JP4088516B2 - プロジェクションテレビの輝度改善装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロジェクションテレビに係り、詳細には水平及び垂直視野角を広げつつ高輝度を具現できる輝度改善プロジェクションテレビに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクションテレビやビデオプロジェクタなどのような商品の映像ディスプレイ装置は特殊製作された小型陰極線管（ＣＲＴ）や液晶表示素子（ＬＣＤ）またはポリマ分散液晶表示パネル（ＰＤＬＣ）などの画像生成手段を映像源として利用して画像を生成し、その画像を投射レンズを通じて大型スクリーンに拡大投影させることにより所望の映像をディスプレイさせる映像投射システムであり、大型画面に消費者の欲求を充足させられる長所などによりその需要が高まっている。
【０００３】
映像投射システムは、映像をスクリーンに拡大投射する方式により前面投射型プロジェクションテレビと背面投射型プロジェクションテレビとに区分される。
【０００４】
図１を参照すれば、従来の背面投射型プロジェクションテレビは、キャビネット１０、キャビネット１０前面に設置されて映像が結ばれるスクリーン２０、キャビネット１０に内蔵されて画像を生成してこれを照射するＣＲＴなどのような画像生成手段１１、画像生成手段１１から照射された映像を拡大して投射させる投射レンズユニット１３、投射レンズユニット１３から投射された映像をスクリーン２０方向に反射させる反射鏡１５を含む。かかる背面投射型プロジェクションテレビにて、像はスクリーン２０の背面から投射されるために視聴者はスクリーン２０の前で前記像を視聴する。
【０００５】
一般的に、映像投射システムのスクリーンに表示される映像は多数の観察者が水平方向に広く分散された状態で観察する。従って、前記映像を大きい水平角に分配することが理想的である。
【０００６】
結果的に、かかる点でプロジェクションテレビスクリーンの光学的特性は画質を左右する重要な要素である。特に、ＨＤ−ＴＶのように高画質を要求する大型プロジェクションテレビの場合においてはその重要度は非常に高い。
【０００７】
続いて、図２及び図３を参照すれば図１に示されたプロジェクションテレビスクリーン２０は投射レンズから来る光を平行光にするフレネルレンズ２０ａを備える。その結果、画像生成手段１１により形成された映像信号は映像投射光路を経てスクリーンにて広い視野角にわたりほとんど均一な輝度に映像を表示する。そして、フレネルレンズ２０ａの前面、すなわち光投射面の前方に光拡散手段としてレンティキュラレンズ２０ｃが近接した状態で配されている。レンティキュラレンズ２０ｃは多数の凸単位レンズ２０ｂが並列接続されたものである。レンティキュラレンズ２０ｃによりフレネルレンズ２０ａから出射される平行光は拡散される。レンティキュラレンズ２０ｃの単位レンズ２０ｂの接続部にブラックストライプが処理された突出部２０ｄが形成されている。
【０００８】
一方、図に示されていないが、レンティキュラレンズ２０ｃの前面に引っ掻きやホコリなどからフレネルレンズ２０ａ及びレンティキュラレンズ２０ｃを保護する前面保護板が備わっている。また、前記前面保護板は映像のコントラスト向上目的に使われる。前記前面保護板はレンティキュラレンズ２０ｃに結ばれた映像を外部から観察できるようにアクリル材などの透明な材質より構成される。
【０００９】
他方で、レンティキュラレンズ２０ｃの垂直及び水平視野角を広げるための目的にガラスやポリマ粒子などのような拡散剤（図示せず）が突出型単位レンズ２０ｂに備わることもある。
【００１０】
