JPH0478293A - 液晶投射型表示装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はカラーテレビジョン画像を光学的に拡大して表
示する投射型表示装置の分野に属し、特に液晶モジュー
ルを使用した液晶投射型表示装置に関する。

（従来の技術） 従来、液晶モジュールを使用した投射型テレビジョン受
像機（以下、液晶プロジェクタという）としてはフロン
ト型のものが市販されている。なお、液晶プロジェクタ
にはフロント型のほかにリア型がある。

液晶プロジェクタは、投射型ブラウン管を用いたプロジ
ェクタ（以下、ＣＲＴプロジェクタという）に比べ小型
・軽量の特徴がある。

液晶プロジェクタを実現するためには、いくつかの技術
的ポイントがある。

■明るさ・・・液晶モジュールの光透過率をあげてやれ
ば良く、液晶モジュールを後方から照らすランプの輝度
を上げれば画面上での明るさは明るくなる。しかしなが
ら、液晶モジュールには耐光性（耐熱性）の問題があり
、あまり強い光は当てられない。つまり、高温になると
、液晶は転移し液晶の機能を果たすことができなくなる
。

■三色の色ずれ・・・ＣＲＴプロジェクタと同様に三板
式の場合、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）用の３つの液
晶モジュール及びレンズは並んで配置される。この時、
三色の画像をスクリーン上に結像させた場合、同一の一
点に結像することは難しく三色の画像をスクリーン上で
完全に合成することができず、色ずれを生じてしまう。

■薄型・・・リア型の場合、特に薄型・軽量が要求され
ＣＲＴプロジェクタと比較して大きな特徴となる。

（発明が解決しようとする課題） 従来、液晶７０ジエクタは、上記のような■〜■の技術
的ポイントを有していた。

そこで、本発明は上記の技術的ポイントの改善及びその
特徴を生かすことができ、小型　軽量で高性能な液晶投
射型表示装置を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この液晶投射型表示装置に係る第１の発明は、白色光を
３原色光に分光する分光手段と、前記分光手段からの多
光が入射されるとともに各原色の画像を形成するための
液晶モジュールと、前記各液晶モジュールを透過した光
を入射しスクリーンに対して画像を拡大投射して表示す
るための光学系であって、この光学系には、入射した光
が形成する画像のアスペクト比に対して異なるアスペク
ト比で画像を拡大投射するようにした光学的歪補正手段
を含んでなるものとを具備したことを特徴とするもので
ある。

また、第２の発明は、白色光を３原色光に分光してそれ
ぞれ液晶モジュールに入射し、前記各液晶モジュールを
透過した光を光学系にて拡大投射して表示するようにし
た液晶投射型表示装置において、前記各液晶モジュール
はそれぞれ画像表示部と駆動回路部を有して一列に並べ
て配置し、中央の液晶モジュールの画像表示部はそのモ
ジュールの中央部に設けられ、周辺の液晶モジュールの
画像表示部は中央の液晶モジュールの側に偏心して設け
られ、中央の液晶モジュールの駆動回路部は画像表示部
以外の部分に対称的に設けられ、周辺の液晶モジュール
の駆動回路部は画像表示部以外の部分に偏移した位置に
設けられたことを特徴とするものである。

更に、第３の発明は、白色光を３原色光に分光してそれ
ぞれ液晶モジュールに入射し、前記各液晶モジュールを
透過した光を光学系にて拡大投射して表示するようにし
た液晶投射型表示装置において、前記白色光の発生手段
は、垂下方向にアークを発生するランプと、このランプ
からの光を反射するりフレフタとを具備してなることを
特徴とするものである。

（作用） 第１の発明によれば、光透過率を上げ、明るさを増すこ
とができる。例えば、縦伸びした画像を縮縮みしてスク
リーン上に映出するので、スクリーンの上部、下部で光
量の密度が高くなり明るくなる。

第２の発明によれば、両側の液晶モジュールを投写レン
ズの中心に対して中央側へ偏心させて、各モジュールに
よって占める幅を縮少することができる。従って、三色
の色ずれを無くすことができる。

