JP2009145911A

JP2009145911A - 投写型表示装置及びそれを用いた背面投写型表示装置

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Publication number: JP2009145911A
Application number: JP2009077979A
Authority: JP
Inventors: Koji Hirata; 浩二平田; Masahiko Tanitsu; 雅彦谷津
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2023-07-18
Also published as: JP4811488B2

Abstract

【課題】投写型映像表示装置における高画質化、及び高信頼性を実現する。
【解決手段】黄色成分を赤色及び緑色からカットして色純度を向上させると共
に、緑色の光路に光を反射させる反射型減衰フィルタを挿入して３色の光エネル
ギーバランスを良くする。更に、緑色の光路に光学位相差補償板を設け、コント
ラスト性能を向上させ、同時に映像表示素子の長寿命化を実現するため、紫外線
反射コーティングした光学部品を青色の光路に２個配置し、青色液晶パネルの入
射側に紫外線吸収フィルタを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は画像を投影する投写型映像表示装置に関する。

マトリクス状に配置された画素を有する液晶パネル等の映像表示素子に、光源
からの光を当て、映像信号に合わせて各画素に光強度を変調させることにより生
成された画像を投写レンズ等の拡大手段を用いてスクリーン上に拡大投写する投
写型映像表示装置が知られている。

これらの投写型映像表示装置は、従来パソコンなどの画像をスクリーンに投写
してプレゼンテーションを行う等業務用の用途が主たる目的であったため、明る
い部屋でも鮮明に画像が投影できるように、高出力の光源や高効率な照明光学系
が開発され、明るさ重視の設計となっていた。

一方、この光学ユニットをキャビネット内に配置し、所定位置に配置した透過
型スクリーンの背面より画像を投影する背面投写型映像表示装置が市場に出回り
初めている。この背面投写型映像表示装置は、テレビ画像やビデオ画像などの映
像を楽しむホームシアター用途として一般家庭で使用されるため、従来の明るさ
重視の設計に対して、色純度、色再現性、コントラスト性能等に優れかつ、長寿
命な製品が求められるようになってきた。

色純度が優れた投写型映像表示装置としては下記特許文献１に記載されたもの
がある。一方、コントラストの高い投写型映像表示装置としては、下記特許文献
２に記載されているものがある。

特開２００１−９２４１９号公報特開２００２−１３１７５０号公報

上記特許文献１に記載されている投写型映像表示装置は、波長５７０〜５９０
ｎｍの黄色成分が赤色光束Ｒ，緑色光束Ｇに入らないようにして、各色の色純度
を向上させたものであるが、最終的に映像表示素子により変調された、赤色映像
光Ｒｉ，緑色映像光Ｇｉ，青色映像光Ｂｉを合成する場合の色バランスに関して
考慮されていない。特に、赤色映像光Ｒｉ，緑色映像光Ｇｉ，青色映像光Ｂｉを
合成して得られる白色表示映像の色度は、色度座標上で黒体軌跡から垂直方向に
離れたでｙ値が高い緑色がかった白色となってしまうという問題がある。

更に、近年はブラウン管式のテレビジョン同様に色温度が９８００°ｋ以上の
青みがかった白色が好まれるようになってきているが、上記特許文献１に記載さ
れた投写型映像表示装置においては白色の色温度を高くする技術内容が開示され
ていないばかりか白色表示の色温度を高くする必要性については示唆されてもい
ない。

一方、上記特許文献２に記載されている投写型映像表示装置は、Ｒ，Ｇ，Ｂそ
れぞれの映像表示素子と入射側偏光板の間に、光学位相差補償板を配置してコン
トラストを向上させたものであるが、色再現性や白色の色温度に関して考慮され
ていない。また、光学位相差補償板を配置したことにより、コントラスト性能は
向上するが、黒表示時の色むらが発生してしまうという問題がある。

さらに、上記特許文献１及び特許文献２に記載の投写型映像表示装置において
は、映像表示素子である液晶パネルの長寿命化に関する技術的な記載は一切なさ
れていない。

本発明の目的は、上記した課題を鑑みて成されたものであり、その目的は、高
画質な投写型映像表示装置を提供することである。

上記課題の内、赤色映像光と緑色映像光の色純度を良くするための解決手段と
して、照明系に設けた２枚のダイクロイックミラーの特性と、偏光板を保持する
部材に設けられたトリミングフィルタの特性により、黄色成分が赤色及び緑色に
対応した液晶パネルに入射しないようにする。

