JP2002189216A

JP2002189216A - 電気光学装置

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Publication number: JP2002189216A
Application number: JP2000387878A
Authority: JP
Inventors: Akira Miyamae; 章宮前; Kimio Nagasaka; 公夫長坂
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-07-05
Anticipated expiration: 2020-12-20
Also published as: JP4081979B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光源から発せられる光の使用効率が高く、かつ
色純度の高いカラー表示が可能な電気光学装置を提供す
る。【解決手段】表示装置１は、光源手段２と、ホログラム
カラーフィルタ６と、複数のマイクロレンズ３２が配列
されたマイクロレンズアレイ３１と、半透過半反射型の
液晶パネル４とを有する。光源手段２の開口（点光源の
投光部）２５のピッチをＰｓ、液晶ユニット４９０のピ
ッチをＰａ、マイクロレンズ３２のピッチをＰＬ、開口
２５とマイクロレンズアレイ３１との間の光学的距離を
Ｌｓ、マイクロレンズアレイ３１と開口４５との間の光
学的距離をＬａとしたとき、下記式１および式２で示す
条件を満たすように構成されている。ＰＬ＝{Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）}・ｎ（但し、ｎは
自然数）・・・式１Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ・・・式２

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気光学装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュ―タや携帯機器等の
電子機器は、小型・薄型化が求められており、このよう
な電子機器の表示装置（電気光学装置）の光源として、
指向性の高い大がかりな光源を使用するのは非常に不利
である（実際には使用しない）。

【０００３】このため、例えば、液晶表示装置では、光
源からの光を導光体によって液晶パネルの裏面に導き、
反射板、散乱板、プリズムシート等を用いて液晶パネル
を裏面から照明する方法を用いている。しかしながら、
従来の表示装置には、下記のような問題点がある。

【０００４】例えば、透過型や半透過半反射型の液晶パ
ネルと、バックライト（光源）とを有する表示装置の場
合は、液晶パネルの駆動回路や反射板（反射電極）等で
光の透過しない部分が形成される。光源から発せられ、
前記光の透過しない部分で反射し、戻ってきた光は、何
れかの部位で吸収されてしまい、使用することができな
い。このため、光源からの光の使用効率が低い。

【０００５】また、プリズムシートを使用することによ
り、光の指向性を向上させることができるが、指向性を
向上させたとしても高々±３０°程度の範囲である。こ
のため、マイクロレンズアレイを用いても、光源からの
光を液晶パネルの透光窓部に効率良く集光させることは
できない。

【０００６】特に、半透過半反射型の液晶パネルでは、
反射板に設けられたピンホール状の開口（透光窓部）を
透過する光で照明する場合があり、この場合には、入射
した外光のうち、反射板で反射する光の比率（以下、単
に「反射率」と言う）と、光源からの光のうち、開口を
透過する光の比率（以下、単に「透過率」と言う）と
は、それぞれ、反射板の面積とその開口の面積との比率
で決まる。このため、透過率を大きくするために開口の
面積を大きくすると、反射板の面積が小さくなり、反射
率が小さくなってしまい、逆に、反射率を大きくするた
めに開口の面積を小さくすると、透過率が小さくなって
しまう（トレードオフの関係になってしまう）。

【０００７】このように、従来の表示装置（電気光学装
置）では、光源からの光を透光窓部に効率良く集光させ
ることができず、光源から発せられる光の使用効率が低
い。また、カラー表示において、色純度が低いという欠
点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光源
から発せられる光の使用効率が高く、かつ色純度の高い
カラー表示が可能な電気光学装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（２０）の本発明により達成される。

【００１０】（１）赤色成分、緑色成分および青色成
分を含む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑色
光および青色光に分光する分光手段と、複数のマイクロ
レンズが配列されたマイクロレンズアレイと、複数の赤
色光用の画素、複数の緑色光用の画素および複数の青色
光用の画素と、前記各画素のそれぞれに対応する複数の
透光窓部とを備えた光変調素子とを有する電気光学装置
であって、前記マイクロレンズアレイにより、前記複数
の点光源からの光より分光された赤色光が同一の前記赤
色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源か
らの光より分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画
素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より
分光された青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓
部に集光するよう構成されていることを特徴とする電気
光学装置。

【００１１】（２）赤色成分、緑色成分および青色成
分を含む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑色
光および青色光に分光する分光手段と、複数のマイクロ
レンズが配列されたマイクロレンズアレイと、複数の赤
色光用の画素、複数の緑色光用の画素および複数の青色
光用の画素と、前記各画素のそれぞれに対応する複数の
透光窓部とを備えた光変調素子とを有する電気光学装置
であって、前記マイクロレンズアレイにより、前記複数
の点光源からの光より分光された赤色光が同一の前記赤
色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源か
らの光より分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画
素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より
分光された青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓
部に集光するように、前記点光源と、前記マイクロレン
ズアレイのマイクロレンズと、前記光変調素子の画素お
よび透光窓部とが配置されていることを特徴とする電気
光学装置。

【００１２】（３）赤色成分、緑色成分および青色成
分を含む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑色
光および青色光に分光する分光手段と、複数のマイクロ
レンズが配列されたマイクロレンズアレイと、複数の赤
色光用の画素、複数の緑色光用の画素および複数の青色
光用の画素と、前記各画素のそれぞれに対応する複数の
透光窓部とを備えた光変調素子とを有する電気光学装置
であって、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズ
が、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光を
複数の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光させ、前記
複数の点光源からの光より分光された緑色光を複数の前
記緑色光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点
光源からの光より分光された青色光を複数の前記青色光
用の画素の透光窓部に集光させるように、前記点光源
と、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズと、前
記光変調素子の画素および透光窓部とが配置されている
ことを特徴とする電気光学装置。

【００１３】（４）前記光変調素子は、少なくとも１
つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部
と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に
対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素
およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユ
ニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の電気光学装
置。

【００１４】（５）前記点光源のピッチをＰｓ、前記
光変調ユニットのピッチをＰａ、前記マイクロレンズア
レイのマイクロレンズのピッチをＰＬ、前記点光源と前
記マイクロレンズアレイとの間の光学的距離をＬｓ、前
記マイクロレンズアレイと前記透光窓部との間の光学的
距離をＬａとしたとき、下記式で示す条件を満たすよう
構成されている上記（４）に記載の電気光学装置。ＰＬ＝{Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）}・ｎ（但し、ｎは
自然数）Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ

【００１５】（６）前記点光源のピッチＰｓは、前記
光変調ユニットのピッチＰａより大きい上記（５）に記
載の電気光学装置。

【００１６】（７）前記点光源のピッチＰｓと、前記
光変調ユニットのピッチＰａとが等しい上記（５）に記
載の電気光学装置。

【００１７】（８）前記マイクロレンズアレイは、マ
イクロフレネルレンズアレイである上記（１）ないし
（７）のいずれかに記載の電気光学装置。

【００１８】（９）前記マイクロレンズアレイは、射
出成形または２Ｐ法により成形されたものである上記
（１）ないし（８）のいずれかに記載の電気光学装置。

【００１９】（１０）前記分光手段は、光を回折によ
って赤色光、緑色光および青色光に分光する回折格子で
ある上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の電気光
学装置。

【００２０】（１１）赤色成分、緑色成分および青色
成分を含む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑
色光および青色光に分光するとともに、該赤色光、緑色
光および青色光をそれぞれ集光する分光・集光部が複数
配列された分光・集光部アレイと、複数の赤色光用の画
素、複数の緑色光用の画素および複数の青色光用の画素
と、前記各画素のそれぞれに対応する複数の透光窓部と
を備えた光変調素子とを有する電気光学装置であって、
前記分光・集光部アレイにより、前記複数の点光源から
の光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素
の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分
光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部
に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青
色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光する
よう構成されていることを特徴とする電気光学装置。

