JPH0460538A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、−枚の液晶表示素子に異なる方位から互いに
波長域が相違する複数の光束を照射した後、これらを合
成してカラー表示を行なう単板式カラー液晶表示装置に
関するものであり、特にコンパクトな投影型カラーテレ
ビジョン（ＴＶ）システムや情報表示システムに適用さ
れるものである。

〈従来の技術とその問題点〉 従来一般的に知られている投影型カラー液晶表示装置に
ついて概略説明する。

従来のブラウン管に表示された画像をヌクリーンに投影
する方式、いわゆる投影型ＴＶに代わるものとして、液
晶表示素子を用いた投影型ＴＶの開発が行われており、
既に市販品が登場している。

液晶表示素子はそれ自体発光しないので、別に光源を設
ける必要があるが、原理的には、その光源の明るさに応
じていくらでも明るい画面を表示できるという特徴があ
る。また、同じ画面サイズでブラウン管方式の投影型カ
ラーＴＶと比較すると、格段に小型・軽量になるという
特徴も併せ持つので、今後の発展が期待されている。

液晶表示素子には駆動法によって単純マトリックス方式
とアクティブ・マトリックス方式があるが、本発明はい
ずれにも適用される。また、このような液晶表示素子を
用いた投影型カラー画像表示方式には、三原色に応じて
液晶表示素子を３枚用いる３板式と１枚しか用いない単
板式とがある。

前者の液晶表示素子全３枚用いる３板式では、赤・緑・
青の３原色それぞれの色光を伝送する光学系とその色光
を制御して画像を形成する表示素子の対をそれぞれ独立
に設け、各色の画像を光学的に重ね合わせてフルカラー
表示を行う。赤・緑・青それぞれの色光の発生源として
個別の３光源とカラーフィルターを用いた例が特開昭６
０−３２９１号に開示されているが、単一の白色光源の
光をダイクロイックミラーにより赤・緑・青の３原色の
色光に分光し、それぞれの色光をその色に対応する液晶
表示素子に照射することも可能であジ、この例は本出願
人により特開昭６０−１６９８２７号にて開示されてい
る。白色光源としては、ハロゲンランプ、キセノンラン
プ、メタルハライドランプなどが用いられる。その発光
スベク）／しは連続スペクトルであっても、輝線スペク
トルであっても良い。この構成では共通の白色光源から
放射される光を有効に利用できるので、他の条件が同じ
であれば後述する従来の単板式構成に比べて約３倍明る
い画像が得られるが、単板式より部品点数が多くなるの
でコストおよび装置のコンパクトさの点では単板式に比
べて一般的に不利である。

尚、ここで用いるダイクロイックミラーは、ガラス等の
透明基板上にある波長域の光だけを選択的に反射または
透過するように周知の薄膜形成技術により誘電体多層薄
膜を形成したもの、あるいはカラーＴＶ用の撮像機に用
いられるダイクロイックプリズムのようにプリズムの表
面に同様の波長選択用誘電体多層薄膜全形成したものを
組み合わせたものである。以下では両者を含めて単にダ
イクロイックミラーと称する。一方、後者の液晶表示素
子２１枚だけ用する単板式の構成では、直視型の液晶Ｔ
Ｖと同様、モザイク状の三原色カラーフィルターパター
ンを備えた液晶表示素子をヌライド投影機と同様の光学
系によって投影するもので、例えば特開昭５９−２３０
３８１号に開示されている。この方式は、光学系の構成
が簡単で、使用する液晶表示素子も１枚なので小型の投
影型システムに適している。しかし、この方式では液晶
表示素子に照射された光の約２／３はカラーフィルター
によって吸収または反射される。例えば赤を表示する絵
素には赤いカラーフィルターが配置されるが、この赤い
カラーフィルターで緑および青の光はカットされる。従
って、液晶表示素子への入射光の１／３シか利用できず
、前述の液晶表示素子を３板式で同じ光源を用いた場合
と比較して、画面の明るさは約１／３に低下する。

