JP3149895B2 - 液晶ビデオプロジェクター装置 - Google Patents

液晶ビデオプロジェクター装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ビデオプロジェク
ター装置に係わり、特にスクリーン前方の中央から左右
いずれかに偏移した位置から投射しても、スクリーン上
の投射画像にパースペクティブが生じないようにした液
晶ビデオプロジェクター装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年液晶ディスプレイは、最も展開の激
しい分野であり、TVモニターやコンピュータ用のモニ
ターとして様々な表示サイズや方式のものが開発されて
いる。
【0003】また、観賞用画面の大型化は業務レベルだ
けでなく、20インチ以上の大型CRTのTVモニター
が家庭用でも使用され、さらに40インチを越える大型
画面の愛用者も年々増加しつつある。この大型画面を実
現する方法に液晶素子を用いた液晶ビデオプロジェクタ
ーがある。
【0004】図7は、代表的な液晶ビデオプロジェクタ
ー装置1の光学系の平面図であり、同図を参照して光学
系について簡単に説明する。
【0005】この液晶ビデオプロジェクター装置1はカ
ラー用3板式で、その光学系は、メタルハライドランプ
2と、コールドミラー3と、フイルター4と、3枚の液
晶セル6a,6b,6cと、5枚のダイクロイックミラ
ー5a〜5eと、ダイクロイックプリズム7と、投射レ
ンズ8とから構成されている。これらから構成される光
学系は、メタルハライドランプ2から発した光束をコー
ルドミラー3で屈折させた後、赤外線と紫外線をカット
するフイルター4を透過させて不要光を除去したのち、
3枚のダイクロイックミラー5a,5b,5cでR,
B,Gの3原色に分光し、その各々を3枚の液晶セル6
a,6b,6cを透過させてR,B,G3つのカラー光
束とし、その3つのカラー光束をダイクロイックプリズ
ム7で合成して投射レンズ8で拡大カラー画像を投射す
るものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記液晶ビデオプロジ
ェクター装置1を用いてスクリーン上にカラー画像を投
射する場合、スクリーン前方の中央位置に液晶ビデオプ
ロジェクター装置1を設置して投射するのが最も理想的
であるが、場合によってはスクリーン前方の中央より左
右いずかに偏移した位置より投射せざるをえない場合が
ある。このような左右いずかに偏移した位置より液晶ビ
デオプロジェクター装置1をスクリーン中央に向けて投
射すると投射画面に台形歪が発生したり、あるいは液晶
ビデオプロジェクター装置1を左右いずかに偏移した位
置よりスクリーン面に垂直に投射すると投射画像にパー
ペクティブがつき、すっきりしない感じを観賞者に与
えるという問題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、少なくとも、メタル
ハライドランプと、液晶層を備えた液晶セルの入射面側
にRBGカラーフィルタ前記液晶層と所定の間隔を
隔てて取り付けたカラー液晶表示素子と、投射レンズと
から構成され、前記メタルハライドランプの発する光束
を前記カラー液晶表示素子に垂直に入射させ、その透過
したカラー光束を前記投射レンズを介してスクリーン上
に拡大投射する液晶ビデオプロジェクター装置におい
て、前記RBGカラーフィルターは、R,B,Gのフィ
ルタを1組とした複数組が平面的に配列され、前記液晶
セルは、R,B,Gの画素を1組とした複数組が平面的
に配列され、前記RBGカラーフィルターのR,B,G
のフィルタと前記液晶セルのR,B,Gの画素とが対向
して積層されており、前記RBGカラーフィルターを介
して前記液晶セルに入射させる前記メタルハライドラン
プの光束を、垂直入射させる第1の角度と、垂直入射に
対し+θ度の角度で入射させる第2の角度と、垂直入射
に対し−θ度の角度で入射させる第3の角度との少なく
とも3つの角度に切り換えるための第1の手段と、前記
第1の手段の動作に対応して、前記液晶セルのR,B,
Gの各画素電極にR,B,Gの信号を供給する信号回路
をR→B,B→G,G→R、あるいはR→G,B→R,
G→Bに切り換えるための第2の手段と、前記投射レン
ズからの投射光軸が前記スクリーン面に垂直をなすよ
う、前記第1,第2の手段の動作に対応して、前記液晶
セルを透過し傾斜したカラー光束を前記投射レンズの入
光側レンズ中央に入射させるための第3の手段とを備え
たことを特徴とする液晶ビデオプロジェクター装置を提
供するものである。
【0008】
