JPH08190080A

JPH08190080A - 液晶ディスプレイ装置

Info

Publication number: JPH08190080A
Application number: JP7266769A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ogino; 正規荻野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-10-18
Filing date: 1995-10-16
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶ディスプレイの光利用率，周辺光量比，コ
ントラスト比、及び画質を向上する。【解決手段】図１３において、光源手段１から液晶パネ
ル手段３への光路中に、第１の光屈折手段１１３，第２
の光屈折手段１０，第１の光反射手段１１７、及び第３
の光屈折手段１０′が配置され、該第３の光屈折手段の
光収束パワ（焦点距離の逆数）は、その外周部において
代数的に小さく、その内周部において大きく設定され
る。光利用率を向上し、かつ、液晶パネルの外周部の相
対照度比を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光利用効率及び画
質の優れた、液晶ディスプレイ装置に関する。

【０００２】本発明は、主として、投写式液晶ディスプ
レイ装置に関して開陳されるが、直視式及びファイバ式
のものにも利用可能である。

【０００３】

【従来の技術】画質、即ちコントラスト比の優れた液晶
ディスプレイ装置を構築するには、液晶パネルを通過す
る光を、極力平行化する必要がある。近年の研究成果に
よると、例えば、２００対１以上のコントラスト比を得
るには、液晶パネルを通過する光の発散角を第１の方向
（狭指向性方向）に関して約０．１５rad p-pの範囲に
制限し、かつ、第２の方向（広指向性方向）に関して、
０．３rad p-p（上記０．１５の約２倍）の範囲に制限
する必要がある。

【０００４】従来技術における光平行化手段またはコリ
メータ手段の代表例は、パラボラミラーであった。従来
技術の投写式液晶ディスプレイを図１に示す。

【０００５】同図で、１は光源、２はパラボラミラー、
３は液晶パネル、４は投写用レンズ、５はスクリンであ
る。矢印は光線の経路を示す。この従来技術において少
く共下記の問題点があった。

【０００６】（１）図１において、パラボラミラー２を
経由せずに直接液晶パネル３に到達する光６，６´は、
平行光化されていない。従って、再生画像のコントラス
ト比及び画質を劣化させる。

【０００７】（２）図１において、光利用効率の向上
と、周辺光量比の向上とが互いに矛盾する。即ち、一方
を改善すると他方が劣化する。ここに周辺光量比とは、
液晶パネルの中央照度に対する周辺照度の比であって、
以下ＲＣＩ（Ｒelative ＣornerＩlluminance）と略記
する。

【０００８】（３）図１において、パラボラミラー２
は、その光軸を軸とした回転対称形である。従って出力
光の断面は円形であり、半径を１とするとその面積はπ
である。一方液晶パネル３は長方形状ないしは正方形状
であり、単位円に内接する長方形の面積は２以下であ
る。従って、周辺部において、アスペクトのミスマッチ
によって約３６％（１−２／π）の損失が発生する。

【０００９】（４）パラボラミラー（２）によって光源
（１）が囲われていて空気の流通経路が直線状に通じて
いないために光源からの熱放散効率を高めることが困難
である。

【００１０】上記第２の問題点の原因を自然法則に基い
て、発明者が解明した結果を次に示す。図２に座標系を
示す。Ｚをパラボラミラー２の光軸の方向に採り、ｒを
光軸からの距離とする。パラボラミラー２の形状は次式
で与えられるものとする。

【００１１】

【数１】

【００１２】光源１はミラー２の焦点（Ｚ＝０．５
Ｒ₁）に位置させてある。従ってミラーで反射された出
力光は平行光となる。光源は等方的であると仮定し、そ
の光度をＩ［cd］とする。従って、その全光束は、４π
Ｉ［lm］である。等方光源からの出射光束の増分は、そ
の立体角増分に比例する。球面幾何学によれば、立体角
増分は、光源を通る光軸から測った天頂角θの余弦の増
分に比例する。パラボラミラー２によって平行光化され
る全光束Ｔ及び光利用率Ｅ（θ_M）を求めると次式とな
る。但し、液晶パネルの形状を円板形状と仮定し、上記
（３）のアスペクトミスマッチ損失を無視してある。

【００１３】

【数２】

【００１４】一方、パラボラミラー２の出力平行光の照
度Ｊは、光源からミラーまでの距離の２乗に反比例す
る。よって、

【００１５】

【数３】

【００１６】上式の意味するところは、ミラー上の各点
から光源までの距離は、Ｚ＋０．５Ｒ₁に等しいと言う
ことである。ミラー上の各点の出力照度をミラーの中心
部の照度（式３においてＺ＝０）によって除し、基準化
してＪ₁とおくと次式を得る。上式の変形過程における
等号の下の（）は、その番号の式が等号を導出するた
めに用いられたことを示す。以下同様である。

【００１７】

【数４】

【００１８】次にＪ₁を天頂角θで表わすことを考え
る。図２において、ミラー上の各点と光源との間の距離
がＺ＋０．５Ｒ₁に等しいという上述の関係を利用して
次式を得る。

【００１９】

【数５】

【００２０】式３と式８を各々図３と図４に示す。図３
から判るようにθ_Mを０．５π即ち１直角とすると光利
用率は５０％となる。またθ_Mを２π／３とすると、光
利用率は７５％となる。図４から判るように、θが０．
５πの場合、周辺光量比は２５％となる。また、θが２
π／３の場合、周辺光量比は６．３％と小さくなってし
まう。

【００２１】上述の関係：式４〜式８を解析的に求めた
が、代りにパラボラの幾何学に基いて求めることもでき
る。これを図５に示す。同図において、点線２´はパラ
ボラの準線である。同図の詳細説明は省略する。

【００２２】図３，図４から了解されるように、従来技
術においては、光利用率を向上すると、周辺光量比が劣
化するという問題点があった。

【００２３】周知の通り、従来の１パネル式カラー液晶
ディスプレイにおいては、３原色画素用に３原色色素を
用いていた。従って、白色光源の発生する光エネルギー
の内の１／３以下（いわゆるシャドウマスク損失）のエ
ネルギーしか利用することができていなかった。このシ
ャドウマスク損失を補償し、光利用率を３倍に向上する
策として、ＵＳＰ５，１６１，０４２号には、３原色３
方向化手段と、マイクロレンズ手段とを液晶パネル手段
の光入射側に配置することが提案されている。しかし、
上記の提案においては、液晶パネルへ入射される光の平
行度が損われ、入射光の発散角が約６倍の値に劣化する
という問題点があった。再生画像の質の良さ即ちコント
ラスト比は、入射光の発散角の２乗にほぼ反比例してい
て劣化する。従って上記提案は、コントラスト比を約３
６倍に劣化させてしまう。従って、上記提案は、未だ実
用化された例がなかった。

【００２４】また本発明者のＪＰ−Ａ−９３−３７８２
４には、液晶パネルの入射側と出射側の各々にレンチキ
ュラーレンズを配置することが提案されている。しか
し、上記コントラスト比劣化の問題の解決には、役立ち
得なかった。

【００２５】また、従来技術における投写式液晶ディス
プレイにおいては、図１において、液晶パネル３の画素
構造模様とスクリン５の構成要素であるところのレンチ
キュラーレンズの縦ストライプ状構造とが干渉し、モア
レ妨害を発生するという問題点があった。更に独立の問
題として、スクリン中に使用されるフレネルシートにお
ける内部往復光反射に起因するゴースト障害の問題があ
った。このフレネルゴースト障害は、別途詳細実施例の
項において説明される理由に基き、再生画面上の上下端
において特に著しく発生することを発明者は見い出し
た。

【００２６】以下に開陳される本発明は、本発明者の既
出願特許ＪＰＡ８１−１５８０６２，ＪＰＡ−８９−３
９７，ＪＰＡ−９２−５４７４９，及びＪＰＡ−９３−
３７８２４を基礎として更に新規な発想によって構築さ
れ得たものである。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的のひとつ
は、上記従来技術の問題点の内の少くともひとつを克服
して、コントラスト比及び画質の優れた液晶ディスプレ
イを提供するにある。

【００２８】本発明の他のひとつの目的は、液晶ディス
プレイの光利用率の向上にある。

【００２９】本発明の他のひとつの目的は、液晶ディス
プレイの周辺光量比の劣化の防止及び向上にある。

【００３０】本発明の他のひとつの目的は、熱放散効率
の改善された投写式液晶ディスプレイ用の光源装置を提
供するにある。

【００３１】本発明の他のひとつの目的は、解像度の劣
化が少くかつモアレ妨害の低減された投写式液晶ディス
プレイを提供するにある。

【００３２】本発明の他のひとつの目的は、ゴースト障
害の低減された投写式液晶ディスプレイを提供するにあ
る。

【００３３】本発明の他のひとつの目的は、上記改善さ
れた液晶ディスプレイ技術を応用して、光利用率の優れ
た直視式，光ファイバ式または投写式の液晶ディスプレ
イを提供するにある。

【００３４】本発明の他のひとつの目的は人間の目の分
解能に関する視覚心理により整合した画素配列を有する
液晶ディスプレイ装置を提供するにある。

【００３５】本発明の他のひとつの目的は、周囲環境の
温度，重力などの変化に強い大形液晶ディスプレイ装置
を提供するにある。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記目的達の内の少なく
共ひとつを達成するために、本発明の第１の実施例にお
いては、第１，第２、及び第３の光屈折手段、並びに第
１の光反射手段を備える。

【００３７】該第１の光屈折手段には、光源からの出力
光の一部が入力され、その出力光が該第２の光屈折手段
を経て、液晶パネル手段の内周部の方向へと供給され、
該第１の光反射手段には、光源からの出力光の一部が入
力され、その出力光が該第３の光屈折手段を経て、液晶
パネル手段の外周部の方向へと供給され、該第３の光屈
折手段は、その最外周部の光偏向角がその最内周部の偏
向角に比べて、代数的により小さく形成され、該第３の
光屈折手段の最内周部の光偏向角は、該第１及び該第２
の光屈折手段の最外周部の各光偏向角の和よりも小であ
って、かつ、該第３の光屈折手段の最内周部の出射光の
方向と該第２の光屈折手段の最外周部の出射光の方向と
が実質的に合致するように形成される。

【００３８】本発明の他のひとつの実施例においては、
光源を原点とする極座標系において、西半球に球面状光
反射手段を備え、東半球に光進行方向変換手段（コリメ
ータ手段）を備え、該コリメータ手段は少く共、第１方
向光偏向手段及び第２方向光偏向手段から構成される。

【００３９】本発明の他のひとつの実施例においては、
光源を原点とする極座標系において、西半球に球面状光
反射手段を備え、該球面状光反射手段の南北端の高緯度
領域に空気流通用開口手段を備える。

【００４０】本発明の他のひとつの実施例においてはコ
リメータ出力光の伝送路に整方器手段を備える。

【００４１】本発明のもうひとつの実施例においては、
液晶パネル手段の光入射側に、光の進行方向に沿って、
３原色３方向化手段，３方向３位置化手段（第１のレン
チキュラーレンズ手段）、及び光発散角低減手段（第２
のレンチキュラーレンズ手段）を備え、更に変形例とし
て該３原色３方向化手段の光発散方向を、該液晶パネル
手段の広指向性方向に合致させるための偏光方向整合化
手段を備える。

【００４２】本発明のもうひとつの実施例においては、
投写式液晶ディスプレイ装置において、液晶パネルと投
写用レンズとの間に少く共水平方向に光を発散する光発
散手段が配置される。

【００４３】本発明のもうひとつの実施例においては、
投写式液晶ディスプレイ装置において、液晶パネル手段
とスクリン手段との間にフレネルゴースト障害低減手段
を備える。

【００４４】本発明のもうひとつの実施例においては、
回折格子を用いた３原色３方向化手段が示される。

【００４５】本発明のもうひとつの実施例においては、
回折格子とプリズム列とを用いた３原色５方向化手段が
示される。

【００４６】本発明のもうひとつの実施例においては、
プレアニールされた薄ガラス板を用いた液晶パネル手段
が示される。

【００４７】本発明の第１の実施例においては、上記各
手段の構成によって、液晶パネル手段の外周部の相対照
度が向上されるように作用する。また、光屈折手段と光
反射手段との組合せによって、光利用率の向上が達成さ
れる。

【００４８】本発明の他のひとつの実施例において、該
球面状光反射手段は、光源から西半球に放射された光を
光源へと再帰させ、東半球へと再放射させるように作用
する。該第１方向光偏向手段は、緯度低減方向に光を偏
向するように作用する。該第２方向光偏向手段は、経度
拡がり低減方向に光を偏向するように作用する。上記第
１方向光偏向手段及び第２方向光偏向手段の作用によっ
て、その出力光の断面を長方形状とすることができる。
従って従来技術におけるアスペクト比ミスマッチ損失を
解消し、光利用率を向上することができる。

【００４９】本発明の他のひとつの実施例において、西
半球の該球面状光反射手段の南北端に設けられた該空気
流通用開口手段は、光源手段を直線状に見通せる位置に
対応する。従って、空気を効率良く流通させ、熱放散効
率を向上させることができる。

【００５０】本発明の他のひとつの実施例において、上
記整方器手段は、光の進行方向に沿って、多数の黒色状
薄板が戸棚状に配列されることによって形成され、該薄
板面に対して相対的に大角度で入射する平行性の悪い光
を吸収し、相対的に小角度で入射する平行性の良い光を
反射するように作用する。従って、光の平行性を改善
し、光の発散角を低減できる。従ってコントラスト比の
向上を図ることができる。

【００５１】本発明のもうひとつの実施例においては、
上記光発散角低減手段は、３原色光の発散角を約半分に
低減する作用を有する。従って、従来の提案における６
倍の発散角を３倍の発散角に低減できる。更に、上記偏
光方向整合化手段によって、該３倍の発散角の方向を、
該液晶パネル手段の広指向性方向に合致させることがで
きる。上記発散角の半減によってコントラスト比は約４
倍に向上される。上記偏光方向の整合化によって、４５
度不整合の場合に比べて、コントラスト比を約２倍（se
c²４５°）に向上できる。また、従来の提案において
は、光利用率は３倍に向上されるがコントラスト比は致
命的に阻害されるのに対し、本案においては、コントラ
スト劣化を伴わずに、光利用率（輝度）を３倍に向上す
ることができる。本発明者の最近の研究結果（ＳＩＤ論
文Ｍ．Ｏgino，“Ｐrojection Ｄiplays：Ｐast an
d Ｆuture”，ＳＩＤ９４ＤＩＧＥＳＴ，Ｐ２２３
〜Ｐ２２６）によれば、ディスプレイの質のメリット指
数は、輝度と、コントラスト比との積に比例する。従っ
て本案のインパクトは大きい。

【００５２】本発明のもうひとつの実施例においては、
上記光発散手段によって、水平スポットサイズを増大で
きる。従って、スクリンの縦縞構造と液晶パネルの画素
配列構造との干渉によって発生するモアレ妨害を光損失
を伴わずに低減することができる。

【００５３】本発明のもうひとつの実施例においては、
上記フレネルゴースト障害低減手段は、投写光の偏波面
（電界の振動方向と光進行方向とを含む面）の方向を垂
直方向にそろえる作用を有する。垂直方向に偏波面を有
する光は、スクリンを形成するフレネルレンズに対し
て、その上下端においてＰ−波として作用する。

【００５４】フレネルレンズの上下端部はＰ−波に対す
る反射率が極めて小さいという性質を有する。従ってフ
レネル板内の往復光反射に起因するゴースト妨害が軽減
される。

【００５５】該回折格子を用いた３原色３方向化手段
は、回折格子によって出力される正極性の回折１次光を
液晶パネル手段の方向へと伝送し、回折格子によって出
力される負極性の回折１次光をミラーによって反射し、
その反射出力が上記正極性の回折１次光の方向に平行光
となるように作用する。従って、正負両極性の出射光を
活用できる。従って光利用効率を向上できる。

