(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光する分光手段と、
複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記マイクロレンズアレイにより、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光するよう構成され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記マイクロレンズにより前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズのピッチをＰＬ、前記点光源と前記マイクロレンズアレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記マイクロレンズアレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【請求項２】
赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光する分光手段と、
複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記マイクロレンズアレイにより、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光するように、前記点光源と、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズと、前記光変調素子の画素および透光窓部とが配置され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記マイクロレンズにより前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズのピッチをＰＬ、前記点光源と前記マイクロレンズアレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記マイクロレンズアレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【請求項３】
赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光する分光手段と、
複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズが、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光を複数の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光を複数の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源からの光より分光された青色光を複数の前記青色光用の画素の透光窓部に集光させるように、前記点光源と、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズと、前記光変調素子の画素および透光窓部とが配置され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記マイクロレンズにより前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズのピッチをＰＬ、前記点光源と前記マイクロレンズアレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記マイクロレンズアレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイは、マイクロフレネルレンズアレイである請求項１ないし３のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記マイクロレンズアレイは、射出成形または２Ｐ法により成形されたものである請求項１ないし４のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項６】
赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光するとともに、該赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光する分光・集光部が複数配列された分光・集光部アレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記分光・集光部アレイにより、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光するよう構成され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記分光・集光部により前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記分光・集光部アレイの分光・集光部のピッチをＰＬ、前記点光源と前記分光・集光部アレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記分光・集光部アレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【請求項７】
赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光するとともに、該赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光する分光・集光部が複数配列された分光・集光部アレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記分光・集光部アレイにより、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光するように、前記点光源と、前記分光・集光部アレイの分光・集光部と、前記光変調素子の画素および透光窓部とが配置され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記分光・集光部により前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記分光・集光部アレイの分光・集光部のピッチをＰＬ、前記点光源と前記分光・集光部アレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記分光・集光部アレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【請求項８】
赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光するとともに、該赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光する分光・集光部が複数配列された分光・集光部アレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記分光・集光部アレイの分光・集光部が、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光を複数の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光を複数の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源からの光より分光された青色光を複数の前記青色光用の画素の透光窓部に集光させるように、前記点光源と、前記分光・集光部アレイの分光・集光部と、前記光変調素子の画素および透光窓部とが配置され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記分光・集光部により前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記分光・集光部アレイの分光・集光部のピッチをＰＬ、前記点光源と前記分光・集光部アレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記分光・集光部アレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【請求項９】
