JP2001324761A

JP2001324761A - 表示装置

Info

Publication number: JP2001324761A
Application number: JP2000143525A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Hisatake; 雄三久武; Yoshinori Higuchi; 義則樋口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2001-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】小型にして十分な拡大像を実現でき、且つ高輝
度及び高画質の画像を表示できる表示装置を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】表示装置は、所定の有効表示領域を備えた
表示パネル２０１と、表示パネルの有効表示領域よりも
大きい画像表示領域を備えた表示スクリーン８０１と、
表示パネルと表示スクリーンとの間に配置され、表示パ
ネルの表示画像を表示スクリーンに拡大結像する拡大結
像光学系４０１と、表示パネル２０１、拡大結像光学系
４０１、及び表示スクリーン８０１を一体に収納する筐
体９０１とを備えている。筐体９０１は、その内面で、
表示パネル２０１から表示スクリーン８０１に至る光路
から外れた光を少なくとも２回反射させて表示スクリー
ン８０１に到達させるような形状を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、表示装置に係
り、特に、大面積にわたり良好な表示画像が得られる直
視型の表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置に代表される平面表示装置
は、軽量、薄型、低消費電力の特徴を生かして各種分野
で利用されるようになってきた。中でも、パーソナル・
コンピュータに代表される携帯情報機器には、液晶表示
装置が多用されている。

【０００３】しかしながら、このような液晶表示装置で
は、ガラス等の絶縁性基板が用いられているが、その基
板の制約、装置の制約等から２０インチ以上の大表示面
積を実現することは困難であった。

【０００４】そこで、複数の液晶パネルを貼り合わせて
大表示領域を形成する技術が特開平８−１４６４５５号
公報等で知られている。

【０００５】しかしながら、このような表示パネルの貼
り合わせによる大表示画面化は、その継目が視認される
ことから改良が求められていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような中、例えば
特開平５−１８８３４０号公報あるいは特開平１０−２
５３９２０号公報に開示される技術が知られている。

【０００７】特開平５−１８８３４０号公報には、円筒
形のロッドレンズアレイにより表示パネルの表示画像を
正立等倍結像し、フレネルレンズの組み合せによりスク
リーン上に拡大像を結像する表示装置が開示されている
が、特開平１０−２５３９２０号公報にも指摘されてい
るように軽量化及び低価格化を図ることができない。ま
た、短い光路長での十分な拡大率を満足することができ
ない。

【０００８】これに対して、特開平１０−２５３９２０
号公報には、一対の結像レンズアレイ間の倒立結像位置
に、フィールドレンズを配するとともに、これらレンズ
アレイ間に開口絞りを配置することで、軽量且つ安価に
拡大光学系を実現することが開示されている。すなわ
ち、フィールドレンズ及び開口絞りにより、レンズアレ
イの各レンズを介して投影される画像の重なりを比較的
少なく制御し、画像の不連続性を防止するとともに、均
一な輝度を実現しようとするものである。

【０００９】しかしながら、このためには、光の多くを
開口絞りで遮光する必要が生じ、装置全体としての輝度
低下は免れられない。

【００１０】また、このように、複数のレンズアレイに
よって表示画像を拡大しようとすると、各レンズアレイ
間において、前段のレンズを通過した光の一部が後段の
レンズに入射せず、迷光を生じさせてしまう。この迷光
の一部は、筐体の内面で一回反射されて表示スクリーン
に到達し、表示スクリーン上の拡大画像の画質に悪影響
を与える。

【００１１】この発明は、上述した技術課題に対処して
成されたものであり、小型にして十分な拡大像を実現で
き、且つ高輝度及び高画質の画像を表示することが可能
な表示装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１記載の発明は、所定の有効表
示領域を備えた表示パネルと、前記表示パネルの前記有
効表示領域よりも大きい画像表示領域を備えた表示スク
リーンと、前記表示パネルと前記表示スクリーンとの間
に配置され、前記表示パネルの表示画像を拡大する拡大
光学系と、前記拡大光学系により拡大された表示画像に
対応した複数の第１レンズが並置配列された第１レンズ
アレイからなる第１倒立光学系と、前記第１レンズに対
応する複数の第２レンズが並置配列された第２レンズア
レイからなる第２倒立光学系とを含み、対応する各前記
第１及び第２レンズにより、前記表示パネルの表示画像
を前記表示スクリーン上に正立等倍結像させる複数のチ
ャネルを構成し、前記表示パネル上の像点を少なくとも
３以上の前記チャネルを介して前記表示スクリーン上に
結像させる拡大結像光学系と、前記表示パネル、前記拡
大結像光学系、及び前記表示スクリーンを収容する筐体
と、を備えた表示装置であって、前記筐体は、その内面
で、前記表示パネルから前記表示スクリーンに至る光路
から外れた光を少なくとも２回反射させて前記表示スク
リーンに到達させるような形状を有することを特徴とす
る表示装置が提供される。

【００１３】この発明の表示装置によれば、表示パネル
上の像点を少なくとも３以上のチャネルを介して表示ス
クリーン上に結像させるため、従来のように不所望に遮
光される光が軽減され、これにより良好な表示輝度が確
保できる。

【００１４】また、この発明の表示装置によれば、筐体
は、表示パネルから表示スクリーンに至る光路から外れ
た光を少なくとも２回反射させて表示スクリーンに到達
させるような形状の内面を有している。このため、表示
スクリーンに到達する迷光の光強度は、２回以上反射さ
れているために十分に減衰される。したがって、表示ス
クリーンに結像された拡大画像に与える悪影響を軽減す
ることが可能となり、高画質な画像を表示することが可
能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の表示装置に係る
一実施の形態について図面を参照して説明する。

【００１６】まず、この発明の第１の実施の形態に係る
表示装置の表示原理について図面を参照して簡単に説明
する。

【００１７】図１に示すように、表示装置は、所定の有
効表示領域を備えた表示パネルとして機能する光透過型
の液晶パネル１０２と、液晶パネル１０２の有効表示領
域より大きい画像表示領域を備えた表示スクリーン１０
４と、液晶パネル１０２の表示スクリーンに相対する側
に配置された光源装置として機能するバックライト装置
１０１と、液晶パネル１０２と表示スクリーン１０４と
の間に配置されているとともに表示パネル１０２の表示
画像を表示スクリーン１０４に拡大投影する拡大結像光
学系１０３とを備えている。

【００１８】拡大結像光学系１０３は、液晶パネルの表
示画像を拡大する拡大光学系１０５と、拡大光学系１０
５により拡大された表示画像を表示スクリーン１０４上
に正立等倍結像させる正立等倍結像光学系１０６とを有
している。この正立等倍結像光学系１０６は、第１の倒
立結像光学系を構成する第１のレンズアレイ１０６ａ
と、第２の倒立結像光学系を構成する第２のレンズアレ
イ１０６ｂとを有し、第１及び第２のレンズアレイ１０
６ａ，１０６ｂは、これらのレンズの組合せにより、複
数のチャネルを構成している。

【００１９】液晶パネル１０２に表示された表示画像
は、拡大光学系１０５によって所定の倍率で拡大され
る。拡大光学系１０５により拡大された画像は、第１レ
ンズアレイ１０６ａの各レンズにより、像面１０６ｃに
倒立結像される。そして、更に第２レンズアレイ１０６
ｂの各レンズにより、表示スクリーン１０５上に正立等
倍結像される。

【００２０】これにより、液晶パネル１０２上の像点Ａ
０は、拡大光学系１０５によって拡大され、対応する像
点Ａ１が表示スクリーン１０４上の像点Ａ２に結像され
る。また、液晶パネル１０２の像点Ｂ０も、同様に、拡
大光学系１０５によって拡大され、対応する像点Ｂ１が
表示スクリーン１０４上の像点Ｂ２に結像される。

