直交し重ねてい
るので、上記の変換がプリズムシート１４ｂでも起こ
る。このため、上記の変換が冷陰極管１２ａ、１２ｂの
長軸方向と直交方向の双方で起こる。

【００４２】本実施例では、前記のように設計したプリ
ズムを配列しているプリズムシート１４ａ、１４ｂを、
エッジライト導光体１３の出射面１７に近接して配置す
ることで次の二つの事をなしている。即ち、（１）前記
ｗ面と近接しているエッジライト導光体１３のｗ面の幅
内にある出射面１７上の代表点ｋを通る光束（光源１２
ａ、１２ｂから来た光束）の内、できるだけ多くの光束
を、出射面１７に近接しているｗ面から見て、最も近い
プリズム面２５又は２７内へ到達させて、屈折又は反射
させることで、効率よく光束方向を制御することができ
る事と、（２）プリズムの面２５又は２７が光源１２
ａ、１２ｂから来た光線のできるだけ多くを、結像に寄
与することが可能な入射角度上有効な角度θ（レンズを
通過して結像に寄与する光の最大入射角であり、図６を
用いて後述する）内の略平行光線にして液晶パネル５
（図３参照）側に向かわせることができる。

【００４３】図３に示す投写型液晶表示装置では、投写
距離を短かくするため、径がｍｍオーダーの小径凸レン
ズからなるレンズアレイ６ａ、６ｂとフレネル凹レンズ
７を用いて、集光、投写、結像を行っている。

【００４４】図１に示す不要光除去手段１５としては、
図５及び図６に示すように構成することができる。

【００４５】図５（ａ）は不要光除去手段の一実施例を
示す平面図、図５（ｂ）は不要光除去手段の他の実施例
を示す平面図である。また、図６は不要光除去手段の断
面図である。不要光除去手段１５は、所定厚さの吸光体
（黒色材）からなる平板に、図５（ａ）に示す様に、６
角穴を多数、最密充填配列して開けたものや、図５
（ｂ）に示すように円穴を多数、最密充填配列して開け
たものが使用できる。また、不要光除去手段１５は図６
に示すように、入射角が０〜±θの光は透過するが、入
射角がθ〜９０度又は−θ〜−９０度の光は６角穴や円
形の壁面にぶつかって吸光される様にしている。この不
要光除去手段１５はプリズムシート１４ｂの出射側に設
置される。

【００４６】また、大型投写装置２を構成する複数の投
写型液晶表示装置１の合計の液晶パネル５で、スクリー
ン３上の画面全体の画素数をＳＸＧＡにすればよいの
で、１個の液晶パネル５の画素数は次式から得られる。
このため、液晶パネル５の開口率を大きくすることがで
きる。液晶パネルの画素数＝（ＶＧＡ、ＳＶＧＡ、ＸＧＡ、ＳＸＧＡ、ＵＸＧＡ等の画素数規格による画素数）÷（スクリーン３に投写する投写型液晶表示装置１の数）＋重複する個所に要する画素数・・・・・・・・・・（数１）以上のように構成された投写型液晶表示装置１を複数用
いて、図２に示した様に、大型投写装置２を構成するこ
とによって、投写型液晶表示装置１に内蔵されている液
晶パネル５の画像８のみを投写して、液晶パネル５間の
間隙４を無くした繋ぎ目のない連続大画面画像１１をえ
ることができる。その際、隣り合う液晶パネル５の画像
８の１部を互いに重複する。重複部の輝度は電子回路
（図示せず）で調整し、つなぎ部分がスクリーン上で不
自然に見えないようにする。前述のように投写型液晶表
示装置１を構成した結果、本実施例の大型投写装置２は
従来技術Ｂより大幅に奥行きを短縮することができると
共に、従来技術Ａ、Ｂのランプ電力効率が劣る問題点を
大幅に改善できる。

【００４７】なお、本実施例では、隣り合う投写型液晶
表示装置１に内蔵されている液晶パネル５の画像８の１
部を互いに重複して投写しているが、液晶パネル５間の
間隙４の輝度と液晶パネル５内の画素と画素の間の非開
口部（図示せず）の輝度をスクリーン３上で同じにで
き、実際上液晶パネル５間の間隙がない様に見せられる
場合は、液晶パネル５の画像８の１部を重複することな
く投写してよい。

【００４８】次に本発明の第２の実施例２について図７
を用いて説明する。図７は本発明による投写型液晶表示
装置に使用される略平行光出射手段の第２の実施例を示
す側面図である。光源からの出射光束は通常、ｐ偏光光
とｓ偏光光からなる。このため、第１の実施例では、光
源１２ａ、１２ｂからの出射光束中の半分の偏光光が液
晶パネル５中の偏光板（図示せず）で吸収されて利用さ
れない。液晶パネル５中の偏光板で失われている偏光光
を利用するため、第２の実施例では、図７に示す様に、
プリズムシート１４ｂと不要光除去手段１５の間に反射
タイプの偏光分離フィルム３１を追加して、略平行光照
射手段４２を構成した。略平行光照射手段４２以外の部
分は第１の実施例と同じであり、図３のように構成され
ている。図７の偏光分離フィルム３１はコレステリック
液晶フィルムと１／４波長板フィルムの２層膜で構成さ
れたもので、例えば、メルク・ジャパン社製の偏光分離
フィルム（商品名、「トランスマックス」）等が知られ
ている。

【００４９】偏光分離フィルム３１をプリズムシート１
４ｂの出射側表面に設置することによって、照明光中、
液晶パネル５の偏光板と同一偏光成分の光は透過して液
晶パネル５（図３に示した）側に送られる。他方、液晶
パネル５の偏光板と直交する偏光成分の光は偏光分離フ
ィルム３１により反射されて、プリズムシート１４ａ、
１４ｂ経由でエッジライト導光体１３に戻り、エッジラ
イト導光体１３の裏面１８や反射シート１６で再び反射
されて、再び偏光分離フィルム３１側に向かう。このよ
うにすると、始めは液晶パネル５の偏光板と直交する偏
光成分の光であった光が、前記の反射の過程で液晶パネ
ル５の偏光板と同一偏光成分の光に変換されて、偏光分
離フィルム３１を透過できるようになり、液晶パネル５
の照射に参加する。このようにして、第２の実施例では
第１の実施例以上にランプ電力効率を改善できる。

【００５０】次に、図８を用いて本発明による投写型液
晶表示装置に使用される略平行光照射手段の第３の実施
例について説明する。図８は本発明による投写型液晶表
示装置に使用される略平行光照射手段の第３の実施例を
示す側面図である。図８に示す様に、本実施例では、光
源１２ａ、１２ｂとエッジライト導光体１３の間に、四
角柱状の二つのプリズムと、プリズム同士の接合面に形
成した偏光分離膜で構成されるＰＢＳ（偏光ビームスプ
リッター）３２、λ／２板３３及びミラー３４を追加し
て、略平行光照射手段４３を構成した。略平行光照射手
段４３を除くと、第１の実施例と同じ構成である。ＰＢ
Ｓ３２とλ／２板３３、ミラー３４の組み合わせは、通
常、偏光変換器と称されている。

【００５１】本実施例ではＰＢＳ３２とλ／２板３３、
ミラー３４を追加して略平行光照射手段４３を構成した
ため、ｐ偏光光（あるいはｓ偏光光）のみならずｓ偏光
光（あるいはｐ偏光光）をも有効に利用できる。従っ
て、本実施例の略平行光照射手段４３は、第２の実施例
に示す略平行光照射手段４２以上にランプ電力効率を改
善することができる。

【００５２】エッジライト導光体１３としては、（ａ）
第１の実施例から第３の実施例で採用した出射面や裏面
がフラットで平行なもの他に、（ｂ）表裏２面がクサビ
状をなすもの、（ｃ）裏面がカーブをなすもの、（ｄ）
裏面をフラットにして、光散乱体（チタン白、硫酸バリ
ウム等の無機フィラーを含有したインク）をドット状や
ストライプ状のパターンにして印刷したもの、（ｅ）エ
ッジライト導光体内に光散乱体（炭酸カルシュウム、シ
リカ、ガラスビーズ等無機微粒子、ナイロン微粒子）や
光散乱ポリマーを分布させたもの、（ｆ）軽量化のた
め、エッジライト導光体内部を中空にしたもの、（ｇ）
複数の透明板を積層して構成したもの、（ｈ）プリズム
シートとエッジライト導光体の機能を一体化するため
に、エッジライト導光体の出射面や裏面の一方又は双方
にプリズム作用を有する三角形、台形、多角形、三角
錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、梨
地等の微少凸面を形成したもの等々がある。

【００５３】本発明では、エッジライト導光体１３とし
て上記（ａ）から（ｈ）等々のうちから、適宜、各種の
組み合わせを採用してよい。エッジライト導光体１３の
出射面１７や裏面１８の一方又は双方にプリズム作用を
有する微少凸面１９ａを形成した場合は、用いるプリズ
ムシート枚数を１枚にしたり０枚にしてよい。

