JP2012168239A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光量の低減を防ぐことができる反射型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】光源２１と、光源２１に対向して配置された反射型液晶パネル２５と、光源２１と反射型液晶パネル２５との間に配置され、光源側に配置する第１のプリズム２２ａと反射型液晶パネル側に配置する第２のプリズム２２ｂとが接合されて形成され、前記光源からの光を前記反射型液晶パネルに向けて透過させると共に反射型液晶パネルからの反射光を観察者に向けて反射させる偏光ビームスプリッタ２２と、を具備し、第１のプリズム２２ａと第２のプリズム２２ｂとの接合面に偏光分離膜２２ｅが形成されており、第１のプリズムと前記偏光分離膜２２ｅとの間に、第１のプリズム側から順に拡散板２３と偏光板２４が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの光を画像表示素子、例えばＬＣＯＳパネル等の反射型液晶表示素子により変調して表示する反射型液晶表示装置に関するものである。

図４および図５は、特許文献１に記載された従来の反射型液晶表示装置の例を示している。

図４に示す反射型液晶表示装置は、反射型液晶表示パネル７と、反射型液晶表示パネル７の上方に近接配置された直角三角柱を寝せた形態のプリズム４と、このプリズム４の底辺に位置する面に配され反射型液晶表示パネル７の表示エリア８を見切るためのマスク膜８と、プリズム４の垂辺に位置する面に配された偏光板３と、この偏光板３の外側に配された拡散板２と、この拡散板２のさらに外側に配置された光源１と、プリズム４の斜辺に位置する面に配され光源１からの光を反射型液晶表示パネル７に導く半透過反射膜５と、この半透過反射膜５の外側に配された偏光板９と、を備えている。

導光の概略は図４の矢印に従い、光源１からの光は拡散板２で拡散され、偏光板３で直線偏光光（Ｐ波と称する）のみが偏光板３を通過し、プリズム４の斜辺に位置する面に成膜された半透過反射膜５でＰ波が反射されて向きを変え、マスク膜６の窓部を通過した光のみが、反射型液晶表示パネル７の表示エリア８へと到達し、ここで映像パターンの光となって反射される。そして、再度マスク膜６の窓部を通過し、プリズム４の斜辺に位置する面に配された半透過反射膜５および偏光板９を通り、観察者の目１０へと到達し、映像として視認される。

この場合、反射型液晶表示パネル７は、電源オフ状態のときに、Ｐ波がそのまま液晶を通過する設定になっているので、Ｐ波は反射型液晶表示パネル７で反射され、半透過反射膜５を通過して、偏光板９に到達する。偏光板９は、Ｐ波を透過しない設定になっているので、光は偏光板９で遮られ、黒表示状態となる。

一方、反射型液晶表示パネル７は、電源オン状態のときに、Ｐ波を液晶が変調する設定になっているので、Ｐ波は反射型液晶表示パネル７で変調されつつ反射され、半透過反射膜５を通過して、偏光板９に到達する。偏光板９は、Ｓ波（電源オン状態で反射された光）を透過する設定になっているので、白表示状態となる。

図５に示す反射型液晶表示装置は、プリズム４がなく、偏光板３と拡散板２の支持のための保持部材１１や、シート面に半透過反射膜５が成膜された偏光板９を支持するための保持部材１２を有しており、さらに、マスク膜の代わりに、樹脂成形された窓付きの見切りとなるマスク板６ａを有している。導光の概略は、図４のものと同じである。

