JPH02262185A - Projection type display device - Google Patents

Projection type display device

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Publication number
JPH02262185A
JPH02262185A JP8241289A JP8241289A JPH02262185A JP H02262185 A JPH02262185 A JP H02262185A JP 8241289 A JP8241289 A JP 8241289A JP 8241289 A JP8241289 A JP 8241289A JP H02262185 A JPH02262185 A JP H02262185A
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JP
Japan
Prior art keywords
display panel
light
lens
plate member
light source
Prior art date
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Application number
JP8241289A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Hamada
浩 浜田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the aperture of a projecting lense, to facilitate the aligning of the lenses with respect to a display panel and to improve display quality by forming first microlenses and second microlenses on both surfaces of a translucent plate member. CONSTITUTION:Irradiating light from a light source 2 is individually converged by each first lens element 3a formed on the surface, which faces the light source 2, of the translucent plate member 3 provided on the side of the surface, which faces the light source 2, of the display panel 4. Then, the light converged by the first lens elements 3a is converted into a parallel luminous flux by each second lens element 3b formed on the surface, which faces the display panel 4, of the translucent plate member 3, and for which the parallel luminous flux passes through a corresponding picture element 9a and directs the projecting lens 5. Since the translucent plate member 3 on which the lens elements 3a and 3b are formed is one, its aligning is easy and the number of boundaries on an optical path is accordingly decreased. Thus, without the need of enlarging the aperture of the projecting lens 5, assembly work is facilitated and a bright projecting picture can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光源から照射され、マトリクス状に配列され
た複数の絵素を有する透過型の表示パネルを透過した光
を、投影レンズでスクリーン上に拡大投影するようにし
た投影型表示装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention projects light emitted from a light source and transmitted through a transmissive display panel having a plurality of picture elements arranged in a matrix onto a screen using a projection lens. The present invention relates to a projection type display device that performs enlarged projection.

従来の技術 透過型の表示パネルは、それ自身は発光しないが駆動信
号を受けてその光透過率を変えることによって別に設け
られた光源からの光の強度を変調し、画像や文字を表示
するようにしたものであり、その−例として液晶表示パ
ネル、エレクトロクロミックデイスプレィ、PLZT 
((Pb、La)(Zr、Ti)O,磁器)などの透光
性セラミックを用いたデイスプレィなどが周知である。
Conventional technology A transmissive display panel does not itself emit light, but modulates the intensity of light from a separately provided light source by changing its light transmittance in response to a drive signal, allowing it to display images and characters. Examples include liquid crystal display panels, electrochromic displays, and PLZT.
Displays using translucent ceramics such as ((Pb, La) (Zr, Ti) O, porcelain) are well known.

このような表示パネルでは、最小の表示単位である絵素
がマトリクス状に配列されており、それらの各絵素に個
別に駆動電圧を印加することによって画像や文字の表示
が行われる。
In such a display panel, picture elements, which are the smallest display units, are arranged in a matrix, and images and characters are displayed by applying a driving voltage to each picture element individually.

上記表示パネルの各絵素に個別に駆動電圧を印加する方
法として、単純マトリクス駆動法やアク=1− −2= ティダマトリクス駆動法があるが、特にアクティブマト
リクス駆動法の場合には、各絵素に駆動電圧を供給する
ための駆動信号ラインや駆動電圧の供給を制御する薄膜
トランジスタ、MIM (Metal−Insulat
or−Metal)などの素子を絵素と絵素との間に形
成しなければならず、そのため画面中の絵素領域の占め
る割合(開口率)が小さくなる。
There are simple matrix driving methods and tida matrix driving methods that apply driving voltages to each picture element of the display panel individually, but especially in the case of the active matrix driving method, each picture element A drive signal line for supplying drive voltage to the elements, a thin film transistor that controls the supply of drive voltage, and MIM (Metal-Insulat)
or-Metal) must be formed between the picture elements, which reduces the proportion of the picture element area in the screen (aperture ratio).

