JP3422077B2 - ディスプレイ装置 - Google Patents
ディスプレイ装置Info
- Publication number
- JP3422077B2 JP3422077B2 JP14165694A JP14165694A JP3422077B2 JP 3422077 B2 JP3422077 B2 JP 3422077B2 JP 14165694 A JP14165694 A JP 14165694A JP 14165694 A JP14165694 A JP 14165694A JP 3422077 B2 JP3422077 B2 JP 3422077B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- diffraction
- varying means
- emission efficiency
- efficiency varying
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は動画像や静止画像の投射
型のディスプレイ装置に関するものである。
型のディスプレイ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ディスプレイ装置は大型化の傾向
をたどっており、画像を投影拡大する方式が開発されて
いる。一般には、液晶パネルに形成した画像を、高輝度
の光源により照明し、反射や透過により空間変調された
光を投影レンズによってスクリーン上に結像するという
方式がある。以下に従来のディスプレイ装置について説
明する。
をたどっており、画像を投影拡大する方式が開発されて
いる。一般には、液晶パネルに形成した画像を、高輝度
の光源により照明し、反射や透過により空間変調された
光を投影レンズによってスクリーン上に結像するという
方式がある。以下に従来のディスプレイ装置について説
明する。
【０００３】図５は従来のディスプレイ装置の構成を示
すものである。図５において、１はランプであり、２は
反射鏡、３は干渉フィルター、４ａ、４ｂはダイクロイ
ックミラーであり、ダイクロイックミラー４ａは青色光
だけを選択的に反射し、ダイクロイックミラー４ｂは緑
色光だけを選択的に反射する。５ａ、５ｂ、５ｃはミラ
ーである。６ａ、６ｂ、６ｃは液晶パネルであり、７は
ダイクロイックプリズムである。８は投影レンズであ
り、９はスクリーンである。
すものである。図５において、１はランプであり、２は
反射鏡、３は干渉フィルター、４ａ、４ｂはダイクロイ
ックミラーであり、ダイクロイックミラー４ａは青色光
だけを選択的に反射し、ダイクロイックミラー４ｂは緑
色光だけを選択的に反射する。５ａ、５ｂ、５ｃはミラ
ーである。６ａ、６ｂ、６ｃは液晶パネルであり、７は
ダイクロイックプリズムである。８は投影レンズであ
り、９はスクリーンである。
【０００４】以上のように構成されたディスプレイ装置
について、以下その動作について説明する。まず、ラン
プ１を出射した光は、反射鏡２によって反射された光も
含めて、干渉フィルター３を通過する際に可視光だけに
なる。ダイクロイックミラー４ａでは、可視光の内、青
色光だけが反射され、９０度方向を変え、他の光は透過
する。青色光はミラー５ａにより反射され、液晶パネル
６ａに入射する。液晶パネル６ａには、図示しない制御
回路により、カラー映像信号の内、青色の信号だけが入
力され、各画素毎に設けられたＴＦＴ（薄膜トランジス
ター）により画素のスイッチングを行い、入射した青色
光を偏光面を変化させることによって空間変調する。
について、以下その動作について説明する。まず、ラン
プ１を出射した光は、反射鏡２によって反射された光も
含めて、干渉フィルター３を通過する際に可視光だけに
なる。ダイクロイックミラー４ａでは、可視光の内、青
色光だけが反射され、９０度方向を変え、他の光は透過
する。青色光はミラー５ａにより反射され、液晶パネル
６ａに入射する。液晶パネル６ａには、図示しない制御
回路により、カラー映像信号の内、青色の信号だけが入
力され、各画素毎に設けられたＴＦＴ（薄膜トランジス
ター）により画素のスイッチングを行い、入射した青色
光を偏光面を変化させることによって空間変調する。
【０００５】空間変調されて、液晶パネル６ａを透過し
た青色光はダイクロイックプリズム７によって、再度９
０度方向を変え投影レンズ８によりスクリーン９上に結
像され、青色の画像を形成する。ダイクロイックミラー
４ａを透過した光は、ダイクロイックミラー４ｂにより
緑色光だけが反射され、９０度方向を変え、液晶パネル
６ｂに入射した後、青色光と同様にしてスクリーン９上
に緑色の画像を形成する。ダイクロイックミラー４ｂを
透過した赤色光についても同様にスクリーン９上に赤色
の画像を形成する。従って、スクリーン９上では青、
緑、赤の画像が合成されてカラー画像となる。
た青色光はダイクロイックプリズム７によって、再度９
０度方向を変え投影レンズ８によりスクリーン９上に結
像され、青色の画像を形成する。ダイクロイックミラー
４ａを透過した光は、ダイクロイックミラー４ｂにより
緑色光だけが反射され、９０度方向を変え、液晶パネル
６ｂに入射した後、青色光と同様にしてスクリーン９上
に緑色の画像を形成する。ダイクロイックミラー４ｂを
透過した赤色光についても同様にスクリーン９上に赤色
の画像を形成する。従って、スクリーン９上では青、
緑、赤の画像が合成されてカラー画像となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、光の空間変調に偏光を利用し、且つ画素毎
にＴＦＴを用いるため光の利用効率が悪いという課題を
有していた。以下、図を用いてこの課題について詳述す
る。図６は液晶パネルの構成を示すものである。
