JP2011013597A - 液晶表示装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ簡易な構成によりスペックルノイズの低減を可能とするための液晶表示装置、及びプロジェクターを提供すること。
【解決手段】レーザー光源から射出されたレーザー光を画像信号に応じて変調する液晶表示装置１０であって、液晶層１３と、液晶層１３へ向けて進行するレーザー光を通過させる開口部２０と、開口部２０を並列させた基準面において開口部２０の周囲に設けられ、光を遮蔽させる遮光部１９と、を有し、遮光部１９のうちの一部は、液晶層１３へ向けて進行するレーザー光の一部を反射させることによりレーザー光源へ到達させる戻り光発生手段として機能する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置及びプロジェクター、特に、レーザー光源を備えるプロジェクターに適用される液晶表示装置に関する。

近年、プロジェクターの高性能化に関して、広色域かつ高効率な光源としてレーザーが注目されている。レーザーの特徴の一つとして挙げられるコヒーレンス性は、拡散面への照射により、明点及び暗点がランダムに分布するスペックルパターンと呼ばれる干渉模様を生じさせる原因となり得る。スペックルパターンは、照射面の各点で拡散した光同士がランダムに干渉し合うことにより発生する。スペックルノイズの発生は、ぎらぎらとするちらつき感を観察者へ与えるため、画像観賞へ悪影響を及ぼすこととなる。

スペックルノイズの低減には、例えば、レーザー光のコヒーレンス長を短くすることが有効とされている。レーザー光のコヒーレンス長とスペクトル幅とはおよそ反比例することから、レーザー光のスペクトル幅を広げることでコヒーレンス長を短くすることが可能となる。例えば、特許文献１には、複数の光源をアレイ状に並列させたアレイレーザーにおいて、光源ごとに中心波長を少しずつ異ならせる技術が提案されている。中心波長を一定とさせる場合よりもアレイレーザー全体のスペクトル幅を広げることで、スペックルノイズの低減を図る。また、例えば特許文献２には、半導体レーザーの駆動に高周波重畳を加える技術が提案されている。高周波重畳によって生じるマルチモード発振を利用することにより、半導体レーザー全体のスペクトル幅を広げ、スペックルノイズの低減を図る。この他には、光学系に設けられた散乱素子を動かす技術が提案されている。散乱素子を動かすことにより生じさせた複数のスペックルパターンが観察者の目で積分されることで、特定のスペックルパターンの認識をさせにくくし、スペックルノイズの低減を図る。

特表２００４−５０３９２３号公報 国際公開第０６／０９３１３４号

しかし、光源の数を増加させる場合や散乱素子を動かす場合は、光源を含む光学系について、構成の複雑化や大型化、コストの上昇が課題となる。また、画像を表示する場合は高出力なレーザーが使用されることとなるため、レーザーの駆動に高周波重畳を加える場合、駆動電源に多大な負荷がかかることが課題となる。本発明は、上述に鑑みてなされたものであり、小型かつ簡易な構成によりスペックルノイズの低減を可能とするための液晶表示装置、及びプロジェクターを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、レーザー光源から射出されたレーザー光を画像信号に応じて変調する液晶表示装置であって、液晶層と、前記液晶層へ向けて進行する前記レーザー光を通過させる開口部と、前記開口部を並列させた基準面において前記開口部の周囲に設けられ、光を遮蔽させる遮光部と、を有し、前記遮光部のうちの一部は、前記液晶層へ向けて進行する前記レーザー光の一部を反射させることにより前記レーザー光源へ到達させる戻り光発生手段として機能することを特徴とする。