以上が従来の投影型カラー液晶表示装置の概要であるが
、単板式液晶表示装置に於いて、液晶表示素子を白色光
で照明し、３原色の絵素の粗筋にそれに対応づけられた
微小ダイクロイックミラーマイクロプリズムアレイある
いは回折格子を配置することによりカラー表示全行う構
成が特開昭６１−２１０３２８号、特開昭６２−２９３
２２２号、特開昭６２−２９３２２３号、特開昭６３−
１１８１２５号に開示されている。しかし、１００μｍ
程度のピッチの微小ダイクロイックミラーを形成するの
は現実的には非常に困難であり、またマイクロプリズム
アレイまたは回折格子を用いて照明光をスベク）／し分
解する方式では、絵素の開口率を充分に高く設定するこ
とが現状では困難であるので分解されたスペクトル成分
の一部しか利用できないという欠点があった。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は単板式投影型カラー液晶ＴＶあるいは薄型カラ
ー情報表示装置等に用いられるカラー液晶表示装置の明
るさ全向上させることを企図するものであり、さらには
低価格のカラー液晶表示装置を提供することを目的とし
ている。

上記目的を達成するため、本発明のカラー液晶表示装置
は、互いに異なる波長域をもつ複数の光束を相互に異な
る方向より共通の液晶表示へ入射する光照射系を設け、
液晶表示素子には相互に異なる角度で透過する各光束を
光束毎に光変調する液晶駆動手段を具設し、さらに液晶
表示素子の出射側には液晶表示素子を透過した各光束を
表示画面上で合成されたカラー画像として生起せしめる
光学系を配置したことを特徴とする。また、液晶表示素
子へ入射された光束は、マイクロレンズアレイを利用す
ることによって入射角に応じてマイクロレンズを通過す
る際にそれぞれ対応する色信号が独立して印加されてい
るカラー表示電砺で駆動される液晶部位へ光束毎に分配
照射されるように構成することができる。

〈発明の作用〉 本発明の構成によれば、単板式のカラー液晶表示装置で
、表示に必要な波長光の光束を相互に異なる角度で複数
本共通の液晶表示素子へ入射させて光束毎に光変調を行
ない、透過された光束を合成することによって表示画面
上へカラー表示が得られる。この場合、全光束をほとん
どカットすることなく表示に寄与せしめることが可能で
あり、光の利用効率が高く明るいカラー画像を得ること
ができる。

〈実施例〉 （実施例１） 第１図は本発明の１実施例を示す単板式投影型カラー画
像表示装置の光源部の模式図である。本実施例の光源と
しては１５０Ｗ、アーク長Ａ、＝５ｍ、アークの径Ａφ
＝　２．２　ｆｆのメタルハライドランプをアークが紙
面に垂直になるように配置して成る白色光源１が用いら
れる。他の白色光源としてはハロゲンランプやキセノン
ランプを用いることができる。白色光源１の背面には球
面鏡２が配置され、前面には口径８０ｆｆφ、焦点距離
ｆＣ＝６０Ｍのコンデンサーレンズ３が配置されている
。

球面鏡２の中心は白色光源１の発光部の中心と一致する
ように配置され、更に白色光源１の発光部の中心はコン
デンサーレンズ３の焦点と一致するように配置される。

このような配置により、白色光源１からコンデンサーレ
ンズ３を出射した光はほぼ平行な白色光束となる。この
ときの光束の平行度はアーク長方向（第１図の紙面に垂
直な方向）では約２．２°、アークの径の方向（第１図
の紙面に平行な方向）では約１０である。コンデンサー
レンズ３の前方には３種のダイクロイックミラー４Ｒ。

４Ｇ、４Ｂが配置されている。各ダイクロイックミラー
４Ｒ，４Ｇ、４Ｂはそれぞれ赤、緑、青の各波長帯の光
を選択的に反射し他は透過する特性を有し、この順に光
軸上に置かれている。以下、Ｒ，Ｇ、Ｂはそれぞれ赤、
緑、青を表す。これらのダイクロイックミラー４Ｒ，４
Ｇ、４Ｂは周知の多層薄膜コーティング技術によシ形成
される。

赤のダイクロイックミラーは約６００　ｎｍよシ長波長
、青は約５００　ｎｍより短波長の可視光をｙ射し、緑
はおよそ５７０　ｎｍ〜５００　ｎｍの範囲を反射する
ようにミラーを構成する多層薄膜の条件が設定される。

白色光源１から一番遠い所に配置されるダイクロイック
ミラー（本実施例の配置では４Ｂ）は残った可視光を反
射すればよく、他の波長域の光については反射してもし
なくてもよい。いずれのダイクロイックミラー４Ｒ，４
Ｇ。

