JPH0336587A - 投影型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明はフレネル型の背面反射鏡等を使い、映像や、文
字を表示する反射式の投影型液晶表示装置に関する。

［従来の技術］ 従来技術での映像や文字を表示する装置は、ＣＲＴがあ
る。最近それに代わる液晶表示パネル、ＥＬパネル、さ
らには液晶表示パネルに対して一方向で一回のみ透過さ
せた投影型液晶表示装置がある。

例えば公開特許公報（Ａ）昭６３−９３９６等がある。

これらは構成が大がかりになり扱いが難しい等の難点が
あって、極めて限られた用途のみ実用化されているにす
ぎない。つまり第５図の様な従来技術の基本的な例とし
て、液晶表示パネルに対して一方向で一回のみ透過させ
た投影型液晶表示装置がある。以下、透過式の投影型液
晶表示装置の基本構成を第５図で説明する。

照明光学系の光源５６の近くに、集光用レンズ５１と、
成品表示パネル５２と投影用レンズ５３を第５図の様に
設置する。液晶表示パネル５２の裏と表には偏光板５４
を設置した。液晶表示パネル及び２枚の偏光板には必ず
大がかりな冷却装置５５を設置していた。そして照明光
学系の光ｒＡ５６により成品表示パネル５２の画像を、
スクリーン１０に投影していた。そしてこの方式には赤
と緑及び青の３色の光を合成する方法もある。

さらには、液晶表示パネル及び２枚の偏光板の温度上昇
を避ける他の従来技術がある。以下、反射式の投影型液
晶表示装置の基本構成を第６図によって説明する。

第６図の様に、液晶表示パネル２に対して照明光学系の
光＃１と反対側である背面電極側に、背面反射鏡４を密
着設置する。そして、−照明光学系の照明光が液晶表示
パネル２を透過後背面反射鏡４に反射し再度液晶表示パ
ネル２を透過した投影光の画像を、スクリーン１０に拡
大投影する。遮光板１８は、照明光学系の光源と照明光
を囲み、漏れ光を遮光している。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前記の従来技術のＣＲＴにおいては、大画面は
装置が大型になり移動や持ち運びが困難であり高価な商
品となる。

又、成品表示パネル、ＥＬパネルにおいては、大画面は
製造上困難である。

さらには赤と緑及び青の３色の光を合成する方法も含め
液晶表示パネルに対して一方向で一回のみ透過させた透
過式の投影型液晶表示装置があるが、光源の熱により液
晶表示パネルの温度が上がり液晶表示パネルの動作不良
となる。そして、液晶表示パネルの温度を下げるには大
がかりの冷却装置が必要の為装置が大型になり、移動や
持ち運びが困難で且つ、高価な商品となる。

さらに、液晶表示パネルに対して照明光学系の光源と反
対側である背面電極側に背面反射鏡を密着設置し、照明
光学系の照明光が液晶表示パネルを透過後背面反射鏡に
反射し再度液晶表示パネルを透過した投影光の映像を、
拡大投影する反射式の投影型液晶表示装置がある。しか
し、この方式において、光源により液晶表示パネルを照
明する照明光が該液晶表示パネルを入射し背面反射鏡に
反射しもう一度液晶表示パネルを透過する。この時に入
射した画素と、フレネル背面反射鏡に反射しもう一度液
晶表示パネルを透過する時の画素が違う為、コントラス
トやピントが充分でなく、投影した映像が暗くなる等の
欠点がある。

そこで本発明はこのような課題を解決するもので、その
目的とするところは、軽量の為移動時の携帯性が良好で
且つ、安価で、さらにコントラストやピントが良く明る
く大画面である投影型液晶表示装置を提供するところに
ある。

〔課題を解決するための手段］ （１）本発明の投影型液晶表示装置は、画像を表示する
液晶表示パネルと２枚の偏光板と投影の為の光源と該液
晶表示パネルを照明する照明光学系と該液晶表示パネル
の表示を拡大投影する投影光学系と該液晶表示パネルを
通過した光を反射し再度該液晶表示パネルを通過し集光
させる為のフレネル背面反射鏡とを具備した反射式の投
影型液晶表示装置に於て、該光源により゛該液晶表示パ
ネルを照明する照明光が入射した該液晶表示パネルの画
素と、該フレネル背面反射鏡に反射しもう一度該１α晶
表示パネルを透過する時の画素が同じになる構成とした
事を特徴とする。

