JP3175915B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの自然光
を直線偏光に分離する、例えば偏光ビームスプリッタ等
の偏光分離素子を有し、該偏光分離素子によって分離さ
れた直線偏光の偏光状態を制御し、画像を形成する液晶
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、代表的な電界効果型の光変調
素子として、ＴＮ（Twisted Nematic；ねじれネマチッ
ク）型液晶表示素子が知られている。ＴＮ型液晶表示素
子を用いた液晶表示装置は、例えば偏光ビームスプリッ
タ等の偏光分離素子によって分離された直線偏光を、上
記ＴＮ型液晶表示素子に照射して光変調を行い、表示を
行うものである。

【０００３】上記ＴＮ型液晶表示素子には、通常、液晶
層をはさんでその光束入射側と出射側とにそれぞれ偏光
子、検光子と呼ばれる２枚の偏光板が、その偏光方位が
互いに直交するように液晶層をはさんで貼り合わされて
いる。

【０００４】上記液晶層に電界を印加しない場合、入射
側偏光板を通過した光は、液晶分子の光学異方性の効果
により、液晶分子のねじれに沿って回転（旋光）する。
この結果、上記光は出射側偏光板を通過し、明るい状態
が得られる。一方、液晶層に電界を印加した場合、液晶
分子のねじれ配向が解け、もはや偏波面を回転させる効
果はなくなる。このため、入射側偏光板を通過した光
は、出射側偏光板で遮られ、暗い状態が得られる。

【０００５】ところで、上記のように動作を行うＴＮ型
液晶表示素子を用いた液晶表示装置では、従来、以下の
ような問題があった。すなわち、ＴＮ型液晶表示素子が
利用できる照明光の有効な成分は、偏光板の方位に沿っ
たものに限られてしまい、透過できなかった不要な成分
は偏光板に吸収され、また、熱に変換されるので、光の
利用効率が１／２以下となり、明るい表示が得られない
という問題があった。また、偏光板自身の熱吸収で、偏
光板の特性が悪化したり、また、ＴＮ型液晶表示素子の
温度上昇によって液晶が相変化し、表示特性が悪化する
という問題があった。

【０００６】そこで、上記のような問題を解決しようと
した液晶表示装置が、例えば、特開平４−１７８６８３
号公報に開示されている。上記公報に開示された液晶表
示装置の偏光変換光学系を図８に示す。

【０００７】図８に示すように、この偏光変換光学系
は、平行照明光源５１と、キューブ型の広帯域偏光ビー
ムスプリッタ５２（又は、それと等価な機能を有する光
学素子）と、偏光回転素子５３と、反射体５４と、プリ
ズム５５と、液晶表示素子５６とから構成されている。

【０００８】平行照明光源５１から照射される白色ラン
ダム偏光は、広帯域偏光ビームスプリッタ５２により、
Ｐ偏光光ａ₁ とＳ偏光光ａ₂ とに分離される。広帯域偏
光ビームスプリッタ５２は、特定の偏光成分（図８では
Ｐ偏光光ａ₁ ）を透過させると共に、それに直交する偏
光成分（図８ではＳ偏光光ａ₂ ）を側面方向に反射させ
て分離する。

【０００９】広帯域偏光ビームスプリッタ５２を透過し
たＰ偏光光ａ₁ は、そのままプリズム５５に入射する。
一方、側面方向に反射されたＳ偏光光ａ₂ は、偏光回転
素子５３を透過することにより、その偏波面が９０度回
転させられる。これにより、上記のＳ偏光光ａ₂ は、Ｐ
偏光光ａ₁ と同じ偏光方向に揃えられ、Ｐ偏光光ａ_２′
となる。その後、上記のＰ偏光光ａ_２ ′は反射体５４
で反射され、プリズム５５に入射する。そして、Ｐ偏光
光ａ₁ とＰ偏光光ａ₂ ′との２光束は、プリズム５５に
よって合成され、液晶表示素子５６に照射される。この
ように、上記構成では、Ｐ偏光光ａ₁ 、Ｓ偏光光ａ₂ の
２光束の偏波面を揃えて液晶表示素子５６に照射するこ
とにより、光の利用効率を向上させ、入射側偏光板（図
示しない）の光吸収と温度上昇とを抑制している。

【００１０】また、特開平２−１０６７９２号公報、お
よび特開平６−３２４３２９号公報では、上述のように
２光束の偏波面を揃えることなく、Ｐ偏光光、Ｓ偏光光
のまま液晶表示素子に照射する液晶表示装置について開
示されている。

【００１１】前者の特開平２−１０６７９２号公報に開
示された液晶表示装置の光学系を図９に示す。この図９
に示す光学系は、放射源６１と、第１の偏光感知ビーム
スプリッタ６２と、第２の偏光感知ビームスプリッタ６
３と、反射体６４、６５、６６、６７と、液晶表示素子
６８と、投射レンズ系６９とから構成されている。

【００１２】放射源６１から放射される照明光は、第１
の偏光感知ビームスプリッタ６２に入射し、偏光方向が
互いに直交するＳ偏光光ｂ₁ とＰ偏光光ｂ₂ とに分離さ
れる。Ｓ偏光光ｂ₁ 、Ｐ偏光光ｂ₂ は、それぞれ反射体
６４、６５により、液晶表示素子６８の同一側に向けて
それぞれ反射され、液晶表示素子６８にて光変調され
る。Ｓ偏光光ｂ₁ 、Ｐ偏光光ｂ₂ は、液晶表示素子６８
を通過後、それぞれ別の反射体６６、６７により、第２
の偏光感知ビームスプリッタ６３に向けて反射される。
この第２の偏光感知ビームスプリッタ６３で、Ｓ偏光光
ｂ₁ とＰ偏光光ｂ₂ とが結合され、投射レンズ系６９を
介して投射パネル（図示しない）に投射される。このよ
うに、上記公報の構成では、先述の特開平４−１７８６
８３号公報の構成のように、偏光回転素子を用いて２光
束の偏波面を揃えず、Ｐ、Ｓ両偏光光を利用すること
で、光利用効率を向上させている。

【００１３】一方、後者の特開平６−３２４３２９号公
報に開示された液晶表示装置を図１０に示す。図１０
は、主に、光源（図示しない）からの光束が、偏光選択
手段７１を介して液晶表示パネル７２に入射する様子を
示している。液晶表示パネル７２には、透明電極７３が
形成されたガラス基板７４と、透明電極からなる画素７
５Ａ、７５Ｂが形成されたガラス基板７６とが対向して
設けられており、その間には液晶７７が充填されてい
る。また、液晶表示パネル７２の光束入射側には、マイ
クロレンズアレイ７８が装着されていると共に、光束出
射側には、偏光子７９が装着されている。

