JPH04120586A - Image display device - Google Patents

Image display device

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JPH04120586A
JPH04120586A JP24172190A JP24172190A JPH04120586A JP H04120586 A JPH04120586 A JP H04120586A JP 24172190 A JP24172190 A JP 24172190A JP 24172190 A JP24172190 A JP 24172190A JP H04120586 A JPH04120586 A JP H04120586A
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JP
Japan
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light
liquid crystal
crystal display
polarization
display element
Prior art date
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Pending
Application number
JP24172190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Hamada
浩 浜田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Abstract

PURPOSE:To utilize a polarized light component effectively and improve the brightness of a display by transmitting plural polarized light beams through a common liquid crystal display element along different optical paths, modulating them and generating pieces of information luminous flux, and converging them on the same optical axis and obtaining a composite image. CONSTITUTION:Polarization beam splitters 4a and 4b are used to split light from a light source 1 into two polarized light components which have mutually orthogonal planes of polarization and the same liquid crystal display element 20 is irradiated with the polarized light components in mutually different directions. Then the relation between the orienting direction of liquid crystal molecules and the direction of the polarization plane of the incident light is classified by an extraordinary light mode wherein the long-axis direction of the liquid crystal molecules and the plane of polarization of the input light are parallel and an ordinary light mode wherein the long-axis direction of the liquid crystal molecules and the plane of polarization of the input light cross each other at right angles. Further, an optical correcting means, e.g. prisms or linear Fresnel prisms 6a and 6b, etc., are arranged between the liquid crystal display element 20 and a projection lens 8. Consequently, the light of the light source can be utilized without any waste and the projection type image display device which has a bright screen is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、液晶表示素子を用いた投影型カラー液晶表示
装置に関するものであり、特に高輝度の投影型カラーテ
レビジョン(TV)シ7テムヤ情報表示システムに適用
されるものである。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a projection type color liquid crystal display device using a liquid crystal display element, and is particularly applicable to a high brightness projection type color television (TV) system. It is applied to information display systems.

〈従来の技術〉 従来−膜面に知られている投影型カラー液晶表示装置に
ついて概略説明する。
<Prior Art> A conventionally known projection type color liquid crystal display device will be briefly described.

従来のブラウン管に表示された画像をスクリーンに投影
する方式、いわゆる投影型TVに代わるものとして、液
晶表示素子を用いた投影型TVの開発が行われており、
既に市販品が登場している。
Projection TVs using liquid crystal display elements are being developed as an alternative to the conventional method of projecting images displayed on a cathode ray tube onto a screen, so-called projection TVs.
Commercial products have already appeared.

液晶表示素子はそれ自体発光しないので、別に光源を設
ける必要があるが、原理釣には、その光源の明るさに応
じていくらでも明るい画面を表示できるという特徴があ
る。まだ、同じ画面サイズでブラウン管方式の投影型カ
ラーTVと比較すると、格段に小型・軽量になるという
特徴も併せ持つので、今後の発展が期待されている。
Since the liquid crystal display element itself does not emit light, it is necessary to provide a separate light source, but the principle technology has the characteristic that it can display a screen that is as bright as desired depending on the brightness of the light source. However, compared to CRT projection color TVs with the same screen size, they are much smaller and lighter, so further development is expected.

液晶表示素子には駆動法によって単純マトリックス方式
とアクティブ・マトリックス方式があるが、本発明はい
ずれにも適用される。また、このような液晶表示素子を
用いた投影型カラー画像表示方式には、三原色に応じて
液晶表示素子全3枚用いる3枚式と1枚しか用いない単
板式とがある。
There are two types of liquid crystal display devices depending on the driving method: a simple matrix type and an active matrix type, and the present invention is applicable to both types. Projection type color image display systems using such liquid crystal display elements include a three-panel type that uses a total of three liquid crystal display elements, and a single-panel type that uses only one liquid crystal display element, depending on the three primary colors.

前者の液晶表示素子を3枚用いる3枚式では、赤・緑・
青の3原色そtぞれの色光全伝送する光学系とその色光
を制御して画像を形成する表示素子の対をそれぞれ独立
に設け、各色の画像を光学nに重ね合わせてフルカラー
表示全行う。赤・緑・青それぞれの色光の発生源として
個別の3光源とカラ−7ィルレター全用いた例が特IK
昭60−8291号に開示されているが、単一の白色光
源の光をダイクロインクミラーにより赤・緑・青の3原
色の色光に分光し、それぞれの色光をその色に対応する
液晶表示素子に照射することも可能であり、この例は本
呂願人により特開昭60−169827号にて開示され
ている。白色光源としては、ハロゲンランプ、キセノン
ランプ、メタルハライドランプなどが用いられる。その
発光スペクトルは連続スペクトルであっても、輝線スペ
クト)Vであっても良す。この構成では共通の白色光源
から放射される光音有効に利用できるので、他の条件が
同じであれば後述する従来の単板式構成に比べて約3借
問るい画像が得られるが、単板式より部品点数が多くな
るのでコストおよび装置のコンパクトさの点では屯板式
に比べて一般的(て不利である。
The former three-panel type uses three liquid crystal display elements, which display red, green,
A pair of optical systems that transmit all of the color light of each of the three primary colors of blue and a display element that controls the color light to form an image is provided independently, and images of each color are superimposed on the optical system to display full color. . A special example is one in which three individual light sources and all seven color letters are used as sources of red, green, and blue color light.
Disclosed in Japanese Patent No. 60-8291, the light from a single white light source is split into three primary color lights of red, green, and blue using a dichroic ink mirror, and each color light is displayed on a liquid crystal display element corresponding to the color. It is also possible to irradiate the rays with a ray of light, and an example of this is disclosed by Ganto Honro in Japanese Patent Application Laid-Open No. 169827/1983. As the white light source, a halogen lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, etc. are used. The emission spectrum may be a continuous spectrum or an emission line spectrum (V). With this configuration, the light and sound emitted from a common white light source can be effectively utilized, so if other conditions are the same, an image that is about 3 times brighter than the conventional single-panel configuration described below can be obtained, but compared to the single-panel type. Since the number of parts is large, it is disadvantageous in terms of cost and compactness of the device compared to the plate type.

