(57)【要約】【課題】  比視感度の差によって画面上に黒い格子模様が見えてしまうことがなく、かつ、十分な明るさを有する表示品位の高い画像を形成する表示装置を提供し、またこれを用いたプロジェクタを提供すること。【解決手段】  光源固有の波長分布特性に応じて適宜マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの開口面積の面積比率を設定することで、明るく、かつ、ホワイトバランスのとれた像光を形成し、さらに、マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの光軸方向を調整することで各フィルタ要素３２ｒ、３２ｇ、３２ｂからの各色の投影光を当該投影画素位置において重畳させ、画面上の黒い格子を生じないようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の色光成分を射出する光源装置と、
一対の基板間に挟持された液晶を含んで構成される複数の表示画素を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの一面側に形成され、前記複数の表示画素に対応する各表示領域をそれぞれ形成する前記複数色の色要素を含むカラーフィルタと、
前記複数の表示画素に対応して設けられるとともに、前記表示画素の種類に対応して異なる特性を有する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと
を備える表示装置。
【請求項２】
前記マイクロレンズアレイは、前記カラーフィルタの前記複数色の色要素に対応して色ごとに設定された特性を有することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイは、前記光源装置が有する前記複数色の色光成分の特性に対応して色ごとに設定された特性を有することを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項４】
前記複数のマイクロレンズは、前記複数色の色光成分のエネルギー比率に応じて前記複数の表示画素ごとにそれぞれ設定された開口面積を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項５】
前記開口面積は、前記複数色のうち少なくとも１つの所定色に対応する表示画素において、当該表示画素の画素領域よりも大きいことを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記複数のマイクロレンズは、前記複数の表示画素ごとにそれぞれ設定された光軸方向を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項７】
前記複数色の色要素は、赤、緑及び青の光の３原色を含み、前記表示領域は、対応する前記３色を含む色要素を一括して合成領域を形成し、前記光軸方向は、前記合成領域の各表示領域に対応する前記表示画素からの光線が投影画素位置を基準として略同一箇所に入射するように設定されていることを特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
前記マイクロレンズは、所定色の表示画素に対向して２つ以上隣接配置されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項９】
前記複数の表示画素は、千鳥型及びデルタ型のいずれか１つのパターンによって配列されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項記載の表示装置と、
前記表示装置によって形成される像光を投射光として投射する投射光学系と
を備えるプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルを有する表示装置及びプロジェクタに関し、特にマイクロレンズアレイを有し、複数色の色要素を含むカラーフィルタによりカラー画像を表示する表示装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、カラーフィルタ方式の液晶パネルを用いた投射型の液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１等）。
【０００３】
また、液晶パネルとして、光源の波長分布特性に合わせてカラーフィルタのフィルタ画素の面積比率を変えて各色の光量を制御するものも知られている（特許文献２）。
【０００４】
また、上記のような液晶表示装置ではないが、画像表示装置として、電子源から出る電子と蛍光体スクリーンとの組み合わせにおいて、三原色蛍光体の面積比率を変えるものが知られている（特許文献３）。