【００１４】上記のマイクロレンズアレイ７８は、微小
レンズ８０を隙間なく配置したものであって、一方向に
は画素ピッチの２倍のピッチで配列されており、別な方
向には画素ピッチと同じピッチで配列されている。つま
り、２個の画素７５Ａ、７５Ｂに対して１個の微小レン
ズ８０が対応している。

【００１５】上記の構成によれば、光源（図示しない）
から出射された光束のうち、一方の偏光成分の光束ｃ₁
はそのまま偏光選択手段７１を透過し、マイクロレンズ
アレイ７８によって一方の画素７５Ａに集光させられ
る。また、他方の偏光成分の光束ｃ₂ は、偏光選択手段
７１で進行方向を変えられ、他方の画素７５Ｂに集光さ
せられる。液晶表示パネル７２を透過した光束は、一定
の偏光面を持つ偏光子７９によって検光され、一方の画
素７５Ａ（又は７５Ｂ）では、電圧無印加時に白表示と
なる、いわゆるノーマリーホワイト画像となる。また、
他方の画素７５Ｂ（又は７５Ａ）では、電圧無印加時に
黒表示となる、いわゆるノーマリーブラック画像とな
る。このように、上記公報では、光源（図示しない）か
ら出射されたすべての光束が、液晶表示パネル７２を透
過することで、光の利用効率を向上させている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
４−１７８６８３号公報の構成では、液晶表示素子５６
の表示面積が大きくなると、それに応じてキューブ型の
広帯域偏光ビームスプリッタ５２の体積を増やさなけれ
ばならない。この結果、光学系のサイズが大きくなり、
広帯域偏光ビームスプリッタ５２を液晶プロジェクタタ
イプでしか用いることができないという問題が生ずる。

【００１７】また、上記公報の構成では、２方向から液
晶表示素子５６に照明して光束の合成を行うため、照明
光の入射角が大きくなる。このように照明光の入射角が
大きくなると、例えば液晶プロジェクタで良く用いられ
るダイクロイックミラー、マイクロレンズ、および光フ
ァイバー等においてはその特性が変化するので、それら
を簡単に使用することができないという問題が生ずる。
さらに、照明光の入射角が大きくなると、投影レンズ
（図示しない）を大型化しなければ、照明光が投影レン
ズ面で遮られるので、光利用率を向上させることができ
ない。しかし、この投影レンズの大型化は、直接コスト
高に繋がるという問題が生ずる。さらに、上記公報の構
成では、偏波面を揃えるための偏光回転素子５３を用い
るため、照明系の部品点数が多いという問題も生ずる。

【００１８】一方、上記特開平２−１０６７９２号公報
の構成では、第１の偏光感知ビームスプリッタ６２、第
２の偏光感知ビームスプリッタ６３、反射体６４、６
５、６６、６７等を配置するため、光学系のサイズが大
きくなり、液晶プロジェクタタイプでしか用いることが
できないという問題が生ずる。また、投影光学系側で反
射体６６、６７を用いているので、一つの液晶表示素子
６８の画像が２光束で反転するという問題が生ずる。ま
た、この問題を解決するために、反射体をさらに加える
構成について提示されているが、これは光学系の更なる
大型化であり、コンパクトな液晶表示装置が得られない
という問題が生ずる。

【００１９】また、上記特開平６−３２４３２９号公報
の構成では、画素７５Ａ、７５Ｂごとに表示動作モード
が、ノーマリーホワイトとノーマリーブラックとなる。
このため、画素７５Ａ、７５Ｂのうち、一方の画素７５
Ａ（又は７５Ｂ）の電極信号を反転させなければ、各動
作モードの性能の違いによって表示むらが生じるという
問題が生ずる。

【００２０】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、光源からの光の利用効率
を向上させ、明るい画像を表示でき、また、表示むらの
生じない液晶表示装置を提供すると共に、小型で且つ軽
量の液晶表示装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る液
晶表示装置は、上記の課題を解決するために、平行光を
出射する照明手段と、入射した直線偏光の偏光状態を制
御することにより表示を行う光透過型の液晶表示素子
と、偏光方向が互いに直交する２種類の直線偏光の一方
を透過させ、他方を反射させることにより、上記平行光
を上記２種類の直線偏光に分離する偏光分離素子を有
し、この偏光分離素子の複数個が、上記液晶表示素子の
光入射面に沿い、かつ上記２種類の直線偏光を液晶表示
素子へ入射させるように並設されている第１偏光分離手
段と、上記液晶表示素子を透過した上記２種類の直線偏
光の一方を透過させ、他方を反射させる偏光分離素子を
有し、この偏光分離素子の複数個が、上記液晶表示素子
の光出射面に沿って並設されている第２偏光分離手段と
を備えていることを特徴としている。

【００２２】上記の構成によれば、照明手段が出射した
平行光は、第１偏光分離手段に入射する。上記第１偏光
分離手段は、例えば、微小サイズ、またはストライプ状
の複数個の偏光ビームスプリッタ等の偏光分離素子から
なっている。上記複数個の偏光分離素子は、上記液晶表
示素子の光入射面に沿うように並設されている。

【００２３】上記偏光分離素子は、上記照明手段が出射
した平行光を、偏光方向が互いに直交する２種類の直線
偏光に分離する。そして、分離された２種類の直線偏光
のうち、一方の直線偏光は偏光分離素子を透過し、液晶
表示素子に入射する。また、他方の直線偏光は偏光分離
素子で反射され、液晶表示素子に入射する。

【００２４】上記液晶表示素子は、光透過型の液晶表示
素子であり、入射した２種類の直線偏光の偏光状態を制
御し、その後２種類の直線偏光を透過させる。つまり、
液晶表示素子に例えばＰ偏光光が入射した場合、液晶表
示素子が光変調を行えば、上記Ｐ偏光光はＳ偏光光とな
る。また、液晶表示素子が光変調を行わない場合、入射
した上記Ｐ偏光光はＰ偏光光のままである。このように
偏光状態が制御された後の直線偏光が、液晶表示素子を
透過し出射される。

【００２５】上記液晶表示素子から出射される２種類の
直線偏光は、第２偏光分離手段に入射する。上記第２偏
光分離手段は、上記第１偏光分離手段と同様に、例え
ば、微小サイズ、またはストライプ状の複数個の偏光ビ
ームスプリッタ等の偏光分離素子からなっている。上記
複数個の偏光分離素子は、上記液晶表示素子の光出射面
に沿うように並設されている。

【００２６】上記第２偏光分離手段の偏光分離素子に入
射した２種類の直線偏光のうち、一方の直線偏光は上記
偏光分離素子を透過し出射される。また、他方の直線偏
光は偏光分離素子で反射され、出射される。このとき、
上記偏光分離素子に入射する進行方向の互いに異なった
２種類の直線偏光は、進行方向が揃って上記偏光分離素
子から出射されることになる。上記２種類の直線偏光を
利用して画像が表示される。

