JPH07287206A - カラー液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光エネルギーのロスを小さくし、光源の発光エ
ネルギーを上げることなく、十分な輝度でしかも色のき
れいなカラー画像を投影する。 【構成】光源ランプ２からの光を光束補正レンズ４およ
び光束補正レンズアレイ７によって平行光とし、その平
行光をプリズムアレイ８により波長域が異なる赤、緑、
青の光束Ｒ，Ｇ，Ｂに分離して、これら赤、緑、青の光
束Ｒ，Ｇ，Ｂをそれぞれ単一の液晶表示パネル１の各画
素表示部に入射させ、この液晶表示パネル１を出射した
光、つまりカラー画像光を投影レンズ１０によりスクリ
ーン１１に投影する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はカラー液晶プロジェク
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタは、例えばドットマト
リックス型の液晶表示パネルを用い、この液晶表示パネ
ルをその背面側から照明して、この液晶表示パネルの表
示像（例えばテレビジョン画像等）を投影レンズにより
スクリーン等の被投影面に拡大投影するもので、この液
晶プロジェクタによれば、小さな液晶表示パネルの表示
像を大きく拡大して見ることができる。

【０００３】この液晶プロジェクタには、白黒画像を投
影するものとカラー画像を投影するものとがあり、カラ
ー画像を投影するカラー液晶プロジェクトとしては、従
来、液晶表示パネルとしてカラー液晶表示パネルを用い
たものが知られている。

【０００４】上記カラー液晶表示パネルは、その各画素
表示部に対応させて赤、緑、青の三色のカラーフィルタ
を交互に配設したもので、前記カラーフィルタは一般
に、液晶表示パネルのいずれか一方の基板の内面に設け
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記カ
ラー液晶表示パネルは、光源からの光（白色光）をカラ
ーフィルタでの特定波長光の吸収により着色してカラー
画像を表示するものであるため、カラーフィルタにおい
て約７０％以上の光エネルギーが吸収されてしまう。

【０００６】このため、このカラー液晶表示パネルを使
用している従来のカラー液晶プロジェクタは、液晶表示
パネルを出射する光（カラー画像光）の輝度が大きく低
下して投影像がかなり暗くなってしまう。

【０００７】したがって、従来のカラー液晶プロジェク
タでは、十分な輝度の投影像を得るために、光源ランプ
の発光エネルギーを、白黒画像を投影する液晶プロジェ
クタの３倍以上にしなければならないし、また、光源ラ
ンプの発光エネルギーを大きくすると、光源の発熱温度
が高くなるだけでなく、カラーフィルタでの光の吸収に
より液晶表示パネルが発熱するため、液晶表示パネルの
昇温を防ぐための厳重な熱対策も必要となっていた。

【０００８】この発明は上記のような実情にかんがみて
なされたものであって、その目的とするところは、光エ
ネルギーのロスを小さくして、光源ランプの発光エネル
ギーを上げることなく十分な輝度のカラー画像をスクリ
ーン面に投影することができるようにしたカラー液晶プ
ロジェクタを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明のカラー液晶プ
ロジェクタは、単一の光源ランプと、この光源ランプか
らの光をほぼ平行光にする補正手段と、この補正手段か
らの平行光を波長域が異なる複数種の光束に分離する光
分離手段と、この光分離手段で分離された前記複数種の
光束がそれぞれ異なる領域に入射される単一の液晶表示
パネルと、この液晶表示パネルを出射した光を投影する
単一の投影手段とを具備したことを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【作用】この発明のカラー液晶プロジェクタは、光源ラ
ンプからの光を補正手段によって平行光とし、その平行
光を光分離手段により波長域が異なる複数種の光束に分
離して、これら複数種の光束をそれぞれ単一の液晶表示
パネルの所定の領域に入射させて、この液晶表示パネル
を出射した光、つまりカラー画像光を投影手段により投
影するものである。

【００１１】このカラー液晶プロジェクタによれば、光
源からの光を光分離手段によって分離して波長域が異な
る複数種の光束、つまり複数種の色の光束を得、これら
各色の光束を液晶表示パネルに入射させているため、前
記液晶表示パネルに光を着色するためのカラーフィルタ
を設ける必要はなく、したがって、カラーフィルタによ
り着色する場合のように特定波長光の吸収により光エネ
ルギーを大きくロスすることはないし、また、光源から
の光のほとんどが前記波長域が異なる複数種の光束とな
って液晶表示パネルに入射するため、光源からの光を無
駄なく利用することができる。

【００１２】このため、この発明のカラー液晶プロジェ
クタによれば、光エネルギーのロスを小さくして、光源
ランプの発光エネルギーを上げることなく、十分な輝度
のカラー画像を投影することができるし、また、光源の
発光エネルギーを大きくする必要がないために、液晶表
示パネルの発熱も低く抑えることができる。

