JP3072676B2 - Display device - Google Patents

Display device

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JP3072676B2
JP3072676B2 JP4149910A JP14991092A JP3072676B2 JP 3072676 B2 JP3072676 B2 JP 3072676B2 JP 4149910 A JP4149910 A JP 4149910A JP 14991092 A JP14991092 A JP 14991092A JP 3072676 B2 JP3072676 B2 JP 3072676B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は液晶テレビ等で用いら
れる表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device used in a liquid crystal television or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶テレビ等で用いられる表示装置に
は、例えば図2に示すように、液晶表示パネル1の表示
領域2に表示された画像を1枚の凸レンズ3でスクリー
ン4に拡大投影することにより、表示画面を大型化する
ようにしたものがある。
2. Description of the Related Art In a display device used in a liquid crystal television or the like, an image displayed in a display area 2 of a liquid crystal display panel 1 is enlarged and projected on a screen 4 by one convex lens 3 as shown in FIG. In some cases, the display screen is enlarged.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のこの
ような表示装置では、例えば液晶表示パネル1の表示領
域2に表示された像高P0(25mm)の画像をスクリ
ーン4に2倍の大きさP1(=2P0=50mm)に拡大
投影する場合、凸レンズ3の画角θを30°とすると、
凸レンズ3の最小の焦点距離fが f=P0/tanθ=43.3mm となり、焦点距離fが最小でも43.3mmの凸レンズ
3を用いる必要があり、そして倍率Mを(−2)とする
と、液晶表示パネル1からスクリーン4までの距離Sが S=f{2−M−(1/M)}=194.85mm となり、スクリーン4に投影された画像の大きさに較べ
て装置全体がかなり厚くなるという問題がある。この発
明の目的は、表示パネルからスクリーンまでの距離を短
くして、装置全体の薄型化を図ることのできる表示装置
を提供することである。
By the way, in such a conventional display device, for example, an image of an image height P 0 (25 mm) displayed on the display area 2 of the liquid crystal display panel 1 is doubled on the screen 4. In the case of enlarging and projecting to P 1 (= 2P 0 = 50 mm), if the angle of view θ of the convex lens 3 is 30 °,
The minimum focal length f of the convex lens 3 is f = P 0 / tan θ = 43.3 mm, and it is necessary to use the convex lens 3 having a minimum focal length f of 43.3 mm. If the magnification M is (−2), The distance S from the liquid crystal display panel 1 to the screen 4 is S = f {2-M- (1 / M)} = 194.85 mm, and the entire apparatus is considerably thicker than the size of the image projected on the screen 4. Problem. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a display device capable of shortening the distance from a display panel to a screen and reducing the overall thickness of the device.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
複数の表示領域を有した表示パネルの各表示領域とスク
リーンとの間にそれぞれ棒状レンズを光軸に対して垂直
な方向に間隔をおいて配置したものである。請求項2記
載の発明は、前記各棒状レンズの屈折率を軸中心から外
周側に向かって漸次変化するようにしたものである。請
求項3記載の発明は、前記各棒状レンズの長さを該棒状
レンズを通過する光の蛇行周期の3/4倍としたもので
ある。
According to the first aspect of the present invention,
Bar-shaped lenses are arranged at intervals in a direction perpendicular to the optical axis between each display area of a display panel having a plurality of display areas and a screen. According to a second aspect of the present invention, the refractive index of each of the rod-shaped lenses gradually changes from the axial center toward the outer peripheral side. According to a third aspect of the present invention, the length of each of the rod-shaped lenses is set to 3/4 times the meandering period of light passing through the rod-shaped lenses.

【0005】[0005]

