JPH11202793A

JPH11202793A - 表示装置

Info

Publication number: JPH11202793A
Application number: JP10003247A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Suzuki; 敏弘鈴木; Tetsuya Kobayashi; 哲也小林; Takeshi Goto; 猛後藤; Tetsuya Hamada; 哲也浜田; Keiji Hayashi; 啓二林; Mari Sugawara; 真理菅原; Hisashi Yamaguchi; 久山口; Junji Tomita; 順二富田; Takakazu Aritake; 敬和有竹
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 1999-07-30
Anticipated expiration: 2018-01-09
Also published as: US6819366B2; JP4191276B2; US20030098933A1; KR19990066919A; KR20010090615A; US6559910B2; KR100371584B1; KR100332512B1; TW375683B; US20020018151A1

Abstract

(57)【要約】【課題】表示装置に関し、光の利用効率を高くするこ
とができるようにすることを目的とする。【解決手段】複数の画素を有する空間変調子と、該空
間変調子の画素に対応する集光要素を有する周期構造体
とを備え、該空間変調子の各画素は第１の方向に配置さ
れた複数の色ドット３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを含み、該
複数の色ドットを取り囲む周辺部４６Ａを含む各画素領
域４６Ａの該第１の方向の長さが該周期構造体の該集光
要素１６の該第１の方向の長さよりも大きい構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶パネル等の空間
変調子を備えた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一対の基板の間に液晶層を挟持してなる
液晶パネルを用いた表示装置がある。液晶パネルはカラ
ーフィルタを含み、それによってカラー表示を行うこと
ができる。液晶パネルの各画素は複数の色ドット（開
口）を含み、カラーフィルタはこれらの色ドットに配置
された赤、緑、青の色部分を含む。カラーフィルタを用
いると、光源の光の一部がカラーフィルタで吸収され、
光の利用効率が低下するという問題がある。

【０００３】また、例えば、特開平６−３１７７９４号
公報や特開平６−３０８３３２号公報は、回折格子を用
いて、カラー表示を行うことができる表示装置を開示し
ている。回折格子は、白色光をそれぞれ定まった角度で
進む赤、緑、青の色光に分離する。分離された赤、緑、
青の色光を各画素の色ドットに導くために、マイクロレ
ンズアレイが用いられる。マイクロレンズアレイは液晶
パネルの画素に対応して設けられた集光要素を含む。ま
た、マイクロレンズアレイを用いる代わりに、回折格子
が、色分離機能と、集光機能（集光要素の機能）とを備
えたものとすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】回折格子を用いると、
カラーフィルタのような光の吸収がないので、光の利用
効率が高い。ただし、従来の液晶パネルの画素の形状は
典型的に正方形をしており、正方形の各画素が一列に並
んだ３つの色ドットを含むので、１つの色ドットの形状
は辺の長さが１対３の長方形になる。集光要素によって
集光され、回折格子から出射する円形状の色光のスポッ
トが、長方形の色ドットに入射すると、長方形の長辺側
には光が十分に入射できるが、長方形の短辺側では光が
遮断され、光が十分に入射できない。このために、光の
利用効率を十分に高くすることができるとは言えない。

【０００５】また、液晶パネルは微小なピッチでできる
だけ多くの画素を含む必要がある。できるだけ多くの画
素を所望に応じた種々のパターンで配置されることが考
えられる。例えば、各画素の３つの色ドットは水平に一
列に配置されることができ、あるいは、各画素の３つの
色ドットは水平に対して斜めに一列に配置されることが
できる。

【０００６】種々の画素の配列に対して、集光要素の配
列は画素の配列と全く同じ（合同）とすれば良さそうで
ある。しかしながら、１つの集光要素が３つの色ドット
をカバーしなければならないので、集光要素の配列を画
素の配列と同じにすることができない場合もある。従
来、画素の配列に対して、好ましい集光要素の配列が明
らかにされていなかった。

【０００７】また、液晶パネルでは、偏光子を用いると
光の利用効率が低下する。従って、この場合にも、光の
利用効率を高くすることのできる表示装置が望まれる。
本発明の目的は、光の利用効率を高くすることのできる
表示装置を提供することである。本発明の他の目的は、
種々の配列で配置された画素に対して集光要素が適切な
配列で配置された表示装置を提供することである。

【０００８】本発明の他の目的は、偏光装置を用いて、
光の利用効率を高くすることのできる表示装置を提供す
ることである。本発明の他の目的は、フィルタを用い
て、色むらを低減することのできる表示装置を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴によ
る表示装置は、複数の画素を有する空間変調子と、該空
間変調子の画素に対応する集光要素を有する周期構造体
とを備え、該空間変調子の各画素は第１の方向に配置さ
れた複数の色ドットを含み、該複数の色ドットを取り囲
む周辺部を含む各画素領域の該第１の方向の長さが該周
期構造体の該集光要素の該第１の方向の長さよりも大き
いことを特徴とするものである。

【００１０】この構成において、光を一つの平面内で複
数の色に分離し、集光要素によって画素の色ドットに導
く場合に、色ドットの開口度が大きくなり、高い輝度を
もった表示装置を得ることができる。好ましくは、該空
間変調子の画素の各色ドット領域の該第１の方向の長さ
が該色ドット領域の該第１の方向とは直交する方向の長
さよりも大きい。

【００１１】好ましくは、該空間変調子の画素はデルタ
配列で配置される。この場合、該周期構造体の集光要素
がデルタ配列で配置される。該周期構造体の該第１の方
向に並んだ２つの集光要素が該第１の方向とは直交する
方向に並んだ２つの画素と組をなしている。あるいは、
該周期構造体の集光要素が正方配列で配置される。この
場合、該周期構造体の該第１の方向に並んだ２つの集光
要素が該第１の方向とは直交する方向に並んだ２つの画
素と組をなしている。該周期構造体の集光要素が実質的
に正方形の形状をしている。

【００１２】好ましくは、該空間変調子が液晶パネルで
あり、該周期構造体が回折格子である。あるいは、該空
間変調子が液晶パネルであり、該周期構造体がマイクロ
レンズアレイである。また、好ましい態様として、本発
明は、複数の画素を有する空間変調子と、該空間変調子
から所定の距離にある平面において該空間変調子の画素
と関連する像を形成する手段とを備え、該平面における
該像の空間周波数が該空間変調子の画素の空間周波数よ
り小さいことを特徴とする表示装置を提供する。スクリ
ーンをこの平面上に配置することにより、空間変調子に
より形成される画像をより鮮明に見ることができるよう
になる。この特徴は上記した最初の特徴とともに使用さ
れることができる。

【００１３】本発明の第２の特徴による表示装置は、複
数の画素を有する空間変調子と、該空間変調子の画素に
対応する集光要素を有する周期構造体とを備え、該空間
変調子の各画素は複数の色ドットを含み、該集光要素の
単位体積当たりの個数が該画素の単位体積当たりの個数
と同数又は整数倍であることを特徴とするものである。

【００１４】表示装置を構成する上で、画素はできるだ
け隙間無く一定のピッチで２次元的に配置される。集光
要素は画素と同形状（合同）であれば、２次元的に配列
が可能で、隙間無く配列することができる。また、集光
要素は画素と相似形状であってもよく、例えば画素の形
状を小さくしたり、あるいは集光要素を大きくしたりす
ることができる。

【００１５】しかし、画素の面積は集光要素の面積とは
ほぼ等しくするのが好ましい。すると、画素と集光要素
との組合せが制限される。そこで、好ましくは、集光要
素の形状が画素の形状と異なるようにすると、画素と集
光要素との種々の組合せを達成することができる。例え
ば、正方配列の画素とデルタ配列の集光要素との組合
せ、デルタ配列の画素と正方配列の集光要素との組合
せ、デルタ配列の画素とデルタ配列の集光要素との組合
せ、モザイク配列の画素とデルタ配列の集光要素との組
合せ、モザイク配列の画素と正方配列の集光要素との組
合せ等を達成することができる。

【００１６】画素と同様に、集光要素は一つの平面内に
隙間無く並べられる必要がある。この要求と上記種々の
組合せを達成する上で、集光要素は、正方形、長方形、
六角形等の多角形の形状に形成されることができる。長
方形は１対２の辺の長さを備え、例えば垂直に対して斜
め４５度で配置される。多角形はその内角が全て鈍角で
あるように形成する。多角形は対向する平行線を備えた
六角形であり、その対称軸が垂直に対して斜め４５度で
配置される。対称軸が水平方向又は垂直方向にあるよう
にすることもできる。

【００１７】本発明の第３の特徴による表示装置は、光
源の光を互いに直交する振動面を有する第１及び第２の
偏光に分離し、分離された第１及び第２の偏光の一方の
振動面が他方の振動面と同じになり且つ互いに所定の角
度をなして出射するようにした偏光装置と、複数の画素
を有する空間変調子と、該空間変調子の画素に対応する
集光要素を有する周期構造体とからなり、該偏光装置か
ら出射され且つ第１の集光要素を通った第１及び第２の
偏光のうち、第１の偏光が第１の画素に入射し、第２の
偏光が第２の画素に入射し、そして、該偏光装置から出
射され且つ第２の集光要素を通った第１及び第２の偏光
のうち、第１の偏光が前記第２の画素に入射し、第２の
偏光が第３の画素に入射するようにしたことを特徴とす
るものである。

【００１８】この構成によれば、偏光を使用する表示装
置において、従来のように光源の光が偏光子により半分
に減少されることがない。すなわち、光源の光を第１及
び第２の偏光に分離し、分離された第１及び第２の偏光
の一方の振動面が他方の振動面と同じになり且つ互いに
所定の角度をなして出射して、第１及び第２の偏光がと
もに使用される（光源の光がほとんど使用される）。そ
して、第１及び第２の偏光がともに全ての画素に入射す
るようになっており、第１の偏光と第２の偏光との間に
予期しない特性の差があったとしても、画像の表示が影
響されない。

【００１９】本発明の第４の特徴による表示装置は、光
源と、複数の画素を有する空間変調子と、該空間変調子
の画素に対応する集光要素を有する周期構造体と、該空
間変調子を透過する赤のスペクトルバンドの長波長側に
整合した赤カット機能と青スペクトルバンドの長波長側
に整合した青カット機能とを備えたフィルターとを備え
たことを特徴とする。

【００２０】好ましくは、透過スペクトルの赤と青色ス
ペクトルバンドのほぼ中間の波長に整合した波長カット
機能を備えたフィルタをもつ。また、透過スペクトルの
緑と青のスペクトルバンドのほぼ中間の波長に整合した
波長カット機能を備えたフィルタをもつ。さらに、本発
明による表示装置は、光源と、複数の画素を有する空間
変調子と、該空間変調子の画素に対応する集光要素を有
する周期構造体とからなり、該空間変調子の各画素が色
分離方向に並んだ複数の色ドットを有し、該集光要素の
数が該画素の数より多いことを特徴とするものである。

【００２１】好ましくは、該集光素子を該画素数以上配
置した。回折格子セル数（ＮＸ、ＮＹ）が色ドットをひ
とかたまりとした画素数数（ＭＸ、ＭＹ）に対して、Ｎ
Ｘ×ＮＹ≧（ＭＸ＋２）×（ＭＹ＋２）とした。

【００２２】

【発明の実施の形態】基本的な構成図１は、回折格子を用いた投射型液晶表示装置を概略的
に示す図である。表示装置１０は光源１２と、回折格子
１４と、集光要素１６と、液晶パネル（空間変調子）１
８と、投射レンズ２０と、スクリーン２２とからなる。
光源１２はメタルハライドランプ等の白色光源であっ
て、できるだけ平行な光線を回折格子１４の表面に対し
て斜め方向へ照射する。

【００２３】図３から図５は回折格子１４と集光要素１
６の作用を説明するために集光要素１６が回折格子１４
とは別に形成されている例を示す図である。この例にお
いて、集光要素１６はマイクロレンズアレイ１６ａとし
て形成されたマイクロレンズである。図４に示されるよ
うに、回折格子１４は透明な板材に所定の格子ピッチで
凸部と凹部が形成されたものである。しかし、図示の回
折格子１４以外の回折格子を使用することができること
は明らかであろう。例えば、回折格子１４は凸部と凹部
とを設けたものの代わりに、屈折率分布型のものとする
ことができる。

【００２４】入射光Ｌｉが回折格子１４に斜めに入射す
ると、回折格子１４の回折作用により、一次回折光
Ｌ_R、Ｌ_G、Ｌ_Bが回折格子１４から異なった角度で出
射する。一次回折光Ｌ_R、Ｌ_G、Ｌ_Bは赤、緑、青色の
波長帯域の光であり、緑色の一次回折光Ｌ_Gが赤の一次
回折光Ｌ_Rと青の一次回折光Ｌ_Bとの間にある。さら
に、０次回折光Ｌ_O、０次回折光Ｌ_Oに対して一次回折
光Ｌ_R、Ｌ_G、Ｌ_Bの反対側に位置する一次回折光、及
び二次回折光等が出射するが、これらは投射レンズにほ
とんど入らないためここでは無視する。