かかる従来技術によるスクリーンは拡散剤などにより視野角が広がる効果を得るが、後面散乱と反射または吸収などによる光透過率低下で輝度が下がる問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明がなそうとする技術的課題は、前述の従来技術の問題点を改善するためのものであり、光視野角を確保しつつ高輝度の画像を得られる高輝度プロジェクションテレビを提供するところにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を達成するために、光源と、所定画像を形成する画像生成手段と、前記画像生成手段から生成された画像を拡大投影させる第１投射レンズユニットと、前記第１投射レンズユニットから投射された画像を反射させる反射手段と、前記反射手段から反射された画像が表示されるスクリーン及び／または前記光源と前記画像生成手段間に前記光源から入射される光のうち可視領域外の光を可視領域に属する光に変えて放出する光放出手段とを備えることを特徴とする背面投射型高輝度プロジェクションテレビを提供する。
【００１３】
前記光放出手段は、ストークス遷移または逆ストークス遷移現象を利用して前記光源から放出される光のうち紫外線（ＵＶ）、近紫外線付近の光を吸収して可視領域の光として放出する高透過率の光放出膜であり、これは所定量の蛍光体が均一に内在された高透過率の蛍光体膜である。
【００１４】
前記反射手段は前記第１投射レンズユニットから投射される画像の光軸を第２反射ミラー側に折り曲げるための第１反射ミラー及び前記第１反射ミラーから折り曲げられて投射された前記画像をスクリーンに反射させる第２反射ミラーを含む。そして、前記第１及び第２反射ミラー間に第２投射レンズユニットがさらに備わっている。
【００１５】
また、本発明は前記技術的課題を達成するために、入射光を収束性光に屈折させる第１レンズ手段と、前記第１レンズ手段により屈折された光を拡散性光に屈折させる第２レンズ手段と、少なくとも前記第２レンズ手段を保護する保護膜とを備え、前記構成要素のうちいずれか一つに前記入射光に含まれた可視領域外の光を吸収して可視領域の光に変える光放出物質が内在されたことを特徴とするスクリーンを備える背面投射型高輝度プロジェクションテレビを提供する。
【００１６】
前記光放出物質は前記第２レンズ手段の前記保護膜に近接した領域に、前記第２レンズ手段の前記第１レンズ手段に近接した領域に、前記第２レンズ手段の前記保護膜に近接した領域及び前記第１レンズ手段に近接した領域にまたは前記第１レンズ手段の前記第２レンズ手段に近接した領域に内在されている。
【００１７】
前記光放出物質が前記第１レンズ手段の前記第２レンズ手段に近接した領域に内在された場合、前記第２レンズ手段の前記保護膜に近接した領域に前記入射光を拡散させる拡散剤が内在されている。
【００１８】
前記光放出物質はＵＶ領域の光を可視領域の光に変える蛍光体または軸光体である。
【００１９】
かかる本発明を利用すれば、プロジェクションテレビの垂直及び水平視野角が広がり、画面の全体明るさが上昇する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に高輝度プロジェクションテレビを添付された図を参照して詳細に説明する。この過程で図に示された層や領域などの厚さは明細書の明確性のために誇張さるべく示された。
【００２１】
まず、光視野角及び高輝度を確保するための高輝度プロジェクションテレビスクリーンについて説明する。
【００２２】
（第１実施例）
図４を参照すれば、本実施例による高輝度プロジェクションテレビスクリーン１００は第１レンズ手段１１０と第２レンズ手段１２０とを含む。第１レンズ手段１１０は入射光を収束性光に屈折させる手段で、例えば投射装置から入射される所定画像情報が載せられた発散光を平行光に変えるフレネルレンズであることが望ましい。第２レンズ手段１２０は第１レンズ手段１１０により屈折された光を拡散性光に屈折させる手段であるレンティキュラレンズであることが望ましい。前記レンティキュラレンズには多数の凸型単位レンズ１２１が並列接続されているので、各凸型単位レンズ１２１の並列接続部に突出部１２２が形成されている。そして、突出部１２２の前面に黒色インキなどが塗布されたブラックストライプ１２２ｂが形成されている。前記レンティキュラレンズは前記フレネルレンズから入射される平行光を拡散、結像させて映像を形成する。この時、ブラックストライプ１２２ｂは外部光の照射量のうち一部を吸収することにより、前記レンティキュラレンズ前面に形成される映像のコントラストを高める役割を果たす。
【００２３】
