JP2007316393A - 反射型液晶プロジェクタおよび画像再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射型液晶プロジェクタにおいて、プロジェクタ全体を携帯電話端末などの小型の機器に内蔵できる程度に小型化できるようにする。
【解決手段】回折光学素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂによって赤、緑、青のレーザ光ビーム１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを、それぞれ反射型液晶パネル４０の表示領域の全域に渡り、かつ液晶層４１の対応する画素に入射するように拡散成形し、拡散成形されたレーザ光ビーム２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを、フィールドレンズ３１を介して反射型液晶パネル４０に入射させる。反射型液晶パネル４０は、赤、緑および青の画素を形成し、入出射側基板５０にマイクロレンズアレイを形成し、反射側基板６０に各画素に対応させて反射層を形成したものとし、各色のレーザ光をマイクロレンズで分配集光して対応する画素に入射させ、対応する反射層で反射させる。回折光学素子の代わりに屈折型光学素子を用いることもできる。
【選択図】図１

Description

この発明は、反射型液晶パネルをライトバルブとして用いた反射型液晶プロジェクタ、および、携帯電話端末、デジタルカメラ、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、玩具などの画像再生装置に関する。

液晶プロジェクタ（液晶パネルをライトバルブとして用いたプロジェクタ）としては、透過型の液晶パネルを用いたものと、反射型の液晶パネルを用いたものとがあるが、いずれも、従来一般に、住居内などに設置して使用するものとして考えられ、特許文献１（特開昭６３−１１８１２５号公報）や特許文献２（特開平４−６０５３８号公報）などに示されているように、光源として、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、キセノンランプなどのランプが用いられている。

しかし、ランプを光源とすると、（ａ）光源部の口径が大きくなり、プロジェクタ全体が大型化する、（ｂ）光源部の発熱量が大きく、ファンなどの冷却装置を必要とし、プロジェクタ全体がいっそう大型化する、（ｃ）ファンなどによるノイズが大きく、消費電力も大きくなる、（ｄ）紫外線など、不要かつ有害な波長領域の光が照射され、有機物を使用した液晶パネルの信頼性を損ねるおそれがある、（ｅ）光源を高速でオン・オフすることができず、光量の調整も難しい、（ｆ）ランプの断線や寿命によって、頻繁にランプ交換が必要となる、などの問題がある。

そのため、液晶プロジェクタの光源としてランプ以外の発光素子（発光体）を用いることが考えられている。

具体的に、特許文献３（特開２００５−１１６７９９号公報）や非特許文献１（下に記載）には、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いることが示されている。

さらに、特許文献４（特表２００５−５２６２８８号公報）には、光源としてレーザを用い、レーザの励起を、ラスタパターン中のピクセルごとに制御するとともに、レーザから放出されたレーザ光を、２つの走査ミラーからなるスキャナによってラスタパターン上に走査させて、ラスタパターン上に２次元画像を表示することが示されている。

レーザについては、半導体レーザ、いわゆるＬＤや、半導体レーザによって励起される固体レーザ（ＤＰＳＳＬ：Ｄｉｏｄｅ Ｐｕｍｐｅｄ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌａｓｅｒ）などの固体レーザが実現されており、その大きさも、半導体レーザでは、一辺の長さを数１００μｍ程度にすることができ、固体レーザの非線形光学結晶では、１００ｍＷ出力クラスで数ｍｍ程度にすることができる。

また、半導体レーザまたは固体レーザは、メタルハライドランプなどと比較すると、長寿命で、ほとんど交換が不要であり、発光効率も高く、発熱も少なく、冷却しやすい。

また、半導体レーザまたは固体レーザは、結晶の種類や組成によって、赤、緑および青の各波長領域内の、表示に最適な波長の光を出射させることが可能であり、色純度が向上し、赤外光や紫外光などの表示に不要な光も出射されない。

さらに、半導体レーザまたは固体レーザは、オン・オフのスイッチングも瞬時に行うことができ、出射光量の制御も容易である。

上に挙げた先行技術文献は、以下の通りである。
特開昭６３−１１８１２５号公報 特開平４−６０５３８号公報 特開２００５−１１６７９９号公報 特表２００５−５２６２８８号公報 Ｇ．Ｈａｒｂｅｒｓ，Ｍ．Ｋｅｕｐｅｒ，Ｓ．Ｐａｏｌｉｎｉ；"Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ ＬＥＤ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒｓ ｉｎ Ｃｏｌｏｒ Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙｓ"，ＩＤＷ‘０３ ｐ１５８５〜ｐ１５８８

特許文献３や非特許文献１に示されているように、液晶プロジェクタの光源としてＬＥＤを用いると、光源としてランプを用いる場合に比べて、光源部を小型化することができ、プロジェクタ全体を小型化することができるが、それでも、プロジェクタ全体としては、「手のひら」に載る程度のサイズが限度であり、プロジェクタを携帯電話端末などの小型の機器に内蔵させることは難しい。

しかも、特許文献３でも指摘されているように、ＬＥＤは、出射される光の発散角が大きく、これを液晶プロジェクタの光源として用いた場合、エテンデュ（Ｅｔｅｎｄｕｅ）が液晶パネルの表示領域に比べて大きくなり過ぎ、結果として光利用効率が低下する。

これに対して、半導体レーザまたは固体レーザは、それ自体として小型化することができるだけでなく、ＬＥＤと比較すると、出射される光の発散角を圧倒的に小さくすることができ、光利用効率を大きく向上させることができる。

これは、レーザ光源は、ＬＥＤと比較すると、より点光源に近づくため、エテンデュの最適化が簡単になり、光利用効率が上昇して、結果として、プロジェクタにおいて同程度の光量を達成するのに、光源としてＬＥＤを用いた場合と比較すると、光源の出射光量が少なくて済むからである。

その結果、光源としてレーザを用いた場合には、冷却装置を簡略化し、または不要とすることができる。

しかしながら、特許文献４に示されているように、スキャナによってレーザ光をラスタスキャンさせる方法では、黒表示はレーザ光をオフにすることによって実現するが、レーザ光を高速で変調しながら瞬間的にレーザ光が完全に出射されないようにする（光量をゼロにする）ことは難しく、結果として画像コントラストが低下する欠点がある。

そこで、この発明は、特に反射型液晶プロジェクタにおいて、プロジェクタ全体を携帯電話端末などの小型の機器に内蔵できる程度に小型化することができるとともに、プロジェクタとして不可欠な光利用効率の向上および画像コントラストの向上を実現することができるようにしたものである。

赤、緑および青の３色につき単板式に構成する場合に係る、この発明の反射型液晶プロジェクタは、
それぞれ半導体レーザまたは固体レーザであって、かつそれぞれ赤、緑および青のレーザ光ビームを出射する第１、第２および第３のレーザを有する光源部と、
入出射側基板と反射側基板との間に赤、緑および青の画素を構成する液晶層が形成され、入出射側基板に多数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイが形成され、反射側基板に各画素に対応して反射層が形成された反射型液晶パネルと、
光の回折または屈折によって、前記光源部から出射された各色のレーザ光ビームを、それぞれ前記反射型液晶パネルの表示領域の全域に渡り、かつ前記液晶層の対応する画素に入射するように拡散成形する光ビーム拡散成形光学素子と、
この光ビーム拡散成形光学素子によって拡散成形された各色のレーザ光ビームを、それぞれほぼ平行光のビームに変換するレンズ系と、
このレンズ系によって、それぞれほぼ平行光のビームに変換された各色のレーザ光ビームを、それぞれ透過または反射させて、前記入出射側基板から前記反射型液晶パネルに入射させ、前記マイクロレンズを介して前記液晶層に入射させる光学素子と、
前記液晶層を透過した後、前記反射層で反射して、再び前記液晶層を透過し、前記マイクロレンズを介して前記入出射側基板から出射して、前記光学素子で反射し、または前記光学素子を透過した各色の画像光を投射する投射レンズと、
を備えることを特徴とする。

