JP2002236288A

JP2002236288A - 電気光学装置

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Publication number: JP2002236288A
Application number: JP2001031413A
Authority: JP
Inventors: Akira Miyamae; 章宮前
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2002-08-23

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、中央部の透光窓部（画素）における光量と端部の透
光窓部における光量との差を小さく、またはなくすこと
ができる電気光学装置を提供する。【解決手段】表示装置（電気光学装置）１は、複数の開
口（点光源の投光部）２５を備えた光源手段２と、複数
のマイクロレンズ３２を配列してなるマイクロレンズア
レイ３１を備えたマイクロレンズアレイ板３と、複数の
開口（透光窓部）４５を備えた半透過半反射型の液晶パ
ネル４とを有し、マイクロレンズアレイ３２により、複
数の開口２５からの光が開口４５に集光するよう構成さ
れている。また、この表示装置１の側端面、すなわち、
端部（最も外側）の開口２５の外側には、開口２５から
の光を反射する反射面７１が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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。

【０００４】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。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
く、また、中央部に比べ、端部における光量が低いとい
う欠点もある。

【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、中央部の透
光窓部（画素）における光量と端部の透光窓部における
光量との差を小さく、またはなくすことができる電気光
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）〜（１３）の本発明により達成される。

【００１０】（１）複数の点光源と、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、複数の透
光窓部を備えた光変調素子とを有し、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が前記透光
窓部に集光するよう構成されている電気光学装置であっ
て、当該電気光学装置の側端面に、前記点光源からの光
を反射する反射面を有することを特徴とする電気光学装
置。

【００１１】（２）複数の点光源と、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、複数の透
光窓部を備えた光変調素子とを有し、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が前記透光
窓部に集光するよう構成されている電気光学装置であっ
て、端部の前記点光源の外側に、前記点光源からの光を
反射する反射面を有することを特徴とする電気光学装
置。

【００１２】（３）前記反射面の光の反射率は、５０
％以上である上記（１）または（２）に記載の電気光学
装置。

【００１３】（４）前記反射面は、鏡面である上記
（１）ないし（３）のいずれかに記載の電気光学装置。

【００１４】（５）前記反射面は、金属薄膜で形成さ
れている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の電
気光学装置。

【００１５】（６）前記反射面は、前記マイクロレン
ズアレイに対して略垂直である上記（１）ないし（５）
のいずれかに記載の電気光学装置。

【００１６】（７）前記反射面は、端部の前記点光源
から、前記点光源のピッチの半分の距離離間した位置に
配置されている上記（１）ないし（６）のいずれかに記
載の電気光学装置。

【００１７】（８）前記点光源のピッチをＰｓ、前記
透光窓部のピッチを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（１）ないし（７）のいずれかに記載の電
気光学装置。ＰＬ＝{Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）}・ｎ（但し、ｎは
自然数）Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ

【００１８】（９）前記点光源のピッチＰｓは、前記
透光窓部のピッチＰａより大きい上記（８）に記載の電
気光学装置。

【００１９】（１０）前記点光源のピッチＰｓと、前
記透光窓部のピッチＰａとが等しい上記（８）に記載の
電気光学装置。

【００２０】（１１）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
（１０）のいずれかに記載の電気光学装置。

【００２１】（１２）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（１１）のいずれかに記載の電気光学装
置。

【００２２】（１３）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（１２）のいずれかに記載の電気光学装
置。

【００２３】

【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。

【００２４】図１は、本発明の電気光学装置の実施形態
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。

【００２５】同図に示す表示装置（電気光学装置）１
は、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、マイクロレンズアレ
イ板３と、複数の透光窓部を備えた半透過半反射型の液
晶パネル（光変調素子）４と、反射面７１とを有してい
る。

【００２６】光源手段２は、図１中下側に位置し、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
イ板３は、光源手段２と液晶パネル４との間に位置して
いる。

【００２７】光源手段２とマイクロレンズアレイ板３と
は、接着剤層（接着剤）５で接着（接合）されている。

【００２８】また、マイクロレンズアレイ板３と液晶パ
ネル４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。

【００２９】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、
光源部２１と、ハウジング（鏡箱）２２とで構成されて
いる。

【００３０】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。

【００３１】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が行列状に
形成されている。

【００３２】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。

【００３３】光源部２１から発せられた光は、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。

【００３４】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。

【００３５】マイクロレンズアレイ板３は、透明な基板
３０と、その基板３０の図１中上側に設けられたマイク
ロレンズアレイ３１とで構成されている。

【００３６】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、マトリックス状、
すなわち、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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】マイクロレンズアレイ３１および基板３０
は、それぞれ、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。

