JP2540248B2

JP2540248B2 - 投写型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2540248B2
Application number: JP3094267A
Authority: JP
Inventors: 弘鎌倉
Original assignee: KODO EIZO GIJUTSU KENKYUSHO
Current assignee: KODO EIZO GIJUTSU KENKYUSHO
Priority date: 1991-04-24
Filing date: 1991-04-24
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JPH04324435A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ライトバルブとメ
タルハライドランプを用いた投写型液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【発明の概要】本発明において、メタルハライドランプ
の第１の発光輝点は放物面鏡の公式（ｙ＝ｘ² ／４ｆ）
のｆ値より小さく、第２の発光輝点はｆ値より大きく設
定されており、第２の発光輝点の周辺のみをフロスト構
造にすると共に、該第１の発光輝点の光度に対して該第
２の発光輝点の光度を５０％以下にすることにより、集
光効率が高く、照度ムラが少なくカラーユニフォーミテ
ィが良好な投写型液晶表示装置が提供できる。

【０００３】

【従来の技術】従来から知られている投写型液晶表示装
置として、例えば、ハロゲンランプを用いた液晶ライト
バルブによる投写型カラー表示装置（１９８６年５月に
行われたソサエティ・フォア・インフォメイション・デ
ィスプレイの技術論文要録３７５ページ〜３７８ページ
に掲載された論文「ＬＣＤＦｕｌｌＣｏｌｏｒＶ
ｉｄｅｏＰｒｏｊｅｃｔｏｒ」）がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ハロゲンラン
プを用いた液晶表示装置は、明るさも不十分で、また画
像品質としての色合い（色再現性）や白色の色温度（テ
レビ受像機のＮＴＳＣの基準色温度は６５００Ｋ）に関
しては、テレビ受像機並の画質を得ることが難しく、さ
らには画像の重要な要素であるユニフォーミティ（カラ
ーユニフォーミティも含む）も十分ではなかった。

【０００５】そこで本発明は、このような問題点を解決
するもので、その目的とするところは、投写した画像の
スクリーン上での照度ムラを低下させ、ユニフォーミテ
ィが良好な投写型液晶表示装置を供することにある。

【０００６】さらに本発明の他の目的は、効率の高い色
分離および色合成を可能にした投写型液晶表示装置を供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る投写型液晶
表示装置は、画像形成のための液晶ライトバルブを用い
た投写型液晶表示装置であって、液晶ライトバルブを照
射する光源は、水銀およびその他のハロゲン化金属によ
り構成されたメタルハライドランプであり、第１の発光
輝点を放物面鏡の公式（ｙ＝ｘ²／４ｆ）のｆ値より小
さく、第２の発光輝点を該ｆ値より大きく設定し、該第
２の発光輝点の周辺のみをフロスト構造にしたものであ
る。

【０００８】

【作用】本発明の上記構成によれば、集光効率が高く、
出射光束の大きく、しかも照度ムラが少なくユニフォー
ミティを良好にすることが可能になる。

【０００９】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明を適用した投
写型液晶表示装置の実施例を説明する。

【００１０】まず、本発明の一実施例における投写型液
晶表示装置に用いる、メタルハライドランプの構造につ
いて詳しく述べる。

【００１１】図１は、リフレクタ付きランプの断面を示
す断面図である。本図において、放電灯１０は、複合化
合物（水銀やハロゲン化金属等）が充填されたメタルハ
ライドランプである。電極１１は、タングステンで形成
された電極で、モリブデン箔１２を熱圧着してある。リ
フレクタ１３はセラミックセメント１４により、放電灯
１０に接着固定されている。

【００１２】リフレクタ１３は、放物面鏡（パラボラリ
フレクタとも呼ぶ）であり、リフレクタの光学焦点位置
（ｆ）は（ｙ＝ｘ² ／４ｆ）の公式によるｆ値である。

【００１３】タングステン電極１１は、数ｍｍの極間距
離が保たれており、リフレクタの反射面側の電極の先端
を第１の発光輝点１５とし、もう一方の電極を第２の発
光輝点１６として、第１の発光輝点はリフレクタの光学
焦点位置（ｆ）より短い位置に設定され、第２の発光輝
点１６は、リフレクタの光学焦点位置（ｆ）より長い位
置に設定されている。

【００１４】放電灯１０は石英の発光管であり、第１の
発光輝点側の周辺と第２の発光輝点側の周辺において
は、透過特性が異なるフロスト構造（梨地表面加工）に
してある。

