JP2001183641A - 反射形表示パネル及び投写形表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光の反射率が良く、高照度光の入射でもフォト
コンを発生しない表示技術の提供。 【解決手段】反射形表示パネルの光入射側基板にマイク
ロレンズアレイを配し、該マイクロレンズアレイで入射
光を画素反射面に集光し、各画素光反射面間には光が入
射しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はランプ出射光の利用
効率透過率が良く、耐光性に優れた反射形パネル、及び
それを用いて成る表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ランプ出射光の光利用効率向上、耐光性
向上とを狙った表示パネルの従来技術としては、例え
ば、特開平１１−１０９３０５号公報に記載の技術があ
る。

【０００３】該公報記載の技術は、液晶表示パネルを反
射形とし、また、該表示パネルの内部に、高分子液晶、
二色性色素から成る偏光層を配し、該偏光層の透過光が
光反射層に入射するような構成になっている。

【０００４】本従来技術では、表示パネルを反射形液晶
表示パネルとすることにより、透過形液晶表示パネルに
比べ、開口率（反射形液晶表示パネルにおいては、全表
示面積に対する光反射面積の比率）を大きくすることが
可能になり、ランプ出射光の利用効率の向上を図ること
ができる。また、偏光層をパネル内部に設けることによ
り、二重映りや隣接画素反射光との反射光重なりを防止
することも可能である。また、画素を駆動するスイッチ
ングトランジスタは各画素の反射層、配線部分の蔭に配
置され、そこで各画素間から入る光がそれらトランジス
タを直接照射することはないものと考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術特開平１１−１０９３０５号公報記載の構成で
は、以下のような問題点がある。すなわち、反射形液晶
表示パネルの各反射層間は狭いが一定の間隙があり、そ
こに入射した光は画像表示に利用されない無駄な光とな
る。また、その間隙から入射した光は多くの場合、各配
線、各電極等に反射して迷光となる。該迷光が画素を駆
動するトランジスタのチャネル部分に入射した場合は、
該トランジスタがフォトリークを発生し、この結果、該
表示パネルは正しい画像を表示しない。また、該迷光は
該表示パネルを温度上昇させる原因ともなる。

【０００６】本発明の目的は、上記問題点を解決し、表
示パネルの各反射層間に入る光をなくして光利用効率を
向上させ高輝度化した表示技術を提供することにある。
また、各反射層間に入って迷光となる光を減らし、画素
駆動トランジスタがフォトコンにより誤動作することを
防止して、高輝度かつ高画質な画像が可能な表示技術を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、画素電極形成基板と共通電極形成基板との
間に液晶層を配置してなる反射形表示パネルにおいて、
前記共通電極形成基板の基板表面、または基板内部に正
のパワーを有するマイクロレンズアレイを配置する構成
とする。この構成により、共通電極形成基板に入射した
ランプからの照射光は該基板に配したマイクロレンズア
レイにより、画素電極基板に形成した各光反射面に集光
する。該反射面に集光した光は該反射面で反射し、共通
電極基板のマイクロレンズを再度透過して投写レンズ等
に入射し画像投写光となる。これにより、ランプからの
照射光は各画素を形成している各反射面間に入射するこ
とがなくなり、ランプ照射光利用効率の向上と画素トラ
ンジスタのフォトコン発生防止ができる。さらには該表
示パネルの温度上昇の低減化も可能となる。

【０００８】また、表示パネルが液晶表示パネルでな
く、透明基板をマイクロミラー配列基板のマイクロミラ
ー配列面に対向配置した構成の反射形表示パネルの場
合、該表示パネルの入射光は前記透明基板の基板表面に
形成したマイクロレンズアレイにより、該マイクロミラ
ー配列基板の各マイクロミラー面に集光する。該ミラー
面に集光した光は該ミラー面で反射し、該透明基板のマ
イクロレンズを再度透過して投写レンズ等に入射し画像
投写光となる。これにより、ランプからの照射光は、各
画素を形成している各ミラー面間には入射することがな
くなり、ランプ照射光利用効率の向上と画素トランジス
タのフォトコン発生防止が可能となる。表示パネルの温
度上昇の低減化もできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。