の構成では、光の空間変調に偏光を利用し、且つ画素毎
にＴＦＴを用いるため光の利用効率が悪いという課題を
有していた。以下、図を用いてこの課題について詳述す
る。図６は液晶パネルの構成を示すものである。
【０００７】図６において、１０は入射光、１１は偏光
板、１２ａ、１２ｂはガラス基板、１３はＴＦＴ、１４
は画素電極、１５は走査線、１６は信号線、１７は液
晶、１８は共通電極、１９は偏光板である。液晶パネル
による空間変調の原理は、入射光１０が偏光板１１に入
射すると、特定方向の偏光成分だけが通過し、液晶１７
を通過する間に偏光面が回転した後、再度偏光板１９を
通過するときに透過光の偏光面の向きと偏光板１９の偏
光面の向きの違いにより、光を振幅変調するものである
が、入射光１０はランプ光源の場合、ランダム偏光して
いるので、偏光板１１を透過する光は入射光１０の高々
５０％であり、光の利用効率が低い。
板、１２ａ、１２ｂはガラス基板、１３はＴＦＴ、１４
は画素電極、１５は走査線、１６は信号線、１７は液
晶、１８は共通電極、１９は偏光板である。液晶パネル
による空間変調の原理は、入射光１０が偏光板１１に入
射すると、特定方向の偏光成分だけが通過し、液晶１７
を通過する間に偏光面が回転した後、再度偏光板１９を
通過するときに透過光の偏光面の向きと偏光板１９の偏
光面の向きの違いにより、光を振幅変調するものである
が、入射光１０はランプ光源の場合、ランダム偏光して
いるので、偏光板１１を透過する光は入射光１０の高々
５０％であり、光の利用効率が低い。
【０００８】また液晶１７のスイッチングは走査線１５
と信号線１６により選択されたＴＦＴ１３により透明な
画素電極１４と同じく透明な共通電極１８との間に電圧
を印加することにより行っているが、ＴＦＴの部分は不
透明であるので、光を透過させず光の利用効率を下げる
原因となる。このことは高精細度ＴＶ用液晶パネルなど
では、画素数が多くなって各画素面積が小さくなるの
で、各画素に占めるＴＦＴの面積比が大きくなり、開口
率（＝実際に光が透過する面積／画素面積）が３０数％
となり、深刻な問題となる。
と信号線１６により選択されたＴＦＴ１３により透明な
画素電極１４と同じく透明な共通電極１８との間に電圧
を印加することにより行っているが、ＴＦＴの部分は不
透明であるので、光を透過させず光の利用効率を下げる
原因となる。このことは高精細度ＴＶ用液晶パネルなど
では、画素数が多くなって各画素面積が小さくなるの
で、各画素に占めるＴＦＴの面積比が大きくなり、開口
率（＝実際に光が透過する面積／画素面積）が３０数％
となり、深刻な問題となる。
【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、光利用効率の高いディスプレイ装置を提供すること
を目的とする。
で、光利用効率の高いディスプレイ装置を提供すること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に第１の発明のディスプレイ装置は、光源と前記光源か
ら出射した光の光路に設けられた回折型の出射効率可変
手段と前記回折型の出射効率可変手段から出射した０次
回折光を結像するレンズとを備え、前記回折型出射効率
可変手段は誘電体膜からなり、基板方向に可動的に支持
された構成であり、前記誘電体膜に複数のスリットを設
けて厚さが入射光波長の４分の１の複数の梁を形成し、
前記梁底面と基板間を入射光波長の４分の１としたこと
を特徴とする。
に第１の発明のディスプレイ装置は、光源と前記光源か
ら出射した光の光路に設けられた回折型の出射効率可変
手段と前記回折型の出射効率可変手段から出射した０次
回折光を結像するレンズとを備え、前記回折型出射効率
可変手段は誘電体膜からなり、基板方向に可動的に支持
された構成であり、前記誘電体膜に複数のスリットを設
けて厚さが入射光波長の４分の１の複数の梁を形成し、
前記梁底面と基板間を入射光波長の４分の１としたこと
を特徴とする。
【００１１】また、第２の発明は、誘電体膜の支持部の
幅が可動部の幅より細いという特徴を有する。また、第
３の発明は、前記回折型出射効率可変手段の回折格子ピ
ッチと前記回折型の出射効率可変手段に入射する光の波
長域の中心波長との比が７以上であるという特徴を有す
る。また、第４の発明は前記誘電体膜が隣接する誘電体
膜との間に位相差が入射光波長の２分の１となる領域を
設けたことを特徴とする。
幅が可動部の幅より細いという特徴を有する。また、第
３の発明は、前記回折型出射効率可変手段の回折格子ピ
ッチと前記回折型の出射効率可変手段に入射する光の波
長域の中心波長との比が７以上であるという特徴を有す
る。また、第４の発明は前記誘電体膜が隣接する誘電体
膜との間に位相差が入射光波長の２分の１となる領域を
設けたことを特徴とする。
【００１２】
【００１３】
【作用】回折型の出射効率可変手段については、Ｏ．Ｓ
ｏｌｇａａｒｄ等がオプティクスレターズ １７巻、９
号、６８８〜６９０頁、’９２年に報告しており、図を
用いてその原理を説明する。図７は回折型出射効率可変
手段の斜視図であり、同図において２０はシリコン基板
である。２１はスペーサーで、２２は誘電体膜であり、
スペーサー２１により中空に保持されている。スペーサ
ー２１と誘電体膜２２の厚みはそれぞれ入射光波長の４
分の１に設定している。２３ａ〜ｅは誘電体膜２２に設
けられたスリットである。シリコン基板２０の表面と誘
電体膜２２の表面には反射膜兼電極としてアルミニウム
や銀が成膜されている。
ｏｌｇａａｒｄ等がオプティクスレターズ １７巻、９
号、６８８〜６９０頁、’９２年に報告しており、図を
用いてその原理を説明する。図７は回折型出射効率可変
手段の斜視図であり、同図において２０はシリコン基板
である。２１はスペーサーで、２２は誘電体膜であり、
スペーサー２１により中空に保持されている。スペーサ
