JP2822114B2 - 投写型液晶ディスプレイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネルを用いてス
クリーン上に画像を拡大投写する投写型液晶ディスプレ
イに関する。投写型液晶ディスプレイに適するカラーの
液晶表示装置には、ダイクロイックミラーで三原色に分
離したそれぞれの光を液晶パネルで変調し、投写レンズ
によりスクリーン上に投写する三板式や、１枚のカラー
ＬＣＤを用いる単板式が知られている。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の三板式の投写型液晶ディ
スプレイの全容を示す側面図であり、図示のように、色
分離／合成を行うダイクロイックミラーＤ１〜Ｄ４と全
反射ミラーＭ１、Ｍ２が、光源１からの入射光Ｌに対し
所定の位置に、かつ所定の角度で配設されている。

【０００３】ダイクロイックミラーＤ１、Ｄ２および全
反射ミラーＭ１からの透過／反射光に対し垂直に、３枚
の液晶パネルLp１〜Lp３が配設されている。そして、そ
れぞれの液晶パネルLp１〜Lp３の前方に偏光子（ポララ
イザー）Ｐ１〜Ｐ３が、また後方に検光子（アナライザ
ー）Ａ１〜Ａ３が配設されている。さらに、それぞれの
偏光子Ｐ１〜Ｐ３の前に、集光レンズ３１〜３３が配設
されている。

【０００４】この装置において、光源１からの入射光Ｌ
は、２枚のダイクロイックミラーＤ１、Ｄ２を反射／透
過して三原色Ｒ、Ｇ、Ｂに分光され、集光レンズ３１〜
３３および偏光子Ｐ１〜Ｐ３を透過して、それぞれ専用
の液晶パネルLp１〜Lp３に入射し、各色ごとに変調され
る。変調後の各画像は、検光子Ａ１〜Ａ３を透過して、
２枚のダイクロイックミラーＤ３、Ｄ４で合成され、投
写レンズ２によりスクリーン５上に投写される。

【０００５】ところで、このような投写型液晶ディスプ
レイの設置方式の違いによって、図７に示すような床置
き式、図８に示すような天井設置式と、図９のようなス
クリーン中央設置式とに分けられる。

【０００６】図９（ａ）に示すように、投写型液晶ディ
スプレイ９をスクリーン５の中央と同じ高さに設置する
場合は、同図（ｂ）のように、投写レンズ２の光軸ａ２
と集光レンズ３の光軸ａ３が一致しており、しかもスク
リーン５の面に対し垂直になっている。そして、集光レ
ンズ３の光軸ａ３がスクリーン５の中央に位置するよう
に投写されるので、スクリーン５上の画像は、光軸ａ３
に対し点対称となり、表示品質は比較的良好である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これに対し、図７
（ａ）に示すように、床６上に投写型液晶ディスプレイ
４を設置する場合は、その投写レンズ２の光軸ａ２が、
設置床６に近くなる。この投写型液晶ディスプレイの光
学系を、１枚の液晶パネルについて見ると、同図（ｂ）
のようになる。すなわち、集光レンズ３を上向きに傾け
るため、投写レンズ２の光軸ａ２に対し、集光レンズ３
の光軸ａ３が傾斜しており、非光軸投写光学系を成して
いる。

【０００８】そのため、投写レンズ２の光軸ａ２と最も
離れた位置から入射した光（以下「外側入射光」と略
す）Ｌ１は、集光レンズ３、偏光子Ｐ、液晶パネルLp、
検光子Ａおよび投写レンズ２を透過し、透過光Ｌ１’と
なる。これに対し、外側入射光L1が検光子Ａに対し傾斜
して入射するため、入射光Ｌ１の一部は、検光子Ａで反
射されて反射光Ｌ２となり、さらに液晶パネルLpで反射
された光Ｌ３が、検光子Ａおよび投写レンズ２を透過し
て、反射光Ｌ３’となる。

【０００９】この反射光Ｌ３’は光強度は弱いが、透過
光Ｌ１’による画像からずれた位置に写るため、ゴース
トとなって見え、表示品質を著しく低下させる。検光子
Ａを液晶パネルLpの面に密着させれば、このような反射
光Ｌ２、Ｌ３による問題は回避できるが、偏光板は光を
吸収する特性を持つため、密着させると検光子Ａおよび
偏光子Ｐの温度が上昇し、特性が低下する。したがっ
て、通常は液晶パネルLpから数mm離して偏光子Ｐおよび
検光子Ａを配設しており、その結果、検光子Ａによる反
射光により、前記のようなゴーストの問題が生じてく
る。

