JPH0588165A

JPH0588165A - カラー投写装置用光源

Info

Publication number: JPH0588165A
Application number: JP3273575A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸; Naohito Nakamura; 尚人中村; Ichiro Nomura; 一郎野村; Tetsuya Kaneko; 哲也金子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】輝度、効率、均一性、色純度、小型、等の要
求を同時に満たすようなカラー投写装置用の単色光源を
提供する。【構成】液晶光弁を有するカラー投写装置に用いる光
源であって、各液晶光弁の位置に対応して配置され各々
独立した電子ビームを放出する少なくとも液晶光弁と同
数の電子放出素子と、各電子放出素子からの電子ビーム
の照射により各液晶光弁に対応する位置に各々独立した
赤、緑もしくは青いずれかの輝点を生じて発光する蛍光
体と、その発光波長に適合して設けられ、各輝点からの
光の出射角を制限して各液晶光弁に対し独立した光束を
投射させる干渉膜フィルタとを平板状真空容器内に備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶光弁を有するカラ
ーテレビジョン投写装置等に用いられる照明用の光源に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶光弁を有するカラーテレビジ
ョン投写装置として、たとえばメタルハライドランプの
ような白色光源からの光をダイクロイックミラー等の色
分解素子により、赤、緑、青の３原色の光に分解し、そ
れらを別々の液晶光弁で変調した後、再び合成し、その
合成光をスクリーン上に投写する方式のものが知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、この方式
においては、白色光源光を色分解する必要上、ダイクロ
イックミラー等の高価な素子を用いなければならない
上、光路が複雑になるため、装置全体が大型化するとい
う問題点がある。

【０００４】このような問題を解決するためには、赤、
緑、青の単色光源で各々の液晶光弁を照明するのが望ま
しいが、輝度、効率、均一性、色純度、小型、等におい
てカラーテレビジョン投写装置用としての要求を同時に
満たすような３原色の単色光源はまだ知られていない。

【０００５】たとえば、カソードルミネッセンス光源の
場合、輝度や色純度の面では満足すべき性能が得られる
ものの、均一性や小型化の面では課題がある。たとえ
ば、図４に示すのは、その一例を示す断面図であり、１
はガラスより成る真空容器、２は赤、緑もしくは青の蛍
光体、３はメタルバック、４は電子源であるフラッドガ
ンである。この装置が、均一な強度分布の面光源として
動作するためには、フラッドガン４から、蛍光体２に対
して均一な密度の電子が照射されなければならない。し
かしながら、均一性を高めるためには、フラッドガン４
から蛍光体２を見た時の立体角を小さくする必要があ
り、そうすると真空容器１の高さが大きなものになって
しまうという問題がある。

【０００６】また、図５は、電子源として、ワイヤカソ
ード（線状熱電子源）を用いた場合の一例を示すが、こ
の装置では、フラッドガンの代りにワイヤカソード５を
平行に複数配設している。そして、蛍光体２全面に照射
される電子ビームの均一性を高めるためにグリッド電極
６が設けられている。この場合、電子ビームは、点線７
で例示するような軌道をとる。しかしながら、この装置
においても、発光輝度にはワイヤカソード５の配置ピッ
チと同じピッチで周期性が発生し、その輝度むらを１／
１２８以内（１２８階調で表示するとした場合におい
て、忠実な再現性を得るための許容値）に抑制すること
は極めて困難である。そして、テレビジョン投写用とし
て用いられる液晶光弁の１つ１つはワイヤカソード５と
比較してはるかに微小な大きさなので、光源輝度の周期
的なむらは、そのまま投写映像の輝度むらとなってしま
う。

【０００７】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、輝度、効率、均一性、色純度、小型、等の
要求を同時に満たすようなカラー投写装置用の単色光源
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のカラー投写装置用光源は、液晶光弁を有するカ
ラー投写装置に用いる光源であって、各液晶光弁の位置
に対応して配置され各々独立した電子ビームを放出する
少なくとも液晶光弁と同数の電子放出素子と、各電子放
出素子からの電子ビームの照射により各液晶光弁に対応
する位置に各々独立した赤、緑もしくは青いずれかの輝
点を生じて発光する蛍光体と、その発光波長に適合して
設けられ、各輝点からの光の出射角を制限して各液晶光
弁に対し独立した光束を投射させる干渉膜フィルタとを
平板状真空容器内に備えたことを特徴とする。

