KR100436818B1 - 전기 광학 장치 및 전자 기기 - Google Patents

전기 광학 장치 및 전자 기기 Download PDF

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KR100436818B1 KR10-2001-0072574A KR20010072574A KR100436818B1 KR 100436818 B1 KR100436818 B1 KR 100436818B1 KR 20010072574 A KR20010072574 A KR 20010072574A KR 100436818 B1 KR100436818 B1 KR 100436818B1
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오쿠무라오사무
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 점광원과, 복수의 마이크로 렌즈가 배열된 마이크로 렌즈 어레이와, 복수의 투광창부를 구비한 광변조 소자를 갖는 전기 광학 장치로, 상기 마이크로 렌즈 어레이에 의해, 상기 복수의 점광원으로부터의 광이 상기 투광창부에 집광하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.

Description

전기 광학 장치 및 전자 기기{ELECTRO-OPTICAL APPARATUS AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은, 전기 광학 장치 및 그것을 이용한 전자 기기에 관한 것이다.
퍼스널 컴퓨터나 휴대 기기 등의 전자 기기는, 소형·박형화가 요구되고 있어, 이러한 전자 기기의 표시 장치(전기 광학 장치)의 광원으로서, 지향성이 높은 대규모의 광원을 사용하는 것은 대단히 불리하다(실제로는 사용하지 않는다).
그러므로, 예를 들면, 액정 표시 장치에서는, 광원으로부터의 광을 도광체에 의해 액정 패널의 이면으로 유도하여, 반사판, 산란판, 프리즘 시트 등을 이용하여 액정 패널을 이면에서 조명하는 방법을 이용하고 있다.
그러나, 종래의 표시 장치에는, 아래와 같은 문제점이 있다.
예를 들면, 투과형이나 반투과반반사형 액정 패널과, 백라이트(광원)를 갖는 표시 장치의 경우, 액정 패널의 구동 회로나 반사판(반사 전극) 등에서 광이 투과하지 않는 부분이 형성된다. 광원으로부터 발생되어 상기 광이 투과하지 않는 부분에서 반사되어 되돌아 온 광은, 어느 부위에서 흡수되어 버려 사용할 수 없다. 이 때문에, 광원으로부터의 광의 사용 효율이 낮다.
또한, 프리즘 시트를 사용함으로써 광의 지향성을 향상시킬 수 있지만, 지향성을 향상시켰다 해도 고작 ±30°정도의 범위이다. 이 때문에, 마이크로 렌즈 어레이를 이용하더라도, 광원으로부터의 광을 액정 패널의 투광창부에 고효율로 집광시킬 수는 없다.
특히, 반투과반반사형 액정 패널에서는, 반사판에 마련된 핀홀 형상의 개구(투광창부)를 투과하는 광으로 조명하는 경우가 있어, 이 경우에는, 입사된 외광 중, 반사판에서 반사되는 광의 비율(이하, 간단히 「반사율」이라 한다)과, 광원으로부터의 광 중, 개구를 투과하는 광의 비율(이하, 간단히「투과율」이라 한다)은, 각각, 반사판의 면적과 그 개구 면적의 비율로 결정된다. 이 때문에, 투과율을 크게 하기 위해서 개구의 면적을 크게 하면, 반사판의 면적이 작아져, 반사율이 작아져 버리고, 반대로, 반사율을 크게 하기 위해서 개구의 면적을 작게 하면, 투과율이 작아져 버린다 (트레이드 오프의 관계가 되어 버린다).
이와 같이, 종래의 표시 장치(전기 광학 장치)에서는, 광원으로부터의 광을 투광창부에 효율성있게 집광시킬 수 없어, 광원으로부터 발생되는 광의 사용 효율이 낮아진다.
본 발명의 목적은, 광원으로부터 발생되는 광의 사용 효율이 높은 전기 광학 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 1의 구성을 모식적으로 나타낸 종단면도,
도 2는 도 1에 도시하는 표시 장치에 있어서, 광원부로부터 발생한 광이 하우징의 개구로부터 출사되기까지의 경로(한 번 반사로 출사)를 모식적으로 나타내는 도면,
도 3은 도 1에 도시한 표시 장치에 있어서, 광원부에서 발생한 광이 하우징의 개구로부터 출사되기까지의 경로(3회 반사로 출사)를 모식적으로 나타내는 도면,
도 4는 도 1에 도시한 표시 장치에 있어서, 광원부에서 발생한 광이, 하우징의 개구로부터 출사되기까지의 경로(4회 반사로 출사)를 모식적으로 나타내는 도면,
도 5는 도 1에 도시한 표시 장치에 있어서, 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3의 조건을 만족하고, 또한, n=1 인 경우에 있어서의, 광원 수단의 개구와, 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈와, 액정 패널의 개구의 배치(Ls=La)를 모식적으로나타내는 도면,
도 6은 도 1에 도시한 표시 장치에 있어서, 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3의 조건을 만족하고, 또한, n= 1 인 경우에 있어서의, 광원 수단의 개구와, 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈와, 액정 패널의 개구의 배치(Ls>La)를 모식적으로 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 2의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도,
도 8은 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 3의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도,
도 9는 점광원의 피치 Ps를 2.5(2.5σ)로 한 경우의, 각 점광원으로부터의 광의 광량 분포와, 각 점광원으로부터의 광을 중첩시켰을 때의 광량 분포를 나타내는 그래프,
도 10은 점광원의 피치 Ps를 1.7(1.7σ)로 한 경우의, 각 점광원으로부터의 광의 광량 분포와, 각 점광원으로부터의 광을 중첩시켰을 때의 광량 분포를 나타내는 그래프,
도 11은 광원의 피치Ps와 광량비 b/a의 관계를 나타내는 그래프,
도 12는 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 4로서, 그 액정 패널의 개구와, 액정 패널의 각 개구를 관통하는 평면에 있어서의 광원 수단의 개구의 상을 모식적으로 나타내는 평면도,
도 13은 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 4로서, 그 액정 패널의 개구와,액정 패널의 각 개구를 관통하는 평면에 있어서의 광원 수단의 개구의 상을 모식적으로 나타내는 평면도,
도 14는 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 5로서, 그 액정 패널의 개구와, 액정 패널의 각 개구를 관통하는 평면에 있어서의 광원 수단의 개구의 상을 모식적으로 나타내는 평면도,
도 15는 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 5로서, 그 액정 패널의 개구와, 액정 패널의 각 개구를 관통하는 평면에 있어서의 광원 수단의 개구의 상을 모식적으로 나타내는 평면도,
도 16은 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 6으로서, 그 액정 패널의 개구와, 액정 패널의 각 개구를 관통하는 평면에 있어서의 광원 수단의 개구의 상을 모식적으로 나타내는 평면도,
도 17은 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 6으로서, 그 액정 패널의 개구와, 액정 패널의 각 개구를 관통하는 평면에 있어서의 광원 수단의 개구의 상을 모식적으로 나타내는 평면도,
도 18은 본 발명의 실시예에 이러한 전기 광학 장치를 적용한 모바일형 퍼스널 컴퓨터의 구성예를 나타내는 사시도,
도 19는 본 발명의 실시예에 이러한 전기 광학 장치를 그 표시부에 적용한 휴대 전화기의 구성예를 나타내는 사시도,
도 20은 본 발명의 실시예에 이러한 전기 광학 장치를 그 파인더에 적용한 디지털 스틸 카메라의 구성예를 나타내는 사시도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 표시 장치 2 : 광원 수단
3 : 마이크로 렌즈 어레이판 4 : 액정 패널
본 발명에 따르면, 이하의(1)∼(3)의 전기 광학 장치가 제공된다.
(1) 복수의 점광원과, 복수의 마이크로 렌즈가 배열된 마이크로 렌즈 어레이와, 복수의 투광창부를 갖는 광변조 소자를 구비하는 전기 광학 장치로서, 상기 마이크로 렌즈 어레이에 의해, 상기 복수의 점광원으로부터의 광이 상기 투광창부에 집광되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
(2) 복수의 점광원과, 복수의 마이크로 렌즈가 배열된 마이크로 렌즈 어레이와, 복수의 투광창부를 갖는 광변조 소자를 구비하는 전기 광학 장치로서, 상기 마이크로 렌즈 어레이에 의해, 상기 복수의 점광원으로부터의 광이 상기 투광창부에 집광하도록, 상기 점광원과, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈와, 상기 투광창부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
(3) 복수의 점광원과, 복수의 마이크로 렌즈가 배열된 마이크로 렌즈 어레이와, 복수의 투광창부를 갖는 광변조 소자를 구비하는 전기 광학 장치로서, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈가, 상기 복수의 점광원으로부터의 광을 상기 복수의 투광창부에 집광시키도록, 상기 점광원과, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈와, 상기 투광창부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
상기(1) 내지 (3) 각각의 발명에 대하여, 바람직하게는 이하의 실시예가 제공된다. 단, 본 발명은, 이들 실시예로 한정되는 것이 아니다.
(4) 상기 점광원의 피치를 Ps, 상기 투광창부의 피치를 Pa, 상기 마이크로렌즈 어레이의 마이크로 렌즈의 피치를 PL, 상기 점광원과 상기 마이크로 렌즈 어레이 사이의 광학적 거리를 Ls, 상기 마이크로 렌즈 어레이와 상기 투광창부 사이의 광학적 거리를 La로 했을 때, 아래 식으로 나타내는 조건을 만족하도록 구성되어 있는 상기(1) 내지 (3)의 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치.
PL={Ps·Pa/(Ps+ Pa)}·n(단, n은 자연수)
La/Ls= Pa/Ps
(5) 상기 점광원의 피치를 Ps, 상기 투광창부의 피치를 Pa, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈의 피치를 PL, 상기 점광원과 상기 마이크로 렌즈 어레이 사이의 광학적 거리를 Ls, 상기 마이크로 렌즈 어레이와 상기 투광창부 사이의 광학적 거리를 La로 했을 때, 아래 식으로 나타내는 조건을 만족하도록 구성되어 있는 상기(l) 내지 (3)의 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치.
PL={Ps·Pa/(Ps+Pa)}·n (단, n은 2를 제외한 자연수)
La/Ls=Pa/Ps
(6) 상기 점광원의 피치 Ps는, 상기 투광창부의 피치 Pa보다 큰 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 전기 광학 장치.
(7) 상기 점광원의 피치 Ps와, 상기 투광창부의 피치 Pa가 같은 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 전기 광학 장치.
(8) 상기 점광원의 피치는, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 마련하지 않은 상태에서, 상기 각 투광창부를 관통하는 면에서의 상기 복수의 점광원으로부터의 광의 광량이 실질적으로 균일해지도록 설정되어 있는 상기 (1) 내지 (7)의 어느 하나에 기재된 전기 광학 장치.
