JPH11305192A - 光変調素子および画像投射表示装置 - Google Patents

光変調素子および画像投射表示装置

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JPH11305192A
JPH11305192A JP10117329A JP11732998A JPH11305192A JP H11305192 A JPH11305192 A JP H11305192A JP 10117329 A JP10117329 A JP 10117329A JP 11732998 A JP11732998 A JP 11732998A JP H11305192 A JPH11305192 A JP H11305192A
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light
color
pixel electrode
incident
liquid crystal
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Kikuo Kaise
喜久夫 貝瀬
Shizuo Nishihara
静夫 西原
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易かつコンパクトな構成で組立や調整が容
易であると共に、発熱量を増大させずに高輝度のカラー
画像表示を可能とする。 【解決手段】 液晶パネル６８の３つの画素電極部
ＰB ，ＰR ，ＰG ごとに、集光用のマイクロレンズ３５
と進行方向変換用のマイクロレンズ３３とを設ける。マ
イクロレンズ３５により集光されたＢ光およびＧ光の進
行方向をマイクロレンズ３３によって変化させ、各主光
線を画素電極部ＰB ，ＰG に垂直に入射させる。マイク
ロレンズ３３を通った各色光は、対応する画素電極部Ｐ
B ，ＰR ，ＰG上に焦点を結ぶ。マイクロレンズ３５，
３３は倍率１のリレー光学系を構成し、各画素電極部Ｐ
B ，ＰR ，ＰG で反射した光は、同じマイクロレンズ３
５によって平行光束に変換され、液晶パネル６８から出
射される。液晶パネル６８からの出射光は、各色光とも
入射方向に向かう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像信号に応じて画
素ごとに光を変調して画像表示を可能とする光変調素子
に係わり、特に単板のみでカラー表示が可能な光変調素
子およびそれを用いた画像投射表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶素子等の光変調素子を用いた画像表
示装置には、直視型表示装置のほかに、スクリーンに投
影して表示を行う液晶プロジェクタ等の画像投射表示装
置がある。この画像投射表示装置は、カラー表示に用い
られる３つの色光を光変調素子の各色に対応する画素に
導き、ここで画像信号に応じた光変調を行ったのちスク
リーン上に投影させてカラー画像の表示を行うものであ
る。このような光変調素子として液晶表示素子（以下、
液晶パネルという。）を用いた画像投射表示装置は、赤
（Red ＝Ｒ），緑（Green ＝Ｇ），青（Blue＝Ｂ）の３
色の色分離手段を備えた液晶パネルを１枚用いて構成し
た単板方式と、色分離手段を備えていない液晶パネルを
Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光路ごとにそれぞれ配し全体で３枚の
液晶パネルを用いて構成した３板方式とに大別される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このうち、３板方式で
は、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の３枚の液晶パネルが必要であるため
装置コストが高くなり、また、各色用の液晶パネルのほ
か、これらにより形成された各色画像を合成するための
比較的大きなサイズのプリズムやミラー等が必要となる
ので、装置内に無駄な空間が生じ、コンパクト化が困難
になる。また、３枚の液晶パネルを配置する際の位置や
角度の調整が容易ではなく、さらに、３枚の液晶パネル
のうち１枚でもギャップむら（液晶層の厚さの不均一
性）があると、合成後の表示画像に輝度むらが生じてこ
れが色むらとして表れることとなることから、すべての
液晶パネルについてギャップの均一性を厳格に保つ必要
があり、製造上の困難さを伴う。
【０００４】このような理由から、最近では、単板方式
の画像投射表示装置が注目されつつある。この単板方式
の画像投射表示装置は、白色光源から放射される光を液
晶パネル上に備えられた色分離手段により赤，緑，青の
３原色の色光に分光して、これらの各色光を規則的に配
列された各色用画素（液晶セル）に入射させると共に、
これらの各入射色光をそれぞれ画像信号に応じて空間的
に変調して透過出力するようにしたものである。この場
合の色分離手段としては、従来よりカラーフィルタ等が
用いられており、構造が簡単で小型化・軽量化および低
価格化が容易であるが、その一方、カラーフィルタの光
吸収による発熱量が多いため、高輝度化が困難である。
また、この場合には液晶パネルの十分な冷却が必要不可
欠となる等、装置構成が複雑化、大型化する。
【０００５】この問題に対処すべく、例えば特開平４−
６０５３８号公報あるいは「ＡＳＩＡ ＤＩＳＰＬＡＹ
’９５，ｐ８８７」には、カラーフィルタを用いずに
カラー表示を可能にした単板方式のカラー液晶表示装置
（以下、単板ＣＦレス方式カラー液晶表示装置とい
う。）が提案されている。この装置は、３個の画素ごと
に１個の集光用マイクロレンズを対向配置し、このマイ
クロレンズの各々にそれぞれ異なる方向からＢ，Ｒ，Ｇ
の各色光を入射させて集光し、その出射光をＢ，Ｒ，Ｇ
の各色に対応した画素にそれぞれ入射させるようにした
ものであり、カラーフィルタを用いないので光吸収が少
なく、しかも画素と画素との間の領域（画素駆動用のス
イッチング素子が形成されたブラックマトリクス部分）
に入射した光をも有効利用できて実質的な開口率が高く
なるので、高輝度化が可能である。なお、ここにいう開
口率とは、有効表示領域に占める表示画素の割合をい
う。
【０００６】しかしながら、上記した従来の単板ＣＦレ
ス方式では、透過型の液晶パネルを使用していることか
ら、表示画素の領域（画素電極が占める部分にほぼ等し
い）とブラックマトリクス領域とが重なり合うことは許
されず、結局、ブラックマトリクス領域の存在が開口率
を低下させ、高輝度化の障害になっていることには変わ
りがなかった。
【０００７】このように、従来のマイクロレンズを用い
た単板ＣＦレス方式カラー液晶表示装置では透過型の液
晶パネルが用いられており、開口率のさらなる向上が困
難であった。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、簡易かつコンパクトな構成で組立や
調整が容易であると共に、発熱量を増大させずに高輝度
のカラー画像表示を可能とする光変調素子およびそれを
用いた画像投射表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の光変調素子は、
複数の色光の各々に対応付けられて２次元的に配列され
ると共に、入射する光を反射可能に形成された複数の画
素電極と、複数の色光に対応付けられた一群の画素電極
ごとにこれらの画素電極に対向した位置に配置されると
共に互いに異なる方向から入射する各色光を各入射方向
に対応した方向にそれぞれ集光する集光手段と、集光手
段により集束される各色光の進行方向をその主光線が画
素電極の反射表面と垂直になるような方向に変換して出
射し各色光を対応する画素電極に入射させる進行方向変
換手段と、進行方向変換手段から出射され画素電極で反
射される各色光を画素電極に印加される画像信号に応じ
て変調する光変調手段とを備えている。この場合におい
て、集光手段および進行方向変換手段をそれぞれ第１の
レンズおよび第２のレンズで構成し、第１のレンズと第
２のレンズとの距離が第２のレンズの焦点距離にほぼ等
しく、かつ、第１のレンズおよび第２のレンズの合成焦
点位置が画素電極上またはその近傍にあるように構成す
ることが可能であり、また、進行方向変換手段を、集光
手段により集束された各色光が対応する色光用の画素電
極上またはその近傍で焦点を結ぶことを可能にするプリ
ズムで構成することも可能である。
【００１０】ここで、主光線とは、斜光線束の中心の光
線をいう。斜光線束とは、メリジオナル光線の中で光軸
に平行でない光線をいう。メリジオナル光線とは、光軸
を含む面内にある光線をいう。以下の説明においてもこ
の定義に従うものとする。
【００１１】本発明の画像投射表示装置は、複数の色光
を生成する色光生成手段と、色光生成手段からの各色光
を反射すると共に各色光に対して画像信号に応じた光変
調処理を行う光変調素子と、光変調素子で反射され変調
された各色光をスクリーン上に投射する投射手段とを備
えた画像投射表示装置であって、光変調素子が、複数の
色光の各々に対応付けられて２次元的に配列されると共
に入射する光を反射可能に形成された複数の画素電極
と、複数の色光に対応付けられた一群の画素電極ごとに
これらの画素電極に対向した位置に配置されると共に互
いに異なる方向から入射する各色光を各入射方向に対応
した方向にそれぞれ集光する集光手段と、集光手段によ
り集束される各色光の進行方向をその主光線が画素電極
の反射表面と垂直になるような方向に変換して出射し、
各色光を対応する画素電極に入射させる進行方向変換手
段と、進行方向変換手段から出射され画素電極で反射さ
れる各色光を画素電極に印加される画像信号に応じて変
調する光変調手段とを有するように構成したものであ
る。
【００１２】本発明の光変調素子または画像投射表示装
置では、複数の画素電極ごとに設けられた集光手段に対
して互いに異なる方向から入射した各色光は、各入射方
向に対応した方向にそれぞれ集光され、さらに、進行方
