JP4928152B2 - Rear projection display device and screen - Google Patents
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Description
本発明は、背面投射型表示装置及びそれに用いられるスクリーンに係わり、特にディアルビューや3D表示が可能な背面投射型表示装置及びそれに用いられるスクリーンに関する。 The present invention relates to a rear projection display device and a screen used therefor, and more particularly to a rear projection display device capable of dual view and 3D display and a screen used therefor.
従来、ディアルビューディスプレイとしては、例えば特許文献1、2に開示されたものがある。 Conventionally, as a dual view display, for example, there are those disclosed in Patent Documents 1 and 2.
特許文献1には、非対称ビューイング角度特性の第1及び第2の画素を有する液晶表示デバイスの記載がある。特許文献2には、第1の画素と第2の画素を設け、その前に方向によって第1の画素と第2の画素のいずれか見えるように視差バリアを設けることの記載がある(図5A(2)等)。
しかしながら、上記従来のディアルビューディスプレイは液晶表示素子の大型化が難しく、また液晶表示素子と視差バリアとの位置合わせは容易でないという課題を有していた。 However, the conventional dual view display has problems that it is difficult to increase the size of the liquid crystal display element, and that the alignment between the liquid crystal display element and the parallax barrier is not easy.
本発明は、背面投射型表示装置においてディアルビューディスプレイ等を実現することを目的とするものである。 An object of the present invention is to realize a dual view display or the like in a rear projection display device.
本発明の背面投射型表示装置は、光源と、該光源からの放射された光を、互いに偏光方向の異なる第1の画像光と第2の画像光として出力する画像光生成手段と、前記第1及び第2の画像光を投射する光投射手段と、前記光投射手段から投射された前記第1及び第2の画像光をそれぞれ異なる方向に偏向して出射するスクリーンと、を備えたことを特徴とするものである。 The rear projection display device of the present invention includes a light source, image light generating means for outputting light emitted from the light source as first image light and second image light having different polarization directions, and the first Light projection means for projecting the first and second image light, and a screen for deflecting and emitting the first and second image light projected from the light projection means in different directions. It is a feature.
かかる本発明の背面投射型表示装置において、前記スクリーンは、前記光投射手段から投射された前記第1及び第2の画像光をプレート面に対して垂直な方向に出射する第1のレンズプレートと、該第1のレンズプレートから出射された前記第1及び第2の画像光を該垂直方向から一定角度傾ける第2のレンズプレートと、該第2のレンズプレートから出射された前記第1及び第2の画像光をそれぞれ異なる方向に出射する偏光ビームスプリッタプレートとを備えていることが好ましい。 In the rear projection display device of the present invention, the screen includes a first lens plate that emits the first and second image lights projected from the light projecting unit in a direction perpendicular to the plate surface. A second lens plate that inclines the first and second image lights emitted from the first lens plate by a certain angle from the vertical direction, and the first and second image lights emitted from the second lens plate. It is preferable to include a polarizing beam splitter plate that emits the two image lights in different directions.
本発明のスクリーンは、入射する、互いに偏光方向の異なる第1の画像光と第2の画像光を、それぞれ異なる方向に偏向して出射するものである。 The screen of the present invention emits incident first image light and second image light having different polarization directions from each other in different directions.
かかる本発明のスクリーンにおいて、入射した前記第1及び第2の画像光をプレート面に対して垂直な方向に出射する第1のレンズプレートと、該第1のレンズプレートから出射された前記第1及び第2の画像光を該垂直方向から一定角度傾ける第2のレンズプレートと、該第2のレンズプレートから出射された前記第1及び第2の画像光をそれぞれ異なる方向に出射する偏光ビームスプリッタプレートとを備えていることが好ましい。 In the screen of the present invention, the first lens plate that emits the incident first and second image lights in a direction perpendicular to the plate surface, and the first lens plate that is emitted from the first lens plate. And a second lens plate that inclines the second image light at a certain angle from the vertical direction, and a polarization beam splitter that emits the first and second image light emitted from the second lens plate in different directions, respectively. And a plate.
本発明によれば、背面投射型表示装置においてディアルビューディスプレイや3Dディスプレイを簡易な構成で実現するができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a dual view display and a 3D display are realizable with a simple structure in a rear projection type display apparatus.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は本発明の第1の実施形態に係わる背面投射型表示装置を説明するための概念図である。図1は背面投射型表示装置を上部から見た図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a rear projection type display apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a view of a rear projection display device as viewed from above.