ー２１と誘電体膜２２の厚みはそれぞれ入射光波長の４
分の１に設定している。２３ａ〜ｅは誘電体膜２２に設
けられたスリットである。シリコン基板２０の表面と誘
電体膜２２の表面には反射膜兼電極としてアルミニウム
や銀が成膜されている。
【００１４】図８は回折型出射効率可変手段の動作を示
すもので、図８において図７と同一物については、同一
番号を賦し説明を省略する。図８（ａ）は電極に電圧を
印加していない状態を示す図で、誘電体膜２２表面とシ
リコン基板２０表面の段差は入射光の波長の２分の１に
なっている。この時、誘電体膜２２表面で反射する光と
シリコン基板２０表面で反射する光の光路差は往復で１
波長となり、位相が揃うので、回折型出射効率可変手段
は単なるミラーの働きをする。
すもので、図８において図７と同一物については、同一
番号を賦し説明を省略する。図８（ａ）は電極に電圧を
印加していない状態を示す図で、誘電体膜２２表面とシ
リコン基板２０表面の段差は入射光の波長の２分の１に
なっている。この時、誘電体膜２２表面で反射する光と
シリコン基板２０表面で反射する光の光路差は往復で１
波長となり、位相が揃うので、回折型出射効率可変手段
は単なるミラーの働きをする。
【００１５】次に電極に電圧を印加した状態では図８
（ｂ）のように、静電力により、誘電体膜２２がシリコ
ン基板２０に接触するため、誘電体膜２２表面とシリコ
ン基板２０表面の段差は入射光の波長の４分の１とな
り、誘電体膜２２表面で反射する光とシリコン基板２０
表面で反射する光の光路差は往復で２分の１波長となる
ので、位相が半波長ずれることにより、互いに打ち消し
あって、０次回折光が消滅し、代わりに、１次以上の高
次回折光が出射するようになる。したがって、回折型出
射効率可変手段は０次回折光を変調することができるこ
ととなる。
（ｂ）のように、静電力により、誘電体膜２２がシリコ
ン基板２０に接触するため、誘電体膜２２表面とシリコ
ン基板２０表面の段差は入射光の波長の４分の１とな
り、誘電体膜２２表面で反射する光とシリコン基板２０
表面で反射する光の光路差は往復で２分の１波長となる
ので、位相が半波長ずれることにより、互いに打ち消し
あって、０次回折光が消滅し、代わりに、１次以上の高
次回折光が出射するようになる。したがって、回折型出
射効率可変手段は０次回折光を変調することができるこ
ととなる。
【００１６】この方式は入射光の位相だけを利用するの
で、０次回折光の出射効率は入射光の偏光面に殆ど依存
せず、どの様な偏光面でも利用可能である。ここで、０
次回折光の出射効率とは、回折型出射効率可変手段によ
り反射される光と、入射する光の強度比と定義する。し
たがって、液晶パネルのように偏光面を利用する場合に
比べ、光源の光利用効率が大きくなる。また、電極に電
圧を印加するためのスイッチング素子を誘電体薄膜の下
部に設けることにより、光の反射面を広く取ることが出
来、開口率を高くできるという特長も得られる。
で、０次回折光の出射効率は入射光の偏光面に殆ど依存
せず、どの様な偏光面でも利用可能である。ここで、０
次回折光の出射効率とは、回折型出射効率可変手段によ
り反射される光と、入射する光の強度比と定義する。し
たがって、液晶パネルのように偏光面を利用する場合に
比べ、光源の光利用効率が大きくなる。また、電極に電
圧を印加するためのスイッチング素子を誘電体薄膜の下
部に設けることにより、光の反射面を広く取ることが出
来、開口率を高くできるという特長も得られる。
【００１７】この回折型出射効率可変手段を二次元的に
配列することにより、空間光変調素子として液晶パネル
の代わりに用いることにより、ディスプレイ装置を構成
するものである。しかしながら、Ｏ．Ｓｏｌｇａａｒｄ
等の報告では、入射光として、平行光を用いておりスリ
ット２３ａ〜ｅのピッチは波長の６倍以下となっている
が、ディスプレイ装置として用いるには、光源からの光
をレンズにより、集光して回折型出射効率可変手段に入
射させる必要があり、回折型出射効率可変手段の入射角
依存性を考慮する必要があった。我々は、入射波長λと
スリットのピッチΛの比と、０次回折光の出射効率の関
係を検討し、Λ／λ≧６の時出射効率が９０％を越える
ことを発見し、また、Λ／λ≧７の時にスクリーン上で
の光量が均一になることを見つけた。従って、Λ／λの
値としては７以上が好適である。
配列することにより、空間光変調素子として液晶パネル
の代わりに用いることにより、ディスプレイ装置を構成
するものである。しかしながら、Ｏ．Ｓｏｌｇａａｒｄ
等の報告では、入射光として、平行光を用いておりスリ
ット２３ａ〜ｅのピッチは波長の６倍以下となっている
が、ディスプレイ装置として用いるには、光源からの光
をレンズにより、集光して回折型出射効率可変手段に入
射させる必要があり、回折型出射効率可変手段の入射角
依存性を考慮する必要があった。我々は、入射波長λと
スリットのピッチΛの比と、０次回折光の出射効率の関
係を検討し、Λ／λ≧６の時出射効率が９０％を越える
ことを発見し、また、Λ／λ≧７の時にスクリーン上で
の光量が均一になることを見つけた。従って、Λ／λの
値としては７以上が好適である。
【００１８】また、回折型出射効率可変手段を２次元的
に配列する時、画素同士の分離のため光を反射しない領
域（ブラックマトリクス）を設ける必要があるが、Ｏ．
Ｓｏｌｇａａｒｄ等の回折型出射効率可変手段をそのま
ま二次元的に配列すると、画素と画素の間は反射帯とな
り、常に光を反射するので、画素同士がスクリーン上で
混色し表示性能を劣下させる原因となる。
に配列する時、画素同士の分離のため光を反射しない領
域（ブラックマトリクス）を設ける必要があるが、Ｏ．
Ｓｏｌｇａａｒｄ等の回折型出射効率可変手段をそのま
ま二次元的に配列すると、画素と画素の間は反射帯とな
