(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投写して表示する投写型表示装置であって、
複数の画素を有しており、かつ、与えられた画像信号に応じて光を変調して射出する液晶装置と、
前記液晶装置に光を照射するための照明光学系と、
前記液晶装置から射出された光を投写する投写光学系と、を備えており、
前記液晶装置は、
射出側基板部と、前記射出側基板部に対向配置される入射側基板部と、前記射出側基板部および前記入射側基板部に挟まれる液晶層と、を備えており、
前記入射側基板部は、
前記液晶層を駆動するための電極が形成された入射側基板と、前記入射側基板よりも入射側に配置され、前記複数の画素に光を集光させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を備えており、
前記射出側基板部の光の進行方向に沿った厚さＴｏは、前記射出側基板部の射出側に付着した塵埃の影響を低減するような厚さに設定されており、
前記入射側基板部の光の進行方向に沿った厚さＴｉは前記厚さＴｏよりも大きく、
前記照明光学系および前記投写光学系のＦナンバーをそれぞれ、ＦＬおよびＦＰとすると、前記厚さＴｉは、前記厚さＴｏを基準としてＴｉ≒Ｔｏ×（ＦＬ／ＦＰ）を満足するように設定されていることを特徴とする
投写型表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の投写型表示装置であって、
前記入射側基板部は、さらに、
前記マイクロレンズアレイよりも入射側に設けられた入射側ガラス板を備えており、
前記射出側基板部は、
前記液晶層を駆動するための電極が形成された射出側基板と、前記射出側基板よりも射出側に設けられた射出側ガラス板と、を備えており、
前記入射側ガラス板および前記射出側ガラス板の厚さは、前記入射側基板部の厚さＴｉが前記射出側基板部の厚さＴｏよりも大きくなるように、設定されている、
投写型表示装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の投写型表示装置であって、
前記ＦナンバーＦＬとして、前記照明光学系に含まれる光学要素のうち、光路最下流側に配置される光学要素のＦナンバーが使用される、
投写型表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の投写型表示装置であって、
前記照明光学系は、
光源と、
前記光源から射出された光を複数の部分光線束に分割する分割光学系と、
前記複数の部分光線束を前記液晶装置上でほぼ重畳する機能を有する重畳光学系と、を備えており、
前記ＦナンバーＦＬとして、前記重畳光学系のＦナンバーが使用される、
投写型表示装置。
【請求項５】
請求項３記載の投写型表示装置であって、
前記照明光学系は、
光源と、
前記光源から射出された光を複数の部分光線束に分割するための複数の第１の小レンズを有する第１のレンズアレイと、
前記複数の第１の小レンズに対応する複数の第２の小レンズを有する第２のレンズアレイと、を備えており、
前記ＦナンバーＦＬとして、前記第２のレンズアレイのＦナンバーが使用される、
投写型表示装置。
【請求項６】
請求項３記載の投写型表示装置であって、
前記照明光学系は、
光源と、
前記光源から射出された光を複数の部分光線束に分割するための複数の第１の小レンズを有する第１のレンズアレイと、
前記複数の第１の小レンズに対応する複数の第２の小レンズを有する第２のレンズアレイと、
前記第２のレンズアレイから射出された複数の部分光線束を前記液晶装置上でほぼ重畳する重畳レンズと、を備えており、
前記ＦナンバーＦＬとして、前記重畳レンズのＦナンバーが使用される、
投写型表示装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の投写型表示装置であって、
前記照明光学系から射出された光を複数の色光に分離する色光分離光学系と、
前記色光分離光学系によって分離された各色の光を、各々変調して射出する複数の前記液晶装置と、
前記複数の液晶装置から射出された前記各色の光を合成する色光合成光学系と、
前記色光合成光学系によって合成された光を射出して投写する前記投写光学系と、を備えることを特徴とする
投写型表示装置。
【請求項８】
複数の画素を有し、かつ、与えられた画像信号に応じて光を変調する液晶装置であって、
照明光学系からの光が入射する入射側基板部と、前記入射側基板部に対向配置され、投写光学系へ光を射出する射出側基板部と、前記入射側基板部および前記射出側基板部に挟まれる液晶層と、を備えており、
前記入射側基板部は、
前記液晶層を駆動するための電極が形成された入射側基板と、前記入射側基板よりも入射側に配置され、前記複数の画素に光を集光させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を備えており、
前記射出側基板部の光の進行方向に沿った厚さＴｏは、前記射出側基板部の射出側に付着した塵埃の影響を低減するような厚さに設定されており、
前記入射側基板部の光の進行方向に沿った厚さＴｉは前記厚さＴｏよりも大きく、
前記照明光学系および前記投写光学系のＦナンバーをそれぞれ、ＦＬおよびＦＰとすると、前記厚さＴｉは、前記厚さＴｏを基準としてＴｉ≒Ｔｏ×（ＦＬ／ＦＰ）を満足するように設定されていることを特徴とする
液晶装置。
【請求項９】
