KR20210083263A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20210083263A
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Abstract

본 개시의 표시 장치는, 광을 사출하는 광원부와, 적어도 하나의 균일화 광학 부재를 포함하고, 광원부로부터 사출된 광이 입사하는 광입사면과 광을 사출하는 광사출면을 갖는 광균일화부와, 광균일화부로부터 사출된 광이 입사하는 콘덴서 렌즈와, 콘덴서 렌즈로부터 사출된 광에 의해 조명되는 반사형 라이트 밸브를 구비하고, 라이트 밸브에 의해 반사되어, 콘덴서 렌즈를 통해 광균일화부의 광사출면으로 되돌아오는 복귀광의 집광 위치가, 광원부로부터 사출된 광의 광균일화부에 의한 광사출면 측의 집광 위치에 대해 어긋난 위치가 되도록 구성되어 있다.

Description

표시 장치
본 개시는, 반사형 라이트 밸브를 사용하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치로서, 광변조 소자(라이트 밸브)를 사용한 프로젝터가 있다. 프로젝터에서는, 조명 광학계로부터의 조명광을 라이트 밸브에 의해 변조함으로써 투영 화상을 생성하고, 그 투영 화상을 스크린 등에 투영한다. 프로젝터의 방식으로서는, 투과형 라이트 밸브를 사용하는 방식과 반사형 라이트 밸브를 사용하는 방식이 있다. 반사형 라이트 밸브로서는, 예를 들면 반사형 액정 표시 소자가 사용된다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본특허공개 2013-213896호 공보
반사형 액정 표시 소자를 사용한 프로젝터에서는, 예를 들면 흑(black) 표시 시에 반사형 액정 표시 소자에 의해 반사된 광이 복귀광이 되어 조명 광학계에 재입사하여, 조명 광학계 내의 광학 부품을 열화시킬 우려가 있다.
조명용의 광학 부품의 열화를 저감하는 것이 가능한 표시 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시의 일 실시형태에 따른 표시 장치는, 광을 사출하는 광원부와, 적어도 하나의 균일화 광학 부재를 포함하고, 광원부로부터 사출된 광이 입사하는 광입사면과 광을 사출하는 광사출면을 갖는 광균일화부와, 광균일화부로부터 사출된 광이 입사하는 콘덴서 렌즈와, 콘덴서 렌즈로부터 사출된 광에 의해 조명되는 반사형 라이트 밸브를 구비하고, 라이트 밸브에 의해 반사되어, 콘덴서 렌즈를 통해 광균일화부의 광사출면으로 되돌아가는 복귀광의 집광 위치가, 광원부로부터 사출된 광의 광균일화부에 의한 광사출면 측의 집광 위치에 대해 어긋난 위치가 되도록 구성되어 있다.
본 개시의 일 실시형태에 따른 표시 장치에서는, 라이트 밸브에 의해 반사되어, 콘덴서 렌즈를 통해 광균일화부의 광사출면으로 되돌아오는 복귀광의 집광 위치가, 광원부로부터 사출된 광의 광균일화부에 의한 광사출면 측의 집광 위치에 대해 어긋난 위치가 된다.
도 1은 비교예에 따른 표시 장치의 일례인 DLP 방식의 프로젝터의 요부 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 비교예에 따른 표시 장치의 일례인 반사형 액정방식의 프로젝터의 요부 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 비교예에 따른 표시 장치의 일례인 반사형 액정방식의 프로젝터의 전체 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4는 비교예에 따른 표시 장치에 있어서의 균일화 광학 부재의 구성예를 나타냄과 함께, 균일화 광학 부재에 의한 광사출면 측의 집광 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5는 비교예에 따른 표시 장치에 있어서의, 균일화 광학 부재에 의한 광사출면 측의 집광 위치와 균일화 광학 부재의 광사출면으로 되돌아오는 복귀광의 집광 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 6은 콘덴서 렌즈를 편심시킨 경우에 있어서의, 균일화 광학 부재에 의한 광사출면 측의 집광 위치와 균일화 광학 부재의 광사출면으로 되돌아오는 복귀광의 집광 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 개시의 제1 실시형태에 따른 표시 장치의 일 구성예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 제1 실시형태에 따른 표시 장치에 있어서의, 균일화 광학 부재에 의한 광사출면 측의 집광 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 9는 비교예에 따른 표시 장치에 있어서의, 균일화 광학 부재의 광사출면으로 되돌아오는 복귀광의 집광 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 10은 제1 실시형태에 따른 표시 장치에 있어서의, 균일화 광학 부재의 광사출면으로 되돌아오는 복귀광의 집광 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 11은 제1 실시형태에 따른 표시 장치에 있어서의, 균일화 광학 부재의 광사출면 부근에 있어서의 광원부로부터의 광의 광 집광 밀도의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 12는 제1 실시형태에 따른 표시 장치에 있어서의, 균일화 광학 부재의 광사출면 부근에 있어서의 복귀광의 광 집광 밀도의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 13은 제1 실시형태에 따른 표시 장치에 있어서의, 균일화 광학 부재의 광사출면 내의 위치와 광원부로부터의 광의 광강도의 관계의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 14는 콘덴서 렌즈가 1장이고, 또한 콘덴서 렌즈가 편심되지 않은 상태에서의, 조명 광학계 전체의 광축에 대한 균일화 광학 부재의 광축과 콘덴서 렌즈의 광축과 반사형 액정 표시 소자의 중심점의 관계의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 15는 콘덴서 렌즈가 1장이고, 또한 콘덴서 렌즈가 편심된 상태에 있어서의, 조명 광학계 전체의 광축에 대한 균일화 광학 부재의 광축과 콘덴서 렌즈의 광축과 반사형 액정 표시 소자의 중심점의 관계의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 16은 콘덴서 렌즈가 2장이고, 또한 콘덴서 렌즈가 편심되지 않은 상태에서의, 조명 광학계 전체의 광축에 대한 균일화 광학 부재의 광축과 콘덴서 렌즈의 광축과 반사형 액정 표시 소자의 중심점의 관계의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 17은 콘덴서 렌즈가 2장이고, 또한 콘덴서 렌즈가 편심된 상태에 있어서의, 조명 광학계 전체의 광축에 대한 균일화 광학 부재의 광축과 콘덴서 렌즈의 광축과 반사형 액정 표시 소자의 중심점의 관계의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 18은 제2 실시형태에 따른 표시 장치의 요부 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 19는 제2 실시형태에 따른 표시 장치에 대한 비교예의 프로젝터의 요부 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 20은 제3 실시형태에 따른 표시 장치의 요부 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 21은 광균일화부의 변형예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 개시의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 한편, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 제1 실시형태(콘덴서 렌즈를 편심시킨 예) (도 1∼도 17)
1.0. 비교예
1.1 제1 실시형태에 따른 표시 장치의 구성 및 작용
1.2 효과
2. 제2 실시형태(광균일화부의 광입사면과 광사출면을 편심시킨 예) (도 18∼도 19)
3. 제3 실시형태(반사형 액정 표시 소자를 경사시킨 예) (도 20)
4. 그 밖의 실시형태(도 21)
<1. 제1 실시형태>
[1.0 비교예]
(비교예에 따른 표시 장치의 개요와 과제)
시장에 널리 판매되고 있는 종래의 소형 프로젝터는, 영상 표시 디바이스(라이트 밸브)가 DLP(Digital Light Processing)(등록상표) 방식의 미러 반사형을 사용한 것이 일반적이다.
