JPH0854623A - 光学素子、液晶パネル、液晶ディスプレイ装置および固体撮像装置 - Google Patents

光学素子、液晶パネル、液晶ディスプレイ装置および固体撮像装置

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JPH0854623A
JPH0854623A JP7133411A JP13341195A JPH0854623A JP H0854623 A JPH0854623 A JP H0854623A JP 7133411 A JP7133411 A JP 7133411A JP 13341195 A JP13341195 A JP 13341195A JP H0854623 A JPH0854623 A JP H0854623A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 並んだ微小領域の光をそれぞれ微小部分の光
を色分解、色合成する。 【構成】 格子状に設けられた柱状の凸レンズCV1に
対応して柱状の凹レンズCC1を設け、凹レンズCC1
に対応してダイクロイックミラーDM1、DM2を設
け、ダイクロイックミラーDM1に対応してミラーM1
を設け、ダイクロイックミラーDM2に対応してミラー
M2を設け、この光学素子に当接して液晶パネル本体L
Pを設け、液晶パネル本体LPの画素LR、LG、LB
をそれぞれミラーM1、ダイクロイックミラーDM2、
ミラーM2に対応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は光学素子、液晶パネ
ル、液晶ディスプレイ装置および固体撮像装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図14は従来の液晶ディスプレイ装置を
示す概略図である。図に示すように、ランプLMの近傍
に反射板RFが設けられ、ランプLMの反射板RFとは
反対側にスクリーンSCが設けられ、ランプLMとスク
リーンSCとの間に液晶パネルLCP1が設けられ、ラ
ンプLMと液晶パネルLCP1との間にコンデンサレン
ズCLが設けられ、液晶パネルLCP1とスクリーンS
Cとの間にプロジェクションレンズLNSが設けられて
いる。
【0003】図14に示した液晶ディスプレイ装置にお
いては、ランプLMからの光がコンデンサレンズCLを
介して液晶パネルLCP1に入射し、液晶パネルLCP
1に表示された画像がプロジェクションレンズLNSに
よりスクリーンSCに投影される。
【0004】このような液晶ディスプレイ装置において
は、構造が簡単である。
【0005】図15は従来の他の液晶ディスプレイ装置
を示す概略図である。図に示すように、ランプLMの反
射板RFとは反対側に青色光Bを反射するダイクロイッ
クミラー(干渉フィルタ)DM11、緑色光Gを反射す
るダイクロイックミラーDM12およびミラーM11が
設けられ、ダイクロイックミラーDM11に対応してミ
ラーM12が設けられ、ミラーM11に対応してミラー
M13が設けられ、ダイクロイックミラーDM12、ミ
ラーM12、M13とプロジェクションレンズLNSと
の間にダイクロイックプリズムDPが設けられ、ダイク
ロイックミラーDM12、ミラーM12、M13とダイ
クロイックプリズムDPとの間に液晶パネルLCP2が
設けられている。
【0006】図15に示した液晶ディスプレイ装置にお
いては、ランプLMからの光がダイクロイックミラーD
M11、DM12によって青色光B、緑色光G、赤色光
Rに色分解され、青色光B、緑色光G、赤色光Rが液晶
パネルLCP2に入射したのちダイクロイックプリズム
DPによって色合成され、液晶パネルLCP2に表示さ
れた画像がプロジェクションレンズLNSによりスクリ
ーンSCに投影される。
【0007】図16は従来の他の液晶ディスプレイ装置
を示す概略図である。図に示すように、ランプLMの反
