JP3243468B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ライトバルブ等の画
像表示部に形成される光学像を、投写レンズによりスク
リーン上に投写する投写型表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の投写型表示装置として、赤用，緑
用，青用の３枚の液晶ライトバルブに各色の映像信号に
応じた光学像を形成し、ハロゲンランプ等の白色光源よ
り分離された赤，緑，青の光を上記光学像に照射した後
に再び合成し、投写レンズによりスクリーン上に拡大投
写するものがよく知られている。しかし、この投写型表
示装置は液晶ライトバルブを３枚用いるので、部品点数
が多くなったり、画像の合成のための位置合わせ機構が
必要であったり、位置合わせ調整が煩雑となるため、装
置の小形化，低価格の妨げになっていた。

【０００３】そこで、これらの問題点を解決する投写型
表示装置として、例えば実開平２−３９２８７号公報に
示すようなものが提案されていた。図１７はこの実開平
２−３９２８７号公報による従来の投写型表示装置の構
成図を示す。

【０００４】図１７において、２は赤色光，緑色光，青
色光を合成するダイクロイックプリズム、３は合成光を
投写する投写レンズ、４は合成画像を投写表示するスク
リーン、５は光を反射させるミラー、１０は光を変調す
る液晶表示パネルである。また、液晶表示パネル１０
は、図１８に示すように、赤色画像表示部１１Ｒ、緑色
画像表示部１１Ｇ、青色画像表示部１１Ｂの３つを一列
に並べて有している。

【０００５】次に動作について説明する。まず、液晶表
示パネル１０の左側より、例えばハロゲンランプの光を
分解して得られる赤色光ＲＬ，緑色光ＧＬ，青色光ＢＬ
がそれぞれ対応する色の画像表示部１１Ｒ，１１Ｇ，１
１Ｂに入射する。赤色成分の画像が表示された赤色画像
表示部１１Ｒを透過して変調された赤色光の画像は、ミ
ラー５で反射された後に、ダイクロイックプリズム２に
よっても反射される。

【０００６】緑色成分の画像が表示された緑色画像表示
部１１Ｇを透過して変調された緑色光の画像は、ダイク
ロイックプリズム２によってそのまま透過される。青色
成分の画像が表示された青色画像表示部１１Ｂを透過し
て変調された青色光の画像は、ミラー５で反射された後
に、ダイクロイックプリズム２によっても反射される。
このようにして、ダイクロイックプリズム２で合成され
た３色の画像は投写レンズ３で拡大投写され、スクリー
ン４に表示される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の投写型表示装置
は以上のように構成されているので、赤色画像表示部１
１Ｒや青色画像表示部１１Ｂと投写レンズ３との光学距
離に比べて、緑色画像表示部１１Ｇと投写レンズ３との
光学距離が短いために、スクリーン４上での拡大倍率が
緑色画像だけ異なるほか、焦点ずれが生じて、画質劣化
を招くなど問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、３色の画像表示部と投写レンズ
との光学距離が等しく、各投写画像に拡大倍率差や焦点
ずれが生じないとともに、小型であり構成要素が高精度
に位置合わせされた投写型表示装置を得ることを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この請求項１の発明に係
る投写型表示装置は、互いに異なる色成分の画像を表示
する少なくとも３つの画像表示部を同一面上に有する液
晶パネルと、各画像表示部にそれぞれが対応する色の光
を照射する色光源部と、各画像表示部を透過した各色の
光の画像を合成する合成光学系部材と、該合成光学系部
材により合成された画像をスクリーン上に投写する投写
光学系とを備え、上記色光源部は、上記液晶パネルの各
画像表示部に対応して発光部が設けられ、この発光部に
対応して設けられた電子銃からの非収束電子ビームを上
記発光部の全面に照射することにより上記発光部を発光
するように構成され、上記液晶パネルと上記色光源部と
を密着して配置し、上記液晶パネルの各画像表示部をそ
れぞれに表示される画像の対応する点が上記合成光学系
部材における光の合成の中心位置から等距離となるよう
に配置したものである。

【００１０】この請求項２の発明に係る投写型表示装置
は、液晶パネルを、各領域の液晶層が対応する光源に応
じた屈折率異方性または厚みを有するスーパーツイステ
ッドネマチック型液晶パネルとしたものである。

【００１１】この請求項３の発明に係る投写型表示装置
は、液晶パネルを、表示信号ラインと走査ラインとの間
に薄膜トランジスタを接続したアクティブ型液晶パネル
としたものである。

【００１２】

【作用】この請求項１の発明における各画像表示部は、
それぞれに表示される画像の対応する点が、合成光学系
部材における光の合成の中心位置から等距離に位置する
ように配置されるため、これらの各画像表示部の画像を
投写光学系を介してスクリーン上に位置ずれ，拡大倍率
差，焦点ずれなく結像可能にする。また、この請求項１
の発明における液晶パネルと色光源部は、密着して配置
されるため、装置の小型化や液晶パネルと色光源部の高
精度の位置合わせを可能にする。

【００１３】この請求項２の発明におけるスーパーツイ
ステッド型液晶パネルは、電圧印加によってコントラス
トを最適にして明瞭な画像が得られるようにする。

【００１４】この請求項３の発明におけるアクティブ型
液晶パネルは、他の画素との相互作用をなくして半選択
が生じるのを防止し、最適輝度および最大のコントラス
トが得られるようにする。

【００１５】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
において、２は赤色光，緑色光，青色光を合成する合成
光学系部材としてのダイクロイックプリズム、３は合成
光を投写する投写光学系としての投写レンズ、４は合成
画像を投写表示するスクリーン、５は光を反射させるミ
ラー、２０は光を変調するアクティブマトリクス型の液
晶パネルとしての液晶ライトバルブであり、３つの画像
表示部としての赤色画像表示部２１Ｒ，緑色画像表示部
２１Ｇ，青色画像表示部２１Ｂを有している。また、２
００は赤色光，緑色光，青色光を発する色光源部として
の３色光源管であり、液晶ライトバルブ２０と色光源部
としての３色光源管２００は透明接着剤６により空気層
がなく密着して接着されている。また、Ｘは液晶ライト
バルブ２０および３色光源管２００とを備えた画像形成
部である。

