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DE69022504T2 - Bildanzeigevorrichtung. - Google Patents

Bildanzeigevorrichtung.

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Publication number
DE69022504T2
DE69022504T2 DE69022504T DE69022504T DE69022504T2 DE 69022504 T2 DE69022504 T2 DE 69022504T2 DE 69022504 T DE69022504 T DE 69022504T DE 69022504 T DE69022504 T DE 69022504T DE 69022504 T2 DE69022504 T2 DE 69022504T2
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DE
Germany
Prior art keywords
display device
microlens array
display panel
liquid crystal
microlenses
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
DE69022504T
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English (en)
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DE69022504D1 (de
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Fumiaki Funada
Hiroshi Hamada
Shinichi Ogawa
Toshiaki Takamatsu
Noriko Watanabe
Masao Yoshikawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Priority claimed from JP1187715A external-priority patent/JP2522549B2/ja
Priority claimed from JP1199723A external-priority patent/JPH0363626A/ja
Priority claimed from JP32653889A external-priority patent/JP2677436B2/ja
Priority claimed from JP1326536A external-priority patent/JP2677435B2/ja
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE69022504D1 publication Critical patent/DE69022504D1/de
Publication of DE69022504T2 publication Critical patent/DE69022504T2/de
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    • H04N9/3102Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
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    • GPHYSICS
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    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Bildanzeigevorrichtung vom Projektionstyp.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • In den letzten Jahren wurden zum Erzielen einer relativ großen Anzeige von Bildern durch eine kompakte, leichte Anzeigevorrichtung Projektions-Bildanzeigevorrichtungen, die ein Bild auf einen Schirm projizieren, verwendet, die eine nicht leuchtende Anzeigetafel vom Transmissionstyp verwenden, um das Bild durch Projizieren von Licht auf die Anzeigetafel von einer Lichtquelle hinter dieser Anzeigetafel auszubilden.
  • Eine nicht leuchtende Anzeigetafel emittiert selbst kein Licht, sondern es wird vielmehr ihr Durchlaßvermögen durch ein Ansteuersignal verändert, und das Bild wird durch Modulieren der Stärke des Lichts einer gesondert vorhandenen Lichtquelle angezeigt. Beispiele für nicht leuchtende Anzeigetafeln sind Flüssigkristall-Anzeigetafeln, elektrochrome Anzeigetafeln sowie transmissive Keramikanzeigetafeln (z. B. Anzeigetafeln unter Verwendung von Bleilanthanzirkonattitanat (PLZT) in Anzeigeelementen). Insbesondere wurden Flüssigkristall-Anzeigetafeln in großem Umfang in tragbaren Fernsehern, Textprozessoren usw. verwendet.
  • Bei derartigen Anzeigetafeln sind die kleinsten Anzeigeeinheiten, die als Bildelemente bezeichnet werden, in einem regelmäßigen Muster angeordnet, und ein Bild wird dadurch angezeigt, daß unabhängige Ansteuerspannungen jeweils an die Bildelemente angelegt werden. Zu den Verfahren, die dazu verwendet werden, unabhängige Steuerspannungen an jedes Bildelement anzulegen, gehören das Ansteuersystem mit Einfachmatrix und das Ansteuersystem mit Aktivmatrix.
  • Um eine Anzeige von Farbbildern zu erhalten, wird ein System mit drei Anzeigetafeln verwendet, das das Farbbild dadurch erzeugt, daß drei monochrome Bilder, die durch drei den drei Primärfarben (d.h. rot, grün und blau) entsprechende Anzeigetafeln erzeugt werden, überlagert werden, oder es wird ein System mit einer Anzeigetafel verwendet, das eine Farbanzeige dadurch vornimmt, daß drei Arten von Farbbildern, die den drei Primärfarben entsprechen, in einem Mosaik- oder Streifenmuster (nachfolgend als Farbfilter bezeichnet) so angeordnet werden, daß sie den jeweiligen Bildelementen einer Anzeigetafel zugewandt sind.
  • Beim System mit drei Anzeigetafeln ist es schwierig, eine kompakte, leichte Bildanzeigevorrichtung zu erzeugen, da sowohl drei Anzeigetafeln als auch ein optisches System erforderlich sind, um die drei monochromen Bilder zu überlagern, die den drei Primärfarben entsprechen.
  • Andererseits ist es relativ einfach, mit dem System mit einer Anzeigetafel eine kompakte, leichte Bildanzeigevorrichtung zu erzeugen und geringere Herstellkosten zu erzielen. Jedoch sind zum Erzielen einer Auflösung, die derjenigen beim System mit drei Anzeigetafeln entspricht, wenn das Bild bei einem System mit einer Anzeigetafel mit Farbe versehen wird, dreimal soviele Bildelemente für nur eine Anzeigetafel erforderlich. Daher sollte jedes Bildelement kleiner gemacht werden und die Dichte der Bildelemente sollte erhöht werden.
  • Wenn eine Flüssigkristall-Anzeigetafel mit einem Matrixansteuerungssystem mit einem Farbfilter, der Licht der drei Primärfarben (d.h. rot, grün und blau) durchläßt, an jedem Bildelement verwendet wird, sollten die Schaltelemente und die verschiedenen Signalleitungen zwischen den Bildelementen vorhanden sein. Insbesondere dann, wenn eine Flüssigkristall-Anzeigetafel vom System mit Aktivmatrixansteuerung mit Schaltelementen (z. B. Dünnfilmtransistoren oder Metall-Isolator-Metall(MIM)-Elementen) verwendet wird, sind getrennte Anzeigeelektroden, die mit diesen Schaltelementenverbunden sind, Ansteuersignalleitungen, die Treibersignale an diese Anzeigeelektroden liefern, und Abrastersignalleitungen vorhanden, die die Steuersignale zuführen, die die vorstehend genannten Schaltelemente durchrastern können. Daher verringert sich der prozentuale Anteil (das Aperturverhältnis) der zur Anzeige beitragenden Fläche (d.h. der Fläche, in derdie Anzeigeelektroden ausgebildet sind) pro Einheitsfläche im Vergleich zur Fläche, die nicht zur Anzeige beiträgt (d.h. der Fläche, in der die verschiedenen Signalleitungen und Schaltelemente ausgebildet sind).
