JPH09230321A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

カラー液晶表示装置

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JPH09230321A
JPH09230321A JP8032411A JP3241196A JPH09230321A JP H09230321 A JPH09230321 A JP H09230321A JP 8032411 A JP8032411 A JP 8032411A JP 3241196 A JP3241196 A JP 3241196A JP H09230321 A JPH09230321 A JP H09230321A
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microlens
light
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microlens array
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Eiji Kawasaki
栄嗣 川崎
Tsukasa Komura
司 甲村
Shoichi Onda
正一 恩田
Tadao Ooka
忠雄 大岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶パネル及びマイクロレンズアレイの構成
に工夫を凝らすことにより、カラー表示品質の良好で、
かつカラーフィルタを用いない単板式カラー液晶表示装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 マイクロレンズアレイ２０の三つの光入
射側マイクロレンズ２０ー１、２０ー２、２０ー３に入
射した各平行光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）は、これら各マイクロ
レンズでそれぞれ集光された後、液晶パネル３０の各画
素電極３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂで反射され、マイクロレ
ンズアレイ２０の光出射側共通レンズ２０ー４で一旦合
成されて平行光として出射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフィルタを
有しない一枚の液晶パネルに、三原色の各光束を互いに
異なる方向から入射することにより、カラー表示するに
適した単板式カラー液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の単板式カラー液晶表示装
置としては、例えば、特開平４−６０５３８号公報にて
開示されているように、三原色の各光束を、相互に異な
る角度でマイクロレンズアレイを通して一枚の液晶パネ
ルに入射し、この液晶パネルで光束毎に光変調を行な
い、その各透過光束を投影レンズを通しスクリーン上へ
カラー画像として表示するものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
装置では、液晶パネルを一枚しか用いていないため、コ
ンパクトな構成とすることが可能である。また、カラー
フィルタが液晶パネルに内蔵されていないため、光利用
効率を３分の１に減少させることなく、三原色の各光束
の殆どを表示に寄与させることが可能である。従って、
光の利用効率を高く維持でき、明るいカラー画像を得る
ことができる。
【０００４】しかし、この装置では、上述のごとく、液
晶パネルに別々に入射した三原色の各光束を、液晶パネ
ルの別々の画素電極で光変調し、そのまま別々の透過光
束として液晶パネルから出射して投影レンズを通してス
クリーンに投影することとなる。従って、スクリーン上
の投影画像を至近距離で見ると、三原色の各光束を変調
した各画素単位画像が互いに分離した状態で見える。こ
のことは、光変調した各光束をスクリーン上に一つの像
として結像させることができないことを意味する。
【０００５】従って、例えば、三原色の各光束による白
等の合成色でカラー画像を表示しようとする場合、この
カラー画像が色ずれを生じた状態でスクリーンに表示さ
れる。その結果、上記装置では、良好なカラー表示品質
が得られないという不具合がある。そこで、本発明は、
液晶パネル及びマイクロレンズアレイの構成に工夫を凝
らすことにより、カラー表示品質の良好で、かつカラー
フィルタを用いない単板の液晶パネルを有するカラー液
晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的の達成にあた
り、請求項１乃至３、８乃至１７に記載の発明によれ
ば、入射側マイクロレンズアレイが、光束出射手段から
の各出射光束を互いに異なる三マイクロレンズをそれぞ
れ通し出射側へ透過させ、反射型液晶パネルが、入射側
マイクロレンズアレイから各透過光束を入射されて光変
調した後反射し、これら各反射変調光束を、三マイクロ
レンズとは異なる一マイクロレンズに入射させ、入射側
マイクロレンズアレイが上記一マイクロレンズにてその
各入射光束を合成し一透過光束として透過させてなり、
表示手段が上記一マイクロレンズからの一透過光束をカ
ラー画像として表示する。
【０００７】このように、カラー液晶表示装置の液晶パ
ネルとして、カラーフィルタを有しない単一の反射型液
晶パネルを採用しても、入射側マイクロレンズアレイが
上記一マイクロレンズにてその三原色の各入射光束を合
成し一透過光束として透過させるので、表示手段により
表示されるカラー画像は、色ずれを伴うことなく、良好
なカラー表示を維持できる。
【０００８】ここで、請求項２に記載の発明のように、
反射型液晶パネルが、透過／散乱型液晶を有しておれ
ば、シュリーレン絞りの活用により、良好なコントラス
トをも確保できる。また、請求項４乃至１１及び１３乃
至１７に記載の発明によれば、入射側マイクロレンズア
レイが、光束出射手段からの各出射光束を互いに異なる
三つのマイクロレンズをそれぞれ通し出射側へ透過さ
せ、透過型液晶パネルが、この入射側マイクロレンズア
レイから各透過光束を入射されてそれぞれ光変調した後
透過させ、出射側マイクロレンズアレイが、透過型液晶
パネルから各変調透過光束を一マイクロレンズに入射さ
れて合成し一透過光として透過させ、表示手段が、出射
側マイクロレンズアレイの一マイクロレンズからの透過
光束をカラー画像として表示する。
【０００９】このように、カラー液晶表示装置の液晶パ
ネルとして、カラーフィルタを有しない単一の透過型液
晶パネルを採用しても、出射側マイクロレンズアレイが
上記一マイクロレンズにてその三原色の各入射光束を合
成し一透過光束として透過させるので、表示手段により
表示されるカラー画像は、色ずれを伴うことなく、良好
なカラー表示を維持できる。
【００１０】ここで、請求項５に記載の発明のように、
透過型液晶パネルが、透過／散乱型液晶を有しておれ
ば、シュリーレン絞りの活用により、良好なコントラス
トをも確保できる。また、請求項８に記載の発明によれ
ば、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズが六角形
の外周形状を有しており、上記複数の画素電極のうち互
いに隣接し合う三画素電極毎に、上記六角形状を三分割
した外周形状を有するとともに、各画素電極の中心が上
記各マイクロレンズの六角形の外周形状の辺上に対応し
て位置する。
【００１１】このように、マイクロレンズの外周形状及
び各画素電極の外周形状を特定し、各画素電極の外周形
状の中心とマイクロレンズの六角形の外周形状の辺との
対応位置を特定することにより、各入射光は画素電極を