【００１０】このゴーストは、投写レンズ２の光軸ａ２
から離れるほど大きくなり、光軸ａ２上または光軸ａ２
に近い領域では、入射光Ｌ４の一部が、検光子Ａで反射
され、再び液晶パネルLpの面で反射されても、この反射
光は、入射光Ｌ４の透過光成分Ｌ４’とほぼ同一光路を
通過するため、ゴーストは目立たない。

【００１１】図８（ａ）に示すように天井８に設置する
タイプの投写型液晶ディスプレイ７の場合も、同図
（ｂ）のように、集光レンズ３を下向きに傾けるため、
光源光の光軸ａ３が投写レンズ２の光軸ａ２に対し傾く
ことになり、反射光Ｌ２、Ｌ３によって、前記のような
ゴーストの問題が生じる。

【００１２】これに対し、図９のようにスクリーン中央
位置に投写型液晶ディスプレイ９を設置する場合は、光
源の光軸ａ３が投写レンズ２の光軸ａ２と一致してお
り、外側入射光L1は、図７、８の光学系に比べて検光子
Ａへの入射角δが大きいので、外側入射光L1の透過光成
分による画像Ｌ１’と反射光線Ｌ３’の画像とのズレ量
はわずかで、ゴーストは比較的目立ちにくい。

【００１３】本発明の技術的課題は、従来の非光軸光学
系の投写型液晶ディスプレイにおけるこのような問題点
に着目し、投写レンズの光軸と離れた位置からの入射光
に起因するゴーストを抑制または発生不能とし、表示品
質を改善することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本構成
を示す側面図である。本発明は、光源と、スクリーン５
への投写レンズ２との間に、光源側から集光レンズ３、
偏光子Ｐ、液晶パネルLp、検光子Ａの順に配設されてお
り、しかも投写レンズ２の光軸a2と集光レンズ３の光軸
a3が一致していない非光軸光学系の投写型液晶ディスプ
レイを対象とする。

【００１５】

【００１６】請求項２の発明は、図１及び図２に示すよ
うに、前記のような非光軸投写光学系の投写型液晶ディ
スプレイにおいて、投写レンズ２の光軸ａ２と最も離れ
た位置から入射する光Ｌ１の検光子表面と液晶パネル表
面の間での反射による投写画像のずれ量を、投写レンズ
２の光軸ａ２と最も離れた位置から入射する光Ｌ１によ
る投写画像側と、投写レンズ２の光軸ａ２に最も近い位
置から入射する光による投写画像側で分配する方向に、
液晶パネルＬｐの面に対して検光子Ａが傾けて配設され
ている。

【００１７】請求項１の発明は、図３に示すように、前
記のような非光軸投写光学系の投写型液晶ディスプレイ
において、少なくとも投写レンズ２の光軸ａ２と最も離
れた位置から入射する光Ｌ１について、検光子表面およ
び液晶パネル表面で反射されて検光子Ａから出射した光
が投写レンズ２に入射しないように、液晶パネルＬｐの
面に対して検光子Ａが傾けて配設されている。

【００１８】請求項２又は１のように、非光軸投写光学
系の投写型液晶ディスプレイにおいて、液晶パネルＬｐ
の面に対して検光子Ａを傾けて配設し、外側入射光Ｌ１
の検光子Ａへの入射角δを制御することにより、ゴース
トを抑制したり、検光子Ａおよび液晶パネル面からの反
射光を投写レンズ２の外側に逸らしてゴーストを発生不
能とすることができる。

【００１９】請求項２の発明によれば、例えば図２
（ａ）に示すように、集光レンズ３の主面に対して検光
子Ａが平行となるように、すなわち液晶パネルＬｐと平
行の位置Ａ″に対し角度θだけ、検光子Ａを液晶パネル
Ｌｐに対し傾けて配設される。そのため、外側入射光Ｌ
１の検光子Ａへの入射角δが、検光子Ａの面に対し垂直
に近づき、その結果ゴーストが抑制される。