【００１３】しかも、このカラー液晶プロジェクタにお
いては、光源ランプからの光を、補正手段により平行光
として前記光分離手段に入射させているため、光源から
の光を良好に各波長域の光束に分離して色純度のよい光
束を液晶表示パネルに入射させることができ、したがっ
て、輝度が十分なだけでなく色のきれいなカラー画像を
投影することができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図１はカラー液晶プロジェクタの全体構成
図、図２はその要部の拡大図、図３は光分離手段の拡大
傾斜図である。

【００１５】図１〜図３において、１はドットマトリッ
クス型の液晶表示パネルであり、この液晶表示パネル１
はカラーフィルタを有さないものである。なお、この液
晶表示パネルは、たとえば単純マトリックス方式のもの
であり、液晶をはさんで対向する一対の透明基板の一方
に内面には透明な走査電極が多数本互いに平行に形成さ
れ、他方の透明基板の内面には透明な信号電極が前記走
査電極と直交させて多数本互いに平行に形成されてい
る。

【００１６】２は上記液晶表示パネル１を照明する白色
光源ランプ３であり、この光源ランプ２からの白色光Ａ
はリフレクタ３によって反射され、さらに光束補正レン
ズ（凹レンズ）４により平行光とされて液晶表示パネル
１に向かう。

【００１７】一方、５はリフレクタ３により反射され光
束補正レンズ（凹レンズ）４により平行光とされた白色
光Ａを多数の平行なストライプ状光束（断面が細長い矩
形状の光束）ａ，ａに分割する光束分割レンズ系であ
り、この光束分割レンズ系５は、光束分割レンズアレイ
６と、この光束分割レンズアレイ６によって分割された
各ストライプ状光束ａ，ａを平行光束にする光束補正レ
ンズアレイ７とからなっている。

【００１８】上記光束分割レンズアレイ６は、図３のよ
うに、多数の細長凸レンズ６ａ，６ａを平行に連続させ
て配列形成したものであり、光源ランプ３からの光束分
割レンズアレイ６にその全面にわたって均一に入射する
白色光Ａは、その各凸レンズ６ａ，６ａを通ってこれら
凸レンズ６ａ，６ａの集光作用により各凸レンズ６ａ，
６ａの前方に集光され、多数のストライプ状光束ａ，ａ
に分割される。

【００１９】また、上記光束補正レンズアレイ７は、図
３のように、多数の細長凹レンズ７ａ，７ａを平行に連
続させて配列形成したものであり、上記光束分割レンズ
アレイ６により分割された各ストライプ状光束ａ，ａ
は、この光束補正レンズアレイ７の各凹レンズ７ａ，７
ａを通ってこの各凹レンズ７ａ，７ａにより平行な光束
に補正される。なお、光束分割レンズアレイ６の凸レン
ズ数と、光束補正レンズアレイ７の凹レンズ数は、それ
ぞれ、上記液晶表示パネル１の信号電極の本数の１／３
とされており、また、この光束分割レンズアレイ６と光
束補正レンズアレイ７は、その各レンズ６ａ，７ａの長
さ方向が液晶表示パネル１の信号電極の長さ方向と平行
になるようにして配置されている。

【００２０】さらに、８は、光源からの光を波長域が異
なる複数種の光束に分離するための光分離手段として設
けられたプリズムアレイであり、上記光束補正レンズア
レイ７により平行光束とされた各ストライプ状光束ａ，
ａは、このプリズムアレイ８によって赤色領域の光と緑
色領域の光と青色領域の光との３つのストライプ光に分
けられる。

【００２１】すなわち、このプリズムアレイ８は、光束
補正レンズアレイ７により平行光束とされた各ストライ
プ状光束ａ，ａを、波長域が異なりかつ波長域ごとに異
なる方向を向いた複数種のストライプ光Ｒ，Ｇ，Ｂに分
離するものであり、このプリズムアレイ８は、図３のよ
うに、光束補正レンズアレイ７の凹レンズ数（液晶表示
パネル１の信号電極数の１／３）と同数の細長い光学プ
リズム８ａ，８ａを上記各ストライプ状光束ａ，ａに対
応させて平行に配列形成したものとされている。なお、
このプリズムアレイ８も、その各プリズム８ａ，８ａの
長さ方向が液晶表示パネル１の信号電極の長さ方向と平
行になるようにして配置されている。