【００２５】このように、回折格子１４は色分離作用を
行う。図３に示されるように、液晶パネル１８は例えば
液晶層２４が一対の透明な基板２６、２８で挟持されて
いるＴＮ型液晶パネルからなる。基板２６、２８はそれ
ぞれ透明な電極３０、３２と、配向膜３４、３６とを有
する。基板２６、２８の両側には偏光子３８及び検光子
４０が配置され、回折格子１４及びマイクロレンズアレ
イ１６ａは偏光子３８側に配置される。

【００２６】一方の電極３０は例えば共通電極であり、
他方の電極３２は例えば図５に示すようなアクティブマ
トリクスとともに基板２８に設けられている。図５にお
いて、アクティブマトリクスは、ゲートバスラインＧ
Ｂ、データバスラインＤＢ、及びＴＦＴ４２を含む。１
つの画素は３つの画素電極３２（３２Ｒ、３２Ｇ、３２
Ｂ）によって形成される。画素電極３２Ｒは赤色の光を
透過させ、画素電極３２Ｇは緑色の光を透過させ、画素
電極３２Ｂは青色の光を透過させるようになっている。

【００２７】図３及び図５に示されるように、１つのレ
ンズ素子１６は、３つの画素電極３２Ｒ、３２Ｇ、３２
Ｂからなる１つの画素と対応して配置され、それぞれの
色の一次回折光Ｌ_R、Ｌ_G、Ｌ_Bを各画素に集光する。
回折格子１４を出た一次回折光Ｌ_R、Ｌ_G、Ｌ_Bはそれ
ぞれのレンズ素子１６を通って液晶パネル１８の各画素
に入射する。この際、赤色の一次回折光Ｌ_Rは赤の画素
電極３２Ｒに入射し、緑色の一次回折光Ｌ_Gは緑の画素
電極３２Ｇに入射し、青色の一次回折光Ｌ_Bは青の表示
電極３２Ｂに入射する。画素電極３２Ｒ、３２Ｇ、３２
Ｂと共通電極３０との間の電圧を制御することにより、
それぞれの色の光が画素電極３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを
透過するか、遮断されるかが制御される。このようにし
て、透過した色を合わせて投射レンズ２０で投射する
と、スクリーン２２上にカラー表示を行うことができ
る。

【００２８】図１及び図２の例においては、集光要素１
６が回折格子１４に作りこまれている。すなわち、この
回折格子１４は図４のものと同様の凹凸の格子を有する
とともに、集光要素１６が回折格子１４のぞれそれの画
素に対応する部分に所定のパターンの屈折率分布として
形成され、図５の集光要素１６と同様の集光作用を有す
る。従って、この回折格子１４は回折による色分離作用
と集光要素１６の集光作用とを有するものである。

【００２９】図７は色分離作用を行うために回折格子１
４の代わりに互いに異なった角度で配置したダイクロイ
ックミラー４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂを設けた例を示す図
である。ダイクロイックミラー４４Ｂは青色の光を反射
させ、且つ他の色の光を透過せる。ダイクロイックミラ
ー４４Ｒは赤色の光を反射させ、且つ他の色の光を透過
せる。ダイクロイックミラー４４Ｇは緑色の光を反射さ
せ、且つ他の色の光を透過せる。

【００３０】従って、赤色の光（Ｒ）、緑色の光
（Ｇ）、及び青色の光（Ｂ）がそれぞれのダイクロイッ
クミラー４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂで異なった角度で反射
する。こうして、ダイクロイックミラー４４Ｒ、４４
Ｇ、４４Ｂは図３から図５の回折格子１４と同様の色分
離作用を行う。このダイクロイックミラー４４Ｒ、４４
Ｇ、４４Ｂに対して、マイクロレンズアレイ１６ａの集
光要素１６及び液晶パネル１８を図３及び図５のものと
同様の関係で配置すると、前の例と同様の作用が得られ
る。

【００３１】従って、以後の説明において、集光要素１
６は、図１および図２のように回折格子１４に作りつけ
られたもの、図３から図５のもののように回折格子１４
とともに配置されるマイクロレンズアレイ１６ａとして
形成されたもの、及び図７のようにダイクロイックミラ
ー４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂとともに配置されるマイクロ
レンズアレイ１６ａとして形成されたものを全て包含す
る。

【００３２】広い色ドット図７は液晶パネル１８の２つの画素４６Ａ、４６Ｂを示
している。各画素４６Ａ、４６Ｂは図面において第１の
方向（図面において水平な方向、以後同じ）に配置され
た画素電極３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを含む。一画素領域
は画素電極３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを取り囲む周辺部を
含むものとする。ここで、周辺部はハッチングで示され
た遮光膜（ブラックマトリクス）として形成されてい
る。２つの画素４６Ａ、４６Ｂの画素領域を明瞭にする
ために、遮光膜は互いに逆向きのハッチングで示されて
いる。また、請求の範囲においては、各画素内の画素電
極３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂの部分を色ドットと呼び、色
ドットの周辺部を含む領域を色ドット領域と呼ぶ。１画
素領域は第１の方向（水平な方向）に細長い長方形であ
る。図において、各画素４６Ａ、４６Ｂの第１の方向の
長さは２Ｂであり、第１の方向とは直交する方向の長さ
はＡ／２である。もしＡ＝Ｂであれば、各画素領域の横
と縦の長さの比は４対１になる。各画素電極３２Ｒ、３
２Ｇ、３２Ｂを含む各ドット領域の第１の方向の長さは
２Ｂ／３であり、各ドット領域の第１の方向とは直交す
る方向の長さはＡ／２である。もしＡ＝Ｂであれば、各
ドット領域のの横と縦の長さの比は４対３になる。

【００３３】図８は従来の一画素４６Ｐ内の画素電極３
２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂの構成を示す図である。一画素４
６Ｐはほぼ正方形に形成され、画素電極３２Ｒ、３２
Ｇ、３２Ｂは一画素４６Ｐを３等分した各色ドット領域
内に配置される。従って、画素電極３２Ｒ、３２Ｇ、３
２Ｂはかなり縦に長い長方形になる。そこで、例えば丸
いスポット状の一次回折光Ｌ_Bが画素電極３２Ｂに照射
されると、丸いスポット状の一次回折光Ｌ_Bは画素電極
３２Ｂの横にはみ出す部分が、光の利用効率を低下させ
る。

【００３４】そこで、画素形状及び色ドットの形状を図
７に示されるように形成することによって、各画素電極
３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂの形状を正方形に近づけ、よっ
て図８に示した丸いスポット状の一次回折光Ｌ_Bが画素
電極３２Ｂの横にはみ出すのを減少させて、光の利用効
率を向上させることができる。図９は図７の２つの画素
４６Ａ、４６Ｂを１ユニットとして、これらの画素ユニ
ットをデルタ配列したことを示す図である。

【００３５】図１０は図９のデルタ配列の画素４６Ａ、
４６Ｂをもつ液晶パネル１８とデルタ配列の集光要素１
６をもつ回折格子１４との組み合わせの例を示す図であ
る。集光要素１６は第１の方向（水平な方向）に一列に
配置され、第１の方向とは直交する方向には半ピッチず
つずらして配置される。各集光要素１６は横と縦の比が
Ｂ対Ａの長方形であり、好ましくはＢ＝Ａの正方形であ
る。

【００３６】縦に並べた２つの画素４６Ａ、４６Ｂが横
に並べた２つの集光要素１６に対応するように、２対２
の対応で配置される。これは図７の寸法Ａ、２Ｂと、図
９の寸法Ａ、Ｂととの関係から明らかである。より詳細
には、図１０の破断した部分に示す２つの画素４６Ａ、
４６Ｂに対して、２つの集光要素１６Ａ、１６Ｂが対応
する。

【００３７】右側の集光要素１６Ａが上側の画素４６Ａ
に対応し、集光要素１６Ａは図１０の右下から左上方向
に光を向けながら３つの画素電極３２Ｒ、３２Ｇ、３２
Ｂに色光を集光する。同様に、左側の集光要素１６Ｂが
下側の画素４６Ｂに対応し、集光要素１６Ｂは図１０の
左上から右下方向に光を向けながら３つの画素電極３２
Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに色光を集光する。従って、２つの
集光要素１６Ａ、１６Ｂはこのように集光方向が異なる
ように屈折率の分布が形成されており、図１０において
は隣接する集光要素１６円弧状のパターンが逆向きにな
っている。

【００３８】図１１は単純にデルタ配列の画素４６Ａ、
４６Ｂをもつ液晶パネル１８と正方配列の集光要素１６
をもつ回折格子１４との組み合わせの例を示す図であ
る。集光要素１６は第１の方向及びそれとは直交する方
向にはマトリクス状に配置される。画素４６Ａ、４６Ｂ
は図７の画素４６Ａ、４６Ｂを横に半ピッチずらした形
体で配列される。

【００３９】斜めに並べた２つの画素４６Ａ、４６Ｂが
横に並べた２つの集光要素１６に対応するように、２対
２の対応で配置される。より詳細には、図１１の破断し
た部分に示す２つの画素４６Ａ、４６Ｂに対して、２つ
の集光要素１６Ａ、１６Ｂが対応する。右側の集光要素
１６Ａが上側の画素４６Ａに対応し、右側の集光要素１
６Ａと上側の画素４６ＡとはＴ字を形成するように配置
される。集光要素１６Ａは図１１の下から上方向に光を
向けながら３つの画素電極３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに色
光を集光する。同様に、左側の集光要素１６Ｂが下側の
画素４６Ｂに対応し、左側の集光要素１６Ｂと下側の画
素４６Ｂとは逆Ｔ字を形成するように配置される。集光
要素１６Ｂは図１１の上から下方向に光を向けながら３
つの画素電極３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに色光を集光す
る。２つの集光要素１６Ａ、１６Ｂはこのように集光方
向が異なるように屈折率の分布が形成される。

【００４０】図１２は図１０及び図１１の液晶パネル１
８と集光要素１６との組み合わせを用いるのに適した投
射型表示装置１０の構成を説明する図である。投射レン
ズ２０が適切な焦点ｆを持つ光学系においては、投射レ
ンズ２０に関して液晶パネル１８及び集光要素１６の反
対側に、液晶パネル１８の像１４′及び集光要素１６の
像１６′が形成される。スクリーン２２を液晶パネル１
８の像１４′の位置に配置すると、観視者はスクリーン
２２上で液晶パネル１８の像１４′を見ることになる。
また、スクリーン２２を集光要素１６の像１６′の位置
に配置すると、観視者はスクリーン２２上で集光要素１
６の像１６′を見ることになる。

【００４１】本発明では、好ましくは、スクリーン２２
を集光要素１６の像１６′の位置に配置し、観視者はス
クリーン２２上で集光要素１６の像１６′を見ることが
できるようにする。液晶パネル１８の像１８′を観て
も、集光要素１６の像１６′を観ても、液晶パネル１８
によって空間変調された画像の形状は同じであるが、集
光要素１６の像１６′を見るようにした方が画像を明瞭
に見ることができる。

【００４２】集光要素１６の空間周波数は液晶パネル１
８の色ドットの空間周波数よりも低い。本願の発明者の
検討によれば、同様の画像を見る場合でも、空間周波数
の低い画像を見る場合には画像の視認性が高く、空間周
波数の高い画像を見る場合には画像の視認性が低くなる
ことが分かった。従って、液晶パネル１８の色ドットは
集光要素１６の３倍の空間周波数で配置されているの
で、集光要素１６の像１６′を見る方が明瞭に画像を見
ることができる。

【００４３】このようにして、デルタ配列の集光要素１
６（図１０）の像１６′又は正方配列の集光要素１６
（図１１）の像１６′を明瞭に見ることができる。デル
タ配列の画像は映像等に適しており、正方配列の画像は
コンピュータの表示等に適している。投射レンズ２０の
焦点深度が大きくて、集光要素１６の像１６′だけでな
く、液晶パネル１８の像１４′も見えてしまうことがあ
る。このような場合には、投射レンズ２０の解像度を、
空間周波数の低い集光要素１６に対してＭＴＦ３０パー
セント以上で、空間周波数の高い色ドットに対してＭＴ
Ｆ２０パーセント以下にするとよい。両者のＭＴＦの差
は１０パーセント以上あるのが好ましい。こうすれば、
色ドットが解像されず、画素が解像されることになり、
集光要素１６（図１０）の像１６′を明瞭に見ることが
できる。

