JP2916039B2 - Projection type image display device - Google Patents

Projection type image display device

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JP2916039B2
JP2916039B2 JP4106793A JP10679392A JP2916039B2 JP 2916039 B2 JP2916039 B2 JP 2916039B2 JP 4106793 A JP4106793 A JP 4106793A JP 10679392 A JP10679392 A JP 10679392A JP 2916039 B2 JP2916039 B2 JP 2916039B2
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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、例えばプロジェクショ
ンテレビ、オーバーヘッドプロジェクターなどの投影型
画像表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type image display device such as a projection television and an overhead projector.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子はプロジェクションテレビ
等の投影型表示素子として需要が高まってきている。液
晶表示素子を投影型として使用する場合、コスト及び仕
様の面から液晶表示素子に小型高精細の表示が要求され
る。ところが、小型高精細の表示をするために、液晶表
示素子の絵素の配列を高密度化すると、表示エリアに対
する配線などの絵素以外の部分の面積が相対的に大きく
なり、表示に寄与する絵素の面積が減少する。その結
果、表示エリアに対する絵素開口部の面積率で定義され
る開口率が低下してしまう。開口率が小さくなると光の
利用効率が悪くなるため、投影画面が暗くなり、画像品
位が低下する。この問題は特にアクティブマトリクス型
液晶表示素子に於て深刻である。
2. Description of the Related Art There is an increasing demand for liquid crystal display devices as projection display devices for projection televisions and the like. When a liquid crystal display device is used as a projection type, a small and high-definition display is required for the liquid crystal display device in terms of cost and specifications. However, when the arrangement of the picture elements of the liquid crystal display element is increased in order to provide a small and high-definition display, the area of a portion other than the picture elements such as wiring with respect to the display area becomes relatively large, which contributes to display. The area of the picture element is reduced. As a result, the aperture ratio defined by the area ratio of the pixel opening to the display area decreases. When the aperture ratio is small, the light use efficiency is deteriorated, so that the projection screen becomes dark and the image quality is reduced. This problem is particularly serious in an active matrix type liquid crystal display device.

【0003】この様な絵素数の増大による開口率の低下
を防止するために、液晶表示素子の一方の面にマイクロ
レンズアレイを形成する方法が提案されている(特開昭
60ー165621〜165624号)。図7に液晶表
示素子にマイクロレンズアレイを備えた液晶表示装置の
断面図を示す。この液晶表示装置は液晶層102を挟ん
で支持基板103、104が対向配設された液晶表示素
子101を有しており、一方(下側)の支持基板103
の液晶層102側にはカラーフィルター105が形成さ
れ、他方(上側)の支持基板104の液晶層102と反
対側にはマイクロレンズアレイ106が液晶表示素子1
01の各画素に対応する位置配置で形成されている。
In order to prevent such a decrease in aperture ratio due to an increase in the number of picture elements, a method has been proposed in which a microlens array is formed on one surface of a liquid crystal display device (Japanese Patent Laid-Open No. 60-165621-165624). issue). FIG. 7 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device having a microlens array in a liquid crystal display element. This liquid crystal display device has a liquid crystal display element 101 in which support substrates 103 and 104 are disposed opposite to each other with a liquid crystal layer 102 interposed therebetween.
A color filter 105 is formed on the liquid crystal layer 102 side of the liquid crystal display element 1, and a microlens array 106 is formed on the other (upper) support substrate 104 on the side opposite to the liquid crystal layer 102.
01 is formed in a position arrangement corresponding to each pixel.