【０００５】
一方、集光効率を高めるために液晶パネルにマイクロレンズアレイを組み込んだものも知られている（特許文献４）。
【特許文献１】特開平５−３４１２６０号公報
【特許文献２】実開平６−２３０３５号公報
【特許文献３】特開２０００−２１７１２５号公報
【特許文献４】特開２００３−２８７６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、カラーフィルタ方式の液晶パネルを用いた表示装置を、例えば、プロジェクタとして用いた場合、白色を投射しても、カラー画像を形成する画素のうち、例えば、青色や赤色の部分は、他の色に比べ比視感度が低く、同じ明るさであっても暗く見えることから、これらが画面上に黒い格子のように見えてしまうという問題がある。また、このような表示装置では、カラーフィルタを用いていることから光の透過率が十分でなく、表示の明るさが制約される場合があり、例えば、携帯電話等の光源の光量が限られる小型の表示装置では、これを明るい場所で使用した場合、光源光だけでは十分な明るさが得られないという問題もある。
【０００７】
また、光源の波長分布特性に合わせてカラーフィルタのフィルタ画素の面積比率を変える場合、各色の光量を制御することで、例えば、ホワイトバランスを調整するといったことはできても、比視感度の差によって形成される黒い格子模様を目立たないようにできるとは限らない。また、カラーフィルタを用いていることから透過率が十分でない可能性もある。
【０００８】
また、蛍光体スクリーンの三原色蛍光体の面積比率を変える技術は、電子を蛍光体に衝突させて発光させる自発光型の画像表示装置についてのものである。一方、カラーフィルタ方式の液晶パネルを用いたプロジェクタにおいて、当該液晶パネルは、自発光型ではないため、別に光源を要する。従って、用いる光源ごとに固有の波長分布特性があり、当該技術は、そのままでは適用することができない。
【０００９】
そこで、本発明は、比視感度の差によって画面上に黒い格子模様が見えてしまうことがなく、かつ、十分な明るさを有する表示品位の高い画像を形成する表示装置を提供し、またこれを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、複数色の色光成分を射出する光源装置と、一対の基板間に挟持された液晶を含んで構成される複数の表示画素を有する液晶パネルと、液晶パネルの一面側に形成され、複数の表示画素に対応する各表示領域をそれぞれ形成する複数色の色要素を含むカラーフィルタと、複数の表示画素に対応して設けられるとともに、表示画素の種類に対応して異なる特性を有する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイとを備える。ここで、複数色の色要素としては、例えば、赤、緑、青等の光の３原色を含む。
【００１１】
上記マイクロレンズアレイは、表示画素の種類に対応して異なる特性を有することにより、複数色の色光のそれぞれについて、光量の調整や投射方向といった光学的調整等が可能であるとともに、ホワイトバランス等の表示状態の調整も可能となる。これにより、照明光の効率的な利用によって十分な明るさを有する、或いは、比視感度の差によって画面上に黒い格子模様が見えてしまうことがない表示品位の高い画像を形成することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の具体的な態様として、マイクロレンズアレイが、カラーフィルタの複数色の色要素に対応して色ごとに設定された特性を有する。この場合、複数色の色要素ごとに定まる固有の表示条件に応じて、例えば、かかる表示条件を相殺するようにマイクロレンズアレイの特性を設定することができる。尚、「特性を色ごとに設定する」とは、少なくとも１色に関する特性を他の色に関する特性と異なるものとすることを意味する。
【００１３】
また、本発明の具体的な態様として、マイクロレンズアレイが、光源装置が有する複数色の色光成分の特性に対応して色ごとに設定された特性を有する。この場合、光源装置が有する複数色の色光成分の特性によって定まる表示条件に応じて、例えば、かかる表示条件を相殺するようにマイクロレンズアレイの特性を設定することができる。
【００１４】
また、本発明の具体的な態様として、複数のマイクロレンズが、複数色の色光成分のエネルギー比率に応じて複数の表示画素ごとにそれぞれ設定された開口面積を有する。この場合、各マイクロレンズの開口面積の比率を色光成分のエネルギー比率に応じて設定することでホワイトバランス等の調整が可能となる。より具体的には、例えば、複数色のうち１つの所定色に対応する開口面積の比率をその他の色の開口面積の比率より大きくすれば、光源装置から射出される色光成分のエネルギー比率に対して、当該所定色の色光成分の抽出割合を他の色光成分の抽出割合より大きくすることができる。
