JP4152811B2 - Image display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非発光型の表示素子を用いて画像信号に従って光源からの光束を変調することによって、画像を表示する画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、非発光型の画像表示装置は、複数の画素の光透過率(又は反射率)を駆動信号によって変化させ、画像表示素子(表示パネル)に照射される光の強度を変調して、画像や文字を表示する構成を有する。このような画像表示装置には直視するモード(直視型画像表示装置)と、投影光学系によって画像や文字をスクリーン上に拡大投影する投影モードいわゆるプロジェクタ(投影型画像表示装置)とがある。
【0003】
プロジェクタ(前面型および背面型を含む)には、使用する画像表示素子に、赤、緑および青(以下順にR、GおよびBと呼ぶ。)のカラーフィルタを配列したカラー表示パネル用いる単板方式と、白黒表示の3枚の表示パネルを用いた3板式とがある。
【0004】
非発光型の画像表示素子としては、液晶表示素子、エレクトロクロミック表示素子や電気泳動型表示素子などがあり、中でも液晶表示素子は、例えば、モニター、携帯情報端末、携帯電話やプロジェクタに幅広く利用されている。
【0005】
液晶表示素子は、マトリクス状に規則的に配列された画素電極に画像信号に対応した駆動電圧をそれぞれ印加することによって、画素開口部の液晶層の光学特性を変化させ、画像や文字などを表示するように構成されている。上述した画素電極に独立した駆動電圧を印加する方式としては、単純マトリクス方式と、非線形2端子素子や3端子素子を液晶表示素子に設けた場合のアクティブマトリクス方式とがある。
【0006】
後者のアクティブマトリクス方式の場合には、MIM(金属−絶縁体−金属)素子やTFT(薄膜トランジスタ)素子等のスイッチング素子と、画素電極に駆動電圧を供給するための配線とが設けられている。このスイッチング素子に強い光が入射すると、OFF状態における素子抵抗が下がり、電圧印加時に充電した電荷が放電されるだけでなく、スイッチング素子や配線が形成された領域に存在する液晶層に正規の駆動電圧が印加されず、本来の表示動作が実行されないため、例えば、黒表示状態で光漏れが発生し、表示のコントラスト比が低下するという問題がある。
【0007】
従って、例えば透過型の液晶表示素子では、上述した領域に入射する光を遮断するために、スイッチング素子や画素電極が設けられたTFT基板および液晶層を介してTFT基板と対向するように配置される対向基板にブラックマトリクスと称される遮光層が設けられている。そのため、透過型の液晶表示素子の場合には、各々遮光性のあるTFT、ゲートバスラインおよびソースバスラインに加えて、ブラックマトリクスによっても遮光されるため、画素の区画中に占める有効な画素開口部の面積、即ち開口率が低下する。
【0008】
さらに、これらスイッチング素子や配線電極は、その電気的性能や製造技術等の制約から、ある程度以下の大きさで形成することは困難である。従って、液晶表示素子の高精細化、小型化に伴って、画素電極のピッチが小さくなるほど開口率がさらに低下する。
【0009】
開口率が小さくなると、液晶表示素子を透過する光が減少するため、小さなパネルを大画面に拡大投影する液晶プロジェクタでは、明るさ不足となる。特に、単板式プロジェクタでは、カラーフィルタによる光吸収により、明るさが大幅に低下することになる。
【0010】
この問題を解決する1つの方法として、液晶表示素子の個々の画素開口部に光を集光し、液晶表示素子の実効的な開口率を向上させるマイクロレンズを設ける方法が実用化されている。
【0011】
特許文献1に、扇形に配置されたダイクロイックミラーに白色光を入射させ、R、G、Bの各色光束に分割し、液晶表示素子の光源側に配置されているマイクロレンズにそれぞれの色光束を異なる角度で入射させ、各色に対応する画素に所定の色光束を集光する方式が開示されている。この方式を採用すると、マイクロレンズによる実効的な開口率の向上効果に加え、カラーフィルタによる光吸収をなくすことができる。
【0012】
この方式では、部品点数が少なく低コスト化が図れるという単板式プロジェクタのメリットを生かしながら、従来の単板式プロジェクタで発生していたカラーフィルタによるロスをなくすことができるため、明るい画像を実現することができる。また、この方式では、カラーフィルタ自体の劣化による表示不良や退色の問題が無くなる。
【0013】
図7(a)および(b)を参照しながら、従来のマイクロレンズを備える対向基板の典型的な2つの製造方法を説明する。
【0014】
第1の製造方法は、図7(a)に模式的に示す工程によって、マイクロレンズアレイを備える対向基板を製造する。
【0015】
▲1▼ガラス基板の上のフォトレジスト層をパターニングする。▲2▼パターニングされたレジスト層を加熱し、熱だれを起こさせ、マイクロレンズの形状を有するレジスト層を形成する。▲3▼マイクロレンズ形状のレジスト層とともにガラス基板をドライエッチングすることによりレジスト層の形状をガラス基板に形成(エッチバック)し、マイクロレンズアレイ基板を得る。▲4▼得られたマイクロレンズアレイ基板に接着層を介してカバーガラスを接着し、カバーガラスの表面を研磨し、対向基板が得られる。なお、必要に応じて、電極や配向膜などが形成される。
【0016】
第2の製造方法は、図7(b)に模式的に示す工程によって、マイクロレンズアレイを備える対向基板を製造する。
【0017】
▲1▼ガラス基板の上のフォトレジスト層を例えば電子ビーム露光によってパターニングし、マイクロレンズの形状を有するレジスト層を形成する。これをマスター(原版)とする。▲2▼マスターを用い、例えばメッキ法によって、金属スタンパを作製する。▲3▼金属スタンパを用いて、マイクロレンズの形状をガラス基板に転写し、マイクロレンズアレイ基板を得る。▲4▼得られたマイクロレンズアレイ基板に接着層を介してカバーガラスを接着し、カバーガラスの表面を研磨し、対向基板が得られる。
【0018】
【特許文献1】
特開平4−60538号公報
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1に開示されている単板式プロジェクタには以下に説明するように、混色が発生するという問題がある。
【0020】
この方式の画像表示装置は、図8に模試的に示すように、液晶表示素子8の光入射側に配置したマイクロレンズアレイ7を有している。マイクロレンズアレイ7は、複数のマイクロレンズ7aとベース基板7bとを有しており、1つのマイクロレンズ7aがR、GおよびBの3つの画素開口部8aに対応するように配置されている。液晶表示素子8の画素開口部8aは、遮光部8bで互いに分離されており、マイクロレンズ7aでR、GおよびBの色光束をそれぞれ対応する画素開口部8aに集光(図8中の実線で示す光束参照)することにより、カラー表示を実現している。R、GおよびBの色光束が対応する画素開口部8aに隣接する画素開口部8aに入射すると(図8中の破線で示す光束参照)、混色が発生し、表示の色再現範囲が悪くなる。図8では、説明の簡単さのために1色(G光束)のみ図示しているが、他の2つの色光束についても同様に混色が発生する。
