JP2605470B2 - 背面投射型液晶表示装置 - Google Patents

背面投射型液晶表示装置

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JP2605470B2 JP2246594A JP24659490A JP2605470B2 JP 2605470 B2 JP2605470 B2 JP 2605470B2 JP 2246594 A JP2246594 A JP 2246594A JP 24659490 A JP24659490 A JP 24659490A JP 2605470 B2 JP2605470 B2 JP 2605470B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、液晶表示素子の表示画像を透過型スクリー
ンに拡大投射する背面投射型液晶表示装置に関する。
(従来の技術) 背面投射型液晶表示装置は、液晶表示素子の表示画像
を、光源と投射レンズを用い透過型スクリーンに拡大投
射するものであり、臨場感のある大画面映像を容易に実
現できる。しかも、カソード・レイ・チューブ(CRT)
投射管を用いた背面投射型表示装置に比べて、装置の小
型、軽量化が図れるという特徴がある。
透過型スクリーンには、表面にレンチキュラーレンズ
が加工されており、このようなスクリーンを使用するこ
とで、画面輝度の均一性の向上、並びに観察者の水平視
野角の拡大を実現している。
(発明が解決しようとする課題) しかし、従来の背面投射型液晶表示装置において、液
晶表示素子の画素はマトリクス状に配列しており、画素
以外の部分から光が漏れることにより画像のコントラス
トが低下するのを防ぐため、遮光用に格子状のブラック
マトリクスが液晶表示素子の内部に形成されている。こ
の様な液晶表示素子の表示画像を、レンチキュラーレン
ズが形成されている透過型スクリーン上に投射すると、
レンチキュラーレンズのピッチとブラックマトリクスの
ピッチの不一致から、それらのビート周囲のモアレ縞が
生じ、表示画像は著しく見ずらいものになってしまう。
モアレ縞を低減するには、透過型スクリーンのレンチキ
ュラーレンズのピッチを細かくする方法があるが、製造
上の困難さが増し、歩止まりが極端に低下するので製造
コストが大幅に増加するという問題が生じる。また、投
射画像をデフォーカスにすること、透過型スクリーンの
板厚を厚くすること、透過型スクリーン内の拡散剤の量
を増加することは、共にブラックマトリクスの格子像を
ぼかすことになるので、モアレ縞は目立たなくなるが、
この様に画面全体をぼかす方法は、画像の解像度が低下
し、実用上好ましくない。
本発明の目的は、表示画像の画質を著しく損ねること
なく、モアレ縞を低減する背面投射型液晶表示装置を提
供することにある。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の背面投射型液晶
表示装置は、表面にレンチキュラーレンズが形成されて
いる透過型スクリーンをキャビネト前面に設け、前記キ
ャビネット内に、少なくとも光源と、液晶表示素子と、
投射レンズとを配置し、前記光源からの光で前記液晶表
示素子を照明し、前記液晶表示素子の表示画像を前記投
射レンズを用いて前記透過型スクリーンに拡大投射する
背面投射型液晶表示装置において、前記液晶表示素子と
前記投射レンズとの間の光路中に平行平板ガラスを挿入
し、前記表示画像の水平方向か垂直方向のいずれか一方
を軸として前記平行平板ガラスを前記液晶表示素子に対
し傾斜させて配置したことを特徴としている。
(作用) 本発明の上記構成によれば、液晶表示素子と投射レン
ズとの間の光路中に平行平板ガラスを液晶表示素子に対
して傾斜させて配置すると、投射画像に非点収差が発生
する。ここで、平行平板ガラスの傾斜軸を表示画像の水
平方向か垂直方向のいずれか一方にとれば、透過型スク
リーン上に投射されるブラックマトリクスの格子像のう
ち、非点収差により水平方向、また垂直方向のいずれか
一方の像のみが解像され、他方は解像されないような像
形成が可能である。従って、透過型スクリーン上でブラ
ックマトリクスの格子像の水平方向のみが解像されるよ
うに投射レンズの焦点を合わせると、垂直方向の縞は、
ぼけて薄くなり、モアレ縞は目立たなくなる。
画面全体をぼかす方法に比べて、本発明では一方向の
解像度を低下させるだけなので、表示画像の画質を著し
く損ねることなくモアレ縞を低減できる。
(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図は、本発明の実施例を示す背面投射型液晶表示
装置の断面図である。この背面投射型液晶表示装置は、
キャビネット7と、キャビネット7の前面に設けた透過
型スクリーン6と、キャビネット7の内部に配置した、
液晶表示素子2と、液晶表示装置2を照明する光源1
と、液晶表示素子2の表示画像を透過型スクリーン6に
拡大投射する投射レンズ4と、投射光8の光路を折り曲
げる反射ミラー5と、液晶表示素子2と投射レンズ4と
の間の光路中に傾斜させて配置した平行平板ガラス3と
から構成される。
以上の構成において、光源1は、キセノンランプ、メ
タルハライドランプ、ハロゲンランプ等の高輝度白色光
源を用い、その出射光は放物面鏡により平行光束化され
た液晶表示素子2を照明する。その照明光は、図には明
示していないが、コールドミラー、紫外線カットフィル
タ等で可視光以外の光の成分を除去している。液晶表示
素子2は、画素を形成する透明電極膜を施した二枚のガ
ラス基板に液晶を封入してなる液晶セルの表裏に、偏光
子、検光子として作用する偏光板をそれぞれ配置したも
ので、、各画素ごとに印加する電圧を駆動回路により制