尚、ここでダイクロインクミラーとしては、ガラス等の
透明基板上にある波長域の光だけを選択的に反射または
透過するよう(で周知の薄膜形成技術により誘電体多層
薄膜と形成したもの、あるいはカラーTV用の撮像機に
用いられるダイクロイックプリズムのようにプリズムの
表面に同様の波長選択用誘電体多層薄膜を形成したもの
分組み合わせたものが用いられている。一方、後者の液
晶表示素子を1枚だけ用いる単板式の構成では、直視型
の液晶TVと同様、モザイク状の三原色カラフィルタ−
パターンを備えた液晶表示素子をスライド投影機と同様
の光学系によって投影するもので、例えば特開昭59−
230.383号に開示されている。この方式は、光学
系の構成が簡単で、使用する液晶表示素子も1枚なので
小型の投影型システムに適している。しかし、この方式
では液晶表示素子に照射された光の約2/3 はカラー
フィルターによって吸収または反射される。例えば赤を
表示する絵素には赤いカラーフィルターが配置されるが
、この赤いカラーフィルターで緑および青の光はカフ)
される。従って、液晶表示素子への入射光の1/3 し
か利用できず、前述の液晶表示素子音3板式で同じ光源
音用いた場合と比較して、画面の明るさは約」/3に低
下する。単板式液晶表示装置としてはこれ以外に液晶表
示素子全白色光で照明し、3原色の絵素の組錘にそれに
対応づけられた微小グイクロイックミラー、マイクロプ
リズムアレイあるいは回折格子を配置することによりカ
ラー表示全行う構成が特開昭61−21、0828号、
特開昭62−293222号、特開昭62−29822
8号、特開昭68−118125号に開示されている。
Here, the dichroic ink mirror is a dichroic ink mirror formed with a dielectric multilayer thin film using a well-known thin film forming technique, or a dichroic ink mirror that selectively reflects or transmits only light in a wavelength range on a transparent substrate such as glass. A dichroic prism used in color TV imagers is used in which a similar dielectric multilayer thin film for wavelength selection is formed on the surface of a prism. In a single-panel configuration that only uses a mosaic of three primary color filters, similar to direct-view LCD TVs,
It projects a liquid crystal display element with a pattern using an optical system similar to a slide projector.
No. 230.383. This method has a simple optical system configuration and uses only one liquid crystal display element, so it is suitable for small projection systems. However, in this method, about two-thirds of the light irradiated onto the liquid crystal display element is absorbed or reflected by the color filter. For example, a red color filter is placed on a pixel that displays red, but this red color filter blocks green and blue light.)
be done. Therefore, only 1/3 of the light incident on the liquid crystal display element can be used, and the brightness of the screen is reduced to about 1/3 compared to the case of using the same light source sound with the 3-panel liquid crystal display element type described above. . In addition to this, for a single-panel liquid crystal display device, the liquid crystal display element is illuminated with all-white light, and minute gicchroic mirrors, microprism arrays, or diffraction gratings are arranged in correspondence with the weights of picture elements of the three primary colors. JP-A No. 61-21, No. 0828 discloses a configuration for full color display.
JP-A-62-293222, JP-A-62-29822
No. 8, JP-A-68-118125.

〈発明が解決しようとする問題点〉 偏光板を用いる液晶表示素子特にツィステッド・ネマテ
ィック(TN)型液晶表示素子を用いた従来の投影型液
晶表示装置は液晶表示素子に対する照明光の偏光成分の
内の一つの偏光成分だけしか利用しておらず、他方の偏
光成分は偏光板に吸収され、表示に寄与していなかった
。本発明は、従来の投影型液晶表示装置では利用されて
いなかったもう一方の偏光成分全有効に利用することに
よって表示の明るさ全向上させることを目的としている
。
<Problems to be Solved by the Invention> A conventional projection type liquid crystal display device using a liquid crystal display element using a polarizing plate, particularly a twisted nematic (TN) type liquid crystal display element, Only one polarized component of the polarizing component was used, and the other polarized component was absorbed by the polarizing plate and did not contribute to display. An object of the present invention is to fully improve display brightness by fully utilizing the other polarization component, which was not utilized in conventional projection type liquid crystal display devices.

尚、従来利用されていなかった他方の偏光成分全利用す
る方式として、一つの光源からの光束を偏光ビームスプ
リッタ−で二つの偏光成分に分離し、それぞれの偏光成
分で別々の液晶表示素子を照射し、独立したレンズで投
影してスクリーン上で合成する表示システムあるいはこ
れを第2の偏光ビームスプリッタ−で合成してから投影
する表示システムが、それぞれ実開平1−1.0782
号、特開昭68−:3I6979号に開示されているが
、これらの方式では液晶表示素子が二つ必要になるので
コストが高くなるという問題点を有する。また、実開昭
68−150922号及び特開昭63−188480号
には、偏光ビームスプリッタ−で分離された二つの偏光
成分の一方の成分の偏波面全908回転して二つの成分
の偏波面を揃え、それぞれの光束で同一の液晶表示素子
の表示画面の半分ずつ全照射する方式が開示されている
が、この方式では二つの光束の照射領域の境界線で明る
さが不連続になり表示品位が損なわれ易いという問題点
を有する。さらに、特開昭61−90584号では、偏
光ビームヌプリノターで分離された二つの偏光成分の一
方の偏15.f’に90°N転して二つの成分の偏波面
を揃え、それぞれの光束で同一の液晶表示素子の表示画
面を異なる角度から照射する方式が開示されているが、
この方式では二つの光束の光軸が一致していない為、投
影レンズの入射瞳の位置では二つの光束がかなり離れて
し1つので、両刀の光束を有効にスクリーンに投影する
ためには、非常に口径の大きな投影レンズ全円いなけれ
ばならないという問題、侭を有する。
In addition, as a method that makes full use of the other polarized light component, which has not been used in the past, the light beam from one light source is separated into two polarized light components by a polarizing beam splitter, and each polarized light component illuminates a separate liquid crystal display element. However, a display system in which images are projected using independent lenses and combined on a screen, or a display system in which images are combined using a second polarizing beam splitter and then projected is disclosed in Japanese Utility Model Application Publication No. 1-1.0782.
However, these methods require two liquid crystal display elements, resulting in an increase in cost. In addition, in Japanese Utility Model Application No. 68-150922 and Japanese Patent Application Laid-open No. 63-188480, the polarization plane of one of two polarized light components separated by a polarizing beam splitter is rotated by a total of 908, and the polarization plane of the two components is changed. A method has been disclosed in which each luminous flux illuminates half of the display screen of the same liquid crystal display element, but in this method, the brightness becomes discontinuous at the boundary between the irradiation areas of the two luminous fluxes, resulting in display problems. There is a problem that the quality is easily damaged. Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-90584, one of the two polarization components separated by a polarization beam nullator is polarized 15. A method has been disclosed in which the planes of polarization of the two components are aligned by rotating f' by 90°N, and each light beam illuminates the display screen of the same liquid crystal display element from different angles.
In this method, the optical axes of the two light beams do not coincide, so the two light beams are far apart at the entrance pupil of the projection lens and become one. In order to effectively project both light beams onto the screen, There is a problem that a projection lens with a very large aperture must be completely circular.

