JP2000330200A - Optical unit for projection optical system or the like, manufacture thereof and display device provided with the unit - Google Patents

Optical unit for projection optical system or the like, manufacture thereof and display device provided with the unit

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JP2000330200A
JP2000330200A JP11253819A JP25381999A JP2000330200A JP 2000330200 A JP2000330200 A JP 2000330200A JP 11253819 A JP11253819 A JP 11253819A JP 25381999 A JP25381999 A JP 25381999A JP 2000330200 A JP2000330200 A JP 2000330200A
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optical system
image
display device
light
lens
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Masaru Kitamura
優 北村
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device small in size and capable of obtaining a satisfactory enlarged image at high quality, and to provide components therefor. SOLUTION: This display device is provided with a projecting optical system 301, a liquid crystal panel 201, an enlarging optical system 401 for enlarging an image, a collimating optical system 501 for collimating divergent light emitted from the enlarging optical system. 1st and 2nd lens arrays 602 and 603 for receiving the light emitted from the collimating optical system 501, a converging system 701 for receiving the light emitted from the lens array group 601 and emitting the convergent light, and a display screen 801 for receiving the light emitted from the converging system 701. By arranging the collimating optical system 501 on the image generating means side of the lens array group 601, the deterioration of image quality is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は映像を投影する投影
光学系に係り、特に相似画像を高品質に得ることができ
る直視型の表示装置などに用いられる投影光学系に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection optical system for projecting an image, and more particularly to a projection optical system used for a direct-view display device capable of obtaining a similar image with high quality.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置に代表される平面表示装置
は、軽量、薄型、低消費電力の特徴を生かして各種分野
で利用されるようになってきた。中でも、パーソナル・
コンピュータに代表される携帯情報機器には、液晶表示
装置が多用されている。
2. Description of the Related Art Flat display devices represented by liquid crystal display devices have come to be used in various fields by utilizing the features of light weight, thinness, and low power consumption. Among them, personal
Liquid crystal display devices are frequently used in portable information devices represented by computers.

【0003】しかしながら、このような液晶表示装置で
は、ガラス等の絶縁性基板が用いられているが、その基
板の制約、製造装置の制約等から20インチ以上の大表
示面積を実現することは困難であった。そこで、複数の
液晶パネルを貼り合わせて大表示領域を形成する技術が
特開平8−146455号公報等で知られている。
[0003] However, in such a liquid crystal display device, an insulating substrate such as glass is used, but it is difficult to realize a large display area of 20 inches or more due to restrictions of the substrate and restrictions of a manufacturing apparatus. Met. Therefore, a technique for forming a large display area by bonding a plurality of liquid crystal panels together is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-146455.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな表示パネルの貼り合わせによる大表示画面化は、そ
の継目が映像の欠如した部分として視認されることか
ら、画質の改良が求められていた。
However, in such a large display screen by bonding display panels, an improvement in image quality has been demanded because the joint is visually recognized as a portion where an image is missing.

【0005】本発明は上述した技術課題に対処して成さ
れたものであり、小型にして十分な拡大像を実現でき、
且つ高品質な相似映像を投影できる投影光学系とその製
造方法及びこれを用いた表示装置を提供することを目的
としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned technical problems, and can be reduced in size to realize a sufficiently enlarged image.
It is another object of the present invention to provide a projection optical system capable of projecting a high-quality similar image, a method of manufacturing the same, and a display device using the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
課題を解決するためになされたものであって、映像に対
応する光束を発生する所定の有効発生領域を備えた映像
発生手段と、この映像発生手段の前記有効発生領域より
も大きい画像表示領域を備えた表示スクリーンと、前記
映像発生手段の前記映像を前記表示スクリーンに投影す
る光学系と、を有する表示装置であって、少なくとも前
記光学系が、前記映像発生手段と前記表示スクリーンと
の間に配置され、前記光束を受光して略平行光に変換す
る平行化光学系および複数の第1のレンズによる第1の
レンズアレイと前記複数の第1のレンズに対応する複数
の第2のレンズによる第2のレンズアレイとを有し前記
光束を表示スクリーンに投影する投影光学系を具備する
ことを特徴とする表示装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has an image generating means having a predetermined effective generating area for generating a light beam corresponding to an image; A display screen having an image display area larger than the effective generation area of the image generation means, and an optical system for projecting the image of the image generation means on the display screen, wherein at least the An optical system disposed between the image generating means and the display screen, a collimating optical system that receives the light beam and converts the light beam into substantially parallel light, and a first lens array including a plurality of first lenses; A second lens array of a plurality of second lenses corresponding to the plurality of first lenses, and a projection optical system for projecting the light beam onto a display screen. It is shown apparatus.

【0007】このとき、映像発生手段はフィールドエミ
ッションディスプレイ(FED)や光透過型であり、こ
の映像発生手段の前記表示スクリーンに相対する側に光
源が配置されることが好ましい。
At this time, the image generating means is of a field emission display (FED) or a light transmission type, and it is preferable that a light source is disposed on a side of the image generating means facing the display screen.

【0008】FEDの場合、少なくともフィールドエミ
ッションディスプレイの有効発生領域周縁部の画素に対
応する突起体群は、有効発生領域中央部の画素に対応す
る突起体群に比して突起体の密度が大きく形成されてい
ることが好ましい。
In the case of the FED, the density of the projections corresponding to at least the pixels at the periphery of the effective generation area of the field emission display is higher than the density of the projections corresponding to the pixels at the center of the effective generation area. Preferably, it is formed.

【0009】光透過型の場合、光源は、拡散光源部と、
この拡散光源部からの光を平行化して投射する平行光投
射手段とを含むことが好ましい。また、投影光学系と表
示スクリーンとの間に前記投影光学系から出射する映像
を拡大する拡大光学系が少なくともひとつ配置されるこ
とが好ましい。また、映像発生手段と平行化光学系との
間に拡大光学系または縮小光学系が配置されることが好
ましい。
In the case of the light transmission type, the light source includes a diffusion light source unit,
It is preferable to include parallel light projection means for collimating and projecting the light from the diffusion light source unit. Preferably, at least one enlargement optical system for enlarging an image emitted from the projection optical system is provided between the projection optical system and the display screen. Further, it is preferable that an enlargement optical system or a reduction optical system is disposed between the image generating means and the parallelizing optical system.

【0010】また、投影光学系から出射した光束を表示
スクリーンの主表面に対して収束させる収束系を備えた
ことが好ましい。また、映像発生手段から出射される光
束の輝度は、光束の断面中央付近よりも周辺付近が高く
なるように設定されていることが好ましい。
It is preferable that a convergence system for converging a light beam emitted from the projection optical system to the main surface of the display screen is provided. Further, it is preferable that the luminance of the light beam emitted from the image generating means is set to be higher near the periphery than in the center of the cross section of the light beam.

【0011】また、光学系が、光軸方向に略平行な面が
他の光学面に比して粗く形成されているフレネルレンズ
を備えるか、あるいは、光軸方向に略平行な面に光吸収
性の被膜が形成されているフレネルレンズを備えること
が好ましい。
The optical system may include a Fresnel lens in which a surface substantially parallel to the optical axis direction is formed coarser than other optical surfaces, or the optical system may include a light absorbing surface that is substantially parallel to the optical axis direction. It is preferable to provide a Fresnel lens on which a conductive film is formed.

【0012】さらに本発明は、映像を受光して略平行光
に変換する平行化光学系と、複数の第1のレンズがこの
平行化光学系に対して並置された第1のレンズアレイ
と、前記第1のレンズに対応する複数の第2のレンズが
並置された第2のレンズアレイと、を有し、被投影物上
に前記映像を投影する投影光学系である。このとき、平
行光の平行度は第1のレンズの画角以内の発散角である
ことが好ましい。
Further, the present invention provides a collimating optical system for receiving an image and converting it into substantially parallel light, a first lens array in which a plurality of first lenses are juxtaposed with respect to the collimating optical system, A second lens array in which a plurality of second lenses corresponding to the first lens are arranged side by side, and a projection optical system that projects the image on an object to be projected. At this time, the parallelism of the parallel light is preferably a divergence angle within the angle of view of the first lens.

