JP3119225B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明光が透過され
ることにより画像を表示する液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型、軽量、低消費電力という利
点から、液晶を使用した表示素子が重要視されている。
これらの液晶表示素子では、一般に捩じれた分子配列を
有するネマティック液晶が使用されており、その捩じれ
角の大きさからＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅ
ｍａｔｉｃ）型液晶表示素子やＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮ
ｅｍａｔｉｃ）型液晶表示素子に分類されている。ＳＴ
Ｎ型液晶表示素子は、急峻な電気光学特性を有するため
に、単純マトリクス状の電極による駆動が可能であると
ともに、表示素子を安価で製造することが可能である。
しかし、観察する角度によっては表示の反転が生じる
等、視野角依存性が大きく、また動作速度が遅いという
問題点を有する。また、ＴＮ型液晶表示素子は、高いコ
ントラスト比を有することから高い表示性能が要求され
る用途に使用されているが、やはり視野角依存性が大き
く、また動作速度が遅いことが問題となっている。

【０００３】そこで、液晶表示素子の視野角依存性を改
良した広視野角液晶表示素子や、視野角依存性と共に応
答性も改善した高速広視野角液晶表示素子が研究開発さ
れている。

【０００４】この第１の従来例として、例えば特開平９
−１６００５１号公報に開示されているように、基板上
に設けられた櫛形電極に電圧を印加し、基板に対して横
方向の電界を発生させ、この横電界により液晶分子を基
板に対して平行な面内で駆動する横電界方式液晶表示素
子が挙げられる。横電界方式では、液晶分子の長軸が基
板と常にほぼ平行であり、液晶分子が立ち上がることは
ないために、観察する方向を変えた時の明るさの変化が
小さい。したがって、横電界方式は縦電界方式と比べて
広視野角な表示を得ることができる。

【０００５】また、第２の従来例として、分極を有する
液晶を使用した縦電界方式液晶表示素子が挙げられる。
分極を有する液晶を使用した縦電界方式液晶表示素子
は、液晶分子が基板に対して平行な面内で動作する為に
広視野角な表示を得ることができ、また液晶が分極を有
するため、高速動作が可能であることが、エイエム・エ
ルシーディー９７、ダイジェスト・オブ・テクニカル・
ぺ―パーズ（ＡＭ−ＬＣＤ９７、ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ
ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲＳ）の１１３ページに
記載されている。

【０００６】さらに、第３の従来例として、フレーム周
期以下の時間で動作するネマティック液晶を使用した縦
電界方式液晶表示素子が挙げられる。この例として、例
えばアイ・ディー・アール・シー９７（ＩＤＲＣ９７）
のＬ−６６ページに記載されているように、ネマティッ
ク液晶のベンド配向を利用したＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ
ｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅ
ｎｃｅ）モード液晶表示素子が挙げられる。ＯＣＢモー
ド液晶表示素子は、従来のＴＮ型液晶表示素子と比較し
て一桁以上高速であるだけでなく、二軸性の位相差補償
フィルムを併用することにより広視野角な表示を得るこ
とができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第１の従来例の横電界方式液晶表示素子では、基板に
対して横方向の電界を発生させるために多くの櫛形電極
を必要とする。櫛形電極部は不透光性であるので表示に
使用できないため、画素部の開口率が低下し、縦電界方
式のアクティブマトリクス型液晶表示素子と比較する
と、表示が暗くなってしまう。さらに、櫛形電極の末端
部では横電界が乱れ、均質な表示が得られないことが問
題となっていた。

【０００８】また、第２の従来例の分極を有する液晶と
能動素子とを組み合わせた縦電界方式の液晶表示素子で
は、液晶分子の方向を変化させる際に分極の方向も変化
させなければならないため、分極を持たない液晶を使用
した液晶表示素子と比較して、駆動の際により多くの電
荷を必要とする。一般的に、画素部における液晶の分極
値は、１回の選択期間中に能動素子によって供給される
電荷量と比較して大きい。このため、数回の選択期間に
分けて必要な電荷を供給する手法が行われてきた。しか
し、この手法では数回の選択期間後に所定の表示が得ら
れることになるため、高速な画面切換を行うことは不可
能である。

【０００９】さらに、第３の従来例である、フレーム周
期以下の時間で動作するネマティック液晶と能動素子と
を使用した縦電界方式の液晶表示素子では、選択期間後
の液晶の動きによって液晶容量の誘電率が変化し、画素
容量が変動する。この結果、液晶容量の電圧が１フレー
ム周期内で変化する。このため、所定の表示を得るため
に複数回の書き込みにより電荷を供給する必要があり、
高速な画面切換が不可能となっている。

【００１０】上記の問題に鑑み、本発明の第１の目的
は、明るく広視野角で均質な表示を実現することができ
る液晶表示素子を提供することである。

【００１１】本発明の第２の目的は、高速な画面切換に
よる高速表示を実現することができる明るくかつ広視野
角な液晶表示素子を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液晶表示素子は、互いに近接して対向配置
された一対の透明基板の間に、前記一対の透明基板を透
過される照明光の透過率を制御するための液晶が注入さ
れた液晶層が設けられた横電界方式の液晶表示素子であ
って、前記一対の透明基板のうち、前記液晶表示素子を
透過された前記照明光が出射される側の透明基板の光入
射側面上には、前記液晶を駆動させるための複数の共通
電極と画素電極とが、共に複数の櫛歯を有する櫛形に形
成され、かつ互いの前記櫛歯が交互に平行に噛み合わさ
れた状態でマトリクス状に配設され、前記共通電極の櫛
歯と前記画素電極の櫛歯とに挟まれた部分に構成され前
記照明光が透過される開口領域に前記照明光を集光させ
るための集光用マイクロレンズアレイが設けられ、前記
照明光が出射される側の透明基板の光入射側面上には、
前記画素電極に前記液晶を駆動するための駆動信号を送
信する複数の信号電極線と、該信号電極線に対して直交
して配設された複数の走査電極線とが、前記マトリクス
状に配設された前記各画素電極および共通電極を囲うこ
とによって複数の画素を構成するように設けられている
とともに、前記各画素電極および信号電極線および走査
電極線に接続され、前記走査電極線の信号により選択さ
れた前記画素に前記駆動信号を供給するための能動素子
が前記各画素ごとに設けられており、前記集光用マイク
ロレンズアレイを構成する各マイクロレンズが前記各画
素にそれぞれ対応して設けられており、前記集光用マイ
クロレンズアレイを構成するマイクロレンズの対角開口
径をｐ、前記信号電極線の長さ方向における前記各マイ
クロレンズの大きさをＸ、前記信号電極線の長さ方向に
おける一つの前記画素中の前記マイクロレンズの個数を
Ｎ、前記開口領域の、前記走査電極線の長さ方向におけ
る大きさをＹとした場合に、Ｙ≧（Ｎ−１）×√（ｐ＾
２−Ｘ＾２）の関係を満たすことを特徴とする。

【００１３】上記のように構成された液晶表示素子によ
れば、液晶表示素子に入射した照明光は、集光用マイク
ロレンズアレイによって開口領域に集光されて、開口領
域を通過する。そのため、照明光は共通電極や画素電極
等によって遮られることが防止される。さらに、開口領
域のうち、共通電極の櫛歯と画素電極の櫛歯とが平行な
部分、すなわち横電界の乱れがない部分で照明光を通過
させることが可能となる。

【００１４】

【００１５】

【００１６】また、本発明の液晶表示素子は、互いに近
接して対向配置された一対の透明基板の間に、前記一対
の透明基板を透過される照明光の透過率を制御するため
の液晶が注入された液晶層が設けられた縦電界方式の液
晶表示素子であって、前記一対の透明基板のうち、前記
液晶表示素子を透過された前記照明光が出射される側の
透明基板の光入射側面上には、透光性を有し前記照明光
を透過させるための開口領域として機能する複数の画素
電極と、該画素電極に供給される電荷が蓄積される複数
の補助容量とがマトリクス状に設けられ、前記照明光が
入射される側の透明基板の光出射側面上には、透光性を
有し、前記画素電極との間に電界を発生させて前記液晶
を駆動させる共通電極が設けられ、前記照明光が出射さ
れる側の透明基板の光入射側面上には、前記画素電極に
前記液晶を駆動するための駆動信号を送信する複数の信
号電極線と、該信号電極線に対して直交して配設された
複数の走査電極線とが、前記マトリクス状に配設された
前記各画素電極および補助容量を囲うことによって複数
の画素を構成するように設けられているとともに、前記
各画素電極および信号電極線および走査電極線に接続さ
れ、前記走査電極線の信号により選択された前記画素に
前記駆動信号を供給するための能動素子が設けられ、前
記画素電極に前記照明光を集光させるための集光用マイ
クロレンズアレイが設けられ、該集光用マイクロレンズ
アレイは該集光用マイクロレンズアレイを構成する各マ
イクロレンズが前記各画素に前記照明光をそれぞれ集光
させるように構成されており、さらに、前記液晶として
分極を有する液晶またはフレーム駆動周期以下の時間で
駆動されるネマティック液晶が使用されていることを特
徴とする。

【００１７】上記のように構成された液晶表示素子によ
れば、液晶表示素子に入射した照明光は、集光用マイク
ロレンズアレイによって開口領域である画素電極に集光
されて、開口領域を通過する。これにより、画素電極で
は通過する照明光の光束が絞られるため、画素電極の面
積を小さく設けることが可能となる。その結果、液晶の
方向を変化させるために必要な電荷量を少なくすること
が可能となる。

