JP2009109618A - Projection display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はプロジェクションディスプレイに関し、より詳細には、構造が簡単且つ安価であってしかも輝度を向上させたプロジェクションディスプレイに関する。 The present invention relates to a projection display, and more particularly, to a projection display that is simple and inexpensive in structure and has improved luminance.
プロジェクションディスプレイにおいては、映像信号に対応させた画素ごとの光遮断を行なうことで光源からの光がスクリーン上に拡大投影され、このような画素ごとの光遮断には、例えば液晶ライトバルブの光遮断効果が利用される。スクリーンに投影された映像が反射光として観察されるものをフロントプロジェクションと呼び、透過光として観察されるものはリアプロジェクションと呼ばれる。 In a projection display, light from each light source is enlarged and projected on the screen by blocking light for each pixel corresponding to the video signal. For such light blocking for each pixel, for example, light blocking by a liquid crystal light valve is performed. The effect is used. What is observed as reflected light on the image projected on the screen is called front projection, and what is observed as transmitted light is called rear projection.
このようなプロジェクションディスプレイが抱える技術的課題として、スクリーンに映し出される映像の輝度向上やシステム構造の簡素化があり、特許文献1(特開平11−311833号公報)には、スクリーンにパターン化されたR(赤)、G(緑)、B(青)の蛍光体を形成しておき、この蛍光体を近紫外線によって励起発光させる構成とすることで輝度と色純度を向上させたプロジェクション液晶ディスプレイが開示されている。
しかし、特許文献1に記載のプロジェクション液晶ディスプレイでは、スクリーン上に設けられる蛍光膜はR(赤)、G(緑)、B(青)の蛍光体がパターン化されたものであるから、その作製は必ずしも容易なものではない。例えば、スクリーンが有機フィルムからなるものである場合には、熱膨張によって蛍光膜のパターンが位置ズレを生じたりする。また、高い位置精度でパターニングを施す工程を必要とする分だけ製造コストは高くならざるを得ない。 However, in the projection liquid crystal display described in Patent Document 1, the phosphor film provided on the screen is formed by patterning phosphors of R (red), G (green), and B (blue). Is not always easy. For example, when the screen is made of an organic film, the pattern of the fluorescent film may be misaligned due to thermal expansion. In addition, the manufacturing cost is inevitably increased by the amount that requires a patterning process with high positional accuracy.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構造が簡単且つ安価であってしかも輝度を向上させたプロジェクションディスプレイを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a projection display that has a simple structure, is inexpensive, and has improved luminance.
このような課題を解決するために、本発明のプロジェクションディスプレイは、スクリーン上に複数の画素から構成される映像を投影する第1の光学系と、前記複数の画素ごとの輝度に応じた空間的強度分布を有する近紫外光を前記映像に重ねて照射する第2の光学系を備え、前記スクリーンの表面には前記近紫外光によって励起されて発光する蛍光体膜であって蛍光体組成がスクリーン面内で一様である蛍光体膜が設けられていることを特徴とする。 In order to solve such a problem, a projection display according to the present invention includes a first optical system that projects an image composed of a plurality of pixels on a screen, and a spatial according to the luminance of each of the plurality of pixels. A second optical system that irradiates near-ultraviolet light having an intensity distribution on the image, and is a phosphor film that emits light when excited by the near-ultraviolet light on the surface of the screen. A phosphor film that is uniform in the plane is provided.
前記スクリーンに設けられる蛍光体膜には、例えば、ZnS、ZnSe、CdS、ZnTe、CdSe、CdTe、ユーロピウム及びサマリウム付活硫化ランタン蛍光体(La2O2S:Sm,Eu)、ユーロピウム及びマンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム蛍光体(BaMgAl10O17:Eu,Mn)、ユーロピウム付活リン酸クロロストロンチウム蛍光体((Sr,Ca,Ba)10(PO4)6・Cl2:Eu)の群から選択される少なくとも1種の蛍光体が含まれている。 The phosphor film provided on the screen includes, for example, ZnS, ZnSe, CdS, ZnTe, CdSe, CdTe, europium and samarium activated lanthanum sulfide phosphors (La 2 O 2 S: Sm, Eu), europium and manganese. From the group of active barium magnesium aluminate phosphor (BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn), europium activated chlorostrontium phosphate phosphor ((Sr, Ca, Ba) 10 (PO 4 ) 6 · Cl 2 : Eu) At least one phosphor to be selected is included.