図1において、光源10から放射された光は偏光ビームスプリッタ11でS偏光の光と、P偏光の光に分割される。反射型液晶素子12に入射したS偏光の光は反射型液晶素子12に入力される映像信号に応じてリターデーション量を制御してP偏光成分を増加させて第1画像光となり、第1画像光は偏光ビームスプリッタ11を透過して、投射用レンズ14に入射する。また反射型液晶素子13入射したP偏光の光は反射型液晶素子13に入力される映像信号に応じてリターデーション量を制御してS偏光成分を増加させて第2画像光となり、第2の画像光は偏光ビームスプリッタ11内で反射して、投射用レンズ14に入射する。投射用レンズ14を通過した第1及び第2画像光はスクリーン15に投射される。光源10、偏光ビームスプリッタ11及び反射型液晶素子12,13は画像光生成手段となる。
In FIG. 1, the light emitted from the
スクリーン15は、フレネルレンズ15−1、プリズムプレート15−2、偏光ビームスプリッタプレート15−3からなる。フレネルレンズ15−1は、投射用レンズ14により投射された第1及び第2画像光を平行な光としプレート面に対して垂直な方向に出射する。プリズムプレート15−2は、フレネルレンズ15−1からの第1及び第2画像光を一定角度(例えば45度)分光路変更する。偏光ビームスプリッタプレート15−3は、プリズムプレート15−2からの第1及び第2画像光のうち、P偏光の第1画像光を透過させ、S偏光の第2画像光を反射させる。第1の画像光は、反射型液晶素子12により形成される画像光であり、第2の画像光は、反射型液晶素子13により形成される画像光である。こうして、図1に示すように、左上側と左下側にそれぞれ画像の異なる画像光が放射され、ディアルビューが可能となる。
The
図2はスクリーン15を透過する第1及び第2の画像光の光路を示す説明図である。図2では左側から投射用レンズ14により第1及び第2の画像光が入射する。そして、フレネルレンズ15−1、プリズムプレート15−2、偏光ビームスプリッタプレート15−3を介して、右上側にS偏光の第2画像光が、右下側にP偏光の第1画像光が放射されるものとして示されている。図3は偏光ビームスプリッタプレート15−3の斜視図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the optical paths of the first and second image lights that pass through the
[第2の実施形態]
図4は本発明の第2の実施形態に係わる背面投射型表示装置を説明するための概念図である。図4は背面投射型表示装置を上部から見た図である。図5はスクリーン15を透過する第1及び第2の画像光の光路を示す説明図である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a rear projection type display apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view of the rear projection type display device as viewed from above. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the optical paths of the first and second image lights that pass through the
第1の実施形態では、P偏光とS偏光を分離する偏光ビームスプリッタプレート15−3の偏光分離膜が表面に露出しているが、本実施形態では偏光分離膜を埋め込んだ偏光ビームスプリッタプレート15−4を用いている。かかる偏光ビームスプリッタプレート15−4は角柱の側面に偏光分離膜を設け、複数の角柱を貼り合わせることで作製することができる。
In the first embodiment, the polarization separation film of the polarization beam splitter plate 15-3 that separates P-polarized light and S-polarized light is exposed on the surface, but in this embodiment, the polarization
[第3の実施形態]
上述した第1及び第2の実施形態では、単色の画像表示の場合については説明した。本実施形態では、図1及び図2に示した、光源10、偏光ビームスプリッタ11、反射型液晶素子12,13、投射用レンズ14を、図6に示す投射光学系に変えることで、カラー表示を可能とした。
[Third Embodiment]
In the first and second embodiments described above, the case of monochromatic image display has been described. In this embodiment, the
図6は背面投射型表示装置に用いられるカラー表示用の投射光学系を示す図である。20は白色光源、21はシアンを反射するダイクロイックミラー、22は赤を反射するミラー、23はグリーンを反射するダイクロイックミラーである。また、24−1,24−2はグリーンの第1及び第2の画像光を形成するための反射型液晶素子、25は偏光ビームスプリッタである。また、26−1,26−2はブルーの第1及び第2の画像光を形成するための反射型液晶素子、27は偏光ビームスプリッタ、28−1,28−2はレッドの第1及び第2の画像光を形成するための反射型液晶素子、29は偏光ビームスプリッタである。また、30はダイクロイックプリズムであり、グリーンの第1及び第2の画像光を透過し、ブルー及びレッドの第1及び第2の画像光を反射して、投射用レンズ31により図1及び図4のスクリーン15に投射する。
FIG. 6 is a view showing a projection optical system for color display used in a rear projection type display device. 20 is a white light source, 21 is a dichroic mirror that reflects cyan, 22 is a mirror that reflects red, and 23 is a dichroic mirror that reflects green. Further, 24-1 and 24-2 are reflection type liquid crystal elements for forming first and second image light of green, and 25 is a polarization beam splitter. Reference numerals 26-1 and 26-2 denote reflective liquid crystal elements for forming blue first and second image lights, 27 denotes a polarization beam splitter, and 28-1 and 28-2 denote first and second red light beams.
