JPH11258585A

JPH11258585A - 反射型表示素子およびこれを用いた表示装置

Info

Publication number: JPH11258585A
Application number: JP10063741A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Fujii; 暁義藤井; Hiroshi Hamada; 浩浜田; Toshiyuki Makii; 俊之槙井; Takashige Oota; 隆滋太田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】実効的な画素の反射面積率を１００％に近づ
け、より高輝度かつ高品位の画像を実現可能とする反射
型表示素子と、該反射型表示素子を用いた拡大投影型の
表示装置とを提供する。【解決手段】たとえば、表示素子として液晶表示素子
１０を用いると、この液晶表示素子１０に備えられてい
る複数のマイクロレンズ１３…は、液晶層１７における
液晶分子１７ａ…の配向乱れ領域を避けて光源６からの
光を集光し、液晶パネル１１に入射させる。入射した光
は液晶分子１７ａ…が正常に配向している領域を透過し
た後に、反射電極５０により反射されて出射される。こ
のように表示に寄与しない領域（上記配向乱れ領域）を
表示に利用しないため、光の利用効率を向上させて高品
位の画像を表示する表示素子を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、プロジェク
タといった拡大投影型の表示装置に好適に用いられる反
射型表示素子と、この表示素子を備える表示装置とに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、たとえば、液晶プロジェクタ（プ
ロジェクション型の液晶表示装置）などの拡大投影型の
表示装置においては、表示情報量の増大、あるいは表示
される画像品位を向上させることが要求されている。

【０００３】以下、拡大投影型の表示装置として液晶プ
ロジェクタを例に挙げて説明すると、この液晶プロジェ
クタでは、従来、表示素子として透過型かつアクティブ
マトリクス型の液晶表示素子（以下、特に説明がない限
り、アクティブマトリクス型の液晶表示素子を単に液晶
表示素子とする）を用いたものが主流となっている。こ
のような液晶プロジェクタでは、上述したような表示情
報量の増大や画像品位のために、該液晶プロジェクタに
用いられる表示素子である上記透過型の液晶表示素子に
対しても、高精細化、微細化が要求されている。

【０００４】このような高精細化や微細化の際、透過型
液晶表示素子のコストアップを避けるために、表示画面
の面積は同じままで画素数を向上させようとすると、一
画素当たりの面積は小さくなる。しかしながら、各画素
に個々に設けられているスイッチング素子（アクティブ
素子）や補助容量などの占める面積を小さくすることは
困難である。

【０００５】そのため、上記透過型の液晶表示素子で
は、高精細化や微細化するに伴って、該透過型液晶表示
素子上の一つの画素に占めるスイッチング素子（アクテ
ィブ素子）や補助容量などの面積が相対的に増大する。
それゆえ、透過型液晶表示素子における画素の開口率が
低下し、液晶プロジェクタにおける光源からの光の利用
効率が悪化する。

【０００６】このような制約を解消するための技術に
は、上記液晶表示素子として透過型ではなく反射型の
ものを用いる手法がある。具体的には、たとえば、特開
平８−１７９３７７号公報に開示されている反射型アク
ティブ・マトリクス・ディスプレイ・パネル及びその製
造方法を挙げることができる。

【０００７】このような反射型の液晶表示素子では、画
素を構成する画素電極のスイッチング素子（薄膜トラン
ジスタなど）や補助容量などを、該画素電極の下部に形
成し、画素電極の上部では、光源から照射される光をほ
とんど全て反射することが可能となる。そのため、反射
型の液晶表示素子は、その構造上、透過型液晶表示素子
の画素の開口率と比べてそれに相当する画素の反射面積
率を高めることが可能となる。

【０００８】ところで、反射型液晶表示素子に対して、
外部から入射する光をより効率的に利用するための技術
としては、液晶表示素子の個々の画素に対応するよう
なマイクロレンズを設ける手法が知られている。この方
法としては、具体的には、たとえば、特開平５−２７２
３０号公報には、直視型の液晶表示素子にマイクロレン
ズを設ける技術が開示されている。

【０００９】なお、マイクロレンズを設けている液晶表
示装置としては、特開平９−１５６２６号公報に開示さ
れている液晶表示装置（液晶デバイス）があり、この液
晶表示装置には、反射型液晶表示素子の反射電極（画素
電極）にその焦点を合わせたマイクロレンズアレイが設
けられている。しかしながら、上記公報に開示されてい
る技術は、カラーフィルタを用いずに単一の反射型液晶
表示素子によって拡大投影型の表示装置を実現しようと
することにあり、本発明の趣旨とは異なる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示素子は一般に
交流で駆動される。この駆動方法の一つに、画像信号の
極性をフィールド毎に切り替える方法がある。この方法
では、フィールド毎に表示画面の全画素に同じ極性の電
圧が印加されていることになる。ここで、対向オフセッ
ト電圧の調整誤差などにより、液晶層に印加される電圧
波形が正負アンバランスになると、液晶の光学的応答に
フレームレートの半分の周波数成分が生じ、それがフリ
ッカーとして目障りとなる。

【００１１】このフリッカーの発生を抑制する駆動方法
としては、画素ライン毎に極性を反転するライン反転駆
動（走査線または信号線毎）や、チェッカーフラッグ状
に画素毎に極性を反転させるドット反転駆動が挙げられ
る。

【００１２】このようなライン反転駆動やドット反転駆
動では、入力される画像信号の極性が隣接する画素同士
で異なる部位が存在する。このような部位では、隣接す
る画素間の電圧差により横電界が発生し、該電界によ
り、配向乱れ（液晶分子が所望の配向とは異なる状態）
が引き起こされる。この配向乱れのために、画面上で
は、白表示の輝度の低下や黒表示の浮き上がり（黒浮
き）といった画像品位の低下が招来される。

【００１３】そこで、このような配向乱れによる画像品
位の低下を回避するために、たとえば、画素間にある程
度の距離を設ける手法や、ブラックマトリクスで画素上
の配向乱れの領域を遮蔽する手法が考えられる。しかし
ながら、これらの手法では、表示に関与しない面積が増
大し、有効表示面積が減少するという問題点を招来す
る。

【００１４】なお、液晶表示素子の駆動方式として、フ
ィールド反転駆動方式を採用すると、ライン反転駆動や
ドット反転駆動のように入力される画像信号の極性が隣
接する画素同士で異なる部位が発生しなくなる。そのた
め、このフィールド反転駆動では、液晶分子の配向乱れ
を防ぐことができるものの、フリッカーが顕著になっ
て、本来問題とされていたフリッカーの対策とはなり得
ない。

【００１５】ちなみに、フィールド反転駆動方式で上記
フリッカーの発生を回避しようとすると、表示信号のフ
レームレートを高めることによりフリッカーの周波数を
高め、観察者の目に感じないようにしなければならな
い。そのためには、表示信号の変換およびアクティブ素
子の駆動能力の高速化などの新たな課題が発生する。

【００１６】さて、上記の方法、すなわち、反射型液
晶表示素子にマイクロレンズを設ける手法は、光源から
の光の利用効率を向上させるための技術である。ここ
で、液晶プロジェクタにおける光源からの光は、±３°
〜±１０°程度の発散角を有している。そのため、液晶
プロジェクタに備えられている投影レンズは、この発散
角を有する光を十分に利用できるようにそのＦ値が決定
されている。

【００１７】つまり、液晶プロジェクタに備えられてい
る投影レンズは、所定の発散角の光を十分に受光できる
ようになっている。ところが、上記の方法に準じてマ
イクロレンズの焦点位置を画素の反射電極の表面に一致
させた場合、図２０に示すように、所定の発散角の範囲
内でマイクロレンズに入射した光の一部は、該マイクロ
レンズを透過して反射電極によって反射された後に、入
射角以上に傾いた光として出射される（なお、詳細につ
いては、発明の実施の形態で後述する）。そのため、上
記投影レンズでは、マイクロレンズを透過して反射され
た光を完全には受光することができなくなる。

【００１８】したがって、マイクロレンズを反射型液晶
表示素子へ設けることは、本来、光の利用効率の上昇を
目的としているためであるにもかかわらず、結果的に、
反射型液晶表示素子に反射された光の一部を無駄にして
いることになる。

【００１９】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、実効的な画素の反射効率を
１００％に近づけ、より高輝度かつ高品位の画像を実現
可能とする反射型表示素子と、この反射型表示素子を用
いた特に拡大投影型の表示装置とを提供することを目的
とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
反射型表示素子は、上記の課題を解決するために、入射
した光を反射する反射部を備えた複数の画素と、該複数
の画素に対応するようにして設けられたマイクロレンズ
とを備えている反射型表示素子において、上記マイクロ
レンズは、反射効率の低い領域を避けて上記光を集光す
ることを特徴としている。

【００２１】たとえば、液晶を用いた表示素子では、ラ
イン反転駆動を採用すると、液晶分子の配向の乱れる配
向乱れの領域が形成される。この配向乱れの領域は、入
射する光に不均一な変調を与え、画像のコントラストを
低下させ、反射効率の低い領域となる。

【００２２】しかしながら、上記の請求項１記載の構成
によれば、配向乱れのため反射効率が低い領域が発生し
ても、入射する光を収束するマイクロレンズが、この領
域に光を照射しないように、すなわちこの配向乱れの領
域を表示に利用しないようにしている。そのため、画素
における実効的な反射効率を１００％に近づけ、光の利
用効率を向上させることができる。

【００２３】本発明の請求項２記載の反射型表示素子
は、上記の課題を解決するために、上記請求項１記載の
構成に加えて、上記マイクロレンズの焦点距離は、該マ
イクロレンズと上記反射部との距離よりも大きいことを
特徴としている。

【００２４】上記請求項２記載の構成を液晶表示素子に
適用すると、焦点距離が上記のように設定されていれ
ば、液晶表示素子に入射した入射光が反射部により反射
された後に、隣接するマイクロレンズから出射するよう
なことがない。そのため、入射光は、反射部で反射され
て反射光となっても、所定の発散角の範囲内で出射する
ことになる。その結果、液晶表示素子の光の利用効率を
向上させて、表示される画像の輝度や表示品位を十分に
向上させることができる。