【0021】
マイクロレンズが収差のない理想的なレンズであれば、混色はほとんど発生しないが、通常は球面収差などの収差を有しており、完全な平行光を入射させたとしてもその集光スポットは1点には集まらず、ある程度の大きさに広がる。また、マイクロレンズのレンズ間の境界付近ではレンズ形状がみだれ、光の集光効果が低下する。さらに、明るさを向上するために、マイクロレンズの集光スポットを画素開口部とほぼ同サイズか、1回り大きくなるような平行度の光を入射させる構成を採用すると、混色が発生しやすくなる。
【0022】
また、この色純度低下の影響は、光のスペクトル強度の弱い光(例えば、液晶プロジェクタに良く使用される高圧水銀ランプでは、Rの波長域の光)ほど大きくなる。これは、本来表示に寄与する色光束に対して混色を発生される他の色光束の相対的な光量が増えるからである。
【0023】
本発明は上記諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、明るく、色再現範囲の広い画像表示装置を提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置は、光源と;前記光源から出射された光束を互いに異なる波長域の第1、第2および第3色光束に分離し、それぞれを互いに異なる角度で出射する色分離素子と;遮光部と、それぞれが、前記遮光部によって互いに分離された第1、第2および第3画素開口部であって、前記第2および第3画素開口部が前記第1画素開口部を間に挟むように所定の方向に沿って所定のピッチで配列された前記第1、第2および第3画素開口部から構成された複数の画素とを有する画像表示素子と;前記色分離素子と前記画像表示素子との間に前記複数の画素に対して一対一で設けられた複数の集光素子とを備え、前記複数の集光素子のそれぞれを通過した前記第1、第2および第3色光束の、前記複数の画素によって規定される面における集光スポットをそれぞれ第1、第2および第3集光スポットとすると、前記第1集光スポットの中心は前記第1画素開口部内に形成され、前記第2集光スポットの中心は前記第2画素開口部内に形成され、且つ、前記第3集光スポットの中心は前記第3画素開口部内に形成され、前記所定の方向における前記第1集光スポットの中心と前記第2集光スポットの中心との間隔(Da)および前記第1集光スポットの中心と前記第3集光スポットの中心との間隔(Db)の少なくとも一方の間隔(D)は、前記所定のピッチ(P)よりも大きいことを特徴とし、そのことによって上記目的が達成される。
【0025】
ある実施形態において、前記第1集光スポットの中心は前記第1画素開口部の中心に形成される。
【0026】
ある実施形態において、前記第1色光束のスペクトル強度は、前記第2および第3色光束のスペクトル強度よりも弱い。
【0027】
ある実施形態において、前記第1色光束は赤色光束である。
【0028】
ある実施形態において、前記複数の集光素子のそれぞれはマイクロレンズであり、2次元マイクロレンズアレイを構成している。マイクロレンズに代えてマイクロレンズプリズムを用いてもよい。
【0029】
ある実施形態において、前記第1、第2および第3集光スポットの前記所定の方向における幅(Ws)は、前記第1、第2および第3画素開口部の前記所定の方向における幅(Wp)と略等しい。
【0030】
ある実施形態において、前記遮光部の前記所定の方向における幅をWbとすると、前記少なくとも一方の間隔(D)は、P<D<P+Wbの関係を満足する。
【0031】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら本発明による実施形態の画像表示装置を説明する。投影型液晶表示装置を例示するが、液晶表示素子以外の他の非発光型表示素子を用いた画像表示装置に適用することができる。
【0032】
図1は、実施形態の投影型液晶表示装置100の構成を模式的に示す図である。液晶表示装置100は、光源101と、光源101から出射された光束10を互いに異なる波長域の第1、第2および第3色光束(R、GおよびB)に分離し、それぞれを互いに異なる角度で出射する色分離素子106と、複数の画素を有する液晶表示素子108と、色分離素子106と液晶表示素子108との間に設けられた集光素子群107とを備えている。液晶表示素子108によって変調され、出射された光束は、投影レンズ109を介してスクリーン110に投影される。
【0033】
光源101から出射された光は、例えば、放物面鏡102で略平行光にされた後、一対のレンズアレイ103aおよび103bを含むフライアイレンズ103と、フィールドレンズ104および105とを通過した後、色分離素子106に入射する。色分離素子106は、例えば、3枚のダイクロイックミラー106R、106Gおよび106Bで構成され、R光束10R、G光束10GおよびB光束10Bの色光束に分離する。これらの色光束10R、10Gおよび10Bは、集光素子群107に互いに異なる角度で入射する。
【0034】
図2を参照しながら、集光素子群107の構成とその機能を説明する。集光素子群107として、例えば図2に示すマイクロレンズアレイ107を用いることができる。マイクロレンズアレイ107は、集光素子として複数のマイクロレンズ107aを有する。
【0035】
液晶表示素子108は複数の画素を有し、それぞれの画素は互いに異なる色光束(例えば、R光束10R、G光束10GおよびB光束10B)に対応する複数の画素開口部(例えば、第1画素開口部108R、第2画素開口部108Gおよび第3画素開口部108B)を有する。ここで、各画素における画素開口部の配置は、図2に示すように、第1画素開口部108Rを挟むように第1画素開口部108Gおよび第3画素開口部108Bが所定の方向(典型的は行方向)に沿って所定のピッチPで配列されている。なお、R光束10R、G光束10GおよびB光束10Bは、行方向を含む面内において互いに異なる角度でマイクロレンズアレイ107に入射する。
【0036】
マイクロレンズアレイ107が有するそれぞれのマイクロレンズ107aは、複数の画素に対して一対一で設けられており、マイクロレンズ107aを通過した色光束(R光束10R、G光束10GおよびB光束10B)の、複数の画素によって規定される面(「画素面」ということがある。)における集光スポットの中心は、それぞれ対応する画素開口部(第1、第2および第3画素開口部108R、108Gおよび108B)内に形成される。
【0037】