【００２１】ところで、第１及び第２のレンズアレイ１
０６ａ，１０６ｂの各チャネルは、液晶パネル１０２の
十分な領域をそれぞれ受け持つため、隣接するチャネル
の受け持つ画像は十分に重ね合わせられる。

【００２２】さらに説明すると、液晶パネル１０２の有
効領域における像点Ｃ０は、拡大光学系１０５によって
拡大され、対応する像点Ｃ１が表示スクリーン１０４上
の像点Ｃ２に３以上の複数のチャネルを経由して結像さ
れる。従って、例えば領域Ｄ０は、領域Ｄ１を介して領
域Ｄ２に正立拡大結像され、それぞれの領域が重なり合
うことにより、画面全体で一貫した拡大像全体が形成さ
れる。

【００２３】このように、液晶パネル１０２上の像点
は、多数のチャネルを介して表示スクリーン１０４上に
投影されるため、全体として十分な表示輝度が確保され
る。

【００２４】ところで、不所望なクロストーク、即ち結
像特性の劣るチャネルの影響を防止するためには、液晶
パネル１０２から出射される光の平行度は、高い方が望
ましい。即ち、レンズ設計にもよるが、液晶パネル１０
２から出射される光の輝度の半値幅によって決定される
液晶パネル１０２の主表面に対する法線方向との成す角
度は、２０°、更に好ましくは１２°以下に制御される
ことが望ましい。

【００２５】以下に、この発明の一実施の形態の表示装
置について、図面を参照して詳細に説明する。

【００２６】この表示装置、すなわち液晶表示装置１
は、図２及び図３に示すように、液晶パネル２０１と、
図示しないがこの液晶パネル２０１に駆動信号を供給す
る駆動回路基板と、液晶パネル２０１の裏面側に配置さ
れる面光源部３０１と、液晶パネル２０１の前面に配置
される拡大結像光学系４０１と、液晶パネル２０１の表
示画像が拡大投影される表示スクリーン８０１と、これ
ら、面光源部３０１、液晶パネル２０１、拡大結像光学
系４０１、および表示スクリーン８０１を一体に収容す
る筐体９０１とを備えて構成される。

【００２７】拡大結像光学系４０１は、液晶パネル２０
１の表示画像を所定の倍率で拡大する拡大光学系４１１
と、拡大光学系４１１で拡大された拡大像を表示スクリ
ーン８０１に正立等倍結像する正立等倍結像光学系４２
１とを備えている。

【００２８】拡大光学系４１１は、液晶パネルから出射
された光の光軸を各チャネルの光軸に沿うように偏向す
る光路偏向手段として機能する拡大レンズ４１３と、こ
の拡大レンズ４１３を通過した光を平行化する平行化手
段として機能する平行化レンズ４１５とを有している。
拡大レンズ４１３は、例えば凹レンズまたは凹型のフレ
ネルレンズなどによって構成され、また、平行化レンズ
４１５は、例えば凸レンズまたは凸型のフレネルレンズ
などによって構成されている。

【００２９】正立等倍結像光学系４２１は、拡大光学系
４１１により拡大された表示画像に対応した複数の第１
レンズ４２３ａが並置配列された第１倒立結像光学系を
構成する第１レンズアレイ４２３と、第１レンズ４２３
ａに対応する複数の第２レンズ４２５ａが並置配列され
た第２倒立結像光学系を構成する第２レンズアレイ４２
５とを有し、第１及び第２のレンズアレイ４２３，４２
５は、これらのレンズ４２３ａ，４２５ａの組合せによ
り、複数のチャネルを構成している。

【００３０】液晶パネル２０１は、対角１２インチサイ
ズで（１０２４×３）×７６８の表示画素を備えた有効
表示領域ＰＳを含む。この液晶パネル２０１は、上述し
た高精細化を実現するために、図４に示すように、各画
素を制御するスイッチ素子として多結晶シリコン（ｐ−
Ｓｉ）薄膜が活性層に用いられた薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）１２１を備えるアレイ基板１１１と、対向基板１
５１と、アレイ基板１１１と対向基板１５１との間に、
それぞれ配向膜１８３ａ，１８３ｂを介して保持される
ＴＮ液晶層１９１とを含む。また、それぞれの基板１１
１，１５１の外表面には、透過軸が直交するように一対
の偏向板１８５ａ，１８５ｂが配置されている。

【００３１】カラー表示を実現するのであれば、カラー
フィルタをアレイ基板１１１上、あるいは対向基板１５
１上に形成することができ、また各フィールド期間を各
色期間に分割して駆動することにより表示することもで
きるが、ここでは、アレイ基板１１１上にカラーフィル
タ１８１が形成されている。

【００３２】さらに詳しく説明すると、アレイ基板１１
１は、ガラスからなる０．７ｍｍ厚の透明絶縁基板１１
３上に、図示しないがマトリクス状に配置される１０２
４×３本の信号線及び７６８本の走査線と、信号線と走
査線との交点近傍に配置されるスイッチ素子としてのＴ
ＦＴ１２１と、ＴＦＴ１２１に接続される画素電極１３
１とを備えて構成される。

【００３３】このＴＦＴ１２１は、チャネル領域１２３
ｃと、このチャネル領域１２３ｃを挟んで配置されるソ
ース及びドレイン領域１２３ｄ，１２３ｓを備えた多結
晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）膜１２３と、このｐ−Ｓｉ膜１
２３のチャネル領域１２３ｃ上にゲート絶縁膜１２５を
介して配置され走査線に電気的に接続されるゲート電極
１１８と、ソース及びドレイン領域１２３ｓ，１２３ｄ
にそれぞれ接続されたソース及びドレイン電極１２７
ｓ，１２７ｄを備えて構成される。このゲート電極１１
８は、走査線に接続され、ドレイン電極１２７ｄは、信
号線に、さらにソース電極１２７ｓは、画素電極１３１
にそれぞれ接続されている。

【００３４】また、画素電極１３１は、ＴＦＴ１２１上
に配置される層間絶縁膜を兼ねるカラーフィルタ層１８
１上に配置される。

【００３５】対向基板１５１は、ガラスからなる０．５
ｍｍ厚の透明絶縁基板１５３上に画素電極１３１に対向
したＩＴＯから構成される対向電極１５５を備えて構成
される。

【００３６】このようにして構成される液晶パネル２０
１の裏面側に配置される面光源部３０１は、十分な光量
を確保するために、図３乃至４に示すようにアクリル樹
脂から成る拡散光源部としての薄板状の導光板３１１
と、この導光板３１１の両短手端面にそれぞれ２段に配
置される光源としての冷陰極管３２１とを備えて構成さ
れる。また、この導光板３１１表面上には、導光板３１
１からの拡散光を比較的均一な平行光とするために、例
えばアライドシグナル社製のレンズシート３３１が２層
配置されている。

【００３７】すなわち、図２に示すように、導光板３１
１の長手方向に沿って平行な方向をＸ軸方向、導光板３
１１の短手方向に沿って平行な方向をＹ軸方向、導光板
３１１表面の法線に平行な方向をＺ軸方向とすると、冷
陰極管３２１は、導光板３１１のＹ軸に平行な２端面に
沿って配置されている。また、１層目のレンズシート３
３１は、その凹凸面の凸部がＹ軸方向に平行となるよう
に導光板３１１に密着して配置され、２層目のレンズシ
ート３３１は、その凹凸面の凸部がＸ軸方向に平行とな
るように１層目のレンズシート３３１の平坦面に密着し
て配置されている。

【００３８】すなわち、図５に実線で示すように、導光
板３１１の主表面すなわちＸ−Ｙ平面Ｐ１の直交する所
定面すなわちＹ−Ｚ平面Ｐ２における光の輝度分布の半
値幅より求められる導光板３１１の主表面Ｐ１の法線方
向に対する角度をθＨ１としたとき、バックライト装置
３０１のθＨ１は、ｓｉｎθＨ１を、拡大結像光学系の
有効ＦナンバーをＦとしたときに、１／Ｆ、さらには１
／２Ｆよりも小さい値に設定するものである。