【００２１】（１２）赤色成分、緑色成分および青色
成分を含む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑
色光および青色光に分光するとともに、該赤色光、緑色
光および青色光をそれぞれ集光する分光・集光部が複数
配列された分光・集光部アレイと、複数の赤色光用の画
素、複数の緑色光用の画素および複数の青色光用の画素
と、前記各画素のそれぞれに対応する複数の透光窓部と
を備えた光変調素子とを有する電気光学装置であって、
前記分光・集光部アレイにより、前記複数の点光源から
の光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素
の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分
光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部
に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青
色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光する
ように、前記点光源と、前記分光・集光部アレイの分光
・集光部と、前記光変調素子の画素および透光窓部とが
配置されていることを特徴とする電気光学装置。

【００２２】（１３）赤色成分、緑色成分および青色
成分を含む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑
色光および青色光に分光するとともに、該赤色光、緑色
光および青色光をそれぞれ集光する分光・集光部が複数
配列された分光・集光部アレイと、複数の赤色光用の画
素、複数の緑色光用の画素および複数の青色光用の画素
と、前記各画素のそれぞれに対応する複数の透光窓部と
を備えた光変調素子とを有する電気光学装置であって、
前記分光・集光部アレイの分光・集光部が、前記複数の
点光源からの光より分光された赤色光を複数の前記赤色
光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源か
らの光より分光された緑色光を複数の前記緑色光用の画
素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源からの光よ
り分光された青色光を複数の前記青色光用の画素の透光
窓部に集光させるように、前記点光源と、前記分光・集
光部アレイの分光・集光部と、前記光変調素子の画素お
よび透光窓部とが配置されていることを特徴とする電気
光学装置。

【００２３】（１４）前記光変調素子は、少なくとも
１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓
部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素
に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画
素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調
ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有す
る上記（１１）ないし（１３）のいずれかに記載の電気
光学装置。

【００２４】（１５）前記点光源のピッチをＰｓ、前
記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記分光・集光部ア
レイの分光・集光部のピッチをＰＬ、前記点光源と前記
分光・集光部アレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記分
光・集光部アレイと前記透光窓部との間の光学的距離を
Ｌａとしたとき、下記式で示す条件を満たすよう構成さ
れている上記（１４）に記載の電気光学装置。ＰＬ＝{Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）}・ｎ（但し、ｎは
自然数）Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ

【００２５】（１６）前記点光源のピッチＰｓは、前
記光変調ユニットのピッチＰａより大きい上記（１５）
に記載の電気光学装置。

【００２６】（１７）前記点光源のピッチＰｓと、前
記光変調ユニットのピッチＰａとが等しい上記（１５）
に記載の電気光学装置。

【００２７】（１８）前記分光・集光部アレイの分光
・集光部は、前記分光を回折によって行うよう構成され
ている上記（１１）ないし（１７）のいずれかに記載の
電気光学装置。

【００２８】（１９）前記光変調素子は、透過型液晶
パネルまたは半透過半反射型液晶パネルである上記
（１）ないし（１８）のいずれかに記載の電気光学装
置。

【００２９】（２０）前記光変調素子は、半透過半反
射型液晶パネルである上記（１）ないし（１８）のいず
れかに記載の電気光学装置。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電気光学装置を、
添付図面に示す好適な実施の形態に基づき詳細に説明す
る。

【００３１】図１は、本発明の電気光学装置の第１実施
形態の構成を模式的に示す縦断面図である。なお、図が
煩雑になるのを避けるため、図１中、断面であることを
示す斜線は、省略されている。また、図１では、図が煩
雑になるのを避けるため、マイクロレンズ３２の中心を
通過する光の主光軸のみを示すとともに、その主光軸の
一部を省略する。

【００３２】同図に示す表示装置（電気光学装置）１
は、カラー（フルカラー）の半透過半反射型表示装置で
あり、バックライトである光源手段（点光源アレイ）２
と、透明な基板（中間板）１１と、分光手段であるホロ
グラムカラーフィルタ（回折格子）６と、マイクロレン
ズアレイ３１と、半透過半反射型の液晶パネル（光変調
素子）４とを有している。

【００３３】液晶パネル４は、図１中上側に位置し、マ
イクロレンズアレイ３１は、この液晶パネル４の図１中
下側に設けられている。

【００３４】また、基板１１は、マイクロレンズアレイ
３１の図１中下側に配置されており、ホログラムカラー
フィルタ６は、この基板１１の図１中上側に設けられて
いる。

【００３５】また、光源手段２は、基板１１の図１中下
側に配置され、この光源手段２と基板１１３とは、接着
剤層（接着剤）１２で接着（接合）されている。

【００３６】なお、基板１１側と液晶パネル４側とは、
それらの外周部（表示の妨げにならない位置）におい
て、図示しない接着剤で接着されている。

【００３７】図２は、光源手段２の構成例を模式的に示
す縦断面図である。同図に示すように、光源手段２は、
白色光（赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光）
を発する光源部２１と、ハウジング（鏡箱）２２とで構
成されている。

【００３８】ハウジング２２内の底面（図２中下側の
面）には、複数の突起２３が形成されている。この突起
２３の縦断面での形状は、略三角形をなしている。

【００３９】また、ハウジング２２の図２中上側の壁部
２２１には、複数の開口（ピンホール）２５が行列状
（図２中横方向と、図２の紙面に対して垂直な方向）に
形成されている。

【００４０】また、ハウジング２２内の表面（内面）の
上記複数の開口２５を除いた領域および突起２３の表面
には、すべて反射膜２４が設けられている。この反射膜
２４は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等で
構成されている。

【００４１】光源部２１から発せられた白色光は、ほぼ
すべて、例えば、図３、図４および図５に示すように、
反射膜２４で１回または複数回反射し、各開口２５から
出射する。

【００４２】従って、この光源手段２では、開口２５に
より、点光源の投光部（光を発する部分）が構成され
る。

【００４３】この光源手段２に接着されている前記基板
１１は、例えば、各種ガラス等で構成されている。

【００４４】ホログラムカラーフィルタ６は、光を回折
によって赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）および青色光
（Ｂ光）に分光する光学素子である。

【００４５】このホログラムカラーフィルタ６は、赤色
光については、１次の回折光、緑色光については、０次
光（非回折光）、青色光については、１次の回折光（但
し、赤色光と青色光とでは、図１中の左右方向が逆にな
っている）が、それぞれ、そのホログラムカラーフィル
タ６から出射され、それらを利用し得るように構成され
ている。

【００４６】例えば、図１中の最も左側の開口２５から
出射し、ホログラムカラーフィルタ６に対し、略垂直に
入射する白色光８１Ｗについて着目すると、その白色光
８１Ｗのうち、赤色成分については、１次の回折光が出
射、すなわち、赤色光８１Ｒが図１中右上に向って出射
し、また、緑色成分については、０次光が出射、すなわ
ち、緑色光８１Ｇが図１中上側に向って出射し、また、
青色成分については、１次の回折光が出射、すなわち、
青色光８１Ｂが図１中左上に向って出射するようになっ
ている。

【００４７】また、ホログラムカラーフィルタ６は、例
えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂や、各
種ガラスで構成されている。

【００４８】このホログラムカラーフィルタ６の成形方
法は、特に限定されない。例えば、フォトリソグラフィ
ー法によりスタンパを作成し、射出成形または２Ｐ法等
により、ホログラムカラーフィルタ６を作成することが
できる。

