JPH11282380A

JPH11282380A - 表示装置

Info

Publication number: JPH11282380A
Application number: JP8708798A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Uno; 茂樹宇野; Sakae Kimura; 栄木村; Genichi Adachi; 元一安達; Toshiharu Higuchi; 敏春樋口; Misao Hayashi; 操林; Hiroshi Tokue; 寛徳江; Ryoji Tsuda; 亮二津田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】フラットディスプレイの薄形化、大画面化、高
画質化を同時に実現する。【解決手段】同一平面上に配設されたＦＥＤ群を構成す
る各ＦＥＤに対応して配投射レンズ群を配設し、投射レ
ンズ群より投射された光を透過させる透過型スクリーン
を配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＥＤ群を同一平
面内に配設するとともに、該ＦＥＤ群を構成する各々の
ＦＥＤより表示される映像を投射レンズを用いて連続的
に投射する表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、大型の表示装置は、通常、背
面投射型と称される方式を主流として達成されてきた。
すなわち、該表示装置は、通常、ＣＲＴあるいは液晶パ
ネルを、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）およびΒ（青色）用と
して適用し、これらを各々投射レンズを用いてスクリ−
ン上に重ねて写すものである。しかしながら、該方式を
適用した表示装置の場合、大画面の表示装置を得るには
投射レンズの拡大率を大きくすることが必要となるため
全体の光学経路が長くなり、表示装置の大型化や画面が
暗くなる等の問題を招いていた。

【０００３】上記問題を解消するために、特開昭６４−
８６６９０に開示されているように液晶パネルを複数個
並べて拡大率を比較的小さくし投影距離を短くする試み
がなされている。この方式では、液晶パネルとスクリ−
ン間の距離を短くすることが可能であるが、均一でかつ
明るい画面を得るためにはハロゲンランプや集光レンズ
等を液晶パネルに適用しなければならない。一般に、ハ
ロゲンランプは高輝度が得られるものの発光原は点光源
に近いため、液晶パネルの全ての面で明るさを一様にす
るためには煩雑な光学システムや所定の光学経路長が後
部に必要となることから、表示装置全体の十分な薄型化
を実現することは困難であった。

【０００４】また、特開平７−２１８８９２に開示され
ているように、投射型表示装置では、拡大した像の周辺
部は中心と比較して輝度が劣り暗くなる傾向がある。特
に、多数の表示パネルを合わせる場合はスクリ−ン上で
輝度ムラが生じ極めて見づらい像となり画質が劣るとい
う問題があった。そこで、該問題に対処する方式が、特
開平７−２１８８９２で提案されているが、該方式は有
効表示領域の外側に輝度補償表示領域を設け、この輝度
補償表示領域に外周部と同一の画像を写すものである。
しかしながら、該方式を適用した場合には、余分な表示
面積が必要になるため表示装置の小型化が困難となるば
かりか、画像を表示するための駆動方法が極めて複雑に
なるといった問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の技
術では、上記さまざまな制約から、大型で薄型の表示装
置は、未だ高画質と呼べるだけ充分なものは実現できな
いという問題があった。本発明はこのような課題を解決
するためになされたもので、高画質化、大画面化、薄形
化を同時にかつ容易に実現することのできる表示装置を
提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る表示装置
は、同一平面上に配設されたＦＥＤ群と、前記ＦＥＤ群
を構成する各ＦＥＤに対応して配設された投射レンズ群
と、前記投射レンズ群より投射された光を透過させる透
過型スクリーンとを具備したことを特徴としている。

【０００７】本発明に係る表示装置によれば、同一平面
上に配設されたＦＥＤ群を構成する各ＦＥＤに対応する
よう配設された投射レンズ群より投射された光を、透過
型スクリーンを通じて透過させたことにより、ＦＥＤ群
と投射レンズ、投射レンズと透過型スクリーンとの距離
を短く保つことができるので、薄型でかつ大画面の表示
装置を提供することが可能となる。また、ＦＥＤ群を備
えたことにより、輝度の向上を達成できるので、画質の
高い画像を表示可能な表示装置を提供することができ
る。