(9) 상기 마이크로 렌즈 어레이를 마련하지 않은 상태에서, 상기 각 투광창부를 관통하는 면에서의 상기 점광원으로부터의 광의 광량 분포의 표준 편차를 σ라 했을 때, 상기 점광원의 피치는 2.3σ 이하인 상기 (1) 내지 (7)의 어느 하나에 기재된 전기 광학 장치.
(10) 상기 마이크로 렌즈 어레이를 마련하지 않은 상태에서, 상기 각 투광창부를 관통하는 면에서의 상기 복수의 점광원으로부터의 광의 광량의 최대치를 a, 최소치를 b라고 한 경우, 상기 점광원의 피치는, 광량비 b/a가 0.9 이상이 되도록 설정되어 있는 상기 (1) 내지 (7)의 어느 하나에 기재된 전기 광학 장치.
(11) 상기 점광원으로부터의 광이 상기 각 투광창부를 관통하는 면 위에 결상하고, 상기 면에서의 상기 점광원의 상(像)과 상기 투광창부가 중첩된 부분의 면적이 상기 점광원의 상과 상기 투광창부가 상대적으로 어긋난 경우에도 가급적 변하지 않도록 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (10)의 어느 하나에 기재된 전기 광학 장치.
(12) 상기 면에서의 상기 점광원의 상과 상기 투광창부가 중첩된 부분의 면적이, 상기 점광원의 상과 상기 투광창부가 상기 면 내의 제 1 방향 및/또는 상기 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향에 상대적으로 어긋난 경우에도 가급적 변화되지 않도록 구성되어 있는 상기 (11)에 기재된 전기 광학 장치.
(13) 상기 점광원으로부터의 광이 상기 각 투광창부를 관통하는 면 위에 결상하고, 상기 면에서의 상기 점광원의 상이, 상기 투광창부에 포함되도록 구성되어있는 상기 (1) 내지 (12)의 어느 하나에 기재된 전기 광학 장치.
(14) 상기 점광원으로부터의 광이 상기 각 투광창부를 관통하는 면 위에 결상하고, 상기 투광창부가 상기 면에서의 상기 점광원의 상에 포함되도록 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (12)의 어느 하나에 기재된 전기 광학 장치.
(15) 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 제 1 방향의 길이와 상기 투광창부의 상기 제 1 방향의 길이의 차이와, 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 상기 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향의 길이와 상기 투광창부의 상기 제 2 방향의 길이의 차이가, 실질적으로 같은 상기 (13) 또는 (14)에 기재된 전기 광학 장치.
(16) 상기 점광원으로부터의 광이 상기 각 투광창부를 관통하는 면 위에 결상하고, 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 제 1 방향의 길이가 상기 투광창부의 상기 제 1 방향의 길이보다 길고, 또한, 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 상기 제 1 방향에 대해서 수직인 제 2 방향의 길이가 상기 투광창부의 상기 제 2 방향의 길이보다 짧아지도록 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (12)의 어느 하나에 기재된 전기 광학 장치.
(17) 상기 점광원으로부터의 광이 상기 각 투광창부를 관통하는 면 위에 결상하고, 상기 면 내의 제 1 방향에서, 상기 투광창부가 상기 면에서의 상기 점광원의 상(像)에 포함되고, 또한, 상기 면 내의 상기 제 1 방향에 대해서 수직인 제 2 방향에서 상기 면에서의 상기 점광원의 상(像)이 상기 투광창부에 포함되도록 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (12)의 어느 하나에 기재된 전기 광학 장치.
(18) 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 윤곽은, 상기 제 1 방향과 거의 평행한 한 쌍의 직선 형상 부분을 갖는 상기 (16) 또는 (17)에 기재된 전기 광학 장치.
(19) 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 윤곽은, 상기 제 2 방향과 거의 평행한 한 쌍의 직선 형상 부분을 갖는 상기 (16) 내지 (18)의 어느 하나에 기재된 전기 광학 장치.
(20) 상기 투광창부의 형상은, 대략 정사각형 또는 대략 직사각형이며, 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 형상은, 대략 정사각형 또는 대략 직사각형인 상기 (11) 내지 (19)의 어느 하나에 기재된 전기 광학 장치.
(21) 상기 투광창부의 소정의 1변과, 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 소정의 1변이, 거의 평행한 상기 (20)에 기재된 전기 광학 장치.
(22) 상기 마이크로 렌즈 어레이는, 마이크로 프레넬 렌즈 어레이인 상기 (1) 내지 (21)의 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치.
(23) 상기 마이크로 렌즈 어레이는, 사출 성형 또는 2P 법에 의해 성형된 것인 상기 (1) 내지 (22)의 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치.
(24) 상기 광변조 소자는, 투과형 액정 패널 또는 반투과반반사형 액정 패널인 상기 (1) 내지 (23)의 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치.
(25) 상기 광변조 소자는, 반투과반반사형 액정 패널인 상기 (1) 내지 (23)의 어느 하나에 기재의 전기 광학 장치.
이하, 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예를 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 1의 구성을 모식적으로 나타낸 종단면도이다. 또, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해서, 도 1 에서 단면임을 나타내는 사선은 생략되어 있다. 또한, 도 1에서는, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해서, 마이크로 렌즈(32)의 중심을 통과하는 광의 주광축만을 나타낸다.
동 도면에 나타내는 표시 장치(전기 광학 장치)(1)는, 반투과반반사형 표시 장치이며, 백라이트인 광원 수단(2)과, 마이크로 렌즈 어레이판(3)과, 복수의 투광창부를 구비한 반투과반반사형의 액정 패널(광변조 소자)(4)을 구비하고 있다.
광원 수단(2)은, 도 1에서 하측에 위치하고, 액정 패널(4)은, 도 1에서 상측에 위치하며, 마이크로 렌즈 어레이판(3)은, 광원 수단(2)과 액정 패널(4) 사이에 위치하고 있다.
광원 수단(2)과 마이크로 렌즈 어레이판(3)은, 접착제층(접착제)(5)으로 접착(접합)되어 있다.
또한, 마이크로 렌즈 어레이판(3)과 액정 패널(4)은, 그들의 외주부(표시가 방해되지 않는 위치)에 있어서, 도시하지 않은 접착제로 접착되어 있다.
광원 수단(2)은, 광원부(21)와, 하우징(거울 상자)(22)으로 구성되어 있다.
하우징(22) 내의 저면(도 1 내의 하측면)에는, 복수의 돌기(23)가 형성되어 있다. 이 돌기(23)의 종단면에서의 형상은, 대략 삼각형을 이루고 있다.
또한, 하우징(22)의 도 1 내의 상측의 벽부(221)에는, 복수의 개구(핀홀)(25)가 행렬 형상으로 형성되어 있다.
또한, 하우징(22) 내의 표면(내면)의 상기 복수의 개구(25)를 제외한 영역및 돌기(23)의 표면에는, 모두 반사막(24)이 마련되어 있다. 이 반사막(24)은, 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 구성되어 있다.
광원부(21)로부터 발생한 광은, 거의 모두, 예를 들면, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이 반사막(24)에서 한 번 또는 복수회 반사하여, 각 개구(25)로부터 출사된다.
따라서, 이 광원 수단(2)에서는, 개구(25)에 의해, 점광원의 투광부(광을 발생하는 부분)가 구성된다.
마이크로 렌즈 어레이판(3)은, 투명한 기판(30)과, 그 기판(30)의 도 1 내의 상측에 마련된 마이크로 렌즈 어레이(31)로 구성되어 있다.
마이크로 렌즈 어레이(31)는, 정(正)의 파워를 갖는 복수의 마이크로 렌즈(집광 렌즈)(32)를 갖고, 이들의 마이크로 렌즈(32)는, 매트릭스 형상, 즉, 행렬형상(도 1 내 가로 방향과, 도 1의 지면에 대해서 수직인 방향)으로 배치되어 있다.
이 마이크로 렌즈(32)에서는, 마이크로 프레넬 렌즈(회절 렌즈)를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 마이크로 렌즈 어레이(3l)로서는, 마이크로 프레넬 렌즈 어레이를 이용하는 것이 바람직하다.
이로써, 마이크로 렌즈 어레이(31)(마이크로 렌즈(32))의 두께를 얇게 할 수 있어, 소형·박형화에 유리하다.
마이크로 렌즈 어레이(31)(마이크로 렌즈(32))의 구성재료의 굴절율은 높을수록 좋다. 또, 일반적인 광학재료의 굴절률은 1.45∼1.65정도이다.
마이크로 프레넬 어레이(31) 및 기판(30)은, 각각, 예를 들면, 아크릴 수지,에폭시 등의 각종 수지나, 각종 유리로 구성되어 있다.
또, 마이크로 렌즈 어레이(31)의 구성재료와 기판(30)의 구성재료는, 동일해도 되고, 또는, 달라도 된다.
또한, 마이크로 렌즈 어레이(31)와 기판(30)은, 일체적으로 성형되어도 되고, 또는, 따로따로 성형되어도 된다.
마이크로 렌즈 어레이판(3)의 성형 방법, 즉, 마이크로 렌즈 어레이(31)나 기판(30)의 성형 방법은, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 사출 성형, 2P법(포토폴리머제이션), 드라이 에칭, 습식 에칭 등을 들 수 있지만, 이 중에서는 사출 성형 또는 2P 법이 바람직하다.
마이크로 렌즈 어레이판(3)을 사출 성형 또는 2P법으로 성형함으로써, 렌즈의 정밀도를 높일 수 있고, 또한, 용이하게 제조할 수 있어, 양산성이 우수하며, 또한, 비용을 저감할 수 있다.
특히, 사출 성형의 경우에는, 2P법보다도 비용을 저감할 수 있다. 또한, 2P법의 경우, 특히, 유리 기판에 2P법에 의해 패턴을 형성할 경우(유리 2P 법의 경우)에는, 사출 성형보다도 사용 온도가 광범위해져, 바람직하다.
액정 패널(4)은, 투명한 기판(41)과, 기판(4l)의 도 1 내의 하측 표면에 형성되어, 도 1 내의 가로 방향을 따라 병설된 복수의 띠 형태의 투명 전극(42)과, 기판(41)의 도 1 내의 하측에 소정 거리 떨어지도록 배치된 투명한 기판(46)과, 기판(46)의 도 1 내의 상측의 표면에 형성된 반사막(44) 및 도 l의 지면에 대하여 수직인 방향을 따라 병설된 복수의 띠 형태의 투명 전극(40)과, 기판(41)(투명전극(42))과 기판(46)(투명 전극(40)) 사이에 마련되어, 액정을 함유하는 액정층(43)을 구비하고 있다.
투명전극(40)은, 반사막(44)의 도 1 내의 상측에 형성되어 있다. 이 투명 전극(40)과 투명 전극(42)은, 거의 직교하고 있으며, 이들의 각 교차부(교차부 근방 부분도 포함한다)가, 각각 l 화소에 상당한다.
