JP2003114403A - 画像表示素子及びこれを用いた投射表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイクロプリズムや偏光ビームスプリッタを
用いない色合成を可能とする反射型あるいは透過型の液
晶表示方法を提供する。 【解決手段】 反射型表示素子１０１ａ、１０１ｂ、１
０１ｃが１枚の反射基板１００上に構成されている。各
反射型表示素子は、２次元に配列された微小な液晶シャ
ッター群からなるバリア素子１０３と各液晶シャッター
に対応して２次元に配列されたマイクロレンズ素子１０
４と反射基板１００の反射面１００ａで構成されてお
り、反射面はマイクロレンズの焦点面に配置されてい
る。斜入射されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の平行
光線束１１０ａ及び１１０ｂ、１１０ｃがそれぞれ各色
専用の反射型表示素子に入射し、表示素子から離れた平
面１０２で重なり色合成がなされる。投射レンズ１２０
は上記平面１０２にピントが合わされ、離れた位置に配
置されたスクリーン上に画像が投射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、画像表示素子及び
これを用いた投射表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に３板式の透過型液晶表示素子を
示す。３板式の透過型表示素子を用いる場合はＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に色分解された平
行光線束を、ダイクロプリズムの３面に設けたマイクロ
レンズ素子に垂直に入射し、マイクロレンズ素子の該焦
点位置に配置された液晶シャッターを有するバリア素子
面にスポット点を形成し、該スポット点の位置に対応す
る透過光量を制御する液晶シャッターを透過した各色
を、該ダイクロプリズムによって反射あるいは透過さ
せ、残る１面から射出していた。そして、各色の画像は
ダイクロプリズムによって重ね合わされ、該マイクロレ
ンズ素子面にピントを合わせた投射レンズによって、ス
クリーン上に画像表示を行っていた。

【０００３】図１０では投射レンズはスクリーンとダイ
クロプリズムの間に配置され、マイクロレンズ表面にピ
ントが合わせられる。

【０００４】図１１に単板式の透過型液晶表示素子を示
す。単板式の透過型表示素子を用いる場合はＲ（赤）、
Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に色分解された平行光線束
を、それぞれ角度をつけて、マイクロレンズ素子に入射
し、マイクロレンズ素子の該焦点位置に配置された液晶
シャッターを有するバリア素子面上の異なる３位置に各
原色のスポット点を形成し、該スポット点の位置に対応
する透過光量を制御する３箇所の液晶シャッターを透過
した各原色を、該マイクロレンズ素子面にピントを合わ
せた投射レンズによって、スクリーン上に画像表示を行
っていた。

【０００５】図１１では投射レンズはスクリーンとバリ
ア素子の間に配置され、マイクロレンズ表面にピントが
合わせられる。

【０００６】図１２に単板式の反射型液晶表示素子を示
す。それぞれ角度をつけて隣のマイクロレンズに入射し
たＲ，Ｇ，Ｂの３原色の平行光線束を反射基板上に設け
た各色専用の液晶シャッターにマイクロレンズのスポッ
ト点を形成し、そこを新たに発光点としてマイクロレン
ズから反射射出させ、該マイクロレンズ素子面にピント
を合わせた投射レンズによってスクリーン上に画像表示
を行っていた。この場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂのうち１つに関
しては垂直入射でマイクロレンズに入射し垂直に反射さ
せ、射出させる場合もあった。垂直入射を含んだ反射型
表示素子では、各光束を、入射方向に射出させるため、
入射光と反射光の光路を分ける必要があり、偏光ビーム
スプリッタを用いる必要があった。また、マイクロレン
ズを単板平面上に配置する関係から、隣り合うマイクロ
レンズとの境界がなす形状が６角形のマイクロレンズ、
または４角のマイクロレンズを用いる場合に限られ、６
角形のマイクロレンズでは垂直入射の場合を含め４色ま
で、４角形のマイクロレンズで最高５色までしか対応で
きなかった。