反射或いは透過し、隣のマイクロレンズから出射するの
で、輝度の向上をも確保できる。また、請求項９に記載
の発明のように、各マイクロレンズが正六角形の外周形
状を有しており、各画素電極が菱形の外周形状を有すれ
ば、各光束の光路長を等しくすることができるので、請
求項８に記載の発明の作用効果をより一層向上できる。
【００１２】また、請求項１０に記載の発明のように、
マイクロレンズアレイの各マイクロレンズが四角形の外
周形状を有しており、複数の画素電極の各中心が各マイ
クロレンズの四角形の外周形状の辺上にそれぞれ対応し
て位置するようにしても、請求項８に記載の発明と実質
的に同様の作用効果を達成できる。また、請求項１１に
記載の発明のように、各画素電極が、その中心を含む光
入射領域部のみによりそれぞれ形成されておれば、各画
素電極の必要最小限の広さにて、請求項８に記載の発明
と同様の作用効果を達成できる。
【００１３】また、請求項１３に記載の発明によれば、
光束出射手段が、液晶パネルと平行な平面上の正六角形
の互いに隣り合う三つの頂点から三原色の各光束を出射
する。これにより、入射側マイクロレンズアレイに対す
る三原色の各光束の入射が容易となる。
【００１４】このような作用効果は、請求項１４や１５
に記載の発明のように、三ダイクロイックミラーやクロ
スダイクロイックプリズムにより、単一光源の出射光を
三原色の各光束に分光したものを、請求項１３に記載の
六角形の３つの頂点に導き、ミラー（７Ｒ、７Ｇ、７
Ｂ）で折り返すことにより、入射側マイクロレンズアレ
イに対する三原色の各光束の入射が容易となる。
【００１５】また、請求項１７に記載の発明のように、
入射側マイクロレンズアレイの各マイクロレンズの焦点
が、液晶パネルの各画素電極上或いはこれよりも奥に位
置するようにすれば、一つのマイクロレンズに入射した
光の全てが他のマイクロレンズから出射するので、全て
の光を利用することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施の形態）以下、本発明に係るカラー画像表示
装置の第１実施の形態を図１乃至図１２に基づいて説明
する。図１は、当該カラー画像表示装置の液晶プロジェ
クタとしての模式的全体構成を示し、図２は、このカラ
ー画像表示装置の光学系を示す。
【００１７】カラー画像表示装置は、図１にて示すごと
く、白色光源１を有しており、この白色光源１は、例え
ば、２１ワットでアーク長１．５ｍｍのウエルチアレー
ン社製メタルハライドランプにより構成されている。球
面鏡２は、図１にて示すごとく、白色光源１の背面側に
配置されており、この球面鏡２の前面側には、コリメー
ターレンズ３が配置されている。ここで、球面鏡２及び
コリメーターレンズ３の各焦点は、白色光源１の発光部
の中心に位置するように配置されている。
【００１８】このような配置により、白色光源１からコ
リメーターレンズ３を通り出射した光はほぼ平行な白色
光束となる。コリメーターレンズ３の前方には、上記平
行白色光束を折り返す折り返しミラー４、この折り返し
ミラー４からの平行白色光束を収束光束に変換するコン
デンサレンズ５、及びこのコンデンサレンズ５からの収
束光束を後述のように分光反射する３種のダイクロイッ
クミラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂが配置されている。
【００１９】レンズ５の焦点距離は、ダイクロイックミ
ラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂで分光反射された各光束が、３位
置折り返しミラー７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの近傍で集光するよ
う設定されている。なお、この３位置折り返しミラー
は、３枚の別のミラーとしてもよい。ダイクロイックミ
ラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂは、それぞれ、赤、緑、青の各波
長帯の光を選択して反射し、一方、他の波長帯の光を透
過させる特性を有するものである。換言すれば、三枚の
ダイクロイックミラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂは、それぞれ、
コンデンサレンズ５からの収束光束を、赤、緑、青の各
光束に分光する役割を果たすもので、これらダイクロイ
ックミラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂは、図１にて示すごとく、
ダイクロイックミラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの順にて光軸上
に置かれている。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ、赤、
緑、青を表す。
【００２０】また、ダイクロイックミラー６Ｒ、６Ｇ、
６Ｂは周知の多層薄膜コーティング技術により形成され
ている。ここで、赤のダイクロイックミラー６Ｒは約６
００ｎｍより長波長の可視光を反射し、青のダイクロイ
ックミラー６Ｂは約５００ｎｍより短波長の可視光を反
射し、緑のダイクロイックミラー６Ｇはおよそ５７０ｎ
ｍ〜５００ｎｍの範囲の可視光を反射するように、各ダ
イクロイックミラーを構成する多層薄膜の条件が設定さ
れている。
【００２１】なお、これらダイクロイックミラーは、ガ
ラス等の透明基板上に或る波長域の光だけを選択的に反
射又は透過するように、周知の薄膜形成技術により誘電
体多層薄膜として形成したものである。いずれのダイク
ロイックミラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂも赤外線が透過するよ
うに設計すると、液晶パネル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６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ
は、それぞれ、互いに平行な状態から図２に示すように
順次数度づつ傾けた所定の角度に配置されている。
【００２２】この相互につくる角度は、後述するマイク
ロレンズアレイ２０の各マイクロレンズの配列、ピッ
チ、焦点距離並びにコリメータレンズ８の焦点距離によ
って定まる。また、コリメーターレンズ３から出射した
白色の平行光束の発散角よりも大きくすることが肝要
で、これにより、Ｒ／Ｇ／Ｂの各光束に分離することが
可能になる。
【００２３】光学系がこのような配置をとることによ
り、図２に示すように、例えば赤（Ｒ）の波長域の光
は、ダイクロイックミラー６Ｒによって反射され、反射
光の光路上に配置した３位置折り返しミラー７Ｒで反射
され、コリメーターレンズ８を透過した後、高分子分散
液晶を封入した液晶パネル３０に付設してなるマイクロ
レンズアレイ２０に平行光束として入射する。
【００２４】緑（Ｇ）の波長域の光は、ダイクロイック
ミラー６Ｒを透過後、ダイクロイックミラー６Ｇにより
反射され、再びダイクロイックミラー６Ｒを透過して、
同様に、マイクロレンズアレイ２０に、上記赤の平行光
束とは異なる角度で平行光束として入射する。青（Ｂ）
の波長域の光は、ダイクロイックミラー６Ｒ、６Ｇを透
過した後、ダイクロイックミラー６Ｂにより反射され、
再び、ダイクロイックミラー６Ｇ、６Ｒを透過して、同
様に、マイクロレンズアレイ２０に、上記赤及び緑の各
平行光束とは異なる角度で平行光束として入射する。
【００２５】このように、単一の白色光源１の光束は、
一旦、三原色（Ｒ／Ｇ／Ｂ）の色光に分離された後、３
方向の立体的に異なる方向から三つの平行光束としてマ
イクロレンズアレイ２０に入射する。なお、図１では、