なお、カラー表示するには、他に液晶表示素子の各画素にRBGのカラーフィルタをのせる方法、カラーホイールを使用してフィールド毎にRGBを切り替えて表示させる方法、RBGのLEDを用いて、フィールド毎にRGBを切り替えて表示させる方法等がある。 In addition, for color display, a method of putting an RBG color filter on each pixel of the liquid crystal display element, a method of switching RGB for each field using a color wheel, and an RBG LED, There is a method of switching and displaying RGB for each field.
[第4の実施形態]
図7は本発明の第4の実施形態に係わる背面投射型表示装置を説明するための概念図である。本実施形態はフレネルレンズ15−1を透過型ではなく反射鏡として、プリズムプレート15−2、偏光ビームスプリッタプレート15−3と分離させたものである。すなわち、投射用レンズ14から投射した第1及び第2の画像光をフレネル反射鏡15−1で反射させて平行光とし、プリズムプレート15−2に放射させたものである。かかる構成により背面投射型表示装置のさらなる小型化を図ることができる。
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining a rear projection type display apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the Fresnel lens 15-1 is separated from the prism plate 15-2 and the polarization beam splitter plate 15-3 as a reflecting mirror instead of a transmission type. In other words, the first and second image lights projected from the
以上説明した各実施形態では、フレネルレンズ15−1、プリズムプレート15−2、偏光ビームスプリッタプレート15−3は分離して設けられているが、これらの少なくとも2つを一体化して光学プレート構成することもできる。一体化はプレート同士を貼り合わせたり、1枚の透明プレートの表面、裏面をそれぞれ加工することで実現することができる。例えば、1枚の透明プレートの表面、裏面をそれぞれ加工する場合、フレネルレンズ15−1の凹凸を一方の面に形成し、プリズムプレート15−2の凹凸を他方の面に形成したレンズプレートを作製することができる。また、プリズムプレート15−2の凹凸を一方の面に形成し、偏光ビームスプリッタプレート15−3の凹凸(偏光分離膜が露出した形態)を他方の面に形成したレンズプレートを作製することができる。プレートどうしの貼り合わせは透明接着剤を用いて行うことができる。 In each of the embodiments described above, the Fresnel lens 15-1, the prism plate 15-2, and the polarization beam splitter plate 15-3 are provided separately, but at least two of these are integrated to form an optical plate. You can also. Integration can be realized by bonding the plates together or processing the front and back surfaces of one transparent plate. For example, when processing the front and back surfaces of one transparent plate, a lens plate is produced in which the irregularities of the Fresnel lens 15-1 are formed on one surface and the irregularities of the prism plate 15-2 are formed on the other surface. can do. Further, it is possible to produce a lens plate in which the unevenness of the prism plate 15-2 is formed on one surface and the unevenness of the polarization beam splitter plate 15-3 (the form in which the polarization separation film is exposed) is formed on the other surface. . The plates can be bonded using a transparent adhesive.
ここで、液晶表示素子を用いてディアルビューディプレイを構成する場合には、1つのパネルに2つの映像を、左右デュアルビューの場合には列ごとに、上下デュアルビューの場合には行ごとに、交互に表示する場合には、周辺回路に新たな構成を設けなければならない。しかし、本実施形態の構成では、RGBの3板仕様に比較しても簡易な光学系になっている。
以上説明した各実施形態において、視野角の調整を行なえば、3Dも可能である。本実施形態における、左右2画面の使い方は、対戦ゲーム、リビングで2画面で別々のTVを映し出すようにできる。
Here, when configuring a dual view display using a liquid crystal display element, two images are displayed on one panel, for each column in the case of dual left and right views, and for each row in the case of dual top and bottom views. In the case of alternate display, a new configuration must be provided in the peripheral circuit. However, in the configuration of the present embodiment, the optical system is simple even compared to the RGB three-plate specification.
In each of the embodiments described above, 3D is also possible if the viewing angle is adjusted. In this embodiment, the left and right two screens can be used to display different TVs on the two screens in the battle game and the living room.
