JP3241697B2

JP3241697B2 - 表示装置及び光学ユニット

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Publication number: JP3241697B2
Application number: JP20640899A
Authority: JP
Inventors: 隆史角田; 美雄有木; 雅晴出口; 竹介丸山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-12-25
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JP2000056267A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投写型液晶表示装置等
の表示装置技術に係り、特に光源からの光の利用効率を
図り、液晶素子等の表示素子からの光出力を増大して明
るい投影画像を得るのに好適な技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】表示装置、例えば、従来の投写型液晶表
示装置は、特開昭６３−１５２２５号及び特開昭６３−
１１６１２３号公報に記載されているように、単一光源
から出力された白色光をダイクロイックミラ−により、
赤、青、緑の色の三原色に分光し、この三原色光を３枚
の液晶ライトバルブにそれぞれ入射することにより、三
原色に対応する画像をダイクロイックミラ−、あるいは
ダイクロイックプリズムを用いて合成することにより、
カラ−画像を得て、このカラ−画像を１本の投写レンズ
を用いて、スクリ−ン上に拡大投写せしめたものであっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、ライトバルブとして用いる各液晶表示素子の構造
は、通常、２枚の偏光板により光学的に挾まれており、
これによって前記液晶表示素子に入射した光線は、Ｓ偏
光光、あるいはＰ偏光光のうちの何れか一方の偏光しか
出射されない。すなわち、前記液晶素子を透過する光量
は、全くロスが無いものと仮定してもこれら２種の偏光
のうちの一方のみであることから光源の半分となり、光
の利用効率が半減する。ここで、Ｐ偏光光とは入射面に
対して平行な偏光面（電気ベクトルの振動している平
面）をもつ直線偏光光のことをいい、Ｓ偏光光とは入射
面に対して垂直な偏光面をもつ直線偏光光のことをい
う。

【０００４】また、上記従来技術においては液晶表示素
子の開口率の問題があることが指摘されていた。ここで
は、開口率は次のように定義する。開口率＝１画素中の
表示に寄与する有効面積／１画素全領域の面積すなわ
ち、表示に寄与しない部分が大きいと開口率は小さくな
り、光の利用効率が悪くなる。表示に寄与しない部分
（遮光部と云う）としては、各電極の金属配線、個々の
画素を個別に制御する手段として付加された非線形素子
あるいはスイッチング素子、画素電極の周囲のギャプな
どが挙げられる。

【０００５】また、同一液晶表示素子のパネルサイズで
精細度を高くするには、画素ピッチを小さくする必要が
あるが、この場合、液晶表示素子の構成要素のすべてを
相似的に縮小できれば開口率は変化しないが、エッチン
グ精度、位置合わせ精度の点から電極の金属配線の幅や
付加素子の大きさはある程度以下には小さくできない。
その結果、精細度を高くしていくと開口率が必然的に小
さくなるという問題がある。

【０００６】本発明の目的は上記従来技術の問題点を解
決し、Ｓ偏光光（またはＰ偏光光）のみならず、Ｐ偏光
光（またはＳ偏光光）をも有効に利用して明るい画像を
得ることのできる表示装置及び光学ユニットを提供する
ことにある。本発明の他の目的は、開口率をも大きく
し、光の利用効率を大幅に向上させて明るい画像を得る
ことのできる表示装置及び光学ユニットを提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、本発明では、表示装置は、入射光をＰ偏光光と
Ｓ偏光光に分離する分離手段と、該両偏光光のうちの一
方の偏光光をＰ偏光光またはＳ偏光光に変換する変換手
段と、複数のレンズ部が画素に対応して配されたマイク
ロレンズアレイを有する表示素子と、画像信号に基づき
該表示素子を駆動する回路部とを備え、上記分離手段か
ら得られる他方の偏光光と、上記一方の偏光光が上記変
換手段で変換されて得られる偏光光とを、上記マイクロ
レンズアレイの同一のレンズ部を通して異なる画素に照
射し、画像表示を行うように構成される。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【作用】上記分離手段は入射光をＰ偏光光とＳ偏光光に
分離する。上記変換手段はＰ偏光光が入射された場合は
このＰ偏光光をＳ偏光光に、Ｓ偏光光が入射された場合
にはこのＳ偏光光をＰ偏光光に変換する。上記マイクロ
レンズアレイは入射光を集束して表示素子の画素に照射
する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にしたがって
説明する。