도 1은, 비교예에 따른 표시 장치의 일례인 DLP 방식의 프로젝터(100)의 요부 구성의 일례를 개략적으로 나타내고 있다.
DLP 방식의 프로젝터(100)는, 투영 광학계로서의 투사 렌즈(110)와, TIR(Total Internal Reflection) 프리즘(111)과, 라이트 밸브로서의 마이크로미러 어레이 디바이스(120)를 구비하고 있다.
마이크로미러 어레이 디바이스(120)는, 예를 들면 복수의 미러를 갖는 미러 어레이 디바이스이다. 마이크로미러 어레이 디바이스(120)는, 예를 들면, 화소에 상당하는 복수의 마이크로 미러가 어레이 형상(매트릭스 형상)으로 배치되어 이루어지는 DMD(Digital Micromirror Device) 등으로 구성되어 있다. 마이크로미러 어레이 디바이스(120)는, 화상신호에 기초하여, 도시하지 않는 조명 광학계로부터의 조명광(Li)을 변조함으로써, 투영광(L1)(투영 화상)을 생성한다. 마이크로미러 어레이 디바이스(120)는, 화상신호에 기초하여 각 미러의 틸트 각도를 변화시킴으로써, 백(white) 표시 시에는, TIR프리즘(111)을 통해 조명광(Li)을 투사 렌즈(110)를 향해 편향시킨다.
한편, 투영하는 화상이 어두운 경우(흑 표시 시)에는, 마이크로미러 어레이 디바이스(120)의 미러의 각도를 조정함으로써, 투사 렌즈(110)로부터 벗어난 방향으로 조명광(Li)을 편향시킨다 (도 1의 조명광(L2)). 이 경우, 일반적으로, 조명광(L2)을, 프로젝터 본체의 내벽을 향해 방사함으로써, 광에너지를 소실시키는 방법이 채용되고 있다. 그러나, 내벽에 조사된 조명광(L2)은 내벽에서 반사 확산하기 때문에, 완전히 광을 소실시키기는 어렵다. 이 때문에, 확산된 광의 일부가 누설광이 되어 투사 렌즈(110)로부터 프로젝터 외부로 누설되는 현상이 발생하고, 콘트라스트가 저하된다. 어두운 부분은 낮은 휘도로 가라앉고 밝은 곳은 발색 좋게 고휘도로 표현된 화상에 대해 사람은 고품질의 화상이라고 느끼기 때문에, 성능을 좌우하는 콘트라스트의 파라미터는 매우 중요하다. 이 콘트라스트의 성능이 충분히 발휘될 수 없는 DLP 방식의 프로젝터(100)는, 프로젝터로서의 성능에 대폭적인 개선의 여지가 있다고 할 수 있다.
이에, 보다 고품질의 화상 표시를 추구하기 위해, DLP 방식이 아니라, 편광 광학계를 사용한 방식의 프로젝터가 있다. 편광 광학계를 사용한 방식의 프로젝터에서는, 예를 들면, 라이트 밸브에 액정 표시 소자를 사용한 방식이 알려져 있다.
도 2는, 비교예에 따른 표시 장치의 일례인 반사형 액정방식의 프로젝터(101)의 요부 구성의 일례를 개략적으로 나타내고 있다.
반사형 액정방식의 프로젝터(101)는, 투영 광학계로서의 투사 렌즈(110)와, 편광 빔 스플리터(112)와, 라이트 밸브로서의 반사형 액정 표시 소자(130)를 구비하고 있다.
반사형 액정 표시 소자(130)는, 편광 빔 스플리터(112)를 통해, 도시하지 않는 조명 광학계로부터의 소정의 편광 성분의 조명광(Li)에 의해 조명된다. 반사형 액정 표시 소자(130)는, 화상신호에 기초하여 조명광(Li)을 변조함으로써, 투영광(L11)(투영 화상)을 생성한다. 반사형 액정 표시 소자(130)는, 화상신호에 기초하여 조명광(Li)의 편광 방향을 변화시킨다. 반사형 액정 표시 소자(130)는, 백 표시 시에는, 편광 빔 스플리터(112)를 투과하도록 조명광(Li)의 편광 방향을 변화시킨다. 이에 의해, 편광 빔 스플리터(112)를 투과한 투영광(L11)이 투사 렌즈(110)에 의해, 도시하지 않는 스크린 등의 투영면에 투영된다.
한편, 투영하는 화상이 어두운 경우(흑 표시 시)에는, 반사형 액정 표시 소자(130)는, 조명광(Li)의 편광 방향을 변화시키지 않는다. 이에 의해, 조명광(Li)은, 편광 빔 스플리터(112)에 의해 재차 반사되어, 조명 광학계로 되돌아가는 복귀광(L12)이 된다.
반사형 액정방식의 프로젝터(101)에서는, 편광 빔 스플리터(112)의 차단 편광 성능이 매우 우수하여, 투과시키는 편광 성분에 대해 직교하는 편광 성분의 광을 거의 완전히 차단할 수 있고, 투사 렌즈(110) 측으로의 누설광을 매우 낮게 억제할 수 있기 때문에, 고콘트라스트로 고품질의 화상을 제공하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 프로젝터에 있어서의 고품질의 화상을 제공하기 위한 최적의 광학 시스템으로서는, 액정 표시 소자와 편광 광학계를 사용한 구성으로 하는 것이 바람직하다.
그러나, 반사형 액정방식을 채용하는데 있어 특유의 과제가 존재한다. 복귀광(L12)의 처리와 그 영향이다. 흑 표시 시에는, 반사형 액정 표시 소자(130)에서 편광 방향을 회전시키지 않고, 다시 편광 빔 스플리터(112)에서 원래의 조명 광학계로 광이 그대로 되돌아오기 때문에, 조명 광학계 내의 광로 중의 광학 부품을 2회 광이 통과하게 된다. 이 경우, 1회째의 경로는, 도시하지 않는 광원으로부터 조명 광학계를 통해 반사형 액정 표시 소자(130)로 가이드되는 경로이고, 2회째의 경로는, 반사형 액정 표시 소자(130)에서 편광 방향이 회전되지 않을 때 다시 조명 광학계를 통해 광원 방향으로 광이 되돌아오는 경로이다. 이 때문에, 특히 조명 광학계 내에서 1회째의 경로에서 광 집광 밀도가 높은 부분에서는, 복귀광(L12)의 영향으로 2회째의 경로에서 광 집광 밀도가 더욱 배가된다고 하는 과제가 있다.