【００４９】なお、ホログラムカラーフィルタ６の回折
角等の諸特性やホログラムカラーフィルタ６の位置等の
条件は、後述するマイクロレンズアレイ３１のマイクロ
レンズ３２の焦点距離ｆ、マイクロレンズアレイ３１と
液晶パネル４の開口４５との間の光学的距離Ｌａ、液晶
パネル４の画素（開口４５）のピッチ等の条件に応じ
て、赤色光、緑色光および青色光が、それぞれ、液晶パ
ネル４の対応する画素（開口４５）に集光するように適
宜設定される。

【００５０】但し、ホログラムカラーフィルタ６の回折
角は、比較的小さく設定するのが好ましい。ホログラム
カラーフィルタ６の回折角が小さいと、そのホログラム
カラーフィルタ６の凹凸のピッチが大きくなり、製造が
容易になる。

【００５１】なお、本実施形態では、ホログラムカラー
フィルタ６は、マイクロレンズアレイ３１の図１中下側
に配置されているが、本発明では、ホログラムカラーフ
ィルタ６は、マイクロレンズアレイ３１の図１中上側に
配置されていてもよい。

【００５２】また、本実施形態では、ホログラムカラー
フィルタ６は、マイクロレンズアレイ３１から所定距離
（微小距離）離間しているが、本発明では、ホログラム
カラーフィルタ６は、マイクロレンズアレイ３１に密着
していてもよい。すなわち、マイクロレンズアレイ３１
の表面にホログラムカラーフィルタ６を設けても良い。

【００５３】ここで、ホログラムカラーフィルタ６とマ
イクロレンズアレイ３１の位置関係については、ホログ
ラムカラーフィルタ６とマイクロレンズアレイ３１とが
接近しているのが好ましく、ホログラムカラーフィルタ
６とマイクロレンズアレイ３１とが密着、すなわち、マ
イクロレンズアレイ３１の表面にホログラムカラーフィ
ルタ６を設けるのがより好ましい。

【００５４】これにより、回折角を小さくすることがで
き、ホログラムカラーフィルタ６を容易に製造すること
ができる。

【００５５】マイクロレンズアレイ３１は、正のパワー
を有する複数のマイクロレンズ（集光レンズ）３２を有
し、これらのマイクロレンズ３２は、行列状（図１中横
方向と、図１の紙面に対して垂直な方向）に配置されて
いる。

【００５６】このマイクロレンズ３２としては、マイク
ロフレネルレンズ（回折レンズ）を用いるのが好まし
い。すなわち、マイクロレンズアレイ３１としては、マ
イクロフレネルレンズアレイを用いるのが好ましい。

【００５７】これにより、マイクロレンズアレイ３１
（マイクロレンズ３２）の厚さを薄くすることができ、
小型・薄型化に有利である。

【００５８】マイクロレンズアレイ３１（マイクロレン
ズ３２）の構成材料の屈折率は、高いほど好ましい。な
お、一般的な光学材料の屈折率は、１．４５〜１．６５
程度である。

【００５９】マイクロレンズアレイ３１は、例えば、ア
クリル樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂や、各種ガラス
で構成されている。

【００６０】マイクロレンズアレイ３１の成形方法は、
特に限定されず、例えば、射出成形、２Ｐ法（フォトポ
リマゼーション）、ドライエッチング、ウエットエッチ
ング等が挙げられるが、これらのうちでは、射出成形ま
たは２Ｐ法が好ましい。

【００６１】マイクロレンズアレイ３１を射出成形また
は２Ｐ法により成形することにより、レンズの精度を高
くすることができ、また、製造を容易に行うことがで
き、量産性に優れ、また、コストを低減することができ
る。特に、射出成形の場合には、２Ｐ法よりもコストを
低減することができる。

【００６２】また、２Ｐ法の場合、特に、ガラス基板に
２Ｐ法によりパターン形成する場合（ガラス２Ｐ法の場
合）には、射出成形よりも使用温度が広範囲となり、好
ましい。

【００６３】液晶パネル４は、複数の赤色光用の画素４
９Ｒ、複数の緑色光用の画素４９Ｇおよび複数の青色光
用の画素４９Ｂと、各画素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂ
のそれぞれに対応する複数の開口（透光窓部）４５とを
有している。

【００６４】すなわち、液晶パネル４は、赤色光用の画
素４９Ｒおよびその画素４９に対応する開口４５と、緑
色光用の画素４９Ｇおよびその画素４９Ｇに対応する開
口４５と、青色光用の画素４９Ｂおよびその画素４９Ｂ
に対応する開口４５とを備えた単位を液晶ユニット（光
学変調ユニット）４９０とし、該液晶ユニット４９０が
複数配列された液晶ユニットアレイ（光学変調ユニット
アレイ）を有している。

【００６５】各液晶ユニット４９０における画素４９
Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂは、それぞれ、図１中左側から
右側に向って、画素４９Ｂ、画素４９Ｇ、画素４９Ｒの
順序に配置されている。

【００６６】そして、これらの液晶ユニット４９０は、
行列状（図１中横方向と、図１の紙面に対して垂直な方
向）に配置されている。

【００６７】以下、液晶パネル４の構造を具体的に説明
する。液晶パネル４は、透明な基板４１と、基板４１の
図１中下側の表面に形成され、図１中横方向に沿って並
設された複数の帯状の透明電極４２と、基板４１の図１
中下側に所定距離離間するように配置された透明な基板
４６と、基板４６の図１中上側の表面に形成された反射
膜４４および図１の紙面に対して垂直な方向に沿って並
設された複数の帯状の透明電極４０と、基板４１（透明
電極４２）と基板４６（透明電極４０）との間に設けら
れ、液晶を含有する液晶層４３とを有している。

【００６８】透明電極４０は、反射膜４４の図１中上側
に形成されている。この透明電極４０と透明電極４２と
は、略直交しており、これらの各交差部（交差部の近傍
の部分も含む）が、それぞれ、１画素に相当する。

【００６９】透明電極４０と透明電極４２との間で充放
電を行うことにより、液晶層４３の液晶が駆動される。

【００７０】この透明電極４０および４２は、それぞ
れ、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）等
で構成されている。

【００７１】反射膜４４には、複数の開口４５が行列状
に形成されている。この開口４５は、透明電極４２と透
明電極４０との交差部に位置し、１画素に対応してい
る。

【００７２】この開口４５により、液晶パネル４の透光
窓部（光が透過し得る部分）が構成される。

【００７３】反射膜４４は、例えば、アルミニウム、ア
ルミニウム合金等で構成されている。

【００７４】また、透明電極４０の図１中上側であっ
て、透明電極４２と透明電極４０との各交差部、すなわ
ち、各開口４５の位置には、それぞれ、対応する吸収型
のカラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇまたは５１Ｂが設けら
れている。すなわち、各赤色光用の画素４９Ｒには、そ
れぞれ、赤色成分以外の色成分を吸収（赤色光のみを透
過）するカラーフィルタ５１Ｒが設けられ、各緑色光用
の画素４９Ｇには、それぞれ、緑色成分以外の色成分を
吸収（緑色光のみを透過）するカラーフィルタ５１Ｇが
設けられ、各青色光用の画素４９Ｂには、それぞれ、青
色成分以外の色成分を吸収（青色光のみを透過）するカ
ラーフィルタ５１Ｒが設けられている。

【００７５】また、基板４１の図１中上側には、偏光板
４７が接合され、また、基板４６の図１中下側には、偏
光板４８が接合されている。また、前記基板４１、４６
は、例えば、各種ガラス等で構成されている。