【００１３】〈実施例１〉図１は、本発明の一実施例と
なる投写型液晶表示装置の全体構成を示す概略図であ
り、図２は偏光光学系を示す偏光合成素子の構成図、図
３は偏光合成素子を構成する偏心レンズの作用説明図で
ある。

【００１４】図１において、１は光源であり、例えばメ
タルハライドランプ、ハロゲンランプ等の白色光源であ
る。２はリフレクタであり、３は光源１からの白色光を
集束するための集束レンズ群であり、４は偏光合成素子
であり、後で図２により詳細を説明するが、偏光手段と
しての偏光ビ−ムスプリッタ−と合成手段としての直角
プリズム及び偏心レンズにより構成させる。５は液晶表
示素子であり、後で図４により詳細を説明するが、液晶
パネルと偏光板、及び平板マイクロレンズアレイによ
り、構成される。６は液晶表示素子５上の表示画像を拡
大するための投写レンズであり、７はスクリ−ンであ
る。一方、８は液晶表示素子５の駆動回路としてのビデ
オクロマ処理回路、９はＲＧＢ出力回路、１０はＸドラ
イバ、１１は同期処理回路、１２はコントロ−ラ、１３
はＹドライバである。さらに、偏光合成素子４は図２に
示すように、偏光ビ−ムスプリッタ−１４と、２個の直
角プリズム１５と２枚の偏心レンズ１６とで構成され
る。

【００１５】以下、本実施例の動作について図１、図２
を用いて詳細に説明する。図１において、光源１をリフ
レクタ−２（ここでは放物形状）の焦点位置近傍に設け
ることにより、リフレクタ−２からの出射光はほぼ平行
光束となり集束レンズ群３に入射する。集束レンズ群３
では、正のパワ−を有する集光レンズ３ａと負のパワ−
を有する集光レンズ３ｂとによって、入射光束を液晶表
示素子５の表示面積の約１／２の大きさまで平行光束を
維持した状態で集束し、偏光合成素子４に入射する。本
実施例では液晶表示素子５として１．３インチ相当の液
晶パネルを使用し、集光レンズ群３からの出射光束を約
φ２３ｍｍまで絞り込んだ。

【００１６】次に偏光合成素子４の動作を図２を用いて
説明する。同図において、集束レンズ群３（図示してい
ない）からの出射光線１７は不定偏光光１８であり、偏
光合成素子４の構成要素である偏光ビ−ムスプリッタ−
１４（本実施例では１５ｍｍ×１５ｍｍ）に入射し、偏
光ビ−ムスプリッタ−１４により不定偏光光１８をＳ偏
光光２０（反射光）とＰ偏光光１９（透過光）の直線偏
光光に分離する。さらに分離されたＰ偏光光１９は、偏
心レンズ１６によって約２倍に拡大し液晶表示素子（図
示していない）に入射する。

【００１７】また、一方のＳ偏光光２０は、互いに直交
する光軸上に４５度傾けた状態で反射面が配置されるよ
うに構成した２個の直角プリズム１５によりその進路を
それぞれ９０°折り曲げながら２回反射によってＰ偏光
光２１に変換されて出射し、偏心レンズ１６によって約
２倍に拡大し、液晶表示素子（図示していない）に入射
する。すなわち、図２では一方のＳ偏光光２０をＰ偏光
光２１に変換した状態を示している。これにより、光軸
の異なる隣接した２面、すなわち偏光ビ−ムスプリッタ
−面と直角プリズム面とからそれぞれ同一偏光光で同一
方向の光束（何れもＰ偏光光１９、２１）を得る。次
に、偏光ビ−ムスプリッタ−面と前記直角プリズム面と
からの出射光束をその光軸がそれぞれに所定量偏心した
偏心レンズ１６に入射する。そして、偏心レンズ１６に
よって２面から出射される光束の光軸ずれを補正し、か
つ約２倍に拡大して、液晶表示素子面上で一致するよう
に入射する。これによって、光源１からの光束すべてを
直線偏光光束として、液晶表示素子５に入射することが
でき、光の有効利用率を倍近くまで改善できる小形の偏
光合成素子４が得られる。