【０００７】図１２では投射レンズはスクリーンと偏光
ビームスプリッタの間に配置され、マイクロレンズ表面
にピントが合わせられる。

【０００８】このような単板式では、１つのマイクロレ
ンズにＲ，Ｇ，Ｂ用の画素と、各画素の明るさを制御す
る液晶シャッターを対応させ構成する必要がある。配線
の複雑さや、波長による屈折率等の光路長の補正等が複
雑になっている。つまり１つのパネルにＲ，Ｇ，Ｂが混
在して配列されているため、それらの画素をつなぐ配線
が複雑となる。また１つのパネルにＲ，Ｇ，Ｂ用の画素
を形成するカラーフィルターを混在して配する必要があ
る。各色ごとに波長の屈折率の違いから厚みを変えて形
成する必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、３
板式と従来の単板式とのよいところを併せ持った透過型
あるいは反射型の画像表示素子及びこれを用いた投射表
示装置を提供する。

【００１０】そして本発明は単板式での多色の表示方
法、や立体表示方法を容易に実現する画像表示素子及び
これを用いた投射表示装置を提供する。

【００１１】本発明により、ダイクロプリズムや偏光ビ
ームスプリッタを用いない色合成を可能とする反射型あ
るいは透過型の表示が可能である。

【００１２】偏光ビームスプリッタやダイクロプリズム
を用いる方式では、複数個の偏光ビームスプリッタある
いはダイクロプリズムを用いないと多色の液晶表示がで
きない。プリズムは面数が６面で一面は合成した色が出
射するため、残り５面からＲ，Ｇ，Ｂ原色及び残り２色
の５色を利用できる。但し、この場合複数の多板式とな
る。

【００１３】そして単板反射式では、異なる角度で原色
を入射する必要から、４角形のマイクロプリズムを用い
る場合は３原色、６角形の場合は４原色が利用できる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、２次元マトリックス状に配列されたマイ
クロレンズ素子と、各マイクロレンズに対応して所定の
距離に配置し２次元マトリックス状に配列された微小発
光点群を有する照明手段と、該マイクロレンズ素子と該
照明手段との間またはマイクロレンズ素子表面側に配置
された各マイクロレンズの透過光量を制御する２次元マ
トリックス状に配列されたシャッターを有するバリア素
子から構成された画像表示素子において、マイクロレン
ズと微小発光点を結ぶ光軸が、画像表示素子全体にわた
って、画像表示素子表面の垂線に対し傾きを持ち、微小
発光点の実像群あるいは虚像群からなる画面表示を画像
表示画面から離れた所定の距離で所定量だけ横に平行移
動した場所に形成することを特徴とする画像表示素子を
提供する。

【００１５】また本発明は、２次元マトリックス状に配
列されたマイクロレンズ素子と、背後からマイクロレン
ズ素子を照明する平行光束の照明手段と、該マイクロレ
ンズ素子と該照明手段との間またはマイクロレンズ素子
の射出光側表面に配置された各マイクロレンズの透過光
量を制御する２次元マトリックス状に配列されたシャッ
ターを有するバリア素子から構成された画像表示素子に
おいて、マイクロレンズと平行光束を結ぶ光軸が、画像
表示素子全体にわたって、画像表示素子表面の垂線に対
し傾きを持ち、平行光束の微小スポット点の実像群ある
いは虚像群からなる画面表示を画像表示画面から離れた
所定の距離で所定量だけ横に平行移動した場所に形成す
ることを特徴とする画像表示素子を提供する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明において、透過型手段を用
いる場合には、２次元マトリックス状に配列された第１
のマイクロレンズ素子と該焦点距離に配置され、マイク
ロレンズに対応した液晶シャッターを有するバリア素子
と微小発光点を配列し、微小発光点とマイクロレンズを
結ぶの光軸を全体に角度をつけて、横シフトされた微小
発光点の虚像または実像を無限大の距離に結ばせる。同
様に第２、第３のマイクロレンズ素子と微小発光点群を
構成し、これらのマイクロレンズから射出された光線束
あるいは光線束の射出方向とは反対側に延長した架空の
光線束が、１面で交わり、この面にピントが合わされた
投射レンズによって離れた距離のスクリーン上に画像を
投射する。各マイクロレンズ素子からの光線束はＲ，
Ｇ，Ｂの３原色である。また、これらは各マイクロレン
ズを透過する光線束をさえぎる位置に液晶シャッター素
子が配列された画像表示手段を配置し、３原色の透過光
量を制御しカラーの画像表示を得ている。

