(57)【要約】  【課題】  液晶を用いた映像表示装置であって、コントラストが高く汎用性にも優れたものを提供する。  【解決手段】  映像表示装置(1)は、１対の透明基板(12,13)の間に保持された映像表示用の液晶層(11)、液晶層(11)に照明光を供給する照明部(20)、照明部(20)からの照明光を直線偏光とする偏光子である偏光板(14)、電圧非印加時の液晶層(11)からの直線偏光のみを透過させる検光子である偏光板(15)、および、複屈折フィルム(17)を備える。複屈折フィルム(17)は、透過する光にもたらす位相差が厚み方向に異なり、電圧印加時の液晶層(11)からの光に液晶層(11)で生じた位相差を相殺する方向に位相差を付加する。これにより、液晶層(11)の映像非表示の画素からの偏光板(15)で遮断されるべき光が確実に遮断されて、提供する映像のコントラストが高まる。【選択図】      図２
2006113434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を供給する照明部と、照明部からの照明光のうち所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる偏光子と、１対の透明基板の間に保持され、印加電圧の程度に応じて偏光子を透過した直線偏光を偏光状態が異なる偏光とする液晶層と、液晶層からの所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる検光子と、検光子を透過した直線偏光を投影する投影光学系を備える映像表示装置において、
偏光子から液晶層を経て検光子に至る直線偏光に、入射角に応じて液晶層で生じる位相差を相殺する方向の位相差を付加する位相差付加手段を備えることを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
投影光学系が非軸対称であることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
液晶層がＴＮモード液晶であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項４】
位相差付加手段が、光にもたらす位相差が厚み方向に異なる複屈折性を有する位相差フィルムであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項５】
位相差フィルムの屈折率楕円体の主屈折率の方向が、位相差フィルムに対して垂直な方向から傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の映像表示装置。
【請求項６】
映像を表示しないときの液晶層の主屈折率の方向が透明基板に対して垂直な方向から傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
【請求項７】
偏光子が透過させる直線偏光の偏光方向と、位相差フィルムの屈折率楕円体の主屈折率の方向の透明基板に平行な成分との成す角が、０゜を超え９０゜未満であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の映像表示装置。
【請求項８】
偏光子が透過させる直線偏光の偏光方向と、位相差フィルムの屈折率楕円体の主屈折率の方向の透明基板に平行な成分との成す角が、４５゜であることを特徴とする請求項７に記載の映像表示装置。
【請求項９】
投影光学系が検光子からの直線偏光を使用者の眼に投影して映像の虚像を提供することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項１０】
照明光を供給する照明部と、照明部からの照明光のうち所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる偏光子と、１対の透明基板の間に保持され、印加電圧の程度に応じて偏光子を透過した直線偏光を偏光状態が異なる偏光とするＴＮモードの液晶層と、液晶層からの所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる検光子を備える映像表示装置において、
光にもたらす位相差が厚み方向に異なる複屈折性を有して、偏光子から液晶層を経て検光子に至る直線偏光に、入射角に応じて液晶層で生じる位相差を相殺する方向の位相差を付加する位相差付加手段を備え、
位相差付加手段の屈折率楕円体の主屈折率の方向が、透明基板に対して垂直な方向から傾斜しており、偏光子が透過させる直線偏光の偏光方向と、位相差付加手段の屈折率楕円体の主屈折率の方向の透明基板に平行な成分との成す角が、０゜を超え９０゜未満であることを特徴とすることを特徴とする映像表示装置。
【請求項１１】