【作用】この発明によれば、各棒状レンズが光軸に対し
て垂直な方向に間隔をおいて配置されていることによ
り、表示パネルの各表示領域にそれぞれ表示された各画
像がそれぞれ対応する棒状レンズによってスクリーンに
相互に重なり合うことなく拡大投影される。この場合、
表示パネルの各表示領域にそれぞれ表示された各画像の
像高が小さくなるため、各棒状レンズはその焦点距離を
かなり短くすることができ、したがって表示パネルから
スクリーンまでの距離をかなり短くすることができ、ひ
いては装置全体の薄型化を図ることができる。この場
合、請求項2記載の如く、棒状レンズの屈折率が軸中心
から外周側に向かって漸次変化するとすれば、全反射で
光を伝送するものに比較して、伝送損失を小さくするこ
とができるし、また、請求項3記載の如く、棒状レンズ
の長さを蛇行周期の3/4倍とすれば、正立等倍像を結
像させることができる。
According to the present invention, each bar-shaped lens is arranged at an interval in a direction perpendicular to the optical axis, so that each image displayed in each display area of the display panel corresponds to each other. The projection is carried out without overlapping each other on the screen by the rod-shaped lens. in this case,
Since the image height of each image displayed in each display area of the display panel becomes smaller, each rod-shaped lens can shorten its focal length considerably, and therefore, the distance from the display panel to the screen can be considerably shortened. As a result, the overall device can be made thinner. In this case, assuming that the refractive index of the rod-shaped lens gradually changes from the axial center toward the outer peripheral side, it is possible to reduce the transmission loss as compared with the case of transmitting light by total internal reflection. If the length of the rod-shaped lens is set to 3/4 times the meandering cycle, an erect equal-magnification image can be formed.

【0006】[0006]

【実施例】図1はこの発明の一実施例における表示装置
の概略構成を示したものである。この表示装置は液晶表
示パネル11を備えている。液晶表示パネル11は、表
面の縦方向の上部、中央部および下部にそれぞれ表示領
域12を有するとともに、その各間にマスク(非表示領
域)13を有し、かつ図示していないが、横方向にも同
様に複数の表示領域とマスクを交互に有する構造となっ
ている。液晶表示パネル11の裏面側にはバックライト
(図示せず)が配置されている。液晶表示パネル11の
表面側には各表示領域12に対応してそれぞれ棒状レン
ズ14が中空状の導光部材15を介して配置されてい
る。各棒状レンズ14は、光軸に対して垂直な方向に間
隔をおいて配置されている。棒状レンズ14の光出射側
には1枚の半透明のスクリーン16が所定の間隔をおい
て配置されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a display device according to an embodiment of the present invention. This display device includes a liquid crystal display panel 11. The liquid crystal display panel 11 has a display region 12 at each of an upper portion, a central portion, and a lower portion in the vertical direction of the surface, and has a mask (non-display region) 13 between the respective portions. Similarly, a plurality of display areas and masks are alternately provided. A backlight (not shown) is arranged on the back side of the liquid crystal display panel 11. On the front surface side of the liquid crystal display panel 11, rod-shaped lenses 14 are arranged via hollow light guide members 15 corresponding to the respective display areas 12. Each rod-shaped lens 14 is arranged at intervals in a direction perpendicular to the optical axis. One translucent screen 16 is arranged at a predetermined interval on the light emission side of the rod-shaped lens 14.

【0007】棒状レンズ14は、屈折率分布形レンズの
一種で、ロッドレンズ、セルフォックレンズ等と呼ば
れ、中心軸から半径方向の距離をrとしたとき、屈折率
n(r)が近似的に次式で表わされるものからなってい
る。ただし、Gは屈折率分布定数である。 n(r)=n(0){1−(1/2)×Gr2} このような棒状レンズを作成する方法としては、イオン
交換法によってガラスで作成する方法、拡散重合法によ
って樹脂で作成する方法等が知られている。また、この
ような棒状レンズでは、端面に入射した光線の入射位
置、入射角度に関係なく、すべての光線が同じ蛇行周期
Q(=2π/√G)で正弦波状の光路をとって進むよう
になっている。このため、棒状レンズの長さZをレンズ
を通過する光線の蛇行周期Qの3/4倍に選定すると、
正立等倍像を結像させることができる。この実施例で用
いられている棒状レンズ14は、このような構造であっ
て、正立等倍結像するようになっている。
The rod-shaped lens 14 is a kind of gradient index lens, and is called a rod lens, a selfoc lens, or the like. When a distance in the radial direction from the center axis is r, the refractive index n (r) is approximate. And the following equation. Here, G is a refractive index distribution constant. As a method of creating a n (r) = n (0 ) {1- (1/2) × Gr 2} Such rod-shaped lenses, how to create a glass by ion exchange method, created in the resin by diffusion polymerization method There are known methods. Further, in such a rod-shaped lens, regardless of the incident position and the incident angle of the light beam incident on the end face, all the light beams follow the sinusoidal optical path at the same meandering period Q (= 2π / √G). Has become. Therefore, if the length Z of the rod-shaped lens is selected to be 3/4 times the meandering period Q of the light beam passing through the lens,
An erect equal-magnification image can be formed. The rod-shaped lens 14 used in this embodiment has such a structure, and forms an erect equal-magnification image.

