JP3664344B2 - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー液晶表示装置に関し、特に、白色バックライトをプリズムによりＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）３原色に分光して液晶表示パネルの対応する画素に入射させることにより明るいカラー表示が可能なカラー液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、明るいカラー液晶表示装置として、白色バックライトをプリズムによりＲ、Ｇ、Ｂ３原色に分光して無駄なく液晶表示パネルの対応する画素に入射させるようにすることが知られている（特開昭６０−１４６５９０号）。また、その場合に、投影レンズを用いて投影型カラー液晶表示装置とすることも知られている（特開昭６２−１５０３１７号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなカラー液晶表示装置においては、バックライトのプリズムへの入射角度は精度が要求される。その入射角が数度ずれると、各画素へ入射する波長域が長波長あるいは短波長へずれ、カラー表示の色味が相当変化してしまう。同様のことは、プリズム、レンズアレー等の取り付け角度、位置についても言える。
【０００４】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、白色バックライトをプリズムによりＲ、Ｇ、Ｂ３原色に分光して液晶表示パネルの対応する画素に入射させるカラー液晶表示装置において、表示の色ずれを調整できるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のカラー液晶表示装置は、周期的に配置された画素の集合体からなり、画素毎に透過率が制御可能な液晶表示パネルと、白色バックライトを相互に平行な複数の平行光束に分離する光束分離手段と、分離された平行光束中に各分光プリズムが位置するように配置されたプリズムアレーと、各分光プリズムで分光された赤、緑、青の波長成分を前記液晶表示パネルの隣接する３つの画素に入射させるレンズアレーとからなるカラー液晶表示装置において、
前記光束分離手段は、焦点距離が相対的に大きな正レンズアレーあるいは正シリンドリカルレンズアレーと焦点距離が相対的に小さい正又は負レンズアレーあるいは正又は負シリンドリカルレンズアレーとからなり、
前記光束分離手段から射出する平行光束の前記分光プリズムによる分光面内での方向を微調整する色調整手段として、前記レンズアレーの少なくとも何れか一方のその面内での前記分光プリズムによる分光方向の位置を微調整する位置調整機構を備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明のもう１つのカラー液晶表示装置は、周期的に配置された画素の集合体からなり、画素毎に透過率が制御可能な液晶表示パネルと、白色バックライトを相互に平行な複数の平行光束に分離する光束分離手段と、分離された平行光束中に各分光プリズムが位置するように配置されたプリズムアレーと、各分光プリズムで分光された赤、緑、青の波長成分を前記液晶表示パネルの隣接する３つの画素に入射させるレンズアレーとからなるカラー液晶表示装置において、
前記光束分離手段は、焦点距離が相対的に大きな正レンズアレーあるいは正シリンドリカルレンズアレーと焦点距離が相対的に小さい正又は負レンズアレーあるいは正又は負シリンドリカルレンズアレーとからなり、
前記プリズムアレーのその面内での前記分光プリズムによる分光方向の位置を微調整する色調整手段として、前記プリズムアレーのその面内での前記分光プリズムによる分光方向の位置を微調整する位置調整機構を備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
上記の何れの場合も、液晶表示パネルに表示された画像を投影する投影光学系を備えているようにすることができる。
【００１０】
本発明においては、周期的に配置された画素の集合体からなり、画素毎に透過率が制御可能な液晶表示パネルと、白色バックライトを相互に平行な複数の平行光束に分離する光束分離手段と、分離された平行光束中に各分光プリズムが位置するように配置されたプリズムアレーと、各分光プリズムで分光された赤、緑、青の波長成分を液晶表示パネルの隣接する３つの画素に入射させるレンズアレーとからなるカラー液晶表示装置において、色調整手段を備えているので、バックライトの入射角度のずれ、プリズム、レンズアレー等の取り付け角度、位置のずれ等による表示の色ずれを極めて簡単な操作で調整することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１、図２を参照にして、本発明によるカラー液晶表示装置の構成と作用を説明する。