【００５４】また、第１の実施例から第３の実施例で
は、エッジライト導光体１３の左右両端面２０ａ、２０
ｂに２層に配置した冷陰極管１２ａ、１２ｂを利用した
が、本発明では、図９（ａ）から図９（ｃ）に示す様
に、冷陰極管を配置してもよい。

【００５５】図９（ａ）はエッジライト導光体と冷陰極
管の配置の一実施例を示す側面図、図９（ｂ）はその平
面図、図９（ｃ）はエッジライト導光体と冷陰極管の配
置の他の実施例を示す平面図、９（ｄ）はエッジライト
導光体と冷陰極管の配置の更に他の実施例を示す平面図
である。図９（ａ）、図９（ｂ）ではエッジライト導光
体１３’の１側面に冷陰極管１２が配置されており、図
９（ｃ）ではエッジライト導光体１３’の両側面に冷陰
極管１２が配置されており、図９（ｄ）ではエッジライ
ト導光体１３’の４側端面に冷陰極管１２が配置されれ
ている。これらの冷陰極管１２は１層乃至多層に配置し
てよいことは当然である。

【００５６】第１の実施例で述べたように、エッジライ
ト導光体１３からの出射光束２２、２３が特定の単数又
は複数方向で輝度ピークを示すことに注目して、出射光
束中で輝度がピークを示す代表光束２２、２３がプリズ
ムの所定の面で屈折又は全反射して、プリズムの所定の
面２５又は２７から出射する際には、揃って同一の光軸
２４方向を向いて出射するよう様に、プリズム角度（図
４のα、β）と高さｔを所定値に設定したプリズムシー
ト１４ａ、１４ｂを、エッジライト導光体１３の出射面
１７に近接して配置することによって、（１）プリズム
シート１４ａの隣り合うプリズムの谷底間（又はプリズ
ムの山頂間）を結ぶ線が作るｗ面、又はｗ面と近接して
対面しているエッジライト導光体１３の出射面１７上の
代表点ｋを通る光束（光源１２ａ、１２ｂから来た光
束）を、できるだけ多く、ｗ面から見て、最も近接して
いるプリズム面２５又は２７内へ到達させて、屈折又は
反射させることで、効率よく光束方向を制御する事と、
（２）プリズムの面２５又は２７が光源１２ａ、１２ｂ
から来た光束のできるだけ多くを、結像に寄与すること
が可能な入射角度上有効な角度θ内の略平行光線にして
液晶パネル５側に向かわせる事との二つをなしている。

【００５７】上記の（１）、（２）と実質的に同じ事
は、エッジライト導光体以外の光束方向変換手段とプリ
ズムシートの組み合わせでも可能である。以下、その実
施例について、図を用いて説明する。

【００５８】図１０（ａ）は本発明による投写型液晶表
示装置に使用される略平行光照射手段の第４の実施例を
示す側面図であり、図１０（ｂ）は光束方向変換手段の
一実施例を示す斜視図である。図１０（ａ）、図１０
（ｂ）に示す様に、略平行光照射手段４４は、光束方向
変換手段として円筒凹面鏡、又は方物筒凹面鏡、又は楕
円筒凹面鏡、又は双曲筒凹面鏡、又は非球面筒凹面鏡等
の筒状凹面鏡３６を用い、筒状凹面鏡３６とプリズムシ
ート１４ａ、１４ｂの間隔を所定の値にして、冷陰極管
１２やプリズムシート１４ａ、１４ｂ、偏光分離フィル
ム３１、不要光除去手段１５を組み合わせることによっ
て構成される。投写型液晶表示装置は略平行光照射手段
４４以外は第１の実施例と同様に構成されている。

【００５９】本実施例において、光束方向変換手段に用
いた筒状凹面鏡３６は、冷陰極管１２から出射する光束
の中で冷陰極管１２の長軸方向と直交する断面上の光束
を、一方向又は複数方向、又はある角度範囲内で輝度の
ピークを示す光束に変換する。以下に、筒状凹面鏡３６
の具体例として、方物筒凹面鏡、楕円筒凹面鏡を用いた
場合について説明する。

【００６０】まず、筒状凹面鏡３６として方物筒凹面鏡
３７を用いた具体例について図１１を用いて説明する。
図１１は光束方向変換手段として方物筒凹面鏡を用いた
場合のプリズムシートとの作用を説明するための概念図
である。図に示すように、Φ１、γ１、、、、Φｎ、γ
ｎ等のプリズム角度設計の都合上、方物筒凹面鏡３７の
開口面をプリズムシート１４ａに対し角度αだけ傾け
た。また、冷陰極管１２の中心長軸を方物筒凹面鏡３７
の焦点軸ｆ１に置いた。このため、冷陰極管１２からの
出射光束は、方物筒凹面鏡３７で反射されて方物筒凹面
鏡３７の開口面の法線３８と同一方向をなす光３９と冷
陰極管１２から直接プリズムシート１４ａに向かい、あ
る角度範囲内の放射方向を向く光４０に変換される。し
たがって、プリズムシート１４ａに向かう光束（太線矢
印）は、法線３８と平行な一方向で輝度ピークを示す光
束３９と、ある角度範囲内で輝度ピークを示す光束４０
からなる。

【００６１】図において、ｗ面内の代表点ｋを通る、法
線３８と平行な代表光束３９と冷陰極管１２から直接プ
リズムシート１４ａ面に向かう代表光束４０に注目し
て、プリズムシート１４ａから出射する際に、双方の光
が共にバランス良く、出射方向が光軸２４とできるだけ
同一方向になるように、方物筒凹面鏡３７の開口幅Ｌ内
の各プリズム面毎にプリズム角度Φ１、γ１、、、、Φ
ｎ、γｎと高さｔを最適化する。プリズムシート１４ｂ
についても、同様な最適化を行う。

【００６２】このようにすると、冷陰極管１２から来た
光束中のできるだけ多くの光線を、前記ｗ面から見て、
最も近接している左側のプリズム面５０又は右側のプリ
ズム面５１内へ到達させ、屈折又は反射させて、効率よ
く光を制御することができる。従って、プリズムシート
１４ａや１４ｂからの出射光束は、光軸２４とできるだ
け同一な一方向で輝度のピークを示すように変換でき
る。このようにして、プリズムシート１４ａ、１４ｂか
らの出射光束のできるだけ多くを、結像に寄与すること
が可能な入射角度上有効な、前記角度θ内の略平行光線
にして液晶パネル５側に向かわせる略平行光照射を実現
できる。

【００６３】以下、筒状凹面鏡３６として楕円筒凹面鏡
５２を用いた具体例を図１２を用いて説明する。図１２
は光束方向変換手段として楕円筒凹面鏡を用いた場合の
プリズムシートとの作用を説明するための概念図であ
る。図において、冷陰極管１２を楕円筒凹面鏡５２の第
一焦点軸ｆ２に置いたので、プリズムシート１４ａに向
かう照明光は楕円筒凹面鏡５２で反射されて第二焦点軸
ｆ３又はその近傍を通る光束５３と第一焦点軸ｆ２又は
その近傍から出射される光束５４からなる。

【００６４】このため、楕円筒凹面鏡５２は冷陰極管１
２から出射する光束の中で、冷陰極管１２の長軸に直角
な断面方向の光を、第二焦点軸ｆ３を扇の要とする放射
方向の光と第一焦点軸ｆ２を扇の要とする放射方向の光
に変換できる。

【００６５】このようにして、楕円筒凹面鏡５２を用い
た例では、図１２に示すように、冷陰極管１２側を向い
て隣り合うプリズムの山頂の間を結ぶ線がなすｗ面内の
代表点ｋを通る第二焦点軸ｆ３を扇の要とする放射方向
の代表光束５３と第一焦点軸ｆ２を扇の要とする放射方
向の代表光束５４に注目して、プリズム角度Φ１、γ
１、、、、Φｎ、γｎと高さｔを最適化することによっ
て、方物筒凹面鏡３７の場合と同様な略平行光照射を実
現できる。

【００６６】以下に、本発明による投写型液晶表示装置
に使用される略平行光照射手段の第５の実施例について
図１３を用いて説明する。図１３は本発明による投写型
液晶表示装置に使用される略平行光照射手段の第５の実
施例を示す側面図である。図において、光束方向変換手
段は、蒲鉾フレネルレンズ５９を円筒凹面鏡６０の出射
側に置き、レンズ５９の焦点軸と円筒凹面鏡６０の中心
軸と冷陰極管１２の中心長軸の三者が一致するように配
列される。この光束方向変換手段の蒲鉾フレネルレンズ
５９の出射面６１とプリズムシート１４ａの光源側の面
２８を接近配置して略平行光照射手段を構成する。この
略平行光照射手段以外は第１の実施例１と同様に構成さ
れる。