  • Wenn Farbbilder mit einem System mit einer Anzeigetafel dargestellt werden, ist es erforderlich, die Anzeigeelektroden kleiner zu machen und die Dichte der Bildelemente zu erhöhen, wie vorstehend beschrieben, so daß der Abschattungsbereich, der nicht zur Anzeige beiträgt, relativ groß wird, was das Aperturverhältnis weiter verringert.
  • Diese Verringerung des Aperturverhältnisses verringert die Menge des Lichts, das durch die Flüssigkristall-Anzeigetafel hindurchgestrahlt wird, was zu einem dunkleren Anzeigebild führt, wenn dieselbe Lichtquelle verwendet wird.
  • Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wurden in den offengelegten japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 60-165-621 bis 60-165 624, 60-262 131 und 1-35 416 verschiedene Verfahren offenbart, die die Helligkeit des Anzeigebilds dadurch verbessern, daß ein Mikrolinsenarray verwendet wird, um das auf die Flüssigkristall-Anzeigetafel fallende Licht auf die Bildelementbereiche (d.h. die Anzeigeelektroden) zu konvergieren.
  • Zum Ausbilden von Mikrolinsenarrays wurden die folgenden Verfahren vorgeschlagen.
  • (1) Ein Formungsverfahren, bei dem ein metallisches Formwerkzeug dazu verwendet wird, ein Kunstharzmaterial oder Glas zu einem Mikrolinsenarray zu formen.
  • (2) Ein Verfahren, bei dem konvexe Linsen in einem Mikrolinsenarray dadurch ausgebildet werden, daß der Effekt verwendet wird, daß dann, wenn ein spezieller Typ eines photoempfindlichen Harzes Licht mit einem dem Mikrolinsenarray entsprechenden Muster ausgesetzt wird, das photoempfindliche Harz, das nicht reagiert hat, aus den nicht belichteten Teilen in die belichteten Teile wandert und die belichteten Teile aufquellen, um die konvexen Linsen auszubilden.
  • (3) Ein Verfahren, bei dem konvexe Linsen in einem Mikrolinsenarray dadurch ausgebildet werden, daß eine bekannte Photolithographietechnik dazu verwendet wird, ein thermoplastisches Harz in Plattenform entsprechend dein Mikrolinsenarray zu mustern und dann das Harz auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt zu erwärmen, um es zum Fließen zu bringen und eine Krümmung an den Kanten hervorzurufen.
  • (4) Ein Verfahren, bei dem konvexe Linsen in einem Mikrolinsenarray dadurch ausgebildet werden, daß ein Näherungsdruck auf einem photoempfindlichen Harz ausgeführt wird und die Menge an Material, das einer Photoreaktion unterlag, abhängig von der Unbestimmtheit des Übertragungsbildes auf dem photoempfindlichen Harz an den Kanten der beim Näherungsdruck verwendeten Maske verteilt wird.
  • (5) Ein Verfahren, bei dem eine einem Mikrolinsenarray entsprechende Konfiguration dadurch erhalten wird, daß Licht mit einer bestimmten Intensitätsverteilung auf ein photoempfindliches Harz gestrahlt wird, um eine Brechungsindexverteilung auszubilden, die der Intensität des Lichts entspricht.
  • (6) Ein Verfahren, bei dem eine einem Mikrolinsenarray entsprechende Konfiguration dadurch erhalten wird, daß eine Brechungsindexverteilung bei Glas oder anderen transparenten Substraten unter Verwendung einer selektiven Ionendiffusionstechnik ausgebildet wird.
  • (7) Ein Verfahren, bei dem konvexe Linsen in einem Mikrolinsenarray dadurch ausgebildet werden, daß die Kristallisation begleitende Kontraktion verwendet wird, wenn mit Licht auf ein photoempfindliches Glas eingewirkt wird.
  • Alternativ wurden in den offengelegten japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 61-208 080 und 62-267 791 Verfahren offenbart, bei denen ein Mikrolinsenarray mit einem Farbfilter dadurch kombiniert wird, daß das Mikrolinsenarray unter Verwendung eines Pigments oder eines Farbstoffs wahlweise mit einem Farbfilter eingefärbt wird (d.h. mit den Primärfarben rot, grün und blau).
  • Bei dem vorstehend genannten Verfahren, sollte versucht werden, die spektralen Eigenschaften als Funktion der ausgewählten Form des Farbfilters einzustellen, da jedoch der Farbfilter auch als Mikrolinsenarray arbeitet, ist es schwierig, die Form zu ändern, die auf Grundlage der erforderlichen Linseneigenschaften erstellt wird. Auch ist es schwierig, gewünschte spektrale Eigenschaften zu erzielen, da sich die Durchlässigkeit abhängig von der Verteilung der Dicke der Mikrolinse selbst ändert (d.h., daß die Durchlässigkeit nahe dem Zentrum jeder Mikrolinse abnimmt, wohingegen Licht im Wellenlängenband, das absorbiert werden sollte, nahe der Kante jeder Mikrolinse hindurchtreten kann). Darüber hinaus ist das Band von Materialien, die zum Herstellen von Mikrolinsenarrays verwendet werden können, relativ eng, und zwar vom Gesichtspunkt solcher Faktoren wie des Brechungsindex, der Molekülstruktur und des Schmelzpunkts her gesehen. Ferner ist das Band von Pigmenten und Farbstoffen, die verwendet werden können, stark beschränkt, da die Materialien begrenzt sind, die zum Herstellen von Mikrolinsen verwendet werden können. Daher ist es erwünscht, einen Farbfilter getrennt vom Mikrolinsenarray anzuordnen.
  • Wenn ein Mikrolinsenarray unter Verwendung eines der vorstehend genannten Verfahren (1) bis (7) hergestellt wird, sind die runden Mikrolinsen mit einem vorgegebenen Abstand angeordnet, um zu verhindern, daß sie einander überlappen. Bei einem solchen Typ eines Mikrolinsenarrays existiert ein Zwischenraum, der zwischen benachbarten Mikrolinsen verbleibt, der nicht zur Lichtkonvergierung beiträgt, so daß nicht das gesamte auf das Mikrolinsenarray auftreffende Licht konvergiert und für die Anzeige verwendet werden kann.
  • Angesichts dieser Schwierigkeit wird daran gedacht, das Konvergierungsvermögen dadurch zu erhöhen, daß die Form jeder der Mikrolinsen so verändert wird, daß kein Zwischenraum zwischen ihnen vorhanden ist. Wenn z. B. die Bildelemente mit einem rechtwinkligen Gittermuster angeordnet werden, können die Mikrolinsen zusammengepackt werden, ohne daß ein Zwischenraum zwischen ihnen besteht, wenn jeder der Mikrolinsen eine dein Bildelementabstand entsprechende Rechteckform gegeben wird.