偏光子が透過させる直線偏光の偏光方向と、位相差付加手段の屈折率楕円体の主屈折率の方向の透明基板に平行な成分との成す角が、４５゜であることを特徴とする請求項１０に記載の映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶を用いた映像表示装置に関し、特に、提供する映像のコントラストの向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶を用いた映像表示装置が目覚ましく普及しつつある。一般に、液晶を用いた映像表示装置の映像表示に関する部分は、無偏光の照明光を発する光源、光源からの照明光のうち所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる第１の偏光板、１対の透明基板の間に保持され、印加電圧の程度に応じて分子の配列状態が変化して、通過する直線偏光の偏光状態を異ならせる液晶層、および、液晶層からの所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる第２の偏光板で構成される。第１の偏光板および第２の偏光板は、機能面から、それぞれ偏光子および検光子とも呼ばれる。
【０００３】
液晶層を保持する各透明基板の液晶層側の面には、分子を配向させる方向が互いに垂直な配向膜が設けられる。電圧が印加されないとき、液晶分子は基板に平行に、かつ、一方の配向膜から他方の配向膜に向かって次第に捻れるように並ぶ。この状態では、液晶層を通過する直線偏光の偏光方向は分子配列の捻れに従って回転する。例えばＴＮモード液晶の場合、直線偏光の偏光方向は９０゜回転する。電圧が印加されると、液晶分子は透明基板に対して傾斜し、検光子を透過する光は減少する。また、表示における最大の電圧が印加されると、液晶分子は透明基板に対して垂直に並び、この状態では、液晶層を通過する直線偏光の偏光状態には変化が生じないため、検光子がほとんど全ての光を吸収して、映像は表示されない。
【０００４】
液晶を用いた映像表示装置には、透過型と反射型がある。透過型では、液晶層を第１の偏光板（偏光子）と第２の偏光板（検光子）との間に配置する。一層の薄型化を図るために、光源を第１の偏光板の側方に配置して、照明光を第１の偏光板に導くための導光板を備えるようにすることも行われている。反射型では、反射板を備えるとともに、第１の偏光板（偏光子）を第２の偏光板（検光子）に兼用して、液晶層を第１の偏光板と反射板との間に配置することができる。
【０００５】
透過型の場合、液晶層に垂直に照明光を導いて正面方向から映像を観察するようにすることと、液晶層に斜めに照明光を導いて斜め方向から映像を観察するようにすることが可能である。反射型の場合は、照明光と映像を表す光の光路を分離する必要があり、液晶層に垂直に照明光を導くと光路分離のための部材を備えなければならなくなるため、液晶層に斜めに照明光を導いて斜め方向から映像を観察することがある。
【０００６】
斜め方向から映像を観察する場合、液晶の特性によりコントラストが低下し易い。これを防止するために、いくつかの提案がなされている。
【０００７】
例えば、特開平６−４３４４６号では、照明光を液晶層に垂直に入射させるとともに、レンズアレイ、プリズムアレイ等の屈折部材を第２の偏光板の射出面側に配置して、映像を表す光の進行方向を変えるようにしている。特開平５−３４６５７９号では、照明光を液晶層に斜めに入射させるとともに、カラーフィルタ基板をずらすようにしている。また、特開平７−７２４４９号では、映像を表す光のうちコントラストが良い方向のものを観察に利用するように、光学系を配置するようにしている。
【特許文献１】特開平６−４３４４６号公報
【特許文献２】特開平５−３４６５７９号公報
【特許文献３】特開平７−７２４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特開平６−４３４４６号の技術では、レンズアレイ等の屈折部材が必要である上、屈折部材の配置を精度よく行わなければならず、精度よく配置できてもアレイを成すレンズ等の間が暗くなってしまうという問題がある。特開平５−３４６５７９号の技術では、カラーフィルタ基板を精度よく配置する必要がある上、画素の開口率が低下するため、提供する映像が暗くなる。また、クロストークも発生し易くなる。特開平７−７２４４９号の技術では、液晶層を基準に他の光学部材の配置が決まってしまうため、装置全体の設計の自由度が低下して、光学性能の確保が難しい。また、様々な光学系に対応できず、汎用性に欠けるという問題もある。
【０００９】
照明光を液晶層に斜めに入射させることによってコントラストが低下するのは、全ての液晶分子を透明基板に対して垂直な方向に並ばせるときに、配向膜の近傍では分子配列に捻れが残ること、および、捻れの残った分子配列が、直線偏光の偏光方向を少し回転させる、すなわち光に位相差をもたらすことが原因である。
【００１０】
例えば、ＴＮモード液晶を用いる場合、一般に、第１の偏光板（偏光子）と第２の偏光板（検光子）の向きを９０゜相違させて、最大電圧が印加された画素からの光を第２の偏光板で遮断するようにしているが、最大電圧印加時にも、配向膜近傍に残る分子配列の捻れにより位相差が生じて、一部の光が第２の偏光板を透過する直線偏光となり、これが映像を表さないはずの画素に輝度をもたらして、コントラストを低下させる。上記の各公報には、このようなコントラスト低下の原因や、その除去あるいは低減については言及されていない。
【００１１】
なお、照明光が平行光束でなければ、たとえその主光線を液晶層に垂直に入射させても、光束の周辺部の光線は液晶層に対して斜めに入射することになるから、上記の原因によってコントラストは低下してしまう。