また、３色混合した場合に得られる白色は色温度が高く色度座標上において黒
体軌跡からＹ軸方向に３０ＭＰＣＤ以上離れないようにするための解決手段とし
て、緑色の光路に約４０％以上の光を反射させる反射型減衰フィルタを挿入して
３色の光エネルギーバランスを良くする。

更に、セットのコントラスト性能を最小のコストＵＰで実現する解決手段とし
て、比視感度の最も高い緑色光束の光路中に光学位相差補償板を設ける。

また、映像表示素子の長寿命化を実現するための解決手段として（１）紫外線
を除去する紫外線反射コーティングを施した光学部品を光源から青色光束に対応
した液晶パネルまでの間に２個配置するとともに、青色液晶パネルの入射側に紫
外線吸収フィルタを設ける。（２）前述した緑色の光路に約４０％以上の光を反
射させる反射型減衰フィルタを挿入して液晶パネルの温度上昇そのものを低減す
る。

以上説明したように、本願発明により、高画質な投写型表示装置が可能となる
。

映像表示素子として液晶パネルを用いた、本発明の投写型映像表示装置の光学ユニット部の構成図である。背面投射型映像表示装置の側面図である。背面投射型映像表示装置の正面図である。前面投写型映像表示装置に適用した場合の実施例を示した説明図である。本願発明の実施例に示した白色光源としての超高圧水銀ランプの分光エネルギーである。比視感度特性である。本願発明の実施例に示したダイクロイックフィルタの特性図である。本願発明の実施例に示したダイクロイックフィルタの特性図である。本願発明の実施例に示したダイクロイックフィルタの特性図である。本願発明の実施例に示したダイクロイックフィルタの特性図である。ＣＩＥ（国際照明学会）１９３１のｘｙ色度図上に示したＮＴＳＣの色再現範囲である。黒体軌跡である。本願発明の実施例に示したＵＶフィルタの特性図である。

以下、本発明の実施形態の一例について図面を用いて説明する。なお、全図に
おいて、共通な機能を有する部分には同一な符号を付して示し、一度説明したも
のについては重複した説明を省略する。

図１は本発明の投写型映像表示装置における、映像表示素子として液晶パネル
を用いた場合の光学ユニット部の構成図である。なお、光学ユニットは、光源か
らの光を液晶パネルで映像信号に合わせて光の濃淡に変える光強度変調（空間光
変調ともいう）をして生成された画像を投写レンズで拡大投写するものである。

図１において、１は白色光源、２は光学ユニットの光軸、３、４はインテグレ
ータ機能を持つ第１レンズアレイ、第２レンズアレイである。５は所定の方向に
偏光を揃える偏光変換素子、６は集光レンズ、７は赤色光束が反射し緑青色光束
が透過するダイクロイックミラー、８は緑色光束が反射し青色光束が透過するダ
イクロイックミラー、９は赤色光用ミラー、１０，１１は青色光用ミラー、１２
Ｒ，１２Ｇはコンデンサレンズ、１３１は第１リレーレンズ、１３２は第２リレ
ーレンズ、１３３は第３リレーレンズ、１４はＩＲ（赤外線）反射フィルタ、１
５はＵＶ（紫外線）吸収フィルタ、１６は反射型減衰フィルタ、１７は光学位相
差補償板、１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは入射側偏光板，１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂは
各色に対応した液晶パネル、２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは出射側偏光板、２１は合
成プリズム、２２は投写レンズを示している。

