JPH08136886A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】液晶マルチディスプレイの高輝度、薄形、シー
ムレス化。 【構成】リフレクタ付きメタルハライドランプ１から出
射した平行光はハーフミラー６、可視光反射ミラー４，
１１により四分割され、それぞれの光は液晶パネル７に
入射する。液晶パネル７の画像光は凹レンズ９により広
げられ、透過形スクリーン１０に投写される。液晶パネ
ル７からの画像光は凹レンズ９により広げられるので、
液晶パネル７の周辺無表示部はスクリーン１０上に表れ
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数個の液晶パネルを使
用した薄形の大画面液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数個の液晶パネルを使用し、薄形の大
画面液晶表示装置を形成する従来技術として、例えば、
特開昭６１−１３８２８８号公報、および特開平６−３
４９６４号公報に記載される技術があった。特開昭６１
−１３８２８８号公報記載の技術は大きな光拡散板の背
面に複数個の液晶パネルを密接に配置し、さらに各液晶
パネルそれぞれの背面に点光源を配置して、その点光源
からの光で液晶パネルの表示画像を光拡散板上に拡大投
写する方式である。この方式において、光拡散板と液晶
パネルの間隔、液晶パネルと点光源の間隔を適切に選定
することにより、光拡散板上に各液晶パネルの無表示部
が写ることなく、また、各液晶パネルの表示画像の周辺
部が重複表示することもない連続した表示画像を得るこ
とができる。

【０００３】また、特開平６−３４９６４号公報記載の
技術は各液晶パネルの表示領域を複数の領域に分割し、
各領域の画像を小形の投写レンズにより透過形スクリー
ン上に拡大投写する方式である。このときの投写倍率は
基本的には、〔液晶パネル全域の縦寸法、または横寸
法〕／〔液晶パネル表示領域の縦寸法、または横寸法〕
である。

【０００４】一個の液晶パネルの画像を複数個の投写レ
ンズにより拡大投写する方式とすることにより、スクリ
ーン上に複数個の液晶パネルの連続画像を得ることがで
きる。また、この方式では液晶パネルの各領域の画像、
投写倍率とも小さいから、液晶パネル，スクリーン間は
短い。すなわち、大画面薄形の液晶表示装置となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】液晶パネルを複数個使
用して構成した大画面表示装置に必要な性能として、表
示画面であるスクリーン上に各液晶パネルの無表示部が
表れず、各液晶パネルの画像が連続して表示されるこ
と、低電力で十分な明るさが得られることなどがあり、
また、低価格で構成できることも重要である。

【０００６】特開昭６１−１３８２８８号公報記載の技
術によれば、表示画面であるスクリーン上に各液晶パネ
ルの無表示部が表れず、各液晶パネルの画像が連続して
表示されるが、リフレクタの無いランプ単体を液晶パネ
ルの照射光源としているため、液晶パネルに入射する光
束量はランプ出射光束のたかだか１％である。そのた
め、大画面表示装置全体として非常に大きな電力を消費
する反面、明るい表示画面は得られない。

【０００７】また、特開平６−３６９６４号公報記載の
技術によれば、スクリーン上に各液晶パネルの無表示部
が表れず、各液晶パネルの画像が連続して表示され、ま
た、液晶パネルに入射する光束量はランプ出射光束量の
１０％以上見込め、特開昭６１−１３８２８８号公報記
載の技術を適用した場合より明るい画面が得られる。

【０００８】しかし、スクリーン上に一つの液晶パネル
画像を拡大表示するのに複数個の投写レンズを必要とし
ているため、特開昭６１−１３８２８８号公報記載の技
術を適用した場合より表示装置の価格は高くなる。通
常、表示装置を薄形化、すなわち、液晶パネルとスクリ
ーンの間隔を短くすればするほど、液晶パネル表示面の
分割数を多くしなければならず、その結果、使用する投
写レンズも多くなり、表示装置の価格が高くなる。

