JP2007293100A - 背面投射型表示装置及びスクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】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を簡易な構成で実現する。
【解決手段】奇数列と偶数列、又は奇数行と偶数行とに分けてそれぞれ表示するための信号変調を行って変調光を出力する光源１１、偏光ビームスプリッタ１２、反射型液晶素子１３からなる画像光生成手段と、投射用レンズ１４と、投射用レンズ１４から変調光が背面側に投射されて、奇数列と偶数列、又は奇数行と偶数行からなる変調光が映し出される投射板１５−１と、少なくとも、奇数列と偶数列との境界上、又は奇数行と偶数行との境界上を一つおきに遮光する、投射板の表示面側に配置された遮光帯１５−２と、を備える。
【選択図】図１

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。

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。

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の画素のいずれかが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）。
特開２００５−０７８０７６号公報 特開２００５−０７８０８０号公報

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。

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。

本発明の背面投射型表示装置は、奇数列と偶数列、又は奇数行と偶数行とに分けてそれぞれ表示するための信号変調を行って変調光を出力する画像光生成手段と、
前記変調光を投射する光投射手段と、
前記光照射手段からの変調光が背面側に投射されて、奇数列と偶数列、又は奇数行と偶数行からなる変調光が映し出される投射板と、少なくとも、奇数列と偶数列との境界上、又は奇数行と偶数行との境界上を一つおきに遮光する、前記投射板の表示面側に配置された遮光帯と、を含むスクリーンと、
を備えた背面投射型表示装置である。

本発明のスクリーンは、奇数列と偶数列、又は奇数行と偶数行とに分けてそれぞれ表示するための信号変調が行われた変調光が入射されるスクリーンであって、
前記変調光が背面側に投射されて、奇数列と偶数列、又は奇数行と偶数行からなる変調光が映し出される投射板と、少なくとも、奇数列と偶数列との境界上、又は奇数行と偶数行との境界上を一つおきに遮光する、前記投射板の表示面側に配置された遮光帯とを含むスクリーンである。

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ことができる。

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。

［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。図２はスクリーン１５を透過する変調光の光路を示す説明図である。図３はスクリーンを示す正面図である。なお、図２では投射用レンズにより左側から変調光が右側に放射されるように示されている。

図１において、光源１１から放射された光が光路途中でP偏光に偏光させ（図示せず）さらに偏光ビームスプリッタ１１を透過して反射型液晶素子１３に入射する。反射型液晶素子１３は、２次元状に配列された画素の奇数列と偶数列とに分けて信号変調を行って変調光を出力する。反射型液晶素子１３から放射された光は直線偏光から楕円偏光（あるいは直線偏光）変調され、そのS偏光成分が偏光ビームスプリッタ１２内で反射して、投射用レンズ１４に入射する。変調の度合いによりS偏光の比率が変化するので、これにより投射レンズに入る各画素からの輝度を制御できることになる。投射用レンズ１４を通過した変調光はスクリーン１５に投射される。光源１１、偏光ビームスプリッタ１２及び反射型液晶素子１２は画像光生成手段となる。反射型液晶素子１３への入射光としてS偏光を用いてもよいが、その場合にはパネルを、図１で偏光ビームスプリッタ１１の右位置に設置することになる。

図１〜図３に示すように、スクリーン１５は、フレネルレンズ１５−１−１と拡散レンズプレート１５−１−２からなる投射板１５−１と、遮光帯１５−２とからなる。フレネルレンズ１５−１−１は、投射用レンズ１４により投射された変調光を平行な光とし、プレート面に対して垂直な方向に出射する。拡散レンズプレート１５−２は、フレネルレンズ１５−１からの変調光を拡散して放出する。遮光帯１５−２は平板状をなし、投射板１５−１の主面に対して平行となるように設けられている。また遮光帯１５−２は投射板１５−１に投射される奇数列と偶数列との境界上に一つおきに設けられ、左側から見た場合には主に偶数列、右側から見た場合には主に奇数列が見えるように配置される。実線矢印は偶数列の画像が見える領域Ａを示し、点線矢印は奇数列の画像が見える領域Ｂを示す。そして、領域Ａ内で領域Ｂと重ならない領域が偶数列の画像のみ視認しえる領域となり、領域Ｂ内で領域Ａと重ならない領域が奇数列の画像のみ視認しえる領域となる。