レーザー光の一部を戻り光としてレーザー光源へ到達させることにより、レーザー光源では、戻り光の入射をきっかけとして発振モード間での競合が生じる。その結果、レーザー発振が不安定な状態となり、モードホップが発生する。出力光のパワーの変化やスペクトルの時間的変化がモードホップにより引き起こされ、スペックルパターンをランダムに変化させる。複数のスペックルパターンが観察者の目で積分されることで、スペックルノイズの低減が可能となる。液晶表示装置へレーザー光を供給するレーザー光源は、戻り光を利用して発振モードを変化させる。このため、スペックル対策のための追加の光学素子や外部からの制御を不要とし、レーザー光源を含む光学系を簡易な構成にできる。これにより、小型かつ簡易な構成によりスペックルノイズの低減が可能となる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記戻り光発生手段として機能させる前記遮光部に隣接する少なくとも一つの前記開口部の幅が、前記戻り光発生手段として機能させる以外の前記遮光部に隣接する前記開口部の幅より狭められていることが望ましい。戻り光発生手段として機能させる遮光部は、液晶表示装置へ進入したレーザー光が入射する位置に、局所的にシフトされている。これにより、戻り光発生手段として機能させる遮光部で、レーザー光の一部を反射させる構成を実現できる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記液晶層へ向けて進行する前記レーザー光を集光させ、前記開口部へ進行させる複数のレンズ素子を有し、前記複数のレンズ素子のうちの少なくとも一つは、前記戻り光発生手段として機能させる前記遮光部へ前記レーザー光を入射させるように前記レーザー光の光路を調整する光路調整手段として機能することが望ましい。これにより、戻り光発生手段として機能させる遮光部へ、レーザー光の一部を入射させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記光路調整手段として機能させる前記レンズ素子は、前記開口部の中心位置に対して、前記戻り光発生手段として機能させる前記遮光部側の位置に中心軸を合わせて配置されていることが望ましい。光路調整手段として機能させるレンズ素子は、レンズ素子へ進入したレーザー光を戻り光発生手段として機能させる遮光部へ進行させるように、局所的にシフトされている。これにより、戻り光発生手段として機能させる遮光部へレーザー光を入射させるようにレーザー光の光路を調整できる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記光路調整手段として機能させる前記レンズ素子の焦点距離が、前記光路調整手段として機能させる以外の前記レンズ素子の焦点距離より長いことが望ましい。光路調整手段として機能させるレンズ素子の焦点距離を長くすることにより、開口部へ入射させる光束の幅を他のレンズ素子よりも広くさせる。これにより、戻り光発生手段として機能させる遮光部へレーザー光を入射させるようにレーザー光の光路を調整できる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記光路調整手段として機能させる前記レンズ素子の開口面積が、前記光路調整手段として機能させる以外の前記レンズ素子の開口面積より大きいことが望ましい。光路調整手段として機能させるレンズ素子の開口面積を大きくすることにより、開口部へ入射させる光束の幅を他のレンズ素子よりも広くさせる。これにより、戻り光発生手段として機能させる遮光部へレーザー光を入射させるようにレーザー光の光路を調整できる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記戻り光発生手段として機能させる前記遮光部は、凹形状をなす反射面を備えることが望ましい。反射面を凹形状とすることで、各反射面で反射させた戻り光を収束させる。レーザー光源に到達させるまでに戻り光を収束させることにより、少ない戻り光を効率良く利用してスペックルノイズの低減を図れる。戻り光として利用するレーザー光をできるだけ少なくできることで、レーザー光の一部が戻り光として差し引かれることによる投写への影響をできるだけ少なくすることが可能となる。

また、本発明の好ましい態様としては、前記戻り光発生手段として機能させる前記遮光部は、前記基準面に対して勾配を持たせた反射面を備えることが望ましい。反射面に勾配を持たせることで、各反射面で反射させた戻り光をレーザー光源に向けて進行させる。レーザー光源に向けて戻り光を集中させることにより、少ない戻り光を効率良く利用してスペックルノイズの低減を図れる。戻り光として利用するレーザー光をできるだけ少なくできることで、レーザー光の一部が戻り光として差し引かれることによる投写への影響をできるだけ少なくすることが可能となる。

さらに、本発明に係るプロジェクターは、レーザー光を射出させるレーザー光源と、前記レーザー光源から射出された前記レーザー光を画像信号に応じて変調する液晶表示装置と、を有し、前記液晶表示装置は、上記の液晶表示装置であることを特徴とする。これにより、小型かつ簡易な構成により高品質な画像を表示可能とするプロジェクターを得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、赤色光を射出させる赤色用レーザー光源と、緑色光を射出させる緑色用レーザー光源と、青色光を射出させる青色用レーザー光源と、前記赤色用レーザー光源から射出された前記赤色光を画像信号に応じて変調する赤色用液晶表示装置と、前記緑色用レーザー光源から射出された前記緑色光を画像信号に応じて変調する緑色用液晶表示装置と、前記青色用レーザー光源から射出された前記青色光を画像信号に応じて変調する青色用液晶表示装置と、を有し、前記赤色用液晶表示装置、前記緑色用液晶表示装置及び前記青色用液晶表示装置のうち、少なくとも前記緑色用液晶表示装置は、上記の液晶表示装置であることが望ましい。緑色光は他の色光に比べて視感度が高いことから、少なくとも緑色光についてスペックルノイズを低減させることで、画像全体としてスペックルノイズの効果的な低減を図れる。