この場合、表示パネルのうち絵素領域以外の領域つまり
駆動電圧が印加されることのない領域に入射した光は信
号(駆動電圧)による変調を受けないので、無電界領域
で光が透過するような動作モードの表示パネルでは、絵
素領域以外の領域に入射した光は表示パネルを透過して
しまう。そのため、光非透過の状態に制御された絵素領
域によって表示画面に表される黒レベルが浮き上がって
しまい、コントラストが低下するという不具合が生じる
。そこで、このコントラスト低下を防止するために、表
示パネルの絵素領域以外の領域には遮光マスクを設け、
表示に寄与しない光をこの遮光マスクによって吸収また
は反射する構成が採られている。
In this case, the light incident on the area of the display panel other than the pixel area, that is, the area to which no driving voltage is applied, is not modulated by the signal (driving voltage), so the light is transmitted in the area with no electric field. In a display panel in such an operation mode, light incident on areas other than picture element areas is transmitted through the display panel. Therefore, the black level displayed on the display screen is raised due to the pixel area controlled to be in a non-light-transmitting state, resulting in a problem that the contrast is reduced. Therefore, in order to prevent this contrast reduction, a light shielding mask is provided in areas other than the pixel area of the display panel.
A configuration is adopted in which light that does not contribute to display is absorbed or reflected by the light shielding mask.

ところが、上述したように表示パネルの絵素領域以外の
領域に遮光マスクを設けると、同し光源でも表示パネル
の開口率が低い程、画面が暗くなるという新たな問題が
生じることになる。
However, as described above, when a light-shielding mask is provided in an area other than the pixel area of the display panel, a new problem arises in that the lower the aperture ratio of the display panel is, the darker the screen becomes even with the same light source.

このような問題点を解決するために、表示パネルを構成
する2枚の透明基板のうち、光源側に位置する透明基板
の光源と対向する表面に各絵素に個別に対応する複数の
マイクロレンズをマトリクス状に配列して形成したり、
表示パネルの光源側に別に透明板を設け、その透明板の
片面に同じく各絵素に個別に対応する複数のマイクロレ
ンズをマトリクス状に配列して形成したりして、光源か
ら照射される光を各マイクロレンズで表示パネルの対応
する絵素領域にそれぞれ集光し、それによって表示画面
を明るくする方法が、開発されている(特開昭60−1
65621〜165624)。
In order to solve these problems, among the two transparent substrates that make up the display panel, the transparent substrate located on the light source side has a plurality of microlenses that correspond to each pixel individually on the surface facing the light source. arranged in a matrix,
A separate transparent plate is provided on the light source side of the display panel, and a plurality of microlenses corresponding to each pixel are arranged in a matrix on one side of the transparent plate to control the light emitted from the light source. A method has been developed in which each microlens focuses the light onto the corresponding pixel area of the display panel, thereby brightening the display screen (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1986-1).
65621-165624).

発明が解決しようとする課題 しかしながら、表示パネルを透過した光を投影レンズで
スクリーン上に拡大投影するようにした投影型表示装置
に上記マイクロレンズによる集光手段を適用した場合、
以下に述べるように表示パネルを透過した光が発散して
しまい、それだけ投影レンズの口径を大きくしなければ
ならないという問題が生じる。
Problems to be Solved by the Invention However, when the light condensing means using the microlens is applied to a projection type display device in which light transmitted through a display panel is enlarged and projected onto a screen using a projection lens,
As described below, the problem arises that the light transmitted through the display panel diverges, and the aperture of the projection lens must be increased accordingly.

すなわち、上記マイクロレンズで集光された光は、表示
パネルの絵素領域を通過した後、マイクロレンズの口径
と焦点距離との比で決まる角度で発散してしまうので、
その角度に応じて投影レンズの口径を大きくしなければ
ならない。特に3原色のそれぞれに対応する表示パネル
を設け、それらの表示パネルによって各色別に変調され
た画像をダイクロイックミラーによって合成し、共通の
投影レンズによってスクリーン上に拡大投影するように
したカラー表示用の投影型表示装置の場合には、表示パ
ネルと投影レンズの間の距離が長くなるため、更に大口
径の投影レンズが必要になってくる。
In other words, after the light collected by the microlens passes through the pixel area of the display panel, it diverges at an angle determined by the ratio of the aperture of the microlens to the focal length.
The aperture of the projection lens must be increased depending on the angle. In particular, a color display projection in which display panels corresponding to each of the three primary colors are provided, images modulated for each color by the display panels are combined by a dichroic mirror, and enlarged and projected onto a screen by a common projection lens. In the case of a type display device, since the distance between the display panel and the projection lens becomes long, a projection lens with a larger diameter is required.