図３はスクリーンを正面から見た図であり、スクリーンの投射板１５−１に投影された液晶パネルの画素（ここでは、６×９の画素を示している）と配置された遮光帯１５−２を示している。領域Ａ内で領域Ｂと重ならない領域（図中左側；実線矢印で示す。）から視聴者がスクリーンを見た場合、画素の偶数列２１〜２６、４１〜４６、６１〜６６、８１〜８６が見える。一方、領域Ｂ内で領域Ａと重ならない領域（図中右側；点線矢印で示す。）から視聴者がスクリーンを見た場合、画素の奇数列１１〜１６、３１〜３６、５１〜５６、７１〜７６、９１〜９６が見える。

こうして、図１に示すように、左上側（図３の左側）と左下側（図３の右側）にそれぞれ画像の異なる光が放射され、ディアルビューが可能となる。

なお、遮光帯に対して、奇数列及び偶数列がずれて見える場合には、光源１１、偏光ビームスプリッタ１２、投射用レンズ１４からなる投射光学系と、スクリーン１５とを機械的に相対的に位置調整する（投射光学系、スクリーンを位置調整する）ことで、ずれを調整することができる。また、又は遮光帯を位置調整してずれを調整することもできる。

［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１と同一構成部材については同一番号を付し説明を略する。

実施形態１を示す図１の構成では、偶数列の画像が見える領域Ａ、奇数列の画像が見える領域Ｂ外では、偶数列の画素列に隣接する奇数列の画素列、又は奇数列に隣接する偶数列の画素行も視認されてしまう。

図４に示すように、本実施形態ではスクリーン２５は、図１の投射板１５−１と同じ構成の投射板２５−１と、投射板２５−１の主面に対して垂直な方向の断面がＴ字状の遮光帯２５−２とからなっている。

本実施形態の構成では奇数列と偶数列の組ごとに遮光帯で区切られることになるので、奇数列と偶数列の組に隣接する偶数列、奇数列の画像が認識されることを抑制することができる。

［第３の実施形態］
図５は本発明の第３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５は背面投射型表示装置を上部から見た図である。図１と同一構成部材については同一番号を付し説明を略する。

図５に示すように、本実施形態ではスクリーン３５は、図１の遮光帯１５−２と同じ構成の遮光帯３５−２とを備えているとともに、遮光帯３５−２が設けられていない奇数列と偶数列との境界間に第２の遮光帯３５−３を備えている。第２の遮光帯は図２の拡散レンズプレート１５−１−２に設けられている。投射板３５−１には図２に示したフレネルレンズ１５−１−１と同じ構成のフレネルレンズが用いられる。

本実施形態の構成では、第２の遮光帯が視認され、輝度が減少することになるが、偶数列の画像のみ視認しえる領域及び奇数列の画像のみ視認しえる領域の占有角度が広くなる。

［第４の実施形態］
図６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。図６は背面投射型表示装置を上部から見た図である。図１と同一構成部材については同一番号を付し説明を略する。

図６に示すように、スクリーン４５は、図５の遮光帯３５−２、第２の遮光帯３５−３と同じ構成の遮光帯４５−２、第２の遮光帯４５−３を備えるとともに、遮光帯４５−２が設けられた奇数列と偶数列との境界間に第３の遮光帯４５−４を備えている。本実施形態の構成では、第３の実施形態と同様に、偶数列の画像のみ視認しえる領域及び奇数列の画像のみ視認しえる領域の占有角度が広くなる。また、領域Ａ、領域Ｂを多少はずれても、第３の遮光帯４５−４が設けられているために、隣接する奇数列、偶数列が視認されにくくなる。

［第５の実施形態］
図７は本発明の第５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７は背面投射型表示装置を上部から見た図である。図１と同一構成部材については同一番号を付し説明を略する。

