JPH01307790A

JPH01307790A - 透過形カラー画像表示装置の照明装置

Info

Publication number: JPH01307790A
Application number: JP63138812A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Shigeta; 照明重田; Kazutaka Koyama; 小山　和孝
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1989-12-12
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: JP2636338B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は透過形カラー画像表示装置の背面に配置し、画
像表示素子の背面より照明する照明装置に関するもので
ある。

従来の技術液晶などの画像表示素子を用いた透過形カラー画像表示
装置の照明装置は、第９図に示すような構成になってい
る。（例えば、谷ら「高画質アクティブマトリクス液晶
カラーデイスプレィ」昭和６０年１１月１４日、テレビ
ジョン学会技術報告ＥＤ９０５　　など）すなわち線状の光源１の上部に、液晶層２をガラス３お
よび４で挾み、さらにガラス３および４の外側に偏光板
５および６を配置した構造の画像表示素子７を置き、液
晶層２とガラス３との間に青色（以下、Ｂと呼ぶ）、緑
色（以下、Ｇと呼ぶ）、赤色（以下、Ｒと呼ぶ）の３色
を提示するためのカラーフィルタ８を置いたもの（偏光
板５の外側にカラーフィルタ８を置いた構造のものもあ
る）である。

光源１はカラーフィルタ８からの着色光の色純度を上げ
るために、第１０図に示すようにＢ、Ｇ。

Ｒの３つのピーク光からなる分光特性を有する３波長域
発光形蛍光ランプが用いられている。また、カラーフィ
ルタ８の分光透過特性は第１１図に示すように、光源１
からのＢ、Ｇ、Ｒの各ピーク光に対応させた特性になっ
ている。

画像表示素子７は表示すべき画像信号に応じてその透過
率が変化し、光源１からの照射光を遮断するシャッタ機
能を有しており、この画像表示素子７の透過率の変化、
すなわち透過光の０Ｎ−ＯＦＦによって画像が提示され
る構成になっている。

発明が解決しようとする課題このような従来の照明装置において、画像表示素子７の
透過率は第１２図に示すように可視域において約１０％
〜１５％程度、またカラーフィルタ８の透過率は第１１
図に示すようにＢ、Ｇ、Ｒの各ピーク波長において約６
０％〜８０％程度であるため、画像表示素子７とカラー
フィルタ８の両者を経て画像として提示される光は、光
源１から照射される光のうち６％〜１２％になる。

近年、透過形カラー画像表示装置を屋外や明るい照明光
の下で使用するための要求のひとつとして、画面の高輝
度化（明るさの増加）がある。

これを実現するためには、画像表示素子７における液晶
層２．偏光板５および６．カラーフィルタ８などの透過
率を増加させればよいことになる。

しかし現状の技術レベルではいずれの透過率も数％増加
させるのに多大の技術開発の時間と費用を必要とするた
め、一般に上記課題を解決する方法として透過形カラー
画像表示装置の背面から照明する照明装置の光量（輝度
）を増加させる、すなわち大容量の光源を用いたり、そ
の光源を過負荷で点灯させて使用することで対応してい
るのが実状である。

このため、照明装置として厳しい仕様を要求されること
が常である。

ここで、光源１に３波長域発光形蛍光ランプを用いた場
合のバルブ内面の状態を考えると、ここにはＢ用蛍光体
（例えば、ユーロピウム付活アルミン酸バリウム、マグ
ネシウム：　Ｂ　ＩＩＬ　Ｍ　ｇ　２　Ａ　Ｉ　１６０
２７；Ｅｕ２′″など）とＧ用蛍光体（例えば、テレビ
ラム付活アルミン酸セリウム、マグネシウム：Ｃｅ　Ｍ
　ｇ　Ａ　ｌ　１，０１ｏ　；　Ｔ　ｂ　３＋など）お
よびＲ蛍光体（例えば、ユーロピウム付活酸化イツトリ
ウム：Ｙ２Ｏ３；Ｅｕ３＋など）の３種類の蛍光体が塗
布されており、この混合比を最適化することにより白色
光として発光させている。

このＢ、Ｇ、Ｒの蛍光体が互いに干渉する（重なる）こ
となく塗布されていれば問題はないが、その使用目的か
ら蛍光体が多層に重なり合って塗布されるため、各蛍光
体の可視光への変換効率が低下し、光源としての発光効
率が低下するという問題を含んでいる。