  • In den meisten Fällen sind die Bildelemente einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in einer Streifenmatrix, einer Diagonalmatrix oder einer Dreiecksmatrix angeordnet. Mikrolinsen sind entsprechend der Bildelementmatrix in der Flüssigkristall-Anzeigetafel angeordnet. Bei einer Dreiecksmatrix sind die Bildelemente in ungeradzahligen und geradzahligen Zeilen gegeneinander um die Hälfte des Bildelementabstands verschoben (bei einer Farbbild-Anzeigetafel sind die Bildelemante derselben Farbe um das 1,5-fache des Bildelementabstands verschoben). Eine Dreiecksmatrix hat die Vorteile, daß die räumliche Auflösung derselben nur geringe Anisotropie aufweist, daß die drei Primärfarben gut miteinander vermischt werden und daß höchste Anzeigequalität in solchen Fällen erzielt wird, in denen dieselbe Anzahl von Bildelementen für jede Farbe verwendet wird. Daher wird bei den meisten tragbaren Flüssigkristall-Fernsehern eine Deltamatrix verwendet, und derselbe Effekt kann auch bei Bildanzeigevorrichtungen vom Projektionstyp erzielt werden.
  • Wenn Bildelemente in einer Dreiecksmatrix angeordnet werden, können die Mikrolinsen dann ohne Zwischenraum zwischengepackt werden, wenn sie rechteckig oder sechseckig sind. Wenn die Mikrolinsen unter Verwendung des oben genannten Verfahrens (1) hergestellt werden, kann ihre Außenform in Rechtecke oder Sechsecke unterteilt werden, ohne daß die Rotationssymmetrie der Form verlorengeht, so daß beinahe keine Differenz hinsichtlich des Konvergierungsvermögens zwischen diesen Mikrolinsen besteht.
  • Wenn jedoch Mikrolinsen mit nicht runder Kontur unter Verwendung eines anderen Verfahrens als des vorstehend genannten Verfahrens (1) hergestellt werden, wobei ein Belichtungsmuster mit gewünschter Form erzeugt wird, geht die Rotationssymmetrie der Form verloren, so daß Astigmatismus auftritt, wodurch die Größe oder die Verzerrung des Durchmessers des Konvergenzflecks erhöht wird. Wenn dies bewirkt, daß der Konvergenzfleck über die Öffnung eines Bildelements übersteht, nimmt das Konvergierungsvermögen ab. Was andere Verfahren neben dem oben genannten Verfahren (1) betrifft, ist unabhängig vom zum Herstellen des Mikrolinsenarrays verwendeten Verfahren das Ausmaß des Astigmatismus bei rechteckigen Linsen größer als bei sechseckigen Linsen. Dies, da sich das Ausmaß des Astigmatismus abhängig von der Abweichung der konkaven/konvexen Form der Mikrolinsen oder hinsichtlich der Brechungsindexverteilung von der Rotationssymmetrie verändert.
  • Daher ist es im allgemeinen am wirkungsvollsten, für eine Flüssigkristall-Anzeigetafel mit Bildelementen in Dreiecksmatrix ein Mikrolinsenarray mit sechseckiger Kontur zu verwenden.
  • Wenn ein Mikrolinsenarray durch das oben genannte Ionendiffusionsverfahren (6) so ausgebildet wird, daß kein Zwischenraum zwischen Mikrolinsen vorliegt, werden die Ionen aus einem Diffusionsfenster eindiffundiert, das viel kleiner als der Durchmesser der auszubildenden Mikrolinsen ist. Daher wird die Form der Mikrolinsen auf natürliche Weise sechseckig.
  • Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen den Formen herkömmlicher Farbfilter und denen für Mikrolinsen. Bei einer solchen Kombination sind die Farbfilter 316R, 316G und 316B rechteckig, so daß weißes Licht oder Licht einer anderen Farbe aus solchen Teilen entweicht, die über die Mikrolinsen 314 hinausstehen. Dies verringert den Anzeigekontrast, oder die Farbmischung verringert die Klarheit; daher ist es erwünscht, daß die Form der Farbfilter mit der der Mikrolinsen übereinstimmt.
  • Im Fall von Bildanzeigevorrichtungen mit einer Flüssigkristall-Anzeigetafel, die mit einem Mikrolinsenarray kombiniert ist, sollten sowohl die Flüssigkristall-Anzeigetafel als auch das Mikrolinsenarray dicht beieinander so angeordnet sein, daß die Mikrolinsen im Mikrolinsenarray einzeln den Bildelementen in der Flüssigkristall-Anzeigetafel entsprechen. Darüber hinaus ist dann, wenn eine Anzeige von Farbbildern vorgenommen wird, eine Ausrichtung zwischen den Farbfiltern und den Mikrolinsen erforderlich.
  • Jedoch ist es bei einer solchen Bildanzeigevorrichtung schwierig, jedes der Teile mit hoher Genauigkeit mittels mechanischer Einrichtungen in der jeweiligen vorgegebenen Position zu halten, und die Herstellkosten steigen an, wenn Versuche zum Erhöhen der Genauigkeit unternommen werden. Darüber hinaus verschlechtert sich dann, wenn zwischen der Flüssigkristall-Anzeigetafel, dem Mikrolinsenarray und dem Farbfilter eine Luftschicht vorhanden ist, die Bildqualität auf Grund von Verlusten, die von der Grenzfläche, der Oberflächenreflexion und von Lichtstreuung herrühren. Um aus Interferenz, Oberflächenreflexion und Lichtstreuung herrührende Verluste zu verhindern, werden diese Teile unter Verwendung eines Klebers miteinander kombiniert.
  • Im allgemeinen werden zum Kombinieren optischer Teile miteinander oder zum Erzeugen von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen Techniken verwendet, die es ermöglichen, daß zwei oder mehr Substrate aneinander haften. Im allgemeinen wird ein durch Einstrahlen von Ultraviolettstrahlung härtendes Harz dazu verwendet, optische Teile wie achromatische Verbundlinsen, verschiedene Arten von prismen und ablenkende Strahlaufteiler zu kombinieren. Obwohl manchmal kalt härtende Harze verwendet werden, sind sie wegen ihrer langen Aushärtzeit nicht für Massenherstellung geeignet. Bei diesen optischen Teilen werden manchmal verschiedene Arten von Glas miteinander kombiniert, jedoch weisen sie nur geringe Unterschiede des Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Ferner besteht kein Bedarf, die Dicke der Kleberschicht genau einzustellen, solange sie dünn gehalten wird.
