JP2678957B2 - 投影型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は投影型液晶表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、液晶パネルを用いてテレビジョン
画像等を表示する液晶表示装置として、液晶パネルの表
示画像を投影レンズにより拡大してスクリーンに投影表
示するものが開発されているが、この投影型の液晶表示
装置は、液晶パネルの表示画像を拡大してスクリーンに
投影するものであるために、液晶パネルが赤、緑、青の
三原色画素の組合わせでフルカラー画像を表示するもの
である場合には、スクリーンに拡大投影される画像が
赤、緑、青の画素が目立つ荒れた画像となるという問題
をもっている。

【０００３】このため従来から、上記投影型液晶表示装
置として、３枚の液晶パネルを備えてその第１の液晶パ
ネルに赤色画像を、第２の液晶パネルに緑色画像を、第
３の液晶パネルに青色画像を表示させ、この各液晶パネ
ルを透過した赤、緑、青の画像光を重ね合せてフルカラ
ー画像光をつくることにより、このフルカラー画像光を
スクリーンに投影するようにしたものが提案されてい
る。

【０００４】この投影型液晶表示装置によれば、スクリ
ーンに投影されるフルカラー画像の１つ１つの画素が、
赤、緑、青の画素が重なったフルカラー画素となるか
ら、１つの表示パネルが表示する赤、緑、青の画素が交
互に並ぶフルカラー画像をスクリーン面に投影するもの
に比べて、スクリーン投影画像の画質を大幅に向上させ
ることができる。

【０００５】この投影型液晶表示装置としては、各液晶
パネルをそれぞれ赤、緑、青のカラーフィルタを備えた
ものとするとともに、各液晶パネルごとにそれぞれ光源
を設けたものが知られているが、この投影型液晶表示装
置は、３つの光源が必要であるために装置の価格が高く
なるだけでなく消費電力も大きいという問題をもってい
るため、最近では、光源を１つとし、この光源からの光
をダイクロイックミラーにより赤、緑、青の三原色光に
分離して、その赤色光を第１の液晶パネルに、緑色光を
第２の液晶パネルに、青色光を第３の液晶パネルにそれ
ぞれ入射させることが考えられている。

【０００６】一方、上記投影型液晶表示装置には、外部
のスクリーンに画像を投影するものと、装置の前面に透
過型スクリーンを設けて装置内部に設けた液晶パネルの
表示画像を前記透過型スクリーンにその背面側から投影
することにより、このスクリーン投影画像を装置の前面
側から観察させるようにした背面投影型のものとがあ
り、後者の背面投影型液晶表示装置では、前記透過型ス
クリーンの表面に微小幅のストライプ状レンズ部が多数
本平行に並ぶレンチキュラーレンズを形成して、スクリ
ーンにその背面側から投影されてスクリーン表面側に透
過する画像光をレンチキュラーレンズによって拡散させ
ることにより、スクリーンに投影された画像の視野角を
広げるようにしている。

【０００７】図４は、１つの光源からの光を赤、緑、青
の三原色光に分離して３枚の液晶パネルにそれぞれ入射
させ、この各液晶パネルを透過した光を重ねてつくった
フルカラー画像光を装置前面の透過型スクリーンに投影
する背面投影型液晶表示装置として従来提案されている
ものを示したもので、図中１は装置のケースであり、こ
のケース１の前面には表示窓が開口され、この表示窓に
は透過型スクリーン２が設けられている。

【０００８】この透過型スクリーン２は、アクリル樹脂
等からなる透明シートの表面に、垂直または水平（図で
は垂直）なストライプ状の微小幅レンズ部が多数本平行
に並ぶレンチキュラーレンズ３を形成したものとされて
いる。

【０００９】一方、４はケース１内に設けられた投影ユ
ニット、５および６は投影ミラーであり、投影ユニット
４からの投影光（フルカラー画像光）は、第１投影ミラ
ー５によって第２投影ミラー６に向けて反射され、さら
にこの第２投影ミラー６によって前記スクリーン２に向
けて反射されるようになっている。

【００１０】前記投影ユニット４の構成を説明すると、
図４において、７Ｒは赤色画像を表示するための液晶パ
ネル（以下赤色画像表示用液晶パネルという）、７Ｇは
緑色画像を表示するための液晶パネル（以下緑色画像表
示用液晶パネルという）、７Ｂは青色画像を表示するた
めの液晶パネル（以下青色画像表示用液晶パネルとい
う）である。

【００１１】これら液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、い
ずれも、その光入射面に入射光偏光板８を設け、光出射
面に画像形成用偏光板９を設けるとともに、内部の液晶
を入射光偏光板８の偏光軸方向を基準としてほぼ９０度
または２７０度ツイスト配向させたＴＮ（ツィステッド
・ネマティック）型液晶パネルとされており、画像形成
用偏光板９は、その偏光軸方向を入射光偏光板８の偏光
軸方向と平行にするかまたは直交させて配置されてい
る。この各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、画素配列が
同一の液晶パネルとされており、同じフルカラー画像の
赤、緑、青の各色の成分の画像をそれぞれ表示するよう
になっている。