종래에는, 수지제의 렌즈로 내광성을 유지할 수 없는 부분은 유리제의 광학 부품을 도입함으로써 상기 과제를 회피하고 있었기 때문에, 고가일 수밖에 없다고 하는 과제가 있었다. 또한, 수지제의 렌즈에서는 성형 가능한 복잡한 구조가 유리제의 경우에는 금형의 가공 제약 등으로 실현이 어렵기 때문에, 제조상 실현 곤란한 광학 파라미터가 존재하였다.
도 3은, 비교예에 따른 표시 장치의 일례인 반사형 액정방식의 프로젝터(101)의 전체 구성의 일례를 나타내고 있다.
프로젝터(101)는, 조명광(Li)의 소스가 되는 광을 사출하는 광원부(10)와, 광원부(10)로부터 사출된 광에 기초하여 조명광(Li)을 생성하는 조명 광학계(20)를 구비하고 있다. 또한, 반사형 액정 표시 소자(130)와 편광 빔 스플리터(112)의 사이에는 광학 부재(23)가 배치되어 있다. 광학 부재(23)는, 예를 들면 1/4 파장판이며, 위상차를 조정함으로써 콘트라스트 특성을 개선한다.
광원부(10)는, 예를 들면 고체 발광 소자, 또는 방전관 램프를 포함하고 있다. 고체 발광 소자는, 예를 들면 레이저 다이오드, 또는 LED(Light Emitting Diode)여도 된다. 방전관 램프는, 예를 들면 고압 수은 램프, 또는 크세논 램프여도 된다.
조명 광학계(20)는, 광원부(10)로부터 사출된 광이 입사하는 순서대로, 조명 렌즈(21)와, 광균일화부(30)와, 콘덴서 렌즈(22)를 구비하고 있다.
콘덴서 렌즈(22)에는, 광균일화부(30)로부터 사출된 광이 입사한다. 콘덴서 렌즈(22)는, 광균일화부(30)로부터 사출된 광을, 조명광(Li)으로서, 편광 빔 스플리터(112)를 통해 반사형 액정 표시 소자(130)를 향해 집광한다.
광균일화부(30)는, 적어도 하나의 균일화 광학 부재를 포함하고 있다.
도 4는, 균일화 광학 부재의 구성예를 나타냄과 함께, 균일화 광학 부재에 의한 광사출면 측의 집광 위치의 일례를 나타내고 있다.
균일화 광학 부재는, 예를 들면, 양면에 격자 형상으로 복수의 마이크로렌즈(32, 33)가 배열된 마이크로렌즈 어레이(31)로 구성되어 있다. 마이크로렌즈 어레이(31)에서, 광원부(10)로부터 사출된 광이 입사하는 광입사면(S1)에는, 복수의 마이크로렌즈(32)가 배열되어 있다. 마이크로렌즈 어레이(31)에서, 콘덴서 렌즈(22) 측으로 광을 사출하는 광사출면(S2)에는, 복수의 마이크로렌즈(33)가 배열되어 있다.
광원부(10)로부터 사출된 광은, 조명 광학계(20)에 있어서, 예를 들면 도 4에 집광 위치(C1)로서 나타낸 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2)에서 집광하여, 광밀도가 매우 높게 된다. 집광 위치(C1)는, 예를 들면, 광사출면(S2)에 형성된 복수의 마이크로렌즈(33)의 각각의 정점 위치 부근에 있다.
상술한 바와 같이, 반사형 액정방식의 프로젝터(101)에서는, 흑 표시 시에 있어서, 조명 광학계(20)로 돌아가는 복귀광(L12)이 존재한다.
도 5에, 흑 표시 시에 있어서의 복귀광(L12)의 경로의 일례를 나타낸다. 도 5에는, 프로젝터(101)에서의, 균일화 광학 부재(마이크로렌즈 어레이(31))에 의한 광사출면(S2) 측의 집광 위치(C1)와, 광사출면(S2)으로 되돌아가는 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)의 일례를 나타낸다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 조명 광학계(20)에 있어서, 광원부(10)로부터 사출된 광의 왕로(往路)에 있어서의 집광 위치(C1)와, 반사형 액정 표시 소자(130)로부터 광사출면(S2)으로 되돌아가는 복로(復路)에 있어서의 광(복귀광(L12))의 집광 위치(C2)가 대략 일치한다.
도 5에서는, 조명 광학계(20) 전체의 광축(Z1)을 통과하는 광의 광로를 예로 나타내고 있다. 광축(Z1) 상에 있어서, 마이크로렌즈 어레이(31)의 정점을 지나는 주광선은, 콘덴서 렌즈(22)의 중앙을 통과하여, 반사형 액정 표시 소자(130)에 도달한다. 흑 표시의 경우, 주광선은 그대로의 각도로 콘덴서 렌즈(22)로 되돌아가고, 다시 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2) 부근의 집광 위치(C2)에 도달한다. 광의 왕로에서의 집광 위치(C1)와 복로에서의 집광 위치(C2)가 완전히 위치가 중첩되는 경우, 광이 통과하는 각 광학 소자에서의 광 감쇠 등을 무시하면, 광밀도는 배로 증가하게 된다. 이 때문에, 집광 위치(C1, C2)에서는, 국소적으로 광밀도가 매우 높아지게 된다. 마이크로렌즈 어레이(31)는 촛점 거리가 매우 짧기 때문에, 광사출면(S2) 측의 집광 위치(C1, C2)가 마이크로렌즈 어레이(31)에 매우 가깝게 되어, 렌즈로서의 열화가 일어나기 쉽다.
[1.1 제1 실시형태에 따른 표시 장치의 구성 및 작용]
상기와 같은 과제에 대해, 본 개시의 기술에서는, 반사형 액정 표시 소자(130)에 의해 반사되어, 콘덴서 렌즈(22)를 통해 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2)으로 되돌아오는 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)가, 광원부(10)로부터 사출된 광의 마이크로렌즈 어레이(31)에 의한 광사출면(S2) 측의 집광 위치(C1)에 대해 어긋난 위치가 되도록 구성한다. 이에 의해, 광학 부품의 열화를 저감시킨다.
상술한 도 5에 나타낸 상태와 대비하여, 도 6에 나타낸 바와 같이, 콘덴서 렌즈(22)를 편심시킴으로써, 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)를 변화시킬 수 있다. 도 6에는, 콘덴서 렌즈(22)를 편심시킨 경우에 있어서의, 균일화 광학 부재(마이크로렌즈 어레이(31))에 의한 광사출면(S2) 측의 집광 위치(C1)와 광사출면(S2)으로 되돌아오는 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)의 일례를 나타낸다.
