JPH095698A

JPH095698A - 表示装置

Info

Publication number: JPH095698A
Application number: JP7176738A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; 正明 ▲ひろ▼木; Masaaki Hiroki; Jun Koyama; 潤小山; Toshimitsu Konuma; 利光小沼
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1997-01-10
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JP3559107B2

Abstract

(57)【要約】【目的】投影型の液晶表示装置において、より集積化
した構成を提供する。【構成】ＲＧＢの液晶パネル１１１、１１３、１１５
が１対のガラス基板１０７、１０９を用いて集積化され
ている構成において、ＲＧＢの光をカラーフィルターを
用いて生成する。また、各液晶パネルの周辺回路の遮光
をＲＧＢのカラーフィルタを重ねたもので構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、画像
を投影する形式の表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルを用いて映像をスクリー
ンに投影する形式の表示装置が知られている。このよう
な投影型の表示装置としては、特開昭６０─３２９１号
公報に記載された技術が公知である。図８に従来より公
知の投影型の表示装置の概要を示す。

【０００３】図８に示すのは、ＲＧＢそれぞれに対応し
た画像を合成してスクリーン（または適当な被投影面）
にカラー画像を投影表示する構成である。図８におい
て、８０１がＲ（赤）の画像を表示するための光で、カ
ラーフィルター８０４を透過した後、液晶パネル８０７
に照射される。液晶パネル８０７では適当な光変調がな
され、Ｒに対応した像が形成される。半透過ミラー８１
３では、全反射ミラー８１２で反射されたＧとＢに対応
する像が液晶パネル８０７で光変調されたＲに対応した
像と合成される。そしてＲＧＢの像を合成することによ
って得られた像（カラー画像）は、投影レンズ８１４を
介してスクリーン８１５に投影される。

【０００４】一般的な液晶パネル８０７（８０８、８０
９も同じ）の構成は、９０度の異なる角度で配置された
一対の偏光板の間に一対のガラス基板が配置され、この
一対のガラス基板間にＴＮ型の液晶が挟んで保持された
構成を有している。

【０００５】８０２は、Ｇ（緑）の画像を表示するため
の光であり、カラーフィルター８０５を透過した後、液
晶パネル８０８を透過し、所定の光変調がなされる。こ
の光変調によって、Ｇに対応する像が形成される。液晶
パネル８０８で光変調がなされることによって形成され
たＧの像は、半透過ミラー８１１を透過する。半透過ミ
ラー８１１では、全反射ミラー８１０で反射されたＢの
像とＧの像が合成される。

【０００６】８０３は、Ｂ（青）の像を表示するための
光であり、カラーフィルター８０６を透過した後、液晶
パネル８０９を透過し、所定の光変調がなされる。液晶
パネル８０９で光変調がなされたＢの像は、全反射ミラ
ー８１０で反射され、半透過ミラー８１１でＧの像と合
成される。

【０００７】以上説明したような原理に基づく表示装置
においては、以下に示すような事項を満足することが要
求される。（１）全体の構成を出来うる限り小型化する。（２）構成要素を少なくする。（構成を簡略化する）（３）温度上昇を抑制する構成とする。（４）ＲＧＢの光軸をそろえやすい構成とする。（５）ＲＧＢの光路長をそろえる構成とする。

【０００８】（１）及び（２）は装置の取扱の良さ、低
コスト化、故障率の低さ、といった問題を追求する場合
に必要な要求事項となる。この要求事項は、装置の商品
化を考えた場合には重要な事項となる。

【０００９】（３）は、必要とする輝度を得るために、
光源の発光強度を強くする場合に大きな問題となる。

【００１０】投影型の表示装置はその構成上、図８に示
すように最終的に画像が表示されるまでの間に光が各種
フィルターや液晶パネル、さらには半透過ミラー等の光
学素子を何回か透過する必要がある。このために、表示
される画像が暗くなってしまうという原理的な問題があ
る。

【００１１】この問題を解決するために、発光強度の強
いランプ（明るい光源）を用いる必要がある。しかし、
発光強度の強いランプは、その光が照射される部分を加
熱してしまい、装置内の温度を上昇させてしまう。

【００１２】良く知られているように、液晶材料は温度
の上昇に対して、物性の変化を起こしやすい。即ち、温
度が高くなることで、液晶の応答速度に変化が生じ、光
学変調能力が変化してしまう。そしてこの結果表示が不
鮮明になってしまう。

【００１３】また、温度が上昇すると、レンズやミラー
といった光学装置の光学特性が変化してしまったり、光
軸がずれてしまうという問題が生じる。

【００１４】このような問題を解決するためには、適当
な冷却手段を配置し、許容される温度以下に装置内部を
保つ必要がある。この冷却手段としては、一般的に空冷
ファンを用いて、強制空冷する構成が採用されている。

【００１５】この場合、空冷効果を高めるために装置の
内部にある程度の空間を作り、空気が流れるようにする
必要がある。しかし、このような構成は、上記（１）や
（２）といった要求事項と相反するものとなる。また、
空冷ファンの騒音や振動もまた大きな問題となってしま
う。また、空冷ファンを用いた強制空冷を行うことで、
液晶パネルの表面や光学系の表面にゴミ（塵）が付着す
るという問題もある。

