WO1999064912A1 - Source lumineuse et dispositif d'affichage - Google Patents

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WO1999064912A1
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light
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image
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Osamu Yokoyama
Tatsuya Shimoda
Satoru Miyashita
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Seiko Epson Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a configuration of a light source device in a display device that enlarges and projects an image displayed on a liquid crystal display element, and a configuration of a display device using the light source device.
  • liquid crystal display elements are arranged around a dichroic prism, and the liquid crystal display elements are illuminated by flat fluorescent tubes arranged on the back of each liquid crystal display element and having different emission colors.
  • a configuration of a display device for projecting an image of each color synthesized according to a stroke rhythm on a screen with a projection lens is disclosed.
  • a liquid crystal display element is illuminated with a lamp such as a metal halide lamp from the back using only one liquid crystal display element.
  • a lamp such as a metal halide lamp
  • the first prior art uses three liquid crystal display elements, there is a problem that the cost is high, and an adjustment mechanism is required to suppress the image shift of the three liquid crystal display elements. Therefore, there is a problem that it is difficult to further reduce the size of the display device.
  • a color filter is required for the pixels of the liquid crystal display element, and to generate colors, three pixels of red, green, and blue are required, which lowers the resolution of the displayed image and reduces the color filter.
  • light other than the transmission wavelength is absorbed, so that the displayed image becomes dark.
  • a high voltage is required to turn on the metal halide lamp, and the power supply circuit becomes large, so that it is difficult to reduce the size of the display device.
  • the present invention is intended to solve such a problem. It is an object of the present invention to reduce the size of a display device by using a single liquid crystal display element and making the light source device compact. And
  • the light from the first light source, the light from the second light source, and the light from the third light source are combined by a color combining optical system. According to the above configuration, light from a light emitting element having high luminous efficiency can be synthesized for each color, so that a small and bright white light source can be formed.
  • the light source device wherein the first color is a color in a region from orange to red, the second color is a color in a region from green to yellow-green, and the third color is the third color. Is a color of a blue region.
  • a light source device is the light source device according to the first or second aspect, wherein the color combining optical system is a dichroic prism. The dichroic brightness allows the optical axes of the three colors to coincide with little loss of light.
  • the light source device according to claim 4 is the light source device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first, second, and third light sources are light-emitting diodes. I do.
  • the light source can be turned on by a DC power supply as low as about 3 V, there is an effect that a small white light source including the power supply unit can be configured.
  • the light source device according to claim 5, wherein in the light source device according to claim 4, a plurality of the light emitting diodes are two-dimensionally arranged in each of the first, second, and third light sources. It is characterized by the following.
  • the light source device according to claim 6, wherein, in the light source device according to claim 5, a lens is disposed between the first, second, and third light sources and the color combining optical system. I do.
  • the divergent light from the light emitting die old over de can be converted into a high parallelism light, c according to claim 7 having an effect of constituting a small white light source having high parallelism of the light
  • a lens array element is disposed between the first, second, and third light sources and the color combining optical system.
  • the light source device according to claim 8, wherein the first, second, and third light sources are all planar light sources in the light source device according to any one of claims 1 to 3. .
  • the planar light source is a light source having a substantially continuous single light-emitting area, and can emit light with a uniform light emission amount in a displayed area having a wide width in the vertical and horizontal directions, and has an uneven light amount. Can be prevented.
  • the light source device wherein the first, second, and third light sources are flat fluorescent tubes, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that: I do.
  • light from a light emitting element having high luminous efficiency can be synthesized for each color, so that a small and bright white light source can be configured.
  • the light source device can be downsized.
  • the light source device according to claim 10 is the light source device according to claim 9, wherein a prism array element is disposed between the flat fluorescent tube and the color combining optical system.
  • the brightness in the front direction can be improved, and the light source device bright in the front direction can be configured.
  • the light source device is characterized in that, in the light source device according to claim 9, the prism array element includes two prism arrays orthogonal to each other.
  • the brightness in the front direction can be improved, and the light source device bright in the front direction can be configured.
  • the light source device according to claim 12, wherein the light source device according to claim 9, wherein a first polarization conversion element is disposed between the first light source and the color combining optical system, A second polarization conversion element is disposed between the light source and the color synthesis optical system, and a third polarization conversion element is disposed between the third light source and the color synthesis optical system.
  • the light source device wherein by matching the polarization directions of the light, the light amount loss when the light emitted from the light source device passes through an optical member having polarization dependence in optical characteristics can be reduced.
  • the polarization conversion element is a reflection-type polarizing plate.
  • Polarized light that oscillates in a desired direction is transmitted by the reflective polarizer, and polarized light that is orthogonal thereto is returned to the light source side.
  • the direction of polarization changes as the light is scattered in the light source, but the polarized light converted to oscillate in the desired direction can pass through the reflective polarizer.
  • unpolarized light emitted from the light source is oscillated in the transmission axis direction of the reflective polarizer by the reflective polarizer. It is converted into polarized light of the same direction.
  • the light source device according to claim 14, wherein the light source device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first, second, and third light sources are flat electroluminescent elements.
  • the light source device according to claim 1 5, wherein, in the light source apparatus according to claim 1 4, wherein the electroluminescent device, according to c above structure, characterized in that the organic electroluminescent device using an organic thin film light-emitting layer Since the light source can be turned on by the DC power supply, there is an effect that a small white light source including the power supply part can be configured.
  • the light source device is the light source device according to claim 14, wherein the organic electroluminescent element includes an optical resonator in a light emitting layer structure.
  • the light emitted from the organic electroluminescent element is emitted by the optical resonator structure. This has the effect of improving the color purity by narrowing the spectrum width of the light to be emitted and improving the luminance of the organic electroluminescent device in the normal direction (front direction).
  • the light source device wherein the first polarization conversion element is disposed between the first light source and the color combining optical system.
  • a second polarization conversion element is disposed between the first light source and the color composition optical system, and a third polarization conversion element is disposed between the third light source and the color composition optical system. It is characterized by being arranged.
  • the direction of polarization of light emitted from a plurality of light sources can be made uniform, it is used as a light source of an optical element such as a light modulation element having polarization dependence in optical characteristics, thereby reducing light loss in the optical element. be able to.
  • the light source device is the light source device according to claim 17, wherein the polarization conversion element includes a quarter-wave film and a reflective polarizer, and the light source side has a quarter.
  • a wavelength film is arranged, and a reflective polarizing plate is arranged on the color combining optical system element side.
  • the direction of oscillation of light emitted from the polarization conversion element can be changed by reflection of light between the electroluminescence element, which is a light source having a specular reflection structure, and the polarization conversion element. Can be aligned in a specific direction.
  • the light source device is the light source device according to any one of claims 1 to 18, wherein the first, second, and third light sources are simultaneously turned on.
  • the light source device according to claim 20, wherein the first, second, and third light sources are repeatedly turned on in order. It is characterized by the following.
  • a display device comprising: a light modulation element; and the light source device according to any one of claims 1 to 20, wherein light from the light source device is transmitted to the light modulation element. And the modulated light is enlarged and displayed by a projection lens. According to the above configuration, there is an effect that a small projection type liquid crystal display device can be configured.
  • the invention according to claim 22 is the display device according to claim 21, wherein the light modulation element is a transmissive liquid crystal element, and the light source device faces one surface of the liquid crystal element. Wherein the image formed on the liquid crystal element is enlarged and displayed by a projection lens.
  • the display device according to claim 23 is the display device according to claim 22, wherein an enlarged virtual image of an image displayed on the liquid crystal display element is observed. According to the above configuration, there is an effect that a virtual image observation type liquid crystal display device such as a small head mount display can be configured.
  • Display device according to claim 2 4, wherein, in the display device according to claim 2 wherein, according to the and characterized in that the pixels of the liquid crystal display device color one filter is formed (the structure, The effect is that a small liquid crystal display device capable of color display can be configured.
  • the light modulation element is a reflection-type light modulation element
  • the light source device faces a reflection surface of the light modulation element. Is provided. Since the light source device is provided to face the reflection surface of the light modulation element, a compact image display device can be obtained.
  • a display device comprising: a light modulation element; and the light source device according to any one of claims 1 to 20. Light from the light source device is transmitted to the light modulation element.
  • a display device that displays an image by modulating the modulated light and enlarging the modulated light with a projection lens, wherein the light modulating element comprises: a first color component image, a second color component image, and a third color component image. An image of the color component is formed in a time-division manner, and the first light source of the light source device is turned on during a period in which the image of the first color component is formed.
  • the second light source of the light source device is turned on during a period in which the light source device is formed, and then the third light source of the light source device is turned on during a period in which the image of the third color component is formed.
  • a small virtual image observation type liquid crystal display device capable of color display and having a bright display image can be configured.
  • the display device according to claim 27, according to the display device according to claim 26, wherein the light modulation element is a transmissive liquid crystal element, and the light source device is provided to face one surface of the liquid crystal element.
  • the image formed on the liquid crystal element is displayed enlarged by a projection lens.
  • the display device according to claim 28 is the display device according to claim 26, wherein an enlarged virtual image of an image formed on the liquid crystal element is observed. By forming a high-resolution image with reduced light loss, a clear image can be obtained.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an optical system according to a first embodiment of the light source device of the present invention.
  • FIG. 1 (a) is a diagram of the light source device viewed from above, and FIG. 1 (b) is red.
  • FIG. 3 is a plan view of the light source as viewed from a dichroic prism side.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an optical system according to a second embodiment of the light source device of the present invention.
  • FIG. 2 (a) is a view of the light source device as viewed from above, and FIG. 2 (b) is red.
  • FIG. 3 is a plan view of the light source as viewed from a dichroic prism side.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an optical system according to a first embodiment of the light source device of the present invention.
  • FIG. 1 (a) is a diagram of the light source device viewed from above, and FIG. 1 (b) is red.
  • FIG. 3 is a plan view of the light source as
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an optical system according to a third embodiment of the light source device of the present invention, and is a diagram of the light source device as viewed from above.
  • FIG. 4 is a view for explaining an optical system in a fourth embodiment of the light source device of the present invention.
  • FIG. 4 (a) is a view of the light source device as viewed from above, and
  • FIG. 4 (b) is red. It is a perspective view of a light source.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an optical system according to a fifth embodiment of the light source device of the present invention, and is a diagram of the light source device as viewed from above.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an optical system according to a fifth embodiment of the light source device of the present invention, and is a diagram of the light source device as viewed from above.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an optical system according to a sixth embodiment of the light source device of the present invention, and is a diagram of the light source device as viewed from above.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an optical system in a light source device according to a third embodiment of the present invention, and is a diagram of the light source device as viewed from above.