４Ｂも赤外線が透過するように設計すると液晶表示素子
の温度上昇を低減するのに効果的である。

ダイクロイックミラー４Ｒ，４Ｇ、４Ｂは本実施例では
光軸上でダイクロイックミラー４Ｒへの入射角が４５°
　前後となるようにかつそれぞれ互いに平行な状態から
紙面に垂直な方向を回転軸として順次数層づつ傾けて配
置されている。この相互につくる角度は、後述する液晶
表示素子２０の絵素の配列ピッチＰおよびマイクロレン
ズ１０の焦点距離ｆμから求められる。光学系がこのよ
うな配置をとることにより、例えば赤の波長域の光は４
Ｒによって反射されて反射光の光路上に配置された液晶
表示素子２０に付設されて匹るマイクロレンズアレイ１
０に入射し、緑の波長域の光は４Ｒを透過後４Ｇによっ
て反射され再び４Ｒｉ透過して同様にマイクロレンズア
レイ１０に異なる角度で入射し、青の波長域の光は４Ｒ
，４Ｇを透過後４Ｂによって反射され再び４Ｇ、４Ｒを
透過して同様にマイクロレンズアレイ１０に異なる角度
で入射する。このように、単一の白色光源１の光は３色
の色光に分離され、３方向からマイクロレンズアレイ１
０に入射されることになる。尚、白色光束のダイクロイ
ックミラー４Ｒ，４Ｇ、４Ｂに対する入射角は必ずしも
４５°である必要はなく、むしろ入射角を小さくしたほ
うが、入射角のバラツキによる反射７ベクトルのシフト
を小さくすることができる。

第２図に本実施例で用いられる液晶表示素子２０とマイ
クロレンズアレイ１０の断面の模式図を示す。液晶表示
素子２０は第２図（Ａ）に示す如く２枚のガラス基板２
４．２５間に液晶層２３が封入され、この液晶層２３を
デユーティ駆動するためのマトリックス電極構造全構成
する信号電極２１Ｒ，−２１Ｇ、２１Ｂと走査電ＦＭ２
２がガラス基板２４゜２Ｂ０内面に配列された構造を有
して成る。信号電極２１Ｒ，２１Ｇ、２１Ｂ及び走査電
ＦＭ２２はともに透明導電膜で形成されており、信号電
極２１Ｒ，２１Ｇ、２１ＢにはそれぞれＲ，Ｇ、Ｂ信号
が入力される。また信号電極２１Ｒにはダイクロイック
ミラー４Ｒで反射された赤の反射光がマイクロレンズを
介して透過され、信号型ｆｆ１２１Ｇには同様にダイク
ロイックミラー４Ｇで反射された緑の保射光が透過され
、信号電極２１Ｂには同様にダイクロイックミラー４Ｂ
で反射された青の反射光が透過される。第２図ＣＢ）に
信号電極２１Ｒ。

２１Ｇ、２１Ｂの配列パターンの平面図を示す。

このように本実施例では従来のモザイク状のカラーフィ
ルターを用いる代わシに、一つの光源から放射される白
色光束を複数の色（例えば３原色）の光束に分割し、そ
れらを異なる方向から、液晶表示素子２０の光源側の５
表面に配置されたマイクロレンズアレイ１０に入射させ
、各色の光束を個々のマイクロレンズ１０に対して異な
る位置に集光させる。このとき、マイクロレンズアレイ
１０に対する各色の光束の入射角を次に述べるように適
切に選ぶと、各色の光束の集光スポットがそれぞれ別の
絵素開口部に入射させることができる。

この条件とは、マイクロレンズの中心にピンホーμをお
いた場合に、ピンホー／ｌ／を通った光が対応する絵素
開口部の中心を通るという条件である。

この条件は、複数色の中のどの２色についてもそれらの
光束の入射角の差音θ、マイクロレンズの空気中での焦
点距離ｉｆμ、対応する色の絵素開隔をｐとすると、ｔ
ａｎθ＝ｐ／ｆμと表すことができる。

本実施例では、一つの白色光源１から放射される白色光
束を複数の色（例えば３原色）の光束に分割し、それら
を異なる方向からマイクロレンズアレイＩＯＫ入射させ
る手段として、分割する色のヌベクトルに応じたダイク
ロイックミラー４Ｒ。