そこで、本発明は高輝度で光源の光の利用効率を低下さ
せることなく、かつ発光色の色ずれのない照明装置を提
供するものである。

課題を解決するための手段そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、
紫外線を発する光源の上部に、光源から放射される紫外
線のうち２５３．７ｎｍによって波長４５０ｎｍ±５０
　ｎ　ｍ　（Ｂ光）、５３０ｎｍ±５０ｎｍ（Ｇ光）、
６３０ｎｍ±５０ｎｍ（Ｒ光）の３波長域のいずれかの
可視光に変換して励起・発光する複数の蛍光体ドツトも
しくはストライプからなる拡散部材を置くことにより、
Ｂ、　Ｇ、凡の光を画像表示素子に照射させるものであ
る。

作用この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、光源から照射される紫外線が前記拡散部材に
設けたＢ−Ｇ−Ｒの蛍光体ドツトまたはストライプに照
射され、これをＢ−Ｇ−Ｒの可視光のいずれかに変換し
たのち、画像表示素子に直接照射されるため、カラーフ
ィルタが不要になり、その分の光量が増加するばかりで
なく、Ｂ、Ｇ。

Ｒの蛍光体がドツトまたはストライプ状に分離・独立し
て配置されるため、異種蛍光体の重なりがなく照明装置
としての発光効率が向上する。

実施例以下、本発明の実施例について、添付図面にもとづいて
説明する。

第１図は本発明の第１の実施例である照明装置の構成図
、第２図はその断面図である。

第１図および第２図において、９は紫外線を発する線状
の光源（たとえば殺菌ランプや、一般の蛍光ランプで蛍
光体が未塗布でかつバルブに石英管を使ったのものなど
）で、この光源９の下部には、光源９を一部包囲し、断
面形状が多面体でかつ紫外線を効率よく反射させる材質
からなる反射部材１０を設けている。

一方、光源９の上部には、光源９の管軸方向と平行に拡
散部材１１を設けており、さらに拡散部材１１の上部に
は拡散部材１１と近接して平行に画像表示素子１２を配
置している。　　前記拡散部材１１は、紫外線の励起に
より波長４５０ｎｍ±５０ｎｍの日光、波長５３０ｎｍ
± ５０ｎｍのＧ光、波長６３０ｎｍ±５０ｎｍのＲ光の３
種類の可視光のいずれかに変換して効率よく発光させる
蛍光体をＢ、Ｇ、Ｒの各蛍光体ドツトとして、ガラス板
上に複数順序よく配列させた構成にしている。

また画像表示素子１２は表示すべき画像信号に応じてそ
の透過率が変化し、光源９がらの照射光を遮断するよう
なシャッタ機能を有した透過形の液晶素子であり、この
画像表示素子１２の透過率の変化、すなわち透過光の０
Ｎ−ＯＦＦによって画像を提示する構成になっている。

上記の配置において、拡散部材１１のＢ、Ｇ。

Ｒの各蛍光体ドツトのうち、１ドツトを画像表示素子１
２の１素子分に相対させている。

照明装置を上記のように構成することにより、第２図に
示すように、光源９からの紫外線の一部は直射紫外線（
図中の破線で示す）として直接拡散部材１１に照射され
るとともに、残りの紫外線は反射紫外線（図中の一点鎖
線で示す）として反射部材１０によって反射されたのち
、拡散部材１１に照射される。

拡散部材１１にはＢ、Ｇ、Ｒの蛍光体ドツトがあり、こ
れに光源９からの直射紫外線および反射部材１０からの
反射紫外線が照射されると、このうち主として２５３．
７ｎｍの波長の紫外線によって各ドツトから日光、Ｇ光
、Ｒ光が励起・発光し、画像表示素子１２に照射される
ことになる。

ここで、拡散部材１１の蛍光体ドツトの発光スペクトル
は第３図に示すように、Ｂ、Ｇ、Ｒの３波長が従来の透
過形カラー画像表示装置に用いられている光源の発光ス
ペクトルとカラーフィルタの分光透過特性を組み合わせ
た場合と同様に最適化されている。