（２）該光源と該液晶表示パネルの間にハーフミラ−を
設置し、該背面反射鏡に反射して該光源に戻る投影光の
光路を該ハーフミラ−で変え、投影用レンズに集光しス
クリーンに拡大投影する構成とした事を特徴とする。

（３）該光源と該投影用レンズとの距離と、該光源と該
背面反射鏡との距離と、該背面反射鏡と該液晶表示パネ
ルの液晶との距離を制御する事によって入射した該画素
と該フレネル背面反射鏡に反射しもう一度該液晶表示パ
ネルを透過する時の該画素が同じになる構成とした事を
特徴とする。

［作用］ 本発明の上記構成によれば、光源より出た照明光と、凹
面集光鏡で集めた照明光で液晶表示パネルの全面を照明
する。すると照明光は液晶表示パネルを透過して背面反
射鏡に反射し、もう−度液晶表示パネルを透過し投影光
となる。投影光は背面反射鏡で投影用レンズに集光され
、投影用反射鏡に反則してスクリーンに投影される。

そこで液晶表示パネルを光源から離し、光源の熱の影響
を弱め、且つ液晶表示パネル全面に分散する事で、液晶
表示パネルの温度の上昇をさけ、熱によって特性が劣化
しやすい液晶表示パネル（ＭＩＭ素子）であっても、特
性の劣化を無くす事ができる。

さらに液晶表示パネル及び２枚の偏光板は、照明光学系
の光源と充分離れている為、液晶表示ノ（ネル及び２枚
の偏光板の温度を上昇させず光源の輝度を上げ、映像を
明るくできる。

しかし、光源と投影用レンズは同じ位置に設置できない
ので液晶表示パネルに対しての照明光と、背面反射鏡に
反射した投影光との光路が同じでない。そこで投影光が
照明光とまったく同じ光路を戻る構成にして、さらに背
面反射鏡に反射して光源に戻る投影光の光路を／％−フ
ミラーで変え投影用レンズに集光しスクリーンに拡大投
影する。つまり、投影光が照明光とまったく同じ光路を
戻る為同じ画素を１０割通過する事になる。

一方他の方法では、光源と投影用レンズとの距離を短く
し、光源と背面反射鏡との距離を長くし、さらに背面反
射鏡と液晶表示パネルの液晶との距離を短くすることで
入射した画素と、フレネル背面反射鏡に反射しもう一度
液晶表示パネルを透過する時、同じ画素を通過する割合
が多くなる。

これらによって、照明光が背面反射鏡に反射した時、隣
の画素への混入がないか、又は少なくなり、映像が明る
く又は、コントラストが良くなる。

又、２度カラーフィルターを光が通過する為、鮮かな色
彩となる。

さらに、これらの反射鏡はフレネル型の凹面鏡、凸面鏡
又は、平面鏡を使った場合は組立式が可能となり、コン
パクトな装置となる。

［実施例１］ 本発明の具体的応用分野の実施例１は光源と液晶表示パ
ネルを離し、単体の照明光用偏光板と、単体のフレネル
型で凹面の背面反射鏡を光源と反対側の成品表示パネル
に密着設置させた。そして、投影が照明光とまったく同
じ光路を戻る構成にして、光源と液晶表示パネルの間に
ハーフミラ−を設置した。そして背面反射鏡に反射して
光源に戻る投影光の光路をハーフミラ−で変え投影用レ
ンズに集光しスクリーンに拡大投影する場合である。

本発明の実施例１の反射式の投影型液晶表示装置の基本
構成を第１図に示して詳述する。

照明光学系の光源ｌと液晶表示パネル２を第１図の様に
約３００ｍｍ離した所に設置した。そして液晶表示パネ
ル２に対して光源１と反対側の背面電極側に単体の照明
光用偏光板３と、単体のフレネル型で凹面の背面反射鏡
４を密着設置した。

又、照明光学系の光源ｌと液晶表示パネルの間にハーフ
ミラ−６を設置した。さらにノ＼−フミラー６の横に投
影用レンズ７を設置した。さらにその横に、スクリーン
１０を設置した。投影光用偏光板８は、投影用レンズ７
の後に設置した。又、光ｔＡｌを効率良く液晶表示パネ
ル２を照明する為に凹面集光鏡５を設置した。

