JPH09105899A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 明るいカラー映像を投射する。 【解決手段】 反射式表示素子１１の三原色の画素Ｒ、
Ｇ、Ｂの反射面２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂを、シリンドリ
カルレンズ３１の主点を通って入射した光を当該主点に
反射させる角度に設定する。それぞれ異なる方向から平
行光束となってシリンドリカルレンズ３１に入射した三
原色の光は、反射面２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂに集光し、
その反射光はシリンドリカルレンズ３１の主点を通るよ
うに反射した光と平行な光線となってシリンドリカルレ
ンズ３１から出射する。このため、光の拡散を抑えて明
るいカラー映像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光の利
用効率の向上を図った投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の投射型カラー表示装置としては、
表示素子として例えば液晶表示素子を１枚用いる所謂単
板方式と、液晶表示素子を３枚用いる所謂３板方式等が
ある。

【０００３】単板式は、単一光源から照射される白色光
を液晶表示素子内に設けられた赤、緑、青のカラーフィ
ルタにより三原色の光に分光してカラー画像を得、この
カラー画像を投射レンズを用いてスクリーン上に拡大投
射する構成のものである。

【０００４】３板方式は、光源から照射される白色光を
ダイクロイックミラーにより赤、緑、青の三原色の光に
分光し、この三原色の光束を３枚の液晶表示素子に入射
することにより、三原色に対応する画像を得る。そし
て、これら３枚の液晶表示素子から出射した三原色に対
応する画像をダイクロイックミラーを用いて合成するこ
とによりカラー画像を得、このカラー画像を投射レンズ
によりスクリーン上に拡大投射するという構成のもので
ある。

【０００５】上記単板式のものは、液晶表示素子を１枚
用いるだけであるから、構成が簡単であり、小形で安価
に実現できるが、光源から液晶表示素子に照射された光
の約２／３は液晶表示素子内のカラーフィルタに吸収さ
れてしまうので、残りの約１／３の光しか利用できず、
映像が暗くなるという問題がある。

【０００６】これに対し、３板方式のものは、カラーフ
ィルタを用いないため、光の利用効率が向上するが、こ
の方式のものでは、構造上から装置が大型となり、また
部品点数も多いので構造が複雑となり、コストが高くな
る等の問題を有している。

【０００７】この３板方式の問題を解消するものとし
て、特開平６−２５０１７７号公報、特開平６−３０８
４９２号公報に示されたものがある。前者は、平行白色
光光源から照射された光を３枚のダイクロイックミラー
からなる三原色三方向化手段により三原色の光に分け、
且つそれら三原色の光束をそれぞれ異なる方向に分離
し、それら各光束を入射側レンチキュラーレンズ手段に
よって透過型の液晶表示装置の三原色の各画素に導き、
そして画素を通過した光を出射側レンチキュラーレンズ
手段によって三原色の光束の進行方向を互いにほぼ合致
させる構成のものである。

【０００８】後者は、透過型の液晶表示素子の入射側に
設けられた透明基板上に液晶表示素子の画素配列に対応
するマイクロレンズアレイを密着して設け、コンデンサ
レンズ系と液晶表示素子との間に、光源からの白色光を
赤、青、緑の光の三原色に分光する第１の光学系と、分
光した各光束を異なる所定の方向からマイクロレンズア
レイに入射させて液晶表示素子の画素配列に対応した位
置にそれぞれ集光させる第２の光学系を設け、そして液
晶表示素子の画素を通過した光を投射レンズ系により集
光させる構成としたものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平６−２５０
１７７号公報、特開平６−３０８４９２号公報に示され
たものは、いずれも透過型表示素子を用いたものであ
る。反射式素子は、一般的に、表示素子の画素開口率が
透過式のそれと比較して大きくしやすいため、より明る
い投射画像を得られる可能性があるが、この技術を反射
式表示素子を用いた表示装置に適用した場合、表示素子
への光入射に関しては、図１５に示すように、三原色の
各光束Ｌ1 Ｒ、Ｌ1 Ｇ、Ｌ1 Ｂは、表示素子１の表面に
設けられたマイクロレンズ２により各画素の反射面３
Ｒ、３Ｇ、３Ｂに集光される。