【００４１】なお、マイクロレンズアレイ３１の構成材
料と基板３０の構成材料とは、同一でもよく、また、異
なっていてもよい。

【００４２】また、マイクロレンズアレイ３１と基板３
０とは、一体的に成形されてもよく、また、別々に成形
されてもよい。

【００４３】マイクロレンズアレイ板３の成形方法、す
なわち、マイクロレンズアレイ３１や基板３０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。

【００４４】マイクロレンズアレイ板３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。

【００４５】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。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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。また、基板４１、
４６は、例えば、各種ガラス等で構成されている。

【００５３】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４
８が接合されている。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】これにより、各画素において、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。

【００５７】なお、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（Ｔ
ＦＴ）等を用いることができる。スイッチング素子とし
て薄膜トランジスタを用いる場合、その薄膜トランジス
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、これに対向する基板
における透明電極は、基板全面に設けられる。

【００５８】図１に示すように、この表示装置１の図１
中左側の側端面、すなわち、図１中左側の端部（最も外
側）の開口２５の外側（図１中左側）には、開口２５か
らの光を反射する平面状の反射面７１が設けられてい
る。

【００５９】この反射面７１は、本実施形態では、開口
２５と開口４５との間の領域に設けられている。

【００６０】また、この反射面７１の光の反射率は、５
０％以上であるのが好ましく、８０％以上であるのがよ
り好ましい。

【００６１】そして、この反射面７１は、特に、鏡面で
あるのが好ましい。これにより、中央部の開口４５にお
ける光量と端部の開口４５における光量との差を、より
小さく、またはなくすことができる。

【００６２】このような反射面７１は、例えば、アルミ
ニウム、アルミニウム合金等の金属薄膜で形成される。

【００６３】この反射面７１は、端部（最も外側の）の
開口２５から、その開口２５のピッチＰｓの半分の距離
（Ｐｓ／２）離間した位置に、マイクロレンズアレイ３
１および開口２５が形成されている壁部２２１に対して
略垂直に設置される。

【００６４】これにより、図１に示すように、図１中最
も左側の開口２５の続きに、その開口２５のピッチＰｓ
と同じピッチＰｓで、開口２５の虚像２５０が形成さ
れ、そこに開口２５があるのと同等の機能を発揮する。

【００６５】同様に、図１中最も左側のマイクロレンズ
３２（このマイクロレンズは、半分形成されている）の
続きに、そのマイクロレンズ３２のピッチＰＬと同じピ
ッチＰＬで、マイクロレンズ３２の虚像３２０が形成さ
れ、そこにマイクロレンズ３２があるのと同等の機能を
発揮する。

【００６６】前記反射面７１は、例えば、図示しないガ
ラス基板上に形成され、そのガラス基板が、表示装置１
の図１中左側の側端面に接着される。

【００６７】なお、図１中右側の端部、図１の紙面に対
して垂直な方向の奥側の端部および手前側の端部のそれ
ぞれにおいても、前述した図１中左側の端部の場合と同
様に、反射面７１が設けられているが、これらについて
は、前述した図１中左側の端部の場合と同様であるの
で、その説明を省略する。

【００６８】また、この表示装置１では、図１に示すよ
うに、光源手段２の開口（点光源の投光部）２５のピッ
チをＰｓ、液晶パネル４の開口（透光窓部）４５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と液晶パネル４の開口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、光源手段２の開口２５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の開口４５とを配置する。

【００６９】ＰＬ＝{Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）}・ｎ（但し、ｎは自然数）・・・式１Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ・・・式２特に、式１において、ｎは、２を除く自然数であるのが
好ましい。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。１／Ｌｓ＋１／Ｌａ＝１／ｆ・・・式３

【００７３】前記光源手段２の開口２５のピッチＰｓ、
液晶パネル４の開口４５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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】また、液晶パネル４の開口（透光窓部）４
５のピッチＰａは、２０〜５００μｍ程度であるのが好
ましい。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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と開口４５のピッチＰ
ａとを等しくするか、または、開口２５のピッチＰｓを
開口４５のピッチＰａよりも大きくするのが好ましい。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】前記光学的距離ＬｓおよびＬａは、それぞ
れ、例えば、マイクロレンズアレイ板３、基板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。

【００８７】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。

【００８８】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、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。

