JP2001305518A - Display device - Google Patents

Display device

Info

Publication number
JP2001305518A
JP2001305518A JP2000118357A JP2000118357A JP2001305518A JP 2001305518 A JP2001305518 A JP 2001305518A JP 2000118357 A JP2000118357 A JP 2000118357A JP 2000118357 A JP2000118357 A JP 2000118357A JP 2001305518 A JP2001305518 A JP 2001305518A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refractive index
light
display panel
microlens
transmittance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000118357A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Watanabe
邉 好 浩 渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2000118357A priority Critical patent/JP2001305518A/en
Publication of JP2001305518A publication Critical patent/JP2001305518A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize good characteristics, such as high transmissivity and chromaticity, although a spherical lens of good productivity is used as a microlens. SOLUTION: In a display deice which is provided with a light source and a display panel with a transmissivity control layer where a pixel unit to control transmissivity is two-dimensionally placed, controls light intensity of a transmitted light by controlling the transmissvity of the display panel, projects, projects an emitted light from the display panel on a screen or a pupil and performs display by the transmitted light or reflected light of this screen, or a light intensity pattern being made incident from the pupil, a micro lens array formed with a plurality of lenses corresponding to the pixel unit of the display panel is provided between the light source and the display panel, the microlens consists of a high refractive index medium (refractive index n1) consisting of a spherical surface of a light-emitting surface convex, and a low refractive index medium (refractive index n2) formed in the emission surface side, and the refractive index difference is set to 0.25<n1-n2<0.42.

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】本発明は表示装置に係わり、
例えば液晶パネルを用いた表示装置に関する。
The present invention relates to a display device,
For example, the present invention relates to a display device using a liquid crystal panel.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、大画面表示用の表示装置として投
射型の液晶表示装置が注目されている。液晶表示装置
は、液晶による透過率制御層を持ち、投射型の場合はレ
ーザー光を使って透過/非透過の2次元パターンを液晶
パネル上に形成するものや、薄膜トランジスタ等をスイ
ッチ素子として用いて透過率制御層を制御し、電気的に
透過/非透過の2次元パターンを形成するもの等があ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, a projection type liquid crystal display device has attracted attention as a display device for displaying a large screen. A liquid crystal display device has a transmittance control layer made of liquid crystal. In the case of a projection type, a two-dimensional pattern of transmission / non-transmission is formed on a liquid crystal panel using a laser beam, or a thin film transistor or the like is used as a switch element. There is one that controls the transmittance control layer to form an electrically transparent / non-transparent two-dimensional pattern.

【0003】特に、電気的にパターンを形成する液晶パ
ネルを用いたものは、動画の表示が可能である為に、大
画面テレビ用として期待されている。
In particular, those using a liquid crystal panel which electrically forms a pattern are expected to be used for large-screen televisions because they can display moving images.

【0004】さて、液晶パネルの様なライトバルブとし
て動作する表示パネルを用いた投射型液晶装置におい
て、特にカラー表示のものについて着目すると、3板式
のものと単板式のものとがある。
In a projection type liquid crystal device using a display panel which operates as a light valve such as a liquid crystal panel, when focusing attention on a color display, there are a three-panel type and a single-panel type.

【0005】ここでは、例えば、単板式のもののうちマ
イクロレンズを用いた装置を想定して説明する。この装
置は、簡単には、次のようなものである。先ず、光源か
らの光のうちのRGBのそれぞれを、RGBのうちの1
つのみをそれぞれ反射する3枚のミラーで、それぞれ異
なる角度に反射させる。この後、マイクロレンズアレイ
を介して、液晶パネルの1画素中の3つの開口に、RG
Bのそれぞれの光を分離して入射、透過させる。これに
より、カラー映像が形成される。
[0005] Here, for example, an apparatus using a microlens of a single-plate type will be described. This device is simply as follows. First, each of the RGB of the light from the light source is replaced with one of the RGB.
The three mirrors, each reflecting only one, reflect at different angles. After that, RG is inserted into three openings in one pixel of the liquid crystal panel via the micro lens array.
Each light of B is separated, made incident and transmitted. As a result, a color image is formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】さて、一般的なマイク
ロレンズの構造を図6に示す。まずマイクロレンズは、
凸面または凹面(図は凸面)を有する光学媒体602
と、それを支持する基板601と、光学媒体602に対
して接する別の屈折率の光学媒体603と、マイクロレ
ンズからの光が集光する媒体604とを有する。通常、
液晶表示装置に使用する場合には、媒体604は、液晶
パネルを構成するガラス基板である。
FIG. 6 shows the structure of a general microlens. First, the micro lens
Optical medium 602 having a convex or concave surface (convex surface in the figure)
A substrate 601 supporting the optical medium, an optical medium 603 having another refractive index in contact with the optical medium 602, and a medium 604 for condensing light from the microlens. Normal,
When used in a liquid crystal display device, the medium 604 is a glass substrate forming a liquid crystal panel.

