JP2889458B2 - Direct-view display device - Google Patents

Direct-view display device

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JP2889458B2
JP2889458B2 JP5104498A JP10449893A JP2889458B2 JP 2889458 B2 JP2889458 B2 JP 2889458B2 JP 5104498 A JP5104498 A JP 5104498A JP 10449893 A JP10449893 A JP 10449893A JP 2889458 B2 JP2889458 B2 JP 2889458B2
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eyepiece
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microlens
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浩巳 加藤
浩 浜田
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Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、直視型表示装置に関
し、特にビデオカメラのビューファインダや、バーチャ
ルリアリティーシステムの眼鏡型スコープなどの表示手
段として好適に用いられる直視型表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct-view display device, and more particularly to a direct-view display device suitably used as a display means such as a viewfinder of a video camera and a spectacle-type scope of a virtual reality system.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明に用いられる表示パネルとは、そ
れ自身は発光しないが、その透過率が駆動信号によって
変化し、別に設けられた光源からの光の強度を変調する
ことによって画像や文字を表示する透過型の表示パネル
である。この例には、液晶表示パネル、エレクトロクロ
ミックディスプレイ、およびPLZTなどの透光性セラ
ミックがあり、中でも液晶表示パネルは携行用テレビジ
ョン、ワードプロセッサおよびプロジェクターなどに広
く利用されている。
2. Description of the Related Art A display panel used in the present invention does not emit light by itself, but its transmittance changes according to a drive signal, and the intensity of light from a separately provided light source is modulated to form an image or a character. Is a transmissive display panel that displays. Examples include liquid crystal display panels, electrochromic displays, and translucent ceramics such as PLZT, among which liquid crystal display panels are widely used in portable televisions, word processors, projectors, and the like.

【0003】このような液晶表示パネルを用いた携行用
テレビジョンやワードプロセッサなどにおいてフルカラ
ー表示を行う際には、表示パネルの各画素に赤、緑、青
のカラーフィルタが設けられる。また、ビデオカメラの
ビューファインダやバーチャルリアリティーシステムの
スコープなどの場合においても同様にカラーフィルタが
設けられてフルカラー表示が実施される。
When performing full color display in a portable television or a word processor using such a liquid crystal display panel, each pixel of the display panel is provided with red, green and blue color filters. Also, in the case of a viewfinder of a video camera, a scope of a virtual reality system, or the like, a color filter is similarly provided to perform full color display.

【0004】前記液晶表示パネルの画素電極は、マトリ
クス状に規則的に配列されて形成される。これらの画素
電極には独立した駆動電圧がそれぞれ印加され、液晶の
光学特性を変化させることによって画像や文字が表示さ
れる。各画素電極に独立した駆動電圧を印加する方法に
は、単純マトリクス方式と、非線形2端子素子や3端子
素子を設けたアクティブマトリクス方式とがある。特に
後者は、MIM(金属−絶縁体−金属)素子やTFT
(薄膜トランジスタ)素子などのスイッチング素子と、
画素電極に駆動電圧を供給するための配線電極とを設け
る必要があるため、画素の区画中に占める有効な画素開
口部の面積、すなわち開口率が小さくなる。さらに、前
記スイッチング素子や配線電極が形成された領域に存在
する液晶には、正規の駆動電圧が印加されないので、本
来の表示動作が実行されない。このため、ブラックマト
リクスと称される遮光手段が設けられ、該遮光手段によ
って前記領域を透過した光が遮断される。このような液
晶表示パネルでは、ブラックマトリクスによる遮光部分
が縞として観察される。
[0006] The pixel electrodes of the liquid crystal display panel are regularly arranged in a matrix. Independent drive voltages are respectively applied to these pixel electrodes, and images and characters are displayed by changing the optical characteristics of the liquid crystal. Methods for applying an independent drive voltage to each pixel electrode include a simple matrix method and an active matrix method provided with a non-linear two-terminal element or a three-terminal element. In particular, the latter is a MIM (metal-insulator-metal) element or TFT
A switching element such as a (thin film transistor) element;
Since it is necessary to provide a wiring electrode for supplying a driving voltage to the pixel electrode, the area of the effective pixel opening occupying the pixel section, that is, the aperture ratio is reduced. Furthermore, since a proper drive voltage is not applied to the liquid crystal present in the region where the switching elements and the wiring electrodes are formed, the original display operation is not performed. Therefore, a light shielding means called a black matrix is provided, and the light transmitted through the region is blocked by the light shielding means. In such a liquid crystal display panel, the light-shielded portion due to the black matrix is observed as stripes.

【0005】ビデオカメラのビューファインダやバーチ
ャルリアリティシステムのスコープなどに用いられる直
視型表示装置において、上述したアクティブマトリクス
駆動を行う場合、画素電極、スイッチング素子および配
線電極を比較的小さい面積に高密度に設ける必要があ
る。しかし、前記スイッチング素子や配線電極は、その
電気的性能や製造技術などの制約から、ある程度以下の
大きさに形成することは困難である。したがって、画素
のピッチを小さくするほど開口率が小さくなって表示が
暗くなるとともに、前述したブラックマトリクスの遮光
部分による縞が目立ち、画像品質が著しく低下するとい
う問題が生じる。
In the direct-view display device used for a viewfinder of a video camera, a scope of a virtual reality system, or the like, when the above-described active matrix driving is performed, pixel electrodes, switching elements, and wiring electrodes are densely arranged in a relatively small area. Must be provided. However, it is difficult to form the switching element and the wiring electrode to a size smaller than a certain size due to restrictions on electrical performance and manufacturing technology. Therefore, the smaller the pitch of the pixels, the smaller the aperture ratio and the darker the display becomes, and the above-mentioned stripes due to the light-shielded portions of the black matrix become conspicuous, resulting in a problem that the image quality is significantly reduced.

【0006】このような開口率の低下に伴う問題を解決
するために、マイクロレンズを設けて表示パネルの各画
素電極からの出射光を画素の大きさに拡大することが考
えられている。たとえば、特開昭64−35415号に
は、平行光束を平行光束に拡大変換するためのテレセン
トリック光学系と、メニスカスマイクロレンズとを用
い、プロジェクタなどに利用されるライトバルブとして
実現した例が紹介されている。また、特公昭63−62
748号には、セグメント型の直視型表示装置において
実現した例が紹介されている。
In order to solve the problem associated with such a decrease in the aperture ratio, it has been considered to provide a microlens to enlarge the light emitted from each pixel electrode of the display panel to the size of a pixel. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-41515 discloses an example in which a telecentric optical system for expanding and converting a parallel light beam into a parallel light beam and a meniscus microlens are used to realize a light valve used in a projector or the like. ing. Also, JP-B 63-62
No. 748 discloses an example realized in a segment type direct-view display device.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述したようにフルカ
ラー表示を行う場合、表示パネルの各画素に赤、緑、青
のカラーフィルターが設けられ、前記3色の画素構成に
よってカラー表示が行われる。しかしながら、ビューフ
ァインダやスコープなどの直視型表示装置においては表
示パネルを近くで観察するために、観察者の目の分解能
が上がり、赤、緑、青の画素がそれぞれ独立したように
見える。このため、画像の滑らかさが欠けてしまい、画
像品質が低下する。特に、バーチャルリアリティシステ
ムに用いられるスコープなどでは、観察者は拡大表示さ
れた画像を見るので、画像品質の低下が顕著に表れる。
また、疑似空間を作るという点において深刻な問題とな
る。
As described above, when performing full-color display, red, green, and blue color filters are provided for each pixel of the display panel, and color display is performed by the three-color pixel configuration. However, in a direct-view display device such as a viewfinder or a scope, since the display panel is observed close, the resolution of the observer's eyes is increased, and the red, green, and blue pixels appear to be independent. For this reason, the smoothness of the image is lacking, and the image quality is reduced. In particular, in a scope or the like used in the virtual reality system, the observer views the enlarged and displayed image, so that the image quality is significantly reduced.
It is also a serious problem in creating a pseudo space.

