【書類名】 明細書
【発明の名称】 発光素子および投写型液晶表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光を発する有機分子を備えた有機薄膜層と、
前記有機薄膜層の発した光を反射する電極層と、
当該電極層との間で前記有機薄膜層を狭持する透明電極層と、
当該透明電極層からの光の射出側に設けられ、入射した光の一部を、前記透明電極層を介して前記電極層へ反射し、当該光の残りを透過するハーフミラー層と、を備えたこと特徴とする発光素子。
【請求項２】 前記有機薄膜層は、白色光を発する白色発光層として構成される請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】 前記有機薄膜層は、カラー表示に必要な複数の原色の各々の波長領域の光をそれぞれ発する原色発光層を順次積層して構成される請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】 前記電極層と前記ハーフミラー層との間の距離を、特定波長の光が共振する光学距離に設定して構成される請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】 射出光の偏光状態を変換する偏光変換素子をさらに備えた請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】 前記偏光変換素子は、右回り円偏光及び左回り円偏光のうち一方の円偏光成分を反射し、かつ、他方の円偏光成分を透過させる円偏光選択反射フィルタと、円偏光を直線偏光に変換し、かつ、直線偏光を円偏光に変換する１／４波長板と、を備えて構成される請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】 前記偏光変換素子は、直交する２つの直線偏光成分のうち、一方の直線偏光成分を反射し、かつ、他方の直線偏光成分を透過させる直線偏光選択反射フィルタと、円偏光を直線偏光に変換し、かつ、直線偏光を円偏光に変換する１／４波長板と、を備えて構成される請求項５に記載の発光素子。
【請求項８】 前記偏光変換素子は、特定の波長帯域の前記射出光について、その特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光を反射する偏光選択反射フィルタを備えた請求項５に記載の発光素子。
【請求項９】 射出光を集めるマイクロレンズアレイ素子をさらに備えた請求項１に記載の発光素子。
【請求項１０】 透明基板の上に光を透過する透明電極層と発光層である有機薄膜層と光を反射する電極層とを積層して構成される発光素子と、前記発光素子の面から射出される光の透過を制御する透過型液晶パネルと、を備え、
前記透明基板の面積は、前記透過型液晶パネルの面積よりわずかに大きいことを特徴とする投写型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、発光素子及び投写型液晶表示装置、すなわちいわゆるプロジェクタに関し、特に、小型の投写型液晶表示装置に適した光源およびその周辺の光学系の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の投写型液晶表示装置に使用される光源としては、蛍光管や導光板を用いた光源や、メタルハライドランプ等の放電型の光源が用いられてきた。
【０００３】
また、特開昭５１−１１９２４３号公報には、平板状の光源が開示されている。この公報には、平板状の光源は、エレクトロルミネッセンス、すなわち電界発光素子を利用したものである旨が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蛍光管や導光板を使用した光源では、蛍光管等の径を細くすることが難しい。このため、光源自体の厚みを、蛍光管の径以下にできず、投写型液晶表示装置の小型化が難しいという問題があった。
【０００５】
また、メタルハライドランプ等の放電型の光源では、光源からの発散光を液晶パネルに平行に照射するために必要とされる開口の大きなリフレクタが、投写型液晶表示装置の小型化を妨げる原因となっていた。
【０００６】
特に、カラー表示用の投写型液晶表示装置の場合、カラー画像を構成する原色ごとに、上記光源と液晶パネルとからなる液晶表示要素を備えなければならないため、投写型液晶表示装置の小型化はさらに困難となっていた。
【０００７】
また、特開昭５１−１１９２４３号公報には、電界発光素子の発光層を構成する材料が、明確に開示されていない。その発光層の材料として従来からの無機電界発光の材料を用いた場合、電界発光素子からの光は発散性の強い光となる。これでは、投写レンズの開口に有効に光を入射させることができないため、明るい像を投写できないという問題点があった。
【０００８】
さらに、無機材料を用いた電界発光素子は、駆動電圧が１００ボルト程度以上であり、比較的高いという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するために、従来よりも小型化が可能で、かつ、明るい像を低電圧で投写できる投写型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
すなわち、本発明の第１の課題は、従来より低電圧で駆動可能で放射光の指向性のよい光を射出する共振器構造を備えた有機電界発光素子を用いることにより、光の発散による光量の減少を防止し、従来より明るい像を投写する小型の投写型液晶表示装置を提供することである。
【００１１】
本発明の第２の課題は、光源からの射出光の偏光状態を変換する偏光変換素子を用い、液晶パネルの偏光板を透過できる光量を増やすことにより、従来より明るい画像を投写する小型の投写型液晶表示装置を提供することである。
【００１２】
本発明の第３の課題は、カラー画像の投写に際し、特定の波長帯域において機能する偏光変換素子を用いることにより、液晶パネルの偏光板を透過できる光量を増やし、従来より明るい画像を投写する小型の投写型液晶表示装置を提供することである。
【００１３】
本発明の第４の課題は、液晶パネルの画素の開口部に集光するマイクロレンズアレイ素子を有する小型の発光素子を用いることにより、装置全体を小型化し、かつ、画素の開口を通過できる光量を増やし、従来より明るい像を投写する小型の投写型液晶表示装置を提供することである。
【００１４】
本発明の第５の課題は、カラー画像の投写に際し、光の共振により特定の波長の光のみを発光させる小型の発光素子を用いることにより、特定の波長の光のみの光量を増やし、従来より明るく、かつ、投写される光の純度を向上させ、鮮やかな画像を投写する小型の投写型液晶表示装置を提供することである。さらに、この発明は既述の課題(第１乃至第５)のそれぞれに係わる発光素子を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明に係わる発光素子は、光を発する有機分子を備えた有機薄膜層と、 前記有機薄膜層の発した光を反射する電極層と、当該電極層との間で前記有機薄膜層を狭持する透明電極層と、当該透明電極層からの光の射出側に設けられ、入射した光の一部を、前記透明電極層を介して前記電極層へ反射し、当該光の残りを透過するハーフミラー層と、を備えたこと特徴とするものである。
この発光素子の形態において、前記有機薄膜層は、白色光を発する白色発光層として構成される。また、前記有機薄膜層は、カラー表示に必要な複数の原色の各々の波長領域の光をそれぞれ発する原色発光層を順次積層して構成される。また、前記電極層と前記ハーフミラー層との間の距離を、特定波長の光が共振する光学距離に設定して構成される。
またこの発光素子の形態は、射出光の偏光状態を変換する偏光変換素子をさらに備えて構成される。また、前記偏光変換素子は、右回り円偏光及び左回り円偏光のうち一方の円偏光成分を反射し、かつ、他方の円偏光成分を透過させる円偏光選択反射フィルタと、円偏光を直線偏光に変換し、かつ、直線偏光を円偏光に変換する１／４波長板と、を備えて構成される。また、前記偏光変換素子は、直交する２つの直線偏光成分のうち、一方の直線偏光成分を反射し、かつ、他方の直線偏光成分を透過させる直線偏光選択反射フィルタと、円偏光を直線偏光に変換し、かつ、直線偏光を円偏光に変換する１／４波長板と、を備えて構成される。また、前記偏光変換素子は、特定の波長帯域の前記射出光について、その特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光を反射する偏光選択反射フィルタを備えて構成される。また、射出光を集めるマイクロレンズアレイ素子をさらに備えて構成される。
本発明はさらに、透明基板の上に光を透過する透明電極層と発光層である有機薄膜層と光を反射する電極層とを積層して構成される発光素子と、前記発光素子の面から射出される光の透過を制御する透過型液晶パネルと、を備え、前記透明基板の面積は、前記透過型液晶パネルの面積よりわずかに大きいことを特徴とする投写型液晶表示装置であることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞（構成）本発明の発光素子を含む投写型液晶表示装置は、図１に示すように、液晶表示要素１ａ、投写レンズ３０および筐体４０を備えて構成されている。
【００１７】
投写レンズ３０は、液晶表示要素１ａから射出された像をスクリーン５０上に結像させるように構成されている。同図では投写レンズが一枚図示されているのみだが、複数のレンズの組み合わせで構成してもよいことはもちろんである。つまり、投写レンズは、液晶表示要素１ａから射出された像を拡大等してスクリーン５０上に結像させるべく構成すればよい。
【００１８】
筐体４０は、投写型液晶表示装置全体の収納容器として構成されており、各光学要素を適当に配置すべく構成されている。その材料は、液晶表示要素１ａの発熱による変形等の影響を受けない素材で構成される。
【００１９】
液晶表示要素１ａは、図２に示すように、有機電界発光素子１０と透過型液晶パネル２０を備えており、変調された像を射出するように構成されている。
【００２０】
有機電界発光素子１０は、透明基板１００に、透明電極層１０１、青色発光層１０２、緑色発光層１０３、赤色発光層１０４および反射電極層１０５を積層して構成されている。
【００２１】
透明基板１００は、ガラス等の光透過性があって、かつ、機械的強度の高い材料で構成されている。その膜厚は、光源としての機械的強度を保つため、あまりに薄すぎず、かつ、光透過性が失われたり、重量過多とならない程度の厚さに、調整される。この基板の面積は、液晶パネル２０の面積よりわずかに大きくするのが好ましい。あまりに面積が大きいと使用されない照明に電力を浪費したり、もれた光により投影像のコントラストが悪化したりする。また、面積が小さすぎると、液晶パネルの周辺部に十分な照明光が供給されず、光量に不均一性が生ずる。
【００２２】
透明電極層１０１は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の光透過性があって、かつ、導電性を備えた材料で構成されている。その膜厚は、製造上均一の膜厚を維持しうる程度に薄すぎず、かつ、光透過性を失わない程度の厚さに、調整される。
【００２３】
青色発光層１０２、緑色発光層１０３および赤色発光層１０４は、いずれも電界の印加により発光する有機分子を含む有機薄膜層として構成されている。青色発光層１０２は、電界の印加により青色の波長領域で発光する有機分子により構成されている。緑色発光層１０３は、緑色の波長領域で発光する有機分子により構成されている。赤色発光層１０４は、赤色の波長領域で発光する有機分子により構成されている。
【００２４】
青色で発光する青色発光層１０２としては、発光のピーク波長が３８０〜４２０ｎｍ程度となるトリフェニルジアミン誘導体と、1,2,4-トリアゾール誘導体との積層構造、緑色で発光する緑色発光層１０３としては、発光のピーク波長が５２０ｎｍ程度となるトリス（8-キノリラト）アルミニウム、赤色で発光する赤色発光層１０４としては、発光のピーク波長が６００ｎｍ程度となる赤色発光色素を添加したトリス（8-キノリラト）アルミニウムを用いることができる。なお、これら材料については、論文Science,Vol.267 pp1332-1334 (1996)に開示されている。各発光層の面積は、透明電極層の面積と同等にするのが好ましい。
【００２５】
反射電極層１０５は、光を反射し、導電性のある金属層を備えて構成されている。このような金属としては、例えば、マグネシウム−銀合金等が挙げられる。その膜厚は、膜厚が均一に保て、重量過多とならない程度に、調整される。その面積は、透明電極層１０１と同様にするのが好ましい。
【００２６】
なお、同図には説明を簡単にするため、透明電極層１０１と反射電極層１０５との間に電圧を印加する電源回路を図示していない。
【００２７】
透過型液晶パネル２０は、偏光板２０１ａ・２０１ｂ、透明基板２０３および液晶層２０２を備えて構成されている。これら構成は公知の透過型液晶パネルと同様のものである。同図では、判り易く図解するため、透明基板上に設ける駆動回路や透明電極、配線および駆動回路に制御信号を供給する表示回路投は図示していない。偏光板２０１ａと２０１ｂは、同一の構造を有し、入射光のうち特定の偏光状態の光のみを透過するように構成されている。ただし、偏光板２０１ｂの透過する光の偏光方向（振動方向）は、偏光板２０１ａの透過する偏光方向に比べ、一定の角度だけずれて配置されている。この角度は、液晶層２０２が電圧無印加時に入射した光の偏光面を回転させる偏光面回転角に等しく設定する。液晶層２０２は、公知のツイストネマチック液晶等を用い、電圧が印加された状態では入射光の偏光面回転を与えず、電圧が印加されない状態で入射光の偏光面回転を与えるように構成されている。透明基板２０３は、その液晶層側に透明電極（図示せず）が設けられており、画素ごとに液晶の駆動が可能に駆動回路が設けられている。駆動回路に供給される制御信号の電圧の変化により、有機電界発光素子１０からの光を透過させたり透過させなかったりする光変調が可能に構成されている。なお、有機電界発光素子１０に、有機電界発光素子を冷却するための冷却機構を設けることは好ましい。
（作用）電界発光素子は電界が印加されると、電界発光、すなわちエレクトロルミネッセンス（electro-luminescence）現象を示して、発光する。電界発光を生ずる材料に電界が加えられると、エレクトロルミネッセンス現象を生じ、電気エネルギーが光へ変換される。
【００２８】
従来の電界発光素子には、ＺｎＳ、ＳｒＳ、ＣａＳといった無機材料が用いられていた。しかし、これらの無機材料は、光の強度が弱く、また、射出光が平行に射出されず、拡散光となる。
【００２９】
これに対し、本発明の電界発光素子には、有機材料が用いられる。陽極から注入される正孔と陰極から注入される電子の再結合で発光するという理由により、電界発光による射出光の光量が大きくなる。上記発光層１０２〜１０４は、この有機材料を用いた電界発光素子である。
【００３０】
透明電極層１０１と反射電極層１０５との間に電圧が印加されると、両電極層に挟まれた各発光層中に、印加電圧と発光層の膜厚に応じた電界が生ずる。各発光層中の有機分子は、この電界を受けるとエレクトロルミネッセンス現象を生じ、一定の波長領域の光を発する。光の強さは、印加される電圧に相関する。各発光層はその膜厚に応じた電界が印加されるので、その電界の強さに応じて発光する。透明電極層１０１、各発色層１０２乃至１０４および反射電極層１０５の面積をほぼ同等にしておけば発光層の各部の電界の強さはほぼ均一になる。つまり、有機電界発光素子の面全体から均一な光が射出される。青色発光層１０２からの青色光はそのまま透明電極層１０１を通り、透明基板から射出される。緑色発光層１０３からの緑色光は青色発光層１０２および透明電極膜１０１を通り、透明基板から射出される。赤色発光層１０４からの赤色光は緑色発光層１０３、青色発光層１０２および透明電極膜１０１を通り、透明基板から射出される。透明基板から射出される各原色の光が同一光量となるように、各発光層の膜厚等を調整すれば、各原色が均等に加算され白色光が得られる。
【００３１】
各発光層からは、液晶パネルと反対側に向かっても光が発せられるが、反射電極層１０５がこの光を反射し液晶パネル２０の側に戻す。
【００３２】
したがって、透明基板１００の外側には、各発光層から直接発せられた光に、反射電極層１０５からの戻り光が加算され、光量を増した光が射出される。
【００３３】
特に、本発明で用いる有機電界発光素子は、従来から平板状の光源として使用されてきた無機電界発光素子に比べて、低電圧で駆動できる、輝度が高いという特長を有しているので、投写型液晶表示装置の光源として適している。
【００３４】
液晶パネル２０では、有機電界発光素子１０からの光のうち、特定の偏光面を有する光のみが、偏光板２０１ａを透過する。透明基板２０３上に形成された駆動回路に制御信号が供給されると、その画素の透明電極間に電圧が印加される。透明電極間に電圧が印加された画素では、その画素の領域の液晶分子が電界の方向に配向する。したがって、電圧が印加された画素では入射光に偏光面回転が与えられず、反対側の偏光板２０１ｂに達する。ところが偏光板２０１ｂを透過可能な偏光方向は偏光板２０１ａとずれているので、入射光は偏光板２０１ｂを透過できない。