好ましくは、前記蛍光体は、加法混色により白色が得られる複数種の蛍光体である。 Preferably, the phosphors are a plurality of types of phosphors that can obtain a white color by additive color mixing.
また、好ましくは、前記蛍光体は平均粒径が0.5μm以下の蛍光粒子である。 Preferably, the phosphor is a fluorescent particle having an average particle size of 0.5 μm or less.
本発明において、前記蛍光体膜には光吸収剤が含まれているようにしてもよい。 In the present invention, the phosphor film may contain a light absorber.
前記光吸収剤は、例えば、平均粒径が0.5μm以下のカーボンブラックである。 The light absorber is, for example, carbon black having an average particle size of 0.5 μm or less.
本発明では、プロジェクションディスプレイが備えるスクリーンの観察面側に近紫外光によって励起されて蛍光を発する蛍光体膜を設け、高い輝度信号の画素に対応しては強度の高い近紫外光が照射される一方、低い輝度信号の画素に対応しては強度の低い近紫外光が照射されることとしたので、構造が簡単且つ安価であってしかも輝度を向上させたプロジェクションディスプレイの提供が可能となる。しかも、映像の投影光学系と輝度向上のための光学系との正確な位置合わせなども不要であって、取り扱いも簡便であるという利点もある。 In the present invention, a phosphor film that emits fluorescence when excited by near-ultraviolet light is provided on the observation surface side of the screen included in the projection display, and high-intensity near-ultraviolet light is irradiated corresponding to pixels having a high luminance signal. On the other hand, since low-intensity near-ultraviolet light is irradiated in response to pixels having a low luminance signal, it is possible to provide a projection display with a simple structure, low cost, and improved luminance. In addition, there is an advantage that it is not necessary to accurately align an image projection optical system with an optical system for improving luminance, and is easy to handle.
以下に、図面を参照して、本発明のプロジェクションディスプレイを説明する。 The projection display of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(A)は、本発明のプロジェクションディスプレイが備えるスクリーン10の構成例を説明するための断面概略図で、符号10aは映像の投影光に対する高い反射率を有する高反射率層、符号10bは映像の投影光を散乱させるための光散乱層、そして、符号10cはスクリーン10の観察面側に設けられ近紫外光によって励起されて蛍光を発する蛍光体膜であり、この蛍光体膜10cが発する光によって映像の輝度が向上することとなる。そして、図1(B)に示したように、高い輝度信号の画素に対応しては強度の高い近紫外光(近紫外光A)が照射される一方、低い輝度信号の画素に対応しては強度の低い近紫外光(近紫外光B)が照射されることにより、スクリーン10に投影されている映像の画素毎の輝度がこれらの近紫外光の照射量に応じて向上することとなるのである。 FIG. 1A is a schematic cross-sectional view for explaining a configuration example of a screen 10 included in the projection display of the present invention. Reference numeral 10a denotes a high reflectance layer having a high reflectance with respect to projection light of an image, and reference numeral 10b denotes A light scattering layer for scattering projection light of an image, and a reference numeral 10c are phosphor films that are provided on the observation surface side of the screen 10 and emit fluorescence when excited by near-ultraviolet light. The phosphor film 10c emits light. The brightness of the image is improved by the light. Then, as shown in FIG. 1B, high-intensity signal pixels are irradiated with high-intensity near-ultraviolet light (near-ultraviolet light A), while low-intensity signal pixels are associated. By irradiating low-intensity near-ultraviolet light (near-ultraviolet light B), the luminance of each pixel of the image projected on the screen 10 is improved according to the amount of irradiation of these near-ultraviolet light. It is.