【００２５】本発明の請求項３記載の反射型表示素子
は、上記の課題を解決するために、上記請求項１または
２記載の構成に加えて、上記マイクロレンズの焦点距離
は、該マイクロレンズと上記反射部との距離の約２倍と
なっていることを特徴としている。

【００２６】上記の請求項３記載の構成によれば、マイ
クロレンズの焦点距離がマイクロレンズと反射部との間
の距離の約２倍となるように設定されていると、入射す
る光の発散角が最大受光角度以下の角度であれば、反射
光の発散角は、入射光の発散角以上にはならないように
することができる。つまり、入射する光の発散角を保存
することができる。そのため、光学系の設計が容易とな
る。

【００２７】本発明の請求項４記載の反射型表示素子
は、上記の課題を解決するために、上記請求項１、２ま
たは３記載の構成に加えて、上記マイクロレンズは、上
記反射型表示素子を構成する基板に一体化されて備えら
れていることを特徴としている。

【００２８】上記の請求項４記載の構成によれば、マイ
クロレンズが反射型表示素子を構成する基板に一体化さ
れているため、マイクロレンズを画素に位置合わせして
貼り合わせる必要がなくなる。その結果、反射型表示素
子の製造方法をより簡素化することができる。また、マ
イクロレンズの焦点距離が短い場合には、マイクロレン
ズを該基板に埋め込むことによって、焦点距離を最適に
設定することが可能となる。

【００２９】本発明の請求項５記載の反射型表示装置
は、上記の課題を解決するために、請求項１から４の何
れか１項に記載の反射型表示素子を備えていることを特
徴としている。

【００３０】上記の請求項５記載の構成によれば、反射
型表示素子の光の利用効率が向上しているために、表示
される画像の輝度およびコントラストを従来よりも一層
向上させたものとすることができる。特に、拡大投影型
の表示装置であれば、その表示品位をさらに向上させる
ことができる。

【００３１】なお、個々の微小なレンズをマイクロレン
ズと呼び、多数のマイクロレンズが規則的に配列された
集合体をマイクロレンズアレイと呼んで区別する場合も
ある。

【００３２】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の実施の
一形態について、図１ないし図１５および図１９ないし
図２１に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、
本実施の形態では、反射型表示素子として液晶表示素子
を例に挙げるとともに、拡大投影型の表示装置として、
液晶プロジェクタを例に挙げている。しかしながら、本
発明はこれに限定されるものではない。

【００３３】本発明にかかる複屈折モードの反射型のア
クティブマトリクス液晶表示素子（反射型液晶表示素
子、以下、単に液晶表示素子とする）１０は、図２に示
すように、一対の透光性基板（基板）１４・１５からな
る液晶パネル１１にマイクロレンズアレイ１２が備えら
れている構成となっている。

【００３４】具体的には、上記液晶パネル１１は、アク
ティブ素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略
す）を備えているアクティブマトリクス基板（以下、Ｔ
ＦＴ基板とする）１４と、このＴＦＴ基板１４に対向す
る対向基板１５とを有しており、これら各基板の間に図
示しない液晶層を封入している。

【００３５】上記ＴＦＴ基板１４の表面には、液晶表示
素子１０の各画素毎に対応するように設けられている複
数の反射電極（反射部）５０…が、マトリクス状に配列
されている。本実施の形態では、反射電極５０…は画素
列５０ａ…として配置されており、各画素列５０ａ毎に
同極性の画像信号が印加されるようになっている。

【００３６】たとえば、図２に示すように、九個示して
いる反射電極５０…のうち、図面左側の三つの反射電極
５１ａ、５１ｂ、５１ｃは画素列５１を形成するように
配置されている。同様に、図面中央部の三つの反射電極
５２ａ、５２ｂ、５２ｃは画素列５２を形成するように
配置されており、図面右側の反射電極５３ａ、５３ｂ、
５３ｃは画素列５３を形成するように配置されている。
上記反射電極５０…の下層には、アクティブ素子である
図示しないＴＦＴや、補助容量などが形成されている。

【００３７】なお、図２に示している反射電極５０…は
九個しかないが、これは、説明の便宜上、本実施の形態
における液晶表示素子１０の画素の一部のみを図示し、
その他の画素を省略しているためである。実際の液晶表
示素子１０（または液晶パネル１１）では、一つの画素
列５０ａ毎に数百個単位の反射電極５０…、すなわち画
素が形成されている。

【００３８】ＴＦＴ基板１４上に形成されている上記反
射電極５０…の配列、すなわち、液晶表示素子１０にお
ける画素の配列は、図示しない信号線に沿っていてもよ
いし、走査線に沿っていてもよい。本実施の形態の液晶
表示素子１０における液晶分子の駆動方式はライン反転
駆動であるが、この反転駆動を行う方向のラインとして
は信号線であっても走査線であっても構わない。つま
り、ライン駆動反転としては、信号線に沿って反転駆動
を行うソース反転駆動でもよいし、走査線に沿って反転
駆動を行うゲート反転駆動でもよい。

【００３９】ＴＦＴ基板１４に対向する対向基板１５の
対向面には、対向電極１６が形成されている。この対向
電極１６と上記反射電極５０…との間に存在する図示し
ない液晶分子に対して、上記反射電極５０…から所定の
画像信号を印加する。これによって該液晶分子の方向を
変化させて液晶パネル１１を透過する光の偏光状態を制
御し、その結果として、投影の強度を変化させる。

【００４０】対向基板１５における対向面とは反対側の
面、すなわち、対向基板１５におけるＴＦＴ基板１４と
は対向していない側の面には、図２に示すように、マイ
クロレンズアレイ１２が設けられている。このマイクロ
レンズアレイ１２には、半円筒形状あるいは蒲鉾状の複
数のマイクロレンズ１３…が設けられており、各マイク
ロレンズ１３…は液晶パネル１１の各画素、つまり反射
電極５０…に正確に対応するように位置合わせされてい
る。なお、図２では、便宜上三つのマイクロレンズ１３
ａ・１３ｂ・１３ｃのみを図示している。また、対向基
板１５（液晶パネル１１）に対するマイクロレンズアレ
イ１２の固定は、透光性を有する接着剤によって貼り合
わせることによってなされる。

【００４１】本実施の形態では、上記マイクロレンズ１
３…は、図２に示すような各画素列５０ａに対応するよ
うな形状のものが用いられている。すなわち、一つのマ
イクロレンズ１３が一つの画素列５０ａを形成する複数
（図２では三つ）の反射電極５０…に対応するようにな
っている。図２では、マイクロレンズ１３ａが画素列５
１に対応し、マイクロレンズ１３ｂが画素列５２に対応
し、マイクロレンズ１３ｃが画素列５３に対応してい
る。

【００４２】また、本実施の形態における液晶表示素子
としては、図３（ａ）・（ｂ）に示すように、一つのマ
イクロレンズ４３が一つの画素（反射電極５０）に個々
に対応するようなマイクロレンズアレイ４２が設けられ
ている液晶表示素子４０であってもよい。この液晶表示
素子４０は、上述した液晶パネル１１に対して、マイク
ロレンズ４３…が複数設けられているマイクロレンズア
レイ４２を貼り合わせてなっている構成である。

【００４３】上記マイクロレンズ４３…と反射電極５０
…との対応関係について説明すると、画素列５１におけ
る反射電極５１ａ・５１ｂ・５１ｃには、マイクロレン
ズアレイ４２におけるマイクロレンズ４４ａ・４４ｂ・
４４ｃがそれぞれ対応し、画素列５２における反射電極
５２ａ・５２ｂ・５２ｃには、マイクロレンズ４５ａ・
４５ｂ・４５ｃがそれぞれ対応し、画素列５３における
反射電極５３ａ・５３ｂ・５３ｃには、マイクロレンズ
４６ａ・４６ｂ・４６ｃが対応している。

【００４４】なお、液晶表示素子４０では、個々のマイ
クロレンズ４３のレンズ面は球面あるいは非球面の一部
分であるが、マイクロレンズ４３の平面図の輪郭は反射
電極と同じ形状（一般に正方形または長方形）であり、
マイクロレンズ４３同士の間に隙間が存在しないように
配置している。

【００４５】マイクロレンズ４３の形状は、このような
形状に限定されるものではないが、マイクロレンズ４３
…同士の間に隙間がある場合には、その隙間に照射され
る光を表示に利用することができない。これに対し、マ
イクロレンズ４３…を隙間なく配列すると光源からの光
をほぼ完全にマイクロレンズ４３…で受光することがで
きるため、利用効率を向上させることができる。したが
って、隣接するマイクロレンズ４３…を隙間なく詰める
稠密配列にすることが好ましい。

【００４６】また、上記のようなマイクロレンズを作成
する方法としては、たとえば、２ｐ形成法やフォトリソ
グラフィーを用いた熱だれによる形成法、エッチングで
基板本体に窪みを形成する方法などが挙げられる。

【００４７】まず、２ｐ形成法は、基板本体上にＵＶ硬
化樹脂をレンズ雌型で型押しする方法である。熱だれに
よる形成法は、基板本体上に、アクリル系のレジストを
所定のピッチでフォトリソグラフィーによってパターニ
ングし、その後、熱だれによってレンズ形成を行う方法
である。このときのピッチは、マイクロレンズを形成す
るピッチ、すなわちマイクロレンズの大きさのピッチと
なるようにする。

【００４８】また、エッチングで基板本体に窪みを形成
する方法は、まず、基板本体となるガラス基板の表面を
耐エッチング性の保護膜で覆う。次に、この保護膜に対
して、マイクロレンズのピッチとなるような所定の間隔
で細かい穴を開ける。次に、この穴からガラスをエッチ
ングし、ガラス基板上にレンズ形状の凹型の複数の窪み
を形成する。最後に、この複数の窪みに、ガラス基板よ
りも屈折率の大きい樹脂を流し込んで硬化させる。これ
によって、複数のマイクロレンズを形成することができ
る。なお、上述したマイクロレンズを作成する方法はこ
れに限定されるものではない。