투명전극(40)과 투명전극(42) 사이에서 충방전을 행함으로써, 액정층(43)의 액정이 구동된다.
이 투명 전극(40) 및 (42)는, 각각, 예를 들면, 인듐티타늄주석(ITO) 등으로 구성되어 있다.
반사막(44)에는, 복수의 개구(45)가 행렬 형상으로 형성되어 있다. 이 개구(45)는, 투명전극(42)과 투명 전극(40)의 교차부에 위치하여, 1 화소에 대응하고 있다.
이 개구(45)에 의해, 액정 패널(4)의 투광창부(광이 투과할 수 있는 부분)가 구성된다.
반사막(44)은, 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 구성되어 있다. 또한, 기판(41),(46)은, 예를 들면, 각종 유리 등으로 구성되어 있다.
기판(41)의 도 l 내의 상측에는, 편광판(47)이 접합되고, 또한, 기판(46)의 도 1 내 하측에는, 편광판(48)이 접합되어 있다.
또한, 한쪽의 기판에 1 화소에 대응하여 스위칭 소자를 마련할 수 있다. 스위칭 소자는, 도시하지 않은 제어 회로에 접속되어, 투명 전극(40) 또는 (42)로 공급하는 전류를 제어한다. 이로써, 투명 전극(40) 또는 (42)의 충방전이 제어된다.
액정층(43)은 액정 분자(도시하지 않음)를 함유하고 있으며, 상기 투명 전극(40) 또는 (42)의 충방전에 대응하여, 이러한 액정분자, 즉 액정의 배향이 변화된다.
이것에 의해, 각 화소에 있어서, 각각, 광의 투과와 차단의 전환과, 휘도의 조절을 임의로 실행할 수 있다.
또, 스위칭 소자로서는, 예를 들면, 박막 다이오드(TFD), 박막 트랜지스터(TFT) 등을 이용할 수 있다. 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터를 이용할 경우, 그 박막 트랜지스터가 마련되는 기판에 있어서의 투명 전극은, 예를 들면, 1 화소에 대응하여 도트 형상으로 마련되고, 이것에 대향하는 기판에 있어서의 투명 전극은, 기판 전면에 마련된다.
이 표시 장치(1)에서는, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이 광원 수단(2)의 개구(점광원의 투광부)(25)의 피치를 Ps, 액정 패널(4)의 개구(투광창부)(45)의 피치를 Pa, 마이크로 렌즈 어레이(31)의 마이크로 렌즈(32)의 피치를 PL, 광원 수단(2)의 개구(25)와 마이크로 렌즈 어레이(31) 사이의 광학적 거리를 Ls, 마이크로 렌즈 어레이(31)와 액정 패널(4)의 개구(45) 사이의 광학적 거리를 La로 했을 때, 아래 수학식 1 및 수학식 2로 나타내는 조건을 만족하도록, 광원 수단(2)의 개구(25)와, 마이크로 렌즈 어레이(31)의 마이크로 렌즈(32)와 액정 패널(4)의 개구(45)를 배치한다.
PL = {Ps·Pa/(Ps+Pa)}·n(단, n은 자연수)
La/Ls = Pa/Ps
특히, 수학식 1에 있어서, n은 2를 제외한 자연수인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 광학적 거리는, 환경을 진공이라고 가정했을 때의 거리, 즉, 실제의 거리를, 광로를 구성하는 물질의 굴절률로 나눈 값이다.
또, 상기 수학식 1 및 수학식 2로 나타내는 조건은, 도 1 내의 가로 방향과, 도 l의 지면에 대하여 수직인 방향의 각각에서 만족되어 있는 것으로 한다.
또한, 마이크로 렌즈(32)의 초점거리를 f로 했을 때, 하기 수학식 3으로 나타내는 조건을 만족하도록 구성한다. 이 수학식 3은, 광원 수단(2)의 개구(25)의 형상에 대응하는 상(像)(개구(25)의 상)이 마이크로 렌즈(32)에 의해 액정 패널(4)의 개구(45)의 위치에 결상하기 위한 조건식이다.
l/Ls + 1/La = 1/f
상기 광원수단(2)의 개구(25)의 피치 Ps, 액정 패널(4)의 개구(45)의 피치 Pa, 마이크로 렌즈(32)의 피치 PL, 광원 수단(2)의 개구(25)와 마이크로 렌즈 어레이(31) 사이의 광학적 거리 Ls, 마이크로 렌즈 어레이(31)와 액정 패널(4)의 개구(45) 사이의 광학적 거리 La, 마이크로 렌즈(32)의 초점거리 f는, 예를 들면, 용도 등에 따라서, 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3으로 나타내는 조건을 만족하도록 적절하게 설정된다.
예를 들면, 휴대용 전자 장치의 반투과반반사형 표시 장치의 경우에는, 예를 들면, 아래와 같이 설정하는 것이 바람직하다.
광원 수단(2)의 개구(점광원의 투광부)(25)의 피치 Ps는 20∼500μm 정도인 것이 바람직하다. 또한, 액정 패널(4)의 개구(투광창부)(45)의 피치 Pa는 20∼500μm 정도인 것이 바람직하다. 또한, 마이크로 렌즈(32)의 피치 PL은 10∼250μm 정도인 것이 바람직하다. 또한, 광원 수단(2)의 개구(25)와 마이크로 렌즈 어레이(31) 사이의 광학적 거리 Ls는 0.1∼2mm 정도인 것이 바람직하다. 또한, 마이크로 렌즈 어레이(31)와 액정 패널(4)의 개구(45) 사이의 광학적 거리 La는 0.1∼2mm 정도인 것이 바람직하다. 또한, 마이크로 렌즈(32)의 초점거리 f는 O.1∼1mm 정도인 것이 바람직하다.
또, 마이크로 렌즈(32)의 평면시(平面視)에서의 형상(평면 형상) 및 치수 등은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 액정 패널(4) 측의 화소 형상 등에 따라 적절하게 설정된다.
마이크로 렌즈(32)의 평면시에서의 형상으로서는, 액정 패널(4)의 화소 형상과 유사한 형상이 바람직하며, 예를 들면, 직사각형, 정사각형 등의 각(角) 형태나, 원(圓) 형태 등을 들 수 있다.
상기 광학적 거리 Ls 및 La는, 각각, 예를 들면, 마이크로 렌즈 어레이판(3), 기판(46) 등의 두께를 원하는 값으로 설정함으로써 조절할 수 있다.
도 5 및 도 6은, 각각, 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3의 조건을 만족하고, 또한, n=1인 경우에 있어서의, 광원 수단(2)의 개구(25)와, 마이크로 렌즈 어레이(31)의 마이크로 렌즈(32)와, 액정 패널(4)의 개구(45)의 배치(위치 관계)를 모식적으로 도시한 도면이다. 또, 도 5 및 도 6에서는, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해서, 마이크로 렌즈(32)의 중심을 통과하는 광의 주광축만을 나타낸다.
여기서, 마이크로 렌즈(32)는, 광원 수단(2)의 개구(25)로부터 출사된 모든 성분의 광(모든 광축의 광)을 액정 패널(4)의 개구(45)에 결상하는 광학적 특성을 갖고 있다.
도 5는, 광학적 거리 Ls와 광학적 거리 La를 같게 설정한 경우, 즉, 개구(25)의 피치 Ps와 개구(45)의 피치 Pa를 같게 설정한 경우를 나타낸다.
동 도면에 도시하는 바와 같이, 광원 수단(2)의 소정의 개구(25)로부터 출사된 광은, 거의 모두, 어느 하나의 마이크로 렌즈(32)의 작용에 의해, 어느 하나의 개구(45)에 집광한다.
예를 들면, 도 5 내에서 가장 좌측의 개구(25)로부터 출사된 광 중, 도 5 내에서 가장 좌측의 마이크로 렌즈(32)에 입사한 광(61)은, 그 마이크로 렌즈(32)에 의해, 도 5 내에서 가장 좌측의 개구(45)에 집광하고, 도 5 내의 좌로부터 2번째의 마이크로 렌즈(32)에 입사한 광(62)은, 그 마이크로 렌즈(32)에 의해, 도 5 내에서 좌로부터 2번째의 개구(45)에 집광하며, 이하, 마찬가지로, 각 광은, 각각, 대응하는 마이크로 렌즈(32)에 의해, 대응하는 개구(45)에 집광한다.
마찬가지로, 도 5 내에서 좌로부터 2번째의 개구(25)로부터 출사된 광 중, 도 5 내에서 좌로부터 2번째의 마이크로 렌즈(32)에 입사한 광(63)은, 그 마이크로렌즈(32)에 의해, 도 5 내에서 가장 좌측의 개구(45)에 집광하고, 도 5 내에서 좌로부터 3번째의 마이크로 렌즈(32)에 입사한 광(64)은, 그 마이크로 렌즈(32)에 의해, 도 5 내에서 좌로부터 2번째의 개구(45)에 집광하며, 이하, 마찬가지로, 각 광은, 각각, 대응하는 마이크로 렌즈(32)에 의해, 대응하는 개구(45)에 집광한다.
이하, 마찬가지로, 도 5 내에서 좌로부터 3∼6번째의 개구(25)로부터 출사된 광에 대해서도, 각각, 대응하는 마이크로 렌즈(32)에 의해, 대응하는 개구(45)에 집광한다.
즉, 소정의 개구(45)에 착안하면, 복수의 개구(25)로부터 출사된 광은, 마이크로 렌즈 어레이(31)에 의해, 그 개구(45)에 집광한다.
또한, 소정의 마이크로 렌즈(32)에 착안하면, 그 마이크로 렌즈(32)는, 복수의 개구(25)로부터 출사된 광을 복수의 개구(45)에 집광시킨다.
이와 같이, 이 표시 장치(1)에서는, 광원 수단(2)(각 개구(25))으로부터 발생하는 광을 효율성있게 개구(45)에 집광시킬 수 있어, 이것에 의해, 광원 수단(2)으로부터 발생하는 광의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 하나의 개구(45)에는, 복수(많은)의 개구(25)로부터의 광이 집광하기 때문에, 밝기가 평균화되는 이점이 있다. 즉, 각 개구(25)로부터의 광의 광량, 각 개구(25)의 위치 등에 편차가 있다고 해도, 개구(45)에 모이는 광은 복수의 개구(25)로부터의 광의 평균치가 되기 때문에, 화소간의 광량 차이는 거의 없게 된다. 이로써, 균일성이 높은 표시를 할 수 있다.
또한, 이 표시 장치(1)에서는, 제조(조합)시의 위치 조정에 있어서, 조정 공정을 한 번 마련하면 된다.