【０００９】本発明の目的は液晶パネルを複数個使用し
て構成した大画面表示装置において、表示画面であるス
クリーン上に各液晶パネルの周辺無表示部が表れないよ
うにすることは勿論のこと、低電力で高輝度画面が得ら
れる大画面液晶表示装置を低コストで構成することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第一の手段として、液晶パネルを照射する光源にリフ
レクタ付きのランプを使用し、ランプからの光をリフレ
クタで反射させ、ほぼ平行に出射させる構成とした。ほ
ぼ平行に出射した光線をハーフミラーで複数の光路に分
岐し、分岐した各光線をほぼ同一平面上に密接に配置し
た複数個の液晶パネルの照射光とした。

【００１１】また、液晶パネルの前方に凹レンズ、ま
た、その前方に透過形スクリーンを配置する構成とし
た。

【００１２】課題を解決するための第二の手段として、
ハーフミラーで複数の光路に分岐した光線を、相互に一
定間隔離して配置した複数の液晶パネルに入射させる構
成とした。また、液晶パネルの前方に投写レンズ、さら
にその前方に透過形スクリーンを配置する構成とした。

【００１３】

【作用】リフレクタ付きランプから出射したほぼ平行な
る光線はハーフミラーで一部反射，一部透過することに
より分岐した後、ほぼ同一平面上において相互に密接に
配置された複数の液晶パネルに入射する。各液晶パネル
を透過した画像光線は液晶パネルの前方に配置した凹レ
ンズにより１.１〜１.４倍に広げられた後、透過形スク
リーンに入射し画像表示される。

【００１４】液晶パネルの透過光線が凹レンズにより
１.１〜１.４倍に広げられることにより、表示画像が
１.１〜１.４倍に拡大され、その結果、液晶パネルの周
辺無表示部は透過形スクリーン上に表れない。

【００１５】また、リフレクタ付きランプから出射した
光線はほぼ平行な光線であるから、その光線は液晶パネ
ルに効率良く入射し、凹レンズにより１.１〜１.４倍に
広げられても液晶パネル画素開口を透過したビームスポ
ット径が大きく劣化することはない。そのため、透過形
スクリーン上に明るい、解像度劣化の少ない表示画像を
得ることができる。

【００１６】リフレクタ付きランプから出射したほぼ平
行なる光線はハーフミラーで一部反射，一部透過するこ
とにより分岐した後、ほぼ同一平面上において一定間隔
離して配置した複数の液晶パネルに入射させ、投写レン
ズにより透過形スクリーン上に投写結像させた場合、投
写レンズの投写光路に一定の長さを必要とするため、表
示装置の厚みは凹レンズ使用の場合より大となるが、透
過形スクリーン上の画面サイズも大となり、また、解像
度劣化も無い。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【００１８】図１は本発明液晶表示装置の第一実施例
で、液晶パネルを縦方向に４個配列した表示装置の要部
側面図である。

【００１９】光源であるメタルハライドランプ１から出
射した光はリフレクタ１３により反射し、平行光線に近
い光線２となりほぼ一方向に出射する。光線２は紫外
線、赤外線カットフィルタ３、可視光反射ミラー４を経
て、第一の光束補正レンズ５−１に入射する。第一の光
束補正レンズ５−１に入射する光束量をＬとしたとき、
レンズ５−１を透過した光線２−１は第一のハーフミラ
ー６−１により透過光束０.７５Ｌ、反射光束０.２５Ｌ
に分岐され、反射光束は第一の液晶パネル７−１の画像
表示部８−１に入射、透過後、凹レンズ９−１により拡
大され、第一の投写画像１２−１を透過形スクリーン１
０上に表示する。このとき、凹レンズ９−１による拡大
倍率は、基本的には、液晶パネル７−１の全幅／液晶パ
ネル７−１の表示部幅ないしそれより若干大きい設定で
あり、通常１.１〜１.４倍である。

