JPH03280678A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的１ （産業上の利用分野） 本発明は投写型表示装置に関し、特に、ホワイトユニホ
ミティ及びホワイトバランスを良好にするようにした投
写型表示装置に関する。

（従来の技術） 近時、大画面化の要求に伴い、スクリーン上に映像を投
写する投写型表示装置が普及してきている。この投写型
表示装置においては小形及び軽量であること等の理由か
ら、ライトバルブとして透過型の液晶パネルを使用した
ものがある。

第６図このような従来の投写型表示装置を示す説明図で
あり、背面投写型の例を示している。また、第７図は第
６図の光学系を示寸斜視図であり、第８図は光学系を説
明するための説明図である。

第６図において、筐体１内部の床上に光源装置２、ダイ
クロイックミラー３、フィールドレンズ４、液晶パネル
５、投写レンズ６及びミラー７が配置されている。液晶
パネル５の入射面には光源１ｉＦｆ２からダイクロイッ
クミラー３及びフィールドレンズ４を介して色光が入射
する。液晶パネル５は図示しない受！１部からの映像信
号によって駆動されて映像光を出射する。この映像光は
ミラー７によって反射し、更に筐体１内の壁に配設され
たミラー８によって反射して筐体１前面のスクリ−ン９
に投写されるようになっている。

光源装置２は、第７図及び第８図に示すように、白色ラ
ンプ１０及びリフレクタ１１によって構成されている。

メタルハライド等の高輝度の白色ランプ１０からの光は
りフレフタ１１によって反射して前方に出射される。リ
フレクタ１１は反射面が放物面又は楕円面によって構成
されている。リフレクタ１１が放物面で構成されている
場合には、白色光の出射方向をＸ軸としこの出射方向に
垂直な方向をＹ軸とすると、リフレクタ１１の反射面は
Ｙ２＝ｆＸなる関数をＸ軸の回りに回転させることによ
り得られる（ｆは焦点距離）。通常、焦点距離ｆを約１
０乃至２０ｍｍに設定し、ランプの発光長（アーク長）
を約５乃至１Ｑｍｍに設定し、液晶パネルの対角サイズ
を約２乃至３インチに設定したものが多い。また、通常
、リフレクタ１１は液晶パネル等の温度上昇を抑制する
ために、耐熱ガラス上にコールドミラー膜を蒸着した構
成となっており、赤外光（波長が７００ｎｍ以上の光）
を透過させ、可視光のみを反射させるようになっている
。こうして、リフレクタ１１からは若干広がりを有する
略平行な白色光がダイクロイックミラー３側に出射され
る。

ダイクロイックミラー３は青反射ダイクロイックミラー
３ａ１緑反射ダイクロイックミラー３ｂ及び赤反射ダイ
クロイックミラー３０によって構成されている。青反射
ダイクロイックミラー３ａは約５００ｎｍ以下の波長の
光を反射し、緑反射ダイクロイックミラー３ｂは約５７
０ｎｍの波長の光を反射し、赤反射ダイクロイックミラ
ー３Ｃは約６００ｎｍ以上の波長の光を反射する。これ
らのダイクロイックミラー３ａ乃至３Ｃによって、光源
装置２からの白色光が３原色の光に分離されて夫々フィ
ールドレンズ４ａ乃至４Ｃ側に出射される。フィールド
レンズ４ａ乃至４Ｃは、リフレクタ１１からの若干広が
った光を集光して略平行光線にする。なお、光ｍ装置２
と各フィールドレンズ４ａ乃至４Ｃとの間の距離の相違
を考慮して、フィールドレンズ４ａの焦点距離の方がフ
ィールドレンズ４Ｃの焦点距離よりも短く設定されてい
る。各フィールドレンズ４ａ乃至４Ｃからの青色光、緑
色光及び赤色光は夫々液晶パネル５ａ乃至５Ｃに入射す
る。

液晶パネル５ａ乃至５Ｃは、通常、薄膜トランジスタ（
図示せず）を各画素毎に設けたアクティブマトリクス型
で構成されており、シャッタ効果を利用して各原色光の
透過を制御するライトバルブとして機能する。各液晶パ
ネル５Ｃ乃至５ａには夫々図示しない受像部からＲ，Ｇ
、Ｂ映録信号が与えられ、液晶パネル５ｃ乃至５ａから
は夫々Ｒ，Ｇ、８映像光が出射される。