【００１８】

【００１９】さらには、前記信号電極線の線幅をＬs、
前記走査電極線の線幅をＬa、前記集光用マイクロレン
ズアレイを構成するマイクロレンズの前記信号電極線の
長さ方向における大きさをＸ、前記走査電極線の長さ方
向における前記各マイクロレンズの大きさをＹ、前記信
号電極線の長さ方向における一つの前記画素中の前記マ
イクロレンズの個数をＮx、前記走査電極線の長さ方向
における一つの前記画素中の前記マイクロレンズの個数
をＮy、前記各走査電極線同士の距離をＰx、前記各信号
電極線同士の距離をＰyとした場合に、 Ｎx×Ｘ＝Ｐx＋Ｌa Ｎy×Ｙ＝Ｐy＋Ｌs の二つの関係を満たす構成とすることにより、照明光の
利用効率が最大となる。

【００２０】さらに、前記分極を有する液晶は、強誘電
性液晶、反強誘電性液晶、無閾反強誘電性液晶、歪螺旋
強誘電性液晶、ねじれ強誘電性液晶、もしくは単安定強
誘電性液晶である構成とすることが好ましい。

【００２１】また、前記フレーム駆動周期以下の時間で
駆動されるネマティック液晶は該ネマティック液晶のベ
ンド配向を利用したＯＣＢモードが用いられている構成
とすることが好ましい。

【００２２】また、前記集光用マイクロレンズアレイ
は、前記照明光が入射される側の透明基板の光入射側面
上に設けられ、前記照明光に対して正の焦点距離を有す
る複数のマイクロレンズによって構成されていることが
望ましい。

【００２３】さらに、前記各マイクロレンズは球面レン
ズである構成としてもよく、非球面レンズである構成と
してもよい。

【００２４】また、前記マイクロレンズの開口径をｐ、
前記照明光が入射される側の透明基板の厚みをｔ1、前
記液晶層の厚みをｄ、前記マイクロレンズの厚みをＬ
1、前記開口領域の開口幅をａとした場合に、前記マイ
クロレンズは焦点距離ｆ1が、 （ｐ×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／（ｐ＋ａ）≦ｆ1
≦（ｐ×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／（ｐ−ａ） の関係を満たすように形成されている構成とすることが
好ましい。

【００２５】さらに、前記マイクロレンズは、焦点距離
ｆ1が、 ｆ1＝Ｌ1＋ｔ1＋ｄ の関係を満たすように形成されている構成とすることに
より、マイクロレンズの焦点面と各電極が設けられてい
る面とが一致するため、開口領域の開口幅を最も小さく
することが可能となる。

【００２６】また、前記マイクロレンズの開口径をｐ、
前記照明光が入射される側の透明基板の厚みをｔ1、前
記液晶層の厚みをｄ、前記マイクロレンズの厚みをＬ
1、前記開口領域の開口幅をａとした場合に、前記マイ
クロレンズの焦点距離ｆ1が、 （ｐ×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／（ｐ＋ａ）≦ｆ1
≦ｔ1＋ｄ の範囲内に存在する場合に、前記照明光が出射される側
の透明基板の厚みｔ2が、 ｔ2≦（ｐ−ａ）×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ−ｆ1）／ａ の関係を満たすように形成されている構成とすることに
より、一つの画素を通過した照明光が隣の画素を通過し
た照明光と干渉することを防ぎ、高画質の表示を行うこ
とが可能となる。加えて、各画素の表示をより大きく形
成でき、未表示領域を小さくすることが可能となる。

【００２７】また、前記マイクロレンズの開口径をｐ、
前記照明光が入射される側の透明基板の厚みをｔ1、前
記液晶層の厚みをｄ、前記マイクロレンズの厚みをＬ
1、前記開口領域の開口幅をａとした場合に、前記マイ
クロレンズの焦点距離ｆ1が、 ｔ1＋ｄ≦ｆ1≦（ｐ×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／
（ｐ−ａ） の範囲内に存在する場合に、前記照明光が出射される側
の透明基板の厚みｔ2が、 ｔ2≦（ｐ＋ａ）×（ｆ1−Ｌ1−ｔ1−ｄ）／ａ の関係を満たすように形成されている構成とすることに
より、一つの画素を通過した照明光が隣の画素を通過し
た照明光と干渉することを防ぎ、高画質の表示を行うこ
とが可能となる。加えて、各画素の表示をより大きく形
成でき、未表示領域を小さくすることが可能となる。

【００２８】また、前記集光用マイクロレンズアレイは
前記照明光が入射される側の透明基板の光入射側面上に
設けられ、前記照明光が出射される側の透明基板の光入
射側面と前記共通電極および前記画素電極との間には、
前記集光用マイクロレンズアレイによって偏向された前
記照明光を平行光に補正するための補正用マイクロレン
ズアレイが設けられている構成とすることが好ましい。

【００２９】あるいは、前記集光用マイクロレンズアレ
イは前記照明光が入射される側の透明基板の光入射側面
上に設けられ、前記照明光が出射される側の透明基板の
光入射面と前記画素電極および前記補助容量との間に
は、前記集光用マイクロレンズアレイによって偏向され
た前記照明光を平行光に補正するための補正用マイクロ
レンズアレイが設けられている構成とすることが好まし
い。

【００３０】上記の構成によれば、集光用マイクロレン
ズアレイによって集光されて開口領域を通過した照明光
は、補正用マイクロレンズアレイによって平行光とされ
る。従って、照明光が出射される側の透明基板の厚み
と、補正用マイクロレンズアレイのマイクロレンズの焦
点距離とが無関係となる。そのため、照明光が出射され
る側の透明基板の厚みが面内で一定でない場合でも、同
一の焦点距離を有するマイクロレンズからなるマイクロ
レンズアレイを使用することが可能となる。

【００３１】さらに、前記集光用マイクロレンズアレイ
は前記照明光に対して正の焦点距離を有する複数のマイ
クロレンズによって構成され、前記補正用マイクロレン
ズアレイは前記照明光に対して正または負の焦点距離を
有する複数のマイクロレンズによって構成されているこ
とが好ましい。

【００３２】さらには、前記補正用マイクロレンズアレ
イを構成するマイクロレンズは非球面レンズである構成
とすることが好ましい。

【００３３】さらに、前記照明光が入射される側の透明
基板の厚みをｔ1、前記液晶層の厚みをｄ、前記開口領
域の開口幅をａ、前記集光用マイクロレンズアレイを構
成するマイクロレンズの開口径をｐ、前記集光用マイク
ロレンズアレイを構成するマイクロレンズの焦点距離を
ｆ1、該マイクロレンズの厚みをＬ1、前記補正用マイク
ロレンズアレイを構成するマイクロレンズの焦点距離を
ｆ2、該マイクロレンズの厚みをＬ2とした場合に、 ａ≧ｆ2／（ｆ1−Ｌ1）×ｐ ｆ1＋ｆ2＝Ｌ1＋Ｌ2＋ｔ1＋ｄ の二つの関係を満たす構成とすることにより、照明光の
透過光量が減少せず、液晶表示素子の表示を明るくする
ことができ、さらに照明光が平行光となる。

【００３４】また、前記照明光が入射される側の透明基
板の厚みをｔ1、前記液晶層の厚みをｄ、前記開口領域
の開口幅をａ、前記集光用マイクロレンズアレイを構成
するマイクロレンズの開口径をｐ、前記集光用マイクロ
レンズアレイを構成するマイクロレンズの焦点距離をｆ
1、該マイクロレンズの厚みをＬ1、前記補正用マイクロ
レンズアレイを構成するマイクロレンズの焦点距離をｆ
2、該マイクロレンズの厚みをＬ2とした場合に、 ａ≧（ｆ2＋Ｌ2）／（ｆ1−Ｌ1）×ｐ ｆ1−ｆ2＝Ｌ1＋Ｌ2＋ｔ1＋ｄ の二つの関係を満たす構成とすることにより、照明光の
透過光量が減少せず、液晶表示素子の表示を明るくする
ことができ、さらに照明光が平行光となる。

【００３５】また、前記集光用マイクロレンズアレイは
前記照明光が入射される側の透明基板の光出射側面上に
設けられ、前記照明光が出射される側の透明基板の光入
射側面と前記共通電極および前記画素電極との間には、
前記集光用マイクロレンズアレイによって偏向された前
記照明光を平行光に補正するための補正用マイクロレン
ズアレイが設けられている構成とすることが好ましい。

【００３６】あるいは、前記集光用マイクロレンズアレ
イは前記照明光が入射される側の透明基板の光出射側面
上に設けられ、前記照明光が出射される側の透明基板の
光入射側面と前記画素電極および前記補助容量との間に
は、前記集光用マイクロレンズアレイによって偏向され
た前記照明光を平行光に補正するための補正用マイクロ
レンズアレイが設けられている構成とすることが好まし
い。

【００３７】上記の構成によれば、照明光が入射される
側の透明基板を透過し、集光用マイクロレンズアレイに
よって集光されて開口領域を通過した照明光は、補正用
マイクロレンズアレイによって平行光とされて、照明光
が出射される側の透明基板を透過する。つまり、照明光
は両透明基板を平行光として通過する。従って、両透明
基板の厚みと各マイクロレンズアレイのマイクロレンズ
の焦点距離との関係が無関係となる。そのため、両透明
基板の厚みが面内で一定でない場合でも、同一の焦点距
離を有するマイクロレンズからなるマイクロレンズアレ
イを使用することが可能となる。