【００１６】図２は液晶ライトバルブ２０のパターン図
であり、２２は上側ガラス基板、２３は下側ガラス基板
であり、両ガラス基板２２，２３の間には液晶が適当な
配向処理を施されて封入されている。下側ガラス基板２
３には、表示信号ライン２４と走査ライン２６が直交す
るように配設されており、その交点には薄膜トランジス
タ（図示せず）を介して画素電極２８が接続されてい
る。表示信号ライン２４へは表示信号端子２５を、走査
ライン２６へは走査信号端子２７を介して、それぞれ外
部から信号が印加される。また、上側ガラス基板２２の
内面には透明電極で構成される対向電極が配設されてい
る。

【００１７】画素電極２８の集合によって赤色画像表示
部２１Ｒ，緑色画像表示部２１Ｇ，青色画像表示部２１
Ｂが構成されるが、３つの画像表示部２１Ｒ，２１Ｇ，
２１Ｂの画像はスクリーン４上で１つの画像に合成され
る。スクリーン４上で合成される各点を構成する３つの
画像表示部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂのそれぞれの対応画
素電極は、図２に示すように光合成の中心位置である点
Ｏから等しい距離に位置する。

【００１８】つまり、スクリーン４上でコーナー部に対
応する画素は、赤色画像表示部２１Ｒでは画素電極Ｑ
ｒ，緑色画像表示部２１Ｇでは画素電極Ｑｇ、青色画像
表示部２１Ｂでは画素電極Ｑｂが対応する。また、スク
リーン４上で文字の一部の点に対応する画素は、赤色画
像表示部２１Ｒでは画素電極Ｐｒ、緑色画像表示部２１
Ｇでは画素電極Ｐｇ、青色画像表示部２１Ｂでは画素電
極Ｐｂがそれぞれ対応し、画素電極Ｑｒ，Ｑｇ，Ｑｂは
点Ｏから等距離にあり、画素電極Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂも点
Ｏから等距離に位置する。

【００１９】すなわち、スクリーン４上に合成表示され
る光学像の任意の一点を構成する３つの画像形成部２１
Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの各点が、点Ｏを中心とした円周上
に位置する。さらに、図１のダイクロイックプリズム２
の光の合成の中心点は、点Ｏの真上に、つまり光の合成
の中心位置に位置するように配置されている。

【００２０】図３は３色光源管２００の外形図であり、
図４はその３色光源管２００のＸ−Ｘ線における断面図
である。図３において、３色光源管２００は前面パネル
２０２と背面板２０３および側板２０４により気密封止
されたガラス管体としての真空容器とからなり、前面パ
ネル２０２の内面には、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ
（青色）のそれぞれの色で光る蛍光体層２０６からなる
３つの発光部２０５Ｒ，２０５Ｇ，２０５Ｂが設けられ
ている。

【００２１】ここで、３つの発光部２０５Ｒ，２０５
Ｇ，２０５Ｂは、図１のように、３色光源管２００の前
面パネル２０２の上に液晶ライトバルブ２０を重ねた時
に、液晶ライトバルブ２０の赤色画像表示部２１Ｒ，緑
色画像表示部２１Ｇ，青色画像表示部２１Ｂに、対応す
る色の光がそれぞれ全体に入射するように設けられてい
る。

【００２２】また、３色光源管２００の背面板２０３に
は各発光部２０５Ｒ，２０５Ｇ，２０５Ｂに対して、そ
れぞれ蛍光体層２０６全面を非集束電子ビーム２０７で
照射するための３つの電子銃２０８（２つは図示せず）
が設けられている。２０９，２１０，２１１は、それぞ
れ上記電子銃２０８を構成するヒータ，陰極およびグリ
ッドである。

【００２３】また、蛍光体層２０６は、青色ではＺｎ
Ｓ：Ａｇ，Ｃｌが、緑色ではＺｎＳ：Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ
が、赤色ではＹ₂ Ｏ₂ Ｓ：Ｅｕ³⁺が用いられており、各
蛍光体層２０６表面には高圧電圧印加用の陽極としての
アルミバック２１２が施されている。

【００２４】続いて動作について説明する。まず、図４
でアルミバック２１２に十数キロＶの高圧電圧を加え、
グリッド２１１に、陰極２１０に対して負の電圧を与え
るとともに、ヒータ２０９に所定の電流を与え、陰極２
１０を加熱して、グリッド２１１の電圧を陰極２１０の
電位に近づけると、陰極２１０から電子ビーム２０７が
蛍光体層２０６に向って発射される。

【００２５】この電子ビーム２０７は、グリッド２１１
の中央に設けられた孔の直径、グリッド２１１と陰極２
１０との間隔およびアルミバック２１２の陽極電圧など
の諸条件によって所定の広がりθを持つ非集束電子ビー
ム２０７となって、蛍光体層２０６の全面に加速照射さ
れ、蛍光体層２０６を各発光部２０５Ｒ，２０５Ｇ，２
０５Ｂの蛍光体に応じた発光色に高輝度発光させる。

【００２６】３色光源管２００の赤色発光部２０５Ｒか
ら出射された赤色光は、密着して設置された液晶ライト
バルブ２０の赤色成分の画像が表示された赤色画像表示
部２１Ｒを透過して変調された後、ミラー５で直角方向
に反射され、さらにダイクロイックプリズム２によって
も直角方向に反射される。緑色発光部２０５Ｇから出射
された緑色光は、同様に緑色成分の画像が表示された緑
色画像表示部２１Ｇを透過して変調された後、ミラー５
で直角方向に反射され、ダイクロイックプリズム２では
そのまま透過される。