液晶パネル５ａ乃至５Ｃからの映像光は夫々投写レンズ
６ａ乃至６Ｃを介してスクリーン９上に投写される。投
写レンズ６ａ乃至６Ｃは、通常数枚の群レンズによって
構成されており、液晶パネル５ａ乃至５Ｃからの映像光
を歪みなくスクリーン９上に投写させる。なお、−列に
配設された液晶パネル５ａ乃至５Ｃからの投写像をスク
リーン９上で集光させるために、両側の投写レンズ５ａ
。

６Ｃを夫々液晶パネル５ａ、５ｃの中心に対して若干中
央側にずらして配置しており、投写像はスクリーン９上
で合成されてカラー表示が行われる。

なお、実際には、第６図に示すように、投写レンズ６（
６ａ乃至６ｃ）の出射光をミラー７．８によって反射さ
せてスクリーン９に投写するようになっており、これに
より、筐体１の奥行き方向の寸法を低減している。スク
リーン９としては透過型のものが採用されており、筐体
１内部側に設けられて視聴者に光を集光するためのフレ
ネルレンズと、筐体外部側に設けられて左右の視野角を
広げるレンチキュラーレンズとを貼り合わせた構造とな
っている。

第９図は白色ランプ１０及びリフレクタ１１からの光束
１２が液晶パネル５ａ乃至５Ｃに入射する状態を示す説
明図である。第９図では説明の便宜上、ダイクロイック
ミラー３ａ乃至３Ｃを省略している。

白色ランプ１０及びリフレクタ１１からの光束１２は最
も離れている液晶パネル５Ｃの入射面全域に入力される
ように、集光ターゲットが設定されている。このため、
液晶パネル５ａ、５ｂには光束１２の一部は入射しない
。光源装置２から各液晶パネル５ａ乃至５Ｃまでの光路
長の差は比較的大きく、各液晶パネル５ａ乃至５Ｃ毎に
入射する光の光量分布の差が比較的大きい。

第１０図は横軸に液晶パネル５ａ乃至５ｃの入射面の対
角方向の位置をとり縦軸に入射光量（明るさ）をとって
、液晶パネル５ａ乃至５ｃの入射面の所定位置における
明るさを示すグラフである。

第１０図（ａ）乃至（Ｃ）は夫々液晶パネル５ａ乃至５
Ｃを示している。

第１０図（Ｃ）に示づ“ように、液晶パネル５ｃにおい
ては、入射面の中央に対して、周辺では入射光量が約半
分である。これに対し、液晶パネル５ａにおいては、第
１０図（ａ）に示すように、光束１２の中央部近傍の光
のみが入射することから、入射面の中央部と周辺部との
明るさの差は小さい。

このように、液晶パネル５ａ乃至５ｃ毎に入射光量の分
布が異なることから、スクリーン９上に表示される映像
には色むらが発生し、ホワイトユニボミティが劣化して
しまう。第１０図の例では、スクリーン９の中央部は赤
っぽくなり、周辺部は青っぽくなってしまう。

また、液晶パネル５Ｃには光源装置２からの光の全てが
入射づるのに対し、液晶パネル５ｂ。

５Ｃには一部が入射していることから、各色毎に光の利
用率が異なり、結局、スクリーン９上では赤が明るく青
が暗い映像が表示される。つまり、ホワイトバランスが
恕く、全体に赤く色温度が低い映像が表示されてしまう
。なお、ダイクロイックミラー３８乃至３Ｃの配置を変
えることによって青が強く赤が弱い映像を表示可能であ
るが、この場合には白色を表示づることはできずホワイ
トバランスが極めて悪い。

（発明が解決しようとする課題） このように、上述した従来の投写型表示装置においては
、光源から各液晶パネルまでの光路長が相違することか
ら、液晶パネル毎に光量分布が異なり、色むらが発生し
てホーカスユニホミティが劣化すると共に、光量密度が
液晶パネル毎に相遠し、ホワイトバランスが劣化すると
いう問題点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
光源から各液晶パネルまでの光路長の相違に拘らず、各
液晶パネルの光量分布及び光量密度を同一にすることに
より、色むらの発生を防止し、ホワイトユニホミテイ及
びホワイトバランスを向上させることができる投写型表
示装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明に係る投写型表示装置は、白色光を出射する光源
と、入射した原色光を映像信号に基づいて出射してスク
リーン上に表示させる複数のライトバルブと、前記光源
と前記各ライトバルブとの配置に基づいた異なる焦点距
離及び反射波長特性を有する複数の曲面反射鏡によって
構成され前記光源からの白色光を集光する集光手段と、
この集光手段からの反射光を前記原色光に分光して前記
各ライトバルブの入射面に与える分光手段とを具備した
ものである。