【００２０】第一のハーフミラー６−１の透過光は第二
の光束補正レンズ５−２を透過した後、第二のハーフミ
ラー６−２により透過光束０.５０Ｌ、反射光束０.２５
Ｌに分岐され、反射光束は第二の液晶パネル７−２の画
像表示部８−２に入射，透過後、凹レンズ９−２により
拡大され、第二の投写画像１２−２を透過形スクリーン
１０上に表示する。このときも凹レンズ９−２による拡
大倍率は、第一の液晶パネル７−１の拡大のときと同
様、基本的には液晶パネルの全幅／液晶パネルの表示部
幅ないしそれより若干大きい設定であり、第二の投写画
像１２−２のサイズは第一の投写画像１２−１のサイズ
と同じサイズである。また、第一の投写画像１２−１、
第二の投写画像１２−２は透過形スクリーン１０上にお
いて隙間なく、相互に密接に配置されている。

【００２１】第二のハーフミラー６−２の透過光は第三
の光束補正レンズ５−３を透過した後、第三のハーフミ
ラー６−３により透過光束０.２５Ｌ、反射光束０.２５
Ｌに分岐され、反射光束は第三の液晶パネル７−３の画
像表示部８−３に入射，透過後、凹レンズ９−３により
拡大され、第三の投写画像１２−３を透過形スクリーン
１０上に表示する。

【００２２】第三のハーフミラー６−３の透過光は第四
の光束補正レンズ５−４、可視光反射ミラー１１を経て
第四の液晶パネル７−４の画像表示部８−４に入射，透
過後、凹レンズ９−４により拡大され、第四の投写画像
１２−４を透過形スクリーン１０上に表示する。

【００２３】図２は本発明第一実施例の正面図である。
透過形スクリーン１０に投写される第一，第二，第三，
第四の各投写画像１２−１，１２−２，１２−３，１２
−４は全てサイズが等しくなるように、また、第一の投
写画像１２−１と第二の投写画像１２−２、および第二
の投写画像１２−２と第三の投写画像１２−３、および
第三の投写画像１２−３と第四の投写画像１２−４は相
互に密接するように調整されている。

【００２４】ところで、本発明第一実施例では各光束補
正レンズ５−１，５−２，５−３，５−４のパワー変
更、設定位置の変更等により各液晶パネル７−１，７−
２，７−３，７−４の照射光線が同一平行度になるよう
に調整するが、照射光線の平行度を完全に等しくするこ
とができない場合も考えられる。

【００２５】各液晶パネルの照射光線の平行度にばらつ
きを生じた場合、各液晶パネル７−１，７−２，７−
３，７−４、または凹レンズ９−１，９−２，９−３，
９−４の位置を光軸方向に移動，調整することにより各
投写画像のサイズをあわせてもよい。

【００２６】次に、本発明第一実施例において、光源に
１５０Ｗのメタルハライドランプを使用した場合の画面
明るさを推定する。

【００２７】i）１５０Ｗメタルハライドランプが出射
する全光束量は約１１,２５０ lm(75 lm/W × 150W)。
リフレクタからの出射光の平行度が良好な場合、そのう
ちの約５０％(5,600 lm)が液晶パネルの照射光として利
用できる。

【００２８】ii）液晶パネルとして対角１０インチのカ
ラーパネルを仮定する。その透過率は約３.５％であ
る。

【００２９】iii）液晶パネルの透過光束はi），ii）よ
り１９６ lm(5,600 lm × 0.035)。

【００３０】iv）投写画面サイズは対角１２インチと
し、それが４面あるとする。このとき、投写画面面積は
０.１７８５m²である。

【００３１】v）透過形スクリーンのゲインを３と仮定
した場合の画面明るさは、上記iii），iv）より約１,０
００cd/m²(196 lm/0.1785m² × 1/π cd/lm × 3)と試
算される。