ここでは、色光束がそれぞれ対応する画素開口部内に収束されている例を示すが、図6を参照しながら後述するように、色光束が画素開口部に収束される必要はなく、マイクロレンズを通過した色光束が画素面よりマイクロレンズ側に収束されても良い。また、これとは逆に、出射側に収束されても良い。本明細書において、特に断らない限り、「集光スポット」は画素面における色光束の断面プロファイルに対応し、収束点(色光束の断面積が最も小さくなる点)と一致することを要しない。また、本明細書における「集光スポットの中心」は、画素面における光の強度分布を考慮した中心であり、集光スポットの断面プロファイルに対応する外形を有し、且つ、光の強度分布に対応する密度分布を有する紙の重心に対応する。光の強度分布が集光スポットの断面プロファイルの幾何学的な重心に対して対称な場合には、「集光スポットの中心」は幾何学的な重心と一致するが、マイクロレンズの収差などの影響によって非対称な強度分布を有する場合には、幾何学的な重心からずれることがある。
【0038】
従来の画像表示装置では、これら3つの集光スポットの中心がそれぞれ対応する画素開口部の中心に形成されるように設計されている。従って、図8を参照しながら上述したように混色が発生すると、スペクトル強度の弱い色光(例えば、R)の色純度が最も低下する。
【0039】
これに対し、本発明による実施形態の液晶表示装置100においては、3つの集光スポットは図3に示す様な位置に形成される。
【0040】
図3は本発明による実施形態の液晶表示装置100における集光スポット12R、12Gおよび12Gとそれぞれ対応する画素開口部108R、108Gおよび108Gとの位置関係を模式的に示す平面図である。
【0041】
画素開口部108R、108Gおよび108Gは、それぞれ行方向の幅Wpを有し、一定のピッチPで行方向に配列されている。隣接する画素開口部の間には行方向の幅がWbの遮光部108bが配置されている。従って、行方向において、画素開口部のピッチP=画素開口部の幅Wp+遮光部の幅Wbの関係が成立する。また、それぞれの集光スポット12R、12Gおよび12Bは、画素開口部と略同じ大きさで、その行方向の幅Wsは画素開口部の幅Wbと略等しくしている。
【0042】
3つの色光束10R、10Gおよび10Bのそれぞれの集光スポット12R、12Gおよび12Bのうち、中央の画素開口部108R内に形成されるR集光スポット12Rは、その中心が画素開口部108Rの中心と略一致するように形成されている。G光束10GのG集光スポット12Gは、その中心とR集光スポット12Rの中心(すなわちR画素開口部108Rの中心)との間隔DaがピッチPよりも大きい位置に形成されており、B光束10BのB集光スポット12Bもその中心がR集光スポット12Rの中心との間隔DbがピッチPよりも大きい位置に形成されている。ここでは、G集光スポット12GおよびB集光スポット12Bの両方がR集光スポット12RからピッチP以上離れた位置に中心が位置するように形成されている場合を例示したが、G集光スポット12GおよびB集光スポット12Bのいずれか一方だけが、その中心がR集光スポット12Rの中心との間隔Da(またはDb)がピッチPよりも大きい位置に形成されるように構成してもよい。
【0043】
このように、R集光スポット12R、G集光スポット12GおよびB集光スポット12Bの内で最もスペクトル強度の弱い色光束に対応する集光スポット(ここではR集光スポット12R)を画素の中央の画素開口部108Rに対応させ、その両側にG集光スポット12GおよびB集光スポット12Bを形成し、且つ、G集光スポット12GおよびB集光スポット12Bのそれぞれの中心とR集光スポット12Rの中心と間隔(DaおよびDb)をピッチPよりも大きくすることによって、R光束にB光束やG光束が混ざることが防止され、Rの色純度の低下が抑制される。B光束とG光束については、混色が発生しやすくなるが、これらの色光のスペクトル強度はR光束よりも高いので、色純度の低下は比較的小さい。
【0044】
上述したように、通常、投影型液晶表示装置の光源として使用される高圧水銀ランプ(例えば、Philips社製UHPランプなど)やメタルハライドランプは、G光やB光と比較して、R光のスペクトル強度が弱く、混色が発生するとRが混色の影響を大きく受けるので、上述の構成を採用することが好ましい。
【0045】
図9(a)および(b)を参照しながら、混色の程度と色再現範囲の関係を説明する。図9(a)は従来の液晶表示装置についてのCIE色度図であり、図9(b)は本実施形態の液晶表示装置についてのCIE色度図である。なお、光源には、Philips社製UHPランプを用いた。また、図9(a)および(b)における混色率とは、隣接する画素開口部に入射する迷光量を百分率で示したものであり、混色率1%とは、例えば液晶表示素子に入射するG光束の全光量を100%としたとき、隣接するR光束に対応した画素開口部に入射する迷光の量がG光束の全光量の1%であることを示している(R光束に対するG光束の混色)。R光束に対応した画素開口部には、B光束からの迷光も入射する(R光束に対するB光束の混色)。同様に、G光束に対応した画素開口部に対してはR光束とB光束から迷光が入射し、B光束に対応した画素開口部に対してはG光束とR光束から迷光が入射する。
【0046】
従って、上述したように、G光束やB光束と比較して、R光束のスペクトル強度が弱い光源を用いた場合、同じ混色率でも、R光束にはスペクトル強度がより強いG光束およびB光束の迷光が入射することになるので、混色の影響を大きく受ける。
【0047】
まず、図9(a)からわかるように、従来の液晶表示装置においては、同じ混色率(1%または2%)でもRの色度(x=0.6〜0.7付近、y=0.3付近)が、BやGによりも大きく変化している。これに対し、本発明の実施形態の液晶表示装置においては、図9(b)に示すように、混色によるRの色度の変化量が低減している。
【0048】
また、図9(a)および(b)からわかるように、Rの画素開口部の中心からGおよびBの集光スポットを離すことで、GおよびBの集光スポットが互いに接近し、GとBとの迷光量は多少増えるが、これらの色光はもともとスペクトル強度が強いため、表示品位に大きく影響を及ぼすような大きな色度のシフトはない。
【0049】
本実施形態の液晶表示装置100において、上記間隔DaまたはDb(これらを代表して「D」とする。)は、遮光部108bの行方向における幅Wbおよび画素開口部のピッチPと、P<D<P+Wbの関係を満足することが好ましい。上述の関係を満足すると、図3に示したように、G集光スポット12GやB集光スポット12Bが隣接する画素開口部に重なることが抑制され、これらの色光の色純度が低下することを抑制・防止することができる。
【0050】
図4を参照しながらこのことを説明する。図4中のLはG集光スポットとB集光スポット間の距離を示し、MはR集光スポットとG集光スポット(またはB集光スポット)との間の距離を示す。
【0051】
上述したように、R集光スポットに対して、GおよびB集光スポットの間隔を画素開口部のピッチP以上に離すということは、GおよびB集光スポットが互いに近づくことになる。その結果として、例えば、G光束がB光束に対応する画素開口部に直接入射すると、B光束の色純度が極端に悪くなる。