（作用） 本発明においては、集光手段の各曲面反射鏡は異なる反
射波長特性を有しており、例えば、夫々青色光、緑色光
及び赤色光を反射する。曲面反射鏡の焦点距離は、光源
と各ライトバルブとの配置に基づいたものとなっており
、各ライトバルブに入射する原色光の光量分布及び光量
密度を同一にすることができる。このため、スクリーン
に表示される映像に色むらが発生づる（とがなく、ホワ
イトユニホミティ及びホワイトバランスが良好となる。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明づる
。第１図は本発明に係る投写型表示装置の一実施例を示
す説明図である。

白色ランプ１０はメタルハライド等が採用されており、
高輝度の白色光を出射する。白色ランプ１０の位置がそ
の焦点となるように、白色ランプ１０の周囲にリフレク
タ装ｆ１２０が配設されている。白色ランプ１０からの
光はりフレフタ装置２０によって反射して略平行光とな
って前方に出射される。リフレクタ装置２０は反射面が
例えば放物面等に形成された３つのりフレフタ２１ａ、
２１ｂ、２１ｃによって構成されている。リフレクタ２
１ａ乃至２１ｃは焦点距離及び反射膜の波長特性が相互
に異なる。各リフレクタ２１ａ乃至２１ｃには反射膜と
して夫々異なるダイクロイック膜が蒸着されている。

第２図は横軸に波長をとり縦軸に反射率をとってリフレ
クタ２１ａ乃至２１ｃに蒸着したダイクロイック膜の特
性を示すグラフである。第２図（ａ）乃至（Ｃ）は夫々
リフレクタ２１ａ乃至２１ｃの特性を示している。

第２図（ａ）に示すように、リフレクタ２１ａは５００
ｎｍ以下の波長の光のみを反射し、５００ｎｍ以上の波
長の光を透過させる青反射ミラーとして作用する。また
、第２図（ｂ）に示すように、リフレクタ２１ｂは５７
０ｎｍ以下の波長の光のみを反射し５７０ｎｍ以上の波
長の光を透過させる緑反射ミラーとして機能する。また
、第２図（Ｃ）に示すように、リフレクタ２１Ｃは６０
０ｎｍ乃至７００ｎｍの波長の光を反射し、赤外光等の
光を透過させる赤反射ミラーとして機能する。

リフレクタ２１ａ乃至２１ｃはいずれも若干床がった略
平行な反射光を前方に出射するようになっており、反射
光の光軸２２上にはダイクロイックミラー３ａ乃至３Ｃ
が配設されている。ダイクロイックミラー３ａはリフレ
クタ２１ａと同一の波長特性を有し、リフレクタ２１ａ
からの反射光の光束２３ａ全てを反射させてフィールド
レンズ２４ａを介して液晶パネル５ａの入射面に入射す
るようになっている。フィールドレンズ２４ａはりフレ
フタ２１ａからの若干床がった反射光を略平行な光にし
て液晶パネル５ａに入射する。同様に、ダイクロイック
ミラー３ｂ、３ｃは、夫々リフレクタ２１ｂ、　２１ｃ
と同一の波長特性を有する。ダイクロイックミラー３ｂ
は、リフレクタ２１ｂからの反射光の光束２３ｂ全てを
反射させてフィールドレンズ２４ｂを介して液晶パネル
５ｂの入射面に入射する。また、ダイクロイックミラー
３０は、リフレクタ２１ｃからの反射光の光束２３ｃ全
てを反射させてフィールドレンズ２４ｃを介して液晶パ
ネル５Ｃの入射面に入射するようになっている。

この場合には、リフレクタ装＠２０から各液晶パネル５
ａ乃至５Ｃまでの光路長の相違に基づいて、各リフレク
タ２１ａ乃至２１Ｃの焦点距離を設定することにより、
各リフレクタ２１ａ乃至２１Ｃの反射光の光束２３ａ乃
至２３ｃが相互に同一の大きさで各液晶パネル５ａ乃至
５Ｃの入射面に入射するようになっている。

