JP2014209225A

JP2014209225A - 反射型液晶表示装置

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Publication number: JP2014209225A
Application number: JP2014062753A
Authority: JP
Inventors: 克矢関; Katsuya Seki
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2014-11-06
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: JP6279951B2

Abstract

【課題】画像の輝度を確保しつつ小型化することが可能な反射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】反射型液晶表示パネル２と偏光ビームスプリッター７と偏光板６とで囲まれた空間に、屈折率が空気層の屈折率（１．０）より大きい概ね直角三角柱の透明部材１０を配置する。透明部材１０の第二の面１０ｂと偏光ビームスプリッター７との間には空気層１１ｂを設けてあり、さらに、第二の面１０ｂと空気層１１ｂとの境界面は、第一の面１０ａから透明部材１０の内部に入射した直線偏光（Ｐ波）の主光束が全反射されずに偏光ビームスプリッター７側へ通過するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、反射型液晶表示装置に関するものである。

近年、反射型液晶表示装置における低背化は、例えば、反射型液晶表示装置の小型化や、観測者と液晶表示パネルの距離を近づけることで、液晶表示パネルの視認性や集光効率を向上させるために必要な技術とされている。図３は、従来の反射型液晶表示装置を示す縦断面図である。従来の反射型液晶表示装置では、回路基板１の同一面上に反射型液晶表示パネル２と光源３が配置されており、光源３の上方には、光源３から出射する光が反射型液晶表示パネル２の上方に筐体８で保持された湾曲板状の偏光ビームスプリッター７へ向かって出射するように、反射板４が傾斜して配置されている。反射板４から偏光ビームスプリッター７へと進む光路上には、光を拡散させる拡散板５と、互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光(以下Ｐ波という)のみを通過させる偏光板６が配置されている。偏光ビームスプリッター７は、Ｐ波を反射し、それと偏光軸が直交する直線偏光（以下Ｓ波という）を透過させるもので、偏光板６から偏光ビームスプリッター７に入射したＰ波を反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ垂直に入射させるように傾斜角と傾斜面の曲率が決められ、筐体８に保持されている。

反射型液晶表示パネル２は、電源オフ状態でＰ波がそのまま液晶を通過するように構成されており、偏光ビームスプリッター７側から垂直に入射したＰ波はそのまま液晶を通過し、反射型液晶表示パネル２の裏面側に設けられた反射要素（反射電極等）で垂直に反射され、反射されたＰ波は再び偏光ビームスプリッター７へ向かって進む。偏光ビームスプリッター７はＰ波を透過しない状態に配置されているので、反射型液晶表示パネル２で反射されたＰ波は遮断され、電源オフ状態では黒表示状態となる。

一方、反射型液晶表示パネル２は、電源オン状態では液晶がＰ波をＳ波へと変換し、Ｓ波はＰ波と同様に反射型液晶表示パネル２の裏面側で反射され、偏光ビームスプリッター７へ向かって進む。偏光ビームスプリッター７はＳ波を透過する状態に配置されているので、電源オン状態では白表示となる。

以上のプロセスは反射型液晶表示パネル２の画素毎に行われ、偏光ビームスプリッター７を透過したＳ波が観察者の目９へと到達し、映像として視認される。（例えば、特許文献１、２参照）

特開２００４−６１６９９号公報特開２０１１−１０７４５３号公報

通常、液晶表示装置は高輝度、高画質を実現するために、観察者の目へ垂直に光が入るように設計される。従来の反射型液晶表示装置では、反射型液晶表示パネルでＰ波が垂直に反射するように偏光ビームスプリッターの傾斜角が決定されているため、最低でもそれを許容するだけの筐体の高さが必要であった。近年、反射型液晶表示装置の小型化が求められているが、そのために単に筐体の高さを低くすると、以下のような問題が生じる。図４は、従来の反射型液晶表示装置において筐体の高さを低くした状態を示す縦断面図である。従来の反射型液晶表示装置において筐体８の高さを低くすると、筐体８で保持されている偏光ビームスプリッター７の傾斜角も小さくなる。この状態で、偏光板６を通過して偏光ビームスプリッター７へ入射したＰ波は反射型液晶表示パネル２側に反射されるが、偏光ビームスプリッター７の傾斜角が小さいため、Ｐ波は反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ斜めに入射し、反射型液晶表示パネル２からの反射光も観測者の目９から逸れる方向へ斜めに進む。つまり、観測者の目９に届く光は減少し、その分、画像の輝度が低下することとなる。