上記の構成の反射型液晶プロジェクタでは、光源部の第１、第２および第３のレーザから出射された赤、緑および青のレーザ光ビームが、それぞれ回折型または屈折型の光ビーム拡散成形光学素子によって、一枚の反射型液晶パネルの表示領域の全域に渡り、かつその液晶層の対応する画素に入射するように拡散成形される結果、赤、緑および青を含む多色画像が外部のスクリーン上に投射されるようになる。

しかも、第１、第２および第３のレーザは、半導体レーザまたは固体レーザであって、著しく小型化することができ、回折型または屈折型の光ビーム拡散成形光学素子も、十分に小型化することができるので、プロジェクタ全体を著しく小型化することができ、携帯電話端末などの小型の機器に内蔵することが可能となる。

さらに、照明光としてレーザ光を使用するので、光利用効率が向上するとともに、黒表示は、各色のレーザ光ビームをオフにすることによってではなく、液晶駆動回路により液晶層の赤、緑および青の画素からなる対応する表示単位を遮光することによって実現されるので、画像コントラストが低下することもない。

さらに、特許文献４に示されたレーザスキャン方式とは異なり、液晶パネルで変調された画像光が投射レンズによって拡散光として拡大投影されるため、画面のチラツキ感がほとんどなく、液晶に特有な「落ち着いた」画像が得られる利点がある。

以上のように、この発明によれば、特に反射型液晶プロジェクタにおいて、プロジェクタ全体を携帯電話端末などの小型の機器に内蔵できる程度に小型化することができるとともに、プロジェクタとして不可欠な光利用効率の向上および画像コントラストの向上を実現することができる。

［１．第１の実施形態（単板式）：図１〜図１０］
第１の実施形態として、赤、緑および青の３色につき一枚の反射型液晶パネルを用いる単板式の場合を示す。

（１−１．第1の例：図１〜図６）
図１に、単板式の反射型液晶プロジェクタの第１の例として、光ビーム拡散成形光学素子として回折光学素子を用いる場合を示す。

方向を明確にするために、図示するように、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。Ｙ方向は、図１では紙面に垂直な方向である。

＜光源部＞
この例では、光源として、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂを、Ｘ方向に配列して設ける。

赤色レーザ１１Ｒおよび青色レーザ１１Ｂとしては、それぞれ半導体レーザを用いる。例えば、赤色レーザ１１Ｒとしては、ＩｎＧａＡｓＰ系やＩｎＡｌＧａＰ系のものを用い、青色レーザ１１Ｂとしては、ＧａＮ系やＩｎＧａＮ系のものを用いる。

一方、緑のレーザ光を出射する半導体レーザは、現在のところ実現されていないため、緑色レーザ１１Ｇとしては、半導体レーザによって励起される固体レーザ、いわゆるＤＰＳＳ（Ｄｉｏｄｅ Ｐｕｍｐｅｄ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ）レーザ、例えば、ＹＶＯ４＋ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、結晶ＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ Ｐｏｌｅｄ ＬｉＮｂＯ３）、またはＰＰ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ Ｐｏｌｅｄ）ＭｇＯ・ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）などを用いる。

赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂの発振モードは、マルチモードでもよい。温度変化などに対するモード安定性や偏光安定性を得るために、半導体レーザでは狭ストライプ幅によって横モード安定化を図り、固体レーザでは周期的分極反転（ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ ｐｏｌｅｄ）によって偏光安定化を図ることがあるが、この発明では、後述の光ビーム拡散成形光学素子（回折光学素子または屈折型光学素子）の入射光ビームの形状に対する鈍感性によって、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂとして、マルチモードの半導体レーザまたは固体レーザを用いることができる。

もちろん、シングルモードの半導体レーザまたは固体レーザを用いてもよい。一般に半導体レーザの場合は、モード制御をするよりは、多モード発振まで利用できるようにすることによって、使用できる半導体レーザの歩留まりが向上し、製造コストが低下する。

一例として、赤色レーザ１１Ｒとしては、発振波長６３５ｎｍ〜６４０ｎｍのＩｎＡｌＧａＰ系の半導体レーザを用い、青色レーザ１１Ｂとしては、発振波長４４５ｎｍのＡｌＧａＮ系の半導体レーザを用いる。それぞれ、出力は１００ｍＷ、垂直方向の光発散角は３０度（ＦＷＨＭ）、水平方向の光発散角は１０度、横モードはシングルモード、縦モードはマルチモードである。

緑色レーザ１１Ｇとしては、８０８ｎｍ半導体レーザ励起、発振波長５３２ｎｍの、ＹＶＯ４＋ＫＴＰ二次高調波利用の固体レーザを用いる。出力は１００ｍＷ、横モードはシングルモード、縦モードはマルチモードである。

レーザ光ビーム１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ間の平行度は、後述の回折光学素子２１によって拡散成形されたレーザ光ビーム２Ｒ，２Ｇおよび２Ｂのフィールドレンズ３１への入射角を制御する上で重要であるが、その平行度がＸ方向およびＹ方向で１度以内に収まるようにする。具体的には、いわゆるアクティブアライメント方式によって、レーザ光を発振しつつ、そのような平行度になるように制御する。

赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂから出射された赤、緑および青のレーザ光ビーム１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂは、例えば、それぞれλ／２板（１／２波長板）１３Ｒ，１３Ｇおよび１３Ｂを透過させて、回折光学素子２１に入射させる。

半導体レーザまたは固体レーザから出射されたレーザ光は、レーザ内部電界の変動のために、偏光方向が必ずしもデバイスごとに一定ではなく、デバイスの組立て精度によっても、偏光方向がばらつくが、このようにλ／２板１３Ｒ，１３Ｇおよび１３Ｂを挿入し、かつその回転位置を調整することによって、後述の反射型液晶パネル４０に入射する各色のレーザ光ビーム３Ｒ，３Ｇおよび３Ｂの偏光方向を反射型液晶パネル４０の偏光軸に合致させることができる。

λ／２板の代わりに、適切な位相差フィルムまたは位相差板を用いて偏光方向を補正するようにしてもよい。例えば、一般的に使用されているＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ励起ＹＶＯ４＋ＫＴＰ二次高調波利用の固体レーザは、デバイスごとに偏光方向が変わり、偏光比１０程度のものが多い。このような場合、適切な位相差フィルムを用いてリターデーション値を補償し最適化することによって、偏光比を大きくすることができる。

このようにλ／２板や位相差フィルムなどにより偏光軸を調整することによって、反射型液晶パネル４０には偏光板が不要となり、光の損失を少なくすることができ、偏光板に付着したゴミの影が投影されることもなくなる。

＜光ビーム拡散成形光学素子としての回折光学素子＞
この発明では、回折型または屈折型の光ビーム拡散成形光学素子によって、反射型液晶プロジェクタの光源としての半導体レーザまたは固体レーザから出射されたレーザ光ビームを、反射型液晶パネルの表示領域の全域に渡るように拡散成形するが、図１の例は、その光ビーム拡散成形光学素子として回折光学素子を用いる場合である。

回折光学素子（ＤＯＥ：Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）それ自体は、“Ｄｉｆｆｕｓｅｒ”または“Ｂｅａｍ Ｓｈａｐｅｒ”などとして知られている。

例えば、参考文献１（Ａｄａｍ Ｆｅｄｏｒ；Ｄｉｇｉｔａｌ Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｒｐ．“Ｂｉｎａｒｙ Ｏｐｔｉｃ Ｄｉｆｆｕｓｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ”）には、“Ｄｉｆｆｕｓｅｒ”または“Ｂｅａｍ Ｓｈａｐｅｒ”によって光ビームを拡散成形することが示されており、参考文献２（池田欣史「回折型レンズ」；ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ ２００５年 Ｎｏ３ ｐｐ１７５〜１７８）には、「回折型レンズ」の製造方法などが示されている。