【００１２】１０は前記第１投影ミラー５に対向させて
配置した投影レンズであり、前記各液晶パネル７Ｒ，７
Ｇ，７Ｂのうちの１つの液晶パネル例えば緑色画像表示
用液晶パネル７Ｇは、その光出射面を投影レンズ１０に
対向させて配置されている。

【００１３】１１は前記緑色画像表示用液晶パネル７Ｇ
と投影レンズ１０との間に配置された画像合成用ダイク
ロイックプリズムであり、他の２つの液晶パネルつまり
赤色画像表示用液晶パネル７Ｒと青色画像表示用液晶パ
ネル７Ｂとは、その光出射面を上記ダイクロイックプリ
ズム１１の両側面にそれぞれ対向させて配置されてい
る。

【００１４】また、１２は前記各液晶パネル７Ｒ，７
Ｇ，７Ｂを照射する光源であり、この光源１２は各液晶
パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂのうちの投影レンズ１０と対向
している緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに対向させて設
けられている。この光源１２は、光源ランプと、この光
源ランプからの放射光を緑色画像表示用液晶パネル７Ｇ
に向けて反射させるリフレクタとからなっており、前記
リフレクタは、光源ランプからの放射光を平行光として
反射させる放物面鏡リフレクタとされている。

【００１５】また、１３ａ，１３ｂは光源１２と緑色画
像表示用液晶パネル７Ｇとの間にＸ状に組合わせて配置
された２枚のダイクロイックミラーであり、一方のダイ
クロイックミラー１３ａは、赤色成分の波長光を反射さ
せ他の波長光を透過させる赤色光分離用とされ、他方の
ダイクロイックミラー１３ｂは、青色成分の波長光を反
射させ他の波長光を透過させる青色光分離用とされてい
る。

【００１６】この２枚のダイクロイックミラー１３ａ，
１３ｂは、光源１２からの光（白色光）を赤、緑、青の
三原色光に分離するもので、光源１２からの光のうち緑
色成分の波長光は、両方のダイクロイックミラー１３
ａ，１３ｂを透過して分離され、赤色成分の波長光は、
青色光分離用ダイクロイックミラー１３ｂを透過し赤色
光分離用ダイクロイックミラー１３ａで反射されて分離
され、青色成分の波長光は、赤色光分離用ダイクロイッ
クミラー１３ａを透過し青色光分離用ダイクロイックミ
ラー１３ｂで反射されて分離される。

【００１７】そして、ダイクロイックミラー１３ａ，１
３ｂによって分離された赤、緑、青の光のうち、緑色光
Ｇは、直接緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射し、赤
色光Ｒおよび青色光Ｂは、それぞれ２枚の光反射ミラー
１４ａ，１４ｂおよび１５ａ，１５ｂで順次反射されて
赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよび青色画像表示用液
晶パネル７Ｂに入射する。

【００１８】一方、前記画像合成用ダイクロイックプリ
ズム１１は、上記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂおよび
その光出射面の画像形成用偏光板９，９を透過した光つ
まり赤、緑、青の画像光を１つの画像光に合成するもの
で、このダイクロイックプリズム１１にその正面側から
入射する緑色画像光はダイクロイックプリズム１１を直
進し、ダイクロイックプリズム１１にその両側から入射
する赤色画像光と青色画像光は、ダイクロイックプリズ
ム１１により前記緑色画像光と同方向に屈折されて１つ
の画像光つまり赤、緑、青の画像光が重なり合ったフル
カラー画像光に合成され、投影レンズ１０により投影ミ
ラー５，６を介してスクリーン２に投影される。

【００１９】すなわち、この背面投影型液晶表示装置
は、１つの光源１２からの光をダイクロイックミラー１
３ａ，１３ｂにより赤、緑、青の三原色光に分離して、
その赤色光を赤色画像表示用液晶パネル７Ｒに、緑色光
を緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに、青色光を青色画像
表示用液晶パネル７Ｂにそれぞれ入射させるとともに、
前記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを透過した赤、緑、
青の光をダイクロイックプリズム１１により重ね合せて
フルカラー画像光をつくり、このフルカラー画像光を投
影レンズ１０によりケース前面の透過型スクリーン２に
その背面側から投影するようにしたものである。