【００３２】以上のように、１２インチ４面で１,００
０cd/m²という高輝度画面が得られる。

【００３３】図３は本発明液晶表示装置第二実施例の正
面図である。第二実施例の図１，図２に示した第一実施
例に対しての違いは、第一実施例は液晶パネルを縦方向
にのみ４個配列した構成としたのに対し、第二実施例は
縦，横に４個ずつ配列した構成としたことにある。な
お、第二実施例は第一実施例の表示装置を横方向に４組
密接に配列することにより構成することができる。

【００３４】第二実施例では対角１０インチの液晶パネ
ル画像を１２インチに拡大投写した１６面の画像表示部
で構成し、全体として対角４８インチの表示画面を形成
している。表示装置の奥行きは基本的には液晶パネル表
示部の縦方向サイズの２〜３倍とすることができ、対角
１０インチの液晶パネルを使用した場合は３０〜４０cm
の厚みとすることができる。

【００３５】そこで、図３に示す第二実施例では奥行き
３０〜４０cm、画面サイズ対角４８インチ、電力６００
Ｗ、明るさ１,０００cd/m²の薄形、高輝度の表示装置と
なる。

【００３６】図４は本発明液晶表示装置第三実施例の要
部の正面図、図５は図４のＡＡ´断面図である。第三実
施例の図２に示す第一実施例にたいしての違いは、第一
実施例では液晶パネルを縦方向に４個配列したのに対
し、第三実施例では縦，横２個ずつ合計４個配列し、表
示画面の横：縦の比を４：３としたことにある。

【００３７】光源のリフレクタ１３から出射し、可視光
反射ミラー４で反射した略平行な光線は第一のハーフミ
ラー６−１で光線の２５％を反射し、第一の液晶パネル
の画像表示部８−１に入射する。

【００３８】第一のハーフミラー６−１を透過した光線
は第二のハーフミラー６−２で光線の２５％を反射し、
第二の液晶パネルの画像表示部８−２に入射する。第二
のハーフミラー６−２を透過した光線は可視光反射ミラ
ー１４，１５で反射、光路変換し、第三のハーフミラー
（図示せず）を経て第三の液晶パネルの画像表示部８−
３、第四の液晶パネルの画像表示部８−４に入射する。
各液晶パネルの画像表示部８−１，８−２，８−３，８
−４の透過光は各液晶パネルの前方に配置した凹レンズ
により広げられ、透過形スクリーン１６上に拡大投写さ
れる。

【００３９】第三の実施例の場合も、図１，図２の第一
実施例、図３の第二実施例のときと同様、液晶パネルサ
イズを１０インチとし、各液晶パネルに対応した投写画
面を１２インチとした場合、透過形スクリーン上の画面
対角は２４インチとなり、奥行き、明るさは第一実施
例，第二実施例のときと同様、奥行き３０〜４０cm、明
るさ約１,０００cd/m²となる。

【００４０】図６は本発明液晶表示装置第四実施例の要
部の正面図、図７は図６の要部の正面図のＢＢ´断面図
である。

【００４１】第四実施例の図４，図５に示す第三実施例
に対しての違いは、第三実施例は液晶パネル４枚を使用
した構成であるのにたいし、第四実施例は液晶パネルを
９枚使用した構成としたことにある。

【００４２】液晶パネルのサイズを対角１０インチと
し、それが写しだす透過形スクリーン上の画面サイズを
対角１２インチとした場合、全画面サイズとしては対角
３６インチとなる。この場合、光源に第三実施例のとき
と同様に１５０Ｗのメタルハライドランプを使用した場
合、画面の平均の明るさは、第三実施例のときの画面の
平均明るさに比べ、画面面積が広くなった分だけ低下す
る。第四実施例の画面面積は第三実施例の画面面積の９
／４倍になったことにより、第四実施例の画面明るさは
第三実施例の画面明るさの約４／９倍、すなわち、４５
０cd/m²程度になる。第四実施例の画面明るさを第三実
施例の画面明るさ約１,０００cd/m²程度にするための一
つの方法として、光源を３００〜３５０Ｗのメタルハラ
イドランプに変更することが考えられる。第四実施例の
奥行きは、基本的には第三実施例の奥行きと同じであ
り、３０〜４０cmである。