【００１６】また、高品質な画像を表示しようとする場
合には、上記（４）や（５）に示す要求事項が重要なも
のとなる。しかし、図８に示すような構成を採用する場
合、特に（５）に示す要求事項を満足することが困難と
なる。即ち、各液晶パネルと投影レンズ８１４との空間
的な距離が異なってしまうことで、液晶パネルで光学変
調された各像の焦点が投影レンズ８１４において合わな
くなってしまう。

【００１７】図８に示す構成は、投影レンズ８１４の焦
点距離を変化させることで、投影面までの距離が変わっ
ても画像を表示できるという点に特徴がある。また、投
影面までの距離を変えることによって、任意の大きさに
画像を設定することができるという点に特徴がある。

【００１８】しかし、投影レンズ８１４において、ＲＧ
Ｂの各像の焦点が合っていない場合、投影レンズ８１４
を動かすことによって、色ズレが起きたり、不鮮明な画
像になってしまう。

【００１９】この投影レンズにおける各液晶パネルから
の像の焦点位置の不一致の問題を解決する方法として
は、ＲＧＢの各液晶パネルの位置を微妙に異ならせ、焦
点位置を合わせる方法がある。しかし、ＲＧＢの各液晶
パネルを異なった位置に配置することは、構成が複雑に
なる意味で（２）の構成要素を少なくするという要求事
項と相反するものとなる。また全体が大型化するという
意味で（１）の要求事項とも相反する。また光軸合わせ
が困難となるという意味で（４）の要求事項とも相反す
る。

【００２０】以上述べたように、前述の複数の要求事項
を全て満足することは困難である。従って例えば、高輝
度（明るい画面）を有する画像を得る装置は、装置全体
が大きく、しかもコスト的にも高いものとなっているの
が現状である。これは、前述の（１）及び（２）の要求
事項は諦め、他の要求事項を満足したものといえる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、前述した、（１）全体の構成を出来うる限り小型化する。（２）構成要素を少なくする。（構成を簡素化する）（３）温度上昇を抑制する構成とする。（４）ＲＧＢの光軸をそろえやすい構成とする。（５）ＲＧＢの光路長をそろえる構成とする。といった要求事項を満足した投影型の表示装置を提供す
ることを課題とする。

【００２２】

【課題を解決するために手段】本明細書で開示する発明
の基本的な構成は、ＲＧＢの各色に対応する複数の液晶
パネルで光学変調された像を重ね合わせる構成におい
て、各像の焦点の位置（結像の位置）を合わせるまたは
概略合わせることを特徴とする。

【００２３】この各像の焦点の位置を合わせる方法とし
て、各像が通過する光学的な長さを調整する。そしてこ
の各像が通過する光学的な長さを調整する方法として、
各像を屈折率の高い液体中を異なる長さで通過させ焦点
の位置を変化させる方法、レンズを用いて各像の焦点の
位置を調整する方法を挙げることができる。

【００２４】また、本明細書で開示する方法は、ＲＧＢ
の各像に対応する光を生成する方法として、カラーフィ
ルターを用いることを特徴とする。

【００２５】本明細書で開示する発明の一つは、ＲＧＢ
のカラーフィルターを備え、ＲＧＢのそれぞれに対応し
て設けられた少なくも３つの液晶パネルと、前記液晶パ
ネルに接した冷却用の液体と、ＲＧＢのカラーフィルタ
ーを重ねた前記液晶パネルの一部を遮光する遮光膜と、
を有し、前記各液晶パネルから出た光はそれぞれに異な
る長さで前記液体中を通過し、ＲＧＢに対応して設けら
れた前記３つの液晶パネルは同一の基板を用いて集積化
されていることを特徴とする。他の発明の構成は、ＲＧ
Ｂのカラーフィルターを備え、ＲＧＢのそれぞれに対応
して設けられた少なくも３つの液晶パネルと、ＲＧＢの
カラーフィルターを重ね前記液晶パネルの一部を遮光す
る遮光膜と、を有し、前記各液晶パネルから出た光は光
学系を用いてその焦点距離が所定の位置において合うま
たは概略合う構成となっており、ＲＧＢに対応して設け
られた前記３つの液晶パネルは同一の基板を用いて集積
化されていることを特徴とする。

【００２６】また本明細書で開示する発明においては、
液晶パネルとしてアクティブマトリクス構成を有する画
素領域と周辺回路領域を有したものを用い、ＲＧＢのカ
ラーフィルターを重ねて構成した遮光膜を周辺回路領域
に対応して配置することを特徴とする。

【００２７】本明細書で開示する発明においては、液晶
パネルの冷却用の液体として、フッ素系の不活性液体を
用いることができる。例えば通常フロナートと称されて
いる液体を用いることができる。またある種の油、例え
ばセダ油等を用いることができる。

【００２８】

【作用】レンズを用いることによって、ＲＧＢの各像の
焦点の位置を制御する。こうすることで、投影された映
像を構成するＲＧＢの各像の焦点の位置を合わせること
ができる。そして焦点ボケや色ズレの無い映像を投影す
ることができる。

【００２９】複数の光学変調素子からの像を合成する構
成において、各光学変調素子を冷却するための液体中を
各光学変調素子からの像がそれぞれ異なる距離でもって
通過するようにすることで、最終的に各像を合成する場
合に、各像の焦点の位置を合わせることができる。また
液晶パネルを液体で冷却する構成とすることで、輝度の
強い光源を用いることができる。そして表示される画像
の輝度を高くすることができる。