白色光源１より出射した光束は第１レンズアレイ３へと出射される。この第１
レンズアレイ３はマトリックス状に複数のレンズセルが配列されており、入射し
た光束を複数の光束に分割して、効率よく第２レンズアレイ４、偏光変換素子５
を通過させるように導く。第２レンズアレイ４は第１レンズアレイ３と同様にマ
トリックス状に複数のレンズセルが配列されており、構成するレンズセルそれぞ
れが、対応する第１レンズアレイ３の各レンズセルの投影像を集光レンズ６、及
びコンデンサレンズ１２Ｒ、１２Ｇ、第１リレーレンズ１３１、第２リレーレン
ズ１３２、第３リレーレンズ１３３により各液晶パネル１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂ
上に重ね合わせる。この時、集光レンズ６を出射した白色光は、赤反射緑青透過
ダイクロイックミラー７において、Ｒ光の成分は反射し、赤色光用ミラー９を経
て、液晶パネル１９Ｒに入射する。赤反射緑青透過ダイクロイックミラー７にお
いて、透過したＧＢ光の成分は、緑反射青透過ダイクロイックミラー８に入射す
る。ここで、Ｇ光の成分は反射し液晶パネル１９Ｇに入射する。緑反射青透過ダ
イクロイックミラー８を透過したＢ光の成分は青色光用ミラー１０，１１を経て
液晶パネル１９Ｂに入射する。液晶パネル１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂの入射側に配
置されている入射側偏光板１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは透明基材であるガラス基板
に偏光フィルムが貼り付けられた構成である。さらに、赤用入射側偏光板１８Ｒ
と緑用入射側偏光板１８Ｇのガラス基板は、ダイクロイックフィルターとするこ
とで後述するトリミングフィルタとしての機能を兼ねている。

各液晶パネル１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂは映像信号駆動回路（図示しない）によ
り液晶パネルの各画素に対応する透明電極に印加する電圧を制御することで、偏
光の捩れ量を変化させる。このため、各画素ごとに出射側偏光板を透過する光量
を制御することが可能となり、画素ごとに濃淡を変える光強度変調を行うことで
光学像を形成する。

この結果得られた液晶パネル１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂ上の光学像は、合成プリ
ズム２１によって色合成され、投写レンズ２２によって図示せぬスクリーン上へ
と投写され、大画面映像を得ることができる。

また、第１リレーレンズ１３１、第２リレーレンズ１３２、第３リレーレンズ
１３３は液晶パネル１９Ｒ、１９Ｇに対して液晶パネル１９Ｂの光路長が長くな
っていることを補うものである。

次に、この光学ユニットの製品への適用例を説明する。図２，図３は背面投写
型映像表示装置に適用した場合の実施例で、上記光学ユニットと制御回路（図示
せぬ）を搭載した投写型映像表示装置３１をキャビネット３３内に配置し、投写
レンズから投射された画像を、光折返しミラー３２に反射させて、キャビネット
３３の前面に配置された透過型スクリーン３４の背面より映し出すものである。
また、図４は前面投写型映像表示装置に適用した場合の実施例を示したもので、
上記光学ユニットと制御回路（図示せぬ）を搭載した投写型映像表示装置３１’
の投写レンズから投射された画像を前面に配置したスクリーン３５の前面より映
し出すものである。

前面投写型映像表示装置としては、図４に示すようにパソコンなどの画像を投
射してプレゼンテーションを行ったりするのが主流である。この場合、明るい部
屋でも画像が鮮明に映るように、性能項目のなかでは明るさが重視され、白色光
源１に２００Ｗ以上の高出力なものを採用し、照明光学系の高効率化を図ること
で２０００ｌｍ以上の光出力を達成している。白色光源１として、当初メタルハ
ライドランプを使用していたが、現在では発光効率が高い超高圧水銀ランプが使
用されている。この白色光源１より放射される波長ごとの光エネルギーは図５に
示されるようにａ点４３５（ｎｍ）〜ｂ点４６５（ｎｍ）の波長領域である青色
光のエネルギーやｃ点５３５（ｎｍ）〜ｄ点５６０（ｎｍ）の波長領域である緑
色光のエネルギーに対して、ｅ点６００（ｎｍ）〜ｆ点６３０（ｎｍ）の波長領
域である赤色光のエネルギーは１／３以下であり、図６に示す比視感度特性を考
慮しても相対的に赤色領域の光エネルギーが小さい。

このため、ｄ点５６５（ｎｍ）〜ｅ点６００（ｎｍ）の波長領域である黄色か
ら朱色の光を緑色光や赤色光に混ぜることにより白色光源１からの光を全て使っ
て、明るさ性能を得ていた。この結果、緑色は黄緑色になり、赤色はオレンジ色
になってしまい、色純度が良くないという欠点がある。