【００４９】ＴＦＴ基板１４および対向基板１５として
は、たとえば、コーニング７０５９などの無アルカリガ
ラスが好適に用いられる。反射電極５０としては、液晶
表示素子１０に入射した光を良好に反射できる材質であ
れば特に限定されるものではないが、たとえば、アルミ
ニウム、銀、白金、パラジウムあるいはこれらを主成分
とする合金からなる電極などが好適に用いられる。ま
た、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃などの酸化物を積
層した誘電体ミラーを反射板とし、酸化インジウム錫
（ＩＴＯ）を電極として誘電体層に積層したものでもよ
い。マイクロレンズアレイ１２と液晶パネル１１とを接
着する接着剤としては、たとえば、紫外線硬化型樹脂な
どの透光性を有する光硬化型の樹脂が好適に用いられ
る。

【００５０】対向電極１４としては、酸化インジウム錫
（ＩＴＯ）などの透明電極を好適に用いることができ
る。また、アクティブ素子としては、ＴＦＴに限定され
るものではなく、ＭＩＭ（Metal Inslator Metal）素子
などのダイオード素子も好適に用いることができる。上
述した各構成も含めて、その他、本発明にかかる液晶表
示素子１０が有する構成は、特に限定されるものではな
く、同様の機能を有するものを用いることができる。

【００５１】本実施の形態における液晶プロジェクタ
（拡大投影型の液晶表示装置、プロジェクション型の液
晶表示装置）５は、図１および図４（ａ）・（ｂ）に示
すように、光源６、偏光ビームスプリッタ７、投影レン
ズ８、液晶表示素子１０などを備えている。なお、図４
（ａ）・（ｂ）にはマイクロレンズアレイ１２あるいは
４２は図示していない。

【００５２】図１および図４（ａ）・（ｂ）に矢印Ｌで
示すように、上記光源６は、偏光ビームスプリッタ７に
対して光を照射する。この光は、偏光ビームスプリッタ
７によってＰ偏光成分の光（図中矢印Ｐ₁）とＳ偏光成
分の光（図中矢印Ｓ₁）とに分離される。つまり、この
偏光ビームスプリッタ７は、Ｐ偏光成分の光Ｐ₁をその
まま透過させる一方、Ｓ偏光成分の光Ｓ₁を反射する。

【００５３】ここで、液晶パネル１１（液晶表示素子１
０）がオフ状態であると、図４（ａ）に示すように、対
向電極１６と反射電極５０…（図４（ａ）では、一つの
み表示）との間には、駆動信号電圧源１８から画像信号
としての電圧が印加されない。そのため、液晶層１７に
おける液晶分子１７ａ…は、ＴＦＴ基板１４および対向
基板１５の表面に対してほぼ垂直となる方向に配向して
いる。

【００５４】このような配向状態の液晶層１７に直線偏
光（ここではＳ₁）が入射すると、偏波面は回転せず、
反射電極５０によって反射され、再び液晶層１７を透過
し、そのままＳ偏光成分の光（図中矢印Ｓ₂）として液
晶パネル１１から出射する。

【００５５】反射されたＳ偏光成分の光Ｓ₂は、再び偏
光ビームスプリッタ７に入射する。ここで、上述したよ
うに偏光ビームスプリッタ７はＳ偏光成分の光を反射す
るため、再入射したＳ偏光成分の光Ｓ₂は光源６側へ反
射されて投影レンズ８には入射しない。それゆえ、液晶
表示素子１０がオフ状態のときには、投影レンズ８から
スクリーン９（図４（ａ）・（ｂ）には図示せず）に光
の投影はなされず、投影された画面上では黒表示とな
る。

【００５６】なお、本実施の形態では、垂直配向モード
で液晶を動作させるため、対向する両基板（ＴＦＴ基板
１４および対向基板１５）の表面に垂直配向処理を施し
ており、また、液晶材料として、誘電率異方性がｎ型の
ものを使用している。

【００５７】一方、液晶表示素子１０がオン状態の場合
には、図１および図４（ｂ）に示すように、上記対向電
極１６と反射電極５０…とに対して駆動信号用電圧源１
８から画像信号電圧が印加される。それに応じて、液晶
層１７における液晶分子１７ａ…の方向が変化して、印
加電圧に応じた角度に傾斜する。その結果、液晶表示素
子は、垂直入射光に対し、複屈折性を示す。

【００５８】このように液晶分子１７ａ…が傾斜した状
態となっている液晶層１７にＳ偏光成分の光Ｓ₁が入射
すると、図１および図４（ｂ）に示すように、このＳ偏
光成分の光Ｓ₁が液晶層１７を透過して反射電極５０…
により反射され、再び液晶層１７を透過し、液晶パネル
１１を出射するが、その光Ｓ₁が液晶層１７を往復する
間に、液晶層１７の複屈折により楕円偏光に変化する。
ここで、液晶層１７の複屈折の大きさ、つまり、位相差
が入射光の１／４波長になっていると、入射光が往復す
る間に１／２波長の位相差が生じ、入射光の偏波面が９
０°回転したＰ偏光成分の光（図中矢印Ｐ₂）に変換さ
れることになる。

【００５９】上述したように、偏光ビームスプリッタ７
は、入射した光のうちＳ偏光成分の光は反射するがＰ偏
光成分の光は透過する。そのため、上記変換されたＰ偏
光成分の光Ｐ₂は、そのまま偏光ビームスプリッタ７を
透過して投影レンズ８に入射する。その結果、液晶パネ
ル１１がオン状態の場合には、投影レンズ８からスクリ
ーン９に対して光が投影されることになり、画面上では
白表示となる。

【００６０】次に、「配向乱れ」について説明する。上
記液晶パネル１１がオフ状態、つまり、対向電極１６と
反射電極５０…との間の液晶層１７には電圧（画像信
号）は印加されていない場合では、図５に示すように、
液晶分子１７ａ…は、ＴＦＴ基板１４および対向基板１
５の表面に対して垂直となる状態に配向している。

【００６１】これに対して、液晶表示素子１０がオン状
態の場合では、図６に示すように、対向電極１６と反射
電極５０…との間の液晶層１７に画像信号電圧が印加さ
れるため、液晶分子１７ａ…は、上記表面に対して所定
の角度αに傾斜した方向に配向することになる。そのた
め、図７に示すように、偏光ビームスプリッタ７から液
晶パネル１１に入射するＳ偏光成分の光（図中実線の矢
印Ｓ₁）は、液晶分子１７ａ…が傾斜している液晶層１
７を透過して偏光状態の変調を受け、反射電極５０…に
より反射される。

【００６２】反射された光は、液晶パネル１１から出射
した時点ではＰ偏光成分の光（図中破線の矢印Ｐ₂）に
変換されている。そのため、このＰ偏光成分の光は、偏
光ビームスプリッタ７の反射面７ａでは反射されずに、
該偏光ビームスプリッタ７を透過して投影レンズ８に到
達する。その結果、図示しないスクリーン９では、一様
な白表示が投影される。

【００６３】ところが、本実施の形態における液晶表示
素子１０の駆動方式であるライン反転駆動では、一つの
反射電極５０に隣接する四つの反射電極５０…のうちの
二つには、常に逆の極性の画像信号電圧が印加されてお
り、そのような反射電極５０との境界近傍では、図８に
示すように、横電界５０ｂが発生する。そのため、この
横電界５０ｂは、上記反射電極５０・５０における電極
端近傍に位置する液晶分子１７ａ…の配向状態に影響を
及ぼし、その結果、液晶分子１７ａ…の所定の配向（所
定の角度αに傾斜している状態）を変化させ、傾斜の角
度が異なる配向乱れを引き起こす。

【００６４】この配向乱れが生じている液晶層１７の領
域（以下、配向乱れ領域とする）に、図９に示すよう
に、液晶パネル１１に一様にＳ偏光成分の光が入射して
も、該光を所定の偏光状態へ変調させることができな
い。その結果、配向乱れ領域を透過したＳ偏光成分の光
（図中実線の矢印Ｓ₁）は、偏光が９０°回転せず、Ｓ
偏光成分の光（図中実線の矢印Ｓ₂）を含む楕円偏光と
なって、液晶表示素子１０から出射される。したがっ
て、この楕円偏光に含まれているＳ偏光成分の光は偏光
ビームスプリッタ７を透過することができず、反射面７
ａで反射されて投影レンズ８へは到達しない。

【００６５】つまり、配向乱れの生じていない通常の領
域から反射され、偏光ビームスプリッタ７を透過して投
影レンズ８に到達する場合と比べて、反射効率が低下し
たように見える。そのため、投影レンズ８に到達する光
の量が全体的に少なくなって輝度が低下する。

【００６６】ところで、上記配向乱れは、図８および図
９に示すように、反射電極５０…の電極端に生じる。言
い換えれば、配向乱れの生じていない領域は、反射電極
５０…の中央部、つまり画素の中央部のみであり、画素
の周囲は配向乱れ領域となっている。

【００６７】そこで、前述した従来の技術に準じて、図
１９に示すように、液晶パネル１１にマイクロレンズ６
３…を設け、該マイクロレンズ６３の焦点位置を反射電
極５０の中央部に一致させ、配向乱れが生じていない画
素中央部の領域のみに光を集光させることによって、配
向乱れに伴う光利用効率の低下、およびコントラスト比
の低下を回避することが考えられる。しかしながら、こ
のような配置でマイクロレンズ６３…を液晶パネル１１
に単に設けるだけでは、光の利用効率を上昇させること
ができず、逆に、光の利用効率を低下させてしまう。

【００６８】ここで、図１に示すように、本発明にかか
る液晶表示素子１０が備えているマイクロレンズ１３…
は、光源６からの光を液晶層１７における液晶分子１７
ａ…の配向が乱れている領域を避けて、配向が乱れてい
ない領域にのみ光を集光できるようになっている。特
に、本実施の形態では、マイクロレンズ１３…は、その
焦点距離が該マイクロレンズ１３と反射電極５０との間
の距離よりも大きくなるように設定されている。この本
発明におけるマイクロレンズ１３について、比較例のマ
イクロレンズ６３と対比しながら説明する。