【0008】さらに、ビデオカメラのビューファインダ
やバーチャルリアリティシステムのスコープとして用い
られる直視型表示装置は、特に表示パネルと接眼レンズ
との距離が近く、表示パネルの上下方向および左右方向
の視差が大きくなる。したがって、前述したようなマイ
クロレンズを設けると、マイクロレンズのピッチと表示
パネルの画素ピッチとの光学的なずれが生じ、表示パネ
ルからの出射光がマイクロレンズの中心を通らなくな
り、いわゆるモアレ縞と称される縞模様が発生して画像
品質が著しく低下する。
Further, in a direct-view display device used as a view finder of a video camera or a scope of a virtual reality system, the distance between the display panel and the eyepiece is particularly short, and the parallax in the vertical and horizontal directions of the display panel becomes large. . Therefore, when the microlenses as described above are provided, an optical shift occurs between the pitch of the microlenses and the pixel pitch of the display panel, so that light emitted from the display panel does not pass through the center of the microlens, and so-called moire fringes are generated. And the image quality is significantly reduced.

【0009】前記特開昭64−35415号には、この
問題を考慮してテレセントリック光学系が使用され、表
示パネルへの入射光としては平行光束が用いられてい
る。しかしながら、ビューファインダやスコープでは小
型であることも重要視されるため、限られたスペース内
で均一な照度分布を有し、かつ平行度の高い光束を作る
ことは困難である。したがって、冷陰極管などを利用し
た拡散光源を使わざるを得なくなり、前述したモアレ縞
による画像品質の低下が生じ、該出願に記載されている
ような効果は期待できない。また、前記特公昭63−6
2748号は、表示パネルと接眼レンズとの距離が近い
表示装置に対応したものではないので、ビューファイン
ダやスコープなどとして用いた場合、前述したモアレ縞
による画像品質の低下が生じる。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-41515, a telecentric optical system is used in consideration of this problem, and a parallel light beam is used as light incident on a display panel. However, it is also important for viewfinders and scopes to be small, so it is difficult to produce a light beam having a uniform illuminance distribution and a high degree of parallelism within a limited space. Therefore, a diffused light source using a cold-cathode tube or the like must be used, and the image quality is degraded due to the above-described moiré fringe, and the effect described in the application cannot be expected. In addition, the aforementioned Japanese Patent Publication No. 63-6
No. 2748 does not correspond to a display device in which the distance between the display panel and the eyepiece is short. Therefore, when it is used as a viewfinder or a scope, image quality is deteriorated due to the above-described moiré fringes.

【0010】本発明の目的は、画像品質を損なうことな
くフルカラー化を行い、視差による縞模様がなく、画像
品質の高いカラー表示が得られる直視型表示装置を提供
することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a direct-view display device which performs full-color display without deteriorating image quality, has no stripe pattern due to parallax, and can provide a color display with high image quality.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、透過型の複数
の表示パネルと、前記複数の表示パネルに異なる色彩光
を照射する複数の光源と、前記複数の表示パネルに表示
された画像を光学的に合成する合成手段と、前記合成手
段によって合成された画像を観察する接眼レンズと、
らなる直視型表示装置であって、前記表示パネルは、入
射光を制御する複数の画素がマトリクス状に配列された
表示素子と、前記複数の画素に対応して形成されたマイ
クロレンズとを含み、該マイクロレンズは、該表示素子
の合成手段側表面に形成されてなり、前記表示素子の画
素が配列されている平面とマイクロレンズが形成されて
いる平面との距離をtとし、前記表示素子の画素が配列
されている平面と前記表示素子側から接眼レンズを覗い
たときの観察者の虚像との距離をLとし、前記表示素子
の基板の屈折率をnとし、前記表示素子の画素ピッチを
P0とし、前記マイクロレンズのピッチをP1としたと
き、前記マイクロレンズのピッチP1が、P1=P0・
{1−t/(n・L)}であることを特徴とする。
According to the present invention, there are provided a plurality of transmissive display panels, a plurality of light sources for irradiating the plurality of display panels with different colored lights, and an image displayed on the plurality of display panels. synthesizing means for synthesizing optically, and the eyepiece for observing the image synthesized by said synthesizing means, or
A direct-view display device, comprising:
Multiple pixels that control light emission are arranged in a matrix
A display element, and a micro-element formed corresponding to the plurality of pixels.
A microlens, the display element
Formed on the combining means side surface of the display device.
The plane where the elements are arranged and the micro lens are formed
The distance from the plane is t, and the pixels of the display element are arrayed.
The eyepiece from the flat surface and the display element side
The distance from the virtual image of the observer at the time of
Let n be the refractive index of the substrate, and let the pixel pitch of the display element be
When P0 and the pitch of the micro lens are P1
When the pitch P1 of the micro lens is P1 = P0.
{1−t / (n · L)}.

【0012】また本発明は、透過型の複数の表示パネル
と、前記複数の表示パネルに異なる色彩光を照射する複
数の光源と、前記複数の表示パネルに表示された画像を
光学的に合成する合成手段と、前記合成手段によって合
成された画像を観察する接眼レンズと、からなる直視型
表示装置であって、前記表示パネルは、入射光を制御す
る複数の画素がマトリクス状に配列された表示素子と、
前記複数の画素に対応して形成されたマイクロレンズ
と、前記マイクロレンズを透過した光が前記接眼レンズ
に集光するフィールドレンズとを含み、前記マイクロレ
ンズは、前記表示素子の合成手段側表面に形成され、前
記フィールドレンズは前記マイクロレンズと合成手段と
の間に配置されていること特徴とする。
The present invention also relates to a plurality of transmissive display panels.
And irradiating different color lights to the plurality of display panels.
Light sources, and images displayed on the plurality of display panels.
Combining means for optically combining, and the combining means
An eyepiece for observing the formed image
A display device, wherein the display panel controls incident light.
A display element in which a plurality of pixels are arranged in a matrix,
Microlenses formed corresponding to the plurality of pixels
And the light transmitted through the microlens is the eyepiece.
A field lens for converging light to the
The lens is formed on the surface of the display element on the combining means side, and
The field lens is composed of the micro lens and the combining means.
It is characterized by being arranged between.

