JPH09222599A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長合成素子の無効部分に複数の表示体を透
過した光が入射しないようにして、無効部分の影が画像
に映らないようにすることである。 【解決手段】 光源部からの光を第１、第２のダイクロ
イックプミラーでＲ、Ｇ、Ｂの各波長成分の光に分光
し、分光された各波長成分の光を各波長に応じた液晶表
示パネル７〜９にそれぞれ入射させ、各液晶表示パネル
７〜９を透過した各波長成分の光をダイクロイックプリ
ズム１０によって合成する際、各液晶表示パネル７〜９
の出射面に設けられたプリズムレンズ素子２０によっ
て、各液晶表示パネル７〜９の各中心部分を透過した各
波長成分の光を屈折させてダイクロイックプリズム１０
の交差部分Ｄの領域外に入射させることにより、ダイク
ロイックプリズム１０の交差部分Ｄである無効部分に各
波長成分の光が入射せず、これによりダイクロイックプ
リズム１０の無効部分が影として画像に映らないように
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラー画像を表
示する表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、表示装置には、表示体として液晶
表示パネルを用い、光源部からの光を分光手段によって
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各波長成分の光に分光
し、分光された各波長成分の光をそれぞれＲ用、Ｇ用、
Ｂ用の各液晶表示パネルに入射させ、各液晶表示パネル
を透過した各波長成分の光をダイクロイックプリズムな
どの波長合成素子によって合成することにより、カラー
画像を表示する液晶表示装置がある。このような液晶表
示装置は、合成されたカラー画像を投影レンズでスクリ
ーンに拡大投影する液晶プロジェクタに適用することが
できる。

【０００３】図３はその一例を示したものである。この
液晶プロジェクタは、光源部１からの平行光を分光手段
である第１、第２のダイクロイックミラー２、３でＲ、
Ｇ、Ｂの各波長成分の光に分光し、分光された各波長成
分の光を直接もしくは反射ミラー４〜６を介してそれぞ
れＲ用、Ｇ用、Ｂ用の各液晶表示パネル７〜９に入射さ
せ、各液晶表示パネル７〜９を透過した各波長成分の光
をダイクロイックプリズム１０でカラー画像として合成
し、この合成されたカラー画像光を投影レンズ１１によ
ってスクリーン（図示せず）に拡大投影する構造になっ
ている。

【０００４】この場合、光源部１は、放物曲面からなる
リフレクタ１２の焦点位置に光源１３が配置され、この
光源１３から発生した光をリフレクタ１２で平行な光と
して反射する構造になっている。第１のダイクロイック
ミラー２は、光源部１からの光のうち、Ｂ波長成分の光
のみを透過し、これ以外の光を反射するものであり、光
源部１の前方に光源部１からの平行光に対し４５°傾斜
して配置されている。第２のダイクロイックミラー３
は、第１のダイクロイックミラー２で反射された光のう
ち、Ｇ波長成分の光を反射し、これ以外のＲ波長成分の
光を透過するものであり、第１のダイクロイックミラー
２の反射側にこれと平行つまり第１のダイクロイックミ
ラー２で反射された平行光に対し４５°傾いて配置され
ている。

【０００５】また、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各液晶表示パネ
ル７〜９のうち、Ｂ用の液晶表示パネル９は、Ｂ色の画
像を表示するものであり、第１のダイクロイックミラー
２を透過したＢ波長成分の光が反射ミラー４で反射され
てほぼ垂直に入射するように、反射ミラー４の反射側に
光源部１からの平行光に対し平行に配置されている。Ｇ
用の液晶表示パネル８は、Ｇ色の画像を表示するもので
あり、第２のダイクロイックミラー３で反射されたＧ波
長成分の光がほぼ垂直に入射するように、Ｂ用の液晶表
示パネル９の近傍にこれと直交して配置されている。Ｒ
用の液晶表示パネル７は、Ｒ色の画像を表示するもので
あり、第２のダイクロイックミラー３を透過したＲ波長
成分の光が反射ミラー５、６で反射されてほぼ垂直に入
射するように、Ｂ用の液晶表示パネル９に対向する位置
にこれと平行に配置されている。この場合、各液晶表示
パネル７〜９に入射する各波長成分の光は、それぞれ±
６°の範囲内で入射する。