【0004】上記構造をもつ液晶表示装置において、図
8に示すように、入射光は光路111を進むので集光状
態を良好に出来る。即ち、マイクロレンズアレイ106
を備えていない構造においては入射光が光路112のよ
うに進み、絵素の開口部113以外にも達するが、マイ
クロレンズアレイ106を設けることにより入射光が光
路111を進み絵素の開口部113に集光される。その
結果、小型でしかも明るい表示が可能になった。
In the liquid crystal display device having the above-mentioned structure, as shown in FIG. 8, the incident light travels along the optical path 111, so that the light-collecting state can be improved. That is, the micro lens array 106
In the structure having no pixel, the incident light travels like the optical path 112 and reaches other than the picture element opening 113. However, by providing the microlens array 106, the incident light travels through the optical path 111 and the picture element opening 113. Is collected. As a result, a small and bright display has become possible.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】マイクロレンズアレイ
を画像表示装置に組み込むことで、表示画面の明るさに
ついての問題点は解決されたが、表示品位に関する問題
点がまだ残されている。投影型画像表示装置の構成要素
の中で、マイクロレンズアレイや液晶表示素子などは光
吸収による発熱が小さいが、これに比べてカラーフィル
ターや偏光板などは光吸収による発熱が大きい。そのた
め、画像表示装置においては、偏光板などで温度が上昇
する。カラーフィルターは特に光吸収による発熱が大き
いので、カラーフィルターを投影型画像表示装置に組み
込む場合は、カラーフィルターを設けた基板の温度が急
速に上昇する。しかも、光源の照度分布が均一でないの
で、温度上昇が場所によって異なる。従って、例えばカ
ラーフィルターを形成したガラス基板の表面に温度の分
布むらが発生し、その結果、ガラス基板内に温度勾配に
よる非等方的な応力が発生する。この非等方的な応力に
起因する光学的異方性、いわゆる光弾性が部分的なコン
トラストの低下を引き起こし、表示品位に悪影響を与え
る。
The problem of the brightness of the display screen has been solved by incorporating the microlens array into the image display device, but the problem of the display quality still remains. Among the components of the projection type image display device, a microlens array, a liquid crystal display element, and the like generate less heat due to light absorption, but a color filter, a polarizing plate, and the like generate more heat due to light absorption. Therefore, in the image display device, the temperature rises due to a polarizing plate or the like. Since the color filter generates a large amount of heat due to light absorption, the temperature of the substrate provided with the color filter rapidly rises when the color filter is incorporated in a projection type image display device. Moreover, since the illuminance distribution of the light source is not uniform, the temperature rise varies depending on the location. Accordingly, for example, uneven temperature distribution occurs on the surface of the glass substrate on which the color filter is formed, and as a result, anisotropic stress is generated in the glass substrate due to a temperature gradient. The optical anisotropy due to the anisotropic stress, so-called photoelasticity, causes a partial decrease in contrast and adversely affects display quality.

【0006】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、光弾性によるコントラストむらの低減を図るこ
とができ、また開口率の低下による画面の明るさの低下
を防止することで、均一で明るい画面を有する投影型画
像表示装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reduce contrast unevenness due to photoelasticity, and to prevent a decrease in screen brightness due to a decrease in aperture ratio, thereby achieving a uniform image. It is an object of the present invention to provide a projection type image display device having a bright screen.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の投影型画像表示
装置においては、光源と、該光源からの光が導かれる複
数の光通路を有し、該光通路の周囲に光吸収膜が配さ
れ、該光吸収膜に到達した光を吸収することにより該光
源からの光をほぼ平行光となす平行光選択手段と、該平
行光選択手段の光出射側に配置され、複数の絵素を備え
た表示素子と、該表示素子の光入射側に配置され、該平
行光選択手段によりほぼ平行とされた光を、該表示素子
の該絵素の開口部に集光して導くマイクロレンズアレイ
と、を備えてなり、前記マイクロレンズアレイの有効角
度|θ|が、該マイクロレンズアレイの焦点距離Fと、
該マイクロレンズアレイに対応する前記絵素の開口部の
大きさHとの関係において、式1により規定されるとと
もに、 |θ|≦tan −1 (H/2F)・・・(式1) 前記マイクロレンズアレイの前記有効角度|0|が4゜
以下であることを特徴とし ており、そのことにより上記
目的が達成される。
The projection type image display device of the present invention has a light source and a plurality of light paths through which light from the light source is guided, and a light absorbing film is arranged around the light path. A parallel light selecting means for converting the light from the light source into substantially parallel light by absorbing the light that has reached the light absorbing film; and a plurality of picture elements arranged on the light emitting side of the parallel light selecting means. A display element, and a microlens array arranged on the light incident side of the display element and condensing and guiding light substantially collimated by the parallel light selecting means to an opening of the picture element of the display element. And the effective angle of the microlens array
Is the focal length F of the microlens array,
Of the opening of the picture element corresponding to the microlens array
In relation to the magnitude H, if defined by Equation 1
Moni, | θ | ≦ tan -1 ( H / 2F) ··· ( Equation 1) wherein the effective angle of the microlens array | 0 | 4 °
It is characterized by the following, thereby achieving the above object.