請求項８記載の液晶装置であって、
前記入射側基板部は、さらに、
前記マイクロレンズアレイよりも入射側に設けられた入射側ガラス板を備えており、
前記射出側基板部は、
前記液晶層を駆動するための電極が形成された射出側基板と、前記射出側基板よりも射出側に設けられた射出側ガラス板と、を備えており、
前記入射側ガラス板および前記射出側ガラス板の厚さは、前記入射側基板部の厚さＴｉが前記射出側基板部の厚さＴｏよりも大きくなるように、設定されている、
液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶装置及びこれを用いた投写型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ画像やテレビジョン画像などを表示する装置のひとつとして、投写型表示装置がある。投写型表示装置は、光源から射出された光を、ライトバルブと呼ばれる電気光学装置によって変調し、変調された光をスクリーン上に投影して画像を表示するものである。このような投写型表示装置のライトバルブとして主に液晶装置が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
投写型表示装置には、通常、冷却用ファンが設けられており、冷却ファンによって発生した空気の流れによって液晶装置を冷却している。しかし、空気には、通常、塵埃が含まれているため、液晶装置の表面には塵埃が付着する場合がある。液晶装置の表面に塵埃が付着すると、付着した塵埃の影が投影されることとなり、投写型表示装置で表示される画像の品質を低下させることとなる。
【０００４】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、液晶装置の表面に塵埃が付着した場合でも、画質の低下を防止することのできる技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題を解決するため、本発明の投写型表示装置は、
複数の画素を有しており、かつ、与えられた画像信号に応じて光を変調して射出する液晶装置と、
前記液晶装置に光を照射するための照明光学系と、
前記液晶装置から射出された画像光を射出して前記スクリーン上に画像を投写する投写光学系と、を備えており、
前記液晶装置は、
射出側基板部と、前記射出側基板部に対向配置される入射側基板部と、前記射出側基板部および前記入射側基板部に挟まれる液晶層と、を備えており、
前記入射側基板部は、
前記液晶層を駆動するための電極が形成された入射側基板と、前記入射側基板よりも入射側に配置され、前記複数の画素に光を集光させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を備えており、
前記入射側基板部の光の進行方向に沿った厚さＴｉが前記射出側基板部の光の進行方向に沿った厚さＴｏよりも大きいことを特徴とする。
【０００６】
上記構成の場合には、マイクロレンズで集光された光が液晶層に入射するので、液晶層から射出する光はマイクロレンズの作用によって発散する。この場合には、マイクロレンズのない液晶装置に比べて、液晶装置から射出する光の広がりが大きくなるので、液晶装置の射出面上の塵埃の影響が小さくなる。これにより、液晶装置の射出面上の塵埃の影響に比べて、相対的に入射面上の塵埃の影響が大きくなる傾向にある。上記構成を採用すれば、液晶装置の入射側面が射出側面に比べて液晶層から離れた位置にあるので、液晶装置の入射側面上に付着する塵埃の影響を、液晶装置の射出側面上に付着する塵埃の影響に近づくように小さくすることできる。これにより液晶装置の表面に付着した塵埃による画像品質の低下を抑制することができる。
【０００７】
上記構成において、前記入射側基板部は、さらに、
前記マイクロレンズアレイよりも入射側に設けられた入射側ガラス板を備えており、
前記射出側基板部は、
前記液晶層を駆動するための電極が形成された射出側基板と、前記射出側基板よりも射出側に設けられた射出側ガラス板と、を備えており、
前記入射側ガラス板および前記射出側ガラス板の厚さは、前記入射側基板部の厚さＴiが前記射出側基板部の厚さＴｏよりも大きくなるように、設定されていることが好ましい。
【０００８】
上記のようにすれば、入射側ガラス基板および射出側ガラス基板の厚さを調整することにより、入射側基板部および射出側基板部の厚さＴｉ，Ｔｏを容易に調整することができる。
【０００９】
上記各場合において、
前記照明光学系および前記投写光学系のＦナンバーをそれぞれ、ＦLおよびＦPとすると、前記厚さＴｉおよび前記厚さＴｏは、Ｔｉ≒Ｔｏ×（ＦL／ＦP）を満足する関係にあることが好ましい。
【００１０】
上記のようにすれば、液晶装置の入射側に付着する塵埃の影響を、液晶装置の射出側に付着する塵埃の影響とほぼ同じにすることができる。
【００１１】
なお、前記ＦナンバーＦLとして、前記照明光学系に含まれる光学要素のうち、光路最下流側に配置される光学要素のＦナンバーを使用することができる。
【００１２】
ここで、前記照明光学系は、
光源と、
前記光源から射出された光を複数の部分光線束に分割する分割光学系と、
前記複数の部分光線束を前記液晶装置上でほぼ重畳する機能を有する重畳光学系と、を備えており、
前記ＦナンバーＦLとして、前記重畳光学系のＦナンバーを使用することができる。
【００１３】
また、前記照明光学系は、
光源と、