前記点光源のピッチＰｓは、前記光変調ユニットのピッチＰａより大きい請求項１ないし８のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項１０】
前記点光源のピッチＰｓと、前記光変調ユニットのピッチＰａとが等しい請求項１ないし８のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項１１】
前記光変調素子は、透過型液晶パネルまたは半透過半反射型液晶パネルである請求項１ないし１０のいずれかに記載の電気光学装置。
【請求項１２】
前記光変調素子は、半透過半反射型液晶パネルである請求項１ないし１０のいずれかに記載の電気光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュ―タや携帯機器等の電子機器は、小型・薄型化が求められており、このような電子機器の表示装置（電気光学装置）の光源として、指向性の高い大がかりな光源を使用するのは非常に不利である（実際には使用しない）。
【０００３】
このため、例えば、液晶表示装置では、光源からの光を導光体によって液晶パネルの裏面に導き、反射板、散乱板、プリズムシート等を用いて液晶パネルを裏面から照明する方法を用いている。
しかしながら、従来の表示装置には、下記のような問題点がある。
【０００４】
例えば、透過型や半透過半反射型の液晶パネルと、バックライト（光源）とを有する表示装置の場合は、液晶パネルの駆動回路や反射板（反射電極）等で光の透過しない部分が形成される。光源から発せられ、前記光の透過しない部分で反射し、戻ってきた光は、何れかの部位で吸収されてしまい、使用することができない。このため、光源からの光の使用効率が低い。
【０００５】
また、プリズムシートを使用することにより、光の指向性を向上させることができるが、指向性を向上させたとしても高々±３０°程度の範囲である。このため、マイクロレンズアレイを用いても、光源からの光を液晶パネルの透光窓部に効率良く集光させることはできない。
【０００６】
特に、半透過半反射型の液晶パネルでは、反射板に設けられたピンホール状の開口（透光窓部）を透過する光で照明する場合があり、この場合には、入射した外光のうち、反射板で反射する光の比率（以下、単に「反射率」と言う）と、光源からの光のうち、開口を透過する光の比率（以下、単に「透過率」と言う）とは、それぞれ、反射板の面積とその開口の面積との比率で決まる。このため、透過率を大きくするために開口の面積を大きくすると、反射板の面積が小さくなり、反射率が小さくなってしまい、逆に、反射率を大きくするために開口の面積を小さくすると、透過率が小さくなってしまう（トレードオフの関係になってしまう）。
【０００７】
このように、従来の表示装置（電気光学装置）では、光源からの光を透光窓部に効率良く集光させることができず、光源から発せられる光の使用効率が低い。
また、カラー表示において、色純度が低いという欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光源から発せられる光の使用効率が高く、かつ色純度の高いカラー表示が可能な電気光学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】
このような目的は、下記（１）〜（１２）の本発明により達成される。
【００１０】
（１）  赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光する分光手段と、
複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記マイクロレンズアレイにより、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光するよう構成され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記マイクロレンズにより前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズのピッチをＰＬ、前記点光源と前記マイクロレンズアレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記マイクロレンズアレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【００１１】
（２）  赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光する分光手段と、
複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記マイクロレンズアレイにより、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光するように、前記点光源と、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズと、前記光変調素子の画素および透光窓部とが配置され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記マイクロレンズにより前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズのピッチをＰＬ、前記点光源と前記マイクロレンズアレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記マイクロレンズアレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【００１２】
（３）  赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光する分光手段と、
複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズが、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光を複数の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光を複数の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源からの光より分光された青色光を複数の前記青色光用の画素の透光窓部に集光させるように、前記点光源と、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズと、前記光変調素子の画素および透光窓部とが配置され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記マイクロレンズにより前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズのピッチをＰＬ、前記点光源と前記マイクロレンズアレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記マイクロレンズアレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【００１７】
（４）  前記マイクロレンズアレイは、マイクロフレネルレンズアレイである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の電気光学装置。
【００１８】
（５）  前記マイクロレンズアレイは、射出成形または２Ｐ法により成形されたものである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の電気光学装置。
【００２０】
