JPH1054959A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラー表示装置に関し、回折格子を通った０
次回折光及び一次回折光を効率よく処理して高精細な画
像を表示することのできる表示装置を提供することを目
的とする。 【解決手段】 ライトバルブ１６が複数の微小な単位領
域を有し、各単位領域が互いに異なった色に対応する複
数の表示ドットを含み、該単位領域内の該複数の表示ド
ットが表示の上下方向で光の波長の順に配置され、回折
格子１４を通った０次回折光Ｌｏの該ライトバルブへの
入射角が一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B の該ライトバルブ
への入射角よりも大きく、該回折格子１２の所定の領域
で拡散された一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B が該１つの単
位領域の該複数の表示ドットを通り、該回折格子１２の
該所定の領域を通った０次回折光Ｌｏが該１つの単位領
域とは別の単位領域を通る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は入射光を色分解する
回折格子と回折光を受ける液晶パネル等の透過型のライ
トバブルとを有し、カラー表示を行うことのできる表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー表示装置は、例えば液晶パネル等
のライトバブルを備え、ライトバブルに赤、緑、青の色
部分を含むカラーフィルターを備えたものがある。ライ
トバブルは、１画素内にカラーフィルターの赤、緑、青
の色部分と対応する表示電極を有し、例えば表示電極の
オンオフにより、カラーフィルターの色部分を透過した
光がライトバブルの対応する表示電極の部分を通った
り、遮断されたりする。カラーフィルターは特定の色の
波長帯域の光を透過させ、残りの色の波長帯域の光を吸
収又は反射させることにより透過させない。従って、観
視者は透過した波長帯域の光を見ることになる。このタ
イプのカラー表示装置の問題点は、カラーフィルターを
透過する一部分の光のみが利用され、透過しない多くの
光を利用できないことである。

【０００３】カラーフィルターの代わりに回折格子を使
用したカラー表示装置が、例えば特開昭６２─２９３２
２２号公報、及び特開昭６２─２９３２２３号公報に記
載されている。回折格子は、自然光等の入射光を、実質
的に回折されない０次回折光、特定の色の波長帯域の光
に分離された複数の一次回折光、及び二次回折光等に分
離するものである。０次回折光及び一次回折光を効率よ
く利用すれば、カラーフィルタを使用する場合よりも光
の利用効率を高めることができると期待されている。し
かし、０次回折光及び一次回折光は回折格子から異なっ
た角度で出射するので、これらを液晶パネルの表示電極
のピッチに合わせて利用することは難しい。０次回折光
及び一次回折光のうち、利用されない光が制御されるこ
となく出射すると、高品位の画像を得ることができな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６２─２９３２
２２号公報においては、液晶パネルの表示電極が、回折
格子を透過した一次回折光の赤、緑、青の色の波長帯域
の光を受けるように形成され、０次回折光は液晶パネル
の遮光部に当たるようになっている。この場合、遮光部
は１つの画素の赤、緑、青の表示電極の間、又は１つの
グループの赤、緑、青の表示電極の直ぐに隣接した位置
に設けられる。

【０００５】従って、０次回折光と一次回折光とは液晶
パネルの１つの画素内に入射することになる。しかし、
０次回折光と一次回折光との間の角度は複数の一次回折
光間の角度とは異なるので、０次回折光及び一次回折光
が液晶パネルの表面に一定のピッチで当たるようにする
ことは難しく、よって１画素内のそれぞれの色の表示電
極を一定の間隔で同じ大きさとなるようにするのは難し
い。従って、一定の表示面内に多数の小さな画素を設け
るのが難しくなり、精細な表示装置を得ることができな
くなる。しかも、±一次回折光を利用する場合には、液
晶パネルへの入射角の変化はさらに大きくなる。

【０００６】特開昭６２─２９３２２３号公報において
は、回折格子を透過した一次回折光の赤及び青色の波長
帯域の光が利用され、一次回折光の緑色の波長帯域の光
は利用されず、遮光される。緑色は、０次回折光を利用
している。しかし、０次回折光は回折格子の入射光と同
じであるので、入射光が緑色の波長帯域の光を多く含む
ものでなければならず、一次回折光の赤及び青色の波長
帯域の光の光量が少なくなる。

【０００７】また、この場合にも、０次回折光と一次回
折光との間の角度は複数の一次回折光間の角度とは異な
るので、０次回折光及び一次回折光が液晶パネルの表面
に一定のピッチで当たるようにすることは難しく、精細
な表示装置を得ることができなくなる。特に、この場合
には、一次回折光の中心にある緑色の波長帯域の光が遮
光されるので、赤色と緑色の表示電極の間の狭い領域に
遮光部を設けなければならなくなる。

【０００８】回折格子を用いて色分離を行う表示装置で
は、できるだけ平行な光線を回折格子に入射させること
が好ましい。また、液晶表示装置では液晶パネルととも
に通常偏光子と検光子とが使用される。しかし、偏光子
は光源の光のほぼ半分を吸収し、光を吸収することによ
って発熱する。特に投射型表示装置では、強い光源を使
用する必要があるため、偏光子の発熱量が大きくなり、
偏光子を冷却することが必要になる。

【０００９】偏光子は光源の光のほぼ半分を吸収し、吸
収された光は利用されないので、光の利用効率を低下さ
せる。このため、光の利用効率を改善する手段が求めら
れている。例えば、特開平６─３２４３２９号公報は、
偏光ビームスプリッタとマイクロレンズアレイを用いた
液晶表示装置を開示している。これによれば、偏光ビー
ムスプリッタにより分離されたＰ偏光とＳ偏光をともに
利用することができる。そして、分離されたＰ偏光とＳ
偏光をさらによりよく利用することが求められている。

【００１０】本発明の目的は、回折格子を通った０次回
折光及び一次回折光を効率よく処理して高精細な画像を
表示することのできる表示装置を提供することである。
本発明の他の目的は、できるだけ平行な光線を回折格子
に入射できるようにした投射型表示装置を提供すること
である。本発明の他の目的は、高精細な画像を表示する
のに適した表示ドットの配列を改善した表示装置を提供
することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの特徴によ
る表示装置は、回折格子と、集光手段と、該回折格子及
び該集光手段を通った光を受けて画像変調するライトバ
ルブとを備え、該ライトバルブが複数の微小な単位領域
を有し、各単位領域が互いに異なった色に対応する複数
の表示ドットを含み、該単位領域内の該複数の表示ドッ
トが表示の上下方向で光の波長の順に配置され、０次回
折光の該ライトバルブへの入射角が一次回折光の該ライ
トバルブへの入射角よりも大きく、該回折格子の所定の
領域で回折された一次回折光が１つの単位領域の該複数
の表示ドットを通り、該回折格子の該所定の領域を通っ
た０次回折光が該１つの単位領域とは別の単位領域を通
るように構成している。

【００１２】この構成によれば、ライトバルブの１つの
単位領域内の表示ドットが１つの画素を形成する。０次
回折光は一次回折光が通る単位領域とは別の単位領域を
通るように形成される。よって０次回折光は表示画面の
法線に対して大きな角度でライトバルブを通り、一次回
折光は表示画面の法線に対して比較的に小さな角度でラ
イトバルブを通るようにすることができる。このため、
一次回折光がその異なった色成分間の角度が一定となる
ようにし、それによってライトバルブの表示ドットを一
定のピッチで同じ大きさに形成することができる。０次
回折光は大きな角度でライトバルブを通るので、観視者
は通常の視角において０次回折光を見ることはなく、一
次回折光による表示に影響がない。従って、高品位で高
精細な表示装置を得ることができる。

【００１３】特に、該単位領域内の該複数の表示ドット
が該ライトバルブの上下方向で波長の順に配置される。
こうすれば、０次回折光は表示画面に対して斜め上方
向、又は斜め下方向にライトバルブを通るようになる。
表示装置においては、一方向において良い画像の見られ
る視角は広いが、それに垂直な方向において良い画像の
見られる視角は比較的に狭いことが多い。通常は広い視
角方向を水平にし、狭い視角方向を垂直にするので、０
次回折光が表示画面に対して斜め上方向、又は斜め下方
向にライトバルブを通るようにすることにより、その光
が狭い視角の範囲外を通るようにすることができる。

【００１４】上記構成において、好ましくは、一次回折
光の色成分が赤、緑、青であり、該一部の光の０次回折
光が該１つの単位領域の次の次の単位領域を通るように
する。この構成は、０次回折光と一次回折光との角度関
係が、高精細な画像を表示する表示装置を得る上で有利
である。上記構成において、好ましくは、一次回折光の
色成分が赤、緑、青であり、一次回折光の緑成分が該ラ
イトバルブに概ね垂直に入射するように配置される。こ
れによって、全ての色成分を表示画面に対してできるだ
け垂直に入射させるようにすることができる。

【００１５】上記構成において、好ましくは、該集光手
段は該ライトバルブの単位領域と対応する素子部分を有
する集光素子、例えばマイクロレンズアレイからなる。
あるいは、該集光手段は該ライトバルブの単位領域と対
応する素子部分を有し、該回折格子に設けられている。
集光素子は回折格子からライトバルブへ進む光をライト
バルブの各表示ドット上に集中させ、光の利用効率を増
大する。上記構成において、好ましくは、該ライトバル
ブが少なくとも１つの液晶パネルからなり、薄型で高精
細な表示装置を提供することができる。

【００１６】該単位領域内の該複数の表示ドットが該ラ
イトバルブの上下方向で波長の順に配置される一つの構
成として、該単位領域内の該複数の表示ドットが表示の
上下方向で上から下に波長の長い順に配置されていると
よい。こうすると、０次回折光は表示画面に対して斜め
下方向にライトバルブを通るようになる。また、該単位
領域内の該複数の表示ドットが表示の上下方向で上から
下に波長の短い順に配置されていると、０次回折光は表
示画面に対して斜め上方向にライトバルブを通るように
なる。

【００１７】上記構成において、好ましくは、該表示装
置が上方部分と下方部分とを有し、該複数の表示ドット
が、上方部分においては０次回折光は上向きに出射し、
下方部分においては０次回折光は下向きに出射するよう
に配置されている。上記構成において、好ましくは、該
表示装置が複数の液晶パネルからなるマルチパネルとし
て形成されている。

【００１８】本発明の他の特徴による表示装置は、回折
格子と、集光手段と、該回折格子及び該集光手段を通っ
た光を受けて画像変調するライトバルブとを備え、該ラ
イトバルブが複数の微小な単位領域を有し、各単位領域
が互いに異なった色に対応する複数の表示ドット及び追
加の表示ドットを含み、該単位領域内の該複数の表示ド
ットが光の波長の順に配置され、０次回折光の該ライト
バルブへの入射角が一次回折光の該ライトバルブへの入
射角よりも大きく、該回折格子の所定の領域で回折され
た一次回折光が１つの単位領域の該複数の表示ドットを
通り、該回折格子の該所定の領域を通った０次回折光が
該１つの単位領域とは別の単位領域の追加の表示ドット
を通るように構成される。

【００１９】この構成においても、０次回折光は一次回
折光が通る単位領域とは別の単位領域を通るように形成
され、０次回折光は表示画面の法線に対して大きな角度
でライトバルブを通るようにすることができるので、高
精細な画像を表示することのできる表示装置を得ること
ができる。さらに、この場合には、０次回折光も利用す
ることができる。

【００２０】本発明の他の特徴による表示装置は、回折
格子と、集光手段と、該回折格子及び該集光手段を通っ
た光を受けて画像変調するライトバルブとを備え、該ラ
イトバルブが複数の微小な単位領域を有し、各単位領域
が互いに異なった色に対応する複数の表示ドット及び遮
光部を含み、該単位領域内の該複数の表示ドットが光の
波長の順に配置され、０次回折光の該ライトバルブへの
入射角が一次回折光の該ライトバルブへの入射角よりも
大きく、該回折格子の所定の領域で回折された一次回折
光が１つの単位領域の該複数の表示ドットを通り、該回
折格子の該所定の領域を通った０次回折光が該１つの単
位領域とは別の単位領域の遮光部を通るように構成され
る。

【００２１】この構成においても、０次回折光は一次回
折光が通る単位領域とは別の単位領域を通るように形成
され、０次回折光は表示画面の法線に対して大きな角度
でライトバルブを通るようにすることができるので、高
精細な画像を表示することのできる表示装置を得ること
ができる。この場合には、０次回折光は遮光部により確
実に遮光され、洩れ光の問題がない。

【００２２】上記構成において、好ましくは、一次回折
光の色成分が赤、緑、青であり、該一部の光の０次回折
光が該１つの単位領域の次の次の単位領域の追加の表示
ドットを通る。

【００２３】さらに、本発明の他の特徴による投射型表
示装置は、光源と、該光源の光を平行光に変換するため
にアパーチャを有する光学手段と、該光学手段を通った
光を受ける回折格子素子と、該回折格子素子を通った光
を受けて画像変調するライトバルブと、該ライトバルブ
で形成された画像を投射する投射レンズとを備えたこと
を特徴とするものである。光源の光を平行光に変換する
ためにアパーチャを有する光学手段を設けることによ
り、回折格子により平行度の高い光を入射させて、回折
格子による色分離をより確実に行い、色純度のすぐれた
投射型表示装置を得ることができる。