本発明は、以上の問題に鑑みたもので、画像の輝度を確保しつつ小型化することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

光源と、画像を表示する画像表示面を有する反射型液晶表示パネルと、前記光源から出射された光に含まれる互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光のみを透過させる偏光板と、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光を前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に向けて反射すると共に、前記反射型液晶表示パネルにより生成された前記一方の直線偏光とは偏光軸が直交する他方の直線偏光を透過させる半透過反射面を有する偏光ビームスプリッターと、を備えた反射型液晶表示装置において、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面との間に、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面との間に空気層が介在するように、光の屈折率が前記空気層の光の屈折率よりも大きい透明部材を配置し、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光が前記透明部材の内部に入射し、この前記透明部材の内部に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面と前記空気層との境界面で全反射されずに当該境界面から前記透明部材の外部へ出射して、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面に入射するように構成した反射型液晶表示装置とする。

前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面と前記空気層との境界面から前記透明部材の外部へ出射して、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面により反射されて、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の内部に入射し、この前記透明部材の内部に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の外部へ出射して、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に入射し、この前記画像表示面に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記他方の直線偏光を含んだ状態で前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面により反射されて、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の内部に入射し、この前記透明部材の内部に入射した光に含まれる前記他方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の外部へ出射して、前記偏光ビームスプリッターの前記半透過反射面に入射し、この前記半透過反射面に入射した前記他方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記半透過反射面を透過するように構成した反射型液晶表示装置とすることができる。

前記透明部材と前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面との間に、空気層を介在させた反射型液晶表示装置とすることができる。

前記透明部材は、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光が入射する第一の面と、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する第二の面と、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と対向する第三の面と、で構成される側面を有する三角柱状の透明部材である反射型液晶表示装置とすることができる。

前記透明部材を第一の透明部材として定義し、前記第一の透明部材と前記偏光ビームスプリッターの前記半透過反射面との間に介在する前記空気層を第一の空気層として定義した場合において、前記偏光ビームスプリッターの前記半透過反射面を挟んで前記第一の透明部材と対向する位置に、前記偏光ビームスプリッターとの間に第二の空気層が介在するように、光の屈折率が前記第二の空気層の光の屈折率よりも大きい第二の透明部材を配置し、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面により反射され、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面を透過した前記他方の直線偏光の主光束が、前記第二の透明部材に入射するように構成した反射型液晶表示装置とすることができる。

前記第二の透明部材は、前記ビームスプリッターの前記半透過反射面を挟んで前記第一の透明部材の前記第一の面と対称となるような位置に設けられた第一の面と、前記偏光ビームスプリッターの前記半透過反射面を挟んで前記第一の透明部材の前記第二の面と対向する第二の面と、前記ビームスプリッターの前記半透過反射面を挟んで前記第一の透明部材の前記第三の面と対称となるような位置に設けられた第三の面と、で構成される側面を有する三角柱状の透明部材である反射型液晶表示装置とすることができる。

前記光源と前記偏光板との間の光路を覆うように筐体を配置し、前記筐体の内面のうち前記光源の光出射面と対向する領域に、前記光源の光出射面から出射された光の主光束を前記筐体の内面に向けて反射する第一の反射面を設け、前記筐体の内面のうち前記第一の反射面により反射された光の主光束が入射する領域に、入射した光の主光束を前記偏光板に向けて反射する第二の反射面を設けた反射型液晶表示装置とすることができる。