【0007】さて、最も作製しやすい凸面または凹面の
形状としては、球面が考えられる。これは、通常のガラ
スレンズを研磨形成する場合にも、最も単純な運動で作
製される形状が球であるのと同様である。つまり、レン
ズアレイをエッチングにより形成する場合は、最も基本
的な形状が球となる。この形状とする事により生産にお
ける再現性を高める事ができる様になる。ただし、以下
に示す様に球面を利用したレンズには問題がある。
[0007] A spherical surface is conceivable as the shape of the convex or concave surface which is most easily manufactured. This is the same as the case where the shape produced by the simplest movement is a sphere even when an ordinary glass lens is formed by polishing. That is, when the lens array is formed by etching, the most basic shape is a sphere. By adopting this shape, reproducibility in production can be improved. However, there is a problem with a lens using a spherical surface as described below.

【0008】光学媒体に必要とされる加工性や安定性の
問題から、これらの光学媒体として採用できる材料は限
られており、採り得る屈折率の範囲はあまり広くはな
い。図6の構成において、レンズの焦点距離fは、界面
の曲率半径をR、凸球面の屈折率をn1、同様に媒体6
03の屈折率をn2、動作基板の屈折率をn3とする
と、
[0008] Due to the problems of workability and stability required for optical media, the materials that can be used for these optical media are limited, and the range of refractive indexes that can be used is not very wide. In the configuration of FIG. 6, the focal length f of the lens is such that the radius of curvature of the interface is R, the refractive index of the convex sphere is n1, and
Assuming that the refractive index of 03 is n2 and the refractive index of the working substrate is n3,

【数1】 である。(Equation 1) It is.

【0009】焦点距離を短くする為には、屈折率差(n
1−n2)を大きくするか、または曲率半径Rを小さく
する必要がある。先に述べた様に、屈折率差(n1−n
2)はあまり大きくできないので曲率半径Rを小さくす
る事になる。焦点を画素開口部に結ぶ為には、焦点距離
を短くする必要があり、その為にはマイクロレンズは曲
率半径Rが小さい、肉厚レンズとなる。
In order to shorten the focal length, the refractive index difference (n
1-n2) or the radius of curvature R needs to be reduced. As described above, the refractive index difference (n1-n
Since 2) cannot be made too large, the radius of curvature R is reduced. In order to focus on the pixel aperture, it is necessary to shorten the focal length. For this purpose, the microlens is a thick lens having a small radius of curvature R.

【0010】ところが肉厚の球面レンズにおいては、球
面収差が顕著に現れる。図7に球面収差の様子を示す。
図中、701はマイクロレンズ基板、702はマイクロ
レンズアレイ、703は対向基板、704は液晶体、7
05はアレイ基板である。球面レンズでは、レンズの周
辺になればなるほど焦点距離が短くなり、周辺では焦点
距離が短すぎて、光が十分集光できなくなりマイクロレ
ンズの性能が著しく低下してしまう。
However, in a thick spherical lens, spherical aberration remarkably appears. FIG. 7 shows the state of spherical aberration.
In the figure, 701 is a microlens substrate, 702 is a microlens array, 703 is a counter substrate, 704 is a liquid crystal, 7
05 is an array substrate. In the case of a spherical lens, the focal length becomes shorter at the periphery of the lens. At the periphery, the focal length is too short, so that light cannot be sufficiently collected and the performance of the microlens is significantly reduced.

【0011】従って、マイクロレンズの効果である透過
率の向上効果が低下し、また、透過率制御層上の像がぼ
けてしまう為に、十分な色分離を行う事ができなくな
る。
Therefore, the effect of improving the transmittance, which is the effect of the microlens, is reduced, and the image on the transmittance control layer is blurred, so that it is impossible to perform sufficient color separation.

【0012】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的は、生産性の良い球面レンズによるマイクロレ
ンズアレイを用いつつも、透過性の高く、色度等の特性
の良い装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above,
It is an object of the present invention to provide a device having high transmittance and good characteristics such as chromaticity while using a microlens array of spherical lenses having good productivity.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の表示装置
は、光の透過率を制御する画素単位を2次元状に配置し
た透過率制御層を持つ表示パネルと、前記表示パネルの
画素単位に対応した複数のレンズを形成したマイクロレ
ンズアレイを備え、前記マイクロレンズが、出射面凸の
球面から成る高屈折率媒体(屈折率n1)と、その出射
面側に形成した低屈折率媒体(屈折率n2)と、から構
成され、その屈折率差を、 0.25<(n1−n2)<0.42 に設定したものとして構成される。
A first display device according to the present invention comprises a display panel having a transmittance control layer in which pixel units for controlling light transmittance are two-dimensionally arranged, and a pixel of the display panel. A high-refractive-index medium (refractive index n1) comprising a convex spherical surface on the exit surface; and a low-refractive-index medium formed on the exit surface side. (Refractive index n2), and the refractive index difference is set as 0.25 <(n1-n2) <0.42.