〈問題点全解決するための手段〉 上記目的全達成する為に本発明においては、従来の偏光
板の代わりに偏光ビームスプリッタ−を用い、光源から
の光を互いに直交する偏波面を有する二つの偏光成分に
分解し、それぞれの偏光成分が互いに異なる方向から同
一の液晶表示素子を照射するように構成している。、液
晶表示素子の動作モードとしては周知のツィステッド・
ネマティック・モードが好適である。このモードは、液
晶分子の配向方向と入射光の偏波面の方向の関係から、
液晶分子の長軸方向と入射光の偏波面が平行になる異常
光モードと、液晶分子の長軸方向と入射光の偏波面が直
交する正常光モードとに分類される。従来のツィステッ
ド・ネマティック・モードの液晶表子では、正常光モー
ドと異常光モードのどちらか一方のモードだけを利用し
ていたが、本発明では正常光モードと異常光モードの両
方のモードを用いるように構成される。
<Means for Solving All Problems> In order to achieve all of the above objects, the present invention uses a polarizing beam splitter instead of a conventional polarizing plate, and splits the light from the light source into two beams having mutually orthogonal polarization planes. The light is separated into polarized light components, and each polarized light component is configured to irradiate the same liquid crystal display element from different directions. , the well-known twisted operation mode of liquid crystal display elements.
Nematic mode is preferred. This mode is determined by the relationship between the orientation direction of liquid crystal molecules and the direction of the polarization plane of the incident light.
It is classified into an extraordinary light mode in which the long axis direction of the liquid crystal molecules and the polarization plane of the incident light are parallel to each other, and a normal light mode in which the long axis direction of the liquid crystal molecules and the polarization plane of the incident light are orthogonal to each other. Conventional twisted nematic mode liquid crystal displays utilize only either the normal light mode or the extraordinary light mode, but the present invention uses both the normal light mode and the extraordinary light mode. It is configured as follows.

次に、上記手段を採用することによシそれぞれの偏光成
分の光軸(進行方向)と液晶表示素子とが垂直ではなく
なるので、これ全光学的に補正する手段例えばプリズム
またはリニアフレネルプリズム等全液晶表示素子と投影
レンズの間に配置する。
Next, by employing the above means, the optical axis (traveling direction) of each polarized light component is no longer perpendicular to the liquid crystal display element. It is placed between the liquid crystal display element and the projection lens.

また、それぞれの偏光成分の入射角に対するツィステッ
ド・ネマティック・モードの液晶表示素子の電圧−透過
率特性を揃えるために、必要に応じて液晶表示素子の前
後に、入射光の偏波面を45゜回転させる光学素子を付
加してもよい。
In addition, in order to equalize the voltage-transmittance characteristics of the twisted nematic mode liquid crystal display element with respect to the incident angle of each polarized light component, the polarization plane of the incident light is rotated by 45 degrees before and after the liquid crystal display element as necessary. An optical element may also be added.

更に、少なくとも液晶表示素子の光源側の表面にマイク
ロレンズアレイヲ配置し、それに入射した互いに偏波面
の直交する2方向からの光束t@4のマイクロレンズに
対して異なる位置に集光させるようにすることもできる
。このとき、マイクロレンズアレイに対する各偏光成分
の入射角を次に述べる条件に選定すると、それぞれの集
光スポラトラ互いに隣合う絵素開口部に入射させること
ができる。この条件とは、一つのマイクロレンズの中心
を通った光線が隣接する絵素開口部の中心を通るという
条件である。この条件は、二つの偏光の入射角の差をθ
、マイクロレンズの空気中での焦点距離全都、対応する
絵素間隔をpとすると、tanθ=p/fu  と表す
ことができる。
Further, a microlens array is disposed at least on the surface of the liquid crystal display element on the light source side, so that the light beams t@4 from two directions whose polarization planes are orthogonal to each other incident thereon are condensed at different positions with respect to the microlens. You can also. At this time, if the angle of incidence of each polarized light component with respect to the microlens array is selected to meet the conditions described below, each condensing sporatra can be made to enter the pixel apertures adjacent to each other. This condition is that a light beam passing through the center of one microlens passes through the center of an adjacent picture element aperture. This condition requires that the difference in the angle of incidence of two polarized lights be θ
, the focal length of the microlens in air, and the corresponding pixel spacing, it can be expressed as tanθ=p/fu.

〈作 用〉 本発明の投影型液晶表示装置は、正常光モードと異常光
モードの双方を用いて表示画面上へ画像を得ることがで
きるため偏光板を用いた従来の構成の投影型液晶表示装
置と比較して、光源からの光の利用効率が高められ、表
示画面の明るさを原理的に2倍乃至数倍程度に向上する
ことができる。
<Function> The projection type liquid crystal display device of the present invention can obtain an image on the display screen using both the normal light mode and the extraordinary light mode. Compared to the device, the efficiency of using light from the light source is increased, and the brightness of the display screen can in principle be improved by about two to several times.