【００３９】また、図５に破線で示すように、さらに導
光板３１１の主表面Ｐ１及び所定面Ｐ２と直交する他の
面すなわちＸ−Ｚ平面Ｐ３における光の輝度分布の半値
幅より求められる導光板３１１の主表面Ｐ１の法線方向
に対する角度をθＨ２としたとき、バックライト装置３
０１のθＨ２は、ｓｉｎθＨ２を、拡大結像光学系の有
効ＦナンバーをＦとしたときに、１／Ｆ、さらには１／
２Ｆよりも小さい値に設定するものである。

【００４０】このように、指向性が改善されたバックラ
イト装置３０１を利用することにより、液晶パネル１０
１を通過して拡大結像光学系５０１に案内された光は、
十分な指向性を有するように略平行化されている。

【００４１】すなわち、この実施の形態のバックライト
装置３０１によれば、図５中の実線で示すように、Ｙ−
Ｚ平面Ｐ２に平行な方向での輝度分布の半値幅より求め
られる角度θＨ１は、２０度よりも十分に小さく、例え
ば約９度に制御されている。同様に、図５中の破線で示
すように、Ｘ−Ｚ平面Ｐ３に平行な方向での輝度分布の
半値幅より求められる角度θＨ２も、２０度よりも十分
に小さく、例えば約５度に制御されている。

【００４２】また、図示しないが、各方向での輝度分布
の半値幅より求められる角度も、それぞれ２０度よりも
十分小さく、例えば１２度に制御されている。

【００４３】これにより、液晶パネル２０１から出射さ
れる光の輝度の半値幅によって決定される液晶パネル１
０２の主表面に対する法線方向との成す角度は、約２５
°に制御され、液晶パネルから出射される光は、拡大結
像光学系４０１に向かって十分な指向性を有している。

【００４４】また、導光板３１１の裏面側には、図示し
ないが導光板３１１内を伝播する光を選択的に主表面か
ら出射させるよう乳白色のドットパターンが印刷形成さ
れている。なお、この実施の形態では、表示スクリーン
８０１に拡大投影される拡大画像の輝度の均一化を図る
ために、導光板３１１の周辺領域では、比較的高い輝度
が達成されるようにドットパターンが形成されている。
これは、表示スクリーン８０１の周辺領域は、中央領域
に比べて作用するチャネル数が少なく、このため輝度低
下が免れないためであり、これを相殺するように面光源
部３０１の輝度分布が調整されるためである。

【００４５】このような条件を満足する光で液晶パネル
１０１を照明することにより、表示スクリーン上に結像
される拡大画像の輝度を十分確保しつつ、面内で均一な
照度が得られる。

【００４６】また、上述したような条件の平行度を有す
る光で液晶パネル２０１を照明することにより、拡大結
像光学系４０１の各レンズ間において、液晶パネル２０
１から表示スクリーン８０１に至る光路から外れる迷光
の発生を十分に抑制することができる。

【００４７】次に、液晶パネル２０１の前面に配置され
る光学系について説明する。

【００４８】液晶パネル２０１の前面に配置される拡大
結像光学系４０１の正立等倍結像光学系４２１を構成す
る第１及び第２のレンズアレイ４２３、４２５は、それ
ぞれ倒立結像光学系を構成し、各レンズ４２３ａ、４２
５ａは、液晶パネル２０１の有効表示領域ＰＳに対応し
て２４×１８個配置され、２４×１８個のチャネルを構
成する。このチャネル数は、拡大倍率、液晶パネル２０
１と表示スクリーン８０１との間隔等によって決定する
ことができ、表示品位等を考慮すると９以上に設定する
ことが望ましい。

【００４９】まず、液晶パネル２０１の前面には、光路
偏向手段として、例えば凹型のフレネルレンズ４１３が
配置され、これにより、液晶パネル２０１を出射した光
の光軸は、各チャネルの光軸に沿うように偏向される。
すなわち、液晶パネル２０１の有効表示領域ＰＳの周辺
から出射される光の光軸は、外側に向けられ、対応する
チャネルの光軸と略一致される。ここで、液晶パネル１
０２から出射される光の輝度の半値幅によって決定され
る液晶パネル１０２の主表面に対する法線方向との成す
角度が十分に小さくなるように、面光源部３０１が構成
されているので、光路偏向手段４０１によって光束は、
所定の方向に偏向される。

【００５０】これにより、光利用効率が向上されると共
に、結像特性が劣化するほどの広範なチャネルへの入光
が阻止される。

【００５１】この光路偏向手段としては、凹型フレネル
レンズの他にも凹レンズ、プリズムあるいは光ファイバ
束等が適宜使用される。

【００５２】凹レンズ４１３の前面には、平行化手段と
して、例えば凸型のフレネルレンズ４１５が配置され、
これにより、光路偏向手段を出射した光は、平行化され
る。この平行化手段としては、凸型のフレネルレンズの
他にも凸レンズ、プリズムあるいは光ファイバ束等が適
宜使用される。

【００５３】第１レンズアレイ４２３の各レンズ４２３
ａは、第２レンズアレイ４２５の各レンズ４２５ａとの
間の像面に倒立像を結像させる結像レンズである。ま
た、第２レンズアレイ４２５の対応する各レンズ４２５
ａは、像面に結像された倒立像を表示スクリーン８０１
上に正立像として結像するためのレンズである。

【００５４】この実施の形態では、上述した拡大結像光
学系４０１は、その光学設計、各レンズアレイ間距離の
設定により、表示スクリーン８０１上に略１．７倍の拡
大正立結像させるよう構成されている。

【００５５】また、表示スクリーン８０１は、対角２０
インチの画像表示領域ＤＳを有し、良好な視野角を確保
するため、適度な拡散能を有した光透過型で構成されて
いる。

【００５６】ところで、これら、バックライト装置３０
１、液晶パネル２０１、拡大結像光学系４０１、および
表示スクリーン８０１は、筐体９０１の内部に一体に収
納されている。この筐体９０１の少なくとも内面は、液
晶パネル２０１の法線に平行な断面において、矩形状の
断面をなすように形成されている。例えば、図３に示す
ように、Ｘ−Ｚ平面において、筐体９０１の少なくとも
内面は、矩形状の断面を有するように形成されている。

【００５７】また、この筐体９０１では、図３に示すよ
うに、Ｘ−Ｚ平面において、Ｚ軸に平行な方向の長さす
なわち奥行ＬＺが約１００ｍｍであり、Ｙ軸に平行な方
向の表示スクリーン８０１を囲む額縁幅ＬＹが約１００
ｍｍである。

【００５８】このような奥行と額縁幅を有する筐体９０
１を構成することにより、たとえ、液晶パネル２０１と
表示スクリーン８０１との間において、光路から外れる
迷光が発生しても、直接迷光が表示スクリーン８０１に
到達したり、筐体９０１の内面に１回反射して表示スク
リーン８０１に到達することがなく、少なくとも筐体９
０１の内面で２回以上反射してから表示スクリーン８０
１に到達する。すなわち、迷光は、２回以上反射した後
に表示スクリーン８０１に到達するため、迷光の光強度
は、十分に減衰し、表示スクリーン８０１に到達して
も、表示スクリーン８０１に表示される拡大画像に及ぼ
す影響を最小限に抑えることが可能となる。

【００５９】したがって、筐体９０１の内部で発生した
迷光による拡大画像の画質の劣化を防止することが可能
となる。

【００６０】以上説明したように、この実施の形態の液
晶表示装置１によれば、対角１２インチサイズの液晶パ
ネル１０１の有効表示領域ＰＳに表示された表示画像
を、１００ｍｍの間隔をもって対角２０インチサイズの
画像表示領域ＤＳに拡大投影することができる。