【実施例】本発明の液晶ビデオプロジェクター装置の説
明を容易にするために、単板式液晶ビデオプロジェクタ
ー装置10を用いて簡単に説明する。
【0009】図1は、本発明の単板式液晶ビデオプロジ
ェクター装置10をスクリーン前方の中央から投射する
ときの平面図である。
【0010】同図に示した単板式液晶ビデオプロジェク
ター装置10の光学系は、少なくとも、メタルハライド
ランプ20と、RBGカラーフィルタ32を液晶セル3
3の入射側に取り付けた後述するカラー液晶表示素子3
0と、投射レンズ50とから構成され、メタルハライド
ランプ20から発した光束L1を、RBGカラーフィル
タ32と液晶セル33とからなるカラー液晶表示素子3
0に入射させ、その透過したカラー光束L2を投射レン
ズ50を介してスクリーン上に拡大投射するものであ
る。
【0011】図2は、上記したカラー液晶表示素子30
の側断面図であり、同図を参照しながらカラー液晶表示
素子30について詳述する。
【0012】カラー液晶表示素子30は、平板マイクロ
レンズ31、RBGカラーフイルター32、液晶セル3
3とから大略構成されている。
【0013】この液晶セル33は、透明対向基板34、
ブラックマトリックス35、透明共通電極36、液晶層
37、透明画素電極38、薄膜トランジスタ(TFT)
39、透明TFT基板40より大略構成されており、ま
た互いに所定の間隔をもって対向するガラスなどの透明
TFT基板40と透明対向基板34との間には、前記液
晶層37が注入されている。
【0014】RBGカラーフイルター32は、不要光を
吸収する際に発生する吸収熱によって液晶層37が影響
されないように所定の厚みの透明対向基板34を介し
て、液晶層37の入射側に配置されている。そして、こ
の透明対向基板34の内側面には、コントラストの高い
画像を得るために液晶層37の発光すべきドット間の隙
間を黒色物質で覆い液晶層37からの周囲光の反射を減
らすためのブラックマトリックス35と、透明共通電極
36が設けられている。また、透明TFT基板40の内
側面には、薄膜トランジスタ39により電圧がオン・オ
フ制御される透明画素電極38が形成されている。即
ち、薄膜トランジスタ39のオン・オフ動作によって各
透明画素電極38と透明共通電極36の間に電圧が印加
されることにより、両電極38,36間に介在する液晶
層37を駆動することができるものである。この液晶の
駆動方法には、縦列と横列に電極を配してその交点をコ
ントロールする単純マトリックス方式と、一つ一つの画
素にスイッチの機能をする薄膜トランジスタなどを付け
制御を行うアクティブマトリックス方式があるが、画質
ではアクティブマトリックス方式が優れている。本発明
の単板式液晶ビデオプロジェクター装置10に用いる液
晶セル33は、いずれの駆動方式を用いてもよく限定す
るものではない。
【0015】また、液晶セル33の透明対向基板34外
側面には、微小なレンズ31aの複数個を平面的に配列
させた平板マイクロレンズ31がRBGカラーフイルタ
ー32を介して積層されている。この平板マイクロレン
ズ31の微小なレンズ31aと、RBGカラーフイルタ
ー32のR,B,Gと、液晶セル33のRBG画素とは
正確に一致させて積層されている。
【0016】これら構成部材で構成されたカラー液晶表
示素子30は、メタルハライドランプ20と投射レンズ
50との間に配置され、図2に示すようにメタルハライ
ドランプ20の発する光束L1(実線)をRBGカラー
フイルター32に垂直に入射させ、その透過したBカラ
ーの光束L1を透明画素電極38のBカラー画素電極に
入光させ制御されてBカラー光束L2(実線)として出
射される。このBカラー光束L2は、投射レンズ50に
よりスクリーン55上にBカラー画素として投射され
る。
【0017】上記説明は、本発明の単板式液晶ビデオプ
ロジェクター装置10を、図1に示したようにスクリー
ン前方の中央位置から投射する場合であって、スクリー
ン中央からの仮想線C1より左右いずれかに偏移したと
ころより投射する場合については、以下に説明する。
【0018】図3は、単板式液晶ビデオプロジェクター
装置10をスクリーン中央からの仮想線C1より左側に
偏移した仮想線C2上に設置して投射したときの平面
図、図4は右側に偏移した仮想線C3上に設置して投射
したときの平面図であるが、両図は偏移方向が左右異な
るだけであり説明が重複するので、図2〜図3を参照し
ながら左側に偏移した場合を重点に説明する。
【0019】前述した図2には、スクリーン中央位置よ
り投射するときのメタルハライドランプ20の発する光
束L1を実線で示し、左側に偏移した位置より投射する
ときの光束L1を点線で図示している。この左側に偏移
