JPH0950081A - 透過型表示装置 - Google Patents
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- JPH0950081A JPH0950081A JP7224704A JP22470495A JPH0950081A JP H0950081 A JPH0950081 A JP H0950081A JP 7224704 A JP7224704 A JP 7224704A JP 22470495 A JP22470495 A JP 22470495A JP H0950081 A JPH0950081 A JP H0950081A
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- incident
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- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
- G02F1/13—Devices 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
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133621—Illuminating devices providing coloured light
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
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- Liquid Crystal (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 カラーフィルタレス方式のプロジェクタに組
み込み可能な小型高精細の透過型表示装置を提供する。 【解決手段】 透過型表示装置は所定の間隙を介して互
いに接合した一対の透明基板１，２を用いて組み立てら
れている。透明基板１，２はマトリクス状に配列した画
素を形成する電極を備えている。電気光学物質４が間隙
に保持され入射光束５の透過率を画素毎に変調して出射
光束６に変換する。入射側の透明基板１はマイクロレン
ズ７とマイクロプリズム８を備えている。マイクロレン
ズ７は予め所定の角度差を持って互いに分離した三原色
の入射光束５を対応する三画素の組１２に向けて集光す
る。マイクロプリズム８は互いに対応するマイクロレン
ズ７と三画素の組１２との間に介在し、マイクロレンズ
７の光軸に対して傾斜した入射光束５を光軸に略平行な
入射光束に変換する。
み込み可能な小型高精細の透過型表示装置を提供する。 【解決手段】 透過型表示装置は所定の間隙を介して互
いに接合した一対の透明基板１，２を用いて組み立てら
れている。透明基板１，２はマトリクス状に配列した画
素を形成する電極を備えている。電気光学物質４が間隙
に保持され入射光束５の透過率を画素毎に変調して出射
光束６に変換する。入射側の透明基板１はマイクロレン
ズ７とマイクロプリズム８を備えている。マイクロレン
ズ７は予め所定の角度差を持って互いに分離した三原色
の入射光束５を対応する三画素の組１２に向けて集光す
る。マイクロプリズム８は互いに対応するマイクロレン
ズ７と三画素の組１２との間に介在し、マイクロレンズ
７の光軸に対して傾斜した入射光束５を光軸に略平行な
入射光束に変換する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプロジェクタ等に組
み込まれる透過型表示装置に関する。より詳しくは、マ
イクロレンズとマイクロプリズムを利用した光源光の利
用効率改善技術に関する。
み込まれる透過型表示装置に関する。より詳しくは、マ
イクロレンズとマイクロプリズムを利用した光源光の利
用効率改善技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプロジェクタは、光軸に沿って光
源、カラー液晶パネル、投射レンズ、スクリーンが順に
配列されている。カラー液晶パネルは例えばアクティブ
マトリクス型であり、個々の画素に対応してＲ（赤）Ｇ
（緑）Ｂ（青）の三原色に着色されたカラーフィルタが
一体的に形成されている。光源から放射した白色の光源
光はカラー液晶パネルを透過した後投射レンズにより拡
大投影され、前方のスクリーンにカラー画像が映し出さ
れる。しかしながら、従来のプロジェクタはカラーフィ
ルタが形成された液晶パネルを用いる為、その光吸収が
ありスクリーンに映し出された画像が暗くなるという欠
点がある。
源、カラー液晶パネル、投射レンズ、スクリーンが順に
配列されている。カラー液晶パネルは例えばアクティブ
マトリクス型であり、個々の画素に対応してＲ（赤）Ｇ
（緑）Ｂ（青）の三原色に着色されたカラーフィルタが
一体的に形成されている。光源から放射した白色の光源
光はカラー液晶パネルを透過した後投射レンズにより拡
大投影され、前方のスクリーンにカラー画像が映し出さ
れる。しかしながら、従来のプロジェクタはカラーフィ
ルタが形成された液晶パネルを用いる為、その光吸収が