４Ｇ、４Ｂｉはぼ平行な状態から、前述の入射角度につ
いての条件を満たすように僅かに傾けて配置している。

また、ダイクロイックミラー４Ｒ。

４Ｇ、４Ｂの間隔は出射光が液晶表示素子の表示領域で
重なるように設定される。

次に、本実施例の重要な要素であるマイクロレンズアレ
イ１０について説明する。前述のアクティブマトリック
ス方式では、各絵素に独立した駆動電圧を供給するため
に、各絵素に薄膜トランジスターまたはＭＩＭなどの素
子を設け、それらに駆動信号を供給するラインを絵素と
絵素の間に配線しなければならない。また絵素頭載以外
の領域に入射した光が漏れると、表示画面の黒レベルが
浮き上がってコントラストが低下する。これを防ぐため
通常は、絵素以外の領域に遮光マヌクを設け、表示に寄
与しない光を吸収または反射するように構成する。従っ
て、表示パネルが同じ照度で照明された場合、表示パネ
ルの開口率が低い程、画面が暗くなるという問題が生じ
る。このような問題全解決する手段として、特開昭６０
−１６５６２１号〜１６５６２４号には、「微小レンズ
配列」を表示パネルの光源側に設け、照明光をそれぞれ
の絵素領域に集光して照明光の利用率の向上を図る構成
が開示されている。ただし、これらの公報には、光源の
種類や照明光の平行度については述べられておらず、画
像を投影することについても述べられていない。ただそ
の構成をみれば視角が拡大されるという効果が期待でき
ると推察される。また、特開昭６０へ２６２１３１号に
は、表示パネルの両側に各絵素に対して一対のレンズ要
素を設け、第一のレンズにより表示パネルに入射する照
明光を絵素領域に集光し、表示領域を通過した後は、開
口数で決まる角度で発散していく光を第二のレンズによ
シ再度はぼ平行な光束に変換することが開示されている
。一方、投影型画像表示装置に於いて、マイクロレンズ
アレイ’ｋ　Ｈ晶表示素子の光源側だけに設けた場合に
は、マイクロレンズアレイに入射したほぼ平行な光束は
収束されて液晶表示素子の絵素領域を通過し、画像信号
に応じて変調を受けた後、マイクロレンズの開口数（Ｎ
Ａ）によって定まる立体角内に拡がっていくが、これら
の光束全受光するように投影レンズの口径を選べば、そ
れによって液晶表示パネルを透過した光が制限されると
いうことはない。つまり、液晶表示パネルに入射し、絵
素領域を通過した光は有効に利用されるので、マイクロ
レンズの無い投影型画像表示装置と比較して、明るい画
像が得られる。

このような目的に用いられるマイクロレンズアレイの形
成法としては、以下の方法がある。

（１）　　選択的イオン拡散にょシ屈折率分布型レンズ
を得る方法。これは、母体となるガラス板を熔融塩に浸
漬し、ガラス板上に設けられたマスクを通して、ガラス
板と熔融塩との間で異種のアｔｖカリイオン等のイオン
を交換させ、マスクパターンに対応した屈折率分布を持
つガラス板を得る方法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ　Ｖｏｌ、１７Ｎｏ、　１３　ｐ４５２　（
１９８１）　）。

この方法でマイクロレンズを形成した場合には、レンズ
の外形は凹凸がないので、カナダバルサムや光硬化性樹
脂を用いて、空気層を介さずに液晶表示パネルに張り合
わせることができ、基板表面での反射損失をほとんど無
視できる程度に低減できる。

（２）　　デラヌチックあるいはガラスを機械加工また
は金型によって成型する方法。金型は直接加工する以外
に、下記（３）以下の方法で形成されたものを原型とし
て、電鋳等の方法により転写したものを用いてもよい。

（３ン　　ある種の感光性樹脂をパターン状に露光した
時、非露光部から露光部に未反応の七ツマ−が移動して
露光部が盛シ上がるという現象を利用し、凸レンズを形
成する方法（応用物理学会光学懇話会微小光学研究グル
ープ機関誌　Ｖｏｌ、　５Ｎｏ、２　ｐＨ８（１９８７
）　、同Ｖｏ１．ｆＬＮｏ、２　ｐ８７（１９８８）、
　）。

（４）熱可塑性樹脂を、周知のフォトグラフィー技術等
により、レンズの平面形状にパターン化し、その後、軟
化点以上の温度に加熱して流動性をもたせ、エツジのダ
レを起こさせて凸レンズを得るという方法。この場合、
熱可塑性樹脂が感光性であれば、それ自体を露光するこ
とによってパターン化することができる（特開昭６０−
８８９８９号、特開昭６０−１６５６２８号、特開昭６
１−６７００３号〕。