특히, 인접점으로의 출사각 θ1, θ2가 비교적 작기 때문에, 상기 평균화의 효과가 커, 광원 수단(2)(각 개구(25))과 마이크로 렌즈 어레이(31)와의 위치 관계를 엄밀히 조정할 필요가 없다. 즉, 위치 조정 시는, 적당한 위치 관계에 있는 광원 수단(2)(각 개구(25))과, 마이크로 렌즈 어레이(31)로 결정되는 초점 위치에, 개구(45)를 위치하게 한다. 이러한 조정 공정이 하나 있으면 된다.
이것에 의해, 위치 조정을 용이하고, 신속하며 또한 확실하게 실행할 수 있어, 생산성이 좋아 양산에 유리하다.
또한, Ls와 La를 같게 설정함으로써, 마이크로 렌즈(32)의 초점거리 f를 가장 길게(개구 수 NA를 가장 작게) 설정할 수 있다. 이렇게 함으로써, 마이크로 렌즈 어레이(31)의 제조가 용이해지고, 또한, 정밀도의 향상, 수차의 감소를 도모할 수 있다.
또한, n=1로 하는 것에 의해, n> 1의 경우에 비해, 마이크로 렌즈(32)의 피치 PL을 작게 설정할 수 있어, 이것에 의해, 렌즈의 개구수 NA를 작게 설정할 수 있어, 바람직하다.
도 6은, 광학적 거리 Ls를 광학적 거리 La보다도 크게 설정한 경우, 즉, 개구(25)의 피치 Ps를 개구(45)의 피치 Pa보다도 크게 설정한 경우를 나타낸다.
이 경우도, 상기 광학적 거리 Ls와 광학적 거리 La를 같게 설정한 경우와 같이, 광원 수단(2)의 소정의 개구(25)로부터 출사된 광은, 거의 모두 어느 하나의 마이크로 렌즈(32)의 작용에 의해, 어느 하나의 개구(45)에 집광한다.
이와 같이 광학적 거리 Ls를 광학적 거리 La보다도 크게 설정할 경우에는, 광원 수단(2)의 개구(점광원의 투광부)(25)의 피치 Ps를 비교적 크게 설정할 수 있기 때문에(개구(25)의 수를 비교적 적게 할 수 있기 때문에), 제조가 용이해진다.
또한, 이 표시 장치(l)에서는, 평면적으로 볼 때(도 1 내에서 상측에서 보았을 때), 광원수단(2)의 개구(점광원의 투광부)(25)의 형상과, 액정 패널(4)의 개구(투광창부)(45)의 형상이, 유사한 형상으로 되어있는 것이 바람직하다.
그리고, 개구(25)의 면적(크기) S25와 개구(45)의 면적(크기) S45의 비(S25/S45)가, 개구(25)의 피치Ps와 개구(45)의 피치Pa와의 비(Ps/Pa)와 같게, 즉, 광학적 거리 Ls와 광학적 거리 La의 비(Ls/La)와 같게 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이것으로써, 광원 수단(2)(각 개구(25))으로부터 발생하는 광을 보다 효율성있게 개구(45)에 집광시킬 수 있어, 광원 수단(2)으로부터 발생하는 광의 사용 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
개구(25)의 면적 S25는, 예를 들면, 반투과반반사형 표시 장치의 경우에는, 1 화소의 면적의 3∼50% 정도인 것이 바람직하다.
다음에, 표시 장치(1)의 작용을 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이 표시 장치(1)의 광원부(21)로부터 발생한 광은, 각 개구(25)로부터 출사되어, 접착제층(5) 및 기판(30)을 투과한 후, 마이크로 렌즈 어레이(31)의 각 마이크로 렌즈(32)에 입사하여, 상술한 바와 같이, 마이크로 렌즈(32)의 작용에 의해, 개구(45)에 집광하도록 마이크로 렌즈(32)로부터 출사한다.
마이크로 렌즈(32)로부터 출사한 광은, 편광판(48)에서 편광되어, 기판(46)을 투과한 후, 개구(45)에 집광하여, 그 개구(45)를 투과(통과)한다.
또, 본 발명에서는, 표시 장치(1)에, 도시하지 않은 위상차판을 마련해도 된다.
개구(45)를 투과한 광은, 투명 전극(42)과 투명 전극(40) 사이에 인가되어 있는 전압에 의해 배향이 제어된 액정층(43)의 액정에 의해 강도 변조된다. 그리고, 그 광은 기판(41)을 투과하여, 편광판(47)에서 편광되어, 외부로 출사한다.
이렇게 하여, 표시 장치(1)의 화면에, 소정의 화상(전자 화상)이 표시된다. 또한, 이 표시 장치(1)의 액정 패널(4)은, 반투과반반사형이기 때문에, 외부가 비교적 밝을 경우에는, 외부에서의 광을 반사막(44)에서 반사시켜 표시할 수 있다.
또한, 외부가 비교적 어두울 경우에는, 상술한 바와 같이, 광원 수단(2)을 구동시켜, 그 광원 수단(2)으로부터의 광을 반사막(44)의 개구(45)를 투과시켜 표시할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 이 표시 장치(1)에 의하면, 광원수단(2)(각 개구(25))으로부터 발생한 광을 효율성 있게 개구(45)에 집광시킬 수 있어, 이것에 의해, 광원 수단(2)으로부터 발생하는 광의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 반사막(44)의 면적을 크게 하여, 그 반사막(44)에 마련된 개구(45)의 면적을 작게 해도, 광원 수단(2)으로부터의 광을 효율성있게 개구(45)에 집광시킬 수 있어, 개구(45)를 투과하는 광의 광량을 크게 할 수 있으며, 이렇게 하여 외광의반사율, 광원 수단(2)으로부터의 광의 투과율이 모두 높은 반투과반반사형 액정표시 장치(직시형 액정표시 장치)를 실현할 수 있다.
또한, 이 표시 장치(1)에서는, 고가인 프리즘 시트를 이용할 필요가 없기 때문에, 부품 개수를 삭감할 수 있어, 더욱, 비용을 저감할 수 있다.
또, 본 발명에서는, 점광원은, 상술한 구성에 한하지 않고, 예를 들면, 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드, 유기 EL(Electro Luminescence) 소자, 무기 EL 소자 등이어도 된다.
점광원으로서 레이저 다이오드를 이용하고, 광변조 소자로서 액정 패널을 이용할 경우에는, 편광판을 생략할 수 있다. 이것에 의해, 점광원으로부터의 광의 사용 효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 또한, 부품 가짓수를 삭감할 수 있다.
다음에, 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 2에 대하여 설명한다.
도7은, 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 2의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 또, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해서, 도 7 내에서, 단면임을 나타내는 사선은 생략되어 있다. 또한, 도 7에서는, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해서, 마이크로 렌즈(32)의 중심을 통과하는 광의 주광축만을 나타낸다.
이하, 실시예 2의 표시 장치(전기 광학 장치)(1)에 대하여, 상술한 실시예 1의 차이점을 중심으로 설명하며, 동일한 사항에 관해서는, 그 설명을 생략한다.
동 도면에 나타내는 표시 장치(1)는, 투과형 표시 장치로서, 상술한 실시예 1의 표시 장치(1)의 반투과반반사형 액정 패널(4)을, 투과형 액정 패널(4a)로 대체한 것이고, 이외의 구성은, 실시예 1과 마찬가지이다.
액정 패널(4a)은, 상술한 실시예 1에 있어서의 액정 패널(4)의 반사막(44) 대신에, 행렬 형태로 배치된 복수의 개구(투광창부)(491)가 마련된 블랙 매트릭스(49)를 구비하고 있다.
투명전극(40)은 도 7 내에서 가로 방향을 따라 병설되고, 또한, 투명 전극(42)은 도 7의 지면에 대하여 수직인 방향을 따라 병설되어 있다.
또한, 블랙 매트릭스(49)는, 화소간, 즉, 이웃하는 투명 전극(40) 간 및 이웃하는 투명 전극(42) 간을 각각 차광하도록 마련되어있다.
이 실시예 2의 표시 장치(1)에 의하면, 상술한 실시예 1과 같은 효과가 얻어진다.
즉, 이 표시 장치(1)에서는, 광원 수단(2)의 광의 사용 효율이 극히 높아 투과형 액정 표시 장치(직시형 액정 표시 장치)를 실현할 수 있다.
다음에, 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 3에 대하여 설명한다.
도 8은, 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 3의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 또, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해서, 도 8 내에서, 단면임을 나타내는 사선은, 생략되어 있다. 또한, 도 8에서는, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해서, 마이크로 렌즈(32)의 중심을 통과하는 광의 주광축만을 나타낸다.
이하, 실시예 3의 표시 장치(전기 광학 장치)(1)에 대하여, 상술한 실시예 1의 차이점을 중심으로 설명하며, 같은 사항에 관해서는, 그 설명을 생략한다.
동 도면에 나타내는 표시 장치(1)는, 반투과반반사형 액정 패널(광변조 소자)(4)을 구비한 반투과반반사형 표시 장치이지만, 예를 들면, 상술한 실시예 2와같은 투과형 액정 패널(광변조 소자)(4a)을 구비한 투과형 표시 장치여도 된다.
상술한 실시예 1이나 실시예 2와 같이, 개구(점광원의 투광부)(25)로부터 출사한 광을 마이크로 렌즈 어레이(31)에 집광하는 경우에도, 마이크로 렌즈 어레이(31)(마이크로 렌즈 어레이판(3))를 마련하지 않은 상태에 있어서의, 도 8에 나타내는 각 개구(45)를 관통하는 평면(면)(71)에 있어서의 개구(25)로부터의 광의 광량 분포가 반영된다.
본 실시예 3의 표시 장치(1)의 개구(점광원의 투광부)(25)의 피치 Ps는, 마이크로 렌즈 어레이(31)(마이크로 렌즈 어레이판(3))를 마련하지 않은 상태에 있어서, 각 개구(45)를 관통하는 평면(면)(71)에 있어서의 복수의 개구(25)로부터의 광의 광량이 실질적으로 균일해지도록 설정되어 있다.
이것에 의해, 개구(45)간(화소간)의 광량 차이를 저감, 또는 없앨 수 있어, 표시 흔적을 저감, 또는 없앨 수 있다. 즉, 균질한 표시를 할 수 있다.
구체적으로는, 개구(25)의 피치 Ps는, 아래와 같이 설정되는 것이 바람직하다. 마이크로 렌즈 어레이(31)(마이크로 렌즈 어레이판(3))를 마련하지 않은 상태에서, 평면(71)에 있어서의 개구(25)로부터의 광의 광량 분포의 표준편차를 σ로 했을 때, 개구(25)의 피치 Ps는 2.3σ 이하인 것이 바람직하고, 1.8σ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.3σ∼1.5σ 정도인 것이 더욱 바람직하다. 또, 상기 광량 분포의 표준 편차 σ는, 길이의 차원을 가진다.