実施例１に係る液晶表示装置の概略構成を示す模式図である。 実施例１の比較例に係る液晶表示装置の断面構成を示す模式図である。 実施例１に係る液晶表示装置の断面構成を示す模式図である。 実施例２に係る液晶表示装置の断面構成を示す模式図である。 実施例３に係る液晶表示装置の断面構成を示す模式図である。 実施例４に係る液晶表示装置の断面構成を示す模式図である。 実施例５に係る液晶表示装置の断面構成を示す模式図である。 レーザー光源へ進行する戻り光の状態について説明する模式図である。 実施例６に係る液晶表示装置の断面構成を示す模式図である。 レーザー光源へ進行する戻り光の状態について説明する模式図である。 実施例７に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る液晶表示装置１０の概略構成を示す模式図である。液晶表示装置１０は、レーザー光源を備えるプロジェクターに適用される。液晶表示装置１０は、レーザー光源から射出された光を画像信号に応じて変調する。液晶表示装置１０は、画素電極基板１２と、画素電極基板１２に対して対向配設された対向基板１１と、液晶層１３とを備える。対向基板１１は、画素電極基板１２に対してレーザー光が入射する側に配置されている。ここで、対向基板１１及び画素電極基板１２は、Ｘ軸及びＹ軸に略平行に配置されているとする。Ｘ軸及びＹ軸は、互いに垂直であるとする。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸のいずれにも垂直な軸とする。

対向基板１１のうち液晶層１３へ向けて進行するレーザー光が入射する入射面には、防塵ガラスである入射側ガラス基板１４が設けられている。入射側ガラス基板１４は、液晶層１３へ向けて進行するレーザー光を透過させる。入射側ガラス基板１４の射出側には、マイクロレンズアレイ１５が設けられている。マイクロレンズアレイ１５は、ＸＹ面においてアレイ状に並列された複数のレンズ素子１６を備える。レンズ素子１６は、液晶層１３へ向けて進行するレーザー光を集光させ、開口部２０へ進行させる。レンズ素子１６は、液晶表示装置１０の画素ごとに配置されている。マイクロレンズアレイ１５の射出側には、カバーガラス１７が固着されている。カバーガラス１７の射出側には、対向電極１８及び遮光部１９が形成されている。

対向電極１８は、導電性の透明部材、例えばＩＴＯを用いて構成されている。開口部２０及び遮光部１９は、基準面であるＸＹ面に並列されて配置されている。開口部２０は、対向電極１８のうち、液晶層１３へ向けて進行するレーザー光を通過させる領域である。遮光部１９は、基準面において開口部２０の周囲に設けられている。遮光部１９は、光を遮蔽させる。対向電極１８の射出側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜（図示省略）が設けられている。配向膜は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜で構成されている。

画素電極基板１２のうち、液晶層１３で変調されたレーザー光が射出する射出面には、防塵ガラスである射出側ガラス基板２３が設けられている。射出側ガラス基板２３は、液晶層１３から射出されたレーザー光を透過させる。射出側ガラス基板２３の入射側には、ＴＦＴ基板２１が形成されている。ＴＦＴ基板２１の入射側には、配向膜、画素電極（いずれも図示省略）、及びＴＦＴ２２（薄膜トランジスター）が設けられている。画素電極は、対向電極１８と同様、導電性の透明部材、例えばＩＴＯを用いて構成されている。液晶層１３は、対向基板１１及び画素電極基板１２の間に封入されている。

図２は、本実施例の比較例に係る従来の液晶表示装置３０の断面構成を示す模式図である。図示するＸＺ断面において、遮光部１９は、略等間隔で配置されている。また、ＹＺ断面においても、ＸＺ断面の場合と同様に、遮光部１９は、略等間隔で配置されている。図中破線で示すように、遮光部１９とＴＦＴ２２とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における位置を略一致させて設けられている。これにより、遮光部１９は、ＴＦＴ２２へ向かって入射した光を遮蔽する。レンズ素子１６の中心軸Ｃは、ＸＹ面における開口部２０の中心位置に合わせられている。レンズ素子１６へ入射した光は、開口部２０を通過するように集光される。

図３は、本実施例に係る液晶表示装置１０の断面構成を示す模式図である。遮光部１９のうちの一部、例えば図中黒塗りで示した遮光部１９Ａは、ＴＦＴ２２に一致する位置から、Ｘ軸方向について局所的にシフトさせて設けられている。遮光部１９Ａは、レンズ素子１６で集光されたレーザー光の一部が入射する位置に配置されている。遮光部１９Ａは、液晶層１３へ向けて進行するレーザー光の一部を反射させることにより戻り光を発生させる戻り光発生手段として機能する。戻り光発生手段として機能させる遮光部１９Ａに隣接する開口部２０Ａの、Ｘ軸方向における幅ＷＡは、遮光部１９Ａ以外の遮光部１９に隣接する開口部２０の幅Ｗより狭められている。

