JPH09211410A

JPH09211410A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH09211410A
Application number: JP8015152A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takeuchi; 敏武内
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の液晶パネルを解像性を低下させずに境
界を目立たなく並列させて１：１の大型表示を行う液晶
表示装置。【解決手段】複数の液晶表示パネル各々の構成が、液
晶表示パネルの背面から平行光又はその近似光をパネル
面に略垂直に入射して照明する平行光照明光源と、液晶
パネル１と、液晶パネル１のセル又はピクセル２毎に配
置された収束レンズからなるレンズアレー４とからな
り、並列合成された複数の液晶表示パネルの前面に投影
スクリーン５が配置され、投影スクリーン５に対して液
晶パネル１がそれぞれ傾斜角を付して配置され、液晶パ
ネル１と投影スクリーン５との距離が、セル又はピクセ
ル２毎の収束レンズからの射出光が投影スクリーン５に
対して広がりを持つ位置に設置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に、複数の液晶パネルを並列させてより大型の１
個の液晶表示装置としたものにおいて、液晶セル又はピ
クセルからの射出光束を個別にスクリーン面に投影する
ことによって複数の液晶パネルの境界を目立たなくして
一体画像が得られるようにした大型液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般の液晶表示装置は、画素電極を形成
した２枚の平面基板間に液晶を充填し、その間の電圧の
印加によって液晶分子の配向を制御して光のスイッチン
グを行わせ、画像表示を行う装置である。この技術は精
細緻密であり、大型の表示装置を単一液晶パネルで構成
することは、技術的にも経済的にも困難であることが知
られている。その解決法として、小型液晶表示装置をレ
ンズ光学系によって投影スクリーン面に拡大投影する方
法が採用され、市販される段階に至っている。

【０００３】この拡大投影法に対し、近年、複数の小型
液晶パネルを継ぎ合わせて大面積表示体を得ようとする
方法が発表されている。これには２種あり、１つは、液
晶パネルの端面を精密に研磨し、互いに正確に繋ぎ合わ
せてその繋ぎ目を判別できなくしつつ１枚の大型パネル
を作製する方法であり、他は、複数の小型パネルを適当
な狭い間隔で並列し、平行光を用いて液晶パネル背面か
ら照明し、各液晶パネルが表示した画像を多数の小型レ
ンズを配列させたレンズアレーを用いて等倍投影し、そ
れを凹型フレネルレンズを用いて若干の拡大率でスクリ
ーン面に投影して表示する方法であり、拡大することに
よって各液晶パネルの端面が正確に重なるように調整で
きるので、各パネルの繋ぎ目を目立たなくできる特徴を
持っている（前者は、ＡｓｉａＤｉｓｐｌａｙ’９
５，ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ−ｐ．２０１：Ｌａｒｇｅ
ＡｒｅａＬｉｑｉｄＣｒｉｓｔａｌＤｉｓｐｌ
ａｙＲｅａｌｉｚｅｄｂｙＴｉｌｌｉｎｇｏｆ
ＦｏｕｒＢａｃｋＰａｎｅｌｓに、後者は、同ｐｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇｓ−ｐ．１９７：ＬＣＤＭｕｌｔｉ
−ＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙ−１９９５，１０，１６
〜１８開催−に記載されている。）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置の表示画
像は、直視型で見る限り、次第に高品質化し、ＣＲＴと
同レベルに達するにようになってきた。しかし、直視型
で大型化できれば、薄型なので高品質壁掛けテレビ等の
用途は広いが、前述したように、大型化が困難である。
したがって、拡大投影方式のものが製作されたのである
が、レンズ系で拡大投影する場合、特に高倍率拡大投影
では、解像性が低下し、画質が劣化せざるを得ない問題
点を保有する。

【０００５】一方、液晶パネル端面を正確に付け合わせ
て１枚の大型パネルとする方法では、液晶表示装置が直
視型であるので、画質そのものは一般表示体と同様に高
品質に保持できるのであるが、製造に精細な技術を要
し、生産性が低く高価となる欠点がある。

【０００６】また、複数枚の液晶パネルを並列させレン
ズアレーで画像投影する方法では、若干の拡大率はある
ものの略等倍投影されており、その点では上記高倍率拡
大投影法よりも有利である。しかし、各単位パネルに形
成されている画像をレンズアレーで投影する方法は、レ
ンズアレーの単位レンズで小分割投影された画像を再合
成して全画像を表示する方法なので、レンズアレーの各
レンズは正確に同一焦点距離を持ち正確に配列されてい
る必要があるから、その製造は自ずと難しいものとな
る。もし構成レンズに不均一なものがあれば、そのレン
ズによる投影像は他のレンズの投影像と異なった結像と
なって全体の画像を乱すことになる。

【０００７】また、この方法では、原理的に拡大投影法
と同じように、レンズによる画像の結像光学系を用いて
いるので、表示画像から投影画像に到る光路長はレンズ
の焦点距離によって理論的に定まり、その光路長を変化
させることができないので、装置全体として厚い構造を
とらざるを得ない。すなわち、薄型化が不可能である。

【０００８】以上のように、従来のものは、現在最も要
望されている安価でかつ高品質画像を得る薄型の大型液
晶表示装置として何れも不十分なもので、この要望を満
足させ得るものではない。