【００１０】図１は、本発明による反射形表示パネルの
第１実施形態の模式断面図である。図１において、１は
画素電極基板、２は共通電極基板である。画素電極基板
１の内側表面には画素電極駆動用トランジスタ４が形成
され、その上部に絶縁材８などを介して反射形画素電極
５が形成されている。反射形画素電極５と該トランジス
タ４は配線部等６により接続されている。反射形画素電
極５の表面部分には配向膜等７が形成されている。一
方、共通電極基板２は、透明なベース基板１０とマイク
ロレンズアレイ基板１１の合成基板により構成されてい
る。また、透明ベース基板１０の内表面には配向膜等１
２が形成されている。

【００１１】上記画素電極基板１と共通電極基板２の間
には液晶層３を配されている。このような構成の反射形
表示パネル（反射形液晶表示パネル）への入射光１３−
１、１３−２は各マイクロレンズ１１−１、１１−２で
反射形画素電極５の光反射面の中央部付近１５に集光し
た後、該中央部付近１５で反射し、再度、各マイクロレ
ンズ１１−１、１１−２に入射し、該液晶表示パネルの
出射光１４−１、１４−２となる。上記したように、本
発明の第１実施形態の反射形表示パネルへの入射光１３
−１、１３−２は、ほぼ画素電極５の光反射面の中央部
付近１５に入射するため、各反射面間９への入射光はな
い。そこで、それら入射光１３−１、１３−２を効率良
く反射光とすることができ、本構成の表示パネルをプロ
ジェクタ等に適用した場合には投写画面を高輝度投写画
面とすることができる。

【００１２】また、各反射面間９に入射する光がほとん
どないことにより、反射形画素電極５の背面、画素電極
駆動用トランジスタ４近傍での迷光の発生を抑止するこ
とができ、従って該トランジスタ４に入射する侵入光も
ない。そこで、本発明の液晶表示パネルに高照度光を入
射させても該画素トランジスタ４がフォトコンを発生す
ることがなく、常に高画質画像の表示が可能となる。ま
た、各反射面間９への入射、侵入光がないことにより、
該画素電極５近傍における温度上昇を抑止する効果も生
じ、ひいては反射形液晶表示パネルの温度上昇低減効果
もある。

【００１３】図２は、本発明による反射形表示パネルの
第１実施形態を液晶プロジェクタに適用した場合の該表
示パネルと該表示パネル近傍の部品を模式的に示した図
である。

【００１４】該表示パネルは液晶表示パネルであり、該
液晶表示パネルの光入出射側に偏光ビームスプリッタ１
６、１／２波長板１８を配置する構成としてある。この
ような構成において、ランプ（図示せず）から出射した
無偏光照射光２０が該ビームスプリッタ１６に入射して
偏光分裏面１７でS波偏光２１が除去された後、P波偏光
のみ１／２波長板１８に入射し、該波長板１８透過時に
該Ｐ波偏光は、振動方向を９０度変更してから該液晶表
示パネルに入射する。該液晶表示パネルに入射した偏光
２３は、映像信号に対応した変調を受け該液晶表示パネ
ルからの出射光２４となる。該液晶表示パネルからの出
射光２４は１／２波長板１８で振動方向が９０度変更さ
れて偏光ビームスプリッタ１６に入射し、偏光分離面１
７でS波偏光がスクリーン（図示せず）方向に出射して
画像光２５となる構成である。なお、偏光分裏面１７を
直進透過したP波偏光２６は通常、ランプ（図示せず）
方向に進み使用されない光となるが、ランプ付近で反射
させた後再度偏光ビームスプリッタに入射させて再利用
する構成もある。

【００１５】また、本構成で該液晶表示パネルと偏光ビ
ームスプリッタ１６との間に配置した１／２波長板１８
は、該液晶表示パネルの光入射表面の表面反射、マイク
ロレンズアレイ基板１１と透明ベース基板１０との界面
反射等の不要光をカットする作用を有し、投写画像のコ
ントラスト向上に役立っているが、前記不要光の発生の
問題がないときは該波長板１８を使わないようにするこ
とも可能である。