特開２００４−６１６９９号公報

ところで、前述した図４および図５に示す従来の反射型液晶表示装置では、光源１からの光が、半透過反射膜５を２度経由（反射１回、透過１回）して観察者の目１０に到達することになるので、光源１を出てから観察者の目１０に至るまでに、光量が４分の１以下に低減してしまうという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮し、光量の低減を防ぐことができる反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、光源（２１）と、前記光源に対向して配置された反射型液晶パネル（２５）と、前記光源と反射型液晶パネルとの間に配置され、前記光源側に配置する第１のプリズム（２２ａ）と前記反射型液晶パネル（２５）側に配置する第２のプリズム（２２ｂ）とが接合されて形成され、前記光源からの光を前記反射型液晶パネル（２５）に向けて透過させると共に反射型液晶パネル（２５）からの反射光を観察者に向けて反射させる偏光ビームスプリッタ（２２）と、を具備し、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの接合面に偏光分離膜（２２ｅ）が形成されており、前記第１のプリズムと前記偏光分離膜との間に、前記第１のプリズム側から順に拡散板（２３）と偏光板（２４）が設けられていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の反射型液晶表示装置であって、前記偏光ビームスプリッタの第１のプリズム（２２ａ）の入射側端面（２２ｆ）の内部に前記光源（２１）が収容されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の反射型液晶表示装置であって、前記偏光ビームスプリッタの第１のプリズム（２２ａ）の入射側端面（２２ｆ）に、凹レンズ面形状の底面を有する凹所（３０）が形成され、前記凹所の内部に前記光源（２１）が前記凹レンズ面形状の底面に向けて光を放つように収容されていることを特徴とする。

本発明によれば、光源からの光を観察者の目に導く光学部品として、光源からの光を反射型液晶パネルに向けて透過すると共に反射型液晶パネルからの反射光を観察者に向けて反射する偏光ビームスプリッタを使用しているので、光量の低減を防ぐことができる。また、光源からの光を拡散する拡散板とＰ波のみを通過させる偏光板とを偏光ビームスプリッタの中間斜面の入射側部材に配置したので、防塵性と小型化を図ることができ、ビューファインダー（ＶＦ）やヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に有用な反射型液晶表示装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の反射型液晶表示装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態の反射型液晶表示装置の概略構成図である。 本発明の第３実施形態の反射型液晶表示装置の概略構成図である。 従来の反射型液晶表示装置の概略構成図である。 別の従来の反射型液晶表示装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基いて詳細に説明する。

図１は第１実施形態の反射型液晶表示装置Ｍ１の概略構成図である。

図１に示すように、この反射型液晶表示装置Ｍ１は、回路基板２０上に固定された光源２１と、光源２１に対向して配置された反射型液晶パネル２５と、光源２１と反射型液晶パネル２５との間に配置され、光源２１からの光を反射型液晶パネル２５に向けて透過すると共に反射型液晶パネル２５からの反射光を観察者の目１０に向けて反射する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳと称される）２２と、を具備している。

偏光ビームスプリッタ２２において、光源側（入射側）に配置される入射側のプリズムが第１のプリズム２２ａ、反射型液晶パネル２５側に配置される出射側プリズムが第２のプリズム２２ｂである。第１のプリズム２２ａおよび第２のプリズム２２ｂは直角プリズムである。第１のプリズム２２ａにおいて角度４５度をなす２面間のそれぞれの稜線を結ぶ面を第１のプリズムの対向面２２ｃと呼ぶ。第２のプリズム２２ｂにおいて角度４５度をなす２面間のそれぞれの稜線を結ぶ面を第２のプリズムの対向面２２ｄと呼ぶ。偏光ビームスプリッタ２２は対向面２２ｃ、対向面２２ｄ同士を接合面として接着されて合体されたキューブ形のものである。対向面（２２ｃ，２２ｄ）のうち、第２のプリズム２２ｂの対向面２２ｄに、誘電体による偏光膜（偏光分離膜）２２ｅがコーティングされている。誘電体による偏光膜２２ｅは、偏光ビームスプリッタの偏光分離膜として機能する。すなわち、境界面である偏光膜２２ｅ面にＰ波が入射した場合にはＰ波は偏光膜２２eを透過する。一方、Ｓ波は境界面である偏光膜２２ｅ面で反射される。本実施形態の偏光ビームスプリッタ２２は、上記の構成に加えて、第１のプリズム２２ａと偏光分離膜２２ｅとの間に、第１のプリズム２２ａ側から順に拡散板２３と偏光板２４が設けられていることが特徴である。

この反射型液晶表示装置Ｍ１では、回路基板２０上に固定された光源２１から偏光ビームスプリッタ２２に入射された光は、偏光ビームスプリッタ２２の入射側部材２２ａの斜面２２ｃに設置された拡散板２３で拡散され、偏光板２４にて直線偏光（以下、「Ｐ波」と称する）のみが通過する。このＰ波は、偏光膜２２ｅをほぼ全て透過する。透過した光（Ｐ波）は、反射型液晶表示パネル２５で変調されて反射する。反射型液晶パネル２５からの反射光（変調されたＳ波成分）は偏光ビームスプリッタ２２の偏光膜２２ｅでほぼ全てが反射され、観察者の目１０に向かう。