便宜的に三色の光束は同一に図示するとともに、ダイク
ロイックミラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂの立体的な位置関係
は、平面的に示してある。
【００２６】マイクロレンズアレイ２０に入射した三原
色（Ｒ／Ｇ／Ｂ）の各平行光束は、反射型液晶パネル３
０にて反射され、再び、上記マイクロレンズアレイ２０
に入射して合成され、この合成光は絞り９で絞られ、投
影レンズ１０を透過して、スクリーンＳ上にカラー画像
として投影される。なお、図１中、符号５０はケースを
示し、符号５１は、ケース５０内の構成部品を冷却する
冷却ファンを示し、符号５２は、反射型液晶パネル３０
を駆動する制御回路を示し、また、符号５３は、ＡＣ１
００Ｖを直流に変換するためレギュレータを示し、符号
５４は、メタルハライドランプよりなる白色光源１の電
源を示す。ダイクロイックミラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、３位置折り返
しミラー７の構成 次に、図２及び図３に基づいて、本実施の形態の重要な
要素であるダイクロイックミラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ及び
３位置折り返しミラー７について説明する。図３は、反
射型液晶パネル３０と平行な平面Ｐ０（図１及び図２参
照）を上方より見た図である。
【００２７】３位置折り返しミラーを構成する３枚のミ
ラー７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの配置は、後述するマイクロレン
ズアレイ２０の各マイクロレンズの配列、ピッチ、焦点
距離並びにコリメータレンズ８の焦点距離に基づいて定
められている。図２に示すように、ダイクロイックミラ
ー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂで反射された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）の光束は、それぞれ、３位置折り返しミラー７
Ｒ、７Ｇ、７Ｂで、三つの立体的に異なる所定の方向に
反射されて、マイクロレンズアレイ２０、反射型液晶パ
ネル３０にそれぞれ平行光束として入射する。
【００２８】ここで、３位置折り返しミラー７Ｒ、７
Ｇ、７Ｂの各中心点は、図２及び図３に示すように、上
記平面Ｐ０上に配置されている。また、３位置折り返し
ミラー７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは、図３に示すように、平面Ｐ
０上の正六角形Ｑの各頂点のうち、互いに隣接する三点
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３上に６０度づつ異なる角度にて配置さ
れている。
【００２９】また、コリメータレンズ８は、マイクロレ
ンズアレイ２０の入射面上に設けられており、このコリ
メータレンズ８の焦点は、平面Ｐ０上に位置するように
設定されている。このため、３位置折り返しミラー７
Ｒ、７Ｇ、７Ｂからの各反射光束が、コリメータレンズ
８により平行光束に変換されてマイクロレンズアレイ２
０に入射する。
【００３０】なお、後述する出射光束が通るシュリーレ
ン絞り９の各絞り孔９ａも、平面Ｐ０上にて、正六角形
Ｑの残る三つの頂点Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６に配置される。こ
の絞り孔９ａは、液晶パネル３０の液晶として、高分子
分散液晶等の透過／散乱型液晶を用いる時に散乱光を除
去するために必須とされる。従って、通常のＴＮ液晶の
場合にはシュリーレン絞り９を廃止してもよい。マイクロレンズアレイ２０と反射型液晶パネル３０との
関係 次に、マイクロレンズアレイ２０と反射型液晶パネル３
０との関係について、図４〜図９に基づいて説明する。
【００３１】まず、全体的には、図８に示すように、異
なる方向からの各光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）は、液晶パネル３
０の入射面に配置したマイクロレンズアレイ２０の複数
のマイクロレンズのうちの三マイクロレンズ２０ー１、
２０ー２、２０ー３をそれぞれ透過し、後述する液晶パ
ネル３０の各画素電極で反射され、再び、上記マイクロ
レンズアレイ２０に入射してその各反射光束に共通のマ
イクロレンズ２０ー４で合成されて出射される。
【００３２】ここで、図４に示すように、マイクロレン
ズアレイ２０は、複数のマイクロレンズ２０ー１、２０
ー２、２０ー３、２０ー４・・・を、球面レンズ形状に
て稠密にかつ蜂の巣状に配列して構成されている。複数
のマイクロレンズ２０ー１、２０ー２、２０ー３、２０
ー４・・・は、それぞれ、その各外周部にて相互に融合
しており、これらマイクロレンズ２０ー１、２０ー２、
２０ー３、２０ー４・・・の各外周形状は正六角形状と
なっている。なお、各マイクロレンズの外周形状は、正
六角形状に限ることなく、六角形状として実施してもよ
い。
【００３３】図５に示すように、反射型液晶パネル３０
の各反射画素電極３１の形状、即ち、各反射画素電極３
１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ（後述する）は、マイクロレンズ
アレイ２０のマイクロレンズの外周形状である正六角形
状２０Ａ（図４参照）を均等に三分割した菱形を有する
平面形状となっている。ここで、各反射画素電極３１、
即ち各反射画素電極３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂは、アルミ
ニウム等の高反射率の材料から構成されており、これら
電極３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂには、それぞれ、Ｒ、Ｇ、
Ｂ信号が入力される。
【００３４】マイクロレンズアレイ２０、反射型液晶パ
ネル３０は、図６に示すように、重ね合わされている。
つまり、図５の各反射画素電極３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ
の中心、即ち、菱形の対角線の交点が、図４の各マイク
ロレンズ２０ー１、２０ー２、２０ー３、２０ー４・・
の正６角形の外周形状の一辺の上の中点に位置するよう
に、マイクロレンズアレイ２０と反射型液晶パネル３０
が相互に重ね合わされている。
【００３５】この点につき、図６及び図７を参照してさ
らに詳細に説明する。図７（ａ）にて示すごとく、マイ
クロレンズアレイ２０の光入射側マイクロレンズ２０ー
１に入射した赤の平行光束（Ｒ）は、マイクロレンズ２
０ー１で集光され、両マイクロレンズ２０ー１と２０ー
４の各外周形状の共通な辺の直下に位置する反射画素電
極３１Ｒ上の中心部分で反射されて、光出射側マイクロ
レンズ２０ー４より平行光束として出射される。
【００３６】また、図７（ｂ）にて示すごとく、マイク
ロレンズ２０ー２に入射した緑の平行光束（Ｇ）は、同
様に、両マイクロレンズ２０ー２と２０ー４の各外周形
状の共通な辺の直下に位置する反射画素電極３１Ｇの中
心で反射されて、光出射側レンズ２０ー４より出射され
る。また、図７（ｃ）にて示すごとく、マイクロレンズ
２０ー３に入射した青の平行光束（Ｂ）は、同様に、両
マイクロレンズ２０ー３と２０ー４の各外周形状の共通
な辺の直下に位置する反射画素電極３１Ｂの中心で反射
されて、光出射側レンズ２０ー４より出射される。
【００３７】よって、三つの光入射側マイクロレンズ２
０ー１、２０ー２、２０ー３に入射した各平行光束（Ｒ
／Ｇ／Ｂ）は、これら各マイクロレンズでそれぞれ集光
された後、液晶パネル３０の各反射画素電極３１Ｒ、３