【００５６】該３原色５方向化手段は、入力平行白色光
を、ＲＧＢＧＲの５方向に分解する。この５方向の光
は、レンチキュラーレンズによって、３原色画素の５配
列位置（ＲＧＢＧＲ）の各位置に収束される。従って、
光利用効率を向上できる。更に、上記画素配列は、人間
の目の分解能に関する視覚心理に適合する。

【００５７】該プレアニールされた薄ガラス板は、液晶
パネル手段の液晶層に対して、一様な圧力を付与するよ
うに作用する。従って、環境変化に依存する画質の一様
性のむらの少ない液晶ディスプレイ装置を構成できる。

【００５８】

【発明の実施の形態】本発明の詳細実施例を開陳する前
に、その理解を容易化するために、発明者によって見い
出された、液晶ディスプレイにおけるエネルギ保存則即
ち光束保存則を開陳する。この法則の助けによって、種
々の用途における各々の特殊目的に適した本発明の液晶
ディスプレイの発想が可能となったからである。該保存
則を次式に示す。

【００５９】

【数６】

【００６０】上式の意味は次の通りである。

【００６１】一般に、光の進行経路上の任意のひとつの
断面積Ｓ₁を通過する光束の量は、式（９）の右辺によ
って与えられ、その値は上記Ｓ₁を通過した光が後続し
て通過する他のひとつの断面積Ｓ₂における対応する
値、即ち式（９´）に等しい。この式は、無収差光学系
の結像面においてのみ成立するヘルムホルツラグランジ
ュの法則を、より一般的な、任意の収差を有する無損失
の光伝播路の途中の任意の界面に適用できるように発明
者が拡張したものである。

【００６２】上式において、ｎ₁，ｎ₂は各々断面積
Ｓ₁，Ｓ₂の属する媒質の屈折率である。ｄｘ，ｄｙは、
光路上の断面積上の局所毎正規直交座標（ｘ，ｙ）の微
分である。θｘは、断面積素分の法線方向から測った光
の方向θのｘ方向緯度成分、θｙはｙ方向緯度成分であ
る。図６において、１は光源、１′は断面積素分、点線
１″は断面積素分の法線、１′′′は光の方向である。
上式におけるＢ（ｘ，ｙ，θｘ，θｙ）は輝度でありそ
の単位は、［ｌｍ／ｍ²sr］＝［nit］である。この単位
において、通常srを“ステラジアン”と称しているが、
式（９）から理解される通り、本来、“正弦面積”と呼
ぶのが適切である。

【００６３】例えば、光源の発光部の表面が、半径３mm
の球面状であって、かつ、ランバーシャンであり、その
表面輝度が１億nitである場合、全光束は、１億nit・４
π（３mm）²・πsr即ち、約３５５００lmとなる。

【００６４】光源と液晶パネルとの間に、光軸に関して
回転対称な無損失光平行化手段を想定し、液晶パネルの
直前に円板面を想定し、この円板面上の照度を均一化し
たものとする。図７に上記光源１と円板面７とを示す。
光平行化手段は図示していない。光源１と円板面７との
距離をＬとすると、光平行化手段なしの場合の円板面の
中央照度Ｅ₀は、次式となる。

【００６５】

【数７】

【００６６】上式において、Ｂ₀は光源の輝度、Ｓ₀は光
源の見かけの面積、ｒ₀は光源の半径である。光平行化
手段によって円板面の隅々まで、一様な照度Ｅ₀を得た
とすると、該円板の直径Ｒ₂は如何程となるか？これ
は、光束保存則から次式の通りに求まる。

【００６７】

【数８】

【００６８】即ち、円板の半径は、光源〜円板間の距離
Ｌの２倍となる。このことは、半径Ｌの球面の表面積が
半径２Ｌの円板の表面積に等しいことから、洞察でき
る。

【００６９】一般に、輝度が一様なランバーシャンな光
源の総面積をＳ₁とすると、総光束はπＳ₁であり、任意
の無損失の光学系によって、これを面積Ｓ₂の受光面へ
と導き、かつ、照度を一様化したとすると、該受光面の
２次元発散角正弦の面積はＳ ₁／Ｓ₂比に等しいことが式
（９）から演繹できる。一方コントラスト比の優れた高
画質の再生画像を得るには発散角の低減を要する。従っ
て極力大形の液晶パネルを使うべきである。

【００７０】さて、次の問題は、等方的光源１から天頂
角θの方向に放出される光を、円板面７の上の光軸から
の半径距離Ｒの位置へ未知の光平行化手段によって到達
させるとして、Ｒをθの如何なる関数とすれば良いか？
である。その答は、前頁において、既に導出した、図３
の関係、即ち式３を用いれば良い。これを次式に示す。

【００７１】

【数９】

【００７２】上式を満たすように、未知の無損失光平行
化手段を構成すれば、円板上の照度を一様化できる。即
ち周辺光量比を１００％化できる。

【００７３】さてここで、円板上の半径Ｒの位置におけ
るミクロな光発散角の大きさεを求める。発散角は半径
方向即ちメリジョナル方向と円周方向即ちサジタル方向
とで相異なる。従って各々をεｍ（θ），εｓ（θ）と
おく。図７において、光源１を中心とする半径Ｌの球面
を仮想する。すると、該球面上の照度は等方光源の場
合、至る所既述Ｅ₀に等しい。天頂角θ、幅Δθを共用
する球面上の円環の円周長は２πＬsinθに等しく、そ
の幅はＬΔθに等しい。一方、該球面上の円環に対応す
る円板７の上の円環は、その円周長が２πＲ即ち４πＬ
sin０．５θ（式１２）に等しい。また、その幅は、Δ
２Ｌsin０．５θ即ちＬcos０．５θΔθに等しい。従っ
て、未知の光平行化手段が、角θを円板上の半径距離Ｒ
に１対１連続的に写像するものと仮定して、次式を得
る。

【００７４】

【数１０】

【００７５】上式の導出に当って、既述式（９）の光束
保存則が上記各円環毎に成立し、かつ、１対１連続写像
において、輝度は一定であるという光学原理を用いた。
また、発散角εが小さい場合にその正弦は角度［rad］
そのものに等しいという近似を用いた。式（１４）の意
味するところは、サジタル方向即ち円周方向には円板上
でその長さが拡大されるために発散角は小となり、メリ
ジョナル方向即ち半径方向には円板上でその長さが縮小
されるために発散角が大となるということである。上記
関係を図８に図示する。同図で曲線８はサジタル発散
角、曲線９はメリジョナル発散角を示す。

【００７６】図９に、上記発散角を、円板７の正面図上
に示す。同図において、発散角を示す楕円の長径はεｍ
（θ）に等しく、短径はεｓ（θ）に等しい。中央の円
の面積と周辺の楕円の面積が等しい場合に周辺の照度
は、中央の照度に等しくなる。従来技術の項で既述した
パラボラミラー方式においては、円板の周辺部における
発散角εｍ（θ），εｓ（θ）が各々ε（０）cos²０．
５θに等しくなっていた。即ち、発散角面積cos⁴０．５
θに比例していた。このことは、既述図４の従来技術の
問題点を別の側面から説明するものである。

【００７７】式（１４）の最後の式のεｍ（θ），εｓ
（θ）比の形から理解されるように、この比の２乗が、
１／cos⁴０．５θ、即ち周辺光量比の改善比となってい
る。本発明の実用上の効果を大ならしめるには、改善比
を約１．４倍以上とすることが望ましい。このために
は、従って、液晶パネル入射面（後述レンチキュラーレ
ンズを通過する前の入射面の意）の対角隅における入射
光のメリジョナル発散角を、サジタル発散角の約１．２
倍以上とすることが推奨される。以上の説明によって発
散角の意味が理解されたものと考える。

【００７８】次に未知の光平行化手段を具現化する方法
について図１０，１１，１２，１３の順序で示す。これ
らの図においては極座標が示される。その原点は光源の
中心に配置され、θは光軸から測った天頂角を意味す
る。これらの図において、１は光源、１１０は光軸、７
は図７におけると同じ円板である。

【００７９】図１０において、１１４，１１５は設計の
ための補助線である。１１４は天頂角約６０度以下の部
分に対応し、１１５は天頂角約６０度以上の部分に対応
する。動径ρの長さは、同図に示した通り、次式の通り
に設定される。

【００８０】

【数１１】

【００８１】光源１からθ方向に向かって放出される光
が、補助線１１４，１１５に交わって後、図１０に示す
通り光軸１１０に平行な方向に変換されたとすれば、円
板７の入射照度が一様化される。その理由は、図７で既
述した原理に基く。しかし乍ら、ひとつの光学手段によ
って、図１０によって表わされる機能を具現化すること
は極めて困難である。そこで、図１０を図１１に変換す
る。図１１において、１１６は補助線であり、これは、
図１０における天頂角約６０度以上の部分を左右反転し
たものである。

【００８２】次に、図１１の補助線１１４で表わされる
機能を、第１の光屈折手段と第２の光屈折手段によって
実現し、更に、補助線１１６で表わされる機能を第１の
光反射手段と、第３の光屈折手段によって実現すること
を考える。これを図１２に示す。同図で、１１３は第１
の光屈折手段、１０は第２の光屈折手段、１０′は第３
の光屈折手段、１１７は第１の光反射手段である。次に
その動作を説明する。同図で矢印付きの実線は、現実の
光線経路を示す。点線は、図１１におけると同一のもの
である。

【００８３】第１，第２及び第３の光屈折手段は、具体
的には光屈折レンズまたはフレネルレンズによって構成
できる。フレネルレンズを用いる場合には、上述の作図
によって既知の入射角をα、出射角をγとする時、次式
の通りにそのプリズム角βを選定すれば良い。各々の記
号の意味は図１４に示す通りである。

【００８４】

【数１２】

【００８５】上式においてｎは媒質の屈折率である。

【００８６】また、１１７で示される第１の光反射手段
は、具体的には凹面鏡によって実現できる。図１２か
ら、点線部及び補助線１１４，１１６を除いたものが本
発明の第１の実施例の要部である。この要部によって、
図１の従来技術の光源１とパラボラミラー２の部分を置
き換えることによって、本発明の第１の実施例が構築さ
れる。該要部の備えるべき要件は次の通りである。以下
の記述において、光屈折手段の光偏向角とは光屈折手段
への入射光の方向と光屈折手段からの出射光の方向との
間の角度である。

【００８７】（１）光源手段と液晶パネル手段とを備
え、（２）光源手段から液晶パネル手段へ至る経路に少
なく共、第１，第２及び第３の光屈折手段並びに第１の
光反射手段を備え、（３）第１の光屈折手段には該光源
手段からの出力光の一部が入力され、その出力光が該第
２の光屈折手段を経て該液晶パネル手段の内周部の方向
へと供給され、該第１の光反射手段には、該光源手段か
らの出力光の一部が入力され、その出力光が該第３の光
屈折手段を経て、該液晶パネル手段の外周部の方向へと
供給され、（４）該第３の光屈折手段は、その最外周部
の光偏向角がその最内周部の偏向角に比べて、代数的に
より小さく形成され、（５）該第３の光屈折手段の最内
周部の光偏向角は、該第１及び該第２の光屈折手段の最
外周部の各光偏向各の和よりも小であって、かつ、該第
３の光屈折手段の最内周部の出射光の方向と該第２の光
屈折手段の最外周部の出射光の方向とが実質的に合致す
るように形成されてなる液晶ディスプレイ装置。

【００８８】上述の説明から判るように、図１における
投写レンズ４とスクリン５とは第１の実施例の必須要件
ではない。また、図１２に示した通り、第２，第３の光
屈折手段を一体化して形成しても良い。

【００８９】尚、図１１の説明において、補助線１１４
及び１１６の切断境界を天頂角約６０度と記したが、こ
の角度は、任意の鋭角に選定できる。また、第１の光反
射手段の形状は、一般には非球面状であるが、これを球
面鏡で代用しても良い。

【００９０】尚、既述の通り、液晶パネルの対角隅にお
ける入射光のメリジョナル発散角の大きさを、サジタル
発散角の約１．２倍以上とすることが推奨される。

【００９１】次に本発明の第１の実施例の変形例達を図
１３に示す。同図が図１２と異なる第１の変形例は、光
源１にその支持用ステム１１１を追加することである。

【００９２】第２の変形例は、第２の光反射手段１１８
を追加することである。該第２の光反射手段は、光源１
からの入力光を反射し、その出力光を光源１の方向へも
どすように反射することによって光利用効率を向上す
る。光源１として具体的にメタルハライドランプ，キセ
ノンランプまたはマグネトロン励起ランプを用いる場合
には、その出力反射光を、光源１の外周辺部の方向へも
どすように若干デセンタすることが望ましい。何故なら
該種光源族においては、光源内部のプラズマを光が通過
する際に青色の光が吸収される傾向があるからである。

【００９３】第３の変形例は、光シールド手段１１９の
追加である。光シールド手段１１９は、図１３に示した
通り、光源からの光放出方向に沿うように、第１の光屈
折手段１１３の外周部に配置される。該光シールド手段
の目的と効果は、第１の光反射手段１１７からの出力光
が第１の光屈折手段へと誤って入力されるのを防ぐこと
である。これによって、光発散角の異常な増大を防ぐこ
とができ、従って再生画像のコントラスト比を向上で
き、従って画質を向上できる。

【００９４】第４の変形例は、第３の光反射手段１２０
の追加である。該手段は、図１３に示す通り、その後部
の光進行方向に液晶パネル３の有効面が存在しない領域
に配置され、光利用率の向上に資する。該手段の出力反
射光１２１は、光源１の方向へともどされる。図１５に
液晶パネル手段から光源側を見た正面図を記す。同図
で、１２０は、第３の光反射手段即ち、陰の部分であ
る。１２２は、光透過部であり、その内周部は第２の光
屈折手段に対応し、その外周部は第３の光屈折手段に対
応する。第３の光反射手段は、第３の光屈折手段と第１
の光反射手段との間に配置しても良い。

【００９５】図１３において、手段１０′，１１７，１
１８及び１１１の相互間のスキマを密封して、ゴミの侵
入を防ぐようにすることがゴミの多い環境での使用に際
して推奨される。また、該密閉空間を小さな屈折率を有
する冷媒（シリコーンオイルなど）で充填することも有
効である。但しその場合には、光源１は周知の２重管形
とすることが望ましい。

【００９６】上記本発明の第１の実施例及び変形例達に
おいて、光屈折手段とは可視光屈折手段の意であって、
赤外光または紫外光等の非可視光を反射することが望ま
しい。特に、少なく共、第１及び第２の光屈折手段の入
射面に非可視光反射膜を設けることが望ましい。また、
光反射手段とは、可視光反射手段の意であって、赤外光
または紫外光等の非可視光を透過することが望ましい。
このような望ましい性質を、周知の多層膜技術の応用に
よって付与可能である。以下の説明の大部分においても
このことは成立する。

【００９７】図１６に光源手段１の変形例を示す。

【００９８】１１は両側にステムを設けた球状光源、１
１′は光軸方向に長い発光部を有する光源である。光軸
方向に長い光源を図１３の光源１の代りに用いる場合に
は、天頂角θに関して、光源が非等方的となり、周辺光
量が増加する傾向となる。従って本発明をより容易に実
現できる。

【００９９】図１７に光源配置の変形例を示す。同図で
各番号は既述のものである。１２３は直方筒状の導光筒
である。光源１１，１１′の方向を画面の短辺の方向、
即ち、通常は画面の垂直方向に合わせると、光利用率の
向上に有効である。その場合、図１７の第１の光反射手
段の１１７′で示される部分を削除することができる。