도 6에서는, 마이크로렌즈 어레이(31)에 있어서 조명 광학계(20) 전체의 광축(Z1)을 통과하는 광의 광로를 예로 나타내고 있다. 광축(Z1) 상에 있어서, 마이크로렌즈 어레이(31)의 정점을 지나는 주광선은, 콘덴서 렌즈(22)가 편심되어 있기 때문에, 콘덴서 렌즈(22)에 의해 굴절되어, 각도가 붙은 상태로 (광축(Z1)에서부터 시프트된 상태로) 반사형 액정 표시 소자(130)에 도달한다. 흑 표시의 경우, 주광선은 각도가 있는 상태로 콘덴서 렌즈(22)로 되돌아가고, 다시 콘덴서 렌즈(22)에 의해 굴절되어, 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2) 부근의 집광 위치(C2)에 도달한다. 도 5의 비교예에서는, 조명 광학계(20) 내에서 텔레센트릭성을 유지한 상태로 광을 진행시키는 것에 비해, 도 6에서는, 텔레센트릭성을 무너뜨린 상태로 광이 진행한다. 콘덴서 렌즈(22)가 편심되어 있음으로써, 광의 왕로와 복로에서 서로 다른 광로를 진행시키는 것이 가능하게 되고, 광의 왕로에서의 집광 위치(C1)와 복로에서의 집광 위치(C2)를 다르게 하는 것이 가능하게 된다. 도 6에서는, 조명 광학계(20) 전체의 광축(Z1)에 대해, 콘덴서 렌즈(22)의 광축(Zc)을 편심량(d)만큼 편심시킨 예를 나타내고 있다. 이 경우, 광원부(10)로부터 사출된 광의 왕로에서의 집광 위치(C1)에 대해, 반사형 액정 표시 소자(130)로부터 광사출면(S2)으로 되돌아오는 복로에서의 광(복귀광(L12))의 집광 위치(C2)가, 2d만큼 시프트된다.
도 7은, 본 개시의 제1 실시형태에 따른 표시 장치의 일례인 반사형 액정방식의 프로젝터(1)의 일 구성예를 개략적으로 나타내고 있다.
프로젝터(1)의 구성은, 광축(Z1)에 대해 콘덴서 렌즈(22)를 편심시키는 것을 제외하고, 상술한 비교예에 따른 프로젝터(101)(도 2∼도 5)와 대략 마찬가지여도 된다. 이하, 비교예에 따른 프로젝터(101)의 구성 요소와 대략 같은 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙여, 적절히 설명을 생략한다.
도 7에서는, 설명의 편의상, 광의 2개의 경로를 반사형 액정 표시 소자(130)를 대칭면으로 하여 동축 상(광축(Z1) 상)에 전개하여 나타내고 있다. 제1 경로는, 백 표시 시 및 흑 표시 시에 있어서, 광이 광원부(10)로부터 조명 광학계(20)를 통해 반사형 액정 표시 소자(130)로 가이드되는 경로(왕로)이다. 제2 경로는, 흑 표시 시에 있어서, 반사형 액정 표시 소자(130)에서 반사되어, 다시 조명 광학계(20)를 통해 광원부(10)로 돌아가는 복귀광(L12)의 경로(복로)이다. 도 7에 있어서, 파선으로 둘러싼 부분이 복로를 나타내고, 그 이외의 부분이 왕로를 나타낸다.
도 8에, 프로젝터(1)에서의, 마이크로렌즈 어레이(31)에 의한 광사출면(S2) 측의 집광 위치(C1)의 일례를 나타낸다. 도 9에, 비교예에 따른 프로젝터(101)에서의, 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2)으로 되돌아가는 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)의 일례를 나타낸다. 도 10에, 프로젝터(1)에서의, 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2)으로 되돌아가는 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)의 일례를 나타낸다.
도 7에 나타내는 왕로에 있어서, 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2) 부근의 집광 위치(A)는 도 8의 집광 위치(C1)에 상당하며, 광밀도가 매우 높게 된다. 또한, 도 7에 나타내는 복로에 있어서, 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2) 부근의 집광 위치(A’)는, 도 9, 도 10의 집광 위치(C2)에 상당하며, 광밀도가 매우 높게 된다.
프로젝터(1)에서는, 콘덴서 렌즈(22)가 편심되어 있기 때문에, 콘덴서 렌즈(22)에 입사한 광선이 굽은 상태로 반사형 액정 표시 소자(130)로 입사한다. 흑 표시 시에는, 반사형 액정 표시 소자(130)에서 반사된 광이, 다시 동일한 콘덴서 렌즈(22)를 통과하여, 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2)으로 되돌아간다. 이 때, 콘덴서 렌즈(22)의 편심이 없으면, 집광 위치(A)와 집광 위치(A’)(본래는 공간적으로 집광 위치(A)와 동일 위치)에서의 집광 위치(C1, C2)가 중첩되지만, 콘덴서 렌즈(22)를 편심시켜, 조명 광학계(20)의 텔레센트릭성을 무너뜨림으로써, 집광 위치(A’)(집광 위치(C2))를 마이크로렌즈 어레이(31)의 정점에서부터 어긋나게 하는 것이 가능하게 된다.
도 11에, 프로젝터(1)에 있어서의, 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2) 부근(집광 위치(A))에서의 광원부(10)로부터의 광의 광 집광 밀도(왕로에서의 광 집광 밀도)의 일례를 나타낸다. 도 12에, 프로젝터(1)에서의, 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2) 부근(집광 위치(A’))에서의 복귀광(L12)의 광 집광 밀도(복로에서의 광 집광 밀도)의 일례를 나타낸다.
도 11 및 도 12에 있어서, Px는 마이크로렌즈 어레이(31)의 수평 방향의 어레이 피치를 나타낸다. Py는 마이크로렌즈 어레이(31)의 수직 방향의 어레이 피치를 나타낸다. 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2)에는, 평면에서 보았을 때 복수의 마이크로렌즈(33)가 사각형 형상으로 형성되어 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 왕로에서는, 예를 들면 복수의 마이크로렌즈(33)의 각각에 있어서 중앙부(렌즈 정점 부근)에서 광 집광 밀도가 높게 된다. 복로에서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 복수의 마이크로렌즈(33)끼리의 경계 부근(중간 영역)에 있어서, 복귀광(L12)의 광 집광 밀도가 높게 된다. 프로젝터(1)에서는, 콘덴서 렌즈(22)를 편심시킴으로써, 왕로와 복로에서 광의 집광 위치가 달라, 광 집광 밀도의 가산이 생기지 않고, 종래와 비교하여 광 집광 밀도를 낮게 할 수 있다.
한편, 복귀광(L12)의 광사출면(S2) 측의 집광 위치(C2)는, 왕로에서의 광사출면(S2) 측의 집광 위치(C1)에 대해, 수평 방향(도 12의 좌우 방향), 수직 방향(도 12의 상하 방향) 및 대각 경사 방향의 어느 방향으로 어긋난 위치가 되도록 구성되어 있으면 된다. 이 때문에, 콘덴서 렌즈(22)의 편심 방향은, 수평 방향, 수직 방향 및 대각 경사 방향의 어느 방향이어도 된다. 도 12에서는, 애스펙트비가 짧은 방향(도 12의 수직 방향)으로 편심시키고 있지만, 다른 방향에서도 마찬가지의 효과를 기대할 수 있다.