一方、第２レンズ手段１２０の光が出射される面、すなわち光反射防止膜やＡＧ（Ａｎｔｉ−Ｇｌａｒｅ）膜などのような保護膜（図示せず）に近接した面に所定の光放出物質１２４が含まれている。前記保護膜は第２レンズ手段１２０または／及び第１レンズ手段１１０が汚染されることを保護して外部光の反射などによる視聴の不便を解消するためのものである。
【００２４】
具体的に、図４及び図５を共に参照すれば、光放出物質１２４は凸型単位レンズ１２１の突出部１２２間の凸部分に内在されており、突出部１２２に沿って均一に分布されたものと見ることができる。
【００２５】
光放出物質１２４は第１レンズ手段１１０から入射される光のうち所定の波長を有する光、例えばＵＶ、または近ＵＶ（３６５ｎｍ）領域の光を吸収して可視領域の光として放出する蛍光体であることが望ましい。この時、前記蛍光体はＺｎＳ：Ａｇのような青色蛍光体、ＺｎＳｉＯ_４：Ｍｎのような緑色蛍光体及びＺｎ_３（ＰＯ_４）_２：Ｍｎのような赤色蛍光体よりなる一群から選択された少なくともいずれか一つであることが望ましい。そして、前記蛍光体が相異なる蛍光を放出する２種類以上の蛍光体よりなる混合蛍光体である場合、前記混合蛍光体はプロジェクションテレビの色度により適切な混合比を有することが望ましい。併せて、画質上特定色を基本化する機能が可能なのでコントラスト比も改善されうる。
【００２６】
一方、前記光放出物質は前記蛍光体の残光特性を利用した蛍光体応用材料でもありうる。
【００２７】
前記蛍光体と共にかかる光放出物質はＵＶ、近ＵＶを可視光に変えてスクリーンの輝度を増加させる役割と共に、既存の拡散剤のように入射光を拡散させる役割も果たすために、蛍光特性を制限しない範囲で効率的な光拡散のために光放出物質１２４は所定のサイズを有することが望ましくもある。
【００２８】
かように前記の光放出物質１２４は蛍光特性と共に光拡散特性を共に有しているために、光放出物質１２４がスクリーンに内在された場合、スクリーンの輝度及び垂直、水平視野角はどちらも改善されうる。
【００２９】
下記スクリーンに関する第２ないし７実施例はそれぞれ蛍光体が内在された領域が相違したものを除外した残りの構成は前記の第１実施例と同一である。従って、第２ないし第７実施例によるスクリーンに関する説明は蛍光体が内在された領域についての説明に限定する。
【００３０】
（第２実施例）
図６に示されたように、第２レンズ手段１２０の第１レンズ手段１１０に近接した面に第１実施例で詳述した光放出物質１２４が内在された場合である。
【００３１】
具体的に、光放出物質１２４は第２レンズ手段１２０の第１レンズ手段１１０に向けて凸部分に、望ましくは表面に沿って凸形態に内在されており、下段まで均一に分布されている。
【００３２】
（第３実施例）
第１及び第２実施例を結合した場合で、第２レンズ手段１２０の保護膜（図示せず）に近接した、光が出射される面及び第１レンズ手段１１０に近接した面の凸部分にどちらも光放出物質１２４が備わった場合である。この時、前記両側面の凸部分に備わった光放出物質１２４はどちらも同じものが望ましいが、蛍光特性やサイズなどが異なりうる。
【００３３】
例えば、光放出物質１２４のうち第２レンズ手段１２０の前記保護膜に近接した面の凸部分に内在されたものは赤色、緑色及び青色蛍光体よりなる一群のうち選択されたいずれか一つの蛍光体であり、第２レンズ手段１２０の第１レンズ手段１１０に近接した面の凸部分に内在されたものは前記一群から選択されていない蛍光体である。この場合に、前記選択された蛍光体と前記選択されない蛍光体とのサイズは同じか異なりうる。
【００３４】
（第４実施例）
図８に示されたように、光放出物質１２４が第２レンズ手段１２０の突出部１２２を除外した前領域に均一に内在された場合である。
【００３５】
（第５実施例）
光放出物質及び拡散剤がどちらも内在された場合である。この場合に、光拡散は拡散剤だけで十分なので、光放出物質は光を放出させる目的にだけ内在されたものが望ましい。
【００３６】