【0052】
ここで、上記の関係を満足するように、上記間隔DaおよびDbを設定しておくと、例えば、図3に示すように、Rに対応する画素開口部108Rの両隣の画素開口部108Gおよび画素開口部108Bに形成される集光スポット12Gおよび12Bは、それぞれ隣接するB光束に対応する画素開口部とG光束に対応する画素開口部に近づくことになるが、上述したようにG光束(またはB光束)がB光束(またはG光束)に対応する画素開口部に直接入射することが抑制・防止され、これらの色光束の色純度の低下を抑制することができる。
【0053】
なお、図3では、説明の簡単さのために、左右両端の画素開口部に形成される集光スポットを図示していないが、実際には画素の配列に対応してR、GおよびB光束の集光スポットが周期的に形成される。
【0054】
なお、上記間隔D(DaまたはDb)が、上記関係式の範囲であっても、マイクロレンズの収差等の影響で間隔Dが大きくなるほど、G光束およびB光束の光光の色純度は低下するが、GおよびB光束はもともとスペクトル強度が強いため、表示品位に大きく影響を及ぼすような大きな色度の変化はない。
【0055】
また、画素開口部間の遮光部108bの幅Wbが、1つの画素内で異なる場合は、最も小さい値を用いて設計することが好ましい。
【0056】
上記の実施形態では、各色光束の集光スポット12R、12Gおよび12Bの行方向の幅Wsを画素開口部108R、108Gおよび108Bと略同一とし、R集光スポット12Rの中心を画素開口部108Rの中心と略一致させた構成を例示したが、これに限られず、例えば、各色光束の集光スポットのサイズを画素開口部よりも若干大きく設定しても良いし、R集光スポット12Rの中心を画素開口部108Rの中心からずらしても良い。さらには、複数の色光束の内で最もスペクトル強度の弱い色光束を中央の画素開口部に対応させた例を示したが、これに限られず、色純度の向上が望まれる色光束を中央の画素開口部に対応させても良い。
【0057】
上述の説明では、混色の発生を抑制すべき色光束を1つの画素内の中央の画素開口部に対応付ける例を説明したがこれに限られない。
【0058】
例えば、図3に示した画素配列において、画素開口部108GにR光束10RおよびB光束10Bの迷光が入射するのを防止するために、G集光スポット12Gの中心を画素開口部108Gの中心と一致させ、R集光スポット12Rの中心を画素開口部108Rの中心よりも図中右側にずらし、B集光スポット12Bの中心を画素開口部108Bの中心よりも図中左側にずらしてもよい。このとき、G集光スポット12Gの中心とR集光スポット12Rの中心との間隔(Da)は画素開口部のピッチPよりも大きく、R集光スポット12Rの中心とB集光スポット12Bの中心との間隔(Db)は、画素開口部のピッチPよりも小さくなるが、G集光スポット12Gを中心に見ると、その右側のR集光スポットとの間隔およびその左側のB集光スポット(隣の画素に属する)との間隔は、いずれも画素開口部のピッチPよりも大きいので迷光が入射することが防止される。
【0059】
図1から図3に示した本実施形態の液晶表示装置100のさらに具体的な構成を説明する。光源101として、120W、アーク長1.4mmのPhilips社製のUHPランプを用いた。
【0060】
図2に示したマイクロレンズアレイ107は、例えば、図7を参照しながら説明した公知の方法によって作製される。このとき、液晶表示素子108を作製するに先立って、その対向基板につくり込んでもよい。
【0061】
液晶表示素子108の画素開口部108R、108Gおよび108BのピッチPは例えば21μmであり、色分離方向(例えば行方向)におけるそれぞれの画素開口部の幅は18μmである。また、マイクロレンズ107aと画素開口部までの距離(カバーガラス基板の厚さ)は150μm(光学的な距離はカバーガラスの屈折率でカバーガラスの厚さを割った約100μmに相当)である。
【0062】
マイクロレンズ107aによる集光スポット12R、12Gおよび12Bのサイズは、画素開口部108R、108Gおよび108Bと同じサイズになるように、光源101から出射される照明光の平行度を調整した。
【0063】
ここで、従来のように、集光スポット12R、12Gおよび12Bを画素開口部108R、108Gおよび108Bに対応して、画素ピッチP:21μmの間隔で配列するためには、R光束10RとG光束10Bとの色分離角およびR光束10RとB光束10Bとの色分離角θ1が下記角度になるように調整することになる。
【0064】
θ1 = tan-1(21/100)=11.9°
【0065】
これに対し、本実施形態の液晶表示装置100では、R集光スポット12Rの中心(=画素開口部108Rの中心)に対し、G集光スポット12GおよびB集光スポット12Bの中心が画素ピッチP=21μmより大きい間隔Da=Db=23μmだけ離れた位置に形成されるように、R光束10RとG光束10G及びR光束10RとB光束10Bとの色分離角θ2を下記角度になるように調整した。
【0066】
θ2 = tan-1(23/100)=12.9°
【0067】
図5に色分離角をθ2とした場合(本実施形態)の色再現範囲と、色分離角をθ1とした場合(比較例)の色再現範囲を示す。
【0068】
図5からわかるように、色分離角度をθ2とした場合(本実施形態)の方が、R光束の色純度(色再現範囲)が大幅に改善されていることがわかる。また、本実施形態においては、G、Bの光に関しては、若干混色が増え、色度のシフトが発生しているが、非常に小さいもので、実質上表示品位の低下にはつながらない。
【0069】
本実施形態では、R集光スポットとG集光スポット間の間隔DaおよびR集光スポットとB集光スポット間の間隔Dbを画素開口部のピッチPよりも2μm大きく(23μm)設定した。
【0070】
ここで用いた液晶表示素子108の遮光部の幅Wb(ビデオライン幅およびブラックマトリクスを含む)は3μmであり、マイクロレンズアレイ107が形成された対向基板とTFT基板との貼り合せ誤差を1μmと、上記2μmとの合計が遮光部幅Wbの3μmと一致するように設定した。すなわち、貼り合せ誤差を考慮しても、B光束およびG光束が直接隣の画素開口部に入射することがないように、集光スポット間の間隔DaおよびDbを設定した。
【0071】
上述した本発明の実施形態の液晶表示装置100は、従来の液晶表示装置に比べて、より明るく、且つ、より色再現範囲の広い表示を実現することができる。
【0072】
本実施形態では、R光束のスペクトル強度の弱いUHPランプを用いたため、最も混色の影響を受けるR光束の集光スポットに対してG光束とB光束の集光スポットの間隔(DaおよびDb)を画素開口部ピッチPより大きくしたが、ハロゲンランプやキセノンランプなど、スペクトル強度比が異なるランプを用いた場合は、最もスペクトル強度の弱い色光束の集光スポットに対して、その他の2つの色光束の集光スポットが、画素開口部ピッチより大きくなるように調整すると、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、ハロゲンランプを用いた場合、B光束のスペクトル強度が他の2つの色光束よりも弱いので、B光束の集光スポットを画素の中央の画素開口部に形成し、B光束の集光スポットに対するG光束とR光束の集光スポットの間隔を画素開口部ピッチよりも大きく調整すればよい。