【００１０】しかしながら、各画素の反射面３Ｒ、３
Ｇ、３Ｂが全てマイクロレンズ２の光軸と直交している
ため、マイクロレンズ２の光軸と平行に入射する緑色の
光線Ｌ1 Ｇについては、図１５（ａ）にＬ2 Ｇで示すよ
うに、緑色の画素の反射面３Ｇで反射された後、マイク
ロレンズ２を通って平行光線となって出射して行くので
良いが、マイクロレンズ２の光軸に対して角度をもって
斜めに入射してくる赤色及び青色の光Ｌ1 Ｒ及びＬ1 Ｂ
については、図１５（ｂ）に示すように、各画素の反射
面３Ｒ及び３Ｂで反射された光Ｌ2 Ｒ、Ｌ2 Ｂは入射す
る際に通ったマイクロレンズ２とは別のマイクロレンズ
２を通って出射して拡散する現象が生じるため、出射光
の方向が一定に定まらず、明るい映像が得られなくなる
という問題を生ずる（なお、図１５（ｂ）では赤色の光
についてのみ示した）。

【００１１】このような光の拡散を考慮して明るい映像
を得るには、大きな瞳径を有する投射レンズを設け、拡
散した光（以下、拡散光と称する）を投射レンズで収束
することが必要となる。しかしながら、これでは、大型
の投射レンズを必要とするため、その製造コストが高く
なってしまう。

【００１２】ところで、最近、偏光板を用いずに光変調
作用を得るものとして、高分子分散型液晶表示素子等の
ような散乱型表示素子が提供されている。反射式表示素
子にこの散乱型のもの用いると、偏光板がないことか
ら、表示装置に照射された光の利用効率が高くなり、明
るい映像を得ることができるという利点がある。

【００１３】しかしながら、散乱型表示素子は、光を散
乱させることによって暗い状態を得るものであるから、
明状態のときには、入射した光のほとんど全てが非散乱
光となって出射するので良いが、暗い状態を得るときに
は、上述のような理由で大きな瞳径の投射レンズを用い
ると、投射レンズは、散乱型表示素子から出射された散
乱光も通してしまうので、コントラストの高い映像を得
ることができなくなる。かといって散乱光をできるだけ
通さないないようにするために、瞳径の小さい投射レン
ズを用いると、拡散光を集束できず、映像が暗くなると
いうジレンマを生ずる。

【００１４】このように、散乱型表示素子を用いた場
合、散乱光をできるだけ除去してコントラストの高い映
像を得ることは、散乱型表示素子を反射式として構成す
る場合に限らず、透過式として構成する場合にも、同様
に要求される事項である。

【００１５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その第１の目的は、明るい映像を得ることができる
投射型表示装置を提供するにあり、第２の目的は、散乱
型表示素子を用いる場合に、散乱光を除去してコントラ
ストの高い映像を得ることができる投射型表示装置を提
供するにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による
と、反射式表示素子の反射面にシリンドリカルレンズの
焦点位置が存在し、しかも反射式表示素子の各画素の反
射面がシリンドリカルレンズの主点を通って入射する光
を当該シリンドリカルレンズの主点に反射する角度に定
められているから、各画素の反射面で反射された各色の
光は、シリンドリカルレンズを通って出射する際に、ほ
ぼ平行光束となる。従って、シリンドリカルレンズを含
む反射式表示素子から出射される各色の光の方向は、そ
れぞれほぼ一定に定まるので、小さな瞳径の投射レンズ
を使用しても、明るい映像を得ることができる。

【００１７】請求項２の発明によると、反射式表示素子
として、偏光板を使用することなく光変調作用を呈する
散乱型表示素子を用いるので、利用できる光量が増し、
より明るい映像を得ることができる。しかも、散乱型表
示素子から出射した散乱光は、絞りによって除去される
ので、コントラストの高い映像を得ることができる。

【００１８】請求項３の発明によると、シリンドリカル
レンズを平板状に構成できるので、その表裏両面の反射
防止加工を容易に行うことができる。このため、表裏両
面でのフレネル反射を低減でき、映像のコントラストを
高めることができる。

【００１９】請求項４の発明によると、シリンドリカル
レンズが反射式表示素子の透明基板を兼ねるので、両者
の境界面がなく、フレネル反射を防止できる。

【００２０】請求項５の発明によると、反射式表示素子
の透明基板と各画素の反射面とが平行であるため、その
間に設けられている光変調物質の厚さが均一化されると
共に、電界や電流分布のばらつきが少なくなり、各画素
の光変調特性の均一性が向上して映像の画質が向上す
る。

【００２１】請求項６の発明によると、散乱型表示素子
から出射された三原色の光の散乱光は、各色に対応した
フィルタしか通過しないので、散乱型表示素子を反射式
として構成する場合、透過式として構成する場合のいず
れの場合でも、コントラストの高い映像を得ることがで
きる。