射板RFとは反対側にミラーM14が設けられ、ミラー
M14に対応して緑色光Gを反射するダイクロイックミ
ラーDM13、青色光Bを反射するダイクロイックミラ
ーDM14およびミラーM14が設けられ、ダイクロイ
ックミラーDM13に対応してミラーM15が設けら
れ、ダイクロイックミラーDM14に対応して青色光B
を反射するダイクロイックミラーDM15が設けられ、
ミラーM14に対応して赤色光Rを反射するダイクロイ
ックミラーDM16が設けられ、ミラーM15とダイク
ロイックミラーDM15との間にコンデンサレンズC
L、液晶パネルLCP2が設けられ、ダイクロイックミ
ラーDM14とダイクロイックミラーDM15との間に
コンデンサレンズCL、液晶パネルLCP2が設けら
れ、ダイクロイックミラーDM14とミラーM14との
間にコンデンサレンズCL、液晶パネルLCP2が設け
られている。
【0008】図16に示した液晶ディスプレイ装置にお
いては、ランプLMからの光がダイクロイックミラーD
M13、DM14によって緑色光G、青色光B、赤色光
Rに色分解され、青色光B、緑色光G、赤色光Rが液晶
パネルLCP2に入射したのちダイクロイックミラーD
M15、DM16によって色合成され、液晶パネルLC
P2に表示された画像がプロジェクションレンズLNS
によりスクリーンSCに投影される。
【0009】これらの液晶ディスプレイ装置において
は、液晶パネルLCP2の各画素に赤緑青のカラーフィ
ルタを用いる必要がないから、スクリーンSCに投影さ
れる画像の輝度が低くなることがない。
【0010】なお、この種の液晶ディスプレイ装置の従
来技術について記載されている文献としては、テレビジ
ョン学会誌「投写型大画面ディスプレイ」p164〜、
1991年2月を挙げることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図14に示し
た液晶ディスプレイ装置においては、液晶パネルLCP
1の各画素に赤緑青のカラーフィルタを用いる必要があ
るから、スクリーンSCに投影される画像の輝度が低く
なる。
【0012】また、図15、図16に示した液晶ディス
プレイ装置においては、液晶パネルをLCP2を3枚設
ける必要があるから、装置の規模が大きくなる。
【0013】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、並んだ微小領域の光をそれぞれ色分解ま
たは色合成することができる光学素子、光透過率が大き
い液晶パネル、スクリーンに投影される画像の輝度が低
くなく、かつ装置の規模が小さい液晶ディスプレイ装
置、高感度である固体撮像装置を提供することを目的と
する。
【0014】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明においては、光学素子において、レンズ
と、上記レンズと対応して設けられた色分解素子または
色合成素子とを有する色処理部を並べて設ける。
【0015】また、格子状に画素が設けられた液晶パネ
ルにおいて、上記画素に上記色処理部を対応させて上記
光学素子を設ける。
【0016】また、格子状に画素が設けられた液晶パネ
ルを有する液晶ディスプレイ装置において、上記画素に
上記色処理部を対応させて上記光学素子を設ける。
【0017】また、格子状に画素が設けられた固体撮像
素子において、上記画素に上記色処理部を対応させて上
記光学素子を設ける。
【0018】
【作用】この光学素子においては、色処理部で光を色分
解、色合成することができる。
【0019】また、この液晶パネルにおいては、カラー
フィルタを設ける必要がない。
【0020】また、この液晶ディスプレイ装置において
は、液晶パネルにカラーフィルタを設ける必要がなく、
かつ液晶パネルを1枚設けるだけでよい。
【0021】また、この固体撮像装置においては、カラ
ーフィルタを設ける必要がない。
【0022】
【実施例】図1はこの発明に係る光学素子を有する液晶
