JPH06110055A - 液晶表示装置およびそれを用いた液晶投写型テレビ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高コントラスト表示の液晶投写型テレビを提
供する。 【構成】 入射光７３は偏光子７０により直線偏光に変
換される。液晶パネルは映像信号に基づき、入射光を変
調する。変調された光は検光子６８で直線偏光に変換さ
れ出射する。λ／４板１１は直線偏光を円偏光に変換す
る。前記円偏光の一部は投写レンズ７２等で反射し、反
射光７４となる。反射光７４は先と逆回転の円偏光とな
っているから、再びλ／４板に入射すると、入射光７３
と９０度偏光方向が異なる直線偏光に変換される。前記
直線偏光は検光子６８で吸収される。 【効果】 反射光７４が検光子６８で吸収されるため、
投写レンズ７２と液晶パネル６９間のハレーションが発
生しない。したがって、高コントラスト表示を行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主として小型の液晶パネ
ルに表示された画像をスクリーン上に拡大投映する液晶
投写型テレビと、主として前記液晶投写型テレビに用い
る液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルは軽量、薄型など数多くの特
徴を有するため、研究開発が盛んである。しかし、大画
面化が困難であるなどの問題点も多い。そこで近年、小
型の液晶パネルの表示画像を投写レンズなどにより拡大
投映し、大画面の表示画像を得る液晶投写型テレビがに
わかに注目を集めてきている。現在、商品化されている
液晶投写型テレビは液晶の旋光特性を利用したツイスト
ネマティック（以後、ＴＮと呼ぶ）液晶パネルが用いら
れている。液晶投写型テレビおよび前記テレビに用いる
液晶表示装置の一例として「フラットカラーディスプレ
イ‘９１：日経ＢＰ社出版」のＰ１９４〜Ｐ２０５に記
載されている。

【０００３】以下、従来の液晶表示装置について説明す
る。ただし、説明に不要な箇所は省略しており、また、
図面を見易くするためにモデル的に描いている。以上の
ことは他の図面に対しても同様である。

【０００４】（図４）はアクティブマトリックス型液晶
表示装置の等価回路図である。一つの画素には印加する
信号を制御するスイッチング素子としての薄膜トランジ
スタ４３（以後、ＴＦＴと呼ぶ）が形成されている。前
記ＴＦＴ４３はゲート信号線Ｇ₁〜Ｇ_mに印加する信号に
よりオンオフの動作を行い、オン状態の時、ソース信号
線Ｓ₁〜Ｓ_nに印加されている信号が各画素に印加され
る。また、各画素は対向電極と画素電極間で形成される
コンデンサとみなせる液晶４５と補助容量４４を有して
いる。なお、４１はゲート信号線にオン、オフの電圧を
印加するゲートドライブＩＣであり、４２は映像信号を
ソース信号線に印加するソースドライブＩＣである。

【０００５】（図５）は従来の液晶表示装置の断面図で
ある。アレイ基板５２と対向電極基板５１は４〜６μｍ
の間隔で保持され、前記基板間にＴＮ液晶５６が注入さ
れている。表示領域の周辺部は封止樹脂（図示せず）で
封止されている。５８はクロムなどで形成されたブラッ
クマトリックス（以後ＢＭと呼ぶ）、５３はＩＴＯなど
の透明物質で形成された対向電極、５５は画素電極、５
４はＴＦＴ、５７ａ，５７ｂは配向膜である。

【０００６】次に従来の液晶投写型テレビについて説明
する。（図６）は従来の液晶投写型テレビの構成図であ
る。（図６）において６６はスクリーン、６５は投映レ
ンズ、６１は発光源であるメタルハライドランプ、６２
ａ，６２ｂ，６２ｃは全反射ミラー、６３は紫外線およ
び赤外線カットミラー（以後、ＵＶＩＲカットミラーと
呼ぶ）、６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄはメタルハラ
イドランプの出射光のうち特定領域の波長の光を反射ま
たは透過させる機能を有するミラー（以下、ダイクロイ
ックミラーと呼ぶ）、７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂは光を集
光するレンズ（以下、フィールドレンズと呼ぶ）、６４
はキャビネット、６９Ｒ，６９Ｇ，６９Ｂは液晶パネ
ル、６８Ｒ，６８Ｇ，６８Ｂ，７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂ
は偏光板である。ここでは説明を容易にするため、液晶
パネル６９Ｇをスクリーン６６に表示される映像のうち
緑色（Ｇ）の映像を表示するパネル、液晶パネル６９Ｒ
を赤色（Ｒ）の映像を表示するパネル、液晶パネル６９
Ｂを青色（Ｂ）の映像を表示するパネルとする。したが
って、各ダイクロイックミラーの透過および反射する波
長、はダイクロイックミラー６７ａは赤色領域の波長の
光（以下、Ｒ光と記す）を反射し、緑色領域の波長の光
（以下、Ｇ光と記す）と青色領域の波長の光（以下、Ｂ
光と記す）を透過する。また、ダイクロイックミラー６
７ｂはＧ光を反射し、Ｂ光を透過させる。同じく、ダイ
クロイックミラー６７ｃはＧ光を反射し、Ｒ光を透過さ
せる。またダイクロイックミラー６７ｄはＢ光を反射さ
せ、Ｇ光およびＲ光を透過するとする。