바꾸어 말하면, 마이크로 렌즈 어레이(3l)(마이크로 렌즈 어레이판(3))를 마련하지 않은 상태에서, 평면(71)에 있어서의 복수의 개구(25)로부터의 광의 광량의최대값을 a, 최소값을 b로 했을 때(도 9 참조), 개구(25)의 피치 Ps는, 상기 광량의 최대값 a와 최소값 b의 비(이하, 「광량비」라 한다)) b/a가 0.9 이상이 되도록 설정되는 것이 바람직하고, 0.99 이상이 되도록 설정되는 것이 보다 바람직하고, 0.995 이상이 되도록 설정되는 것이 더욱 바람직하다. 또, 상기 최대값 a 및 최소값 b는, 각각, 단부(외측 부분)를 제외한 부분에서의 값이다.
이것에 의해, 개구(45) 사이(화소 사이)의 광량 차이를 더욱 저감, 또는 없앨 수 있어, 보다 균일성이 높은 표시를 할 수 있다.
본 발명자는, 이 표시 장치(l)에 대하여, 소정의 시뮬레이션을 행하였다. 이하, 그 시뮬레이션에 대하여 설명한다.
표시 장치(l)의 광원 수단(2)의 하나의 개구(25)로부터 출사된 광, 즉, 하나의 점광원으로부터 출사된 광의, 주광축에 대하여 수직인 평면에서 의 광량 분포는, 가우스 분포(정규 분포) 또는 그것에 근사한 분포를 하고 있다.
따라서, 하나의 점광원으로부터 출사한 광의, 주광축에 대하여 수직인 평면에 있어서의 광량 분포로서 표준편차 σ가「1」인 가우스 분포를 이용하여, 이 시뮬레이션을 하였다.
우선, 같은 복수의 점광원을 등피치(피치 Ps)로 1열로 나란한 경우를 상정하여, 상기 표준편차 σ가 「n」인 복수의 가우스 분포(광량 분포)를 등피치(피치 Ps)로 1열로 나란한 그 광량 분포를 중첩시켰다.
도 9는, 점광원의 피치 Ps를 2.5(2.5σ)로 한 경우의, 각 점광원으로부터의 광의 광량 분포와, 각 점광원으로부터의 광을 중첩시켰을 때의 광량 분포를 나타내는 그래프, 도 10은, 점광원의 피치 Ps를 1.7(1.7σ)로 한 경우의, 각 점광원으로부터 광의 광량 분포와, 각 점광원으로부터의 광을 중첩했을 때의 광량 분포를 나타내는 그래프이다.
또, 각 그래프의 세로축은, 광량을 나타내고, 가로축은, 위치(소정의 기준 점에서의 거리)를 나타낸다. 또한, 각 그래프에 있어서, 각 점광원으로부터의 광의 광량이 최대(극대)가 되는 위치는, 각각, 그 점광원의 위치에 상당한다.
다음에, 점광원의 피치 Ps를 바꿔, 각 피치 Ps에서의 광량비 b/a를 구하였다. 이 결과를 도 11에 나타낸다. 즉, 도 11은, 점광원의 피치 Ps와, 광량비 b/a와의 관계를 나타내는 그래프이다. 또, 이 그래프의 세로축은, 광량비 b/a를 나타내고, 가로축은, 점광원의 피치 Ps를 나타낸다.
광량비 b/a가 0.99 이상이 되는 것은, 점광원의 피치 Ps가 1.8σ 이하일 때이다.
도 9 및 도 1l에 도시하는 바와 같이 점광원의 피치 Ps를 2.5σ로 한 경우는, 각 점광원으로부터의 광을 중첩시켰을 때의 광량에, 약간 얼룩이 발생한다. 즉, 광량비 b/a는, 약0.84가 된다.
한편, 도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이 점광원의 피치 PS를 1.7σ로 한 경우는, 각 점광원으로부터의 광을 중첩시켰을 때의 광량은, 균일해진다. 즉, 광량비 b/a는, 약 1이 된다. 이 경우에는, 극히 균질한 표시를 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 이 실시예 3의 표시 장치(1)에 의하면, 개구(25)의 피치 Ps를 상술한 것 같이 설정하기 때문에, 개구(45) 사이(화소 사이)의 밝기의편차를 저감, 또는 없앨 수 있고, 이것에 의해, 표시 흔적을 저감, 또는 없앨 수 있다. 즉, 균질한 표시를 할 수 있다.
또한, 이 표시 장치(1)에 의하면, 상술한 실시예 1과 같은 효과도 얻어진다.
다음에, 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 4에 대하여 설명한다. 이 실시예 4는, 광원 수단(2)의 개구(점광원의 투광부)(25)로부터의 광이 액정 패널(광변조 소자)(4)의 각 개구(투광창부)(45)를 관통하는 평면(면)(71) 상에 결상하고(도 8 참조), 평면(71)에서의 그 개구(25)의 상( 평면(71)상의 광의 조사 영역)과 개구(45)가 겹친 부분의 면적이, 개구(25)의 상과 개구(45)가 평면(71)내의 소정 방향(평면(71) 내의 제 1 방향 및 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향)에 상대적으로 어긋난 경우라도 가급적 변화하지 않도록 구성되어 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 12 및 도 13은, 각각, 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 4로서, 그 액정 패널(광변조 소자)의 개구(투광창부)와, 액정 패널의 각 개구를 관통하는 평면(면)에 있어서의 광원 수단의 개구(점광원의 투광부)의 상을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
또, 도 12 및 도 13 중, 광원 수단의 개구(점광원의 투광부)의 상 부분을 사선으로 나타낸다. 또한, 도 12 및 도 13 중, 가로 방향을 평면(71) 내의 제 1 방향, 세로 방향을 평면(71) 내의 제 2 방향(제 1 방향에 대하여 수직인 방향)으로서 설명한다.
이하, 실시예 4의 표시 장치(전기 광학 장치)(1)에 대하여, 상술한 실시예 1과의 차이점을 중심으로 설명하며, 같은 사항에 관해서는, 그 설명을 생략한다.
또, 본 실시예 4의 표시 장치(1)는, 예를 들면, 상술한 실시예 1과 같은 반투과반반사형 액정 패널(광변조 소자)(4)을 구비한 반투과반반사형 표시 장치이어도 좋으며, 또한, 예를 들면, 상술한 실시예 2와 같은 투과형 액정 패널(광변조 소자)(4a)을 구비한 투과형 표시 장치이어도 된다.
도 12에 도시하는 바와 같이 본 실시예 4의 표시 장치(1)는, 광원 수단(2)의 개구(점광원의 투광부)(25)로부터의 광이 액정 패널(광변조 소자)(4)의 각 개구(투광창부)(45)를 관통하는 평면(면)(71) 상에 결상하여 (도 8 참조), 평면(71)에서의 그 개구(25)의 상(조사 영역)(26)이, 개구(45)에 포함되도록 구성되어 있다. 즉, 개구(25)의 상(26)이 개구(45)에 포함되도록, 개구(25) 및(45)의 형상, 치수, 배치 등의 여러 가지 조건이 각각 설정되어 있다.
본 실시예에서는, 개구(45)의 형상은, 직사각형이며, 그 짧은 변(451) 및 (453)은, 제 1 방향과 거의 평행이며, 긴 변(452) 및 (454)는, 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향과 거의 평행하다.
또한, 본 실시예에서는, 개구(25)의 형상, 즉, 개구(25)의 상(26)의 형상은, 직사각형이며, 그 짧은 변(261) 및 (263)은, 제 1 방향과 거의 평행하며, 긴 변(262) 및 (264)는, 제 2 방향과 거의 평행하다.
따라서, 개구(45)의 짧은 변(1변)(451)과, 개구(25)의 상(26)의 짧은 변(1변)(261)은 거의 평행하다.
도 12는, 개구(25)의 상(26)의 중심과 개구(45)의 중심이 일치하고 있는 상태(상(26)이 개구(45)에 대하여 이상적인 위치에 위치하고 있는 상태)를 나타내고, 도 13은, 개구(25)의 상(26)의 중심과 개구(45)의 중심이 어긋난 상태를 나타낸다.
이 표시 장치(1)에서는, 도 13에 도시하는 바와 같이 개구(25)로부터의 광의 집광 위치에 어긋남이 발생하여, 개구(25)의 상(26)의 중심과 개구(45)의 중심이 어긋났다해도, 상(26)이 개구(45)로부터 밀려나오는 것이 저지(방지) 또는 억제된다.
이것에 의해, 개구(45)간(화소간)의 밝기의 편차를 저감, 또는 없앨 수 있어, 균질한 표시를 할 수 있다.
또한, 도 12에 도시하는 바와 같이 평면(71)에 있어서의 개구(25)의 상(26)의 제 1 방향의 길이(짧은 변(261)의 길이)L3과 개구(45)의 제 1 방향의 길이(짧은 변(451)의 길이) L1의 차이와, 평면(71)에 있어서의 개구(25)의 상(26)의 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향의 길이(긴 변(262)의 길이) L4와 개구(45)의 제 2 방향의 길이(긴 변(452)의 길이) L2와의 차이가 실질적으로 같다.
이와 같이 길이 L3과 L1의 차이와, 길이 L4와 L2의 차이를 거의 같게 함으로써, 개구(25)의 상(26)의 중심과 개구(45)의 중심이 일치하고 있는 도 12에 나타내는 상태로부터, 상(26)과 개구(45)가 제 1 방향에 어긋났을 때에, 상(26)이 개구(45)로부터 제 1 방향으로 밀려나가기까지의 제 1 방향으로의 어긋난 양과, 상(26)과 개구(45)가 제 2 방향에 어긋났을 때에, 상(26)이 개구(45)로부터 제 2 방향으로 밀려나가기까지의 제 2 방향으로의 어긋난 양이 거의 균등해진다. 이 때문에, 상(26)이 개구(45)로부터 밀려나가기 어렵게 되어, 개구(45) 사이(화소 사이)의 밝기의 편차를 더욱 저감, 또는 없앨 수 있어, 이것에 의해, 보다 균질한 표시를 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예 4의 표시 장치(l)에 의하면, 평면(71) 상에 있어, 개구(25)의 상(26)이 개구(45)에 포함되어 있고, 개구(25)의 상(26)과 개구(45)가 겹친 부분의 면적이, 개구(25)의 상(26)과 개구(45)가 제 1 방향이나 제 2 방향에 어긋난 경우에도 변화하지 않기 때문에, 예를 들면, 제조 과정에서의 오차, 위치 어긋남, 열팽창, 시간 경과에 따른 변화 등에 의해서 개구(25)로부터의 광의 집광 위치에 다소의 어긋남이 발생했다고 해도, 개구(45)간(화소간)의 밝기의 편차를 저감, 또는 없앨 수 있어, 이것에 의해, 표시 흔적을 저감, 또는 없앨 수 있다. 즉, 균질한 표시를 할 수 있다.