本発明によると、筐体の低背化に伴い偏光ビームスプリッターの傾斜角が小さくなっても、光の屈折を利用することにより観測者の目に光を効率的に導くことが可能であるため、高輝度で鮮明な画像を確保しつつ反射型液晶表示装置を小型化することができる。

本発明による反射型液晶表示装置の第一の実施形態を示す縦断面図本発明による反射型液晶表示装置の第二の実施形態を示す縦断面図従来の反射型液晶表示装置を示す縦断面図従来の反射型液晶表示装置において筐体の高さを低くした状態を示す縦断面図

図１は、本発明による反射型液晶表示装置の第一の実施形態を示す縦断面図である。本発明による反射型液晶表示装置の第一の実施形態は、従来の反射型液晶表示装置と同様に、以下の構成を備えている。回路基板１の同一面上には、画像表示面を上方に向けて反射型液晶表示パネル２が配置され、それと隣接するように光出射面を上方に向けて光源３が配置されており、光源３の上方には、光源３から出射する光が反射型液晶表示パネル２の上方に筐体８で保持された湾曲板状の偏光ビームスプリッター７へ向かって出射するように、反射板４が傾斜して配置されている。反射板４から偏光ビームスプリッター７へと進む光路上には、光を拡散させる拡散板５と、互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光(以下Ｐ波という)のみを透過させる偏光板６が配置されている。偏光ビームスプリッター７は、Ｐ波を反射し、それと偏光軸が直交する直線偏光（以下Ｓ波という）を透過させるもので、偏光板６から偏光ビームスプリッター７に入射したＰ波を反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ垂直に入射させるように傾斜角と傾斜面の曲率が決められ、筐体８に保持されている。

ここで、本実施形態が従来の構成と異なる点として、まず、筐体８が従来よりも低背化されていること、筐体８で保持された偏光ビームスプリッター７の傾斜角が従来よりも小さいことが挙げられる。つまり、筐体８が従来よりも低背化されている分だけ反射型液晶表示装置が小型化されている。

さらに、偏光板６と、偏光ビームスプリッター７と、反射型液晶表示パネル２とで囲まれた空間には、屈折率が空気層の屈折率である１．０より高い、平面的な傾斜面を備えた直角三角柱、あるいは傾斜面が湾曲形状とされた概ね直角三角柱の透明部材１０が配置されている（本実施形態では後者の形状とされている）。透明部材１０は、例えば、屈折率が１．６程度のポリカーボネートで構成されている。但し、透明部材１０の形状や屈折率は、これに限らず、反射型液晶表示パネル２の寸法や配置、偏光ビームスプリッター７の傾斜角や曲率などに応じて適宜選定される。

透明部材１０は、偏光板６と対向する第一の面１０ａと、偏光ビームスプリッター７と対向する第二の面１０ｂと、反射型液晶表示パネル２の画像表示面と対向する第三の面１０ｃとで構成される側面と、それらの側面と直角に接続される互いに対向する２つの底面を有し、第一の面１０ａと第三の面１０ｃは、各々の一辺が互いに直角に接続され、第二の面１０ｂは、それら互いに接続された第一の面１０ａと第三の面１０ｃの一辺とは反対側の一辺同士を繋ぐ湾曲面として構成されている。

透明部材１０の第一の面１０ａは、偏光板６の光出射面と平行となるように、偏光板６の光出射面に空気層１１ａを介して近接して配置されている。尚、透明部材１０の第一の面１０ａは、偏光板６の光出射面に空気層１１ａを介さずに密着して配置されていても良い。

透明部材１０の第三の面１０ｃは、反射型液晶表示パネル２の画像表示面と平行となるように、反射型液晶表示パネル２の画像表示面に空気層１１ｃを介して近接して配置されている。尚、透明部材１０の第三の面１０ｃは、反射型液晶表示パネル２の画像表示面に空気層を介さずに密着して配置されていても良い。