〈実施例〉 第1図は本発明の1実施例である投影型画像表示装置の
光路の模式図である。図中、1は光源であり、150W
、アーク長AL−5ff、アークの径Aφ= 2.28
のメタルハライドランプをアークが紙面に垂直になるよ
うに配置して成る白色光源が用いられる。他の白色光源
としてはハロゲンランプ、キセノンランプを用いること
ができる。白色光源1の背面には球面鏡2が配置され、
前面には口径80絹φ、焦点距離fc−60fiのコン
デンサーレンズ3が配置されている。球面鏡2の中心は
白色光源10発光部の中心と一致するように配置され、
更に白色光源1の発光部の中心はコンデンサーレンズ3
の焦点と一致するように配置される。このような配置に
よシ、白色光源1からコンデンサーレンズ3を出射した
光はほぼ平行な白色光束となる。このときの光束の平行
度はアーク長方向(第1図の紙面に事情:な方向)では
約2.2°、アークの径の方向(第1図の紙面に平行な
方向)では約1°である。次にこの平行光束は偏光ヒー
ムヌプリッター4aにて、互いに直交する偏波面を有す
る二つの偏光光束P成分(第1図では偏波面が紙面に平
行>−S成分(第1図では偏波面が紙面に垂直)に分解
される。さらにそれぞれの偏光光束が所定の角度で同一
の液晶表示素子20を照射するように平面鏡5a、5b
にて進行方向が曲げられる。ここで所定の角度とは表示
画面の法線に対して30度傾斜して最適視角方向へ倒れ
た方向を指す。両成分とも最適視角方向に左右対称の関
係となる。尚、それぞれの偏光成分について偏光ビーム
ヌプリッタ−4aから液晶表示20までの光路長は必ず
しも等しくする必要はない。
<Embodiment> FIG. 1 is a schematic diagram of an optical path of a projection type image display device which is an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a light source, 150W
, arc length AL-5ff, arc diameter Aφ = 2.28
A white light source is used, consisting of metal halide lamps arranged so that the arc is perpendicular to the plane of the paper. As other white light sources, halogen lamps and xenon lamps can be used. A spherical mirror 2 is arranged on the back side of the white light source 1,
A condenser lens 3 with an aperture of 80 mm and a focal length of fc-60 fi is arranged on the front surface. The center of the spherical mirror 2 is arranged so as to coincide with the center of the light emitting part of the white light source 10,
Furthermore, the center of the light emitting part of the white light source 1 is the condenser lens 3.
is placed so that it coincides with the focal point of the With this arrangement, the light emitted from the white light source 1 through the condenser lens 3 becomes a substantially parallel white light beam. The parallelism of the luminous flux at this time is approximately 2.2° in the arc length direction (direction parallel to the paper surface of Figure 1) and approximately 1° in the arc diameter direction (direction parallel to the paper surface of Figure 1). It is. Next, this parallel light beam is passed through a polarization beam nuplitter 4a into two polarized light beam P components having planes of polarization perpendicular to each other (in FIG. 1, the plane of polarization is parallel to the plane of the paper>-S component (in FIG. 1, the plane of polarization is parallel to the plane of the paper). Further, plane mirrors 5a and 5b are used so that each polarized light beam illuminates the same liquid crystal display element 20 at a predetermined angle.
The direction of travel is bent at . Here, the predetermined angle refers to a direction inclined at 30 degrees with respect to the normal line of the display screen and tilted toward the optimum viewing angle direction. Both components have a symmetrical relationship in the optimum viewing angle direction. Incidentally, the optical path lengths from the polarizing beam nuplitter 4a to the liquid crystal display 20 do not necessarily have to be equal for each polarized light component.

第2図に本実施例で用いられる液晶表示素子20トマイ
クロレンズアレイ10の断面の模式図を示す。液晶表示
素子20には2枚のガラス基板21a。
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display element 20 and the microlens array 10 used in this embodiment. The liquid crystal display element 20 includes two glass substrates 21a.

21b間に液晶層22が封入され周知のアモルファス・
シリコンを半導体層とする薄膜1−ラシジスタで絵素単
位に駆動されるライステンド・ネマティックモード(T
N)のアクティブ・マI−リノクヌ型液晶表示素了が用
いられている。絵素ピッチは縦横とも100μm、絵素
開口部の大きさは縦50×横70μm、絵素数は縦45
0×横600のデルタ配列に設定されている。絵素の開
[]率は35%となる。尚、図では簡単の為に液晶分子
Cつ配向膜等は省略しである。
A liquid crystal layer 22 is sealed between 21b and a well-known amorphous layer.
Rystened nematic mode (T
N)'s active micro-type liquid crystal display element is used. The pixel pitch is 100 μm both vertically and horizontally, the size of the pixel opening is 50 μm x 70 μm, and the number of pixels is 45 vertically.
It is set to a delta array of 0 x 600 horizontally. The pixel open rate is 35%. In the figure, the liquid crystal molecules C alignment film and the like are omitted for the sake of simplicity.

次に、本実施例の重要な要素であるマイクロレンズアレ
イ10について説明する。前述のアクティブマトリック
ス方式では、各絵素に独立した駆動電圧を供給するため
に、各絵素に薄膜1−ランシスターまたはMIMなどの
素子全段け、それらに駆動信号を供給するライン全絵素
と絵素の間に配線しなければならない。また絵素領域以
外の領域に入射した光が漏れると、表示画面の黒レベル
が浮き上がってコントラストが低下する。これを防ぐた
め通常は、絵素以外の領域に遮光マスクを設け、表示に
寄与しない光を吸収または反射するように構成する。従
って、表示パネルが同じ照度で照明された場合、表示パ
ネルの開口率が低い程、画面が暗くなるという問題が生
じる。このような問題を解決する手段として、特開昭6
0−165621号〜165624号には、「微小レン
ズ配列」を表示パネルの光源側に設け、照明光をそれぞ
れの絵素領域に集光して照明光の利用率の向上を図る構
成が開示されている。ただし、これらの公報には、光源
の種類や照明光の平行度については述べられておらず、
画像を投影することについても述べられていない。ただ
その構成をみれば視角が拡大されるという効果が期待で
きると推察される。また、特開昭60−262131号
には、表示パネルの両側に各絵素に対して一対のレンズ
要素を設け、第一のレンズにより表示パネルに入射する
照明光を絵素領域に集光し、表示領域を通過した後は、
開口数で決まる角度で発散していく光を第二のレンズに
より再度はぼ平行な光束に変換することが開示されてい
るっ一方、投影型画像表示装置に於いて、マイクロレン
ズアレイeiffl晶表示素子の光源側だけに設けた場
合には、マイクロレンズアレイに入射したほぼ平行な光
束は収束されてζ夜晶表示素子の絵素領域を通過し、画
像信号に応じて変調全党けた後、マイクロレンズの開口
数(NA)によって定まる立体角内に拡がっていくが、
これらの光束全受光するように投影レンズの口径奮進べ
ば、それによって液晶表示パネルを透過した光が制限さ
れるということはない。つまり、液晶表示パネルに入射
し、絵素領域を通勤した光は有効に利用されるので、マ
イクロレンズの無い投影型画像表示装置と比較して、明
るい画像が得られる。
Next, the microlens array 10, which is an important element of this embodiment, will be explained. In the active matrix method described above, in order to supply an independent drive voltage to each picture element, each picture element is provided with all stages of elements such as thin film 1-run sisters or MIMs, and all picture elements are connected to each other in a line that supplies drive signals to them. and the picture element. Furthermore, if light incident on a region other than the picture element region leaks, the black level of the display screen will be raised and the contrast will be reduced. To prevent this, a light-shielding mask is usually provided in areas other than the picture elements, and is configured to absorb or reflect light that does not contribute to display. Therefore, when the display panel is illuminated with the same illuminance, a problem arises in that the lower the aperture ratio of the display panel, the darker the screen becomes. As a means to solve such problems,
Nos. 0-165621 to 165624 disclose a configuration in which a "microlens array" is provided on the light source side of a display panel, and illumination light is focused on each pixel area to improve the utilization rate of illumination light. ing. However, these publications do not mention the type of light source or the parallelism of illumination light.
There is also no mention of projecting images. However, looking at its configuration, it can be inferred that the effect of expanding the viewing angle can be expected. Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-262131, a pair of lens elements are provided for each picture element on both sides of the display panel, and the first lens focuses the illumination light incident on the display panel onto the picture element area. , after passing through the display area,
It has been disclosed that the light that diverges at an angle determined by the numerical aperture is converted into a nearly parallel beam of light by a second lens. If it is provided only on the light source side of the element, the almost parallel light flux incident on the microlens array is converged and passes through the pixel area of the ζ night crystal display element, and after being modulated according to the image signal, It spreads within a solid angle determined by the numerical aperture (NA) of the microlens, but
If the aperture of the projection lens is increased so as to receive all of these luminous fluxes, the light transmitted through the liquid crystal display panel will not be restricted thereby. In other words, the light that enters the liquid crystal display panel and travels through the pixel area is effectively used, so a brighter image can be obtained compared to a projection type image display device without microlenses.

