JPH05203942A - 平面カラーディスプレイシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、画面全体にわたって輝度差をな
くすことができ、しかも、画像の明瞭性及び色再現の忠
実性を高められるようにした平面カラーディスプレイシ
ステムを提供することを目的とする。 【構成】 白色光源１から液晶パネル２を透過した光を
多数のオプティカルファイバＢ，Ｇ，Ｒを介して拡大画
面５に照射させる平面カラーディスプレイシステムにお
いて、上記白色光源１として発光面から全面的に均一な
白色拡散光を放散できる平面光源１を用い、上記液晶パ
ネル２に各画素に対応した三原色干渉フィルタ２Ｂ，２
Ｇ，２Ｒを設けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面カラーディスプレ
イに係り、特に、画面全体の輝度が均一になり、しか
も、画像の明瞭性を高められるようにした平面カラーデ
ィスプレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】高画質の画面が再生されるいわゆるハイ
ビジョン放送の実施が間近にせまった今日では、ディス
プレイの大画面化を図って、臨場感の高い画像を表示す
ることが強く望まれるようになってきている。

【０００３】従来、一般家庭で使用されているテレビジ
ョン受像機のディスプレイとしては陰極線管（ＣＲＴ）
が主流を占めているが、大画面にすると重量や奥行き寸
法が大きくなり過ぎるという欠点がある。

【０００４】また、液晶パネルをライトバブルとしてレ
ンズにより拡大投射するいわゆるプロジェクションテレ
ビが市場にでてきたが、レンズにより拡大する光学方式
は設計上光軸の距離が長くなり、テレビの容積が大きく
なることは避けがたい。

【０００５】そこで、オプティカルファイバを用いて画
像を拡大表示する平面カラーディスプレイシステムが提
案されている。

【０００６】例えば、図５の構成図に示すように、メタ
ルハライドランプ等の白色光源１０１から液晶パネル１
０２に光を入射し、液晶パネル１０２を透過した光をフ
ァイバ入射部１０３で多数のオプティカルファイバから
なるファイバ束１０４に入射させ、ファイバ束１０４の
各オプティカルファイバに導かれた光を拡大画面である
スクリーン１０５に照射して発光させるものがある。

【０００７】この平面カラーディスプレイシステムで
は、ファイバ入射部１０３における各オプティカルファ
イバのピッチよりも、スクリーン１０５における各オプ
ティカルファイバのピッチを大きくすることにより、フ
ァイバ入射部１０３の発光ドット１０６をスクリーン１
０５上で拡大された発光ドット１０７にして表示させて
いる（A Large Scale Optical Fiber Display Using Ac
tive Matrix LCD: JAPANDISPLAY' 89参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この平面カラーディス
プレイシステムは、主として、図５のシステムを多数用
いてマルチ化し、多数の群衆に映像を表示するための大
画面表示に用いられ、例えば野球場、イベント会場等に
設置される。

【０００９】しかしながら、この従来の平面カラーディ
スプレイシステムにおいては、白色光源１０１の微妙な
光量調整が困難であるため、このようなマルチ化された
各拡大画面の輝度を均一にすることが困難になるという
問題がある。

【００１０】また、この平面カラーディスプレイシステ
ムを一般家庭のテレビジョン受像機に利用しようとすれ
ば次のような問題がある。

【００１１】すなわち、一般家庭用にする場合には、薄
型化を図る必要があるが、従来例では白色光源１０１が
点光源であるため、白色光源１０１と液晶パネル１０２
との間隔を一定以上に短くすると画面の中央部と周縁部
との明暗差が著しくなり、画面に輝度むらが生じる。

【００１２】この輝度むらは、理想的な反射鏡を用いて
白色光源１０１から液晶パネル１０２までの光学経路長
を長くすることによってある程度は解消できる。しか
し、この場合であっても、白色光源１０１が完全な点光
源ではないことから、輝度分布が不均一になることは避
けられず、白色光源１０１と液晶パネル１０２とを密着
させることまではできない。

【００１３】そこで、本発明に先立って、例えば図６に
示すように、白色光源として、蛍光体発光の平面光源１
１０を用い、この平面光源１１０を液晶パネル１０２に
密着させた平面カラーディスプレイシステムを発明し
た。この先行発明は、未公開であり、その実用上の問題
点を検証したところ、平面光源１１０から放散される光
が拡散光であるため、オプティカルファイバによる光伝
達率が低下し、また、拡大画像の明瞭性や色の再現性が
損なわれるという問題があることが分かった。