ありスクリーンに映し出された画像が暗くなるという欠
点がある。
【０００３】そこで、モノクロ液晶パネルを用いてカラ
ー画像を表示するプロジェクタが提案されており、例え
ば特開平４−６０５３８号公報に開示されている。この
方式はカラーフィルタを備えていないモノクロ液晶パネ
ルを用いるので「カラーフィルタレス方式」と呼ばれ
る。図１１にカラーフィルタレス方式のプロジェクタを
模式的に示す。このプロジェクタは光軸に沿って光源１
０１、互いに傾斜角の異なる３枚のダイクロイックミラ
ー１０２〜１０４、１枚のモノクロ液晶パネル１０５、
投射レンズ１０６、スクリーン１０７を順に配列したも
のである。光源１０１は反射鏡と白色ランプからなる。
ランプから発した白色光はダイクロイックミラー１０２
によりＢ成分のみが分離され、所定の入射角でモノクロ
液晶パネル１０５に進入する。Ｒ成分は次のダイクロイ
ックミラー１０３により選択的に反射され同じく所定の
入射角でモノクロ液晶パネル１０５に進入する。同様
に、Ｇ成分は最後のダイクロイックミラー１０４により
選択的に反射され所定の入射角でモノクロ液晶パネル１
０５に進入する。これらＲＧＢの三原色成分の間には相
対的な角度差が与えられる。一方、モノクロ液晶パネル
１０５にはＲＧＢ三原色に対応した３個の画素を一組と
して、各組に対応するマイクロレンズが設けられてい
る。所定の角度差を持って入射したＲＧＢ成分はマイク
ロレンズによって各々対応する画素に集光される。対応
する画素を通過したＲＧＢ成分は投射レンズ１０６を介
して合成され、前方のスクリーン１０７に拡大されたカ
ラー画像が投影される。
ー画像を表示するプロジェクタが提案されており、例え
ば特開平４−６０５３８号公報に開示されている。この
方式はカラーフィルタを備えていないモノクロ液晶パネ
ルを用いるので「カラーフィルタレス方式」と呼ばれ
る。図１１にカラーフィルタレス方式のプロジェクタを
模式的に示す。このプロジェクタは光軸に沿って光源１
０１、互いに傾斜角の異なる３枚のダイクロイックミラ
ー１０２〜１０４、１枚のモノクロ液晶パネル１０５、
投射レンズ１０６、スクリーン１０７を順に配列したも
のである。光源１０１は反射鏡と白色ランプからなる。
ランプから発した白色光はダイクロイックミラー１０２
によりＢ成分のみが分離され、所定の入射角でモノクロ
液晶パネル１０５に進入する。Ｒ成分は次のダイクロイ
ックミラー１０３により選択的に反射され同じく所定の
入射角でモノクロ液晶パネル１０５に進入する。同様
に、Ｇ成分は最後のダイクロイックミラー１０４により
選択的に反射され所定の入射角でモノクロ液晶パネル１
０５に進入する。これらＲＧＢの三原色成分の間には相
対的な角度差が与えられる。一方、モノクロ液晶パネル
１０５にはＲＧＢ三原色に対応した３個の画素を一組と
して、各組に対応するマイクロレンズが設けられてい
る。所定の角度差を持って入射したＲＧＢ成分はマイク
ロレンズによって各々対応する画素に集光される。対応
する画素を通過したＲＧＢ成分は投射レンズ１０６を介
して合成され、前方のスクリーン１０７に拡大されたカ
ラー画像が投影される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したカラーフィル
タレス方式では、予めＲＧＢ三原色成分に相対的な角度
差を持たせ、マイクロレンズを用いて対応する画素に各
色成分を集光させる事を特徴にしている。この為、解像
度を上げるには、マイクロレンズにより三原色成分を完
全に分離して対応する画素に集光させる必要がある。し
かしながら、マイクロレンズには種々の収差が含まれる
為、完全に三原色成分を互いに分離する事は不可能であ
る。従って、実際に色解像度を上げる為には画素の寸法
を大きくとる必要があり、この結果モノクロ液晶パネル
は通常３インチ以上のサイズを用いている。液晶パネル
のサイズが大型化するとこれに対応して投射レンズの口
径が大きくなり、さらにダイクロイックミラーのサイズ
も大きなものを使わなければならない。従って、価格が
高くなると共に、プロジェクタ本体のサイズも大きくな
ってしまう。
タレス方式では、予めＲＧＢ三原色成分に相対的な角度
差を持たせ、マイクロレンズを用いて対応する画素に各
色成分を集光させる事を特徴にしている。この為、解像
度を上げるには、マイクロレンズにより三原色成分を完
全に分離して対応する画素に集光させる必要がある。し
かしながら、マイクロレンズには種々の収差が含まれる
為、完全に三原色成分を互いに分離する事は不可能であ
る。従って、実際に色解像度を上げる為には画素の寸法
を大きくとる必要があり、この結果モノクロ液晶パネル
は通常３インチ以上のサイズを用いている。液晶パネル
のサイズが大型化するとこれに対応して投射レンズの口
径が大きくなり、さらにダイクロイックミラーのサイズ
も大きなものを使わなければならない。従って、価格が
高くなると共に、プロジェクタ本体のサイズも大きくな
ってしまう。
【０００５】仮に、小型で高精細の液晶パネルを使用す
ると、マイクロレンズは非常に焦点距離が短いものを使
う必要がある。焦点距離を短くして集光効率を上げない
と、液晶パネルの各画素を通過する光束量を増やす事が
できない。しかしながら、マイクロレンズの焦点距離を