（６）  赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光するとともに、該赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光する分光・集光部が複数配列された分光・集光部アレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記分光・集光部アレイにより、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光するよう構成され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記分光・集光部により前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記分光・集光部アレイの分光・集光部のピッチをＰＬ、前記点光源と前記分光・集光部アレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記分光・集光部アレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【００２１】
（７）  赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光するとともに、該赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光する分光・集光部が複数配列された分光・集光部アレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記分光・集光部アレイにより、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光が同一の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光が同一の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光し、前記複数の点光源からの光より分光された青色光が同一の前記青色光用の画素の透光窓部に集光するように、前記点光源と、前記分光・集光部アレイの分光・集光部と、前記光変調素子の画素および透光窓部とが配置され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記分光・集光部により前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記分光・集光部アレイの分光・集光部のピッチをＰＬ、前記点光源と前記分光・集光部アレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記分光・集光部アレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【００２２】
（８）  赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光を発する複数の点光源と、
光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光するとともに、該赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光する分光・集光部が複数配列された分光・集光部アレイと、
少なくとも１つの赤色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの緑色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部と、少なくとも１つの青色光用の画素およびその画素に対応する透光窓部とを備えた光変調ユニットが複数配列された光変調ユニットアレイを有する光変調素子とを備える電気光学装置であって、
前記分光・集光部アレイの分光・集光部が、前記複数の点光源からの光より分光された赤色光を複数の前記赤色光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源からの光より分光された緑色光を複数の前記緑色光用の画素の透光窓部に集光させ、前記複数の点光源からの光より分光された青色光を複数の前記青色光用の画素の透光窓部に集光させるように、前記点光源と、前記分光・集光部アレイの分光・集光部と、前記光変調素子の画素および透光窓部とが配置され、
前記赤色光用の画素の透光窓部に集光する赤色光は、１次の回折光、前記緑色光用の画素の透光窓部に集光する緑色光は、非回折光、前記青色光用の画素の透光窓部に集光する青色光は、１次の回折光であり、
平面視において、前記点光源の投光部の形状と前記透光窓部の形状とが相似形状であり、前記点光源の投光部の形状に対応する像が前記分光・集光部により前記透光窓部の位置に結像するよう構成されており、
前記点光源のピッチをＰｓ、前記光変調ユニットのピッチをＰａ、前記分光・集光部アレイの分光・集光部のピッチをＰＬ、前記点光源と前記分光・集光部アレイとの間の光学的距離をＬｓ、前記分光・集光部アレイと前記透光窓部との間の光学的距離をＬａ、平面視における前記点光源の投光部の面積をＳ２５、平面視における前記透光窓部の面積をＳ４５としたとき、Ｓ２５／Ｓ４５とＬｓ／Ｌａとが等しく、かつ下記式で示す条件を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
ＰＬ＝Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ
【００２５】
（９）  前記点光源のピッチＰｓは、前記光変調ユニットのピッチＰａより大きい上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の電気光学装置。
【００２６】
（１０）  前記点光源のピッチＰｓと、前記光変調ユニットのピッチＰａとが等しい上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の電気光学装置。
【００２８】
（１１）  前記光変調素子は、透過型液晶パネルまたは半透過半反射型液晶パネルである上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の電気光学装置。
【００２９】
（１２）  前記光変調素子は、半透過半反射型液晶パネルである上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の電気光学装置。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電気光学装置を、添付図面に示す好適な実施の形態に基づき詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の電気光学装置の第１実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。なお、図が煩雑になるのを避けるため、図１中、断面であることを示す斜線は、省略されている。また、図１では、図が煩雑になるのを避けるため、マイクロレンズ３２の中心を通過する光の主光軸のみを示すとともに、その主光軸の一部を省略する。
【００３２】
同図に示す表示装置（電気光学装置）１は、カラー（フルカラー）の半透過半反射型表示装置であり、バックライトである光源手段（点光源アレイ）２と、透明な基板（中間板）１１と、分光手段であるホログラムカラーフィルタ（回折格子）６と、マイクロレンズアレイ３１と、半透過半反射型の液晶パネル（光変調素子）４とを有している。
【００３３】
液晶パネル４は、図１中上側に位置し、マイクロレンズアレイ３１は、この液晶パネル４の図１中下側に設けられている。
【００３４】
また、基板１１は、マイクロレンズアレイ３１の図１中下側に配置されており、ホログラムカラーフィルタ６は、この基板１１の図１中上側に設けられている。
【００３５】
また、光源手段２は、基板１１の図１中下側に配置され、この光源手段２と基板１１３とは、接着剤層（接着剤）１２で接着（接合）されている。
【００３６】
なお、基板１１側と液晶パネル４側とは、それらの外周部（表示の妨げにならない位置）において、図示しない接着剤で接着されている。
【００３７】
図２は、光源手段２の構成例を模式的に示す縦断面図である。
同図に示すように、光源手段２は、白色光（赤色成分、緑色成分および青色成分を含む光）を発する光源部２１と、ハウジング（鏡箱）２２とで構成されている。
【００３８】
ハウジング２２内の底面（図２中下側の面）には、複数の突起２３が形成されている。この突起２３の縦断面での形状は、略三角形をなしている。
【００３９】
また、ハウジング２２の図２中上側の壁部２２１には、複数の開口（ピンホール）２５が行列状（図２中横方向と、図２の紙面に対して垂直な方向）に形成されている。