前記光源から射出された光を複数の部分光線束に分割するための複数の第１の小レンズを有する第１のレンズアレイと、
前記複数の第１の小レンズに対応する複数の第２の小レンズを有する第２のレンズアレイと、を備えており、
前記ＦナンバーＦLとして、前記第２のレンズアレイのＦナンバーを使用することもできる。
【００１４】
さらに、前記照明光学系は、
光源と、
前記光源から射出された光を複数の部分光線束に分割するための複数の第１の小レンズを有する第１のレンズアレイと、
前記複数の第１の小レンズに対応する複数の第２の小レンズを有する第２のレンズアレイと、
前記第２のレンズアレイから射出された複数の部分光線束を前記液晶装置上でほぼ重畳する重畳レンズと、を備えており、
前記ＦナンバーＦLとして、前記重畳レンズのＦナンバーを使用することもできる。
【００１５】
上記各照明光学系を用いた場合においても、液晶装置の入射側に付着する塵埃の影響を、液晶装置の射出側に付着する塵埃の影響とほぼ同じにすることができる。
【００１６】
上記各場合において、
前記照明光学系から射出された光を複数の色光に分離する色光分離光学系と、前記色光分離光学系によって分離された各色の光を、各々変調して射出する複数の前記液晶装置と、
前記複数の液晶装置から射出された前記各色の光を合成する色光合成光学系と、
前記色光合成光学系によって合成された光を射出して投写する前記投写光学系と、を備えるようにしてもよい。
【００１７】
本発明の液晶装置は、
照明光学系からの光が入射する入射側基板部と、前記入射側基板部に対向配置され、投写光学系へ光を射出する射出側基板部と、前記入射側基板部および前記射出側基板部に挟まれる液晶層と、を備えており、
前記入射側基板部は、
前記液晶層を駆動するための電極が形成された入射側基板と、前記入射側基板よりも入射側に配置され、前記複数の画素に光を集光させる複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を備えており、
前記入射側基板部の光の進行方向に沿った厚さＴｏは、前記射出側基板部の射出側に付着した塵埃の影響を低減するような厚さに設定されており、
前記入射側基板部の光の進行方向に沿った厚さＴｉは前記厚さＴｏよりも大きく、
前記照明光学系および前記投写光学系のＦナンバーをそれぞれ、ＦＬおよびＦＰとすると、前記厚さＴｉは、前記厚さＴｏを基準としてＴｉ≒Ｔｏ×（ＦＬ／ＦＰ）を満足するように設定されていることを特徴とする。
【００１８】
また、前記入射側基板部は、さらに、
前記マイクロレンズアレイよりも入射側に設けられた入射側ガラス板を備えており、
前記射出側基板部は、
前記液晶層を駆動するための電極が形成された射出側基板と、前記射出側基板よりも射出側に設けられた射出側ガラス板とを備えており、
前記入射側ガラス板および前記射出側ガラス板の厚さは、前記入射側基板部の厚さＴiが前記射出側基板部の厚さＴｏよりも大きくなるように、設定されていることが好ましい。
【００１９】
上記各構成の液晶装置を投写型表示装置に適用すれば、上記本発明の投写型表示装置と同様の作用・効果を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、光の進行方向をｚ方向、光の進行方向（ｚ方向）からみて３時の方向をｘ方向、１２時の方向をｙ方向とする。
【００２１】
Ａ．装置の構成：
図１は、本発明の一実施例としての投写型表示装置１０の光学系の要部を示す概略平面図である。投写型表示装置１０は、照明光学系８０と、色光分離光学系９２４と、導光光学系９２７と、３枚の液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム２０と、投写光学系６０とを備えている。投写型表示装置１０は、照明光学系８０から射出された光を、色光分離光学系９２４で赤、緑、青の３色の色光に分離し、分離された各色光を液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを通して画像情報に対応させて変調し、変調された各色光をクロスダイクロイックプリズム２０で合成して、投写光学系６０を介してスクリーン９００上に画像を表示するものである。
【００２２】
照明光学系８０は、ほぼ平行な光束を射出する光源８１と、インテグレータ光学系８２とを備えている。光源８１は、放射状の光線を射出する放射光源としての光源ランプ８１１と、光源ランプ８１１から射出された放射光をほぼ平行な光線束として射出する凹面鏡８１２とを有している。光源ランプ８１１としては、通常、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなどが用いられる。凹面鏡８１２としては、放物面鏡を用いることが好ましいが、楕円面鏡や球面鏡も使用可能である。
【００２３】
インテグレータ光学系８２は、第１のレンズアレイ８２１と、第２のレンズアレイ８２２と、重畳レンズ８２４とを備えている。また、反射ミラー８２３を備えており、第１のレンズアレイ８２１からの射出光の光軸１０ａをほぼ直角に折り曲げるようにしている。第２のレンズアレイ８２２および重畳レンズ８２４は、反射ミラー８２３を挟んで第１のレンズアレイ８２１にほぼ直交する状態で配置されている。なお、光源８１および第１のレンズアレイ８２１を第２のレンズアレイ８２２にほぼ平行に配置することにより、反射ミラー８２３を省略するようにしてもよい。
【００２４】