【0008】好ましくは、前記平行光選択手段の光通路
断面の形状が、前記表示素子の前記絵素の形状と相似形
とされた構成とする。
Preferably, the shape of the cross section of the light path of the parallel light selecting means is similar to the shape of the picture element of the display element.

【0009】[0009]

【作用】本発明にあっては、周囲に光吸収膜が配された
複数の光通路からなる平行光選択手段によって、光吸収
膜に達した光を吸収することにより光源からの光をほぼ
平行光とすることができる。この平行光選択手段を用い
て、表示素子の光入射側に設けたマイクロレンズアレイ
の集光効果に有効な平行光だけを選択的に利用し、か
つ、この平行光をマイクロレンズアレイにより表示素子
の絵素の開口部に集光して導く。このため、表示素子の
絵素に光を効率的に集光し、表示素子に入射する光の全
体量を減少させて光吸収による発熱を抑えることが可能
となる。その結果、光弾性による表示むらを低減すると
共に、表示画面の明るさを保持することが可能となる。
また、マイクロレンズアレイの有効角度|θ|が、上記
式1により規定されるので、それに合わせて平行光選択
手段を設定すれば、表示素子の絵素に光をより一層効率
的に集光することができ、特に有効角度|θ|≦4°と
なるように平行光を選択手段を設定すれば、表示素子の
絵素に光を最も効率的に集光することができる。従っ
て、これらの構成によれば、光弾性による表示むらの低
減及び表示画面の明るさの保持を図る上でとても有効で
ある。 さらに、平行光選択手段の光通路断面の形状を、
表示素子の絵素に形状と相似形とすると、表示素子の絵
素に光をより効率的に集光することができる。
According to the present invention, the light from the light source is substantially parallelized by absorbing the light that has reached the light absorbing film by a parallel light selecting means comprising a plurality of light paths around which a light absorbing film is disposed. It can be light. Using this parallel light selecting means, only the parallel light effective for the light condensing effect of the microlens array provided on the light incident side of the display element is selectively used, and this parallel light is used by the microlens array to display the display element. The light is condensed and guided to the opening of the picture element. For this reason, it is possible to efficiently condense light on the picture element of the display element, reduce the total amount of light incident on the display element, and suppress heat generation due to light absorption. As a result, display unevenness due to photoelasticity can be reduced, and the brightness of the display screen can be maintained.
In addition, the effective angle | θ |
As defined by Equation 1, select parallel light according to it
By setting the means, light is more efficiently applied to the picture element of the display element
Focusing, especially when the effective angle | θ | ≦ 4 °
By setting the parallel light selection means so that
Light can be most efficiently condensed on picture elements. Follow
Therefore, according to these configurations, display unevenness due to photoelasticity is reduced.
It is very effective in reducing the brightness and maintaining the brightness of the display screen.
is there. Furthermore, the shape of the cross section of the light path of the parallel light selecting means is
If the shape of the picture element of the display element is similar to that of the picture element,
Light can be more efficiently condensed on the element.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1に本実施例の投影型画像表示装置の構
成図を示す。この画像表示装置は、放物面鏡1の放物面
の焦点に光源2としてのメタルハイドランプが備えられ
ている。光源2からの光は放物面鏡1によってほぼ平行
な光束に集光する。このほぼ平行な光束に集光され、そ
の後、赤外線と紫外線をカットするためのフィルター3
と、平行光選択手段4と、ポーラライザーとしての偏光
板5aとをこの順に通過して液晶表示装置15に入射
し、液晶表示装置15を通過した画像がアナライザーと
しての偏光板5b、レンズ12及び投影レンズ13を経
て、スクリーン14に投影されるように構成されてい
る。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a projection type image display device of the present embodiment. This image display device is provided with a metal hide lamp as a light source 2 at the focal point of the paraboloid of the parabolic mirror 1. Light from the light source 2 is converged by the parabolic mirror 1 into substantially parallel light beams. A filter 3 for condensing the light into a substantially parallel light beam and then cutting off infrared light and ultraviolet light
, The parallel light selecting means 4 and the polarizing plate 5 a as a polarizer, in this order, and incident on the liquid crystal display device 15, and the image passing through the liquid crystal display device 15 is converted into a polarizing plate 5 b as an analyzer, a lens 12 and It is configured to be projected on a screen 14 via a projection lens 13.

