JPH03175436A - カラー画像投写装置と、その液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、カラー画像投写装置と、その構成要素の液晶
表示装置に関する。

（従来の技術） 従来のカラー画像投写装置は、液晶表示装置に形成され
たカラー画像に光を照射するとともに。

投写レンズによりスクリーン上に投写する構成を有して
いる（たとえば、特開昭５８−１５０９３７号公報。

同６２−１２５７９１号公報）。

第２図は、そのような従来のカラー画像投写装置の基本
構成を光学的側面図として示したもので、光源１からの
発散光は、コンデンサレンズ２によりコリメートされて
液晶表示装置３に入射される。

この液晶表示装置３は２枚のガラス基板の間にライスデ
ッドネマチック（ＴＮ）液晶を充填し、それらの両面に
偏光板を配置して構成されており、上記の入射光は光変
調を受けた光だけが、偏光板を通過し、投写レンズ４に
よってスクリーン５に画像を拡大結像する。なお、液晶
表示装置３のガラス基板の液晶に接する面それぞれに、
マトリックス状の画素を形成するための透明電極が形威
されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のようなカラー画像投写装置により
、高精度に投写画像を結像させるには、液晶表示装置３
の画素も高密度にする必要がある。

その場合、マトリックス状にスイッチング素子を配置し
ているから、その選択移動度を一桁大きくするか、配線
抵抗を一桁小さくするかを要するが、従来のままの液晶
表示装置３を用いるので、配線部が液晶表示装置のガラ
ス基板面積を占め、そのため画素の有効面積が小さくな
って開口率が低下し、投写画像は暗いものになっている
。これを明るくするには光源上のランプ電力を増加させ
ることも考えられるが、消費電力が増大する。また、コ
ンデンサレンズ２、投写レンズ４等のレンズ素子は、光
の波長によって焦点距離に差があるため、有効画素領域
に十分な光量を入射できない問題点があり、それを改善
して鮮明な画像を得るには、三原色の赤、緑および青（
Ｒ，Ｇ、Ｂ）に対応させた正屈折力をレンズ素子に形成
する必要がある。

本発明は上記に鑑み、光の利用効率を低下させることな
く、高密度化を可能にしたカラー画像投写装置、および
それに使用する液晶表示装置の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を、マトリックス状に画素を配置し
た液晶表示素子と、マトリックス状に正屈折力を有する
レンズ素子が形成されているレンズ手段とを備え、前記
レンズ素子は三原色の各々に対応する正屈折力を有し、
それぞれに対応する液晶表示素子の液晶層の近傍で収束
し、有効画素領域を通過する構成とし、上記レンズ素子
は、その両面に透明電極を形威し三原色のそれぞれに対
応する電界を付加するか、イオン交換法によりイオン交
換時間を三原色の各々に対応させるか、イオン交換法に
よりイオン源を変えて三原色の各々に対応する屈折率差
を形成するか、イオン注入法によりイオン源を変えて三
原色の各々に対応する屈折率差を形成するか、イオン注
入法によりイオン注入時間を三原色の各々に対応させて
形成するかの何れかによって作製した液晶表示装置を用
いて、その液晶表示装置に形成されたカラー画像に光を
照射するとともに、投写レンズによりスクリーン上に結
像を投写する構成によって達成する。

（作　用） 本発明によれば、液晶表示装置のレンズ手段の各レンズ
素子が、平行光を収束光に変換し、その収束光が液晶表
示装置の有効領域を主体的に通過するので、液晶表示装
置の実質的な開口率が向上し、光の色の違いによる開口
率の差がなくなり、その液晶表示装置を構成要素とする
カラー画像投写装置は明るく、解像度の高い、鮮明な投
写画像を得ることが可能になる。

（実施例） 以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図で、図（ａ）
１図（ｂ）はそれぞれ、カラー画像投写装置ｔ？よび液
晶表示装置要部の光学的側面図である。

まず、図（ａ）のカラー画像投写装置において、６は光
源、７は赤外線カットフィルタ、８はコンデンサレンズ
、９ｒ、９ｇ、９ｂはそれぞれ、赤、緑および青のダイ
クロイックミラー、１０ｒ、　ＩＯｇおよび１０ｂはそ
れぞれ赤、緑および青の液晶表示装置、　ｌｌｒ、　ｌ
１ｇ、　ｌｌｂはそれぞれ、赤、緑および青の投写レン
ズ、モして１２はスクリーンである。