【００６１】しかも、この実施の形態の液晶表示装置１
によれば、液晶パネル２０１上の像点を拡大光学系４１
１を介して拡大し、液晶パネル２０１の像点に対応した
像点を第１乃至第２レンズアレイ４２３、４２５の対応
する各レンズ４２３ａ、４２５ａによって構成される複
数のチャネルの少なくとも３以上のチャネルを介して投
影することで、良好な表示輝度を確保することができ
る。

【００６２】また、この実施の形態の液晶表示装置１に
よれば、筐体９０１は、液晶パネル２０１から表示スク
リーン８０１に至る光路から外れた迷光を少なくとも２
回反射させて表示スクリーン８０１に到達させるような
形状の内面を有している。このため、表示スクリーン８
０１に到達する迷光の光強度は、２回以上反射されてい
るために十分に減衰される。したがって、表示スクリー
ン８０１に結像された拡大画像に与える悪影響を軽減す
ることが可能となり、高画質な画像を表示することが可
能となる。

【００６３】さらに、この実施の形態の液晶表示装置１
によれば、第１乃至第２レンズアレイ４２３、４２５の
各レンズピッチは、各チャネルによって構成される像の
重なり位置精度が不所望な不連続性を生じせしめない関
係を保っているので、表示画像の劣化が防止される。ま
た、液晶パネル２０１から出射される光は、その面光源
部３０１の構成の工夫により、上述したように十分な平
行度に制御されているため、結像特性の劣るチャネルか
らのクロストークによる画質劣化が十分に解消されてい
る。

【００６４】また、面光源部３０１からの光源光は、表
示スクリーン８０１の周辺領域での光量不足を相殺する
ように液晶パネル２０１の周辺領域が中央領域に比べて
高く設定されているため、面内での表示輝度のばらつき
は十分に解消されている。

【００６５】ところで、この実施の形態では、拡大光学
系４１１と表示スクリーン８０１との間には、正立等倍
結像光学系４２１が配置され、これにより、表示スクリ
ーン８０１に入射される光の光軸を表示スクリーン８０
１の法線方向と略一致させている。これにより、画面輝
度の均一性を確保し、良好な表示品位を実現している。
しかしながら、各光軸を表示スクリーン８０１の略中央
に向かう方向に若干収束させることもでき、これにより
中央の観察者への表示品位を向上させることもできる。

【００６６】この実施の形態では、単一の液晶パネル１
０１を使用したが、当然にこれらを貼り合わせて用いる
ことにより、更に大面積の表示が可能となることは言う
までもない。

【００６７】上述した実施の形態では、液晶パネル１０
１の有効表示領域ＰＳを複数の領域に区分し、区分され
た各領域毎に第１乃至第５レンズアレイ５１１、……、
５１５の各レンズ５１１ａ、…、５１５ａを対応させた
が、次の実施の形態の如く、液晶パネル上の像点を第１
乃至第２のレンズアレイの対応する各レンズによって構
成される複数のチャネルにより拡大投影することもでき
る。なお、この実施の形態の液晶表示装置においても、
上述した実施の形態と同様のバックライト装置を照明手
段として適用することにより、同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。

【００６８】まず、この発明の第２の実施の形態の表示
装置について、その表示原理について図面を参照して簡
単に説明する。

【００６９】図６において、１１０１はバックライト装
置、１１０２は光透過型の液晶パネル、１１０３は第１
の倒立光学系を構成する第１のレンズアレイ、１１０４
は第２の倒立光学系を構成する第２のレンズアレイ、１
１０５は表示スクリーンを示している。そして、第１及
び第２のレンズアレイ１１０３，１１０４は、拡大光学
系として機能し、これらのレンズの組み合わせにより複
数のチャネルが構成されている。

【００７０】液晶パネル１１０２を透過した光は、第１
のレンズアレイ１１０３の各レンズにより、像面１１０
６に倒立結像される。そして、さらに第２のレンズアレ
イ１１０４の各レンズにより表示スクリーン１１０５上
に正立拡大結像される。ここで、第１及び第２のレンズ
アレイ１１０３，１１０４の焦点距離は、それぞれ所望
の倍率が得られるように調整されている。

【００７１】これにより、液晶パネル１１０２上の像点
Ａは、表示スクリーン１１０５上の焦点Ａ’に、像点Ｂ
は表示スクリーン１１０５上の焦点Ｂ’にそれぞれ結像
される。

【００７２】ところで、第１及び第２のレンズアレイ１
１０３，１１０４の各チャネルは、液晶パネル１１０２
の十分な領域をそれぞれ受け持つため、隣接するチャネ
ルの受け持つ画像は十分に重ね合わせられる。

【００７３】さらに説明すると、同図に示すように、液
晶パネル１１０２の有効領域における像点Ｃは、表示ス
クリーン１１０５上の焦点Ｃ’に３以上の複数のチャネ
ルを経由して結像される。従って、例えば領域Ｄが領域
Ｄ’に、領域Ｅが領域Ｅ’にそれぞれ正立拡大結像さ
れ、それぞれの領域が重なり合うことにより、画面全体
で一貫した拡大像全体が形成される。

【００７４】このように、液晶パネル１１０２上の像点
は、多数のチャネルを介してスクリーン上に結像して投
影されるため、全体として十分な表示輝度が確保され
る。

【００７５】ところで、不所望なクロストーク、即ち結
像特性の劣るチャネルの影響を防止するためには、液晶
パネル１１０２の各所における出射光の平行度はそれぞ
れ高い方が望ましい。即ち、レンズ設計にもよるが、液
晶パネル１１０２の各所における出射光の輝度の半値幅
によって決定される主たる光の伝播方向との成す角度
は、３０°、さらに好ましくは２０°以下に制御される
ことが望ましい。

【００７６】また、隣接するチャネル間で結像位置の相
対的なシフト量が各チャネルの拡大率と一致するように
第１のレンズアレイ１１０３のレンズピッチと第２のレ
ンズアレイ１１０４のレンズピッチとの比が設定される
ことが望ましく、この点について図７を参照して説明す
る。

【００７７】ここで、第１のレンズアレイ１１０３の各
レンズの焦点までの距離をｆ_１、第２のレンズアレイ１
１０４の各レンズの焦点までの距離をｆ_２とする。ま
た、第１のレンズアレイ１１０３のレンズピッチを
ｐ_１、第２のレンズアレイ１１０４のレンズピッチをｐ
_２とする。また、図示したように液晶パネル１１０２、
第１のレンズアレイ１１０３、像面１１０６、第２のレ
ンズアレイ１１０４、表示スクリーン１１１０５のそれ
ぞれの間隔を、それぞれａ_１，ｂ_１，ｂ_２，ａ_２とす
る。

【００７８】このとき、それぞれの像面は結像関係にあ
ることから、（１／ａ_１）＋（１／ｂ_１）＝（１／ｆ_２），（１／ａ_２）＋（１／ｂ_２）＝（１／ｆ_２）が成り立つ、結像倍率ηは、 η＝（ｂ_１／ａ_１）（ａ_２／ｂ_２）＝（ａ_２／ｂ_１）
（ａ_１／ｂ_２）となる。

【００７９】各チャネルの光軸（ここでは、各チャネル
を構成するレンズアレイ１１０３，１１０４の２つのレ
ンズの中心を通る直線）は、そのまま光線の経路とな
る。したがって、その光線が液晶パネル１１０２および
表示スクリーン１１０５と交わる点は、対応点となる。

【００８０】そこで、図７のように、液晶パネル１１０
２上の対応点の間隔をｑ_１、拡散スクリーン１１０５上
の対応点の間隔をｑ_２とすると、これらの値は、ｑ_１＝ｐ_１−（ｐ_２−ｐ_１）ａ_１／（ｂ_１＋ｂ_２）ｑ_２＝ｐ_２＋（ｐ_２−ｐ_１）ａ_２／（ｂ_１＋ｂ_２）となる。