【０００９】好ましい態様においては、電子放出素子と
蛍光体との間に電子ビーム集束用レンズが設けられ、あ
るいは、蛍光体上に生じる輝点と各液晶光弁との間に導
光路が設けられる。

【００１０】

【作用】この構成において、各電子放出素子を駆動させ
ると、各電子放出素子から同時に電子ビームが放出さ
れ、各電子ビームによって蛍光体が照射される。各電子
放出素子は各液晶光弁の位置に対応して配置されている
ため、各電子放出素子から放出される各電子ビームは、
蛍光体上の液晶光弁の開口部と対応する位置に集束す
る。したがって、蛍光体は、各液晶光弁に対応する位置
に輝点を生じる。そして、各輝点からの光は、干渉膜フ
ィルタにより出射角が制限され、したがって各液晶光弁
に対し独立した光束として入射する。

【００１１】これによれば、液晶光弁の開口に対し、実
効的に照明光が照射されるため、また、電子源として、
構造が単純で微細化が可能でありしかも特性を揃えるの
が容易な、たとえば表面伝導形放出素子のような電子放
出素子を用いるため、極めて薄形のカソードルミネッセ
ンス光源が実現され、しかも従来問題となっていた照明
輝度の不均一性が解決され、カラー投写装置用の単色光
源に対して要求される高い輝度、効率、均一性、および
色純度、あるいは装置の小型性等の要求が同時に満たさ
れる。

【００１２】さらに、電子ビーム集束用レンズを設けた
場合は、蛍光体の輝点がより絞り込まれ、また、導光路
を設けた場合は、照明光が液晶光弁に有効に入射するた
め、さらに、前記各要求が満足される。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る光源の断面
図である。図中、１０は光源の背板であるガラス基板、
１１は側板であるガラス板、１２は前面側のガラス板で
ある。これらのガラス板１０，１１，１２により、薄形
の真空容器が形成され、その内部は１０^-5ｔｏｒｒ以上
の真空度に保たれている。

【００１４】１７は透過型液晶パネルであり、パネルに
は照明光を変調するための液晶光弁１８が形成されてい
る。

【００１５】ガラス基板１０には、液晶光弁１８が並べ
られているのと等しいピッチで、表面伝導形の電子放出
素子１３が配列形成されている。電子放出素子１３は、
後に図２を用いて詳しく説明するが、適当な電圧を印加
することにより電子放出部２４より、電子ビームを放出
するものである。すべての電子放出素子１３は電気的に
並列に接続されている。

【００１６】ガラス板１２上には、干渉膜フィルタ１
６、蛍光体１５、およびメタルバック層１４がこの順に
積層形成されている。

【００１７】メタルバック層１４には、たとえば３００
〜５００ｎｍの厚さのアルミニウム薄膜が用いられる。
また、蛍光体１５は、赤、緑または青の中から、所望の
発光波長にあわせて適宜選択した材料を用い、２０〜５
０μｍの厚さで塗布したものである。

【００１８】干渉膜フィルタ１６は、たとえばＴｉＯ₂
薄膜とＳｉＯ₂ 薄膜とを交互に多層にわたり積層したも
のであるが、薄膜の厚みや、層数は、所望の波長に合わ
せて適宜決められる。

【００１９】１９は、上記要素１０〜１６で構成される
照明光源９と透過型液晶パネル１７とを位置決め固定す
るための固定具であり、照明光源９の各輝点と液晶パネ
ルの各液晶光弁１８とを位置合せした後、両者を固定
し、一体化するものである。