インテグレータ光学系８２は、照明領域である３枚の液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂをほぼ均一に照明する機能を有している。そのうち、第１のレンズアレイ８２１は、マトリクス状に配列された略矩形状の輪郭を有する小レンズ８２１ａによって、光源８１からの射出光を複数の部分光線束に分割する機能を有している。また、第２のレンズアレイ８２２は、第１のレンズアレイ８２２に対応するように配列された略矩形状の輪郭を有する小レンズによって、各部分光束の中心軸をシステム光軸１０ａに平行に揃える機能を有している。なお、光源からの射出光の平行性が優れている場合には、第２のレンズアレイ８２２を省略することも可能である。重畳レンズ８２４は、第１と第２のレンズアレイ８２１，８２２から射出された複数の部分光線束を、照明領域である液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ上でほぼ重畳させる機能を有している。
【００２５】
色光分離光学系９２４は、２枚のダイクロイックミラー９４１，９４２と、反射ミラー９４３とを備えており、照明光学系８０から射出される光線束Ｗを、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有する。第１のダイクロイックミラー９４１は、照明光学系８０から射出された光の赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第１のダイクロイックミラー９４１を透過した赤色光Ｒは、反射ミラー９４３で反射されて、赤色光射出部９４４からクロスダイクロイックプリズム２０へ向けて射出される。赤色光射出部９４４は、色光分離光学系９２４から射出される赤色光Ｒの色光分離光学系９２４と他の光学系との境界領域を示す。後述する緑色光射出部９４５および青色光射出部９４６も、同様に緑色光Ｒおよび青色光Ｂの色光分離光学系９２４と他の光学系との境界領域を示す。赤色光射出部９４４から射出された赤色光Ｒは、フィールドレンズ９５１を通って赤色光用の液晶装置１００Ｒに達する。このフィールドレンズ９５１は、第２のレンズアレイ８２２から射出された各部分光線束がそれぞれほぼ平行な光線束となるように変換する。他の液晶装置の前に設けられたフィールドレンズ９５２，９５３も同様である。
【００２６】
第１のダイクロイックミラー９４１で反射された青色光Ｂと緑色光Ｇのうちで、緑色光Ｇは第２のダイクロイックミラー９４２によって反射されて、緑色光射出部９４５からクロスダイクロイックプリズム２０へ向けて射出される。緑色光射出部９４５から射出された緑色光Ｇは、フィールドレンズ９５２を通って緑色光用の液晶装置１００Ｇに達する。一方、第２のダイクロイックミラー９４２を透過した青色光Ｂは、青色光射出部９４６から射出されて、導光光学系９２７に入射する。導光光学系９２７に入射した青色光は、導光光学系９２７に備えられる入射側レンズ９５４、リレーレンズ９７３および反射ミラー９７１，９７２および射出側レンズ（フィールドレンズ）９５３を通って青色光用の液晶装置１００Ｂに達する。ここで、青色光に導光光学系が用いられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ９５４に入射した青色光をそのまま、射出側レンズ９５３に伝えるためである。なお、照明光学系８０から射出された光線束Ｗの射出部８２５から、色光分離光学系９２４における各色光の射出部９４４，９４５，９４６までの距離は、ほぼ等しくなるように設定されている。
【００２７】
３枚の液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、与えられた画像情報（画像信号）に従って、３色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する光変調手段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム２０は、液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを通って変調された３色の色光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有する。なお、クロスダイクロイックプリズム２０には、赤色光を反射する誘電体多層膜と、青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。クロスダイクロイックプリズム２０で生成された合成光は、投写光学系６０の方向に射出される。投写光学系６０は、クロスダイクロイックプリズム２０から射出された合成光を投写して、スクリーン９００上にカラー画像を表示する。なお、投写光学系６０としてはテレセントリックレンズを用いることができる。
【００２８】
本発明の特徴は、以下に示す液晶装置の構成にある。３つの液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、同じ構成であるので、以下、代表して液晶装置１００Ｒについて説明する。図２は、液晶装置１００Ｒの構成を示す概略断面図である。液晶装置１００Ｒは、液晶層１０３を挟んで、透明な射出側基板１２１と、透明な入射側基板１１１とを備えている。射出側基板１２１の液晶層１０３側の面上には、図示しない薄膜トランジスタと透明な画素電極１２２とが画素毎に設けられている。入射側基板１１１の液晶層１０３側の面上には、透明な共通電極１１２が設けられている。マトリクス状に配置された複数の画素電極１２２の周辺には、各画素電極を駆動するための図示しないＴＦＴトランジスタが設けられている。各画素は、１つの画素電極１２２と、共通電極１１２と、これらの間の液晶層１０３とで構成される。上記構成の液晶装置は、アクティブマトリクス型の液晶装置と呼ばれる。