１Ｇ、３１Ｂで反射され、光出射側共通マイクロレンズ
２０ー４で一旦合成されて平行光束として出射される。
なお、共通マイクロレンズ２０ー４は、三つの入射側マ
イクロレンズ２０ー１、２０ー２、２０ー３と共通に接
する唯一のレンズである（図６参照）。
【００３８】以上述べたことを図９にまとめると、３位
置折り返しミラー７Ｒ、７Ｇ、７Ｂで反射された各平行
光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）は、マイクロレンズ２０ー１、２０
ー２、２０ー３の正６角形の各外周形状の六辺のうち、
これらマイクロレンズ２０ー１、２０ー２、２０ー３の
各外周形状の互いに隣接する三辺（各外周形状の一辺ず
つが三辺を構成する）の方向から、それぞれ、マイクロ
レンズ２０ー１、２０ー２、２０ー３の中心を通って入
射する。そして、各平行光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）は、反射型
液晶パネル３０の各反射画素電極３１Ｒ、３１Ｇ、３１
Ｂで反射され、共通マイクロレンズ２０ー４の中心を通
って一旦合成され出射される。
【００３９】このように、各平行光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）
は、マイクロレンズアレイ２０の共通マイクロレンズ２
０ー４の中心を通って一旦合成されて出射されるため、
スクリーンＳ上には、当該共通マイクロレンズ２０ー４
を画素単位とした表示が投影される。なお、共通マイク
ロレンズ２０ー４は各平行光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）を一旦合
成して出射するので、各平行光束はＲ／Ｇ／Ｂの合成色
の単一の光束となる。
【００４０】よって、本実施の形態では、従来のように
Ｒ／Ｇ／Ｂの各画素単位画像が分離投影されるのとは異
なり、スクリーン上に投影される画素単位画像の色は、
単一の光束による合成色であるから、スクリーン上の投
影画像を至近距離から見ても、色ずれを伴うことなく、
良好なカラー表示として実現できるというメリットがあ
る。マイクロレンズアレイ２０の焦点距離と反射型液晶パネ
ル３０の反射画素電極３１の位置関係 次に、図１０において、マイクロレンズアレイ２０の焦
点距離と反射型液晶パネル３０の反射画素電極３１の位
置関係について説明する。
【００４１】マイクロレンズアレイ２０の各マイクロレ
ンズレンズを透過する平行光束が、反射型液晶パネル３
０の反射画素電極３１上、或いは反射画素電極３１の近
傍かつ奥側で集光されるように、マイクロレンズアレイ
２０の各マイクロレンズの焦点距離が設定されている。
マイクロレンズアレイ２０の各マイクロレンズの焦点が
反射型液晶パネル３０の各反射画素電極３１上に一致す
ると、各マイクロレンズにそれぞれ入射した各光束は、
反射画素電極３１で反射され、出射側マイクロレンズ形
状の口径まで広がる。これにより、各光束が平行光とし
て出射される。
【００４２】また、マイクロレンズアレイ２０の焦点
が、各反射画素電極３１上ではなく、各反射画素電極３
１の奥側（出射側）にある場合には、各反射画素電極３
１で反射した反射光の全てが、出射側マイクロレンズを
透過する。このため、マイクロレンズアレイ２０を透過
した光束は、すべて出射側マイクロレンズより正規の方
向に出射される。従って、入射した光の全てが正規の方
向に出射されるので、白色光源１の光利用効率が向上す
る。
【００４３】なお、図１０のようにすると、投影像は、
スクリーンを稠密に埋め尽くす正六角形状の表示画素で
はなく、正六角形状の表示の素同士の間に間隔を形成し
た形状、或いは、点となる。マイクロレンズアレイ２０及び反射型液晶パネル３０の
具体例 次に、マイクロレンズアレイ２０及び反射型液晶パネル
３０の具体例を、図１１及び図１２で説明する。
【００４４】図１１に示すように、マイクロレンズアレ
イ２０は、高屈折率の材料からなる複数のマイクロレン
ズ２１（マイクロレンズ２０−１、２０−２・・・に相
当）、ガラス基板２２及びこのガラス基板と同じ屈折率
のフィルム２３により構成されている。このマイクロレ
ンズアレイ２０には、後述する選択的イオン拡散を施し
てなる屈折率分布型レンズが用いられている。なお、マ
イクロレンズ２１、ガラス基板２２、フィルム２３の各
厚さの総和は１ｍｍ乃至２ｍｍ程度である。また、フィ
ルム２３の厚さは、マイクロレンズの焦点距離と等しく
なるように、３５０μｍ程度に設定されている。また、
マイクロレンズ２１の口径は５０μｍ程度に設定されて
いる。
【００４５】マイクロレンズアレイ２０と反射型液晶パ
ネル３０は、図１２に示すように、積層されている。反
射型液晶パネル３０は、上記複数の反射画素電極３１
と、トランジスタ３２と高分子分散液晶３９等により構
成されている。この反射型液晶パネル３０には、高分子
分散液晶３９をデューティ駆動するための複数の反射画
素電極３１、即ち、反射画素電極３１Ｒ、３１Ｇ、３１
Ｂの特殊配列マトリックス構造（図５参照）をそれぞれ
駆動する各トランジスタ３２が形成されており、反射画
素電極３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂを駆動する各トランジス
タ３２、即ち各トランジスタ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに
は、それぞれ、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号が入力される。
【００４６】また、上述したように、反射画素電極３１
Ｒには、ダイクロイックミラー６Ｒで反射された赤の反
射光束がマイクロレンズ２０ー１を介して入射・反射さ
れ、反射画素電極３１Ｇには、同様に、ダイクロイック
ミラー６Ｇで反射された緑の反射光束が入射・反射さ
れ、また、反射画素電極３１Ｂには、同様に、ダイクロ
イックミラー６Ｂで反射された青の反射光束が入射・反
射される。
【００４７】液晶パネル３０には、上記各トランジスタ
３２並びにフィールド絶縁膜３３を覆うように、例え
ば、窒化シリコンからなる層間絶縁と表面保護のための
絶縁膜３４が形成されている。この膜には、その所定の
位置をエッチング等による除去でもって、各貫通孔３４
ａが形成されている。その後、アルミニウム等の電気伝
導体でかつ可視光の反射率の良好な膜が全面に形成さ
れ、エッチング等により各反射画素電極毎に電気的に分
離されることによって、複数の反射画素電極３１が形成
されている。また、これらの反射画素電極３１の間から
光が侵入するのを防止するために、遮光膜３６が形成さ
れている。以上がシリコン基板３５側の構成である。
【００４８】一方、ガラス等からなるマイクロレンズア
レイ２０のフィルム２３上には、ＩＴＯ等の透明電極２
８が形成されている。これら２枚のシリコン基板３５、
マイクロレンズアレイ２０により高分子分散液晶３９を
挟持することによって、マイクロレンズアレイ２０と反
射型液晶パネル３０の一体構成が完成されている。な
お、遮光膜３６は光吸収体でかつ電気絶縁体にて構成さ
れている。この遮光膜３６は、黒色顔料を分散したポリ
イミド、ＰＶＡ等感光性樹脂をスピン塗布し、フォトリ
ソグラフィにてパターンニングすることによって容易に
形成され得る。
【００４９】反射画素電極３１への電圧の無印加時に
は、マイクロレンズアレイ２０を介し反射型液晶パネル
３０に入射した光束は、高分子液晶３９内で散乱され、
マイクロレンズアレイ２０から正規とは異なる方向に出
射するため、絞り９で遮光されるので、スクリーンに像
は映らない。一方、反射画素電極３１への電圧の印加時
には、反射型液晶パネル３０に入射した光束は、反射画
