KR20080111048A - 액정 프로젝터 및 화상 재생 장치 - Google Patents

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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

프로젝터 전체를 휴대 전화 단말기 등의 소형 기기에 내장할 수 있을 정도로 소형화할 수 있으므로, 적색용 회절 광학 소자(21R)에 의해 적색의 레이저광 빔(1R)을, 녹색용 회절 광학 소자(21G)에 의해 녹색의 레이저광 빔((1G)을, 청색용 회절 광학 소자(21B)에 의해 청색의 레이저광 빔(1B)을, 각각 액정 표시 패널(40)의 표시 영역의 전역에 걸치게하고, 또한 액정층(48)의 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형하고, 확산 성형된 레이저광 빔(2R, 2G, 2B)을, 필드 렌즈(31)를 통하여 액정 표시 패널(40)에 입사시킨다. 액정 표시 패널(40)은, 적색, 녹색 및 청색의 화소를 형성하고, 또한 입사측 기판(41)에 마이크로 렌즈 어레이를 형성한 것으로 하고, 각 색의 레이저광을 마이크로 렌즈로 분배 집광하여 대응하는 화소에 입사시킨다. 회절 광학 소자 대신에 굴절형 광학 소자를 사용할 수도 있다.

Description

액정 프로젝터 및 화상 재생 장치{LIQUID CRYSTAL PROJECTOR AND IMAGE REPRODUCING DEVICE}
본 발명은, 액정 표시 패널(액정 표시 장치)을 라이트 밸브로서 사용한 프로젝터(투사형 표시 장치), 및 휴대 전화 단말기, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 퍼스널 컴퓨터, 게임기, 완구 등의 화상 재생 장치에 관한 것이다.
프로젝터는, 종래 일반적으로, 주거 시설의 내부 등에 설치하여 사용하는 것으로서 생각되고, 일본 특허출원 공개번호 소63(1988)-118125호 공보나 일본 특허출원 공개번호 평4(1992)-60538호 공보 등에 나타낸 바와 같이, 광원으로서, 메탈 할라이드 램프, 고압 수은 램프, 크세논 램프 등의 램프가 사용되고 있다.
그러나, 램프를 광원으로 하면, (a) 광원부의 구경이 커져, 프로젝터 전체가 대형화되고, (b) 광원부의 발열량이 커져, 팬 등의 냉각 장치를 필요로 하여, 프로젝터 전체가 보다 더 대형화되고, (c) 팬 등에 의한 노이즈가 커서, 소비 전력도 커지게 되고, (d) 자외선 등, 불필요하고 또한 유해한 파장 영역의 광이 조사(照射)되어, 유기물을 사용한 액정 표시 패널의 신뢰성을 해칠 우려가 있고, (e) 광원을 고속으로 온 및 오프할 수 없어, 광량의 조정도 어렵고, (f) 램프의 단선이나 수명에 의해, 자주 램프 교환이 필요해지는 등의 문제가 있었다.
그러므로, 프로젝터의 광원으로서 램프 이외의 발광 소자(발광체)를 사용하는 것이 고려되고 있다.
구체적으로, 일본 특허출원 공개번호 2005-116799호 공보나, G.Harbers, M.Keuper, S.Paolini; "Performance of High Power LED Illuminators in Color Sequential Projection Disp1ays", IDW'03 p1585~p1588에는, 광원으로서 LED(발광 다이오드)를 사용하는 것이 나타나 있다.
또한, 일본국 특표 2005-526288호 공보에는, 광원으로서 레이저를 사용하고, 레이저의 여기(勵起)를, 라스터(raster) 패턴 중의 픽셀마다 제어하는 동시에, 레이저로부터 방출된 레이저광을, 2개의 주사(走査) 미러로 이루어지는 스캐너에 의해 라스터 패턴 상에 주사하게 하여, 라스터 패턴 상에 2차원 화상을 표시하는 것이 개시되어 있다.
레이저에 대하여는, 반도체 레이저, 이른바 LD나, 반도체 레이저에 의해 여기되는 고체 레이저(DPSSL: Diode Pumped Solid State Laser) 등의 고체 레이저가 실현되어 있고, 그 크기도, 반도체 레이저에서는, 한 변의 길이를 수10O㎛ 정도로 할 수 있어 고체 레이저의 비선형 광학 결정에서는, 100mW 출력 클래스에서 수mm 정도로 할 수 있다.
또한, 반도체 레이저 또는 고체 레이저는, 메탈 할라이드 램프 등과 비교하면, 장수명으로, 거의 교환이 불필요하며, 발광 효율도 높고, 발열도 적어, 냉각시키기 용이하다.
또한, 반도체 레이저 또는 고체 레이저는, 결정(結晶)의 종류나 조성(組成) 에 따라, 적색, 녹색 및 청색의 각 파장 영역 내의, 표시에 최적인 파장의 광을 출사시키는 것이 가능하며, 색순도가 향상되고, 적외광이나 자외광 등의 표시에 불필요한 광도 출사되지 않는다.
또한, 반도체 레이저 또는 고체 레이저는, 온 및 오프의 스위칭도 순간에 행할 수 있어, 출사광량의 제어도 용이하다.
일본 특허출원 공개번호 2005-116799호 공보나, G.Harbers, M.Keuper, S.Paolini; "Performance of High Power LED Illuminators in Color Sequential Projection Disp1ays", IDW'03 p1585~p1588에 개시된 바와 같이, 액정 프로젝터의 광원으로서 LED를 사용하면, 광원으로서 램프를 사용하는 경우에 비해, 광원부를 소형화할 수 있어, 프로젝터 전체를 소형화할 수 있지만, 그래도, 프로젝터 전체적으로는, 「손바닥」에 얹을 정도의 사이즈가 한도이며, 프로젝터를 휴대 전화 단말기 등의 소형 기기에 내장시키는 것은 어렵다.
또한, 일본 특허출원 공개번호 2005-116799호 공보에서도 지적된 바와 같이, LED는, 출사되는 광의 발산각(發散角)이 커서, 이것을 프로젝터의 광원으로서 사용할 경우, 에텐듀(Etendue)가 액정 표시 패널의 표시 영역에 비해 지나치게 커져 결과적으로 광 이용 효율이 저하된다.
이에 대하여, 반도체 레이저 또는 고체 레이저는, 그 자체로서 소형화할 수 있을 뿐아니라, LED와 비교하면, 출사되는 광의 발산각을 압도적으로 작게 할 수 있어, 광 이용 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
이것은, 레이저 광원은, LED와 비교하면, 보다 점광원에 가까워지기 때문에, 에텐듀의 최적화가 간단하게 되어, 광 이용 효율이 상승하여, 결과적으로, 프로젝터에 있어서 같은 정도의 광량을 달성하는데, 광원으로서 LED를 사용한 경우와 비교하면, 광원의 출사광량이 적어지게 되기 때문이다.
그 결과, 광원으로서 레이저를 사용한 경우에는, 냉각 장치를 간략화하거나, 또는 필요하지 않게 할 수 있다.
그러나, 일본국 특표 2005-526288호 공보에 개시된 바와 같이, 스캐너에 의해 레이저광을 라스터 스캔하는 방법에서는, 흑 표시는 레이저광을 오프로 함으로써 실현하지만, 레이저광을 고속으로 변조하면서 순간적으로 레이저광이 완전하게 출사되지 않도록 하는(광량을 제로로 하는) 것은 어렵고, 결과적으로 화상 콘트라스트가 저하되는 문제점이 있다.
그래서, 본 발명의 과제는, 프로젝터 전체를 휴대 전화 단말기 등의 소형 기기에 내장할 수 있을 정도로 소형화할 수 있는 동시에, 프로젝터로서 불가결한 광 이용 효율의 향상 및 화상 콘트라스트의 향상을 실행할 수 있도록 한 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한, 적색, 녹색 및 청색의 3색에 대하여 단판식(單板式)으로 구성하는 경우에 관한, 본 발명의 액정 프로젝터는,
각각 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 또한 각각 적색, 녹색 및 청색의 레이저광 빔을 출사하는 제1, 제2 및 제3 레이저를 구비하는 광원부와,
입사측 기판과 출사측 기판 사이에, 적색, 녹색 및 청색의 화소를 구성하는 액정층이 형성되고, 또한 그 입사측 기판에 다수의 마이크로 렌즈로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 액정 표시 패널과,
광의 회절 또는 굴절에 의해, 상기 광원부로부터 출사된 각 색의 레이저광 빔을, 각각 상기 액정 표시 패널의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 상기 액정 표시 패널의 상기 액정층의 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형하는 광빔 확산 성형 광학 소자와,
상기 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해 확산 성형된 각 색의 레이저광 빔을, 각각 실질적으로 평행인 광의 빔으로 변환하여, 상기 액정 표시 패널의 상기 마이크로 렌즈에 입사시키는 렌즈계와,
상기 액정 표시 패널을 투과한 화상광을 투사하는 투사 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 액정 프로젝터에서는, 광원부의 제1, 제2 및 제3 레이저로부터 출사된 적색, 녹색 및 청색의 레이저광 빔이, 각각 회절형 또는 굴절형의 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해, 1개의 액정 표시 패널의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 그 액정층의 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형되는 결과, 적색, 녹색 및 청색을 포함하는 다색 화상이 외부의 스크린 상에 투사되게 된다.
또한, 제1, 제2 및 제3 레이저는, 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 현저하게 소형화할 수 있고, 회절형 또는 굴절형의 광빔 확산 성형 광학 소자도, 충분히 소형화할 수 있으므로, 프로젝터 전체를 현저하게 소형화할 수 있어, 휴대 전화 단말기 등의 소형 기기에 내장하는 것이 가능해진다.
또한, 조명광으로서 레이저광을 사용함으로써, 광 이용 효율이 향상되는 동시에, 흑 표시는, 각 색의 레이저광 빔을 오프로 하는 것에 의해서가 아니라, 액정 구동 회로에 의해 액정층의 대응하는 표시 단위를 차광(遮光)함으로써 실현되므로, 화상 콘트라스트가 저하되는 경우도 없다.