【００２２】請求項７の発明によると、散乱型表示素子
として高分子分散型液晶表示素子を用いるので、各画素
を電気的に容易に制御できる。

【００２３】請求項８の発明によると、三原色の各光の
波長に応じて高分子分散型液晶の厚さを変えることがで
きるので、各画素の光変調特性を一定にすることが容易
になる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例を図１
〜図５に基づいて説明する。図３は投射型表示装置の全
体構成を示すもので、表示素子として反射式表示素子１
１を備える他、平行白色光発生手段１２、この平行白色
光発生手段１２からの白色光を赤、緑、青の三原色の光
に分ける三原色分光手段１３、この三原色分光手段１３
によって分けられた三原色の光を反射する照明用ミラー
１４、この照明用ミラー１４と反射式表示素子１１との
間にあって照明用ミラー１４により反射された三原色の
光を照明光Ｌ1 として前記反射式表示素子１１に入射さ
せると共に当該反射式表示素子１１から反射された三原
色の光を投射光Ｌ2 として集光する対物レンズ１５、こ
の対物レンズ１５と共に投射レンズ系として機能し、反
射式表示素子１１の表示画像を拡大しスクリーン（図示
せず）上にカラー映像として写し出す投射レンズ１６等
を備えている。

【００２５】上記平行白色光発生手段１２は、光源１７
とコンデンサレンズ１８とから構成されている。光源１
７としては、白色光を放射する例えばメタルハライドラ
ンプにより構成されており、これは、一対の電極間でア
ークが発生することにより発光することから、その光の
輪郭（以下、光源像）は縦横比＝１：１．５〜１：５の
略楕円形となり、異方性を有している。この実施例で
は、光源像の長手方向が図３の紙面の表裏方向となるよ
うに設定されている。

【００２６】上記光源１７はコンデンサレンズ１８の焦
点に位置されている。従って、光源１７から放射された
白色光は、コンデンサレンズ１８に入射し、ここで当該
コンデンサレンズ１８の光軸とほぼ平行な光束となって
出射する。

【００２７】前記三原色分光手段１３は、コンデンサレ
ンズ１８から出射された平行白色光束を赤、青、緑の三
原色の光束に分光するもので、例えば２枚のダイクロイ
ックミラー１９，２０と、２枚の全反射ミラー２１，２
２とから構成されている。これら２枚のダイクロイック
ミラー１９，２０は、互いに直交するようにコンデンサ
レンズ１８の光軸に対して４５度傾けて配置されてい
る。

【００２８】上記２枚のダイクロイックミラー１９，２
０は、三原色の光のうち、赤色の光と青色の光を反射
し、他の色の光は透過させる。従って、コンデンサレン
ズ１８からの平行白色光のうち、一方のダイクロイック
ミラー１９により赤色の光束が反射されると共に、他方
のダイクロイックミラー２０により青色の光束が反射さ
れ、残る緑色の光束は両ダイクロイックミラー１９，２
０を透過する。このようにしてコンデンサレンズ２から
の平行白色光束が、２枚のダイクロイックミラー１９，
２０により三原色の光束に分光されるものである。

【００２９】２枚の全反射ミラー２１，２２は、各ダイ
クロイックミラー１９，２０と平行に対向配置されてい
る。そして、ダイクロイックミラー１９により反射され
た赤色の光束は反射ミラー２１により反射され、ダイク
ロイックミラー２０により反射された青色の光束は反射
ミラー２２により反射される。従って、それら全反射ミ
ラー２１，２２により反射された赤色及び青色の光束
は、両ダイクロイックミラー１９，２０を透過した緑色
の光束とほぼ平行に進行してゆく。

【００３０】三原色分光手段１３と前記照明用ミラー１
４との間には、第１のレンズ系２３を構成する第１〜第
３の集光レンズ２４〜２６が並列配置されている。これ
ら第１〜第３の集光レンズ２４〜２６は、三原色分光手
段１２により分光された赤色、緑色、青色の各平行光束
を照明用ミラー１４上のそれぞれ異なる位置に集光す
る。

【００３１】照明用ミラー１４上に集光された赤色、青
色、緑色の光は、当該照明用ミラー１４により反射され
て第２のレンズ系２７を構成する前記対物レンズ１５に
入射される。この対物レンズ１５の焦点は、照明用ミラ
ー１４の近傍に存在するように構成されている。

【００３２】従って、対物レンズ１５は、照明用ミラー
１４から入射された赤色Ｌ1 Ｒ、緑色Ｌ1 Ｇ、青色Ｌ1
Ｂの各光束を、図４に示すように、互いに進行方向の異
なる平行光束にして前記反射式表示素子１１に入射させ
る。なお、図４では、赤色の光を実線で示し、緑色の光
を破線で示し、青色の光を一点鎖線で示した。