素電極３１で反射され、再びマイクロレンズアレイ２０
に入射し、正規の方向に出射するので、絞り９を通過し
スクリーンに像を結ぶ。
【００５０】以上述べたように、一つの白色光源１から
放射される白色光束は、三原色の各光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）
に分割された後、それら光束を異なる立体的な方向か
ら、液晶パネル３０の入射面に配置されたマイクロレン
ズアレイ２０に平行光束として入射される。個々のマイ
クロレンズ２０ー１、２０ー２、２０ー３は、平行な光
束を、各色に対応して異なる位置の反射画素電極３１
Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂに集光する。このとき、マイクロレ
ンズアレイ２０に対する各色の光束の入射角を上述した
ような適切条件に選ぶと、各色の光束の集光スポット
が、それぞれ、別の反射画素電極上に入射させ得る。
【００５１】この条件を図８及び図９を用いて詳しく説
明する。マイクロレンズの外周形状が正六角形の時、そ
れらのピッチは図９に示すＰ１、Ｐ２となり、Ｐ２＝
（√３／２）×Ｐ１の関係が成立する。マイクロレンズ
２０を構成するフィルム２３中での焦点距離をｆとする
と、各光束のマイクロレンズに対する入射角度（紙面に
対する角度）θは等しく、各入射角度θは次の数１の式
により表される。
【００５２】
【数１】θ＝ａｒｃｔａｎ（２×ｆ／Ｐ１） この式によれば、本実施の形態においては、Ｐ１＝５０
μｍ、ｆ＝３５０μｍの時には、θ＝８５．９°とな
る。また、各平行光束間のなす角度はφ＝６０°とな
る。
【００５３】本実施の形態では、一つの白色光源１から
出射される白色光束を三原色の各光束に分光し、それら
を異なる立体的な方向からマイクロレンズアレイ２０に
入射させる手段として、分光する色のスペクトルに応じ
たダイクロイックミラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂを、ほぼ平行
な状態から、上記入射角度での条件を満たすように僅か
に相互に傾けると共に、３位置折り返しミラー７Ｒ、７
Ｇ、７Ｂを、上述のごとく、正６角形の平面形状の頂点
（図４参照）に位置するように配置している。また、ダ
イクロイックミラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ及び３位置折り返
しミラー７Ｒ、７Ｇ、７Ｂからの出射光は、マイクロレ
ンズアレイ２０及び反射型液晶パネル３０の入射側域で
重なるように設定されている。
【００５４】以上のような構成とすることにより、カラ
ーフィルタを装着しない一枚の液晶パネルを利用して、
色ずれのないカラー表示が可能となるとともに、高輝度
で低コストかつコンパクトな液晶プロジェクタを提供で
きる。また、反射型液晶パネルに適応できることから、
駆動素子には移動度が高く微細化が容易なシリコン基板
を用いることができる。
【００５５】しかも、液晶パネルからの出射光は平行光
束であるので、本実施の形態にて述べたように、シュリ
ーレン絞り９を設けることにより、スクリーン上の表示
コントラストを向上できる。従って、液晶として、従来
からのＴＮ等の透過／遮光型のみならず、偏光板を用い
ないために高輝度表示が可能な高分子分散液晶等の透過
／散乱型液晶をも採用できるという特長を有する。
【００５６】（第１実施の形態の第１変形例）図１３
は、上記第１の実施の形態において、さらに、ダイクロ
イックミラー７１（即ち、７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂ）を
付加して用いた場合の変形例を示す。凸レンズ５から出
射する収束光は、ダイクロイックミラー７１Ｂにて青
（Ｂ）成分のみ分離され、この分離成分は、ミラー７２
により折り返された後、３位置折り返しミラーの７１Ｂ
上に焦点を結ぶ。
【００５７】凸レンズ５から出射する収束光のうち、残
りの成分は、ミラー７３で折り返された後、ダイクロイ
ックミラー７１Ｇにて緑（Ｇ）成分のみ分離され、この
分離成分が３位置折り返しミラーの７Ｇ上に焦点を結
ぶ。残りの赤（Ｒ）成分は、３位置折り返しミラーの７
Ｒ上に焦点を結ぶ。なお、符号７４もミラーを示す。こ
れらの部品を、図１３中に示す角度で、かつ、Ｌ１＝Ｌ
２＝Ｌ３となるように配置すれば、Ｒ／Ｇ／Ｂの各光の
光路長は互いに等しくなって理想的な光学系を組めると
ともに、例えば、図２にて図中の左方向から直接に、３
位置折り返しミラー７に光を照射することが可能にな
る。このため、各部品の配置の自由度が増える。
【００５８】（第１実施の形態の第２変形例）次に、上
記第１実施の形態にて述べたマイクロレンズアレイの変
形例について図１４乃至図１６を参照して説明する。図
１４に示すマイクロレンズアレイ２５は、複数のマイク
ロレンズ２５ー１、２５ー２、２５ー３、２５ー４・・
・を、球面レンズ形状にて稠密に配列して構成されてい
る。複数のマイクロレンズ２５ー１、２５ー２、２５ー
３、２５ー４・・・は、それぞれ、その外周部を相互に
融合してなり、これらマイクロレンズの外周形状は、正
方形状となっている。
【００５９】図１５に示すような反射型液晶パネル８０
の複数の反射画素電極８１は、マイクロレンズアレイ２
５のマイクロレンズの外周形状である正方形状を均等に
四分割した小さい正方形状を有している。これら反射画
素電極８１、即ち、反射画素電極８１Ｒ、８１Ｇ、８１
Ｂには、それぞれ、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号が入力され
る。
【００６０】マイクロレンズアレイ２５、反射型液晶パ
ネル８０は、図１６に示すように、重ね合わされてい
る。つまり、図１５の各反射画素電極８１Ｒ、８１Ｇ、
８１Ｂの中心、即ち、正方形状の対角線の交点が、図１
４の各マイクロレンズ２５ー１、２５ー２、２５ー３、
２５ー４・・の正方形の外周形状の辺の上の中点と正方
形の頂点に位置するように、マイクロレンズアレイ２５
と反射型液晶パネル８０が相互に重ね合わされている。
【００６１】よって、図示しないが、マイクロレンズア
レイ２５の光入射側マイクロレンズ２５ー１の中心を透
過した赤の平行光束（Ｒ）は、マイクロレンズ２５ー１
で集光され、両マイクロレンズ２５ー１と２５ー４の各
外周形状の共通な辺の直下に位置する反射画素電極８１
Ｒ上の中心部分で反射されて、マイクロレンズアレイ２
５の光出射側マイクロレンズ２５ー４の中心より平行光
束として出射される。
【００６２】また、マイクロレンズ２５ー２の中心を透
過した緑の平行光束（Ｇ）は、同様に、両マイクロレン
ズ２５ー２と２５ー４の各外周形状の接する頂点の直下
に位置する反射電極電極８１Ｇの中心で反射されて、光
出射側マイクロレンズ２５ー４の中心より出射される。
また、マイクロレンズ２５ー３の中心を透過した青の平
行光束（Ｂ）は、同様に、両マイクロレンズ２５ー３と
２５ー４の各外周形状の共通な辺の直下に位置する反射
画素電極８１Ｂの中心で反射されて、光出射側マイクロ
レンズ２５ー４の中心より出射される。
【００６３】よって、マイクロレンズアレイ２５の各光
入射側マイクロレンズ２５ー１、２５ー２、２５ー３に
入射した三本の平行光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）は、各マイクロ
レンズでそれぞれ集光された後、液晶パネル３０の各反
射画素電極８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂでそれぞれ反射さ
れ、光出射側共通マイクロレンズ２５ー４で合成されて
平行光束として出射される。なお、共通マイクロレンズ
２５ー４は、各マイクロレンズ２５ー１、２５ー２、２
５ー３と共通に接する唯一のレンズである。