御し画像を形成する。液晶は、ツイステッド・ネマティ
ック(TN)液晶を用いているが、この他には、強誘電性
液晶、複屈折制御型液晶等、偏光を利用するタイプの液
晶や、相転移型液晶、高分子分散型液晶等の散乱を利用
するタイプの液晶も用いることができる。液晶の駆動方
式には、各画素ごとに薄膜トランジスタを形成し液晶を
駆動するアクティブマトリクス方式を用いたが、時分割
駆動の単純マトリクス方式でも同様である。液晶表示素
子2の内部には、画素以外の部分から光が漏れることに
より画像のコントラストが低下するのを防ぐため、クロ
ム膜を格子状にパターン化した遮光用ブラックマトリク
スが形成されている。平行平板ガラス3は、ガラスの表
裏両面を光学研磨した後、誘電体多層膜からなる反射防
止膜を両面に施したものである。液晶表示装置2と投射
レンズ4との間の光路中に液晶表示素子2の表示画像の
水平方向を軸に、液晶表示素子2に対し平行平板ガラス
3を傾斜して配置している。傾斜軸は、表示画像の垂直
方向でも良い。投射レンズ4は、液晶表示素子2の表示
画像を透過型スクリーン6に拡大投射するもので、投射
画面のピントを調節できるようにフォーカス調製機構が
付いている。反射ミラー5は、ガラスにアルミニウムを
蒸着した表面鏡であり、投射光8の光路を折り曲げるこ
とで装置の奥行き寸法を短くするために用いている。透
過型スクリーン6は、拡散剤を添加したアクリル樹脂の
表面にレンチキュラーレンズを、裏面にフレネルレンズ
を金型で成型したものを用い、画面輝度の均一性の向
上、並びに観察者の水平視野角の拡大を図っている。他
にも、レンチキュラーレンズとフルネルレンズを別々の
アクリル樹脂に成型し、二枚、あるいはそれ以上を貼合
わせた透過型スクリーンでも良い。キャビネット7は、
内壁に黒色塗装、または黒色めっき処理が施されてお
り、内部での光の反射を少なくし迷光を防止している。
作用の項で説明した様に、平行平板ガラス3を液晶表
示素子2に対し傾斜させて配置することにより、投射画
像には非点収差が発生する。平行平板ガラス3の傾斜軸
を表示画像の水平方向か垂直方向のいずれか一方にとれ
ば、透過型スクリーン6に投射されるブラックマトリク
スの格子像のうち、非点収差により水平方向、または垂
直方向のいずれか一方の像のみが解像され、他方は解像
されないような像形成が可能である。ここで、透過型ス
クリーン6上でブラックマトリクスの格子像の水平方向
のみが解像されるように、投射レンズ4のフォーカス調
整機構で焦点を合わせると、垂直方向の縞は、ぼけて薄
くなる。そのぼけ量は、平行平板ガラス3の屈折率、板
厚、傾斜角に依存するが、本実施例では、ガラス材とし
て4mm厚の光学ガラスBK7(屈折率nd=1.516)を使用
し、傾斜角を45゜に設定したところ、透過型スクリーン
6上に投射されたブラックマトリクスの格子像のうち垂
直方向の縞は、変調度(MTF)が0.1以下となり解像され
ず、投射画像にモアレ縞は発生しなかった。また、水平
方向の解像度は従来通りであり、画面全体をぼかす方法
に比べて表示画像の画質は良好であった。
以上の説明において、液晶表示素子2は、白黒表示の
場合やカラーフィルタを内蔵したカラー表示の場合のい
ずれにも適用できる。また、光源からの照明光をダイク
ロイックミラーで赤、青、緑の三色に分解し、それぞれ
三枚の液晶表示素子を照明し、三本の投射レンズで投射
する方式、さらに、三枚の液晶表示素子を透過した光を
再びダイクロイックミラーで合成して一本の投射レンズ
で投射する方式のカラー表示の場合でも同様の背面投射
型液晶表示装置が得られる。ここで、ダイクロイックミ
ラーで合成する場合には、平行平板ガラスをダイクロイ
ックミラーで兼用する構成も可能である。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、液晶表示素子
と投射レンズとの間の光路中に平行平板ガラスを傾斜さ
せて配置することにより、投射画像に非点収差を与え、
ブラックマトリクスの垂直方向の縞をぼかすことで、表
示画像の画質を著しく損ねることなく、モアレ縞を低減
する背面投射型液晶表示装置を得ることができた。ま
た、透過型スクリーンは、レンチキュラーレンズのピッ
チが極端に細かいものを必要としないので、透過型スク
リーンを製造する歩止まりが良く、低コスト化も実現で
きた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例を示す背面投射型液晶表示装
置の断面図である。図において、1……光源、2……液
晶表示素子、3……平行平板ガラス、4……投射レン
ズ、5……反射ミラー、6……透過型スクリーン、7…
…キャビネット、8……投射光。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面にレンチキュラーレンズが形成されて
    いる透過型スクリーンをキャビネット前面に設け、前記
    キャビネット内に、少なくとも光源と、液晶表示素子
    と、投射レンズとを配置し、前記光源からの光で前記液
    晶表示素子を照明し、前記液晶表示素子の表示画像を前
    記投射レンズを用いて前記透過型スクリーンに拡大投射
    する背面投射型液晶表示装置において、前記液晶表示素
    子と前記投射レンズとの間の光路中に平行平板ガラスを
    挿入し、前記表示画像の水平方向か垂直方向のいずれか
    一方を軸として前記平行平板ガラスを前記液晶表示素子
    に対し傾斜させて配置したことを特徴とする背面投射型
    液晶表示装置。
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