した位置より投射するときの光束L1は、垂直入射する
光束L1に対してθ度傾斜させてある。
【0020】図5は、このθ度傾斜させるための第1の
手段の具体的な一実施例を示す図である。
【0021】同図において、42は互いに平行する二本
の湾曲レールであり、その各々の対向面に形成した溝4
2aによってメタルハライドランプ20を摺動自在に挟
持している。
【0022】また湾曲レール42は、カラー液晶表示素
子30の中心点Pを中心にして描かれた円弧に沿うよう
に湾曲している。したがって、二本の湾曲レール42の
溝42aに沿ってメタルハライドランプ20を矢印方向
に摺動させても、カラー液晶表示素子30とメタルハラ
イドランプ20との距離を一定に保ちながら、メタルハ
ライドランプ20の発する光束L1を傾斜させることが
できる。
【0023】上記方法によりθ度傾斜したメタルハライ
ドランプ20の発する光束L1がRGBカラーフィルタ
32に入射する角度θは、 θ=tan-1(P/T) である。ただし、 P:液晶セルの画素ピッチ T:透明画素電極とRGBカラーフィルタとの間隔(空
気換算長) とする。
【0024】このようにして光束L1をθ度傾斜させた
メタルハライドランプ20の発する光束L1(点線)
は、図2に示すようにRGBカラーフィルタ32の垂直
入射するときのB領域に隣接するG領域に入射して、そ
の透過した光束L1(点線)はGカラー光となり、液晶
層34を介して透明画素電極38に傾斜して入光する。
しかし、このGカラー光が入光する透明画素電極38
は、垂直入射するときのB画素電極であり、入光するG
カラー光に対応させてG画素電極となるように信号回路
を切替える必要がある。
【0025】この信号回路を切替えるための第2の手段
がある。即、光束L1が垂直入射するときの画素電極の
信号回路をR→B,B→G,G→Rに切替えるもので、
前述した第1の手段に対応して動作するものである。
【0026】また、上記説明は、図3に示したスクリー
ン中央からの仮想線C1より左側に偏移した仮想線C2
から投射する場合で、図4に示した右側に偏移した仮想
線C3上から投射する場合、第2の手段はR→G,B→
R,G→Bに信号回路を切り換えねばならないことは勿
論である。
【0027】このようにして入射光は、第2の手段によ
り制御されてカラー液晶表示素子30を透過したカラー
光束L2となり投射レンズ50に入射する。このとき傾
斜したGカラー光束L2(点線)と投射レンズ50と
は、距離Wだけ位置ずれが生じる。
【0028】この距離Wの位置ずれを修正するために第
3の手段がある。この第3の手段は、上記Gカラー光束
2(点線)を投射レンズ50の入光側レンズ中央に入
射させる手段であって、投射光軸がスクリーンに略垂直
をなす投射レンズ50を、上記Gカラー光束L2(点
線)が入光側レンズ中央に入射するように、平行移動さ
せるものである。
【0029】図6は、第3の手段についての具体的な一
実施例を示す図である。
【0030】同図において、43は互いに平行する二本
の直線レールであり、その各々の対向面に形成した溝4
3aによって投射レンズ50を矢印方向に摺動自在に挟
持している。
【0031】この二本の直線レール43は、液晶表示素
子30の中心点Pを通り、かつ素子面に平行なA−B線
と平行に設けられている。したがって、二本の直線レー
ル43の溝43aに沿って投射レンズ50を、図3,図
4に示した距離Wだけシフトさせることができる。
【0032】このように本発明に係わる第1,第2,第
3の手段により、単板式液晶ビデオプロジェクター装置
10は、その設置する場所をスクリーン前方の中央位置
に拘らず、左右いずれに偏移したところより投射して
も、スクリーン上に投射された投射画像にパースペク
ィブがなく、満足する大型画面を楽しむことができるも
のである。
【0033】
【発明の効果】上述したように、本発明の液晶ビデオプ
ロジェクター装置は、少なくとも、メタルハライドラン
プと、液晶層を備えた液晶セルの入射面側にRBGカラ
ーフィルタ前記液晶層と所定の間隔を隔てて取り付
けたカラー液晶表示素子と、投射レンズとから構成さ
れ、前記メタルハライドランプの発する光束を前記カラ
ー液晶表示素子に垂直に入射させ、その透過したカラー
光束を前記投射レンズを介してスクリーン上に拡大投射
する液晶ビデオプロジェクター装置において、前記RB
Gカラーフィルターは、R,B,Gのフィルタを1組と
した複数組が平面的に配列され、前記液晶セルは、R,
B,Gの画素を1組とした複数組が平面的に配列され、
前記RBGカラーフィルターのR,B,Gのフィルタと
前記液晶セルのR,B,Gの画素とが対向して積層され