【０００８】また、本発明に係る表示装置は、同一平面
上に配設され、青色、緑色および赤色の３波長が混合さ
れた光を生じるＦＥＤ群と、前記ＦＥＤ群を構成する各
ＦＥＤに対応して配設された投射レンズ群と、前記投射
レンズ群より投射された光を時間的に色分離する液晶カ
ラーシャッタとを具備したことを特徴としている。

【０００９】本発明に係る表示装置によれば、同一平面
上に配設され、青色、緑色および赤色の３波長が混合さ
れた光を生じるＦＥＤ群を構成する各ＦＥＤに対応して
配設された投射レンズ群より光が投射され、該投射され
た光を、液晶カラーシャッタを通じて透過させたことに
より、ＦＥＤ群と投射レンズ、投射レンズと透過型スク
リーンとの距離を短く保つことができるので、薄型でか
つ大画面の表示装置を提供することが可能となる。ま
た、ＦＥＤ群を備えたことにより、輝度の向上を達成で
きるので、画質の高い画像を表示可能な表示装置を提供
することができる。本発明において、投射レンズの拡
大率は、表示装置の特性等に基づいて適宜設定すればよ
いが、一般的には、投射レンズの拡大率を１．５〜３．
０倍とすることが好ましい。投射レンズの拡大率が１．
５倍以下の場合には、透過光の拡大率が小さいためにＦ
ＥＤ群を構成する各ＦＥＤからの光を重ねることが難し
く、画質の高い画像を得ることが困難となる。また、投
射レンズの拡大率が３．０倍を超えた場合には、輝度が
低くなるため、やはり画質の高い画像を得ることが困難
となる。

【００１０】また、ＦＥＤ群は、同一平面上に配設され
るならば、表示装置に対しどのように保持させてもよい
が、例えば、各ＦＥＤが格子状にはめ込まれるように形
成された支持体に保持させることもできる。このとき、
複数のＦＥＤを同一平面上に配設するにあたって、各Ｆ
ＥＤに対応して、該各ＦＥＤの平面度調整のためのネジ
穴を支持体に少なくとも３ケ所以上設け、該ネジにより
平面度を調整すると、画質の高い画像を確実に得ること
ができるのでより好ましい。

【００１１】さらに、各ＦＥＤに対応して設けられた投
射レンズ群についても、表示装置に対しどのように保持
させてもよく、上述したように、各ＦＥＤの固定および
平面度調整のためのネジ穴を支持体に設けた場合には、
該投射レンズの平面度調整のためのネジ穴を、上記ＦＥ
Ｄに対して設けたネジ穴と相対する反対の位置に設ける
ようにすれば、より小型化が達成され生産性にも優れた
表示装置を提供することができる。

【００１２】また、透過型スクリーンおよび液晶カラー
シャッタは、表示装置に対しどのように固定されてもよ
いが、透過型スクリーンの場合には、例えば、透明の楔
型をした支持柱を各ＦＥＤの間に配置しこれに固定させ
ることができる。さらに、液晶カラーシャッタの場合に
は、該液晶カラーシャッタの外枠とＦＥＤを支持する支
持体の外枠とをー体化することにより表示装置に固定す
るとができる。

【００１３】さらに、各ＦＥＤの発光面の大きさは、表
示装置の特性等により適宜設定すればよいが、ー辺が２
０〜６０ｍｍの正方形として構成すれば、光軸調整を容
易に行えることからより好ましい。ここで、上記各ＦＥ
Ｄの発光光強度は、通常、画面を表示する場合、投射レ
ンズを通してスクリーン上でー様になるように調整され
る。また、投射レンズを通した光による表示の輝度ムラ
を解消するために、単一のＦＥＤ面内の発光度をあらか
じめ内部と周辺部とで変えておくこともできる。な
お、透過型スクリーンを用いた場合には、カラー画像を
表示させるために、ＦＥＤ群を構成する各ＦＥＤを、赤
色、緑色または青色に発光させる。また、ＦＥＤの背面
には、該ＦＥＤの画像を制御するための駆動回路を各々
取り付けられることはいうまでもない。