【0013】さらに本発明は、物体面の映像を受光して
この映像の正立像をこの物体面との距離と同距離の位置
に投影可能な一組のレンズアレイを組み合わせる工程
と、前記映像を構成する光束を受光して前記レンズアレ
イを構成するレンズの画角以内の発散角を有する光束を
出射する平行化光学系を前記一組のレンズアレイに組み
合わせる工程と、を具備することを特徴とする投影光学
系の製造方法である。
The present invention further provides a step of combining a set of lens arrays capable of receiving an image of an object plane and projecting an erect image of the image to a position at the same distance from the object plane; Combining a collimating optical system that receives a light beam constituting the light beam and emits a light beam having a divergence angle within the angle of view of the lens constituting the lens array with the set of lens arrays. This is a method for manufacturing a projection optical system.

【0014】さらに本発明は、映像の中央付近よりも周
辺付近の輝度が高い映像発生手段である。さらに本発明
は、映像を発生する有効発生領域を形成する工程を有す
る映像発生手段の製造方法において、前記有効発生領域
をなす面の中央部近傍よりも周縁部近傍の輝度が高くな
るように調整された前記有効発生領域を形成する工程を
具備することを特徴とする映像発生手段の製造方法であ
る。
Furthermore, the present invention is an image generating means having a higher luminance near the periphery than at the center of the image. Further, according to the present invention, in a method of manufacturing an image generating means having a step of forming an effective generation area for generating an image, the luminance is adjusted so as to be higher near the periphery than near the center of the surface forming the effective generation area. Forming the effective generation area.

【0015】さらに本発明は、映像の有効発生領域周縁
部の画素に対応する突起体群は、有効発生領域中央部の
画素に対応する突起体群に比して突起体の密度が大きく
形成されていることを特徴とするフィールドエミッショ
ンディスプレイである。
Further, according to the present invention, the projections corresponding to the pixels at the periphery of the effective generation area of the image have a higher density of projections than the projections corresponding to the pixels at the center of the effective generation area. It is a field emission display characterized by the following.

【0016】さらに本発明は、電子を放出する突起体を
有する陰極装置とこの陰極装置から放出される電子を蛍
光層にひきつける陽極装置とを組み合わせる工程を有す
るフィールドエミッションディスプレイの製造方法にお
いて、映像の有効発生領域周縁部の画素に対応する突起
体群の突起体の密度を、映像の有効発生領域中央部の画
素に対応する突起体群に比して大きく形成した陰極装置
を前記陽極層値と組み合わせる工程を具備することを特
徴とするフィールドエミッションディスプレイの製造方
法である。
Further, the present invention provides a method for manufacturing a field emission display comprising a step of combining a cathode device having a projection for emitting electrons with an anode device for attracting electrons emitted from the cathode device to a fluorescent layer. The density of the projections of the projection group corresponding to the pixels at the periphery of the effective generation area, the cathode device formed so as to be larger than the projection group corresponding to the pixels at the center of the effective generation area of the image and the anode layer value and A method for manufacturing a field emission display, comprising a step of combining.

【0017】さらに本発明は、出射する光束の輝度がこ
の光束の断面中央付近よりも周辺付近が高い光源を設け
られたことを特徴とする液晶表示装置である。さらに本
発明は、液晶パネルと光源とを組み合わせる工程を有す
る液晶表示装置の製造方法において、前記液晶パネルに
対して、出射する光束の輝度がこの光束の断面中央付近
よりも周辺付近が高い光源を設ける工程を具備すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
Further, the present invention is the liquid crystal display device, characterized in that a light source is provided in which the brightness of the emitted light beam is higher in the vicinity of the cross section of the light beam than in the vicinity of the center. Furthermore, the present invention provides a method of manufacturing a liquid crystal display device having a step of combining a liquid crystal panel and a light source, wherein the light source is such that the luminance of the emitted light is higher in the vicinity of the periphery than in the vicinity of the center of the cross section of the light. A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising a step of providing.

【0018】さらに本発明は、複数のレンズの光学面が
略同一面内に並置されて一体に形成されたレンズアレイ
の光学面がさらに略同一面内に並置されて一体に形成さ
れたレンズアレイである。
The present invention further provides a lens array in which the optical surfaces of a plurality of lenses are juxtaposed in substantially the same plane and integrally formed, and the optical surfaces of the lens array are juxtaposed in substantially the same plane. It is.

【0019】さらに本発明は、複数のレンズの光学面を
略同一面内に並置し形成したレンズアレイの光学面をさ
らに略同一面内に並置して一体に形成する工程を有する
ことを特徴とするレンズアレイの製造方法である。
Further, the present invention is characterized in that the method further comprises a step of integrally forming the optical surfaces of the lens array formed by juxtaposing the optical surfaces of the plurality of lenses in substantially the same plane. This is a method for manufacturing a lens array.

【0020】さらに本発明は、光軸方向に略平行な面が
他の光学面に比して粗く形成されているか、もしくは光
軸方向に略平行な面に光吸収性の被膜が形成されている
ことを特徴とするフレネルレンズである。
Further, according to the present invention, a surface substantially parallel to the optical axis direction is formed coarser than other optical surfaces, or a light absorbing film is formed on a surface substantially parallel to the optical axis direction. Is a Fresnel lens.

【0021】さらに本発明は、上記表示装置に備えられ
る光学系を構成可能に形成され、光軸方向に略平行な面
が他の光学面に比して粗く形成されているか、もしくは
光軸方向に略平行な面に光吸収性の被膜が形成されてい
ることを特徴とするフレネルレンズである。以下に本発
明について具体的な実施の形態をもとに詳細に説明する
が、この発明が以下の実施形態に限定されるものではな
い。
Further, according to the present invention, an optical system provided in the display device is formed so as to be configurable, and a surface substantially parallel to the optical axis direction is formed coarser than other optical surfaces, or A Fresnel lens characterized in that a light-absorbing film is formed on a surface substantially parallel to the lens. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on specific embodiments, but the present invention is not limited to the following embodiments.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を参酌しながら説明を行う。図1に示す液晶表示装置
は、投光光学系301と、投光光学系301からの光を
受けてこの光を映像化する液晶パネル201と、この液
晶パネル201に駆動信号を供給する図示しない駆動回
路基板と、液晶パネル201から映像が出射される面側
に配置される拡大光学系401と、この拡大光学系から
出射された発散光をコリメートする平行化光学系501
と、この平行化光学系501から出射する光を受ける第
1乃至第2のレンズアレイ602,603から成るレン
ズアレイ群601と、このレンズアレイ群601から出
射した光を受け収束光を出射する収束系701と、この
収束系701から出射した光を受ける表示スクリーン8
01とを備えて構成される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The liquid crystal display device illustrated in FIG. 1 includes a light projecting optical system 301, a liquid crystal panel 201 that receives light from the light projecting optical system 301 and visualizes the light, and supplies a drive signal to the liquid crystal panel 201 (not shown). A drive circuit board, an enlargement optical system 401 disposed on the surface side from which an image is emitted from the liquid crystal panel 201, and a collimating optical system 501 for collimating divergent light emitted from the enlargement optical system
And a lens array group 601 including first and second lens arrays 602 and 603 that receive light emitted from the parallelizing optical system 501, and convergent light that emits convergent light upon receiving light emitted from the lens array group 601. System 701 and a display screen 8 for receiving light emitted from the converging system 701
01 is provided.

【0023】本実施形態の表示装置には映像発生手段と
して液晶表示装置(LCD:LiquidCrystal Displa
y)、すなわち液晶パネル201とその投光光学系30
1が用いられているので、まずはそれらの詳細から説明
する。
The display device of the present embodiment has a liquid crystal display (LCD) as an image generating means.
y), that is, the liquid crystal panel 201 and its light projecting optical system 30
Since No. 1 is used, the details will be described first.

【0024】図2に示す液晶パネル201は、対角12
インチサイズで縦(1024×3)×横768の表示画
素を備えた有効表示領域PSを有する。この液晶パネル
201は、画像の高精細化を実現するために、図5に示
すように各画素を制御するスイッチ素子として多結晶シ
リコン(p−Si)薄膜が活性層に用いられた薄膜トラ
ンジスタ(TFT:Thin Film Transistor)121を備
えるアレイ基板111と、対向基板151と、アレイ基
板111と対向基板151との間に、それぞれ配向膜1
83a,183bを介して保持されるTN液晶層191
とを含む。また、それぞれの基板111,151の外表
面には透過軸が直交するように偏向板185a,185
bが配置されている。
The liquid crystal panel 201 shown in FIG.
It has an effective display area PS with display pixels of inch (vertical (1024 × 3) × width 768). This liquid crystal panel 201 has a thin film transistor (TFT) in which a polycrystalline silicon (p-Si) thin film is used as an active layer as a switch element for controlling each pixel as shown in FIG. : Thin Film Transistor) 121, a counter substrate 151, and an alignment film 1 between the array substrate 111 and the counter substrate 151.
TN liquid crystal layer 191 held via 83a, 183b
And Also, the outer surfaces of the substrates 111 and 151 are provided on the outer surfaces of the deflection plates 185a and 185 so that the transmission axes are orthogonal to each other.
b is arranged.