短くするほどパネルを通過した光束の出射角が拡大す
る。従って、パネルを通過した光束を全て投影する為に
は投射レンズの口径が大きなものを使わなければなら
ず、液晶パネル自体を小型化してもプロジェクタ本体と
しては大型のものになってしまう。
ると、マイクロレンズは非常に焦点距離が短いものを使
う必要がある。焦点距離を短くして集光効率を上げない
と、液晶パネルの各画素を通過する光束量を増やす事が
できない。しかしながら、マイクロレンズの焦点距離を
短くするほどパネルを通過した光束の出射角が拡大す
る。従って、パネルを通過した光束を全て投影する為に
は投射レンズの口径が大きなものを使わなければなら
ず、液晶パネル自体を小型化してもプロジェクタ本体と
しては大型のものになってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明はカラーフィルタレス方式のプロジェ
クタ本体をコンパクト化可能な小型且つ高精細の透過型
表示装置を提供する事を目的とする。この目的を達成す
る為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にかかる透過
型表示装置は所定の間隙を介して互いに接合し且つマト
リクス状に配列した画素を形成する電極を備えた一対の
透明基板を用いて組み立てられている。電気光学物質が
該間隙に保持され入射光束の透過率を画素毎に変調して
出射光束に変換する。本透過型表示装置はマイクロレン
ズとマイクロプリズムとを備えている。マイクロレンズ
は予め所定の角度差を持って互いに分離した三原色の入
射光束を対応する組の三画素に向けて集光する。マイク
ロプリズムは互いに対応するマイクロレンズと三画素の
組との間に介在し、該マイクロレンズの光軸に対して傾
斜した入射光束を該光軸に略平行な入射光束に変換す
る。好ましくは、前記マイクロプリズムは台形型であ
り、元々該光軸に平行な第１の入射光束をそのまま直進
させる平面部と、一方に傾斜した第２の入射光束を平行
化する一方の斜面部と、他方に傾斜した第３の入射光束
を平行化する他方の斜面部とを備えている。又好ましく
は、前記マイクロレンズとマイクロプリズムは入射側に
位置する透明基板に一体的に形成されている。
題に鑑み、本発明はカラーフィルタレス方式のプロジェ
クタ本体をコンパクト化可能な小型且つ高精細の透過型
表示装置を提供する事を目的とする。この目的を達成す
る為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にかかる透過
型表示装置は所定の間隙を介して互いに接合し且つマト
リクス状に配列した画素を形成する電極を備えた一対の
透明基板を用いて組み立てられている。電気光学物質が
該間隙に保持され入射光束の透過率を画素毎に変調して
出射光束に変換する。本透過型表示装置はマイクロレン
ズとマイクロプリズムとを備えている。マイクロレンズ
は予め所定の角度差を持って互いに分離した三原色の入
射光束を対応する組の三画素に向けて集光する。マイク
ロプリズムは互いに対応するマイクロレンズと三画素の
組との間に介在し、該マイクロレンズの光軸に対して傾
斜した入射光束を該光軸に略平行な入射光束に変換す
る。好ましくは、前記マイクロプリズムは台形型であ
り、元々該光軸に平行な第１の入射光束をそのまま直進
させる平面部と、一方に傾斜した第２の入射光束を平行
化する一方の斜面部と、他方に傾斜した第３の入射光束
を平行化する他方の斜面部とを備えている。又好ましく
は、前記マイクロレンズとマイクロプリズムは入射側に
位置する透明基板に一体的に形成されている。
【０００７】本発明によれば、カラーフィルタレスのプ
ロジェクタ等に組み込まれる透過型表示装置において、
マイクロレンズと画素との間に屈折面を有するマイクロ
プリズムを介在させ、斜めに入射した光を平行化して画
素側に導いている。これにより、透過光の投射レンズに
よるケラレを抑制して明るいカラー画面を実現してい
る。
ロジェクタ等に組み込まれる透過型表示装置において、
マイクロレンズと画素との間に屈折面を有するマイクロ
プリズムを介在させ、斜めに入射した光を平行化して画
素側に導いている。これにより、透過光の投射レンズに
よるケラレを抑制して明るいカラー画面を実現してい
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の最
良な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる
透過型表示装置の基本的な構成を示す模式的な断面図で
ある。図示する様に、本透過型表示装置は一対の透明基
板１，２を用いて組み立てられており、両者は所定の間
隙を介して互いに接合している。両透明基板１，２は互
いに対向する内表面に夫々所定の形状にパタニングされ
た透明電極を備えており、互いに重なり合ってマトリク
ス状の画素を形成している。なお本例では、各画素は格
子状にパタニングされたブラックマトリクス３によって
互いに分離されている。両透明基板１，２の間隙には液
晶等からなる電気光学物質４が保持されており、入射光
束５の透過率を画素毎に変調して出射光束６に変換す
る。入射側の透明基板１にはマイクロレンズ７とマイク