【００６４】このような変形例においては、上記第１の
実施の形態と異なり、マイクロレンズアレイ２５の各マ
イクロレンズの外周形状を正方形としたため、縦線、横
線をはっきり表示することが要求されるパソコンやＥＷ
Ｓ、ＣＡＤの画面を投影するカラー液晶表示装置として
のプロジェクタに最適である。 （第１実施の形態の第３変形例）次に、上記第１実施の
形態にて述べた反射画素電極の変形例を説明する。
【００６５】上記第１実施の形態では、反射型液晶パネ
ル３０の反射画素３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂを、マイクロ
レンズの正六角形の外周形状を均等に三分割した菱形形
状とした。しかし、図１７に示すように、光の集光部の
みを反射画素９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂとしてもよい。但
し、この場合も、上記第１実施の形態と同様に、各反射
画素９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂの中心は各マイクロレンズ
の正六角形の外周形状の辺上に、相互に配置する必要が
ある。また、このように小さな正方形の反射画素を用い
る場合は、図１８に示すように、マイクロレンズの焦点
は、反射画素に一致させることが望ましい。
【００６６】このように、小さな反射画素を用い、平面
上のその他の領域９３を光吸収体或いは光散乱体とする
ことによって、高分子分散液晶等の透過／散乱液晶を用
いた時の散乱光の除去に大きな効果が得られる。光吸収
体の時には、液晶中で散乱された光が吸収され、液晶パ
ネルの外には出射しないため、絞りの効果が高まり、コ
ントラストが上昇し、或いは、絞りそのものを廃止でき
る。また、光散乱体の時には、液晶パネルから出射した
散乱光の散乱性が大きくなるので、絞りの効果が高ま
り、コントラストが上昇するという利点がある。
【００６７】なお、符号９２は、画素電極を示す。但
し、画素電極に相当する領域の液晶は、オン・オフする
必要があるため、反射画素は、画素電極９２の中心部に
のみ配置することが肝要である。 （第１実施の形態の第４変形例）次に、図１９に基づい
て、上記第１実施の形態にて述べた光学系の変形例を説
明する。上述した第１実施の形態では、マイクロレンズ
アレイ２０に入射する三つの光束は、隣接したマイクロ
レンズ２０ー１、２０ー２、２０ー３から入射し、出射
側マイクロレンズ２０ー４から出射した。これに対し、
本変形例では、図１９に示すように、３位置折り返しミ
ラー７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを正三角形の頂点に配置するとと
もに、マイクロレンズ２０ー１、２０ー６、２０ー３か
ら入射した光束は共通のマイクロレンズ２０ー４から出
射されるように、反射型液晶パネル３０の反射画素電極
３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂを共通マイクロレンズ２０ー４
の離間した辺の直下に配置している。ここで、マイクロ
レンズ２０ー１、２０ー６、２０ー３は相互に離間し、
かつ共通マイクロレンズ２０ー４とは各々接触する位置
関係である。
【００６８】このような光学系を取ることにより、カラ
ー液晶表示装置の光学系部分を、円筒形状のケースに収
納でき、小型化することができるというメリットがあ
る。 （第２実施の形態）次に、本発明の第２の実施の形態に
ついて図２０及び図２１を参照して説明する。
【００６９】この第２実施の形態では、白色光を分離す
る手段として、上記第１実施の形態にて述べたダイクロ
イックミラーに代えて、図２０にて示すごとく、単一の
クロスダイクロイックプリズム７０が採用されている。
このクロスダイクロイックプリズム７０は、凸レンズ５
を透過した白色光を３位置折り返しミラー７Ｒ、７Ｇ、
７Ｂ方向に分光するように構成されている。さらに、具
体的には、クロスダイクロイックプリズム７０は、１２
０度の頂角を有するプリズム７０Ａと、６０度の頂角を
有するプリズム７０Ｂを各々２ヶずつ組み合わせて構成
されている。このため、Ｒ／Ｇ／Ｂの各光は、六角形の
平面形状の頂点上に配置される３位置折り返しミラー７
Ｒ、７Ｇ、７Ｂ上に焦点を結ぶ。
【００７０】この第２の実施の形態によれば、上記第１
の実施の形態での三枚のダイクロイックミラー６Ｒ、６
Ｇ、６Ｂを用いる場合と比較して、小型化が可能であ
る。また、Ｒ／Ｇ／Ｂの各光の光路長が等しいため、理
想的な光学系を組むことが可能になる。 （第３実施の形態）次に、図２２乃至図２４で、透過型
反液晶パネル６０を採用したカラー液晶表示装置の例に
つき説明する。図中の構成は、上述した実施の形態中の
符号と同一符号は、同一構成のため説明は省略する。
【００７１】図２２にて示すごとく、透過型液晶パネル
６０の上下には、マイクロレンズアレイ２０と、このマ
イクロレンズの焦点距離や形状の同一なマイクロレンズ
アレイ２６が設けられている。これらマイクロレンズア
レイの上下にはコリメータレンズ８及び、これと焦点距
離の同一のコリメータレンズ８ａが上下対称に設けれら
れている。
【００７２】また、図２３に示すように、入射側マイク
ロレンズアレイ２０のマイクロレンズ２０ー１、２０ー
２、２０ー３、２０ー４と出射側マイクロレンズアレイ
２６のマイクロレンズ２６ー１、２６ー２、２６ー３、
２６ー４は各々上下に対応した位置関係にある。図２３
及び図２４に示す関係のように、透過型液晶パネル６０
の複数の画素電極６１、即ち、各画素電極６１Ｒ、６１
Ｇ、６１Ｂと、入射側マイクロレンズアレイ２０及び出
射側マイクロレンズアレイ２６とが配置されて重ね合わ
されている。
【００７３】即ち、マイクロレンズアレイ２０の入射側
マイクロレンズ２０ー１を透過した赤の平行光束（Ｒ）
は、画素電極６１Ｒで変調された後、マイクロレンズア
レイ２６の出射側マイクロレンズ２６ー４を透過して平
行光として出射される。また、マイクロレンズアレイ２
０の入射側マイクロレンズ２０ー２を透過した緑の平行
光束（Ｇ）は、画素電極６１Ｇで変調された後、マイク
ロレンズアレイ２６の出射側マイクロレンズ２６ー４を
透過して平行光として出射され、マイクロレンズアレイ
２０の入射側マイクロレンズ２０ー３を透過した青の平
行光束（Ｂ）は、画素電極６１Ｂで変調された後、マイ
クロレンズアレイ２６の出射側マイクロレンズ２６ー４
を透過して平行な光束として出射される。
【００７４】換言すれば、各光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）は、入
射側マイクロレンズ２０の異なる三方向から、それぞれ
マイクロレンズアレイ２０のマイクロレンズ２０ー１、
２０ー２、２０ー３の中心を通って入射する。そして、
各々の光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）は、透過型液晶パネル６０の
各画素電極６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂで変調され、マイク
ロレンズアレイ２６の出射側共通レンズ２６ー４の中心
を通って一旦合成され出射される。
【００７５】このように、各々の光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）
は、マイクロレンズアレイ２６の出射側共通マイクロレ
ンズアレイ２０ー４の中心を通って一旦合成され出射さ
れるため、スクリーン上には、この共通マイクロレンズ
を画素単位画像とした表示が投影される。この共通マイ
クロレンズは、各々の光束（Ｒ／Ｇ／Ｂ）を一旦合成し
て出射すので、各光束は、Ｒ／Ｇ／Ｂの合成色の単一の
光束となる。