【００６７】図１４は光束方向変換手段として蒲鉾フレ
ネルレンズと円筒凹面鏡を用いた場合のプリズムシート
との作用を説明するための概念図である。第５の実施例
では、図１４に示す様に、冷陰極管１２から直接プリズ
ムシート１４ａに向かう光束６２も円筒凹面鏡６０で反
射した後、円筒凹面鏡６０の中心軸又はその近傍を通る
光６３も共に蒲鉾フレネルレンズ５９の焦点軸ｆ４もし
くはその近傍を通って、蒲鉾フレネルレンズ５９によっ
て、光軸２４と平行に近づけられる。

【００６８】しかし、冷陰極管１２の管径の大きさのた
め、殆どの光はレンズ５９通過後も完全には平行になら
ない。光の出射源である冷陰極管１２は対称形状をなし
ているので、図の蒲鉾フレネルレンズ５９の出射面６１
上から出射する光束は、光軸２４の方向に対して略左右
対称な放射状の輝度分布を示す光束６４、６５になって
出射する。

【００６９】このため、本実施例において、隣り合うプ
リズムの谷底の間を結ぶ線からなるｗ面と近接して設置
された蒲鉾フレネルレンズ５９の出射面６１上の代表点
ｋを通る（この代表点ｋはｗ面の投影図内に置かれ
る）。代表光線６４、６５に注目して、第４の実施例の
場合と同様にして、円筒凹面鏡６０の開口幅Ｌ内の各プ
リズム面毎にプリズム角度Φ１、γ１、、、、Φｎ、γ
ｎと高さｔを最適化する。プリズムシート１４ｂについ
ても、同様な最適化を行う。このようにして、第４の実
施例と同様な略平行光照射を実現することができる。

【００７０】図１０に示す実施例において、筒状凹面鏡
３６の各個所と冷陰極管１２間の距離は一様でなく、ま
た、プリズムシート１４ａの各個所と冷陰極管１２間の
距離は一様でなく、更に、冷陰極管１２自体が筒状凹面
鏡３６経由の反射光にとっては障害になり、また更に、
筒状凹面鏡３６の反射特性等が原因で、プリズムシート
１４ａの各個所の照度が不均一になる等の要因によっ
て、液晶パネル５の各個所の照度を一様化する均一照明
のレベルが不十分な場合がある。

【００７１】このような場合、光源からの光束を複数の
サブビームに分割する第１レンズ板と、第一レンズ板で
分割された複数のサブビームを用いて複数の光源像を結
像する第２レンズ板等を用いて、矩形照明対象上に複数
の光源像を重畳して結像するインテグレーター技術を用
いると均一照明が可能になる。この技術は特開平３−１
１１８０６に詳しく開示されている。

【００７２】前記のインテグレーター技術をプリズムシ
ート１４ａの均一照明に応用した実施例を図１５に示
す。図１５は本発明による投写型液晶表示装置に使用さ
れる略平行光照射手段の第６の実施例を示す模式図であ
る。図１５に示す様に、略平行光照射手段４５は、冷陰
極管１２と、光束方向変換手段である方物筒凹面鏡３７
と、第１レンズ板７０と、第２レンズ板７１と、第２レ
ンズ板７１の中の矩形レンズ７２と、二つのプリズム７
３、７４と、プリズム７３とプリズム７４の接合面に形
成されている偏光分離膜７５と、λ／２板３３と、ミラ
ー３４と、第３レンズ７８と、プリズムシート１４ａ
と、プリズムシート１４ｂと、不要光除去手段１５とを
組み合わせることによって構成される。

【００７３】第１レンズ板７０、第２レンズ板７１、第
３レンズ７８は均一照明手段としての役割を分担する。
また、それぞれが小さいサイズの矩形レンズ７２、二つ
のプリズム７３、７４、偏光分離膜７５、λ／２板３
３、ミラー３４からなる構成を一組の単位として、光軸
２４に対し垂直な平面をなすように配列してある。この
うち、第２レンズ板７１中の一つの矩形レンズ７２と四
角柱状の二つのプリズム７３、７４、プリズム７３とプ
リズム７４の接合面に形成されている偏光分離膜７５、
λ／２板３３、ミラー３４の一組が偏光変換器を構成す
る。略平行光照射手段４５以外は第１の実施例と同じ構
成である。

【００７４】第１レンズ板７０は、冷陰極管１２や方物
筒凹面鏡３７経由で来る光線７９を複数のサブビーム８
０に分割する。第２レンズ板７１は、インテグレーター
の第２レンズ板の役割として、複数のサブビーム８０を
用いて複数の光源像を結像すると共に、集光レンズの機
能を兼ねている。方物筒凹面鏡３７からの主光線７９は
平行になるので、第１レンズ板７０と第２レンズ板７１
の外形の幅と高さを等しくしてある。

【００７５】以下、第１レンズ板７０と第２レンズ板７
１について図１６を用いて説明する。図１６（ａ）はレ
ンズ板の一実施例を示す平面図、図１６（ｂ）は図１６
（ａ）のレンズ板の拡大斜視図である。第１レンズ板７
０及び第２レンズ板７１は同様に構成できるため、図１
６はこれら両方のレンズ板を示す。第１レンズ板７０と
第２レンズ板７１は図１６に示す様に、プリズムシート
１４ａの照明対象領域Ｌ’と相似形状にした矩形レンズ
８１、７２を複数個形成して、中心８２から見て対称
に、マトリックス状に配列してある。第１レンズ板７０
と第２レンズ板７１に配列する矩形レンズ８１、７２の
数は同数か比例関係にする必要がある。なお、プリズム
シート１４ａの照明対象領域Ｌ’とは、方物筒凹面鏡３
６の開口幅Ｌの両端に立てた光軸２４と平行をなす直線
がプリズムシート１４ａと交わる２点間の領域である。

【００７６】プリズムシート１４ａとプリズムシート１
４ｂは第４の実施例等の場合と同じ役割を分担し、プリ
ズムシート１４ａはｗ面内の代表点ｋを通る代表光線８
３がプリズムシート１４ａを出射する際、光軸２４とで
きるだけ同一方向で液晶パネル５に向かって出射するよ
うに、方物筒凹面鏡３６の開口幅Ｌ内に対応する各プリ
ズム８５毎にプリズム角度Φ１、γ１、、、Φｎ、γ
ｎ、と高さｔを最適化してある。プリズムシート１４ｂ
に関しても同様である。なお、プリズムシート１４ａ、
プリズムシート１４ｂ、不要光除去手段１５を取り払っ
た状態で、プリズムシート１４ａの全ての代表点ｋに相
当する点に付いて、照度（照明輝度）の角度特性を測定
すると、代表点ｋを通る代表光線８３を特定できる。

【００７７】そして、冷陰極管１２からの直接の光束や
方物筒凹面鏡３７で反射された光束７９等は第１レンズ
板７０中の複数の矩形レンズ８１で複数のサブビーム８
０に分割されて、矩形レンズ８１が光源像を二つのプリ
ズム７３、７４の位置に結像する。

【００７８】次いで、第２レンズ板７１中の複数の矩形
レンズ７２が、第１レンズ板７０中の複数の矩形レンズ
８１が作る光源像のサイズと位置を偏光分離膜７５に合
わせて、サブビーム８０を偏光分離膜７５の近傍に集光
する。また、第２レンズ板７１中の複数の矩形レンズ７
２はプリズムシート１４ａの領域Ｌ’の方に、所定サイ
ズで複数の光源像を結像する。

【００７９】偏光分離膜７５の近傍に集光されたサブビ
ーム８０は、偏光分離膜７５でｐ偏光光８６とｓ偏光光
８７に分離される。ｐ偏光光８６は偏光分離膜７５をそ
のまま通過して、第３レンズ７８へ向かう。一方、ｓ偏
光光８７は偏光分離膜７５で反射されて進行方向を約９
０度変えてミラー３４へ向かう。ミラー３４は、ｓ偏光
８７の進行方向を更に、約９０度変える。次いで、ｓ偏
光８７はｐ偏光光８６と略同じ角度で進み、λ／２板３
３を通過し、通過時にｐ偏光に換えられて、第３レンズ
７８へ向かう。このようにして、ｐ偏光光とｓ偏光光か
らなる冷陰極管１２からの光７９は、同一のｐ偏光光に
揃えられて、第３レンズ７８へ向かう。

【００８０】そして、第３レンズ７８は、第２レンズ板
７１中の複数の矩形レンズ７２が結像する複数の光源像
を、照明対象領域であるプリズムシート１４ａの領域
Ｌ’に位置とサイズを正確に合わせ、重畳して照射され
る。重畳光源像８４を形成する。

【００８１】図１６に示した様に、照明対象領域Ｌ’と
相似形状にした複数の矩形レンズ８１、７２は、そのレ
ンズ中心８２から見て対称な、マトリックス状に配列さ
れている。第１レンズ板７０と第２レンズ板７１を用い
て、四角柱状の二つのプリズム７３、７４、プリズム７
３とプリズム７４の接合面に形成されている偏光分離膜
７５、λ／２板３３、ミラー３４から構成される偏光変
換器３５を取り除いて第２レンズ板７１を見た場合の光
源像７６を図１６（ａ）に示す。複数の光源像７６は、
照度の不均一が互いに対称的に分布していると同時に、
互いの照度不均一を補い合う関係にある。