ており、前記RBGカラーフィルターを介して前記液晶
セルに入射させる前記メタルハライドランプの光束を、
垂直入射させる第1の角度と、垂直入射に対し+θ度の
角度で入射させる第2の角度と、垂直入射に対し−θ度
の角度で入射させる第3の角度との少なくとも3つの角
度に切り換えるための第1の手段と、前記第1の手段の
動作に対応して、前記液晶セルのR,B,Gの各画素電
極にR,B,Gの信号を供給する信号回路をR→B,B
→G,G→R、あるいはR→G,B→R,G→Bに切り
換えるための第2の手段と、前記投射レンズからの投射
光軸が前記スクリーン面に垂直をなすよう、前記第1,
第2の手段の動作に対応して、前記液晶セルを透過し傾
斜したカラー光束を前記投射レンズの入光側レンズ中央
に入射させるための第3の手段とを備えることにより、
液晶ビデオプロジェクター装置を設置する場所は、スク
リーンの中央に拘らず、左右いずれにも偏移させて設置
させて投射することが可能であり、液晶ビデオプロジェ
クター装置の使い勝手が向上すると共に、スクリーン上
に投射された投射画像にもパースペクティブがなく、満
足する大型画面のホームシアターを楽しむことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の単板式液晶ビデオプロジェクター装置
をスクリーン前方の中央から投射するときの平面図であ
る。
【図2】単板式液晶ビデオプロジェクター装置に用いる
カラー液晶表示素子の側断面図である。
【図3】スクリーン中央位置より左側に偏移した位置よ
り投射するときの平面図である。
【図4】スクリーン中央位置より右側に偏移した位置よ
り投射するときの平面図である。
【図5】本発明に係わる第1の手段の具体的な一実施例
を示す図である。
【図6】本発明に係わる第3の手段の具体的な一実施例
を示す図である。
【図7】代表的な液晶ビデオプロジェクター装置の光学
系の平面図である。
【符号の説明】
20 メタルハライドランプ 30 カラー液晶表示素子 31 平板マイクロレンズ 32 RGBカラーフィルタ 50 投射レンズ 55 スクリーン L1 メタルハライドランプの光束 L2 カラー画像光

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも、メタルハライドランプと、
    晶層を備えた液晶セルの入射面側にRBGカラーフィル
    前記液晶層と所定の間隔を隔てて取り付けたカラ
    ー液晶表示素子と、投射レンズとから構成され、前記メ
    タルハライドランプの発する光束を前記カラー液晶表示
    素子に垂直に入射させ、その透過したカラー光束を前記
    投射レンズを介してスクリーン上に拡大投射する液晶ビ
    デオプロジェクター装置において、前記RBGカラーフィルターは、R,B,Gのフィルタ
    を1組とした複数組が平面的に配列され、前記液晶セル
    は、R,B,Gの画素を1組とした複数組が平面的に配
    列され、前記RBGカラーフィルターのR,B,Gのフ
    ィルタと前記液晶セルのR,B,Gの画素とが対向して
    積層されており、 前記RBGカラーフィルターを介して前記液晶セルに入
    射させる前記メタルハライドランプの光束を、垂直入射
    させる第1の角度と、垂直入射に対し+θ度の角度で入
    射させる第2の角度と、垂直入射に対し−θ度の角度で
    入射させる第3の角度との少なくとも3つの角度に切り
    換えるための第1の手段と、 前記第1の手段の動作に対応して、前記液晶セルのR,
    B,Gの各画素電極にR,B,Gの信号を供給する信号
    回路をR→B,B→G,G→R、あるいはR→G,B→
    R,G→Bに切り換えるための第2の手段と、前記投射レンズからの投射光軸が前記スクリーン面に垂
    直をなすよう、 前記第1,第2の手段の動作に対応し
    て、前記液晶セルを透過し傾斜したカラー光束を前記投
    射レンズの入光側レンズ中央に入射させるための第3の
    手段とを備えたことを特徴とする液晶ビデオプロジェク
    ター装置。
  2. 【請求項2】前記RGBカラーフィルタを介して前記
    液晶セルに入射させる前記メタルハライドランプの光束
    の傾斜角度θは、 θ=tan-1(P/T) P:液晶セルの画素ピッチ T:透明画素電極とRBGカラーフィルタとの間隔(空
    気換算長) で表されることを特徴とする請求項1記載の液晶ビデオ
    プロジェクター装置。
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