  • Da Flüssigkristall-Anzeigetafeln gleichmäßig elektrooptische Eigenschaften aufweisen müssen, sollte die Dicke einer Tafel konstant sein. Wenn die zwei Substrate kombiniert werden, die eine Flüssigkristall-Anzeigetafel aufbauen, werden zunächst Abstandhalter zwischen den Substraten verteilt und danach wird ein Flüssigkristall in den Zwischenraum zwischen den Substraten eingespritzt. Es ist auch erforderlich, Abstandhalter im Abdichtungsharz zu verwenden, obwohl die Abdichtungsabschnitte kein Licht durchlassen müssen. Als abdichtungsharz werden im allgemeinen angesichts der Auswirkungen auf die Eigenschaften und die Zuverlässigkeit der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung durch Wärmeeinwirkung aushärtende Epoxyharze verwendet. Im Fall von Flüssigkristall-Anzeigetafeln bestehen die miteinander zu kombinierenden Substrate im allgemeinen aus demselben Material; daher ist es nicht erforderlich, Unterschiede hinsichtlich des Wärmeausdehnungskoeffizienten zu berücksichtigen.
  • Wenn jedoch zwei Substrate mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten durch herkömmliche Techniken miteinander kombiniert werden, ist es erforderlich, Spannungsabbauvorgänge, ein Verwinden und ein Ablösen der Substrate auf Grund von Wärmeänderungen in der Umgebung zu verhindern. Insbesondere dann, wenn ein Mikrolinsenarray mittels eines Klebers mit einer Flüssigkristall-Anzeigetafel kombiniert wird, bewirkt der Kleber eine Änderung der optischen Eigenschaften, oder eine ungleichmäßige Dicke des Klebers ruft eine Verschiebung der Brennweite hervor, so daß sich die Wirkung der Verhinderung von Interferenz, Oberflächenreflexion und Lichtstreuung verringert.
  • Als Beispiel werden Schwierigkeiten erörtert, wie sie dann auftreten, wenn eine Flüssigkristall-Anzeigetafel mit Substraten aus Borsilikatglas mit einem flachen Mikrolinsenarray mit einem Substrat aus Natronkalkglas kombiniert wird.
  • Wie vorstehend angegeben, konvergiert das Mikrolinsenarray das Licht, das andernfalls auf den Schwarzmatrixteil der Flüssigkristall-Anzeigetafel auftreffen würde, auf die Bildelemente, so daß die Helligkeit des angezeigten Bilds zunimmt und das Ersatzaperturverhältnis erhöht ist. Zum Erzielen des größtmöglichen Effekts sollte das Mikrolinsenarray gleichmäßig dadurch mit einer Flüssigkristall-Anzeigetafel kombiniert sein, daß die Dicke des dazwischenliegenden Klebers so eingestellt ist, daß der Brennpunkt jeder der Mikrolinsen im Bereich des entsprechenden Bildelements liegt.
  • Im Fall eines flachen Mikrolinsenarrays, wie es sich durch Brechungsindexverteilung mittels eines Ionenaustauschverfahrens ergibt, wird ein Natronkalkglas, das eine große Menge an Natriumionen enthält, als Substrat-verwendet. Da Natronkalkglas wegen des Auslösens von Ionen in den Flüssigkristall, was die Eigenschaften des Flüssigkristalls verschlechtert, nicht als Substrat für Flüssigkristall-Anzeigetafeln erwünscht ist, wird Borsilikatglas verwendet, das geringen Ionengehalt aufweist. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient von Natronkalkglas 8 - 10 x 10&supmin;&sup6; Grad&supmin;¹ und der von Borsilikatglas 4 -5 x 10&supmin;&sup6; Grad&supmin;¹ ist, tritt dann, wenn ein Paar von Substraten von 3 Zoll miteinander kombiniert werden, bei einer Temperatur von 150 ºC eine Verwindung von ungefähr 0,9 mm auf, weswegen sich die Zuverlässigkeit bei Wärme verringert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Bildanzeigevorrichtung zu schaffen, die leicht hergestellt werden kann und die Bilder mit hohem Kontrast und hoher Helligkeit anzeigen kann. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 dargelegte Vorrichtung gelöst. Die Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
  • Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der hier beschriebenen Erfindung sorgt für folgendes: (1) eine kompakte, leichte Bildanzeigevorrichtung mit deutlich verbessertem Kontrast und Helligkeit angezeigter Bilder; (2) eine Bildanzeigevorrichtung, bei der Schwierigkeiten hinsichtlich Lichtauslekken und des Vermischens farbigen Lichts überwunden sind und bei der das durch das Mikrolinsenarray und den Farbfilter tretende Licht wirkungsvoll verwendet wird, um dadurch weiter verbesserten Kontrast und Helligkeit angezeigter Bilder zu erzielen; und (3) eine Bildanzeigevorrichtung, bei der das Substrat der nicht leuchtenden Anzeigetafel und das Mikrolinsenarray miteinander kombiniert sind, ohne daß die optischen Eigenschaften verschlechtert sind, wobei Verwindung oder Ablösen nicht leicht auftreten und wobei thermische Zuverlässigkeit erzielt ist, da die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten verringert ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Farbbild- Anzeigevorrichtung zeigt.
  • Fig. 2 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, die einen Teil der Anzeigeeinrichtung in der Bildanzeigevorrichtung von Fig. 1 zeigt;
  • Fig. 3 ist eine vergrößerte Draufsicht, die die Umgebung von Bildelementelektroden in der Flüssigkristall-Anzeigetafel der Anzeigeeinrichtung von Fig. 2 zeigt.
  • Fig. 4 ist eine schematische Perspektivansicht, die das Mikrolinsenarray der Anzeigeeinrichtung von Fig. 2 zeigt, wie von der Lichtaustrittsseite her gesehen.
  • Fig. 5 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Farbbild-Anzeigevorrichtung zeigt.
  • Fig. 6 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, die einen Teil der Anzeigeeinrichtung in der Bildanzeigevorrichtung von Fig. 5 zeigt.
  • Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die die Beziehung zwischen den Formen von Mikrolinsen und Farbfiltern bei herkömmlichen Bildanzeigevorrichtungen zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE Beispiel 1
  • Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Farbbild-Anzeigevorrichtung. Diese Farbbild-Anzeigevorrichtung 100 verfügt über eine Lichtquelle 2 und einen Reflexionsspiegel 3. Das Licht von der Lichtquelle 2 und vom Reflexionsspiegel 3 läuft durch Kondensorlinsen 4 und 5 und tritt dann in eine Anzeigeeinrichtung 61 ein.
  • Die Lichtquelle 2 ist eine weiße Lichtquelle, die eine Halogenlampe, eine Metallhalogenidlampe oder eine Xenonlampe sein kann. Der Reflexionsspiegel 3 reflektiert das von der Lichtquelle 2 emittierte Licht auf die entgegengesetzte Seite und richtet das Licht auf die Anzeigeeinrichtung 61 aus. Obwohl bei diesem Beispiel Koehler-Beleuchtung verwendet wird, können auch andere Beleuchtungsverfahren verwendet werden (z.B. kritische Beleuchtung oder telezentrische Beleuchtung).
  • Das durch die Anzeigeeinrichtung 61 tretende Licht wird durch eine Projektionslinse 7 auf einen Schirm 8 pröjiziert, wodurch sich ein Farbbild ergibt.
  • Fig. 2 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, die einen Teil der Anzeigeeinrichtung 61 zeigt. Diese Anzeigeeinrichtung 61 verfügt über ein Mikrolinsenarray 110 und eine Flüssigkristall-Anzeigetafel 120, die miteinander mittels einer Kleberschicht 130 kombiniert sind, die aus transparentem Material besteht. Das Mikrolinsenarray 110 ist an der Lichteintrittsseite der Anzeigeeinrichtung 61 angeordnet.
  • Die Oberfläche des Mikrolinsenarrays 110 zur Kleberschicht 130 hin verfügt über drei Primärfarbfilter 116 (für rot, grün und blau) (die jeweiligen Farben der Filter sind durch die Nummern 116R, 116G und 116B angegeben), die jeweils den auf dem Glassubstrat 112 ausgebildeten Mikrolinsen entsprechen.
  • Das für die Farbfilter 116 verwendete Material ist vorzugsweise entweder ein anorganisches Material oder ein organisches Material, wobei die Beständigkeit gegen Licht und Wärme berücksichtigt ist. Zu Beispielen für verwendbare anorganische Materialien gehört ein Interferenzfilter, bei dem zwei Arten von Oxidfilmen mit verschiedenen Brechungsindizes abwechselnd durch Elektronenstrahlabscheidung oder Sputtern ausgebildet sind. Ein spezielles Beispiel für eine Oxidfilmkombination ist die Titandioxid (TiO&sub2;) und Siliziumdioxid (SiO&sub2;). Hierbei kann Zirkoniumdioxid (ZrO&sub2;) anstelle von TiO&sub2; verwendet werden, und Magnesiumfluorid (MgF&sub2;) kann anstelle von SiO&sub2; verwendet werden. Ein bekannter photolithographischer Prozeß wie eine Abhebetechnik oder eine Photoätztechnik kann dazu verwendet werden, den Interferenzfarbfilter auszubilden. Zu Beispielen für ein verwendbares organisches Pigment gehört das rote Pigment Chinacridon sowie Phtalocyanin für grüne und blaue Pigemente. Diese organischen Pigmente werden gleichmäßig in einem photoempfindlichen Harz verteilt, das als Bindemittel dient und das vorgegebene Muster wird durch einen bekannten Photolithographieprozeß aus der Mischung erzeugt.
  • Licht, das aus anderer Richtung als der ursprünglichen Einfallsrichtung auf das Mikrolinsenarray 110 trifft, oder Licht, das in anderen Richtungen als zum Bildelementbereich hin läuft, in den das Licht konvergiert werden soll, und zwar auf Grund optischer Abberationen in den Mikrolinsen 114 selbst, kann als Streulicht auf Bildelementbereiche treffen, die anderen Farbfiltern 116 entsprechen. Um Streulicht abzublenden, ist eine Abschattungsmaske 118 zwischen den Farbfiltern 116 vorhanden. Die Abschattungsmaske 118 ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Die Abschattungsmaske 118 wird durch einen bekannten Photolithographieprozeß aus einem Dünnfilm aus Metall wie Chrom oder einem schwarzen Pigment hergestellt.
  • Die Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 hat die nachfolgend beschriebene Struktur. Bildelementelektroden 122, Ansteuersignalleitungen 123, (nicht dargestellte) Schaltelemente sowie Abrastersignalleitungen 124 sind auf demjenigen Glassubstrat 121 ausgebildet, das auf der Lichteintrittsseite liegt. Gegenelektroden 127 sind an der gesamten Oberfläche des gegenüberliegenden Glassubstrats 126 so ausgebildet, daß sie den Bildelementelektroden 122 zugewandt sind. Zwischen die Glassubstrate 121 und 126 ist eine Flüssigkristallschicht 128 eingefügt. Als Material für die Glassubstrate 121 und 126 wird z. B. Borsilikatglas verwendet. Die Bildelementelektroden 122 und die Gegenelektroden 127 bestehen aus einem transparenten, leitenden Material wie Indiumzinnoxid (ITO).
  • Bei einer solchen Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 bilden die Bildelementelektroden 122 Transmissionsbereich, während die Ansteuersignalleitungen 123, die Schaltelemente, die Abrastersignalleitungen 124 und dergleichen die Abschattungsbereiche bilden, die kein Licht durchlassen.
  • Fig. 3 ist eine vergrößerte Draufsicht, die die Umgebung von Bildelementelektroden 122 zeigt, die als Bildanzeigeelemente der Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 wirken. Diese Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 kann vom Typ mit Aktivmatrixansteuerung sein. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Bildelementelektroden 122 in einer Matrix auf dem Glassubstrat 121 angeordnet. Ansteuersignale an diese Bildelementelektroden 122 werden über Schaltelemente 125 mit Dünnfilmtransistoren (TFTs) über die Ansteuersignalleitungen 123 zugeführt. Durch Eingeben von Abrastersignalen über die Abrastersignalleitungen 124 werden diese Schaltelemente 125 ein- und ausgeschaltet, was seinerseits die Ansteuersignale ein- und ausschaltet.