【0073】
また、上記の実施形態では、R光束とG光束およびR光束とB光束の両方の色分離角を調節し、R集光スポットに対し、G集光スポットとB集光スポットの両方を23μmの間隔で配置したが、G集光スポットおよびB集光スポットのいずれか一方のみを画素開口部ピッチPよりも大きな間隔で配置したり、あるいは、R集光スポットとG集光スポットと間隔Daと、R集光スポットとB集光スポットとの間隔Dbとを異ならせても(Da≠Db)、本発明の効果を得ることができる。
【0074】
また、上記の実施形態では、マイクロレンズ107の集光スポットが液晶表示素子108の画素開口部上に形成されるように設定したが、投影レンズとのマッチングを考慮し、集光スポットが液晶表示素子108の画素開口部よりも投影レンズ側に来るように設定しても良い。この場合においても、画素開口部の位置におけるR光束、G光束およびB光束の集光スポットの間隔を調整することで、本発明の効果を得ることがきる。
【0075】
また、上記の実施形態では、液晶表示素子108の光入射側にマイクロレンズアレイ107を1枚配置する構成を例示したが、例えば、図6(a)および(b)に示すように、2層のマイクロレンズアレイを用いても良い。また、マイクロレンズアレイに代えてマイクロプリズムアレイを用いることもできる。なお、図6(a)および(b)には、それぞれの色光束の主光線のみを図示している。
【0076】
図6(a)に示した光学素子50は、第1マイクロレンズ52aを含む第1マイクロレンズアレイ52と、第1マイクロレンズ52aと一対一で配置された第2マイクロレンズアレイ54aを含む第2マイクロレンズアレイ54とを有している。第1マクロレンズアレイ52は、ベース基板51に形成されており、中間基板53を介して第1マイクロレンズアレイ52の集光側に第2マイクロレンズアレイ54が形成されている。第2マイクロレンズアレイ54の光出射側(液晶表示素子側)には透明基板(カバーガラス)55が設けられている。第1マイクロレンズアレイ52で集光された光束は第2マイクレンズアレイ54で平行化され、それぞれ対応する画素開口部に導かれる。
【0077】
図6(b)に示した光学素子60は、マイクロレンズ62aを含むマイクロレンズアレイ62と、マイクロレンズ62aと一対一で配置されたマイクプリズム64aを含むマイクロプリズムアレイ64とを有している。マクロレンズアレイ62は、ベース基板61に形成されており、中間基板63を介してマイクロレンズアレイ62の集光側にマイクロプリズムアレイ64が形成されている。マイクロプリズムアレイ64の光出射側(液晶表示素子側)には透明基板(カバーガラス)65が設けられている。マイクロレンズアレイ62で集光された光束はマイクプリズムアレイ64で平行化され、それぞれ対応する画素開口部に導かれる。マイクロプリズム64aは、斜面aおよびbとそれらの間にセンター部(マイクロプリズムアレイ60の主面に平行な頂面を有する平坦部)cとを有している。両側の斜面aおよびbで、対応するマイクロレンズ62aから斜面aおよびbにそれぞれ入射する光束の主光線を屈折させ、センター部cに入射する光束の主光線と略平行にする。
【0078】
図6(a)および(b)に示した光学素子50または60を用いると、R、GおよびB光束が互いに同じ角度で液晶表示素子に入射するため、光入射角を液晶表示素子の特性に合わせて設定でき、表示のコントラスト比を向上させることができる。また、例えば図2に示したマイクロレンズアレイ107を用いた構成では、斜めから入射していたGおよびB光束は、液晶表示素子を通過後、その出射角度がR光束よりも大きいため、その一部が投影レンズ109でけられていたが、光学素子50または60を用いるとGおよびB光束がけられることなく、全てスクリーンに到達することになり、明るさを向上することができる。
【0079】
【発明の効果】
本発明によれば、マイクロレンズなどの集光素子の収差等による混色(迷光)の影響が押さえられ、色再現範囲を広げることができ、表示品位の優れた画素表示装置を提供することができる。
【0080】
画像表示素子に入射する複数の色光束(例えばR、GおよびB光束)のうちスペクトル強度の最も弱い色光束を画素内の中央に位置する画素開口部に対応させ、その他の色光束の集光スポットの中心(中央の画素開口部の中心)と最もスペクトル強度の弱い色光束の集光スポットの中心との間隔を画像表示素子の画素開口部の配列ピッチ以上に離すことで、混色の影響をより大きく受ける色の色度を改善でき、より色再現範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施形態の投影型カラー液晶表示装置100の構成を模式的に示す図である。
【図2】液晶表示装置100における集光素子群107および液晶表示素子108の模式的な断面図である。
【図3】液晶表示装置100における色光束の集光スポット12R、12Gおよび12Bと画素開口部108R、108Gおよび108Bとの配置関係を示す模式図である。
【図4】液晶表示装置100におけるマイクロレンズ107aの機能を説明するための模式図である。
【図5】液晶表示装置の色再現範囲を説明するためのCIE色度図である。
【図6】(a)および(b)は本発明による実施形態の液晶表示装置に用いられるマイクロレンズを含む光学素子の構造を模式的に示す断面図である。
【図7】本発明による実施形態の液晶表示装置に用いられるマイクロレンズの製造方法を説明するための模式図である。
【図8】従来の投影型画像表示装置において混色が発生するメカニズムを説明するための模式図である。
【図9】(a)および(b)は、混色の程度と色再現範囲の関係を説明するための図であり、(a)は従来の液晶表示装置についてのCIE色度図であり、(b)は本実施形態の液晶表示装置についてのCIE色度図である。
【符号の説明】
12R、12G、12B 色光集光スポット
101 光源
102 放物面鏡(リフレクター)
103 フライアイレンズ
104 フィールドレンズ
105 フィールドレンズ
106 ダイクロイックミラー
107 マイクロレンズアレイ
108 液晶表示素子
108R、108G、108B 画素開口部
109 投影レンズ
110 スクリーン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device that displays an image by modulating a light beam from a light source according to an image signal using a non-light emitting display element.