第３の発明によれば、光源ランプのアークを垂下方向に
発生させることにより、アークを安定に発生させること
ができる。

（実施例） 実施例について図面を参照して説明する。

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示すもので
ある。前述したように液晶モジュールは光透過率を上げ
る必要がある。一方、周知のように高画質化のために絵
素はますます細分化及び増加の傾向にあり、光透過率を
上げることと矛盾してくる。本実施例では、液晶モジュ
ールを正方形又は若干縦長とする。即ち、従来の直視型
液晶テレビの場合、液晶モジュールは第１図（ａ）に示
すようにテレビジョン放送画のアスペクト比と同じ４３
の横長形状になっているが、本発明では例えば第１図（
ｂ）に示すように液晶モジュールのアスペクト比を１，
１とする。これにより、絵素１つ１つの面積は、縦側が
増加した形状になり、液晶モジュールの開口率即ち光透
過率を上げることができる。

しかしながら、このようなアスペクト比１：１の液晶モ
ジュール上に画像を表示した場合、本来の画像より縦長
となる。そこで、本実施例ではさらに第２図に示すよう
に光学系に縦長の画面を正規の画面に戻す特性の光学的
歪補正手段を設ける。

第２図（ａ）はその原理を示している。即ち、アスペク
ト比１：１の液晶モジュールに映出された縦長の画像を
縦縮みさせることでアスペクト比を４゜３の正規の画像
に戻すものである。第２図（ｂ）はその手段として縦縮
みとなる特殊なレンズを使用した場合の実施例である。

また、第２図（Ｃ）に示すように凹面鏡で構成される縦
縮み反射鏡を利用して同様の縦縮みの補正を行うことも
容易にできる。第２図（ｂ）において、第１図（ｂ）の
液晶モジュールを通して得られる画像の縦方向をａｂｃ
で示すと、縦縮みレンズを通して投射された画像はａ’
　ｂ′ｃ′のように縦縮みとなる。また第２図（Ｃ）で
も同様に画像＜ａ、ｂ、ｃ）は縮み反射鏡によってａ′
ｂ′ｃ’のように縦縮みとなって投射される。また本実
施例では、上記の効果のほかに次のような効果がある。

即ち、リア型の液晶７０ジエクタの場合、スクリーン上
での画面の明るさは、中心部が最も明るく、周辺部は暗
くなってしまう欠点がある。しかしながら、本実施例で
は、スクリーン上では縦長画像を圧縮するので、スクリ
ーン上の上部、下部は中央部に比べ、光量の密度が自然
に高くなり、この欠点が補正される。また、通常、光学
レンズ、光源（ランプとりフレフタ）とも円形であるの
で、光の有効利用の面からも液晶モジュールは横長より
も正方形に近い方が良いのは当然である。

第３図は、第１図での液晶モジュールおよび第２図での
光学的歪補正手段を用いたカラー液晶投射形表示装置を
示すもので、三色の液晶モジュールとレンズを横方向に
（水平方向に）並べて配置し、スクリーン上で三色の絵
を合成する液晶プロジェクタの一例を示す。第３図にお
いて、（ａ）は液晶プロジェクタの要部の斜視図、（ｂ
）は液晶１０ジエクタの基本構成を示す上面図、（Ｃ）
はリア型に構成した場合の液晶プロジェクタの側断面図
である。第３図（ａ）　、　（ｂ）においては、光源１
の光はりフレフタ２で反射されて平行光線となり、赤、
青、緑用ダイクロイックミラー３．４．５で三原色光に
分解され、各色光はそれぞれフィールドレンズを介し液
晶モジュール６．７．８に入射する。この液晶モジュー
ル６．７．８には第１図（ｂ）で述べたようにアスベク
１〜比１：１のモジュールを用いる。さらに液晶モジュ
ール６．７．８を透過した光は投写レンズ９，１０．１
１にてスクリーン１２上に投射される。そして投写レン
ズ９．１．０．１１には第２図（ｂ）で示した原理の縦
縮みレンズを含むようにしている。