【００３５】
一方、駆動回路に制御信号が供給されないと、その画素の電極間には電圧が印加されない。電圧が印加されない画素では、その画素領域の液晶分子が水平方向に配向し、入射光に偏光面回転を与える。したがって、電圧が印加されない画素では入射光に偏光面回転が与えられ、反対側の偏光板２０１ｂに達する。偏光板２０１ｂは、偏光板２０１ａからこの入射光に与えられた偏光面の回転角だけずれて設置されているので、入射光は偏光板２０１ｂを透過し、投写レンズ３０を介して、スクリーン５０に到達する。このように、制御信号により画素ごとに表示／非表示が設定できる。
【００３６】
液晶表示要素は、例えば対角サイズ３３ｍｍ（１．３インチ）程度の大きさに成形され、駆動電圧１０ボルト程度で駆動させることができる。
【００３７】
なお、スクリーンにカラー画像を投写する構成にするには、液晶パネルの画素にカラーフィルターを形成する。このように構成すれば、白色光が液晶パネルを通過する時点で色が生成される。
【００３８】
以上のように、本実施形態１によれば、光源に大きなリフレクタを用いることがないので、表示装置を小型化できる。
【００３９】
また、有機電界発光素子が明るい光を液晶パネルに供給するので、明るい像が得られる投写型液晶表示装置を提供できる。
＜実施形態２＞本発明の実施形態２は、実施形態１と異なる発光層により白色光を得られる有機電界発光素子を提供するものである。
（構成）本実施形態２の投写型液晶表示装置は、上記実施形態１と同様の構成（図１参照）を備える。ただし、液晶表示要素１ｂは、図３に示すように、有機電界発光素子１１を備えている点で、実施形態１と異なる。なお、液晶パネル２０の構成は、実施形態１と同様なので説明を省略する。
【００４０】
有機電界発光素子１１は、透明基板１１０に、透明電極層１１１、白色発光層１１２および反射電極層１１３を積層して構成されている。透明基板１１０は実施形態１の透明基板１００と、透明電極層１１１は実施形態１の透明電極１０１と、反射電極層１１３は実施形態１の反射電極層１０５とそれぞれ同様であるため、説明を省略する。透明電極層と反射電極層との間に電圧を印加するための電源回路の図示も実施形態１と同様に省略する。
【００４１】
白色発光層１１２は、有機薄膜層であり、電界が印加されると、複数の波長領域の光を発し、層全体として白色光を発する。電界の印加により白色光を発する有機薄膜としては、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）ビニルに発光中心となる複数の色素と低分子電子輸送性化合物を分子分散させた薄膜を挙げることができる。このような発光膜の構造は、Applied Physics Letters Vol. 67 No. 16, pp2281-2283 (1995)に開示されている。
（作用）透明電極層１１１と反射電極層１１３の間に電圧が印加されると、この電圧値と白色発光層の膜厚に応じた電界が生じる。白色発光層１１２は、この電界の強さに応じて複数の原色の波長領域の光を同時に発し、それら複数の波長領域の光が加算されて透明基板から射出される。したがって、液晶パネル２０には、白色光が供給される。
【００４２】
なお、本実施形態では、カラー画像を投写することもできるように白色光を放射する有機薄膜で発光層を構成したが、代わりに、緑、赤および青等の単色で発光する有機薄膜を発光層として設けられてもよい。この場合には、その単色光の画像が生成されるようになる。
【００４３】
また、有機電界発光素子１１に、有機電界発光素子を冷却するための冷却機構を設けることは好ましい。
【００４４】
以上のように、本実施形態１によれば、大きなリフレクタを用いることがないので、表示装置を小型化できる。
【００４５】
また、明るい平行光線を液晶パネルに供給することができるので、明るい像が得られる投写型液晶表示装置を提供できる。
＜実施形態３＞本発明の実施形態３は、光の共振構造により発光面の法線方向に指向性が強く、かつ、特定の波長の光を発する有機電界発光素子に関する。
（構成）本実施形態３の投写型液晶表示装置は、液晶表示要素１ｃを除いて上記実施形態１と同様の構成（図１参照）を備える。液晶表示要素１ｃは、図４に示すように、有機電界発光素子１２および透過型液晶パネル２０を備えている。液晶パネル２０については、実施形態１と同様なので、その説明を省略する。
【００４６】
有機電界発光素子１２は、透明基板１２０、誘電体ミラー層１２１、間隔調整層１２２、透明電極層１２３、正孔輸送層１２４、発光層１２５および反射電極層１２６を積層して構成されている。透明基板１２０は実施形態１の透明基板１００と、透明電極層１２３は実施形態１の透明電極層１０１と、反射電極層１２６は実施形態１の反射電極層１０５と、それぞれ同様なので、その説明を省略する。透明電極層と反射電極層との間に電圧を印加するための電源回路の図示も実施形態１と同様に省略する。
【００４７】
誘電体ミラー層１２１は、誘電体多層膜を備え、ハーフミラーとして機能するように構成されている。すなわち、この多層膜構造により、誘電体ミラー層１２１は、入射光の一部を透過し、残りを反射すべく構成されている。このような誘電体としては、例えば、ＴｉＯ２（酸化チタン）とＳｉＯ２（酸化シリコン）の積層構造を用いることができる。その膜厚は、入射光の約半分程度を反射し、残りを透過するように、共振波長に対応して誘電体多層膜の積層数および各誘電体膜の膜厚が定められて構成されている。誘電体多層膜および反射電極により、光学的共振器が構成されている。
【００４８】
間隙調整層１２２は、誘電体ミラー層１２１と反射電極層１２６との距離を調整するために設けられており、ＳｉＯ２等の透明誘電体膜により構成されている。
【００４９】
また、正孔輸送層１２４や発光層１２５の膜厚を後述する条件を満たすように設定すれば、この間隙調整層１２２を省いてもよい。
【００５０】
正孔輸送層１２４は、陽極である透明電極膜１０１から正孔が注入された際、発光層１２５に正孔を輸送するための層であり、例えば、トリフェニルジアミン誘導体等で構成する。
【００５１】
間隙調整層１２２の間隙は、上記誘電体ミラー層１２１と反射電極層１２６との光学的距離が、この有機電界発光素子の射出光のピーク波長の１／２波長の整数倍になるという条件を満たすように調整される。
【００５２】
有機電界発光素子は、射出光の色が所望の色とするために、発光層１２５の材料と共振器構造の共振器長とを調整して構成されている。例えば、緑領域で発光する発光層１２５を構成する場合には、トリス（８−キノリラト）アルミニウム等の材料を用いて発光層を構成する。この場合、ピーク波長が５４０ｎｍ、半値幅が６０ｎｍであるような緑の領域において、狭帯域の発光スペクトルで発光する有機電界発光素子を構成することができる。
【００５３】
赤領域で発光する発光層１２５を構成する場合には、トリス（８−キノリラト）アルミニウムに赤色蛍光色素を分散させた材料や、ユウロピウム（Europium;Eu)の錯体等を用いて発光層を構成する。この場合、ピーク波長を６１０ｎｍ程度とすることができる。ユウロピウムの錯体を含む発光層については、JapaneseJournal of Applied Physics Vol. 34 pp1883-1887に開示されている。
【００５４】
青領域で発光する発光層１２５を構成する場合には、ジスチリルビフェニル誘導体等の材料を用いて発光層を構成する。ジスチリルビフェニル誘導体を発光層とする技術は、応用物理、第６２巻、〔第１０号〕、pp.1016-1018(1993)に開示されている。
【００５５】
なお、本実施形態では、発光層と正孔輸送層との積層構造を用いたが、この代わりに、発光層、正孔輸送層および電子輸送層の積層構造を用いてもよい。また、有機電界発光素子１２に、有機電界発光素子を冷却するための冷却機構を設けることは好ましい。さらに、必要な波長の光を透過させ、不要な波長の光を吸収するフィルタを、有機電界発光素子１２の光の射出側に別途設けることは好ましい。
（作用）本発明の有機電界発光素子は、光の共振作用を利用して特定の波長の光を射出させるものである。
【００５６】
透明電極層１２２と反射電極層１２６との間に、所定の電圧（例えば１０ボルト程度）を印加すると、両電極層間に電界が生じ、この電界の強さに応じて発光層１２５から光が射出される。この光は、一部が誘電体ミラー層１２１を透過するが、残りが反射される。反射された光は、反射電極層１２６により再び反射され、誘電体ミラー層１２１に到達する。誘電体ミラー層１２１では、またも一部の光を透過し、残りを反射するのであるから、誘電体ミラー層１２１の反射面と反射電極層１２６との間で光の反射が繰り返され、いわゆる光の共振が生ずる。
【００５７】
共振する光の波長は、誘電体ミラー層１２１と反射電極層１２６との光学的距離に応じて決まる。この光学的距離が射出光の１／２波長の整数倍であるという条件を満たせば、光の共振が起こるのである。
【００５８】
したがって、発光層１２５の発した光に含まれる波長のうち、この条件を満たさない光は抑圧されるから、上記条件を満たす光のみが、誘電体ミラー層１２１を透過して射出される。このため、発光スペクトルの波長帯域は、上記実施形態に比べ狭い。すなわち、特定の色で発光する。
【００５９】
なお、この共振作用について、詳しくは、Applied PhysicsLetters、Vol.68,〔No.19〕、p.1-3 (1996)、Applied Physics Letters、Vol.65、〔No.15〕、p.1868-1870(1994)、電子情報通信学会技術研究報告ＯＭＥ９４−７９等に開示されている。また、有機電界発光素子の正面方向へ指向性を高める技術内容については、AppliedPhysics Letters Vol.63、〔No.15〕、p.2032-2034等の論文に記載されている。
【００６０】
以上本実施形態３によれば、有機電界発光素子の法線方向（正面方向）への放射光の指向性が強く、かつ、特定の波長の光のみを発することのできる有機電界発光素子をリフレクタのような大きな光源を用いずに提供することができるので、投写型液晶表示装置を従来より小型化できる。
【００６１】
また、有機電界発光素子は、従来の電界発光素子より明るいので、この素子をカラー表示用の原色それぞれについて製造し、それらの像を合成すれば、明るいカラー画像を表示させることができる。
＜実施形態４＞本発明の実施形態４は、偏光変換素子を用いた有機電界発光素子に関する。
（構成）本実施形態４の投写型液晶表示装置は、液晶表示要素１ｄを除いて上記実施形態１とほぼ同様の構成（図１参照）を備える。液晶表示要素１ｄは、図５および図６に示すように、有機電界発光素子１１、偏光変換素子１３および透過型液晶パネル２０を備える。有機電界発光素子１１については実施形態２と同様の構成であり、透過型液晶パネル２０については実施形態１と同様の構成なので、その説明を省略する。
【００６２】
なお、本実施形態の有機電界発光素子１１の代わりに、実施形態１で説明した有機電界素子１０、あるいは実施形態３で説明した有機電界発光素子１２をそのまま代替して構成してもよい。
【００６３】
また、これらの図では、図を見やすくするために、有機電界発光素子１１、偏光変換素子１３および透過型液晶パネル２０の間の空間距離を大きく分離して描いてある。実際には、有機電界発光素子１１からの光を有効に液晶パネルに供給するために、互いの空間を空けないで近接して配置したり、各素子間の間隙を透明な材料で充填したりして構成する。
【００６４】
偏光変換素子１３は、四分の一波長フィルム１３１とコレステリック（cholesteric）液晶層１３２とを備えて構成されている。
【００６５】
コレステリック液晶層１３２は、コレステリック相の液晶材料により構成され、光が入射すると、コレステリック構造の螺旋方向と合致する回転方向の円偏光を反射し、この螺旋方向とは反対に回転する円偏光を透過させるように構成されている。説明の都合上、コレステリック液晶層１３２が透過可能な回転方向の円偏光を右回り円偏光Ｌ+、透過できず反射させる回転方向の円偏光を左回り円偏光Ｌ-とする。四分の一波長フィルム１３１は、同図の紙面に平行な光学軸１３３を有し、円偏光を直線偏光に変換するような光学的異方性をもって構成されている。この光学軸１３３は、偏光変換素子１３の矩形外形の一辺に平行になるよう配置されている。
（作用）有機電界発光素子１１からの射出光は、光の振動方向（偏光方向）がランダムな自然光であり、右回り円偏光成分Ｌ＋と左回り円偏光成分Ｌ-とを含んでいる。コレステリック液晶層１３２には、この両方向の円偏光成分が入射する。
【００６６】
コレステリック液晶層１３２に入射した円偏光のうち右回り円偏光成分Ｌ＋は、この液晶層１３２を透過可能である。四分の一波長フィルム１３１は、入射した右回り円偏光を偏光変換素子１３の矩形外形の一辺に対し、４５度の角度をなす方向に振動する直線偏光１３４aに変換し射出する。
【００６７】
一方、左回り円偏光成分Ｌ-は、この液晶層で反射させられて、再び有機電界発光素子１１に戻される。有機電界発光素子１１に戻った左回り円偏光成分Ｌ-は、反射電極層１１３で反射させられる。金属表面において、円偏光が反射する時、左回り円偏光成分Ｌ-は、その回転方向が反転し、右回り円偏光成分Ｌ+となる。右回り円偏光成分Ｌ＋は再び偏光変換素子１３に入射する。今度は、円偏光成分の回転方向が反転して右回り円偏光成分Ｌ＋となっているので、コレステリック液晶層１３２を透過させられ、四分の一波長フィルム１３１に射出される。
【００６８】
四分の一波長フィルム１３１では、コレステリック液晶層１３２を透過した右回り円偏光を、偏光変換素子１３の矩形外形の一辺に対し、４５度の角度をなす方向に振動する直線偏光１３４ｂに変換し、透過型液晶パネル２０側に射出する。つまり、有機電界発光素子１１から発せられた光がランダムな偏光状態を持っていても、最終的に偏光方向の揃った直線偏光として透過型液晶パネル側に供給させることができる。
【００６９】
透過型液晶パネル２０に供給される直線偏光１３４ａおよび１３４ｂの偏光方向を偏光板２０１ａの透過可能な偏光方向と一致させておけば、多くの光量を透過型液晶パネルにおける光変調に用いることができる。なお、コレステリック液晶層１３２と四分の一波長フィルム１３１とから構成される偏光変換素子の原理については、文献Proceedings of the 15th International Display Research Conference、1995、p.735-738、JapaneseJournal of Applied Physics Vol.29、〔No.4〕、April. 1990. p.L634-637、または、JapaneseJournal of Applied Physics Vol.29、〔No.10〕、 October、 1990、p.1974-1984に開示されている。
【００７０】
上述した実施形態４によれば、有機電界発光素子から射出させられた光のうち、偏光板を透過できずに吸収されうる半分以上の光をすべて透過型液晶パネルの光変調のために供給できるので、理想的には従来の２倍の明るい像をスクリーン上に投写させることができる。
＜実施形態５＞本発明の実施形態５は、実施形態４の偏光変換素子の変形例に関する。
（構成）本実施形態５の投写型液晶表示装置は、液晶表示要素１ｅを除いて上記実施形態４と同様の構成を備える。液晶表示要素１ｅは、図７および図８に示すように、有機電界発光素子１１、偏光変換素子１４および透過型液晶パネル２０を備える。有機電界発光素子１１および透過型液晶パネル２０については実施形態４と同様の構成なので、その説明を省略する。
【００７１】
偏光変換素子１４は、マイクロ偏光ビームスプリッタアレイ１４１と四分の一波長フィルム１４２とを備えている。
【００７２】
マイクロ偏光ビームスプリッタアレイ１４１は、その表面の凹凸形状が稲妻型形状の二つの部材を互いに歯合することにより、複数のマイクロプリズム１４３を形成するように構成されている。マイクロプリズム１４３は、同図の紙面に対しその境界線が４５度の角度の屋根型をなすように形成されている。マイクロプリズム１４３の境界面は、誘電体多層膜構造等により、特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光を反射可能に構成されている。本実施例では、説明の都合上、ある偏光方向の直線偏光（ｐ偏光）を透過し、これに直交する偏光方向の直線偏光（ｓ偏光）を反射するよう構成されているものとする。
【００７３】
四分の一波長フィルム１４２は、実施形態４の四分の一波長フィルム１３１と同様の構成を備え、同図の紙面に平行な光学軸１４４を備える。
【００７４】
なお、本実施形態の有機電界発光素子１１の代わりに、実施形態１で説明した有機電界発光素子１０や実施形態３で説明した有機電界発光素子１２をそのまま代替して構成してもよい。
【００７５】