【０００７】以下、従来の液晶投写型テレビの動作につ
いて説明する。メタルハライドランプ６１から出射され
た光は全反射ミラー６２ａにより反射され、光の方向を
変化させられる。次に前記光はＵＶＩＲカットミラーに
より紫外線領域および赤外線領域の波長の光がカットさ
れる。紫外線および赤外線をカットされた光はダイクロ
イックミラー６７ａ，６７ｂによりＲ・Ｇ・Ｂ光の３つ
の波長領域に分離され、Ｒ光はフィールドレンズ７１Ｒ
に、Ｇ光はフイールドレンズ７１Ｇに、Ｂ光はフィール
ドレンズ７１Ｂに入射する。各フィールドレンズは各光
を集光し、偏光板７０（以後、検光子と呼ぶ）および液
晶パネル６９に入射する。各液晶パネルとはそれぞれの
液晶の配向を変化させ光を旋光させて光を変調する。こ
のように変調されたＲ・Ｇ・Ｂ光をダイクロイックミラ
ー６７ｃ，６７ｄにより合成し、投映レンズ６５により
スクリーン６６に投映される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】（図７）を用いて従来
の液晶表示装置およびそれを用いた液晶投写型テレビの
課題について説明する。（図７）は液晶投写型テレビの
光変調部つまり、液晶表示装置部を取り出し図示した図
である。７２は液晶表示装置の出射端に配置される投写
レンズである。液晶パネル６９がＮＷモード方式の時、
偏光子７０と検光子６８の偏光方向は直交されるように
配置される。

【０００９】入射光７３は偏光子７０により直線偏光に
変換される。液晶パネル６９は入射光を映像信号に基づ
き変調する。図では液晶パネルに電圧が印加されておら
ず、液晶分子の旋光性により９０度偏光方向が変換され
たように図示している。検光子６８は液晶パネル６９で
変調された光のうち直線偏光成分のみを透過させる。前
記直線偏光成分の光はレンズ７２等によりスクリーンに
投映される。

【００１０】課題は検光子６８を透過した光がレンズ７
２面等で一部反射されることである。光は反射光７４と
なり、再び検光子６８を通過する。液晶パネル６９の裏
面はハーフミラーのようになっている。これは（図５）
でわかるとおり、パネルの裏面にはＴＦＴ，信号線を作
製するための金属薄膜が形成されているからである。金
属薄膜の形成されている割合は対角３インチ画素数２０
〜３０万画素の液晶パネルで６０〜７５％である。金属
薄膜がＡｌで形成されていれば入射光は８０〜９０％、
Ｃｒで形成されていれば５０〜６０％の光が反射する。
つまり、液晶パネル６９の裏面はハーフミラーと同等で
ある。反射光７４は液晶パネル６９の裏面で反射し再び
検光子６８を透過してレンズ７２に入射する。

【００１１】以上のようにレンズ７２と液晶パネル６９
間で光は乱反射する。乱反射はゴースト、ハレーション
をひきおこし、表示画像のコントラストを低下させる。
特に液晶パネルに小さな黒ウインドパターンが表示され
るときのコントラスト低下が著しい。つまり、黒白ラス
ター表示でのコントラストが良好であっても、細かいパ
ターンが映像として表示されるとコントラストが悪くな
り、表示品位は低下する。試作した従来の液晶投写型テ
レビでは黒白ラスト表示でのコントラストは３００以上
であったが、白バック表示で１／１０００の面積の黒ウ
インドウを表示したときのコントラストは２５弱であっ
た。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め本発明の液晶表示装置は、検光子の出射側に略λ／４
（λは液晶パネルに入射する光のピーク波長）の位相差
をもつフィルムまたは板（以後、λ／４板と呼ぶ）を配
置し、直線偏光を円偏光に変換するようにしたものであ
る。また、本発明の液晶投写型テレビは本発明の液晶表
示装置を光変調素子として用いたテレビである。