【0014】本発明の第2の表示装置は、光源と、透過
率を制御する画素単位を2次元状に配置した透過率制御
層を持つ表示パネルと、を備え、前記表示パネルの透過
率を制御する事で透過光の光強度の制御を行い、前記表
示パネルからの出射光をスクリーンあるいは瞳に投射し
て、このスクリーンの透過光または反射光か、あるいは
前記瞳から入射する光強度パターンにより表示を行う表
示装置において、前記光源と前記表示パネルとの間に、
前記表示パネルの画素単位に対応した複数のレンズを形
成したマイクロレンズアレイを備え、前記マイクロレン
ズが、出射面凸の球面から成る高屈折率媒体(屈折率n
1)と、その出射面側に形成した低屈折率媒体(屈折率
n2)と、から構成され、その屈折率差を、 0.25<(n1−n2)<0.42 に設定したものとして構成される。
A second display device according to the present invention includes a light source and a display panel having a transmittance control layer in which pixel units for controlling the transmittance are arranged two-dimensionally, and the transmittance of the display panel is reduced. By controlling the light intensity of the transmitted light by controlling, the light emitted from the display panel is projected on a screen or a pupil, and the transmitted light or reflected light of the screen or the light intensity pattern incident from the pupil is used. In a display device that performs display, between the light source and the display panel,
A microlens array formed with a plurality of lenses corresponding to pixel units of the display panel, wherein the microlens is a high-refractive-index medium (refractive index: n
1) and a low-refractive index medium (refractive index n2) formed on the exit surface side, and the refractive index difference is set to be 0.25 <(n1-n2) <0.42. Be composed.

【0015】レンズ特性を考えると、低屈折率媒体の屈
折率は低い程よい。これは、屈折率差(n1−n2)が
大きいほど、同じ焦点距離でも曲率半径が大きくなり、
球面収差が小さくなる為である。凸球面を成形し、それ
を低屈折率媒体の材料により接着する場合を考える。成
形できる光学材料として考えられるのは、光学樹脂、ガ
ラス等であり、その屈折率は、大きくてもせいぜい1.
6程度が最大である。従って、低屈折率媒体側の屈折率
を小さくする事でレンズ特性を良くする事になる。
Considering the lens characteristics, the lower the refractive index of the low refractive index medium, the better. This is because the larger the refractive index difference (n1-n2), the larger the radius of curvature at the same focal length,
This is because the spherical aberration is reduced. Consider a case where a convex spherical surface is formed and bonded with a material of a low refractive index medium. Optical materials that can be molded include optical resins, glass, and the like, whose refractive index is at most 1.
About 6 is the maximum. Therefore, the lens characteristics are improved by reducing the refractive index on the low refractive index medium side.

【0016】最も低屈折率の材料として考えられるの
が、気体または真空であり、その屈折率はほぼ1であ
る。しかし、実際には屈折率を1とすると、界面反射を
増加させて、特性を劣化させてしまう。
The material having the lowest refractive index is gas or vacuum, and its refractive index is almost 1. However, if the refractive index is actually 1, the interface reflection is increased and the characteristics are degraded.

【0017】図8に、発明者が独自に行った実験により
求めた、球面を構成する媒体の屈折率n1=1.59、
基板の屈折率n3=1.52を用いた場合の、屈折率n
2と透過率の関係を示す。この本発明者の独自の実験結
果から、屈折率が1の場合よりも、屈折率が1.2〜
1.3の場合の方が透過率が高くなっているのがわか
る。透過率が低いのは、透過領域以外の部分に光が入射
するからである。この場合には、液晶パネルの温度上昇
や、単板式表示装置として用いるときにおいては、混色
等を引き起こす事になる。従って、球面収差により透過
しない光の割合は少しでも低減すべきである。最大効率
を示すところ(図8では78%)からの10%落ち程度
以下になると、特性劣化の影響が大きくなる。従って、
屈折率n2としては、最大1.34程度までが許容範囲
となるのがわかる。この時の屈折率差は(n1−n2)
=0.25である。
FIG. 8 shows the refractive index n1 = 1.59 of the medium constituting the spherical surface, which was obtained by an experiment independently performed by the inventor.
The refractive index n when the substrate refractive index n3 = 1.52 is used.
2 shows the relationship between 2 and the transmittance. From the original experimental results of the present inventor, the refractive index is 1.2 to 1.2 as compared with the case where the refractive index is 1.
It can be seen that the transmittance is higher in the case of 1.3. The transmittance is low because light is incident on a portion other than the transmission region. In this case, when the temperature of the liquid crystal panel rises or when it is used as a single-panel display device, color mixing or the like is caused. Therefore, the proportion of light that is not transmitted due to spherical aberration should be reduced as much as possible. When the efficiency is reduced by about 10% or less from the maximum efficiency (78% in FIG. 8), the influence of the characteristic deterioration is increased. Therefore,
It can be seen that the maximum allowable refractive index n2 is about 1.34. The refractive index difference at this time is (n1-n2)
= 0.25.

【0018】さらに、屈折率n2と、その媒体の両端
(n1及びn3と接する面)の界面反射の大きさを(理
論計算)により図9に示す。
FIG. 9 shows the refractive index n2 and the magnitude of the interface reflection at both ends of the medium (surfaces in contact with n1 and n3) by (theoretical calculation).

