JP2000330101A - LCD with dual microarray lens - Google Patents
LCD with dual microarray lensInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、大口径の投射レンズ系を必要としな
い、マイクロアレイレンズ付LCDの提案を目的とす
る。
【解決手段】反射ミラー付き光源Lよりの白色光を集光
する集光レンズ系4と、集光された白色光を電気信号に
より光変調するLCD1と、LCD1よりの出射光をス
クリーンSに投射する投射レンズ系5とを有するLCD
プロジェクタに於いて、該LCDを、集光レンズ系4に
より集光された入射光をLCDセル単位の有効開口部に
集光する第一マイクロアレイレンズ2と、LCD1より
の出射光を平均光軸に平行屈折させる第二マイクロアレ
イレンズ3とを有する二重マイクロアレイレンズ付LC
Dとする。
(57) Abstract: An object of the present invention is to propose a LCD with a microarray lens that does not require a large-diameter projection lens system. A condensing lens system for condensing white light from a light source with a reflection mirror, an LCD for optically modulating the condensed white light with an electric signal, and a projection of light emitted from the LCD onto a screen. LCD having projection lens system 5
In the projector, the LCD is divided into a first microarray lens 2 for condensing incident light condensed by a condensing lens system 4 into an effective aperture of each LCD cell, and an output light from the LCD 1 as an average optical axis. LC with double microarray lens having second microarray lens 3 for parallel refraction
D.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】LCD(液晶)プロジェクタ
装置に使用するマイクロアレイレンズ付きLCDに関わ
り、特に二重マイクロアレイレンズ付LCDに係わる。The present invention relates to an LCD with a microarray lens used for an LCD (liquid crystal) projector, and more particularly to an LCD with a double microarray lens.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4は、従来技術によるLCDプロジェ
クタの光学系の模式図とマイクロアレイレンズ付LCD
の説明図である。本図を用いて従来技術の構成と問題点
を説明する。メタルハライドランプなどの光源Lよりの
白色光は、集光レンズ系4により、LCD1の入射面に
密設された第一マイクロアレイレンズ2に集光される。
該集光された入射光は、第一マイクロアレイレンズ2で
さらに集光され、LCDを形成している各セル(画素)
の窓(開口部)に投射され、映像信号により変調され
る。本例のLCDは、RGB三色のフィルターが各セル
に配置された三色一体形の構造を有している。LCD1
からの三色の出射光は、投射レンズ系5により、スクリ
ーンSに投射される。(ロ)は、第一マイクロアレイレ
ンズ2とLCD1の断面図である。LCD1は、カバー
ガラス1a、液晶層1b、セルのマトリックス導体部を
覆う形のブラックマトリックス1c、開口部(透明電極
部)1d,TFT(Thin Film Transister)が形成され
ているTFT基板1eで構成されている。第一マイクロ
レンズアレイ2は、マイクロレンズ基板2a、低屈折率
のレンズ媒体2b、セル毎に凸形状を形成する高屈折率
の封止媒体2cで構成されている。セル毎の凸形状の高
屈折率の封止媒体2cと凹形状の低屈折率のレンズ媒体
2bにより、凸形マイクロレンズアレイが形成されてい
る。集光レンズ系4よりの入射光束L0は、凸型マイク
ロレンズ2c1により屈折光束L1として、焦点F0付
近に収束する。この結果、開口部(透明電極部)1dの
光束は、マイクロアレイレンズ2 に入射した光束を10
0%近く利用することが出来る。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a schematic view of an optical system of a conventional LCD projector and an LCD with a microarray lens.
FIG. The configuration and problems of the related art will be described with reference to FIG. White light from a light source L such as a metal halide lamp is condensed by a condensing lens system 4 on a first microarray lens 2 densely provided on the incident surface of the LCD 1.