【００４０】
また、ハウジング２２内の表面（内面）の上記複数の開口２５を除いた領域および突起２３の表面には、すべて反射膜２４が設けられている。この反射膜２４は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等で構成されている。
【００４１】
光源部２１から発せられた白色光は、ほぼすべて、例えば、図３、図４および図５に示すように、反射膜２４で１回または複数回反射し、各開口２５から出射する。
【００４２】
従って、この光源手段２では、開口２５により、点光源の投光部（光を発する部分）が構成される。
【００４３】
この光源手段２に接着されている前記基板１１は、例えば、各種ガラス等で構成されている。
【００４４】
ホログラムカラーフィルタ６は、光を回折によって赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）および青色光（Ｂ光）に分光する光学素子である。
【００４５】
このホログラムカラーフィルタ６は、赤色光については、１次の回折光、緑色光については、０次光（非回折光）、青色光については、１次の回折光（但し、赤色光と青色光とでは、図１中の左右方向が逆になっている）が、それぞれ、そのホログラムカラーフィルタ６から出射され、それらを利用し得るように構成されている。
【００４６】
例えば、図１中の最も左側の開口２５から出射し、ホログラムカラーフィルタ６に対し、略垂直に入射する白色光８１Ｗについて着目すると、その白色光８１Ｗのうち、赤色成分については、１次の回折光が出射、すなわち、赤色光８１Ｒが図１中右上に向って出射し、また、緑色成分については、０次光が出射、すなわち、緑色光８１Ｇが図１中上側に向って出射し、また、青色成分については、１次の回折光が出射、すなわち、青色光８１Ｂが図１中左上に向って出射するようになっている。
【００４７】
また、ホログラムカラーフィルタ６は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂や、各種ガラスで構成されている。
【００４８】
このホログラムカラーフィルタ６の成形方法は、特に限定されない。例えば、フォトリソグラフィー法によりスタンパを作成し、射出成形または２Ｐ法等により、ホログラムカラーフィルタ６を作成することができる。
【００４９】
なお、ホログラムカラーフィルタ６の回折角等の諸特性やホログラムカラーフィルタ６の位置等の条件は、後述するマイクロレンズアレイ３１のマイクロレンズ３２の焦点距離ｆ、マイクロレンズアレイ３１と液晶パネル４の開口４５との間の光学的距離Ｌａ、液晶パネル４の画素（開口４５）のピッチ等の条件に応じて、赤色光、緑色光および青色光が、それぞれ、液晶パネル４の対応する画素（開口４５）に集光するように適宜設定される。
【００５０】
但し、ホログラムカラーフィルタ６の回折角は、比較的小さく設定するのが好ましい。ホログラムカラーフィルタ６の回折角が小さいと、そのホログラムカラーフィルタ６の凹凸のピッチが大きくなり、製造が容易になる。
【００５１】
なお、本実施形態では、ホログラムカラーフィルタ６は、マイクロレンズアレイ３１の図１中下側に配置されているが、本発明では、ホログラムカラーフィルタ６は、マイクロレンズアレイ３１の図１中上側に配置されていてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、ホログラムカラーフィルタ６は、マイクロレンズアレイ３１から所定距離（微小距離）離間しているが、本発明では、ホログラムカラーフィルタ６は、マイクロレンズアレイ３１に密着していてもよい。すなわち、マイクロレンズアレイ３１の表面にホログラムカラーフィルタ６を設けても良い。
【００５３】
ここで、ホログラムカラーフィルタ６とマイクロレンズアレイ３１の位置関係については、ホログラムカラーフィルタ６とマイクロレンズアレイ３１とが接近しているのが好ましく、ホログラムカラーフィルタ６とマイクロレンズアレイ３１とが密着、すなわち、マイクロレンズアレイ３１の表面にホログラムカラーフィルタ６を設けるのがより好ましい。
【００５４】
これにより、回折角を小さくすることができ、ホログラムカラーフィルタ６を容易に製造することができる。
【００５５】
マイクロレンズアレイ３１は、正のパワーを有する複数のマイクロレンズ（集光レンズ）３２を有し、これらのマイクロレンズ３２は、行列状（図１中横方向と、図１の紙面に対して垂直な方向）に配置されている。
【００５６】
このマイクロレンズ３２としては、マイクロフレネルレンズ（回折レンズ）を用いるのが好ましい。すなわち、マイクロレンズアレイ３１としては、マイクロフレネルレンズアレイを用いるのが好ましい。
【００５７】
これにより、マイクロレンズアレイ３１（マイクロレンズ３２）の厚さを薄くすることができ、小型・薄型化に有利である。
【００５８】
マイクロレンズアレイ３１（マイクロレンズ３２）の構成材料の屈折率は、高いほど好ましい。なお、一般的な光学材料の屈折率は、１．４５〜１．６５程度である。
【００５９】
マイクロレンズアレイ３１は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂や、各種ガラスで構成されている。
【００６０】
マイクロレンズアレイ３１の成形方法は、特に限定されず、例えば、射出成形、２Ｐ法（フォトポリマゼーション）、ドライエッチング、ウエットエッチング等が挙げられるが、これらのうちでは、射出成形または２Ｐ法が好ましい。
【００６１】
マイクロレンズアレイ３１を射出成形または２Ｐ法により成形することにより、レンズの精度を高くすることができ、また、製造を容易に行うことができ、量産性に優れ、また、コストを低減することができる。
特に、射出成形の場合には、２Ｐ法よりもコストを低減することができる。
【００６２】
また、２Ｐ法の場合、特に、ガラス基板に２Ｐ法によりパターン形成する場合（ガラス２Ｐ法の場合）には、射出成形よりも使用温度が広範囲となり、好ましい。
【００６３】
液晶パネル４は、複数の赤色光用の画素４９Ｒ、複数の緑色光用の画素４９Ｇおよび複数の青色光用の画素４９Ｂと、各画素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂのそれぞれに対応する複数の開口（透光窓部）４５とを有している。
【００６４】
すなわち、液晶パネル４は、赤色光用の画素４９Ｒおよびその画素４９に対応する開口４５と、緑色光用の画素４９Ｇおよびその画素４９Ｇに対応する開口４５と、青色光用の画素４９Ｂおよびその画素４９Ｂに対応する開口４５とを備えた単位を液晶ユニット（光学変調ユニット）４９０とし、該液晶ユニット４９０が複数配列された液晶ユニットアレイ（光学変調ユニットアレイ）を有している。
【００６５】
各液晶ユニット４９０における画素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂは、それぞれ、図１中左側から右側に向って、画素４９Ｂ、画素４９Ｇ、画素４９Ｒの順序に配置されている。
【００６６】
そして、これらの液晶ユニット４９０は、行列状（図１中横方向と、図１の紙面に対して垂直な方向）に配置されている。
【００６７】
以下、液晶パネル４の構造を具体的に説明する。
液晶パネル４は、透明な基板４１と、基板４１の図１中下側の表面に形成され、図１中横方向に沿って並設された複数の帯状の透明電極４２と、基板４１の図１中下側に所定距離離間するように配置された透明な基板４６と、基板４６の図１中上側の表面に形成された反射膜４４および図１の紙面に対して垂直な方向に沿って並設された複数の帯状の透明電極４０と、基板４１（透明電極４２）と基板４６（透明電極４０）との間に設けられ、液晶を含有する液晶層４３とを有している。
【００６８】
透明電極４０は、反射膜４４の図１中上側に形成されている。この透明電極４０と透明電極４２とは、略直交しており、これらの各交差部（交差部の近傍の部分も含む）が、それぞれ、１画素に相当する。
【００６９】
透明電極４０と透明電極４２との間で充放電を行うことにより、液晶層４３の液晶が駆動される。
【００７０】
この透明電極４０および４２は、それぞれ、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）等で構成されている。
【００７１】