【０００６】ダイクロイックプリズム１０は、Ｒ用、Ｇ
用、Ｂ用の各液晶表示パネル７〜９を透過した各波長成
分の画像光を合成するものであり、立方体の内部にダイ
クロイック面（波長選択膜）１０ａ、１０ｂが対角線状
に交差して設けられ、このダイクロイック面１０ａ、１
０ｂに対向する立方体の３面にそれぞれ対向して各液晶
表示パネル７〜９が配置され、内部のダイクロイック面
１０ａ、１０ｂによって入射した画像光を選択的に反射
または透過させて合成し、この合成光を他の１面（出射
面１０ｃ）から出射する構造になっている。この場合、
Ｂ用の液晶表示パネル９に対向するダイクロイック面１
０ａは、Ｂ波長成分の光を反射し、それ以外の光を透過
する構造になっており、Ｒ用の液晶表示パネル７に対向
するダイクロイック面１０ｂは、Ｒ波長成分の光を反射
し、それ以外の光を透過する構造になっている。

【０００７】このような液晶プロジェクタでは、光源１
３からの光がリフレクタ１２で光軸に平行な光として反
射され、この平行光が第１のダイクロイックミラー２に
照射されると、この第１のダイクロイックミラー２でＢ
波長成分の光が選択されて透過し、これ以外の光が第２
のダイクロイックミラー３に向けて反射される。そし
て、第１のダイクロイックミラー２を透過したＢ波長成
分の光は、反射ミラー４によって反射されてＢ用の液晶
表示パネル９にほぼ垂直に入射する。一方、第１のダイ
クロイックミラー２で反射されたＢ波長成分以外の光
は、第２のダイクロイックミラー３に照射され、この第
２のダイクロイックミラー３でＧ波長成分の光が選択さ
れて反射され、これ以外のＲ波長成分の光が透過する。
第２のダイクロイックミラー３で反射されたＧ波長成分
の光は、Ｇ用の液晶表示パネル８にほぼ垂直に入射す
る。また、第２のダイクロイックミラー３を透過したＲ
波長成分の光は、反射ミラー５、６によって反射されて
Ｒ用の液晶表示パネル７にほぼ垂直に入射する。

【０００８】各液晶表示パネル７〜９に入射した各波長
成分の光のうち、Ｂ波長成分の光は、Ｂ用の液晶表示パ
ネル９をほぼ垂直に透過してダイクロイックプリズム１
０に入射し、このダイクロイックプリズム１０内のダイ
クロイック面１０ａで反射されてダイクロイックプリズ
ム１０の出射面１０ｃから出射される。Ｇ波長成分の光
は、Ｇ用の液晶表示パネル８をほぼ垂直に透過してダイ
クロイックプリズム１０に入射し、このダイクロイック
プリズム１０内のダイクロイック面１０ａ、１０ｂをそ
れぞれ透過してダイクロイックプリズム１０の同一の出
射面１０ｃから出射される。Ｒ波長成分の光は、Ｒ用の
液晶表示パネル７をほぼ垂直に透過してダイクロイック
プリズム１０に入射し、このダイクロイックプリズム１
０内のダイクロイック面１０ｂで反射されてダイクロイ
ックプリズム１０の同一の出射面１０ｃから出射され
る。これにより、各波長成分の光はダイクロイックプリ
ズム１０によって合成され、この合成された画像光が投
影レンズ１１によってスクリーンにカラー画像として拡
大投影される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな液晶プロジェクタでは、各液晶表示パネル７〜９を
透過した各波長成分の光をダイクロイックプリズム１０
で合成する際、各液晶表示パネル７〜９をほぼ垂直つま
り±６°の範囲の広がり角をもって透過した各波長成分
の光のうち、液晶表示パネル７〜９の各中心線上の部分
を透過した光は、図４に示すように、ダイクロイック面
１０ａ、１０ｂが対角線状に交差した部分（交差部分）
Ｄを含む領域に入射することになるが、このダイクロイ
ック面１０ａ、１０ｂの交差部分Ｄでは予め設定された
特定波長成分の光の選択（反射または透過）が行なわれ
ず、この交差部分Ｄが無効部分となり、この無効部分が
影として画像に映ってしまうという問題がある。なお、
ダイクロイックプリズム１０に替えて、２枚のダイクロ
イックミラーを交差させたクロスミラーを用いても、同
様の問題が生じる。