向変換手段により、その主光線が画素電極の反射表面と
垂直になるような方向に進行方向が変換され、対応する
画素電極に入射される。画素電極に入射した各色光はそ
こで反射される。この間、各色光は、光変調手段によ
り、画素電極に印加される画像信号に応じて変調され
る。この場合、反射光束の主光線の方向は入射光束の主
光線の方向とほぼ一致する。
【００１３】特に、集光手段および進行方向変換手段を
それぞれ第１のレンズおよび第２のレンズで構成し、第
１のレンズと第２のレンズとの距離が第２のレンズの焦
点距離にほぼ等しく、かつ、第１のレンズおよび第２の
レンズの合成焦点位置が画素電極上またはその近傍にあ
るように構成した場合、または、進行方向変換手段を、
集光手段により集束された各色光が対応する色光用の画
素電極上またはその近傍で焦点を結ぶことを可能にする
プリズムで構成した場合には、集光手段および進行方向
変換手段はリレー光学系を構成することとなり、画素電
極で反射した各色光線は、主光線に関してその入射光線
と対称に入射した他の光線の入射光路とほぼ同じ経路を
たどって逆進し、出射される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】［第１の実施の形態］図１は、本発明の一
実施の形態に係る画像投射表示装置の光学系の概略構成
を表すもので、装置を真上から見下ろした状態を示して
いる。なお、この図では、煩雑さを避けるために、主た
る光線の経路のみを描き、他を省略している。この装置
は、反射型単板ＣＦレスマイクロレンズ方式の画像投射
表示装置として構成されたものであり、白色光を放射す
る光源１１と、光源１１から放射された白色光のうち紫
外および赤外領域の光を除去するＵＶ／ＩＲカットフィ
ルタ１２と、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ１２を通過後発
散する光をほぼ平行な光束に変換するコリメータレンズ
１３と、コリメータレンズ１３から出射した光束の断面
内強度分布を均一化するためのインテグレータ１５と、
インテグレータ１５からの発散光を集束させるためのコ
ンデンサレンズ１６とを備えている。
【００１６】光源１１は、発光体１１ａと、回転対称な
凹面鏡１１ｂとを含んで構成される。発光体１１ａとし
ては、例えばメタルハライド系のランプが用いられる。
凹面鏡１１ｂとしてはできるだけ集光効率のよい形状の
ものがよく、例えば回転楕円面鏡や回転放物面鏡等が用
いられる。インテグレータ１５は、光源１１から出射し
た白色光を拡散させて後述する液晶パネル６８における
面内照度分布を均一化するためのものであり、例えば、
多数のマイクロレンズを配列して形成した１対のレンズ
アレイ（フライアイレンズ）、またはグラスロッド等に
よって構成される。
【００１７】この画像投射表示装置はさらに、コンデン
サレンズ１６の後方の光路上に設けられた偏光ビームス
プリッタ（Polarization Beam Splitter；以下、単にＰ
ＢＳと記す。）１７と、以上の各光学部材に共通の光軸
１０とほぼ直交する光軸１０′に沿った光路上に順次設
けられたダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇ
と、光軸１０′とほぼ直交する光軸１０″に対して垂直
となるように配置された液晶パネル６８と、ＰＢＳ１７
に関してダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇ
と反対側に設けられた投影レンズ７０とを備えている。
【００１８】ＰＢＳ１７は、光軸１０に対してほぼ４５
度の角度をなす偏光分離面１７ａを有している。この偏
光分離面１７ａは、コンデンサレンズ１６から出射され
た光軸１０とほぼ平行な光束のうちのｓ偏光成分のみ
を、光軸１０とほぼ直交する直角方向（光軸１０′とほ
ぼ平行な方向）に反射すると共に、ｐ偏光成分をそのま
ま透過させるようになっている。ここで、ｐ偏光成分と
は、ＰＢＳ１７の偏光分離面１７ａに入射する光の電気
ベクトルの振動方向が入射面（偏光分離面１７ａの法線
と波面法線（光の進行方向）とを含む面）内に含まれる
直線偏光をいい、ｓ偏光成分とは、ＰＢＳ１７の偏光分
離面１７ａに入射する光の電気ベクトルの振動方向が入
射面と直交する直線偏光をいう。
【００１９】ダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｇは、
それぞれ、ダイクロイックミラー６６Ｒを挟んでこれか
ら互いに逆向きの方向に微小な角度（ここではδとす
る。）をなすように調整されており、ＰＢＳ１７からの
ｓ偏光光束を選択的に反射してＢ，Ｒ，Ｇの各色光に色
分解し、それぞれを液晶パネル６８に異なる角度で入射
させる機能を有している。この例では、ダイクロイック
ミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇは、Ｒ光が液晶パネル６
８に垂直に入射し、Ｂ光およびＧ光がＲ光に対してそれ
ぞれ〔＋２δ〕，〔−２δ〕の角度をもって液晶パネル
６８に入射するように配置されている。但し、液晶パネ
ル６８に垂直入射する光がＢ光（またはＧ光）であり、
垂直方向に対してそれぞれ〔＋２δ〕，〔−２δ〕の角
度で入射する光がＲ光，Ｇ光（またはＲ光，Ｂ光）であ
るように配置してもよい。ここで、ダイクロイックミラ
ー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇが本発明における「色光生成
手段」に対応する。
【００２０】液晶パネル６８は、反射型ＣＦレスマイク
ロレンズ方式の液晶表示素子であり、ダイクロイックミ
ラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇで反射された各色光を反射
すると共にそれぞれに対して画像信号に応じた選択的な
変調を行うようになっている。このような液晶パネル６
８としては、例えば、いわゆる電界制御複屈折（ＥＣ
Ｂ）モードで動作するものを使用可能である。後述する
ように、液晶パネル６８は、Ｂ，Ｒ，Ｇの各色に対応し
て規則的に２次元配置された画素電極（本図では図示せ
ず）が形成された画素基板（図示せず）と、この画素基
板と対向するようにして配置された対向基板と（図示せ
ず）、画素基板と対向基板との間を満たすように配置さ
れた液晶層（図示せず）とを含んで構成される。ここ
で、液晶パネル６８が本発明における「光変調素子」に
対応する。なお、液晶パネル６８の構造については後に
詳述する。
【００２１】投影レンズ７０は、液晶パネル６８で反射
され、さらにダイクロイックミラー６６で反射された各
色光のうち、ＰＢＳ１７を透過したｐ偏光を集光してス
クリーン７１上に投影するためのものである。この投影
レンズ７０は、その焦点が液晶パネル６８の反射面に一
致するように配置されると共に、液晶パネル６８とスク
リーン７１とが共役となるようになされている。ここ
で、投影レンズ７０が本発明における「投射手段」に対
応する。
【００２２】なお、図１に示した各光学素子について
は、紙面内において光軸１０，１０′，１０″と直交す
る方向を画面水平方向、紙面と垂直な方向を画面垂直方
向と呼び、以下の説明でもこれらの定義に従うものとす
る。
【００２３】図２は図１における液晶パネル６８の一断
面構造を表し、図３は液晶パネル６８の平面構造を表す
ものである。ここで、図２は図３におけるＸ−Ｘ′断面
に相当する。これらの図に示したように、液晶パネル６
８は、画素基板２０と、この画素基板２０の前面側（光
入射面側）に所定距離を隔てて対向配設された対向基板
３０と、画素基板２０と対向基板３０とによって挟まれ
た液晶層４０とを備えている。ここで、主として液晶層
４０が本発明における光変調手段に対応する。なお、以
下の説明で、前面側とは光入射面の側をいい、後面側と
は光出射面の側をいうものとする。
【００２４】画素基板２０は、ガラス基板２１と、この
ガラス基板２１の前面側に液晶層４０と接するようにし
て規則的に（周期的に）配置された多数の画素電極部２
２と、これらの各画素電極部２２に対して画像信号電圧
をそれぞれ印加するためのスイッチング素子や配線等が
形成されたブラックマトリクス部（図示せず）とを備え
ている。上記のスイッチング素子としては、例えば、薄
膜トランジスタ（ThinFilm Transistor；ＴＦＴ）が使
用される。画素電極部２２は、入射した光を表面で反射
させる反射電極として構成されている。本実施の形態で
は、各画素電極部２２は、図３に示したように短冊形状
をなしており、これらがストライプ状に配列されてい
る。各画素電極部２２は、Ｂ，Ｒ，Ｇのいずれかの色光
用に割り当てられている。ここで、Ｂ，Ｒ，Ｇの各色光
用の画素電極部１２をそれぞれＰB，ＰR ，ＰG と記す
ことにすると、各画素電極部２２は、図２，図３に示し
たように、１つの方向（図では右から左に向かう方向）
に沿ってＰB ，ＰR ，ＰG という順序で繰り返し配列が
なされている。なお、画素電極部２２の詳細な構造につ
いては後述する。
【００２５】対向基板３０は、ガラス基板３４と、この
ガラス基板３４の後面側に形成された複数のマイクロレ
ンズ３５と、このマイクロレンズ３５の後面側に形成さ
れた透明な樹脂層３６とを備えている。この樹脂層３６
のうち、後面側の部分は複数のマイクロレンズ３３をな
すように形成されている。樹脂層３６の後面側には、他
の透明な樹脂層３１が形成されている。この樹脂層３１
の後面側は、例えばＣＭＰ法（化学機械研磨法）等を用
いて研磨されており、その上に対向電極３２が形成され
ている。この場合、樹脂層３１に対する対向電極３２の
密着性を高めるために、樹脂層３１の上に透明な２酸化
シリコン膜等を形成してからその上に対向電極３２を形
成するようにしてもよい。ここで、マイクロレンズ３５
が本発明における「集光手段」および「第１のレンズ」
に対応し、マイクロレンズ３３が本発明における「進行
方向変換手段」および「第２のレンズ」に対応する。
【００２６】対向電極３２は、例えばＩＴＯ(Indium Ti