“Ｄｉｆｆｕｓｅｒ”は、入射した光ビームのある１点の光を出力プレーン（Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｌａｎｅ）上の多数の点に回折するように（１：Ｎのマッピング）、入射した光ビームの各点の光を出力プレーン上の各点に回折するものであり、“Ｂｅａｍ Ｓｈａｐｅｒ”は、入射した光ビームのある１点の光を出力プレーン上のある１点に回折するように（１：１のマッピング）、入射した光ビームの各点の光を出力プレーン上の各点に回折するものである。

図１の例では、回折光学素子２１として、それぞれ透過型の赤用回折光学素子２１Ｒ、緑用回折光学素子２１Ｇおよび青用回折光学素子２１Ｂを、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂの配列方向に配列して設ける。

赤用回折光学素子２１Ｒは、赤色レーザ１１Ｒから出射された赤のレーザ光ビーム１Ｒを、レーザ光ビーム２Ｒおよび３Ｒで示すように反射型液晶パネル４０の表示領域の全域に渡り、かつ後述のように反射型液晶パネル４０の液晶層４１の赤の画素（赤表示用の副画素）に入射するように拡散成形するものとする。

同様に、緑用回折光学素子２１Ｇは、緑色レーザ１１Ｇから出射された緑のレーザ光ビーム１Ｇを、レーザ光ビーム２Ｇおよび３Ｇで示すように反射型液晶パネル４０の表示領域の全域に渡り、かつ液晶層４１の緑の画素（緑表示用の副画素）に入射するように拡散成形するものとし、青用回折光学素子２１Ｂは、青色レーザ１１Ｂから出射された青のレーザ光ビーム１Ｂを、レーザ光ビーム２Ｂおよび３Ｂで示すように反射型液晶パネル４０の表示領域の全域に渡り、かつ液晶層４１の青の画素（青表示用の副画素）に入射するように拡散成形するものとする。

すなわち、例えば、赤用回折光学素子２１Ｒ、緑用回折光学素子２１Ｇおよび青用回折光学素子２１Ｂを、それぞれＤｉｆｆｕｓｅｒとする場合、図２に示すように（ただし、図２では、図１に示すフィールドレンズ３１による光の屈折、および図１に示す偏光ビームスプリッタ３３を省略している）、ある色用の回折光学素子２１ａは、その回折パターン形成部２１ｃに入射したレーザ光ビーム１ａを、上記のようなマッピングによって反射型液晶パネル４０の表示領域４３の、各コーナーの点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を含む全域に回折するものとし、回折光学素子２１全体としては、回折光学素子２１Ｒ，２１Ｇおよび２１Ｂからの各色の回折光が、それぞれドット状に拡散し、表示領域４３上で各ドットが重なるように均一化され、表示領域４３を照射するように構成する。

レーザから出射されたレーザ光ビームは、一般にＧａｕｓｓｉａｎ形状をしており、そのままでは、反射型液晶パネル４０上に均一に照射させることは難しいが、このように回折光学素子２１によりレーザ光ビームを拡散成形して反射型液晶パネル４０上に照射させることによって、反射型液晶パネル４０上に均一な輝度分布を得ることができる。

各色用の回折光学素子２１Ｒ，２１Ｇおよび２１Ｂは、一枚の透明基板に集積して形成することが望ましい。これによって、回折光学素子２１Ｒ，２１Ｇおよび２１Ｂを個々に形成した後、位置合わせをして配置する場合に比べて、回折光学素子２１Ｒ，２１Ｇおよび２１Ｂの位置合わせを容易かつ正確に行うことができるとともに、回折光学素子２１全体を小型化することができる。

以上のような回折光学素子２１は、各色のレーザ光ビーム１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂのビーム径やビーム形状、得ようとするスクリーン上の輝度分布などをもとに、コンピュータシミュレーションを行った上で、作成することができる。

図１の例では、
ｔａｎθ＝ｄ／Ｄ ‥‥‥‥‥‥‥‥（１）
ｔａｎψ＝（Ｌ−Ｅ・ｓｉｎβ）／Ｄ ‥‥（２）
ｔａｎα＝φ／Ｄ ‥‥‥‥‥‥‥‥（３）
が成立する。

ここで、
Ｅ：各レーザ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂと回折光学素子２１との距離、
φ：レーザ光ビーム１Ｇのビーム径、
Ｌ：レーザ光ビーム１Ｇとレーザ光ビーム１Ｒまたは１Ｂとの間の距離、
β：レーザ光ビーム１Ｒまたは１Ｂのレーザ光ビーム１Ｇに対する平行度（傾き角）、
θ：レーザ光ビーム２Ｇの拡散角、
Ｄ：回折光学素子２１とフィールドレンズ３１との距離、
ｄ：レーザ光ビーム２Ｇのフィールドレンズ３１上での拡散距離、
ψ：反射型液晶パネル４０への光入射角、
α：反射型液晶パネル４０での光発散角、
である。距離は、いずれも空気中換算値である。

平行度（傾き角）βは、上記のように１度以内とする。拡散角θは１５度程度以下、光入射角ψは７〜９度程度とする。

また、各レーザ１１Ｒ，１１Ｇおよび１１Ｂは擬似的に点光源とみなされるため、光発散角αは、±１度以下というように十分に小さくすることができる。

したがって、スクリーン上への照射光量は、光源としてランプを使用した場合に比べて著しく増加させることができ、光利用効率は、単板式であっても、３０％程度に向上させることができる。そのため、レーザ出力を低減させ、各レーザでの発熱を抑制することができる。このような高効率の反射型液晶プロジェクタは、これまで存在しない。

＜回折光学素子と反射型液晶パネルとの間の光学系＞
図1に示すように、回折光学素子２１の前方にはフィールドレンズ３１を配置して、赤用回折光学素子２１Ｒによって拡散成形された赤のレーザ光ビーム２Ｒ、緑用回折光学素子２１Ｇによって拡散成形された緑のレーザ光ビーム２Ｇ、および青用回折光学素子２１Ｂによって拡散成形された青のレーザ光ビーム２Ｂを、それぞれほぼ平行光のレーザ光ビーム３Ｒ，３Ｇおよび３Ｂに変換する。

さらに、フィールドレンズ３１の前方には偏光ビームスプリッタ３３を配置して、フィールドレンズ３１によってほぼ平行光とされたレーザ光ビーム３Ｒ，３Ｇおよび３Ｂを、それぞれ偏光ビームスプリッタ３３を透過させて反射型液晶パネル４０に入射させる。

＜反射型液晶パネル＞
反射型液晶パネル４０は、入出射側基板５０と反射側基板（バックプレーン）６０との間に液晶層４１を形成し、入出射側基板５０にマイクロレンズアレイを形成し、反射側基板６０に反射層を形成する。

一例として、図３または図４に示すように、入出射側基板５０は、石英などからなる透明基板に、透明樹脂などによって、マイクロレンズ５１ａが多数配列されたマイクロレンズアレイ５１を形成し、背面側に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電材料からなる対向共通電極４５を形成する。

反射側基板６０は、石英や単結晶シリコンなどからなる支持基板の一面側に、図３および図４では省略した、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたアクティブマトリクス方式による液晶駆動回路を形成し、その液晶駆動回路上に、反射層６１Ｒ，６１Ｇおよび６１Ｂからなる組を多数配列形成し、前面側に、ＩＴＯなどの透明導電材料からなる画素電極４７Ｒ，４７Ｇおよび４７Ｂからなる組を多数配列形成する。

反射型液晶パネル４０としては、上記の入出射側基板５０および反射側基板６０を、両者間に僅かな間隙が形成されるように、対向共通電極４５と画素電極４７Ｒ，４７Ｇおよび４７Ｂとを対向させて配置し、両者間に液晶を注入して、液晶層４１を形成し、赤の画素（赤表示用の副画素）Ｐｒ、緑の画素（緑表示用の副画素）Ｐｇおよび青の画素（青表示用の副画素）Ｐｂを形成する。液晶モードは、ＥＣＢモードなど、通常の反射型液晶のモードでよい。