【００６９】比較例では、図１９に示すように、液晶パ
ネル１１の表面に垂直に入射する光は、マイクロレンズ
６３…により反射電極５０…の中央部に集光されて反射
され、入射した光路と同一の光路で液晶パネル１１から
出射する。なお、マイクロレンズ６３…の焦点距離ｆ
は、該マイクロレンズ６３…と反射電極５０…との間の
距離ｔに一致している。また、上記焦点距離ｆとは、マ
イクロレンズ６３…が配設されている側、すなわち光が
入射する側の基板（対向基板１５）での焦点距離を示
す。

【００７０】このように入射する光が全て液晶パネル１
１の表面に垂直に入射していれば、マイクロレンズ６３
により光を効率よく集光することができ、反射電極５０
…が形成されていない領域や配向乱れ領域に光が照射さ
れることがなく、光の利用効率の向上やコントラストの
低下を抑制することが可能となる。

【００７１】しかしながら、現実には、上記光源６から
照射される光は、通常±３°〜±１０°程度の発散角
（光線の進行方向のバラツキの幅）を有している。この
発散角発生の主原因は、光源６における発光源の大きさ
が有限であることによるものであり、他に、光源６に備
えられている図示しないランプリフレクタの歪みなどに
よる照明光学系の収差や迷光、あるいは、光源６から直
接入射してくる光なども原因となる。

【００７２】上記光源６における発光源の大きさ（アー
ク長）が小さければ小さいほど光源６から照射される光
の発散角を小さくすることができるが、通常、このアー
ク長の大きさは１〜３ｍｍ程度である。そのため、光源
からの光は必ず上記発散角を有する広がりをもったもの
となる。

【００７３】上記光源６から照射される光の発散角がθ
であるとする。まず、図２１に示すように、点Ｓが画素
（反射電極５０）同士の間の中間点に位置するように入
射角θ＝θ_maxの入射光Ｌ₁₁が入射すると、反射光Ｌ₁₂
の出射角θ_refは、入射光Ｌ₁₁の入射角θと同一となる
（θ_ref＝θ）。ここで、マイクロレンズ６３を透過し
た入射光Ｌ₁₁が反射電極５０上にスポットを形成する際
に、該スポットの端がちょうど隣接画素（反射電極５
０）との境界に達するような入射光Ｌ₁₁の入射角θ＝θ
_maxを最大受光角度とする。この状態よりも入射角θが
小さい値で入射光Ｌ₁₁が入射すると、次に説明するよう
に、この入射光Ｌ₁₁の発散角θに比べて、入射光Ｌ₁₂の
出射角θ_refは大きくなる（θ_ref＞θ）。

【００７４】図２０に示すように、一つのマイクロレン
ズ６３ａに対して、端部（図２０では右側の端部）から
入射角θの入射光（図中Ｌ₁₁で示す）が入射すると、こ
のマイクロレンズ６３ａに対応する反射電極５４で入射
光Ｌ₁₁は反射され、反射光Ｌ₁₂となる。その後、入射光
Ｌ₁₁が入射した端部から見て、マイクロレンズ６３ａの
中央部を挟んで反対側となる位置に隣接しているマイク
ロレンズ６３ｂ（図２０ではマイクロレンズ６３ａの左
側に位置する）から反射光Ｌ₁₂は出射する。

【００７５】この反射光Ｌ₁₂の出射角θ_refは、入射角
θで入射した入射光Ｌ₁₁が反射電極５４上で反射される
位置である点Ｓと隣接するマイクロレンズ６３ｂの主点
Ｈｂとを結んで得られる直線の傾きと等しくなる。

【００７６】なぜなら、上記入射光Ｌ₁₁のように、入射
角θでマイクロレンズ６３ａに入射した光のうち、該マ
イクロレンズ６３ａの主点Ｈａを通過する光の経路と、
上記反射光Ｌ₁₂のように、画素ピッチｐだけ離れた位置
に隣接するマイクロレンズ６３ｂから出射する光のう
ち、該マイクロレンズ６３ｂの主点Ｈｂを通過する光の
経路とは反射電極５４上で一致するからである。したが
って、上記θ_refとθとの関係は、次式（１）で表すこ
とができる。なお、図２０に示すマイクロレンズ６３ａ
・６３ｂ間の間隔（Ｈａ−Ｈｂ間の距離、マイクロレン
ズ６３のピッチ）と画素ピッチ（すなわち、反射電極５
４のピッチ）とは等しいものとするとする。また、図２
０に示すように、主点Ｈａを通り反射電極５４上に垂直
となる線を考えた場合に、この線が反射電極５４の表面
と交わる点をＣａとし、同様に主点Ｈｂを通り反射電極
５０に垂直となる線を考えた場合に、この線が反射電極
５０と交わる点をＣｂとすると、Ｓ−Ｃａ間の距離をＣ
₁とし、Ｓ−Ｃｂ間の距離をＣ₂とする。

【００７７】このように、入射角±θを有する入射光Ｌ₁₁がマイクロ
レンズ６３に入射した場合、±θが最大受光角度θ_max
の場合を除き、反射光Ｌ₁₂の一部の出射角θ_refは、θ
よりも大きくなることがわかる。

【００７８】ここで、投影レンズ８のＦ値は、通常、±
θの発散角を有する光を十分利用することができるよう
に決定されている。そのため、液晶パネル１１からの出
射する反射光Ｌ₁₂の発散角θ_refがθよりも大きくなる
と、この反射光Ｌ₁₂が投影レンズ８に入射できなくな
る。

【００７９】その結果、本来、光源６からの入射光Ｌ₁₁
の利用効率を向上させるために液晶パネル１１に設けた
マイクロレンズ６３は、反射光Ｌ₁₂の一部を投影レンズ
８へ入射させることができずに入射光Ｌ₁₁を無駄にして
いることになる。したがって、表示される画像の輝度や
表示品位を十分に向上させることができない。

【００８０】しかしながら、本発明にかかる液晶表示素
子１０では、図１に示すように、液晶パネル１１に対し
て、焦点距離ｆが対応する反射電極５０までの距離ｔよ
りも大きく設定されているマイクロレンズ１３を備えて
いる。このように焦点距離ｆが反射電極５０までの距離
ｔ（以下、距離ｔと略す）よりも大きくなっていると、
上述したように、入射光が反射電極５０により反射され
た後に、隣接するマイクロレンズ１３から出射するよう
なことがない。

【００８１】そのため、光源６からの光は、液晶パネル
１１を介して反射光となっても、投影レンズ８へ入射で
きる大きさの発散角を有する光として該投影レンズ８に
入射する。その結果、液晶パネル１１の光の利用効率を
向上させて、表示される画像の輝度や表示品位を十分に
向上させることができる。

【００８２】たとえば、本実施の形態では、液晶表示素
子１０に対してマイクロレンズアレイ１２として複数の
マイクロレンズ１３…を設けているが、このマイクロレ
ンズ１３…の焦点距離ｆは、上記距離ｔの２倍（ｆ＝２
ｔ）のものを用いている。

【００８３】このマイクロレンズ１３に対して、図１０
に示すように、液晶パネル１１の表面に対してほぼ垂直
に入射光Ｌ₁が入射すると、この入射光Ｌ₁はマイクロ
レンズ１３により反射電極５０上に集光されるが、この
とき、上述した従来のマイクロレンズ６３とは異なり、
入射光Ｌ₁は反射電極５０上で点Ｓとして収束せず、幅
Ｓ₀のスポットを形成する。なお、以下の説明では、焦
点距離ｆは、液晶表示素子１０の基板中での値とする。

【００８４】そして、スポットとして反射電極５０によ
り反射された反射光Ｌ₂は、液晶パネル１１とマイクロ
レンズ１３との境界で一点に収束し、その後、広がりな
がらマイクロレンズ１３から出射していく。なお、上記
スポットＳ₀の幅は、マイクロレンズ１３全面に光が照
射されるとすると、マイクロレンズ１３の幅の１／２と
なる。

【００８５】図１０に示したマイクロレンズ１３に入射
して反射される光の経路（光路）をさらに分かりやすく
するために、上記光路を展開した図を図１１として示
す。なお、図中Ａ−Ａ線は反射電極５０を起点とした折
り返しの境界線であり、この境界線の図中下方は、境界
線上方の鏡像となっている。具体的には、図１１下方の
マイクロレンズ１３ａ…は、図１０上方のマイクロレン
ズ１３…に対応する鏡像であり、図１１下方の対向基板
１５ａは図１０上方の対向基板１５に対応する鏡像であ
る。また、図１１では、反射電極５０の厚さを無視して
いる。

【００８６】図１１に示すように、マイクロレンズ１３
の焦点距離ｆはｆ＝２ｔであるので、反射光Ｌ₂はマイ
クロレンズ１３の鏡像である図面下方のマイクロレンズ
１３ａと対向基板１５ａとの境面に位置する該マイクロ
レンズ１３ａの主点に収束される。そして、マイクロレ
ンズ１３ａ（マイクロレンズ１３）を出射した光Ｌ
₂は、次式（２）で表される発散角θ_ref＝θ₁で広が
っていく。なお、マイクロレンズ１３の直径をＤとす
る。

【００８７】 θ_ref＝２ｔａｎ^-1（Ｄ／４ｔ）・・・（２）一方、図１２に示すように、液晶パネル１１の表面に垂
直な方向に対して角度θ＝θ_maxを有して入射光Ｌ₁が
入射したとする。ここで、この角度θ_maxは最大受光角
度であり、図１２のＢ−Ｂ線光路展開図である図１３に
も示すように、入射光Ｌ₁がマイクロレンズ１３により
集光される。そして、反射電極５０上に形成される幅Ｓ
₀のスポットの端は画素（反射電極５０）の境界に達す
ることになる。なお、この角度θ_maxを越える角度で入
射した入射光（図示せず）は、反射電極５０で反射され
た後に隣接するマイクロレンズ１３から出射することに
なる。