【００３０】例えば図３に示す構成においては、液晶パ
ネル１１５から投影レンズ１１９までの距離が他のパネ
ルから投影レンズ１１９までの距離に比較して最も長
い。そこで、液晶パネル１１５から投影レンズ１１９に
向かう像が最も長い距離で３０１の領域に存在する液体
中を通過するような構成とする。

【００３１】すると、像が液体中を通過する距離に従っ
て像の焦点距離は短くなるので、液晶パネル１１５から
投影レンズ１１９に向かう像の焦点距離の短縮率を最も
大きくすることができる。この焦点距離の短縮率を適時
設定することで、液晶パネル１１１からの像の焦点の位
置と液晶パネル１１５からの像の焦点の位置が合うよう
にする。これは光学的に液晶パネル１１５を投影レンズ
１１９に近づけたものと考えることができる。

【００３２】このようにすると、液晶パネル１１１から
の像の焦点位置と液晶パネル１１５からの像の焦点位置
とが投影レンズ１１９を通過する段階で合う状態とする
ことができる。

【００３３】即ち、液晶パネル１１５からの像が３０１
で示される領域に存在する液体中を通過する距離を設定
することで、液晶パネル１１５からの像の焦点距離を短
くし、その焦点位置を液晶パネル１１１からの像の焦点
位置を合わせる。

【００３４】以上の原理を説明するためのイメージ図を
図４に示す。図４に示す符号は図１に示すものと同じで
ある。また各液晶パネルの記載は簡略化してあるが、そ
の詳細も図１に示すものと同じである。

【００３５】図４に示すのは、３０１で示される液体中
に液晶パネルを浸すことによって得られる、見かけ上の
ＲＧＢ各液晶パネルの位置を示したものである。図４に
示すのは、実際に液晶パネルが存在する位置を示したも
のではなく、投影レンズ１１９側から見ると、各液晶パ
ネルがあたかもその位置にあるかの如く見えるというこ
とを示したものである。

【００３６】図４に示すように各液晶パネルからの像が
液体中を通過する距離の違いに従って、投影レンズ１１
９側から見た各液晶パネルの見かけ上（光学的な）の位
置は異なるものとなる。例えば、液晶パネル１１５から
の像の焦点は短縮され、投影レンズ側から見ると、液晶
パネル１１５を投影レンズ１１９に近づけたかのような
状態となる。

【００３７】このようにして、投影レンズ１１９に対す
る液晶パネル１１５からの光学的な距離と投影レンズ１
１９に対する液晶パネル１１１からの光学的な距離とを
合わせることができる。即ち、投影レンズ１１９におけ
る液晶パネル１１５からの像の焦点の位置（結像の位
置）と液晶パネル１１１からの像の焦点の位置（結像の
位置）とを合わせることができる。

【００３８】このようにすることで、投影レンズ１１９
の焦点を変化させても、液晶パネル１１１からの像の焦
点の位置と液晶パネル１１５からの像の焦点の位置が同
じように変化し、両者の結像がずれてしまうことがな
い。

【００３９】また同様な原理により、液晶パネル１１３
からの像の焦点距離を調整することにより、全ての液晶
パネルからの像が同じ位置で焦点を結ぶ構成とすること
ができる。即ち、屈折率の高い材料（この場合は液体）
中の像の通過距離を設定することにより、各液晶パネル
から投影レンズ１１９までの光学的な長さを同じものと
し、このことにより、投影レンズ１１９において、ＲＧ
Ｂ各像の焦点の位置が同じとなるようにすることができ
る。そして、ＲＧＢで像がずれることがない構成とする
ことができる。

【００４０】

【実施例】

〔実施例１〕本実施例は、液晶電気光学装置（液晶パネ
ル）で形成されたＲＧＢそれぞれに対応する像を合成
し、カラー画像を投影する構成に関する。本実施例に示
す構成は、（Ａ）ＲＧＢそれぞれに対応する液晶パネルが集積化さ
れ一体化されている。（Ｂ）適当な光学系を用い、液晶パネルの光学的な光路
長（光学的な像の焦点距離）の調整を行う。そして、Ｒ
ＧＢの像の全てにおいて光路長（光学的な像の焦点距
離）をそろえる構成とする。

【００４１】図１に本実施例の投影型の液晶表示装置の
概略の構成を示す。また図２に図１を斜め方向から見た
立体図を示す。図１（図２）において、光源である白色
光を発するランプ１０１から出た光はレンズ１０２で進
行方向のそろった光（平行な光）に補正され、半透過ミ
ラー１０３、１０４、ミラー１０５で反射される。この
反射された光（白色光）はＲＧＢの各液晶パネルにそれ
ぞれ入射する。

【００４２】半透過ミラー１０３で反射された光はＢ用
の液晶パネル１１５に入射し所定の光学変調を受ける。

【００４３】液晶パネル１１５（１１１、１１３で示さ
れる構成も同じ）は、独立した液晶電気光学装置として
機能する光学変調素子である。

【００４４】液晶パネル１１５は、ガラス基板１０７と
１０９の間にＴＮ型の液晶１１４が挟んで保持され、さ
らにガラス基板の外側に一対の偏光板１０６と１１０が
配置された構成を有している。またＢ（青）用のカラー
フィルター１２７が液晶１１４に接して（または絶縁膜
等を介して）配置されている。

【００４５】また、図示しないが、液晶を所定に領域に
封じ込めるための封止材、液晶を配向させる配向膜、液
晶に所定の電界を加えるための電極、該電極に電荷を保
持させるためのスイッチング素子である薄膜トランジス
タ、該薄膜トランジスタを駆動するために周辺回路（こ
の周辺回路も薄膜トランジスタで構成されている）が形
成されている。