【００１０】この発明の課題は、ダイクロイックプリズ
ムやクロスミラーなどの波長合成素子の無効部分に複数
の表示体を透過した光が入射しないようにして、無効部
分の影が画像に映らないようにすることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、光源部から
の光のうち、特定の波長成分の光を分光手段によって選
択し、選択された複数の波長成分の光を各波長に応じた
複数の透過型の表示体にそれぞれ入射させ、これら複数
の表示体を透過した各波長成分の光を、波長選択膜を交
差させた波長合成素子に入射させ、この波長合成素子に
よって入射した各波長成分の光を合成して、カラー画像
を表示する表示装置において、複数の表示体自体もしく
はこれらにそれぞれ対向する個所に、波長合成素子の波
長選択膜の交差部分に照射される光をその交差部分の領
域外に向けて屈折させる屈折素子を設けたから、各表示
体を透過した各波長成分の光のうち、各表示体の中心部
分を透過した各波長成分の光がそれぞれ各屈折素子によ
って屈折されることにより、波長合成素子の交差部分の
領域外に入射することになり、このため波長合成素子の
無効部分に各波長成分の光が入射しないので、波長合成
素子の無効部分が影として画像に映らないようにするこ
とができる。

【００１２】この場合、請求項２に記載のごとく、屈折
素子は、ライン状のマイクロプリズムレンズを中心線に
対し対称に配列形成したプリズムレンズ素子であり、中
心部の屈折角が大きく、両辺部側に向かうに従って屈折
角が小さくなる構造であっても良く、また請求項３に記
載のごとく、屈折素子は、ライン状のフレネルレンズ部
を中心線に対し対称に配列形成したフレネルレンズ素子
であり、中心部の屈折角が大きく、両辺部側に向かうに
従って屈折角が小さくなる構造であっても良い。さら
に、請求項４に記載のごとく、屈折素子は複数の表示体
の各入射面または各出射面にそれぞれ一体的に設けられ
ていることが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２を参照し
て、この発明を液晶プロジェクタに適用した一実施形態
について説明する。なお、図３および図４に示された従
来例と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。図１はこの発明の液晶プロジェクタの要部を示した
概略構成図である。この液晶プロジェクタは、ダイクロ
イックプリズム１０の３面に対向して配置されたＲ用、
Ｇ用、Ｂ用の各液晶表示パネル７〜９の各出射面にそれ
ぞれプリズムレンズ素子（屈折素子）２０を密着させて
一体的に設けた構造になっており、これ以外の部分は従
来例とまったく同様の構造になっている。この場合、各
液晶表示パネル７〜９および各プリズムレンズ素子２０
は、いずれも同じ構造になっており、ここでは、Ｇ用の
液晶表示パネル８およびこれに設けられたプリズムレン
ズ素子２０についてのみ説明する。

【００１４】図２はＧ用の液晶表示パネル８およびプリ
ズムレンズ素子２０の各中心付近の拡大断面図である。
この図において、Ｇ用の液晶表示パネル８は、一対の透
明な電極基板８ａ、８ｂ間に液晶を封入したものであ
り、電極基板８ａ、８ｂの各透明電極が対向する部分が
各画素８ｃをなし、各画素８ｃ間にブラックマトリック
ス８ｄが設けられた構造になっている。プリズムレンズ
素子２０は、多数のライン状のマイクロプリズムレンズ
２１を中心線に対し対称に配列形成したものであり、中
心部の屈折角が大きく、両辺部側に向かうに従って屈折
角が小さくなる構造になっている。

【００１５】すなわち、各マイクロプリズムレンズ２１
は、その幅が液晶表示パネル８の画素８ｃのピッチｐと
ほぼ同じ幅で形成され、かつ各マイクロプリズムレンズ
２１の境界部分が液晶表示パネル８のブラックマトリッ
クス８ｄのほぼ中間に位置した構造になっている。ま
た、各マイクロプリズムレンズ２１は、液晶表示パネル
８全体の中心、つまりダイクロイックプリズム１０のダ
イクロイック面１０ａ、１０ｂの交差部分Ｄの中心に対
応する中心線部分を境にして、マイクロプリズムレンズ
２１の傾斜面２１ａが逆向きに傾斜しており、かつその
傾斜面２１ａの傾斜角度は中心部が最も大きく、両辺部
側に向かうに従って次第に小さくなり、ダイクロイック
プリズム１０のダイクロイック面１０ａ、１０ｂの交差
部分Ｄに光が入射しない両辺部分の傾斜角度は０°にな
るように構成されている。この場合、中心部のマイクロ
プリズムレンズ２１の屈折角は、液晶表示パネル８に±
６°の範囲内で入射した光を投影レンズ１１が取り込め
る範囲内の角度に設定されている。