【００３８】さらに、前記集光用マイクロレンズアレイ
は前記照明光に対して正の焦点距離を有する複数のマイ
クロレンズによって構成され、前記補正用マイクロレン
ズアレイは前記照明光に対して正または負の焦点距離を
有する複数のマイクロレンズによって構成されている構
成とすることが好ましい。

【００３９】さらには、前記集光用マイクロレンズアレ
イを構成するマイクロレンズおよび前記補正用マイクロ
レンズアレイを構成するマイクロレンズは非球面レンズ
である構成とすることが好ましい。

【００４０】加えて、前記開口領域の開口幅をａ、前記
集光用マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズ
の開口径をｐ、前記集光用マイクロレンズアレイを構成
するマイクロレンズの焦点距離をｆ1、該マイクロレン
ズの厚みをＬ1、前記補正用マイクロレンズアレイを構
成するマイクロレンズの焦点距離をｆ2、該マイクロレ
ンズの厚みをＬ2とした場合に、 （ｆ2−Ｌ2）／（ｆ1−Ｌ1）×ｐ≦ａ の関係を満たす構成とすることにより、照明光が開口領
域を通過される。

【００４１】また、前記集光用マイクロレンズアレイを
構成するマイクロレンズは球面レンズであり、前記補正
用マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズは非
球面レンズである構成としてもよい。

【００４２】さらに、前記集光用マイクロレンズアレイ
は、該集光用マイクロレンズアレイを構成する各前記マ
イクロレンズの大きさの不揃いによる前記集光用マイク
ロレンズアレイの凹凸を低減するための平坦化層に覆わ
れ、前記集光用マイクロレンズアレイを構成するマイク
ロレンズの厚みをＬ1、該マイクロレンズの半径をｒ、
該マイクロレンズの屈折率をｎ’、前記補正用マイクロ
レンズアレイを構成するマイクロレンズの厚みをＬ2、
前記平坦化層の屈折率をｎ、前記液晶層の厚みをｄ、前
記各マイクロレンズのレンズ光軸からの距離をｈとし、 Ａ＝ｎ’＾２−（１−√（１−（ｈ／ｒ）＾２））×ｎ
＾２ とした場合に、前記集光用マイクロレンズアレイを構成
するマイクロレンズの焦点距離ｆ1が、 ｆ1＝（ｒ×Ａ＋ｎ×ｒ×√Ａ）／（ｎ’＾２−ｎ＾
２） であるとともに、前記補正用マイクロレンズアレイを構
成するマイクロレンズの焦点距離ｆ2が ｆ2＝ｄ＋Ｌ1＋Ｌ2−ｆ1 であり、前記集光用マイクロレンズアレイによって前記
照明光が最も収束される位置に前記開口領域が設けられ
ている構成とすることにより、開口領域の開口幅を最も
小さく設けることが可能となる。

【００４３】また、前記液晶表示素子を透過された前記
照明光が出射される側の透明基板の光出射側面上には、
前記照明光を散乱させるための光散乱層が設けられてい
る構成とすることにより、液晶表示素子を透過した照明
光が散乱して出射されるので、液晶表示素子の視野角が
拡げられる。

【００４４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００４５】（第１の実施形態）図１は本発明の液晶表
示素子の第１の実施形態を示す断面図、図２は図１に示
した液晶表示素子の透視底面図、図３は図１に示した液
晶表示素子の概略斜視図である。

【００４６】図１から図３に示す本実施形態の液晶表示
素子１は、横電界方式アクティブマトリクス型の液晶表
示素子である。図１に示すように、液晶表示素子１は、
それぞれ透明な光入射側透明基板２と光出射側透明基板
３とが、液晶層４を挟んだ状態で近接して対向配置され
ることにより構成されている。液晶層４は、光入射側透
明基板２、光出射側透明基板３およびシール材（不図
示）に囲まれた領域に液晶１３が封入されることにより
構成されている。

【００４７】光出射側透明基板３の光入射側面（すなわ
ち、図１および図３に示す光出射側透明基板３の上側の
面）の上には、図２および図３に示すように、信号電極
線６と、走査電極線７と、信号電極線６および走査電極
線７に接続された能動素子５とにより構成される画素領
域部が、マトリクス状に形成されている。さらに、光出
射側透明基板３の光入射側面上には、櫛形に形成され、
トランジスタ等の能動素子５に接続された画素電極８
と、同じく櫛形に形成され、画素電極８との間に各基板
２，３の平面に対して平行な横方向電界を形成する共通
電極９とが設けられている。画素電極８および共通電極
９は、可視光に対して不透過な材質で形成されている。

【００４８】また、光入射側透明基板２の光入射側面上
には、バックライト（不図示）等の光源から照射される
照明光１７に対して正の焦点距離を有する複数のマイク
ロレンズ１０ａによって構成された、集光用マイクロレ
ンズアレイとしてのマイクロレンズアレイ１０が設けら
れている。マイクロレンズアレイ１０は照明光１７に対
して正の焦点距離を有する凸レンズアレイとして作用
し、そのマイクロレンズ１０ａは、例えば複数の球面レ
ンズ、もしくは複数の放物面レンズ、双曲面レンズ、楕
円面レンズ等の非球面レンズによって構成される。マイ
クロレンズアレイ１０は、光入射側透明基板２とは別途
に複数のマイクロレンズを作製した後にこれらのレンズ
を光入射側透明基板２の光入射側面に張り合わせるか、
あるいは光入射側透明基板２の光入射側面の表面を物理
的または化学的に加工することにより形成される。

【００４９】マイクロレンズ１０ａは、不透光性の画素
電極８および共通電極９による開口率の低下に起因する
透過光量の減少を防止するために、一画素に対して一つ
以上用いられる。図１から図３では、マイクロレンズ１
０ａを一画素に対して複数個使用した場合の例を示して
いる。さらに、図１および図２に示すように、マイクロ
レンズ１０ａは、画素電極８の一つの櫛歯と共通電極９
の一つの櫛歯とに挟まれる領域（以下、「開口領域」と
いう。）の上方に複数設けられている。また、マイクロ
レンズアレイ１０は、各マイクロレンズ１０ａの大きさ
の不揃いによる凹凸を低減するための平坦化層１６によ
って覆われている。

【００５０】また、図１に示すように、光入射側透明基
板２の光出射側面および光出射側透明基板３の光入射側
面には、ラビングや光照射による配向処理が施された配
向膜１１，１２がそれぞれ形成されている。さらに、光
入射側透明基板２の光入射側面上には偏光板１４ａが設
けられ、光出射側透明基板３の光出射側面上には偏光板
１４ｂおよび光散乱層１５が設けられている。なお、偏
光板１４ａは光入射側透明基板２の光出射側面上に設け
られていてもよく、偏光板１４ｂは光出射側透明基板３
の光入射側面上に設けられていてもよい。

【００５１】上記のように構成された液晶表示素子１で
は、液晶表示素子１に入射された照明光１７は、偏光板
１４ａ、マイクロレンズアレイ１０、光入射側透明基板
２および配向膜１１を透過して液晶層４に入射される。
このとき、照明光１７は、マイクロレンズアレイ１０に
よって開口領域付近に集光されて、開口領域を通過す
る。開口領域を通過した照明光１７は、配向膜１２、光
出射側透明基板３、偏光板１４ｂおよび光散乱層１５を
透過した後、液晶表示素子１から出射される。

【００５２】このように、照明光１７は、マイクロレン
ズアレイ１０によって開口領域付近に集光されて開口領
域を通過するので、照明光１７が能動素子５、信号電極
線６、走査電極線７、画素電極８または共通電極９によ
って遮られることが防止されるため、照明光１７の透過
光量が減少せず、液晶表示素子１の表示を明るくするこ
とができる。これにより、開口領域の実効開口率を向上
させることができる。さらに、開口領域では画素電極８
と共通電極９とが平行であり、各電極８，９の末端部付
近のような横電界の乱れがないので、この開口領域に照
明光１７を集光することにより、均一な表示を得ること
ができる。

【００５３】次に、マイクロレンズ１０ａの焦点距離と
光入射側透明基板２や光出射側透明基板３の厚み等との
関係について説明する。

【００５４】本実施形態におけるマイクロレンズアレイ
１０のマイクロレンズ１０ａは、焦点距離ｆ1が、 （ｐ×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／（ｐ＋ａ）≦ｆ1≦（ｐ×（Ｌ1＋ｔ1 ＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／（ｐ−ａ）…式（１） の範囲となるように形成されている。ただし、ｔ1は光
入射側透明基板２の厚み、ｄは液晶層４および配向膜１
１の厚み、ｐはマイクロレンズ１０ａの開口径、Ｌ1は
マイクロレンズ１０ａの厚み、ａは電極面（各電極８，
９が設けられている面）における開口領域の開口幅であ
る。なお、液晶表示素子１が配向膜１１を有しない構成
である場合には、ｄは液晶層４のみの厚みである。