【００２０】この背面投影型液晶表示装置によれば、３
枚の液晶パネルを使用するものでありながら光源は１つ
でよく、また各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する
光が赤、緑、青の着色光であるために各液晶パネルにカ
ラーフィルタを設ける必要もなくなるし、さらに画像光
を投影する透過型スクリーン２を、その表面にレンチキ
ュラーレンズ３を形成したものとしているために、この
スクリーン２にその背面側から投影されてスクリーン表
面側に透過する画像光をレンチキュラーレンズ３によっ
て拡散させて、スクリーン２に投影された画像の視野角
を広げることができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の投影型液晶表示装置では、たとえば、各液晶パネル
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを出射した赤、緑、青の光を合成した
カラー画像光に画像を形成するための光として、スクリ
ーンに対してＰ偏光成分およびＳ偏光成分の光が混在し
ている場合があり、スクリーンの投影画像の視野角を広
げるために透過型スクリーン２の表面にレンチキュラー
レンズを形成したときに、各色の反射／透過率が異なる
ことになって、カラー画像の色バランスが悪くなってし
まうという問題点があった。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】これは、スクリーン表面のレンチキュラー
レンズ３での表面反射によるものであり、レンチキュラ
ーレンズ３の各レンズ部の表面におけるスクリーン入射
光の反射率は、上記レンズ部の幅方向に振動する光に対
して最も小さく、レンズ部の長さ方向に振動する光に対
して最も大きい。

【００２９】そして、上記のように緑色画像表示用液晶
パネル７ＧをＰ偏光成分の入射光を使用するものとし、
赤色画像表示用液晶パネル７Ｒと青色画像表示用液晶パ
ネル７ＢをＳ偏光成分の入射光を使用するものとする
と、緑色画像表示用液晶パネル７Ｇを透過した緑色画像
光の振動方向と、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよび
青色画像表示用液晶パネル７Ｂを透過した赤色画像光お
よび青色画像光の振動方向とが互いに直交する方向とな
るために、例えば前記スクリーン表面のレンチキュラー
レンズ３のレンズ部が赤色画像光と緑色画像光の振動方
向と直交する方向のストライプ状のレンズ部である場合
は、赤色画像光と緑色画像光は高い透過率でスクリーン
表面側に透過するが、レンズ部の長さ方向と平行な振動
方向の光である緑色画像光はレンズ部表面での反射率が
大きいためにスクリーン透過率が悪く、その結果、スク
リーン２に投影されるフルカラー画像が、緑色が弱い色
バランスの悪い画像となってしまうし、また前記レンチ
キュラーレンズ３のレンズ部が緑色画像光の振動方向と
直交する方向のストライプ状のレンズ部である場合は、
上記と逆に、スクリーン２に投影されるフルカラー画像
が赤と青の色が弱い画像となる。

【００３０】本発明は上記のような実情にかんがみてな
されたものであって、その目的とされるところは、複数
枚の液晶パネルを用いてカラー画像光を投影する投影型
液晶表示装置において、投影されたカラー画像の色バラ
ンスの良い投影型液晶表示装置を提供することにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、カラー画像を形成するためのカラー画像光
の偏光方向を各色光ともに同一方向とするとともに、 ス
クリーンはレンチキュラーレンズを配置したスクリーン
とし、 前記カラー画像光の偏光方向と前記レンチキュラ
ーレンズの向きが互いに直交するように配置したもので
ある。

【００３２】

【作用】このような構成とすれば、レンチキュラーレン
ズを配置したスクリーンのレンチキュラーレンズに対し
て全ての色の画像光がその偏光方向をレンチキュラーレ
ンズの向きと互いに直交するように入射するのでスクリ
ーン画面の画像光の各色の強度はほぼ等しくなる。

【００３３】

【００３４】したがって、本発明の背面投影型液晶表示
装置によれば、スクリーンの表面側に透過するフルカラ
ー画像を、赤、緑、青の各色の強さをバランスさせた品
質のよい画像とすることができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３を参照
して説明する。図１は背面投影型液晶表示装置の全体の
構成を示し、図２はその内部の投影ユニットを示してい
る。

【００３６】図１および図２において、１は装置のケー
スであり、このケース１の前面に開口された表示窓に
は、表面にストライプ状の微小幅レンズ部が多数本平行
に並ぶレンチキュラーレンズ３を形成した透過型スクリ
ーン２が設けられている。４はケース１内に設けられた
投影ユニット、５および６は投影ミラーであり、投影ユ
ニット４からの投影光（フルカラー画像光）は、図４に
示した従来の背面投影型液晶表示装置と同様に、第１投
影ミラー５によって第２投影ミラー６に向けて反射さ
れ、さらにこの第２投影ミラー６によって前記スクリー
ン２に向けて反射されるようになっている。

【００３７】前記投影ユニット４の構成を説明すると、
図２において、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、光入射面に入射光
偏光板８を設け、光出射面に画像形成用偏光板９を設け
るとともに、内部の液晶を入射光偏光板８の偏光軸方向
を基準としてツイスト配向させた３枚のＴＮ型液晶パネ
ルであり、これら液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、画素
配列が同一で、かつ液晶の配向方向も同一な液晶パネル
とされている。

【００３８】この各液晶パネルのうち、７Ｒは赤色画像
を表示するための赤色画像表示用液晶パネル、７Ｇは緑
色画像を表示するための緑色画像表示用液晶パネル、７
Ｂは青色画像を表示するための青色画像表示用液晶パネ
ルとされており、これら液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
は、同じフルカラー画像の赤、緑、青の各色の成分の画
像をそれぞれ表示するようになっている。