図１は、特開昭６０−１４６５９０号で提案されたカラー液晶表示装置の断面図であり、液晶表示パネル１は、透明基板２、３とその間に挟持された液晶物質４とからなり、透明基板２内面には透明信号電極５が設けられ、透明基板３内面には、透明信号電極５と相対して液晶物質４を挟みマトリックス状の繰り返し画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’を形成する透明走査電極６が設けられている。液晶物質４の使用モードがＴＮモード等の偏光を利用するモードの場合は、透明基板２、３の外面に不図示の偏光板が取り付けられる。液晶表示パネル１はその他公知の構成のものであってもよい。ここで、画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’にはそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素情報が表示される。
【００１２】
そして、バックライト照明側には、液晶表示パネル１から遠い方から順に、白色平行光源１１、第１マクロレンズアレー１２、第２マクロレンズアレー１３、プリズムアレー１４、第３レンズアレー１５が配置されており、第１マクロレンズアレー１２を構成する正レンズ１２ａの焦点距離は、第２マクロレンズアレー１３を構成する正レンズ１３ａの焦点距離より長く設定されており、かつ、正レンズ１２ａの後側焦点と正レンズ１３ａの前側焦点とは点Ｐにおいて一致するように設定されている。したがって、白色平行光源１１から照射された平行な白色光１６は、第１マクロレンズアレー１２と第２マクロレンズアレー１３を経て、マクロレンズアレー１２、１３の周期配列に対応した多数の互いに平行な細い平行光束１７に分割される。プリズムアレー１４はこの分割された多数の細い平行光束１７に対応する位置に分光プリズム１４ａを有し、各分光プリズム１４ａは入射する平行光束１７を長波長成分から短波長成分の順に図示のようにＲ、Ｇ、Ｂの３波長域に分光する。そのスペクトル状に分光された各々の光束は第３レンズアレー１５を構成する各偏心レンズ１５ａに入射するが、その入射側の面のＲ、Ｇ、Ｂの波長域の光に対する傾角が異なるので、Ｒ、Ｇ、Ｂの光は偏心レンズ１５ａから互いに平行になって出射し、それぞれ液晶表示パネル１の画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に入射する。したがって、各画素の透明信号電極５と透明走査電極６の間の印加電圧を対応する色の画素情報に従って制御することによりカラー画像を表示することができる。
【００１３】
ここで、平行光束１７の分光プリズム１４ａへの入射角度は精度が要求される。その入射角が数度ずれると、各画素へ入射する波長域が長波長あるいは短波長へずれ、カラー表示の色味が相当変化してしまう。同様のことは、第１マクロレンズアレー１２、第２マクロレンズアレー１３、プリズムアレー１４等の取り付け角度、位置についても言える。そこで、このような色ずれを調整するための本発明に基づく実施例について説明する。
【００１４】
図１において、第１マクロレンズアレー１２、第２マクロレンズアレー１３、プリズムアレー１４の少なくとも何れか１つのそれぞれの面内での分光プリズム１４ａによる分光方向の位置を、図示の両矢符で示したように、位置調整可能に構成する。この位置調整機構としては、公知の機械的、電気的、電気機械的な何れの方式を用いてもよい。このような位置調整機構を用いて第１マクロレンズアレー１２の位置を両矢符で示した方向の中、例えば図の上方へ移動させると、正レンズ１２ａの後側焦点は点Ｐより上方へずれるので、平行光束１７はより左下がりの方向を向く。したがって、各画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に入射する波長域はより長波長側へシフトし、カラー画像全体がより赤みがかることになる。逆に、第１マクロレンズアレー１２の位置を図の下方へ移動させると、各画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に入射する波長域はより短波長側へシフトし、カラー画像全体がより青みがかることになる。
【００１５】
同様に、第２マクロレンズアレー１３の位置を図の上方へ移動させると、各画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に入射する波長域はより短波長側へシフトし、カラー画像全体がより青みがかり、下方へ移動させるとカラー画像全体がより赤みがかることになる。また、プリズムアレー１４の位置を図の上方へ移動させると、各画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に入射する波長域はより長波長側へシフトし、カラー画像全体がより赤みがかり、下方へ移動させるとカラー画像全体がより青みがかることになる。
【００１６】
したがって、第１マクロレンズアレー１２、第２マクロレンズアレー１３、プリズムアレー１４の少なくとも何れか１つに設けた位置調整機構を微調節することにより色調整ができる。
【００１７】