【００３３】ところで、前記反射式表示素子１１は、図
２に示すように、表基板を構成する光の入出射側の透明
基板２８と裏基板２９との間に、例えば電圧の印加によ
り光変調作用を呈する光変調物質３０を挟んだ構成のも
のである。この反射式表示素子１１は、赤色、緑色、青
色の三原色の画素Ｒ、Ｇ、Ｂを無数に有するが、その画
素配列は、一方向（図１〜図４で紙面の表裏方向、図５
で上下方向）には同色の画素が一列に並び、これと直交
する他方向（図１〜図４で上下方向、図５で紙面の表裏
方向）には三原色の画素Ｒ、Ｇ、Ｂが同順に繰り返し現
れるように配列されている。なお、透明基板２８の裏面
には透明の共通電極が設けられ、裏基板２９の表面には
各画素に対応して透明の画素電極が設けられているが、
これらについては図示を省略した。

【００３４】かかる反射式表示素子１１の透明基板２８
の表面には、シリンドリカルレンズ３１が三原色の画素
Ｒ、Ｇ、Ｂの３列分を一組にして当該一組の三原色の画
素列に１個ずつ設けられている。この場合、シリンドリ
カルレンズ３１は、長手方向（レンズ作用を呈しない方
向）が同色画素の列設方向に一致し、径方向（レンズ作
用を呈する曲面に沿う方向）が異色画素の並設方向に一
致するように配置されている。なお、シリンドリカルレ
ンズ３１は多数設けられているが、それらを総称すると
きには、シリンドリカルレンズアレイと称することとす
る。

【００３５】上記シリンドリカルレンズ３１は、その光
軸が対物レンズ１５の光軸と平行で且つ焦点位置が反射
式表示素子１１の裏基板２９の反射面上となるように設
定されている。従って、シリンドリカルレンズ３１は、
対物レンズ１５から出射される赤色、青色、緑色の各平
行光束を三原色画素Ｒ、Ｂ、Ｇの反射面上に集光する。
なお、反射面は裏基板２９の表面（実際には裏基板２９
に設けられた図示しない画素電極の表面）に設けられて
おり、その反射面のうち赤色の画素の反射面を２９Ｒで
示し、緑色及び青色の画素の反射面をそれぞれ２９Ｇ及
び２９Ｂで示した。

【００３６】そして、赤色、緑色、青色の各画素Ｒ、
Ｇ、Ｂの反射面２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂは、図１に示す
ように、シリンドリカルレンズ３１の主点を通って入射
した光が当該シリンドリカルレンズ３１の主点に反射さ
れるような角度に設定されている。すなわち、本実施例
では、緑色の光束は対物レンズ１５の光軸とほぼ平行に
入射されるので、緑色の画素Ｇの反射面２９Ｇはシリン
ドリカルレンズ３１の光軸と直交する角度に定められ、
また、赤色及び青色の光束はシリンドリカルレンズ３１
の光軸に対して同じ角度αだけ傾斜して入射されるの
で、赤色及び緑色の各画素Ｒ、Ｂの反射面２９Ｒ及び２
９Ｇは、緑色の画素Ｇの反射面２９Ｇに対してシリンド
リカルレンズ３１の主点側に角度βだけ傾けて形成され
ている。ここで、βは、αやシリンドリカルレンズ３１
の屈折率や透明基板２８の屈折率や光変調物質３０の屈
折率等によって定まる数値である。

【００３７】従って、対物レンズ１５から互いに進行方
向が異なるように出射された赤色、青色、緑色の平行光
束Ｌ1 Ｒ、Ｌ1 Ｇ、Ｌ1 Ｂは、シリンドリカルレンズ３
１により反射式表示素子１１の三原色の画素Ｒ、Ｇ、Ｂ
の反射面２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂ上に集光される。そし
て、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、シリンドリ
カルレンズ３１を通って各画素Ｒ、Ｇ、Ｂに入射した赤
色、緑色、青色の光のうち、シリンドリカルレンズ３１
の主点を通って入射した光は、反射面２９Ｒ、２９Ｂ、
２９Ｇにより反射されてシリンドリカルレンズ３１の主
点を通って出射する。また、主点を外れて入射した光
は、反射面２９Ｒ、２９Ｂ、２９Ｇにより反射されてシ
リンドリカルレンズ３１を通って出射し、このとき、シ
リンドリカルレンズ３１のレンズ作用により、主点を通
って出射した光と平行な光線となって出射するようにな
る。