【００１７】また、反射型手段を用いる場合には、２次
元マトリックス状に配列された第１のマイクロレンズ素
子と、該素子の焦点距離に反射基板を配置し、バリア素
子を反射基板上に構成したことからなる表示手段で構成
される。マイクロレンズ素子に斜入射で平行光線束を入
射し、隣のマイクロレンズが作ったスポット点を新たな
発光点としてマイクロレンズから平行光線束で射出させ
る。第２の第３のマイクロレンズ素子から射出された各
色の平行光線束あるいは平行光線束の射出方向とは反対
方向に延長した架空の光線束が１面で交わる面にピント
を合わせた投射レンズによって、離れた距離のスクリー
ン面上に画像を形成する。スポット点にはバリア素子の
液晶シャッターが配置してあり、反射光量を制御する。
また、液晶シャッターの配置個所として、マイクロレン
ズの表面側（反射面側の反対）に配置するときは、マイ
クロレンズ２個で１つの画素分を構成すればよい。すな
わち、液晶シャッターのない隣のマイクロレンズから斜
入射した平行光線束が、液晶シャッターがついたマイク
ロレンズから平行光線束として出て行き、また液晶シャ
ッターがついたマイクロレンズに斜入射した平行光線束
は隣の液晶シャッターのついていないバリア素子の透過
部から出て行く。

【００１８】これらは各マイクロレンズからの平行光束
の光軸が平行としたが、勿論、光軸が平行でなく拡大ま
たは縮小して光線束を重ね合わせ、この面に投射レンズ
のピントを合わせ、離れた位置のスクリーンに投射表示
してもよい。また、反射型の液晶表示素子においても、
色合成された面が表示素子面から離れているため、ビー
ムスプリッタを用いる必要はなくなる。

【００１９】また、各色に分解された画像が別の個所
（離れた個所）に構成するため、各波長を補正する際に
厚み補正板を容易に挿入することができるので、あるい
はカラーフィルターの厚み容易に一括して変化づけられ
るので、色の波長による屈折率の違いによる焦点距離等
の補正も容易にできる。つまり平行及び拡大縮小でも同
じように可能である。以下に更に説明する。

【００２０】本発明に係る望ましい第１の実施形態は、
反射型表示素子として、２次元マトリックス状に配列さ
れたマイクロレンズからなるマイクロレンズ素子とマイ
クロレンズの焦点距離に配置した反射基板とマイクロレ
ンズの透過光量を制御するためのマイクロレンズに対応
して２次元に配列された液晶シャッターを持つバリア素
子とから構成され、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各
色用の表示素子を、反射基板上の３箇所に配置する。こ
の表示素子に外側の方向から平行光線束を各色ごとに角
度をつけて入射する。各色の画像情報を含んだ反射光線
束は、反射基板面から離れた１面の空間で重なり合う。
この面に投射レンズのピントを合わせ、離れたスクリー
ン上に画像を表示する。

【００２１】本発明に係る望ましい第２の実施形態は、
透過型表示素子として、２次元マトリックス状に配列さ
れたマイクロコンデンサーレンズからなるマイクロレン
ズ素子とマイクロレンズの焦点距離に配置したマイクロ
レンズの透過光量を制御するためのマイクロレンズに対
応して２次元に配列された液晶シャッターを持つバリア
素子とから構成され、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の
各色用の表示素子を、透明基板の３箇所に配置する。こ
の表示素子に背後から平行光線束を各色ごとに角度をつ
けて入射する。各色の集光光線束は、画像情報を含ん
で、透明基板面から離れた１面の空間で重なり合う。こ
の面に投射レンズのピントを合わせ、離れたスクリーン
上に画像を表示する。光線束の重なり合う位置はスポッ
ト面とずらして構成する方が望ましい。また、透明基板
は新たに設ける必要はなく、バリア素子上にマイクロレ
ンズ素子を構成してもよい。その逆でもよい。