【００８９】例えば、図１中最も左側の開口２５から出
射した光のうち、光６１は、反射面７１で反射し、図１
中左から２番目のマイクロレンズ３２に入射し、そのマ
イクロレンズ３２により、図１中左から２番目の開口４
５に集光し、光６２の一部は、反射面７１で反射し、図
１中最も左側のマイクロレンズ３２に入射し、そのマイ
クロレンズ３２により、図１中最も左側の開口４５に集
光し、光６２の残部は、図１中最も左側のマイクロレン
ズ３２を透過した後、反射面７１で反射し、そのマイク
ロレンズ３２により、図１中最も左側の開口４５に集光
し、図１中左から２番目のマイクロレンズ３２に入射し
た光６３は、そのマイクロレンズ３２により、図１中最
も左側の開口４５に集光し、以下、同様に、各光は、そ
れぞれ、対応するマイクロレンズ３２により、対応する
開口４５に集光する。

【００９０】同様に、図１中左から２番目の開口２５か
ら出射した光のうち、光６４は、図１中最左から２番目
のマイクロレンズ３２を透過した後、反射面７１で反射
し、そのマイクロレンズ３２により、図１中最も左側の
開口４５に集光し、図１中左から３番目のマイクロレン
ズ３２に入射した光６５は、そのマイクロレンズ３２に
より、図１中最も左側の開口４５に集光し、図１中左か
ら４番目のマイクロレンズ３２に入射した光６６は、そ
のマイクロレンズ３２により、図１中左から２番目の開
口４５に集光し、以下、同様に、各光は、それぞれ、対
応するマイクロレンズ３２により、対応する開口４５に
集光する。

【００９１】同様に、図１中左から３番目の開口２５か
ら出射した光のうち、図１中左から４番目のマイクロレ
ンズ３２に入射した光６７は、そのマイクロレンズ３２
により、図１中最も左側の開口４５に集光し、図１中左
から５番目のマイクロレンズ３２に入射した光６８は、
そのマイクロレンズ３２により、図１中左から２番目の
開口４５に集光し、以下、同様に、各光は、それぞれ、
対応するマイクロレンズ３２により、対応する開口４５
に集光する。

【００９２】以下、同様に、図１中左から４番目以降の
開口２５から出射した光についても、それぞれ、対応す
るマイクロレンズ３２により、対応する開口４５に集光
する。

【００９３】すなわち、所定の開口４５に着目すると、
複数の開口２５から出射した光は、マイクロレンズアレ
イ３１により、その開口４５に集光する。

【００９４】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
出射した光を複数の開口４５に集光させる。

【００９５】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効率良く開口４
５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。

【００９６】ここで、仮に、反射面７１を設けないとす
ると、図１中最も左側の開口４５には、３つの開口２５
からの光が集光し、左から２番目の開口４５には、４つ
の開口２５からの光が集光し、左から３番目以降の開口
４５には、それぞれ５つの開口２５からの光が集光する
ので、中央部に比べ、端部における光量が低くなってし
まう。

【００９７】これに対し、この表示装置１では、中央部
の各開口４５は、もちろんのこと、前述したように、反
射面７１を設けることにより、図１中最も左側の開口４
５および左から２番目の開口４５にも、すべて、５つ
（同数）の開口２５からの光が集光する。このため、中
央部の開口４５における光量と端部の開口４５における
光量とを略等しく、すなわち、開口４５間（画素間）の
光量差を小さくするか、またはなくすことができ、これ
により、均一性の高い表示を行うことができる。

【００９８】しかも、反射面７１を設けることでこれを
達成するので、光源手段２から発せられる光の使用効率
を低下させることもない。

【００９９】また、この表示装置１では、１つの開口４
５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、画素間の光量差は、
ほとんどなくなる。これにより、より均一性の高い表示
を行うことができる。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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と開口４５のピッチＰ
ａ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／Ｌａ）と等しく
設定されているのが好ましい。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】なお、本実施形態では、補助用の開口２５
および補助用のマイクロレンズ３２も含めて、前記式
１、式２、式３を満たすものとしたが、本発明では、こ
れに限らず、例えば、補助用の開口２５および補助用の
マイクロレンズ３２は、それぞれ、前記式１、式２を満
たしていなくてもよい。この場合でも、中央部と端部と
の光量差を比較的小さくすることができる。但し、前述
したように、補助用の開口２５および補助用のマイクロ
レンズ３２も含めて、前記式１、式２、式３を満たすよ
う構成するのが好ましい。