遮光部１９は、反射性材料、例えば、クロムやアルミニウムを用いて構成されている。遮光部１９Ａは、入射したレーザー光を反射させ、入射側ガラス基板１４から液晶表示装置１０の外部へ射出させる。遮光部１９は、反射性材料を用いて構成することにより、一部の遮光部１９Ａから戻り光を発生させる。また、遮光部１９は、ＴＦＴ２２へ向かって入射した光を反射させることにより、吸熱による液晶表示装置１０の劣化を低減させる役割も果たしている。

戻り光発生手段とする遮光部１９Ａは、ＴＦＴ２２に一致する位置からＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方についてシフトさせた位置に設けられていれば良い。これにより、液晶表示装置１０へ入射したレーザー光の一部を反射させることにより戻り光を発生させることが可能である。戻り光発生手段として機能させる遮光部１９Ａに隣接する開口部２０Ａの幅は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のうちの少なくとも一方について、他の開口部２０の幅より狭められていれば良い。

レンズ素子１６から液晶層１３へ向けて進行したレーザー光のうち、遮光部１９Ａで反射されたレーザー光は、元の光路を逆にたどって、レーザー光源へ到達する。レーザー光源で発振されたレーザー光は位相が揃った定在波であるのに対して、レーザー光源へ到達させた戻り光はレーザー光源の定在波とは位相が異なることとなる。レーザー光の一部を戻り光としてレーザー光源へ到達させることにより、レーザー光源では、戻り光の入射をきっかけとして発振モード間での競合が生じる。

レーザー光源では、発振モード間での競合によりレーザー発振が不安定な状態となり、モードホップが発生する。モードホップにより、出力光のパワーの変化やスペクトルの時間的変化が引き起こされることで、スペックルパターンの時間的変化が生じる。その結果、複数のスペックルパターンが観察者の目で積分されることで、スペックルノイズの低減が可能となる。戻り光によるモードホップは、レーザー共振器内の利得分布に依存するため、非常にランダムな現象となる。そのため、スペックルパターンの時間的変化をランダムに生じさせることが可能となる。

液晶表示装置１０へレーザー光を供給するレーザー光源は、戻り光を利用して発振モードを変化させる。このため、本実施例ではスペックル対策のための追加の光学素子や外部からの制御を不要とし、レーザー光源を含む光学系を簡易な構成にできる。これにより、小型かつ簡易な構成によりスペックルノイズを低減できるという効果を奏する。また、例えば散乱素子を回転或いは振動させるような駆動構造を用いずにスペックルノイズの低減が可能であることから、信頼性の面でも利点を有する。

なお、戻り光発生手段とする遮光部１９Ａは、液晶表示装置１０のうち画素を構成する開口部２０を並列させた画素領域内に配置されるものに限られない。戻り光発生手段とする遮光部１９Ａは、例えば、液晶表示装置１０のうち画素領域外に配置されているものとしても良い。遮光部１９全体に対して、戻り光発生手段として機能させる遮光部１９Ａの割合や位置は任意であって、適宜設定可能である。

図４は、本発明の実施例２に係る液晶表示装置４０の断面構成を示す模式図である。本実施例は、光路調整手段として機能するレンズ素子１６Ａを有することを特徴とする。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。遮光部１９は、戻り光発生手段として機能させる遮光部１９Ａも含めて、いずれも略等間隔で配置されている。

マイクロレンズアレイ１５の複数のレンズ素子１６のうちの少なくとも一つ、例えばレンズ素子１６Ａは、戻り光発生手段として機能させる遮光部１９Ａの位置に中心軸ＣＡを合わせて配置されている。かかるレンズ素子１６Ａは、戻り光発生手段とする遮光部１９Ａへレーザー光を入射させるようにレーザー光の光路を調整する光路調整手段として機能する。光路調整手段として機能させる以外のレンズ素子１６は、中心軸Ｃを開口部２０の中心位置に合わせて配置されている。図中、黒丸を付した位置は、開口部２０の中心位置を表している。このように、複数のレンズ素子１６のうち光路調整手段とするレンズ素子１６Ａは、開口部２０の中心位置から、Ｘ軸方向について局所的にシフトさせて配置されている。

マイクロレンズアレイ１５へ入射したレーザー光のうち、レンズ素子１６Ａへ入射したレーザー光の少なくとも一部は、遮光部１９Ａへ入射する。遮光部１９Ａで反射されたレーザー光は、元の光路を逆にたどって、レーザー光源へ到達する。これにより、本実施例でも、小型かつ簡易な構成によりスペックルノイズを低減できる。