【００２４】さらに、本発明の他の特徴による表示装置
は、光源と、偏光分離手段と、集光手段と、該集光を通
った光を受けて画像変調するライトバルブと、検光子と
を備え、該偏光分離手段が、透過及び反射により偏光を
Ｐ偏光とＳ偏光に分離する偏光分離膜と、該偏光分離膜
を透過又は該偏光分離膜で反射した偏光を反射させる反
射ミラーとからなり、該偏光分離膜を透過又は該偏光分
離膜で反射して該集光手段に向かう偏光と該反射ミラー
で反射した偏光は、互いの間に偏光分離角度を形成して
該集光手段へ向かって進むようにしたことを特徴とす
る。

【００２５】さらに、本発明の他の特徴による表示装置
は、光源と、偏光分離手段と、集光手段と、該集光手段
を通った光を受けて画像変調するライトバルブと、検光
子とを備え、該偏光分離手段が、プリズム形の断面形状
をした複屈折をもった物質からなることを特徴とする。
これらの構成により、偏光分離された光をより有効に利
用できるようになる。

【００２６】さらに、本発明の他の特徴による表示装置
は、各画素が互いに隣接する３個の表示ドット（２６
Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ）からなり、該３個の表示ドットの
中心又は該３個の表示ドットの開口部の中心を結ぶ線分
がなす三角形の配列構造が、互いに直交する第１方向及
び第２方向に等間隔に並ぶ正方配列構造であることを特
徴とする。この構成により、小型で高精細で、ギラツキ
感の小さい表示装置を得ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例の表示
装置を示す図である。表示装置１０は、一次元回折格子
１２と、マイクロレンズアレイとして形成された集光素
子１４と、ライトバルブとしての液晶パネル１６とから
なる。

【００２８】図１及び図２に示されるように、回折格子
１２は透明な板材に格子ピッチＨで凸部と凹部が形成さ
れたものである。図示の回折格子１２以外の回折格子を
使用することができることは明らかであろう。例えば、
回折格子１２は体積ホログラム等の屈折率分布型のもの
を用いてもよい。集光素子１４は一次元アレイでも、二
次元アレイでもよい。集光素子１４の素子部分であるレ
ンズとしては、分布屈折率型レンズ、フレネルレンズで
もよい。

【００２９】入射光Ｌｉが回折格子１２に入射すると、
０次回折光Ｌｏ、及び一次回折光Ｌ _R 、Ｌ_G 、Ｌ_B が出
射する。なお、二次回折光等はここでは無視する。０次
回折光Ｌｏは実質的に回折されていず、０次回折光Ｌｏ
の出射角度は入射光Ｌｉの入射角度と同じである。一次
回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B は赤、緑、青色の波長帯域の光
であり、それぞれの色成分の出射角度は互いに異なり且
つ０次回折光Ｌｏの出射角度とは異なっている。一次回
折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B の出射角度は波長に依存している
ことは公知の通りである。本発明の好ましい態様におい
ては、緑色の一次回折光Ｌ_G が液晶パネル１６に垂直に
入射するようになっている。

【００３０】なお、一次回折光は０次回折光Ｌｏの両側
に存在する。つまり、０次回折光Ｌｏの両側に、実線で
示される一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B と、破線で示され
る一次回折光がある。実線で示される一次回折光Ｌ_R 、
Ｌ_G 、Ｌ_B は液晶パネル１６の法線に近い角度で液晶パ
ネル１６に入射するが、破線で示される一次回折光は法
線に対して大きな角度で液晶パネル１６に入射し、通常
の視角内には入らないのでここでは利用しない。

【００３１】図１に示されるように、液晶パネル１６は
例えばＴＮ型液晶パネルからなり、液晶層１８が一対の
透明な基板２０、２２で挟持されている。基板２０、２
２はそれぞれ透明な電極２４、２６と、配向膜２８、３
０とを有する。基板２０、２２の両側には偏光子３２及
び検光子３４が配置され、回折格子１２及び集光素子１
４は偏光子３２側に配置される。

【００３２】電極２４は例えば共通電極であり、電極２
６は例えば図３に示すようなアクティブマトリクスとと
もに基板２２に設けられている。アクティブマトリクス
は、ゲートバスライン３６、データバスライン３８、Ｔ
ＦＴ４０、及び表示ドットとしての表示電極２６Ｒ、２
６Ｇ、２６Ｂからなる。３つの表示電極２６Ｒ、２６
Ｇ、２６Ｂが１つの画素（単位領域）を形成し、１画素
内で、表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂは光の波長の順
に配置されている。

【００３３】図１及び図２に示されるように、３つの表
示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂからなる１つの画素が、
集光素子１４の１つの素子部分（レンズ）と対応して配
置されている。図１では、素子部分及び画素にそれぞれ
Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２の番号がつけられている。回折格子
１２を出た一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B は集光素子１４
を通って液晶パネル１６に入射するが、Ｎ番目の素子部
分を通った一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B はＮ番目の画素
に入射する。Ｎ番目の画素においては、赤色の一次回折
光Ｌ_R は赤に対応する表示電極２６Ｒに入射し、緑色の
一次回折光Ｌ_Gは緑に対応する表示電極２６Ｇに入射
し、青色の一次回折光Ｌ_B は青に対応する表示電極２６
Ｂに入射する。

【００３４】Ｎ番目の素子部分を通った０次回折光Ｌｏ
は、Ｎ番目の画素とは別のＮ＋２番目の画素に入射す
る。図４においては、Ｎ番目の素子部分を通る一次回折
光Ｌ_R、Ｌ_G 、Ｌ_B が入射するＮ番目の画素の表示電極
２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂがハッチングで示され、同じく
Ｎ番目の素子部分を通る０次回折光Ｌｏが入射するＮ＋
２番目の画素の領域がハッチングで示されている。０次
回折光Ｌｏは矢印で示されるように水平方向で斜め前方
向に進む。

【００３５】このように構成することによって、後で述
べる例１から例３に示されるように、表示電極２６Ｒ、
２６Ｇ、２６Ｂを一定の間隔で同じ大きさにすることが
でき、しかも高い品位で高精細な表示装置を得ることが
できる。０次回折光Ｌｏはライトバルブ１６から出射す
るが、その出射角度は比較的に大きいので、観視者は通
常の視角において０次回折光を見ることはなく、一次回
折光による表示に影響がない。

【００３６】図５は、表示装置１０の液晶パネル１６が
上縁部１６ａ、下縁部１６ｂ、左縁部１６ｃ、右縁部１
６ｄを有することを示している。この液晶パネル１６で
は、１つの画素の表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂが垂
直方向で波長の順に（下から波長の長い順に）配置さ
れ、入射光が概ね斜め下から入射するようにすると、０
次回折光Ｌｏは矢印で示されるように斜め上方向に進
む。

【００３７】ＴＮ型液晶パネルを使用した表示装置にお
いては、一方向において良い画像の見られる視角は広い
が、それに垂直な方向において良い画像の見られる視角
は比較的に狭い。通常は広い視角方向を水平にし、狭い
視角方向を垂直にすることが多い。図５の構成にすれ
ば、０次回折光が狭い視角の上方向にライトバルブを通
るので、その光がもともと狭い視角の範囲外を通り、表
示に影響を与えることがない。また、図５とは上下逆に
できることは明らかであろう。すなわち、１つの画素の
表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂが垂直方向で波長の順
に（上から波長の長い順に）配置され、入射光が概ね斜
め上から入射するようにすると、０次回折光Ｌｏは斜め
下方向に進む。

【００３８】図６は、一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B 及び
０次回折光Ｌｏの進む方向及びドットピッチ等を計算す
るためのジオメトリを示す図である。図中及び以下の式
における符号は次の通りである。なお、図では回折格子
１６は液晶パネル１６に対して角度Δで配置されている
ように示されているが、以下の説明では角度Δが０、す
なわち回折格子１６が液晶パネル１６に対して平行であ
るとして説明する。ただし、Δが０でなくても結果は同
じである。

【００３９】Ｈ：回折格子１２の格子ピッチ ｎ：基板２０の屈折率 Ｔ：基板２０の厚さＴ Ｐ：表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂのドットピッチ θ₁ ：入射光Ｌｉの回折格子１２への入射角 θ（Ｒ）、θ（Ｂ）：緑色の一次回折光Ｌ_G が液晶パネ
ル１６へ垂直に入射するとき（Θ（Ｇ）＝０）の緑色の
一次回折光Ｌ_G の回折格子１２からの出射角を基準
（０）としたときの赤色及び青色の一次回折光Ｌ_R 、Ｌ
_B の回折格子１２からの出射角 θ（０）：０次回折光Ｌｏの回折格子１２からの出射角 Θ（Ｒ）、Θ（Ｂ）：一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B の液
晶パネル１６の基板２０内での屈折角 Θ（０）：０次回折光Ｌｏの液晶パネル１６の基板２０
内での屈折角 ｈ（Ｒ）、ｈ（Ｇ）、ｈ（Ｂ）：赤色光、緑色光、青色
光の波長

【００４０】回折格子１２への入射光と一次回折光の出
射角との間に次の関係がある。入射角θ₁ は０次回折光
Ｌｏの回折格子１２からの出射角θ（０）と同じであ
る。 ｈ（Ｇ）＝２Ｈ×ｓｉｎ（θ（０）／２） （１） ｈ（Ｒ）＝２Ｈ×ｓｉｎ（（θ（０）−θ（Ｒ））／２） （２） ｈ（Ｂ）＝２Ｈ×ｓｉｎ（（θ（０）−θ（Ｂ））／２） （３）

【００４１】式（１）から、緑色の一次回折光Ｌ_G が液
晶パネル１６へ垂直に入射するときの入射角θ₁ （及び
出射角θ（０））が得られる。このθ（０）を式
（２）、（３）に代入することにより、出射角θ
（Ｒ）、θ（Ｂ）が得られる。そして、光が液晶パネル
１６の基板２０に入射するときに生じる屈折の関係から
下記の関係がある。

【００４２】 ｎ×ｓｉｎ（Θ（０））＝ｓｉｎ（θ（０）） （４） ｎ×ｓｉｎ（Θ（Ｒ））＝ｓｉｎ（θ（Ｒ）） （５） ｎ×ｓｉｎ（Θ（Ｂ））＝ｓｉｎ（θ（Ｂ）） （６）

【００４３】表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂのピッチ
Ｐは下記の関係で得られる。 Ｔ×ｔａｎ（Θ（０））＝Ｐ×ｆ（Ｎ） （７） Ｔ×ｔａｎ（Θ（Ｒ））＝−Ｐ （８） Ｔ×ｔａｎ（Θ（Ｂ））＝ Ｐ （９） ｆ（Ｎ）は液晶層に落ちる０次回折光と一次回折光との
位置関係を規定する関数であり、実施例ではｆ（Ｎ）＝
６とした。これらの関係を使用して、下記の例１から例
３の結果が得られる。

【００４４】 例１ 例２ 例３ パネルサイズ(in) ７．８ ９．１ １１．３ ドットピッチＰ(mm) ０．２４８ ０．１８５ ０．１４ 基板厚さＴ(mm) ０．７ １．１ １．１ 回折格子の 空間周波数 (lp/mm) １１００ ９３０ １２２５ 格子ピッチＨ (μm) ０．９２ １．０８ ０．８１６ 入射角θｉ (°) ３９ ２９ ３５ 入射光の拡がり角 (°) ５ ４ ４．５ 一次回折光の出射角θ （Ｒ）( °) −６．６ −４．９ −５．９ （Ｇ）( °) ０ ０ ０ （Ｂ）( °) ６．６ ４．９ ５．９ ０次回折光の出射角θ( °) ３９ ２９ ３５

【００４５】例１から例３に示されるように、一次回折
光を液晶パネル１６の法線に近い角度とし、０次回折光
を大きくすることによって、小さな一定のドットピッチ
Ｐで一定の面積で表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂを形
成することができる。一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B はこ
れらの表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂを照射する。な
お、光源は完全な平行光線を提供するものではないが、
放物線形状のリフレクタを使用して、ほぼ平行な光線を
入射させるようにした。この場合の入射光の拡がり角は
５度以内であった。

【００４６】図７は図５の変形例を示す図である。表示
電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂはデルタ配列で配置され、
１画素内の表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂはハッチン
グで示されるように互いに上下関係で斜めに設けられ
る。１画素内の表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂは上か
ら波長の長い順に配置され、入射光が概ね斜め上から入
射するようにすると、０次回折光Ｌｏは矢印で示される
ように斜め下方向に進み、一次回折光が入射する画素の
次の次の画素へ入射する。

【００４７】図８は図５の変形例を示す図である。この
実施例が前の実施例と異なる点は、表示電極２６Ｒ、２
６Ｇ、２６Ｂの形状が縦長になっており、表示電極２６
Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂの面積を小さくした場合でも、一次
回折光の出射角を大きくする必要があり、それに応じて
０次回折光の出射角を大きくすることができる。また、
データバスライン３８を非直線状にし、データバスライ
ン３８と各表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６ＢのＴＦＴの
配線とが交差しないため、断線の可能性が少なくなる。