n Oxide)等の透明導電膜で形成され、一定の電位（例え
ば接地電位）に固定されている。マイクロレンズ３５
は、３つの画素電極部ＰB ，ＰR ，ＰG の組に対して１
つずつ形成された集光用のレンズである。図２の例で
は、各マイクロレンズ３５はガラス基板３４の後面上に
突出するようにして形成されたものであり、前面側が平
面をなし後面側が凸面をなす平凸レンズを構成してい
る。一方、マイクロレンズ３３は、３つの画素電極部Ｐ
B ，ＰR ，ＰG の組に対して（すなわち、１つのマイク
ロレンズ３５に対応して）１つずつ形成された進行方向
変換用のレンズである。図２の例では、各マイクロレン
ズ３３は上記のように樹脂層３１の一部として一体に形
成されたものであり、マイクロレンズ３５と同じく、前
面側が平面をなし後面側が凸面をなす平凸レンズを構成
している。
【００２７】マイクロレンズ３３は、例えば、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ（読出専用ＣＤ）と同様のスタンパ方式により樹脂
を用いてガラス基板３４上に付加的に形成可能である。
樹脂層３１は、例えば射出成形法等によって形成可能で
ある。そして、樹脂層３６は、例えば、マイクロレンズ
３５が形成されたガラス基板３４と樹脂層３１との間を
貼り合わせるための接着用樹脂層として形成可能であ
る。但し、その他の方法によっても形成可能である。例
えば、樹脂層３１に代えてガラス基板を用い、このガラ
ス基板の前面に、ドライエッチングやウェットエッチン
グ等によって、マイクロレンズ３３を構成する曲面を形
成するようにしてもよい。また、樹脂層３６に代えてガ
ラス基板を用い、このガラス基板の前面および後面に、
ドライエッチングやウェットエッチング等によって、マ
イクロレンズ３３，３５を構成する曲面を形成するよう
にしてもよい。なお、ガラス基板３４の代わりに例えば
石英基板等を用いることも可能である。
【００２８】各マイクロレンズ３３，３５は、それぞれ
の光軸が各画素電極部１２の中心を通るように配設され
ている。また、各マイクロレンズ３３，３５は、図２に
示したように、球面またはそれに近い形状の非球面から
なる凸面を有しているが、その外縁形状（平面形状）
は、図３に示したように３つの画素電極部ＰB ，ＰR ，
ＰG が占める領域に対応した矩形形状となっている。マ
イクロレンズ３５とマイクロレンズ３３との間の距離
（厳密には、各マイクロレンズの主点間距離）Ｌは、マ
イクロレンズ３３から出射した各色光が画素電極部１２
に垂直に入射するようにするために、図２に示したよう
に、進行方向変換用のマイクロレンズ３３の焦点距離ｆ
２と等しく設定されている。さらに、マイクロレンズ３
５およびマイクロレンズ３３からなる組合せレンズ系の
合成焦点位置は、画素電極部２２の反射面に一致するよ
うに設定されている。
【００２９】マイクロレンズ３５とマイクロレンズ３３
との間の距離Ｌは、次の（１）式をみたすように設定さ
れている。ここで、ｐは画素電極部２２の配列ピッチで
ある。
【００３０】Ｌ×ｔａｎ（２δ）＝ｐ ……（１） マイクロレンズ３５，３３は、いずれも集光能力をもつ
ように構成されている。具体的には、次の（２）式を満
たすようになっている。
【００３１】ｎ１＞ｎ０，ｎ１＞ｎ２＞ｎ３……（２） ここで、ｎ０，ｎ１，ｎ２，ｎ３は、それぞれ、ガラス
基板３４，マイクロレンズ３５，樹脂層３６，樹脂層３
１の屈折率である。
【００３２】図５に示したように、各マイクロレンズ３
５には、ダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇ
（図１）によって白色光から色分離して得られたＢ，
Ｇ，Ｒの３つの光束が互いに異なる方向から入射するよ
うになっている。本実施の形態では、同図に示したよう
に、Ｒ光はマイクロレンズ３５の光軸５０と平行な方向
から液晶パネル６８と垂直に入射し、Ｂ光はマイクロレ
ンズの光軸５０と角度２δをなすようにして入射し、Ｇ
光はＢ光とは反対の方向からマイクロレンズ３５の光軸
５０と角度２δをなすようにして入射するようになって
いる。なお、図５では光線との錯綜を回避するため、断
面を表す斜線の図示を省略している。
【００３３】図４は、図２における画素電極部２２およ
びその近傍の拡大断面構造を表すものである。この図に
示したように、画素電極部２２は、ＴＦＴ１００と、画
素電極１１０とを含んでいる。ＴＦＴ１００は、ガラス
基板２１上に選択的に形成され、ＴＦＴ１００の主とし
てチャネル領域として機能する活性層１０１と、活性層
１０１上のほぼ中央領域に選択的に順次積層されて形成
されたゲート絶縁膜１０２およびゲート電極１０３と、
活性層１０１のドレイン領域に接続されたドレイン電極
１０５ａと、活性層１０１のソース領域に接続されたソ
ース電極１０５ｂとを備えている。ゲート電極１０３
は、例えば不純物をドープした多結晶シリコン（ポリシ
リコン）やポリシリサイド等で形成され、ゲート絶縁膜
１０２は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）やシリコ
ン窒化膜Ｓｉ3 Ｎ4 ）等で形成され、ドレイン電極１０
５ａおよびソース電極１０５ｂは、例えばアルミニウム
等で形成されている。ここで、画素電極１１０が本発明
における「画素電極」に対応する。
【００３４】活性層１０１、ゲート絶縁膜１０２および
ゲート電極１０３からなるゲート構造は絶縁層１０４に
より覆われている。この絶縁膜１０４には、活性層１０
１のドレイン領域およびソース領域に達するコンタクト
ホールがそれぞれ形成され、その各々にドレイン電極１
０５ａおよびソース電極１０５ｂが充填された形となっ
ている。絶縁層１０４、ドレイン電極１０５ａおよびソ
ース電極１０５ｂは、絶縁膜からなる平坦化層１０６に
よって覆われている。この平坦化層１０６の上には、感
光性の有機ブラック層１０７が全面に形成され、さら
に、この有機ブラック層１０７の上に、例えばアルミニ
ウム、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）等の高反射率金属か
らなる画素電極１１０が選択的に形成されている。但
し、画素電極１１０を、より低い反射率の金属層と、こ
の金属層の上に誘電多層膜等により形成した高反射層と
によって構成するようにしてもよい。有機ブラック層１
０７は、画素電極１１０が形成されていない領域から光
が下層部に入射してＴＦＴ１００を誤動作させること等
を防止するためのもので、例えば、富士ハント社のカラ
ーモザイクＣＫ−２０００等を用いて形成される。
【００３５】平坦化層１０６および有機ブラック層１０
７には、これらを貫通してソース電極１０５ｂの上面に
達するコンタクトホールが形成されている。そして、こ
のコンタクトホールに埋め込まれたアルミニウム（Ａ
ｌ）またはタングステン（Ｗ）等からなる接続プラグ層
１０９によってソース電極１０５ｂと画素電極１１０と
が電気的に接続されている。ドレイン電極１０５ａは図
示しないデータラインに接続され、ゲート電極１０３は
図示しないアドレスラインに接続されている。そして、
これらのラインの組合せにより選択された各画素電極に
対応色（Ｂ，Ｒ，Ｇ）用の画像信号電圧が印加されるよ
うになっている。
【００３６】画素電極１１０の上方は液晶層４０によっ
て満たされ、さらに、その上に対向電極３２が配置され
ている。画素電極１１０に画像信号電圧が印加されてい
ない状態では、図４に示したように、液晶層４０の液晶
分子４０ａは、長軸が液晶層４０の厚さ方向（すなわ
ち、画素電極１１０と垂直な方向）に向くように整列し
ている。この状態では、同図に示したように、入射した
ｓ偏光が液晶層４０を経て画素電極１１０で反射し再び
液晶層４０を経て出射する間に偏光方向は回転せず、そ
のままｓ偏光として出射するようになっている。一方、
画素電極１１０に画像信号電圧が印加されると、その電
圧が印加された画素電極１１０に対応した領域の液晶層
４０の液晶分子配向が図６に示したように変化する。具
体的には、液晶層４０の厚み方向における中央領域の液
晶分子４０ａのチルト角が約４５度となり、そこから画
素電極１１０または対向電極３２に近づくに従ってチル
ト角が９０度に近づくような配向となる。この状態で
は、入射したｓ偏光は、液晶層４０内を往復する間に偏
光方向が９０度回転して、Ｐ偏光となって出射するよう
になっている。
【００３７】次に、以上のような構成の画像投射表示装
置の作用を説明する。
【００３８】まず、図１を参照して、画像投射表示装置
の全体の作用を説明する。光源１１より放射された白色
光は、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ１２によって紫外およ
び赤外域の光を除去されて一旦収束したのち発散してコ
リメータレンズ１３に入射する。コリメータレンズ１３
は入射してきた光を光軸１０にほぼ平行な光束に変換し
て出射する。この光束はインテグレータ１５に入射し、
ここで光束断面内の強度分布が均一化される作用を受け
たのち出射されて拡散し、コンデンサレンズ１６に入射
する。コンデンサレンズ１６は入射光束を集光し、光軸
１０にほぼ平行なテレセントリックな光束に変換する。
【００３９】コンデンサレンズ１６によってほぼテレセ
ントリックとなった光束は、ＰＢＳ１７に入射する。こ
の入射光束のうち、ｐ偏光成分は偏光分離面１７ａを直
進して透過し、ｓ偏光成分は偏光分離面１７ａでほぼ直
角方向に反射されて、光軸１０′に沿ってダイクロイッ
クミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇに入射する。ダイクロ
イックミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇは、入射したｓ偏
光光束をＢ，Ｒ，Ｇの３色光に色分解すると共に、各色
光を互いに異なる角度方向に反射する。ダイクロイック
ミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇで色分解され反射された