【００８２】複数の矩形レンズ８１、７２がレンズ中心
８２から見て対称な、マトリックス状に配列してある第
１レンズ板７０と第２レンズ板７１を用いて、冷陰極管
１２からの光束７９を複数のサブビーム８０に分割し
て、同一領域Ｌ’に、多数の光源像を重ねて重畳光源像
８４を形成することは、照度の不均一が互いに対称的に
分布していると同時に、互いの照度不均一を補い合う関
係にある光源を、何組も用いて、同一個所を照明するこ
とと同様であるので、プリズムシート１４ａの領域Ｌ’
の各部は均一に照明される。

【００８３】このため、均一照明されたプリズムシート
１４ａの各プリズム８５の代表点ｋを通る代表光線８３
の照度は一様に揃えられる。さらに、前記した様にプリ
ズム角度Φ１、γ１、、、Φｎ、γｎ、と高さｔを最適
化してあるので、代表光線８３は光軸２４と略平行な出
射光束８８になってプリズムシート１４ｂ、不要光除去
手段１５経由で、液晶パネル５に向かう。

【００８４】前述のように、ｐ偏光光とｓ偏光光からな
る冷陰極管１２からの出射光束７９が、同一の偏光光に
揃えられて照明対象Ｌ’を照射するので、光利用率を大
幅に向上できる。また、冷陰極管１２からの光の偏光を
揃えることに関しては、それぞれが小さい集光レンズ７
２、ＰＢＳ３２、λ／２板３３、ミラー３４からなる構
成を一組として、複数の組を平面配列して利用している
ので、装置の奥行きを余り増加させることはない。ま
た、均一照明されたプリズムシート１４ａは、プリズム
角度Φ１、γ１、、、Φｎ、γｎと高さｔを最適化して
あるので、プリズムシート１４ａからの出射光束８８を
略平行光線にして液晶パネル５に向かわせている。プリ
ズムシート１４ｂからの出射光束も同様である。以上の
ようにして、第６の実施例では、光利用率を大幅に向上
して、液晶パネル５の全面各部の照度を一様化する均一
照明と略平行光照射を実現している。

【００８５】本実施例において、第１レンズ板７０と第
２レンズ板７１に設けられる矩形レンズ８１、７２を小
さくすると第１レンズ板７０と第２レンズ板７１の間隔
を小さく出来るので、第１レンズ板７０と第２レンズ板
７１を一体化でき、一枚のレンズ板で均一照明機能が分
担できる。また、殆どの場合、第１レンズ板７０と第２
レンズ板７１に設ける矩形レンズ８１、７２の数を４個
以上にすると十分な均一照明が実現できる。

【００８６】冷陰極管１２の長軸方向（紙面に垂直方
向）の照度不均一が無視できる場合、複数の矩形レンズ
８１、７２を並列に配列した第１レンズ板７０や第２レ
ンズ板７１を用いても均一照明が実現できる。

【００８７】一方、方物筒凹面鏡３６に換えて、楕円筒
凹面鏡５２を用いる場合は第２レンズ板７１が作る光源
像の大きさや位置を照明対象に合わせられるので、第３
レンズ７８を用いなくてもよい。なお、偏光変換器を用
いない場合、第３レンズ７８と第２レンズ板７１は一体
化できる。この場合は、二枚のレンズ板で均一照明機能
が分担できる。各種の凹面鏡を用いる手法やレンズ一体
化の手法は特開平３−１１１８０６に詳しく開示されて
いる。照明対象域Ｌ’は凹面鏡開口幅Ｌに対応して決
る。したがって、凹面鏡開口幅Ｌを小さくすると照明対
象域Ｌ’も小さくなるため、第２レンズ板７１から照明
対象であるプリズムシート１４ａまでの距離を短くでき
る。それゆえ、径の小さい、例えば３Φ以下の冷陰極管
１２を用いて凹面鏡開口幅Ｌを小さくすると、装置の奥
行き短縮に非常に有利である。

【００８８】次に、略平行光照射手段の第７の実施例に
ついて図１０を参照して説明する。本実施例では、アル
ミニウム（ＡＬ）等の金属薄膜をモザイク状、網目状、
ストライプ状、ドット状等の適正パターンにして表面に
形成した透明板を均一照明手段として、図１０の冷陰極
管１２と液晶パネル５の間、又は筒状凹面鏡３６とプリ
ズムシート１４ａの間に配置して略平行光照射手段を構
成する。

【００８９】金属薄膜を前記のパターンにすることで、
透明板表面各部に微細な透過面と非透過面を分布でき
る。従って、透明板各部の単位面積当たりの透過率を適
正に変化させることによって、面鏡開口部Ｌにおける照
度不均一の影響を解消することができる。また、金属薄
膜による非透過面は光源から来た光のある部分を筒状凹
面鏡３６側に戻し、再び筒状凹面鏡３６で反射して透明
板表面各部の透過面を透過させて液晶パネル５の照明に
寄与させることができる。このようにして、第７の実施
例においても略平行光照射の実現に加え、液晶パネル５
の全面各部の照度を一様化する均一照明を実現すること
ができる。

【００９０】第６の実施例を使用した投写型液晶表示装
置の奥行きを更に薄くし、第７の実施例の均一照明手段
のランプ電力効率を改善した第８の実施例について図１
７を用いて説明する。図１７は本発明による投写型液晶
表示装置に使用される略平行光照射手段の第８の実施例
を示す側面図である。本実施例においては、図１７に示
す様に、光束方向変換手段として方物筒凹面鏡３７を用
い、冷陰極管１２や偏光分離フィルム３１、不要光除去
手段１５を用い、方物筒凹面鏡３７と反射タイプの偏光
分離フィルム３１の間に、３枚のプリズムシート８９、
１４ａ、１４ｂを配置して略平行光照射手段４６を構成
した。略平行光照射手段４６以外は第１の実施例と同じ
構成である。

【００９１】プリズムシート８９に均一照明手段として
の役割を分担させた。プリズムシート１４ａと１４ｂに
は図１０に示すプリズムシート１４ａ、１４ｂと同様な
役割を分担させた。プリズムシート８９以外は、第４の
実施例と同じであるので、特に必要がない限り、説明を
省略する。

【００９２】以下、図１８を用いて、方物筒凹面鏡３７
と均一照明手段としてのプリズムシート８９と略平行光
照射用プリズムシート１４ａの作用について説明する。
図１８は方物筒凹面鏡と均一照明手段としてのプリズム
シートと略平行光照射用プリズムシートとの作用を説明
するための概念図である。図において、ｗ１面はプリズ
ムシート８９のプリズムの山を結んだ線からなる面、ｋ
１、、、ｋｎはプリズムシート８９の各プリズム毎の代
表点である。代表点ｋ１を通る代表光線９２ａ、９２ｂ
はプリズム９１内で屈折又は反射して、出射光束９０
ａ、９０ｂになり、プリズムシート１４ａに向かう。そ
して、プリズム９３内で屈折又は反射して、プリズムシ
ート１４ａの出射面９４、９５から、出射光束９０
ａ'、９０ｂ'になり、プリズムシート１４ｂを介して液
晶パネル５へ向う。代表点ｋｎを通る代表光線９６ａ、
９６ｂも同様である。

【００９３】次に、図１８を単純モデル化した図１９を
用いて、実施例８における均一照明の実現手順を説明す
る。図１９は図１８を単純モデル化した均一照明の概念
図である。図１９において、図１８と同じ参照番号は同
じ物を示す。図において、プリズムシート８９とプリズ
ムシート１４ａの両端は、凹面鏡３７の開口幅Ｌの両端
に対応する位置を表す。その位置は、凹面鏡３７の開口
幅Ｌの両端に立てた光軸２４と平行をなす直線がプリズ
ムシート８９又は１４ａと交わる点であり、その幅は
Ｌ’である。

【００９４】図の矢印９０は、図１８における代表光線
９０ａと９０ｂの屈折や反射を省略して、９０ａと９０
ｂを一つの直線にして表している。ａ１、ａ２、、、ａ
ｎは、図１８のプリズムシート８９のｗ１面全領域の照
度不均一分布を照度レベルＬ１、Ｌ２、、、Ｌｎ毎に、
小領域に区分けして示している指標である。ｂ１、ｂ
２、、、ｂｎは、各ａ１、ａ２、、、ａｎを通る代表光
線で照射される範囲毎に区分けした、プリズムシート１
４ａの小領域を示している。また、図１９の黒丸はｗ１
面内の代表点ｋ１、、、ｋｎを表している。