具体的に、図９を参照すれば第２レンズ手段１２０の第１レンズ手段１１０に隣接した面の凸部分に光放出物質１２４が内在されており、光出射面の突出部１２２間の凸部分に拡散剤１２６が内在されている。拡散剤１２６は所定の直径を有するガラス粉末またはポリマ粉末である。拡散剤１２６の直径に沿って広がる光のプロファイルが変わる。従って、適切な直径の拡散剤を使用することにより広がる光のプロファイルを調節することが可能である。
【００３７】
（第６実施例）
図１０を参照すれば、第１レンズ手段１１０にだけ光放出物質１２４が内在されている。光放出物質１２４は第１レンズ手段１１０の第２レンズ手段１２０に近接した領域、すなわち入射された光が屈折されて出射される面に近接した領域に内在されている。
【００３８】
このようにして、投射装置（図示せず）から投射される光が第１レンズ手段１１０を通過する場合に、可視領域の光はそのまま通過して第２レンズ手段１２０に入射され、可視領域外の光、例えばＵＶは光放出物質１２４により可視領域の光に変わる。この結果、第１レンズ手段１１０から第２レンズ手段１２０に入射される可視領域の光は従来に比べてはるかに多くなる。
【００３９】
一方、第１レンズ手段１１０に内在された光放出物質１２４だけでも輝度の増加及び光拡散がなされるために、別途の拡散剤が内在される必要がないが、第２レンズ手段１２０の出射面の凸部分に所定の拡散剤が内在されてもよい。
【００４０】
さらに一方で、図に示されていないが、第１レンズ手段１１０に内在された光放出物質１２４が赤色、青色及び緑色よりなる一群のうち選択されたいずれか一つの蛍光体である場合、第２レンズ手段１２０に前記選択されていない蛍光体が内在されうる。この時、第２レンズ手段１２０での光放出物質の分布は第１ないし第４実施例による。
【００４１】
（第７実施例）
図１１に示されたように、第１及び第２レンズ手段１１０，１２０と保護膜１２８とより構成されたスクリーンにて、保護膜１２８にだけ光放出物質１２４が内在された場合である。
【００４２】
前述のようなスクリーンを備えることにより、本発明による高輝度プロジェクションテレビは従来技術によるプロジェクションテレビに比べて輝度が高まり、垂直及び水平視野角が広くなる。
【００４３】
次にはスクリーンの代わりに光源とスクリーン間の光路上に光放出手段を備えて輝度及び視野角を広げる背面投射型プロジェクションテレビについて説明する。
【００４４】
図１２を参照すれば、本発明の第１実施例による背面投射型高輝度プロジェクションテレビはキャビネット１３０前面に画像が表示されるスクリーン１００が備わっている。キャビネット１３０背面部のスクリーン１００と対面する位置に第２反射ミラー１４２が傾斜した状態で内蔵されている。また、キャビネット１３０内部の下方に第２反射ミラー１４２を経てスクリーン１００に所定画像情報が載せられた光を投射するための投射装置として、ハロゲンやキセノンなどを利用して生成した光を照射するゼノン、メタルハライド、ＵＨＰ（Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）ランプなどのような光源１３２、画像生成手段の一つであって別途の映像信号源から入力された映像信号を利用して画像を生成する液晶表示素子１３６、光源１３２と液晶表示素子１３６間に備わって光源１３２から液晶表示素子１３６に入射される光のうち可視領域の光は透過させて可視領域外に属する光は可視領域に属する光に変えて通過させる、外部光照射によりこれより長い波長の光を放出させる蛍光特性を有する光放出手段１３４、液晶表示素子１３６により生成された画像を拡大投影させる投射レンズユニット１３８及び投射レンズユニット１３８により拡大投影された画像を第２反射ミラー１４２に反射させる第１反射ミラー１４０が備わっている。光放出手段１３４は高透過率の光放出膜であり、所定の蛍光体１３４ａが均一に内在された高透過率の蛍光膜であることが望ましい。また、蛍光体応用材料でもありうる。
【００４５】
この時の蛍光体は前記第１実施例によるスクリーンを説明する過程で記載されたような蛍光特性を有する蛍光体であることが望ましい。投射レンズユニット１３８は光軸整列や光学数差などを解消するために多様なレンズ配列を有しうる。液晶表示素子１３６は反射型や透過型のどちらでもよい。またはＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）のような素子でもよい。