次に、図２は、特開昭６２−１５０３１７号で提案された投影型カラー液晶表示装置の断面図であり、液晶表示パネル１は図１の場合と同様である。そのバックライト照明側には、液晶表示パネル１から遠い方から順に、リフレクタ２８と共に設けられて白色光源ランプ２１、凹レンズ２９、第１レンズアレー２２、第２レンズアレー２３、プリズムアレー２４、第３レンズアレー２５が配置されており、また、液晶表示パネル１からのカラー画像光３０は投影レンズ３１によりスクリーン３２上に投影されるようになっている。
【００１８】
この場合、第１レンズアレー２２は図に垂直に母線が延びる正シリンドリカルレンズ２２ａのアレーからなり、同様に第２レンズアレー２３は負シリンドリカルレンズ２３ａのアレーからなる。そして、正シリンドリカルレンズ２２ａの焦点距離は負シリンドリカルレンズ２３ａの焦点距離（絶対値）より長く設定されており、かつ、正シリンドリカルレンズ２２ａの後側焦点と負シリンドリカルレンズ２３ａの後側焦点とは点Ｐにおいて一致するように設定されている。したがって、白色光源ランプ２１から出てリフレクタ２８で反射され凹レンズ２９で平行になった白色光１６は、第１レンズアレー２２と第２レンズアレー２３を経て、レンズアレー２２、２３の周期配列に対応した多数の互いに平行な細い平行ストライプ光束２７に分割される。プリズムアレー２４はこの分割された多数の細い平行ストライプ光束２７に対応する位置に図に垂直に延びる細い分光プリズム２４ａを有し、各分光プリズム２４ａは入射する平行ストライプ光束２７を長波長成分から短波長成分の順に図示のようにＲ、Ｇ、Ｂの３波長域に分光する。そのスペクトル状に分光された各々の光束は第３レンズアレー２５を構成する各正シリンドリカルレンズ２５ａに入射して相互に平行な光束に変換され、それぞれ液晶表示パネル１の画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に入射する。したがって、各画素の透明信号電極５と透明走査電極６（図１）の間の印加電圧を対応する色の画素情報に従って制御することによりカラー画像を表示することができる。そのカラー画像は投影レンズ３１によりスクリーン３２上に投影される。
【００１９】
この場合も、第１レンズアレー２２、第２レンズアレー２３、プリズムアレー２４の少なくとも何れか１つのそれぞれの面内での分光プリズム２４ａによる分光方向の位置を、図示の両矢符で示す方向に位置調整可能にする位置調整機構を設け、第１レンズアレー２２の位置を図の上方へ移動させると、各画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に入射する波長域はより短波長側へシフトし、カラー画像全体がより青みがかり、下方へ移動させるとカラー画像全体がより赤みがかることになる。同様に、第２レンズアレー２３の位置を図の上方へ移動させると、各画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に入射する波長域はより長波長側へシフトし、カラー画像全体がより赤みがかり、下方へ移動させるとカラー画像全体がより青みがかることになる。また、プリズムアレー１４の位置を図の上方へ移動させると、各画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に入射する波長域はより長波長側へシフトし、カラー画像全体がより赤みがかり、下方へ移動させるとカラー画像全体がより青みがかることになる。
【００２０】
したがって、第１レンズアレー２２、第２レンズアレー２３、プリズムアレー２４の少なくとも何れか１つに設けた位置調整機構を微調節することにより色調整ができる。
【００２１】
次に、図３は、図１、図２の場合とは異なり、プリズムアレーの代わりに１個の分光プリズム３４を用いた実施例である。液晶表示パネル１は図１の場合と同様である。そのバックライト照明側には、液晶表示パネル１から遠い方から順に、白色平行光源４１、マクロレンズアレー３５が配置されており、マクロレンズアレー３５を構成する正レンズ３５ａの焦点距離は、マクロレンズアレー３５と液晶表示パネル１の画素面と間の距離に略等しく設定されている。
【００２２】
したがって、白色平行光源１１から照射された平行な白色光１６は、分光プリズム３４に入射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの３波長域に相互に角度が異なる平行光として分光され、マクロレンズアレー３５の各正レンズ３５ａに入射したこれら分光されたＲ、Ｇ、Ｂの光は、別々に集光されてそれぞれ液晶表示パネル１の画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に入射する。したがって、各画素の透明信号電極５と透明走査電極６（図１）の間の印加電圧を対応する色の画素情報に従って制御することによりカラー画像を表示することができる。
【００２３】