そこで、このような問題点を解決するために、表示パネ
ルを構成する2枚の透明基板のうち、投影レンズ側に位
置する透明基板の投影レンズ側に別に配置した透明板の
片面にも、各絵素に個別に対応する第2のマイクロレン
ズをマトリクス状に配列して形成し、絵素領域を通過し
たあと発散しようとする光を第2マイクロレンズによっ
て再びほぼ平行な光束に変換して、投影レンズの口径が
大きくなるのを防止する方法も開発されている(特開昭
60−262131>。
Therefore, in order to solve this problem, among the two transparent substrates that make up the display panel, one side of the transparent plate located on the projection lens side and another transparent plate placed on the projection lens side. Second microlenses that individually correspond to the picture elements are arranged in a matrix, and the light that is about to diverge after passing through the picture element area is converted back into a substantially parallel beam of light by the second microlenses. A method for preventing the aperture of the projection lens from increasing has also been developed (Japanese Patent Laid-Open No. 60-262131).

しかしながら、この場合には、表示パネルの2つの透明
基板のそれぞれにマイクロレンズを形成する方法にして
も、表示パネルの前後に別個に配置する各透明板の片面
にマイクロレンズを形成する方法にしても、2枚の透明
基板あるいは2枚の透明板の間での精密な位置合わせが
必要になり、組立作業が複雑になるという新たな問題が
生じる。
However, in this case, it is possible to form microlenses on each of the two transparent substrates of the display panel, or to form microlenses on one side of each transparent plate that is placed separately at the front and rear of the display panel. However, a new problem arises in that precise alignment between two transparent substrates or two transparent plates is required, which complicates the assembly work.

また、表示パネルの前後にそれぞれマイクロレンズを形
成した透明板を配置する場合、光路の途中における境界
面の数がそれだけ増えるので、反射損失や迷光が増加し
て表示品位を低下させるという問題も生じる。
In addition, when transparent plates with microlenses formed on them are placed at the front and rear of the display panel, the number of interfaces along the optical path increases accordingly, resulting in an increase in reflection loss and stray light, which reduces display quality. .

したがって、本発明の目的は、投影レンズの口径を大き
くする必要がなく、組立作業も容易でかつ明るい投影画
像を得ることのできる投影型表示装置を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a projection display device that does not require a large aperture of a projection lens, is easy to assemble, and can provide a bright projected image.

課題を解決するための手段 本発明は、光源から照射され、マトリクス状に配列され
た複数の絵素を有する透過型の表示パネルを透過した光
を、投影レンズでスクリーン上に拡大投影するようにし
た投影型表示装置において、表示パネルの光源と対向す
る表面側に位置し、表示パネルの個々の絵素に対応付け
られ光源からの照射光を個別に集束する複数の第1のレ
ンズ要素が光源と対向する表面にマトリクス状に配列し
て形成される一方、これら第1のレンズ要素にそれぞれ
対応付けられ第1のレンズ要素によって集束した光を表
示パネルに対応する絵素を経て投影レンズに向かう平行
光束に変換する複数の第2のレンズ要素が表示パネルと
対向する表面にマトリクス状に配列して形成された透光
性板部材を設けたことを特徴とする投影型表示装置であ
る。
Means for Solving the Problems The present invention uses a projection lens to enlarge and project light emitted from a light source and transmitted through a transmissive display panel having a plurality of picture elements arranged in a matrix onto a screen. In a projection type display device, a plurality of first lens elements, which are located on the surface side of the display panel facing the light source, are associated with individual picture elements of the display panel, and individually focus the irradiated light from the light source. are arranged in a matrix on the surface facing the display panel, and are respectively associated with these first lens elements and direct the light focused by the first lens elements to the projection lens through the picture elements corresponding to the display panel. This is a projection type display device characterized in that a light-transmitting plate member is provided in which a plurality of second lens elements that convert into parallel light beams are arranged in a matrix on a surface facing a display panel.

作  用 本発明に従えば、表示パネルの光源と対向する表面側に
設けられた透光性板部材の光源と対向する表面に形成さ
れたそれぞれの第1のレンズ要素によって光源から照射
される光が個別に集束され、透光性板部材の表示パネル
と対向する表面に形成されたそれぞれの第2のレンズ要
素によって第1のレンズ要素による集束光が対応する絵
素を経て投影レンズに向かう平行光束に変換される。レ
ンズ要素の形成された透光性板部材は1枚であるので、
その位置合わせは容易であり、また光路の途中の境界面
の数もそれだけ少なくなる。
According to the present invention, the light irradiated from the light source by each first lens element formed on the surface facing the light source of the translucent plate member provided on the surface side facing the light source of the display panel. are individually focused, and each second lens element formed on the surface of the translucent plate member facing the display panel directs the focused light from the first lens element to the projection lens through the corresponding picture element. converted into luminous flux. Since there is only one transparent plate member on which the lens element is formed,
The alignment is easy, and the number of interfaces along the optical path is correspondingly reduced.