【００４４】この構成は、複数の画素（色ドット）を有
する液晶パネル１８と、液晶パネル１８から所定の距離
にある平面において液晶パネル１８の画素と関連する像
を形成する手段とを備え、該平面における該像の空間周
波数が液晶パネル１８の色ドットの空間周波数より小さ
い構成になっている。図１３はこの原理を直視型表示装
置にも応用した例を示している。液晶パネル１８は複数
の色ドット３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを有する複数の画素
４６を有し、この液晶パネル１８から所定の距離にある
平面４８において液晶パネル１８の画素４６と対応する
像５０を形成するようになっている。この場合、回折格
子１４を設けてもよく、あるいは色ドット３２Ｒ、３２
Ｇ、３２Ｂにカラーフィルタを設けてもよい。図示の例
では、色ドット３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂにカラーフィル
タを設けてある。回折格子１４がないので、集光要素１
６は必要ではない。ただし、集光要素１６とは別のレン
ズを設けることはできる。

【００４５】液晶パネル１８に光を照射することによ
り、１組の色ドット３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを通った光
が平面４８において１つの像５０を形成するようにす
る。ここで、平面４８における像５０の空間周波数が液
晶パネル１８の色ドット３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂの空間
周波数より小さい構成になっており、上記したのと同じ
理由により、像５０を明瞭に見ることができる。画素４
６は正方配列であるので、像５０は正方配列になる。

【００４６】図１４は画素４６がデルタ配列の例を示
し、その他の構成は図１３と同様である。画素４６がデ
ルタ配列であるので、平面４８（図１３参照）における
像５０は正方配列になる。図１５はデルタ配列の変形例
を示している。１画素の色ドット３２Ｒ、３２Ｇ、３２
Ｂは一列に並んでいず、三角形状のパターンで並んでお
り、２つの画素で長方形を形成するようになっている。
この配列をモザイク配列と言う。その他の特徴は図１３
と同様である。平面４８（図１３参照）における像５０
はＸ、Ｘ′で示されており、正方配列になる。

【００４７】画素と集光要素の組合せ次に、図１６から図７７を参照して画素４６と集光要素
１６との新規な組合せの例について説明する。これらの
例は集光要素１６が図１及び図２に示されるように回折
格子１４と一体的に形成されている場合に特に有利であ
る。上記したように、液晶パネル１８の各画素４６は３
つの色ドット３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを含む。図１６か
ら図７７においては、色ドット３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ
を単にＲ、Ｇ、Ｂで示してある。

【００４８】画素４６と集光要素１６を組み合わせる上
で、集光要素１６の単位体積当たりの個数が画素４６の
単位体積当たりの個数と同数又は又は整数倍であること
が好ましい。また、画素４６の形状が集光要素１６の形
状と合同であるか相似であれば、画素４６と集光要素１
６との対応をとりやすい。しかし、これから述べる実施
例においては、集光要素１６の形状が画素４６の形状と
異なっていることが多い。それにもかかわらず、画素４
６と集光要素１６との対応をとることができる。

【００４９】図１６は正方配列の画素４６を示す図であ
る。正方配列においては、４つの隣接する画素４６の中
心が正方形を形成する。あるいは、正方配列の画素４６
は互いに直交する第１の方向（図において水平な方向）
及び第２の方向（図において垂直な方向）に周期性を備
えた配列と言うことができる。あるいは、正方配列を色
ドットＲ、Ｇ、Ｂの配列で表現することもできる。すな
わち、図１６においては、色ドットＲ、Ｇ、Ｂは互いに
垂直な第１及び第２の方向に周期性を備え、１つの画素
の３つの色ドットＲ、Ｇ、Ｂが第１及び第２の方向の一
つと平行な線上にある。図１６においては、１つの画素
の３つの色ドットＲ、Ｇ、Ｂが水平な線上にある。

【００５０】図１７は正方配列の集光要素１６を示す図
である。正方配列の集光要素１６は画素の場合と同様に
第１及び第２の方向に周期性を備えた配列と言うことが
できる。図１８は図１６に示す正方配列の画素４６と図
１７に示す正方配列の集光要素１６とを組み合わせた構
成を示す図である。画素４６と集光要素１６とは一対一
で対応する。図１９はこのときの集光要素１６の特徴を
示す。

【００５１】図２０は正方配列の集光要素１６の変形例
を示す図である。この場合にも、４つの隣接する集光要
素１６の中心が正方形を形成し、また、集光要素１６は
第１及び第２の方向に周期性を備えている。図２０にお
いては、各集光要素１６は縦横の辺の比が１対２の長方
形の形状に形成されている。長方形の辺は、水平に対し
て４５°で斜め方向に延びる。言い換えれば、集光要素
１６は、第１及び第２の方向とは異なる第３の方向に平
行な１対の辺を含む多角形（長方形）の形状を有してい
る。

【００５２】図２１は図１６に示す正方配列の画素４６
と図２０に示す正方配列の集光要素１６とを組み合わせ
た構成を示す図である。図２２はこのときの集光要素１
６の特徴を示す。画素４６と集光要素１６とは一対一で
対応し、集光要素１６の中心の周期は画素４６の周期と
一致している。集光要素１６の形状は画素４６の形状と
は異なるので、表示を劣化させるモワレが発生しにくい
特徴がある。

【００５３】また、集光要素１６によって集光した光の
ビーム径は集光要素１６の長軸方向がもっとも小さくな
る。（集光要素１６の開口の大きさによる）ために、液
晶パネル１８の画素の色ドットＲ、Ｇ、Ｂの開口部の形
状に合わせてビーム径の形状を操作することができる。
また、集光要素１６の短軸方向から入射させるような縞
の設計においては、図１９の集光要素１６の形状よりも
図２２の集光要素１６の形状にした方が縞のピッチの分
布が少なくなる。回折格子１４は縞のピッチによって最
適な溝の深さが変化し、露光によって作成する回折格子
１４は溝の深さが一定となることから、縞のピッチの分
布が少ない方が高回折効率となりやすい。

【００５４】図２３は正方配列の集光要素１６の変形例
を示す図である。この場合にも、４つの隣接する集光要
素１６の中心が正方形を形成し、また、集光要素１６は
第１及び第２の方向に周期性を備えている。図２３にお
いては、各集光要素１６は六角形の形状に形成されてい
る。六角形の辺は第１及び第２の方向とは平行ではな
い。言い換えれば、集光要素１６は、第１及び第２の方
向とは異なる第３の方向に平行な１対の辺を含む多角形
（六角形）の形状を有し、内角の角度を鈍角としてい
る。

【００５５】図２４は図１６に示す正方配列の画素４６
と図２３に示す正方配列の集光要素１６とを組み合わせ
た構成を示す図である。画素４６と集光要素１６とは一
対一で対応する。回折格子１４の集光要素１６は円形状
が最も集光ビームの面積を小さくすることができるた
め、このような多角形を用いると液晶パネルの実質的な
開口率を向上させることができる。そして、光利用効率
を向上させることが可能となる。

【００５６】図２５は正方配列の画素４６の変形例を示
す図である。この場合にも、隣接する４つの画素４６の
中心は正方形を形成する。また、各色については色ドッ
トＲ、Ｇ、Ｂは互いに垂直な第１の方向及び第２の方向
に周期性を備え、１つの画素４６の３つの色ドットＲ、
Ｇ、Ｂが第１及び第２の方向に対して角度をなす第１の
線上にある。１つの画素４６について、３つの色ドット
Ｒ、Ｇ、Ｂは階段状のパターンで形成されている。

【００５７】図２６は図２５に示す正方配列の画素４６
と図１７に示す正方配列の集光要素１６とを組み合わせ
た構成を示す図である。画素４６と集光要素１６とは一
対一で対応する。図２７は図２５に示す正方配列の画素
４６と図２０に示す正方配列の集光要素１６とを組み合
わせた構成を示す図である。画素４６と集光要素１６と
は一対一で対応する。

【００５８】図２８は図２５に示す正方配列の画素４６
と図２０に示す正方配列の集光要素１６を逆向きにして
組み合わせた構成を示す図である。画素４６と集光要素
１６とは一対一で対応する。図２９は図２５に示す正方
配列の画素４６と図２３に示す正方配列の集光要素１６
とを組み合わせた構成を示す図である。画素４６と集光
要素１６とは一対一で対応する。

【００５９】図３０は図２５に示す正方配列の画素４６
と図２３に示す正方配列の集光要素１６を逆向きにして
組み合わせた構成を示す図である。画素４６と集光要素
１６とは一対一で対応する。これらの図において、集光
要素１６は太い線で示されている。光は回折格子１４へ
斜めに入射され、ＲＧＢの光の分離は入射角を含む平面
内となる（図４参照）。従って、図２５のように色ドッ
トＲ、Ｇ、Ｂをシフトさせた方が光利用効率を高くする
ことが可能となる。図２５〜図３０においては、光は右
上斜め４５度方向から左下方向に向かって入射させるの
に適している。

【００６０】図３１は正方配列の画素４６の変形例を示
す図である。この場合にも、隣接する４つの画素４６の
中心は正方形を形成する。また、各色については色ドッ
トＲ、Ｇ、Ｂは互いに垂直な第１の方向及び第２の方向
に周期性を備え、１つの画素４６の３つの色ドットＲ、
Ｇ、Ｂが第１及び第２の方向に対して角度をなす第１の
線上にある。色ドットＲ、Ｇ、Ｂはこの第１の線の方向
に長手方向を有する長方形として形成される。

【００６１】図３２は図３１に示す正方配列の画素４６
と図１７に示す正方配列の集光要素１６とを組み合わせ
た構成を示す図である。画素４６と集光要素１６とは一
対一で対応する。この構成では、上記したように、液晶
パネル１８の像をスクリーン２２上に形成するのではな
く、集光要素１６の像をスクリーン２２上に形成するよ
うにすれば、集光要素１６の正方配列と同一な表示配列
とすることができる。

【００６２】図３３は図３１に示す正方配列の画素４６
と図２０に示す正方配列の集光要素１６とを組み合わせ
た構成を示す図である。画素４６と集光要素１６とは一
対一で対応する。集光要素１６が画素４６と同一な形状
になる。図３４は図３１に示す正方配列の画素４６と図
２０に示す正方配列の集光要素１６を逆にしたものとを
組み合わせた構成を示す図である。画素４６と集光要素
１６とは一対一で対応する。画素４６は集光要素１６に
関してミラー対称形となる。

【００６３】図３５は図３１に示す正方配列の画素４６
と図２３に示す正方配列の集光要素１６とを組み合わせ
た構成を示す図である。画素４６と集光要素１６とは一
対一で対応する。図３６は図３１に示す正方配列の画素
４６と図２３に示す正方配列の集光要素１６を逆にした
ものとを組み合わせた構成を示す図である。画素４６と
集光要素１６とは一対一で対応する。

【００６４】図３１から図３６に示す画素４６において
は、画素４６は縦横比が１対２の長方形で、長軸（短
軸）を水平に対して４５度傾斜させることによって、図
１６の画素４６と同様に上下左右が同周期の正方配列と
することができる。この配列における色ドットＲ、Ｇ、
Ｂの形状は縦横比が３対２の長方形である。図１６のよ
うな正方配列では色ドットＲ、Ｇ、Ｂの形状の縦横比が
３対１であり、開口部が細長く、回折格子による集光ビ
ームを効率よく透過させることが困難であった。しか
し、この配列によって効率よく集光ビームを透過させる
ことができるようになって、光利用効率を向上させるこ
とができるようになった。

【００６５】また、図２４、２５は回折格子エレメント
が内角が鈍角の多角形であって、実施例２と同様な理由
から、光利用効率が向上する。また、入射角を回折格子
エレメントの短軸方向から入射することによって、回折
格子エレメントの縞ピッチの分布も少なく、色分離方向
にもドット位置を合わせることが可能となり、光の利用
効率が向上する。

【００６６】図３７はデルタ（トライアングル）配列の
画素４６を示す図である。この配列は映像表示用として
用いられる配列である。すなわち、画素４６が互いに垂
直な第１の方向及び第２の方向の一方（図示の例におい
ては垂直方向）に周期性を備え、周期性のある（垂直
な）列の画素４６はそれに隣接する列の画素４６とは反
転した形状を有する。水平な列で見るときには、隣接す
る２つの列の色ドットＲ、Ｇ、Ｂでは周期が１／２位相
ずらして配置される。