  • FIG. 8 is a top view of the main optical system in the first embodiment of the display device of the present invention.
  • FIG. 9 is a top view of a main optical system in a second embodiment of the display device of the present invention.
  • FIG. 1 ⁇ is a detailed view of the display control device shown in FIG. FIG.
  • FIG. 11 is a timing chart showing the timing of turning on the light source and displaying the liquid crystal display element in the second embodiment of the display device of the present invention.
  • FIG. 12 is a top view of a main optical system in a third embodiment of the display device of the present invention.
  • FIG. 13 is a top view of a main optical system in a fourth embodiment of the display device of the present invention.
  • FIG. 14 shows a fifth embodiment of the display device of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram of a main optical system in the apparatus viewed from above. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. Fig. 1 (a) is a diagram of the light source device as viewed from above
  • Fig. 1 (b) is a plan view of the red light source as viewed from the dichroic brhythm side as a color combining optical system.
  • the red light source has a structure in which an LED (red) 102 R that emits light at a wavelength in the red region is fixed to the substrate 103, and the LED (red) is supplied from the DC power supply 104 via the switch 105 and the variable resistor 106. (Red) Power is supplied to 102 R.
  • the LED (red) 102 R an LED having a peak emission wavelength of 620 nm can be used. In this case, the emission color looks orange, but orange is also included in red.
  • the red light source according to the present embodiment is composed of an array of 20 LEDs, 5 in the horizontal direction and 4 in the vertical direction.
  • the LED has a shape molded with a transparent resin having a lens-shaped tip, and its diameter is about 5 mm.
  • the number of LEDs depends on the required size of the light source, and may be one depending on the application.
  • the green light source has a structure in which an LED (green) 102 G that emits light at a wavelength in the green region is fixed to the substrate 103, and the LED (green) is connected via a switch 105 and a variable resistor 106 from a DC power supply 104.
  • (Green) Power is supplied to 102 G.
  • the number of LEDs is shown in Figure 1 ( As in the case of the red light source shown in b), there are a total of 20 ( 5 horizontal and 4 vertical) ( LED (green) 102 G is an LED with a peak emission wavelength of 5.55 nm.
  • the blue light source has a structure in which an LED (blue) 102B that emits light in the blue region is fixed to the substrate 103. Yes, power is supplied from the DC power supply 104 to the LED (blue) 102 B via the switch 105 and the variable resistor 106. The number of LEDs is shown in FIG.
  • LED (blue) 102 B As LED (blue) 102 B, ED having a peak emission wavelength of 470 nm can be used.
  • red light source Light emitted from the red light source is reflected by the red reflection mirror of the dichroic prism 101.
  • Light emitted from the blue light source is reflected by the blue reflecting mirror of the dichroic prism 101.
  • the light emitted from the green light source passes through the dichroic prism 101. In this way, in the dichroic prism 101, red, green and blue lights are combined and emitted from the surface where no light source is arranged.
  • the color of the light synthesized by the dichroic prism 101 can be white, and a white light source can be configured. Further, a light source to be turned on by the switch 105 is selected, and a single color of red, green, or blue is emitted, whereby a single-color light source device can be obtained.
  • FIG. 2 (a) is a top view of the light source device
  • Figure 2 (b) is a dichroic prism with the red light source.
  • FIG. 2B the LED (red) 102 R corresponding to each lens element 202 R that constitutes the lens array 201 R is drawn by a dotted line.
  • FIG. 2 (a) the electric circuit of the light source as shown in FIG. 1 (a) is omitted.
  • a red light source, a green light source and a blue light source composed of a two-dimensional array of light emitting diodes (LED) are arranged.
  • the red light source is composed of an array of LEDs (red) 102 R that emit light at a wavelength in the red region, and a lens array 201 R arranged between these LEDs and a dichroic prism.
  • the lens array 201R is composed of an array of lens elements 202R.
  • the opening shape of the lens element 202R is rectangular.
  • One lens element 202 R corresponds to one LED (red) 102 R, and has the function of collimating the divergent light emitted from the LED and causing highly parallel light to enter the dichroic prism.
  • the lens element 202R in the red light source is designed to have less aberration for the peak emission wavelength of the LED (red) 102R, and to have the lowest surface reflection at that wavelength.
  • An anti-reflection film is formed.
  • the green light source is composed of an array of LEDs (green) 102 G emitting at a wavelength in the green region, and a lens array 201 G disposed between these LEDs and a dichroic prism.
  • the lens array 201 G is composed of an array of lens elements (not shown) as in the case of the red light source shown in FIG.
  • the lens element in the green light source is designed so that the aberration is small with respect to the peak emission wavelength of the LED (green) 102 G, and the antireflection film is used to minimize the reflection on the surface at that wavelength. Is formed.
  • the blue light source is composed of an array of LEDs (blue) 102 B that emit light at a wavelength in the blue region, and a lens array 20 1 B arranged between these LEDs and the dichroic prism.
  • the lens array 201 B is composed of lens elements (shown in FIG. 2) as in the case of the red light source shown in FIG.
  • the lens element in the blue light source is designed so that the aberration is small with respect to the peak emission wavelength of the LED (blue) 102B, and the antireflection film is used to minimize the reflection at the surface at that wavelength. Is formed.
  • the divergent light emitted from the LED of each color is converted into light with high parallelism by the lens array and is incident on the dichroic prism.
  • a light source device having high parallelism and high parallelism of emitted light can be provided.
  • FIG. Fig. 3 is a view of the light source device as viewed from above.
  • a flat-type fluorescent tube (red) 310 R emitting at a wavelength in the red region
  • a flat-type fluorescent tube emitting light at a wavelength in the ⁇ region ( ⁇ ) 301 G
  • a flat fluorescent tube (blue) 301 B that emits light at wavelengths in the blue and blue regions.
  • Each of the respective colors of the fluorescent tube 3 0 1 R, 3 0 1 G, 3 0 1 B, c are provided with phosphors emitting in the red as an emitter, a phosphor emitting in green, a phosphor emitting blue
  • Each fluorescent tube has a planar size such that its light emitting area is about 19 mm x 4 mm.
  • the size of the fluorescent tube is not limited to this size, but may be changed according to the required size of the light source.
  • a predetermined area (depending on the size of the area to be illuminated in the object to be illuminated) And it is based on the set value. This eliminates the need for a lens array or the like added when using the LEDs 102 R and 102 G 102 B as in the second embodiment as the light source device. Therefore, excellent effects can be obtained with a simple structure.
  • a rod-shaped fluorescent tube may be used, and these rod-shaped fluorescent tubes may be arranged in parallel.
  • FIG. 4 (a) is a view of the light source device as viewed from above
  • FIG. 4 (b) is a perspective view of a red light source.
  • a flat fluorescent tube (red) 310 R that emits light in the red region wavelength
  • a flat fluorescent tube (green) 310 G that emits light in the green region wavelength
  • a flat fluorescent tube (blue) 301 B that emits light at wavelengths in the blue and blue regions.
  • Two prism arrays 410 V and 401 H are inserted between the light sources of each color and the dichroic brhythm.
  • Each prism array is composed of an array of roof-like prisms extending in one direction.
  • the prism array 401 V and the prism array 401 H are arranged such that the directions of the respective prisms are orthogonal to each other.
  • the light emitted from the flat fluorescent tube enters the dichroic brhythm as divergent light, but as in this embodiment, the prism array is placed on the front of the fluorescent tube.
  • the light sources By arranging the light sources in the normal direction, the light can be collected in the normal direction of the fluorescent tube, and a light source device having high luminance in the front direction can be configured.
  • the flat fluorescent tubes 301 R, 301 G, 310 B By arranging a reflective polarizing plate between the prism array 410 H corresponding to each color and the dichroic prism 101, the flat fluorescent tubes 301 R, 301 G, 310 B The polarization direction of the light emitted from can be made uniform. With such a technique, the light emitted from the dichroic prism 101 can be converted into linearly polarized light having a uniform vibration direction. (Fifth Embodiment as Light Source Device)
  • FIG. Fig. 5 is a view of the light source device as viewed from above.
  • an organic electric field (EL) element (red) 50 1R that emits light at a wavelength in the red region
  • an organic EL element (green) 501 G that emits light at a wavelength in the green region
  • blue An organic EL element (blue) 501B that emits light at the wavelength of the region is provided.
  • Each of the organic EL elements 501 R, 501 G, and 501 B of each color has a light emitting layer structure in which a transparent electrode, an organic thin film layer structure, and a metal electrode are laminated on a glass substrate 502. 3G, 50 3B.
  • the light emitting layer structure is sealed by the sealing substrate 504.
  • the organic light-emitting film in the organic thin-film layer emits light by a DC electric field applied between the transparent electrode and the metal thin film.
  • a red light source can be formed by using a material that emits red light
  • a green light source can be formed by using a material that emits green light
  • a blue light source can be formed by using a material that emits blue light.
  • the organic light emitting film of each color has a planar size such that the light emitting area is about 19 mm x 14 mm.
  • the size of the light emitting region is not limited to this size, and may be changed according to the required size of the light source.
  • the LED 102R, 102G.102 described above (for example, the first embodiment as a light source device) can be obtained.
  • B as a light source, it has the advantage of emitting light uniformly over a certain area.
  • the organic EL elements 501R, 501G, 501B are similar to the flat fluorescent tubes 301R, 301G, 301B applied in the fourth embodiment as the light source device. Which is classified as a planar light source having a substantially continuous single light-emitting region.
  • FIG. Figure 6 is a view of the light source device as viewed from above.
  • an organic electric field (EL) element (red) 601 R emitting light at a wavelength in the red region
  • an organic EL element (green) 601 G emitting light at a wavelength in the green region
  • An organic EL element (blue) 601 B that emits light in the blue region is provided.
  • Each of the organic EL elements 601 R, 601 G, and 601 B of each color has a light emitting layer structure in which a transparent electrode, an organic thin film layer structure, and a metal electrode are stacked on a glass substrate 602. It has 0 3 G and 60 3 B.
  • the light emitting layer structure is sealed by the sealing substrate 604.
  • the organic light-emitting film in the organic thin-film layer emits light by a DC electric field applied between the transparent electrode and the metal thin film.
  • a red light source can be formed by using a material that emits red light
  • a green light source can be formed by using a material that emits green light
  • a blue light source can be formed by using a material that emits blue light.