【００７６】なお、一方の基板に１画素に対応してスイ
ッチング素子を設けることができる。スイッチング素子
は、図示しない制御回路に接続され、透明電極４０また
は４２へ供給する電流を制御する。これにより、透明電
極４０または４２の充放電が制御される。

【００７７】液晶層４３は液晶分子（図示せず）を含有
しており、前記透明電極４０または４２の充放電に対応
して、かかる液晶分子、すなわち液晶の配向が変化す
る。

【００７８】これにより、各画素４９Ｒ、４９Ｇおよび
４９Ｂにおいて、それぞれ、光の透過と遮断との切り替
えと、輝度の調節とを任意に行うことができる。

【００７９】スイッチング素子としては、例えば、薄膜
ダイオード（ＴＦＤ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等
を用いることができる。薄膜トランジスタを用いる場
合、該トランジスタが設けられる基板における透明電極
は、例えば、１画素に対応してドット状に設けられ、対
向する基板における透明電極は、基板全面に設けられ
る。

【００８０】この表示装置１では、光源手段２の開口
（点光源の投光部）２５のピッチをＰｓ、液晶ユニット
４９０のピッチをＰａ、マイクロレンズアレイ３１のマ
イクロレンズ３２のピッチをＰＬ、光源手段２の開口２
５とマイクロレンズアレイ３１との間の光学的距離をＬ
ｓ、マイクロレンズアレイ３１と液晶パネル４の開口４
５との間の光学的距離をＬａとしたとき、下記式１およ
び式２で示す条件を満たすように、光源手段２の開口２
５と、マイクロレンズアレイ３１のマイクロレンズ３２
と、液晶パネル４の画素４９Ｒ、４９Ｇ、４９Ｂおよび
開口４５とを配置する。

【００８１】ＰＬ＝{Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）}・ｎ（但し、ｎは自然数）・・・式１Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ・・・式２

【００８２】ここで、前記光学的距離は、環境を真空と
仮定したときの距離、すなわち、実際の距離を、光路を
構成する物質の屈折率で徐した値である。

【００８３】なお、前記式１および式２で示す条件は、
図１中横方向と、図１の紙面に対して垂直な方向とのそ
れぞれにおいて満たされているものとする。

【００８４】また、マイクロレンズ３２の焦点距離をｆ
としたとき、下記式３で示す条件を満たすように構成す
る。この式３は、光源手段２の開口２５の形状に対応す
る像がマイクロレンズ３２により液晶パネル４の開口４
５の位置に結像するための条件式である。

【００８５】１／Ｌｓ＋１／Ｌａ＝１／ｆ・・・式３

【００８６】前記光源手段２の開口２５のピッチＰｓ、
液晶ユニット４９０のピッチＰａ、マイクロレンズ３２
のピッチＰＬ、光源手段２の開口２５とマイクロレンズ
アレイ３１との間の光学的距離Ｌｓ、マイクロレンズア
レイ３１と液晶パネル４の開口４５との間の光学的距離
Ｌａ、マイクロレンズ３２の焦点距離ｆは、例えば、用
途等に応じて、前記式１、式２および式３で示す条件を
満たすように適宜設定される。

【００８７】例えば、携帯用電子装置の半透過半反射型
表示装置の場合には、例えば、下記のように設定するの
が好ましい。

【００８８】光源手段２の開口（点光源の投光部）２５
のピッチＰｓは、２０〜５００μｍ程度であるのが好ま
しい。

【００８９】また、液晶ユニット４９０のピッチＰａ
は、１０〜５００μｍ程度であるのが好ましい。

【００９０】また、マイクロレンズ３２のピッチＰＬ
は、１０〜２５０μｍ程度であるのが好ましい。

【００９１】また、光源手段２の開口２５とマイクロレ
ンズアレイ３１との間の光学的距離Ｌｓは、０．１〜２
ｍｍ程度であるのが好ましい。

【００９２】また、マイクロレンズアレイ３１と液晶パ
ネル４の開口４５との間の光学的距離Ｌａは、０．１〜
２ｍｍ程度であるのが好ましい。

【００９３】また、マイクロレンズ３２の焦点距離ｆ
は、０．１〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。

【００９４】なお、マイクロレンズ３２の平面視での形
状（平面形状）および寸法等は、特に限定されず、例え
ば、液晶パネル４側の画素形状等に応じて適宜設定され
る。

【００９５】マイクロレンズ３２の平面視での形状とし
ては、液晶パネル４の画素形状の相似形状が好ましく、
例えば、長方形、正方形等の角形や、円形等が挙げられ
る。

【００９６】また、表示装置１では、光学的距離Ｌｓと
光学的距離Ｌａとを等しくするか、または、光学的距離
Ｌｓを光学的距離Ｌａよりも大きくするのが好ましい。
すなわち、開口２５のピッチＰｓと液晶ユニット４９０
のピッチＰａとを等しくするか、または、開口２５のピ
ッチＰｓを液晶ユニット４９０のピッチＰａよりも大き
くするのが好ましい。

【００９７】光学的距離Ｌｓと光学的距離Ｌａとを等し
く設定する場合には、マイクロレンズ３２の焦点距離ｆ
を最も長く（開口数ＮＡを最も小さく）設定することが
できる。これにより、マイクロレンズアレイ３１の製造
が容易となり、また、精度の向上、収差の減少を図るこ
とができる。

【００９８】一方、光学的距離Ｌｓを光学的距離Ｌａよ
りも大きく設定する場合には、光源手段２の開口（点光
源の投光部）２５のピッチＰｓを比較的大きく設定する
ことができるので（開口２５の数を比較的少なくするこ
とができるので）、製造が容易になる。

【００９９】前記光学的距離ＬｓおよびＬａは、それぞ
れ、例えば、基板１１、４６等の厚みを所望の値に設定
することで調節することができる。

【０１００】図１は、前記式１において、ｎ＝１の場合
を示す。ここで、マイクロレンズ３２は、光源手段２の
開口２５から出射するあらゆる成分の光（あらゆる光軸
の光）を液晶パネル４の開口４５に結像する光学的特性
を有している。

【０１０１】図１に示すように、光源手段２の所定の開
口２５から出射した光は、ほぼすべて、ホログラムカラ
ーフィルタ６および何れかのマイクロレンズ３２の作用
により、何れかの開口４５に集光する。

【０１０２】例えば、図１中最も左側の開口２５から出
射した白色光のうち、図１中左から２番目のマイクロレ
ンズ３２（この場合、図１中最も左側のマイクロレンズ
３２は、半分だけ図示されている）に入射する白色光８
１Ｗは、ホログラムカラーフィルタ６により、赤色光
（Ｒ光）８１Ｒ、緑色光（Ｇ光）８１Ｇおよび青色光
（Ｂ光）８１Ｂに分光される。この赤色光８１Ｒは、前
記マイクロレンズ３２により、図１中最も左側の液晶ユ
ニット４９０の画素４９Ｒの開口４５に集光し、緑色光
８１Ｇは、前記マイクロレンズ３２により、図１中最も
左側の液晶ユニット４９０の画素４９Ｇの開口４５に集
光し、青色光８１Ｂは、前記マイクロレンズ３２によ
り、図１中最も左側の液晶ユニット４９０の画素４９Ｂ
の開口４５に集光する。