なお、光路調整手段とするレンズ素子１６Ａは、遮光部１９Ａの位置に中心軸ＣＡを合わせて配置される場合に限られない。レンズ素子１６Ａは、少なくとも、開口部２０の中心位置に対して遮光部１９Ａ側の位置に中心軸ＣＡを合わせて配置されていれば良い。さらに、レンズ素子１６Ａは、開口部２０の中心位置からＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方について中心軸ＣＡをシフトさせて配置されていれば良い。これにより、レンズ素子１６Ａへ入射したレーザー光の少なくとも一部を、戻り光発生手段とする遮光部１９Ａへ入射させることが可能となる。マイクロレンズアレイ１５全体のうち、光路調整手段として機能させるレンズ素子１６Ａの個数や位置は任意であって、適宜設定可能である。

図５は、本発明の実施例３に係る液晶表示装置５０の断面構成を示す模式図である。本実施例は、光路調整手段として機能させるレンズ素子１６Ｂの焦点距離を、他のレンズ素子１６の焦点距離とは異ならせたことを特徴とする。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。遮光部１９は、戻り光発生手段として機能させる遮光部１９Ａも含めて、いずれも略等間隔で配置されている。

マイクロレンズアレイ１５の複数のレンズ素子１６のうちの少なくとも一つ、例えばレンズ素子１６Ｂは、他のレンズ素子１６の焦点距離より長い焦点距離をなすように構成されている。かかるレンズ素子１６Ｂは、戻り光発生手段とする遮光部１９Ａへレーザー光を入射させるようにレーザー光の光路を調整する光路調整手段として機能する。各レンズ素子１６は、光路調整手段とするレンズ素子１６Ｂも含めて、中心軸Ｃを開口部２０の中心位置に合わせて配置されている。

光路調整手段とする以外のレンズ素子１６は、レンズ素子１６へ入射したレーザー光を開口部２０へ通過させるように集光させる。光路調整手段とするレンズ素子１６Ｂは、他のレンズ素子１６より焦点距離を長くすることにより、開口部２０へ入射させる光束の幅を他のレンズ素子１６よりも広くさせる。そのため、レンズ素子１６Ｂへ入射したレーザー光の一部は、開口部２０に隣接する遮光部１９Ａへ入射する。遮光部１９Ａで反射されたレーザー光は、元の光路を逆にたどって、レーザー光源へ到達する。これにより、本実施例でも、小型かつ簡易な構成によりスペックルノイズを低減できる。マイクロレンズアレイ１５全体のうち、光路調整手段として機能させるレンズ素子１６Ｂの個数や位置は任意であって、適宜設定可能である。

図６は、本発明の実施例４に係る液晶表示装置６０の断面構成を示す模式図である。本実施例は、光路調整手段として機能させるレンズ素子１６Ｃの開口面積を、他のレンズ素子１６の開口面積とは異ならせたことを特徴とする。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。遮光部１９は、戻り光発生手段として機能させる遮光部１９Ａも含めて、いずれも略等間隔で配置されている。

マイクロレンズアレイ１５の複数のレンズ素子１６のうちの少なくとも一つ、例えばレンズ素子１６Ｃは、Ｘ軸方向における開口幅ＳＡが、他のレンズ素子１６の開口幅Ｓよりも大きくなるように構成されている。かかるレンズ素子１６Ｃは、戻り光発生手段とする遮光部１９Ａへレーザー光を入射させるようにレーザー光の光路を調整する光路調整手段として機能する。光路調整手段とするレンズ素子１６ＣのＸＹ面における開口面積は、他のレンズ素子１６の開口面積より大きい。各レンズ素子１６は、光路調整手段とするレンズ素子１６Ｃも含めて、中心軸Ｃを開口部２０の中心位置に合わせて配置されている。また、各レンズ素子１６は、光路調整手段とするレンズ素子１６Ｃも含めて、焦点距離が略同じとなるように構成されている。

光路調整手段とする以外のレンズ素子１６は、レンズ素子１６へ入射したレーザー光を開口部２０へ通過させるように集光させる。光路調整手段とするレンズ素子１６Ｃは、他のレンズ素子１６より開口面積を大きくすることにより、開口部２０へ入射させる光束の幅を他のレンズ素子１６よりも広くさせる。そのため、レンズ素子１６Ｃへ入射したレーザー光の一部は、開口部２０に隣接する遮光部１９Ａへ入射する。遮光部１９Ａで反射されたレーザー光は、元の光路を逆にたどって、レーザー光源へ到達する。これにより、本実施例でも、小型かつ簡易な構成によりスペックルノイズを低減できる。マイクロレンズアレイ１５全体のうち、光路調整手段として機能させるレンズ素子１６Ｃの個数や位置は任意であって、適宜設定可能である。

なお、光路調整手段とするレンズ素子１６Ｃは、Ｘ軸方向における開口幅ＳＡが他のレンズ素子１６の開口幅Ｓよりも大きい場合に限られない。レンズ素子１６Ｃは、他のレンズ素子１６より開口面積が大きければ良く、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方について、他のレンズ素子１６より開口幅が大きければ良い。