【００１３】

【作用】検光子を出射した光は直線偏光となっている。
前記直線偏光はλ／４板に入射すると円偏光となる。前
記円偏光はレンズ面等で反射されると、逆回転の円偏光
となる。逆回転の円偏光は再びλ／４板に入射すると、
先の検光子を出射した直線偏光と９０度異なる偏光方向
の直線偏光となる。前記直線偏光は検光子を通過でき
ず、検光子６８で吸収される。したがって、光が液晶パ
ネルの裏面とレンズ間で乱反射することなく、ゴース
ト、ハレーション等は生じない。また、検光子６８の出
射面にλ／４板を貼り合わせれば、光損失も生じない。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の液晶表示
装置について説明する。（図１）は本発明の液晶表示装
置の説明図である。（図１）において１１はλ／４板で
ある。

【００１５】λ／４板１１は樹脂を延伸機により一方向
に引き延ばし光学的位相差を有するようにしたものであ
り、構成材料としてはフッ化ビニルデン、トリアセテー
ト、セロハン、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリ
エステル（ＰＥＴ）、ポリビニールアルコール（ＰＶ
Ａ）、サラン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート
などが該当し、中でも作製の容易性、寿命、特性等から
フッ化ビニルデンまたは／およびＰＥＳ、ＰＶＡが最適
である。また、λ／４板１１は１種のみではなく複数の
組み合わせにより所望の光学的位相差を得てもよい。

【００１６】位相差は液晶パネルに入射するピーク波長
がＧ光の５５０ｎｍとすると略１／４の１００ｎｍ〜１
５０ｎｍである。位相差は液晶パネル６９が変調する光
の波長ごとに決めてもよいし、投写型テレビを構成する
場合、３枚共通でもよい。ただし、３枚を共通にする場
合は円偏光に変換する効率が悪くなる。なおピーク波長
とは液晶パネル６９に入射する光の中心波長を意味す
る。（図１）では検光子６８とλ／４板１１は分離して
配置しているが、実施上では検光子６８とλ／４板１１
は貼り合わせる。これは検光子６８とλ／４板１１を分
離して配置すると、空気とフィルム間で光が反射し透過
率が低下するためである。

【００１７】入射光７３は偏光子７０により直線偏光と
なる。液晶パネル６９は映像信号に基づいて直線偏光を
変調する。検光子６８は旋光された光を検波し、直線偏
光成分を透過させる。λ／４板は直線偏光を円偏光に変
換する。ここで前記円偏光の回転方向を右回転方向と
し、右円偏光と呼ぶ。逆に左回転方向の円偏光を左円偏
光と呼ぶ。なお、λ／４板により直線偏光が円偏光にな
るとしたが、完全な円偏光となるのはλ／４板の位相差
と入射波長が適合した光のみである。他の光は楕円偏光
となる。ただし、液晶投写型ＴＶに用いる場合には、各
液晶パネルに入射する光の帯域が狭いため、実用上は円
偏光に変換されると見なしてもよい。

【００１８】λ／４板１１により右円偏光に変換された
光の一部は投写レンズ７２等の界面で反射する。反射し
た光７４は左円偏光となる。前記左円偏光の光７４は再
びλ／４板１１に入射し、直線偏光に変換されるが、入
射光７３とは９０度異なる偏光方向となる。前記９０度
異なる直線偏光は検光子６８を透過できず、検光子６８
で吸収される。以上の事によりレンズ面７２で反射され
た光は再び液晶パネル６９までもどってくることはな
い。したがって、液晶パネル６８裏面と液晶パネルの出
射側に配置されたレンズ間とのハレーションおよび乱反
射を防止することができる。表示画像がクロスハッチな
ど微小な面積の白黒パターンの時、従来では黒パターン
の輝度が高くなりコントラストを低下させていたが、本
発明の如く、検光子６８の出射側にλ／４板１１を配置
することによりハレーションなどを防止でき、コントラ
ストを向上できる。