【００２７】青色発光部２０５Ｂから出射された青色光
は、青色成分の画像が表示された青色画像表示部２１Ｂ
を透過して変調された後、ミラー５で直角方向に反射さ
れ、ダイクロイックプリズム２によっても直角方向に反
射される。そして、このようにして、ダイクロイックプ
リズム２で合成された３色の画像は、投写レンズ３で拡
大され、スクリーン４に投写表示される。なお、上記実
施例では電子銃２０８は熱電子放出によるものの例を示
したが、電界放出や光電子放出によるものでよいことは
言うまでもない。

【００２８】ここで、赤色画像と青色画像は、ミラー５
とダイクロイックプリズム２で２度反射されるが、緑色
画像はミラー５によって１度だけ反射されるので、緑色
画像表示部２１Ｇの画像は、赤色画像表示部２１Ｒや青
色画像表示部２１Ｂの画像に対して、鏡像関係になるよ
うにして液晶ライトバルブ２０上にそれぞれ画像表示さ
れる。

【００２９】以上のようにして、３色の各画像表示部２
１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂからダイクロイックプリズム２の
画像合成点までの光学距離は等しくなるので、投写レン
ズ３までの光学距離も等しくなり、拡大率や、投写レン
ズ３およびスクリーン４間の結像距離も等しくすること
ができる。

【００３０】参考例１． 図５は参考例１を示す斜視図であり、この参考例では、
上記のように画像形成部を３色光源管２００と液晶ライ
トバルブ２０の組み合わせによって構成せず、ブラウン
管方式による、自発光装置としたものである。３０１は
フェースプレート、３０２はスカート部、３０３はファ
ンネルであり、これらにより内部を真空に保つガラスバ
ルブ３０４を構成する。ファンネル３０３のネック部３
０５には、フェースプレート３０１の内面で集束する１
本の電子ビームを発生する単電子銃（図示せず）が内部
に設けられている。３０６はその電子ビームを水平およ
び垂直方向に偏向する偏向ヨークであり、ネック部３０
５とともにビーム走査部３１１を構成している。

【００３１】フェースプレート３０１内面の３つの領域
に赤色蛍光体（Ｙ₂ Ｏ₂ Ｓ：Ｅｕ³⁺）、緑色蛍光体（Ｚ
ｎＳ：Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ）、青色蛍光体（ＺｎＳ：Ａ
ｇ，Ｃｌ）が塗り分けられ、赤色画像表示部３０７Ｒ，
緑色画像表示部３０７Ｇ，青色画像表示部３０７Ｂが形
成されている。なお、フェースプレート３０１の赤色画
像表示部３０７Ｒ，緑色画像表示部３０７Ｇ，青色画像
表示部３０７Ｂは、図２における液晶ライトバルブ２０
の赤色画像表示部２１Ｒ，緑色画像表示部２１Ｇ，青色
画像表示部２１Ｂの３つの画像表示部の位置関係と同様
に配置されている。

【００３２】また、蛍光体層の背面にはアルミバックは
施されているが、シャドーマスクは設けられていないの
で、電子ビームはシャドーマスクに衝突することなく、
ほぼ１００％が蛍光体の励起エネルギーに変換される。

【００３３】次に動作を説明する。図５において、ま
ず、点Ｓに集束された電子ビームはｘ方向の点Ｔまで主
走査され、ｙ方向に線順次に副走査され、フェースプレ
ート３０１全面を走査する。そして、電子ビームが各色
画像表示部３０７Ｒ，３０７Ｇ，３０７Ｂの各点を走査
するときに、色と位置に合った画像情報で電子ビームが
変調される。これにより、各色画像表示部３０７Ｒ，３
０７Ｇ，３０７Ｂには高輝度の赤色画像，緑色画像，青
色画像が表示される。

【００３４】なお、上記参考例では電子ビームの主走査
の長さをフェースプレートの一辺（点Ｓから点Ｔ）とし
たが、まず青色画像表示部３０７Ｂのみをｘ方向主走査
とｙ方向副走査を繰り返した後に、赤色画像表示部３０
７Ｒのｘ方向主走査とｙ方向副走査を繰り返し、ついで
緑色画像表示部３０７Ｇの各走査を同様に繰り返しても
よい。

【００３５】以上のような、高輝度の赤色画像，緑色画
像，青色画像が表示されるブラウン管方式の画像形成部
を、図１の３色光源管２００と液晶ライトバルブ２０の
代わりに用いると、高輝度発光した３色の画像表示部３
０７Ｒ，３０７Ｇ，３０７Ｂの赤色画像，緑色画像，青
色画像からの光が液晶ライトバルブを透過しないので、
光が減衰することなくミラー５で反射され、ダイクロイ
ックプリズム２で合成され、投写レンズ３によりスクリ
ーン４に投写表示されることとなり、結果として高輝度
画像を得ることができる。

【００３６】この参考例１でも、３色の各画像表示部３
０７Ｒ，３０７Ｇ，３０７Ｂからダイクロイックプリズ
ム２の画像合成点までの光学距離が等しくなるので、投
写レンズ３までの光学距離も等しくなり、拡大率や投写
レンズ３とスクリーン４との間の結像距離を等しくする
ことができる。

【００３７】参考例２． なお、上記参考例１では、１つのガラスバルブ３０４の
フェースプレート３０１に３つの画像表示部３０７Ｒ，
３０７Ｇ，３０７Ｂを構成し、１本の電子ビームでこれ
らを走査する構成としたが、図６に示す参考例２のよう
に、１枚のフェースプレート３０１に３つの画像表示部
３０７Ｒ，３０７Ｇ，３０７Ｂを形成し、各画像表示部
３０７Ｒ，３０７Ｇ，３０７Ｂごとに電子銃を有するよ
うに３つのファンネル部３０３を設け、各画像表示部３
０７Ｒ，３０７Ｇ，３０７Ｂごとに、それぞれ１本の電
子ビームで走査する構成としてもよい。