反射膜４４には、複数の開口４５が行列状に形成されている。この開口４５は、透明電極４２と透明電極４０との交差部に位置し、１画素に対応している。
【００７２】
この開口４５により、液晶パネル４の透光窓部（光が透過し得る部分）が構成される。
【００７３】
反射膜４４は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等で構成されている。
【００７４】
また、透明電極４０の図１中上側であって、透明電極４２と透明電極４０との各交差部、すなわち、各開口４５の位置には、それぞれ、対応する吸収型のカラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇまたは５１Ｂが設けられている。すなわち、各赤色光用の画素４９Ｒには、それぞれ、赤色成分以外の色成分を吸収（赤色光のみを透過）するカラーフィルタ５１Ｒが設けられ、各緑色光用の画素４９Ｇには、それぞれ、緑色成分以外の色成分を吸収（緑色光のみを透過）するカラーフィルタ５１Ｇが設けられ、各青色光用の画素４９Ｂには、それぞれ、青色成分以外の色成分を吸収（青色光のみを透過）するカラーフィルタ５１Ｒが設けられている。
【００７５】
また、基板４１の図１中上側には、偏光板４７が接合され、また、基板４６の図１中下側には、偏光板４８が接合されている。
また、前記基板４１、４６は、例えば、各種ガラス等で構成されている。
【００７６】
なお、一方の基板に１画素に対応してスイッチング素子を設けることができる。スイッチング素子は、図示しない制御回路に接続され、透明電極４０または４２へ供給する電流を制御する。これにより、透明電極４０または４２の充放電が制御される。
【００７７】
液晶層４３は液晶分子（図示せず）を含有しており、前記透明電極４０または４２の充放電に対応して、かかる液晶分子、すなわち液晶の配向が変化する。
【００７８】
これにより、各画素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂにおいて、それぞれ、光の透過と遮断との切り替えと、輝度の調節とを任意に行うことができる。
【００７９】
スイッチング素子としては、例えば、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を用いることができる。薄膜トランジスタを用いる場合、該トランジスタが設けられる基板における透明電極は、例えば、１画素に対応してドット状に設けられ、対向する基板における透明電極は、基板全面に設けられる。
【００８０】
この表示装置１では、光源手段２の開口（点光源の投光部）２５のピッチをＰｓ、液晶ユニット４９０のピッチをＰａ、マイクロレンズアレイ３１のマイクロレンズ３２のピッチをＰＬ、光源手段２の開口２５とマイクロレンズアレイ３１との間の光学的距離をＬｓ、マイクロレンズアレイ３１と液晶パネル４の開口４５との間の光学的距離をＬａとしたとき、下記式１および式２で示す条件を満たすように、光源手段２の開口２５と、マイクロレンズアレイ３１のマイクロレンズ３２と、液晶パネル４の画素４９Ｒ、４９Ｇ、４９Ｂおよび開口４５とを配置する。
【００８１】
ＰＬ＝{Ｐｓ・Ｐａ／（Ｐｓ＋Ｐａ）}・ｎ（但し、ｎは自然数）  ・・・式１
Ｌａ／Ｌｓ＝Ｐａ／Ｐｓ  ・・・式２
【００８２】
ここで、前記光学的距離は、環境を真空と仮定したときの距離、すなわち、実際の距離を、光路を構成する物質の屈折率で徐した値である。
【００８３】
なお、前記式１および式２で示す条件は、図１中横方向と、図１の紙面に対して垂直な方向とのそれぞれにおいて満たされているものとする。
【００８４】
また、マイクロレンズ３２の焦点距離をｆとしたとき、下記式３で示す条件を満たすように構成する。この式３は、光源手段２の開口２５の形状に対応する像がマイクロレンズ３２により液晶パネル４の開口４５の位置に結像するための条件式である。
【００８５】
１／Ｌｓ＋１／Ｌａ＝１／ｆ  ・・・式３
【００８６】
前記光源手段２の開口２５のピッチＰｓ、液晶ユニット４９０のピッチＰａ、マイクロレンズ３２のピッチＰＬ、光源手段２の開口２５とマイクロレンズアレイ３１との間の光学的距離Ｌｓ、マイクロレンズアレイ３１と液晶パネル４の開口４５との間の光学的距離Ｌａ、マイクロレンズ３２の焦点距離ｆは、例えば、用途等に応じて、前記式１、式２および式３で示す条件を満たすように適宜設定される。
【００８７】
例えば、携帯用電子装置の半透過半反射型表示装置の場合には、例えば、下記のように設定するのが好ましい。
【００８８】
光源手段２の開口（点光源の投光部）２５のピッチＰｓは、２０〜５００μｍ程度であるのが好ましい。
【００８９】
また、液晶ユニット４９０のピッチＰａは、１０〜５００μｍ程度であるのが好ましい。
【００９０】
また、マイクロレンズ３２のピッチＰＬは、１０〜２５０μｍ程度であるのが好ましい。
【００９１】
また、光源手段２の開口２５とマイクロレンズアレイ３１との間の光学的距離Ｌｓは、０．１〜２ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００９２】
また、マイクロレンズアレイ３１と液晶パネル４の開口４５との間の光学的距離Ｌａは、０．１〜２ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００９３】
また、マイクロレンズ３２の焦点距離ｆは、０．１〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００９４】
なお、マイクロレンズ３２の平面視での形状（平面形状）および寸法等は、特に限定されず、例えば、液晶パネル４側の画素形状等に応じて適宜設定される。
【００９５】
マイクロレンズ３２の平面視での形状としては、液晶パネル４の画素形状の相似形状が好ましく、例えば、長方形、正方形等の角形や、円形等が挙げられる。
【００９６】
また、表示装置１では、光学的距離Ｌｓと光学的距離Ｌａとを等しくするか、または、光学的距離Ｌｓを光学的距離Ｌａよりも大きくするのが好ましい。すなわち、開口２５のピッチＰｓと液晶ユニット４９０のピッチＰａとを等しくするか、または、開口２５のピッチＰｓを液晶ユニット４９０のピッチＰａよりも大きくするのが好ましい。
【００９７】
光学的距離Ｌｓと光学的距離Ｌａとを等しく設定する場合には、マイクロレンズ３２の焦点距離ｆを最も長く（開口数ＮＡを最も小さく）設定することができる。これにより、マイクロレンズアレイ３１の製造が容易となり、また、精度の向上、収差の減少を図ることができる。
【００９８】
一方、光学的距離Ｌｓを光学的距離Ｌａよりも大きく設定する場合には、光源手段２の開口（点光源の投光部）２５のピッチＰｓを比較的大きく設定することができるので（開口２５の数を比較的少なくすることができるので）、製造が容易になる。
【００９９】
前記光学的距離ＬｓおよびＬａは、それぞれ、例えば、基板１１、４６等の厚みを所望の値に設定することで調節することができる。
【０１００】
図１は、前記式１において、ｎ＝１の場合を示す。
ここで、マイクロレンズ３２は、光源手段２の開口２５から出射するあらゆる成分の光（あらゆる光軸の光）を液晶パネル４の開口４５に結像する光学的特性を有している。
【０１０１】
図１に示すように、光源手段２の所定の開口２５から出射した光は、ほぼすべて、ホログラムカラーフィルタ６および何れかのマイクロレンズ３２の作用により、何れかの開口４５に集光する。
【０１０２】
例えば、図１中最も左側の開口２５から出射した白色光のうち、図１中左から２番目のマイクロレンズ３２（この場合、図１中最も左側のマイクロレンズ３２は、半分だけ図示されている）に入射する白色光８１Ｗは、ホログラムカラーフィルタ６により、赤色光（Ｒ光）８１Ｒ、緑色光（Ｇ光）８１Ｇおよび青色光（Ｂ光）８１Ｂに分光される。この赤色光８１Ｒは、前記マイクロレンズ３２により、図１中最も左側の液晶ユニット４９０の画素４９Ｒの開口４５に集光し、緑色光８１Ｇは、前記マイクロレンズ３２により、図１中最も左側の液晶ユニット４９０の画素４９Ｇの開口４５に集光し、青色光８１Ｂは、前記マイクロレンズ３２により、図１中最も左側の液晶ユニット４９０の画素４９Ｂの開口４５に集光する。
【０１０３】