【００７６】よって、本実施の形態でも、従来のように
Ｒ／Ｇ／Ｂの各画素単位画像が分離投影されることな
く、上述した第１実施の形態と同様に、スクリーン上に
投影される画素単位画像は、色ずれのない単一の合成色
を有し、至近距離から見ても良好なカラー表示として実
現できるというメリットがある。なお、本実施の形態
は、透過型液晶パネルを利用しているため、分解能を高
くするために、画素を小さくした場合においては、上記
第１実施の形態の反射型液晶パネルと比較するに、トラ
ンジスタ、信号線などにより透過光量が減少し、結果的
には明るさが多少犠牲となることがある。
【００７７】また、本発明の実施にあたっては、液晶プ
ロジェクタに限ることなく、各種のカラー液晶表示装置
に本発明を適用して実施してもよい。また、本発明の実
施にあたり、上記第１実施の形態の変形例にて述べた液
晶パネル３０の各反射画素電極の形状やマイクロレンズ
アレイの形状は、第３実施の形態にて述べた液晶パネル
の画素電極に形状やマイクロレンズアレイの形状に適用
できるのは勿論である。
【００７８】また、本発明の実施にあたり、図８や図１
０にて示すような表面に凹凸があるマイクロレンズアレ
イの形成方法には、次の方法がある。 （１）第１に、プラスチック或いはガラスを機械加工又
は金型によって成型する方法がある。 （２）第２に、ある種の感光性樹脂をパターン状に露光
した時、非感光部から露光部に未反応のモノマーが移動
して感光部が盛り上がるという現象を利用し、凸レンズ
を形成する方法がある。 （３）第３に、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
ッジのダレを起こさせて凸レンズを得るという方法があ
る。
【００７９】また、図１１や図１２にて示すようにパネ
ルの表面が平坦化しているような場合のマイクロレンズ
アレイとして用いられる屈折率分布型レンズは、選択的
イオン拡散により形成する。ここで、この屈折率分布型
レンズは、母体となるガラス板を電融塩に浸漬し、ガラ
ス板上に設けたマスクを通し、ガラス板と電融塩との間
で異種のアル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からな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を示す単板式投影型カ
ラー画像表示装置全体の模式図である。
【図２】図１の単板式投影型カラー画像表示装置の光学
系統を示す概略図である。
【図３】図１及び図２にて示す平面Ｐ０におけるカラー
画像表示装置の断面図である。
【図４】図１のマイクロレンズアレイの平面図であ
る。、
【図５】図１の反射型液晶パネルの複数の反射画素電極
の平面図である。
【図６】図１のマイクロレンズアレイの各マイクロレン
ズと反射型液晶パネルの各画素電極を重ね合わせた平面
図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、光束
Ｒ、Ｇ、Ｂと図１のマイクロレンズアレイのマイクロレ
ンズ及び反射型液晶パネルの画素電極との位置関係を示
す模式的斜視図である。
【図８】図１のマイクロレンズアレイ及び反射型液晶パ
ネルに対する各光束Ｒ、Ｇ、Ｂの入射・出射状況を示す
斜視図である。
【図９】図１のマイクロレンズアレイの各マイクロレン
ズと反射型液晶パネルの各画素電極を重ね合わせた部分
平面図である。
【図１０】図１のマイクロレンズアレイの各マイクロレ
ンズの焦点距離と反射型液晶パネルの各画素電極の位置
関係について説明に供する図である。
【図１１】図１のマイクロレンズアレイの断面図であ
る。
【図１２】図１のマイクロレンズアレイ及び反射型液晶
パネルを積層したときの断面図である。
【図１３】第１実施の形態の第１変形例のダイクロイッ
クミラーを用いた場合の平面図である。
【図１４】上記第１実施の形態の第２変形例のマイクロ
レンズアレイの平面図である。
【図１５】上記第２変形例の反射型液晶パネルの反射画
素電極の平面図である。
【図１６】上記第２変形例のマイクロレンズアレイの各
マイクロレンズと反射型液晶パネルの各画素電極を重ね
合わせた平面図である。
【図１７】上記第１実施の形態の第３変形例における正
方形の画素電極を用いた場合の平面図である。
【図１８】図１７にて１８−１８線に沿う断面図であ
る。
【図１９】上記第１実施の形態の第３変形例における光
学系のマイクロレンズアレイと画素電極との関係を示す
平面図である。
【図２０】上記第１実施の形態の第４変形例におけるダ
イクロイックプリズムを用いた場合の平面図である。
【図２１】図２１の平面Ｐ０ａ断面図である。
【図２２】本発明の第２実施の形態を示す透過型液晶パ
ネルを有するカラー表示装置の要部概略図である。
【図２３】図２２の透過型液晶パネルの画素電極及び両
マイクロレンズアレイのマイクロレンズの位置の説明に
供する模式的斜視図である。
【図２４】図２２の透過型液晶パネル及び両マイクロレ
ンズアレイの部分断面図である。
【符号の説明】
１・・・白色光源、２・・・球面鏡、３、８・・・コリ
メータレンズ、４・・・折り返しミラー、５・・・コン
デンサレンズ、６、６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ・・・ダイクロイ
ックミラー、７、７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ・・・３位置折り返
しミラー、９・・・シュリーレン絞り、１０・・・投影
レンズ、２０、２５・・・入射側マイクロレンズアレ
イ、２０ー１、２０ー２、２０ー３、２０ー４、２５ー
１、２５ー２、２５ー３、２５ー４、２５６１、２６ー
２、２６ー３、２６ー４・・・マイクロレンズ、２６・
・・出射側マイクロレンズアレイ、３０、８０・・・反
射型液晶パネル、３１、３１Ｒ、３１Ｇ、、３１Ｂ、８
１、８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂ、９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂ
・・・画素電極、６０・・・透過型液晶パネル、７０・
・・ダイクロイックプリズム、Ｓ・・・スクリーン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大岡 忠雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 三原色の各光束を異方向から照射する光
    束出射手段（１乃至８）と、 複数のマイクロレンズ（２０−１、２０−２、２０−
    ３、２０−４・・・、２５−１、２５−２、２５−３、
    ２５−４・・・）により構成されて前記各出射光束を前
    記複数のマイクロレンズのうち互いに異なる三マイクロ
    レンズ（２０−１、２０−２、２０−３、２５−１、２
    ５−２、２５−３）をそれぞれ通し出射側へ透過させる
    入射側マイクロレンズアレイ（２０、２５）と、 この入射側マイクロレンズアレイから各透過光束を入射
    されて光変調した後反射し、これら各反射変調光束を、
    前記三マイクロレンズとは異なる一マイクロレンズ（２
    ０−４）に入射させる反射型液晶パネル（３０、８０）
    とを備え、 前記入射側マイクロレンズアレイが前記一マイクロレン
    ズにてその各入射光束を合成し一透過光束として透過さ
    せてなり、 また、前記一マイクロレンズからの一透過光束をカラー
    画像として表示する表示手段（１０、Ｓ）を備えている
    カラー液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記反射型液晶パネルが、透過／散乱型