特に、本形態の偏光変換素子１４を構成するマイクロ偏光ビームスプリッタアレイ１４１は、偏光分離特性が入射光の入射角に大きく依存する。このため、マイクロ偏光ビームスプリッタアレイ１４１に入射する光の指向性を高めるためには、光学的共振構造を持つ実施形態３の偏光変換素子１２を用いるのが好ましい。
（作用）有機電界発光素子１１から射出された光は、実施形態４で述べたように、光の振動方向がランダムな自然光であり、右回りの円偏光成分Ｌ+と左回りの円偏光成分Ｌ-を含んでいる。有機電界発光素子１１から射出された光のうち、右回り円偏光成分Ｌ+は、四分の一波長フィルム１４２によりｐ偏光に変換させられ、マイクロ偏光ビームスプリッタアレイ１４に入射する。ｐ偏光はマイクロプリズム１４３を透過可能なので、そのままの偏光状態で、直線偏光１４５ａとして、透過型液晶パネル２０に与えられる。
【００７６】
一方、有機電界発光素子１１から射出された光のうち、左回り円偏光成分Ｌ-は、四分の一波長フィルム１４２によりｓ偏光に変換させられ、マイク偏光ビームスプリッタアレイ１４に入射する。ｓ偏光はマイクロプリズム１４３で反射させられる。マイクロプリズム１４３の境界面は光の入射方向に対し４５度傾いているので、ｓ偏光は最初の反射で入射方向に直角方向に方向転換させられ、二度めの反射で入射方向と反対の方向に方向転換させられる。この反射させられたｓ偏光は、四分の一波長フィルム１４２で再び左回り円偏光Ｌ-に変換され、有機電界発光素子１１側に戻される。
【００７７】
有機電界発光素子１１では、戻った左回り円偏光Ｌ-が反射電極層１１３で反射させられる。左回り円偏光Ｌ-が反射すると、右回り円偏光Ｌ-に変換される。この右回り偏光Ｌ-は、四分の一波長フィルム１４２により、ｐ偏光に変換されるので、今度はマイクロプリズム１４３を透過し、直線偏光１４５ａと同じ方向に振動する直線偏光１４５ｂとして、透過型液晶パネル２０に供給させられる。
【００７８】
つまり、有機電界発光素子１１から発せられた光がライダムな偏光状態を持っていても、最終的に偏光方向の揃った直線偏光として透過型液晶パネル側に供給させることができる。
【００７９】
なお、マイクロ偏光ビームスプリッタアレイの原理については、SocietyforInformation Display International Symposium Digestof Technical Papers、Vol.XXIII、1992、pp.427-429に開示されている。
【００８０】
上述した実施形態５によれば、有機電界発光素子から射出させられた光のうち、従来偏光板を透過できずに吸収されていた半分以上の光をすべて透過型液晶パネルの光変調のために供給できるので、理想的には従来の２倍の明るい像をスクリーン上に投写させることができる。
＜実施形態６＞本発明の実施形態６は、前側マイクロレンズアレイ素子を用いる液晶表示装置に関する。
（構成）本実施形態６の投写型液晶表示装置は、液晶表示要素１ｆを除いて上記実施形態１と同様の構成を備える。液晶表示要素１ｆは、図９に示すように、有機電界発光素子１２、前側マイクロレンズアレイ素子１５、透過型液晶パネル１６を備える。有機電界発光素子１２は、実施形態３で説明したものと同様の光学的共振構造を備えるため、その説明を省略する。
【００８１】
前側マイクロレンズアレイ素子１５は、透過型液晶パネル１６の画素に対応させて配置したマイクロレンズ要素１５１を複数備えて構成されている。例えば、透過型液晶パネル１６の画素が６４０（横）×４８０（縦）個で構成されているとすれば、前側マイクロレンズアレイ素子１５も６４０×４８０個のマイクロレンズ要素１５１で構成される。前側マイクロレンズアレイ素子１５は、マイクロレンズ要素１５１のレンズ面形状に形成された型を使用して、プラスチック射出成形やガラスプレス成形等の製法で構成される。また、個々のマイクロレンズ要素１５１の形態を、回折型レンズで構成してもよい。
【００８２】
個々のマイクロレンズ要素１５１は、有機電界発光素子１２が射出する光の波長に対して、一定の焦点距離（例えば２．５ｍｍ）となるように、そのレンズ面形状が成形される。この焦点距離は、マイクロレンズ要素１５１の後側焦点距離である。この焦点距離が、マイクロレンズ要素１５１の主点（principal point）から透過型液晶パネル１６の画素の開口部１６３までの距離に等しくなるよう、前側マイクロレンズアレイ素子１５と透過型液晶パネル１６との距離を調整して構成する。
【００８３】
マイクロレンズ要素１５１の光の入射面と射出面の両面には、反射防止膜１５２が形成されている。反射防止膜１５２は、有機電界発光素子１２が射出する光の波長に対し、その反射率が最も低くなるように設計するのが好ましい。
【００８４】
透過型液晶パネル１６は、透明基板１６１に液晶層１６２を狭持させて構成されている。透明基板１６１の片面には、画素ごとに開口部１６３を設けた遮光パターン１６４を備えている。なお、同図は、図を簡略化するため、偏光板（図２の透過型液晶パネル２０の偏光板２０１ａ・２０１ｂに相当）や透明基板に設けられる駆動回路、透明電極等を省略し、画素数を少なくして描かれている。透明基板１６１の組成や液晶層１６２の液晶材料については、実施形態１と同様なので、説明を省略する。
【００８５】
遮光パターン１６４は、カーボン等光吸収性があり、基板状に印刷や張り付けによりパターン化して形成可能な材料で構成されている。透過型液晶パネル１６に入射した光は、開口部１６３に照射された光のみが投写レンズ側に射出され、遮光パターン１６４上に照射された光は遮断される。
【００８６】
なお、前側マイクロレンズアレイ素子１５が有機電界発光素子１２からの射出光を透過型液晶パネル１６の開口部１６３だけに完全に集光できるのであれば、遮光パターン１６４は必要とされない。
（作用）有機電界発光素子１２の透明電極層１２２と反射電極層１２６との間に一定の直流電圧（例えば１０ボルト程度）を印加すると、発光層１２５から光が射出される。そして、実施形態３で説明したように、誘電体ミラー１２１と反射電極層１２６との距離で定まる特定波長の光が有機電界発光素子１２から射出される。
【００８７】
この射出光は、発光スペクトルの波長帯域が狭い。マイクロレンズ要素１５１は、この特定波長の光に対し、透過型液晶パネル１６の開口部１６３で焦点を結ばせるように設計されている。一方、特定波長以外の光は、レンズによる屈折の程度が異なるため、開口部１６３に対し、光軸方向の前部または後部で焦点を結び、開口部１６３では光の輪が大きくなる。
【００８８】
したがって、特定波長の光は、開口部１６３を通過して、投写レンズ側に射出されるが、それ以外の波長の光の大部分は、遮光パターン１６４で吸収されあるいは反射され、投写レンズ側には射出されない。
【００８９】
マイクロレンズアレイ素子１５に入射する光の平行性が高いほど、マイクロレンズ要素１５１による集光スポットが小さくなり、画素の開口部１６３を通過できる光量は増加する。
【００９０】
一方、マイクロレンズアレイ素子１５に入射する光の平行性が低い、すなわち発散性が強いと、マイクロレンズ要素１５１によって光を十分絞ることができず、集光スポットは画素の開口部１６３より大きくなって遮光パターン１６４で吸収、あるいは反射される。よって、開口部１６３を透過できる光量が低下し、スクリーンに投写される画像が暗くなる。
【００９１】
したがって、マイクロレンズアレイ素子を用いる本実施形態の場合には、液晶パネルの画素を透過できる光量を増加させるために、放射光の指向性を向上させることができる光学的共振構造を有する有機電界発光素子を用いることが特に好ましい。
【００９２】
なお、マイクロレンズアレイ素子１５がないものとした場合には、遮光パターン１６４で吸収あるいは反射される光は液晶パネルを透過することができず、スクリーンに投写される画像は暗くなる。
【００９３】
上述したように本実施形態６によれば、射出光の指向性に優れた共振構造を有する有機電界発光素子を光源とし、マイクロレンズアレイ素子によって液晶パネルの画素の開口部に集光し、画素の開口部を通過できる光量を増やすことができるので、カラー表示用の投写型液晶表示装置で、明るく、かつ、色の純度の高いカラー表示が行える。
＜実施形態７＞本発明の実施形態７は、後側マイクロレンズアレイ素子をさらに用いる液晶表示装置に関する。
（構成）本実施形態７の投写型液晶表示装置は、液晶表示要素１ｇを除いて上記実施形態６と同様の構成を備えている。液晶表示要素１ｇは、図１０に示すように、有機電界発光素子１２、前側マイクロレンズアレイ素子１５、透過型液晶パネル１６および後側マイクロレンズアレイ素子１７を備えて構成されている。有機電界発光素子１２、前側マイクロレンズアレイ素子１５および透過型液晶パネル１６については、実施形態６で説明したものと同様であるため、その説明を省略する。
【００９４】
後側マイクロレンズアレイ素子１７は、透過型液晶パネル１６の画素に対応させて配置したマイクロレンズ要素１７１を複数備えて構成されている。例えば、透過型液晶パネル１６の画素が６４０（横）×４８０（縦）個で構成されているとすれば、後側マイクロレンズアレイ素子１７も６４０×４８０個のマイクロレンズ要素１７１で構成される。後側マイクロレンズアレイ素子１７は、マイクロレンズ要素１７１のレンズ面形状に形成された型を使用して、プラスチック射出成形やガラスプレス成形等の製法で構成される。また、個々のマイクロレンズ要素１７１の形態を、回折型レンズで構成してもよい。個々のマイクロレンズ要素１７１は、有機電界発光素子１２が射出する光の特定波長に対して、一定の焦点距離（例えば２．５ｍｍ）となるように、そのレンズ面形状が成形される。
【００９５】
この焦点距離は、マイクロレンズ要素１７１の前側焦点距離である。この焦点距離が、透過型液晶パネル１６の画素の開口部１６３からマイクロレンズ要素１７１の主点（principal point）までの距離に等しくなるよう、透過型液晶パネル１６と後側マイクロレンズアレイ素子１７との距離を調整して構成する。例えば、前側マイクロレンズアレイ素子１５の後側焦点距離と後側マイクロレンズアレイ素子１７の前側焦点距離とを同じ距離に設定した場合ならば、前側マイクロレンズアレイ素子１５と画素の開口部１６３との距離と、後側マイクロレンズアレイ素子１７と画素の開口部１６３との距離を等しく配置する。
【００９６】
後側マイクロレンズ要素１７１の光の入射面と射出面の両面には、反射防止膜１７２が形成されている。反射防止膜１７２は、有機電界発光素子１２が射出する光の波長に対し、その反射率が最も低くなるように設計するのが好ましい。
（作用）実施形態６で説明したように、透過型液晶パネル１６に入射した光は、画素の開口部１６３で焦点を結び、発散光１６５となる。後側マイクロレンズアレイ素子１７の各マイクロレンズ要素１７１は、その前側焦点距離が開口部１６３との距離と等しく設計されている。このため、発散光１６５は再びこのマイクロレンズアレイ素子１７で平行光に変換される。
【００９７】
上述したように本実施形態７によれば、後側マイクロレンズアレイ素子が、液晶パネル１６を透過してきた光の発散を抑えるので、さらに明るい画像を投写可能な投写型液晶表示装置を提供できる。
＜実施形態８＞本発明の実施形態８は、偏光変換素子とマイクロレンズアレイ素子とをともに用いる液晶表示装置に関する。
（構成）本実施形態８の投写型液晶表示装置は、液晶表示要素１ｈを除いて上記実施形態１と同様の構成を備えている。液晶表示要素１ｈは、図１１に示すように、有機電界発光素子１２、偏光変換素子１３、前側マイクロレンズアレイ素子１５および透過型液晶パネル１８を備えている。
【００９８】
有機電界発光素子１２については、実施形態３で説明したものと同様の光学的共振構造を備え、偏光変換素子１３については、実施形態４で説明したものと同様であり、前側マイクロレンズアレイ素子１５については、実施形態６で説明したものと同様の構成であるため、その説明を省略する。
【００９９】
透過型液晶パネル１８は、二枚の透明基板１８１、液晶層１８２および偏光板１８５ａと１８５ｂを備えて構成されている。透明基板１８１の一方の液晶層側には、画素ごとに開口部１８３が設けられ、その周辺に遮光パターン１８４が設けられている。透明基板１８１、開口部１８３および遮光パターン１８４については、実施形態６の透過型液晶パネル１６の透明基板１６１、開口部１６３および遮光パターン１８４とそれぞれ同様なので、その説明を省略する。判り易く図解するため、透明基板上に設ける駆動回路や透明電極、配線および駆動回路に制御信号を供給する表示回路等は図示しない点も、実施形態１と同様である。
【０１００】
液晶層１８２は、公知のツイストネマチック液晶等を用い、電圧が印加された状態では入射光の偏光面回転を与えず、電圧が印加されない状態で入射光の偏光面回転を与えるように構成されている。
【０１０１】
偏光板１８５ａと１８５ｂは、同一の構造を有し、入射光のうち特定の偏光状態の光のみを透過するように構成されている。ただし、偏光板１８５ｂの透過する光の偏光方向は、偏光板１８５ａの透過する偏光方向に比べ、一定の角度だけずれて配置されている。この角度は、液晶層１８２が電圧無印加時に入射した光の偏光面を回転させる偏光面回転角に等しく設定する。
【０１０２】
また、偏光変換素子１３から射出される直線偏光の偏光方向と、偏光板１８５ａの透過可能な偏光方向と、を一致させて配置する。さらに、前側マイクロレンズアレイ素子１５のマイクロレンズ要素１５１の主点と、透過型液晶パネル１８の開口部１８３と、の距離を、マイクロレンズ要素１５１の後側焦点と等しく設定する。
【０１０３】
なお、説明の都合上、コレステリック液晶層１３２が透過可能な回転方向の円偏光を右回り円偏光Ｌ+、透過できず反射させる回転方向の円偏光を左回り円偏光Ｌ-とする。
（作用）有機電界発光素子１２からの射出光は、光学的共振構造（実施形態３参照）により光の波長領域が制限されている。しかし、光の振動方向はランダムであり、右回り円偏光成分Ｌ＋と左回り円偏光成分Ｌ-とを含んでいる。コレステリック液晶層１３２には、この両方向の円偏光成分が入射する。
【０１０４】
コレステリック液晶層１３２に入射した円偏光成分のうち右回り円偏光成分Ｌ＋は、この液晶層１３２を透過可能であるため、四分の一波長フィルム１３１側に入射する。四分の一波長フィルム１３１は、入射した右回り円偏光を偏光変換素子１３の矩形外形の一辺に対し、４５度の角度をなす方向に振動する直線偏光１３４aに変換し射出する。
【０１０５】
一方、左回り円偏光成分Ｌ-は、この液晶層で反射させられて、再び有機電界発光素子１２に戻される。有機電界発光素子１２に戻った左回り円偏光成分Ｌ-は、反射電極層１２６まで到達し、そこで反射させられる。円偏光の反射時、左回り円偏光成分Ｌ-は、その回転方向が反転し、右回り円偏光成分Ｌ+となる。右回り円偏光成分Ｌ＋は再び偏光変換素子１３に入射する。今度は、円偏光成分は、回転方向が反転して右回り円偏光成分Ｌ＋となっているので、コレステリック液晶層１３２を透過し、四分の一波長フィルム１３１側に射出させられる。
【０１０６】
四分の一波長フィルム１３１は、コレステリック液晶層１３２を透過した右回り円偏光を、偏光変換素子の矩形外形の一辺に対し４５度の角度をなし、かつ、上記直線偏光１３４ａの振動方向と同じ方向に振動する直線偏光１３４ｂに変換し、透過型液晶パネル１８側に射出する。
【０１０７】
つまり、有機電界発光素子１２から発せられた光がどのような偏光状態を持っていても、透過型液晶パネル１８には、光の振動方向が揃った平行に近い光が供給される。
【０１０８】
本実施形態では、共振器構造を有する有機電界素子を光源として用いているので、放射光の発光スペクトルの波長帯域は狭く限定されている。したがって、偏光変換素子の偏光選択反射機能およびマイクロレンズアレイ素子の光学特性を、その特定の波長帯域に対してだけ最適化させればよい。
【０１０９】
偏光変換素子の偏光選択反射機能の波長依存性は、実施形態４における偏光変換素子ではコレステリック液晶層１３２の螺旋周期で決り、実施形態５における偏光変換素子では、誘電体多層膜の積層周期で決まる。
【０１１０】
したがって、赤、緑および青を含む波長領域で偏光選択反射機能を持たせようとすると、いずれの偏光変換素子においても各原色に対応した螺旋周期構造、あるいは積層周期構造を多段に重ねる必要が生ずる。しかし、赤、緑あるいは青等のそれぞれの特定の波長領域だけで機能する偏光変換素子を構成する場合は、その波長領域にだけ対応した螺旋周期構造、あるいは積層周期構造を備えればよいので、偏光変換素子の構造が簡単になる。
【０１１１】
前側マイクロレンズアレイ素子１５を構成するマイクロレンズ要素１５１は、偏光変換素子１３からの光を透過型液晶パネル１８の開口部１８３へ集光する。
【０１１２】
透過型液晶パネル２０に供給される直線偏光１３４ａおよび１３４ｂは、その偏光方向が偏光板１８５ａを透過可能な偏光方向と一致している。したがって、当該直線偏光１３４ａおよび１３４ｂは偏光板１８５ａを透過し、画素の開口部１８３に集光させられる。
【０１１３】
液晶層１８２に電界が与えられていない場合、液晶層１８２は入射光を一定の角度だけ偏光面回転させる。また、液晶層１８２に電界が与えられている場合、液晶分子が電界の方向に配向し、入射光に偏光面回転を与えない。
【０１１４】