実施例１から実施例４で説明する構成は、適宜組み合わせることとしても良い。例えば、ＴＦＴ２２に一致する位置から遮光部１９Ａをシフトさせる構成（実施例１）と、光路調整手段とするレンズ素子を備える構成（実施例２〜４）とを組み合わせることとしても良い。また、光路調整手段とするレンズ素子は、開口部２０の中心位置から中心軸ＣＡがシフトされた構成（実施例２）、焦点距離を異ならせた構成（実施例３）、開口面積を異ならせた構成（実施例４）の二つ以上を満たすものであっても良い。

図７は、本発明の実施例５に係る液晶表示装置７０の断面構成を示す模式図である。本実施例は、凹形状をなす反射面７１を備えることを特徴とする。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。反射面７１は、各遮光部１９のうちレーザー光が入射する側に設けられている。反射面７１は、二次元方向について曲率を持たせた凹形状をなしている。戻り光発生手段として機能させる遮光部１９は、反射面７１を凹形状とすることで、各反射面７１で反射させた戻り光を収束させる。

図８は、レーザー光源７２へ進行する戻り光の状態について説明する模式図である。戻り光発生手段として機能させる遮光部１９で反射したレーザー光は、それぞれ、レーザー光源７２に到達するまでに収束される。レーザー光源７２に到達させるまでにそれぞれの戻り光を収束させることにより、各戻り光を集中させてレーザー光源７２へ入射させる。各戻り光を集中させることで、少ない戻り光を効率良く利用してスペックルノイズの低減を図れる。戻り光として利用するレーザー光をできるだけ少なくできることで、レーザー光の一部が戻り光として差し引かれることによる投写への影響をできるだけ少なくすることが可能となる。実施例１〜４のいずれの液晶表示装置も、戻り光発生手段として機能させる遮光部１９に、本実施例で説明する反射面７１を適用しても良い。

図９は、本発明の実施例６に係る液晶表示装置８０の断面構成を示す模式図である。本実施例は、ＸＹ面に対して勾配を持たせた反射面８１を備えることを特徴とする。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。反射面８１は、各遮光部１９のうちレーザー光が入射する側に設けられている。戻り光発生手段として機能させる遮光部１９のうちの一部は、ＸＹ面に対して反射面８１に勾配を持たせて構成されている。ＸＹ面は、開口部２０及び遮光部１９を並列させた基準面である。

図１０は、レーザー光源７２へ進行する戻り光の状態について説明する模式図である。ここで、光軸ＡＸは、液晶表示装置８０の入射面の法線であって、液晶表示装置８０のうちレーザー光を照射させる照射領域の中心位置を通る軸とする。戻り光発生手段として機能させる遮光部１９の反射面８１は、ＸＹ面に対してわずかに光軸ＡＸ側へ傾けられている。反射面８１は、光軸ＡＸから離れた位置ほど、ＸＹ面に対する傾きが大きくなるように形成されている。このように、液晶表示装置８０での位置に応じた勾配を反射面８１に持たせることにより、反射面８１で反射したレーザー光は、レーザー光源７２のうち光軸ＡＸ上の位置へ向けて進行する。

レーザー光源７２において光軸ＡＸ上の位置に戻り光を集中させることにより、少ない戻り光を効率良く利用してスペックルノイズの低減を図れる。戻り光として利用するレーザー光をできるだけ少なくできることで、レーザー光の一部が戻り光として差し引かれることによる投写への影響をできるだけ少なくすることが可能となる。実施例１〜４のいずれの液晶表示装置も、戻り光発生手段として機能させる遮光部１９に、本実施例で説明する反射面８１を適用しても良い。

図１１は、本発明の実施例７に係るプロジェクター９０の概略構成を示す模式図である。プロジェクター９０は、スクリーン９６へ投写光を投写し、スクリーン９６で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクターである。プロジェクター９０は、実施例１で説明する液晶表示装置１０と同様に構成された赤色（Ｒ）光用液晶表示装置９３Ｒと、緑色（Ｇ）光用液晶表示装置９３Ｇと、青色（Ｂ）光用液晶表示装置９３Ｂとを備える。Ｒ光用液晶表示装置９３Ｒ、Ｇ光用液晶表示装置９３Ｇ、Ｂ光用液晶表示装置９３Ｂは、戻り光発生手段として機能する遮光部を備える。