【００１２】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、液晶を用いた映像表示装置であって、コントラストが高く汎用性にも優れたものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では、照明光を供給する照明部と、照明部からの照明光のうち所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる偏光子と、１対の透明基板の間に保持され、印加電圧の程度に応じて偏光子を透過した直線偏光を偏光状態が異なる偏光とする液晶層と、液晶層からの所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる検光子と、検光子を透過した直線偏光を投影する投影光学系を備える映像表示装置において、偏光子から液晶層を経て検光子に至る直線偏光に、入射角に応じて液晶層で生じる位相差を相殺する方向の位相差を付加する位相差付加手段を備えるようにする。
【００１４】
この映像表示装置では、液晶層で直線偏光に生じる位相差を位相差付加手段によって相殺することができて、映像を表示しないときの直線偏光の偏光状態の変化を無くしたり僅かに抑えたりすることが可能である。したがって、検光子で遮断されるべき光が検光子を透過するのを防止することができて、提供する映像のコントラストが高まる。
【００１５】
ここで、投影光学系が非軸対称である構成とするとよい。投影光学系を非軸対称とすることで、液晶層に対する投影光学系や照明部の配設の自由度が高まり、コントラストが高いのみならず、諸収差の少ない映像を提供することができる。
【００１６】
液晶層としてはＴＮモード液晶を用いることができる。ＴＮモード液晶は原料が低価格で配向も容易なので、低コストの装置となる。
【００１７】
位相差付加手段は、光にもたらす位相差が厚み方向に異なる複屈折性を有する位相差フィルムとするとよい。このような位相差フィルムを用いると、付加する位相差の程度が入射角によって変化し、映像のコントラストが最大になる方向を液晶層に対して垂直な方向からずらすことができるので、投影光学系の配置の自由度が高まる。
【００１８】
ここで、位相差フィルムの屈折率楕円体の主屈折率の方向が、位相差フィルムに対して垂直な方向から傾斜している構成とすることができる。このように位相差フィルムの主屈折率の方向が傾斜していると、入射角に応じて変化する位相差が基板に対して垂直な方向に関して非対称になる。このため、映像のコントラストが最大になる方向をより自由に定めることができ、投影光学系の位置に応じて映像のコントラストを高めることが容易になる。
【００１９】
映像を表示しないときの液晶層の主屈折率の方向が透明基板に対して垂直な方向から傾斜している構成としてもよい。このような液晶層は印加電圧に応じて速やかに状態が変化するため、表示と非表示を高速で切り替えることができて、コントラストが高いだけでなく、フリッカーの少ない滑らかに変化する映像を提供することができる。
【００２０】
主屈折率の方向が傾斜している位相差フィルムを用いる構成や、映像を表示しないときの主屈折率の方向が傾斜している液晶層を用いる構成では、偏光子が透過させる直線偏光の偏光方向と、位相差フィルムの屈折率楕円体の主屈折率の方向の透明基板に平行な成分との成す角が、０゜を超え９０゜未満である設定とするとよい。このようにすると、液晶層で直線偏光に生じる位相差を効率よく相殺することができる。特に、上記の角を４５゜とすると、位相差相殺の効率が最も高くなって、コントラストを効率よく高くすることができる。
【００２１】
投影光学系が検光子からの直線偏光を使用者の眼に投影して映像の虚像を提供する構成とすることもできる。この構成では個人用の映像表示装置となる。
【００２２】
前記目的を達成するために、本発明ではまた、照明光を供給する照明部と、照明部からの照明光のうち所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる偏光子と、１対の透明基板の間に保持され、印加電圧の程度に応じて偏光子を透過した直線偏光を偏光状態が異なる偏光とするＴＮモードの液晶層と、液晶層からの所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる検光子を備える映像表示装置において、光にもたらす位相差が厚み方向に異なる複屈折性を有して、偏光子から液晶層を経て検光子に至る直線偏光に、入射角に応じて液晶層で生じる位相差を相殺する方向の位相差を付加する位相差付加手段を備え、位相差付加手段の屈折率楕円体の主屈折率の方向が、透明基板に対して垂直な方向から傾斜しており、偏光子が透過させる直線偏光の偏光方向と、位相差付加手段の屈折率楕円体の主屈折率の方向の透明基板に平行な成分との成す角が、０゜を超え９０゜未満である構成とする。
【００２３】