  • Das Mikrolinsenarray 110 wird dadurch hergestellt, daß z. B. Natriumionen durch ein selektives Ionendiffusionsverfahren oder ein Ionenaustauschverfahren so in ein Glassubstrat 112 aus Natronkalkglas eingeführt werden, daß das Glassubstrat eine Intensitätsverteilung aufweist. Die Bereiche, in die die Natriumionen eingeführt werden, werden zu konvexen Mikrolinsen 114 ausgebildet, die z. B. einen größeren Brechungsindex als das Glassubstrat 112 aufweisen. Das Mikrolinsenarray 110 wird dadurch erhalten, daß diese Art von Mikrolinsen 114 in einer Matrix so angeordnet wird, daß sie jeweils den Bildelementelektroden 122 in der Flüssigkristall-Anzeigetafel entsprechen.
  • Die Form der Mikrolinsen 114 ist so festgelegt, daß das von der Lichtquelle 2 durch die Kondensorlinsen 4 und 5 eintretende Licht durch jeden der Farbfilter 116 hindurchtritt und dann auf die entsprechende Bildelementelektrode 122 der Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 trifft. Bei diesem Beispiel sind die Bildelementelektroden 122 der Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 in einer dreiecksförmigen Matrix angeordnet; daher sind die Formen der Mikrolinsen 114 und der Farbfilter 116 jeweils sechseckig.
  • Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, die nur einen Teil der Mikrolinsen 114 im Mikrolinsenarray 110 zeigt, wie von der Seite der Kleberschicht 130 her gesehen. Diese Figur zeigt jedoch weder die Farbfilter 116 noch die Abschattungsmaske 118. Der Brechungsindex jeder der Mikrolinsen 114 wird zum Zentrum der Linse hin größer. Auch ist jede der Mikrolinsen 114 an der Grenzfläche zu den benachbarten Mikrolinsen 114 mit diesen verschmolzen. Unter Verwendung eines solchen Mikrolinsenarrays 110 kann das auf die Abschattungsbereiche fallende Licht auch auf die Bildelementelektroden 122 der Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 konvergiert werden.
  • Nachdem die Mikrolinsen 114 und die Farbfilter 116 zu den Bildelementelektroden 122 der Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 ausgerichtet sind, wird das Mikrolinsenarray 110 mittels einer Kleberschicht 130 aus einem transparenten Material mit dem Glassubstrat 121 der Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 kombiniert. So wird die Anzeigeeinrichtung 61 als einstückige Einheit ausgebildet.
  • Es ist erwünscht, daß das transparente Material, das die Kleberschicht 130 bildet, einen Brechungsindex (1,4 - 1,6) aufweist, der dicht bei dem von Glas liegt und es über eine geeignete Viskosität (200 - 300 cps) wie auch über hohe Haftfestigkeit verfügt. Zu Beispielen für transparente Materialien, wie sie verwendbar sind, gehören künstliche Acryl- und Epoxidharze wie AVR-100 von Threebond, UV-1003 von Sony Chemical und NOA-61, 63 und 65 von Norland. Obwohl diese transparenten Materialien Kunstharze sind, die bei UV-Einstrahlung aushärten können, können auch durch Wärmeeinwirkung härtende Harze verwendet werden. Die Dicke der Kleberschicht 124 sollte von 10 bis 100 Mikrometer liegen, da dann leicht Ablösung auftritt, wenn sie kleiner als 10 um ist und für das Aushärten zuviel Zeit benötigt wird, wenn sie größer als 100 um ist. Wenn z. B. die Kleberschicht 130 ungefähr 100 um dick ist, härtet sie in 20 Sekunden ausreichend aus, wenn sie aus einer Höhe von 6 cm mit einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe von 250 W beleuchtet wird.
  • In den Bereichen, in denen die Kleberschicht 130 dünn ist, führt eine Ungleichmäßigkeit der Dicke zu einer Ablösung, weswegen Gleichmäßigkeit gewährleistet sein sollte. Bei diesem Beispiel wird die Dicke der Kleberschicht 130 dadurch gleichmäßig gehalten, daß eine geeignete Menge an Abstandhaltern 132 in das transparente Material eingemischt wird. Die Abstandhalter 132 sind in Fig. 1 nicht dargestellt.
  • Die Abstandhalter 132 sind im Normalzustand kugelförmige Kunststoffteilchen. Der Durchmesser der Abstandhalter 132 beträgt vorzugsweise 10 bis 100 um und ihr Brechungsindex beträgt vorzugsweise 1,4 bis 1,6. Es werden solche Abstandhalter 132 ausgewählt, deren Expansionsvermögen und deren elastischer Koeffizient kleiner als die entsprechenden Werte des transparenten Materials sind. Das Mischungsverhältnis der Abstandhalter 132 zum transparenten Material beträgt z. B. einige auf einen Quadratmillimeter der Kleberschicht 130.
  • Die für die Abstandhalter 132 verwendeten Materialien können Styrol- oder Acrylkunstharze wie Micropearl SP von Sekisui Fine Chemicals und Epostar CP von Nihon Shokubai sein.
  • Messungen der Lichtdurchlässigkeit mit Wellenlängen von 400 bis 700 nm, wie sie für eine Anzeigeeinrichtung 61 ausgeführt wurden, bei der die Dicke der Kleberschicht 130 100 um betrug und das Mikrolinsenarray 110 und die Flüssigkristall- Anzeigetafel 120 so miteinander kombiniert wurden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, zeigten, daß der Reflexionsverlust an der kombinierten Oberfläche 0,1 % oder weniger war und daß Streuung auf Grund der Abstandhalter 132 ausreichend klein dafür war, daß sie im praktischen Fall vernachlässigt werden kann. Wenn eine Kombination mit einer Dicke von 10 um ohne Verwendung von Abstandhaltern 132 erfolgte, trat Ablösung bei Temperaturen von 100 ºC oder weniger auf. Wenn sie dagegen gleichmäßig miteinander unter Verwendung von Abstandhaltern 132 von 10 bis 100 um Durchmesser kombiniert wurden, erfolgte selbst bei einer Temperatur von 150 ºC keine Ablösung und die kombinierten Teile überstanden einen Wärmeschocktest von 100 Zyklen von -25 ºC auf 80 ºC.