【０１０３】同様に、図１中最も左側の開口２５から出
射した白色光のうち、図１中左から３番目のマイクロレ
ンズ３２に入射する白色光８２Ｗは、ホログラムカラー
フィルタ６により、赤色光８２Ｒ、緑色光８２Ｇおよび
青色光８２Ｂに分光される。この赤色光８２Ｒは、前記
マイクロレンズ３２により、図１中左から２番目の液晶
ユニット４９０の画素４９Ｒの開口４５に集光し、緑色
光８２Ｇは、前記マイクロレンズ３２により、図１中左
から２番目の液晶ユニット４９０の画素４９Ｇの開口４
５に集光し、青色光８２Ｂは、前記マイクロレンズ３２
により、図１中左から２番目の液晶ユニット４９０の画
素４９Ｂの開口４５に集光する。

【０１０４】以下、同様に、図１中最も左側の開口２５
から出射し、各マイクロレンズ３２に入射する各白色光
は、それぞれ、ホログラムカラーフィルタ６により、赤
色光、緑色光および青色光に分光され、各赤色光、緑色
光および青色光は、それぞれ、対応するマイクロレンズ
３２により、対応する液晶ユニット４９０の画素４９
Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂの開口４５に集光する。

【０１０５】また、図１中左から２番目の開口２５から
出射した白色光のうち、図１中左から３番目のマイクロ
レンズ３２に入射する白色光８３Ｗは、ホログラムカラ
ーフィルタ６により、赤色光８３Ｒ、緑色光８３Ｇおよ
び青色光８３Ｂに分光される。この赤色光８３Ｒは、前
記マイクロレンズ３２により、図１中最も左側の液晶ユ
ニット４９０の画素４９Ｒの開口４５に集光し、緑色光
８３Ｇは、前記マイクロレンズ３２により、図１中最も
左側の液晶ユニット４９０の画素４９Ｇの開口４５に集
光し、青色光８３Ｂは、前記マイクロレンズ３２によ
り、図１中最も左側の液晶ユニット４９０の画素４９Ｂ
の開口４５に集光する。

【０１０６】同様に、図１中左から２番目の開口２５か
ら出射した白色光のうち、図１中左から４番目のマイク
ロレンズ３２に入射する白色光８４Ｗは、ホログラムカ
ラーフィルタ６により、赤色光８４Ｒ、緑色光８４Ｇお
よび青色光８４Ｂに分光される。この赤色光８４Ｒは、
前記マイクロレンズ３２により、図１中左から２番目の
液晶ユニット４９０の画素４９Ｒの開口４５に集光し、
緑色光８４Ｇは、前記マイクロレンズ３２により、図１
中左から２番目の液晶ユニット４９０の画素４９Ｇの開
口４５に集光し、青色光８４Ｂは、前記マイクロレンズ
３２により、図１中左から２番目の液晶ユニット４９０
の画素４９Ｂの開口４５に集光する。

【０１０７】以下、同様に、図１中左から２番目の開口
２５から出射し、各マイクロレンズ３２に入射する各白
色光は、それぞれ、ホログラムカラーフィルタ６によ
り、赤色光、緑色光および青色光に分光され、各赤色
光、緑色光および青色光は、それぞれ、対応するマイク
ロレンズ３２により、対応する液晶ユニット４９０の画
素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂの開口４５に集光する。

【０１０８】以下、前記以外の開口２５から出射した各
白色光についても、前記と同様に、それぞれ、ホログラ
ムカラーフィルタ６により、赤色光、緑色光および青色
光に分光され、各赤色光、緑色光および青色光は、それ
ぞれ、対応するマイクロレンズ３２により、対応する液
晶ユニット４９０の画素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂの
開口４５に集光する。

【０１０９】すなわち、所定の画素４９Ｒの開口４５に
着目すると、複数の開口２５からの白色光より分光され
た赤色光は、マイクロレンズアレイ３１により、その開
口４５に集光し、所定の画素４９Ｇの開口４５に着目す
ると、複数の開口２５からの白色光より分光された緑色
光は、マイクロレンズアレイ３１により、その開口４５
に集光し、所定の画素４９Ｂの開口４５に着目すると、
複数の開口２５からの白色光より分光された青色光は、
マイクロレンズアレイ３１により、その開口４５に集光
する。

【０１１０】また、所定のマイクロレンズ３２に着目す
ると、そのマイクロレンズ３２は、複数の開口２５から
の白色光より分光された赤色光を複数の画素４９Ｒの開
口４５に集光させ、複数の開口２５からの白色光より分
光された緑色光を複数の画素４９Ｇの開口４５に集光さ
せ、複数の開口２５からの白色光より分光された青色光
を複数の画素４９Ｂの開口４５に集光させる。

【０１１１】このように、この表示装置１では、光源手
段２（各開口２５）から発せられる光を、赤色光、緑色
光および青色光に分光し、かつ、各赤色光、緑色光およ
び青色光を効率良く対応する開口４５に集光させること
ができ、これにより、光源手段２から発せられる光の使
用効率を向上させることができる。

【０１１２】また、１つの開口４５には、複数（多く）
の開口２５からの光が集光するので、明るさが平均化さ
れる利点がある。すなわち、各開口２５からの光の光
量、各開口２５の位置等にばらつきがあったとしても、
開口４５に集まる光は、複数の開口２５からの光の平均
値となるので、画素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂのそれ
ぞれにおいて、画素間の光量差は、ほとんどなくなる。
これにより、均一性の高い表示を行うことができる。

【０１１３】また、この表示装置１では、製造（組み付
け）の際の位置調整において、調整工程を１回設ければ
よい。

【０１１４】特に、隣接点への出射角θ１、θ２が比較
的小さいので、前記平均化の効果が大きく、光源手段２
（各開口２５）とマイクロレンズアレイ３１との位置関
係を厳密に調整する必要がない。すなわち、位置調整の
際は、適当な位置関係にある光源手段２（各開口２５）
と、マイクロレンズアレイ３１とで決まる焦点位置に、
開口４５を位置決めする。このような調整工程が１つあ
ればよい。

【０１１５】これにより、位置調整を容易、迅速かつ確
実に行うことができ、生産性が良く、量産に有利であ
る。

【０１１６】また、ｎ＝１とすることにより、ｎ＞１の
場合に比べ、マイクロレンズ３２のピッチＰＬを小さく
設定することができ、これにより、マイクロレンズ３２
の焦点距離ｆを長く、すなわち、マイクロレンズ３２の
開口数ＮＡを小さく設定することができる。これによ
り、マイクロレンズアレイ３１の製造が容易となり、ま
た、精度の向上、収差の減少を図ることができる。

【０１１７】また、この表示装置１では、平面視におい
て（図１中上側から見たとき）、光源手段２の開口（点
光源の投光部）２５の形状と、液晶パネル４の開口（透
光窓部）４５の形状とが、相似形状となっているのが好
ましい。

【０１１８】そして、開口２５の面積（大きさ）Ｓ２５
と開口４５の面積（大きさ）Ｓ４５との比（Ｓ２５／Ｓ
４５）が、開口２５のピッチＰｓと液晶ユニット４９０
のピッチＰａとの比（Ｐｓ／Ｐａ）と等しく、すなわ
ち、光学的距離Ｌｓと光学的距離Ｌａとの比（Ｌｓ／Ｌ
ａ）と等しく設定されているのが好ましい。

【０１１９】これにより、光源手段２（各開口２５）か
ら発せられる光をより効率良く開口４５に集光させるこ
とができ、光源手段２から発せられる光の使用効率をさ
らに向上させることができる。