ロプリズム８が一体的に形成されている。具体的にはマ
イクロレンズ７のレンズ面が形成された上側のガラス基
材９とマイクロプリズム８のプリズム面が形成された下
側のガラス基材１０とを接着層１１で接合して積層型の
透明基板１としている。この接着層１１に沿ってマイク
ロレンズ７及びマイクロプリズム８が形成される。マイ
クロレンズ７は予め所定の角度差を持って互いに分離し
た三原色の入射光束（Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分）を、対
応する三画素の組１２に向けて集光する。一方、マイク
ロプリズム８は互いに対応するマイクロレンズ７と三画
素の組１２との間に介在し、マイクロレンズ７の光軸に
対して傾斜した入射光束を該光軸に略平行な入射光束に
変換する。具体的には、マイクロプリズム８は台形型で
あり、元々光軸に平行な第１の入射光束（Ｒ成分）をそ
のまま直進させる平面部と、一方に傾斜した第２の入射
光束（Ｂ成分）を平行化する一方の斜面部と、他方に傾
斜した第３の入射光束（Ｇ成分）を平行化する他方の斜
面部とを備えている。
良な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる
透過型表示装置の基本的な構成を示す模式的な断面図で
ある。図示する様に、本透過型表示装置は一対の透明基
板１，２を用いて組み立てられており、両者は所定の間
隙を介して互いに接合している。両透明基板１，２は互
いに対向する内表面に夫々所定の形状にパタニングされ
た透明電極を備えており、互いに重なり合ってマトリク
ス状の画素を形成している。なお本例では、各画素は格
子状にパタニングされたブラックマトリクス３によって
互いに分離されている。両透明基板１，２の間隙には液
晶等からなる電気光学物質４が保持されており、入射光
束５の透過率を画素毎に変調して出射光束６に変換す
る。入射側の透明基板１にはマイクロレンズ７とマイク
ロプリズム８が一体的に形成されている。具体的にはマ
イクロレンズ７のレンズ面が形成された上側のガラス基
材９とマイクロプリズム８のプリズム面が形成された下
側のガラス基材１０とを接着層１１で接合して積層型の
透明基板１としている。この接着層１１に沿ってマイク
ロレンズ７及びマイクロプリズム８が形成される。マイ
クロレンズ７は予め所定の角度差を持って互いに分離し
た三原色の入射光束（Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分）を、対
応する三画素の組１２に向けて集光する。一方、マイク
ロプリズム８は互いに対応するマイクロレンズ７と三画
素の組１２との間に介在し、マイクロレンズ７の光軸に
対して傾斜した入射光束を該光軸に略平行な入射光束に
変換する。具体的には、マイクロプリズム８は台形型で
あり、元々光軸に平行な第１の入射光束（Ｒ成分）をそ
のまま直進させる平面部と、一方に傾斜した第２の入射
光束（Ｂ成分）を平行化する一方の斜面部と、他方に傾
斜した第３の入射光束（Ｇ成分）を平行化する他方の斜
面部とを備えている。
【０００９】本発明は、カラーフィルタレス方式の単板
型プロジェクタに使用する透過型表示装置が小型及び高
精細化された時でも、明るい画面が得られる様にするも
のである。本発明の特徴事項はマイクロレンズ７の下に
屈折面を設けている点である。ここではこの屈折面を上
述した様にマイクロプリズム８と呼んでいる。このマイ
クロプリズム８により、マイクロレンズ７を通過した後
に画素に対して斜めに入射したＧ成分及びＢ成分の主光
線軸のみが曲げられ、画素に垂直入射したＲ成分の主光
線軸は曲げられない。従って、このマイクロプリズム８
により各画素を通過した入射光束の発散角を抑える事が
できる。この結果、投射レンズの口径を大きくする事な
く、画面の輝度アップが可能になる。
型プロジェクタに使用する透過型表示装置が小型及び高
精細化された時でも、明るい画面が得られる様にするも
のである。本発明の特徴事項はマイクロレンズ７の下に
屈折面を設けている点である。ここではこの屈折面を上
述した様にマイクロプリズム８と呼んでいる。このマイ
クロプリズム８により、マイクロレンズ７を通過した後
に画素に対して斜めに入射したＧ成分及びＢ成分の主光
線軸のみが曲げられ、画素に垂直入射したＲ成分の主光
線軸は曲げられない。従って、このマイクロプリズム８
により各画素を通過した入射光束の発散角を抑える事が
できる。この結果、投射レンズの口径を大きくする事な
く、画面の輝度アップが可能になる。
【００１０】次に、マイクロプリズムの形状について説
明する。図２は、マイクロプリズムの拡大簡略図であ
る。前述した様に、入射側の透明基板１は屈折率ｎ２の
上側ガラス基材９と屈折率ｎ４の下側ガラス基材１０と
を屈折率ｎ３の接着層１１で互いに接合した積層構造を
有している。なお、図を見やすくする為マイクロレンズ
面は簡略化して表わしている。本例ではｎ３＞ｎ４の関
係にある。今、斜め入射光束５が透明基板１の入射面１
Ａに対してθ１の角度で入射する。先ず屈折率ｎ１（空
気）と屈折率ｎ２の界面（即ち、入射面１Ａ）で入射光
束５はθ２の角度に屈折する。そして、マイクロプリズ
ム面８Ａにθ３の角度で入射し、θ４の角度に屈折す