り、常に光を反射するので、画素同士がスクリーン上で
混色し表示性能を劣下させる原因となる。
【００１９】画素間に位相差が入射光の波長の２分の１
となる領域を設けることにより、画素間で反射した光が
互いに打ち消しあい、ブラックマトリクスが構成できる
ものである。
となる領域を設けることにより、画素間で反射した光が
互いに打ち消しあい、ブラックマトリクスが構成できる
ものである。
【００２０】回折型出射効率可変手段の可動部を支持す
る梁の幅を可動部の幅に対して細くすることにより、支
持梁を変形しやすくできる。
る梁の幅を可動部の幅に対して細くすることにより、支
持梁を変形しやすくできる。
【００２１】
（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施例の基
本構成を示すものであって、２４は光源であり、２５は
回折型の出射効率可変手段、２６は投影レンズである。
図２は本発明の第１の実施例におけるディスプレイ装置
の構成を示すものであり、図１に示した基本構成を光の
３原色毎に設けたものである。以下、図２を用いて動作
の説明を行う。
照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施例の基
本構成を示すものであって、２４は光源であり、２５は
回折型の出射効率可変手段、２６は投影レンズである。
図２は本発明の第１の実施例におけるディスプレイ装置
の構成を示すものであり、図１に示した基本構成を光の
３原色毎に設けたものである。以下、図２を用いて動作
の説明を行う。
【００２２】図２において、図１と同一物については同
一番号を賦す。２４は光源であり、メタルハライドラン
プやキセノンランプ等の白色光源である。２５ａ〜ｃは
回折型出射効率可変手段であり、２６は投影レンズであ
る。２７はコールドミラーであり、熱線を透過し、可視
光は反射する。２８は集光レンズである。２９ａ〜ｃは
ダイクロイックミラーであり、ダイクロイックミラー２
９ａは赤色光だけを選択的に反射し、ダイクロイックミ
ラー２９ｂは青色光だけを選択的に反射し、ダイクロイ
ックミラー２９ｃは緑色光だけを選択的に反射する。３
０ａ、ｂはミラーである。３１はカップリングプリズム
であり、光を合成する。
一番号を賦す。２４は光源であり、メタルハライドラン
プやキセノンランプ等の白色光源である。２５ａ〜ｃは
回折型出射効率可変手段であり、２６は投影レンズであ
る。２７はコールドミラーであり、熱線を透過し、可視
光は反射する。２８は集光レンズである。２９ａ〜ｃは
ダイクロイックミラーであり、ダイクロイックミラー２
９ａは赤色光だけを選択的に反射し、ダイクロイックミ
ラー２９ｂは青色光だけを選択的に反射し、ダイクロイ
ックミラー２９ｃは緑色光だけを選択的に反射する。３
０ａ、ｂはミラーである。３１はカップリングプリズム
であり、光を合成する。
【００２３】以上のように構成されたディスプレイ装置
について以下その動作を説明する。まず、光源２４を出
射した光はコールドミラー２７により、反射された光も
含めて、集光レンズ２８により収束される。ダイクロイ
ックミラー２９ａにより、赤色光だけが反射されて、９
０度向きを変え回折型出射効率可変手段２５ａに入射す
る。回折型出射効率可変手段２５ａは図示しない制御回
路によって各画素毎にスイッチングされており、入射光
は画素毎に変調され作用の項で述べた原理により、０次
光が出射する画素と、出射しない画素ができる。変調さ
れた赤色光はミラー３０ａにより光路を折曲げられてカ
ップリングプリズム３１に入射し、再度光路を折曲げら
れて、他の光と合成され投影レンズ２６により図示しな
いスクリーン上に結像される。
について以下その動作を説明する。まず、光源２４を出
射した光はコールドミラー２７により、反射された光も
含めて、集光レンズ２８により収束される。ダイクロイ
ックミラー２９ａにより、赤色光だけが反射されて、９
０度向きを変え回折型出射効率可変手段２５ａに入射す
る。回折型出射効率可変手段２５ａは図示しない制御回
路によって各画素毎にスイッチングされており、入射光
は画素毎に変調され作用の項で述べた原理により、０次
光が出射する画素と、出射しない画素ができる。変調さ
れた赤色光はミラー３０ａにより光路を折曲げられてカ
ップリングプリズム３１に入射し、再度光路を折曲げら
れて、他の光と合成され投影レンズ２６により図示しな
いスクリーン上に結像される。
【００２４】ダイクロイックミラー２９ａを透過した緑
・青色光の内、青色光はダイクロイックミラー２９ｂに
より反射され、９０度向きを変えて回折型出射効率可変
手段２５ｂに入射する。回折型出射効率可変手段２５ｂ
により空間変調された青色光はダイクロイックミラー２
９ｃを透過し、ミラー３０ｂにより９０度向きを変え、
カップリングプリズム３１で他の色と合成され、投影レ
ンズ２６により結像される。
・青色光の内、青色光はダイクロイックミラー２９ｂに
より反射され、９０度向きを変えて回折型出射効率可変
手段２５ｂに入射する。回折型出射効率可変手段２５ｂ
により空間変調された青色光はダイクロイックミラー２
９ｃを透過し、ミラー３０ｂにより９０度向きを変え、
カップリングプリズム３１で他の色と合成され、投影レ
ンズ２６により結像される。
【００２５】ダイクロイックミラー２９ｂを透過した緑
色光も同様に回折型出射効率可変手段２５ｃにより空間
変調されダイクロイックミラー２９ｃにより光路を折曲
げられて青色光と同じ光路を通って結像され、結果、ス
クリーン上では３原色が混色されてカラー画像を得る。
この構成において、作用の項で述べたごとく、回折型出
射効率可変手段の格子ピッチΛと入射光の中心波長λの
比をたとえば、Λ／λ＝７とすると、回折型出射効率可
変手段で生じる１次回折光の回折角は８．２度となるの
で、この１次回折光が投影レンズ３１の入射瞳に入らな