도 13에, 제1 실시형태에 따른 프로젝터(1)에서의, 마이크로렌즈 어레이(31)의 광사출면(S2) 내의 위치와 광원부(10)로부터의 광의 광강도와의 관계의 일례를 나타낸다. 도 13의 광강도 분포는, 도 11의 광 집광 밀도의 분포에 대응하고 있다.
복귀광(L12)의 광사출면(S2) 측의 집광 위치(C2)는, 왕로에 있어서의 광사출면(S2) 측의 집광 위치(C1)에 대해, 어레이 피치(Pa)의 절반(반 피치) 만큼 어긋나 있는 것이 바람직하지만, 실제로는 어느 정도의 허용 범위 내에서 어긋나 있으면 왕로와 복로에서의 광 집광 밀도의 현저한 중첩을 피하는 것이 가능하게 된다.
예를 들면 도 13에 나타낸 바와 같이, 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)가, 왕로에 있어서의 집광 위치(C1)에 대해, 어레이 피치(Pa)의 1/4 내지 3/4의 허용 범위 내로 어긋나 있으면 된다. 이하, 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)를, (1/4)Pa 내지 (3/4)Pa 만큼 어긋나게 할 수 있는 조건에 대해 설명한다.
(콘덴서 렌즈(22)가 1장인 경우)
콘덴서 렌즈(22)가 1장인 경우, 1장의 콘덴서 렌즈(22)의 편심량(d)이 이하의 식을 만족함으로써, 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)를, 상술한 도 13에 나타낸 허용 범위 내로 할 수 있다. 또한, 1장의 콘덴서 렌즈(22)의 편심량(d)에 대해, 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)는 2d 만큼 시프트된다.
0.5×(n+0.25)Pa<d<0.5×(n+0.75)Pa ……(1)
단,
d: 광축(Z1)에 대한 1장의 콘덴서 렌즈(22)의 편심량
Pa: 마이크로렌즈 어레이(31)의 어레이 피치의 주기
n: 정수
로 한다. 또한, 광축(Z1)은, 조명 렌즈(21)의 렌즈 정점과 반사형 액정 표시 소자(130)의 법선을 잇는 직선으로 정의되는 조명 광학계(20) 전체의 광축이다.
도 14에, 콘덴서 렌즈(22)가 1장이고, 또한 콘덴서 렌즈(22)가 편심되지 않은 상태에서의, 조명 광학계(20) 전체의 광축(Z1)에 대한 마이크로렌즈 어레이(31)의 광축과 콘덴서 렌즈(22)의 광축(중심점(22c))과 반사형 액정 표시 소자(130)의 중심점(130c)의 관계의 일례를 나타낸다. 또한, 도 15에, 콘덴서 렌즈(22)가 1장이고, 또한 콘덴서 렌즈(22)가 편심된 상태에 있어서의, 조명 광학계(20) 전체의 광축(Z1)에 대한 마이크로렌즈 어레이(31)의 광축과 콘덴서 렌즈(22)의 광축(중심점(22c))과 반사형 액정 표시 소자(130)의 중심점(130c)의 관계의 일례를 나타낸다.
콘덴서 렌즈(22)가 편심되지 않은 상태에서는, 조명 광학계(20) 내에서 텔레센트릭성이 유지되고 있고, 도 14에 나타낸 바와 같이, 콘덴서 렌즈(22)의 광축(중심점(22c))과 반사형 액정 표시 소자(130)의 중심점(130c)이 조명 광학계(20) 전체의 광축(Z1) 상에 있다.
콘덴서 렌즈(22)를 편심시켜 조명 광학계(20) 내에서 텔레센트릭성을 무너뜨린 경우, 도 15에 나타낸 바와 같이, 콘덴서 렌즈(22)의 편심량(d)에 따라 반사형 액정 표시 소자(130)(조명되는 에리어)도 시프트시키는 것이 바람직하다. 1장의 콘덴서 렌즈(22)의 경우, 반사형 액정 표시 소자(130)의 시프트량(dLB)은, 기본적으로는 시프트시킨 조명 영역에 따라 조명 중심과 반사형 액정 표시 소자(130)의 중심점(130c)을 일치시키기 위해, 1장의 콘덴서 렌즈(22)의 시프트량(d)과 일치시키는 것이 바람직하다
(콘덴서 렌즈(22)가 2장 이상인 경우)
콘덴서 렌즈(22)가 2장 이상인 경우, 2장 이상의 콘덴서 렌즈(22) 중 적어도 1장을 광축(Z1)에 대해 편심된 상태로 배치함과 함께, 반사형 액정 표시 소자(130)를 광축(Z1)에 대해 편심된 상태로 배치하고, 반사형 액정 표시 소자(130)의 중심점(130c)의 편심량(dLB)이 이하의 식을 만족함으로써, 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)를 상술한 도 13에 나타낸 허용 범위 내로 할 수 있다.
0.5×(n+0.25)Pa<dLB<0.5×(n+0.75)Pa ……(2)
단,
dLB: 광축(Z1)에 대한 반사형 액정 표시 소자(130)의 중심점(130c)의 편심량
Pa: 마이크로렌즈 어레이(31)의 어레이 피치의 주기
n: 정수
로 한다. 한편, 광축(Z1)은, 조명 렌즈(21)의 렌즈 정점과 반사형 액정 표시 소자(130)의 법선을 잇는 직선으로 정의되는 조명 광학계(20) 전체의 광축이다.
도 16 및 도 17에는, 콘덴서 렌즈(22)를 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 2장으로 구성한 구성예를 나타낸다. 도 16에는, 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)가 편심되지 않은 상태에서의, 조명 광학계(20) 전체의 광축(Z1)에 대한 마이크로렌즈 어레이(31)의 광축과 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 광축(중심점 22Ac, 22Bc)과 반사형 액정 표시 소자(130)의 중심점(130c)의 관계의 일례를 나타낸다. 도 17에는, 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)가 편심된 상태에 있어서의, 조명 광학계(20) 전체의 광축(Z1)에 대한 마이크로렌즈 어레이(31)의 광축과 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 광축(중심점 22Ac, 22Bc)과 반사형 액정 표시 소자(130)의 중심점(130c)의 관계의 일례를 나타낸다.
제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)가 편심되지 않은 상태에서는, 조명 광학계(20) 내에서 텔레센트릭성이 유지되어 있고, 도 16에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 광축(중심점 22Ac, 22Bc)과 반사형 액정 표시 소자(130)의 중심점(130c)이 조명 광학계(20) 전체의 광축(Z1) 상에 있다.