る。上述した屈折率及び屈折角にはスネルの法則に従っ
て以下の数式（１）及び（２）の関係が成立する。又、
マイクロプリズム面８Ａにより屈折した入射光束５の主
光線軸がマイクロレンズの光軸と平行になる為には、以
下の数式（３）で示す関係が成立しなければならない。 ｎ１・sin θ１＝ｎ２・sin θ２ （１） ｎ３・sin θ３＝ｎ４・sin θ４ （２） θ２＋θ３＝θ４ （３） 上記の数式（１）をθ２について変形すると以下の数式
（４）が得られる。同様に、上記の数式（２）をθ４に
ついて変形し、さらに数式（３）を用いてθ３を消去す
ると以下の数式（５）が得られる。さらに、数式（４）
で表わされたθ２を数式（５）のθ２に代入すると、最
終的にθ４とθ１との関係が得られる。前述した様にθ
１は入射光束５の入射角であり予め設定されている（例
えば８°）。又、屈折率ｎ１〜ｎ４についても予め決ま
っているので、必然的にθ４の値が定まる。図示する様
に、このθ４は入射光束５の最終的な屈折角を示すと共
に、マイクロプリズム面８Ａの斜面部の傾きを規定して
いる。換言すると、マイクロプリズム面８Ａはθ４の値
に従って設定された台形形状を有する事になる。
明する。図２は、マイクロプリズムの拡大簡略図であ
る。前述した様に、入射側の透明基板１は屈折率ｎ２の
上側ガラス基材９と屈折率ｎ４の下側ガラス基材１０と
を屈折率ｎ３の接着層１１で互いに接合した積層構造を
有している。なお、図を見やすくする為マイクロレンズ
面は簡略化して表わしている。本例ではｎ３＞ｎ４の関
係にある。今、斜め入射光束５が透明基板１の入射面１
Ａに対してθ１の角度で入射する。先ず屈折率ｎ１（空
気）と屈折率ｎ２の界面（即ち、入射面１Ａ）で入射光
束５はθ２の角度に屈折する。そして、マイクロプリズ
ム面８Ａにθ３の角度で入射し、θ４の角度に屈折す
る。上述した屈折率及び屈折角にはスネルの法則に従っ
て以下の数式（１）及び（２）の関係が成立する。又、
マイクロプリズム面８Ａにより屈折した入射光束５の主
光線軸がマイクロレンズの光軸と平行になる為には、以
下の数式（３）で示す関係が成立しなければならない。 ｎ１・sin θ１＝ｎ２・sin θ２ （１） ｎ３・sin θ３＝ｎ４・sin θ４ （２） θ２＋θ３＝θ４ （３） 上記の数式（１）をθ２について変形すると以下の数式
（４）が得られる。同様に、上記の数式（２）をθ４に
ついて変形し、さらに数式（３）を用いてθ３を消去す
ると以下の数式（５）が得られる。さらに、数式（４）
で表わされたθ２を数式（５）のθ２に代入すると、最
終的にθ４とθ１との関係が得られる。前述した様にθ
１は入射光束５の入射角であり予め設定されている（例
えば８°）。又、屈折率ｎ１〜ｎ４についても予め決ま
っているので、必然的にθ４の値が定まる。図示する様
に、このθ４は入射光束５の最終的な屈折角を示すと共
に、マイクロプリズム面８Ａの斜面部の傾きを規定して
いる。換言すると、マイクロプリズム面８Ａはθ４の値
に従って設定された台形形状を有する事になる。
【数１】
【００１１】図３は、下側のガラス基材１０に形成され
たマイクロプリズム面８Ａの形状を模式的に表わしたも
のである。この様なマイクロプリズム面８Ａの凹凸は例
えばエッチングにより加工できる。あるいは、金型を用
いた射出成形により所望のマイクロプリズム面８Ａを有
する透明樹脂基材を作成しても良い。
たマイクロプリズム面８Ａの形状を模式的に表わしたも
のである。この様なマイクロプリズム面８Ａの凹凸は例
えばエッチングにより加工できる。あるいは、金型を用
いた射出成形により所望のマイクロプリズム面８Ａを有
する透明樹脂基材を作成しても良い。
【００１２】図４はマイクロプリズムの他の構成例を表
わしている。基本的には図２に示した構造と同一であ
り、対応する部分には対応する参照番号を付して理解を
容易にしている。本例は図２の例と逆に、ｎ３＜ｎ４の
関係にある。スネルの法則に従って、先の数式（１），
（２）及び（３）と同様に、以下の数式（６），（７）
及び（８）が成立する。 ｎ１・sin θ１＝ｎ２・sin θ２ （６） ｎ３・sin θ３＝ｎ４・sin θ４ （７） θ２＋θ４＝θ３ （８） さらに、上記の数式（６），（７）及び（８）を変形す
ると、以下の数式（９）及び（１０）が得られる。これ
らは、先に説明した数式（４）及び（５）に対応してい
る。これらの数式（９）及び（１０）により入射光束５
の入射角θ１とマイクロプリズム面８Ａの傾斜角θ４と
の関係が定まり、これに従ってマイクロプリズム面８Ａ
の形状が決まる。
わしている。基本的には図２に示した構造と同一であ
り、対応する部分には対応する参照番号を付して理解を
容易にしている。本例は図２の例と逆に、ｎ３＜ｎ４の
関係にある。スネルの法則に従って、先の数式（１），
（２）及び（３）と同様に、以下の数式（６），（７）
及び（８）が成立する。 ｎ１・sin θ１＝ｎ２・sin θ２ （６） ｎ３・sin θ３＝ｎ４・sin θ４ （７） θ２＋θ４＝θ３ （８） さらに、上記の数式（６），（７）及び（８）を変形す
ると、以下の数式（９）及び（１０）が得られる。これ
らは、先に説明した数式（４）及び（５）に対応してい
る。これらの数式（９）及び（１０）により入射光束５