또한, 일본국 특표 2005-526288호 공보에 개시된 레이저 스캔 방식과는 달리, 액정 표시 패널에 의해 변조된 화상광이 투사 렌즈에 의해 확산광으로서 확대 투영되므로, 화면의 어른거림감이 거의 없어, 액정 특유의 "차분한(placid)" 화상을 얻을 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 프로젝터 전체를 휴대 전화 단말기 등의 소형 기기에 내장할 수 있을 정도로 소형화할 수 있는 동시에, 프로젝터로서 불가결한 광 이용 효율의 향상 및 화상 콘트라스트의 향상을 실현할 수 있다.
도 1은 단판식의 액정 프로젝터의 제1 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 회절 광학 소자의 일례를 나타낸 도면이다.
도 3은 액정 표시 패널의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는 화소 및 마이크로 렌즈의 배열 형상의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는 액정 표시 패널의 구체예를 나타낸 도면이다.
도 6은 단판식의 액정 프로젝터의 제2 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 굴절형 광학 소자의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은 광원부의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는 광원부의 일례를 나타낸 도면이다.
도 10은 각 레이저의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11은 각 레이저의 일례를 나타낸 도면이다.
도 12는 화소 배열의 일례를 나타낸 도면이다.
도 13은 각 레이저를 1개의 기판에 집적하는 경우의 일례를 나타낸 도면이다.
도 14는 2판식의 액정 프로젝터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 15는 액정 표시 패널의 일례를 나타낸 도면이다.
도 16은 2판식의 액정 프로젝터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 17은 3판식의 액정 프로젝터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 화상 재생 장치의 일례로서의 휴대 전화 단말기를 나타낸 도면이다.
[1. 제1 실시예(단판식): 도 1 내지 도 13]
제1 실시예예로서, 적색, 녹색 및 청색의 3색에 대하여 1개의 액정 표시 패널(액정 라이트 밸브)을 사용하는 단판식의 경우를 나타낸다.
(1-1. 기본적인 구성의 제1 예(회절 광학 소자를 사용하는 경우): 도 1 내지 도 5)
도 1에, 단판식의 액정 프로젝터의 기본적인 구성의 제1 예로서, 광빔 확산 성형 광학 소자로서 회절 광학 소자를 사용하는 경우를 나타낸다.
방향을 명확하게 하기 위해, 도시한 바와 같이, X방향, Y방향 및 Z방향을 정 의한다. Y방향은, 도 1에서는 지면에 수직인 방향이다.
<광원부>
이 예에서는, 광원으로서, 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)를, X방향으로 배열하여 설치한다.
적색 레이저(11R) 및 청색 레이저(11B)로서는, 각각 반도체 레이저를 사용한다. 예를 들면, 적색 레이저(11R)로서는, InAlGaP계 등의 것을 사용하고, 청색 레이저(11B)로서는, GaN계나 InGaN계의 것을 사용한다.
한편, 녹색의 레이저광을 출사하는 반도체 레이저는, 현재로서는 실현되어 있지 않으므로, 녹색 레이저(11G)로서는, 반도체 레이저에 의해 여기되는 고체 레이저, 이른바 DPSS(Diode Pumped Solid State) 레이저, 예를 들면, YVO4+KTP(KTiO PO4), 결정 PPLN(Periodically Poled LiNbO3), 또는 PP(Periodica11y Poled MgO·LN(LiNbO3) 등을 사용한다.
적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)의 발진 모드는, 멀티 모드라도 된다. 온도 변화 등에 대한 모드 안정성이나 편광 안정성을 도모하기 위해, 반도체 레이저에서는 좁은 스트라이프폭을 실현하고, 고체 레이저에서는 주기적 분극 반전(perio dically poled)을 도모하는 경우가 있지만, 본 발명에서는, 후술하는 광빔 확산 성형 광학 소자(회절 광학 소자 또는 굴절형 광학 소자)의 입사광빔의 형상에 대한 둔감성에 의해, 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)로서, 멀티 모드의 반도체 레이저 또는 고체 레이저를 사용할 수 있다.
물론, 싱글 모드의 반도체 레이저 또는 고체 레이저를 사용해도 된다. 일반적으로 반도체 레이저의 경우는, 모드 제어를 하는 것보다는, 다모드 발진까지 이용할 수 있도록 함으로써, 사용할 수 있는 반도체 레이저의 수율이 향상되어, 제조 비용이 저하된다.
적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)로부터 출사된 적색, 녹색 및 청색의 레이저광 빔(1R, 1G 및 1B)은, 예를 들면, 각각 λ/2판(1/2 파장판)(29R, 29G 및 29B)을 투과시켜, 회절 광학 소자(21)에 입사시킨다.
반도체 레이저 또는 고체 레이저로부터 출사된 레이저광은, 레이저 내부 전계의 변동을 위해, 편광 방향이 반드시 디바이스마다 일정하지는 않고, 디바이스의 조립 정밀도에 따라서도, 편광 방향이 불균일해지지만, 이와 같이 λ/2판(29R, 29G 및 29B)를 삽입하고, 또한 그 회전 위치를 조정함으로써, 후술하는 액정 표시 패널(40)에 입사하는 각 색의 레이저광 빔(3R, 3G 및 3B)의 편광 방향을 액정 표시 패널(40)의 편광축에 합치시킬 수 있다.
λ/2판 대신에, 적절한 위상차 필름 또는 위상차판을 사용하여 편광 방향을 보정하도록 해도 된다. 예를 들면, 일반적으로 사용되고 있는 AL;GaAs계 반도체 레이저 여기 YVO4+KTP 2차 고조파 이용의 고체 레이저는, 디바이스마다 편광 방향이 바뀌어, 편광비 10 정도의 것이 많다. 이와 같은 경우, 적절한 위상차 필름을 사용하여 리터데이션값을 보상하여 최적화함으로써, 편광비를 크게 할 수 있다.
이와 같이 λ/2판이나 위상차 필름 등에 의해 편광축을 조정함으로써, 액정 표시 패널(40) 전후의 편광판(33) 및 (34)에 의한 광의 손실을 적게 하여, 광 이용 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
<광빔 확산 성형 광학 소자로서의 회절 광학 소자>
본 발명에서는, 회절형 또는 굴절형의 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해, 프로젝터의 광원으로서의 반도체 레이저 또는 고체 레이저로부터 출사된 레이저광 빔을, 액정 라이트 밸브로서의 액정 표시 패널의 표시 영역의 전역에 걸치도록 확산 성형하지만, 도 1의 예는, 그 광빔 확산 성형 광학 소자로서 회절 광학 소자를 사용하는 경우이다.
회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical E1ement) 그 자체는, "Diffuser" 또는 "Beam Shaper" 등으로서 알려져 있다.
예를 들면, 참고 문헌 1(Adam Fedor; Digital Optics Corp. "Binary Optic Diffuser Design")에는, "Diffuser" 또는 "Beam Shaper"에 의해 광빔을 확산 성형하는 것이 표시되어 있고, 참고 문헌 2(이케다 요시후미 "회절형 렌즈"; OPTRONICS 2005년 No3 pp175~178)에는, "회절형 렌즈"의 제조 방법 등이 개시되어 있다.
"Diffuser"는, 입사한 광빔의 어떤 1점의 광을 출력 플레인(Output Plane) 상의 다수의 점에 회절시키도록(1; N의 맵핑), 입사한 광빔의 각 점의 광을 출력 플레인 상의 각 점에 회절시키는 것이며, "Beam Shaper"는, 입사한 광빔의 어떤 1점의 광을 출력 플레인 상의 어떤 1점에 회절시키도록(1:1의 맵핑), 입사한 광빔의 각 점의 광을 출력 플레인 상의 각 점에 회절시키는 것이다.
도 1의 예에서는, 회절 광학 소자(21)로서 각각 투과형의 적색용 회절 광학 소자(21R), 녹색용 회절 광학 소자(21G) 및 청색용 회절 광학 소자(21B)를, 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)의 배열 방향으로 배열하여 설 치한다.
적색용 회절 광학 소자(21R)는, 적색 레이저(11R)로부터 출사된 적색의 레이저광 빔(1R)을, 레이저광 빔(2R 및 3R)으로 나타낸 바와 같이 액정 표시 패널(40)의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 후술하는 바와 같이 액정 표시 패널(40)의 액정층(48)의 적색 화소에 입사되도록 확산 성형하는 것으로 한다.
마찬가지로, 녹색용 회절 광학 소자(21G)는, 녹색 레이저(11G)로부터 출사된 녹색의 레이저광 빔(1G)을, 레이저광 빔(2G 및 3G)으로 나타낸 바와 같이 액정 표시 패널(40)의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 액정층(48)의 녹색 화소에 입사되도록 확산 성형하는 것으로 하고, 청색용 회절 광학 소자(21B)는, 청색 레이저(11B)로부터 출사된 청색의 레이저광 빔(1B)을, 레이저광 빔(2B 및 3B)으로 나타낸 바와 같이 액정 표시 패널(40)의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한, 액정층(48)의 청색 화소에 입사되도록 확산 성형하는 것으로 한다.
즉, 예를 들면, 적색용 회절 광학 소자(21R), 녹색용 회절 광학 소자(21G) 및 청색용 회절 광학 소자(21B)를, 각각 디퓨져(Diffuser)로 하는 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이(단, 도 2에서는, 도 1에 나타낸 필드 렌즈(31)에 의한 광의 굴절을 생략하고 있음), 어떤 색용의 회절 광학 소자(21a)는, 그 회절 패턴 형성부(21c)에 입사한 레이저광 빔(1a)을, 상기와 같은 맵핑에 의해 액정 표시 패널(40)의 표시 영역(40a)의, 각 코너의 점(P1, P2, P3, P4)을 포함하는 전역에 회절시키는 것으로 하고, 회절 광학 소자(21) 전체적으로는, 회절 광학 소자(21R, 21G 및 21B)로부터의 각 색의 회절광이, 각각 도트형으로 확산되고, 표시 영역(40a) 상에서 각 도트가 중첩되도록 균일화되어 표시 영역(40a)을 조사하도록 하여 구성한다.
이 경우, 광 발산각(α)은 레이저광 빔(1a)의 빔 직경에 따라 정해지지만, 후술하는 바와 같이, 이 광 발산각(α)을 1도 이하로 되도록 충분히 작게 할 수 있다.