【0019】この図より判る様に、屈折率n2が低下す
るにつれて、急激に反射率が高くなる。このマイクロレ
ンズ部分での反射は、図10に示す様に、液晶パネル内
の界面部で反射した光を、再び近接した位置で再反射す
る事になり、乱反射光となり、コントラストの低下や、
単板式カラー表示をする場合には、混色の原因となる。
従って、一定以下に抑えたい。通常のガラス表面での界
面反射(4%)と同等以下を最低条件とすると、この条
件は1.17<n2(屈折率)となる。このとき、屈折
率差(n1−n2)<0.42となる。
As can be seen from this figure, as the refractive index n2 decreases, the reflectance sharply increases. As shown in FIG. 10, the reflection at the microlens portion causes the light reflected at the interface in the liquid crystal panel to be re-reflected at a position close to the light source again, resulting in irregularly-reflected light.
When a single-panel color display is performed, color mixing is caused.
Therefore, we want to keep it below a certain level. Assuming that the minimum condition is equal to or less than the interface reflection (4%) on a normal glass surface, this condition is 1.17 <n2 (refractive index). At this time, the refractive index difference (n1-n2) <0.42.

【0020】以上の条件の範囲内にあれば、球面レンズ
を用いても、十分な集光特性が得られ、良好な特性の表
示装置が実現できるのが、本発明者にとって独自にわか
った。なお、図10中、1000はマイクロレンズ基
板、1001は凸球面レンズ、1002は低屈折率媒
体、1003は対向基板、1004は液晶体、1005
はアレイ基板である。
The inventor of the present invention has uniquely found that if the above conditions are satisfied, a sufficient light-collecting characteristic can be obtained even if a spherical lens is used, and a display device having good characteristics can be realized. In FIG. 10, 1000 is a microlens substrate, 1001 is a convex spherical lens, 1002 is a low refractive index medium, 1003 is a counter substrate, 1004 is a liquid crystal, 1005
Is an array substrate.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例として、マ
イクロレンズアレイ218と液晶パネル(液晶体)21
9、即ち、樹脂を成形して作成したレンズアレイと、フ
ッ素系不活性液を用いたレンズアレイ、と液晶パネルの
構成を図1に示す。図2に、図1の装置を用いた装置全
体の構成例として、単板式表示装置を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, as an embodiment of the present invention, a microlens array 218 and a liquid crystal panel (liquid crystal body) 21 will be described.
FIG. 1 shows the configurations of a lens array 9 formed by molding a resin, a lens array using a fluorine-based inert liquid, and a liquid crystal panel. FIG. 2 shows a single-panel display device as a configuration example of the entire device using the device of FIG.

【0022】この図2において、光源としてメタルハラ
イドランプ210が用いられる。このランプ210の背
後には、反射鏡としての楕円リフレクタ211が配置さ
れる。このリフレクタ211からの反射光の進行方向に
は、光の角度を調節する円錐レンズ212、絞り21
3、赤外線および紫外線カット用フィルタ214、コン
デンサレンズ215が設けられている。さらに、このレ
ンズ215の前方には、3枚のダイクロイックミラーか
ら構成される色分離ミラー216が設けられている。こ
のミラー216からの反射光の進行方向には、一対の偏
光板217,220に挟まれた状態に、マイクロレンズ
アレイ218および液晶パネル(液晶体)219が設け
られている。さらに、この前方には、フィールドレンズ
221及び投射レンズ222が設けられている。
In FIG. 2, a metal halide lamp 210 is used as a light source. Behind the lamp 210, an elliptical reflector 211 as a reflecting mirror is arranged. A conical lens 212 for adjusting the angle of the light,
3, a filter 214 for cutting off infrared rays and ultraviolet rays, and a condenser lens 215 are provided. Further, a color separation mirror 216 composed of three dichroic mirrors is provided in front of the lens 215. A microlens array 218 and a liquid crystal panel (liquid crystal body) 219 are provided between the pair of polarizing plates 217 and 220 in the traveling direction of the reflected light from the mirror 216. Further, a field lens 221 and a projection lens 222 are provided in front of this.

【0023】次に、この表示装置の光学的な動作を説明
する。
Next, the optical operation of the display device will be described.

【0024】メタルハイドランプ210の光が回転楕円
リフレクタ211により、円錐レンズ212の直前の位
置に集光される。円錐レンズ212は、集光された光の
出射角度を光軸側に曲げる事でより平行光を得やすくし
ている。
The light of the metal hide lamp 210 is condensed by the spheroidal reflector 211 at a position immediately before the conical lens 212. The conical lens 212 makes it easier to obtain parallel light by bending the exit angle of the collected light toward the optical axis.

【0025】円錐レンズ212からの出射光は、絞り2
13により制限される。この絞り213は、これの出射
面の面積とコンデンサレンズ215の焦点距離とによ
り、コンデンサレンズの出射側で得られる光の角度分布
が決まるので、後述する所定の角度分布を得る為に用い
ている。
The light emitted from the conical lens 212 passes through the stop 2
13 The aperture 213 is used to obtain a predetermined angular distribution, which will be described later, since the angular distribution of light obtained on the exit side of the condenser lens is determined by the area of the exit surface and the focal length of the condenser lens 215. .