いようにするために投影レンズのＦ値（＝焦点距離／レ
ンズの有効口径）としては３．５以上にする必要があ
る。従って、集光レンズＦ値も３．５以上にする必要が
あり、この時、作用の項で述べたごとく、スクリーン上
での光量が、ほぼ均一になる。
色光も同様に回折型出射効率可変手段２５ｃにより空間
変調されダイクロイックミラー２９ｃにより光路を折曲
げられて青色光と同じ光路を通って結像され、結果、ス
クリーン上では３原色が混色されてカラー画像を得る。
この構成において、作用の項で述べたごとく、回折型出
射効率可変手段の格子ピッチΛと入射光の中心波長λの
比をたとえば、Λ／λ＝７とすると、回折型出射効率可
変手段で生じる１次回折光の回折角は８．２度となるの
で、この１次回折光が投影レンズ３１の入射瞳に入らな
いようにするために投影レンズのＦ値（＝焦点距離／レ
ンズの有効口径）としては３．５以上にする必要があ
る。従って、集光レンズＦ値も３．５以上にする必要が
あり、この時、作用の項で述べたごとく、スクリーン上
での光量が、ほぼ均一になる。
【００２６】以上のように本実施例によれば、光源の光
を赤・緑・青の３原色に分離し、各色毎に反射型の回折
型出射効率可変手段を設け、Λ／λ＝７とすることによ
り、光利用効率が高く、光量むらの少ないディスプレイ
装置を得ることが出来る。
を赤・緑・青の３原色に分離し、各色毎に反射型の回折
型出射効率可変手段を設け、Λ／λ＝７とすることによ
り、光利用効率が高く、光量むらの少ないディスプレイ
装置を得ることが出来る。
【００２７】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。第１の実施例と異
なるのは回折型出射効率可変手段の部分だけであるの
で、回折型出射効率可変手段以外の部分は省略する。図
３は、回折型出射効率可変手段の１画素の構成を示す図
で、図３（ａ）は斜視図、（ｂ）は同Ａ−Ａ断面図であ
る。
ついて図面を参照しながら説明する。第１の実施例と異
なるのは回折型出射効率可変手段の部分だけであるの
で、回折型出射効率可変手段以外の部分は省略する。図
３は、回折型出射効率可変手段の１画素の構成を示す図
で、図３（ａ）は斜視図、（ｂ）は同Ａ−Ａ断面図であ
る。
【００２８】図３において、３２ａ〜ｅは梁であり、厚
みは入射光の波長の４分の１で、例えば窒化シリコン等
の誘電体膜をパターニングして形成する。梁３２ａ〜ｅ
の上面には電極兼反射膜としてアルミニウムや銀等が成
膜されている。３３はスペーサーであり、厚みは入射光
波長の４分の１である。３４は電極であり図示しない基
板上に設けられている。また、電極３４は入射光を反射
する。
みは入射光の波長の４分の１で、例えば窒化シリコン等
の誘電体膜をパターニングして形成する。梁３２ａ〜ｅ
の上面には電極兼反射膜としてアルミニウムや銀等が成
膜されている。３３はスペーサーであり、厚みは入射光
波長の４分の１である。３４は電極であり図示しない基
板上に設けられている。また、電極３４は入射光を反射
する。
【００２９】上記のように構成された回折型出射効率可
変手段が０次回折光を変調できるのは作用の項で述べた
ごとくであるが、スペーサー３３の上に設けた梁３２ａ
と３２ｅは静電力を加えてもたわまないので、梁３２ａ
ないし，３２ｅ上面で反射する光とスペーサー３３上面
で反射する光の位相差は常に往復で２分の１波長であ
り、また、梁３２ｂ、ｃ、ｄのスペーサー３３で支持さ
れている部分でも同様に位相差は２分の１波長である。
従って画素と画素の間の部分の位相差はすべて２分の１
波長となって、０次回折光は発生しないので、画素分離
の問題を解決できる。
変手段が０次回折光を変調できるのは作用の項で述べた
ごとくであるが、スペーサー３３の上に設けた梁３２ａ
と３２ｅは静電力を加えてもたわまないので、梁３２ａ
ないし，３２ｅ上面で反射する光とスペーサー３３上面
で反射する光の位相差は常に往復で２分の１波長であ
り、また、梁３２ｂ、ｃ、ｄのスペーサー３３で支持さ
れている部分でも同様に位相差は２分の１波長である。
従って画素と画素の間の部分の位相差はすべて２分の１
波長となって、０次回折光は発生しないので、画素分離
の問題を解決できる。
【００３０】以上のように、回折型出射効率可変手段に
おいて、画素間に位相差が２分の１となる領域を設けた
ことにより、実質的にブラックマトリクスを設けたのと
同様の効果が得られる。
おいて、画素間に位相差が２分の１となる領域を設けた
ことにより、実質的にブラックマトリクスを設けたのと
同様の効果が得られる。
【００３１】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。第１の実施例と異
なるのは回折型出射効率可変手段の部分だけであるの
で、回折型出射効率可変手段以外の部分は省略する。図
４は、回折型出射効率可変手段の構成を示す図で、図４
（ａ）は平面図、（ｂ）は同Ａ−Ａ断面図である。
ついて図面を参照しながら説明する。第１の実施例と異
なるのは回折型出射効率可変手段の部分だけであるの
で、回折型出射効率可変手段以外の部分は省略する。図
４は、回折型出射効率可変手段の構成を示す図で、図４
（ａ）は平面図、（ｂ）は同Ａ−Ａ断面図である。
【００３２】図４において、３５は誘電体膜で、厚みは
入射光の波長の４分の１であり、上面には電極兼反射膜
としてアルミニウムや銀等が成膜されている。３６ａ〜
３６ｌは誘電体膜３５をエッチングして作成したスリッ
トである。３７は支持梁であり、誘電体膜３５をエッチ
ングして作成する。３８はスペーサー、３９は電極であ
る。電極３９も光を反射する。
入射光の波長の４分の１であり、上面には電極兼反射膜
としてアルミニウムや銀等が成膜されている。３６ａ〜
３６ｌは誘電体膜３５をエッチングして作成したスリッ