레이저로부터 출사된 레이저광 빔은, 일반적으로 가우시안(Gaussian) 형상을하고 있어, 그대로는, 액정 표시 패널(40) 상에 균일하게 조사하는 것은 어렵지만, 이와 같이 회절 광학 소자(21)에 의해 레이저광 빔을 확산 성형하여 액정 표시 패널(40) 상에 조사함으로써, 액정 표시 패널(40) 상에 균일한 휘도 분포를 얻을 수 있다.
각 색용의 회절 광학 소자(21R, 21G 및 21B)는, 1개의 투명 기판에 집적하여 형성하는 것이 바람직하다. 이로써, 회절 광학 소자(21R, 21G 및 21B)를 각각 형성한 후, 위치맞춤을 행하여 배치하는 경우에 비해, 회절 광학 소자(21R, 21G 및 21B)의 위치맞춤을 용이하고 정확하게 행할 수 있는 동시에, 회절 광학 소자(21) 전체를 소형화할 수 있다.
이상과 같은 회절 광학 소자(21)는, 각 색의 레이저광 빔(1R, 1G 및 1B)의 빔직경이나 빔형상, 얻으려고 하는 스크린 상의 휘도 분포 등을 기초로, 컴퓨터 시뮬레이션을 행한 후에, 작성할 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 회절 광학 소자(21)의 전방에는, 적색용 회절 광학 소자(21R)에 의해 확산 성형된 적색의 레이저광 빔(2R), 녹색용 회절 광학 소자(21G)에 의해 확산 성형된 녹색의 레이저광 빔(2G), 및 청색용 회절 광학 소자(21B)에 의해 확산 성형된 청색의 레이저광 빔(2B)을, 각각 실질적으로 평행인 광의 레이저광 빔(3R, 3G 및 3B)으로 변환하여 액정 표시 패널(40)에 입사시키는 필드 렌즈(31)를 배치한다.
<액정 표시 패널 및 투사 렌즈>
액정 표시 패널(40)은, 입사측 기판(41)과 출사측 기판(46) 사이에 액정층(48)을 형성한 투과형의 액정 표시 장치로 하고, 액정 표시 패널(40)의 바로 앞쪽 및 전방 측에는, 편광판(33 및 34)을 배치하지만, 도 1의 예의 같은 단판식의 경우에는, 액정 표시 패널(40)의 입사측 기판(41)에 마이크로 렌즈 어레이를 형성한다.
구체적으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 입사측 기판(41)은, 석영 등으로 이루어지는 투명 기판(42, 43) 사이에, 투명 수지 등으로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이(44)를 형성하고, 투명 기판(43) 상에, ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 대향 공통 전극(45)을 형성한 것으로 한다.
출사측 기판(46)은, 석영 등으로 이루어지는 투명 기판의 일면 측에, 액티브 매트릭스 방식에 의한 액정 구동 회로(47)로서 폴리실리콘 등으로 이루어지는 주사선, 알루미늄 등으로 이루어지는 신호선, ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 화소 전극, 및 화소 스위칭 소자로서의 TFT(Thin Film Transistor)를 형성한 것으 로 한다.
액정 표시 패널(40)로서는, 상기한 입사측 기판(41) 및 출사측 기판(46)을, 양자 사이에 근소한 간극이 형성되도록, 대향 공통 전극(45)과 액정 구동 회로(47)를 대향시켜 배치하고, 양자 사이에 액정을 주입하여, 액정층(48)을 형성하고, 적색 화소(적색 표시용의 부화소) Pr, 녹색 화소(녹색 표시용의 부화소) Pg 및 청색 화소(청색 표시용의 부화소) Pb를 형성한다.
이 경우, 일례로서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 레이저광 빔의 입사측으로부터 보아, 적색 화소(Pr), 녹색 화소(Pg) 및 청색 화소(Pb)의 조(組)(표시 단위)가, 이른바 Δ 배치로 다수 구성되도록, 상기한 액정 구동 회로(47)를 형성하는 동시에, 마이크로 렌즈 어레이(44)는, 레이저광 빔의 입사측으로부터 보아 육각형상의 마이크로 렌즈(44a)를, 1개의 표시 단위에 대하여 1개의 비율로 다수 형성한 것으로 한다. 참조 부호(19a)는 차광층(흑색층) 및 주사선을 나타내고, 참조 부호(19c)는 신호선을 나타낸다.
물론, 표시 단위를 정방 배열로 할 수도 있고, 이 경우에는, 마이크로 렌즈(44a)는, 레이저광 빔의 입사측으로부터 보아 직사각형(정사각형 또는 직사각형) 상태로 한다. 정방 배열은, 문자 등의 표시에 적합하고, VGA나 SXGA 등의 컴퓨터용 디스플레이로 잘 사용되고 있다.
도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 패널(40)에 입사하는 레이저광 빔(3R, 3G 및 3B)은, 각각 필드 렌즈(31)에 의해, 실질적으로 평행인 광의 빔으로 되므로, 각각의 마이크로 렌즈(44a)는, 구면 수차를 억제하기 위해 비구면으로 하 는 것이 바람직하다.
이와 같이 액정 표시 패널(40)의 입사측 기판(41)에 마이크로 렌즈 어레이(44)를 형성한 것에 의해, 각각 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)로부터 출사되고, 각각 적색용 회절 광학 소자(21R), 녹색용 회절 광학 소자(21G) 및 청색용 회절 광학 소자(21B)로 확산 성형되어 각각 필드 렌즈(31)에 의해 실질적으로 평행인 광의 빔으로 된 적색, 녹색 및 청색의 레이저광 빔(3R, 3G 및 3B)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 각각의 부분적인 레이저광(3r, 3g 및 3b)이, 각각, 마이크로 렌즈(44a)에 의해 분배 집광되어, 액정층(48)의 대응하는 화소(Pr, Pg 및 Pb)에 입사되게 된다.
즉, 상기한 적색용 회절 광학 소자(21R)는, 적색 레이저(11R)로부터 출사된 적색의 레이저광 빔(1R)을, 이것이 최종적으로 마이크로 렌즈(44a)를 통하여 액정층(48)의 적색 화소(Pr)에 입사되도록 확산 성형하는 것으로 하고, 녹색용 회절 광학 소자(21G)는, 녹색 레이저(11G)로부터 출사된 녹색의 레이저광 빔(1G)을, 이것이 최종적으로 마이크로 렌즈(44a)를 통하여 액정층(48)의 녹색 화소(Pg)에 입사되도록 확산 성형하는 것으로 하고, 청색용 회절 광학 소자(21B)는, 청색 레이저(11B)로부터 출사된 청색의 레이저광 빔(1B)을, 이것이 최종적으로 마이크로 렌즈(44a)를 통하여 액정층(48)의 청색 화소(Pb)에 입사되도록 확산 성형하는 것으로 한다.
각 레이저(11R, 11G 및 11B)는 의사적(擬似的)으로 점광원으로 간주되기 때문에, 도 1 및 도 2에 나타낸 광 발산각(α)은, 충분히 작게 할 수 있고, 스크린 상에의 조사광량은, 광원으로서 램프를 사용한 경우에 비해 현저하게 증가시킬 수 있고, 광 이용 효율은, 단판식이라도, 30% 정도로 향상시킬 수 있다. 따라서, 레이저 출력을 저감시켜, 각 레이저에서의 발열을 억제할 수 있다. 이와 같은 고효율의 액정 프로젝터는, 지금까지 존재하지 않는다.
액정 표시 패널(40)은, 액정층(48)의 화소(Pr) 부분에 적색의 화상 신호가 인가되어, 화소(Pr) 부분의 투과율이 변조 제어되고, 액정층(48)의 화소(Pg) 부분에 녹색의 화상 신호가 인가되어, 화소(Pg) 부분의 투과율이 변조 제어되고, 액정층(48)의 화소(Pb) 부분에 청색의 화상 신호가 인가되어, 화소(Pb) 부분의 투과율이 변조 제어된다.
따라서, 화소(Pr) 부분을 투과한 레이저광으로서 적색의 화상광이 얻어지고, 화소(Pg) 부분을 투과한 레이저광으로서 녹색의 화상광이 얻어지고, 화소(Pb) 부분을 투과한 레이저광으로서 청색의 화상광이 얻어져, 액정 표시 패널(40)을 투과한 레이저광으로서는, 이들 각 색의 화상광이 합성된 다색 화상광을 얻을 수 있다.
이 다색 화상광은, 투사 렌즈(5O)에 의해, 프로젝터 외부의 스크린 상에 투사된다. 투사 렌즈(50)는, 복수개의 렌즈를 조합한 것이다.
<구체예>
도 1의 예에서는, 일례로서, 다음과 같이 구성한다.
적색 레이저(11R)로서는, 발진 파장 635mn~640nm의 InAlGaP계의 반도체 레이저를 사용하고, 청색 레이저(11B)로서는, 발진 파장 445nm의 GaN계의 반도체 레이저를 사용한다. 각각, 출력은 100mW, 수직 방향의 광 발산각은 30도(FWHM), 수평 방향의 광 발산각은 10도, 가로 모드는 싱글 모드, 세로 모드는 멀티 모드이다.
녹색 레이저(11G)로서는, 808nm 반도체 레이저 여기(勵起), 발진 파장 532nm의, YVO4+KTP 2차 고조파 이용의 고체 레이저를 사용한다. 출력은 100mW, 가로 모드는 싱글 모드, 세로 모드는 멀티 모드이다.
레이저광 빔(1R, 1G, 1B) 사이의 평행도는, 회절 광학 소자(21)에 의해 확산 성형된 레이저광 빔(2R, 2G 및 2B)의 필드 렌즈(31)로의 입사각을 제어하는 데 있어서 중요하지만, 그 평행도가 X방향 및 Y방향으로 1도 이내에 들어가도록 한다. 구체적으로는, 이른바 액티브 얼라인먼트 방식에 의해, 레이저광을 발진해 가면서, 그와 같은 평행도로 되도록 제어한다.
레이저광 빔(1R, 1G) 사이의 거리, 및 레이저광 빔(1G, 1B) 사이의 거리는, 각각 1.5mm 정도로 하고, 레이저광 빔(1R, 1G 및 1B)의 회절 광학 소자(21) 상의 빔 사이즈(빔 직경)는, 0.6mm~0.8mm 정도로 한다. 그 결과, 상기한 광 발산각(α)은 1도 이하, 도 3에 나타낸 바와 같은 액정 표시 패널(40)로의 레이저광의 입사각 (Ø)은 수도(4~6도) 정도로 할 수 있다.