【００２０】また、図２（ｂ）に示す如く、検光子Ａ
が、図２（ａ）に示す集光レンズ３の主面と平行の位置
を通過するように、検光子Ａを液晶パネルLp側にさらに
傾けて、傾斜角θを大きくすることで、外側入射光L1の
検光子Ａへの入射角δが垂直に近づく。その結果、外側
入射光L1の反射光成分によるゴーストをさらに改善でき
る。

【００２１】請求項１は、請求項２とは逆に、例えば外
側入射光Ｌ１の検光子Ａへの入射角δが小さくなる方向
に、液晶パネルＬｐと平行の検光子Ａ″に対し角度βだ
け、検光子Ａを液晶パネルＬｐに対し傾けて配設する。
これにより、検光子Ａおよび液晶パネルＬｐで反射され
た光Ｌ３は、投写レンズ２の外側に反射される。そのた
め、反射された光Ｌ３が投写レンズ２に入射することは
なく、ゴーストの問題も発生しない。

【００２２】

【実施例】次に本発明による投写型液晶ディスプレイが
実際上どの様に具体化されるかを実指令で説明する。請
求項２の発明は、投写レンズ２の光軸ａ２と最も離れた
位置から入射する光Ｌ１の検光子表面と液晶パネル表面
の間での反射による投写画像のずれ量を、投写レンズ２
の光軸ａ２と最も離れた位置から入射する光Ｌ１による
投写画像側と、投写レンズ２の光軸ａ２に最も近い位置
から入射する光による投写画像側で分配する方向に、液
晶パネルＬｐの面に対して検光子Ａが傾けて配設するこ
とを内容とするものであり、例えば外側入射光Ｌ１の検
光子Ａへの入射角δが垂直に近づくように傾ける。逆に
前記入射角δが小さくなる方向に傾ける構成が請求項１
である。

【００２３】次に、図２の構成において、ゴーストが抑
制される理由を詳述する。図２（ａ）の場合は、集光レ
ンズ３の主面に対して検光子Ａが平行なため、外側入射
光L1の検光子Ａへの入射角δが、図７（ｂ）に示す従来
構成に比べて大きくなり、検光子Ａの面に対し垂直に近
づく。

【００２４】その結果、外側入射光L1の透過成分L1' の
画像と、検光子Ａおよび液晶パネルLpで反射された光L3
の画像L3’とのずれ量が小さくなり、ゴーストが抑制さ
れる。なお、集光レンズ３と液晶パネルLpとの傾き角を
５°程度とした場合、液晶パネルLpと検光子Ａとの傾き
角は、数度程度( 例えば５°前後）に設定する。

【００２５】一方、図７（ｂ）の場合は、投写レンズ２
の光軸ａ２上の入射光Ｌ４は、検光子Ａに対し垂直に入
射するため、ゴーストは全く生じないが、図２（ａ）の
ように検光子Ａを傾けると、光軸ａ２上の入射光Ｌ４の
検光子Ａへの入射光は垂直でなくなるので、検光子Ａと
液晶パネルLpの面で反射された光によるゴーストが発生
する。しかしながら、外側入射光L1の入射角δに比べる
と、光軸ａ２上の入射光L4の入射角は垂直に近いので、
ゴーストは目立たない。

【００２６】これに対し、図２（ｂ）は、同図（ａ）の
場合以上に検光子Ａを傾けて、外側入射光L1の入射角δ
をさらに垂直に近づけた構成である。入射角δが垂直に
なるように傾けると、外側入射光L1によるゴーストは皆
無となるが、光軸ａ２上の入射光Ｌ４の反射成分L5、L6
によるゴーストが目立ってくる。

【００２７】したがって、外側入射光L1によるゴースト
の程度と光軸ａ２上の入射光L4によるゴーストの程度を
総合的に勘案し、外側入射光L1の入射角δと光軸ａ２上
の入射光L4の入射角が最適となるように、検光子Ａの傾
け角θを設定することで、スクリーン全面においてゴー
ストが最も目立たないようにする。

【００２８】次に、図３は、検光子Ａを、外側入射光L1
の入射角δが小さくなる方向に傾けるものであり、
（ａ）図は、外側入射光L1の反射光Ｌ３も、光軸ａ２上
の入射光L4の反射光成分Ｌ６も、投写レンズ２から逸れ
るように大きく傾けてあるのに対し、（ｂ）図は、傾け
角βを小さくし、外側入射光L1の反射光Ｌ３のみが、投
写レンズ２から逸れるようになっている。