【００２２】本発明に係る望ましい第３の実施形態は、
透過型表示素子として、２次元マトリックス状に配列さ
れたマイクロ凹面レンズ素子レンズからなるマイクロレ
ンズ素子とマイクロレンズ素子に密着して配置した、マ
イクロレンズの透過光量を制御するためのマイクロレン
ズに対応して２次元に配列された液晶シャッターを持つ
バリア素子とから構成され、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の各色用の表示素子を、透明基板の３箇所に配置
する。この表示素子に背後から平行光線束を各色ごとに
角度をつけて入射する。各色の発散光線束の延長は、画
像情報を含んで、透明基板面から離れた架空の１面の空
間で重なり合う。この面に投射レンズのピントを合わ
せ、離れたスクリーン上に画像を表示する。架空の光線
束が重なり合う位置は虚像面とずらして構成する方が望
ましい。また、透明基板は新たに設ける必要はなく、バ
リア素子上にマイクロレンズ素子を構成してもよい。そ
の逆でもよい。

【００２３】

【実施例】［実施例１］図１は本発明の光学素子を反射
型表示素子に適用した場合の実施例である。１００は反
射基板で反射型表示素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ
が１枚の反射基板１００上に構成されている。

【００２４】各反射型表示素子１０１ａ〜１０１ｃは、
図２に示す２次元に配列された微小な液晶シャッター群
からなるバリア素子１０３と各液晶シャッターに対応し
て２次元に配列されたマイクロレンズからなるマイクロ
レンズ素子１０４と反射基板１００の反射面１００ａで
構成されており、反射面はマイクロレンズの焦点面に配
置されている。本実施形態においてバリア素子とは対向
電極とその間に挟持された液晶とからなる画素を複数同
一平面状に配置している液晶素子（ライトバルブ）のこ
とである。

【００２５】斜入射されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の平行光線束１１０ａ及び１１０ｂ、１１０ｃが
それぞれ各色対応の反射型表示素子に入射し、反射した
各平行光線束は表示素子から離れた平面１０２で重なり
そこで色合成がなされる。

【００２６】投射レンズ（図示せず）は上記平面１０２
にピントが合わされ、反射光束を取り込んで、離れた位
置に配置されたスクリーン上に画像が投射形成される。
投射レンズ１２０は色合成された平面１０２とスクリー
ン面（図示せず）の間に設けられるものである。

【００２７】図１において投射レンズはスクリーンと色
合成された平面１０２の間に配置され、平面１０２にピ
ントが合わせられる。

【００２８】勿論、反射型表示素子の数は配置スペース
が許す範囲で増やせる。つまり太陽光に近づけた表示を
したい場合などは色の数を増やしたい。そのような場合
に反射型表示素子の数を増やすことができる。マイクロ
レンズが４角形配置の場合（色の数を増やした状態で立
体視をしたい）でも、マイクロレンズを斜に配列すれば
よい。

【００２９】なお、Ｒ，Ｇ，Ｂの各平行光線束を斜め入
射する替わりに、各反射型表示素子を斜めに配置しても
よい。

【００３０】［実施例２］図２は実施例１で示す反射型
表示素子の構造を示す断面図である。１００は反射基
板、１００ａは反射基板の反射面、１０３ｂは透過型の
バリア素子で液晶シャッター部以外は透過である。１０
４はマイクロレンズ素子である。１０３ａは微小液晶シ
ャッターで透過光量を制御でき画像を形成する。透過型
のバリア素子１０３ｂは２つのマイクロレンズごとに対
応して、交互に透過部分と液晶シャッター部分を有して
いる。

【００３１】図２（ａ）では透過型のバリア素子１０３
ｂをマイクロレンズ素子１０４の表側（反射面１００ａ
の反対側）に配置している。この場合は２つのマイクロ
レンズに対し１つの液晶シャッター１０３ａが対応して
いる。

【００３２】隣のマイクロレンズから斜入射した１つの
色の平行光線束１１０ａがマイクロレンズに入射し反射
面１００ａにスポット点を形成する。この点を微小発光
点１００ｂとして反射しマイクロレンズから射出する。
この際液晶シャッターで透過光量が制御される。この液
晶シャッター１０３ａに入射した光線束は同様にして隣
のバリア素子１０３ｂの透過部から射出される。

【００３３】一方平行光線束１１０ａのうち液晶シャッ
ター１０３ａが設けられていいない個所からマイクロレ
ンズへ入射した光はマイクロレンズ（液晶シャッター１
０３ａが設けられている個所に対応するマイクロレンズ
の隣のマイクロレンズ）により集光し符号１００ｂで記
されている微小発光点の隣に別の微小発光点が形成され
る。そしてこの微小発光点から反射した光が先の液晶シ
ャッター１０３ａを通過してバリア素子１０３ｂから射
出される。