トである。３７は支持梁であり、誘電体膜３５をエッチ
ングして作成する。３８はスペーサー、３９は電極であ
る。電極３９も光を反射する。
【００３３】上記のように構成された回折型出射効率可
変手段について、以下その動作を説明する。誘電体膜３
５は支持梁３７とスペーサー３８により中空に支持され
ているが、誘電体膜上面に設けた電極と電極３９間に電
圧を印加すると、静電力により、誘電体膜３５が電極３
９に接触するのは作用の項で述べたのと同様である。可
動部分の誘電体膜３５の幅に比べ支持梁の幅が細いた
め、支持梁が変形しやすくなり、電極３９に接触する面
積が広くなって、結果０次回折光を変調する面積が広く
なり、開口率が向上する。
変手段について、以下その動作を説明する。誘電体膜３
５は支持梁３７とスペーサー３８により中空に支持され
ているが、誘電体膜上面に設けた電極と電極３９間に電
圧を印加すると、静電力により、誘電体膜３５が電極３
９に接触するのは作用の項で述べたのと同様である。可
動部分の誘電体膜３５の幅に比べ支持梁の幅が細いた
め、支持梁が変形しやすくなり、電極３９に接触する面
積が広くなって、結果０次回折光を変調する面積が広く
なり、開口率が向上する。
【００３４】以上のように可動部分の幅よりも支持梁の
幅を細くしたことにより、支持梁が変形しやすくなり、
０次回折光の変調に寄与しないデッドスペースが減少で
きるという効果が得られる。なお、第３の実施例におい
て、回折型出射効率可変手段を構成する各々の梁をスペ
ーサー３８の近傍だけを細くしても同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。
幅を細くしたことにより、支持梁が変形しやすくなり、
０次回折光の変調に寄与しないデッドスペースが減少で
きるという効果が得られる。なお、第３の実施例におい
て、回折型出射効率可変手段を構成する各々の梁をスペ
ーサー３８の近傍だけを細くしても同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、光源と前記光源から出射
した光の光路に設けられた回折型の出射効率可変手段と
前記回折型の出射効率可変手段から出射した０次光を結
像するレンズとを設けることにより、光の利用効率の高
いディスプレイ装置を実現できるものである。また、入
射光の波長λと回折型出射効率可変手段の格子ピッチΛ
の比を７以上とすることにより、光源からの光を収束し
て回折型出射効率可変手段に入射させた場合でも、光量
むらの少ないディスプレイ装置が得られる。さらに隣接
する誘電体膜間に位相差が入射光波長の２分の１となる
領域を設けることにより 、 ブラックマトリクスを形成す
ることができる。
した光の光路に設けられた回折型の出射効率可変手段と
前記回折型の出射効率可変手段から出射した０次光を結
像するレンズとを設けることにより、光の利用効率の高
いディスプレイ装置を実現できるものである。また、入
射光の波長λと回折型出射効率可変手段の格子ピッチΛ
の比を７以上とすることにより、光源からの光を収束し
て回折型出射効率可変手段に入射させた場合でも、光量
むらの少ないディスプレイ装置が得られる。さらに隣接
する誘電体膜間に位相差が入射光波長の２分の１となる
領域を設けることにより 、 ブラックマトリクスを形成す
ることができる。
【００３６】また、第２の発明によれば、回折型出射効
率可変手段の各画素間に位相差が入射光の２分の１とな
る領域を設けることにより、スクリーン上での画素を明
確に分離することが出来る。
率可変手段の各画素間に位相差が入射光の２分の１とな
る領域を設けることにより、スクリーン上での画素を明
確に分離することが出来る。
【００３７】また、第３の発明によれば、回折型出射効
率可変手段の可動部分を、可動部分の幅よりも細い幅の
支持梁で支持することにより、開口率が向上し、光の利
用効率の高いディスプレイ装置が得られる。
率可変手段の可動部分を、可動部分の幅よりも細い幅の
支持梁で支持することにより、開口率が向上し、光の利
用効率の高いディスプレイ装置が得られる。
【図１】本発明の第１の実施例の基本構成を示す図
【図２】本発明の第１の実施例におけるディスプレイ装
置の構成図
置の構成図
【図３】（ａ）は本発明の第２の実施例の回折型出射効
率可変手段の１画素の斜視図 （ｂ）は本発明の第２の実施例の回折型出射効率可変手
段の１画素の断面図
率可変手段の１画素の斜視図 （ｂ）は本発明の第２の実施例の回折型出射効率可変手
段の１画素の断面図
【図４】（ａ）は本発明の第３の実施例における回折型
出射効率可変手段の平面図 （ｂ）は本発明の第３の実施例における回折型出射効率
可変手段の断面図
出射効率可変手段の平面図 （ｂ）は本発明の第３の実施例における回折型出射効率
可変手段の断面図
【図５】従来のディスプレイ装置の構成図
【図６】液晶パネルの構成図
【図７】回折型出射効率可変手段の斜視図
【図８】（ａ）は回折型出射効率可変手段の電極に電圧
を印加していない状態の動作を示す図 （ｂ）は回折型出射効率可変手段の電極に電圧を印加し
た状態の動作を示す図
を印加していない状態の動作を示す図 （ｂ）は回折型出射効率可変手段の電極に電圧を印加し
た状態の動作を示す図
２４ 光源
２５ 回折型出射効率可変手段
２６ 投影レンズ
２７ コールドミラー
２８ 集光レンズ
２９ ダイクロイックミラー
３０ ミラー
３１ カップリングプリズム
３２ 梁
３３ スペーサー
３４ 電極
３５ 誘電体膜
３６ スリット
３７ 支持梁
３８ スペーサー
３９ 電極
フロントページの続き
(72)発明者 横山 和夫
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(72)発明者 水口 信一
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−88153（ＪＰ，Ａ)