【００２９】
入射側基板１１１の液晶層１０３と反対側の表面にはマイクロレンズアレイ１１３が光学接着剤１１４によって貼りつけられている。マイクロレンズアレイ１１３は、複数のマイクロレンズ１１３ａを有しており、各マイクロレンズ１１３ａは、上記各画素にそれぞれ光を集光するように配置されている。マイクロレンズアレイ１１３の入射側基板１１１と反対側の表面には、入射側カバーガラス１１５が光学接着剤によって貼りつけられている。射出側基板１２１の液晶層１０３と反対側の表面には、射出側カバーガラス１２５が光学接着剤によって貼りつけられている。液晶層１０３よりも入射側に設けられた要素１１５，１１３，１１２が入射側基板部１０１に相当する。また、液晶層１０３よりも射出側に設けられた要素１２２，１２１，１２５がが射出側基板部１０２に相当する。
【００３０】
入射側カバーガラス１１５および射出側カバーガラス１２５の外側には、ポラライザおよびアナライザとしての機能を有する偏光板が設けられている（図示しない）。この偏光板は、入射側カバーガラス１１５および射出側カバーガラス１２５上に貼りつけてもよいし、離間して配置するようにしてもよい。
【００３１】
なお、液晶装置１００Ｒは、他に遮光膜、配向膜、薄膜トランジスタ等を有するが、ここでは図示を省略している。
【００３２】
図３は、投写型表示装置１０の赤色光Ｒの光学系を等価的に示す説明図である。但し、前述した色光分離光学系９２４、フィールドレンズ９５１、クロスダイクロイックプリズム２０を省略して示している。また、緑色光Ｇおよび青色光Ｂの光学系も同様であるので、これらの説明は省略する。
【００３３】
マイクロレンズアレイ１１３の各マイクロレンズ１１３ａは、図２の入射側基板部１０１に入射する光が効率良く各画素に入射するように設けられている。すなわち、各マイクロレンズ１１３ａは、各画素に対応するマイクロレンズ１１３ａに入射する光を各画素の開口部に集光するように、その光学特性が設定されている。
【００３４】
投写型表示装置１０において、照明光学系８０は、その射出光が図３に実線で示すように液晶装置１００Ｒの近傍でほぼ集光するように設計される。液晶装置１００Ｒからの射出光は、マイクロレンズ１１３ａの作用によって拡散する。このため、液晶装置１００Ｒからの射出光の広がりは、マイクロレンズのない液晶装置の射出光の広がり（図３の破線）に比べて大きくなる。仮に、投写光学系６０のＦナンバーＦPを照明光学系８０のＦナンバーＦLと等しいとすると、投写光学系６０は破線で示す液晶装置１００Ｒの射出光しか投写することができない。従って、液晶装置１００Ｒからの射出光を効率良く投写するためには、投写光学系６０のＦナンバーＦPを照明光学系８０のＦナンバーＦLよりも小さく設定することが好ましい。
【００３５】
ここで、Ｆナンバーとは、一般に、レンズやミラー等の口径比の逆数をいい、口径比とは、レンズやミラー等の外径（あるいは入射瞳の外径）と焦点距離との比を言う。投写光学系６０は、通常は複数のレンズによって構成されるが、これらの複数のレンズと等価な機能を有する１つのレンズに置きかえることが可能である。投写光学系６０のＦナンバーは、上記のように置きかえられる１つのレンズのＦナンバーを示している。
【００３６】
ところで、照明領域である液晶装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂに光を照射する光学系全体、すなわち、液晶装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂまでの光路および光路上に存在する光学系を、広義の照明光学系と呼ぶことが可能である。例えば、図１に示す色光分離光学系９２４や、導光光学系９２７、フィールドレンズ９５１，９５２等も広義の照明光学系の一部である。従って、広義の照明光学系のＦナンバーは、本来、広義の照明光学系から射出される光線束が集光される位置から見た光線束の外縁の傾きを意味する。しかし、液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに光を照射するという機能を主として行うのは、狭義の照明光学系８０であるので、狭義の照明光学系８０のＦナンバーを広義の照明光学系のＦナンバーとして扱うことができる。以下の説明で照明光学系は、広義の照明光学ではなく、色光分離光学系９２４や、導光光学系９２、フィールドレンズ９５１，９５２等の光学系を除いた狭義の照明光学系を示すものとする。
【００３７】
狭義の照明光学系８０のＦナンバーＦLとしては、照明光学系８０に含まれる複数の光学要素のうち、最も最下流に配置されている光学要素のＦナンバーを利用できる。図４および図５は、狭義の照明光学系８０のＦナンバーについて示す説明図である。図４および図５は、図３と同様に、説明を容易にするため、色光分離光学系９２４、フィールドレンズ９５１、クロスダイクロイックプリズム２０を省略して示している。
【００３８】