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【作用】本発明に従えば、透過型の表示パネルには光源
から光が照射され、画像が表示される。複数の表示パネ
ルに表示された画像は、接眼レンズを介して観察され
る。表示パネルは、表示素子とマイクロレンズとを含
む。表示素子には、入射光を制御する複数の画素がマト
リクス状に配列されている。また、マイクロレンズは、
前記表示素子の複数の画素に対応して表示素子の前記接
眼レンズ側表面に形成される。マイクロレンズは、表示
素子の複数の画素電極から出射した光を画素の大きさに
拡大する。
According to the present invention, the transmission type display panel is irradiated with light from a light source to display an image. Images displayed on the plurality of display panels are observed through eyepieces. The display panel includes a display element and a micro lens. In the display element, a plurality of pixels for controlling incident light are arranged in a matrix. Also, the micro lens is
A plurality of pixels of the display element are formed on the eyepiece-side surface of the display element corresponding to the plurality of pixels. The microlens enlarges light emitted from the plurality of pixel electrodes of the display element to the size of a pixel.

【0016】したがって、複数の画素電極から出射した
光が画素の大きさに拡大されて互いに繋がり、縞模様が
なくなって明るく、かつコントラストが均一となる。こ
のため、画像品質が向上する。表示パネルを近くで観察
する、たとえばビデオカメラのビューファインダやバー
チャルリアリティシステムのスコープなどの表示手段と
して用いた場合でも高精細な表示が得られる。
Therefore, the light emitted from the plurality of pixel electrodes is enlarged to the size of the pixel and connected to each other, and the stripes are eliminated and the brightness becomes uniform and the contrast becomes uniform. For this reason, the image quality is improved. Even when the display panel is observed nearby, for example, when used as a display means such as a viewfinder of a video camera or a scope of a virtual reality system, a high-definition display can be obtained.

【0017】また本発明に従えば、前記表示素子は一対
の基板とブラックマトリクスとを含む。一対の基板は、
透光性を有する。ブラックマトリクスは一対の基板間に
配置され、複数の遮光領域と複数の透過領域とを有す
る。前記マイクロレンズは、複数の透過領域から出射し
た光を互いに繋げるような拡大率に設計されている。
According to the invention, the display element includes a pair of substrates and a black matrix. The pair of substrates,
It has translucency. The black matrix is arranged between a pair of substrates, and has a plurality of light shielding regions and a plurality of transmission regions. The microlens is designed to have a magnification that connects light emitted from a plurality of transmission regions to each other.

【0018】したがって、遮光領域によって生じる縞模
様をなくすことができる。
Therefore, it is possible to eliminate the stripe pattern caused by the light shielding area.

【0019】さらに本発明に従えば、前記マイクロレン
ズのピッチP1は、P1=P0・{1−t/(n・
L)}とされる。ここで、P0は表示素子の画素ピッチ
を表し、tは表示素子の画素が配列されている平面とマ
イクロレンズが形成されている平面との距離を表し、n
は表示素子の基板の屈折率を表し、Lは表示素子の画素
が配列されている平面と表示素子側から接眼レンズを覗
いたときの観察者の虚像との距離を表す。
Furthermore, according to the present invention, the pitch P1 of the microlenses is P1 = P0 {1-t / (n ・
L)}. Here, P0 represents the pixel pitch of the display element, t represents the distance between the plane on which the pixels of the display element are arranged and the plane on which the microlenses are formed, and n
Represents the refractive index of the substrate of the display element, and L represents the distance between the plane on which the pixels of the display element are arranged and the virtual image of the observer when looking through the eyepiece from the display element side.

【0020】したがって、前記複数の画素電極から出射
した光が互いに繋がるとともに、マイクロレンズの中心
を通るので、表示素子とマイクロレンズとの間において
視差によって生じるモアレ縞がなくなる。このため、明
るく、コントラストが均一でさらに画像品質の向上した
カラー表示が得られる。
Therefore, since the light emitted from the plurality of pixel electrodes is connected to each other and passes through the center of the microlens, moire fringes caused by parallax between the display element and the microlens are eliminated. For this reason, a bright color display having a uniform contrast and further improved image quality can be obtained.

【0021】またさらに本発明に従えば、前記表示パネ
ルは、表示素子とマイクロレンズとフィールドレンズと
を含む。表示素子には、入射光を制御する複数の画素が
マトリクス状に配列されている。マイクロレンズは、前
記表示素子の複数の画素に対応して表示素子の前記接眼
レンズ側表面に形成される。また、フィールドレンズ
は、前記マイクロレンズと前記接眼レンズとの間に配置
され、該フィールドレンズによって前記マイクロレンズ
を透過した光の光軸に対して平行な主光線が前記接眼レ
ンズに集光する。
According to still another aspect of the present invention, the display panel includes a display element, a micro lens, and a field lens. In the display element, a plurality of pixels for controlling incident light are arranged in a matrix. The micro lens is formed on the eyepiece-side surface of the display element corresponding to the plurality of pixels of the display element. The field lens is disposed between the microlens and the eyepiece, and a principal ray parallel to an optical axis of light transmitted through the microlens by the field lens is focused on the eyepiece.

【0022】したがって、高精細な表示が得られるとと
もに、複数の画素電極から出射した光が画素の大きさに
拡大されて互いに繋がり、縞模様がなくなって明るく、
かつコントラストが均一となる。また、接眼レンズから
はマイクロレンズから出射した光のうちの光軸に対して
平行に近い成分の光のみが観察されるので、たとえば特
開昭64−35415号で実施される平行光束を用いる
必要がなく、拡散光源などを用いてもモアレ縞のない画
像品質の向上した画像を得ることが可能となる。さら
に、液晶を用いた直視型表示装置とすると視角依存性が
向上し、画像品質の向上した表示が得られる。
Therefore, a high-definition display can be obtained, and the light emitted from the plurality of pixel electrodes is enlarged to the size of a pixel and connected to each other, and is bright without stripes.
In addition, the contrast becomes uniform. In addition, since only the component of the light emitted from the microlens which is close to parallel to the optical axis is observed from the eyepiece, it is necessary to use a parallel light beam as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 35415/64. Therefore, even if a diffused light source or the like is used, it is possible to obtain an image with improved image quality without moiré fringes. Further, when a direct-view display device using liquid crystal is used, the viewing angle dependency is improved, and a display with improved image quality is obtained.

【0023】[0023]

【実施例】図1は、本発明の一実施例である表示装置1
0の概略的構成を示す側面図である。表示装置10は、
バックライト6R,6G,6B、クロスダイクロイック
プリズム8、接眼レンズ9および表示パネル11R,1
1G,11Bを含んで構成される。表示パネル11R
は、液晶素子1R、マイクロレンズアレイ5Rおよびフ
ィールドレンズ7Rを含み、同様に表示パネル11G
は、液晶素子1G、マイクロレンズアレイ5Gおよびフ
ィールドレンズ7Gを含み、表示パネル11Bは、液晶
素子1B、マイクロレンズアレイ5Bおよびフィールド
レンズ7Bを含む。
FIG. 1 shows a display device 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a schematic configuration of a zero. The display device 10
Backlights 6R, 6G, 6B, cross dichroic prism 8, eyepiece 9, and display panel 11R, 1
1G and 11B. Display panel 11R
Includes a liquid crystal element 1R, a microlens array 5R, and a field lens 7R.
Includes a liquid crystal element 1G, a micro lens array 5G, and a field lens 7G, and the display panel 11B includes a liquid crystal element 1B, a micro lens array 5B, and a field lens 7B.