  • Das Licht, das von der Lichtquelle 2 emittiert wird und über die Kondensorlinsen 4 und 5 auf die Anzeigeeinrichtung 61 fällt, wird durch das Mikrolinsenarray 110 auf jede der Bildelementelektroden 122 der Flüssigkristall-Anzeigetafel konvergiert, und wenn es durch die Flüssigkristallschicht 128 hindurchtritt, erfährt das Licht eine vom Ansteuersignal abhängende Intensitätsmodulation. Nachdem dieses modulierte Licht durch die Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 gelaufen ist, wird es innerhalb eines Kreiskonus mit einem Raumwinkel, der durch das für die Mikrolinsen 114 errichtete Aperturverhältnis bestimmt wird, gestreut. Die Apertur D1 der Projektionslinse 7 ist so ausgewählt, daß ein solches Bündel Strahlen von irgendeiner der Mikrolinsen 114 empfangen werden kann. Durch diese Maßnahme wird das durch die Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 tretende Licht, (d.h. das Anzeigebild) nicht durch die Projektionslinse 7 begrenzt. Das durch die Projektionslinse 7 vergrößerte Anzeigebild wird auf den Schirm 8 projiziert.
  • Da das gesamte Licht von der Lichtquelle 2 wirkungsvoll durch die Transmissionsbereiche der Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 läuft, kann die Helligkeit des auf dem Schirm 8 ausgebildeten Bilds erhöht werden, ohne daß die Leuchtstärke der Lichtquelle 2 deutlich zu erhöhen ist. Darüber hinaus können Bildanzeigevorrichtungen kompakter und leichter im Vergleich zu herkömmlichen Bildanzeigevorrichtungen ausgebildet werden, die drei den drei Primärfarben (d.h. rot, grün und blau) entsprechende Flüssigkristall-Anzeigetafeln verwendet werden.
  • Beispiel 2
  • Fig. 5 zeigt eine andere erfindungsgemäße Farbbild-Anzeigevorrichtung. Diese Farbbild-Anzeigevorrichtung 200 ist dieselbe wie die beim Beispiel 1 erhaltene, mit der Ausnahme der Struktur des Mikrolinsenarrays der Anzeigeeinrichtung 62. Darüber hinaus sind, solange nichts anderes angegeben ist, die für jedes Teil verwendeten Materialien und das Verfahren zum Herstellen der Bildanzeigevorrichtung dieselben wie beim Beispiel 1.
  • Fig. 6 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, die einen Teil der Anzeigeeinrichtung 62 zeigt. Die Anzeigeeinrichtung 62 verfügt über ein Mikrolinsenarray 210 und eine Flüssigkristall-Anzeigetafel 220, die beide über eine Kleberschicht 230 aus einem transparenten Material miteinander kombiniert sind. Das Mikrolinsenarray 210 liegt auf der Lichteintrittsseite der Anzeigeeinrichtung 62. Wie es aus Fig. 6 erkennbar ist, unterscheidet sich das Array 210 dieses Beispiels von dem beim Beispiel 1 verwendeten dahingehend, daß die Positionsbeziehung zwischen der Mikrolinse und dem Farbfilter in bezug auf die Richtung des Lichteinfalls umgekehrt ist. Die Oberfläche des Mikrolinsenarrays 210 zur Kleberschicht 230 hin verfügt über Mikrolinsen 214, die den Filtern 216 in den drei Primärfarben (rot, grün und blau) (die entsprechenden Farben der Filter sind durch die Zahlen 216R, 216G und 216B gekennzeichnet) entsprechen, die auf dem Glassubstrat 212 ausgebildet sind. Bei diesem Beispiel ist auch eine Abschattungsmaske 218 zwischen den Farbfiltern 216 vorhanden. Die Abschattungsmaske 218 ist in Fig. 5 nicht dargestellt.
  • Die Flüssigkristall-Anzeigetafel 220 weist dieselbe Strukur wie die beim Beispiel 1 verwendete Flüssigkristall-Anzeigetafel 120 auf. Die Bildelementelektroden 220, die Ansteuersignalleitungen 223, die (nicht dargestellten) Schaltelemente und die Abrastersignalleitungen 224 sind auf dem auf der Lichteintrittsseite liegenden Glassubstrats 221 ausgebildet. Die Gegenelektroden 227 sind auf der gesamten Fläche des gegenüberliegenden Glassubstrats 226 so ausgebildet, daß sie den Bildelementelektroden zugewandt sind. Die Flüssigkristallschicht 228 ist zwischen den Glassubstraten 221 und 226 angeordnet.
  • Bei einer solchen Flüssigkristall-Anzeigetafel 220 bilden die Bildelementelektroden 222 Transmissionsbereiche während die Ansteuersignalleitungen 223, die Schaltelemente und die Abrastersignalleitungen 224 die Abschattungsbereiche bilden, die kein Licht durchlassen.
  • Die Anzeigeeinrichtung 62 wird wie folgt hergestellt. Zunächst werden Farbfilter 216 mit vorgegebenem Muster für die drei Primärfarben (d.h. rot, grün und blau) so auf dem Glassubstrat 212 ausgebildet, daß die Farbfilter 216 einzeln den Bildelementelektroden 222 der Flüssigkristall-Anzeigetafel 220 entsprechen. Diese Farbfilter 216 werden dadurch hergestellt, daß ein Kunstharz, das ein darin dispergiertes Pigment enthält, aufgetragen wird oder daß selektiv ein Interferenzfilter durch Sputtern abgeschieden wird, daß mehrere Oxidfilme mit verschiedenen Brechungsindizes enthält.
  • Dann wird eine transparente Harzschicht 219 auf dem Glassubstrat 212 mit den Farbfiltern 216 ausgebildet, und nachdem die Oberfläche eingeebnet ist, wird das Substrat 212 getempert. Ein thermoplastisches Harz mit relativ hohem Brechungsindex wird selektiv auf die Oberfläche der transparenten Harzschicht 219 an den den Farbfiltern 216 entsprechenden Positionen aufgetragen, und dann wird das thermoplastische Harz auf eine Temperatur über seinem Erweichungspunkt erhitzt, um die Konvexlinsen auszubilden.
  • Auf diese Weise wird das Mikrolinsenarray 210 dadurch erhalten, daß die Mikrolinsen 214 in einer solchen Matrix angeordnet werden, daß diese Mikrolinsen 214 einzeln den Bildelementelektroden 222 in der Flüssigkristall-Anzeigetafel 220 entsprechen.