図４（ａ）は、照明光学系８０のＦナンバーについて示す説明図である。照明光学系８０に含まれる複数の光学要素のうち、最も最下流に配置されている光学要素は、重畳レンズ８２４である。従って、重畳レンズ８２４のＦナンバーを照明光学系８０のＦナンバーとして扱うことができる。
【００３９】
重畳レンズ８２４の焦点距離をｆL、レンズの外径をＤLとすると、照明光学系８０のＦナンバーＦLは、［ｆL／ＤL］で表される。
【００４０】
図４（ｂ）は、他の照明光学系８０Ａを示している。照明光学系８０Ａは、図４（ａ）の照明光学系８０の第２のレンズアレイ８２２と重畳レンズ８２４に代えて、第２のレンズアレイ８２２Ａを備えている。第２のレンズアレイ８２２Ａは、照明光学系８０の第２のレンズアレイ８２２の機能と重畳レンズ８２４の機能とを有する偏心レンズアレイである。
【００４１】
照明光学系８０Ａに含まれる複数の光学要素のうち、最も最下流に配置されている光学要素は、第２のレンズアレイ８２２Ａである。従って、第２のレンズアレイ８２２ＡのＦナンバーを照明光学系８０ＡのＦナンバーとして扱うことができる。
【００４２】
ここで、レンズアレイのＦナンバーは、レンズアレイから照明領域までの距離を、レンズアレイの外径の最大値で割った値で定義される。すなわち、第２のレンズアレイ８２２Ａから液晶装置１００Ｒまでの距離をｆLA、第２のレンズアレイ８２２Ａの外径の最大値をＤLAとすると、照明光学系８０ＡのＦナンバーＦLAは、［ｆLA／ＤLA］で表される。なお、レンズアレイが円形の場合は直径がレンズアレイの外径の最大値となり、レンズアレイが四角形の場合は対角線の長さがレンズアレイの外径の最大値となる。
【００４３】
また、図１の投写型表示装置１０においては、液晶装置１００Ｂは、他の液晶装置１００Ｒ，１００Ｇに比べて照明光学系８０に対して遠い位置に配置されている。しかしながら、色光分離光学系９２４の青色光の射出部９４６から液晶装置１００Ｂまでの光路上には、導光光学系９２７が用いられている。このような場合には、液晶装置１００Ｂまでの距離は導光光学系９２７の入射側レンズ９５４までの距離とみなすことができ、他の液晶装置１００Ｒ，１００Ｇまでの距離とほぼ同じとみなすことができる。
【００４４】
なお、照明光学系８０Ａは、第２のレンズアレイ８２２Ａとして偏心レンズアレイを用いた例を示しているが、第１のレンズアレイ８２１と同じレンズアレイを用いることもできる。この場合のＦナンバーも、第２のレンズアレイ８２２Ａと同様に、レンズアレイから照明領域までの距離を、レンズアレイの外径の最大値で割った値で定義される。
【００４５】
図５（ａ）は、他の照明光学系８０Ｂを示している。照明光学系８０Ｂは、図４（ａ）に示した照明光学系８０の光源８１およびインテグレータ光学系８２に代えて光源８１Ｂおよびインテグレータ光学系８２Ｂを備えている。光源８１Ｂは、光源ランプ８１１と楕円形状の凹面鏡８１２Ｂを備えており、光源ランプ８１１から放射状に射出された光は、凹面鏡８１２Ｂによって集光光として射出される。また、インテグレータ光学系８２Ｂは、光源８１Ｂから射出された光の光線束の幅に合わせて設けられた第１と第２のレンズアレイ８２１Ｂ，８２２Ｂを備えている。第１と第２のレンズアレイ８２１Ｂ，８２２Ｂは、図５の第１と第２のレンズアレイ８２１，８２２と同様の機能を有している。
【００４６】
照明光学系８０Ｂに含まれる複数の光学要素のうち、最も最下流に配置されている光学要素は、第２のレンズアレイ８２２Ｂである。従って、第２のレンズアレイ８２２ＢのＦナンバーを照明光学系８０ＢのＦナンバーとして扱うことができる。
【００４７】
第２のレンズアレイ８２２Ｂから液晶装置１００Ｒまでの距離をｆLB、第２のレンズアレイ８２２Ｂの外径の最大値をＤLBとすると、照明光学系８０ＢのＦナンバーＦLBは、［ｆLB／ＤLB］で表される。
【００４８】
なお、上記照明光学系８０，８０Ａ，８０Ｂにおいてインテグレータ光学系８２Ｂを省略することも可能であるが、この場合の照明光学系のＦナンバーは、凹面鏡８１２Ｂの開口面から液晶装置１００Ｒまでの距離を開口面の外径の最大値で割った値で表される。
【００４９】
図５（ｂ）は、他の照明光学系８０Ｃを示している。照明光学系８０Ｃは、図４（ａ）に示したインテグレータ光学系８２を削除して、光源８１から射出された略平行な光を集光光として射出する集光レンズ８２Ｃを備えている。
【００５０】
照明光学系８０Ｃに含まれる複数の光学要素のうち、最も最下流に配置されている光学要素は、集光レンズ８２Ｃである。従って、集光レンズ８２ＣのＦナンバーを照明光学系８０ＣのＦナンバーとして扱うことができる。
【００５１】
集光レンズ８２Ｃの焦点距離をｆLC、集光レンズ８２Ｃのレンズの外径径をＤLCとすると、照明光学系８０ＣのＦナンバーＦLCは、［ｆLC／ＤLC］で表される。
【００５２】
Ｂ．Ｆナンバーと塵埃の影響との関係：
図６は、照明光学系８０と、投写光学系６０と、マイクロレンズ１１３ａのそれぞれの光線角度θL，θP，θMの関係を示す説明図である。照明光学系８０の光線角度θLおよびマイクロレンズ１１３ａの光線角度θMは、下式（１）および下式（２）で求められる。
【００５３】
θL＝９０°−ｔａｎ-1（２ＦL）  …（１）
θM＝９０°−ｔａｎ-1（２ＦM）  …（２）
【００５４】
投写光学系６０に導かれる光線束は、照明光学系８０からの光線束の拡散に対してマイクロレンズ１１３ａによる拡散が付加されたものである。このため、投写光学系６０に導かれる光線束の角度θPは、照明光学系８０の光線角度θLとマイクロレンズ１１３ａの光線角度θMの和であり、下式（３）から求められる。