このような目的に用いられるマイクロレンズアレイの形
成法としては、以下の方法がある。
The following methods can be used to form a microlens array used for this purpose.

(1)選択的イオン拡散により屈折率分布型レンズを得
る方法。これは、母体となるガラス板を熔融塩に浸漬し
、ガラス板上に設けられたマスクを通して、ガラス板と
熔融塩との間で異種のアルカリイオン等のイオンを交換
させ、マスクパターンに対応した屈折率分布を持つガラ
ス板を1抹る方法(Electronics Lett
ers  Vow。
(1) A method of obtaining a gradient index lens by selective ion diffusion. This method involves immersing a glass plate as a matrix in molten salt, exchanging ions such as different types of alkali ions between the glass plate and the molten salt through a mask provided on the glass plate, and creating a pattern corresponding to the mask pattern. How to make a glass plate with refractive index distribution (Electronics Lett
ers Vow.

17  No、13  o452(1981))。17 No. 13 o452 (1981)).

この方法でマイクロレンズ全形成した場合には、レンズ
の外形は凹凸がないので、カナダバルサムや光硬化性樹
脂を用いて、突気Nを介さずに液晶表示パネルに張り合
わせることができ、基板表面での反射損失をほとんど無
視できる程度に低減できる。
When the entire microlens is formed using this method, the outer shape of the lens has no irregularities, so it can be attached to the liquid crystal display panel using Canada balsam or a photocurable resin without passing through the air, and the substrate Reflection loss at the surface can be reduced to an almost negligible level.

(2)  プラスチックあるいはガラスを機械財工まだ
は金型によって成型する方法。金型は直接加工する以外
に、下記(3)以下の方法で形成されたものを原型とし
て、電鋳等の方法によf)転写したものを用いてもよい
。
(2) A method of molding plastic or glass using a mechanical tool or a mold. In addition to directly processing the mold, it is also possible to use a mold formed by the following method (3) as a master mold and f) transferred by a method such as electroforming.

(3)ある種の感光性樹脂をパターン状に露光した時、
非露光部から露光部に未反応の化ツマ−が移動して露光
部が盛り上がるという現象を利用し、凸レンズを形成す
る方法(応用物理学会光学、懇話会微小光学研究グルー
プ機関誌Vo1.5No、2 pH8(1987)、同
Vo1.6 No、 2p87 (1988) )。
(3) When a certain type of photosensitive resin is exposed in a pattern,
A method of forming a convex lens by utilizing the phenomenon that unreacted polymers move from the non-exposed area to the exposed area and the exposed area bulges (Journal of Applied Physics Society of Optics, Micro-Optics Research Group Vol. 1.5 No. 2 pH8 (1987), Vol. 1.6 No. 2p87 (1988)).

(4)熱可塑性樹脂を、周知のフォトグラフィー技術等
により、レンズの平面形状にパターン化し、その後、軟
化点以上の温度に加熱して流動性をもたせ、エツジのダ
レを起こさせて凸レンズを得るという方法。この場合、
熱可塑性樹脂が感光性であれば、それ自体を露光するこ
とUてよ−0てパターン化することができる(特開昭6
0−38989号、特開昭60−165623号、特開
昭61−67003号)。
(4) The thermoplastic resin is patterned into the planar shape of a lens using well-known photography techniques, and then heated to a temperature above its softening point to give it fluidity and cause edges to sag to obtain a convex lens. That method. in this case,
If the thermoplastic resin is photosensitive, it can be patterned by exposing itself to light (Japanese Patent Laid-Open No. 6
0-38989, JP-A-60-165623, JP-A-61-67003).

(5)感光性樹脂にプロキシミテイn光(フォトマスク
全密着させずに露光させる方法)を行い、パターンのエ
ツジのボケに応じて光反応生成物の量の分布を持たせ、
凸レンズ形状を得る方法(特開昭61−158602号
)。
(5) Proximity n light (a method of exposing without fully contacting the photomask) is applied to the photosensitive resin, and the amount of photoreaction products is distributed according to the blurring of the edges of the pattern.
A method for obtaining a convex lens shape (Japanese Patent Application Laid-open No. 158602/1983).

(6)感光性樹脂に強度分布を持った光を照射し、光の
強度に応じた屈折率分布のパターンを形成し、レンズ効
果全持たせる方法(特開昭60−・72927号)。
(6) A method in which a photosensitive resin is irradiated with light having an intensity distribution to form a pattern with a refractive index distribution corresponding to the intensity of the light, thereby providing a full lens effect (Japanese Patent Application Laid-open No. 72927/1983).

光照射によって屈折率の変化する材料については特開昭
60−166946号に開示されている。
A material whose refractive index changes upon irradiation with light is disclosed in JP-A-60-166946.

(7)銀塩により感光性を付与された感光性カラスに対
してパターン化された光照射を行い、それより生成され
た銀の結晶核全熱処理によって成長させ、それによって
引き起こされるガラスの結晶化に伴う体積収縮を利用し
て凸レンズを得る方法(Applied 0ptics
  VoL 24 No。
(7) Patterned light irradiation is applied to a photosensitive glass that has been made photosensitized by a silver salt, and the resulting silver crystal nuclei are grown by a total heat treatment, resulting in crystallization of the glass. A method of obtaining a convex lens using the volumetric shrinkage associated with (Applied Optics)
VoL 24 No.

16p2520  (1985)  )。16p2520 (1985)).

更に、このようなマイクロレンズアレイとモザイク状カ
ラーフィルターとを組み合わせて液晶表示素子に適用す
ることが、特開昭61−208080号、特開昭62−
94826号、特開昭62−203126号、特開昭6
2−267791号、特開昭62−267723号等に
開示されている。
Furthermore, application of a combination of such a microlens array and a mosaic color filter to a liquid crystal display device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 61-208080 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-1989.
No. 94826, JP-A-62-203126, JP-A-6
It is disclosed in No. 2-267791, Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-267723, etc.

ただし、投影型表示装置に適用することについては明言
されていない。
However, there is no mention of application to a projection display device.