各色光は、液晶パネル６８にそれぞれ異なる方向から入
射する。このときの入射光は、上記したように、Ｒ光に
対してＢ光およびＧ光がそれぞれ２δの角度をなしてい
る。液晶パネル６８は、Ｂ，Ｒ，Ｇの各色光を反射する
際に、画素ごとに画像信号に応じた変調を行い、ｐ偏光
とｓ偏光とが混合した光束を出射する。このｐｓ混合光
束は、ダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇで
反射されてＰＢＳ１７に入射する。図１に示したよう
に、この段階ですでに各色光の色合成は済んでいる。Ｐ
ＢＳ１７の偏光分離面１７ａは、入射したｐｓ混合光束
のうち、ｓ偏光を光源１１の方向に反射し、ｐ偏光をそ
のまま透過させる。ＰＢＳ１７を出射したｐ偏光光束
は、投影レンズ７０によって集光されてスクリーン７１
上に投射され、そこにカラー画像が表示される。
【００４０】次に、図４ないし図６を参照して、液晶パ
ネル６８の作用を説明する。
【００４１】図５は、液晶パネル６８に入射した各色光
の軌跡を表すものである。この図に示したように、液晶
パネル６８に対して垂直に入射したＲ光は、１組のマイ
クロレンズ３５および３３によって集光されて液晶層４
０を通過し、画素電極部ＰRの光軸５０が通る中央部に
焦点を結ぶ。このとき、入射したＲ光束の中心光線は画
素電極部ＰR に垂直に入射し、そのまま垂直に反射され
る。また、中心光線以外の入射光線は、画素電極部ＰR
において入射角と等しい反射角をもって反射され、中心
光線に関してその入射光線と対称に入射した他の光線の
入射光路とほぼ同じ経路をたどって逆進し、出射され
る。そして、これらの反射光は、同じマイクロレンズ３
３および３５を経て、平行な光となって液晶パネル６８
から垂直に出射される。以上の作用は、すべてのマイク
ロレンズ３５に入射したＲ光について同様である。
【００４２】一方、液晶パネル６８に、Ｒ光の入射方向
（すなわち、光軸５０の方向）と角度２δをなして入射
したＢ光は、マイクロレンズ３５によって集光されたの
ち、そのマイクロレンズ３５に対応したマイクロレンズ
３３によって集光されると同時に主光線ＢP の進行方向
が変えられ、画素電極部ＰB 上のほぼ中央部に焦点を結
ぶ。このとき、Ｂ光の主光線ＢP は画素電極部ＰB とほ
ぼ垂直に入射し、そのまま垂直に反射される。主光線Ｂ
P 以外の入射光線は、画素電極部ＰB において入射角と
等しい反射角をもって反射され、主光線ＢP に関してそ
の入射光線と対称に入射した他の光線の入射光路とほぼ
同じ経路をたどって逆進し、出射される。そして、これ
らの反射光は、同じマイクロレンズ３３および３５を経
て、平行な光となって液晶パネル６８からＢ光の入射方
向と同じ方向に出射される。以上の作用は、すべてのマ
イクロレンズ３５に入射したＢ光について同様である。
【００４３】液晶パネル６８に、Ｒ光の入射方向（すな
わち、光軸５０の方向）と角度２δをなして入射したＧ
光についても同様である。すなわち、入射したＧ光は、
マイクロレンズ３５によって集光されたのち、このマイ
クロレンズ３５に対応したマイクロレンズ３３によって
集光されると同時に主光線ＧP の進行方向が変えられ、
画素電極部ＰG 上のほぼ中央部に焦点を結ぶ。このと
き、Ｇ光の主光線ＧP は画素電極部ＰG とほぼ垂直に入
射し、そのまま垂直に反射される。主光線ＧP 以外の光
線は、画素電極部ＰG において入射角と等しい反射角を
もって反射され、主光線ＧP に関してその入射光線と対
称に入射した他の光線の入射光路とほぼ同じ経路をたど
って逆進し、出射される。そして、これらの反射光は、
同じマイクロレンズ３３および３５を経て、平行な光と
なって液晶パネル６８からＧ光の入射方向と同じ方向に
出射される。以上の作用は、すべてのマイクロレンズ３
５に入射したＧ光について同様である。
【００４４】各色光は、液晶パネル６８の液晶層４０の
内部を往復する間に、各画素電極部ＰB ，ＰR ，ＰG に
印加された画像信号電圧に応じて選択的に偏光方向の変
調を受ける。具体的には、図４に示したように、画素電
極部ＰB ，ＰR ，ＰG の画素電極１１０に画像信号電圧
が印加されていない状態では、液晶層４０の液晶分子４
０ａは、長軸が液晶層４０の厚さ方向に向くように整列
しており、入射したｓ偏光は液晶層４０を往復する間に
偏光方向の変調を受けず、そのままｓ偏光として出射す
る。一方、画素電極部ＰB ，ＰR ，ＰG の画素電極１１
０に画像信号電圧が印加された状態では、その電圧が印
加された画素電極１１０に対応した領域の液晶層４０の
液晶分子配向が図６に示したように変化するので、入射
したｓ偏光は液晶層４０内を往復する間に偏光方向が９
０度回転する変調を受け、液晶層４０からｐ偏光となっ
て出射する。ここで、偏光方向が９０度回転するのは、
液晶層４０の複屈折性によるもので、液晶層４０内を往
復する間に常光線と異常光線の位相差が２分の１波長に
等しくなることによるものである。なお、画素電極部１
２に印加する画像信号電圧を中間的な値にすることによ
り偏光方向の回転角を０〜９０度の間で制御できるよう
にすれば、液晶パネル６８で反射したｐｓ混合光のうち
ＰＢＳ１７のＰＢＳ面１７ａを通過するｐ偏光成分の大
きさをコントロールすることができ、中間諧調の画像表
現が可能である。
【００４５】液晶パネル６８で反射されたｐｓ混合状態
の各色光は、それぞれ元の光路をたどり、図１に示した
ように、ダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇ
でそれぞれ反射されて、ＰＢＳ１７に入射する。ＰＢＳ
１７の偏光分離面１７ａに入射したｐｓ混合光束のう
ち、ｓ偏光は光源１１の方向に反射され、ｐ偏光はその
まま透過する。そして、ＰＢＳ１７を透過したｐ偏光光
束は、投影レンズ７０によって集光されてスクリーン７
１上に投射され、カラー画像が表示される。
【００４６】ここで、本実施の形態の液晶パネル６８に
対する比較例について説明する。
【００４７】図７は比較例としての液晶パネル６８０の
断面構造を表すものである。なお、この図で、図２と同
一構成要素には同一符号を付すものとする。この液晶パ
ネル６８０は、図２に示した液晶パネル６８におけるマ
イクロレンズ３５のみを有し、マイクロレンズ３３を有
しない構成となっている。すなわち、この液晶パネル６
８０は、液晶パネル６８における樹脂層３６，３１に代
えて、単一の屈折率をもつ樹脂層３７を有している。そ
の他の構成は図２の液晶パネル６８と同様である。
【００４８】図８に示したように、この比較例に係る液
晶パネル６８０では、垂直に入射したＲ光は本実施の形
態の液晶パネル６８の場合と同様に液晶パネル６８０か
ら垂直に出射し、入射方向と同じ方向に進む。ところ
が、液晶パネル６８０は、液晶パネル６８と異なって進
行方向変換用のマイクロレンズ３３を有しないことか
ら、角度２δで入射するＢ光およびＧ光は、同図に示し
たように、それぞれの主光線と画素電極部ＰB ，ＰG と
が垂直になるような角度では入射せず、反射光の一部は
隣のマイクロレンズ３５に向かうこととなる。したがっ
て、液晶パネル６８０から出射するＢ光およびＧ光は、
元の入射光路をたどることができずに発散したり、ある
いはダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇ（図
１）への入射角が変化してしまう。このため、光軸１
０′と平行な光束を得ることができず、スクリーン７１
上に所期の投影像を得ることができない。
【００４９】これに対して、本実施の形態では、マイク
ロレンズ３５のほかにマイクロレンズ３３を設け、マイ
クロレンズ３５によって集光されたＢ光およびＧ光の進
行方向をマイクロレンズ３３によって変化させて、それ
ぞれの主光線が画素電極部ＰB ，ＰG に垂直に入射する
ようにしたので、画素電極部ＰB ，ＰG からの反射光の
主光線の方向は入射光の主光線の方向にほぼ一致して画
素電極部ＰB ，ＰG と垂直な方向となり、また、主光線
以外の光線の反射方向は、主光線に関して、対応する入
射光の方向とほぼ対称となる。したがって、液晶パネル
６８からの出射光の方向（正確には主光線の方向）は、
各色光とも、それぞれの入射方向とほぼ一致することと
なる。
【００５０】しかも、本実施の形態では、マイクロレン
ズ３５，３３で集光された各色光が、対応する画素電極
部ＰB ，ＰR ，ＰG 上に焦点を結ぶようにしたので、マ
イクロレンズ３５，３３は倍率が１であるようなリレー
光学系を構成することとなり、各画素電極部ＰB ，
ＰR ，ＰG で反射した光は、同じマイクロレンズ３５，
３３によって平行光束に変換されて液晶パネル６８から
出射される。すなわち、液晶パネル６８からの各色の出
射光は発散しない平行光として取り出されることとな
る。
【００５１】このように本実施の形態に係る画像投射表
示装置によれば、液晶パネルを透過型ではなく反射型と
して構成したので、図４に示したように、ＴＦＴ１００
や配線の上に反射電極としての画素電極１１０を形成す
ることができ、従来の透過型液晶パネルよりも開口率が
大きくなる。したがって、高輝度化が可能である。ま
た、本実施の形態によれば、集光用のマイクロレンズ３
５とは別に、比較例（図７）の液晶パネル６８０が有し
ていない進行方向変換用のマイクロレンズ３３を設け、
このマイクロレンズ３３により、マイクロレンズ３５で
集光された光束の進行方向を、その主光線が画素電極部
１２とほぼ垂直となる方向に変換するようにしたので、
液晶パネル６８からの反射光は、各色とも、それぞれの
入射方向に向かって出射することとなり、この反射光を
元の光路に沿った方向に導くことが容易となる。しか
も、本実施の形態では、マイクロレンズ３５および３３
によって集光された光が画素電極部１２上で焦点を結ぶ
ようにしたので、液晶パネル６８で反射した各色光はそ
れぞれ平行光束となり、発散することなく元の光路を逆
進する。このため、ＰＢＳ１７を経由して投影レンズ７
０に入射する各色光もまた、それぞれほぼ平行な光束と
なり、反射光が発散光である場合と比べて光利用効率を