上記の構成において、光源９からの直射紫外線と反射部
材１０からの反射紫外線はともに拡散部材１１に照射さ
れる。拡散部材１１はＢ用、Ｇ用。

Ｒ用の各蛍光体ドツトが複数順序よく配列されているた
め、各々の蛍光体ドツトからは日光、Ｇ光。

Ｒ光が常時照射されている。これらに相対した画像表示
素子１９のうち、表示すべき画像の素子のみを開放する
（シャッタ機能により、透過率を最大にする）ことによ
り、画像表示素子１９にＢ。

Ｇ、Ｒの組み合わせによるカラー画像が提示されること
になる。

このような構成および特性にすることにより、カラーフ
ィルタが不要となり、その分の光量（画面輝度）を増加
させることができるばかりでなく、光源９と拡散部材１
１の蛍光体ドツトの組み合わせのみで、蛍光体の種類を
任意に選定することにより、画像表示素子１２には色純
度の高いＢ光。

Ｇ光、Ｒ光を照射することができるものである。

さらに、Ｂ、Ｇ、ＦＬの蛍光体がドツトまたはストライ
プ状に分離・独立して配置されるため、異種蛍光体の重
なりがなく照明装置としての発光効率が向上する。

次に、本発明の第２の実施例を添付図面にもとづいて説
明する。

第４図は本発明の第２の実施例である照明装置の構成図
、第５図はその断面図である。

なお、第４図および第５図に示す第２の実施例の照明装
置は、基本的には第１図および第２図に示した第１の実
施例の照明装置と同じ構成であるため、同一の構成部分
には同一番号を付して詳細な説明を省略する。

第４図および第５図において第１の実施例の構成と異な
るのは、拡散部材１１と画像表示素子１２の闇に光整合
部材１３を配置していることである。この光整合部材１
３は第６図に示すように、複数のマイクロフレネルレン
ズ１４と遮光板１５とから構成しており、拡散部材１１
の蛍光体の１ドツトに対してマイクロフレネルレンズ１
４が対応しており、さらにこれらに画像表示素子１２の
１素子が対応した構成になっている。

通常、拡散部材１１の蛍光体から照射される可視光は、
その照射方向が一定でなく拡散されている。このため、
画像表示素子１２が透過形の液晶素子の場合には、前記
の光を画像表示素子１２に照射しても入射角特性の関係
から、画像表示素子１２に対して垂直または垂直に近い
状態で照射される光は画像表示素子１２に容易に入射す
るが、斜めになるほど人射しにくくなるばかりでなく、
色ずれを生じたりシャッタ機能の低下、すなわち洩れ光
による画質の低下を生じる恐れがある。

光整合部材１３はこの問題を解決するもので、拡散部材
１１からの照射光は光整合部材１３のマイクロフレネル
レンズ１４によって集光ならびに照射方向を整合された
のち、画像表示素子１２に効率よく照射される。また遮
光板１５はＢ、Ｇ。

Ｒの各蛍光体ドツトからの照射光が互いに干渉しないよ
うに分離させる役目をもつ。

照明装置を上記のように構成することにより、画像表示
素子１２に拡散部材１１からの光を効率よく照射させる
ことができるだけでなく洩れ光が防止できるため、高輝
度で高画質の透過画像を表示することができる。

なお、第２の実施例において光整合部材１３にはマイク
ロフレネルレンズを用いたが、マイクロフレネルレンズ
に代えて、分布屈折率レンズ、オプチカルファイバ、ラ
イトガイド、光制御機能付きフィルタなどを用いても同
様の効果がある。

次に、本発明の第３の実施例を添付図面にもとづいて説
明する。

第１の実施例および第２の実施例は、いずれも画像表示
素子の画像をそのまま表示する、いわゆる直視形の画像
表示装置に用いる明装置についての発明であるが、第３
の実施例は画像表示装置の画像を拡大して投写する、い
わゆる投写形の画像表示装置の照明装置についての発明
である。

第７図は本発明の第３の実施例である照明装置の構成図
、第８図はその断面図である。

第７図および第８図において１６は紫外線を発する線状
の光源（たとえば殺菌ランプや、一般の蛍光ランプで蛍
光体が未塗布でかつバルブに石英管を使ったのものなど
）で、この光源１６の下部には、光源１６を一部包囲し
、紫外線を効率よく反射させる材質からなる反射部材１
７を設けている。