【００１５】
また、本発明の具体的な態様として、開口面積が、複数色のうち少なくとも１つの所定色に対応する表示画素において、当該表示画素の画素領域よりも大きい。この場合、当該色に対応する開口面積を大きくすることで当該色の色光成分のエネルギーを確保し、表示画素の画素領域を大きくすることなくホワイトバランス等の調整が可能となる。
【００１６】
また、本発明の具体的な態様として、複数のマイクロレンズが、複数の表示画素ごとにそれぞれ設定された光軸方向を有する。この場合、色光ごとに投影光の光路を適宜調整することができる。
【００１７】
また、本発明の具体的な態様として、複数色の色要素が、赤、緑及び青の光の３原色を含み、複数の表示領域が、対応する３色を含む色要素を一括して合成領域を形成し、光軸方向は、合成領域の各表示領域に対応する表示画素からの光線が投影画素位置を基準として略同一箇所に入射するように設定されている。この場合、各色の投影光が当該投影画素位置において重畳された状態となるようにできる。
【００１８】
また、本発明の具体的な態様として、マイクロレンズが、所定色の各表示画素に対向して２つ以上隣接配置される。この場合、当該色要素による表示を分割又は拡散させることができる。
【００１９】
また、本発明の具体的な態様として、複数の表示画素が、千鳥型及びデルタ型のいずれか１つのパターンによって配列される。この場合、より効率的に光源光を利用することができる。
【００２０】
上記課題を解決するためのプロジェクタは、上記いずれかの表示装置と、表示装置によって形成される像光を投射光として投射する投射光学系とを備える。この場合、当該プロジェクタは十分な明るさを有し、比視感度の差によって画面上に黒い格子模様が見えてしまうことがない表示品位の高い画像を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態の表示装置を組み込んだプロジェクタについて説明するための図である。本実施形態におけるプロジェクタ１００は、表示装置５０と、投射光学系である投射レンズ６０とを備える。さらに、表示装置５０は、光源装置１０と、伸張レンズ２０と、液晶ライトバルブ３０とを備える。尚、プロジェクタ１００の投射レンズ６０から投射される投射光により、スクリーンＳＲに投影画像が形成される。
【００２２】
表示装置５０において、光源装置１０は、光源を含む照明ユニット１１と、基板１２と、放熱装置である冷却フィン１３とを備える。照明ユニット１１は、内部に、ＬＥＤ１４と照明光形成光学系１５とを備え、光源であるＬＥＤ１４により像光形成の必要に足る光量の光源光を発生させ、照明光形成光学系１５により、光源光を光束断面内で均一化し、液晶ライトバルブ３０へ照射する照明光を形成する。基板１２は、ＬＥＤ１４に電力を供給するための配線用の回路パターンを表面に有しており、照明ユニット１１が実装される。冷却フィン１３は、照明ユニット１１での光源光発生の際に生じる熱の放熱を空冷によって行う。
【００２３】
ここでは、ＬＥＤ１４として、黄色蛍光体と青色発光ダイオードとを組み合わせた白色光源を用いるものとする。この場合、青色光の光量が他の色光の光量より多くなる。また、これ以外にも、例えばＬＥＤ１４として、青色光、赤色光及び緑色光の３色の発光ダイオードを組み合わせて内蔵したものを使用しても良い。
【００２４】
伸張レンズ２０は、照明光ビーム断面の光学的伸張を行うレンズである。この伸張レンズ２０により、液晶ライトバルブ３０の全面を効率よく照明することができる。
【００２５】
液晶ライトバルブ３０は、液晶パネル３１と、カラーフィルタ３２と、マイクロレンズアレイ３３と、偏光フィルタである偏光子４０及び検光子４１とを備える。液晶パネル３１は、一対の基板間に挟持された液晶を含んで構成される複数の表示画素を有しており、電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて表示画素単位で照明光の偏光状態を調整することにより、照明光から変調光を形成する。カラーフィルタ３２は、液晶パネル３１の一方の透明基板上に形成されており、複数の表示画素の１つ１つに対応して赤、緑、青の３原色が規則正しく配置され、赤、緑、青の一塊で、１つのカラー表示画素を形成している。マイクロレンズアレイ３３は、カラーフィルタ３２に隣接して形成されており、各色の表示画素の種類に対応して設定された特性を有する複数のマイクロレンズにより形成されている（詳しくは図２で後述）。
【００２６】