【００８８】上記スポットとして集光された入射光Ｌ₁
は反射電極５０により反射されて反射光Ｌ₂となるが、
この反射光Ｌ₂マイクロレンズ１３と液晶パネル１１
（対向基板１５）の境界で、かつマイクロレンズ１３の
端部となるような位置に収束する。これはマイクロレン
ズ１３の焦点距離ｆが上述したようにｆ＝２ｔであるた
めであり、図１３に示すように、鏡像のマイクロレンズ
１３ａと鏡像の対向基板１５ａとの境界が焦点距離ｆ＝
２ｔとなる位置に相当するためである。そして、この点
に収束した反射光Ｌ₂は鏡像のマイクロレンズ１３ａ
（マイクロレンズ１３）を透過して発散角±θ_ref＝±
θ（全角＝２θ、この場合±θ_ref＝±θ_maxとなる）
で広がって出射していく。

【００８９】なお、図１２では、光路が反射電極５０の
端部に接触しているが、この図１２に対応する光路の展
開図である図１３では、光路が反射電極５０の端部に接
触していない。これは、図１０ないし図１３に示してい
る反射電極５０同士の間の間隔を、説明の便宜上、実際
よりも大きく記載しているためであり、矛盾するもので
はない。

【００９０】上記の説明では、液晶パネル１１の表面に
垂直な方向から一方向のみ傾斜して（図１２・図１３で
は、図面右方向に傾斜）入射光Ｌ₁が入射した場合につ
いて説明したが、逆方向に角度θだけ傾斜（−θ、図面
左方向に傾斜）した場合であっても、反射光Ｌ₂の発散
角は±θ_ref＝±θ（全角＝２θ）となる。

【００９１】したがって、焦点距離ｆ＝２ｔの条件でマ
イクロレンズ１３の焦点距離ｆを設定した場合では、発
散角±θで入射した入射光Ｌ₁の反射光Ｌ₂も同じ大き
さの発散角±θを有していることになる。すなわち、本
実施の形態における液晶表示素子１０に発散角±θの入
射光Ｌ₁が入射したとしても、得られる反射光Ｌ₂も同
じ大きさの発散角±θを有していることになり、従来の
液晶表示素子と比較して入射光Ｌ₁の発散角θが拡大す
ることなく保存されている。

【００９２】このように、本実施の形態における液晶表
示素子１０を用いれば、図１に示すように、光源６から
の光を液晶表示素子１０に照射する際に、液晶パネル１
１における液晶層１７に生じている液晶分子１７ａ…の
配向乱れ領域に光を照射することがない。したがって、
対向電極１６と反射電極５０…との間に、ライン駆動反
転により電圧が印加されて反射電極５０・５０同士の間
に電界が生じることにより、液晶分子１７ａ…の配向が
部分的に乱れても、配向が正常な領域のみに効率的に光
を照射できる。

【００９３】しかも、本実施の形態における液晶表示素
子１０では、マイクロレンズアレイ１２が備えているマ
イクロレンズ１３…が、該マイクロレンズ１３と反射電
極５０との間の距離ｔよりも大きい焦点距離ｆを有して
いる。

【００９４】そのため、液晶パネル１１に入射した入射
光Ｌ₁が反射電極５０で反射される場合でも、入射光Ｌ
₁の発散角θが保存される。その結果、反射電極５０で
反射された反射光Ｌ₂は、隣接するマイクロレンズ１３
から出射することがなく、入射したマイクロレンズ１３
から出射するとともに、この反射光Ｌ₂は散乱すること
がなく投影レンズ８に到達する。

【００９５】それゆえ、光源６から投影レンズ８に至る
までの光路において、光源６からの光のロスを解消する
ことができるため、上記液晶表示素子１０を用いた液晶
プロジェクタ５では、従来よりもより一層明るく、かつ
高品位の画像をスクリーン９上に表示することができ
る。また、液晶表示素子１０からの反射光Ｌ₂が投影レ
ンズ８に入射する際に、該投影レンズ８でケラレること
もないため、光源６からの光の利用効率をさらに向上さ
せることができる。

【００９６】なお、上述した説明では、入射光Ｌ₁の発
散角θとして最大受光角度θ_maxを用いてマイクロレン
ズ１３の作用および効果を説明したが、発散角θとして
はこれに限定されるものではなく、幾何光学的に考慮す
れば、発散角θがθ_max以下の任意の角度であっても成
立することは明らかである。

【００９７】また、図１０および図１１を用いて説明し
たような、液晶パネル１１の表面に対して垂直に入射光
Ｌ₁が入射した場合に得られる反射光Ｌ₂の発散角θ
_ref＝θ₁は、図１２および図１３に示すような入射光
Ｌ₁が傾斜して入射する場合の反射光Ｌ₂の発散角θ
_ref＝θとほぼ等しい。そのため、入射光Ｌ₁の入射す
る方向によって反射光Ｌ₂の発散角θ_refが変化するよ
うなことはないとして構わない。

【００９８】本実施の形態におけるマイクロレンズ１３
…の焦点距離ｆは、上述したように、マイクロレンズ１
３と該マイクロレンズ１３に対応する反射電極５０との
間の距離ｔよりも大きいことが好ましい。焦点距離ｆが
上記距離ｔよりも長くなると、反射電極５０上に集光さ
れる入射光Ｌ₂は、点状のスポットとしてではなくある
程度の大きさの面積を有する面状のスポットとなる。

【００９９】上記光源６から照射される光の発散角がθ
であるとすると、入射角±θを有する入射光Ｌ₁がマイ
クロレンズ１３に入射した場合、図２０において説明し
たように、±θが最大受光角度θ_maxの場合を除き、反
射光Ｌ₂の一部の出射角θ_refは、θよりも大きくなる
ことがわかる。

【０１００】この状態では、入射光Ｌ₁が垂直よりθ
_max以下の入射角でマイクロレンズ１３に入射して反射
電極５０により反射されても、その反射光Ｌ₂は隣接す
るマイクロレンズ１３から出射することがない。そのた
め、液晶表示素子１０に入射した光が大きな発散角θ
_refを有して反射されることを回避することができる。

【０１０１】なかでも、特に、焦点距離ｆは、上述した
ようにｆ＝２ｔに設定されていることが特に好ましい。
ここで、この焦点距離ｆの範囲をｔ＜ｆ＜２ｔ、ｆ＝２
ｔ、ｆ＞２ｔの三つの場合に分けて各焦点距離ｆの範囲
の特徴について説明する。

【０１０２】まず、焦点距離ｆの範囲がｔ＜ｆ＜２ｔと
なる場合では、入射光Ｌ₁の入射角θがθ_max以下のあ
る角度（説明省略）以下であれば、出射光Ｌ₂の出射角
θ_refはθ_maxを超えることがないという効果を奏する
ことはできるものの、隣接するマイクロレンズ１３から
出射する一部の反射光Ｌ₂の出射角θ_ref以上の入射角
に対してはθ_maxよりも大きくなってしまう。そのた
め、このような反射光Ｌ₂が投影レンズ８に達しても、
該投影レンズ８で反射光Ｌ₂がケラレてしまう。そのた
め、入射光Ｌ₁の入射角θを最大受光角度θ_maxよりも
十分に小さくしなければならない。

【０１０３】次に、焦点距離ｆがｆ＝２ｔの場合では、
マイクロレンズ１３と反射電極５０との間の距離ｔに対
して焦点距離ｆを２倍にしている。そのため、マイクロ
レンズ１３の形状がたとえば図３（ａ）・（ｂ）に示す
ような正方形であるとすると、このマイクロレンズ１３
に入射した入射光Ｌ₁は、該マイクロレンズ１３に対応
する反射電極５０上に、マイクロレンズ１３の一辺の１
／２の大きさの辺を有する（すなわち、面積に換算すれ
ば１／４の大きさとなる）正方形スポットとして集光さ
れる。

【０１０４】このとき、入射光Ｌ₁が発散角θを有して
入射したとしても、反射電極５０上において、上記スポ
ットの端部が隣接する反射電極５０の境界にまで達する
ような入射角θ＝θ_max（最大受光角度）を越えて入射
光Ｌ₁が入射しない限りは、反射光Ｌ₂は隣接するマイ
クロレンズ１３から出射するようなことがない。

【０１０５】さらに、この場合では、入射光Ｌ₁の入射
角θと反射光Ｌ₂の出射角θ_refとが等しくなるため、
光源６から液晶表示素子１０に照射される入射光Ｌ₁の
入射角θは、反射光Ｌ₂となっても保存されることにな
る。そのため、液晶表示素子１０に対して特別な考慮を
行う必要がなく、光学系に合わせて投影レンズ８を選択
することができる。

【０１０６】焦点距離ｆの範囲がｆ＞２ｔの場合では、
図１１や図１３に示すような鏡像としてのマイクロレン
ズ１３ａの外側に焦点が位置することになる。そのた
め、最大受光角度θ_maxに達するまでの角度であれば、
隣接するマイクロレンズ１３から反射光Ｌ₂が出射する
ようなことはないが、最大受光角度θ_maxの大きさが焦
点距離ｆの大きさに依存することになる。すなわち、焦
点が鏡像のマイクロレンズ１３ａの外側に離れていくに
伴って、最大受光角度θ_maxが小さくなっていく。その
結果、焦点距離ｆが大きくなるほどマイクロレンズ１３
の集光効果が低下することになる。

【０１０７】上記の理由から、マイクロレンズ１３の焦
点距離ｆがｆ＝２ｔであれば、最大受光角度θ_maxを最
も大きい角度とすることができる。そのため、マイクロ
レンズ１３により集光できる光量を最も大きくすること
ができることになる。それゆえ、マイクロレンズ１３の
焦点距離ｆとしてはｆ＝２ｔが最も好ましい条件である
と言える。

【０１０８】上述した焦点距離ｆがｆ＝２ｔとなってい
ることが特に好ましい理由についてより具体的に説明す
る。今、投影レンズ８のＦ値をＦ_pとすると、該投影レ
ンズ８に入射し得る入射光Ｌ₁の発散角θは、次式
（３）で示す範囲内となる。そのため、マイクロレンズ
１３から出射する反射光Ｌ₂の発散角θ_refもこの範囲
内に収まっていることが好ましい。