パネル、すなわちこの発明に係る液晶パネルの一部を示
す断面図である。図に示すように、格子状に設けられた
柱状の凸レンズCV1に対応して柱状の凹レンズCC1
が設けられ、凹レンズCC1に対応して赤色光Rを反射
し、緑色光G、青色光Bを透過するダイクロイックミラ
ーDM1、青色光Bを反射し、赤色光R、緑色光Gを透
過するするダイクロイックミラーDM2が設けられ、ダ
イクロイックミラーDM1に対応してミラーM1が設け
られ、ダイクロイックミラーDM2に対応してミラーM
2が設けられ、ダイクロイックミラーDM1、DM2、
ミラーM1、M2によって色分解素子PDが構成され、
色分解素子PDと凸レンズCV1、凹レンズCC1とに
よって色処理部が構成されている。また、光学素子に当
接して液晶パネル本体LPが設けられ、液晶パネル本体
LPはガラス板GP1と赤色画素LR、緑色画素LG、
青色画素LBを有する液晶部LCとから構成され、赤色
画素LRはミラーM1に対応しており、緑色画素LGは
ダイクロイックミラーDM2に対応しており、青色画素
LBはミラーM2に対応している。
【0023】この光学素子、液晶パネルにおいては、ラ
ンプ(図示せず)からの光が凸レンズCV1に入射して
集光し、凹レンズCC1で平行光となり、平行光がダイ
クロイックミラーDM1、DM2によって赤色光R、緑
色光G、青色光Bに色分解される。すなわち、ダイクロ
イックミラーDM1によって平行光の赤色光Rのみが反
射され、赤色光RはさらにミラーM1によって反射され
る。また、ダイクロイックミラーDM2によって平行光
の青色光Bのみが反射され、青色光BはさらにミラーM
2によって反射される。また、平行光の緑色光Gはダイ
クロイックミラーDM1、DM2を透過する。そして、
光学素子によって色分解された赤色光R、緑色光G、青
色光Bはそれぞれ画素LR、LG、LBに入射し、赤色
光R、緑色光G、青色光Bは画素LR、LG、LBによ
って変調される。なお、干渉フィルタの原理について
は、例えば久保田広著「応用光学」岩波全書97〜98
頁、二宮輝雄他編著「撮像工学」コロナ社273〜27
6頁に記載されている。また、設計法については、藤原
史朗編「光学技術シリーズ11光学薄膜」共立出版11
0〜124頁に記載されている。
【0024】このような光学素子においては、色処理部
で光を色分解することができるから、格子状に並んだ微
小領域の光をカラーフィルタを用いずにそれぞれ色分解
することができる。また、液晶パネルにおいては、カラ
ーフィルタを設ける必要がないから、光透過率が大き
い。
【0025】図2は図1に示した液晶パネルを有する液
晶ディスプレイ装置、すなわちこの発明に係る液晶ディ
スプレイ装置を示す概略図である。図に示すように、ラ
ンプLMとプロジェクションレンズLNSとの間に図1
に示した液晶パネルLCP3が設けられている。
【0026】図2に示した液晶ディスプレイ装置におい
ては、ランプLMからの光が液晶パネルLCP3に入射
し、液晶パネルLCP3に表示された画像がプロジェク
ションレンズLNSによりスクリーンSCに投影され
る。
【0027】このような液晶ディスプレイ装置において
は、液晶パネルLCP3にカラーフィルタを設ける必要
がないから、スクリーンSCに投影される画像の輝度が
低くなく、かつ液晶パネルLCP3を1枚設けるだけで
よいから、装置の規模が小さい。
【0028】つぎに、図1に示した液晶パネルの製造方
法について説明する。まず、図3(a)に示すように、断
面が鋸形状で、両面の断面に直交する方向にストライプ
状の溝が設けられたプラスチックの薄板PL1を熱成形
プレス加工、研磨加工、射出成形等によって形成する。
つぎに、図3(b)に示すように、薄板PL1の片面にポ
ジタイプのホトレジスト膜(例えば基材としてポリビニ
ルアルコール、感光剤として重クロム酸アンモニウムを
用いたホトレジスト膜)PR1を設け、ミラーM1を形
成する部分を残して露光する。つぎに、図3(c)に示す
