KR19990072383A - 공간변조소자및표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공간 변조 소자 및 표시 장치에 관한 것으로, 밝은 표시를 얻는 것을 목적으로 한다．

광원과, 편광 변환 수단과, 광을 변조하는 복수 조의 기본 제어 요소를 포함하는 반사형의 공간 변조 소자(12)와, 입사광의 위상 상태에 의존하여 다른 제 1 및 제 2 산란능을 가지는 산란 요소(14)를 구비하고, 상기 산란 요소(14) 및 상기 공간 변조 소자(12)는 상기 편광 변환 수단에서 방사되고, 상기 산란 요소를 통과한 광이 상기 공간 변조 소자에서 반사되어, 다시 상기 산란 요소를 통과하도록 배치되는 구성으로 한다.

Description

공간 변조 소자 및 표시 장치 {SPATIAL MODULATION DEVICE AND DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 공간 변조 소자 및 표시 장치에 관한 것이다．

액정 표시 장치는 한 쌍의 유리 기판 사이에 액정을 끼우고 있는 공간 변조 소자(액정 패널)와 편광자 및 검광자로 된다. 각 유리 기판은 전극 및 배향막을 가진다．한쪽의 기판의 전극은 작은 면적을 갖는 화소 전극이며, 화소 전극은 액티브 매트릭스 구동 구조와 함께 설치된다．다른 쪽의 기판의 전극은 큰 면적을 갖는 공통 전극이다. 공통 극을 갖는 기판은 컬러 표시를 위해 컬러 필터를 더 포함한다．그러나 컬러 필터는 광을 흡수하므로 이 타입의 액정 표시 장치는 표시가 어둡게 되는 문제점이 있다．

컬러 필터를 이용하지 않고 컬러표시를 할 수 있는 액정 표시 장치가 있다．이 타입의 액정 표시 장치는 다이크로익 미러 등의 색 분리 수단과 3개의 공간 변조 소자로 된다．광원에서 방사된 광은 색 분리 수단에 의해 R, G, B의 색광으로 색 분리되어, 3개의 공간 변조 소자가 분리된 색광의 각각의 광로에 배치된다．그러나 이 타입의 액정 표시 장치는 3개의 공간 변조 소자를 필요로 하므로 비용이 높아 전체의 구성이 커지는 문제점이 있다．

그래서 컬러 필터를 이용하지 않고, 또한 1개의 공간 변조 소자만으로 컬러 표시를 할 수 있는 액정 표시 장치가 제안되어 있다．공간 변조 소자는 복수의 조의 기본 제어 요소를 포함하고, 각 조의 기본 제어 요소는 3개(R, G, B)의 화소 전극으로 된다．이 타입의 액정 표시 장치는 마이크로 렌즈 어레이을 더 포함하고, 각 마이크로 렌즈가 각조의 (3개의 화소 전극마다 설치된다．색 분리 수단으로 색분리된 R광, G광, B광이 각 마이크로 렌즈를 통과하고, 각 마이크로 렌즈를 통과한 R광은 R화소 전극으로 집광되고, G광은 G화소 전극으로 집광되고, B광은 B화소 전극으로 집광되게 되어 있다．

일본국 특개평9-15626호 공보 및 특개평9-105899호 공보는 그러한 액정 표시 장치를 개시하고 있다．이들 공보의 공간 변조 소자는 화소 전극이 반사면을 갖도록 형성되어 단판 반사식 컬러 표시 장치를 구성하고 있다．단판 반사식 컬러 표시 장치는 TFT등을 화소 전극 아래에 배치할 수 있으므로 개구율이 넓게 되고, 단판 통과식 액정 표시 장치보다도 간단한 구조로서 밝은 표시를 얻을 수 있게 된다．또한 일본국 특개평9-105899호 공보는 액정으로서 산란형 액정을 사용하고 있다．

상기 공보에 기재된 단판 반사식 컬러 표시 장치에서는 화소 전극으로 형성되는 반사면은 서로 다른 각도로 기울어지게 형성하고 있고, 각각의 반사면이 색 분리 수단에서 각각 다른 각도로 입사하는 입사광에 직교하게 되어 있다．즉 반사면에 대한 입사광과 반사광이 공통의 광로를 통과하므로 표시를 위해 반사광을 꺼내는 구성이 제한되는 문제가 있다．

종래의 액상결정 표시 장치는 소자(액정 패널)의 양측에 편광자 및 검광자가 배치되어 있고, 편광자 및 검광자는 요드계 편광 필름 또는 안료계 편광 필름으로 구성되어 있고, 이들은 광을 흡수하는 것이므로 표시가 어두워지는 문제가 있다．

본 발명의 목적은 반사광이 입사광과는 다른 광로를 통과하는 반사면을 가지는 공간 변조 소자 및 그것을 사용한 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 표시가 밝은 표시 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 l 실시예에 의한 액정 표시 장치를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 일부인 광원과, 편광 변환 수단과, 색 분리 수단을 나타내는 도면.

도 3은 도 1의 산란 요소의 구성을 나타내는 도면.

도 4는 도 3의 산란 요소의 특징을 설명하는 도면.

도 5는 공간 변조 소자의 구성을 나타내는 개략 단면도.

도 6은 도 6의 공간 변조 소자의 화소 전극을 나타내는 도면.

도 7은 반사면에 입사하는 광의 광로와 반사면에서 반사한 광의 광로가 같은 공간 변조 소자(액정패널)를 나타내는 단면도.

도 8은 도 7의 공간 변조 소자의 변형례를 나타내는 단면도.

도 9는 반사면에 입사하는 광의 광로와 반사면에서 반사한 광의 광로가 다른 공간 변조 소자의 일례를 나타내는 단면도.

도 10은 도 9의 집광 요소와 화소 전극과의 관계를 나타내는 도면.

도 11은 도 10의 공간 변조 소자에의 입사광과 반사광과의 관계의 일례를 나타내는 도면.

도 12는 공간 변조 소자에의 입사광과 반사광과의 관계의 다른 예를 나타내는 도면.

도 13은 도 10의 집광 요소와 반사면과의 관계를 나타내는 사시도.

도 14는 도 10의 집광요소와 반사면과의 관계를 나타내는 단면도.

도 15는 반사면에 입사하는 광의 광로와 반사면에서 반사한 광의 광로가 다른 공간 변조 소자의 다른 예를 나타내는 단면도.

도 16은 도 15의 집광 요소와 화소 전극의 관계를 나타내는 도면.

도 17은 도 15의 집광 요소와 반사면과의 관계를 나타내는 사시도.

도 18은 반사면에 입사하는 광의 광로와 반사면에서 반사한 광의 광로가 다른 공간 변조 소자의 다른 예를 나타내는 단면도.

도 19는 다른 예의 집광 요소와 화소 전극과의 관계를 나타내는 도면.

도 20은 투사형 표시 장치의 예를 나타내는 도면.

도 21은 투사형 표시 장치의 다른 예를 나타내는 도면.

도 22는 도 21의 투사형 표시 장치의 색 분리부와 투사 렌즈와 개구를 나타내는 도면.

도 23은 개구를 가지는 차광판을 나타내는 도면.

도 24는 투사형 표시 장치의 다른 예를 나타내는 도면.

도 25는 투사형 표시 장치의 다른 예를 나타내는 평면도.

도 26은 도 25의 투사형 표시 장치의 수직 단면도.

도 27은 도 25 및 도 26의 개구 및 미러를 나타내는 도면.

도 28은 개구 및 미러의 다른 예를 나타내는 도면.

도 29는 도 25 및 도 26의 광의 광로를 나타내는 도면.

도 30은 투사형 표시 장치의 다른 예를 나타내는 도면.

도 31은 투사형 표시 장치의 다른 예를 나타내는 도면.

도 32는 투사형 표시 장치의 다른 예를 나타내는 도면．

도 33은 투사형 표시 장치의 다른 예를 나타내는 도면.