【００４８】図９は表示装置１０をパソコン又はワープ
ロ４２に設けた例を示す図である。４４はキーボードで
ある。表示装置１０はキーボード４４に対して仰向きで
１５度、うつ伏せで５度のチルト角内で使用されるのが
一般的である。使用者の目は表示装置１０の上縁部にお
ける法線より上側にあり、天井照明からの照明光Ｌｘが
表示装置１０の表面で反射して目に入らないようにして
使用される。このような場合には、表示に利用されない
０次回折光Ｌｏは下向きに表示装置１０から出るように
するのがよい。こうすれば、０次回折光Ｌｏは全く目に
入らず、広い視角を実現できる。しかも、色光が左右方
向に角度分離しないため、カラーシフトや色ムラも抑制
できる。

【００４９】図１０は壁かけ型表示装置１０の例を示す
図である。この場合、表示装置１０はテレビ等に応用さ
れる。壁かけテレビでは、一般的に上視角と下視角は同
じ仕様で１５度から３０度とされる。実際には、正面か
ら見るか、やや下法から見上げる使い方をされるため、
上視角よりも下視角が広いことが望ましい。従って、こ
のような場合には、表示に利用されない０次回折光Ｌｏ
は上向きに表示装置１０から出るようにするのがよい。
こうすれば、０次回折光Ｌｏは全く目に入らず、広い視
角を実現できる。

【００５０】図１１及び図１２はマルチパネルタイプの
表示装置１０の例を示す図である。マルチパネルタイプ
の表示装置は対角１５インチの液晶パネル４６を１００
個縦横に並べたものであり、対角１５０インチ（高さ
２．３ｍ、幅３．１ｍ）の大きなディスプレイを形成す
る。各液晶パネル４６には、回折格子及び集光素子（図
示せず）がこれまで説明したように取り付けられ、０次
回折光Ｌｏが各液晶パネル４６を通るようになってい
る。

【００５１】上から７段目まで液晶パネル４６はディス
プレイの上方部分１０ａを構成し、下から３段目までの
液晶パネル４６はディスプレイの下方部分１０ｂを構成
する。上方部分１０ａの液晶パネル４６は０次回折光Ｌ
ｏが上向きに出るようになっており、下方部分１０ｂの
液晶パネル４６は０次回折光Ｌｏが下向きに出るように
なっている。つまり、各液晶パネル４６の表示電極２６
Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂが上方部分１０ａでは上から波長が
短い順に配置され、入射光が下から上に向かって入射さ
れ、一方、下方部分１０ｂでは上から波長が長い順に配
置され、入射光が上から下に向かって入射されるように
なっている。従って、よい画像の見える視角はβで示さ
れる範囲になる。

【００５２】このディスプレイは高さ３．５ｍの室内の
壁に取り付けられ、その下端部が床から０．７５ｍであ
る。立って見るときの観視者の目の高さＥは例えば約
１．８ｍであり、座って見るときの観視者の目の高さＦ
は例えば約１．０ｍであるとすると、どのような姿勢で
このディスプレイを見ても、０次回折光Ｌｏが目に入る
ことはない。

【００５３】図１３及び図１４は本発明の第２実施例の
表示装置を示す図である。この実施例でも、前の実施例
と同様に、表示装置１０は、一次元回折格子１２と、集
光素子１４と、ライトバルブとしての液晶パネル１６と
からなる。回折格子１２では、入射光Ｌｉが回折格子１
２に入射すると、０次回折光Ｌｏ、及び一次回折光
Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B が出射する。緑色の一次回折光Ｌ_G が
液晶パネル１６に垂直に入射するようになっている。

【００５４】液晶パネル１６は図１のものと同様なＴＮ
型液晶パネルからなり、表示ドットとしての表示電極２
６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂを有する。この実施例では、追加
の白表示電極２６Ｗが設けられ、表示電極２６Ｒ、２６
Ｇ、２６Ｂ及び白表示電極２６Ｗが１つの画素（単位領
域）を形成する。１画素内で、表示電極２６Ｒ、２６
Ｇ、２６Ｂは光の波長の順に配置されている。

【００５５】１つの画素は集光素子１４の１つの素子部
分（レンズ）と対応して配置されている。回折格子１２
を出た一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B は集光素子１４のＮ
番目の素子部分を通って液晶パネル１６のＮ番目のそれ
ぞれの表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂに入射する。Ｎ
番目の素子部分を通った０次回折光Ｌｏは、Ｎ番目の画
素とは別のＮ＋１番目の画素の白表示電極２６Ｗに入射
する。図１４においては、Ｎ番目の素子部分を通る一次
回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B が入射するＮ番目の画素の表示
電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂがハッチングで示され、Ｎ
番目の素子部分を通る０次回折光Ｌｏが入射するＮ＋１
番目の画素の白表示電極２６Ｗがハッチングで示されて
いる。従って、この場合には、０次回折光Ｌｏを表示の
ために利用して、高効率の明るい表示を実現することが
できる。

【００５６】１画素内の表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６
Ｂ、及び白表示電極２６Ｗは、一定の間隔で同じ大きさ
に形成され、高精細な画像を表示することのできる表示
装置を得ることができる。下記の例４から例６は一定の
間隔で同じ大きさの表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ、
及び白表示電極２６Ｗを有する例である。なお、符号は
前に説明したのと同様である。

【００５７】 例４ 例５ 例６ パネルサイズ(in) １０．４ １２．１ １５ ドットピッチＰ(mm) ０．３３ ０．２４６ ０．１４６ 基板厚さＴ(mm) ０．７ １．１ １．１ 回折格子の 空間周波数 (lp/mm) １１００ ９３０ １２２５ 格子ピッチＨ (μm) ０．９２ １．０８ ０．８１６ 入射角θｉ (°) ３９ ２９ ３５ 入射光の拡がり角 (°) ５ ４ ４．５ 一次回折光の出射角θ （Ｒ）( °) −６．６ −４．９ −５．９ （Ｇ）( °) ０ ０ ０ （Ｂ）( °) ６．６ ４．９ ５．９ ０次回折光の出射角θ( °) ３９ ２９ ３５

【００５８】図１５は図１４の変形例を示す図である。
この実施例は画素がΔ配列になっている点を除くと図１
４の例と同様である。太線が１画素を示す。この場合の
詳細を例７から例９に示す。

【００５９】 例７ 例８ 例９ パネルサイズ(in) ５．２ ６．１ ７．５ ドットピッチＰ(mm) ０．０８３ ０．０６２ ０．０４７ 基板厚さＴ(mm) ０．７ １．１ １．１ 回折格子の 空間周波数 (lp/mm) １１００ ９３０ １２２５ 格子ピッチＨ (μm) ０．９２ １．０８ ０．８１６ 入射角θｉ (°) ３９ ２９ ３５ 入射光の拡がり角 (°) ５ ４ ４．５ 一次回折光の出射角θ （Ｒ）( °) −６．６ −４．９ −５．９ （Ｇ）( °) ０ ０ ０ （Ｂ）( °) ６．６ ４．９ ５．９ ０次回折光の出射角θ( °) ３９ ２９ ３５

【００６０】図１６は本発明の第３実施例を示す図であ
る。この実施例でも、前の実施例と同様にして１画素内
に表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂが一定のピッチで設
けられる。図１４の白表示電極２６Ｗの代わりに遮光部
４８が設けられている。図１６はブラックマトリクス４
８を示しており、表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂの部
分はブラックマトリクス４８の開口部４８ａとなってい
る。遮光部４８はブラックマトリクス４８の実体部とし
て設けられる。

【００６１】この場合には、集光素子１４のＮ番目の素
子部分を通る一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G、Ｌ_B が入射するＮ
番目の画素の表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂがハッチ
ングで示され、Ｎ番目の素子部分を通る０次回折光Ｌｏ
が入射するＮ＋１番目の画素の遮光部４８がハッチング
で示されている。この構成では、０次回折光Ｌｏは完全
に遮断され、洩れ光のない、コントラストのよい表示装
置が得られる。また、１画素内の表示電極２６Ｒ、２６
Ｇ、２６Ｂは、一定の間隔で同じ大きさに形成され、高
精細な画像を表示することのできる表示装置を得ること
ができる。

【００６２】図１７から図２０は本発明の第４実施例を
示す図である。この実施例は第１の実施例と基本的に類
似している。第１の実施例は回折格子１２と、マイクロ
レンズアレイからなる集光素子１４を使用しているのに
対して、この実施例は回折格子５２自体が回折機能と集
光機能とを有するものである。このような回折格子５２
の例は例えばASIA DISPLAY (1995) の７２７／７２９頁
に「Holographic Optical Element for Liquid crystal
Projector」として記載されている。

【００６３】この回折格子５２は図１８に示されるよう
に凹凸の格子を有し、凹凸の格子による光の回折機能は
図１及び図２を参照したものと同じである。図１９はこ
の回折格子５２の１画素相当部分を示している。回折格
子５２はその内部に図１９に示されるような所定のパタ
ーンの屈折率分布を有し、この屈折率分布が集光手段と
して機能する。

【００６４】従って、図１７に示すように、回折格子５
２に入射した光のうち、一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B は
回折格子５２で回折及び集光されながらライトバルブ１
６に入射する。回折格子５２の一画素相当の領域で拡散
され、ライトバルブ１６に入射した一次回折光Ｌ_R 、Ｌ
_G 、Ｌ_B は、図２０に示されるように１画素内の表示電
極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂを通る。０次回折光Ｌｏは回
折格子５２で回折及び集光されることなくライトバルブ
１６に入射する。

【００６５】一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B の角度関係
は、第１実施例のものと同様になるように構成されてい
る。また、例１から例３の結果は、この第４実施例にも
あてはまる。従って、０次回折光Ｌｏのライトバルブ１
６への入射角が一次回折光Ｌ_R、Ｌ_G 、Ｌ_B のライトバ
ルブ１６への入射角よりも大きく、緑色の波長帯域の光
の中心部分がライトバルブ１６に垂直に入射するように
なっている。

【００６６】回折格子５２の所定の領域Ｎで回折された
一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B が１つの単位領域（１画
素）Ｎの複数の表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂを通
り、回折格子（５２）の該所定の領域を通った０次回折
光Ｌｏが該１つの単位領域とは別の単位領域Ｎ＋２を通
る。１画素内の表示電極２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂは表示
の上下方向で光の波長の順に配置される。よって、０次
回折光Ｌｏは表示画面に対して斜め上方向又は斜め下方
向にライドバルブ１６を出射し、通常の視角の範囲外を
通り、表示に影響を与えることがない。

【００６７】以上説明したように、図１から図１６の実
施例では、回折格子１２と集光素子１４とを組み合わせ
て、色分離機能と集光機能とを実現している。また、図
１７から図２０の実施例では、回折格子５２単独で色分
離機能と集光機能とを実現している。光の拡散により色
分離を行うためにはいずれの構成も使用することができ
る。以後の実施例では、両者の構成のいずれかを示すも
のとして、回折格子素子５４と呼ぶ。また、これまでの
実施例では１画素中の３個の表示ドットを表示電極２６
Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂにより表していたが、これから述べ
る実施例では１画素中の３個の表示ドットを表示電極２
６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂの上に重なるブラックマトリクス
（遮光膜）の開口部２６ｒ、２６ｇ、２６ｂによりあら
わすことにする。

【００６８】その他の特徴１ 図２１から図３５はその他の特徴を示す図である。図２
１は投射型表示装置６０を示す。この投射型表示装置６
０は、光源６２と、光源６２の光を平行光に変換するた
めの光学手段６４と、回折格子素子５４と、ライトバル
ブとしての液晶パネル１６と、投射レンズ６６とを含
む。実施例においては、液晶パネル１６と投射レンズ６
６との間にフィールドレンズ６８が配置されている。

【００６９】液晶パネル１６はＴＮ型液晶を含むもので
あり、偏光子３２と検光子３４とともに使用される。偏
光子３２は液晶パネル１６から離れた位置に配置され、
実施例では、光学手段６４と回折格子素子５４との間に
配置される。偏光子３２が液晶パネル１６に密着してい
ず且つ他の部材から離れた位置にあるので、偏光子３２
を冷却風によって効率的に冷却することができる。な
お、回折格子素子５４に偏光を入射すると偏光度が低下
する可能性があるが、偏光子３２をＰ偏光又はＳ偏光が
回折格子素子５４に入射するように配置すると、コント
ラストの低下を最小限に押さえることができる。検光子
３４は液晶パネル１６に貼り付けられている。

【００７０】光源６２はメタルハライドランプ等のラン
プ６２ａとリフレクタ６２ｂとからなる。光学手段６４
は像消しレンズ６４ａとコリメートレンズ６４ｂとから
なる。像消しレンズ６４ａは所定の大きさのアパーチャ
６３を有する。リフレクタ６２ｂは楕円形状のものであ
って、ランプ６２ａから放射された光がアパーチャ６３
に集光するように構成され、コリメートレンズ６４ｂは
アパーチャ６３を出た光が平行光線となるようにするも
のである。像消しレンズ６４ａは回折格子素子５４へ向
かう光の中にランプ６２ａの像ができるのを防ぐための
レンズを含むものである。

【００７１】図２２に示されるように、アパーチャ６３
は、真円形状ではなく、非円形（ここでは楕円形状）に
なっていて、互いに直交する長軸方向６３ａと短軸方向
６３ｂとを有する。