【０００９】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、複数の液晶パネ
ルを解像性を低下させずに境界を目立たなく並列させて
１：１の大型表示を行う液晶表示装置を提供することで
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の液晶表示装置は、複数の液晶表示パネルを並列合成
してより大型の１枚の液晶表示用パネルとした液晶表示
装置において、前記の複数の液晶表示パネル各々の構成
が、液晶表示パネルの背面から平行光又はその近似光を
パネル面に略垂直に入射して照明する平行光照明光源
と、液晶パネルと、該液晶パネルの液晶セル又は液晶ピ
クセル毎にパネル面に直接又は接近して配置された収束
レンズからなるレンズアレーとからなり、前記の並列合
成された複数の液晶表示パネルの前面に投影スクリーン
が配置され、前記投影スクリーンに対して前記液晶パネ
ルがそれぞれ傾斜角を付して配置され、前記液晶パネル
と前記投影スクリーンとの距離が、液晶セル又は液晶ピ
クセル毎の前記収束レンズからの射出光が前記投影スク
リーンに対して広がりを持つ位置に設置されていること
を特徴とするものである。

【００１１】この場合、投影スクリーンは、液晶セル又
は液晶ピクセル単位からの光束を横切る面が光拡散性で
あることが望ましい。

【００１２】また、投影スクリーンの面とレンズアレー
との距離の差を少なくするために、傾斜配置の液晶パネ
ルに対応して、投影スクリーンを均一な厚さを有する曲
面スクリーンとしてもよく、また、投影スクリーンを目
視側の面のみを平坦面とし、液晶パネル側の面を曲面と
し、その曲面を光拡散性として、外観的に平坦な投影ス
クリーンとしてもよい。

【００１３】また、投影スクリーンはグレー色とするこ
とが望ましい。

【００１４】さらに、投影スクリーンの投影面に投影さ
れた液晶セル又は液晶ピクセルの隣接部に光束を阻害し
ない範囲で黒色境界線を設けるようにしてもよい。

【００１５】また、液晶セル又は液晶ピクセル単位に存
在する収束レンズは、液晶セル又はピクセルを透過した
光を設定した焦点位置に集光させるか、又は、少なくと
もその液晶セル又は液晶ピクセルの寸法以内に光束が存
在するように構成されることが望ましい。

【００１６】また、レンズアレーが液晶セル又は液晶ピ
クセルの列単位で、レンチキュラーレンズ状に形成する
こともできる。

【００１７】また、平行光照明光源は、例えば、照明光
源を液晶パネル背面に並列配置させるか、又は、導光板
の端部に設置して平行光又はその近似光を得るような構
成になっていてもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】前記した従来の方法の中、複数の
液晶パネルを並列させ投影する方法において、原理的に
結像レンズ光学系の光路長は一定であるから、同一レン
ズを使用する限り、光路長を変化させることができな
い。実用的に表示装置の厚さをできる限り薄くすること
が望ましいが、前記の文献によると、最小光路長（最も
薄型の装置）は、実用的に１：１投影がよいとの結論を
得ている。しかし、この投影法は、元画像をスクリーン
面に結像投影するものであるので、この光路長を更に短
くしてより薄型の装置とすることはできない。

【００１９】本発明は、以下に説明する原理に基づき、
上記のような結像レンズ系を用いずに、液晶パネルのセ
ル又はピクセルからの光をそれぞれ独立に集光し、その
集光光束の中に投影スクリーンを配置することによっ
て、著しく薄型の液晶表示装置を作製することができる
ことを見出し、新規な原理に基づく薄型の液晶表示装置
を発明したものである。

【００２０】以下、本発明の液晶表示装置の構成原理を
図を参照にして説明する。図１は、本発明の集光光束を
利用する方法において、液晶パネルのＲ，Ｇ，Ｂ各セル
毎に集光レンズを設けて得られた光束群の集光前の光路
内に投影スクリーンを配置した光路図である。Ｒ，Ｇ，
Ｂセル２が規則的に配置されてなる液晶パネル１の背面
から平行光３を用いて透過照明を行う。図１の場合、平
行光３は、前記のＬＣＤＭｕｌｔｉ−ＰａｎｅｌＤ
ｉｓｐｌａｙに記載されているように、平行配置の蛍光
管６と透明なコーン状の導光部を持つ導光管シート７と
を用いて得ている。液晶パネル１内に形成されている３
原色セル２、すなわち、赤色セル（Ｒ）、緑色セル
（Ｇ）、青色セル（Ｂ）は、各セルに該当する３原色の
カラーフィルターの何れかを設けることによって形成さ
れる。したがって、各カラーセルＲ，Ｇ，Ｂは、一般の
セル構成要素を全て含んだものである。カラー画像を液
晶パネル１に表示するためには、各セル２に電圧を印加
したときの液晶分子の配向変化を利用し、液晶層の両側
に配置した偏光板（用いない場合もある）との協働作用
による光スイッチング機能により、平行照明光３を透過
又は遮蔽する作用を電気的に制御して行うことは周知で
ある。