(부호의 설명)

10...액정 표시장치

12...공간 변조 소자

14...산란 요소

16...광원

18...편광 변환 수단

20...색 분리 수단

22, 24...기판C

26...액정

28...공통 전극

34...화소 전극

44...반사면

46...마이크로 렌즈 어레이

48...광굴절 부재

62...투사 렌즈

64...개구 요소

66...개구 요소

70...집광 렌즈

72...편광 분리막

74...미러

76...4분의 1 파장판

82...공간 변조 소자

본 발명에 의한 공간 변조 소자는 광을 변조하는 복수 조의 기본 제어 요소를 구비하고, 각 조의 기본 제어 요소는 서로 다른 각도의 반사면을 가지며, 상기 기본 제어 요소의 조와 대응하여 설치된 복수의 집광 요소를 구비하고, 하나의 집광 요소에 입사한 광이 1조의 상기 기본 제어 요소의 각각의 반사면에서 반사하여 상기 하나의 집광요소와 정해진 위 관계에 있는 다른 집광 요소에서 출사하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다．

즉 이 공간 변조 소자에서는 반사면에 대하여 반사광이 입사광과는 다른 광로를 통과하고, 입사한 집광 요소와는 다른 집광 요소에서 출사한다．

이 구성과 함께 하기의 특징을 채용할 수 있다．

1조의 기본 제어요소가 3개(R, G, B) 있다．

1조의 기본 제어 요소의 반사면이 대략 대응하는 집광 요소의 기하학 중심 또는 광축과 교차하는 부분을 향하고 있다．

1조의 기본 제어 요소의 반사면이 광학적으로 대략 대응하는 집광 요소의 기하학 중심 또는 광축과 교차하는 부분을 향하고 있다．

1조의 기본 제어 요소의 각 반사면 상의 1점과 소정의 2개의 집광 요소의 중심을 포함하고 또한 상기 반사면과 직교하는 평면이 존재한다．이 경우에 기본 제어 요소의 반사면 상의 1점에서의 법선이 소정의 2개의 집광 요소의 중심을 잇는 선분을 대략 이등분한다．

1조의 기본 제어 요소의 각 반사면 상의 1점과 소정의 2개의 집광 요소의 각각의 중심을 최단 광학 거리로 잇는 두 선분이 존재하고, 상기 두 선분의 상기 반사면 근방 부분을 포함하는 평면이 상기 반사면과 대략 직교한다．이 경우에 1조의 상기 기본 제어 요소의 각 반사면 상의 1점과 소정의 2개의 집광 요소의 각각의 중심을 최단 광학 거리로 잇는 두 선분이 상기 반사면과 대략 동일 각도를 이룬다．

본 발명은 이 공간 변조 소자가 구비되어 있는 표시 장치를 제공한다．

또한 본 발명은 광원과, 편광 변환 수단과, 광을 변조하는 복수 조의 기본 제어 요소를 포함하는 반사형의 공간 변조 소자와, 입사광의 위상 상태에 의존하여 다른 제 1 및 제 2 산란능을 갖는 산란 요소를 구비하고, 상기 산란 요소 및 상기 공간 소자는 상기 편광 변환 수단에서 방사되고, 상기 산란 요소를 통과한 광이 상기 공간 변조 소자에서 반사되어, 다시 상기 산란 요소를 통과하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치를 제공한다．

이 구성과 함께 하기의 특징을 채용할 수 있다．

각 조의 기본 제어 요소는 서로 다른 각도의 반사면을 가진다．

공간 변조 소자는 제 1 제어 신호에 의존하여 공간 변조 소자에 입사하는 광의 위상 상태와 대략 동일한 광의 위상 상태로 광을 공간 변조 소자로부터 출사시키고, 또한 제 2 제어 신호에 따라 공간 변조 소자에 입사하는 광의 위상 상태와 대략 직교하는 위상 상태로 광을 공간 변조 소자로부터 출사시킨다．산란 요소의 제 1 산란능은 제 1 제어 신호에 의존하여 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광을 비교적 작은 산란으로 통과시키고, 산란 요소의 제 2 산란능은 제 2 제어 신호에 의존하여 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광을 비교적 큰 산란으로 근소하게 통과하게 한다．

공간 변조 소자에서 반사되어 산란 요소를 통과하여 오는 광을 투사하기 위한 투사 렌즈와, 투사 렌즈의 내부 또는 상기 투사 렌즈의 근방에 배치된 제 1 개구 요소와, 산란 요소에서 출사한 광을 상기 투사 렌즈로 집광시키는 집광 부재를 구비한다．집광 부재와 제 1 개구 요소는 제 l 제어 신호에 의존하여 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광이 제 l 개구 요소를 실질적으로 통과하고 또한 제 2 제어 신호에 의존하여 공간변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광이 제 1 개구 요소를 실질적으로 통과하지 않도록 배치되어 있다．

제 l 개구 요소가 색 분리 방향으로 긴 개구를 구비하고, 또는 제 1 개구 요소가 색 분리 방향으로 배열한 복수의 개구를 구비한다．

광원의 출사광을 서로 다른 각도로 진행하는 복수의 다른 파장대의 광으로 색 분리하는 색 분리 수단과, 분리된 파장대의 광을 각각 1조의 기본 제어 요소로 집광하는 집광 요소를 더 구비하고 있다．

다른 파장대의 광의 색분리 방향의 산란 요소에의 사영과, 산란 요소에 입사하는 직선 편광의 편광 방향의 산란 요소에의 사영이 대략 직교 또는 평행이 된다．

광원의 광을 받는 제 2 개구 요소를 더 구비한다．편광 변환 수단이 미러와, 평행화 렌즈와, 소정의 편광을 통과하고 또한 그에 직교하는 편광을 반사하는 편광 분리 요소로 되고, 제 2 개구 요소에서 출사하는 무편광이 평행화 렌즈로 대략 평행하게 된 후에 편광 분리 요소로 편광 분리되고, 편광 분리 요소에서 반사된 편광이 평행화 렌즈로 미러에 집광되고 또한 미러에서 반사된 뒤에 편광 분리 요소를 통과하고, 편광 분리 요소를 통과한 편광은 그대로 진행하도록 구성되어 있다．

편광 분리 요소는 무편광을 서로 직교하는 원편광으로 분리한다．또는 편광 분리 요소는 무편광을 서로 직교하는 직선 편광으로 분리한다．이 경우에는 미러의 근방에는 미러에서 반사된 직선 편광을 입사 직선 편광에 직교하는 직선 편광으로 위상 변환하는 위상 변환막이 형성된다．

제 1 개구 요소의 개구와, 제 2 개구 요소의 개구와, 미러가 대략 동일 평면 또는 근방에 배치되어 있고, 제 1 개구 요소의 개구와, 제 2 개구 요소의 개구와, 미러가 대략 동일 직선상에 있지 않다．

복수 조의 공간 변조 소자와 산란 요소와, 복수 조의 공간 변조 소자와 산란 요소에서 출사하는 광을 합성하여 출사하도록 하였다．

또한 본 발명은 광원과 광을 변조하는 복수 조의 기본 제어 요소를 포함하는 투과형의 공간 변조 소자와, 편광 변환 수단과, 입사광의 위상 상태에 의존하여 다른 제 1 및 제 2의 산란능을 가지는 산란 요소를 구비하고, 상기 산란 요소 및 상기 편광 변환 수단은 상기 공간 변조 소자의 한쪽의 측 및 다른 쪽의 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 통과형 표시 장치를 제공한다．

이 구성과 함께 하기의 특징을 채용할 수 있다．

편광 변환 수단이 광원과 공간 변조 소자 사이에 배치된 편광자이다.