【００３８】このように反射式表示素子１１から出射し
た赤色、青色、緑色の光Ｌ2 Ｒ、Ｌ2 Ｇ、Ｌ2 Ｂは、そ
れぞれ進行方向の異なる平行光束となって再び対物レン
ズ１５を通過する。このとき、図３および図４とは９０
度異なる方向から見た図５に示すように、照明用ミラー
１４により反射されて対物レンズ１５側に照射される三
原色の照明光Ｌ1 と、反射式表示素子１１から反射され
て対物レンズ１５を通過した三原色の投射光Ｌ2 とは、
対物レンズ１５の光軸Ｃに対して対称となるように微小
角度にて分離される。そして、投射光Ｌ2 は照明用ミラ
ー１４のやや側方にずれた位置で集光され、投射レンズ
１６を通って図示しないスクリーン上に到達する。以上
のようにして、対物レンズ１５と投射レンズ１６とによ
り、反射式表示素子１１の表示画像が拡大されてスクリ
ーン上にカラー画像として写し出される。

【００３９】このように本実施例によれば、従来のカラ
ーフィルタを用いる単板式表示装置では、表示素子に照
射された光の約２／３は表示素子内に設けられたカラー
フィルタに吸収されてしまい、残りの約１／３の光しか
利用できなかったのに対し、そのカラーフィルタ分のロ
スがなくなり、光の利用効率が高くなる。

【００４０】しかも、反射式表示素子１１の各画素Ｒ、
Ｂ、Ｇの反射面２９Ｒ、２９Ｂ、２９Ｇを、シリンドリ
カルレンズ３１の主点を通って入射してきた光が同主点
に反射される角度に定めたので、反射式表示素子１１
（シリンドリカルレンズ３１）から出射する光（投射光
Ｌ2 ）を、各色の光毎に進行方向の異なる平行光束にし
て対物レンズ１５に入射させることができる。従って、
シリンドリカルレンズ３１を含む反射式表示素子１１か
らの出射光Ｌ2 の拡散を防止でき、瞳径の小さい投射レ
ンズ１６であっても、明るいカラー映像を得ることがで
きる。

【００４１】図６及び図７は本発明の第２実施例を示す
もので、図３と同一部分には同一符号を付して示し、そ
の詳細な説明を省略する（後述する本発明の第３〜第８
実施例においても同様）。

【００４２】本実施例の特徴は、反射式表示素子１１と
して、高分子分散型液晶表示素子等からなる散乱型表示
素子を用いると共に、投射光Ｌ2 に関して散乱光除去絞
り３２を設けたところにある。この散乱光除去絞り３２
は、対物レンズ１５の焦点の近くに配置されている。

【００４３】散乱光除去絞り３２は、半円状の開口部３
２ａを有し、反射式表示素子１１から出射されて対物レ
ンズ１５を通過した三原色の投射光は、散乱光除去絞り
３２の開口部３２ａを通って投射レンズ１６に入射され
るようになっている。このとき、三原色の投射光のう
ち、非散乱光は開口部３２ａを通過するが、散乱光の大
部分は開口部３２ａを通過し得ず、従って、非散乱光の
みが投射レンズ１６に入射されるようになる。

【００４４】ここで、図７において、照明用ミラー１４
中に、Ｌ1 Ｒ、Ｌ1 Ｇ、Ｌ1 Ｂで示した部分は、第１〜
第３の集光レンズ２４〜２６に集光される赤、緑、青の
各光束を示し、Ｌ2 Ｒ、Ｌ2 Ｇ、Ｌ2 Ｂで示した部分
は、反射式表示素子１１から反射されて対物レンズ１５
により集光される赤、緑、青の各光束のうち非散乱光が
開口部３２ａを通過する位置を示す。なお、光源１７の
光源像が楕円形をなしているから、図７のＬ1 Ｒ、Ｌ1
Ｇ、Ｌ1 Ｂ及びＬ2 Ｒ、Ｌ2 Ｇ、Ｌ2 Ｂも楕円形をなす
ものである。

【００４５】ところで、散乱型表示素子は、一般に偏光
板を必要としないことから、偏光板を使用する表示素子
に比べて明るい画像を得易いという利点がある。しかし
ながら、散乱型表示素子は、光を散乱させて非散乱光の
光量を絞ることによって暗状態を得る構成であるため、
散乱光が投射レンズ１６を通ると、映像のコントラスト
が低くなる。しかしながら、本実施例では、上述のよう
に散乱光の多くは、散乱光除去絞り３２にて遮光される
ため、コントラストの高い映像を得ることができるもの
である。

【００４６】図８は本発明の第３実施例を示すもので、
上記第２実施例の散乱光除去絞り３２を波長選択透過性
絞り３３に替えたところにある。この波長選択透過性絞
り３３は、半円形の開口部３３ａを有し、この開口部３
３ａを３領域に分けて各領域に赤色の光に対応した波長
の光のみを透過させるフィルタ３４、緑色の光に対応し
た波長の光のみを透過させるカラーフィルタ３５、青色
の光に対応した波長の光のみを透過させるカラーフィル
タ３６を設けている。