[0002]
[Prior art]
In general, a non-light-emitting image display device changes the light transmittance (or reflectance) of a plurality of pixels according to a drive signal and modulates the intensity of light applied to an image display element (display panel) to thereby generate an image. And a character display structure. Such an image display device includes a direct viewing mode (direct viewing type image display device) and a projection mode in which an image and characters are enlarged and projected on a screen by a projection optical system (projection type image display device).
[0003]
A projector (including a front type and a back type) uses a color display panel in which color filters of red, green, and blue (hereinafter referred to as R, G, and B) are arranged as image display elements to be used. And a three-plate type using three display panels for monochrome display.
[0004]
Non-light emitting image display elements include liquid crystal display elements, electrochromic display elements, and electrophoretic display elements. Among them, liquid crystal display elements are widely used in, for example, monitors, personal digital assistants, mobile phones and projectors. ing.
[0005]
The liquid crystal display element displays images, characters, etc. by changing the optical characteristics of the liquid crystal layer in the pixel opening by applying drive voltages corresponding to image signals to the pixel electrodes regularly arranged in a matrix. Is configured to do. As a method of applying an independent driving voltage to the pixel electrode described above, there are a simple matrix method and an active matrix method in which a nonlinear two-terminal element or a three-terminal element is provided in a liquid crystal display element.
[0006]
In the case of the latter active matrix system, a switching element such as an MIM (metal-insulator-metal) element or a TFT (thin film transistor) element and a wiring for supplying a driving voltage to the pixel electrode are provided. When strong light is incident on this switching element, the element resistance in the OFF state decreases, and not only the charged charge is discharged when a voltage is applied, but also the normal driving of the liquid crystal layer in the area where the switching element and wiring are formed Since no voltage is applied and the original display operation is not performed, for example, there is a problem that light leakage occurs in a black display state and the contrast ratio of the display is lowered.
[0007]
Therefore, for example, a transmissive liquid crystal display element is disposed so as to face a TFT substrate through a TFT substrate provided with a switching element and a pixel electrode and a liquid crystal layer in order to block light incident on the above-described region. A light shielding layer called a black matrix is provided on the counter substrate. For this reason, in the case of a transmissive liquid crystal display element, in addition to a light-shielding TFT, a gate bus line, and a source bus line, light is shielded by a black matrix. The area of the part, that is, the aperture ratio decreases.
[0008]
Furthermore, it is difficult to form these switching elements and wiring electrodes to a certain size due to restrictions on their electrical performance and manufacturing technology. Therefore, as the pitch of the pixel electrodes is decreased, the aperture ratio is further decreased as the liquid crystal display element is increased in definition and size.
[0009]
As the aperture ratio decreases, the light transmitted through the liquid crystal display element decreases, so that the liquid crystal projector that projects a small panel on a large screen has insufficient brightness. In particular, in a single-plate projector, the brightness is greatly reduced due to light absorption by the color filter.
[0010]
As one method for solving this problem, a method of providing a microlens for condensing light at individual pixel openings of the liquid crystal display element and improving the effective aperture ratio of the liquid crystal display element has been put into practical use.
[0011]
In
[0012]
With this method, it is possible to eliminate the loss caused by the color filter that has occurred in conventional single-plate projectors, while taking advantage of the single-plate projectors that can reduce the number of parts and reduce costs, thereby realizing a bright image. Can do. Further, this method eliminates the problem of display failure and fading due to deterioration of the color filter itself.
[0013]
With reference to FIGS. 7A and 7B, two typical methods of manufacturing a counter substrate having a conventional microlens will be described.
[0014]
In the first manufacturing method, a counter substrate including a microlens array is manufactured by a process schematically shown in FIG.
[0015]
(1) The photoresist layer on the glass substrate is patterned. {Circle around (2)} The patterned resist layer is heated to cause dripping and form a resist layer having a microlens shape. (3) The glass substrate is dry-etched together with the microlens-shaped resist layer to form (etch back) the shape of the resist layer on the glass substrate to obtain a microlens array substrate. (4) A cover glass is bonded to the obtained microlens array substrate through an adhesive layer, and the surface of the cover glass is polished to obtain a counter substrate. In addition, an electrode, an alignment film, etc. are formed as needed.
[0016]
In the second manufacturing method, a counter substrate including a microlens array is manufactured by a process schematically shown in FIG.
[0017]
(1) The photoresist layer on the glass substrate is patterned by, for example, electron beam exposure to form a resist layer having a microlens shape. This is the master (original version). {Circle around (2)} A metal stamper is produced using a master, for example, by plating. (3) Using a metal stamper, the shape of the microlens is transferred to a glass substrate to obtain a microlens array substrate. (4) A cover glass is bonded to the obtained microlens array substrate through an adhesive layer, and the surface of the cover glass is polished to obtain a counter substrate.
[0018]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-60538
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, the single-plate projector disclosed in
[0020]
As schematically shown in FIG. 8, this type of image display apparatus includes a
[0021]
If the microlens is an ideal lens with no aberration, color mixing hardly occurs, but usually has aberrations such as spherical aberration, and even if perfect parallel light is incident, the condensed spot is 1 It does not gather at the point, but spreads to a certain size. Further, the lens shape is found near the boundary between the lenses of the microlens, and the light collecting effect is reduced. Furthermore, in order to improve the brightness, if a configuration is adopted in which light with a parallelism such that the light condensing spot of the microlens is approximately the same size as the pixel opening or one time larger is used, color mixing tends to occur. .
[0022]
In addition, the influence of the decrease in color purity becomes greater as the light having a weak spectral intensity (for example, light in the R wavelength region in a high-pressure mercury lamp often used in a liquid crystal projector). This is because the relative light quantity of other color light fluxes that are mixed with the color light flux that originally contributes to display increases.
[0023]
The present invention has been made in view of the above-described points, and a main object thereof is to provide a bright image display device having a wide color reproduction range.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
An image display device according to the present invention includes a light source; a color separation element that separates a light beam emitted from the light source into first, second, and third color light beams in different wavelength ranges and emits the light beams at different angles. A light-shielding portion and first, second, and third pixel openings that are separated from each other by the light-shielding portion, and the second and third pixel openings are interposed between the first pixel openings. An image display element having a plurality of pixels composed of the first, second, and third pixel openings arranged in a predetermined pitch along a predetermined direction so as to sandwich; the color separation element and the image A plurality of light collecting elements provided one-on-one with respect to the plurality of pixels between the display elements and the first, second, and third color light fluxes that have passed through each of the light collecting elements. Of the surface defined by the plurality of pixels. Are the first, second, and third focused spots, respectively, the center of the first focused spot is formed in the first pixel opening, and the center of the second focused spot is the first focused spot. The center of the third focused spot is formed in the third pixel opening, and the center of the first focused spot and the center of the second focused spot in the predetermined direction are formed. The distance (D) between the center (Da) and the distance (Db) between the center of the first focused spot and the center of the third focused spot is larger than the predetermined pitch (P). It is characterized by being large, thereby achieving the above object.