液晶ライトバルブ３０は、内蔵する偏光子４０により入射した照明光の偏光方向を特定方向に限定する。さらに液晶ライトバルブ３０は、マイクロレンズアレイ３３により、特定方向に限定された偏光成分からなる照明光を集光し、カラーフィルタ３２によって各色の色光を形成するとともに、液晶パネル３１によって、各色の色光である照明光から変調光を形成して射出する。さらに、液晶ライトバルブ３０は、内蔵する検光子４１により、各色の色光として形成された変調光から特定方向の偏光成分を選択することで像光を形成する。尚、液晶ライトバルブ３０の駆動回路（不図示）により駆動信号が液晶パネル３１の各画素に伝達されることで各色の光の透過光量が制御されている。
【００２７】
投射レンズ６０は、液晶ライトバルブ３０で形成されたカラーの像光を投射光としてスクリーンＳＲへ適当な拡大率で投射する。
【００２８】
以下、光路の順を追って本実施形態におけるプロジェクタ１００の機能を説明する。ＬＥＤ１４から射出された各色光すなわち各色光成分を含む光源光が、まず、照明光形成光学系１５によって光束断面内で均一化されることにより、照明光が形成される。形成された照明光は、伸張レンズ２０によって光学的伸張が行われる。即ち、投射すべき画像の輪郭に合わせて縮約比が調整される。光学的に伸張された照明光は、液晶ライトバルブ３０において、まず偏光方向が調整され、マイクロレンズアレイ３３により集光され、カラーフィルタ３２により各色の色光に変換されるとともに、液晶パネル３１により電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態が調整される。さらに、偏光状態が調整された光は、所定の偏光方向の成分が取り出され、像光となって射出される。射出された像光は、投射レンズ６０によって投射光としてスクリーンＳＲに投射され、当該スクリーンＳＲ上に所望の拡大率のカラー画像が表示される。
【００２９】
尚、本実施形態では、伸張レンズ２０を設けているが、液晶ライトバルブ３０の画像部の形状等によっては光学的伸張の必要性がない場合もある。この場合、伸張レンズ２０は不要となる。
【００３０】
また、本実施形態において、光源装置１０の光源として、発光ダイオードを含むＬＥＤ１４を用いているが、光源はこれに限らず、像光形成の必要に足る光量の光源光を発生させるものであればよい。発光ダイオード以外の例としては、例えば、高圧水銀ランプ等であってもよい。
【００３１】
図２は、本実施形態に係る表示装置５０の要部である液晶ライトバルブ３０の構造について説明するための断面図である。液晶ライトバルブ３０は、液晶パネル３１と、カラーフィルタ３２と、マイクロレンズアレイ３３と、偏光フィルタである偏光子４０及び検光子４１とを備える。ここで、液晶パネル３１はガラス基板３４、３５と表示層３６とを備える。
【００３２】
液晶パネル３１において、ガラス基板３４、３５は、ともに透明なガラス板で形成されており、一対の基板として対向して配置され、表示層３６を挟持している。表示層３６は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）駆動によるアクティブマトリクス駆動方式の所謂液晶パネルとしての機能の要部である。この表示層３６は、液晶分子を含み複数の画素を構成する複数の同一サイズの表示画素３７と、ＴＦＴを含む駆動回路等を内蔵するとともにこれらを隠すブラックマトリックスを設けたブラックマトリックス部３８とを備える。両基板３４、３５の対向する面に透明電極が形成されており、これらにより、表示層３６に画素単位で所定電圧が印加され、表示画素３７内の液晶分子が制御されることで表示パネルとしての役割を果たす。尚、各表示画素３７を仕切るブラックマトリックス部３８は、画素の周囲の光を遮断する遮光部となっている。
【００３３】
カラーフィルタ３２は、複数の表示画素３７の１つ１つに対応して赤、緑、青の３原色が規則正しく配置され、赤、緑、青の一塊で一括した合成領域３２ｃを１つのカラー表示画素として形成している（図中点線による区切りを１単位とする）。各合成領域３２ｃには、各表示画素３７ｒ、３７ｇ、３７ｂに対応して、それぞれ赤、緑、青の色要素からなるフィルタ要素３２ｒ、３２ｇ、３２ｂが形成されている。各フィルタ要素３２ｒ、３２ｇ、３２ｂは、表示領域に対応するものとなっている。
【００３４】
マイクロレンズアレイ３３は、各表示画素３７ｒ、３７ｇ、３７ｂ及びフィルタ要素３２ｒ、３２ｇ、３２ｂにそれぞれ対応する複数のマイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂを有し、これらを２次元配列させたものとして形成されている。
【００３５】