【００８１】そこで、結像倍率が、対応点の間隔の比
（ｐ_２／ｐ_１）になることが必要であり、このため次の
条件を満足することが要求される。

【００８２】（ａ_２ｂ_１）／（ａ_１ｂ_２）＝｛ｐ_２＋
（ｐ_２−ｐ_１）ａ_２／（ｂ_１＋ｂ_２）｝／｛ｐ_１−（ｐ
_２−ｐ_１）ａ_１／（ｂ_１＋ｂ_２）｝即ち、上式は、（ｐ_２／ｐ_１）＝｛１＋η（ｂ_１／ａ_２）｝／｛１＋η
（ｂ_２／ａ_１）｝となる。

【００８３】また、第１の倒立結像光学系の倍率を、η
_１（＝−ｂ_１／ａ_１）、第２の倒立結像光学系の倍率
を、η_２（＝−ａ_２／ｂ_２）とすると、（ｐ_２／ｐ_１）＝｛１−η_１｝／｛１−（１／η_２）｝となる。

【００８４】即ち、各チャネルを構成する第１のレンズ
アレイ１１０３の各レンズと第２のレンズアレイ１１０
４の各レンズとのレンズピッチを上記の関係を満足する
ように設定することが重要である。これにより、良好な
表示品位の拡大像をえることが可能となる。なお、（ｂ
_１／ａ_１）も（ｂ_２／ａ_２）も、１と比べて非常に小さ
い数であることから、わずかなピッチの違いとなるが、
このピッチの相違を精度良く制御することが望まれる。

【００８５】また、この第１のレンズアレイ１１０３と
第２のレンズアレイ１１０４との間にフィールドレンズ
等を配置する、あるいはさらに結像レンズを配置するこ
ともでき、レンズアレイを配置するのであればレンズピ
ッチを上記にならって調整する必要すると良い。

【００８６】以下に、この実施形態の第１の具体例の表
示装置について、図面を参照して詳細に説明する。

【００８７】この液晶表示装置１０００は、図８および
図９に示すように、液晶パネル１２０１と、図示しない
がこの液晶パネル１２０１に駆動信号を供給する駆動回
路基板と、液晶パネル１２０１の裏面側に配置される面
光源部１３０１と、液晶パネル１２０１の前面に配置さ
れる第１の光路偏向手段１４０１と、第１ないし第２の
レンズアレイ１５１１，１５１２から成るレンズアレイ
群１５０１と、拡大レンズ１６０１と、この拡大レンズ
１６０１の前面に配置される第２の光路偏向手段１７０
１及び表示スクリーン１８０１と、これらを一体に収容
する筐体１９０１とを備えて構成される。

【００８８】ここで、第１ないし第２のレンズアレイ１
５１１，１５１２の対応するそれぞのレンズによって複
数のチャネルが構成される。

【００８９】液晶パネル１２０１は、対角１２インチサ
イズで（１０２４×３）×７６８の表示画素を備えた有
効表示領域ＰＳを含むもので、上記の構成（図７参照）
と同様であるため説明は省略する。

【００９０】このような液晶パネル１２０１の裏面側に
配置される面光源部１３０１は、十分な光量を確保する
ために、図８ないし図９に示すようにアクリル樹脂から
成る薄板状の導光板１３１１と、この導光板１３１１の
両長手端面にそれぞれ２段に配置される冷陰極管１３２
１とを備えて構成される。また、この導光板１３１１表
面上には、導光板１３１１からの拡散光を比較的均一な
平行光とするために、例えば３Ｍ社製のプリズムシート
１３３１が２層配置されている。これにより、上記の実
施形態と同様に液晶パネル１２０１の各所における出射
光の輝度の半値幅によって決定される主たる光の伝播方
向との成す角度は、約２５°に制御されている。

【００９１】また、導光板１３１１の裏面側には、図示
しないが導光板１３１１内を伝播する光を選択的に主表
面から出射させるよう乳白色のドットパターンが印刷形
成されている。尚、この具体例では、表示輝度の均一化
を図るために、導光板１３１１の周辺領域では比較的高
い輝度が達成されるようにドットパターンが形成されて
いる。これは、表示スクリーン１８０１の周辺領域は、
中央領域に比べて作用するチャネル数が少なく、このた
め輝度低下が免れないためであり、これを相殺するよう
に面光源部１３０１の輝度分布が調整されるためであ
る。

【００９２】次に、液晶パネル１２０１の前面に配置さ
れる光学系について説明する。

【００９３】液晶パネル１２０１の前面に配置されるレ
ンズアレイ群１５０１を構成する第１ないし第２のレン
ズアレイ１５１１，１５１２は、それぞれ倒立結像光学
系を構成し、各レンズ１５１１ａ，１５１２ａは、液晶
パネル１２０１の有効表示領域ＰＳに対応して２４×１
８個配置され、２４×１８個のチャネルを構成する。こ
のチャネル数は、拡大倍率、液晶パネル１２０１と表示
スクリーン１８０１との間隔等によって決定することが
でき、表示品位等を考慮すると９以上に設定することが
望ましい。

【００９４】まず、液晶パネル１２０１の前面には光路
偏向手段１４０１として例えば凹レンズが配置され、こ
れにより光の光軸は各チャネルの光軸に沿うように偏向
される。即ち、液晶パネル１２０１の有効表示領域ＰＳ
の周辺から出射される光の光軸は外側に向けられ、対応
するチャネルの光軸と略一致される。ここで、液晶パネ
ル１２０１の各所における出射光の輝度の半値幅によっ
て決定される主たる光の伝播方向との成す角度が十分に
小さくなるように面光源部１３０１が構成されているの
で、光路偏向手段１４０１によって光束は所定の方向に
偏向される。これにより光利用効率が向上されると共
に、結像特性が劣化するほどの広範なチャネルへの入
光、あるいは他のチャネルへの迷光が阻止される。この
光路偏向手段１４０１としては、凹レンズの他にもフレ
ネルレンズ、プリズムあるいは光ファイバ束等が適宜使
用される。

【００９５】第１のレンズアレイ１５１１の各レンズ１
５１１ａは、液晶パネル１２０１側に焦点距離ａ_１が６
０ｍｍ、表示スクリーン１８０１側に焦点距離ｂ_１が４
ｍｍ、レンズ径Ｄ_１が２ｍｍ、レンズピッチｐ_１が２．
１ｍｍに構成されている。

【００９６】また、第２のレンズアレイ１５１２の各レ
ンズ１５１２ａは、液晶パネル１２０１側に焦点距離ｂ
_２が４ｍｍ、表示スクリーン１８０１側に焦点距離ａ_２
が７２ｍｍ、レンズ径Ｄ_２が２ｍｍ、レンズピッチｐ_２
が２．１２２ｍｍである。

【００９７】この第１のレンズアレイ１５１１の各レン
ズ１５１１ａは、第２のレンズアレイ１５１２の各レン
ズ１５１２ａとの間の像面に倒立像を結像させる結像レ
ンズである。また、第２のレンズアレイ１５１２の対応
する各レンズ１５１２ａは、像面に結像された倒立像を
表示スクリーン１８０１上に正立像として拡大結像する
ためのレンズである。

【００９８】ここで、第１のレンズアレイ１５１１と第
２のレンズアレイ１５１２との各レンズピッチの比は、（ｐ_２／ｐ_１）＝｛１＋η（ｂ_２／ａ_２）｝／｛１＋η
（ｂ_２／ａ_２）｝を満足するように設定されており、それぞれのレンズ１
５１１ａ，１５１２ａは画面中央でレンズ中心が一致す
るように配置されている。

【００９９】この具体例では、上述したレンズアレイ群
１５０１は、その光学設計、各レンズアレイ間距離の設
定により表示スクリーン１８０１上に略１．２倍の拡大
正立結像させるよう構成されている。

【０１００】さらに、この具体例では、上述したレンズ
アレイ群１５０１の後段に拡大レンズ１６０１として凹
レンズが配置され、これにより表示スクリーン１８０１
上には、略１．７倍の拡大正立結像が形成される。