【００７２】図２３に示されるように、また上記したよ
うに、回折格子素子５４は入射光Ｌｉを０次回折光及び
一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B に色分離するものである。
一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B はそれぞれの間に色分離角
度を形成して液晶パネル１６に入射する。入射光Ｌｉ及
び０次回折光及び一次回折光Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B は色分離
平面５４ａ内を進む。上記例１から例９では、赤色と緑
色の間の角度、及び緑色と青色の間の角度は、４．９
度、５．９度、６．６度になっている。ただし、色分離
角度は例示された値に限定されるものではない。

【００７３】回折格子素子５４に入射する光の平行度が
高いほど、色分離はシャープになり、液晶パネル１６に
よって形成される画像の色純度が高くなる。回折格子素
子５４に入射する光の平行度が低いと、例えば赤色の表
示ドット２６ｒに入射すべき一次回折光Ｌ_R が点線の矢
印で示されるように赤色の表示ドット２６ｒから外れる
割合が多くなり、表示性能が低下する。

【００７４】従って、光学手段６４は平行度の高い光線
を回折格子素子５４に供給することが望ましい。光の平
行度を高くするためには、アパーチャ６３の大きさをで
きるだけ小さくすることが必要である。しかし、アパー
チャ６３の大きさを小さくすると、リフレクタ６２ｂか
らアパーチャ６３に向かう光の一部がアパーチャ６３で
遮断され、光源６２の光の利用効率が低下する。このた
めに、アパーチャ６３を楕円形状にしている。

【００７５】図２１に示されるように、アパーチャ６３
の短軸方向６３ｂが回折格子素子５４の色分離平面５４
ａと概ね平行となるように配置する。これによって、光
学手段６４は色分離平面５４ａにおいては平行度の高い
光線を回折格子素子５４に供給する。

【００７６】アパーチャ６３の長軸方向６３ａは回折格
子素子５４の色分離平面５４ａと概ね直交することにな
るが、色分離平面５４ａと直交する平面内では光の平行
度は高くなくてよく、より多くの光を取りこめるように
する。この場合、表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂは
縦長の形状を有し、アパーチャ６３の長軸方向６３ａが
表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂの寸法の長い方向と
概ね平行となるように配置されることになる。表示ドッ
ト２６ｒ、２６ｇ、２６ｂの寸法の長い方向における光
の平行度は高くないので、この方向には光がよく行き渡
り、明るい画像を形成できる。

【００７７】図２４に示すように、光学手段６４から出
た光の平行度は、コリメートレンズ６４ｂの一点からア
パーチャ６３を見た見込み角度αで表すことができる。
実施例においては、アパーチャ６３の長軸方向６３ａの
開口長さは４ｍｍ、短軸方向６３ｂの開口長さは２ｍｍ
であり、アパーチャ６３とコリメートレンズ６４ｂとの
間隔は１００ｍｍであった。従って、長軸方向６３ａの
見込み角度αは５．８度、短軸方向６３ｂの見込み角度
αは２．２度であった。

【００７８】さらに、図２４には、液晶パネル１６の一
点から投射レンズ６６に向かって広がる光の拡がり角度
βを示している。この拡がり角度βは前記光学手段６４
の見込み角度α＋回折格子素子５４の色分離角度とな
り、かなり大きくなる。投射レンズ６６が液晶パネル１
６を直接に投射するようにすると、投射レンズ６６はか
なり大きな口径をもつものとしなければならない。本実
施例では、液晶パネル１６と投射レンズ６６との間にフ
ィールドレンズ６８が配置されているので、投射レンズ
６６を極端に大きくする必要がない。

【００７９】図２５は、特定の波長成分をカットするカ
ットフィルタ７０ａ、７０ｂが像消しレンズ６４ａに配
置される例を示す図である。像消しレンズ６４ａは小さ
なアパーチャ６３を有するものであるので、カットフィ
ルタ７０ａ、７０ｂも小さなものでよく、例えば液晶パ
ネル１６の前後に配置される場合と比べてかなり安価に
設置することができる。

【００８０】実施例においては、イエローカットフィル
タ７０ａ及びシアンカットフィルタ７０ｂがアパーチャ
６３の両側に配置されている。図２６はイエロー及びシ
アンの領域にピークを有する光の強度分布をもった光源
６２の例を示している。イエローカットフィルタ７０ａ
及びシアンカットフィルタ７０ｂはこれらのピークとな
る波長成分をカットして全波長領域において一様な光の
強度を提供するものである。従って、カットフィルタ７
０ａ、７０ｂは光源６２の特性に応じて設定されるべき
である。

【００８１】図２７は、別の光源６２の放射する光の強
度分布を示している。曲線Ｍは一般的なメタルハライド
ランプの光の強度分布を示し、比較的フラットなスペク
トル特性を有する。しかし、メタルハライドランプは比
較的に寿命が短い。曲線Ｎはギャップ間隔を短くして長
寿命にした光源の光の強度分布を示している。しかし、
曲線Ｎの光源を使用すると、赤色の波長領域の光の強度
が低下し、形成された画像の色のバランスが悪くなる。
この場合、表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂの面積に
差をつけて、すなわち赤色の表示ドット２６ｒの面積を
大きくすることにより、形成された画像の色のバランス
を改善する。

【００８２】図２８は、回折格子素子５４の単位領域
（セル）毎にブラックマトリクス７２を設けた例を示し
ている。この場合、スクリーン（図示せず）上に回折格
子素子５４のセルがピントが合うように設定する。これ
により、赤、緑、青のスポットがスクリーン上で合うよ
うに投射されるため、画像品質が向上する。また、スク
リーンの解像度は、表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂ
の最小寸法ではなく、回折格子素子５４のセルの大きさ
に合わせて設計することができるので、スクリーンの解
像度を極端に小さくする必要がなくなる。

【００８３】図２９は、液晶パネル１６を示す。液晶層
１８が一対の透明な基板２０、２２で挟持され、基板２
０、２２はそれぞれ透明な電極２４、２６を有する。基
板２２の透明電極２６は画素電極であり、ＴＦＴ４０と
ともに設けられている。基板２２の外面には検光子３４
が貼り付けられている。この検光子３４は反射防止コー
ト付き偏光板である。この反射防止コートは、０次拡散
光Ｌｏが検光子３４と空気との界面で反射してＴＦＴ４
０に入射し、ＴＦＴ４０に悪影響を与えるのを防止する
ために設けられている。反射防止コートに変えて、偏光
変換膜（位相差板等）を貼り付け、０次拡散光Ｌｏを検
光子３４と空気との界面でＰ偏光になるようにし、Ｐ偏
光は反射しにくいという事実に基づいてＴＦＴ４０に悪
影響を与えるのを防止することもできる。また、反射防
止コートと偏光変換膜を併用してもよい。また、０次拡
散光がブリュースター角度で検光子３４から出射する
（つまり、ブリュースター角度で検光子３４に入射す
る）ようにすれば、０次拡散光の反射の問題はなくな
る。

【００８４】図３０は、液晶パネル１６と、投射レンズ
６６と、スクリーン７４とを示している。液晶パネル１
６の縦横比は例えば３：８であり、スクリーン７４の縦
横比は例えば３：４である。このために、投射レンズ６
６が、その拡大率が直交する２方向で異なるアナモルフ
ィックレンズからなり、投射レンズ６６の投射倍率の縦
横比は２：１になっている。回折格子素子５４による色
分離の都合に合わせて表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６
ｂの配置を設定する際に、液晶パネル１６の縦横比をこ
のように変えることがあり得る。

【００８５】図３１は、投射型表示装置６０の他の実施
例を示す。この投射型表示装置６０は、光源６２と、光
源６２の光を平行光に変換するための光学手段６４と、
偏光分離手段７６と、回折格子素子５４と、液晶パネル
１６と、投射レンズ６６（図示せず）とを含む。液晶パ
ネル１６と投射レンズ６６との間にフィールドレンズ６
８（図示せず）が配置される。偏光子３２は光学手段６
４と回折格子素子５４との間に配置され、検光子３４
（図示せず）は液晶パネル１６に貼り付けられている。

【００８６】光源６２はメタルハライドランプ等のラン
プ６２ａとリフレクタ６２ｂとからなり、光学手段６４
は像消しレンズ６４ａとコリメートレンズ６４ｂとから
なる。像消しレンズ６４ａは所定の大きさのアパーチャ
６３を有する。アパーチャ６３は、非円形になってい
て、アパーチャ６３が互いに直交する長軸方向６３ａと
短軸方向６３ｂとを有する。

【００８７】偏光分離手段７６は、光源６２の光をＰ偏
光とＳ偏光に分離する。偏光分離方向が矢印７６ａで示
されている。偏光分離手段７６は、偏光分離膜７６ｂ
と、反射ミラー７６ｃとからなり、Ｐ偏光は偏光分離膜
７６ｂを透過して回折格子素子５４に向かい、Ｓ偏光は
偏光分離膜７６ｂで反射し、且つ反射ミラー７６ｃで反
射して回折格子素子５４に向かう。Ｐ偏光とＳ偏光とは
互いの間に偏光分離角γを形成して進み、図３２に示さ
れるように、一列毎の表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６
ｂに入射するようになっている。

【００８８】偏光分離手段７６は、光源６２の光をＰ偏
光とＳ偏光に分離し、偏光子３２はそれぞれＰ偏光とＳ
偏光を受けるので、光源６２の光の半分を吸収すること
がなく、光源６２の光の利用効率を高くすることができ
る。この場合、偏光子３２は分離されたＰ偏光とＳ偏光
のうちのそれぞれに対しての不純成分を分離する。

【００８９】偏光分離方向７６ａは、アパーチャ６３の
短軸方向６３ｂと回折格子素子５４の色分離平面５４ａ
との関係において定められている。すなわち、アパーチ
ャ６３の短軸方向６３ｂと、回折格子素子５４の色分離
平面５４ａと、偏光分離方向７６ａのうち、少なくとも
１つが他のものと非平行となるように配置される。そし
て、非平行になるものが、アパーチャ６３の見込み角度
α（図２４）と、偏光分離手段の偏光分離角度γと、回
折格子素子５４の色分離角度２θのうち、最大の角度を
もつものである。

【００９０】実施例では、見込み角度αは最大で５度程
度であり、色分離角度２θは１０度程度であるのに対し
て、偏光分離角度γは各部材の配置及び大きさの関係か
ら１５度程度になるので、偏光分離方向７６ａを他のも
のとは非平行にしている。実施例では、アパーチャ６３
の短軸方向６３ｂは水平方向であり、偏光分離方向７６
ａは垂直方向であり、回折格子素子５４の色分離平面５
４ａは水平方向になっている。従って、偏光分離方向７
６ａはアパーチャ６３の長軸方向６３ａと平行になり、
光源短軸方向６３ｂに優れた光源の平行度が偏光分離方
向７６ａには影響されることがない。

【００９１】図３４は、図３１の投射型表示装置６０の
変形例を示す。この投射型表示装置６０が、図３１の投
射型表示装置６０と異なる点は、偏光分離手段７６は、
偏光分離膜７６ｂと、反射ミラー７６ｃ、反射ミラー７
６ｃに貼り付けた位相差板等の偏光変換膜７６ｄとから
なることである。

【００９２】Ｐ偏光は偏光分離膜７６ｂを透過して拡散
格子素子５４に向かい、Ｓ偏光は偏光分離膜７６ｂで反
射し、且つ反射ミラー７６ｃで反射して拡散格子素子５
４に向かう。このＳ偏光は偏光変換膜７６ｄでＰ偏光に
変換される。従って、２つのＰ偏光が互いの間に偏光分
離角γを形成して進み、図３３に示されるように、一列
毎の表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂに入射する。図
３２の場合には、Ｐ偏光とＳ偏光とで同じ画像を形成す
るためにノーマリホワイトモードとノーマリブラックモ
ードとを使用して駆動する必要があったが、図３３及び
図３４ではその必要がない。

【００９３】図３５は図２１から図３４の投射型表示装
置６０を背面投射型表示装置に組み込んだ例を示す図で
ある。光源６２、光学手段６４、拡散格子素子５４、液
晶パネル１６、投射レンズ６６等を組み込んだアッセン
ブリ６０ａが、筐体７８内に配置される。筐体７８の正
面にはスクリーン７４が設けられ、投射レンズ６６とス
クリーン７４との間にはミラー８０が配置されており、
投射レンズ６６から放射された画像光をミラー８０で曲
げてスクリーン７４に投射する。観視者は筐体７８の外
側でスクリーン７４を見る。

【００９４】その他の特徴２ 図３６から図６９は本発明のその他の特徴を示す図であ
る。表示装置は、光源６２と、偏光分離手段７６と、集
光手段としてのマイクロレンズアレイ１４と、マイクロ
レンズアレイ１４を通った光を受けて画像変調する液晶
パネル１６と、検光子３４とを備えている。この偏光分
離手段７６は、透過及び反射により偏光をＰ偏光とＳ偏
光に分離する偏光分離膜７６ｂと、偏光分離膜７６ｂを
透過又は偏光分離膜７６ｂで反射した偏光を反射させる
反射ミラー７６ｃとからなり、偏光分離膜７６ｂを透過
又は偏光分離膜７６ｂで反射してマイクロレンズアレイ
１４に向かう偏光と反射ミラー７６ｃで反射した偏光
は、互いの間に偏光分離角度γを形成してマイクロレン
ズアレイ１４へ向かって進むように構成されている。