超高圧水銀ランプのほかに、白色光源としては前述したメタルハロイドランプ
、キセノンランプがある。これらのランプの分光エネルギー特性にも同様に５６
５（ｎｍ）〜６００（ｎｍ）の波長領域である黄色やオレンジ色の光成分が存在
するのでこれらを白色光源として使用する場合においても色純度向上のためには
以下に記載する技術手段が有効となる。

これに対し、図３，図４のような背面投写型表示装置として使用する場合は、
光出力が５００ｌｍ以下でも透過型スクリーンのスクリーンゲインを有効活用す
ることで十分明るい映像を得ることができる。一方、テレビ用途として一般家庭
で使用されるため、色純度、色再現性、コントラスト性能の向上はもとより、表
示装置そのものの長寿命化が求められることになる。

次に本願発明の実施例において得られる画像の色純度向上のための具体的な実
現手段に関して以下説明する。

赤色の色純度を向上させるために、本願発明では光路に配置された赤反射緑青
透過ダイクロイックミラー７と入射側偏光板１８Ｒを貼り付けている透明基材に
設けたトリミングフィルタの特性を図７及び図８に示すように最適化する。具体
的には図７に示すように赤反射緑青透過ダイクロイックミラー７の透過率が５０
％となる波長（以下半値波長と記載する）を５８０ｎｍ近傍とし急峻な特性とし
ている。すなわち、白色光源１から放射された白色光束のうち赤色光束が反射し
、緑色光束・青色光束(シアン光束)が透過するようになっている。赤反射緑青透
過ダイクロイックミラー７を反射する赤色光束には、図７に示すように５９０ｎ
ｍ以下の黄色成分が含まれる。本願発明では白色光源１として超高圧水銀ランプ
を使用するために照射される光エネルギーは、図５に示すように５９０ｎｍより
短波長成分である黄色の光エネルギーが大きい。このためこのままでは赤色液晶
パネルに入射する光束に黄色成分が混色してオレンジ色に近い赤色となってしま
う。そこで本願発明では、黄色成分を除去し赤色映像表示素子に入射する光束の
色純度を上げるために、入射側偏光板１８Ｒを貼り付けている透明基材に設けら
れたトリミングフィルタの特性を、図８に示すように半値波長を５８０ｎｍより
長波長側とし５８７ｎｍ近傍とし急峻な特性としている。上記２枚のフィルタは
成膜時に半値波長がばらつくので上述したように２枚を巧く組合せることで、本
来白色光源１の発光スペクトルに存在する黄色成分が赤色映像表示素子である液
晶パネル１９Ｒに入射しないようにしている。

同様に、緑色光束の色純度を向上させるため本願発明においては、照明光路に
配置された赤反射緑青透過ダイクロイックミラー７と、緑反射青透過ダイクロイ
ックミラー８と、入射側偏光板１８Ｇを貼り付けた透明基材に設けたトリミング
フィルタの特性を最適化した。具体的に取り得る緑反射青透過ダイクロイックミ
ラー８と、入射側偏光板１８Ｇに設けられたトリミングフィルタの透過率特性を
図９，図１０に示す。赤反射緑青透過ダイクロイックミラー７を透過したシアン
光束は緑反射青透過ダイクロイックミラー８により、緑色光束が反射し、青色光
束が透過する。緑反射青透過ダイクロイックミラー８の半値波長を図９に示すよ
うに５１５ｎｍ近傍としている。ここで、緑反射青透過ダイクロイックミラー８
を反射してくる緑色光束には５７０ｎｍ以上の黄色成分が含まれている。

上述したように本願発明では白色光源１として超高圧水銀ランプを使用するた
めに照射される光エネルギーは、図５に示すように５７０ｎｍより長波長成分で
ある黄色の光エネルギーが大きい。このためこのままでは緑色映像表示素子に入
射する光束に黄色成分が混色して黄緑色となってしまう。そこで本願発明では、
黄色成分を除去し緑色映像表示素子に入射する光束の色純度を上げるために、入
射側偏光板１８Ｇを貼り付けている透明基材に設けられたトリミングフィルタの
特性を、図１０に示すように半値波長を５７０ｎｍより短波長側とし５６８ｎｍ
近傍とし急峻な特性としている。上記２枚のフィルタは成膜時に半値波長がばら
つくので上述したように２枚を巧く組合せることで、本来白色光源１の発光スペ
クトルに存在する黄色成分が緑色映像表示素子である液晶パネル１９Ｇに入射し
ないようにしている。