The condensed incident light is further condensed by the first microarray lens 2 and each cell (pixel) forming the LCD
Are projected on the window (opening) of the hologram and modulated by the video signal. The LCD of this example has a three-color integrated structure in which RGB three-color filters are arranged in each cell. LCD1
Are emitted onto the screen S by the projection lens system 5. (B) is a sectional view of the first microarray lens 2 and the LCD 1. The LCD 1 includes a cover glass 1a, a liquid crystal layer 1b, a black matrix 1c covering a matrix conductor of a cell, an opening (transparent electrode) 1d, and a TFT substrate 1e on which a TFT (Thin Film Transister) is formed. ing. The first microlens array 2 includes a microlens substrate 2a, a low-refractive-index lens medium 2b, and a high-refractive-index sealing medium 2c that forms a convex shape for each cell. A convex microlens array is formed by a convex high refractive index sealing medium 2c and a concave low refractive index lens medium 2b for each cell. The incident light beam L0 from the condenser lens system 4 is converged near the focal point F0 as a refracted light beam L1 by the convex micro lens 2c1. As a result, the luminous flux of the opening (transparent electrode portion) 1d is changed by 10
Nearly 0% can be used.
【0003】 しかしながら、LCD1を通過した後の
光束は発散するので、大口径の投射レンズ系5を用いる
必要があり、コストが高くなると云う問題点がある。大
口径の投射レンズ系5を用いないでよいマイクロアレイ
レンズ付LCDが求められている。However, since the luminous flux after passing through the LCD 1 diverges, it is necessary to use the projection lens system 5 having a large diameter, and there is a problem that the cost increases. There is a demand for an LCD with a microarray lens that does not require a large-diameter projection lens system 5.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】以上に説明した問題点
と課題に鑑み、本発明は、大口径の投射レンズ系を必要
としない、マイクロアレイレンズ付LCDの提案を目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems and problems, an object of the present invention is to propose an LCD with a microarray lens that does not require a large-diameter projection lens system.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】反射ミラー付き光源より
の白色光を集光する集光レンズ系と、集光された白色光
を電気信号により光変調するLCD(液晶ディスプレイ
パネル)と、LCDよりの出射光をスクリーンに投射す
る投射レンズ系とを有するLCDプロジェクタに於い
て、該LCDを、集光レンズ系により集光された入射光
をLCDセル単位の有効開口部に集光する第一マイクロ
アレイレンズと、LCDよりの出射光を平均光軸に平行
屈折させる第二マイクロアレイレンズとを有する二重マ
イクロアレイレンズ付LCDとする。SUMMARY OF THE INVENTION A condensing lens system for condensing white light from a light source with a reflecting mirror, an LCD (liquid crystal display panel) for modulating the condensed white light with an electric signal, and a liquid crystal display (LCD). And a projection lens system for projecting outgoing light onto a screen, the LCD comprising: a first microarray for converging the incident light condensed by the condensing lens system to an effective aperture of each LCD cell An LCD with a double microarray lens including a lens and a second microarray lens that refracts the light emitted from the LCD in parallel to the average optical axis.
【0006】 第二マイクロアレイレンズを、LCDの
後方に配置する。[0006] A second microarray lens is located behind the LCD.
【0007】 第二マイクロアレイレンズを、凸レンズ
の集合体とする。[0007] The second microarray lens is an aggregate of convex lenses.
【0008】 第二マイクロアレイレンズを、凹レンズ
の集合体とする。[0008] The second microarray lens is an aggregate of concave lenses.
【0009】 第二マイクロアレイレンズを、第一マイ
クロアレイレンズとLCDの間に配置する。[0009] A second microarray lens is disposed between the first microarray lens and the LCD.
【0010】 第一マイクロアレイレンズとLCDの間
に配置する第二マイクロアレイレンズを、凸レンズの集
合体とする。The second microarray lens disposed between the first microarray lens and the LCD is an aggregate of convex lenses.
【0011】 第二マイクロアレイレンズを、ガラスの
溶融により形成した溶融ガラスレンズとする、もしく
は、透明樹脂の成形による成形樹脂レンズとする。The second microarray lens is a molten glass lens formed by melting glass, or a molded resin lens formed by molding a transparent resin.