【００３９】そして、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの
うちの１つの液晶パネル例えば緑色画像表示用液晶パネ
ル７Ｇは、その光出射面を投影レンズ１０に対向させて
配置され、他の２つの液晶パネルつまり赤色画像表示用
液晶パネル７Ｒと青色画像表示用液晶パネル７Ｂとは、
緑色画像表示用液晶パネル７Ｇと投影レンズ１０との間
に配置された画像合成用ダイクロイックプリズム１１の
両側面にそれぞれ光出射面を対向させて配置されてお
り、また各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、それぞれダ
イクロイックプリズム１１の中心から同一距離をとって
配置されている。

【００４０】１２は前記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
を照射する光源であり、この光源１２は各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂのうちの投影レンズ１０と対向している
緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに対向させて設けられて
いる。この光源１２は、光源ランプと、この光源ランプ
からの放射光を緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに向けて
平行光として反射させる放物面鏡リフレクタとからなっ
ている。

【００４１】また、１６ａ，１６ｂは光源１２からの光
（白色光）を赤、緑、青の三原色光に分離するための２
枚のダイクロイックミラーであり、第１のダイクロイッ
クミラー１６ａは青色光分離用とされ、この青色光分離
用ダイクロイックミラー１６ａは、光源１２と緑色画像
表示用液晶パネル７Ｇとの間に光源１２からの照明光の
光軸（以下光源光軸という）Ｏ₀ に対して４５゜の角度
で傾斜させて配置されている。

【００４２】この青色光分離用ダイクロイックミラー１
６ａは、青色成分の波長光を透過させ他の波長光つまり
赤と緑の成分の波長光を反射させるもので、光源１２か
らの光のうち、青色光分離用ダイクロイックミラー１６
ａを透過した青色光Ｂは、この青色光分離用ダイクロイ
ックミラー１６ａと緑色画像表示用液晶パネル７Ｇとの
間に前記光源光軸Ｏ （青色光分離用ダイクロイックミ
ラー１６ａを透過した青色光Ｂの光軸）に対して４５゜
の角度でかつ青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａ
と９０゜の角度で対向させて配置した青色光反射用第１
ミラー１７ａにより光源光軸Ｏ₀ に対して直交する方向
に反射される。

【００４３】また、前記第１ミラー１７ａの側方には、
この第１ミラー１７ａと平行に青色光反射用第２ミラー
１７ｂが配置されており、前記第１ミラー１７ａで反射
された青色光Ｂは、この第２ミラー１７ｂによって光源
光軸Ｏ₀ と平行な方向に反射され、さらに前記青色画像
表示用液晶パネル７Ｂの光入射面に４５゜の傾斜角で対
向させかつ前記第２ミラー１７ｂに対して９０゜の角度
で対向させて配置した青色光反射用第３ミラー１７ｃに
より、青色画像表示用液晶パネル７Ｂに向けて反射され
る。

【００４４】一方、前記青色光分離用ダイクロイックミ
ラー１６ａで反射された赤緑色光ＲＧは、前記青色光反
射用第２，第３ミラー１７ｂ，１７ｃの配置側とは反対
側に、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａと対向
させてこの青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａと
平行に設けた赤緑色光反射ミラー１８により、前記光源
光軸Ｏ₀ および青色光反射用第２ミラー１７ｂで反射さ
れた青色光Ｂの光軸Ｏ₁ と平行な方向に反射され、この
光軸に対して４５゜の角度でかつ赤緑色光反射ミラー１
８に対して９０゜の角度で対向させて配置した第２のダ
イクロイックミラー１６ｂに入射する。この第２のダイ
クロイックミラー１６ｂは、青色光分離用ダイクロイッ
クミラー１６ａで反射された赤緑色光ＲＧを赤色光Ｒと
緑色光Ｇとに分離するもので、この赤緑色光分離用ダイ
クロイックミラー１６ｂは、赤色成分の波長光を透過さ
せ他の波長光つまり緑色成分の波長光を反射させるもの
とされている。

【００４５】そして、この赤緑色光分離用ダイクロイッ
クミラー１６ｂを透過した赤色光Ｒは、前記赤色画像表
示用液晶パネル７Ｒの光入射面に４５゜の傾斜角で対向
させかつ前記赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１６
ｂと平行に対向させて配置した赤色光反射ミラー１９に
より、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒに向けて反射され
る。

【００４６】また、赤緑色光分離用ダイクロイックミラ
ー１６ｂで反射された緑色光Ｇは、前記緑色画像表示用
液晶パネル７Ｇの光入射面に４５゜の傾斜角で対向させ
かつ前記赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１６ｂと
平行に対向させて配置した緑色光反射ミラー２０によ
り、緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに向けて反射され
る。