【００２７】したがって、上記構成によれば、第１偏光
分離手段および第２偏光分離手段として、複数個の微小
サイズの偏光分離素子を用い、また、特に上記第１偏光
分離手段においては、複数個の偏光分離素子によって偏
光分離を行うことができるので、従来のように重くて大
きな偏光分離素子を用いる必要がなく、その結果、液晶
表示装置自体を小型化し、且つ軽量化することができ
る。

【００２８】また、従来のように偏光回転素子を用い
ず、偏光方向の異なった２種類の直線偏光を利用して、
画像表示を行うことができるので、偏光回転素子を用い
ない分、照明系の部品点数を少なくすることができると
共に、偏光回転素子を用いずに光利用率を従来よりも著
しく向上させることができ、明るい表示を得ることがで
きる。また、吸収型の偏光板を用いる必要がなく、偏光
板の光吸収に起因する温度上昇及び発熱を回避すること
ができる。

【００２９】請求項２の発明に係る液晶表示装置は、上
記の課題を解決するために、平行光を出射する照明手段
と、入射した直線偏光の偏光状態を制御することにより
表示を行う光反射型の液晶表示素子と、偏光方向が互い
に直交する２種類の直線偏光の一方を透過させ、他方を
反射させる偏光分離素子を有し、この偏光分離素子の複
数個が、上記液晶表示素子の光入出射面に沿って並設さ
れている偏光分離手段とを備え、上記偏光分離素子は、
上記照明手段が出射した平行光を、偏光方向が互いに異
なる２種類の直線偏光に分離し、分離された２種類の直
線偏光のうち、一方の直線偏光を透過させて液晶表示素
子に入射させ、他方の直線偏光を反射させて液晶表示素
子に入射させる一方、液晶表示素子で反射され、再び上
記偏光分離素子に入射した２種類の直線偏光のうち、一
方の直線偏光を透過させ、他方の直線偏光を反射させる
ことを特徴としている。

【００３０】上記の構成によれば、照明手段が出射した
平行光は、偏光分離手段に入射する。上記偏光分離手段
は、例えば、微小サイズ、またはストライプ状の複数個
の偏光ビームスプリッタ等の偏光分離素子からなってい
る。上記複数個の偏光分離素子は、上記液晶表示素子の
光入出射面に沿うように並設されている。

【００３１】上記偏光分離素子は、上記照明手段が出射
した平行光を、偏光方向が互いに直交する２種類の直線
偏光に分離する。そして、分離された２種類の直線偏光
のうち、一方の直線偏光は偏光分離素子を透過し、液晶
表示素子に入射する。また、他方の直線偏光は偏光分離
素子で反射され、液晶表示素子に入射する。

【００３２】上記液晶表示素子は、光反射型の液晶表示
素子であり、入射した２種類の直線偏光の偏光状態を制
御する。つまり、液晶表示素子に例えばＰ偏光光が入射
した場合、液晶表示素子が光変調を行えば、上記Ｐ偏光
光はＳ偏光光となる。また、液晶表示素子が光変調を行
わない場合、入射した上記Ｐ偏光光はＰ偏光光のままで
ある。このように偏光状態が制御された後の直線偏光
が、液晶表示素子で反射され、再び上記偏光分離素子に
入射する。

【００３３】上記偏光分離素子に再び入射した２種類の
直線偏光のうち、一方の直線偏光は偏光分離素子を透過
し出射される。また、他方の直線偏光は偏光分離素子で
反射され、出射される。このとき、上記偏光分離素子に
入射する２種類の直線偏光は、進行方向が揃って上記偏
光分離素子から出射されることになる。上記２種類の直
線偏光を利用して画像が表示される。

【００３４】したがって、上記構成によれば、偏光分離
手段として、複数個の微小サイズの偏光分離素子を用
い、偏光分離を行うことができるので、従来のように重
くて大きな偏光分離素子を用いる必要がなく、その結
果、液晶表示装置自体を小型化し、且つ軽量化すること
ができる。また、上記構成は、光反射型の液晶表示素子
を用いているので、偏光分離手段を上記液晶表示素子の
光入出射面に１個配置するだけでよく、光透過型の液晶
表示素子を用いる場合よりもさらにコンパクト化するこ
とができると共に、低コスト化を図ることができる。

【００３５】また、従来のように偏光回転素子を用い
ず、偏光方向の異なった２種類の直線偏光を利用して、
画像表示を行うことができるので、偏光回転素子を用い
ない分、照明系の部品点数を少なくすることができると
共に、偏光回転素子を用いずに光利用率を従来よりも著
しく向上させることができ、明るい表示を得ることがで
きる。また、吸収型の偏光板を用いる必要がなく、偏光
板の光吸収に起因する温度上昇及び発熱を回避すること
ができる。

【００３６】請求項３の発明に係る液晶表示装置は、上
記の課題を解決するために、請求項１または２の構成に
加えて、上記照明手段からの平行光を、上記偏光分離素
子の光入射面に対して垂直に入射させる平行光進行方向
規制手段を備えている構成である。

【００３７】上記の構成によれば、請求項１または２の
構成において、上記偏光分離素子は、偏光方向の互いに
直交する２種類の直線偏光を上記液晶表示素子に入射さ
せるように液晶表示素子の入射面（又は入出射面）に沿
って複数個並設されている。したがって、上記偏光分離
素子にて分離される２種類の直線偏光を上記液晶表示素
子に入射させるために、上記照明手段を上記偏光分離素
子の光入射面に対して対向した位置に配置し、平行光を
上記偏光分離素子の光入射面に対して垂直に入射させる
ことが必要となる。

【００３８】ここで、上記照明手段から出射された平行
光の進行方向を規制する平行光進行方向規制手段を、例
えば、上記照明手段と上記偏光分離手段との間に配置す
れば、上記照明手段を上記偏光分離素子の光入射面に対
して対向した位置に配置する必要がなくなる。つまり、
上記照明手段が上記偏光分離素子の光入射面に対して対
向した位置に配置されていなくても、上記平行光進行方
向規制手段によって、上記照明手段からの平行光を、上
記偏光分離素子の光入射面に対して垂直に入射させるこ
とが可能となる。

【００３９】したがって、上記構成のように、照明手段
から出射された平行光の進行方向を規制する平行光進行
方向規制手段を設けることにより、上記照明手段を上記
偏光分離素子の光入射面に対して対向した位置以外にも
配置することができ、上記照明手段の配置位置を好適に
選択することができる。また、これによって液晶表示装
置自体をさらに小型化することができると共に、本発明
の光学系を従来の液晶表示装置に簡単に適合させて簡単
に使用することができる。

【００４０】請求項４の発明に係る液晶表示装置は、上
記の課題を解決するために、請求項１または２の構成に
加えて、液晶表示素子と偏光分離手段とをこの順に経
た、偏光方向の互いに直交する２種類の直線偏光のう
ち、画像表示に必要な直線偏光を上記液晶表示素子に対
して垂直方向に出射させる直線偏光進行方向規制手段を
備えている構成である。