【００１９】（図２）は本発明の液晶表示装置を液晶投
写型テレビに用いた実施例である。１１Ｒ、１１Ｇ、１
１Ｂがλ／４板であり、それぞれ検光子６８Ｒ、６８
Ｇ、６８Ｂに貼り合わせている。他の部分は従来の構成
と同様であるので説明を省略する。

【００２０】各λ／４板１１を出射した光は略円偏光と
なる。前記円偏光の一部はレンズ６５等との界面で反射
され再びλ／４板１１に戻ってくるが、各検光子６８で
吸収され、液晶パネル６９に達成することはない。した
がって、微細な白黒パターンの表示画像であってもコン
トラストを低下させる割合は大幅に減少する。一例とし
て従来の液晶投写型テレビで、白ラスターと黒ラスター
表示でのスクリーン輝度比は約１８０であり、白バック
表示に１／１００の面積の黒ウインドーを表示した際の
白表示部と黒ウインドー部のスクリーン輝度比は約２５
であったが、本発明の液晶投写型テレビでは、白ラスタ
ーと黒ラスター表示でのスクリーン輝度比は３５以上に
向上した。白ラスターと黒ラスター表示でのコントラス
トは約１８０と同等であった。

【００２１】（図２）は各液晶パネルで変調された光を
ダイクロイックミラー６７ｃ，６７ｄで合成してスクリ
ーン６６に投映するとしたがこれに限定するものではな
い。たとえば（図３）に示すように各液晶パネルごとに
投写レンズ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂを配置してもよい。
なお、集光光学系３１からの出射光はＵＶＩＲカットフ
ィルター３２で可視光のみ取り出され、ダイクロイック
ミラー３３ＢでＢ光が反射され、ダイクロイックミラー
３３ＲでＲ光が、ダイクロイックミラー３３ＧでＧ光
が、ダイクロイックミラー３３ＢでＢ光が反射され、各
液晶パネル６９Ｒ，６９Ｇ，６９Ｂに導かれる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は検光子の出射側に直線偏光を円偏光に変換する円偏向
手段を配置することにより、投写レンズと液晶パネル間
で発生する乱反射およびハレーションを防止することが
できる。したがって、本発明の液晶表示装置を用いて投
写型テレビを構成すれば、微細な白黒パターンが表示さ
れる画像であっても、コントラスト良好に維持すること
ができ、良好な画像表示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の説明図

【図２】本発明の液晶投写型テレビの構成図

【図３】本発明の他の実施例における液晶投写型テレビ
の構成図

【図４】アクティブマトリックス型パネルの等価回路図

【図５】液晶パネルの断面図

【図６】従来の液晶投写型テレビの構成図

【図７】従来の液晶表示装置の説明図

【符号の説明】

３１ 集光光学系 ３２ ＵＶＩＲカットミラー ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ，６５ 投写レンズ １１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ λ／４板 ５８ ブラックマトリックス ５４ ＴＦＴ ５６ ＴＮ液晶 ６１ ランプ ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ ミラー ６３ ＵＶＩＲカットミラー ６４ キャビネット ６６ スクリーン ６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄ ダイクロイックミラ
ー ６８Ｒ，６８Ｇ，６８Ｂ，６８ 検光子 ６９Ｒ，６９Ｇ，６９Ｂ，６９ 液晶パネル ７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂ，７０ 偏光子 ７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂ フィールドレンズ ７３ 入射光 ７４ 反射光

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射光の直線偏光成分を透過する第１の偏
   光手段と、前記第１の偏光手段からの出射光を変調する
   液晶パネルと、前記液晶パネルで変調された光の直線偏
   光成分を透過させる第２の偏光手段と、第２の偏光手段
   からの出射光を略円偏光に変換する円偏光手段とを具備
   することを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】液晶パネルはアクティブマトリックス型液
   晶パネルであることを特徴とする請求項１記載の液晶表
   示装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の液晶表示装置と、光発生手
   段と、前記光発生手段が発生した光を前記液晶表示装置
   に導く第１の光学要素部品と、前記液晶表示装置で変調
   された光を投映する第２の光学要素部品を具備すること
   を特徴とする液晶投写型テレビ。
4. 【請求項４】青色光を変調する液晶表示装置の光学像
   と、赤色光を変調する液晶表示装置の光学像と、緑色光
   を変調する液晶表示装置の光学像がスクリーンの同一位
   置に重ね合わせて投映されることを特徴とする請求項３
   記載の液晶投写型テレビ。