後に図面を参照して具体的に説明するように、本発明のプロジェクションディスプレイは、スクリーン上に複数の画素から構成される映像を投影する第1の光学系と、複数の画素ごとの輝度に応じた空間的強度分布を有する近紫外光を映像に重ねて照射する第2の光学系とを備えているが、図1(A)に図示したように、本発明においては、スクリーンの表面には近紫外光によって励起されて発光する蛍光体膜10cが設けられている。なお、この蛍光体膜10cは、特許文献1に記載された発明のようなパターニングは施されてはおらず、スクリーン面内で一様な蛍光体組成のものである。 As will be described in detail later with reference to the drawings, the projection display according to the present invention includes a first optical system that projects an image composed of a plurality of pixels on a screen, and a luminance for each of the plurality of pixels. And a second optical system for irradiating near ultraviolet light having a spatial intensity distribution superimposed on the image. As shown in FIG. A phosphor film 10c that emits light when excited by near-ultraviolet light is provided. The phosphor film 10c is not patterned as in the invention described in Patent Document 1, and has a uniform phosphor composition within the screen surface.
蛍光体膜に含有される蛍光体は、例えば、ZnS、ZnSe、CdS、ZnTe、CdSe、CdTe、ユーロピウム及びサマリウム付活硫化ランタン蛍光体(La2O2S:Sm,Eu)、ユーロピウム及びマンガン付活アルミン酸バリウムマグネシウム蛍光体(BaMgAl10O17:Eu,Mn)、ユーロピウム付活リン酸クロロストロンチウム蛍光体((Sr,Ca,Ba)10(PO4)6・Cl2:Eu)の群から選択される少なくとも1種の蛍光体であり、加法混色によって白色が得られる複数種の蛍光体を組み合わせることとしてもよい。 The phosphors contained in the phosphor film are, for example, ZnS, ZnSe, CdS, ZnTe, CdSe, CdTe, europium and samarium activated lanthanum sulfide phosphors (La 2 O 2 S: Sm, Eu), europium and manganese. From the group of active barium magnesium aluminate phosphor (BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn), europium activated chlorostrontium phosphate phosphor ((Sr, Ca, Ba) 10 (PO 4 ) 6 · Cl 2 : Eu) It is good also as combining several types of fluorescent substance which is the at least 1 sort (s) of fluorescent substance selected and can obtain white by additive color mixture.
蛍光体の平均粒径は、映像投影光を散乱させる効果を抑制するという観点から、例えば0.5μm以下、より好ましくは0.2μm以下とされる。 The average particle diameter of the phosphor is, for example, 0.5 μm or less, more preferably 0.2 μm or less, from the viewpoint of suppressing the effect of scattering the image projection light.
蛍光体膜10cには、上述の蛍光体とともに、光吸収剤を含有させるようにしてもよい。この光吸収剤は、本来の輝度がゼロであるべき画素に対応するスクリーン上の位置からの光強度(バックグラウンド強度)を低下させるためのものである。このような光吸収剤としては、平均粒径が例えば0.5μm以下(より好ましくは0.2μm以下)のカーボンブラックなどが例示可能である。カーボンブラックを光吸収剤として用いた場合、スクリーン表面(蛍光体膜10cの表面)からの光反射率を50%以下とすることも可能である。 The phosphor film 10c may contain a light absorber together with the above-described phosphor. This light absorber is for reducing the light intensity (background intensity) from the position on the screen corresponding to the pixel whose original luminance should be zero. Examples of such a light absorber include carbon black having an average particle size of 0.5 μm or less (more preferably 0.2 μm or less). When carbon black is used as the light absorber, the light reflectance from the screen surface (the surface of the phosphor film 10c) can be 50% or less.
以下に、実施例により本発明のプロジェクションディスプレイの具体的な構成を説明する。 Hereinafter, a specific configuration of the projection display of the present invention will be described by way of examples.