この場合、画素Ｐｒ，ＰｇおよびＰｂの組（画素電極４７Ｒ，４７Ｇおよび４７Ｂの組）からなる表示単位４９は、レーザ光ビームの入射側から見て、図５に示すようなΔ配列（それぞれの表示単位４９の中心が三角形の頂点に位置する配列）とし、または正方配列（同色の画素がＹ方向に配列される配列）とする。

図５のように表示単位４９をΔ配列とする場合には、マイクロレンズ５１ａは、同図に示すように、レーザ光ビームの入射側から見て六角形状のものを、１つの表示単位４９に対して１つの割合で形成し、表示単位４９を正方配列とする場合には、マイクロレンズ５１ａは、レーザ光ビームの入射側から見て矩形（正方形または長方形）状のものを、１つの表示単位４９に対して１つの割合で形成する。

また、表示単位４９を正方配列とし、画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂ上の光源像を、画素ごとのドット状（スポット状）ではなく、Ｙ方向に延長するライン状（スリット状）のものとする場合には、マイクロレンズ５１ａは、Ｙ方向に延長するシリンドリカルレンズとすることができる。

反射型液晶パネル４０に入射するレーザ光ビーム３Ｒ，３Ｇおよび３Ｂは、それぞれフィールドレンズ３１によって、ほぼ平行光のビームとされるので、それぞれのマイクロレンズ５１ａは、球面収差を抑制するために非球面とすることが望ましい。

画素電極４７Ｒ，４７Ｇおよび４７Ｂと反射層６１Ｒ，６１Ｇおよび６１Ｂとは、それぞれ電気的に接続するが、そのコンタクトは、図５に示すように、それぞれ画素電極４７Ｒ，４７Ｇおよび４７Ｂのコーナー部４７ｒ，４７ｇおよび４７ｂで行うようにする。

図３は、反射層６１Ｒ，６１Ｇおよび６１Ｂを、対応するマイクロレンズ５１ａの主点Ｈを中心とした、マイクロレンズ５１ａの焦点距離またはそれより若干小さい距離の半径の球面上に、同じ球面状の凹面状の湾曲ミラーとして形成する場合である。このような湾曲ミラーは、後述のように、エッチングなどにより絶縁層の表面を球面とし、その球面上にアルミニウム層を生成することによって、形成することができる。

一例として、図１および図３において入射角ψおよびその発散角がαで示すような斜め光が入射したとき、反射層としての湾曲ミラーで反射した戻り光が、偏光ビームスプリッタ３３の有効利用範囲に収まるためには、次の式（４）の条件を満たすことが望ましい。

０．９ｆ≦Ｒ≦ｆ ‥‥（４）
ただし、
Ｒ：マイクロレンズ５１ａの主点Ｈを中心とした上記の球面の半径、
ｆ：マイクロレンズ５１ａの焦点距離、
である。

式（４）は、実験の結果、反射層としての湾曲ミラーの半径Ｒは、マイクロレンズ５１ａの焦点距離ｆの９０％以上、１００％以下が望ましいことを、示すものである。

マイクロレンズ５１ａの焦点距離ｆは、主点Ｈからの空気中換算値で１００μｍ程度以上、マイクロレンズ５１ａの主点Ｈから対向共通電極４５までの距離は、材料中の実距離で１２０μｍ程度以下、画素Ｐｒ，ＰｇおよびＰｂ（画素電極４７Ｒ，４７Ｇおよび４７Ｂ、反射層６１Ｒ，６１Ｇおよび６１Ｂ）のＸ方向の幅は、それぞれ６〜１０μｍ程度とする。

これによれば、図１に示したように、それぞれ赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂから出射され、それぞれ赤用回折光学素子２１Ｒ、緑用回折光学素子２１Ｇおよび青用回折光学素子２１Ｂで拡散成形され、それぞれフィールドレンズ３１でほぼ平行光のビームとされ、それぞれ偏光ビームスプリッタ３３を透過して、それぞれ反射型液晶パネル４０の入出射側基板５０に入射した赤、緑および青のレーザ光ビーム３Ｒ，３Ｇおよび３Ｂは、図３に示すように、それぞれマイクロレンズ５１ａで分配集光されて、液晶層４１の対応する画素Ｐｒ，ＰｇおよびＰｂ（画素電極４７Ｒ，４７Ｇおよび４７Ｂ）を透過し、対応する反射層６１Ｒ，６１Ｇおよび６１Ｂで反射して、同じ画素Ｐｒ，ＰｇおよびＰｂを逆方向に透過し、同じマイクロレンズ５１ａから逆方向に出射して、上記の光発散角αをほぼ同程度に維持した状態で、偏光ビームスプリッタ３３に入射する。

すなわち、上記の赤用回折光学素子２１Ｒは、赤色レーザ１１Ｒから出射された赤のレーザ光ビーム１Ｒを、これが最終的にマイクロレンズ５１ａを介して液晶層４１の赤の画素Ｐｒに入射するように拡散成形するものとし、緑用回折光学素子２１Ｇは、緑色レーザ１１Ｇから出射された緑のレーザ光ビーム１Ｇを、これが最終的にマイクロレンズ５１ａを介して液晶層４１の緑の画素Ｐｇに入射するように拡散成形するものとし、青用回折光学素子２１Ｂは、青色レーザ１１Ｂから出射された青のレーザ光ビーム１Ｂを、これが最終的にマイクロレンズ５１ａを介して液晶層４１の青の画素Ｐｂに入射するように拡散成形するものとする。

液晶層４１の画素Ｐｒの部分には赤の画像信号が印加されて、画素Ｐｒの部分の透過率が変調制御され、液晶層４１の画素Ｐｇの部分には緑の画像信号が印加されて、画素Ｐｇの部分の透過率が変調制御され、液晶層４１の画素Ｐｂの部分には青の画像信号が印加されて、画素Ｐｂの部分の透過率が変調制御される。

したがって、画素Ｐｒの部分を透過したレーザ光として、赤の画像光が得られ、画素Ｐｇの部分を透過したレーザ光として、緑の画像光が得られ、画素Ｐｂの部分を透過したレーザ光として、青の画像光が得られる。

反射層６１Ｒ，６１Ｇおよび６１Ｂは、それぞれ、図３に示したように全体が上記の球面に沿うものではなく、図３の場合より幾分大きい曲率（幾分小さい曲率半径）で湾曲したものとしてもよい。

また、図４に示したように、反射層６１Ｒ，６１Ｇおよび６１Ｂを、それぞれ平面（平板）状のものとし、両側の反射層６１Ｒおよび６１Ｂを、中央の反射層６１Ｇに対して逆方向に角度ηだけ傾けることによって、反射層６１Ｒ，６１Ｇおよび６１Ｂを、近似的に上記の球面上に位置させるようにしてもよい。角度ηは、３〜５度程度とする。

この場合、図４では示していないが、反射層６１Ｒ，６１Ｇおよび６１Ｂで反射した光が隣接する画素（副画素）または表示単位に漏れる可能性があるが、上記の光発散角αが±１度程度で十分に小さいため、その漏れ光量は少なく、混色による色純度の低下は少ない。

＜投射レンズによる投射＞
図１に示すように、上記のように反射型液晶パネル４０から出射した赤、緑および青の画像光（反射レーザ光ビーム）５Ｒ，５Ｇおよび５Ｂは、それぞれ偏光ビームスプリッタ３３で反射させ、全体として多色画像光として、投射レンズ９０によって、プロジェクタ外部のスクリーン上に投射する。投射レンズ９０は、複数のレンズを組み合わせたものである。これによって、スクリーン上に多色画像が映し出される。

＜効果＞
上述した例の単板式の反射型液晶プロジェクタは、光源として、それぞれ半導体レーザまたは固体レーザからなる赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂを用い、かつ各色用の回折光学素子２１Ｒ，２１Ｇおよび２１Ｂを用いるので、光源部およびプロジェクタ全体の光学系を著しく小型化することができる。