【０１２０】開口２５の面積Ｓ２５は、例えば、半透過
半反射型表示装置の場合には、１画素の面積の３〜５０
％程度であるのが好ましい。

【０１２１】次に、表示装置１の作用を説明する。図１
に示すように、表示装置１の光源部２１から発せられた
白色光は、各開口２５から出射し、接着剤層１２および
基板１１を透過した後、ホログラムカラーフィルタ６に
より、赤色光、緑色光および青色光に分光される。

【０１２２】各赤色光、緑色光および青色光は、マイク
ロレンズアレイ３１の各マイクロレンズ３２に入射し、
前述したように、マイクロレンズ３２の作用により、対
応する液晶ユニット４９０の画素４９Ｒ、４９Ｇおよび
４９Ｂの開口４５に集光するようにマイクロレンズ３２
から出射する。

【０１２３】マイクロレンズ３２から出射した各光は、
それぞれ、偏光板４８で偏光され、基板４６を透過した
後、対応する開口４５に集光し、その開口４５を透過
（通過）する。

【０１２４】開口４５を透過した各光は、それぞれ、対
応するカラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇまたは５１Ｂを透
過した後、透明電極４２と透明電極４０との間に印加さ
れている電圧により配向が制御された液晶層４３の液晶
により強度変調され、これにより、カラー（フルカラ
ー）の画像が形成される。その光は、基板４１を透過
し、偏光板４７で偏光され、外部に出射する。

【０１２５】このようにして、表示装置１の画面に、所
定のフルカラーの画像（電子画像）が表示される。

【０１２６】また、この表示装置１の液晶パネル４は、
半透過半反射型であるので、外部が比較的明るい場合に
は、外部から入射した光（白色光）を反射膜４４で反射
させて表示を行うことができる。

【０１２７】この場合、画素４９Ｒにおいては、カラー
フィルタ５１Ｒにより、赤色成分以外の色成分が吸収さ
れ、赤色光のみが出射し、画素４９Ｇにおいては、カラ
ーフィルタ５１Ｇにより、緑色成分以外の色成分が吸収
され、緑色光のみが出射し、画素４９Ｂにおいては、カ
ラーフィルタ５１Ｂにより、青色成分以外の色成分が吸
収され、青色光のみが出射する。このようにして、表示
装置１の画面に、フルカラーの画像が表示される。

【０１２８】一方、外部が比較的暗い場合には、前述し
たように、光源手段２を駆動させ、その光源手段２から
の光を反射膜４４の開口４５を透過させて表示を行うこ
とができる。

【０１２９】ここで、表示装置１は、液晶パネル（光変
調素子）４より出射側に、光散乱層（光散乱板）を有す
るのが好ましい。

【０１３０】これにより、白色表示が虹色になってしま
うのを防止することができ、画像をより鮮明に表示する
ことができる。また、表示装置１の所定の位置に位相差
板を設けてもよい。

【０１３１】以上述べたように、この表示装置１によれ
ば、光源手段２（各開口２５）から発せられる光を効率
良く開口４５に集光させることができ、これにより、光
源手段２から発せられる光の使用効率を向上させること
ができる。

【０１３２】すなわち、反射膜４４の面積を大きくし、
その反射膜４４に設けられた開口４５の面積を小さくし
ても、光源手段２からの光を効率良く開口４５に集光さ
せることができるので、開口４５を透過する光の光量を
大きくすることができ、これにより、外光の反射率、光
源手段２からの光の透過率がともに高い半透過半反射型
の液晶表示装置（直視型液晶表示装置）を実現すること
ができる。

【０１３３】また、光源として、点光源（点光源アレ
イ）を用いるので、指向性が高く、それにより色純度を
高く（良く）することができる。

【０１３４】また、カラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇおよ
び５１Ｂが設けられているので、色純度を向上させるこ
とができ、また、ホログラムカラーフィルタ６により光
源手段２からの光を分光して赤色光、緑色光および青色
光を生成するので、前記カラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇ
および５１Ｂでの損失がない。

【０１３５】また、ホログラムカラーフィルタ６により
光源手段２からの光を分光して赤色光、緑色光および青
色光を生成するので、吸収型のカラーフィルタを用いて
白色光から赤色光、緑色光および青色光を生成する場合
に比べ、光の使用効率が各段に高い。

【０１３６】また、この表示装置１では、高価なプリズ
ムシートを用いる必要がないので、部品点数を削減する
ことができ、また、コストを低減することができる。

【０１３７】なお、本発明では、点光源は、前述した構
成に限らず、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機
ＥＬ（Electro Luminescence）素子、無機ＥＬ素子等で
あってもよい。また、例えば、導光手段として、光ファ
イバアレイ等を用いたものであってもよい。

【０１３８】次に、本発明の電気光学装置の第２実施形
態について説明する。図６は、本発明の電気光学装置の
第２実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。な
お、図が煩雑になるのを避けるため、図６中、断面であ
ることを示す斜線は、省略されている。また、図６で
は、図が煩雑になるのを避けるため、集光性ホログラム
カラーフィルタ部７２の中心を通過する光の主光軸のみ
を示すとともに、その主光軸の一部を省略する。

【０１３９】以下、第２実施形態の表示装置（電気光学
装置）１について、前述した第１実施形態との相違点を
中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略
する。

【０１４０】同図に示す表示装置１は、前述した第１実
施形態の表示装置１のマイクロレンズアレイ３１および
ホログラムカラーフィルタ６を集光性ホログラムアレイ
（分光・集光部アレイ）７１に代えたものであり、この
他は、その第１実施形態と同様である。

【０１４１】集光性ホログラムアレイ７１は、光を回折
によって赤色光、緑色光および青色光に分光するととも
に、その赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光す
る集光性ホログラムカラーフィルタ部（分光・集光部）
７２が複数配列されたものである。

【０１４２】この集光性ホログラムアレイ７１の集光性
ホログラムカラーフィルタ部７２は、前述した第１実施
形態におけるマイクロレンズアレイ３１のマイクロレン
ズ３２と同様に、行列状（図６中横方向と、図６の紙面
に対して垂直な方向）に配置されている。

【０１４３】また、集光性ホログラムアレイ７１は、例
えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂や、各
種ガラスで構成されている。

【０１４４】また、集光性ホログラムアレイ７１は、例
えば、前述した第１実施形態におけるホログラムカラー
フィルタ６と同様の方法で作成することができる。

【０１４５】この表示装置１では、光源手段２の開口
（点光源の投光部）２５のピッチをＰｓ、液晶ユニット
４９０のピッチをＰａ、集光性ホログラムアレイ７１の
集光性ホログラムカラーフィルタ部７２のピッチをＰ
Ｌ、光源手段２の開口２５と集光性ホログラムアレイ７
１との間の光学的距離をＬｓ、集光性ホログラムアレイ
７１と液晶パネル４の開口４５との間の光学的距離をＬ
ａ、集光性ホログラムカラーフィルタ部７２の焦点距離
をｆとしたとき、前述した第１実施形態と同様に、前記
式１、式２および式３で示す条件等を満たすように構成
されている。

【０１４６】この第２実施形態の表示装置１によれば、
前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。

【０１４７】そして、この表示装置１は、集光性ホログ
ラムアレイ７１、すなわち、ホログラムカラーフィルタ
に集光性を持たせた多機能ホログラムを有するので、マ
イクロレンズアレイ３１を設ける必要がなく、部品点数
を削減することができ、小型・薄型化に有利である。

【０１４８】次に、本発明の電気光学装置の第３実施形
態について説明する。図７は、本発明の電気光学装置の
第３実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。な
お、図が煩雑になるのを避けるため、図７中、断面であ
ることを示す斜線は、省略されている。また、図７で
は、図が煩雑になるのを避けるため、マイクロレンズ３
２の中心を通過する光の主光軸のみを示すとともに、そ
の主光軸の一部を省略する。