【0012】液晶表示装置15は、光入射側から出射側
に向けて、基板6、マイクロレンズアレイ7、カラーフ
ィルター8及び液晶表示素子11を有する。マイクロレ
ンズアレイ7の各レンズとカラーフィルター8の各R.
G.B.フィルターとは、液晶表示素子11の各絵素に
対して位置合わせされており、カラーフィルター8と液
晶表示素子11との間はスペーサー9を介して接着剤1
0により貼着されている。
The liquid crystal display device 15 has a substrate 6, a microlens array 7, a color filter 8, and a liquid crystal display element 11 from the light incident side to the emission side. Each lens of the micro lens array 7 and each R.R.
G. FIG. B. The filter is aligned with each picture element of the liquid crystal display element 11, and the adhesive 1 is provided between the color filter 8 and the liquid crystal display element 11 via a spacer 9.
0 is attached.

【0013】上記平行光選択手段4は、例えば図2に示
すように、六角筒状の光通路4aを多数組み合わせて構
成され、光を吸収するように周囲に黒色塗装を施して、
光吸収膜が形成されている。そのため、入射光のうち光
通路4aの周囲に達した光は吸収され、ほぼ平行な光し
か出射されない。
As shown in FIG. 2, for example, the parallel light selecting means 4 is constituted by combining a number of hexagonal cylindrical light paths 4a, and is provided with a black coating around the periphery to absorb light.
A light absorbing film is formed. Therefore, of the incident light, the light that has reached the periphery of the optical path 4a is absorbed, and only substantially parallel light is emitted.

【0014】上述のような構造をしている投影型画像表
示装置においては、光源2と偏光板5aとの間に平行光
選択手段4を設けているので、マイクロレンズアレイ7
の集光効果に有効な平行度のよい光だけを選択的に利用
することができ、カラーフィルター8や偏光板5a、5
bなどの光吸収による発熱が比較的大きい素子に入射す
る光の全体量を減少できる。この結果、カラーフィルタ
ー8や偏光板5a、5bなどに於ける発熱量が押さえら
れ、光弾性による表示むらを低減すると共に、表示画面
の明るさを保持することが出来るという効果が得られ
た。
In the projection type image display device having the above structure, the parallel light selecting means 4 is provided between the light source 2 and the polarizing plate 5a.
Only the light with good parallelism effective for the light-condensing effect can be selectively used, and the color filter 8 and the polarizing plates 5a, 5a
The total amount of light incident on an element that generates relatively large heat due to light absorption such as b can be reduced. As a result, the amount of heat generated in the color filter 8, the polarizing plates 5a, 5b, and the like was suppressed, and the display unevenness due to photoelasticity was reduced, and the brightness of the display screen could be maintained.

【0015】上述の効果を証明する為に、本実施例の投
影型画像表示装置と本発明の表示装置と同様の構成で平
行光選択手段4だけを設けなかった表示装置とで表示品
質を比較する実験を行った。
In order to prove the above-mentioned effects, the display quality of the projection type image display device of the present embodiment is compared with that of the display device of the present invention which has the same configuration as the display device of the present invention but does not include only the parallel light selecting means 4. An experiment was performed.

【0016】図2に実験に使用した平行光選択手段4の
形状を示す。実験には平行光選択手段4として横浜ゴム
(株)製のハイベックス(アルミ製)に、光吸収膜を形
成するために黒色塗装を施したもので、平行光選択手段
径Dが3mm、平行光選択手段長Lが30mmのものを
用いた。液晶表示素子11としては、開口率が30%
で、開口部はほぼ100μm角の正方形のものを使用
し、マイクロレンズの焦点距離が700μmで、液晶表
示素子11の開口部で焦点を結ぶように設計した。尚、
本発明はこの設定に限られるものではない。
FIG. 2 shows the shape of the parallel light selecting means 4 used in the experiment. In the experiment, the parallel light selecting means 4 was obtained by coating a black paint for forming a light absorbing film on Hivex (made of aluminum) manufactured by Yokohama Rubber Co., Ltd. The light selecting means having a length L of 30 mm was used. The liquid crystal display element 11 has an aperture ratio of 30%.
The opening was a square having a size of about 100 μm square, the microlens was designed to have a focal length of 700 μm, and focused on the opening of the liquid crystal display element 11. still,
The present invention is not limited to this setting.