공간 변조 소자는 제 1 제어 신호에 의존하여 공간 변조 소자에 입사하는 광의 위상 상태와 대략 동일한 위상 상태로 광을 공간 변조 소자로부터 출사시키고, 또한 제 2 제어 신호에 따라 공간변조 소자에 입사하는 광의 위상 상태와 대략 직교하는 위상 상태로 광을 공간 변조 소자로부터 출사시킨다．산란 요소의 제 1 산란능은 제 1 제어 신호에 의존하여 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광을 비교적 작은 산란으로 통과시키고, 산란 요소의 제 2 산란능은 제 2 제어 신호에 의존하여 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광을 비교적 큰 산란으로 근소하게 통과시킨다．

공간 변조 소자 및 산란 요소를 통과하여 오는 광을 투사하기 위한 투사 렌즈와, 투사 렌즈의 내부 또는 투사 렌즈의 근방에 배치된 제 1 개구 요소와, 공간 변조 소자로부터 출사한 광을 투사 렌즈로 집광시키는 집광 부재를 구비하고, 집광 부재와 제 1개구 요소는 제 1 제어 신호에 의존하여 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광이 제 l 개구 요소를 실질적으로 통과하고 또한 제 2제어 신호에 의존하여 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광이 상기 제 1 개구 요소를 실질적으로 통과하지 않도록 배치되어 있다．

제 1 개구 요소가 색 분리 방향으로 긴 개구를 구비하고, 또는 제 1개구 요소가 색 분리 방향으로 배열한 복수의 개구를 구비한다．

광원의 출사광을 서로 다른 각도로 진행하는 복수의 다른 파장대의 광으로 색 분리하는 색 분리수단과, 분리된 파장대의 광을 각각 1쌍의 기본 제어 요소로 집광하는 집광 요소를 더 구비하고 있다．

다른 파장대의 광의 색 분리 방향의 산란 요소에의 사영과, 산란 요소에 입사하는 직선 편광의 편광 방향의 산란요소에의 사영이 대략 직교 또는 평행이 된다．

광원의 광을 받는 제 2 개구 요소를 더 구비하고, 편광 변환 수단이 미러와, 평행화 렌즈와, 소정의 편광을 통과하고 또한 그와 직교하는 편광을 반사하는 편광 분리 요소로 되고, 제 2 개구 요소에서 출사하는 무편광이 평행화 렌즈로 대략 평행이 된 후에 편광 분리 요소로 편광 분리되고, 편광 분리 요소에서 반사된 편광이 평행화 렌즈로 미러에 집광되고 또한 미러에서 반사된 뒤에 편광 분리 요소를 통과하고, 편광 분리 요소를 통과한 편광은 그대로 진행하도록 구성되어 있다.

편광 분리 요소는 무편광을 서로 직교하는 원편광으로 분리한다．또는 편광 분리 요소는 무편광을 서로 직교하는 직선 편광으로 분리한다．이 경우에 미러의 근방에는 미러에서 반사된 직선 편광을 입사 직선 편광에 직교하는 직선 편광으로 위상 변환하는 위상 변환막이 형성된다．복수 조의 공간 변조 소자와 산란 요소와, 복수 조의 공간 변조 소자와 산란 요소에서 출사하는 광을 합성하여 출사하도록 하였다．

(실시예)

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정 표시 장치(10)를 나타내고 있다．액정 표시장치(10)는 공간 변조 소자(12)와 산란 요소(14)로 된다．화살표 A로 나타낸 바와 같이 편광이 편광 변환 수단(18)(도 2)에서 산란 요소(14)에 입사하게 되어 있다．산란 요소(14) 및 공간 변조 소자(12)는 편광 변환 수단(18)을 통과ㅎ여 방사되고, 산란 요소(14)를 통과한 광이 공간 변조 소자(12)에 입사하고, 이 공간 변조 소자(12)에서 반사되어 다시 산란 요소(14)를 통과하도록 배치된다．

도 2는 도 1의 액정 표시 장치(10)의 일부인 광원(16)과, 편광 변환 수단(18)과, 색 분리 수단(20)을 나타내고 있다．광원(16)은 무편광 광원이고, 편광 변환 수단(18)은 무편광을 직선 편광(또는 원편광)으로 편광 분리한다．도 1에는 편광 변환 수단(18)이 직선 편광을 방사하는 예를 나타내고 있다．편광 변환 수단(18)은 편광 필름이나 편광빔 스플리터 등으로 구성될 수 있고, 색 분리 수단(20)의 앞 또는 색분리 수단(20)의 뒤에 배치될 수 있다.

색 분리 수단(20)은 다이크로익 미러(20G, 20B, 20R)를 포함하고, 광원(16)의 광 중, 적색의 파장대역의 광(R)이 다이크로익 미러(20R)에서 반사되고, 청색의 파장 대역의 광(B)이 다이크로익 미러(20B)에서 반사되고, 녹색의 파장 대역의 광(G)이 다이크로익 미러(20G)에서 반사된다．적색의 광(R), 청색의 광(B) 및 녹색의 광(G)은 색 분리되어 서로 다른 각도로 진행한다.

도 3은 산란 요소(14)의 일례를 나타내는 도면이다. 산란 요소(14)는 굴절률 n0을 가지는 모재 필름에 굴절률n0, n1을 가지는 미소한(예를 들면 직경 수μm에서 수십μm) 분산재(14a)가 분산하여 있는 것이다.

예를 들면 굴절률이 1.5의 폴리스 메타크릴산메틸(PMMA)을 모재 필름으로서 사용하고, 분산재로서 굴절률이 1.5 및 1.6의 복굴절성을 갖는 액정 고분자를 방향성을 가지게 하여 분산함으로써 산란 요소(14)를 구성할 수 있다.

또 동일한 분산재를 사용하고, 모재 필름으로서 굴절률이 1.6의 폴리 카보네이트(PC)를 사용하여도 산란요소(14)를 구성할 수 있다．

즉 복굴절성을 가지는 분산재의 한쪽의 굴절률과 모재 필름의 굴절률이 거의 동일하게 되도록 재료를 선택함으로써 산란 요소(14)를 구성할 수 있다．

상기와 같이 구성하여 얻어진 산란 요소(14)는 입사광의 위상 상태에 의존하여 다른 제 1 및 제 2 산란능을 가질 수가 있다.

예를 들면 도 3에 나타내는 소정의 진동 방향을 가지는 직선 편광 (PL1)이 산란 요소(14)에 입사하면, 도 4에 나타낸 바와 같이 이 직선 편광 (PL1)은 거의 산란하는 일이 없이 그대로 산란 요소(14)를 통과한다．이 때 산란 요소(14)는 제 1 산란능을 나타낸다．직선 편광(PL1)과는 수직인 방향으로 진동하는 직선 편광(PL2)이 산란요소(14)에 입사하면, 도 4에 나타낸 바와 같이 이 직선 편광(PL2)은 크게 산란되어, 그대로 산란 요소(14)를 통과하는 성분은 작다．이 때 산란요소(14)는 제 2 산란능을 나타낸다．산란 요소(14) 및 편광 변환 수단(18)은 직선 편광(PL1)이 제 1 산란능으로서 산란 요소(14)를 통과하도록 배치된다． 편광 변환 수단(18)이 무편광을 원편광으로 편광 분리하는 경우에도, 산란 요소(14)는 소정의 원편광을 비교적 작은 산란으로 통과시키는 제l의 산란능과 다른 원편광 을 비교적 큰 산란으로 근소하게 통과시키는 제 2 산란능을 가진다．

또한 다른 파장대의 광의 색 분리 방향의 산란요소(14)에의 사영과, 산란 요소(14)에 입사하는 직선 편광의 편광 방향의 산란요소(14)에의 사영이 대략 직교 또는 평행이 되도록 되어 있다．즉 직선 편광이 P편광 또는 S편광으로서 산란 요소(14)에 입사하게 되어 있고, 그에 따라 광의 반사를 억제하여 광의 이용 효율을 높이도록 되어 있다．