【００３８】参考例３． 図７は参考例３を示し、これは画像表示部をプラズマデ
ィスプレイパネルの一部として構成し、自発光式とした
ものである。すなわち、同図において、４０１は前面パ
ネル、４０２は背面パネルで、それらの間隔壁が封着さ
れて、その内部にはキセノンガスが封入されて、これら
はプラズマディスプレイ形の色光源部４１１を構成して
いる。４０３Ｒは赤色画像表示部、４０３Ｇは緑色画像
表示部、４０３Ｂは青色画像表示部で、それぞれ前面パ
ネル４０１の内面に、紫外線励起により赤色，緑色，青
色に発光する蛍光体が、隔壁により囲まれる表示セルを
画素として塗り分けられている。

【００３９】なお、前面パネル４０１の赤色画像表示部
４０３Ｒ，緑色画像表示部４０３Ｇ，青色画像表示部４
０３Ｂは、図２における液晶ライトバルブ２０の赤色画
像表示部２１Ｒ，緑色画像表示部２１Ｇ，青色画像表示
部２１Ｂの３つの画像表示部の位置関係と同様に配置さ
れている。

【００４０】そして、このようなプラズマディスプレイ
パネルを画像形成部に用いることによって、上記参考例
と同様の効果を奏する。さらに、ＶＦＤ（バキューム・
フローレセント・ディスプレイ）や平面ＣＲＴを用い
て、赤色画像表示部，緑色画像表示部，青色画像表示部
を形成する画像形成部を用いても、同様の効果を奏す
る。

【００４１】実施例２． 図８はこの発明の第２の実施例を示す。これはパッシブ
型液晶パネル５００（スーパーツイステッドネマチック
型液晶パネル）をライトバルブとして用いたものであ
り、５０１は下側ガラス基板、５０２は上側ガラス基
板、５０３Ｒ，５０３Ｇ，５０３Ｂは下側ガラス基板５
０１と上側ガラス基板５０２との間に設けられたシール
で、赤色画像表示部５０４Ｒ，緑色画像表示部５０４
Ｇ，青色画像表示部５０４Ｂに液晶を封入するために設
けられている。

【００４２】５０５は下側ガラス基板５０１の内面にス
トライプ状に設けられた走査透明電極、５０６は上側基
板５０２内面に走査透明電極５０５と直交してストライ
プ状に設けられた表示用透明電極である。また、５０７
Ｒ，５０７Ｇ，５０７Ｂは各色画像表示部５０４Ｒ，５
０４Ｇ，５０４Ｂに液晶を注入するための液晶注入口で
ある。３つの液晶注入口５０７Ｒ，５０７Ｇ，５０７Ｂ
は液晶パネル５００の上側ガラス基板５０２または下側
ガラス基板５０１の異なる辺に設けられており、液晶を
注入後は封着される。

【００４３】なお、走査透明電極５０５と表示用透明電
極５０６の交点により形成される表示画素の集合によ
り、赤色画像表示部５０４Ｒ，緑色画像表示部５０４
Ｇ，青色画像表示部５０４Ｂが形成されるが、赤色画像
表示部５０４Ｒ，緑色画像表示部５０４Ｇ，青色画像表
示部５０４Ｂは、図２における液晶ライトバルブ２０の
赤色画像表示部２１Ｒ，緑色画像表示部２１Ｇ，青色画
像表示部２１Ｂの３つの画像表示部の位置関係と同様に
配置されている。

【００４４】また、下側ガラス基板５０１，上側ガラス
基板５０２の両側には偏光板（図示せず）がそれぞれ偏
光軸が直交するように設けられており、下側ガラス基板
５０１，上側ガラス基板５０２および各シール５０３
Ｒ，５０３Ｇ，５０３Ｂで囲まれた各色画像表示部５０
４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂにはツイスト角が２７０度の
スーパーツイステッドネマチックの液晶層が形成されて
いる。

【００４５】さらに、３色光源管２００の赤色発光部２
０５Ｒよりの光の波長をλＲ、緑色発光部２０５Ｇより
の光の波長をλＧ、青色発光部５０２Ｂよりの光の波長
をλＢとし、液晶層の厚さをｄとしたとき、赤色画像表
示部５０４Ｒに形成される液晶の屈折率異方性Δｎｒ、
緑色画像表示部５０４Ｇに形成される液晶の屈折率異方
性Δｎｇ、青色画像表示部５０４Ｂに形成される液晶の
屈折率異方性Δｎｂは、Δｎｒ・ｄ／λＲ、Δｎｇ・ｄ
／λＧ、Δｎｂ・ｄ／λＢの値がそれぞれ１．５付近に
なるように、液晶材料が各色画像表示部５０４Ｒ，５０
４Ｇ，５０４Ｂごとに選択される。

【００４６】いま、厚さがｄであるスーパーツイステッ
ドネマチックの液晶層の一方から、波長λで直線偏光の
光が入射し、液晶層の他方から出射する時の光の偏光の
様子は「テレビジョン学会技術報告ＶＯＬ１３，ＮＯ
２，１９８９年１月、Ｐ１７〜」に開示されたように、
図９に示すような楕円偏光となり、楕円偏光状態を示す
楕円偏光の長軸とＸ軸のなす角度θ、および短軸の長さ
と長軸の長さの比ｍ／ｌは、液晶の屈折率異方性をΔｎ
とすれば、図１０に示すようにΔｎ・ｄ／λに依存す
る。つまり、Δｎ・ｄ／λが１．５付近になるとき出射
光は、楕円偏光がほぼ直線になり、その長軸方向はほぼ
入射の直線偏光方向と９０度傾いた方向になる。