【００３４】図２（ｂ）は従来例の反射型液晶表示素子
に適用したものである。大きな違いは液晶シャッター１
０３ａに大きさの制限が減り、広く形成できることであ
る。従来は１つのマイクロレンズにＲ，Ｇ，Ｂ用の、３
つの液晶シャッターを対応させ形成する必要があり、設
計製作上大きな制約となっていた。

【００３５】なお、本実施形態の場合、液晶シャッター
１０３ｂを広くすることが可能であるが、一方で図１１
の構成と比べたら反射基板１００を３つ設ける場合に
は、装置全体は大きくなる。

【００３６】しかしＲ，Ｇ，Ｂで１画素とすると、従来
の素子は３倍の大きさが必要となるので（画素数を同
じ、１画素の面積を同じとする場合）、結局面積的には
同じである。

【００３７】なお、図２（ａ）でも図２（ｂ）でも全部
反射する。但し、マイクロレンズの境界の有無から、図
２（ｂ）の方が効率性の面で望ましい。

【００３８】図２では投射レンズはスクリーンとマイク
ロレンズ素子１０４の間に配置され、マイクロレンズ素
子１０４表面にピントが合わされる（実際はピントが正
確にマイクロレンズ表面に合わされるとスクリーン上の
投影された画像にマイクロレンズの境界が黒くはっきり
と写るので、僅かにピントをずらし境界をぼかす）。

【００３９】[実施例３］図３は実施例１の色合成を行
う原理を示したものである。各表示素子から射出した平
行光線束１１０ａ、１１０ｂは離れた位置にある１つの
平面１０２上で色合成されている。１０５は迷光をカッ
トするための絞りである。

【００４０】この面に投射レンズのピントを合わせ、離
れた位置に置いたスクリーン上に画像を投射表示する。

【００４１】１００ｂは微小発光点であり反射面１００
ａ上に形成する。

【００４２】反射型表示素子ではこの微小発光点１００
ｂはマイクロレンズによって形成されたが、透過型表示
素子に適用する場合はマイクロレンズと光軸の向きを合
わせたマイクロコンデンサーレンズ１０４ａによって形
成されてもよい。

【００４３】図３では投射レンズはスクリーンと色合成
された平面１０２の間に配置され、平面１０２にピント
が合わせられる。

【００４４】[実施例４］図４はマイクロコンデンサー
レンズ１０４ａを用いた場合を示す実施例である。１０
４はマイクロレンズ素子でマイクロコンデンサーレンズ
と光軸とが一致しており、光の集光効率を上げた場合を
示している。光は図４の紙面右側から符号１０４ａ→バ
リア素子１０３→マイクロレンズ素子１０４の順で紙面
左側の符号１０２ａへ向かう。

【００４５】本実施例では微小発光点１００ｂ（バリア
素子１０３の液晶シャッター面１０３ｂの穴部）がバリ
ア素子１０３の液晶シャッター面に形成されている。こ
の微小発光点は照明ランプ（図示せず）の発光点の実像
となっているため、投射レンズ１２０のピントは微小発
光点の投射された実像１０２ａからずらした面位置に合
わせる。

【００４６】図４では投射レンズはスクリーンと色合成
された実像１０２ａの間に配置され、実像１０２ａ面に
ピントが合わせられる。

【００４７】［実施例５］図５は本発明の光学素子を透
過型表示素子に適用した場合の実施例である。１００’
は表示基板、１０１ａ〜１０１ｆは表示素子で表示基板
上に構成されていて表示素子の中心が同心円状に配置さ
れている。光源は紙面右側、スクリーンは紙面左側で投
射レンズは平面１０２にピントが合わせられている。

【００４８】同心円状の場合には図示しない投射レンズ
との共軸関係が得られやすく、また各マイクロレンズ素
子の焦点距離を合わせやすいために配置している。１つ
の基板上に同じ条件のマイクロレンズを構成したとする
と、表示素子１０１ａ〜１０１ｆの各グループ間の違い
を補正しやすい。一方表示素子１０１ａ中のばらつきの
補正はできない。