【0012】 第一マイクロアレイレンズと第二マイク
ロアレイレンズとを一体化する。[0012] The first microarray lens and the second microarray lens are integrated.
【0013】 第一マイクロアレイレンズと第二マイク
ロアレイレンズとを一体成形した成形樹脂レンズとす
る。A first microarray lens and a second microarray lens are integrally molded to form a molded resin lens.
【0014】 第一マイクロアレイレンズと第二マイク
ロアレイレンズとを張り合わせにより一体化したレンズ
とする。The first microarray lens and the second microarray lens are integrated into a single lens by lamination.
【0015】 第一マイクロアレイレンズの焦点位置
を、第一マイクロアレイレンズと第二マイクロアレイレ
ンズとの間とする、第二マイクロアレイレンズの後方で
且つLCDの近傍とする、もしくは、LCDの後に配置
された第二マイクロアレイレンズの後方とする。[0015] The focal position of the first microarray lens is set between the first microarray lens and the second microarray lens, behind the second microarray lens and in the vicinity of the LCD, or at a position located after the LCD. Behind the two microarray lenses.
【0016】 LCDの後方の第一マイクロアレイレン
ズの焦点位置に、全反射面を配置する。A total reflection surface is disposed at the focal position of the first microarray lens behind the LCD.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】図1は、本発明によるLCDプロ
ジェクタの光学系模式図と二重マイクロアレイレンズ付
LCDの第一実施例の断面図である。前述の従来技術の
光学系を基本として、本実施例の装置では、第二の凹型
のマイクロアレイレンズ3が、LCD1と投射レンズ系
5との間に挿入されている。第二マイクロアレイレンズ
3は、マイクロレンズ基板3a、低屈折率のレンズ媒体
3b、セル毎に凸形状を形成する高屈折率の封止媒体3
cで構成されている。セル毎の凸形状の高屈折率の封止
媒体3cと凹形状の低屈折率のレンズ媒体3bにより、
凸形マイクロレンズアレイが形成されている。第二マイ
クロアレイレンズ3の焦点は第一マイクロアレイレンズ
2の焦点距離と略等しく設定されている。また第二マイ
クロアレイレンズ3は、第一マイクロアレイレンズ2の
焦点F0を基点に、第一マイクロアレイレンズ2の対象
位置に配設されており、焦点F0より発散された光束を
凸レンズ作用により、平均光軸に平行屈折した光束とし
ている。FIG. 1 is a schematic diagram of an optical system of an LCD projector according to the present invention and a sectional view of a first embodiment of an LCD with a double microarray lens. On the basis of the above-described conventional optical system, in the apparatus of the present embodiment, the second concave microarray lens 3 is inserted between the LCD 1 and the projection lens system 5. The second microarray lens 3 includes a microlens substrate 3a, a low-refractive-index lens medium 3b, and a high-refractive-index sealing medium 3 that forms a convex shape for each cell.
c. The convex high-refractive-index sealing medium 3c and the concave low-refractive-index lens medium 3b are provided for each cell.
A convex microlens array is formed. The focal point of the second microarray lens 3 is set substantially equal to the focal length of the first microarray lens 2. The second microarray lens 3 is disposed at a target position of the first microarray lens 2 with the focal point F0 of the first microarray lens 2 as a base point. Is a light beam refracted in parallel.
【0018】 図2は、本発明による二重マイクロアレ
イレンズ付LCDの第二実施例の断面図である。第二実
施例では、第二マイクロアレイレンズ3は、第一マイク
ロアレイレンズ2とLCD1との間に配設されている。
第二マイクロアレイレンズ3は、マイクロレンズ基板3
a、高屈折率のレンズ媒体3d、セル毎に凸形状を形成
する低屈折率の封止媒体3eで構成されている。セル毎
の凸形状の低屈折率の封止媒体3eと凸形状の高屈折率
のレンズ媒体3dにより、凹形マイクロレンズアレイが
形成されている。第一マイクロアレイレンズ2で集光さ
れた光束L1は、第二マイクロアレイレンズ3の凹レン
ズ部(3e)で、LCDの開口部1dと略等しい断面積
となっている。第二マイクロアレイレンズ3の凹レンズ
作用により光束L4は、平均光軸に平行屈折されLCD
1の開口部1dに入射する。この場合、第一マイクロア
レイレンズの焦点F1は、略LCD開口部1dの近傍も
しくは、手前に設定されている。FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment of the LCD with a dual microarray lens according to the present invention. In the second embodiment, the second microarray lens 3 is disposed between the first microarray lens 2 and the LCD 1.