도 1의 공간 변조 소자(12)는 액정 패널이며, 이와 같은 공간 변조 소자(액정 패널)(12)가 도 5 및 도 6에 도해적으로 나타나 있다．도 1, 도 5 및 도 6에 있어서 공간 변조 소자(액정 패널)(12)는 한 쌍의 유리 기판(22, 24) 사이에 액정(26)을 끼워서 되는 것이다. 유리 기판(22)은 전극(28), 배향(30) 및 블랙 매트릭스(32)를 가진다．유리 기판(24)은 전극(34) 및 배향막(36)을 가진다．액정(26)은 트위스트 네마틱(twisted nematic)형의 액정이며, 배향막(30, 36)은 직교하는 방향으로 러빙되어 있다．

한 쪽의 기판(22)의 전극(28)은 큰 면적을 갖는 공통 전극이고, 다른 쪽의 기판(24)의 전극(34)은 작은 면적을 갖는 화소 전극이다. 화소 전극(34)은 도 6에 나타낸 바와 같이 액티브 매트릭스 구동 구조와 함께 설치된다．액티브 매트릭스 구동 구조는 게이트 버스 라인(38), 드레인 버스라인(40) 및 박막 트랜지스터(TFT)(42)를 포함한다．공통 전극(28)은 투명한 ITO로 만들어지는 것에 대해서, 화소 전극(34)은 반사성을 가지는 금속으로 만들어지고, 그 표면이 반사면(44)이 된다．도 1에는 설명의 간단화를 위해 반사면(44)만이 나타나 있다．

화소 전극(34)은 반사면(44)을 제공하는 차광성이 있는 금속으로 만들어지므로, TFT(42)은 도 6에 나타낸 바와 같이 화소 전극(34)으로 가려지는 위치에 설치될 수 있어서, 화소 전극(34)으로 규정되는 개구부를 크게 할 수가 있다．그리고 l개의 화소전극(34)이 광을 변조하는 1개의 기본 제어 요소를 규정한다．도 6에서는 3개의 화소 전극(3개 기본 제어 요소)(34)이 l 쌍의 G, B, R,의 컬러 요소를 구성하고있다．도 l에서는 1조의 G, B, R의 반사면(44)이 44G, 44B, 44R로 나타나 있다. 반사면(44G, 44B, 44R )은 뒤에 설명하는 바와 같이 서로 기울어지게 설치되어 있다．

도 1에서 공간 변조 소자(12)의 유리 기판(22)의 표면에는 마이크로 렌즈 어레이(46)가 배치되어 있다．마이크로 렌즈 어레이(46)는 복수의 마이크로 렌즈(집광 요소)(46a)를 포함한다．각 마이크로 렌즈(46a)이 1조의 반사면(44G, 44B, 44R)에 대응하여 설치된다．적색의 광(R)은 마이크로 렌즈(46a)를 통과하여 반사면(44R)으로 집광되어 반사면(44R)에서 반사된다．청색의 광(B)은 마이크로 렌즈(46a)를 통과하여 반사면(44B)으로 집광되어 반사면(44B)에서 반사된다．녹색의 광(G)은 마이크로 렌즈(46a)를 통과하여 반사면(44G)으로 집광되어 반사면(44G)에서 반사된다．각각의 색광의 반사면(44G ,44B, 44R)으로의 반사는 반사면(44G, 44B, 44R)의 배치 및 구성에 따라 다르다．반사의 상세한 것은 나중에 설명한다．

공간 변조 소자(12)의 화소 전극(34)은 도시하지 않는 제어 장치에 접속되어, 제 1 제어 신호에 따라 공간 변조 소자(12)에 입사하는 광의 위상 상태와 대략 동일한 광의 위상 상태로 광을 공간 변조 소자(12)에서 출사시키고(TN 액정의 선광 없는 상태), 또한 제 2 제어 신호에 따라 공간 변조 소자(12)에 입사하는 광의 위상 상태와 대략 직교하는 위상 상태로 광을 공간 변조 소자(12)에서 출사시킨다(TN 액정의 선광 있음)．

산란 요소(14)와 공간 변조 소자(12)는 산란 요소(14)을 거의 스트레이트로 통과하는 직선 편광(PL1)의 진동 방향이 공간 변조 소자(12)의 기판(22)의 배향막(30)의 러빙 방향과 일치하도록 배치된다．즉 산란 요소(14)의 제 1 산란능은 이 제 1 제어 신호에 의존하여 공간 변조 소자(14)에서 출사하는 위상 상태의 광을 비교적 작은 산란으로 통과시키고, 산란 요소(14)의 제 2 산란능은 이 제 2 제어 신호에 의존하여 공간변조 소자(12)에서 출사하는 위상 상태의 광을 비교적 큰 산란으로 근소하게 통과하게 한다．

따라서 제어 장치가 제 1 제어 신호를 발생한 때에는 직선 편광 (PL1)이 산란 요소(14)에서 공간 변환 소자(12)에 입사하고, 반사면(44)에서 반사해서 직선 편광(PL1)인 채로 공간 변조 소자(12)에서 출사하여, 산란요소(14)에 재입사한다．재입사한 직선 편광 (PL1)은 산란 요소(14)를 거의 산란 없이 통과하여 밝은 색 표시를 할 수가 있다．

한편 제어 장치가 제 2 제어 신호를 발생한 때에는 직선 편광(PL1)이 산란 요소(14)에서 공간 변조 소자(12)에 입사하고, 반사면(44)에서 반사하여 위상 상태를 바꾸어 직선 편광(PL2)이 되어서 공간 변조 소자(12)에서 출사하여 산란 요소(14)에 재입사한다．재입사한 직선 편광(PL2)은 산란 요소(14)로 크게 산란하면서 통과하여 색 표시를 할 수가 있다．이처럼 산란 요소(14)는 종래의 편광 필름에 의한 검광자와 같은 작용을 하지만, 종래의 편광 필름과 같이 광의 흡수를 하는 것이 아니므로, 종래의 TN 액정의 신뢰성이 높은 화상 표시 특성을 유지하면서 콘트래스트가 좋게 밝은 색 표시를 할 수가 있다．

도 7~ 도 19는 화소 전극(34)으로 형성되는 반사면(44)의 여러가지의 특징을 나타내는 도면이다. 상기한 바와 같이 G, B, R의 색광이 서로 다른 각도로 하나의 마이크로 렌즈(46a)에 입사하여, 1조의(3개의) 반사면(44G, 44B, 44R)으로 집광되고, 또한 반사되도록 되어 있다．G, B, R의 색광의 전파 각도는 색분리 수단(20)의 다이크로익 미러(20G, 20B, 20R)의 배치에 따라 정해진다．.

도 7에서는 반사면(44G, 44B, 44R)은 G, B, R의 색광이 각각의 반사면(44G, 44B, 44R)에 수직으로 입사하며, 따라서 입사광의 광로와 반사광의 광로가 같아지도록 배치되어 있다．이 경우에 B광이 마이크로 렌즈(46a)의 광축에 따라 진행하고, G광과 R광이 마이크로 렌즈(46a)의 광축에 대하여 양측으로 경사하여 진행하도록 되어 있다．따라서 1조의(3개의) 반사면(44G, 44B, 44R)은 대략 대응하는 마이크로 렌즈(46a)의 기하학 중심, 또는 광축과 교차하는 부분을 향하고 있다．

도 8에서는 반사면(44G, 44B, 44R)의 배치는 도 7의 것과 동일하지만, 광굴절 부재(48)가 반사면(44G, 44B, 44R)을 덮어서 설치되어 있다．도 7에 있어서는 입사광 및 반사광은 유리 기판(22), 공통 전극(28), 배향막(30), 액정(26), 배향막(36)(도 5 참조)을 직진하는 것으로 가정하여 설명했지만, 실제로는 광은 이들 부재로 굴절되어 반드시 직진하는 것에 한정되지는 않는다．