  • the organic light emitting film of each color has a planar size such that the light emitting area is about 19 mm x 14 mm.
  • the size of the light emitting region is not limited to this size, and may be changed according to the required size of the light source.
  • the basic configuration of the present embodiment is the same as that of the fifth embodiment as the light source device shown in FIG. 5, but the organic thin film layer structure is different, and the organic thin film layer structure has optical resonance. It has a vessel structure. With the optical resonator structure, the spectral width of the light emitted from the organic EL elements 601 R, 601 G, and 601 B can be narrowed to improve the color purity, and the organic EL element can be improved. The brightness in the normal direction (front direction) can be improved.
  • a seventh embodiment of the light source device of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the same components as those in the sixth embodiment as the light source device are denoted by the same reference numerals
  • the light source applied in the seventh embodiment is an organic EL element 601 R emitting red light, an organic EL element 601 G emitting green light, and an organic EL light emitting element emitting blue light as a planar light source.
  • the light emitting elements 601 R, 60 1 G, and 60 1 B have an optical resonator structure as in the sixth embodiment as the light source device (the light emitting elements of these three colors).
  • the light from the light emitting elements 60 1 R, 60 1 G, and 60 1 B are combined by the dichroic prism 101.
  • a quarter-wave film 604R and a reflective polarizer 605R are arranged on the front surface of the organic EL element 601R that emits red light.
  • a quarter-wave film 604 B and a reflective polarizer 605 B are arranged, and a quarter-wave film 604 B and a reflective polarizer 605 B are provided on the front surface of the organic EL element 601 B that emits blue light. Be placed.
  • Each of the reflective polarizers 605 R, 605 G, and 605 B transmits linear polarized light oscillating in the first direction and reflects linear polarized light oscillating in the second direction orthogonal to the first direction. Having.
  • the functions of the polarization conversion elements 607R, 607G, and 607B will be described using an organic E element 601G that emits green light as an example.
  • the right-handed circularly polarized light (represented by R in the figure) from the organic E element 60 1 G is converted to p-polarized light (represented by P in the figure), which is linearly polarized by the 1/4 wavelength film 604 G
  • the reflective polarizer 605 G can transmit the p-polarized light P
  • the P-polarized light passes through the reflective polarizer 605 G.
  • the left-handed circularly polarized light from the organic EL element 601 G (indicated by the symbol in the figure) is linearly polarized light orthogonal to the p-polarized light by the quarter-wave film 604 G. (Indicated by S).
  • the s-polarized light is reflected by the reflective polarizer 605 G, converted again to left-handed circularly polarized light by the 1 wavelength film 604 G, and applied to the organic EL element 601 G.
  • the left-handed circularly polarized light returned to the organic EL element 60 1 G is converted to right-handed circularly polarized light when reflected by the cathode electrode of the organic EL element, and then converted to p-polarized light by the quarter-wave film 604 G. Is done.
  • the light emitted from the organic EL element 601 G is converted into a straight line having a uniform polarization direction by the polarization conversion element 607 G composed of the / 4 wavelength film 604 G and the reflective polarizing plate 605 G. Converted to polarized light.
  • Such a technique for converting the polarization of light emitted from the organic EL elements 601R, 601G, and 601B is disclosed in International Publication W097 / 43686 or International Publication W097 / 12276.
  • the quarter-wave film 604 G and the reflective polarizer 605 G may each be an element that functions only in the green wavelength band or an element that functions over the visible light wavelength range including red, green, and blue. There may be.
  • the emitted light from the organic EL element 601 R that emits red light and the organic EL element 601 B that emits blue light are linearly polarized light (P) whose vibration directions are aligned by the polarization conversion elements 607R and 607B. Is converted to
  • the quarter-wave film 604R corresponding to red and the reflective polarizer 605R, or the quarter-wave film 604B corresponding to blue, and the reflective polarizer 605B are red or blue, respectively.
  • the element may function only in the wavelength band, or may function over the visible light wavelength region including red, green, and rear.
  • the linearly polarized red, green, and blue lights are synthesized by the dichroic prism 101, and are emitted from the dichroic prism 101 as linearly polarized light having the same vibration direction ⁇ (first as a display device) Embodiment)
  • FIG. 3 is a diagram of a main optical system of FIG.
  • the light source device described in the fourth embodiment as the light source shown in FIG. 4 is arranged on the back surface of the liquid crystal display element 71.
  • the light source devices are a dichroic prism 101, a flat fluorescent tube (red) 301R, a flat fluorescent tube (green) 301G, a flat fluorescent tube (blue) 301B, and a prism.
  • the array is composed of 401 V and 401 H, and illuminates the liquid crystal display element 70 1 with white light in which red, green and blue are combined.
  • the image displayed on the liquid crystal display element 701 is enlarged by the projection lens 705 and projected on the screen 706.
  • the liquid crystal display element 101 has a liquid crystal layer 703 sandwiched between a glass substrate 704 and a color filter 702 R, 702 G, 702 for each pixel in order to display a color image. B is formed. In this figure, elements and wirings for driving the liquid crystal are omitted for easy viewing.
  • the display area of the liquid crystal display element 701 is, for example, 18.3 ⁇ 13.7 mm (0.9 inches diagonally).
  • the size of the display area can be changed as needed, but it is necessary to change the size of the light emitting area of each color light source according to the size of the display area.
  • a reflective polarizing plate may be provided between the prism array and the dichroic brhythm.
  • FIG. 9 is a top view of the main optical system of the display device
  • Fig. 10 is a block diagram showing the details of the control circuit of the display device
  • Fig. 11 is the lighting of the light source and the liquid crystal display element. This is a timing chart showing the display timing.
  • the second embodiment of the light source device shown in FIG. The light source device described in the embodiment is arranged.
  • the light source device is a dichroic prism 101, LED (red) 102R, LED (green) 102G, LED (blue) 102B, and lens array 201R, 201G, 20 Consists of 1 B.
  • FIG. 10 shows a detailed diagram of the display control circuit 802.
  • the display control circuit 802 is provided with a frame memory 810 corresponding to each of RGB, and image data is temporarily stored in the frame memory 810 for each color.
  • a synchronizing signal is extracted from the image data stored in the frame memory 810 by the synchronizing signal extracting unit 812, and synchronization is established by the clock signal from the clock 814.
  • the synchronizing signal is output to the output timing generator 816, and is sent to the image output controller 818 that controls the driving of the liquid crystal display element 801 and the switching controller 820 that controls the driving of the light emitting element of each color. It is output.
  • Image data is input to the image output control unit 818 from the frame memory 810, and is supplied to the liquid crystal display element 801 by a power supply from an LCD (liquid crystal element) power supply circuit 822 based on the synchronization signal. A predetermined image is formed.
  • LCD liquid crystal element
  • the switching control section 820 outputs signals by sequentially switching to the R driver 824, the G driver 826, and the B driver 828 to turn on the light emitting element of the color corresponding to the image displayed on the liquid crystal display element 801. I do.
  • the LEDs 102 R, 102 G, and 102 B are arranged such that the RGB is synchronized with the predetermined order (the image display order on the liquid crystal display element 801) by the power supply from the light source power supply circuit 830. Repeat the lighting in sequence with.
  • a red component image, a green component image, and a blue component image are sequentially displayed within one field.
  • the red LED 102 R lights up while the red component image is displayed
  • the green LED 102 B lights up while the green component image is displayed
  • the blue component image is displayed.
  • the timing of the lighting of the LED and the image displayed on the liquid crystal display element is controlled so that the blue LED 102B lights.
  • the color filter used in the liquid crystal display element 701 in the first embodiment as the display device shown in FIG. 8 absorbs light of wavelengths other than the light of the corresponding transmission wavelength, whereas Thus, in the case of color sequential color display as in the present embodiment, the efficiency of use of light from the light source to the screen can be further improved.
  • the above-described color sequential display method can be employed instead of using a color filter for the liquid crystal display element 701 to improve the light use efficiency. .
  • FIG. 12 is a top view of the main optical system of the display device.
  • the light source device according to the first embodiment shown in FIG. 1 is arranged on the back surface of the liquid crystal display element 71.
  • the light source device consists of a dichroic prism 101, an LED (red) 102R, an LED (green) 102G, and an LED (blue) 102B, and red, green and blue are synthesized.
  • the liquid crystal display element 701 is illuminated with white light.
  • the display device according to the present embodiment is a display device for viewing an enlarged virtual image of the liquid crystal display element 701 through a lens 1001.
  • a fourth embodiment of the display device of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the light source device described in the seventh embodiment as the light source device shown in FIG. 7 is arranged on the back surface of the liquid crystal display device 606.
  • the light source device is an organic EL element 61 R, 61 G, 61 B having an optical resonance structure, and each of the organic EL elements 61 R, 61 G, 61 B On the front side, a 14-wavelength film 604R, 604G, 604B and a reflective polarizer 605R, 605G, 605B are arranged.
  • the light emitted from the dichroic prism 101 is linearly polarized light P having the same vibration direction.
  • the liquid crystal display element 606 has a polarizing plate 610P on the input side and a polarizing plate 61OA on the output side.
  • the transmission axis of the polarizing plate on the input side _ ⁇ _LQ_ By combining with, the absorption of light by the polarizing plate 610P can be reduced, the amount of light that can be transmitted through the liquid crystal display element 606 can be increased, and the light from the light source device can be effectively crystallized.
  • the modulation can be performed by the display element 606.
  • the image displayed on the liquid crystal display element 606 is enlarged and projected on a screen 609 by a projection lens 608.
  • the liquid crystal display element 606 has a color filter for each pixel, the red, green, and blue organic EL elements 601 R, 601 G. By illuminating the LCD with white light, a color image can be projected.
  • the liquid crystal display element 606 does not include the color filter
  • the red, green, and blue organic EL elements 601 R, 6, as described in the second embodiment of the display device are used.
  • Color images can be displayed by color sequential driving in which 0 1 G and 60 1 B are sequentially turned on within one frame.
  • FIG. 14 is a top view of the main optical system of the display device.
  • the display device shown in FIG. 13 differs from the display device shown in FIG. 13 only in that a half mirror 1101 is disposed between the lens 1001 and the observer's eye 1002.
  • the configuration of the device is the same as in Fig. 13.
  • the enlarged image of the liquid crystal display element 70 1 can be viewed over the external environment 110 2 by the half mirror 110 1.