【００６７】図３８はデルタ配列の集光要素１６を示す
図である。集光要素１６は第１及び第２の方向に平行な
２対の辺を含む四角形の形状を有し、且つ第１及び第２
の方向の一方に周期性を備え、隣接する２つの列の集光
要素では周期が１／２位相差ずらして配置されている。
図３９は図３７に示すデルタ配列の画素４６と図３８に
示すデルタ配列の集光要素１６とを組み合わせた構成を
示す図である。この構成では、１つの集光要素１６は、
それと重なった位置にある画素４６の色ドットＧと、そ
の画素４６の片側にある画素４６の色ドットＲと、反対
側にある画素４６の色ドットＢとに光を集光させる。つ
まり、画素４６が横長の画素（図７参照）と見立ててい
るのと同様で、この画素４６に色分離及び集光させる回
折格子１４の縞は図１８の正方配列での縞より分布を少
なくすることができる。そのため、上記したように、高
い回折効率を得ることができる。また、デルタ配列の画
素４６は通常凸型の画素であるが、横一列の横長の画素
として駆動させてもよい。

【００６８】図４０はデルタ配列の集光要素１６の変形
例を示す図である。集光要素１６は第１及び第２の方向
とは異なる第３及び第４の方向にそれぞれ平行な長辺を
含む四角形の形状を有し、且つ該第１及び第２の方向の
一方に周期性を備え、隣接する２つの列の集光要素では
一方の列の集光要素の短辺が他方の列の集光要素の長辺
に当接するように交互の向きで周期が１／２位相ずらし
て配置されている。

【００６９】図４１は図３７に示すデルタ配列の画素４
６と図４０に示すデルタ配列の集光要素１６とを組み合
わせた構成を示す図である。図４２はデルタ配列の集光
要素１６の変形例を示す図である。集光要素１６は第１
及び第２の方向とは異なる第３の方向に平行な１対の辺
を含む多角形（六角形）の形状を有し、且つ該第１及び
第２の方向の一方に周期性を備え、隣接する２つの列の
集光要素では周期が１／２位相ずらして配置されてい
る。

【００７０】図４３は図３７に示すデルタ配列の画素４
６と図４２に示すデルタ配列の集光要素１６とを組み合
わせた構成を示す図である。図４１及び図４３の構成の
作用は図３９の構成の作用と同様である。図４４はデル
タ配列の変形例であるモザイク配列の画素４６を示す図
である。色ドットＲ、Ｇ、Ｂはモザイク配列になってい
る。画素４６はＬ字形に配置された色ドットＲ、Ｇ、Ｂ
を含むが、Ｌ字のコーナー部には、色ドットＲ又はＢが
位置する。画素４６は垂直な方向に周期性を備える。隣
接する２つの水平な列の色ドットＲ、Ｇ、Ｂでは周期が
１／３位相ずらして配置され、次に隣接する２つの水平
な列の色ドットＲ、Ｇ、Ｂでは周期が−１／３位相ずら
して配置される。例えば、一番上の列の色ドットＧ、
Ｒ、Ｂのシリーズは、その下の列では１色ドット分左側
に移動し、さらにその下の列では１色ドット分右側に移
動している。１色ドット分は１／３位相差に相当する。

【００７１】図４５はモザイク配列の画素４６の変形例
を示す図である。色ドットＲ、Ｇ、Ｂはモザイク配列に
なっている。画素４６は長方形であり、一列に配置され
た色ドットＲ、Ｇ、Ｂを含む。色ドットＲ、Ｇ、Ｂの配
列は図４４の色ドットＲ、Ｇ、Ｂの配列と同じである。
図４６は図４５に示すモザイク配列の画素４６と図３８
に示すデルタ配列の集光要素１６とを組み合わせた構成
を示す図である。図４６の構成では、図４７に示すよう
に集光位置の異なる集光機能をもった２種類の（２種類
のピッチ分の異なる縞形状をもった）集光要素１６を使
用する。

【００７２】図４８は図４５に示すモザイク配列の画素
４６と図４０に示すデルタ配列の集光要素１６とを組み
合わせた構成を示す図である。図４８の構成では、図４
９に示すように集光位置の異なる集光機能をもった２種
類の集光要素１６を使用する。図５０は図４５に示すモ
ザイク配列の画素４６と図４２に示すデルタ配列の集光
要素１６とを組み合わせた構成を示す図である。図５０
の構成では、図５１に示すように集光位置の異なる集光
機能をもった２種類の集光要素１６を使用する。これら
の集光要素の配列はデルタ配列と等しく、集光要素を見
るようにすることによって、画素４６はモザイク配列だ
が表示を映像表示用によいデルタ配列とすることが可能
となる。

【００７３】図５２は図４５に示すモザイク配列の画素
４６と図１７に示す正方配列の集光要素１６とを組み合
わせた構成を示す図である。図５２の構成では、図５３
に示すように集光位置の異なる集光機能をもった２種類
の集光要素１６を使用する。二種の縞形状は回折される
光の出射方向が図において上下方向に異なるように設計
されている。これらの集光要素１６の配列は正方配列で
あり、画素４６はモザイク配列だが、表示をテキスト
（文字）表示用によい配列とすることができる。

【００７４】図５４は図４５に示すモザイク配列の画素
４６と図２０に示す正方配列の集光要素１６とを組み合
わせた構成を示す図である。図５４の構成では、図５５
に示すように集光位置の異なる集光機能をもった２種類
の集光要素１６を使用する。図５６は図４５に示すモザ
イク配列の画素４６と図２３に示す正方配列の集光要素
１６とを組み合わせた構成を示す図である。図５６の構
成では、図５７に示すように集光位置の異なる集光機能
をもった２種類の集光要素１６を使用する。

【００７５】図５８及び図５９は図４４及び図４５のモ
ザイク配列の画素４６の変形例を示す図である。図４４
及び図４５の例では画素４６は色ドットの２列毎に周期
性があったのに対して、この例では画素４６は色ドット
の３列毎に周期性がある。そして、この例においては、
垂直方向に見て３列毎に同色の色ドットがくる。色ドッ
トの並び方が図５８と図５９では同一であるが、図５８
では画素内の色ドットがＬ字形、図４９では長方形であ
る。この場合、隣接する２つの列の色ドットでは周期が
１／３位相ずらして配置され、次に隣接する２つの列の
色ドットではさらに周期が１／３位相ずらして配置され
る。例えば、青色の色ドットＢは、図４４及び図４５で
は下にいくに従ってジグザグになるが、図５８及び図５
９では下にいくに従って一定の斜め方向にいく。

【００７６】図６０は図５９に示すモザイク配列の画素
４６と図１７に示す正方配列の集光要素１６とを組み合
わせた構成を示す図である。図６０の構成では、図６１
に示すように集光位置の異なる集光機能をもった４種類
の集光要素１６を使用する。図６２は図５９に示すモザ
イク配列の画素４６と図２０に示す正方配列の集光要素
１６とを組み合わせた構成を示す図である。図６２の構
成では、図６３に示すように集光位置の異なる集光機能
をもった４種類の集光要素１６を使用する。４種類の集
光要素１６は水平方向及び垂直方向に異なる集光機能を
有する。

【００７７】図６４は図５９に示すモザイク配列の画素
４６と図２３に示す正方配列の集光要素１６とを組み合
わせた構成を示す図である。図６４の構成では、図６５
に示すように集光位置の異なる集光機能をもった４種類
の集光要素１６を使用する。図６６は図５９に示すモザ
イク配列の画素４６と長方形であるデルタ配列同等の集
光要素１６とを組み合わせた構成を示す図である。

【００７８】図６７は図５９に示すモザイク配列の画素
４６と六角形であるデルタ配列同等の集光要素１６を逆
にしたものとを組み合わせた構成を示す図である。図６
６及び図６７においては、一種類の縞形状の集光要素４
６を使用することができる。図６８から図７３はデルタ
配列の画素４６と正方配列の集光要素１６との組合せの
例を示す図である。

【００７９】図６８は図３７に示すデルタ配列の画素４
６と図１７に示す正方配列の集光要素１６とを組み合わ
せた構成を示す図である。図６８の構成では、図６９に
示すように集光位置の異なる集光機能をもった２種類の
集光要素１６を使用する。図７０は図３７に示すデルタ
配列の画素４６と図２０に示す正方配列の集光要素１６
とを組み合わせた構成を示す図である。図７０の構成で
は、図７１に示すように集光位置の異なる集光機能をも
った２種類の集光要素１６を使用する。

【００８０】図７２は図３７に示すデルタ配列の画素４
６と図２３に示す正方配列の集光要素１６とを組み合わ
せた構成を示す図である。図７２の構成では、図７３に
示すように集光位置の異なる集光機能をもった２種類の
集光要素１６を使用する。これら例においても、正方配
列の集光要素１６の像をスクリーンに投射するようにし
て、コンピュータに適した表示を得ることができる。

【００８１】図７４は正方配列の画素４６の変形例を示
す図である。従来の画素の構成では、回折格子１４の波
長に対する分光回折効率の特性や、光学配置の特性、不
要な短、長波長の光の影響などから緑の表示が明るくな
る傾向がある。そこで、図７４のように緑の色ドットＧ
は細長い形状とし、赤及び青の色ドットＲ、Ｂを集光さ
れたビームが透過しやすいように縦横比を小さい形状に
する。

【００８２】図７５、図７６、及び図７７は、この画素
４６と図１７、図２０、図２３の集光要素１６と組み合
わせた構成を示す図である。この手法によって、中と青
の表示は明るくなり、赤、緑、青のバランスがよくな
る。また、赤、緑、青の分光方向（斜め）に対して隣の
色ドットが隣接していないために不要な短、長波長の光
の影響が少なく、色純度を向上させることができる。

【００８３】図６８及び図６９の画素４６においては、
緑の色ドットＧの縦横比が６対２、赤の色ドットＧの縦
横比が３対４、青の色ドットＢの縦横比が３対４である
のが好ましい。あるいは、その逆に、緑の色ドットＧの
縦横比が２対６、赤の色ドットＧの縦横比が４対３、青
の色ドットＢの縦横比が４対３とすることもできる。偏光分離及び混合以下図７８から図１１０を参照して偏光装置を使用した
実施例について説明する。

【００８４】図７８に示される表示装置１０は、光源１
２と、偏光装置５２と、偏光子５４と、集光要素１６を
含む回折格子１４と、液晶パネル１８と、検光子５６
と、フィールドレンズ５８と、投射レンズ２０とからな
る。フィールドレンズ５８は前の実施例においても設け
ることができる。偏光装置５２は光源１２の光を第１及
び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂に分離する偏光ビームスプリッ
タ６０を含む。この場合、第１の偏光Ｌ₁は偏光ビーム
スプリッタ６０を透過してまっすぐに進み、第２の偏光
Ｌ₂は偏光ビームスプリッタ６０で反射される。偏光装
置５２はさらに１／２波長板６２及びミラー６４を含
み、第２の偏光Ｌ₂は１／２波長板６２を透過すること
により、第２の偏光Ｌ₂の振動面が第１の偏光Ｌ₁の振
動面とほぼ同じになる。第２の偏光Ｌ₂はミラー６４で
反射される。こうして、第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂
は互いの間に角度θをなして偏光子５４へ向かう。第１
及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂はすでに直線偏光になってい
るので、偏光子５４は省略することができる。偏光子５
４は第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂を成形するために設
けられる。

【００８５】集光要素１６を含む回折格子１４の基本的
な作用は最初に説明したように、回折により光を色分離
し、且つ液晶パネル１８の画素４６で集光させるもので
ある。検光子５８は図３の検光子４０と同じである。図
７９は偏光装置５２の変形例を示す図である。この偏光
装置５２は偏光ビームスプリッタ６０と反射ミラー６
６、６８とからなる。光源１２からのランダムな偏光で
ある光は偏光ビームスプリッタ６０によって第１及び第
２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂に分離され、分離された第１及び第
２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂を反射ミラー６６、６８によって入
射光、透過光、及び反射光で作る平面に対して法線方向
に折り曲げ、よって振動面を同じにし且つ角度θを形成
させる。角度θはミラーの角度で調節可能である（図７
８においても同様）。

【００８６】この偏光装置５２は図７８の例の１／２波
長板６２を用いない。波長板の効果は一般的に波長に依
存し、ある波長においては直線偏光を異なる向きに変換
できるが、他の波長では楕円偏光となってしまい、可視
光域の全域を使用する液晶表示装置では、損失となって
しまう。この偏光装置５２は波長板を用いないために偏
光方向、波長による損失がなく、光利用効率が向上す
る。また、この偏光装置５２は第１及び第２の偏光
Ｌ₁、Ｌ₂の光路も等しく、混合後の光学素子による収
差も発生しにくい特徴がある。また、θは画素４６の大
きさ、集光要素１６と液晶パネル１８との距離、画素４
６の配列によって決定される。