【００４６】半透過ミラー１０４において反射された光
はＧ用の液晶パネル１１３に入射し、所定の光学変調を
受ける。

【００４７】液晶パネル１１３は、ガラス基板１０７と
１０９の間にＴＮ型の液晶１１２が挟んで保持され、さ
らにガラス基板の外側に一対の偏光板１０６と１１０が
配置された構成を有している。またＢ（青）用のカラー
フィルター１２６が液晶１１２に接して（または絶縁膜
等を介して）配置されている。

【００４８】ミラー１０５において反射された光はＲ用
の液晶パネル１１１に入射し、所定の光学変調を受け
る。

【００４９】液晶パネル１１１は、ガラス基板１０７と
１０９の間にＴＮ型の液晶１０８が挟んで保持され、さ
らにガラス基板の外側に一対の偏光板１０６と１１０が
配置された構成を有している。またＢ（青）用のカラー
フィルター１２５が液晶１０８に接して（または絶縁膜
等を介して）配置されている。

【００５０】液晶パネル１１５で光学変調を受けたＢの
像は、レンズ１２３によってその焦点距離が調整され
る。そしてミラー１１６で反射され、さらに半透過ミラ
ー１１７と１１８を経て、投影レンズ１１９に入射す
る。

【００５１】液晶パネル１１３で光学変調を受けたＧの
像は、レンズ１２２でその焦点距離が調整される。そし
て半透過ミラー１１７で反射され、さらに半透過ミラー
１１８を経て、投影レンズ１１９に入射する。

【００５２】液晶パネル１１１で光学変調を受けたＲの
像は、レンズ１２１によってその焦点距離が調整され
る。そして半透過ミラー１１８で反射され投影レンズ１
１９に入射する。

【００５３】レンズ１２１、１２２、１２３は、各液晶
パネル１１１、１１３、１１５からの像の焦点が同じ位
置になるようにその光学特性が選択される。またはその
設置位置が調整される。

【００５４】投影レンズ１１９に入射する段階でＲＧＢ
の像は合成されている。そして、その合成画像は投影レ
ンズ１１９によって焦点が調整され、スクリーン１２０
または適当な投影面に投影が行われる。なお図１（図
２）においては、レンズ１０２や投影レンズ１１９、さ
らにレンズ１２１〜１２３が単体のレンズで構成されて
いるかの如く示されている。しかしこれらは単体のレン
ズを使用することに限らず、必要とする画質に応じてよ
り複雑な光学系を利用するのでもよい。

【００５５】図１に示す構成においては、１１１、１１
３、１１５で示される各液晶パネルの全体が冷却用の液
体に浸かっている。この液体は１２４の点線で示される
領域に存在している。この液体は透光性の高い材料であ
ることが必要である。また、少なくとも光が透過する部
分には、透光性の材料でもって窓を形成する必要があ
る。また、液体が液晶セル内に進入しないように液晶セ
ルの封止を十分に行うことも必要である。この液体とし
ては、フッ素系の不活性液体を用いることができる。具
体的には、フロリナートと称される液体を用いることが
できる。また、ある主の油。例えばセダ油を用いること
ができる。

【００５６】また液体として、フロン系の液体に代表さ
れる不活性な材料を用いることは、液晶セルに外部から
水分が侵入しないようにシールドする意味で好ましい。

【００５７】また図１には示されていないが、１２４の
領域に存在する冷却用の液体を冷却するために適当な材
料でなる放熱器を配置してもよい。

【００５８】図１に示す構成においては、各液晶パネル
から投影レンズ１１９までの空間的な距離に応じて、レ
ンズ１２１〜１２３の光学特性やその設置位置を調整
し、ＲＧＢの各像が投影レンズ１１９において同じ位置
に焦点を結ぶ（結像）するようにしている。

【００５９】なお、ＲＧＢ各像の焦点位置（結像位置）
の位置合わせの精度は、要求される画質に応じて、所定
の範囲内に収まるようにすればよい。また、ＲＧＢの全
ての像に対応して焦点距離の補正のためのレンズ（図１
では１２１〜１２３で示される）を設ける必要はない。
例えば、Ｇの像の焦点にＲとＧの像の焦点を合わせるた
めに、ＲとＧの像が通過する光路にレンズを配置するの
でもよい。

【００６０】本実施例に示す構成を採用することによ
り、レンズ１１９を通過するＲＧＢの各画像の焦点位置
（結像位置）を合わせることができる。そしてこのよう
にすることで、投影レンズ１１９の焦点を変化させ、投
影面までの距離を変化させたり、投影画像の大きさを変
化させても、色ズレのない鮮明な画像を表示することが
できる。

【００６１】また他に図１に示す構成が特徴とするの
は、１つの液晶セル内にＲＧＢに対応する３つの液晶パ
ネル１１１、１１３、１１５が集積化され一体化されて
いることである。このような構成とすることで、ガラス
基板間に液晶を注入する工程（パネル組工程）を１回行
うのみでよいという作製工程における簡略化を実現する
ことができる。このような構成とすることは、特に装置
全体の構成要素（構成部品）を少なくすることができる
という意味で有用である。

【００６２】また、同一基板を用いてＲＧＢ用の液晶パ
ネルが形成されているので、液晶パネル間の光軸合わせ
を行う必要がないという特徴を有する。また、構成が簡
略化され、小型化されるという特徴を有する。