  • Die Form der Mikrolinsen 214 wird so festgelegt, daß das von der Lichtquelle 2 durch die Kondensorlinsen 4 und 5 eintretende Licht durch jeden der Farbfilter 216 tritt und dann auf die Bildelementelektroden 222 der Flüssigkristall-Anzeigetafel 220 trifft. Bei diesem Beispiel sind die Bildelementelektroden 222 der Flüssigkristall-Anzeigetafel 220 mit einer dreiecksförmigen Matrix ausgebildet; daher sind die Formen der Mikrolinsen 214 und der Farbfilter 216 jeweils als Sechsecke eingestellt. Unter Verwendung des Mikrolinsenarrays 210 kann auch das auf die Farbfilter 216 fallende Licht wirkungsvoll auf die Bildelementelektroden 222 der Flüssigkristall-Anzeigetafel 220 konvergiert werden.
  • Nachdem die Mikrolinsen 214 und die Farbfilter 216 mit den Bildelementelektroden 222 der Flüssigkristall-Anzeigetafel ausgerichtet sind, wird das Mikrolinsenarray 210 mittels einer Kleberschicht 230 aus einem transparenten Material mit dem Glassubstrat 221 der Flüssigkristall-Anzeigetafel kombiniert. So wird die Anzeigeeinrichtung 62 als einstückige Einheit ausgebildet. Bei diesem Beispiel ist es nicht erforderlich, irgendwelche Abstandhalter in die Kleberschicht 230 einzumischen.
  • Das Licht, das von der Lichtquelle 2 emittiert wird und durch die Kondensorlinsen 4 und 5 auf die Anzeigeeinrichtung 62 fällt, wird durch jedes Farbfilter 216 des Mikrolinsenarrays 210 eingefärbt und durch jede Mikrolinse 214 auf jede der Bildelementelektroden 222 der Flüssigkristall-Anzeigetafel 220 konvergiert. Wenn das Licht durch die Flüssigkristallschicht 228 tritt, erfährt es eine dem Ansteuersignal entsprechende Intensitätsmodulation. Nachdem dieses modulierte Licht durch die Flüssigkristall-Anzeigetafel 220 gelaufen ist, wird es in einen Kreiskondus mit einem durch das für die Mikrolinsen 214 errichteten Aperturverhältnis entsprechenden Raumwinkel gestreut. Die Apertur D1 der Projektionslinse 7 ist so ausgewählt, daß ein solches Strahlenbündel von jeder Mikrolinse 214 empfangen werden kann. Durch diese Maßnahme wird das durch die Flüssigkristall-Anzeigetafel 220 durchtretende Licht (d.h. das Anzeigebild) nicht durch die Projektionslinse 7 begrenzt. Das durch die Projektionslinse 7 vergrößerte Anzeigebild wird auf den Schirm 8 projiziert.
  • Da das gesamte Licht von der Lichtquelle 2 wirkungsvoll durch die Transmissionsbereiche der Flüssigkristall-Anzeigetafel 220 läuft, kann die Helligkeit des auf dem Schirm 8 ausgebildeten Bilds erhöht werden, ohne daß die Leuchtstärke der Lichtquelle 2 deutlich erhöht wird. Darüber hinaus können Bildanzeigevorrichtungen kompakter und leichter als herkömmliche Bildanzeigevorrichtungen ausgebildet werden, die drei den drei Primärfarben (d.h. rot, grün und blau) entsprechende Flüssigkristall-Anzeigetafeln verwenden. Obwohl bei den vorstehend genannten Beispielen Flüssigkristall-Anzeigetafeln als nicht leuchtende Anzeigetafeln verwendet wurden, können andere nicht leuchtende Anzeigetafeln wie elektrochrome Anzeigetafeln oder transmissive Keramikanzeigetafeln ebenfalls verwendet werden.
  • Darüber hinaus kann die Form jeder der Mikrolinsen im Mikrolinsenarray so ausgewählt werden, daß sie der Bildelementmatrix in der nicht leuchtenden Anzeigetafel entspricht; d.h., daß die Form kreisförmig, rechteckig, sechseckig oder von irgendeiner anderen Vieleckform sein kann. Ferner sollte die Form der Farbfilter vorzugsweise dieselbe wie die der Mikrolinsen sein.

Claims (10)

1. Bildanzeigevorrichtung mit:
- einer Anzeigeeinrichtung (61, 62) zum Erstellen eines Anzeigebilds, die eine nicht leuchtende Anzeigetafel (120, 220) und ein Mikrolinsenarray (110, 210), das auf der Lichteintrittsseite der Anzeigetafel angeordnet ist, beinhaltet;
- einem optischen System (2, 4) zum Beleuchten der Anzeigeeinrichtung mit Licht von einer Lichtquelle und
- mindestens einer Projektionslinse (7) für die Projektion eines Anzeigebilds;
dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrolinsenarray (110, 210) mit mehreren Farbfiltern (116, 216) versehen ist, die jeweils so angeordnet sind, daß sie einer der Mikrolinsen (114, 214) des Mikrolinsenarrays (110, 210) entsprechen, und daß die Anzeigetafel (120, 220) und das Mikrolinsenarray (110, 210) mittels eines transparenten Klebers (130, 230) miteinander kombiniert sind.
2. Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die nicht leuchtende Anzeigetafel (120) eine Flüssigkristall-Anzeigetafel ist.
3. Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der die Anzeigetafel (120) über mehrere in einer Matrix angeordnete Bildelemente verfügt und das Mikrolinsenarray (110) über mehrere Mikrolinsen (114) verfügt, die in einer Matrix so angeordnet sind, daß sie den Bildelementen der Anzeigetafel entsprechen.
4. Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Farbfilter (116, 216) in mindestens drei Primärfarben ausgebildet sind.
5. Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Farbfilter (216) auf der Lichteintrittsseite des Mikrolinsenarrays (210) angeordnet sind.
6. Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Farbfilter (116) auf der Lichtaustrittsseite des Mikrolinsenarrays (110) angeordnet sind.
7. Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Farbfilter (116, 216) ähnliche Form wie die Mikrolinsen (114, 214) aufweisen.
8. Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Formen der Mikrolinsen (114, 214) und der Farbfilter (116, 216) sechseckig sind.
9. Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Kleber (130) in ihm dispergierte Abstandhalter (132) enthält.
10. Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der sowohl die Anzeigetafel (120, 220) als auch das Mikrolinsenarray (110, 210) ein Glassubstrat (112, 121, 212, 221) beinhaltet, wobei der Kleber (130, 230) das Glassubstrat (112, 212) des Mikrolinsenarrays (110, 210) mit dem Glassubstrat (121, 221) der Anzeigetafel verbindet und er einen Brechungsindex aufweist, der nahe bei dem jedes der Glassubstrate liegt.
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