【００４７】これにより、液晶層の両側に互いに偏光軸
が直交するような偏光板を設置すれば、液晶層の両側に
電圧が印加されないときは光の大部分が透過し、一方、
電圧が印加されると光の大部分が透過できなくなるの
で、電圧のオン／オフによりコントラストを最大にする
ことができる。

【００４８】従って、上記Δｎｒ・ｄ／λＲ．、Δｎｇ
・ｄ／λＧ、Δｎｂ・ｄ／λＢの値をそれぞれ１．５付
近になるように設定すると、各光源色についてコントラ
ストを最大にすることができる。

【００４９】次に、３つの画像表示部５０４Ｒ，５０４
Ｇ，５０４Ｂのそれぞれに屈折率異方性がΔｎｒ，Δｎ
ｇ，Δｎｂなる異なった液晶材料を封入する手順を図１
１により説明する。

【００５０】上記のように、３つの画像表示部５０４
Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂのそれぞれの液晶注入口５０７
Ｒ，５０７Ｇ，５０７Ｂは、液晶パネル５００の上側ガ
ラス基板５０２または下側ガラス基板５０１の異なる辺
に設けられているので、まず、図１１（ａ）のように、
内部に屈折率異方性がΔｎｂなる液晶材料６０２Ｂの入
った液晶溜め６０１Ｂを有する真空容器６００内に、液
晶パネル５００を入れる。

【００５１】続いて、内部を真空にした後に、青色画像
表示部５０４Ｂの液晶注入口５０７Ｂを液晶溜め６０１
Ｂ内の液晶材料６０２Ｂ中に浸し、真空容器６００内を
徐々に大気圧に戻していく。これによって、青色画像表
示部５０４Ｂ内に液晶材料６０２Ｂが注入されていくの
で、完全に注入された時点で液晶パネル５００を液晶溜
め６０１Ｂから取り出して液晶注入口５０７Ｂを封止す
る。

【００５２】つぎに、図１１（ｂ）のように内部に屈折
率異方性がΔｎｇなる液晶材料６０２Ｇの入った液晶溜
め６０１Ｇを有する真空容器６００内に液晶パネル５０
０を入れ、内部を真空にした後に、緑色画像表示部５０
４Ｇの液晶注入口５０７Ｇを液晶溜め６０１Ｇ内の液晶
材料６０２Ｇ中に浸し、真空容器６００内を徐々に大気
圧に戻していく。これによって、緑色画像表示部５０４
Ｇ内に液晶材料６０２Ｇが注入されていくので、完全に
注入された時点で液晶パネル５００を液晶溜め６０１Ｇ
から取り出して液晶注入口５０７Ｇを封止する。

【００５３】そして最後に、同様に、図１１（ｃ）のよ
うに内部に屈折率異方性がΔｎｒなる液晶材料６０２Ｒ
の入った液晶溜め６０１Ｒを有する真空容器６００内に
液晶パネル５００を入れ、内部を真空にした後に、赤色
画像表示部５０４Ｒの液晶注入口５０７Ｒを液晶溜め６
０１Ｒ内の液晶材料６０２Ｒ中に浸す。

【００５４】次に、真空容器６００内を徐々に大気圧に
戻していく。これによって、赤色画像表示部５０４Ｒ内
に液晶材料６０２Ｒが注入されていくので、完全に注入
された時点で液晶パネル５００を液晶溜め６０１Ｒから
取り出して液晶注入口５０７Ｒを封止する。

【００５５】以上の手順により、１枚の液晶パネル５０
０の３つの画像表示部５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂの
それぞれに、屈折率異方性がΔｎｒ，Δｎｇ，Δｎｂな
る異なった液晶材料を封入することができる。

【００５６】また、この場合にも、３色の各画像表示部
５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂからダイクロイックプリ
ズム２の画像合成点までの光学距離が等しいため、投写
レンズ３までの光学距離が等しく、拡大率や投写レンズ
３とスクリーン４との間の結像距離も等しくすることが
できる。そして、液晶ライトバルブを、パッシブ型のス
ーパーツイステッドネマチック型液晶パネルで構成し、
３つの画像表示部それぞれに屈折率異方性の異なる液晶
材料を独立に封入する構成とすることにより、安価で高
コントラストの表示が可能な投写型表示装置を実現でき
る。

【００５７】また、スーパーツイステッドネマチックの
液晶層は温度変化に対して光学特性が敏感に変化する
が、図８のように３つの画像形成部が同一基板上に存在
するため、３つの画像形成部はほぼ同一温度となり、個
々の画像形成部ごとの印加電圧や光源の輝度の調整が不
要で、スクリーン上の色バランス調整が簡略化される。

【００５８】実施例３． 図１２および図１３はこの発明の第３の実施例を示す。
これは図１の液晶ライトバルブをパッシブ型の液晶パネ
ル７００（スーパーツイステッドネマチック型液晶パネ
ル）としたものであり、同図において、５０１は下側ガ
ラス基板，７０２は上側ガラス基板，７０３は下側ガラ
ス基板５０１と上側ガラス基板７０２との間に設けられ
て、液晶を封入するためのシールである。７０４Ｒ，７
０４Ｇ，７０４Ｂはそれぞれ赤色画像表示部，緑色画像
表示部，青色画像表示部、５０５は下側ガラス基板５０
１内面にストライプ状に設けられた走査透明電極、５０
６は上側ガラス基板７０２内面に走査透明電極５０５と
直交してストライプ状に設けられた表示用透明電極であ
る。

【００５９】なお、走査透明電極５０５と表示用透明電
極５０６との交点により形成される表示画素の集合によ
り、赤色画像表示部７０４Ｒ、緑色画像表示部７０４
Ｇ、青色画像表示部７０４Ｂが形成されるが、赤色画像
表示部７０４Ｒ、緑色画像表示部７０４Ｇ、青色画像表
示部７０４Ｂは、図２における液晶ライトバルブ２０の
赤色画像表示部２１Ｒ、緑色画像表示部２１Ｇ、青色画
像表示部２１Ｂの３つの画像表示部の位置関係と同様に
配置されている。