透明部材１０の第二の面１０ｂは、偏光ビームスプリッター７の湾曲面と概ね平行となるように、偏光ビームスプリッター７の表面に空気層１１ｂを介して近接して配置されている。空気層１１ｂは、例えば、０．５ｍｍ程度の厚さ（隙間）に設定されている。

また、透明部材１０の第二の面１０ｂの傾斜角と曲率、ならびに透明部材１０の屈折率は、透明部材１０の第一の面１０ａから透明部材１０の内部へ入射したＰ波の主光束が、空気層１１ｂとの境界面で全反射しない条件に設定されている。全反射しない条件は、例えば、空気層１１ｂの屈折率をｎ_A、透明部材１０の屈折率をｎ_B、透明部材１０の第一の面１０ａ側から第二の面１０ｂに入射するＰ波の入射角（第二の面１０ｂの法線に対する角度）をθとした場合に、スネルの法則を用いて導き出される以下の式に基づき決定される。即ち、全反射しない条件としては、透明部材１０の第一の面１０ａ側から第二の面１０ｂに入射するＰ波の入射角が式中のθ（臨界角）よりも小さいこと、となる。

ｓｉｎθ＝ｎ_A／ｎ_B

本実施形態において、光源３から出射された光の主光束は、図中矢印で示されるように、反射板４で反射され、拡散板５、偏光板６を通過してＰ波となり、空気層１１ａを通過して透明部材１０の第一の面１０ａに入射する。第一の面１０ａに入射したＰ波は、透明部材１０の内部を通過して第二の面１０ｂに入射する。第二の面１０ｂに入射したＰ波は、第二の面１０ｂと空気層１１ｂとの境界面で、偏光ビームスプリッター７の光透過反射面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、空気層１０ｂを通過して偏光ビームスプリッター７の光透過反射面に入射する。偏光ビームスプリッター７の光透過反射面に入射したＰ波は、光透過反射面で反射され、空気層１０ｂを通過して透明部材１０の第二の面１０ｂに入射し、第二の面１０ｂと空気層１１ｂとの境界面で、反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ垂直に入射する方向に近づく方向へ屈折し、透明部材１０の内部を通過して第三の面１０ｃに入射する。第三の面１０ｃに入射したＰ波は、第三の面１０ｃと空気層１１ｃとの境界面で、反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、空気層１１ｃを通過して反射型液晶表示パネル２の画像表示面に入射し、ここで映像光（Ｐ波とＳ波の混合光）となって偏光ビームスプリッター７側へ反射される。反射された映像光は、空気層１１ｃを通過して透明部材１０の第三の面１０ｃに入射し、第三の面１０ｃと空気層１１ｃとの境界面で、偏光ビームスプリッター７の光透過反射面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、透明部材１０の内部を通過して第二の面１０ｂに入射する。第二の面１０ｂに入射した映像光は、第二の面１０ｂと空気層１１ｂとの境界面で、偏光ビームスプリッター７の光透過反射面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、空気層１１ｂを通過して偏光ビームスプリッター７の光透過反射面に入射する。偏光ビームスプリッター７の光透過反射面に入射した映像光に含まれるＳ波は、光透過反射面を透過して観察者の目９へと到達し、映像として視認される。尚、以上の説明において、空気層１１ｃと反射型液晶表示パネル２との境界面や反射型液晶表示パネル２の内部で生じる光の屈折などは便宜上無視しているが、実際には、そのような光の屈折も考慮して光学系を設計することとなる。

図２は、本発明による反射型液晶表示装置の第二の実施形態を示す縦断面図である。本実施形態は、図１に示した第一の実施形態と同様の基本構成を備え、大きな相違点として、光源３から出射された光を屈折させるための透明部材を２つ備えている。２つの透明部材は、第一の面１２ａと第二の面１２ｂと第三の面１２ｃとで構成される側面と、それらの側面と直角に接続される互いに平行な２つの底面（不図示）とを有する直角三角柱状の第一の透明部材１２と、第一の面１３ａと第二の面１３ｂと第三の面１３ｃとで構成される側面と、それらの側面と直角に接続される互いに平行な２つの底面（不図示）とを有する直角三角柱状の第二の透明部材１３とから成る。第一の透明部材１２は、第三の面１２ｃが反射型液晶表示パネル２の画像表示面と対向するように、反射型液晶表示パネル２の上方に配置され、第二の透明部材１３は、第二の面１３ｂが第一の透明部材１２の第二の面１２ｂと対向するように、第二の透明部材１２の上方に配置されている。