【0026】絞り213から出射した光は、赤外線およ
び紫外線カットフィルタ214により、不要な不可視光
線を除去された後、コンデンサレンズ215に入射す
る。
Light emitted from the stop 213 is incident on the condenser lens 215 after unnecessary invisible light is removed by the infrared and ultraviolet cut filter 214.

【0027】コンデンサレンズ215は、通常のガラス
の球面レンズで作製すると肉厚の球面収差の大きなレン
ズになるので、フレネルレンズとして軽量化すると共に
収差の低減を行っている。
When the condenser lens 215 is made of a normal glass spherical lens, it becomes a thick lens having a large spherical aberration. Therefore, the weight of the Fresnel lens is reduced and the aberration is reduced.

【0028】コンデンサレンズにより略平行光となった
光は、3枚のダイクロイックミラー216(216R,
216G,216B)に入射する。このダイクロイック
ミラー216の3枚の特性はそれぞれたとえば図4の様
になっている。
The light which has become substantially parallel light by the condenser lens is converted into three dichroic mirrors 216 (216R, 216R).
216G, 216B). The characteristics of the three dichroic mirrors 216 are as shown in FIG. 4, for example.

【0029】すなわち、この3枚のそれぞれを216
R,216G,216Bとすれば、216Rは可視光の
中で赤色の光すなわちR光のみを反射し、同様に216
Gは緑色の光すなわちG光、216Bは青色の光すなわ
ちB光のみを反射する様になっている。また、これらの
3枚は、図4の様に傾きを変えて配置され、液晶パネル
の水平方向に3色に角度的に分離する働きをしている。
That is, each of these three images is 216
R, 216G, and 216B, 216R reflects only red light, that is, R light in visible light, and 216R similarly.
G reflects green light, that is, G light, and 216B reflects only blue light, that is, B light. These three sheets are arranged at different inclinations as shown in FIG. 4 and function to angularly separate the three colors in the horizontal direction of the liquid crystal panel.

【0030】以上の様にして3色に角度分離された光
は、偏光板217により偏光された後にマイクロレンズ
アレイ218および液晶パネル219に入射する。
The light that has been angle-separated into three colors as described above is polarized by the polarizing plate 217 and then enters the microlens array 218 and the liquid crystal panel 219.

【0031】マイクロレンズアレイ218と液晶パネル
219の関係は、図5に示す様になっている。図5は、
マイクロレンズアレイ218と液晶パネル219の水平
断面の一部との関係において、ひとつのマイクロレンズ
501に入射した光の様子を示している。すなわち、結
像素子アレイであるマイクロレンズアレイ218中のひ
とつの結像素子に角度分離された3原色の光R、G、B
が入射する。この角度差により、液晶パネルを構成する
光入射側の基板502を介して、液晶パネル219の1
画素中の3つの色の開口にそれぞれの光が分離して入射
する。
The relationship between the micro lens array 218 and the liquid crystal panel 219 is as shown in FIG. FIG.
In relation to the microlens array 218 and a part of the horizontal cross section of the liquid crystal panel 219, the state of light incident on one microlens 501 is shown. That is, light R, G, and B of three primary colors that are angle-separated into one imaging element in the microlens array 218 that is an imaging element array.
Is incident. Due to this angle difference, one of the liquid crystal panels 219 is interposed via the light incident side substrate 502 constituting the liquid crystal panel.
Light beams are separately incident on three color openings in the pixel.

【0032】この時、3色の入射光の角度差Δθに対し
て光入射側の基板502の厚さtと屈折率n、画素ピッ
チPpixelおよび結像素子のPlensの間は概略
以下の様な関係になっている。
At this time, the thickness t of the substrate 502 on the light incident side, the refractive index n, the pixel pitch Ppixel and the Plens of the imaging element are approximately as follows with respect to the angle difference Δθ between the three colors of incident light. In a relationship.

【0033】[0033]

【数2】 なお、図5中、504は、光出射側の基板である。(Equation 2) In FIG. 5, reference numeral 504 denotes a light-emitting side substrate.

【0034】この様に色分離された光が適切な色の開口
部を透過し、そして出射側の偏光板220を透過する事
でカラー映像が形成され、フィールドレンズ221およ
び投射レンズ222によりスクリーンへと拡大投射さ
れ、大画面表示される。
The color-separated light passes through an opening of an appropriate color and passes through the polarizing plate 220 on the emission side to form a color image. The color image is formed on the screen by the field lens 221 and the projection lens 222. Is enlarged and projected, and a large screen is displayed.

【0035】次に、図1のマイクロレンズアレイと液晶
パネルについて説明する。
Next, the micro lens array and the liquid crystal panel of FIG. 1 will be described.

【0036】本実施例では、光硬化型エポキシ樹脂によ
り凸球面レンズ102をガラス基板(マイクロレンズ基
板)101上にアレイ状に配置、構成したマイクロレン
ズを用いている。レンズの形成ピッチは紙面において水
平方向84μm、垂直方向71μmである。凸球面レン
ズ102の多レンズの曲率半径はおよそ85μmとなっ
ている。また、この光硬化型エポキシ樹脂の屈折率n1
は、n1=1.59である。
In the present embodiment, a microlens is used in which convex spherical lenses 102 are arranged in an array on a glass substrate (microlens substrate) 101 using a photocurable epoxy resin. The lens formation pitch is 84 μm in the horizontal direction and 71 μm in the vertical direction on the paper. The radius of curvature of the multiple lenses of the convex spherical lens 102 is about 85 μm. Also, the refractive index n1 of this photocurable epoxy resin
Is n1 = 1.59.