この映像表示装置は、上述のように、液晶層で直線偏光に生じる位相差を効率よく相殺して、液晶層に電圧を印加しているときに検光子で遮断されるべき光が検光子を透過するのを防止することができ、コントラストの高い映像を提供することが可能である。特に、上記の角を４５゜とすると、位相差相殺の効率が最も高くなって、コントラストを効率よく高くすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の映像表示装置では、液晶層で直線偏光に生じる位相差を位相差付加手段によって相殺するようにして、映像を表示しないときの直線偏光の偏光状態の変化を無くしたり僅かにしたりするので、検光子で遮断されるべき光が検光子を透過するのを防止することが可能であり、コントラストの高い映像を提供することができる。しかも、液晶層に対する照明部等の相対位置に制約が加わることもないため、汎用性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態の映像表示装置１の光学構成を図１に模式的に示す。映像表示装置１は、透過型の液晶層１１（図２参照）を含む表示部１０と、液晶層１１に照明光を供給する照明部２０と、表示部１０からの映像を表す光を投影して、映像を提供する投影光学系３０を有する。
【００２６】
照明部２０は、無偏光の光を発する光源（不図示）と、光源が発した光を表示部１０の液晶層１１に導く導光板より成る。投影光学系３０は凹面ミラーより成り、表示部１０からの光を反射して光学瞳Ｅに導き、光学瞳Ｅの位置で、表示部１０が表示した映像の拡大虚像を観察可能にする。光学瞳Ｅから虚像までの距離は数ｍ程度であり、また、虚像の大きさは表示部１０に表示された映像の１０倍以上である。
【００２７】
照明部２０および表示部１０は、照明光が表示部１０の液晶層１１に対して斜めに入射するように設定されており、投影光学系３０である凹面ミラーは非軸対称な自由曲面とされている。また、照明部２０が供給する照明光は発散光であり、液晶層１１の各画素から出射する光は発散光となる。以下、照明光の主光線（液晶層１１の中心に入射し映像の中心に対応する光線）が液晶層１１の法線と成す角をΦで表し、液晶層１１全体に入射する照明光の角度幅をθで表す。つまり、液晶層１１に対する照明光の入射角はΦを中心にθの幅を有し、液晶層１１からの出射角もΦを中心にθの幅を有する。
【００２８】
表示部１０の構成を図２に模式的に示す。表示部１０は、液晶層１１と、液晶層１１を間に保持する１対の透明基板１２、１３と、第１の偏光板１４と、第２の偏光板１５と、複屈折フィルム１７を有する。これらは全て平行に配置されている。
【００２９】
以下、図２に示すように、水平かつ液晶層１１に平行な方向をＸ方向、Ｘ方向に垂直かつ液晶層１１に平行な方向をＹ方向、液晶層１１に垂直な方向をＺ方向とする。図１のＸ、Ｙ、Ｚはこれに対応している。また、各方向Ｘ、Ｙ、Ｚの軸回りの角度をそれぞれθｘ、θｙ、θｚとする。角度θｘ、θｙはＺ方向が基準（０゜）であり、角度θｚはＸ方向が基準である。さらに、液晶層１１面内の角度を方向角α（＝θｚ）と特に定め、Ｘ方向の正方向を方向角α＝０゜とする。図１における照明光の主光線は、液晶層１１に対してＹ方向にのみ傾いており、その入射角はθｘで表され、θｘ＝Φである。また、液晶層１１に対する照明光の入射角には、Ｙ方向においてθだけの幅がある。
【００３０】
なお、図２においては、表示部１０を成す各部材を離間して表しているが、各部材を接し合わせて配置することも可能である。これは後に説明する他の実施形態の表示部についても同様である。
【００３１】
液晶層１１を保持する透明基板１２、１３は、第１の偏光板１４と第２の偏光板１５の間に配置されている。透明基板１２、１３には液晶層１１に電圧を印加するための透明電極（不図示）が設けられており、また、透明基板１２、１３の液晶層側の面には液晶分子を配向させるための配向膜（不図示）が設けられている。映像表示装置１では、液晶層１１としてＴＮモード液晶を採用しており、液晶分子は、透明基板１２、１３に平行で、透明基板１２から透明基板１３に向かって９０゜捻れるように配列している。
【００３２】
第１の偏光板１４は、照明部２０からの無偏光の照明光のうち、所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させて液晶層１１に導き、偏光子として機能する。第１の偏光板１４が透過させる直線偏光の偏光方向を矢印Ａで示す。第１の偏光板１４が透過させる直線偏光の偏光方向Ａの方向角αは４５゜である。透明基板１２に設けられた配向膜は、液晶層１１の分子を方向Ａに垂直に配列させるように設定されており、第１の偏光板１４からの直線偏光は、液晶層１１の透明基板１２近傍で遮られることなく、液晶層１１の内部に入る。
【００３３】
第２の偏光板１５は、第１の偏光板１４が透過させる直線偏光の偏光方向に対して直交する偏光方向の直線偏光のみを透過させるように設定されており、検光子として機能する。第２の偏光板１５が透過させる直線偏光の偏光方向を矢印Ｂで示す。第２の偏光板１５が透過させる直線偏光の偏光方向Ｂの方向角αは−４５゜である。
【００３４】
上記の設定により、液晶層１１は電圧を印加されないときに直線偏光の偏光方向を９０゜回転させ、第２の偏光板１５は偏光方向が回転した直線偏光を透過させる。印加電圧の大きさに応じて液晶層１１の主屈折率の方向は透明基板１２、１３に平行な状態から傾斜し、第２の偏光板１５（検光子）を透過する光は減少する。したがって、表示における最大の電圧を印加された画素は、非表示（黒表示）の状態となる。
【００３５】