第一の透明部材１２の第二の面１２ｂと第二の透明部材１３の第二の面１３ｂとの間には、所定の厚さの空気層１４が介在し、その空気層１４の中間に平板状の偏光ビームスプリッター１５が配置されることにより、空気層１４がその厚み方向へ下部空気層１４ａと上部空気層１４ｂとに分割されている。下部空気層１４ａは、偏光ビームスプリッター１５の半透過反射面と第一の透明部材１２の第二の面１２ｂとの間に介在し、上部空気層１４ｂは、偏光ビームスプリッター１５に半透過反射面と第二の透明部材１３の第二の面１３ｂとの間に介在している。尚、図２では、構成を分かり易くするため、空気層１４（下部空気層１４ａ、上部空気層１４ｂ）を実際よりも厚く表現してある。

第一の透明部材１２の第一の面１２ａと偏光板６との間には、実質的に空気層が介在しないか、所定の厚さの空気層（不図示）が介在し、第一の透明部材１２の第三の面１２ｃと反射型液晶表示パネル２の画像表示面との間には、所定の厚さの空気層１６が介在している。第二の透明部材１３の第一の面１３ａと筐体１７との間には、実質的に空気層が介在しないか、所定の厚さの空気層（不図示）が介在している。

第一の透明部材１２と第二の透明部材１３は、例えば、屈折率が１．６程度のポリカーボネートで構成され、互いに同形状を有している。但し、両者は、互いに同じ屈折率、材料、形状である必要はなく、その他種々の組み合わせが選択可能である。

第一の透明部材１２と偏光ビームスプリッター１５と第二の透明部材１３は、必要に応じて両面テープなどを介して、第一の筐体１７により保持され、拡散板５と偏光板６は、必要に応じて両面テープなどを介して、第二の筐体１８により保持されている。第一の筐体１７と第二の筐体１８は、それぞれ反射型液晶表示パネル２と光源３を覆うように回路基板１上に固定されている。尚、第一の筐体１７と第二の筐体１８は、互いに一体的に構成されていても良い。

第二の筐体１８の内面うち、光源３の光出射面と対向する領域には、第一の反射面１８ａが設けられ、その第一の反射面１８ａと対向する領域に、第二の反射面１８ｂが設けられている。第一の反射面１８ａは、光源３から出射された光の主光束を第二の反射面１８ｂに向けて反射するように角度が設定され、第二の反射面１８ｂは、第一の反射面１８ａで反射された光の主光束を拡散板５に向けて反射するように角度が設定されている。第一の反射面１８ａと第二の反射面１８ｂは、例えば、第二の筐体１８を白色樹脂で形成したり、第二の筐体１８の内面に反射板を貼付したりすることなどにより、反射面として構成されている。尚、第二の筐体１８の内面うち、第一の反射面１８ａと第二の反射面１８ｂとを除く領域は、それらと同様に反射面とされていても良い。