【００６０】また、下側ガラス基板５０１、上側ガラス
基板７０２の両側には偏光板（図示せず）がそれぞれの
偏光軸が直交するように設けられており、下側ガラス基
板５０１、上側ガラス基板７０２およびシール７０３で
囲まれた領域には、ツイスト角が２７０度のスーパーツ
イステッドネマチックの液晶層７０７が形成されてい
る。また、上側ガラス基板７０２は各画像表示部７０４
Ｒ，７０４Ｇ，７０４Ｂを形成する領域によってその厚
みが異なっている。この厚みはガラス基板の研磨もしく
はガラス基板へのＳｉＯ₂ 蒸着等によって選択される。

【００６１】さらに、液晶層７０７には各画像表示部７
０４Ｒ，７０４Ｇ，７０４Ｂを形成する領域によって、
その直径の異なるギャップ材７０８Ｒ，７０８Ｇ，７０
８Ｂが封入されている。３色光源管２００の赤色発光部
２０５Ｒよりの波長をλＲ、緑色発光部２０５Ｇよりの
光の波長をλＢとし、液晶の屈折率異方性をΔｎとした
とき、赤色画像表示部７０４Ｒに封入されるギャップ材
７０８Ｒの直径ｄｒ，緑色画像表示部７０４Ｇに封入さ
れるギャップ材７０８Ｇの直径ｄｇ、青色画像表示部７
０４Ｂに封入されるギャップ材７０８Ｂの直径ｄｂは、
Δｎ・ｄｒ／λＲ、Δｎ・ｄｇ／λＧ、Δｎ・ｄｂ／λ
Ｂの値がそれぞれ１．５付近になるように選定されてい
る。

【００６２】以上のように、３色の各画像表示部７０４
Ｒ，７０４Ｇ，７０４Ｂからダイクロイックプリズム２
の画像合成点までの光学距離が等しいため、投写レンズ
３までの光学距離が等しく、拡大率や投写レンズ３とス
クリーン４との間の結像距離も等しくすることができ
る。そして液晶ライトバルブを、３つの画像表示部の液
晶層の厚みがそれぞれ独立に異なる構成のパッシブ型の
スーパーツイステッドネマチック型液晶パネルで構成
し、注入される液晶材料を１種類としたので、製作工程
が簡略化され、安価で高コントラスト表示可能な投写型
表示装置を実現できる。

【００６３】また、この実施例においても、図１２のよ
うに３つの画像表示部７０４Ｒ，７０４Ｇ，７０４Ｂが
同一基板上に存在するため、３つの画像表示部７０４
Ｒ，７０４Ｇ，７０４Ｂはほぼ同一の温度となり、個々
の印加電圧や光源の輝度を調整する必要がなく、スクリ
ーン上の色バランス調整が簡単化される。

【００６４】実施例４． 図１４および図１５は図１２および図１３の応用例を示
し、同図において８０１は下側ガラス基板、８０２Ｒ，
８０２Ｇ，８０２Ｂは上側ガラス基板、８０３Ｒ，８０
３Ｇ，８０３Ｂは下側ガラス基板８０１と上側ガラス基
板８０２Ｒ，８０２Ｇ，８０２Ｂとの間に設けられた、
液晶を封入するためのシールである。８０５は下側ガラ
ス基板８０１の内面にストライプ状に設けられた走査透
明電極、８０６は上側ガラス基板８０２Ｒ，８０２Ｇ，
８０２Ｂの内面に走査透明電極８０５と直交してストラ
イプ状に設けられた表示用透明電極である。

【００６５】また、８０７Ｒ，８０７Ｇ，８０７Ｂは各
色画像表示部８０４Ｒ，８０４Ｇ，８０４Ｂに液晶を注
入するための液晶注入口で、この３つの液晶注入口は液
晶パネル８００（スーパーツイステッドネマチック型液
晶パネル）の下側ガラス基板８０１の異なる辺に設けら
れており、液晶を注入した後は封着される。

【００６６】なお、走査透明電極８０５と表示用透明電
極８０６の交点により形成される表示画素の集合によ
り、赤色画像表示部８０４Ｒ，緑色画像表示部８０４
Ｇ，青色画像表示部８０４Ｂが形成されるが、これらは
図２における液晶ライトバルブ２０の赤色画像表示部２
１Ｒ，緑色画像表示部２１Ｇ，青色画像表示部２１Ｂの
３つの画像表示部の位置関係と同様に配置されている。

【００６７】下側ガラス基板８０１，上側ガラス基板８
０２Ｒ，８０２Ｇ，８０２Ｂの両側には、偏光板（図示
せず）がそれぞれ偏光軸が直交するように設けられてお
り、下側ガラス基板８０１，上側ガラス基板８０２Ｒ，
８０２Ｇ，８０２Ｂおよび各シール８０３Ｒ，８０３
Ｇ，８０３Ｂで囲まれた各色画像表示部８０４Ｒ，８０
４Ｇ，８０４Ｂには、ツイスト角が２７０度のスーパー
ツイステッドネマチックの液晶層が形成されている。

【００６８】さらに、各画像表示部８０４Ｒ，８０４
Ｇ，８０４Ｂを形成する領域の液晶層８０７Ｒ，８０７
Ｇ，８０７Ｂには、直径の異なるギャップ材８０８Ｒ，
８０８Ｇ，８０８Ｂが封入されている。