【０１００】更に、本発明の第１実施例の変形例を示す
図１３の変形例を図１８に示す。同図が図１３と異なる
第１の点は、第１の光屈折手段と第２の光屈折手段とを
１１３′で示されるひとつの屈折レンズで具現化した点
である。屈折レンズの入射側界面１１３は第１の光屈折
手段を形成し、その出射側界面１０は第２の光屈折手段
を形成する。

【０１０１】第２の相違点は、１２０′で示される第３
の光反射手段を、第１の光反射手段の光入射側に移動し
た点である。該第３の光反射手段は、後続液晶パネル手
段へと伝送される有効光が存在しない領域に配置され
る。該光反射手段は、光源から発射される光を光源の方
向もしくは光源の外周辺部の方向へ反射する。従って光
利用効率を向上できる。図１８において、１０′と１１
３′とを構造上、一体化して形成しても良い。

【０１０２】更に他の変形例を図１９に示す。同図が図
１８と異なっている点は、１０′で示される第３の光屈
折手段の外周部が負の収束力を即ち負の光偏向角を有す
るように構成されている点である。

【０１０３】図１９の構成における第３の光反射手段１
２０′の形状を、光源手段１の方向から見たメルカトー
ル図法に基く正面図を図１９の下方に示す。同図で４弁
の花びら状の環状部１２０′が第３の光反射手段であ
る。

【０１０４】該４弁の花びらの中の点線１１１′は、光
源手段１のステム部である。このステム部は図１９の上
部に描かれた断面図においては省略して表現されてい
る。

【０１０５】図２０に更にもうひとつの第１実施例の変
形例を示す。同図においては、図１９における第１，第
２及び第３の光屈折手段が構造的に一体化されたフレネ
ルレンズによって形成されている。同図の各番号の意味
はすべて既述のものである。第３の光屈折手段１０′の
最内周部の光偏向角と、第１，第２の光屈折手段１１
３，１０の最外周部の光偏向角の和とが不連的に変化し
ていることに注目されたい。この性質は、第１の実施例
及びその変形達に共通する特質のひとつである。同図に
おいて、第１の光屈折手段１１３と第２の光屈折手段１
０との距離が近接しているために、第２の光屈折手段の
外周部の照度が不足する傾向にある。しかし乍ら、その
照度低下率は実用上許容できる。あるいは、その照度低
下を、第２の光反射手段１１８の光出射光方向を制御す
ることによって補償することができる。同図において、
第３の光屈折手段１２０′のそばに点線で示されている
１２０″の部分は、再生画像上の短辺方向即ち通常は上
下方向に対応し、該方向において、第３の光反射手段が
延長されていることを意味する。図２０において、一体
化形成されたフレネルレンズの材質は、その光入射側を
ガラス材で構成し、その光出射側を合成樹脂で形成する
ことができる。また、フレネルレンズの入射面に非可視
光反射膜を形成することが推奨される。何故なら、そう
することによって出射側の合成樹脂の寿命を延長できる
からである。

【０１０６】図２０において、液晶パネル手段として、
対角１０インチ，アスペクトレシオ４：３のものを使う
場合の実寸法の一例は下記の通りである。

【０１０７】第２の光屈折手段の直径は約１６０mm、第
３の光屈折手段の最大直径は、約２５０mmである。

【０１０８】上記各寸法は、比例的に縮小拡大すること
ができる。上例において液晶パネルの短辺の長さは約１
５０mmであって、第２の光屈折手段の直径より小さい。
従って、短辺方向から、第３の光反射手段１２０′，１
２０″の重力を支える構造体を設け、かつ該構造体を光
伝送路の外に設けることができる。

【０１０９】以上の説明において、第１〜第３の光屈折
手段及び第１の光反射手段の有効部は、光軸に関して回
転対称な形状と前提して説明した。しかしこれらは、一
般的には、回転非対称な形状としても良い。そうするこ
とによって、出力光束外縁を円状でなく、長方形（図１
５の１２２）に近い形に近づけることができる。

【０１１０】次に、第１実施例に置ける問題点の対策に
ついて補足する。既述の図１２，１３，１７，１８，１
９，２０において、第２の光屈折手段１０と第３の光屈
折手段１０′との境界において円環状の蔭部が生じる。
この蔭部を図１３，１７の液晶パネル手段上において実
用限度内に低減するための条件を図３７に後掲する。同
図において、斜線１３０で示される部分が上記蔭部に相
当する。この陰を液晶パネル手段３のパネル面上におい
て消去するための条件を次式に示す。

【０１１１】

【数１３】

【０１１２】上式において、Ｄは第２，第３光屈折手段
と液晶パネル手段との間の距離、γ（ガンマ）は、第２
光屈折手段の外周部の主出射方向と第３の光屈折手段の
内周部の主出射方向とが相交わる角度［rad］である。
Ｇは蔭の幅である。上式に示す通り、Ｄγの値を０．５
Ｇ〜１．５Ｇに選定することによって、実用上、上記蔭
妨害を目立たなくできる。

【０１１３】以上で本発明の第１実施例に関する説明を
終わる。上記第１の実施例は、基本的に光軸に関して回
転対称（出力光の外周部を除いて回転対称の意）な光学
系に属している。本発明者の発見した式（９）は、回転
非対称なコリメータ光学系の構築にも有効である。その
ような変形例は、図５４以降に後述される。

【０１１４】次に、本発明に用いることが有効な液晶パ
ネル３の入射面付近の改善について記す。

【０１１５】本発明の第２の実施例を図２１に示す。同
図は水平断面図である。同図で３，４，５は既述のもの
と同一である。１２は、光源手段及び光進行方向変換手
段をまとめたブロックであって、既述の本発明の第１実
施例を用いることができる。但し、それに限定される必
要はない。１３，１４，１５は３原色３方向化手段であ
って具体的には、ＲＧＢの各原色を反射するためのダイ
クロイックミラーが使用される。ダイクロイックミラー
達の代りに、本発明者のＪＰ−Ａ−９２−０５４７４９
に記されている回折格子フィルタ手段を用いても良い。
各ミラーの間の角度を図示の通り０．５ωとすると、そ
の３原色出射光の間の角度はωとなる。このωの値は、
既述の発散角ε（０）の１倍〜２倍程度に選定される。
１６，１６′は、偏光方向整合化手段であって、３原色
３方向化手段（１３，１４，１５）の光発散方向を液晶
パネル手段３の広指向角方向に合致させるためのもので
ある。具体的には、１６は４５度斜め方向の偏光面を有
する光のみを通過する偏光板である。４５度斜め方向と
は、ネマチック液晶式の液晶パネル手段（３）の液晶層
の入射側の分子の長軸配列方向の意である。１６′は、
偏光面を４５度回転するための半波長板である。周知の
通り、半波長板の光軸（光異方性軸）を２２．５度傾斜
させて使用することにより、偏光面を４５度回転させる
ことができる。尚、液晶パネル（３）の出射面には通
常、出射側偏光シートが接着されて一体化形成される。
但し本図ではその図示を省略してある。１７は両面レン
チキュラーレンズで、その入射側に３方向３位置化手段
（第１のレンチキュラーレンズ手段）１８を備え、その
出射側に光発散角低減手段（第２のレンチキュラーレン
ズ手段）１９を備える。２０は、液晶パネル手段（３）
の画素である。１７，１８，１９の作用を図２２，図２
３によって説明する。両図は各々１周期分の拡大図であ
る。図２２において、３，１７，１８，１９，２０は既
述の通りである。２０′及び２０″は各々液晶パネル手
段３の入射面及び出射面である。液晶パネルの出射面
（２０″）には図示しないが、通常、偏光板が粘着さ
れ、一体化して形成される。同図矢印付き実線はＧ色光
経路、矢印付き点線はＲ，Ｂ光経路である。本発明の典
型的応用例においては、光発散角低減手段（１９）の焦
点距離（ｆ₁）は３方向３位置化手段（１８）と１９と
の間の距離（図２２のＴ₁）にほぼ等しく選定される。
液晶パネル手段（３）の入射面（２０′）と画素面（２
０）との間の距離（Ｔ₂）は、Ｔ₁より小さく、実際上
は、Ｔ₁の２／３倍より小さく選定される。そうするこ
とによって、出射光（液晶パネル画素面通過光）の発散
角は図示の通り約３ωとなる。実際的な応用に際して
は、式（１９）の代りに、式（１９′）に示す通り、Ｔ
₁の値をｆ₁の値の６０％〜１２０％に選定することによ
って、本発明のひとつの重要な目的（発散角の低減によ
るコントラスト比の向上）を達成できる。何故なら、そ
うすることによって、Ｒ，Ｂ光のＧ光に比べての発散角
の増加を６０％以上低減できるからである。尚、３方向
３位置化手段１８の焦点距離ｆ₀は式（１９″）を満た
すように選定される。

【０１１６】

【数１４】

【０１１７】従って本発明の本実施例における本質的な
構成要件は、式（１９′），（１９″）と式（２０）と
を満たすことである。

【０１１８】光発散角低減手段（１９）の効果の理解の
ために、図２３にこれを除いた場合を示す。図２３にお
いては液晶パネルの画素面通過光のＲＧＢの方向は統一
を欠いており、かつその発散角は約６ωと大きい。この
従来技術における発散角（６ω）に比べて、本発明にお
ける発散角（３ω）は約１／２倍に改善されている。再
生画像のコントラスト比は、液晶パネルの画素面を通過
する際の光発散角のほぼ２乗に反比例する。従って本案
によれば、コントラスト比を約４倍に改善できる。ま
た、光の発散方向が液晶パネル手段の広指向角方向に合
致させてあるため、コントラスト比向上効果が大とな
る。

【０１１９】以上で本発明の第２の実施例の基本説明を
終る。図２１において、レンチキュラーレンズは図の判
り易さの目的で４周期分のみを記したが、実際には、ひ
とつのパネルに数百周期以上が形成される。以降の図に
おいても同様である。図２１において、用途によって
は、半波長板（１６′）を省略しても良い。その場合に
は、色純度ないしはコントラスト比が若干劣化する。

【０１２０】図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）に光発散角
低減手段（１９）の変形例を示す。図２４（ａ）は、台
形柱状レンチキュラーレンズとした場合である。図２４
（ｂ）は、図２４（ａ）の台形の各辺を凹レンズ化した
ものである。図２４（ｃ）は（ａ）の台形の各辺を凸レ
ンズ化したものである。即ち、同図に示す通り、Ｒ，Ｂ
光の左右方向への発散を防止すると共に、Ｒ，Ｇ，Ｂ各
光の発散を低減したものである。図２４は既述の入射光
の発散角ε（０）がωより十分小さい場合には有効であ
る。しかしε（０）がωにほぼ等しい場合には有効では
ない。以上で図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）の説明を終
る。

【０１２１】図２５(Ａ)に更に変形例を示す。図２１〜
２４は水平断面図であったのに対し、図２５(Ａ)は垂直
断面図である。図２５(Ａ)は、図２２の構成に加えて、
光利用率向上のために、垂直方向（液晶パネルの狭指向
角方向）に光を収束するレンチキュラーレンズ手段１
７′を追加した構成である。本構成の要件は、レンズ手
段１７′の焦点距離を、レンズ手段１８の焦点距離より
も大とすることである。そうすることによって、コント
ラスト比の劣化を最小限に抑えて光利用率を向上でき
る。

【０１２２】図２５(Ｂ)に本発明を偏光めがね式立体デ
ィスプレイに適用するための変形例を示す。同図で２
０″は既述の出射側偏光板であり、１０００及び１００
０′は偏光面を９０°回転するための水平ストライプ状
半波長板である。周知の通り、半波長板の光異方性光軸
を４５°傾斜させて使用することにより、偏光面を９０
°回転できる。１００１、１００２、１００３、１００
４は各々第１、第２、第３、第４走査線に対応する出射
光である。同図から判るように、偶数番号の出射光のみ
がその偏光面を９０°回転される。奇数番号の走査線に
対応する画素には、左目用信号が印加され、偶数番号の
走査線に対応する画素には、右目用信号が印加される。
観視者の着用する偏光めがねは、左目用には、偏光板２
０″に対応する光のみを通過する偏光板を付加し、右目
用には、半波長板１０００、１０００′、…を経由した
光のみを通過する偏光板を付加する。従って、立体画像
を観視することができる。実際的な水平ストライプ状半
波長板(１０００、１０００′、…)の形成方法として
は、液晶パネル製造技術において周知の配光膜利用式の
分子配列方向整列化手法を用いることができる。本構成
に固有の効果としては、レンチキュラーレンズ手段１
７′とストライプ状半波長板(１０００、１０００′、
…)との組合せによって、左目用出射光と右目用出射光
とを、相互間クロストークを排除して、分離でき、従っ
て高画質の立体画像を提供できる。

【０１２３】図２６（ａ）に本発明の第３の実施例を示
す。本例の特徴は、液晶パネル手段（３）の出射側にフ
レネルレンズ手段１１を配置したことである。該フレネ
ルレンズ手段（１１）によって出射光を投写レンズ手段
（４）の方向へ収束できるため、投写レンズ手段（４）
の口径を小形化できるという利点を有する。

【０１２４】図２６その他において、投写レンズ手段
（４）を図示の簡潔化のために単に１枚のレンズ要素で
表示したが実際には複数のレンズ要素によって構成され
る。該投写レンズ手段（４）のしぼりの形状を、図示は
してないが、該液晶パネル手段（３）の広指向性方向に
長軸を有する楕円ないしは長円状に形成することが推奨
される。何故ならそうすることによって不要な異常光の
通過を阻止することができ、従って、再生画像のコント
ラスト比（画質）を向上できるからである。

【０１２５】フレネルレンズ手段（１１）の変形例を図
２６（ｂ）に示す。同図で１７０は第１のフレネルシー
ト、１７１は第２のフレネルシート、１７２は第１のフ
レネルシートの出射側に形成されたフレネルレンズ面、
１７３は第２のフレネルシートの入射側に形成されたフ
レネルレンズ面、１７４は第１のフレネルシートの不連
続部、１７５は第２のフレネルシートの不連続部、１７
６は両シートを周辺部で貼り合わせるための接着部であ
る。本構成によれば画角（α）を約３０度以上に拡大で
き、従って投写距離の短いコンパクトな光学系を構成で
きる。

【０１２６】光利用効率向上のための本発明の第４の実
施例を図２７に示す。同図点線の内部が本実施例の要
部、光利用率向上手段であって、Ｐ波，Ｓ波の両方を利
用するための構成である。点線内は左右対称の構成であ
るため右半分について記す。２１は偏光ビームスプリッ
タであってＰ波を通過し、Ｓ波を反射する。２２は偏光
面を９０度回転するための半波長板であってＰ波をＳ波
に変換する。２３は反射鏡である。本図は、Ｓ波を利用
する形式で示したが、代りにＰ波を利用する形式として
も良い。

【０１２７】図２７において、更に、３原色３方向化手
段（１３，１４，１５）と点線で囲んだユニットとの間
に、色純度向上のために、不要スペクトルの一部を反射
するダイクロイックミラーを配置しても良い。

【０１２８】図２８に図２７の一部変形例を示す。２
１′は偏光ビームスプリッタ、２２′は偏光面９０度回
転用半波長板、２３′は反射鏡である。

【０１２９】図２７，２８共に光利用効率を約２倍に向
上できる。両図において、偏光ビームスプリッタと反射
鏡２３，２３′との間の３角柱状空間を液体またはゲル
材で満たし、偏光ビームスプリッタ２１，２１′と一体
化して形成しても良い。以上で図２７，２８の説明を終
る。

【０１３０】図２９に本発明の光ファイバ式液晶ディス
プレイへの応用例を示す。光進行方向変換手段等の部分
は本図では図示を省略してある。同図で１７，３は既述
のものである。２４は光ファイバ群、２５は光ファイバ
入力端、２４′は光ファイバ出力端即ち画像表示部であ
る。