【００１４】ここで、これらの問題点を詳細に説明する
ために、まずオプティカルファイバによる光伝達の原理
を図７に基づいて説明する。

【００１５】オプティカルファイバは光を伝達するコア
１０８とその被覆材のクラッド１０９とで構成され、コ
ア１０８とクラッド１０９の屈折率の差によりその境界
で全反射が起り、光を伝達する。しかし、最大受光角θ
以上の角度θ1 でコア１０８に入射した光（図中の破
線）は、全反射を起さずファイバ外に出射する。したが
って、平面光源１１０から放散される拡散光の一部分は
オプティカルファイバによって拡大画面１０５に伝わら
ず、オプティカルファイバによる光伝達率が低下するこ
とになる。

【００１６】また、図８の拡大断面図に示すように、平
面光源１１０の前面パネル１１１からの光はすべて拡散
光であり、例えば、蛍光膜１１２から放散され、光路１
１３Ｇを進む白色の拡散光は蛍光膜１１２にほぼ直角な
方向で前面パネル１１１を透過し、発光点のほぼ真ん前
にある液晶パネル１０２の緑色フィルタ１０２Ｇを経
て、ファイバ入射部１０３で緑色フィルタ１０２Ｇに対
向させたファイバ束１０４の緑色用フアイバＢに入射
し、ファイバ束１０４のピッチが拡大されたスクリーン
１０５に伝達され、外部に出射される。同図の光路１１
３Ｂを進む光の場合も、同様に青色フィルタ１０２Ｂを
透過し、青用ファイバＢを透過してスクリーン１０５よ
り外部に出射される。

【００１７】しかし、平面光源１１０の蛍光膜１１２か
らの光は拡散光であるために光路１１３Ｓのように大き
く傾斜する光路を進む光線もある。光路１１３Ｓを進む
光は緑色フィルタ１０２Ｇを透過したにもかかわらず青
用ファイバＢを通過してスクリーン１０５に達し、スク
リーン１０５から外部に出射される。

【００１８】すなわち、液晶パネル１０２の各々の画素
（ここでは青色フィルタ１０２Ｂ、緑色フィルタ１０２
Ｇ、赤色フィルタ１０２Ｒ）を透過した光情報が、ファ
イバ入射部１０３で周辺の画素のオプティカルファイバ
に入ることになり、拡大画像の像の明瞭性及び色再現の
忠実性が損なわれることになる。

【００１９】本発明の目的は、画面全体にわたって輝度
差をなくすことかでき、しかも、画像の明瞭性及び色再
現の忠実性を高められるようにした平面カラーディスプ
レイシステムを提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の平面カラ
ーディスプレイシステムは、白色光源から液晶パネルを
透過した光を多数のオプティカルファイバを介して拡大
画面に照射させる平面カラーディスプレイシステムにお
いて、上記白色光源として発光面から全面的に均一な白
色拡散光を放散できる平面光源を用い、上記液晶パネル
に各画素に対応した三原色干渉フィルタを設けたことを
特徴とする。

【００２１】また、本発明の第２の平面カラーディスプ
レイシステムは、本発明の第１の平面カラーディスプレ
イシステムを複数個用い、各平面カラーディスプレイシ
ステムの拡大画面を縦横に並べてマルチ平面画面を形成
したことを特徴とする。

【００２２】

【作用】本発明に用いる平面光源としては、例えば特開
昭６１−４７０５８号公報または米国特許公報第４，７
６７，９６５号に開示されているように、平面形状のガ
ラス容器内に対をなす放電電極を対向配置し、これらの
放電電極間のグロー放電による紫外線を平面状の蛍光膜
に当てて発光させる冷陰極型フラット蛍光ランプ等の公
知の平面光源を用いたり、未公知ではあるがラインカソ
ードからの電子線を蛍光体に当てて発光させる高輝度平
面光源を用いることができる。

【００２３】上記のような平面光源は平面状に形成され
た蛍光膜を発光させるので、その蛍光面全面にわたって
均一な拡散光を得ることができる。したがって、液晶パ
ネルに密着させても液晶パネルの全面にわたって均一に
光を当てることができる。