【００２１】平行照明光３は液晶パネル１の構成要素で
ある各原色セル２を透過し、該当する色光となる。例え
ば、赤色セル（Ｒ）の透過光は赤色光となる。平行透過
光に乱れがなければ、各原色セル２の透過光は液晶パネ
ル１のＲ，Ｇ，Ｂセルの配列を乱すことはないから、全
く同じ配列でかつ明確に分離した状態のＲ，Ｇ，Ｂ光束
としてパネル１外に射出される。

【００２２】この光束を遮る位置に液晶パネル１と平行
に投影スクリーン５を置くと、そのスクリーン５面上に
光束が投影され、投影面の反対側から明るい投影像を見
ることができる。この場合、完全平行光が透過してくる
とすれば、理論的にスクリーン５と液晶パネル１との距
離（スクリーン距離）が任意の位置であっても、常に液
晶パネル１と同一の投影像が得られることになる。

【００２３】しかし、実際には完全な平行光照明は不可
能であるし、液晶パネル１も若干の光拡散性があるか
ら、透過光束は乱れ、隣接セルと影響し合って光の加色
混合を生じると共に、互いのセル境界が不鮮明になる。
ここで、液晶パネル１から投影スクリーン５までの距離
が大きいと、光束の乱れのためにセル境界が乱され、液
晶パネル１のセル配列は再現できなくなる。そのため、
液晶パネル１で電気的光スイッチングを行っても、スク
リーン５の投影面では解像性が劣化し、その作用が明確
に現れないことも生じる。この状態では、最早液晶パネ
ル１に表示した画像は再現できず、投影像が不鮮明にな
って実用に供することができなくなる。

【００２４】そこで、本発明により、各原色セル２の射
出面に１個の収束レンズが位置するように収束レンズ群
４を配置し、各収束レンズの特性を射出光を再度平行光
にするコリメートレンズとするか、又は、正屈折力によ
り特定の焦点に集光するようにすることで、上記の問題
点を容易に解決できる。

【００２５】図１では、平行光を得るよりも製造上容易
な方法として、Ｒ，Ｇ，Ｂ各セル２面に凸レンズを配置
し、その各レンズ毎に同一距離にある焦点Ｐに集光させ
るように設計し、光束の射出形状を円錐（コーン）状に
して、その集光コーン内の位置に投影スクリーン５を液
晶パネル１と平行に配置する。スクリーン５は光束を横
切り透過散乱するので、光束の投影面積部の明るい像が
各セル毎に得られる。光束は集光型のコーン状であるか
ら、隣接するセル間には光が達せず、したがって暗部と
なるので、明るい像間の境界は明確に分離される。この
状態は、液晶パネル１の各構成セル２を光スイッチング
すると、その効果がスクリーン５面上に完全に再現でき
ることを意味する。すなわち、液晶パネル１に表示され
た画像が１：１の大きさで投影スクリーン５面上に再現
できることを意味する。スクリーン５の位置を液晶パネ
ル１により近付けた位置（スクリーン−３）又はより離
した位置（スクリーン−１）においても、スクリーン５
の面に形成される光束の明るい投影部面積は変化する
が、隣接セルの境界は明確に区別されており、表示効果
は全く同一である。

【００２６】図１から分かるように、光束コーン内のス
クリーン５の位置によってスクリーン面に明るく投影さ
れる個々のセル２の光束の面積が異なってくる。スクリ
ーン５の位置がレンズ焦点Ｐに近い程個々の光束の面積
が小さく、液晶パネル１に近い程大きくなり、原セル２
の面積に近付く。一方、光の強度は投影面積が小さい程
集光されて強くなり、投影面積が大きい程弱くなるのは
当然である。したがって、本発明においては、セル２の
光量（光の強さ×面積）がスクリーン５の位置が（スク
リーン−１）でも（スクリーン−２）でも（スクリーン
−３）でも同じであると言える。これは、投影スクリー
ン５を目視する一般的なマクロ的観察では、スクリーン
５の位置によって表示画像の明るさに変化がないことを
意味する。

【００２７】また、表示はセル２単位の合成によって行
われるのであるから、スクリーン５面上で明確にセル分
離がされた投影画像は、液晶パネル１に表示された原画
像と全く同等であると言える。すなわち、従来の画像投
影方式の画像は必ず解像性の低下を伴うが、本発明の場
合には、解像性が原画像と同じであると言う大きな特徴
を有している。したがって、本発明の光束投影方式を用
いれば、液晶パネル１と投影スクリーン５の距離を小さ
くでき、得られる投影画像は原表示画像の解像性を低下
させない薄型液晶表示装置の製作が可能となる。

【００２８】図１において、焦点Ｐの外側に投影スクリ
ーン５が位置する場合には、光束が逆円錐状になるか
ら、スクリーンが離れるに従って光束断面面積が次第に
大きくなるが、隣接セルの境界が明確に存在する限り、
上記効果と同じである。しかし、隣接セルが重複する程
大きくなると、上記効果は次第に減じる。このような位
置の調節は実際上難しいので、焦点Ｐ以内に投影スクリ
ーン５を設置する方が簡単である。

【００２９】セル単位に収束レンズを配置するレンズ群
４では、Ｒ，Ｇ，Ｂセルが平行直線的なストライプ配列
の場合でも、あるいは、千鳥配列、デルタ配列等、どの
配列の表示パネルにも対応できる。