【００５５】この式（１）は、照明光１７を開口領域付
近に集光させるための条件を示すものである。従って、
上記式（１）を満たすことにより、照明光１７は、マイ
クロレンズアレイ１０によって開口領域付近に集光され
て開口領域を通過するので、照明光１７が能動素子５、
信号電極線７、画素電極８または共通電極９によって遮
られることが防止されるため、照明光１７の透過光量が
減少せず、液晶表示素子１の表示を明るくすることがで
きる。

【００５６】このとき、特に、 ｆ1＝Ｌ1＋ｔ1＋ｄ…式（２） の場合には、マイクロレンズアレイ１０の焦点面と電極
面とが一致し、開口領域の開口幅ａを最も小さくするこ
とができる。

【００５７】さらに、マイクロレンズアレイ１０の焦点
面が光入射側透明基板２の中または液晶層４の上にあ
る、 （ｐ×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／（ｐ＋ａ）≦ｆ1≦ｔ1＋ｄ…式（３） の場合には、光出射側透明基板３の厚みｔ2は、 ｔ2≦（ｐ−ａ）×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ−ｆ1）／ａ…式（４） の範囲内でより大きい方が好ましい。これにより、一つ
の画素を通過した照明光１７が隣の画素を通過した照明
光１７と干渉することを防ぎ、高画質の表示を行うこと
ができる。加えて、光出射側透明基板３の厚みｔ2が式
（４）を満たす範囲でより大きな値をとる構成とするこ
とにより、各画素の表示をより大きくすることができ、
未表示領域を小さくすることができる。

【００５８】また、マイクロレンズアレイ１０の焦点面
が光出射側透明基板３の中にある、 ｔ1＋ｄ≦ｆ1≦（ｐ×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／（ｐ−ａ）…式（５） の場合には、光出射側透明基板３の厚みｔ2は、 ｔ2≦（ｐ＋ａ）×（ｆ1−Ｌ1−ｔ1−ｄ）／ａ…式（６） の範囲内でより大きい方が好ましい。これにより、上記
と同様に、一つの画素を通過した照明光１７が隣の画素
を通過した照明光１７と干渉することを防ぎ、高画質の
表示を行うことができる。加えて、光出射側透明基板３
の厚みｔ2が式（６）を満たす範囲でより大きな値をと
る構成とすることにより、各画素の表示をより大きくす
ることができ、未表示領域を小さくすることができる。

【００５９】また、図２に示す開口領域のうち、一様な
横電界が発生する領域である、共通電極９の櫛歯と画素
電極８の櫛歯とが平行な部分の走査電極線７の長さ方向
における大きさＹが、 Ｙ≧（Ｎ−１）×√（ｐ＾２−Ｘ＾２）…式（７） を満たす場合には、画素電極８の櫛歯と共通電極９の櫛
歯とが平行な部分（すなわち、各櫛歯の末端部付近でな
い部分）で照明光１７を通過させることができる。ただ
し、ｐはマイクロレンズ１０ａの対角開口径、Ｘは信号
電極線６の長さ方向のマイクロレンズ１０ａの大きさ、
Ｎは信号電極線６の長さ方向における一画素中のマイク
ロレンズ１０ａの個数である。開口領域のうち、画素電
極８の櫛歯と共通電極９の櫛歯とが平行な部分では横電
界の乱れがないため、この部分に照明光１７を集光して
通過させることにより、均質な表示を得ることが可能と
なる。

【００６０】（第２の実施形態）図４は、本発明の液晶
表示素子の第２の実施形態を示す断面図である。ここ
で、図４に示す本実施形態の液晶表示素子２１における
光入射側透明基板２２、光出射側透明基板２３、液晶層
２４、能動素子２５、信号電極線２６、走査電極線（不
図示）、画素電極２７、共通電極２８、配向膜３１，３
２、液晶３３、偏光板３４ａ，３４ｂおよび光散乱層３
５の各構成は図１等に示した液晶表示素子１と同様であ
るので詳しい説明は省略し、以下には上記と異なる構成
についてのみ説明する。

【００６１】本実施形態の液晶表示素子２１では、光入
射側透明基板２２の光入射側面に、集光用マイクロレン
ズアレイとしての第１のマイクロレンズアレイ２９が設
けられ、さらに光出射側透明基板２３の光入射側面に、
補正用マイクロレンズアレイとしての第２のマイクロレ
ンズアレイ３０が設けられている。

【００６２】第１のマイクロレンズアレイ２９は、照明
光３７に対して正の焦点距離を有する複数のマイクロレ
ンズ２９ａによって構成され、凸レンズアレイとして作
用する。第１のマイクロレンズアレイ２９のマイクロレ
ンズ２９ａは、例えば球面レンズ、もしくは放物面レン
ズ、双曲面レンズ、楕円面レンズ等の非球面レンズから
構成される。本実施形態の液晶表示素子２１では、球面
レンズを使用した場合には収差が大きくなるため、非球
面レンズである放物面レンズ、双曲面レンズ、楕円面レ
ンズを使用する方が好ましい。第１のマイクロレンズア
レイ２９は、光入射側透明基板２２と別途に複数のマイ
クロレンズを作製した後にこれらのレンズを光入射側透
明基板２２の光出射側面に張り合わせるか、あるいは光
入射側透明基板２２の光入射側面の表面を物理的または
化学的に加工することにより形成される。また、これら
のマイクロレンズ２９ａは、平坦化層３６ａによって覆
われている。

【００６３】一方、第２のマイクロレンズアレイ３０
は、照明光３７に対して正または負の焦点距離を有する
複数のマイクロレンズ３０ａによって構成されている。
本実施形態のマイクロレンズ３０ａは、照明光３７に対
して正の焦点距離を有しているので、凸レンズアレイと
して作用する。第２のマイクロレンズアレイ３０のマイ
クロレンズ３０ａは、例えば放物面レンズ、双曲面レン
ズ、楕円面レンズ等の非球面レンズから構成される。第
２のマイクロレンズアレイ３０は、光出射側透明基板２
３と別途に複数のマイクロレンズを作製した後にこれら
のレンズを光出射側透明基板２３の光入射側面に張り合
わせるか、あるいは光出射側透明基板２３の光入射側面
の表面を物理的または化学的に加工することにより形成
される。また、これらのマイクロレンズ３０ａは、平坦
化層３６ｂによって覆われている。

【００６４】上記のように構成された液晶表示素子２１
では、液晶表示素子２１に対して垂直に入射された照明
光３７は、偏光板３４ａ、第１のマイクロレンズアレイ
２９、光入射側透明基板２２および配向膜３１を透過し
て液晶層２４に入射される。このとき、照明光３７は、
第１のマイクロレンズアレイ２９によって開口領域（画
素電極２８の一つの櫛歯と共通電極２９の一つの櫛歯と
に挟まれる領域）の付近に集光されて、開口領域を通過
する。

【００６５】開口領域を通過した照明光３７は、配向膜
３２、第２のマイクロレンズアレイ３０、光出射側透明
基板２３、偏光板３４ｂおよび光散乱層３５を透過した
後、液晶表示素子２１から出射される。このとき、照明
光３７は、第２のマイクロレンズアレイ３０を通過する
際に平行光に補正される。

【００６６】これにより、本実施形態の液晶表示素子２
１は、図１等に示した液晶表示素子１の効果に加えて、
光出射側透明基板２３の厚みとマイクロレンズ３０ａの
焦点距離との関係を無関係にすることができる。そのた
め、光出射側透明基板２３の厚みが面内で一定でない場
合でも、同一の焦点距離を有するマイクロレンズ３０ａ
からなるマイクロレンズアレイ３０を使用することが可
能となる。

【００６７】次に、マイクロレンズ３０ａの焦点距離と
光出射側透明基板２３の厚み等との関係について説明す
る。

【００６８】第１のマイクロレンズアレイ２９のマイク
ロレンズ２９ａの焦点面が光入射側透明基板２２もしく
は液晶層２４の中にある場合には、第２のマイクロレン
ズアレイ３０のマイクロレンズ３０ａの焦点距離ｆ2
は、 ａ≧ｆ2／（ｆ1−Ｌ1）×ｐ…式（８） ｆ1＋ｆ2＝Ｌ1＋Ｌ2＋ｔ1＋ｄ…式（９） の二つの式を満たすことが好ましい。ただし、ｆ1は第
１のマイクロレンズアレイ２９のマイクロレンズ３０ａ
の焦点距離、Ｌ1はマイクロレンズ２９ａの厚み、Ｌ2は
マイクロレンズ３０ａの厚み、ｔ1は光入射側透明基板
２２の厚み、ａは電極面（各電極２７，２８が設けられ
ている面）における開口領域の開口幅、ｐはマイクロレ
ンズ３０ａの開口径、ｄは液晶層２４および配向膜３１
の厚みである。なお、液晶表示素子２１が配向膜３１を
有さない構成である場合には、ｄは液晶層２４のみの厚
みである。上記の式（８）を満たすことにより、照明光
３７の透過光量が減少せず、液晶表示素子２１の表示を
明るくすることができる。また、式（９）を満たすこと
により、照明光３７が平行光となる。

【００６９】また、第１のマイクロレンズアレイ２９の
マイクロレンズ２９ａの焦点面が光出射側透明基板２３
の中にある場合には ａ≧（ｆ2＋Ｌ2）／（ｆ1−Ｌ1）×ｐ…式（１０） ｆ1−ｆ2＝Ｌ1＋Ｌ2＋ｔ1＋ｄ…式（１１） の二つの式を満たすことが好ましい。上記と同様、式
（１０）を満たすことにより、照明光３７の透過光量が
減少せず、液晶表示素子２１の表示を明るくすることが
できる。また、式（１１）を満たすことにより、照明光
３７が平行光となる。