したがって、電圧が加えられていない画素では、入射光が偏光面回転させられ、偏光板１８５ｂを透過し、投写レンズ側に射出される。一方、電圧が加えられている画素では、入射光に偏光面回転が与えられず、偏光板１８５ｂを透過できず、吸収されあるいは反射させられる。
【０１１５】
上述したように本実施形態８によれば、有機電界発光素子により、指向性に優れた特定波長の強い光が取り出せ、偏光変換素子によりその偏光方向を揃え、マイクロレンズアレイ素子によって画素の開口を通過できる光量を増やせるので、明るい投写像を投写できる投写型液晶表示装置を提供できる。
＜実施形態９＞本発明の実施形態９は、スクリーンに投写された像を裏側から観察する形態の投写型液晶表示装置に関する。
（構成）本発明の投写型液晶表示装置は、図１２に示すように、液晶表示要素１、投写レンズ３１、筐体４１およびスクリーン５１を備えて構成されている。
【０１１６】
液晶表示要素１には、実施形態１乃至実施形態８の各液晶表示要素１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇおよび１ｈを適用する。すなわち、同図の有機電界発光素子１０および透過型液晶パネル２０は例示であり、これらに代わり上記各実施形態の光学要素を適用できる。
【０１１７】
投写レンズ３１は、液晶表示要素１から射出された像をスクリーン５１上に結像させるように構成されている。同図では投写レンズが一枚図示されているのみだが、複数のレンズの組み合わせで構成してもよいことはもちろんである。具体的には、液晶表示要素１から射出された像を拡大等してスクリーン５１上に結像させるべく構成される。
【０１１８】
ただし、実施形態６の液晶表示要素１ｆや実施形態８の液晶表示要素１ｈを用いる場合には、射出光が発散光となる。このため、投写レンズ３１は、この発散光をスクリーン５１上に結像させるように調整される。
【０１１９】
また、本実施形態ではスクリーンの裏側から像を観察するため、スクリーン５１上に投写する像が、実施形態１と反転させる必要がある。したがって、投写レンズ３１は、投写像を反転させて表示するように構成される。
【０１２０】
筐体４１は、液晶表示要素１、投写レンズ３１およびスクリーン５１を適当な距離に配置可能に構成される。
【０１２１】
スクリーン５１は、スクリーン上に投写された像をスクリーンの裏側から観察可能なように、半透明状のフィルム、あるいはフレネルレンズを有する樹脂プレート等で構成されている。
（作用）液晶表示要素１から射出された像は、スクリーン５１上に像を結ぶ。観察者は、スクリーン５１に表示された像を裏側から観察する。
【０１２２】
例えば、液晶表示要素１の対角サイズを３３ｍｍ（１．３インチ）とし、投写レンズ３１の倍率を１２倍程度とすると、スクリーン５１上に表示される像は、対角サイズが４００ｍｍ（１５．６インチ）となる。
【０１２３】
上述したように本実施形態９によれば、本発明の液晶表示要素を用いて透過型スクリーンに像を投写するので、従来の電界発光素子を用いた装置より明るい投写像を提供できる。
＜実施形態１０＞本発明の実施形態１０は、カラー表示用の投写型液晶表示装置を提供するものである。
（構成）本実施形態の投写型液晶表示装置は、図１３に示すように、赤色用液晶表示要素１Ｒ、緑色用液晶表示要素１Ｇ、青色用液晶表示要素１Ｂ、赤色用波長フィルム７０Ｒ、緑色用波長フィルム７０Ｇ、青色用波長フィルム７０Ｂ、ダイクロイックプリズム６０、投写レンズ３２、筐体４２およびスクリーン５１を備えて構成されている。以下、本実施形態で用いる三原色のうち、赤色に関する光学要素に添字Ｒを、緑色に関する光学要素に添字Ｇを、青色に関する光学要素に添字Ｂを、それぞれ付して示す。
【０１２４】
液晶表示要素１Ｒ、１Ｇおよび１Ｂとしては、それぞれ赤色で発光する有機電界発光素子、緑色で発光する有機電界発光素子あるいは青色で発光する有機電界発光素子を光源として備えた液晶表示要素を適用する。
【０１２５】
ただし、液晶表示要素に、前側マイクロレンズアレイ素子（図９の符号１５）を含む１ｆおよび１ｈを適用する場合には、射出される光が若干拡散光となるので、投写レンズ３２の屈折の程度を変える必要がある。
【０１２６】
また、液晶表示要素に、光学的共振構造を有する有機電界発光素子（図４、図９乃至図１１の符号１２）を含む１ｃ、１ｆ、１ｇおよび１ｈを適用する場合には、発光色の波長を調整した液晶表示要素を用いる。すなわち、液晶表示要素１Ｒでは、有機電界発光素子１２の射出光の波長領域を赤色に設定する。また、液晶表示要素１Ｇでは、有機電界発光素子１２の射出光の波長領域を緑色に設定する。また、液晶表示要素１Ｂでは、有機電界発光素子１２の射出光の波長領域を青色に設定する。
【０１２７】具体的には、有機電界発光素子１２の発光層１２５の材料を選択し、誘電体ミラー層１２１と反射電極層１２６との間の距離を調整する。実施形態４の偏光変換素子１３または実施形態５の偏光変換素子１４を用いる場合には、可視光領域全域にわたって偏光選択反射機能を有する偏光変換素子を用いてもよいが、特定の波長領域に対してだけ偏光選択反射機能を有する偏光変換素子を用いた方が、光の利用効率を向上させることができる。
【０１２８】
また、マイクロレンズアレイ素子（１５、１７）を用いる場合には、その色の光が入射したとき収差が少なくなるように、レンズが設計される。さらに、マイクロレンズ要素の反射防止膜（１５２、１７２）を、その色の光が入射したときに最も反射率が低くなるように調整する。例えば、液晶表示要素１Ｒであれば波長６１０ｎｍの光に対し、液晶表示要素１Ｇであば波長５３５ｎｍの光に対し、および液晶表示要素１Ｂであれば波長４７０ｎｍの光に対し、上記条件を満たすように調節する。
【０１２９】
各波長フィルム７０は、ガラス板またはプラスチック板により構成されている。赤色用波長フィルム７０Ｒは、赤色の波長の光を透過可能に構成される。緑色用波長フィルム７０Ｇは、緑色の波長の光を透過可能に構成される。青色用波長フィルム７０Ｂは、青色の波長の光を透過可能に構成される。なお、波長フィルム７０Ｒ、７０Ｇおよび７０Ｂを構成要素から除外してもよい。
【０１３０】
ダイクロイックプリズム６０は、液晶表示要素１Ｒ、１Ｇおよび１Ｂからの像を合成可能に構成されている。すなわち、ダイクロイックプリズム６０は、複数のプリズムを集合させ、その境界面に特定の波長の光を反射する誘電体多層膜を形成して構成される。例えば、膜６０Ｒは赤色の波長の光を反射し、他の波長の光を透過可能に構成される。膜６０Ｂは青色の波長の光を反射し、他の波長の光を透過可能に構成される。
【０１３１】
投写レンズ３２は、スクリーン５１にダイクロイックプリズム６０からの合成像を投写可能に調整される。同図では一枚のレンズのみ図示してあるが、複数枚のレンズで構成してもよい。筐体４２は、本形態の光学要素全体を含みうるような容量で構成されている。
【０１３２】
スクリーン５１は、実施形態９で説明したものと同様である。
（作用）各液晶表示要素１Ｒ、１Ｇおよび１Ｂから波長フィルム７０Ｒ、７０Ｇおよび７０Ｂを経てダイクロイックプリズム６０に供給される像は、それぞれの原色の光の像である。赤色の光は、ダイクロイックプリズム６０の膜６０Ｒにより反射させられる。青色の光は、ダイクロイックプリズム６０の膜６０Ｂにより反射させられる。緑色の光は、膜６０Ｒや６０Ｂのいずれにも反射することなく、両膜を透過する。この結果、ダイクロイックプリズム６０の投写レンズ３２側には、これら三色の光が合成された像が射出させられる。この像は、投写レンズ３２によりスクリーン５１上に拡大して投写させられる。スクリーン５１上に投写させられた像は、その裏側から観察者が観察することができる。例えば、透過型液晶パネルを対角サイズ６３．５ｍｍ（２．５インチ）程度で構成した場合、背面投写型のスクリーン５１は対角サイズ約１ｍ（約４０インチ）程度に形成される。
【０１３３】
上述したように本実施形態１０によれば、各原色ごとに本発明の液晶表示要素を設け、それを合成してカラー像を生成するので、白色で発光する一枚の有機電界発光素子で照明する場合に比べて、明るいカラー像を表示させることができる。
＜実施形態１１＞本発明の実施形態１１は、実施形態１０とは異なるカラー表示用の投写型液晶表示装置の構成を提供するものである。
（構成）本実施形態の投写型液晶表示装置は、図１４に示すように、実施形態１０の投写型液晶表示装置とほぼ同様の構成を備える。ただし、本形態の投写型液晶表示装置は、反射ミラー８０をさらに備える。また、実施形態１０のスクリーン５１の代わりにスクリーン５２を備え、筐体４３に格納される点で、実施形態１０と異なる。
【０１３４】
反射ミラー８０は、投写レンズ３２からの光をその光軸と直角方向に反射可能に構成されている。スクリーン５２は、反射ミラー８０により反射させられた像を、その背面から観察できるよう投写可能に構成されている。
【０１３５】
筐体４３は、スクリーン５２に適当な大きさで結像させられるよう各光学要素を配置可能に構成されている。
（作用）投写レンズ３２から各原色の像が合成された合成像が射出されるまでは、実施形態１０と同様である。この合成像は、反射ミラー８０で反射させられ、スクリーン５２上に投写させられる。実施形態１０と同じ倍率で像を投写するためには、投写レンズ３２からスクリーン５２までの光軸上の距離を実施形態１０における投写レンズ３２からスクリーン５１までの距離に等しくすればよい。
【０１３６】
本実施形態１１によれば、各原色ごとに本発明の液晶表示要素を設け、それを合成してカラー像を生成するので、明るいカラー像を表示させることができる。また、反射ミラーに凸面境を適用すれば、その反射により像がさらに拡大されるので、短い光軸上の距離であっても大きな像の倍率が得られるという利点がある。
【０１３７】
また、反射ミラーによる反射により像が反転させることができるので、投写レンズから射出された像が反転している場合に、その像をさらに反転させ、正しい像に補正できる。
＜実施形態１２＞本発明の実施形態１２は、実施形態１０とは異なるカラー表示用の投写型液晶表示装置の構成を提供するものである。
（構成）本実施形態の投写型液晶表示装置は、図１５に示すように、実施形態１０の投写型液晶表示装置とほぼ同様の構成を備える。ただし、本形態の投写型液晶表示装置では、実施形態１０のようにスクリーンを筐体に内蔵せず、外部のスクリーン５０に投写可能に構成される点で、実施形態１０と異なる。
【０１３８】
投写レンズ３４は、外部のスクリーン５０に合成像を投写可能に構成されている。同図では投写レンズ一枚で構成してあるが複数のレンズを組み合わせて用いてもよい。特に、外部スクリーンに投写するため、スクリーンとの距離が定まっていない。このため、いかなる距離にスクリーン５０が設置されてもピントを合わせられるように構成する。
【０１３９】
筐体４４は、スクリーンを筐体に含めないので、液晶表示要素１、波長フィルム７０、ダイクロイックプリズム６０および投写レンズ３４を含みうるように構成されている。
（作用）本実施形態では、投写レンズ３４から射出された光は、外部に設置されたスクリーンに投写される。像の倍率は、投写レンズ３４のレンズ構成、および投写レンズ３４とスクリーン５０との距離に応じて変化する。
【０１４０】
上述したように本実施形態１２によれば、スクリーンを内蔵しない投写型液晶表示装置を提供できる。
＜その他の実施形態＞なお、本実施形態では平板状の透過型液晶パネルを用いたので、この液晶パネルに均等に光を照射すべく有機電界発光素子も平板状に形成したが、液晶パネルの表示面が湾曲等しているのなら、有機電界発光素子も液晶パネルの表面形状に合わせて変形させてもよい。
【０１４１】
また、前側マイクロレンズアレイ素子、後側マイクロレンズアレイ素子、偏光変換素子および透過型液晶パネルの構造は、実施形態に記載した機能を奏するものであれば、他の構造を適用可能である。
【０１４２】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の無機材料を用いた光源よりも低電圧駆動が可能で光量の大きい平板状の有機電界発光素子を提供でき、かつこれを用いたので、従来よりも明るい像を投写できる小型の投写型液晶表示装置を提供できる。
【０１４３】
また、本発明によれば、液晶パネルに従来より放射光の指向性のよい光を射出する共振器構造を備えた有機電界発光素子を提供でき、かつこれを用いた場合には、光の発散による光量の減少を防止し、低電圧駆動が可能で、明るい像を投写させることができる小型の投写型液晶表示装置を提供できる。
【０１４４】
本発明によれば、射出光の偏光状態を変換する偏光変換素子を用いたので、液晶パネルの偏光板を透過できる光量を増やすことにより、明るい画像を投写する、発光素子及び投写型液晶表示装置を提供できる。
【０１４５】
本発明によれば、カラー画像の投写に際し、特定の波長帯域において機能する偏光変換素子を用いたので、液晶パネルの偏光板を透過できる光量を増やし、明るい像を投写する発光素子及び小型の投写型液晶表示装置を提供できる。
【０１４６】
本発明によれば、液晶パネルの画素の開口部に集光させるマイクロレンズアレイ素子を用いたので、画素の開口部を通過できる光量を増やし、明るい像を投写する発光素子及び小型の投写型液晶表示装置を提供できる。
【０１４７】
本発明によれば、カラー画像の投写に際し、光の共振により特定の波長の光のみを発光させる小型の発光素子を用いたので、特定の波長の光のみの光量を増やし、明るい画像を投写する、発光素子及び小型の投写型液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の投写型液晶表示装置の全体構成図である。
【図２】実施形態１の液晶表示要素１ａ（有機電界発光素子１０および透過型液晶パネル２０）の構成図である。
【図３】実施形態２の液晶表示要素１ｂ（有機電界発光素子１１および透過型液晶パネル２０）の構成図である。
【図４】実施形態３の液晶表示要素１ｃ（有機電界発光素子１２および透過型液晶パネル２０）の構成図である。
【図５】実施形態４の液晶表示要素１ｄ（有機電界発光素子１１、偏光変換素子１３および透過型液晶パネル２０）の構成図である。
【図６】実施形態４の液晶表示要素１ｄ（有機電界発光素子１１、偏光変換素子１３および透過型液晶パネル２０）の斜視図である。
【図７】実施形態５の液晶表示要素１ｅ（有機電界発光素子１１、偏光変換素子１４および透過型液晶パネル２０）の構成図である。
【図８】実施形態５の液晶表示要素１ｅ（有機電界発光素子１１、偏光変換素子１４および透過型液晶パネル２０）の斜視図である。
【図９】実施形態６の液晶表示要素１ｆ（有機電界発光素子１２、前側マイクロレンズアレイ素子１５および透過型液晶パネル１６）の構成図である。
【図１０】実施形態７の液晶表示要素１ｇ（有機電界発光素子１２、前側マイクロレンズアレイ素子１５、透過型液晶パネル１６および後側マイクロレンズアレイ素子１７）の構成図である。
【図１１】実施形態８の液晶表示要素１ｈ（有機電界発光素子１２、偏光変換素子１３、前側マイクロレンズアレイ素子１５および透過型液晶パネル１８）の構成図である。
【図１２】実施形態９の投写型液晶表示装置の全体構成図である。
【図１３】実施形態１０の投写型液晶表示装置の全体構成図である。
【図１４】実施形態１１の投写型液晶表示装置の全体構成図である。
【図１５】実施形態１２の投写型液晶表示装置の全体構成図である。
[Document name] statement
[Title of the Invention] Light emitting element and projection type liquid crystal display device
[Claim of claim]
[Claim 1] An organic thin film layer comprising an organic molecule that emits light;
An electrode layer that reflects the light emitted from the organic thin film layer;
A transparent electrode layer sandwiching the organic thin film layer with the electrode layer;
And a half mirror layer provided on the light emission side of the transparent electrode layer, reflecting part of the incident light to the electrode layer through the transparent electrode layer, and transmitting the rest of the light. A light emitting element characterized by
[Claim 2] The light emitting device according to claim 1, wherein the organic thin film layer is configured as a white light emitting layer that emits white light.