【００４１】上記の構成によれば、請求項１または２の
構成において、液晶表示素子と偏光分離手段とをこの順
に経た、偏光方向の互いに直交する２種類の直線偏光
は、上記液晶表示素子に対して、例えば斜め方向に出射
される。しかしながら、出射される上記２種類の直線偏
光は、直線偏光進行方向規制手段によってその進行方向
が規制される。このうち、画像表示に必要な直線偏光
は、上記直線偏光進行方向規制手段によって上記液晶表
示素子に対して、例えば垂直方向に出射される。また、
画像表示に不要な直線偏光は、直線偏光進行方向規制手
段の傾きおよび屈折率を調整することにより全反射さ
れ、出射側に出射されない。

【００４２】したがって、上記直線偏光進行方向規制手
段を用いることによって、２種類の直線偏光が、上記液
晶表示素子に対して、例えば垂直方向に出射されるの
で、本発明の光学系を従来の液晶表示装置に簡単に適合
させて簡単に使用することができる。また、直線偏光進
行方向規制手段の傾きおよび屈折率を調整することによ
り、画像表示に不要な直線偏光を排除することができ
る。

【００４３】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明の実施の一形態について図１な
いし図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００４４】まず、図６に、本発明の液晶表示装置１の
断面図を示す。直視型の液晶表示装置１は、平行照明光
源２（照明手段）と、液晶表示素子３と、液晶表示素子
３の光束入射側に設けられた偏光分離素子４（第１偏光
分離手段）と、液晶表示素子３の光束出射側に設けられ
た偏光分離素子５（第２偏光分離手段）と、投影側に設
けられた角度規制板６と、平行照明光源２と偏光分離素
子４との間に設けられたフレネルプリズム素子７（平行
光進行方向規制手段）と、偏光分離素子５と角度規制板
６との間に設けられたフレネルプリズム素子７（直線偏
光進行方向規制手段）とから構成されている。

【００４５】平行照明光源２は、ほぼ平行な光を出射す
る光源である。また、液晶表示素子３は、印加電圧のＯ
Ｎ／ＯＦＦによって、入射した２種類の直線偏光、すな
わち、Ｐ偏光光、Ｓ偏光光の偏光状態を制御することに
より表示を行う光透過型の液晶表示素子である。これに
より、直線偏光の偏光方位の光変調を行うことが可能で
ある。

【００４６】液晶表示素子３の光束入射側には、偏光分
離素子４が設けられている。また、液晶表示素子３の光
束出射側には、偏光分離素子５が設けられている。ここ
で、上記偏光分離素子４および上記偏光分離素子５につ
いて、図１（ａ）および図１（ｂ）に基づいてその詳細
を説明する。

【００４７】図１（ａ）および図１（ｂ）は、偏光分離
素子４および偏光分離素子５と液晶表示素子３との配置
を示した断面図である。偏光分離素子４は、微小サイズ
またはストライプ状の複数個の偏光ビームスプリッタ４
ａからなっている。そして、上記複数個の偏光ビームス
プリッタ４ａは、液晶表示素子３の光束入射側の画面全
域を覆うように平面アレイ状に配されている。つまり、
この偏光ビームスプリッタ４ａの複数個は、上記液晶表
示素子３の光入射面に沿い、かつ２種類の直線偏光、す
なわち、Ｐ偏光光とＳ偏光光とを上記液晶表示素子に入
射させるように並設されている。また、これに加えて、
複数個の偏光ビームスプリッタ４ａは、その偏光面が液
晶表示素子３の表面に対して垂直になるように並設され
ている。

【００４８】上記偏光ビームスプリッタ４ａは、偏光方
向が互いに直交する２種類の直線偏光の一方を透過さ
せ、他方を反射させることにより、上記平行照明光源２
（図６参照）から出射された平行光を上記２種類の直線
偏光に分離する機能を有している。つまり、上記偏光ビ
ームスプリッタ４ａは、２種類の直線偏光、すなわち、
Ｐ偏光光とＳ偏光光のうち、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏
光光を９０°角度を変えて反射させることにより、上記
平行照明光源２（図６参照）から出射された平行光を上
記２種類の直線偏光に分離する機能を有している。

【００４９】一方、偏光分離素子５は、微小サイズまた
はストライプ状の複数個の偏光ビームスプリッタ５ａか
らなっている。そして、上記複数個の偏光ビームスプリ
ッタ５ａは、液晶表示素子３の光束出射側の画面全域を
覆うように平面アレイ状に配されている。つまり、この
偏光ビームスプリッタ５ａの複数個は、上記液晶表示素
子３の光出射面に沿い、かつ２種類の直線偏光、すなわ
ち、Ｐ偏光光とＳ偏光光とを上記液晶表示素子と反対側
に出射させるように並設されている。また、これに加え
て、複数個の偏光ビームスプリッタ５ａは、その偏光面
が液晶表示素子３の表面と垂直になるように並設されて
いる。

【００５０】上記偏光分離素子５は、上記液晶表示素子
３を透過した上記２種類の直線偏光の一方を透過させ、
他方を反射させる機能を有している。つまり、上記偏光
分離素子５は、上記液晶表示素子３を透過した上記２種
類の直線偏光、すなわち、Ｐ偏光光とＳ偏光光とのう
ち、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を９０°角度を変え
て反射させる機能を有している。

【００５１】また、図５に示すように、本実施の形態１
で用いた角度規制板６は、ハニカム状に筒が並んだシー
ト状のものであり、側面には遮光層が形成されている。
出射光の角度は、角度制御板６の厚さおよび各筒の径で
制御される。

【００５２】なお、本実施の形態１では、図１（ａ）お
よび図１（ｂ）に示すように、偏光分離素子４を配置す
るため、平行照明光源２（図６参照）からの照明光を、
偏光ビームスプリッタ４ａの光入射面に対して垂直に、
つまり、液晶表示素子３に対して斜めに入射させる必要
がある。また、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すよう
に、偏光分離素子５を配置するため、液晶表示素子３か
らの出射光は、液晶表示素子３に対して斜め方向に出射
する。しかし、本発明の液晶表示装置１を従来の液晶表
示装置に適合させるため、あるいは、上記液晶表示装置
１を簡単に使用するためには、平行照明光源２（図６参
照）からの照明光を液晶表示素子３に対して垂直方向に
入射させる方がよい。また、液晶表示素子３からの出射
光を、液晶表示素子３に対して垂直方向に出射させる方
がよい。このため、本実施の形態１では、図３に示すよ
うなフレネルプリズム素子７を、液晶表示素子３の光束
入射側および光束出射側に設けている。

【００５３】図３に示すフレネルプリズム素子７は、ノ
コギリ型の断面形状を有するシート状のプリズム素子で
ある。上記フレネルプリズム素子７は、図４（ａ）およ
び図４（ｂ）に示すようなプリズム素子８と同等の機能
を有している。ここで、以下、プリズム素子８を用いて
その機能を具体的に図４（ａ）および図４（ｂ）に基づ
いて説明し、フレネルプリズム素子７の機能の説明の代
替とする。