【００７０】（第３の実施形態）図５は、本発明の液晶
表示素子の第３の実施形態を示す断面図である。ここ
で、図５に示す本実施形態の液晶表示素子４１における
光入射側透明基板４２、光出射側透明基板４３、液晶層
４４、能動素子４５、信号電極線４６、走査電極線（不
図示）、画素電極４７、共通電極４８、配向膜５１，５
２、液晶５３、偏光板５４ａ，５４ｂおよび光散乱層５
５の各構成は、図４に示した液晶表示素子２１と同様で
あるので詳しい説明は省略する。

【００７１】また、本実施形態の液晶表示素子４１で
は、光入射側透明基板４２の光出射側面に第１のマイク
ロレンズアレイ４９が設けられ、さらに光出射側透明基
板４３の光入射側面に第２のマイクロレンズアレイ５０
が設けられている。なお、各マイクロレンズアレイ４
９，５０、各マイクロレンズ４９ａ，５０ａおよび各平
坦化層５６ａ，５６ｂの構成は、図４に示した液晶表示
素子２１と同様であるので説明は省略する。

【００７２】上記のように構成された液晶表示素子４１
では、液晶表示素子４１に対して垂直に入射された照明
光５７は、偏光板５４ａ、光入射側透明基板４２、マイ
クロレンズアレイ４９および配向膜５１を透過して液晶
層４４に入射される。このとき、照明光５７は、マイク
ロレンズアレイ４９によって開口領域（画素電極４８の
一つの櫛歯と共通電極４９の一つの櫛歯とに挟まれる領
域）の付近に集光されて、開口領域を通過する。

【００７３】開口領域を通過した照明光５７は、配向膜
５２、第２のマイクロレンズアレイ５０、光出射側透明
基板４３、偏光板５４ｂおよび光散乱層５５を透過した
後、液晶表示素子４１から出射される。照明光５７は、
第２のマイクロレンズアレイ５０を通過する際に、液晶
表示素子４１に対して垂直な直線光に偏向される。つま
り、本実施形態の液晶表示素子４１では、光入射側透明
基板４２および光出射側透明基板４３を通過する照明光
５７は平行光となる。

【００７４】これにより、本実施形態の液晶表示素子４
１は、図４に示した液晶表示素子２１の効果に加えて、
光入射側透明基板４２および光出射側透明基板４３の厚
みと、各マイクロレンズ４９ａ，５０ａの焦点距離との
関係を無関係にすることができる。そのため、光入射側
透明基板４２および光出射側透明基板４３の厚みが面内
で一定でない場合でも、同一の焦点距離を有するマイク
ロレンズ４９ａ，５０ａからなるマイクロレンズアレイ
４９，５０を使用することが可能となる。

【００７５】次に、光入射側透明基板４２や光出射側透
明基板４３の厚み等と、マイクロレンズ４９ａ，５０ａ
の焦点距離との関係について説明する。

【００７６】第１のマイクロレンズアレイ４９のマイク
ロレンズ４９ａとして、照明光５７の入射方向に対して
正の焦点距離ｆ1を有する放物面レンズ、双曲面レンズ
または楕円面レンズ等の非球面レンズを使用し、第２の
マイクロレンズアレイ５０のマイクロレンズ５０ａとし
て、照明光５７に対して正または負の焦点距離ｆ2を有
する放物面レンズ、双曲面レンズまたは楕円面レンズ等
の非球面レンズを使用した場合には、マイクロレンズ４
９ａの厚みＬ1、およびマイクロレンズ５０ａの厚みＬ2
に対して、 （ｆ2−Ｌ2）＋（ｆ1−Ｌ1）＝ｄ…式（１２） となる関係が成立する。ただし、ｄは液晶層４４および
配向膜５１，５２の厚みである。なお、液晶表示素子４
１が配向膜５１，５２を有さない構成である場合には、
ｄは液晶層４４のみの厚みである。また、開口領域を照
明光５７が通過するためには、 （ｆ2−Ｌ2）／（ｆ1−Ｌ1）×ｐ≦ａ…式（１３） となる関係が成立することを要する。ただし、ｐはマイ
クロレンズ４９ａの開口径、ａは電極面（各電極４８，
４９が設けられている面）における開口領域の開口幅で
ある。

【００７７】第１のマイクロレンズアレイ４９のマイク
ロレンズ４９ａとして正の焦点距離ｆ1を有する半径ｒ
の球面レンズを使用し、第２のマイクロレンズアレイ５
０のマイクロレンズ５０ａとして、第１のマイクロレン
ズアレイ４９のレンズ収差を補正し、かつ照明光５７を
直線光にするレンズを使用した場合には、マイクロレン
ズ４９ａ，５０ａのレンズ光軸からの距離ｈに対して、
焦点距離ｆ1が、 ｆ1＝（ｒ×Ａ＋ｎ×ｒ×√Ａ）／（ｎ’＾２−ｎ＾２）…式（１４） となる。ただし、ｎは平坦化層５６ａの屈折率、ｎ’は
マイクロレンズ４９ａの屈折率であり、Ａは、 Ａ＝ｎ’＾２−（１−√（１−（ｈ／ｒ）＾２））×ｎ＾２…式（１５） である。そこで、第２のマイクロレンズアレイ５０のマ
イクロレンズ５０ａとして、焦点距離ｆ2が ｆ2＝ｄ＋Ｌ1＋Ｌ2−ｆ1…式（１６） であるものを用い、かつ照明光５７が最も収束する位置
に電極面を設けることにより、開口幅ａを最も小さくす
ることができる。

【００７８】（第４の実施形態）図６は本発明の液晶表
示素子の第４の実施形態を示す断面図、図７は図６に示
した液晶表示素子の透視底面図、図８は図６に示した液
晶表示素子の概略斜視図である。

【００７９】図６から図８に示す本実施形態の液晶表示
装置６１は、縦電界方式アクティブマトリクス型の液晶
表示素子である。ここで、本実施形態の液晶表示素子６
１における光入射側透明基板６２、光出射側透明基板６
３、液晶層６４、能動素子６５、信号電極線６６、走査
電極線７８、マイクロレンズアレイ７０、配向膜７１，
７２、偏光板７４ａ，７４ｂ、光散乱層７５および平坦
化層７６の各構成は、図１等に示した液晶表示素子１と
同様であるので詳しい説明は省略し、以下には上記と異
なる構成についてのみ説明する。

【００８０】本実施形態では、透明導電膜等からなる共
通電極６８が光入射側透明基板６２の光出射面側上に設
けられ、同じく透明導電膜からなる画素電極６７が光出
射側透明基板６３の光入射側面上に設けられている。さ
らに、光出射側透明基板６３の光入射側面上には、画素
電極６７に供給する電荷を蓄積するための補助容量６９
が設けられている。また、液晶層６４に注入される液晶
７３には、分極を有する液晶、またはフレーム周期以下
の時間で動作するネマティック液晶が用いられている。
このような縦電界方式の液晶表示素子６１では、光入射
側透明基板６２に設けられた共通電極６８と光出射側透
明基板６３に設けられた画素電極６７との間に電圧を印
加して、両基板６２，６３の平面に対して垂直な方向の
電界を発生させることによって液晶７３を駆動する。

【００８１】上記のように構成された液晶表示素子６１
では、液晶表示素子６１に入射された照明光７７は、偏
光板７４ａ、マイクロレンズアレイ７０、光入射側透明
基板６２、共通電極６８および配向膜７１を透過して液
晶層６４に入射される。このとき、照明光７７は、マイ
クロレンズアレイ７０によって開口領域（すなわち画素
電極６７）の付近に集光される。開口領域付近に集光さ
れた照明光７７は、配向膜７２および画素電極６７を透
過し、さらに光出射側透明基板６３、偏光板７４ｂおよ
び光散乱層７５を透過した後、液晶表示素子６１から出
射される。

【００８２】このように、本実施形態では、マイクロレ
ンズアレイ７０によって画素電極６７の付近における照
明光６７の光束が絞られるため、画素電極６７の面積を
小さく設けることが可能である。その結果、補助容量６
９および能動素子６５の面積を大きく設けることが可能
となる。したがって、分極液晶の方向を変化させるため
に必要な電荷量が少なくなり、能動素子６５による供給
電荷量及び蓄積電荷量が増大する。そのため、分極の大
きな液晶を用いた場合でも、１回の書き込みで駆動する
ことが可能となり、高品質な表示を実現することができ
ることに加え、高速な画面切換による高速表示を実現す
ることができる。また、フレーム周期以下の時間で動作
するネマティック液晶を用いた場合でも、１回の書き込
みで駆動することが可能となり、高品質な表示を実現す
ることができることに加え、高速な画面切換による高速
表示を実現することができる。

【００８３】また、信号電極線６６の線幅をＬs、走査
電極線７８の線幅をＬa、信号電極線６６の長さ方向の
マイクロレンズ７０ａの数をＮx、走査電極線７８の長
さ方向のマイクロレンズ７０ａの数をＮy、信号電極線
６６の長さ方向のマイクロレンズ７０ａの大きさをＸ、
走査電極線７８の長さ方向のマイクロレンズ７０ａの大
きさをＹ、走査電極線７８間の距離をＰx、信号電極線
６６間の距離をＰyとした場合に、 Ｎx×Ｘ＝Ｐx＋Ｌa…式（１７） Ｎy×Ｙ＝Ｐy＋Ｌs…式（１８） を満たす場合には、照明光７７の利用効率を最大にする
ことができる。