同様に、図１中最も左側の開口２５から出射した白色光のうち、図１中左から３番目のマイクロレンズ３２に入射する白色光８２Ｗは、ホログラムカラーフィルタ６により、赤色光８２Ｒ、緑色光８２Ｇおよび青色光８２Ｂに分光される。この赤色光８２Ｒは、前記マイクロレンズ３２により、図１中左から２番目の液晶ユニット４９０の画素４９Ｒの開口４５に集光し、緑色光８２Ｇは、前記マイクロレンズ３２により、図１中左から２番目の液晶ユニット４９０の画素４９Ｇの開口４５に集光し、青色光８２Ｂは、前記マイクロレンズ３２により、図１中左から２番目の液晶ユニット４９０の画素４９Ｂの開口４５に集光する。
【０１０４】
以下、同様に、図１中最も左側の開口２５から出射し、各マイクロレンズ３２に入射する各白色光は、それぞれ、ホログラムカラーフィルタ６により、赤色光、緑色光および青色光に分光され、各赤色光、緑色光および青色光は、それぞれ、対応するマイクロレンズ３２により、対応する液晶ユニット４９０の画素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂの開口４５に集光する。
【０１０５】
また、図１中左から２番目の開口２５から出射した白色光のうち、図１中左から３番目のマイクロレンズ３２に入射する白色光８３Ｗは、ホログラムカラーフィルタ６により、赤色光８３Ｒ、緑色光８３Ｇおよび青色光８３Ｂに分光される。この赤色光８３Ｒは、前記マイクロレンズ３２により、図１中最も左側の液晶ユニット４９０の画素４９Ｒの開口４５に集光し、緑色光８３Ｇは、前記マイクロレンズ３２により、図１中最も左側の液晶ユニット４９０の画素４９Ｇの開口４５に集光し、青色光８３Ｂは、前記マイクロレンズ３２により、図１中最も左側の液晶ユニット４９０の画素４９Ｂの開口４５に集光する。
【０１０６】
同様に、図１中左から２番目の開口２５から出射した白色光のうち、図１中左から４番目のマイクロレンズ３２に入射する白色光８４Ｗは、ホログラムカラーフィルタ６により、赤色光８４Ｒ、緑色光８４Ｇおよび青色光８４Ｂに分光される。この赤色光８４Ｒは、前記マイクロレンズ３２により、図１中左から２番目の液晶ユニット４９０の画素４９Ｒの開口４５に集光し、緑色光８４Ｇは、前記マイクロレンズ３２により、図１中左から２番目の液晶ユニット４９０の画素４９Ｇの開口４５に集光し、青色光８４Ｂは、前記マイクロレンズ３２により、図１中左から２番目の液晶ユニット４９０の画素４９Ｂの開口４５に集光する。
【０１０７】
以下、同様に、図１中左から２番目の開口２５から出射し、各マイクロレンズ３２に入射する各白色光は、それぞれ、ホログラムカラーフィルタ６により、赤色光、緑色光および青色光に分光され、各赤色光、緑色光および青色光は、それぞれ、対応するマイクロレンズ３２により、対応する液晶ユニット４９０の画素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂの開口４５に集光する。
【０１０８】
以下、前記以外の開口２５から出射した各白色光についても、前記と同様に、それぞれ、ホログラムカラーフィルタ６により、赤色光、緑色光および青色光に分光され、各赤色光、緑色光および青色光は、それぞれ、対応するマイクロレンズ３２により、対応する液晶ユニット４９０の画素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂの開口４５に集光する。
【０１０９】
すなわち、所定の画素４９Ｒの開口４５に着目すると、複数の開口２５からの白色光より分光された赤色光は、マイクロレンズアレイ３１により、その開口４５に集光し、所定の画素４９Ｇの開口４５に着目すると、複数の開口２５からの白色光より分光された緑色光は、マイクロレンズアレイ３１により、その開口４５に集光し、所定の画素４９Ｂの開口４５に着目すると、複数の開口２５からの白色光より分光された青色光は、マイクロレンズアレイ３１により、その開口４５に集光する。
【０１１０】
また、所定のマイクロレンズ３２に着目すると、そのマイクロレンズ３２は、複数の開口２５からの白色光より分光された赤色光を複数の画素４９Ｒの開口４５に集光させ、複数の開口２５からの白色光より分光された緑色光を複数の画素４９Ｇの開口４５に集光させ、複数の開口２５からの白色光より分光された青色光を複数の画素４９Ｂの開口４５に集光させる。
【０１１１】
このように、この表示装置１では、光源手段２（各開口２５）から発せられる光を、赤色光、緑色光および青色光に分光し、かつ、各赤色光、緑色光および青色光を効率良く対応する開口４５に集光させることができ、これにより、光源手段２から発せられる光の使用効率を向上させることができる。
【０１１２】
また、１つの開口４５には、複数（多く）の開口２５からの光が集光するので、明るさが平均化される利点がある。すなわち、各開口２５からの光の光量、各開口２５の位置等にばらつきがあったとしても、開口４５に集まる光は、複数の開口２５からの光の平均値となるので、画素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂのそれぞれにおいて、画素間の光量差は、ほとんどなくなる。これにより、均一性の高い表示を行うことができる。
【０１１３】
また、この表示装置１では、製造（組み付け）の際の位置調整において、調整工程を１回設ければよい。
【０１１４】
特に、隣接点への出射角θ１、θ２が比較的小さいので、前記平均化の効果が大きく、光源手段２（各開口２５）とマイクロレンズアレイ３１との位置関係を厳密に調整する必要がない。すなわち、位置調整の際は、適当な位置関係にある光源手段２（各開口２５）と、マイクロレンズアレイ３１とで決まる焦点位置に、開口４５を位置決めする。このような調整工程が１つあればよい。
【０１１５】
これにより、位置調整を容易、迅速かつ確実に行うことができ、生産性が良く、量産に有利である。
【０１１６】
また、ｎ＝１とすることにより、ｎ＞１の場合に比べ、マイクロレンズ３２のピッチＰＬを小さく設定することができ、これにより、マイクロレンズ３２の焦点距離ｆを長く、すなわち、マイクロレンズ３２の開口数ＮＡを小さく設定することができる。これにより、マイクロレンズアレイ３１の製造が容易となり、また、精度の向上、収差の減少を図ることができる。
【０１１７】
また、この表示装置１では、平面視において（図１中上側から見たとき）、光源手段２の開口（点光源の投光部）２５の形状と、液晶パネル４の開口（透光窓部）４５の形状とが、相似形状となっているのが好ましい。
【０１１８】
そして、開口２５の面積（大きさ）Ｓ２５と開口４５の面積（大きさ）Ｓ４５との比（Ｓ２５／Ｓ４５）が、開口２５のピッチＰｓと液晶ユニット４９０のピッチＰａとの比（Ｐｓ／Ｐａ）と等しく、すなわち、光学的距離Ｌｓと光学的距離Ｌａとの比（Ｌｓ／Ｌａ）と等しく設定されているのが好ましい。
【０１１９】
これにより、光源手段２（各開口２５）から発せられる光をより効率良く開口４５に集光させることができ、光源手段２から発せられる光の使用効率をさらに向上させることができる。
【０１２０】
開口２５の面積Ｓ２５は、例えば、半透過半反射型表示装置の場合には、１画素の面積の３〜５０％程度であるのが好ましい。
【０１２１】
次に、表示装置１の作用を説明する。
図１に示すように、表示装置１の光源部２１から発せられた白色光は、各開口２５から出射し、接着剤層１２および基板１１を透過した後、ホログラムカラーフィルタ６により、赤色光、緑色光および青色光に分光される。
【０１２２】
各赤色光、緑色光および青色光は、マイクロレンズアレイ３１の各マイクロレンズ３２に入射し、前述したように、マイクロレンズ３２の作用により、対応する液晶ユニット４９０の画素４９Ｒ、４９Ｇおよび４９Ｂの開口４５に集光するようにマイクロレンズ３２から出射する。
【０１２３】
マイクロレンズ３２から出射した各光は、それぞれ、偏光板４８で偏光され、基板４６を透過した後、対応する開口４５に集光し、その開口４５を透過（通過）する。
【０１２４】
開口４５を透過した各光は、それぞれ、対応するカラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇまたは５１Ｂを透過した後、透明電極４２と透明電極４０との間に印加されている電圧により配向が制御された液晶層４３の液晶により強度変調され、これにより、カラー（フルカラー）の画像が形成される。その光は、基板４１を透過し、偏光板４７で偏光され、外部に出射する。
【０１２５】
このようにして、表示装置１の画面に、所定のフルカラーの画像（電子画像）が表示される。
【０１２６】