ここで、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ３３の形状について説明する。まず、マイクロレンズアレイ３３を形成するマイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂのうち、緑用のマイクロレンズ３３ｇには、赤及び青用のマイクロレンズ３３ｒ、３３ｂに比して大きいレンズが用いられている。これにより、マイクロレンズ３３ｇの開口面積が他のレンズの開口面積より大きくなるので、光源光に対する緑のフィルタ要素３２ｇにおける緑色光の色光成分の抽出割合が他の色光成分のものより大きくなるように設定できる。
【００３６】
さらに、ここで、各マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂに対応する各色の光軸ＲＬ、ＧＬ、ＢＬは、それぞれ異なる光軸方向に設定されている。特に、ここでは、光軸ＧＬを基準とし、他の光軸ＲＬ、ＢＬを調整するものとする。つまり、光軸ＧＬの延長上の所定位置に基準点Ｆを設定し、これに交差するように光軸ＲＬ、ＢＬの光軸方向を設定する。これにより、例えば、合成領域３２ｃによって形成される１つのカラー表示画素が、図１におけるスクリーンＳＲ上に１つの投影画素として投影されたときに、各色光が重畳された状態で当該投影画素を形成できる（詳しくは後述）。
【００３７】
以下、光路の順を追って、図２の液晶ライトバルブ３０による像光の形成過程について説明する。まず、液晶ライトバルブ３０に入射した照明光は、液晶ライトバルブ３０が内蔵する偏光子４０により偏光方向を特定方向に限定される。このような照明光は、さらにマイクロレンズアレイ３３へ入射した際の入射領域に応じて、マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂによって分割されて個別に集光され、それぞれフィルタ要素３２ｒ、３２ｇ、３２ｂによって赤、緑、青の色光が形成される。ここで、各色の色光は、光軸ＲＬ、ＧＬ、ＢＬに代表されて示されるものとする。照明光のうち、例えば、緑色光ＧＬは、マイクロレンズ３３ｇによって集光され、カラーフィルタ３２のうち、緑の色要素に相当するフィルタ要素３２ｇを通過することにより形成される。さらに、緑色光ＧＬは、表示画素３７ｇによって変調され、変調光が形成される。同様に、赤色光ＲＬ及び青色光ＢＬについても、それぞれ、マイクロレンズ３３ｒ、３３ｂによって集光され、フィルタ要素３２ｒ、３２ｂを通過することにより形成され、さらに、表示画素３７ｒ、３７ｂによって変調され、変調光が形成される。以上により形成された各色の変調光は、液晶ライトバルブ３０が内蔵する検光子４１により、特定方向の偏光成分が選択されることで像光が形成される。
【００３８】
ここで、液晶ライトバルブ３０で形成され、射出された各色の像光は、光軸ＲＬ、ＧＬ、ＢＬの交点である基準点Ｆにおいて重畳される。尚、この基準点Ｆは、各色の像光を重畳させるための仮想的なものであり、例えば、図１におけるプロジェクタ１００等に用いるといった実際の投影に応じて、各光軸ＲＬ、ＧＬ、ＢＬの光軸方向を適宜設定すればよい。以下、図１のプロジェクタ１００において当該光軸方向を設定する場合について説明する。まず、合成領域３２ｃが形成する１つのカラー表示画素から投射レンズ６０等を経て、投影画素がスクリーンＳＲ上に形成される。この際、スクリーンＳＲ上に投影される当該投影画素の投影画素位置について、当該投影画素を形成する各色光による投影光が略同一箇所に入射するように、各光軸ＲＬ、ＧＬ、ＢＬの光軸方向を設定しておく。この場合、各フィルタ要素３２ｒ、３２ｇ、３２ｂ及び各表示画素３７ｒ、３７ｇ、３７ｂを経た各色の投影光が当該投影画素位置において重畳された状態となるようにできる。
【００３９】
図３（ａ）は、図１でのスクリーンＳＲ上に投影される投影画素の一例について説明するための図である。図１のスクリーンＳＲ上での投影画素位置における投影画素を形成する領域について、各表示画素３７ｒ、３７ｇ、３７ｂに対応する各色の領域をそれぞれ投影領域Ｒ、Ｇ、Ｂとする。図３（ａ）では、各色光のうち、比視感度の高い緑色の投影領域Ｇ（図中実線で囲まれる領域）が最も広く、比較的比視感度の低い赤色及び青色の投影領域Ｒ、Ｂ（それぞれ図中一点鎖線、破線で囲まれる領域）が投影領域Ｇ内に含まれるように重畳されている。これにより、比視感度が低いため緑色と同じ明るさであっても暗く見えてしまっていた青色や赤色の部分が単独で存在しなくなるので、当該部分に起因する画面上の黒い格子を生じないようにすることができる。尚、図３（ａ）における投影領域Ｒ、Ｇ、Ｂの位置関係は例示であり、所望とする画像の形成に問題が生じなければこれ以外でもよく、例えば、図３（ｂ）のようなものも想定される。
【００４０】