【0025】このアレイ基板111は、ガラスからなる
0.7mm厚の透明絶縁基板113上に、図示しないが
マトリクス状に配置される1024×3本の信号線及び
768本の走査線と、信号線と走査線との交点近傍に配
置されるスイッチ素子としてのTFT121と、このT
FT121に接続される画素電極131とを備えて構成
される。
The array substrate 111 is composed of 1024 × 3 signal lines and 768 scanning lines and 768 scanning lines (not shown) arranged in a matrix on a 0.7 mm thick transparent insulating substrate 113 made of glass. A TFT 121 as a switch element arranged near the intersection of the
And a pixel electrode 131 connected to the FT 121.

【0026】また、TFT121は、チャネル領域12
3cと、このチャネル領域123cを挟んで配置される
ソース及びドレイン領域123d,123sを備えた多
結晶シリコン(p−Si)膜123と、このp−Si膜
123のチャネル領域123c上にゲート絶縁膜125
を介して配置され走査線に電気的に接続されるゲート電
極118と、ソース及びドレイン領域123s,123
dにそれぞれ接続されたソース及びドレイン電極127
s,127dを備えて構成される。このゲート電極11
8は、走査線に接続され、ドレイン電極127dは信号
線に、さらにソース電極127sは画素電極131にそ
れぞれ接続されている。
Further, the TFT 121 is formed in the channel region 12.
3c, a polycrystalline silicon (p-Si) film 123 having source and drain regions 123d and 123s arranged with the channel region 123c interposed therebetween, and a gate insulating film on the channel region 123c of the p-Si film 123. 125
And a source / drain region 123s, 123
d and the source and drain electrodes 127 respectively connected to
s, 127d. This gate electrode 11
8 is connected to the scanning line, the drain electrode 127d is connected to the signal line, and the source electrode 127s is connected to the pixel electrode 131, respectively.

【0027】また、画素電極131は、TFT121上
に配置される層間絶縁膜を兼ねるカラーフィルタ層18
1上に配置される。また、対向基板151は、ガラスか
らなる0.5mm厚の透明絶縁基板153上に画素電極
131に対向したITO(Indium Tin Oxide)膜から構
成される対向電極155を備えて構成される。
The pixel electrode 131 is formed on the color filter layer 18 also serving as an interlayer insulating film disposed on the TFT 121.
1 above. The opposing substrate 151 includes an opposing electrode 155 made of an ITO (Indium Tin Oxide) film opposing the pixel electrode 131 on a 0.5 mm thick transparent insulating substrate 153 made of glass.

【0028】また、カラーフィルタ181をアレイ基板
111上に形成している。カラー表示を実現する方式と
しては、他に、カラーフィルタをアレイ基板111上、
あるいは対向基板151上に形成することができ、また
各フィールド期間を各色期間に分割して駆動することに
より表示する方式などがある。
The color filters 181 are formed on the array substrate 111. As a method of realizing a color display, a color filter is additionally provided on the array substrate 111,
Alternatively, it can be formed on the opposing substrate 151, and there is a method of performing display by dividing each field period into each color period and driving them.

【0029】このようにして構成される液晶パネル20
1の裏面側に配置される投光光学系301は、十分な光
量を確保するために、図1に示すようにアクリル樹脂か
ら成る薄板状の導光板311と、この導光板311の両
長手端面にそれぞれ2段に配置される冷陰極管321と
を備えて構成される。
The liquid crystal panel 20 thus constructed
The light projecting optical system 301 disposed on the back side of the light guide plate 1 has a thin light guide plate 311 made of acrylic resin as shown in FIG. And cold cathode tubes 321 arranged in two stages.

【0030】導光板311表面上には、導光板311か
らの拡散光を比較的均一な平行光とするために、例えば
3M社製のプリズムシート331が2層配置されてい
る。これにより、液晶パネル201から出射される光の
輝度の半値幅によって決定される液晶パネル102の主
表面に対する法線方向との成す角度は約25°に制御さ
れている。また、この導光板311の光の入射面側に
は、図示しないが導光板311内を伝播する光を選択的
に主表面から出射させるよう乳白色のドットパターンが
印刷形成されている。
On the surface of the light guide plate 311, for example, two layers of prism sheets 331 made by 3M are arranged to make the diffused light from the light guide plate 311 relatively uniform parallel light. Thus, the angle between the main surface of the liquid crystal panel 102 and the normal direction to the main surface of the liquid crystal panel 102, which is determined by the half width of the luminance of the light emitted from the liquid crystal panel 201, is controlled to about 25 °. On the light incident surface side of the light guide plate 311, a milky white dot pattern (not shown) is formed by printing so that light propagating through the light guide plate 311 is selectively emitted from the main surface.

【0031】なお、この実施例では、映像発生手段たる
液晶表示装置の表示スクリーン上における映像の表示輝
度の均一化を図るために、導光板311の周辺領域では
比較的高い輝度が達成されるようにドットパターンを形
成している。これは、表示スクリーン801の周辺領域
は、中央領域に比べて作用するチャネル数が少なく、こ
のため輝度低下が免れないためであり、これを相殺する
ように面光源部である投光光学系301の輝度分布が調
整されているからである。
In this embodiment, in order to make the display brightness of the image on the display screen of the liquid crystal display device as the image generating means uniform, relatively high brightness is achieved in the peripheral region of the light guide plate 311. A dot pattern is formed on the substrate. This is because the peripheral area of the display screen 801 has a smaller number of working channels than the central area, and therefore a reduction in luminance is inevitable. The light projecting optical system 301 which is a surface light source unit is used to offset this. Is adjusted.

【0032】さて、次に、液晶パネル201から映像が
出射される面側に配置される光学系について説明する。
液晶パネル201から出射した所望の映像を構成する光
束は凹レンズからなる拡大光学系401に入射し、ここ
で拡大された光束が凸レンズのコリメータレンズからな
る平行化光学系501に入射してほぼ平行な光束に変換
される。この平行光束の平行度は、次段のレンズアレイ
群がなす投影光学系601が有する画角に対応してい
る。投影光学系601を構成する第1及び第2のレンズ
アレイ602,603が有している1個1個のレンズ
は、レンズ設計上、その画角を大きくすることが難しい
ものとなっている。したがって、映像発生手段から出射
する光束の発散角がこれらレンズアレイ群が有する狭い
画角にあわせた所定値以下の発散角を有していなけれ
ば、この画角以上の角度で発散している光成分について
は投影が行われないことになり、映像発生手段から出射
した映像の再現性が、特に明るさの点で著しく低下する
ことになる。この平行化光学系501を投影光学系60
1の映像発生手段側に配置することで、このような画質
の劣化を防止することが出来る。
Next, an optical system arranged on the surface from which an image is emitted from the liquid crystal panel 201 will be described.
A light beam constituting a desired image emitted from the liquid crystal panel 201 enters the magnifying optical system 401 composed of a concave lens, and the magnified light beam enters the collimating optical system 501 composed of a convex lens collimator lens and becomes substantially parallel. It is converted into a luminous flux. The degree of parallelism of the parallel light beam corresponds to the angle of view of the projection optical system 601 formed by the next-stage lens array group. It is difficult to increase the angle of view of each lens of the first and second lens arrays 602 and 603 constituting the projection optical system 601 due to the lens design. Therefore, unless the divergence angle of the light beam emitted from the image generating means has a divergence angle equal to or smaller than a predetermined value corresponding to the narrow angle of view of the lens array group, the light diverging at an angle equal to or larger than this angle of view. The component is not projected, and the reproducibility of the image emitted from the image generating means is significantly reduced, particularly in terms of brightness. This collimating optical system 501 is connected to the projection optical system 60.
By arranging it on the side of the first image generating means, it is possible to prevent such deterioration in image quality.