또한, 개구(25)의 상(26)이 개구(45)에 포함되어 있기 때문에, 광원 수단(2)으로부터 발생하는 광의 사용효율은, 극히 높아, 광의 사용효율을 우선하는 경우에 유리하다.
또한, 이 표시 장치(l)에 의하면, 상술한 실시예 1과 같은 효과도 얻어진다.
여기서, 상기 실시예 4의 표시 장치(l)에서도, 상술한 실시예 3과 같이, 개구(점광원의 투광부)(25)의 피치 Ps는, 마이크로 렌즈 어레이(31)(마이크로 렌즈 어레이판(3))를 마련하지 않은 상태에서, 각 개구(45)를 관통하는 평면(71)에 있어서의 복수의 개구(25)로부터의 광의 광량이 실질적으로 균일해지도록 설정되는 것이 바람직하다. 또, 이 경우의 구성이나 효과는, 상술한 실시예 3과 마찬가지기 때문에, 그 설명은 생략한다.
또, 본 발명에서는, 개구(45)의 형상 및 개구(25)의 형상(개구(25)의 상(26)의 형상)은, 각각, 직사각형에 한하지 않고, 예를 들면, 정사각형, 원, 타원 등, 다른 형상이어도 된다.
또한, 본 발명에서는, 개구(45)의 형상과, 개구(25)의 형상(개구(25)의 상(26)의 형상)은, 서로 유사한 형상(동일)이어도 되며, 또한, 달라도 된다.
다음에, 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 5에 대하여 설명한다. 본 실시예 5는, 광원 수단(2)의 개구(점광원의 투광부)(25)로부터의 광이 액정 패널(광변조 소자)(4)의 각 개구(투광창부)(45)를 관통하는 평면(면)(71) 상에 결상하고(도 8 참조), 평면(71)에 있어서의 그 개구(25)의 상(평면(71) 상의 광의 조사 영역)과 개구(45)가 겹친 부분의 면적이, 개구(25)의 상과 개구(45)가 평면(71) 내의 소정 방향(평면(71) 내의 제 1 방향 및 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향)에 상대적으로 어긋난 경우라도 가급적 변화하지 않도록 구성되어 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 14 및 도 15는, 각각, 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 5이고, 그 액정 패널(광변조 소자)의 개구(투광창부)와, 액정 패널의 각 개구를 관통하는 평면(면)에 있어서의 광원 수단의 개구(점광원의 투광부)의 상을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
또, 도 14 및 도 15 중, 광원 수단의 개구(점광원의 투광부)의 상 부분을 사선으로 나타낸다. 또한, 도 14 및 도 15 중, 가로 방향을 평면(71) 내의 제 1 방향, 세로 방향을 평면(7l) 내의 제 2 방향(제 1 방향에 대하여 수직인 방향)으로서설명한다.
이하, 실시예 5의 표시 장치(전기 광학 장치)(1)에 대하여, 상술한 실시예 1과의 차이점을 중심으로 설명하며, 같은 사항에 관해서는, 그 설명을 생략한다.
또, 본 실시예 5의 표시 장치(1)는, 예를 들면, 상술한 실시예 1과 같은 반투과반반사형 액정 패널(광변조 소자)(4)을 구비한 반투과반반사형 표시 장치이어도 되며, 또한, 예를 들면, 상술한 실시예 2와 같은 투과형 액정 패널(광변조 소자)(4a)을 구비한 투과형 표시 장치이어도 된다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 본 실시예 5의 표시 장치(1)는, 광원수단(2)의 개구(점광원의 투광부)(25)로부터의 광이 액정 패널(광변조 소자)(4)의 각 개구(투광창부)(45)를 관통하는 평면(면)(71) 상에 결상하고 (도 8 참조), 개구(45)가 평면(71)에서의 개구(25)의 상(조사 영역)(26)에 포함되도록 구성되어 있다. 즉, 개구(45)가 개구(25)의 상(26)에 포함되도록, 개구(25) 및 (45)의 형상, 치수, 배치 등의 여러 가지 조건이 각각 설정되어 있다.
본 실시예에서는, 개구(45)의 형상은, 직사각형이며, 그 짧은 변(451) 및 (453)은, 제 1 방향과 거의 평행하며, 긴 변(452) 및(454)는, 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향과 거의 평행하다.
또한, 본 실시예에서는, 개구(25)의 형상, 즉, 개구(25)의 상(26)의 형상은, 직사각형이며, 그 짧은 변(261) 및 (263)은, 제 1 방향과 거의 평행하며, 긴 변(262) 및 (264)는, 제 2 방향과 거의 평행하다.
따라서, 개구(45)의 짧은 변(1변)(45l)과, 개구(25)의 상(26)의 짧은 변(1변)(261)은, 거의 평행하다.
도 14는, 개구(25)의 상(26)의 중심과 개구(45)의 중심이 일치하고 있는 상태(상(26)이 개구(45)에 대하여 이상적인 위치에 위치하고 있는 상태)를 나타내고, 도 15는, 개구(25)의 상(26)의 중심과 개구(45)의 중심이 어긋난 상태를 나타낸다.
이 표시 장치(1)에서는, 도 15에 도시하는 바와 같이 개구(25)로부터의 광의 집광 위치에 어긋남이 발생하여, 개구(25)의 상(26)의 중심과 개구(45)의 중심이 어긋났다고 해도, 개구(45)가 상(26)으로부터 밀려나오는 것이 저지(방지), 또는 억제된다.
이것에 의해, 개구(45) 사이(화소 사이)의 밝기의 편차를 저감, 또는 없앨 수 있어, 균질한 표시를 할 수 있다.
또한, 도 14에 도시하는 바와 같이 평면(71)에 있어서의 개구(25)의 상(26)의 제 1 방향의 길이(짧은 변(261)의 길이) L3과 개구(45)의 제 1 방향의 길이(짧은 변(451)의 길이) L1의 차이와, 평면(71)에 있어서의 개구(25)의 상(26)의 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향의 길이(긴 변(262)의 길이) L4와 개구(45)의 제 2 방향의 길이(긴 변(452)의 길이) L2의 차이가 실질적으로 같다.
이와 같이 길이 L3과 L1의 차이와, 길이 L4와 L2의 차이를 거의 같게 함으로써, 개구(25)의 상(26)의 중심과 개구(45)의 중심이 일치하고 있는 도 14에 나타내는 상태로부터, 상(26)과 개구(45)가 제 1 방향에 어긋났을 때에, 개구(45)가 상(26)으로부터 제 1 방향으로 밀려나가기까지의 제 1 방향으로의 어긋난 양과, 상(26)과 개구(45)가 제 2 방향에 어긋났을 때에, 개구(45)가 상(26)으로부터 제 2방향으로 밀려나가기까지의 제 2 방향으로의 어긋난 양이 거의 균등해진다. 이 때문에, 개구(45)가 상(26)으로부터 밀려 나가기 어렵게 되어, 개구(45)간(화소간)의 밝기의 격차를 더욱 저감, 또는 없앨 수 있어, 이것에 의해, 보다 균질한 표시를 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예 5의 표시 장치(1)에 의하면, 평면(71) 상에 있어, 개구(45)가 개구(25)의 상(26)에 포함되어 있고, 개구(25)의 상(26)과 개구(45)가 겹친 부분의 면적이, 개구(25)의 상(26)과 개구(45)의 제 1 방향이나 제 2 방향에 어긋난 경우에도 변화하지 않으므로, 예를 들면, 제조 과정에서의 오차, 위치 어긋남, 열 팽창, 시간 경과에 따른 변화 등에 의해서 개구(25)로부터의 광의 집광 위치에 다소의 어긋남이 발생했다고 해도, 개구(45) 사이(화소 사이)의 밝기의 편차를 저감, 또는 없앨 수 있어, 이것에 의해, 표시 흔적을 저감, 또는 없앨 수 있다. 즉, 균질한 표시를 할 수 있다.
또한, 개구(45)가 개구(25)의 상(26)에 포함되어 있기 때문에, 개구(45)에 집광하는 광의 광량을 크게 할 수 있어, 이 때문에, 휘도를 우선하는 경우에 유리하다.
또한, 이 표시 장치(1)에 의하면, 상술한 실시예 1과 같은 효과도 얻어진다.
여기서, 상기 실시예 5의 표시 장치(1)에서도, 상술한 실시예 3과 같이, 개구(점광원의 투광부)(25)의 피치 Ps는, 마이크로 렌즈 어레이(31)(마이크로 렌즈 어레이판(3))를 마련하지 않은 상태에서, 각 개구(45)를 관통하는 평면(71)에 있어서의 복수의 개구(25)로부터의 광의 광량이 실질적으로 균일해지도록 설정되는 것이 바람직하다. 또, 이 경우의 구성이나 효과는, 상술한 실시예 3과 마찬가지기 때문에, 그 설명은 생략한다.
또, 본 발명에서는, 개구(45)의 형상 및 개구(25)의 형상(개구(25)의 상(26)의 형상)은, 각각, 직사각형에 한하지 않고, 예를 들면, 정사각형, 원, 타원 등, 다른 형상이라도 된다.
또한, 본 발명에서는, 개구(45)의 형상과 개구(25)의 형상(개구(25)의 상(26)의 형상)은 유사한 형상(동일)이어도 되며, 또한, 달라져 있어도 된다.
다음에, 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 6에 대하여 설명한다.
본 실시예 6은, 광원 수단(2)의 개구(점광원의 투광부)(25)로부터의 광이 액정 패널(광변조 소자)(4)의 각 개구(투광창부)(45)를 관통하는 평면(면)(71) 상에 결상하여(도8 참조), 평면(71)에 있어서의 그 개구(25)의 상(평면(71) 상의 광의 조사 영역)과 개구(45)가 겹친 부분의 면적이, 개구(25)의 상과 개구(45)가 평면(71)내의 소정 방향(평면(71) 내의 제 1 방향 및 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향)에 상대적으로 어긋난 경우라도 가급적 변화하지 않도록 구성되어 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 16 및 도 17은 각각, 본 발명의 전기 광학 장치의 실시예 6이고, 그 액정 패널(광변조 소자)의 개구(투광창부)와, 액정 패널의 각 개구를 관통하는 평면(면)에 있어서의 광원 수단의 개구(점광원의 투광부)의 상을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
또, 도 16 및 도 17 중, 광원 수단의 개구(점광원의 투광부)의 상 부분을 사선으로 나타낸다. 또한, 도 16 및 도 17 중, 가로 방향을 평면(71) 내의 제 1 방향, 세로 방향을 평면(7l) 내의 제 2 방향(제 1 방향에 대하여 수직인 방향)으로서 설명한다.