第３図（Ｃ）は、液晶モジュール６．７．８として第１
図（ｂ）の形状のものを用い、投写しンス０１０．１１
は従来と同じものを用いている。そして投写レンズ９，
１０．１１を経た光をミラー１３．１４で反射してスク
リーン１２に投射するもので、ミラー１３に第２図（Ｃ
）で示した原理の縦縮み反射鏡を採用したものであり、
全ての部材を筐体１５内に収納して、リア型の液晶プロ
ジェクタを構成している。

また上述した光学的歪補正手段を応用することにより、
さらに別用途への適用も可能になる。第４図〜第６図は
、液晶プロジェクタで異なった方式の放送を受信するよ
うにした場合を説明するものである。周知のように、現
在世界の代表的な放送方式はＭ−ＮＴＳＣ，Ｂ／Ｇ−Ｐ
ＡＬ・ＳＥＣＡＭの３種類があり、特に液晶の方式から
重要なファクターとなるのが垂直の走査線本数である。

Ｍ−ＮＴＳＣは５２５本（２６２，５本／フィールド）
、Ｂ／Ｇ−ＰＡＬ　−ＳＥＣＡＭは６２５本（３Ｔ２．
５本／フィールド）である、ＣＲＴを使用した場合は、
垂直走査のビームスピードを変えてやれば、垂直振幅を
方式に応じて自由に電気的に設定することができるが、
液晶を使用した場合は垂直方向の画素数は物理的に固定
であるため、不具合を生じる。

今、Ｂ／Ｇ−ＰＡＬ　−ＳＥＣＡＭ表示用の液晶モジュ
ール（垂直画素数は３１２．５本／フィールド）の約９
０％程度（有効画像分に当る）あれば良いので、−例と
して２７６本とする）にＭ−ＮＴＳＣの信号を表示した
場合、第４図のように縦縮みの画像となる。何故なら、
Ｍ−ＮＴＳＣは２６５．２本／フィールドの信号しか伝
送されてこないためである。つまり、第４図において、
走査線本数の１３．５本が無効表示部となる。

そこで前述の光学的歪補正手段を応用して第５図のよう
に補正することができる。この図に示す例は、Ｂ／Ｇ−
ＰＡＬ　−ＳＥＣＡＭ表示用の液晶モジュールに映出さ
れたＭ−ＮＴＳＣ画像をスクリーン上の中央に縦縮みを
補正した状態で映出する実施例である。

第５図の例では、まず、第５図（ａ）に示すように走査
線本数が２７６本の液晶モジュールにＭＮＴＳＣ画像を
表示させ、次に第５図（ｂ）に示すように表示画像の中
心を縦縮みを補正する光学手段の中央に合わせた後（こ
れは、第３図のミラー１３の角度を変える等の手段にて
行える）、第５図ｆｃ）に示すように縦伸びとなるよう
な光学的補正手段にて縦縮みを補正して正規の状態でス
クリーン上に表示する。第２図（ａ）では縦伸びの画像
を縮ませる例を示したが、第５図では縦縮みの画像を伸
ばすようにしたもので、第２図（ａ）　、　（ｂ）にお
ける入射側と出射側を逆にすること等で実現可能である
。

さらに第６図に示すような例も可能であり、Ｂ／Ｇ−Ｐ
ＡＬ　　ＳＥＣＡＭ表示用の液晶モジュールに映出され
たＭ−ＮＴＳＣ画像をスクリーン上の中央に縦縮みを補
正した状態で映出することもできる。

第６図（ａ）〜（Ｃ）に示すように表示画像（即ち、第
６図（ｂ）のＮＴＳＣ画像）の中心を光学系の中心に合
わせ、かつ光学系の拡大率を」二げ５有効表示部のみを
スクリーン上に表示し、正規の表示画像とする。尚、中
心に合わせる手段は、液晶モジュールのドライバＩＣを
コントロールする回路で電気的に実現することができる
。

このようにして、スクリーン上での表示画面をＭ−ＮＴ
ＳＣの場合も、Ｂ　　Ｇ−、、、、Ｐ　Ａ　１．、、−
　　ＳＥ　ＣＡ　Ｐｖｌの場合も概略同一とすることが
できる。