本実施例ではマイクロレンズアレイ10はイオン交換法
により形成した。その焦点距離は液晶表子の基板の享さ
t = 1. I N′IIと等しくなるようにした。
In this example, the microlens array 10 was formed by an ion exchange method. Its focal length is t = 1. I made it equal to N'II.

但し、マイクロレンズの焦点距離を空気中で測定すると
、t/n = 1.1 tx71.58 = 0.72
Bとなる。ここでnは液晶表示素子の基板の屈折率を表
す。これを絵素電憧の配列と対応するように前述の液晶
表示素子20の光源側の表面に光学用接着剤で接着した
。
However, when the focal length of the microlens is measured in air, t/n = 1.1 tx71.58 = 0.72
It becomes B. Here, n represents the refractive index of the substrate of the liquid crystal display element. This was adhered to the light source side surface of the liquid crystal display element 20 with an optical adhesive so as to correspond to the arrangement of the picture elements.

このマイクロレンズアレイ10に所定の方向から平行光
束を照射すると、各マイクロレンズの光軸が液晶層と交
わる所にマイクロレンズの配列に対応して100μm間
隔のスポット状に集光される。この集光スポットはコン
デンサーレンズとマイクロレンズによる光源の縮小像[
縮小率:fu(マイクロレンズの焦点距離)/fC(コ
ンデンサーレンズの焦点距離)〕であり、前述ノアーク
の寸法から計算するとその大きさは60μm×26.4
μmとなるので絵素開口部内に収まる。
When this microlens array 10 is irradiated with a parallel beam of light from a predetermined direction, the light is focused into spots at intervals of 100 μm corresponding to the arrangement of the microlenses where the optical axis of each microlens intersects with the liquid crystal layer. This focused spot is a reduced image of the light source created by the condenser lens and microlens [
Reduction ratio: fu (focal length of microlens)/fC (focal length of condenser lens)], and the size is 60 μm x 26.4 when calculated from the dimensions of the above-mentioned Noark.
Since it is μm, it fits within the pixel aperture.

次に、最初の方向からθ= tan’ (mX f00
/720)傾いた方向から別の平行光束を照射すると、
最初の各集光スポットのそれぞれmX100μm横に集
光スポットが形成され、m個離れた絵素雷極内に収まる
。但し、mは整数である。本実流側では、m;±3とし
、後述の最適視角方向から左右22.6°の方向より2
本の偏光光束を照射した。マイクロレンズによ、って集
光しても偏波面は変化を受けないのでそれぞれ偏光成分
の光束はそれぞれ正常光モード、異常光モードとして液
晶層を伝播し、液晶層に印加されている信号電圧に応じ
て偏波面が回転される。ツィステッド・ネマティックモ
ードの液晶表示素子では正常光モードと異常光モードと
の間でも若干の特性の差があり、また液晶分子の配向処
理力走に依存した視角依存性がある。本発明では二つの
モードの特性は必ずしも厳密に一致させる必要はなく、
二つのモードを合成した総合的な明るさ一印加電圧特性
は二つのモードの平均値となる。但し、両モードの特性
が圧端に異なると合成した特性の急峻性が悪くなるので
好ましくない。
Next, from the initial direction θ= tan' (mX f00
/720) When another parallel beam is irradiated from an inclined direction,
A condensing spot is formed m×100 μm horizontally from each initial condensing spot, and falls within the lightning pole of the picture element spaced m apart. However, m is an integer. On the actual flow side, m is ±3, and 22.6 degrees left and right from the optimum viewing angle direction described later.
A book was irradiated with a polarized light beam. Even if the light is focused by a microlens, the plane of polarization does not change, so the light beams of each polarized component propagate through the liquid crystal layer as normal light mode and extraordinary light mode, respectively, and the signal voltage applied to the liquid crystal layer The plane of polarization is rotated accordingly. In a twisted nematic mode liquid crystal display element, there is a slight difference in characteristics between the normal light mode and the extraordinary light mode, and there is also a viewing angle dependence depending on the alignment process of the liquid crystal molecules. In the present invention, the characteristics of the two modes do not necessarily have to match exactly;
The overall brightness-applied voltage characteristic obtained by combining the two modes is the average value of the two modes. However, if the characteristics of both modes differ in pressure end, the steepness of the combined characteristics will deteriorate, which is not preferable.

ところで、通常のツィステッド・ネマティックモードの
液晶表示素子では、2枚の基板のそれぞれを画面の上下
方向に対してほぼ左右45°傾いた方向に周知のラビン
グ処理等の配向処理全施し、最適視角方向が画面に対し
て12時またVi6時つ方向になるように設定される。
By the way, in a normal twisted nematic mode liquid crystal display element, each of the two substrates is subjected to alignment treatment such as well-known rubbing treatment in a direction tilted approximately 45 degrees left and right with respect to the vertical direction of the screen, and the optimum viewing angle direction is determined. is set so that it is in the 12 o'clock direction and Vi6 o'clock direction with respect to the screen.