【００４７】なお、この実施例では前記緑色光反射ミラ
ー２０を青色光反射用第１ミラー１７ａと背中合せに重
ねて配置しているが、この緑色光反射ミラー２０と青色
光反射用第１ミラー１７ａとは両面を反射面とした１枚
のミラーとしてもよいし、またこの両ミラーを別にする
場合はこれらを離して配置してもよい。また、この実施
例では、前記各ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８，
１９，２０を、その反射面に反射コーティングを施した
増反射ミラーとするか、あるいはダイクロイックミラー
としており、各ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８，
１９，２０を増反射ミラーとすれば、その光反射率を高
くすることができる。

【００４８】また、各ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，
１８，１９，２０をダイクロイックミラーとする場合
は、各ミラーを、このミラーに入射する色光をその波長
帯域を僅かに狭くして反射させ、残りの波長域の光を透
過させるものとすればよく、このように各ミラーをダイ
クロイックミラーとすれば、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，
７Ｂに入射させる赤、緑、青の光をさらに原色に近くす
ることができる。なお、背中合せに配置される緑色光反
射ミラー２０と青色光反射用第１ミラー１７ａとを共に
ダイクロイックミラーとする場合は、この両ミラー２
０，１７ａの背面（両ミラー２０，１７ａを重ね合せる
場合はミラー間）に、透過光を吸収する光吸収層を設け
る必要がある。

【００４９】また、前記緑色光反射ミラー２０と赤緑色
光分離用ダイクロイックミラー１６ｂとは、緑色光反射
ミラー２０で緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに向けて反
射される緑色光Ｇの光軸Ｏ₃ を前記光源光軸Ｏ₀ に一致
させる位置関係で配置されており、さらに前記青色光反
射用第２，第３ミラー１７ｂ，１７ｃおよび赤緑色光反
射ミラー１８と赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１
６ｂと赤色光反射ミラー１９とは、青色光反射用第２ミ
ラー１７ｂで反射された青色光Ｂの光軸Ｏ₁ と緑色光反
射ミラー２０で反射される緑色光Ｇの光軸Ｏ₃ との間隔
Ａ₁ と、赤緑色光分離用ダイクロイックミラー１６ｂを
透過した赤色光Ｒの光軸Ｏ₂ と緑色光反射ミラー２０で
反射される緑色光Ｇの光軸Ｏ₃ との間隔Ａ₂ とがＡ₁ ＝
Ａ₂ となるように、前記光源光軸Ｏ₀ から等距離の位置
に配置されている。

【００５０】また、前記赤色光反射ミラー１９と青色光
反射用第３ミラー１７ｃとは、これらミラー１９，１７
ｃで反射されかつ赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよび
青色画像表示用液晶パネル７Ｂを透過して画像合成用ダ
イクロイックプリズム１１に入射する赤色光Ｒおよび青
色光Ｂの光軸が、緑色光反射ミラー２０で反射されかつ
緑色画像表示用液晶パネル７Ｇを透過して画像合成用ダ
イクロイックプリズム１１に入射する緑色光Ｇの光軸Ｏ
₃ とダイクロイックプリズム１１の中心で一致するよう
にして配置されている。

【００５１】そして、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
は、前述したようにダイクロイックプリズム１１の中心
から同一距離をとって配置されており、また赤、緑、青
の各色の光Ｒ，Ｇ，Ｂの光路は直角に折れ曲がる光路で
あるため、光源１２から赤色画像表示用液晶パネル７Ｒ
までの赤色光Ｒの光路長と、光源１２から緑色画像表示
用液晶パネル７Ｇまでの緑色光Ｇの光路長と、光源１２
から青色画像表示用液晶パネル７Ｂまでの青色光Ｂの光
路長とは全て等しくなっている。

【００５２】このように光源１２から各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂまでの光路長を等しくしているのは、各
液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する赤、緑、青の光
の強度を均等にするためである。すなわち、光源１２か
らの光が完全な平行光であれば、各液晶パネル７Ｒ，７
Ｇ，７Ｂに入射する赤、緑、青の光の強度はダイクロイ
ックミラー１６ａおよび１６ｂで分離された時点の強度
のままであるが、実際には、光源１２のリフレクタが放
物面鏡リフレクタであっても、光源１２からの光は完全
な平行光ではなくある程度は広がりながら進む光である
から、光源１２からの光路が長くなるほど光束が大きく
広がることになる。

【００５３】このため、図４に示した従来の背面投影型
液晶表示装置のように、光源１２から各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂまでの光路長に差があると、光源１２か
らの光路長が短い緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射
する緑色光Ｇの光束の広がりに比べて、光源１２からの
光路長が長い赤色画像表示用液晶パネル７Ｒと青色画像
表示用液晶パネル７Ｂに入射する赤色光Ｒと青色光Ｇの
光束の広がりが大きくなり、そのために、赤色画像表示
用液晶パネル７Ｒと青色画像表示用液晶パネル７Ｂに入
射する光の単位面積当りの照度が下がって、これが赤色
画像表示用液晶パネル７Ｒおよび青色画像表示用液晶パ
ネル７Ｂへの入射光の強度を低くする原因の１つとな
る。