【０１３１】図２９において、ファイバ受光端（２５）
と液晶パネル手段３の出射面との間を、空気層を介さず
に液体またはシリコーンゲルで連結することが推奨され
る。そうすることによって、界面における反射損失を低
減でき、かつ、再生画像のコントラスト比を向上でき
る。

【０１３２】図３０に本発明の直視式液晶ディスプレイ
への応用例を示す。同図で２６は、垂直方向に光を発散
するレンチキュラーレンズ手段である。

【０１３３】図３１に図３０を９０度回転した形式の直
視式液晶ディスプレイを示す。図３０，３１において、
液晶パネル手段（３，３′）の指向特性の広角方向は、
図３０においては水平方向、図３１においては垂直方向
である。

【０１３４】図３１の実施例の水平断面拡大図を図３２
に示す。同図で２６′は水平方向に光を発散するレンチ
キュラーレンズ手段、３５はレンチキュラーレンズ、３
６はブラックストライプ（黒印刷部）である。本構成に
おいて、液晶パネル手段（３′）の画素（２０）構造と
レンチキュラーレンズ（３５）構造との干渉に起因する
モアレ模様の妨害の発生を防ぐには、同図に併記した条
件式を満たす必要がある。即ち、画素面とレンチキュラ
ーレンズの焦点面との間の距離（Ｔ₃）と入射光の発散
角（ε）との積を媒質の屈折率（ｎ）で除した商がレン
チキュラーレンズの配列ピッチＰの０．７５倍より大と
する必要がある。商がピッチに等しい場合に、モアレ妨
害は非常に小さくなる。図３０におけるモアレ妨害につ
いても同様である。

【０１３５】図３１の構成は、図３０の構成に比べて液
晶ディスプレイの画像表示面の周囲外光１２に起因する
コントラスト比の劣化を軽減できるという利点がある。
以上で図３０，３１の説明を終る。

【０１３６】以上で本発明の第３実施例，第４実施例及
びその応用についての説明を終る。

【０１３７】次に、本発明を透過形スクリンと組合わせ
て、投写式液晶ディスプレイを構成する際に、スクリン
の縦ストライプ構造と液晶パネルの縦ストライプ構造と
の干渉によって発生するモアレ妨害を軽減する手段につ
いて述べる。

【０１３８】透過式スクリンの構成例を図３３に示す。

【０１３９】同図で２７は垂直方向に光を収束発散する
ためのレンチキュラーレンズでそのピッチは約０．１mm
以下、２８はフレネルレンズ面でそのピッチは約０．１
mm、２９は水平方向に光を収束発散するためのレンチキ
ュラーレンズでそのピッチは約０．５mm、３０はブラッ
クストライプ面である。レンチキュラーレンズ２９と液
晶パネルの縦ストライプ状画素構造とが干渉してモアレ
妨害を発生する。

【０１４０】図３４に、キャビネット入り投写式液晶デ
ィスプレイの側面図を示す。同図で１２，３，４，５は
既述のものである。３１，３２，３３は光反射手段であ
る。

【０１４１】前述のモアレ妨害を消去するために、従来
技術においては、スクリン構成部材中に多量の拡散材を
混入する必要があった。このため、投写光が拡散材に吸
収されて、光利用率が低下するという問題があった。ま
た、多量の拡散材の混入によってフォーカス及びコント
ラスト比が劣化し、従って画質劣化を招いていた。

【０１４２】本発明の第５の実施例、投写式液晶ディス
プレイにおいては、図３４の光反射手段３２を縦方向ま
たは横方向の円筒状とすることによって、モアレ妨害を
低減する。従って多量の拡散材の使用を不要化でき、従
って画質を向上できる。

【０１４３】モアレ妨害低減原理を図３５に示す。

【０１４４】同図で３２は円筒状光反射手段、３４は光
線束の断面である。実線矢印は、光線束の上下端光線、
点線矢印は光線束の左右端光線である。

【０１４５】スクリンを、上下端光線の収束位置に配置
すれば、スクリン上の再生画面において、垂直解像度は
劣化しない。一方水平スポットサイズは図示の通りＡの
幅を持つ。この幅Ａをレンチキュラーレンズ２９のピッ
チＴの約１．２２倍に選定することによって、前記モア
レ妨害を大幅に低減できる。実用上は、水平デフォーカ
ス幅Ａをレンチキュラーレンズ２９のピッチＴの０．８
倍以上に選定することによって十分その効果が得られ
る。図３６に、投写レンズの収差を零と仮定した場合に
おける、円柱ミラーによるモアレ妨害低減効果の計算値
を示す。

【０１４６】光反射手段３２を円柱状化するには、モー
メントを付与すれば良い。モーメントを付与するには、
ミラー自体の重力によるたわみを利用するかまたは、バ
ネ等によってモーメントを付与すれば良い。付与したモ
ーメントをＭとすると、ミラーの曲率半径Ｒは材料力学
に基き、次式で与えられる。

【０１４７】

【数１５】

【０１４８】半径Ｒと水平デフォーカス幅Ａ、投写距離
Ｄ及び光線束の横幅Ｗとの関係は次式で与えられる。

【０１４９】

【数１６】

【０１５０】上式を用いて、必要とされる半径値、従っ
て必要とされるモーメント値を求めることができ、本実
施例を容易に具現化できる。以上で、ミラーの変形を利
用したモアレ妨害低減の説明を終る。液晶パネル出射部
の工夫によるＢＳスクリーン用モアレ妨害低減策につい
ては、後述図６５〜図７０に示される。

【０１５１】図３８に本発明を背面投写形ディスプレイ
に応用した場合の正面図を示す。同図で、５はスクリ
ン、１７７はキャビネット、１７８，１７８′はスピー
カ配置部、１７９，１７９′は光ディスクプレーヤ，Ｖ
ＴＲ，光ディスク，テープ等を収納する棚の配置部であ
る。本例は、図２６，３４に示した実施例と共に用いる
ことが推奨される。何故なら図２６，３４の実施例を適
用すれば、キャビネットの奥行をコンパクトにできるか
らである。

【０１５２】次に透過式スクリン中に使用されるフレネ
ルシートにおける投写光の内部往復反射に起因するゴー
スト障害について記す。

【０１５３】図３３に例示した透過式スクリン中のフレ
ネルシートの水平断面図を図３９に示す。同図で２８′
はフレネルシート、２８はフレネルレンズ面である。１
８０，１８０′は有効投写光線、点線１８１，１８１′
はゴースト妨害光である。これらの妨害光は水平斜め方
向に向っているため、図３３にて既述したブラックスト
ライプ（３０）に吸収される。従って、スクリンの左右
端にはゴースト妨害は元来発生しない。しかし、一方、
スクリンの上下端においては、ブラックストライプ（３
０）によって吸収され得ない。従って、画面上には、図
４０に示される形式のゴースト妨害が観測される。同図
で５′はスクリン枠であり、４個の丸印は画像である。
１８２，１８２′はゴースト妨害像である。

【０１５４】発明者は、このゴースト妨害に着目して種
々の実験を試みた。その結果、スクリン入射光の偏波の
方向（電界）を垂直方向に限定することによって、ゴー
スト妨害が大幅に軽減されることを見い出した。

【０１５５】スクリン入射光の偏波の方向を垂直方向に
限定することによって、上下端部のゴースト妨害が何故
低減されるかについて解明した結果を次に説明する。図
４１に、Ｐ−波とＳ−波の界面反射率の光出射角度依存
性を示す。同図で曲線１８３はＳ−波の反射率、１８４
はＰ−波の反射率である。各反射率の値は後述式（４
２）によって計算されたものである。Ｐ−波の反射率
は、いわゆるブルースタ角において零となる。ブルース
タ角とは、図３９において出射角（θ）がtan~¹１／ｎ
（約５６度）に等しくなる角度の意である。実際、背面
投写形ディスプレイにおいて、出射角（θ）はスクリン
の上下端において、通常図４１の１８５に示される領域
に分布している。画面上下端におけるフレネルシートに
対するＰ−波とは垂直偏波を意味する。

【０１５６】従って、光学原理に照らして、スクリン入
射光の偏波の方向を垂直方向に限定することによって上
下端部のゴースト妨害が軽減されることが納得される。

【０１５７】上記実験と考察に基いてなされた本発明の
ひとつの実施例を図４２に示す。同図で、１６′，１
６，１７，３，１１，４，５は図２６（ａ）と同様のも
のである。１８６は本実施例の要部をなすところの偏波
面４５度回転用の半波長板であって、液晶パネル（３）
とスクリン（５）との間に配置される。動作原理を同図
１８７に示す偏波面推移によって説明する。偏波面４５
度回転用半波長板１６′への入射光は垂直偏波である。
偏光板１６の出力光の偏波の方向は、右４５度である。
液晶パネル３の出射面の偏光板（図２２の２０″）を経
た出力光の偏波の方向は、左４５度である。半波長板
（１８６）を経た後の出力光の偏波の方向は垂直とな
る。従って、スクリンへの入射光の偏波の方向を垂直偏
波に限定することができる。従って、スクリンの上下端
部のゴースト妨害を軽減できる。

【０１５８】本実施例の備えるべき必須条件は、スクリ
ンへの入射光の偏波の方向を実質的に垂直方向に限定す
ることである。図４２における半波長板（１８６）の使
用は、本特殊実施例において、上記必須条件を満たすた
めのひとつの十分条件である。何故なら、例えば、液晶
パネル（３）への入力光を水平偏波とし、かつ、その出
力光を垂直偏波に限定することによって、半波長板１
６′，１８６を削除して、かつ、本実施例の目的とする
スクリン上下端ゴースト妨害低減が可能であり、かつ、
そのような構成は本発明の本実施例の容易な変形のひと
つとして含まれるからである。

【０１５９】更に図３３で示されるブラックストライプ
式スクリーンのフレネルシートとブラックストライプシ
ートとの間に半波長板をその光異方性軸を４５°斜め方
向に設定して配置することにより、出射光の偏波方向を
水平方向に変換できる。即ち、偏波方向水平化手段とし
て作用する。そうすることによって、ブラックストライ
プシートの入出射面における光反射損失を図４１に既述
した原理の応用によって低減できる。従って左右方向へ
の視野角を拡大し、本発明の応用可能分野を拡大でき
る。上記偏波方向水平化手段はブラックストライプシー
トの光出射側に一体化接合して形成しても良い。

【０１６０】図２１において既述した３原色３方向化手
段（１３，１４，１５）の変形例を図４３の点線１９０
内に示す。同図で、１２，１６，１７，３，２０は既述
のものである。１９１は回折格子板、１９２はミラーで
ある。その詳細構成及び原理を図４４に示す。

【０１６１】１９１′は回折格子面であって、回折格子
の配列周期はｐであり、変調深さはｈである。１９３は
正回折１次光、１９４は負回折１次光である。関連数式
を次に示す。

【０１６２】

【数１７】

【０１６３】上式において、ｎは回折板の屈折率（約
１．５）、αは緑色回折１次光の回折角、λ_R，λ_G，λ
_Bは各々赤，緑，青の波長である。

【０１６４】式（２３）は、回折板（１９１）の出力零
次光を消去するための条件である。

【０１６５】式（２４）は、１次光の回折角（α）と回
折格子の配列周期（ｐ）との関係を示す。式（２６）は
２色間角度（ω）と回折角（α）との関係を示す。図４
５にこれをグラフ化して示す。図４４から了解されるよ
うに、正回折１次光と負回折１次光とは、入射光の方向
を軸として互いに鏡像の関係にある。従って、ミラー
（１９２）を入射光の方向に平行して配置することによ
り、ミラー（１９２）の出射光（１９５）は、正回折１
次光（１９３）と平行したものとなる。即ちミラー（１
９２）は入力負回折１次光を反射して、正回折１次光と
平行な出力光に変換する。図４５の斜線部は本発明の有
効範囲を示し、これは式（２４）に基き、回折格子の配
列周期（ｐ）が１．６μｍ以下（α≧２０°）０．６５
μｍ以上（α≦５５°）に相当する。何故なら、この範
囲を超えると２色間角度（ω）が過小または過大となる
からである。本構成によれば、図２１の構成に比べて装
置をより小形化，廉価化できる。

【０１６６】本発明者は、かつて、特願平０４−０５４
７４９号の図１２において、回折格子の利用を提案し
た。しかし該提案においては、正回折１次光のみが利用
されており負回折１次光が利用されていない。従って、
図４３，４４に示した本発明によれば、特願平０４−０
５４７４９号に比べて、光利用効率を向上することがで
きる。

【０１６７】図４３のひとつの変形例を図５２に示す。
同図で点線１９０′の内部が、３原色３方向化手段であ
る。図４３においては、光透過式の回折格子板を用いた
のに対し、図５２においては反射式の回折格子板３８を
用いている。３８′は回折反射面である。本例において
は、出力零次光を消去するための条件式は、式（２３）
の代りに、回折格子の深さ：ｈ＝λ_G／４を用いる。こ
れは、１８０度の位相差を付与するという物理的意味に
おいて、式（２３）と同一である。従って、式（２４）
〜（２６）もそのまま適用できる。従って動作原理も同
様である。

【０１６８】図５３に更に他のひとつの変形例を示す。
同図で３９は回折反射面（３８′）をゴミ等から保護す
るための透明コーティングである。コーティング媒質の
屈折率をｎとした場合、回折格子の深さは、ｈ′＝λ_G
／４ｎと前例に比べてより浅くすることができる。従っ
て、その製造が容易化される。

【０１６９】更に他のひとつの変形例を図４６に示す。
同図で１９１′，１９６，１９７が本構成の要部であっ
て、その詳細は図４７に示される。１９８は、色純度向
上のための中間色減衰用フィルタであって、光源中に含
まれる水銀の発生する橙色成分等を減衰させる。具体的
には、周知の多層干渉膜フィルタまたは、着色樹脂フィ
ルタを使用できる。図４７において、１９１′は既述の
ものであって、３原色光を６方向化する。１９７はプリ
ズム列である。

【０１７０】プリズム角（β）の大きさは、正負回析青
色１次光の間の角度（２α′）以下に選定される。更に
プリズム角（β）は出射青色が正負互いに平行となるよ
うに選定される。従って、１９６を３原色５方向化手段
と称することができる。

【０１７１】図４６，４７における液晶パネル手段
（３）の画素（２０）の配列は、ＲＧＢＧ，ＲＧＢＧ，
ＲＧＢＧとしてある。レンチキュラレンズ板（１７）は
その配列周期をＲＧＢＧ１区間の幅に等しく設定してあ
る。レンチキュラレンズ板の厚みはレンチキュラレンズ
の焦点距離にほぼ等しく選定する。（但し、図では圧縮
表示してある。）そうすることによって、５方向を有す
る入力光（青：１方向，赤：２方向，緑：２方向）を、
各々Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒの画素の位置へ導くことができ
る。図４７においてプリズム列（１９７）の配列周期
は、レンチキュラレンズのそれと合致させる必要はな
く、任意（約１ｍｍ〜０．１ｍｍ）に選定して良い。何
故なら、プリズム列（１９７）とレンチキュラレンズの
間に距離を設けることにより、両者の間のモアレ妨害を
容易に消去できるからである。

【０１７２】図４６の構成によれば、既述の光利用率向
上効果に加えて、更に、画素配列模様を視覚心理と整合
させ得るという効果が得られる。周知の通り、緑色は、
細部の分解能に最も大きく寄与する。従って、緑色の画
素の数を赤，青の各々の数の２倍とする上記構成は視覚
心理上、好ましい性質を有する。

【０１７３】尚、図４７の構成はプリズム（１９７）に
よって色分解しているのではないことに注意されたい。
本構成においては、色分解は、回折格子（１９１′）に
よって達成される。従って、プリズム（１９７）は光を
屈折するのみである。以上で図４６，４７の説明を終
る。