[Claim 3] The light emitting device according to claim 1, wherein the organic thin film layer is formed by sequentially laminating primary color light emitting layers that respectively emit light in wavelength regions of a plurality of primary colors necessary for color display.
[Claim 4] The light emitting device according to claim 1, wherein a distance between the electrode layer and the half mirror layer is set to an optical distance at which light of a specific wavelength resonates.
[Claim 5] The light emitting element according to claim 1, further comprising a polarization conversion element for converting the polarization state of the emitted light.
[6] The polarization conversion element is a circularly polarized light selective reflection filter that reflects one of circularly polarized light components of right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light and transmits the other circularly polarized light component, and converts circularly polarized light into linearly polarized light. And a quarter-wave plate for converting linearly polarized light into circularly polarized light.
[7] The polarization conversion element converts a linearly polarized light into a linearly polarized light, a linearly polarized selective reflection filter that reflects one linearly polarized component of two orthogonal linearly polarized components and transmits the other linearly polarized component. The light emitting device according to claim 5, further comprising: a quarter wavelength plate configured to convert linearly polarized light into circularly polarized light.
[Claim 8] The polarization conversion element according to claim 5, further comprising: a polarization selective reflection filter that transmits light of a specific polarization state and reflects light of the other polarization states with respect to the emission light of a specific wavelength band. Light emitting element.
[9] The light emitting device according to claim 1, further comprising a microlens array device for collecting the emitted light.
10. A light emitting element configured by laminating a transparent electrode layer transmitting light, an organic thin film layer as a light emitting layer, and an electrode layer reflecting light on a transparent substrate, and light emitted from the surface of the light emitting element And a transmissive liquid crystal panel for controlling transmission,
A projection type liquid crystal display device characterized in that the area of the transparent substrate is slightly larger than the area of the transmission type liquid crystal panel.
Detailed Description of the Invention
[0001]
[Industrial application field]
The present inventionLight emitting elementThe present invention relates to a projection type liquid crystal display device, that is, a so-called projector, and more particularly to an improvement of a light source suitable for a small projection type liquid crystal display device and an optical system around the light source.
[0002]
[Prior Art]
A light source using a fluorescent tube or a light guide plate, or a discharge type light source such as a metal halide lamp has been used as a light source used for a normal projection type liquid crystal display device.
[0003]
Moreover, the flat light source is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 51-119243. This publication describes that the flat light source is electroluminescent, that is, one using an electroluminescent element.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a light source using a fluorescent tube or a light guide plate, it is difficult to reduce the diameter of the fluorescent tube or the like. Therefore, the thickness of the light source itself can not be made equal to or less than the diameter of the fluorescent tube, and there is a problem that it is difficult to miniaturize the projection type liquid crystal display device.
[0005]
In addition, in a discharge type light source such as a metal halide lamp, a reflector with a large opening required to irradiate divergent light from the light source to the liquid crystal panel in parallel causes a reduction in the size of the projection type liquid crystal display device. It was
[0006]
In particular, in the case of a projection type liquid crystal display device for color display, since it is necessary to provide a liquid crystal display element consisting of the light source and the liquid crystal panel for each primary color constituting a color image, It was even more difficult.
[0007]
Moreover, the material which comprises the light emitting layer of an electroluminescent element is not clearly disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 51-119243. When a conventional inorganic electroluminescent material is used as the material of the light emitting layer, the light from the electroluminescent element is a light with strong divergence. In this case, since light can not be effectively incident on the aperture of the projection lens, there is a problem that a bright image can not be projected.
[0008]
Furthermore, the electroluminescent device using an inorganic material has a problem that the drive voltage is about 100 volts or more and is relatively high.
[0009]
An object of the present invention is to provide a projection type liquid crystal display device which can be miniaturized as compared with the conventional one and can project a bright image with a low voltage in order to solve the above-mentioned problems.
[0010]
That is, the first object of the present invention is to use an organic electroluminescent device having a resonator structure that can be driven at a lower voltage and emit light with a better directivity of emitted light than in the prior art. It is an object of the present invention to provide a compact projection type liquid crystal display device which prevents the reduction of the light emission and projects an image brighter than before.
[0011]
A second object of the present invention is to use a polarization conversion element for converting the polarization state of light emitted from a light source, and to project a smaller image by projecting an image brighter than before by increasing the amount of light that can be transmitted through the polarizing plate of a liquid crystal panel. Type liquid crystal display device.
[0012]
The third object of the present invention is to increase the amount of light that can be transmitted through the polarizing plate of the liquid crystal panel by using a polarization conversion element that functions in a specific wavelength band when projecting a color image, and to project a brighter image than before And a projection type liquid crystal display device.
[0013]
The fourth object of the present invention is to miniaturize the whole apparatus by using a small light emitting element having a micro lens array element for condensing light at an opening of a pixel of a liquid crystal panel, and to control the amount of light which can pass through the opening of the pixel. It is an object of the present invention to provide a compact projection type liquid crystal display device which projects an image brighter than ever before.
[0014]
The fifth object of the present invention is to increase the light quantity of only light of a specific wavelength by using a small light emitting element that emits only light of a specific wavelength by light resonance when projecting a color image. It is an object of the present invention to provide a small-sized projection type liquid crystal display device which improves the brightness of projected light and projects a vivid image. Furthermore, this invention aims at providing the light emitting element concerning each of a subject (the 1st thru | or 5th) as stated above.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a light emitting device according to the present invention comprises an organic thin film layer provided with an organic molecule that emits light, an electrode layer that reflects light emitted from the organic thin film layer, and the electrode layer. A transparent electrode layer sandwiching the organic thin film layer, and an emission side of the light from the transparent electrode layer, and a part of incident light is reflected to the electrode layer through the transparent electrode layer, And a half mirror layer transmitting the rest of the light.
In the form of this light emitting element, the organic thin film layer is configured as a white light emitting layer that emits white light. The organic thin film layer is formed by sequentially laminating primary color light emitting layers that respectively emit light of wavelength regions of a plurality of primary colors necessary for color display. Further, the distance between the electrode layer and the half mirror layer is set to an optical distance at which light of a specific wavelength resonates.
Further, the form of the light emitting element further includes a polarization conversion element for converting the polarization state of the emitted light. Further, the polarization conversion element is a circularly polarized light selective reflection filter that reflects one of circularly polarized light components of right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light and transmits the other circularly polarized light component; And a quarter-wave plate for converting linearly polarized light to circularly polarized light. Further, the polarization conversion element converts a linearly polarized light into a linearly polarized light, a linearly polarized light selective reflection filter that reflects one linearly polarized light component of the two orthogonal linearly polarized light components and transmits the other linearly polarized light component. And converting the linearly polarized light to circularly polarized light. In addition, the polarization conversion element is configured to include a polarization selective reflection filter that transmits light of a specific polarization state and reflects light of other polarization states with respect to the emission light of a specific wavelength band. In addition, it further comprises a microlens array element for collecting the emitted light.
The present invention further includes a light emitting element configured by laminating a transparent electrode layer that transmits light, an organic thin film layer that is a light emitting layer, and an electrode layer that reflects light on a transparent substrate, and a surface of the light emitting element. And a transmissive liquid crystal panel for controlling the transmission of emitted light, wherein the area of the transparent substrate is slightly larger than the area of the transmissive liquid crystal panel. It is a feature.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Embodiment 1> (Configuration) of the Present InventionIncludes a light emitting elementAs shown in FIG. 1, the projection-type liquid crystal display device is configured to include a liquid crystal display element 1a, a projection lens 30, and a housing 40.
[0017]
The projection lens 30 is configured to form an image emitted from the liquid crystal display element 1 a on the screen 50. Although only one projection lens is shown in the figure, it goes without saying that it may be configured by combining a plurality of lenses. That is, the projection lens may be configured to magnify the image emitted from the liquid crystal display element 1 a and to form an image on the screen 50.
[0018]
The housing 40 is configured as a storage container for the entire projection-type liquid crystal display device, and is configured to appropriately arrange each optical element. The material is made of a material which is not affected by the deformation of the liquid crystal display element 1a due to the heat generation.
[0019]
As shown in FIG. 2, the liquid crystal display element 1a includes an organic electroluminescent device 10 and a transmissive liquid crystal panel 20, and is configured to emit a modulated image.
[0020]
The organic electroluminescent element 10 is configured by laminating a transparent electrode layer 101, a blue light emitting layer 102, a green light emitting layer 103, a red light emitting layer 104, and a reflective electrode layer 105 on a transparent substrate 100.
[0021]
The transparent substrate 100 is made of a light transmitting material such as glass and having a high mechanical strength. The film thickness is adjusted to a thickness that is not too thin and does not lose light transmittance or become overweight in order to maintain mechanical strength as a light source. It is preferable that the area of the substrate be slightly larger than the area of the liquid crystal panel 20. If the area is too large, power may be wasted for unused illumination, and the light leakage may deteriorate the contrast of the projected image. On the other hand, if the area is too small, sufficient illumination light is not supplied to the periphery of the liquid crystal panel, resulting in non-uniformity in the light amount.
[0022]
The transparent electrode layer 101 is made of a light transmitting material such as ITO (indium tin oxide) and the like, and having conductivity. The film thickness is adjusted to such a thickness that the film thickness is not so thin as to maintain a uniform film thickness in manufacturing and the light transmittance is not lost.
[0023]
Each of the blue light emitting layer 102, the green light emitting layer 103, and the red light emitting layer 104 is configured as an organic thin film layer containing organic molecules that emit light by application of an electric field. The blue light emitting layer 102 is made of an organic molecule which emits light in a blue wavelength region by application of an electric field. The green light emitting layer 103 is made of an organic molecule that emits light in a green wavelength region. The red light emitting layer 104 is made of an organic molecule that emits light in a red wavelength region.
[0024]
As the blue light emitting layer 102 which emits blue light, a laminated structure of a triphenyldiamine derivative having a light emission peak wavelength of about 380 to 420 nm and a 1,2,4-triazole derivative, as a green light emitting layer 103 which emits green light Is tris (8-quinolinate) aluminum whose peak wavelength of light emission is about 520 nm, and tris (8-quinolinate) to which a red light emitting dye whose peak wavelength of light emission is about 600 nm is added as the red light emitting layer 104 ) Aluminum can be used. These materials are disclosed in the article Science, Vol. 267 pp1332-1334 (1996). The area of each light emitting layer is preferably equal to the area of the transparent electrode layer.
[0025]
The reflective electrode layer 105 reflects light and is configured to include a conductive metal layer. As such a metal, magnesium-silver alloy etc. are mentioned, for example. The film thickness is adjusted to such an extent that the film thickness is kept uniform and is not excessive. The area is preferably the same as that of the transparent electrode layer 101.
[0026]
Note that, in the same drawing, a power supply circuit for applying a voltage between the transparent electrode layer 101 and the reflective electrode layer 105 is not illustrated in order to simplify the description.
[0027]
The transmissive liquid crystal panel 20 is configured to include polarizing plates 201a and 201b, a transparent substrate 203, and a liquid crystal layer 202. These configurations are the same as those of known transmission liquid crystal panels. In the drawing, for the sake of easy understanding, the driving circuits and the transparent electrodes provided on the transparent substrate, the wirings, and the display circuits for supplying control signals to the driving circuits are not shown. The polarizing plates 201a and 201b have the same structure, and are configured to transmit only light of a specific polarization state among incident light. However, the polarization direction (oscillation direction) of the light transmitted by the polarizing plate 201b is arranged to be deviated by a fixed angle as compared with the polarization direction transmitted by the polarizing plate 201a. This angle is set equal to the polarization plane rotation angle at which the liquid crystal layer 202 rotates the polarization plane of the light incident when no voltage is applied. The liquid crystal layer 202 is configured using a known twisted nematic liquid crystal or the like so as not to provide polarization plane rotation of incident light when voltage is applied and to provide polarization plane rotation of incident light when no voltage is applied. There is. A transparent electrode (not shown) is provided on the liquid crystal layer side of the transparent substrate 203, and a drive circuit is provided for driving the liquid crystal for each pixel. By the change of the voltage of the control signal supplied to the drive circuit, light modulation which transmits or does not transmit the light from the organic electroluminescent device 10 is possible. In addition, it is preferable to provide the organic electroluminescent element 10 with the cooling mechanism for cooling an organic electroluminescent element.
(Operation) The electroluminescent element emits light when it receives an electric field, exhibiting electroluminescence, that is, an electro-luminescence (electro-luminescence) phenomenon. When an electric field is applied to a material that produces electroluminescence, an electroluminescent phenomenon occurs and electrical energy is converted to light.
[0028]
In the conventional electroluminescent elements, inorganic materials such as ZnS, SrS, and CaS have been used. However, these inorganic materials are weak in light intensity, and the emitted light is not emitted in parallel and becomes diffused light.
[0029]
On the other hand, an organic material is used for the electroluminescent element of the present invention. The light quantity of the light emitted by the electroluminescence is increased because the light is emitted by the recombination of the holes injected from the anode and the electrons injected from the cathode. The light emitting layers 102 to 104 are electroluminescent elements using this organic material.
[0030]
When a voltage is applied between the transparent electrode layer 101 and the reflective electrode layer 105, an electric field corresponding to the applied voltage and the film thickness of the light emitting layer is generated in each light emitting layer sandwiched between the two electrode layers. The organic molecules in each light emitting layer generate an electroluminescence phenomenon when receiving the electric field, and emit light in a certain wavelength range. The light intensity correlates to the applied voltage. Each light emitting layer emits light according to the strength of the electric field, since an electric field corresponding to the film thickness is applied. If the areas of the transparent electrode layer 101, the color developing layers 102 to 104, and the reflective electrode layer 105 are made approximately equal, the strength of the electric field of each part of the light emitting layer becomes substantially uniform. That is, uniform light is emitted from the entire surface of the organic electroluminescent device. Blue light from the blue light emitting layer 102 passes through the transparent electrode layer 101 as it is and is emitted from the transparent substrate. Green light from the green light emitting layer 103 passes through the blue light emitting layer 102 and the transparent electrode film 101 and is emitted from the transparent substrate. The red light from the red light emitting layer 104 passes through the green light emitting layer 103, the blue light emitting layer 102 and the transparent electrode film 101, and is emitted from the transparent substrate. By adjusting the film thickness and the like of each light emitting layer so that the light of each primary color emitted from the transparent substrate has the same light quantity, each primary color is uniformly added to obtain white light.
[0031]
Light is emitted also from each light emitting layer toward the side opposite to the liquid crystal panel, but the reflective electrode layer 105 reflects this light and returns it to the liquid crystal panel 20 side.
[0032]
Therefore, on the outside of the transparent substrate 100, the return light from the reflective electrode layer 105 is added to the light directly emitted from each light emitting layer, and light with an increased light amount is emitted.
[0033]
In particular, the organic electroluminescent device used in the present invention is characterized in that it can be driven at a low voltage and has high luminance, as compared to the inorganic electroluminescent device conventionally used as a flat light source. Is suitable as a light source of a liquid crystal display.
[0034]
In the liquid crystal panel 20, of the light from the organic electroluminescent element 10, only the light having a specific polarization plane passes through the polarizing plate 201a. When a control signal is supplied to the drive circuit formed on the transparent substrate 203, a voltage is applied between the transparent electrodes of the pixel. In a pixel to which a voltage is applied between the transparent electrodes, liquid crystal molecules in the region of the pixel are aligned in the direction of the electric field. Therefore, in the pixel to which the voltage is applied, the incident light is not given polarization plane rotation, and reaches the opposite polarizing plate 201b. However, since the polarization direction which can be transmitted through the polarizing plate 201b is different from that of the polarizing plate 201a, incident light can not be transmitted through the polarizing plate 201b.