【００８７】図８０及び図８１は図４３に示されたデル
タ配列の画素４６とデルタ配列の集光要素１６との組合
せの構成に類似した構成を示している。図４３では色ド
ットＧの上に集光要素１６の中心が配置されていた。本
実施例では、そのような関係はない。図８１において
は、垂直方向の１列の集光要素１６が１６ｘ、１６ｙ、
１６ｚで示され、（ハッチングで示す）２組の色ドット
Ｂ、Ｇ、Ｒが画素４６ｘ、４６ｙで示されている。他の
画素４６ｚが２つの画素４６ｘ、４６ｙの間に介在して
いる。この実施例では、１列おきの画素４６ｘ、４６ｙ
に注目する。図８０でも同様の集光要素１６ｘ、１６
ｙ、１６ｚと２組の画素４６ｘ、４６ｙが示されてい
る。

【００８８】図８０に示されるように、角度θをなす第
１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂は集光要素１６を通り、画
素４６ｘ、４６ｙに入射する。詳細には、上の集光要素
１６ｘを通る第１の偏光Ｌ₁は画素４６ｘの上方にある
別の画素に入射し、第２の偏光Ｌ₂は画素４６ｘに入射
する。中の集光要素１６ｘを通る第１の偏光Ｌ₁は画素
４６ｘに入射し、第２の偏光Ｌ₂は画素４６ｙに入射す
る。下の集光要素１６ｘを通る第１の偏光Ｌ₁は画素４
６ｙに入射し、第２の偏光Ｌ₂は画素４６ｙの下方にあ
る画素に入射する。

【００８９】上の集光要素１６ｘと画素４６ｘとの間の
距離は中の集光要素１６ｘと画素４６ｙとの間の距離と
等しい。また、上の集光要素１６ｘから画素４６ｘへ入
射する第２の偏光の入射角Ｌ₂が中の集光要素１６ｘか
ら画素４６ｘへ入射する第１の偏光Ｌ₁の入射角と等し
い。さらに、図８１に示されるように、集光要素１６
ｘ、１６ｙ、１６ｚの隣には、１／２位相差ずらして配
置された別の画素が集光要素がある。それらの集光要素
が画素４６ｘ、４６ｙの間の画素４６ｚ及び画素４６
ｘ、４６ｙの上及び下の画素に対応して作用する。

【００９０】この構成によれば、偏光を使用する表示装
置において、従来のように光源１２の光が偏光子により
半分に減少されることがない。すなわち、光源１２の光
が第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂として全て利用され
る。そして、第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂がともに各
画素に入射し、偏光ビームスプリッタや反射ミラーの特
性から第１の偏光と第２の偏光との間で光強度が異なっ
ても、表示される画像の明るさは第１及び第２の偏光の
和であるので、明るさむらとはならない。よって、従来
の表示に比べ、偏光損失が軽減された明るい表示とな
る。図８０において、画素ピッチ（ドットピッチ）を
ｈ、１つの集光要素から入射する２組の画素の中心間の
距離ｄ、液晶パネル１８と集光要素１６との間の距離
ｔ、液晶パネル１８と集光要素１６との間に存在する媒
体（回折格子）の屈折率ｎとするとθは以下の通りとな
る。（θ′は媒体中の角度）。

【００９１】ｓｉｎ（θ／２）＝ｎ×ｓｉｎ（θ′／２）（１）ｔａｎ（θ′／２）＝ｄ／２／ｔ（２）ｄ＝２ｈ（３）これらの式からθ′を消去すると、θは以下の関係を満
足する。ｓｉｎ（θ／２）＝√（ｎ²ｄ²／（４ｔ²＋ｄ²）（４）または、ｓｉｎ（θ／２）＝√（ｎ²ｈ²／（ｔ²＋ｈ²）（５）例えば、画素ピッチが５０μｍ、集光素子とパネル間の
距離が１．１ｍｍ、媒体の屈折率が１．５の場合、θ＝
７．８°となる。

【００９２】図８２、図８３、及び図８４は、画素配列
が正方配列のときの例を示す。図８２においては、集光
素子１６は水平方向及び垂直方向に平行な辺を備えた四
角形（図は正方形）の例である。集光素子１６の中心は
隣り合う画素４６ｘ、４６ｙの間でその２組の画素４６
ｘ、４６ｙの中心から等距離のところにある。上の集光
要素１６ｘは第１の偏光Ｌ₁を画素４６ｘの上方の画素
に向けて出射し、第２の偏光Ｌ₂を画素４６ｘに向けて
出射する。中の集光要素１６ｙは第１偏光Ｌ₁を画素４
６ｘに向けて出射し、第２の偏光Ｌ₂を画素４６ｙに向
けて出射する。下の集光要素１６ｚは第１の偏光Ｌ₁を
画素４６ｙに向けて出射し、第２の偏光Ｌ₂を画素４６
ｙの下方の画素に向けて出射する。従って、この場合に
は、図８０及び図８１の例のように１つおきの画素に出
射するのではなく、連続的な画素に出射する。各画素は
２つの光束が合成されるために明るい表示となる。

【００９３】図８３は集光要素１６が水平方向及び垂直
方向とは異なる方向に平行な辺を備えた四角形（図は長
方形）の例である。集光要素１６ｙの中心は隣り合う画
素の間で２組の画素４６ｘ、４６ｙの中心から等距離に
ある。集光要素１６ｙは第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂
を画素４６ｘ、４６ｙに向けて出射する。集光要素１６
ｘは第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂の一方を画素４６ｘ
に向けて出射し、集光要素１６ｚは第１及び第２の偏光
Ｌ₁、Ｌ₂の他方を画素４７ｙに向けて出射する。各画
素は２つの光束が合成されるために明るい表示となる。

【００９４】図８４は集光要素１６が内角が全て鈍角で
向き合う角度が等しい六角形の例である。集光要素１６
の中心は隣り合う画素４６の間でその２組の画素４６の
中心から等距離にある。集光要素１６ｙは第１及び第２
の偏光Ｌ₁、Ｌ₂を画素４６ｘ、４６ｙに向けて出射す
る。集光要素１６ｘは第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂の
一方を画素４６ｘに向けて出射し、集光要素１６ｚは第
１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂の他方を画素４７ｙに向け
て出射する。各画素は２つの光束が合成されるために明
るい表示となる。

【００９５】この配列での第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ
₂間の角度θは２組の画素が隣り合うため、角度計算は
以下の通りとなる。画素ピッチをｈ、１つの集光要素１
６から入射する２組の画素４６の中心間の距離ｄ、集光
要素１６と液晶パネル１８との間の距離ｔ、液晶パネル
１８と集光要素１６との間の媒体（回折格子）の屈折率
ｎとすると、θは以下の通りとなる。（θ′は媒体中の
角度）。

【００９６】ｓｉｎ（θ／２）＝ｎ×ｓｉｎ（θ′／２）（１）ｔａｎ（θ′／２）＝ｄ／２／ｔ（２）ｄ＝ｈ（６）これらの式からθ′を消去すると、θは以下の関係を満
足する。ｓｉｎ（θ／２）＝√（ｎ²ｄ²／（４ｔ²＋ｄ²）（４）または、ｓｉｎ（θ／２）＝√（ｎ²ｈ²／（４ｔ²＋ｈ²）（７）例えば、画素ピッチが５０μｍ、パネル間距離が１．１
ｍｍ、媒体の屈折率が１．５の場合、θ＝３．９°とな
る。

【００９７】図８５及び図８６は図８１と同様に、液晶
パネルの画素配列がデルタ配列の場合を示す。図８１は
集光要素１６が内角が全て鈍角で向き合う角度が等しい
六角形の例である。図８５は集光要素１６が水平方向及
び垂直方向に平行な辺を備えた四角形（図は正方形）の
例である。

【００９８】図８６は集光要素１６が水平方向及び垂直
方向とは異なる両方に平行な辺を備えた四角形（図は長
方形）の例である。図８１、図８５及び図８６では、集
光要素１６は第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ ₂を画素４６
ｘ、４６ｙに向けて出射するが、１つの集光要素１６ｙ
に対応しているこの画素４６ｘ、４６ｙは、１組の（１
列の）画素を介して（１列飛ばして）配置する。集光要
素１６の中心はこの２組の画素の間で、画素の中心から
等距離にある。各画素は２つの光束が合成されるために
明るい表示となる。

【００９９】図８１から図８６のにおいては、回折格子
は白色光を波長分離する機能を備え、分離方向は入射光
線軸と、回折光線軸を含む平面内において波長分離する
ため、図８１から図８６においては、光源１２からの光
の入射方向は右斜め方向（Ｒ、Ｂの関係より）であっ
て、水平軸より±θ／２の角度で２光束を回折格子に入
射させている。

【０１００】図８７から図９１は液晶パネルの画素が変
形正方配列であり、正方配列をＲ、Ｇ、Ｂ各色ドットを
平行移動させた例である。図８７は集光要素１６は水平
方向及び垂直方向に平行な辺を備えた四角形（図は正方
形）の例である。図８８、８９は単位回折格子が水平方
向及び垂直方向とは異なった方向に平行な辺を備えた四
角形（図は長方形）の例である。図８８では四角形の長
軸方向がＲ、Ｇ、Ｂの配列方向に一致している。図８９
では四角形の短軸方向がＲ、Ｇ、Ｂの配列方向に一致し
ている。

【０１０１】図９０及び図９１は集光要素１６が内角が
全て鈍角で向き合う角度が等しい六角形の例である。図
９０では六角形の長軸方向がＲ、Ｇ、Ｂの配列方向に一
致している。図９１では六角形の短軸方向がＲ、Ｇ、Ｂ
の配列方向に一致している。そして、図７７から図９１
は集光要素１６ｙが第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂を画
素４６ｘ、４６ｙに向けて出射するが、１つの集光要素
１６ｙに対応している画素４６ｘ、４６ｙは、１組の
（斜め１列の）画素を介して（斜め１列飛ばして）配置
する。集光要素の中心はこの２組の画素４６ｘ、４６ｙ
ＲＧＢの間で、画素の中心から等距離にある。各ＲＧＢ
画素は２つの光束が合成されるために明るい表示とな
る。

【０１０２】図８７から図９１においては、光源から回
折格子への入射方向は右斜め上方向（Ｒ、Ｂの関係よ
り）であり、水平軸より±θ／２の角度で２光束を回折
格子に入射させている。図９２から図９６は液晶パネル
の画素配列が変形正方配列であり、画素中心の周期を維
持したまま、従来の細長い開口部を補正した例である。

【０１０３】図９２は集光要素１６は水平方向及び垂直
方向に平行な辺を備えた四角形（図は正方形）の例であ
る。図９３、図９４は集光要素１６が水平方向及び垂直
方向とは異なった方向に平行な辺を備えた四角形（図は
長方形）の例である。図９３では四角形の長軸方向が
Ｒ、Ｇ、Ｂの配列方向に一致している。図９４では四角
形の短軸方向がＲ、Ｇ、Ｂの配列方向に一致している。

【０１０４】図９５、図９６は集光要素１６が内角が全
て鈍角で向き合う角度が等しい六角形の例である。図９
５では六角形の長軸方向がＲ、Ｇ、Ｂの配列方向に一致
している。図９６では六角形の短軸方向がＲ、Ｇ、Ｂの
配列方向に一致している。そして、図９２から図９６は
集光要素１６ｙは第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂を画素
４６ｘ、４６ｙに向けて出射するが、１つの集光要素１
６ｙに対応している画素４６ｘ、４６ｙは、１組の（斜
め１列の）ＲＧＢ画素を介して（斜め１列飛ばして）配
置する。集光要素１６ｙの中心はこの２組の画素４６
ｘ、４６ｙの間で、画素の中心から等距離にある。各画
素は２つの光束が合成されるために明るい表示となる。

【０１０５】図９２から図９６においては、光源からの
入射方向は右斜め上方向（Ｒ、Ｂの関係より）であって
その軸より±θ／２の角度で２光束を回折格子に入射さ
せている。図８７から図９６の実施例における２つの光
束の角度θは図の画素４６ｘ、４６ｙの中心間の距離を
ｄとおくと、図８３及び図８４の実施例で示したように
θは以下であらわすことができる。

【０１０６】ｓｉｎ（θ／２）＝√（ｎ²ｄ²／（４ｔ²＋ｄ²）（４）図９７及び図９８は、液晶パネルの画素配列がｍ列目と
ｍ＋１列目が１ドット（単色画素）シフトする周期で構
成されるモザイク配列である。図９７は集光要素１６が
水平方向及び垂直方向とは異なった方向に平行な辺を備
えた四角形（図は長方形）の例である。図９８は集光要
素１６が内角が全て鈍角で向き合う角度が等しい六角形
の例である。

【０１０７】そして、図９７及び図９８は集光要素１６
ｙは第１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂を画素４６ｘ、４６
ｙに向けて出射するが、１つの集光要素１６ｙに対応し
ている画素４６ｘ、４６ｙは、１組の（斜め１列の）Ｒ
ＧＢ画素を介して（斜め１列飛ばして）配置する。集光
要素１６の中心はこの２組の画素４６ｘ、４６ｙの間
で、画素の中心から等距離にある。各画素は２つの光束
が合成されるために明るい表示となる。