【０１７４】更に上例の変形として、画素配列を（ＲＧ
ＢＢＧＲ）とし、図４７の正負回析青色１次光を平行と
せずに両者間に集中角ωを設けることも可能である。こ
れを３原色６方向化、６方向６位置化と称する。

【０１７５】次に、図２１，図４３，図４６における液
晶パネル手段（３）の入射側薄ガラス板の形成法につい
て記す。

【０１７６】図４８において、１９８は従来の液晶パネ
ル手段、３は本発明の液晶パネル手段、２０は画素列、
Ｔ₂は入射側ガラス板の厚み、Ｔ₃は出射側ガラス板の厚
みである。従来技術においては対角１０インチサイズの
ものにおいては、Ｔ₂，Ｔ₃は相等しく、かつ、約１ｍｍ
であった。より薄いガラス板を用いることは、画精度不
足及び局所温度分布異常に起因する変形等の故に適さな
いと考えられていた。

【０１７７】本発明の液晶パネル手段（３）の入射側，
出射側ガラス板の厚みＴ₂，Ｔ₃の具体例は約０．２ｍｍ
及び１ｍｍである。次に形成手順の概略を記す。

【０１７８】（１）出射側ガラス板の光入射側に従来技
術と同様に配線パタン，ＴＦＴ，電荷保持用キャパシタ
及び、配光膜を形成する。

【０１７９】（２）入射側ガラス板に実装時等分布価重
状密着力付与用プレアニールを施こす。プレアニール形
状の詳細は後述する。

【０１８０】（３）入射側ガラス板の光出射側に従来技
術と同様に、透明導電膜（ＩＴＯ）及び配光膜を形成す
る。

【０１８１】（４）出射側ガラス板のＴＦＴ側の面に球
状スペーサ（数μｍ径）を一様に分布させる。周辺４辺
部には封止用の土手を形成する。

【０１８２】（５）出射側ガラス板の上に入射側ガラス
板を重ねる。

【０１８３】（６）両ガラス間のギャップに液晶を注入
し、封止する。

【０１８４】上記形成手順の内、従来技術と異なるの
は、（２）項のプレアニールのみである。プレアニール
について以下に記す。

【０１８５】図４９に判り易く原理を示す。同図で１９
９は無重力状態での平板を示す。２００は、平板１９９
に重力を作用させると自重によって、たわむことを示
す。２０１は、プレアニールされた板の無重力状態にお
ける形状である。２０２は適切にプレアニールされた板
２０１に重力を作用させると平板となることを示す。

【０１８６】重力を作用させた状態においても、薄板が
上方への密着力を有するためには、更にプレアニールを
強めておく必要がある。以下にその条件を数式によって
示す。

【０１８７】材料力学によれば、薄板の曲率θ₁と加重
の面積密度Ｆ₂の間には次式の関係がある。

【０１８８】

【数１８】

【０１８９】プレアニールはひとつの次元方向（通常は
短辺の方向）についてのみ板を反らせるので、その次元
方向に沿って測られた沿面座標をＳとすると式（２７）
中のΔθ₁はθ₁″となる。

【０１９０】

【数１９】

【０１９１】重力作用状態においても密着力を付与する
ための条件は次式となる。

【０１９２】

【数２０】

【０１９３】式（３０）の微分方程式を解いて次式を得
る。

【０１９４】

【数２１】

【０１９５】曲率θ₁は図４９に併記したガウスの複素
数座標（ｘ，ｊｙ）＝ｚを用いると次式となる。

【０１９６】

【数２２】

【０１９７】式（３６）を数値積分法によってコンピュ
ータ計算した結果をグラフ化して図５０に示す。式（３
６）は複素数であり、既述定義に基き、その実部をｘ、
虚部をｙとして右半分のみをグラフ表示してある。

【０１９８】上記の記述によって理解される通り、薄板
の曲率の沿面１次元座標（ｓ）に関する２次微分によっ
て決まるところの密着圧力を薄板の自重よりも大とする
ようにプレアニールを薄板に施こしておくことによっ
て、液晶パネル手段の画素形成部に常に安定に密着圧力
を付与することが実現される。本製造方法は、特に対角
サイズ１５インチを超える大形のパネルに適用すること
が有効である。

【０１９９】図５１に両面レンチキュラレンズ１７の構
成材質を示す。同図で２０３は約０．５〜２ｍｍ厚のガ
ラス基材、２０４，２０５はアクリル系等の紫外線硬化
樹脂であって、ガラス基材（２０３）の表面に形成さ
れ、その厚みは通常約０．１ｍｍ以内である。従って両
面レンチキュラレンズ全体としての同図左右方向の線膨
張率はほぼガラス基材のそれに合致し、従って液晶パネ
ル手段のそれに合致する。両面レンチキュラレンズの４
辺端（上下端及び左右端）は液晶パネル手段（３）へ接
着固定される。

【０２００】従って、レンチキュラレンズの配列位相と
液晶パネル手段（３）内の画素配列位相とが温度変化に
対して実質的に不変に保たれ得る。尚、上記４辺端接着
の代替手段として、液晶パネルと両面レンチキュラーレ
ンズとの間の空間にその屈折率がレンチキュラーレンズ
媒質の屈折率より小さ媒質（例えばシリコーン樹脂）を
充填することによって面全体を接着しても良い。

【０２０１】図５１において、仮りに基材２０３を樹脂
材で構成すると、液晶パネル手段との間に約７０ｐｐｍ
／℃の線膨張率差を生じる。従って１４℃の温度変化に
よって０．１％の伸縮差（パネルサイズ片側１００ｍｍ
の場合０．１ｍｍの差）を生じてしまう。これは画素サ
イズにほぼ等しい値故、画面左右端で全く色調が狂って
しまう。

【０２０２】即ち、レンチキュラーレンズ（１７）の基
材を液晶パネル手段（３）と同質のガラス材として構成
することにより、温度変化に伴う色調の変化を未然に防
止することができる。

【０２０３】既述の通り本発明の第１の実施例は、光軸
に関して回転対称な光学系に属している。そのアスペク
トミスマッチ損失は、従来技術に比べてかなり改善され
るが未だミスマッチ損失が残っている。このアスペクト
ミスマッチ損失を更に低減して光利用率を向上するため
のコリメータの変形例の基本構成を図５４に示す。

【０２０４】図５４において、１は光源，３は液晶パネ
ルである。説明の便宜上、光源を原点として緯度，経度
東西南北の定義された極座標系に基いて説明する。５０
１は西半球に配置された球面状光反射手段，５０２は第
１方向光偏向手段，５０３は第２方向光偏向手段であ
る。５０２，５０３は本変形例のコリメータ手段を形成
する。５０４は、単に省略記号である。

【０２０５】同図において、球面状光反射手段（５０
１）は光源（１）から西半球に放射された光を光源
（１）へと再帰させ、東半球へと再放射させるように作
用する。第１方向光偏向手段（５０２）は、緯度低減方
向に光を偏向するように作用する。第２方向光偏向手段
（５０３）は、経度拡がり低減方向に光を偏向するよう
に作用する。上記第１方向光偏向手段及び第２方向光偏
向手段の作用によって、その出力光の断面を大略長方形
形状とすることができる。従って、従来技術におけるア
スペクト比ミスマッチ損失を解消し、光利用率を向上す
ることができる。

【０２０６】上記基本構成の具体例のひとつを図５５に
示す。同図の上半分（Ａ）は正面断面図であり、下半分
（Ｂ）は立面断面図，即ち、赤道断面図である。同図に
おいて、１は光源，１１はそのステム，３は液晶パネ
ル，５０１は西半球に配置された球面状光反射手段，５
０２は東半球に配置された半円筒状の第１方向光偏向手
段，５０３は東半球に配置された第２方向光偏向手段，
５０４は省略記号である。５０３は５０３−１，５０３
−２，５０３−３，５０３−２′，５０３−３′で示さ
れる各平板状のリニアフレネルシートから構成される。
第１方向光偏向手段（５０２）は、図示の通り、その外
面側にリニアフレネルレンズ面（５０２−１）が形成さ
れた半円筒状のフレネルシートである。該円筒形状は、
予め平板状に製造された薄い平板状フレネルシートを、
円筒状にアニールすることによって容易に具現化でき
る。または、平板状フレネルシートを、別途製造された
強固な透明半円筒体の外面に接着することによって形成
することができる。

【０２０７】以上で図５５の構成の説明を終り、次にそ
の作用を説明する。同図で光源（１）から放射される矢
印付実線は光線の経路を示す。角θは光放射方向を示す
緯度成分，ｈは液晶パネル（３）上の緯度方向距離座
標，角φは光放射方向を示す経度成分，ｋは液晶パネル
（３）上の経度方向距離座標である。

【０２０８】第１方向光偏向手段（５０２）は、図示の
通り緯度低減方向に光を屈折偏向する。その際次式を満
たすように第１方向光偏向手段（５０２）の偏向角を選
定すると、緯度方向に関して、液晶パネル（３）の入射
面の照度を該手段（５０２）の入射面のそれに比べてよ
り一様化，改善することができる。その理由は、点光源
を中心として測られる立体角が緯度（θ）の正弦に比例
するからである。（注：いわゆるメルカトール図法で
は、式（３８）の右辺の代りにθを用いているために北
極，南極近傍の面が不当に拡大されてしまう。）

【０２０９】

【数２３】

【０２１０】ここに、θは緯度，ｈは液晶パネル（３）
上の緯度方向距離座標である。

【０２１１】以上で第１方向光偏向手段（５０２）説明
を終り、次に第２方向光偏向手段（５０３）について説
明する。図５５の立面図（ｂ）は上下対称故上半分につ
いてのみ説明する。第２方向光偏向手段（５０３）は、
図示の通り、経度拡がり低減方向に光を屈折偏向する。
その際、各フレネルシート５０３−１，５０３−２′，
５０３−３′の偏向角の合計が次式を満たすように偏向
角を設定する。

【０２１２】

【数２４】

【０２１３】ここに、φは経度，ｋは液晶パネル（３）
上の経度方向距離座標である。

【０２１４】上式は、光源からの光放射特性が一般に経
度方向にほゞ回転対称であることに基く。

【０２１５】同図に示した通り、フレネルシート５０３
−２′と５０３−３′とを互いに鏡面対称形とすること
が簡明な設計手法である。即ち、フレネルシート（５０
３−２′）の各位置に入射された光が、フレネルシート
面の法線方向に平行に出射して、フレネルシート（５０
３−３′）への入射光となり、更にその出射光が、１′
で示される方向（点線にて図示）へと出射されるように
設定する。（フレネルレンズのプリズム角の設計公式は
式１７にて既述である。）図５５において、点１′は、
フレネルシート（５０３−２′／３′）に関して、光源
（１）と鏡面対称に位置する点である。

【０２１６】フレネルシートの材質としてはアッベ数の
大きい、即ち色収差の少ない、メタクリル樹脂が適切で
ある。フレネルシート（５０３−１）の対応部は上記出
射光を受けて、式（３９）がほゞ成立するように、液晶
パネル（３）の方向へと光を屈折偏向する。

【０２１７】以上で図５５の基本部分の原理，作用，構
成法の説明を終り、次に補足的部分について説明する。

【０２１８】図５５の正面断面図（Ａ）においては図の
外観上の不要な複雑さを避けるために、フレネルシート
（５０３−２，２′，５０３−３，３′）図示を省いて
ある。

【０２１９】図５５（Ｂ）において、式（３９）ｋ〜φ
関係を満たすために、区間Ｄにおいて、光線は経度方向
に若干傾斜補正してある。傾斜補正を不要化するには、
フレネルシート（５０３−１）を平板状でなく曲板状
（５０３−１′の点線）とすれば良い。即ち、曲板（５
０３−１′）への光入射座標が式（３９）を満たすよう
に配置すれば良い。そのためには、該曲板の２次元座標
対が、（φｃｏｔφ，φ）に比例するような形状とすれ
ば良い。更に該曲板の形状を折線状に近似した形状とし
ても良い。そうすることによって、廉価にかつ、容易に
構成することができる。

【０２２０】図５５において南北端に配置された５０
５，５０５′は半円環状光反射手段である。

【０２２１】該５０５／５０５′は、図の不要な複雑さ
を避けるために、正面断面図（Ａ）側にのみ記してあ
る。該５０５／５０５′は、南北両極達の方向に放射さ
れる光の方向の緯度を反転して、有効に活用するための
ものである。該５０５／５０５′は、半円筒（５０２）
の内側筒面またはき南北端側面に半円筒（５０２）と接
近して（または、接着して）構成される。

【０２２２】５０６−１，−２，−３，−４は各々光路
の外縁に沿って配置された導光壁手段であって、鏡また
は整方器壁が使用される。該導光壁は、液晶パネル
（３）の周辺部の照度がその中央部のそれに比べて低下
するのを防止する作用を有する。該整方器式導光壁手段
は、後掲図６２における整方器の原理を応用したもので
別途後述される。

【０２２３】フレネルシート（５０３−１）と液晶パネ
ル（３）との間の距離（Ｄ）が液晶パネル（３）の寸法
に比べて非常に小さい応用例においては、液晶パネル
（３）への入射光を平行化するために、パネル（３）の
光入射側に更にレンズ手段を追加することが有効であ
る。あるいは、該レンズ手段によって、光を、液晶パネ
ル（３）の出射側に配置される投写レンズ手段の入射ひ
とみの方向へとコリメートすることが有効である。

【０２２４】Ｄの値が液晶パネル（３）の寸法に比べて
同程度以上である場合には、そのようなレンズ手段を追
加する必要がない。何故なら、既に液晶パネル（３）へ
の入射光は充分平行だからである。

【０２２５】図５５において、液晶パネル（３）の経度
方向の寸法（Ｘ）の緯度方向の寸法（Ｙ）に対する比、
即ちアスペクト比は約２である。従って、前者を画面の
横幅（水平幅）に対応させ、後者を画面の縦幅（垂直
幅）に対応させることが通常の用途に適している。

【０２２６】該アスペクト比の値をＫとすると、図５５
の配置例においては、次式で与えられる。

【０２２７】

【数２５】

【０２２８】従ってＫ値を更に大とするには、Ｄ５０３
／Ｄ５０２比を大とすれば良い。

【０２２９】逆にＫ値を小さくするには、ふたつの方法
がある。第１の方法を図５６に示す。同図において、
１，３，１１，５０１，５０２，５０３，５０４は既述
のものである。本図においては、南北端光線（５０８−
１，５０８−２）を発散的としている点が図５５とは異
なる。このことによって、走行距離（Ｄ）に応じて、そ
の縦幅（Ｙ）をより大きくすることができ、従って、ア
スペクト比をより小さくすることができる。５０７は、
コリメータ用リニアフレネルシートである。Ｄ値がパネ
ル（３）の寸法に比べて十分大きい場合にはこのシート
（５０７）を省略することができる。本例においても、
既述式（３８）のｈ〜θ関係を満たすことが、パネル
（３）面照度の一様化改善に有効である。以上で図５６
の説明を終る。

【０２３０】図５６においては、区間Ｄにおける緯度方
向拡大を利用したが、逆に、区間Ｄにおいて、経度方向
縮小を用いても良い。そのためには、フレネルシート
（５０３−１）の出射側に鏡面対称式に異なるパワーを
有するもう一枚のフレネルシートを追加すれば良い。

【０２３１】アスペクト比低減のための第２の方法は偏
光ビームスプリッタとミラーを用いて南北幅（縦幅）を
約２倍化する方法である。そのための図面は別途図６２
に併記される。その場合アスペクト比は半減されるた
め、式（４０′）のＫ′となる。