【００１８】また、液晶表示素子５の入射側の透明基板
上に平板マイクロレンズアレイを密着して備える構成に
することにより、入射光が有効に画素電極に導かれ、各
電極の金属配線、個々の画素を個別に制御する手段とし
て付加された非線形素子あるいはスイッチング素子、画
素電極の周囲のギャプなどの表示に寄与しない部分（遮
光部）で遮断されることによる入射光の損失がほとんど
生じないために、開口率を倍近くまで改善できる。この
結果、偏光合成素子４及び平板マイクロレンズアレイを
用いることにより明るい投写型液晶表示装置を得ること
ができる。

【００１９】次に偏心レンズ１６の作用について図３を
用いて説明する。図３（ａ）は液晶表示素子側から図２
に示した偏光合成素子４の出射面側を見た状態である。
前述したように偏光合成素子４からの出射面は図示する
偏光ビ−ムスプリッタ−からの出射面２２と直角プリズ
ムからの出射面２３の２面から出射される。この２面か
らの出射面（２２、２３）に偏心レンズ１６がそれぞれ
図２に示したように配置されている。さらに偏心レンズ
１６は図３に点線で示すようにその直径が各出射面（２
２、２３）の対角長をＤ（本実施例では２１．２ｍｍ）
とした場合２Ｄとなる平凹レンズ２５の一部を図示のご
とく各出射面（２２、２３）の偏心量に合わせて切り取
った形状であり、また拡大倍率が約２倍となるように焦
点距離を設定した。なお、図３（ｂ）は偏心レンズ１６
を平凹レンズ２５から４分割した例を示している。これ
によって偏心レンズ１６による偏光ビ−ムスプリッタ−
出射面２２の拡大像は一点破線で示される領域２４とな
り、さらにもう一方の偏心レンズ１６による直角プリズ
ム出射面２３の拡大像も一点破線で示される領域２４と
なり同一偏光光が一致して合成される。なお、この合成
される一点破線で示される領域２４は図１の液晶表示素
子５の表示面積と同一で、かつこの位置に液晶表示素子
５の液晶面となるように配置して入射される。ここで、
偏心レンズ１６の拡大倍率を２倍よりも大きくにする
と、拡大像２４が液晶表示素子５の表示面積よりも大き
くなり光利用率が大幅に低下する。また、拡大倍率を２
倍よりも小さくにすると拡大像２４が液晶表示素子５の
表示面積よりも小さくなり輝度むらを生じてしまう。よ
って、上記のごとく偏心レンズ１６の拡大倍率を約２倍
に設定すると好適である。以上のように、本実施例の偏
光合成素子４を用いればＰ偏光光とＳ偏光光のいずれの
偏光光も有効に利用できるので従来の偏光板に依存する
光利用率の劣化が大幅に改善される。

【００２０】次に、液晶表示素子５の動作について、図
４、図５を用いて説明する。図４は液晶表示素子５の一
例を示す斜視図であり、図５は図４の構成要素の位置関
係を表すために模式的に描いた平面図である。図４にお
いて、２６は一対の透明基板で、一方の透明基板２６ａ
の対向面側には透明の対向電極２７が、また、他方の透
明基板２６ｂの対向面側には透明の画素電極２９がそれ
ぞれ設けられており、この対をなす透明基板２６ａ、２
６ｂ間に液晶２８が封入されている。３０は、上記他方
の透明基板２６ｂに設けられた各電極の金属配線、個々
の画素を個別に制御する手段として付加された非線形素
子やスイッチング素子、画素電極の周囲のギャップなど
で形成される表示に寄与しない部分（遮光部）である。
このように液晶パネルは透明基板２６、対向電極２７、
液晶２８、画素電極２９、遮光部３０により構成され
る。３１は、平板マイクロレンズアレイであり、本発明
の特徴であるところの屈折率分布型で実質上は図中の破
線で示すような画素電極２９に対応して設けられた２次
元配列のレンズアレイである。３２は平板マイクロレン
ズアレイ３１、透明基板２６の外側にそれぞれ設けた偏
光板である。平板マイクロレンズアレイ３１は、液晶２
８に対して常に入射光線３３側に設けられる。