【００１６】このような光学系構成で、該液晶表示パネ
ルへの入射光は該液晶表示パネル等で効率良く画像光に
変換され、また、該液晶表示パネルはフォトコンを発生
しないため、該液晶表示パネルを適用した表示装置では
高輝度、高画質の画像を得ることができる。

【００１７】図３は、本発明による反射形表示パネルの
第２実施形態の断面図である。第２実施形態の、前記第
１実施形態との主な相違点は、マイクロレンズアレイ基
板３３の各マイクロレンズ３３−１、３３−２の各パワ
ーを第１実施形態の場合より弱くした点、または液晶層
３の厚みを薄くした点である。これにより、例えばマイ
クロレンズ３３−１の周辺入射光３６−１、３６−２は
各反射面中心１５に集光せず、該中心１５よりやや離れ
た点１５−１、１５−２に集光する。マイクロレンズ３
３−１、３３−２のパワーを弱くした場合、液晶層３へ
の入射光線３７−１、３７−２の入射角度は、第１実施
形態のときの液晶層３への入射角度より垂直に近い角度
となるため、該反射形液晶表示パネルのコントラスト表
示特性を維持する上で有効である。

【００１８】図４は本発明による反射形表示パネルの第
３実施形態の模式断面図である。

【００１９】第３実施形態の、前記第１実施形態との相
違点は、マイクロレンズアレイ基板３５の各マイクロレ
ンズ３５−１、３５−２の各パワーを第１実施形態の場
合より強くした点、または液晶層３の厚みを厚くした点
にある。これにより、例えば、マイクロレンズ３５−１
の周辺入射光３８−１、３８−２は各反射面中心１５に
集光せず、該中心１５よりやや離れた点１５−３、１５
−４に集光する。また、該周辺入射光３８−１、３８−
２に対応した出射光３９−１、３９−２はマイクロレン
ズ３５−１に隣接したマイクロレンズ３５−２等を通過
する場合も生じ、この場合、該出射光３９−１、３９−
２は画像を形成するための有効な光とはならない。ただ
し、マイクロレンズ３５−１の周辺部以外の入射光は３
９−３は反射面１５近傍に集光し、その反射光は入射し
たマイクロレンズ３５−１を通って出射し画像形成に利
用される。前記したように、第３実施形態の構成では、
光利用効率向上の観点からは効果がないが、各反射面間
９への入射光の侵入を防止できることより、該液晶表示
パネルのフォトコン発生防止には有効である。

【００２０】図５は、本発明による反射形表示パネルの
第４実施形態の模式断面図である。図１に示した第１実
施形態、図３に示した第２実施形態、図４に示した第３
実施形態それぞれの反射形表示パネルは液晶方式のパネ
ルであったが、第４実施形態の反射形表示パネルは、マ
イクロミラーを用いる方式のパネルで、各画素に対応す
るマイクロミラーの表面角度を映像信号に対応して変化
させ、該ミラーの表面角度が所定の角度のときの反射光
を画像光として取り込む方式の光学系構成対応の表示パ
ネルである。

【００２１】図５の反射形表示パネルの構成は、各画素
に相当する各マイクロミラー４１、４２、４３、４４等
を表面に配置したマイクロミラー配列基板４０と透明ベ
ース基板３０、マイクロレンズアレイ基板５０との合成
基板から成る対向基板６０を一定の間隔をおいて対向配
置した構成である。

【００２２】ランプ６１からの出射光は反射形表示パネ
ルの対向基板６０に入射する。対向基板６０への入射
光、例えば、該入射光７０−１、７０−２、７０−３
は、対向基板６０に形成したマイクロレンズ５２に入射
し、該マイクロレンズ５２で集光作用を受け、マイクロ
ミラー４２表面ほぼ中央部に集光する。各マイクロミラ
ー４１、４２、４３、４４等は、各画素駆動信号に応じ
て表面角度を、基準面４５に対し変化させる動作を行
い、マイクロミラー４２は、画素駆動信号に対応して動
作する結果、基準面４５に対して−α度の設定になり、
そこで、該ミラーへ集光した光は入射光光軸にに対して
２α度の方向に出射する。その方向に進んだ光は、マイ
クロレンズ５２に隣接配置されたしたマイクロレンズ５
１を通って対向基板から出射する。入射光光軸と角度２
αの方向には投写レンズ６２が配置されており、該出射
光は該投写レンズ６２で取り込まれスクリーン上に投写
される。ただし、前記構成において、各マイクロレンズ
中心間距離Ｌ、各マイクロレンズとそれに対応した各マ
イクロミラーとの距離Ｄは、透明ベース基板の屈折率、
マイクロレンズ配列基板の屈折率、その他パネル構成材
料の屈折率等を勘案して補正する必要はあるが、基本的
にはＬ＝Ｄtan(２α)の関係を満たすようにする必要が
ある。