高めることが容易となる。すなわち、高輝度化を図る上
で有利である。さらに、従来の単板式ＣＦ方式の液晶パ
ネルとは異なりカラーフィルタを必要としないので、カ
ラーフィルタにおける吸収等に起因する光量低下および
発熱を少なくすることができる。
【００５２】なお、本実施の形態における液晶パネル６
８では、図２に示したように、マイクロレンズ３５，３
３を、共に、後面側に凸をなす平凸レンズとして形成す
るようにしたが、そのほか、例えば図９ないし図１１に
示したような構成および形成方法、あるいはこれらの図
に示した各層を図間で任意に組み合わせた構成および形
成方法としてもよい。なお、これらの図で、図２と同一
構成要素には同一符号を付すものとする。
【００５３】例えば、図９に示したように、図２におけ
る液晶パネル６８のマイクロレンズ３３に代えて、前面
側に凸をなす平凸レンズとしてのマイクロレンズ３３ａ
を有するようにして、液晶パネル６８ａを構成してもよ
い。この図では、図２における樹脂層３１に代えてガラ
ス基板３１ａを配し、このガラス基板３１ａの前面側
に、例えば樹脂製のマイクロレンズ３３ａを付加形成す
るようにしている。但し、ガラス基板３１ａに代えて透
明な樹脂基板とし、この樹脂基板とマイクロレンズ３３
ａとを一体に形成するようにしてもよい。なお、図９に
おける樹脂層３６ａは、図２における樹脂層３６と同様
に、例えば、マイクロレンズ３５が形成されたガラス基
板３４とマイクロレンズ３３ａが形成されたガラス基板
３１ａとの間を貼り合わせるための接着用樹脂層として
形成可能である。但し、その他の方法によっても形成可
能である。例えば、樹脂層３６ａに代えてガラス基板を
用い、このガラス基板の両面にエッチングによりマイク
ロレンズ面を形成するようにしてもよい。
【００５４】また、図１０に示したように、マイクロレ
ンズ３５ａ，３３ａを、共に、前面側に凸をなす平凸レ
ンズとして形成するようにしてもよい。この図の例で
は、図９におけるガラス基板３４およびマイクロレンズ
３５に代えて、ガラス基板３４ａおよびその内部に形成
したマイクロレンズ３５ａを設けている。その他の構成
は図９と同様である。この場合、マイクロレンズ３５ａ
は、例えば、ガラス基板３４ａの後面側から所定のイオ
ンを選択的に拡散させる選択的イオン拡散法を用いた屈
折率分布型レンズとして形成可能である。なお、図１０
における樹脂層３６ｂもまた、図２における樹脂層３６
と同様に、例えば、マイクロレンズ３５ａが形成された
ガラス基板３４ａとマイクロレンズ３３ａが形成された
ガラス基板３１ａとの間を貼り合わせるための接着用樹
脂層として形成可能である。但し、その他の方法によっ
ても形成可能である。例えば、樹脂層３６ｂに代えてガ
ラス基板を用い、このガラス基板の後面にエッチングに
よりマイクロレンズ面を形成するようにしてもよい。
【００５５】また、図１１に示したように、マイクロレ
ンズ３５ａを前面側に凸をなす平凸レンズとして形成す
ると共に、マイクロレンズ３３ｂを後面側に凸をなす平
凸レンズとして形成するようにしてもよい。この図の例
では、図１０におけるガラス基板３１ａおよびマイクロ
レンズ３３ａに代えて、ガラス基板３１ｂおよびその前
面側内部に形成したマイクロレンズ３３ｂを設けてい
る。その他の構成は図１０と同様である。この場合、マ
イクロレンズ３３ｂは、例えば、ガラス基板３１ｂの前
面側から所定のイオンを選択的に拡散させることで形成
可能である。なお、図１１における樹脂層３６ｃもま
た、図２における樹脂層３６と同様に、例えば、マイク
ロレンズ３５ａが形成されたガラス基板３４ａとマイク
ロレンズ３３ｂが形成されたガラス基板３１ｂとの間を
貼り合わせるための接着用樹脂層として形成可能であ
る。但し、その他の方法によっても形成可能である。例
えば、図１１において、樹脂層３６ｃ，マイクロレンズ
３３ｂおよびガラス基板３１ｂに代えて、図２に示した
ように、マイクロレンズ３３を有する樹脂層３６および
樹脂層３１を形成するようにしてもよい。また、例え
ば、樹脂層３６ｃに代えてガラス基板を用いるようにし
てもよい。
【００５６】〔第２の実施の形態〕次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。
【００５７】図１２は本発明の第２の実施の形態に係る
画像投射表示装置に用いられる液晶パネル６８ｄの断面
構造を表すものである。この図で、上記第１の実施の形
態（図２）と同一構成要素には同一符号を付し、説明を
省略するものとする。この液晶パネル６８ｄは、図２に
おける樹脂層３１および樹脂層３６に代えて、後面側内
部に埋設されるようにしてマイクロプリズム３７が選択
的に形成された樹脂層３６ｄを設けたものである。各マ
イクロプリズム３７は、稜線がマイクロレンズ３５の境
界部分に対応した位置で紙面と直交する方向に伸びるよ
うに、かつ、それぞれの底面が画素電極部ＰB ，ＰG を
ほぼ覆うこととなるように形成されている。画素電極部
ＰR はマイクロプリズム３７によって覆われないように
なっている。また、本実施の形態では、マイクロプリズ
ム３７は集光能力をもたないので、マイクロレンズ３５
のみによる焦点位置が画素電極部２２上にあるようにな
されている。液晶パネル６８ｄにおけるその他の構成は
図２と同様である。また、画像投射表示装置の全体構成
もまた図１に示したものと同様であり、液晶パネル６８
に代えて液晶パネル６８ｄを配置したものとなる。ここ
で、マイクロプリズム３７が本発明における「進行方向
変換手段」としての「プリズム」に対応する。
【００５８】次に、図１３を参照して、このような構成
の液晶パネル６８ｄの作用を説明する。なお、この図で
は、断面を表す斜線の図示を省略している。
【００５９】図１３は、液晶パネル６８ｄに入射した各
色光の軌跡を表すものである。この図に示したように、
液晶パネル６８ｄに対して垂直に入射したＲ光は、マイ
クロレンズ３５によって集光され、液晶層４０を通過し
て光軸５０が通る画素電極部ＰR の中央部に焦点を結
ぶ。このとき、入射光束の中心光線は画素電極部ＰR に
垂直に入射し、そのまま垂直に反射される。また、中心
光線以外の光線は、画素電極部ＰR において入射角と等
しい反射角をもって反射され、中心光線に関してその入
射光線と対称に入射した他の光線の入射光路とほぼ同じ
経路をたどって逆進し、出射される。そして、これらの
反射光は、同じマイクロレンズ３５を経て、平行な光と
なって液晶パネル６８ｄから垂直に出射される。以上の
作用はすべてのマイクロレンズ３５に入射したＲ光につ
いて同様である。
【００６０】一方、液晶パネル６８ｄに、Ｒ光の入射方
向（すなわち、光軸５０の方向）と角度２δをなして入
射したＢ光は、マイクロレンズ３５によって集光された
のち、マイクロプリズム３７によって進行方向を変えら
れ、画素電極部ＰB の表面のほぼ中央部に焦点を結ぶ。
このとき、Ｂ光の主光線ＢP は画素電極部ＰB とほぼ垂
直に入射し、そのまま垂直に反射される。主光線ＢP 以
外の入射光線は、画素電極部ＰB において入射角と等し
い反射角をもって反射され、主光線ＢP に関してその入
射光線と対称に入射した他の光線の入射光路とほぼ同じ
経路をたどって逆進し、出射される。そして、これらの
反射光は、同じマイクロレンズ３５を経て、平行な光と
なって液晶パネル６８ｄからＢ光の入射方向と同じ方向
に出射される。以上の作用はすべてのマイクロレンズ３
５に入射したＢ光について同様である。
【００６１】液晶パネル６８ｄにＲ光の入射方向（すな
わち、光軸５０の方向）と角度２δをなして入射したＧ
光についても同様である。すなわち、入射したＧ光は、
マイクロレンズ３５によって集光されたのち、マイクロ
プリズム３７によって進行方向を変えられ、画素電極部
ＰG の表面のほぼ中央部に焦点を結ぶ。このとき、Ｇ光
の主光線ＧP は画素電極部ＰG とほぼ垂直に入射し、そ
のまま垂直に反射される。主光線ＧP 以外の光線は、画
素電極部ＰB において入射角と等しい反射角をもって反
射され、主光線ＧP に関してその入射光線と対称に入射
した他の光線の入射光路とほぼ同じ経路をたどって逆進
し、出射される。そして、これらの反射光は、同じマイ
クロレンズ３５を経て、平行な光となって液晶パネル６
８ｄからＧ光の入射方向と同じ方向に出射される。以上
の作用はすべてのマイクロレンズ３５に入射したＧ光に
ついて同様である。
【００６２】このように、本実施の形態によれば、マイ
クロレンズ３５のほかにマイクロプリズム３７を設け、
マイクロレンズ３５によって集光されたＢ光およびＧ光
の進行方向をマイクロプリズム３７によって変化させ
て、各々の主光線がそれぞれ画素電極部ＰB ，ＰG に垂
直に入射するようにしたので、上記第１の実施の形態の
場合と同様に、液晶パネル６８ｄからの出射光は、各色
光とも、それぞれの入射方向に向かうこととなる。しか
も、マイクロレンズ３５で集光された各色光が、マイク
ロプリズム３７を経て、対応する画素電極部ＰB ，
ＰR ，ＰG 上に焦点を結ぶようにしたので、マイクロレ
ンズ３５およびマイクロプリズム３７は倍率が１のリレ
ー光学系を構成することとなり、各画素電極部ＰB ，Ｐ
R ，ＰG で反射した光は、同じマイクロレンズ３５によ
って平行光束に変換されて液晶パネル６８ｄから出射さ
れる。すなわち、液晶パネル６８ｄからの各色の出射光
は発散しない平行光として取り出されることとなる。
【００６３】但し、次の点を考慮すると、本実施の形態
のように進行方向変換手段としてマイクロプリズム３７
を用いるよりも、上記第１の実施の形態のようにマイク
ロレンズ３３を用いるようにした方が好適である。第１
に、一般に、樹脂系材料を用いてレンズやプリズムを形
成しようとした場合には、プリズムの形成はレンズの形
成よりも困難であり、特にエッチング法によりプリズム
を形成するのは容易でない。第２に、上記第１の実施の
形態のように、進行方向変換手段としてマイクロレンズ
３３を用いた場合、マイクロレンズ３５による集束光が
マイクロレンズ３３のいずれかの部分に入射されている
限りほぼすべての光が画素電極部２２上の焦点位置に集