本実施形態において、光源３から出射された光の主光束は、図中矢印で示されるように、第二の筐体１８の内面に設けられた第一の反射面１８ａで反射された後、第二の反射面１８ｂで反射されて拡散板５に入射する。拡散板５に入射した光は、拡散板５で拡散された後、偏光板６を通過してＰ波となり、第一の透明部材１２の第一の面１２ａに入射する。第一の面１２ａに入射したＰ波は、第一の透明部材１２の内部を通過して第二の面１２ｂに入射する。第二の面１２ｂに入射したＰ波は、第二の面１２ｂと下部空気層１４ａとの境界面で、偏光ビームスプリッター１５の光透過反射面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、下部空気層１４ａを通過して偏光ビームスプリッター１５の光透過反射面に入射する。偏光ビームスプリッター１５の光透過反射面に入射したＰ波は、光透過反射面で反射され、下部空気層１４ａを通過して第一の透明部材１２の第二の面１２ｂに入射し、第二の面１２ｂと下部空気層１４ａとの境界面で、反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ垂直に入射する方向へ屈折し、第一の透明部材１２の内部を通過して第三の面１２ｃに入射する。第三の面１２ｃに入射したＰ波は、第三の面１２ｃと空気層１６との境界面で屈折せずに、空気層１６を通過して反射型液晶表示パネル２の画像表示面に垂直に入射し、ここで映像光（Ｐ波とＳ波の混合光）となって偏光ビームスプリッター１５側へ反射される。反射された映像光は、空気層１６を通過して第一の透明部材１２の第三の面１２ｃに入射し、第三の面１２ｃと空気層１６との境界面で屈折せずに、第一の透明部材１２の内部を通過して第二の面１２ｂに入射する。第二の面１２ｂに入射した映像光は、第二の面１２ｂと下部空気層１４ａとの境界面で、偏光ビームスプリッター１５の光透過反射面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折し、下部空気層１４ａを通過して偏光ビームスプリッター１５の光透過反射面に入射する。偏光ビームスプリッター１５の光透過反射面に入射した映像光に含まれるＳ波は、光透過反射面を透過し、上部空気層１４ｂを通過して第二の透明部材１３の第二の面１３ｂに入射する。第二の面１３ｂに入射したＳ波は、第二の面１３ｂと上部空気層１４ｂとの境界面で、第三の面１３ｃへ垂直に入射する方向へ屈折し、第二の透明部材１３の内部を通過して第三の面１３ｃに入射する。第三の面１３ｃに入射したＳ波は、第三の面１３ｃと外界（空気層）との境界面で屈折せずに、第二の透明部材１３から外界へ出射して観察者の目９へと到達し、映像として視認される。尚、図２中の光路を示す矢印は、あくまで光路を概念的に示したものであり、必ずしも実際の光路と一致するわけではない。

本実施形態では、第一の透明部材１２の第二の面１２ｂから出射された光の方向を、第二の透明部材１３により補正することができるため、設計の自由度が向上する。また、第一の透明部材１２と第二の透明部材１３が互いに組み合わされた状態で筐体１７の内部に一体的に収納されているため、反射型液晶表示装置の小型化と構造的安定性の向上が達成される。また、光源３から出射された光は、第二の筐体１８の内面に設けられた第一の反射面１８ａと第二の反射面１８ｂを経由して偏光板８に入射するため、その分、光路が長くなり、光の拡散性が高まる。この点に関し、特に第一の反射面１８ａと第二の反射面１８ｂと光源３の光出射面は、光源３の光出射面から出射された光が第一の反射面１８ａで反対側へ折り返されるように反射され、その反射された光が第二の反射面１８ｂで再び反対側へ折り返されるように反射される位置関係となっているため、光源３から出射された光は、限られた空間内で効率的に拡散する。

尚、以上の実施形態において、光源３の光を偏光ビームスプリッター７、１５側に照射する方法は、実施例１における反射板４や実施例２における第一の反射面１８ａ及び第二の反射面１８ｂを用いた方法に限らず、例えば、光源３の光出射面と偏光板６の光入射面との間に導光板を介在させる方法や、反射型液晶表示装置をさらに小型化することを目的として、反射板４を省略し、光源３の光が拡散板５に直接照射されるように光源３の光出射面を拡散板５の光入射面と対向させて配置する方法等、種々の方法が選択可能である。また、拡散板５は、光の拡散性が十分確保されている場合などには省略することが可能である。また、光源３は、回路基板１上ではなく、ＦＰＣなどで構成される別の基板上に実装することも可能である。