【００２３】対向基板６０への他の入射光、例えば該入
射光７０−４、７０−５、７０−６は、対向基板６０に
形成したマイクロレンズ５３に入射し、該マイクロレン
ズ５３で集光作用を受け、マイクロミラー４３の表面ほ
ぼ中央部に集光する。ここで、マイクロミラー４３は画
素駆動信号に対応して動作した結果、基準面４５に対し
てα度となり、そこで、該ミラー４３へ集光した光は入
射光光軸に対して−２α度の方向に出射する。その方向
に進んだ光は、マイクロレンズ５３に隣接配置されたし
たマイクロレンズ５４を通って対向基板６０から出射
し、基本的にはスクリーンに到達しない。

【００２４】上記表示パネル構成において、各マイクロ
ミラー間には間隙があるが、その間隙に光が入射するこ
とを防止することができる。従って、各マイクロミラー
を駆動しているトランジスタがフォトコンにより誤動作
することを防止できる。また、マイクロレンズ透過光を
ほぼ全部マイクロミラー面に集光する構成であるため、
光利用効率を向上させることができる。

【００２５】図６は、本発明による反射形表示パネルの
第４実施形態を適用した投写形表示装置の光学系要部の
図である。ランプ６１からの出射光は、赤外、紫外カッ
トフィルタ６３を透過し、ほぼ可視光のみが集光レンズ
６４を透過後、反射形表示パネル８０に入射する構成と
している。マイクロミラー６６−１、６６−２、６６−
３、６６−４、６６−５の角度は、画素駆動信号に応じ
て変化し、その結果、該ミラーの反射光は投写レンズ６
２方向、それ以外の方向等に進み、スクリーン６５上に
画像が形成される。

【００２６】以上の第４実施形態の説明ではあるマイク
ロレンズを透過し、反射形表示パネルに入射した光がマ
イクロミラーで反射し、該表示パネルから出射する場
合、光入射したマイクロレンズに隣接配置したマイクロ
レンズを通って出射する場合について説明したが、その
ような場合だけに限らず、マイクロレンズ１個おき、２
個おき、または３個おきのマイクロレンズから出射する
ような構成としてもよい。そのとき、マイクロレンズ中
心間距離Ｌ、各マイクロレンズとそれに対応した各マイ
クロミラーとの距離Ｄは、基本的には２Ｌ＝Ｄtan(２
α)、３Ｌ＝Ｄtan(２α)、４Ｌ＝Ｄtan(２α)なる関係
を満たすことが必要である。また、以上の説明でマイク
ロレンズアレイとして１個、１個の画素に対応した蝿の
目型のマイクロレンズを前提に説明したが、マイクロレ
ンズはこれに限らず、レンチキュラーレンズ型のマイク
ロレンズでもよい。ただし、レンチキュラーレンズ型マ
イクロレンズの場合は、適用する表示パネルによっては
集光効率、画素間への不要光の侵入防止の点で蝿の目型
に及ばない場合があるので、表示パネルの画素配列等の
条件を考慮して適用する必要がある。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶表示
パネルの場合には、ランプからの照射光は、各画素を形
成している各反射面間に入射することがなくなり、ラン
プ照射光の利用効率の向上と画素トランジスタのフォト
コン発生防止の両方に有効となる。さらには該表示パネ
ルの温度上昇の低減にも有効である。