表示における最大電圧を印加されている非表示のとき、液晶層１１を成す液晶分子の大部分は、透明基板１２、１３に対して垂直な方向に沿って並ぶが、配向膜の近傍では、液晶分子の配列に捻れが残る。この捻れが、直線偏光の偏光方向を入射角に応じて少し回転させ、すなわち光に位相差をもたらして、第２の偏光板１５を透過する直線偏光を生む。その結果、非表示の状態の画素に多少の輝度が生じて、入射角に応じてコントラストが低下する。
【００３６】
複屈折フィルム１７は、この入射角に応じたコントラスト低下の原因を除去するために備えられている。複屈折フィルム１７は透明基板１３と第２の偏光板１５との間に配置されている。複屈折フィルム１７は、透過する光にもたらす位相差が厚み方向に異なる特性を有しており、液晶層１１からの光に、液晶層１１で生じた位相差を相殺する方向の位相差を付加する。
【００３７】
図３（ａ）に、複屈折フィルム１７への光の入射角と透過する光に複屈折フィルム１７が付加する位相差の関係を模式的に示す。入射角はθｙ＝０゜のときのθｘである。複屈折フィルム１７は、入射光の入射面に平行な方向の位相を、入射面に対して垂直な方向の位相よりも進める特性を有する。また、複屈折フィルム１７は、フィルム１７に平行な方向については等方であり、あらゆる方向角αの入射光に対して、入射角が同じであれば同じ位相差を示す。また、入射角θｘが０゜でも僅かに位相差を有する。
【００３８】
図３（ｂ）に、液晶層１１に最大電圧を印加している非表示のときの、液晶層１１への光の入射角と液晶層１１によって光に生じる位相差の関係を示す。入射角はθｙ＝０゜のときのθｘである。図３（ｂ）において位相差を破線で表しているのは、符号（正負）が図３（ａ）と逆であることを意味する。すなわち、液晶層１１では、入射面に平行な方向の位相が、入射面に対して垂直な方向の位相よりも遅れる。
【００３９】
図３（ｃ）に、液晶層１１への入射角と提供する映像のコントラストの関係を示す。入射角はθｘであり、コントラストはθｙ＝０゜のときのものである。図３（ｃ）において、実線は複屈折フィルム１７を備えたときのものであり、破線は、比較のために、複屈折フィルム１７を除いたときのものである。映像表示装置１では、液晶層１１に対する入射角の中心がΦで角度幅がθの光を映像の提供に利用するが、複屈折フィルム１７を備えたことにより、この光が表す映像のコントラストが向上していることが判る。
【００４０】
なお、図２に示したＴＮモード液晶では、位相差の入射角依存性が、入射角がθｘとなるＹ方向よりも入射角がθｙとなるＸ方向について小さい。したがって、複屈折フィルム１７により、Ｘ方向についての位相差の入射角依存性が大きくなる。しかし、Ｘ方向については、θｙ＝０゜の入射角を中心とした位相差の小さい範囲の光を使用するため、コントラストの高い映像とすることができる。
【００４１】
また、光にもたらす位相差が厚み方向において小さい複屈折フィルム、例えば２分の１位相板等のフィルムでは、光の入射角が０゜のときとそれ以外のときとで面内位相差がほとんど変化しないので、厚み方向の位相差が小さい複屈折フィルムを用いることは、入射角に依存するコントラストの向上にあまり有効ではない。
【００４２】
第２の実施形態の映像表示装置２の光学構成を図４に模式的に示す。映像表示装置２は、透過型の液晶層１１（図５参照）を含む表示部１０と、液晶層１１に照明光を供給する照明部２０と、表示部１０からの映像を表す光を投影して、映像を提供する投影光学系３０を有する。
【００４３】
照明部２０は、無偏光の光を発する光源（不図示）と、光源が発した光を表示部１０の液晶層１１に導く導光板より成る。映像表示装置２においても、照明部２０からの照明光が液晶層１１に対して、中心がΦ（≠０゜）で角度幅がθ（≠０゜）の入射角で入射するように設定されている。
【００４４】
投影光学系３０は、透明基板３１と、その表面に設けられた体積位相型反射ホログラム３２より成る。透明基板３１は、対向する２面を自由曲面とされており、その一方にホログラム３２が設けられている。
【００４５】
表示部１０からの映像を表す光は、透明基板３１の端面から内部に入り、一方の面で全反射されて、他方の面に設けられたホログラム３２に入射し、反射される。ホログラム３２で反射された表示部１０からの光は、透明基板３１から出射して光学瞳Ｅに達する。透明基板の２つの自由曲面は、全体として、表示部１０からの光に対して非軸対称で正の光学的パワーを有するように設定されており、光学瞳Ｅの位置では表示部１０に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。光学瞳Ｅから虚像までの距離は数ｍ程度であり、また、虚像の大きさは表示部１０に表示された映像の１０倍以上である。
【００４６】
反射型ホログラム３２は、波長選択性が高く、外界からの光の大部分を透過させる。また、透明基板３１は外界からの光をほとんど全て透過させる。したがって、使用者は外界を観察することが可能である。表示部１０に表示した映像の虚像は、外界の一部に重なって観察されることになる。
【００４７】
外界からの光は透明基板３１の自由曲面を透過する際に屈折するが、その屈折によって外界が歪んで観察されるのを防止するために、透明基板３１のホログラム３２が設けられた面には、もう１つの透明基板４０が接合されている。透明基板４０の接合面に対向する面は、透明基板３１の接合面に対向する自由曲面に対応した自由曲面とされており、これら２つの自由曲面を透過した後の外界からの光は、透過前の光路と平行な光路を進む。なお、これら２つの面を、自由曲面とすることに代えて、互いに平行な平面としてもよい。
【００４８】
表示部１０の構成を図５に模式的に示す。表示部１０は、液晶層１１で生じる位相差を相殺して提供する映像のコントラストを高めるために、２つの複屈折フィルム１７、１８を備えた点で、第１の実施形態の映像表示装置１のものと相違する。液晶層１１はＴＮモード液晶である。複屈折フィルム１７は透明基板１３と第２の偏光板（検光子）１５との間に配置されており、複屈折フィルム１８は第１の偏光板（偏光子）１４と透明基板１２との間に配置されている。
【００４９】
複屈折フィルム１７は、光にもたらす位相差が厚み方向に異なるだけでなく、屈折率楕円体の主屈折率の方向がフィルム１７に垂直な方向から傾斜している。複屈折フィルム１７の主屈折率のフィルム１７に平行な成分の方向を矢印Ｃで示す。複屈折フィルム１７の主屈折率のフィルム１７に平行な成分の方向角αは−１３５゜である。矢印Ｃの向きは屈折率楕円体の傾斜の向きを表す。
【００５０】
複屈折フィルム１８も、厚み方向に位相差が異なるだけでなく、屈折率楕円体の主屈折率の方向がフィルム１８に垂直な方向から傾斜している。複屈折フィルム１８の主屈折率のフィルム１８に平行な成分の方向を矢印Ｄで示す。複屈折フィルム１７の主屈折率のフィルム１７に平行な成分の方向角αは−４５゜である。矢印Ｄの向きは屈折率楕円体の傾斜の向きを表す。
【００５１】
複屈折フィルム１７、１８が、最大電圧を印加されている非表示状態の液晶層１１で光に生じる複屈折を、相殺する様子を図６に模式的に示す。複屈折フィルム１７は、液晶層１１を透過した光に、液層層１１のうち透明基板１３の配向膜付近で生じた複屈折を相殺する方向の複屈折を付加し、複屈折フィルム１８は、液晶層１１に入射する光に、液晶層１１のうち透明基板１２の配向膜付近で生じる複屈折を相殺する方向の複屈折を付加する。
【００５２】
映像表示装置２における、液晶層１１への光の入射角と提供する映像のコントラストの関係を図７に示す。入射角はθｙ＝０゜のときのθｘである。図７において、実線は複屈折フィルム１７、１８を備えたときのものであり、破線は、比較のために、複屈折フィルム１７、１８を除いたときのものである。映像表示装置２では、液晶層１１に対する入射角の中心がΦで角度幅がθの光を映像の提供に利用するが、複屈折フィルム１７、１８を備えたことにより、入射角に応じて生じる位相差を結果として相殺して、この光が表す映像のコントラストが向上していることが判る。
【００５３】
なお、複屈折フィルム１８、１７の主屈折率の方向のフィルム面に平行な成分の方向Ｄ、Ｃをそれぞれ、偏光板１４、１５が透過させる直線偏光の偏光方向Ａ、Ｂに対して垂直に設定しているので、複屈折フィルム１７、１８に平行な面内の位相差は直線偏光にほとんど影響しない。また、入射角がθｙとなるＸ方向については、θｙ＝０゜の入射角を中心にした位相差の小さい範囲の光を使用する。このため、一層コントラストの高い映像を提供することができる。
【００５４】
第３の実施形態の映像表示装置３の光学構成を図８に模式的に示す。映像表示装置３は、透過型の液晶層１１（図９参照）を含む表示部１０と、液晶層１１に照明光を供給する照明部２０と、表示部１０からの映像を表す光を投影して、映像を提供する投影光学系３０を有する。
【００５５】
照明部２０は、無偏光の照明光を発する光源２１、光源２１からの照明光を非等法的に拡散する拡散板２２、および拡散板２２を透過した光を集光させる集光レンズ２３より成る。映像表示装置３はカラー映像を提供するものであり、このため、光源２１としては、中心波長が４６５ｎｍ、５２０ｎｍ、６３５ｎｍの３つの波長帯域の光を発するＲＧＢ一体型の発光ダイオードを用いている。
【００５６】
拡散板２２は、光源２１からの光を、左右方向（図８の紙面に垂直な方向）に約４０゜拡散し、これに垂直な方向に約２゜拡散するように設定されている。また、集光レンズ２３は、拡散板２２によって拡散された光が効率よく光学瞳Ｅを形成するように配置されている。
【００５７】
映像表示装置３においても、照明部２０からの照明光が液晶層１１に対して、中心がΦ（≠０゜）で角度幅がθ（≠０゜）の入射角で入射するように設定されている。
【００５８】
投影光学系３０は、透明基板３１と、体積位相型反射ホログラム３２より成る。透明基板３１は、平行平板の下端部を下端に近いほど薄くなるくさび状とするとともに、上端部を上端に近いほど厚くなる形状としたものである。ホログラム３２は、透明基板３１の下端部の傾斜面に貼り付けられている。体積位相型反射ホログラム３２は、４６５±１０ｎｍ、５２０±１０ｎｍ、６３５±１０ｎｍの３つの波長帯域の光を回折させるように設定されている。
【００５９】
表示部１０からの映像を表す光は、上端面から透明基板３１の内部に入り、対向する２つの面で複数回全反射されて、体積位相型反射ホログラム３２に入射する。ホログラム３２に入射した光は、反射されて光学瞳Ｅに達する。ホログラム３２は、表示部２０からの光に対して非軸対称な正の光学的パワーを有するように設定されており、光学瞳Ｅの位置では表示部１０に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。光学瞳Ｅから虚像までの距離は数ｍ程度であり、また、虚像の大きさは表示部１０に表示された映像の１０倍以上である。