【００４９】１０２は各表示素子の光束が１つに重なっ
た面で、ここで図示しない投射レンズのピントが合わさ
れ、６色構成による３原色より自然色に近い色合成がな
される。１１０ａ〜１１０ｆはあたかも平面１０２から
射出されたように観察される。

【００５０】また、表示素子１０１ａ〜１０１ｃまでが
Ｒ，Ｇ，Ｂで第１の画像表示を行い、表示素子１０１ｄ
〜１０１ｆまでが第２の画像表示を行うようにすること
もできる。

【００５１】第１の画像に右目用画像、第２の画像に左
目用画像を用い互いに直交する偏光をかけて（例えば片
側画像にだけ１／２波長板を通す）投射レンズ１２０に
よって射出し、投射されたスクリーンに上の表示画像を
右目用と左目用の直交した偏光板からなる眼がねで観察
すれば立体画像を得ることができる。勿論、表示素子の
数は配置スペースが許す範囲でいくつでも増やせる。

【００５２】図５では投射レンズはスクリーンと基板１
００の間に配置され、平面１０２にピントが合わせられ
る。

【００５３】［実施例６］図６は実施例５の原理を示す
断面図である。微小発光点１００ｂとマイクロレンズ１
０４は該焦点距離に配置されており、表示素子ごとに異
なる角度で平行光線束１０１ａ、１０１ｂを射出してお
り、平行光線束の射出方向とは逆に延長した１０２面で
１つに重なっている。

【００５４】１３０は微小発光点１００ｂを作り出す照
明系である。通常、高輝度ランプを用いた光学系が用い
られる。

【００５５】１２０は投射レンズで１０２面にピントが
合わされる。１０５ａはスクリーン上に投射された場合
の黒の画面枠を構成するためのものである。

【００５６】［実施例７］図７は発散光線束１１０ａ及
び１１０ｂが有限の距離に微小発光点１００ｂの虚像１
０２ｂを結んだ場合の実施例である。この場合、発散光
線束の射出方向と逆に延長した架空の光線束が虚像面と
は異なる１つの平面１０２で交わっている。

【００５７】投射レンズ１２０は平面１０２にピントが
合わされる。１３０は微小発光点を作り出す各色の照明
光学系である。

【００５８】図７では投射レンズはスクリーンと微小発
光点１０３の間に配置され、平面１０２ｂにピントが合
わせられる。

【００５９】［実施例８］図８はマイクロコンデンサー
レンズ１０４ａを用いて光源の像１０２ａを結像した場
合の実施例である。異なる角度で入射した、互いに色の
異なる平行光線束１１０ａと１１０ｂがマイクロコンデ
ンサーレンズによって集光して、離れた位置１０２ａに
スポットを結像している。

【００６０】各色の集光光線束は１０２面で交わってい
る。この平面１０２に投射レンズ１２０のピントを合わ
せ、離れた位置のスクリーン上に画像を投射表示してい
る。１０５は絞りでかつ画像枠となる。

【００６１】図８では投射レンズはスクリーンと平面１
０２ａの間に配置され、平面１０２ａ面にピントが合わ
せられる。

【００６２】［実施例９］図９はマイクロ凹面レンズ素
子レンズ１０４’を用い互いに異なる色の平行光線束を
入射して虚像を結ばせた場合の実施例である。発散光線
束１１０ａ及び１１０ｂが有限の距離に平行光束の虚像
１０２ｂを結んだ場合を示している。この場合、発散光
線束の射出方向と逆に延長した架空の光線束が虚像平面
１０２ｂとは異なる１つの平面１０２で交わっている。
投射レンズ１２０は平面１０２にピントが合わされる。

【００６３】図９では投射レンズはスクリーンとバリア
素子１０３の間に配置され、平面１０２ｂにピントが合
わせられる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、透過型あ
るいは反射型の単板型液晶表示素子及びこれを用いた投
射表示装置では、ダイクロプリズムや偏光ビームスプリ
ッタを用いない色合成を可能とする反射型あるいは透過
型の液晶表示方法を提供することができる。