（５）感光性樹脂にプロキシミティ露光（フォトマスク
を密着させずに露光させる方法）を行い、パターンのエ
ツジのボケに応じて光反応生成物の量の分布を持たせ、
凸レンズ形状を得る方法（特開昭６１−１５３６０２号
〕。

（６）感光性樹脂に強度分布を持った光を照射し、光の
強度に応じた屈折率分布のパターンを形成し、レンズ効
果を持たせる方法（特開昭６０−７２９２７号）。

光照射によって屈折率の変化する材料については特開昭
６０−１６６９４６号に開示されている。

（７）銀塩によ！ｌ感光性を付与された感光性ガラスに
対してパターン化された光照射を行い、そｎより生成さ
れた銀の結晶核を熱処理によって成長させ、それによっ
て引き起こされるガラスの結晶化に伴う体積収縮を利用
して凸レンズを得る方法（Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃ
ｓ　Ｖｏｌ、　２４　Ｎｏ、　１６ｐ２５２０　（１９
８５））。

更に、このようなマイクロレンズアレイとモザイク状カ
ラーフィルターとを組み合わせて液晶表示素子に適用す
ることが、特開昭６１−２σ８Ｊ）８０号、特開昭６２
−９４８２６号、特開昭６２−２０１１２６号、特開昭
６２−２６７７９１号、特開昭６２−２６７７２８号等
に開示されている。

ただし、投影型表示装置に適用することについては明言
されていない。また、前４件の公報では、絵素とカラー
フィル！−とマイクロレンズとは１対に対応づけられて
おり、５件目の公報では“並列した３つの着色画素にま
たがる径の透明樹脂よりするマイクロ凸レンズを色フィ
ルターの上に設けることが特徴とされている。

第２図では簡単の為に液晶表示素子２０の構成要素であ
る偏光板、配向膜等は省略しである。本実施例では、走
査電極本数２２０本、走査電極ピッチ２００μｍ、信号
電概本数６００本、信号電極ピッチ１００μｍのスーパ
ー・ツィステッド・ネマティック・モード（ＳＴＮ）で
動作する単純マトリックス型液晶表示素子を用いた。本
発明では、従来の単板式と異なり、液晶表示素子にはカ
ラーフィルターを付那する必要はないが、駆動信号の色
の割り当ては縦ストライプ型とし各対応する信号電極２
１Ｒ，２１Ｇ、２１Ｂに印原される。

これに対応するマイクロレンズアレイ１０として、信号
電層２１Ｒ，２１Ｇ、２１Ｂ８本分に相当する幅３００
μｍの縦方向のレンチキュラーレンズ（蒲鉾状のレンズ
が平行に配列されたもの）をイオン交換法により透明基
板に配列したレンチキュラーレンズ基板が用いられる。

その焦点距離は液晶表示素子２０のガラヌ基板２４の厚
さｔ−１１酊とほぼ等しくなるように設定される。但し
、マイクロレンズの焦点距離を空気中で測定すると、ｔ
／ｎ　＝　１．　ｉｎ／　１．５３　＝　０．７２ｍと
なる。ここでｎは液晶表示素子の基板の屈折率を表す。

これをレンチキュラーレンズの軸方向と液晶表示素子の
信号電極の長手方向が平行になるように液晶表示素子２
０の光入射側表面に接着した。マイクロレンズアレイ１
０の斜視図を第２図（ｃ）に示す。

上記マイクロレンズアレイ１０に所定の方向から平行光
束を照射すると、各マイクロレンズの光軸が液晶層と交
わる位置にレンチキュラーレンズのピッチに対応して３
００μｍ間隔のライン状に各光束が集光される。この集
光ラインの幅Ｗは、Ｗ＝Ａφ（光源のアークの１）Ｘｆ
μ（マイクロレンズの焦点距離）／ｆｏ（コンデンサー
レンズの焦明臣離）＝２．２５ｍＸ０．７２ｆｌ／６０
ｍ＝２６．４μｍとなり、ストライプ状の信号電極の幅
の中に収まる。