国際公開93／22694（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 26/00 - 26/08
Claims (4)
- 【請求項１】 光源と、前記光源から出射した原色光の
光軸に対して集光手段を介して斜めに前記原色光を入射
され、前記原色光の０次回折光を変調する回折型の出射
効率可変手段と、前記０次回折光を結像するレンズとを
具備し、前記回折型出射効率可変手段は誘電体膜からな
り、基板方向に可動的に支持された構成であり、前記誘
電体膜に複数のスリットを設けて厚さが入射光波長の４
分の１の複数の梁を形成し、前記梁底面と基板間を入射
光波長の４分の１としたディスプレイ装置。 - 【請求項２】前記回折型出射効率可変手段において、前
記誘電体膜を支持する支持部の幅は前記誘電体膜の各梁
の幅より細くし、前記梁の可動を容易にした請求項１記
載のディスプレイ装置。 - 【請求項３】前記回折型出射効率可変手段の回折格子ピ
ッチと前記回折型の出射効率可変手段に入射する光の波
長域の中心波長との比が７以上である請求項１または２
記載のディスプレイ装置。 - 【請求項４】前記誘電体膜が隣接する誘電体膜との間に
位相差が入射光波長の２分の１となる領域を設けた請求
項１、２または３記載のディスプレイ装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14165694A JP3422077B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | ディスプレイ装置 |
| US08/492,894 US5920418A (en) | 1994-06-21 | 1995-06-20 | Diffractive optical modulator and method for producing the same, infrared sensor including such a diffractive optical modulator and method for producing the same, and display device including such a diffractive optical modulator |
| CNB011451904A CN1177197C (zh) | 1994-06-21 | 1995-06-21 | 包括衍射光学调制器的红外传感器 |
| CN95109107A CN1090336C (zh) | 1994-06-21 | 1995-06-21 | 光学调制器及其制造和驱动方法 |
| KR1019950017369A KR100219015B1 (ko) | 1994-06-21 | 1995-06-21 | 회절식 광조절기와 그러한 회절식 광조절기의 제조방법과 그러한 회절식 광조절기를 포함하는 적외선감지기와 그러한 적외선감지기의 제조방법 및 그러한 회절식 광조절기를 포함하는 표시장치 |
| EP95109622A EP0689078A1 (en) | 1994-06-21 | 1995-06-21 | Diffractive optical modulator and method for producing the same |
| CNB011451882A CN1208656C (zh) | 1994-06-21 | 2001-12-28 | 包括衍射光学调制单元的显示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14165694A JP3422077B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | ディスプレイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH085939A JPH085939A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3422077B2 true JP3422077B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=15297123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14165694A Expired - Lifetime JP3422077B2 (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-23 | ディスプレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422077B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009131915A1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-10-29 | PhotonEdge Inc. | Systems, devices and methods of broadband light sources with tunable spectrum |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1278093B9 (en) * | 1995-11-01 | 2007-05-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Outgoing efficiency control device, projection type display apparatus, infrared sensor and non-contact thermometer |