【００８４】なお、上記の分極を有する液晶としては、
強誘電性液晶、反強誘電性液晶、無閾反強誘電性液晶、
歪螺旋強誘電性液晶、ねじれ強誘電性液晶、もしくは単
安定強誘電性液晶を用いることができる。また、液晶表
示素子は、上記のネマティック液晶のベンド配向を利用
したＯＣＢモード液晶表示素子としてもよい。

【００８５】（第５の実施形態）図９は、本発明の液晶
表示素子の第５の実施形態を示す断面図である。ここ
で、図９に示す本実施形態の液晶表示素子８１における
光入射側透明基板８２、光出射側透明基板８３、液晶層
８４、能動素子８５、信号電極線８６、走査電極線（不
図示）、各マイクロレンズアレイ８９，９０、各マイク
ロレンズ８９ａ，９０ａ、配向膜９１，９２、偏光板９
４ａ，９４ｂ、光散乱層９５および平坦化層９６ａ，９
６ｂの各構成は図４に示した液晶表示素子２１と同様で
あるので詳しい説明は省略する。ただし、本実施形態の
第２のマイクロレンズアレイ９０におけるマイクロレン
ズ９０ａは、図４に示した液晶表示素子２１の第２のマ
イクロレンズアレイ３０におけるマイクロレンズ３０ａ
とは表裏が逆にされた状態で配設された例を示してい
る。

【００８６】また、本実施形態の液晶表示素子８１にお
ける画素電極８７、共通電極８８、液晶９３および補助
容量９８の各構成は、図６等に示した第４の実施形態の
液晶表示素子６１と同様であるので詳しい説明は省略す
る。

【００８７】本実施形態の液晶表示素子８１において
も、図４に示した第２の実施形態の液晶表示素子２１と
同様に、光出射側透明基板８３を通過する照明光９７が
平行光となり、光出射側透明基板８３の厚みとマイクロ
レンズ９０ａの焦点距離との関係を無関係にすることが
できる。そのため、光出射側透明基板８３の厚みが面内
で一定でない場合でも、同一の焦点距離を有するマイク
ロレンズ９０ａからなるマイクロレンズアレイ９０を使
用することが可能となる。

【００８８】加えて、図６等に示した第４の実施形態の
液晶表示素子６１と同様に、マイクロレンズアレイ８９
によって画素電極８７の付近における照明光９７の光束
が絞られるため、画素電極８７の面積を小さく設けるこ
とができ、補助容量９８および能動素子８５の面積を大
きくすることが可能となる。そのため、分極の大きな液
晶を用いた場合でも、１回の書き込みで駆動することが
可能となり、高品質な表示を実現することができること
に加え、高速な画面切換による高速表示を実現すること
ができる。また、フレーム周期以下の時間で動作するネ
マティック液晶を用いた場合でも、１回の書き込みで駆
動することが可能となり、高品質な表示を実現すること
ができることに加え、高速な画面切換による高速表示を
実現することができる。

【００８９】なお、本実施形態の液晶表示素子８１を投
写型液晶表示装置に適用して使用する場合には、光散乱
層９５を設けなくてもよい。

【００９０】（第６の実施形態）図１０は、本発明の液
晶表示素子の第６の実施形態を示す断面図である。ここ
で、図１０に示す本実施形態の液晶表示素子１０１にお
ける光入射側透明基板１０２、光出射側透明基板１０
３、液晶層１０４、能動素子１０５、信号電極線１０
６、走査電極線（不図示）、各マイクロレンズアレイ１
０９，１１０、各マイクロレンズ１０９ａ，１１０ａ、
配向膜１１１，１１２、偏光板１１４ａ，１１４ｂ、光
散乱層１１５および平坦化層１１６ａ，１１６ｂの各構
成は、図５に示した液晶表示素子４１と同様であるので
詳しい説明は省略する。ただし、本実施形態の各マイク
ロレンズアレイ１０９，１１０における各マイクロレン
ズ１０９ａ，１１０ａは、図５に示した液晶表示素子４
１の各マイクロレンズアレイ４９，５０におけるマイク
ロレンズ４９ａ，５０ａとは表裏が逆にされた状態で配
設された例を示している。

【００９１】また、本実施形態の液晶表示素子１０１に
おける画素電極１０７、共通電極１０８、液晶１１３お
よび補助容量１１８の各構成は、図６等に示した第４の
実施形態の液晶表示素子６１と同様であるので詳しい説
明は省略する。

【００９２】本実施形態の液晶表示素子１０１において
も、図５に示した第３の実施形態の液晶表示素子４１と
同様に、光入射側透明基板１０２および光出射側透明基
板１０３を通過する照明光１１７が平行光となり、光入
射側透明基板１０２および光出射側透明基板１０３の厚
みと各マイクロレンズ１０９ａ，１１０ａの焦点距離と
の関係を無関係にすることができる。そのため、光入射
側透明基板１０２および光出射側透明基板１０３の厚み
が面内で一定でない場合でも、同一の焦点距離を有する
マイクロレンズ４９ａ，５０ａからなるマイクロレンズ
アレイ４９，５０を使用することが可能となる。

【００９３】加えて、図６等に示した第４の実施形態の
液晶表示素子６１と同様に、マイクロレンズアレイ１０
９によって画素電極１０７の付近における照明光１０７
の光束が絞られるため、画素電極１０７の面積を小さく
設けることができ、補助容量１１８および能動素子１０
５の面積を大きくすることが可能となる。そのため、分
極の大きな液晶を用いた場合でも、１回の書き込みで駆
動することが可能となり、高品質な表示を実現すること
ができることに加え、高速な画面切換による高速表示を
実現することができる。また、フレーム周期以下の時間
で動作するネマティック液晶を用いた場合でも、１回の
書き込みで駆動することが可能となり、高品質な表示を
実現することができることに加え、高速な画面切換によ
る高速表示を実現することができる。

【００９４】なお、本実施形態の液晶表示素子１０１を
投写型液晶表示装置に適用して使用する場合には、光散
乱層１１５を設けなくてもよい。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
素子は、互いに近接して対向配置された一対の透明基板
の間に液晶層が設けられた横電界方式の液晶表示素子で
あって、照明光が出射される側の透明基板の光入射側面
上には、液晶を駆動させるための複数の共通電極と画素
電極とが、共に複数の櫛歯を有する櫛形に形成され、か
つ互いの櫛歯が交互に平行に噛み合わされた状態でマト
リクス状に配設され、共通電極の櫛歯と画素電極の櫛歯
とに挟まれた部分に構成され照明光が透過される開口領
域の付近に照明光を集光させるための集光用マイクロレ
ンズアレイが設けられ、照明光が出射される側の透明基
板の光入射側面上には、画素電極に液晶を駆動するため
の駆動信号を送信する複数の信号電極線と、信号電極線
に対して直交して配設された複数の走査電極線とが、マ
トリクス状に配設された各画素電極および共通電極を囲
うことによって複数の画素を構成するように設けられて
いるとともに、各画素電極および信号電極線および走査
電極線に接続され、走査電極線の信号により選択された
画素に駆動信号を供給するための能動素子が各画素ごと
に設けられており、集光用マイクロレンズアレイを構成
する各マイクロレンズが各画素にそれぞれ対応して設け
られており、前記集光用マイクロレンズアレイを構成す
るマイクロレンズの対角開口径をｐ、前記信号電極線の
長さ方向における前記各マイクロレンズの大きさをＸ、
前記信号電極線の長さ方向における一つの前記画素中の
前記マイクロレンズの個数をＮ、前記開口領域の、前記
走査電極線の長さ方向における大きさをＹとした場合
に、Ｙ≧（Ｎ−１）×√（ｐ＾２−Ｘ＾２）の関係を満
たしているので、各電極によって照明光が遮られること
が防止されるため、液晶表示素子の表示を明るくするこ
とができる。

【００９６】また、本発明の液晶表示素子は、互いに近
接して対向配置された一対の透明基板の間に液晶層が設
けられた縦電界方式の液晶表示素子であって、照明光が
出射される側の透明基板の光入射側面上には、透光性を
有し照明光を透過させるための開口領域として機能する
複数の画素電極と、画素電極に供給される電荷が蓄積さ
れる複数の補助容量とがマトリクス状に設けられ、照明
光が入射される側の透明基板の光出射側面上には、透光
性を有し、画素電極との間に電界を発生させて液晶を駆
動させる共通電極が設けられ、照明光が出射される側の
透明基板の光入射側面上には、画素電極に液晶を駆動す
るための駆動信号を送信する複数の信号電極線と、信号
電極線に対して直交して配設された複数の走査電極線と
が、マトリクス状に配設された各画素電極および補助容
量を囲うことによって複数の画素を構成するように設け
られているとともに、各画素電極および信号電極線およ
び走査電極線に接続され、走査電極線の信号により選択
された画素に駆動信号を供給するための能動素子が設け
られ、画素電極に照明光を集光させるための集光用マイ
クロレンズアレイが設けられ、集光用マイクロレンズア
レイは集光用マイクロレンズアレイを構成する各マイク
ロレンズが各画素に照明光をそれぞれ集光させるように
構成されており、さらに、前記液晶として分極を有する
液晶またはフレーム駆動周期以下の時間で駆動されるネ
マティック液晶が使用されているので、開口領域として
機能する画素電極を小さく設け、補助容量等を大きく設
けることができ、さらに１回の書き込みで駆動すること
が可能となり、高品質な表示を実現することができるこ
とに加え、高速な画面切換による高速表示を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の第１の実施形態を示す
断面図である。