【0033】平行化光学系501を出射した光束はその
発散角が調整されて投影光学系601に入射する。投影
光学系は第1及び第2のレンズアレイ602,603で
構成されている。個々のレンズアレイは倒立系で構成さ
れていて、一組の投影光学系の焦点距離としては正立か
つ等倍になるように構成されている。したがって、ある
距離離間した場所から発生する映像の光束がこの投影光
学系601に入射した場合、この出射光の映像は発生し
た映像が離間している距離だけ離れた地点で正立結像す
るように構成されている。この場合は液晶パネル201
の像が表示スクリーン801に結像するように配置され
ている。レンズアレイ602,603を構成するレンズ
は例えば直径0.6mm程度の球面であり、これが1枚
のレンズアレイで数万個配列されている。これら多量の
球面レンズを精度よく所定偏差内の形状精度で成形し量
産することは容易ではない。したがって、成形容易な成
形条件と設計条件を見つけたら、その条件だけで量産し
ていくことが好ましいものとなる。本実施形態で用いて
いる等倍の投影光学系であれば、各レンズアレイの個々
のレンズの設計条件はほぼ同一にすることが可能であ
り、安定した生産が容易になる。
The light beam emitted from the collimating optical system 501 enters the projection optical system 601 after its divergence angle is adjusted. The projection optical system includes first and second lens arrays 602 and 603. Each lens array is configured as an inverted system, and is configured so that the focal length of a set of projection optical systems is erect and equal in magnification. Therefore, when a light beam of an image generated from a place separated by a certain distance enters the projection optical system 601, the image of the emitted light is formed so as to be erected at a point separated by a distance that the generated image is separated. Is configured. In this case, the liquid crystal panel 201
Are arranged so as to form an image on the display screen 801. The lenses constituting the lens arrays 602 and 603 are, for example, spherical surfaces having a diameter of about 0.6 mm, and tens of thousands of lenses are arranged in one lens array. It is not easy to mold and mass-produce such a large number of spherical lenses with high accuracy within a predetermined deviation. Therefore, when molding conditions and design conditions that are easy to mold are found, it is preferable that mass production be performed using only those conditions. With the equal-magnification projection optical system used in the present embodiment, the design conditions of the individual lenses of each lens array can be made substantially the same, and stable production is facilitated.

【0034】投影光学系601を出射した光束はフレネ
ルレンズからなる収束系701に入射する。この実施例
では、レンズアレイ群601と表示スクリーン801と
の間には、フレネルレンズ収束系701が配置され、こ
れにより表示スクリーン801に入射させる光束を表示
スクリーン801の略中央に向かう方向に若干収束させ
ている。従来の投影光学系では拡散光束あるいは平行光
束が投影される。本実施の形態の投影光学系601から
出射する光束もほぼ平行光束であるため、光束の輝度が
高い成分が表示スクリーンの全面でほぼ垂直に投射され
る。通常の品質の表示スクリーンの場合は、このような
系でも十分に鑑賞に堪えうる輝度を発生することが出来
る。収束系701を設けることにより、光束の輝度が高
い成分が観察者901方向へ向けて投射されようになる
ので、さらに映像の周辺輝度を向上させることができ
る。しかし、鑑賞に堪えうる程度に輝度が得られている
とみなせる場合は、この収束系を配置する必要はない。
The light beam emitted from the projection optical system 601 enters a convergence system 701 comprising a Fresnel lens. In this embodiment, a Fresnel lens convergence system 701 is arranged between the lens array group 601 and the display screen 801, so that a light beam incident on the display screen 801 is slightly converged in a direction toward substantially the center of the display screen 801. Let me. In a conventional projection optical system, a diffused light beam or a parallel light beam is projected. Since the light beam emitted from the projection optical system 601 of this embodiment is also a substantially parallel light beam, a component having a high luminance of the light beam is projected almost vertically on the entire display screen. In the case of a display screen of normal quality, even such a system can generate a luminance sufficient to be appreciated. By providing the convergence system 701, a component having a high luminance of the light beam is projected toward the observer 901, so that the peripheral luminance of the image can be further improved. However, if it can be considered that the luminance is obtained to the extent that it can be appreciated, there is no need to arrange this convergence system.

【0035】この収束系701から出射した収束光は、
表示スクリーン801上に投影される。表示スクリーン
としては曇りガラスのように光を分散させる性質を有す
るものを用いる。これは、例えば表面精度の粗い透光性
の板を用いたり、細いシリンドリカルレンズをアレイ状
に配列したものなどを用いることができる。
The convergent light emitted from the converging system 701 is
The image is projected on the display screen 801. As the display screen, a screen having a property of dispersing light, such as frosted glass, is used. For this, for example, a light-transmitting plate with a rough surface accuracy can be used, or a thin cylindrical lens arranged in an array can be used.

【0036】このような実施形態に加え、図1のレンズ
アレイ群601とフレネルレンズ収束系701との間
に、光学面の面積がより広く設定された第2の拡大光学
系を挿入することによって、映像発生手段における映像
を、さらに拡大表示することが出来る。この場合、ひと
つの投影光学系では実現困難な拡大率を有する映像を得
たい場合に、これを高画質で得ることが容易になる。
In addition to such an embodiment, by inserting a second magnifying optical system having a larger optical surface area between the lens array group 601 and the Fresnel lens converging system 701 in FIG. The image in the image generating means can be further enlarged and displayed. In this case, when it is desired to obtain an image having an enlargement ratio that is difficult to realize with one projection optical system, it becomes easy to obtain this with high image quality.

【0037】レンズアレイ群を出射した光束を更に拡大
する図3の投影光学系について、以下に説明する。レン
ズアレイ群601に至るまでの構成は前述の実施形態と
同様であるから、説明を省略する。
The projection optical system shown in FIG. 3 for further expanding the light beam emitted from the lens array group will be described below. The configuration up to the lens array group 601 is the same as that of the above-described embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0038】投影光学系601を出射した光束は凸レン
ズからなる拡大光学系751に入射する。この拡大光学
系751を出射した光束は、フレネルレンズからなるコ
リメータ752に入射する。コリメータ752を出射し
た収束光は、表示スクリーン801上に投影される。
The light beam emitted from the projection optical system 601 enters a magnifying optical system 751 composed of a convex lens. The light beam emitted from the magnifying optical system 751 enters a collimator 752 composed of a Fresnel lens. The convergent light emitted from the collimator 752 is projected on the display screen 801.

【0039】図3では拡大光学系は単レンズで構成され
ているが、一枚のレンズで一度に映像を拡大すると光束
周縁部での像のひずみが非常に増大するので、このよう
な歪みを補正するために拡大系を組レンズで構成し、収
差を除去したり、段階的に拡大していく構成としても良
い。また、拡大光学系751とコリメータ752との間
には、拡大光学系751によってえられる光束を更に拡
大するための他の拡大光学系を配設しても良い。これに
より個々の拡大光学系の設計条件が緩和され、製造性が
良くなる。
In FIG. 3, the magnifying optical system is composed of a single lens. However, if an image is magnified at a time with one lens, the image distortion at the periphery of the light beam greatly increases. For the purpose of correction, the enlargement system may be constituted by a group of lenses to remove aberrations or to enlarge in a stepwise manner. Further, another magnifying optical system for further magnifying the light beam obtained by the magnifying optical system 751 may be provided between the magnifying optical system 751 and the collimator 752. As a result, the design conditions of each magnifying optical system are relaxed, and the manufacturability is improved.

【0040】さて、上述した実施形態は、光透過型の液
晶パネルを例にとって説明したが、反射型の表示装置で
あっても良く、またELパネルやプラズマディスプレイ
等の自己発光型の表示装置にも用いることができる。映
像を発生させる手段であれば何を用いても良いので、例
えば、液晶表示装置の代わりにFED(フィールドエミ
ッションディスプレイ:Field Emission Display)を用
いることも出来る。この場合、投光光学系を付加する必
要がないので、表示装置の一層の薄型化を実現すること
が可能になる。以下にFEDについて説明する。
In the above-described embodiment, a light transmission type liquid crystal panel has been described as an example. However, a reflection type display device may be used, and a self light emitting type display device such as an EL panel or a plasma display may be used. Can also be used. Any means for generating an image may be used. For example, an FED (Field Emission Display) may be used instead of the liquid crystal display device. In this case, since it is not necessary to add a light projection optical system, it is possible to further reduce the thickness of the display device. Hereinafter, the FED will be described.