図2は、本発明のプロジェクションディスプレイの第1の構成例を説明するための図である。光源1はスクリーン10上に複数の画素から構成される映像を投影する第1の光学系の光源であって、例えば、可視光の赤(R)、緑(G)、青(B)の光を含む高圧水銀ランプ、或いはLED光源である。光源1からの光は、2枚のダイクロイックミラー(3、4)と3枚のミラー(5,6,7)によってRGBそれぞれの光に分割されて液晶ライトバルブ8へと入射し、このRGB光が映像信号に対応した画素毎の液晶ライトバルブ8の光遮断効果によって、映像光へと変換される。そして、この映像光は、液晶ライトバルブ8とスクリーン10との間に設けられたレンズ群9によって拡大されて、その拡大映像がスクリーン10に投影される。 FIG. 2 is a diagram for explaining a first configuration example of the projection display of the present invention. The light source 1 is a light source of a first optical system that projects an image composed of a plurality of pixels on the screen 10. For example, red (R), green (G), and blue (B) light of visible light is used. High pressure mercury lamp or LED light source. The light from the light source 1 is divided into RGB light by two dichroic mirrors (3, 4) and three mirrors (5, 6, 7), and enters the liquid crystal light valve 8, and this RGB light Is converted into image light by the light blocking effect of the liquid crystal light valve 8 for each pixel corresponding to the image signal. The image light is enlarged by a lens group 9 provided between the liquid crystal light valve 8 and the screen 10, and the enlarged image is projected on the screen 10.
本発明のプロジェクションディスプレイは、更に、第1の光学系で投影される映像の複数の画素ごとの輝度に応じた空間的強度分布を有する近紫外光を映像に重ねて照射する第2の光学系を備えている。光源2はこの第2の光学系の光源であって、光源1と同様の高圧水銀ランプやLED光源を用いることができる。光源2からの光は、バンドパスフィルタ11によって、例えば380〜420nmの近紫外帯域の光が選択され、この近紫外光が液晶ライトバルブ12に入射する。 The projection display of the present invention further includes a second optical system that irradiates the image with near-ultraviolet light having a spatial intensity distribution corresponding to the luminance of each of a plurality of pixels of the image projected by the first optical system. It has. The light source 2 is a light source of the second optical system, and a high-pressure mercury lamp or LED light source similar to the light source 1 can be used. As the light from the light source 2, light in the near ultraviolet band of, for example, 380 to 420 nm is selected by the bandpass filter 11, and this near ultraviolet light is incident on the liquid crystal light valve 12.
液晶ライトバルブ12には、第1の光学系によってスクリーン10条に投影されている映像の画素毎の光強度信号を演算処理して得られた輝度信号が入力され、当該輝度信号に対応した画素毎の光遮断が行なわれる。なお、液晶ライトバルブ12の各画素からは、第1の光学系に備えられている液晶ライトバルブ8の各画素に対応する光が透過するように信号処理(制御)されている。つまり、スクリーン10上に投影されている映像のうち、光強度が低い画素に対応する液晶ライトバルブ12の画素では近紫外光の透過率は低くなる一方、光強度が高い画素に対応する液晶ライトバルブ12の画素では近紫外光の透過率は高くなる。そして、この透過近紫外光が液晶ライトバルブ12とスクリーン10との間に設けられたレンズ群13及びミラー14によって拡大投影されて、スクリーン10に投影されている映像に重ねあわされることとなる。 The liquid crystal light valve 12 receives a luminance signal obtained by calculating the light intensity signal for each pixel of the image projected on the screen 10 by the first optical system, and a pixel corresponding to the luminance signal. Each light is blocked. Signal processing (control) is performed so that light corresponding to each pixel of the liquid crystal light valve 8 provided in the first optical system is transmitted from each pixel of the liquid crystal light valve 12. That is, in the image projected on the screen 10, the liquid crystal light valve 12 corresponding to the pixel with low light intensity has a low near-ultraviolet light transmittance, while the liquid crystal light corresponding to the pixel with high light intensity. In the pixel of the bulb 12, the transmittance of near ultraviolet light is high. The transmitted near-ultraviolet light is enlarged and projected by a lens group 13 and a mirror 14 provided between the liquid crystal light valve 12 and the screen 10, and is superimposed on the image projected on the screen 10.
スクリーン10に投影されている映像に重ねあわされた近紫外光は、スクリーン10の観察面側に設けられた蛍光体膜10cを励起し、この励起蛍光によって映像の輝度が向上することとなる。 Near-ultraviolet light superimposed on the image projected on the screen 10 excites the phosphor film 10c provided on the observation surface side of the screen 10, and the luminance of the image is improved by this excitation fluorescence.