【０１０１】また、表示スクリーン１８０１は対角２０
インチの画像表示領域ＤＳを有し、良好な視野角を確保
するため、適度な拡散能を有した光透過型で構成されて
いる。

【０１０２】以上説明したように、この具体例の液晶表
示装置１によれば、対角１２インチサイズの液晶パネル
１１０１の有効表示領域ＰＳに表示された表示画像を、
１７０ｍｍの間隔をもって対角２０インチサイズの画像
表示領域ＤＳに拡大投影することができた。

【０１０３】しかも、この具体例の液晶表示装置１によ
れば、液晶パネル１２０１上の像点を第１ないし第２の
レンズアレイ１５１１，１５１２の対応する各レンズ１
５１１ａ，１５１２ａによって構成される複数のチャネ
ルにより拡大投影することで、良好な表示輝度を確保す
ることができた。

【０１０４】そして、第１ないし第２のレンズアレイ１
５１１，１５１２の各レンズピッチは、各チャネルによ
って構成される像の重なり位置精度が不所望な不連続性
を生じせしめない関係を保っているので、表示画像の劣
化が防止される。また、液晶パネル１２０１から出射さ
れる光は、その面光源部１３０１の構成の工夫により上
述したように十分な平行度に制御されているため、結像
特性の劣るチャネルからのクロストークによる画質劣化
が十分に解消されている。

【０１０５】また、面光源部１３０１からの光源光は、
表示スクリーン１８０１の周辺領域での光量不足を相殺
するように液晶パネル１２０１の周辺領域が中央領域に
比べて高く設定されているため、面内での表示輝度のば
らつきは十分に解消されている。

【０１０６】ところで、この具体例では、レンズアレイ
群１５０１と表示スクリーン１８０１との間には、第２
の光路偏向手段１７０１としてフレネルレンズが配置さ
れ、これにより表示スクリーン１８０１に入射される光
の光軸を表示スクリーン１８０１の法線方向と略一致さ
せている。これにより、画面輝度の均一性を確保し、良
好な表示品位を実現している。しかしながら、各光軸を
表示スクリーン１８０１の略中央に向かう方向に若干収
束させることもでき、これにより中央の観察者への表示
品位を向上させることもできる。

【０１０７】この具体例の液晶表示装置１において、第
１のレンズアレイ１５１１と第１の光路偏光手段１４０
１、あるいは第２のレンズアレイ１５１２と拡大レンズ
１６０１とを一体的に構成することができ、また第２の
光路偏向手段１７０１を表示スクリーン１８０１裏面側
に一体的に配置することもできる。これにより、レンズ
数を低減し、また光学的な位置合わせを軽減し、一層の
装置の低廉化を達成することができる。

【０１０８】また、この具体例では、レンズアレイ群１
５０１と表示スクリーン１８０１との間に拡大レンズ１
６０１を配したが、液晶パネル１２０１と拡大レンズ１
６０１との間に拡大レンズを配することもできるし、そ
れらを組合せることもできる。

【０１０９】また、この具体例の液晶表示装置１０００
によれば、筐体１９０１は、液晶パネル１２０１から表
示スクリーン１８０１に至る光路から外れた迷光を少な
くとも２回反射させて表示スクリーン１８０１に到達さ
せるような形状の内面を有している。このため、表示ス
クリーン１８０１に到達する迷光の光強度は、２回以上
反射されているために十分に減衰される。したがって、
表示スクリーン１８０１に結像された拡大画像に与える
悪影響を軽減することが可能となり、高画質な画像を表
示することが可能となる。

【０１１０】次に、この実施形態の第２の具体例の表示
装置について、同一箇所には同一符号を付して説明す
る。

【０１１１】この液晶表示装置１０００は、図１０ない
し図１１に示すように、液晶パネル１２０１と、図示し
ないがこの液晶パネル１２０１に駆動信号を供給する駆
動回路基板と、液晶パネル１２０１の裏面側に配置され
る面光源部１３０１と、液晶パネル１２０１と面光源部
１３０１との間に配置される第１の光路偏向手段１４０
１と、第１ないし第２のレンズアレイ１５１１，１５１
２から成るレンズアレイ群１５０１と、第２の光路偏向
手段１７０１、表示スクリーン１８０１と、これらを一
体に収容する筐体１９０１とを備えて構成される。

【０１１２】ここで、第１ないし第２のレンズアレイ１
５１１，１５１２の対応するそれぞのレンズによって複
数のチャネルが構成される。

【０１１３】まず、液晶パネル１２０１は、対角１０．
５インチサイズで（１０２４×３）×７６８の表示画素
を備えた有効表示領域ＰＳを含む。この液晶パネル２０
１は、上記した具体例とサイズが異なる他は実質的に同
様の構成であって、ＴＮ液晶層１９１に代えて強誘電液
晶層が保持されて構成されている。

【０１１４】この具体例では、液晶パネル１２０１透過
後の画像劣化を防止するため、第１の光路偏向手段１４
０１の後段に液晶パネル１２０１が配置される。このた
め、液晶パネル１２０１に入射される光は中央と周辺と
では入射角度が大きく異なる。よってＴＮ液晶層１１９
１を用いた液晶パネル１２０１では、表示状態が中央と
周辺とで異なる。しかし、この具体例において液晶パネ
ル１２０１は強誘電液晶層を用いている、即ち液晶分子
の面内方向のスイッチングで表示が成されるため、表示
画像が視角の影響を受けにくい。尚、強誘電液晶層を用
いる他に、面内方向のスイッチングで表示を行なうもの
であれば種々のものを用いることができ、反強誘電液晶
層を用いても構わない。また、ＩＰＳ（In-Plane-Switc
hing）モードを用いる液晶パネルも好適に使用すること
ができる。

【０１１５】このようにして構成される液晶パネル１２
０１の裏面側に配置される面光源部１３０１は、十分な
光量を確保するために、図１０および図１１に示すよう
に、アクリル樹脂から成る薄板状の導光板１３１１と、
この導光板１３１１の両長手端面にそれぞれ２段に配置
される冷陰極管１３２１とを備えて構成される。また、
この導光板１３１１表面上には、導光板１３１１からの
拡散光を比較的均一な平行光とするために、例えばアラ
イドシグナル社製の集光シート１３３２が配置されてい
る。この集光シート１３３２は、図示しないが導光板１
３１１上に逆四角錐台状に配置される光制御部と、この
上に配置されるコリーメータレンズ部とが一体的に積層
されてなるものである。

【０１１６】これにより、液晶パネル１２０１の各所に
おける出射光の輝度の半値幅によって決定される主たる
光の伝播方向との成す角度は約１０°に制御されてい
る。

【０１１７】また、導光板１３１１の裏面側には、上記
した具体例と同様に、図示しないが導光板１３１１内を
伝播する光を選択的に主表面から出射させるよう乳白色
のドットパターンが印刷形成されている。尚、この具体
例においても、表示輝度の均一化を図るために、導光板
１３１１の周辺領域では比較的高い輝度が達成されるよ
うにドットパターンが形成されている。これは、表示ス
クリーン１８０１の周辺領域は、中央領域に比べて作用
するチャネル数が少なく、このため輝度低下が免れない
ためであり、これを相殺するように面光源部１３０１の
輝度分布が調整されるためである。

【０１１８】次に、この具体例の表示装置の光学系につ
いて説明する。

【０１１９】液晶パネル１２０１の前面に配置されるレ
ンズアレイ群１５０１を構成する第１ないし第２のレン
ズアレイ１５１１，１５１２は、上記の具体例と同様
に、それぞれ倒立結像光学系を構成するものである。そ
して、各レンズ１５１１ａ，１５１１ｂ，１５１２ａ，
１５１２ｂは、液晶パネル１２０１の有効表示領域ＰＳ
に対応して４８×３６個配置され、４８×３６個のチャ
ネルを構成する。このチャネル数は、拡大倍率、液晶パ
ネル１２０１と表示スクリーン１８０１との間隔等によ
って決定することができ、やはり表示品位等を考慮する
と９以上に設定することが望ましい。