束するのに対し、本実施の形態のようにマイクロプリズ
ム３７の屈折作用を利用する場合には、マイクロレンズ
３５による集光束がマイクロプリズム３７の一方の斜面
内に入射する必要がある。この斜面に入射せずに他方の
斜面に入射したりあるいはマイクロプリズム３７のない
領域に入射した光は、発散して無駄になってしまうから
である。したがって、本実施の形態の場合よりも上記第
１の実施の形態の場合の方が、マイクロレンズ３５によ
る集束光のスポットサイズを小さくするという条件が緩
やかとなる。
【００６４】以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発
明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記
各実施の形態では、マイクロレンズ３５等によって集光
された各色光が画素電極部１２上に焦点を結びそこで反
射される配置としたが、本発明はこれに限定されず、焦
点を結ぶ前または焦点を結んだ後に画素電極部１２で反
射されるように構成することも可能である。この場合、
液晶パネル６８から出射される各色の光束は平行光束に
はならないが、各色光束の主光線の方向は対応する入射
光束の方向とほぼ一致する。なお、条件によっては、む
しろ、焦点位置が画素電極部１２の後方にある方が望ま
しい場合もある。そうした場合には、投影レンズ７０と
してＦ値がより大きく暗いレンズを使用できるからであ
る。
【００６５】上記各実施の形態では、画素電極１１０
（図４）自体を高反射率の電極として構成し、その表面
で入射光を反射するようにしたが、これに限らず、画素
電極を透明電極として形成すると共にその裏面（下層）
にアルミニウム（Ａｌ）等の反射層を設けるようにして
もよい。また、上記各実施の形態では、液晶パネル６８
の基体を各色光に対して透明なガラス基板２１とした
が、これに代えて、各色光に対して不透明な単結晶シリ
コン基板を用いることも可能である。液晶パネル６８は
透過型でなく反射型であるため、光を透過させる必要が
ないからである。このように単結晶シリコン基板（シリ
コンウェハ）を用いるようにした場合には、一般的な半
導体製造装置および製造工程を用いてＴＦＴ１００（図
４）を製作できるので、ガラス基板上にＴＦＴを形成す
る場合と比べて液晶パネルの製造が容易となる。
【００６６】また、上記第１の実施の形態では、各色用
の画素電極部ＰB ，ＰR ，ＰG を、図３に示したように
ストライプ状に配置すると共にマイクロレンズ３５およ
びマイクロレンズ３３の外縁形状（平面形状）を矩形状
としたが、そのほか、例えば図１４に示したように、画
素電極部ＰB ，ＰR ，ＰG をデルタ配列にすると共にマ
イクロレンズ３５およびマイクロレンズ３３の外縁形状
を六角形としてもよい。あるいは、その他の配列（例え
ばダイアゴナルモザイク配列等）および形状とすること
も可能である。
【００６７】また、上記各実施の形態では、ＰＢＳ１７
によって分離した直線偏光のうち、ｓ偏光光束を利用し
てダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇにより
色分離を行い、各色光を液晶パネル６８等に導くように
したが、そのほか、例えば図１５に示したように、ｐ偏
光光束を利用するようにしてもよい。この場合には、同
図に示したように、ダイクロイックミラー６６Ｂ，６６
Ｒ，６６ＧをＰＢＳ１７の後方における光軸１０上に順
次配置すると共に、この光軸１０とほぼ直交する方向に
液晶パネル６８等を配置すればよい。その他の構成は図
１と同様である。このように構成したときには、液晶パ
ネル６８から反射してきたｐｓ混合偏光のうち、ＰＢＳ
１７を通過して投影レンズ７０に達し画像表示に寄与す
るのはｓ偏光光束となる。
【００６８】また、上記各実施の形態では、コンデンサ
レンズ１６からの出射光をＰＢＳ１７によってｐ偏光と
ｓ偏光とに分離してから、ｓ偏光（図１５に示した変形
例ではｐ偏光）をダイクロイックミラー６６Ｂ，６６
Ｒ，６６Ｇによって各色光に色分離するようにしたが、
そのほか、例えば図１６に示したように、コンデンサレ
ンズ１６からの出射光をまずダイクロイックミラー６６
Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇによって各色光に色分離してから、
各色光をＰＢＳ１７によってｐ偏光とｓ偏光とに分離
し、その一方を液晶パネル６８に導くようにしてもよ
い。この場合には、同図に示したように、コンデンサレ
ンズ１６の後方に光軸１０に沿って順次ダイクロイック
ミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇを配置すると共に、光軸
１０とほぼ直交する方向にＰＢＳ１７を配置すればよ
い。さらに、この場合には、同図に示したように、ＰＢ
Ｓ１７およびダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６
６Ｇを通る光軸とほぼ直交する方向に液晶パネル６８を
配置してｓ偏光を利用する方法と、図示しないが、ＰＢ
Ｓ１７およびダイクロイックミラー６６Ｂ，６６Ｒ，６
６Ｇを通る光軸上におけるＰＢＳ１７の後方に液晶パネ
ル６８を配置してｐ偏光を利用する方法とがある。な
お、図１６に示した例では、図１または図１５の場合と
異なり、各色光が互いに角度２δをなした状態で投影レ
ンズ７０に入射し、この投影レンズ７０によりスクリー
ン７１上で色合成が行われることとなるので、色収差が
大きくなる可能性がある。したがって、この点を考慮す
ると、上記第１または第２の実施の形態（図１，図１
５）に示したような配置の方がより好適といえる。
【００６９】なお、上記の図１、図１５および図１６で
は図示していないが、光源１１からＰＢＳ１７に至る光
路中のいずれかの位置に、いわゆるｐｓ分離合成素子を
挿入配置するようにしてもよい。このｐｓ分離合成素子
は、偏光分離プリズム等によってｐｓ混合光束をｐ偏光
とｓ偏光とに分離すると共に、その一方（例えばｓ偏
光）の偏光方向を２分の１波長板等の位相板によって９
０度回転させて他方と同じ偏光（ここではｐ偏光）状態
に変換し、これらの２つの偏光光束（ここではｐ偏光）
を併せて出射するようにしたものであり、例えば本出願
人による特願平１０−４２６０にその詳細が記載されて
いる。このｐｓ分離合成素子を用いた場合には、光源か
らの光の大半を殆ど損失なく単一偏光方向の直線偏光
（ｓ偏光またはｐ偏光）に変換してＰＢＳ１７に入射さ
せることができるので、このＰＢＳ１７における光量損
失が殆どなく、さらなる高輝度化が可能になる。また、
このｐｓ分離合成素子によって予めほぼ単一偏光方向に
変換した光束をさらにＰＢＳ１７に入射させてｐｓ分離
を行うこととなるので、ｐｓ分離の精度が向上し、画質
の向上に効果がある。
【００７０】また、上記実施の形態においては、光変調
手段として液晶層を用いるものとして説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、外部からの光を反
射すると共にこれを画像信号に応じて変調して出射させ
ることができるようなものであれば、他の方式の変調手
段を用いた表示素子にも適用可能である。
【００７１】また、上記の各実施の形態に係る画像投射
表示装置においては、液晶パネル６８等が電界制御複屈
折（ＥＣＢ）モードで動作するものである場合について
説明したが、その他のモードで動作するものに本発明を
適用することも可能である。
【００７２】また、上記各実施の形態においては、カラ
ー表示用の３原色をＢ，Ｒ，Ｇとしたが、他の基本色の
組合せ（例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエ
ロー（Ｙ）等）を用いるようにしてもよい。
【００７３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項４のいずれかに記載の光変調素子または請求項５記
載の画像投射表示装置によれば、互いに異なる方向から
入射した各色光を、複数の画素電極ごとに設けた集光手
段によって、各入射方向に対応した方向にそれぞれ集光
すると共に、この集光される光束の進行方向を、進行方
向変換手段によって、その主光線が画素電極の反射表面
と垂直になるような方向に変換して対応する画素電極に
入射させて反射させ、この間、画素電極に印加される画
像信号に応じて各色光を変調するようにしたので、各色
の反射光の主光線の方向は、対応する入射光の主光線の
方向にほぼ一致して画素電極とほぼ垂直となり、また、
主光線以外の光線の反射方向は、主光線に関して、対応
する入射光の方向とほぼ対称となる。したがって、光変
調素子から出射される光は、各色光とも、入射方向に向
かうこととなる。すなわち、反射光の進行方向を入射光
の方向とほぼ等しくすることが可能となる。このため、
単板方式かつ反射型でありながら、カラー表示が可能な
画像投射表示装置を実現することが容易になる。特に、
反射型としたことにより、画素電極への画像信号電圧の
選択的印加を行うためのスイッチング素子等が形成され
る駆動領域の上方に重ねて画素電極を形成することも可
能となることから、従来の透過型の単板ＣＦ方式の場合
よりも開口率を大きくとることができ、さらなる高輝度
化が実現可能になる。また、単板方式としたことによ
り、従来の３板方式と比べて、画像投射表示装置の各構
成要素の配置の自由度が向上し、また、装置の小型化が
可能になると共に、組立や調整が容易となる。また、従
来の単板式ＣＦ方式と異なり、カラーフィルタを必要と
しないので、吸収等による光量低下や発熱を抑制するこ
とができる。したがって、この点でも、高輝度化に有利
となり、また、光変調素子を冷却するための機構が簡略
化できることから装置のコンパクト化が可能になる。
【００７４】特に、請求項２記載の光変調素子によれ
ば、集光手段および進行方向変換手段をそれぞれ第１の
レンズおよび第２のレンズで構成し、第１のレンズと第
２のレンズとの距離が第２のレンズの焦点距離にほぼ等