【０１０９】 θ_ref＝±ｔａｎ^-1（１／２Ｆ_p）・・・（３）ここで、マイクロレンズ１３の焦点距離をｆ_micro、Ｆ
値をＦ_micro、直径をＤ_microとして、まず、マイクロ
レンズ１３からの反射電極５０までの距離ｔの設定を行
う。上記投影レンズ８の受光角がマイクロレンズ１３か
らの反射光Ｌ₂の出射角（発散角）θ_refに等しいとし
て、次式（４）のように置く。

【０１１０】Ｆ_micro＝Ｆ_p・・・（４）このとき、上記焦点距離ｆ_microは次式（５）で表され
る。

【０１１１】ｆ_micro＝Ｆ_pＤ_micro・・・（５）マイクロレンズ１３の焦点距離ｆ＝ｆ_microは、マイク
ロレンズ１３とこれに対応する反射電極５０との間の距
離ｔの２倍となっている。そのため、マイクロレンズ１
３の位置は、反射電極５０から次式（６）で表される距
離ｔの位置にある。

【０１１２】ｔ＝Ｆ_pＤ_micro／２・・・（６）次に、光の利用効率について考える。まず、画素ピッチ
がｐであるとし、画像信号が液晶層１７に印加される際
に、画素間での液晶分子１７ａ…の配向が乱れている領
域（以下、配向乱れ領域とする）の一辺の幅と画素ピッ
チとの比をｄとすると、反射電極５０（画素）として表
示に利用できる有効面積ｓ₁は次式（７）で表される。

【０１１３】ｓ₁＝ｐ²（１−２ｄ）²・・・（７）この有効面積ｓ₁は、マイクロレンズ１３が存在しない
場合の画素（反射電極５０）において、有効な表示に用
いることができる面積に他ならない。そのため、配向乱
れ領域の面積（式（７）では比ｄ）を減少させない限
り、光の利用効率を向上させることができない。なお、
ここでは、一つのマイクロレンズ１３は図３（ａ）・
（ｂ）のごとく正方形であり、一つの画素の四辺すべて
に配向乱れ領域があるとしている。

【０１１４】上述した各式から、配向乱れ領域を避けて
入射光Ｌ₁が入射する場合について考える。図１４は、
入射光Ｌ₁の発散角θがθ＝θ₀である際に、液晶分子
１７ａ…が正常な状態で配向している領域（以下、正常
領域とする）７１と配向乱れ領域７２との境界（破線で
示している領域）に上記入射光Ｌ₁が透過する場合につ
いて示している。ここで、θ₀の傾き方向は、便宜上、
図１４中に示した方向のみで、紙面に対して前後方向に
ついては傾いていないとしている。

【０１１５】上記入射光Ｌ₁が有する発散角θ₀は、配
向乱れ領域７２を透過しないで、正常領域７１のみを透
過し得る限界の発散角θであるとする。そのため、入射
光Ｌ₁は、ちょうど液晶層１７の対向基板１５側にあ
り、配向乱れ領域７２と正常領域７１との境界を通過す
る。ここで、上記入射光Ｌ₁はマイクロレンズ１３を介
して入射している。このマイクロレンズ１３の焦点距離
ｆはｆ＝２ｔであるので、入射光Ｌ₁はマイクロレンズ
１３から反射電極５０までの上記距離ｔの２倍となる位
置（ＴＦＴ基板１４中となる位置）に収束することにな
る。

【０１１６】しかしながら、マイクロレンズ１３から距
離ｔとなる位置に反射電極５０が存在するので、この反
射電極５０により入射光Ｌ₁は全て反射されて反射光Ｌ
₂（図１４には図示せず）となる。そのため、液晶表示
素子１０の表面に対して垂直な方向から角度θ₀の範囲
（すなわち、０°＜θ＜θ₀）内の発散角θで入射する
入射光Ｌ₁は、反射電極５０によって１００％反射され
ることになる。そのため、上記角度θ₀は、次式（８）
で表すことができる。

【０１１７】 θ₀＝ｔａｎ^-1（ｐ（１−４ｄ）／２ｆ_micro）・・・（８）一方、入射光Ｌ₁の発散角θが上記発散角θ₀よりも大
きい場合、つまり、入射光Ｌ₁の発散角θがθ₀＜θ＜
θ_maxの範囲内にある場合には、図１５に示すように、
マイクロレンズ１３により集光された入射光Ｌ₁の一部
が配向乱れ領域７２を透過することになる。そこで、こ
のときの入射光Ｌ₁の反射率について、具体的な数値を
用いて考える。なお、図１５では、発散角θとして最大
受光角度θ_maxを例に挙げている。

【０１１８】まず、画素ピッチｐをｐ＝２８μｍとし、
一つの画素に生ずる配向乱れ領域７２の面積の幅が画素
ピッチの１０％（すなわち、ｄ＝０．１）であるとし、
マイクロレンズ１３のＦ値であるＦ_microを、Ｆ_micro
＝２．５とすると、焦点距離ｆ_microは、上記式（５）
から、次のように算出される。なお、画素ピッチｐとマ
イクロレンズ１３の直径Ｄ_microは同一の長さである。

【０１１９】ｆ_micro＝２．５×２８＝７０μｍまた、マイクロレンズ１３に入射する入射光Ｌ₁におい
て、液晶層１７における配向乱れ領域７２を透過しない
で、正常領域７１のみを透過し得る限界の発散角（入射
角）θ₀は、上記（８）式から次のように算出される。

【０１２０】θ₀＝ｔａｎ^-1（２．８×（１−４×０．
１）／２×７０）＝６．８° そのため、入射光Ｌ₁の入射角θが、０°＜θ＜６．８
°（範囲）の範囲内である場合、すなわち、図１４に
示すような入射光Ｌ₁の発散角θが０°＜θ＜θ₀の範
囲内では、配向乱れ領域７２に入射光Ｌ₁が照射されな
いので、入射光Ｌ₁はほぼ１００％反射される。

【０１２１】一方、投影レンズ８に入射できる液晶表示
素子１０からの反射光Ｌ₂（図１５には図示せず）の発
散角θ_refは、上記式（３）および（４）から次のよう
に算出される。この投影レンズ８に入射できる反射光Ｌ
₂の発散角θ_refが最大入射角度θ_maxとなる。

【０１２２】θ_ref＝±ｔａｎ^-1（１／（２×２．
５））＝１１．３° ここで、入射角θ＝反射角θ_refがθ_maxである場合で
も、上記距離ｔが焦点距離ｆの１／２の距離となる位置
であるため、反射電極５０上のスポットの幅はＤ_micro
／２＝１４μｍで範囲の場合と同じである。しかしな
がら、図１５に示すように、上記スポットのうち、配向
乱れ領域７２に入射したスポットの領域は有効に反射さ
れない。配向乱れ領域の反射率を０％と仮定し、この場
合の入射光Ｌ₁の反射率を算出すると、次式（９）のよ
うになる。

【０１２３】反射率＝（スポット幅−配向乱れ領域の幅）／スポット幅・・・（９）＝（１４−２８×０．１）／１４＝０．８つまり、入射光Ｌ₁の入射角θが最大入射角度θ_maxで
ある場合には、入射光Ｌ₁のほぼ８０％が反射されるこ
とになる。ただし、反射電極５０での反射光Ｌ₂の一部
は配向乱れ領域を通過するため、この反射率よりも若干
高くなる。

【０１２４】上記の結果から、入射光Ｌ₁の入射角θが
６．８°＜θ＜１１．３°（範囲）の範囲内であれ
ば、反射光Ｌ₂の光量は１００％から８０％にまで減少
することになる。そこで、この範囲の平均反射光量を９
０％として考え、上記範囲と範囲とを加重平均すれ
ば、入射光Ｌ₁における入射角θの範囲が０°＜θ＜１
１．３°の範囲内では、入射する入射光Ｌ₁の９６％を
表示に利用することができる。すなわち、入射光利用効
率は９６％である。

【０１２５】これに対して、マイクロレンズ１３が備え
られていない液晶表示素子の場合について考えると、一
つの画素が正方形状であってその面積をｓ₀とした場
合、このｓ₀は画素ピッチｐの二乗で表すことができる
（ｓ₀＝ｐ²）。そこで、上記式（７）より、マイクロ
レンズ１３が備えられていない状態の入射光利用効率
は、次のように算出できる。

【０１２６】ｓ₁＝ｓ₀×（１−２×０．１）² ｓ₁／ｓ₀＝入射光利用効率＝０．６４これにより、マイクロレンズ１３が備えられていない場
合の入射光利用効率（０．６４＝６４％）とマイクロレ
ンズ１３を備えている場合の入射光利用効率（９６％）
とを比較すると、マイクロレンズ１３を備えている場合
であれば、備えていない場合に比べて、１．５倍の入射
光利用効率を有していることになる。

【０１２７】以上のように、本実施の形態における液晶
表示素子は、複数の画素を備えているとともに、少なく
とも１つの画素に対応するように複数のマイクロレンズ
を備えており、このマイクロレンズにより入射する光を
集光する際に、液晶層における液晶分子の配向が部分的
に乱れている領域を避けて光が集光されるように、その
焦点距離を設定している。

【０１２８】通常、上記反射型液晶表示素子における画
素の全ての領域が、有効に表示に利用される訳ではな
い。たとえば、ライン反転駆動やドット反転駆動は、液
晶分子に印加される画像信号が交流電圧であるために、
隣接する画素間の境界領域や、この境界の近傍の反射電
極上に液晶分子に対して形成される電界が基板間が対向
する方向だけでなく、隣接する画素間にも電界が形成さ
れる。そのため、液晶分子の配向の乱れる配向乱れ領域
を形成するため、入射する光に不均一な変調を与え、画
像のコントラストの低下を招来することになる。

【０１２９】しかしながら、配向乱れ領域が発生して
も、入射光を収束するマイクロレンズが、この領域に入
射光を照射しないように、すなわちこの配向乱れ領域を
表示に利用しないようにすれば、画素における実効的な
反射面積率を１００％に近づけ、光の利用効率を向上さ
せることができる。

【０１３０】また、入射光の発散角によりマイクロレン
ズで集光される入射光の集光スポットの面積が広がるこ
とを考慮した上で、入射光を配向乱れでない領域に集光
させれば、光の利用効率をより向上させて、高コントラ
ストかつ高品位の表示を実現した画像を得ることができ
る。