【０１２０】まず、面光源部１３０１と液晶パネル１２
０１との間には光路偏向手段１４０１として例えば凹レ
ンズが配置され、これにより光の光軸は各チャネルの光
軸に沿うように偏向される。即ち、液晶パネル１２０１
の有効表示領域ＰＳの周辺に向かう光の光軸は外側に向
けられ、対応するチャネルの光軸と略一致される。

【０１２１】これにより光利用効率が向上されると共
に、結像特性が劣化するほどの広範なチャネルへの入光
が阻止される。この光路偏向手段１４０１としては、凹
レンズの他にもフレネルレンズ、プリズムあるいは光フ
ァイバ束等が適宜使用される。

【０１２２】第１のレンズアレイ１５１１は、液晶パネ
ル１２０１側の第１のレンズ１５１１ａと対向する第２
のレンズ１５１１ｂとを含み、レンズ厚ｔ_１：２ｍｍに
構成される。詳しくは、第１のレンズアレイ１５１１の
第１のレンズ１５１１ａは、液晶パネル１２０１側に焦
点距離ａ_１が５５ｍｍ、表示スクリーン１８０１側に焦
点距離ｂ_１が２ｍｍ（レンズ厚に一致）、レンズ径Ｄ_１
が１．０ｍｍ、レンズピッチｐ_１が１．１ｍｍに構成さ
れている。第１のレンズアレイ１５１１の第２のレンズ
１５１１ｂは、各レンズ１５１１ａと同様の光学特性を
有し各レンズ１５１１ａの焦点位置に配置されるもので
あって、レンズ径Ｄ_１´が１．０ｍｍ、レンズピッチｐ
_１´が１．１０６０９７５６１ｍｍである。そして、各
レンズ１５１１ａ，１５１１ｂは、画面中央でレンズ中
心が一致するものであり、レンズ１５１１ａ，１５１１
ｂの視野角は±２８゜とした。

【０１２３】第２のレンズアレイ１５１２は液晶パネル
１２０１側の第１のレンズ１５１２ａと対向する第２の
レンズ１５１２ｂとを含み、レンズ厚ｔ_２：２ｍｍに構
成される。詳しくは、第２のレンズアレイ１５１２の第
１のレンズ１５１２ａは、第１のレンズアレイ１５１１
の第１のレンズ１５１１ｂと同一ピッチで構成され、互
いのレンズ１５１１ｂ，１５１２ａの丁部が接して配置
されている。また、第２のレンズアレイ１５１２の各レ
ンズ１５１２ａは、液晶パネル１２０１側に焦点距離ａ
_２が２ｍｍ（レンズ厚に一致）、表示スクリーン１８０
１側に焦点距離ｂ_２が８０ｍｍ、レンズ径Ｄ_２が１．０
ｍｍ、レンズピッチｐ_１が１．１１１２１９５１２２ｍ
ｍに構成されている。そして、各レンズ１５１１ａ，１
５１１ｂは、画面中央でレンズ中心が一致するものであ
り、レンズ１５１１ａ，１５１１ｂの視野角は±２８゜
とした。

【０１２４】この第１のレンズアレイ１５１１の各レン
ズ１５１１ａは、レンズ１５１１ｂとレンズ１５１２ａ
との間の像面に倒立像を結像させる結像レンズである。
また、第２のレンズアレイ１５１２の対応する各レンズ
１５１２ａは、像面に結像された倒立像を表示スクリー
ン１８０１上に正立像として拡大結像するためのレンズ
である。

【０１２５】ここで、第１のレンズアレイ１５１１の各
レンズ１５１１ａと第２のレンズアレイ１５１２の各レ
ンズ１５１２ｂとの各レンズピッチの比は、（ｐ_２／ｐ_１）＝｛１＋η（ｂ_２／ａ_２）｝／｛１＋η
（ｂ_２／ａ_２）｝満足するように設定されている。

【０１２６】また、結像に寄与しない第１のレンズアレ
イ１５１１の各レンズ１５１１ｂ及び第２のレンズアレ
イ１５１２の各レンズ１５１２ａのレンズピッチは、こ
の実施例では互いを接して配置することから等しく設定
され、それぞれ次の関係を満足するものとした。

【０１２７】ｐ´_１／ｐ_１＝｛η（ａ_１＋ｔ_１）＋（ａ
_１＋ｔ_１）｝／｛ηａ_１＋ａ_１＋２ｔ_１）｝ｐ_２／ｐ_２´＝｛η（ａ_２＋２ｔ_２）＋ａ_２｝／｛η
（ａ_２＋ｔ_２）＋（ａ_２＋ｔ_２）｝なお、上式ではレンズ材料の屈折率に依存しない関係式
を示すために、レンズ材料の屈折率を１として場合を示
した。しかしながら、実際のレンズは１．４〜１．６程
度の屈折率を有する材料で構成される。このように屈折
率が１よりも大きい材料で構成される場合、上式のレン
ズの厚さｔ_１、ｔ_２は、見かけ上の厚さを示すものであ
って、実際には屈折率ｎを用いてｎ×ｔ_１、ｎ×ｔ_２な
る厚さのレンズアレイとすることが必要である。また、
当然に全長もそれに応じた長さになる。

【０１２８】従って、屈折率を考慮し上式に基づいて各
チャネルの結像倍率に適合したレンズピッチを設定し、
各チャネルで生成される表示像が表示スクリーン上で互
いに正しく重なり合うように設定して拡大表示装置を構
成することが望ましい。

【０１２９】そして、この具体例では、上述したレンズ
アレイ群１５０１は、表示スクリーン１８０１上に略
１．４５倍の拡大正立結像させるよう構成されている。

【０１３０】これに応じて、表示スクリーン１８０１は
対角１５インチの画像表示領域ＤＳを有し、良好な視野
角を確保するため、適度な拡散能を有した光透過型で構
成されている。

【０１３１】以上説明したように、この具体例の液晶表
示装置１０００によれば、少ない光学部品点数で対角１
０．５インチサイズの液晶パネル１１０１の有効表示領
域ＰＳに表示された表示画像を１５０ｍｍの間隔をもっ
て対角１５インチサイズの画像表示領域ＤＳに拡大投影
することができた。

【０１３２】しかも、この具体例の液晶表示装置１００
０によれば、液晶パネル１２０１上の像点を第１ないし
第２のレンズアレイ１５１１，１５１２の対応する各レ
ンズ１５１１ａ，１５１２ａによって構成される複数の
チャネルにより拡大投影することで、良好な表示輝度を
確保することができた。

【０１３３】しかも、第１ないし第２のレンズアレイ１
５１１，１５１２の各レンズピッチは、各チャネルによ
って構成される像の重なり位置精度が不所望な不連続性
を生じせしめない関係を保っているので、表示画像の劣
化が防止される。また、液晶パネル１２０１から出射さ
れる光は、その面光源部１３０１の構成の工夫により上
述したように十分な平行度に制御されているため、結像
特性の劣るチャネルからのクロストークによる画質劣化
が十分に解消されている。

【０１３４】また、面光源部１３０１からの光源光は、
表示スクリーン１８０１の周辺領域での光量不足を相殺
するように液晶パネル１２０１の周辺領域が中央領域に
比べて高く設定されているため、面内での表示輝度のば
らつきは十分に解消されている。

【０１３５】この具体例では、レンズアレイ群１５０１
と表示スクリーン１８０１との間には、第２の光路偏向
手段１７０１としてフレネルレンズが配置され、これに
より表示スクリーン１８０１に入射される光の光軸を表
示スクリーン１８０１の法線方向と略一致させている。
これにより、画面輝度の均一性を確保し、良好な表示品
位を実現している。しかしながら、各光軸を表示スクリ
ーン１８０１の略中央に向かう方向に若干収束させるこ
ともでき、これにより中央の観察者への表示品位を向上
させることもできる。