【0041】図4に示すFED装置は、錐状でその先端
から電子を放出する陰極である突起体1001が、この
突起体1001の先端を囲む孔1004がそれぞれ設け
られた板状のゲート電極層1002を有する陰極装置1
000と、この陰極装置1000の突起体の先端に対向
するように設けられ、ガラスや樹脂からなる透明な板2
003にITO 膜からなる陽極層2 001およびlこの
陽極層の陰極装置1000に対向する面に三原色に対応
する蛍光層2002を有する陽極装置2000と、から
構成される。
In the FED device shown in FIG. 4, a projection 1001 which is a cathode and emits electrons from the tip is a plate-like gate electrode layer provided with holes 1004 surrounding the tip of the projection 1001, respectively. Cathode device 1 having 1002
000 and a transparent plate 2 made of glass or resin provided so as to face the tip of the projection of the cathode device 1000.
003 includes an anode layer 2001 made of an ITO film and an anode device 2000 having a fluorescent layer 2002 corresponding to the three primary colors on the surface of the anode layer facing the cathode device 1000.

【0042】図4(a) に示す陰極装置1000の突起体
1001は所定数の群が単一のp 層上に設けられてお
り、これが一塊で電子の放出動作を行う。この一塊の突
起体群がR,G,B 各色に対応する3群集められて画素の1
単位を構 成している。p層からなる突起体群はn層の
表面に島状に設けられている。ゲート電極層1002は
このn層上やp層上に設けられる絶縁層1003を介し
て設けられている。ゲート電極層1002には突起体1
001の先端に対応する位置に開口が設けられており、
この開口の壁面が突起体1001の先端を囲むように形
成されている。
A predetermined number of groups of projections 1001 of the cathode device 1000 shown in FIG. 4 (a) are provided on a single p-layer, which performs an electron emission operation in a lump. Three groups corresponding to each color of R, G, and B are collected into one group
Make up the unit. The protrusion group composed of the p-layer is provided in an island shape on the surface of the n-layer. The gate electrode layer 1002 is provided with an insulating layer 1003 provided over the n-layer or the p-layer. The protrusion 1 is provided on the gate electrode layer 1002.
An opening is provided at a position corresponding to the tip of 001,
The wall surface of this opening is formed so as to surround the tip of the projection 1001.

【0043】図4(b) に示すように陰極装置1000上
には突起体群が画素に対応する位置に多数配列されてお
り、この突起体群の制御を図示しない駆動回路によって
行うことで所望の映像に対応する電子の放出動作を行
う。突起体群から放出される電子は、同時に駆動される
陽極装置2000上の陽極層2001に向かって進行す
る。この陽極層2001の表面にはR,G,B にそ れぞれ
対応する蛍光層2002が設けられており、電子がこの
蛍光層に衝突してエネルギーを印加することでこの蛍光
層2002が発光する。この発光光が透明な陽極層20
01及び板2003を透過することで、映像を発生させ
ている。
As shown in FIG. 4B, a large number of projections are arranged at positions corresponding to the pixels on the cathode device 1000, and the projections are controlled by a drive circuit (not shown). The operation of emitting electrons corresponding to the image is performed. Electrons emitted from the projection group advance toward the anode layer 2001 on the simultaneously driven anode device 2000. A fluorescent layer 2002 corresponding to each of R, G, and B is provided on the surface of the anode layer 2001. When the electrons collide with the fluorescent layer and apply energy, the fluorescent layer 2002 emits light. I do. This emitted light is a transparent anode layer 20.
01 and the plate 2003, an image is generated.

【0044】さて、前記したように、本発明の表示装置
においては表示スクリーンの周縁部において映像の輝度
が低下する場合がある。このような周辺部における輝度
の低下を補うために映像発生手段たるFED装置は、表
示スクリーンの周辺部に対応する1画素を構成する突起
体の数を表示スクリーンの中央部に対応する1画素を構
成する突起体の数よりも多く設けた。すなわち、陰極装
置周縁部の突起体群を構成する突起体の密度が陰極装置
中央部のそれに比して高くなるように陰極装置1000
を構成することが好ましいものとなる。
As described above, in the display device of the present invention, the brightness of the image may be reduced at the periphery of the display screen. In order to compensate for such a decrease in luminance in the peripheral portion, the FED device serving as an image generating means determines the number of protrusions constituting one pixel corresponding to the peripheral portion of the display screen by changing the number of protrusions corresponding to the central portion of the display screen. The number of protrusions was larger than the number of protrusions. That is, the cathode device 1000 is configured such that the density of the projections constituting the projection group at the peripheral portion of the cathode device is higher than that at the center portion of the cathode device.
Is preferable.

【0045】上述した実施例は、平行化光学系501の
前段に拡大光学系401を配置していたが、この他、縮
小光学系を配置しても良い。縮小光学系を配置すること
で、大面積のレンズアレイの成形ができない場合でも、
品質の良い拡大画像を得ることが出来るようになる。こ
の例について、図を参照しながら説明する。なお、図1
の系と変わらない構成については、説明を簡略にする。
In the above-described embodiment, the magnifying optical system 401 is arranged before the collimating optical system 501. However, a reducing optical system may be arranged. Even if a large-area lens array cannot be formed by placing a reduction optical system,
A high-quality enlarged image can be obtained. This example will be described with reference to the drawings. FIG.
The description of the configuration that is the same as that of the system is simplified.

【0046】図5に示す第2の表示装置の光学系は、投
光光学系301と、液晶パネル201と、この液晶パネ
ル201に駆動信号を供給する図示しない駆動回路基板
と、液晶パネル201から映像が出射される面側に配置
される縮小光学系451と、この縮小光学系から出射さ
れた収束光をコリメートする平行化光学系501と、こ
の平行化光学系501から出射する光を受ける第1乃至
第2のレンズアレイ511,512から成るレンズアレ
イ群601と、このレンズアレイ群601から出射した
光を受け拡大する拡大光学系751およびこの拡大され
た光束を略平行化するコリメータ752と、このコリメ
ータ752から出射した光を受ける表示スクリーン80
1とを備えて構成される。
The optical system of the second display device shown in FIG. 5 includes a light projecting optical system 301, a liquid crystal panel 201, a drive circuit board (not shown) for supplying a drive signal to the liquid crystal panel 201, and a liquid crystal panel 201. A reduction optical system 451 disposed on the side from which an image is emitted, a collimating optical system 501 that collimates convergent light emitted from the reduction optical system, and a collimating optical system 501 that receives light emitted from the collimating optical system 501. A lens array group 601 including the first and second lens arrays 511 and 512, an enlargement optical system 751 that receives and expands light emitted from the lens array group 601 and a collimator 752 that approximately parallelizes the expanded light beam; Display screen 80 that receives light emitted from this collimator 752
1 is provided.

【0047】投光光学系301から放射された光が液晶
パネル201を透過して所望の映像を構成する光束が形
成され、この光束が凸レンズからなる縮小光学系451
に入射し、ここで縮小された光束が凹レンズのコリメー
タレンズからなる平行化光学系551に入射してほぼ平
行な光束に変換される。この平行光束の平行度は、次段
の投影光学系601が有する画角に対応している。投影
光学系に入射する光束の断面積は、縮小光学系451に
よって液晶パネル201の有効表示面積よりも小さな面
積に成形されており、且つ平行化光学系551によって
略平行化されている。したがって、液晶パネルの有効表
示面積よりも狭い面積の投影光学系を用いることが出
来、しかもより多くの光束が投光光学系を透過すること
が可能な光学系を提供することが出来る。
The light emitted from the light projecting optical system 301 passes through the liquid crystal panel 201 to form a light beam constituting a desired image, and this light beam is formed into a reduction optical system 451 comprising a convex lens.
, And the reduced light flux enters a collimating optical system 551 composed of a collimator lens of a concave lens, and is converted into a substantially parallel light flux. The degree of parallelism of the parallel light beam corresponds to the angle of view of the projection optical system 601 at the next stage. The cross-sectional area of the light beam incident on the projection optical system is formed to be smaller than the effective display area of the liquid crystal panel 201 by the reduction optical system 451, and is made substantially parallel by the parallelizing optical system 551. Accordingly, it is possible to use a projection optical system having an area smaller than the effective display area of the liquid crystal panel, and to provide an optical system capable of transmitting more light beams through the projection optical system.