【００２９】まず、（ａ）図のように傾け角βを大きく
すると、外側入射光L1は、L2、L3のように、検光子Ａで
反射され、次いで液晶パネルLpによって、投写レンズ２
の外側に反射される。

【００３０】また、光軸a2上の入射光L4も、検光子Ａへ
の入射角が垂直とはならず、斜めから入射するため、L
5、L6のように、検光子Ａおよび液晶パネルLpで、投写
レンズ２の外側に反射される。このとき、液晶パネルLp
のサイズによっては、Ｌ51のように、検光子Ａによっ
て、液晶パネルLpの外側に反射されることもあり得る。

【００３１】このように、外側入射光L1の反射光成分L3
も光軸ａ２上の入射光の反射光成分L6も、投写レンズ２
に入射しないため、ゴーストの問題も生じない。（ｂ）
図の場合は、外側入射光L1の反射光成分L3がかろうじて
投写レンズ２から逸れるように、検光子Ａの傾き角βを
小さくしてある。その結果、光軸ａ２上の入射光L4の検
光子Ａへの入射角は垂直に近くなり、反射光成分L6の画
像L6' と透過光成分の画像L4’とのずれ量は極めて小さ
いので、ゴーストは目立たない。

【００３２】図１〜図３は、床置き方式を例にした光学
系になっているが、図４に示すように、天井設置式に適
用した場合も、投写レンズ２の光軸ａ２に対し外側入射
光L1が180 度反転しただけであって、基本的に変わりな
い。なお、図４は図２（ａ）に対応して、検光子Ａを集
光レンズ３の主面と平行となるように、液晶パネルLpに
対し傾けた例になっているが、図２（ｂ）および図３
(a)(b)等のように、任意の方向に任意の角度傾けること
ができる。

【００３３】以上の各実施例は、スクリーンの上下方向
のゴーストのみを対象としているが、左右方向のゴース
トに関しても、本発明の思想を適用し、検光子Ａを液晶
パネル面に対し左右に傾けることで、スクリーンの左右
方向のゴーストを制御することもできる。

【００３４】また、同じ思想により、図９のようにスク
リーンの中央の高さに投写型液晶ディスプレイを設置す
るタイプにおいても、液晶パネルLpに対し検光子Ａを上
下方向または左右方向に傾けることで、スクリーンにお
ける上下方向または左右方向のゴーストを制御すること
もできる。

【００３５】図５は図６のような三板式の投写型液晶デ
ィスプレイのそれぞれの液晶パネルＬp1〜Ｌp3に本発明
の思想を実施した例を示す側面図である。すなわち、そ
れぞれのＬp1〜Ｌp3の次の検光子A1〜A3が、本発明の思
想に従って、液晶パネル面に対し傾けて配置されてい
る。

【００３６】例えば、青色用の液晶パネルＬp1の次の検
光子A1の場合は、図２（ａ）の構成を実施したものであ
り、集光レンズ31の光軸がスクリーン５の中心にくるよ
うに傾けてあり、この集光レンズ３の主面と平行になる
ように、検光子A1が液晶パネルＬp1に対して傾けてあ
る。

【００３７】緑色用の液晶パネルＬp2の次の検光子A2の
場合は、図２（ｂ）の構成を実施したものであり、前記
の青色用の検光子A1よりもさらに傾け、検光子A2に対す
る入射角度が、投写レンズ２の光軸ａ２上の入射光と外
側入射光とで同等となるように設定することで、各部に
おけるゴーストを均一に制御できる。

【００３８】赤色用の液晶パネルＬp3の次の検光子A3の
場合は、図３（ａ）の構成を実施したものであり、検光
子A3および液晶パネルＬp3で反射された光が投写レンズ
２に入射しないように、検光子A3が、前記検光子A1、A2
とは逆向きに傾けてある。したがって、ゴーストが発生
することはない。

【００３９】以上のように、３枚の液晶パネルＬp1〜Ｌ
p3の検光子A1〜A3を別々に、所定の向きに所定の角度傾
けることができる。また、この実施例では、すべての検
光子A1〜A3に本発明の思想を実施しているが、三原色の
うち、輝度が高くスクリーン５上で目立ちやすい緑色や
赤色の液晶パネルのみについて、検光子を傾け、輝度の
高い色のみ、ゴーストを抑制することもできる。