【００６０】
ホログラム３２および透明基板３１は、外界からの光をほとんど全て透過させる。したがって、使用者は外界を観察することが可能であり、表示部１０に表示した映像の虚像は、外界の一部に重なって観察されることになる。
【００６１】
外界からの光が透明基板３１のくさび状の下端部を透過することにより観察される外界に歪みが生じるのを防止するために、透明基板３１の下端部のホログラム３２が設けられた傾斜面には、透明基板４０が接合されている。透明基板４０と透明基板３１は一体となって平行平板を成し、観察される外界に歪みは生じない。
【００６２】
映像表示装置３では、表示部１０からの光を、透明基板３１内での全反射によってホログラム３２に導くようにしているので、照明部２０および表示部１０を、眼の直前から大きく離れた位置に配置することができる。このため、外界に対する視野を広く確保することができる。透明基板１３の厚さは３ｍｍ程度とすることが可能であり、映像表示装置３は小型軽量となる。
【００６３】
表示部１０の構成を図９に模式的に示す。表示部１０は、第１の実施形態の映像表示装置１のものと類似の構成であるが、第１の偏光板（偏光子）１４が透過させる直線偏光の偏光方向Ａの方向角αは９０゜であり、第２の偏光板（検光子）１５が透過させる直線偏光の偏光方向Ｂの方向角αは０゜である。液晶層１１はＴＮモード液晶である。
【００６４】
複屈折フィルム１７は、光にもたらす位相差が厚み方向に異なるだけでなく、屈折率楕円体の主屈折率の方向がフィルム１７に垂直な方向から傾斜している。主屈折率のフィルム１７に平行な成分の方向Ｃは、方向角αが−１５０゜である。また、複屈折フィルム１７の主屈折率のフィルム１７に平行な成分の方向Ｃは、第１、第２の偏光板１４、１５が透過させる直線偏光の偏光方向Ａ、Ｂのいずれに対しても平行でも垂直でもない。これにより、液晶層１１に平行な面内での位相差が相殺される。
【００６５】
なお、複屈折フィルム１７は、フィルム１７に平行で上記の成分の方向Ｃに対して垂直な方向（方向角α＝−６０゜）については、入射角が変化しても、位相差をほとんど生じさせない。したがって、液晶層１１で生じる位相差が小さいこの方向については、コントラストを変化させない。
【００６６】
図１０（ａ）に、複屈折フィルム１７への光の入射角と透過する光に複屈折フィルム１７が付加する位相差の関係を模式的に示す。入射角は、液晶層１１に垂直で上記の方向Ｃに平行な面を入射面とする入射光のものである。複屈折フィルム１７は、入射面に平行な方向の位相を、入射面に対して垂直な方向の位相よりも進める特性を有する。また、上述のように、フィルム１７に平行で上記の成分の方向Ｃに垂直な方向については位相差をもたらさない。
【００６７】
図１０（ｂ）に、液晶層１１に最大電圧を印加している非表示のときの、液晶層１１への光の入射角と液晶層１１によって光に生じる位相差の関係を示す。入射角は、液晶層１１に垂直で上記の方向Ｃに平行な面を入射面とする入射光のものである。なお、図１０（ｂ）において位相差を破線で表しているのは、符号（正負）が図１０（ａ）と逆であることを意味しており、液晶層１１では、入射面に平行な方向の位相が、入射面に対して垂直な方向の位相よりも遅れる。
【００６８】
図１０（ｃ）に、液晶層１１への光の入射角と提供する映像のコントラストの関係を示す。入射角はθｙ＝０゜のときのθｘである。図１０（ｃ）において、実線は複屈折フィルム１７を備えたときのものであり、破線は、比較のために、複屈折フィルム１７を除いたときのものである。映像表示装置３では、液晶層１１に対する入射角の中心がΦで角度幅がθの成分の光を映像の提供に利用するが、複屈折フィルム１７を備えたことにより、この光が表す映像のコントラストが向上していることが判る。
【００６９】
映像表示装置３では、入射面が方向Ｃ（方向角α＝３０゜）に垂直な入射光に対しては、液晶層１１で生じる位相差が小さいため、その位相差を相殺することはせず、入射面が液晶層１１に垂直で方向Ｃに平行な入射光に対しては、液晶層１１で生じる位相差が大きいため、その位相差を相殺するようにしている。その結果、全体としてコントラストの高い映像を提供することができる。
【００７０】
第４の実施形態の映像表示装置４の光学構成を図１１に模式的に示す。映像表示装置４は、透過型の液晶層１１（図１２参照）を含む表示部１０と、液晶層１１に照明光を供給する照明部２０と、表示部１０からの映像を表す光を投影して、映像を提供する投影光学系３０を有する。
【００７１】
照明部２０は、無偏光の照明光を発する光源２１、光源２１からの照明光を非等法的に拡散する拡散板２２、および拡散板２２を透過した光を集光させる集光レンズ２３より成る。光源２１としては、中心波長が５５０ｎｍの波長帯域の光を発する発光ダイオードを用いている。拡散板２２は、光源２１からの光を、左右方向（図１１の紙面に垂直な方向）に約４０゜拡散し、これに垂直な方向に約２゜拡散するように設定されている。また、集光レンズ２３は、拡散板２２によって拡散された光が効率よく光学瞳Ｅを形成するように配置されている。
【００７２】