【００６５】また、本発明によれば、表示画像を表す２
次元に配列された液晶シャッターを有するバリア素子を
基板の別々の場所に複数構成し、これらからの画像を、
マイクロレンズを用いて基板面から離れた空間に横シフ
トさせ１つの画像を合成することで３原色以上の色を用
いたより自然な画面表示や立体画面表示が可能となる。
このようにマイクロレンズ素子を用いることで、平面状
に複数配置された各色構成の画像情報を横にシフトさせ
空間で重ねあわせることができ、投射表示装置を構成す
る上での自由度が増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学素子を反射型表示素子に適用した
場合の実施例

【図２】実施例１で示す反射型表示素子の構造を示す断
面図

【図３】実施例１で示した色合成を行う原理を示す実施
例

【図４】マイクロコンデンサーレンズを用いた場合を示
す実施例

【図５】本発明の光学素子を透過型表示素子に適用した
場合の実施例

【図６】実施例５の原理を示す断面図

【図７】発散光線束が有限の距離に微小発光点の虚像を
結んだ場合の実施例

【図８】マイクロコンデンサーレンズを用いて光源の像
を結像した場合の実施例

【図９】マイクロ凹面レンズ素子レンズ用いて虚像を結
ばせた場合の実施例

【図１０】３板式の透過型液晶表示素子を示す従来例

【図１１】単板式の透過型液晶表示素子を示す従来例

【図１２】単板式の反射型液晶表示素子を示す従来例

【符号の説明】

１００：反射基板、１００ａ：反射面、１００ｂ：微小
発光点、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１
０１ｅ、１０１ｆ：表示素子、１０２：平面、１０２
ａ：実像、１０２ｂ：虚像、１０３：バリア素子、１０
３ａ：微小液晶シャッター、１０３ｂ：透過型のバリア
素子、１０４：マイクロレンズ素子、１０４’：マイク
ロ凹面レンズ素子、１０４ａ：マイクロコンデンサーレ
ンズ、１０５：絞り、１０５ａ：画面枠、１１０ａ、１
１０ｂ、１１０ｃ：（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の平行
光線束、１２０：投射レンズ、１３０：照明光学系

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA14 EA16 HA14 HA25 HA28 MA20 2H091 FA14Z FA26X FA26Z FA29Z FA34Z FA45Z LA12 LA30 MA07 2K103 AA01 AA05 AA11 AA14 AA16 AB10 BA11 BA13 BC26 CA13 CA18 CA46