광 굴절 부재(48)는 그러한 광의 굴절의 영향을 보상하여 적어도 광이 반사면(44G, 44B, 44R)에 입사하는 부분에서 G, B, R의 색광이 각각의 반사면(44G, 44B, 44R)에 수직으로 입사하도록 한 것이다. 이 경우에 1조의 반사면(44G, 44B, 44R)이 광학적으로 대략 대응하는 마이크로 렌즈(집광요소)(46a)의 기하학 중심 또는 광축과 교차하는 부분을 향하게 되어 있다．

도 9~ 도 19는 반사면(44)에 입사하는 광의 광로와 반사면(44)에서 반사한 광의 광로가 다른 경우를 나타내고 있다．이 경우에 하나의 마이크로 렌즈(46a)에 입사한 광이 1조의 화소 전극(기본 제어 요소)(34)의 각각의 반사면(44G, 44B, 44R)에서 반사하여 입사했을 때의 마이크로 렌즈(46a)와 정해진 위치 관계에 있는 다른 마이크로 렌즈(46a)에서 출사하도록 구성되어 있다．

도 9 및 도 10에서는 반사면(44G, 44B, 44R)은 도 7의 경우와 같이 형성되어 있다． 그러나 도 10에 나타낸 바와 같이 반사면(44G, 44B, 44R)은 마이크로 렌즈(46a)에 대하여 색 분리 방향과는 수직인 방향으로 반화소분씩 피치를 어긋나게 하여 배치되고, 하나의 마이크로 렌즈(46a)에 입사한 G, B, R의 색광이 각각의 반사면(44G, 44B, 44R)에서 반사하여, 상기 입사한 마이크로 렌즈(46a)에 색 분리 방향과는 수직인 방향에서(도 9의 지면에 대하여 수직 방향에) 인접하는 다른 마이크로 렌즈(46B)에서 출사한다．

도 11은 이와 같은 마이크로 렌즈(46a, 46b) 및 반사면(44G, 44B, 44R)의 구성을 갖는 공간 변조 소자(12)에의 입사광(Lin) 및 출사광(Lout)의 관계를 나타내는 도면이다. 입사 광(Lin)은 공간 변조 소자(12)에 하방향에서 비스듬하게 입사하고, 출사광(Lout)은 공간 변조 소자(12)에서 상방향을 향해서 비스듬하게 출사한다.

도 12은 도 11의 변형례를 나타내는 도면이다. 입사광(Lin)은 공간 변조 소자(12)에 하방향에서 비스듬하게 입사하고, 출사광(Lout)은 공간 변조 소자(12)에서 법선 방향으로 출사한다．이렇게 하면 보다 선명한 화상을 표시하는 것이 할 수 있게 된다．

도 13은 도 9 및 도 10의 마이크로 렌즈(46a, 46b) 및 반사면(44G, 44B, 44R)의 관계를 나타내는 사시도이다. 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 색 분리 방향과는 수직인 방향으로 줄지어 있는 2개의 마이크로 렌즈(46a, 46b)의 한 쪽에서 광이 입사하여 다른 쪽에서 출사하는 관계가 성립하기 위해서는, 1조의 기본 제어 요소의 각 반사면 상의 1점과 소정의 2개의 집광 요소의 중심을 포함하고 또한 상기 반사면과 직교하는 평면이 존재하는 것이 필요하다. 도 13에서는 반사면(44R) 상의 1점(44Ro)과 2개의 마이크로 렌즈(46a, 46b)의 중심(46ao, 46bo)에 의해 평면(50)이 형성되는 것을 나타내고 있다．이것은 반사면(44G, 44B, 44R)의 각각에 대하여 성립한다．

도 14는 도 10의 선 XlV-XlV을 따른 단면에서의 마이크로 렌즈(집광 요소)(46a, 46b) 및 반사면(44G, 44B, 44R)의 관계를 나타내는 도면이다.

이 경우에는 기본 제어 요소의 반사면(44R)(또는 44G, 44B) 상의 1점(44Ro)에서의 법선(52)이 소정의 2개의 집광 요소 마이크로 렌즈(집광 요소)(46a, 46b))의 중심(46ao, 46bo)을 잇는 선분을 대략 이등분 하는 관계가 성립된다．실시예에서는 2개의 마이크로 렌즈(46a, 46b)는 서로 인접하는 것이지만, 도 13 및 도 14의 관계는 서로 인접하는 2개의 마이크로 렌즈(46a, 46b)에 한정되는 것은 아니다．

도 15 및 도 16에서는 반사면(44G, 44B, 44R)은 마이크로 렌즈(46a)에 대하여 색 분리 방향으로 반 화소분씩 피치를 어긋나게 하여 배치되고, 하나의 마이크로 렌즈(46a)에서 입사한 G, B, R의 색광이 각각의 반사면(44G, 44B, 44R)에서 반사하여 색 분리 방향으로 인접하는 다른 마이크로 렌즈(46a)에서 출사한다．

도 17은 이와 같은 마이크로 렌즈(46a, 46a) 및 반사면(44G, 44B, 44R)의 관계를 나타내는 도면이다. 이 경우에는 1조의 기본 제어 요소의 각 반사면(44G, 44B, 44R) 상의 1점과 소정의 2개의 마이크로 렌즈(46a, 46a)의 각각의 중심(46ao, 46ao)을 최단 광학 거리로 잇는 두 선분(53, 54)이 존재하고, 상기 두 선분(53, 54)의 반사면(44G, 44B, 44R) 근방 부분을 포함하는 평면(56)이 반사면(44G, 44B, 44R)과 대략 직교한다．도 17은 반사면(44R)에 대하여 나타내고 있고, 다른 반사면(44G, 44B)에 대하여도 동일하다. 여기에서 최단 광학 거리란 도 8로 설명한 바와 같이 굴절이 있는 경우를 고려한 표현이다.

또한 1조의 기본 제어 요소의 각 반사면(44G, 44B, 44R) 상의 1점과 소정의 2개의 마이크로 렌즈(46a, 46a)의 각각의 중심을 최단 광학 거리로 잇는 두 선분(53, 54)이 상기 반사면과 대략 동일 각도 α, β를 이룬다．이 예에서도 2개의 마이크로 렌즈(46a, 46a)는 서로 인접하는 것이지만, 도 15 및 도 16의 관계는 서로 인접하는 2개의 마이크로 렌즈(46a,46a)에 한정되는 것은 아니다．

도 18은 도 15의 공간 변조 소자의 변형례를 나타내는 도면이다. 이 경우에 1조의 반사면(44G, 44B, 44R)은 출사측이 되는 한 쪽의 마이크로 렌즈(46a)의 거의 바로 밑에 있다．마이크로 렌즈(46a)의 광축에 대한 반사면(44G, 44B, 44R)의 각도는 점점 작아지고, 한 쪽의(도 13에서 좌측의) 마이크로 렌즈(46a)에서 입사한 B광이 다른 쪽의(도 13에서 우측의) 마이크로 렌즈(46a)에서 그 광축 방향으로 출사하게 되어 있다． 따라서 이 경우에는 입사광 및 반사광은 도 12에 나타내는 관계가 된다．

도 19는 반사면(44G, 44B, 44R)과 마이크로 렌즈(46a)와의 관계의 변형례를 나타내는 도면이다. 이 예에서는 2개의 마이크로 렌즈(46a, 46c)는 색 분리 방향에 경사 방향으로 반 화소분씩 피치를 어긋나게 하여 배치되고, 하나의 마이크로 렌즈(46a)에서 입사한 G, B, R의 색광이 각각의 반사면(44G, 44B, 44R)에서 반사하여 다른 마이크로 렌즈(46c)로부터 출사한다．