この場合、特性の視角依存性は左右対称になるので、最
適視角方向に対して左右対称な角度から二つの偏光光束
全入射させることにより、透過率−電圧特性を概ね揃え
ることができる。この場合、正常光モード、異常光モー
ドともに液晶分子配向に合わせて画面Cで対して斜め4
5°の偏波面の光を入射しなければならない。ところが
第1図に示した配置では、偏光ビーフスプリンタ−4a
で分離された二つの偏光成分の偏波面はそれぞれ紙面に
平行および垂直なので、これと液晶分子配向方向致させ
る為には、液晶表示素子の画面の上下全45°回転しな
ければならない。しかしながら、偏光ビームヌプリッタ
ーの形状は一般に立方体で出射光束の断面は正方形なの
で、液晶表示素子の画面の上下ヲ45゜回転するという
方法では、液晶表示素子の画面サイズよりも−回り大き
な偏光ビームヌプリッターが必要となり、コスト面で不
利となる。これに代わる手段として本実施例では液晶表
示素子の前後に入射光の偏波面全45°回転させる光学
素子を付加しく図示せず)、紙面に垂直および平行な偏
波面を紙面に対して45°傾け、前述の液晶分子配向方
向と一致させる。液晶表示素子を透過後、再び偏波面全
458回転させ、紙面に垂直および平行な偏波面に戻す
。入射光の偏波面を45°回転させる光学素子としては
、ツイスト角ヲ45゜にしたツィステッド・ネマティッ
ク液晶セルが用いられる。この七ルには電圧を印加する
必要はないので、ガラヌ基板に配向処理を行い貼合せ液
晶を封入するだけでよい。この45°ツイスイ液晶セル
と液晶表示素子と全光学用接着剤で貼合せれば両者の界
面での反射損失は殆ど無視できる程度に低減される。入
射光の偏波面を45°回転させる光学素子としては、こ
れ以外に光学的異方性フィルムをその光軸を少しずつ回
転させて積層したものを用いることができる。
In this case, since the viewing angle dependence of the characteristics becomes bilaterally symmetrical, the transmittance-voltage characteristics can be made almost the same by making the two polarized light beams completely incident from angles that are bilaterally symmetrical with respect to the optimum viewing angle direction. In this case, in both the normal light mode and the extraordinary light mode, the screen C is diagonally 4
Light with a polarization plane of 5° must be incident. However, in the arrangement shown in Figure 1, the polarized beef splinter-4a
The planes of polarization of the two polarized light components separated by are parallel and perpendicular to the plane of the paper, respectively, so in order to align the alignment direction of the liquid crystal molecules with these planes, the screen of the liquid crystal display element must be rotated a total of 45 degrees vertically. However, since the shape of the polarizing beam nuplitter is generally cubic and the cross section of the emitted light beam is square, the method of rotating the screen of the liquid crystal display element by 45 degrees vertically will produce a polarized beam nuplitter that is -circularly larger than the screen size of the liquid crystal display element. liter is required, which is disadvantageous in terms of cost. As an alternative to this, in this embodiment, an optical element for rotating the plane of polarization of the incident light by 45 degrees is added in front of and behind the liquid crystal display element (not shown), and the plane of polarization perpendicular and parallel to the plane of paper is rotated by 45 degrees with respect to the plane of paper. Tilt the liquid crystal molecules to match the orientation direction of the liquid crystal molecules described above. After passing through the liquid crystal display element, the plane of polarization is again rotated a total of 458 times to return the plane of polarization to perpendicular and parallel to the plane of the paper. As an optical element for rotating the plane of polarization of incident light by 45 degrees, a twisted nematic liquid crystal cell with a twist angle of 45 degrees is used. Since it is not necessary to apply a voltage to this 7-hole, it is only necessary to perform alignment treatment on the Galanus substrate and fill it with the bonded liquid crystal. If this 45° twist liquid crystal cell and liquid crystal display element are bonded together using an all-optical adhesive, reflection loss at the interface between the two can be reduced to an almost negligible level. As an optical element for rotating the plane of polarization of incident light by 45 degrees, it is also possible to use a stack of optically anisotropic films with their optical axes rotated little by little.

液晶表示素子20を透過したそれぞれの光束は進行方向
が異なっているので、液晶表示素子20禍)I−ムス珪
廖鮒hスジ四闇的に昼鮒嘘り丸そとで平面鏡5c、5d
、5eにより進行方向を折り曲げ、偏光ビームヌプリッ
タ−4bに入射させ二つの偏光光束を合成する。偏光ビ
ームスプリンター4bは液晶表示素子20を透過した光
に対するアナライザーの役割も同時に果たす。第1図に
は液晶表示素子に電圧が印加されていない状態の偏波面
を示しである。
Since the respective light beams transmitted through the liquid crystal display element 20 travel in different directions, the liquid crystal display element 20 is different from the other.
, 5e, the beam is bent in its traveling direction, and is input to a polarizing beam nuplitter 4b to combine two polarized beams. The polarizing beam splinter 4b also serves as an analyzer for the light transmitted through the liquid crystal display element 20. FIG. 1 shows the plane of polarization when no voltage is applied to the liquid crystal display element.

ここで、二つの偏光成分を合成し一つの画面として重ね
合わせて表示するので、それぞれの偏光成分について液
晶表示素子20から偏光ビームヌプリッタ−4b′1で
の光路長が等しくしなければならず、また偏光ビームス
プリッタ−4bによる一方の偏光成分の反射を含め、反
射回数を同じにするか又は反射回数の差を偶数にしなけ
ればならない。更に、液晶表示素子に対する各偏光光束
の入射角が異なるので、それぞれの偏光光束による投影
画像の結像面は交差することになるが、これを補正し結
像面を揃える為に、プリズムまたはりニアフレネルプリ
ズム(断面が鋸歯状のプリズム)−ft静A裏子蚕竿2
0φ≧瓜偏平ビームスプI+・・J n −4bの間に
挿入する。
Here, since the two polarized light components are combined and displayed on one screen by superimposing them, the optical path length from the liquid crystal display element 20 to the polarized beam nullifier 4b'1 must be equal for each polarized light component, and Including the reflection of one polarization component by the polarizing beam splitter 4b, the number of reflections must be the same or the difference in the number of reflections must be an even number. Furthermore, since the angle of incidence of each polarized light beam on the liquid crystal display element is different, the image formation planes of the projected images by the respective polarization light beams will intersect. In order to correct this and align the image formation surfaces, a prism or Near Fresnel prism (prism with serrated cross section) - ft static A Urako silkworm rod 2
Insert between 0φ≧Melon flat beam sp I+...J n -4b.

!光ビームスプリンター4bからは2方向(第1図では
NW、NBの2方向)に光が出射されるが、その強度は
相補的であり、一方(第1図のNW)は液晶表示素子2
0に電圧が印加されていない時に最も明るくて印加電圧
を増加するとと共に暗くなっていくノーマリ−・ホワイ
ト・モードとなり、他方(第1図のNB)は液晶表示素
子20に電圧が印加されていない時には暗く印加電圧を
増加すると共に明るくなっていくノーマリ−・ブラック
・モードとなる。
! Light is emitted from the light beam splinter 4b in two directions (NW and NB directions in FIG. 1), but the intensities thereof are complementary, and one (NW in FIG. 1) is emitted from the liquid crystal display element 2.
The mode is normally white, which is brightest when no voltage is applied to the liquid crystal display element 20 and becomes darker as the applied voltage increases, and the other mode (NB in FIG. 1) is when no voltage is applied to the liquid crystal display element 20. The mode becomes a normally black mode, which is sometimes dark and becomes brighter as the applied voltage is increased.

偏光ビームスプリッタ−4bからの出射光のいずれか一
方はさらに投影レンズ8によりスクリーン9に投影され
画像表示が行われる。投影レンズ8のバックフオーカヌ
を短くするために、液晶表示素子20と偏光ビームスプ
リッタ−4bの中間にリレーレンズを置き、偏光ビーム
スプリ・スター4bの近傍にフィールドレンズを置き、
そこに液晶表示素子20の像を形成しても良い。
Either one of the lights emitted from the polarizing beam splitter 4b is further projected onto a screen 9 by a projection lens 8 to display an image. In order to shorten the back throw of the projection lens 8, a relay lens is placed between the liquid crystal display element 20 and the polarizing beam splitter 4b, and a field lens is placed near the polarizing beam splitter star 4b.
An image of the liquid crystal display element 20 may be formed there.