【００９５】特には、光源６２からの光はランダム偏光
であって、擬似的な平行光線である。偏光分離膜７６ｂ
はＰ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射させるようになって
いる。従って、偏光分離膜７６ｂで反射したＳ偏光はマ
イクロレンズアレイ１４に向かい、この反射Ｓ偏光はほ
ぼ１００％の直線偏光である。偏光分離膜７６ｂを透過
したＰ偏光は反射ミラー７６ｃへ向かい、反射ミラー７
６ｃで反射し、偏光分離膜７６ｂを透過してマイクロレ
ンズアレイ１４に向かう。Ｓ偏光の一部は偏光分離膜７
６ｂを透過して反射ミラー７６ｃへ向かうかもしれな
い。このＳ偏光は反射ミラー７６ｃで反射してＰ偏光と
ともにマイクロレンズアレイ１４へ向かおうとするが、
偏光分離膜７６ｂはＳ偏光を反射させるので、反射ミラ
ー７６ｃで反射したＳ偏光は偏光分離膜７６ｂで反射さ
れ、マイクロレンズアレイ１４へ達するのは少ない。従
って、Ｐ偏光もほぼ１００％の直線偏光である。こうし
て、偏光ロスのない光利用効率の高い液晶表示装置を得
ることができる。

【００９６】偏光分離膜７６ｂは薄膜を積層したプレー
ト型偏光ビームスプリッタとして構成される。偏光分離
膜７６ｂに対する反射ミラー７６ｃの傾きを適切に設定
することによって、Ｐ偏光とＳ偏光との間の偏光分離角
度γを任意に設定することができる。この偏光分離され
たＰ偏光とＳ偏光をマイクロレンズアレイ１４を備えた
液晶パネル１６に入射させる。マイクロレンズの焦点距
離は液晶パネル１６の画素電極付近に設計されている。

【００９７】マイクロレンズの１つが表示ドット２つ分
に相当し、Ｐ偏光とＳ偏光によって入射される表示ドッ
トが水平（垂直）方向に交互配置となる。水平（垂直）
方向はＰ偏光とＳ偏光によって入射される画素が列とな
っている。表示ドットを透過した光は、液晶の駆動によ
って偏光面が回転し、液晶パネルの後に配置された検光
子３４によって吸収又は透過する。

【００９８】従来の液晶パネル１６の前に偏光子を配置
する方式と比較して光のロスが少ないため、高輝度の表
示装置を実現できる。従来の偏光ビームスプリッタは、
一般的にＳ偏光を数％透過し、完全な偏光分離を実現す
ることはできなかった。不完全な偏光分離は消光比が低
く、画像のコントラストを低下させる。しかし、本発明
の偏光分離膜７６ｂと反射ミラー７６ｃの組み合わせか
らなる偏光分離手段７６によれば、そのようなコントラ
ストの低下がない。

【００９９】図３８は、偏光分離膜７６ｂと反射ミラー
７６ｃとを共通のウエッジ状の透明な基体７６ｅに取り
付けてなる偏光分離手段７６を示している。この構成に
よれば、部品点数の低減及び調節簡素化を達成すること
ができる。偏光分離膜７６ｂは基体７６ｅの表面に薄膜
を積層して作製し、裏面にアルミ蒸着によって反射ミラ
ー７６ｃを形成する。基体７６ｅの角度の設計によっ
て、Ｐ偏光とＳ偏光の偏光分離角γ及び入射角を設定す
ることができる。

【０１００】図３９は、光源６２と、透過型の偏光分離
手段７６と、マイクロレンズアレイ１４と、液晶パネル
１６と、検光子３４とを備え、偏光分離手段７６が、プ
リズム形の断面形状をした複屈折をもった物質からなる
ことを特徴とする表示装置を示している。

【０１０１】図３９及び図４０に示されるように、偏光
分離手段７６は、プリズム形の断面形状の凹部をもった
透明な基板７６ｆと、該基板７６ｆの凹部に挿入された
複屈折をもった物質、例えば液晶７６ｇとからなる。ま
ず、プリズム形状をした凹部をもった透明な基板７６ｆ
を作製し、それに対向基板７６ｈを貼り付けた後、液晶
７６ｇを挿入する。液晶７６ｇは基板の配向処理によっ
てねじれのない配向になっているため、複屈折性を有す
るプリズムとなる。プリズムの角度と液晶の複屈折率Δ
ｎと入射角の設定によって、分離される偏光の角度を任
意に設定することができる。また図４１のように、プリ
ズム形の断面形状の凹部をもった透明な基板７６ｆを積
層することによって偏光の分離角を大きくすることもで
きる。

【０１０２】図４２及び図４３は、偏光分離手段７６
が、プリズム形の断面形状をした有機高分子を延伸した
ものからなる例を示している。例えばＰＶＡ等の有機高
分子をプリズム形状に作製し、図４２の矢印で示すよう
に一方向に延伸することにより複屈折性のプリズムを作
製することができる。これによれば、汎用的な有機高分
子で作製できるため、とても安価になる。また図４４の
ように、図４２のプリズムをを積層することによって、
偏光の分離角を大きくすることもできる。

【０１０３】図４５及び図４６は、図３６の表示装置
に、さらに色分離手段を付加した構成を示す。図４５に
おいては、色分離手段は回折格子１２からなる。この構
成の作用は、前の実施例の説明から明らかであろう。図
４６においては、色分離手段はダイクロイックミラー８
２からなる。ダイクロイックミラー８２は赤、緑、青の
色毎に設けられる従来のものである。３個のダイクロイ
ックミラー８２は回折格子１２と同様の作用を行う。

【０１０４】図４７は図４５及び図４６の構成における
液晶パネル１６の画素構成を示す図である。光源からの
光を回折格子１２又はダイクロイックミラー８２によっ
て色分離し、その色（光波長）によって入射角を変化さ
せる。ここでは、表示の左右方向にＲＧＢに色分離した
例を示す。次に色分離した光を偏光分離手段７６によっ
て上下方向に偏光分離し、偏光状態によって角度を変化
させる。こうして、画素は、上下方向に２、左右方向に
３分割され、６つの表示ドットとマイクロレンズの１つ
が対応する。そして、図４８のようにＳ偏光とＰ偏光に
対応する表示ドット毎に駆動電圧を反転させることによ
り、通常の表示とすることができる。

【０１０５】また、図４９は図４５の構成に対して回折
格子１２と偏光分離手段７６の配置を逆にした例を示す
図である。図５０は図４６の構成に対して回折格子１２
と偏光分離手段７６の配置を逆にした例を示す図であ
る。

【０１０６】図５１及び図５２は、図３９から図４１に
示した透過型の偏光分離手段７６と回折格子１２とを接
合してなる偏光及び色分離手段を示す。液晶プリズム又
は複屈折プリズムからなる偏光分離手段７６で光を上下
方向に偏光分離し、回折格子１２によって左右方向に色
分離している。この分離された光をマイクロレンズを備
えた液晶パネルに入射することによって光利用効率の高
い、簡素化された表示装置を作製することができる。

【０１０７】図５３は色分離手段としてプリズム８４の
波長分散を利用した例を示す。プリズム８４の材質及び
角度の設計によって任意の色分離が可能となる。図５４
は、２個の回折格子１２ｘ、１２ｙと、偏光変換素子８
６とを用いて偏光分離と色分離を行うことのできる複合
素子を示す。

【０１０８】図５５に示すように、回折格子は縞間隔が
ある空間周波数に従って偏光特性が表れる。つまり、あ
る回折格子は特定の空間周波数ではＳ偏光のみを回折す
ることができる。２個の回折格子１２ｘ、１２ｙはＳ偏
光のみを回折する性質をもつものである。

【０１０９】図５４において、第１の回折格子１２ｘは
光源光のうちのＳ偏光のみを回折させ、この回折により
色分離をも行う。このＳ偏光は偏光変化素子（１／２波
長板）８６を通ることにより偏光状態を９０度回転させ
てＰ偏光となり、Ｐ偏光として第２の回折格子１２ｙを
透過する。第１の回折格子１２ｘによって回折されたＳ
偏光は第２の回折格子１２ｙを通るときにはＰ偏光とな
っているので回折されない。光源光のうちのＰ偏光は第
１の回折格子１２ｘを通るときには回折されず、偏光変
化素子（１／２波長板）８６を通るときに偏光状態を９
０度回転させてＳ偏光となり、第２の回折格子１２ｙで
回折され、色分離される。このようにして、図５４の複
合素子は偏光分離と色分離とを行うことができる。

【０１１０】２つの回折格子１２ｘ、１２ｙは異なる空
間周波数で用いることによって偏光分離及び色分離機能
を同時に可能とすることができる。また、２つの回折格
子１２ｘ、１２ｙが同一の空間周波数であっても、一方
を傾けて入射角を変化させてもよいこの方式では、偏光
分離する方向と色分離する方向とが同一方向であるの
で、画素配置は図５６のようになる。１つのマイクロレ
ンズは横方向の６つの表示ドットに対応する。

【０１１１】上記の例では、回折格子１２とマイクロレ
ンズ１４とを別々に配置したが、色分離機能と集光機能
とを備えた回折格子素子５４として使用することもでき
る。例えば、図５７に示すように、偏光分離手段７６と
回折格子素子５４とを組み合わせて使用することもでき
る。また、マイクロレンズアレイ１４のマイクロレンズ
の配置は、画素の配置に合わせて、図５８のような体心
配置、又は図５８のような最密配置とすることができ
る。この回折格子はリソグラフィ技術もしくはレーザー
光線による直接描画でも作製可能である。

【０１１２】図６０及び図６１は、分離されたＰ偏光と
Ｓ偏光の一方を再変換して同じ種類偏光にする例を示し
ている。図６２はこの場合の画素配列を示す。この例の
表示装置は、光源６２と、偏光分離手段７６と、回折格
子素子５４と、マイクロレンズアレイ１４と、液晶パネ
ル１６と、検光子３４とを備えている。この偏光分離手
段７６は、透過及び反射により偏光をＰ偏光とＳ偏光に
分離する偏光分離膜７６ｂと、偏光分離膜７６ｂを透過
又は偏光分離膜７６ｂで反射した偏光を反射させる反射
ミラー７６ｃと、偏光変換手段（位相差フィルム又は１
／４波長板）８７とからなる。

【０１１３】図３６の場合と同様に、Ｐ偏光は偏光分離
膜７６ｂを透過して回折格子素子５４に向かい、Ｓ偏光
は偏光分離膜７６ｂで反射し且つ反射ミラー７６ｃで反
射する。しかし、この例では、Ｓ偏光は偏光変換手段８
７でＰ偏光に変換されて回折格子素子５４に向かう。こ
うすれば、駆動電圧を反転させることなく、全てＰ偏光
として回折格子素子５４及び液晶パネル１６に入射させ
ることができる。

【０１１４】図６３は、偏光分離膜７６ｂと、反射ミラ
ー７６ｃと、偏光変換手段８７とを共通のウエッジ状の
透明なプリズム８８に取り付けた例を示す図である。図
６４は、偏光分離膜７６ｂと、反射ミラー７６ｃと、偏
光変換手段８７とを共通のウエッジ状の透明なプリズム
アレイ８８ａに取り付けた例を示す図である。

【０１１５】図６５及び図６６は、図６３及び図６４の
構成において、偏光分離膜７６ｂを回折格子素子（又は
回折格子）５４で兼用させた例を示す図である。回折格
子素子５４は偏光特性の大きい特性を有し、偏光分離膜
７６ｂの偏光分離機能と拡散機能とを達成するものであ
る。この場合、回折格子素子５４はＳ偏光を透過させて
回折させ、Ｐ偏光及び０次拡散光は反射させる性質をも
つ。回折格子素子５４で反射したＰ偏光は反射ミラー７
６ｃで反射され、偏光変換手段８７でＳ偏光に変化され
て回折格子素子５４に向かい、回折格子素子５４によっ
て回折されつつ透過する。回折格子素子５４で反射した
０次回折光は回折格子素子５４で再び反射され、回折格
子素子５４に入射しないので、利用しない０次回折光に
よる画像のコントラストの低下を防止することができ
る。なお、Ｓ偏光が偏光分離膜７６ｂ又は回折格子素子
５４で反射するように構成した場合でも、Ｓ偏光の一部
はそれを透過するので、偏光分離膜７６ｂ又は回折格子
素子５４にブリュースター角度で入射するようにすれ
ば、Ｓ偏光を完全に反射するようにすることができる。

【０１１６】図６７から図６９はさらなる画素配列
（Ａ）及び駆動電圧（Ｂ）の例を示す図である。図６７
においては、（ＲＧＢＢＧＲ）をユニットとして表示ド
ットが一列に形成されている。従って、２つのＲ、及び
２つのＢが連続する。

【０１１７】図６８においては、図６７の連続する２つ
のＲ、及びＢを合わせて１つの大きな表示ドットとし、
これらは１つの表示ドットとして駆動するか、２つの表
示ドットとして駆動する例を示している。図６９におい
ては、図６８の２つ分の表示ドットＲ、Ｂの大きさを２
つ分よりも小さくし、それによって表示ドットＧが相対
的に大きくなるようにしている。また、表示ドットＧの
駆動電圧を表示ドットＲ、Ｂの駆動電圧よりも高くし、
緑色の表示がより強くなるようにしている。