図２に戻って、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ３３の形状についてのさらなる特徴である、各マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの開口面積について説明する。本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３３は、表示画素３７ｇに対応するマイクロレンズ３３ｇの開口面積を、他のマイクロレンズ３３ｒ、３３ｂよりも大きいものとしている。表示画素３７ｇは、カラーフィルタ３２における色要素のうち、緑の色要素であるフィルタ要素３２ｇに対応している。従って、この場合、光源光に対する緑色光の色光成分の抽出割合が他の色光成分のものより大きくなるように設定されていることになる。また、マイクロレンズ３３ｇによる集光効果により、緑色光の色光成分は、周辺光についてもブラックマトリックス部３８によって遮られることなく表示画素３７ｇを透過して変調され、無駄なく使用される。
【００４１】
尚、色ごとにサイズの異なるマイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂを備えるマイクロレンズアレイ３３は、例えば、ガラス板からレーザ加工等によって原盤を作製し、さらに、ニッケル電鋳法によって当該原盤の型を作製し、当該型を用いて樹脂等のマイクロレンズアレイ３３の原材料を型押しすることで作製することができる。
【００４２】
一方、光源光を発生するＬＥＤ１４（図１参照）には、例えば黄色蛍光体と青色発光ダイオードとを組み合わせた白色光源が用いられており、この場合、一般的に、青色光の光量が他の色光の光量より多くなる。従って、ＬＥＤ１４が含む各色光成分の光量を基準とし、光源光のエネルギー比率を加味して光量調整することで適切なホワイトバランスのとれた像光の形成が可能となるように、マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの開口面積の面積比率を設定することができる。従って、この場合、マイクロレンズ３３ｇの開口面積を大きくすることで緑色光をより多く取り込むことができ、これにより適切なホワイトバランスを取っている。尚、この場合における目安として、各面積比率のマイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの開口面積の面積比率は、概ね、マイクロレンズ３３ｒの開口面積とマイクロレンズ３３ｇの開口面積との面積比率を１：１〜１：２、マイクロレンズ３３ｂの開口面積表示とマイクロレンズ３３ｇの開口面積との面積比率を１：２〜１：４程度とするのが適当である。
【００４３】
また、この際、マイクロレンズ３３ｇの開口面積は大きくても、適切な曲率を持たせることにより、表示画素３７ｇへ入射する際にはマイクロレンズ３３ｇによって緑色光を集光させることができるので、表示画素３７ｇを大きくする必要はない。つまり、表示画素３７ｒ、３７ｇ、３７ｂのサイズはすべて等しくなっている。
【００４４】
尚、この他にも、例えば、光源としてＬＥＤ１４の代わりに高圧水銀ランプ等を用いた場合にも、用いる光源固有の波長分布特性に応じて適宜マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの開口面積の面積比率を設定することで同様の効果が得られる。また、逆に、ＬＥＤ１４として、青色光、赤色光及び緑色光の３色の発光ダイオードを組み合わせて内蔵したものを用い、マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの開口面積の面積比率に合わせて、各色の発光ダイオードの発光量を調整することも可能である。いずれの場合も、各マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの光軸方向や曲率等の光学的調整が可能であり、これにより、例えば、投影領域Ｒ、Ｇ、Ｂについては、比視感度の高い緑色の投影領域Ｇが最も広く、比較的比視感度の低い赤色及び青色の投影領域Ｒ、Ｂが投影領域Ｇ内に含まれるように重畳させることも可能である。
【００４５】
ここで、より効率的に光源光を利用するために、図２の合成領域３２ｃの配列パターンは、千鳥型やデルタ型を用いることができる。図４（ａ）は、合成領域１３２ｃを千鳥型にパターン配列した場合におけるマイクロレンズアレイ１３３の配置を示し、図４（ｂ）は、合成領域２３２ｃをデルタ型にパターン配列した場合におけるマイクロレンズアレイ２３３の配置を示したものである。尚、マイクロレンズ３３ｇ等の形状は円形に限らず、例えば、多角形等とすることができ、各マイクロレンズ間の隙間である境界領域をさらに減らすことができる。これにより、光源光の利用効率を高めることができる。