実施例 第1図は、本発明の一実施例である投影型表示装置の光
学系を示す構成図である。
Embodiment FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical system of a projection type display device which is an embodiment of the present invention.

第1図において、コンデンサレンズ1は光源2から照射
される光を集光して光線とするためのレンズであり、そ
の光線は透光性板部材3を介して透過型の液晶表示パネ
ル4に入射される。液晶表示パネル4を挟んで透光性板
部材3と対向する側には、液晶表示パネル4を透過した
光をスクリーン6上に拡大投影する投影レンズ5が設け
られている。また、光源2を挟んでコンデンサレンズ1
と対向する側には、コンデンサレンズ1と反対側に照射
される光源2からの光をコンデンサレンズ1側に反射す
るための反射鏡7が設けられている。
In FIG. 1, a condenser lens 1 is a lens for condensing light emitted from a light source 2 into a light beam, and the light beam is transmitted to a transmissive liquid crystal display panel 4 via a light-transmitting plate member 3. It is incident. A projection lens 5 for enlarging and projecting the light transmitted through the liquid crystal display panel 4 onto a screen 6 is provided on the side facing the translucent plate member 3 across the liquid crystal display panel 4 . In addition, a condenser lens 1 is placed across the light source 2.
A reflecting mirror 7 is provided on the side facing the condenser lens 1 to reflect the light from the light source 2 that is irradiated onto the side opposite to the condenser lens 1 toward the condenser lens 1 side.

第2図は、第1図における透光性板部材3と液晶表示パ
ネル4とが配置されている部分を一部拡大して示す断面
図である。
FIG. 2 is a partially enlarged sectional view showing a portion of FIG. 1 where the translucent plate member 3 and the liquid crystal display panel 4 are arranged.

第2図において、液晶表示パネル4の概略的な構成は2
枚の透明基板8a、8bで液晶層9を挟んだものであっ
て、その液晶層9はマトリクス状に配列された複数の絵
素領域9aと、それ以外の非絵素領域9bとに分けられ
ている。そのうち、絵素領域9aは駆動電圧の印加・非
印加に応じて光を透過しうる状態と光を通過しない状態
とに切り替えれる一方、非絵素領域9bには図示しない
遮光マスクが設けられていて入射した光は透過されない
In FIG. 2, the schematic configuration of the liquid crystal display panel 4 is 2.
A liquid crystal layer 9 is sandwiched between two transparent substrates 8a and 8b, and the liquid crystal layer 9 is divided into a plurality of picture element areas 9a arranged in a matrix and other non-picture element areas 9b. ing. Of these, the picture element region 9a can be switched between a state in which light can pass and a state in which it does not pass depending on whether or not a driving voltage is applied, while a light-shielding mask (not shown) is provided in the non-picture element region 9b. The incident light is not transmitted.

一方、透光性板部材3のコンデンサレンズ1と対向する
表面には液晶表示パネル4の各絵素領域9aに対応付け
られ凸レンズ効果を有する複数の第1のマイクロレンズ
3aがマトリクス状に配列して形成されている。また、
この透光性板部材3の液晶表示パネル4と対向する表面
には第1のマイクロレンズ3aに個別に対応付けられ同
じく凸レンズ効果を有する複数の第2のマイクロレンズ
3bがマトリクス状に配列して形成されている。
On the other hand, on the surface of the translucent plate member 3 facing the condenser lens 1, a plurality of first microlenses 3a having a convex lens effect are arranged in a matrix, corresponding to each pixel area 9a of the liquid crystal display panel 4. It is formed by Also,
On the surface of the translucent plate member 3 facing the liquid crystal display panel 4, a plurality of second microlenses 3b, which are individually associated with the first microlenses 3a and also have a convex lens effect, are arranged in a matrix. It is formed.

この場合の第1のマイクロレンズ3aの焦点距離を、f
l、第2のマイクロレンズ3bの焦点距離をf2、透光
性板部材3の厚さをtとすると、これらの値は f1+f2!=:t        ・・・(1)fl
>f2           ・・・(2)の関係が成
り立つように設定されている。ただし、各焦点距離11
.!2は2つのマイクロレンズ3a、3bの間の媒質中
での値とする。
In this case, the focal length of the first microlens 3a is f
l, the focal length of the second microlens 3b is f2, and the thickness of the transparent plate member 3 is t, then these values are f1+f2! =:t...(1) fl
>f2...It is set so that the relationship (2) holds true. However, each focal length is 11
.. ! 2 is the value in the medium between the two microlenses 3a and 3b.