액정 표시 패널(40)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 입사측 기판(41)의 투명 기판(42, 43) 및 출사측 기판(46)을 석영(n= 1.459)로 형성하고, 마이크로 렌즈(44a)(마이크로 렌즈 어레이(44)를 굴절률 1.669의 투명 수지(에폭시계나 티오 우레탄계 등)로 형성한다.
신호선(19c)의 폭(Ds)는 2.0㎛, 화소(Pr, Pg, Pb)의 폭(Dp)는 8.7㎛이다. 따 라서, 화소(Pr, Pg, Pb)의 하나씩으로 이루어지는 표시 단위의 피치는 32.1㎛이다.
액정 표시 패널(40)로서는, 이와 같이 X방향의 피치가 32.1㎛, Y방향의 피치가 20.4㎛의 표시 단위를, 예를 들면, X방향으로는 188개, Y방향으로는 2열 1조(組)로 220조(440열), 형성한다. 따라서, 표시 영역 전체는, X방향이 6mm 강(强), Y방향이 9mm 약(弱)이다. 또한, 고정밀도화할 수도 있다.
마이크로 렌즈(44a)의 곡률 반경은 25.2㎛, 비구면 상수는 ―0.765, 초점 거리(fa)는 주점(主点)(H)으로부터의 공기 중 환산값으로 약 120㎛로 한다.
<효과>
전술한 도 1의 예의 단판식의 액정 프로젝터는, 광원으로서, 각각 반도체 레이저 또는 고체 레이저로 이루어지는 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)를 사용하고, 또한 각 색용의 회절 광학 소자(21R, 21G 및 21B)를 사용하므로, 광원부 및 프로젝터 전체의 광학계를 현저하게 소형화할 수 있다.
회절 광학 소자(21R, 21G 및 21B)의 최대 회절각은, 액정 표시 패널(40) 상에 있어서의 휘도의 균일성과 트레이드 오프(trade off)의 관계에 있지만, 휘도의 균일성을 손상시키지 않는 범위에서 30도 정도까지 크게 할 수 있고, 이로써 회절 광학 소자(21)와 액정 표시 패널(40)의 거리를 단축할 수 있어, 프로젝터 전체의 길이를 단축할 수 있다.
구체적으로, 상기한 구체예(시작예)에서는, 프로젝터 전체의 광학계는, X방향 및 Y방향의 폭을 1cm, Z방향의 길이를 3.5cm, 체적을 수cm3 정도까지, 소형화할 수 있었다.
또한, 광원으로서, 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)로부터 레이저 광원을 사용하므로, 상기한 바와 같이 광 발산각(α)을 1도 이하로 되도록 충분히 작게 할 수 있어, 광 이용 효율을 30% 정도로 되도록 충분히 높게 할 수 있다. 따라서, 레이저 출력 파워를 작게 할 수 있어, 발열 대책 상 및 안전 대책 상, 유리해진다.
또한, 광원으로서 램프를 사용하는 경우에는, 어퍼쳐 등을 이용하지 않으면, 광 발산각이 크고(통상은 10도~15도 정도), 단판식의 경우, 혼합색이 생기고, 색순도가 저하되지만, 본 발명의 전술한 도 1의 예의 단판식의 액정 프로젝터에서는, 상기한 바와 같이 광 발산각(α)을 1도 이하로 되도록 충분히 작게 할 수 있으므로, 혼합색에 의한 색순도의 저하가 생기지 않는다.
또한, 투사 렌즈(5O)로의 광 입사각도 작게 할 수 있으므로, 투사 렌즈(5O)로서 F넘버의 큰 렌즈를 사용할 수 있으므로, 투사 렌즈(50) 설계의 자유도가 증가하여, 투사 렌즈(50)의 저비용화를 도모할 수 있다.
또한, 흑 표시는, 각 색의 레이저광 빔(1R, 1G 및 1B)을 오프로 하는 것에 의해서가 아니라, 액정 구동 회로(47)에 의해 액정층(48)의 대응하는 표시 단위를 차광함으로써 실현되므로, 화상 콘트라스트가 저하되는 경우도 없다.
또한, 상기한 바와 같이 광 발산각(α) 및 입사각을 작게 할 수 있으므로, 광이 편광판(33, 34)에 경사지게 입사되는 것에 의한 콘트라스트의 저하를 저감할 수 있다.
(1-2. 기본적인 구성의 제2 예(굴절형 광학 소자를 사용하는 경우): 도 6, 도 7)
도 6에, 단판식의 액정 프로젝터의 기본적인 구성의 제2 예로서, 광빔 확산 성형 광학 소자로서 굴절형 광학 소자를 사용하는 경우를 나타낸다.
이 예에서도, 광원으로서, 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)를 설치하지만, 이 예에서는, 예를 들면, 양쪽의 레이저광 빔(1R 및 1B)이, 필드 렌즈(31)의 주점을 향한 바와 같이, 중앙의 레이저광 빔(1G)에 대하여, 각각 소정 각도로 경사지도록, 각 레이저(11R, 11G 및 11B)를 배치한다.
이것은, 굴절형 광학 소자의 경우에는, 전술한 회절 광학 소자의 경우와 상이하고, 중심광은 경사지게 입사시켜 출사광의 중심선을 일치시키는 쪽이, 광학계의 설계가 간단하기 때문이다. 물론, 도 1의 예와 마찬가지로, 각 색의 레이저광 빔(1R, 1G 및 1B)을 평행하게 해도 된다.
그리고, 이 예에서는, 광빔 확산 성형 광학 소자로서 굴절형 광학 소자를 사용하고, 각 레이저(11R, 11G 및 11B)로부터 출사된 각 색의 레이저광 빔(1R, lG 및 1B)을, 예를 들면, 각각 λ/2판(29R, 29G 및 29B)을 투과시켜, 굴절형 광학 소자(23)에 입사시킨다.
굴절형 광학 소자 그 자체는, 알려져 있고, 인터넷 상(예를 들면, URL;http://www.rpcphotonics.com/engineer_diffuser.htm) 등에서 참조할 수 있다.
굴절형 광학 소자는, 다양한 형상 및 곡률을 가진 마이크로 렌즈를 2차원적으로 집합시킨 것이며, 광의 굴절에 의해 광빔을 확산 성형할 수 있다. 각 마이크 로 렌즈는, 변의 길이가 50㎛ 정도의, 상이한 곡률, 반경의 것이며, 각 마이크로 렌즈에 입사한 광은, 마이크로 렌즈에 의해 굴절되고, 겹쳐져, 최종적으로 소정의 형상으로 성형되어 휘도 분포도 균일하게 할 수 있다.
회절 광학 소자의 경우는, 표면에 형성된 미소한 회절 패턴이 회절상을 형성하고, 이들 회절광을 중첩시키는 것에 대하여, 굴절형 광학 소자의 경우는, 각 마이크로 렌즈가, 입사광을 굴절시켜 집광 확산시켜, 중첩되는 것에 의해, 소정의 형상으로 성형되어 휘도 분포의 균일성도 얻어진다.
도 6의 예에서는, 굴절형 광학 소자(23)로서 각 색의 레이저광 빔(1R, 1G 및 1B)에 대하여 공통의, 도 7 (A),(B)에 일부분을 확대하여 나타낸 바와 같이 일면 측에 상기와 같은 마이크로 렌즈(23a)를 2차원적으로 다수 형성한 것을 배치하고, 각 색의 레이저광 빔(1R, 1G 및 1B)을, 각각 레이저광 빔(2R, 2G 및 2B)으로 나타낸 바와 같이 액정 표시 패널(40)의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 액정 표시 패널(40)의 액정층(48)의 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형한다. 그리고, 도 7 (B)의 광(9)은, 어느 마이크로 렌즈에 입사한 광의 굴절의 모양을 나타낸 것이다.
굴절형 광학 소자에서는, 굴절률은 소자를 형성하고 있는 재료의 분산 관계 만에 의해 정해지고, 가시광선 영역에서는 각 색의 광에 대한 굴절률이 거의 변함없기 때문에, 이와 같이 굴절형 광학 소자(23)를 각 색의 레이저광 빔(1R, 1G 및 1B)에 대하여 공통으로 할 수 있다.
이와 같은 굴절형 광학 소자(23)는, 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 설계하고, 전 기 주조(electroforming)에 의해 마스터를 만들어, 수지를 사용하여 작성할 수 있다.
굴절형 광학 소자(23)와 액정 표시 패널(40) 사이에 필드 렌즈(31)를 배치하여, 굴절형 광학 소자(23)에 의해 확산 성형된 각 색의 레이저광 빔(2R, 2G 및 2B)을, 각각 실질적으로 평행인 광의 레이저광 빔으로 변환하여 액정 표시 패널(40)에 입사시키는 것은, 도 1의 예와 같다.
액정 표시 패널(40)의 구성도, 도 3에 나타낸 바와 같이 입사측 기판(41)에 마이크로 렌즈 어레이(44)를 형성하는 점을 포함하여, 도 1의 예와 같다.
따라서, 이 예에서도, 도 1의 예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(1-3. 광원부의 바람직한 예: 도 8 및 도 9)
<제1 예: 도 8>
광원부에 대하여는, 각 레이저(11R, 1, 1G 및 11B)를 도 1 또는 도 6과 같이 단지 한쪽 방향으로 배열하고, 각 레이저(11R, 11G 및 11B)로부터 출사된 레이저광 빔(1R, 1G 및 1B)을, 그대로 회절 광학 소자(21) 또는 굴절형 광학 소자(23)에 입사시키면, 레이저의 패키지 등 때문에, 인접하는 레이저광 빔 사이의 거리를 충분히 작게 할 수 없는 경우가 있다.
그래서, 광원부(10)는, 일례로서, 도 8에 나타낸 바와 같이 구성한다. 구체적으로, 이 예에서는, DPSS 레이저로 이루어지는 중앙의 녹색 레이저(11G)를, 적색 레이저(11R) 및 청색 레이저(11B)에 대하여 후퇴한 위치에 배치하고, 편파(偏波) 모드의 광섬유(13G)의 일단을, 녹색 레이저(11G)에 접속하고, 광섬유(13G)의 타단 을, 적색 레이저(11R)의 캔 패키지(can package)(11r)와 청색 레이저(11B)의 캔 패키지(11b) 사이에 안내하여, 광섬유(13G)의 타단으로부터 녹색의 레이저광 빔(1G)이 출사되도록 구성한다.