【００５４】この点、上記のように光源１２から各液晶
パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂまでの光路長を等しくしておけ
ば、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する赤、緑、
青の光の光束の広がりは全て等しくなるから、各液晶パ
ネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに等強度の光を入射させることが
できる。

【００５５】そして、上記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７
Ｂへの光入射系においては、光源１２からの光のうち、
赤色光Ｒが、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａ
および赤緑色光反射ミラー１８で反射、赤緑色光分離用
ダイクロイックミラー１６ｂを透過、赤色光反射ミラー
１９で反射されて赤色画像表示用液晶パネル７Ｒに入射
し、緑色光Ｇが、青色光分離用ダイクロイックミラー１
６ａ、赤緑色光反射ミラー１８、赤緑色光分離用ダイク
ロイックミラー１６ｂ、赤色光反射ミラー１９の全てで
反射されて緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射し、青
色光Ｂが、青色光分離用ダイクロイックミラー１６ａを
透過、３枚の青色光反射ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃ
で反射されて青色画像表示用液晶パネル７Ｂに入射する
から、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する光は全
てＳ偏光成分の強い光となる。

【００５６】すなわち、例えば青色光Ｂについて見る
と、この青色光Ｂは、青色光分離用ダイクロイックミラ
ー１６ａを透過して青色光Ｂに分離されたときにＳ偏光
成分が減衰して図２に示すＰ方向のＰ偏光成分が強い光
となるが、この青色光Ｂは、これ以後は３枚の青色光反
射ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃで反射されて青色画像
表示用液晶パネル７Ｂに導かれるために、Ｓ偏光成分の
減衰をほとんど生じることなく青色画像表示用液晶パネ
ル７Ｂに入射する。なお、この青色光ＢのＰ偏光成分
は、青色光反射ミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃで反射さ
れる度に減衰するから、この青色光Ｂは、青色光反射用
第１ミラー１７ａで反射されたときにＰ偏光成分が減衰
してＳ偏光成分とＰ偏光成分とがほぼ等しい光となり、
さらに青色光反射用第２ミラー１７ｂおよび第３ミラー
１７ｃで反射されることによってＰ偏光成分を二重に減
衰する。

【００５７】つまり、青色画像表示用液晶パネル７Ｂに
入射する青色光Ｂは、１回の透過と３回の反射を経た光
であり、したがってこの青色光Ｂは透過によるＳ偏光成
分の減衰が１回だけの、Ｓ偏光成分の強い光である。

【００５８】これは、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒに
入射する赤色光Ｒにおいても同じであり、この赤色光Ｒ
も、１回の透過と３回の反射を経た光であるから、この
赤色光Ｒも透過によるＳ偏光成分の減衰が１回だけのＳ
偏光成分の強い光である。

【００５９】また、緑色画像表示用液晶パネル７Ｇに入
射する緑色光Ｇは、透過がなく、４回の反射を経た光で
あり、したがってこの緑色光ＧはＳ偏光成分の減衰ほと
んどないＳ偏光成分の強い光である。

【００６０】一方、前記各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
は、それぞれ、その入射光偏光板８の偏光軸方向を、各
液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射する赤、緑、青の光
のＳ偏光成分の振動方向に合せるとともに、内部の液晶
を入射光偏光板８の偏光軸方向を基準としてほぼ９０度
または２７０度ツイスト配向させた同一の液晶パネルと
されており、その光出射面の画像形成用偏光板９は、そ
の偏光軸方向を入射光偏光板８の偏光軸方向と平行にし
て設けられている。

【００６１】すなわち、この各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，
７Ｂは、これに入射する光のＳ偏光成分を入射光として
使用するものであり、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに
入射する赤、緑、青の光は上述したようにＳ偏光成分の
強い光であって、このＳ偏光成分の光が入射光偏光板８
を透過して各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射するか
ら、各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの全てに、高強度の
光を入射させることができ、したがって各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂを透過しかつその画像形成用偏光板９を
透過して画像光とされた赤、緑、青の各画像光は、全て
高輝度の画像光となる。

【００６２】なお、この各画像光は、各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂの画像形成用偏光板９の偏光軸方向が入
射光偏光板８の偏光軸方向と平行であるために、Ｓ偏光
成分の光のままである。そして、各液晶パネル７Ｒ，７
Ｇ，７Ｂおよびその画像形成用偏光板９を透過した赤、
緑、青の各画像光は、画像合成用ダイクロイックプリズ
ム１１にそれぞれ入射し、このダイクロイックプリズム
１１により赤、緑、青の三原色光ＲＧＢが重なった１つ
のフルカラー画像光に合成され、投影レンズ１０によっ
て拡大投影される。