【０２３２】以上で図５５の補足的部分の説明を終る。

【０２３３】次に図５５に示したコリメータの局所変形
例を図５７に示す。図５７が図５５と異なる点は、５０
２′と５０３′−１のみであって、その他は若干省略表
示されているがほゞ同一である。５０２′は第１方向光
偏向手段であって、非球面の半トロイダル状である。５
０３′−１は第２方向光偏向手段５０３′の一部を形成
する所の非球面柱状レンズである。ｈとθとの関係及び
ｋとφとの関係は既述の式（３８），（３９）に示した
通りである。従ってその動作原理も同一である。但し本
例においては、残念乍ら半円環状光反射手段（図５５の
５０５／５０５′）はその効果を発揮し得ない。以上で
図５７の説明を終る。

【０２３４】図５５はフレネルシートが軽量であるた
め、比較的大寸法の光学系に適し、図５７は比較的小寸
法の光学系に適する。

【０２３５】図５７においてパネル（３）の入射面にお
ける光の発散角（緯度方向に±εy，経度方向に±εx）
は次式によって与えられる。その理由は、式（９），
（９′）に関連して記した原理に基く。

【０２３６】

【数２６】

【０２３７】上式中に含まれるcosθ因子から理解され
るように、赤道付近(θ≒０）に比べて、緯度の増加と
共に、εxが減少し、εyが増加することが判る。従って
利用限界の緯度（θ_M）を４５°とした場合、εyの増加
比を約１．４２以内に制限することができる。以上で発
散角についての説明を終る。

【０２３８】発散角の具体数値を次に示す。光源半径ａ
を１．５ｍｍとした場合、式（４１）の幅Ｘの値が２７
０ｍｍの場合、θ＝０において、εxの値は、０．０１
７rad（±１度相当）となる。またＹの値が１１０ｍｍ
の場合、かつθ_Mの値を４５°とした場合、εyの値は、
０．０１９radとなる。即ち、極めて平行性の良いコリ
メータ出力が得られる。式（９），（９′）を用いてフ
レネルレンズ出力の発散角を求める場合には、次のこと
注意されたい。即ち、フレネルレンズ出射面の巨視的な
面積ではなく、微視的な実質出射面積の総和に着目する
必要がある。即ち前者に比べて後者はより小となるが故
に、発散角はより大となる。このことにさえ留意すれ
ば、フレネルレンズ用いて適切なコリメータを容易に構
成できる。上記説明から理解される通り、式（９），
（９′）はフレネルレンズを含む光学系においても適用
可能であって応用範囲の広いものである。

【０２３９】次に他のひとつの図５４の変形例を図５８
（赤道断面図）に示す。

【０２４０】図５８が図５５と異なる点は、第２方向光
偏向手段５０３″の構成要素達のみにあり、その他は同
一である。フレネルシート５０３″−１，フレネルシー
ト対５０３″−２／３及び５０３″−２′／３′は図５
５の対応要素の小修正版である。主な相違点は、５０
３″−４及び５０３″−４′で示される曲孤筒状光反射
手段の追加にある。該曲孤筒状光反射手段の曲孤は、本
例においては、光源１とその像１′とを焦点とする楕円
孤である。図５５におけると同様に、式（３９）のφ〜
ｋ関係を大略満たすように第２方向光偏向手段（５０
３″）の偏向角が設定される。従って、パネル（３）へ
の入射照度が一様化，改善される。以上で図５８の構成
と作用の説明を終り、次に変形例について記す。

【０２４１】図５８において、走行距離Ｄがパネルサイ
ズに比べて十分大きい場合には、フレネルシート（５０
３″−１）の経度正負約３０度以内の部分のみを用い
て、残部を削除しても良い。その場合には、フレネルシ
ート５０３″−２／３及び２′／３′，曲孤筒状光反射
手段５０３″−４及び４′の出射光を像位置１′に向か
わせる代りに、直接、パネル（３）の方向へと出射させ
る。勿論その際既述式（３９）のφ〜ｋ関係を満たすこ
とによって、パネル入射面照度を一様化、改善すること
ができる。

【０２４２】一般に大光出力の光源は多量の熱を付随し
て発生する。光源からの熱放散を改善するための本発明
の実施例を図５９に示す。同図で上半部（Ａ）は正面断
面図，下半部（Ｂ）は赤道断面図である。

【０２４３】図５９において、１は光源，１１は光源の
ステム，５０１は西半球に配置された半球状光反射手
段，５０１′，５０１″は５０１と一体的に形成された
南北端の半筒部，５１０は可視光を透過し、赤外線中の
少く共一部を吸収または反射する半球状光透過手段であ
って、東半球に配置される。５１０′，５１０″は５１
０と一体的に形成された南北端の半筒部である。５１
１，５１１′は送風器である。

【０２４４】半球状光反射手段（５０１）の南北端高緯
度領域（半筒５０１′，５０１″，５１０′，５１０″
の内側）には、空気流通用開口手段が形成され、光源手
段（１）を直線状に見通すことができる。従って、空気
を効率良く流通させることができる。従って光源（１）
から発生する熱を効率良く放散することができる。

【０２４５】以上で図５９の基本構成と動作の説明を終
り、次に補足的事項について説明する。

【０２４６】図５９において、半球状光反射手段（５０
１）は主として可視光を反射し、赤外線を通過するよう
に形成することが推奨される。そのような特性は、周知
の通り屈折率の相異なる誘電体薄膜を多層状に形成する
ことによっていわゆるコールドミラーとして実現し得
る。コールドミラー（５０１），コールドフィルタ（５
１０）及び送風器（５１１，５１１′）の協調作用によ
って、東半球には、その出力として有用な可視光成分を
効率良く抽出することができる。

【０２４７】コールドミラー（５０１）とコールドフィ
ルタ（５１０）とを一体的に形成しても良い。そうする
ことによって構造の簡潔化を図ることができる。

【０２４８】以上で図５９の説明を終る。

【０２４９】熱放散改善用の変形例を図６０に示す。

【０２５０】図５９の半球状コールドフィルタ（５１
０）の代りに、図６０においては、半筒状コールドフィ
ルタ（５１３）を用いてある。その他は図５９と同様で
あり、従って図示の簡潔化のため省略して表示してあ
る。

【０２５１】図６０において、５１３，５１３′は連結
用支持部材である。５１４，５１４′はネジであって、
正面断面図（Ａ）にのみ記し、赤道断面図においては図
示を省略してある。連結用支持部材（５１３，５１
３′）とネジ（５１４，５１４′）によって、コールド
ミラー（５０１）と半筒状コールドフィルタ（５１２）
と連結支持することができる。この支持方式は勿論図５
９にも適用できる。

【０２５２】半筒状コールドフィルタは、送風路に平行
している。従って、図５９に比べて、より効率良く熱放
散を達成することができる。

【０２５３】コールドフィルタ（５１２）の材質として
は、いわゆる熱吸収ガラス材または、通常のガラス材の
表面に赤外光反射膜を形成したものを使用できる。後者
の例としては、多層膜形式のものまたは、ＩＴＯ（イン
ジウム／スズ酸化物）膜を使用することができる。

【０２５４】大光出力用途への応用に際して、コールド
フィルタ（５１２）の熱応力破壊を防止するための変形
例を図６１に示す。同図は、コールドフィルタの赤道断
面図であって５１２−１，５１２−２，５１２−３は各
々細長い平板状のコールドフィルタ部材である。これら
は、図示の通り、半筒を近似する多角形状に配列され
る。５１５，５１６で示される互接側面において、互い
に独立の自由な熱応力変形が許されるために熱応力破壊
を防止することができる。

【０２５５】上記説明におけるコールドミラー（５０
１）及びコールドフィルタ（５１０，５１２）は一般名
称としては、各々光反射手段，光透過手段と称する。

【０２５６】次に、図５５、式（４０）に関連して後述
すると約束したアスペクト比を低減するための第２の方
法を、図６２の一部に示す。

【０２５７】図６２は、斜視図であって、本発明の投写
式液晶ディスプレイの前述（図５４〜図６１）のコリメ
ータ手段に後続する部分に相当する。同図において、図
示を簡潔化する目的で、各種の薄い板状の部材の厚みの
表示を省略してある。また、隣接して配置される複数の
薄い板状部材の断面をまとめて単一の実線で表示する場
合も含まれている。同図の構成と作用について光の進行
経路に沿って記す。

【０２５８】１は光源である。光源（１）の西半球に
は、既述図５５の半球状光反射手段（５０１）を配置す
る。しかし同図においては表示の複雑化を避けるために
省いてある。同様にコールドフィルタ（図６０の５１
２）も図示を省いてある。５０２は既述第１方向光偏向
手段であって、緯度低減方向に光を偏向する（図５５参
照）。５０３−１，５０３−２／５０３−３，５０３−
２′／５０３−３′は、既述の第２方向光偏向手段の要
素であって、経度拡がり低減方向に光を偏向する（図５
５参照）。従ってフレネルシート（５０３−１）の出力
には、大略、コリメートされた光が得られる。５２０
は、本発明者が案出し、整方器と名付けたものでその目
的は、コリメートされていない寄生有害光を除去するこ
とにある。その構造は単純であって、黒色状のその表面
が滑らかな長方形状のシートを多数枚、戸棚状に平行に
配列してある。その原理は、法線方向から観察すると黒
色状に見えるシートが、接線方向（入射角約８５度以
上）から観察すると鏡のように光を反射するという性質
に基いている。一般に屈折率ｎのシートと空気との界面
における反射率はＰ波，Ｓ波各々に対して次式で与えら
れる。

【０２５９】

【数２７】

【０２６０】α₁が０．５πに十分近い場合において、
α₁の代りにその余角θ（０．５π−α₁）を用いて近似
解を求め、式（４２），（４３）から次式を得た。

【０２６１】

【数２８】

【０２６２】整方器用シートの配列間隔をｄとし、整方
器用シートの長さ、即ち走行距離をｌとすると、経度θ
radianの傾きを有する光の整方器中での平均反射回数は
ｌθ／ｄに等しい。１回反射毎に式（４４）で示される
減衰がもたらされる。従って、総合減衰量Ｇｐ（θ），
Ｇｓ（θ）は次式で与えられる。

【０２６３】

【数２９】

【０２６４】図６３に上式（４７）をプロットしてあ
る。同図から判るように、式（４７）の数値例におい
て、経度約０．１rad以上の寄生有害光成分を約０．５
倍以下に減衰し得ることが判る。

【０２６５】大緯度有害光除去用には、整方器の配列方
向を縦戸棚状とすれば良い。

【０２６６】本実施例においては、後続３原色３方向化
手段（１３，１４，１５・・・・図２２にて既述のもの
と同類）における３原色間クロストーク妨害、即ち色純
度劣化障害を防止するために、大経度有害光を除去する
方向（水平戸棚状）に選定してある。尚、整方器用シー
トは完全な黒色状である必要はなく、その光透過率が約
５０％以下の半透明シートで代用できる。

【０２６７】以上で本発明の整方器（５２０）の説明を
終る。

【０２６８】上記整方器の原理は、既述図５５における
導光壁手段（５０６−１，−２，−３，−４）にも活用
できる。即ち導光壁手段用に、その表面が滑らかな黒色
状ないしは半透明状の平板手段を用いる。そうすること
によって、式（４５）に基き、良くコリメートされた有
効な光のみを反射導光し、寄生的に悪くコリメートされ
た有害光（θの値が約０．１rad以上の光）を吸収消去
することができるからである。また、半透明式の導光壁
として構成することによって、光路箱内部の光伝播状態
を外部から観察できるために光学系の異常を発見し易
く、かつ、最適調整を効率良く遂行できるという長所を
有する。以上で本発明の整方器式導光壁手段（５０６−
１，−２，−３，−４・・・・図５５参照）についての
説明を終る。上記整方器式導光壁手段は、図６２におけ
る各ブロックの上下及び左右の各内壁に用いられてい
る。但し、タンク５２１の光路壁においては、内壁部に
その屈折率がタンク内液体の屈折率より小さい透明材質
を用いて、いわゆる光の全反射現象を利用して導光して
いる。

【０２６９】図６２において、５２１は偏光ビームスプ
リッタ用の液体封入用タンクである。タンクの液体の中
に、偏光ビームスプリッタ（２１′）、半波長位相差板
（２２′）及び鏡（２３′）が挿入される。２１′〜２
３′の作用については、図２８にて既述した通りであ
る。同図では図示の便宜上、Ｐ波，Ｓ波の光線の矢印を
最上部にのみ記してある。同図から判るように、２１′
及び２３′の作用によって、アスペクト比Ｋ（式４０）
を半減できる。

【０２７０】タンク（５２１）の入射側壁に沿って液体
中には、更に５２２，５２３が挿入される。５２２は、
０．２５波長位相差板であって、その光異方性軸を南北
方向から（東西軸を軸として）４５度傾けて配置する。
そうすることによって、既述第１／第２方向光偏向手段
に起因する入射光の南北方向への偏波面の偏よりを円偏
波化して均等化することができる。そうすることによっ
て再生画像上の階調の一様性の阻害を防止することがで
きる。

【０２７１】５２２と併置される５２３は色純度改善用
多層膜フィルタ板である。該フィルタ板（５２３）はメ
タルハライド光源（１）の発光スペクトル中の橙色成分
を反射することによって阻止する。そうすることによっ
て、特に赤原色及び緑原色の色純度を改善することがで
きる。

【０２７２】以上でタンク（５２１）内についての説明
を終る。

【０２７３】周知の通り、Ｐ波とは光波の電界成分の方
向が、その入出射光の進行方向ベクトルを含む平面と平
行である成分を云う。Ｓ波とはその電界成分の方向が該
平面に直交する成分を云う。従ってタンク（５２１）出
力のＳ波（図６２参照）とは、その電界方向が垂直方向
の成分を意味する。この成分はダイクロイックミラー
（１３，１４，１５）の立場で定義すると、Ｐ波であ
る。従って図６２にはそのように図示してある。尚、本
例においては、１３，１４，１５は各々青，緑，赤反射
用ダイクロイックミラーであって、全体をまとめて、本
発明においては、３原色３方向化手段と称している。各
ダイクロイックミラーの表側には多層膜が形成されてお
り、裏側はガラス板が空中に露出されている。

【０２７４】図２７，２８に既述した実施例に比べて、
図６２に示した実施例は、Ｓ波，Ｐ波の使い方におい
て、極めて効率が良いという長所を有する。何故なら、
図２７，２８，図６２共にミラー２３，２３′はＳ波反
射用と使用しているために、既述の図４１あるいは、式
（４２）に示した原理に基き高効率の反射特性が得られ
る。一方、ダイクロイックミラーについては、図２７，
２８においては、Ｓ波であるために、ガラス基板の裏面
において約５％以上の非ダイクロイックな有害反射を生
じる。図６２においては、Ｐ波であるために、その有害
反射を１％以下とできる（図４１参照）。上記説明から
理解されている通り、図６２に示した構成は、偏光ビー
ムスプリッタ用ミラー（２３′）をＳ波反射用として構
成し、かつ、３原色３方向化手段用ダイクロイックミラ
ー（１３，１４，１５）をＰ波反射用として構成するこ
とによって、光利用の向上を図り得るという固有の長所
を有する。

【０２７５】後続する１６′，１６，１７′１７，３，
１１は図２５及び図２６（ａ）で既述したものと同類で
ある。これらをまとめて液晶パネル組（５３０）と称す
る。４は投写レンズであり、４′はそれを収納する筒で
ある。３原色３方向化手段（１３，１４，１５）によっ
て反射された光は、液晶パネル組（５３０）へと入力さ
れ、更にその出力光は、投写レンズ４を経て、後続ブラ
ックストライプ式スクリーンへと伝送され、スクリーン
上に美しい大画像を形成する。以上で図６２の基本説明
を終る。有効対角長３３ｃｍの液晶パネルを使う場合、
図６２に示した光学系の概略寸法は、投写レンズ部を除
いて、５０ｃｍＷ×５０ｃｍＤ×３０ｃｍＨである。ま
た、ダイクロイックミラー１３，１４，１５の相互間の
角度は約２度であり、従ってその出力光の相互間角度は
約４度である。従って投写レンズ（４）の実効Ｆ値とし
てＦ／３．８程度のものを使って大部分の光を投写する
ことができる。