이에 의하면, 레이저광 빔(1R, 1G) 간, 및 레이저광 빔(1B, 1G) 간의 거리를 단축할 수 있고, 도 1의 예에서는, 회절 광학 소자(21R, 21G) 간, 및 회절 광학 소자(21B, 21G) 간의 간격(피치)을 단축할 수 있다.
또한, 녹색 레이저(11G)만을 광섬유(13G)에 접속함으로써, 녹색 레이저(11G)를 적색 레이저(11R) 및 청색 레이저(11B)로부터 이격되어 설치할 수도 있으므로, 특히 소형의 전자 기기 내에서는, 광원의 배치에 자유도를 갖게 할 수 있다. 일반적으로 DPSS 레이저로 이루어지는 녹색 레이저(11G)는 반도체 레이저로 이루어지는 적색 레이저(11R) 및 청색 레이저(11B)보다 커지므로, 이와 같이 구성하면 편리하다.
<제2 예: 도 9>
반도체 레이저로부터 출사되는 레이저광 빔은, 단면 형상이 원형이 아니고, 상기한 바와 같이 수직 방향 및 수평 방향으로 상이한 각도로 발산하지만, 회절 광학 소자(21) 또는 굴절형 광학 소자(23)에 입사하는 레이저광 빔은, 단면 형상이 원형에 가까운 것이 바람직하다. 또한, DPSS 레이저로부터 출사되는 레이저광 빔은, 실제로, 빔 직경이 매우 작다.
도 1, 도 2 및 도 6에 나타낸 광 발산각(α)은, 레이저로부터 출사된 레이저광 빔의 빔 직경에 따른 것으로 되어, 빔 직경이 작을 수록, 광 발산각(α)이 작아 진다. 그러므로, 상기한 바와 같이 액정 표시 패널(40)에 입사한 레이저광을 마이크로 렌즈(44a)에 의해 집광하여 대응하는 화소에 입사시키는 경우, 가능한 한 집광 형상을 작게 하는데는, 레이저로부터 출사되는 레이저광 빔의 빔 직경을 가능한 한 작게 할 필요가 있다.
그러나, 예를 들면, 도 1의 예에서, 적색용 회절 광학 소자(21R), 녹색용 회절 광학 소자(21G) 청색용 회절 광학 소자(21B)를, 각각 주기적인 피치에 의해 회절광을 2차원 방향으로 균일적으로 확산시키는, 이른바. 디퓨져로서 형성하는 경우, 적색용 회절 광학 소자(21R), 녹색용 회절 광학 소자(21C) 및 청색용 회절 광학 소자(21B)에는, 각각 복수개의 기본 주기를 덮어 레이저광 빔이 입사하는 것이 필요하며, 녹색용 회절 광학 소자(21G)에 입사하는 레이저광 빔(1G)의 빔 직경이 너무 작으면, 녹색의 회절광에 있어서는, 2차원 방향으로 균일하게 확산시킬 수 없게 된다.
그러므로, 회절 광학 소자(21)에 입사하는 각 색의 레이저광 빔(1R, 1G 및 1B)의 빔 직경은, 0.5mm~1.0mm 정도로 하는 것이 바람직하다.
그래서, 광원부는, 일례로서, 도 9에 나타낸 바와 같이 구성한다. 구체적으로, 이 예에서는, DPSS 레이저로 이루어지는 중앙의 녹색 레이저(11G)로부터 출사된 레이저광 빔(1Go)은, 빔 익스팬더(12G)에 의해 빔 직경을 확대하여, 회절 광학 소자(21)에 입사시킨다.
또한, 적색 레이저(11R)(캔 패키지(11r))로부터 출사된 레이저광 빔(1Ro)은, 2개의 실린드리컬 렌즈(15R 및 16R)로 이루어지는 콜리메이션 유닛(14R)에 의해 단 면 형상이 원형에 가깝게 하고, 또한 프리즘(17R)에 의해 2도 반사시켜, 레이저광 빔(1G)에 가까운 위치를 통과하는 레이저광 빔(1R)으로 하는 동시에, 청색 레이저(11B)(캔 패키지(11b)로부터 출사된 레이저광 빔(1Bo)은, 2개의 실린드리컬 렌즈(15B 및 16B)로 이루어지는 콜리메이션 유닛(14B)에 의해 단면 형상을 원형에 가깝게 하고, 또한 프리즘(17B)에 의해 2도 반사시켜, 레이저광 빔(1G)에 가까운 위치를 통과하는 레이저광 빔(1B)으로 한다.
이와 같이 구성함으로써, 적색의 레이저광 빔(1R) 및 청색의 레이저광 빔(1B)을, 각각 0.8mm Ø과 같은 빔 직경의, 단면이 원형에 가까운 것으로 할 수 있고, 또한 적색의 레이저광 빔(1R) 및 청색의 레이저광 빔(1B)에 대한 비점수차를 경감시킬 수 있는 동시에, 녹색의 레이저광 빔(1G)을, 회절 광학 소자(21)의 위치에서 0.6mm Ø 빔과 같은 직경으로 할 수 있다.
또한, 레이저광 빔(1R, 1G) 사이의 간격, 및 레이저광 빔(1B, 1G) 사이의 간격을, 각각 1.5mm 라는 충분히 작은 것으로 할 수 있다.
(1-4. 각 레이저 및 액정 표시 패널의 다른 예: 도 10~도 13)
<제1 예: 도 10~도 12>
적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)는, 각각 출사면(출력면)이 한쪽 방향으로 연장 또는 배열된 것으로 할 수 있다. 특히 광 출사량을 증가시키기 위해서는, 그와 같이 하는 것이 중요하다.
도 10에, 그 일례를 나타낸다.
도 10은 액정 표시 패널(40) 측으로부터 본 도면이다. 이 예에서는, DPSS 레 이저로 이루어지는 녹색 레이저(11G)는, 그 패키지(11g)에 출력면(18g)을 Y방향으로 복수개 배열 형성하여, 각각의 출력면(18g)으로부터 레이저광 빔이 출사되는 것으로 하고, 적색 레이저(11R) 및 청색 레이저(11B)는, 각각, 히트 싱크(18h)에 반도체 레이저(18a)를 Y방향으로 복수개 배열 형성하여, 각각의 반도체 레이저(18a)로부터 레이저광 빔이 출사되는 것으로 한다.
또는, 적색 레이저(11R) 및 청색 레이저(11B)는, 각각, 도 11 (A)에 나타낸 바와 같이, 펠티어(peltier) 소자(18p)의 일면에 구리 등의 금속 블록(18c)을 형성하고, 금속 블록(18c)의 일면에 반도체 레이저(18a)를 Y방향으로 복수개 배열 형성하여, 각각의 반도체 레이저(18a)로부터 레이저광 빔(1a)이 출사되는 것으로 하거나, 또는 도 11 (B)에 나타낸 바와 같이, 에지 이미팅 멀티 스트라이프(Edge emitting multi stripe) 반도체 레이저로 하여, 각각의 반도체 레이저(18s)로부터 레이저광 빔이 출사되는 것으로 한다.
이 경우, 액정 표시 패널(40)은, 도 12에 나타낸 바와 같이(도 12는 레이저광 빔의 입사 측으로부터 본 도면임), 같은 색의 화소가 Y방향으로 배열된, 이른바 정방 배열의 것으로 할 수 있다. 특히 문자나 도형을 표시하는 경우는, 정방 배열이 바람직하다.
또한, 이 경우, 화소(Pr, Pg, Pb) 상의 광원 상을, 화소마다의 도트형(스폿형)이 아니고, Y방향으로 연장되는 라인형(슬릿형)의 것으로 하는 경우에는, 도 3에 나타낸 마이크로 렌즈(44a)는, Y방향으로 연장되는 실린드리컬 렌즈로 할 수 있다. 마이크로 렌즈(44a)를 실린드리컬 렌즈로 하는 경우도, 그 단면은 광 입사측을 타원 형상이나 쌍곡선 형상 등으로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 이와 같이 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)를 출사면이 한쪽 방향으로 연장 또는 배열된 것으로 하는 경우, 상기한 필드 렌즈(31)에 대신하여, 콜리메이터 렌즈를 사용한다.
이상의 예와 같이, 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)를 출사면이 한쪽 방향으로 연장 또는 배열된 것으로 함으로써, 각 색의 레이저광 전체의 광량을 증가시켜, 화상의 휘도를 높일 수 있는 동시에, 레이저에 특유의 스펙클(speckle) 노이즈를 저감시킬 수 있다.
또한, 도 10 또는 도 11 (A)의 예에서 출력면(18g)이나 반도체 레이저(18a)의 수를 설정하거나, 또는 도 11 (B)의 예에서 반도체 레이저(18s)의 수를 설정함으로써, 각 색의 레이저광 전체의 광량을 균일화하거나, 또는 조정할 수 있다.
<제2 예: 도 13>
또한, 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)를 1개의 기판에 집적할 수도 있다.
도 13에, 그 일례를 나타낸다. 이 예에서는, 히트 싱크 레이저 어레이(19)로서 적색의 레이저광을 출사하는 레이저(출사면)(19r), 녹색의 레이저광을 출사하는 레이저(출사면)(19g), 및 청색의 레이저광을 출사하는 레이저(출사면)(1gb)가, 각각 Y방향으로 복수개 배열 형성된 것을, 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)가 일체화된 레이저 광원으로서 사용한다.
레이저(19r)로부터 출사된 적색의 레이저광, 레이저(19g)로부터 출사된 녹색 의 레이저광, 및 레이저(19b)로부터 출사된 청색의 레이저광은, 각각, 회절 광학 소자(21)(또는 굴절형 광학 소자(23))에 의해 확산 성형하고, 콜리메이터 렌즈(32)를 통하고, 액정 표시 패널(40)의 마이크로 렌즈(44a)를 통하여, 액정층(48)의 적색 화소(Pr), 녹색 화소(Pg) 및 청색 화소(Pb)에 입사시킨다.