【００２２】このプリズムアレイ８の各プリズム８ａ，
８ａは、一般のプリズムと同様に、光分散効果によって
透過光をスペクトル分光するもので、この各プリズム８
ａ，８ａを透過してスペクトル分光されたストライプ状
光束ａ，ａは、大別して、赤の波長域の光（以下赤色光
という）Ｒと、緑の波長域の光（以下緑色光という）Ｇ
と、青の波長域の光（以下青色光という）Ｂとの三色の
ストライプ光に分けられる。なお、この赤色光Ｒと緑色
光Ｇと青色光Ｂは、白色光をスペクトル分光して得られ
たものであるから、この三色のストライプ光Ｒ，Ｇ，Ｂ
は、これをそのまま混合すれば白色光となる。

【００２３】また、９は上記プリズムアレイ８の各プリ
ズム８ａ，８ａを透過してスペクトル分光されたストラ
イプ状光束（赤、緑、青のストライプ光Ｒ，Ｇ，Ｂを含
む光束）ａ，ａを平行光束に補正する光束補正レンズア
レイであり、この光束補正レンズアレイ９は、プリズム
アレイ８の各プリズム８ａ，８ａを透過して広がりなが
ら進んでくる各ストライプ状光束ａ，ａの縁部が互いに
接する直前の位置に設けられている。

【００２４】この光束補正レンズアレイ９は、前記プリ
ズムアレイ８のプリスム数（液晶表示パネル１の信号電
極数の１／３）と同数の細長シリンドリカルレンズ９
ａ，９ａをスペクトル分光された各ストライプ状光束
ａ，ａに対応させて平行に配列形成したものとされてお
り、この光束補正レンズアレイ９も、その各シリンドリ
カルレンズ９ａ，９ａの長さ方向が液晶表示パネル１の
信号電極の長さ方向と平行になるようにして配置されて
いる。

【００２５】この光束補正レンズアレイ９の各シリンド
リカルレンズ９ａ，９ａは、プリズムアレイ８の各プリ
ズム８ａ，８ａによりスペクトル分光された各ストライ
プ状光束ａ，ａを平行光に補正して、各ストライプ状光
束ａ，ａの赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂとをそれぞれ
液晶表示パネル１の各列の画素表示部に向けて液晶表示
パネル１に入射させる。

【００２６】そして、上記液晶表示パネル１の各列の画
素表示部にそれぞれ、その列方向つまり信号電極の長さ
方向に沿うストライプ状の赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光
Ｂとが交互に並んだ光を入射させると、これら赤、緑、
青の光Ｒ，Ｇ，Ｂが液晶表示パネル１を透過して出射す
るため、液晶表示パネル１の表示像がカラー画像とな
る。

【００２７】また、図１および図２において、１０は液
晶表示パネル１を透過した光つまり液晶表示パネル１に
よって表示されたカラー画像光Ｂをスクリーン１２面に
拡大投影する投影レンズである。

【００２８】このカラー液晶プロジェクタは、白色光源
ランプ２からの白色光Ａを、光束分割レンズ系５によっ
て多数のストライプ状光束ａ，ａに分割し、その光をプ
リズムアレイ８からなる光分離手段により、波長域が異
なりかつ各波長域ごとに異なる方向を向いた、赤、緑、
青の多数の光束（ストライプ光）Ｒ，Ｇ，Ｂに分離し
て、これら多数の赤、緑、青の光束Ｒ，Ｇ，Ｂをそれぞ
れ光束補正レンズアレイ９により液晶表示パネル１の所
定の領域（各画素表示部）に入射させ、この液晶表示パ
ネル１を出射した光、つまりカラー画像光を、投影レン
ズ１０によりスクリーン１１に拡大投影するものであ
る。

【００２９】このカラー液晶プロジェクタによれば、光
源ランプ２からの光を光分離手段によって分離して波長
域が異なる複数種の光束、つまり赤、緑、青の光束Ｒ，
Ｇ，Ｂを得、これら各色の光束Ｒ，Ｇ，Ｂを液晶表示パ
ネル１の異なる領域（画素表示部）にそれぞれ入射させ
ているため、前記液晶表示パネル１に光を着色するため
のカラーフィルタを設ける必要はなく、したがって、カ
ラーフィルタにより着色する場合のように、特定波長光
の吸収により光エネルギーを大きくロスすることはない
から、液晶表示パネル１の光透過率を高くすることがで
きるし、また、光源ランプ２からの光のほとんどが前記
赤、緑、青の光束Ｒ，Ｇ，Ｂとなって液晶表示パネル１
に入射するため、光源ランプ２からの光を無駄なく利用
することができる。

【００３０】このため、上記カラー液晶プロジェクタに
よれば、光エネルギーのロスを小さくして、光源ランプ
２の発光エネルギーを上げることなく十分な輝度のカラ
ー画像をスクリーン１１に投影することができるし、ま
た、光源ランプ２の発光エネルギーを大きくする必要が
ないために、液晶表示パネルの発熱も低く抑えられるか
ら、液晶表示パネルの昇温を防ぐための熱対策も簡単に
なる。