【０１３１】さらに、上記マイクロレンズの焦点距離
は、該マイクロレンズと上記反射部との間の距離よりも
大きくなっていることが好ましく、上記マイクロレンズ
の焦点距離は、該マイクロレンズと上記反射部との間の
距離の約２倍となっていることが特に好ましい。これに
より、光の利用効率をより一層向上させることができ
る。

【０１３２】また、上記の反射型液晶表示素子を用いた
拡大投影型の液晶表示装置は、表示される画像の輝度お
よびコントラストを従来よりも一層向上させたものとす
ることができる。

【０１３３】〔実施の形態２〕本発明の実施の他の形態
について、図１６ないし図１８に基づいて説明すれば以
下の通りである。なお、本実施の形態では、前記実施の
形態と同様に、反射型表示素子として液晶表示素子を例
に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではな
い。また、前記実施の形態と同様の機能を有する構成に
ついては、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【０１３４】本実施の形態にかかる液晶表示素子（反射
型液晶表示素子）２０は、図１６に示すように、一対の
透光性基板からなる液晶パネル２１における一方の透光
性基板２５に複数のマイクロレンズ２３…が一体化され
て備えられている構成となっている。

【０１３５】この液晶表示素子２０は、一対の透光性基
板であるＴＦＴ基板１４と対向基板２５とが対向してそ
の間に図示しない液晶層を封入して液晶パネル２１を構
成している。また、マイクロレンズ２３…は対向基板２
５に一体化されて設けられているため、液晶パネル２１
とマイクロレンズ２３…とは一体化されて液晶表示素子
２０を構成していることになる。

【０１３６】上記ＴＦＴ基板１４の表面には、液晶表示
素子２０の各画素毎に対応するように設けられている複
数の反射電極５０…が、マトリクス状に配列されてい
る。また、この反射電極５０…は画素列５０ａ…として
配置され、各画素列５０ａ毎に同極性の画像信号が印加
されるようになっている。これら各構成については、前
記実施の形態１における液晶パネル１１と同様である。

【０１３７】ＴＦＴ基板１４に対向する対向基板２５の
対向面には、対向電極１６が形成されている。また、こ
の対向基板２５における対向面とは反対側の面、すなわ
ち、対抗基板２５におけるＴＦＴ基板１４とは対向して
いない側の面には、図１６に示すように、複数の反射電
極５０…のそれぞれ一つに少なくとも対応するようにし
て複数のマイクロレンズ２３…が設けられている。

【０１３８】これら複数のマイクロレンズ２３…は、対
向基板２５に一体化されるようにして設けられており、
各マイクロレンズ２３…はＴＦＴ基板１４における反射
電極５０…に正確に対応するように位置合わせされてい
る。なお、図１６では、便宜上三つのマイクロレンズ２
３ａ・２３ｂ・２３ｃのみを図示している。

【０１３９】また、本実施の形態における液晶表示素子
としては、図１７に示すように、一つの正方形状のマイ
クロレンズ３３が一つの反射電極５０に個々に対応する
ようにして対向基板３５に一体化するように設けられて
いる液晶表示素子３０であってもよい。この液晶表示素
子３０は、上記液晶表示素子２０と同様に、液晶パネル
３１とマイクロレンズ３３…とが一体化された構成とな
っている。

【０１４０】液晶表示素子３０の具体的な構成について
説明すると、ＴＦＴ基板１４と対向基板３５とが対向し
てその間に図示しない液晶層を封入して液晶パネル３１
がなっている。さらに対向基板３５にマイクロレンズ３
３…が設けられているため、液晶パネル３１とマイクロ
レンズ３３…が一体化されて液晶表示素子３０を構成し
ている。

【０１４１】なお、図１７では、便宜上、三つの画素列
５１・５２・５３の個々の画素５０に対応するマイクロ
レンズ３３…（すなわち、画素列５１の画素５０…に対
応するマイクロレンズ３４ａ・３４ｂ・３４ｃ、画素列
５２の画素５０…に対応するマイクロレンズ３５ａ・３
５ｂ・３５ｃ、および画素列５３の画素５０…に対応す
るマイクロレンズ３６ａ・３６ｂ・３６ｃ）の九個のみ
を図示している。

【０１４２】このような液晶表示素子２０または３０が
備えているマイクロレンズ２３…または３３…は、前記
実施の形態１と同様に、その焦点距離ｆが対応する反射
電極５０までの距離ｔよりも大きく設定されているもの
となっており、特に、焦点距離ｆがｆ＝２ｔとなってい
ることが好ましい。

【０１４３】本発明にかかる液晶表示素子２０または３
０では、上述したように、焦点距離ｆが上記距離ｔより
も大きく、好ましくは焦点距離ｆ＝２ｔとなっているマ
イクロレンズ２３…または３３…を備えることによっ
て、従来の液晶表示素子よりも明るい表示を実現するこ
とができる。しかしながら、特に、焦点距離ｆ＝２ｔの
条件を満たすマイクロレンズ２３…または３３…では、
前記実施の形態１において示した式（５）から算出した
ように（ｆ_micro＝７０μｍ）、この焦点距離ｆ＝ｆ
_microが非常に短くなってしまうことになる。

【０１４４】そこで、このような焦点距離ｆが非常に短
いマイクロレンズ２３…または３３…を対向基板２５ま
たは３５に一体化する構成として、たとえば、マイクロ
レンズ２３…または３３…を対向基板２５または３５に
埋め込む構成を挙げることができる。

【０１４５】なお、以下の説明では、説明の便宜上、図
１８に示すように、半円筒形状のマイクロレンズ２３…
を対向基板２５に埋め込む場合のみについて説明する
が、対向基板に埋め込むマイクロレンズの構成について
は特に限定されるものではなく、たとえば、上述した円
形状のマイクロレンズ３３…を対向基板３５に埋め込む
構成であってもよく、他の形状のマイクロレンズを他の
形状の対向基板に埋め込む構成であってもよい。

【０１４６】通常、対向基板２５などとして用いられる
ガラス基板は、その厚さが０．５ｍｍ〜１．１ｍｍ程度
である。これに対して、前記式（５）からマイクロレン
ズ２３の焦点距離ｆがｆ_micro＝７０μｍとすることが
できる。そのため、マイクロレンズ２３の焦点は、ガラ
ス基板中で、しかも該マイクロレンズ２３から７０μｍ
に位置しなければならない。

【０１４７】ここで、マイクロレンズ２３から反射電極
５０までの距離ｔは、焦点距離ｆの１／２であり、ガラ
ス基板の屈折率をｎ＝１．５２であると考えると、マイ
クロレンズ２３から液晶層１７までのガラス基板の厚さ
は次のように算出することができる。

【０１４８】ｆ／２×ｎ＝７０／２×１．５２＝５３．２μｍしたがって、液晶層１７の厚さを５μｍ程度と考慮して
も、ガラス基板の厚さは約５０μｍとする必要が生じ
る。そこで、図１８に示すように、対向基板２５の内部
にマイクロレンズ２３…を埋め込むことによって、マイ
クロレンズ２３から反射電極５０までの距離を５０μｍ
とすることができる。

【０１４９】対向基板２５は、少なくとも基板本体２５
ｂと複数のマイクロレンズ２３…とカバーガラス２５ｃ
とからなっており、カバーガラス２５ｃは、カバーガラ
ス用接着樹脂２５ｄによりマイクロレンズ２３…を備え
ている基板本体２５ｂと接着されている。すなわち、図
１８に示すような液晶表示素子２０では、マイクロレン
ズ２３と反射電極５０の間には、対向基板２５そのもの
が存在するのではなく、対向基板５０の一部であるカバ
ーガラス２５ｃが存在していることになる。

【０１５０】対向基板２５に備えられている複数のマイ
クロレンズ２３…を反射電極５０…に対して５０μｍの
間隔を有するように配置する方法としては、たとえば、
次の二つの方法を好適に用いることができる。

【０１５１】第一の方法としては、対向基板２５を後か
ら形成する方法である。具体的には、先にカバーガラス
２５ｃとなる厚さ５０μｍのガラス基板を対向基板２５
として液晶パネル２１（図１８には図示せず）を作成す
る。これと並行して、基板本体２５ｂとなるガラス基板
に複数のマイクロレンズ２３…を形成する。その後、液
晶パネル２１のカバーガラス２５ｃに対してマイクロレ
ンズ２３…付きの基板本体２５ｂをカバーガラス用接着
樹脂２５ｄにより貼り合わせる。

【０１５２】第二の方法としては、先に対向基板２５を
形成しておく方法である。具体的には、基板本体２５ｂ
となるガラス基板にマイクロレンズ２３…を形成した後
に、カバーガラス２５ｃとなるガラス基板をカバーガラ
ス用接着樹脂２５ｄにより貼り合わせてマイクロレンズ
２３…を埋め込んだ対向基板２５を形成する。そして、
この対向基板２５の表面に対向電極２６を形成した後
に、ＴＦＴ基板１４と貼り合わせて液晶層１７を封入す
る。

【０１５３】なお、上記各方法では、カバーガラス２５
ｃを貼り合わせる際に用いるカバーガラス用接着樹脂２
５ｄは、マイクロレンズ２３となる樹脂よりも屈折率の
低いＵＶ硬化型樹脂であることが好ましい。このような
樹脂を用いることで、マイクロレンズ２３となる樹脂と
カバーガラス用接着樹脂２５ｄとの屈折率差によって入
射光を良好に集光することができる。

【０１５４】さらに、マイクロレンズ２３…を埋め込ん
だ対向基板２５の形成方法についても上述した方法に限
定されるものではない。上述した各方法以外に、様々な
方法などを用いることによっても、本発明にかかる液晶
表示素子２０を製造することが可能である。

【０１５５】なお、上記液晶表示素子２０または３０を
本発明にかかる液晶プロジェクタ５に用いた場合の構成
および作用、効果については、前記実施の形態１と同様
であるため、その説明は省略する。