本願発明の実施例で使用している白色光源１である超高圧水銀ランプは図５に
示すように５００ｎｍから５２５ｎｍまでの青緑光成分の発光スペクトルが弱い
ので、緑反射青透過ダイクロイックミラー８を透過する光束の色純度は比較的良
いため、トリミングフィルタは設けていなのでコスト低減効果がある。

上述したダイクロイックミラーとトリミングフィルタ組合せをモデル化し色度
をシミュレーションにて求めた結果、各色の色度は以下のようになる。

赤：ｘ＝0.648，ｙ＝0.343
緑：ｘ＝0.301，ｙ＝0.685
青：ｘ＝0.141，ｙ＝0.067
これは、図１１に示すＣＩＥ（国際照明学会）１９３１のｘｙ色度図上に示した
ＮＴＳＣの色再現範囲（それぞれを三角印で示す）である赤色Ｒ（０．６７，０
．３３），緑色Ｇ（０．２１，０．７１），青色Ｂ（０．１４，０．０８）とほ
ぼ同じ色再現範囲でテレビとして使用する場合に問題ない色再現範囲となる。

次に、白色映像表示について説明する。光により表現される再生色は、光の３
原色であるＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの加法混色により表現される。すなわち、各色の
液晶パネル１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂを透過してくる光束量のバランスにより表現
される。例えば、各色の光束量を０〜２５５の２５６階調で制御する場合、Ｒ＝
Ｇ＝Ｂ＝０の場合が黒表示であり、Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝２５５が白表示となる。従来の
図４に示す前面投写型映像表示装置では、明るさ重視で設計していたため、比視
感度の高い緑色の光エネルギーを多くして緑がかった白色表示として明るくして
いた。したがって、白色は等色温度線の黒体軌跡（図１２実線）からプラス側（
緑色の強い方向）に離れた色となっていた。上記した特許文献１の色設計で、Ｒ
＝Ｇ＝Ｂ＝２５５の白表示を行った場合、
白：ｘ＝0.268，ｙ＝0.353
となり、色温度は８６００°Ｋ、黒体軌跡から約＋４０ＭＰＣＤ（Ｍｉｎｉｍｕ
ｍＰｅｒｃｅｐｔｉｂｌｅＣｏｌｏｒＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）離れた色と
なる。

一方、図２，図３に示すような背面投写型映像表示装置として使用する場合、
直視テレビや３管式リア投写型テレビに近い黒体軌跡になるべく近くかつ、色温
度が１００００°Ｋ以上の青みがかった白色とする設計が必要となる。

しかしながら、上述したフィルタの組合せだけではＴＶ用途の白色表示が不可
能であること。さらにフィルタ特性の量産ばらつきを考慮してセットとして決め
られた白色映像の色度を得るために、本願発明の投写型映像表示装置の光学ユニ
ットでは下記２点を考慮した。

（１）波長（色）による液晶パネルのＶ−Ｔ特性のばらつき、
（２）緑色の光路に反射型減衰フィルタ１６を配置して、緑色液晶パネル１９
Ｇに入射する緑色光束の最適化。

上記（１）は液晶パネルが固有に有する特性で、入射する光束の波長が短いほ
ど同じ駆動電圧を透明電極に印加した場合透過率がより高くなる。たとえば、規
定電圧を印加した場合青色光束の透過率は９０％とすれば、緑色光束は８８．５
％、赤色光束は８２．５％となる。（２）については緑色光束の光エネルギが高
すぎるので白表示の場合のＹ値が高くなる。

そこで、緑色の光路に反射型減衰フィルタ１６を配置して、緑色液晶パネル
１９Ｇに入射する緑色光束の最適化することとした。

次に、出願人らはこの緑色光束のカット量を約３５％としてシミュレーション
を行った。

白色の色度は、
白：ｘ＝０．２６３，ｙ＝０．２９５
となり、色温度は約１１６００°Ｋで、＋１４ＭＰＣＤの座標点である。この時
得られる光束量は１００Ｗという低出力の高圧水銀ランプを用いても３５５ｌｍ
という明るさを実現できるため、背面投写型映像表示装置として十分使用するこ
とが出来る。