回折光学素子２１Ｒ，２１Ｇおよび２１Ｂの最大回折角は、反射型液晶パネル４０上における輝度の均一性とトレードオフ（ｔｒａｄｅ ｏｆｆ）の関係にあるが、輝度の均一性を損ねない範囲で３０度程度まで大きくすることができ、これにより回折光学素子２１とフィールドレンズ３１との距離を短縮することができ、プロジェクタ全体の長さを短縮することができる。

具体的に、プロジェクタ全体の光学系は、Ｘ方向およびＹ方向の幅を投射レンズ９０の部分を除いて１ｃｍ程度、Ｚ方向の長さを３．５ｃｍ程度、体積を数ｃｍ^３〜１０ｃｍ^３程度に、小型化することができる。

また、光源として、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂからなるレーザ光源を用いるので、上記のように光発散角αを±１度以下というように十分に小さくすることができ、光利用効率を３０％程度というように十分に高くすることができる。したがって、レーザ出力パワーを小さくすることができ、発熱対策上および安全対策上、有利となる。

また、光源としてランプを用いる場合には、アパーチャーなどを利用しないと、光発散角が大きく（通常は１０度〜１５度程度）、単板式の場合、混色を生じ、色純度が低下するが、この発明の上述した例の単板式の反射型液晶プロジェクタでは、上記のように光発散角αを±１度以下というように十分に小さくすることができるので、混色による色純度の低下を生じない。

また、投射レンズ９０への光入射角も小さくすることができるので、投射レンズ９０としてＦナンバーの大きいレンズを使用することができ、投射レンズ９０の設計の自由度が増し、投射レンズ９０の低コスト化を図ることができる。

さらに、黒表示は、各色のレーザ光ビーム１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂをオフにすることによってではなく、液晶駆動回路により液晶層４１の対応する表示単位を遮光することによって実現されるので、画像コントラストが低下することもない。

さらに、上記のように光発散角αおよび光入射角ψを小さくすることができるので、光が反射型液晶パネル４０に斜めに入射することによるコントラストの低下を低減することができる。

この発明の基本となる考えは、透過型の液晶プロジェクタにも適用することができ、その場合には、図１において、反射型液晶パネル４０の代わりに、マイクロレンズアレイを形成した入射側基板とアクティブマトリクス方式による液晶駆動回路を形成した出射側基板との間に液晶層を形成した透過型液晶パネルを設けて、フィールドレンズ３１によってほぼ平行光とされた各色のレーザ光ビーム３Ｒ，３Ｇおよび３Ｂを直接、その透過型液晶パネルに入射させ、透過型液晶パネルを透過させて、各色の画像光とし、投射レンズによって投射する構成とする。

しかし、画素ピッチを小さくして液晶パネルを高精細化する場合、波長に応じた回折限界以下に画素ピッチを小さくすることはできない。そのため、図６（Ａ）に透過型の場合の、各画素の透過領域Ａｒ，Ａｇ，Ａｂとそれぞれを透過するレーザ光のスポット４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとの関係を示し、図６（Ｂ）に反射型の場合の、各画素の反射領域Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂとそれぞれで反射するレーザ光のスポット４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとの関係を示すように、反射型の場合の方が、透過型の場合より、画素範囲を広く使用することができ、液晶パネルを高精細化しやすくなる。

（１−２．第２の例：図７および図８）
図７に、単板式の反射型液晶プロジェクタの第２の例として、光ビーム拡散成形光学素子として屈折型光学素子を用いる場合を示す。

この例でも、光源として、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂを設けるが、この例では、例えば、両側のレーザ光ビーム１Ｒおよび１Ｂが、フィールドレンズ３１の主点に向かうように、中央のレーザ光ビーム１Ｇに対して、それぞれ所定角度で傾斜するように、各レーザ１１Ｒ，１１Ｇおよび１１Ｂを配置する。

これは、屈折型光学素子の場合には、上述した回折光学素子の場合と異なり、中心光は斜めに入射させて出射光の中心線を一致させた方が、光学系の設計が簡単であるからである。もちろん、図１の例と同様に、各色のレーザ光ビーム１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂを平行にしてもよい。

そして、この例では、光ビーム拡散成形光学素子として屈折型光学素子を用い、各レーザ１１Ｒ，１１Ｇおよび１１Ｂから出射された各色のレーザ光ビーム１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂを、例えば、それぞれλ／２板１３Ｒ，１３Ｇおよび１３Ｂを透過させて、屈折型光学素子２３に入射させる。

屈折型光学素子それ自体は、知られており、インターネット上（例えば、ＵＲＬ；http://www.rpcphotonics.com/engineer_diffuser.htm）などで参照することができる。

屈折型光学素子は、多様な形状および曲率をもったマイクロレンズを２次元的に集合させたもので、光の屈折によって光ビームを拡散成形することができる。各マイクロレンズは、辺の長さが５０μｍ程度の、異なった曲率、半径のもので、各マイクロレンズに入射した光は、マイクロレンズで屈折され、重なり合って、最終的に所定の形状に成形され、輝度分布も均一にすることができる。

回折光学素子の場合は、表面に形成された微小な回折パターンが回折像を形成し、それら回折光を重ね合わせるのに対して、屈折型光学素子の場合は、各マイクロレンズが、入射光を屈折させ、集光拡散させ、重畳することによって、所定の形状に成形され、輝度分布の均一性も得られる。

図７の例では、屈折型光学素子２３として、各色のレーザ光ビーム１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂに対して共通の、図８（Ａ）（Ｂ）に一部分を拡大して示すように一面側に上記のようなマイクロレンズ２３ａを２次元的に多数形成したものを配置し、各色のレーザ光ビーム１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂを、それぞれレーザ光ビーム２Ｒ，２Ｇおよび２Ｂで示すように反射型液晶パネル４０の表示領域の全域に渡り、かつ反射型液晶パネル４０の液晶層４１の対応する画素に入射するように拡散成形する。なお、図８（Ｂ）の光９は、あるマイクロレンズに入射した光の屈折の様子を示したものである。

屈折型光学素子では、屈折率は素子を形成している材料の分散関係のみによって決まり、可視光領域では各色の光に対する屈折率がほとんど変わらないので、このように屈折型光学素子２３を各色のレーザ光ビーム１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂに対して共通にすることができる。

このような屈折型光学素子２３は、コンピュータシミュレーションにより設計し、電鋳によりマスターを作り、樹脂を用いて作成することができる。

屈折型光学素子２３と偏光ビームスプリッタ３３との間にフィールドレンズ３１を配置して、屈折型光学素子２３によって拡散成形された各色のレーザ光ビーム２Ｒ，２Ｇおよび２Ｂを、それぞれほぼ平行光のレーザ光ビームに変換することや、反射型液晶パネル４０の構成など、他の点は、図１の例と同じである。したがって、この例でも、図１の例と全く同様の効果が得られる。

（１−３．反射側基板の構成および製造方法の例：図９および図１０）
反射型液晶パネル４０の反射側基板（バックプレーン）６０は、基本的に、アクティブマトリクス方式による液晶駆動回路、および反射層６１Ｒ，６１Ｇおよび６１Ｂを形成したものであればよいが、一例として、図９に示すように構成することができる。

具体的に、この例では、石英やシリコンなどからなる支持基板６３上に、ＳｉＯ２などからなるバッファ層６４を形成し、バッファ層６４上に、ＷＳｉなどからなる迷光入射防止層６５を形成し、迷光入射防止層６５上に、ＳｉＯ２などからなる層間絶縁層６６ａを形成する。

さらに、層間絶縁層６６ａ上に、高温ポリシリコンなどからなる活性層７１を形成し、活性層７１上に、酸化膜（熱酸化膜）７２および７３を形成し、酸化膜７２上にゲート電極７４を形成し、酸化膜７３上に保持用容量７５を形成する。

さらに、層間絶縁層６６ａ上に、層間絶縁層６６ｂを形成し、層間絶縁層６６ｂ上に、活性層７１に接続した状態で、アルミニウムなどからなる信号線７６および信号線引き出し層７７を形成するとともに、層間絶縁層６７を形成する。