【００３０】図１のセル単位に配置するレンズ群４の構
成を、図２のように、隣接するＲ，Ｇ，Ｂの組からなる
ピクセル２２単位に配置する構成にすることもできる。
レンズ透過光は同様にコーン状なので、そのコーン内に
スクリーン５を置けば、隣接するピクセル２２は上記同
様に明確に区別される。また、コーン状光束は、Ｒ，
Ｇ，Ｂセル全てを透過してくるときは投影面で当然Ｒ，
Ｇ，Ｂ３原色を含むから、光の加色混合によって白色と
なる。もし、セルＢが遮蔽されていれば、Ｒ＋Ｇとなり
イエロー光となり、セルＧが遮蔽されていれば、マゼン
タ光となる。セルＧ及びセルＢが遮蔽されていれば、赤
色光となるから、１つのピクセル２２の光束内で多色発
色機能を発揮する。

【００３１】図１では、セル２単位であったので、隣接
セルの重複は好ましくなかったが、図２では、ピクセル
２２単位なので、その単位内でのセル重複による色光の
混合があっても、本来ピクセル２２単位で画線や色画像
が形成されるのが表示の原理であるから、問題は起こら
ない。ＲＧＢ単位の中で選択された色光によって得られ
る１次色（原色）、２次色（２色混合）、３次色（３色
混合）は、他のＲＧＢ単位ピクセル２２の１次色、２次
色、３次色と正常に組み合わさって全体として目的の色
画像を得ることができる。また、解像性については、画
像構成がピクセル２２単位で行われるので、投影ピクセ
ルに変化がない限り、原画像と同様に再現できる。した
がって、図２のようにピクセル２２単位のレンズ群４４
を設け、ピクセル２２単位の光束コーンを用いても、上
記のセル単位の方式と同様な効果が得られる。

【００３２】図２の場合は、ピクセル２２単位の個別レ
ンズは図１の場合に比較して当然大きくなるから、レン
ズ群４４を設計製造するのが容易となる利点を持ち、ス
クリーン５への投影効果は理論的に図１のセル２単位に
個別レンズを配置する場合と同じであると言う特徴が生
まれる。

【００３３】Ｒ，Ｇ，Ｂセル２又はピクセル２２がスト
ライプ配列であれば、セル２又はピクセル２２毎のレン
ズ群でなく、１本の棒状レンズ群（レンチキュラーレン
ズあるいはカマボコレンズ）とすることができる。この
場合には、レンチキュラーレンズと平行方向のセル２又
はピクセル２２の境界は不鮮明となるので、若干の解像
性及び画質低下を伴うが、実用上許容し得る程度である
し、レンズ群作製に対しては著しく容易かつ安価である
利点がある。

【００３４】次に、以上のような図１又は図２のような
構成の表示パネルを複数並列配置してなる本発明の大型
液晶表示装置の基本構造を説明する。大型液晶装置の基
本的要求仕様は、薄型であり、かつ、複数の表示パネル
の並列配置において互いの繋ぎ目が画像観察時に邪魔に
ならないことである。この繋ぎ目が認識できない構造が
最も望ましい。

【００３５】前記したように、従来、適当な間隔をあけ
てパネルを並列し、各パネル上にレンズ系を設けてパネ
ル（表示画像）を拡大し、スクリーン面上で隣接パネル
の表示画像のみを互いに継ぎ合わせ、パネル間の間隔を
消去して継ぎ目を目立たなくする方法がある（前記のＬ
ＣＤＭｕｌｔｉ−ＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙ）。こ
の場合のパネル拡大率は１．２倍と報告されている。

【００３６】上記で説明した本発明の集光光束内にスク
リーンを配置する場合には、１：１投影となるから、ス
クリーンと液晶パネルを平行に配置する限り、隣接パネ
ル間隔は保存されてパネル画像の繋ぎ合わせができな
い。そこで、図３に示すように、投影スクリーン５と一
定の傾斜角度を持つようにそれぞれの液晶パネルＬ₁，
Ｌ₂，・・・Ｌ_nを並列すると、各パネルのスクリーン
５面上での表示画像の端部を互いに正確に接触させるこ
とができる（図３において、液晶セル２及びレンズ群４
は一部のみしか図示していない。）。

【００３７】この隣接するパネルＬ₁，Ｌ₂がスクリー
ン５となす角度は、隣接パネルの有効表示画像端間の距
離及びスクリーン５とその画像端部との距離によって定
まる。図３は、スクリーン５と表示画像端の距離が５０
ｍｍの場合（液晶パネル１がＬ₁，Ｌ₂の位置：Ａ）
と、１００ｍｍの場合（液晶パネル１がＬ₁’，Ｌ₂’
の位置：Ｂ）との場合に、画像端部間の距離を１０ｍｍ
に設定したときの状態を重ねて例示したものである。図
３から分かるように、スクリーン５−パネル１の間隔が
Ａの２倍のとき（Ｂ）、スクリーン５に対するパネル１
の傾斜角度はＢがＡの１／２となり、スクリーン５とパ
ネル１の間隔が大きい程その角度は小さくなる。