一方、光源１６の上部には、光源１６の管軸方向と平行
に拡散部材１８を設けており、この拡散部材１８の上部
には拡散部材１８と近接して平行に画像表示素子１９を
配置している。　　さらに、画像表示素子１９の前面に
は、画像表示素子１９の画像を前方に拡大して投写する
投写レンズ２０を配置している。

前記拡散部材１８は、紫外線の励起により可視光に変換
して効率よく発光させる蛍光体をガラス上に塗布した、
Ｂ用蛍光面とＧ用量光面およびＲ用型光面の３種類の分
離・独立した蛍光面から構成している。

そしてＢ、Ｇ、Ｒ用の各蛍光面の１蛍光面に対して、複
数の素子からなる画像表示素子１９をそれぞれ配置して
おり、この画像表示素子１９は表示すべき画像信号に応
じてその透過率が変化し、光源１６からの照射光を遮断
するようなシャッタ機能を有した透過形の液晶素子であ
り、この画像表示素子１９の透過率の変化、すなわち透
過光の０Ｎ−ＯＦＦによって画像を提示する構成になっ
ている。

上記の構成において、第８図に示すように光源１６から
の直射紫外線（図中の破線で示す）と反射部材１７から
の反射紫外線（図中の一点鎖線で示す）はともに拡散部
材１８に照射される。拡散部材１８はＢ用、Ｇ用、Ｒ用
にそれぞれ分離・独立した蛍光面を有しているため、各
々の蛍光面からはＢ光、Ｇ光、Ｒ光が常時照射されてい
る。これらに相対した画像表示素子１９のうち、表示す
べき画像の素子のみを開放すると、ここから８画像、０
画像、Ｒ画像として画像表示素子１９に表示される。こ
の画像を投写レンズ２０によって合成し、前方に投写す
ることにより、Ｂ、Ｇ、Ｒのカラー画像が提示されるこ
とになる。

このような構成にすることにより、カラーフィルタが不
要となり、かつ光源１６と拡散部材１８の蛍光面の組み
合わせのみで画像表示素子１９には色純度の高いＢ光、
Ｇ光、Ｒ光を照射することができるばかりでなく、投写
レンズ２０によって画像を任意の大きさに拡大投写する
ことができる。

さらに、拡散部材１８の各蛍光面は単一の蛍光体を塗布
すればよく、従来の３波長域発光形蛍光ランプのような
異種蛍光体の重なりがないため。

照明装置としての発光効率が向上する。

また、色純度が高いことと発光効率が良いことにより、
拡大画像として投写する場合に問題となる色ずれや画面
輝度の不足などが克服できる。

なお、第１の実施例、第２の実施例、第３の実施例のい
ずれにおいても、蛍光体ドツトやストライプあるいは蛍
光面に塗布する蛍光体の種類について詳述していないが
、希土類型光体など比較的狭帯域に発光スペクトルを有
するもの（例えば、３波長域蛍光ランプに用いられてい
る蛍光体やカラーテレビなどのＣＲＴ（陰極線管）デイ
スプレィに用いられている蛍光体など）であれば特に限
定しない。

また、画像表示素子として液晶素子を用いた例について
説明したが、液晶゛素子に代えてエレクトロクロミック
素子（ＥＣＤ）、電気光学セラミック素子（ＰＬＺＴ）
、機械的なシャッタ機構を応用した素子など、光の透過
率を任意に可変（遮断と開放）できるものであれば、い
ずれを用いても同様の効果がある。

発明の効果本発明は、以下の効果がある。

（１）光源から照射される紫外線を前記拡散部材に設け
たＢ−Ｇ−Ｒの蛍光体ドツトまたはストライプに照射し
、これ′ｔＢ光・Ｇ光・Ｒ光の可視光のいずれかに変換
したのち、画像表示素子に直接照射するため、カラーフ
ィルタが不要となり、その分の光量（画面輝度）が増加
する。