次に上記投影型表示装置の動作について説明する。Next, the operation of the projection type display device will be explained.

光源2から照射された光はコンデンサレンズ1によって
、光源2とスクリーン6の中心とを結ぶ光軸と平行な光
線に変換される。その光線は第2図に示すように透光性
板部材3のそれぞれの第1のマイクロレンズ3aによっ
て個別にそれらの各焦点の近傍(透光性板部材4内に位
置する)に集束される。それらの集束点は、透光性板部
材3の第2のマイクロレンズ3bの焦点に相当している
ので、集束された光はそれぞれ対応する第2のマイクロ
レンズ3bによってほぼ平行な光線に変換され、液晶表
示パネル4の対応する絵素領域9aに入射する。
The light emitted from the light source 2 is converted by the condenser lens 1 into a light beam parallel to the optical axis connecting the light source 2 and the center of the screen 6. The light beams are individually focused in the vicinity of their respective focal points (located within the transparent plate member 4) by the respective first microlenses 3a of the transparent plate member 3, as shown in FIG. . These focusing points correspond to the focal points of the second microlenses 3b of the transparent plate member 3, so the focused light is converted into approximately parallel light rays by the corresponding second microlenses 3b. , enters the corresponding picture element region 9a of the liquid crystal display panel 4.

このとき、液晶表示パネル4に入射する光束の径は、第
1のマイクロレンズ3aの径よりも小さくなっているの
で、本来なら液晶表示パネル4の非絵素領域9bに入射
してしまう光も、上記透光性板部材3のマイクロレンズ
3a、3bの作用によって絵素領域9aに集光される。
At this time, since the diameter of the light flux that enters the liquid crystal display panel 4 is smaller than the diameter of the first microlens 3a, some light that would normally enter the non-pixel area 9b of the liquid crystal display panel 4 also enters the liquid crystal display panel 4. The light is focused on the pixel area 9a by the action of the microlenses 3a and 3b of the light-transmitting plate member 3.

絵素領域9aが光透過の状態に制御されている場合、絵
素領域9aに入射した光は液晶表示パネル4を透過する
When the picture element region 9a is controlled to be in a light transmitting state, the light incident on the picture element region 9a is transmitted through the liquid crystal display panel 4.

この光は第2のマイクロレンズ3bによってほぼ平行な
光線に変換されているので、投影レンズ5の口径がさほ
ど大きくなくても投影レンズ5によって十分捕捉される
。投影レンズ5に入射されてくる光は、スクリーン6上
に拡大投影され、これによって画像がスクリーン6上に
映し出される。
Since this light is converted into a substantially parallel light beam by the second microlens 3b, it can be sufficiently captured by the projection lens 5 even if the aperture of the projection lens 5 is not very large. The light incident on the projection lens 5 is enlarged and projected onto the screen 6, whereby an image is projected on the screen 6.

第3図は上記透光性板部材3の第2のマイクロレンズ3
bとして凹レンズ効果を有するレンズを形成した場合の
実施例を示す部分拡大断面図である。第1のマイクロレ
ンズ3aは先の実施例と同じ凸レンズ効果を有するレン
ズであり、その他の構成についても先の実施例と同様で
ある。
FIG. 3 shows the second microlens 3 of the translucent plate member 3.
FIG. 7 is a partially enlarged sectional view showing an example in which a lens having a concave lens effect is formed as b. The first microlens 3a is a lens having the same convex lens effect as in the previous embodiment, and the other configurations are also the same as in the previous embodiment.

この場合には、第1のマイクロレンズ3aの焦点距離を
、fl、第2のマイクロレンズ3bの焦点距離をI2、
透光性板部材3の厚さをtとするとき、これらの値は 、、41− 12  ζt      ・・・(3)f
l>  、f2+         ・・・(4)の関
係が成り立つように設定されている。ただし、各焦点距
離f1. I2は2つのマイクロレンズ3a、3bの間
の媒質中での値であり、また焦点距離I2は凹レンズ効
果を有するマイクロレンズ3bの値であるから負の値で
ある。
In this case, the focal length of the first microlens 3a is fl, the focal length of the second microlens 3b is I2,
When the thickness of the transparent plate member 3 is t, these values are: 41-12 ζt (3) f
l>, f2+...The relationship of (4) is set so as to hold. However, each focal length f1. I2 is a value in the medium between the two microlenses 3a and 3b, and since the focal length I2 is the value of the microlens 3b having a concave lens effect, it is a negative value.