【0024】合成手段であるクロスダイクロイックプリ
ズム8は、入射光を透過あるいは反射させる。該プリズ
ム8の側面8a,8b,8c側には、表示パネル11
R,11G,11Bがそれぞれ配置される。表示パネル
11R,11G,11Bの前記プリズム8とは反対側に
は拡散光源であり、たとえば白色光を発する冷陰極管で
実現されるバックライト6R,6G,6Bがそれぞれ配
置される。バックライト6Rには、たとえば赤のカラー
フィルタが設けられており、該バックライト6Rからは
赤色の波長帯域の光が照射される。また、バックライト
6Gには、たとえば緑のカラーフィルタが設けられてお
り、該バックライト6Gからは緑色の波長帯域の光が照
射される。さらにバックライト6Bには、たとえば青の
カラーフィルタが設けられており、該バックライトから
は青色の波長帯域の光が照射される。
The cross dichroic prism 8, which is a combining means, transmits or reflects incident light. A display panel 11 is provided on the side surfaces 8a, 8b, 8c of the prism 8.
R, 11G, and 11B are respectively arranged. On the opposite side of the display panels 11R, 11G, 11B from the prism 8, backlights 6R, 6G, 6B, which are diffusion light sources and are realized by, for example, cold-cathode tubes that emit white light, are arranged. The backlight 6R is provided with, for example, a red color filter, and emits light in a red wavelength band from the backlight 6R. The backlight 6G is provided with, for example, a green color filter, and the backlight 6G emits light in a green wavelength band. Further, the backlight 6B is provided with, for example, a blue color filter, and the backlight emits light in a blue wavelength band.

【0025】バックライト6Rから照射された光は、表
示パネル11Rを通過してクロスダイクロイックプリズ
ム8に入射する。クロスダイクロイックプリズム8は、
この光をクロスダイクロイックプリズム8の側面8d側
に反射させる。バックライト6Gから照射された光は、
表示パネル11Gを通過してクロスダイクロイックプリ
ズム8に入射する。クロスダイクロイックプリズム8
は、この光をクロスダイクロイックプリズム8の側面8
d側に透過させる。バックライト6Bから照射された光
は、表示パネル11Bを通過してクロスダイクロイック
プリズム8に入射する。クロスダイクロイックプリズム
8は、この光をクロスダイクロイックプリズム8の側面
8d側に反射させる。このようにして、クロスダイクロ
イックプリズム8の側面8a,8b,8c側から入射し
た光が合成されて側面8d側から出射する。観察者12
は、クロスダイクロイックプリズム8の側面8d側に配
置される接眼レンズ9から合成された光、すなわちカラ
ー表示された画像を観察する。
The light emitted from the backlight 6R passes through the display panel 11R and enters the cross dichroic prism 8. The cross dichroic prism 8
This light is reflected on the side surface 8 d side of the cross dichroic prism 8. The light emitted from the backlight 6G is
The light passes through the display panel 11G and enters the cross dichroic prism 8. Cross dichroic prism 8
Transmits this light to the side surface 8 of the cross dichroic prism 8.
Transmit light to d side. The light emitted from the backlight 6B passes through the display panel 11B and enters the cross dichroic prism 8. The cross dichroic prism 8 reflects this light toward the side surface 8 d of the cross dichroic prism 8. In this way, the light incident from the side surfaces 8a, 8b, 8c of the cross dichroic prism 8 is combined and emitted from the side surface 8d. Observer 12
Observes light synthesized from the eyepiece lens 9 arranged on the side surface 8d side of the cross dichroic prism 8, that is, an image displayed in color.

【0026】図2は、前記表示装置10の表示パネル1
1Rを示す側面図である。図2には、ブラックマトリク
ス4による遮光領域4aにハッチングを記入した。な
お、以下の図3および図6についても同様のハッチング
を記入した。表示パネル11Rの液晶素子1Rは、透光
性を有する基板2,3を含み、該基板2,3のいずれか
一方基板表面に、図示しない規則的に配列される画素電
極と、該画素電極に電圧を供給する配線電極と、画素電
極と配線電極間で印加電圧のスイッチングを行うTFT
などのスイッチング素子と、ブラックマトリクス4とが
形成される。また、他方基板表面には対向電極が形成さ
れ、液晶パネル1Rでは、いわゆるアクティブマトリク
ス駆動が実施される。また、基板2,3の表面には、液
晶分子を配向させる配向膜が形成されており、該基板
2,3の間には液晶が介在されている。
FIG. 2 shows a display panel 1 of the display device 10.
It is a side view which shows 1R. In FIG. 2, hatching is drawn in the light shielding area 4a by the black matrix 4. Note that the same hatching is shown in FIGS. 3 and 6 below. The liquid crystal element 1R of the display panel 11R includes substrates 2 and 3 having a light-transmitting property, and a pixel electrode (not shown) that is regularly arranged on one of the substrates 2 and 3; Wiring electrode for supplying voltage and TFT for switching applied voltage between pixel electrode and wiring electrode
And a black matrix 4 are formed. A counter electrode is formed on the surface of the other substrate, and so-called active matrix driving is performed in the liquid crystal panel 1R. An alignment film for aligning liquid crystal molecules is formed on the surfaces of the substrates 2 and 3, and a liquid crystal is interposed between the substrates 2 and 3.

【0027】前記ブラックマトリクス4は、画素電極に
電圧を供給する配線電極やスイッチング素子領域上に存
在する液晶分子の配向不良によって生じる表示の不均一
をなくすための部材であり、前記領域を透過した光を遮
断する。このため、該ブラックマトリクス4には、斜線
で示される複数の遮光領域4aと複数の透過領域4bと
が形成される。このようにして構成される液晶素子1R
の対角線方向の長さは、たとえば2インチ(縦方向長さ
30.5mm、横方向長さ40.6mm)とされる。ま
た、画素ピッチP0は、たとえば縦方向が48μm、横
方向が48μmとされ、画素開口部、すなわち透過領域
4bは、たとえば縦方向が24μm、横方向が36μm
とされる。
The black matrix 4 is a member for eliminating non-uniformity of display caused by poor alignment of liquid crystal molecules existing on a wiring electrode or a switching element region for supplying a voltage to a pixel electrode, and has passed through the region. Block light. Therefore, in the black matrix 4, a plurality of light shielding regions 4a and a plurality of transmission regions 4b indicated by oblique lines are formed. The liquid crystal element 1R thus configured
Has a diagonal length of, for example, 2 inches (vertical length 30.5 mm, horizontal length 40.6 mm). The pixel pitch P0 is, for example, 48 μm in the vertical direction and 48 μm in the horizontal direction. The pixel opening, that is, the transmission region 4b, is, for example, 24 μm in the vertical direction and 36 μm in the horizontal direction.
It is said.

【0028】前記液晶素子1Rの基板2の表面2a側に
は、バックライト6Rが配置される。さらに、液晶素子
1Rの基板3の表面3a上には、マイクロレンズアレイ
5Rが形成される。マイクロレンズアレイ5Rは、複数
の画素に対応して形成され、かつプラノマイクロレンズ
で実現される複数のマイクロレンズ5aから成る。マイ
クロレンズ5aは、前記複数の透過領域4bから出射し
た光が互いに繋がるような拡大率に設計されており、遮
光領域4aによって生じる縞模様をなくすことができ
る。マイクロレンズアレイ5Rの表面5b側には、フィ
ールドレンズ7Rが配置される。このフィールドレンズ
7Rは、前記マイクロレンズアレイ5Rを通過した光
の、光軸に対して平行な主光線が接眼レンズ9に集光す
るように設計されている。
A backlight 6R is arranged on the surface 2a side of the substrate 2 of the liquid crystal element 1R. Further, a microlens array 5R is formed on the surface 3a of the substrate 3 of the liquid crystal element 1R. The microlens array 5R is formed corresponding to a plurality of pixels, and includes a plurality of microlenses 5a realized by plano microlenses. The microlens 5a is designed to have an enlargement ratio such that the lights emitted from the plurality of transmission areas 4b are connected to each other, and can eliminate the stripe pattern generated by the light-shielding area 4a. A field lens 7R is arranged on the surface 5b side of the micro lens array 5R. The field lens 7R is designed such that a principal ray of light passing through the microlens array 5R and parallel to the optical axis is focused on the eyepiece 9.