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元マトリックス状に配列されたマイ
   クロレンズ素子と、 各マイクロレンズに対応して所定の距離に配置し２次元
   マトリックス状に配列された微小発光点群を有する照明
   手段と、 該マイクロレンズ素子と該照明手段との間またはマイク
   ロレンズ素子表面側に配置された各マイクロレンズの透
   過光量を制御する２次元マトリックス状に配列されたシ
   ャッターを有するバリア素子から構成された画像表示素
   子において、 マイクロレンズと微小発光点を結ぶ光軸が、画像表示素
   子全体にわたって、画像表示素子表面の垂線に対し傾き
   を持ち、 微小発光点の実像群あるいは虚像群からなる画面表示を
   画像表示画面から離れた所定の距離で所定量だけ横に平
   行移動した場所に形成することを特徴とする画像表示素
   子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像表示素子を複数個、
   それぞれ所定の向きに合わせて１つの平面上に構成し、 かつ各画像表示素子の中心を通る傾きを持った直線が該
   平面から離れた所定の１点を通ることを特長とする画像
   表示素子。
3. 【請求項３】 各画像表示素子の微小発光点の発光色を
   変え、 微小発光点の実像群あるいは虚像群からなる、異なる色
   の画面を該平面上から離れた所定の点を通る平面で重ね
   合わせ、 色合成された１つの表示画面を形成することを可能とす
   る請求項２記載の画像表示素子。
4. 【請求項４】 各画像表示素子の微小発光点の発光色を
   変え、 微小発光点の実像群あるいは虚像群を形成する光線束あ
   るいは光線束の延長が該平面上から離れた所定点を通る
   平面で、かつ実像面もしくは虚像面とは異なる位置の平
   面で重ね合わせ、 色合成された１つの表示画面を形成することを可能とす
   る請求項２記載の画像表示素子。
5. 【請求項５】 微小発光点がマイクロレンズによって形
   成された入射光線束のスポット点であることを特徴とす
   る請求項１乃至４のいずれか記載の画像表示素子。
6. 【請求項６】 ２次元マトリックス状に配列されたマイ
   クロレンズ素子と、 背後からマイクロレンズ素子を照明する平行光束の照明
   手段と、 該マイクロレンズ素子と該照明手段との間またはマイク
   ロレンズ素子の射出光側表面に配置された各マイクロレ
   ンズの透過光量を制御する２次元マトリックス状に配列
   されたシャッターを有するバリア素子から構成された画
   像表示素子において、 マイクロレンズと平行光束を結ぶ光軸が、画像表示素子
   全体にわたって、画像表示素子表面の垂線に対し傾きを
   持ち、 平行光束の微小スポット点の実像群あるいは虚像群から
   なる画面表示を画像表示画面から離れた所定の距離で所
   定量だけ横に平行移動した場所に形成することを特徴と
   する画像表示素子。
7. 【請求項７】 請求項６記載の画像表示素子を複数個、
   各所定の向きにそろえて１つの平面上に構成し、 かつ各画像中心を通る傾きを持った直線が該平面から離
   れた所定の１点を通ることを特徴とする画像表示素子。
8. 【請求項８】 各画像表示素子の該照明手段の色を変
   え、 平行光束の微小スポット点の実像群あるいは虚像群から
   なる画面表示を、該平面から離れた所定の点を通る平面
   で重なった色合成された１つの表示画面を形成すること
   を可能とする請求項７記載の画像表示素子。
9. 【請求項９】 各画像表示素子の該照明手段の色を変
   え、 平行光束の微小スポット点の実像群あるいは虚像群を形
   成する光線束あるいは光線束の延長が、該平面から離れ
   た所定点を通る平面で、実像面もしくは虚像面とは異な
   る位置の平面で重なって、色合成された１つの表示画面
   を形成することを可能とする請求項７記載の画像表示素
   子。
10. 【請求項１０】 請求項８又は９記載の表示画面にピン
    トを合わせた投射レンズを具備し、 該表示内容を離れた距離に配されたスクリーン上に拡大
    投射することを可能とし、 １つの平面上に配置された画像表示素子の数が３個で、
    各照明手段の色が３原色であることを特徴とする投射型
    表示装置。
11. 【請求項１１】 請求項８又は９記載の表示画面にピン
    トを合わせた投射レンズを具備し、 該表示内容を離れた距離に配されたスクリーン上に拡大
    投射することを可能とし、 １つの平面上に配置された画像表示素子の数が３個で、
    各照明手段の色が３原色であることを特徴とする投射型
    表示装置。
12. 【請求項１２】 請求項８又は９記載の表示画面にピン
    トを合わせた投射レンズを具備し、 該表示内容を離れた距離に配されたスクリーン上に拡大
    投射することを可能とし、 １つの平面上に配置された画像表示素子の数が６個で、
    各照明手段の色が６原色であることを特徴とする投射型
    表示装置。
13. 【請求項１３】 請求項８又は９記載の表示画面にピン
    トを合わせた投射レンズを具備し、 該表示内容を離れた距離に配されたスクリーン上に拡大
    投射することを可能とし、 １つの平面上に配置された画像表示素子の数が６個で、
    各照明手段の色が６原色であることを特徴とする投射型
    表示装置。
14. 【請求項１４】 請求項８又は９記載の表示画面にピン
    トを合わせた投射レンズを具備し、 該表示内容を離れた距離に配されたスクリーン上に拡大
    投射することを可能とし、 １つの平面上に配置された画像表示素子の数が６個で、 うち３個の各照明手段の色が３原色で第１の画像を構成
    し、 残り３個の各照明手段の色が３原色で第２の画像を構成
    し、 第１と第２の画像が重なって構成したことを特徴とする
    投射型表示装置。
15. 【請求項１５】 請求項８又は９記載の表示画面にピン
    トを合わせた投射レンズを具備し、 該表示内容を離れた距離に配されたスクリーン上に拡大
    投射することを可能とし、 １つの平面上に配置された画像表示素子の数が６個で、 うち３個の各照明手段の色が３原色で第１の画像を構成
    し、 残り３個の各照明手段の色が３原色で第２の画像を構成
    し、 第１と第２の画像が重なって構成したことを特徴とする
    投射型表示装置。