【００２１】次に図５を用いて本発明の好ましい構成要
素の位置関係及び形状について説明する。同図におい
て、斜線領域３５は図４の液晶２８中の１画素に対応し
た領域である。そして、斜線領域内の実線枠内２９が表
示に有効な（すなわち、光が透過する）画素電極であ
り、それ以外の周縁が金属配線、スイッチング素子など
の遮光部３０である。そして、図中の点線枠３１ａがマ
イクロレンズアレイ３１の個々のレンズ形状を示す。

【００２２】本発明においては図中に示すように平板マ
イクロレンズアレイ３１の個々のレンズ形状を液晶２８
中の１画素に対応した領域３５の形状と同一形状及び同
一配列に成るようにするのが好ましい。次に平板マイク
ロレンズアレイ３１の作用について図６を用いて説明す
る。図６は図４の主要部断面図を示す。図６において、
３６は平板マイクロレンズアレイ３１の個々の屈折率分
布領域（レンズ部）を示す。また、屈折率分布領域３６
は図中に示すように平板マイクロレンズアレイ３１中の
どちら側に設けても良い。さらに、屈折率分布領域３６
を調整することによって、その焦点を液晶２８の面上あ
るいはその近傍に来るように設定する。これにより、図
示しない偏光板を通過してきた光軸に平行な入射光線３
３は、この平板マイクロレンズアレイ３１によって集束
されて、金属配線、スイッチング素子などの遮光部３０
を通らないで、画素電極２９、すなわち開口部に入射す
るので従来の開口率に依存する光利用率の劣化が大幅に
改善される。すなわち、通常４０％とされている開口率
が８０％と２倍に向上する。

【００２３】以上、偏光合成素子４と平板マイクロレン
ズアレイ３１の作用及び効果に関し、個々に説明した
が、次にこれらを組み合わせて、偏光板及び開口率に依
存する光利用率の劣化を同時に改善するための条件につ
いて図７、図８及び図９を用いて説明する。

【００２４】図７は、図２に示した偏光合成素子４の偏
光ビ−ムスプリッタ−１４と、直角プリズム１５との光
軸の関係を示したものであり、３７は偏光ビ−ムスプリ
ッタ−１４の光軸、３８は直角プリズム１５の光軸であ
る。図７（ａ）は偏光合成素子４を側面から見た図、図
７（ｂ）は正面から見た図を示している。本実施例の偏
光合成素子４では図７に示すように、偏光ビ−ムスプリ
ッタ−光軸３７、直角プリズム光軸３８が所定量偏心し
ているため、図中に点線で示すように光源１から集束レ
ンズ群３までがあたかも２つ存在するかのごとく作用す
る。以下、実線で示した光源１から集束レンズ群３まで
を第１光源、点線で示した光源１から集束レンズ群３ま
でを第２光源と称する。したがって、図４に示した平板
マイクロレンズアレイ３１により第１光源、第２光源の
いずれの光源から射出する光線をも同一開口部に入射す
ることにより、偏光板３２と開口率に依存する光利用率
の劣化を同時に改善でき、従来に対して約４倍（＝マイ
クロレンズで２倍＋偏光合成素子で２倍）の明るさを得
ることができる。

【００２５】以下、偏光板３２と開口率による光利用率
の劣化のいずれも改善するための条件について図８、図
９を用いて説明する。図８は、第１光源と第２光源及び
平板マイクロレンズアレイの光学的な関係について示し
たものである。図８において、３９は平板マイクロレン
ズアレイ３１の一つのレンズの光軸であり、４０は第１
光源、４１は第２光源であり、それぞれ集束レンズ群３
と偏心レンズ１６により得られる光源１の像である。図
８（ａ）は液晶表示素子５の透明基板２６ｂ上に形成さ
れた画素電極２９とその周囲を取り巻く遮光部３０との
一つを側面から見た図、図８（ｂ）は正面から見た図を
示している。４２は平板マイクロレンズアレイ３１によ
り得られる第１光源４０の像であり、４３は平板マイク
ロレンズアレイ３１により得られる第２光源４１の像で
ある。図８に示すように、偏光ビームスプリッタ１４の
光軸３７と直角プリズム１５の光軸３８の偏心に伴い第
１光源像４２と第２光源像４３も偏心する。開口率を改
善するには第１光源像４２および第２光源像４３のいず
れもが液晶表示素子４の画素電極２９内に結像すること
が望ましく、第１光源像４２と第２光源像４３の偏心量
を画素電極２９の大きさよりも小さくしなければならな
い。