【００３８】図３はパネル１の２面付けの場合の断面を
示しているが、３枚のパネル１を直線的に縦あるいは横
に並列する場合は、中心部のパネル１をスクリーン５と
平行にし、両端部のパネル１を傾斜させればよい。ま
た、４枚、５枚と同様の方法で連結して行くためには、
外側に行く程パネル１とスクリーン５の距離が小さくな
るから、順次大きな傾斜角に変えるか又は階段状に段差
を設け外側に位置するパネル１の端部を内側パネルの端
部よりスクリーン５から離すことによって繋ぎ目を最小
に調節することができる。

【００３９】一方、スクリーン距離の調節は、スクリー
ン５の面を曲面状に仕上げることによって容易に可能で
ある。スクリーン５の曲面加工はプレス加工やインジェ
クション加工で可能である。この場合、スクリーン５を
均一な厚さのシート状に仕上げた湾曲スクリーンとする
か、又は、観察側面が平坦で入射側の面のみを凸の曲面
状にする２つの方法がある。何れも湾曲面が光散乱面で
あり、曲率もそれ程大きくないので、正常画像として目
視できること、及び、スクリーン距離調節ができるの
で、平坦スクリーンの装置よりも大型化ができる利点が
ある。また、大型表示装置の場合には、観察者に凹面を
向けた湾曲スクリーンは視感的にむしろ好ましい効果を
与えることがよく知られている。

【００４０】ここで、パネル１とスクリーン５の間隔
は、スクリーン５の中心部が最も離れ、外側に行く程近
付いてくるので、各パネルに形成されている集光レンズ
からの光束コーンの投影像の面積が異なっている。図１
又は図２で説明したように、同一焦点距離のレンズ群
４、４４であれば、光束コーンの投影像の大小に関わら
ず、セル又はピクセル毎の光量は同じなので、スクリー
ン面での表示像の明るさは同じである。したがって、ス
クリーン５の中心部も外周部も投影面での光の分布は均
一でムラ等は観察されない。すなわち、複数パネルをス
クリーンに対して傾斜並列する本発明の大型液晶表示装
置は、元パネルの表示画像を劣化させることなく大型表
示を行うことができることを示している。

【００４１】次に、本発明の大型液晶表示装置に使用し
得る部材について述べる。投影用スクリーン５について
は、光束を投影してスクリーン面で光らせる必要がある
から、投影面は光散乱性でなければならない。一般に
は、半透明の布や紙あるいは市販の透明ガラスやプラス
チック板（アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニ
ール樹脂、その他の樹脂製）の一面に白色顔料等を塗布
した半透明板等の利用が最も安価であるが、透明なガラ
スやプラスチック板又はシートの一面を粗面化したもの
（機械的粗面化品、化学的粗面化品等）、透明板面に光
の屈折率の異なる微粒粉を結合剤と共に塗布したもの、
あるいは、微細なガラスビーズを同様に塗布したもの等
が使用できる。光散乱面は、スクリーン内側、外側何れ
の面でもよいが、内側面に形成しておく方が光束の屈折
や界面反射等を考慮する必要がなく、また、外力による
機械的擦過傷等を防御できるので、より好ましい。

【００４２】投影面の画像コントラストを上げるには、
純白色スクリーンよりも多少グレーのものの方が視感的
に適しており、濃度で０．２〜０．５程度にグレーに着
色しておくと有効である。また、より好ましくは、スク
リーン５の投影面にセル又はピクセル単位で黒色の境界
（ブラックマトリクス）を形成しておき、投影光束をそ
の黒色境界線内に投影するようにアライメントすれば、
全体として上記のグレー着色の効果と、種々の原因から
発生が懸念される迷光を吸収遮断するので、一層良好な
画質の表示画像が得られる。

【００４３】次に、液晶パネル１のセル又はピクセル毎
に透過光を集光するレンズ（凸レンズ）群（レンズアレ
ー）が必要であるが、レンズ群の作製に２種類の方法が
ある。１つは、必要な大きさで定められた焦点距離の曲
率を有するレンズプレス型を作製してプラスチックシー
トをプレス成形したり、インジェクション成形してレン
ズシートとする方法、他は、液晶パネル面（一般には、
ガラス面）に光硬化性や熱硬化性樹脂等の透明硬化性樹
脂を塗布し、上記のレンズプレス型をセル又はピクセル
配列と正確にアライメントし、光又は熱等で硬化させた
後、型板を剥離する方法である。

【００４４】前者の方法は大量生産が可能で安価なレン
ズシートを得ることができるが、一般に熱がかかるの
で、プレス型の熱膨張率により室温時のレンズシートの
寸法変化が起こるから、材料やプレス条件等を正確に調
節する必要がある。また、レンズシートを正確にパネル
側とアライメントして固定しなければならない。

【００４５】一方、後者は特に光硬化性樹脂を用いると
室温でも硬化可能であり、最初のアライメントが正確な
ら型を剥離除去してもほとんど狂いが発生することがな
く、有利である。型板が金属等のように不透明体で形成
されているときには、パネル側から光を当てることがで
き、ガラスのような透明体で形成されているときには、
それを透して光硬化することができる（２Ｐ法として知
られている。）。しかし、大量生産性は前者の方法より
劣る。なお、光硬化法では、すでにアクリル系感光性樹
脂やその他の適性樹脂が多く市販されており、それらを
選択利用することができる。