薄膜トランジスタを画素毎に設けたアクティブマトリク
ス望等の液晶パネル５Ｃ乃至５ａは、図示しない受像部
からＲ，Ｇ、Ｂ映像信号が夫々与えられて駆動される。

液晶パネル５Ｃ乃至５ａはライトバルブとして機能し、
出射面から夫々Ｒ９Ｇ、Ｂ映像光を投写レンズ６Ｃ乃至
６ａを介して出射するようになっている。投写レンズ６
ａ乃至６Ｃは、通常数枚の群レンズによって構成されて
おり、各液晶パネル５ａ乃至５Ｃからの映像光を歪みな
く図示しないスクリーン上に投写させる機能を有する。

また、−列に配設された液晶パネル５ａ乃至５Ｃからの
投写像をスクリーン上で集光させるために、両側の投写
レンズ５ａ、６Ｃは夫々液晶パネル５ａ、５ｃの中心に
対して若干中央側にずらして配置されている。

次に、このように構成された投写型表示装置の動作につ
いて第３図及び第４図を参照して説明する。第３図はり
フレフタ２１ａ乃至２１ｃ１１からの光束２３ａ乃至２
３ｃが液晶パネル５ａ乃至５ｃに入射される状態を示す
説明図であり、第４図（ａ）乃至（Ｃ）は夫々液晶パネ
ル５ａ乃至５ｃの入射面の光量分布を示すグラフである
。なお、第３図では説明の便宜上、ダイクロイックミラ
ー３ａ乃至３Ｃを省略している。

白色ランプ１０からの白色光はりフレフタ装Ｗｉ２０の
各リフレクタ２１ａ乃至２１ｃによって反射して前方に
出射される。すなわち、白色ランプ１０からの白色光の
うち緑色及び赤色光成分等はりフレフタ２１ａを透過し
、青色光成分のみがリフレクタ２１ａによって反射して
前方に出射される。更に、リフレクタ２１ａの透過光の
うち赤色光等はりフレフタ２１ｂを透過し、緑色光成分
がリフレクタ２１ｂによって反射して前方に出射される
。更に、リフレクタ２１ｂを透過した赤色光はりフレフ
タ２１ｃによって反射して前方に出射される。

反射光の光束２３ａ乃至２３ｃの中央の部分は各反射光
が合成されて白色光となる。この反射光は光軸２２上に
配置されたダイクロイックミラー３ａ乃至３Ｃによって
分離される。青色光を反射するダイクロイックミラー３
ａはリフレクタ２１ａによって反射された青色光を分離
反射しフィールドレンズ２４ａを介して液晶パネル５ａ
に与える。同様に、ダイクロイックミラー３ｂ、３ｃは
リフレクタ２１ｂ、　２１ｃによって夫々反射された緑
色光及び赤色光を分離反射し、フィールドレンズ２４ｂ
、２４ｃを介して液晶パネル５ｂ、５ｃに与える。焦点
距離が異なる各リフレクタ２１ａ乃至２１ｃによって、
青、緑及び赤色光成分が夫々反射して前方に出射される
ことになる。すなわち、各色光成分毎に反射光の出射光
方向が異なり、第３図に示すように、光束２３ａ乃至２
３Ｃの幅はより外側には配設されたりフレフタからの反
射光の方が大きい。これにより、各反射光の光束２３ａ
乃至２３ｃの全てが夫々各ダイクロイックミラー３８乃
至３ｃで反射されて液晶パネル５ａ乃至５Ｃの入射面に
入射することになる。したがって、第４図（ａ）乃至（
Ｃ）に示すように、各液晶パネル５ａ乃至５ｃの入射面
に入射される色光の配光分布は相互に同一となり、スク
リーン上において色むらが発生することを防止して良好
なホワイトユニホミティを得ることができる。

このように構成することにより、各色光毎に独立した光
路を有することと等価であり、リフレクタ２１ａ乃至２
１ｃを、各液晶パネル５ａ乃至５ｃの入射面に対応した
集光ターゲットに設定することができる。これにより、
液晶パネル５ａ乃至５ｃの入射光の集光率を相互に同一
にすることができ、良好なホワイトバランスを得ること
ができる。

このように、本実施例においては、焦点距離及びダイク
ロイック膜の波長特性が異なる３つのりフレフタ２１ａ
乃至２１Ｃによって、各色光を前方に出射させており、
各色光の光束２３ａ乃至２３Ｇの全てを各液晶パネル５
ａ乃至５Ｃの入射面に入射させることができると共に、
集光率を同一にすることができ、良好なホワイトユニホ
ミテイ及びホワイトバランスを得ることができる。

第５図は本発明の他の実施例を示す説明図である。本実
施例は、前面投写型の液晶表示装置に適用した例である
。第５図において第１図と同一物には同一符号を付して
説明を省略する。