    液晶を封入してなり、 また、前記一マイクロレンズからの透過光束を絞るシュ
    リーレン絞り（９）を備え、 前記表示手段が前記シュリーレン絞りからの絞り透過光
    束をカラー画像として表示することを特徴とする請求項
    １に記載のカラー液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記液晶パネルが、マトリクス状の複数
    の画素電極（３１、３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ、８１、８
    １Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂ、９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂ）を内
    蔵し、前記入射側マイクロレンズアレイからの各透過光
    束を前記複数の画素電極のうちの三画素電極部にてそれ
    ぞれ光変調して反射し、前記一マイクロレンズに入射さ
    せるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載
    のカラー液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 三原色の各光束を異方向から照射する光
    束出射手段（１乃至８）と、 複数のマイクロレンズ（２０−１、２０−２、２０−
    ３、２０−４・・・、２５−１、２５−２、２５−３）
    により構成されて前記各出射光束を前記複数のマイクロ
    レンズのうち互いに異なる三つのマイクロレンズ（２０
    −１、２０−２、２０−３、２５−１、２５−２、２５
    −３）をそれぞれ通し出射側へ透過させる入射側マイク
    ロレンズアレイ（２０、２５）と、 この入射側マイクロレンズアレイから各透過光束を入射
    されてそれぞれ光変調した後透過させる透過型液晶パネ
    ル（６０）と、 複数のマイクロレンズ（２６−１、２６−２、２６−
    ３、２６−４・・・）により構成されて前記液晶パネル
    から前記各変調透過光束を前記複数のマイクロレンズの
    うちの一マイクロレンズ（２６−４）に入射されて合成
    し一透過光束として透過させる出射側マイクロレンズア
    レイ（２６）と、 この出射側マイクロレンズアレイの前記一マイクロレン
    ズからの透過光束をカラー画像として表示する表示手段
    （１０、Ｓ）とを備えているカラー液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記液晶パネルが透過／散乱型液晶を封
    入してなり、 また、前記一マイクロレンズからの一透過光束を絞るシ
    ュリーレン絞り（９）を備え、 前記表示手段が前記シュリーレン絞りからの絞り透過光
    束をカラー画像として表示することを特徴とする請求項
    ４に記載のカラー液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記両マイクロレンズアレイが互いに同
    一のレンズ形状からなることを特徴とする請求項４又は
    ５に記載のカラー液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記液晶パネルが、マトリクス状の複数
    の画素電極（３１、３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ、８１、８
    １Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂ、９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂ）を備
    え、前記入射側マイクロレンズアレイからの各透過光束
    を前記複数の画素電極のうちの三画素電極部にてそれぞ
    れ光変調して透過させ、前記出射側マイクロレンズアレ
    イの前記一マイクロレンズに入射させるようにしたこと
    を特徴とする請求項４乃至６のいずれか一つに記載のカ
    ラー液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記マイクロレンズアレイの各マイクロ
    レンズが六角形の外周形状を有しており、 前記複数の画素電極のうち互いに隣接し合う三画素電極
    毎に、前記六角形状を三分割した外周形状を有するとと
    もに、各画素電極の中心が前記各マイクロレンズの六角
    形の外周形状の辺上の中点に対応して位置することを特
    徴とする請求項３又は７に記載のカラー液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 前記各マイクロレンズが正六角形の外周
    形状を有しており、 前記各画素電極が菱形の外周形状を有することを特徴と
    する請求項８に記載のカラー液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記マイクロレンズアレイの各マイク
    ロレンズが四角形の外周形状を有しており、 前記複数の画素電極の各中心が前記各マイクロレンズの
    四角形の外周形状の辺上にそれぞれ対応して位置するこ
    とを特徴とする請求項３又は７に記載のカラー液晶表示
    装置。
  11. 【請求項１１】 前記各画素電極が、その中心を含む光
    入射領域部（９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂ）のみによりそれ
    ぞれ形成されていることを特徴とする請求項８乃至１０
    のいずれか一つに記載のカラー画像表示装置。
  12. 【請求項１２】 前記各画素電極領域部以外の領域（９
    ３）は、光を吸収或いは散乱させる構造であることを特
    徴とする請求項１１に記載のカラー画像表示装置。
  13. 【請求項１３】 前記光束照射手段が、前記液晶パネル
    と平行な平面上の六角形状の互いに隣り合う三つの頂点
    から前記三原色の各光束を出射することを特徴とする請
    求項８又は９に記載のカラー液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】 前記光束出射手段が、単一光源の出射
    光を前記三原色の各光束に分光する三ダイクロイックミ
    ラー（６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ）を有することを特徴とする請
    求項１乃至１３のいずれか一つに記載のカラー液晶表示
    装置。
  15. 【請求項１５】 前記光束出射手段が、単一光源の出射
    光を前記三原色の光束に分光するクロスダイクロイック
    プリズム（７０）を有することを特徴とする請求項１３
    に記載のカラー液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】 前記クロスダイクロイックプリズムを
    構成する両ダイクロイックミラー（７０Ａ、７０Ｂ）の
    各頂角は、一方が鈍角のとき他方が鋭角であることを特
    徴とする請求項１５に記載のカラー画像表示装置。
  17. 【請求項１７】 前記入射側マイクロレンズアレイの各
    マイクロレンズの焦点が、前記液晶パネルの各画素電極
    上或いはその奥に位置することを特徴とする請求項１乃
    至１５のいずれか一つに記載のカラー液晶表示装置。
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