【０１０８】この場合のθは以下の通りとなる。ｓｉｎ（θ／２）＝ｎ×ｓｉｎ（θ′／２）（１）ｔａｎ（θ′／２）＝ｄ／２／ｔ（２）ｄ＝３ｈ（８）これらの式からθ′を消去すると、θは以下の関係を満
足する。

【０１０９】ｓｉｎ（θ／２）＝√（ｎ²ｄ²／（４ｔ²＋ｄ²）（４）または、ｓｉｎ（θ／２）＝√（９ｎ²ｈ²／（４ｔ²＋９ｈ²）（７）例えば、画素ピッチが５０μｍ、パネル間距離が１．１
ｍｍ、媒体の屈折率が１．５の場合、θ＝１１．７°と
なる。

【０１１０】図９９から図１０３は液晶パネルの画素配
列が変形正方配列であり、画素中心の周期を維持したま
ま、従来の細長い開口部を補正している。このパネルの
配列法に対応した例を以下に示す。図９９は集光要素１
６は水平方向及び垂直方向に平行な線を備えた四角形
（図は正方形）の例である。図１００、図１０１は集光
要素１６が水平方向及び垂直方向とは異なった方向に平
行な線を備えた四角形（図は長方形）の例である。図１
００では四角形の長軸方向がＲ、Ｇ、Ｂの配列方向に一
致している。図１０１では四角形の短軸方向がＲ、Ｇ、
Ｂの配列方向に一致している。

【０１１１】図１０２、図１０３は集光要素１６が内角
が全て鈍角で向き合う角度が等しい六角形の例である。
図１０２ででは六角形の長軸方向がＲ、Ｇ、Ｂの配列方
向に一致している。図１０３では六角形の短軸方向が
Ｒ、Ｇ、Ｂの配列方向に一致している。そして、図９９
から図１０３は集光素子１６ｙは第１及び第２の偏光Ｌ
₁、Ｌ ₂を画素４６ｘ、４６ｙに向けて出射するが、１
つの集光素子１７ｙに対応している画素４６ｘ、４６ｙ
は、１組の（斜め１列の）画素を介して（斜め１列飛ば
して）配置する。集光素子１７ｙの中心はこの２組の画
素４６ｘ、４６ｙの間で、画素の中心から等距離にあ
る。各画素は２つの光束が合成されるために明るい表示
となる。

【０１１２】図９９から図１０３においては、図８３及
び図８４の実施例で述べた理由から光源から回折格子へ
の光の入射方向は右斜め上方向（Ｒ、Ｂの関係より）で
あってその軸より±θ／２の角度で２光束を回折格子に
入射させている。２つの光束の間の角度θは図の画素４
６ｘ、４６ｙの中心間の距離をｄとおくと、θは以下で
あらわすことができる。

【０１１３】ｓｉｎ（θ／２）＝√（ｎ²ｄ²／（４ｔ²＋ｄ²）（４）図１０４、図１０５、図１０６は、液晶パネルの画素配
列がｍ列目とｍ＋１列目が１ドット（単色画素）シフト
する周期で構成されるモザイク配列である。図１０４は
集光素子１６は水平方向及び垂直方向に平行辺を備えた
四角形（図は正方形）の例である。図１０５は集光素子
１６が水平方向及び垂直方向とは異なった方向に平行な
辺を備えた四角形（図は長方形）の例である。図１０６
は集光素子１６が内角が全て鈍角で向き合う角度が等し
い六角形の例である。

【０１１４】図１０４において、集光素子１６ｙ１は第
１及び第２の偏光Ｌ₁、Ｌ₂を画素４６ｘ１、４６ｙ１
に向けて出射するが、集光素子１６ｙ２は第１及び第２
の偏光Ｌ₁、Ｌ₂を画素４６ｘ２、４６ｙ２に向けて出
射する。ここで、集光素子１６ｙ１、ｙ２は画素と相対
的な配置が異なるが、図１０７のように、２種の集光素
子１６を用いることにより、前の実施例と同様な表示を
可能とすることができる。

【０１１５】図１０５、図１０６においても、図１０
８、図１０９のような２種の集光素子１６を用いること
により、画素と相対的な配置が可能となる。図１０４か
ら図１０６の集光素子１６は行ごとに同種の集光素子が
配置され、１行おきに他の種類の集光素子が配置され
る。集光素子１６ｙ１、ｙ２に対応している画素４６
ｘ、４６ｙ、１組の（１列の）画素を介して（１列飛ば
して）配置する。集光素子の中心はこの２組の画素の間
で、画素の中心から等距離にある。各画素は２つの光束
が合成されるために明るい表示となる。

【０１１６】この場合のθは以下の通りとなる。ｓｉｎ（θ／２）＝ｎ×ｓｉｎ（θ′／２）（１）ｔａｎ（θ′／２）＝ｄ／２／ｔ（２）ｄ＝２ｈ（３）これらの式からθ′を消去すると、θは以下の関係を満
足する。

【０１１７】ｓｉｎ（θ／２）＝√（ｎ²ｄ²／（４ｔ²＋ｄ²）（４）または、ｓｉｎ（θ／２）＝√（ｎ²ｈ²／（ｔ²＋ｈ²）（５）例えば、画素ピッチが５０μｍ、パネル間距離が１．１
ｍｍ、媒体の屈折率が１．５の場合、θ＝７．８°とな
る。

【０１１８】図１１０は集光素子１６がマイクロレンズ
アレイ１６ａである例を示す。色分離機構は図６に示し
たダイクロイックミラーを用いたものと同様である。図
７９から図１０９に示した特徴は図１１０の光学装置１
０にも同様に適用できる。波長カットフィルタ図１１１は他本発明の他の実施例について説明する。図
１１１に示される表示装置１０は、光源１２と、波長カ
ットフィルタ７０と、光源像消し装置７２と、コリメー
タレンズ７４と、偏光子５７と、集光要素１６を含む回
折格子１４と、液晶パネル１８と、検光子５６と、フィ
ールドレンズ５８と、投射レンズ２０とからなる。偏光
子５７は図３の偏光子３８に相当する。

【０１１９】波長カットフィルタ７０は、赤のスペクト
ルバンドの長波長側に整合した赤カット機能と、青のス
ペクトルバンドの短波長側に整合した青カット機能とを
備えたものであり、すなわちＵＶ−ＩＲカットフィルタ
として構成されている。波長カットフィルタ７０は光源
１２と光源像消し装置７２との間に配置される。光源像
消し装置７２は光源１２から照射される光を一点に絞
り、そこから発散性の光を出射する。光源像消し装置７
２はコリメータレンズ７４の焦点の位置に配置され、コ
リメータレンズ７４を光源像消し装置７２から出射した
光を平行光として回折格子１４へ出射する。

【０１２０】図１１２は回折格子１４を使用した色分離
を示す図である。回折格子１４は白色光を赤、緑、及び
青色の光に分離している。しかし、実際には、連続した
波長の光が回折格子１４から出射され、赤、緑、及び青
色及びその他の色の光が液晶パネル１８に入射する。液
晶パネル１８の画素の色ドットＲ、Ｇ、Ｂ（３２Ｒ、３
２Ｇ、３２Ｂ）はブラックマトリクス中に開口する開口
部として形成され、分離された赤、緑、及び青色の光が
来る位置に開口するように設計されたものである。従っ
て、赤、緑以外の色の光はブラックマトリクスで遮光さ
れる。

【０１２１】図１１３は、回折格子１４（集光素子１
６）とブラックマトリクス上の開口（Ｒ、Ｇ、Ｂ）とを
示す図である。さらに、図１１３には、開口（Ｒ、Ｇ、
Ｂ）に入射するビームスポットが丸で示されている。各
色ドットの中心を通過する光の波長をλＲ、λＧ、λＢ
で示されている。また、赤のスペクトルバンドの長波長
側にある光の波長をλＲ＋、青のスペクトルバンドの長
波長側にある光の波長をλＢ−で示してある。また、赤
と緑の中間にある光の波長をλＲＧ、緑と青の中間にあ
る光の波長をλＧＢとして示してある。照明系の平行度
が悪い場合や、画素の色ドットのピッチが小さい場合に
は、開口に比べてビーム径が大きくなるため、本来遮光
したい波長であるこれらの光が出射されることになる。

【０１２２】図１１４は赤、緑、青の各色ドットを通過
する光のスペクトル特性を示す図である。回折格子１４
の集光素子１６と液晶パネル１８の画素の色ドットＲ、
Ｇ、Ｂは周期性をもって配置されるため、その周期性か
ら、ある集光素子１６からある画素に入射する光に対し
て、不要な光が隣接する集光素子１６からもその画素に
入射する。すなわち、赤、青については、図１１４に示
されるように、２つのピークが存在する。１つはそれぞ
れ赤、青のスペクトルバンドをもつ必要なピーク（λ
Ｒ、λＢ）であるが、もう１つ（λＲ＋、λＢ−）は色
純度を低下させる不要な光である。

【０１２３】赤、緑、青の色ドットを通過する光のスペ
クトルをまとめて図１１５に示す。必要な赤、緑、青の
スペクトルバンド以外に、不要な赤、緑、青のスペクト
ルバンドも重なり合い、それぞれの色純度を低下させて
いる。図１１６の波長カットフィルタ７０の波長カット
特性を示し、実線が赤カットフィルタの特性、破線が青
カットフィルタの特性を示す図である。青カットフィル
タのカット波長は、赤色ドットからの透過光で出現する
短波長側ピークと青ドットからの透過光で出現する短波
長側ピークのほぼ中間波長（３９０〜４５０ｎｍ）であ
る。赤カットフィルタのカット波長は、青ドットからの
透過光で出現する長波長側ピークとＲドットからの透過
光で出現する長波長側ピークのほぼ中間波長（６２０〜
６８０ｎｍ）である。

【０１２４】図１１８は図１１５の光のスペクトルに対
して図１１７の波長カット特性によって波長カットした
後光のスペクトルを示す図である。これによって、赤、
緑、青のスペクトルバンドの高低波長域で出現する光に
ついては、λＲ＋、λＢ−の波長成分をカットし、この
不要な光を除去することができる。また、ＲＧＢの各バ
ンドの重なりには、λＲＧ、λＧＢを中心とする狭帯域
バンドカットフィルタ（図１１８）を挿入することで、
改善することができる。これにより、適正な色純度をも
ち、明るい表示を実現することができる。従って、図１
１６のカット特性と、図１１８のカット特性とを組み合
わせた図１１９の波長カット特性を備えたフィルタを用
いるのが好ましい。

【０１２５】図１２０から図１２２は、回折格子１４の
集光素子１６の配列の例と画素の配列の例を示す図であ
る。図１２０はともに正方配列の例である。図１２１は
ともにデルタ配列の例である。図１２２はともにモザイ
ク配列の例である。これらの例においては、各画素の緑
のＧドット上に集光素子１６の中心がくるように配置し
ている。１個の集光素子１６は水平方向に並んだ３つの
色ドットからなる画素に対して配置されているとする。
集光素子１６は真下の緑の色ドットと左右の赤及び青の
色ドットを１ユニットして、各色ドットに対応する。

【０１２６】図１２３は色ドットが横長の開口部として
形成され、図１２４は色ドットが縦横長の開口部として
形成された例を示す図である。図１２５は、回折格子１
４の集光素子１６と画素とが同じ個数である従来の場合
を示している。図１２６は回折格子の集光素子１６を画
素より上下左右に１個ずつ多く配置する本発明の実施例
を示している。

【０１２７】回折格子１４の集光素子１６と画素とが同
じ個数であり、且つ回折格子１４に入射する光の平行度
が低いと、周期構造の影響を受ける画面の部分（中央
部）と周期構造の影響を受けない画面の部分（周辺部）
とで、透過するスペクトルが異なる。すなわち、各集光
素子１６から対応する画素に向かって光が入射し、且つ
その集光素子１６から隣接する画素にも光が入射して影
響を与える。画面の中央部においては、画素は隣接する
画素から同じように影響を受けるので、色むらを生じさ
せることはない。これに対して、画面の周辺部において
は、端部の画素にはそれよりも内側の集光素子からの影
響はあるが、それよりも外側の（存在しない）集光素子
からの影響をはない。従って、端部の画素とそれよりも
内側にある画素とは、影響の受け方が異なり、色むらを
生じさせる原因になる。