第７図は本発明の第２の実施例を説明するためのもので
ある。この図においては、第３図における投写レンズ９
，１０．１１と液晶モジュール６７．８の相対的位置関
俤を示している。ＣＲＴブロシ゛エクタの技術でも周知
のように３レンズ方式では、スクリーン上て画像を合成
した場合の三色の画像歪が光学的に異なるため、この光
学的に生ずる歪を逆補正するようにＣＲＴ上の画像を電
気的に歪ませている。しかし、液晶プロジェクタの場合
には、電気的正逆補正は困難なため、第７図に示すよう
に左右の液晶モジコール６．８の本体部（表示部）６ａ
、８ａ＜第４図の場合、赤用と転用）を投写レンズ９，
１１の中心に対して各々右と左へ偏心させて、スクリー
ン１２上で左右（赤と緑）の画像が中央（青）の画像と
一致するようにしている。若し、一致しないと色すれと
なってしまう。尚、７ａは液晶モジュール７の表示部を
示す。

従って、液晶モジュールの横幅（外形寸法）はできる限
り狭い方が良い。横幅が広ければ、３本の投写レンズ９
．１０．１．１の間隔を広くする必要があり、前述した
光学歪が大きくなり、これを補正するために前述した液
晶モジュールの右左への偏心量が大きくなり、従って結
果としてし〉ズ径を大きくすることが必要となり、高価
となってしまう。周知のように液晶モジュールは、液晶
本体部（表示部）をドライブするために、本体部の周辺
に水平、垂直の各ドライバＩＣ１各ドライバＩＣを制御
するためのコントロールＩＣ１及びその他の回路から成
るドライバ回路部が必要であるが、ドライバ回路部を適
宜に配置してやれば液晶モジュールの外形（横幅、縦幅
）はある程度自由に設計することができる。

第８図乃至第１０図はに述の考えに基づいた本発明の第
２の実施例をｐ体止して示すものである。

第８図は３つの液晶モジュールの横幅を狭くするために
、表示部６ａ、７ａ、、８ａに対しドライバ回路部（斜
線部分）を、その表示部の面と一体に曲げｆ、位置に設
けた実施例である。こうすることにより入光側から見た
液晶モジュールの幅り、を従来に比べて小さくすること
ができる。

第９図は左の液晶モジュール６と右の液晶モジュール８
について、表示部６ａ、８ａをそれぞｔＬ中央寄りにず
らして配置し、ドライバ回路部の位置を変えた実施例で
ある。

第１０図は第９図の液晶モジュールでのドライバ回路等
の配置を具体的に示し、ている、第１０図（ａ）　、　
（ｂ）において、液晶モジュール２ｏは、表示部２０ａ
とその周辺部分にＸドライバＩＣ２１とＹドライバＩＣ
２２とコントロール回路２３とを備えている。第１０図
（ａ）はＹドライバＩＣ２２をモジコーール２０の側面
側に−・列に配置し、コントロール回路２３を上部〈又
は下部〉に配置したもめである。第１０図（ｂ）はＹド
ライバＩＣ２２の一部をモジュール２０の上部又は下部
に配置したものである。こうして表示部２０ａの位置を
変え、かつドライバ回路部の位置を適宜配置することで
、３つの液晶モジュールの各表示部のｌ’ｍｉを近づｌ
フることができる。

第７１図は第９図の変形実施例である６第９図では、左
、右、中央の３つの液晶モジュールについて３Ｍの巽な
った配置ｎ４造の液晶モジュールがｌ・要であるが、第
１１図では一種類の液晶モジュールを用意するようにし
たものである。即ち、３つの液晶モジュール６．７．８
として同一構造の液晶モジュールを使用し、左右いずれ
が一方の液晶モジュール８（又は６）を他の２つの液晶
モジュール６．７（又は８，７）に対し裏返しにして入
光させるように構成したものである。但し、この結果液
晶モジュールに裏側から入光したままでは、画像は左右
反転した画像となるので、これはドライバ回路部で電気
的に左右反転して駆動することで補正するようにしてい
る。