【０１５６】以上のように、本実施の形態にかかる反射
型液晶表示素子は、マイクロレンズが対向基板に一体化
している、すなわち、対向基板とマイクロレンズアレイ
とが一体化している構成である。そのため、液晶表示素
子における一つの画素の実効的な反射面積率を１００％
に近づけることができる。また、この反射型液晶表示素
子を用いてなる拡大投影型の液晶表示素子は、高輝度、
かつ高品位な画質を実現することができる。

【０１５７】さらに、マイクロレンズが液晶表示素子を
構成する対向基板に一体化されていれば、ＴＦＴ基板と
対向基板とを位置合わせして貼り合わせることにより液
晶表示素子が製造されることになる。すなわち、液晶表
示素子の製造過程において、マイクロレンズを位置合わ
せして貼り合わせるという工程を省略することができ
る。その結果、液晶表示素子の製造方法を簡素化するこ
とができる。

【０１５８】上述した各実施の形態において、液晶表示
素子の表示モードとしては、垂直配向の複屈折モードを
例に挙げて説明したが、この表示モードとしてはこのモ
ードに限定されるものではない。たとえば、水平配向の
ＴＮモードなど他の表示モードを用いた場合であって
も、本発明にかかる液晶表示素子および液晶表示装置
は、好適な画像を表示することができる。

【０１５９】以上の各実施の形態では、表示素子として
液晶表示素子を例に挙げて説明してきたが、本発明は、
外部から入射した光を反射する反射部と、反射部で反射
された光が外部に出射可能となっている表示素子に適用
可能な構成となっている。そのため、本発明にかかる表
示素子の構成は、上述した液晶表示素子に対してのみ限
定されるものではない。本発明にかかる表示素子の構成
は、特に、表示素子上が画素のような複数の素子に区切
られており、各素子の間隔が光の利用効率に影響を及ぼ
すような表示素子に好適な構成となっている。

【０１６０】たとえば、ＤＭＤ（Digital Miller Devic
e ）は、液晶を用いないが、複数の画素により構成され
ている表示素子であり、光源部と投影レンズ、および光
学系を加えてプロジェクタとして用いられている。この
ＤＭＤは、反射板の角度を変化させることで、入射した
光を投影レンズの方向に反射させるか否かを選択し、画
像を表示している。それゆえ、液晶表示素子を用いたプ
ロジェクタとは投影光学系が大変似ている。

【０１６１】このＤＭＤでは画像の表示に液晶を用いて
いないが、画素と画素との間には表示に寄与しない領域
があり、入射光を１００％反射しているわけではない。
したがって、本発明の構成をＤＭＤに適用することによ
って、より光の利用効率の高い表示素子を実現すること
ができる。

【０１６２】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の反射型表示素子
は、以上のように、入射した光を反射する反射部を備え
た複数の画素と、該複数の画素に対応するようにして設
けられたマイクロレンズとを備えている反射型表示素子
において、上記マイクロレンズは、反射効率の低い領域
を避けて上記光を集光する構成である。

【０１６３】それゆえ、上記構成をたとえば液晶表示素
子に適応したとすると、液晶層に配向乱れの領域が発生
しても、入射する光を収束するマイクロレンズが、この
領域に光を照射しないようにしている。そのため、画素
における実行的な反射面積率を１００％に近づけ、光の
利用効率を向上させることができるという効果を奏す
る。

【０１６４】本発明の請求項２記載の反射型表示素子
は、以上のように、上記請求項１記載の構成に加えて、
上記マイクロレンズの焦点距離は、該マイクロレンズと
上記反射部との距離よりも大きい構成である。

【０１６５】それゆえ、上記構成では、表示素子に入射
した入射光が反射部により反射された後に、隣接するマ
イクロレンズから出射するようなことがない。そのた
め、入射光は、反射部で反射された後、所定の発散角を
有する光として出射することになる。その結果、表示素
子の光の利用効率を向上させて、表示される画像の輝度
や表示品位を十分に向上させることができるという効果
を奏する。

【０１６６】本発明の請求項３記載の反射型表示素子
は、以上のように、上記請求項１または２記載の構成に
加えて、上記マイクロレンズの焦点距離は、該マイクロ
レンズと上記反射部との距離の約２倍となっている構成
である。

【０１６７】それゆえ、上記構成では、入射する光の発
散角が最大受光角度以下の角度であれば、入射する光の
発散角と反射部で反射された反射光の発散角とを等しく
することができる。そのため、入射する光の発散角を保
存することができるという効果を奏する。

【０１６８】しかも、焦点距離が上記のように設定され
ていれば、該焦点距離がマイクロレンズと反射部との間
の距離よりも長いという条件下において、最大受光角度
を最も大きい値とすることができる。そのため、マイク
ロレンズにより集光できる光量を最も大きくすることが
できるという効果も合わせて奏する。

【０１６９】本発明の請求項４記載の反射型表示素子
は、以上のように、上記請求項１、２または３記載の構
成に加えて、上記マイクロレンズは、上記反射型表示素
子を構成する基板に一体化されて備えられている構成で
ある。

【０１７０】それゆえ、上記構成では、マイクロレンズ
が電極付き基板の一方に一体化されているため、マイク
ロレンズを画素に位置合わせして貼り合わせる必要がな
くなる。その結果、反射型表示素子の製造方法をより簡
素化することができるという効果を奏する。また、マイ
クロレンズの焦点距離が短い場合には、マイクロレンズ
を電極付き基板に埋め込むことによって、焦点距離を最
適に設定することができるという効果も合わせて奏す
る。

【０１７１】本発明の請求項５記載の反射型表示装置
は、以上のように、請求項１から４の何れか１項に記載
の反射型表示素子を備えている構成である。

【０１７２】それゆえ、上記構成では、特に、拡大投影
型の表示装置であれば、その表示品位をさらに向上させ
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態にかかる液晶表示素子を
用いてなる、本発明にかかる液晶プロジェクタの構成を
示す模式図である。

【図２】図１の液晶表示素子における画素とマイクロレ
ンズとの対応関係を示す説明図である。

【図３】（ａ）は、図１の液晶表示素子における画素と
マイクロレンズとの対応関係の他の例を示す説明図であ
り、（ｂ）は、（ａ）に示す一つのマイクロレンズの構
成を示す斜視図である。

【図４】（ａ）は、図１の液晶表示素子に駆動電圧が印
加されていない場合における液晶プロジェクタの動作の
状態を示す模式図であり、（ｂ）は、図２の液晶表示素
子に駆動電圧が印加された場合における液晶プロジェク
タの動作の状態を示す模式図である。

【図５】本発明の液晶表示素子における液晶層の液晶分
子に画像信号が印加されない場合の配向状態を示す模式
図である。

【図６】本発明の液晶表示素子における液晶層の液晶分
子に画像信号がフィールド反転駆動により印加された場
合の配向状態を示す模式図である。

【図７】図６の液晶表示素子を用いた液晶プロジェクタ
において、入射した光の光路を示す説明図である。

【図８】本発明の液晶表示素子における液晶層の液晶分
子に画像信号がライン反転駆動により印加された場合の
配向状態を示す模式図である。

【図９】図８の液晶表示素子を用いた液晶プロジェクタ
において、入射した光の経路を示す説明図である。

【図１０】図１の液晶表示素子に、該液晶表示素子の表
面に対して垂直となる方向から入射する光の経路を示す
断面図である。

【図１１】図１０の液晶表示素子における反射電極を折
り返しの境界として展開し、上記光の経路を示す光路展
開図である。

【図１２】図１の液晶表示素子に、該液晶表示素子の表
面に対して垂直となる方向から傾斜して入射する光の経
路を示す断面図である。

【図１３】図１２の液晶表示素子における反射電極を折
り返しの境界として展開し、上記光の経路を示す光路展
開図である。

【図１４】図１の液晶表示素子に、発散角θ₀の入射光
が入射する状態を示す断面図である。

【図１５】図１の液晶表示素子に、最大受光角度θ_max
の入射光が入射する状態を示す断面図である。

【図１６】本実施の他の形態にかかる液晶表示素子にお
ける画素とマイクロレンズとの対応関係を示す説明図で
ある。

【図１７】図１６の液晶表示素子における画素とマイク
ロレンズとの対応関係の他の例を示す説明図である。

【図１８】図１６の液晶表示素子において、マイクロレ
ンズが対抗基板に埋め込まれた状態を示す断面図であ
る。

【図１９】比較例の液晶表示素子に、該液晶表示素子の
表面に対して垂直となる方向から入射する光の光路を示
す断面図である。

【図２０】比較例の液晶表示素子に、該液晶表示素子の
表面に対して垂直となる方向から傾斜して入射する光の
光路を示す断面図である。

【図２１】比較例の液晶表示素子に、該液晶表示素子の
表面に対して垂直となる方向から傾斜して入射する光の
光路の他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０反射型液晶表示素子（反射型表示素子）１１液晶パネル１３マイクロレンズ１５対向基板（基板）１７液晶層１７ａ液晶分子２０反射型液晶表示素子（反射型表示素子）２１液晶パネル２３マイクロレンズ２５対向基板（基板）３０反射型液晶表示素子（反射型表示素子）３１液晶パネル３３マイクロレンズ３５対向基板（基板）４０反射型液晶表示素子（反射型表示素子）４３マイクロレンズ５０反射電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田隆滋大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射した光を反射する反射部を備えた複数
の画素と、該複数の画素に対応するようにして設けられたマイクロ
レンズとを備えている反射型表示素子において、上記マイクロレンズは、反射効率の低い領域を避けて上
記光を集光することを特徴とする反射型表示素子。
【請求項２】上記マイクロレンズの焦点距離は、該マイ
クロレンズと上記反射部との距離よりも大きいことを特
徴とする請求項１記載の反射型表示素子。
【請求項３】上記マイクロレンズの焦点距離は、該マイ
クロレンズと上記反射部との距離の約２倍となっている
ことを特徴とする請求項１または２記載の反射型表示素
子。
【請求項４】上記マイクロレンズは、上記反射型表示素
子を構成する基板に一体化されて備えられていることを
特徴とする請求項１、２または３記載の反射型表示素
子。
【請求項５】請求項１から４の何れか１項に記載の反射
型表示素子を備えていることを特徴とする表示装置。