[0035]
On the other hand, when a control signal is not supplied to the drive circuit, no voltage is applied between the electrodes of the pixel. In a pixel to which a voltage is not applied, liquid crystal molecules in the pixel region are aligned in the horizontal direction, and polarization plane rotation is given to incident light. Therefore, in a pixel to which a voltage is not applied, incident light is given polarization plane rotation, and reaches the opposite polarizing plate 201b. Since the polarizing plate 201b is installed offset by the rotation angle of the polarization plane given to the incident light from the polarizing plate 201a, the incident light passes through the polarizing plate 201b and is transmitted to the screen 50 through the projection lens 30. To reach. Thus, display / non-display can be set for each pixel by the control signal.
[0036]
The liquid crystal display element is formed into, for example, a size of about 33 mm (1.3 inches) in diagonal size, and can be driven at a drive voltage of about 10 volts.
[0037]
In order to project a color image on the screen, a color filter is formed on the pixels of the liquid crystal panel. According to this structure, a color is generated when white light passes through the liquid crystal panel.
[0038]
As described above, according to the first embodiment, since a large reflector is not used for the light source, the display device can be miniaturized.
[0039]
Further, since the organic electroluminescent element supplies bright light to the liquid crystal panel, it is possible to provide a projection type liquid crystal display device capable of obtaining a bright image.
<Embodiment 2> Embodiment 2 of the present invention is to provide an organic electroluminescent device capable of obtaining white light by a light emitting layer different from that of Embodiment 1. FIG.
(Configuration) The projection-type liquid crystal display device of Embodiment 2 has the same configuration (see FIG. 1) as that of Embodiment 1 described above. However, as shown in FIG. 3, the liquid crystal display element 1 b is different from the first embodiment in that the liquid crystal display element 1 b includes the organic electroluminescent element 11. The configuration of the liquid crystal panel 20 is the same as that of the first embodiment, so the description will be omitted.
[0040]
The organic electroluminescent element 11 is configured by laminating a transparent electrode layer 111, a white light emitting layer 112, and a reflective electrode layer 113 on a transparent substrate 110. The transparent substrate 110 is the same as the transparent substrate 100 of the first embodiment, the transparent electrode layer 111 is the transparent electrode 101 of the first embodiment, and the reflective electrode layer 113 is the same as the reflective electrode layer 105 of the first embodiment. Do. The illustration of a power supply circuit for applying a voltage between the transparent electrode layer and the reflective electrode layer is also omitted as in the first embodiment.
[0041]
The white light emitting layer 112 is an organic thin film layer, and when an electric field is applied, it emits light in a plurality of wavelength regions and emits white light as the whole layer. Examples of the organic thin film emitting white light by application of an electric field include thin films in which a plurality of dyes serving as a light emission center and low molecular weight electron transporting compounds are molecularly dispersed in poly (N-vinylcarbazole) vinyl. The structure of such a light emitting film is disclosed in Applied Physics Letters Vol. 67 No. 16, pp2281-2283 (1995).
(Function) When a voltage is applied between the transparent electrode layer 111 and the reflective electrode layer 113, an electric field corresponding to the voltage value and the film thickness of the white light emitting layer is generated. The white light emitting layer 112 simultaneously emits light of wavelength regions of a plurality of primary colors according to the strength of the electric field, and the light of the plurality of wavelength regions is added and emitted from the transparent substrate. Therefore, white light is supplied to the liquid crystal panel 20.
[0042]
In the present embodiment, the light emitting layer is formed of an organic thin film emitting white light so that a color image can also be projected, but instead, an organic thin film emitting light of single color such as green, red and blue is emitted Provided as a layerMay be. In this case, an image of the monochromatic light is generated.
[0043]
Further, it is preferable to provide the organic electroluminescent device 11 with a cooling mechanism for cooling the organic electroluminescent device.
[0044]
As described above, according to the first embodiment, since a large reflector is not used, the display device can be miniaturized.
[0045]
Further, since bright parallel rays can be supplied to the liquid crystal panel, it is possible to provide a projection type liquid crystal display device capable of obtaining a bright image.
<Embodiment 3> Embodiment 3 of the present invention relates to an organic electroluminescent device which emits light of a specific wavelength with strong directivity in the normal direction of the light emitting surface due to the resonant structure of light.
(Structure) The projection type liquid crystal display device of Embodiment 3 has the same structure as that of Embodiment 1 (see FIG. 1) except for the liquid crystal display element 1c. The liquid crystal display element 1c is provided with the organic electroluminescent element 12 and the transmissive liquid crystal panel 20, as shown in FIG. The liquid crystal panel 20 is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0046]
The organic electroluminescent element 12 is configured by laminating a transparent substrate 120, a dielectric mirror layer 121, a distance adjustment layer 122, a transparent electrode layer 123, a hole transport layer 124, a light emitting layer 125 and a reflective electrode layer 126. The transparent substrate 120 is the same as the transparent substrate 100 of the first embodiment, the transparent electrode layer 123 is the transparent electrode layer 101 of the first embodiment, and the reflective electrode layer 126 is the same as the reflective electrode layer 105 of the first embodiment. I omit it. The illustration of a power supply circuit for applying a voltage between the transparent electrode layer and the reflective electrode layer is also omitted as in the first embodiment.
[0047]
The dielectric mirror layer 121 includes a dielectric multilayer film and is configured to function as a half mirror. That is, with this multilayer film structure, the dielectric mirror layer 121 is configured to transmit part of incident light and reflect the remaining part. As such a dielectric, for example, TiO2(Titanium oxide) and SiO2A laminated structure of (silicon oxide) can be used. The film thickness is configured so that the number of laminated dielectric multilayer films and the film thickness of each dielectric film are determined according to the resonant wavelength so as to reflect about half of incident light and transmit the rest. There is. An optical resonator is configured by the dielectric multilayer film and the reflective electrode.
[0048]
The gap adjusting layer 122 is provided to adjust the distance between the dielectric mirror layer 121 and the reflective electrode layer 126, and SiO2And the like, and is formed of a transparent dielectric film.
[0049]
In addition, when the film thicknesses of the hole transport layer 124 and the light emitting layer 125 are set to satisfy the conditions described later, the gap adjusting layer 122 may be omitted.
[0050]
The hole transport layer 124 is a layer for transporting holes to the light emitting layer 125 when holes are injected from the transparent electrode film 101 which is an anode, and is made of, for example, a triphenyldiamine derivative or the like.
[0051]
The gap of the gap adjusting layer 122 is set such that the optical distance between the dielectric mirror layer 121 and the reflective electrode layer 126 is an integral multiple of a half wavelength of the peak wavelength of the light emitted from the organic electroluminescent device. Adjusted to fill.
[0052]
The organic electroluminescent element is configured by adjusting the material of the light emitting layer 125 and the resonator length of the resonator structure in order to make the color of the emitted light a desired color. For example, in the case of forming the light emitting layer 125 which emits light in the green region, the light emitting layer is formed using a material such as tris (8-quinolinate) aluminum. In this case, it is possible to configure an organic electroluminescent device that emits light with a narrow band emission spectrum in a green region where the peak wavelength is 540 nm and the half width is 60 nm.
[0053]
In the case of forming the light emitting layer 125 which emits light in the red region, the light emitting layer is formed using a material in which a red fluorescent dye is dispersed in tris (8-quinolilato) aluminum, a complex of Europium (Europium; . In this case, the peak wavelength can be set to about 610 nm. A light emitting layer containing a complex of europium is disclosed in Japanese Journal of Applied Physics Vol. 34 pp 1883-1887.
[0054]
In the case of forming the light emitting layer 125 emitting light in the blue region, the light emitting layer is formed using a material such as a distyrylbiphenyl derivative. A technique of using a distyrylbiphenyl derivative as a light emitting layer is disclosed in Applied Physics, vol. 62, [10], pp. 1016-1018 (1993).
[0055]
In the present embodiment, although the laminated structure of the light emitting layer and the hole transporting layer is used, a laminated structure of the light emitting layer, the hole transporting layer, and the electron transporting layer may be used instead. Moreover, it is preferable to provide the organic electroluminescent element 12 with a cooling mechanism for cooling the organic electroluminescent element. Furthermore, it is preferable to separately provide a filter that transmits light of a necessary wavelength and absorbs light of an unnecessary wavelength on the light emission side of the organic electroluminescent element 12.
(Operation) The organic electroluminescent device of the present invention emits light of a specific wavelength by utilizing the resonance action of light.
[0056]
When a predetermined voltage (for example, about 10 volts) is applied between the transparent electrode layer 122 and the reflective electrode layer 126, an electric field is generated between the two electrode layers, and light is emitted from the light emitting layer 125 according to the strength of the electric field. Be done. A part of this light passes through the dielectric mirror layer 121, but the rest is reflected. The reflected light is reflected again by the reflective electrode layer 126 and reaches the dielectric mirror layer 121. The dielectric mirror layer 121 transmits part of light again and reflects the rest, so that reflection of light is repeated between the reflective surface of the dielectric mirror layer 121 and the reflective electrode layer 126, so-called Light resonance occurs.
[0057]
The wavelength of the resonating light depends on the optical distance between the dielectric mirror layer 121 and the reflective electrode layer 126. If the condition that the optical distance is an integral multiple of half wavelength of the emitted light is satisfied, light resonance occurs.
[0058]
Therefore, among the wavelengths contained in the light emitted from the light emitting layer 125, light which does not satisfy this condition is suppressed, so that only light satisfying the above conditions is transmitted through the dielectric mirror layer 121 and emitted. For this reason, the wavelength band of the emission spectrum is narrower than the above embodiment. That is, it emits light in a specific color.
[0059]
In addition, about this resonance action, in detail, Applied Physics Letters, Vol. 68, [No. 19], p. 1-3 (1996), Applied Physics Letters, Vol. 65, [No. 15], p. 1870 (1994), Technical Research Report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers OME 94-79. Further, the technical contents for enhancing the directivity in the front direction of the organic electroluminescent device are described in articles such as Applied Physics Letters Vol. 63, [No. 15], p.
[0060]
As described above, according to the third embodiment, the directivity of the emitted light in the normal direction (front direction) of the organic electroluminescent device is strong, and the organic electroluminescent device capable of emitting only light of a specific wavelength is used as a reflector. Can be provided without using such a large light source, so that the projection type liquid crystal display device can be miniaturized as compared with the prior art.
[0061]
Further, since the organic electroluminescent device is brighter than the conventional electroluminescent device, it is possible to display a bright color image by manufacturing the device for each of the primary colors for color display and combining the images.
<Embodiment 4> Embodiment 4 of the present invention relates to an organic electroluminescent device using a polarization conversion device.
(Structure) The projection type liquid crystal display device of the fourth embodiment has almost the same structure (see FIG. 1) as that of the first embodiment except for the liquid crystal display element 1d. The liquid crystal display element 1 d includes an organic electroluminescent element 11, a polarization conversion element 13 and a transmissive liquid crystal panel 20 as shown in FIGS. 5 and 6. The configuration of the organic electroluminescent device 11 is the same as that of the second embodiment, and the configuration of the transmissive liquid crystal panel 20 is the same as that of the first embodiment, so the description thereof is omitted.
[0062]
Note that, instead of the organic electroluminescent device 11 of the present embodiment, the organic electroluminescent device 10 described in the first embodiment or the organic electroluminescent device 12 described in the third embodiment may be replaced as it is.
[0063]
Further, in these figures, the spatial distance between the organic electroluminescent element 11, the polarization conversion element 13 and the transmissive liquid crystal panel 20 is largely separated and drawn in order to make the figure easy to see. In practice, in order to effectively supply the light from the organic electroluminescent elements 11 to the liquid crystal panel, they are disposed close to each other without leaving a space between them, or the gaps between the respective elements are filled with a transparent material To configure.
[0064]
The polarization conversion element 13 is configured to include a quarter-wave film 131 and a cholesteric liquid crystal layer 132.
[0065]
The cholesteric liquid crystal layer 132 is made of a liquid crystal material of a cholesteric phase, and when light is incident, it reflects circularly polarized light in a rotational direction that coincides with the helical direction of the cholesteric structure and transmits circularly polarized light that rotates in the opposite direction. It is configured to let you For convenience of explanation, circularly polarized light in the rotational direction that can be transmitted by the cholesteric liquid crystal layer 132 is referred to as right-handed circularly polarized light L +, and circularly polarized light in the rotational direction that can not be transmitted and reflected is left-handed circularly polarized light L-. The quarter-wave film 131 has an optical axis 133 parallel to the sheet of the drawing, and is configured with optical anisotropy so as to convert circularly polarized light into linearly polarized light. The optical axis 133 is disposed parallel to one side of the rectangular outer shape of the polarization conversion element 13.
(Operation) The light emitted from the organic electroluminescent element 11 is natural light in which the vibration direction (polarization direction) of the light is random, and includes a right-handed circularly polarized light component L + and a left-handed circularly polarized light component L−. Circularly polarized light components in both directions enter the cholesteric liquid crystal layer 132.
[0066]
The right-handed circularly polarized light component L + of the circularly polarized light incident on the cholesteric liquid crystal layer 132 can be transmitted through the liquid crystal layer 132. The quarter-wave film 131 converts the incident right-handed circularly polarized light into linearly polarized light 134 a oscillating in a direction forming an angle of 45 degrees with respect to one side of the rectangular outer shape of the polarization conversion element 13 and emits it.
[0067]
On the other hand, the left-handed circularly polarized light component L− is reflected by the liquid crystal layer and returned to the organic electroluminescent element 11 again. The left-handed circularly polarized light component L− returned to the organic electroluminescent element 11 is reflected by the reflective electrode layer 113. When circularly polarized light is reflected on the metal surface, the rotation direction of the left-handed circularly polarized light component L− is reversed, and becomes a right-handed circularly polarized light component L +. The right-handed circularly polarized light component L + enters the polarization conversion element 13 again. This time, since the rotational direction of the circularly polarized light component is inverted to be a right-handed circularly polarized light component L +, the cholesteric liquid crystal layer 132 is transmitted and emitted to the quarter-wave film 131.
[0068]
In the quarter-wave film 131, the clockwise circularly polarized light transmitted through the cholesteric liquid crystal layer 132 is converted into linearly polarized light 134b oscillating in a direction forming an angle of 45 degrees with respect to one side of the rectangular outer shape of the polarization conversion element 13. The light is emitted to the transmissive liquid crystal panel 20 side. That is, even if the light emitted from the organic electroluminescent element 11 has a random polarization state, it can be supplied to the transmission type liquid crystal panel side as a linear polarization which is finally aligned in the polarization direction.
[0069]
If the polarization directions of the linearly polarized light 134a and 134b supplied to the transmissive liquid crystal panel 20 are matched with the transmittable polarization direction of the polarizing plate 201a, a large amount of light can be used for light modulation in the transmissive liquid crystal panel . The principle of the polarization conversion element composed of the cholesteric liquid crystal layer 132 and the quarter-wave film 131 is described in the document Proceedings of the 15th International Display Research Conference, 1995, p. 735-738, Japanese Journal of Applied Physics Vol. 29, No. 4, April 1990. p. L634-637, or Japanese Journal of Applied Physics Vol. 29, No. 10, October, 1990, p. 1974-1984.
[0070]
According to the fourth embodiment described above, among the light emitted from the organic electroluminescent element, half or more of the light that can be absorbed without being transmitted through the polarizing plate can be supplied for light modulation of the transmissive liquid crystal panel. Therefore, ideally, a twice as bright image as the conventional one can be projected on the screen.
Fifth Embodiment The fifth embodiment of the present invention relates to a modification of the polarization conversion element of the fourth embodiment.
(Configuration) The projection type liquid crystal display device of Embodiment 5 has the same configuration as that of Embodiment 4 except for the liquid crystal display element 1e. The liquid crystal display element 1e is provided with the organic electroluminescent element 11, the polarization conversion element 14, and the transmissive liquid crystal panel 20, as shown in FIG. 7 and FIG. The configuration of the organic electroluminescent device 11 and the transmissive liquid crystal panel 20 is the same as that of the fourth embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0071]
The polarization conversion element 14 comprises a micropolarization beam splitter array 141 and a quarter-wave film 142.
[0072]
The micropolarization beam splitter array 141 is configured to form a plurality of microprisms 143 by meshing two members of which surface is uneven in the shape of a lightning bolt. The microprism 143 is formed so that a boundary line thereof forms a roof shape having an angle of 45 degrees with respect to the paper surface of FIG. The boundary surface of the micro prism 143 is configured to transmit light of a specific polarization state and to reflect light of the other polarization states by a dielectric multilayer film structure or the like. In this embodiment, for convenience of explanation, it is assumed that linearly polarized light (p polarized light) having a certain polarization direction is transmitted, and linearly polarized light (s polarized light) having a polarization direction orthogonal to this is reflected.