【００６３】本実施例に示す構成においては、１１６に
ミラーを用い、１１７と１１８で示される部分に半透過
ミラーを用いた。しかし、これらの部分にダイクロック
ミラーを用いてもよい。

【００６４】本実施例において液晶パネルとして、パッ
シブマトリクス型、さらにはＭＩＭ型の素子を用いたア
クティブマトリクス型を採用してもよい。また、液晶材
料として、強誘電性型液晶や分散型液晶を用いてもよ
い。

【００６５】本実施例に示す構成を採用することによ
り、（１）全体の構成を出来うる限り小型化する。（簡略化
する）（２）構成要素を少なくする。（３）ＲＧＢの光軸をそろえやすい構成とする。（４）ＲＧＢの光路長をそろえる構成とする。といった要求事項を全て満足することができる。

【００６６】即ち、ＲＧＢそれぞれに対応する液晶パネ
ルを図１の１１１、１１３、１１５に示すように一体化
することにより、（１）と（２）と（３）の要求事項を
実現することができる。

【００６７】また、液晶パネルを一体化し、さらにレン
ズを用いてＲＧＢの各像の焦点位置を合わせることで、
（４）の要求事項を実現することができる。

【００６８】また一体化した構成を液体で冷却するの
で、簡単な構成を実現するとともに、冷却効率を高める
ことができる。そしてこの結果、発光強度の強いランプ
を利用することができ、高い輝度を有する画像を表示す
ることができる。

【００６９】〔実施例２〕本実施例は、液晶電気光学装
置（液晶パネル）で形成されたＲＧＢそれぞれに対応す
る像を合成し、カラー画像を投影する構成に関する。本
実施例に示す構成は、（Ａ）ＲＧＢそれぞれに対応する液晶パネルが集積化さ
れ一体化されている。（Ｂ）適当な屈折率を有した液体を用い、液晶パネルの
冷却と光学的な光路長（光学的な像の焦点距離）の調整
を同時に行う。そして、ＲＧＢの像の全てにおいて光路
長（光学的な像の焦点距離）をそろえる構成とする。各
液晶パネルの詳細については図１に示すものと同様であ
る。

【００７０】投影レンズ１１９に入射する段階でＲＧＢ
の像は合成されている。そして、その合成画像は投影レ
ンズ１１９によって焦点が調整され、スクリーン１２０
または適当な投影面に投影が行われる。なお図１におい
ては、レンズ１０２や投影レンズ１１９が単体のレンズ
で構成されているかの如く示されている。しかしレンズ
１０２や投影レンズ１１９としては、必要とする画質に
応じてより複雑な光学系を利用してもよい。

【００７１】図３に示す構成においては、１１１、１１
３、１１５で示される各液晶パネルの全体が冷却用の液
体に浸かっている。この液体は３０１の点線で示される
領域に存在している。この液体は屈折率が高く、また透
光性の高い材料であることが必要である。また、少なく
とも光が透過する部分には、透光性の材料でもって窓を
形成する必要がある。また、液体が液晶セル内に進入し
ないように液晶セルの封止を十分に行うことも必要であ
る。

【００７２】また液体として、フロン系の液体に代表さ
れる不活性な材料を用いることは、液晶セルに外部から
水分が侵入しないようにシールドする意味で好ましい。

【００７３】また図３には示されていないが、３０１の
領域に存在する冷却用の液体を冷却するために適当な材
料でなる放熱器を配置してもよい。

【００７４】図３に示す構成においては、各液晶パネル
から投影レンズ１１９までの空間的な距離に応じて、こ
の液体中を液晶パネルからの光（像）が通過する長さを
異ならせている。即ち、各液晶パネルから投影レンズ１
１９までの空間的な距離の違いに応じて、各液晶パネル
からの光が通過する液体中での距離を設定している。こ
うすることで、投影レンズ１１９に到達する各液晶パネ
ルからの像の焦点の位置をほぼ同じ位置にすることがで
きる。

【００７５】このようにして、ＲＧＢそれぞれの像の焦
点距離を変化させ、最終的に投影レンズ１１９におい
て、各像の焦点位置（結像位置）が合うようにすること
ができる。この各像の焦点の位置合わせの精度は、要求
される画質に応じて、所定の範囲内に収まるようにすれ
ばよい。

【００７６】図３に示す構成は、液晶パネルの冷却用の
液体中を各液晶パネルからの像が通過する長さを設定す
ることで、各液晶パネルからの像が結像する位置を適時
設定することを特徴とする。

【００７７】即ち、冷却用の液体の屈折率に従って、こ
の液体中を通過する像の焦点距離が短くなることを利用
し、各液晶パネルから出た光が最終的に同じ位置に焦点
を結ぶ（結像する）ようにしたことを特徴とする。

【００７８】本実施例に示す構成を採用することによ
り、レンズ１１９を通過するＲＧＢの各画像の焦点位置
（結像位置）を合わせることができる。そしてこのよう
にすることで、投影レンズ１１９の焦点を変化させるこ
とによって、投影面までの距離を変化させたり、投影画
像の大きさを変化させても、色ズレのない鮮明な画像を
表示することができる。

【００７９】また他に図３に示す構成が特徴とするの
は、１つの液晶セル内にＲＧＢに対応する３つの液晶パ
ネル１１１、１１３、１１５が集積化され一体化されて
いることである。このような構成とすることで、ガラス
基板間に液晶を注入する工程（パネル組工程）を１回行
うのみでよいという作製工程における簡略化を実現する
ことができる。