  • the light source applied for color sequential driving is not limited to a point light source such as an LED, but may be a planar light source such as an organic EL element or a flat fluorescent tube. It may be.
  • a transmissive liquid crystal display element is used as a mode of the display device.
  • the present invention is not limited to this, and may be an external device such as a reflective liquid crystal display device that reflects light from a light source or a light valve or a spatial modulation device in which a pixel is formed by a deformable mirror.
  • the present invention also provides an optical device in which a light modulation device or the like of a type that reflects light from a light source is combined with a light source as a light modulation member / means.
  • the light source having the maximum luminous efficiency at each of the red, green, and blue wavelengths is provided, and the light from each light source is synthesized by the dich-mouth rhythm.
  • the device can be configured.
  • a light modulation element such as a liquid crystal display element
  • a small display device can be configured.
  • the image of each of the red, green, and blue components is displayed on a light modulation element such as a liquid crystal display element, so that one image is displayed.
  • a light modulation element such as a liquid crystal display element

Description

明 細 書 光源装置および表示装置 技術分野
本発明は、 液晶表示素子に表示されている画像を拡大投写する表示装置におけ る光源装置の構成と、 その光源装置を用いた表示装置の構成に関する。 背景技術
液晶表示素子の画像を拡大投写して表示を行う投写型液晶表示装置を小型化す る第一の従来技術として、 特開平 5— 1 3 0 4 9号公報に開示されている技術を 挙げることができる。
この公報では、 ダイクロイツクプリズ厶の周囲に 3枚の液晶表示素子が配置さ れ、 各液晶表示素子の背面に配置されたそれぞれ発光色が異なる平板状蛍光管で 液晶表示素子を照明し、 ダイクロイツクブリズムで合成された各色の画像を投写 レンズでスクリ一ンに投写する表示装置の構成が開示されている。
また、 投写型液晶表示装置を小型化するための第二の従来技術として、 液晶表 示素子を 1枚だけ使い、 その背面からメタルハラィ ドランプのようなランプで液 晶表示素子を照明し、 液晶表示素子の画像を投写レンズでスクリ一ンに投写する 構成を挙げることができる。
しかしながら、 上記の第一の従来技術では液晶表示素子を 3枚用いているので、 コス卜が高くなるという問題があるとともに、 3枚の液晶表示素子の画像のずれ を抑えるための調整機構が必要となり、 表示装置の更なる小型化が難しいという 問題点がある。
また、 上記の第二の従来技術では、 光源が白色光源であるので、 カラー画像を _
2
投写するためには液晶表示素子の画素にカラ一フィルタが必要となり、 色を生成 するためには赤、 緑、 青の 3画素が必要となって表示画像の解像度が低下すると ともに、 カラ一フィル夕では透過波長以外の光は吸収されるので表示画像が暗く なるという問題点がある。 また、 メタルハラィ ドランプを点灯させるためには高 電圧が必要となり、 電源回路が大きくなるので表示装置の小型化が難しいという 問題点もある。
発明の開示
本発明はこのような問題点を解決するもので、 表示装置を小型化するために液 晶表示素子は一枚とし、 光源装置をコンパク 卜にすることによって表示装置全体 を小型化することを目的としている。
更には、 液晶表示素子を一枚とした表示装置においても、 光源装置からの光の 利用効率が高〈、 かつ解像度が高い画像を表示できる表示装置を提供することを 目的としている。 請求項 1記載の光源装置は、 第一の色で発光する第一の光源と、 第二の色で発 光する第二の光源と、 第三の色で発光する第三の光源とを備え、 前記第一の光源 からの光と、 前記第二の光源からの光と、 前記第三の光源からの光とを色合成光 学系で合成することを特徴とする。 上記構成によれば、 各色において発光効率が高い発光素子からの光を合成でき るので、 小型で明るい白色光源を構成できるという効果を有する。 請求項 2記載の光源装置は、 請求項 1記載の光源装置において、 前記第一の色 が橙から赤の領域の色、 前記第二の色が緑から黄緑の領域の色、 前記第三の色が 青の領域の色であることを特徴とする。 上記構成によれば、 各色において発光効率が高い発光素子からの光を合成でき るので、 小型で明るい白色光源を構成できるという効果を有する。 請求項 3に記載の光源装置は、 請求項 1 又は請求項 2に記載の光源装置におい て、 前記色合成光学系がダイクロイツクブリズ厶であることを特徴としている。 ダイクロイツクブリズ厶によって、 光量ロスがほとんどない状態で 3色の光軸 を一致させることができる。
請求項 4記載の光源装置は、 請求項 1乃至請求項 3の何れか 1 項記載の光源装 置において、 前記第一、 第二および第三の光源が発光ダイオー ドであることを特 徴とする。
上記構成によれば、 3 V程度の低い直流電源で光源を点灯できるので、 電源部 分も含めて小型の白色光源を構成できるという効果を有する。
請求項 5記載の光源装置は、 請求項 4記載の光源装置において、 前記第一、 第 二および第三の光源のそれぞれにおいて複数の前記発光ダィ才ー ドが 2次元的に 配列されていることを特徴とする。
上記構成によれば、 面状に発光する小型の白色光源を構成できるという効果を 有する。
請求項 6記載の光源装置は、 請求項 5に記載の光源装置において、 前記第一、 第二および第三の光源と前記色合成光学系との間にレンズが配置されていること を特徴とする。
上記構成によれば、 発光ダイ才ードからの発散光を平行性の高い光に変換する ことができ、 光の平行性の高い小型の白色光源を構成できるという効果を有する c 請求項 7記載の光源装置は、 請求項 5記載の光源装置において、 前記第一、 第 二および第三の光源と前記色合成光学系との間にレンズァレィ素子が配置されて いることを特徴とする。
上記構成によれば、 複数の発光ダイ才ードからの発散光を平行性の高い光に変 換することができ、 光の平行性の高い小型の白色光源を構成できるという効果を 有する。 請求項 8に記載の光源装置は、 請求項 1乃至 3のいずれか一項記載の光源装置 において、 前記第一、 第二及び第三の光源がいずれも面状光源であることを特徴 とする。
ここで、 面状光源とは、 実質的に連続した単一の発光領域を持つ光源であり、 表示した縦横に幅のある領域に対して均一な発光量で発光させることができ、 光 量むらを防止することができる。
請求項 9記載の光源装置は、 請求項 1乃至請求項 3の何れか 1項記載の光源装 置において、 前記第一、 第二および第三の光源が平板型蛍光管であることを特徴 とする。
上記構成によれば、 各色において発光効率が高い発光素子からの光を合成でき るので、 小型で明るい白色光源を構成できる。
また、 面状に発光する薄型の蛍光管を用いることができるので、 光源装置を小 型化できる。
請求項 1 0記載の光源装置は、 請求項 9記載の光源装置において、 前記平板型 蛍光管と前記色合成光学系との間にプリズムアレイ素子が配置されていることを 特徴とする。
上記構成によれば、 正面方向の輝度を向上させることができ、 正面方向に明る い光源装置を構成できるという効果を有する。
請求項 1 1記載の光源装置は、 請求項 9記載の光源装置において、 前記プリズ ムアレイ素子が、 互いに直交する 2つのプリズムアレイから構成されることを特 徴とする。
上記構成によれば、 正面方向の輝度を向上させることができ、 正面方向に明る い光源装置を構成できるという効果を有する。
請求項 1 2に記載の光源装置は、 請求項 9記載の光源装置において、 前記第一 の光源と前記色合成光学系との間に第一の偏光変換素子が配置され、 前記第二の 光源と前記色合成光学系との間に第二の偏光変換素子が配置され、 前記第三の光 源と前記色合成光学系との間に第三の偏光変換素子が配置されていることを特徴 とする。
光の偏光方向を一致させることにより、 光源装置から出射する光が光学特性に 偏光依存性を有する光学部材を通過するときの光量ロスを軽減することができる c 請求項 1 3に記載の光源装置は、 請求項 1 2に記載の光源装置において、 前記 偏光変換素子が反射型偏光板であることを特徴とする。
反射型偏光板により、 望ましい方向に振動する偏光は透過され、 それに直交す る偏光は光源側に戻される。 光源内において散乱する際に偏光方向が変化するが、 望ましい方向へ振動するように変換された偏光は反射型偏光板を透過できるよう になる。 このように反射型偏光板と光源との間での反射、 散乱を繰り返すことに より、 光源から放射される偏光していない光は、 反射型偏光板によって反射型偏 光板の透過軸方向の振動方向が揃った偏光に変換される。
請求項 1 4記載の光源装置は、 請求項 1乃至請求項 3の何れか 1項記載の光源 装置において、 前記第一、 第二および第三の光源が平板状の電界発光素子である ことを特徴とする。
上記構成によれば、 面状で薄型の発光素子を用いることができるので、 光源装 置を小型化できるという効果を有する。
請求項 1 5記載の光源装置は、 請求項 1 4記載の光源装置において、 前記電界 発光素子が、 有機薄膜を発光層とする有機電界発光素子であることを特徴とする c 上記構成によれば、 直流電源で光源を点灯できるので、 電源部分も含めて小型 の白色光源を構成できるという効果を有する。
請求項 1 6に記載の光源装置は、 請求項 1 4記載の光源装置において、 前記有 機電界発光素子が、 発光層構造に光学的共振器を備えていることを特徴とする。 上記構成によれば、 光学的共振器構造によって、 有機電界発光素子から放射さ れる光のスぺク トル幅を狭く して色の純度を向上させることができるとともに、 有機電界発光素子の法線方向 （正面方向） への輝度を向上させることができると いう効果を有する。
