(57)【要約】【課題】画素に光を集束することで画像を表示することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】本実施形態によれば、第１色の第１領域と、第１色と異なる第２色の第２領域とを含む構造体と、第１基板と、第２基板と、第１基板と第２基板との間に保持された第１液晶層と、第１液晶層に第１レンズを形成するための電圧を印加する第１制御電極及び第２制御電極と、を備えた第１液晶素子と、を備え、第１液晶素子は、第１領域及び第２領域と対向している、表示装置が提供される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１色の第１領域と、前記第１色と異なる第２色の第２領域とを含む構造体と、
第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された第１液晶層と、前記第１液晶層に第１レンズを形成するための電圧を印加する第１制御電極及び第２制御電極と、を備えた第１液晶素子と、
を備え、
前記第１液晶素子は、前記第１領域及び前記第２領域と対向している、表示装置。
【請求項２】
前記第１レンズは、入射光を前記第１領域又は前記第２領域に集束する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１領域と前記第２領域とは、第１方向に沿って並び、前記第１方向と交差する第２方向に延出し、
前記第１制御電極は、前記第２方向に延出した帯状電極である、請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１領域と前記第２領域とは、第１円の周上に配置され、
前記第１制御電極は、前記第１円と同心の第２円の周上に配置されている、請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第１液晶素子と前記構造体との間に位置し、第３基板と、第４基板と、前記第３基板と前記第４基板との間に保持された第２液晶層と、前記第２液晶層に第２レンズを形成するための電圧を印加する第３制御電極及び第４制御電極と、を備えた第２液晶素子をさらに備える、請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１領域と前記第２領域とは、第１円の周上に配置され、
前記第１制御電極は、第１方向に延出した帯状電極であり、
前記第３制御電極は、前記第１方向と交差する第２方向に延出した帯状電極である、
請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１液晶素子と前記第２液晶素子との間に位置し、入射光に位相差を付与する位相差板をさらに備える、請求項５または６に記載の表示装置。
【請求項８】
第１直線偏光を透過する透過軸を有する偏光素子をさらに備え、
前記第１液晶素子は、前記偏光素子と前記構造体との間に位置している、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
第１直線偏光を透過し、前記第１直線偏光と交差する第２直線偏光を前記第１直線偏光に変調する変調素子をさらに備え、
前記第１液晶素子は、前記変調素子と前記構造体との間に位置している、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶層と、液晶層を挟んで配置された制御電極とを備える液晶素子が知られている。制御電極に所定の電圧を印加すると、液晶分子の配向状態に応じた屈折率分布が生じ、液晶層内にレンズが形成される。このレンズは、特定方向に指向性を有する光のうち、所定方向に振動する直線偏光に対して集束作用を発揮する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００６−５１６７５３号公報
【特許文献２】特表２００７−５３５６８６号公報
【特許文献３】特開２００５−３１７８７９号公報
【特許文献４】特表２００８−５２９０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本実施形態の目的は、画素に光を集束することで画像を表示することが可能な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】
【０００５】
本実施形態によれば、  
第１色の第１領域と、前記第１色と異なる第２色の第２領域とを含む構造体と、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された第１液晶層と、前記第１液晶層に第１レンズを形成するための電圧を印加する第１制御電極及び第２制御電極と、を備えた第１液晶素子と、を備え、前記第１液晶素子は、前記第１領域及び前記第２領域と対向している、表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態の表示装置ＤＳＰの構成例を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示す表示装置ＤＳＰの構成例を示す図である。
【図３】図３は、図２に示す画素ＰＸの構成例を示す平面図である。
【図４】図４は、液晶素子５０の構成例を示す断面図である。
【図５】図５は、第１液晶層５３に形成されるレンズ５を説明するための図である。
【図６】図６は、図５に示すレンズ５の作用を説明するための図である。
【図７】図７は、第１制御電極Ｅ１、第２制御電極Ｅ２、及び画素ＰＸの位置関係を示す平面図である。
【図８】図８は、液晶素子５０におけるレンズ５の形成例を示す図である。
【図９】図９は、第２実施形態に係る表示装置ＤＳＰの構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示す第１制御電極Ｅ１及び第３制御電極Ｅ３の配置例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０に示すレンズ５Ａ及びレンズ５Ｂの集束作用を説明するための図である。
【図１２】図１２は、図１０に示す画素ＰＸの構成を示す平面図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態に係る表示装置ＤＳＰの構成例を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す画素ＰＸの配置例を示す平面図である。
【図１５】図１５は、図１３に示す第１制御電極の配置例を示す平面図である。
【図１６】図１６は、液晶素子５０におけるレンズ５の形成例を示す図である。
【図１７】図１７は、液晶素子５０の他の構成例を示す平面図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す遮光体６の他の配置例である。
【図１９】図１９は、画素ＰＸの他の構成例を示す平面図である。
【図２０】図２０は、図１９に示す構成例における電極群ＥＧの配置例を示す平面図である。
【図２１】図２１は、画素ＰＸの他の配置例を示す平面図である。
【図２２】図２２は、第４実施形態に係る表示装置ＤＳＰが備える光学素子４の構成例を示す断面図である。
【図２３】図２３は、図２２に示す変調素子ＭＤの構成例を示す断面図である。
【図２４】図２４は、変調素子ＭＤに形成される変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡを示す図である。
【図２５】図２５は、第５実施形態に係る表示装置ＤＳＰの構成例を示す図である。
【図２６】図２６は、集光素子２の他の構成例を示す図である。
【図２７】図２７は、第６実施形態に係る表示装置ＤＳＰの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００８】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る表示装置ＤＳＰの構成例を示す平面図である。なお、図中の第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していてもよい。第３方向Ｚは、表示装置ＤＳＰを構成する素子の並び方向に相当する。
【０００９】
表示装置ＤＳＰは、一例では、反射型の表示装置である。表示装置ＤＳＰは、構造体１、集光素子２、及び制御部３を備えている。構造体１は、複数の画素ＰＸを備えている。画素ＰＸは、一例では、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿ってマトリクス状に配置されている。集光素子２は、すべての画素ＰＸと第３方向Ｚに重なっている。集光素子２は、入射光を各画素ＰＸに集束する。制御部３は、集光素子２の集束動作を制御する。なお、構造体１及び集光素子２は、図示した例では矩形状であるが、矩形以外の多角形状でもよく、円又は楕円形状でもよい。
【００１０】
図２は、図１に示す表示装置ＤＳＰの構成例を示す図である。図２は、第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ−Ｚ平面と平行な面を示している。
【００１１】
構造体１は、一例では平板状であり、集光素子２と対向する第１面１Ａと、第１面１Ａと反対側の第２面１Ｂとを有している。構造体１は、第１面１Ａに画素ＰＸ（ＰＸａ、ＰＸｂ、ＰＸｃ）を備えている。本実施形態において、第１面１Ａが表示装置ＤＳＰの表示面に相当する。画素ＰＸａ、ＰＸｂ、及びＰＸｃは、第１方向Ｘに並んでいる。各画素ＰＸは、色の異なる領域Ａ１、Ａ２、及びＡ３をそれぞれ有している。領域Ａ１乃至Ａ３は、一例では、光反射性を有する材料によって形成されている。本実施形態において、領域Ａ１は、第１領域に相当し、領域Ａ２は、第２領域に相当する。
【００１２】
集光素子２は、光学素子４と液晶素子５０とを備えている。
【００１３】
光学素子４は、一例では、第１直線偏光Ｌ１を透過する透過軸を有する偏光素子である。光学素子４が偏光素子である場合、光学素子４は、透過軸と交差する第２直線偏光Ｌ２を吸収してもよく、反射してもよい。ここでは、第１直線偏光Ｌ１は、第１方向Ｘに沿った振動面を有し、第２直線偏光Ｌ２は、第２方向Ｙに沿った振動面を有しているものとする。
【００１４】
液晶素子５０は、構造体１と光学素子４との間に位置している。液晶素子５０は、レンズ５（５ａ、５ｂ）を備えている。レンズ５ａ及び５ｂは、第１方向Ｘに沿って並び、光学素子４と対向している。また、レンズ５ａは画素ＰＸａと対向し、レンズ５ｂは画素ＰＸｂと対向している。レンズ５は、一例では、第１直線偏光Ｌ１に対して集束作用を発揮する。このようなレンズ５は、後述するように、液晶素子５０が備える液晶層に電場を印加することで形成される。本実施形態において、レンズ５は、第１レンズに相当する。
【００１５】
制御部３は、液晶層に印加される電場を制御する。レンズ５の形状は、液晶層に印加される電場に応じて変化する。これにより、レンズ５による光の集束位置が制御される。また、液晶層に電場が印加されない場合、レンズ５は、形成されない。
【００１６】
ここで、第１直線偏光Ｌ１及び第２直線偏光Ｌ２を含む光が表示装置ＤＳＰへ入射する場合を想定する。入射光は、第３方向Ｚ、すなわち集光素子２から構造体１へ向かう方向に入射するものとする。集光素子２において、光学素子４は、入射光のうち第１直線偏光Ｌ１を透過する。光学素子４を透過した第１直線偏光Ｌ１は、液晶素子５０に入射する。液晶素子５０に入射した第１直線偏光Ｌ１のうち、レンズ５を透過する第１直線偏光Ｌ１は、屈折され、画素ＰＸに集束される。図示した例では、レンズ５ａは、第１直線偏光Ｌ１を画素ＰＸａの領域Ａ２に集束している。したがって、画素ＰＸａからは、領域Ａ２の色と同色の光が反射される。レンズ５ｂは、第１直線偏光Ｌ１を画素ＰＸｂの領域Ａ１に集束している。したがって、画素ＰＸｂからは、領域Ａ１の色と同色の光が反射される。一方、液晶素子５０において、画素ＰＸｃと対向する領域には、レンズ５が形成されていない。この場合、図に示すように、入射光は屈折されることなく、画素ＰＸｃの全面、すなわち領域Ａ１乃至Ａ３を照射する。したがって、画素ＰＸｃからは、領域Ａ１乃至Ａ３と同色の光が混合されて反射される。
【００１７】
図３は、図２に示す画素ＰＸの構成例を示す平面図である。図３は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定されるＸ−Ｙ平面に平行な面を示している。図示した例では、画素ＰＸは、矩形状であり、第２方向Ｙに沿って延出した２つの辺ＥＹ１及びＥＹ２を有している。なお、画素ＰＸは、矩形以外の多角形状でもよく、円形又は楕円形状でもよい。
【００１８】
図３（ａ）示す構成例では、画素ＰＸは、第２方向Ｙに沿って延出した帯状の領域Ａ１乃至Ａ３を有している。領域Ａ１、Ａ２、及びＡ３は、第１方向Ｘに沿ってこの順で並んでいる。図示した例では、領域Ａ２は、第２方向Ｙにおいて画素ＰＸの略中央に位置している。領域Ａ２の幅ＷＡ２は、領域Ａ１の幅ＷＡ１及び領域Ａ３の幅ＷＡ３より小さい。また、幅ＷＡ１と幅ＷＡ２とはほぼ等しい。ここで、幅ＷＡ１、ＷＡ２、及びＷＡ３は、第１方向Ｘに沿った長さに相当する。一例では、領域Ａ１及びＡ３の色は、白であり、領域Ａ２の色は、黒である。
【００１９】
図３（ａ）において点線で囲まれた領域は、図２に示すレンズ５によって入射光が集束される集束領域ＦＡの一例を示している。集束領域ＦＡは、第２方向Ｙに沿って延出した帯状の領域である。このような集束領域ＦＡは、レンズ５として、例えば第２方向Ｙに沿って延出し画素ＰＸ側に凸面を有するシリンドリカルレンズを形成することで実現される。図示した例では、集束領域ＦＡは、領域Ａ１に位置している。集束領域ＦＡの第１方向Ｘの位置は、レンズ５の形状に応じて変えることができる。一例では、集束領域ＦＡの第１方向Ｘの幅ＷＦＡは、幅ＷＡ１、ＷＡ２、及びＷＡ３より小さい。このような条件においては、画素ＰＸは、白色又は黒色のいずれかを表示することができる。なお、幅ＷＦＡは、レンズ５の形状によって制御可能である。
【００２０】
図３（ｂ）に示す構成例は、領域Ａ１及びＡ３が複数の色を有している点で、図３（ａ）に示す構成例と相違している。領域Ａ１及びＡ３の色は、それぞれの領域において連続的に変化している。図示した例では、領域Ａ２を除き、辺ＥＹ１から辺ＥＹ２に亘って、色相Ｈの順に領域内の色が変化している。一例では、辺ＥＹ１近傍の色は、赤色であり、辺ＥＹ２近傍の色は、紫色である。また、領域Ａ１と領域Ａ２との境界Ｅ２１の近傍、及び、領域Ａ２と領域Ａ３との境界Ｅ２２の近傍の色は、緑である。このような画素ＰＸを用いることで、表示装置ＤＳＰのカラー表示が可能になる。
【００２１】
図４は、液晶素子５０の構成例を示す断面図である。
【００２２】
液晶素子５０は、第１基板５１と、第２基板５２と、第１液晶層５３と、第１制御電極Ｅ１と、第２制御電極Ｅ２とを備えている。図示した例では、第１制御電極Ｅ１は第１基板５１に設けられ、第２制御電極Ｅ２は第２基板５２に設けられているが、第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２がいずれも同一基板、つまり第１基板５１または第２基板５２に設けられてもよい。
【００２３】
第１基板５１は、絶縁基板５１１と、第１制御電極Ｅ１と、配向膜５１２と、給電線５１３とを備えている。第１制御電極Ｅ１は、絶縁基板５１１と第１液晶層５３との間に位置している。複数の第１制御電極Ｅ１は、有効領域５０Ａにおいて、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。一例では、第１制御電極Ｅ１の第１方向Ｘに沿った幅は、隣り合う第１制御電極Ｅ１の第１方向Ｘに沿った間隔と同等以下である。配向膜５１２は、第１制御電極Ｅ１を覆い、第１液晶層５３に接触している。給電線５１３は、有効領域５０Ａの外側の非有効領域５０Ｂに位置している。
【００２４】
第２基板５２は、絶縁基板５２１と、第２制御電極Ｅ２と、配向膜５２２とを備えている。第２制御電極Ｅ２は、絶縁基板５２１と第１液晶層５３との間に位置している。第２制御電極Ｅ２は、例えば、有効領域５０Ａの略全面に位置するとともに非有効領域５０Ｂにも延在した単一の平板電極である。第２制御電極Ｅ２は、有効領域５０Ａにおいて、第１液晶層５３を介して複数の第１制御電極Ｅ１と対向している。第２制御電極Ｅ２は、非有効領域５０Ｂにおいて給電線５１３と対向している。配向膜５２２は、第２制御電極Ｅ２を覆い、第１液晶層５３に接触している。
【００２５】
絶縁基板５１１及び５２１は、例えばガラス基板または樹脂基板である。第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成されている。配向膜５１２及び５２２は、例えば、水平配向膜であり、いずれも第１方向Ｘに沿って配向処理されている。
【００２６】
第１基板５１及び第２基板５２は、非有効領域５０Ｂにおいて、シール５４によって接着されている。シール５４は、導通材５５を備えている。導通材５５は、給電線５１３と第２制御電極Ｅ２との間に介在し、給電線５１３と第２制御電極Ｅ２とを電気的に接続している。
【００２７】
第１液晶層５３は、第１基板５１と第２基板５２との間に保持されている。第１液晶層５３は、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２は、第１液晶層５３にレンズ５を形成するための電圧を印加する。
【００２８】
制御部３は、第１液晶層５３に印加する電圧を制御する。制御部３は、第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２にそれぞれ供給する電圧を制御することにより、第１液晶層５３にレンズ５を形成したモードと、第１液晶層５３にレンズを形成しないモードとを切り替えることができる。また、制御部３は、第１制御電極Ｅ１の各々に供給する電圧を制御することにより、レンズ５の大きさや形状も自在に制御することができる。
【００２９】
図５は、第１液晶層５３に形成されるレンズ５を説明するための図である。図５においては、説明に必要な構成のみを図示している。ここでは、隣り合う第１制御電極Ｅ１１及びＥ１２に極性の異なる電圧が供給される場合について説明する。
【００３０】
一例では、第１液晶層５３は、上記の通り、正の誘電率異方性を有している。第１液晶層５３に含まれる液晶分子５３Ｍは、電界が形成されない状態ではその長軸が第１方向Ｘに沿うように初期配向しており、また、電界が形成された状態ではその長軸が電界に沿うように配向される。
【００３１】
一例では、第１制御電極Ｅ１１には６Ｖの電圧が供給され、第１制御電極Ｅ１２には、−６Ｖの電圧が供給され、第２制御電極Ｅ２には−６Ｖの電圧が供給される。第１制御電極Ｅ１１及びＥ１２の各々と第２制御電極Ｅ２とが対向する領域には、第３方向Ｚに沿った電界が形成されるため、液晶分子５３Ｍはその長軸が第３方向Ｚに沿うように配向する。第１制御電極Ｅ１１と第１制御電極Ｅ１２との間の領域には、第３方向Ｚに対して傾斜した電界が形成されるため、液晶分子５３Ｍはその長軸が第３方向Ｚに対して傾斜するように配向する。第１制御電極Ｅ１１と第１制御電極Ｅ１２との中間領域においては、第２方向Ｙに沿った電界は、ほとんど形成されない、あるいは、第１方向Ｘに沿った電界が形成されるため、液晶分子５３Ｍはその長軸が第１方向Ｘに沿うように配向する。
【００３２】
液晶分子５３Ｍは、屈折率異方性Δｎを有している。このため、第１液晶層５３は、液晶分子５３Ｍの配向状態に応じた屈折率分布を有する。あるいは、第１液晶層５３は、第１液晶層５３の第３方向Ｚに沿った厚さをｄとしたとき、Δｎ・ｄで表されるリタデーションの分布、または、位相分布を有する。なお、厚さｄは、一例では、１０μｍ〜１００μｍである。図中に点線で示したレンズ５は、このような屈折率分布、リタデーションの分布、または、位相分布によって形成されるものである。図示したレンズ５は、凸レンズとして機能する。
【００３３】
なお、本実施形態では、レンズ５を備える液晶素子５０の一例として、基板主面に沿ってほぼ水平に初期配向する第１液晶層５３と、基板主面と交差する方向に沿った電界とを組み合わせた方式について説明したが、これに限らない。例えば、基板主面とほぼ垂直に初期配向する液晶層が組み合わされてもよいし、基板主面に沿った電界と組み合わせてもよく、液晶層に印加される電界に応じて屈折率分布を可変する方式であれば、レンズ５を備える液晶素子が実現できる。ここでの基板主面とは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定されるＸ−Ｙ平面である。
【００３４】
図６は、図５に示すレンズ５の作用を説明するための図である。ここでは、光の進行方向が第３方向Ｚに沿う場合を示している。図６において、第１方向Ｘに沿った振動面を有する第１直線偏光Ｌ１を横ストライプの矢印で示し、第２方向Ｙに沿った振動面を有する第２直線偏光Ｌ２を斜めストライプの矢印で示している。光Ｌは、例えば、ランダムな振動面を有する自然光であり、絶縁基板５１１の外面５１１Ａから入射し、第１基板５１から第２基板５２に向かって進行するものとする。
【００３５】
レンズ５は、第１直線偏光Ｌ１及び第２直線偏光Ｌ２に対してそれぞれ異なる作用を有する。すなわち、レンズ５は、自然光Ｌのうち、第２直線偏光Ｌ２をほとんど屈折することなく透過し、第１直線偏光Ｌ１を屈折する。つまり、レンズ５は、主として第１直線偏光Ｌ１に対して集束作用を発揮する。
【００３６】
図７は、第１制御電極Ｅ１、第２制御電極Ｅ２、及び画素ＰＸの位置関係を示す平面図である。
【００３７】
第１制御電極Ｅ１は、対応する画素ＰＸに重なっている。図示した例では、画素ＰＸに対して７つの第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１７が割り当てられている。なお、画素ＰＸに割り当てられる第１制御電極Ｅ１の数は、これに限定されず、適宜に変更されてよい。
【００３８】
第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１７の各々は、例えば、第２方向Ｙに延出した帯状電極である。図示した例では、第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１７は、第１方向Ｘにほぼ等間隔に並んでいる。一例では、第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１７の第２方向Ｙに沿った長さＬＥ１は、画素ＰＸの第２方向Ｙに沿った長さＬＰＸより短く、且つ、第１制御電極Ｅ１１乃至１７は、そのすべてが画素ＰＸの領域内に位置している。なお、第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１７の形状及び配置は、これに限定されず、適宜に変更することができる。例えば、第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１７は、第１方向Ｘに延出した帯状電極であってもよいし、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにそれぞれ並んだ島状電極であってもよい。島状電極の形状は、四角形や六角形などの多角形、あるいは、後述する円形などである。
【００３９】
第２制御電極Ｅ２は、複数の画素ＰＸに亘って形成されている。図示した例では、第２制御電極Ｅ２は、四角形状の平板電極である。なお、図示した例では、画素ＰＸは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿ってマトリクス状に配置されているが、画素ＰＸの配置は適宜に変更することができる。
【００４０】
図８は、液晶素子５０におけるレンズ５の形成例を示す図である。第１基板５１は、第１方向Ｘにほぼ等間隔で並んだ第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１７を備えている。第２制御電極Ｅ２は、第１液晶層５３を挟んで、第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１７と対向している。図示した例では、第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１３は、画素ＰＸの領域Ａ１と対向し、第１制御電極Ｅ１４は、領域Ａ２と対向し、第１制御電極Ｅ１５乃至Ｅ１７は、領域Ａ３と対向している。
【００４１】
図８（ａ）は、第１制御電極Ｅ１４に関して第１方向Ｘに対称なレンズ５Ｍが形成されている様子を示している。レンズ５Ｍは、図の左側つまり第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１３と重なる領域５３１と、図の右側つまり第１制御電極Ｅ１５乃至Ｅ１７と重なる領域５３２とにおいて、等しい屈折率分布を有している。このようなレンズ５Ｍは、例えば、第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１７のそれぞれの電圧を６Ｖ、４Ｖ、２Ｖ、０Ｖ、−２Ｖ、−４Ｖ、−６Ｖに設定し、第２制御電極Ｅ２の電圧を−６Ｖに設定することで形成可能である。図示した例では、レンズ５Ｍは、入射光を第２領域Ａ２に集束している。
【００４２】
図８（ｂ）は、第１制御電極Ｅ１４に関して、第１方向Ｘに非対称なレンズ５Ｌが形成されている様子を示している。レンズ５Ｌは、領域５３１と領域５３２とにおいて、異なる屈折率分布を有している。このようなレンズ５Ｌは、例えば、第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１７のそれぞれの電圧を６Ｖ、３Ｖ、２Ｖ、１Ｖ、０Ｖ、−２Ｖ、−６Ｖに設定し、第２制御電極Ｅ２の電圧を−６Ｖに設定することで形成可能である。図示した例では、レンズ５Ｌは、入射光を領域Ａ１に集束している。
【００４３】
図８（ｃ）は、第１制御電極Ｅ１４に関して、第１方向Ｘに非対称なレンズ５Ｒが形成されている様子を示している。レンズ５Ｒは、領域５３１と領域５３２とにおいて、異なる屈折率分布を有している。このようなレンズ５Ｒは、例えば、第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１７のそれぞれの電圧を−６Ｖ、−２Ｖ、０Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、３Ｖ、６Ｖに設定し、第２制御電極Ｅ２の電圧を−６Ｖに設定することで形成可能である。図示した例では、レンズ５Ｒは、入射光を領域Ａ３に集束している。
【００４４】
本実施形態によれば、第１液晶層５３に形成されるレンズ５を用いて、光を画素ＰＸに集束することができる。さらに、レンズ５の形状は、第１制御電極Ｅ１及び第２制御電極Ｅ２に印加する電圧によって制御可能である。したがって、画素ＰＸ内の所望の領域に光を集束させることができ、画素ＰＸからの反射光によって画像を表示することができる。
【００４５】
また、反射光の色は、画素ＰＸを構成する材料によって調整することができる。したがって、反射光の色を容易に調整することができる。
【００４６】
［第２実施形態］
図９は、第２実施形態に係る表示装置ＤＳＰの構成例を示す図である。第２実施形態は、集光素子２が２つの液晶素子５０１及び５０２を有している点で第１実施形態と相違している。
【００４７】
集光素子２は、光学素子４、液晶素子５０１及び５０２、及び位相差板ＲＬを備えている。
【００４８】
液晶素子５０１及び５０２は、図４に示す液晶素子５０と同様の構成である。すなわち、液晶素子５０１は、第１基板５１、第２基板５２、第１液晶層５３、第１制御電極Ｅ１、及び第２制御電極Ｅ２を備えている。第１液晶層５３に形成されるレンズ５Ａは、第１直線偏光Ｌ１に対して集束作用を発揮する。液晶素子５０２は、液晶素子５０１と同様の構成であるが、Ｚ軸を回転軸として液晶素子５０１に対して９０°回転して配置されている。液晶素子５０２は、第３基板５１ｂ、第４基板５２ｂ、第２液晶層５３ｂ、第３制御電極Ｅ３、及び第４制御電極Ｅ４を備えている。第２液晶層５３ｂに形成されるレンズ５Ｂは、第２直線偏光Ｌ２に対して集束作用を発揮する。液晶素子５０１及び５０２は、いずれも制御部３によって制御される。本実施形態において、液晶素子５０１は、第１液晶素子に相当し、液晶素子５０２は、第２液晶素子に相当する。また、レンズ５Ａは、第１レンズに相当し、レンズ５Ｂは、第２レンズに相当する。
【００４９】
位相差板ＲＬは、液晶素子５０１と液晶素子５０２との間に位置している。位相差板ＲＬは、透過光に対して約λ／２の位相差を付与する。ここで、λは、透過光の波長である。
【００５０】
図１０は、図９に示す第１制御電極Ｅ１及び第３制御電極Ｅ３の配置例を示す斜視図である。
【００５１】
図示した例では、液晶素子５０１は、第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１５と、第２制御電極Ｅ２とを備えている。第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１５は、第２方向Ｙに延出し、第１方向Ｘに並んでいる。第２制御電極Ｅ２は、第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１５と対向した四角形の平板状電極である。液晶素子５０２は、第３制御電極Ｅ３１乃至Ｅ３５と、第４制御電極Ｅ４と備えている。第３制御電極Ｅ３１乃至Ｅ３５は、第１方向Ｘに延出し、第２方向Ｙに並んでいる。第４制御電極Ｅ４は、第３制御電極Ｅ３１乃至Ｅ３５と対向した四角形の平板状電極である。
【００５２】
このような構成例において、主として第１制御電極Ｅ１１乃至Ｅ１５にそれぞれ所定の電圧が供給されることによりレンズ５Ａが形成される。レンズ５Ａは、第２方向Ｙに延出し、第３方向Ｚに沿って上向きに突出した凸レンズである。また、主として第３制御電極Ｅ３１乃至Ｅ３５にそれぞれ所定の電圧が供給されることによりレンズ５Ｂが形成される。レンズ５Ｂは、第１方向Ｘに延出し、第３方向Ｚに沿って上向きに突出した凸レンズである。
【００５３】
ここで、図９及び図１０を参照しながら、第１直線偏光Ｌ１及び第２直線偏光Ｌ２を含む光が第３方向Ｚに沿って表示装置ＤＳＰへ入射する場合を説明する。集光素子２において、光学素子４は、入射光のうち第１直線偏光Ｌ１を透過する。光学素子４を透過した第１直線偏光Ｌ１は、レンズ５Ａによって屈折される。その後、第１直線偏光Ｌ１は、位相差板ＲＬを透過し、第２直線偏光Ｌ２に変換される。この第２直線偏光Ｌ２は、レンズ５Ｂによって屈折され、画素ＰＸ内の集束領域ＦＡに集束される。換言すると、光学素子４に入射した光は、レンズ５Ａによって第１方向Ｘに集束され、レンズ５Ｂによって第２方向Ｙに集束される。
【００５４】
図１１は、図１０に示すレンズ５Ａ及びレンズ５Ｂの集束作用を説明するための図である。ここでは、入射光は、第３方向Ｚに平行であるとする。また、レンズ５Ａ及び５Ｂが配置されない場合、すなわち入射光が平行光のまま画素ＰＸに到達した場合に、画素ＰＸにおいて入射光が照射する照射領域Ｂを一点鎖線で示している。図示した例では、照射領域Ｂは正方形であるが、照射領域Ｂの形状は、これに限定されない。
【００５５】
図中の点線で囲まれた領域は、第１直線偏光Ｌ１が平行光として入射した場合に、第１直線偏光Ｌ１がレンズ５Ａによって集束される集束領域ＦＡ１を示している。レンズ５Ａは、第１直線偏光Ｌ１を第１方向Ｘに集束する。したがって、集束領域ＦＡ１は、第２方向Ｙに延出した帯状の領域である。第１方向Ｘにおいて、集束領域ＦＡ１の幅Ｗ１Ｘは、照射領域の幅ＷＢＸより小さい。一方、第２方向Ｙにおいて、集束領域ＦＡ１の幅Ｗ１Ｙは、照射領域Ｂの幅ＷＢＹとほぼ等しい。幅Ｗ１Ｘ、及び集束領域ＦＡ１の第１方向Ｘの位置は、レンズ５Ａの形状によって制御可能である。
【００５６】
図中の細い実線で囲まれた領域は、第２直線偏光Ｌ２が平行光として入射した場合に、第２直線偏光Ｌ２がレンズ５Ｂによって集束される集束領域ＦＡ２を示している。レンズ５Ｂは、第２直線偏光Ｌ２を第２方向Ｙに集束する。したがって、集束領域ＦＡ２は、第１方向Ｘに延出した帯状の領域である。第２方向Ｙにおいて、集束領域ＦＡ２の幅Ｗ２Ｙは、幅ＷＢＹより小さい。一方、第１方向Ｘにおいて、集束領域ＦＡ２の幅Ｗ２Ｘは、幅ＷＢＸとほぼ等しい。幅Ｗ２Ｙ、及び集束領域ＦＡ２の第２方向Ｙの位置は、レンズ５Ｂの形状によって制御可能である。
【００５７】
図において斜線を付した領域は、集光素子２に入射した光が、レンズ５Ａ及びレンズ５Ｂによって集束される集束領域ＦＡを示している。集束領域ＦＡは、集束領域ＦＡ１と集束領域ＦＡ２とが重なる領域に相当する。集束領域ＦＡの第１方向Ｘの幅は、幅Ｗ１Ｘであり、集束領域ＦＡの第２方向Ｙの幅は、幅Ｗ２Ｙである。集束領域ＦＡは、レンズ５Ａ及びレンズ５Ｂの形状を調整することで、画素ＰＸ内の任意の位置に設定することができる。すなわち、集束領域ＦＡの第１方向Ｘの位置は、レンズ５Ａによって制御され、集束領域ＦＡの第２方向Ｙの位置は、レンズ５Ｂによって制御できる。なお、図示した例では、集束領域ＦＡは矩形状であるが、これに限定されない。集束領域ＦＡの形状は、Ｘ−Ｙ平面における入射光の形状、及びレンズ５Ａ及び５Ｂの形状によって制御される。
【００５８】
図１２は、図１０に示す画素ＰＸの構成例を示す平面図である。
【００５９】
一例では、画素ＰＸは、矩形状である。画素ＰＸは、円形状の色領域ＡＣと、色領域ＡＣを囲む周辺領域ＡＢとを有している。色領域ＡＣは、複数の色を有している。周辺領域ＡＢの色は、一例では黒である。なお、画素ＰＸ及び色領域ＡＣの形状は、図示した例に限定されず、適宜に変更されてよい。
【００６０】
図１２は、色領域ＡＣの中心から第２方向Ｙに沿って延出した線Ｌ０と、線Ｌ０に関して６０°、１２０°、１８０°、２４０°、及び３００°回転して配置された線Ｌ６０、Ｌ１２０、Ｌ１８０、Ｌ２４０、及びＬ３００とを示している。ここでは、線Ｌ０、Ｌ６０、Ｌ１２０、Ｌ１８０、Ｌ２４０、及びＬ３００近傍の領域を、それぞれ領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、及びＡ６と規定する。領域Ａ１乃至Ａ６は、円Ｃａの周上に配置されている。図示した例では、円Ｃａは、例えば線Ｌ０と線Ｌ６０とが交わる点ＰＣａを中心とする円である。本実施形態において、領域Ａ１は、第１領域に相当し、領域Ａ２は、第２領域に相当し、円Ｃａは、第１円に相当する。
【００６１】
図示した例では、色領域ＡＣにおいて、色相Ｈは、周方向に沿って連続的に変化している。換言すると、領域Ａ１乃至Ａ６の色は、色相Ｈの順に変化している。一例では、領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、及びＡ６の色は、それぞれ赤、黄、緑、シアン、青、マゼンタである。さらに、各領域Ａ１乃至Ａ６において、動径方向すなわち色領域ＡＣの中心から周へ向かう方向に沿って彩度Ｓが大きくなっている。図１２では、色領域ＡＣの中心における彩度Ｓを０とし、周における彩度を１としている。ここでは、彩度Ｓが０とは、白色に相当する。なお、図示した例では、上述の円Ｃａは、彩度Ｓが０の点を中心とし、彩度Ｓが０．５の点を通っている。図９及び図１０を参照して説明したように、集束領域ＦＡの位置を制御することで、各画素ＰＸにおいて任意の色相Ｈ及び彩度Ｓを表示することができる。
【００６２】
本実施形態によれば、集光素子２は、入射光を第１方向Ｘに集束するレンズ５Ａと、入射光を第２方向Ｙに集束するレンズ５Ｂとを備えている。したがって、集束領域ＦＡの位置を第１方向Ｘだけでなく第２方向Ｙにも制御することができる。また、このような構成を用いることで、表示装置ＤＳＰに、２つのパラメータ例えば色相Ｈと彩度Ｓとを有する画素ＰＸを適用することができる。したがって、表示品位を向上することができる。
【００６３】
［第３実施形態］
図１３は、第３実施形態に係る表示装置ＤＳＰの構成例を示す斜視図である。第３実施形態は、液晶素子５０が備えるレンズ５が円形である点で、第１実施形態と相違している。
【００６４】
本実施形態において、画素ＰＸは、色が異なる複数の領域を有している。図示した例では、画素ＰＸは、領域Ａ１乃至Ａ６を有している。領域Ａ１乃至Ａ６は、点ＰＣｂを中心とする円Ｃｂの周上に位置している。液晶素子５０が有する第１制御電極Ｅ１は、円形状に配置されている。図示した例では、第１制御電極Ｅ１は、点ＰＣｃを中心とする円Ｃｃの周上に位置している。点ＰＣｂと点ＰＣｃとは、第３方向Ｚに重なっている。換言すると、円Ｃｃは、Ｘ−Ｙ平面において、円Ｃｂと同心の円である。このような第１制御電極Ｅ１に電圧を印加することによって、円形のレンズ５が形成される。
【００６５】
図１４は、図１３に示す画素ＰＸの配置例を示す平面図である。
【００６６】
図示した例では、構造体１は、画素ＰＸ１乃至ＰＸ４を備えている。画素ＰＸ１と画素ＰＸ２、及び画素ＰＸ３と画素ＰＸ４は、それぞれ第２方向Ｙに沿って並んでいる。また、画素ＰＸ１と画素ＰＸ３、及び画素ＰＸ２と画素ＰＸ４は、それぞれ第１方向Ｘに沿って並んでいる。
【００６７】
画素ＰＸ１は、領域Ａ１１乃至Ａ１７を有している。領域Ａ１１乃至Ａ１６は、環状に配置され、この順で時計回りに並んでいる。領域Ａ１７は、領域Ａ１１乃至Ａ１６に囲まれている。領域Ａ１１は、画素ＰＸ１の第１方向Ｘの一端、すなわち画素ＰＸ３から離間する側に位置している。領域Ａ１１と領域Ａ１４とは、領域Ａ１７を間に挟み、第１方向Ｘに対向している。領域Ａ１２と領域Ａ１５、及び領域Ａ１３と領域Ａ１６は、それぞれ領域Ａ１７を間に挟み、第１方向Ｘと交差する方向に対向している。
【００６８】
領域Ａ１１乃至Ａ１７は、同一の形状であり、等しい面積を有している。なお、領域Ａ１１乃至Ａ１７は、形状及び面積が異なっていてもよい。一例では、領域Ａ１１乃至Ａ１７は、六角形状である。ここでは、領域Ａ１７を例としてその構成を説明する。領域Ａ１７は、辺Ｓ１乃至Ｓ６を有している。辺Ｓ１乃至Ｓ６は、それぞれ領域Ａ１１乃至Ａ１６と領域Ａ１７との境界に相当する。辺Ｓ１と辺Ｓ４とは、第２方向Ｙに沿って延出し、第１方向Ｘに対向している。辺Ｓ２と辺Ｓ５、及び辺Ｓ３と辺Ｓ６は、それぞれ平行に対向している。辺Ｓ１と辺Ｓ４とは、等しい長さＬＳ１を有し、辺Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５及びＳ６は、等しい長さＬＳ２を有している。図示した例では、長さＬＳ１は、長さＬＳ２より大きい。なお、長さＬＳ１は、長さＬＳ２と同等でもよく、長さＬＳ２より小さくても良い。
【００６９】
図示した例では、領域Ａ１１乃至Ａ１６は、円Ｃ１の周と重なっている。ここで、円Ｃ１は、領域Ａ１７の中心Ｐ１７を中心とする円である。中心Ｐ１７は、領域Ａ１７の対向する頂点を結んだ直線ＬＬ１及びＬＬ２の交点に相当する。なお、円Ｃ１の中心は、領域Ａ１７内に位置していればよく、中心Ｐ１７からずれていてもよい。
【００７０】
画素ＰＸ２乃至ＰＸ４は、画素ＰＸ１と同様の構成を有している。すなわち、画素ＰＸ２は、領域Ａ２１乃至Ａ２７を有している。領域Ａ２１乃至Ａ２６は、領域Ａ２７の中心Ｐ２７を中心とする円Ｃ２の周と重なっている。画素ＰＸ３は、領域Ａ３１乃至Ａ３７を有している。領域Ａ３１乃至Ａ３６は、領域Ａ３７の中心Ｐ３７を中心とする円Ｃ３の周と重なっている。画素ＰＸ４は、領域Ａ４１乃至Ａ４７を有している。領域Ａ４１乃至Ａ４６は、領域Ａ４７の中心Ｐ４７を中心とする円Ｃ４の周と重なっている。
【００７１】
画素ＰＸ１乃至ＰＸ４の各領域は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに隣り合う２つの画素ＰＸによって共有されている。例えば画素ＰＸ１の領域Ａ１２及びＡ１３は、第２方向Ｙに隣接する画素ＰＸ２と共有されており、画素ＰＸ２の領域Ａ２６及びＡ２５に相当する。画素ＰＸ１の領域Ａ１４は、第１方向Ｘに隣接する画素ＰＸ３と共有されており、画素ＰＸ３の領域Ａ３１に相当する。
【００７２】
次に、各画素ＰＸにおける色の配置について説明する。以下では、領域Ａ１２と領域Ａ１３との境界に相当する辺を辺ＳＡとする。また、第１方向Ｘに沿って延出し、辺ＳＡの中点ＰＳＡを通る直線を線Ｌ３と規定する。第２方向Ｙに沿って延出し、辺ＳＡと重なる直線を線Ｌ４と規定する。
【００７３】
画素ＰＸ１において、領域Ａ１１乃至Ａ１６の色は、互いに異なっており、色相順に並んでいる。一例では、領域Ａ１１の色は、緑であり、領域Ａ１２の色は、黄であり、領域Ａ１３の色は、赤であり、領域Ａ１４の色は、マゼンタであり、領域Ａ１５の色は、青であり、領域Ａ１６の色は、シアンである。
【００７４】
画素ＰＸ２において、領域Ａ２１乃至Ａ２７の色は、線Ｌ３に関して、画素ＰＸ１と線対称に配置されている。すなわち、領域Ａ２１から領域Ａ２６に亘って、緑、シアン、青、マゼンタ、赤、黄がこの順で時計回りに配置されている。画素ＰＸ３において、領域Ａ３１乃至Ａ３７の色は、線Ｌ４に関して、画素ＰＸ２と線対称に配置されている。すなわち、領域Ａ３１から領域Ａ３６に亘って、マゼンタ、青、シアン、緑、黄、赤がこの順で時計回りに配置されている。画素ＰＸ４において、領域Ａ４１乃至Ａ４７の色は、線Ｌ４に関して、画素ＰＸ１と線対称に配置されている。すなわち、領域Ａ４１から領域Ａ４６に亘って、マゼンタ、赤、黄、緑、シアン、青がこの順で時計回りに配置されている。領域Ａ１７、Ａ２７、Ａ３７、及びＡ４７の色は、黒である。
【００７５】
図１５は、図１３に示す第１制御電極の配置例を示す平面図である。
【００７６】
液晶素子５０は、第１制御電極からなる電極群ＥＧ１乃至ＥＧ４を備えている。電極群ＥＧ１乃至ＥＧ４は、画素ＰＸ１乃至ＰＸ４とそれぞれ対向している。電極群ＥＧ１乃至ＥＧ４は、同一の構成を有している。以下では、電極群ＥＧ１を例としてその構成を説明する。
【００７７】
電極群ＥＧ１は、外側電極ＯＥ（ＯＥ１１、ＯＥ１２、ＯＥ１３、ＯＥ１４、ＯＥ１５、ＯＥ１６）と、内側電極ＩＥ（ＩＥ１１、ＩＥ１２、ＩＥ１３、ＩＥ１４、ＩＥ１５、ＩＥ１６）とを有している。図示した例では、外側電極ＯＥと内側電極ＩＥとは、Ｘ−Ｙ平面において対向している。また、外側電極ＯＥと内側電極ＩＥとは、それぞれ画素ＰＸ１の対応する領域と重なっている。すなわち、外側電極ＯＥ１１乃至ＯＥ１６、及び内側電極ＩＥ１１乃至ＩＥ１６は、領域Ａ１２乃至Ａ１６とそれぞれ重なっている。図示した例では、内側電極ＩＥ１１乃至ＩＥ１６は、領域Ａ１７とも重なっている。
【００７８】
一例では、外側電極ＯＥは、円Ｃ１の周上に位置している。なお、外側電極ＯＥは、円Ｃ１と同心すなわち中心Ｐ１７を中心とする他の円の周上に位置していてもよい。図示した例では、外側電極ＯＥ１１は、第１方向Ｘに沿って延出した帯状であり、第１方向Ｘの両端部が円Ｃ１の中心Ｐ１７へ向かって屈曲している。外側電極ＯＥ２乃至ＯＥ６も同様の形状を有しているが、中心Ｐ１７に関して、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°それぞれ回転して配置されている。内側電極ＩＥは、中心Ｐ１７を中心とし、円Ｃ１より半径の小さい円Ｃｉ１の周上に位置している。内側電極ＩＥの形状は、外側電極と同様である。
【００７９】
本実施形態において、図１３に示す円Ｃｂと図１４に示す円Ｃ１は、第１円に相当する。図１３に示す円Ｃｃと図１５に示す円Ｃｉ１は、第２円に相当する。また、領域Ａ１及び領域Ａ１１は、第１領域に相当し、領域Ａ２及び領域Ａ１２は、第２領域に相当する。なお、本実施形態において、「周上」とは、外側電極ＯＥ及び内側電極ＩＥの少なくとも一部が円周と重なっていることを意味する。
【００８０】
電極群ＥＧ１は、第２方向Ｙに隣接する電極群ＥＧ２及び第１方向Ｘに隣接する電極群ＥＧ３と外側電極ＯＥの一部を共有している。すなわち、外側電極ＯＥ１２は、電極群ＥＧ２の外側電極ＯＥ２６と一体的に形成されている。外側電極ＯＥ１３は、電極群ＥＧ２の外側電極ＯＥ２５と一体的に形成されている。外側電極ＯＥ１４は、電極群ＥＧ３の外側電極ＯＥ３１と一体的に形成されている。なお、これらの外側電極は、個別に形成され、電気的に接続されてもよい。
【００８１】
図１６は、液晶素子５０におけるレンズ５の形成例を示す図である。図１６は、図１５に示すＡ−Ｂ線、Ｃ−Ｄ線、及びＥ−Ｆ線のいずれかに沿った断面を示している。液晶素子５０は、外側電極ＯＥＬ及びＯＥＲと、内側電極ＩＥＬ及びＩＥＲとを有している。画素ＰＸ１は、領域ＡＬ及びＡＲと、領域ＡＬと領域ＡＲとの間に位置する領域Ａ１７とを有している。領域Ａ１７の色は、上述したように黒である。図１６がＡ−Ｂ線に沿った断面であるとき、領域ＡＬの色は緑であり、領域ＡＲの色はマゼンタである。図１６がＣ−Ｄ線に沿った断面であるとき、領域ＡＬの色は黄であり、領域ＡＲの色は青である。図１６がＥ−Ｆ線に沿った断面であるとき、領域ＡＬの色はシアンであり、領域ＡＲの色は赤である。
【００８２】
図１６（ａ）に示す例では、対称なレンズ５Ｍが形成されている。レンズ５Ｍは、図の左側つまり領域ＡＬと対向する領域５３１と、図の右側つまり領域ＡＲと対向する領域５３２とにおいて、等しい屈折率分布を有している。このようなレンズ５Ｍは、例えば、外側電極ＯＥＬ及びＯＥＲの電圧を６Ｖ及び−６Ｖにそれぞれ設定し、内側電極ＩＥＬ及びＩＥＲのそれぞれの電圧を２Ｖ及び−２Ｖにそれぞれ設定し、第２制御電極Ｅ２の電圧を−６Ｖに設定することで形成可能である。図示した例では、レンズ５Ｍは、入射光を領域Ａ１７に集束している。
【００８３】
図１６（ｂ）に示す例では、非対称なレンズ５Ｌが形成されている。レンズ５Ｌは、領域５３１と、領域５３２とにおいて、異なる屈折率分布を有している。このようなレンズ５Ｌは、例えば、外側電極ＯＥＬ及びＯＥＲの電圧を６Ｖ及び−６Ｖにそれぞれ設定し、内側電極ＩＥＬを０Ｖに設定し、内側電極ＩＥＲの電圧を−３Ｖに設定し、第２制御電極Ｅ２の電圧を−６Ｖに設定することで形成可能である。図示した例では、レンズ５Ｌは、入射光を領域ＡＬに集束している。
【００８４】
図１６（ｃ）に示す例では、非対称なレンズ５Ｒが形成されている。レンズ５Ｒは、領域５３１と、領域５３２とにおいて、異なる屈折率分布を有している。このようなレンズ５Ｒは、例えば、外側電極ＯＥＬ及びＯＥＲの電圧を６Ｖ及び−６Ｖにそれぞれ設定し、内側電極ＩＥＬを３Ｖに設定し、内側電極ＩＥＲの電圧を０Ｖに設定し、第２制御電極Ｅ２の電圧を−６Ｖに設定することで形成可能である。図示した例では、レンズ５Ｒは、入射光を屈折し、領域ＡＲに集束している。
【００８５】
本実施形態によれば、電極群ＥＧを用いて円形のレンズ５を形成することで、１つのレンズ５のみで、Ｘ−Ｙ平面において集束位置を第１方向Ｘだけでなく第２方向Ｙにも制御することができる。したがって、表示装置ＤＳＰの薄型化が可能になる。
【００８６】
さらに、本実施形態によれば、隣り合う画素ＰＸは、同一色の領域を共有している。このような構成にすることで、第１制御電極Ｅ１の数を減らすことができる。さらに、電極を共有することで、非有効エリアを減らすことができる。
【００８７】
図１７は、液晶素子５０の他の構成例を示す平面図である。図１７に示す構成例は、液晶素子５０が遮光体６を備えている点で図１５に示す構成例と相違している。
【００８８】
遮光体６は、隣り合う電極群ＥＧの間に位置し、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿ってマトリクス状に配置されている。すなわち、遮光体６は、４つの電極群ＥＧによって囲まれた領域Ｒ１のすべてを覆っている。領域Ｒ１は、レンズ５が形成されない領域である。図において、領域Ｒ１には斜線が付されている。一例では、遮光体６は、４辺の長さが等しい矩形状である。図示した例では、遮光体６は、領域Ｒ１と重なるとともに、外側電極ＯＥ１３、ＯＥ１４、ＯＥ３２、及びＯＥ２４と重なっている。
【００８９】
本構成例によれば、領域Ｒ１と重なる遮光体６を設けることで、レンズ５によって集束されない光が画素ＰＸに到達することを防ぐことができる。したがって、意図しない色の反射光を抑制することができ、表示品位を向上することができる。
【００９０】
図１８は、図１７に示す遮光体６の他の配置例を示す平面図である。図１８は、遮光体６が構造体１に設けられている点で、図１７に示す配置例と相違している。構造体１において、遮光体６は、図１７に示す領域Ｒ１と対応する領域に配置されている。すなわち、遮光体６は、中点ＰＳＡ近傍の領域と重なっている。図示した例では、遮光体６は、領域Ａ１３、Ａ１４、Ａ３２、及びＡ２４の一部と重なっている。
【００９１】
本構成例よっても、図１７に示す構成例と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
図１９は、画素ＰＸの他の構成例を示す平面図である。図１９に示す構成例は、画素ＰＸを構成する各領域が最密充填で配置されている点で、図１４に示す構成例と相違している。画素ＰＸ１と画素ＰＸ２、及び画素ＰＸ３と画素ＰＸ４とは、第１方向Ｘに並んでいるが、画素ＰＸ１と画素ＰＸ３、及び画素ＰＸ２と画素ＰＸ４とは、第２方向Ｙから傾いて並んでいる。本実施形態において、領域Ａ１１乃至Ａ４７は、正六角形であり、長さＬＳ１と長さＬＳ２とは、等しい。
【００９３】
図１９に示す構成例では、各領域は、３つの画素ＰＸによって共有される。例えば画素ＰＸ１の領域Ａ１３は、画素ＰＸ２及びＰＸ４に共有されており、画素ＰＸ２の領域Ａ２５、及び画素ＰＸ４の領域Ａ４１に相当する。画素ＰＸ１の領域Ａ１４は、画素ＰＸ３及びＰＸ４に共有されており、画素ＰＸ３の領域Ａ３２、及び画素ＰＸ４の領域Ａ４６に相当する。なお、例えば画素ＰＸ１において、領域Ａ１１乃至Ａ１６の色が色相順に配置された場合、画素ＰＸ２乃至ＰＸ４において各領域の色は、色相順に並ばない。
【００９４】
図２０は、図１９に示す構成例における電極群ＥＧの配置例を示す平面図である。
【００９５】
電極群ＥＧ１乃至ＥＧ４は、画素ＰＸ１乃至ＰＸ４とそれぞれ対向している。電極群ＥＧ１乃至ＥＧ４それぞれの構成は、図１５に示す構成と同一である。ただし、本配置例において、隣接した３つの電極群ＥＧは、外側電極ＯＥの一部を共有している。例えば、電極群ＥＧ１の外側電極ＯＥ１３は、電極群ＥＧ２外側電極ＯＥ２５、及び電極群ＥＧ４の外側電極ＯＥ４１と一体的に形成されている。また、電極群ＥＧ１の外側電極ＯＥ１４は、電極群ＥＧ３の外側電極ＯＥ３２、及び電極群ＥＧ４の外側電極ＯＥ４６と一体的に形成されている。なお、これらの外側電極は、個別に形成され、電気的に接続されてもよい。
【００９６】
本構成例において、遮光体６は、３つの電極群によって囲まれた領域Ｒ２と重なっている。領域Ｒ２は、レンズ５が形成されない領域である。図において、領域Ｒ２に斜線が付されている。領域Ｒ２の面積は、領域Ｒ１の面積より小さい。遮光体６は、領域Ｒ２のすべてを覆っている。一例では、遮光体６は、正三角形状である。図示した例では、遮光体６は、領域Ｒ２と重なるとともに、外側電極ＯＥ１４、ＯＥ３２、及びＯＥ４６とも重なっている。なお、上述したように、遮光体６は、構造体１の領域Ｒ２と対応する領域に設けられていてもよい。
【００９７】
本構成例によれば、領域Ｒ２の面積が領域Ｒ１の面積より小さいため、レンズ５によって集束されない光の割合を小さくすることができる。したがって、入射光の利用効率を向上することができる。
【００９８】
図２１は、画素ＰＸの他の配置例を示す平面図である。図２１に示す構成例は、画素ＰＸが３つの領域Ａ１１乃至Ａ１４を有している点で、図１９に示す構成例と相違している。
【００９９】
図示した例では、画素ＰＸ１は、円形である。領域Ａ１１乃至Ａ１３は、略扇形状であり、ほぼ等しい面積を有している。領域Ａ１４は、円形であり、画素ＰＸ１の略中央に位置している。画素ＰＸ２乃至ＰＸ４も、画素ＰＸ１と同様の構成を有している。一例では、領域Ａ１１、Ａ２１、Ａ３１、及びＡ４１の色は赤であり、領域Ａ１２、Ａ２２、Ａ３２、及びＡ４２の色は青であり、領域Ａ１３、Ａ２３、Ａ３３、及びＡ４３の色は緑であり、領域Ａ１４、Ａ２４、Ａ３４、及びＡ４４の色は黒である。このような画素ＰＸにおいても、図２０に示す電極群ＥＧを適用することができる。
【０１００】
本構成例においても、図１９に示す構成例と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
［第４実施形態］
図２２は、第４実施形態に係る表示装置ＤＳＰが備える光学素子４の構成例を示す断面図である。第４実施形態は、光学素子４が直線偏光の振動面を変換する機能を有している点で、第１実施形態と相違している。すなわち、光学素子４は、第１直線偏光Ｌ１を透過するとともに、第２直線偏光Ｌ２を第１直線偏光Ｌ１に変換して透過する。
【０１０２】
光学素子４は、液晶素子４０、変調素子ＭＤを備えている。
【０１０３】
液晶素子４０は、第５基板４１と、第６基板４２と、液晶層４３と、第５制御電極Ｅ５と、第６制御電極Ｅ６と、を備えている。図示した例では、第５制御電極Ｅ５は第５基板４１に設けられ、第６制御電極Ｅ６は第６基板４２に設けられているが、第５制御電極Ｅ５及び第６制御電極Ｅ６がいずれも同一基板、つまり第５基板４１または第６基板４２に設けられてもよい。
【０１０４】
第５基板４１は、絶縁基板４１１と、第５制御電極Ｅ５と、配向膜４１２と、を備えている。第５制御電極Ｅ５は、絶縁基板４１１と液晶層４３との間に位置している。第５制御電極Ｅ５は、一例では、絶縁基板４１１の略全面に位置した単一の平板電極である。配向膜４１２は、第５制御電極Ｅ５を覆い、液晶層４３に接触している。第６基板４２は、絶縁基板４２１と、第６制御電極Ｅ６と、配向膜４２２とを備えている。第６制御電極Ｅ６は、絶縁基板４２１と液晶層４３との間に位置している。複数の第６制御電極Ｅ６は、第２方向Ｙに間隔を置いて並んでいる。配向膜４２２は、第６制御電極Ｅ６を覆い、液晶層４３に接触している。
【０１０５】
絶縁基板４１１及び４２１は、例えばガラス基板または樹脂基板である。第５制御電極Ｅ５及び第６制御電極Ｅ６は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成されている。第５制御電極Ｅ５は、図７に示す第２制御電極Ｅ２と同様に、四角形状の平板電極である。第６制御電極Ｅ６は、図７に示す第１制御電極Ｅ１と同様に、帯状電極である。ただし、第６制御電極Ｅ６は、第１方向Ｘに沿って延出している。配向膜４１２及び４２２は、例えば、水平配向膜である。一例では、配向膜４１２及び４２２は、第２方向Ｙに沿って配向処理されている。液晶層４３は、第５基板４１と第６基板４２との間に保持されている。液晶層４３は、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。第５制御電極Ｅ５及び第６制御電極Ｅ６は、液晶層４３にレンズ４Ａを形成するための電圧を印加する。
【０１０６】
変調素子ＭＤは、液晶層４３に形成されるレンズ４Ａと対向している。変調素子ＭＤは、入射光に対して位相差を付与する変調部ＭＡ、及び、入射光をほとんど変調せずに透過する無変調部ＮＭＡを備えている。図において、変調部ＭＡには、斜線が付されている。変調部ＭＡは、透過光に約λ／２の位相差を付与する。ここで、λは、入射光の波長である。このような変調部ＭＡは、入射光が直線偏光である場合に、その偏光面を約９０°回転させる機能を有する。
【０１０７】
図示した例では、変調部ＭＡと無変調部ＮＭＡとは、第２方向Ｙに沿って交互に並んでいる。さらに、変調部ＭＡは、レンズ４Ａによって光が集束される位置に配置されている。変調部ＭＡの第２方向Ｙの幅Ｗ１は、無変調部ＮＭＡの第２方向Ｙの幅Ｗ２より小さい。また、幅Ｗ１は、レンズ４Ａの第２方向Ｙの幅Ｗ３より小さい。ここで、幅Ｗ３は、レンズ４Ａを形成する複数の第６制御電極Ｅ６のうち、レンズ４Ａの第２方向Ｙの両端に位置する第６制御電極Ｅ６の間隔に相当する。このような変調素子ＭＤは、一例では、部分的に位相差を付与する位相差フィルムを用いて実現される。変調素子ＭＤが位相差フィルムである場合、変調素子ＭＤは、単一のフィルムであってもよいし、無変調部ＮＭＡに開口部を有するフィルムであってもよい。なお、後述するように、変調素子ＭＤは、部分的に位相差を制御可能な液晶素子によって構成されてもよい。
【０１０８】
液晶素子４０に入射する光のうち、第２直線偏光Ｌ２は、図の左側に示すように、レンズ４Ａによって集束され、変調素子ＭＤに入射する。第２直線偏光Ｌ２は、そのほとんどすべてが変調部ＭＡに入射し、第１直線偏光Ｌ１に変換される。つまり、光学素子４に入射した第２直線偏光Ｌ２は、第１直線偏光Ｌ１に変換され、変調素子ＭＤを透過する。
【０１０９】
一方、液晶素子４０に入射する光のうち、第１直線偏光Ｌ１は、図の右側に示すように、レンズ４Ａによってほとんど集束されずに変調素子ＭＤに入射する。第１直線偏光Ｌ１は、変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡに入射する。上記のとおり、無変調部ＮＭＡは、変調部ＭＡより大きいため、変調素子ＭＤに入射した光のうち、無変調部ＮＭＡに入射した光は、変調部ＭＡに入射した光より多い。つまり、変調素子ＭＤに入射した第１直線偏光Ｌ１のほとんどは、無変調部ＮＭＡで変調されることなく偏光面を維持した状態で透過する。変調素子ＭＤに入射した第１直線偏光Ｌ１の一部は、変調部ＭＡに入射し、第２直線偏光Ｌ２に変換される。このように、液晶素子４０に入射した第１直線偏光Ｌ１は、そのほとんどが第１直線偏光Ｌ１のまま変調素子ＭＤを透過する。
【０１１０】
図２３は、図２２に示す変調素子ＭＤの構成例を示す断面図である。ここでは、変調素子ＭＤが液晶素子によって構成される場合について説明する。このような変調素子ＭＤは、変調制御部ＭＣＴによって制御される。
【０１１１】
変調素子ＭＤは、第７基板６１と、第８基板６２と、液晶層６３と、第７制御電極Ｅ７と、第８制御電極Ｅ８と、を備えている。図示した例では、第７制御電極Ｅ７は第７基板６１に設けられ、第８制御電極Ｅ８は第８基板６２に設けられているが、第７制御電極Ｅ７及び第８制御電極Ｅ８がいずれも同一基板、つまり第７基板６１または第８基板６２に設けられてもよい。
【０１１２】
第７基板６１は、透明な絶縁基板６１１と、第７制御電極Ｅ７と、配向膜６１２と、給電線６１３とを備えている。第７制御電極Ｅ７は、絶縁基板６１１と液晶層６３との間に位置している。複数の第７制御電極Ｅ７は、有効領域６０Ａにおいて、第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。一例では、第７制御電極Ｅ７の第２方向Ｙに沿った幅は、隣り合う第７制御電極Ｅ７の第２方向Ｙに沿った間隔より大きい。配向膜６１２は、第７制御電極Ｅ７を覆い、液晶層６３に接触している。給電線６１３は、有効領域６０Ａの外側の非有効領域６０Ｂに位置している。
【０１１３】
第８基板６２は、透明な絶縁基板６２１と、第８制御電極Ｅ８と、配向膜６２２とを備えている。第８制御電極Ｅ８は、絶縁基板６２１と液晶層６３との間に位置している。第８制御電極Ｅ８は、例えば、有効領域６０Ａの略全面に位置するとともに非有効領域６０Ｂにも延出した単一の平板電極である。第８制御電極Ｅ８は、有効領域６０Ａにおいて、液晶層６３を介して第７制御電極Ｅ７と対向している。第８制御電極Ｅ８は、非有効領域６０Ｂにおいて給電線６１３と対向している。配向膜６２２は、第８制御電極Ｅ８を覆い、液晶層６３に接触している。
【０１１４】
絶縁基板６１１及び６２１は、例えばガラス基板または樹脂基板である。第７制御電極Ｅ７及び第８制御電極Ｅ８は、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電材料によって形成されている。第７制御電極Ｅ７は、図７に示す第１制御電極Ｅ１と同様に、帯状電極である。ただし、第７制御電極Ｅ７は、第１方向Ｘに沿って延出している。第８制御電極Ｅ８は、図７に示す第２制御電極Ｅ２と同様に、四角形状の平板電極である。配向膜６１２及び６２２は、例えば、水平配向膜である。一例では、配向膜６１２は第２方向Ｙに沿って配向処理され、配向膜６２２は第１方向Ｘに沿って配向処理されている。
【０１１５】
第７基板６１及び第８基板６２は、非有効領域６０Ｂにおいて、シール６４によって接着されている。シール６４は、導通材６５を備えている。導通材６５は、給電線６１３と第８制御電極Ｅ８との間に介在し、給電線６１３と第８制御電極Ｅ８とを電気的に接続している。
【０１１６】
液晶層６３は、第７基板６１と第８基板６２との間に保持されている。液晶層６３は、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。第７制御電極Ｅ７及び第８制御電極Ｅ８は、図２２に示す変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡを形成するための電圧を液晶層６３に印加する。
【０１１７】
変調制御部ＭＣＴは、液晶層６３に印加する電圧を制御する。変調制御部ＭＣＴは、第７制御電極Ｅ７及び第８制御電極Ｅ８にそれぞれ供給する電圧を制御することにより、液晶層６３に変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡを形成することができる。また、変調制御部ＭＣＴは、第７制御電極Ｅ７の各々に供給する電圧を制御することにより、変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡの形成位置を制御することができる。また、変調制御部ＭＣＴは、第７制御電極Ｅ７の各々に供給する電圧を制御することにより、変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡの大きさを自在に制御することができる。
【０１１８】
図２４は、変調素子ＭＤに形成される変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡを示す図である。図２４においては、説明に必要な構成のみを図示している。ここでは、第２方向Ｙに並んだ複数の第７制御電極Ｅ７１乃至Ｅ７５のうち、第７制御電極Ｅ７１、Ｅ７３、Ｅ７５に第８制御電極Ｅ８とは異なる電圧が供給される場合について説明する。
【０１１９】
一例では、第７制御電極Ｅ７１、Ｅ７３、Ｅ７５の電圧が６Ｖであり、第７制御電極Ｅ７２及びＥ７４と第８制御電極Ｅ８の電圧が０Ｖである。また、液晶層６３は、上記の通り、正の誘電率異方性を有している。液晶層６３に含まれる液晶分子６３Ｍは、電界が形成されない状態では９０°ツイスト配向している。つまり、第７制御電極Ｅ７１乃至Ｅ７５の近傍における液晶分子６３Ｍは、その長軸が第２方向Ｙに沿うように初期配向しており、第８制御電極Ｅ８の近傍における液晶分子６３Ｍは、その長軸が第１方向Ｘに沿うように初期配向している。また、液晶分子６３Ｍは、電界が形成された状態ではその長軸が電界に沿うように配向される。
【０１２０】
第７制御電極Ｅ７１、Ｅ７３、Ｅ７５の各々と第８制御電極Ｅ８とが対向する領域には、第３方向Ｚに沿った電界が形成されるため、液晶分子６３Ｍはその長軸が第３方向Ｚに沿うように垂直配向している。第７制御電極Ｅ７２及びＥ７４の各々と第８制御電極Ｅ８とが対向する領域には、電界が形成されないため、液晶分子６３Ｍは、初期配向状態に維持され、ツイスト配向している。
【０１２１】
ここで、変調素子ＭＤに第２直線偏光Ｌ２が入射する場合を想定する。第７基板６１から入射する第２直線偏光Ｌ２のうち、第７制御電極Ｅ７２と第８制御電極Ｅ８とが対向する領域に入射した第２直線偏光Ｌ２は、ツイスト配向した液晶分子６３Ｍの影響を受けて、その偏光面が回転し、液晶層６３を透過した後に、第１方向Ｘに沿った振動面を有する第１直線偏光Ｌ１に変換される。第７制御電極Ｅ７４と第８制御電極Ｅ８とが対向する領域についても同様に、透過光は、第１直線偏光Ｌ１に変換される。一方で、第７制御電極Ｅ７３と第８制御電極Ｅ８とが対向する領域に入射した第２直線偏光Ｌ２は、垂直配向した液晶分子６３Ｍの影響をほとんど受けず、その偏光面が維持され、液晶層６３を透過する。第７制御電極Ｅ７１及びＥ７５と第８制御電極Ｅ８とが対向する領域についても同様に、透過光は、第２直線偏光Ｌ２である。
【０１２２】
つまり、第７制御電極Ｅ７１、Ｅ７３、Ｅ７５の各々と第８制御電極Ｅ８とが対向する領域は、図２２に示す無変調部ＮＭＡに相当し、第７制御電極Ｅ７２及びＥ７４の各々と第８制御電極Ｅ８とが対向する領域は、図２２に示す変調部ＭＡに相当する。
【０１２３】
なお、本実施形態では、変調素子ＭＤの一例として、初期配向状態でツイスト配向する液晶層６３と、基板主面と交差する方向に沿った電界とを組み合わせた方式について説明したが、これに限らない。液晶層６３に印加される電圧に応じて入射光を変調する領域と、入射光を変調することなく透過する領域とが形成可能な方式であれば、上記の変調素子ＭＤに適用可能である。
【０１２４】
本実施形態によれば、液晶素子４０に入射する光の偏光方向にかかわらず、変調素子ＭＤを透過した光の偏光方向を概ね揃えることが可能となる。したがって、光学素子４に入射する光のほとんどを、第１直線偏光Ｌ１に変換することができ、液晶素子５０のレンズ５によって画素ＰＸに集束することができる。したがって、表示装置ＤＳＰの輝度を向上することができる。
【０１２５】
［第５実施形態］
図２５は、第５実施形態に係る表示装置ＤＳＰの構成例を示す図である。第５実施形態は、集光素子２が光学素子４を備えず、液晶素子５０５及び５０６を備えている点で、第３実施形態と相違している。液晶素子５０５と液晶素子５０６とは、第３方向Ｚに重なっている。液晶素子５０５は、第１直線偏光Ｌ１に対して集束作用を発揮するレンズ５Ｅを備えている。液晶素子５０６は、第２直線偏光Ｌ２に対して集束作用を発揮するレンズ５Ｆを備えている。レンズ５Ｅ及び５Ｆは、いずれも図１３に示すような円形レンズであり、それぞれが画素ＰＸ内の任意の位置に入射光を集束することができる。このようなレンズ５Ｅ及び５Ｆは、一例では、図１５及び図２０に示す電極群ＥＧによって形成することができる。
【０１２６】
本実施形態では、光学素子４が設けられていないため、第１直線偏光Ｌ１及び第２直線偏光Ｌ２は、いずれも液晶素子５０５及び５０６に入射する。図において、入射光に対して集束作用を発揮するレンズには、斜線が付されている。