の入射角θ１とマイクロプリズム面８Ａの傾斜角θ４と
の関係が定まり、これに従ってマイクロプリズム面８Ａ
の形状が決まる。
【数２】
【００１３】図５は下側のガラス基材１０の表面に形成
されたマイクロプリズム面８Ａの形状を表わしている。
これは、図４を参照して導き出されたθ４の値に基づい
て設計されたものである。図３と図５を比較すれば明ら
かな様に、屈折率ｎ３と屈折率ｎ４の大小関係に従っ
て、マイクロプリズム面８Ａの形状はネガとポジの関係
で逆転する。
されたマイクロプリズム面８Ａの形状を表わしている。
これは、図４を参照して導き出されたθ４の値に基づい
て設計されたものである。図３と図５を比較すれば明ら
かな様に、屈折率ｎ３と屈折率ｎ４の大小関係に従っ
て、マイクロプリズム面８Ａの形状はネガとポジの関係
で逆転する。
【００１４】図６は画素２０とマイクロレンズ７及びマ
イクロプリズム８の平面的な関係を示す模式図である。
図示する様に、画素２０はＢ成分、Ｒ成分及びＧ成分と
対応する様に一定のピッチで配列している。Ｂ，Ｒ，Ｇ
に対応した３個の画素の組１２毎に、マイクロレンズ７
及びマイクロプリズム８が対応している。個々の画素２
０は中央の開口部２０Ａとこれを囲む遮光部とに分かれ
ている。遮光部は図１に示したブラックマトリクス３に
より覆われる。本例では透過型表示装置は全体として
１．３５インチの対角寸法を有し、画素２０の配列ピッ
チは横が１８．８μｍで縦が３５μｍに設定されてい
る。又、開口部２０Ａの寸法は１５．３×２０μｍ2 に
設定されている。
イクロプリズム８の平面的な関係を示す模式図である。
図示する様に、画素２０はＢ成分、Ｒ成分及びＧ成分と
対応する様に一定のピッチで配列している。Ｂ，Ｒ，Ｇ
に対応した３個の画素の組１２毎に、マイクロレンズ７
及びマイクロプリズム８が対応している。個々の画素２
０は中央の開口部２０Ａとこれを囲む遮光部とに分かれ
ている。遮光部は図１に示したブラックマトリクス３に
より覆われる。本例では透過型表示装置は全体として
１．３５インチの対角寸法を有し、画素２０の配列ピッ
チは横が１８．８μｍで縦が３５μｍに設定されてい
る。又、開口部２０Ａの寸法は１５．３×２０μｍ2 に
設定されている。
【００１５】図７は本発明にかかる透過型表示装置の具
体的な構成例を示す模式的な部分断面図である。この透
過型表示装置はアクティブマトリクス型であり、対向基
板５０と駆動基板５１を一定の間隙を介して互いに接合
したパネル構造を有し、間隙内には電気光学物質として
液晶５２が保持されている。対向基板５０の内面には全
面的に透明な対向電極５３が形成されている。一方駆動
基板５１の内表面には同じく透明な画素電極５４がマト
リクス状に配列している。又、個々の画素電極５４を駆
動する薄膜トランジスタ５５も集積形成されている。画
素電極５４と対向電極５３の間に画素が規定される。個
々の画素は対向基板５０に形成されたブラックマトリク
ス５６により分離されている。なお、ブラックマトリク
ス５６は駆動基板５１側に形成する場合もある。対向基
板５０は積層構造を有し、上側の透明基材５９と下側の
透明基材６１を中間の透明接着層６０で互いに貼り合わ
せている。上側の透明基材５９と中間の接着層６０との
間にマイクロレンズ５７が形成され、接着層６０と下側
の透明基材６１との間にマイクロプリズム５８が形成さ
れている。
体的な構成例を示す模式的な部分断面図である。この透
過型表示装置はアクティブマトリクス型であり、対向基
板５０と駆動基板５１を一定の間隙を介して互いに接合
したパネル構造を有し、間隙内には電気光学物質として
液晶５２が保持されている。対向基板５０の内面には全
面的に透明な対向電極５３が形成されている。一方駆動
基板５１の内表面には同じく透明な画素電極５４がマト
リクス状に配列している。又、個々の画素電極５４を駆
動する薄膜トランジスタ５５も集積形成されている。画
素電極５４と対向電極５３の間に画素が規定される。個
々の画素は対向基板５０に形成されたブラックマトリク
ス５６により分離されている。なお、ブラックマトリク
ス５６は駆動基板５１側に形成する場合もある。対向基
板５０は積層構造を有し、上側の透明基材５９と下側の
透明基材６１を中間の透明接着層６０で互いに貼り合わ
せている。上側の透明基材５９と中間の接着層６０との
間にマイクロレンズ５７が形成され、接着層６０と下側
の透明基材６１との間にマイクロプリズム５８が形成さ
れている。
【００１６】上述した実施形態ではマイクロレンズとマ
イクロプリズムを一体的に形成した積層型の透明基板を
用いている。しかしながら、積層型透明基板の構造は図
１や図７に示した例に限られるものではなく、種々の変
形が考えられる。図８は一変形例を示した模式的な断面
図である。本例では入射側の透明基板は上側のガラス基
材８１と下側のガラス基材８２とを接着剤８３で貼り合
わせた構造を有している。ガラス基材８２は例えばネオ
セラムからなり屈折率は１．５４である。又、接着剤８
３は屈折率が１．４５あるいはこれ以下である。ガラス
基材８２の表面は凸マイクロレンズ面８２Ａに加工され
ている。又、ガラス基材８２の裏面は凸マイクロプリズ
ム面８２Ｂに加工されている。マイクロプリズム面８２
Ｂの谷部は同じく接着剤８３で埋め込まれており平坦化