請求項 1 7に記載の光源装置は、 請求項 1 4乃至請求項 1 6に記載の光源装置 において、 前記第一の光源と前記色合成光学系との間に第一の偏光変換素子が配 置され、 前記第に光源と前記色合成光学系との間に第二の偏光変換素子が配置さ れ、 前記第三の光源と前記色合成光学系との間に第三の偏光変換素子が配置され ていることを特徴とする。
複数の光源から放射される光の偏光方向を揃えることができるので、 光学特性 に偏光依存性を有する光変調素子等の光学素子の光源として用いることにより、 光学素子での光のロスを低減することができる。
請求項 1 8に記載の光源装置は、 請求項 1 7に記載の光源装置において、 前記 偏光変換素子が、 1 / 4波長フィルムと反射型偏光板とから構成され、 前記光源 側に 1 / 4波長フィル厶が配置され、 前記色合成光学系素子側に反射型偏光板が 配置されていることを特徴とする。
偏光変換素子をこのような構造とすることにより、 鏡面反射構造を備えた光源 である電界発光素子と偏光変換素子との間の光の反射により、 偏光変換素子を射 出する光の振動方向を特定の方向に揃えることができる。
請求項 1 9記載の光源装置は、 請求項 1乃至 1 8の何れか 1項記載の光源装置 において、 前記第一、 第二、 および第三の光源が同時に点灯することを特徴とす る。
上記構成によれば、 光源装置からの放射光を白色とすることができる効果を有 する。
請求項 2 0記載の光源装置は、 請求項 1乃至 1 8の何れか 1項記載の光源装置 において、 前記第一、 第二、 および第三の光源が順番に点灯を繰返す ことを特徴とする。
上記構成によれば、 色順次表示方式の表示装置の光源装置として用いることが できるという効果を有する。
請求項 2 1記載の表示装置は、 光変調素子と、 前記請求項 1 乃至請求項 2 0の 何れか 1項記載の光源装置を有し、 前記光源装置からの光を前記光変調素子にお いて変調し、 変調された光を投写レンズで拡大して表示することを特徴とする。 上記構成によれば、 小型の投写型液晶表示装置を構成できるという効果を有す o
請求項 2 2に記載の発明は、 前記請求項 2 1 に記載の表示装置において、 前記 光変調素子が透過型の液晶素子であり、 該液晶素子の一方の面に対向して前記光 源装置が設けられ、 前記液晶素子に形成された画像を投写レンズで拡大して表示 することを特徴とする。
液晶素子であるため、 高解像度の画像を表示でき、 投写レンズで拡大表示して も、 充分に鮮明に画像を得ることができる。
請求項 2 3記載の表示装置は、 前記請求項 2 2に記載の表示装置において、 液 晶表示素子に表示された画像の拡大された虚像を観察することを特徴とする。 上記構成によれば、 小型のへッ ドマゥン卜ディスプレイのような虚像観察型の 液晶表示装置を構成できるという効果を有する。
請求項 2 4記載の表示装置は、 請求項 2 2記載の表示装置において、 前記液晶 表示素子を構成する画素にカラ一フィルタが形成されていることを特徴ととする ( 上記構成によれば、 カラー表示が可能な小型の液晶表示装置を構成できるとい う効果を有する。
請求項 2 5に記載の表示装置は、 請求項 2 2に記載の表示装置において、 前記 光変調素子が反射型の光変調素子であり、 該光変調素子の反射面に対向して前記 光源装置が設けられていることを特徴とする。 光変調素子の反射面に対向して光源装置を設けたため、 コンパク 卜な画像表示 装置を得ることができる。
請求項 2 6記載の表示装置は、 光変調素子と、 前記請求項 1 乃至請求項 2 0の 何れか 1項記載の光源装置を有し、 前記光源装置からの光を前記光変調素子にお いて変調し、 変調された光を投写レンズで拡大して画像を表示する表示装置で あって、 前記光変調素子が、 第一の色成分の画像、 第二の色成分の画像、 及び第 三の色成分の画像を時分割で形成し、 前記第一の色成分の画像が形成されている 期間に前記光源装置の第一の光源を点灯させ、 続いて前記第二の色成分の画像が 形成されている期間に前記光源装置の第二の光源を点灯させ、 続いて前記第三の 色成分の画像が形成されている期間に前記光源装置の第三の光源を点灯させ、 前 記光学変調素子における前記第一、 第二及び第三の色成分の順次表示と、 その順 次表示に対応した前記第一、 第二及び第三の光源の順次点灯によってカラ—画像 を表示させることを特徴とする。
上記構成によれば、 カラー表示が可能で、 かつ、 表示画像が明るい小型の投写 型液晶表示装置を構成できる。
また、 カラー表示が可能で、 かつ、 表示画像が明るい小型の虚像観察型液晶表 示装置を構成できる。
請求項 2 7に記載の表示装置は、 請求項 2 6記載の表示装置において、 前記光 変調素子が透過型の液晶素子であり、 該液晶素子の一方の面に対向して前記光源 装置が設けられ、 液晶素子に形成された画像を投写レンズで拡大して表示するこ とを特徴とする。
液晶素子による画像形成は、 高解像度であるため、 拡大投影しても鮮明な画像 を得ることができる。
請求項 2 8に記載の表示装置は、 前記請求項 2 6に記載の表示装置において、 前記液晶素子に形成された画像の拡大された虚像を観察することを特徴とする。 光量ロスが軽減し、 かつ高解像度の画像を形成することで、 鮮明な画像を得る ことができる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の光源装置の第 1の実施形態における光学系を説明する図であ リ、 図 1 ( a ) は光源装置を上面から見た図であり、 図 1 ( b ) は赤色光源をダ ィクロイツクプリズム側から見た平面図である。 図 2は、 本発明の光源装置の 第 2の実施形態における光学系を説明する図であり、 図 2 ( a ) は光源装置を上 面から見た図であり、 図 2 ( b ) は赤色光源をダイクロイツクプリズム側から見 た平面図である。 図 3は、 本発明の光源装置の第 3の実施形態における光学系を 説明する図であり、 光源装置を上面から見た図である。 図 4は、 本発明の光源装 置の第 4の実施形態における光学系を説明する図であり、 図 4 ( a ) は光源装置 を上面から見た図であり、 図 4 ( b ) は赤色光源の斜視図である。 図 5は、 本発 明の光源装置の第 5の実施形態における光学系を説明する図であり、 光源装置を 上面から見た図である。 図 6は、 本発明の光源装置の第 6の実施形態における光 学系を説明する図であり、 光源装置を上面から見た図である。 図フは、 本発明の 光源装置の第フの実施形態における光学系を説明する図であり、 光源装置を上面 から見た図である。 図 8は、 本発明の表示装置の第 1 の実施形態における主要な 光学系を上面から見た図である。 図 9は、 本発明の表示装置の第 2の実施形態に おける主要な光学系を上面から見た図である。 図 1 ◦は、 図 9に示す表示制御装 置の詳細図である。 図 1 1 は、 本発明の表示装置の第 2の実施形態において、 光 源の点灯と液晶表示素子の表示のタイミングを示すタイミングチャートである。 図 1 2は、 本発明の表示装置の第 3の実施形態における主要な光学系を上面から 見た図である。 図 1 3は、 本発明の表示装置の第 4の実施形態における主要な光 学系を上面から見た図である。 図 1 4は、 本発明の表示装置の第 5の実施形態に おける主要な光学系を上面から見た図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の好適な実施の形態に係る光源装置とその光源装置を備えた表示 装置を添付の図面を参照しながら説明する。
(光源装置としての第 1 の実施形態）
本発明の光源装置の第 1の実施形態を図 1 に基づき説明する。 図 1 ( a) は光 源装置を上面から見た図であり、 図 1 ( b ) は赤色光源を色合成光学系としての ダイクロイツクブリズム側から見た平面図である。
ダイクロイツクプリズム 1 0 1の周囲には、 発光ダイ才ード （ L E D ) の 2次 元配列から構成される赤色光源、 緑色光源および青色光源が配置されている。 赤色光源は、 基板 1 0 3に赤色領域の波長で発光する L E D (赤） 1 02 Rが 固定された構造であり、 直流電源 1 04からスィッチ 1 05および可変抵抗器 1 06を介して L E D (赤） 1 02 Rに電力が供給される。
L E D (赤） 1 0 2 Rとしては、 ピーク発光波長が 6 20 n mの L E Dを用い ることができる。 この場合、 発光色はオレンジ色に見えるが、 オレンジ色も赤色 に含めることとする。
本実施形態における赤色光源は、 図 1 ( b ) に示すように、 横 5個、 縦 4個の 合計 2 0個の L E Dの配列から構成される。 L E Dは、 先端がレンズ形状と なっている透明樹脂でモールドされた形状となっており、 その直径は 5 mm程度 である。 L E Dの個数は必要とされる光源の大きさに依存し、 用途によっては 1 個でも良い。
緑色光源は、 基板 1 0 3に緑色領域の波長で発光する L E D (緑） 1 02 Gが 固定された構造であり、 直流電源 1 04からスィッチ 1 05および可変抵抗器 1 06を介して L E D (緑） 1 0 2 Gに電力が供給される。 L E Dの個数は図 1 ( b ) に示した赤色光源の場合と同じように、 横 5個、 縦 4個の合計 20個である ( L E D (緑） 1 02 Gとしては、 ピーク発光波長が 5 5 5 nmの L E Dを用い ることができる。 この他、 黄緑色に見える発光色も緑色に含めることとする。 青色光源は、 基板 1 03に青色領域の波長で発光する L E D (青） 1 02 Bが 固定された構造であり、 直流電源 1 04からスィッチ 1 05および可変抵抗器 1 0 6を介して L E D (青） 1 02 Bに電力が供給される。 L E Dの個数は図 1
( b ) に示した赤色光源の場合と同じように、 横 5個、 縦 4個の合計 20個であ o
L E D (青） 1 0 2 Bとしては、 ピーク発光波長が 470 n mのし E Dを用い ることができる。
赤色光源から出た光はダイクロイツクプリズム 1 0 1の赤反射ミラ—で反射さ れる。 青色光源から出た光はダイクロイックプリズム 1 0 1の青反射ミラーで反 射される。 緑色光源から出た光はダイクロイックプリズム 1 0 1 を透過する。 こ のようにして、 ダイクロイツクプリズム 1 0 1 において、 光源が配置されていな い面から赤、 緑および青の光が合成されて射出される。
各色の L E Dに供給される電流を制御することによって、 ダイクロックプリズ 厶 1 0 1で合成される光の色を白色とすることができ、 白色光源を構成すること ができる。 また、 スィッチ 1 05によって点灯する光源を選択し、 赤、 緑あるい は青のいずれかの単色を発光させることによって単色の光源装置とすることがで きる。
また、 スィッチ 1 0 5によって点灯する光源を 2つ選択し、 赤、 緑あるいは青 のいずれか 2つの色を合成することも可能である。
(光源装置としての第 2の実施形態）
本発明の光源装置の第 2の実施形態を図 2に基づき説明する。 図 2 ( a ) は光 源装置を上面から見た図であり、 図 2 ( b ) は赤色光源をダイクロイツクプリズ 厶側から見た平面図である。 図 2 ( b ) では、 レンズアレイ 2 0 1 Rを構成する 各レンズ要素 202 Rに対応する L E D (赤） 1 0 2 Rが点線で描かれている。 なお、 図 2 ( a) では、 図 1 ( a ) に描かれているような光源の電気回路は省略 されている。