이 경우도, 액정 표시 패널(40)은, 도 12에 나타낸 바와 같이 정방 배열의 것으로 할 수 있어, 화소(Pr, Pg, Pb) 상의 광원상(光源像)을 Y방향으로 연장되는 라인형의 것으로 하는 경우에는, 마이크로 렌즈(44a)는, Y방향으로 연장되는 실린드리컬 렌즈로 할 수 있다.
<기타>
어떤 색의 레이저광 빔을 중앙으로 할지는 임의이지만, 예를 들면, 회절 광학 소자(21)로서 디퓨져를 사용하는 경우, 상기한 회절각을 크게 하는 데는, 도시한 각 예와는 달리, 단파장의 청색 레이저광 빔을 중앙으로 하는 것이 바람직하다.
[2. 제2 실시예(2판식):도 14~도 16]
제2 실시예로서, 적색, 녹색 및 청색의 3색에 대하여 2개의 액정 표시 패널(액정 라이트 밸브)을 사용하는 2판식의 경우를 나타낸다.
(2-1. 제1 예: 도 14 및 도 15)
도 14에, 2판식의 액정 프로젝터의 일례를 나타낸다.
이 예에서는, 광원으로서, 적색 레이저(11R) 및 청색 레이저(11B)를 근접하여 배치하는 동시에, 다른 개소에 녹색 레이저(11G)를 배치한다. 적색 레이저(11R) 및 청색 레이저(11B)는, 각각 전술한 바와 같은 반도체 레이저이며, 녹색 레이 저(11G)는, 전술한 바와 같은 DPSS 레이저이다.
도 14에서는 생략하였으나, 이 예에서도, 도 9의 예와 같이, 적색 레이저(11R) 및 청색 레이저(11B)에 대하여, 각각으로부터 출사된 레이저광 빔의 단면 형상을 원형으로 접근하는 콜리메이션 광학계를 설치하고, 녹색 레이저(11G)에 대하여, 그리고 출사된 레이저광 빔의 빔 직경을 확대하는 빔 익스팬더를 설치하는 것이 바람직하다.
적색 레이저(11R) 및 청색 레이저(11B)의 전방에는, 적색용 회절 광학 소자(21R) 및 청색용 회절 광학 소자(21B)를 배치하고, 이로써, 적색 레이저(11R)로부터 출사된 적색의 레이저광 빔(1R), 및 청색 레이저(11B)로부터 출사된 청색의 레이저광 빔(1B)을, 각각, 후술하는 액정 표시 패널(80)의 표시 영역 전역에 걸치게 하고, 또한 그 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형한다.
적색용 회절 광학 소자(21R) 및 청색용 회절 광학 소자(21B)에 의해 확산 성형된 레이저광 빔(2R 및 2B)은, 각각, 필드 렌즈(31RB)에 의해 평행광 빔의 레이저광 빔(3R 및 3B)으로 변환하여, 액정 표시 패널(80)에 입사시킨다.
액정 표시 패널(80)은, 마이크로 렌즈 어레이를 형성한 입사측 기판과, 출사측 기판 사이에, 적색 및 청색 화소를 구성하는 액정층을 형성한 것이다.
구체적으로, 도 15에 나타낸 바와 같이, 입사측 기판(81)은, 투명 기판(82, 83) 사이에, 마이크로 렌즈 어레이(84)를 형성하고, 투명 기판(83) 상에, ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 대향 공통 전극(85)을 형성한 것으로 하고, 출사측 기판(86)은, 투명 기판의 일면 측에, 액티브 매트릭스 방식에 의한 액정 구동 회 로(87)로서, 주사선, 신호선, ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 화소 전극, 및 화소 스위칭 소자로서의 TFT 등을 형성한 것으로 한다.
액정 표시 패널(80)로서는, 상기한 입사측 기판(81) 및 출사측 기판(86)을, 양자 사이에 근소한 간극이 형성되도록, 대향 공통 전극(85)과 액정 구동 회로(87)를 대향시켜 배치하고, 양자 사이에 액정을 주입하여, 액정층(88)을 형성하고, 적색 화소(Pr) 및 청색 화소(Pb)를 형성한다.
마이크로 렌즈(84a)는, 적색 화소(Pr)와 청색 화소(Pb)와의 조(組;set)(표시 단위)에 대하여 1개의 비율로 형성한다. 또한, 같은 색의 화소를 도 15의 지면에 수직인 방향으로 배열하는 경우에는, 마이크로 렌즈(84a)를, 도 15의 지면에 수직인 방향으로 연장하는 실린드리컬 렌즈로 할 수도 있다.
상기한 바와 같이 필드 렌즈(31RB)에 의해 평행광 빔으로 되어 액정 표시 패널(80)에 입사한 적색 및 청색의 레이저광 빔(3R 및 3B)은, 도 15에 나타낸 바와 같이, 각각의 부분적인 레이저광(3r 및 3B)이, 각각, 마이크로 렌즈(84a)에 의해 분배 집광되어, 액정층(88)의 대응하는 화소(Pr 및 Pb)에 입사되게 된다.
액정 표시 패널(80)은, 액정층(88)의 화소(Pr) 부분에 적색의 화상 신호가 인가되어, 화소(Pr) 부분의 투과율이 변조 제어되고, 액정층(88)의 화소(Pb) 부분에 청색의 화상 신호가 인가되어, 화소(Pb) 부분의 투과율이 변조 제어된다.
따라서, 화소(Pr) 부분을 투과한 레이저광으로서 적색의 화상광을 얻을 수 있고, 화소(Pb) 부분을 투과한 레이저광으로서 청색의 화상광을 얻을 수 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 이 적색의 화상광(5R) 및 청색의 화상광(5B)은, 다이크로익 프리즘(63)을 투과시켜, 투사 렌즈(50)에 입사시킨다.
한편, 녹색 레이저(11G)의 전방에는, 녹색용 회절 광학 소자(21G)를 배치하고, 이로써, 녹색 레이저(11G)로부터 출사된 녹색의 레이저광 빔(1G)을, 후술하는 액정 표시 패널(65G)의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 그 각 화소에 입사되도록 확산 성형한다.
녹색용 회절 광학 소자(21G)에 의해 확산 성형된 레이저광 빔(2G)은, 미러(37)에 의해 반사시켜, 필드 렌즈(31G)에 의해 평행광 빔의 레이저광 빔(3G)으로 변환하여, 액정 표시 패널(65G)에 입사시킨다.
액정 표시 패널(65G)은, 단색 표시용의 액정 표시 장치이며, 그 화소는 상기한 액정 표시 패널(80)의 적색 화소(Pr) 및 청색 화소(Pb)의 하나씩으로 이루어지는 표시 단위에 대응하는 것으로 되고, 그 각 화소 부분에 녹색의 화상 신호가 인가되어, 각 화소 부분의 투과율이 변조 제어된다. 따라서, 액정 표시 패널(65G)을 투과한 레이저광으로서 녹색의 화상광(5G)을 얻을 수 있다.
이 녹색의 화상광(5G)은, 다이크로익 프리즘(63)의 반사막(63a)에 의해 반사시켜, 투사 렌즈(50)에 입사시킨다.
따라서, 단판식의 경우와 마찬가지로, 프로젝터 외부의 스크린 상에 다색 화상광을 투사할 수 있다.
그리고, 예를 들면, 적색의 레이저광 빔(1R)과 청색의 레이저광 빔(1B) 사이의 각도는 6도로 한다.
도 14의 예는, 녹색용 회절 광학 소자(21G)를 투과형의 회절 광학 소자로 하 는 경우이지만, 녹색용 회절 광학 소자로서, 미러(37)의 위치에 반사형의 회절 광학 소자를 배치해도 된다.
또한, 각각의 회절 광학 소자 대신에, 전술한 바와 같은 굴절형 광학 소자를 사용할 수 있다.
(2-2, 제2 예: 도 16)
적색광은, 파장이 620nm 정도의 것이, 적색으로서의 인식도가 가장 높지만, 현 상태의 반도체 레이저에서는, 파장 620nm 정도의 레이저광을 얻을 수 있는 것은, 온도에 대한 안정성이 결여되는 등, 신뢰성이 뒤진다. 그러므로, 예를 들면, 적색 레이저로서는, 적색으로서의 인식도는 약간 낮지만, 신뢰성이 높은, 파장 640nm 정도의 레이저광을 얻을 수 있는 반도체 레이저를 사용한다.
그래서, 2판식의 액정 프로젝터의 다른 예로서, 도 16에 나타낸 바와 같이, 적색 레이저를 2개 사용하여, 적색으로서의 인식도를 높인다.
구체적으로, 도 16의 예에서는, 도 14의 예의 녹색 레이저(11G)의 개소에, 적색 레이저(11Rs) 및 녹색 레이저(11G)를 근접하여 배치한다. 적색 레이저(11Rs)는, 적색 레이저(11R)와 동일한 반도체 레이저이다.
적색 레이저(11Rs) 및 녹색 레이저(11G)의 전방에는, 각각 반사형의 적색용 회절 광학 소자(21Rs) 및 녹색용 회절 광학 소자(21Ga)를 배치하고, 이로써, 적색 레이저(11Rs)로부터 출사된 적색의 레이저광 빔(1Rs), 및 녹색 레이저(11G)로부터 출사된 녹색의 레이저광 빔(1G)을, 각각, 반사시키는 동시에, 후술하는 액정 표시 패널(90)의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 그 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형한다.
적색용 회절 광학 소자(21Rs) 및 녹색용 회절 광학 소자(21Ga)에 의해 반사되어 확산 성형된 레이저광 빔(2Rs 및 2G)은, 각각, 필드 렌즈(31RG)에 의해 평행광 빔의 레이저광 빔(3Rs 및 3G)으로 변환하여, 액정 표시 패널(90)에 입사시킨다.
액정 표시 패널(90)은, 마이크로 렌즈 어레이를 형성한 입사측 기판과, 출사측 기판 사이에, 적색 및 녹색 화소를 구성하는 액정층을 형성한 것이며, 도 15에 나타낸 액정 표시 패널(80)의 청색 화소(Pb)를 녹색 화소로 치환한 것이다.
따라서, 액정 표시 패널(90)을 투과한 레이저광으로서 적색의 화상광(5Rs) 및 녹색의 화상광(5G)을 얻을 수 있다.