【0048】平行化光学系551を出射した光束は、そ
の発散角が調整されて投影光学系601に入射する。投
影光学系は第1及び第2のレンズアレイ602,603
で構成されている。この投影光学系の焦点距離はその表
裏で等倍になるように構成されている。この場合は液晶
パネル201の像が表示スクリーン801に結像するよ
うに配置されている。前述したようにレンズアレイを構
成するレンズは例えば直径0.6mm程度であり、これ
が1枚のレンズアレイで数万個配列されている。これら
のレンズを精度よく所定偏差内の形状精度で成形し量産
することは容易ではない。面積が大きくなるほど、その
成形は困難なものとなる。投影光学系を小面積で形成す
ることで、投影光学系の製造が容易になる。また、これ
に伴い、平行化光学系551も小面積で成形することが
出来る。コリメータの設計は面積が大きくなるほど設計
条件が厳しくなるので、映像の縮小に伴い、平行化光学
系も製造し易くなるという利点を生じる。
The light beam emitted from the parallelizing optical system 551 enters the projection optical system 601 after its divergence angle is adjusted. The projection optical system includes first and second lens arrays 602 and 603.
It is composed of The focal length of the projection optical system is configured to be equal on both sides. In this case, the liquid crystal panel 201 is arranged so that the image of the liquid crystal panel 201 forms an image on the display screen 801. As described above, the lenses constituting the lens array have a diameter of, for example, about 0.6 mm, and tens of thousands of lenses are arranged in one lens array. It is not easy to mold and mass-produce these lenses with high precision within a predetermined deviation. The larger the area, the more difficult it is to mold. Forming the projection optical system with a small area facilitates the manufacture of the projection optical system. Along with this, the parallelizing optical system 551 can also be formed with a small area. Since the design condition of the collimator becomes stricter as the area becomes larger, there is an advantage that the collimating optical system is easily manufactured as the image is reduced.

【0049】投影光学系601を出射した光束は凸レン
ズからなる拡大光学系751に入射する。この拡大光学
系751を出射した光束は、フレネルレンズからなるコ
リメータ752に入射する。コリメータ752を出射し
た収束光は、表示スクリーン801上に投影される。
The light beam emitted from the projection optical system 601 enters a magnifying optical system 751 composed of a convex lens. The light beam emitted from the magnifying optical system 751 enters a collimator 752 composed of a Fresnel lens. The convergent light emitted from the collimator 752 is projected on the display screen 801.

【0050】図5では拡大光学系は単レンズで構成され
ているが、一枚のレンズで一度に映像を拡大すると光束
周縁部での像のひずみが非常に増大するので、このよう
な歪みを補正するために拡大系を組レンズで構成し、収
差を除去したり、段階的に拡大していく構成としても良
い。また、拡大光学系751とコリメータ752との間
には、拡大光学系751によってえられる光束を更に拡
大するための他の拡大光学系を配設しても良い。これに
より個々の拡大光学系の設計条件が緩和され、製造性が
良くなる。
In FIG. 5, the magnifying optical system is composed of a single lens. However, if an image is magnified by one lens at a time, the image distortion at the periphery of the light beam greatly increases. For the purpose of correction, the enlargement system may be constituted by a group of lenses to remove aberrations or to enlarge in a stepwise manner. Further, another magnifying optical system for further magnifying the light beam obtained by the magnifying optical system 751 may be provided between the magnifying optical system 751 and the collimator 752. As a result, the design conditions of each magnifying optical system are relaxed, and the manufacturability is improved.

【0051】ところで、上述した実施例の液晶表示装置
1において、各光学要素はそれぞれ別部材を用いた接着
その他の手段により一体的に構成することができる。こ
れにより、部品点数を低減し、また光学的な位置合わせ
を簡略化し、一層の装置の低廉化を達成することができ
る。
Incidentally, in the liquid crystal display device 1 of the above-described embodiment, each optical element can be integrally formed by bonding using another member or other means. As a result, the number of components can be reduced, the optical alignment can be simplified, and the cost of the apparatus can be further reduced.

【0052】また、上述したレンズアレイ群は屈折率分
布形レンズを並列配置したレンズアレイによっても代替
可能である。この時、部品点数が削減でき、位置合わせ
の必要も無くなるので、拡大光学系としての製造性は向
上する。
The above-described lens array group can be replaced by a lens array in which gradient index lenses are arranged in parallel. At this time, the number of components can be reduced, and the need for alignment is eliminated, so that the manufacturability of the magnifying optical system is improved.

【0053】また、上述したレンズのほとんどは通常の
屈折型のレンズを用いているが、フレネルレンズで代用
することができる。この場合、レンズの厚さを薄くする
ことが可能になるので、装置全体の軽量化に貢献する。
この場合、フレネルレンズは回折効果を有さない同心円
状のプリズム輪帯群で構成することができる。断面が直
角3角形で断面の幅も大きいので、形状が単純化するか
ら、光学特性を主として屈折現象を用いて評価すること
が出来、設計や製造が容易になる利点を有する。 図6
にこのようなフレネルレンズの局所断面の模式図を示
す。図6に示されるフレネルレンズFの溝形状を構成す
る光軸Oに略平行な辺である稜線aについて、この部分
から出射、またはこの部分に入射し透過あるいは反射す
る光が、最終的にスクリーンに投影される像に対して歪
みを与える要因となる。このような場合、コントラスト
向上のためにフレネルレンズの頂角部を除去し平坦化す
る技術があるが、これであると有効な高速性分まで除去
してしまうので、稜線aを周囲の光学面に比して表面が
粗い粗地bを形成し入射する光を散乱させたり、あるい
は光吸収性の膜、例えば黒の着色塗料や無反射性の多層
膜などの被膜cを配設しておくことが好ましい。粗地化
処理としては、稜線aを形成したあとでこの稜線aに対
してバイトの先端を複数回あてることで光軸方向に複数
の溝を形成したり、あるいは、刃先の切削面を荒らした
バイトで稜線aを再度なぞり同様に複数の溝を形成する
方法がある。また、着色化の方法としては、ディスペン
サによる着色法がある。稜線aに対して万遍なく粗地化
や光吸収の処理がなされていなくても所定の効果を奏す
ることが出来る。
Although most of the above-mentioned lenses use ordinary refractive lenses, Fresnel lenses can be used instead. In this case, the thickness of the lens can be reduced, which contributes to the weight reduction of the entire apparatus.
In this case, the Fresnel lens can be constituted by a group of concentric prism zones having no diffraction effect. Since the cross-section is a right-angled triangle and the width of the cross-section is large, the shape is simplified, so that the optical characteristics can be evaluated mainly by using the refraction phenomenon, and there is an advantage that the design and the manufacture are easy. FIG.
FIG. 1 shows a schematic diagram of a local cross section of such a Fresnel lens. With respect to a ridge line a, which is a side substantially parallel to the optical axis O that constitutes the groove shape of the Fresnel lens F shown in FIG. 6, light that exits from this portion, or that is incident on this portion and that is transmitted or reflected, finally passes through the screen. Is a factor that gives distortion to the image projected on the screen. In such a case, there is a technique of removing and flattening the vertex of the Fresnel lens in order to improve the contrast. However, this removes the effective high-speed component, so that the ridge line a is removed from the surrounding optical surface. A rough ground b having a rougher surface than that is formed to scatter incident light, or a light absorbing film such as a black colored paint or a non-reflective multilayer film c is provided. Is preferred. As the roughening treatment, after forming the ridge line a, a plurality of grooves are formed in the optical axis direction by applying the tip of the cutting tool to the ridge line a plural times, or the cutting surface of the cutting edge is roughened. There is a method of forming a plurality of grooves similarly by tracing the ridge line a again with a cutting tool. As a coloring method, there is a coloring method using a dispenser. The predetermined effect can be obtained even if the ridge line a is not uniformly processed for roughening or light absorption.