ダイクロイツクプリズム 1 0 1 の周囲には、 発光ダイ才ード （ L E D ) の 2次 元配列から構成される赤色光源、 緑色光源および青色光源が配置されている。 赤色光源は、 赤色領域の波長で発光する L E D (赤） 1 02 Rの配列と、 これ らの L E Dとダイクロイックプリズムとの間に配置されたレンズアレイ 20 1 R から構成される。 レンズァレイ 20 1 Rはレンズ要素 20 2 Rの配列から構成さ れる。 レンズ要素 20 2 Rの開口形状は矩形である。
—つのレンズ要素 20 2 Rは一つの L E D (赤） 1 02 Rに対応し、 L E Dか ら放射される発散光をコリメ一卜し、 平行性の高い光をダイクロイツクプリズム に入射させる機能を有する。 赤色光源におけるレンズ要素 20 2 Rは、 L E D (赤） 1 0 2 Rのピーク発光波長に対して収差が小さくなるように設計され、 ま た、 その波長において表面での反射が最低になるように反射防止膜が形成されて いる。
緑色光源は、 緑色領域の波長で発光する L E D (緑） 1 0 2 Gの配列と、 これ らの L E Dとダイクロイックプリズムとの間に配置されたレンズアレイ 20 1 G とから構成される。 レンズアレイ 20 1 Gは、 図 2 ( b ) に示されている赤色光 源の場合と同様にレンズ要素 （図示省略） の配列から構成される。
緑色光源におけるレンズ要素は、 L E D (緑） 1 02 Gのピーク発光波長に対 して収差が小さくなるように設計され、 また、 その波長において表面での反射が 最低になるように反射防止膜が形成されている。
青色光源は、 青色領域の波長で発光する L E D (青） 1 0 2 Bの配列と、 これ らの L E Dとダイクロイックプリズムとの間に配置されたレンズアレイ 20 1 B -
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とから構成される。 レンズアレイ 20 1 Bは、 図 2 ( b ) に示されている赤色光 源の場合と同様にレンズ要素 （図示^ の配列から構成される。
青色光源におけるレンズ要素は、 L E D (青） 1 02 Bのピーク発光波長に対 して収差が小さくなるように設計され、 また、 その波長において表面での反射が 最低になるように反射防止膜が形成されている。
本実施形態の光源装置では、 各色の L E Dから放射された発散光は、 レンズァ レイによって平行性の高い光に変換されてダイクロイツクブリズ厶へ入射するの で、 ダイクロイツクプリズムで合成された光の平行性も高く、 放射光の平行性が 高い光源装置を提供できる。
図 2 ( a ) では L E Dの形状として、 先端がレンズ形状となっている透明樹脂 でモールドされた形状を示しているが、 レンズ形状は必ずしも必要ではない。 (光源装置としての第 3の実施形態） 本発明の光源装置の第 3の実施形態を図 3に基づき説明する。 図 3は光源装置 を上面から見た図である。 ダイクロイツクプリズム 1 0 1の周囲には、 赤領域の波長で発光する平板型蛍 光管 （赤） 3 0 1 R、 綠領域の波長で発光する平板型蛍光管 （綠） 30 1 G、 お よび青領域の波長で発光する平板型蛍光管 （青） 30 1 Bが配置されている。 各色の蛍光管 3 0 1 R、 3 0 1 G、 3 0 1 Bのそれぞれは、 発光体として赤色 で発光する蛍光体、 緑色で発光する蛍光体、 青色で発光する蛍光体を備えている c 各蛍光管は、 その発光領域が 1 9mm x l 4 m m程度となるような平面的な大き さとなつている。 蛍光管の大きさはこの大きさに限定されるものではなく、 必要 とされる光源の大きさに応じて変更すれば良い。
また、 平板型蛍光管 3 0 1 R、 3 0 1 G、 3 0 1 Bを光源として適用すること によって、 所定の面積 （照明されるべき被照明体において照明されるべき領域の 大きさによるものであり、 設定値に基づく。 ） に亘り、 均一に発光することがで き、 前記光源装置としての第 2の実施形態のように L E D 1 0 2 R、 1 0 2 G 1 0 2 Bを用いた場合に付加されるレンズアレイ等が不要となる。 このため、 簡 単な構造で優れた効果が得られる。
なお、 面積によっては、 棒状の蛍光管であってもよく、 この棒状の蛍光管を 並列配置すればよい。
(光源装置としての第 4の実施形態）
本発明の光源装置の第 4の実施形態を図 4に基づき説明する。 図 4 ( a ) は光 源装置を上面から見た図であり、 図 4 ( b ) は赤色光源の斜視図である。
ダイクロイツクプリズム 1 0 1の周囲には、 赤領域の波長で発光する平板型蛍 光管 （赤） 3 0 1 R、 緑領域の波長で発光する平板型蛍光管 （緑） 3 0 1 G、 お よび青領域の波長で発光する平板型蛍光管 （青） 3 0 1 Bが配置されている。 それぞれの色の光源とダイクロイツクブリズムとの間には、 2枚のプリズムァ レイ 4 0 1 V、 4 0 1 Hが挿入されている。 それぞれのプリズ厶ァレイは、 一方 向に延びた屋根状のプリズムの配列から構成されている。 プリズムアレイ 4 0 1 Vとプリズムアレイ 4 0 1 Hは、 それぞれのプリズムの方向が互いに直交するよ うに配置される。
光源装置としての第 3の実施形態の場合には、 平板型蛍光管から出た光は発散 光としてダイクロイツクブリズムに入射するが、 本実施形態のようにプリズ厶ァ レイを蛍光管の前面に配置することによって、 光を蛍光管の法線方向へ集めるこ とができ、 正面方向での輝度が高い光源装置を構成することができる。
なお、 各色に対応したプリズムァレイ 4 0 1 Hとダイクロイツクプリズム 1 0 1 との間に反射型偏光板を配置することによって、 平板型蛍光管 3 0 1 R、 3 0 1 G、 3 0 1 Bから放射された光の偏光方向を揃えることができる。 このような 技術により、 ダイクロイツクプリズム 1 0 1 から出射される光を振動方向が揃つ た直線偏光とすることができる。 (光源装置としての第 5の実施形態）
本発明の光源装置の第 5の実施形態を図 5に基づき説明する。 図 5は光源装置 を上面から見た図である。
ダイクロイツクプリズム 1 0 1の周囲には、 赤領域の波長で発光する有機電界 ( E L ) 素子 （赤） 50 1 R、 緑領域の波長で発光する有機 E L素子 （緑） 50 1 G、 および青領域の波長で発光する有機 E L素子 （青） 50 1 Bが配置されて いる。
各色の有機 E L素子 5 0 1 R、 50 1 G、 50 1 Bのそれぞれは、 ガラス基板 502上に透明電極、 有機薄膜層構造、 および金属電極が積層された発光層構造 50 3 R、 5 0 3 G、 50 3 Bを備えている。 発光層構造は封止基板 504に よって封止される。 透明電極と金属薄膜との間に印加される直流電界によって有 機薄膜層構造中の有機発光膜が発光する。 有機発光膜の材料として赤色で発光す る材料を用いれば赤色光源、 緑色で発光する材料を用いれば緑色光源、 青色で発 光する材料を用いれば青色光源を構成することができる。
各色の有機発光膜は、 その発光領域が 1 9 mm x 1 4 mm程度となるような平 面的な大きさとなっている。 発光領域の大きさはこの大きさに限定されるもので はなく、 必要とされる光源の大きさに応じて変更すれば良い。
このように、 有機 E L素子 50 1 R、 50 1 G、 50 1 Bを用いることにより , 前述 （例えば、 光源装置としての第 1の実施形態） の L E D 1 0 2 R、 1 02 G. 1 02 Bを光源として適用するのに比べ、 ある面積にわたって均一発光すること ができるという優位性を持つ。 なお、 この有機 E L素子 50 1 R、 50 1 G、 5 0 1 Bは、 前記光源装置としての第 4の実施形態で適用した平板型蛍光管 30 1 R、 30 1 G、 30 1 Bと同類であり、 実質的に連続した単一の発光領域を持つ 面状光源として分類されるものである。
(光源装置としての第 6の実施形態） 本発明の光源装置の第 6の実施形態を図 6に基づき説明する。 図 6は光源装置 を上面から見た図である。
ダイクロイツクプリズム 1 0 1の周囲には、 赤領域の波長で発光する有機電界 ( E L ) 素子 （赤） 60 1 R、 緑領域の波長で発光する有機 E L素子 （緑） 6 0 1 G、 および青領域の波長で発光する有機 E L素子 （青） 60 1 Bが配置されて いる。
各色の有機 E L素子 6 0 1 R、 60 1 G、 6 0 1 Bのそれぞれは、 ガラス基板 602上に透明電極、 有機薄膜層構造、 および金属電極が積層された発光層構造 60 3 R、 6 0 3 G、 6 0 3 Bを備えている。 発光層構造は封止基板 604に よって封止される。 透明電極と金属薄膜との間に印加される直流電界によって有 機薄膜層構造中の有機発光膜が発光する。 有機発光膜の材料として赤色で発光す る材料を用いれば赤色光源、 緑色で発光する材料を用いれば緑色光源、 青色で発 光する材料を用いれば青色光源を構成することができる。
各色の有機発光膜は、 その発光領域が 1 9 mm x 1 4 mm程度となるような平 面的な大きさとなっている。 発光領域の大きさはこの大きさに限定されるもので はなく、 必要とされる光源の大きさに応じて変更すれば良い。
このように、 本実施形態の基本的な構成は図 5に示した光源装置としての第 5 の実施形態と同じであるが、 有機薄膜層構造が異なっており、 有機薄膜層構造に 光学的共振器構造を備えている。 光学的共振器構造によって、 有機 E L素子 60 1 R、 60 1 G、 60 1 Bから放射される光のスぺク トル幅を狭く して色の純度 を向上させることができるとともに、 有機 E L素子の法線方向 （正面方向） への 輝度を向上させることができる。
(光源装置としての第 7の実施形態）
本発明の光源装置の第 7の実施形態を図 7に基づき説明する。 なお、 光源装置 としての第 6の実施形態と同一構成部分については同一の符号を付すこととする ( この第 7の実施形態で適用される光源は、 面状光源としての赤色で発光する有 機 E L素子 60 1 R、 緑色で発光する有機 E L素子 60 1 G、 青色で発光する有 機 E L発光素子 60 1 Bであり、 それぞれの発光素子 601 R、 60 1 G、 60 1 Bは光源装置としての第 6の実施形態と同様に光学的共振器構造を備えている ( これらの 3色の発光素子 6 0 1 R、 60 1 G、 60 1 Bからの光はダイクロイツ クプリズム 1 0 1で合成されるが、 この光源装置の第 7の実施形態では、 各発光 素子 60 1 R、 60 1 G、 60 1 Bとダイクロイツクプリズム 1 0 1 との間には, 1 /4波長フィルム （ 1 /4 Λ板） 604 R、 604 G、 604 Bと反射型偏光 板 605 R、 605 G、 605 Bとから構成される偏光変換素子 607 R、 60 7 G、 607 Bが配置されている。
赤色で発光する有機 E L素子 60 1 Rの前面には、 1 /4波長フイルム 604 Rと反射型偏光板 605 Rとが配置され、 緑色で発光する有機 E L素子 60 1 G の前面には、 1 /4波長フイルム 604 Gと反射型偏光板 60 5 Gとが配置され, 青色で発光する有機 E L素子 60 1 Bの前面には、 1 /4波長フィルム 604 B と反射型偏光板 605 Bとが配置される。 反射型偏光板 60 5 R、 605 G、 6 05 Bは、 それぞれ第 1 の方向に振動する直線偏光は透過し、 第 1の方向に直交 する第 2の方向に振動する直線偏光は反射する機能を有する。