【００５５】
0004074389.tif 000002
【００５６】
本実施例の投写光学系６０のＦナンバーＦPは、投写光学系６０に導かれる角度θPで拡散される光線束のほとんどすべてが、投写光学系６０の有効領域に入射されるように、投写光学系６０の入射瞳を大きくして下式（４）を満たすように設定されている。なお、必ずしも、下式（４）を満たすように設定される必要はないが、投写光学系６０に導かれる光線束のほとんどすべてを有効に利用するためには、下式（４）を満たすように設定されることが好ましい。
【００５７】
0004074389.tif 000003
【００５８】
図７は、照明光学系８０から液晶装置１００Ｒに向けて射出される光と液晶装置１００Ｒから投写光学系に向けて射出される光の関係を示す説明図である。図７も、図３と同様に、説明を用意にするため、色光分離光学系９２４、フィールドレンズ９５１、クロスダイクロイックプリズム２０を省略して示している。重畳レンズ８２４は、重畳レンズ８２４から射出された光が、液晶装置１００Ｒの液晶層１０３近傍で集光するように、焦点距離ｆLが設定されている。また、投写光学系６０は、液晶層１０３近傍の光の集光位置から拡散して射出される光が有効に入射されるように、焦点距離ｆPが設定されている。ここで、液晶層１０３の集光位置Ｐ0から距離ｔ1だけ投写光学系６０側に離れた位置Ｐ1における光線束の幅をＷ1とする。また、位置Ｐ0から距離ｔ1に等しい距離ｔ2だけ照明光学系８０側に離れた位置Ｐ2における光線束の幅をＷ2とする。
【００５９】
ここで、照明光学系８０側の位置Ｐ2における光線束の幅Ｗ2は［Ｗ1・ＦP／ＦL］にほぼ等しい。ＦP／ＦLは１より小さいので、位置Ｐ2における光線束の幅Ｗ2は、位置Ｐ1における光線束の幅Ｗ1に比べて小さくなる。仮に、位置Ｐ1，Ｐ2に同じ大きさの塵埃が存在したとすると、位置Ｐ1，Ｐ2における光線束に対する塵埃の占める面積の割合は、位置Ｐ2のほうが大きくなる。このことは、位置Ｐ0から同じ距離だけ反対方向に離れた位置Ｐ1，Ｐ2における光線束の幅の違いは、その位置に存在する塵埃の投写画像への影響度に対応していることを示しており、光線束の幅が小さい位置に存在する塵埃ほど投写画像への影響が大きくなる。すなわち、位置Ｐ1に存在する塵埃に比べて、照明光学系８０側の位置Ｐ2に存在する塵埃のほうが表示される画像に与える影響が大きいことを示している。そこで、液晶層の入射側における塵埃の影響を小さくするために，位置Ｐ2よりもさらに入射側に離れた位置ＰTに塵埃を付着させるようにすることを考える。この位置ＰTに存在する塵埃の影響が、投写光学系６０側の位置Ｐ1に存在する塵埃の影響に近くなるためには、位置Ｐ0から位置Ｐ1までの距離ｔ1よりも位置Ｐ0から位置ＰTまでの距離ｔTのほうが大きくならなければならない。特に、投写光学系６０側の位置Ｐ1に存在する塵埃の影響と、照明光学系８０側の位置ＰTに存在する塵埃の影響とがほぼ等しくなるためには、位置ＰTが下式（５）により求められる距離ｔTだけ位置Ｐ0から離れていることが好ましい。
【００６０】
ｔT＝ｔ1×（ＦL／ＦP）  …（５）
ＦL＝ｆL／ＤL
ＦP＝ｆP／ＤP
【００６１】
ここで、ｆLは重畳レンズ８２４の焦点距離、ＤLは重畳レンズ８２４のレンズ径（あるいは入射瞳の径）、ｆPは投写光学系６０の焦点距離、ＤPは投写光学系６０のレンズ径（あるいは入射瞳の径）を示す。
【００６２】
以上のことから、液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに付着する塵埃の投写画像への影響を低減するためには、塵埃が付着する位置を液晶層１０３から離すことが好ましいことがわかる。本実施例の液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、入射側基板部１０１の厚さＴｉおよび射出側基板部１０２の厚さＴｏが十分厚く設定されているので、液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに付着する塵埃の投写画像への影響を低減することができる。特に、本実施例の液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂのように、マイクロレンズを備えている場合には、液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの入射面側に付着する塵埃の影響が射出面側に付着する塵埃の影響に比べて大きい。従って、液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの入射面側において塵埃が付着する位置を射出面側において塵埃が付着する位置に比べて液晶層１０３からより離すことが好ましい。本実施例の液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、入射側基板部の厚さＴｉが射出側基板部の厚さＴｏよりも大きく設定されている。これにより、液晶装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂの入射側に付着した塵埃の投写画像への影響を、射出側に付着した塵埃の投写画像への影響に近づくように低減することができる。さらに、上記（５）式のパラメータｔTを入射側基板部１０１の厚さＴｉ、ｔ1を射出側基板部１０２の厚さＴｏとして（５）式の関係を満たすように調整されていることがより好ましい。このようにすれば、液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの入射側に付着した塵埃の投写画像への影響を、射出側に付着した塵埃の投写画像への影響とほぼ同様に低減することができる。