さらに、層間絶縁層６７上に、信号線引き出し層７７に接続した状態で、チタンなどからなるブラック金属層７８を形成し、ブラック金属層７８上に層間絶縁層６８を形成し、層間絶縁層６８上に、ブラック金属層７８に接続した状態で、金属層７９を形成する。

さらに、金属層７９上に層間絶縁層６９を形成し、層間絶縁層６９中に、金属層７９に接続した状態で、アルミニウムなどからなる反射層６１ａを形成するとともに、コンタクトホール６２を形成し、層間絶縁層６９上に、コンタクトホール６２内を介して金属層７９に接続した状態で、ＩＴＯなどからなる画素電極４７ａを形成する。

以上のように形成された反射側基板６０と入出射側基板５０を、両者間に僅かな間隙が形成されるように、画素電極４７ａと対向共通電極４５を対向させて配置し、両者間に液晶を注入して液晶層４１を形成する。

ＴＦＴ回路としては、支持基板６３を石英などとして、上記のように高温ポリシリコンによって形成するほか、支持基板６３を単結晶シリコンとした、いわゆるＬＣＯＳを使用してもよい。高温ポリシリコンの場合には、アイソレーションが不要であり、マスク枚数が少なく、低価格化が可能であり、単結晶シリコンの場合には、ＬＳＩ技術を利用した高精細化およびトランジスタ駆動能力の向上を図ることができる。

以上のような反射側基板６０は、一例として、図１０に示す方法によって製造する。具体的に、まず、図１０（Ａ）に示すように、支持基板６３上に、上記のようなＴＦＴ回路（図９のバッファ層６４から層間絶縁層６８までの部分）８１を形成し、ＴＦＴ回路８１上に、金属層７９を形成し、金属層７９上に、上記の層間絶縁層６９の下層部分を構成する層間絶縁層６９ａを形成する。

次に、グレースケール法や多重マスク法によるリソグラフィーによって、図１０（Ｂ）に示すように、層間絶縁層６９ａの上面側を球面状にドライエッチングし、次に、図１０（Ｃ）に示すように、エッチング後の層間絶縁層６９ａ上に、反射層６１を全面的に形成し、次に、図１０（Ｄ）に示すように、反射層６１の一部をドライエッチングして、個々の反射層６１Ｒ，６１Ｇおよび６１Ｂを形成する。

次に、図１０（Ｅ）に示すように、反射層６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂ上に、上記の層間絶縁層６９の上層部分を構成する層間絶縁層６９ｃを形成し、層間絶縁層６９ｃ中に、コンタクトホール６２を形成し、層間絶縁層６９ｃ上に、個々の画素電極４７Ｒ，４７Ｇおよび４７Ｂを形成する。

（１−４．光学系の他の例）
半導体レーザから出射されるレーザ光ビームは、断面形状が円形ではなく、垂直方向および水平方向に異なる角度で発散するが、回折光学素子または屈折型光学素子に入射するレーザ光ビームは、断面形状が円形に近いものが望ましい。また、ＤＰＳＳレーザから出射されるレーザ光ビームは、実際上、ビーム径がかなり小さい。

上記の光発散角αは、レーザから出射されたレーザ光ビームのビーム径に応じたものとなり、ビーム径が小さいほど、光発散角αが小さくなる。そのため、上記のように反射型液晶パネル４０に入射したレーザ光をマイクロレンズ５１ａによって集光して対応する画素に入射させる場合、できるだけ集光形状を小さくするには、レーザから出射されるレーザ光ビームのビーム径をできるだけ小さくする必要がある。

しかし、例えば、図１の例で、各色用の回折光学素子２１Ｒ，２１Ｇおよび２１Ｂを、それぞれ周期的なピッチによって回折光を２次元方向に均一的に拡散させる、いわゆるＤｉｆｕｓｅｒとして形成する場合、回折光学素子２１Ｒ，２１Ｇおよび２１Ｂには、それぞれ複数の基本周期を覆ってレーザ光ビームが入射することが必要であり、緑用の回折光学素子２１Ｇに入射するレーザ光ビーム１Ｇのビーム径が小さすぎると、緑の回折光については、２次元方向に均一的に拡散させることができなくなる。

そのため、回折光学素子２１に入射する各色のレーザ光ビーム１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂのビーム径は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度とすることが望ましい。上記の基本周期は、実用的には０．２ｍｍ程度であるからである。

そこで、光源部としては、例えば、半導体レーザからなる赤色レーザ１１Ｒおよび青色レーザ１１Ｂから出射されたレーザ光ビーム１Ｒおよび１Ｂは、それぞれ、コリメーションレンズによって、ビーム断面形状を円形に近づけ、かつ回折光学素子２１の位置でビーム径を０．８ｍｍ程度とするとともに、非点収差を軽減し、ＤＰＳＳレーザからなる緑色レーザ１１Ｇから出射されたレーザ光ビーム１Ｇは、ビームエクスパンダーによって、ビーム径を拡大して、回折光学素子２１の位置で０．６ｍｍ程度とする。

赤色レーザ、緑色レーザおよび青色レーザは、それぞれ出射面（出力面）が一方向に延長または配列されたものとすることができる。このように各レーザを出射面が一方向に延長または配列されたものとすることによって、各色のレーザ光全体の光量を増加させ、画像の輝度を高めることができるとともに、レーザに特有のスペックルノイズを低減することができる。さらに、各レーザを一枚の基板に集積することもできる。

いずれの色のレーザ光ビームを中央にするかは任意であるが、例えば、回折光学素子としてＤｉｆｆｕｓｅｒを用いる場合、上記の回折角を大きくするには、図示した各例とは異なり、短波長の青のレーザ光ビームを中央にすることが望ましい。

なお、図１および図７の例は、フィールドレンズ３１によってほぼ平行光とされた各色のレーザ光ビーム３Ｒ，３Ｇおよび３Ｂを、偏光ビームスプリッタ３３を透過させて反射型液晶パネル４０に入射させ、反射型液晶パネル４０の反射側基板６０で反射して反射型液晶パネル４０から出射した各色の画像光５Ｒ，５Ｇおよび５Ｂを、偏光ビームスプリッタ３３で反射させて投射レンズ９０に入射させる場合であるが、逆に、レーザ光ビーム３Ｒ，３Ｇおよび３Ｂを、偏光ビームスプリッタで反射させて反射型液晶パネルに入射させ、反射型液晶パネルの反射側基板で反射し反射型液晶パネルから出射した各色の画像光を、偏光ビームスプリッタを透過させて投射レンズに入射させる構成および配置とすることもできる。

［２．第２の実施形態（２板式）：図１１］
第２の実施形態として、赤、緑および青の３色につき２枚の反射型液晶パネルを用いる２板式の反射型液晶プロジェクタの例を、図１１に示す。

この例では、半導体レーザからなる赤色レーザ１１Ｒから出射された赤のレーザ光ビーム１Ｒ、および半導体レーザからなる青色レーザ１１Ｂから出射された青のレーザ光ビーム１Ｂは、それぞれ、コリメーションレンズ１５Ｒおよび１５Ｂによって上記のように断面形状を円形に近づけて、屈折型光学素子２３に入射させ、ＤＰＳＳレーザからなる緑色レーザ１１Ｇから出射された緑のレーザ光ビーム１Ｇは、ビームエクスパンダー１７Ｇによって上記のようにビーム径を拡大して、屈折型光学素子２３に入射させる。

この場合、赤および青のレーザ光ビーム１Ｒおよび１Ｂの偏光方向と緑のレーザ光ビーム１Ｇの偏光方向とが互いに直交するように、各レーザ１１Ｒ，１１Ｇおよび１１Ｂを配置する。

そして、屈折型光学素子２３によって、赤および青のレーザ光ビーム１Ｒおよび１Ｂは、それぞれ、反射型液晶パネル４０ＲＢの表示領域の全域に渡り、かつその対応する画素に入射するように拡散成形し、緑のレーザ光ビーム１Ｇは、反射型液晶パネル４０Ｇの表示領域の全域に渡り、かつその各画素に入射するように拡散成形する。