偏光変換素子 607 R、 607 G、 607 Bの機能を、 緑色で発光する有機 E し素子 60 1 Gを例にとって説明する。
有機 Eし素子 60 1 Gからの右回りの円偏光 （図中の Rで表示） は 1 /4波長 フィルム 604 Gで直線偏光である p偏光 （図中の Pで表示） に変換されるもの とする。 反射型偏光板 60 5 Gが p偏光 Pを透過させることができるとすると、 この P偏光は反射型偏光板 605 Gを透過する。
—方、 有機 E L素子 60 1 Gからの左回り円偏光 （図中のしで表示） は 1 /4 波長フイルム 604 Gによつて p偏光に直交する直線偏光である s偏光 （図中の Sで表示） に変換される。 s偏光は反射型偏光板 6 0 5 Gで反射され、 1 /4波 長フイルム 604 Gによって再び左回り円偏光に変換されて有機 E L素子 60 1 Gに厌 れる o
有機 E L素子 60 1 Gに戻された左回り円偏光は有機 E L素子の陰極電極など で反射される際に右回り円偏光に変換され、 今度は 1 /4波長フイルム 604 G によって p偏光に変換される。 このようにして、 有機 E L素子 60 1 Gから放射 された光が、 1 /4波長フイルム 604 Gと反射型偏光板 60 5 Gとから構成さ れる偏光変換素子 607 Gによって偏光方向の揃った直線偏光に変換される。 このような有機 E L素子 60 1 R、 60 1 G、 60 1 Bからの放射光の偏光変 換技術は、 国際公開 W 09 7/43686或いは国際公開 W09 7/ 1 2276 に開示されている。
1 /4波長フィルム 604 Gと反射型偏光板 605 Gはそれぞれ緑色の波長帯 域だけにおいて機能する素子であってもよいし、 赤、 緑、 青を含む可視光の波長 領域にわたって機能する素子であってもよい。
赤色で発光する有機 E L素子 60 1 R、 青色で発光する有機 E L素子 60 1 B からの放射光も同様にして、 偏光変換素子 6 07 R、 607 Bによって振動方向 が揃った直線偏光 （ P ) に変換される。
赤色に対応する 1 /4波長フイルム 604 Rと、 反射型偏光板 605 R、 或い は青色に対応する 1 /4波長フイルム 604 Bと、 反射型偏光板 605 Bはそれ それ赤色、 或いは青色の波長帯域だけにおいて機能する素子であってもよいし、 赤、 緑、 後を含む可視光の波長領域にわたって機能する素子であってもよい。 直線偏光となった赤、 緑、 青の光はダイクロイツクプリズム 1 0 1で合成され, 振動方向が揃った直線偏光としてダイクロイツクプリズム 1 0 1 から出射される < (表示装置としての第 1 の実施形態）
本発明の表示装置の第 1の実施形態を図 8に基づき説明する。 図 8は表示装置 の主要な光学系を上面から見た図である。
液晶表示素子 7 0 1の背面には、 図 4に示した光源としての第 4の実施形態で 説明した光源装置を配置する。 光源装置は、 ダイクロイツクプリズム 1 0 1 、 平 板状蛍光管 （赤） 3 0 1 R、 平板状蛍光管 （緑） 3 0 1 G、 平板状蛍光管 （青） 3 0 1 B、 およびプリズムアレイ 4 0 1 V、 4 0 1 Hから構成され、 赤色、 緑色 および青色が合成された白色光で液晶表示素子 7 0 1 を照明する。
液晶表示素子 7 0 1 に表示された画像は投写レンズ 7 0 5によって拡大され、 スクリーン 7 0 6に投写される。
液晶表示素子 1 0 1 はガラス基板 7 0 4に挟持された液晶層 7 0 3を持ち、 力 ラー画像を表示するために画素ごとにカラーフィルタ 7 0 2 R、 7 0 2 G、 7 0 2 Bが形成されている。 この図では、 図を見易くするために液晶を駆動する素子 や配線などは省いて描いてある。
液晶表示素子 7 0 1の表示領域は例えば 1 8 . 3 x 1 3 . 7 m m (対角で 0 . 9インチ） である。 表示領域の大きさは必要に応じて変更することができるが、 表示領域の大きさに合わせて各色の光源の発光領域の大きさを変更する必要があ る。
なお、 光源装置の第 4の実施形態において述べたように平板型蛍光管を用いた 各色の光源装置において、 プリズムアレイとダイクロイツクブリズムとの間に反 射型偏光板を設けても良い。
(表示装置としての第 2の実施形態）
本発明の表示装置の第 2の実施形態を図 9乃至図 1 1 に基づき説明する。 図 9 は表示装置の主要な光学系を上面から見た図であり、 図 1 0は表示装置の制御回 路の詳細を示すブロック図であり、 図 1 1 は光源の点灯と液晶表示素子の表示の タイミングを示すタイミングチャー トである。
液晶表示素子 8 0 1 の背面には、 図 2に示した光源装置としての第 2の実施形 態で説明した光源装置を配置する。 光源装置は、 ダイクロイツクプリズム 1 0 1 、 L E D (赤） 1 02 R、 L E D (緑） 1 0 2 G、 L E D (青） 1 0 2 B、 および, レンズアレイ 20 1 R、 20 1 G、 20 1 Bから構成される。
各色の L E Dの点灯と液晶表示素子の駆動は表示制御回路 80 2で制御される。 図 1 0には、 表示制御回路 802の詳細図が示されている。 この表示制御回路 802には、 R G Bそれぞれに対応してフレームメモリ 8 1 0が設けられており、 画像データは、 各色毎に一旦フレームメモリ 8 1 0に記憶される。 フレームメモ リ 8 1 0に記憶された画像データからは、 同期信号抽出部 8 1 2によって同期信 号が取り出され、 クロック 8 1 4からのクロック信号によって同期がとられるよ うになつている。 同期信号は、 出力タイミング発生部 8 1 6に出力され、 液晶表 示素子 80 1の駆動を制御する画像出力制御部 8 1 8と、 各色の発光素子の駆動 を制御する切換制御部 8 20へ出力されるようになっている。
画像出力制御部 8 1 8には、 前記フレームメモリ 8 1 0から画像データが入力 され、 前記同期信号に基づいて L C D (液晶素子） 用電源回路 82 2からの電源 によって、 液晶表示素子 80 1へ所定の画像を形成する。
一方、 切換制御部 8 20では、 液晶表示素子 80 1で表示される画像に対応 する色の発光素子を点灯させるベく、 R ドライバ 824、 G ドライバ 826、 B ドライバ 828へ順次切替えて信号を出力する。 これにより、 各 L E D 1 02 R、 1 02 G、 1 02 Bは、 光源用電源回路 8 3 0からの電源によって、 R G Bが所 定の順番 （液晶表示素子 80 1への画像表示順と同期して） で順次点灯を繰り返 す。
この制御の方法を図 1 1 を用いて説明する。 液晶表示素子 80 1 には 1 フィー ルド内で赤成分の画像、 緑成分の画像および青成分の画像が順番に表示される。 赤成分の画像が表示されている間は赤色の L E D 1 02 Rが点灯し、 緑成分の画 像が表示されている間は緑色の L E D 1 0 2 Bが点灯し、 青成分の画像が表示さ れている間は青色の L E D 1 0 2 Bが点灯するように L E Dの点灯と液晶表示素 子に表示される画像のタイミングが制御される。
このような人の眼の残像効果を利用した色順次表示を行なうことにより、 液晶 表示素子にカラーフィルタを備える必要がな〈なる。 図 8に示した表示装置とし ての第 1の実施形態における液晶表示素子 7 0 1 に用いられているカラ一フィル タは該当透過波長の光以外の波長の光は吸収するが、 これに対して、 本実施形態 のような色順次カラ一表示の場合には光源からスクリ一ンまでの光の利用効率を より高めることができる。
なお、 図 8に示す表示装置の第 1の実施形態においても、 液晶表示素子 7 0 1 にカラ一フィルタを用いる代わりに上述した色順次表示方式を採用して光の利用 効率を高めることができる。
また、 上記のような色順次駆動によるカラー画像の表示においては、 R G Bの 光源から光がダイクロイツクプリズム 1 0 1 を経て出射されるので各色の光源の 光軸が一致し、 各色の光源で液晶表示素子を同一の方向から照明できるので、 色 の視覚依存性が無い、 という効果がある。
(表示装置としての第 3の実施形態）
本発明の表示装置の第 3の実施形態を図 1 2に基づき説明する。 図 1 2は表示 装置の主要な光学系を上面から見た図である。
液晶表示素子 7 0 1の背面には、 図 1に示した第 1の実施形態の光源装置を配 置する。 光源装置は、 ダイクロイツクプリズム 1 0 1 、 L E D (赤） 1 0 2 R、 L E D (緑） 1 0 2 G、 L E D (青） 1 0 2 Bから構成され、 赤色、 緑色および 青色が合成された白色光で液晶表示素子 7 0 1 を照明する。
本実施形態の表示装置は、 レンズ 1 0 0 1 を通して液晶表示素子 7 0 1の拡大 された虚像を見る表示装置である。
(表示装置としての第 4の実施形態） -
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本発明の表示装置の第 4の実施形態を図 1 3に基づき説明する。 液晶表示装置 6 0 6の背面に図 7で示した光源装置としての第 7の実施形態で 説明した光源装置を配置する。
光源装置は、 光学的共振構造を備えた有機 E L素子 6 0 1 R、 6 0 1 G , 6 0 1 Bであり、 各有機 E L素子 6 0 1 R、 6 0 1 G、 6 0 1 Bの前面には 1 4波 長フィルム 6 0 4 R、 6 0 4 G、 6 0 4 B及び反射型偏光板 6 0 5 R、 6 0 5 G、 6 0 5 Bが配置されている。 光源装置としての第 7の実施形態で説明したように、 ダイクロイツクプリズム 1 0 1から出射される光は振動方向が揃った直線偏光 Pである。 液晶表示素子 6 0 6は入射側の偏光板 6 1 0 Pと出射側の偏光板 6 1 O Aを備 えているが、 入射側の偏光板 _§_LQ_ Pの透過軸を直線偏光 Pの振動方向と合わせ ることにより、 偏光板 6 1 0 Pでの光の吸収を減らすことができ、 液晶表示素子 6 0 6を透過できる光量を増加させることができ、 光源装置からの光を有効に液 晶表示素子 6 0 6で変調させることができる。 液晶表示素子 6 0 6に表示される画像は投写レンズ 6 0 8によってスクリ一ン 6 0 9に拡大投写される。 液晶表示素子 6 0 6が画素毎にカラ一フィルタ一を備えている場合には、 赤、 緑、 青の有機 E L素子 6 0 1 R、 6 0 1 G . 6 0 1 Bを同時に点灯して白色光で 液晶表示素子を照明すればカラー画像の投写ができる。
一方、 液晶表示素子 6 0 6がカラ一フィルタ一を備えていない場合には、 表示 装置としての第 2の実施形態で説明したような赤、 綠、 青の有機 E L素子 6 0 1 R、 6 0 1 G、 6 0 1 Bを 1 フレーム内で順番に点灯する色順次駆動によって力 ラー画像の表示を行うことができる。
なお、 上記のような色順次駆動によるカラー画像の表示においては、 各色の光 源の光軸が一致し、 かつ同一の方向から照明できるので、 色の視覚依存性が無い、 という効果がある。
(表示装置としての第 5の実施形態） .