【０１２８】図１２６に示されるように、集光素子１６
の数が画素の数よりも多いと、まず集光素子１６を画素
と一対１で対応して配置するとともに、端部側の画素の
まわりにさらに集光素子１６を配置することができる。
従って、画面の周辺部においては、端部の画素にはそれ
よりも内側の集光素子１６及びその外側の集光素子１６
からの影響をはない。従って、端部の画素とそれよりも
内側にある画素とは、影響を受け、均一な影響を受ける
ことになって、色むらを生じさせる原因とはならなくな
る。図１２６に示すように、回折格子１４の集光素子１
６を画素より上下左右に１個ずつ多く配置することで、
画面の中央部と周辺部における回折格子の集光素子１６
の影響を同じとすることができ、色むらの発生を抑える
ことができる。

【０１２９】回折格子の集光素子１６を液晶パネル１８
の全周に沿って多く設ける必要はなく、回折格子１４の
入射側の辺にのみ集光素子１６の数を増加することもで
きる。また、図１２７に示すように、液晶パネル１８の
まわりに複数の列で集光素子１６の数を増加することも
できる。集光素子１６の数（ＮＸ、ＮＹ）が色ドットを
ひとかたまりとした画素数（ＭＸ、ＭＹ）に対して、Ｎ
Ｘ×ＮＹ＝（ＭＸ＋２）×（ＭＹ＋２）とするとよい。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表示装置としての光利用効率を向上させることができ
る。また、画素の配列と集光素子の配列とを適切に組合
せた、所望の表示の様式を実現することができる。ま
た、表示のモワレも少なく、不要な短、長波長の光の影
響が少なく、色純度を向上させることができる。偏光を
分離し且つ混合する偏光装置を用いて、光の損失のな
い、高い光利用効率の表示装置を得ることができる。ま
た、色純度がよく、色むらがない表示装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の表示装置を示す略図であ
る。

【図２】図１の拡散格子に設けられる集光要素を示す図
である。

【図３】図１の表示装置の変形例のマイクロレンズアレ
イを用いた表示装置を示す図である。

【図４】図３の拡散格子を示す側面図である。

【図５】図３の集光要素と画素との関係を示す図であ
る。

【図６】図１の表示装置の変形例のダイクロイックミラ
ーを用いた表示装置を示す図である。

【図７】図１から図６の液晶パネルの画素の例を示す図
である。

【図８】従来の液晶パネルの画素の例を示す図である。

【図９】図７の画素を変形デルタ配列した例を示す図で
ある。

【図１０】変形デルタ配列の画素と正方配列の集光要素
との関係を示す図である。

【図１１】デルタ配列の画素とデルタ配列の集光要素と
の関係を示す図である。

【図１２】集光要素の像を見るように構成された光学系
を示す図である。

【図１３】直視型表示装置の例を示す図である。

【図１４】直視型表示装置の他の例を示す図である。

【図１５】直視型表示装置の他の例を示す図である。

【図１６】正方配列の画素を示す図である。

【図１７】正方配列の集光要素を示す図である。

【図１８】図１６に示す正方配列の画素と図１７に示す
正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図であ
る。

【図１９】図１８における集光要素の特徴を示す図であ
る。

【図２０】正方配列の集光要素の変形例を示す図であ
る。

【図２１】図１６に示す正方配列の画素と図２０に示す
正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図であ
る。

【図２２】図２１における集光要素の特徴を示す図であ
る。

【図２３】正方配列の集光要素の変形例を示す図であ
る。

【図２４】図１６に示す正方配列の画素と図２３に示す
正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図であ
る。

【図２５】正方配列の画素の変形例を示す図である。

【図２６】図２５に示す正方配列の画素と図１７に示す
正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図であ
る。

【図２７】図２５に示す正方配列の画素と図２０に示す
正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図であ
る。

【図２８】図２５に示す正方配列の画素と図２０に示す
正方配列の集光要素を逆向きにして組み合わせた構成を
示す図である。

【図２９】図２５に示す正方配列の画素と図２３に示す
正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図であ
る。

【図３０】図２５に示す正方配列の画素と図２３に示す
正方配列の集光要素を逆向きにして組み合わせた構成を
示す図である。

【図３１】正方配列の画素の変形例を示す図である。

【図３２】図３１に示す正方配列の画素と図１７に示す
正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図であ
る。

【図３３】図３１に示す正方配列の画素と図２０に示す
正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図であ
る。

【図３４】図３１に示す正方配列の画素と図２０に示す
正方配列の集光要素を逆にしたものとを組み合わせた構
成を示す図である。

【図３５】図３１に示す正方配列の画素と図２３に示す
正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図であ
る。

【図３６】図３１に示す正方配列の画素と図２３に示す
正方配列の集光要素を逆にしたものとを組み合わせた構
成を示す図である。

【図３７】デルタ配列の画素を示す図である。

【図３８】デルタ配列の集光要素を示す図である。

【図３９】図３７に示すデルタ配列の画素と図３８に示
すデルタ配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図
である。

【図４０】デルタ配列の集光要素の変形例を示す図であ
る。

【図４１】図３７に示すデルタ配列の画素と図４０に示
すデルタ配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図
である。

【図４２】デルタ配列の集光要素の変形例を示す図であ
る。

【図４３】図３７に示すデルタ配列の画素と図４２に示
すデルタ配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図
である。

【図４４】デルタ配列の変形例であるモザイク配列の画
素を示す図である。

【図４５】デルタ配列の画素の変形例を示す図である。

【図４６】図４５に示すモザイク配列の画素と図３８に
示すデルタ配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す
図である。

【図４７】図４６で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図４８】図４５に示すモザイク配列の画素と図４０に
示すデルタ配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す
図である。

【図４９】図４８で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図５０】図４５に示すモザイク配列の画素と図４２に
示すデルタ配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す
図である。

【図５１】図５０で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図５２】図４５に示すモザイク配列の画素と図１７に
示す正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図
である。

【図５３】図５２で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図５４】図４５に示すモザイク配列の画素と図２０に
示す正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図
である。

【図５５】図５４で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図５６】図４５に示すモザイク配列の画素と図２３に
示す正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図
である。

【図５７】図５４で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図５８】モザイク配列の画素の変形例を示す図であ
る。

【図５９】モザイク配列の画素の変形例を示す図であ
る。

【図６０】図５９に示すモザイク配列の画素と図１７に
示す正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図
である。

【図６１】図６０で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図６２】図５９に示すモザイク配列の画素と図２０に
示す正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図
である。

【図６３】図６２で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図６４】図５９に示すモザイク配列の画素と図２３に
示す正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図
である。

【図６５】図６４で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図６６】図５９に示すモザイク配列の画素と長方形の
デルタ配列の集光要素を逆にしたものとを組み合わせた
構成を示す図である。

【図６７】図５９に示すモザイク配列の画素と六角形の
デルタ配列の集光要素を逆にしたものとを組み合わせた
構成を示す図である。

【図６８】図３７に示すデルタ配列の画素と図１７に示
す正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図で
ある。

【図６９】図６８で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図７０】図３７に示すデルタ配列の画素と図２０に示
す正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図で
ある。

【図７１】図７０で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図７２】図３７に示すデルタ配列の画素と図２３に示
す正方配列の集光要素とを組み合わせた構成を示す図で
ある。

【図７３】図７２で使用する集光要素の特徴を示す図で
ある。

【図７４】正方配列の画素の変形例を示す図である。

【図７５】図７４の正方配列の画素４６と図１７の集光
要素１６と組み合わせた例構成を示す図である。

【図７６】図７４の正方配列の画素４６と図２０の集光
要素１６と組み合わせた構成を示す図である。

【図７７】図７４の正方配列の画素４６と図２３の集光
要素１６と組み合わせた構成を示す図である。

【図７８】本発明の第３実施例による偏向装置を含む表
示装置を示す図である。

【図７９】図７８の偏向装置の一例を示す図である。

【図８０】図７８の偏向装置を通った光が集光要素を介
して画素に入射するところを示す図である。

【図８１】図８０の構成とともに使用する画素の配列を
示す図である。

【図８２】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の一例を示す図である。

【図８３】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図８４】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図８５】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図８６】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図８７】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図８８】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図８９】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図９０】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図９１】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図９２】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図９３】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図９４】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図９５】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図９６】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図９７】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図９８】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図９９】図７８の装置で使用される画素の配列及び集
光要素の配列の他の例を示す図である。