【００４３】なお、１７，１８，１９，２０は可視光反
射ミラーであり、これらによりメタルハライドランプ２
１、リフレクタ２２からの出射光を横方向に送ってい
る。

【００４４】図８は本発明液晶表示装置第五実施例の要
部の側面図であり、図９は第五実施例の正面図である。
２３−１，２３−２，２３−３はハーフミラー、２４−
１，２４−２は可視光反射ミラー、２５−１，２５−
２，２５−３，２５−４は液晶パネル、２６−１，２６
−２，２６−３，２６−４は結像投写レンズである。２
７−１，２７−２，２７−３，２７−４はそれぞれ、液
晶パネル２５−１，２５−２，２５−３，２５−４の画
像表示部である。

【００４５】第五実施例の図１，図２に示した第一実施
例に対しての違いは、第一実施例では複数の液晶パネル
７−１，７−２，７−３，７−４を密接に配列したのに
対し、第五実施例では各液晶パネル２５−１，２５−
２，２５−３，２５−４相互間に大きな間隔をとって配
列したこと、投写レンズに凹レンズ９−１，９−２，９
−３，９−４ではなく、結像投写レンズ２６−１，２６
−２，２６−３，２６−４を適用したことにある。

【００４６】第一実施例における液晶パネル表示画像８
−１，８−２，８−３，８−４の拡大倍率は、投写画像
の解像度劣化を抑止する観点から、パネルの周辺無表示
部が見えなくなる程度の倍率、およそ１.１〜１.４倍が
目安である。しかし、第五実施例では投写レンズに結像
投写レンズ２６−１，２６−２，２６−３，２６−４を
使うため投写倍率を２倍以上にしても解像度劣化を生じ
ることがなく、そこで、使用する液晶パネルに比べ２倍
以上の大きな画面を得ることが出来る。

【００４７】しかし、液晶パネルサイズに比べ、表示画
面サイズを大きくした場合、液晶パネルへの入射光量を
大きくする必要があり、光源の電力を大にするか、また
は、照射光学系の効率を上げるなどの対策が必要であ
る。

【００４８】図１０は本発明液晶表示装置第六実施例の
正面図であり、図８，図９に示した本発明第五実施例の
液晶表示装置を４組横方向に密接に配列した、１６面か
らなる液晶表示装置である。

【００４９】図９に示す第五実施例は、構造的には、横
方向に何組でも配列することが可能であり、平面状に配
列するだけでなく、曲面配置して演出効果を上げること
も可能である。

【００５０】図１１は本発明液晶表示装置第七実施例の
要部の側面図である。液晶パネル７−１，７−２，７−
３，７−４に入射する光線２８−１，２８−２，２８−
３，２８−４の平行度にばらつきがある場合、液晶パネ
ル７−１，７−２，７−３，７−４の位置に対する凹レ
ンズ９−１，９−２，９−３，９−４の配置位置を同一
でなく、適宜調整することにより、透過形スクリーン１
０上における液晶パネル表示画像の投写像(図示せず)の
大きさを揃えることができる。

【００５１】なお、第七実施例の構成の他に液晶パネル
７−１，７−２，７−３，７−４の位置、光束補正レン
ズ５−１，５−２，５−３，５−４の位置、パワー等を
調整しても各投写像の大きさを揃えることができる。

【００５２】以上の説明で、液晶表示装置の光源にメタ
ルハライドランプを使った場合を例にとり説明したが、
光源に他のランプを適用しても良いことは勿論である。
他のランプの例としてキセノンランプがあり、これはメ
タルハライドランプより多少寿命時間が短いが、アーク
長が短く平行光線を得やすいという特徴がある。