【0008】ここで、この表示装置で、一例として、液
晶表示パネル11の画像を6倍の大きさに拡大投影する
場合について具体的に説明する。まず、前提条件とし
て、上側および下側の表示領域12の縦方向の長さは5
mm、中央の表示領域12の縦方向の長さは6.7m
m、その各間のマスク13の縦方向の長さは16.65
mmとなっているとする。また、上側の棒状レンズ14
の光軸は上側の表示領域12の下端部上に位置し、中央
の棒状レンズ14の光軸は中央の表示領域12の中心上
に位置し、下側の棒状レンズ14の光軸は下側の表示領
域12の上端部上に位置しているとする。
Here, as an example, a case where the image of the liquid crystal display panel 11 is enlarged and projected to a size of six times with this display device will be specifically described. First, as a precondition, the vertical length of the upper and lower display areas 12 is 5
mm, and the vertical length of the central display area 12 is 6.7 m.
m, and the vertical length of the mask 13 between them is 16.65.
mm. Also, the upper rod-shaped lens 14
Is located on the lower end of the upper display area 12, the optical axis of the central rod lens 14 is located on the center of the central display area 12, and the optical axis of the lower rod lens 14 is on the lower side. Is located on the upper end of the display area 12.

【0009】次に、棒状レンズ14の長さZを求めるた
めの関係式を次に示す。 蛇行周期Q=2π/√G・・・(1) 長さZ=3/4Q・・・(2) 焦点距離f=1/{n(0)√Gsin(√GZ)}・・・(3) この3つの式から次の式が得られる。 f=1/{−n(0)√G}・・・(4) この(4)式から次の式が得られる。 √G=1/{−n(0)f}・・・(5) ここで、像高P0を5mm(すなわち、上側および下側
の表示領域12の縦方向の長さ)、画角θを30°とす
ると、焦点距離fは f=P0/tanθ=8.66mm となる。そして、焦点距離fを−8.66mm、光軸上
の屈折率n(0)を1.5とすると、(5)式から√G
は0.077(1/mm)となる。次に、(1)式およ
び(2)式から次の式が得られる。 Z=3π/{2√G}・・・(6) √Gは0.077(1/mm)であるので、(6)式か
ら棒状レンズ14の長さZは61.2mmとなる。次
に、液晶表示パネル11の画像表示面から棒状レンズ1
4の入射面までの距離L1、棒状レンズ14の出射面か
らスクリーン16までの距離L2を求めると、 L1=f{1−(1/−M)}=10.1mm L2=6L1=60.6mm となる。したがって、液晶表示パネル11からスクリー
ン17までの最小距離Lは L=L1+Z+L2=131.9mm となる。
Next, a relational expression for determining the length Z of the rod-shaped lens 14 is shown below. Meandering period Q = 2π / √G (1) length Z = 3 / 4Q (2) focal length f = 1 / {n (0) √Gsin (√GZ)} (3) The following equation is obtained from these three equations. f = 1 / {− n (0)} G} (4) From the equation (4), the following equation is obtained. {G = 1 / {− n (0) f} (5) Here, the image height P 0 is 5 mm (that is, the length of the upper and lower display areas 12 in the vertical direction), and the angle of view θ Is 30 °, the focal length f becomes f = P 0 / tan θ = 8.66 mm. Then, assuming that the focal length f is -8.66 mm and the refractive index n (0) on the optical axis is 1.5, from equation (5), ΔG
Is 0.077 (1 / mm). Next, the following equation is obtained from the equations (1) and (2). Z = 3π / {2 {G} (6) Since √G is 0.077 (1 / mm), the length Z of the rod-shaped lens 14 is 61.2 mm from the equation (6). Next, the rod-shaped lens 1 is moved from the image display surface of the liquid crystal display panel 11.
Distance L 1 to the incident surface of the 4, when determining the distance L 2 from the exit surface of the rod-shaped lens 14 to the screen 16, L 1 = f {1- (1 / -M)} = 10.1mm L 2 = 6L 1 = 60.6 mm Therefore, the minimum distance L from the liquid crystal display panel 11 to the screen 17 is L = L 1 + Z + L 2 = 131.9 mm.