【０１３６】この具体例の液晶表示装置において、レン
ズアレイ群１５０１と表示スクリーン１８０１との間に
第１の具体例の如く拡大レンズを配する、液晶パネル１
２０１とレンズアレイ群１５０１との間に拡大レンズを
配する、あるいはこれらを組合せて使用することもでき
る。

【０１３７】また、この具体例の表示装置では、第１の
レンズアレイ１５１１の第２のレンズ１５１１ｂと第２
のレンズアレイ１５１２の第１のレンズ１５１２ａと
は、互いに接するように構成したため、互いのレンズピ
ッチを等しくすることができた。これにより、光学系の
設計、位置合わせ等を容易にできた。

【０１３８】しかし、第１のレンズアレイ１５１１の第
２のレンズ１５１１ｂと第２のレンズアレイ１５１２の
第１のレンズ１５１２ａとを互いに離間させて配置する
こともできる。この場合、それぞれのレンズピッチを上
記にならって若干異ならしめる必要がある。

【０１３９】また、第１のレンズアレイ１５１１の第２
のレンズ１５１１ｂ、あるいは第２のレンズアレイ１５
１２の第１のレンズ１５１２ａのレンズ径は比較的大き
く設定することもできるが、レンズ厚も増大するため、
各レンズのピッチの差を大きく設定する必要が生じ、こ
のため加工精度を確保し、画面全体で一様な画質を得る
ことが困難となる恐れがある。よってレンズ径は、レン
ズを構成する材料の屈折率等にもよるが、０．５ｍｍ〜
２ｍｍ程度が望ましい。

【０１４０】また、この具体例の液晶表示装置１０００
によれば、筐体１９０１は、液晶パネル１２０１から表
示スクリーン１８０１に至る光路から外れた迷光を少な
くとも２回反射させて表示スクリーン１８０１に到達さ
せるような形状の内面を有している。このため、表示ス
クリーン１８０１に到達する迷光の光強度は、２回以上
反射されているために十分に減衰される。したがって、
表示スクリーン１８０１に結像された拡大画像に与える
悪影響を軽減することが可能となり、高画質な画像を表
示することが可能となる。

【０１４１】上述した各具体例は、光透過型の液晶パネ
ルを例にとって説明したが、反射型の表示装置であって
も良く、またＥＬパネル等の自己発光型の表示装置にも
用いることができる。

【０１４２】この具体例では、単一の液晶パネル１２０
１を使用したが、当然にこれらを貼り合わせて用いるこ
とにより、さらに大面積の表示が可能となることは言う
までもない。

【０１４３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の表示装
置によれば、小型にして十分な拡大像を実現でき、且つ
高輝度及び高画質の画像を表示することが可能となる。
これにより、本発明によれば直視型であって大表示面積
を備えた表示装置の低廉化を達成することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の作用を説明するための図で
ある。

【図２】図２は、この発明の一実施の形態に係る液晶表
示装置の構成を概略的に示す斜視図である。

【図３】図３は、図２に示した液晶表示装置の構造を概
略的に示す断面図である。

【図４】図４は、図２に示した液晶表示装置に適用され
る液晶パネルの構造を概略的に示す断面図である。

【図５】図５は、図２に示した液晶表示装置に適用され
るバックライト装置から出射される光の平行度を説明す
るための図である。

【図６】図６は、この発明の他の実施の形態の液晶表示
装置の作用を説明する概略図である。

【図７】図７は、この発明の他の実施の形態の液晶表示
装置の作用を説明する概略図である。

【図８】図８は、この発明の他の実施の形態に係る一具
体例の液晶表示装置の概略斜視図である。

【図９】図９は、図８に示した実施の形態の変形例に係
る液晶表示装置の概略構成図である。

【図１０】図１０は、この発明の他の実施の形態に係る
一具体例の液晶表示装置の概略斜視図である。

【図１１】図１１は、図１０に示した実施の形態の変形
例に係る液晶表示装置の概略構成図である。

【図１２】図１２は、図１１に示した液晶表示装置の一
部概略断面図である。

【符号の説明】

１…液晶表示装置２０１…液晶パネル３０１…面光源部４０１…拡大結像光学系４１１…拡大光学系４１３…拡大レンズ４１５…平行化レンズ４２１…正立等倍結像光学系４２３…第１レンズアレイ４２５…第２レンズアレイ８０１…表示スクリーン９０１…筐体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 ＫＦターム(参考） 2H088 EA13 HA08 HA12 HA25 HA28 MA20 2H091 FA02Y FA23Z FA26X FA29X FA31Z FA41Z FD01 GA13 LA12 LA15 LA30 MA07 5C058 AA09 AB03 AB06 BA05 BA23 EA01 EA12 EA14 EA26 EA34 EA42 EA51 5G435 AA00 AA03 AA18 BB12 BB15 CC09 CC12 DD02 DD07 EE02 EE27 EE33 FF03 FF08 GG01 GG24 GG26 GG46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の有効表示領域を備えた表示パネル
と、前記表示パネルの前記有効表示領域よりも大きい画像表
示領域を備えた表示スクリーンと、前記表示パネルと前記表示スクリーンとの間に配置さ
れ、前記表示パネルの表示画像を拡大する拡大光学系
と、前記拡大光学系により拡大された表示画像に対応し
た複数の第１レンズが並置配列された第１レンズアレイ
からなる第１倒立光学系と、前記第１レンズに対応する
複数の第２レンズが並置配列された第２レンズアレイか
らなる第２倒立光学系とを含み、対応する各前記第１及
び第２レンズにより、前記表示パネルの表示画像を前記
表示スクリーン上に正立等倍結像させる複数のチャネル
を構成し、前記表示パネル上の像点を少なくとも３以上
の前記チャネルを介して前記表示スクリーン上に結像さ
せる拡大結像光学系と、前記表示パネル、前記拡大結像光学系、及び前記表示ス
クリーンを収容する筐体と、を備えた表示装置であって、前記筐体は、その内面で、前記表示パネルから前記表示
スクリーンに至る光路から外れた光を少なくとも２回反
射させて前記表示スクリーンに到達させるような形状を
有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記筐体の少なくとも内面は、前記表示パ
ネルの法線に平行な断面が矩形状であることを特徴とす
る請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】前記表示パネルから出射される光は、前記
拡大結像光学系に向かって指向性を有することを特徴と
する請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】前記表示パネルは、光透過型であり、前記
表示パネルの前記表示スクリーンに相対する側に光源装
置が配置されることを特徴とする請求項１に記載の表示
装置。
【請求項５】前記光源装置は、拡散光源部と、この拡散
光源部からの光を平行化する平行化手段とを含むことを
特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】前記光源装置は、前記表示パネルの法線に
対して１２度以下の角度を有する略平行光で前記表示パ
ネルを照明することを特徴とする請求項５に記載の表示
装置。
【請求項７】前記光源装置が前記表示パネルを照明する
略平行光は、前記表示パネルの長辺及び前記表示パネル
の法線に平行な方向の断面内において、前記法線に対し
て５度以下の角度を有し、前記表示パネルの短辺及び前
記法線に平行な方向の断面内において、前記法線に対し
て９度以下の角度を有することを特徴とする請求項６に
記載の表示装置。
【請求項８】前記拡大結像光学系に含まれる前記拡大光
学系は、前記表示パネルと前記第１レンズアレイとの間
に、前記表示パネルからの光の光軸を各前記チャネルの
光軸に沿うよう偏向する光路偏向手段を備えたことを特
徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】前記拡大結像光学系に含まれる前記拡大光
学系は、前記表示パネルと前記第１レンズアレイとの間
に、前記表示パネルの表示画像を拡大する拡大レンズを
備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】前記拡大結像光学系に含まれる前記拡大
光学系は、前記拡大レンズと前記第１レンズアレイとの
間に、前記拡大レンズを通過した光を平行化する平行化
手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載の表
示装置。