【0054】また、この実施例では、単一の液晶パネル
101を使用したが、これらを貼り合わせて用いること
により、さらに大面積の表示が可能となることは言うま
でもない。このような大面積化に伴い、レンズアレイ群
の光学面の大面積化も懸念される。通常、レンズアレイ
は射出成形によって成形されるが、金型の作成が困難に
なるなどの理由により、単板での大面積化が容易ではな
い場合が生じる。図7(a)に示すように、複数のレン
ズアレイ群を張り合わせることで、レンズアレイの光学
面の面積を広げることができる。この場合の接着剤とし
ては、接着剤が付着した状態で接合面の微妙な位置調整
が必要になる工程にかかわる接着に供されるとの観点か
ら、紫外線硬化性接着剤などを用いることが好ましい。
また、真四角のパネルを張り合わせていくと、張り合わ
せた部位が一直線状に設けられることになり、レンズア
レイとしての機械強度が弱くなるから、これを少しでも
避けるために、例えば、レンズアレイのひとつのユニッ
トを鉤形状や段違い平行形状など、非正多角形状に成形
して繋ぎあわせることが搬送中の衝撃負荷による破壊の
危険性や自重による撓みを減らす上で有効となる。図7
(b)に示すレンズアレイはこのような非正多角形状の
部材を繋ぎあわせたものを必要な大きさに切り揃えた様
子を示している。一直線で形成される繋ぎ目が1本に減
少している。あるいは正6角形を組み合わせてハニカム
様に組み合わせることにより、表示スクリーン全体に亘
る一直線状の繋ぎ目は一掃される。したがって、内角が
90度以上の多角形状を組み合わせて大面積化すること
が好ましいものとなる。このとき、図7(b)に示すよ
うに、互いのレンズアレイを繋ぎあわせた後で表示装置
の筐体光像にあわせて外形を研削や切断などの手段によ
り成形する場合がある。
In this embodiment, a single liquid crystal panel 101 is used. However, it is needless to say that a larger area can be displayed by bonding these liquid crystal panels. With such a large area, there is a concern that the optical surface of the lens array group may be large. Usually, the lens array is formed by injection molding. However, there is a case where it is not easy to increase the area of a single plate due to difficulty in manufacturing a mold. As shown in FIG. 7A, by laminating a plurality of lens array groups, the area of the optical surface of the lens array can be increased. As the adhesive in this case, it is preferable to use an ultraviolet-curable adhesive or the like from the viewpoint that the adhesive is used for bonding related to a process that requires fine adjustment of the position of the bonding surface in a state where the adhesive is attached. .
Also, when the square panels are laminated, the laminated parts are provided in a straight line, and the mechanical strength of the lens array is weakened. Forming these units into a non-regular polygonal shape such as a hook shape or a stepped parallel shape and joining them is effective in reducing the risk of destruction due to an impact load during transport and the bending due to its own weight. FIG.
The lens array shown in (b) shows a state where such non-regular polygonal members are joined together and cut to a required size. The number of joints formed in a straight line is reduced to one. Alternatively, by combining regular hexagons and combining them like a honeycomb, a straight seam over the entire display screen is wiped out. Therefore, it is preferable to increase the area by combining polygonal shapes having an inner angle of 90 degrees or more. At this time, as shown in FIG. 7B, the outer shape may be formed by means such as grinding or cutting after the lens arrays are connected to each other and in accordance with the light image of the housing of the display device.

【0055】[0055]

【発明の効果】この発明によれば、小型にして十分な拡
大像を実現でき、且つ高品質な相似映像を投影できる投
影光学系、FED、LCD、レンズアレイとこれらの製
造方法およびこれらを備えた表示装置を提供することが
可能となる。
According to the present invention, a projection optical system, an FED, an LCD, a lens array, and a method for manufacturing the same, which can realize a sufficiently enlarged image with a small size and can project a high-quality similar image, are provided. It is possible to provide an improved display device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の表示装置の光学系の第1の実施形態
を示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of an optical system of a display device of the present invention.

【図2】 本発明の表示装置の光学系の第1の実施形態
の応用例を示す模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an application example of the first embodiment of the optical system of the display device of the present invention.

【図3】 本発明の表示装置に用いた液晶表示装置の模
式断面図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device used for the display device of the present invention.

【図4】 本発明の表示装置に用いたFEDの模式分解
図。
FIG. 4 is a schematic exploded view of the FED used in the display device of the present invention.

【図5】 本発明の表示装置の光学系の第2の実施の形
態を示す模式図。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a second embodiment of the optical system of the display device of the present invention.

【図6】 本発明のフレネルレンズの実施の形態を示す
断面の模式図。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an embodiment of the Fresnel lens of the present invention.

【図7】 レンズアレイの大面積化の例を示す模式図。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of increasing the area of a lens array.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…液晶表示装置、201…液晶パネル、301…面光
源部、401,751…拡大レンズ、501,551…
コリメータ、601…投影光学系、602…第1のレン
ズアレイ、603…第2のレンズアレイ、701…収束
系、801…表示スクリーン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display device, 201 ... Liquid crystal panel, 301 ... Surface light source part, 401, 751 ... Magnifying lens, 501, 551 ...
Collimator, 601 Projection optical system, 602 First lens array, 603 Second lens array, 701 Converging system, 801 Display screen

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H052 BA02 BA07 BA14 2H087 KA07 LA01 RA26 RA45 RA47 2H088 EA13 HA08 HA12 HA25 HA27 HA28 MA01 MA20 5G435 AA18 BB05 BB06 BB12 BB17 CC01 DD02 DD06 DD09 FF06 FF08 GG02 GG05 GG12 GG24 GG26 LL04 LL15  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 2H052 BA02 BA07 BA14 2H087 KA07 LA01 RA26 RA45 RA47 2H088 EA13 HA08 HA12 HA25 HA27 HA28 MA01 MA20 5G435 AA18 BB05 BB06 BB12 BB17 CC01 DD02 DD06 DD09 FF06 FF08 GG02 GG04 GG02 GG05 GG02 GG05 GG02 GG05