この実施例の場合、コンデンサレンズ1から透光性板部
材3へ照射されるほぼ平行な光線はそれぞれの第1のマ
イクロレンズ3aによって個別にそれらの各焦点(透光
性板部材3の外側の液晶表示パネル4に近い位置にある
)に向けて集束される。それらの集束点は、透光性板部
材3の第2のマイクロレンズ3b(凹レンズ効果)の焦
点に相当しているので、集束に向かう光はそれぞれ対応
する第2のマイクロレンズ3bによってほぼ平行な光線
に変換され、液晶表示パネル4の対応する絵素領域9a
に入射する。
In the case of this embodiment, the substantially parallel light rays irradiated from the condenser lens 1 to the transparent plate member 3 are individually controlled by the respective first microlenses 3a at their respective focal points (outside of the transparent plate member 3). (located close to the liquid crystal display panel 4). These convergence points correspond to the focal points of the second microlenses 3b (concave lens effect) of the translucent plate member 3, so the light heading for convergence is almost parallelized by the corresponding second microlenses 3b. It is converted into a light beam and the corresponding pixel area 9a of the liquid crystal display panel 4
incident on .

このときも、液晶表示パネル4に入射する光束の径は、
第1のマイクロレンズ3aの径よりも小さくなっている
ので、本来なら液晶表示パネル4の非絵素領域9bに入
射してしまう光も絵素領域9aに集光されることになる
。絵素領域9aを透過したほぼ平行な光線が投影レンズ
5に向かうことは先の実施例の場合と同様である。
At this time as well, the diameter of the luminous flux incident on the liquid crystal display panel 4 is
Since the diameter is smaller than the diameter of the first microlens 3a, light that would normally be incident on the non-picture element area 9b of the liquid crystal display panel 4 is also focused on the picture element area 9a. As in the previous embodiment, the substantially parallel light beams that have passed through the picture element area 9a are directed toward the projection lens 5.

なお、上記各実施例における透光性板部材3の両面への
マイクロレンズ3a、3bの形成は、以下に挙げる方法
によって行うことができる。
In addition, the formation of the microlenses 3a and 3b on both surfaces of the light-transmitting plate member 3 in each of the above embodiments can be performed by the method listed below.

(1)透光性板部材3の材料としてプラスチックあるい
はガラスを用い、この材料を機械加工または金型によっ
て成型する方法。金型は直接加工する以外に、以下に説
明する(2)〜(5)の方法で形成されたものを原型と
して、電鋳などの方法によって転写したものを用いても
よい。
(1) A method in which plastic or glass is used as the material for the translucent plate member 3, and the material is molded by machining or molding. In addition to being directly machined, the mold may be formed by using methods (2) to (5) described below as a master mold and transferring it by a method such as electroforming.

(2)透光性板部材3の材料としである種の感光性樹脂
を用い、その感光性樹脂の表面を部分的に露光したとき
、非露光部から露光部に未反応のモノマーが移動し、露
光部が盛り上がるという現象を利用して凸レンズを形成
する方法(応用物理学会光学懇話会微小光学研究グルー
プ機関紙Vo15 No、2 P118(1987)、
同Vo1.6 No、2 P87(1988))。
(2) When a certain type of photosensitive resin is used as the material for the transparent plate member 3 and the surface of the photosensitive resin is partially exposed, unreacted monomers move from the non-exposed area to the exposed area. , A method of forming a convex lens by utilizing the phenomenon of the exposed area rising (Society of Applied Physics Optics Conference Micro-Optics Research Group Bulletin Vol. 15 No. 2 P. 118 (1987),
Vol. 1.6 No. 2 P87 (1988)).

(3)透光性板部材3の材料として熱可塑性樹脂を用い
、その表面を周知のフォトグラフィ技術によってレンズ
の平面形状にパターン化し、その後、軟化点以上の温度
に加熱して流動性をもたせ、エツジのブレを起こさせて
凸レンズを得る方法(特開昭60−38989、特開昭
60−165623、特開昭6l−67003)。この
場合、熱可塑性樹脂が感光性を持つものとすると、それ
自身を露光することによってパターン化することができ
る。
(3) A thermoplastic resin is used as the material for the translucent plate member 3, and its surface is patterned into the planar shape of a lens using well-known photography technology, and then heated to a temperature above its softening point to give it fluidity. , a method of obtaining a convex lens by causing edge blur (JP-A-60-38989, JP-A-60-165623, JP-A-6L-67003). In this case, if the thermoplastic resin is photosensitive, it can be patterned by exposing itself to light.