されている。平坦化された面にはＩＴＯ等からなる透明
対向電極８４が全面的に成膜されている。台形マイクロ
プリズム面８２Ｂの高さ寸法は２０〜３０μｍ程度であ
る。又、ガラス基材８２の厚みは平均的に２００μｍ程
度である。さらに、下側のガラス基材８２と上側のガラ
ス基材８１を合わせた層厚は１．１mm程度である。な
お、本例ではマイクロレンズ面８２Ａは凸球面に加工さ
れているが、これに限られるものではない。収差を除く
為、マイクロレンズ面８２Ａを非球面としても良い。
イクロプリズムを一体的に形成した積層型の透明基板を
用いている。しかしながら、積層型透明基板の構造は図
１や図７に示した例に限られるものではなく、種々の変
形が考えられる。図８は一変形例を示した模式的な断面
図である。本例では入射側の透明基板は上側のガラス基
材８１と下側のガラス基材８２とを接着剤８３で貼り合
わせた構造を有している。ガラス基材８２は例えばネオ
セラムからなり屈折率は１．５４である。又、接着剤８
３は屈折率が１．４５あるいはこれ以下である。ガラス
基材８２の表面は凸マイクロレンズ面８２Ａに加工され
ている。又、ガラス基材８２の裏面は凸マイクロプリズ
ム面８２Ｂに加工されている。マイクロプリズム面８２
Ｂの谷部は同じく接着剤８３で埋め込まれており平坦化
されている。平坦化された面にはＩＴＯ等からなる透明
対向電極８４が全面的に成膜されている。台形マイクロ
プリズム面８２Ｂの高さ寸法は２０〜３０μｍ程度であ
る。又、ガラス基材８２の厚みは平均的に２００μｍ程
度である。さらに、下側のガラス基材８２と上側のガラ
ス基材８１を合わせた層厚は１．１mm程度である。な
お、本例ではマイクロレンズ面８２Ａは凸球面に加工さ
れているが、これに限られるものではない。収差を除く
為、マイクロレンズ面８２Ａを非球面としても良い。
【００１７】図９は入射側透明基板の他の変形例を示す
模式的な断面図である。図８と対応する部材には対応す
る参照番号を付して理解を容易にしている。本例では下
側のガラス基材８２は石英からなりその屈折率は１．４
６程度である。これに対し、接着剤８３は屈折率が１．
６０あるいはこれ以上の透明樹脂を用いる。従って、図
９の例は図８と比較するとガラス基材８２と接着剤８３
の屈折率の大小関係が逆転している。これに応じて、ガ
ラス基材８２の表面には凹マイクロレンズ面８２Ａが形
成され、裏面には凹マイクロプリズム面８２Ｂが形成さ
れている。
模式的な断面図である。図８と対応する部材には対応す
る参照番号を付して理解を容易にしている。本例では下
側のガラス基材８２は石英からなりその屈折率は１．４
６程度である。これに対し、接着剤８３は屈折率が１．
６０あるいはこれ以上の透明樹脂を用いる。従って、図
９の例は図８と比較するとガラス基材８２と接着剤８３
の屈折率の大小関係が逆転している。これに応じて、ガ
ラス基材８２の表面には凹マイクロレンズ面８２Ａが形
成され、裏面には凹マイクロプリズム面８２Ｂが形成さ
れている。
【００１８】図１０は入射側の透明基板のさらに他の変
形例を示す模式的な断面図である。図９と対応する部材
には対応する参照番号を付して理解を容易にしている。
図９と異なる点は、マイクロレンズ面８２Ａが下側のガ
ラス基材８２ではなく、上側のガラス基材８１の裏面に
形成されている事である。この他にも種々の変形例が考
えられ、図８ないし図１０を参照して説明した構造は単
に例示にすぎない。
形例を示す模式的な断面図である。図９と対応する部材
には対応する参照番号を付して理解を容易にしている。
図９と異なる点は、マイクロレンズ面８２Ａが下側のガ
ラス基材８２ではなく、上側のガラス基材８１の裏面に
形成されている事である。この他にも種々の変形例が考
えられ、図８ないし図１０を参照して説明した構造は単
に例示にすぎない。
【００１９】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、マ
イクロレンズと画素との間にマイクロプリズムを入れる
事により、液晶パネル通過光の投射レンズによるケラレ
を防ぐ事ができる。これにより、単板式のプロジェクタ
に小型高精細の透過型表示装置を使用する事が可能にな
り、カラーフィルタレス方式のプロジェクタではダイク
ロイックミラー等の部材も小型になりプロジェクタ本体
の大きさもコンパクト化が可能である。又、低コスト化
も可能になる。
イクロレンズと画素との間にマイクロプリズムを入れる
事により、液晶パネル通過光の投射レンズによるケラレ
を防ぐ事ができる。これにより、単板式のプロジェクタ
に小型高精細の透過型表示装置を使用する事が可能にな
り、カラーフィルタレス方式のプロジェクタではダイク
ロイックミラー等の部材も小型になりプロジェクタ本体
の大きさもコンパクト化が可能である。又、低コスト化
も可能になる。
【図１】本発明にかかる透過型表示装置の基本的な構成
を示す模式的な断面図である。
を示す模式的な断面図である。
【図２】マイクロプリズムの構成例を示す断面図であ
る。
る。
【図３】同じくマイクロプリズムの構成例を示す斜視図
である。
である。
【図４】マイクロプリズムの他の構成例を示す模式的な
断面図である。
断面図である。
【図５】同じくマイクロプリズムの他の構成例を示す斜