【００４７】このような波長選択透過性絞り３３によれ
ば、各カラーフィルタ３４〜３６は赤色、青色、緑色の
各光しか透過させず、他の色の光は透過させないので、
上記第２実施例の単に開口部３２ａだけを設けた散乱光
除去絞り３２とは異なり、例えば緑色の散乱光が赤色や
青色の光の領域を透過することがなくなる。

【００４８】このため、散乱型表示素子からなる反射式
表示素子１１が暗状態のとき、三原色の各光束のうち散
乱光は、各カラーフィルタ３４〜３６の面積に対応した
量しか透過しないので、図７の散乱光除去絞り３２に比
べて投射レンズ１６を通過する散乱光量は約１／３とな
る。一方、散乱型表示素子からなる反射式表示素子１１
が明状態のときには、各カラーフィルタ３４〜３６での
非散乱光の吸収はごく少ないので、映像の明るさの低下
はほとんどなく、あってもごく小さい。従って、明るさ
を減ずることなく、よりコントラストの高い映像を得る
ことができるものである。

【００４９】この場合において、図９に示す第４実施例
のように、各カラーフィルタ３４〜３６のうち、対物レ
ンズ１５により集光される赤、緑、青の各光束Ｌ2 Ｒ、
Ｌ2Ｇ、Ｌ2 Ｂの非散乱光が通る部位を残して他を遮光
部分とすることにより、明るさをほとんど減ずることな
く、散乱光除去効果を高めるようにしても良い。

【００５０】図１０は本発明の第５実施例を示すもの
で、これは、シリンドリカルレンズ３１を屈折率分布型
のものとしたことを特徴とするものである。この実施例
を、反射式表示素子を反射式液晶表示素子３７で構成し
たものとして説明すると、まず反射式液晶表示素子３７
は、表面の透明基板２８と裏基板２９との間に光変調物
質として液晶３８を挟み込んだ構成のものである。一
方、シリンドリカルレンズ３１は、例えば屈折率Ｎ0 の
透明な基板内に該屈折率Ｎ0 と異なる屈折率Ｎの領域を
周期性をもって形成した屈折率分布型のものとして構成
されている。

【００５１】この屈折率分布型シリンドリカルレンズ３
１は、例えば周知のイオン交換法によっ形成することが
できる。このイオン交換法は平板状のガラスに所要のパ
ターンのマスク層を例えば金属によって形成し、ガラス
中に含まれるナトリュウムイオン、カリウムイオン等の
陽イオンが溶融塩中に含まれるタリウムイオン等の陽イ
オンとガラスの露出面を通して交換される。こうして交
換された領域は、元のガラスと屈折率が異なるようにな
り、光を屈折させる作用を有する屈折率分布領域が一つ
一つのシリンドリカルレンズ３１となる。

【００５２】このようにシリンドリカルレンズ３１を屈
折率分布型とした本実施例では、シリンドリカルレンズ
アレイを平板状のものとして構成できるので、表面の反
射防止加工が容易となり、表面でのフレネル反射を低減
できて一層コントラストの高い映像を得ることができ
る。また、液晶表示素子３７を用いることにより、光変
調のための電気的制御を容易に行うことができる。

【００５３】図１１は本発明の第６実施例を示すもの
で、これは、シリンドリカルレンズ３１が反射式表示素
子１１の透明基板２８を兼ねる構成としたことを特徴と
するものである。なお、図１１では、前記第５実施例を
示す図１０と同様に反射式表示素子を反射式液晶表示素
子３７で構成したものとして示した。

【００５４】このようにシリンドリカルレンズ３１が透
明基板２８を兼ねるものとした場合には、両者間の境界
面がなくなるので、その境界面でのフレネル反射がなく
なり、よりコントラストの高い映像を得ることができ
る。

【００５５】図１２は本発明の第７実施例を示す。この
実施例も、前記第５および第６実施例と同様に反射式表
示素子を反射式液晶表示素子３７で構成したものとして
説明する。すなわち、この実施例は、透明基板２８の裏
面（液晶３８側の面）を裏基板２９の反射面２９Ｇ、２
９Ｂ、２９Ｒと平行となるように凹凸状に形成したこと
を特徴とするものである。

【００５６】このように構成した場合には、液晶３８の
厚さが均一になるので、不均一の場合とは異なり、透明
基板２８の裏面に設けた共通電極３９と反射面２９Ｒ、
２９Ｇ、２９Ｂを設けた画素電極４０Ｒ、４０Ｇ、４０
Ｂとの間に電圧が印加されたとき、液晶３８中における
電界や電流分布のばらつきが少なくなり、光変調特性の
均一性が向上する。