【００４６】
図１３を参照すれば、図１２の第１実施例に記載された部材のような部材に関する説明は省略する。
【００４７】
キャビネット１５０前面に通常のスクリーン１６６が備わっており、その後方に所定距離ほど離隔された位置に傾斜した状態の反射ミラー１６４が備わっている。キャビネット１５０の内側内部に反射ミラー１６４に画像を投射するための投射装置が設けられている。かかる投射装置は光源１５２と画像生成手段の液晶表示素子１５６とこれらの間に備わっていて所定の蛍光体１５４ａが内在された光放出手段１５４とを備え、画像を投影するための第１投射レンズユニット１５８と第１投射レンズユニット１５８から投影された画像の光軸進行方向を上側に折り曲げるための光軸変換手段１６０とを備え、光軸変換手段１６０から折り曲げられて投射された前記画像を拡大投影させる第２投射レンズユニット１６２を備える。光軸変換手段１６０は反射鏡が望ましいが、プリズムまたは多面鏡でもよい。
【００４８】
前記の説明にて多くの事項が具体的に記載されているが、それは発明の範囲を限定するものであると見るより、望ましい実施例の例示として解釈さるべきである。例えば、本発明が属する技術分野にて当業者ならば光源と画像生成手段間に備わった光放出膜に蛍光体を均一に分布させる代わりにストライプ形態に分布させられもするのである。また、保護膜のある面全体または均一に分布されたきわめて狭い領域に蛍光体膜を付着したスクリーンを具現できもするのである。または、画像生成手段と光源間に備わるある光屈折要素のある面に前記光放出膜に相応する光放出膜をコーティングできもするのである。また、蛍光体が内在されたスクリーンや蛍光体膜は陰極線管を画像生成手段に使用する背面投射型プロジェクションテレビに備わり、前記蛍光体膜は陰極線管または液晶表示素子を画像生成手段に利用する前面投射型プロジェクションテレビに備わりもする。ゆえに、本発明の範囲は説明された実施例により定められるのではなく、特許請求範囲に記載された技術的思想により定められるべきである。
【００４９】
【発明の効果】
前述のように、本発明による高輝度プロジェクションテレビはＵＶ、近ＵＶを可視領域の光に変える蛍光体が内在されたスクリーンまたは光源と画像生成手段間に前記蛍光体が内在された蛍光膜が備わる。かかるスクリーンまたは蛍光膜により可視領域に属する光の輝度が上昇する。併せて、前記蛍光体は拡散機能を有しているために十分な垂直及び水平視野角を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な背面投射型プロジェクションテレビの概略的な断面図である。
【図２】図１に示された背面投射型プロジェクションテレビのスクリーンの構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】本発明の第１実施例による背面投射型高輝度プロジェクションテレビスクリーンの斜視図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６】本発明の第２実施例による背面投射型高輝度プロジェクションテレビスクリーンの平面図である。
【図７】本発明の第３実施例による背面投射型高輝度プロジェクションテレビスクリーンの平面図である。
【図８】本発明の第４実施例による背面投射型高輝度プロジェクションテレビスクリーンの平面図である。
【図９】本発明の第５実施例による背面投射型高輝度プロジェクションテレビスクリーンの平面図である。
【図１０】本発明の第６実施例による背面投射型高輝度プロジェクションテレビスクリーンの平面図である。
【図１１】本発明の第７実施例による背面投射型高輝度プロジェクションテレビスクリーンの分解斜視図である。
【図１２】画像生成手段と光源間に光放出手段を備える本発明の第１及び第２実施例による背面投射型高輝度プロジェクションテレビの断面図である。
【図１３】画像生成手段と光源間に光放出手段を備える本発明の第１及び第２実施例による背面投射型高輝度プロジェクションテレビの断面図である。