【０１４９】以下、第３実施形態の表示装置（電気光学
装置）１について、前述した第１実施形態との相違点を
中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略
する。

【０１５０】同図に示す表示装置１は、カラー（フルカ
ラー）の透過型表示装置であって、前述した第１実施形
態の表示装置１の半透過半反射型の液晶パネル４を、透
過型の液晶パネル４ａに代えたものであり、この他の構
成は、第１実施形態と同様である。

【０１５１】液晶パネル４ａは、前述した第１実施形態
における液晶パネル４の反射膜４４の代わりに、行列状
に配列された複数の開口（透光窓部）５３が設けられた
ブラックマトリックス５２を有している。

【０１５２】透明電極４０は、図７中横方向に沿って並
設され、また、透明電極４２は、図７の紙面に対して垂
直な方向に沿って並設されている。

【０１５３】また、ブラックマトリックス５２は、画素
間、すなわち、隣り合う透明電極４０の間および隣り合
う透明電極４２の間をそれぞれ遮光するように設けられ
ている。

【０１５４】この第３実施形態の表示装置１によれば、
前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。

【０１５５】すなわち、この表示装置１では、光源手段
２の光の使用効率が極めて高い、透過型の液晶表示装置
（直視型液晶表示装置）を実現することができる。

【０１５６】また、この表示装置１は、透過型表示装置
であり、このため、前述した第１実施形態や第２実施形
態のような吸収型のカラーフィルタを設ける必要がない
ので、コストを低減することができる。

【０１５７】次に、本発明の電気光学装置の第４実施形
態について説明する。図８は、本発明の電気光学装置の
第４実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。な
お、図が煩雑になるのを避けるため、図８中、断面であ
ることを示す斜線は、省略されている。また、図８で
は、図が煩雑になるのを避けるため、集光性ホログラム
カラーフィルタ部７２の中心を通過する光の主光軸のみ
を示すとともに、その主光軸の一部を省略する。

【０１５８】以下、第４実施形態の表示装置（電気光学
装置）１について、前述した第３実施形態との相違点を
中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略
する。

【０１５９】同図に示す表示装置１は、前述した第３実
施形態の表示装置１のマイクロレンズアレイ３１および
ホログラムカラーフィルタ６を集光性ホログラムアレイ
（分光・集光部アレイ）７１に代えたものであり、この
他は、その第３実施形態と同様である。

【０１６０】集光性ホログラムアレイ７１は、光を回折
によって赤色光、緑色光および青色光に分光するととも
に、その赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光す
る集光性ホログラムカラーフィルタ部（分光・集光部）
７２が複数配列されたものである。

【０１６１】この集光性ホログラムアレイ７１の集光性
ホログラムカラーフィルタ部７２は、前述した第３実施
形態におけるマイクロレンズアレイ３１のマイクロレン
ズ３２と同様に、行列状（図８中横方向と、図８の紙面
に対して垂直な方向）に配置されている。

【０１６２】また、集光性ホログラムアレイ７１は、例
えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂や、各
種ガラスで構成されている。

【０１６３】また、集光性ホログラムアレイ７１は、例
えば、前述した第３実施形態におけるホログラムカラー
フィルタ６と同様の方法で作成することができる。

【０１６４】この表示装置１では、光源手段２の開口
（点光源の投光部）２５のピッチをＰｓ、液晶ユニット
４９０のピッチをＰａ、集光性ホログラムアレイ７１の
集光性ホログラムカラーフィルタ部７２のピッチをＰ
Ｌ、光源手段２の開口２５と集光性ホログラムアレイ７
１との間の光学的距離をＬｓ、集光性ホログラムアレイ
７１と液晶パネル４の開口４５との間の光学的距離をＬ
ａ、集光性ホログラムカラーフィルタ部７２の焦点距離
をｆとしたとき、前述した第１実施形態と同様に、前記
式１、式２および式３で示す条件等を満たすように構成
されている。

【０１６５】この第４実施形態の表示装置１によれば、
前述した第３実施形態と同様の効果が得られる。

【０１６６】そして、この表示装置１は、集光性ホログ
ラムアレイ７１、すなわち、ホログラムカラーフィルタ
に集光性を持たせた多機能ホログラムを有するので、マ
イクロレンズアレイ３１を設ける必要がなく、部品点数
を削減することができ、小型・薄型化に有利である。

【０１６７】以上、本発明の電気光学装置を、図示の各
実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定
されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有す
る任意の構成のものに置換することができる。

【０１６８】例えば、本発明では、前記各実施形態の任
意の２以上の構成を適宜組み合わせてもよい。

【０１６９】また、前記実施形態では、光変調素子とし
て、透過型の液晶パネルまたは半透過半反射型の液晶パ
ネルを用いているが、本発明では、光変調素子は、液晶
パネルには限定されない。

【０１７０】また、本発明は、例えば、ラップトップ型
パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュ
ータ等のパーソナルコンピュータのモニタ（ディスプレ
イ）、テレビジョンのモニタ、テレビ電話のモニタ、携
帯電話（ＰＨＳを含む）、電子手帳、電子辞書、電子カ
メラ（デジタルカメラ）、ビデオカメラ等の携帯用電子
装置のモニタ等の各種電子装置の直視型表示装置や、プ
ロジェクター等の投射型表示装置等に適用することがで
きる。

【０１７１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、色
純度の高い、フルカラー表示を行うことができる。

【０１７２】また、光源から発せられる光を効率良く透
光窓部に集光させることができ、これにより、光源から
発せられる光の使用効率を向上させることができる。

【０１７３】特に、光源からの光の使用効率が極めて高
い、バックライト方式の表示装置（直視型表示装置）を
実現することができる。

【０１７４】また、光変調素子を半透過半反射型液晶パ
ネルで構成した場合には、反射膜（反射板）の面積を大
きくし、その反射膜に設けられた開口（透光窓部）の面
積を小さくしても、光源からの光を効率良く前記開口に
集光させることができるので、前記開口を透過する光の
光量を大きくすることができ、これにより、外光の反射
率、光源からの光の透過率がともに高い、半透過半反射
型の液晶表示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気光学装置の第１実施形態の構成を
模式的に示す縦断面図である。

【図２】図１に示す表示装置の光源手段の構成例を模式
的に示す縦断面図である。

【図３】図１に示す表示装置において、光源部から発せ
られた光が、ハウジングの開口から出射するまでの経路
（１回反射で出射）を模式的に示す図である。

【図４】図１に示す表示装置において、光源部から発せ
られた光が、ハウジングの開口から出射するまでの経路
（３回反射で出射）を模式的に示す図である。

【図５】図１に示す表示装置において、光源部から発せ
られた光が、ハウジングの開口から出射するまでの経路
（４回反射で出射）を模式的に示す図である。

【図６】本発明の電気光学装置の第２実施形態の構成を
模式的に示す縦断面図である。

【図７】本発明の電気光学装置の第３実施形態の構成を
模式的に示す縦断面図である。

【図８】本発明の電気光学装置の第４実施形態の構成を
模式的に示す縦断面図である。

【符号の説明】

１表示装置（電気光学装置）２光源手段２１光源部２２ハウジング２２１壁部２３突起２４反射膜２５開口３１マイクロレンズアレイ３２マイクロレンズ４、４ａ液晶パネル４０透明電極４１基板４２透明電極４３液晶層４４反射膜４５開口４６基板４７、４８偏光板４９０液晶ユニット４９Ｒ、４９Ｇ、４９Ｂ画素５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂカラーフィルタ５２ブラックマトリックス５３開口６ホログラムカラーフィルタ７１集光性ホログラム７２集光性ホログラムカラーフィルタ部８１Ｗ〜８４Ｗ白色光８１Ｒ〜８４Ｒ赤色光８１Ｇ〜８４Ｇ緑色光８１Ｂ〜８４Ｂ青色光１１基板１２接着剤層