【００５７】図１３は本発明の第８実施例を示す。これ
は、反射式表示素子として高分子分散型液晶（ＰＤＬ
Ｃ）表示素子４１を用い、反射面２９Ｂ、２９Ｇ、２９
Ｒに段差を設けて画素Ｂ、Ｇ、Ｒ毎に光変調物質である
高分子分散型液晶４２の厚さを変えるように構成したも
のである。

【００５８】すなわち、高分子分散型液晶４２中では、
光は波長が長いものほど散乱し難いことから、青色の反
射面２９Ｂ、緑色の反射面２９Ｇ、赤色の反射面２９Ｒ
の順に共通電極３９から遠去かるようにし、青色の画素
Ｂ、緑色の画素Ｇ、赤色の画素Ｒの順に高分子分散型液
晶４２の厚さが厚くなるように設定する。これにより、
三原色の光に対する画素Ｒ、Ｇ、Ｂ間の変調特性を一様
にすることが容易となり、画質の向上を図ることができ
る。

【００５９】なお、この場合、共通電極３９と画素電極
４０Ｂ、４０Ｇ、４０Ｒとは必ずしも平行でなくても良
い。また、光変調物質は高分子分散型液晶４２であるか
ら、光変調のための電気的制御が容易であることはいう
までもない。

【００６０】図１４は本発明の第９実施例を示す。これ
は、表示素子として散乱型の透過式表示素子を用いると
共に、散乱光除去のために図８及び図９の前記第３及び
第４の各実施例で示した波長選択透過性絞り３３を用い
たものである。

【００６１】すなわち、図１４において、平行白色光発
生手段１２から照射される平行白色光は、三原色分光手
段１３を構成する３枚のダイクロイックミラー４３〜４
５により三原色の光に分光され、それら赤色、緑色、青
色の平行光束は、それぞれ進行方向を異ならせて散乱型
の透過式表示素子４６に入射される。

【００６２】この場合、散乱型の透過式表示素子４６
は、高分子分散型液晶表示素子により構成することがで
きる。このようにすれば、前述したと同様に、光変調の
ための電気的制御が行い易く、しかも偏光板を用いない
ので明るい映像を得ることができる。

【００６３】そして、透過式表示素子４６に入射された
三原色の光束は、三原色の各画素を透過して当該透過式
表示素子４６から出射する。この場合、透過式表示素子
４６の入射側に、一組の三原色の画素に対応してフライ
アイレンズを設け、三原色の光を各画素に入射する構成
としている。そして透過式表示素子４６から出射した三
原色の光は、波長選択透過性絞り３３により散乱光を除
去されて投射レンズ１６に入射し、スクリーン上に投射
される。

【００６４】このように構成した本実施例では、透過式
表示素子４６として散乱型のものを用いる関係上、透過
式表示素子４６から出射した三原色の光は、散乱光成分
を含むが、その散乱光は上述したと同様にして波長選択
透過性絞り３３により除去されるので、コントラストの
高い映像を得ることができる。

【００６５】従って、前記第３及び第４の各４実施例で
示した波長選択透過性絞り３３は、散乱型の反射式表示
素子１１を用いたものばかりでなく、散乱型の透過式表
示素子４６を用いたものに対しても効果的であることが
理解される。

【００６６】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、以下のような拡張または
変更が可能である。各画素Ｒ、Ｇ、Ｂの反射面２９Ｒ、
２９Ｇ、２９Ｂは、シリンドリカルレンズ３１の主点を
中心とし焦点距離を半径とした円弧面で形成しても良
い。

【００６７】反射式表示素子１１は、液晶表示素子とし
ても良く、その液晶表示素子は、高分子分散型のもので
あっても良い。なお、本発明は反射式表示素子から出射
する三原色の各光の進行方向を揃えることにより、明る
い映像を得ようとするものであるから、偏光板を有する
液晶表示素子の使用を排除するものではない。

【００６８】透過式表示素子４６として高分子分散型液
晶表示素子を用いた場合、その表裏両基板間の間隔を三
原色の各画素毎に異ならせることにより、三原色の各光
の波長に応じて高分子分散型液晶の厚さを変えるように
構成しても良い。散乱型表示素子としては、高分子分散
型液晶表示素子の他、光の回析、干渉、散乱の原理、変
形を応用した表示素子を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す要部の断面図