また、最表面のPBS機能膜(偏光分離膜)を上下に分離するように配置すると、上下に2画面可能となる。そうすると、例えば、1F、2Fの吹き抜けの場所に設置して、それぞれ異なる映像を表示させることが可能になる。 In addition, if the outermost PBS functional film (polarized light separation film) is arranged so as to be separated vertically, two screens can be formed vertically. If it does so, it will become possible to install in the place of the atrium of 1F and 2F, for example, and to display a respectively different image | video.
また公共の場所では、広告・宣伝等に利用可能である。喫茶・レストランでは、BGM(Back Ground Movie)としても利用可能である。また劇場等では、2つの映画などを同時に見せることが可能である。 It can also be used for advertising and publicity in public places. It can also be used as BGM (Back Ground Movie) at cafes and restaurants. In theaters, it is possible to show two movies at the same time.
また本実施形態において、光学系として、図6に示した3PBS(偏光ビームスプリッタ)以外に、Qaud方式、1PBS方式、を用いても可能である。また、ワイヤグリッドでPBSの機能を代替えすることも可能である。1つの液晶パネルにRGBのカラーフィルタを形成しておけば、6パネルでなく2パネルでRGBカラー表示が可能である。さらに、RBGのカラーLEDを時系列に点灯させれば、図1や図4に示した構成でカラー表示が可能となる。 In this embodiment, it is also possible to use Qaud method, 1PBS method as the optical system other than 3PBS (polarization beam splitter) shown in FIG. It is also possible to replace the PBS function with a wire grid. If RGB color filters are formed on one liquid crystal panel, RGB color display is possible with two panels instead of six panels. Furthermore, if the RBG color LEDs are lit in time series, color display is possible with the configuration shown in FIGS.
さらに、投射光学系は反射型液晶素子に限らず、透過型液晶素子やDMD(デジタルマイクロデバイス)を用いたものも利用可能である。 Further, the projection optical system is not limited to the reflective liquid crystal element, but a transmissive liquid crystal element or a device using a DMD (digital microdevice) can also be used.
本発明はディアルビューや3D表示を行う背面投射型表示装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a rear projection display device that performs dual view or 3D display.
10 光源
11 偏光ビームスプリッタ
12,13 反射型液晶素子
14 投射用レンズ
15 スクリーン
15−1 フレネルレンズ
15−2 プリズムプレート
15−3 偏光ビームスプリッタプレート
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1及び第2の画像光を投射する光投射手段と、
前記光投射手段から投射された前記第1及び第2の画像光をそれぞれ異なる方向に偏向して出射するスクリーンと、
を備えた背面投射型表示装置において、
前記スクリーンは、前記光投射手段から投射された前記第1及び第2の画像光をプレート面に対して垂直な方向に出射する第1のレンズプレートと、該第1のレンズプレートから出射された前記第1及び第2の画像光を該垂直方向から一定角度傾ける第2のレンズプレートと、該第2のレンズプレートから出射された前記第1及び第2の画像光をそれぞれ異なる方向に出射する偏光ビームスプリッタプレートとを備えたことを特徴とする背面投射型表示装置。 Image light generation means for outputting light emitted from the light source as first image light and second image light having different polarization directions;
Light projection means for projecting the first and second image lights;
A screen for deflecting and emitting the first and second image lights projected from the light projecting means in different directions;
In a rear projection display device comprising:
The screen emits the first and second image light projected from the light projecting means in a direction perpendicular to the plate surface and the first lens plate. A second lens plate that inclines the first and second image light at a certain angle from the vertical direction, and the first and second image light emitted from the second lens plate are emitted in different directions, respectively. A rear projection display device comprising a polarizing beam splitter plate.
入射した前記第1及び第2の画像光をプレート面に対して垂直な方向に出射する第1のレンズプレートと、該第1のレンズプレートから出射された前記第1及び第2の画像光を該垂直方向から一定角度傾ける第2のレンズプレートと、該第2のレンズプレートから出射された前記第1及び第2の画像光をそれぞれ異なる方向に出射する偏光ビームスプリッタプレートとを備えたことを特徴とするスクリーン。 In the incident screen in which the first image light and the second image light having different polarization directions are deflected and emitted in different directions ,
A first lens plate that emits the incident first and second image light in a direction perpendicular to the plate surface, and the first and second image light emitted from the first lens plate. A second lens plate inclined at a certain angle from the vertical direction; and a polarization beam splitter plate that emits the first and second image lights emitted from the second lens plate in different directions. Feature screen.
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