しく、かつ、第１のレンズおよび第２のレンズの合成焦
点位置が画素電極上またはその近傍にあるように構成し
たので、集光手段および進行方向変換手段はリレー光学
系を構成することとなり、画素電極の表面で反射した各
色光は、それぞれの主光線に関して入射光と対称な経路
をたどって逆進し、出射される。このため、例えば入射
光として平行光を用いるようにすれば、光変調素子から
出射される各色光もまた平行光となり、発散されること
がなくなるので、光の利用効率が高まり、さらなる高輝
度化が可能になるという効果がある。
【００７５】また、請求項３記載の光変調素子によれ
ば、進行方向変換手段を、集光手段により集束された各
色光が対応する色光用の画素電極上またはその近傍で焦
点を結ぶことを可能にするプリズムで構成するようにし
たので、請求項２記載の光変調素子と同様に、反射光が
発散しないようにすることが可能となり、さらなる高輝
度化が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像投射表示装置
における光学系の全体構成を表す平面図である。
【図２】図１に示した液晶パネルの要部構造を表す断面
図である。
【図３】図１に示した液晶パネルの要部構造を表す平面
図である。
【図４】図２に示した液晶パネルにおける画素電極部近
傍の構造を表す拡大断面図である。
【図５】図１に示した液晶パネルにおける全体的に見た
作用を説明するための説明図である。
【図６】図１に示した液晶パネルにおける部分的に見た
作用を説明するための説明図である。
【図７】比較例としての液晶パネルの要部構成を表す断
面図である。
【図８】図７に示した液晶パネルの作用を説明するため
の説明図である。
【図９】図２および図３に示した液晶パネルの変形例を
表す断面図である。
【図１０】図２および図３に示した液晶パネルの他の変
形例を表す断面図である。
【図１１】図２および図３に示した液晶パネルのさらに
他の変形例を表す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る画像投射表
示装置に用いられる液晶パネルの要部構造を表す断面図
である。
【図１３】図１２に示した液晶パネルの作用を説明する
ための説明図である。
【図１４】図２および図９ないし図１２に示した液晶パ
ネルにおける画素電極部およびマイクロレンズの他の配
列例を表す平面図である。
【図１５】図１に示した画像投射表示装置の光学系の一
変形例を表す平面図である。
【図１６】図１に示した画像投射表示装置の光学系の他
の変形例を表す平面図である。
【符号の説明】
１０…光軸、１１…光源、１７…偏光ビームスプリッ
タ、２０…画素基板、２２…画素電極部、３０，３０
ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ……対向基板、３３，３３
ａ，３３ｂ…マイクロレンズ（進行方向変換手段）、３
５，３５ａ…マイクロレンズ（集光手段）、３７…マイ
クロプリズム、４０…液晶層、６６Ｂ，６６Ｒ，６６Ｇ
…ダイクロイックミラー、６８，６８ａ，６８ｂ，６８
ｃ，６８ｄ…液晶パネル、７０…投影レンズ、１００…
薄膜トランジスタ、１１０…画素電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/1347 Ｇ０２Ｆ 1/1347 Ｇ０９Ｆ 9/35 ３２０ Ｇ０９Ｆ 9/35 ３２０

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の色光の各々に対応付けられて２次
    元的に配列されると共に、入射する光を反射可能に形成
    された複数の画素電極と、 前記複数の色光に対応付けられた一群の画素電極ごと
    に、これらの画素電極に対向した位置に配置されると共
    に、互いに異なる方向から入射する各色光を、各入射方
    向に対応した方向にそれぞれ集光する集光手段と、 前記集光手段により集束される各色光の進行方向を、そ
    の主光線が画素電極の反射表面と垂直になるような方向
    に変換して出射し、各色光を対応する画素電極に入射さ
    せる進行方向変換手段と、 前記進行方向変換手段から出射され画素電極で反射され
    る各色光を、画素電極に印加される画像信号に応じて変
    調する光変調手段とを備えたことを特徴とする光変調素
    子。
  2. 【請求項２】 前記集光手段および進行方向変換手段は
    それぞれ第１のレンズおよび第２のレンズから構成さ
    れ、第１のレンズと第２のレンズとの距離が第２のレン
    ズの焦点距離にほぼ等しく、かつ、第１のレンズおよび
    第２のレンズの合成焦点位置が画素電極上またはその近
    傍にあるように構成されていることを特徴とする請求項
    １記載の光変調素子。
  3. 【請求項３】 前記進行方向変換手段は、前記集光手段
    により集束された各色光が対応する色光用の画素電極上
    またはその近傍で焦点を結ぶことを可能にするプリズム
    で構成されていることを特徴とする請求項１記載の光変
    調素子。
  4. 【請求項４】 前記カラー表示の基礎となる複数の色光
    は、白色光から色分離された３つの色光であって、 そのうちの１の色光は、前記集光手段に垂直入射し、 他の２つの色光は、前記１の色光の入射方向に対してそ
    れぞれ所定の角度をなして前記集光手段に入射すること
    を特徴とする請求項１記載の光変調素子。
  5. 【請求項５】 複数の色光を生成する色光生成手段と、
    前記色光生成手段からの各色光を反射すると共に各色光
    に対して画像信号に応じた光変調処理を行う光変調素子
    と、前記光変調素子で反射され変調された各色光をスク
    リーン上に投射する投射手段とを備えた画像投射表示装
    置であって、 前記光変調素子は、 前記複数の色光の各々に対応付けられて２次元的に配列
    されると共に、入射する光を反射可能に形成された複数
    の画素電極と、 前記複数の色光に対応付けられた一群の画素電極ごと
    に、これらの画素電極に対向した位置に配置されると共
    に、互いに異なる方向から入射する各色光を、各入射方
    向に対応した方向にそれぞれ集光する集光手段と、 前記集光手段により集束される各色光の進行方向を、そ
    の主光線が画素電極の反射表面と垂直になるような方向
    に変換して出射し、各色光を対応する画素電極に入射さ
    せる進行方向変換手段と、 前記進行方向変換手段から出射され画素電極で反射され
    る各色光を、画素電極に印加される画像信号に応じて変
    調する光変調手段とを有することを特徴とする画像投射
    表示装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020090894A (ko) * 2001-05-28 2002-12-05 소니 가부시끼 가이샤 액정 표시 소자 및 투사형 액정 표시 장치
JP2003107399A (ja) * 2001-06-16 2003-04-09 Tsuao Che-Chii 立体３次元ディスプレイおよび２次元ディスプレイ用の画像投写法
JP2014504371A (ja) * 2010-10-18 2014-02-20 クゥアルコム・メムス・テクノロジーズ・インコーポレイテッド 埋込みマイクロレンズアレイを有するディスプレイ
JP2021166241A (ja) * 2020-04-07 2021-10-14 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置および電子機器

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010050892A1 (en) * 1997-07-11 2001-12-13 Yoshitaka Takahashi Optical disk apparatus compatible with different types of mediums
JP2000231339A (ja) * 1999-02-10 2000-08-22 Dainippon Printing Co Ltd 表示装置
US6583438B1 (en) 1999-04-12 2003-06-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device
KR100636089B1 (ko) * 1999-05-11 2006-10-19 삼성전자주식회사 반사형 칼라 프로젝터
JP2000329925A (ja) * 1999-05-18 2000-11-30 Sony Corp 光発散角制限装置および方法並びに投写型画像表示装置
GB2354899A (en) 1999-10-02 2001-04-04 Sharp Kk Optical device for projection display
KR100727905B1 (ko) * 2000-06-26 2007-06-14 삼성전자주식회사 화상투사장치
TW451075B (en) * 2000-09-01 2001-08-21 Acer Comm & Amp Multimedia Inc Device with concave lens to produce uniform light
JP2002283361A (ja) * 2001-03-23 2002-10-03 Seiko Epson Corp マイクロレンズアレイ及びその製造方法並びに光学装置
JP4061857B2 (ja) * 2001-04-27 2008-03-19 株式会社日立製作所 光学ユニット及びそれを用いた映像表示装置
KR100782806B1 (ko) * 2001-07-26 2007-12-06 삼성전자주식회사 단판식 컬러 화상 표시 장치
JP3508753B2 (ja) * 2001-10-15 2004-03-22 ソニー株式会社 画像表示装置