[0073]
The quarter-wave film 142 has the same configuration as the quarter-wave film 131 of the fourth embodiment, and includes an optical axis 144 parallel to the paper surface of FIG.
[0074]
Note that, instead of the organic electroluminescent device 11 of the present embodiment, the organic electroluminescent device 10 described in the first embodiment or the organic electroluminescent device 12 described in the third embodiment may be replaced as it is.
[0075]
In particular, in the micro-polarization beam splitter array 141 constituting the polarization conversion element 14 of the present embodiment, the polarization separation characteristic largely depends on the incident angle of the incident light. For this reason, in order to improve the directivity of light incident on the micro polarization beam splitter array 141, it is preferable to use the polarization conversion element 12 of Embodiment 3 having an optical resonant structure.
(Operation) The light emitted from the organic electroluminescent element 11 is natural light in which the vibration direction of the light is random as described in the fourth embodiment, and the clockwise circularly polarized light component L + and the counterclockwise circularly polarized light component Includes L-. Of the light emitted from the organic electroluminescent element 11, the right-handed circularly polarized light component L + is converted into p-polarized light by the quarter-wave film 142, and is incident on the micro-polarization beam splitter array 14. Since p-polarized light can be transmitted through the microprism 143, it is given to the transmissive liquid crystal panel 20 as linearly polarized light 145a in the same polarization state.
[0076]
On the other hand, among the light emitted from the organic electroluminescent element 11, the left-handed circularly polarized light component L− is converted into s-polarized light by the quarter-wave film 142, and enters the microphone polarization beam splitter array 14. The s-polarized light is reflected by the microprism 143. Since the interface of the micro prism 143 is inclined 45 degrees to the incident direction of light, the s-polarized light is redirected in the direction perpendicular to the incident direction at the first reflection, and the direction opposite to the incident direction at the second reflection. To be turned. The reflected s-polarized light is converted again into left-handed circularly polarized light L− by the quarter-wave film 142 and returned to the organic electroluminescent element 11 side.
[0077]
In the organic electroluminescent element 11, the returned left-handed circularly polarized light L− is reflected by the reflective electrode layer 113. When the left-handed circularly polarized light L− is reflected, it is converted to right-handed circularly polarized light L−. The right-handed polarized light L- is converted to p-polarized light by the quarter-wave film 142, so this time it passes through the micro prism 143 and is transmitted as a linearly polarized light 145b that oscillates in the same direction as the linearly polarized light 145a. The liquid crystal panel 20 is supplied.
[0078]
That is, even if the light emitted from the organic electroluminescent element 11 has a state of polarized light, it can be supplied to the transmissive liquid crystal panel as a linear polarized light having the same polarization direction.
[0079]
The principle of the micropolarization beam splitter array is disclosed in Society for Information Display International Symposium Digest of Technical Papers, Vol. XXIII, 1992, pp. 427-429.
[0080]
According to the fifth embodiment described above, of the light emitted from the organic electroluminescent element, half or more of the light absorbed without being able to transmit through the conventional polarizing plate are all for light modulation of the transmissive liquid crystal panel Since it can be supplied, ideally, a twice as bright image as the conventional one can be projected on the screen.
Embodiment 6 Embodiment 6 of the present invention relates to a liquid crystal display device using a front side microlens array element.
(Configuration) The projection-type liquid crystal display device of the sixth embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except for the liquid crystal display element 1f. As shown in FIG. 9, the liquid crystal display element 1 f includes an organic electroluminescent element 12, a front microlens array element 15, and a transmissive liquid crystal panel 16. The organic electroluminescent device 12 has the same optical resonance structure as that described in the third embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0081]
The front side microlens array element 15 is configured to include a plurality of microlens elements 151 arranged corresponding to the pixels of the transmissive liquid crystal panel 16. For example, assuming that the pixels of the transmissive liquid crystal panel 16 are configured by 640 (horizontal) × 480 (vertical), the front microlens array element 15 is also configured by 640 × 480 microlens elements 151. The front microlens array element 15 is formed by a method such as plastic injection molding or glass press molding using a mold formed in the lens surface shape of the microlens element 151. In addition, the form of each microlens element 151 may be configured by a diffractive lens.
[0082]
The lens surface shape of each of the microlens elements 151 is shaped so as to have a constant focal length (for example, 2.5 mm) with respect to the wavelength of light emitted from the organic electroluminescent element 12. This focal length is the back focal length of the microlens element 151. The front microlens array element 15 and the transmission liquid crystal panel 16 are arranged such that the focal length is equal to the distance from the principal point of the microlens element 151 to the opening 163 of the pixel of the transmission liquid crystal panel 16. Adjust and configure the distance.
[0083]
An antireflection film 152 is formed on both the light incident surface and the light emission surface of the microlens element 151. The antireflection film 152 is preferably designed to have the lowest reflectance with respect to the wavelength of light emitted from the organic electroluminescent element 12.
[0084]
The transmissive liquid crystal panel 16 is configured by sandwiching a liquid crystal layer 162 on a transparent substrate 161. A light shielding pattern 164 provided with an opening 163 for each pixel is provided on one side of the transparent substrate 161. In the same figure, in order to simplify the figure, a polarizing plate (corresponding to the polarizing plates 201a and 201b of the transmissive liquid crystal panel 20 in FIG. 2), a drive circuit provided on a transparent substrate, a transparent electrode and the like are omitted. It is drawn with a small number. The composition of the transparent substrate 161 and the liquid crystal material of the liquid crystal layer 162 are the same as in Embodiment 1, and thus the description thereof is omitted.
[0085]
The light shielding pattern 164 is made of a material such as carbon, which is light absorbing, and which can be formed by patterning on a substrate by printing or pasting. As for the light incident on the transmissive liquid crystal panel 16, only the light irradiated to the opening 163 is emitted to the projection lens side, and the light irradiated on the light shielding pattern 164 is blocked.
[0086]
If the front microlens array element 15 can completely condense the light emitted from the organic electroluminescent element 12 only on the opening 163 of the transmissive liquid crystal panel 16, the light shielding pattern 164 is not required.
(Operation) When a constant DC voltage (for example, about 10 volts) is applied between the transparent electrode layer 122 and the reflective electrode layer 126 of the organic electroluminescent element 12, light is emitted from the light emitting layer 125. Then, as described in the third embodiment, light of a specific wavelength determined by the distance between the dielectric mirror 121 and the reflective electrode layer 126 is emitted from the organic electroluminescent element 12.
[0087]
The emission light has a narrow wavelength band of emission spectrum. The microlens element 151 is designed to focus light of this specific wavelength at the opening 163 of the transmissive liquid crystal panel 16. On the other hand, light having a wavelength other than the specific wavelength is focused at the front or rear of the opening 163 in the optical axis direction because the degree of refraction by the lens is different, and the ring of light becomes large at the opening 163.
[0088]
Therefore, light of a specific wavelength passes through the opening 163 and is emitted to the projection lens side, but most of the light of other wavelengths is absorbed or reflected by the light shielding pattern 164 and is emitted to the projection lens side Is not injected.
[0089]
As the parallelism of light incident on the microlens array element 15 is higher, the condensed spot by the microlens element 151 is smaller, and the amount of light that can pass through the aperture 163 of the pixel is increased.
[0090]
On the other hand, when the parallelism of light incident on the microlens array element 15 is low, that is, the divergence is strong, the light can not be sufficiently narrowed by the microlens element 151, and the focused spot becomes larger than the aperture 163 of the pixel. The light is absorbed or reflected by the light shielding pattern 164. As a result, the amount of light that can be transmitted through the opening 163 decreases, and the image projected on the screen becomes dark.
[0091]
Therefore, in the case of the present embodiment using a microlens array element, organic electroluminescence having an optical resonant structure capable of improving the directivity of the emitted light in order to increase the amount of light which can be transmitted through the pixels of the liquid crystal panel. It is particularly preferred to use a device.
[0092]
When the microlens array element 15 is not provided, the light absorbed or reflected by the light shielding pattern 164 can not pass through the liquid crystal panel, and the image projected on the screen becomes dark.
[0093]
As described above, according to the sixth embodiment, an organic electroluminescent device having a resonant structure with excellent directivity of emitted light is used as a light source, and the light is collected at the aperture of the pixel of the liquid crystal panel by the microlens array device. Since it is possible to increase the amount of light that can pass through the opening, the projection type liquid crystal display device for color display can perform bright color display with high color purity.
Embodiment 7 Embodiment 7 of the present invention relates to a liquid crystal display further using a rear microlens array element.
(Structure) The projection-type liquid crystal display device of Embodiment 7 has the same structure as that of Embodiment 6 except for the liquid crystal display element 1g. As shown in FIG. 10, the liquid crystal display element 1g includes an organic electroluminescent element 12, a front microlens array element 15, a transmissive liquid crystal panel 16, and a rear microlens array element 17. The organic electroluminescent element 12, the front side microlens array element 15, and the transmissive liquid crystal panel 16 are the same as those described in the sixth embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0094]
The rear side microlens array element 17 is configured to include a plurality of microlens elements 171 arranged corresponding to the pixels of the transmissive liquid crystal panel 16. For example, assuming that the pixels of the transmissive liquid crystal panel 16 are configured by 640 (horizontal) × 480 (vertical), the rear microlens array element 17 is also configured by 640 × 480 microlens elements 171. . The rear microlens array element 17 is formed by a method such as plastic injection molding or glass press molding using a mold formed in the lens surface shape of the microlens element 171. Also, the form of each microlens element 171 may be configured by a diffractive lens. The lens surface shape of each of the microlens elements 171 is shaped so as to have a constant focal length (for example, 2.5 mm) with respect to a specific wavelength of light emitted from the organic electroluminescent element 12.
[0095]
This focal length is the front focal length of the microlens element 171. The transmissive liquid crystal panel 16 and the rear microlens array element 17 are arranged such that the focal length is equal to the distance from the aperture 163 of the pixel of the transmissive liquid crystal panel 16 to the principal point of the microlens element 171. Adjust the distance of and configure. For example, if the back focal distance of the front microlens array element 15 and the front focal distance of the back microlens array element 17 are set to the same distance, the front microlens array element 15 and the aperture 163 of the pixel The distance and the distance between the rear microlens array element 17 and the aperture 163 of the pixel are equal.
[0096]
An anti-reflection film 172 is formed on both the light incident surface and the light emission surface of the rear micro lens element 171. The antireflection film 172 is preferably designed to have the lowest reflectance with respect to the wavelength of light emitted from the organic electroluminescent element 12.
(Operation) As described in the sixth embodiment, light incident on the transmissive liquid crystal panel 16 is focused at the aperture 163 of the pixel and becomes divergent light 165. Each microlens element 171 of the rear microlens array element 17 is designed to have its front focal length equal to the distance to the opening 163. For this reason, the divergent light 165 is converted into parallel light again by the microlens array element 17.
[0097]
As described above, according to the seventh embodiment, the rear microlens array element suppresses the divergence of the light transmitted through the liquid crystal panel 16, so that it is possible to provide a projection type liquid crystal display device capable of projecting a brighter image.
<Embodiment 8> Embodiment 8 of the present invention relates to a liquid crystal display using both a polarization conversion element and a microlens array element.
(Structure) The projection type liquid crystal display device of Embodiment 8 has the same structure as that of Embodiment 1 except for the liquid crystal display element 1h. As shown in FIG. 11, the liquid crystal display element 1 h includes an organic electroluminescent element 12, a polarization conversion element 13, a front microlens array element 15, and a transmissive liquid crystal panel 18.
[0098]
The organic electroluminescent device 12 has the same optical resonance structure as that described in the third embodiment, and the polarization conversion device 13 is the same as that described in the fourth embodiment. The configuration of the second embodiment is the same as that described in the sixth embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0099]
The transmissive liquid crystal panel 18 includes two transparent substrates 181, a liquid crystal layer 182, and polarizing plates 185a and 185b. On one liquid crystal layer side of the transparent substrate 181, an opening 183 is provided for each pixel, and a light shielding pattern 184 is provided around the opening. The transparent substrate 181, the opening 183, and the light shielding pattern 184 are the same as the transparent substrate 161, the opening 163, and the light shielding pattern 184 of the transmissive liquid crystal panel 16 of Embodiment 6, and thus the description thereof is omitted. The drive circuit and the transparent electrode provided on the transparent substrate, the wiring, the display circuit for supplying the control signal to the drive circuit, and the like, which are provided on the transparent substrate, are the same as Embodiment 1 in that they are not illustrated.
[0100]
The liquid crystal layer 182 is configured using a known twisted nematic liquid crystal or the like so as not to provide polarization plane rotation of incident light when voltage is applied and to provide polarization plane rotation of incident light when no voltage is applied. There is.
[0101]
The polarizing plates 185a and 185b have the same structure, and are configured to transmit only light of a specific polarization state among incident light. However, the polarization direction of the light transmitted by the polarizing plate 185b is arranged to be deviated by a fixed angle as compared with the polarization direction transmitted by the polarizing plate 185a. This angle is set equal to the polarization plane rotation angle at which the liquid crystal layer 182 rotates the polarization plane of the light incident when no voltage is applied.
[0102]
In addition, the polarization direction of the linearly polarized light emitted from the polarization conversion element 13 and the polarization direction which can be transmitted by the polarizing plate 185 a are made to coincide with each other. Further, the distance between the principal point of the microlens element 151 of the front microlens array element 15 and the opening 183 of the transmissive liquid crystal panel 18 is set equal to the back focal point of the microlens element 151.
[0103]
For convenience of explanation, circularly polarized light in the rotational direction through which the cholesteric liquid crystal layer 132 can be transmitted is referred to as right-handed circularly polarized light L +, and circularly polarized light in the rotational direction which is not transmitted and reflected is referred to as left-handed circularly polarized light L-.
(Operation) The light emitted from the organic electroluminescent device 12 has a wavelength range of light limited by the optical resonant structure (see Embodiment 3). However, the vibration direction of the light is random, and includes the right-handed circularly polarized light component L + and the left-handed circularly polarized light component L−. Circularly polarized light components in both directions enter the cholesteric liquid crystal layer 132.
[0104]
Among the circularly polarized light components incident on the cholesteric liquid crystal layer 132, the right-handed circularly polarized light component L + is capable of transmitting through the liquid crystal layer 132, and thus enters the quarter-wave film 131 side. The quarter-wave film 131 converts the incident right-handed circularly polarized light into linearly polarized light 134 a oscillating in a direction forming an angle of 45 degrees with respect to one side of the rectangular outer shape of the polarization conversion element 13 and emits it.
[0105]
On the other hand, the left-handed circularly polarized light component L− is reflected by the liquid crystal layer and returned to the organic electroluminescent element 12 again. The left-handed circularly polarized light component L− returned to the organic electroluminescent element 12 reaches the reflective electrode layer 126 and is reflected there. At the time of reflection of circularly polarized light, the rotational direction of the left-handed circularly polarized light component L− is reversed to be a right-handed circularly polarized light component L +. The right-handed circularly polarized light component L + enters the polarization conversion element 13 again. This time, the circularly polarized light component is the right-handed circularly polarized light component L + because the direction of rotation is reversed, so it is transmitted through the cholesteric liquid crystal layer 132 and is emitted to the quarter-wave film 131 side.
[0106]
The quarter-wave film 131 makes the right-handed circularly polarized light transmitted through the cholesteric liquid crystal layer 132 at an angle of 45 degrees with respect to one side of the rectangular outer shape of the polarization conversion element, and the same as the vibration direction of the linearly polarized light 134a. The light is converted into linearly polarized light 134 b that vibrates in the direction, and the light is emitted to the transmissive liquid crystal panel 18 side.
[0107]
That is, regardless of the polarization state of the light emitted from the organic electroluminescent element 12, the transmission type liquid crystal panel 18 is supplied with near parallel light in which the vibration directions of the light are aligned.
[0108]
In the present embodiment, since the organic field element having the resonator structure is used as a light source, the wavelength band of the emission spectrum of the emission light is narrowly limited. Therefore, the polarization selective reflection function of the polarization conversion element and the optical characteristics of the microlens array element may be optimized only for the specific wavelength band.
[0109]
The wavelength dependency of the polarization selective reflection function of the polarization conversion element is determined by the spiral period of the cholesteric liquid crystal layer 132 in the polarization conversion element in the fourth embodiment, and is determined in the lamination period of the dielectric multilayer film in the polarization conversion element in the fifth embodiment. .