콘덴서 렌즈(22)를 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 2장으로 구성한 경우, 도 17에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B) 중 1장 또는 2장의 렌즈를 편심시킴으로써, 조명 광학계(20)의 텔레센트릭성을 무너뜨릴 수 있다. 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)를 편심시키는 경우는, 각 렌즈의 배치에 의해 파워 밸런스를 변화시키는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 각각의 편심량은 일의적으로 규정할 수 있지만, 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 각각의 편심량과 반사형 액정 표시 소자(130)의 편심량을 일대일 관계로 규정하기는 어렵다.
그러나, 콘덴서 렌즈(22)를 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 2장으로 구성한 경우라도, 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 합성 촛점 거리(ftotal)(1장의 렌즈 상당으로 환산)를 사용함으로써, 1장의 콘덴서 렌즈(22)로 구성한 경우(도 14, 도 15)와 등가인 광학계로 표현하는 것이 가능하게 된다. 이 경우, fc=ftotal이 된다.
도 15의 경우와 도 17의 경우는 광선의 조명 상태로서는 같은 상태가 된다. 이 때문에, 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 각각의 렌즈의 편심량은 규정할 수 없지만, 반사형 액정 표시 소자(130)의 편심량(dLB)=d가 되기 때문에, 상술한 식 (2)과 같이 조건을 규정하는 것이 가능하게 된다.
한편, 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 합성 촛점 거리(ftotal)는, 이하의 식으로 구할 수 있다.
1/ftotal=1/f1+1/f2-w/(f1×f2)
f1: 제1 콘덴서 렌즈(22A)의 촛점 거리
f2: 제2 콘덴서 렌즈(22B)의 촛점 거리
w: 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 렌즈간 거리
한편, 이상의 설명에서는, 콘덴서 렌즈(22)를 제1 및 제2 콘덴서 렌즈(22A, 22B)의 2장으로 구성한 경우를 예로 설명하였으나, 콘덴서 렌즈(22)를 3장 이상의 콘덴서 렌즈로 구성한 경우에 대해서도 마찬가지의 조건이 된다.
[1.2 효과]
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 표시 장치에 의하면, 광균일화부(30)의 광사출면(S2)으로 되돌아오는 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)가, 광원부(10)로부터 사출된 광의 광균일화부(30)에 의한 광사출면(S2) 측의 집광 위치(C1)에 대해 어긋난 위치가 되도록 하였기 때문에, 광균일화부(30)에서의 광 집광 밀도를 낮게 하는 것이 가능하게 되고, 광학 부품의 열화를 저감하는 것이 가능하게 된다.
한편, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이며 한정되는 것이 아니고, 또한 다른 효과가 있어도 된다. 이후의 다른 실시형태의 효과에 대해서도 마찬가지이다.
<2. 제2 실시형태>
다음으로, 본 개시의 제2 실시형태에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 한편, 이하에서는, 상기 제1 실시형태에 따른 표시 장치의 구성 요소와 대략 같은 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙여, 적절히 설명을 생략한다.
도 18은, 제2 실시형태에 따른 표시 장치의 일례인 반사형 액정방식의 프로젝터(2)의 요부 구성의 일례를 개략적으로 나타내고 있다. 도 19는, 제2 실시형태에 따른 표시 장치에 대한 비교예의 프로젝터 요부 구성의 일례를 개략적으로 나타내고 있다.
프로젝터(2)는, 제1 실시형태에 따른 프로젝터(1)에서의 광균일화부(30) 대신에, 광균일화부(30A)를 구비하고 있다. 또한, 광균일화부(30A)는, 광균일화부(30)에서의 마이크로렌즈 어레이(30)에 대신하여, 마이크로렌즈 어레이(30A)를 포함하고 있다.
마이크로렌즈 어레이(30A)는, 광입사면(S1)에 형성된 복수의 마이크로렌즈(32)의 광축(32c)과 광사출면(S2)에 형성된 복수의 마이크로렌즈(33)의 광축(33c)이 서로 편심된 구성으로 되어 있다. 또한, 광균일화부(30A)의 광사출면(S2) 측의 집광 위치(C1)가 콘덴서 렌즈(22)의 촛점 위치와는 다른 위치가 되도록 구성되어 있다.
제1 실시형태에서는, 예를 들면 도 6에 나타낸 바와 같이, 콘덴서 렌즈(22)를 편심시킴으로써, 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)를 집광 위치(C1)에 대해 시프트시키고 있다. 마찬가지의 시프트 효과는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이(31A)의 양면에 형성된 마이크로렌즈(32, 33)의 광축(32c, 33c)을 서로 편심시키는 것으로도 얻을 수 있다.
한편, 도 19의 비교예에 나타낸 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이(31A)의 양면에 형성된 마이크로렌즈(32, 33)의 광축(32c, 33c)을 서로 편심시킴으로써, 마이크로렌즈 어레이(31A)를 통과하는 주광선은 광사출면(S2)에서 굴절되지만, 콘덴서 렌즈(22)의 촛점 위치를 마이크로렌즈 어레이(31A)의 광사출면(S2)에 대략 일치시킨 경우, 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)가 왕로에서의 집광 위치(C1)와 동일 위치가 된다. 따라서, 마이크로렌즈 어레이(31A)의 양면에 형성된 마이크로렌즈(32, 33)의 광축(32c, 33c)을 서로 편심시키는 것만으로는, 콘덴서 렌즈(22)를 편심시킨 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수는 없다.
이에, 도 18에 나타낸 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이(31A)의 양면에 형성된 마이크로렌즈(32, 33)의 광축(32c, 33c)을 서로 편심시키고, 또한 콘덴서 렌즈(22)의 텔레센트릭성을 무너뜨려, 콘덴서 렌즈(22)의 촛점 위치로부터 Δf만큼 어긋나게 한 위치에 마이크로렌즈 어레이(31A)를 배치한다. 이에 의해, 반사형 액정 표시 소자(130)로부터 반사되어 돌아온 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)를, 왕로에 있어서의 집광 위치(C1)에 대해 어긋나게 하는 것이 가능하게 되어, 콘덴서 렌즈(22)를 편심시킨 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
그 밖의 구성, 동작 및 효과는, 상기 제1 실시형태에 따른 표시 장치와 대략 마찬가지여도 된다.
<3. 제3 실시형태>
다음으로, 본 개시의 제3 실시형태에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 한편, 이하에서는, 상기 제1 또는 제2 실시형태에 따른 표시 장치의 구성 요소와 대략 같은 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙여, 적절히 설명을 생략한다.
도 20은, 제3 실시형태에 따른 표시 장치의 일례인 반사형 액정방식의 프로젝터(3)의 요부 구성의 일례를 개략적으로 나타내고 있다.