次にカット量を約５２％とした場合には、
白色の色度は、
白：ｘ＝０．２６０，ｙ＝０．２７０
となり、色温度は約１６０００°Ｋ、黒体軌跡から約４ＭＰＣＤしか離れていな
い。したがって、緑色の光路に反射型減衰フィルタを配置することで、色温度の
高く、黒体軌跡に近い白色とすることが出来るのでＴＶ映像を表示するのに好適
となる。この時、白色光源１としては、１００Ｗという低出力の高圧水銀ランプ
を用いても光束量で３０２ｌｍという明るさを実現できるため、背面投射型映像
表示装置として十分使用することが出来る。

次にコントラスト性能に関して説明する。上述したように各色の光束量を０〜
２５５の２５６階調で制御する場合、Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝０の場合が黒表示であり、Ｒ
＝Ｇ＝Ｂ＝２５５が白表示となる。コントラストはＲ＝Ｇ＝Ｂ＝２５５（白表示
）時の明るさとＲ＝Ｇ＝Ｂ＝０（黒表示）時の明るさの比で表される。上記特許
文献２記載の従来の投写型表示装置においては明るさ最重視で白色光源１として
２００Ｗ以上の超高圧水銀ランプを使用して白色表示時の明るさは光束量２００
０ｌｍ以上であり、同時にコントラスト性能を向上させるためにＲＧＢ全ての光
路に光学位相差補償板を配置していた。光学位相差補償板は、液晶パネルにおい
て黒色表示時に液晶層の複屈折により生じる残留位相差に対して逆位相を与えて
補償するものである。仮に白表示時の明るさ（光束量）を２０００ｌｍとし、コ
ントラスト性能を５００：１とした場合、黒表示時の明るさ（光束量）は４ｌｍ
となる。４ｌｍという光束量が存在する黒表示時においては、光学位相差補償板
の影響で色むらが生じてしまう。一方、背面投写型映像表示装置の場合は、白
表示時の明るさ（光束量）が約３００ｌｍと約１／７の明るさである。したがっ
て、コントラスト性能が同じ５００：１の場合でも、黒表示時の明るさ（光束量
）は０．６ｌｍと充分に暗い。この時黒表示時の光束量のほとんどは緑色の光エ
ネルギーであって、赤色の光エネルギーや青色の光エネルギーはほとんどない。
本願発明ではこの点に着目して、緑色の光路にのみ光学位相差補償板１７を用い
た。このため最小のコストＵＰで高コントラスト性能を得ることができる。

さらに、光学位相差補償板１７を緑色の光路に１枚だけ用いているので、黒色
表示時の明るさ（光束量）を充分に小さくでき、色むらはほとんど目立つことは
ない。

また、従来の前面投写型映像表示装置に対して本発明の背面投写型映像表示装
置は光エネルギーの絶対値が低く、さらに光学位相差補償板１７を反射型減衰フ
ィルタ１６の出射側に配置したため、有機物である光学位相差補償板１７に入射
する光エネルギーを約５０％も低減できたので温度上昇も抑えられ性能劣化を抑
え高い信頼性を得ることができた。

なお、本発明では、光学位相差補償板１７を入射側偏光板１７と液晶パネル１
９Ｇとの間に配置したが、これに限定されるものではなく、液晶パネル１９Ｇと
出射側偏光板２０Ｇとの間に配置してもよいことはいうまでもない。

次に、液晶パネル１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂの寿命に関して説明する。液晶パネ
ルの劣化要因は温度と光エネルギーの総量で、特に光エネルギーについては短波
長の紫外線に対してさらに弱くなる。

まず最初に温度と液晶パネルの寿命に関して相関関係を説明する。液晶パネル
は使用温度が高いほど劣化も早い。液晶パネルの温度は液晶パネルに照射される
光エネルギーにより温度が上昇する。この原因は液晶パネルを構成している材料
に光を吸収する材料が含まれているためである。

本発明の投写型映像表示装置においては、光エネルギーの一番高い緑色用の液
晶パネル１９Ｇに入射する光エネルギーは上記したように、反射型減衰フィルタ
１７により約５０％に減少させているため、緑色用の液晶パネル１９Ｇの温度上
昇が小さい。このため、液晶パネルを冷却している冷却用ファン（図示せず）に
より発生させる冷却風の風量も少なくてよいため、ファンによる騒音を小さくす
ることが可能となる。