（２）光源と拡散部材の蛍光体ドツトまたはストライプ
の組み合わせのみで、蛍光体の種類を任意に選定するこ
とにより、色純度の高いＢ光、Ｇ光。

Ｒ光を画像表示素子に照射することができる。

（３）Ｂ、Ｇ、Ｒの蛍光体をドツトまたはストライプ状
に分離・独立して配置しているため、異種蛍光体の重な
りがなく照明装置としての発光効率が向上する。

（４）画像表示素子と拡散部材の闇に光整合部材を配置
することにより、拡散部材からの光を効率よく画像表示
素子に照射させることができるため、高輝度で高画質の
透過画像を表示することができる。

（５）拡散部材をＢ用の蛍光面、Ｇ用の蛍光面。

Ｒ用の蛍光面に３分割し、各々の蛍光面の前面に画像表
示素子を配置し、Ｂ、Ｇ、Ｆｔの画像を合成して投写レ
ンズにより前方に拡大画像として投写することにより、
大画面の画像表示ができる。

（６）色純度が高いことと発光効率が良いことにより、
拡大画像として投写する場合の問題となる色ずれや画面
輝度の不足などが克服できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例である照明装置の構成図
、第２図は本発明の第１の実施例である照明装置の断面
図、第３図は本発明の第１の実施例である照明装置にお
ける拡散部材の蛍光体の発光スペクトル図、第４図は本
発明の第２の実施例である照明装置の構成図、第５図は
本発明の第２の実施例である照明装置の断面図、第６図
は本発明の第２の実施例である照明装置における光整合
部材の断面図、第７図は本発明の第３の実施例である照
明装置の構成図、第８図は本発明の第３の実施例である
照明装置の断面図、第９図は従来の照明装置の構成図、
第１０図は従来の照明装置における光源の分光特性図、
第１１図は従来の照明装置におけるカラーフィルタの分
光透過特性、第１２図は従来の照明装置における画像表
示素子の分光透過特性である。９．１６・・・光源、１０．１７・・・反射部材、１１
．１８・・・拡散部材、１２．１９・・・画像表示素子
、１３・・・光整合部材、１４・・・マイクロフレネル
レンズ、１５・・・遮光板、２０・・・投写レンズ。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第２図一一一−−這射素外騰一−−亙射頻外線＠３図波　　長　（ｎｒｎ）第４図１０反射部材第５図＝−−−−一直射木外織 ←−一　又射隼外臘第６図本外狸第７図Ｒ光１７又射部材第８図Ｒ尤　　　Ｂ九　　　Ｇ光や−一一一直射系外線一一一友討隼外魂第　９　図　　　　　　迭罷尤第１０図噴長（ｎｍ）第１１図噴　−＋　　（ｒｔ罰

Claims

【特許請求の範囲】

（１）紫外線のうち、２５３．７ｎｍの波長における放
射パワーが最大となる光源と、この光源を一部包囲し、
前記光源からの紫外線の一部を拡散部材に反射させる反
射部材と、前記光源の上部に設けて光源からの直射によ
る紫外線と前記反射部材からの反射による紫外線によつ
て発光する拡散部材と、前記拡散部材の上部に設けて拡
散部材からの照射光を遮断するシャッタ機能を有する画
像表示素子とを備え、前記拡散部材が光源から放射され
る紫外線のうち２５３．７ｎｍによって波長４５０ｎｍ
±５０ｎｍ（青色：Ｂ）、５３０ｎｍ±５０ｎｍ（緑色
：Ｇ）、６３０ｎｍ±５０ｎｍ（赤色：Ｒ）の３波長域
のいずれかの可視光に変換して励起・発光する複数の蛍
光体ドットもしくはストライプからなる透過形カラー画
像表示装置の照明装置。
（２）特許請求の範囲第１項記載の透過形カラー画像表
示装置の照明装置において、画像表示素子と拡散部材の
間に、前記拡散部材からの照射光のうち平行光および平
行光に近似した照射光のみを画像表示素子に入射させる
光整合部材を配置した透過形カラー画像表示装置の照明
装置。
（３）特許請求の範囲第１項記載の透過形カラー画像表
示装置の照明装置において、拡散部材が青色蛍光面、緑
色蛍光面、赤色蛍光面の３種類に分離・独立した蛍光面
からなり、各々の拡散部材の上部に画像表示素子を配置
するとともに、前記画像表示素子の前面に、画像表示素
子からの画像を所定の位置に投写する投写レンズを配置
した透過形カラー画像表示装置の照明装置。