【００２４】また、上記のような平面光源は供給する電
流、電圧等を制御することにより微妙に発光量を制御す
ることができる。

【００２５】更に、上記３原色干渉フィルタは、ガラス
基板上に誘電体透明薄膜を多層に積層し、これらの薄膜
による光の干渉を利用して特定の波長の光を透過または
反射させるとともに、入射角により透過率あるいは反射
率が変化するという透過率の角度依存性を有している。

【００２６】この性質を利用して、各３原色干渉フィル
タからこれに対向する方向への光の透過率を高くしてオ
プティカルファイバへの入射角が最大受光角以下になる
ようにできるとともに、各３原色干渉フィルタから隣接
する３原色干渉フィルタに対向する方向への光の透過率
を小さくすることにより、周辺の画素への情報の混入を
防止できる。

【００２７】

【実施例】本発明の一実施例に係る平面カラーディスプ
レイシステムを図１ないし図４に基づき説明する。

【００２８】このシステムは、図２の外観斜視図に示す
ように、平面光源１からカラー液晶パネル２に光を照射
し、カラー液晶パネル２を透過した光を入射部３で多数
のオプティカルファイバを束ねたファイバ束４に入射さ
せ、拡大画面であるスクリーン５に伝達して、外部に出
射させるように構成している。

【００２９】また、入射部３におけるファイバ束４のオ
プティカルファイバのピッチよりもスクリーン５におけ
るファイバ束４のオプティカルファイバのピッチを大き
くすることにより、入射部３の画素６がスクリーン７で
拡大された画素７として表示されるようにしている。

【００３０】上記平面光源１は、例えば図１の原理図に
示すように、平板状の前面ガラス１１の内面に平面状に
形成された蛍光膜１２の全面から均一に、例えば図５に
示すような発光スペクトルを有する白色拡散光を放散で
き、しかも、供給電流あるいは供給電圧等を調整するこ
とによりその発光量を微妙に調整できるように構成した
ものが用いられる。

【００３１】このような平面光源１としては、例えば特
開昭６１−４７０５８号公報または米国特許公報第４，
７６７，９６５号に開示されている冷陰極型フラット蛍
光ランプ等の公知の平面光源や、未公知ではあるがライ
ンカソードからの電子線を蛍光体に当てて発光させる高
輝度平面光源が用いられる。

【００３２】上記カラー液晶パネル２は２枚の平板状の
ガラス板の間に３原色干渉フィルタ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ、
すなわち、赤色干渉フィルタ２Ｒ、緑色干渉フィルタ２
Ｇ、青色干渉フィルタ２Ｂを平面的に適当な間隔を置い
て配置している。

【００３３】これらの３原色干渉フィルタ２Ｒ，２Ｇ，
２Ｂは、特定の波長の光、すなわち、赤、緑、青の３原
色を選択的に透過させるとともに、例えば図４に示すよ
うに、緑色干渉フィルタ２Ｇに入射角度０、即ち、法線
方向から入射する光の透過率が最大で、それから傾斜す
ればするほど透過率が低くなり、特に入射角が１０°を
超えると急激に低下するという角度依存性を有してい
る。

【００３４】他の赤色干渉フィルタ２Ｒ、青色干渉フィ
ルタ２Ｂも透過する光の波長は異なるが、透過率の角度
依存性を同じようにしてある。

【００３５】上記ファイバ束４は、入射部３で青色干渉
フィルタ２Ｂに対向して配置される青色用ファイバＢ
と、入射部３で緑色干渉フィルタ２Ｇに対向して配置さ
れる緑色用ファイバＧと、入射部３で赤色干渉フィルタ
２Ｇに対向して配置される赤色用ファイバＧと、これら
の境界に配置される境界ファイバとで構成される。

【００３６】この平面カラーディスプレイシステムにお
いては、光源として全面的に均一な白色拡散光を放散で
きる平面光源１を用いているので、平面光源１をカラー
液晶パネル２に密着させても、カラー液晶パネル２の全
面にわたって均等に光を当てることができ、中央部と周
縁部との間で明暗差が生じるおそれがなくなる。

【００３７】また、この平面カラーディスプレイシステ
ムにおいては、その発光量を供給電流あるいは供給電圧
等の調整により微妙に調整できるので、例えばマルチ化
して多数のスクリーン５を縦横に並べた場合に、各スク
リーン５の明るさを微妙に調整して均一化することがで
きる。