(4)透光性板部材3の材料として感光性樹脂を用い、
その表面にプロキシミティ露光(フォトマスクを密着さ
せずに露光させる)を行い、パターンのエツジのボケに
応じて光反応生成物の量に分布を持たせ、それによって
凸レンズ形状を得る方法(特開昭6l−153602)
(4) Using photosensitive resin as the material of the transparent plate member 3,
Proximity exposure (exposure without a photomask in close contact with the surface) is performed on the surface, and the amount of photoreaction products is distributed according to the blurring of the edges of the pattern, thereby obtaining a convex lens shape. Showa 6l-153602)
.

(5)透光性板部材3の材料として感光性樹脂を用い、
その表面に強度分布を持った光を照射し、光の強度に応
じた屈折率分布のパターンを形成し、レンズ効果を持た
せる方法(特開昭6O−72927)。
(5) Using photosensitive resin as the material of the transparent plate member 3,
A method of irradiating the surface with light having an intensity distribution to form a pattern of refractive index distribution according to the intensity of the light, thereby imparting a lens effect (Japanese Patent Laid-Open No. 6O-72927).

(6)透光性板部材3の材料としてガラス板を用い、こ
のガラス板を溶融塩に浸漬し、ガラス板上に設けられた
マスクを通して、ガラス板と溶融塩との間で異種のアル
カリイオン等のイオンを交換させ、マスクパターンに対
応した屈折率分布を持つガラス板を得る方法(Elec
tronics LettersVol、17  No
 、13 P2S5(1981))。
(6) A glass plate is used as the material of the translucent plate member 3, this glass plate is immersed in molten salt, and different types of alkali ions are passed between the glass plate and the molten salt through a mask provided on the glass plate. A method to obtain a glass plate with a refractive index distribution corresponding to a mask pattern by exchanging ions such as
tronics Letters Vol. 17 No.
, 13 P2S5 (1981)).

また、上述した(6)の方法を用いて、各実施例に示し
たように透光性板部材3の両面に異なった焦点距離のマ
イクロレンズ3a、3bを形成する場合、次の手順に従
って行えばよい。
In addition, when forming microlenses 3a and 3b with different focal lengths on both sides of the translucent plate member 3 as shown in each example using the method (6) described above, the following procedure is used. That's fine.

まず、マイクロレンズ3a、3bを形成する透光性板部
材3の両面に金属薄膜を形成する。次に一方の金属薄膜
にパターニングを行って焦点距離の長いマイクロレンズ
3a、3b形成用の金属マスクを形成し、さらにイオン
交換を行ってレンズの形成を開始する。そのイオン交換
は所望のマイクロレンズ3aが完成するまで継続せず途
中で中断する。
First, metal thin films are formed on both sides of the transparent plate member 3 that forms the microlenses 3a and 3b. Next, one metal thin film is patterned to form a metal mask for forming microlenses 3a and 3b with long focal lengths, and ion exchange is further performed to start lens formation. The ion exchange is not continued until the desired microlens 3a is completed, but is interrupted midway.

次に、もう一方の金属薄膜にパターニングを行って焦点
距離の短いマイクロレンズ3bの形成用の金属マスクを
形成し、このあとイオン交換を再開する。このようにし
て透光性板部材3の両面に第1のマイクロレンズ3aと
第2のマイクロレンズ3bを同時に形成する。つまり、
焦点距離の長いマイクロレンズ3a形成のためのイオン
交換を先に開始して、そのイオン交換と焦点距離の短い
マイクロレンズ3bの形成のためのイオン交換とが同時
に終了するようにするのである。
Next, the other metal thin film is patterned to form a metal mask for forming the microlens 3b with a short focal length, and then ion exchange is restarted. In this way, the first microlenses 3a and the second microlenses 3b are simultaneously formed on both sides of the transparent plate member 3. In other words,
The ion exchange for forming the microlens 3a with a long focal length is started first, and the ion exchange and the ion exchange for forming the microlens 3b with a short focal length are completed at the same time.

この方法によってマイクロレンズ3a、3bを形成した
場合には、得られるマイクロレンズ3a。
When the microlenses 3a and 3b are formed by this method, the obtained microlens 3a.