【００１５】図２は、本発明の一実施例に用いるメタル
ハライドランプのハロゲン化金属の異なる３種類（ａ）
（ｂ）（ｃ）の分光特性を示す。

【００１６】図２の（ａ）は、水銀と他のハロゲン化金
属の割合が７０：１のランプであり、水銀（Ｈｇ）が
５．３５ｍｇ、セシウム（Ｃｓ）が１１０ｕｇ、ディス
プロジウム（Ｄｙ）が５０ｕｇ、ネオジウム（Ｎｄ）が
４０ｕｇ、その他の金属が微量充填されている。

【００１７】図２の（ｂ）は、水銀と他の金属の割合が
７０：１のランプであり、水銀（Ｈｇ）が２２．５ｍ
ｇ、ディスプロジウム（Ｄｙ）が４０ｕｇ、ホルミウム
（Ｈｏ）が３０ｕｇ、タリウム（Ｔｌ）が１４０ｕｇ、
ツリウム（Ｔｍ）が２０ｕｇ、その他の金属が微量充填
されている。

【００１８】図２の（ｃ）は、水銀と他の金属割合が、
８０：１のランプであり、水銀（Ｈｇ）が２４．８ｍ
ｇ、セシウム（Ｃｓ）が１８０ｕｇ、ディスプロジウム
（Ｄｙ）が１００ｕｇ、ホルミウム（Ｈｏ）が９０ｕ
ｇ、錫（Ｓｎ）が１７０ｕｇ、タリウム（Ｔｌ）が１２
３０ｕｇ、ツリウム（Ｔｍ）が８０ｕｇ、その他の金属
が微量充填されている。

【００１９】これらの３種類のメタルハライドランプに
おいて、色温度は図２（ａ）が５６００Ｋ、図２（ｂ）
が５１００Ｋ、図２（ｃ）が４６３０Ｋである。

【００２０】これらのランプを、投写光学系を用いて投
写すると、出射光の各スペクトル（Ｒ，Ｇ，Ｂの色再現
性）は、ランプの各波長域のエネルギー比によって色合
いを決定するため、放電のアークの中心部においては、
色温度が高い水銀のスペクトル分布が集中し、その周辺
部分には、他のハライド金属の放電スペクトルが周辺を
取りまくように放電するため、ハライド金属の各々の色
光でかなりバラつきカラーユニフォーミティが劣化す
る。

【００２１】特に、窯化リチウム（Ｌｉ−Ｉ₂ ）やナト
リウム（Ｎａ），ルビジウム（Ｒｂ）等の赤色の発光色
を決定するハライド金属は、水銀スペクトルの周辺を取
りまくように放電するため、他の輝線スペクトルに比べ
著しく特出しており、そのためスクリーンに投写した場
合のカラーユニフォーミティが悪くなる。

【００２２】そのため、特にこれらのハライド金属と水
銀の発光スペクトルをアーク位置の最適化と、発光間の
フロスト構造により光学的に混ぜ合わせて投射すること
により、色ムラの少ないカラーユニフォーミティが実現
できる。

【００２３】図３は、投写光学系のライトバルブからメ
タルハライドランプの具体的な設計距離および最適なリ
フレクター形状を示した寸法図である。

【００２４】リフレクターは、ライトバルブの照射面ま
で４５０ｍｍのワーキングディスタンスを有している。
ライトバルブの有効照射面は直径１２０ｍｍ、リフレク
ターの開口径は１４５ｍｍである。

【００２５】メタルハライドランプのアークの第１の発
光点はリフレクターの焦点より−０．５ｍｍ、第２の発
光輝点はリフレクターの焦点より＋５．５ｍｍにある。
また、リフレクターの後方のリブ径は直径１０ｍｍであ
る。

【００２６】図４は、照度分布を示すグラフであり、図
３に示した照明光学系を用いて第１の発光輝点の光度
と、第２の発光輝点の光度を変化させたときの、ライト
バルブ面の照度分布である。

【００２７】図４の（ａ）は第１の発光輝点と第２の発
光輝点の光度が等しい場合の照度分布を、同図（ｂ）は
第２の発光輝点が第１の発光輝点の５０％の光度を、同
図（ｃ）は第２の発光輝点が３０％のときのシミュレー
ション値を示す。

【００２８】この結果から分かるように、第２の発光輝
点が第１の発光輝点と同じ光度の場合においては、中心
の照度が著しく高くなり照度ムラが大きい。それに比較
して、第２の発光輝点の照度を３０％程度にすることに
より、照度比は改善される。また、このシミュレーショ
ンでは表わせないが、第２の発光輝点の管面はほぼ１／
２をフロスト構造にすることにより、カラーユニフォー
ミティも著しく改善され均一な白色光が得られた。

