JPH0450816A - 投影型カラー液晶表示装置 - 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、照射光を各絵素に集光するためのマイクロレ
ンズを有する投影型カラー液晶表示装置に関する。

（従来の技術） 大型画面表示を軽量でコンパクトな装置で実現するため
に、投影型カラー液晶表示装置が用いられる。投影型カ
ラー液晶表示装置では、液晶パネルの背後から光が照射
され、スクリーン上にカラー画像が投影される。投影型
カラー液晶表示装置には、３枚パネル方式のものと１枚
パネル方式のものとがある。３枚パネル方式では照射さ
れた白色光が赤、緑、青の３原色に分解され、各色に対
応する３枚の液晶パネルによって形成される画像が重ね
られる。このように３枚パネル方式では各色に対応する
液晶パネルが必要なので、表示装置が大型で比較的重量
が大きくなり、しかも製造コストが高いという欠点があ
る。これに対し、１枚パネル方式では、１枚のパネル上
に、赤、緑、青のカラーフィルタを設けることにより、
カラー画像の投影が行われる。従って、１枚パネル方式
を用いることにより、表示装置の小型化、軽量化、低コ
スト化が図れる。

ところが、１枚パネル方式を用いて３枚パネル方式と同
じ解像度を得るためには、１枚のパネルに形成すべき絵
素数を、３枚パネル方式に用いる各パネルの絵素数の３
倍にすることが必要となる。

このように絵素数を増やすには、各絵素を非常に小さく
しなければならなくなる。各絵素に対応して設けられる
スイッチング素子の大きさ、各バス配線の幅等は、絵素
電極がある大きさ以下になると絵素電極に比例して小さ
くすることができなくなるので、小さな絵素電極を有す
る１枚パネル方式の表示装置では、開口率（表示画面全
体に対する絵素電極の総面積の占める割合）が低（なっ
てしまう。開口率の低い投影型カラー液晶表示装置を用
いると、同じ明るさの光源を用いても、得られる表示画
面は暗くなる。

このような問題点を解決するために、マイクロレンズア
レイを有する投影型カラー液晶表示装置が開発されてい
る。マイクロレンズアレイを有する投影型カラー液晶表
示装置の液晶パネルの例を第５図に示す。第５図の表示
装置は、アクティブマトリクス基板２７と対向基板２２
とを有する。

アクティブマトリクス基板２７は、透明基板７と、透明
基板７上に形成された絵素電極１６と、スイ、チング素
子として機能する薄膜トランジスタ（以下ではｒＴＦＴ
Ｊと称する）１５とを有する。

対向基板２２は、アクティブマトリクス基板２７上の絵
素電極１６に対応した多数のマイクロレンズヱ２を有す
るマイクロレンズアレイ２と、各マイクロレンズ１２に
対応したカラーフィルタ６と、対同電極１７とを有して
いる。アクティブマトリクス基板２７と対向基板２２と
の間には、表示媒体として液晶層８が挟まれている。カ
ラーフィルタ６は有機材料等からなり、第５図のように
液晶層８内に配置されている場合と、マイクロレンズ１
２と一体的に形成されて配される場合とが知られている
。

（発明が解決しようとする課題） ところが、カラーフィルタ６が液晶層８内に配置されて
いる前者の場合では、有機材料製のカラーフィルタ６に
光が集光するため、カラーフィルタ６の褪色の進行が加
速される。一方、後者の場合でも、直視型に比べて強い
光がカラーフィルタ６に照射されるためにカラーフィル
タ６の褪色は無視できない。このように、投影型カラー
液晶表示装置のカラーフィルタ６が褪色すると、該表示
装置のごく一部であるカラーフィルタ６だけが劣化した
にもかかわらず、高価な該表示装置全体が使用に耐えな
くなってしまい、経済的な面で重大な欠点となっていた
。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、本発
明の目的は、褪色しやすいカラーフィルタの色が褪せた
場合に、該カラーフィルタを交換できる投影型カラー液
晶表示装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明の投影型カラー液晶表示装置は、光源と、コンデ
ンサレンズと、多数の絵素電極が設けられた透過型液晶
パネルと、投影レンズと、を備えた投影型カラー液晶表
示装置であって、該液晶パネルの該絵素電極のそれぞれ
に対応したマイクロレンズ及びカラーフィルタを有する
交換可能なマイクロレンズアレイ基板が、該液晶パネル
の一方ノ側に設けられており、これにより上記目的を達
成している。