【００４６】
図４（ａ）の場合、千鳥型の配置パターンとすることにより、最大径を有するマイクロレンズ３３ｇが一直線上に並ぶことがないので、ストライプ型に比べ、マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂ間の隙間である境界領域を少なくすることができ、光源光の利用効率をさらに高くすることができる。さらに、図４（ｂ）の場合、より密にマイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂを配列できる。尚、以上述べた各マイクロレンズアレイの配列パターンは例示であり、各合成領域３２ｃの配列パターンと整合の取れるものであればこれ以外のものであってもよい。
【００４７】
合成領域３２ｃの配列パターンとして、ストライプ型の配列パターンを用いる場合、各マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂは、それぞれ一直線上に並んで配列されるので、マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂごとに原材料を変え、屈折率を調整することも可能である。尚、ストライプ型の配列パターンにおいても、用いるマイクロレンズの形状は円形に限らず、例えば、多角形等とすることができ、各マイクロレンズ間の隙間である境界領域をさらに減らすことができる。
【００４８】
以上の説明から明らかなように、本実施形態における表示装置５０及びこれを用いたプロジェクタ１００は、まず、マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの集光効果により、光源光を無駄なく使用できる。また、光源固有の波長分布特性に応じて適宜マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの開口面積の面積比率を設定することで光源光のエネルギー比率を加味して光量調整することができ、適切なホワイトバランスのとれた像光の形成が可能となる。さらに、マイクロレンズ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの光軸方向を調整することで、各フィルタ要素３２ｒ、３２ｇ、３２ｂからの各色の投影光を当該投影画素位置において重畳させることができ、暗く見えてしまっていた青色や赤色の部分が単独で存在しなくなる。これらにより、十分な明るさを有し、かつ、比視感度の差によって画面上に黒い格子模様が見えてしまうことがない表示品位の高い画像を形成することが可能となる。
【００４９】
尚、図２において、入射側に位置するガラス基板３４の前段にマイクロレンズアレイ３３が設けられているが、さらに、射出側に位置するガラス基板３５の後段にもマイクロレンズアレイ或いはマイクロプリズムアレイを設けてもよい。この場合、ガラス基板３５の後段にマイクロレンズアレイ等を設けることにより、各光軸ＲＬ、ＧＬ、ＢＬの光軸方向のさらなる調整が可能となる。また、カラーフィルタ３２は、表示層３６の後段に備えてもよい。この場合、各フィルタ要素３２ｒ、３２ｇ、３２ｂの形状は、それぞれ表示画素３７ｒ、３７ｇ、３７ｂに合わせればよい。
【００５０】
〔第２実施形態〕
図５（ａ）は、第２実施形態に係る表示装置の要部である液晶ライトバルブ５３０の構造について説明するための断面図である。液晶ライトバルブ５３０は、液晶パネル５３１と、カラーフィルタ５３２と、マイクロレンズアレイ５３３と偏光フィルタである偏光子５４０及び検光子５４１とを備える。液晶パネル５３１はガラス基板５３４、５３５と、表示層５３６とを備える。さらに表示層５３６は、表示画素５３７とブラックマトリックス部５３８とを備える。尚、各構成要素について、マイクロレンズアレイ５３３の形状を除き、同名のものはその機能・用途は第１実施形態のものと同様であるから説明を割愛する。
【００５１】
ここで、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ５３３の形状について説明する。マイクロレンズアレイ５３３は、単一のレンズからなるマイクロレンズ５３３ｇと、複数のレンズが並列されたマイクロレンズ群５３３ｒ、５３３ｂとをそれぞれ各表示画素５３７ｒ、５３７ｇ、５３７ｂ及びフィルタ要素５３２ｒ、５３２ｇ、５３２ｂに対応させて２次元配列させることで形成されている。図５（ｂ）は、図５（ａ）において点線で区切られたマイクロレンズアレイ５３３の１区間の正面図である。この場合、例えば、マイクロレンズ群５３３ｂを形成する各レンズ１ｂ〜４ｂがそれぞれ光軸を有するので、レンズごとに光軸方向を設定できる。尚、マイクロレンズ群５３３ｒの各レンズ１ｒ〜４ｒについても同様である。