[0025]
In one embodiment, the center of the first focused spot is formed at the center of the first pixel opening.
[0026]
In one embodiment, the spectral intensity of the first color light beam is weaker than the spectral intensity of the second and third color light beams.
[0027]
In one embodiment, the first color light beam is a red light beam.
[0028]
In one embodiment, each of the plurality of condensing elements is a microlens, and constitutes a two-dimensional microlens array. A microlens prism may be used instead of the microlens.
[0029]
In one embodiment, the width (Ws) of the first, second, and third focused spots in the predetermined direction is the width (Wp) of the first, second, and third pixel openings in the predetermined direction. ).
[0030]
In one embodiment, when the width of the light shielding portion in the predetermined direction is Wb, the at least one distance (D) satisfies the relationship of P <D <P + Wb.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an image display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Although a projection type liquid crystal display device is exemplified, the present invention can be applied to an image display device using a non-light emitting display element other than the liquid crystal display element.
[0032]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a projection type liquid
[0033]
For example, after the light emitted from the
[0034]
With reference to FIG. 2, the configuration and function of the light
[0035]
The liquid
[0036]
Each
[0037]
Here, an example is shown in which the color light fluxes are converged in the corresponding pixel openings, but as described later with reference to FIG. The passed color light beam may be converged to the microlens side from the pixel surface. On the contrary, it may be converged on the emission side. In this specification, unless otherwise specified, the “condensation spot” corresponds to the cross-sectional profile of the color light beam on the pixel surface and does not need to coincide with the convergence point (the point where the cross-sectional area of the color light beam becomes the smallest). In addition, the “center of the condensing spot” in this specification is a center in consideration of the light intensity distribution on the pixel surface, has an outer shape corresponding to the cross-sectional profile of the condensing spot, and has a light intensity distribution. Corresponds to the center of gravity of the paper with the corresponding density distribution. When the light intensity distribution is symmetric with respect to the geometric center of gravity of the cross-sectional profile of the focused spot, the “center of the focused spot” coincides with the geometric center of gravity. If it has an asymmetric intensity distribution due to the influence, it may deviate from the geometric center of gravity.
[0038]
The conventional image display device is designed so that the centers of these three focused spots are respectively formed at the centers of the corresponding pixel openings. Therefore, when color mixing occurs as described above with reference to FIG. 8, the color purity of colored light (for example, R) having a weak spectral intensity is most reduced.
[0039]
On the other hand, in the liquid
[0040]
FIG. 3 is a plan view schematically showing the positional relationship between the
[0041]
The
[0042]
Out of the respective
[0043]
In this way, the condensing spot (here, the
[0044]
As described above, a high-pressure mercury lamp (such as a UHP lamp manufactured by Philips) or a metal halide lamp that is usually used as a light source of a projection liquid crystal display device has a spectrum of R light as compared with G light or B light. Since the strength is weak and R is greatly affected by color mixing when color mixing occurs, it is preferable to employ the above-described configuration.
[0045]
The relationship between the degree of color mixing and the color reproduction range will be described with reference to FIGS. FIG. 9A is a CIE chromaticity diagram for the conventional liquid crystal display device, and FIG. 9B is a CIE chromaticity diagram for the liquid crystal display device of the present embodiment. A UHP lamp manufactured by Philips was used as the light source. In addition, the color mixture ratio in FIGS. 9A and 9B indicates the stray light amount incident on the adjacent pixel opening as a percentage, and the
[0046]
Therefore, as described above, when a light source having a weak spectral intensity of the R light beam is used as compared with the G light beam and the B light beam, the G light beam and the B light beam having a stronger spectral intensity in the R light beam even with the same color mixing ratio. Since stray light is incident, it is greatly affected by color mixing.
[0047]
First, as can be seen from FIG. 9 (a), in the conventional liquid crystal display device, the chromaticity of R (x = 0.6 to 0.7, y = 0) even with the same color mixture ratio (1% or 2%). .3) is greatly changed by B and G. On the other hand, in the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9B, the amount of change in R chromaticity due to color mixture is reduced.
[0048]
Further, as can be seen from FIGS. 9A and 9B, by separating the G and B condensing spots from the center of the R pixel opening, the G and B condensing spots approach each other, and G and The amount of stray light with B slightly increases, but since these color lights originally have a strong spectral intensity, there is no large chromaticity shift that greatly affects the display quality.
[0049]
In the liquid
[0050]
This will be described with reference to FIG. In FIG. 4, L indicates the distance between the G focused spot and the B focused spot, and M indicates the distance between the R focused spot and the G focused spot (or B focused spot).
[0051]
As described above, separating the G and B condensing spots with respect to the R condensing spot more than the pitch P of the pixel opening portion brings the G and B condensing spots closer to each other. As a result, for example, when the G light beam is directly incident on the pixel opening corresponding to the B light beam, the color purity of the B light beam is extremely deteriorated.
[0052]
Here, if the distances Da and Db are set so as to satisfy the above relationship, for example, as shown in FIG. 3, the
[0053]
In FIG. 3, for the sake of simplicity of explanation, the condensing spots formed at the pixel openings at the left and right ends are not shown, but in reality, the R, G, and B light fluxes correspond to the arrangement of the pixels. The condensing spots are periodically formed.
[0054]
Even if the distance D (Da or Db) is within the range of the relational expression, the color purity of the light beams of the G light beam and the B light beam decreases as the distance D increases due to the influence of the aberration of the microlens. However, since the G and B light fluxes originally have a strong spectral intensity, there is no significant change in chromaticity that greatly affects the display quality.
[0055]
In addition, when the width Wb of the
[0056]
In the embodiment described above, the width Ws in the row direction of the
[0057]
In the above description, the example in which the color light flux that should suppress the occurrence of color mixing is associated with the central pixel opening in one pixel is described, but the present invention is not limited to this.
[0058]
For example, in the pixel array shown in FIG. 3, in order to prevent stray light of the
[0059]
A more specific configuration of the liquid
[0060]
The
[0061]
The pitch P of the
[0062]
The parallelism of the illumination light emitted from the
[0063]
Here, in order to arrange the condensing
[0064]
θ1 = tan -1 (21/100) = 11.9 °
[0065]
On the other hand, in the liquid
[0066]
θ2 = tan -1 (23/100) = 12.9 °
[0067]
FIG. 5 shows the color reproduction range when the color separation angle is θ2 (this embodiment) and the color reproduction range when the color separation angle is θ1 (comparative example).
