반사형 액정 프로젝터 및 화상 재생 장치 document_id A220623108979

액정 프로젝터(액정 패널을 라이트 밸브로서 사용한 프로젝터)로서는, 투과형의 액정 패널을 사용한 것과, 반사형의 액정 패널을 사용한 것이 있지만, 모두, 종래 일반적으로, 주거 시설 내 등에 설치하여 사용하는 것이었으며, 특허 문헌 1(일본 특허출원 공개번호 1988-118125호 공보)이나 특허 문헌 2(일본 특허출원 공개번호 1992-60538호 공보) 등에 나타낸 바와 같이, 광원으로서, 메탈 할라이드 램프, 고압 수은 램프, 크세논 램프 등의 램프가 사용되고 있다. 그러나, 램프를 광원으로 하면, (a) 광원부의 구경이 커져, 프로젝터 전체가 대형화되거나, (b) 광원부의 발열량이 커서, 팬 등의 냉각 장치를 필요로 하여, 프로젝터 전체가 한층 더 대형화되거나, (c) 팬 등에 의한 노이즈가 커서, 소비 전력도 커지게 되거나, (d) 자외선 등, 불필요하고 또한 유해한 파장 영역의 광이 조사되어, 유기물을 사용한 액정 패널의 신뢰성을 해칠 우려가 있거나, (e) 광원을 고속으로 온 및 오프할 수 없어, 광량의 조정도 어렵거나, (f) 램프의 단선이나 수명에 의해, 자주 램프 교환이 필요해지거나 하는 등의 문제가 있었다. 그러므로, 액정 프로젝터의 광원으로서 램프 이외의 발광 소자(발광체)를 사용하는 것이 고려되고 있다. 구체적으로, 특허 문헌 3(일본 특허출원 공개번호 2005-116799호 공보)이나 비특허 문헌 (G. Harbers, M. Keuper, S. Paolini; "Performance of High Power LED Illuminators in Color Sequential Projection Displays", IDW '03 p1585 내지 p1588)에는, 광원으로서 LED(발광 다이오드)를 사용하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 4(일본국 특표 2005-526288호 공보)에는, 광원으로서 레이저를 사용하고, 레이저의 여기(勵起)를, 라스터 패턴 중의 픽셀마다 제어하는 동시에, 레이저로부터 방출된 레이저광을, 2개의 주사(走査) 미러로 이루어지는 스캐너에 의해 라스터 패턴 상에 주사하게 하여, 라스터 패턴 상에 2차원 화상을 표시하는 것이 개시되어 있다. 레이저에 대해서는, 반도체 레이저, 이른바 LD나, 반도체 레이저에 의해 여기되는 고체 레이저(DPSSL: Diode Pumped Solid State Laser) 등의 고체 레이저가 실현되어 있고, 그 크기도, 반도체 레이저에서는, 한 변의 길이를 수백㎛ 정도로 할 수 있고, 고체 레이저의 비선형 광학 결정에서는, 100mW 출력 클래스(class)로 수mm 정도로 할 수 있다. 또한, 반도체 레이저 또는 고체 레이저는, 메탈 할라이드 램프 등과 비교하면, 장수명으로 교환이 불필요하며, 발광 효율도 높고, 발열도 적어 냉각시키기 쉽다. 또한, 반도체 레이저 또는 고체 레이저는, 결정(結晶)의 종류나 조성(組成)에 따라, 적색, 녹색 및 청색의 각 파장 영역 내의, 표시에 최적인 파장의 광을 출사시키는 것이 가능하며, 색순도가 향상되어, 적외광이나 자외광 등의 표시에 불필요한 광도 출사되지 않는다. 또한, 반도체 레이저 또는 고체 레이저는, 온 및 오프의 스위칭도 순간에 행할 수 있어, 출사광량의 제어도 용이하다. 특허 문헌 3(일본 특허출원 공개번호 2005-116799호 공보)이나 비특허 문헌 (G. Harbers, M. Keuper, S. Paolini; "Performance of High Power LED Illuminators in Color Sequential Projection Displays", IDW '03 p1585 내지 p1588)에 나타낸 바와 같이, 액정 프로젝터의 광원으로서 LED를 사용하면, 광원으로서 램프를 사용하는 경우에 비하여, 광원부를 소형화할 수 있어, 프로젝터 전체를 소형화할 수 있지만, 그래도, 프로젝터 전체적으로는, 「손바닥」에 얹을 정도의 사이즈가 한도이며, 프로젝터를 휴대 전화 단말기 등의 소형의 기기에 내장시키는 것은 어렵다. 또한, 특허 문헌 3(일본 특허출원 공개번호 2005-116799호 공보)에서도 지적 되어 있는 바와 같이, LED는, 출사되는 광의 발산각이 커서, 이것을 액정 프로젝터의 광원으로서 사용할 경우, 에텐듀(Etendue)가 액정 패널의 표시 영역에 비해 지나치게 크고, 그 결과 광 이용 효율이 저하된다. 이에 대하여, 반도체 레이저 또는 고체 레이저는, 그 자체로서 소형화할 수 있을 뿐아니라, LED와 비교하면, 출사되는 광의 발산각을 압도적으로 작게 할 수 있어, 광 이용 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 이것은, 레이저 광원은, LED와 비교하면, 보다 점광원에 가까워지기 때문에, 에텐듀의 최적화가 간단하게 되어, 광 이용 효율이 상승하고, 그 결과, 프로젝터에 있어서 같은 정도의 광량을 달성하는데, 광원으로서 LED를 사용한 경우와 비교하면, 광원의 출사광량이 적어지게 되기 때문이다. 