反射型液晶パネル４０ＲＢは、入出射側基板と反射側基板（バックプレーン）との間に赤および青の各画素を構成する液晶層を形成し、入出射側基板にはマイクロレンズアレイを形成し、反射側基板には各画素に対応させて反射層を形成するもので、図１および図７の例の図３または図４に示した反射型液晶パネル４０が赤、緑および青の画素Ｐｒ，ＰｇおよびＰｂの組によって表示単位４９を構成するのに対して、赤および青の画素の組によって１つの表示単位を構成するものである。

反射型液晶パネル４０Ｇは、入出射側基板と反射側基板（バックプレーン）との間に緑の各画素を構成する液晶層を形成し、入出射側基板には必要に応じてマイクロレンズアレイを形成し、反射側基板には各画素に対応させて反射層を形成するもので、１つの画素によって１つの表示単位を構成するものである。

屈折型光学素子２３によって拡散成形された赤、緑および青のレーザ光ビーム２Ｒ，２Ｇおよび２Ｂは、それぞれフィールドレンズ３５によって、ほぼ平行光のレーザ光ビーム３Ｒ，３Ｇおよび３Ｂに変換し、さらに、そのうちの赤および青のレーザ光ビーム３Ｒおよび３Ｂは、偏光ビームスプリッタ３７で反射させて、反射型液晶パネル４０ＲＢに入射させ、反射型液晶パネル４０ＲＢの上記の反射層で反射させて、反射型液晶パネル４０ＲＢから出射させるとともに、緑のレーザ光ビーム３Ｇは、偏光ビームスプリッタ３７を透過させて、反射型液晶パネル４０Ｇに入射させ、反射型液晶パネル４０Ｇの上記の反射層で反射させて、反射型液晶パネル４０Ｇから出射させる。

反射型液晶パネル４０ＲＢは、液晶層の赤の画素の部分に赤の画像信号が印加されて、赤の画素の部分の透過率が変調制御され、液晶層の青の画素の部分に青の画像信号が印加されて、青の画素の部分の透過率が変調制御される。

反射型液晶パネル４０Ｇは、液晶層の各画素（緑の画素、表示単位）の部分に緑の画像信号が印加されて、各画素の部分の透過率が変調制御される。

したがって、それぞれ反射型液晶パネル４０ＲＢの反射層で反射して反射型液晶パネル４０ＲＢから出射した赤および青のレーザ光ビーム５Ｒおよび５Ｂとして、赤および青の画像光が得られ、反射型液晶パネル４０Ｇの反射層で反射して反射型液晶パネル４０Ｇから出射した緑のレーザ光ビーム５Ｇとして、緑の画像光が得られる。

その赤および青の画像光５Ｒおよび５Ｂは、それぞれ偏光ビームスプリッタ３７を透過させて投射レンズ９０に入射させ、緑の画像光５Ｇは、偏光ビームスプリッタ３７で反射させて投射レンズ９０に入射させる。

したがって、投射レンズ９０によって、プロジェクタ外部のスクリーン上に多色画像光７が投射され、スクリーン上に多色画像が写し出される。

図１１の例は、光ビーム拡散成形光学素子として屈折型光学素子２３を用いる場合であるが、図１の例と同様に回折光学素子を用いることもできる。

［３．第３の実施形態（３板式）：図１２］
第３の実施形態として、赤、緑および青の３色につき別個の反射型液晶パネルを用いる３板式の反射型液晶プロジェクタの例を、図１２に示す。

この例では、赤色レーザ１１Ｒおよび青色レーザ１１Ｂから出射された赤および青のレーザ光ビームは、それぞれコリメーションレンズ１５Ｒおよび１５Ｂによって断面形状を円形に近づけた後、それぞれ屈折型光学素子２３Ｒおよび２３Ｂによって、それぞれ反射型液晶パネル４０Ｒおよび４０Ｂの表示領域の全域に渡り、かつその各画素に入射するように拡散成形するとともに、緑色レーザ１１Ｇから出射された緑のレーザ光ビームは、ビームエクスパンダー１７Ｇによってビーム径を拡大した後、屈折型光学素子２３Ｇによって、反射型液晶パネル４０Ｇの表示領域の全域に渡り、かつその各画素に入射するように拡散成形する。

反射型液晶パネル４０Ｒ，４０Ｇおよび４０Ｂは、それぞれ、入出射側基板と反射側基板（バックプレーン）との間に各画素を構成する液晶層を形成し、入出射側基板には必要に応じてマイクロレンズアレイを形成し、反射側基板には各画素に対応させて反射層を形成するもので、それぞれ１つの画素によって１つの表示単位を構成するものである。

屈折型光学素子２３Ｒ，２３Ｇおよび２３Ｂによって拡散成形された赤、緑および青のレーザ光ビーム２Ｒ，２Ｇおよび２Ｂは、それぞれフィールドレンズ３５Ｒ，３５Ｇおよび３５Ｂによって、ほぼ平行光のレーザ光ビーム３Ｒ，３Ｇおよび３Ｂに変換し、さらに、それぞれ、偏光ビームスプリッタ３７Ｒ，３７Ｇおよび３７Ｂで反射させて、反射型液晶パネル４０Ｒ，４０Ｇおよび４０Ｂに入射させ、反射型液晶パネル４０Ｒ，４０Ｇおよび４０Ｂの上記の反射層で反射させて、反射型液晶パネル４０Ｒ，４０Ｇおよび４０Ｂから出射させる。

反射型液晶パネル４０Ｒ，４０Ｇおよび４０Ｂは、それぞれ、液晶層の各画素（表示単位）の部分に赤、緑および青の画像信号が印加されて、各画素の部分の透過率が変調制御される。

したがって、それぞれ反射型液晶パネル４０Ｒ，４０Ｇおよび４０Ｂの反射層で反射して反射型液晶パネル４０Ｒ，４０Ｇおよび４０Ｂから出射した赤、緑および青のレーザ光ビーム５Ｒ，５Ｇおよび５Ｂとして、赤、緑および青の画像光が得られる。

その赤および青の画像光５Ｒおよび５Ｂは、それぞれ、偏光ビームスプリッタ３７Ｒおよび３７Ｂを透過させ、クロスダイクロイックプリズム３９で反射させて投射レンズ９０に入射させ、緑の画像光５Ｇは、偏光ビームスプリッタ３７Ｇを透過させ、クロスダイクロイックプリズム３９を透過させて投射レンズ９０に入射させる。

したがって、投射レンズ９０によって、プロジェクタ外部のスクリーン上に多色画像光７が投射され、スクリーン上に多色画像が写し出される。

この例でも、屈折型光学素子２３Ｒ，２３Ｇおよび２３Ｂの代わりに、それぞれ回折光学素子を用いることもできる。

［４．画像再生装置としての実施形態：図１３］
図１３に、この発明の画像再生装置の一例を示す。

この例は、携帯電話端末１００に、この発明の反射型液晶プロジェクタとして、図１または図７の例のような単板式の反射型液晶プロジェクタ１１０を内蔵したものである。

具体的に、携帯電話端末１００は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどのディスプレイおよび受話用スピーカが設けられた開閉部１０１を、各種キーおよび送話用マイクロホンが設けられた基底部１０２に対して開閉できる折り畳み型のもので、例えば、その基底部１０２の一側部に反射型液晶プロジェクタ１１０を、上記の投射レンズ９０が設けられた投射レンズ部１１１を側方に突出させて内蔵する。

これによれば、携帯電話通信網によって取得され、または携帯電話端末１００に内蔵されたカメラで被写体を撮影することにより得られて、携帯電話端末１００に内蔵された半導体メモリやハードディスク、または携帯電話端末１００に装着されたメモリカードなどの記録媒体に記録されている画像データを、携帯電話端末１００の内部の画像処理部で処理し、赤、緑および青の画像信号に変換して、反射型液晶プロジェクタ１１０の反射型液晶パネル４０に印加することによって、携帯電話端末１００の外部のスクリーン２００上に多色画像光７を投射することができる。