【００８０】また、同一基板を用いてＲＧＢ用の液晶パ
ネルが形成されているので、液晶パネル間の光軸合わせ
を行う必要がないという特徴を有する。また、構成が簡
略化され、小型化されるという特徴を有する。

【００８１】また、図３に示すような構成は、光学系を
調整することにより、ＲＧＢの各像の光軸合わせや焦点
合わせを行う必要がないので、複雑な光学調整の工程を
必要としない。このことは、高い生産性が得られること
を意味し、工業的に非常に有用なものとなる。

【００８２】本実施例においては、ＴＮ型の液晶を用い
たＴＦＴアクティブマトリクス型の液晶表示装置（液晶
パネル）を利用した。しかし液晶パネルの構成として、
パッシブマトリクス型、さらにはＭＩＭ型の素子を用い
たアクティブマトリクス型を採用してもよい。また、液
晶材料として、ＳＴＮ型や強誘電性型液晶、さらには分
散型液晶を用いてもよい。

【００８３】本実施例に示す構成を採用することによ
り、（１）全体の構成を出来うる限り小型化する。（簡略化
する）（２）構成要素を少なくする。（３）温度上昇を抑制する構成とする。（４）ＲＧＢの光軸をそろえやすい構成とする。（５）ＲＧＢの光路長をそろえる構成とする。といった要求事項を全て満足することができる。

【００８４】即ち、ＲＧＢそれぞれに対応する液晶パネ
ルを図３の１１１、１１３、１１４に示すように一体化
することにより、（１）と（２）と（４）の要求事項を
実現することができる。

【００８５】また、液晶パネルを一体化し、さらに液晶
パネルの冷却手段とＲＧＢの各像の焦点位置を合わせる
手段を液体を用いて構成することで、（１）と（２）と
（３）と（５）の要求事項を実現することができる。

【００８６】また一体化した構成を液体で冷却するの
で、簡単な構成を実現するとともに、冷却効率を高める
ことができる。そしてこの結果、発光強度の強いランプ
を利用することができ、高い輝度を有する画像を表示す
ることができる。

【００８７】〔実施例３〕本実施例は、図１または図３
に示される各液晶パネル１１１、１１３、１１５が集積
化された構成に関する。図１または図３に示されている
のは、１１１、１１３、１１５で示される３つの液晶パ
ネルが一体化された構成である。この構成は、実質的に
１枚の液晶パネル中に３つ分の液晶パネルの機能が内蔵
されている構成であり、パネルを構成する一対のガラス
基板や偏光板は共通なものとなっている。

【００８８】図５に液晶パネルを構成する回路のブロッ
ク図の１例を示す。図５には、１枚のガラス基板５０１
上に３つのアクティブマトリクス型の液晶パネルを集積
化するための構成が示されている。例えば図１の１０７
で示されるのが図５におけるガラス基板５０１に相当す
る。

【００８９】図５には、周辺回路５０２と５０３で駆動
されるアクティブマトリクス型の画素領域５０４を有す
るＲ用の液晶パネル部（最終的にＲ用の液晶パネルを構
成する部分となる）と、周辺回路５０５と５０６で駆動
されるアクティブマトリクス型の画素領域５０７を有す
るＧ用の液晶パネル部と、周辺回路５０８と５０９で駆
動されるアクティブマトリクス型の画素領域５１０を有
するＢ用の液晶パネル部と、が同一のガラス基板５０１
上に集積化されている状態が示されている。

【００９０】各周辺回路は、ガラス基板上に形成された
結晶性珪素膜を用いた薄膜トランジスタでもって構成さ
れている。この構成において、画素領域にはマトリクス
状に配置された画素電極のそれぞれにスイッチング用の
薄膜トランジスタが配置されている。また、周辺回路領
域も薄膜トランジスタで構成されている。

【００９１】これらの薄膜トランジスタは、ガラス基板
上に形成された非晶質珪素膜をレーザー光の照射や加熱
処理によって結晶化した結晶性珪素膜を用いて構成され
ている。

【００９２】またここでは、ガラス基板を用いる例を示
した。しかし、基板としては石英、その他透過性を有す
る材料を用いることができる。

【００９３】図６に示すのは、図１または図３に示され
る各液晶パネル１１１、１１３、１１５が集積化された
構成の断面図を示すものである。図６は、図１または図
３または図７の集積化された液晶パネルの一部を拡大し
たのといえる。

【００９４】図１または図３または図７においては示さ
なかったが１１１や１１３で示される液晶パネルは、図
５で示されるように周辺駆動回路とアクティブマトリク
ス形式の画素領域とで構成される。

【００９５】図６においては、液晶パネル１１１が周辺
駆動回路５０２とアクティブマトリクス形式の画素領域
５０４を有している構成が示されている。画素領域５０
４は液晶１０８に接しており、各画素電極に蓄積される
電荷に対応して、各画素毎の液晶の光学特性を制御す
る。液晶１０８に入射する光６０７は、偏光板１１０と
ガラス基板１０７を透過し、さらにＲ用のカラーフィル
ター６０５を透過したものとなる。液晶１０８を通過し
た光はさらにガラス基板１０９と偏光板１０６を透過す
る。この一連の過程に中で光学変調が行われ、Ｒに対応
した像が形成される。なお液晶は６００で示されるよう
に基板１０７と１０９の間に充填されているが、実際に
動作に寄与するのは、１０８で示される部分の液晶であ
る。