그 결과, 광원으로서 레이저를 사용한 경우에는, 냉각 장치를 간략화하거나, 또는 필요하지 않게 할 수 있다. 그러나, 특허 문헌 4(일본국 특표 2005-526288호 공보)에 나타낸 바와 같이, 스캐너에 의해 레이저광을 라스터 스캔시키는 방법에서는, 흑색 표시는 레이저광을 오프로 함으로써 실현하지만, 레이저광을 고속으로 변조하면서 순간적으로 레이저광이 완전히 출사되지 않도록 하는(광량을 제로로 하는) 것은 어렵고, 그 결과 화상 콘트라스트가 저하되는 문제점이 있다. 그래서, 본 발명의 과제는, 특히 반사형 액정 프로젝터에 있어서, 프로젝터 전체를 휴대 전화 단말기 등의 소형의 기기에 내장할 수 있을 정도로 소형화할 수 있는 동시에, 프로젝터로서 불가결한 광 이용 효율의 향상 및 화상 콘트라스트의 향상을 실현할 수 있도록 하는 것이다. 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 적색, 녹색 및 청색의 3색에 대해 단판식(單板式)으로 구성하는 경우에 관한, 본 발명의 반사형 액정 프로젝터는, 각각 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 또한 각각 적색, 녹색 및 청색의 레이저광 빔을 출사하는 제1, 제2 및 제3의 레이저를 포함하는 광원부와, 입출사측 기판과 반사측 기판 사이에 적색, 녹색 및 청색의 화소를 구성하는 액정층이 형성되고, 입출사측 기판에 다수의 마이크로 렌즈로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이가 형성되고, 반사측 기판에 각 화소에 대응하여 반사층이 형성된 반사형 액정 패널과, 광의 회절(回折) 또는 굴절에 의해, 상기 광원부로부터 출사된 각 색의 레이저광 빔을, 각각 상기 반사형 액정 패널의 표시 영역의 전역에 걸치고, 또한 상기 액정층의 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형하는 광빔 확산 성형 광학 소자와, 상기 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해 확산 성형된 각 색의 레이저광 빔을, 각각 평행광의 빔으로 변환하는 렌즈계와, 상기 렌즈계에 의해, 각각 대략 평행광의 빔으로 변환된 각 색의 레이저광 빔을, 각각 투과 또는 반사시켜, 상기 입출사측 기판으로부터 상기 반사형 액정 패널에 입사시키고, 상기 마이크로 렌즈를 통하여 상기 액정층에 입사시키는 광학 소자와, 상기 액정층을 투과한 후, 상기 반사층에서 반사되어, 다시 상기 액정층을 투과하고, 상기 마이크로 렌즈를 통하여 상기 입출사측 기판으로부터 출사하여, 상기 광학 소자로 반사되거나, 또는 상기 광학 소자를 투과한 각 색의 화상광을 투사하는 투사 렌즈 를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기한 구성의 반사형 액정 프로젝터에서는, 광원부의 제1, 제2 및 제3의 레이저로부터 출사된 적색, 녹색 및 청색의 레이저광 빔이, 각각 회절형 또는 굴절형의 광빔 확산 성형 광학 소자에 의해, 1개의 반사형 액정 패널의 표시 영역의 전역에 걸치고, 또한 그 액정층의 대응하는 화소에 입사되도록 확산 성형되는 결과, 적색, 녹색 및 청색을 포함하는 다색 화상이 외부의 스크린 상에 투사되게 된다. 또한, 제1, 제2 및 제3의 레이저는, 반도체 레이저 또는 고체 레이저로서, 현저하게 소형화할 수 있고, 회절형 또는 굴절형의 광빔 확산 성형 광학 소자도, 충분히 소형화할 수 있으므로, 프로젝터 전체를 현저하게 소형화할 수 있어, 휴대 전화 단말기 등의 소형의 기기에 내장하는 것이 가능해진다. 또한, 조명광으로서 레이저광을 사용하므로, 광 이용 효율이 향상되는 동시에, 흑색 표시는, 각 색의 레이저광 빔을 오프로 하는 것에 의해서가 아니라, 액정 구동 회로에 의해 액정층의 적색, 녹색 및 청색의 화소로 이루어지는 대응하는 표시 단위를 차광함으로써 실현되므로, 화상 콘트라스트가 저하되는 경우도 없다. 또한, 특허 문헌 4에 나타낸 레이저 스캔 방식과는 달리, 액정 패널에서 변조된 화상광이 투사 렌즈에 의해 확산광으로서 확대 투영되므로, 화면의 어른거림이 없고, 액정 특유의 「차분한(calm)」화상을 얻을 수 있는 이점이 있다. 이상과 같이, 본 발명에 의하면, 특히 반사형 액정 프로젝터에 있어서, 프로젝터 전체를 휴대 전화 단말기 등의 소형의 기기에 내장할 수 있을 정도로 소형화할 수 있는 동시에, 프로젝터로서 불가결한 광 이용 효율의 향상 및 화상 콘트라스트의 향상을 실현할 수 있다.