도 20은 투사형 표시 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 투사형 표시 장치(60)는 광원(16)과, 색 분리 수단(20)과, 편광빔 스플리터(편광 변환 수단)(18a)와, 공간 변조 소자(12)와, 투사렌즈(62)로 된다．공간 변조 소자(12)는 도 9~ 도 16을 참조하여 설명한 반사면(44)(44G, 44B, 44R) 중의 어느 하나를 포함하는 것으로 할 수 있다．색 분리 수단(20)으로 색 분리된 G, B, R의 색광은 편광빔 스플리터(18a)로 편광 분리되어, 일부 편광만이 편광빔 스플리터(18a)를 통과한다． 이 편광은 공간 변조 소자(12)에 입사하여, 진동 방향이 90도 회전한 편광이 편광빔 스플리터(18a)에서 반사되고, 투사 렌즈(62)로 투사된다．

도 21 및 도 22는 투사형 표시 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 21은 공간 변조 소자(12)를 포함하는 부분을 나타내고, 도 22는 광원 및 투사 렌즈를 포함하는 부분을 나타내고 있다．투사형 표시 장치(60)는 광원(16)과, 편광 변환 수단(18)과, 색 분리수단(20)과, 입사측의 개구 요소(64) 및 출사측의 개구 요소(66)를 포함하는 차광판(68)과, 집광 렌즈(70)와, 산란 요소(14)와, 마이크로 렌즈 어레이(46)와, 공간 변조 소자(12)로 된다．광은 입사측의 개구 요소(64)의 개구(64G, 64B, 64R)를 통과하여 산란 요소(14) 및 공간 변조 소자(12)에 입사하고, 공간 변조 소자(12)의 반사면에서 반사하여 출사측의 개구 요소(66)의 개구(660)를 통과하여 투사 렌즈(62)로 향한다．

산란 요소(14)는 도 1~ 도 6을 참조하여 설명한 것과 같은 특징을 가진다．공간 변조 소자(12)는 도 6~ 도 16을 참조하여 설명한 반사면(44)(44G, 44B, 44R) 중의 어느 하나를 포함하는 것으로 할 수 있다．단 이 실시예에서는 입사측의 개구 요소(64) 및 출사측의 개구 요소(66)가 별도로 형성되고, 입사측의 개구 요소(64)를 통과하는 입사광의 광로와 출사측의 개구 요소(66)를 통과하는 출사광의 광로는 서로에 대하여 각도를 형성한다．이 때문에 마이크로 렌즈 어레이(46)의 마이크로 렌즈(46a, 46b, 46c)와 반사면(44)(44G, 44B, 44R)은 도 9~ 도 19을 참조하여 설명한 바와 같이, 하나의 마이크로 렌즈에서 입사한 광이 반사면에서 반사하고, 다른 마이크로 렌즈에서 출사하도록 하는 것이 바람직하다．

집광 렌즈(70)는 입사측의 개구 요소(64)의 개구(64G, 64B, 64R)를 통과하는 광을 평행에 가깝게 하여 산란 요소(14) 및 공간 변조 소자(12)에 입사시키며, 그리고 공간 변조 소자(12)의 반사면(44)(44G, 44B, 44R)에서 반사한 광을 출사측의 개구 요소(66)의 개구(660)를 통하여 투사 렌즈(62)로 집광시킨다．이와 같이 해서 공간 변조 소자(12)로 형성한 화상을 투사 렌즈(62)로 스크린에 투사하여, 밝고 콘트래스트가 뛰어난 화상을 얻을 수 있다．

도 23은 차광판(68)에 형성한 입사측의 개구 요소(64) 및 출사측의 개구 요소(66)의 특징을 나타내는 도면이다. 입사측의 개구 요소(64)는 색 분리 방향으로 배열한 복수의 개구(64G, 64B, 64R)로 된다．마찬가지로 출사측의 개구 요소(66)는 색 분리 방향으로 배열한 복수의 개구(66G, 66B, 66R)로 된다．입사측의 개구 요소(64)의 개구(64G, 64B, 64R)는 출사측의 개구 요소(66)의 개구(66G, 66B, 66R)와 각각 대응하고, 어떤 색의 광이 입사측의 개구 요소(64)의 특정한 개구에서 입사하며, 그리고 출사측의 개구 요소(66)의 대응하는 개구에서 출사하도록 되어 있다(예를 들면 64G-66G)．

또 적어도 출사측의 개구 요소(66)는 색 분리 방향으로 긴 개구를 구비할 수 있다(예를 들면 도 27, 도 28 참조)．또 입사측의 개구 요소(64) 및 출사측의 개구 요소(66)는 반드시 공통의 차광판(68)에 형성할 필요는 없다．출사측의 개구 요소(66)는 투사 렌즈(62)의 내부 또는 투사 렌즈(62)의 근방에 배치된다．

도 24은 투사형 표시 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 이 투사형 표시 장치(60)는 도 21의 투사형 표시 장치(60)와 유사하다. 그러나 도 21의 투사형 표시 장치(60)가 다이크로익 미러(20G, 20B, 20R)로 된 색 분리 수단(20)을 구비하는 것에 대해서, 도 24의 투사형 표시 장치(60)는 컬러 필터로 되는 색 분리 수단(20a)을 구비하고 있다．이 색 분리 수단(20a)은 모든 위치에 배치될 수 있다． 컬러 필터는 광을 흡수하므로 밝기가 현상하는 문제는 있지만, 액정 표시 장치는 산란 요소(14)를 이용하는 이점, 반사면(44) (44G, 44B, 44R)을 이용하는 이점 및 개구 요소(64, 66)를 이용하는 이점을 구비하는 것으로 할 수 있다．

도 25 및 도 26은 투사형 표시 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 이 투사형 표시 장치(60)는 도 1 및 도 22의 투사형 표시 장치(60)의 편광 변환 수단(18) 대신에 집광 렌즈(70)와 산란요소(14)의 사이에 배치된 편광 분리막(72)을 포함한다．이 편광 분리막(72)은 광원(16)(도 22)에서 방사된 무편광 중 일부의 직선 편광을 통과시키고, 그것과 직교하는 직선 편광을 반사시킨다． 편광 분리막(72)을 통과한 직선 편광은 상기 설명한 바와 같이 하여 투사 렌즈(62)로 투사된다．

차광막(68)의 입사측의 개구 요소(64)의 가까이에는 미러(74) 및 4분의 1 파장판(76)이 배치되어 있다． 편광 분리막(72)에서 반사한 직선 편광은 미러(74)에서 반사되고, 4분의 1 파장판(76)으로 위상이 90도 회전하여 편광 분리막(72)을 통과하는 직선 편광이 된다．따라서 이 직선 편광도 편광 분리막(72)을 통과하여 상기 설명한 것과 같이 하여 투사 렌즈(62)로 투사된다．이와 같이 하여 편광 분리함에 불구하고 거의 모든 광을 이용할 수 있다．

또한 편광 분리막(72)은 소정의 원편광을 통과시키고, 그것에 직교하는 원편광을 반사시킬 수도 있다．이 경우에는 원편광이 미러(74)에서 반사되면 원편광이 90도 회전하므로 4분의 1 파장판(76)은 불필요하다.

직선 편광의 경우도 원편광의 경우도 편광 변환 수단이 미러(74)와, 평행화 렌즈(70)와, 소정의 편광을 통과하고 또한 그에 직교하는 편광을 반사하는 편광 분리 요소(72)로 된 구성으로 함으로써, 입사측의 개구 요소(64)에서 출사하는 무편광이 평행화 렌즈(70)로 대략 평행하게 된 후에, 편광 분리 요소(72)로 편광 분리되고, 편광 분리 요소(72)에서 반사된 편광이 평행화 렌즈(70)로 미러(74)에 집광되고 또한 미러(74)에서 반사된 뒤에 편광 분리 요소(72)를 통과하고, 편광 분리 요소(72)를 통과한 편광은 그대로 진행한다．단 도 29에 나타낸 바와 같이 편광 분리 요소(72)를 최초로 통과한 편광(L1)과, 편광 분리 요소(72)에서 반사하고 또한 미러(74)에서 반사한 후에 편광 분리 요소(72)를 통과한 편광 (L2)은 조금 광로가 어긋난다．

도 27은 도 25 및 도 26의 입사측의 개구 요소(64), 출사측의 개구 요소(66) 및 미러(74)의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 출사측의 개구 요소(66)와 미러(74)는 인접한다．도 28은 도 25 및 도 26의 입사측의 개구 요소(64), 출사측의 개구 요소(66) 및 미러(74)의 위치 관계의 변화예를 나타내는 도면이다. 도 28의 입사측의 개구 요소(64)의 형상이 도 27의 입사측의 개구 요소(64)의 형상과 다르게 되어 있다．어느 쪽의 경우에도 출사측의 개구 요소(66)는 색 분리방향으로 긴 개구를 가진다．출사측의 개구 요소(66)는 색 분리 방향으로 복수의 개구를 가지는 것으로 할 수도 있다．도 30~ 도 33은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 1~ 도 29의 실시예는 반사형의 액정 표시 장치이였지만, 도 30~ 도 33은 투과형의 액정 표시 장치이다.