| JP4852835B2 (ja) * | 2004-09-02 | 2012-01-11 | ソニー株式会社 | 回折格子−光変調装置集合体 |
| JP5148868B2 (ja) * | 2006-12-07 | 2013-02-20 | オリンパス株式会社 | 空間位相変調素子および投影装置 |
-
1994
- 1994-06-23 JP JP14165694A patent/JP3422077B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009131915A1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-10-29 | PhotonEdge Inc. | Systems, devices and methods of broadband light sources with tunable spectrum |
| US8063409B2 (en) | 2008-04-24 | 2011-11-22 | PhotonEdge Inc. | Systems, devices and methods of broadband light sources with tunable spectrum |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH085939A (ja) | 1996-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5231432A (en) | Projector utilizing liquid crystal light-valve and color selection by diffraction | |
| US6588906B2 (en) | Single-panel color image display apparatus and method thereof | |
| US6243149B1 (en) | Method of imaging using a liquid crystal display device | |
| US6219111B1 (en) | Projection-type liquid crystal display apparatus | |
| US7431464B2 (en) | Projection display system with diffractive linear display device | |
| JP2004163817A (ja) | プロジェクタ | |
| US6680762B2 (en) | Projection liquid crystal display apparatus wherein overall focal point of the lens is shifted to increase effective aperture ratio | |
| KR20040000745A (ko) | 이색 미러 휠을 채용한 조명 광학계 및 이를 구비하는화상 표시 장치 | |
| JP2000047198A (ja) | 液晶光変調素子及び投影表示装置 | |
| JP3601576B2 (ja) | カラー画像表示装置 | |
| JP3422077B2 (ja) | ディスプレイ装置 | |
| US6902276B2 (en) | Color projector apparatus and method | |
| JP2003131212A (ja) | 投写型表示装置 | |
| JP2001281760A (ja) | 投射型表示装置 | |
| US6086208A (en) | Light valve projector apparatus and technique | |
| JP3647206B2 (ja) | 光学変調装置及びそれを用いた投影装置 | |
| JP3669051B2 (ja) | 投写型表示装置 | |
| JP4812178B2 (ja) | 画像投射装置 | |
| JP3200335B2 (ja) | 光学変調装置及びそれを用いたカラー画像表示装置 | |
| KR100312499B1 (ko) | 액정디스플레이프로젝터 | |
| JP3543552B2 (ja) | 投写型表示装置 | |
| JP2746267B2 (ja) | 投写型カラー表示装置の製造方法 | |
| JPH10104618A (ja) | 液晶表示素子および投影型液晶表示装置 | |
| JP3022455B2 (ja) | カラー画像表示装置 | |
| JP3200334B2 (ja) | 光学変調装置及びそれを用いたカラー画像表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080425 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100425 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120425 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130425 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130425 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140425 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |