(57)【要約】【課題】  光学補償素子を搭載した場合において、最大限にコントラストを向上させる。【解決手段】  基板内にマイクロレンズ２１を２次元的に複数配列させたマイクロレンズアレイ１１において、マイクロレンズ２１の焦点距離ｆ、並びにマイクロレンズ２１の主面から集光側基板表面までの厚みＴｓは、以下の式、Ｘ＝Ｔｓ／√２Ｐ、Ｙ＝ｆ／√２Ｐを満たす（但し、上記マイクロレンズ２１のピッチをＰとし、Ｘ、Ｙは、以下の点集合で囲まれるＸ−Ｙ座標系の領域内にあること）。（０．７５、１．００）,（０．７５、１．２５）, （１．００、１．７５）, （１．７５、２．５０）, （２．２５、２．５０）, （２．２５、２．００）, （１．５０、１．２５）, （１．００、１．００）【選択図】図８
2006010868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内にマイクロレンズを２次元的に複数配列させたマイクロレンズアレイにおいて、
上記マイクロレンズの焦点距離ｆ、並びに上記マイクロレンズの主面から集光側基板表面までの厚みＴｓは、以下の式
Ｘ＝Ｔｓ／√２Ｐ、Ｙ＝ｆ／√２Ｐ
を満たすこと
（但し、上記マイクロレンズのピッチをＰとし、（Ｘ、Ｙ）は、以下の点集合で囲まれるＸ−Ｙ座標系の領域内にあること）
を特徴とするマイクロレンズアレイ。
（０．７５、１．００）,（０．７５、１．２５）, （１．００、１．７５）, （１．７５、２．５０）, （２．２５、２．５０）, （２．２５、２．００）, （１．５０、１．２５）, （１．００、１．００）
【請求項２】
上記マイクロレンズは、１４μｍ以下のピッチで構成されてなること
を特徴とする請求項１記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項３】
上記マイクロレンズは、上記基板に対して０．２以上の屈折率差があること
を特徴とする請求項１記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項４】
上記マイクロレンズは、非球面レンズで構成されてなること
を特徴とする請求項１記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項５】
画像データに応じた信号電圧が印加される画素電極が形成された画素基板と、液晶層を挟んで上記画素基板と対向して配置された対向電極を含む対向基板と、上記対向基板内にマイクロレンズを２次元的に複数配列させたマイクロレンズアレイとを備える液晶表示装置において、
上記マイクロレンズの焦点距離ｆ、並びに上記マイクロレンズの主面から上記対向基板における集光側表面までの厚みＴｓは、以下の式
Ｘ＝Ｔｓ／√２Ｐ、Ｙ＝ｆ／√２Ｐ
を満たすこと
（但し、マイクロレンズのピッチをＰとし、（Ｘ、Ｙ）は、以下の点集合で囲まれるＸ−Ｙ座標系の領域内にあること）
を特徴とする液晶表示装置。
（０．７５、１．００）,（０．７５、１．２５）, （１．００、１．７５）, （１．７５、２．５０）, （２．２５、２．５０）, （２．２５、２．００）, （１．５０、１．２５）, （１．００、１．００）
【請求項６】
上記マイクロレンズは、１４μｍ以下のピッチで構成されてなること
を特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項７】
上記マイクロレンズは、上記基板に対して０．２以上の屈折率差があること
を特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項８】
上記マイクロレンズは、非球面レンズで構成されてなること
を特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項９】
光源と、上記光源から出射された光束を所要の光路に収束させる照明光学系と、上記照明光学系によって集光された光束を光変調する液晶パネルと、上記液晶素子によって光変調された光束を拡大投影する投射レンズを備えた投射型表示装置において、
上記照明光学系は、基板内にマイクロレンズを２次元的に複数配列させたマイクロレンズアレイを有し、
上記マイクロレンズの焦点距離ｆ、並びに上記マイクロレンズの主面から集光側基板表面までの厚みＴｓは、以下の式
Ｘ＝Ｔｓ／√２Ｐ、Ｙ＝ｆ／√２Ｐ
を満たすこと
（但し、マイクロレンズのピッチをＰとし、（Ｘ、Ｙ）は、以下の点集合で囲まれるＸ−Ｙ座標系の領域内にあること）
を特徴とする投射型表示装置。
（０．７５、１．００）,（０．７５、１．２５）, （１．００、１．７５）, （１．７５、２．５０）, （２．２５、２．５０）, （２．２５、２．００）, （１．５０、１．２５）, （１．００、１．００）
【請求項１０】
上記マイクロレンズは、１４μｍ以下のピッチで構成されてなること
を特徴とする請求項９記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
上記マイクロレンズは、上記基板に対して０．２以上の屈折率差があること
を特徴とする請求項９記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
上記マイクロレンズは、非球面レンズで構成されてなること
を特徴とする請求項９記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
上記液晶素子の入射側並びに出射側にそれぞれ配置される第１の偏光板及び第２の偏光板を有し、上記照明光学系によって集光された光束における第１の偏光成分を上記第１の偏光板により透過させてこれを上記液晶素子へ導くとともに、上記液晶素子から出射された光束における第２の偏光成分を上記第２の偏光板により透過させてこれを上記投射レンズへ導く偏光制御手段と、
上記第２の偏光板と、上記液晶パネルとの間に配設されてなり、上記光束の位相差を調整するための光学異方性素子を有する位相差手段とをさらに備えること
を特徴とする請求項９記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルを用いて画像を投射表示するプロジェクタやリアプロジェクションテレビ等の投射型表示装置、これに実装される液晶表示装置並びにマイクロレンズアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、液晶パネルを光スイッチング素子として利用し、液晶パネル上の画像を投射光学系によってスクリーン上に拡大投影するようにした液晶プロジェクタや液晶プロジェクションＴＶ（Television）等の開発が盛んに行われている。これらの装置は、薄型かつ軽量であり、鮮鋭な画像を写し出すことが可能となる。
【０００３】
図１１は、プロジェクタの画像の鮮鋭化を図るべく案出された従来の液晶表示装置の構成を示している（例えば、特許文献１参照。）。この液晶表示装置１００は、図示しない白色光源から得られた平行白色光をそれぞれＢ,Ｒ,Ｇの各色光に色分解するダイクロイックミラー１１２Ｂ,１１２Ｒ,１１２Ｇと、ダイクロイックミラー１１２Ｂ,１１２Ｒ,１１２Ｇにより色分解されたＢ,Ｒ,Ｇの各色光をカラー画像信号に応じて強度変調するＬＣＤパネル１２０と、ＬＣＤパネル１２０からの出射光を集光してスクリーン１４０上に色合成する投射レンズ１３０とを備えている。
【０００４】
ダイクロイックミラー１１２Ｂ,１１２Ｒ,１１２Ｇは、互いに微小角をなすように調整固定されており、平行白色光をＢ,Ｒ,Ｇの３色に色分解してＬＣＤパネル１２０に異なる角度で入射させる機能を有している。
【０００５】
ＬＣＤパネル１２０は、画素電極が多数形成された画素基板１２１と、対向電極及びマイクロレンズが形成された対向基板１２２と、画素基板１２１と対向基板１２２とによって挟まれた液晶層１２３とを備えている。
【０００６】
図１２は、この液晶表示装置１００におけるＬＣＤパネル１２０の断面構造を拡大して表したものである。この図１２に示すように、画素基板１２１は、ガラス基板１２１ａと、ガラス基板１２１ａの片面側（図中の光入射側）において下方から上方にかけて規則的に配置されたＢ光,Ｒ光,Ｇ光用の画素電極１２１Ｂ,１２１Ｒ,１２１Ｇと、これらの各画素電極に対して画像信号に応じた電圧を印加するためのスイッチング素子として機能する図示しないＴＦＴ等からなるブラックマトリクス部１２１ｂとが形成されてなる。各ＴＦＴは、例えばポリシリコンからなる図示しないゲート電極、ドレイン電極並びにソース電極を備えている。このうち、ゲート電極は、図の上下方向に走るアドレス配線に接続され、ソース電極は、図の紙面に垂直な方向に走るデータ配線に接続され、ドレイン電極は各画素電極１２１Ｂ,１２１Ｒ,１２１Ｇに接続されている。そして、アドレス配線とデータ配線とによって選択された画素電極に画像信号電圧が選択的に印加されることによって、その画素電極と対向電極１２２ｄとの間の液晶層１２３中の液晶分子の配向が変化し、ここを通過する光の偏光方向を変化させるようにしている。
【０００７】
一方、対向基板１２２は、ガラス基板１２２ａと、ガラス基板１２２ａにおける一端側に形成されたマイクロレンズアレイ１２２ｂと、マイクロレンズアレイ１２２ｂの上に密着配置されたカバーガラス１２２ｃと、カバーガラス１２２ｃ上に形成された対向電極１２２ｄとを備えている。
【０００８】
対向電極１２２ｄは、カバーガラス１２２ｃの全面或いは必要な領域に形成された透明電極であって、一定の電位に固定されている。
【０００９】
マイクロレンズアレイ１２２ｂは、例えば選択的イオン拡散法による屈折率分布型レンズとして形成される。このマイクロレンズアレイ１２２ｂを構成する各マイクロレンズＭＬは、通常は図の紙面と垂直方向に軸を有する蒲鉾型レンズとして形成されるが、一般の球面状又はそれに近い曲面のレンズであってもよい。
【００１０】
ちなみに、このマイクロレンズアレイ１２２ｂは、画素基板１２１の３つの画素電極１２１Ｂ,１２１Ｒ,１２１Ｇ毎に１個のマイクロレンズが配置されることとなるように形成されている。そして、異なる３つの方向から各マイクロレンズに入射したＢ,Ｒ,Ｇの光束はそれぞれ集光され、液晶層１２３を経て画素電極１２１Ｂ,１２１Ｒ,１２１Ｇに入射するようにしている。
【００１１】
即ち、このような構成からなる液晶表示装置１００においては、ＴＦＴの画素ピッチに応じたレンズピッチからなるマイクロレンズを、それぞれのＴＦＴの画素１個に対して１個ずつ対応させることにより、本来ＴＦＴ遮光部で反射してしまい透過できなかった光を偏光させることができるため、透過率を向上させることができる。
【００１２】
通常、プロジェクタおいて要求される性能は透過率とコントラストの２つであるが、この液晶表示装置１００においては、マイクロレンズアレイ１２２を備えることにより、透過率を低下させる要因となりうるＴＦＴをより小型化することができる。このため、液晶表示装置１００は、鮮鋭化、透過率化、小型化を同時に実現することが可能となる。
【００１３】
ところで、液晶表示装置において投射すべき光の偏光状態は、ＬＣＤパネル内に封入されている液晶分子の配向状態に対する光の入射角に支配される。即ち、ＬＣＤパネル内に斜めに入射する直線偏光は、液晶の屈折率異方性（複屈折性）により、楕円偏光として出射されるため、本来出射されるべき光の一部しか出射されず、コントラストを低下させてしまう。特にマイクロレンズアレイを搭載すると、液晶層への入射光発散角が大きくなるため、コントラストを極度に低下させてしまう問題点が生じる。
【００１４】
かかる液晶表示装置のコントラストを向上させる方法として、光学補償技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この光学補償技術においては、かかるＬＣＤパネルの屈折率異方性による影響を打ち消すような光学特性を有する光学補償フィルムを設けることにより、光の入射角に応じて画像のコントラストが変化する、いわゆるコントラストの視野角依存性を抑えることが可能になる。また、この光学補償フィルムを設けることにより、極角を有する入射光についても位相差を補償することができ、マイクロレンズアレイを搭載した液晶表示装置にこれを適用することによりコントラストを向上させることが可能となる。
【００１５】
ちなみに、光学補償フィルムを始めとした光学補償素子による視野角の改善効果に関しては、更に非特許文献１においても開示されている。
【００１６】
【特許文献１】特開平１０−１６１０９７号公報
【特許文献２】特開２００１−１７４７７６号公報
【特許文献３】特開平８−８６９０１号公報
【非特許文献１】“液晶”「ディスコティック光学補償膜によるＴＦＴ−ＬＣＤの視野角拡大技術」 vol.16,No1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、従来の液晶プロジェクタにおけるマイクロレンズは、あくまで透過率に対して最適な設計を行っているため、上述した光学補償素子と組み合わせた場合において最適なコントラストを得ることができない場合がある。例えば、特許文献３に示す開示技術においては、高透過率を得ることができるマイクロレンズ設計値を提案しているが、あくまで透過率を重視した設計となっている。
【００１８】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、光学補償素子を搭載した場合において、最大限にコントラストを向上させることはできるマイクロレンズアレイ、またこれを実装する液晶表示装置並びに投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明を適用したマイクロレンズアレイは、上述した課題を解決するために、基板内にマイクロレンズを２次元的に複数配列させたマイクロレンズアレイにおいて、上記マイクロレンズの焦点距離ｆ、並びに上記マイクロレンズの主面から集光側基板表面までの厚みＴｓは、以下の式Ｘ＝Ｔｓ／√２Ｐ、Ｙ＝ｆ／√２Ｐを満たすこと（但し、上記マイクロレンズのピッチをＰとし、（Ｘ、Ｙ）は、以下の点集合で囲まれるＸ−Ｙ座標系の領域内にあること）を特徴とする（０．７５、１．００）,（０．７５、１．２５）, （１．００、１．７５）, （１．７５、２．５０）, （２．２５、２．５０）, （２．２５、２．００）, （１．５０、１．２５）, （１．００、１．００）。
【００２０】
本発明を適用した液晶表示装置は、上述した課題を解決するために、画像データに応じた信号電圧が印加される画素電極が形成された画素基板と、液晶層を挟んで上記画素基板と対向して配置された対向電極を含む対向基板と、対向基板内にマイクロレンズを２次元的に複数配列させたマイクロレンズアレイとを備える液晶表示装置において、マイクロレンズの焦点距離ｆ、並びに上記マイクロレンズの主面から対向基板における集光側表面までの厚みＴｓは、以下の式Ｘ＝Ｔｓ／√２Ｐ、Ｙ＝ｆ／√２Ｐを満たすこと（但し、マイクロレンズのピッチをＰとし、（Ｘ、Ｙ）は、以下の点集合で囲まれるＸ−Ｙ座標系の領域内にあること）を特徴とする（０．７５、１．００）,（０．７５、１．２５）, （１．００、１．７５）, （１．７５、２．５０）, （２．２５、２．５０）, （２．２５、２．００）, （１．５０、１．２５）, （１．００、１．００）。
【００２１】
本発明を適用した投射型表示装置は、光源と、光源から出射された光束を所要の光路に収束させる照明光学系と、照明光学系によって集光された光束を光変調する液晶パネルと、液晶素子によって光変調された光束を拡大投影する投射レンズを備えた投射型表示装置において、照明光学系は、基板内にマイクロレンズを２次元的に複数配列させたマイクロレンズアレイを有し、マイクロレンズの焦点距離ｆ、並びに上記マイクロレンズの主面から集光側基板表面までの厚みＴｓは、以下の式Ｘ＝Ｔｓ／√２Ｐ、Ｙ＝ｆ／√２Ｐを満たすこと（但し、マイクロレンズのピッチをＰとし、（Ｘ、Ｙ）は、以下の点集合で囲まれるＸ−Ｙ座標系の領域内にあること）を特徴とする（０．７５、１．００）,（０．７５、１．２５）, （１．００、１．７５）, （１．７５、２．５０）, （２．２５、２．５０）, （２．２５、２．００）, （１．５０、１．２５）, （１．００、１．００）。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、マイクロレンズの焦点距離ｆ、並びにカバー表層厚Ｔｓが以下の式Ｘ＝Ｔｓ／√２Ｐ、Ｙ＝ｆ／√２Ｐを満たす（但し、マイクロレンズのピッチをＰとし、（Ｘ、Ｙ）は、以下の点集合で囲まれるＸ−Ｙ座標系の領域内にあること）。（０．７５、１．００）,（０．７５、１．２５）, （１．００、１．７５）, （１．７５、２．５０）, （２．２５、２．５０）, （２．２５、２．００）, （１．５０、１．２５）, （１．００、１．００）
このため、本発明では、ドメインに入射する光を低減させることができ、ドメインの光抜けによるコントラストの低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、例えば透過型の液晶パネルを赤、緑、青の各色に対応するように３枚用いてフルカラー映像を投射する３板方式の液晶プロジェクタ装置について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
この液晶プロジェクタ装置１は、外部のスクリーンに対して画像を投射するものであって、図１に示すように、光を出射する光源５１と、光源５１から出射された光の光路順に、後述する液晶層の有効開口領域のアスペクト比にほぼ等しい相似形をした外形を有している複数のレンズセルが例えば正方配列されている第１のマルチレンズアレイ５２及び第２のマルチレンズアレイ５３と、第２のマルチレンズアレイ５３からの光を所定の偏光方向に偏光させるためのＰＳ合成樹脂５４と、ＰＳ合成樹脂５４を通過した光を集光するコンデンサレンズ５５と、光を波長帯域に応じて分離する第１のダイクロイックミラー５６とを備えている。
【００２５】
光源５１は、フルカラー画像を投射するために必要とされる、光の３原色である赤色、緑色及び青色の光を含む白色光を出射することができるようにされている。このような光源５１は、白色光を発する発光体５１ａと、発光体５１ａから発せられた光を反射するリフレクタ５１ｂとを有している。光源５１の発光体５１ａとしては、水銀成分を含むガスが封入された放電ランプ、例えば、超高圧水銀ランプ等が用いられる。光源５１のリフレクタ５１ｂは、凹面鏡となっており、その鏡面が周効率のよい形状とされている。また、リフレクタ５１ｂは、例えば、回転方物面や回転楕円面のような回転対称面の形状とされている。
【００２６】
第１のマルチレンズアレイ５２は、第２のマルチレンズアレイ５３と共に後述する液晶層の有効面積内を均一に照明するために、光を液晶層の有効面積の形状の光束とし、照度分布を均一化するようされている。第１のフライアイレンズ５２は、複数の小さなレンズ素子をアレイ状に設けた構造とされており、光源５１から出射された光を各レンズ素子により集光し小さな点光源を作り出し、他方の第２のマルチレンズアレイ５２によりそれぞれの点光源からの照明光を合成する。
【００２７】
コンデンサレンズ５５は、凸レンズであり、ＰＳ合成樹脂５４により所定の偏光方向に制御された光を液晶層の開口領域に効率よく照射されるようにスポット径を調整する。
【００２８】
第１のダイクロイックミラー５６は、ガラス基板等の主面上に、誘電体膜を多層形成した、いわゆるダイクロイックコートが施された波長選択性のミラーである。第１のダイクロイックミラー５６は、反射させる赤色光と、透過させるその他の色光、すなわち緑色光及び青色光とに分離する。
【００２９】
即ち、この第１のダイクロイックミラー５６は、コンデンサレンズ５５から入射する光のうち青色光及び緑色光を透過させ、赤色光を略垂直方向に反射して９０°向きを変化させるように、コンデンサレンズ５５から入射する光の光路に対して垂直方向に４５°傾けて配設されている。
【００３０】
また、この液晶プロジェクタ装置１は、第１のダイクロイックミラー５６によって分離された赤色光の光路順に、光を全反射する折り返しミラー５７と、光を集光する第１のフィールドレンズ５８Ｒと、光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第１の入射側偏光板５９Ｒと、光を空間的に変調する液晶表示装置３Ｒと、液晶表示装置３Ｒから出射された光の位相を補償する光学補償素子６０Ｒと、光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第１の出射側偏光板６１Ｒとを備えている。
【００３１】
折り返しミラー５７は、第１のダイクロイックミラー５６を反射した光を垂直方向に反射して９０°向きを変えさせる全反射ミラーであり、かかる反射された赤色光の光路に対して垂直方向に４５°傾けて配設されている。これにより、折り返しミラー５７は、この赤色光を、第１のフィールドレンズ５８Ｒに向けて反射することができる。
【００３２】
第１のフィールドレンズ５８Ｒは、コンデンサレンズ５５と共に照明光学系を形成する集光レンズであり、折り返しミラー５７により反射された赤色光を第１の入射側偏光板５９Ｒ側に出力すると共に液晶表示装置３Ｒに集光する。
【００３３】
第１の入射側偏光板５９Ｒは、第１のフィールドレンズ５８Ｒから出力された赤色光を所定の偏光方向の成分のみ透過するようにされた偏光板である。第１の入射側偏光板５９Ｒは、液晶表示装置３Ｒの入射側の基板表面における液晶分子の配向と同一方向となるように配設されている。
【００３４】
液晶表示装置３Ｒは、液晶分子を用いた透過型のパネルであり、図示しない２つの透明基板の間に液晶分子が封入されている。このような液晶表示装置３Ｒは、赤色の映像情報に対応して入力される映像信号に応じて、液晶分子の状態を変化させて、第１の入射側偏光板５９Ｒを介して入射した赤色光を空間的に変調して透過する。液晶表示装置３Ｒは、投射する映像が垂直方向よりも水平方向が長尺とされた略長方形状とされているため、これに対応して入射面が略長方形状とされている。
【００３５】
光学補償素子６０Ｒは、液晶表示装置３Ｒの屈折率異方性による影響を打ち消すような光学特性を有する。この光学補償素子６０Ｒを配設することにより、光の入射角に応じて画像のコントラストが変化する、いわゆるコントラストの視野角依存性を抑えることが可能になる。
【００３６】
第１の出射側偏光板６１Ｒは、液晶表示装置３Ｒにより変調された赤色光を、第１の入射側偏光板５９Ｒと直交する偏光方向の成分のみ透過させる。第１の出射側偏光板６１Ｒは、液晶表示装置３Ｒの出射側の基板表面における液晶分子の配向と同一方向となるように配設されている。つまり、第１の出射側偏光板６１Ｒは、第１の入射側偏光板５９Ｒに対して光の透過軸が互いに直交した、いわゆる直交ニコルの関係となるように配設されている。
【００３７】
さらに、この液晶プロジェクタ装置１は、第１のダイクロイックミラー５６によって分離された他の色光、すなわち青色光及び緑色光の光路に沿って、入射光を波長帯域に応じて分離する第２のダイクロイックミラー６５を備えている。
【００３８】
第２のダイクロイックミラー６５は、入射した光を青色光と、その他の色光、すなわち緑色光とに分離する。
【００３９】
第２のダイクロイックミラー６５は、第１のダイクロイックミラー５６から入射する光のうち青色光を透過させ、緑色光を９０°向きを変化させるように、第１のダイクロイックミラー５６から入射する光の光路に対して垂直方向に４５°傾けて配設されている。
【００４０】
液晶プロジェクタ装置１は、第２のダイクロイックミラー６５によって分離された緑色光の光路順に、光を集光する第２のフィールドレンズ５８Ｇと、光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第２の入射側偏光板５９Ｇと、光を空間的に変調する液晶表示装置３Ｇと、液晶表示装置３Ｇから出射された光の位相を補償する光学補償素子６０Ｇと、光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第２の出射側偏光板６１Ｇとを備えている。
【００４１】
第２のフィールドレンズ５８Ｇは、コンデンサレンズ５５と共に照明光学系を形成する集光レンズであり、第２のダイクロイックミラー６５により反射された緑色光を第２の入射側偏光板５９Ｇ側に出力すると共に液晶表示装置３Ｇに集光する。
【００４２】
第２の入射側偏光板５９Ｇは、フィールドレンズ５８Ｇから出力された緑色光を所定の偏光方向の成分のみ透過するようにされた偏光板である。第２の入射側偏光板５９Ｇは、液晶表示装置３Ｇの入射側の基板表面における液晶分子の配向と同一方向となるように配設されている。
【００４３】
液晶表示装置３Ｇは、液晶分子を用いた透過型のパネルであり、図示しない２つの透明基板の間に液晶分子が封入されている。このような液晶表示装置３Ｇは、緑色の映像情報に対応して入力される映像信号に応じて、液晶分子の状態を変化させて、第１の入射側偏光板５９Ｇを介して入射した緑色光を空間的に変調して透過する。液晶表示装置３Ｇは、投射する映像が垂直方向よりも水平方向が長尺とされた略長方形状とされているため、これに対応して入射面が略長方形状とされている。
【００４４】
光学補償素子６０Ｇは、液晶表示装置３Ｇの屈折率異方性による影響を打ち消すような光学特性を有する。この光学補償素子６０Ｇを配設することにより、光の入射角に応じて画像のコントラストが変化する、いわゆるコントラストの視野角依存性を抑えることが可能になる。
【００４５】
第２の出射側偏光板６１Ｇは、液晶表示装置３Ｇにより変調された緑色光を、第２の入射側偏光板５９Ｇと直交する偏光方向の成分のみ透過させる。第２の出射側偏光板６１Ｇは、液晶表示装置３Ｇの出射側の基板表面における液晶分子の配向と同一方向となるように配設されている。つまり、第２の出射側偏光板６１Ｇは、第２の入射側偏光板５９Ｇに対して光の透過軸が互いに直交した、いわゆる直交ニコルの関係となるように配設されている。
【００４６】
さらにこの液晶プロジェクタ装置１は、第２のダイクロイックミラー６５によって分離された青色光の光路順に、入射光を全反射する折り返しミラー６６と、光路長を補正するリレーレンズ６７と、入射光を全反射する折り返しミラー６８と、光を集光する第３のフィールドレンズ５８Ｂと、入射光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第３の入射側偏光板５９Ｂと、入射光を空間的に変調する液晶表示装置３Ｂと、液晶表示装置３Ｂから出射された光の位相を補償する光学補償素子６０Ｂと、入射光を所定の偏光方向の成分のみ透過させる第３の出射側偏光板６１Ｂとを備えている。
【００４７】
折り返しミラー６６は、第２のダイクロイックミラー６５によって分離された青色光を水平方向に反射して９０°向きを変えさせる全反射ミラーであり、ダイクロイックミラー６５からの青色光の光路に対して垂直方向に４５°傾けて配設されている。これにより、折り返しミラー６６は、第２のダイクロイックミラー６５からの青色光を、リレーレンズ６７に向けて反射する。
【００４８】
リレーレンズ６７は、コンデンサレンズ５５と共に光路長を調整するためのレンズであり、折り返しミラー６６によって反射された青色光を、折り返しミラー６８へ導く。
【００４９】
なお、リレーレンズ６７は、青色光の液晶表示装置３Ｂまでの光路が、赤色光の液晶表示装置３Ｒまでの光路や緑色光の液晶表示装置３Ｇまで光路と比して長いため、これを補正して、液晶表示装置３Ｂに焦点が合うように適切に青色光を導くようになっている。
【００５０】
折り返しミラー６８は、リレーレンズ６７からの光を垂直方向に反射して９０°向きを変えさせる全反射ミラーであり、リレーレンズ６７からの青色光の光路に対して垂直方向に４５°傾けて配設されている。これにより、折り返しミラー６８は、リレーレンズ６７からの青色光を、第３のフィールドレンズ５８Ｂに向けて反射する。
【００５１】
第３のフィールドレンズ５８Ｂは、コンデンサレンズ５５と共に照明光学系を形成する集光レンズであり、折り返しミラー６８により反射された青色光を第３の入射側偏光板５９Ｂ側に出力すると共に液晶表示装置３Ｂに集光する。
【００５２】
第３の入射側偏光板５９Ｂは、第３のフィールドレンズ５８Ｂから出力された青色光を所定の偏光方向の成分のみ透過するようにされた偏光板である。第３の入射側偏光板５９Ｂは、液晶表示装置３Ｂの入射側の基板表面における液晶分子の配向と同一方向となるように配設されている。
【００５３】
液晶表示装置３Ｂは、液晶分子を用いた透過型のパネルであり、図示しない２つの透明基板の間に液晶分子が封入されている。このような液晶表示装置３Ｂは、青色の映像情報に対応して入力される映像信号に応じて、液晶分子の状態を変化させて、第１の入射側偏光板５９Ｂを介して入射した青色光を空間的に変調して透過する。液晶表示装置３Ｂは、投射する映像が垂直方向よりも水平方向が長尺とされた略長方形状とされているため、これに対応して入射面が略長方形状とされている。
【００５４】
光学補償素子６０Ｂは、液晶表示装置３Ｂの屈折率異方性による影響を打ち消すような光学特性を有する。この光学補償素子６０Ｂを配設することにより、光の入射角に応じて画像のコントラストが変化する、いわゆるコントラストの視野角依存性を抑えることが可能になる。
【００５５】
第３の出射側偏光板６１Ｂは、液晶表示装置３Ｂにより変調された青色光を、第３の入射側偏光板５９Ｂと直交する偏光方向の成分のみ透過させる。第３の出射側偏光板６１Ｂは、液晶表示装置３Ｂの出射側の基板表面における液晶分子の配向と同一方向となるように配設されている。つまり、第３の出射側偏光板６１Ｂは、第３の入射側偏光板５９Ｂに対して光の透過軸が互いに直交した、いわゆる直交ニコルの関係となるように配設されている。
【００５６】
また、液晶プロジェクタ装置１は、液晶表示装置３Ｒ、液晶表示装置３Ｇ及び液晶表示装置３Ｂによりそれぞれ空間的に変調されて出射側偏光板６１Ｒ、６１Ｇ、６１Ｂを透過した赤色光、緑色光及び青色光の光路が交わる位置に、これら赤色光、緑色光及び青色光を合成する合成プリズム７８と、合成プリズム７８により合成された合成光を、スクリーンに向けて投射するための投射レンズ７９とを備えている。
【００５７】
合成プリズム７８は、液晶表示装置３Ｒから出射され第１の出射側偏光板６１Ｒを透過した赤色光が入射され、液晶表示装置３Ｇから出射され第１の出射側偏光板６１Ｇを透過した緑色光が入射され、さらに液晶表示装置３Ｂから出射され第１の出射側偏光板６１Ｂを透過した青色光が入射するようになっている。合成プリズム７８は、入射された赤色光、緑色光、青色光を合成して出射面７８Ｔから出射する。
【００５８】
投射レンズ７９は、合成プリズム７８の出射面７８Ｔから出射された合成光をスクリーンに拡大して投射する。
【００５９】
なお上述した構成例において、光学補償素子６０は、液晶表示装置３と出射側偏光板６１の間に配設する場合を例に挙げて説明をした。その理由としては、液晶表示装置３を通過した光を光学補償素子６０により補償する場合にその間にレンズ等の光学素子が存在する場合には、かかる補償の効果が薄れてしまうからである。
【００６０】
次に上述の如き構成からなる液晶プロジェクタ装置１の動作について説明をする。
光源５１から出射された光は、第１のマルチレンズアレイ５２、第２のマルチレンズアレイ５３に導かれて照度分布が均一化され、さらにＰＳ合成樹脂５４により偏光方向が制御された上でコンデンサレンズ５５に導かれることになる。このコンデンサレンズ５５に導かれた光は、そこで集光され、更に第１のダイクロイックミラー５６により赤色光が反射されて折り返しミラー５７へ導かれ、その他の色光、即ち緑色光及び青色光は第１のダイクロイックミラー５６を透過して第２のダイクロイックミラー６５に導かれる。
【００６１】
折り返しミラー５７へ導かれた赤色光は、伝播方向を９０°折り曲げられ第１の入射側偏光板５９Ｒへ導かれ、第１の入射側偏光板５９Ｒにより所定の偏光方向の成分のみ透過し、液晶表示装置３Ｒへ導かれる。液晶表示装置３Ｒへ導かれた赤色光は、液晶表示装置３Ｒ内の後述するマイクロレンズアレイにより各画素に集光され赤色の画像情報に対応した画像信号に基づいて空間的に変調され、さらに光学補償素子６０Ｒにより位相補正された上で、第１の出射側偏光板６１Ｒを第１の入射側偏光板５９Ｒと直交する偏光方向の成分のみ透過して合成プリズム７８に入射することになる。
【００６２】
一方、第２のダイクロイックミラー６５に導かれた、緑色光及び青色光は、第２のダイクロイックミラー６５により、緑色光が反射されて第２のフィールドレンズ５８Ｇへ導かれ、また青色光が透過されて折り返しミラー６６へ導かれることになる。
【００６３】
第１の入射側偏光板５９Ｂへ導かれた緑色光は、第１の入射側偏光板５９Ｂにつき所定の偏光方向の成分のみ透過し、液晶表示装置３Ｂへ導かれる。液晶表示装置３Ｂへ導かれた緑色光は、液晶表示装置３Ｂ内の後述するマイクロレンズアレイにより各画素に集光され赤色の画像情報に対応した画像信号に基づいて空間的に変調され、さらに光学補償素子６０Ｂにより位相補正された上で、第１の出射側偏光板６１Ｂを第１の入射側偏光板５９Ｂと直交する偏光方向の成分のみ透過して合成プリズム７８に入射することになる。
【００６４】
一方、折り返しミラー６６に導かれた青色光は、当該折り返しミラー６６により反射されてリレーレンズ６７に導かれ、リレーレンズ６７によりさらに折り返しミラー６８に導かれ、当該折り返しミラー６８により反射されて第３のフィールドレンズ５８Ｂに導かれる。この第３のフィールドレンズ５８Ｂへ導かれた青色光は、第３の入射側偏光板５９Ｂにつき所定の偏光方向の成分のみ透過し、液晶表示装置３Ｂに導かれる。液晶表示装置３Ｂに導かれた青色光は、液晶表示装置３Ｂ内の後述するマイクロレンズアレイにより各画素に集光され青色の画像情報に対応した画像信号に基づいて空間的に変調され、第３の出射側偏光板６１Ｂを第３の入射側偏光板５９Ｂと直交する偏光方向の成分のみ透過して合成プリズム７８に入射することになる。
【００６５】
合成プリズム７８の各面から入射した赤色光、緑色光及び青色光は、合成プリズム７８により合成されて合成光となり出射面７８Ｔから投射レンズ７９に向けて出射され、投射レンズ７９によりスクリーンに拡大投射される。
【００６６】
次に、液晶表示装置３の詳細につき図２を用いて説明をする。
【００６７】
液晶表示装置３は、入射側偏光板５９からの光が図２中Ａ方向から入射されるガラス基板１２と、このガラス基板１２上に２次元的に配列される複数のマイクロレンズ２１からなるマイクロレンズアレイ１１と、このマイクロレンズアレイ１１における光の集光側表面に被覆されるカバーガラス１３と、画素電極が多数形成された画素基板３４と、画素基板３４とカバーガラス１３の間に挟まれた液晶層３５とを備え、さらにガラス基板１２の光入射側表面と、画素基板３４における集光側表面にそれぞれ被覆させた防塵ガラス２９とを備えている。
【００６８】
画素基板３４の光入射側表面上には、下方から上方にかけて規則的に配置されたＢ光,Ｒ光,Ｇ光用の画素電極３７と、これらの各画素電極に対して画像信号に応じた電圧を印加するためのスイッチング素子として機能する図示しないＴＦＴ等からなるブラックマトリクス部３８とが形成されてなる。各ＴＦＴは、例えばポリシリコンやアモルファスシリコンからなる図示しないゲート電極、ドレイン電極並びにソース電極を備えている。このうち、ゲート電極は、図の上下方向に走るアドレス配線に接続され、ソース電極は、図の紙面に垂直な方向に走るデータ配線に接続され、ドレイン電極は各画素電極３７に接続されている。そして、アドレス配線とデータ配線とによって選択された画素電極に画像信号電圧が選択的に印加されることによって、その画素電極３７とガラス基板１２との間の液晶層３５中の液晶分子の配向を変化させることができ、ここを通過する光の偏光方向を変化させることができる。ちなみに画素信号電圧を容易に印加できるようにするため、画素基板３４を図示しないフレキシブル配線基板に接着するようにしてもよい。
【００６９】
各画素電極３７は、図３に示すように、マイクロレンズ２１のピッチＰと同等のサイズからなる画素で構成されている。即ち各画素電極の１画素に対してマイクロレンズ２１を１個ずつ対応させることにより、本来ブラックマトリクス部３８で反射してしまい透過できなかった光を偏光させることができるため、透過率を向上させることができる。
【００７０】
液晶層３５は、図示しない基板間に液晶分子を封入させた透過型のパネルである。このような液晶層３５は、表示すべき映像情報に対応して外部から入力される映像信号に応じて、液晶分子の状態を変化させるとともに、マイクロレンズ２１により集光された光を空間的に変調して透過する。この液晶層３５を透過した光は、画素基板３４並びに防塵ガラス２９を通過して外部へと出射されることになる。
【００７１】
マイクロレンズアレイ１１は、例えば選択的イオン拡散法による屈折率分布型レンズとして形成される。このマイクロレンズアレイ１１を構成する各マイクロレンズ２１は、通常は図の紙面と垂直方向に軸を有する蒲鉾型レンズとして形成されるが、一般の球面状又はそれに近い曲面のレンズであってもよいし、非球面レンズで構成してもよい。
【００７２】
このマイクロレンズアレイ１１が形成されるガラス基板１２からカバーガラス１３に至るまでの構成は図３に示すような変形例に置き換えることもできる。
【００７３】
即ち、図４（a）に示すようにガラス基板１２と、カバーガラス１３をガラスで構成し、マイクロレンズアレイ１１を樹脂で構成するようにしてもよい。また、図４(b)に示すようにカバーガラス１３はガラスで構成し、マイクロレンズアレイ１１を樹脂で構成するとともに、上記ガラス基板１２を、樹脂層９１とガラス層９２に置き換えてもよい。また、図４(c)に示すようにカバーガラス１３をマイクロレンズアレイ１１と一体化させた上でこれをガラスで構成し、上記ガラス基板１２を、樹脂層９１とガラス層９２に置き換えてもよい。また図４(d)に示すように、マイクロレンズアレイ１１をいわゆるフレネルレンズや屈折率分布型レンズ（grin lens）等で構成し、上記ガラス基板１２を、樹脂層９１とガラス層９２に置き換えてもよい。
【００７４】
なお、このカバーガラス１３の液晶層３５に接する表面においては、ＡｌやＣｒ等の遮光膜が形成される場合もあり、その上に図示しない透明導電膜を形成させるようにしてもよい。
【００７５】
防塵ガラス２９は、液晶表示装置３の表面に付着した塵芥をデフォーカスする。この防塵ガラス２９の材質は、透過率が高い石英などが用いられ、空気に接する側の表面についてはＡＲコーティングが施される。
【００７６】
次に、上述した構成からなる液晶表示装置３により得られる画像コントラストの支配的要因につき説明をする。
【００７７】
最初に挙げられる第１の要因は、液晶の視野角特性である。光の偏光状態は、液晶層３５内に封入されている液晶分子の配向状態に対する光の入射角に支配される。液晶分子は、図示しない基板に狭持されて電圧を印加されたときに理想的には配向が解かれるので、液晶層３５に入射する光は液晶分子の光学軸方向を透過して直線偏向の状態で出射することとなる。しかしながら、極角を持つ光が液晶層３５に斜め入射した場合には、液晶の屈折率異方性（複屈折性）により、楕円偏光として出射されるため、本来出射されるべき光の一部しか出射されず、コントラストを低下させてしまう。
【００７８】
次に挙げられる第２の要因は、いわゆるドメインによる光抜けである。図２に示すような透過型の液晶表示装置３は、主として１Ｈ反転駆動といわれる駆動方式が用いられる。１Ｈ反転駆動は、画素基板３４の光入射側表面上に下方から上方にかけて１列おきに画素を書き込んでいく駆動方式である。かかる方式において、上下で隣接する画素については、それを形成する画素電極３７につき正負逆の電圧が印加されることとなるため、かかる隣接する画素間において電界が生じる結果、周辺にある液晶の配向が乱れてしまう。かかる液晶の乱れをドメインという。このドメインを通過した光は、楕円偏向となるため、コントラストを大きく低下させる要因となる。
【００７９】
図５は、液晶層３５における液晶分子のドメインに対する配向依存性のシミュレーション結果を示している。このシミュレーションでは、画素電極３４ａには＋５Ｖの電圧が、また画素電極３４ｂには−５Ｖの電圧が印加されているものとし、さらにこれら画素電極３４につき液晶層３５を介して対向させた対向電極４１には、＋７．５Ｖの電圧が印加されているものとして計算を行った。
【００８０】
図５に示すように、液晶層３５における液晶分子は、その長軸が電界に沿うようにして配向する。また、画素電極３４ａと画素電極３４ｂの間にある領域については、ドメインが発生した結果、液晶分子の配向が乱れている状態にある。
【００８１】
また、図５中に示す透過光強度Ｓｔは、入射側偏光板５９並びに出射側偏光板６１によりこの液晶表示装置３を挟んで配置し、極角０°の光を入射した時における出射側偏光板６１を透過する光の強度を示している。液晶分子の配向状態が乱れている部分を通過する光は、楕円偏光成分を持つため、図示しない出射側偏光板を透過する。このため、ドメインが発生している領域については、透過光強度Ｓｔが高くなる。
【００８２】
図６は、かかるドメインの発生状況を図５中Ｂ方向から２次元的に表したものである。ブラックマトリクス部３８周辺においてドメインが発生していることが示されている。ドメイン発生位置はラビング方向等により異なるが、画素電極３４のサイズに応じた画素開口部４４の周辺において発生する。ちなみに、この図６に示すシミュレーションにおいては、画素のピッチは１６μｍとし、１画素の面積に対する画素開口部４４の面積の割合（以下、ＴＦＴ開口率という。）を６０％とした例であり、画素の端部から約３．５μｍの範囲にドメインが発生していることがわかる。
【００８３】
このようなコントラストを低下させる要因としての液晶の視野角特性と、ドメインによる光抜けのうち、前者については、光学補償素子６０を配設することにより液晶層３５の位相差を補償することができるため、視野角特性の改善を図ることができる。このため、本実施の形態のように光学補償素子６０を搭載した液晶プロジェクタ装置１に対して、液晶表示装置３を配設する場合には、後者のドメインによる光り抜けが、コントラストの低下に伴う支配的要因となることが分かる。このため、光学補償素子６０とともに液晶表示装置３を搭載する場合において、マイクロレンズの設計値を最適化し、ドメインに入射する光を低減させることができれば、コントラストをより向上させることができる。
【００８４】
本発明では、かかる光学補償素子６０を搭載した液晶プロジェクタ装置１に配設されることを想定した上で、コントラストを向上させる上でマクロレンズアレイ１１の形状等を以下の如く最適化している。
【００８５】
一般にマイクロレンズ２１を設計する場合には、主として焦点距離ｆとカバー表層厚Ｔｓの２つのパラメータを決定していく必要がある。ここでカバー表層厚Ｔｓとは、マイクロレンズ２１の主面Ｈからカバーガラス１３の集光側表面に至るまでの厚さを表す。この主面Ｈは、図７に示すようにマイクロレンズ２１の頂点位置に該当する場合もある。
【００８６】
焦点距離ｆは以下の（１）式で表される。
【００８７】
ｆ＝ｒ/Δｎ・・・・・・・・・・・（１）
（ｒはレンズ面の曲率半径を示し、Δｎは、マイクロレンズアレイ１１とガラス基板１２との屈折率差を示す。）
このような焦点距離ｆとカバー表層厚Ｔｓの２つのパラメータを決定していくことにより、このマイクロレンズアレイ１１を透過する光の角度や光束密度を自在に制御することが可能となる。
【００８８】
本発明を適用したマイクロレンズアレイ１１においては、これらパラメータを以下の方法に基づいて特定している。
【００８９】
先ず図５,６に示すように、液晶層３５におけるドメイン発生のシミュレーションを行う。
【００９０】
次に、この液晶層３５を含む液晶プロジェクタ装置１の光学系において光線追跡シミュレーションを行うことにより、画素開口部４４の光強度分布を求める。即ち、光線追跡の結果、先のドメイン発生のシミュレーションにおいて求めたドメイン発生領域（図６の例によれば画素の端部から約３．５μｍの範囲）に光が入らないようにマイクロレンズアレイ１１を構成するマイクロレンズ２１の設計値を最適化していく。
【００９１】
ここで、画素のピッチＰ（＝マイクロレンズのピッチ）を１６μｍとし、ドメイン発生領域を画素の端部から３・５μｍとした場合において、マイクロレンズ２１の焦点距離ｆ、並びにカバー表層厚Ｔｓを、以下の（２）式における（Ｘ、Ｙ）を０．２５のピッチでマトリクスを組んだ上で光線追跡シミュレーションを行った結果を図８に示す。
Ｘ＝Ｔｓ／√２Ｐ、Ｙ＝ｆ／√２Ｐ・・・・・・・・・・（２）
この図８に示すＸ-Ｙ座標系において、ドメイン発生領域に光が入射しないという条件を満たす点を白丸で表し、当該条件を満たさない点を黒丸で表している。その結果、（Ｘ、Ｙ）は、以下の点集合で囲まれるＸ−Ｙ座標系の領域内にある場合において当該条件が満たされ、ドメイン発生領域に光が入射しないことになる。
【００９２】
（０．７５、１．００）,（０．７５、１．２５）, （１．００、１．７５）, （１．７５、２．５０）, （２．２５、２．５０）, （２．２５、２．００）, （１．５０、１．２５）, （１．００、１．００））。
【００９３】
かかる条件の下で設計されたマイクロレンズ２１からなるマクロレンズアレイ１１は、従来の特許文献３に提案されているマイクロレンズアレイの設計値と比較して短焦点になっていることが分かる。一般にマイクロレンズは短焦点になるにつれてビームウェストが細くなり、コントラストが向上することになる。
【００９４】
また、画素ピッチＰが小さくなるにつれてドメインの影響は大きくなるため、本発明による効果も大きくなる。画素ピッチＰが小さくなると、ドメイン発生領域の占有率は相対的に高くなり、光線追跡によるシミュレーションの結果からは、画素ピッチＰが１４μｍ以下において顕著になる。なお、ドメイン発生領域における画素端部からの距離ｋは、画素ピッチＰのサイズの１／３〜１／５の範囲にあれば、本発明による効果を得ることは可能となる。
【００９５】
このように、本発明を適用したマイクロレンズアレイ１１は、マイクロレンズ２１の焦点距離ｆ、並びにカバー表層厚Ｔｓを式（２）に基づいて最適化するため、ドメインに入射する光を低減させることができ、ドメインの光抜けによるコントラストの低下を抑制することができる。
【００９６】
特に、このマイクロレンズアレイ１１を本実施の形態のように光学補償素子６０を搭載した液晶プロジェクタ装置１に配設することにより、液晶の視野角特性によるコントラストの低下を抑えるとともに、ドメインの光抜けによるコントラストの低下を同時に抑制することができ、高いコントラストを有し、かつ鮮明な画像を提供することが可能となる。
【００９７】
従来より、会議等におけるプレゼンテーションを主目的とするプロジェクタにおいては、明るさが重要視され、コントラストはあまり重要視されなかった。一方、近年において活性化している映画鑑賞を目的としたプロジェクタにおいては、明るさに加え、鮮明な画像を得るためのコントラストの向上につき強い要求がある。即ち、本発明によれば高輝度化と高コントラスト化をともに実現することができ、例えば部屋の照明を付けたまま液晶プロジェクタ装置１による映画鑑賞が可能となり、ホームプロジェクタとしての差別化を図ることも可能となる。
【００９８】
ちなみに、このマイクロレンズ２１の焦点距離ｆを調整する方法としては、エッチング等の技術を利用して曲率半径を変えていく方法と、マイクロレンズ２１とガラス基板１２との屈折率差を変えていく方法の２つが考えられるが、本実施の形態においては何れの方法に基づいてこれを調整してもよい。マイクロレンズ２１におけるレンズ面は、回転対称形であり、光軸に平行な面をｚ面とした場合における（x,y,z）３次元座標系において以下の（３）式で定義することができる。
【００９９】
【数１】
2006010868.tif 000003
【０１００】
この式（３）において、Ｃは、マイクロレンズ２１における曲率（＝１／曲率半径）であり、ｋは非球面定数であり、ｒはマイクロレンズ２１の中心からの座標を表している。
【０１０１】
なお、マイクロレンズ２１とガラス基板１２との屈折率差が０．２以上ある場合には、マイクロレンズ２１の形成がより容易になるため、望ましい。また、マイクロレンズ２１のパラメータとして、非球面定数ｋを含めることも可能であるが、かかるｋが０である場合には、マイクロレンズ２１の形状が球になるため、曲率半径の自由度が低くなってしまう。このため、マイクロレンズ２１の非球面定数ｋは０以外が望ましい。換言すれば、マイクロレンズ２１は非球面レンズで構成したほうが望ましい。
【０１０２】
なお、上述した液晶表示装置３は透過型を例に挙げて説明をしたが、かかる場合に限定されるものではなく、反射型で構成しても同様の効果を得ることができる。
【実施例１】
【０１０３】
本発明を適用した液晶プロジェクタ装置１に上述した構成からなるマイクロレンズアレイ１１が搭載された液晶表示装置３を配設したとき、１画素における光強度分布のシミュレーション結果を図９(a)に示す。
【０１０４】
このシミュレーションを行う上での条件は以下の通りとする。
光の波長：５５０ｎｍ
液晶表示装置３への入射光の最大極角：９°
液晶表示装置における画素ピッチＰ：１６μｍ
ＴＦＴ開口率：６０％
焦点距離ｆ：３４.０μｍ
カバー表層厚：２２．６μｍ
マイクロレンズアレイ１１、ガラス基板１２、カバーガラス１３の構成は、図４(a)のものを使用。マイクロレンズアレイ１１における加工は、周知のフォトリソ技術を使用。ガラス基板１２のガラス材質は、石英（屈折率＝１．４６）を使用。マイクロレンズアレイ１１は屈折率１．７０の樹脂を使用。
【０１０５】
なお、図９(b)は、焦点距離ｆ：３４.０μｍ、カバー表層厚：２２．６μｍとした従来のマイクロレンズ２１における画素の光強度分布を比較対照として示している。
【０１０６】
図９(a)に示されるように、本発明を適用した液晶表示装置３においては、シミュレーションにより得られたドメイン発生領域（画素端より３．５μｍ以内）に光が入射していないことが分かる。
【実施例２】
【０１０７】
本発明を適用した液晶プロジェクタ装置１に、以下に示す設計値を割り振ったマイクロレンズ２１が搭載された液晶表示装置３を配設したとき、コントラストの実測値のシミュレーション結果を以下の図１０に示す。
【０１０８】
ちなみに、このシミュレーションを行う上での詳細な条件は以下の通りとする。
液晶表示装置３への入射光の最大極角：９°
投射レンズ７９におけるＦ値：１．５
液晶表示装置における画素ピッチＰ：１３μｍ
マイクロレンズアレイ１１、ガラス基板１２、カバーガラス１３の構成は、図４(a)のものを使用。マイクロレンズアレイ１１における加工は、周知のフォトリソ技術を使用。ガラス基板１２のガラス材質は、石英（屈折率＝１．４６）を使用。マイクロレンズアレイ１１は屈折率１．７０の樹脂を使用。Ｘを１．８〜２．５、Ｙを０．８〜１．５の範囲で条件を割り振ることによりマイクロレンズ２１を試作した。
【０１０９】
図１０に示されるように、本発明を適用した液晶表示装置３においては、上記式（２）を満たす領域においてコントラストが高くなっていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明を適用した液晶プロジェクタ装置の構成につき説明するための図である。
【図２】本発明を適用した液晶表示装置の詳細につき説明するための図である。
【図３】各画素電極とマイクロレンズのピッチＰとの関係につき説明するための図である。
【図４】マイクロレンズアレイが形成されるガラス基板からカバーガラスに至るまでの構成の変形例につき示す図である。
【図５】液晶層における液晶分子のドメインに対する配向依存性のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】ドメインの発生状況につき説明するための図である。
【図７】マイクロレンズを設計する上でのパラメータにつき説明するための図である。
【図８】（２）式におけるＸ，Ｙを０．２５のピッチでマトリクスを組んだ上で光線追跡シミュレーションを行った結果を示す図である。
【図９】マイクロレンズアレイが搭載された液晶表示装置を配設したときにおける１画素における光強度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】コントラストの実測値のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】プロジェクタの画像の鮮鋭化を図るべく案出された従来の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１２】従来の液晶表示装置におけるＬＣＤパネルの断面構造を拡大して表した図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  液晶プロジェクタ装置、３  液晶表示装置、５１  光源、５２  第１のマルチレンズアレイ、５３  第２のマルチレンズアレイ、５４  ＰＳ合成樹脂、５５  コンデンサレンズ、５６  第１のダイクロイックミラー、５７  折り返しミラー、５８  第１のフィールドレンズ、５９  入射側偏光板、６０  光学補償素子、６１  出射側偏光板、７８  合成プリズム、７９  投射レンズ
【図１】
2006010868.tif 000004
【図２】
2006010868.tif 000005
【図３】
2006010868.tif 000006
【図４】
2006010868.tif 000007
【図５】
2006010868.tif 000008
【図６】
2006010868.tif 000009
【図７】
2006010868.tif 000010
【図８】
2006010868.tif 000011
【図９】
2006010868.tif 000012
【図１０】
2006010868.tif 000013
【図１１】
2006010868.tif 000014
【図１２】
2006010868.tif 000015