【0010】この表示装置では、バックライトの点灯に
より、液晶表示パネル11の各表示領域12の各画像に
対応した光線が出射され、これらの光線がそれぞれ対応
する導光部材15で導かれて各棒状レンズ14の入射面
から入射され、各棒状レンズ14中を正弦波状の光路を
とって進み、各棒状レンズ14の出射面から各画像に対
応する光線が出射され、スクリーン16に各画像が相互
に重なり合わずに6倍の大きさに拡大投影されることに
なる。この場合、マスク13の縦方向および横方向の長
さは、スクリーン16に拡大投影された各画像が相互に
重なり合わないようにするための長さとなっている。
In this display device, when the backlight is turned on, light beams corresponding to the respective images in the respective display areas 12 of the liquid crystal display panel 11 are emitted, and these light beams are guided by the corresponding light guide members 15, respectively. Light is incident from the incident surface of the rod-shaped lens 14, travels through each rod-shaped lens 14 along a sinusoidal optical path, and light rays corresponding to each image are emitted from the exit surface of each rod-shaped lens 14. Is enlarged and projected to 6 times the size without overlapping. In this case, the lengths of the mask 13 in the vertical direction and the horizontal direction are set to prevent the images enlarged and projected on the screen 16 from overlapping each other.

【0011】このように、この表示装置では、液晶表示
パネル11の画像を6倍の大きさに拡大投影しても、液
晶表示パネル11からスクリーン16までの最小距離L
が131.9mmとなり、従来の1枚の凸レンズ3を用
いたものに比べて大幅に短くなり、装置全体を薄型化す
ることができる。この場合、棒状レンズ14が正立等倍
像を結像させることのできる長さとなっているので、液
晶表示パネル11に表示された画像を反転することなく
そのままの状態で拡大投影することができ、このため液
晶表示パネル11の駆動回路が簡単になる。
As described above, in this display device, even if the image on the liquid crystal display panel 11 is enlarged and projected to six times the minimum distance L from the liquid crystal display panel 11 to the screen 16.
Is 131.9 mm, which is much shorter than that of the conventional one using one convex lens 3, and the entire device can be made thinner. In this case, the length of the rod-shaped lens 14 is such that an erect equal-magnification image can be formed. Therefore, the image displayed on the liquid crystal display panel 11 can be enlarged and projected as it is without being inverted. Therefore, the driving circuit of the liquid crystal display panel 11 is simplified.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、表示パネルの各表示領域にそれぞれ表示された各画
像をそれぞれ拡大投影するための各棒状レンズの焦点距
離をかなり短くすることができるので、表示パネルから
スクリーンまでの距離をかなり短くすることができ、ひ
いては装置全体の薄型化を図ることができる。
As described above, according to the present invention, the focal length of each rod-shaped lens for enlarging and projecting each image displayed on each display area of the display panel can be considerably shortened. Therefore, the distance from the display panel to the screen can be considerably reduced, and the overall device can be made thinner.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例における表示装置の概略構
成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の表示装置の概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 液晶表示パネル 12 表示領域 14 棒状レンズ 16 スクリーン Reference Signs List 11 liquid crystal display panel 12 display area 14 rod-shaped lens 16 screen

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13 505 G02F 1/1335 G03B 21/00 H04N 5/74 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/13 505 G02F 1/1335 G03B 21/00 H04N 5/74

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の表示領域を有した表示パネルの各
表示領域とスクリーンとの間にそれぞれ棒状レンズを光
軸に対して垂直な方向に間隔をおいて配置したことを特
徴とする表示装置。
1. A display device comprising a display panel having a plurality of display areas and a bar-shaped lens disposed between each display area and a screen at intervals in a direction perpendicular to an optical axis. .
【請求項2】 前記各棒状レンズは、その屈折率が軸中
心から外周側に向かって漸次変化するものであることを
特徴とする請求項1記載の表示装置。
2. The display device according to claim 1, wherein the refractive index of each of the rod-shaped lenses gradually changes from an axial center toward an outer peripheral side.
【請求項3】 前記各棒状レンズの長さは、該棒状レン
ズを通過する光の蛇行周期の3/4倍であることを特徴
とする請求項2記載の表示装置。
3. The display device according to claim 2, wherein the length of each rod-shaped lens is 3/4 times the meandering period of light passing through the rod-shaped lens.
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