この場合は、分光プリズム３４による回転位置を図示の両矢符で示す方向に位置調整可能にする位置調整機構を設け、図中で右に回転させると偏角が増え、各画素Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に入射する波長域はより長波長側へシフトし、カラー画像全体がより赤みがかり、左に回転させると偏角が減り、カラー画像全体がより青みがかることになる。したがって、分光プリズム３４に設けたこの位置調整機構を微調節することにより色調整ができる。
【００２４】
以上、本発明のカラー液晶表示装置をいくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、白色平行光源１１、リフレクタ２８、凹レンズ２９等の位置、角度を変えて白色平行光１６の入射角を調整するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のカラー液晶表示装置によると、周期的に配置された画素の集合体からなり、画素毎に透過率が制御可能な液晶表示パネルと、白色バックライトを相互に平行な複数の平行光束に分離する光束分離手段と、分離された平行光束中に各分光プリズムが位置するように配置されたプリズムアレーと、各分光プリズムで分光された赤、緑、青の波長成分を液晶表示パネルの隣接する３つの画素に入射させるレンズアレーとからなるカラー液晶表示装置において、色調整手段を備えているので、バックライトの入射角度のずれ、プリズム、レンズアレー等の取り付け角度、位置のずれ等による表示の色ずれを極めて簡単な操作で調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー液晶表示装置の１実施例の断面図である。
【図２】本発明のカラー液晶表示装置の別の実施例の断面図である。
【図３】本発明のカラー液晶表示装置のもう１つの実施例の断面図である。
【符号の説明】
１…液晶表示パネル
２、３…透明基板
４…液晶物質
５…透明信号電極
６…透明走査電極
１１…白色平行光源
１２…第１マクロレンズアレー
１２ａ…正レンズ
１３…第２マクロレンズアレー
１３ａ…正レンズ
１４…プリズムアレー
１４ａ…分光プリズム
１５…第３レンズアレー
１５ａ…偏心レンズ
１６…平行白色光
１７…細い平行光束
２８…リフレクタ
２１…白色光源ランプ
２９…凹レンズ
２２…第１レンズアレー
２２ａ…正シリンドリカルレンズ
２３…第２レンズアレー
２３ａ…負シリンドリカルレンズ
２４…プリズムアレー
２４ａ…分光プリズム
２５…第３レンズアレー
２５ａ…正シリンドリカルレンズ
２７…細い平行ストライプ光束
３０…カラー画像光
３１…投影レンズ
３２…スクリーン
３４…分光プリズム
３５…マクロレンズアレー
３５ａ…正レンズ
４１…白色平行光源
Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’…画素
Ｒ、Ｇ、Ｂ…分光された光

Claims (3)

1. 周期的に配置された画素の集合体からなり、画素毎に透過率が制御可能な液晶表示パネルと、白色バックライトを相互に平行な複数の平行光束に分離する光束分離手段と、分離された平行光束中に各分光プリズムが位置するように配置されたプリズムアレーと、各分光プリズムで分光された赤、緑、青の波長成分を前記液晶表示パネルの隣接する３つの画素に入射させるレンズアレーとからなるカラー液晶表示装置において、
   前記光束分離手段は、焦点距離が相対的に大きな正レンズアレーあるいは正シリンドリカルレンズアレーと焦点距離が相対的に小さい正又は負レンズアレーあるいは正又は負シリンドリカルレンズアレーとからなり、
   前記光束分離手段から射出する平行光束の前記分光プリズムによる分光面内での方向を微調整する色調整手段として、前記レンズアレーの少なくとも何れか一方のその面内での前記分光プリズムによる分光方向の位置を微調整する位置調整機構を備えていることを特徴とするカラー液晶表示装置。
2. 周期的に配置された画素の集合体からなり、画素毎に透過率が制御可能な液晶表示パネルと、白色バックライトを相互に平行な複数の平行光束に分離する光束分離手段と、分離された平行光束中に各分光プリズムが位置するように配置されたプリズムアレーと、各分光プリズムで分光された赤、緑、青の波長成分を前記液晶表示パネルの隣接する３つの画素に入射させるレンズアレーとからなるカラー液晶表示装置において、
   前記光束分離手段は、焦点距離が相対的に大きな正レンズアレーあるいは正シリンドリカルレンズアレーと焦点距離が相対的に小さい正又は負レンズアレーあるいは正又は負シリンドリカルレンズアレーとからなり、
   前記プリズムアレーのその面内での前記分光プリズムによる分光方向の位置を微調整する色調整手段として、前記プリズムアレーのその面内での前記分光プリズムによる分光方向の位置を微調整する位置調整機構を備えていることを特徴とするカラー液晶表示装置。
3. 前記液晶表示パネルに表示された画像を投影する投影光学系を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のカラー液晶表示装置。

Images