[0110]
Therefore, in order to provide the polarization selective reflection function in the wavelength range including red, green and blue, it is necessary to superimpose a spiral periodic structure or a laminated periodic structure corresponding to each primary color in any polarization conversion element in multiple stages. . However, when configuring a polarization conversion element that functions only in each specific wavelength range of red, green, blue, etc., it is sufficient to have a spiral periodic structure or a laminated periodic structure corresponding to only that wavelength range. The structure of the polarization conversion element is simplified.
[0111]
The microlens element 151 constituting the front microlens array element 15 condenses the light from the polarization conversion element 13 onto the opening 183 of the transmissive liquid crystal panel 18.
[0112]
The polarization directions of the linearly polarized light 134 a and 134 b supplied to the transmissive liquid crystal panel 20 coincide with the polarization directions which can transmit the polarizing plate 185 a. Therefore, the linearly polarized light 134 a and 134 b pass through the polarizing plate 185 a and are condensed at the aperture 183 of the pixel.
[0113]
When an electric field is not applied to the liquid crystal layer 182, the liquid crystal layer 182 rotates the plane of polarization of incident light by a certain angle. In addition, when an electric field is applied to the liquid crystal layer 182, liquid crystal molecules are aligned in the direction of the electric field, and incident light is not rotated in polarization plane.
[0114]
Therefore, in a pixel to which a voltage is not applied, incident light is rotated in polarization plane, transmitted through the polarizing plate 185 b, and emitted to the projection lens side. On the other hand, in a pixel to which a voltage is applied, incident light is not given polarization plane rotation, and can not be transmitted through the polarizing plate 185b, and is absorbed or reflected.
[0115]
As described above, according to the eighth embodiment, strong light of a specific wavelength with excellent directivity can be extracted by the organic electroluminescent device, the polarization direction thereof is aligned by the polarization conversion device, and the aperture of the pixel is formed by the microlens array device. Since the amount of light that can pass through can be increased, it is possible to provide a projection-type liquid crystal display device capable of projecting a bright projection image.
<Embodiment 9> Embodiment 9 of the present invention relates to a projection type liquid crystal display device in which an image projected on a screen is observed from the back side.
(Structure) As shown in FIG. 12, the projection type liquid crystal display device of the present invention is configured to include the liquid crystal display element 1, the projection lens 31, the housing 41 and the screen 51.
[0116]
The liquid crystal display elements 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, and 1h of Embodiments 1 to 8 are applied to the liquid crystal display element 1. That is, the organic electroluminescent element 10 and the transmission type liquid crystal panel 20 of the same figure are an illustration, and it can replace with these and can apply the optical element of said each embodiment.
[0117]
The projection lens 31 is configured to form an image emitted from the liquid crystal display element 1 on the screen 51. Although only one projection lens is shown in the figure, it goes without saying that it may be configured by combining a plurality of lenses. Specifically, the image emitted from the liquid crystal display element 1 is enlarged or the like to form an image on the screen 51.
[0118]
However, when the liquid crystal display element 1 f of Embodiment 6 or the liquid crystal display element 1 h of Embodiment 8 is used, the emitted light becomes divergent light. Therefore, the projection lens 31 is adjusted to focus the divergent light on the screen 51.
[0119]
Further, in the present embodiment, in order to observe an image from the back side of the screen, it is necessary to invert the image projected on the screen 51 with the first embodiment. Therefore, the projection lens 31 is configured to invert and display the projected image.
[0120]
The housing 41 is configured such that the liquid crystal display element 1, the projection lens 31, and the screen 51 can be arranged at an appropriate distance.
[0121]
The screen 51 is made of a semitransparent film, a resin plate having a Fresnel lens, or the like so that the image projected on the screen can be observed from the back side of the screen.
The image emitted from the liquid crystal display element 1 forms an image on the screen 51. The observer observes the image displayed on the screen 51 from the back side.
[0122]
For example, assuming that the diagonal size of the liquid crystal display element 1 is 33 mm (1.3 inches) and the magnification of the projection lens 31 is approximately 12 times, the image displayed on the screen 51 has a diagonal size of 400 mm (15. 6 inches).
[0123]
As described above, according to the ninth embodiment, since the image is projected on the transmissive screen using the liquid crystal display element of the present invention, it is possible to provide a brighter projected image than a device using a conventional electroluminescent element.
<Embodiment 10> Embodiment 10 of the present invention is to provide a projection type liquid crystal display device for color display.
(Structure) As shown in FIG. 13, the projection-type liquid crystal display device of this embodiment includes a liquid crystal display element 1R for red, a liquid crystal display element 1G for green, a liquid crystal display element 1B for blue, a wavelength film 70R for red, A wavelength film 70G, a wavelength film for blue 70B, a dichroic prism 60, a projection lens 32, a case 42 and a screen 51 are provided. Hereinafter, among the three primary colors used in the present embodiment, an index R is attached to an optical element relating to red, an index G is attached to an optical element relating to green, and an index B is attached to an optical element relating to blue.
[0124]
As the liquid crystal display elements 1R, 1G and 1B, liquid crystal display elements including an organic electroluminescent element emitting red light, an organic electroluminescent element emitting green light, or an organic electroluminescent element emitting blue light as a light source are applied.
[0125]
However, when 1f and 1h including the front side microlens array element (symbol 15 in FIG. 9) is applied to the liquid crystal display element, the emitted light is slightly diffused light, so the degree of refraction of the projection lens 32 Need to change.
[0126]
In addition, in the case of applying 1c, 1f, 1g and 1h including an organic electroluminescent element having an optically resonant structure (12 in FIG. 4 and FIG. 9 to FIG. 11) to the liquid crystal display element, Using the liquid crystal display element adjusted. That is, in the liquid crystal display element 1R, the wavelength range of the light emitted from the organic electroluminescent element 12 is set to red. Further, in the liquid crystal display element 1G, the wavelength region of the light emitted from the organic electroluminescent element 12 is set to green. Further, in the liquid crystal display element 1B, the wavelength range of the light emitted from the organic electroluminescent element 12 is set to blue.
Specifically, the material of the light emitting layer 125 of the organic electroluminescent element 12 is selected, and the distance between the dielectric mirror layer 121 and the reflective electrode layer 126 is adjusted. When the polarization conversion element 13 of Embodiment 4 or the polarization conversion element 14 of Embodiment 5 is used, a polarization conversion element having a polarization selective reflection function over the entire visible light region may be used, but for a specific wavelength region The use efficiency of light can be improved by using a polarization conversion element having a polarization selective reflection function.
[0128]
In addition, in the case of using the microlens array element (15, 17), the lens is designed so that the aberration is reduced when the light of the color is incident. In addition, the antireflective coatings (152, 172) of the microlens elements are adjusted to have the lowest reflectance when light of that color is incident. For example, in the case of liquid crystal display element 1R, the above condition is satisfied for light of wavelength 610 nm, for light of wavelength 535 nm for liquid crystal display element 1G, and for light of wavelength 470 nm for liquid crystal display element 1B. Adjust to
[0129]
Each wavelength film 70 is configured of a glass plate or a plastic plate. The red wavelength film 70R is configured to be able to transmit light of red wavelength. The green wavelength film 70G is configured to be able to transmit green wavelength light. The blue wavelength film 70B is configured to be capable of transmitting blue wavelength light. The wavelength films 70R, 70G and 70B may be excluded from the components.
[0130]
The dichroic prism 60 is configured to be able to combine the images from the liquid crystal display elements 1R, 1G and 1B. That is, the dichroic prism 60 is configured by collecting a plurality of prisms and forming a dielectric multilayer film that reflects light of a specific wavelength on the boundary surface thereof. For example, the film 60R is configured to reflect light of red wavelength and to transmit light of other wavelengths. The film 60B is configured to reflect light of blue wavelength and to transmit light of other wavelengths.
[0131]
The projection lens 32 is adjusted so that the composite image from the dichroic prism 60 can be projected onto the screen 51. Although only one lens is shown in the figure, it may be composed of a plurality of lenses. The housing 42 is configured with a capacity that can include the entire optical element of the present embodiment.
[0132]
The screen 51 is the same as that described in the ninth embodiment.
The images supplied from the liquid crystal display elements 1R, 1G and 1B to the dichroic prism 60 through the wavelength films 70R, 70G and 70B are images of light of the respective primary colors. The red light is reflected by the film 60R of the dichroic prism 60. The blue light is reflected by the film 60 B of the dichroic prism 60. The green light passes through both films without being reflected by either of the films 60R and 60B. As a result, on the side of the projection lens 32 of the dichroic prism 60, an image in which the lights of these three colors are combined is emitted. This image is enlarged and projected onto the screen 51 by the projection lens 32. The image projected on the screen 51 can be observed by the observer from the back side. For example, when the transmissive liquid crystal panel is configured to have a diagonal size of about 63.5 mm (2.5 inches), the rear projection type screen 51 is formed to have a diagonal size of about 1 m (about 40 inches).
[0133]
As described above, according to the tenth embodiment, the liquid crystal display element of the present invention is provided for each of the primary colors, and the liquid crystal display element is synthesized to generate a color image. Therefore, illumination is performed with a single organic electroluminescent element emitting white light. A bright color image can be displayed as compared with the case of
Eleventh Embodiment An eleventh embodiment of the present invention is to provide a configuration of a projection type liquid crystal display device for color display different from the tenth embodiment.
(Configuration) The projection-type liquid crystal display device of the present embodiment has almost the same configuration as the projection-type liquid crystal display device of Embodiment 10, as shown in FIG. However, the projection-type liquid crystal display device of this embodiment further includes a reflection mirror 80. The tenth embodiment differs from the tenth embodiment in that a screen 52 is provided instead of the screen 51 of the tenth embodiment and is stored in the housing 43.
[0134]
The reflection mirror 80 is configured to be able to reflect the light from the projection lens 32 in the direction perpendicular to the optical axis. The screen 52 is configured to be able to project an image reflected by the reflection mirror 80 so that it can be observed from the back side.
[0135]
The housing 43 is configured to be able to arrange each optical element so that the screen 52 can be imaged at an appropriate size.
(Function) It is the same as that of Embodiment 10 until a composite image obtained by combining the image of each primary color is emitted from the projection lens 32. The composite image is reflected by the reflection mirror 80 and projected onto the screen 52. In order to project an image at the same magnification as that of the tenth embodiment, the distance on the optical axis from the projection lens 32 to the screen 52 may be equal to the distance from the projection lens 32 to the screen 51 in the tenth embodiment.
[0136]
According to the eleventh embodiment, since the liquid crystal display element of the present invention is provided for each of the primary colors and is synthesized to generate a color image, a bright color image can be displayed. In addition, if a convex boundary is applied to the reflection mirror, the image is further enlarged by the reflection, so that there is an advantage that a large image magnification can be obtained even at a distance on a short optical axis.
[0137]
Further, since the image can be inverted by the reflection by the reflection mirror, when the image emitted from the projection lens is inverted, the image can be further inverted and corrected to a correct image.
<Embodiment 12> Embodiment 12 of the present invention provides a configuration of a projection-type liquid crystal display device for color display, which is different from Embodiment 10. FIG.
(Configuration) The projection-type liquid crystal display device of the present embodiment has almost the same configuration as the projection-type liquid crystal display device of Embodiment 10, as shown in FIG. However, the projection-type liquid crystal display device according to this embodiment differs from the tenth embodiment in that the screen is not built in the housing as in the tenth embodiment, and projection is possible on the external screen 50.
[0138]
The projection lens 34 is configured to be able to project a composite image on the screen 50 outside. In the figure, although it is comprised by one projection lens, you may use it combining a several lens. In particular, because the image is projected on the external screen, the distance to the screen is not fixed. For this reason, even if the screen 50 is installed at any distance, it is configured to be in focus.
[0139]
The housing 44 is configured so as to include the liquid crystal display element 1, the wavelength film 70, the dichroic prism 60, and the projection lens 34 because the screen is not included in the housing.
(Function) In the present embodiment, the light emitted from the projection lens 34 is projected on the screen installed outside. The magnification of the image changes in accordance with the lens configuration of the projection lens 34 and the distance between the projection lens 34 and the screen 50.
[0140]
As described above, according to the twelfth embodiment, it is possible to provide a projection type liquid crystal display device which does not have a screen.
<Other Embodiments> Note that, in the present embodiment, since a flat-plate-like transmissive liquid crystal panel is used, the organic electroluminescent device is also formed into a flat plate shape in order to uniformly irradiate light to the liquid crystal panel. If the display surface is curved or the like, the organic electroluminescent device may also be deformed in accordance with the surface shape of the liquid crystal panel.
[0141]
In addition, the structures of the front side micro lens array element, the rear side micro lens array element, the polarization conversion element, and the transmissive liquid crystal panel may be any other structure as long as they exhibit the functions described in the embodiment.
[0142]
【Effect of the invention】
According to the present invention, a flat organic EL device capable of driving at a lower voltage than a light source using a conventional inorganic material and having a large light amountCan be provided and usedIt is possible to provide a compact projection type liquid crystal display device capable of projecting an image brighter than before.
[0143]
Further, according to the present invention, an organic electroluminescent device provided with a resonator structure for emitting light with better directivity of emitted light to a liquid crystal panel than in the prior art is disclosed.Can be provided and if it is usedIt is possible to provide a small-sized projection type liquid crystal display device capable of low-voltage driving and capable of projecting a bright image by preventing a decrease in light amount due to light divergence.
[0144]
According to the present invention, since the polarization conversion element for converting the polarization state of the emitted light is used, a bright image is projected by increasing the amount of light which can be transmitted through the polarizing plate of the liquid crystal panel.Light emitting element andA projection type liquid crystal display device can be provided.
[0145]
According to the present invention, since a polarization conversion element functioning in a specific wavelength band is used when projecting a color image, the amount of light that can be transmitted through the polarizing plate of the liquid crystal panel is increased to project a bright image.Light emitting element andIt is possible to provide a compact projection type liquid crystal display device.
[0146]
According to the present invention, since the microlens array element for condensing light at the opening of the pixel of the liquid crystal panel is used, the amount of light that can pass through the opening of the pixel is increased to project a bright image.Light emitting element andIt is possible to provide a compact projection type liquid crystal display device.
[0147]
According to the present invention, since a small light emitting element that emits only light of a specific wavelength by light resonance is used when projecting a color image, the amount of light of only light of a specific wavelength is increased to project a bright image ,Light emitting element andIt is possible to provide a compact projection type liquid crystal display device.
Brief Description of the Drawings
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a projection-type liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a liquid crystal display element 1a (organic electroluminescent device 10 and transmissive liquid crystal panel 20) according to Embodiment 1.
3 is a block diagram of a liquid crystal display element 1b (organic electroluminescent element 11 and transmissive liquid crystal panel 20) according to Embodiment 2. FIG.
4 is a block diagram of a liquid crystal display element 1c (organic electroluminescent element 12 and transmission type liquid crystal panel 20) of Embodiment 3. FIG.
5 is a block diagram of a liquid crystal display element 1d (organic electroluminescent element 11, polarization conversion element 13 and transmissive liquid crystal panel 20) according to Embodiment 4. FIG.
6 is a perspective view of a liquid crystal display element 1d (organic electroluminescent element 11, polarization conversion element 13 and transmissive liquid crystal panel 20) of Embodiment 4. FIG.
7 is a block diagram of a liquid crystal display element 1e (organic electroluminescent element 11, polarization conversion element 14 and transmissive liquid crystal panel 20) according to Embodiment 5. FIG.
8 is a perspective view of a liquid crystal display element 1e (organic electroluminescent element 11, polarization conversion element 14 and transmissive liquid crystal panel 20) of Embodiment 5. FIG.
9 is a block diagram of a liquid crystal display element 1f (organic electroluminescent element 12, front microlens array element 15 and transmissive liquid crystal panel 16) according to Embodiment 6. FIG.
10 is a configuration diagram of a liquid crystal display element 1g (organic electroluminescent element 12, front microlens array element 15, transmission liquid crystal panel 16 and rear microlens array element 17) according to Embodiment 7. FIG.
11 is a configuration diagram of a liquid crystal display element 1h (organic electroluminescent element 12, polarization conversion element 13, front microlens array element 15 and transmissive liquid crystal panel 18) according to Embodiment 8. FIG.
FIG. 12 is an entire configuration diagram of a projection-type liquid crystal display device according to a ninth embodiment.
FIG. 13 is an entire configuration diagram of a projection-type liquid crystal display device according to a tenth embodiment.
FIG. 14 is an entire configuration diagram of a projection-type liquid crystal display device according to an eleventh embodiment.
FIG. 15 is an entire configuration diagram of a projection-type liquid crystal display device according to a twelfth embodiment.