【００９５】図２０は均一照明手段としてのプリズムシ
ートと略平行光照射用プリズムシートの各小領域の照度
の関係を示す概念図である。図２０のａｎとｂｎは、図
１９のａ１、ａ２、、、ａｎとｂ１、ｂ２、、、ｂｎ中
の対応する一組みを表している。ｂ'ｎはｂｎをａｎか
ら遠ざけた場合を示す。太い矢印はａｎとｂｎの双方を
通過する一つの代表光線を示す。細い矢印はその代表光
線に代表されている拡散光の光束を示し、点線矢印は光
束の角度範囲が大きい拡散光を示す。

【００９６】冷陰極管１２からプリズムシート８９を照
射する光が拡散光であるため、図２０に示す様に、ｂｎ
をａｎに近づける程、ａｎを通過する光束は効率よく、
ｂｎも貫通することができる。図２０においては、次の
（数２）が成立する。ｂｎの面積×ｂｎの照度＝ｃ×ａｎの面積×ａｎの照度．．．．（数２）ここで、ｃは光源の特性やａｎとｂｎの距離で定まる光
損失率で、両者が十分近接しているか、光源（冷陰極管
１２）から来る光束の角度範囲が小さい場合、近似的に
１と見なせる。

【００９７】また、冷陰極管１２の長軸方向では照度が
一様と見なせる場合、（数３）が成立する。ｂｎの幅×ｂｎの照度＝ｃ×ａｎの幅×ａｎの照度．．．．．（数３）図１８は、光線９０ａ、９０ｂ、、９６ａ、９６ｂ等が
プリズム９１、９３等の中で屈折や反射をしている点
で、図１９や図２０と異なるが、プリズムシート８９と
プリズムシート１４ａが十分近接している場合、図１８
のプリズムシート８９のｗ１面の照度不均一分布を照度
レベルＬ１、Ｌ２、、、Ｌｎ毎に区分けした小領域と、
その小領域を通る代表光線で照射されるプリズムシート
１４ａの小領域との間においても（数３）が成立する。

【００９８】また、プリズムシート８９とプリズムシー
ト１４ａが十分近接していない場合でも、プリズムシー
ト８９のｗ１面の照度不均一分布を照度レベルＬ１、Ｌ
２、、、Ｌｎ毎に区分けした小領域と、その小領域を通
る代表光線で照射されるプリズムシート１４ａの小領域
との間における照度の関係を検討するのに、３式は有益
である。

【００９９】プリズムシート１４ａの照度を一定にしよ
うとする場合、（数３）より、（ａｎの幅×ａｎの照
度）／（ｂｎの幅）を一定にする必要がある。したがっ
て、図１９において、仮に、ａ１が低照度域ならば、図
１９に示すように、ａ１に比しｂ１の幅が狭まるよう
に、ａ１域内からプリズムシート１４ａに向け出射する
代表光線９０ａ、９０ｂ等を制御する必要がある。ま
た、仮に、ａ２が中照度域ならばａ２の幅と同じにｂ２
の幅がなるようにａ２域内からプリズムシート１４ａに
向け出射する代表光線を制御する必要がある。また、仮
に、ａｎが高照度域ならばａｎに比しｂｎの幅が広がる
ようにａｎ域内からプリズムシート４３ｂに向け出射す
る代表光線９６ａ、９６ｂ等を制御する必要がある。こ
れが、ｗ１面上の照度が不均一なプリズムシート８９を
通る光による照明で、プリズムシート１４ａの照度を一
定化する指針である。

【０１００】第８の実施例ではプリズムシート８９のｗ
１面全領域の照度不均一分布を、多段階の照度レベルＬ
１、Ｌ２、、、Ｌｎ毎に、ａ１、ａ２、、、ａｎの小領
域に区分けして、（数３）と上記指針に依存して、プリ
ズムシート８９のａ１、ａ２、、、ａｎの各小領域毎
に、プリズム角度α１、β１、、、αｎ、βｎと高さｔ
１、並びに、プリズムシート８９とプリズムシート１４
ａ間の距離Ｔを最適化した。

【０１０１】プリズムシート８９のプリズム角度α１、
β１、、、αｎ、βｎ等の最適化に際しては、図２１
（ａ）、（ｂ）に示す様な、様々なプリズム形状を組み
合わせて、プリズム角度の最適化を行う。

【０１０２】図２１（ａ）、図２１（ｂ）はプリズムシ
ートのプリズム形状による光線制御の実施例を示す側面
図である。プリズムシート８９の各プリズムを図２１
（ａ）、図２１（ｂ）に示すようにプリズム形状を変え
ることにより、プリズムシート８９からプリズムシート
１４ａに向かう代表光線９０ａ、９０ｂ、、、、９６
ａ、９６ｂ等の出射角度を適正に制御することができ
る。このようにして、プリズムシート１４ａのｗ面上の
照度の均一化を実現することができる。

【０１０３】同様に、プリズムシート１４ａのプリズム
形状を最適化することができる。最適化することによっ
て、前記のようにして均一照明されたプリズムシート１
４ａの各プリズムから、９０ａ'、９０ｂ'等の照度が一
様に揃った出射光束を、光軸２４と略平行にして、プリ
ズムシート１４ｂ、不要光除去手段１５経由で、液晶パ
ネル５に向かわせることができる。プリズムシート１４
ｂに関しても同様である。このようにして、第８の実施
例でも略平行光照射の実現に加え、液晶パネル５の全面
各部の照度を一様化する均一照明を実現できる。第８の
実施例におけるプリズムシート８９からプリズムシート
１４ａに向け出射する代表光線の制御の仕方のみを変え
た他の実施例を説明する。また、図１８を単純モデル化
した図２２を用いて、第９の実施例における均一照明の
実現手順を説明する。

【０１０４】図２２は図１８を単純モデル化した他の均
一照明の概念図である。図において、図１８と同じ参照
番号は同じものを示す。また、ａ１、ａ２、、、ａｎは
図１９に示した第８の実施例と同じ意味の小領域であ
る。ただし、黒丸はプリズムシート８９の前記したａ
１、ａ２、、、ａｎの各小領域の両端の代表点を示し、
白丸はａ１、ａ２、、、ａｎの各小領域の両端以外の代
表点を示している。

【０１０５】第９の実施例では、図２２に示す様に、ａ
１、ａ２、、、ａｎの各小領域の両端の代表点（黒丸）
を通る代表光線はプリズムシート１４ａのＬ’の両端を
通るように制御する。また、各小領域の両端以外の代表
点（白丸）を通る代表光線は、プリズムシート１４ａの
Ｌ’を、各小領域の代表点の数−１で等分した点の対応
する点を通るように制御する。例えば、図２２に示す様
に、小領域ａ１の代表点の数が４個あるとき、ａ１の左
端から２番めの代表点を通る代表光線９７は、プリズム
シート１４ａのＬ’を３等分した点（小四角）の左端か
ら２番めの点を通る様に照射する。

【０１０６】プリズムシート８９からプリズムシート１
４ａに向け出射する９０、９６、９７、９８、９９等の
代表光線をこのように制御すると、図２２に示す様に、
ａ１、ａ２、、、ａｎの各個所から、代表光線９０、９
７、９８、９９等を、プリズムシート１４ａのＬ’内の
全領域に均等に照射することを、ａ１、ａ２、、、ａｎ
の各個所毎に、繰り返すことができる。

【０１０７】プリズムシート８９からプリズムシート１
４ａに向け出射する代表光線９０、９７、９８、９９、
９６等を上記のように制御するため、プリズムシート８
９のａ１、ａ２、、、ａｎの各小領域毎に、プリズム角
度と高さα１、β１、、、αｎ、βｎとｔ１、並びに、
プリズムシート８９とプリズムシート１４ａ間の距離Ｔ
を最適化した。他のことは、第８の実施例と同じであ
る。

【０１０８】このため、各小領域内で見ると照度不均一
が小さいａ１、ａ２、、、ａｎの各個所から、各個所内
の照度差が小さい代表光線９０、９７、９８、９９を、
プリズムシート１４ａのＬ’内の全領域に均等に照射す
ることを、ａ１、ａ２、、、ａｎの各個所毎に、繰り返
すことができ、プリズムシート１４ａの照度を一様化で
きる。このようにして、第９の実施例でも略平行光照射
の実現に加え、液晶パネル５の全面各部の照度を一様化
する均一照明を実現できる。

【０１０９】第８の実施例におけるプリズムシート８９
からプリズムシート１４ａに向け出射する代表光線の制
御の仕方のみを変えた、もう一つの実施例を説明する。
図１８を単純モデル化した図２３を用いて、第１０の実
施例における均一照明の実現手順を説明する。

【０１１０】図２３は図１８を単純モデル化した更にも
う一つの均一照明の概念図である。図において、図１８
と同じ参照番号は同じものを示す。第１０の実施例で
は、プリズムシート８９のｗ１面を、単純に、同一幅の
小領域に複数に分けた。図２３のＡ１、Ａ２、、、Ａｎ
の各小領域は、プリズムシート８９のｗ１面を、単純
に、同一幅で複数に分けた小領域を示す。その他は全て
第９の実施例と同じである。