（実施例） 本発明の実施例について以下に説明する。

第１図に本発明の投影型カラー液晶表示装置の一実施例
の概略構成図を示す。本実施例の投影型カラー液晶表示
装置は、光源１９、反射鏡１３、コンデンサレンズ１０
．マイクロレンズアレイ基板３、液晶パネル１１及び投
影レンズ１１を備えている。この表示装置によって得ら
れる画像は、スクリーン１４上に投影される。光源１９
には、白色のハロゲンランプ、メタルハライドランプ、
キセノンランプ等が用いられる。反射鏡１３は、光源か
らコンデンサレンズ１０とは反対側に照射された光をコ
ンデンサレンズ１０に同かうように反射させるために設
けられている。

第２図に液晶パネルｌ及びマイクロレンズアレイ基板３
の断面図を示す。液晶パネル１は、アクティブマトリク
ス基板２７と対向基板２２とを有している。アクティブ
マトリクス基板２７は、ガラス等の透明基板３１と、該
基板３１上に形成された絵素電極１６及びスイッチング
素子として機能するＴＦＴＩ　５を有する。対向基板２
２は、透明基板３０と、該透明基板３０上に形成された
対向電極１７を有している。アクティブマトリクス基板
２７と対向基板２２との間には、表示媒体として液晶層
８が挟まれている。液晶層８は絵素電極１６と対向電極
１７とに電圧が印加されることによって、その光学的特
性が変化する。

このような液晶パネル１の光源１９側には、液晶パネル
１とは別体のマイクロレンズアレイ基板３が配置されて
いる。このマイクロレンズアレイ基板３は、ガラス製の
透明基板３２と、該基板３２の液晶パネル１側の面に形
成されたマイクロレンズ１２と、各マイクロレンズ１２
に対応して形成された有機材料製のカラーフィルタ６と
、カラーフィルタ６を覆う保護膜１８とを有している。

マイクロレンズ１２は選択的イオン拡散法によって作製
されている。各マイクロレンズ１２及び各カラーフィル
タ６は、液晶パネル１のアクティブマトリクス基板２７
上の絵素電極１６に対応して設けられ、後述するように
、絵素電極１６との位置合わせを容易にするために、絵
素電極１６の数よりも多く設けられている。マイクロレ
ンズアレイ基板３は液晶パネル１に接着されておらず、
液晶パネル１とは別体に取り付け、取り外し可能になっ
ている。

以上のような液晶パネル１は、第３図に示すような枠体
３７に保持されている。第３図のＴＶ−ＩＶ線に沿った
断面図を第４図に示す。この枠体３７は、液晶パネル１
の外周部を囲む略長方形状をなし、図中の左側面には、
開口部３１が開口している。この開口部３１は、マイク
ロレンズアレイ基板３を挿入し得るように形成されてい
る。該開口部３１は蓋体３２によって閉鎖されるように
なっている。蓋体３２は調整ネジ２１を有し、取付ネジ
３３で枠体３７に着脱自在に設けられている。

第４図に示すように、上記枠体３７には、段差状の第１
保持部３４と、略コ字状断面をなす第２保持部３５とが
形成されている。該第１保持部３４には、液晶パネル１
が枠体３７内に埋め込まれたバネ状のビン３６で固定さ
れている。このピン３６は、第３図に示すように、枠体
３７における第１保持部３４の各辺に２本ずつ合計８本
設けられている。一方、第２保持部３５の光源とは反対
側の端面３５ａには、バネ状の埋込ネジ４０が埋め込ま
れており、該ネジ４０に対向するように、第２保持部３
５における光源側の端面３５ｂには固定ネジ４１が螺合
している。この固定ネジ４１と埋込ネジ４０との間に、
マイクロレンズアレイ基板３が挟みつけられている。更
に、第２保持部３５の側面３５ｃにはマイクロレンズア
レイ基板３の外周面に圧接する調整ネジ４２が螺合して
おり、該調整ネジ４２でマイクロレンズアレイ基板３の
位置を調整するようになっている。埋込ネジ４０及び固
定ネジ４１は、第３図に示すように、マイクロレンズア
レイ基板３の外周部の３ｆｌ所に配置されている。調整
ネジ４２は第２保持部３５の開口部３１以外の各辺の四
箇所に配置されている。これらの埋込ネジ４０、固定ネ
ジ４１及び調整ネジ４２で位置決め固定手段が構成され
ている。