【0037】このマイクロレンズと液晶パネルの対向基
板104との間にはフッ素系不活性液(低屈折率媒体)
103(商品名:フロリナートFC−70)が充填され
ている。この不活性液103の屈折率n2は、n2=
1.30である。この不活性液103として、光又は熱
硬化性のものを採用でき、このときには、これは接着剤
としての役目もはたすことになる。この低屈折率媒体1
03は、液体に限るものではなく、例えば固体であって
もよい。
A fluorine-based inert liquid (a medium having a low refractive index) is provided between the microlens and the opposing substrate 104 of the liquid crystal panel.
103 (trade name: Fluorinert FC-70). The refractive index n2 of the inert liquid 103 is n2 =
1.30. As the inert liquid 103, a light or thermosetting liquid can be adopted, and at this time, it also serves as an adhesive. This low refractive index medium 1
03 is not limited to a liquid, but may be a solid, for example.

【0038】液晶パネルの対向基板104は、無アルカ
リガラス(商品名:コーニング1739)であり、厚さ
は380μmとなっている。また、その屈折率n3は、
n3=1.52である。従って、マイクロレンズの近軸
焦点距離は、およそ450μmとなる。従って、入射し
た光の焦点は、対向基板104の厚さよりもおよそ2割
ほど出射側にある事になる。これは、近軸焦点距離を、
2割ほど、アレイ基板106のパターン面(すなわち液
晶層105の位置)よりも遠くに設定した事で、マイク
ロレンズの球面収差により実効的に焦点距離が短くなる
事を補正している為であり、この焦点距離で最も良好な
特性が得られる。
The opposing substrate 104 of the liquid crystal panel is made of non-alkali glass (trade name: Corning 1739) and has a thickness of 380 μm. The refractive index n3 is
n3 = 1.52. Therefore, the paraxial focal length of the microlens is approximately 450 μm. Therefore, the focal point of the incident light is about 20% of the thickness of the counter substrate 104 on the emission side. This gives the paraxial focal length,
This is because by setting about 20% farther than the pattern surface of the array substrate 106 (that is, the position of the liquid crystal layer 105), the focal length is effectively shortened due to the spherical aberration of the microlens. At this focal length, the best characteristics can be obtained.

【0039】図1に示すマイクロレンズと液晶パネル
を、図2に示す投射型表示装置内に組み込んで動作させ
ると、球面レンズを用いたにも係わらず、液晶パネル部
の透過率は61%の高効率が得られた。また、色分離特
性も良好であり、もれ光による画素間の混色は0.3%
以下(測定限界以下)となった。
When the microlens and the liquid crystal panel shown in FIG. 1 are incorporated in the projection display apparatus shown in FIG. 2 and operated, the transmittance of the liquid crystal panel is 61% despite the use of the spherical lens. High efficiency was obtained. Also, the color separation characteristics are good, and the color mixture between pixels due to leak light is 0.3%.
(Below the measurement limit).

【0040】本発明では、低屈折率媒体としてフッ素系
不活性液を用いたが、同等の屈折率の媒体であれば、他
の液体や、固体であっても、本発明の主旨を損なうもの
ではない。
In the present invention, a fluorine-based inert liquid is used as the low refractive index medium. However, as long as the medium has the same refractive index, other liquids or solids may impair the gist of the present invention. is not.

【0041】ただし、低屈折率は固体よりも液体の方が
容易に実現できる事や、液体を用いるとすれば、その信
頼性からより不活性なものが望ましいことから、フッ素
系の不活性液は非常に適した材料であり、本発明を実現
する光学媒体として好ましい。また、この低屈折率媒体
としては、他には、他の材料、たとえば、フォンブリン
(商品名)やガルデン(商品名)を用いる事もできる。
However, since a liquid having a low refractive index can be realized more easily than a solid, and if a liquid is used, it is desirable that the liquid be more inert because of its reliability. Is a very suitable material and is preferred as an optical medium for realizing the present invention. In addition, other materials such as Fomblin (trade name) and Galden (trade name) can be used as the low refractive index medium.

【0042】以上に説明したところからわかるように、
本発明の適用は、上述の表示装置のほか、別の表示装
置、つまり、光源と、透過率を制御する画素単位を2次
元状に配置した透過率制御層を持つ表示パネルを備え、
表示パネルの透過率を制御する事で透過光の光強度の制
御を行い、出射光をスクリーンあるいは瞳に投射して、
スクリーンの透過光または反射光か、あるいは瞳から入
射する光強度パターンにより表示を行う表示装置に、可
能である。
As can be seen from the above description,
The application of the present invention includes, in addition to the above-described display device, another display device, that is, a light source and a display panel having a transmittance control layer in which pixel units for controlling transmittance are arranged two-dimensionally,
Controlling the light intensity of transmitted light by controlling the transmittance of the display panel, projecting the emitted light to the screen or pupil,
The present invention can be applied to a display device that performs display using transmitted light or reflected light from a screen or a light intensity pattern incident from a pupil.