【図２】図１に示した液晶表示素子の透視底面図であ
る。

【図３】図１に示した液晶表示素子の概略斜視図であ
る。

【図４】本発明の液晶表示素子の第２の実施形態を示す
断面図である。

【図５】本発明の液晶表示素子の第３の実施形態を示す
断面図である。

【図６】本発明の液晶表示素子の第４の実施形態を示す
断面図である。

【図７】図６に示した液晶表示素子の透視底面図であ
る。

【図８】図６に示した液晶表示素子の概略斜視図であ
る。

【図９】本発明の液晶表示素子の第５の実施形態を示す
断面図である。

【図１０】本発明の液晶表示素子の第６の実施形態を示
す断面図である。

【符号の説明】

１，２１，４１，６１，８１，１０１ 液晶表示素子 ２，２２，４２，６２，８２，１０２ 光入射側透明
基板 ３，２３，４３，６３，８３，１０３ 光出射側透明
基板 ４，２４，４４，６４，８４，１０４ 液晶層 ５，２５，４５，６５，８５，１０５ 能動素子 ６，２６，４６，６６，８６，１０６ 信号電極線 ７，７８ 走査電極線 ８，２７，４７，６７，８７，１０７ 画素電極 ９，２８，４８，６８，８８，１０８ 共通電極 １０，７０ マイクロレンズアレイ １０ａ，２９ａ，３０ａ，４９ａ，５０ａ，７０ａ，８
９ａ，９０ａ，１０９ａ，１１０ａ マイクロレンズ １１，１２，３１，３２，５１，５２，７１，７２，９
１，９２，１１１，１１２ 配向膜 １３，３３，５３，７３，９３，１１３ 液晶 １４ａ，１４ｂ，３４ａ，３４ｂ，５４ａ，５４ｂ，７
４ａ，７４ｂ，９４ａ，９４ｂ，１１４ａ，１１４ｂ
偏光板 １５，３５，５５，７５，９５，１１５ 光散乱層 １６，３６ａ，３６ｂ，５６ａ，５６ｂ，７６，９６
ａ，９６ｂ，１１６ａ，１１６ｂ 平坦化層 １７，３７，５７，７７，９７，１１７ 照明光 ２９，４９，８９，１０９ 第１のマイクロレンズア
レイ ３０，５０，９０，１１０ 第２のマイクロレンズア
レイ ６９，９８，１１８ 補助容量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−286211（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−34724（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−90433（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−50018（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−13161（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−20294（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−303089（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−51882（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−170911（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1335 G02F 1/1343 G02F 1/136