【００５４】例えば、図４（ａ）に示すように、プリズ
ム素子８を液晶表示素子３の光束入射側に配置した場
合、液晶表示素子３に対して垂直に入射する平行照明光
源２（図６参照）から出射された平行光は、プリズム素
子８において屈折する。つまり、平行照明光源２（図６
参照）から出射された平行光の進行方向がプリズム素子
８によって規制される。その結果、上記照明光が上記偏
光ビームスプリッタ４ａ（図１（ａ）および図１（ｂ）
参照）の光入射面に対して垂直に、つまり、液晶表示素
子３に対して斜めに入射することが可能となる。

【００５５】また、図４（ｂ）に示すように、プリズム
素子８を液晶表示素子３の光束出射側に配置した場合、
上記プリズム素子８は、上記液晶表示素子３と上記偏光
分離素子５（図１（ａ）および図１（ｂ）参照）とをこ
の順に経た直線偏光の進行方向を規制する機能を有して
いる。すなわち、液晶表示素子３から斜めに出射された
出射光は、同様にプリズム素子８において屈折する。そ
の結果、上記出射光は液晶表示素子３に対して垂直方向
に進行することが可能となる。さらに、後者の場合、プ
リズム素子８の傾きおよび屈折率を調整すれば、画像表
示に不要な光束を全反射させ、上記の光束を出射側に出
射しないようにすることができる。

【００５６】上記のような機能と同等の機能を有するフ
レネルプリズム素子７は、断面がノコギリ型であるた
め、全体的にシート化することができ、プリズム素子８
よりも一層コンパクトになる。そのため、本実施の形態
１では、液晶表示素子３の光束入射側、および光束出射
側ともにフレネルプリズム素子７を用いている。また、
このフレネルプリズム素子７は、高屈折率ガラス、プラ
スチック、または樹脂などを用い、フレネルレンズを製
造する周知の方式と同じ方式で製造されるので、簡単に
製造することができると共に、低コストでフレネルプリ
ズム素子７を得ることができるという利点を有してい
る。

【００５７】次に、本発明の液晶表示装置１の動作につ
いて、図１（ａ）、図１（ｂ）、および図６に基づいて
説明する。

【００５８】図６において、平行照明光源２から照射さ
れる照明光は、フレネルプリズム素子７によって屈折さ
れ、偏光分離素子４に対して必要な角度で入射する。入
射した照明光は、偏光分離素子４でＰ偏光光、Ｓ偏光光
に分離され、液晶表示素子３に入射する。上記Ｐ偏光
光、Ｓ偏光光は、液晶表示素子３における印加電圧がＯ
Ｎ状態のとき、偏光方位が変調されて偏光分離素子５に
向けて出射される。また、印加電圧のＯＦＦ状態では、
上記Ｐ偏光光、Ｓ偏光光の偏光方位は変調されずに偏光
分離素子５に向けて出射される。

【００５９】ここで、上記の照明光が、偏光分離素子４
を介して液晶表示素子３に入射するときの様子、および
偏光分離素子５を介して液晶表示素子３から出射すると
きの様子を図１（ａ）および図１（ｂ）に示し、以下、
図１（ａ）および図１（ｂ）に基づいて、その詳細を説
明する。なお、図１（ａ）および図１（ｂ）では、平行
照明光源２（図６参照）からの照明光を、光線Ａ₁ およ
び光線Ａ₂ で表す。

【００６０】まず、液晶表示素子３における印加電圧が
ＯＦＦの状態、すなわち液晶表示素子３が直線偏光の偏
光方位を変調しない状態を図１（ａ）に示す。

【００６１】光線Ａ₁ は、偏光分離素子４でＰ偏光光Ｐ
₁ 、およびＳ偏光光Ｓ₁ に分離される。このうち、Ｐ偏
光光Ｐ₁ は偏光分離素子４を透過し、液晶表示素子３に
入射する。液晶表示素子３は、偏光方位を変調しないの
で、Ｐ偏光光Ｐ₁ はＰ偏光のまま偏光分離素子５に入射
する。この偏光分離素子５でもＰ偏光光Ｐ₁ は透過し、
偏光分離素子５から出射される（図１（ａ）では、右下
方に出射される）。

【００６２】一方、光線Ａ₂ は、偏光分離素子４でＰ偏
光光Ｐ₂ 、およびＳ偏光光Ｓ₂ に分離される。このう
ち、Ｓ偏光光Ｓ₂ は、偏光分離素子４で反射され、液晶
表示素子３に入射する。液晶表示素子３は、偏光方位を
変調しないので、Ｓ偏光光Ｓ₂はＳ偏光のまま偏光分離
素子５に入射する。この偏光分離素子５でも、Ｓ偏光光
Ｓ₂ は反射され、偏光分離素子５から出射される（図１
（ａ）では、右下方に出射される）。

【００６３】次に、液晶表示素子３における印加電圧が
ＯＮの状態、すなわち液晶表示素子３が直線偏光の偏光
方位を変調する状態を図１（ｂ）に示す。

【００６４】光線Ａ₁ は、偏光分離素子４でＰ偏光光Ｐ
₁ 、およびＳ偏光光Ｓ₁ に分離される。このうち、Ｐ偏
光光Ｐ₁ は、偏光分離素子４を透過し、液晶表示素子３
に入射する。液晶表示素子３は、偏光方位を変調するの
で、Ｐ偏光光Ｐ₁ はＳ偏光光Ｓ₁ ′となり、液晶表示素
子３から出射され、偏光分離素子５に入射する。その
後、上記Ｓ偏光光Ｓ₁ ′は、偏光分離素子５で反射さ
れ、偏光分離素子５から出射される（図１（ｂ）では、
左下方に出射される）。

【００６５】一方、光線Ａ₂ は、偏光分離素子４でＰ偏
光光Ｐ₂ 、およびＳ偏光光Ｓ₂ に分離される。このう
ち、Ｓ偏光光Ｓ₂ は、偏光分離素子４で反射され、液晶
表示素子３に入射する。液晶表示素子３は、偏光方位を
変調するので、Ｓ偏光光Ｓ₂ はＰ偏光光Ｐ₂ ′となり、
液晶表示素子３から出射され、偏光分離素子５に入射す
る。その後、上記Ｐ偏光光Ｐ₂ ′は、偏光分離素子５を
透過し、偏光分離素子５から出射される（図１（ｂ）で
は、左下方に出射される）。

【００６６】その後、上記の出射光は、図６に示すよう
に、フレネルプリズム素子７および角度規制板６を介し
て出射される。上記の出射光は、フレネルプリズム素子
７を透過することで、液晶表示素子３に対して垂直な光
線となる。また、フレネルプリズム素子７および角度規
制板６によって、不要な方向の光束が遮光され、画像が
表示される。