【００４６】また、スクリーン５の投影画像を目視する
場合には、光の物理量だけでは論じられない心理的影響
等により画質の良否が決定されるが、例えば大型画面の
中央と周辺の画質の間題等において、もし必要ならば、
レンズ群４、４４の曲率を中心部と周辺部で異なるよう
に連続的に変化させて設計加工することも可能である。

【００４７】液晶パネル１を照明する平行光３を得る装
置あるいは部材については、前記のＬＣＤＭｕｌｔｉ
−ＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙに記載されている、蛍光
管の平行配列と透明なコーン状の導光部を持つ導光管構
造体の多重反射とを利用して平行光を得る方法が利用で
きる。平行光の平行性をより良くする方法は、その技術
範囲で行うことができる。

【００４８】また、一般の小型液晶表示体に用いられて
いる細い蛍光管をガラスやアクリル板の端部に取り付け
たエッジライト型バックライトも、光の効率的利用のた
めにプリズム様の加工をしたり、マイクロレンズ群を付
加したりの工夫が行われており、平行光としてかなり質
の良い出力光が得られるようになってきており、それら
の中から選択利用することができる。

【００４９】上述のように、本発明の大型液晶表示装置
作製のための技術及び部材は確立されているので、本発
明の基本原理を用いることによって、目的の大型液晶表
示装置の作製が容易にできる。

【００５０】以上説明した本発明においては、複数の液
晶パネルを並列して１：１の大型表示を行うことを目的
としているが、液晶セル又は液晶ピクセル単位で透過光
の光束を形成させ、その光束の投影像を投影スクリーン
面上に投影配列させることを原理としているので、基本
的に解像性の低下が起こらず、直視型の液晶表示装置と
同様な画質の表示画像が得られること、及び、結像レン
ズ系を用いないので、レンズの歪曲収差等の影響がな
く、隣接パネル画像の縁端部の直線が変化せず、互いの
接合を精密かつ目立たない状態にすることができる。

【００５１】また、液晶セル又は液晶ピクセル単位の透
過光束を利用することは、画像投影光学系を利用する方
法に比べて、光路長が著しく短縮できる利点があり、大
型表示装置の厚さ（奥行き）を縮めて薄型装置とするこ
とができる。

【００５２】また、液晶セル又は液晶ピクセル単位の光
束を得るための加工製造は、一般的に個々の液晶パネル
毎に行われており、完成されたパネルを機械的に正確に
並列固定することによって装置が完成するため、大型化
が極めて容易である。

【００５３】さらに、比較的小型の表示パネルを利用す
るので、パネル自体の製造歩留まりが高く、安価であ
り、それを用いるので大型表示装置も使用する表示パネ
ルに準じて安価に製造できる利点がある。また、個々の
液晶パネルの設計如何によっては、個別の表示装置用と
大型表示装置用とを兼用することができるので、生産上
極めて有利となる。

【００５４】

【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の実施例１〜３
につい詳しく説明する。［実施例１］有効表示面積が２１０ｍｍ×１６０ｍｍ、
額縁部（非表示部）４ｍｍの透過光カラー表示用ガラス
液晶パネル２枚を用い、それぞれの長辺部を隣接させて
２倍の大きさ（２１０ｍｍ×３２０ｍｍ）の液晶表示装
置を作製した。

【００５５】まず、投影用スクリーンとして、透明ガラ
ス板の一面に市販の自色塗料を若干のトルエンで希釈し
て均一に回転塗布・乾燥して、厚さ２μｍの半透明膜を
形成させたものを用いた。

【００５６】液晶パネルは上記の大きさで、セルピッチ
は１１０μｍ×３３０μｍであり、カラーフィルターは
Ｒ，Ｇ，Ｂが順次帯状に配列されたストライプ型のもの
を用いた。液晶の駆動方式に制約はないが、ＴＦＴ方式
とした。

【００５７】液晶パネル上にセル単位で微小レンズ群を
形成させるために、焦点距離が８０ｍｍになるように設
計した球面レンズ群が得られる金属製のプレス型を、線
膨張係数がガラス基板と近似しているインバー材（主成
分：Ｆｅ，Ｎｉ、その他）を用いて切削作製し、その表
面を滑らかに研磨した。

【００５８】次いで、プレス型の凹凸面に透明な熱硬化
性アクリル樹脂を塗布し、液晶パネルのセル位置とプレ
ス型のレンズ位置とをアライナーを用いて正確に位置合
わせしながら、パネルのガラス面と密着させ、そのまま
９０℃で一夜放置して硬化させ、冷却した後、パネルと
プレス型を剥離した。この操作によってパネルのガラス
面に焦点距離８０ｍｍのアクリル樹脂製微小レンズ群が
形成できた。

【００５９】次に、上記半透明ガラススクリーンと液晶
パネルが固定できる治具を作製し、まずそれにスクリー
ンを固定し、次いで、図１に示したように、パネル面を
スクリーンの散乱面から５０ｍｍ離し、２枚のパネルの
隣接辺を１０ｍｍとして平行に配置した。