【００２６】いま、図８に示すように、第１光源４０と
第２光源４１の偏心量をδ１、第１光源像４２と第２光
源像４３の偏心量をδ２、第１光源４０から平板マイク
ロレンズアレイ３１までの距離をＬ、平板マイクロレン
ズアレイ３１の焦点距離をｆと定義する。ここで、第１
光源４０と第２光源４１の偏心量δ１は図３に示すよう
に、偏光ビ−ムスプリッタ−出射面２２と直角プリズム
出射面２３の偏心量であるので、δ１は偏光ビ−ムスプ
リッタ−１４の対角長Ｄと等しくなる。例えば、偏光ビ
−ムスプリッタ−１４に１５×１５ｍｍの大きさのもの
を適用すれば、δ１＝２１．２（＝１５√２）である。
また、通常Ｌ≫δ１であるので第１光源４０と第２光源
４１の位置はほぼ等しくなり、第１光源像４２と第２光
源像４３の偏心量δ２はδ２＝２δ１・ｆ／Ｌで示され
る。

【００２７】画素電極２９の対角長をｙ１とすると、開
口率を改善するには第１光源像４２と第２光源像４３の
偏心量δ２は、ｙ１よりも小さくしなければならなく、
画素電極２９の対角長ｙ１の約１／２以下になるように
することが望ましい。

【００２８】以上図８に述べた実施例は、第１光源像４
２および第２光源像４３のいずれもが、一つの画素電極
２９内に結像するための条件であったが、それぞれの光
源像が対角方向に相隣あう２つの画素電極２９にそれぞ
れ結像する場合においても同様な効果が得られる。すな
わち、図９はその例を示したものであり、偏心量δ２を
対角方向に相隣あう画素電極２９間の距離ｙの近傍にす
ることが望ましい。

【００２９】以上述べたように、偏光板３２及び開口率
に依存する光利用率の劣化を同時に改善するためには、
第１光源４０と第２光源４１の偏心量δ１、第１光源像
４２と第２光源像４３の偏心量δ２、第１光源４０から
平板マイクロレンズアレイ３１までの距離Ｌ、平板マイ
クロレンズアレイ３１の焦点距離ｆを、それぞそれ最適
に設定しなければならない。さらに、図１に示すように
液晶表示素子５の面上に表示される画像を投写レンズ６
によって拡大し、スクリ−ン７上に拡大した画像を得
る。

【００３０】また、液晶表示素子５の駆動回路として
は、例えば図１に示す回路ブロックであり、レ−ザ−デ
ィスク、ＶＴＲ等から入力されるビデオ入力をビデオク
ロマ処理回路８により処理し、ＲＧＢ出力回路９に入力
される。ＲＧＢ出力回路９ではＲ、Ｇ、Ｂに対応する映
像信号及び液晶表示素子５をＡＣ駆動するため、垂直期
間ごとに極性反転し、Ｘドライバ１０を介して液晶表示
素子５の電極に入力される。ビデオクロマ処理回路８、
ＲＧＢ出力回路９、Ｘドライバ１０、及びＹドライバ１
３は同期処理回路１１、コントロ−ラ１２により同期が
とられている。

【００３１】以上のように、従来は光源１からの不定偏
光光のうち一方向の直線偏光光のみしか利用されていな
かったものが、本実施例においては、偏光合成素子４に
より光源１からの不定偏光光のほぼ全てを有効に利用す
ることができ、さらには、平板マイクロレンズ３１によ
り液晶表示素子５の実効的な開口率が改善されるので、
光の有効利用率が大幅に改善され、明るい投写型液晶表
示装置が得られる。