このように、本実施形態の反射型液晶表示装置Ｍ１によれば、光源２１からの光を観察者の目に導く光学部品として、光源２１からの光を反射型液晶パネル２５に向けて透過すると共に反射型液晶パネル２５からの反射光を観察者に向けて反射する偏光ビームスプリッタ２２を使用しているので、光量の低減を防ぐことができる。

また、光源２１からの光を拡散する拡散板２３とＰ波のみを通過させる偏光板２４とを偏光ビームスプリッタ２２の中間斜面の入射側部材２２ａに配置しているので、防塵性と小型化を図ることができ、ビューファインダー（ＶＦ）やヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に有用な装置とすることができる。

図２は第２実施形態の反射型液晶表示装置Ｍ２の概略構成図である。

この反射型液晶表示装置Ｍ２では、偏光ビームスプリッタ２２の入射側部材２２ａの入射側端面２２ｆに、凹レンズ面形状の底面を有する凹所３０が形成され、この凹所３０の内部に光源２１が、凹レンズ形状の底面に向けて光を放つように収容されている。それ以外の構成は、前記第１実施形態と同様である。

このように光源２１が、凹レンズ面形状の底面を有する凹所３０に収容されている場合、光源２１からの光は、凹所３０の凹レンズ面形状の底面に入射することによって、より均等に拡散されながら拡散板２３や偏光板２４を通過することになる。従って、点状の光源２１からの光であっても、より均等な光を反射型液晶パネル２５に当てることができる。また、光源２１を偏光ビームスプリッタ２２の入射側部材２２ａの内部に収容するので、反射型液晶表示装置Ｍ２の小型化に寄与することができる。

図３は第３実施形態の反射型液晶表示装置Ｍ３の概略構成図である。

この反射型液晶表示装置Ｍ２では、光源２１の数を１個から複数個に増やし、それぞれの光源２１を、入射側部材２２ａの入射側端面２２ｆに形成した凹レンズ面形状の底面を有する凹所３０に収容している。

このように光源２１の数を増やして、各光源２１を凹レンズ面形状の底面を有する凹所３０に収容することにより、より均等な強い光を反射型液晶パネル２５に当てることができ、より明るい画像表示が可能になる。

なお、前記各実施形態において、偏光ビームスプリッタ２２と反射型液晶表示パネル２５との間の空間をマスク部材等（未記載）で塞ぐことにより、防塵性を強化することができる。

Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ 反射型液晶表示装置
２１ 光源
２２ 偏光ビームスプリッタ
２２ａ 入射側部材
２２ｂ 出射側部材
２２ｃ，２２ｄ 斜面（中間斜面）
２２ｅ 偏光膜（偏光分離膜）
２２ｆ 入射側対面
２３ 拡散板
２４ 偏光板
２５ 反射型液晶表示パネル
３０ 凹所

Claims (3)

1. 光源と、
   前記光源に対向して配置された反射型液晶パネルと、
   前記光源と前記反射型液晶パネルとの間に配置され、前記光源側に配置する第１のプリズムと前記反射型液晶パネル側に配置する第２のプリズムとが接合されて形成され、前記光源からの光を前記反射型液晶パネルに向けて透過させると共に反射型液晶パネルからの反射光を観察者に向けて反射させる偏光ビームスプリッタと、
   を具備し、
   前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの接合面に偏光分離膜が形成されており、
   前記第１のプリズムと前記偏光分離膜との間に、前記第１のプリズム側から順に拡散板と偏光板が設けられていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の反射型液晶表示装置であって、
   前記偏光ビームスプリッタの第１のプリズムの入射側端面の内部に前記光源が収容されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
3. 請求項２に記載の反射型液晶表示装置であって、
   前記偏光ビームスプリッタの第１のプリズムの入射側端面に、凹レンズ面形状の底面を有する凹所が形成され、前記凹所の内部に前記光源が前記凹レンズ面形状の底面に向けて光を放つように収容されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。

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