【００１４】上記構成では、投射倍率が比較的小さいた
めに、各ＦＥＤの位置のズレとレンズ系を通した後に得
られる像の位置のズレとはほぼ近接しており、簡単な調
整で表示領域での位置合わせが容易に行える。このた
め、多数のＦＥＤを配設しているにも関わらず、従来の
ＣＲＴあるいは液晶ディスプレイによりＲ、ＧおよびＢ
の三色分を色合わせする方式よりも、大きな表示領域に
なればなるほど、本発明に係る方式の方が調整が簡単に
なるだけでなく、表示装置の厚みはー定であるため、薄
型・大画面に極めて適したものである。また、投射レン
ズを通すことによって生じる光の輝度分布は、そもそも
ＦＥＤが多数の電子放出源（エミッタ素子群）を備えて
おり、個々のエミッタ素子群からの電子放出量で輝度変
調を行うものであることから、輝度分布をＦＥＤ面内で
制御することは極めて容易であり、レンズ系での輝度変
化の補償を容易に行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
実施の形態に係る対角２００インチの表示装置を正面
（表示領域側：図１（ａ））および側面（図１（ｂ））
から概観した図である。また、図２は、該表示装置の表
示領域の一部を拡大して示した図であり、図３は、図２
におけるＡ−Ｂ線に沿って該表示装置を切断した断面を
示した図である。

【００１６】図１〜図３に示したように、該表示装置
は、支持体１に対しそれぞれ独立して配設されたＦＥＤ
２、ＦＥＤ２の各々と対応して設けられた投射レンズ３
および投射レンズ３より投射された光を透過して画像を
形成するスクリーン４を備えている。ここで、ＦＥＤ２
は、４０〜５０ｍｍ四方の正方形に形成されており、厚
みは１０ｍｍ程度となっている。また、各々のＦＥＤ２
に対応して設けられた拡大用の投射レンズ３は、拡大率
が２倍程度に設定されているため、スクリーン４とＦＥ
Ｄ２との間隔は５０〜６０ｍｍと極めて薄くなってお
り、表示装置の全厚みは２０〜３０ｃｍ程度となってい
る。ＦＥＤ２の各々は、エミッタ素子群５、およびＲ
（赤色）、Ｇ（緑色）および青色（Ｂ）に塗り分けられ
た蛍光体層６を備えており、所定のエミッタ素子群５が
電子を放出して所定の蛍光体層６を発光させるように構
成されている。そして、蛍光体層６より放出された発光
光が投射レンズ３を通過するとともに拡大されてスクリ
ーン４上に投射されて画面が表示される。

【００１７】また、支持体１へのＦＥＤ２の固定は、Ｆ
ＥＤ２を支持体１に取り付ける時にネジ７にて行うが、
１つのＦＥＤにつき、少なくとも三カ所以上で固定する
ことにより確実に固定がなされるものである（本実施の
形態では８ヶ所）。また、ネジ７によりＦＥＤ２を支持
体１に固定する際の締め付け具合を制御することで、Ｆ
ＥＤ２の位置合わせも容易に調整することができる。さ
らに、投射レンズ３は、ネジ８によりレンズ枠９を通じ
て支持体１に固定されるが、投射レンズ３の位置は、ネ
ジ８の締め付け具合によって容易に微調整することがで
きる。