제1 실시형태에서는, 예를 들면 도 6에 나타낸 바와 같이, 콘덴서 렌즈(22)를 편심시킴으로써, 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)를 집광 위치(C1)에 대해 시프트시키고 있다. 마찬가지의 시프트 효과는, 도 20에 나타낸 바와 같이, 반사형 액정 표시 소자(130)를, 광균일화부(30) 및 콘덴서 렌즈(22)의 광축에 대해 경사 배치함으로도 얻을 수 있다. 이 경우, 반사형 액정 표시 소자(130)의 경사각이 이하의 식을 만족하는 것이 바람직하다.
(1/2)arctan[(n+0.25)Pa/fc]<θp<(1/2)arctan[(n+0.75)Pa/fc] ……(A)
단,
θp: 반사형 액정 표시 소자(130)의 경사각
fc: 콘덴서 렌즈(22)의 촛점 거리
Pa: 마이크로렌즈 어레이(31)의 어레이 피치의 주기
n: 정수
로 한다.
상기 식 (A)는 다음과 같이 구해진다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 반사형 액정 표시 소자(130)의 경사각을 θp로 한다. 광축(Z1)과 평행인 광이 반사형 액정 표시 소자(130)에 입사한 경우, 복귀광(L12)의 각도는 2θp가 된다.
마이크로렌즈 어레이(31) 상의 복귀광(L12)의 집광 위치(C2)의 좌표(y)는,
tan(2θp)=y/fc ……(3)
의 관계로부터
y=fc×tan(2θp) ……(4)
로 나타내는 것이 가능하게 된다.
복귀광(L12)의 집광 위치(C2)의 허용 범위는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 어레이 피치(Pa)의 1/4(=0.25)∼3/4(=0.75)의 범위이다. 이 허용 범위인 0.25Pa∼0.75Pa의 정수배가 되도록 조건식을 구하면,
(n+0.25)Pa <y<(n+0.75)Pa ……(5)
식 (5)에 식 (4)를 대입함으로써, 이하의 식이 얻어진다.
(n+0.25)Pa/fc<tan(2θp)<(n+0.75)Pa/fc ……(6)
식 (6)으로부터, 이하의 식이 얻어진다.
arctan[(n+0.25)Pa/fc]<2θp<arctan[((n+0.75)Pa)/fc] ……(7)
따라서, 반사형 액정 표시 소자(130)의 경사각(θp)은, 이하의 식을 만족하는 것이 바람직하다.
(1/2)arctan[(n+0.25)Pa/fc]<θp<(1/2)arctan[(n+0.75)Pa/fc] ……(A)
그 밖의 구성, 동작 및 효과는, 상기 제1 실시형태에 따른 표시 장치와 대략 마찬가지여도 된다.
<4. 그 밖의 실시형태>
본 개시에 의한 기술은, 상기 각 실시형태의 설명에 한정되지 않고 다양한 변형 실시가 가능하다.
상기 각 실시형태에서는, 광균일화부가, 양면에 복수의 마이크로렌즈가 형성된 하나의 균일화 광학 부재(마이크로렌즈 어레이)에 의해 구성되어 있는 예를 설명하였으나, 광균일화부가 복수의 균일화 광학 부재를 포함하고 있어도 된다. 예를 들면 도 21에 나타낸 바와 같이, 제1 균일화 광학 부재(34)와 제2 균일화 광학 부재(35)를 포함하는 광균일화부(30B)를 구비한 구성이어도 된다. 제1 균일화 광학 부재(34)와 제2 균일화 광학 부재(35)는 각각, 한 면에만 복수의 마이크로렌즈가 형성되어 있다. 이 경우, 제1 균일화 광학 부재(34)와 제2 균일화 광학 부재(35)의 각각의 타방의 면이 평면이 되어, 서로의 타방의 면이 대향하도록 배치되어도 된다. 이 경우, 제1 균일화 광학 부재(34)에 있어서의 마이크로렌즈(32)가 형성된 면이 광균일화부(30B)의 광입사면(S1)이 된다. 또한, 제2 균일화 광학 부재(35)에 있어서의 복수의 마이크로렌즈(33)가 형성된 면이 광균일화부(30B)의 광사출면(S2)이 된다.
예를 들면, 본 기술은 이하와 같은 구성을 취할 수도 있다.
이하의 구성의 본 기술에 의하면, 콘덴서 렌즈를 통해 광균일화부의 광사출면으로 되돌아오는 복귀광의 집광 위치가, 광원부로부터 사출된 광의 광균일화부에 의한 광사출면 측의 집광 위치에 대해 어긋난 위치가 되도록 하였기 때문에, 조명용의 광학 부품의 열화를 저감하는 것이 가능하게 된다.
(1)
광을 사출하는 광원부와,
적어도 하나의 균일화 광학 부재를 포함하고, 상기 광원부로부터 사출된 광이 입사하는 광입사면과 광을 사출하는 광사출면을 갖는 광균일화부와,
상기 광균일화부로부터 사출된 광이 입사하는 콘덴서 렌즈와,
상기 콘덴서 렌즈로부터 사출된 광에 의해 조명되는 반사형의 라이트 밸브를 구비하고,
상기 라이트 밸브에 의해 반사되어, 상기 콘덴서 렌즈를 통해 상기 광균일화부의 상기 광사출면으로 되돌아오는 복귀광의 집광 위치가, 상기 광원부로부터 사출된 광의 상기 광균일화부에 의한 상기 광사출면 측의 집광 위치에 대해 어긋난 위치가 되도록 구성되어 있는 표시 장치.
(2)
상기 광원부와 상기 광균일화부의 사이에 배치된 조명 렌즈를 더 구비하고,
상기 콘덴서 렌즈의 렌즈 정점은, 상기 조명 렌즈의 렌즈 정점과 상기 라이트 밸브의 법선을 연결하는 직선으로 정의되는 광축 상과는 다른 위치에 있는 상기 (1)에 기재된 표시 장치.
(3)
상기 균일화 광학 부재는, 복수의 마이크로렌즈가 배열된 마이크로렌즈 어레이로 구성되고,
상기 광균일화부와 상기 라이트 밸브의 사이에 상기 콘덴서 렌즈가 1장, 상기 광축에 대해 편심된 상태로 배치되고,
상기 1장의 콘덴서 렌즈의 편심량이 이하의 식을 만족하는 상기 (2)에 기재된 표시 장치.
0.5×(n+0.25)Pa<d<0.5×(n+0.75)Pa ……(1)
단,
d: 상기 광축에 대한 상기 1장의 콘덴서 렌즈의 편심량
Pa: 상기 마이크로렌즈 어레이의 어레이 피치의 주기
n: 정수임.
(4)
상기 광균일화부와 상기 라이트 밸브의 사이에 상기 콘덴서 렌즈가 2장 이상, 상기 광축에 대해 편심된 상태로 배치됨과 함께, 상기 라이트 밸브가 상기 광축에 대해 편심된 상태로 배치되고,
상기 라이트 밸브의 중심점의 편심량이 이하의 식을 만족하는 상기 (2)에 기재된 표시 장치.