従来の偏光板を備えた液晶表示素子では入射した光の約
1./2はカットされていたが、本発明では入射光はす
べて利用されるので、液晶表示素子の表面に入射する光
束は従来のほぼ2倍に増加し、さらにマイクロレンズの
集光効果Cてより実効開口率も約2倍になったので、表
示画面の明るさは従来の約4倍に向上した。
In a conventional liquid crystal display device equipped with a polarizing plate, the amount of incident light is about 1. /2 was cut off, but in the present invention, all of the incident light is used, so the luminous flux incident on the surface of the liquid crystal display element is increased to almost twice that of the conventional one, and the light focusing effect of the microlens is also improved. Since the effective aperture ratio has also been approximately doubled, the brightness of the display screen has been improved to approximately four times that of conventional models.

本発明では、照明光の平行度が悪い場合や、迷光つまり
想定されている方向とは異なる方向からの光が液晶表示
素子に入射すると、表示のコントラストの低下を引き起
こす可能性があるので、必要に応じて、光源からの光を
コンデンサーレンズで一旦スポットに集光し、スリット
またはピンホール等で不要な光をカットして良い。
In the present invention, if the parallelism of illumination light is poor or if stray light, that is, light from a direction different from the expected direction, enters the liquid crystal display element, it may cause a decrease in display contrast, so this is necessary. Depending on the situation, the light from the light source may be focused on a spot using a condenser lens, and unnecessary light may be cut using a slit or pinhole.

また、偏光ビームスプリッタ−4a、4bによる偏光成
分の分離が不十分な場合には、必要に応じて偏光ビーム
スプリンター4aの後や偏光ビームヌプリッター4bの
前に偏光板を挿入しても良い。この場合には、偏光板へ
の入射光は既に殆ど偏光しているので、挿入損失は20
%程度である。
Furthermore, if the polarization beam splitters 4a and 4b do not sufficiently separate the polarization components, a polarizing plate may be inserted after the polarization beam splitter 4a or before the polarization beam splitter 4b, if necessary. In this case, since most of the light incident on the polarizing plate is already polarized, the insertion loss is 20
It is about %.

偏光ビームスプリッタ−の戻躬角は一般には45゜のも
のが用いられているが、必ずしも45°である必要はな
く、ウォラヌトン・プリズム等の複屈折結晶を用いた偏
光プリズムを用いても良い。第3図にこのような偏光ビ
ームスプリッタ−4Cを用いて、平面鏡の反射回数を減
らした実施例2示す。この実施例では、二つの偏光光束
の光路長を揃えるために、−万の光路だけにリニアフレ
ネルプリズム6aを用いている。また光軸に対する液晶
表示素子20の傾きは補正されていないので、照明光の
進行方向に対して投影レンズ8の光軸およびヌクリーン
9の法線全類けることにより投影画像の台形歪みを無く
すことができる。尚、第3図ではノーマリ−・ブラック
・モードを利用する場合の光路図を示している。
Although the return angle of the polarizing beam splitter is generally 45 degrees, it does not necessarily have to be 45 degrees, and a polarizing prism using a birefringent crystal such as a Wolanneton prism may be used. FIG. 3 shows a second embodiment in which the number of reflections from a plane mirror is reduced by using such a polarizing beam splitter 4C. In this embodiment, in order to equalize the optical path lengths of the two polarized light beams, a linear Fresnel prism 6a is used only in the -10,000 optical path. Furthermore, since the tilt of the liquid crystal display element 20 with respect to the optical axis is not corrected, trapezoidal distortion of the projected image can be eliminated by aligning the optical axis of the projection lens 8 and the normal to the NuClean 9 with respect to the traveling direction of the illumination light. I can do it. Incidentally, FIG. 3 shows an optical path diagram when the normally black mode is used.

〈発明の効果〉 本発明によれば、光源の光を無駄なく利用することが可
能になり、画面の非常に明るい投影型画像表示装置が実
現できる。
<Effects of the Invention> According to the present invention, it becomes possible to utilize the light from the light source without wasting it, and a projection type image display device with a very bright screen can be realized.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の1実施例の説明に供する画像表示装置
の模式図である。 第2図は第1図に示す画像表示装置の絵素開口部とマイ
クロレンズアレイの位置関係を示す模式第3図は本発明
の他の実施例の説明に供する画像表示装置の模式図であ
る。 1:光源  2:球面鏡  3:コンデンサーレンズ 
 4a、4b:偏光ビームスプリッタ5a、5b、5c
、5d、5e:平面鏡6a、6b:リニアフレネルプリ
ズム  8:投影レンズ  9ニスクリーン  10:
マイクロレンズアレイ  2〇二液晶表示素子21a、
21bニガラス基板  21C:絵素開口部  22:
液晶層  4C:偏光ビームスプリッタ−5f:平面鏡
  6C:リニアフレネルプリズム
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of an image display device for explaining one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing the positional relationship between the pixel aperture and the microlens array of the image display device shown in FIG. 1. FIG. 3 is a schematic diagram of the image display device for explaining another embodiment of the present invention. . 1: Light source 2: Spherical mirror 3: Condenser lens
4a, 4b: polarizing beam splitter 5a, 5b, 5c
, 5d, 5e: Plane mirrors 6a, 6b: Linear Fresnel prism 8: Projection lens 9 Niscreen 10:
Microlens array 202 liquid crystal display element 21a,
21b Ni glass substrate 21C: Picture element opening 22:
Liquid crystal layer 4C: Polarizing beam splitter - 5f: Plane mirror 6C: Linear Fresnel prism

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、互いに異なる方向の偏波面を有する複数の偏光を異
なる光路に沿って共通の液晶表示素子に透過させ、変調
することにより複数の情報光束を形成した後該情報光束
を同一光軸に集束して表示画面上に合成画像を得る光学
系を具設したことを特徴とする画像表示装置。 2、液晶表示素子には配列絵素に対応して偏光を集光す
るマイクロレンズが付設されて成る特許請求の範囲第1
項記載の画像表示装置。
[Claims] 1. After a plurality of polarized lights having planes of polarization in different directions are transmitted through a common liquid crystal display element along different optical paths and modulated to form a plurality of information light beams, the information light beams are An image display device comprising an optical system that focuses light onto the same optical axis to obtain a composite image on a display screen. 2. Claim 1, wherein the liquid crystal display element is provided with microlenses for condensing polarized light corresponding to the arrayed picture elements.
The image display device described in Section 1.
JP24172190A 1990-09-11 1990-09-11 Image display device Pending JPH04120586A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428469A (en) * 1993-11-16 1995-06-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Liquid crystal display projection systems employing polarizing beam splitters and passing light through display cell from both directions

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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