【００６９】３色光源管２００の赤色発光部２０５Ｒか
らの光の波長をλＲ、緑色発光部２０５Ｇよりの光の波
長をλＧ、青色発光部２０５Ｂよりの光の波長をλＢと
し、赤色画像表示部８０４Ｒに形成される液晶の屈折率
異方性をΔｎｒ、緑色画像表示部８０４Ｇに形成される
液晶の屈折率異方性をΔｎｇ、青色画像表示部８０４Ｂ
に形成される液晶の屈折率異方性をΔｎｂとし、さら
に、赤色画像表示部８０４Ｒに封入されるギャップ材８
０８Ｒの直径をｄｒ、緑色画像表示部８０４Ｇに封入さ
れるギャップ材８０８Ｇの直径をｄｇ、青色画像表示部
８０４Ｂに封入されるギャップ材８０８Ｂの直径をｄｂ
としたとき、Δｎｒ・ｄｒ／λＲ、Δｎｇ／λＧ、Δｎ
ｂ・ｄｂ／λＢの値がそれぞれ１．５付近になるような
液晶材料、およびギャップ材がそれぞれ封入される。

【００７０】なお、各色画像表示部８０４Ｒ，８０４
Ｇ，８０４Ｂのそれぞれに異なった液晶材料を注入する
方法は図１１について述べたのと同様の手順で行うこと
ができる。

【００７１】そして、この実施例４においても、実施例
２，実施例３と同様の効果を奏し、さらに、Δｎｒ・ｄ
ｒ／λＲ、Δｎｇ／λＧ、Δｎｂ・ｄｂ／λＢの値をそ
れぞれ１．５付近になるようにするため、液晶材料とギ
ャップ材の組み合わせが可能であるので、液晶材料やギ
ャップ材の選択の自由度が大きくなるという効果もあ
る。

【００７２】実施例５． 図１６は実施例１の液晶ライトバルブ２０をアクティブ
型とした他の実施例による液晶パネル９００を示す。同
図において、９０１は下側ガラス基板、９０２Ｒ，９０
２Ｇ，９０２Ｂはそれぞれが独立した上側ガラス基板、
９０３Ｒ，９０３Ｇ，９０３Ｂは下側ガラス基板９０１
と上側ガラス基板９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂの間に
設けられて、赤色画像表示部９０４Ｒ，緑色画像表示部
９０４Ｇ，青色画像表示部９０４Ｂを形成するためのシ
ールである。

【００７３】各々の上側ガラス基板９０２Ｒ，９０２
Ｇ，９０２Ｂの内面には、表示信号ライン９２４と走査
ライン９２６が直交するようにして配設されており、そ
の交点には、ポリシリコンの薄膜トランジスタ（図示せ
ず）を介して画素電極９２８が接続されている。

【００７４】なお、上記のように、画素電極９２８の集
合により、赤色画像表示部９０４Ｒ，緑色画像表示部９
０４Ｇ，青色画像表示部９０４Ｂが形成されるが、これ
らは図２における液晶ライトバルブ２０の赤色画像表示
部２１Ｒ，緑色画像表示部２１Ｇ，青色画像表示部２１
Ｂの３つの画像表示部の位置関係と同様に配置されてい
る。

【００７５】また、表示信号ライン９２４の一端であっ
て、各上側ガラス基板９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂの
内面には、ポリシリコンの薄膜トランジスタによって形
成された表示信号ドライバー９３０が接続されている。
さらに、走査ライン９２６の一端には同じく各上側ガラ
ス基板９０２Ｒ，９０２Ｇ，９０２Ｂ内面にポリシリコ
ンの薄膜トランジスタによって形成された走査信号ドラ
イバー９３１が接続されている。

【００７６】表示信号ドライバー９３０，走査信号ドラ
イバー９３１へは各上側ガラス基板９０２Ｒ，９０２
Ｇ，９０２Ｂ端部に設けられた信号端子９２５を介し
て、外部より信号が印加される。一方、下側ガラス基板
９０１内面の各色画像表示部９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０
４Ｂには透明電極で構成される対向電極が配設されてい
る。

【００７７】９０７Ｒ，９０７Ｇ，９０７Ｂは各色画像
表示部９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂに液晶を注入する
ための液晶注入口であり、これらは液晶パネル９００の
下側ガラス基板９０１の異なる辺に設けられており、液
晶を注入した後は封着される。

【００７８】この実施例によれば、３色の各画像表示部
９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂからダイクロイックプリ
ズム２の画像合成点までの光学距離が等しいため投写レ
ンズ３までの光学距離が等しく、拡大率や投写レンズ３
とスクリーン４との間の結像距離も等しくすることがで
きる。

【００７９】また、液晶ライトバルブを、薄膜トランジ
スタによるアクティブ型液晶パネルで構成し、薄膜トラ
ンジスタが配設された側の透明基板が各色の画像表示部
ごとに独立してなり、対向する共通電極の配置設された
側の透明基板を３つの画像表示部で共通とする構成とし
たので、１枚の透明基板上に３つの画像表示部全部に対
応する数の薄膜トランジスタを欠陥なく作成する必要が
なく、各画像表示部に対応する数だけ、無欠陥の薄膜ト
ランジスタを有する透明基板を、３枚組み合わせること
が可能となるので、歩留まりを向上させることができ
る。

【００８０】

【発明の効果】以上のように、この請求項１の発明によ
れば、互いに異なる色成分の画像を表示する少なくとも
３つの画像表示部を同一面上に有する液晶パネルと、各
画像表示部にそれぞれが対応する色の光を照射する色光
源部と、各画像表示部を透過した各色の光の画像を合成
する合成光学系部材と、該合成光学系部材により合成さ
れた画像をスクリーン上に投写する投写光学系とを備
え、上記色光源部は、上記液晶パネルの各画像表示部に
対応して発光部を設け、この発光部に対応して設けた電
子銃からの非収束電子ビームを上記発光部の全面に照射
することにより上記発光部を発光するように構成し、上
記液晶パネルと上記色光源部とを密着して配置し、上記
液晶パネルの各画像表示部をそれぞれに表示される画像
の対応する点が上記合成光学系部材における光の合成の
中心位置から等距離となるように配置したので、各画像
表示部と投写光学系との光学距離を等しくでき、従って
拡大倍率差や焦点ずれのない映像をスクリーン上に形成
できるものが得られる効果がある。また、小型であり、
液晶パネルと色光源部が高精度に位置合わせされたもの
が得られる効果がある。