【００９６】同様に液晶１１２に入射する光６０８は、
偏光板１１０とガラス基板１０７を透過し、さらにＧ用
のカラーフィルター６０６を透過したものとなる。液晶
１１２を通過した光はさらにガラス基板１０９と偏光板
１０６を透過する。この一連の過程に中で光学変調が行
われ、Ｇに対応した像が形成される。

【００９７】以下にＲ用の液晶パネルを代表として、そ
の詳細な構成をさらに説明する。図６に示すようにＲ用
の液晶パネルの周辺回路５０２の対応する対向基板１０
７側には、遮光用のマスク６０４が形成されている。こ
の遮光用のマスクは、Ｒ用のカラーフィルター６０３と
Ｇ用のカラーフィルター６０２とＢ用のカラーフィルタ
６０１を重ねることで構成されている。

【００９８】ＲＧＢのカラーフィルタを重ねると遮光用
のマスクが形成されるのは以下の理由による。白色光を
ＲＧＢそれぞれのカラーフィルタに照射し、その透過光
を調べると、それぞれの透過光のスペクトルの重なる部
分はほとんど無い。即ち、白色光をＲＧＢ３つのカラー
フィルターに通すと、最終的には光は透過しない状態と
なる。

【００９９】図６に示すのはこの原理を使用し、ＲＧＢ
の各色を作るためのカラーフィルターを利用し、周辺回
路用の遮光膜を形成したものである。周辺回路は高速動
作が要求される薄膜トランジスタで構成されており、活
性層に光が当たるこによる影響が大きい。即ち、光が当
たることによって、動作特性が変化したり、動作不良を
起こしやすい。従って、図６に示すように遮光用のマス
ク（遮光膜）６０４を配置することは重要なことなる。

【０１００】また、この遮光用のマスクをＲＧＢ用のカ
ラーフィルターを利用して形成することで特に遮光用の
マスク材料を用いてマスクを形成する手間を省くことが
できる。このことは、作製コストを低減するために重要
なこととなる。

【０１０１】ここれは、Ｒ用の液晶パネル１１１を例と
して説明を行ったが、他の液晶パネルにおいても同様な
構成を利用することができる。

【０１０２】〔実施例４〕本実施例は液晶パネル以外に
光学系を構成するダイクロックミラー等をも冷却用の液
体中に浸してしまうことを特徴とする。図７に本実施例
の概略の構成を示す。

【０１０３】図７において、７０１が液体が充填されて
いる筐体である。この中に液体に浸った状態で半透過ミ
ラー１０３、１０４、ミラー１０５、ＲＧＢの各液晶パ
ネル１１１、１１３、１１５、ミラー１１６、半透過ミ
ラー１１７、１１８が収納されている。図７における各
符号は図１や図３に示すのと同じである。

【０１０４】図７に示す構成においては、７０２で示す
部分が中空になっており、この部分では液体ではなく空
気（または不活性ガス）が充填されている。このような
構成とすることで、各液晶パネルからの像の焦点距離を
変化させ、投影レンズ１１９を通過するＲＧＢ各像の焦
点の位置を合わせることができる。

【０１０５】７０２で示される中空部分を像が通過する
ことで、その通過距離に従って像の焦点距離が長くな
る。これは、空気や不活性ガスの屈折率が液体に比較し
て小さいためである。従って、液晶パネル１１１と１１
３は、その中空部分７０２の通過距離（各液晶パネルか
らの像の通過距離）に従って、その存在位置が投影レン
ズ１１９から見て見かけ上遠くなった状態となる。即
ち、液晶パネル１１３と投影レンズ１１９との光学的な
距離は長くなる。また、液晶パネル１１１と、投影レン
ズ１１９との光学的な距離はさらに長くなる。

【０１０６】このようにすることで各液晶パネルから投
影レンズ１１９までの光学的な距離を概略合わせること
ができる。そして、投影レンズ１１９において、ＲＧＢ
それぞれの像の焦点の位置を合わせることができる。

【０１０７】換言すれば、各液晶パネルから投影レンズ
１１９までの光学的な長さを同じにすることによって、
投影レンズ１１９において、ＲＧＢそれぞれの像の焦点
の位置を合わせることができる。

【０１０８】図７に示すような構成を採用した場合、光
学系の大部分が冷却用の液体に浸った状態とすることが
できるので、例えば各種ミラーの表面にゴミ（塵）が付
いたりすることを防ぐことができる。また全体に冷却効
果を高くすることができる。

【０１０９】なお図７では明らかでないが、筐体７０１
や中空部分７０２の光（像）が透過する部分は、透光性
を有する材料で構成する必要がある。

【０１１０】〔実施例５〕本実施例は、液晶パネルの構
成の別な例を示す。一般に液晶パネルには、ブラックマ
トリクスという遮光手段が必要とされる。これは、画素
の周辺境界において、液晶の応答は遅れたりすることに
より、表示が不鮮明になってしまうことを防ぐために設
けられる。またこのブラックマトリクスは、画素に配置
される薄膜トランジスタの遮光をも兼ねている。

【０１１１】本実施例は、このブラックマトリクスを構
成する金属材料を用いて周辺回路の薄膜トランジスタの
配線を行うことを特徴とする。図９に本実施例に示す液
晶パネルの構成を示す。図９には、１つの液晶パネル
（ＲまたはＧまたはＢ用の液晶パネル）の一部の構成が
示されている。