また、この表示装置１の液晶パネル４は、半透過半反射型であるので、外部が比較的明るい場合には、外部から入射した光（白色光）を反射膜４４で反射させて表示を行うことができる。
【０１２７】
この場合、画素４９Ｒにおいては、カラーフィルタ５１Ｒにより、赤色成分以外の色成分が吸収され、赤色光のみが出射し、画素４９Ｇにおいては、カラーフィルタ５１Ｇにより、緑色成分以外の色成分が吸収され、緑色光のみが出射し、画素４９Ｂにおいては、カラーフィルタ５１Ｂにより、青色成分以外の色成分が吸収され、青色光のみが出射する。
このようにして、表示装置１の画面に、フルカラーの画像が表示される。
【０１２８】
一方、外部が比較的暗い場合には、前述したように、光源手段２を駆動させ、その光源手段２からの光を反射膜４４の開口４５を透過させて表示を行うことができる。
【０１２９】
ここで、表示装置１は、液晶パネル（光変調素子）４より出射側に、光散乱層（光散乱板）を有するのが好ましい。
【０１３０】
これにより、白色表示が虹色になってしまうのを防止することができ、画像をより鮮明に表示することができる。
また、表示装置１の所定の位置に位相差板を設けてもよい。
【０１３１】
以上述べたように、この表示装置１によれば、光源手段２（各開口２５）から発せられる光を効率良く開口４５に集光させることができ、これにより、光源手段２から発せられる光の使用効率を向上させることができる。
【０１３２】
すなわち、反射膜４４の面積を大きくし、その反射膜４４に設けられた開口４５の面積を小さくしても、光源手段２からの光を効率良く開口４５に集光させることができるので、開口４５を透過する光の光量を大きくすることができ、これにより、外光の反射率、光源手段２からの光の透過率がともに高い半透過半反射型の液晶表示装置（直視型液晶表示装置）を実現することができる。
【０１３３】
また、光源として、点光源（点光源アレイ）を用いるので、指向性が高く、それにより色純度を高く（良く）することができる。
【０１３４】
また、カラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇおよび５１Ｂが設けられているので、色純度を向上させることができ、また、ホログラムカラーフィルタ６により光源手段２からの光を分光して赤色光、緑色光および青色光を生成するので、前記カラーフィルタ５１Ｒ、５１Ｇおよび５１Ｂでの損失がない。
【０１３５】
また、ホログラムカラーフィルタ６により光源手段２からの光を分光して赤色光、緑色光および青色光を生成するので、吸収型のカラーフィルタを用いて白色光から赤色光、緑色光および青色光を生成する場合に比べ、光の使用効率が各段に高い。
【０１３６】
また、この表示装置１では、高価なプリズムシートを用いる必要がないので、部品点数を削減することができ、また、コストを低減することができる。
【０１３７】
なお、本発明では、点光源は、前述した構成に限らず、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子、無機ＥＬ素子等であってもよい。また、例えば、導光手段として、光ファイバアレイ等を用いたものであってもよい。
【０１３８】
次に、本発明の電気光学装置の第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の電気光学装置の第２実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。なお、図が煩雑になるのを避けるため、図６中、断面であることを示す斜線は、省略されている。また、図６では、図が煩雑になるのを避けるため、集光性ホログラムカラーフィルタ部７２の中心を通過する光の主光軸のみを示すとともに、その主光軸の一部を省略する。
【０１３９】
以下、第２実施形態の表示装置（電気光学装置）１について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１４０】
同図に示す表示装置１は、前述した第１実施形態の表示装置１のマイクロレンズアレイ３１およびホログラムカラーフィルタ６を集光性ホログラムアレイ（分光・集光部アレイ）７１に代えたものであり、この他は、その第１実施形態と同様である。
【０１４１】
集光性ホログラムアレイ７１は、光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光するとともに、その赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光する集光性ホログラムカラーフィルタ部（分光・集光部）７２が複数配列されたものである。
【０１４２】
この集光性ホログラムアレイ７１の集光性ホログラムカラーフィルタ部７２は、前述した第１実施形態におけるマイクロレンズアレイ３１のマイクロレンズ３２と同様に、行列状（図６中横方向と、図６の紙面に対して垂直な方向）に配置されている。
【０１４３】
また、集光性ホログラムアレイ７１は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂や、各種ガラスで構成されている。
【０１４４】
また、集光性ホログラムアレイ７１は、例えば、前述した第１実施形態におけるホログラムカラーフィルタ６と同様の方法で作成することができる。
【０１４５】
この表示装置１では、光源手段２の開口（点光源の投光部）２５のピッチをＰｓ、液晶ユニット４９０のピッチをＰａ、集光性ホログラムアレイ７１の集光性ホログラムカラーフィルタ部７２のピッチをＰＬ、光源手段２の開口２５と集光性ホログラムアレイ７１との間の光学的距離をＬｓ、集光性ホログラムアレイ７１と液晶パネル４の開口４５との間の光学的距離をＬａ、集光性ホログラムカラーフィルタ部７２の焦点距離をｆとしたとき、前述した第１実施形態と同様に、前記式１、式２および式３で示す条件等を満たすように構成されている。
【０１４６】
この第２実施形態の表示装置１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４７】
そして、この表示装置１は、集光性ホログラムアレイ７１、すなわち、ホログラムカラーフィルタに集光性を持たせた多機能ホログラムを有するので、マイクロレンズアレイ３１を設ける必要がなく、部品点数を削減することができ、小型・薄型化に有利である。
【０１４８】
次に、本発明の電気光学装置の第３実施形態について説明する。
図７は、本発明の電気光学装置の第３実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。なお、図が煩雑になるのを避けるため、図７中、断面であることを示す斜線は、省略されている。また、図７では、図が煩雑になるのを避けるため、マイクロレンズ３２の中心を通過する光の主光軸のみを示すとともに、その主光軸の一部を省略する。
【０１４９】
以下、第３実施形態の表示装置（電気光学装置）１について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１５０】
同図に示す表示装置１は、カラー（フルカラー）の透過型表示装置であって、前述した第１実施形態の表示装置１の半透過半反射型の液晶パネル４を、透過型の液晶パネル４ａに代えたものであり、この他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１５１】
液晶パネル４ａは、前述した第１実施形態における液晶パネル４の反射膜４４の代わりに、行列状に配列された複数の開口（透光窓部）５３が設けられたブラックマトリックス５２を有している。
【０１５２】
透明電極４０は、図７中横方向に沿って並設され、また、透明電極４２は、図７の紙面に対して垂直な方向に沿って並設されている。
【０１５３】
また、ブラックマトリックス５２は、画素間、すなわち、隣り合う透明電極４０の間および隣り合う透明電極４２の間をそれぞれ遮光するように設けられている。
【０１５４】
この第３実施形態の表示装置１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１５５】
すなわち、この表示装置１では、光源手段２の光の使用効率が極めて高い、透過型の液晶表示装置（直視型液晶表示装置）を実現することができる。
【０１５６】
また、この表示装置１は、透過型表示装置であり、このため、前述した第１実施形態や第２実施形態のような吸収型のカラーフィルタを設ける必要がないので、コストを低減することができる。