ように、温水で洗浄して、ミラーM1を形成する部分の
ホトレジスト膜PR1を除去したのち、蒸着によりアル
ミニウム膜を形成する。つぎに、図4(d)に示すよう
に、過酸化水素水で洗浄することによりホトレジスト膜
PR1を除去してミラーM1を形成したのち、ポジタイ
プのホトレジスト膜PR2を設け、ダイクロイックミラ
ーDM1を形成する部分を残して露光する。つぎに、図
4(e)に示すように、温水で洗浄して、ダイクロイック
ミラーDM1を形成する部分のホトレジスト膜PR2を
除去したのち、蒸着により金属の多層薄膜を形成する。
つぎに、図4(f)に示すように、過酸化水素水で洗浄す
ることによりホトレジスト膜PR2を除去してダイクロ
イックミラーDM1を形成する。つぎに、図5(g)に示
すように、以上と同様の工程によりダイクロイックミラ
ーDM2、ミラーM2を形成し、一方凸レンズCV1、
凹レンズCC1が設けられ、屈折率が薄板PL1の屈折
率と異なるプラスチックからなる薄板PL2を熱成形プ
レス加工、研磨加工、射出成形等によって形成し、薄板
PL1と薄板PL2とを屈折率が薄板PL1の屈折率と
ほぼ等しい硬化性の透明樹脂TR1で接着する。つぎ
に、図5(h)に示すように、薄板PL1のダイクロイッ
クミラーDM2、ミラーM2が形成された面に屈折率が
薄板PL1の屈折率とほぼ等しい硬化性の透明樹脂TR
2を平面状に塗布して、光学素子を形成する。つぎに、
図6に示すように、薄板PL1に液晶パネル本体LPを
接着する。
【0029】図7はこの発明に係る他の光学素子を有す
る液晶パネル、すなわちこの発明に係る液晶パネルの一
部を示す断面図である。図に示すように、凹レンズCC
1に対応して赤色光Rを反射し、緑色光G、青色光Bを
透過するダイクロイックミラーDM101、青色光Bを
反射し、赤色光R、緑色光Gを透過するするダイクロイ
ックミラーDM201が設けられ、ダイクロイックミラ
ーDM101に対応して赤色光Rを反射し、緑色光G、
青色光Bを透過するダイクロイックミラーDM102が
設けられ、ダイクロイックミラーDM201に対応して
青色光Bを反射し、赤色光R、緑色光Gを透過するする
ダイクロイックミラーDM202が設けられ、ダイクロ
イックミラーDM101、DM102、DM201、D
M202によって色分解素子PDが構成され、色分解素
子PDと凸レンズCV1、凹レンズCC1とによって色
処理部が構成されている。また、光学素子に近接して液
晶パネル本体LPが設けられ、液晶部LCの赤色画素は
ダイクロイックミラーDM102に対応しており、緑色
画素はダイクロイックミラーDM201に対応してお
り、青色画素はダイクロイックミラーDM202に対応
している。
【0030】この光学素子においては、ランプ(図示せ
ず)からの光が凸レンズCV1に入射して集光し、凹レ
ンズCC1で平行光となり、平行光がダイクロイックミ
ラーDM101、DM102、DM201、DM202
によって赤色光R、緑色光G、青色光Bに色分解され
る。すなわち、ダイクロイックミラーDM101によっ
て平行光の赤色光Rのみが反射され、赤色光Rはさらに
ダイクロイックミラーDM102によって反射される。
また、ダイクロイックミラーDM201によって平行光
の青色光Bのみが反射され、青色光Bはさらにダイクロ
イックミラーDM202によって反射される。また、平
行光の緑色光GはダイクロイックミラーDM101、D
M201を透過する。
【0031】このような光学素子においては、図8に示
すように、薄板PL1の表裏のそれぞれの面に矢印A、
B方向すなわち斜め22.5°の方向から金属の多層膜
を蒸着すれば、ダイクロイックミラーDM101、DM
102、DM201、DM202を形成することができ
る。この場合、薄板PL1の垂直面には金属の多層膜が
蒸着されることはない。したがって、ホトレジスト膜を
形成することなくダイクロイックミラーDM101、D
M102、DM201、DM202を形成することがで