【００２８】また、マイクロミラー方式の表示パネルの
場合にも、ランプからの照射光は各画素を形成している
各ミラー面間に入射することがなくなり、ランプ照射光
利用効率向上と画素トランジスタのフォトコン発生防止
の両方に有効となる。また、この構成のときも該表示パ
ネルの温度上昇低減に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射形表示パネルの第１実施形態の模
式断面図である。

【図２】本発明の反射形表示パネルの第１実施形態を液
晶プロジェクタに適用した場合の該表示パネルと該表示
パネル近傍部品を模式的に示した図である。

【図３】本発明の反射形表示パネルの第２実施形態の模
式断面図である。

【図４】本発明の反射形表示パネルの第３実施形態の模
式断面図である。

【図５】本発明の反射形表示パネルの第４実施形態の模
式断面図である。

【図６】本発明の反射形表示パネルの第４実施形態を適
用した投写形表示装置の光学系要部の模式図である。

【符号の説明】

１…画素電極基板、 ２、３２、３４…共通電極基板、 ３…液晶層、 ４…画素電極駆動用トランジスタ、 ５…反射形画素電極、 ６…配線部等、 ７、１２…配向膜等、 ８…絶縁材、 ９…光反射面間、 １０、３０…透明ベース基板、 １１、３５、５０…マイクロレンズアレイ基板、 １１−１、１１−２、３３−１、３３−２、３５−１、
３５−２、５１、５２、５３、５４…マイクロレンズ、 １３−１、１３−２、３６−１、３６−２、３８−１、
３８−２、３８−３…液晶パネル入射光、 １４−１、１４−２…液晶パネル出射光、 １５…光反射面中央部付近、 １５−１、１５−２、１５−３、１５−４、１５−５…
光反射面各部、 １６…偏光ビームスプリッタ、 １７…偏光分裏面、 １８…１／２波長板、 ２０…無偏光照射光、 ２１、２５…Ｓ波偏光、 ２２、２６…Ｐ波偏光、 ４０…マイクロミラー配列基板、 ４１、４２、４３、４４、６６−１、６６−２、６６−
３、６６−４、６６−５…マイクロミラー、 ６０…反射形表示パネル対向基板、 ６１…ランプ、 ６２…投写レンズ、 ６３…赤外、紫外カットフィルタ、 ６４…集光レンズ、 ６５…スクリーン、 ７０−１、７０−２、７０−３、７０−４、７０−５、
７０−６…反射形表示パネル対向基板入射光、 ８０…反射形表示パネル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｎ ３６０Ｄ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｂ Ｆターム(参考） 2H088 EA13 HA15 HA20 HA25 HA26 HA28 KA30 MA20 2H091 FA01X FA10X FA11X FA14Y FA28X FA29X FA41X GA13 LA03 LA04 LA30 MA07 5C058 AA06 AA18 BA05 BA08 EA01 EA26 EA27 5G435 AA00 AA02 AA12 BB12 BB16 BB17 CC12 DD02 DD05 DD07 DD14 EE33 FF03 FF05 GG01 GG02 GG10 GG28 GG46 LL15

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画素電極形成基板と共通電極形成基板との
   間に液晶層を配した反射形表示パネルにおいて、 前記共通電極形成基板の基板表面または基板内部に、正
   のパワーを有するマイクロレンズアレイを配したことを
   特徴とする反射形表示パネル。
2. 【請求項２】透明基板をマイクロミラー配列基板のマイ
   クロミラー配列面に対向配置した反射形表示パネルにお
   いて、 前記透明基板の基板表面または基板内部に、正のパワー
   を有するマイクロレンズアレイを配したことを特徴とす
   る反射形表示パネル。
3. 【請求項３】請求項２に記載の反射形表示パネルにおい
   て、該パネル動作時の各マイクロミラーの基準面に対す
   る振れ角度を±α度、該マイクロミラー面と該マイクロ
   レンズとの間隔をＤ、該マイクロレンズピッチをＬ、ｎ
   を正の整数とするとき、ｎ・ＬがＤ・ｔａｎ（２α）に
   略等しい反射形表示パネル。
4. 【請求項４】請求項１、２、または３に記載の反射形表
   示パネルを備え、該パネルの表示画像を投写レンズによ
   りスクリーン上に拡大投写するようにしたことを特徴と
   する投写形表示装置。