【００６３】この場合、画像合成用ダイクロイックプリ
ズム１１に入射する赤、緑、青の各画像光（Ｓ偏光成分
の光）のうち、赤色画像光と青色画像光はダイクロイッ
クプリズム１１で屈折されるために、ミラーによる光の
反射と同様に光をほとんど減衰することなくダイクロイ
ックプリズム１１を出射するのに対して、ダイクロイッ
クプリズム１１を直進する緑色画像光はダイクロイック
ミラーを透過する場合と同様に光の減衰を生じるが、緑
色画像表示用液晶パネル７Ｇに入射する緑色光Ｇは、前
述したように透過がなく、４回の反射を経た光であっ
て、赤色画像表示用液晶パネル７Ｒおよび青色画像表示
用液晶パネル７Ｂに入射する赤色光Ｒおよび青色光Ｂよ
りも１回の透過分だけＳ偏光成分の強度が強い光である
から、ダイクロイックプリズム１１を出射した緑色画像
光は、ダイクロイックプリズム１１での光減衰によって
赤色画像光および青色画像光とほぼ等強度の光となる。
したがってダイクロイックプリズム１１により合成され
たフルカラー画像光は、赤、緑、青の光の強度がほぼ等
しい色バランスのよい画像光となる。

【００６４】一方、前記投影ユニット４から投影レンズ
１０によって投影されるフルカラー画像光をケース前面
の透過型スクリーン２に向けて導く投影ミラー５，６
は、それぞれ、前記投影レンズ１０を通ったフルカラー
画像光（Ｓ偏光光）の振動方向に対して直交する方向に
傾斜させて配置されている。この投影ミラー５，６の傾
斜方向を上記のようにしているのは、フルカラー画像光
を効率よく反射させるためであり、上記投影ミラー５，
６もその傾き方向に対して直交する方向に振動するＳ偏
光成分の光を高い反射率で反射させるからであり、投影
レンズ１０を通ったフルカラー画像光の赤、緑、青の光
ＲＧＢが上記のように全てＳ偏光成分の光であり、かつ
投影ミラー５，６が上記のように傾斜していれば、投影
レンズ１０を通ったフルカラー画像光の赤、緑、青の光
ＲＧＢの全てが、その振動方向のまま光の減衰を生じる
ことなく投影ミラー５，６によって反射されるから、ス
クリーン２に、投影レンズ１０を通ったフルカラー画像
光をそのまま拡大した赤、緑、青の光の強度がほぼ等し
い色バランスのよいフルカラー画像を投影することがで
きる。

【００６５】また、ケース前面の前記透過型スクリーン
２の表面に形成されているレンチキュラーレンズ３は、
スクリーン２にその背面側から投影されてスクリーン表
面側に出射する画像光を拡散させてスクリーン投影画像
の視野角を広げるためのもので、このスクリーン表面の
レンチキュラーレンズ３は、図１および図３に示すよう
に、前記投影レンズ１０を通りかつ投影ミラー５，６で
反射されてスクリーン２に投影される画像光の振動方向
と直交する方向（この実施例では垂直方向）にストライ
プ状の微小幅レンズ部３ａ，３ａを形成したものとされ
ている。

【００６６】このようにしているのは、レンチキュラー
レンズ３の表面における画像光の反射を小さくするため
であり、レンチキュラーレンズの各レンズ部３ａ，３ａ
の表面におけるスクリーン入射光の反射率は、スクリー
ン入射光がレンズ部３ａの幅方向（レンズ状表面の彎曲
方向）に振動する光である場合に最も小さいから、レン
チキュラーレンズ３のレンズ部３ａ，３ａの長さ方向を
上記のように投影レンズ１０を通りかつ投影ミラー５，
６で反射された画像光の振動方向と直交させておけば、
スクリーン２に投影される画像光つまりＳ偏光成分の光
が、スクリーン表面のレンチキュラーレンズ３に対して
はその各レンズ部３ａ，３ａの幅方向に振動する光とし
て図３に示すようにスクリーン２に入射することにな
る。

【００６７】そして、スクリーン２に入射するフルカラ
ー画像光はその赤、緑、青の光ＲＧＢが全て同一方向の
振動光（Ｓ偏光成分の光）であるために、この赤、緑、
青の光ＲＧＢが全てレンチキュラーレンズ３での表面反
射をほとんど生じることなくスクリーン表面側に透過す
るから、装置の前面側から観察されるフルカラー画像は
色バランスがよくしかも高輝度の画像である。

【００６８】したがって、この背面投影型液晶表示装置
によれば、１つの光源１２からの光を赤、緑、青の三原
色光に分離し、この各色の光を３枚のＴＮ型液晶パネル
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射させて各液晶パネル７Ｒ，７
Ｇ，７Ｂを透過した赤、緑、青の光を重ね合せてフルカ
ラー画像をつくり、このフルカラー画像光を投影レンズ
１０によりレンチキュラーレンズ３を表面に形成した透
過型スクリーン２に投影するようにしたものでありなが
ら、スクリーン２の表面側に透過して観察されるフルカ
ラー画像を、赤、緑、青の各色の強さをバランスさせた
品質のよい画像とすることができる。