きるから、極めて容易に製造することができる。
【0032】図9はこの発明に係る他の光学素子の一部
を示す断面図である。図に示すように、ガラス板GP2
に屈折率分布型の凸レンズCV2、凹レンズCC2が設
けられている。なお、屈折率分布領域は、例えば特開昭
60−165621号公報、特開平3−182719号
公報に示されるように、電界移入法、イオン交換法等の
公知の技術で形成することができる。
【0033】図10はこの発明に係る他の液晶パネルの
一部を示す断面図である。図に示すように、色分解素子
PDとほぼ同様の構造の色合成素子PCを有する光学素
子が液晶パネル本体LPの出光側に設けられている。す
なわち、凸レンズCV1に対応して柱状の凸レンズCV
4が設けられ、凸レンズCV4に対応して柱状の凹レン
ズCC4が設けられ、凹レンズCC4に対応して赤色光
Rを反射するダイクロイックミラーDM4、青色光Bを
反射するダイクロイックミラーDM3が設けられ、ダイ
クロイックミラーDM4に対応してミラーM4が設けら
れ、ダイクロイックミラーDM3に対応してミラーM3
が設けられ、ダイクロイックミラーDM3、DM4、ミ
ラーM3、M4によって色合成素子PCが構成され、色
合成素子PCと凸レンズCV4、凹レンズCC4とによ
って色処理部が構成され、画素LRはミラーM4に対応
しており、画素LGはダイクロイックミラーDM3に対
応しており、画素LBはミラーM3に対応している。
【0034】図10に示した液晶パネルにおいては、色
分解素子PDを有する光学素子によって色分解された赤
色光R、緑色光G、青色光Bはそれぞれ画素LR、L
G、LBに入射し、赤色光R、緑色光G、青色光Bは画
素LR、LG、LBによって変調される。そして、画素
LR、LG、LBによって変調され赤色光R、緑色光
G、青色光Bは色合成素子PCによって色合成されたの
ち、凹レンズCC4で拡散され、凸レンズCV4で平行
光となる。
【0035】このような液晶パネルにおいては、より自
然な画像を得ることができる。すなわち、図1に示した
液晶パネルにおいては、図11に示すように、画素L
R、LG、LBを透過した赤色光R、緑色光G、青色光
Bの投射像の間に暗部が形成されるのに対して、図10
に示した液晶パネルにおいては、図12に示すように、
混合色の列が暗部を介さずに密に並ぶ。
【0036】図13はこの発明に係る光学素子の一部を
示す斜視図である。図に示すように、プラスチックの薄
板PL3に球状(蝿の目状)の凸レンズCV3、凹レン
ズ(図示せず)が設けられている。
【0037】この光学素子においては、x方向だけでな
くy方向にも光を集めることができるから、柱状レンズ
の場合と比較して更に光の透過率を向上することができ
る。
【0038】以上の説明は投写型の液晶ディスプレイを
想定してなされたが、本発明はバックライトを有するカ
ラー液晶ディスプレイ、反射型のカラー液晶ディスプレ
イにおいても有効であることはいうまでもない。
【0039】反射型のカラー液晶ディスプレイにおいて
は、図6に示した液晶パネル本体LPに接して鏡を設け
る。鏡を反射した赤色光R、緑色光G、青色光Bは色分
解素子PDによって再度色合成される。すなわち、色分
解素子PDは図10に示した色合成素子PCの役割をも
担う。
【0040】従来の反射型の液晶ディスプレイにおいて
は、カラーフィルタを用いると輝度が不足するため、カ
ラー表示には向いていなかったが、本発明の光学素子を
用いた場合には、十分な輝度が得られ、反射型のカラー
液晶ディスプレイの実用化が可能となる。
【0041】また、格子状に画素が設けられた固体撮像
素子において、画素に色処理部を対応させて図1に示し
た光学素子を設けたときには、カラーフィルタを設ける
必要がないから、高感度である。
【0042】なお、上述実施例においては、色処理部を
線状に並べたが、色処理部を格子状に並べてもよく、ま
た色処理部を一列だけ並べてもよい。また、上述実施例