【０１２７】
集光素子２に入射する光のうち、第１直線偏光Ｌ１は、図の上側に示すように、レンズ５Ｅによって屈折され、その後、液晶素子５０６に入射する。液晶素子５０６において、レンズ５Ｆは、第１直線偏光Ｌ１に対する集束作用を発揮しないため、第１直線偏光Ｌ１は、屈折されることなく、レンズ５Ｆを透過する。すなわち、第１直線偏光Ｌ１は、レンズ５Ｅによって決まる光路をほぼ変えずに、画素ＰＸに集束される。
【０１２８】
一方、集光素子２に入射する光のうち、第２直線偏光Ｌ２は、図の下側に示すように、レンズ５Ｅによってほとんど屈折されることなく、液晶素子５０５を透過する。その後、液晶素子５０６に入射した第２直線偏光Ｌ２は、レンズ５Ｆによって屈折され、画素ＰＸに集束される。図示した例では、第１直線偏光Ｌ１及び第２直線偏光Ｌ２は、いずれも領域Ａ２に集束されている。なお、第１直線偏光Ｌ１と第２直線偏光Ｌ２とは、異なる領域に集光されてもよい。
【０１２９】
本実施形態によれば、集光素子２は、第１直線偏光Ｌ１を集束するレンズ５Ｅと、第２直線偏光Ｌ２を集束するレンズ５Ｆとを備えている。したがって、集光素子２は、第１直線偏光Ｌ１と第２直線偏光Ｌ２とをそれぞれ画素ＰＸの同一色の領域、あるいは、異なる色の領域に集束することができる。例えば、第１直線偏光Ｌ１と第２直線偏光Ｌ２とを同一色の領域に集光した場合、表示装置ＤＳＰの輝度を向上することができる。一方、第１直線偏光Ｌ１と第２直線偏光Ｌ２とを異なる色の領域に集光した場合、それぞれの領域の色の中間色を表現することができる。したがって、表示装置ＤＳＰの表示品位を向上することができる。
【０１３０】
図２６は、集光素子２の他の構成例を示す図である。図２６に示す構成例は、集光素子２が第１集光素子２１と第２集光素子２２とを備えている点で、図２５に示す構成例と相違している。なお、図中の一点鎖線は、レンズによって屈折された光が第２方向Ｙに集束されている様子を示している。また、図において、入射光に対して集束作用を発揮するレンズには、斜線が付されている。
【０１３１】
第１集光素子２１は、液晶素子５０１及び５０２と、位相差板ＲＡとを備えている。液晶素子５０１、位相差板ＲＡ、及び液晶素子５０２は、第２実施形態における液晶素子５０１、位相差板ＲＬ、及び液晶素子５０２と同一である。すなわち、液晶素子５０１は、図１０に示すように第１直線偏光Ｌ１を第１方向Ｘに集束するレンズ５Ａを備えている。液晶素子５０２は、図１０に示すように第２直線偏光Ｌ２を第２方向Ｙに集束するレンズ５Ｂを備えている。位相差板ＲＡは、液晶素子５０１と液晶素子５０２との間に位置し、透過光に対して約λ／２の位相差を付与する。
【０１３２】
第２集光素子２２は、第１集光素子２１と同様の構成である。すなわち、レンズ５Ｃを備える液晶素子５０３と、レンズ５Ｄを備える液晶素子５０４と、液晶素子５０３と液晶素子５０４との間に位置する位相差板ＲＢとを備えている。レンズ５Ｃは、レンズ５Ａと同様に第１直線偏光Ｌ１を第１方向Ｘに集束し、レンズ５Ｄは、レンズ５Ｂと同様に第２直線偏光Ｌ２を第２方向Ｙに集束する。
【０１３３】
集光素子２に入射する光のうち、第１直線偏光Ｌ１は、図の上側に示すように、レンズ５Ａによって屈折される。屈折された第１直線偏光Ｌ１は、位相差板ＲＡを透過し、第２直線偏光Ｌ２に変換される。第２直線偏光Ｌ２は、レンズ５Ｂによって屈折され、第２集光素子２２に入射する。この第２直線偏光Ｌ２は、光路をほぼ変えることなく第２集光素子２２を透過する。具体的には、第２集光素子２２において、レンズ５Ｃは、第２直線偏光Ｌ２に対して集束作用を発揮しない。このため、第２集光素子２２に入射した第２直線偏光Ｌ２は、屈折されることなくレンズ５Ｃを透過する。その後、第２直線偏光Ｌ２は、位相差板ＲＢを透過し、第１直線偏光Ｌ１に変換される。一方、レンズ５Ｄは、第１直線偏光Ｌ１に対して集束作用を発揮しない。このため、第１直線偏光Ｌ１は、屈折されることなくレンズ５Ｄを透過し、画素ＰＸに集束される。以上のように、集光素子２に入射する光のうち、第１直線偏光Ｌ１は、レンズ５Ａによって第１方向Ｘに集束され、レンズ５Ｂによって第２方向Ｙに集束され、レンズ５Ｃ及び５Ｄによる集束作用をほとんど受けない。
【０１３４】
一方、集光素子２に入射する光のうち、第２直線偏光Ｌ２は、図の下側に示すように、光路をほぼ変えることなく第１集光素子２１と透過する。具体的には、液晶素子５０１において、レンズ５Ａは、第２直線偏光Ｌ２に対して集束作用を発揮しない。このため、第２直線偏光Ｌ２は、屈折されることなくレンズ５Ａと透過する。その後、第２直線偏光Ｌ２は、位相差板ＲＡを透過し、第１直線偏光Ｌ１に変換される。一方、レンズ５Ｂは、第１直線偏光Ｌ１に対して集束作用を発揮しないため、この第１直線偏光Ｌ１は、屈折されることなくレンズ５Ｂを透過する。次に、第２集光素子２２に入射した第１直線偏光Ｌ１は、レンズ５Ｃによって屈折される。屈折された第１直線偏光Ｌ１は、位相差板ＲＢを透過し、第２直線偏光Ｌ２に変換される。この第２直線偏光Ｌ２は、レンズ５Ｄによって屈折され、画素ＰＸに集束される。以上のように、集光素子２に入射する光のうち、第２直線偏光Ｌ２は、レンズ５Ａ及び５Ｂによる集束作用をほとんど受けずに透過し、レンズ５Ｃによって第１方向Ｘに集束され、レンズ５Ｄによって第２方向Ｙに集束される。
【０１３５】
本構成例においても、図２５に示す構成例と同様の効果を得ることができる。
【０１３６】
［第６実施形態］
図２７は、第６実施形態に係る表示装置ＤＳＰの構成例を示す図である。第６実施形態は、構造体１を透過した透過光によって画像を表示する点で第１実施形態と相違している。
【０１３７】
画素ＰＸの各領域Ａ１乃至Ａ３は、光透過性、及び光散乱性を有する材料によって形成されている。一例では、各領域Ａ１乃至Ａ３を形成する材料は、樹脂である。本実施形態では、第２面１Ｂが表示装置ＤＳＰの表示面に相当する。
【０１３８】
本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、画素に光を集束することで画像を表示することが可能な表示装置を提供することができる。
【０１４０】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【０１４１】
本明細書にて開示した構成から得られる表示装置の一例を以下に付記する。  
（１）  第１色の第１領域と、前記第１色と異なる第２色の第２領域とを含む構造体と、
第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された第１液晶層と、前記第１液晶層に第１レンズを形成するための電圧を印加する第１制御電極及び第２制御電極と、を備えた第１液晶素子と、
を備え、
前記第１液晶素子は、前記第１領域及び前記第２領域と対向している、表示装置。
（２）  前記第１レンズは、入射光を前記第１領域又は前記第２領域に集束する、（１）に記載の表示装置。
（３）  前記第１領域と前記第２領域とは、第１方向に沿って並び、前記第１方向と交差する第２方向に延出し、
前記第１制御電極は、第２方向に延出した帯状電極である、（１）又は（２）に記載の表示装置。
（４）  前記第１領域と前記第２領域とは、第１円の周上に配置され、
前記第１制御電極は、前記第１円と同心の第２円の周上に配置されている、（１）又は（２）に記載の表示装置。
（５）  前記第１液晶素子と前記構造体との間に位置し、第３基板と、第４基板と、前記第３基板と前記第４基板との間に保持された第２液晶層と、前記第２液晶層に第２レンズを形成するための電圧を印加する第３制御電極及び第４制御電極と、を備えた第２液晶素子をさらに備える、（１）に記載の表示装置。
（６）  前記第１領域と前記第２領域とは、第１円の周上に配置され、
前記第１制御電極は、第１方向に延出した帯状電極であり、
前記第３制御電極は、前記第１方向と交差する第２方向に延出した帯状電極である、（５）に記載の表示装置。
（７）  前記第１液晶素子と前記第２液晶素子との間に位置し、入射光に位相差を付与する位相差板をさらに備える、（５）または（６）に記載の表示装置。
（８）  第１直線偏光を透過する透過軸を有する偏光素子をさらに備え、
前記第１液晶素子は、前記偏光素子と前記構造体との間に位置している、（１）乃至（７）のいずれか１つに記載の表示装置。
（９）  第１直線偏光を透過し、前記第１直線偏光と交差する第２直線偏光を前記第１直線偏光に変調する変調素子をさらに備え、
前記第１液晶素子は、前記変調素子と前記構造体との間に位置している、（１）乃至（８）のいずれか１つに記載の表示装置。
【符号の説明】
【０１４２】
１…構造体、２…集光素子、３…制御部、４…光学素子（偏光素子）、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ…レンズ、６…遮光体、４０，５０，５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６…液晶素子、ＰＸ…画素、Ａ１，Ａ２…領域、５１…第１基板、５２…第２基板、５１ｂ…第３基板、５２ｂ…第４基板、５３…第１液晶層、５３ｂ…第２液晶層、Ｅ１…第１制御電極、Ｅ２…第２制御電極、Ｅ３…第３制御電極、Ｅ４…第４制御電極。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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