이하, 실시예 6의 표시 장치(전기 광학 장치)(1)에 대하여, 상술한 실시예 1의 차이점을 중심으로 설명하며, 같은 사항에 관해서는 그 설명을 생략한다.
또, 본 실시예 6의 표시 장치(1)는, 예를 들면, 상술한 실시예 1과 같은 반투과반반사형 액정 패널(광변조 소자)(4)을 구비한 반투과반반사형 표시 장치이어도 되며, 또한, 예를 들면, 상술한 실시예 2와 같은 투과형 액정 패널(광변조 소자)(4a)을 구비한 투과형 표시 장치여도 된다.
도 16에 도시하는 바와 같이 본 실시예 6의 표시 장치(1)는, 광원 수단(2)의 개구(점광원의 투광부)(25)로부터의 광이 액정 패널(광변조 소자)(4)의 각 개구(투광창부)(45)를 관통하는 평면(면)(71) 상에 결상하여 (도 8참조), 제 1 방향에서 개구(45)가 개구(25)의 상(조사 영역)(26)에 포함되고, 또한, 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향에서 개구(25)의 상(26)이 개구(45)에 포함되도록 구성되어 있다. 즉, 제 1 방향에서 개구(45)가 개구(25)의 상(26)에 포함되고, 또한, 제 2 방향에서 개구(25)의 상(26)이 개구(45)에 포함되도록, 개구(25) 및 (45)의 형상, 치수, 배치 등의 여러 가지 조건이 각각 설정되어 있다.
본 실시예에서는, 개구(45)의 형상은, 직사각형이며, 그 짧은 변(451, 453)은 제 1 방향과 거의 평행하며, 긴 변(452, 454)은 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향과 거의 평행하다. 즉, 개구(45)의 윤곽은 제 2 방향과 거의 평행한 한 쌍의직선형태 부분(긴 변(452, 454))을 갖는다.
또한, 본 실시예에서는, 개구(25)의 형상, 즉, 개구(25)의 상(26)의 형상은 직사각형이며, 그 짧은 변(26l) 및 (263)은 제 2 방향과 거의 평행하며, 긴 변(262, 264)은 제 1 방향과 거의 평행하다. 즉, 개구(25)의 상(26)의 윤곽은 제 1 방향과 거의 평행한 한 쌍의 직선 형상 부분(긴 변(262, 264))을 갖는다.
따라서, 개구(45)의 짧은 변(1변)(451)과 개구(25)의 상(26)의 긴 변(1변)(262)은, 거의 평행하다.
또한, 개구(25)의 상(26)의 제 1 방향의 길이(긴 변(262)의 길이) L5는 개구(45)의 제 1 방향의 길이(짧은 변(451)의 길이) L1보다 길며, 또한, 개구(25)의 상(26)의 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향의 길이(짧은 변(26l)의 길이) L6은 개구(45)의 제 2 방향의 길이(긴 변(452)의 길이) L2 보다 짧다.
도 16은 개구(25)의 상(26)의 중심과 개구(45)의 중심이 일치하고 있는 상태(상(26)이 개구(45)에 대하여 이상적인 위치에 위치하고 있는 상태)를 나타내고, 도 l7은 개구(25)의 상(26)의 중심과 개구(45)의 중심이 어긋난 상태를 나타낸다.
이 표시 장치(l)에서는, 도 17에 도시하는 바와 같이 개구(25)로부터의 광의 집광 위치에 어긋남이 발생하여, 개구(25)의 상(26)의 중심과 개구(45)의 중심이 어긋났다고 해도, 제 1 방향에서 개구(45)가 상(26)으로부터 밀려나오는 것이 저지(방지) 또는 억제되고, 또한, 제 2 방향에서 상(26)이 개구(45)로부터 밀려나오는 것이 저지(방지) 또는 억제된다.
더구나, 개구(25)의 상(26)의 윤곽은 제 1 방향과 거의 평행한 한 쌍의 직선형상 부분(긴 변(262) 및 (264))을 갖고 있기 때문에, 상(26)과 개구(45)가 제 1 방향에 어긋났을 때에 상(26)과 개구(45)가 겹친 부분의 면적은 변화하지 않는다.
마찬가지로, 개구(45)의 윤곽은, 제 2 방향과 거의 평행한 한 쌍의 직선형상 부분(긴 변(452) 및 (454))을 갖고 있기 때문에, 상(26)과 개구(45)가 제 2 방향에 어긋났을 때에, 상(26)과 개구(45)가 겹친 부분의 면적은 변화하지 않는다.
이것에 의해, 개구(45) 사이(화소 사이)의 밝기의 편차를 저감, 또는 없앨 수 있어, 균질한 표시를 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예 6의 표시 장치(l)에 의하면, 제 1 방향에서 개구(45)가 개구(25)의 상(26)에 포함되고, 또한, 제 2 방향에서 개구(25)의 상(26)이 개구(45)에 포함되어 있어, 개구(25)의 상(26)과 개구(45)가 겹친 부분의 면적이, 개구(25)의 상(26)과 개구(45)가 제 1 방향이나 제 2 방향으로 어긋난 경우라도 변화하지 않기 때문에, 예를 들면, 제조 과정에서의 오차, 위치 어긋남, 열팽창, 시간 경과에 따른 변화 등에 의해서 개구(25)로부터의 광의 집광 위치에 다소의 어긋남이 발생했다고 해도, 개구(45) 사이(화소 사이)의 밝기의 편차를 저감, 또는 없앨 수 있어, 이것에 의해, 표시흔적을 저감, 또는 없앨 수 있다. 즉, 균질한 표시를 할 수 있다.
또한, 이 표시 장치(1)에 의하면, 상술한 실시예 1과 같은 효과도 얻어진다.
여기서, 상기 실시예 6의 표시 장치(1)에 있어서도, 상술한 실시예 3과 같이 개구(점광원의 투광부)(25)의 피치 Ps는, 마이크로 렌즈 어레이(31)(마이크로 렌즈어레이판(3))를 마련하지 않은 상태에서, 각 개구(45)를 관통하는 평면(71)에 있어서의 복수의 개구(25)로부터의 광의 광량이 실질적으로 균일해지도록 설정되는 것이 바람직하다. 또, 이 경우의 구성이나 효과는, 상술한 실시예 3과 마찬가지기 때문에, 그 설명은 생략한다.
또, 본 발명에서는, 개구(45)의 형상 및 개구(25)의 형상(개구(25)의 상(26)의 형상)은 각각 직사각형에 한하지 않고, 예를 들면, 정사각형 등, 다른 형상이라도 된다. 단, 상기 직사각형, 정사각형 등의 사각 형태가 바람직하고, 특히, 직사각형 또는 정사각형이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는, 개구(45)의 형상과, 개구(25)의 형상(개구(25)의 상(26)의 형상)은, 서로 유사한 형상(동일)이더라도 되며, 또한, 달라져 있어도 된다.
이상, 본 발명의 전기 광학 장치를, 도시한 각 실시예에 근거하여 설명했지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니라, 각 부의 구성은 같은 기능을 갖는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있다.
예를 들면, 본 발명에서는, 상기 각 실시예의 임의의 2 이상의 구성을 적절히 조합시켜도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 광변조 소자로서, 투과형 액정 패널 또는 반투과반반사형 액정 패널을 이용하고 있지만, 본 발명에서는 광변조 소자는 액정 패널로 한정되지는 않는다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치는, 복수의 색을 표시할 수 있는 전기 광학장치, 예를 들면, 풀 컬러의 전기 광학 장치여도 되며, 또한, 흑백의 전기 광학 장치여도 된다.
또한, 본 발명은, 예를 들면, 랩탑형 퍼스널 컴퓨터, 노트북형 퍼스널 컴퓨터 등의 퍼스널 컴퓨터의 모니터(디스플레이), 텔레비전의 모니터, 텔레비전 전화의 모니터, 휴대 전화(PHS를 포함한다), 전자 수첩, 전자 사전, 전자 카메라(디지털 카메라), 비디오 카메라 등의 휴대용 전자 장치의 모니터 등의 각종 전자 장치의 직시형 표시 장치나, 프로젝터 등의 투사형 표시 장치 등에 적용할 수 있다(그들의 예에 관해서는 후술한다).
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 광원으로부터 발생하는 광을 효율성있게 투광창부에 집광시킬 수 있어, 이것에 의해, 광원으로부터 발생하는 광의 사용효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 광원으로부터의 광의 사용효율이 극히 높아, 백라이트 방식의 표시 장치(직시형 표시 장치)를 실현할 수 있다.
또한, 광변조 소자를 반투과반반사형 액정 패널로 구성한 경우에는, 반사막(반사판)의 면적을 크게 하여, 그 반사막에 마련된 개구(투광창부)의 면적을 작게 하더라도, 광원으로부터의 광을 효율성 있게 상기 개구에 집광시킬 수 있기 때문에, 상기 개구를 투과하는 광의 광량을 크게 할 수 있으며, 이것에 의해, 외광의 반사율, 광원으로부터의 광의 투과율이 모두 높아, 반투과반반사형 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 점광원의 피치를, 마이크로 렌즈 어레이를 마련하지 않은 상태에서, 광변조 소자의 각 투광창부를 관통하는 면에서의 복수의 점광원으로부터의 광의 광량이 실질적으로 균일해지도록 설정한 경우에는, 화소(투광창부) 간의 광량 차이를 작게 또는 없앨 수 있어, 이것에 의해, 균질한 표시를 할 수 있다.
또한, 점광원으로부터의 광이 각 투광창부를 관통하는 면상에 결상하고, 상기 면에서의 점광원의 상과 투광창부가 겹친 부분의 면적이, 점광원의 상과 투광창부가 상대적으로 어긋난 경우에도 가급적 변화하지 않도록 구성되어 있는 경우에는, 예를 들면, 제조 과정에서의 오차, 위치 어긋남, 열팽창, 시간 경과에 따른 변화 등에 의해서 점광원으로부터의 광의 집광 위치에 다소의 어긋남이 발생했다고 해도, 화소(투광창부) 사이의 광량차를 작게 또는 없앨 수 있어, 이것에 의해, 균질한 표시를 할 수 있다.
따라서, 상기의 전기 광학 장치를 적용한 전자 기기의 몇 가지 사례에 대하여 설명한다. 도 18은 상술한 전기 광학 장치를 적용한 모바일형 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다. 이 도면에 있어, 퍼스널 컴퓨터(1100)는, 키보드(1102)를 구비한 본체부(1104)와, 표시 유닛(1106)에 의해 구성되고, 이 표시 유닛(1106)이 상술한 전기 광학 장치(100)를 갖추고 있다.