【００５２】
図６は、本実施形態における投影画素について説明するための図である。本実施形態における表示装置を用いて投射光を形成する際、図１のスクリーンＳＲ上で投影画素内における赤色及び青色が投影される領域を、それぞれレンズ１ｒ〜４ｒ及びレンズ１ｂ〜４ｂに対応して投影領域Ｒ１〜Ｒ４及び投影領域Ｂ１〜Ｂ４とする。また、マイクロレンズ５３３ｇに対応して緑色が投影される領域を投影領域Ｇとする。この場合、比視感度が低い赤色及び青色の部分をさらに細分することができるので、当該部分をより目立たなくすることが可能となる。尚、図６における各投影領域Ｒ１〜Ｒ４及びＢ１〜Ｂ４の位置関係についても、図３（ａ）、（ｂ）の場合と同様単なる例示であり、これ以外のものであってもかまわない。
【００５３】
また、マイクロレンズアレイ５３３の１区間あたりにおけるマイクロレンズ群５３３ｒ、５３３ｂ内のレンズの数をさらに増やすことで、さらに投影領域を細分することも可能である。レンズの数を増やすことで、拡散効果も期待でき、拡散効果が十分であれば、当該投影領域を重畳させない場合にも比視感度が低い赤色及び青色の部分を目立たなくすることができる。
【００５４】
〔第３実施形態〕
図７は、第１及び第２実施形態に係る表示装置の使用例について説明するための図である。これまでは、図１に示されたプロジェクタ１００における作用効果について述べてきたが、本発明に係る表示装置は、プロジェクタに限らす、その他の表示装置についても用いることが可能である。図７は、バックライト式の直視型の画像表示装置７５０について説明するための図である。画像表示装置７５０は、表示装置本体７０１と、光源７１４と、導光板７５１と、液晶ライトバルブ７３０と、フロントパネル７５２とを備える。
【００５５】
液晶ライトバルブ７３０は、さらに、カラーフィルタ７３２と、マイクロレンズアレイ７３３とを備える。
【００５６】
光源７１４は、光源光を発生し、導光板７５１は、光源７１４からの光源光を導き、照明光として液晶ライトバルブ７３０の裏面に均一に入射させる。液晶ライトバルブ７３０は、内蔵するカラーフィルタ７３２及びマイクロレンズアレイ７３３等により所望の像光を形成し、画像を表示する。画像表示装置７５０の使用者は、表示された画像をフロントパネル７５２越しに見ることができる。ここで、液晶ライトバルブ７３０が第１実施形態に用いた液晶ライトバルブ３０や本実施形態における液晶ライトバルブ５３０と同様の構造を持つことにより、十分な明るさを有する表示品位の高い画像を形成することができる。また、本発明における全ての実施形態について、例えば、液晶ライトバルブ３０、７３０に内蔵される画素領域（図２等を参照）のサイズを色ごとに変えることで画面上に黒い格子模様が見えなくする、又は目立たなくすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態に係る表示装置を組み込んだプロジェクタについて説明するための図である。
【図２】第１実施形態に係る表示装置の要部の構造について説明するための断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る投影画素について説明するための図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係るマイクロレンズアレイの配置について説明するための図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る表示装置の要部の構造について説明するための図である。
【図６】第２実施形態に係る表示装置における表示画素について説明するための図である。
【図７】第１及び第２実施形態に係る表示装置の使用例について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００…プロジェクタ、  １０…光源装置、  ６０…投射レンズ、  ５０…表示装置、  ３０…液晶ライトバルブ、  ３１…液晶パネル３１、  ３２…カラーフィルタ、  ３３…マイクロレンズアレイ、  ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂ…マイクロレンズ、  ３２ｒ、３２ｇ、３２ｂ…フィルタ要素、  ３７ｒ、３７ｇ、３７ｂ…表示画素、  Ｒ、Ｇ、Ｂ…投影領域、  ＳＲ…スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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