【０１１８】その他の特徴３ 図７０から図７２は本発明のその他の特徴を示す図であ
る。図７０から図７５は、液晶パネルの表示ドットの配
列の特徴を示す。画像は複数の画素により構成され、各
画素はＲ、Ｇ、Ｂの表示ドットにより構成される。つま
り、画像を形成するための表示の最小単位は表示ドット
である。従来、このような表示ドットは、インライン配
列あるいはデルタ配列で配置される。しかし、インライ
ン配列の場合には、１画素が正方形であるとすると、各
表示ドットは縦横比が１対３の長方形になる。従って、
表示ドットは極端に細長くなり、拡散現象が顕著になっ
て配光方向に光量ムラや、色ムラや、ギラツキ感の増大
等の問題がある。また、ＴＦＴ等を設けるために、利用
できる表示ドットの短辺の幅はますます小さくなる。

【０１１９】表示ドットがデルタ配列の場合には、各表
示ドットを正方形に近くすることができるので、上記し
たような表示ドットは細長くなる場合の問題点は解決で
きる。しかし、従来、表示ドットがデルタ配列の場合に
は、画素もデルタ配列となっており、隣接する２つの画
素が斜め方向に連続するので、直交する２方向に直線を
引くことができない。複数画素の幅で直線を引くことは
できるが、精細度が半分以下になる。

【０１２０】図７０に示す本発明の実施例の画素配列で
は、液晶パネル１６は複数の画素９０Ａ、９０Ｂ、９０
Ｃ、９０Ｄを備え、各画素は互いに隣接する３個の表示
ドットＡ、Ｂ、Ｃからなる。これらの表示ドットＡ、
Ｂ、Ｃは上記した赤、緑、青の表示ドット２６ｒ、２６
ｇ、２６ｂのいずれかに相当する。各画素の表示ドット
Ａ、Ｂ、Ｃはデルタ配列で配置され、すなわち、３個の
表示ドットＡ、Ｂ、Ｃの中心又は該３個の表示ドットの
開口部の中心を結ぶ線分が三角形をなしている。そし
て、各画素の表示ドットが形成する三角形の配列構造
が、互いに直交する第１方向９０Ｙ及び第２方向９０Ｘ
に等間隔に並ぶ正方配列構造である。つまり、４つの画
素の中心とも言うべき点９０ＡＯ、９０ＢＯ、９０Ｃ
Ｏ、９０ＤＯが正方形を形成する。

【０１２１】より詳細には、第１方向９０Ｙには、各画
素の形成する三角形の中心付近を通って第１方向９０Ｙ
に延びる線に対して対称な三角形が並び、第２方向９０
Ｘには、三角形の中心付近を通って第２方向９０Ｘに延
びる線に対してミラー反転した三角形が互いに隣接して
並ぶ。また、３個の表示ドットＡ、Ｂ、Ｃが互いに異な
る３種類の表示ドットであり、第１方向９０Ｙには、３
種類の表示ドットの配列が同じ画素が並び、第２方向９
０Ｘには、互いに隣接する画素を１８０度回転且つ画素
の中心付近を通って第１方向９０Ｙに延びる線に対して
ミラー反転した表示ドット配列の画素が並ぶ。

【０１２２】言い換えると、１つの表示ドットＡの長辺
に沿って３つの表示ドットＡ、Ｂ、Ｃは互いに接触して
いる。鉛直方向には、表示ドットＡを頂部又は底部とす
る同じ三角形配列の画素を並べ、水平方向には表示ドッ
トＡを頂部とする画素及び表示ドットＡを底部とする画
素を交互に並べている。

【０１２３】このような構成により、表示ドットが特定
の方向に細くならない形状に、好ましくはできるだけ正
方形に近い形状に形成でき、且つ画素を高い密度で配置
できる。よって、高精細で、より明瞭な画像を形成する
ことができる。また、互いに直交する２方向に直線を引
くことができる。

【０１２４】また、この画素配列構造は、色分離と偏光
分離を行う表示装置、色分離のみを行う表示装置、偏光
分離のみを行う表示装置、あるいは色分離も偏光分離も
行わない表示装置に使用可能である。しかし、回折格子
により色分離を行う場合に、３つの色の表示ドットの一
直線上の位置は近接できるので、回折格子による色分離
角が小さくても明瞭な色分離を行うことができる。ま
た、これを投射型表示装置にも応用できる。

【０１２５】好ましくは、図７１に示すように、１つの
表示ドットＡ、Ｂ、Ｃが第１方向に平行な辺の長さと第
２方向に平行な辺の長さとの比が概ね３対４の長方形で
あり、画素を構成する表示ドットＡ、Ｂ、Ｃの開口部の
中心を結ぶ線分の比が概ね４対√１３対√１３の二等辺
三角形となる。この場合、それぞれの画素の点９０Ａ
Ｏ、９０ＢＯ、９０ＣＯ、９０ＤＯ間の距離は６にな
る。従って、正方配列となるためには、各表示ドットの
縦横比も所定の条件を満足する必要がある。

【０１２６】実際例として、対角３．５インチ、アスペ
クト比４：３、ＳＶＧＡ（８００×６００画素）の表示
装置において、各矩形状の表示ドットは２９．７×４
４．４μｍとなる。また、対角３．５インチ、アスペク
ト比４：３、ＸＧＡ（１０２４×７６８画素）の表示装
置において、各矩形状の表示ドットは２３．２×３４．
７μｍとなる。

【０１２７】図７２は、表示ドットＡ、Ｂ、Ｃがそれぞ
れに３組の平行な辺を有する六角形の例を示す。この場
合にも、画素を構成する表示ドットの中心を結ぶ線分の
比、又は画素を構成する表示ドットの開口部の中心を結
ぶ線分の比が、概ね４対√１３対√１３の二等辺三角形
となるようにする。このようにすることにより、表示ド
ットＡ、Ｂ、Ｃは円に近づき、マイクロレンズの形に近
づく。

【０１２８】その他の特徴４ 図７３から図９０は本発明のその他の特徴を示す図であ
る。図７３から図９０は回折格子１２、５２、又は回折
格子素子５４を含む表示装置におけるさらなる画素配列
及びバスラインの特徴を示す。表示ドット２６ｒ、２６
ｇ、２６ｂは、ブラックマトリクス（遮光膜）９２の開
口部として形成される。

【０１２９】液晶表示パネル１６は、複数の表示ドット
２６ｒ、２６ｇ、２６ｂを含み、表示ドットの形状が互
いに等しい。１つの表示ドットの形状はその中心を通る
互いに直交する第１の線２６Ｘ及び第２の線２６Ｙに関
して対称であるように構成されている。図７３では、表
示ドットの配列がストライプ配列であるが、後で示すよ
うに、デルタ配列とすることもできる。

【０１３０】図７４は図２０と同様の図である。回折格
子素子５４を含む表示装置においては、表示ドット２６
ｒ、２６ｇ、２６ｂには、赤、緑、青色に相当する光の
波長成分を中心として各波長成分の光が同心円の縞状に
入射する。従って、全ての表示ドットの形状が互いに等
しく、１つの表示ドットの形状はその中心を通る互いに
直交する第１の線２６Ｘ及び第２の線２６Ｙに関して対
称であるように構成されていると、回折格子素子５４か
ら入射する各色の波長成分の光を最も効率よく取り込む
ことができる。

【０１３１】もしも、表示ドットの形状が破線２６ｄで
示されるようにジグザグな形状であるとすると、所定の
形状の表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂから外にはみ
出た部分では望ましくない余分な波長成分の光を受け入
れ、逆に所定の形状の表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６
ｂから内には切れ込んだ部分では必要な波長成分の光を
受け入れることができない。従って、上記した特徴に従
って形成された表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂによ
り、設計通りの白純度及び色むらのない画像を得ること
ができる。

【０１３２】さらに、鉛直方向に隣接する２つの表示ド
ット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂ間の間隔ｍが一定である。
こうすることにより、マイクロレンズアレイ１４のマイ
クロレンズの配置を一定にし、且つ回折格子素子５４と
液晶パネル１６との位置合わせマージンを確保すること
ができ、多少の位置ずれがあっても色が変わらないよう
にすることができる。

【０１３３】図７５から図７８は上記した特徴を満足す
る表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂの例を示す図であ
る。図７５においては、表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２
６ｂは十字形形状に形成される。図７６においては、表
示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂは円形形状に形成され
る。図７７においては、表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２
６ｂは八角形形状に形成される。図７８においては、表
示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂは楕円形形状に形成さ
れる。

【０１３４】また、図７５から図７８の表示ドット２６
ｒ、２６ｇ、２６ｂの形状は、色分離方向（水平方向）
と直交し且つその中心を通る（鉛直）線上の部分が横外
縁側の部分よりも大きく形成されている。図７９に示さ
れるように、回折格子素子５４から液晶パネル１６に入
射する光は、赤、緑、青色の波長成分をピークとした波
長分布をもっている。従って、各色のピークの位置にお
いてはもっとも多量の光を取り入れるように表示ドット
２６ｒ、２６ｇ、２６ｂの開口サイズを大きくするのが
好ましい。

【０１３５】図８０及び図８１は、薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）４０と、ゲートバスライン３６と、データバ
スライン３８を含むアクティブマトリクス構造を示して
いる。この例では、ＴＦＴ４０の動作半導体、ドレイン
電極、及びソース電極がポリシリコンからなる例を示し
ている。すなわち、ＴＦＴ４０は、基板２２の表面に設
けられたポリシリコンの層４０ａを含み、このポリシリ
コンの層４０ａの絶縁膜を介してゲートバスライン３６
と重なる部分４０ｃがＴＦＴ４０の動作半導体、すなわ
ちチャネルとなる。チャネルは２つある。ポリシリコン
の層４０ａは絶縁膜を介してデータバスライン３８と重
なる部分４０ｄを有し、この部分４０ｄはスルーホール
３８ａによりデータバスライン３８と接続され、ドレイ
ン電極となる。さらに、ポリシリコンの層４０は絶縁膜
を介して表示ドット２６ｒと重なる部分４０ｓを有し、
この部分４０ｓはスルーホール２６ａにより表示ドット
２６ｒに接続され、ソース電極となる。ブラックマトリ
クス９２は表示ドット２６ｒと同じ基板に形成されてい
る。

【０１３６】ポリシリコンは表示ドット２６ｒ、２６
ｇ、２６ｂに対してＴＦＴ４０を非常に小さく形成する
ことを可能にするので、高精細な表示装置を得るのに適
している。さらに、ポリシリコンは透明であるので、ポ
リシリコンで覆われた表示電極の部分は遮光膜とはなら
ない。従って、表示ドット２６ｒは、ブラックマトリク
ス９２の開口部のみによって規定され、このブラックマ
トリクス９２の開口部は矩形形状である。図８０及び８
１には、表示電極２６Ｒも示されている。

【０１３７】図８２は図８１と類似した構成を示してい
る。図８２においては、表示ドット２６ｒとソース電極
とを接続するコンタクトホール２６ａの長さ（＝〜１０
０００Å程度）に対し画素電極の厚さ（〜１０００Å）
が薄いため、画素電極と、ポリシリコンを直接接続させ
ると、画素電極が切れることがあり、表示欠陥となる場
合がある。そのため、図８２のように、コンタクトの下
半分をデータバスラインで行うことが対策となる。この
場合には、データバスライン３８と同じ材料３８ｂは遮
光性であるので、図８０のスルーホール２６ａの部分が
遮光膜で覆われることになる。

【０１３８】この場合には、図８３で示されるように、
対向基板側に遮光膜９６を設け、この遮光膜９６とＴＦ
Ｔ側の基板２２のブラックマトリクス９２と合わせて、
表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂを規定する遮光膜と
なる。さらに、図８３においては、ゲートバスライン３
６及びデータバスライン３８が表示ドット２６ｒ、２６
ｇ、２６ｂを部分的に取り囲むように曲がって形成され
ている。

【０１３９】そして、表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６
ｂはデルタ配列されており、各画素に対して、ゲートバ
スライン３６が１個あり、データバスライン３８が３個
ある。図８３の中央の画素の逆Δ形の表示ドット２６
ｒ、２６ｇ、２６ｂについて見ると、左上段の表示ドッ
ト２６ｒ（１）の右側に沿って延びるデータバスライン
３８はその表示ドット２６ｒに接続され、右上段の表示
ドット２６ｇ（２）の左側に沿って延びるデータバスラ
イン３８はその下の表示ドット２６ｂ（３）に接続さ
れ、右上段の表示ドット２６ｇ（２）の右側に沿って延
びるデータバスライン３８はその表示ドット２６ｇに接
続される。このようにして、ゲートバスライン３６及び
データバスライン３８の閉める面積を最小にし、且つ表
示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂの形状を正方形に近い
矩形にすることを可能にしている。