【０１１１】図２３に示す第１０の実施例でも、第９の
実施例と同様に、Ａ１、Ａ２、、、Ａｎの各小領域の両
端の代表点（黒丸）を通る代表光線はプリズムシート１
４ａのＬ’の両端を通るように、また、各小領域の両端
以外の代表点（白丸）を通る代表光線は、Ｌ’を各小領
域における代表点の数−１で等分した点の対応点（第９
の実施例の説明に用いた例えと同じ意味の対応点）を通
るように、各小領域毎に、プリズム角度と高さα１、β
１、、、αｎ、βｎとｔ１、並びに、プリズムシート８
９とプリズムシート１４ａ間の距離Ｔを最適化した。こ
のようにして、第１０の実施例でも略平行光照射の実現
に加え、液晶パネル５の全面各部の照度を一様化する均
一照明を実現できる。

【０１１２】第１の実施例〜第１０の実施例で採用した
正立結像手段は複数の凸レンズアレイ６１、６２から構
成したが、本発明は、これに限ることなく、正立結像手
段として、光工学ハンドブックｐ５５６〜ｐ５６１（１
８７８年２月２０日初版、朝倉書店）等で従来から知ら
れている、屈折率分布型レンズアレイである平板マイク
ロレンズアレイやセルフオックレンズアレイ、ロッド型
マイクロレンズアレイ、屈折率分布オプテイカルファイ
バー束等で構成されるものを利用して構わない。

【０１１３】また、第１の実施例〜第１０の実施例で
は、光源又は光束方向変換手段からの出射光束を、同一
方向で輝度のピークを示す光束に変換する微少凹凸面を
配列したプリズムシート１４ａ、１４ｂを利用したが、
光源又は光束方向変換手段からの出射光束をできるだけ
多く、前記角度θ内にすることがプリズムシート１４
ａ、１４ｂ利用の目的であるから、プリズムシートの微
少凹凸面の形状は同一方向で輝度のピークを示す光束に
変換する作用を有するものに限る必要はなく、光源又は
光束方向変換手段からの出射光束をできるだけ多く、前
記角度θ内にする作用を有しさえすれば良いことは当然
である。

【０１１４】それゆえ、本発明の実施例ではプリズムシ
ート１４ａ、１４ｂに形成したプリズム作用をなす微少
凹凸面の形状としては三角形を利用したが、本発明で
は、この他、プリズム作用を持つ台形、多角形、三角
錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、梨
地等の微少凹凸面を利用して構わない。

【０１１５】また、第４の実施例〜第１０の実施例にお
ける凹面鏡としては、方物筒凹面鏡、又は円筒凹面鏡、
又は楕円筒凹面鏡、又は双曲筒凹面鏡、又は非球筒凹面
鏡等が利用できる。さらに、本発明で用いる凹面鏡は凹
面が凹曲面である事に限る必要はなく、特開昭６３−２
１０８８２等で公知の、凹面が帯状の反射平面と帯状の
非反射平面が交互に形成されている凹面や、帯状の反射
平面が折れ線状に繋がって形成されている凹面であって
もよい。

【０１１６】第８の実施例〜第１０の実施例では、均一
照明手段としては、プリズムシートをプリズムシート８
９一枚しか用いず、冷陰極管１２の長軸方向に関して
は、均一照明化することをしなかったが、プリズムシー
トの数を追加して、冷陰極管１２の長軸方向に関しても
均一照明化してよいのは当然である。

【０１１７】図２４は３枚のプリズムシートによる光線
制御の実施例を示す側面図である。均一照明や略平行光
照射のために行う、光の出射角度や到着位置等の制御量
が大きい場合等、必要に応じて、図２４に示すように、
複数のプリズムシートを用いてよいのは当然である。逆
に、要求される均一照明の程度や略平行光照射の程度に
依っては、一枚のプリズムシートで均一照明手段と略平
行光照射手段を兼ねてもよいのは当然である。

【０１１８】また、本発明の第４、第７、第８〜第１０
の実施例では、偏光分離フィルム３１を用いたが、本発
明は、偏光分離フィルム３１に換えて、図１５に示した
平面配列した偏光変換器を用いて、光源と液晶パネルの
間に設置してよい。このようにすると、光利用率を一層
向上できる。また、本発明の実施例では、奥行き短縮を
優先するため、投写型液晶表示装置１の光源や光束方向
変換手段に冷陰極管１２や筒状凹面鏡３６を多数配列し
たものを利用したが、本発明は、投写型液晶表示装置１
に単一の光源や光束方向変換手段を利用してよいことは
言うまでもない。

【０１１９】また、本発明の実施例では光源として冷陰
極管１２を採用したが、本発明は光源として、熱陰極
管、二重管等の線状光源を採用して構わないことは言う
までもない。さらに、本発明においては、光源の後方に
配置する凹面鏡や光源の出射側に配置するレンズやフレ
ネルレンズ５９の形状を円形にすると同時に、プリズム
シートに形成する微少プリズムを同心円配列又は放射状
配列にして、光源として豆ランプ等点状の光源を採用し
て構わないことは言うまでもない。この場合、光源が点
対称状になり、光学部品の多くを点対称にできて光損失
を少なくし易いので、この方がランプ電力効率を一層、
改善することが容易にできる。

【０１２０】実施例では正立結像手段を用いる投写型液
晶表示装置に応用した例を示したが、本発明の第４の実
施例から第１０の実施例は、正立結像手段を用いない、
直視型液晶映像表示装置やフロントタイプの投写型液晶
表示装置にも適用可能である。

【０１２１】本発明においては、ランプ電力効率を大幅
に改善して、明るい投写画像を得ることができ、更に
は、表示装置の奥行きを短縮した投写型液晶表示装置を
得ることができる。このため、単独の液晶パネルで商品
化することが非常に困難と思われる大型サイズで奥行き
が非常に短い特徴を持つ大型映像投写装置商品（ＰＣデ
スプレイ用やデジタルＴＶ用）を、比較的安価に実現で
きる。

【０１２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ラ
ンプ電力効率を大幅に改善して、明るい投写画像を得る
ことができる。また、表示装置の奥行きを短縮した投写
型液晶表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投写型液晶表示装置に使用される
略平行光照射手段の第１の実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明による投写型液晶表示装置の幾つかを配
列した大型投写装置の一実施例を示す概略図である。