Ｒ光用レーザー光源９１Ｒ、Ｇ光用レーザー光源９１Ｇ、Ｂ光用レーザー光源９１Ｂは、複数のエミッタを備える。Ｒ光用レーザー光源９１Ｒは、Ｒ光を射出させる。Ｒ光用コリメートレンズ９２Ｒは、Ｒ光用レーザー光源９１Ｒから射出されたＲ光を平行化させる。Ｒ光用液晶表示装置９３Ｒは、Ｒ光用コリメートレンズ９２Ｒで平行化されたＲ光を画像信号に応じて変調する。

Ｇ光用レーザー光源９１Ｇは、Ｇ光を射出させる。Ｇ光用コリメートレンズ９２Ｇは、Ｇ光用レーザー光源９１Ｇから射出されたＧ光を平行化させる。Ｇ光用液晶表示装置９３Ｇは、Ｇ光用コリメートレンズ９２Ｇで平行化されたＧ光を画像信号に応じて変調する。Ｂ光用レーザー光源９１Ｂは、Ｂ光を射出させる。Ｂ光用コリメートレンズ９２Ｂは、Ｂ光用レーザー光源９１Ｂから射出されたＢ光を平行化させる。Ｂ光用液晶表示装置９３Ｂは、Ｂ光用コリメートレンズ９２Ｂで平行化されたＢ光を画像信号に応じて変調する。

クロスダイクロイックプリズム９４は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成させ、投写レンズ９５の方向へ射出させる。投写レンズ９５は、クロスダイクロイックプリズム９４で合成された光をスクリーン９６の方向へ投写させる。

Ｒ光用液晶表示装置９３Ｒで生じさせた戻り光は、Ｒ光用液晶表示装置９３ＲへＲ光が入射されるまでの光路を逆にたどって、Ｒ光用レーザー光源９１Ｒへ到達する。Ｇ光用液晶表示装置９３Ｇで生じさせた戻り光は、Ｇ光用液晶表示装置９３ＧへＧ光が入射されるまでの光路を逆にたどって、Ｇ光用レーザー光源９１Ｇへ到達する。Ｂ光用液晶表示装置９３Ｂで生じさせた戻り光は、Ｂ光用液晶表示装置９３ＢへＢ光が入射されるまでの光路を逆にたどって、Ｂ光用レーザー光源９１Ｂへ到達する。

プロジェクター９０は、各色光用レーザー光源９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂでモードホップを発生させることにより、各色光についてスペックルノイズを低減させる。プロジェクター９０は、各色光についてスペックルノイズを低減させることにより、スクリーン９６に高品質な画像を表示させることが可能となる。プロジェクター９０は、スペックル対策のための追加の光学素子や外部からの制御が不要であって、光学系を簡易な構成にできる。これにより、小型かつ簡易な構成により高品質な画像を表示できるという効果を奏する。

各色光用液晶表示装置９３Ｒ、９３Ｇ、９３Ｂは、各色光用レーザー光源９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂに設けられた複数のエミッタのうち少なくとも一つへ戻り光を到達可能であれば良い。少なくとも一つのエミッタからの射出光についてモードホップを生じさせることにより、Ｒ光用レーザー光源９１Ｒ、Ｇ光用レーザー光源９１Ｇ、Ｂ光用レーザー光源９１Ｂから射出されるレーザー光全体としてスペックルパターンを時間的に変化させることが可能であれば良い。また、各色光用液晶表示装置９３Ｒ、９３Ｇ、９３Ｂは、全てのエミッタへ戻り光を到達させることとしても良い。戻り光をいずれのエミッタへ到達させるかについては、戻り光を生じさせることによる画像表示への影響をできるだけ少なくでき、かつスペックルノイズを低減可能な程度のモードホップを生じさせるように設定されることが望ましい。これにより、明るく高品質な画像を得ることが可能となる。

各色光用液晶表示装置９３Ｒ、９３Ｇ、９３Ｂは、実施例１に係る液晶表示装置１０と同様の構成である場合に限られず、実施例２から６に係るいずれの液晶表示装置と同様の構成であっても良い。プロジェクター９０は、各色光用液晶表示装置９３Ｒ、９３Ｇ、９３Ｂのいずれもが上記実施例に係る液晶表示装置と同様の構成である場合に限られない。プロジェクター９０は、各色光用液晶表示装置９３Ｒ、９３Ｇ、９３Ｂのうちの少なくとも一つが上記実施例に係る液晶表示装置と同様の構成であれば良い。

例えば、プロジェクター９０は、Ｒ光用液晶表示装置９３Ｒ及びＧ光用液晶表示装置９３Ｇのみが上記実施例に係る液晶表示装置と同様の構成であっても良い。Ｂ光に対して視感度が高いＲ光及びＧ光についてスペックルノイズを低減させることで、画像全体のスペックルノイズを効果的に低減させることが可能となる。プロジェクター９０は、少なくともＧ光用液晶表示装置９３Ｇが上記実施例に係る液晶表示装置と同様の構成であれば良い。Ｒ光、Ｇ光及びＢ光のうち最も視感度が高いＧ光についてスペックルノイズを低減させることで、画像全体のスペックルノイズを効果的に低減させることが可能となる。