【0017】表1に実験結果を示す。Table 1 shows the experimental results.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】ここで、CCR値とは照度分布むらを表
し、最高照度に対する最低照度の百分比で定義される。
又、表示画面の明るさはマイクロレンズアレイ7及び平
行光選択手段4を備えていない投影画像表示装置の表示
画面の明るさをを基準としている。
Here, the CCR value represents uneven illuminance distribution, and is defined as a percentage of the lowest illuminance with respect to the highest illuminance.
The brightness of the display screen is based on the brightness of the display screen of a projection image display device that does not include the microlens array 7 and the parallel light selection means 4.

【0020】表1からわかるように、平行光選択手段4
を備えていないものと備えたものとで比較すると、光源
2からカラーフィルター8に入射する光のCCR値が、
20%から30%へ、最低コントラストは40から90
へ改善されている。この結果により、平行光選択手段4
を設けることで、光源2からカラーフィルター8に入射
する光のCCR値が改善でき、その結果、カラーフィル
ター8部分で発生する温度分布むらが低減され、光弾性
によるコントラストの低下が防止できていることが証明
された。尚、投影画面におけるCCR値は両者とも38
%と変わらなかった。
As can be seen from Table 1, the parallel light selecting means 4
When the CCR value of light incident on the color filter 8 from the light source 2 is
20% to 30%, minimum contrast 40 to 90
Has been improved. According to this result, the parallel light selecting means 4
Is provided, the CCR value of the light incident on the color filter 8 from the light source 2 can be improved. As a result, the uneven temperature distribution generated in the color filter 8 can be reduced, and the decrease in contrast due to photoelasticity can be prevented. It was proved. The CCR value on the projection screen is 38
%.

【0021】表示画面の明るさについては、平行光選択
手段4を備えていない表示装置の2.0倍に比べ、平行
光選択手段4を備えている表示装置は1.6倍とやや暗
くなるものの、マイクロレンズアレイ7を付加した効果
は充分にでている。
With respect to the brightness of the display screen, the display device provided with the parallel light selecting means 4 is slightly darker, 1.6 times, than that of the display device not provided with the parallel light selecting means 4. However, the effect of adding the microlens array 7 is sufficient.

【0022】以上の結果から、本発明の投影型画像表示
装置によれば、均一で且つ明るい表示画面を得ることが
出来ると言える。
From the above results, it can be said that according to the projection type image display device of the present invention, a uniform and bright display screen can be obtained.

【0023】尚、本実験では、平行光選択手段4として
ハニカム構造をもつ材料に金属加工をしたものを用いた
が、光の成分のうち選択的に平行度のよい成分を損失な
く取り出せる材料なら何でもよく、他の例としてプラス
チック製のものでは、例えば住友化学工業(株)製の視
界制御板ルミスティーや住友スリーエム(株)製のライ
トコントロールフィルムなども同様の効果を得ることが
できた。
In this experiment, the parallel light selecting means 4 is made of a material having a honeycomb structure, which is metal-processed. However, if the material can selectively extract a component having good parallelism from the light components without loss. Any other plastic material, such as Lumisty, a visibility control plate manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., or a light control film manufactured by Sumitomo 3M Limited, could obtain the same effect.

【0024】更に、平行光選択手段4の光通路の径D及
び光通路の長さLの設定を変えることで、容易にマイク
ロレンズアレイ7への集光効率を上げることが出来る。
以下にその設定方法を説明する。
Further, by changing the setting of the diameter D of the light path and the length L of the light path of the parallel light selecting means 4, the light collection efficiency on the microlens array 7 can be easily increased.
The setting method will be described below.

【0025】図3にマイクロレンズアレイ7を形成した
基板6及び液晶表示素子11の断面図を示す。図3から
わかるように、マイクロレンズアレイ7による集光に有
効な光線角度(以下有効角度と呼ぶ)|θ|は、マイク
ロレンズアレイ7の焦点距離Fとマイクロレンズアレイ
7に対応する絵素の開口部の大きさHを用いて、数1の
ように表すことが出来る。
FIG. 3 is a sectional view of the substrate 6 on which the microlens array 7 is formed and the liquid crystal display element 11. As can be seen from FIG. 3, the light ray angle (hereinafter referred to as an effective angle) | θ | effective for light collection by the microlens array 7 is determined by the focal length F of the microlens array 7 and the picture element corresponding to the microlens array 7. Using the size H of the opening, it can be expressed as in Equation 1.