スクリーン２００としては、部屋の壁、机の天板、机上に置かれた用紙などを利用することができる。

この発明の反射型液晶プロジェクタは、携帯電話端末に限らず、デジタルカメラ（デジタルスチルカメラ）、ビデオカメラ、モバイルコンピュータ、ゲーム機など、内蔵または装着された記録媒体（記憶装置）に記録されている画像データを処理して、画像を再生する装置に内蔵することができる。

単板式の反射型液晶プロジェクタの第１の例を示す図である。 回折光学素子による拡散成形の様子を示す図である。 反射型液晶パネルの一例を示す図である。 反射型液晶パネルの他の例を示す図である。 画素の配列形状の一例を示す図である。 透過型の場合と反射型の場合を比較して示す図である。 単板式の反射型液晶プロジェクタの第２の例を示す図である。 屈折型光学素子による拡散成形の様子を示す図である。 反射型液晶パネルの反射側基板の一例を示す図である。 反射側基板の製造方法の一例を示す図である。 ２板式の反射型液晶プロジェクタの一例を示す図である。 ３板式の反射型液晶プロジェクタの一例を示す図である。 この発明の画像再生装置の一例としての携帯電話端末を示す図である。

符号の説明

主要部については図中に全て記述したので、ここでは省略する。

Claims (7)

1. それぞれ半導体レーザまたは固体レーザであって、かつそれぞれ赤、緑および青のレーザ光ビームを出射する第１、第２および第３のレーザを有する光源部と、
   入出射側基板と反射側基板との間に赤、緑および青の画素を構成する液晶層が形成され、入出射側基板に多数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイが形成され、反射側基板に各画素に対応して反射層が形成された反射型液晶パネルと、
   光の回折または屈折によって、前記光源部から出射された各色のレーザ光ビームを、それぞれ前記反射型液晶パネルの表示領域の全域に渡り、かつ前記液晶層の対応する画素に入射するように拡散成形する光ビーム拡散成形光学素子と、
   この光ビーム拡散成形光学素子によって拡散成形された各色のレーザ光ビームを、それぞれほぼ平行光のビームに変換するレンズ系と、
   このレンズ系によって、それぞれほぼ平行光のビームに変換された各色のレーザ光ビームを、それぞれ透過または反射させて、前記入出射側基板から前記反射型液晶パネルに入射させ、前記マイクロレンズを介して前記液晶層に入射させる光学素子と、
   前記液晶層を透過した後、前記反射層で反射して、再び前記液晶層を透過し、前記マイクロレンズを介して前記入出射側基板から出射して、前記光学素子で反射し、または前記光学素子を透過した各色の画像光を投射する投射レンズと、
   を備えることを特徴とする反射型液晶プロジェクタ。
2. 請求項１の反射型液晶プロジェクタにおいて、
   前記反射層は、対応する前記マイクロレンズの主点を中心とした、当該マイクロレンズの焦点距離またはそれより若干小さい距離の半径の球面上に位置した、同じ球面形状であって当該マイクロレンズの方向に向けられた凹面状の湾曲ミラーであることを特徴とする反射型液晶プロジェクタ。
3. 請求項１の反射型液晶プロジェクタにおいて、
   前記反射層は、対応する前記マイクロレンズの主点を中心とした、当該マイクロレンズの焦点距離またはそれより若干小さい距離の半径の球面上に位置した、当該マイクロレンズの方向に向けられた平面ミラーであることを特徴とする反射型液晶プロジェクタ。
4. 請求項１の反射型液晶プロジェクタにおいて、
   前記反射型液晶パネルの各画素電極は、それぞれのコーナー部において、対応する前記反射層と電気的に接続されていることを特徴とする反射型液晶プロジェクタ。
5. それぞれ半導体レーザまたは固体レーザであって、かつそれぞれ赤、緑および青中の第１色、第２色および第３色のレーザ光ビームを出射する第１、第２および第３のレーザと、
   入出射側基板と反射側基板との間に第１色の画素を構成する液晶層が形成され、反射側基板に各画素に対応して反射層が形成された第１の反射型液晶パネルと、
   入出射側基板と反射側基板との間に第２色の画素および第３色の画素を構成する液晶層が形成され、入出射側基板に多数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイが形成され、反射側基板に各画素に対応して反射層が形成された第２の反射型液晶パネルと、
   光の回折または屈折によって、前記第１、第２および第３のレーザから出射された第１色、第２色および第３色のレーザ光ビームを、第１色のレーザ光ビームは、前記第1の反射型液晶パネルの表示領域の全域に渡るように、第２色および第３色のレーザ光ビームは、それぞれ前記第２の反射型液晶パネルの表示領域の全域に渡り、かつ前記第２の反射型液晶パネルの液晶層の対応する画素に入射するように、それぞれ拡散成形する光ビーム拡散成形光学素子と、
   この光ビーム拡散成形光学素子によって拡散成形された第１色、第２色および第３色のレーザ光ビームを、それぞれほぼ平行光のビームに変換するレンズ系と、
   このレンズ系によって、ほぼ平行光のビームに変換された第１色のレーザ光ビームを、透過または反射させて、前記第１の反射型液晶パネルの液晶層に入射させるとともに、前記レンズ系によって、それぞれほぼ平行光のビームに変換された第２色および第３色のレーザ光ビームを、それぞれ反射または透過させて、前記第２の反射型液晶パネルの液晶層に入射させる光学素子と、
   前記第１の反射型液晶パネルにおいて、液晶層を透過した後、前記反射層で反射して、再び液晶層を透過し、入出射側基板から出射して、前記光学素子で反射し、または前記光学素子を透過した第１色の画像光と、前記第２の反射型液晶パネルにおいて、液晶層を透過した後、前記反射層で反射して、再び液晶層を透過し、前記マイクロレンズを介して入出射側基板から出射して、前記光学素子を透過し、または前記光学素子で反射した第２色および第３色の画像光とを、投射する投射レンズと、
   を備えることを特徴とする反射型液晶プロジェクタ。
6. それぞれ半導体レーザまたは固体レーザであって、かつそれぞれ赤、緑および青のレーザ光ビームを出射する第１、第２および第３のレーザと、
   それぞれ入出射側基板と反射側基板との間に多数の画素を構成する液晶層が形成され、かつそれぞれ反射側基板に各画素に対応して反射層が形成された、それぞれ赤用、緑用および青用の第１、第２および第３の反射型液晶パネルと、
   それぞれ、光の回折または屈折によって、前記第１、第２および第３のレーザから出射された赤、緑および青のレーザ光ビームを、前記第１、第２および第３の反射型液晶パネルの表示領域の全域に渡るように拡散成形する第１、第２および第３の光ビーム拡散成形光学素子と、
   それぞれ、この第１、第２および第３の光ビーム拡散成形光学素子によって拡散成形された赤、緑および青のレーザ光ビームを、ほぼ平行光のビームに変換する第１、第２および第３のレンズ系と、
   それぞれ、この第１、第２および第３のレンズ系によって、ほぼ平行光のビームに変換された赤、緑および青のレーザ光ビームを、反射または透過させて、前記第１、第２および第３の反射型液晶パネルの液晶層に入射させる第１、第２および第３の光学素子と、
   それぞれ、この第１、第２および第３の反射型液晶パネルにおいて、液晶層を透過した後、前記反射層で反射して、再び液晶層を透過し、入出射側基板から出射して、前記第１、第２および第３の光学素子を透過し、または前記第１、第２および第３の光学素子で反射した赤、緑および青の画像光を、合成する第４の光学素子と、
   この第４の光学素子からの画像光を投射する投射レンズと、
   を備えることを特徴とする反射型液晶プロジェクタ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の反射型液晶プロジェクタが内蔵された画像再生装置。

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