図７に示すように、本実施形態は図１に示した第１の実施形態に比べて、遮光帯１５−２より幅の長い遮光帯５５−２を用いている。投射板５５−１は図１に示した投射板１５−１と同じ構成である。幅の長い遮光帯５５−２を用いることで、輝度が減少することになるが、偶数列の画像のみ視認しえる領域及び奇数列の画像のみ視認しえる領域の占有角度が広くなる。

［第６の実施形態］
図８は本発明の第６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８は背面投射型表示装置を上部から見た図である。図１と同一構成部材については同一番号を付し説明を略する。

図１に示す構成では、偶数列の画像が見える領域Ａ、奇数列の画像が見える領域Ｂ外では、偶数列の画素列に隣接する奇数列の画素列、又は奇数列に隣接する偶数列の画素行も視認されてしまう。

図８に示すように、本実施形態ではスクリーン６５は、図１の投射板１５−１と同じ構成の投射板６５−１と、投射板６５−１の主面に対して垂直な方向に配置された平板状の遮光帯６５−２とからなっている。

本実施形態の構成では奇数列と偶数列の組ごとに遮光帯で区切られることになるので、奇数列と偶数列の組に隣接する偶数列、奇数列の画像が認識されることを抑制することができる。

［第７の実施形態］
上述した各実施形態では、単色の画像表示の場合については説明したが、図１及び図４〜図８に示した、光源１１、偏光ビームスプリッタ１２、反射型液晶素子１３、投射用レンズ１４を、図９に示す投射光学系に変えることで、カラー表示が可能となる。

図９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。１００は白色光源、１０１はシアンを反射するダイクロイックミラー、１０２は赤を反射するミラー、１０３はグリーンを反射するダイクロイックミラーである。１０４は偏光板、１０５は偏光ビームスプリッタ、１０６はグリーンの変調光を形成するための反射型液晶素子である。また、１０７は偏光板、１０８は偏光ビームスプリッタ、１０９はブルーの変調光を形成するための反射型液晶素子、１１０は偏光板、１１１は偏光ビームスプリッタ、１１２はレッドの変調光を形成するための反射型液晶素子である。また、１１３はダイクロイックプリズムであり、グリーンの変調光を透過し、ブルー及びレッドの変調光を反射して、投射用レンズ１１４により図１及び図４〜図８のスクリーン１５、２５〜６５に投射する。

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。

［第８の実施形態］
図１０は本発明の第８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１０では遮光帯は簡略化のために省略されている。

本実施形態はフレネルレンズ１５−１−１を透過型ではなく反射鏡として、拡散レンズプレート１５−１−２と分離させたものである。すなわち、投射用レンズ１４から投射した変調光をフレネル反射鏡１５−１−３で反射させて平行光とし、拡散レンズプレート１５−１−２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。

以上説明した各実施形態では、フレネルレンズ１５−１−１、拡散レンズプレート１５１−２は分離して設けられているが、これら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１５−１−１の凹凸を一方の面に形成し、拡散レンズプレート１５−１−２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。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。

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。

以上説明した各実施形態においては、奇数列と偶数列とに分けて画像表示を行う場合につい説明したが奇数行と偶数行とに分けて画像表示する場合にも勿論適用できる。この場合、反射型液晶素子１３が２次元状に配列された画素の奇数行と偶数行とに分けて信号変調を行って変調光を出力し、遮光帯で、奇数行と偶数行との境界上を一つおきに遮光するようにすればよい。このような構成では、上下に2画面表示が可能となる。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。

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。

また本実施形態において、光学系として、図９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、カラー表示が可能となる。

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。

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。

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。 スクリーン１５を透過する変調光の光路を示す説明図である。 スクリーンを示す正面図である。 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。 本発明の第３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。 本発明の第５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。 本発明の第６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。 背面投射型表示装置に用いられるカラー表示のための投射光学系を示す図である。 本発明の第８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。