光源６から発散した白色光は赤外線カットフィルタフに
より赤外線がカットされて、コンデンサレンズ８に入射
されコリメートされて、青反射、緑反射、赤反射の順に
配置されたダイクロイックミラー９ｂ、９ｇ、９ｒに入
射する。青の光は青反射のダイクロイックミラー９ｂに
より曲げられて液晶表示装置１０ｂに入射され、そこで
直線偏光になされてマトリックス状画素個々に細分し、
集光して液晶の偏光を受け、その後拡大されて光変調を
受けた光だけが通過する。

その通過光は投写レンズｌｌｂにより拡大され、スクリ
ーン１２上に画像を結像する。同様に、緑の光は青反射
のダイクロイックミラー９ｂを通過して１次のダイクロ
イックミラー９ｇに入射され。

そこで曲げられて液晶表示装置１０ｇに入射され、直線
偏光されてマトリックス状画素の５個々の画素に細分さ
れ集光されて液晶の偏光を受け、その後拡大されて、光
変調を受けた光だけが通過し。

投写レンズｌ１ｇにより拡大されスクリーン１２に結像
する。さらに同様な経過で赤の光はダイクロイックミラ
ー９ｂ、９ｇを経てダイクロイックミラー９ｒで曲げら
れ、液晶表示装置１０ｒに入射され、投写レンズＩｌｒ
からスクリーン１２に拡大、結像される。

第１図（ｂ）は上記の構成要素の液晶表示装置構造を示
すもので、偏光板１３ｂ、　１３ｇ、　１３ｒとマイク
ロレンズアレー１４ｂ、　１４ｇ、　１４ｒと液晶表示
素子１５ｂ。

１５ｇ、　１５ｒ、そして偏光板１６ｂ、　１６ｇ、　
１６ｒにより構成されている。

マイクロレンズアレー１４ｂ、　１４ｇ、　１４ｒは、
同一の微小レンズをマトリックス状に配列して形成され
ている。その正屈折力の違うレンズ素子の作製方法とし
て、（１）同一屈折率を有するレンズ素子の両面に、透
明電極を形成し三原色の各々に対応する電界を付加する
方法、（２）イオン交換法によりイオン交換時間を三原
色の各々に対応させて作製する方法、（３）イオン交換
法によりイオン源を変えて、三原色の各々に対応する屈
折率差として作製する方法、（４）イオン注入法により
イオン源を変えて三原色の各々に対応する屈折率差とし
て作製する方法、あるいは（５）イオン注入法によりイ
オン注入時間を三原色の各々に対応させて作製する方法
等がある。

マイクロレンズの焦点距離を、液晶表示素子１５ｂ、　
１５ｇ、　１５ｒの各々が受光する波長（４５０ｎｍ、
　５４５ｎｕ、　６１０ｎｍ）においてマイクロレンズ
面から液晶表示素子１５ｂ、　１５ｇ、　１５ｒのスイ
ッチング素子側の絵素面までの距離に設計し、液晶表示
素子１５ｂ、　１５ｇ。

Ｌ５ｒとマイクロレンズアレー１４ｂ、　１４ｇ、　１
４ｒとを固着させる。このときの位置合せは液晶表示素
子１５ｂ、　１５ｇ、　１５ｒのマトリックス状に配置
された四隅の絵素とマイクロレンズアレー１４ｂ、　１
４ｇ、　１４ｒのマトリックス状に配置された四隅の微
小レンズとが一致する時点で、屈折率がガラスの屈折率
に近い透明な接着剤を、液晶表示素子ｔｓｂ、　１５ｇ
ｙ１５ｒとマイクロレンズアレー１４ｂ、　１４ｇ、　
１４ｒ間に注入する。その場合、液晶表示素子１５ｂ、
　１５ｇ、　１５ｒとマイクロレンズとの表面における
反射が軽減できる。ただし、液晶表示素子の部材とレン
ズ手段を形成している部材の膨朕係数が等しくなければ
ならない。また、一般に投写型カラー画像表示装置にお
いては、液晶画像の拡大率を大きくしていくと、液晶表
示素子のブラックストライプのパターンがスクリーン上
で目立つようになるが本発明では目立たないように改善
される。さらにスイッチング素子に加わる熱や光が最大
に回避できるので、信頼性が向上し長寿命となる。