【符号の説明】
１００ 高輝度プロジェクションテレビスクリーン
１１０ 第１レンズ手段
１２０ 第２レンズ手段
１２１ ブロック型単位レンズ
１２２ 突出部
１２２ｂ ブラックストライプ
１２４ 光放出物質

Claims (11)

1. 所定画像を形成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段から生成された画像を拡大投影させる第１投射レンズユニットと、
   前記第１投射レンズユニットから投射された画像を反射させる反射手段と、
   前記反射手段から反射された光が入射されその入射光を収束性光に屈折させる第１レンズ手段と、前記第１レンズ手段により屈折された光を拡散性光に屈折させる第２レンズ手段と、少なくとも前記第２レンズ手段を保護する保護膜とを備えた構成であり、前記第１レンズ手段に入射された可視光を透過させて画像が表示されるスクリーンとを有する背面投射型プロジェクションテレビにおいて、
   前記スクリーンは、前記第１レンズ手段、第２レンズ手段又は保護膜が、前記入射光に含まれた可視領域外の光を吸収して可視領域の光に変える光放出物質を含んだ構成であることを特徴とする背面投射型プロジェクションテレビ。
2. 画像の情報を含んでいる入射光を収束性光に屈折させる第１レンズ手段と、前記第１レンズ手段により屈折された光を拡散性光に屈折させる第２レンズ手段と、少なくとも前記第２レンズ手段を保護する保護膜とを備えた構成であり画像が表示される背面投射型プロジェクションテレビスクリーンにおいて、
   前記第１レンズ手段、第２レンズ手段又は保護膜は、前記入射光に含まれた可視領域外の光を吸収して可視領域の光に変える光放出物質を含んだ構成であることを特徴とする背面投射型プロジェクションテレビスクリーン。
3. 前記光放出物質は前記第２レンズ手段の前記保護膜に近接した領域に内在されたことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクションテレビスクリーン。
4. 前記光放出物質は前記第２レンズ手段の前記第１レンズ手段に近接した領域に内在されたことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクションテレビスクリーン。
5. 前記光放出物質は前記第２レンズ手段の前記保護膜に近接した領域及び前記第１レンズ手段に近接した領域に内在されたことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクションテレビスクリーン。
6. 前記光放出物質は前記第２レンズ手段の光透過領域全体にわたり均一に分布されたことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクションテレビスクリーン。
7. 前記光放出物質は前記第１レンズ手段の前記第２レンズ手段に近接した領域に内在されたことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクションテレビスクリーン。
8. 前記光放出物質は前記保護膜の全体にわたり均一に分布されたことを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクションテレビスクリーン。
9. 前記光放出物質は紫外線、近紫外線付近領域の光を可視領域の光に変える蛍光体であることを特徴とする請求項２に記載の背面投射型プロジェクションテレビスクリーン。
10. 前記蛍光体は青色、緑色及び赤色蛍光体よりなる一群から選択された少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項９に記載の背面投射型プロジェクションテレビスクリーン。
11. 前記蛍光体が少なくとも２種類の蛍光体を含む混合蛍光体である場合に、プロジェクションテレビの色度により所定の混合比に混合されたものであることを特徴とする請求項１０に記載の背面投射型プロジェクションテレビスクリーン。

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