光源１より出た照明光と凹面集光鏡５で集めた照明光で
、液晶表示パネル２の全面を照明する。

すると照明光はハーフミラ−６を透過し、液晶表示パネ
ル２を透過し、照明光用偏光板３を透過し、背面反射ｌ
１４に反射し、もう−反照明光用偏光板３と液晶表示パ
ネル２を透過して投影光となる。

そして投影光は、ハーフミラ−６で光路を変える。

さらに投影光は背面反射鏡４で投影用レンズ７に集光さ
れ、投影光用偏光板８を透過し、スクリーン１０に投影
される。

［実施例２コ 本発明の具体的応用分野の実施例２は光源と液晶表示パ
ネルを離し、単体の照明光用偏光板と、単体のフレネル
型で凹面の背面反射鏡を光源と反対側の液晶表示パネル
に密着設置させた。そして、光源と投影用レンズとの距
離を短くし、光源と背面反射鏡との距離を長くし、さら
に背面反射鏡と液晶表示パネルの液晶との距離を短くす
ることで入射した画素と、フレネル背面反射鏡に反射し
もう一度液晶表示パネルを透過する時、同じ画素を通過
する様にした場合である。

本発明の実施例２の反射式の投影型液晶表示装置の基本
構成を第２図と第３図に示して詳述する。

第２図及び第３図の様に光源１と投影用レンズ７との距
離を６０ｍｍに、光＃１と背面反射鏡４との距離を３０
０　ｍｍ、背面反射鏡４と液晶表示パネル２の液晶との
距離を１．　５ｍｍ５　画素１７の幅は０．　１５ｍｍ
である。

さらに、スクリーン１０に投影できるように平面の投影
用反射鏡９を設置した。投影光用偏光板８は、投影用レ
ンズ７の後に設置した。又、光源１を効率良く液晶表示
パネル２を照明する為に凹面集光鏡５を設置した。

光源１より出た照明光と凹面集光鏡５で集めた照明光で
、液晶表示パネル２の全面を照明する。

すると照明光は液晶表示パネル２を透過し、照明光用偏
光板３を透過し、背面反射鏡４に反射し、もう−度照明
充用偏光板３と液晶表示パネル２を透過して投影光とな
る。投影光は背面反射鏡４で投影用レンズ７に集光され
、投影光用偏光板８を透過し、投影用反射鏡９に反射し
てスクリーン１０に投影される。

そして、光源ｌと投影用レンズ７との距離を６０ｍｍに
、光源１と背面反射鏡４との距離を３００ｍｍ、背面反
射鏡４と液晶表示パネル２の液晶との距離を１．５ｍｍ
とすると、幅０．１５ｍｍの画素１７に入射した照明光
は５割は同じ画素を透過する構成となる。

そして、本発明では光源１と投影用レンズ７との距離を
６０ｍｍに、光源ｌと背面反射鏡４との距離を３００ｍ
ｍ、背面反射鏡４と液晶表示パネル２の液晶との距離を
１．　５ｍｍ、　　そして画素１７の幅を０．１５ｍｍ
としたが、光源と投影用レンズとの距離を６０ｍｍ以下
、光源と背面反射鏡との距離を３００ｍｍ以上、背面反
射鏡と液晶表示パネルの液晶との距離を１．５ｍｍ以下
、そして画素の幅を０．１５ｍｍ以上とすれば効果は増
大する。そして、当然色々な構成によって各寸法は変わ
るが同じ画素を少しでも通過すれば効果はある。もちろ
ん同じ画素を１０割通過する構成とすれば効果は絶大で
る。

さらに、本発明の実施例２での背面反射鏡は単体である
が、照明光用偏光板、液晶カラー表示パネル用カラーフ
ィルター　背面電極及び、背面ガラスパネルの少なくと
も一つとの組合せであって、背面反射鏡と液晶表示パネ
ルの液晶との距離を短くすれば効果は絶大である。

