JP2007293101A - 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実現する。
【解決手段】光源１０と、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偏光ビームスプリッタ１１、反射型液晶表示素子１２と、第１及び第２の画像光を投射する光投射レンズ１４と、光投射レンズから投射された第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１５と、を備える。スクリーンは、投射された第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、第１のレンズプレートから出射された第１及び第２の画像光を垂直方向から一定角度傾ける第２のレンズプレートと、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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 図１に示す構成において、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。 偏光ビームスプリッタプレート１５−３の斜視図である。 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。 図４に示す構成において、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。 本発明の第３の実施形態に係わ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。

符号の説明

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

Claims (7)

1. 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。
3. 請求項１又は２に記載の背面投射型表示装置において、前記画像光生成手段は、二つの反射型液晶素子と偏光ビームスプリッタとからなる組の少なくとも一組を有する背面投射型表示装置。
4. 請求項１又は２に記載の背面投射型表示装置において、前記第１のレンズプレート、前記第２のレンズプレート及び偏光ビームスプリッタプレートのうちの少なくとも２つが一体化された光学プレートで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の背面投射型表示装置。
5. 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スクリーン。
6. 請求項５に記載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たことを特徴とするスクリーン。
7. 請求項６に記載のスクリーンにおいて、前記第１のレンズプレート、前記第２のレンズプレート及び偏光ビームスプリッタプレートのうちの少なくとも２つが一体化された光学プレートで構成されていることを特徴とするスクリーン。

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