【0029】なお、図2ではクロスダイクロイックプリ
ズム8の記載を省略しているけれども、表示パネル11
Rと接眼レンズ9との間には、図1に示されるクロスダ
イクロイックプリズム8が配置される。
Although the illustration of the cross dichroic prism 8 is omitted in FIG.
A cross dichroic prism 8 shown in FIG. 1 is arranged between R and the eyepiece 9.

【0030】バックライト6Rから照射された光は、液
晶素子1Rに入射する。液晶素子1Rに入射した光のう
ち、複数の遮光領域4aに入射した光は、遮断される。
一方、複数の透過領域4bに入射した光は、基板2,3
間に存在する液晶分子の配向状態にしたがって制御され
る。液晶素子1Rの透過領域4bから出射した光は、マ
イクロレンズ5aによって拡大され、互いの光が繋が
る。マイクロレンズアレイ5Rを通過した光は、フィー
ルドレンズ7Rによって、該光のうちの光軸に対して平
行な光のみが接眼レンズ9に入射するように屈折する。
観察者12は、前記接眼レンズ9を介して前記光を観察
するので、マイクロレンズアレイ5Rから出射した光の
うち、接眼レンズ9を通過することのできる光、すなわ
ち光軸に対して平行に近い成分の光のみを観察する。
The light emitted from the backlight 6R enters the liquid crystal element 1R. Of the light that has entered the liquid crystal element 1R, the light that has entered the plurality of light blocking regions 4a is blocked.
On the other hand, the light incident on the plurality of transmission regions 4b is
It is controlled according to the alignment state of the liquid crystal molecules existing between them. Light emitted from the transmission region 4b of the liquid crystal element 1R is enlarged by the micro lens 5a, and the light is connected to each other. The light that has passed through the microlens array 5R is refracted by the field lens 7R such that only light parallel to the optical axis of the light enters the eyepiece 9.
Since the observer 12 observes the light through the eyepiece 9, of the light emitted from the microlens array 5 </ b> R, the light that can pass through the eyepiece 9, that is, is nearly parallel to the optical axis. Observe only the component light.

【0031】すなわち、観察者12は、液晶素子1Rの
透過領域4bの1点を個々のマイクロレンズ5aの大き
さに拡大して観察する。この観察される1点は、透過領
域4bのどの部分でもよい。したがって、マイクロレン
ズアレイ5Rから出射した光は、光軸に対してある角度
範囲内に分布する。
That is, the observer 12 observes one point of the transmission area 4b of the liquid crystal element 1R in an enlarged manner to the size of each microlens 5a. This one observed point may be any part of the transmission region 4b. Therefore, the light emitted from the microlens array 5R is distributed within a certain angle range with respect to the optical axis.

【0032】図3は、マイクロレンズアレイ5Rから出
射した光の拡がり角θを示す図である。基板3の厚さt
を600μmとし、屈折率nを1.52とすると、マイ
クロレンズ5aの焦点距離は、395μm(=600/
1.52)となり、画素開口部の拡がり角θは、幾何学
的に縦方向が2.3°(=2・tan-1{(24/2)
/600})となり、横方向が3.4°(=2・tan
-1{(36/2)/600})となる。さらに、液晶素
子1R側から接眼レンズ9を覗いたときに見える観察者
12の虚像12aの位置と、前記液晶素子1Rの画素が
配列されている平面との距離L1を110mmとし、接
眼レンズ9と観察者12との距離L2を20mmとし、
液晶素子1Rの画素が配列されている平面と、接眼レン
ズ9との距離L3を80mmとすると、ビューファイン
ダのアイポイントにおけるアイリングの大きさは、幾何
学的に2.9mm(={20/(110−80)}・2
・110・tan(2.3/2))×4.4mm(=
{20/(110−80)}・2・110・tan
(3.4/2))となる。前記アイリングとは、接眼レ
ンズから目を離して見たときに接眼レンズの後ろに見え
る小さな明るい円の像、すなわち射出瞳のことであり、
この射出瞳の位置をアイポイントと呼ぶ。前記アイリン
グの大きさは、ビューファインダとして十分に利用でき
る値である。
FIG. 3 is a diagram showing the spread angle θ of the light emitted from the microlens array 5R. The thickness t of the substrate 3
Is 600 μm and the refractive index n is 1.52, the focal length of the microlens 5 a is 395 μm (= 600 /
1.52), and the divergence angle θ of the pixel opening is geometrically 2.3 ° in the vertical direction (= 2 · tan −1 {(24/2)).
/ 600 °) and the lateral direction is 3.4 ° (= 2 · tan)
-1 {(36/2) / 600}). Further, the distance L1 between the position of the virtual image 12a of the observer 12 seen when looking through the eyepiece 9 from the liquid crystal element 1R side and the plane on which the pixels of the liquid crystal element 1R are arranged is 110 mm, and the eyepiece 9 is The distance L2 from the observer 12 is set to 20 mm,
Assuming that the distance L3 between the plane on which the pixels of the liquid crystal element 1R are arranged and the eyepiece 9 is 80 mm, the size of the eye ring at the eye point of the viewfinder is 2.9 mm geometrically (= {20 / (110-80)} ・ 2
* 110 * tan (2.3 / 2)) x 4.4 mm (=
{20 / (110-80)} ・ 2 ・ 110 ・ tan
(3.4 / 2)). The eye ring is an image of a small bright circle seen behind the eyepiece when viewed away from the eyepiece, that is, an exit pupil,
This position of the exit pupil is called an eye point. The size of the eye ring is a value that can be sufficiently used as a view finder.

【0033】以上の説明は、表示パネル11Rについて
の説明であるけれども、表示パネル11G,11Bにつ
いても同様に構成されて表示が行われる。このように、
本実施例によれば、表示パネル11R,11G,11B
には、マイクロレンズアレイ5R,5G,5Bと、該マ
イクロレンズアレイ5R,5G,5Bから出射した光の
光軸に対して平行な主光線が接眼レンズ9に集光するフ
ィールドレンズ7R,7G,7Bとが設けられる。した
がって、遮光領域4aによって生じる縞模様をなくすこ
とができ、表示を明るく、かつコントラストを均一にす
ることができる。また、拡散光源であるバックライト6
R,6G,6Bを用いても液晶素子1R,1G,1B
と、マイクロレンズアレイ5R,5G,5Bとの間にお
いて視差によって生じるモアレ縞の発生をなくすことが
でき、画像品質を向上させることができる。さらに、観
察者12は接眼レンズ9を介して透過領域4bの1点を
拡大して観察するため、実質的な開口率が向上し、明る
い表示を得ることが可能となる。
Although the above description is for the display panel 11R, the display panels 11G and 11B are similarly configured and displayed. in this way,
According to the present embodiment, the display panels 11R, 11G, 11B
, The microlens arrays 5R, 5G, 5B, and the field lenses 7R, 7G, in which the principal ray parallel to the optical axis of the light emitted from the microlens arrays 5R, 5G, 5B converges on the eyepiece 9. 7B. Therefore, the stripe pattern generated by the light-shielding region 4a can be eliminated, and the display can be made bright and the contrast can be made uniform. Also, a backlight 6 that is a diffusion light source
Even if R, 6G, and 6B are used, the liquid crystal elements 1R, 1G, and 1B
And moire fringes caused by parallax between the microlens arrays 5R, 5G, and 5B can be eliminated, and the image quality can be improved. Furthermore, the observer 12 enlarges and observes one point of the transmission area 4b via the eyepiece 9, so that the aperture ratio is substantially improved and a bright display can be obtained.