【００１６】このような液晶プロジェクタでは、光源部
１からの平行光が第１、第２のダイクロイックミラー
２、３によってＲ、Ｇ、Ｂの各波長成分の光に分光さ
れ、この分光された各波長成分の光が直接もしくは反射
ミラー４〜６を介してそれぞれＲ用、Ｇ用、Ｂ用の各液
晶表示パネル７〜９に入射し、各液晶表示パネル７〜９
を透過した各波長成分の光がダイクロイックプリズム１
０に入射し、このダイクロイックプリズム１０によって
カラー画像として合成される際には、各液晶表示パネル
７〜９をほぼ垂直つまり±６°の範囲の広がり角をもっ
て透過した各波長成分の光が、それぞれ各プリズムレン
ズ素子２０の各マイクロプリズムレンズ２１によって屈
折されてダイクロイックプリズム１０に入射することに
なる。

【００１７】すなわち、プリズムレンズ素子２０は、中
心部の屈折角が大きく、両辺部側に向かうに従って屈折
角が小さくなり、両辺部分ではほとんど屈折しない構造
になっているので、例えば図１に示すように、Ｇ用の液
晶表示パネル８の両辺部分を透過した光は、プリズムレ
ンズ素子２０のマイクロプリズムレンズ２１によってほ
とんど屈折されずに、±６°の範囲の広がり角をもって
ダイクロイックプリズム１０に入射するが、液晶表示パ
ネル８の中心付近を透過した光は、図２に示すように、
プリズムレンズ素子２０のマイクロプリズムレンズ２１
によって屈折されて、ダイクロイックプリズム１０のダ
イクロイック面１０ａ、１０ｂの交差部分Ｄの領域外に
入射することになる。このためダイクロイックプリズム
１０の交差部分Ｄである無効部分に光が入射することが
ないので、従来のようにダイクロイックプリズム１０の
無効部分が影としてカラー画像に映ることがない。

【００１８】この場合、各マイクロプリズムレンズ２１
は、その幅が液晶表示パネル８の画素８ｃのピッチｐと
ほぼ同じ幅で形成され、かつ各マイクロプリズムレンズ
２１の境界部分が液晶表示パネル８のブラックマトリッ
クス８ｄのほぼ中間に位置した構造になっているので、
マイクロプリズムレンズ２１の境界部分における光の損
失がなく、液晶表示パネル８を透過した光を確実にダイ
クロイックプリズム１０に入射させることができる。ま
た、各マイクロプリズムレンズ２１のうち、中心部に位
置するマイクロプリズムレンズ２１の屈折角は、液晶表
示パネル８に±６°の範囲内で入射した光を投影レンズ
１１が取り込める範囲内の角度に設定されているので、
液晶表示パネル８を透過した光を中心部のマイクロプリ
ズムレンズ２１で屈折させても確実に投影レンズ１１が
取り込んでスクリーンに投影することができる。

【００１９】なお、上記実施形態では、液晶表示パネル
７〜９の各出射面にプリズムレンズ素子２０を密着させ
て設けたが、これに限らず、液晶表示パネル７〜９の出
射側の透明な電極基板にプリズムレンズ素子２０を直接
形成しても良く、また液晶表示パネル７〜９の各出射面
に限らず、各入射面に設けても良く、さらにプリズムレ
ンズ素子２０は必ずしも液晶表示パネル７〜９に密着さ
せる必要はなく、液晶表示パネル７〜９に対し離間対向
させて配置しても良い。また、上記実施形態では、屈折
素子として、マイクロプリズムレンズ２１をライン状に
配列形成したプリズムレンズ素子２０を用いた場合につ
いて述べたが、これに限らず、例えばフレネルレンズ素
子を用いても良い。この場合のフレネルレンズ素子は、
プリズムレンズ素子２０と同様に、ライン状のフレネル
レンズ部を中心線に対し対称に配列形成し、かつ中心部
の屈折角が大きく、両辺部側に向かうに従って屈折角が
小さくなる構造であれば良い。さらに、上記実施形態で
は、波長合成素子として、ダイクロイックプリズム１０
を用いた場合について述べたが、これに限らず、２枚の
ダイクロイックミラーを交差させたクロスミラーを用い
ても良い。