枠体３７、液晶パネルｌ、及びマイクロレンズアレイ基
板３の各縁部の位置は次のように設定されている。即ち
、枠体３７の外周面の位置をＡとし、第２保持部３５の
側面３５ｃの位置をＢとし、マイクロレンズアレイ基板
３の外周面の位置をＣとし、枠体３７の光源１９側の開
口部分の内周面の位置をＤとし、液晶パネル１の外周面
の位置をＥとし、第１保持部３４の内周面の位置をＦと
すると、表示装置の外周から、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｅ＞Ｆ
、　　となるように設定されている。

この投影型カラー液晶表示装置を長期間にわたって使用
すると、液晶パネル１の有機材料製のカラーフィルタ６
は光源１９からの強い光で照射されて、やがて褪色して
ゆく。カラーフィルタ６が褪色した場合には、次のよう
にしてマイクロレンズアレイ基板３が交換される。まず
、固定ネジ４１、調整ネジ４２．２１、及び取付ネジ３
３が緩められる。次に、蓋体３２を開口部３１から取り
外して開口部３１から第２保持部３５内のマイクロレン
ズアレイ基板３を取り出す。次に、新しいマイクロレン
ズアレイ基板３を開口部３１から第２保持部３５内へ挿
入し、開口部３１に蓋体３２を取付ネジ３３によって取
り付ける。この状態では、ネジ４０がマイクロレンズア
レイ基板３のカラーフィルタ６側の面に接触している。

そして、スクリーン１４上の画面のモアレ像や解像度を
見ながら、各調整ネジ４２及び２１を調節し、各絵素電
極１６上にマイクロレンズ１２及びカラーフィルタ６の
位置を合わせる。この際に、マイクロレンズ１２及びカ
ラーフィルタ６の数は絵素電極１２の数よりも多く設け
られているので、マイクロレンズ１２及びカラーフィル
タ６の位置がずれていても、全絵素電極１２上へのマイ
クロレンズ１２及びカラーフィルタ６の位置合わせを容
易に行い得る。このようにマイクロレンズアレイ基板３
の位置調整が終了した後に、固定ネジ４１をねじ込み、
ネジ４０を圧縮してマイクロレンズアレイ基板３を固定
する。これにより、マイクロレンズアレイ基板３は液晶
パネル１に対して固定される。

このように、本発明の一実施例では、カラーフィルタ６
が褪色した場合には、新品のマイクロレンズアレイ基板
３に容易に交換することができるので経済的である。

また、枠体３７にマイクロレンズアレイ基板３の位置決
め固定手段を設けたので、各マイクロレンズ１２及び各
カラーフィルタ６を位置決め固定手段で全絵素電極１２
上に配置するように位置を調整した状態で固定すること
が出来、マイクロレンズアレイ基板３を交換した場合で
も、鮮明な画像を得ることができる。

（発明の効果） 本発明の投影型カラー液晶表示装置に於いては、液晶パ
ネルの絵素電極に対応して設けられたマイクロレンズ及
びカラーフィルタを有するマイクロレンズアレイ基板を
交換することができるので、カラーフィルタが長期の使
用によって褪色した場合には、古いマイクロレンズアレ
イ基板を取す外して、代わりに新しいマイクロレンズア
レイ基板に交換することが出来、従来のように液晶表示
装置全体を交換する必要がなくなり、経済性が向上する
。

４、　′　　　の　　　　な号　Ｈ 第１図は本発明の投影型カラー液晶表示装置の一実施例
の概略構成図、第２図は第１図の表示装置を構成するマ
イクロレンズアレイ基板及び液晶パネルの斜視図、第３
図はマイクロレンズアレイ基板及び液晶パネルを枠体に
保持した状態の平面図、第４図は第３図のｒＶ−ｒＶ線
に沿った断面図、第５図は従来の投影型カラー液晶表示
装置に用いられる液晶パネルの断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と、コンデンサレンズと、多数の絵素電極が設
   けられた透過型液晶パネルと、投影レンズと、を備えた
   投影型カラー液晶表示装置であって、 該液晶パネルの該絵素電極のそれぞれに対応したマイク
   ロレンズ及びカラーフィルタを有する交換可能なマイク
   ロレンズアレイ基板が、該液晶パネルの一方の側に設け
   られている投影型カラー液晶表示装置。