다른 개소의 적색 레이저(11R) 및 청색 레이저(11B)에 대한 광학계는, 도 14의 예와 같다.
그리고, 도 16의 예에서는, 액정 표시 패널(90)을 투과한 적색의 화상광(5Rs)을, 다이크로익 프리즘(63)의 반사막(63a)에 의해 반사시켜, 액정 표시 패널(80)을 투과한 적색의 화상광(5R)과 합성하여, 투사 렌즈(50)에 입사시키는 동시에, 액정 표시 패널(90)을 투과한 녹색의 화상광(5G)을, 다이크로익 프리즘(63)의 반사막(63a)에 의해 반사시키고, 투사 렌즈(50)에 입사시켜, 액정 표시 패널(80)을 투과한 청색의 화상광(5B)을, 다이크로익 프리즘(63)을 투과시켜, 투사 렌즈(50)에 입사시킨다.
따라서, 프로젝터 외부의 스크린 상에 다색 화상광을 투사할 수 있는 동시에, 그 다색 화상에 있어서의 적색에 대한 인식도를 높일 수 있다.
그리고, 예를 들면, 레이저광 빔(1Rs)의 레이저광 빔(1G)에 대한 각도는 1.5도, 레이저광 빔(2Rs)의 레이저광 빔(2G)에 대한 각도는 3도로 한다.
이 예에서도, 각각의 회절 광학 소자 대신에, 전술한 바와 같은 굴절형 광학 소자를 사용할 수 있다.
[3. 제3 실시예(3판식): 도 17]
제3 실시예로서, 적색, 녹색 및 청색의 3색에 대하여 별개의 액정 표시 패널(액정 라이트 밸브)을 사용하는 3판식의 경우를 나타낸다.
도 17에, 3판식의 액정 프로젝터의 일례를 나타낸다.
이 예에서는, 적색 레이저(11R), 녹색 레이저(11G) 및 청색 레이저(11B)를, 다른 개소에 배치하고, 적색용 회절 광학 소자(21R)에 의해, 적색 레이저(11R)로부터 출사된 적색의 레이저광 빔(1R)을, 후술하는 액정 표시 패널(65R)의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 그 각 화소에 입사되도록 확산 성형하고, 녹색용 회절 광학 소자(21G)에 의해, 녹색 레이저(11G)로부터 출사된 녹색의 레이저광 빔(1G)을, 후술하는 액정 표시 패널(65G)의 표시 영역 전역에 걸치게 하고, 또한 그 각 화소에 입사되도록 확산 성형하고, 반사형의 청색용 회절 광학 소자(21Ba)에 의해, 청색 레이저(11B)로부터 출사된 청색의 레이저광 빔(1B)을, 반사시키는 동시에, 후술하는 액정 표시 패널(65B)의 표시 영역 전역에 걸치게 하고, 또한 그 각 화소에 입사되도록 확산 성형한다.
적색용 회절 광학 소자(21R)에 의해 확산 성형된 레이저광 빔(2R)은, 미러(39)에 의해 반사시켜, 필드 렌즈(31R)에 의해 평행광 빔의 레이저광 빔(3R)으로 변환하여, 액정 표시 패널(65R)에 입사시키고, 녹색용 회절 광학 소자(21G)에 의해 확산 성형된 레이저광 빔(2G)은, 필드 렌즈(31G)에 의해 평행광 빔의 레이저광 빔(3G)으로 변환하여, 액정 표시 패널(65G)에 입사시키고, 청색용 회절 광학 소자(21Ba)에 의해 반사되어 확산 성형된 레이저광 빔(2B)은, 필드 렌즈(31B)에 의해 평행광 빔의 레이저광 빔(3B)으로 변환하여, 액정 표시 패널(65B)에 입사시킨다.
액정 표시 패널(65R)은 적색용의, 액정 표시 패널(65G)은 녹색용의, 액정 표시 패널(65B)은 청색용의, 각각 단색 표시용의 액정 표시 장치이다.
따라서, 액정 표시 패널(65R)을 투과한 레이저광으로서 적색의 화상광(5R)이 얻어지고, 액정 표시 패널(65G)을 투과한 레이저광으로서 녹색의 화상광(5G)이 얻어지고, 액정 표시 패널(65B)을 투과한 레이저광으로서 청색의 화상광(5B)이 얻어진다.
도 17의 예에서는, 그 녹색의 화상광(5G)을, 크로스 다이크로익 프리즘(69)을 투과시켜, 투사 렌즈(50)에 입사시키고, 적색의 화상광(5R)을, 크로스 다이크로익 프리즘(69)의 반사막(69r)에 의해 반사시켜, 투사 렌즈(50)에 입사시키고, 청색의 화상광(5B)을, 크로스 다이크로익 프리즘(69)의 반사막(69b)에 의해 반사시켜, 투사 렌즈(50)에 입사시킨다.
따라서, 단판식이나 2판식의 경우와 마찬가지로, 프로젝터 외부의 스크린 상에 다색 화상광을 투사할 수 있다.
그리고, 투과형의 적색용 회절 광학 소자(21R) 대신에, 미러(39)의 위치에 반사형의 적색용 회절 광학 소자를 배치하고, 반사형의 청색용 회절 광학 소 자(21Ba) 대신에, 청색용 회절 광학 소자(21Ba)의 위치에 미러를 배치하고, 그 바로 앞의 위치에 투과형의 청색용 회절 광학 소자를 배치해도 된다.
또한, 이 예에서도, 각각의 회절 광학 소자 대신에, 전술한 바와 같은 굴절형 광학 소자를 사용할 수 있다.
[4. 제4 실시예: 2색 또는 1색의 경우]
전술한 각 실시예는, 적색, 녹색 및 청색의 3색 구성으로 하는 경우이지만, 3색 중 2색 또는 1색의 구성으로 할 수 있다.
예를 들면, 적색 및 청색의 2색 구성의 단판식의 경우에는, 도 1의 예에 있어서, 녹색 레이저(11G) 및 녹색용 회절 광학 소자(21G)를 설치하지 않고, 액정 표시 패널(40)을 도 15에 나타낸 액정 표시 패널(80)과 같이 구성하면 되고, 적색 및 녹색의 2색 구성의 2판식의 경우에는, 도 14의 예에 있어서, 청색 레이저(11B) 및 청색용 회절 광학 소자(21B)를 설치하지 않고, 액정 표시 패널(80)을 적색용의 단색 표시용의 액정 표시 장치로 하면 된다.
또한, 예를 들면, 녹색의 1색의 구성으로 하는 경우에는, 도 1의 예에 있어서, 적색 레이저(11R), 청색 레이저(11B), 적색용 회절 광학 소자(21R) 및 청색용 회절 광학 소자(21B)를 설치하지 않고, 액정 표시 패널(40)을 녹색용의 단색 표시용의 액정 표시 장치로 하면 된다.
[5. 화상 재생 장치로서의 실시예: 도 18]
도 18에, 본 발명의 화상 재생 장치의 일례를 나타낸다.
이 예는, 휴대 전화 단말기(100)에, 본 발명의 액정 프로젝터로서 도 1 또는 도 6의 예와 같은 단판식의 액정 프로젝터(110)를 내장한 것이다.
구체적으로, 휴대 전화 단말기(100)는, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 디스플레이 및 수화용 스피커가 설치된 개폐부(101)를, 각종 키 및 송화용 마이크로폰이 설치된 기저부(基底部)(102)에 대하여 개폐할 수 있는 폴더형의 것이며, 예를 들면, 그 기저부(102)의, 안테나(103)가 설치된 측과는 반대측의 측부에, 액정 프로젝터(110)를 내장한다.
이에 따르면, 휴대 전화기 통신망에 의해 취득되거나, 또는 휴대 전화 단말기(100)에 내장된 카메라로 피사체를 촬영함으로써 얻어져, 휴대 전화 단말기(100)에 내장된 반도체 메모리나 하드 디스크, 또는 휴대 전화 단말기(100)에 장착된 메모리 카드 등의 기록 매체에 기록되어 있는 화상 데이터를, 휴대 전화 단말기(100) 내부의 화상 처리부에서 처리하고, 적색, 녹색 및 청색의 화상 신호로 변환하여, 액정 프로젝터(110)의 액정 표시 패널(40)에 인가함으로써, 휴대 전화 단말기(100) 외부의 스튜디오(200) 상에 다색 화상광(7)을 투사할 수 있다.
스크린(200)으로서는, 방의 벽, 책상의 천정판, 탁상에 놓여진 용지 등을 이용할 수 있다.
본 발명의 액정 프로젝터는, 휴대 전화 단말기에 한정되지 않고, 디지털 카메라(디지털 스틸 카메라), 비디오 카메라, 모바일 컴퓨터, 게임기 등, 내장 또는 장착된 기록 매체(기억 장치)에 기록되어 있는 화상 데이터를 처리하여, 화상을 재생하는 장치에 내장할 수 있다.

Claims (14)

  1. 각각 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 각각 발산각(發散角) 1도 이하의 적색, 녹색 및 청색의 레이저광 빔을 출사하는 제1, 제2 및 제3 레이저를 구비하는 광원부와,
    입사측 기판과 출사측 기판 사이에, 적색, 녹색 및 청색의 화소를 구성하는 액정층이 형성되고, 또한 그 입사측 기판에 다수의 마이크로 렌즈로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 액정 표시 패널과,
    광의 회절 또는 굴절에 의해, 상기 광원부로부터 출사된 각 색의 레이저광 빔을, 각각 상기 액정 표시 패널의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 상기 액정 표시 패널의 상기 액정층의 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형하는 광빔 확산 성형 광학 소자와,
    상기 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해 확산 성형된 각 색의 레이저광 빔을, 각각 실질적으로 평행인 광의 빔으로 변환하여, 상기 액정 표시 패널의 상기 마이크로 렌즈에 입사시키는 렌즈계와,
    상기 액정 표시 패널을 투과한 화상광을 투사하는 투사 렌즈
    를 구비하는, 액정 프로젝터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는, 상기 제1, 제2 및 제3 레이저 중 적어도 1개로부터 출사된 레이저광 빔을, 광섬유를 통해 상기 광빔 확산 성형 광학 소자에 입사시키는, 액정 프로젝터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 레이저는, 반도체 레이저이며,
    상기 제2 레이저는, 고체 레이저이며,
    상기 광원부는, 상기 제1 및 제3 레이저로부터 출사된 레이저광 빔의 단면 형상을 실질적으로 원형에 가깝게 하는 콜리메이션 광학계와, 상기 제2 레이저로부터 출사된 레이저광 빔의 빔 직경을 확대하는 빔 익스팬더를 포함하는, 액정 프로젝터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 레이저가 한쪽 방향으로 배열되고, 또한 그 양쪽의 2개의 레이저에 대하여는, 각각의 레이저로부터 출사된 레이저광 빔을 중앙의 레이저로부터 출사된 레이저광 빔에 근접시키기 위한, 프리즘 또는 그 외의 광학 수단이 배치된, 액정 프로젝터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 레이저는, 각각 출사면이 한쪽 방향으로 연장 또는 배열되어 있는, 액정 프로젝터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 레이저는, 1개의 기판에 집적되어 있는, 액정 프로젝터.