The second microarray lens 3 is a microlens substrate 3
a, a high-refractive-index lens medium 3d, and a low-refractive-index sealing medium 3e that forms a convex shape for each cell. A concave microlens array is formed by the convex low refractive index sealing medium 3e and the convex high refractive index lens medium 3d for each cell. The light beam L1 condensed by the first microarray lens 2 is a concave lens portion (3e) of the second microarray lens 3, and has a cross-sectional area substantially equal to the opening 1d of the LCD. Due to the concave lens action of the second microarray lens 3, the light beam L4 is refracted parallel to the average optical axis and
The light enters the first opening 1d. In this case, the focal point F1 of the first microarray lens is set substantially near or near the LCD opening 1d.
【0019】 図3は、本発明による二重マイクロアレ
イレンズ付LCDの第三実施例の断面図である。第三実
施例では、第二マイクロアレイレンズ3は、LCD1と
投射レンズ系5との間に挿入されている。第二マイクロ
アレイレンズ3は、マイクロレンズ基板3a、高屈折率
のレンズ媒体3d、セル毎に凸形状を形成する低屈折率
の封止媒体3eで構成されている。セル毎の凸形状の低
屈折率の封止媒体3eと凸形状の高屈折率のレンズ媒体
3dにより、凹形マイクロレンズアレイが形成されてい
る。本例の装置に用いる第一マイクロアレイレンズの焦
点は,LCD1よりかなり後方に設定しており、投射光
束L1は第二マイクロアレイレンズ付近ではかなり収束
されており、凹レンズ作用により平均光軸と平行した光
束L5に屈折される。FIG. 3 is a sectional view of a third embodiment of an LCD with a dual microarray lens according to the present invention. In the third embodiment, the second microarray lens 3 is inserted between the LCD 1 and the projection lens system 5. The second microarray lens 3 includes a microlens substrate 3a, a lens medium 3d having a high refractive index, and a sealing medium 3e having a low refractive index that forms a convex shape for each cell. A concave microlens array is formed by the convex low refractive index sealing medium 3e and the convex high refractive index lens medium 3d for each cell. The focal point of the first microarray lens used in the apparatus of this embodiment is set considerably behind the LCD 1, and the projection light beam L1 is considerably converged near the second microarray lens, and the light beam parallel to the average optical axis by the action of the concave lens. Refracted by L5.
【0020】 第二マイクロアレイレンズは、溶融ガラ
スを成形した溶融ガラスレンズ、もしくはアクリル樹脂
などの樹脂成形手段により、安価に且つ高精度に製作す
ることが出来る。さらに、第二の実施例では、第一マイ
クロアレイレンズと第二マイクロアレイレンズとを一体
化することが出来る。その製法は、アクリル樹脂などの
樹脂成形手段、溶融ガラスレンズの張り合わせ、もしく
は両者の組み合わせなどが採用される。The second microarray lens can be manufactured at low cost and with high precision by using a molten glass lens formed by molding molten glass or a resin molding means such as an acrylic resin. Further, in the second embodiment, the first microarray lens and the second microarray lens can be integrated. As the manufacturing method, resin molding means such as an acrylic resin, bonding of a molten glass lens, or a combination of both is adopted.