도 30에는 액정표시 장치(80)는 광원(16)과, 편광 변환 수단(편광 필름)(18)과, 공간 변조 소자(82)와, 산란 소자(14)와, 집광 렌즈(70)와, 투사 렌즈(62)로 된다．공간 변조 소자(82)는 반사면(44) (44G, 44B, 44R)을 갖지 않는 점을 제외하면 도 1~ 도 6을 참조하여 설명한 것과 동일하다. 산란 소자(14)는 도 1~ 도 6을 참조하여 설명한 것과 동일하고, 상기한 바와 같이 TN 액정 표시 장치의 검광자와 같은 작용을 한다．그러나 산란소자(14)를 검광자로서 사용하면 편광 필름 타입의 검광자에 비해 보다 밝은 표시를 얻을 수 있다．

도 31은 액정 표시 장치(80)의 변형례를 나타내는 도면이다. 이 액정 표시 장치(80)는 편광 변환 수단(18)과 산란 소자(14)의 배치가 도 30의 것과는 반대로 되어 있는 점을 제외하면 도 30의 실시예와 동일하다. 산란 소자(14)는 편광자로서도 작용한다.

도 32는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 이 실시예서는 복수 조의 공간 변조 소자(82)와 산란 요소(14)가 형성되고, 광원(16)과 복수 조의 공간 변조 소자(82)와 산란 요소(14) 사이에 편광분리 수단(84)이 설치되고 있다．따라서 공통의 광원(16)에서 조사된 광을 편광 분리 수단(84)에 의해 소정의 편광과 그에 직교하는 편광으로 분리하고, 소정의 편광을 한 쪽의 조의 공간 변조 소자(82)와 산란 요소(14)를 통과하게 하여, 다른 쪽의 편광을 다른 또 한 쪽의 조의 공간 변조 소자(82)와 산란 요소(14)를 통과시킨다．이와 같이 해서 복수 조의 공간 변조 소자(82)와 산란 요소(14)에서 출사하는 광을 각각의 투사 렌즈(62)에 의해 투사하여 화상을 합성한다．

도 33은 복수 조의 산란 요소(14)와 공간 변조 소자(82)가 설치된 다른 예를 나타내는 도면이다. 이 예서는 편광빔 스플리터(86)에 의해 복수 조의 산란 요소(14)와 공간 변조 소자(82)의 화상광을 합성하고 있다．

또한 반사형의 공간 변조 소자(12)의 경우에도 복수 조의 공간 변조 소자(12)와 산란 요소(14)에서 출사한 광을 합성하여 투사할 수가 있다．

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 밝은 컬러 표시 장치 및 프로젝터를 실현할 수 있다．

Claims (34)

1. 광을 변조하는 복수 조의 기본 제어 요소를 구비하고, 각 조의 기본 제어 요소는 서로 다른 각도의 반사면을 가지며,

   상기 기본 제어 요소의 조와 대응하여 만들어진 복수의 집광 요소를 구비하고, 하나의 집광 요소에 입사한 광이 1조의 상기 기본 제어 요소의 각각의 반사면에서 반사해서 상기 하나의 집광요소와 정해진 위치 관계에 있는 다른 집광 요소로부터 출사하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공간 변조 소자.
2. 제 1항에 있어서,

   1조의 상기 기본 제어 요소가 3개 있는 것을 특징으로 하는 공간 변조 소자．
3. 제 1항에 있어서,

   1조의 상기 기본 제어 요소의 반사면이 대략 대응하는 집광 요소의 기하학 중심 또는 광축과 교차하는 부분을 향하여 있는 것을 특징으로 하는 공간 변조 소자 또는 공간 변조 소자를 이용한 표시 장치．
4. 제 2항에 있어서,

   1조의 상기 기본 제어 요소의 반사면이 광학적으로 대략 대응하는 집광 요소의 기하학 중심 또는 광축과 교차하는 부분을 향하여 있는 것을 특징으로 하는 공간 변조 소자, 또는 공간 변조 소자를 이용한 표시 장치．
5. 제 1항에 있어서,

   1조의 상기 기본 제어 요소의 각 반사면 상의 1점과, 소정의 2개의 집광 요소의 중심을 포함하고 또한 상기 반사면과 직교하는 평면이 존재하는 것을 특징으로 하는 공간 변조 소자．
6. 제 5항에 있어서,

   기본 제어요소의 반사면 상의 1점에서의 법선이 소정의 2개의 집광 요소의 중심을 잇는 선분을 대략 이등분하는 것을 특징으로 하는 공간변조 소자．
7. 제 1항에 있어서,

   1조의 상기 기본 제어 요소의 각 반사면 상의 1점과, 소정의 2개의 집광 요소의 각각의 중심을 최단 광학 거리로 잇는 두 선분이 존재하고, 상기 두 선분의 상기 반사면 근방 부분을 포함하는 평면이 상기 반사면과 대략 직교하는 것을 특징으로 하는 공간 변조 소자．
8. 제 7항에 있어서,

   1조의 상기 기본 제어 요소의 각 반사면 상의 1점과, 소정의 2개의 집광 요소의 각각의 중심을 최단 광학 거리로 잇는 두 선분이 상기 반사면과 대략 동일 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 공간 변조 소자.
9. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한항에 있어서,

   상기 공간 변조 소자가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
10. 광원과,

    편광 변환 수단과,

    광을 변조하는 복수 조의 기본 제어 요소를 포함하는 반사형의 공간 변소 소자와,

    입사광의 위상 상태에 의존하여 다른 제 1 및 제 2 산란능을 가지는 산란 요소를 구비하고, 상기 산란요소 및 상기 공간 변조 소자는 상기 편광 변환 수단으로부터 방사되고, 상기 산란 요소를 통과한 광이 상기 공간 변조 소자에서 반사되어, 다시 상기 산란 요소를 통과하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
11. 제 10항에 있어서,

    각조의 기본 제어 요소는 서로 다른 각도의 반사면을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
12. 제 10항에 있어서,

    상기 공간 변조 소자는 제 1 제어 신호에 의존하여 상기 공간 변조 소자에 입사하는 광의 위상 상태와 대략 같은 광의 위상 상태로 광을 상기 공간 변조 소자로부터 출사시키고, 또한 제 2 제어 신호에 따라 상기 공간 변조 소자에 입사하는 광의 위상 상태와 대략 직교하는 위상 상태로 광을 상기 공간 변조 소자로부터 출사시키고,

    상기 산란 요소의 제 1 산란능은 상기 제 l 제어 신호에 의존하여 상기 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광을 비교적 작은 산란으로 통과시키고, 상기 산란 요소의 제 2 산란능은 상기 제 2 제어 신호에 의존하여 상기 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광을 비교적 큰 산란으로 근소하게 통과시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
13. 제 12항에 있어서,