【0034】また、バックライト6R,6G,6Bから
の異なる色彩光をクロスダイクロイックプリズム8で合
成してカラー表示を行うので、表示パネルの各画素に
赤、緑、青のカラーフィルタを設けたときのように、各
色彩光の画素が独立して観察されることはない。したが
って、ビデオカメラのビューファインダなどとして用い
ることが可能であり、さらにバーチャルリアリティシス
テムのスコープなど、拡大表示を行う場合においても高
精細なカラー表示が得られるので好適に用いられる。
Also, since different color lights from the backlights 6R, 6G and 6B are combined by the cross dichroic prism 8 to perform color display, each pixel of the display panel is provided with red, green and blue color filters. As described above, the pixels of each color light are not observed independently. Therefore, it can be used as a view finder of a video camera and the like, and can be suitably used because a high-definition color display can be obtained even in an enlarged display such as a scope of a virtual reality system.

【0035】なお、表示装置10のフィールドレンズ7
R,7G,7Bと接眼レンズ9とを目的に応じて設計す
れば、観察者12は、任意の場所に任意の大きさの虚像
を観察することができる。たとえば、接眼レンズ9の焦
点距離fを60mmとすれば、図4に示すように、実像
A1はレンズの結像の公式、すなわち(1/d1)+
(1/d2)=1/fによって、接眼レンズ9からの距
離d2が240mmの位置に、実像A1の大きさに対し
て約3倍の大きさの虚像A2として観察される。ここ
で、d1は接眼レンズ9と実像A1との距離を表す。ま
た、接眼レンズ9から虚像A2までの距離d2が1mと
なるように、フィールドレンズ7R,7G,7Bと、接
眼レンズ9とを設計すれば、約12.5倍の大きさの虚
像A2を観察することができ、バーチャルリアリティシ
ステムのスコープとして好適に利用することが可能とな
る。
The field lens 7 of the display device 10
If the R, 7G, 7B and the eyepiece 9 are designed according to the purpose, the observer 12 can observe a virtual image of an arbitrary size at an arbitrary place. For example, assuming that the focal length f of the eyepiece 9 is 60 mm, as shown in FIG. 4, the real image A1 is a lens imaging formula, that is, (1 / d1) +
By (1 / d2) = 1 / f, a virtual image A2 having a size approximately three times as large as the real image A1 is observed at a position where the distance d2 from the eyepiece lens 9 is 240 mm. Here, d1 represents the distance between the eyepiece 9 and the real image A1. If the field lenses 7R, 7G, 7B and the eyepiece 9 are designed such that the distance d2 from the eyepiece 9 to the virtual image A2 is 1 m, the virtual image A2 having a size about 12.5 times can be observed. It can be suitably used as a scope of the virtual reality system.

【0036】なお、本発明に基づく表示装置10を2組
用意して複眼で使用することにより、前述したようなバ
ーチャルリアリティシステムにおいて、奥行きや深さな
どのある立体視などを実現することができる。
By preparing two sets of the display device 10 according to the present invention and using them with a compound eye, it is possible to realize a stereoscopic view with depth and depth in the virtual reality system as described above. .

【0037】図5は、本発明の他の実施例である表示装
置22の概略的構成を示す側面図である。表示装置22
は、前述した実施例の表示装置10とほぼ同じようにし
て構成されるけれども、表示パネル23Rが液晶素子1
Rとマイクロレンズアレイ21Rとから成り、表示パネ
ル23Gが液晶素子1Gとマイクロレンズアレイ21G
とから成り、表示パネル23Bが液晶素子1Bとマイク
ロレンズアレイ21Bとから成ることを特徴とする。本
実施例のマイクロレンズアレイ21R,21G,21B
は、マイクロレンズ21aのピッチP1の補正を行った
ものである。
FIG. 5 is a side view showing a schematic configuration of a display device 22 according to another embodiment of the present invention. Display device 22
Is configured in substantially the same manner as the display device 10 of the above-described embodiment, but the display panel 23R is
R and a microlens array 21R, and the display panel 23G has a liquid crystal element 1G and a microlens array 21G.
And the display panel 23B comprises the liquid crystal element 1B and the microlens array 21B. Microlens arrays 21R, 21G, 21B of the present embodiment
Is obtained by correcting the pitch P1 of the microlenses 21a.

【0038】図6は、前記表示装置22の表示パネル2
3Rを示す側面図である。表示パネル23Rの液晶素子
1Rは、前述した実施例と同様に、アクティブマトリク
ス駆動を行うための画素電極やスイッチング素子などが
形成された基板2,3の間に液晶が介在されて成り、さ
らに両基板間には、ブラックマトリクス4が形成されて
いる。前記液晶素子1Rの基板2の表面2a側には、拡
散光源であるバックライト6Rが配置され、さらに液晶
素子1Rの基板3の表面3a上にはマイクロレンズアレ
イ21Rが形成される。マイクロレンズアレイ21R
は、複数の画素に対応して形成され、かつプラノマイク
ロレンズで実現される複数のマイクロレンズ21aから
成る。前記マイクロレンズアレイ21Rの観察者12側
には、接眼レンズ9が配置されている。前記マイクロレ
ンズアレイ21Rのマイクロレンズ21aには、後述す
るピッチ補正が施されているとともに、複数の透過領域
4bから出射した光が互いに繋がるような拡大率に設計
されている。
FIG. 6 shows the display panel 2 of the display device 22.
It is a side view which shows 3R. The liquid crystal element 1R of the display panel 23R is formed by interposing liquid crystal between substrates 2 and 3 on which pixel electrodes and switching elements for performing active matrix driving are formed, as in the above-described embodiment. A black matrix 4 is formed between the substrates. A backlight 6R as a diffusion light source is disposed on the surface 2a side of the substrate 2 of the liquid crystal element 1R, and a microlens array 21R is formed on the surface 3a of the substrate 3 of the liquid crystal element 1R. Micro lens array 21R
Consists of a plurality of microlenses 21a formed corresponding to a plurality of pixels and realized by plano microlenses. An eyepiece 9 is arranged on the viewer 12 side of the microlens array 21R. The microlenses 21a of the microlens array 21R are subjected to a pitch correction described later, and are designed to have an enlargement ratio such that the lights emitted from the plurality of transmission regions 4b are connected to each other.