次に、本願発明において採用した液晶パネルに入射する紫外線の低減手段につ
いて説明する。紫外線は、図７に特性が示された色分離用の赤反射緑青透過ダイ
クロイックミラー７と図９に特性が示された緑反射青透過ダイクロイックミラー
８を透過する。したがって、上記ダイクロイックミラーの反射の光路となるＲ色
光の光路と、Ｇ色光の光路には紫外線は入射しない。したがって、液晶パネル１
９Ｒ，液晶パネル１９Ｇ，液晶パネル１９Ｂのうち、紫外線が入射する可能性が
あるのはＢ色光の光路にある液晶パネル１９Ｂである。

紫外線が液晶パネル１９Ｂに入射すると、液晶パネル１９Ｂを構成する材料の
内有機物である配光膜や液晶封止材料が分解して液晶に混入し誘電率が変化して
Ｖ−Ｔ特性（印加電圧とパネルの透過率特性）が初期状態に対して変化する。ま
た液晶そのものが変質してＶ−Ｔ特性が変化するので同一の印加電圧を加えても
映像の見え方が変化して画質低下を招く。さらに分解が進むと液晶が分解してガ
ス化して液晶パネルが印加電圧では制御不能になる。

従来の投写型映像表示装置においては、明るさ性能を重視して、少しでも多く
の青色光束を液晶パネルに入射させていたためＵＶフィルタの半値の波長が４２
０〜４２５ｎｍのものが多く用いられてきた。これに対して本願発明においては
、装置の長寿命化を図るために、紫外線や光エネルギの高い青色光が液晶パネル
１９Ｂに入射しないように、半値波長が略４３０ｎｍ(４２６〜４３４ｎｍ程度)
の図１３に示した特性を有するＵＶフィルタを使用する。ただし反射型のフィル
タでは図１３に示したように４００ｎｍ近傍の光線はわずかであるが０．５％程
度透過してくる。このため、第１レンズアレイ３と、第２レンズアレイ４の平面
側の２箇所において半値波長が略４３０ｎｍ(４２６〜４３４ｎｍ程度)の反射型
のＵＶカットのコーティングを施している。更に紫外線が入射する可能性があ
るＢ色光の光路にある液晶パネル１９Ｂの直前に吸収型のＵＶカットフィルタ１
５を設けることで、液晶パネル１９Ｂに入射する紫外線は１．２５×１０^−５％
以下となり高い信頼性（長寿命化）が実現できる。

以上述べた投写型映像表示装置を図２及び図３に示すように配置し、光路折り
返しミラーを介してスクリーン上に拡大投写する背面投写型映像表示装置におい
ても上述した効果が得られるのは言うまでもない。

以上述べた投写型映像表示装置及びこれを用いた背面投写型映像表示装置にお
いては、２枚のダイクロイックミラーの特性と、偏光板に設けられたトリミング
フィルタの特性を最適化することで、色純度の良いＲ，Ｇ，Ｂの映像光を得る。

また、Ｇ光路に約５０％の反射型減衰フィルタを挿入して白色光の色温度を高
くしている。更に、比視感度が最も高いＧ光の光路中に光学位相差補償板を設け
ることでコストアップを最小としてセットのコントラスト性能を向上させている
。一方、Ｂ光用の液晶パネルの直前に吸収型ＵＶカットフィルタを設けたばかり
でなく、第１レンズアレイ３と、第２レンズアレイ４の平面側にも反射型ＵＶカ
ットコーティングを施したことにより、液晶パネルの長寿命化を図ることが出来
る。

１…白色光源、２…光学ユニットの光軸、３…第１レンズアレイ、４…第２レ
ンズアレイ、５…偏光変換素子、６…集光レンズ、７…赤色光束が反射し緑青色
光束が透過するダイクロイックミラー、８…緑色光束が反射し青色光束が透過す
るダイクロイックミラー、９…赤色光用ミラー、１０，１１…青色光用ミラー、
１２Ｒ，１２Ｇ…コンデンサレンズ、１３１…第１リレーレンズ、１３２…第２
リレーレンズ、１３３…第３リレーレンズ、１４…ＩＲ（赤外線）反射フィルタ
、１５…ＵＶ（紫外線）吸収フィルタ、１６…反射型減衰フィルタ、１７…光学
位相差補償板、１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ…入射側偏光板、１９Ｒ，１９Ｇ，１９
Ｂ…各色に対応した液晶パネル、２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ…出射側偏光板、２１
…合成プリズム、２２…投写レンズ。