【００３１】しかも、このカラー液晶プロジェクタにお
いては、光源ランプ２からの光を平行光として前記光分
離手段（プリズムアレイ）８に入射させているため、光
源からの光を良好に各波長域の光束に分離して色純度の
よい光束を液晶表示パネル１に入射させることができ、
したがって、輝度が十分なだけでなく色のきれいなカラ
ー画像を投影することができる。

【００３２】なお、上記実施例では、プリズムアレイ８
によりスペクトル分光し、光束補正レンズアレイ９によ
り平行光束に補正した赤、緑、青の光Ｒ，Ｇ，Ｂをその
まま液晶表示パネル１に入射させるようにしているが、
これら赤、緑、青の光Ｒ，Ｇ，Ｂは、反射板により方向
を変えて液晶表示パネル１に入射させるようにしてもよ
く、このようにすれば、液晶表示パネル１および投影レ
ンズ１０の向きを任意に選んで、任意の向きに設けたス
クリーンにカラー画像を投影することができる。

【００３３】また、上記実施例では、光源からの光を光
束分割レンズ系５により多数のストライプ状光束ａ，ａ
に分割して光分離手段（プリズムアレイ）８に入射させ
ているが、光源からの光はそのまま前記光分離手段に入
射させてもよく、その場合も、光源ランプ２からの光を
ほぼ平行光にする補正手段として例えば図１および図２
に示した光束補正レンズ４を備え、この補正手段により
平行光とした光を光分離手段に入射させれば、光源から
の光を良好に各波長域の光束に分離して色純度のよい光
束を液晶表示パネル１に入射させることができる。

【００３４】また、前記光分離手段は、光源からの光を
波長域が異なりかつ各波長域ごとに異なる方向を向いた
複数種の光束に分離するものであれば、上記実施例に限
られるものではなく、この光分離手段で分離された各波
長域ごとに異なる方向を向いた複数種の光束をそれぞれ
液晶表示パネル１の所定の領域に入射させる光束補正手
段も、上述した光束補正レンズアレイ９に限られるもの
ではない。

【００３５】さらに、上記実施例では、光源からの光を
分離して得た各波長域の光Ｒ，Ｇ，Ｂを液晶表示パネル
１の各列の画素表示部、つまり各信号電極に向けて入射
させるようにしているが、この各波長域の光Ｒ，Ｇ，Ｂ
は、液晶表示パネル１の各行の画素表示部、つまり各走
査電極に向けて入射させるようにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】この発明のカラー液晶プロジェクタは、
光源ランプからの光を補正手段によって平行光とし、そ
の平行光を光分離手段により波長域が異なる複数種の光
束に分離して、これら複数種の光束をそれぞれ単一の液
晶表示パネルの所定の領域に入射させて、この液晶表示
パネルを出射した光、つまりカラー画像光を投影手段に
より投影するものであるから、光エネルギーのロスを小
さくして、光源の発光エネルギーを上げることなく十分
な輝度のカラー画像をスクリーン面に投影することがで
きるし、また、光源の発光エネルギーを大きくする必要
がないために、液晶表示パネルの発熱も低く抑えること
ができる。

【００３７】しかも、このカラー液晶プロジェクタにお
いては、光源ランプからの光を、補正手段により平行光
として前記光分離手段に入射させているため、光源から
の光を良好に各波長域の光束に分離して色純度のよい光
束を液晶表示パネルに入射させることができ、したがっ
て、輝度が十分なだけでなく色のきれいなカラー画像を
投影することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるカラー液晶プロジェ
クタの全体構成図。

【図２】その要部の拡大図。

【図３】光分離手段の拡大傾斜図。

【符号の説明】

１…液晶表示パネル ２…光源ランプ ４…光束補正レンズ ５…光束分割レンズ系 ６…光束分割レンズアレイ ７…光束補正レンズアレイ ８…プリズムアレイ（光分離手段） ９…光束補正レンズアレイ １０…投影レンズ １１…スクリーン Ａ…白色光 ａ…ストライプ状光束 Ｒ…赤色光（赤の波長域の光） Ｇ…緑色光（緑の波長域の光） Ｂ…青色光（青の波長域の光） Ｚ…カラー画像光

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/31 Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単一の光源ランプと、 前記光源ランプからの光をほぼ平行光にする補正手段
   と、 前記補正手段からの平行光を波長域が異なる複数種の光
   束に分離する光分離手段と、 前記光分離手段で分離された前記複数種の光束がそれぞ
   れ異なる領域に入射される単一の液晶表示パネルと、 前記液晶表示パネルを出射した光を投影する単一の投影
   手段と、を具備したことを特徴とするカラー液晶表示装
   置。