【図３】本発明による投写型液晶表示装置の一実施例を
示す概略図である。

【図４】図１の略平行光照射手段のエッジライト導光体
とプリズムシートの作用を説明するための概念図であ
る。

【図５】不要光除去手段の実施例を示す平面図である。

【図６】不要光除去手段の断面図である。

【図７】本発明による投写型液晶表示装置に使用される
略平行光出射手段の第２の実施例を示す側面図である。

【図８】本発明による投写型液晶表示装置に使用される
略平行光照射手段の第３の実施例を示す側面図である。

【図９】エッジライト導光体と冷陰極管の配置の実施例
を示す側面図及び平面図である。

【図１０】本発明による投写型液晶表示装置に使用され
る略平行光照射手段の第４の実施例を示す側面図及び光
束方向変換手段の一実施例を示す斜視図である。

【図１１】光束方向変換手段として方物筒凹面鏡を用い
た場合のプリズムシートとの作用を説明するための概念
図である。

【図１２】光束方向変換手段として楕円筒凹面鏡を用い
た場合のプリズムシートとの作用を説明するための概念
図である。

【図１３】本発明による投写型液晶表示装置に使用され
る略平行光照射手段の第５の実施例を示す側面図であ
る。

【図１４】光束方向変換手段として蒲鉾フレネルレンズ
と円筒凹面鏡を用いた場合のプリズムシートとの作用を
説明するための概念図である。

【図１５】本発明による投写型液晶表示装置に使用され
る略平行光照射手段の第６の実施例を示す模式図であ
る。

【図１６】均一照明手段に用いるレンズ板の一実施例を
示す平面図及びその拡大斜視図である。

【図１７】本発明による投写型液晶表示装置に使用され
る略平行光照射手段の第８の実施例を示す側面図であ
る。

【図１８】方物筒凹面鏡と均一照明手段としてのプリズ
ムシートと略平行光照射用プリズムシートとの作用を説
明するための概念図である。

【図１９】図１８を単純モデル化した均一照明の概念図
である。

【図２０】均一照明手段としてのプリズムシートと略平
行光照射用プリズムシートの各小領域の照度の関係を示
す概念図である。

【図２１】プリズムシートのプリズム形状による光線制
御の実施例を示す側面図である。

【図２２】図１８を単純モデル化した他の均一照明の概
念図である。

【図２３】図１８を単純モデル化した更にもう一つの均
一照明の概念図である。

【図２４】３枚のプリズムシートによる光線制御の実施
例を示す側面図である。

【符号の説明】

１…投写型液晶表示装置、２…大型投写装置、３…スク
リーン、４…液晶パネル５間の間隙、５…液晶パネル、
６ａ…第一レンズアレイ、６ｂ…第二レンズアレイ、７
…フレネル凹レンズ、８…液晶パネル５の画像、９…倒
立像、１０…正立像、１１…拡大像、１２、１２ａ、１
２ｂ…冷陰極管、１３、１３’…エッジライト導光体、
１４ａ、１４ｂ…プリズムシート、１５…不要光除去手
段、１６…反射シート、１９：微少凸面、２１ａ、２１
ｂ、２９、３０、９２ａ、９２ｂ、９０、９０ａ’、９
０ｂ’、６４、６５、６６、６７、８８…出射光束、２
２、２３、８３、９６ａ、９６ｂ、９６、９７、９８、
９９…代表光線、２４…光軸、３１…反射タイプの偏光
分離フィルム、３２…ＰＢＳ、３３…λ／２板、３４…
ミラー、３５…偏光変換器、３６…筒状凹面鏡、３７…
方物筒凹面鏡、３８…法線、４１、４２、４３、４４、
４５、４６…略平行光照射手段、５０、５１、５５、５
６…プリズムの面、５２…楕円筒凹面鏡、５３、５４、
５７、５８、６２、６３、３９、４０…光束、５９…蒲
鉾フレネルレンズ、６０…円筒凹面鏡、６１…出射面、
７０…第１レンズ板、７１…第２レンズ板、７２…第２
レンズ板７１中の矩形レンズ、７３、７４…四角柱状の
二つのプリズム、７５…偏光分離膜、７８…第３レン
ズ、７９…主光線、８０…サブビーム、８１…第１レン
ズ板７０中の矩形レンズ、８５…プリズム、８４…重畳
光源像、８６…ｐ偏光光、８７…ｓ偏光光、８９…均一
照明手段としてのプリズムシート、９１、９３…プリズ
ム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 EA15 EA18 HA13 HA22 HA25 HA30 MA06 2H091 FA14X FA14Y FA23Y FA26X FA26Y FB02 FC17 FC19 FD06 FD16 FD22 GA17 LA03 LA04 LA18 MA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微少プリズムを多数配列したプリズムシー
トを光源と液晶パネルの間に配置し、正立結像手段によ
ってスクリーンに映像を投写することを特徴とする投写
型液晶表示装置。
【請求項２】請求項１記載の投写型液晶表示装置におい
て、前記微少プリズムは三角形、台形、多角形、三角
錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、又
は梨地等の形状で構成されることをことを特徴とする投
写型液晶表示装置。
【請求項３】光源と、光源からの出射光束を一方向、複
数方向、ある角度範囲内のいずれかで輝度のピークを示
す光束に変換するエッジライト導光体と、液晶パネル
と、前記光源と前記液晶パネルの間に配置され、微少プ
リズムを多数配列したプリズムシートと、液晶パネルの
映像をスクリーンに正立結像させる正立結像手段とを備
えることを特徴とする投写型液晶表示装置。
【請求項４】光源と、前記光源からの光の方向を変換す
る光束方向変換手段と、液晶パネルと、前記光源と前記
液晶パネルの間に配置され、微少プリズムを多数配列し
たプリズムシートと、液晶パネルの映像をスクリーンに
正立結像させる正立結像手段とを備えることを特徴とす
る投写型液晶表示装置。
【請求項５】請求項４記載の投写型液晶表示装置におい
て、前記光束方向変換手段は、凹面鏡、筒状凹面鏡、レ
ンズ、蒲鉾フレネルレンズ、凹面鏡とレンズの組合わ
せ、筒状凹面鏡とレンズの組合わせ、凹面鏡と蒲鉾フレ
ネルレンズの組合わせ、筒状凹面鏡と蒲鉾フレネルレン
ズの組合わせのいずれかによって構成されることを特徴
とする投写型液晶表示装置。
【請求項６】請求項１、３又は４記載の投写型液晶表示
装置において、前記正立結像手段は、複数の凸レンズア
レイ、屈折率分布型レンズアレイである平板マイクロレ
ンズアレイ、セルフオックレンズアレイ、ロッド型マイ
クロレンズアレイ、折率分布オプテイカルファイバー束
のいずれかを用いて構成されることを特徴とする投写型
液晶表示装置。
【請求項７】請求項１、３又は４記載の投写型液晶表示
装置において、不要光除去手段を設け、前記プリズムシ
ートから出射された光束の一部を除去することを特徴と
する投写型液晶表示装置。
【請求項８】請求項７記載の投写型液晶表示装置におい
て、前記不要光除去手段は多角形穴、丸穴のいずれかを
最密充填配列することによって構成されることを特徴と
する投写型液晶表示装置。
【請求項９】請求項３記載の投写型液晶表示装置におい
て、前記エッジライト導光体は、出射面と裏面の一方ま
たは双方に、三角形、台形、多角形、三角錐、多角錐、
円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、梨地のいずれか
の微少凸面を形成したエッジライト導光体、出射面をフ
ラットにしたエッジライト導光体、内部に光散乱体を分
散したエッジライト導光体、光散乱体を裏面に印刷した
エッジライト導光体、内部を中空にしたエッジライト導
光体、複数の透明板を積層して構成したエッジライト導
光体の何れかであることを特徴とする投写型液晶表示装
置。
【請求項１０】請求項３記載の投写型液晶表示装置にお
いて、前記光源を前記エッジライト導光体の側端面に配
置することを特徴とする投写型液晶表示装置。
【請求項１１】請求項１、３又は１０記載の投写型液晶
表示装置において、前記光源は熱陰極管、冷陰極管、蛍
光管の何れかであり、１層以上配置することを特徴とす
る投写型液晶表示装置。
【請求項１２】請求項３、７又は１０記載の投写型液晶
表示装置において、偏光変換器を設け、前記光源と前記
エッジライト導光体の間に前記偏光変換器を配置したこ
とを特徴とする投写型液晶表示装置。
【請求項１３】請求項４記載の投写型液晶表示装置にお
いて、前記光束方向変換手段は凹面鏡とレンズの組み合
わせであり、前記レンズは凸レンズ、凸蒲鉾レンズ、凸
蒲鉾フレネルレンズの何れかを用いることを特徴とする
投写型液晶表示装置。
【請求項１４】請求項は４記載の投写型液晶表示装置に
おいて、前記光源は熱陰極管、冷陰極管二重管等の何れ
かである蛍光管から構成されていると共に、前記光束方
向変換手段は円筒凹面鏡、方物筒凹面鏡、楕円筒凹面
鏡、双曲筒凹面鏡、非球筒凹面鏡等の筒状凹面鏡である
ことを特徴とする投写型液晶表示装置。
【請求項１５】請求項４記載の投写型液晶表示装置にお
いて、前記光源は豆ランプ等の点状光源であり、前記光
束方向変換手段は球凹面鏡、方物凹面鏡、楕円凹面鏡、
双曲凹面鏡、非球面凹面鏡等の凹面鏡であることを特徴
とする投写型液晶表示装置。
【請求項１６】請求項１、３又は４記載の投写型液晶表
示装置において、前記液晶パネルを透過型液晶パネルで
構成し、前記透過型液晶パネルからの光像を拡大する拡
大投写手段を設けることを特徴とする投写型液晶表示装
置。
【請求項１７】請求項１６記載の投写型液晶表示装置に
おいて、前記透過型液晶パネルの画素部周囲にドライバ
ーＩＣ等を額縁状に配置することを特徴とする投写型液
晶表示装置。
【請求項１８】請求項１、３又は４記載の投写型液晶表
示装置において、前記液晶パネルの光像を拡大する拡大
投写手段を設け、前記拡大投写手段をフレネル凹レンズ
で構成することを特徴とする投写型液晶表示装置。
【請求項１９】請求項１、３又は４記載の投写型液晶表
示装置において、前記液晶パネルを透過型液晶パネルで
構成し、前記光源と前記透過型液晶パネルの間に反射タ
イプの偏光分離フィルムを設けることを特徴とする投写