【００６７】このように、偏光分離素子５から出射され
る出射光は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すよう
に、液晶表示素子３における印加電圧のＯＮ／ＯＦＦ状
態によって、２方向に分離される。そして、この２方向
の光束のうち、片側に揃った光束だけを出力すれば、画
像が表示され、直接液晶表示装置を観察することができ
る。

【００６８】また、上記の角度規制板６の代わりに、図
７に示すように、投影レンズ９を用いれば、投影型の液
晶表示装置としても使用することが可能である。つま
り、フレネルプリズム素子７からの出射光を、フィール
ドレンズ１０を介して投影レンズ９に入射させることに
より、画像表示に不要な光束を遮光することができる。
そして、投影レンズを透過した光束をスクリーン１１に
投影することにより画像が表示される。このように、角
度規制板６および投影レンズ９等を好適に選択すること
によって、直視型としても、また、投影型としても使用
することが可能である。

【００６９】なお、上記のように、偏光方向の異なる２
種類の直線偏光を利用して画像表示を行うことにより、
光利用率が従来よりも著しく向上し、また、吸収型の偏
光板を用いる必要がなく、偏光板自身の温度上昇および
発熱を回避することができる。また、従来のように、画
素毎に表示動作モードが異ならないので、本発明の液晶
表示装置は、画像に表示むらが生じることはない。

【００７０】また、さらなる、輝度の向上が必要なけれ
ば、光源の低輝度化、すなわち光源の低消費電力化、液
晶表示装置の省電力化が可能である。

【００７１】上記の構成により、微小サイズ、またはス
トライプ状の複数個の偏光ビームスプリッタ４ａ、５ａ
を用い、また、それらを平面アレイ状に配置して偏光分
離素子４、５を形成しているので、従来のように、偏光
分離素子として、重くて大きな偏光ビームスプリッタを
用いる必要がなく、光学系自体を小型化、且つ軽量化す
ることができる。

【００７２】また、偏光方位の異なった２種類の直線偏
光、つまり、Ｐ偏光光Ｐ₁ 、Ｓ偏光光Ｓ₂ 、又はＰ偏光
光Ｐ₂ ′、Ｓ偏光光Ｓ₁ ′が、偏光分離素子５から進行
方向を揃えて出射され、これら２つの直線偏光を利用し
て画像表示を行うことができるので、従来のように、偏
光回転素子を用いずに、光利用率を従来よりも著しく向
上させることができる。また、偏光回転素子を用いない
分、照明系の部品点数を少なくすることができる。ま
た、上記のような投影レンズ９等を用いることにより、
直視型として以外にも、投影型として液晶表示装置を用
いることができる。

【００７３】〔実施の形態２〕次に、本発明の実施の他
の一形態である液晶表示装置について説明する。本実施
の形態２では、実施の形態１で用いた光透過型の液晶表
示素子３（図１参照）の代わりに光反射型の液晶表示素
子を用いている。なお、説明の便宜上、実施の形態１で
用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番
号を付記し、その説明を省略する。そして、以下、主
に、この光反射型の液晶表示素子について、図２
（ａ）、図２（ｂ）、および図１１に基づいて説明す
る。

【００７４】図２（ａ）および図２（ｂ）は、光反射型
の液晶表示素子２１の断面図を示す。この液晶表示素子
２１は、入射した直線偏光の偏光状態を制御することに
より表示を行う光反射型の液晶表示素子である。また、
上記液晶表示素子２１の画面全域を覆うように、偏光分
離素子４が配置されている。ちなみに、偏光分離素子４
は、実施の形態１と同様に、微小サイズまたはストライ
プ状の複数個の偏光ビームスプリッタ４ａからなってい
る。そして、上記複数個の偏光ビームスプリッタ４ａ
は、液晶表示素子２１の光束入出射側の画面全域を覆う
ように平面アレイ状に配されている。つまり、この偏光
ビームスプリッタ４ａの複数個は、上記液晶表示素子２
１の光入出射面に沿い、かつ２種類の直線偏光、すなわ
ち、Ｐ偏光光とＳ偏光光とを上記液晶表示素子２１に入
射させるとともに、上記液晶表示素子２１にて反射され
た上記２種類の直線偏光を液晶表示素子２１外へ導くよ
うに並設されている。また、これに加えて、複数個の偏
光ビームスプリッタ４ａは、その偏光面が液晶表示素子
２１の表面に対して垂直になるように並設されている。

【００７５】次に、光反射型の液晶表示素子２１の動作
について、図２（ａ）および図２（ｂ）に基づいて説明
する。なお、図２（ａ）および図２（ｂ）では、平行照
明光源（図示しない）からの照明光を、光線Ａ₁ および
光線Ａ₂ で表す。

【００７６】まず、液晶表示素子２１における印加電圧
がＯＦＦの状態、すなわち液晶表示素子２１が直線偏光
の偏光方位を変調しない状態を図２（ａ）に示す。

【００７７】光線Ａ₁ は、偏光分離素子４でＰ偏光光Ｐ
₁ 、およびＳ偏光光Ｓ₁ に分離される。このうち、Ｐ偏
光光Ｐ₁ は、偏光分離素子４を透過し、液晶表示素子２
１に入射する。ここで、液晶表示素子２１は偏光方位を
変調しないので、Ｐ偏光光Ｐ₁ はＰ偏光のまま反射さ
れ、再び偏光分離素子４に入射する。この偏光分離素子
４でもＰ偏光光Ｐ₁ は透過し、偏光分離素子４から出射
される（図２（ａ）では右上方に出射される）。

【００７８】一方、光線Ａ₂ は、偏光分離素子４でＰ偏
光光Ｐ₂ 、およびＳ偏光光Ｓ₂ に分離される。このう
ち、Ｓ偏光光Ｓ₂ は、偏光分離素子４で反射され、液晶
表示素子２１に入射する。ここで、液晶表示素子２１
は、偏光方位を変調しないので、Ｓ偏光光Ｓ₂ はＳ偏光
のまま反射され、再び偏光分離素子４に入射する。上記
Ｓ偏光光Ｓ₂ は偏光分離素子４で反射され、偏光分離素
子４から出射される（図２（ａ）では右上方に出射され
る）。

【００７９】次に、液晶表示素子２１における印加電圧
がＯＮの状態、すなわち液晶表示素子２１が直線偏光の
偏光方位を変調する状態を図２（ｂ）に示す。

【００８０】光線Ａ₁ は、偏光分離素子４でＰ偏光光Ｐ
₁ 、およびＳ偏光光Ｓ₁ に分離される。このうち、Ｐ偏
光光Ｐ₁ は、偏光分離素子４を透過し、液晶表示素子２
１に入射する。ここで、液晶表示素子２１は偏光方位を
変調するので、Ｐ偏光光Ｐ₁はＳ偏光光Ｓ₁ ′となり、
液晶表示素子２１で反射して、再び偏光分離素子４に入
射する。入射した上記Ｓ偏光光Ｓ₁ ′は、偏光分離素子
４で再度反射され、偏光分離素子４から出射される（図
２（ｂ）では左上方に出射される）。