【００２０】次に各部の作用を説明する。まず、各電子
放出素子１３に駆動電圧が印加されると一斉に電子ビー
ムを放出する。このとき、メタルバック層１４には、た
とえば２０ＫＶの電圧が印加されており、それによっ
て、前記電子ビームは加速され蛍光体１５に照射され
る。これにより、蛍光体１５が励起し発光する。この
際、各電子放出素子１３より放出される電子は、図４や
図５図に示す従来の光源の場合と異なり、図１中に点線
３０で例示するように、各々が独立したビームとして飛
翔するため、蛍光体１５の全面を照射するのではなく、
液晶光弁１８の開口部に対向する部分だけを局所的に照
射する。したがってこの部分には、極めて高い輝度の輝
点が生ずるが、その際、干渉膜フィルタ１６の作用によ
り、出射光３１の出射角度θは、液晶光弁１８への入射
範囲内に抑制され、液晶光弁１８は実効的に極めて高い
効率で照明される。

【００２１】次に、電子放出素子１３についてより詳し
く説明する。本実施例においては、電子放出特性に優
れ、構造が単純で製造が容易な表面伝導形放出素子を用
いているが、この表面伝導形放出素子とは、簡単にいえ
ば、基板面上に、適当な間隔をもって薄膜電極を形成
し、該電極間に電子放出材料の超微粒子を設けたもので
ある。

【００２２】図２は、ガラス基板１０に電子放出素子１
３が配列形成されている状態を示す平面図である。図
中、２０および２１は電子放出素子１３に給電するため
の配線電極であり、各素子を電気的に並列に接続してい
る。図中、点線の楕円３３内に１素子の拡大平面図を示
すが、２２は電子放出素子の正極（もしくは負極）、２
３は負極（もしくは正極）、２４は電子放出部である。
電極２２および２３は、たとえばＮｉ薄膜を用い、フォ
トリソグラフィー・エッチングにより、位置や形状を極
めて高い精度で制御しつつ形成することができる。電極
２２と２３を隔てる間隔は、０．０１〜１００μｍの範
囲とするのが好ましく、その空隙部に、たとえばＰｄを
材料とする超微粒子を含む薄膜を形成することにより、
電子放出部２４が形成される。電子放出部２４は、１０
³ 〜１０⁹ Ω／□の範囲の電気抵抗を有する薄膜にする
ことが電子放出特性上好ましい。

【００２３】尚、図２においては、電極２２，２３およ
び電子放出部２４を矩形形状としているが、素子の平面
形状は必ずしもこれに限るものではない。また、図１に
おいては、図面を簡単にするために液晶光弁１８と電子
放出素子１３を横一列で６素子のみ示してある。そして
図２では、これに合わせるため、電子放出素子１３につ
いては６×６＝３６素子だけ図示したが、本発明はカラ
ーテレビジョン投写装置等に適用するものであるから、
実際にはたとえば５００×５００＝２５００００素子が
ガラス基板上１０に形成される。

【００２４】また、電子放出素子としては、前記表面伝
導形放出素子に限らず、たとえばＳＲＩ研究所のスピン
トの報告（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，３９（１９６８）
３５０４）で公知にされているような針状エミッタを用
いた冷陰極やＭＩＭ型の冷陰極、もしくは、特公昭５６
−１５５２９号公報において公知にされているようなＰ
Ｎ接合を含む冷陰極を用いても構わない。要は、電子
放出特性が良好で、微細化が可能で、高い位置精度で配
列形成可能な電子放出素子が本発明においては好まし
い。

【００２５】図３は本発明の他の実施例に係る光源を示
す断面図である。この装置は、前記実施例の装置に対
し、さらに、電子ビームを集束させるための電子レンズ
２５を設け、かつ各輝点と各液晶光弁１８との間に導光
路３４を設けたものである。他の構成は、前記実施例の
装置と同様である。

【００２６】電子レンズ２５は、金属板に各電子放出素
子に対向させて電子ビーム透過孔を設けたものであり、
適当な電圧を印加することにより集束レンズとして作用
するものである。電子レンズ２５の作用により、図中、
点線３０で示すように電子ビームが蛍光体１５に向かっ
て集束するため、輝点はより小さくなり、干渉膜フィル
タ１６とフェースプレート１２を介して、極めて強い光
束が出射される。