【００３８】更に、この平面カラーディスプレイシステ
ムでは、全面的に均一な白色拡散光を放散できる平面光
源１を用いているので、平面光源１をカラー液晶パネル
２に密着させて、従来よりも薄型に形成でき、例えば、
フック等で壁面に掛けて支持できる壁掛けテレビが実現
できる。

【００３９】加えて、この平面カラーディスプレイシス
テムでは、平面光源１の白色拡散光を透過光の角度依存
性を有する３原色干渉フィルタ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを介し
てファイバ束４に入射させるので、ファイバ束４の各オ
プティカルファイバへの入射角を最大受光角以下に抑え
ることができ、オプティカルファイバの光伝達率を高め
ることができる。

【００４０】すなわち、平面光源１の蛍光膜１２からの
拡散光のうち光路１３Ｇ，１３Ｂを進む光は、図８で説
明した光路１１３Ｇ，１１３Ｂを進む光と同様に、緑色
干渉フィルタ２Ｇ、あるいは青色干渉フィルタ２ｂを透
過し、ファイバ入射部３で、それぞれに対向する位置に
配置されたファイバ束４の緑色用ファイバＧ、あるいは
青色用ファイバＢ入射し、各オプティカルファイバのピ
ッチが拡大されたスクリーン５に到達し、外部に出射さ
れる。

【００４１】その上、この平面カラーディスプレイシス
テムでは、平面光源１の白色拡散光を透過光の角度依存
性を有する３原色干渉フィルタ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを介し
てファイバ束４に入射させるので、各３原色干渉フィル
タ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから隣接する３原色干渉フィルタ２
Ｒ，２Ｇ，２Ｂに対向する方向のオプティカルファイバ
への光の入射を無くして、周辺の画素への情報の混入を
防止できる。

【００４２】すなわち、光路１３Ｓのように大きく傾斜
した光路を進む光が緑色フィルタ２Ｇに入射した場合、
法線方向に対して斜め方向からの入射であるために透過
光はほとんど無く、図１の破線で示すように反射し、青
色用ファイバＢ入射しなくなる。

【００４３】そして、このようにして、オプティカルフ
ァイバの光伝達率が高められるとともに、隣接する画素
への情報の混入が防止される結果、明瞭性及び色再現性
が高められるのである。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の平
面カラーディスプレイシステムによれば、中央部と周縁
部とで輝度差を無くすことができるとともに、微妙な輝
度調整ができ、しかも、画像の明瞭性及び色再現の忠実
性を高めることができ、臨場感を高めることができる。

【００４５】また、本発明の第１の平面カラーディスプ
レイシステムによれば、全体を一層薄型にして壁掛けタ
イプにすることが容易になる。

【００４６】本発明の第２の平面カラーディスプレイシ
ステムによれば、上記の効果に加えて、大画面を構成す
る個々のスクリーンの輝度を微調整して大画面全体の輝
度を均一にすることができ、画像の臨場感が一層高めら
れる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の外観斜視図である。

【図３】本発明の平面光源の発光スペクトル図である。

【図４】本発明の緑色干渉フィルタの透過率の角度依存
特性図である。

【図５】従来例の構成図である。

【図６】先行発明の断面図である。

【図７】オプティカルファイバによる光伝達の原理図で
ある。

【図８】先行発明の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 平面光源 ２ カラー液晶パネル ２Ｂ 青色干渉フィルタ ２Ｇ 緑色干渉フィルタ ２Ｒ 赤色干渉フィルタ ５ スクリーン １２ 蛍光膜 Ｂ 青色用ファイバ Ｇ 緑色用ファイバ Ｒ 赤色用ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０９Ｆ 9/30 ３６１ 6447−5Ｇ Ｈ０４Ｎ 9/31 Ａ 8943−5Ｃ (72)発明者 岸本 俊一 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株 式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 白色光源から液晶パネルを透過した光を
   多数のオプティカルファイバを介して拡大画面に照射さ
   せる平面カラーディスプレイシステムにおいて、上記白
   色光源として発光面から全面的に均一な白色拡散光を放
   散できる平面光源を用い、上記液晶パネルに各画素に対
   応した三原色干渉フィルタを設けたことを特徴とする平
   面カラーディスプレイシステム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の平面カラーディスプレ
   イシステムを複数個用い、各平面カラーディスプレイシ
   ステムの拡大画面を縦横に並べてマルチ平面画面を形成
   したことを特徴とする平面カラーディスプレイシステ
   ム。