【００１８】また、各々のＦＥＤ２の背面には、不図示
の駆動ＩＣが個別に取り付けてあり、該駆動ＩＣは、Ｆ
ＥＤ２から生じた発光が投射レンズ３を通過してスクリ
ーン４上に投射されるとき、スクリーン４の明るさが均
一になるよう、ＦＥＤ２面内の発光輝度をあらかじめ調
整する機能も備えている。さらに、スクリーン４を支持
するために、透明の三角錐１０を支持体１上に配設して
いる。

【００１９】こうして、上記表示装置においては、発光
源としてＦＥＤ２を用いることにより、液晶パネルを用
いた従来の表示装置よりはるかに厚みを薄くすることが
できた。また、ＦＥＤ２より射出した光が投射レンズ３
を通過することによる輝度バラツキに対しても、従米の
液晶表示装置よりはるかに簡略でかつ高精度で行えるこ
とができた。さらに、該表示装置により動画を表示させ
たところ、輝度のむらもなく画質の高い画像を表示する
ことができた。

【００２０】以上、本実施の形態に関る表示装置は、Ｆ
ＥＤを平面上に多数配置することで大型化が達成でき、
ＦＥＤの各々に低倍率の投射レンズを配することにより
薄型化をも実現することができた。また、スクリーン上
における輝度のバラツキも解消でき優れた画質の画像を
表示することができた。

【００２１】（実施の形態２）図４は、本実施の形態に
係る表示装置の表示領域の一部を拡大して示した図であ
り、図５は、図４におけるＣ−Ｄ線に沿って該表示装置
を切断した断面を示した図である。図４〜図５に示した
ように、本実施の形態は、上記実施の形態１と比べ以下
の点が異なっている。

【００２２】すなわち、投射レンズ３の前面（表示画面
側）には、スクリーン４の代わりに液晶カラーシャッタ
１１が配設されている。また、ＦＥＤ２には、赤色
（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）蛍光体が混合され
た蛍光体層１２が設けられており、ＦＥＤ２からはＲ、
Ｇ、Ｂ三色の混合色である白色光が射出される。ここ
で、液晶カラーシャッタは、例えば、重ねて配置された
Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの色に対するカラーダイクロイック
偏光フィルタと、各カラーダイクロイック偏光フィルタ
の間に介挿された２枚の液晶セルとから構成されてい
る。この液晶カラーシャッタに上記ＦＥＤ２から発光さ
れたＲ、Ｇ、Ｂ三色の混合色である白色光が入射された
とき、各液晶セルに電圧を印加制御することにより、
Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の表示が行える。液晶セルとしては、Ｔ
Ｎ液晶をπツイスト配向させたπセルの他、強誘電性液
晶、反強誘電性液晶なども使用できる。

【００２３】つまり、この構成の場合、各ＦＥＤ２から
発光された光が投射レンズ３を介して液晶カラーシャッ
タ１１に入射され、液晶カラーシャッタ１１によって時
間的に色分離されて所望の色の光が得られる。

【００２４】また、液晶カラーシャッタ１１は、不図示
の該液晶カラーシャッタの外枠とＦＥＤを支持する支持
体の外枠とをー体化することにより表示装置に固定され
ている。

【００２５】こうして、上記表示装置においては、発光
源としてＦＥＤ２を用いることにより、液晶パネルを用
いた従来の表示装置よりはるかに厚みを薄くすることが
できた。また、ＦＥＤ２より射出した光が投射レンズ３
を通過することによる輝度バラツキに対しても、従米の
液晶表示装置よりはるかに簡略でかつ高精度で行うこと
ができた。さらに、この第２の実施形態では、液晶カラ
ーシャッタ１１を用いる方式としたことにより一つ一つ
の蛍光体画素の面積を広くとれるので、画面の明るさを
より向上することができた。さらに、該表示装置により
動画を表示させたところ、輝度のむらもなく画質の高い
画像を表示することができた。