符号の説明

１１ 光源
１２ 偏光ビームスプリッタ
１３ 反射型液晶素子
１４ 投射用レンズ
１５、２５、３５、４５、５５、６５ スクリーン
１５−１、２５−１、３５−１、４５−１、５５−１、６５−１ 投射板
１５−２、２５−２、３５−２、４５−２、５５−２、６５−２ 遮光帯
３５−３、４５−３、４５−４ 遮光帯
１５−１−１ フレネルレンズ
１５−１−２ 拡散レンズプレート

Claims (14)

1. 奇数列と偶数列、又は奇数行と偶数行とに分けてそれぞれ表示するための信号変調を行って変調光を出力する画像光生成手段と、
   前記変調光を投射する光投射手段と、
   前記光照射手段からの変調光が背面側に投射されて、奇数列と偶数列、又は奇数行と偶数行からなる変調光が映し出される投射板と、少なくとも、奇数列と偶数列との境界上、又は奇数行と偶数行との境界上を一つおきに遮光する、前記投射板の表示面側に配置された遮光帯と、を含むスクリーンと、
   を備えた背面投射型表示装置。
2. 請求項１に記載の背面投射型表示装置において、前記遮光帯は平板状をなし、前記投射板の主面に対して平行となるように設けられていることを特徴とする背面投射型表示装置。
3. 請求項１に記載の背面投射型表示装置において、前記遮光帯の前記投射板の主面に対して垂直な方向の断面はＴ字状をなすことを特徴とする背面投射型表示装置。
4. 請求項１に記載の背面投射型表示装置において、前記投射板は、前記遮光帯が設けられていない奇数列と偶数列との境界間、又は奇数行と偶数行との境界間に、第２の遮光帯を有することを特徴とする背面投射型表示装置。
5. 請求項４に記載の背面投射型表示装置において、前記投射板は、前記遮光帯が設けられている奇数列と偶数列との境界間、又は奇数行と偶数行との境界間に、第３の遮光帯を有することを特徴とする背面投射型表示装置。
6. 請求項１に記載の背面投射型表示装置において、前記遮光帯は平板状をなし、前記投射板の主面に対して垂直となるように設けられていることを特徴とする背面投射型表示装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の背面投射型表示装置において、前記投射板は、前記光投射手段から投射された前記変調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変調光を拡散して放射する第２のレンズプレートとからなる背面投射型表示装置。
8. 奇数列と偶数列、又は奇数行と偶数行とに分けてそれぞれ表示するための信号変調が行われた変調光が入射されるスクリーンであって、
   前記変調光が背面側に投射されて、奇数列と偶数列、又は奇数行と偶数行からなる変調光が映し出される投射板と、少なくとも、奇数列と偶数列との境界上、又は奇数行と偶数行との境界上を一つおきに遮光する、前記投射板の表示面側に配置された遮光帯とを含むスクリーン。
9. 請求項８に記載のスクリーンにおいて、前記遮光帯は平板状をなし、前記投射板の主面に対して平行となるように設けられていることを特徴とするスクリーン。
10. 請求項８に記載のスクリーンにおいて、前記遮光帯の前記投射板に対して垂直な方向の断面はＴ字状をなすことを特徴とするスクリーン。
11. 請求項８に記載のスクリーンにおいて、前記投射板は、前記遮光帯が設けられていない奇数列と偶数列との境界間、又は奇数行と偶数行との境界間に、第２の遮光帯を有することを特徴とするスクリーン。
12. 請求項１１に記載のスクリーンにおいて、前記投射板は、前記遮光帯が設けられている奇数列と偶数列との境界間、又は奇数行と偶数行との境界間に、第３の遮光帯を有することを特徴とするスクリーン。
13. 請求項８に記載のスクリーンにおいて、前記遮光帯は平板状をなし、前記投射板の主面に対して垂直となるように設けられていることを特徴とするスクリーン。
14. 請求項８から１３のいずれか１項に記載のスクリーンにおいて、前記投射板は、前記光投射手段から投射された前記変調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変調光を拡散して放射する第２のレンズプレートとからなるスクリーン。

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