0.5×(n+0.25)Pa<dLB<0.5×(n+0.75)Pa ……(2)
단,
dLB: 상기 광축에 대한 상기 라이트 밸브의 중심점의 편심량
Pa: 상기 마이크로렌즈 어레이의 어레이 피치의 주기
n: 정수임.
(5)
상기 광균일화부에 있어서, 상기 광입사면과 상기 광사출면이 서로 편심된 구성으로 되고,
상기 광균일화부의 상기 광사출면 측의 집광 위치가, 상기 콘덴서 렌즈의 촛점 위치와는 다른 위치가 되도록 구성되어 있는 상기 (1)에 기재된 표시 장치.
(6)
상기 광원부는, 고체 발광 소자, 또는 방전관 램프를 포함하는,
상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 표시 장치.
(7)
상기 균일화 광학 부재는, 격자 형상으로 복수의 마이크로렌즈가 배열된 마이크로렌즈 어레이로 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 표시 장치.
(8)
상기 복귀광의 집광 위치는, 상기 광균일화부에 의한 상기 광사출면 측의 집광 위치에 대해, 수평 방향, 수직 방향 및 대각 경사 방향 중 어느 한 방향으로 어긋난 위치가 되도록 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 표시 장치.
(9)
상기 균일화 광학 부재는, 복수의 마이크로렌즈가 배열된 마이크로렌즈 어레이로 구성되고,
상기 라이트 밸브가, 상기 광균일화부 및 상기 콘덴서 렌즈의 광축에 대해 경사 배치되고,
상기 라이트 밸브의 경사각이 이하의 식을 만족하는 상기 (1), (6) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 표시 장치.
(1/2)arctan[(n+0.25)Pa/fc]<θp<(1/2)arctan[(n+0.75)Pa/fc] ……(A)
단,
θp: 상기 라이트 밸브의 경사각
fc: 상기 콘덴서 렌즈의 촛점 거리
Pa: 상기 마이크로렌즈 어레이의 어레이 피치의 주기
n: 정수임
(10)
상기 라이트 밸브에 의해 생성된 투영 화상을 투영면에 투영하는 투영 광학계를 더 구비하는 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 표시 장치.
본 출원은, 일본 특허청에 2018년 11월 2일에 출원된 일본 특허출원번호 제2018-207748호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원의 모든 내용을 참조에 의해 본 출원에 원용한다.
당업자라면, 설계상의 요건이나 다른 요인에 따라, 다양한 수정, 콤비네이션, 서브 콤비네이션, 및 변경을 생각해 낼 수 있으며, 이들은 첨부의 청구의 범위나 그 균등물의 범위에 포함되는 것으로 이해된다.

Claims (10)

  1. 광을 사출하는 광원부와,
    적어도 하나의 균일화 광학 부재를 포함하고, 상기 광원부로부터 사출된 광이 입사하는 광입사면과 광을 사출하는 광사출면을 갖는 광균일화부와,
    상기 광균일화부로부터 사출된 광이 입사하는 콘덴서 렌즈와,
    상기 콘덴서 렌즈로부터 사출된 광에 의해 조명되는 반사형의 라이트 밸브를 구비하고,
    상기 라이트 밸브에 의해 반사되어, 상기 콘덴서 렌즈를 통해 상기 광균일화부의 상기 광사출면으로 되돌아오는 복귀광의 집광 위치가, 상기 광원부로부터 사출된 광의 상기 광균일화부에 의한 상기 광사출면 측의 집광 위치에 대해 어긋난 위치가 되도록 구성되어 있는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부와 상기 광균일화부의 사이에 배치된 조명 렌즈를 더 구비하고,
    상기 콘덴서 렌즈의 렌즈 정점은, 상기 조명 렌즈의 렌즈 정점과 상기 라이트 밸브의 법선을 연결하는 직선으로 정의되는 광축 상과는 다른 위치에 있는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 균일화 광학 부재는, 복수의 마이크로렌즈가 배열된 마이크로렌즈 어레이로 구성되고,
    상기 광균일화부와 상기 라이트 밸브의 사이에 상기 콘덴서 렌즈가 1장, 상기 광축에 대해 편심된 상태로 배치되고,
    상기 1장의 콘덴서 렌즈의 편심량이 이하의 식을 만족하는 표시 장치.
    0.5×(n+0.25)Pa<d<0.5×(n+0.75)Pa ……(1)
    단,
    d: 상기 광축에 대한 상기 1장의 콘덴서 렌즈의 편심량
    Pa: 상기 마이크로렌즈 어레이의 어레이 피치의 주기
    n: 정수임.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광균일화부와 상기 라이트 밸브의 사이에 상기 콘덴서 렌즈가 2장 이상, 상기 광축에 대해 편심된 상태로 배치됨과 함께, 상기 라이트 밸브가 상기 광축에 대해 편심된 상태로 배치되고,
    상기 라이트 밸브의 중심점의 편심량이 이하의 식을 만족하는 표시 장치.
    0.5×(n+0.25)Pa<dLB<0.5×(n+0.75)Pa ……(2)
    단,
    dLB: 상기 광축에 대한 상기 라이트 밸브의 중심점의 편심량
    Pa: 상기 마이크로렌즈 어레이의 어레이 피치의 주기
    n: 정수임.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광균일화부에 있어서, 상기 광입사면과 상기 광사출면이 서로 편심된 구성으로 되고,
    상기 광균일화부의 상기 광사출면 측의 집광 위치가, 상기 콘덴서 렌즈의 촛점 위치와는 다른 위치가 되도록 구성되어 있는 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는, 고체 발광 소자 또는 방전관 램프를 포함하는 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 균일화 광학 부재는, 격자 형상으로 복수의 마이크로렌즈가 배열된 마이크로렌즈 어레이로 구성되어 있는 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복귀광의 집광 위치는, 상기 광균일화부에 의한 상기 광사출면 측의 집광 위치에 대해, 수평 방향, 수직 방향 및 대각 경사 방향 중 어느 한 방향으로 어긋난 위치가 되도록 구성되어 있는 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 균일화 광학 부재는, 복수의 마이크로렌즈가 배열된 마이크로렌즈 어레이로 구성되고,
    상기 라이트 밸브가, 상기 광균일화부 및 상기 콘덴서 렌즈의 광축에 대해 경사 배치되고,
    상기 라이트 밸브의 경사각이 이하의 식을 만족하는 표시 장치.
    (1/2)arctan[(n+0.25)Pa/fc]<θp<(1/2)arctan[(n+0.75)Pa/fc] …… (A)
    단,
    θp: 상기 라이트 밸브의 경사각
    fc: 상기 콘덴서 렌즈의 촛점 거리
    Pa: 상기 마이크로렌즈 어레이의 어레이 피치의 주기
    n: 정수임.
  10. 제1항에 있서서,
    상기 라이트 밸브에 의해 생성된 투영 화상을 투영면에 투영하는 투영 광학계를 더 구비하는 표시 장치.
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