【００６０】次いで、２枚のパネルの反対辺部を正確に
かつ徐々にスクリーンに近付けながら同時に移動させ
て、２つのパネルの表示画像端が一致するように調節し
て固定した。このときのパネルの傾斜角はスクリーンに
対し５／５０＝０．１００であり、角度はｔａｎα＝
０．１００であるから、α≒５°４３′と計測され、計
算値と一致した。このとき、各パネルの外側の辺をスク
リーンへ近付ける実測距離（ｘ）は約１６ｍｍであった
（１６０×ｔａｎα＝ｘ，ｘ＝１６０×０．１００＝１
６（ｍｍ））。すなわち、スクリーン距離が、パネルの
中央端部で５０ｍｍであるのに対し、周辺端部では約３
４ｍｍとなった。

【００６１】上記の治具を用いてスクリーンと２枚のパ
ネルを上記のように固定して構成した装置の各パネル側
から平行光を照射して、スクリーンに投影された表示画
像を観察した。平行光は前記した公知の多重反射を利用
した２０ｍｍの厚さの導光板を用い、同様にその背面に
蛍光灯を平行配列させて光源とした。また、液晶パネル
は透明状態に固定しておいた。

【００６２】スクリーン面に投影された光の状態を顕徴
鏡で観察すると、光の輝点の羅列として観察され、輝点
と輝点の間は暗く明確に区別され、セル単位の光束コー
ンを横切ったスクリーン面に各単位セルが投影されてい
ることが分かった。また、スクリーンの中央部と周辺部
では輝点の大きさに明らかな差があり、中心部で小さく
周辺部で大きく認められた。しかし、投影されたスクリ
ーンを１〜２ｍの距離から目視し、全体の輝度分布を感
覚的に観察したところ、明るさの変化は認められなかっ
た。したがって、投影輝点の大きさに差はあっても、各
輝点の光量は等しいとの上記で述べた通りの結論を得
た。

【００６３】次に、液晶パネルに画像表示して投影する
と同時に、別の同じ液晶パネルに同一画像を表示させ、
直視観察して両者を比較した。観察画像は解像性チャー
ト画像であったが、両者共同一の解像性を示した。ま
た、通常画像（風景、人物等）でも比較したが、両者共
解像性には差が認められなかった。しかし、直視型に比
して本実施例のものはややコントラストが劣ると感じた
が、これは投影面の光散乱による迷光の発生とスクリー
ン自体が純白なので、暗部の黒色度が低下していること
によるものと結論した。

【００６４】［実施例２］実施例１において、微小レン
ズ群を液晶パネルのガラス基板と同質の透明ガラス基板
（厚さ０．７ｍｍ）面に作製した。プレス型は実施例１
と同じだが、レンズ材料として汎用の光硬化性アクリル
系の透明感光性樹脂を用いた。プレス型面に剥離用のシ
リコーン処理をした後、感光性樹脂を塗布し、空気泡の
混入に注意しながら上記ガラス基板面と密着し、はみ出
した樹脂を除去し、ガラス基板の反対面から紫外線露光
を行い、光硬化させてプレス型を剥離除去した。

【００６５】このレンズ群の形成されたガラス基板と液
晶パネル相互のセルとレンズの位置を正確に合わせ、上
記感光性樹脂を接着剤として光接着させた。形成された
レンズ群付き液晶パネルを２枚用いて実施例１の装置を
作り、同様なテストをしたところ、全く同じ効果が得ら
れた。

【００６６】［実施例３］実施例２において、３枚の液
晶パネルを用い、レンチキュラーレンズ群による表示装
置の作製を行った。プレス型は、１本のレンチキュラー
レンズ（円筒レンズ）はＲ，Ｇ，Ｂのピクセル単位で形
成し、その曲面の焦点距離を８０ｍｍに設定して平行切
削して作製した。レンチキュラーレンズの配列ピッチ
は、ピクセルピッチ３３０μｍに合わせた。切削表面を
予め剥離材処理した後、実施例１と同様の感光性樹脂を
塗布し、同様に０．７ｍｍ厚の透明ガラス基板と密着
し、はみ出した樹脂を除去した後に、ガラス基板背面か
ら紫外線露光して硬化させ、プレス型を剥離してレンチ
キュラーレンズシートを作製した。

【００６７】このレンチキュラーレンズシートを液晶パ
ネルのＲ，Ｇ，Ｂのピクセル列と正確に位置合わせし、
上記感光性樹脂を接着剤として光を照射して硬化させて
接着させた。この液晶パネルを３枚用意し、スクリーン
の中央に１枚、左右に各々１枚を配置した。中央の１枚
はスクリーンとの距離５０ｍｍでかつ平行に設置し、左
右の各１枚は隣接するパネル有効画像端から１０ｍｍに
なるように配置し、左右各パネルを中央のパネルに対し
て１１°２６′の角度に傾斜させて固定した。実作業で
は正確な角度出しは難しいので、スクリーン面の投影像
を見ながら継ぎ目が目立たないように調節した。