なお、図2では、光源1と光源2を別個の光源としたが、単一の光源とすることもできる。また、第1の光学系のダイクロイックミラー等の光学部品を、第2の光学系の光学部品を兼ねる構成とすることもできる。 In FIG. 2, the light source 1 and the light source 2 are separate light sources, but may be a single light source. In addition, an optical component such as a dichroic mirror of the first optical system can also be configured to serve as an optical component of the second optical system.
図3は、本発明のプロジェクションディスプレイの第2の構成例を説明するための図で、この構成では、液晶ライトバルブ等の光学部品数を大幅に減らす工夫がなされている。光源1からの光はRGBの各光を時分割可能なカラーホイール15に入射され、カラーホイール15からの透過光が液晶ライトバルブ16に入射し、映像がレンズ群17によって拡大されて拡大映像がスクリーン10に投影される。 FIG. 3 is a diagram for explaining a second configuration example of the projection display according to the present invention. In this configuration, the number of optical components such as a liquid crystal light valve is greatly reduced. Light from the light source 1 is incident on a color wheel 15 capable of time-dividing each RGB light, transmitted light from the color wheel 15 is incident on a liquid crystal light valve 16, and an image is enlarged by a lens group 17 to form an enlarged image. Projected onto the screen 10.
光源2からの光は、例えば380〜420nmの近紫外帯域の光を選択するバンドパスフィルタ18を通り、ミラー19で反射されて上述の液晶ライトバルブ16に入射する。そして、この液晶ライトバルブ16の光遮断効果によって複数の画素ごとの輝度に応じた空間的強度分布を有する近紫外光が、スクリーン10上の映像に重ねて拡大投影されることとなる。 The light from the light source 2 passes through a bandpass filter 18 that selects light in the near ultraviolet band of, for example, 380 to 420 nm, is reflected by a mirror 19 and enters the liquid crystal light valve 16 described above. Due to the light blocking effect of the liquid crystal light valve 16, near ultraviolet light having a spatial intensity distribution corresponding to the luminance for each of the plurality of pixels is enlarged and projected on the image on the screen 10.
本発明により、構造が簡単且つ安価であってしかも輝度を向上させたプロジェクションディスプレイが提供される。 According to the present invention, there is provided a projection display having a simple structure, low cost, and improved luminance.
1、2 光源
3、4 ダイクロイックミラー
5、6、7、14、19 ミラー
8、12、16 液晶ライトバルブ
9、13、17 レンズ群
10 スクリーン
10a 高反射率層
10b 光散乱層
10c 蛍光体膜
15 カラーホイール
11、18 バンドパスフィルタ
1, 2 Light source 3, 4 Dichroic mirror 5, 6, 7, 14, 19 Mirror 8, 12, 16 Liquid crystal light valve 9, 13, 17 Lens group 10 Screen 10a High reflectivity layer 10b Light scattering layer 10c Phosphor film 15 Color wheel 11, 18 Band pass filter
Claims (6)
前記複数の画素ごとの輝度に応じた空間的強度分布を有する近紫外光を前記映像に重ねて照射する第2の光学系を備え、
前記スクリーンの表面には前記近紫外光によって励起されて発光する蛍光体膜であって蛍光体組成がスクリーン面内で一様である蛍光体膜が設けられていることを特徴とするプロジェクションディスプレイ。 A first optical system that projects an image composed of a plurality of pixels on a screen;
A second optical system that irradiates near-ultraviolet light having a spatial intensity distribution in accordance with the luminance of each of the plurality of pixels so as to overlap the image;
A projection display, characterized in that a phosphor film that emits light when excited by the near-ultraviolet light and has a uniform phosphor composition within the screen surface is provided on the surface of the screen.
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JP2011085753A (en) * | 2009-10-15 | 2011-04-28 | Seiko Epson Corp | Screen and projection system |
CN113433788A (en) * | 2021-07-09 | 2021-09-24 | 广西中光影光电有限公司 | Front projection transparent holographic projection screen |
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