[0068]
As can be seen from FIG. 5, the color purity (color reproduction range) of the R light beam is greatly improved when the color separation angle is θ2 (this embodiment). In the present embodiment, with respect to the G and B lights, the color mixture is slightly increased and the chromaticity shift occurs, but it is very small and does not substantially reduce the display quality.
[0069]
In this embodiment, the distance Da between the R focused spot and the G focused spot and the distance Db between the R focused spot and the B focused spot are set 2 μm larger (23 μm) than the pitch P of the pixel openings.
[0070]
The width Wb (including the video line width and the black matrix) of the light shielding portion of the liquid
[0071]
The above-described liquid
[0072]
In this embodiment, since the UHP lamp having a weak spectral intensity of the R light beam is used, the interval (Da and Db) between the G light beam and the B light beam is determined with respect to the R light beam condensing spot that is most affected by the color mixture. When a lamp having a different spectral intensity ratio such as a halogen lamp or a xenon lamp is used, the other two color beams are used for the condensed light beam having the weakest spectrum intensity. If the condensing spot is adjusted to be larger than the pixel opening pitch, the same effect as in the above embodiment can be obtained. For example, when a halogen lamp is used, since the spectral intensity of the B light beam is weaker than the other two color light beams, a condensing spot of the B light beam is formed at the pixel opening in the center of the pixel, and the condensing spot of the B light beam What is necessary is just to adjust the space | interval of the condensing spot of G light flux and R light flux with respect to the pixel opening part pitch.
[0073]
Further, in the above embodiment, the color separation angles of both the R and G light beams and the R and B light beams are adjusted so that both the G light condensing spot and the B light condensing spot are 23 μm from the R light condensing spot. Although arranged at intervals, only one of the G condensing spot and the B condensing spot is arranged at an interval larger than the pixel opening pitch P, or the R condensing spot, the G condensing spot, and the interval Da. Even if the distance Db between the R condensing spot and the B condensing spot is different (Da ≠ Db), the effect of the present invention can be obtained.
[0074]
In the above embodiment, the condensing spot of the
[0075]
Further, in the above embodiment, the configuration in which one
[0076]
The
[0077]
The
[0078]
When the
[0079]
【The invention's effect】
According to the present invention, the influence of color mixing (stray light) due to the aberration of a condensing element such as a microlens can be suppressed, the color reproduction range can be expanded, and a pixel display device with excellent display quality can be provided. .
[0080]
A color light beam having the weakest spectral intensity among a plurality of color light beams (for example, R, G, and B light beams) incident on the image display element is made to correspond to the pixel opening located in the center of the pixel, and the other color light beams are condensed. The distance between the center of the spot (center of the center pixel aperture) and the center of the focused spot of the color beam with the weakest spectral intensity is more than the arrangement pitch of the pixel apertures of the image display element, thereby reducing the influence of color mixing. The chromaticity of the color received larger can be improved, and the color reproduction range can be further expanded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a projection type color liquid
2 is a schematic cross-sectional view of a light
FIG. 3 is a schematic diagram showing a positional relationship between color light
4 is a schematic diagram for explaining a function of a
FIG. 5 is a CIE chromaticity diagram for explaining a color reproduction range of a liquid crystal display device.
6A and 6B are cross-sectional views schematically showing the structure of an optical element including a microlens used in a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing a microlens used in the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a mechanism of color mixing in a conventional projection type image display apparatus.
FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining the relationship between the degree of color mixing and the color reproduction range, and FIG. 9A is a CIE chromaticity diagram for a conventional liquid crystal display device; b) is a CIE chromaticity diagram for the liquid crystal display device of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
12R, 12G, 12B Colored light condensing spot
101 Light source
102 Parabolic mirror (reflector)
103 fly eye lens
104 Field lens
105 field lens
106 Dichroic mirror
107 Micro lens array
108 Liquid crystal display element
108R, 108G, 108B Pixel opening
109 Projection lens
110 screens
Claims (7)
前記光源から出射された光束を互いに異なる波長域の第1、第2および第3色光束に分離し、それぞれを互いに異なる角度で出射する色分離素子と、
遮光部と、それぞれが、前記遮光部によって互いに分離された第1、第2および第3画素開口部であって、前記第2および第3画素開口部が前記第1画素開口部を間に挟むように所定の方向に沿って一直線上に所定のピッチで配列された前記第1、第2および第3画素開口部から構成された複数の画素と、を有する画像表示素子と、
前記色分離素子と前記画像表示素子との間に前記複数の画素に対して一対一で設けられた複数の集光素子とを備え、
前記複数の集光素子のそれぞれを通過した前記第1、第2および第3色光束の、前記複数の画素によって規定される面における集光スポットをそれぞれ第1、第2および第3集光スポットとすると、前記第1集光スポットの中心は前記第1画素開口部内に形成され、前記第2集光スポットの中心は前記第2画素開口部内に形成され、且つ、前記第3集光スポットの中心は前記第3画素開口部内に形成され、
前記所定の方向における前記第1集光スポットの中心と前記第2集光スポットの中心との間隔(Da)および前記第1集光スポットの中心と前記第3集光スポットの中心との間隔(Db)の少なくとも一方の間隔(D)は、前記所定のピッチ(P)よりも大きい、画像表示装置。A light source;
A color separation element that separates the luminous flux emitted from the light source into first, second, and third color luminous fluxes in different wavelength ranges and emits the luminous fluxes at different angles;
A light-shielding portion, and first, second, and third pixel openings that are separated from each other by the light-shielding portion, and the second and third pixel openings sandwich the first pixel opening therebetween. A plurality of pixels composed of the first, second and third pixel openings arranged at a predetermined pitch on a straight line along a predetermined direction as described above,
A plurality of condensing elements provided one-on-one with respect to the plurality of pixels between the color separation element and the image display element;
The first, second, and third focused spots on the surfaces defined by the plurality of pixels of the first, second, and third color light fluxes that have passed through the plurality of focused elements, respectively. Then, the center of the first focused spot is formed in the first pixel opening, the center of the second focused spot is formed in the second pixel opening, and the center of the third focused spot is The center is formed in the third pixel opening,
The distance (Da) between the center of the first focused spot and the center of the second focused spot in the predetermined direction and the distance between the center of the first focused spot and the center of the third focused spot ( An image display device in which at least one interval (D) of Db) is larger than the predetermined pitch (P).
P<D<P+Wb
の関係を満足する、請求項6に記載の画像表示装置。When the width of the light shielding portion in the predetermined direction is Wb, the at least one interval (D) is:
P <D <P + Wb
The image display device according to claim 6, wherein the relationship is satisfied.
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