【００２７】導光路３４は、光ファイバーを形成してい
る高屈折率のコア部２６と低屈折率のクラッド部２７、
および各光ファイバーを接着している樹脂２８からな
り、いわゆるファイバープレートのように一体化したも
のである。各輝点より出射する照明光３１は、干渉膜フ
ィルタ１６の作用で小さな出射角度の範囲に収まるが、
照明光３１は、さらに、同図に示すように光ファイバー
２６，２７により効果的に液晶光弁１８に導かれ、ほと
んど損失なしに液晶光弁１８に入射する。

【００２８】尚、図３においては、図１で説明した固定
具は、省略したが、本実施例の場合は光源部の真空容
器、導光路３４、透過形液晶パネル１７の３つの部分を
位置決め固定できるものであれば良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子源として、たとえば表面伝導形放出素子のような電子
放出素子を用いるため、極めて薄形のカソードルミネッ
センス光源を実現することが可能で、しかも従来問題と
なっていた照明輝度の不均一性を解決する事ができる。
すなわち、電子放出素子は構造が単純な為、微細化が可
能で、しかも特性を揃えるのが容易だが、これを液晶光
弁と対応させて設け、それが発する集束した電子ビーム
で蛍光体を照射し、干渉膜フィルタを通して、小さな出
射角度で発光光を取り出すようにしたため、電子放出素
子と液晶光弁とが例えば１対１に結合した照明系を構成
する事ができる。これにより、電子放出素子の特性の均
一性を、そのまま、照明光の均一性とする事が可能とな
り、テレビジョン投写装置用としてみた場合、照明系に
起因する輝度むらを１／１２８以内に抑制することを達
成することができる。

【００３０】また、電子放出素子と蛍光体の間に電子レ
ンズを設ける事により、輝点をより絞り込むことができ
るため、液晶光弁を、より強い光束で照明できる。

【００３１】また、光源の各輝点と各液晶光弁との間に
導光路を設けることにより、照明光の損失を低減させ、
より高い照明効率を実現することができる。

【００３２】さらに、液晶光弁を用いたカラーテレビジ
ョン投写装置等を、大巾に小型化することが可能になる
とともに、画面の輝度むらも、大巾に低減させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る断面図である。

【図２】図１の装置に用いられる電子源の平面図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例に係る断面図である。

【図４】従来例に係るカソードルミネッセンス光源の
一例を示す断面図である。

【図５】従来例に係るカソードルミネッセンス光源の
他の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０：ガラス基板、１１，１２：ガラス板、１３：電子
放出素子、１４：メタルバック層、１５：蛍光体、１
６：干渉膜フィルタ、１７：透過型液晶パネル、１８：
液晶光弁、２０，２１：配線電極、２２，２３：電極、
２５：電子レンズ、２６：高屈折率を有する導光路のコ
ア、２７：低屈折率を有する導光路のクラッド、３４：
導光路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子哲也東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶光弁を有するカラー投写装置に用い
る光源であって、各液晶光弁の位置に対応して配置され
各々独立した電子ビームを放出する少なくとも液晶光弁
と同数の電子放出素子と、各電子放出素子からの電子ビ
ームの照射により各液晶光弁に対応する位置に各々独立
した赤、緑もしくは青いずれかの輝点を生じて発光する
蛍光体と、その発光波長に適合して設けられ、各輝点か
らの光の出射角を制限して各液晶光弁に対し独立した光
束を投射させる干渉膜フィルタとを平板状真空容器内に
備えたことを特徴とするカラー投写装置用光源。
【請求項２】電子放出素子と蛍光体との間に電子ビー
ム集束用レンズを設けた、請求項１記載のカラー投写装
置用光源。
【請求項３】蛍光体上に生じる輝点と各液晶光弁との
間に導光路が設けられている、請求項１記載のカラー投
写装置用光源。