Claims

白色光源と該白色光源から放射される可視光束を赤、緑及び青の３原色に分光
する分光手段と、入力された映像信号の振幅により前記光束の光強度を変調する
手段を有する画素をマトリックス状に配置した赤色表示素子、緑色表示素子及び
青色表示素子と、該赤色、緑色及び青色表示素子からの変調された各色の光束を
合成する光合成手段と、投写レンズとを備え、前記光合成手段により合成された
合成光を前記投写レンズによりスクリーン上に拡大投影する投写型表示装置であ
って、
少なくとも前記赤色表示素子と前記緑色表示素子の何れか一方と前記白色光源
との間に配置した、前記分光手段との組合せにより所定波長領域の光束成分を選
択的に反射する第１の反射手段と、
前記緑色表示素子と前記白色光源との間に配置した緑色光成分の所定量を反射
する第２の反射手段と、
前記緑色表示素子と前記第２の反射手段との間に配置した光学位相差補償手段
とを有することを特徴とする投写型表示装置。
前記所定波長領域は、２７５ｎｍ以上で２８５ｎｍ以下の波長の黄色光領域を
含むことを特徴とする請求項１に記載の投写型表示装置。
前記白色光源として、赤色光領域の光エネルギーが緑色光、青色光領域の光エ
ネルギーに対して少ないことを特徴とする請求項１乃至請求項２の何れか一項に
記載の投写型表示装置。
前記白色光源は、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハロイドランプ
の何れか１つであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載
の投写型表示装置。
前記第２の反射手段は、５４５ｎｍ近傍の反射率が３５％以上であることを特
徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の投写型表示装置。
前記白色光源と前記分光手段との間に配設された光学部品に半値波長が略４３
０ｎｍの反射型ＵＶカットフィルタを複数箇所設け、かつ前記青色表示素子と前
記分光手段との間に半値波長が略４３０ｎｍの吸収型ＵＶカットフィルタを設け
たことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の投写型表示装置
。
白色光源と該白色光源から放射される可視光束を赤、緑及び青の３原色に分光
する分光手段と、入力された映像信号の振幅により前記光束の光強度を変調する
手段を有する画素をマトリックス状に配置した赤色表示素子、緑色表示素子及び
青色表示素子と、該赤色、緑色及び青色表示素子からの変調された各色の光束を
合成する光合成手段と、投写レンズと、光路折返しミラーと、スクリーンとを備
え、前記光合成手段により合成された合成光を前記光路折返しミラーを介して前
記投写レンズによりスクリーン上に拡大投影する背面投写型表示装置であって、
少なくとも前記赤色表示素子と前記緑色表示素子の何れか一方と前記白色光源
との間に配置した、前記分光手段との組合せにより所定波長領域の光束成分を選
択的に反射する第１の反射手段と、
前記緑色表示素子と前記白色光源との間に配置した緑色光成分の所定量を反射
する第２の反射手段と、
前記緑色表示素子と前記第２の反射手段との間に配置した光学位相差補償手段
を有することを特徴とする背面投写型表示装置。
前記所定波長領域は、２７５ｎｍ以上で２８５ｎｍ以下の波長の黄色光領域を
含むことを特徴とする請求項７に記載の背面投写型表示装置。
前記白色光源として、赤色光領域の光エネルギーが緑色光、青色光領域の光エ
ネルギーに対して少ないことを特徴とする請求項７乃至請求項８の何れか一項に
記載の背面投写型表示装置。
前記白色光源は、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハロイドランプ
の何れか１つであることを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか一項に記載
の背面投写型表示装置。
前記第２の反射手段は、５４５ｎｍ近傍の反射率が３５％以上であることを特
徴とする請求項７乃至請求項１０の何れか一項に記載の背面投写型表示装置。
前記白色光源と前記分光手段との間に配設された光学部品に半値波長が略４３
０ｎｍの反射型ＵＶカットフィルタを複数箇所設け、かつ前記青色表示素子と前
記分光手段との間に半値波長が略４３０ｎｍの吸収型ＵＶカットフィルタを設け
たことを特徴とする請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の背面投写型表
示装置。