型液晶表示装置。
【請求項２０】請求項１又は４記載の投写型液晶表示装
置において、複数の矩形レンズをマトリックス状や並列
に配列したレンズ板から構成される均一照明手段を設
け、前記均一照明手段を前記光源と前記プリズムシート
の間に配置したことを特徴とする投写型液晶表示装置。
【請求項２１】請求項１、４又は２０記載の投写型液晶
表示装置において、前記光源は直径３ｍｍ以下の冷陰極
管の線状光源であることを特徴とする投写型液晶表示装
置。
【請求項２２】請求項１、４又は１６記載の投写型液晶
表示装置において、偏光変換器を設け、前記液晶パネル
を透過型液晶パネルで構成し、前記偏光変換器を前記光
源と前記透過型液晶パネルの間に配置することを特徴と
する投写型液晶表示装置。
【請求項２３】請求項１、３、４、１６又は１９記載の
投写型液晶表示装置において、金属薄膜がモザイク状、
網目状等のパターンをなすことで、反射面と透過面がモ
ザイク状、網目状等の分布をなして形成されている透明
板からなる均一照明手段を設け、前記液晶パネルを透過
形液晶パネルで構成し、前記均一照明手段を前記光源と
前記透過型液晶パネルの間に配置することを特徴とする
投写型液晶表示装置。
【請求項２４】請求項１、４、１６又は１９記載の投写
型液晶表示装置において、三角形、台形、多角形、三角
錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、梨
地等の形状の複数の微少プリズムを有するプリズムシー
トからなる均一照明手段を設け、前記液晶パネルを透過
形液晶パネルで構成し、前記光源と前記透過型液晶パネ
ルの間に配置することを特徴とする投写型液晶表示装
置。
【請求項２５】請求項１、４、１６又は１９記載の投写
型液晶表示装置において、前記プリズムシートを三角
形、台形、多角形、三角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲
鉾状、ヘアーライン、梨地等の形状の複数の微少プリズ
ムで構成して有し均一照明手段と略平行光照射手段を兼
ねさせ、前記液晶パネルを透過形液晶パネルで構成し、
前記プリズムシートを前記光源と前記透過型液晶パネル
の間に配置することを特徴とする投写型液晶表示装置。
【請求項２６】微少プリズムを多数配列したプリズムシ
ートを光源と液晶パネルの間に配置し、正立結像手段に
よってスクリーンに映像を投写する投写型液晶表示装置
を縦横複数配置して同一スクリーンに投写し、つなぎ目
のない連続画像を前記同一スクリーンに表示することを
特徴とする投写型表示装置。
【請求項２７】光源と、光源からの出射光束を輝度のピ
ークを示す光束に変換するエッジライト導光体と、液晶
パネルと、前記光源と前記液晶パネルの間に配置され、
微少プリズムを多数配列したプリズムシートと、液晶パ
ネルの映像をスクリーンに正立結像させる正立結像手段
とを備える投写型液晶表示装置を縦横複数配置して同一
スクリーンに投写し、つなぎ目のない連続画像を前記同
一スクリーンに表示することを特徴とする投写型表示装
置。
【請求項２８】光源と、前記光源からの光の方向を変換
する光束方向変換手段と、液晶パネルと、前記光源と前
記液晶パネルの間に配置され、微少プリズムを多数配列
したプリズムシートと、液晶パネルの映像をスクリーン
に正立結像させる正立結像手段とを備える投写型液晶表
示装置を縦横複数配置して同一スクリーンに投写し、つ
なぎ目のない連続画像を前記同一スクリーンに表示する
ことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２９】請求項１、３、４、１６又は１９記載の
投写型液晶表示装置において、前記液晶パネルを透過型
液晶パネルで構成し、前記透過型液晶パネルの画素数
を、（ＶＧＡ、ＳＶＧＡ、ＸＧＡ、ＳＸＧＡ、ＵＸＧＡ
等の画素数規格による画素数）÷（前記請求項２６の投
写型液晶表示装置の合計の数）＋前記の重複する個所に
要する画素数とすることを特徴とする投写型液晶表示装
置。
【請求項３０】請求項１、３、４、１６又は１９記載の
投写型液晶表示装置において、前記プリズムシートは三
角形、台形、多角形、三角錐、多角錐、円錐、円錐台、
蒲鉾状、ヘアーライン、梨地等の形状の複数の微少プリ
ズムを有する略平行光照射手段であり、前記液晶パネル
を透過型液晶パネルで構成し、前記略平行光照射手段を
前記光源と前記透過型液晶パネルの間に配置することを
特徴とする投写型液晶表示装置。
【請求項３１】光源と、透過型液晶パネルと、三角形、
台形、多角形、三角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾
状、ヘアーライン、梨地等の形状の複数の微少プリズム
を有するプリズムシートとを備え、前記プリズムシート
が、均一照明手段として又は略平行光照射手段として、
又は均一照明手段と略平行光照射手段を兼ねて、前記光
源と前記透過型液晶パネルの間に配置されることを特徴
とする直視型液晶表示装置。
【請求項３２】光源と、透過型液晶パネルと、三角形、
台形、多角形、三角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾
状、ヘアーライン、梨地等の形状の複数の微少プリズム
を有するプリズムシートとを備え、前記プリズムシート
が、均一照明手段として又は略平行光照射手段として、
又は均一照明手段と略平行光照射手段を兼ねて、前記光
源と前記透過型液晶パネルの間に配置されることを特徴
とするフロントタイプの投写型液晶表示装置。
【請求項３３】光源と、光源からの出射光束を一方向、
複数方向、ある角度範囲内のいずれかで輝度のピークを
示す光束に変換するエッジライト導光体と、微少プリズ
ムを多数配列したプリズムシートとを備えることを特徴
とする略平行光照射手段。
【請求項３４】光源と、前記光源からの光の方向を変換
する光束方向変換手段と、微少プリズムを多数配列した
プリズムシートとを備えることを特徴とする略平行光照
射手段。
【請求項３５】請求項３３又は３４記載の略平行光照射
手段において、不要光除去手段を設け、前記プリズムシ
ートから出射された光束の一部を除去することを特徴と
する略平行光照射手段。
【請求項３６】請求項３３又は３４記載の略平行光照射
手段において、前記微少プリズムは三角形、台形、多角
形、三角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーラ
イン、又は梨地等の形状であることを特徴とする略平行
光照射手段。
【請求項３７】請求項３５記載の投写型液晶表示装置に
おいて、前記不要光除去手段は多角形穴、丸穴等の穴を
最密充填配列することによって構成されることを特徴と
する略平行光照射手段。
【請求項３８】請求項３４記載の略平行光照射手段にお
いて、前記光束方向変換手段は、凹面鏡、筒状凹面鏡、
レンズ、蒲鉾フレネルレンズ、凹面鏡とレンズの組合わ
せ、筒状凹面鏡とレンズの組合わせ、凹面鏡と蒲鉾フレ
ネルレンズの組合わせ、筒状凹面鏡と蒲鉾フレネルレン
ズの組合わせのいずれかであることを特徴とする略平行
光照射手段。
【請求項３９】請求項３３記載の略平行光照射手段にお
いて、偏光変換器を設け、前記光源と前記エッジライト
導光体の間に前記偏光変換器を配置することを特徴とす
る略平行光照射手段。
【請求項４０】請求項３４記載の略平行光照射手段にお
いて、前記光束方向変換手段は凹面鏡とレンズの組み合
わせであり、前記レンズは凸レンズ、凸蒲鉾レンズ、凸
蒲鉾フレネルレンズの何れかを用いることを特徴とする
略平行光照射手段。
【請求項４１】請求項３３記載の略平行光照射手段にお
いて、前記エッジライト導光体は、出射面と裏面の一方
または双方に、三角形、台形、多角形、三角錐、多角
錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、梨地等の微
少凸面を形成したエッジライト導光体、出射面をフラッ
トにしたエッジライト導光体、内部に光散乱体を分散し
たエッジライト導光体、光散乱体を裏面に印刷したエッ
ジライト導光体、内部を中空にしたエッジライト導光
体、複数の透明板を積層して構成したエッジライト導光
体の何れかであることを特徴とする略平行光照射手段。
【請求項４２】請求項３４記載の略平行光照射手段にお
いて、前記光源は熱陰極管、冷陰極管二重管等の何れか
である蛍光管から構成されていると共に、前記光束方向
変換手段は円筒凹面鏡、方物筒凹面鏡、楕円筒凹面鏡、
双曲筒凹面鏡、非球筒凹面鏡等の筒状凹面鏡であること
を特徴とする略平行光照射手段。
【請求項４３】請求項３３又は３４記載の略平行光照射
手段において、反射タイプの偏光分離フィルムを設けた
ことを特徴とする略平行光照射手段。
【請求項４４】請求項３４記載の略平行光照射手段にお
いて、複数の矩形レンズをマトリックス状や並列に配列
したレンズ板から構成される均一照明手段を設け、前記
均一照明手段を前記光源と前記プリズムシートの間に配
置したことを特徴とする略平行光照射手段。
【請求項４５】請求項３４記載の略平行光照射手段にお
いて、金属薄膜がモザイク状、網目状等のパターンをな
すことで、反射面と透過面がモザイク状、網目状等の分
布をなして形成されている透明板からなる均一照明手段
を設けることを特徴とする均一照明手段。
【請求項４６】請求項３４記載の略平行光照射手段にお
いて、前記プリズムシートは三角形、台形、多角形、三
角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、
梨地等の形状の複数の微少プリズムを有し、均一照明手
段として作用することを特徴とする略平行光照射手段。
【請求項４７】請求項３４記載の略平行光照射手段にお
いて、前記プリズムシートは三角形、台形、多角形、三
角錐、多角錐、円錐、円錐台、蒲鉾状、ヘアーライン、
梨地等の形状の複数の微少プリズムを有し、均一照明手
段と略平行光照射手段を兼ねることを特徴とする略平行
光照射手段。