【0043】[0043]

【発明の効果】このように、本発明によれば、生産性の
良い球面レンズにより構成されるレンズアレイを用いつ
つも、透過率の高く、色度等の特性のよい表示装置を構
成する事ができる。従って、低コストで高性能な表示装
置が実現できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to configure a display device having high transmittance and good characteristics such as chromaticity while using a lens array composed of spherical lenses having good productivity. Can be. Therefore, a high-performance display device at low cost can be realized.

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

【図1】本発明の実施例である投射型カラー液晶表示装
置のマイクロレンズと液晶パネルの構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a micro lens and a liquid crystal panel of a projection type color liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】マイクロレンズと配置角の異なる複数のダイク
ロイックミラーを用いたカラー表示を行う投射型表示装
置を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a projection display device that performs color display using a plurality of dichroic mirrors having different arrangement angles from microlenses.

【図3】投射型カラー液晶表示装置におけるダイクロイ
ックミラーの反射特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing reflection characteristics of a dichroic mirror in a projection type color liquid crystal display device.

【図4】本発明の実施例である投射型カラー液晶表示装
置におけるダイクロイックミラーの配置を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing an arrangement of dichroic mirrors in a projection type color liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図5】マイクロレンズと配置角の異なる複数のダイク
ロイックミラーを用いてカラー表示を行う投射型表示装
置における、マイクロレンズと画素の関係を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a microlens and a pixel in a projection display device that performs color display using a plurality of dichroic mirrors having different arrangement angles from the microlens.

【図6】マイクロレンズの構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a micro lens.

【図7】球面を用いたマイクロレンズにおける球面収差
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing spherical aberration in a microlens using a spherical surface.

【図8】透過効率と光学媒体の屈折率の関係を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between transmission efficiency and the refractive index of an optical medium.

【図9】界面反射率と光学媒体の屈折率の関係を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the interface reflectance and the refractive index of the optical medium.

【図10】界面反射率による戻り光の光路を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram illustrating an optical path of return light based on interface reflectance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 マイクロレンズ基板 102 凸球面レンズ 103 低屈折率 104 対向基板 105,219 液晶パネル 106 アレイ基板 210 メタルハライドランプ 211 楕円リフレクタ 212 円錐レンズ 213 絞り 214 赤外線および紫外線をカットするフィルタ 215 コンデンサレンズ 216 3枚のダイクロイックミラーから構成される色
分離ミラー 217 入射側の偏光板 218 マイクロレンズアレイ 220 出射側の偏光板 221 フィールドレンズ 222 投射レンズ
Reference Signs List 101 Micro lens substrate 102 Convex spherical lens 103 Low refractive index 104 Opposite substrate 105, 219 Liquid crystal panel 106 Array substrate 210 Metal halide lamp 211 Elliptical reflector 212 Conical lens 213 Aperture 214 Filter for cutting infrared and ultraviolet rays 215 Condenser lens 216 Three dichroic Color separation mirror 217 composed of mirror 217 Incident side polarizing plate 218 Micro lens array 220 Outgoing side polarizing plate 221 Field lens 222 Projection lens

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光の透過率を制御する画素単位を2次元状
に配置した透過率制御層を持つ表示パネルと、前記表示
パネルの画素単位に対応した複数のレンズを形成したマ
イクロレンズアレイを備え、前記マイクロレンズが、出
射面凸の球面から成る高屈折率媒体(屈折率n1)と、
その出射面側に形成した低屈折率媒体(屈折率n2)
と、から構成され、その屈折率差を、 0.25<(n1−n2)<0.42 に設定した事を特徴とする表示装置。
1. A display panel having a transmittance control layer in which pixel units for controlling light transmittance are two-dimensionally arranged, and a microlens array formed with a plurality of lenses corresponding to the pixel units of the display panel. A high-refractive-index medium (refractive index n1) comprising a spherical surface having a convex exit surface;
Low refractive index medium (refractive index n2) formed on the exit surface side
And a refractive index difference is set to be 0.25 <(n1-n2) <0.42.
【請求項2】光源と、透過率を制御する画素単位を2次
元状に配置した透過率制御層を持つ表示パネルと、を備
え、前記表示パネルの透過率を制御する事で透過光の光
強度の制御を行い、前記表示パネルからの出射光をスク
リーンあるいは瞳に投射して、このスクリーンの透過光
または反射光か、あるいは前記瞳から入射する光強度パ
ターンにより表示を行う表示装置において、 前記光源と前記表示パネルとの間に、前記表示パネルの
画素単位に対応した複数のレンズを形成したマイクロレ
ンズアレイを備え、前記マイクロレンズが、出射面凸の
球面から成る高屈折率媒体(屈折率n1)と、その出射
面側に形成した低屈折率媒体(屈折率n2)と、から構
成され、その屈折率差を、 0.25<(n1−n2)<0.42 に設定した事を特徴とする表示装置。
2. A light source and a display panel having a transmittance control layer in which pixel units for controlling transmittance are arranged two-dimensionally, and the transmittance of the display panel is controlled by controlling the transmittance of the display panel. A display device that performs intensity control, projects light emitted from the display panel onto a screen or a pupil, and performs display according to a transmitted light or reflected light of the screen, or a light intensity pattern incident from the pupil; A microlens array having a plurality of lenses corresponding to pixel units of the display panel between the light source and the display panel, wherein the microlens is a high-refractive-index medium (refractive index) formed of a spherical surface having a convex exit surface; n1) and a low-refractive index medium (refractive index n2) formed on the exit surface side, and the refractive index difference is set to be 0.25 <(n1-n2) <0.42. Special And the display device.
【請求項3】前記マイクロレンズの出射面側に形成した
前記低屈折率媒体の屈折率n2を、 1.17<n2<1.37 に設定した事を特徴とする請求項1または2に記載の表
示装置。
3. The low-refractive-index medium formed on the exit surface side of the microlens has a refractive index n2 set to 1.17 <n2 <1.37. Display device.
JP2000118357A 2000-04-19 2000-04-19 Display device Pending JP2001305518A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000118357A JP2001305518A (en) 2000-04-19 2000-04-19 Display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000118357A JP2001305518A (en) 2000-04-19 2000-04-19 Display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001305518A true JP2001305518A (en) 2001-10-31