【0039】なお、図6では、図2と同様にクロスダイ
クロイックプリズム8の記載を省略しているけれども、
表示パネル23Rと接眼レンズ9との間には、図5に示
されるクロスダイクロイックプリズム8が配置されてい
る。
Although FIG. 6 does not show the cross dichroic prism 8 as in FIG.
The cross dichroic prism 8 shown in FIG. 5 is arranged between the display panel 23R and the eyepiece 9.

【0040】液晶素子1Rの画素ピッチP0を48μm
とし、基板3の厚さtを600μmとし、基板3の屈折
率nを1.52とし、液晶素子1R側から接眼レンズ9
を覗いたときに見える観察者12の虚像12aの位置
と、前記液晶素子1Rの画素が配列されている平面との
距離L1を110mmとすると、マイクロレンズ21a
のピッチP1は、P1=P0・{1−t/(n・L)}
となり、すなわちマイクロレンズ21aのピッチP1が
47.8μmとなる。したがって、液晶素子1Rから出
射した光がマイクロレンズ21aの中心を通る。
The pixel pitch P0 of the liquid crystal element 1R is 48 μm
The thickness t of the substrate 3 is set to 600 μm, the refractive index n of the substrate 3 is set to 1.52, and the eyepiece 9 is placed from the liquid crystal element 1R side.
Assuming that the distance L1 between the position of the virtual image 12a of the observer 12 seen when looking into the camera and the plane on which the pixels of the liquid crystal element 1R are arranged is 110 mm, the micro lens 21a
Is P1 = P0 · {1-t / (n · L)}
That is, the pitch P1 of the micro lenses 21a is 47.8 μm. Therefore, the light emitted from the liquid crystal element 1R passes through the center of the micro lens 21a.

【0041】なお、表示パネル23G,23Bについて
も表示パネル23Rと同様の構成とされ、ピッチ補正が
施されたマイクロレンズアレイ21G,21Bが設けら
れる。このように本実施例によれば、表示パネル23
R,23G,23Bには、マイクロレンズアレイ21
R,21G,21Bが設けられる。該マイクロレンズア
レイ21R,21G,21Bのマイクロレンズ21aの
ピッチは、液晶素子1R,1G,1Bから出射した光が
マイクロレンズ21aの中心を通るように補正されてい
る。したがって、遮光領域4aによって生じる縞模様が
なくなり、表示を明るく、かつコントラストを均一にす
ることができる。また拡散光源であるバックライト6
R,6G,6Bを用いても、液晶素子1R,1G,1B
とマイクロレンズアレイ21R,21G,21Bとの間
において視差によって生じるモアレ縞の発生をなくすこ
とができ、画像品質を向上させることができる。
The display panels 23G and 23B have the same configuration as that of the display panel 23R, and are provided with microlens arrays 21G and 21B whose pitch has been corrected. As described above, according to the present embodiment, the display panel 23
R, 23G and 23B have a micro lens array 21
R, 21G and 21B are provided. The pitch of the microlenses 21a of the microlens arrays 21R, 21G, 21B is corrected so that the light emitted from the liquid crystal elements 1R, 1G, 1B passes through the center of the microlenses 21a. Therefore, the stripe pattern generated by the light-shielding region 4a is eliminated, and the display can be made bright and the contrast can be made uniform. A backlight 6 which is a diffusion light source
Even if R, 6G, 6B are used, the liquid crystal elements 1R, 1G, 1B
Moire fringes caused by parallax between the image and the microlens arrays 21R, 21G, 21B can be eliminated, and the image quality can be improved.

【0042】また、本実施例の表示装置22も前記表示
装置10と同様にバックライト6R,6G,6Bからの
異なる色彩光をクロスダイクロイックプリズム8で合成
してカラー表示を行うので、高精細なカラー表示が得ら
れる。このため、ビデオカメラのビューファインダやバ
ーチャルリアリティシステムのスコープなどとして好適
に用いられる。
Also, the display device 22 of this embodiment performs color display by combining different color lights from the backlights 6R, 6G, and 6B with the cross dichroic prism 8 in the same manner as the display device 10. A color display is obtained. Therefore, it is suitably used as a viewfinder of a video camera or a scope of a virtual reality system.

【0043】なお、本発明に基づく表示装置22も前記
表示装置10と同様に、表示装置22を2組用意して複
眼で使用することにより、バーチャルリアリティシステ
ムにおいて奥行きや深さのある立体視などを実現するこ
とができる。
The display device 22 according to the present invention, like the display device 10, is provided with two sets of display devices 22 and is used with a compound eye. Can be realized.

【0044】なお本実施例では、マイクロレンズ5a,
21aとしてプラノマイクロレンズを用いる例について
説明したけれども、それぞれの実施例における条件を満
たすメニスカスマイクロレンズや、両凸マイクロレンズ
などを使用することも本発明の範囲に属するものであ
る。
In this embodiment, the micro lenses 5a,
Although an example in which a plano microlens is used as 21a has been described, the use of a meniscus microlens, a biconvex microlens, or the like that satisfies the conditions in each embodiment also falls within the scope of the present invention.

【0045】また本実施例では、液晶素子1R,1G,
1Bを用いる例について説明したけれども、エレクトロ
クロミックパネルやPLZTなどを用いた表示素子を用
いる例も本発明の範囲に属するものである。
In this embodiment, the liquid crystal elements 1R, 1G,
Although an example using 1B has been described, an example using a display element using an electrochromic panel, PLZT, or the like also belongs to the scope of the present invention.

【0046】さらに本実施例では、バックライト6R,
6G,6Bとして拡散光源であり、白色光を発する冷陰
極管に、赤、緑、青のカラーフィルタをそれぞれ設ける
例について説明したけれども、赤、緑、青の色彩光を発
する蛍光ランプやエレクトロルミネセントパネルなど自
発光素子を用いる例も本発明の範囲に属するものであ
る。
Further, in this embodiment, the backlight 6R,
6G and 6B are diffusion light sources, and the example in which red, green, and blue color filters are provided in a cold cathode tube that emits white light has been described. However, a fluorescent lamp or an electroluminescent lamp that emits red, green, or blue color light is described. An example using a self-light emitting element such as a cent panel is also included in the scope of the present invention.

【0047】さらに本実施例では、合成手段としてクロ
スダイクロイックプリズム8を用いる例について説明し
たけれども、クロスダイクロイックミラーなど、他の合
成手段を用いる例も本発明の範囲に属するものである。
Further, in the present embodiment, an example in which the cross dichroic prism 8 is used as the synthesizing means has been described, but an example in which other synthesizing means such as a cross dichroic mirror is used also falls within the scope of the present invention.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、表示パネ
ルは表示素子とマイクロレンズとを含む。前記マイクロ
レンズは、表示素子の複数の画素電極から出射した光を
画素の大きさに拡大するので、出射光が互いに繋がり、
縞模様がなくなる。したがって、明るく、かつコントラ
ストが均一な表示が得られ、画像品質が向上する。表示
パネルを近くで観察するような表示手段として用いても
高精細な表示が得られる。
As described above, according to the present invention, a display panel includes a display element and a microlens. Since the microlens enlarges light emitted from the plurality of pixel electrodes of the display element to the size of a pixel, the emitted lights are connected to each other,
Stripes disappear. Therefore, a bright and uniform display is obtained, and the image quality is improved. High-definition display can be obtained even when the display panel is used as a display means for observing the display panel nearby.