도 19는 상술한 전기 광학 장치(100)를 그 표시부에 적용한 휴대 전화기의 구성을 나타내는 사시도이다. 이 도면에 있어, 휴대 전화기(1200)는 복수의 조작버튼(1202) 외에, 수화구(1204), 송화구(1206)와 함께, 상술한 전기 광학 장치(100)를 갖추고 있다.
도 20은 상술한 전기 광학 장치(100)를 그 파인더에 적용한 디지털 스틸 카메라의 구성을 나타내는 사시도이다. 또, 이 도면에는 외부 기기와의 접속에 관해서도 간단하게 나타내고 있다. 여기서 일반 카메라는 피사체의 광상(光像)에 의해 필름을 감광하는 데 대하여, 디지털 스틸 카메라(1300)는 피사체의 광상을 CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상 소자에 의해 광전 변환하여 촬상 신호를 생성한다. 디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서의 케이스(1302)의 배면에는, 상술한 전기 광학 장치(100)가 마련되어, CCD에 의한 촬상 신호에 근거하여 표시하는 구성으로 되어 있고, 전기 광학 장치(100)는 피사체를 표시하는 파인더로서 기능한다. 또한, 케이스(1302)의 관찰측(도면에서는 이면측)에는, 광학 렌즈나 CCD 등을 포함한 수광 유닛(1304)이 마련되어 있다.
촬영자가 전기 광학 장치(100)에 표시된 피사체 상을 확인하여 셔터 버튼(1306)을 누르면, 그 시점에서의 CCD의 촬상 신호가, 회로 기판(1308)의 메모리에 전송·저장된다. 또한, 이 디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서는, 케이스(1302)의 측면에, 비디오 신호 출력 단자(1312)와, 데이터 통신용 입출력 단자(1314)가 마련되어 있다. 그리고, 도면에 도시한 바와 같이, 전자의 비디오 신호 출력 단자(1312)에는 텔레비전 모니터(1430)가, 또한, 후자의 데이터 통신용 입출력 단자(1314)에는 퍼스널 컴퓨터(1430)가, 각각 필요에 따라 접속된다. 또한, 소정의 조작에 의해 회로 기판(1308)의 메모리에 저장된 촬상 신호가, 텔레비전 모니터(1430)나, 퍼스널 컴퓨터(1440)로 출력되는 구성으로 되어 있다.
또, 본 발명의 전기 광학 장치(l00)가 적용되는 전자 기기로서는, 도 18의 퍼스널 컴퓨터나, 도 19의 휴대 전화, 도 20의 디지털 스틸 카메라 외에도, 텔레비전이나, 뷰파인더형, 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 자동차 네비게이션 장치, 페이저, 전자수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 워크스테이션, 텔레비전 전화, POS 단말, 터치 패널을 갖춘 기기 등을 들 수 있다. 그리고, 이들 각종 전자 기기의 표시부로서, 상술한 전기 광학 장치(100)가 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다.

Claims (29)

  1. 복수의 점광원과, 복수의 마이크로 렌즈가 배열된 마이크로 렌즈 어레이와, 복수의 투광창부를 갖는 광변조 소자를 구비하는 전기 광학 장치로서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이에 의해, 1개의 상기 투광창부에 복수의 상기 점광원으로부터의 광이 집광되고, 1개의 상기 점광원으로부터의 광이 복수의 상기 투광창부에 집광되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 복수의 점광원과, 복수의 마이크로 렌즈가 배열된 마이크로 렌즈 어레이와, 복수의 투광창부를 갖는 광변조 소자를 구비하는 전기 광학 장치로서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이에 의해, 1개의 상기 투광창부에 복수의 상기 점광원으로부터의 광이 집광되고, 1개의 상기 점광원으로부터의 광이 복수의 상기 투광창부에 집광되도록, 상기 점광원과, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈와, 상기 투광창부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 복수의 점광원과, 복수의 마이크로 렌즈가 배열된 마이크로 렌즈 어레이와, 복수의 투광창부를 갖는 광변조 소자를 구비하는 전기 광학 장치로서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈가, 1개의 상기 투광창부에 복수의 상기 점광원으로부터의 광을 집광시키고, 1개의 상기 점광원으로부터의 광을 복수의 상기 투광창부에 집광시키도록, 상기 점광원과, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈와, 상기 투광창부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점광원의 피치를 Ps, 상기 투광창부의 피치를 Pa, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈의 피치를 PL, 상기 점광원과 상기 마이크로 렌즈 어레이 사이의 광학적 거리를 Ls, 상기 마이크로 렌즈 어레이와 상기 투광창부 사이의 광학적 거리를 La라고 했을 때, 다음 수학식
    PL={Ps·Pa/(Ps+Pa)}·n (단, n은 자연수)
    La/Ls=Pa/Ps
    으로 나타내는 조건을 만족하도록 구성되어 있는 전기 광학 장치.
  5. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점광원의 피치를 Ps, 상기 투광창부의 피치를 Pa, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈의 피치를 PL, 상기 점광원과 상기 마이크로 렌즈 어레이 사이의 광학적 거리를 Ls, 상기 마이크로 렌즈 어레이와 상기 투광창부 사이의 광학적 거리를 La라고 했을 때, 다음 수학식
    PL={Ps·Pa/(Ps+Pa)}·n (단, n은 2를 제외한 자연수)
    La/Ls=Pa/Ps
    으로 나타내는 조건을 만족하도록 구성되어 있는 전기 광학 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 점광원의 피치 Ps는, 상기 투광창부의 피치 Pa보다 큰 전기 광학 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 점광원의 피치 Ps는, 상기 투광창부의 피치 Pa보다 큰 전기 광학 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 점광원의 피치 Ps와, 상기 투광창부의 피치 Pa가 같은 전기 광학 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 점광원의 피치 Ps와, 상기 투광창부의 피치 Pa가 같은 전기 광학 장치.
  10. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점광원의 피치는, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 마련하지 않은 상태에서, 상기 각 투광창부를 관통하는 면에서의 상기 복수의 점광원으로부터의 광의 광량이 실질적으로 균일하게 되도록 설정되어 있는 전기 광학 장치.
  11. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이를 마련하지 않은 상태에서, 상기 각 투광창부를 관통하는 면에서의 상기 점광원으로부터의 광의 광량 분포의 표준 편차를 σ라 했을 때, 상기 점광원의 피치는 2.3σ 이하인 전기 광학 장치.
  12. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이를 마련하지 않은 상태에서, 상기 각 투광창부를 관통하는 면에서의 상기 복수의 점광원으로부터의 광의 광량의 최대치를 a, 최소치를 b라고 한 경우, 상기 점광원의 피치는, 광량비 b/a가 0.9 이상이 되도록 설정되어 있는 전기 광학 장치.
  13. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점광원으로부터의 광이 상기 각 투광창부를 관통하는 면 위에 결상하고, 상기 면에서의 상기 점광원의 상(像)과 상기 투광창부가 중첩된 부분의 면적이 상기 점광원의 상과 상기 투광창부가 상대적으로 어긋난 경우에도 가급적 변하지 않도록 구성되어 있는 전기 광학 장치.
  14. 상기 제 13 항에 있어서,
    상기 면에서의 상기 점광원의 상과 상기 투광창부가 중첩된 부분의 면적이, 상기 점광원의 상과 상기 투광창부가 상기 면 내의 제 1 방향 및/또는 상기 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향에 상대적으로 어긋난 경우에도 가급적 변화되지 않도록 구성되어 있는 전기 광학 장치.
  15. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점광원으로부터의 광이 상기 각 투광창부를 관통하는 면 위에 결상하고, 상기 면에서의 상기 점광원의 상이, 상기 투광창부에 포함되도록 구성되어 있는 전기 광학 장치.
  16. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점광원으로부터의 광이 상기 각 투광창부를 관통하는 면 위에 결상하고, 상기 투광창부가 상기 면에서의 상기 점광원의 상에 포함되도록 구성되어 있는 전기 광학 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 면에서의 상기 점광원의 상의 제 1 방향의 길이와 상기 투광창부의 상기 제 1 방향의 길이의 차이와, 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 상기 제 1 방향에 대하여 수직인 제 2 방향의 길이와 상기 투광창부의 상기제 2 방향의 길이의 차이가, 실질적으로 같은 전기 광학 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 면에서의 상기 점광원의 상의 제 1 방향의 길이와 상기 투광창부의 상기 제 1 방향의 길이의 차이와, 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 상기 제 1 방향에 대해서 수직인 제 2 방향의 길이와 상기 투광창부의 상기 제 2 방향의 길이의 차이가, 실질적으로 같은 전기 광학 장치.
  19. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점광원으로부터의 광이 상기 각 투광창부를 관통하는 면 위에 결상하고, 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 제 1 방향의 길이가 상기 투광창부의 상기 제 1 방향의 길이보다 길고, 또한, 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 상기 제 1 방향에 대해서 수직인 제 2 방향의 길이가 상기 투광창부의 상기 제 2 방향의 길이보다 짧게 되도록 구성되어 있는 전기 광학 장치.
  20. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점광원으로부터의 광이 상기 각 투광창부를 관통하는 면 위에 결상하고, 상기 면 내의 제 1 방향에서, 상기 투광창부가 상기 면에서의 상기 점광원의 상(像)에 포함되고, 또한, 상기 면 내의 상기 제 1 방향에 대해서 수직인 제 2 방향에서 상기 면에서의 상기 점광원의 상(像)이 상기 투광창부에 포함되도록 구성되어 있는 전기 광학 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 면에서의 상기 점광원의 상의 윤곽은,
    상기 제 1 방향과 거의 평행한 한 쌍의 직선 형상 부분을 갖는 전기 광학 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 면에서의 상기 점광원의 상의 윤곽은,
    상기 제 1 방향과 거의 평행한 한 쌍의 직선 형상 부분을 갖는 전기 광학 장치.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 투광창부의 윤곽은,
    상기 제 2 방향과 거의 평행한 한 쌍의 직선 형상 부분을 갖는 전기 광학 장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 투광창부의 윤곽은,
    상기 제 2 방향과 거의 평행한 한 쌍의 직선 형상 부분을 갖는 전기 광학 장치.
  25. 제 13항에 있어서,
    상기 투광창부의 형상은, 대략 정사각형 또는 대략 직사각형이며,
    상기 면에서의 상기 점광원의 상의 형상은, 대략 정사각형 또는 대략 직사각형인 전기 광학 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 투광창부의 소정의 1변과, 상기 면에서의 상기 점광원의 상의 소정의 1변이, 거의 평행한 전기 광학 장치.
  27. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광변조 소자는,
    투과형 액정 패널 또는 반투과반반사형(半透過半反射型) 액정 패널인 전기 광학 장치.
  28. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광변조 소자는,
    반투과반반사형 액정 패널인 전기 광학 장치.
  29. 청구항 1 내지 3항중 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치를 갖춘 전자 기기.
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