【0021】 図示していない反射型のLCDを用いた
LCDプロジェクタにあっては、第一マイクロアレイレ
ンズと第二マイクロアレイレンズとを兼ねる必要があ
る。第一マイクロアレイレンズの焦点近傍に全反射面を
設けることにより、集光光束を有効に利用することが出
来る。In an LCD projector using a reflection type LCD (not shown), it is necessary to serve as both the first microarray lens and the second microarray lens. By providing the total reflection surface near the focal point of the first microarray lens, the condensed light beam can be used effectively.
【0022】[0022]
【発明の効果】本発明は、以上に説明した内容で実施さ
れ、以下に述べる効果を奏する。集光レンズ系により集
光された入射光をLCDセル単位の有効開口部に集光す
る第一マイクロアレイレンズと、LCDよりの出射光を
平均光軸に平行屈折させる第二マイクロアレイレンズと
を有する二重マイクロアレイレンズ付LCDとすること
により、大口径の投射レンズ系を必要としない、二重マ
イクロアレイレンズ付LCDが提案出来た。The present invention is embodied as described above, and has the following effects. A second microarray lens having a first microarray lens for condensing incident light condensed by a condensing lens system on an effective aperture of an LCD cell unit and a second microarray lens for refracting light emitted from the LCD in parallel to an average optical axis By using an LCD with a double microarray lens, an LCD with a double microarray lens that does not require a large-diameter projection lens system has been proposed.
【図1】 本発明によるLCDプロジェクタの光学系模
式図と二重マイクロアレイレンズ付LCDの第一実施例
の断面図である。FIG. 1 is a schematic view of an optical system of an LCD projector according to the present invention and a cross-sectional view of a first embodiment of an LCD with a double microarray lens.
【図2】 本発明による二重マイクロアレイレンズ付L
CDの第二実施例の断面図である。FIG. 2 L with double microarray lens according to the invention
It is sectional drawing of the 2nd Example of CD.
【図3】 本発明による二重マイクロアレイレンズ付L
CDの第三実施例の断面図である。FIG. 3 L with double microarray lens according to the invention
It is sectional drawing of the 3rd Example of CD.
【図4】 従来技術によるLCDプロジェクタの光学系
の模式図とマイクロアレイレンズ付LCDの説明図であ
る。FIG. 4 is a schematic diagram of an optical system of an LCD projector according to the related art and an explanatory diagram of an LCD with a microarray lens.
L 光源 1 LCD 1a カバーガラス 1b 液晶層 1c ブラックマトリックス 1d 開口部 2 第一マイクロアレイレンズ 2a マイクロレンズ基板 2b、3b、3d レンズ媒体 2c、3c、3e 封止媒体 3 第二マイクロアレイレンズ 3a マイクロレンズ基板 4 集光レンズ系 5 投射レンズ系 S スクリーン L Light source 1 LCD 1a Cover glass 1b Liquid crystal layer 1c Black matrix 1d Opening 2 First microarray lens 2a Microlens substrate 2b, 3b, 3d Lens media 2c, 3c, 3e Sealing medium 3 Second microarray lens 3a Microlens substrate 4 Condensing lens system 5 Projection lens system S screen
Claims (15)
する集光レンズ系と、前記集光された白色光を電気信号
により光変調するLCD(液晶ディスプレイパネル)
と、前記LCDよりの出射光をスクリーンに投射する投
射レンズ系とを有するLCDプロジェクタに於いて、前
記LCDを、前記集光レンズ系により集光された入射光
を前記LCDセル単位の有効開口部に集光する第一マイ
クロアレイレンズと、前記LCDよりの出射光を平均光
軸に平行屈折させる第二マイクロアレイレンズとを有す
るLCDとすることを特徴とする二重マイクロアレイレ
ンズ付LCD。1. A condensing lens system for condensing white light from a light source with a reflection mirror, and an LCD (liquid crystal display panel) for optically modulating the condensed white light with an electric signal.
And a projection lens system for projecting outgoing light from the LCD onto a screen, wherein the LCD is configured to convert incident light condensed by the condensing lens system into an effective aperture for each LCD cell. An LCD having a dual microarray lens, comprising: a first microarray lens that condenses light onto the LCD; and a second microarray lens that refracts light emitted from the LCD in parallel to an average optical axis.