Claims (29)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 映像に対応する光束を発生する所定の有
効発生領域を備えた映像発生手段と、この映像発生手段
の前記有効発生領域よりも大きい画像表示領域を備えた
表示スクリーンと、前記映像発生手段の前記映像を前記
表示スクリーンに投影する光学系と、を有する表示装置
であって、 少なくとも前記光学系が、前記映像発生手段と前記表示
スクリーンとの間に配置され、前記光束を受光して略平
行光に変換する平行化光学系および複数の第1のレンズ
による第1のレンズアレイと前記複数の第1のレンズに
対応する複数の第2のレンズによる第2のレンズアレイ
とを有し前記光束を表示スクリーンに投影する投影光学
系を具備することを特徴とする表示装置。
1. An image generating means having a predetermined effective generating area for generating a light beam corresponding to an image, a display screen having an image display area larger than the effective generating area of the image generating means, and the image An optical system for projecting the image of the generating means on the display screen, wherein at least the optical system is disposed between the image generating means and the display screen, and receives the light flux. A first lens array including a plurality of first lenses and a second lens array including a plurality of second lenses corresponding to the plurality of first lenses. And a projection optical system for projecting the light beam onto a display screen.
【請求項2】 映像発生手段がフィールドエミッション
ディスプレイであることを特徴とする請求項1記載の表
示装置。
2. The display device according to claim 1, wherein the image generating means is a field emission display.
【請求項3】 少なくともフィールドエミッションディ
スプレイの有効発生領域周縁部の画素に対応する突起体
群は、有効発生領域中央部の画素に対応する突起体群に
比して突起体の密度が大きく形成されていることを特徴
とする請求項2記載の表示装置。
3. A group of projections corresponding to at least pixels at the periphery of the effective generation area of the field emission display has a higher density of projections than a group of projections corresponding to pixels at the center of the effective generation area. 3. The display device according to claim 2, wherein:
【請求項4】 映像発生手段が光透過型であり、この映
像発生手段の前記表示スクリーンに相対する側に光源が
配置されることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
4. The display device according to claim 1, wherein the image generating means is of a light transmission type, and a light source is arranged on a side of the image generating means facing the display screen.
【請求項5】 光源は、拡散光源部と、この拡散光源部
からの光を平行化して投射する平行光投射手段とを含む
ことを特徴とする請求項4記載の表示装置。
5. The display device according to claim 4, wherein the light source includes a diffuse light source unit and a parallel light projecting unit that collimates and projects the light from the diffuse light source unit.
【請求項6】 投影光学系と表示スクリーンとの間に前
記投影光学系から出射する映像を拡大する拡大光学系が
少なくともひとつ配置されることを特徴とする請求項1
記載の表示装置。
6. The apparatus according to claim 1, wherein at least one enlargement optical system for enlarging an image emitted from the projection optical system is arranged between the projection optical system and the display screen.
The display device according to the above.
【請求項7】 映像発生手段と平行化光学系との間に拡
大光学系が配置されることを特徴とする請求項1記載の
表示装置。
7. The display device according to claim 1, wherein an enlargement optical system is disposed between the image generating means and the parallelizing optical system.
【請求項8】 映像発生手段と平行化光学系との間に縮
小光学系が配置されることを特徴とする請求項1記載の
表示装置。
8. The display device according to claim 1, wherein a reduction optical system is disposed between the image generating means and the parallelizing optical system.
【請求項9】 投影光学系から出射した光束を表示スク
リーンの主表面に対して収束させる収束系を備えたこと
を特徴とする請求項1記載の表示装置。
9. The display device according to claim 1, further comprising a converging system for converging a light beam emitted from the projection optical system on a main surface of the display screen.
【請求項10】 映像発生手段から出射される光束の輝
度は、光束の断面中央付近よりも周辺付近が高いことを
特徴とする請求項1記載の表示装置。
10. The display device according to claim 1, wherein the luminance of the light beam emitted from the image generating means is higher near the periphery than at the center of the cross section of the light beam.
【請求項11】 光束を受光して略平行光に変換する平
行化光学系と、複数の第1のレンズがこの平行化光学系
に対して並置された第1のレンズアレイと、前記第1の
レンズに対応する複数の第2のレンズが並置された第2
のレンズアレイと、を有し、被投影物上に前記光束を投
影することを特徴とする投影光学系。
11. A collimating optical system that receives a light beam and converts it into substantially parallel light, a first lens array in which a plurality of first lenses are juxtaposed to the collimating optical system, Second lens in which a plurality of second lenses corresponding to the lens
And a lens array for projecting the light beam onto an object to be projected.
【請求項12】 平行光の平行度は第1のレンズの画角
以内の発散角であることを特徴とする請求項11記載の
投影光学系。
12. The projection optical system according to claim 11, wherein the parallelism of the parallel light is a divergence angle within an angle of view of the first lens.
【請求項13】 物体面の映像を受光してこの映像の正
立像をこの物体面との距離と同距離の位置に投影可能な
一組のレンズアレイを組み合わせる工程と、前記映像を
構成する光束を受光して前記レンズアレイを構成するレ
ンズの画角以内の発散角を有する光束を出射する平行化
光学系を前記一組のレンズアレイに組み合わせる工程
と、を具備することを特徴とする投影光学系の製造方
法。
13. A step of receiving an image of an object plane and combining a set of lens arrays capable of projecting an erect image of the image to a position at the same distance from the object plane, and a light beam constituting the image Combining a collimating optical system that emits a light beam having a divergence angle within the angle of view of the lenses constituting the lens array with the pair of lens arrays. Method of manufacturing the system.
【請求項14】 映像の中央付近よりも周辺付近の輝度
が高い映像発生手段。
14. An image generating means having a higher luminance near the periphery than at the center of the image.
【請求項15】 映像を発生する有効発生領域を形成す
る工程を有する映像発生手段の製造方法において、前記
有効発生領域をなす面の中央部近傍よりも周縁部近傍の
輝度が高くなるように調整された前記有効発生領域を形
成する工程を具備することを特徴とする映像発生手段の
製造方法。
15. A method of manufacturing an image generating means having a step of forming an effective generation area for generating an image, wherein the luminance is adjusted so as to be higher in the vicinity of a peripheral part than in the vicinity of a center part of a surface forming the effective generation area. And forming the effective generation area.
【請求項16】 映像の有効発生領域周縁部の画素に対
応する突起体群は、有効発生領域中央部の画素に対応す
る突起体群に比して突起体の密度が大きく形成されてい
ることを特徴とするフィールドエミッションディスプレ
イ。
16. The density of the projections corresponding to the pixels at the periphery of the effective generation area of the image is higher than the density of the projections corresponding to the pixels at the center of the effective generation area. A field emission display characterized by:
【請求項17】 電子を放出する突起体を有する陰極装
置とこの陰極装置から放出される電子を蛍光層にひきつ
ける陽極装置とを組み合わせる工程を有するフィールド
エミッションディスプレイの製造方法において、映像の
有効発生領域周縁部の画素に対応する突起体群の突起体
の密度を、映像の有効発生領域中央部の画素に対応する
突起体群に比して大きく形成した陰極装置を前記陽極層
値と組み合わせる工程を具備することを特徴とするフィ
ールドエミッションディスプレイの製造方法。
17. A method for manufacturing a field emission display, comprising a step of combining a cathode device having a projection for emitting electrons with an anode device for attracting electrons emitted from the cathode device to a fluorescent layer, wherein an effective image area is provided. A step of combining a cathode device formed with a higher density of the projections of the projection group corresponding to the peripheral pixel than the projection group corresponding to the pixel at the center of the effective image generation area with the anode layer value. A method for manufacturing a field emission display, comprising:
【請求項18】 出射する光束の輝度がこの光束の断面
中央付近よりも周辺付近が高い光源を設けられたことを
特徴とする液晶表示装置。
18. A liquid crystal display device comprising a light source having a luminance of an emitted light beam higher in the vicinity of a cross section of the light beam than in the vicinity of the center thereof.
【請求項19】 液晶パネルと光源とを組み合わせる工
程を有する液晶表示装置の製造方法において、前記液晶
パネルに対して、出射する光束の輝度がこの光束の断面
中央付近よりも周辺付近が高い光源を設ける工程を具備
することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
19. A method for manufacturing a liquid crystal display device having a step of combining a liquid crystal panel and a light source, wherein a light source having a luminance of a light beam emitted is higher in the vicinity of the periphery than in the vicinity of the center of the cross section of the light beam. A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising a step of providing.
【請求項20】 複数のレンズの光学面が略同一面内に
並置されて一体に形成されたレンズアレイの光学面がさ
らに略同一面内に並置されて一体に形成されたレンズア
レイ。
20. A lens array in which the optical surfaces of a plurality of lenses are juxtaposed in substantially the same plane, and the optical surfaces of the lens array are integrally formed in juxtaposition in substantially the same plane.
【請求項21】 複数のレンズの光学面が略同一面内に
並置されて一体に形成されたレンズアレイは、その外形
が内角が90度以上の角を有する多角形状であることを
特徴とする請求項20記載のレンズアレイ。
21. A lens array in which optical surfaces of a plurality of lenses are juxtaposed in substantially the same plane and integrally formed, the outer shape of which is a polygonal shape having an inner angle of 90 degrees or more. The lens array according to claim 20.
【請求項22】 複数のレンズの光学面を略同一面内に
並置し形成したレンズアレイの光学面をさらに略同一面
内に並置して一体に形成する工程を有することを特徴と
するレンズアレイの製造方法。
22. A lens array, comprising a step of forming the optical surfaces of a lens array formed by juxtaposing the optical surfaces of a plurality of lenses in substantially the same plane and further juxtaposing the optical surfaces in substantially the same plane. Manufacturing method.
【請求項23】 複数のレンズの光学面が略同一面内に
並置されて一体に形成されたレンズアレイは、その外形
が内角が90度以上の角を有する多角形状であることを
特徴とする請求項22記載のレンズアレイの製造方法。
23. A lens array in which the optical surfaces of a plurality of lenses are juxtaposed in substantially the same plane and integrally formed, the outer shape of which is a polygon having an inner angle of 90 degrees or more. A method for manufacturing a lens array according to claim 22.
【請求項24】 光軸方向に略平行な面が他の光学面に
比して粗く形成されているフレネルレンズ。
24. A Fresnel lens in which a surface substantially parallel to the optical axis direction is formed coarser than other optical surfaces.
【請求項25】 光軸方向に略平行な面に光吸収性の被
膜が形成されているフレネルレンズ。
25. A Fresnel lens in which a light-absorbing coating is formed on a surface substantially parallel to the optical axis direction.
【請求項26】 光学系が、光軸方向に略平行な面が他
の光学面に比して粗く形成されているフレネルレンズを
備えたことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
26. The display device according to claim 1, wherein the optical system includes a Fresnel lens whose surface substantially parallel to the optical axis direction is formed coarser than other optical surfaces.
【請求項27】 光学系が、光軸方向に略平行な面に光
吸収性の被膜が形成されているフレネルレンズを備えた
ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
27. The display device according to claim 1, wherein the optical system includes a Fresnel lens having a light absorbing film formed on a surface substantially parallel to an optical axis direction.
【請求項28】 請求項1記載の表示装置に備えられる
光学系を構成可能に形成され、光軸方向に略平行な面が
他の光学面に比して粗く形成されていることを特徴とす
るフレネルレンズ。
28. An optical system provided in the display device according to claim 1, wherein a surface substantially parallel to an optical axis direction is formed coarser than other optical surfaces. Fresnel lens.
【請求項29】 請求項1記載の表示装置に備えられる
光学系を構成可能に形成され、光軸方向に略平行な面に
光吸収性の被膜が形成されていることを特徴とするフレ
ネルレンズ。
29. A Fresnel lens, wherein an optical system provided in the display device according to claim 1 is configured to be configurable, and a light-absorbing film is formed on a surface substantially parallel to an optical axis direction. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014059401A (en) * 2012-09-14 2014-04-03 Kyoei Engineering Corp Method for manufacturing fresnel lens
WO2023245384A1 (en) * 2022-06-20 2023-12-28 京东方科技集团股份有限公司 Display module and projector

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