以上１本発明を説明したが、上述した実施例は、カラー
画像を得るために、青、緑、そして赤の３個のダイクロ
イックミラーと、それに対応する３個の液晶表示装置と
、同じく３個の投写レンズにより構成しているが、これ
は映像信号に応じた光学像が形成される液晶表示装置と
、それにほぼ平行光を照射する光源手段と投写レンズを
備えておればよい、また３個の投写レンズは三原色合成
用のミラーを、液晶表示装置の後に設けることにより１
個にすることができる。さらに、液晶表示素子１５ｂ、
　１５ｇ、　１５ｒとマイクロレンズアレー１４ｂ。

’４ｇｅ　１４ｒとは固着したが、液晶表示素子１５ｂ
、　１５ｇ。

１５ｒとレンズ手段が光学的に結合すればよく、その場
合は位置ずれの修正が容易になり、使用する部材の種類
には、あまり注意を払わずに済むが、表面反射による光
量の減少には注意する必要がある。さらにレンズ手段で
マイクロレンズアレー１４ｂ、　１４ｇ、　１４ｒを用
いているがマトリックス状に正屈折力のレンズ素子が形
成されているレンズ手段であればよく、たとえば回折格
子の微細パターンでもよい。また、レンズ手段として、
マトリックス状に正屈折力のレンズ素子が形成されてい
るレンズ手段で、はぼ平行光が入射した場合に各レンズ
素子に入射する光が、液晶表示素子の液晶層の近傍で収
束し、有効画素領域を通過するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上、詳細に説明して明らかなように、本発明は、液晶
表示装置の実質的な開口率を向上させることができ、投
写画像が暗くなることがなく、解像度の向上が図れる投
写型カラー画像表示装置であるから、用いて大きな効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、図（ａ）は投写型カ
ラー画像表示装置の構成を示す光学的側面図、図（ｂ）
は液晶表示装置の光学的側面図、第２図は従来の投写型
表示装置の光学的側面図である。 ７・・・赤外線カットフィルタ、　８　・・・コンデン
サレンズ、　　９ｒ、９ｇ、９ｂ・・・ダイクロイック
ミラー　１Ｏｒ、　ｌｏｇ、　１０ｂ・・・液晶表示装
置、ｌｌｒ、　ｌ１ｇ、　１ｌｂ−投写レンズ、　１２
−・・　スクリーン、　１３ｒ、　１３ｇ＋１３ｂ、　
１６ｒ、　１６ｇ、　１６ｂ−偏光板、１４ｒ。 １４ｇ、　１４ｂ・・・マイクロレンズアレー１５ｒ、
　１５ｇ、　１５ｂ−液晶表示素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光の三原色のそれぞれをほぼ平行光として、照射
   する光源手段と、それら三原色に対応する液晶表示素子
   を透過し映像信号に応じた光学像を形成する液晶表示装
   置と、投写レンズとを備えたカラー画像投写装置におい
   て、上記液晶表示装置は画素をマトリックス状に形成し
   た液晶表示素子と、三原色に各々対応する正屈折力の異
   なるレンズ素子をマトリックス状に形成したレンズ手段
   とを備え、そのレンズ手段に上記光源手段によりほぼ平
   行の光が入射された場合に、前記各レンズ素子に入力し
   た光が前記液晶表示素子の液晶層付近で収束し、有効画
   素領域を通過することを特徴とするカラー画像投写装置
   。
2. （２）液晶表示装置において正屈折力の異なるレンズ素
   子が、同一の屈折率を有するレンズ素子の両面に透明電
   極を形成し三原色のそれぞれに対応する電界を付加する
   か、イオン交換法によりイオン交換時間を三原色のそれ
   ぞれに対応させるか、イオン交換法によりイオン源を変
   えて三原色の各々に対応する屈折率差を形成するか、イ
   オン注入法によりイオン源を変えて三原色の各々に対応
   する屈折率差を形成するか、イオン注入法によりイオン
   注入時間を三原色の各々に対応させて形成するかの何れ
   かひとつによって作製され、三原色のそれぞれに対応し
   てマトリックス状に画素が形成されていることを特徴と
   する液晶表示装置。