【０２７６】次に液晶パネル出射部の若干の変形例につ
いて記す。図６４は液晶パネル（３）及びその出射部を
示す。同図で２０は画素，５３１は周知の出射側偏光板
である。５３２は入射光，５３３は出射光，５３４は有
害反射光である。大光出力が要求される応用分野におい
ては、この反射光が画素形成用半導素子を励起して、再
生画像のコントラスト比を劣化させるという問題があっ
た。この問題は５３５で示される１／４波長位相板を図
示の通り接着一体化形成することによって解消される。
該１／４波長板（５３５）の光異方性軸の方向は偏光板
（５３１）のそれの方向と４５°の傾きを有するように
接着一体化する。そうすることによって、反射光（５３
４）の偏波面を９０°回転することができる。（１／４
波長板を光が往復することによって実質的に半波長位相
板として作用する。）従ってこの反射光（５３４）を偏
光板（５３１）によって吸収消去することができる。従
ってコントラスト比の劣化を防止できる。以上で図６４
の説明を終る。

【０２７７】次に図６５にモアレ妨害低減手段の変形例
を示す。いわゆるブラックストライプ式スクリーンにお
けるフレネルレンズとレンチキュラーレンズとの間で発
生するモアレ妨害については、既に本発明者のＵＳＰ４
７２５１３４号に詳述されている。該ＵＳＰによって、
ＣＲＴ投写形におけるモアレ妨害は克服できる。しかし
乍ら、投写式液晶ディスプレイにおいては、液晶パネル
の画素配列とスクリーンのブラックストライプ配列との
間の干渉によって新規に甚だ強いモアレ妨害を発生す
る。

【０２７８】図６５において、３は液晶パネル，２０は
液晶パネルの画素，４は投写レンズ，５はブラックスト
ライプ式スクリーンである。

【０２７９】５３６は透明板，５３７は、モアレ妨害低
減用の少く共水平方向に光を発散する水平方向光発散手
段である。透明板（５３６）は、既述図２６（ａ）のフ
レネルシート（１１）と共用しても良い。

【０２８０】図６６にその動作原理を示す。同図で、２
０は液晶パネルの画素であって、黒丸は緑色用画素であ
りその配列周期をＴｐで示す。５３７は水平方向光発散
手段であってレンチキュラーレンズの配列周期Ｔ_Lは緑
色用画素間隔Ｔｐ以下に選定される。５３８は、投写レ
ンズの共役面（スクリーンから出発して逆方向に光を追
跡した場合のパネル側結像面・・・conjugate plane）
である。ε₁は入射光の発散角［rad］であり、ε₂は該
水平方向光発散手段（５３７）の光発散角［rad］であ
る。ｔ₀は画素面と光発散手段（５３７）との間の距離
である。後述具体例においてはｔ₀の値を３ｍｍとした
場合を示す。ｔ₁は画素面から測った共役面の距離、ｔ₂
は光発散手段から測った共役面の距離である。共役面の
位置は投写レンズの周知のフォーカス調整機構によって
微調可能であり、更に、スクリーン上の位置（中央／周
辺）に依存して、投写レンズの像面収差に起因して若干
の拡がり（約０．２ｍｍ〜１ｍｍ）を有する。

【０２８１】同図の矢印付実線は光線の経路を示す。矢
印付点線は、光発散手段（５３７）の光発散範囲（半値
角）を虚像空間側に外挿表示したものである。Ｔ_Bは、
ブラックストライプ式スクリーン（５）のブラックスト
ライプ配列周期を、投写レンズ（４）の倍率を考慮して
液晶パネル（３）側へ換算した値である。同図Ｄ₁，Ｄ₂
は、各々、発散角ε₁，ε₂に起因する水平スポットサイ
ズの拡がり（半値幅）である。Ｄ₁，Ｄ₂の値は共役面の
位置（ｔ₁）に依存する。その依存模様を図６７に示
す。同図で５４１，５４２は各々Ｄ₁／Ｔ_B，Ｄ₂／Ｔ_Bの
値を同図に併記した実際的な数値例に基き計算したグラ
フである。５４３はそれらの合計値である。Ｄ₁，Ｄ₂の
値は各ε₁ｔ₁，ε₂ｔ₂に等しい。

【０２８２】スポットサイズと周波数応答との関係を、
次式に示す。

【０２８３】

【数３０】

【０２８４】上式において、Ｇ₁（ｆ），Ｇ₂（ｆ）は、
各々スポットサイズＤ₁，Ｄ₂対応する周波数応答であ
る。ここに、ｆは空間周波数［cycle／mm］である。Ｓ
（ｘ）の形を、図６８に示した。同応答は電気工学の分
野にて、く形分布に対応するgate spectrumとして周知
のものである。Ｄ₁，Ｄ₂の畳込み合成された周波数応答
はコンヴォルーション原理に基き、上式（４９）で与え
られる。再生画像のデフォーカスを防ぐには、上式（５
１）を満たすことが推奨される。ここに０．５ｆｐは図
６６の画素配列によって復元可能な最大の情報周波数で
ある（シャノンのサンプリング定理）。投写レンズの周
波数特性Ｇ₃（ｆ）をも含めると、総合周波数特性は、
上式（５１）となる。モアレ妨害を低減するための推奨
条件は、上式（５２）に示されている通りである。その
考え方については既述ＵＳＰ４７２５１３４号を参照さ
れたい。

【０２８５】ブラックストライプ配列周波数（ｆ_B）は
通常液晶パネル画素配列周波数（ｆｐ）の約２倍以上に
設定される。即ち前記最大情報周波数（０．５ｆｐ）の
約４倍以上に相当する。通常、投写レンズの応答Ｇ
₃（ｆ）の周波数ｆ_Bにおける値Ｇ₃（ｆ_B）は約０．１以
下である。従って、式（５２）の条件を満たすための条
件は、ほゞ上式（５４）に示す通りＧ₁₂（ｆ）を０．１
以下とすることに相当する。

【０２８６】Ｇ₁（ｆ_B），Ｇ₂（ｆ_B）を図６７の数値例
において上式達に基いて、計算した結果を図６９に示
す。同図で５５１はＧ₁（ｆ_B），５５２はＧ₂（ｆ_B）で
ある。図７０の５５３にＧ₁（ｆ_B）とＧ₂（ｆ_B）との積
Ｇ₁₂（ｆ_B）を示す。５５４はＧ₁₂（０．５ｆｐ）であ
る。

【０２８７】上式（５０，５４）を満たし得る領域は、
同図から、ｔ₁（画素面〜共役面）値０．３〜１．５ｍ
ｍであることが判る。即ち、画像のフォーカス劣化を防
止し（式５０）、かつ、モアレ妨害を低減する（式５
４）ことが可能であることが示された。

【０２８８】本発明の実際的な応用に際しては、特に液
晶パネルの対角寸法が約１５ｃｍを超える大形の分野に
おいて、（１）液晶パネル（３）の光出射側にフレネル
シート手段を配置し、（２）該フレネルシートの光入射
側にフレネルレンズ面を形成し、（３）該フレネルシー
ト手段の光出射側またはフレネルシートの内部に少く共
水平方向に光を発散する光発散手段を備え、該光発散手
段によって再生画像上のスポットサイズの水平半値幅
を、ブラックストライプスクリーンのブラックストライ
プ配列周期の０．７５倍よりも大としたことに特徴があ
る。上記０．７５倍の意味は、図７０のｔ₁の上限１．
５ｍｍに対応する図６７におけるＤ₂／Ｔ_B比が０．７５
であることに対応している。液晶パネルの対角寸法が約
１５ｃｍ以下の小形プロジェクタへの応用に際しては、
上記フレネルレンズを削除して、その代りに投写レンズ
の口径を大形としても良い。

【０２８９】以上でモアレ妨害低減に関する図６５〜７
０の説明を終る。

【０２９０】本発明は主としてその光学系について記し
た。液晶パネルを駆動する電気回路系については周知の
技術を使用できる。特に再生画像上に残存する輝度むら
や色むらを低減する手段については、本発明者のＵＳＰ
４９６９７３１号，ＵＳＰ５３５５１８７号及びＪＰ−
Ａ−３１０１１１に示されている手段を用いることが有
効である。

【０２９１】本発明をマルチスクリーン式ディスプレイ
へ応用する際に有用となる技術を次述する。マルチスク
リーン式ディスプレイとは、単位プロジェクタを上下左
右にマトリクス状に配列して全体として巨大な超高精細
画像を映出できるようにするものである。該応用におい
て、画像の継目部における幾何学歪みを微調して、継目
部の連続性を確保することが要求される。

【０２９２】しかし、液晶パネルの基材は剛体（ガラス
板）であるが故にその画素位置を局所的連続的に移動す
ることができない。

【０２９３】図７１に機械的光学的な本発明の幾何学歪
み補償手段を示す。

【０２９４】同図で３は液晶パネル，１１はフレネルシ
ート，４は投写レンズであり、それらは既述のものであ
る。

【０２９５】５５５は厚さ約１〜３ｍｍの透明可曲板で
ある。該透明可曲板の各周辺部は独立に曲げられ得る機
構となっている。

【０２９６】図７２にその補償原理を示す。同図で
（ａ）は非曲平板状態、（ｂ）は液晶パネル面に対して
角θ₁凸状に曲げた状態，（ｃ）は角θ₂凹状に曲げた状
態である。同図のΔは歪み補正量である。Δの大きさ
は、（θ₁＋θ₂）の合計［rad］にほゞ比例し、次式で
与えられる。

【０２９７】

【数３１】

【０２９８】従って、曲げ角調整範囲（θ₁＋θ₂）を約
０．４５radとし、厚みｔを２ｍｍ，屈折率ｎを１．５
とすれば約０．３ｍｍの歪み補正が可能となる。投写レ
ンズ（４）の幾何学歪みの大きさは液晶パネル（３）の
対角隅部において約０．３ｍｍの程度であるので、上述
の構成によって、歪み補正が可能となる。

【０２９９】実際上は、図７３の斜視図に示す通り、透
明可曲板（５５５）の長辺の中央部付近の４点５５５−
１，−２，−３，−４を固定支持し、５５５−６，−
７，−８，−９，−１０の６点を可曲板（５５５）の法
線方向に微調し得る機構とすることによって具現化でき
る。以上で本発明をマルチスクリーン方式への応用につ
いての説明を終る。

【０３００】更に３方向３方向化手段（図２１，図６２
の１３，１４，１５または、図４３，４４の１９１，１
９２または図５２，図５３の３８，１９２）の代替手段
を、次に記す。図７４において３は液晶パネル５５６，
５５７は各々１対のプリズム板を鏡面対称に組合せたプ
リズム手段である。その材質としては既述図５５の５０
３−２，−３の場合とは逆に、アッベ数の小さい、即ち
色収差の大きいポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹
脂等を用いる。各プリズムシートのプリズム角は既述式
（１７）によって計算でき、その値は屈折率の値約１．
５８を代入して約６０度となる。図７４の矢印付き実線
５５９は緑色光線，５５８は赤色光線，５６０は青色光
線の方向を示す。各色の相互間角度は既述図６２の具体
数値例とほゞ同じ程度（約４度）となる。

【０３０１】図７４の構成は、図６２のダイクロミラー
方式の場合に比べて価格的にはより廉価に構成できる。
しかし乍ら、光路長が長くなるという欠点を有する。光
路長を短かくした変形例を図７５に示す。同図で５６１
は３原色３方向化手段，５６２，５６３は１対のプリズ
ム板を鏡面対称に組合せたプリズム手段，５６４は両プ
リズム板（５６２，５６３）の間に充填した媒質であ
る。プリズム板５６２，５６３の材質としては、アッベ
数の大きい例えばポリカーボネートないしはポリスチレ
ン系統の樹脂を用いる。充填媒質（５６４）としては、
アッベ数の小さいメタクリル系ないしはシリコーン系の
樹脂を用いる。そうすることによって、色収差補正レン
ズと丁度逆の作用によって色収差を強調できる。従って
比較的に短かい光路長にて３原色３方向化が可能とな
る。実際の成形手法としては紫外線硬化方式を用いるこ
とができる。

【０３０２】以上で本発明の主要実施例及び主要変形例
についての説明を終る。本発明はＴＮ（Ｔwisted Ｎema
tic）形液晶パネルを想定して開陳したが、他の方式の
ライトバルブにも適用できる。また、偏光に関係しない
実施例については、液晶パネル手段の代りに一般の像源
手段（例えばＯＨＰ用シート）に置き換えて応用するこ
とができる。

【０３０３】

【発明の効果】上記開陳から理解されるように、本発明
によれば、従来技術の問題点を克服して、コントラスト
比及び画質の優れた液晶ディスプレイを提供できる。

【０３０４】更に液晶ディスプレイにおける光利用率の
向上を達成することができる。

【０３０５】更に、液晶ディスプレイにおける相対周辺
光量比の向上を達成できる。

【０３０６】また、液晶パネル手段を形成する２枚のガ
ラス板の厚みを相異らしめて形成し、厚板側にＴＦＴ
（薄膜状半導体素子）を形成することによって、液晶パ
ネル手段の強度を保持してかつ総重量を低減できる。

【０３０７】これらの技術は、直視式、光ファイバ式、
及び投写式の液晶ディスプレイに応用することができ、
従ってその工業上の価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の液晶ディスプレイ。