【0026】[0026]

【数1】 (Equation 1)

【0027】但し、ここでは、マイクロレンズの集光ス
ポットの大きさは面積をもたないと見なせるほど充分小
さく、絵素の開口部は円形であると仮定している。
However, here, it is assumed that the size of the condensed spot of the microlens is small enough to have no area, and that the aperture of the picture element is circular.

【0028】従って、図2からわかるように、有効角度
θの最大値θmaxと、光通路4aの断面の径Dと光通路
4aの長さLとの関係を、数2に示すように設定すれ
ば、マイクロレンズアレイ7の集光効果のよい角度の光
線を有効に利用し、不必要な角度の光を平行光選択手段
4により吸収することが出来る。
Therefore, as can be seen from FIG. 2, the relationship between the maximum value θmax of the effective angle θ and the diameter D of the cross section of the optical path 4a and the length L of the optical path 4a is set as shown in the following equation (2). For example, light beams having an excellent light-condensing effect of the microlens array 7 can be effectively used, and light beams at unnecessary angles can be absorbed by the parallel light selecting means 4.

【0029】[0029]

【数2】 (Equation 2)

【0030】数1及び数2から、光通路4a、マイクロ
レンズアレイ7及び液晶表示素子11を数3を満たすよ
うに設定すればよい。
From equations (1) and (2), the light path 4a, the microlens array 7, and the liquid crystal display element 11 may be set to satisfy equation (3).

【0031】[0031]

【数3】 (Equation 3)

【0032】上記実験では、平行光選択手段4の光通路
の径Dに対する光通路の長さLの比を、1:10に設定
した。これは、有効角度|θ|≦4°の光を選択的に利
用するために設定したものである。
In the above experiment, the ratio of the length L of the light path to the diameter D of the light path of the parallel light selecting means 4 was set to 1:10. This is set to selectively use light having an effective angle | θ | ≦ 4 °.

【0033】一方、集光スポットが面積をもつ場合は、
その集光スポットの大きさや、照度分布により有効角度
θの範囲は異なるが、集光スポットが面積をもたない場
合とほぼ同じ程度の光線角度を目安として設計すればよ
い。図4に集光スポットが点の場合と本実施例の場合の
光線角度と光の利用率(%)の関係を示す。実施例に於
て、焦点距離Fを700μmに、開口部の大きさHを1
00μmに設定した。図4からわかるように、本実施例
においては有効角度|θ|≦4°となるように平行光選
択手段4を設定すれば、光吸収で発熱する素子に入射す
る全光量が押さえられ、かつ表示画面の明るさも確保で
きる。ただし、本発明はこの設定値に限定されるもので
はない。
On the other hand, when the converging spot has an area,
Although the range of the effective angle θ differs depending on the size of the condensed spot and the illuminance distribution, it is sufficient to design the light spot with approximately the same ray angle as when the condensed spot has no area. FIG. 4 shows the relationship between the ray angle and the light utilization rate (%) in the case where the condensed spot is a point and in the case of this embodiment. In the embodiment, the focal length F is set to 700 μm, and the size H of the opening is set to 1
It was set to 00 μm. As can be seen from FIG. 4, in the present embodiment, if the parallel light selecting means 4 is set so that the effective angle | θ | ≦ 4 °, the total amount of light incident on the element that generates heat by light absorption is suppressed, and The brightness of the display screen can also be secured. However, the present invention is not limited to this set value.

【0034】次に、液晶表示素子11の絵素が特殊な形
状の開口部をもつ場合について述べる。ここでは、開口
部の縦横比に差がある場合を例に挙げる。図5(a)に
平行光選択手段4の縦方向において通過できる最大角θ
yを示し、図5(b)に横方向において通過できる最大
角θxを示す。図6(a)にマイクロレンズアレイ7の
集光効果により、絵素の開口部の縦方向において有効に
利用できる光の最大角θaを示し、図5(b)に横方向
において有効に利用できる光の最大角θbを示す。光を
最も効率よく利用するためには、θy=θa、θx=θbと
なるように設定するとよい。
Next, the case where the picture element of the liquid crystal display element 11 has an opening having a special shape will be described. Here, a case where there is a difference in the aspect ratio of the openings will be described as an example. FIG. 5A shows the maximum angle θ that the parallel light selecting means 4 can pass in the vertical direction.
FIG. 5B shows the maximum angle θx that can pass in the horizontal direction. FIG. 6A shows the maximum angle θa of light that can be effectively used in the vertical direction of the opening of the picture element due to the light condensing effect of the microlens array 7, and FIG. 5B shows that the maximum angle can be used effectively in the horizontal direction. Indicates the maximum angle θb of light. In order to use light most efficiently, it is preferable to set θy = θa and θx = θb.