【００８１】この請求項２の発明によれば、液晶パネル
を、各領域の液晶層が対応する光源に応じた屈折率異方
性または厚みを有するスーパーツイステッドネマチック
型液晶パネルとしたので、コントラストを最大限に確保
できる投写画像を表示できるものが得られる効果があ
る。

【００８２】この請求項３の発明によれば、液晶パネル
を、表示信号ラインと走査ラインとの間に薄膜トランジ
スタを接続したアクティブ型液晶パネルとしたので、他
の画素との相互作用をなくして、半選択が生じるのを防
止でき、従って、高輝度および最大のコントラストを確
保できるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による投写型表示装置
を示す構成図である。

【図２】図１における投写型表示装置の液晶ライトバル
ブを示すパターン構成図である。

【図３】図１における３色光源管を示す斜視図である。

【図４】図３に示した３色光源管のＸ−Ｘ線における断
面図である。

【図５】参考例１による投写型表示装置における画像形
成部を示す斜視図である。

【図６】参考例２による投写型表示装置における画像形
成部を示す斜視図である。

【図７】参考例３による投写型表示装置の画像形成部を
示す斜視図である。

【図８】この発明の第２の実施例による投写型表示装置
におけるパッシブ型液晶ライトバルブを示すパターン構
成図である。

【図９】図８の実施例を説明するための楕円偏光状態を
示す説明図である。

【図１０】図８の実施例を説明するための楕円偏光状態
を示す特性図である。

【図１１】図８における液晶ライトバルブに液晶材料を
封入する手順を示す説明図である。

【図１２】この発明の第３の実施例による投写型表示装
置におけるパッシブ型液晶ライトバルブを示すパターン
構成図である。

【図１３】図１２におけるパッシブ型液晶ライトバルブ
のＹ−Ｙ線における断面図である。

【図１４】この発明の第４の実施例による投写型表示装
置におけるパッシブ型液晶ライトバルブを示すパターン
構成図である。

【図１５】図１４におけるパッシブ型液晶ライトバルブ
のＺ−Ｚ線における断面図である。

【図１６】この発明の第５の実施例によるアクティブ型
液晶ライトバルブを示すパターン構成図である。

【図１７】従来の投写型表示装置を示す構成図である。

【図１８】従来の投写型表示装置における液晶表示パネ
ルを示すパターン構成図である。

【符号の説明】

２ ダイクロイックプリズム（合成光学系部材） ３ 投写レンズ（投写光学系） ４ スクリーン ２０ 液晶ライトバルブ（液晶パネル） Ｘ 画像形成部 ２００ ３色光源管（色光源部） ２０５Ｒ，２０５Ｇ，２０５Ｂ 発光部（色光源部） ２１Ｒ，３０７Ｒ，５０４Ｒ，７０４Ｒ，８０４Ｒ 赤
色画像表示部（画像表示部） ２１Ｇ，３０７Ｇ，５０４Ｇ，７０４Ｇ，８０４Ｇ 緑
色画像表示部（画像表示部） ２１Ｂ，３０７Ｂ，５０４Ｂ，７０４Ｂ，８０４Ｂ 青
色画像表示部（画像表示部） ３０１ 蛍光体層を有するフェースプレート ３０４ ガラスバルブ ５００，７００，８００ 液晶パネル（スーパーツイス
テッドネマチック型液晶パネル） ５０１，５０２ ガラス基板 ５０７Ｒ，５０７Ｇ，５０７Ｂ 液晶注入口 ６００ 真空容器 ６０１Ｒ，６０１Ｇ，６０１Ｂ 液晶溜め ６０２Ｒ，６０２Ｇ，６０２Ｂ 液晶材料 ９００ 液晶ライトバルブ（アクティブ型液晶パネル）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−139088（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−233694（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−37316（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−103390（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−179990（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−283585（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−267535（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−239237（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−241335（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−266584（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−14091（ＪＰ，Ａ) 実公 昭50−40501（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 9/12 - 9/31 G03B 33/12 H04N 5/74

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに異なる色成分の画像を表示する少
   なくとも３つの画像表示部を同一面上に有する液晶パネ
   ルと、各画像表示部にそれぞれが対応する色の光を照射
   する色光源部と、各画像表示部を透過した各色の光の画
   像を合成する合成光学系部材と、該合成光学系部材によ
   り合成された画像をスクリーン上に投写する投写光学系
   とを備えた投写型表示装置において、上記色光源部は、上記液晶パネルの各画像表示部に対応
   して発光部が設けられ、この発光部に対応して設けられ
   た電子銃からの非収束電子ビームを上記発光部の全面に
   照射することにより上記発光部を発光するように構成さ
   れ、 上記液晶パネルと上記色光源部とは密着して配置され、 上記液晶パネルの各画像表示部はそれぞれに表示される
   画像の対応する点が上記合成光学系部材における光の合
   成の中心位置から等距離となるように配置されたことを
   特徴とする投写型表示装置。
2. 【請求項２】 液晶パネルが、各領域の液晶層が対応す
   る光源に応じた屈折率異方性または厚みを有するスーパ
   ーツイステッドネマチック型液晶パネルである請求項１
   に記載の投写型表示装置。
3. 【請求項３】 液晶パネルが、表示信号ラインと走査ラ
   インとの間に薄膜トランジスタを接続したアクティブ型
   液晶パネルである請求項１に記載の投写型表示装置。