【００４０】以上のように、本発明によれば、検光子表
面および液晶パネル表面で反射されて検光子から出射し
た光が投写レンズに入射しないように、あるいは投写レ
ンズの光軸と最も離れた位置から入射する光の検光子表
面と液晶パネル表面の間での反射による投写画像のずれ
量を、投写レンズの光軸と最も離れた位置から入射する
光による投写画像側と、投写レンズの光軸に最も近い位
置から入射する光による投写画像側で分配する方向に、
液晶パネルの面に対する検光子の取付け角度を調節する
だけで、透過光の画像と反射光による画像とのズレを抑
制でき、あるいは透過光の画像と反射光による画像との
ズレをなくすることができ、これによってゴーストが目
立たないようにでき、あるいはゴーストの発生を不能に
できて、表示品質を向上させることができる。

【００４１】すなわち、請求項２のように、外側入射光
L1の検光子Ａへの入射角δが垂直に近づく方向に、検光
子Ａを傾けることにより、投写レンズの光軸ａ２と離れ
た位置から入射する光L1に起因するゴーストを抑制でき
る。

【００４２】また、請求項２とは逆に、外側入射光L1の
検光子Ａへの入射角δが小さくなる方向に、検光子Ａを
傾けることにより、投写レンズ２の光軸a2と最も離れた
位置から入射した光L1の反射光を、投写レンズ２から逸
らし、ゴーストが発生不能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２の発明を示す側面図である。

【図２】請求項２の発明を示す側面図である。

【図３】請求項１の発明を示す側面図である。

【図４】本発明を天井設置式の投写型液晶ディスプレイ
に実施した例を示す側面図である。

【図５】本発明を三板式の投写型液晶ディスプレイの角
液晶パネルに実施した例を示す側面図である。

【図６】従来の三板式の投写型液晶ディスプレイを示す
側面図である。

【図７】従来の床置き式投写型液晶ディスプレイを示す
側面図である。

【図８】従来の天井設置式投写型液晶ディスプレイを示
す側面図である。

【図９】スクリーン中央設置式の投写型液晶ディスプレ
イを示す側面図である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1335 G02F 1/13

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、スクリーン（５）への投写レン
   ズ（２）との間に、光源側から集光レンズ（３）、偏光
   子（Ｐ）、液晶パネル（Ｌｐ）、検光子（Ａ）の順に配
   設されており、 投写レンズ（２）の光軸（ａ２）と集光レンズ（３）の
   光軸（ａ３）が一致していない非光軸投写光学系の投写
   型液晶ディスプレイにおいて、少なくとも投写レンズ（２）の光軸（ａ２）と最も離れ
   た位置から入射する光（Ｌ１）について、検光子表面お
   よび液晶パネル表面で反射されて検光子（Ａ）から出射
   した光が投写レンズ（２）に入射しないように、 液晶パ
   ネル（Ｌｐ）の面に対して検光子（Ａ）が傾けて配設さ
   れていることを特徴とする投写型液晶ディスプレイ。
2. 【請求項２】 光源と、スクリーン（５）への投写レン
   ズ（２）との間に、光源側から集光レンズ（３）、偏光
   子（Ｐ）、液晶パネル（Ｌｐ）、検光子（Ａ）の順に配
   設されており、 投写レンズ（２）の光軸（ａ２）と集光レンズ（３）の
   光軸（ａ３）が一致していない非光軸投写光学系の投写
   型液晶ディスプレイにおいて、 投写レンズ（２）の光軸（ａ２）と最も離れた位置から
   入射する光（Ｌ１）の検光子表面と液晶パネル表面の間
   での反射による投写画像のずれ量を、投写レンズ（２）
   の光軸（ａ２）と最も離れた位置から入射する光（Ｌ
   １）による投写画像側と、投写レンズ（２）の光軸（ａ
   ２）に最も近い位置から入射する光による投写画像側で
   分配する方向に、液晶パネル（Ｌｐ）の面に対して検光
   子（Ａ）が傾けて配設されていることを特徴とする 投写
   型液晶ディスプレイ。