【0049】また本発明によれば、前記表示素子は一対
の基板とブラックマトリクスとを含む。前記マイクロレ
ンズは、ブラックマトリクスの複数の透過領域から出射
した光を互いに繋げるような拡大率に設計されている。
したがって、遮光領域によって生じる縞模様をなくすこ
とができる。
According to the present invention, the display element includes a pair of substrates and a black matrix. The microlenses are designed with a magnification that connects light emitted from a plurality of transmission regions of the black matrix to each other.
Therefore, it is possible to eliminate the stripe pattern generated by the light shielding area.

【0050】さらに本発明によれば、マイクロレンズの
ピッチP1が調整されて、表示素子の複数の画素電極か
ら出射した光がマイクロレンズの中心を通る。したがっ
て、表示素子とマイクロレンズとの距離の視差によって
生じるモアレ縞がなくなり、画像品質が向上する。
Further, according to the present invention, the pitch P1 of the microlenses is adjusted, and the light emitted from the plurality of pixel electrodes of the display element passes through the center of the microlens. Therefore, moire fringes caused by the parallax of the distance between the display element and the microlens are eliminated, and the image quality is improved.

【0051】またさらに本発明によれば、表示パネルは
表示素子とマイクロレンズとフィールドレンズとを含
む。前記フィールドレンズは、マイクロレンズを透過し
た光の光軸に対して平行な主光線が接眼レンズに集光す
るように設計されている。したがって、表示素子の複数
の画素電極から出射した光が画素の大きさに拡大されて
互いに繋がり、表示が明るく、かつコントラストが均一
になる。また、拡散光源を用いても視差によって生じる
モアレ縞がなくなる。このため、画像品質の向上した表
示が得られる。
Further, according to the present invention, a display panel includes a display element, a micro lens, and a field lens. The field lens is designed such that a principal ray parallel to the optical axis of the light transmitted through the microlens is focused on the eyepiece. Therefore, the light emitted from the plurality of pixel electrodes of the display element is enlarged to the size of the pixel and connected to each other, and the display becomes bright and the contrast becomes uniform. Further, even when a diffused light source is used, moire fringes caused by parallax are eliminated. Therefore, a display with improved image quality can be obtained.

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

【図1】本発明の一実施例である表示装置10の概略的
構成を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a display device 10 according to one embodiment of the present invention.

【図2】前記表示装置10の表示パネル11Rを示す側
面図である。
FIG. 2 is a side view showing a display panel 11R of the display device 10.

【図3】マイクロレンズアレイ5Rから出射した光の拡
がり角θを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a spread angle θ of light emitted from a microlens array 5R.

【図4】実像A1および虚像A2を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a real image A1 and a virtual image A2.

【図5】本発明の他の実施例である表示装置22の概略
的構成を示す側面図である。
FIG. 5 is a side view showing a schematic configuration of a display device 22 according to another embodiment of the present invention.

【図6】前記表示装置22の表示パネル23Rを示す側
面図である。
FIG. 6 is a side view showing a display panel 23R of the display device 22.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1R,1G,1B 液晶素子 2,3 基板 4 ブラックマトリクス 5R,5G,5B,21R,21G,21B マイクロ
レンズアレイ 5a,21a マイクロレンズ 6R,6G,6B バックライト 7R,7G,7B フィールドレンズ 8 クロスダイクロイックプリズム 9 接眼レンズ 10,22 表示装置 11R,11G,11B,23R,23G,23B 表
示パネル
1R, 1G, 1B Liquid crystal element 2, 3 substrate 4 Black matrix 5R, 5G, 5B, 21R, 21G, 21B Micro lens array 5a, 21a Micro lens 6R, 6G, 6B Backlight 7R, 7G, 7B Field lens 8 Cross dichroic Prism 9 Eyepiece 10, 22 Display 11R, 11G, 11B, 23R, 23G, 23B Display panel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 27/02 G02F 1/1335 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02B 27/02 G02F 1/1335

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 透過型の複数の表示パネルと、 前記複数の表示パネルに異なる色彩光を照射する複数の
光源と、 前記複数の表示パネルに表示された画像を光学的に合成
する合成手段と、 前記合成手段によって合成された画像を観察する接眼レ
ンズと、からなる直視型表示装置であって、 前記表示パネルは、入射光を制御する複数の画素がマト
リクス状に配列された表示素子と、前記複数の画素に対
応して形成されたマイクロレンズとを含み、該マイクロ
レンズは、該表示素子の合成手段側表面に形成されてな
り、 前記表示素子の画素が配列されている平面とマイクロレ
ンズが形成されている平面との距離をtとし、前記表示
素子の画素が配列されている平面と前記表示素子側から
接眼レンズを覗いたときの観察者の虚像との距離をLと
し、前記表示素子の基板の屈折率をnとし、前記表示素
子の画素ピッチをP0とし、前記マイクロレンズのピッ
チをP1としたとき、 前記マイクロレンズのピッチP1が、P1=P0・{1
−t/(n・L)}であることを特徴とする直視型表示
装置。
1. A plurality of transmissive display panels, a plurality of light sources for irradiating the plurality of display panels with different colored lights, and a combining unit for optically combining images displayed on the plurality of display panels. An eyepiece for observing an image synthesized by the synthesizing means , wherein the display panel includes a plurality of pixels for controlling incident light.
A plurality of pixels arranged in a matrix and a plurality of pixels.
And a correspondingly formed microlens.
The lens is not formed on the surface of the display element on the combining means side.
And the plane on which the pixels of the display element are arranged
The distance from the plane on which the lens is formed is t,
From the plane on which the pixels of the element are arranged and from the display element side
Let L be the distance from the observer's virtual image when looking through the eyepiece.
The refractive index of the substrate of the display element is n, and the display element is
The pixel pitch of the child is P0, and the pitch of the micro lens is
When the pitch is P1, the pitch P1 of the micro lens is P1 = P001
−t / (n · L)}
apparatus.
【請求項2】 透過型の複数の表示パネルと、 前記複数の表示パネルに異なる色彩光を照射する複数の
光源と、 前記複数の表示パネルに表示された画像を光学的に合成
する合成手段と、 前記合成手段によって合成された画像を観察する接眼レ
ンズと、 からなる直視型表示装置であって、 前記表示パネルは、入射光を制御する複数の画素がマト
リクス状に配列された表示素子と、前記複数の画素に対
応して形成されたマイクロレンズと、前記マイクロレン
ズを透過した光が前記接眼レンズに集光するフィールド
レンズとを含み、前記マイクロレンズは、前記表示素子
の合成手段側表面に形成され、前記フィールドレンズは
前記マイクロレンズと合成手段との間に配置されている
こと特徴とする直視型表示装置。
2. A plurality of transmissive display panels, and a plurality of display panels irradiating different color lights to the plurality of display panels.
Optically combine a light source and images displayed on the plurality of display panels
And an eyepiece for observing the image synthesized by the synthesizing means.
A lens and direct view display device having the display panel, a plurality of pixels for controlling the incident light Mato
A plurality of pixels arranged in a matrix and a plurality of pixels.
A correspondingly formed microlens,
Field where the light transmitted through the eyepiece is focused on the eyepiece
A lens, wherein the microlens is a display element.
The field lens is formed on the combining means side surface of
Disposed between the microlens and the combining means
A direct-view display device.
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