【図２】従来技術の性能を説明するための図。

【図３】従来技術の性能を説明するための図。

【図４】従来技術の性能を説明するための図。

【図５】従来技術の性能を説明するための図。

【図６】本発明の基礎となった、一般化された光束保存
原理を説明するための座標系。

【図７】本発明に至る思考過程を説明する図。

【図８】本発明に至る思考過程を説明する図。

【図９】本発明に至る思考過程を説明する図。

【図１０】本発明に至る思考過程を説明する図。

【図１１】本発明に至る思考過程を説明する図。

【図１２】本発明の第１実施例を示す断面図。

【図１３】本発明の第１実施例の変形例を示す図。

【図１４】フレネルレンズ設計法を説明するための図。

【図１５】液晶パネルのアスペクト比を示す図。

【図１６】光源の変形例を示す。

【図１７】本発明の第１実施例の変形例を示す図。

【図１８】本発明の第１実施例の変形例を示す図。

【図１９】本発明の第１実施例の変形例を示す図。

【図２０】本発明の第１実施例の変形例を示す図。

【図２１】本発明の第２実施例を示す図。

【図２２】図２１の要部拡大図。

【図２３】従来技術。

【図２４】第２実施例の変形例を示す図。

【図２５】第２実施例の変形例を示す図。

【図２６】本発明の他の実施例を示す図。

【図２７】光利用率向上のための他の実施例を示す図。

【図２８】図２７の変形例。

【図２９】本発明のファイバ式液晶ディスプレイへの応
用を示す図。

【図３０】本発明の直視式液晶ディスプレイへの応用を
示す図。

【図３１】図３０の変形例。

【図３２】図３１の原理説明用水平断面拡大図。

【図３３】透過式スクリンの一例。

【図３４】本発明の実施例。

【図３５】図３４の原理説明図。

【図３６】図３４の原理説明図。

【図３７】第１実施例の問題点対策手段。

【図３８】本発明の背面投写式液晶ディスプレイの正面
図。

【図３９】フレネルシートの水平断面図。

【図４０】ゴースト妨害を示す図。

【図４１】反射率のグラフ。

【図４２】本発明の実施例の一部を示す斜視図。

【図４３】本発明の第２実施例における３原色３方向化
手段の変形例を示す図。

【図４４】図４３の要部詳細を示す図。

【図４５】図４３の適用範囲を示す図。

【図４６】本発明の他のひとつの変形例を示す図。

【図４７】図４６の要部、３原色５方向化手段の詳細構
成を示す図。

【図４８】液晶パネルの断面図。

【図４９】本発明の液晶パネル形成方法の基本原理を示
す図。

【図５０】プレアニールプロファイルを示すグラフ図。

【図５１】両面レンチキュラレンズの材質を示す水平断
面図。

【図５２】３原色３方向手段の変形例を示す図。

【図５３】３原色３方向手段の変形例を示す図。

【図５４】本発明のアスペクトミスマッチ損失低減式コ
リメータの基本構成を示すブロック図。

【図５５】図５４のひとつの具体的実施例の断面図。

【図５６】アスペクト比低減手段の断面図。

【図５７】図５４の他のひとつの具体的実施例の断面
図。

【図５８】図５４の他のひとつの具体的実施例の断面
図。

【図５９】光源の熱放散手段の断面図。

【図６０】他のひとつの熱放散手段の断面図。

【図６１】図６０の局所変形例の断面図。

【図６２】光学系の斜視図。

【図６３】整方器の原理説明用グラフ。

【図６４】パネル出射部のコントラスト比改善手段の断
面図。

【図６５】モアレ妨害低減手段の断面図。

【図６６】図６５の原理説明用光路図。

【図６７】図６６の原理説明用グラフ。

【図６８】図６６の原理説明用グラフ。

【図６９】図６６の原理説明用グラフ。

【図７０】図６６の原理説明用グラフ。

【図７１】幾何学歪補正手段の基本構成を示す断面図。

【図７２】図７１の原理説明用断面図。

【図７３】図７１の具体例を示す斜視図。

【図７４】３原色３方向化手段の変形例を示す断面図。

【図７５】他のひとつの変形例を示す断面図。

【符号の説明】

１…光源、２…パラボラミラー、３…液晶パネル、４…投写レンズ、５…スクリン、７…照度計測面、１１０…光軸、１１４，１１５，１１６…設計用補助曲線、１１３…第１の光屈折手段、１０…第２の光屈折手段、１１７…第１の光反射手段、１０′…第３の光屈折手段、１１８…第２の光屈折手段、１１９…光シールド手段、１２０，１２０′…第３の光反射手段、３２…円筒状光反射手段、１３，１４，１５…３原色３方向化手段、１８…３方向３位置化手段、１９…光発散角低減手段、１６，１６′…光偏光方向整合化手段、１９１…回折格子板、１９２…ミラー、１９６…３原色５方向化手段、５０１…球面状光反射手段、５０２…第１方向光偏向手段、５０３…第２方向光偏向手段、５０３−２／５０３−３…フレネルシート対、５０３−２′／５０３−３′…フレネルシート対、５０３−１…フレネルシート。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源手段，液晶パネル手段、及び光進行方
向変換手段を備え、該光源手段から該液晶パネル手段へ
と光が伝送される経路に該光進行方向変換手段が配置さ
れ、該光進行方向変換手段は、少なく共、第１，第２及
び第３の光屈折手段並びに第１の光反射手段からなり、該第１の光屈折手段には該光源手段からの出力光の一部
が入力され、その出力光が該第２の光屈折手段を経て該
液晶パネル手段の内周部の方向へと供給され、該第１の光反射手段には該光源からの出力光の一部が入
力され、その出力光が該第３の光屈折手段を経て該液晶
パネル手段の外周部へと供給され、該第３の光屈折手段は、その最外周部の光偏向角がその
最内周部の光偏向角に比べて、代数的により小さく形成
され、該第３の光屈折手段の最内周部の光偏向角は、該第１及
び該第２の光屈折手段の最外周部の各光偏向角の和より
も小であって、かつ、該第３の光屈折手段の最内周部の
出射光の方向と該第２の光屈折手段の最外周部の出射光
の方向とが実質的に合致するように形成されてなる液晶
ディスプレイ装置。
【請求項２】１項において、該第１及び第２の光屈折手
段をひとつの光屈折レンズ手段の入射側界面及び出射側
界面によって形成してなる液晶ディスプレイ装置。
【請求項３】１項において、該第１，第２及び第３の光
屈折手段を一体化形成してなる液晶ディスプレイ装置。
【請求項４】光源手段，液晶パネル手段、及び光進行方
向変換手段を備え、該光源手段から該液晶パネル手段へ
と光が伝送される経路に該光進行方向変換手段が配置さ
れ、該光源手段の発光中心を原点とする南北緯度，東西
経度を有する極座標系において、西半球に球面状光反射
手段を備え、該光進行方向変換手段は少く共、東半球の
第１方向光偏向手段及び第２方向光偏向手段から形成さ
れ、該球面状光反射手段は、該光源手段から西半球に放射さ
れる光を該光源手段へと再帰させ、東半球から再放射さ
せるように作用し、該第１方向光偏向手段は緯度低減方向に光を偏向し、該
第２方向光偏向手段は経度拡がり低減方向に光を偏向す
るように形成してなる液晶ディスプレイ装置。
【請求項５】４項において、該第１方向光偏向手段が半
筒状フレネルシートによって形成されてなる液晶ディス
プレイ装置。
【請求項６】５項において、該半筒状フレネルシートの
南北端の筒内側に半環状ミラー手段を配置し、該半環状
ミラー手段の反射出力が該半筒状フレネルシートの入射
光として活用されるように構成されてなる液晶ディスプ
レイ装置。
【請求項７】５項において、該第１方向光偏向手段がト
ロイド状レンズの一部によって形成されてなる液晶ディ
スプレイ装置。
【請求項８】５項において、該第２方向光偏向手段が、
少く共、第１の経度変換手段と第２の経度変換手段から
なり、該第１の経度変換手段は、少く共、ほゞ鏡面対称
式に接合された２対のリニアフレネルシートからなり、該第２の経度変換手段は、その東方中央においては、該
光源手段の出力を入力として、該液晶パネル手段の東方
中央に対応する光を出力し、更に該第２の経度変換手段
はその東方外周部においては、該光源手段の出力が該第
１の経度変換手段を経由した後の光を入力として、該液
晶パネル手段の東方外周部に対応する光を出力するよう
に形成されてなる液晶ディスプレイ装置。
【請求項９】投写式ディスプレイにおいて、光源手段を
備え、該光源手段の発光中心を原点とする南北緯度及び
東西経度を有する極座標系において、西半球に球面状光
反射手段を備え、その南北端の高緯度領域に空気流通用
開口部を備えてなる投写式ディスプレイ装置。
【請求項１０】９項において、更に東半球にその南北端
に空気流通用開口部を備えた半球状光透過手段を備えて
なる投写式ディスプレイ装置。
【請求項１１】９項において、更に東半球の南北方向に
沿って半筒状光透過手段を備え、該西半球の空気流通用
開口部と該半筒状光透過手段とがその南北端において１
対の空気流通用開口を形成するように構成されてなる投
写式ディスプレイ装置。
【請求項１２】１１項において該半筒状光透過手段が、
半筒を近似する多角形状であって、各辺が細長い平板状
ガラス板によって構成されてなる投写式ディスプレイ装
置。
【請求項１３】光源手段，液晶パネル手段、及び光進行
方向変換手段を備え、該光源手段から該液晶パネル手段
へと光が伝送される経路に該光進行方向変換手段が配置
され、更にその出力部に整方器手段が配置され、該整方器手段は、戸棚状に光の進行方向に沿って配列さ
れた多数の黒色状薄板からなり、該薄板の面に対して相対的に大角度で入射する平行性の
悪い光を吸収し、相対的に小角度で入射する平行性の良
い光を反射導光するように形成してなる液晶ディスプレ
イ装置。
【請求項１４】光源手段，液晶パネル手段、及び光進行
方向変換手段を備え、該光源手段から該液晶パネル手段
へと光が伝送される経路に該光進行方向変換手段が配置
され、更に光伝送路の外縁部に整方器式導光壁手段を備
え、その壁面に対して相対的に大角度で入射する平行性
の悪い光を吸収し、相対的に小角度で入射する平行性の
良い光を反射導光するように形成してなる液晶ディスプ
レイ装置。
【請求項１５】光源手段，液晶パネル手段，及び光進行
方向変換手段を備え、該光進行方向変換手段は、少く共
偏光ビームスプリッタ，偏光ビームスプリッタ用ミラ
ー，及びダイクロイックミラー達を含み、該偏光ビーム
スプリッタ用ミラーはＳ波反射形式として構成され、か
つ、その出力Ｓ波が該ダイクロイックミラー達に対して
Ｐ波として入射するように構成されてなる液晶ディスプ
レイ装置。
【請求項１６】ブラックストライプ式スクリーン，投写
レンズ，及び液晶パネル手段を備えた投写式ディスプレ
イにおいて、該液晶パネル手段の光出射側に、少く共水平方向に光を
発散する光発散手段を備え、該発散手段によるスポット
サイズの水平方向の拡がりの半値幅がブラックストライ
プの配列周期の０．７５倍以上となるように構成されて
なるモアレ妨害低減式液晶ディスプレイ装置。
【請求項１７】投写式液晶ディスプレイにおいて、液晶
パネル手段と投写レンズ手段との間に透明可曲板手段を
備え、該透明可曲板手段の各周辺部を折り曲げ調整する
ことによって再生画像上の幾何学歪みを補償するように
構成されてなる投写式液晶ディスプレイ装置。
【請求項１８】１〜９項または１４，１５項において、
該液晶パネル手段の出射側に光ファイバ手段の受光端を
配置してなる光ファイバ式液晶ディスプレイ装置。
【請求項１９】白色光源手段，液晶パネル手段、及び該
光源手段の出射光を該液晶パネル手段へと導く光進行方
向変換手段を備え、更に、該液晶パネル手段の入射側に、光進行方向に沿っ
て３原色光を相異なる３方向に分解するための３原色３
方向化手段、３方向を相異なる３位置の方向へ収束する
ための３方向３位置化手段、及び光発散角を低減するた
めの光発散角低減手段を備え、該光発散角低減手段によ
って、３原色光の方向差が低減され、かつ、実質的に互
いに同一方向化された３原色光が、該光発散角低減手段
によって、３原色画素の各位置へと導かれ、方向差の低
減によってコントラスト比が向上されるように構成され
てなる液晶ディスプレイ装置。
【請求項２０】１９項において、更に、該３原色３方向
化手段の光発散方向を該液晶パネル手段の広指向性方向
に実質的に合致させるための偏光方向整合化手段を該液
晶パネル手段と該３原色３方向化手段との間に備えてな
る液晶ディスプレイ装置。
【請求項２１】１９項において、該３方向３位置化手段
と該光発散角低減手段とが該液晶パネル手段の光入射側
に配置された１枚の両面レンチキュラーレンズ手段の入
射側レンチキュラーレンズと出射側レンチキュラーレン
ズとによって形成されてなる液晶ディスプレイ装置。
【請求項２２】２１項において、更に該両面レンチキュ
ラーレンズ手段の光入射側に、レンチキュラーレンズ手
段を配置し、その光収束方向が該両面レンチキュラーレ
ンズ手段の光収束方向とほぼ直交するように構成されて
なる液晶ディスプレイ装置。
【請求項２３】１９項において、更に投写レンズ手段，
スクリン手段を備え、該液晶パネル手段の出射側にフレ
ネルレンズ手段を備え、該フレネルレンズ手段によって
投写光を投写レンズのひとみの方向へと導くように形成
してなる投写形液晶ディスプレイ装置。
【請求項２４】１９項において、該光進行方向変換手段
と該３原色３方向化手段との間に、偏光ビームスプリッ
タと偏光面を９０度回転するための半波長板と反射鏡と
からなる光利用率向上手段を備えてなる液晶ディスプレ
イ装置。
【請求項２５】１９項または２２項において、該液晶パ
ネル手段の出射側に、光ファイバ手段の受光端を配置し
てなる光ファイバ式液晶ディスプレイ装置。
【請求項２６】１９項または２２項において、該液晶パ
ネル手段の出射側にレンチキュラーレンズ手段を備え、
該レンチキュラーレンズ手段による光発散方向を該液晶
パネル手段の狭指向性方向に実質的に合致させてなる直
視式液晶ディスプレイ装置。
【請求項２７】２３項において、該スクリン手段の下方
の左，右部の少く共一方に光ディスク収納棚を設けてな
る背面投写式液晶ディスプレイ装置。
【請求項２８】光源手段，光進行方向変換手段，液晶パ
ネル手段，投写レンズ手段，透過式スクリン手段、及び
スクリン上下端フレネルゴースト妨害低減手段を備え、該スクリン上下端フレネルゴースト妨害低減手段は該液
晶パネル手段と該透過式スクリン手段との間に配置され
た偏波方向垂直化手段によって構成されてなる投写式液
晶ディスプレイ装置。
【請求項２９】２８項において、更に、該透過式スクリ
ーン手段が偏波方向水平化手段を含むように形成されて
なる投写式液晶ディスプレイ装置。
【請求項３０】白色光源手段，液晶パネル手段、及び該
光源手段の出力を該液晶パネル手段へと導く光進行方向
変換手段を備え、更に該液晶パネル手段の入射側に、光進行方向に沿って
３原色を３方向に分解するための３原色３方向化手段、
３方向を３原色画素の各位置に収束するための３方向３
位置化手段を備え、該３原色３方向化手段が、回折格子板とミラーとによっ
て形成され、かつ、該回折格子板の出射する１対の正負
回折１次光の内の一方のみを該ミラーによって反射し、
その反射出力光が該１対の正負回折１次光の内のもう一
方の光と実質的に平行となるように形成されてなる液晶
ディスプレイ装置。
【請求項３１】白色光源手段，液晶パネル手段、及び該
光源手段の出力を該液晶パネル手段へと導く光進行方向
変換手段を備え、更に、該液晶パネル手段の入射側に、光進行方向に沿っ
て３原色を５方向に分解するための３原色５方向化手
段、５方向を３原色画素の５配列位置（ＲＧＢＧＲ）の
各位置に収束するための５方向５位置化手段を備え、該３原色５方向化手段が、回折格子とプリズム列とによ
って形成されてなる液晶ディスプレイ装置。
【請求項３２】白色光源手段，液晶パネル手段、及び該
光源手段の出力を該液晶パネル手段へと導く光進行方向
変換手段を備え、更に、該液晶パネル手段の入射側に、光進行方向に沿っ
て３原色を６方向に分解するための３原色６方向化手
段、６方向を３原色画素の６配列位置（ＲＧＢＢＧＲ）
の各位置に収束するための６方向６位置化手段を備え、該３原色６方向化手段が、回折格子とプリズム列とによ
って形成されてなる液晶ディスプレイ装置。
【請求項３３】白色光源手段，液晶パネル手段、及び該
白色光源手段の出力を該液晶パネル手段へと導く光進行
方向変換手段を備え、更に該液晶パネル手段の入射側に、光進行方向に沿って
３原色を３方向に分解するための３原色３方向化手段、
３方向を３原色画素の各位置に収束するための３方向３
位置化手段を備え、該３原色３方向化手段が、ほゞ鏡面対称式に接合された
少く共１対のプリズムシートによって形成されてなる液
晶ディスプレイ装置。
【請求項３４】２２項において、更に該液晶パネル手段
の光出射側にストライプ状半波長板手段が配置され、該
ストライプ状半波長板手段によって該レンチキュラーレ
ンズ手段の出射光の偏光面が２行毎に１行ずつ９０度回
転されるように構成されてなる液晶ディスプレイ装置。