US6710909B2 (en) * 2001-11-08 2004-03-23 Seiko Epson Corporation Projector
US6577429B1 (en) * 2002-01-15 2003-06-10 Eastman Kodak Company Laser projection display system
US6829081B2 (en) * 2002-02-08 2004-12-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Image transistor with laminar flow water cooling system
US6831786B2 (en) * 2002-03-11 2004-12-14 Eastman Kodak Company Surface formed complex multi-layered polymer lenses for light diffusion
EP1395049A1 (en) * 2002-09-02 2004-03-03 Sony International (Europe) GmbH Illumination unit for a projection system
JP3970784B2 (ja) * 2003-02-10 2007-09-05 シャープ株式会社 マイクロレンズ基板、及びそれを備えた液晶表示素子、並びに投影型液晶表示装置
US7405761B2 (en) * 2003-10-01 2008-07-29 Tessera North America, Inc. Thin camera having sub-pixel resolution
US7414595B1 (en) 2003-12-07 2008-08-19 Advanced Simulation Displays Co. Virtual mosaic wide field of view display system
TW200603145A (en) * 2004-03-26 2006-01-16 Sony Corp Microlens array substrate and production method therefor
US7147332B2 (en) * 2004-07-21 2006-12-12 3M Innovative Properties Company Projection system with scrolling color illumination
JP4304523B2 (ja) * 2006-05-26 2009-07-29 ソニー株式会社 反射型液晶プロジェクタおよび画像再生装置
JP4781231B2 (ja) * 2006-11-06 2011-09-28 三洋電機株式会社 照明装置及び投写型映像表示装置
TWI403821B (zh) * 2009-10-28 2013-08-01 Young Optics Inc 照明系統及投影裝置
US20130242264A1 (en) * 2010-12-08 2013-09-19 Nec Display Solutions, Ltd. Lighting optical system and projection display device including the same
CN102231027B (zh) * 2011-06-29 2013-04-03 四川大学 一种采用波纹形电极的透反蓝相液晶显示器
CN105572940B (zh) * 2016-02-03 2019-05-24 京东方科技集团股份有限公司 液晶面板及其制备方法、显示装置
JP6531801B2 (ja) 2017-08-29 2019-06-19 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置用基板、電気光学装置、および電子機器
KR102667952B1 (ko) * 2017-12-15 2024-05-23 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
US10802323B2 (en) * 2017-12-15 2020-10-13 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display device
JP6702393B2 (ja) * 2018-10-26 2020-06-03 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置、および電気光学装置の製造方法
KR102785562B1 (ko) * 2019-09-27 2025-03-27 한국전자통신연구원 표시 장치
CN111678607B (zh) * 2020-05-21 2021-06-01 电子科技大学 一种基于旋转式棱镜的涡轮叶片表面温度测量装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2622185B2 (ja) 1990-06-28 1997-06-18 シャープ株式会社 カラー液晶表示装置
DE69216340T2 (de) * 1991-09-26 1997-06-26 Canon Kk Flüssigkristallanzeige und damit versehener Projektor
JPH06102509A (ja) * 1992-06-17 1994-04-15 Xerox Corp 光カップリング・レンズアレイ付きフルカラー表示装置
JPH06258637A (ja) * 1993-03-04 1994-09-16 Sony Corp 液晶表示装置
JPH08101385A (ja) * 1994-09-29 1996-04-16 Toppan Printing Co Ltd 反射型液晶表示装置とその製造方法
GB9420750D0 (en) * 1994-10-14 1994-11-30 Philips Electronics Uk Ltd Colour liquid crystal projection display systems
EP0802443A4 (en) * 1994-10-18 1999-03-24 Hitachi Ltd LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE
JPH08201757A (ja) * 1995-01-30 1996-08-09 A G Technol Kk 投射型カラー表示装置
JPH0915418A (ja) * 1995-07-03 1997-01-17 Toppan Printing Co Ltd 反射型液晶ディスプレイ用カラーフィルタ及びその製造方法
US5737113A (en) 1995-08-04 1998-04-07 Canon Kabushiki Kaisha Optical modulators and color image display device employing the same
JPH0950081A (ja) 1995-08-08 1997-02-18 Sony Corp 透過型表示装置
JPH0990310A (ja) 1995-09-22 1997-04-04 A G Technol Kk 反射型液晶表示素子及びその応用装置
JPH09105899A (ja) * 1995-10-13 1997-04-22 Denso Corp 投射型表示装置
JPH09160011A (ja) 1995-12-14 1997-06-20 Sharp Corp 投影型画像表示装置
US5894359A (en) * 1996-08-21 1999-04-13 Victor Company Of Japan, Ltd. Color filter and color display apparatus
KR100229618B1 (ko) * 1996-10-09 1999-11-15 구자홍 마이크로렌즈를 가지는 액정표시장치
JP3318859B2 (ja) * 1996-11-28 2002-08-26 ソニー株式会社 液晶表示装置
JPH10221673A (ja) * 1997-02-04 1998-08-21 Sony Corp 投射型カラー画像表示装置
US5990992A (en) * 1997-03-18 1999-11-23 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Image display device with plural planar microlens arrays
JP2000162542A (ja) * 1998-11-30 2000-06-16 Canon Inc 光照射装置および画像投射装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020090894A (ko) * 2001-05-28 2002-12-05 소니 가부시끼 가이샤 액정 표시 소자 및 투사형 액정 표시 장치
JP2003107399A (ja) * 2001-06-16 2003-04-09 Tsuao Che-Chii 立体３次元ディスプレイおよび２次元ディスプレイ用の画像投写法
JP2014504371A (ja) * 2010-10-18 2014-02-20 クゥアルコム・メムス・テクノロジーズ・インコーポレイテッド 埋込みマイクロレンズアレイを有するディスプレイ
JP2021166241A (ja) * 2020-04-07 2021-10-14 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置および電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990083397A (ko) 1999-11-25
US6330112B1 (en) 2001-12-11
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