【００６９】なお、上記実施例では、赤色光Ｒと青色光
Ｂとを３回の反射で赤および青色画像表示用液晶パネル
７Ｒ，７Ｂに入射させ、緑色光Ｂを４回の反射で緑色画
像表示用液晶パネル７Ｇに入射させるようにしている
が、これら各色の光の反射回数は任意でよく、要は、各
液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの光入射面にそれぞれ対向
させて、ダイクロイックミラー１６ａ，１６ｂにより分
離された各色の光をそれぞれ同一方向の偏光成分が強い
光として各液晶パネルに入射させるミラーがありさえす
ればよい。

【００７０】また、上記実施例では、各液晶パネル７
Ｒ，７Ｇ，７Ｂの光出射面にそれぞれ画像形成用偏光板
９を設けているが、この画像形成用偏光板９はダイクロ
イックプリズム１１の出射面に１枚だけ設けて各液晶パ
ネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを透過した光を画像光とするのに
共用してもよく、さらにこの画像形成用偏光板９は、そ
の偏光軸方向を各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの入射光
偏光板８の偏光軸方向とほぼ直交させて設けてもよい。

【００７１】ただし、画像形成用偏光板９の偏光軸方向
を入射光偏光板８の偏光軸方向とほぼ直交させると、入
射光偏光板８を透過して各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ
に入射する光の振動方向と、画像形成用偏光板９を透過
した画像光の振動方向とがほぼ９０度ずれるが、この場
合でも、ダイクロイックミラー１６ａ，１６ｂにより分
離された各色の光をそれぞれミラーにより同一方向の偏
光成分が強い光として各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに
入射させるとともに、スクリーン表面のレンチキュラー
レンズ３のレンズ部３ａの長さ方向を、投影レンズ１０
を通ったフルカラー画像光の振動方向（画像形成用偏光
板９を透過した画像光の振動方向）に対して直交させれ
ば、上記実施例と同様に、スクリーン２の表面側に透過
するフルカラー画像を、赤、緑、青の各色の強さをバラ
ンスさせた品質のよい画像とすることができる。

【００７２】さらに、上記実施例では、ダイクロイック
プリズム１１を介して投影レンズ１０と対向する液晶パ
ネルを緑色画像表示用液晶パネル７Ｇとし、ダイクロイ
ックプリズム１１の両側に配置する液晶パネルを赤およ
び青色画像表示用液晶パネル７Ｒ，７Ｂとしているが、
これら各液晶パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの配置は上記実施
例に限られるものではない。

【００７３】また、上記実施例では、投影レンズ１０を
通った画像光を投影ミラー５，６を介してスクリーン２
に投影する方式の背面投影型液晶表示装置について説明
したが、本発明は、投影レンズを直接透過型スクリーン
に対向させて、投影レンズを通ったフルカラー画像光を
直接スクリーンに拡大投影する方式の背面投影型液晶表
示装置にも適用できることはもちろんである。

【００７４】

【発明の効果】本発明の投影型液晶表示装置は上記のよ
うな構成のものであるので、複数枚の液晶パネルを用い
てカラー画像光を投影する投影型液晶表示装置において
も、投影されたカラー画像の色バランスの良い投影型液
晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す背面投影型液晶表示装
置の縦断側面図。

【図２】上記表示装置の投影ユニットの拡大図。

【図３】図１の III−III 線に沿う拡大断面図図。

【図４】従来の背面投影型液晶表示装置の縦断側面図。

【符号の説明】

１…ケース、２…透過型スクリーン、３…レンチキュラ
ーレンズ、３ａ…レンズ部、４…投影ユニット、５，６
…投影ミラー、７Ｒ…赤色画像表示用液晶パネル、７Ｇ
…緑色画像表示用液晶パネル、７Ｂ…青色画像表示用液
晶パネル、８…入射光偏光板、９…画像形成用偏光板、
１０…投影レンズ、１１…画像合成用ダイクロイックプ
リズム、１２…光源、１６ａ…青色光分離用ダイクロイ
ックミラー、１６ｂ…赤緑色光分離用ダイクロイックミ
ラー、１７ａ〜１７ｃ…青色光反射ミラー、１８…赤緑
色光反射ミラー、１９…赤色光反射ミラー、２０…緑色
光反射ミラー、Ｒ…赤色光、Ｇ…緑色光、Ｂ…青色光。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３枚の液晶パネルと１つの光源と投影レン
   ズとを有し、前記光源からの光を赤、緑、青の三原色光
   に分離して、その赤色光を第１の液晶パネルに、緑色光
   を第２の液晶パネルに、青色光を第３の液晶パネルにそ
   れぞれ入射させるとともに、前記各液晶パネルを出射し
   た赤、緑、青の光を合わせてカラー画像光をつくり、こ
   のカラー画像光を前記投影レンズによりスクリーンに投
   影する投影型液晶表示装置において、 カラー画像を形成するための前記カラー画像光の偏光方
   向を各色光ともに同一方向とするとともに、 前記スクリーンはレンチキュラーレンズを配置したスク
   リーンとし、 前記カラー画像光の偏光方向と前記レンチキュラーレン
   ズの向きが互いに直交するように配置したことを特徴と
   する投影型液晶表示装置。