【００３２】なお、以上の実施例は、ライトバルブとし
て液晶表示素子５を１枚使用した場合を示したものであ
るから、カラ−表示の場合には液晶表示素子５内に図示
していないカラ−フィルタを設ける必要があることは当
然である。また、以上述べた実施例は、いわゆる色の３
原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応する３枚の液晶表示素子５を
用いる方法にも適用できる。それについては、次の実施
例２で詳述する。

【００３３】〈実施例２〉図１０は、本発明の投射型液
晶表示装置の第２の実施例を示す概略構成図である。同
図において、図１に対応する部分には同一符号を付し、
その詳細説明は省略する。光源１をリフレクタ−２（こ
こでは放物形状）の焦点位置近傍に設けることにより、
リフレクタ−２からの出射光はほぼ平行光束となり集光
レンズ群３に入射する。集束レンズ群３では、正のパワ
−を有する集光レンズ３ａと負のパワ−を有する集光レ
ンズ３ｂによって、入射光束を液晶表示素子５の表示面
積の約１／２の大きさまで平行光束を維持した状態で集
束し、偏光合成素子４に入射する。

【００３４】偏光合成素子４では、図２、図３で説明し
たように光源１の不定偏光光を偏光ビ−ムスプリッタ−
１４にてＳ偏光光２０とＰ偏光光１９の２方向の直線偏
光光に分離後、どちらか一方の偏光光を他方の偏光光に
２個の直角プリズム１５により変換し、偏光ビ−ムスプ
リッタ−１４からと直角プリズム１５からの２面から同
一偏光光が出射される。これを偏心レンズ１６により約
２倍に拡大し、ＲＧＢの各液晶表示素子（５Ｒ、５Ｇ、
５Ｂ）面上で合成するように偏光変換素子４から出射さ
れる。偏光合成素子４から出射された光線は、この光線
の光軸に対して４５°の角度に配置された全反射ミラ−
４４によりその進路を９０°折り曲げられて、さらにこ
の光線の光軸に対して４５°の角度に配置されたＢ（青
色）、Ｒ（赤色）を反射するＢＲ反射ダイクロイックミ
ラ−４５に入射し、Ｂ、Ｒを反射し、Ｇ（緑色）を透過
させる。ＢＲ反射ダイクロイックミラ−４５を反射した
Ｂ、Ｒは、この光線の光軸に対して４５°の角度に配置
されたＲのみを反射するＲ反射ダイクロイックミラ−４
６に入射し、ＲはＲ反射ダイクロイックミラ−４６で反
射され、補正レンズ４７を通過後Ｒ用の液晶表示素子５
Ｒを照射する。また、ＢはＲ反射ダイクロイックミラ−
４６を透過し、補正レンズ４７を通過後Ｂ用の液晶表示
素子５Ｂを照射する。一方、ＢＲ反射ダイクロイックミ
ラ−４５を透過したＧは、この光線の光軸に対して４５
°の角度に配置された全反射ミラ−４４によりその進路
を９０°折り曲げられて、補正レンズ４７を通過後Ｇ用
の液晶表示素子５Ｇを照射する。そして、Ｒ、Ｇ、Ｂそ
れぞれに対応する画像を別々に得る。

【００３５】さらに、Ｒ用の液晶表示素子５Ｒを出射し
たＲは、この光線の光軸に対して４５°の角度に配置さ
れたＲを反射するＲ反射ダイクロイックミラ−４６で反
射され、この光線の光軸に対して４５°の角度に配置さ
れたＲとＧを反射するＲＧ反射ダイクロイックミラ−４
８で反射されて、投写レンズ６に入射される。Ｇ用の液
晶表示素子５Ｇを出射したＧは、この光線の光軸に対し
て４５°の角度に配置されたＲ反射ミラ−４６を透過
し、この光線の光軸に対して４５°の角度に配置された
ＲＧ反射ダイクロイックミラ−４８で反射され、Ｒと同
様に投写レンズ６に入射される。Ｂ用の液晶表示素子５
Ｂを出射したＢは、この光線の光軸に対して４５°の角
度に配置された全反射ミラ−４４により、その進路を９
０°折り曲げられて反射され、さらにＲＧ反射ダイクロ
イックミラ−４８を透過し、Ｒ、Ｇと同様に投写レンズ
６に入射される。そして、各液晶表示素子５Ｒ、５Ｇ、
５Ｂ上に表示される画像を投写レンズ６により拡大し、
スクリ−ン７上に拡大した画像を得る。ここで、各液晶
表示素子５を出射し、投写レンズ６を照射するＲ、Ｇ、
Ｂはそれぞれの光軸が一致しており、さらに、各液晶表
示素子から投写レンズ６までの距離が一致しているので
スクリ−ン７上にはＲ、Ｇ、Ｂが合成されたカラ−の拡
大画像が得られる。