【０１４０】図８４は図８３に類似の構成であるが、各
画素に対して、ゲートバスライン３６が２個あり、デー
タバスライン３８が２個ある例を示している。左上段の
表示ドット２６ｒ（１）の右側に沿って延びるデータバ
スライン３８はその表示ドット２６ｒに接続され、右上
段の表示ドット２６ｇ（２）の右側に沿って延びるデー
タバスライン３８はその表示ドット２６ｇ及びその下の
表示ドット２６ｂ（３）に接続される。後者の表示ドッ
ト２６ｂは２段面のゲートバスライン３６に接続され、
他の２つは１段目のゲートバスライン３６に接続されて
いる。

【０１４１】図８５は、各画素の１つの表示ドットの大
きさが他の２つの表示ドットよりも小さい例を示す図で
ある。実施例においては、緑色の表示ドット２６ｇの開
口部の大きさが、赤及び青色の表示ドット２６ｒ、２６
ｂの開口部の大きさよりも小さくなっている。また、こ
の例では、ゲートバスライン３６が１個、データバスラ
イン３８が３個の構成になっている。

【０１４２】図８６に示すように、回折格子１２から液
晶パネル１６に向かって１次回折光が入射するとき、短
波長である青色の光と、中間の波長である緑色の光と、
長い波長の光である赤色とが、同じ位置から等距離だけ
進むが、波長の違いによって焦点距離が破線で示される
ように異なる。このため、表示ドット２６ｒ、２６ｇ、
２６ｂにおける光の強度や集光度に差ができることにな
る。そこで、図８５に示されるように、表示ドット２６
ｒ、２６ｇ、２６ｂ毎に開口部の大きさを替え、緑色の
表示ドット２６ｇに焦点を合わせる構成により、表示ド
ット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂにおける光の強度が同じに
なるようにするのが好ましいことがある。

【０１４３】図８７においては、緑の表示ドット２６ｇ
が小さく、且つ全ての表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６
ｂの底部が一直線上に位置するようになっている。図８
８においては、緑の表示ドット２６ｇが小さく、且つ全
ての表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂの中心が一直線
上に位置するようになっている。図８９においては、緑
の表示ドット２６ｇが小さく、且つ表示ドット２６ｒ、
２６ｇ、２６ｂの形状が外から内へ次第に小さくなるよ
うになっている。

【０１４４】図８７において、ｘを実数とするとき、小
さい表示ドット２６ｇの開口面積と大きい表示ドットの
開口面積の比が、１−２ｘ：１＋ｘであるようにする。
すなわち、全ての表示ドット２６ｒ、２６ｇ、２６ｂを
最初は同じように形成しておいて、緑の表示ドット２６
ｇから２ｘ取り、それを１ｘずつ残りの表示ドット２６
ｒ、２６ｂに加える。例えば、図８５の構成において、
小さい表示ドットの開口面積と大きい表示ドットの開口
面積との比は、１：２．３であった。

【０１４５】図９０はゲートドライバ９７及びデータド
ライバ９８が液晶パネル１６の基板２２にアクティブマ
トリクス構造と一緒に作られている例を示す図である。
ゲートドライバ９７はゲートバスライン３６に接続さ
れ、データドライバ９８はデータバスライン３８に接続
される。ゲートドライバ９７及びデータドライバ９８は
パソコン１００の制御回路１０１によって制御される。

【０１４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回折格子により色を分離してカラー表示を行う場合に、
０次回折光を視界外に向けたり、０次回折光を表示光と
して利用したり、０次回折光を遮光したりしながら、表
示ドットを等間隔ピッチの高精細カラー表示を広視角、
高品位として実現することができる。また、本発明によ
れば、高精細な画像形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の表示装置を示す図であ
る。