視図である。
視図である。
【図６】マイクロレンズとマイクロプリズムと画素との
相対的な配置関係を示す模式的な平面図である。
相対的な配置関係を示す模式的な平面図である。
【図７】本発明にかかる透過型表示装置の一実施例を示
す模式的な部分断面図である。
す模式的な部分断面図である。
【図８】マイクロレンズとマイクロプリズムを一体的に
形成した透明基板の構成例を示す断面図である。
形成した透明基板の構成例を示す断面図である。
【図９】同じく透明基板の他の構成例を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】同じく透明基板の別の構成例を示す断面図で
ある。
ある。
【図１１】従来のカラーフィルタレス方式プロジェクタ
の一例を示す模式図である。
の一例を示す模式図である。
１ 透明基板 ２ 透明基板 ３ ブラックマトリクス ４ 電気光学物質 ５ 入射光束 ６ 出射光束 ７ マイクロレンズ ８ マイクロプリズム ９ ガラス基材 １０ ガラス基材 １１ 接着層 １２ 三画素の組
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 5/04 Ｇ０２Ｂ 5/04 Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 所定の間隙を介して互いに接合し且つマ
トリクス状に配列した画素を形成する電極を備えた一対
の透明基板と、 該間隙に保持され入射光束の透過率を画素毎に変調して
出射光束に変換する電気光学物質と、 予め所定の角度差を持って互いに分離した三原色の入射
光束を対応する組の三画素に向けて集光するマイクロレ
ンズと、 互いに対応するマイクロレンズと三画素の組との間に介
在し、該マイクロレンズの光軸に対して傾斜した入射光
束を該光軸に略平行な入射光束に変換するマイクロプリ
ズムとを備えた透過型表示装置。 - 【請求項２】 前記マイクロプリズムは、元々該光軸に
平行な第１の入射光束をそのまま直進させる平面部と、
一方に傾斜した第２の入射光束を平行化する一方の斜面
部と、他方に傾斜した第３の入射光束を平行化する他方
の斜面部とを備えた台形マイクロプリズムである請求項
１記載の透過型表示装置。 - 【請求項３】 前記マイクロレンズとマイクロプリズム
は入射側に位置する透明基板に一体的に形成されている
請求項１記載の透過型表示装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7224704A JPH0950081A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 透過型表示装置 |
| US08/691,528 US5764319A (en) | 1995-08-08 | 1996-08-02 | Transmissive display device with microlenses and microprisms adjacent counter electrode |
| EP96112810A EP0758100B1 (en) | 1995-08-08 | 1996-08-08 | Transmissive display device |
| DE69618297T DE69618297D1 (de) | 1995-08-08 | 1996-08-08 | Transmissive Anzeigevorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7224704A JPH0950081A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 透過型表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0950081A true JPH0950081A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16817944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7224704A Pending JPH0950081A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 透過型表示装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5764319A (ja) |
| EP (1) | EP0758100B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0950081A (ja) |
| DE (1) | DE69618297D1 (ja) |
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| KR100975462B1 (ko) * | 2002-10-24 | 2010-08-11 | 소니 주식회사 | 표시 장치 및 그 제조 방법 |
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