【００８１】一方、光線Ａ₂ は、偏光分離素子４でＰ偏
光光Ｐ₂ 、およびＳ偏光光Ｓ₂ に分離される。このう
ち、Ｓ偏光光Ｓ₂ は、偏光分離素子４で反射され、液晶
表示素子２１に入射する。ここで、液晶表示素子２１は
偏光方位を変調するので、Ｓ偏光光Ｓ₂ はＰ偏光光
Ｐ₂ ′となり、液晶表示素子２１で反射されて、再び偏
光分離素子４に入射する。入射した上記Ｐ偏光光Ｐ₂ ′
は、偏光分離素子４を透過し、偏光分離素子４から出射
される（図２（ｂ）では左上方に出射される）。

【００８２】このように、偏光分離素子４から出射され
る出射光は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すよう
に、液晶表示素子２１における印加電圧のＯＮ／ＯＦＦ
状態によって、２方向に分離される。

【００８３】そして、図２（ａ）および図２（ｂ）にお
いて、出力された２方向の直線偏光のうち、片側に揃っ
た直線偏光だけを出力すれば、表示が可能となる。特
に、図２（ａ）および図２（ｂ）に示した光学系では、
光反射型の液晶表示素子２１の表面反射等を考慮し、例
えば角度規制板６（図５参照）、フレネルプリズム素子
７（図３参照）等を用いれば、不要な方向の直線偏光を
遮光することができ、その結果、コントラスト比が良好
で、高輝度の液晶表示装置を得ることができる。

【００８４】また、図１１に示すように、平行照明光源
２と対向して、レンズ２５、フレネルプリズム素子７、
偏光分離素子４、及び液晶表示素子２１を設け、平行照
明光源２とレンズ２５との間にミラー２６、および投影
レンズ９を配置することにより、スクリーン１１上に投
影画像を表示させることもでき、直視型以外にも、投影
型の液晶表示装置として使用することが可能となる。

【００８５】また、上記のように、偏光方向の異なる２
種類の直線偏光を利用して画像表示を行うことにより、
光利用率が従来よりも著しく向上し、また、吸収型の偏
光板を用いる必要がなく、偏光板自身の温度上昇および
発熱を回避することができる。また、従来のように、画
素毎に表示動作モードが異ならないので、本発明の液晶
表示装置は、画像に表示むらが生じることはない。

【００８６】上記の構成により、微小サイズ、またはス
トライプ状の複数の偏光ビームスプリッタ４ａ、を用
い、また、それらを平面アレイ状に配置して偏光分離素
子４を形成しているので、従来のように、偏光分離素子
として、重くて大きな偏光ビームスプリッタを用いる必
要がなく、光学系自体を小型化、且つ軽量化することが
できる。また、さらに上記構成は、光反射型の液晶表示
素子２１を用いているので、液晶表示素子２１の光束入
射側（出射側）に偏光分離素子４を１個配置するだけで
よく、光透過型の液晶表示素子を用いる場合よりもさら
に装置自体をコンパクト化することができると共に、低
コスト化を図ることができる。

【００８７】また、偏光方位の異なった２種類の直線偏
光、つまり、Ｐ偏光光Ｐ₁ 、Ｓ偏光光Ｓ₂ 、又はＰ偏光
光Ｐ₂ ′、Ｓ偏光光Ｓ₁ ′は、偏光分離素子４から進行
方向を揃えて出射され、これら２つの直線偏光を利用し
て画像表示を行うことができるので、従来のように、偏
光回転素子を用いずに、光利用率を従来よりも著しく向
上させることができる。また、上記構成は、偏光回転素
子を用いない分、照明系の部品点数を少なくすることが
できる。さらにまた、投影レンズ９等を用いれば、投影
画像を表示することも可能である。これにより、直視型
以外に、投影型の液晶表示装置としても、偏光子を用い
ずに明るい画像を表示することができる。

【００８８】

【発明の効果】請求項１の発明に係る液晶表示装置は、
以上のように、平行光を出射する照明手段と、入射した
直線偏光の偏光状態を制御することにより表示を行う光
透過型の液晶表示素子と、偏光方向が互いに直交する２
種類の直線偏光の一方を透過させ、他方を反射させるこ
とにより、上記平行光を上記２種類の直線偏光に分離す
る偏光分離素子を有し、この偏光分離素子の複数個が、
上記液晶表示素子の光入射面に沿い、かつ上記２種類の
直線偏光を液晶表示素子へ入射させるように並設されて
いる第１偏光分離手段と、上記液晶表示素子を透過した
上記２種類の直線偏光の一方を透過させ、他方を反射さ
せる偏光分離素子を有し、この偏光分離素子の複数個
が、上記液晶表示素子の光出射面に沿って並設されてい
る第２偏光分離手段とを備えている構成である。

【００８９】それゆえ、第１偏光分離手段および第２偏
光分離手段として、複数個の微小サイズの偏光分離素子
を用い、また、特に上記第１偏光分離手段においては、
複数個の偏光分離素子によって偏光分離を行うことがで
きるので、従来のように重くて大きな偏光分離素子を用
いる必要がなく、その結果、液晶表示装置自体を小型化
し、且つ軽量化することができる。

【００９０】また、従来のように偏光回転素子を用い
ず、偏光方向の異なった２種類の直線偏光を利用して、
画像表示を行うことができるので、偏光回転素子を用い
ない分、照明系の部品点数を少なくすることができると
共に、偏光回転素子を用いずに光利用率を従来よりも著
しく向上させることができ、明るい表示を得ることがで
きる。また、吸収型の偏光板を用いる必要がなく、偏光
板の光吸収に起因する温度上昇及び発熱を回避すること
ができるという効果を併せて奏する。

【００９１】請求項２の発明に係る液晶表示装置は、以
上のように、平行光を出射する照明手段と、入射した直
線偏光の偏光状態を制御することにより表示を行う光反
射型の液晶表示素子と、偏光方向が互いに直交する２種
類の直線偏光の一方を透過させ、他方を反射させる偏光
分離素子を有し、この偏光分離素子の複数個が、上記液
晶表示素子の光入出射面に沿って並設されている偏光分
離手段とを備え、上記偏光分離素子は、上記照明手段が
出射した平行光を、偏光方向が互いに異なる２種類の直
線偏光に分離し、分離された２種類の直線偏光のうち、
一方の直線偏光を透過させて液晶表示素子に入射させ、
他方の直線偏光を反射させて液晶表示素子に入射させる
一方、液晶表示素子で反射され、再び上記偏光分離素子
に入射した２種類の直線偏光のうち、一方の直線偏光を
透過させ、他方の直線偏光を反射させる構成である。