【０１１２】図９に示す構成においては、周辺回路の特
に駆動回路と呼ばれる部分と画素領域に配置される薄膜
トランジスタが示されている。図９に示す構成において
は、駆動回路を構成する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の
配線を行う材料と、ブラックマトリクス（図では画素薄
膜トランジスタを遮光する遮光膜として機能部分が示さ
れている）を構成する材料とを同一の材料でもって構成
している。

【０１１３】この材料としては、チタンやクロムを用い
ることができる。このような構成とすると、３層目の配
線となるブラックマトリクス層配線によって、素子を横
断するような配線を形成することができる。そして素子
の集積化をより高くすることができる。

【０１１４】図９に示す構成においては、駆動回路部分
はＲＧＢのカラーフィルターを重ねた遮光膜によって遮
光されている。

【０１１５】

【発明の効果】一体化されたＲＧＢ用の液晶パネルを冷
却用の液体に浸し、またこの冷却用の液体中を通過する
光の長さを異ならせることで、所定の位置において各液
晶パネルからの像の焦点位置を合わせることができる。

【０１１６】例えば、図７に示す構成においては、投影
レンズ１１９において、ＲＧＢ各像の焦点の位置を合わ
せることができる。このようにすることで、投影レンズ
１１９の焦点を変化させ、画像の拡大や投影面積の大き
さを変化させても画質が低下することを抑制することが
できる。

【０１１７】またＲＧＢの各画像を得るためのカラーフ
ィルターを利用して、液晶パネルの遮光を必要とする領
域のマスク（遮光膜）を形成することで、構成を簡略化
するとともに作製コストを低減させることができる。

【０１１８】本明細書で開示する発明を利用すること
で、（１）全体の構成を出来うる限り小型化する。（２）構成要素を少なくする。（構成を簡略化する）（３）温度上昇を抑制する構成とする。（４）ＲＧＢの光軸をそろえやすい構成とする。（５）ＲＧＢの光路長をそろえる構成とする。といった要請を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】投影型の液晶表示装置の実施例の概略の構成
を示す図。

【図２】投影型の液晶表示装置の実施例の概略の構成
を示す図。

【図３】投影型の液晶表示装置の実施例の概略の構成
を示す図。

【図４】実施例の動作原理を示すイメージ図。

【図５】液晶パネルの構成を示した図。

【図６】液晶パネルの構成を示した図。

【図７】投影型の液晶表示装置の実施例の概略の構成
を示す図。

【図８】従来より公知の投影型の液晶表示装置の概要
を示す。

【図９】液晶パネルの構成を示した図。

【符号の説明】

１０１ランプ１０２レンズ１０３、１０４、１０５半透過ミラー１０６、１１０偏光板１０７、１０９、５０１ガラス基板１０８、１１２、１１４液晶１１１Ｒ用液晶パネル１１３Ｇ用液晶パネル１１５Ｂ用液晶パネル１１６ミラー１１７、１１８半透過ミラー１１９投影レンズ１２０投影面（スクリーン）１２１、１２２、１２３光路長補正用のレンズ１２４冷却用の液体が存在する領
域１２５、６０３、６０５Ｒ用のカラーフィルター１２６、６０２、６０６Ｇ用のカラーフィルター１２７、６０１Ｂ用のカラーフィルター３０１冷却用の液体が存在する領
域６０４カラーフィルタを利用した
遮光膜６０７、６０８入射光５０２、５０３、５０５周辺回路５０６、５０８、５０９周辺回路５０４、５０７、５１０画素領域８０１Ｒ用の光８０２Ｇ用の光８０３Ｂ用の光８０４Ｒ用のカラーフィルタ８０５Ｇ用のカラーフィルタ８０６Ｂ用のカラーフィルタ８０７、８０８、８０９液晶パネル８１０、８１２ミラー８１１、８１３半透過ミラー８１４投影レンズ８１５投影面（スクリーン）

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｈ０４Ｎ 9/30 Ｈ０４Ｎ 9/30 9/31 9/31 Ｃ (72)発明者小沼利光神奈川県厚木市長谷398番地株式会社半導体エネルギー研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＲＧＢのカラーフィルターを備え、ＲＧＢのそれぞれに対応して設けられた少なくも３つの
液晶パネルと、前記液晶パネルに接した冷却用の液体と、ＲＧＢのカラーフィルターを重ねた前記液晶パネルの一
部を遮光する遮光膜と、を有し、前記各液晶パネルから出た光はそれぞれに異なる長さで
前記液体中を通過し、ＲＧＢに対応して設けられた前記３つの液晶パネルは同
一の基板を用いて集積化されていることを特徴とする表
示装置。
【請求項２】ＲＧＢのカラーフィルターを備え、ＲＧＢのそれぞれに対応して設けられた少なくも３つの
液晶パネルと、ＲＧＢのカラーフィルターを重ね前記液晶パネルの一部
を遮光する遮光膜と、を有し、前記各液晶パネルから出た光は光学系を用いてその焦点
距離が所定の位置において合うまたは概略合う構成とな
っており、ＲＧＢに対応して設けられた前記３つの液晶パネルは同
一の基板を用いて集積化されていることを特徴とする表
示装置。
【請求項３】請求項１または請求項２において、液晶パネルはアクティブマトリクス構成を有する画素領
域と周辺回路領域を有し、遮光膜は前記周辺回路領域に対応して配置されているこ
とを特徴とする表示装置。