次に本発明の第３の実施例について説明する。

第３図における光源１としては、メタルハライドランプ
やハロゲンランプが使用されている。何れも発光物質を
封入した発光管の内部でアーク放電を発生し、発光させ
る方式である。ランプ１の光はりフレフタ２で平行光に
集光することが必要であり、従ってできるだけ安定な点
光源であることが望ましい。一方、ランプ１のアークは
重力方向に発生させた方が安定であることが分っている
。

また、アークが安定であれば、ランプの寿命も伸びる。

第１２図は本発明の第３の実施例を示すものである。第
３図（ａ）のように投写レンズ９，１０゜１１を水平方
向に配置した場合には、ランプ１も水平方向に配置する
のが構造的にも容易に考えられるが、前述したようなア
ークの問題がある。従って、第１２図（ａ）の実施例で
は、第３図（ａ）の場合とは異なり、ランプ１を下方向
に向けて垂直方向に配置し、かつミラー３０を設け、ラ
ンプ］の光をミラー３０で反射してダイクロイ・・ｌク
ミラ３．４．５に入射する構成としている。このミラー
３０を所謂コールドミラー（赤外線を反射しない）タイ
プとすれば、液晶モジュール６．７８の動作に悪影響を
及ぼす熱を防止することができる。この赤外線による熱
を、第３図（ａ）の補数において防止しようとすれば、
リフレクタ２全体をコールドミラーとする必要があり高
価であるが、第１２図（ａ）では平板の小型のミラー３
０のみをコールドミラーとすれば良く安価にできる。

第１２図（ｂ）に第１２図（ａ）におけるランプ１を拡
大して示す。ランプ１は例えばメタルハライドランプで
あり、発光管の内部に、両端がリード線に接続した電１
１ａ、ｌｂが配置されており、点灯時電極１ａ、ｌｂ間
にはアークが発生し、発光する。

第１３図は第３の実施例の変形例を示すものである。こ
の図に示す実施例では、ランプ１を垂直方向に配置し、
投写レンズ９．１０，１１、液晶モジュール６．７，８
、及び投写レンズ９．１０１１を縦方向（垂直方向）に
配置したものである。

このように配置した場合には、通常のテレビジョン信号
であると、液晶モジュールの本体部（表示部）のアスペ
クト比は４：３と縦方向が短いので、３本の投写レンズ
９，１０．１１を、第３図における投写レンズの水平方
向配置の場合よりも互いに近接して配置することができ
、色ずれを最少とすることができる。

次に、前記の第３図及び第１２図を参照して赤。

青、緑（Ｒ，Ｂ、Ｇ）の配置について説明する。

周知のように、映像の色が最も自然に近く見えるために
は最適な白の色温度がある。通常のテレビジョン受像機
では、９０００Ｋ　”〜１００００Ｋ　”になるように
設定されている。従って、液晶プロジェクタの場合も同
様に設定できれば良い、液晶プロジェクタの白の色温度
は、そのほとんどがランプの特性で定まってしまう、ラ
ンプとして良く使われるものに現在のところメタルハラ
イドランプがあるが、このランプは各種のランプの中で
は演色性に優れ、寿命ほかの特性を考えたとしても白の
色温度は約７０００Ｋ　°のものが実現できている。し
かし、赤、青の光に対して緑がやや強ずぎる欠点がある
。