    상기 공간변조 소자에서 반사되어 상기 산란 요소를 통과해서 오는 광을 투사하기 위한 투사 렌즈와,

    상기 투사 렌즈의 내부 또는 상기 투사 렌즈의 근방에 배치된 제 1 개구 요소와,

    상기 산란 요소에서 출사한 광을 상기 투사 렌즈로 집광시키는 집광 부재를 구비하고, 상기 집광 부재와 상기 제 1 개구 요소는 상기 제 1 제어 신호에 의존하여 상기 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광이 상기 제 1 개구 요소를 실질적으로 통과하고 또한 상기 제 2 제어 신호에 의존하여 상기 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광이 상기 제 1 개구 요소를 실질적으로 통과하지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
14. 제 13항에 있어서,

    상기 제 1 개구 요소가 색 분리 방향으로 긴 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
15. 제 13항에 있어서,

    상기 제 1 개구 요소가 색 분리 방향으로 배열한 복수의 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
16. 제 13항에 있어서,

    상기 광원의 출사광을 서로 다른 각도로 진행하는 복수의 다른 파장대의 광으로 색 분리하는 색 분리 수단과, 분리된 파장대의 광을 각각 1조의 기본 제어 요소로 집광하는 집광 요소를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
17. 제 16항에 있어서,

    다른 파장대의 광의 색 분리 방향의 상기 산란 요소에의 사영과, 상기 산란 요소에 입사하는 직선 편광의 편광 방향의 산란 요소에의 사영이 대략 직교 또는 평행이 되는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
18. 제 17항에 있어서,

    상기 광원의 광을 받는 제 2 개구 요소를 더 구비하고,

    상기 편광 변환 수단이 미러와, 평행화 렌즈와, 소정의 편광을 통과하고 또한 그것에 직교하는 편광을 반사하는 편광 분리 요소로 되고,

    상기 제 2 개구 요소에서 출사하는 무편광이 상기 평행화 렌즈로 대략 평행하게 된 후에 상기 편광 분리 요소로 편광 분리되고, 상기 편광 분리 요소에서 반사된 편광이 평행화 렌즈로 상기 미러에 집광되고 또한 상기 미러에서 반사된 뒤에 상기 편광분리 요소를 통과하고, 상기 편광 분리 요소를 통과한 편광은 그대로 진행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
19. 제 18항에 있어서,

    상기 편광 분리 요소는 무편광을 서로 직교하는 원편광으로 분리하는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
20. 제 18항에 있어서,

    상기 편광 분리 요소는 무편광을 서로 직교하는 직선 편광으로 분리하고, 상기 미러의 근방에는 상기 미러에서 반사된 직선 편광을 입사 직선 편광에 직교하는 직선 편광으로 위상 변환하는 위상 변환막이 만들어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
21. 제 18항에 있어서,

    상기 제 1 개구 요소의 개구와, 상기 제 2 개구 요소의 개구와, 상기 미러가 대략 동일 평면 또는 근방에 배치하고 있고, 상기 제 1 개구 요소의 개구와, 상기 제 2 개구 요소의 개구와, 미러가 대략 동일 직선상에 없는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
22. 제 10항에 있어서,

    복수 조의 상기 공간 변조 소자와 상기 산란 요소와, 상기 복수 조의 상기 공간 변조 소자와 상기 산란 요소에서 출사하는 광을 합성하여 출사하도록 한 것을 특징으로 하는 표시 장치．
23. 광원과,

    광을 변조하는 복수 조의 기본 제어 요소를 포함하는 투과형의 공간 변조 소자와,

    편광 변환 수단과,

    입사광의 위상 상태에 의존하여 다른 제 1 및 제 2 산란능을 가지는 산란 요소를 구비하고, 상기 산란 요소 및 상기 편광 변환 수단은 상기 공간 변조 소자의 한 쪽의 측 및 다른 쪽의 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
24. 제 23항에 있어서,

    상기 편광 변환 수단이 상기 광원과 상기 공간 변조 소자 사이에 배치된 편광자인 것을 특징으로 하는 표시장치．
25. 제 23항에 있어서,

    상기 공간 변조 소자는 제 1 제어 신호에 의존하여 상기 공간 변조 소자에 입사하는 광의 위상 상태와 대략 같은 광의 위상 상태로 광을 상기 공간 변조 소자로부터 출사시키고, 또한 제 2 제어 신호에 따라 상기 공간 변조 소자에 입사하는 광의 위상 상태와 대략 직교하는 위상 상태로 광을 상기 공간 변조 소자로부터 출사시키고,

    상기 산란 요소의 제 l 산란능은 상기 제 1 제어 신호에 의존하여 상기 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광을 비교적 작은 산란으로 통과시키고, 상기 산란 요소의 제 2 산란능은 상기 제 2 제어 신호에 의존하여 상기 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광을 비교적 큰 산란으로 근소하게 통과시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
26. 제 25항에 있어서,

    상기 공간변조 소자 및 상기 산란 요소를 통과해서 오는 광을 투사하기 위한 투사 렌즈와,

    상기 투사 렌즈의 내부 또는 상기 투사 렌즈의 근방에 배치된 제 1 개구 요소와,

    상기 공간 변조 소자로부터 출사한 광을 상기 투사 렌즈로 집광하게 하는 집광 부재를 구비하고,

    상기 집광 부재와 상기 제 1 개구 요소는 상기 제 1 제어 신호에 의존하여 상기 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광이 상기 제 1 개구 요소를 실질적으로 통과하고 또한 상기 제 2 제어 신호에 의존하여 상기 공간 변조 소자로부터 출사하는 위상 상태의 광이 상기 제 1 개구 요소를 실질적으로 통과하지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
27. 제 26항에 있어서,

    상기 제 1 개구 요소가 색 분리 방향으로 긴 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시장치．
28. 제 26항에 있어서,

    상기 제 1 개구 요소가 색 분리 방향으로 배열한 복수의 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
29. 제 26항에 있어서,

    상기 광원의 출사광을 서로 다른 각도로 진행하는 복수의 다른 파장대의 광으로 색 분리하는 색 분리 수단과, 분리된 파장대의 광을 각각 1조의 기본 제어 요소로 집광하는 집광 요소를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
30. 제 26항에 있어서,

    다른 파장대의 광의 색분리 방향의 상기 산란 요소에의 사영과, 상기 산란 요소에 입사하는 직선편광의 편광 방향의 산란 요소에의 사영이 대략 직교 또는 평행하게 되는 것을 특징으로 하는 표시 장치．
31. 제 26항에 있어서,

    상기 광원의 광을 받는 제 2 개구 요소를 더 구비하고,

    상기 편광 변환 수단이 미러와, 평행화 렌즈와, 소정의 편광을 통과하고 또한 그것에 직교하는 편광을 반사하는 편광 분리 요소라로 되고,

    상기 제 2 개구 요소에서 출사하는 무편광이 상기 평행화 렌즈로 대략 평행하게 된 후에 상기 편광 분리 요소로 편광 분리되고, 상기 편광 분리 요소에서 반사된 편광이 평행화 렌즈로 상기 미러에 집광되고 또한 상기 미러에서 반사된 뒤에 상기 편광분리 요소를 통과하고, 상기 편광 분리 요소를 통과한 편광은 그대로 진행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기재의 표시 장치．
32. 제 31항에 있어서,

    상기 편광 분리 요소는 무편광을 서로 직교하는 원편광으로 분리하는것을 특징으로 하는 표시 장치．
33. 제 31항에 있어서,

    상기 편광 분리 요소는 무편광을 서로 직교하는 직선 편광으로 분리하고, 상기 미러의 근방에는 상기 미러에서 반사된 직선 편광을 입사 직선 편광에 직교하는 직선 편광으로 위상 변환하는 위상 변환막이 만들어진 것을 특징으로 하는 표시 장치．
34. 제 23항에 있어서,

    복수 조의 상기 공간 변조 소자와 상기 산란 요소와, 상기 복수 조의 상기 공간 변조 소자와 상기 산란 요소에서 출사하는 광을 합성해서 출사하도록 한 것을 특징으로 하는 표시 장치.