【００２０】また、上記実施形態では、１つの光源部１
からの光を２つのダイクロイックミラー２、３でＲ、
Ｇ、Ｂの各波長成分の光に分光したが、これに限らず、
例えば３つの光源部を配置し、各光源部に対応させてそ
れぞれ特定波長成分の光を選択するダイクロイックミラ
ーや波長選択フィルタなどの波長選択素子を配置し、こ
れら各波長選択素子でＲ、Ｇ、Ｂの各波長成分の光をそ
れぞれ選択して各液晶表示パネル７〜９に入射させるよ
うにしても良い。また、上記実施形態では、表示体とし
て、液晶表パネル７〜９を使用したが、これに限らず、
Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の原画フィルムを使用しても良い。さ
らに、上記実施形態では、ダイクロイックプリズム１０
で合成されたカラー画像光を投影レンズ１１によってス
クリーンに拡大投影する液晶プロジェクタに適用した場
合について述べたが、必ずしも投影レンズ１１で拡大投
影する必要はなく、ダイクロイックプリズム１０で合成
されたカラー画像を直接観察する表示装置として使用す
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、複数の表示体自体もしくはこれらにそれぞれ対向す
る個所に、波長合成素子の波長選択膜の交差部分に照射
される光をその交差部分の領域外に向けて屈折させる屈
折素子を設けたから、各表示体を透過した各波長成分の
光のうち、各表示体の中心部分を透過した各波長成分の
光がそれぞれ各屈折素子によって屈折されることによ
り、波長合成素子の交差部分の領域外に入射することに
なり、このため波長合成素子の無効部分に各波長成分の
光が入射しないので、波長合成素子の無効部分が影とし
て画像に映らないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を液晶プロジェクタに適用した一実施
形態の要部を示した概略構成図。

【図２】図１のＧ用の液晶表示パネルおよびそのプリズ
ムレンズ素子の各中心付近の拡大断面図。

【図３】従来の液晶プロジェクタの全体構成図。

【図４】図３のＧ用の液晶表示パネルを透過した光がダ
イクロイックプリズムに入射した状態を示す図。

【符号の説明】

１ 光源部 ２、３ ダイクロイックミラー ７〜９ 液晶表示パネル １０ ダイクロイックプリズム １０ａ、１０ｂ ダイクロイック面 ２０ プリズムレンズ素子 ２１ マイクロプリズムレンズ Ｄ ダイクロイック面の交差部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源部からの光のうち、特定の波長成分の
   光を分光手段によって選択し、選択された複数の波長成
   分の光を各波長に応じた複数の透過型の表示体にそれぞ
   れ入射させ、これら複数の表示体を透過した各波長成分
   の光を、波長選択膜を交差させた波長合成素子に入射さ
   せ、この波長合成素子によって入射した各波長成分の光
   を合成して、カラー画像を表示する表示装置において、 前記複数の表示体自体もしくはこれらにそれぞれ対向す
   る個所に、前記波長合成素子の前記波長選択膜の交差部
   分に入射する光をその交差部分の領域外に向けて屈折さ
   せる屈折素子を設けたことを特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】前記屈折素子は、ライン状のマイクロプリ
   ズムレンズを中心線に対し対称に配列形成したプリズム
   レンズ素子であり、中心部の屈折角が大きく、両辺部側
   に向かうに従って屈折角が小さくなる構造であることを
   特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 【請求項３】前記屈折素子は、ライン状のフレネルレン
   ズ部を中心線に対し対称に配列形成したフレネルレンズ
   素子であり、中心部の屈折角が大きく、両辺部側に向か
   うに従って屈折角が小さくなる構造であることを特徴と
   する請求項１記載の表示装置。
4. 【請求項４】前記屈折素子は、前記複数の表示体の各入
   射面または各出射面にそれぞれ一体的に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示
   装置。