  7. 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 발산각 1도 이하의 적색, 녹색 및 청색 중 제1 색의 레이저광 빔을 출사하는 제1 레이저와,
    상기 제1 색용의 제1 액정 표시 패널과,
    광의 회절 또는 굴절에 의해, 상기 제1 레이저로부터 출사된 제1 색의 레이저광 빔을, 상기 제1 액정 표시 패널의 표시 영역의 전역에 걸치도록 확산 성형하는 제1 광빔 확산 성형 광학 소자와,
    상기 제1 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해 확산 성형된 제1 색의 레이저광 빔을, 실질적으로 평행인 광의 빔으로 변환하여, 상기 제1 액정 표시 패널에 입사시키는 제1 렌즈계와,
    각각 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 각각 발산각 1도 이하의 적색, 녹색 및 청색 중 제2 색 및 제3 색의 레이저광 빔을 출사하는 제2 및 제3 레이저와,
    입사측 기판과 출사측 기판 사이에, 상기 제2 색 및 제3 색의 화소를 구성하는 액정층이 형성되고, 또한 그 입사측 기판에 다수의 마이크로 렌즈로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 제2 액정 표시 패널과,
    광의 회절 또는 굴절에 의해, 상기 제2 및 제3 레이저로부터 출사된 제2 색 및 제3 색의 레이저광 빔을, 각각 상기 제2 액정 표시 패널의 표시 영역 전역에 걸치게 하고, 또한 상기 제2 액정 표시 패널의 상기 액정층의 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형하는 제2 광빔 확산 성형 광학 소자와,
    상기 제2 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해 확산 성형된 제2 색 및 제3 색의 레이저광 빔을, 각각 실질적으로 평행인 광의 빔으로 변환하여, 상기 제2 액정 표시 패널의 상기 마이크로 렌즈에 입사시키는 제2 렌즈계와,
    상기 제1 액정 표시 패널을 투과한 제1 색의 화상광과, 상기 제2 액정 표시 패널을 투과한 제2 색 및 제3 색의 화상광을 합성하는 합성 광학 수단과,
    상기 합성 광학 수단으로부터의 화상광을 투사하는 투사 렌즈
    를 구비하는, 액정 프로젝터.
  8. 각각 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 각각 발산각 1도 이하의 적색, 녹색 및 청색 중 제1 색 및 제2 색의 레이저광 빔을 출사하는 제1 및 제2 레이저와,
    입사측 기판과 출사측 기판 사이에, 상기 제1 색 및 제2 색의 화소를 구성하는 액정층이 형성되고, 또한 그 입사측 기판에 다수의 마이크로 렌즈로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 제1 액정 표시 패널과,
    광의 회절 또는 굴절에 의해, 상기 제1 및 제2 레이저로부터 출사된 제1 색 및 제2 색의 레이저광 빔을, 각각 상기 제1 액정 표시 패널의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 상기 제1 액정 표시 패널의 상기 액정층의 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형하는 제1 광빔 확산 성형 광학 소자와,
    상기 제1 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해 확산 성형된 제1 색 및 제2 색의 레이저광 빔을, 각각 실질적으로 평행인 광의 빔으로 변환하여, 상기 제1 액정 표시 패널의 상기 마이크로 렌즈에 입사시키는 제1 렌즈계와,
    각각 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 각각 발산각 1도 이하의 적색, 녹색 및 청색 중 제3 색 및 상기 제1 색의 레이저광 빔을 출사하는 제3및 제4 레이저와,
    입사측 기판과 출사측 기판 사이에, 상기 제3 색 및 제1 색의 화소를 구성하는 액정층이 형성되고, 또한 그 입사측 기판에 다수의 마이크로 렌즈로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 제2 액정 표시 패널과,
    광의 회절 또는 굴절에 의해, 상기 제3 및 제4 레이저로부터 출사된 제3 색 및 제1 색의 레이저광 빔을, 각각 상기 제2 액정 표시 패널의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 상기 제2 액정 표시 패널의 상기 액정층의 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형하는 제2 광빔 확산 성형 광학 소자와,
    상기 제2 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해 확산 성형된 제3 색 및 제1 색 의 레이저광 빔을, 각각 실질적으로 평행인 광의 빔으로 변환하여, 상기 제2 액정 표시 패널의 상기 마이크로 렌즈에 입사시키는 제2 렌즈계와,
    상기 제1 액정 표시 패널을 투과한 제1 색 및 제2 색의 화상광과, 상기 제2 액정 표시 패널을 투과한 제3 색 및 제1 색의 화상광을 합성하는 합성 광학 수단 과,
    상기 합성 광학 수단으로부터의 화상광을 투사하는 투사 렌즈
    를 구비하는, 액정 프로젝터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 색은 적색이며, 또한 상기 제1 및 제4 레이저는 반도체 레이저인, 액정 프로젝터.
  10. 각각 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 각각 발산각 1도 이하의 적색, 녹색 및 청색의 레이저광 빔을 출사하는 제1, 제2 및 제3 레이저와,
    각각 적색용, 녹색용 및 청색용의 제1, 제2 및 제3 액정 표시 패널과,
    각각, 광의 회절 또는 굴절에 의해, 상기 제1, 제2 및 제3 레이저로부터 출사된 적색, 녹색 및 청색의 레이저광 빔을, 상기 제1, 제2 및 제3 액정 표시 패널의 표시 영역의 전역에 걸치도록 확산 성형하는 제1, 제2 및 제3 광빔 확산 성형 광학 소자와,
    각각, 상기 제1, 제2 및 제3 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해 확산 성형된 적색, 녹색 및 청색의 레이저광 빔을, 실질적으로 평행인 광의 빔으로 변환하여, 상기 제1, 제2 및 제3 액정 표시 패널에 입사시키는 제1, 제2 및 제3 렌즈계와,
    상기 제1, 제2 및 제3 액정 표시 패널을 투과한 적색, 녹색 및 청색의 화상광을 합성하는 합성 광학 수단과,
    상기 합성 광학 수단으로부터의 화상광을 투사하는 투사 렌즈
    를 구비하는, 액정 프로젝터.
  11. 각각 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 각각 발산각 1도 이하의 적색, 녹색 및 청색 중 제1 색 및 제2 색의 레이저광 빔을 출사하는 제1 및 제2 레이저를 구비하는 광원부와,
    입사측 기판과 출사측 기판 사이에, 상기 제1 색 및 제2 색의 화소를 구성하는 액정층이 형성되고, 또한 그 입사측 기판에 다수의 마이크로 렌즈로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 액정 표시 패널과,
    광의 회절 또는 굴절에 의해, 상기 광원부로부터 출사된 각 색의 레이저광 빔을, 각각 상기 액정 표시 패널의 표시 영역의 전역에 걸치게 하고, 또한 상기 액정 표시 패널의 상기 액정층의 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형하는 광빔 확산 성형 광학 소자와,
    상기 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해 확산 성형된 각 색의 레이저광 빔을, 각각 실질적으로 평행인 광의 빔으로 변환하여, 상기 액정 표시 패널의 상기 마이크로 렌즈에 입사시키는 렌즈계와,
    상기 액정 표시 패널을 투과한 화상광을 투사하는 투사 렌즈
    를 구비하는, 액정 프로젝터.
  12. 각각 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 각각 발산각 1도 이하의 적색, 녹색 및 청색 중 제1 색 및 제2 색의 레이저광 빔을 출사하는 제1 및 제2 레이저와,
    상기 제1 색용의 제1 액정 표시 패널, 및 상기 제2 색용의 제2 액정 표시 패널과,
    각각, 광의 회절 또는 굴절에 의해, 상기 제1 및 제2 레이저로부터 출사된 제1 색 및 제2 색의 레이저광 빔을, 상기 제1 및 제2 액정 표시 패널의 표시 영역의 전역에 걸치도록 확산 성형하는 제1 및 제2 광빔 확산 성형 광학 소자와,
    각각, 상기 제1 및 제2 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해 확산 성형된 제1 색 및 제2 색의 레이저광 빔을, 실질적으로 평행인 광의 빔으로 변환하여, 상기 제1 및 제2 액정 표시 패널에 입사시키는 제1 및 제2 렌즈계와,
    상기 제1 및 제2 액정 표시 패널을 투과한 제1 색 및 제2 화상광을 합성하는 합성 광학 수단과,
    상기 합성 광학 수단으로부터의 화상광을 투사하는 투사 렌즈
    를 구비하는, 액정 프로젝터.
  13. 반도체 레이저 또는 고체 레이저로 이루어지는 발산각 1도 이하의 레이저광 빔을 출사하는 레이저 광원과,
    2개의 기판 사이에 액정층이 형성된 액정 표시 패널과,
    광의 회절 또는 굴절에 의해, 상기 레이저 광원으로부터 출사된 레이저광 빔을, 상기 액정 표시 패널의 표시 영역의 전역에 걸치도록 확산 성형하는 광빔 확산 성형 광학 소자와,
    상기 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해 확산 성형된 레이저광 빔을, 실질적으로 평행인 광의 빔으로 변환하여 상기 액정 표시 패널에 입사시키는 렌즈계와,
    상기 액정 표시 패널을 투과한 화상광을 투사하는 투사 렌즈
    를 구비하는, 액정 프로젝터.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 액정 프로젝터가 내장된 화상 재생 장치.
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