【００３６】なお、本実施例では、偏光合成素子４を液
晶表示装置に用いた場合について記載したが偏光が利用
される機器及びその応用製品にも、本偏光合成素子４を
用いることは可能であることは言うまでもない。また、
平板マイクロレンズアレイにより液晶パネルの実効的な
開口率を大きくできるので、光の有効利用率を大幅に改
善でき、この結果、画面の明るい液晶表示装置を実現す
ることができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、従来では偏光板により
半分以上の光が吸収されていた光源からの光を偏光変換
することにより、すべて偏光光束として表示素子に有効
に照射することができる。また、表示素子における実効
的な開口率を大きくできるので、光の有効利用率を大幅
に改善でき、この結果、画面の明るい装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例となる液晶表示装置の概略構成
図。

【図２】同じく偏光合成素子の概略構成図。

【図３】同じく偏光合成素子の構成部品となる偏心レン
ズの作用を示す説明図。

【図４】同じく液晶表示素子の斜視図。

【図５】同じく液晶表示素子の表面図。

【図６】同じく液晶表示素子の主要部断面図。

【図７】同じく偏光合成素子と光源の関係を示す構成
図。

【図８】同じく偏光合成素子と平板マイクロレンズの作
用を示す構成図。

【図９】同じく偏光合成素子と平板マイクロレンズの作
用を示す構成図。

【図１０】同じく他の実施例となる液晶表示装置の概略
構成図。

【符号の説明】

１…光源、２…リフレクタ、３…集束レンズ群、４…偏
光合成素子、５…液晶表示素子、６…投写レンズ、７…
スクリ−ン、８…ビデオクロマ処理回路、９…ＲＧＢ出
力回路、１０…Ｘドライバ、１１…同期処理回路、１２
…コントロ−ラ、１３…Ｙドライバ、１４…偏光ビ−ム
スプリッタ−、１５…直角プリズム、１６…偏心レン
ズ、１７…光線、１８…不定偏光光、１９、２１…Ｐ偏
光光、２０…Ｓ偏光光、２２…偏光ビ−ムスプリッタ−
出射面、２３…直角プリズム出射面、２４…拡大像、２
５…平凹レンズ、２６…透明基板、２７…対向電極、２
８…液晶、２９…画素電極、３０…遮光部、３１…平板
マイクロレンズアレイ、３２…偏光板、３３…入射光
線、３４…出射光線、３５…１画素に相当する領域、３
６…屈折率分布領域、３７…偏光ビ−ムスプリッタ−光
軸、３８…直角プリズム光軸、３９…レンズ光軸、４０
…第１光源、４１…第２光源、４２…第１光源像、４３
…第２光源像、４４…全反射ミラ−、４５…ＢＧ反射ダ
イクロイックミラ−、４６…Ｒ反射ダイクロイックミラ
−、４７…補正レンズ、４８…ＲＧ反射ダイクロイック
ミラ−。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｋ (72)発明者丸山竹介神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内 (56)参考文献特開平４−63318（ＪＰ，Ａ) 特開平３−51882（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 27/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光をＰ偏光光とＳ偏光光に分離する分
離手段と、該両偏光光のうちの一方の偏光光をＰ偏光光
またはＳ偏光光に変換する変換手段と、複数のレンズ部
が画素に対応して配されたマイクロレンズアレイを有す
る表示素子と、画像信号に基づき該表示素子を駆動する
回路部とを備え、上記分離手段から得られる他方の偏光
光と、上記一方の偏光光が上記変換手段で変換されて得
られる偏光光とを、上記マイクロレンズアレイの同一の
レンズ部を通して異なる画素に照射し、画像表示を行う
ようにしたことを特徴とする表示装置。