白色ランプ１０からの白色光はりフレフタ装置３０によ
って反射して前方に出射される。リフレクタ装置３０は
焦点距離及びダイクロイック膜の波長特性が異なる２つ
のりフレフタ３１．３２によって構成されている。リフ
レクタ３１は緑色光以下の波長の光のみを反射し、リフ
レクタ３２はリフレクタ３１の透過光のうち赤色光成分
を反射する。リフレクタ装置３０からの光の光軸上には
青色光透過ダイクロイックミラー３３が配設されており
、ダイクロイックミラー３３は青色光のみを透過させ、
他の色光は反射させる。ダイクロイックミラー３３の青
色の透過光はミラー３４によって反射して液晶パネル５
ａに入射するようになっている。

ダイクロイックミラー３３の反射光の光軸上には緑色光
反射ダイクロイックミラー３５が配設されており、ダイ
クロイックミラー３５の緑色の反射光は液晶パネル５ｂ
に入射する。緑色光反射ダイクロイックミラー３５の赤
色の透過光はミラー３６．３７によって反射して液晶パ
ネル５ｃに入射するようになっている。液晶パネル５ａ
乃至５ｃがらの映像光はダイクロイックプリズム３８に
よって合成され、投写レンズ３９を介して出射されるよ
うになっている。

このように構成された実施例においては、白色フンブ１
０から各液晶パネル５ａ、５ｂまでの距離が同一である
。このため、リフレクタ３１の反射光によって、液晶パ
ネル５ａ、５ｂの入射面に同一の配光分布で同一の集光
率の光を入射させることができる。すなわち、リフレク
タ３１がらの反射光は、ダイクロイックミラー３３によ
って分離されて、青色光が液晶パネル５ａに入射し、緑
色光が液晶パネル５ｂに入射する。一方、リフレクタ３
２からの赤色の反射光は、ダイクロイックミラー３３に
よって反射し、ダイクロイックミラー３５を透過し、更
にミラー３６．３７によって反射して液晶パネル５Ｃに
入射する。液晶パネル５ａ乃至５Ｃからの映像光はダイ
クロイックプリズム３８において合成され、投写レンズ
３９で拡大されて図示しないスクリーン上に投写される
。

リフレクタ３１．３２の焦点距離及び波長特性を適宜設
定することにより、第１図の実施例と同様の効果を得る
ことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、光源から各液晶パ
ネルまでの光路長の相違に拘らず、各液晶パネルの光量
分布及び光量密度を同一にすることができ、色むらの発
生を防止し、ホワイトユニホミティ及びホワイトバラン
スを向上させることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る投写型表示装置の一実施例を示す
説明図、第２図はリフレクタ２１ａ乃至２１Ｃに蒸着し
たダイクロイック膜の特性を示すグラフ、第３図はりフ
レフタ２１ａ乃至２１ｃからの光束２３ａ乃至２３Ｃが
液晶パネル５ａ乃至５Ｃに入射する状態を示す説明図、
第４図は液晶パネル５ａ乃至５Ｃの入射面の光量分布を
示すグラフ、第５図は本発明の他の実施例を示す説明図
、第６図は従来の投写型表示装置を示す説明図、第７図
は第６図の光学系を示づ斜視図、第８図は光学系を説明
するための説明図、第９図は白色ランプ１０及びリフレ
クタ１１からの光束１２が液晶パネル５ａ乃至５Ｃに入
射する状態を示す説明図、第１０図は従来例における液
晶パネル５ａ乃至５Ｃの入射面の光量分布を示すグラフ
である。 ３ａ乃至３Ｃ・・・ダイク０イツクミラー　５ａ乃至５
Ｃ・・・液晶パネル、６ａ乃至６Ｃ・・・投写レンズ、
１０・・・白色ランプ、２０・・・リフレクタ装置、２
３ａ乃至第３図 （ａ） １１ｍ 位置 （ｂ） 第４図 （Ｃ） 信置 第５図 第７図 第８図 ソ 第９図 第１ｏ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 白色光を出射する光源と、 入射した原色光を映像信号に基づいて出射してスクリー
   ン上に表示させる複数のライトバルブと、前記光源と前
   記各ライトバルブとの配置に基づいた異なる焦点距離及
   び反射波長特性を有する複数の曲面反射鏡によつて構成
   され前記光源からの白色光を集光する集光手段と、 この集光手段からの反射光を前記原色光に分光して前記
   各ライトバルブの入射面に与える分光手段とを具備した
   ことを特徴とする投写型表示装置。