【００６８】本実施例では、左右のパネル端のスクリー
ンの距離が１８ｍｍ程度に近付いたが、表示画像に影響
はなかった。また、より多くのパネル連結を考慮してス
クリーンの湾曲化を試みた。この場合、スクリーンの材
質をガラスから３ｍｍ厚のプラスチックとした。基本的
に、パネルとスクリーンの距離を略５０ｍｍに合わせる
と、画像の接合部で折れ目ができて目立つので、スムー
ズに湾曲するように中心部を平坦に、接合部付近から外
側に向かって曲面とし、左右パネルの外辺が４０〜５０
ｍｍ離れるように調整した非球面の湾曲面とした。この
曲面はグレー色の半透明状にして投影面とした。

【００６９】この方法によって得られた表示画像は良好
であり、特に目視側に凹面となっているので、むしろ平
坦スクリーンよりも視感的に良好と認められた。また、
このスクリーンの目視側の湾曲面を透明樹脂を用いて平
坦化しても同様であった。

【００７０】また、スクリーン面にピクセルの投影寸法
に合わせてブラックマトリクスを形成して投影表示した
が、若干の解像性とコントラストの向上が認められた。

【００７１】このレンチキュラーレンズを使用した装置
の場合は、全体的に実施例１、２の表示画像よりもやや
解像性が低下したが、これはレンチキュラーレンズでは
光束の収束が点でなく長手方向の線になるため、その方
向のピクセル境界が実施例１、２程明確に現れないため
であると推測された。しかし、十分実用可能な画質であ
つた。本実施例によって複数枚の液晶パネルを並列に配
置しながら連結し、スクリーンを適宜湾曲化することに
より、大型表示装置を作製できることが明確になった。

【００７２】以上、本発明の液晶表示装置を原理の説明
といくつかの実施例の説明に基づいて説明してきたが、
本発明はこれらに限定されず種々の変形が可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の液晶表示装置によると、基本的に解像性の低下が起こ
らず、直視型の液晶表示装置と同様な画質の表示画像が
得られる。また、隣接液晶パネル画像の縁端部の直線が
変化せず、互いの接合を精密かつ目立たない状態にする
ことができる。また、大型化が極めて容易であり、大型
表示装置の厚さ（奥行き）を縮めて薄型装置とすること
ができる。さらに、安価に製造できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により並列接合される各液晶表示パネル
の１例の構成を示す光路図である。

【図２】並列接合される液晶表示パネルの他の例の構成
を示す光路図である。

【図３】本発明により複数枚の液晶表示パネルを並列配
置する場合の構成を説明するための図である。

【符号の説明】

１…液晶パネル２…セル３…平行光４…収束レンズ群５…投影スクリーン６…蛍光管７…導光管シート２２…ピクセル４４…収束レンズ群Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₁’，Ｌ₂’…液晶パネル（の位置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の液晶表示パネルを並列合成してよ
り大型の１枚の液晶表示用パネルとした液晶表示装置に
おいて、前記の複数の液晶表示パネル各々の構成が、液
晶表示パネルの背面から平行光又はその近似光をパネル
面に略垂直に入射して照明する平行光照明光源と、液晶
パネルと、該液晶パネルの液晶セル又は液晶ピクセル毎
にパネル面に直接又は接近して配置された収束レンズか
らなるレンズアレーとからなり、前記の並列合成された
複数の液晶表示パネルの前面に投影スクリーンが配置さ
れ、前記投影スクリーンに対して前記液晶パネルがそれ
ぞれ傾斜角を付して配置され、前記液晶パネルと前記投
影スクリーンとの距離が、液晶セル又は液晶ピクセル毎
の前記収束レンズからの射出光が前記投影スクリーンに
対して広がりを持つ位置に設置されていることを特徴と
する液晶表示装置。
【請求項２】前記投影スクリーンは、液晶セル又は液
晶ピクセル単位からの光束を横切る面が光拡散性である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記投影スクリーンの面と前記レンズア
レーとの距離の差を少なくするために、前記の傾斜配置
の液晶パネルに対応して、前記投影スクリーンを均一な
厚さを有する曲面スクリーンとしたことを特徴とする請
求項１又は２記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記投影スクリーンの面と前記レンズア
レーとの距離の差を少なくするために、前記の傾斜配置
の液晶パネルに対応して、前記投影スクリーンを目視側
の面のみを平坦面とし、液晶パネル側の面を曲面とし、
該曲面を光拡散性として、外観的に平坦な投影スクリー
ンとしたことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表
示装置。
【請求項５】前記投影スクリーンをグレー色としたこ
とを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の液晶
表示装置。
【請求項６】前記投影スクリーンの投影面に投影され
た液晶セル又は液晶ピクセルの隣接部に光束を阻害しな
い範囲で黒色境界線を設けたことを特徴とする請求項１
から５の何れか１項記載の液晶表示装置。
【請求項７】液晶セル又は液晶ピクセル単位に存在す
る前記収束レンズは、液晶セル又はピクセルを透過した
光を設定した焦点位置に集光させるか、又は、少なくと
も該液晶セル又は液晶ピクセルの寸法以内に光束が存在
するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の
液晶表示装置。
【請求項８】前記レンズアレーが液晶セル又は液晶ピ
クセルの列単位で、レンチキュラーレンズ状に形成され
ていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項９】前記平行光照明光源は、照明光源を前記
液晶パネル背面に並列配置させるか、又は、導光板の端
部に設置して平行光又はその近似光を得るような構成に
なっていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
置。