１回路基板
２反射型液晶表示パネル
３光源
４反射板
５拡散板
６偏光板
７偏光ビームスプリッター
８筐体
９観察者の目
１０透明部材
１０ａ第一の面
１０ｂ第二の面
１０ｃ第三の面
１１ａ空気層
１１ｂ空気層
１１ｃ空気層
１２第一の透明部材
１３第二の透明部材
１４空気層
１４ａ下部空気層
１４ｂ上部空気層
１５偏光ビームスプリッター
１６空気層
１７第一の筐体
１８第二の筐体
１８ａ第一の反射面
１８ｂ第二の反射面

Claims

光源と、
画像を表示する画像表示面を有する反射型液晶表示パネルと、
前記光源から出射された光に含まれる互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光のみを透過させる偏光板と、
前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光を前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に向けて反射すると共に、前記反射型液晶表示パネルにより生成された前記一方の直線偏光とは偏光軸が直交する他方の直線偏光を透過させる半透過反射面を有する偏光ビームスプリッターと、を備えた反射型液晶表示装置において、
前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面との間に、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面との間に空気層が介在するように、光の屈折率が前記空気層の光の屈折率よりも大きい透明部材を配置し、
前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光が前記透明部材の内部に入射し、この前記透明部材の内部に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面と前記空気層との境界面で全反射されずに当該境界面から前記透明部材の外部へ出射して、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面に入射するように構成したことを特徴とする反射型液晶表示装置。
前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面と前記空気層との境界面から前記透明部材の外部へ出射して、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面により反射されて、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の内部に入射し、この前記透明部材の内部に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の外部へ出射して、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に入射し、この前記画像表示面に入射した前記一方の直線偏光の主光束が、前記他方の直線偏光を含んだ状態で前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面により反射されて、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の内部に入射し、この前記透明部材の内部に入射した光に含まれる前記他方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する前記透明部材の表面から前記透明部材の外部へ出射して、前記偏光ビームスプリッターの前記半透過反射面に入射し、この前記半透過反射面に入射した前記他方の直線偏光の主光束が、前記偏光ビームスプリッターの前記半透過反射面を透過するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
前記透明部材と前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面との間に、空気層を介在させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の反射型液晶表示装置。
前記透明部材は、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光が入射する第一の面と、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する第二の面と、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と対向する第三の面と、で構成される側面を有する三角柱状の透明部材であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の反射型液晶表示装置。
前記透明部材を第一の透明部材として定義し、前記第一の透明部材と前記偏光ビームスプリッターの前記半透過反射面との間に介在する前記空気層を第一の空気層として定義した場合において、前記偏光ビームスプリッターの前記半透過反射面を挟んで前記第一の透明部材と対向する位置に、前記偏光ビームスプリッターとの間に第二の空気層が介在するように、光の屈折率が前記第二の空気層の光の屈折率よりも大きい第二の透明部材を配置し、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面により反射され、前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面を透過した前記他方の直線偏光の主光束が、前記第二の透明部材に入射するように構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の反射型液晶表示装置。
前記第二の透明部材は、前記ビームスプリッターの前記半透過反射面を挟んで前記第一の透明部材の前記第一の面と対称となるような位置に設けられた第一の面と、前記偏光ビームスプリッターの前記半透過反射面を挟んで前記第一の透明部材の前記第二の面と対向する第二の面と、前記ビームスプリッターの前記半透過反射面を挟んで前記第一の透明部材の前記第三の面と対称となるような位置に設けられた第三の面と、で構成される側面を有する三角柱状の透明部材であることを特徴とする請求項５に記載の反射型液晶表示装置。
前記光源と前記偏光板との間の光路を覆うように筐体を配置し、前記筐体の内面のうち前記光源の光出射面と対向する領域に、前記光源の光出射面から出射された光の主光束を前記筐体の内面に向けて反射する第一の反射面を設け、前記筐体の内面のうち前記第一の反射面により反射された光の主光束が入射する領域に、入射した光の主光束を前記偏光板に向けて反射する第二の反射面を設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の反射型液晶表示装置。