【0035】液晶表示素子11の絵素の開口部の形状は
いかなるものでもよく、平行光選択手段4の開口部の形
状を絵素の開口部の形状と相似形となるように設定すれ
ば、より効率的に集光効率を上げることが出来る。
The shape of the opening of the picture element of the liquid crystal display element 11 may be any shape. If the shape of the opening of the parallel light selecting means 4 is set to be similar to the shape of the opening of the picture element, The light collection efficiency can be increased more efficiently.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の投影型画像表示装置によれば、表示素子の光入射側に
マイクロレンズアレイを設けると共に、平行光選択手段
を用いて、このマイクロレンズアレイの集光効果に有効
な平行光だけを選択的に利用し、かつ、この平行光をマ
イクロレンズアレイにより表示素子の絵素の開口部に集
光して導くことで、表示素子の絵素に光を効率的に集光
し、表示素子に入射する光の全体量を減少させて光吸収
による発熱を抑えることができる。その結果、光弾性に
よるコントラストむらの低減を図ることができ、かつ開
口率の低下による画面の明るさの低下を防止すること
で、均一で明るい表示画面を有する投影型画像表示装置
を得ることが出来る。また、マイクロレンズアレイの有
効角度|θ|が、上記式1により規定されるので、それ
に合わせて平行光選択手段を設定すれば、表示素子の絵
素に光をより一層効率的に集光することができ、特に有
効角度|θ|≦4°となるように平行光を選択手段を設
定すれば、表示素子の絵素に光を最も効率的に集光する
ことができる。従って、これらの構成によれば、光弾性
による表示むらの低減及び表示画面の明るさの保持を図
る上でとても有効である。 さらに、平行光選択手段の光
通路断面の形状を、表示素子の絵素に形状と相似形とす
ると、表示素子の絵素に光をより効率的に集光すること
ができる。
As is apparent from the above description, according to the projection type image display device of the present invention, the microlens array is provided on the light incident side of the display element, and the microlens array is formed by using the parallel light selecting means. By selectively using only the parallel light effective for the light condensing effect of the lens array, and condensing and guiding this parallel light to the aperture of the picture element of the display element by the microlens array, the picture of the display element can be obtained. It is possible to efficiently condense light on the element, reduce the total amount of light incident on the display element, and suppress heat generation due to light absorption. As a result, a projection-type image display device having a uniform and bright display screen can be obtained by reducing contrast unevenness due to photoelasticity and preventing a decrease in screen brightness due to a decrease in aperture ratio. I can do it. In addition, it has a micro lens array.
Since the effective angle | θ | is defined by the above equation 1,
If the parallel light selection means is set according to the
Light can be more efficiently focused on
Means for selecting parallel light so that the effective angle | θ |
The most efficient way to focus light on the picture elements of the display element
be able to. Therefore, according to these configurations, photoelasticity
To reduce display unevenness and maintain display screen brightness
It is very effective in running. Furthermore, the light of the parallel light selecting means
Make the shape of the passage cross section similar to the shape of the picture element of the display element.
To collect light more efficiently on the picture elements of the display device.
Can be.

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

【図1】本発明の投影型画像表示装置による一実施例の
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of one embodiment of a projection type image display device of the present invention.

【図2】平行光選択手段の斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a parallel light selecting unit.

【図3】マイクロレンズアレイを形成した基板及び液晶
表示素子の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a substrate on which a microlens array is formed and a liquid crystal display element.

【図4】マイクロレンズの集光スポットが点の場合と本
実施例の場合の光線角度と光の利用率の関係を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a light beam angle and a light utilization rate in a case where a condensing spot of a microlens is a point and in a case of the present embodiment.

【図5】(a)は平行光選択手段の縦方向において通過
できる最大角θyを示し、(b)は横方向において通過
できる最大角θxを示す図である。
5A is a diagram illustrating a maximum angle θy that a parallel light selecting unit can pass in a vertical direction, and FIG. 5B is a diagram illustrating a maximum angle θx that can pass in a horizontal direction.