3bの外形に凹凸がないので、カナダバルサムや光軟化
性樹脂などの接着剤を用いて、透光性板部材3を空気層
を介さずに液晶表示パネル4に張り合わせることができ
、透光性板部材3の表面での光の反射損失をほとんど無
視できる程度に低減できる。
Since there are no irregularities in the external shape of the panel 3b, the translucent plate member 3 can be attached to the liquid crystal display panel 4 without an air layer using an adhesive such as Canadian balsam or photo-softening resin, and the translucent plate member 3 can be attached to the liquid crystal display panel 4 without an air gap. The reflection loss of light on the surface of the sexual plate member 3 can be reduced to an almost negligible level.

発明の効果 以上のように、本発明の投影型表示装置によれば、透光
性板部材の光源側表面に光源がら照射される光を表示パ
ネルの各絵素に対応付けて個別に集束する第1のレンズ
要素を形成する一方、透光性板部材の表示パネル側表面
に第1のレンズ要素で集束された光を平行光束に変換し
て対応する絵素に入射させる第2のレンズ要素を形成し
たので、表示パネルの各絵素に光が集中して明るい投影
画像が得られるとともに、表示パネルを透過した光が発
散しないので投影レンズの口径を小さく抑えることがで
きる。また、1枚の透光性板部材だけで表示パネルの絵
素への集光かはがられるため、表示パネルとの位置合わ
せも容易になり、さらに光路途中の境界面の数も低減さ
れて表示品位が向上するなどの効果が得られる。
Effects of the Invention As described above, according to the projection display device of the present invention, the light emitted from the light source onto the light source side surface of the translucent plate member is focused individually in association with each picture element of the display panel. While forming the first lens element, a second lens element converts the light focused by the first lens element on the display panel side surface of the translucent plate member into a parallel light flux and makes it incident on the corresponding picture element. As a result, light is concentrated on each pixel of the display panel to obtain a bright projected image, and the aperture of the projection lens can be kept small because the light transmitted through the display panel does not diverge. In addition, since light can be focused onto the picture elements of the display panel using only one translucent plate member, alignment with the display panel is easier, and the number of interfaces in the optical path is also reduced. Effects such as improved display quality can be obtained.

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

第1図は本発明の一実施例である投影型表示装置の光学
系を示す構成図、第2図はその光学系の一部を拡大して
示す断面図、第3図は本発明の他の実施例である投影型
表示装置の光学系の一部を拡大して示す断面図である。 2・・・光源、3・・・透光性板部材、3a・・・第1
のマイクロレンズ、3b・・・第2のマイクロレンズ、
4・・・液晶表示パネル、5・・・投影レンズ、6・・
・スクリーン、9a・・・絵素領域
FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical system of a projection type display device which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a part of the optical system in an enlarged manner, and FIG. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a part of the optical system of the projection display device according to the embodiment. 2... Light source, 3... Translucent plate member, 3a... First
microlens, 3b... second microlens,
4...Liquid crystal display panel, 5...Projection lens, 6...
・Screen, 9a...Picture element area

Claims (1)

【特許請求の範囲】 光源から照射され、マトリクス状に配列された複数の絵
素を有する透過型の表示パネルを透過した光を、投影レ
ンズでスクリーン上に拡大投影するようにした投影型表
示装置において、 表示パネルの光源と対向する表面側に位置し、表示パネ
ルの個々の絵素に対応付けられ光源からの照射光を個別
に集束する複数の第1のレンズ要素が光源と対向する表
面にマトリクス状に配列して形成される一方、これら第
1のレンズ要素にそれぞれ対応付けられ第1のレンズ要
素によつて集束した光を表示パネルに対応する絵素を経
て投影レンズに向かう平行光束に変換する複数の第2の
レンズ要素が表示パネルと対向する表面にマトリクス状
に配列して形成された透光性板部材を設けたことを特徴
とする投影型表示装置。
[Claims] A projection type display device in which light emitted from a light source and transmitted through a transmission type display panel having a plurality of picture elements arranged in a matrix is enlarged and projected onto a screen using a projection lens. In the display panel, a plurality of first lens elements are located on the surface side of the display panel facing the light source, and are associated with individual picture elements of the display panel and individually focus the irradiated light from the light source. They are arranged in a matrix, and the light that is associated with each of these first lens elements and is focused by the first lens elements is converted into a parallel beam of light that goes to the projection lens through the picture elements corresponding to the display panel. 1. A projection type display device comprising a translucent plate member having a plurality of second lens elements for conversion arranged in a matrix on a surface facing a display panel.
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