【０１５７】
次に、本発明の電気光学装置の第４実施形態について説明する。
図８は、本発明の電気光学装置の第４実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。なお、図が煩雑になるのを避けるため、図８中、断面であることを示す斜線は、省略されている。また、図８では、図が煩雑になるのを避けるため、集光性ホログラムカラーフィルタ部７２の中心を通過する光の主光軸のみを示すとともに、その主光軸の一部を省略する。
【０１５８】
以下、第４実施形態の表示装置（電気光学装置）１について、前述した第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１５９】
同図に示す表示装置１は、前述した第３実施形態の表示装置１のマイクロレンズアレイ３１およびホログラムカラーフィルタ６を集光性ホログラムアレイ（分光・集光部アレイ）７１に代えたものであり、この他は、その第３実施形態と同様である。
【０１６０】
集光性ホログラムアレイ７１は、光を回折によって赤色光、緑色光および青色光に分光するとともに、その赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ集光する集光性ホログラムカラーフィルタ部（分光・集光部）７２が複数配列されたものである。
【０１６１】
この集光性ホログラムアレイ７１の集光性ホログラムカラーフィルタ部７２は、前述した第３実施形態におけるマイクロレンズアレイ３１のマイクロレンズ３２と同様に、行列状（図８中横方向と、図８の紙面に対して垂直な方向）に配置されている。
【０１６２】
また、集光性ホログラムアレイ７１は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂や、各種ガラスで構成されている。
【０１６３】
また、集光性ホログラムアレイ７１は、例えば、前述した第３実施形態におけるホログラムカラーフィルタ６と同様の方法で作成することができる。
【０１６４】
この表示装置１では、光源手段２の開口（点光源の投光部）２５のピッチをＰｓ、液晶ユニット４９０のピッチをＰａ、集光性ホログラムアレイ７１の集光性ホログラムカラーフィルタ部７２のピッチをＰＬ、光源手段２の開口２５と集光性ホログラムアレイ７１との間の光学的距離をＬｓ、集光性ホログラムアレイ７１と液晶パネル４の開口４５との間の光学的距離をＬａ、集光性ホログラムカラーフィルタ部７２の焦点距離をｆとしたとき、前述した第１実施形態と同様に、前記式１、式２および式３で示す条件等を満たすように構成されている。
【０１６５】
この第４実施形態の表示装置１によれば、前述した第３実施形態と同様の効果が得られる。
【０１６６】
そして、この表示装置１は、集光性ホログラムアレイ７１、すなわち、ホログラムカラーフィルタに集光性を持たせた多機能ホログラムを有するので、マイクロレンズアレイ３１を設ける必要がなく、部品点数を削減することができ、小型・薄型化に有利である。
【０１６７】
以上、本発明の電気光学装置を、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。
【０１６８】
例えば、本発明では、前記各実施形態の任意の２以上の構成を適宜組み合わせてもよい。
【０１６９】
また、前記実施形態では、光変調素子として、透過型の液晶パネルまたは半透過半反射型の液晶パネルを用いているが、本発明では、光変調素子は、液晶パネルには限定されない。
【０１７０】
また、本発明は、例えば、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ等のパーソナルコンピュータのモニタ（ディスプレイ）、テレビジョンのモニタ、テレビ電話のモニタ、携帯電話（ＰＨＳを含む）、電子手帳、電子辞書、電子カメラ（デジタルカメラ）、ビデオカメラ等の携帯用電子装置のモニタ等の各種電子装置の直視型表示装置や、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。
【０１７１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、色純度の高い、フルカラー表示を行うことができる。
【０１７２】
また、光源から発せられる光を効率良く透光窓部に集光させることができ、これにより、光源から発せられる光の使用効率を向上させることができる。
【０１７３】
特に、光源からの光の使用効率が極めて高い、バックライト方式の表示装置（直視型表示装置）を実現することができる。
【０１７４】
また、光変調素子を半透過半反射型液晶パネルで構成した場合には、反射膜（反射板）の面積を大きくし、その反射膜に設けられた開口（透光窓部）の面積を小さくしても、光源からの光を効率良く前記開口に集光させることができるので、前記開口を透過する光の光量を大きくすることができ、これにより、外光の反射率、光源からの光の透過率がともに高い、半透過半反射型の液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気光学装置の第１実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示す表示装置の光源手段の構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図３】図１に示す表示装置において、光源部から発せられた光が、ハウジングの開口から出射するまでの経路（１回反射で出射）を模式的に示す図である。
【図４】図１に示す表示装置において、光源部から発せられた光が、ハウジングの開口から出射するまでの経路（３回反射で出射）を模式的に示す図である。
【図５】図１に示す表示装置において、光源部から発せられた光が、ハウジングの開口から出射するまでの経路（４回反射で出射）を模式的に示す図である。
【図６】本発明の電気光学装置の第２実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図７】本発明の電気光学装置の第３実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図８】本発明の電気光学装置の第４実施形態の構成を模式的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
１              表示装置（電気光学装置）
２              光源手段
２１            光源部
２２            ハウジング
２２１          壁部
２３            突起
２４            反射膜
２５            開口
３１            マイクロレンズアレイ
３２            マイクロレンズ
４、４ａ        液晶パネル
４０            透明電極
４１            基板
４２            透明電極
４３            液晶層
４４            反射膜
４５            開口
４６            基板
４７、４８      偏光板
４９０          液晶ユニット
４９Ｒ、４９Ｇ、４９Ｂ  画素
５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂ  カラーフィルタ
５２            ブラックマトリックス
５３            開口
６              ホログラムカラーフィルタ
７１            集光性ホログラム
７２            集光性ホログラムカラーフィルタ部
８１Ｗ〜８４Ｗ  白色光
８１Ｒ〜８４Ｒ  赤色光
８１Ｇ〜８４Ｇ  緑色光
８１Ｂ〜８４Ｂ  青色光
１１            基板
１２            接着剤層
【図１】
0004081979.tif 000002
【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】
0004081979.tif 000007
【図７】
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【図８】
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