【図6】(a)はマイクロレンズアレイの集光効果によ
り絵素の開口部の縦方向において有効に利用できる光の
最大角θaを示し、(b)は横方向において有効に利用
できる光の最大角θbを示す図である。
FIG. 6A shows the maximum angle θa of light that can be effectively used in the vertical direction of the opening of the picture element due to the light condensing effect of the microlens array, and FIG. 6B shows the maximum light angle that can be effectively used in the horizontal direction. FIG. 6 is a diagram illustrating a maximum angle θb.

【図7】従来例であるマイクロレンズアレイを備えた液
晶表示素子の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device having a microlens array.

【図8】図7の液晶表示素子において入射光の光路を示
す図である。
8 is a diagram showing an optical path of incident light in the liquid crystal display device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 放物面鏡 2 光源 3 フィルター 4 平行光選択手段 4a 光通路 5a、5b 偏光板 6 基板 7 マイクロレンズアレイ 8 カラーフィルター 9 スペーサー 10 接着剤 11 液晶表示素子 12 レンズ 13 投影レンズ 14 スクリーン 15 液晶表示装置 D 光通路の径 L 光通路の長さ F マイクロレンズアレイの焦点距離 H 絵素の開口部の大きさ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Parabolic mirror 2 Light source 3 Filter 4 Parallel light selection means 4a Optical path 5a, 5b Polarizer 6 Substrate 7 Microlens array 8 Color filter 9 Spacer 10 Adhesive 11 Liquid crystal display element 12 Lens 13 Projection lens 14 Screen 15 Liquid crystal display Device D Diameter of light path L Length of light path F Focal length of microlens array H Size of aperture of picture element

フロントページの続き (72)発明者 山谷 拓司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 柴谷 岳 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−22939(JP,A) 特開 平4−50817(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/13 G02F 1/1335 G03B 21/00 G03B 21/14 H04N 5/74 Continued on the front page (72) Inventor Takuji Yamaya 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Takeshi Shibuya 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi Osaka Prefecture Inside Sharp Corporation (56 References JP-A-4-22939 (JP, A) JP-A-4-50817 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02F 1/13 G02F 1/1335 G03B 21/00 G03B 21/14 H04N 5/74

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光源と、 該光源からの光が導かれる複数の光通路を有し、該光通
路の周囲に光吸収膜が配され、該光吸収膜に到達した光
を吸収することにより該光源からの光をほぼ平行光とな
す平行光選択手段と、 該平行光選択手段の光出射側に配置され、複数の絵素を
備えた表示素子と、 該表示素子の光入射側に配置され、該平行光選択手段に
よりほぼ平行とされた光を、該表示素子の該絵素の開口
部に集光して導くマイクロレンズアレイと、 を備えてなり、 前記マイクロレンズアレイの有効角度│θ│が、該マイ
クロレンズアレイの焦点距離Fと、該マイクロレンズア
レイに対応する前記絵素の開口部の大きさHとの関係に
おいて、式1により規定されるとともに、 │θ│≦tan-1(H/2F)・・・(式1) 前記マイクロレンズアレイの前記有効角度│θ│が4°
以下であることを特徴とする投影型画像表示装置。
1. A light source, comprising: a plurality of light paths through which light from the light source is guided; a light absorbing film disposed around the light path; and absorbing light reaching the light absorbing film. Parallel light selecting means for converting light from the light source into substantially parallel light; a display element provided on the light emission side of the parallel light selection means and having a plurality of picture elements; and a light element on the light incident side of the display element. And a microlens array for condensing and guiding the light that has been made substantially parallel by the parallel light selecting means to the opening of the picture element of the display element, and an effective angle | of the microlens array. θ | is defined by Equation 1 in the relationship between the focal length F of the microlens array and the size H of the opening of the picture element corresponding to the microlens array, and | θ | ≦ tan − 1 (H / 2F) (Formula 1) The effective angle of ray | θ | is 4 °
A projection type image display device characterized by the following.
【請求項2】 前記平行光選択手段の光通路断面の形状
が、前記表示素子の前記絵素の形状と相似形とされた請
求項1記載の投影型画像表示装置。
2. The projection type image display device according to claim 1, wherein the shape of the cross section of the light path of the parallel light selecting means is similar to the shape of the picture element of the display element.
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