【００２９】図５は、本実施例によるランプを用いた投
写型液晶表示装置の構造を示す。すなわち、透過型液晶
ライトバルブを１枚用いた投写型液晶表示装置の斜視図
である。

【００３０】図５において、ランプ３０は、図１で示し
たメタルハライドランプであり、ランプより出射された
光は、熱線カットフィルタ３１で赤外線を反射もしくは
吸収させる。

【００３１】透過型液晶ライトバルブ３２は、２枚の透
明電極上に、薄膜トランジスタや、ダイオード素子から
成るアクティブマトリクス型液晶パネル、もしくは時分
割駆動を用いたパッシブ型液晶パネルにより構成され、
コンピュータグラフィクスや、テレビ等の画像データ
は、投写レンズ３３によりスクリーン上に結像される。

【００３２】これらの光学系は、ケース３４にすべて収
められるが、液晶ライトバルブの画像形成部分は、より
小型でしかも画素密度が多く光透過率の高いことが理想
である。

【００３３】この液晶ライトバルブの光透過率は、カラ
ー表示の場合にはカラーフィルタの透過率とランプのＲ
ＧＢの分光特性に依存し、ランプの光束を効率よく出射
するためにはＲＧＢの３色の光の発光エネルギーを輝度
信号のエネルギーに合わせる必要があり、メタルハライ
ドランプのハライド金属の種類により発光エネルギーを
コントロールしている。

【００３４】図６は、透過型液晶ライトバルブを３枚用
いた投写型表示装置の平面図である。本図において、ラ
ンプ４０は、図１で示したメタルハライドランプであ
り、ランプ４０より出射した光は、ダイクロイックミラ
ー４３により、各々赤色，青色，緑色の３原色に色分離
される。

【００３５】これらの３原色は、透過型液晶ライトバル
ブ４４を照射する。照射した光はライトバルブにより輝
度信号に比例した透過エネルギーに変調される。これら
の光エネルギーは、可逆的に設けられたダイクロイック
ミラー４５により画像合成され、投写レンズ４６により
スクリーン上に画像を結像させる。ミラー４７は、光学
軸を折り曲げるための反射鏡である。

【００３６】

【発明の効果】以上、述べたように本発明によれば、投
写型液晶表示装置に用いるメタルハライドランプは、水
銀とその他のハロゲン化金属の割合が例えば７０：１か
ら８０：１の成分比率で、ハロゲン化金属として希土類
金属を用いた放電灯の第１の発光輝点は放物面鏡の公式
（ｙ＝Ｘ² ／４ｆ）のｆ値より小さく、第２の発光輝点
はｆ値より大きく設定されており、第２の発光輝点の周
辺のみをフロスト構造にすると共に、該第１の発光輝点
の光度に対して該第２の発光輝点の光度を５０％以下に
することにより、照度ムラを少なくし、かつ、カラーユ
ニフォーミティが著しく改善でき、ハイビジョンなどの
高画質を追及した投写型液晶表示装置などに用いること
により特に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるリフレクター付ラン
プの断面図である。

【図２】本発明の一実施例におけるハロゲン化金属の異
なるメタルハライドランプの分光特性図である。

【図３】本実施例のライトバルブからメタルハライドラ
ンプの具体的な距離およびリフレクター形状を示した寸
法図である。

【図４】図３に示した光学系におけるライトバルブ面の
照度分布図である。

【図５】本発明の一実施例による液晶ライトバルブを１
枚用いた投写型液晶表示装置の斜視図である。

【図６】本発明の一実施例による透過型液晶ライトバル
ブを３枚用いた投写型表示装置の平面図である。

【符号の説明】

１０放電灯１１電極１３リフレクター１５第１の発光輝点１６第２の発光輝点３０ランプ３２液晶ライトバルブ４３ダイクロイックミラー４６投写レンズ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像形成のための液晶ライトバルブを用
いた投写型液晶表示装置において、液晶ライトバルブを照射する光源は、水銀およびその他
のハロゲン化金属により構成されたメタルハライドラン
プであって、第１の発光輝点を放物面鏡の公式（ｙ＝ｘ
² ／４ｆ）のｆ値より小さく、第２の発光輝点を該ｆ値
より大きく設定し、該第２の発光輝点の周辺のみをフロ
スト構造にすると共に、該第１の発光輝点の光度に対し
て該第２の発光輝点の光度を５０％以下にすることを特
徴とする投写型液晶表示装置。