───────────────────────────────────────────────────── 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 ３２４Ｇ０９Ｆ 9/00 ３２４３３６３３６ＦＦターム(参考） 2H048 BA01 BB08 BB42 2H049 CA01 CA05 CA09 CA15 CA17 CA22 2H091 FA19Z FA29Z FA41Z FC26 FD04 FD06 FD12 FD24 KA10 LA15 5G435 AA03 AA04 BB12 BB15 BB16 CC09 CC12 EE26 FF02 FF03 FF05 FF08 FF11 GG02 GG05 GG12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤色成分、緑色成分および青色成分を含
む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑色光および青色光に分光する分光手段
と、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレ
イと、複数の赤色光用の画素、複数の緑色光用の画素および複
数の青色光用の画素と、前記各画素のそれぞれに対応す
る複数の透光窓部とを備えた光変調素子とを有する電気
光学装置であって、前記マイクロレンズアレイにより、前記複数の点光源か
らの光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画
素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より
分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓
部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された
青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光す
るよう構成されていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】赤色成分、緑色成分および青色成分を含
む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑色光および青色光に分光する分光手段
と、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレ
イと、複数の赤色光用の画素、複数の緑色光用の画素および複
数の青色光用の画素と、前記各画素のそれぞれに対応す
る複数の透光窓部とを備えた光変調素子とを有する電気
光学装置であって、前記マイクロレンズアレイにより、前記複数の点光源か
らの光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画
素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より
分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓
部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された
青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光す
るように、前記点光源と、前記マイクロレンズアレイの
マイクロレンズと、前記光変調素子の画素および透光窓
部とが配置されていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】赤色成分、緑色成分および青色成分を含
む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑色光および青色光に分光する分光手段
と、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレ
イと、複数の赤色光用の画素、複数の緑色光用の画素および複
数の青色光用の画素と、前記各画素のそれぞれに対応す
る複数の透光窓部とを備えた光変調素子とを有する電気
光学装置であって、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズが、前記複
数の点光源からの光より分光された赤色光を複数の前記
赤色光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光
源からの光より分光された緑色光を複数の前記緑色光用
の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源からの
光より分光された青色光を複数の前記青色光用の画素の
透光窓部に集光させるように、前記点光源と、前記マイ
クロレンズアレイのマイクロレンズと、前記光変調素子
の画素および透光窓部とが配置されていることを特徴と
する電気光学装置。
【請求項４】前記光変調素子は、少なくとも１つの赤
色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少
なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応す
る透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素および
その画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニット
が複数配列された光変調ユニットアレイを有する請求項
１ないし３のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項５】前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調
ユニットのピッチをＰａ、前記マイクロレンズアレイの
マイクロレンズのピッチをＰＬ、前記点光源と前記マイ
クロレンズアレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記マイ
クロレンズアレイと前記透光窓部との間の光学的距離を
Ｌａとしたとき、下記式で示す条件を満たすよう構成さ
れている請求項４に記載の電気光学装置。ＰＬ＝{Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）}・ｎ（但し、ｎは
自然数）Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【請求項６】前記点光源のピッチＰｓは、前記光変調
ユニットのピッチＰａより大きい請求項５に記載の電気
光学装置。
【請求項７】前記点光源のピッチＰｓと、前記光変調
ユニットのピッチＰａとが等しい請求項５に記載の電気
光学装置。
【請求項８】前記マイクロレンズアレイは、マイクロ
フレネルレンズアレイである請求項１ないし７のいずれ
かに記載の電気光学装置。
【請求項９】前記マイクロレンズアレイは、射出成形
または２Ｐ法により成形されたものである請求項１ない
し８のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項１０】前記分光手段は、光を回折によって赤
色光、緑色光および青色光に分光する回折格子である請
求項１ないし９のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項１１】赤色成分、緑色成分および青色成分を
含む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑色光および青色光に分光するとともに、
該赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光する分光
・集光部が複数配列された分光・集光部アレイと、複数の赤色光用の画素、複数の緑色光用の画素および複
数の青色光用の画素と、前記各画素のそれぞれに対応す
る複数の透光窓部とを備えた光変調素子とを有する電気
光学装置であって、前記分光・集光部アレイにより、前記複数の点光源から
の光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素
の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分
光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部
に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青
色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光する
よう構成されていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１２】赤色成分、緑色成分および青色成分を
含む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑色光および青色光に分光するとともに、
該赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光する分光
・集光部が複数配列された分光・集光部アレイと、複数の赤色光用の画素、複数の緑色光用の画素および複
数の青色光用の画素と、前記各画素のそれぞれに対応す
る複数の透光窓部とを備えた光変調素子とを有する電気
光学装置であって、前記分光・集光部アレイにより、前記複数の点光源から
の光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素
の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分
光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部
に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青
色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光する
ように、前記点光源と、前記分光・集光部アレイの分光
・集光部と、前記光変調素子の画素および透光窓部とが
配置されていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１３】赤色成分、緑色成分および青色成分を
含む光を発する複数の点光源と、光を赤色光、緑色光および青色光に分光するとともに、
該赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光する分光
・集光部が複数配列された分光・集光部アレイと、複数の赤色光用の画素、複数の緑色光用の画素および複
数の青色光用の画素と、前記各画素のそれぞれに対応す
る複数の透光窓部とを備えた光変調素子とを有する電気
光学装置であって、前記分光・集光部アレイの分光・集光部が、前記複数の
点光源からの光より分光された赤色光を複数の前記赤色
光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源か
らの光より分光された緑色光を複数の前記緑色光用の画
素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源からの光よ
り分光された青色光を複数の前記青色光用の画素の透光
窓部に集光させるように、前記点光源と、前記分光・集
光部アレイの分光・集光部と、前記光変調素子の画素お
よび透光窓部とが配置されていることを特徴とする電気
光学装置。
【請求項１４】前記光変調素子は、少なくとも１つの
赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、
少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応
する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およ
びその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニッ
トが複数配列された光変調ユニットアレイを有する請求
項１１ないし１３のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項１５】前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変
調ユニットのピッチをＰａ、前記分光・集光部アレイの
分光・集光部のピッチをＰＬ、前記点光源と前記分光・
集光部アレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記分光・集
光部アレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａと
したとき、下記式で示す条件を満たすよう構成されてい
る請求項１４に記載の電気光学装置。ＰＬ＝{Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）}・ｎ（但し、ｎは
自然数）Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【請求項１６】前記点光源のピッチＰｓは、前記光変
調ユニットのピッチＰａより大きい請求項１５に記載の
電気光学装置。
【請求項１７】前記点光源のピッチＰｓと、前記光変
調ユニットのピッチＰａとが等しい請求項１５に記載の
電気光学装置。
【請求項１８】前記分光・集光部アレイの分光・集光
部は、前記分光を回折によって行うよう構成されている
請求項１１ないし１７のいずれかに記載の電気光学装
置。
【請求項１９】前記光変調素子は、透過型液晶パネル
または半透過半反射型液晶パネルである請求項１ないし
１８のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項２０】前記光変調素子は、半透過半反射型液
晶パネルである請求項１ないし１８のいずれかに記載の
電気光学装置。