第３図及び第１２図は、以上のランプの特性を考慮し、
Ｒ，Ｂ、Ｇの配置を定めている。これらの図からも分る
ように、Ｒ，Ｂ、０３組の光学系の光透過率は完全に同
一ではなく、必ず光透過率が最も低くなる系が存在する
。第３図及び第１２図においては、光路が最も長い右側
の光学系の光透過率が最も低くなる。従って、メタルハ
ライドランプを使用する場合は、緑色が強いので、最も
光透過率の低い系を緑色用としてやれば、前述の欠点が
補正され、より自然な色の液晶１０ジエクタを実現する
ことができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、液晶モジュールの有
する技術的課題を改善し、かつ液晶モジュールの持つ特
徴を生かして、小型、軽量、高性能の３板式液晶プロジ
ェクタを実現することがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜、第３図は本発明に俤る液晶投射型表示装置の
第１の実施例を示すもので、第１図１第２図は概念図、
第３図は具体的な構成を示す説明図、第４図〜・第６図
は第１の実施例の応用例を示す説明図、第７図〜、第１
１図は本発明の第２の実施例を示すもので、第７図は基
本説明図、第８図乃至第】１１図は具体例を示す説明図
、第１２図は本発明の第３の実施例を示す説明図、第１
３図は本発明の第３の実施例の変形例を示す説明図であ
る。 ２・・・リフレクタ、 ダイクロイックミラー 液晶モジュール、 ８ａ・・・液晶本体部（表示部） １１・・投写レンズ、 リーン。 １・・・光源、 ３、　４．　５ ６　７、８・・ ６ａ　　　７ａ ９、　　Ｎｏ。 １２・・スフ γ 唖 ｘ＋ｙ！１： Ｘ：Ｙ　　＝＋ ３／４ 第２図 （Ｃ）伜１断面図 第３ 図 第７図 第８ 図 第４図 （ｂ） （Ｃ） 第５図 第６図 日 第９図 （ｂ） 第１０図 Ｂ 第１ 図 （０）　Ｉ！ｌ　［７図 （ｂ）正面に 第１３ 図 （０）斜視間 （ｂ）ランア鉱太図 第１２図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）白色光を３原色光に分光する分光手段と、前記分
   光手段からの各光が入射されるとともに各原色の画像を
   形成するための液晶モジュールと、前記各液晶モジュー
   ルを透過した光を入射しスクリーンに対して画像を拡大
   投射して表示するための光学系であって、この光学系に
   は、入射した光が形成する画像のアスペクト比に対して
   異なるアスペクト比で画像を拡大投射するようにした光
   学的歪補正手段を含んでなるものと、 を具備したことを特徴とする液晶投射型表示装置。
2. （２）前記各液晶モジュールは、画像の表示部の形状が
   テレビジョン放送画のアスペクト比よりも縦長とされ、 前記光学的歪補正手段は、入射した光が形成する画像の
   アスペクト比に対して縦方向に縮小したアスペクト比で
   画像を拡大投射するようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の液晶投射型表示装置。
3. （３）前記各液晶モジュールは、画像の表示部の形状が
   テレビジョン放送画のアスペクト比と同じ比を有すると
   ともに、予め縦方向に縮んだ画像を形成するようにし、 前記光学的歪補正手段は、入射した光が形成する画像の
   アスペクト比に対して縦方向に伸長したアスペクト比で
   画像を拡大投射するようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の液晶投射型表示装置。
4. （４）白色光を３原色光に分光してそれぞれ液晶モジュ
   ールに入射し、前記各液晶モジュールを透過した光を光
   学系にて拡大投射して表示するようにした液晶投射型表
   示装置において、 前記各液晶モジュールはそれぞれ画像表示部と駆動回路
   部を有し、画像表示部の面に対して駆動回路部を曲げて
   形成したことを特徴とする液晶投射型表示装置。
5. （５）白色光を３原色光に分光してそれぞれ液晶モジュ
   ールに入射し、前記各液晶モジュールを透過した光を光
   学系にて拡大投射して表示するようにした液晶投射型表
   示装置において、 前記各液晶モジュールはそれぞれ画像表示部と駆動回路
   部を有して一列に並べて配置し、中央の液晶モジュール
   の画像表示部はそのモジュールの中央部に設けられ、周
   辺の液晶モジュールの画像表示部は中央の液晶モジュー
   ルの側に偏心して設けられ、中央の液晶モジュールの駆
   動回路部は画像表示部以外の部分に対称的に設けられ、
   周辺の液晶モジュールの駆動回路部は画像表示部以外の
   部分に偏移した位置に設けられたことを特徴とする液晶
   投射型表示装置。
6. （６）白色光を３原色光に分光してそれぞれ液晶モジュ
   ールに入射し、前記各液晶モジュールを透過した光を光
   学系にて拡大投射して表示するようにした液晶投射型表
   示装置において、 前記白色光の発生手段は、垂下方向にアークを発生する
   ランプと、このランプからの光を反射するリフレクタと
   を具備してなることを特徴とする液晶投射型表示装置。