【図１００】図７８の装置で使用される画素の配列及び
集光要素の配列の他の例を示す図である。

【図１０１】図７８の装置で使用される画素の配列及び
集光要素の配列の他の例を示す図である。

【図１０２】図７８の装置で使用される画素の配列及び
集光要素の配列の他の例を示す図である。

【図１０３】図７８の装置で使用される画素の配列及び
集光要素の配列の他の例を示す図である。

【図１０４】図７８の装置で使用される画素の配列及び
集光要素の配列の他の例を示す図である。

【図１０５】図７８の装置で使用される画素の配列及び
集光要素の配列の他の例を示す図である。

【図１０６】図７８の装置で使用される画素の配列及び
集光要素の配列の他の例を示す図である。

【図１０７】図１０４で使用する集光要素の特徴を示す
図である。

【図１０８】図１０４で使用する集光要素の特徴を示す
図である。

【図１０９】図１０４で使用する集光要素の特徴を示す
図である。

【図１１０】図７８の表示装置の変形例を示す図であ
る。

【図１１１】本発明の第４実施例の表示装置を示す図で
ある。

【図１１２】回折格子の集光素子と画素とを示す図であ
る。

【図１１３】回折格子の集光素子と画素との関係、及び
色ドットに入射するビームスポットを示す図である。

【図１１４】隣接する集光素子の影響を受けて画素に入
射する光を示す図である。

【図１１５】図１１４の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を合成
して示した図である。

【図１１６】赤及び青カットフィルタの特性を示す図で
ある。

【図１１７】図１１６のフィルタ特性によりカットされ
た後の光のスペクトラムを示す図である。

【図１１８】イエロ及びシアンカットフィルタの特性を
示す図である。

【図１１９】図１１６及び図１１８のフィルタ特性を含
むフィルタの特性を示す図である。

【図１２０】正方配列の画素及び集光素子の例を示す図
である。

【図１２１】デルタ配列の画素及び集光素子の例を示す
図である。

【図１２２】モザイク配列の画素及び集光素子の例を示
す図である。

【図１２３】横長の色ドットをもつ液晶パネルを示す図
である。

【図１２４】縦長の色ドットをもつ液晶パネルを示す図
である。

【図１２５】集光素子の数と画素の数とが同じ例を示す
図である。

【図１２６】集光素子の数が画素の数よりも多い例を示
す図である。

【図１２７】集光素子の数が画素の数よりも多い例を示
す図である。

【符号の説明】

１０…表示装置１２…光源１４…回折格子１６…集光エレメント１６ａ…マイクロレンズアレイ１８…液晶パネル２０…投射レンズ３２…画素電極３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ…画素電極（色ドット）４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂ…ダイクロイックミラー４６、４６Ａ、４６Ｂ…画素４８…平面５２…偏光装置６０…ビームスプリッタ６２…１／２波長板６４…ミラー６６、６８…ミラー７０…フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤猛神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者浜田哲也神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者林啓二神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者菅原真理神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者山口久神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者富田順二神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者有竹敬和神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画素を有する空間変調子と、該空
間変調子の画素に対応する集光要素を有する周期構造体
とを備え、該空間変調子の各画素は第１の方向に配置さ
れた複数の色ドットを含み、該複数の色ドットを取り囲
む周辺部を含む各画素領域の該第１の方向の長さが該周
期構造体の該集光要素の該第１の方向の長さよりも大き
いことを特徴とする表示装置。
【請求項２】該空間変調子の画素の各色ドット領域の
該第１の方向の長さが該色ドット領域の該第１の方向と
は直交する方向の長さよりも大きいことを特徴とする請
求項１に記載の表示装置。
【請求項３】該空間変調子の画素はデルタ配列で配置
されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】該周期構造体の集光要素がデルタ配列で
配置されることを特徴とする請求項３に記載の表示装
置。
【請求項５】該周期構造体の該第１の方向に並んだ２
つの集光要素が該第１の方向とは直交する方向に並んだ
２つの画素と組をなしていることを特徴とする請求項４
に記載の表示装置。
【請求項６】該周期構造体の集光要素が正方配列で配
置されることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項７】該周期構造体の該第１の方向に並んだ２
つの集光要素が該第１の方向とは直交する方向に並んだ
２つの画素と組をなしていることを特徴とする請求項４
に記載の表示装置。
【請求項８】該周期構造体の集光要素が実質的に正方
形の形状をしていることを特徴とする請求項５又は７に
記載の表示装置。
【請求項９】該空間変調子が液晶パネルであり、該周
期構造体が回折格子であることを特徴とする請求項１に
記載の表示装置。
【請求項１０】該空間変調子が液晶パネルであり、該
周期構造体がマイクロレンズアレイであることを特徴と
する請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】複数の画素を有する空間変調子と、該
空間変調子から所定の距離にある平面において該空間変
調子の画素と関連する像を形成する手段とを備え、該平
面における該像の空間周波数が該空間変調子の画素の空
間周波数より小さいことを特徴とする表示装置。
【請求項１２】複数の画素を有する空間変調子と、該
空間変調子の画素に対応する集光要素を有する周期構造
体とを備え、該空間変調子の各画素は複数の色ドットを
含み、該集光要素の単位体積当たりの個数が該画素の単
位体積当たりの個数と同数又は整数倍であることを特徴
とする表示装置。
【請求項１３】該集光要素の形状が該画素の形状と異
なっていることを特徴とする請求項１２に記載の表示装
置。
【請求項１４】該空間変調子が液晶パネルであり、該
周期構造体が回折格子であることを特徴とする請求項１
２に記載の表示装置。
【請求項１５】該空間変調子が液晶パネルであり、該
周期構造体がマイクロレンズアレイであることを特徴と
する請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１６】該空間変調子の各画素は３つの色ドッ
トを含み、該色ドットは互いに垂直な第１の方向及び第
２の方向に周期性を備え、１つの画素の３つの色ドット
が該第１及び第２の方向の一つと平行な線上にあり、該集光要素は該第１及び第２の方向とは異なる第３の方
向に平行な１対の辺を含む多角形の形状を有し、且つ該
第１及び第２の方向に周期性を備えたことを特徴とする
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１７】該空間変調子の各画素は３つの色ドッ
トを含み、該色ドットは互いに垂直な第１の方向及び第
２の方向に周期性を備え、１つの画素の３つの色ドット
が該第１及び第２の方向に対して角度をなす第１の線上
にあり、該集光要素は該第１及び第２の方向にそれぞれ平行な２
対の辺を含む四角形の形状を有し、且つ該第１及び第２
の方向に周期性を備えたことを特徴とする請求項１３に
記載の表示装置。
【請求項１８】該空間変調子の各画素は３つの色ドッ
トを含み、該色ドットは互いに垂直な第１の方向及び第
２の方向に周期性を備え、１つの画素の３つの色ドット
が該第１及び第２の方向に対して角度をなす第１の線上
にあり、該集光要素は該第１及び第２の方向とは異なる第３の方
向に平行な１対の辺を含む多角形の形状を有し、且つ該
第１及び第２の方向に周期性を備えたことを特４とする
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１９】該色ドットは該第１の線の方向に長手
方向を有することを特徴とする請求項１７又は１８に記
載の表示装置。
【請求項２０】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
のある列の画素はそれに隣接する列の画素とは反転した
形状を有し、該集光要素は該第１及び第２の方向に平行な２対の辺を
含む四角形の形状を有し、且つ該第１及び第２の方向に
周期性を備え、隣接する２つの列の集光要素では周期が
１／２位相ずらして配置されていることを特徴とする請
求項１３に記載の表示装置。
【請求項２１】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
のある列の画素はそれに隣接する列の画素とは反転した
形状を有し、該集光要素は該第１及び第２の方向とは異なる第３及び
第４の方向にそれぞれ平行な長辺を含む四角形の形状を
有し、且つ該第１及び第２の方向の一方に周期性を備
え、隣接する２つの列の集光要素では一方の列の集光要
素の短辺が他方の列の集光要素の長辺に当接するように
交互の向き周期が１／２位相ずらして配置されているこ
とを特徴とする請求項１３に記載の表示装置。
【請求項２２】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
のある列の画素はそれに隣接する列の画素とは反転した
形状を有し、該集光要素は該第１及び第２の方向とは異なる第３の方
向に平行な１対の辺を含む多角形の形状を有し、且つ該
第１及び第２の方向に周期性を備え、隣接する２つの列
の集光要素では周期が１／２位相ずらして配置されてい
ることを特徴とする請求項１３に記載の表示装置。
【請求項２３】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
を有する方向とは垂直な方向の列については、隣接する
２つの列の色ドットでは周期が１／３位相ずらして配置
され、次に隣接する２つの列の色ドットでは周期が−１
／３位相ずらして配置され、該集光要素は該第１及び第２の方向に平行な２対の辺を
含む四角形の形状を有し、且つ該第１及び第２の方向に
周期性を備え、隣接する２つの列の集光要素では周期が
１／２位相ずらして配置されていることを特徴とする請
求項１３に記載の表示装置。
【請求項２４】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
を有する方向とは垂直な方向の列については、隣接する
２つの列の色ドットでは周期が１／３位相ずらして配置
され、次に隣接する２つの列の色ドットでは周期が−１
／３位相ずらして配置され、該集光要素は該第１及び第２の方向とは異なる第３及び
第４の方向にそれぞれ平行な長辺を含む四角形の形状を
有し、且つ該第１及び第２の方向の一方に周期性を備
え、隣接する２つの列の集光要素では一方の列の集光要
素の短辺が他方の列の集光要素の長辺に当接するように
交互の向き周期が１／２位相ずらして配置されているこ
とを特徴とする請求項１３に記載の表示装置。
【請求項２５】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
を有する方向とは垂直な方向の列については、隣接する
２つの列の色ドットでは周期が１／３位相ずらして配置
され、次に隣接する２つの列の色ドットでは周期が−１
／３位相ずらして配置され、該集光要素は該第１及び第２の方向とは異なる第３の方
向に平行な１対の辺を含む多角形の形状を有し、且つ該
第１及び第２の方向に周期性を備え、隣接する２つの列
の集光要素では周期が１／２位相ずらして配置されてい
ることを特徴とする請求項１３に記載の表示装置。
【請求項２６】前記集光要素は集光位置の異なる集光
機能をもった少なくとも２種類の集光要素からなり、該
第１及び第２の方向の一方に同種の集光機能の集光要素
を配置し、その方向に直交する方向は１／２周期の位相
差で配列し、その方向に隣合う該集光要素は集光機能が
異なることを特徴とする請求項２３、２４、又は２５の
いずれかに記載の表示装置。
【請求項２７】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
を有する方向とは垂直な方向の列については、隣接する
２つの列の色ドットでは周期が１／３位相ずらして配置
され、次に隣接する２つの列の色ドットでは周期が−１
／３位相ずらして配置され、該集光要素は該第１及び第２の方向に平行な２対の辺を
含む四角形の形状を有し、且つ該第１及び第２の方向に
周期性を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の表
示装置。
【請求項２８】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
を有する方向とは垂直な方向の列については、隣接する
２つの列の色ドットでは周期が１／３位相ずらして配置
され、次に隣接する２つの列の色ドットでは周期が−１
／３位相ずらして配置され、該集光要素は該第１及び第２の方向とは異なる第３の方
向に平行な１対の辺を含む四角形の形状を有し、且つ該
第１及び第２の方向に周期性を備えたことを特徴とする
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項２９】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
を有する方向とは垂直な方向の列については、隣接する
２つの列の色ドットでは周期が１／３位相ずらして配置
され、次に隣接する２つの列の色ドットでは周期が−１
／３位相ずらして配置され、該集光要素は該第１及び第２の方向とは異なる第３の方
向に平行な１対の辺を含む多角形の形状を有し、且つ該
第１及び第２の方向に周期性を備えたことを特徴とする
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項３０】該集光要素は異なる集光機能を備えた
少なくとも２種類のものを含むことを特徴とする請求項
２７、２８又は２９に記載の表示装置。
【請求項３１】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
を有する方向とは垂直な方向の列については、隣接する
２つの列の色ドットでは周期が１／３位相ずらして配置
され、次に隣接する２つの列の色ドットでは周期が１／
３位相ずらして配置され、該集光要素は該第１及び第２の方向に平行な２対の辺を
含む四角形の形状を有し、且つ該第１及び第２の方向に
周期性を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の表
示装置。
【請求項３２】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
を有する方向とは垂直な方向の列については、隣接する
２つの列の色ドットでは周期が１／３位相ずらして配置
され、次に隣接する２つの列の色ドットでは周期が１／
３位相ずらして配置され、該集光要素は該第１及び第２の方向の一方に平行な２対
の辺を含む四角形の形状を有し、且つ該第１及び第２の
方向に周期性を備えたことを特徴とする請求項１３に記
載の表示装置。
【請求項３３】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
を有する方向とは垂直な方向の列については、隣接する
２つの列の色ドットでは周期が１／３位相ずらして配置
され、次に隣接する２つの列の色ドットでは周期が１／
３位相ずらして配置され、該集光要素は該第１及び第２の方向とは異なる第３の方
向に平行な１対の辺を含む多角形の形状を有し、且つ該
第１及び第２の方向に周期性を備えたことを特徴とする
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項３４】該集光要素は異なる集光機能を備えた
少なくとも四種類のものであることを特徴とする請求項
３１、３２又は３３に記載の表示装置。
【請求項３５】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
のある列の画素はそれに隣接する列の画素とは反転した
形状を有し、該集光要素は該第１及び第２の方向とは異なる第３の方
向に平行な１対の辺を含む多角形の形状を有し、且つ該
第１及び第２の方向に周期性を備えたことを特徴とする
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項３６】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
のある列の画素はそれに隣接する列の画素とは反転した
形状を有し、該集光要素は該第１及び第２の方向にそれぞれ平行な２
対の辺を含む四角形の形状を有し、且つ該第１及び第２
の方向に周期性を備えたことを特徴とする請求項１３に
記載の表示装置。
【請求項３７】該空間変調子の画素は互いに垂直な第
１の方向及び第２の方向の一方に周期性を備え、周期性
のある列の画素はそれに隣接する列の画素とは反転した
形状を有し、該集光要素は該第１及び第２の方向とは異なる第３の方
向に平行な１対の辺を含む多角形の形状を有し、且つ該
第１及び第２の方向に周期性を備えたことを特徴とする
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項３８】該空間変調子の各画素が３つの色ドッ
トを含み、各色ドットの縦横比が、６対２、３対４、３
対４、又は、２対６、４対３、４対３であることを特徴
とする請求項１３に記載の表示装置。
【請求項３９】前記縦横比が６対２又は２対６となる
色ドットが緑表示用の色ドットであることを特徴とする
請求項３８に記載の表示装置。
【請求項４０】光源の光を互いに直交する振動面を有
する第１及び第２の偏光に分離し、分離された第１及び
第２の偏光の一方の振動面が他方の振動面と同じになり
且つ互いに所定の角度をなして出射するようにした偏光
装置と、複数の画素を有する空間変調子と、該空間変調
子の画素に対応する集光要素を有する周期構造体とから
なり、該偏光装置から出射され且つ第１の集光要素を通
った第１及び第２の偏光のうち、第１の偏光が第１の画
素に入射し、第２の偏光が第２の画素に入射し、そし
て、該偏光装置から出射され且つ第２の集光要素を通っ
た第１及び第２の偏光のうち、第１の偏光が前記第２の
画素に入射し、第２の偏光が第３の画素に入射するよう
にしたことを特徴とする表示装置。
【請求項４１】該第１の集光要素と該第１の画素との
間の距離が該第１の集光要素と該第２の画素との間の距
離と等しいことを特徴とする請求項４０に記載の表示装
置。
【請求項４２】該第１の集光要素から該第２の画素へ
入射する第２の偏光の入射角が該第２の集光要素から該
第２の画素へ入射する第１の偏光の入射角と等しいこと
を特徴とする請求項４０に記載の表示装置。
【請求項４３】光源と、複数の画素を有する空間変調
子と、該空間変調子の画素に対応する集光要素を有する
周期構造体と、該空間変調子を透過する赤のスペクトル
バンドの長波長側に整合した赤カット機能と青スペクト
ルバンドの長波長側に整合した青カット機能とを備えた
フィルターとを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項４４】透過スペクトルの赤と青色スペクトル
バンドのほぼ中間の波長に整合した波長カット機能を備
えたフィルタをもつことを特徴とする請求項４３に記載
の表示装置。
【請求項４５】透過スペクトルの緑と青のスペクトル
バンドのほぼ中間の波長に整合した波長カット機能を備
えたフィルタをもつことを特徴とする請求項４３に記載
の表示装置。
【請求項４６】光源と、複数の画素を有する空間変調
子と、該空間変調子の画素に対応する集光要素を有する
周期構造体とからなり、該空間変調子の各画素が色分離
方向に並んだ複数の色ドットを有し、該集光要素の数が
該画素の数より多いことを特徴とする表示装置。
【請求項４７】集光素子セル数（ＮＸ、ＮＹ）が色ド
ットをひとかたまりとした画素数数（ＭＸ、ＭＹ）に対
して、ＮＸ×ＮＹ≧（ＭＸ＋２）×（ＭＹ＋２）とした
ことを特徴とする請求項４６に記載の表示装置。