【図２】反射式表示素子の断面図

【図３】投射型表示装置の全体の構成図

【図４】対物レンズで照明用の三原色の光束が異なる方
向の平行光束にされる状態を示す図

【図５】照明光と投射光とがずれる状態を示すために図
４と直交する方向から見た図

【図６】本発明の第２実施例を示す図３相当図

【図７】散乱光除去絞りを対物レンズ側から見た図

【図８】本発明の第３実施例を示す図７相当図

【図９】本発明の第４実施例を示す図７相当図

【図１０】本発明の第５実施例を示す反射式表示装置の
図２相当図

【図１１】本発明の第６実施例を示す図２相当図

【図１２】本発明の第７実施例を示す図２相当図

【図１３】本発明の第８実施例を示す図２相当図

【図１４】本発明の第９実施例を示す図３相当図

【図１５】従来技術の問題点を説明するための図１相当
図

【符号の説明】

図中、１１は反射式表示素子、１２は平行白色光発生手
段、１３は三原色分光手段、１４は照明用ミラー（ミラ
ー）、１５は対物レンズ、１６は投射レンズ、１７は光
源、１８はコンデンサレンズ，１９，２０はダイクロイ
ックミラー、２１，２２は全反射ミラー、２３は第１の
レンズ系、２４〜２６は第１〜第３の集光レンズ、２７
は第２のレンズ系、２８は透明基板、２９は反射板、３
０は光変調物質、３１はシリンドリカルレンズ、３２は
散乱光除去絞り、３３は波長選択透過性絞り、３４〜３
６はカラーフィルタ（フィルタ）、３７は液晶表示素
子、３８は液晶、３９は共通電極、４０Ｒ，４０Ｇ，４
０Ｂは画素電極、４１は高分子分散型液晶表示素子、４
２は高分子分散型液晶、４６は透過式の散乱型表示素子
である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三原色の画素を、一方向に同色の画素が
   一列に並び、他方向に三原色の画素が所定の順序で並ぶ
   ように配列して有する反射式表示素子と、 白色光を発する光源と、 この光源からの白色光を三原色の光に分ける三原色分光
   手段と、 この三原色分光手段により分光された三原色の光をミラ
   ー上の異なる位置に集光する第１のレンズ系と、 前記ミラーで反射された三原色の光を、それぞれ異なる
   方向から前記反射式表示素子に入射させると共に、前記
   反射式表示素子で反射された三原色の光を前記ミラーか
   ら外れた位置に集光する第２のレンズ系とを備え、 前記反射式表示素子の表面側に、焦点位置が前記反射式
   表示素子の反射面となるように設定されたシリンドリカ
   ルレンズを前記反射式表示素子の一組の三原色の画素列
   に１個ずつ対応して設け、 前記反射式表示素子の三原色の各画素の反射面を、前記
   シリンドリカルレンズの主点を通って入射する光が当該
   シリンドリカルレンズの主点に反射される角度に定めた
   ことを特徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】 前記反射式表示素子は散乱型表示素子か
   らなり、この散乱型表示素子で反射され、前記第２のレ
   ンズ系を通過した三原色の光の散乱光を除去する絞り
   を、前記第２のレンズ系の焦点付近に設けたことを特徴
   とする請求項１記載の投射型表示装置。
3. 【請求項３】 前記シリンドリカルレンズは、平板状の
   基板に該基板とは屈折率が異なる領域を設けることによ
   り形成された屈折率分布型のものであることを特徴とす
   る請求項１または２記載の投射型表示装置。
4. 【請求項４】 前記シリンドリカルレンズは、前記反射
   式表示素子の表面の透明基板を兼ねることを特徴とする
   請求項１ないし３のいずれかに記載の投射型表示装置。
5. 【請求項５】 前記反射式表示素子の表面の透明基板
   は、その裏面が三原色の各画素の反射面と平行となるよ
   うに形成されていることを特徴とする請求項１ないし４
   のいずれかに記載の投射型表示装置。
6. 【請求項６】 三原色の画素を配列した散乱型表示素子
   を備え、 光源が発する白色光を三原色分光手段により三原色に分
   光し、この分光された三原色の光を前記散乱型表示素子
   に入射し、当該散乱型表示素子から出射する三原色の光
   をレンズ系により集光するようにした投射型表示装置に
   おいて、 前記レンズ系の焦点近くに当該レンズ系を通過した三原
   色の光の散乱光を除去する絞りを設け、 この絞りの三原色の各光が通る部分に各色の光に対応し
   た波長の光を透過させるフィルタを設けたことを特徴と
   する投射型表示装置。
7. 【請求項７】 前記散乱型表示素子は、高分子分散型液
   晶表示素子であることを特徴とする請求項２または６記
   載の投射型表示装置。
8. 【請求項８】 前記高分子分散型液晶表示素子の表裏両
   基板間の間隔は、三原色の各画素毎に異なるように構成
   されていることを特徴とする請求項７記載の投射型表示
   装置。