LCDの後方に配置することを特徴とする請求項1に記
載の二重マイクロアレイレンズ付LCD。2. The LCD with a dual microarray lens according to claim 1, wherein the second microarray lens is disposed behind the LCD.
ンズの集合体とすることを特徴とする請求項2に記載の
二重マイクロアレイレンズ付LCD。3. The LCD with a dual microarray lens according to claim 2, wherein the second microarray lens is an aggregate of convex lenses.
ンズの集合体とすることを特徴とする請求項2に記載の
二重マイクロアレイレンズ付LCD。4. The LCD with a dual microarray lens according to claim 2, wherein the second microarray lens is an aggregate of concave lenses.
マイクロアレイレンズと前記LCDとの間に配置するこ
とを特徴とする請求項1に記載の二重マイクロアレイレ
ンズ付LCD。5. The LCD with a dual microarray lens according to claim 1, wherein the second microarray lens is disposed between the first microarray lens and the LCD.
CDとの間に配置する前記第二マイクロアレイレンズ
を、凸レンズの集合体とすることを特徴とする請求項5
に記載の二重マイクロアレイレンズ付LCD。6. The first microarray lens and the L
6. The second microarray lens arranged between a CD and a CD is a set of convex lenses.
2. The LCD with a dual microarray lens according to item 1.
スの溶融により形成した溶融ガラスレンズとすることを
特徴とする請求項1に記載の二重マイクロアレイレンズ
付LCD。7. The LCD with a dual microarray lens according to claim 1, wherein the second microarray lens is a molten glass lens formed by melting glass.
樹脂の成形による成形樹脂レンズとすることを特徴とす
る請求項1に記載の二重マイクロアレイレンズ付LC
D。8. The LC with double microarray lens according to claim 1, wherein the second microarray lens is a molded resin lens formed by molding a transparent resin.
D.
イクロアレイレンズとを一体化することを特徴とする請
求項4に記載の二重マイクロアレイレンズ付LCD。9. The LCD with a dual microarray lens according to claim 4, wherein the first microarray lens and the second microarray lens are integrated.
マイクロアレイレンズとを一体成形した成形樹脂レンズ
とすることを特徴とする請求項9に記載の二重マイクロ
アレイレンズ付LCD。10. The LCD with a dual microarray lens according to claim 9, wherein the first microarray lens and the second microarray lens are formed as a molded resin lens.
マイクロアレイレンズとを張り合わせにより一体化した
レンズとすることを特徴とする請求項9に記載の二重マ
イクロアレイレンズ付LCD。11. The dual microarray lens-equipped LCD according to claim 9, wherein the first microarray lens and the second microarray lens are integrated by bonding.
位置を、前記第一マイクロアレイレンズと第二マイクロ
アレイレンズとの間とすることを特徴とする請求項1に
記載の二重マイクロアレイレンズ付LCD。12. The LCD with a dual microarray lens according to claim 1, wherein a focal position of the first microarray lens is located between the first microarray lens and the second microarray lens.
位置を、前記第二マイクロアレイレンズの後方で且つ前
記LCDの近傍とすることを特徴とする請求項1に記載
の二重マイクロアレイレンズ付LCD。13. The LCD with a dual microarray lens according to claim 1, wherein the focal position of the first microarray lens is located behind the second microarray lens and near the LCD.
位置を、前記LCDの後に配置された前記第二マイクロ
アレイレンズの後方とすることを特徴とする請求項1に
記載の二重マイクロアレイレンズ付LCD。14. The LCD with the dual microarray lens according to claim 1, wherein the focal position of the first microarray lens is located behind the second microarray lens disposed after the LCD.
アレイレンズの焦点位置に、全反射面を配置することを
特徴とする請求項1に記載の二重マイクロアレイレンズ
付LCD。15. The LCD with a dual microarray lens according to claim 1, wherein a total reflection surface is arranged at a focal position of the first microarray lens behind the LCD.
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