【００５３】また、以上の説明では液晶パネルを４個，
９個，１６個使用した場合について述べたが、本実施例
の構成はそれらの場合に限らず、液晶パネルを上記個数
以外の複数個使用した場合についても成立する。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、液晶パネルをほぼ同一
平面上に複数個配列し、その背面にリフレクタ付きラン
プからの平行光をハーフミラーで分割して各液晶パネル
に照射し、液晶パネルの画像を凹レンズで拡大投写する
ことにより、液晶パネル画像相互間に無表示部のない大
きな明るい画面を写しだすことのできる薄形大画面液晶
表示装置を得ることが出来る。

【００５５】また、液晶パネル画像を結像投写レンズで
投写する構成とした場合、表示装置の厚みは凹レンズに
よる投写の場合に比べ大となるが、より大きな画面を得
ることが出来る。

【００５６】また、本発明液晶表示装置は一つのランプ
で複数個の液晶パネルを照射するので、それら液晶パネ
ル表示画像相互の明るさ、色相が経時的に変化すること
はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明液晶表示装置の第一実施例の要部の側面
図。

【図２】本発明液晶表示装置の第一実施例の正面図。

【図３】本発明液晶表示装置の第二実施例の正面図。

【図４】本発明液晶表示装置の第三実施例の要部の正面
図。

【図５】本発明液晶表示装置の第三実施例の断面図。

【図６】本発明液晶表示装置の第四実施例の要部の正面
図。

【図７】本発明液晶表示装置の第四実施例の断面図。

【図８】本発明液晶表示装置の第五実施例の要部の側面
図。

【図９】本発明液晶表示装置の第五実施例の正面図。

【図１０】本発明液晶表示装置の第六実施例の正面図。

【図１１】本発明液晶表示装置の第七実施例の要部の側
面図。

【符号の説明】

１…メタルハライドランプ、２…光線、３…紫外線，赤
外線カットフィルタ、４，１１…可視光反射ミラー、５
−１，５−２，５−３，５−４…光束補正レンズ、６−
１，６−２，６−３，…ハーフミラー、７−１，７−
２，７−３，７−４…液晶パネル、８−１，８−２，８
−３，８−４…液晶パネルの画像表示部、９−１，９−
２，９−３，９−４…凹レンズ、１０…透過形スクリー
ン、１２−１，１２−２，１２−３，１２−４…投写画
像、１３…リフレクタ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一つの光源、一つまたは複数個のハーフミ
   ラー、複数個の液晶パネル、複数個の凹レンズ、透過形
   スクリーンからなる液晶表示装置において、前記光源を
   リフレクタ付きのほぼ平行光が出射する光源とし、前記
   光源からの出射光を前記ハーフミラーにより複数光路照
   射光に分離し、それら照射光で相互に密接に配置した各
   液晶パネルを照射し、それら液晶パネルの画像を各液晶
   パネルに対応して配置した凹レンズにより拡大し、透過
   形スクリーンに投写する構成としたことを特徴とする液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】一つの光源、一つまたは複数個のハーフミ
   ラー、複数個の液晶パネル、複数個の投写レンズ、透過
   形スクリーンからなる液晶表示装置において、前記光源
   をリフレクタ付きのほぼ平行光が出射する光源とし、前
   記光源からの出射光を前記ハーフミラーにより複数光路
   の照射光に分離し、それら照射光により一定の間隔で配
   列した各液晶パネルを照射し、前記液晶パネルの画像を
   各液晶パネルに対応して配置した投写レンズにより透過
   形スクリーンに拡大投写することを特徴とする液晶表示
   装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、複数個の液晶
   パネルをほぼ同一平面上に配置する構成とした液晶表示
   装置。
4. 【請求項４】請求項１，２、または、３において、前記
   記載の液晶表示装置を相互に密接に配置して構成した液
   晶表示装置。