Claims (30)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに近接して対向配置された一対の透
   明基板の間に、前記一対の透明基板を透過される照明光
   の透過率を制御するための液晶が注入された液晶層が設
   けられた横電界方式の液晶表示素子であって、 前記一対の透明基板のうち、前記液晶表示素子を透過さ
   れた前記照明光が出射される側の透明基板の光入射側面
   上には、前記液晶を駆動させるための複数の共通電極と
   画素電極とが、共に複数の櫛歯を有する櫛形に形成さ
   れ、かつ互いの前記櫛歯が交互に平行に噛み合わされた
   状態でマトリクス状に配設され、 前記共通電極の櫛歯と前記画素電極の櫛歯とに挟まれた
   部分に構成され前記照明光が透過される開口領域に前記
   照明光を集光させるための集光用マイクロレンズアレイ
   が設けられ、 前記照明光が出射される側の透明基板の光入射側面上に
   は、前記画素電極に前記液晶を駆動するための駆動信号
   を送信する複数の信号電極線と、該信号電極線に対して
   直交して配設された複数の走査電極線とが、前記マトリ
   クス状に配設された前記各画素電極および共通電極を囲
   うことによって複数の画素を構成するように設けられて
   いるとともに、前記各画素電極および信号電極線および
   走査電極線に接続され、前記走査電極線の信号により選
   択された前記画素に前記駆動信号を供給するための能動
   素子が前記各画素ごとに設けられており、 前記集光用マイクロレンズアレイを構成する各マイクロ
   レンズが前記各画素にそれぞれ対応して設けられてお
   り、 前記集光用マイクロレンズアレイを構成するマイクロレ
   ンズの対角開口径をｐ、前記信号電極線の長さ方向にお
   ける前記各マイクロレンズの大きさをＸ、前記信号電極
   線の長さ方向における一つの前記画素中の前記マイクロ
   レンズの個数をＮ、前記開口領域の、前記走査電極線の
   長さ方向における大きさをＹとした場合に、 Ｙ≧（Ｎ−１）×√（ｐ＾２−Ｘ＾２）（Ｎ≧２） の関係を満たすことを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 互いに近接して対向配置された一対の透
   明基板の間に、前記一対の透明基板を透過される照明光
   の透過率を制御するための液晶が注入された液晶層が設
   けられた縦電界方式の液晶表示素子であって、 前記一対の透明基板のうち、前記液晶表示素子を透過さ
   れた前記照明光が出射される側の透明基板の光入射側面
   上には、透光性を有し前記照明光を透過させるための開
   口領域として機能する複数の画素電極と、該画素電極に
   供給される電荷が蓄積される複数の補助容量とがマトリ
   クス状に設けられ、 前記照明光が入射される側の透明基板の光出射側面上に
   は、透光性を有し、前記画素電極との間に電界を発生さ
   せて前記液晶を駆動させる共通電極が設けられ、 前記照明光が出射される側の透明基板の光入射側面上に
   は、前記画素電極に前記液晶を駆動するための駆動信号
   を送信する複数の信号電極線と、該信号電極線に対して
   直交して配設された複数の走査電極線とが、前記マトリ
   クス状に配設された前記各画素電極および補助容量を囲
   うことによって複数の画素を構成するように設けられて
   いるとともに、前記各画素電極および信号電極線および
   走査電極線に接続され、前記走査電極線の信号により選
   択された前記画素に前記駆動信号を供給するための能動
   素子が設けられ、 前記画素電極に前記照明光を集光させるための集光用マ
   イクロレンズアレイが設けられ、該集光用マイクロレン
   ズアレイは該集光用マイクロレンズアレイを構成する各
   マイクロレンズが前記各画素に前記照明光をそれぞれ集
   光させるように構成されており、 さらに、前記液晶として分極を有する液晶またはフレー
   ム駆動周期以下の時間で駆動されるネマティック液晶が
   使用され、 前記信号電極線の線幅をＬs、前記走査電極線の線幅を
   Ｌa、前記集光用マイクロレンズアレイを構成するマイ
   クロレンズの前記信号電極線の長さ方向における大きさ
   をＸ、前記走査電極線の長さ方向における前記各マイク
   ロレンズの大きさをＹ、前記信号電極線の長さ方向にお
   ける一つの前記画素中の前記マイクロレンズの個数をＮ
   x、前記走査電極線の長さ方向における一つの前記画素
   中の前記マイクロレンズの個数をＮy、前記各走査電極
   線同士の距離をＰx、前記各信号電極線同士の距離をＰy
   とした場合に、 Ｎx×Ｘ＝Ｐx＋Ｌa Ｎy×Ｙ＝Ｐy＋Ｌs の二つの関係を満たすことを特徴とする液晶表示素子。
3. 【請求項３】 前記分極を有する液晶は強誘電性液晶で
   ある請求項２に記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記分極を有する液晶は反強誘電性液晶
   である請求項２に記載の液晶表示素子。
5. 【請求項５】 前記分極を有する液晶は無閾反強誘電性
   液晶である請求項２に記載の液晶表示素子。
6. 【請求項６】 前記分極を有する液晶は歪螺旋強誘電性
   液晶である請求項２に記載の液晶表示素子。
7. 【請求項７】 前記分極を有する液晶はねじれ強誘電性
   液晶である請求項２に記載の液晶表示素子。
8. 【請求項８】 前記分極を有する液晶は単安定強誘電性
   液晶である請求項２に記載の液晶表示素子。
9. 【請求項９】 前記フレーム駆動周期以下の時間で駆動
   されるネマティック液晶は該ネマティック液晶のベンド
   配向を利用したＯＣＢモードが用いられている請求項２
   に記載の液晶表示素子。
10. 【請求項１０】 前記集光用マイクロレンズアレイは、
    前記照明光が入射される側の透明基板の光入射側面上に
    設けられ、前記照明光に対して正の焦点距離を有する複
    数のマイクロレンズによって構成されている請求項１か
    ら９いずれか１項に記載の液晶表示素子。
11. 【請求項１１】 前記各マイクロレンズは球面レンズで
    ある請求項１０に記載の液晶表示素子。
12. 【請求項１２】 前記各マイクロレンズは非球面レンズ
    である請求項１０に記載の液晶表示素子。
13. 【請求項１３】 前記マイクロレンズの開口径をｐ、前
    記照明光が入射される側の透明基板の厚みをｔ1、前記
    液晶層の厚みをｄ、前記マイクロレンズの厚みをＬ1、
    前記開口領域の開口幅をａとした場合に、前記マイクロ
    レンズは焦点距離ｆ1が、 （ｐ×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／（ｐ＋ａ）≦ｆ1
    ≦（ｐ×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／（ｐ−ａ） の関係を満たすように形成されている請求項１０から１
    ２のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
14. 【請求項１４】 前記マイクロレンズは、焦点距離ｆ1
    が、 ｆ1＝Ｌ1＋ｔ1＋ｄ の関係を満たすように形成されている請求項１３に記載
    の液晶表示素子。
15. 【請求項１５】 前記マイクロレンズの開口径をｐ、前
    記照明光が入射される側の透明基板の厚みをｔ1、前記
    液晶層の厚みをｄ、前記マイクロレンズの厚みをＬ1、
    前記開口領域の開口幅をａとした場合に、前記マイクロ
    レンズの焦点距離ｆ1が、 （ｐ×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／（ｐ＋ａ）≦ｆ1
    ≦ｔ1＋ｄ の範囲内に存在する場合に、前記照明光が出射される側
    の透明基板の厚みｔ2が、 ｔ2≦（ｐ−ａ）×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ−ｆ1）／ａ の関係を満たすように形成されている請求項１０から１
    ２のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
16. 【請求項１６】 前記マイクロレンズの開口径をｐ、前
    記照明光が入射される側の透明基板の厚みをｔ1、前記
    液晶層の厚みをｄ、前記マイクロレンズの厚みをＬ1、
    前記開口領域の開口幅をａとした場合に、前記マイクロ
    レンズの焦点距離ｆ1が、 ｔ1＋ｄ≦ｆ1≦（ｐ×（Ｌ1＋ｔ1＋ｄ）＋ａ×Ｌ1）／
    （ｐ−ａ） の範囲内に存在する場合に、前記照明光が出射される側
    の透明基板の厚みｔ2が、 ｔ2≦（ｐ＋ａ）×（ｆ1−Ｌ1−ｔ1−ｄ）／ａ の関係を満たすように形成されている請求項１０から１
    ２のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
17. 【請求項１７】 前記集光用マイクロレンズアレイは前
    記照明光が入射される側の透明基板の光入射側面上に設
    けられ、前記照明光が出射される側の透明基板の光入射
    側面と前記共通電極および前記画素電極との間には、前
    記集光用マイクロレンズアレイによって偏向された前記
    照明光を平行光に補正するための補正用マイクロレンズ
    アレイが設けられている請求項１に記載の液晶表示素
    子。
18. 【請求項１８】 前記集光用マイクロレンズアレイは前
    記照明光が入射される側の透明基板の光入射側面上に設
    けられ、前記照明光が出射される側の透明基板の光入射
    側面と前記画素電極および前記補助容量との間には、前
    記集光用マイクロレンズアレイによって偏向された前記
    照明光を平行光に補正するための補正用マイクロレンズ
    アレイが設けられている請求項２から９のいずれか１項
    に記載の液晶表示素子。
19. 【請求項１９】 前記集光用マイクロレンズアレイは前
    記照明光に対して正の焦点距離を有する複数のマイクロ
    レンズによって構成され、前記補正用マイクロレンズア
    レイは前記照明光に対して正または負の焦点距離を有す
    る複数のマイクロレンズによって構成されている請求項
    １７または１８に記載の液晶表示素子。
20. 【請求項２０】 前記補正用マイクロレンズアレイを構
    成するマイクロレンズは非球面レンズである請求項１９
    に記載の液晶表示素子。
21. 【請求項２１】 前記照明光が入射される側の透明基板
    の厚みをｔ1、前記液晶層の厚みをｄ、前記開口領域の
    開口幅をａ、前記集光用マイクロレンズアレイを構成す
    るマイクロレンズの開口径をｐ、前記集光用マイクロレ
    ンズアレイを構成するマイクロレンズの焦点距離をｆ
    1、該マイクロレンズの厚みをＬ1、前記補正用マイクロ
    レンズアレイを構成するマイクロレンズの焦点距離をｆ
    2、該マイクロレンズの厚みをＬ2とした場合に、 ａ≧ｆ2／（ｆ1−Ｌ1）×ｐ ｆ1＋ｆ2＝Ｌ1＋Ｌ2＋ｔ1＋ｄ の二つの関係を満たす請求項２０に記載の液晶表示素
    子。
22. 【請求項２２】 前記照明光が入射される側の透明基板
    の厚みをｔ1、前記液晶層の厚みをｄ、前記開口領域の
    開口幅をａ、前記集光用マイクロレンズアレイを構成す
    るマイクロレンズの開口径をｐ、前記集光用マイクロレ
    ンズアレイを構成するマイクロレンズの焦点距離をｆ
    1、該マイクロレンズの厚みをＬ1、前記補正用マイクロ
    レンズアレイを構成するマイクロレンズの焦点距離をｆ
    2、該マイクロレンズの厚みをＬ2とした場合に、 ａ≧（ｆ2＋Ｌ2）／（ｆ1−Ｌ1）×ｐ ｆ1−ｆ2＝Ｌ1＋Ｌ2＋ｔ1＋ｄ の二つの関係を満たす請求項２０に記載の液晶表示素
    子。
23. 【請求項２３】 前記集光用マイクロレンズアレイは前
    記照明光が入射される側の透明基板の光出射側面上に設
    けられ、前記照明光が出射される側の透明基板の光入射
    側面と前記共通電極および前記画素電極との間には、前
    記集光用マイクロレンズアレイによって偏向された前記
    照明光を平行光に補正するための補正用マイクロレンズ
    アレイが設けられている請求項１に記載の液晶表示素
    子。
24. 【請求項２４】 前記集光用マイクロレンズアレイは前
    記照明光が入射される側の透明基板の光出射側面上に設
    けられ、前記照明光が出射される側の透明基板の光入射
    側面と前記画素電極および前記補助容量との間には、前
    記集光用マイクロレンズアレイによって偏向された前記
    照明光を平行光に補正するための補正用マイクロレンズ
    アレイが設けられている請求項２から９のいずれか１項
    に記載の液晶表示素子。
25. 【請求項２５】 前記集光用マイクロレンズアレイは前
    記照明光に対して正の焦点距離を有する複数のマイクロ
    レンズによって構成され、前記補正用マイクロレンズア
    レイは前記照明光に対して正または負の焦点距離を有す
    る複数のマイクロレンズによって構成されている請求項
    ２３または２４に記載の液晶表示素子。
26. 【請求項２６】 前記集光用マイクロレンズアレイを構
    成するマイクロレンズおよび前記補正用マイクロレンズ
    アレイを構成するマイクロレンズは非球面レンズである
    請求項２５に記載の液晶表示素子。
27. 【請求項２７】 前記開口領域の開口幅をａ、前記集光
    用マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの開
    口径をｐ、前記集光用マイクロレンズアレイを構成する
    マイクロレンズの焦点距離をｆ1、該マイクロレンズの
    厚みをＬ1、前記補正用マイクロレンズアレイを構成す
    るマイクロレンズの焦点距離をｆ2、該マイクロレンズ
    の厚みをＬ2とした場合に、 （ｆ2−Ｌ2）／（ｆ1−Ｌ1）×ｐ≦ａ の関係を満たす請求項２６に記載の液晶表示素子。
28. 【請求項２８】 前記集光用マイクロレンズアレイを構
    成するマイクロレンズは球面レンズであり、前記補正用
    マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズは非球
    面レンズである請求項２５に記載の液晶表示素子。
29. 【請求項２９】 前記集光用マイクロレンズアレイは、
    該集光用マイクロレンズアレイを構成する各前記マイク
    ロレンズの大きさの不揃いによる前記集光用マイクロレ
    ンズアレイの凹凸を低減するための平坦化層に覆われ、
    前記集光用マイクロレンズアレイを構成するマイクロレ
    ンズの厚みをＬ1、該マイクロレンズの半径をｒ、該マ
    イクロレンズの屈折率をｎ’、前記補正用マイクロレン
    ズアレイを構成するマイクロレンズの厚みをＬ2、前記
    平坦化層の屈折率をｎ、前記液晶層の厚みをｄ、前記各
    マイクロレンズのレンズ光軸からの距離をｈとし、 Ａ＝ｎ’＾２−（１−√（１−（ｈ／ｒ）＾２））×ｎ
    ＾２ とした場合に、前記集光用マイクロレンズアレイを構成
    するマイクロレンズの焦点距離ｆ1が、 ｆ1＝（ｒ×Ａ＋ｎ×ｒ×√Ａ）／（ｎ’＾２−ｎ＾
    ２） であるとともに、前記補正用マイクロレンズアレイを構
    成するマイクロレンズの焦点距離ｆ2が ｆ2＝ｄ＋Ｌ1＋Ｌ2−ｆ1 であり、前記集光用マイクロレンズアレイによって前記
    照明光が最も収束される位置に前記開口領域が設けられ
    ている請求項２８に記載の液晶表示素子。
30. 【請求項３０】 前記液晶表示素子を透過された前記照
    明光が出射される側の透明基板の光出射側面上には、前
    記照明光を散乱させるための光散乱層が設けられている
    請求項１から２９のいずれか１項に記載の液晶表示素
    子。