次に、最初の方向からθ＝　ｔａｎ　　（１００／７２
０）＃８°傾いた方向から平行光束を照射すると、最初
の集光ラインのそれぞれ１００μｍ横に集光ラインが形
成され、となりの信号電極内に収まる。

従って、８°づつ異なる３方向から３原色の平行光束テ
マイクロレンズアレイ１０を照射すると、３原色の集光
ラインが１００μｍ間隔で順次隣接した信号電極上に形
成される。

そこで、各信号電ａｔその上に形成される集光ラインの
色に対応し九映像信号で駆動すると、各色の光はその信
号に応じて強度が変調される。この光はさらに投影レン
ズ６によ勺スクリーン６に投影されカラー画像表示が行
われる。投影レンズ６の口径を小さくするために、液晶
表示素子２０の直後にフィールドレンズ５を置き、液晶
表示素子２０を通過して拡がっていく光を収束しても良
い。

従来のモザイク状またはストライプ状のカラーフィルタ
ー２備えた単板式液晶表示素子では絵素電極の上または
下に３原色のいずれかのカラーフィルターが形成されて
おり、液晶表示素子に入射した光の約１／３はカットさ
れていたが、本実施例では入射光はすべて利用されるの
で、表示の明るさは従来の約３倍に向上した。

（実施例２） 実施例１で用いた単純マトリックス型液晶表示素子の代
わりに、周知のマトリクス状に配列されり矩形絵素をス
イッチングするアモルファス・シリコン半導体薄膜トラ
ンジスタを介してダイナミック表示駆動されるライスデ
ッド・ネマチックモード（ＴＮ）のアクティブ・マトリ
ックス型液晶表示素子を用いた実施例について説明する
。絵素ピッチは縦横とも１００μｍ、絵素開口部の大き
さは縦５０×横７０μｍ、絵素数は縦４５０Ｘ横６００
のデルタ配列とした。絵素の開口率は３５％となる。光
源部およびダイクロイックミラーの配置は実施例１と同
様であるが、光源となるメタルハライドランプのアーク
の向きは紙面と平行とした。絵素配列がデルタ配列の場
合にはレンチキュラーレンズは不適当である。個々のマ
イクロレンズの形状は必ずしもそれに対応する絵素の組
の形と相似形である必要はないので、球面レンズの外周
部が相互に融合した６角形のマイクロレンズを稠密に配
列したマイクロレンズアレイをイオン交換法により作製
した。第３図（ａ）に絵素配列とマイクロレンズアレイ
の相対的な位置関係の例を示す。

図では絵素は正方形のレンガ積み状に配列されておシ、
マイクロレンズアレイは６角形のマイクロレンズが蜂の
車状に配列されている。緑の光は液晶表示素子およびマ
イクロレンズアレイに垂直（図では紙面に垂直）に照射
され、各マイクロレンズの光軸上に配置されている緑の
絵素内に集光スポットが形成される。赤および青の光は
緑の光に対してそれぞれ左右８°傾いた方向から照射さ
れ、緑の絵素内にそれぞれの色の光の集光スポットが形
成される。このようにして赤、緑、青の各絵素にそれぞ
れの色の光束が集光される。集光スポットの大きさは実
施例１と同様の計算により６０μｍＸ２６．４μ乳とな
り、絵素開口部内に収まる。

尚、第３図（ａ）の例では、一つのマイクロレンズによ
り集光された３原色の集光ヌポットは横に３つ並べられ
るが、第３図（ｂ）に示したような３絵素を一組として
それぞれに対応する色光を集光させるようにしても良い
。この場合には、第１図に示されているダイクロイック
ミラーの面法線の方向を紙面から傾ける必要があるが、
マイクロレンズの光軸と各色の入射光のなす角は小さく
なるので、マイクロレンズの収差は低減される。

また、ダイクロイックミラーによる色分解の順序は必ず
しもこの実施例の順序に限定されるものではない。更に
、本実施例では白色光を３原色に分解する例を示したが
、本発明はグラフィック表示用に４色以上に分解するよ
うな構成に適用することも可能である。

マイクロレンズの稠密配列を形成する技術は、本件出願
入信により平成元年１０８２３日に出願されている（特
整８９−２７６３日本板硝子（株）との共同出願）。こ
の方法によれば個々のマイクロレンズの境界線は隣接す
るマイクロレンズの中心間を結ぶ腺分の垂直２等分線と
なる。