においては、光学素子によって赤色光R、緑色光G、青
色光Bに光分解したが、波長の異なる少なくとも2種の
光に光分解してもよい。また、上述実施例においては、
光学素子を有する液晶パネル、液晶ディスプレイ装置、
固体撮像装置について説明したが、他の画像装置、測定
装置等に図1に示す光学素子を用いてもよい。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る光
学素子においては、色処理部で光を色分解、色合成する
ことができるから、並んだ微小領域の光をそれぞれ色分
解、色合成することができる。
【0044】また、この発明に係る液晶パネルにおいて
は、カラーフィルタを設ける必要がないから、光透過率
が大きい。
【0045】また、この発明に係る液晶ディスプレイ装
置においては、液晶パネルにカラーフィルタを設ける必
要がないから、スクリーンに投影される画像の輝度が低
くなく、かつ液晶パネルを1枚設けるだけでよいから、
装置の規模が小さい。
【0046】また、この発明に係る固体撮像装置におい
ては、カラーフィルタを設ける必要がないから、高感度
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る光学素子、液晶パネルの一部を
示す断面図である。
【図2】図1に示した液晶パネルを有する液晶ディスプ
レイ装置を示す概略図である。
【図3】図1に示した液晶パネルの製造方法の説明図で
ある。
【図4】図1に示した液晶パネルの製造方法の説明図で
ある。
【図5】図1に示した液晶パネルの製造方法の説明図で
ある。
【図6】図1に示した液晶パネルの製造方法の説明図で
ある。
【図7】この発明に係る他の光学素子、液晶パネルの一
部を示す断面図である。
【図8】図7に示した液晶パネルの製造方法の説明図で
ある。
【図9】この発明に係る他の光学素子の一部を示す断面
図である。
【図10】この発明に係る他の液晶パネルの一部を示す
断面図である。
【図11】図1に示した液晶パネルの投射像を示す図で
ある。
【図12】図10に示した液晶パネルの投射像を示す図
である。
【図13】この発明に係る光学素子の一部を示す斜視図
である。
【図14】従来の液晶ディスプレイ装置を示す概略図で
ある。
【図15】従来の他の液晶ディスプレイ装置を示す概略
図である。
【図16】従来の他の液晶ディスプレイ装置を示す概略
図である。
【符号の説明】 LCP…液晶パネル CV…凸レンズ CC…凹レンズ LR…画素 LG…画素 LB…画素 PD…色分解素子 PC…色合成素子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レンズと、上記レンズと対応して設けられ
    た色分解素子または色合成素子とを有する色処理部が並
    べて設けられたことを特徴とする光学素子。
  2. 【請求項2】格子状に画素が設けられた液晶パネルにお
    いて、上記画素に上記色処理部を対応させて請求項1に
    記載の光学素子を設けたことを特徴とする液晶パネル。
  3. 【請求項3】格子状に画素が設けられた液晶パネルを有
    する液晶ディスプレイ装置において、上記画素に上記色
    処理部を対応させて請求項1に記載の光学素子を設けた
    ことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
  4. 【請求項4】格子状に画素が設けられた固体撮像素子に
    おいて、上記画素に上記色処理部を対応させて請求項1
    に記載の光学素子を設けたことを特徴とする固体撮像装
    置。
JP13341195A 1994-06-09 1995-05-31 液晶表示装置、液晶投射型ディスプレイ装置および光学素子 Expired - Fee Related JP3617692B2 (ja)

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