Family

ID=18629510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000118357A Pending JP2001305518A (en) 2000-04-19 2000-04-19 Display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001305518A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110414500A (en) * 2019-07-29 2019-11-05 上海菲戈恩微电子科技有限公司 The light channel structure and electronic equipment of integrated form bio-identification device for OLED screen curtain
CN115050783A (en) * 2022-05-26 2022-09-13 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 Display panel, manufacturing method thereof and display device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0450802A (en) * 1990-06-14 1992-02-19 Nippon Sheet Glass Co Ltd Plate lens array and liquid crystal panel element using it
JPH09258195A (en) * 1996-03-19 1997-10-03 Sharp Corp Microlens substrate, liquid crystal display element, and image projection type liquid crystal display device
JPH10319878A (en) * 1997-05-21 1998-12-04 Toshiba Corp Liquid crystal display device
JPH11231314A (en) * 1998-02-16 1999-08-27 Micro Opt:Kk Liquid crystal display element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0450802A (en) * 1990-06-14 1992-02-19 Nippon Sheet Glass Co Ltd Plate lens array and liquid crystal panel element using it
JPH09258195A (en) * 1996-03-19 1997-10-03 Sharp Corp Microlens substrate, liquid crystal display element, and image projection type liquid crystal display device
JPH10319878A (en) * 1997-05-21 1998-12-04 Toshiba Corp Liquid crystal display device
JPH11231314A (en) * 1998-02-16 1999-08-27 Micro Opt:Kk Liquid crystal display element

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110414500A (en) * 2019-07-29 2019-11-05 上海菲戈恩微电子科技有限公司 The light channel structure and electronic equipment of integrated form bio-identification device for OLED screen curtain
CN115050783A (en) * 2022-05-26 2022-09-13 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 Display panel, manufacturing method thereof and display device
CN115050783B (en) * 2022-05-26 2024-01-19 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 Display panel, manufacturing method thereof and display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7321349B2 (en) Display element, display device, and microlens array
US7255450B2 (en) Projection type display apparatus, rear projector and multi-vision system
JP4751650B2 (en) Micro optical element, spatial light modulation device and projector apparatus using the micro optical element
US7934840B2 (en) Optical device and projection system comprising the same
JP2002182008A (en) Optical lens system, image display device, microlens array, liquid crystal display element and projection type liquid crystal display device
US6680762B2 (en) Projection liquid crystal display apparatus wherein overall focal point of the lens is shifted to increase effective aperture ratio
JPH08327900A (en) Offset zoom lens for reflected-light modulator
CN102645831A (en) Illuminating optical system and projector device
WO2004070462A1 (en) Microlens substrate, and liquid crystal display element provided with it, and projection liquid crystal display unit
JPH03216638A (en) Projection type display device
JP2020140155A (en) Projection optical system, projection image display device, and image capturing device
US7883219B2 (en) System and method for displaying images
US20090067072A1 (en) Prism system with prism spacer
JP2003248181A (en) Reflective spatial light modulator
JP4074104B2 (en) Image projection device
JP2008097032A (en) Micro-lens array, liquid crystal display element, and liquid crystal display device of projection-type
JP2021173923A (en) Image projection zoom lens and image projection device
JPH05346578A (en) Liquid crystal display panel
US7576813B2 (en) Liquid crystal device and projector
JP2001305518A (en) Display device
JP2000330101A (en) Lcd with double microarray lens
JP2002006298A (en) Projection color picture display device
KR940000591B1 (en) Color image display device of projection type
KR101315981B1 (en) Projector
JP3472496B2 (en) Optical element and projection display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070315

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20070427

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100119

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100126

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100525