以上のように、本発明に係る液晶表示装置及びプロジェクターは、レーザー光の投写により画像を表示する場合に適している。

１０ 液晶表示装置、１１ 対向基板、１２ 画素電極基板、１３ 液晶層、１４ 入射側ガラス基板、１５ マイクロレンズアレイ、１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ レンズ素子、１７ カバーガラス、１８ 対向電極、１９、１９Ａ 遮光部、２０、２０Ａ 開口部、２１ ＴＦＴ基板、２２ ＴＦＴ、２３ 射出側ガラス基板、３０ 液晶表示装置、Ｃ、ＣＡ 中心軸、Ｗ、ＷＡ 幅、４０、５０、６０ 液晶表示装置、Ｓ、ＳＡ 開口幅、７０ 液晶表示装置、７１ 反射面、７２ レーザー光源、８０ 液晶表示装置、８１ 反射面、ＡＸ 光軸、９０ プロジェクター、９１Ｒ Ｒ光用レーザー光源、９１Ｇ Ｇ光用レーザー光源、９１Ｂ Ｂ光用レーザー光源、９２Ｒ Ｒ光用コリメートレンズ、９２Ｇ Ｇ光用コリメートレンズ、９２Ｂ Ｂ光用コリメートレンズ、９３Ｒ Ｒ光用液晶表示装置、９３Ｇ Ｇ光用液晶表示装置、９３Ｂ Ｂ光用液晶表示装置、９４ クロスダイクロイックプリズム、９５ 投写レンズ、９６ スクリーン

Claims (10)

1. レーザー光源から射出されたレーザー光を画像信号に応じて変調する液晶表示装置であって、
   液晶層と、
   前記液晶層へ向けて進行する前記レーザー光を通過させる開口部と、
   前記開口部を並列させた基準面において前記開口部の周囲に設けられ、光を遮蔽させる遮光部と、を有し、
   前記遮光部のうちの一部は、前記液晶層へ向けて進行する前記レーザー光の一部を反射させることにより前記レーザー光源へ到達させる戻り光発生手段として機能することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記戻り光発生手段として機能させる前記遮光部に隣接する少なくとも一つの前記開口部の幅が、前記戻り光発生手段として機能させる以外の前記遮光部に隣接する前記開口部の幅より狭められていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶層へ向けて進行する前記レーザー光を集光させ、前記開口部へ進行させる複数のレンズ素子を有し、
   前記複数のレンズ素子のうちの少なくとも一つは、前記戻り光発生手段として機能させる前記遮光部へ前記レーザー光を入射させるように前記レーザー光の光路を調整する光路調整手段として機能することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記光路調整手段として機能させる前記レンズ素子は、前記開口部の中心位置に対して、前記戻り光発生手段として機能させる前記遮光部側の位置に中心軸を合わせて配置されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記光路調整手段として機能させる前記レンズ素子の焦点距離が、前記光路調整手段として機能させる以外の前記レンズ素子の焦点距離より長いことを特徴とする請求項３又は４に記載の液晶表示装置。
6. 前記光路調整手段として機能させる前記レンズ素子の開口面積が、前記光路調整手段として機能させる以外の前記レンズ素子の開口面積より大きいことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
7. 前記戻り光発生手段として機能させる前記遮光部は、凹形状をなす反射面を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
8. 前記戻り光発生手段として機能させる前記遮光部は、前記基準面に対して勾配を持たせた反射面を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
9. レーザー光を射出させるレーザー光源と、
   前記レーザー光源から射出された前記レーザー光を画像信号に応じて変調する液晶表示装置と、を有し、
   前記液晶表示装置は、請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶表示装置であることを特徴とするプロジェクター。
10. 赤色光を射出させる赤色用レーザー光源と、
    緑色光を射出させる緑色用レーザー光源と、
    青色光を射出させる青色用レーザー光源と、
    前記赤色用レーザー光源から射出された前記赤色光を画像信号に応じて変調する赤色用液晶表示装置と、
    前記緑色用レーザー光源から射出された前記緑色光を画像信号に応じて変調する緑色用液晶表示装置と、
    前記青色用レーザー光源から射出された前記青色光を画像信号に応じて変調する青色用液晶表示装置と、を有し、
    前記赤色用液晶表示装置、前記緑色用液晶表示装置及び前記青色用液晶表示装置のうち、少なくとも前記緑色用液晶表示装置は、請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶表示装置であることを特徴とするプロジェクター。

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