【０１０９】次に、表示装置１の作用を説明する。図１
および図２に示すように、表示装置１の光源部２１から
発せられた光は、各開口２５から出射し、接着剤層５お
よび基板３０を透過した後、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、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。

【０１１０】マイクロレンズ３２から出射した光は、偏
光板４８で偏光され、基板４６を透過した後、開口４５
に集光し、その開口４５を透過（通過）する。なお、本
発明では、表示装置１に、図示しない位相差板を設けて
もよい。

【０１１１】開口４５を透過した光は、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る。そ
してその光は、基板４１を透過し、偏光板４７で偏光さ
れ、外部に出射する。

【０１１２】このようにして、表示装置１の画面に、所
定の画像（電子画像）が表示される。

【０１１３】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、外部からの光を反射膜４４で反射させて表示を行う
ことができる。

【０１１４】また、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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】さらに、この表示装置１では、中央部の開
口４５における光量と端部の開口４５における光量とを
略等しく、すなわち、開口４５間（画素間）の光量差を
小さくするか、またはなくすことができ、これにより、
均一性の高い表示（（均質な表示）を行うことができ
る。

【０１１８】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。

【０１１９】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）、レー
ザダイオード、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素
子、無機ＥＬ素子等であってもよい。

【０１２０】点光源としてレーザダイオードを用い、光
変調素子として液晶パネルを用いる場合には、偏光板を
省略することができる。これにより、点光源からの光の
使用効率をさらに向上させることができ、また、部品点
数を削減することができる。

【０１２１】以上、本発明の電気光学装置を、図示の実
施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定され
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。

【０１２２】例えば、前記実施形態では、光変調素子と
して、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。

【０１２３】また、本発明の電気光学装置は、透過型の
液晶パネル等の透過型の光変調素子を有する透過型表示
装置であってもよい。

【０１２４】また、本発明の電気光学装置は、複数色を
表示し得る電気光学装置、例えば、フルカラーの電気光
学装置であってもよく、また、モノクロの電気光学装置
であってもよい。

【０１２５】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。

【０１２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、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。

【０１２７】さらに、中央部の透光窓部（画素）におけ
る光量と端部の透光窓部における光量とを略等しく、す
なわち、透光窓部（画素）間の光量差を小さくするか、
またはなくすことができ、これにより、均質な表示を行
うことができる。

【０１２８】特に、光源からの光の使用効率が極めて高
く、かつ、均質な表示を行うことができるバックライト
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。

【０１２９】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。

【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２５０虚像３マイクロレンズアレイ板３０基板３１マイクロレンズアレイ３２マイクロレンズ３２０虚像４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５接着剤層６１〜６８光７１反射面

───────────────────────────────────────────────────── 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 ３３６Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の点光源と、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、複数の透光窓部
を備えた光変調素子とを有し、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が前記透光窓部に
集光するよう構成されている電気光学装置であって、当該電気光学装置の側端面に、前記点光源からの光を反
射する反射面を有することを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】複数の点光源と、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、複数の透光窓部
を備えた光変調素子とを有し、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が前記透光窓部に
集光するよう構成されている電気光学装置であって、端部の前記点光源の外側に、前記点光源からの光を反射
する反射面を有することを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】前記反射面の光の反射率は、５０％以上
である請求項１または２に記載の電気光学装置。
【請求項４】前記反射面は、鏡面である請求項１ない
し３のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項５】前記反射面は、金属薄膜で形成されてい
る請求項１ないし４のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項６】前記反射面は、前記マイクロレンズアレ
イに対して略垂直である請求項１ないし５のいずれかに
記載の電気光学装置。
【請求項７】前記反射面は、端部の前記点光源から、
前記点光源のピッチの半分の距離離間した位置に配置さ
れている請求項１ないし６のいずれかに記載の電気光学
装置。
【請求項８】前記点光源のピッチをＰｓ、前記透光窓
部のピッチを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１ないし７のいずれか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９】前記点光源のピッチＰｓは、前記透光窓
部のピッチＰａより大きい請求項８に記載の電気光学装
置。
【請求項１０】前記点光源のピッチＰｓと、前記透光
窓部のピッチＰａとが等しい請求項８に記載の電気光学
装置。
【請求項１１】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１０のい
ずれかに記載の電気光学装置。
【請求項１２】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１１のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項１３】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
１２のいずれかに記載の電気光学装置。