【図２】回折格子を示す図である。

【図３】集光レンズとライトバルブの表示電極との関係
を示す図である。

【図４】一次回折光と０次回折光がライトバルブに入射
する位置を示す図である。

【図５】表示電極が互いに上下関係で設けられ且つ０次
回折光が上方に向かって進む表示装置の例を示す図であ
る。

【図６】一次回折光及び０次回折光の進む方向及びドッ
トピッチを計算するためのジオメトリを示す図である。

【図７】表示電極が互いに上下関係で設けられ且つ０次
回折光が上方に向かって進む表示装置の他の例を示す図
である。

【図８】表示電極が互いに上下関係で設けられ且つ０次
回折光が下方に向かって進む表示装置の例を示す図であ
る。

【図９】表示装置をパソコンに設けた例を示す図であ
る。

【図１０】壁かけ型表示装置の例を示す図である。

【図１１】マルチパネルタイプの表示装置の例を示す図
である。

【図１２】マルチパネルタイプの表示装置の正面図であ
る。

【図１３】本発明の第２実施例の表示装置を示す図であ
る。

【図１４】図１３の表示装置の表示電極を示す図であ
る。

【図１５】図１４の表示装置の変形例を示す図である。

【図１６】本発明の第３実施例を示す図である。

【図１７】本発明の第４実施例の表示装置を示す図であ
る。

【図１８】図１７の回折格子を示す図である。

【図１９】図１７の集光手段を示す図である。

【図２０】図１７の表示電極に一次回折光が入射すると
ころを示す図である。

【図２１】本発明の第５実施例の投射型表示装置を示す
図である。

【図２２】図２１のアパーチャを示す図である。

【図２３】拡散格子素子と液晶パネルを示す図である。

【図２４】アパーチャのコリメートレンズ等の関係を示
す図である。

【図２５】アパーチャにカットフィルタを設けた例を示
す図である。

【図２６】ピークのある光源の特性の例を示す図であ
る。

【図２７】長寿命光源と一般的な光源の特性の例を示す
図である。

【図２８】拡散格子素子にブラックマトリクスを設けた
例を示す図である。

【図２９】反射防止コート付き検光子の例を示す図であ
る。

【図３０】アナモルフィック投射レンズを使用した例を
示す図である。

【図３１】本発明の第６実施例の投射型表示装置を示す
図である。

【図３２】図３２の画素構成を示す図である。

【図３３】図３４の画素構成を示す図である。

【図３４】図３２の投射型表示装置の変形例を示す図で
ある。

【図３５】背面投射型表示装置の例を示す図である。

【図３６】本発明の第７実施例の表示装置を示す図であ
る。

【図３７】図３６の部分拡大図である。

【図３８】図３７の変形例を示す図である。

【図３９】本発明の第８実施例の表示装置を示す図であ
る。

【図４０】図３９の部分拡大を示す図である。

【図４１】図４０の変形例を示す図である。

【図４２】偏光分離手段の変形例を示す図である。

【図４３】図４２の偏光分離手段の偏光分離を示す図で
ある。

【図４４】図４３の変形例を示す図である。

【図４５】図３６の構成に拡散格子を加えた表示装置を
示す図である。

【図４６】図３６の構成にダイクロイックミラーを加え
た表示装置を示す図である。

【図４７】図４５及び図４６の表示装置の画素配列を示
す図である。

【図４８】図４７の画素配列に対する駆動電圧と透過率
の関係を示す図である。

【図４９】図４５の偏光分離手段と拡散格子素子の配置
を逆にした例を示す図である。

【図５０】図４５の偏光分離手段とダイクロイックミラ
ーの配置を逆にした例を示す図である。

【図５１】偏光分離素子と色分離素子を一体化した複合
素子の例を示す図である。

【図５２】図５１の偏光分離素子と色分離素子の配置を
逆にした複合素子の例を示す図である。

【図５３】偏光分離素子と色分離素子を一体化した複合
素子の他の例を示す図である。

【図５４】２つの回折格子で偏光分離と色分離を行う例
を示す図である。

【図５５】Ｓ偏光のみが回折を行う回折格子の例を示す
図である。

【図５６】図５４の表示装置の画素配列を示す図であ
る。

【図５７】偏光分離素子と色分離素子とからなる表示装
置の他の例を示す図である。

【図５８】マイクロレンズアレイのマイクロレンズの配
置の例を示す図である。

【図５９】マイクロレンズアレイのマイクロレンズの配
置の他の例を示す図である。

【図６０】偏光分離手段の変形例を示す図である。

【図６１】図６０の部分拡大図である。

【図６２】図６０の表示装置の画素配列を示す図であ
る。

【図６３】図６１の変形例を示す図である。

【図６４】図６１の変形例を示す図である。

【図６５】偏光特性の大きい拡散格子を偏光分離手段と
して使用する例を示す図である。

【図６６】偏光特性の大きい拡散格子を偏光分離手段と
して使用する例を示す図である。

【図６７】画素配列の他の例を示す図である。

【図６８】画素配列の他の例を示す図である。

【図６９】画素配列の他の例を示す図である。

【図７０】本発明の第９実施例の画素配列を示す図であ
る。

【図７１】図７０の１つの画素を示す図である。

【図７２】図７０の画素配列の変形例を示す図である。

【図７３】本発明の第１０実施例の画素配列を示す図で
ある。

【図７４】１画素の表示ドットとそれに入射する１次回
折光を示す図である。

【図７５】図７３の他の例を示す図である。

【図７６】図７３の他の例を示す図である。

【図７７】図７３の他の例を示す図である。

【図７８】図７３の他の例を示す図である。

【図７９】色分離された光の波長と光量との関係を示す
図である。

【図８０】ＴＦＴをポリシリコンで作った例を示す図で
ある。

【図８１】図８０のＴＦＴの断面図である。

【図８２】図８１の変形例を示す図である。

【図８３】１画素について１個のゲートバスラインと３
個のデータバスラインとを有する例を示す図である。

【図８４】１画素について２個のゲートバスラインと２
個のデータバスラインとを有する例を示す図である。

【図８５】緑色の表示ドットを小さくした例を示す図で
ある。

【図８６】回折格子から液晶パネルへ進む光の焦点距離
に差があることを示す図である。

【図８７】緑色の表示ドットを小さくした例を示す図で
ある。

【図８８】緑色の表示ドットを小さくした例を示す図で
ある。

【図８９】緑色の表示ドットを小さくした例を示す図で
ある。

【図９０】液晶パネルの基板にゲートドライバ及びデー
タドライバを設けた例を示す図である。

【符号の説明】

１０…表示装置 １２…回折格子 １４…集光素子 １６…液晶パネル １８…液晶層 ２０、２２…基板 ２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ…表示電極 ２６ｒ、２６ｇ、２６ｂ…表示ドット ４８…遮光部 ５２…回折格子 Ｌｏ…０次回折光 Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B …一次回折光 ５４…回折格子素子 ６２…光源 ６３…アパーチャ ６４…光学手段 ６６…投射レンズ ６８…フィールドレンズ ７６…偏光分離手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 啓二 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 富田 順二 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 有竹 敬和 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 鈴木 敏弘 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 小林 哲也 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 菅原 真理 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 飯ヶ浜 行生 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 山口 久 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 福原 元彦 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 吉岡 浩史 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 高原 和博 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (49)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回折格子（１２、５２）と、集光手段
   （１４、５２）と、該回折格子及び該集光手段を通った
   光を受けて画像変調するライトバルブ（１６）とを備
   え、 該ライトバルブ（１６）が複数の微小な単位領域を有
   し、各単位領域が互いに異なった色に対応する複数の表
   示ドット（２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ）を含み、該単位領
   域内の該複数の表示ドットが表示の上下方向で光の波長
   の順に配置され、 ０次回折光（Ｌｏ）の該ライトバルブ（１６）への入射
   角が一次回折光（Ｌ_R、Ｌ_G 、Ｌ_B ）の該ライトバルブ
   （１６）への入射角よりも大きく、 該回折格子（１２、５２）の所定の領域で回折された一
   次回折光（Ｌ_R 、Ｌ_G、Ｌ_B ）が１つの単位領域の該複
   数の表示ドット（２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ）を通り、該
   回折格子（１２、５２）の該所定の領域を通った０次回
   折光（Ｌｏ）が該１つの単位領域とは別の単位領域を通
   るようにしたことを特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】 一次回折光の色成分が赤、緑、青であ
   り、一次回折光の緑成分（Ｌ_G ）が該ライトバルブに概
   ね垂直に入射するように配置されることを特徴とする請
   求項１に記載の表示装置。
3. 【請求項３】 該集光手段は該ライトバルブ（１６）の
   単位領域と対応する素子部分を有する集光素子（１４）
   からなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 【請求項４】 該集光手段（５２）は該ライトバルブ
   （１６）の単位領域と対応する素子部分を有し、該回折
   格子（１２）に設けられていることを特徴とする請求項
   １に記載の表示装置。
5. 【請求項５】 該ライトバルブが少なくとも１つの液晶
   パネル（１６）からなることを特徴とする請求項１に記
   載の表示装置。
6. 【請求項６】 該単位領域内の該複数の表示ドット（２
   ６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ）が表示の上下方向で上から下に
   波長の長い順に配置されていることを特徴とする請求項
   ５に記載の表示装置。
7. 【請求項７】 該表示装置が上方部分（１６ａ）と下方
   部分（１６ｂ）とを有し、該複数の表示ドットが、上方
   部分においては０次回折光は上向きに出射し、下方部分
   においては０次回折光は下向きに出射するように配置さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
8. 【請求項８】 回折格子（１２）と、集光手段（１４）
   と、該回折格子及び該集光手段を通った光を受けて画像
   変調するライトバルブ（１６）とを備え、 該ライトバルブ（１６）が複数の微小な単位領域を有
   し、各単位領域が互いに異なった色に対応する複数の表
   示ドット（２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ）及び追加の表示ド
   ット（２６Ｗ）を含み、該単位領域内の該複数の表示ド
   ットが光の波長の順に配置され、 ０次回折光（Ｌｏ）の該ライトバルブ（１６）への入射
   角が一次回折光（Ｌ_R、Ｌ_G 、Ｌ_B ）の該ライトバルブ
   （１６）への入射角よりも大きく、 該回折格子（１２）の所定の領域で回折された一次回折
   光（Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B）が１つの単位領域の該複数の表
   示ドット（Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B ）を通り、該回折格子（１
   ２）の該所定の領域を通った０次回折光（Ｌｏ）が該１
   つの単位領域とは別の単位領域の追加の表示ドット（２
   ６Ｗ）を通るようにしたことを特徴とする表示装置。
9. 【請求項９】 一次回折光の色成分が赤、緑、青であ
   り、一次回折光の緑成分（Ｌ_G ）が該ライトバルブに概
   ね垂直に入射するように配置されることを特徴とする請
   求項８に記載の表示装置。
10. 【請求項１０】 該集光手段は該ライトバルブ（１６）
    の単位領域と対応する素子部分を有する集光素子（１
    ４）からなることを特徴とする請求項８に記載の表示装
    置。
11. 【請求項１１】 該ライトバルブが少なくとも１つの液
    晶パネルからなることを特徴とする請求項８に記載の表
    示装置。
12. 【請求項１２】 回折格子（１２）と、集光手段（１
    ４）と、該回折格子及び該集光手段を通った光を受けて
    画像変調するライトバルブ（１６）とを備え、 該ライトバルブが複数の微小な単位領域を有し、各単位
    領域が互いに異なった色に対応する複数の表示ドット
    （２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ）及び遮光部（４８）を含
    み、該単位領域内の該複数の表示ドットが光の波長の順
    に配置され、 ０次回折光（Ｌｏ）の該ライトバルブ（１６）への入射
    角が一次回折光（Ｌ_R、Ｌ_G 、Ｌ_B ）の該ライトバルブ
    （１６）への入射角よりも大きく、 該回折格子（１２）の所定の領域で回折された一次回折
    光（Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B）が１つの単位領域の該複数の表
    示ドット（２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ）を通り、該回折格
    子（１２）の該所定の領域を通った０次回折光（Ｌｏ）
    が該１つの単位領域とは別の単位領域の遮光部（４８）
    を通るようにしたことを特徴とする表示装置。
13. 【請求項１３】 光源（６２）と、該光源の光を平行光
    に変換するためにアパーチャ（６３）を有する光学手段
    （６４）と、該光学手段を通った光を受ける回折格子素
    子（５４）と、該回折格子素子を通った光を受けて画像
    変調するライトバルブ（１６）と、該ライトバルブで形
    成された画像を投射する投射レンズ（６６）とを備えた
    投射型表示装置。
14. 【請求項１４】 該ライトバルブが液晶パネル（１６）
    からなり、偏光子（３２）が該光学手段（６４）と該回
    折格子素子（５４）との間に配置され、検光子（３４）
    が該液晶パネル（１６）と該投射レンズ（６６）との間
    に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の投射
    型表示装置。
15. 【請求項１５】 該アパーチャ（６３）が非円形であ
    り、該アパーチャが互いに直交する長軸方向と短軸方向
    とを有することを特徴とする請求項１３に記載の投射型
    表示装置。
16. 【請求項１６】 該光学手段（６４）を通る光をＰ偏光
    及びＳ偏光に分離する偏光分離手段（７６）が配置さ
    れ、これらのＰ偏光及びＳ偏光は互いの間に偏光分離角
    度を形成して進むことを特徴とする請求項１４に記載の
    投射型表示装置。
17. 【請求項１７】 該Ｐ偏光及びＳ偏光は該液晶パネル
    （１６）の異なった表示ドットに入射することを特徴と
    する請求項１６に記載の投射型表示装置。
18. 【請求項１８】 該偏光分離手段（７６）によって分離
    されたＰ偏光及びＳ偏光の一方を他方の偏光に変換する
    偏光変換手段（７６ｄ）が配置され、偏光変換されなか
    った偏光及び偏光変換された偏光が該液晶パネルの異な
    った表示ドットに入射することを特徴とする請求項１６
    に記載の投射型表示装置。
19. 【請求項１９】 該アパーチャ（６３）が非円形であ
    り、該アパーチャが互いに直交する長軸方向と短軸方向
    とを有することを特徴とする請求項１６に記載の投射型
    表示装置。
20. 【請求項２０】 該光学手段（６４）が、該アパーチャ
    （６３）を有する像消しレンズ（６４ａ）と、コリメー
    トレンズ（６４ｂ）からなることを特徴とする請求項１
    ３に記載の投射型表示装置。
21. 【請求項２１】 フィールドレンズ（６８）が該ライト
    バルブと該投射レンズとの間に配置されることを特徴と
    する請求項１３に記載の投射型表示装置。
22. 【請求項２２】 該投射レンズ（６６）が、その拡大率
    が直交する２方向で異なるアナモルフィックレンズから
    なることを特徴とする請求項１３に記載の投射型表示装
    置。
23. 【請求項２３】 該偏光子（３２）は該回折格子素子
    （５４）に対してＰ偏光又はＳ偏光で光を入射させるよ
    うに配置されていることを特徴とする請求項１４に記載
    の投射型表示装置。
24. 【請求項２４】 光源（６２）と、偏光分離手段（７
    ６）と、集光手段（１４）と、該集光手段を通った光を
    受けて画像変調するライトバルブ（１６）と、検光子
    （３４）とを備え、該偏光分離手段（７６）が、透過及
    び反射により偏光をＰ偏光とＳ偏光に分離する偏光分離
    膜（７６ｂ）と、該偏光分離膜を透過又は該偏光分離膜
    で反射した偏光を反射させる反射ミラー（７６ｃ）とか
    らなり、該偏光分離膜を透過又は該偏光分離膜で反射し
    て該集光手段に向かう偏光と該反射ミラーで反射した偏
    光は、互いの間に偏光分離角度を形成して該集光手段へ
    向かって進むようにしたことを特徴とする表示装置。
25. 【請求項２５】 該反射ミラー（７６ｃ）は該偏光分離
    膜（７６ｂ）を透過した偏光を反射させ且つ該反射光を
    再び該偏光分離膜を透過させるように配置されているこ
    とを特徴とする請求項２４に記載の表示装置。
26. 【請求項２６】 さらに色分離手段を含むことを特徴と
    する請求項２４に記載の表示装置。
27. 【請求項２７】 光源（６２）と、偏光分離手段（７
    ６）と、集光手段（１４）と、該集光手段を通った光を
    受けて画像変調するライトバルブ（１６）と、検光子
    （３４）とを備え、該偏光分離手段（７６）が、プリズ
    ム形の断面形状をした複屈折をもった物質からなること
    を特徴とする表示装置。
28. 【請求項２８】 該偏光分離手段（７６）が、プリズム
    形の断面形状の凹部をもった透明な基板（７６ｆ）と、
    該基板の凹部に挿入された複屈折をもった物質（７６
    ｇ）からなることを特徴とする請求項２７に記載の表示
    装置。
29. 【請求項２９】 該偏光分離手段（７６）が、プリズム
    形の断面形状をした有機高分子を延伸したものからなる
    ことを特徴とする請求項２７に記載の表示装置。
30. 【請求項３０】 さらに色分離手段を含むことを特徴と
    する請求項２７に記載の表示装置。
31. 【請求項３１】 該反射ミラー（７６ｃ）で反射した偏
    光の偏光状態を変換する偏光変換手段（８７）をさらに
    含むことを特徴とする請求項２４に記載の表示装置。
32. 【請求項３２】 第１の回折格子（１２ｘ）と、第２の
    回折格子（１２ｙ）と、該第１及び第２の回折格子の間
    に配置された偏光変化手段（８６）とからなり、偏光分
    離と色分離を行うことができるようにしたことを特徴と
    する表示装置。
33. 【請求項３３】 各画素（９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ、９
    ０Ｄ）が互いに隣接する３個の表示ドット（Ａ、Ｂ、
    Ｃ）からなり、該３個の表示ドットの中心又は該３個の
    表示ドットの開口部の中心を結ぶ線分がなす三角形の配
    列構造が、互いに直交する第１方向及び第２方向に等間
    隔に並ぶ正方配列構造であることを特徴とする表示装
    置。
34. 【請求項３４】 第１方向には、三角形の中心付近を通
    って第１方向に延びる線に対して対称な三角形が並び、
    第２方向には、三角形の中心付近を通って第２方向に延
    びる線に対してミラー反転した三角形が互いに隣接して
    並ぶことを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。
35. 【請求項３５】 画素を構成する３個の表示ドットが互
    いに異なる３種類の表示ドットであり、第１方向には、
    ３種類の表示ドットの配列が同じ画素が並び、第２方向
    には、互いに隣接する画素を１８０度回転且つ画素の中
    心付近を通って第１方向に延びる線に対してミラー反転
    した表示ドット配列の画素が並ぶことを特徴とする請求
    項３３に記載の表示装置。
36. 【請求項３６】 表示ドットが第１方向に平行な辺の長
    さと第２方向に平行な辺の長さとの比が概ね３対４の長
    方形であり、画素を構成する表示ドットの開口部の中心
    を結ぶ線分の比が概ね４対√１３対√１３の二等辺三角
    形となるドット配列の画素を備えることを特徴とする請
    求項３３に記載の表示装置。
37. 【請求項３７】 表示ドットが第１方向に平行な方向に
    ２辺を有する六角形であり、画素を構成する表示ドット
    の中心を結ぶ線分の比、又は画素を構成する表示ドット
    の開口部の中心を結ぶ線分の比が、概ね４対√１３対√
    １３の二等辺三角形となるドット配列の画素を備えるこ
    とを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。
38. 【請求項３８】 光源と画素の間にレンズアレイを備
    え、１個のレンズで複数の表示ドットに光を集光するこ
    とを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。
39. 【請求項３９】 投射レンズを備えた投射型表示装置で
    あることを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。
40. 【請求項４０】 回折格子素子（５４）と、該回折格子
    素子を通った光を受けて画像変調するライトバルブ（１
    ６）とを備え、 該ライトバルブ（１６）が複数の表示ドット（２６ｒ、
    ２６ｇ、２６ｂ）を含み、各表示ドットが遮光膜のドッ
    ト開口部として規定され、表示ドットの形状が互いに等
    しく、１つの表示ドットの形状がその中心を通る互いに
    直交する第１の線及び第２の線に関して対称であること
    を特徴とする表示装置。
41. 【請求項４１】 表示ドットの形状が、色分離方向と直
    交し且つその中心を通る線上の部分が外縁側の部分より
    も大きく形成されていることを特徴とする請求項４０に
    記載の表示装置。
42. 【請求項４２】 回折格子素子（５４）と、該回折格子
    素子を通った光を受けて画像変調するライトバルブ（１
    ６）とを備え、 該ライトバルブ（１６）が各々が互いに隣接する３個の
    表示ドット（２６ｒ、２６ｇ、２６ｂ）からなる複数の
    画素を備え、各表示ドットが遮光膜のドット開口部とし
    て規定され、該３個の表示ドットのうち、１つの表示ド
    ットの開口面積が他の２つの表示ドットの開口面積より
    も小さいことを特徴とする表示装置。
43. 【請求項４３】 該３個の表示ドットが赤、緑、青の表
    示ドットであり、該小さい開口面積の表示ドットが緑の
    表示ドットであって中央に位置していることを特徴とす
    る請求項４２に記載の表示装置。
44. 【請求項４４】 ｘを実数とするとき、該小さい表示ド
    ットの開口面積と大きい表示ドットの開口面積の比が、
    １−２ｘ：１＋ｘであることを特徴とする請求項４３に
    記載の表示装置。
45. 【請求項４５】 該３個の表示ドットの中心が１つの直
    線上にあることを特徴とする請求項４２に記載の表示装
    置。
46. 【請求項４６】 該ライトバルブ（１６）が薄膜トラン
    ジスタ、ゲートバスライン、及びデータバスラインを有
    するアクティブマトリクス構造を有し、各画素に対し
    て、ゲートバスラインが１個あり、データバスラインが
    ３個あることを特徴と請求項４０又は４２に記載の表示
    装置。
47. 【請求項４７】 該ライトバルブ（１６）が薄膜トラン
    ジスタ、ゲートバスライン、及びデータバスラインを有
    するアクティブマトリクス構造を有し、各画素に対し
    て、ゲートバスラインが２個あり、データバスラインが
    ２個あることを特徴と請求項４０又は４２に記載の表示
    装置。
48. 【請求項４８】 該ゲートバスライン及び該データバス
    ラインが表示ドットを部分的に取り囲むように曲がって
    形成されていることを特徴と請求項４６又は４７に記載
    の表示装置。
49. 【請求項４９】 該ライトバルブ（１６）が薄膜トラン
    ジスタ、ゲートバスライン、及びデータバスラインを有
    するアクティブマトリクス構造を有し、該薄膜トランジ
    スタの動作半導体、ドレイン電極、及びソース電極がポ
    リシリコンからなることを特徴と請求項４０又は４２に
    記載の表示装置。