【００６３】
なお、入射側基板部１０１の厚さは、入射側基板部１０１に含まれる入射側カバーガラス１１５の厚さや、マイクロレンズアレイ１１３の厚さや、入射側基板１１１の厚さを調整することにより調整可能である。また、射出側基板部１０２の厚さは、射出側基板１２１の厚さや射出側カバーガラスを調整することにより調整可能である。マイクロレンズアレイ１１３の厚さや、入射側基板１１１の厚さ、射出側基板１２１の厚さを調整する場合には、入射側カバーガラス１１５や射出側カバーガラス１２５を省略することも可能である。さらに、射出側カバーガラス１２５と入射側カバーガラス１１５の厚さを調整するほうがより好ましい。このようにすれば、射出側カバーガラス１２５と入射側カバーガラス１１５の厚さを変更するだけで容易に調整が可能である。
【００６４】
なお、入射側カバーガラス１１５および射出側カバーガラス１２５が、本発明の入射側ガラス板および射出側ガラス板に相当する。
【００６５】
上記のようにすれば、空気中に含まれる塵埃が液晶装置の表面に付着した場合でも塵埃影響を小さくすることができるので、表示品位の低下を防止することができる。特に、本実施例で説明したように、投写光学系のＦナンバーが照明光学系のＦナンバーよりも小さいような場合にも、液晶装置の入射面側に付着するような塵埃の影響を射出面側に付着する塵埃の影響と同様に小さくすることができる。
【００６６】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６７】
（１）上記実施例では、カラー画像を表示する投写型表示装置に、本発明の液晶装置（液晶装置）を用いた場合を例に説明しているが、モノクロ画像を表示する投写型表示装置に適用することも可能である。この場合にも、上記投写型表示装置と同様な効果を得ることができる。
【００６８】
（２）また、上記実施例では、液晶装置としてアクティブマトリクス型の液晶装置を例に説明しているが、単純マトリクス型の液晶装置ににも適用可能である。この場合にも、上記投写型表示装置や液晶装置と同様な効果を得ることができる。
【００６９】
（３）また、本発明の液晶装置は、投写型表示装置に限らず直視型の表示装置にも適用可能である。この場合にも、上記投写型表示装置と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての投写型表示装置１０の光学系の要部を示す概略平面図である。
【図２】液晶装置１００Ｒの構成を示す概略断面図である。
【図３】投写型表示装置１０の赤色光Ｒの光学系を等価的に示す説明図である。
【図４】狭義の照明光学系８０のＦナンバーについて示す説明図である。
【図５】狭義の照明光学系８０のＦナンバーについて示す説明図である。
【図６】照明光学系８０と、投写光学系６０と、マイクロレンズ１１３ａのそれぞれの光線角度θL，θP，θMの関係を示す説明図である。
【図７】照明光学系８０から液晶装置１００Ｒに向けて射出される光と液晶装置１００Ｒから投写光学系に向けて射出される光の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…投写型表示装置
１０ａ…システム光軸
２０…クロスダイクロイックプリズム
６０…投写光学系
８０…照明光学系
８０Ａ…照明光学系
８０Ｂ…照明光学系
８０Ｃ…照明光学系
８１…光源
８１Ｂ…光源
８２…インテグレータ光学系
８２Ｂ…インテグレータ光学系
８２Ｃ…集光レンズ
９２…導光光学系
１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ…液晶装置
１０１…入射側基板部
１０２…射出側基板部
１０３…液晶層
１１１…入射側基板
１１２…共通電極
１１３…マイクロレンズアレイ
１１３ａ…マイクロレンズ
１１４…光学接着剤
１１５…入射側カバーガラス
１２１…射出側基板
１２２…画素電極
１２５…射出側カバーガラス
８１１…光源ランプ
８１２…凹面鏡
８１２Ｂ…凹面鏡
８２１…第１のレンズアレイ
８２１ａ…小レンズ
８２２…第２のレンズアレイ
８２２Ａ…偏心レンズアレイ
８２３…反射ミラー
８２４…重畳レンズ
８２５…射出部
９２４…色光分離光学系
９２７…導光光学系
９４１…第１のダイクロイックミラー
９４２…第２のダイクロイックミラー
９４３…反射ミラー
９４４…赤色光射出部
９４５…緑色光射出部
９４６…青色光射出部
９５１，９５２…フィールドレンズ
９５３…フィールドレンズ（射出側レンズ）
９５４…入射側レンズ
９７１，９７２…反射ミラー
９７３…リレーレンズ
【図１】
0004074389.tif 000004
【図２】
0004074389.tif 000005
【図３】
0004074389.tif 000006
【図４】
0004074389.tif 000007
【図５】
0004074389.tif 000008
【図６】
0004074389.tif 000009
【図７】
0004074389.tif 000010