本発明の表示装置の第 5の実施形態を図 1 4に基づき説明する。 図 1 4は表示 装置の主要な光学系を上面から見た図である。
図 1 3に示した表示装置とは、 レンズ 1 0 0 1 と観察者の眼 1 0 0 2との間に ハーフミラー 1 1 0 1 が配置されている部分だけが異なり、光源装置や液晶表示 装置の構成は図 1 3と同じである。
ハーフミラ一 1 1 0 1 によって、 液晶表示素子 7 0 1の拡大された像を外界 1 1 0 2に重ねて見ることができる。
外界を見る必要がなければハーフミラーのかわりに全反射ミラ一を用いても良 い o
なお、 実施の形態、 特に表示装置の実施の形態において、 色順次駆動させると きに適用した光源は、 L E D等の点状光源に限らず、 有機 E L素子、 平板状蛍光 管等の面状光源であってもよい。
以上説明した実施形態においては、 表示装置の形態として、 透過型の液晶表示 素子を利用した例について説明した。 本発明はこれに限定されるものではなく、 光源からの光を反射する反射型の液晶表示素子、 または、 変形可能なミラーで画 素が形成されたライ 卜バルブ又は空間変調素子のような外部からの光を反射する タイプの光変調デバイス等が光変調部材 · 手段として光源と組み合わされた光学 装置も本発明によって提供される。 産業上の利用性
以上述べたように、 本発明の光源装置によれば、 赤、 緑、 青のそれぞれの波長 において発光効率が最大化された光源を備え、それぞれの光源からの光をダイク 口イツクブリズムで合成することにより、 明るい白色光を生成できる小型の光源 _
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装置を構成することができるという効果を有する。 このような光源装置によって液晶表示素子等の光変調素子を照明することによ り、 小型の表示装置を構成することができるという効果を有する。 さらには、 赤, 緑、 青のそれぞれの光源を順番に点灯させ、 これに同期させて液晶表示素子等の 光変調素子に赤、 緑、 青の各成分の画像を表示させることにより、 一枚の光変調 素子から成る小型の表示装置の明るさを向上させることができるという効果を有 する。

Claims

請求の範囲 第一の色で発光する第一の光源と、 第二の色で発光する第二の光源と、 第三の色で発光する第三の光源とを備え、 前記第一の光源からの光と、 前記 第二の光源からの光と、 前記第三の光源からの光とを色合成光学系で合成す ることを特徴とする光源装置。
前記第一の色が橙から赤の領域の色、 前記第二の色が緑から黄緑の領 域の色、 前記第三の色が青の領域の色であることを特徴とする請求項 1記載 の光源装置。
前記色合成光学系がダイクロイツクブリズムであることを特徴とする 請求項 1 又は請求項 2記載の光源装置。
前記第一、 第二および第三の光源が発光ダイ才ー ドであることを特徴 とする請求項 1乃至請求項 3の何れか 1項記載の光源装置。
前記第一、 第二および第三の光源のそれぞれにおいて複数の前記発光 ダイ才ードが 2次元的に配列されていることを特徴とする請求項 4記載の光 源装置。
前記第一、 第二および第三の光源と前記色合成光学系との間にレンズ が配置されていることを特徴とする請求項 5記載の光源装置。
前記第一、 第二および第三の光源と前記色合成光学系との間にレンズ アレイ素子が配置されていることを特徴とする請求項 5記載の光源装置。
前記第一、 第二及び第三の光源がいずれも面状光源である請求項 1記 載の光源装置。
前記第一、 第二および第三の光源が平板型蛍光管であることを特徴と する請求項 1乃至請求項 3の何れか 1項記載の光源装置。
. 前記平板型蛍光管と前記色合成光学系との間にプリズムアレイ素子が配 置されていることを特徴とする請求項 9記載の光源装置。
· 前記プリズムアレイ素子が、 互いに直交する 2つのプリズムアレイから 構成されることを特徴とする請求項 9記載の光源装置。
. 前記第一の光源と前記色合成光学系との間に第一の偏光変換素子が配置 され、 前記第二の光源と前記色合成光学系との間に第二の偏光変換素子が配 置され、 前記第三の光源と前記色合成光学系との間に第三の偏光変換素子が 配置されていることを特徴とする請求項 9記載の光源装置。
. 前記偏光変換素子が反射型偏光板であることを特徴とする請求項 1 2記 載の光源装置。
. 前記第一、 第二および第三の光源が平板状の電界発光素子であることを 特徴とする請求項 1乃至請求項 3のいずれか 1項記載の光源装置。
. 前記電界発光素子が、 有機薄膜を発光層とする有機電界発光素子である ことを特徴とする請求項 1 4記載の光源装置。
. 前記有機電界発光素子が、 発光層構造に光学的共振器を備えていること を特徴とする請求項 1 4記載の光源装置。
. 前記第一の光源と前記色合成光学系との間に第一の偏光変換素子が配置 され、 前記第に光源と前記色合成光学系との間に第二の偏光変換素子が配置 され、 前記第三の光源と前記色合成光学系との間に第三の偏光変換素子が配 置されていることを特徴とする請求項 1 4乃至請求項 1 6の何れか 1項記載 の光源装置。
. 前記偏光変換素子が、 1 / 4波長フィルムと反射型偏光板とから構成さ れ、 前記光源側に 1 / 4波長フィルムが配置され、 前記色合成光学系素子側 に反射型偏光板が配置されていることを特徴とする請求項 1 7記載の光源装 置。
. 前記第一、 第二、 および第三の光源が同時に点灯することを特徴とする 請求項 1乃至請求項 1 8の何れか 1項記載の光源装置。
. 前記第一、 第二、 および第三の光源が順番に点灯を繰返すことを特徴と する請求項 1乃至 1 8の何れか 1項に記載の光源装置。
. 光変調素子と、 前記請求項 1乃至請求項 2 0の何れか 1項記載の光源装 置を有し、 前記光源装置からの光を前記光変調素子において変調し、 変調さ れた光を投写レンズで拡大して表示する表示装置。
. 前記光変調素子が透過型の液晶素子であり、 該液晶素子の一方の面に対 向して前記光源装置が設けられ、 前記液晶素子に形成された画像を投写レン ズで拡大して表示する表示装置。
. 液晶表示素子に表示された画像の拡大された虚像を観察する請求項 2 2 記載の表示装置。
. 前記液晶表示素子を構成する画素にカラ一フィル夕が形成されているこ とを特徴とする請求項 2 2記載の表示装置。
. 前記光変調素子が反射型の光変調素子であり、 該光変調素子の反射面に 対向して前記光源装置が設けられていることを特徴とする請求項 2 2記載の 表示装置。
. 光変調素子と、 前記請求項 1乃至請求項 2 0の何れか 1項記載の光源装 置を有し、 前記光源装置からの光を前記光変調素子において変調し、 変調さ れた光を投写レンズで拡大して画像を表示する表示装置であって、 前記光変 調素子が、 第一の色成分の画像、 第二の色成分の画像、 及び第三の色成分の 画像を時分割で形成し、 前記第一の色成分の画像が形成されている期間に前 記光源装置の第一の光源を点灯させ、 続いて前記第二の色成分の画像が形成 されている期間に前記光源装置の第二の光源を点灯させ、 続いて前記第三の 色成分の画像が形成されている期間に前記光源装置の第三の光源を点灯させ、 前記光学変調素子における前記第一、 第二及び第三の色成分の順次表示と、 その順次表示に対応した前記第一、 第二及び第三の光源の順次点灯によって カラー画像を表示させることを特徴とする表示装置。
. 前記光変調素子が透過型の液晶素子であり、 該液晶素子の一方の面に対 向して前記光源装置が設けられ、 液晶素子に形成された画像を投写レンズで 拡大して表示することを特徴とする請求項 2 6記載の表示装置。
. 前記液晶素子に形成された画像の拡大された虚像を観察する請求項 2 6 記載の表示装置。
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