【００９２】それゆえ、偏光分離手段として、複数個の
微小サイズの偏光分離素子を用い、偏光分離を行うこと
ができるので、従来のように重くて大きな偏光分離素子
を用いる必要がなく、その結果、液晶表示装置自体を小
型化し、且つ軽量化することができる。また、上記構成
は、光反射型の液晶表示素子を用いているので、偏光分
離手段を上記液晶表示素子の光入出射面に１個配置する
だけでよく、光透過型の液晶表示素子を用いる場合より
もさらにコンパクト化することができると共に、低コス
ト化を図ることができる。

【００９３】また、従来のように偏光回転素子を用い
ず、偏光方向の異なった２種類の直線偏光を利用して、
画像表示を行うことができるので、偏光回転素子を用い
ない分、照明系の部品点数を少なくすることができると
共に、偏光回転素子を用いずに光利用率を従来よりも著
しく向上させることができ、明るい表示を得ることがで
きる。また、吸収型の偏光板を用いる必要がなく、偏光
板の光吸収に起因する温度上昇及び発熱を回避すること
ができるという効果を併せて奏する。

【００９４】請求項３の発明に係る液晶表示装置は、以
上のように、請求項１または２の構成に加えて、上記照
明手段からの平行光を、上記偏光分離素子の光入射面に
対して垂直に入射させる平行光進行方向規制手段を備え
ている構成である。

【００９５】それゆえ、請求項１または２の構成による
効果に加えて、上記照明手段を上記偏光分離素子の光入
射面に対して対向した位置以外にも配置することがで
き、上記照明手段の配置位置を好適に選択することがで
きる。また、これによって液晶表示装置自体をさらに小
型化することができると共に、本発明の光学系を従来の
液晶表示装置に簡単に適合させて簡単に使用することが
できるという効果を併せて奏する。

【００９６】請求項４の発明に係る液晶表示装置は、以
上のように、請求項１または２の構成に加えて、液晶表
示素子と偏光分離手段とをこの順に経た、偏光方向の互
いに直交する２種類の直線偏光のうち、画像表示に必要
な直線偏光を上記液晶表示素子に対して垂直方向に出射
させる直線偏光進行方向規制手段を備えている構成であ
る。

【００９７】それゆえ、請求項１または２の構成による
効果に加えて、上記直線偏光進行方向規制手段を用いる
ことによって、２種類の直線偏光が、上記液晶表示素子
に対して、例えば垂直方向に出射されるので、本発明の
光学系を従来の液晶表示装置に簡単に適合させて簡単に
使用することができる。また、直線偏光進行方向規制手
段の傾きおよび屈折率を調整することにより、画像表示
に不要な直線偏光を排除することができるという効果を
併せて奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置において、（ａ）
は、偏光分離素子と透過型液晶表示素子との配置、およ
び液晶表示素子が直線偏光の光変調を行わない場合の、
平行照明光源から照明された光線の光路を示す説明図で
あり、（ｂ）は、偏光分離素子と透過型液晶表示素子と
の配置、および液晶表示素子が直線偏光の光変調を行う
場合の、平行照明光源から照明された光線の光路を示す
説明図である。

【図２】（ａ）は、偏光分離素子と反射型液晶表示素子
との配置、および液晶表示素子が直線偏光の光変調を行
わない場合の、平行照明光源から照明された光線の光路
を示す説明図であり、（ｂ）は、偏光分離素子と反射型
液晶表示素子との配置、および液晶表示素子が直線偏光
の光変調を行う場合の、平行照明光源から照明された光
線の光路を示す説明図である。

【図３】フレネルプリズム素子の断面を示す断面図であ
る。

【図４】（ａ）は、平行照明光源から出射された光線
の、プリズムを透過するときの光路を示す説明図であ
り、（ｂ）は、液晶表示素子から出射された出射光の、
プリズムを透過するときの光路を示す説明図である。

【図５】角度制御板の断面を示す断面図である。

【図６】本発明の直視型液晶表示装置の構成を示す断面
図である。

【図７】本発明の投影型液晶表示装置の構成を示す断面
図である。

【図８】従来の液晶表示装置の構成を示す断面図であ
る。

【図９】従来の他の液晶表示装置の構成を示す平面図で
ある。

【図１０】従来のさらに他の液晶表示装置の構成を示す
断面図である。

【図１１】本発明の他の投影型液晶表示装置の構成を示
す断面図である。

【符号の説明】

２ 平行照明光源（照明手段） ３ 液晶表示素子 ４ 偏光分離素子（第１偏光分離手段） ４ａ 偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子） ５ 偏光分離素子（第２偏光分離手段） ５ａ 偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子） ７ フレネルプリズム素子（平行光進行方向規制手
段、直線偏光進行方向規制手段） ２１ 液晶表示素子

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行光を出射する照明手段と、 入射した直線偏光の偏光状態を制御することにより表示
   を行う光透過型の液晶表示素子と、 偏光方向が互いに直交する２種類の直線偏光の一方を透
   過させ、他方を反射させることにより、上記平行光を上
   記２種類の直線偏光に分離する偏光分離素子を有し、こ
   の偏光分離素子の複数個が、上記液晶表示素子の光入射
   面に沿い、かつ上記２種類の直線偏光を液晶表示素子へ
   入射させるように並設されている第１偏光分離手段と、 上記液晶表示素子を透過した上記２種類の直線偏光の一
   方を透過させ、他方を反射させる偏光分離素子を有し、
   この偏光分離素子の複数個が、上記液晶表示素子の光出
   射面に沿って並設されている第２偏光分離手段とを備え
   ていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】平行光を出射する照明手段と、 入射した直線偏光の偏光状態を制御することにより表示
   を行う光反射型の液晶表示素子と、偏光方向が互いに直交する２種類の直線偏光の一方を透
   過させ、他方を反射させる偏光分離素子を有し、この偏
   光分離素子の複数個が、上記液晶表示素子の光入出射面
   に沿って並設されている偏光分離手段とを備え、 上記偏光分離素子は、上記照明手段が出射した平行光
   を、偏光方向が互いに異なる２種類の直線偏光に分離
   し、分離された２種類の直線偏光のうち、一方の直線偏
   光を透過させて液晶表示素子に入射させ、他方の直線偏
   光を反射させて液晶表示素子に入射させる一方、液晶表
   示素子で反射され、再び上記偏光分離素子に入射した２
   種類の直線偏光のうち、一方の直線偏光を透過させ、他
   方の直線偏光を反射させる ことを特徴とする液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】上記照明手段からの平行光を、上記偏光分
   離素子の光入射面に対して垂直に入射させる平行光進行
   方向規制手段を備えていることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】液晶表示素子と偏光分離手段とをこの順に
   経た、偏光方向の互いに直交する２種類の直線偏光のう
   ち、画像表示に必要な直線偏光を上記液晶表示素子に対
   して垂直方向に出射させる直線偏光進行方向規制手段を
   備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の
   液晶表示装置。