上記各実施例は投影型カラー液晶表示装置について説明
したが、本発明は投影型以外に液晶表示素子の出射側に
散乱透過板を介して表示画面を形成し、各透過光束が合
成散乱されて表示画面上にカラー画像を形成するように
すれば、直視型の表示装置として利用することも可能で
ある。またマイクロレンズを利用することによって異な
る角度より入射さｎた色光束を対応する色信号が供給さ
れるカラー表示電極へ光束毎に分配照射せしめる構成と
しているが、光ファイバー等の導光部材を利用すること
によって色光束を対応するカラー表示電極へ分配するよ
うに構成しても良く、またカラー表示電極へ導光機能を
付ｍして特定の方向より照射された光束のみを透過し他
は反射もしくは吸収するように光をガイドせしめること
により対応する角度で透過されてきた色光束のみがこの
カラー表示電極を透過するように構成しても良い。

上記実施例で示すような構成の単板式投影型カラー液晶
表示装置と、マイクロレンズアレイヲ用いずモザイク状
カラーフィルターを備えた従来の単板式投影型カラー液
晶表示装置とを比較すると表示画面の明るさは約７．５
倍となった。この明るさ向上の効果は、従来の装置では
モザイク状カラーフィルターによりカットされていた約
２／３の光も有効に利用できるようになったことによる
明るさ向上効果の約３倍と、従来は絵素の開口率が３５
％しかないために液晶表示素子に入射した光の残９６５
％は遮光膜によシ遮断され無駄になっていたが、マイク
ロレンズの集光効果にょシ絵素開ロ部内に入射光の大部
分を集め有効利用できるようになった効果の約２．５倍
との積であると考えられる。

本発明では、照明光の平行度が悪い場合や、迷光つまり
想定されている方向とは異なる方向からの光が液晶表示
素子に入射すると、表示のコントラストの低下や色純度
の低下を引き起こす可能性があるので、必要に応じて、
光源からの白色光をコンデンサーレンズで一旦スポット
に集光し、ヌリットまたはピンホール等で不要な光をカ
ットしても艮い。また白色光源を分割する代わシに三原
色の３光源？用いて異なる方位よｌ’晶表示素子を照射
するように構成してもよい。

〈発明の効果〉 本発明によれば、例えば白色光源と赤、緑、青の三原色
を選択的に反射する３枚のダイクロインクミラーあるい
は相互に異なる方向より照射される複数の色光束と絵素
配列に対応して各光束を光変調する液晶表示素子とによ
り、光源の光を無駄なく利用することが可能になシ、単
板式の利点を活かしたコンパクトで画面の非常に明るい
カラー画像表示装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の説明に供するカラー液晶表
示装置の模式図。 第２図は第１図に示すカラー液晶表示装置の液晶表示素
子の要部詳細図である。 第３図（Ａ）　ＣＢ）は、本発明の他の実施例の説明に
供する絵素電極配列とマイクロレンズの配列の位置関係
を表わす平面図である。 ■−・・白色光源、　２・・・球面鏡、　３・・・コン
デンサーレンズ　　４Ｒ，４Ｇ、４Ｂ−ダイクロイック
ミラー　　５・・・フィールドレンズ　　６投影レンズ
　　７・・・スクリーン　　ｌＯ・・・マイクロレンズ
アレイ　　２０・・・液晶表示素子２１Ｒ，２１Ｇ、２
１Ｂ・・信号電極　　２２・・走査電罹　　２３・・・
液晶層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに異なる波長域をもつ複数の光束を液晶表示素
   子で変調した後、各光束を表示画面でカラー表示するカ
   ラー液晶表示装置において、前記光束は相互に異なる方
   向より共通の前記液晶表示素子へ入射され、前記液晶表
   示素子には相互に異なる角度で透過する前記各光束を光
   束毎に光変調する液晶駆動手段が具設され、前記液晶表
   示素子の光出射側には前記液晶表示素子を透過した前記
   各光束を前記表示画面上で合成されたカラー画像とする
   光学系が配置されていることを特徴とするカラー液晶表
   示装置。 ２　液晶表示素子には色毎に独立した表示信号が印加さ
   れて液晶が駆動されるカラー表示電極及び異なる角度で
   入射された各光束を対応する色の前記カラー表示電極で
   駆動される液晶部位のそれぞれに透過せしめるマイクロ
   レンズアレイが具設されて成る特許請求の範囲第１項記
   載のカラー液晶表示装置。