尚、本発明の実施例２では背面反射鏡は裏面反射である
が、表面反射にすれば背面反射鏡と液晶表示パネルの液
晶との距離が小さくなり効果増大する。

又、本発明の実施例２ではカラーフィルターは表面ガラ
スパネル側にあるが、背面ガラスパネル側にあっても効
果はある。

又、この投影型液晶表示装置は、スクリーン１０との距
離を自由に変え拡大できる事はもちろん、スクリーン１
０との距離を固定した装置にも応用できる。

又、本発明の実施例１では投影光の分離には、ハーフミ
ラ−を使っているが、第４図の様にプリズムでも効果は
同じである。

又、本発明の実施例１では投影光をハーフミラ−で分離
する構成であるが、照明光をハーフミラ“−やプリズム
で分離する構成でも効果は同じである。

［発明の効果］ 以上に述べたように、本発明により、反射鏡を使い映像
や文字を表示する反射型投影表示装置で、背面電極側に
背面反射鏡を密着設置させ拡大投影した事により光源側
の光学系を大幅に簡素化できた。そして液晶表示パネル
及び２枚の偏光板は、照明光学系の光源と光分離れてい
る為、液晶表示パネル及び２枚の偏光板の温度を上昇さ
せず光源の輝度を上げ映像を明るくすることに成功した
。

そして、照明光と背面反射鏡に反射した投影光との光路
が同しであるか、入射した画素とフレネル背面反射鏡に
反射しもう一度液晶表示パネルを透過する時同じ画素を
通過する割合を多くできた事で、照明光が背面反射鏡に
反射した時隣の画素への混入がないか、又は少なくなり
、映像が明るく、さらにコントラストが良くなった。　
　又、２度カラーフィルターを光が通過する為、鮮かな
色彩の映像が実現できた。

これらにより１．明るく大画面であるが軽量で移動時の
携帯性が良好で且つ、安価で、さらにコントラストやピ
ントが良く明るく大画面である投影型液晶表示装置を提
供できた。

さらに他の効果として、反射鏡にフレネル型の凹面鏡、
凸面鏡又は平面鏡を使った場合は組立式が可能となり、
コンパクトな装置となった。

【図面の簡単な説明】

第１図が、本発明の実施例１における反射式の投影型液
晶表示装置の基本概略図。 第２図が、本発明の実施例２における反射式の投影型液
晶表示装置の基本概略図。 第３図が、本発明の実施例２における反射式の投影型液
晶表示装置の液晶表示パネル付近の基本概略図。 第４図が、本発明の実施例１における他の反射式の投影
型液晶表示装置の概略図。 第５図は、従来技術の基本的な透過式の投影型液晶表示
装置の基本概略図。 第６図は、従来技術の反射式の投影型液晶表示装置の基
本概略図。 ｌ・・・光源 ２・・・液晶表示パネル ３・・・照明光用偏光板 ４・・・背面反射鏡 ５・・・凹面集光鏡 ６・・・本発明の実施例１のハーフミラ−投影用レンズ 本発明の投影光用偏光板 投影光用反射鏡 スクリーン 本発明の表面ガラスパネル 本発明の表面電極 本発明のカラーフィルター 本発明の液晶 本発明の背面電極 本発明の背面ガラスパネル 本発明の画素 遮光板 本発明の実施例１のプリズム 従来技術の集光用レンズ 従来技術の液晶表示パネル 従来技術の投影用レンズ 従来技術の偏光板 従来技術の冷却装置 従来技術の光源 以上 ５、凹面集光鏡 第１図 第２図 第３図 ５、凹面集光鏡 第４図 ５ 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像を表示する液晶表示パネルと２枚の偏光板と
   投影の為の光源と該液晶表示パネルを照明する照明光学
   系と該液晶表示パネルの表示を拡大投影する投影光学系
   と該液晶表示パネルを通過した光を反射し再度該液晶表
   示パネルを通過し集光させる為のフレネル背面反射鏡と
   を具備した反射式の投影型液晶表示装置に於て、該光源
   により該液晶表示パネルを照明する照明光が入射した該
   液晶表示パネルの画素と、該フレネル背面反射鏡に反射
   しもう一度該液晶表示パネルを透過する時の画素が同じ
   になる構成とした事を特徴とする投影型液晶表示装置。
2. （２）該光源と該液晶表示パネルの間にハーフミラーを
   設置し、該背面反射鏡に反射して該光源に戻る投影光の
   光路を該ハーフミラーで変え、投影用レンズに集光しス
   クリーンに拡大投影する構成とした事を特徴とする請求
   項１記載の投影型液晶表示装置。
3. （３）該光源と該投影用レンズとの距離と、該光源と該
   背面反射鏡との距離と、該背面反射鏡と該液晶表示パネ
   ルの液晶との距離を制御する事によって入射した該画素
   と該フレネル背面反射鏡に反射しもう一度該液晶表示パ
   ネルを透過する時の該画素が同じになる構成とした事を
   特徴とする請求項１記載の投影型液晶表示装置。