【００２６】以上、本実施の形態に関る表示装置は、Ｆ
ＥＤを平面上に多数配置することで大型化が達成でき、
ＦＥＤの各々に低倍率の投射レンズを配することにより
薄型化をも実現することができた。また、スクリーン上
における輝度のバラツキも解消でき優れた画質の画像を
表示することができた。

【００２７】なお、本発明に関る表示装置においては、
表示に要する画素は単位エミッタ素子の大きさに相当す
る。エミッタの大きさは、最大でも数μｍ程度であり、
数十μｍ程度の画素は容易に実現できるため大型の表示
装置では極めて高密度な表示が行えることから、表示装
置の薄形化、大画面化および高画質化を同時に実現する
ことができた。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表示装置
によれば、同一平面上に配設されたＦＥＤ群を構成する
各ＦＥＤに対応するよう配設された投射レンズ群より投
射された光を、透過型スクリーンを通じて透過させたの
で、ＦＥＤ群と投射レンズ、投射レンズと透過型スクリ
ーンとの距離を短く保つことができる。したがって、薄
型でかつ大画面の表示装置を提供することができる。ま
た、ＦＥＤ群を備えたことにより、輝度の向上を達成で
きるので、画質の高い画像を表示可能な表示装置を提供
することができる。

【００２９】また、本発明に係る表示装置によれば、同
一平面上に配設され、青色、緑色および赤色の３波長が
混合された光を生じるＦＥＤ群を構成する各ＦＥＤに対
応して配設された投射レンズ群より光が投射され、該投
射された光を、液晶カラーシャッタを通じて透過させた
ので、ＦＥＤ群と投射レンズ、投射レンズと透過型スク
リーンとの距離を短く保つことができる。したがって、
薄型でかつ大画面の表示装置を提供することができる。
また、ＦＥＤ群を備えたことにより、輝度の向上を達成
できるので、画質の高い画像を表示可能な表示装置を提
供することができる。

【００３０】さらに、本発明においては、各表示エレメ
ントをフィールドエミッション構造とすることにより、
大画面の表示装置を薄形、高輝度、高精細に構成できる
ので、表示装置の薄形化、大画面化および高画質化を同
時に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る表示装置を正面および側面
から概観した図。

【図２】表示装置の表示領域の一部を拡大して示した
図。

【図３】図２におけるＡ−Ｂ線に沿って該表示装置を切
断した断面を示した図。

【図４】表示装置の表示領域の一部を拡大して示した
図。

【図５】図４におけるＣ−Ｄ線に沿って該表示装置を切
断した断面を示した図。

【符号の説明】

１…支持体、２…ＦＥＤ、３…投射レンズ、４…スクリ
ーン、５…エミッタ素子群、６…蛍光体層、７、８…ネ
ジ、９…レンズ枠、１０…三角錐、１１…液晶カラーシ
ャッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安達元一神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者樋口敏春神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者林操神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者徳江寛神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者津田亮二神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１東芝電子エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一平面上に配設されたＦＥＤ群と、前記ＦＥＤ群を構成する各ＦＥＤに対応して配設された
投射レンズ群と、前記投射レンズ群より投射された光を透過させる透過型
スクリーンとを具備したことを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記ＦＥＤ群を構成する各ＦＥＤは、カ
ラー画像が表示されるよう、赤色、緑色または青色に発
光することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】同一平面上に配設され、青色、緑色およ
び赤色の３波長が混合された光を生じるＦＥＤ群と、前記ＦＥＤ群を構成する各ＦＥＤに対応して配設された
投射レンズ群と、前記投射レンズ群より投射された光を時間的に色分離す
る液晶カラーシャッタとを具備したことを特徴とする表
示装置。
【請求項４】前記投射レンズの拡大率は、１．５〜
３．０倍であることを特徴とする請求項１乃至３に記載
の表示装置。
【請求項５】前記ＦＥＤ群を構成する各ＦＥＤが格子
状にはめ込まれた支持体をさらに具備したことを特徴と
する請求項１乃至４に記載の表示装置。