映像表示装置４においても、照明部２０からの照明光が液晶層１１に対して、中心がΦ（≠０゜）で角度幅がθ（≠０゜）の入射角で入射するように設定されている。
【００７３】
投影光学系３０は、体積位相型反射ホログラム３２と、これを保持する透明基板３３より成る。ホログラム３２は５５０±１０ｎｍの波長帯域の光を回折させるように設定されている。また、ホログラム３２は表示部１０からの光に対して非軸対称な正のパワーを有し、光学瞳Ｅの位置において表示部１０に表示された映像の拡大虚像を観察可能にするように設定されている。光学瞳Ｅから虚像までの距離は数ｍ程度であり、また、虚像の大きさは表示部１０に表示された映像の１０倍以上である。
【００７４】
ホログラム３２および透明基板３３は、外界からの光をほとんど全て透過させる。したがって、使用者は外界を観察することが可能であり、表示部１０に表示した映像の虚像は、外界の一部に重なって観察されることになる。
【００７５】
表示部１０の構成を図１２に模式的に示す。表示部１０は、第１の実施形態の映像表示装置１のものと類似の構成であるが、複屈折フィルム１７が光にもたらす位相差が厚み方向に異なるだけでなく、その屈折率楕円体の主屈折率の方向がフィルム１７に垂直な方向から傾斜している点で相違している。液晶層１１はＴＮモード液晶である。複屈折フィルム１７の主屈折率のフィルム１７に平行な成分の方向Ｃは、方向角αが−９０゜であり、第１、第２の偏光板１４、１５が透過させる直線偏光の偏光方向Ａ、Ｂと４５゜の角度を成す。
【００７６】
複屈折フィルム１７は、入射角がθｘとなるＹ方向の入射光に対して、液晶層１１で生じた位相差を相殺する。なお、複屈折フィルム１７は、入射角がθｙとなるＸ方向の入射光に対しては位相差をほとんどもたらさず、液晶層１１で生じる位相差が小さいこの方向については、コントラストを変化させない。
【００７７】
図１３（ａ）に、複屈折フィルム１７への光の入射角と透過する光に複屈折フィルム１７が付加する位相差の関係を模式的に示す。入射角はθｙ＝０゜のときのθｘである。複屈折フィルム１７は、入射面に平行な方向の入射光の位相を、入射面に対して垂直な方向の位相よりも進める特性を有する。また、上述のように、Ｘ方向については位相差をもたらさない。
【００７８】
図１３（ｂ）に、液晶層１１に最大電圧を印加している非表示のときの、液晶層１１への光の入射角と液晶層１１によって光に生じる位相差の関係を示す。入射角はθｙ＝０゜のときのθｘである。なお、図１３（ｂ）において位相差を破線で表しているのは、符号（正負）が図１３（ａ）と逆であることを意味しており、液晶層１１では、入射面に平行な方向の位相が、入射面に対して垂直な方向の位相よりも遅れる。
【００７９】
図１３（ｃ）に、液晶層１１への光の入射角と提供する映像のコントラストの関係を示す。入射角はθｙ＝０゜のときのθｘである。図１３（ｃ）において、実線は複屈折フィルム１７を備えたときのものであり、破線は、比較のために、複屈折フィルム１７を除いたときのものである。映像表示装置４では、液晶層１１に対する入射角の中心がΦで角度幅がθの成分の光を映像の提供に利用するが、複屈折フィルム１７を備えたことにより、この光が表す映像のコントラストが向上していることが判る。
【００８０】
映像表示装置４では、入射角がθｙとなるＸ方向については、液晶層１１で生じる位相差が小さいため、その位相差を相殺することはせず、入射角がθｘとなるＹ方向については、液晶層１１で生じる位相差が大きいため、その位相差を相殺するようにしている。その結果、全体としてコントラストの高い映像を提供することができる。
【００８１】
第５の実施形態の映像表示装置５の光学構成を図１４に模式的に示す。映像表示装置５は、透過型の液晶層１１（図１５参照）を含む表示部１０と、液晶層１１に照明光を供給する照明部２０と、表示部１０からの映像を表す光を投影して、映像を提供する投影光学系３０を有する。
【００８２】
照明部２０は、第３の実施形態の映像表示装置３のものと同様の構成であり、光源（不図示）としてＲＧＢ一体の発光ダイオードを備える。ただし、映像表示装置５においては、照明部２０からの照明光の主光線が液晶層１１に対して垂直に入射するように設定されている。すなわち、照明光は液晶層１１に中心がΦ（＝０゜）で角度幅がθ（≠０゜）の入射角で入射する。
【００８３】
投影光学系３０は、ハーフミラー３４と軸対称な凹面ミラー３５より成る。表示部１０からの映像を表す光は、ハーフミラー３４で反射され、凹面ミラー３５でさらに反射され、ハーフミラー３４を透過して、光学瞳Ｅに達する。光学瞳Ｅの位置では、表示部１０に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。光学瞳Ｅから虚像までの距離は数ｍ程度であり、また、虚像の大きさは表示部１０に表示された映像の１０倍以上である。
【００８４】
表示部１０の構成を図１５に模式的に示す。表示部１０は、第３の実施形態の映像表示装置３のものと類似の構成であるが、液晶層１１と第２の偏光板１５の間に配置されていた複屈折フィルム１７に代えて、第１の偏光板１４と液晶層１１との間に配置された複屈折フィルム１８を備えている。液晶層１１はＴＮモード液晶である。
【００８５】
複屈折フィルム１８は光にもたらす位相差が厚み方向に異なる特性を有し、その屈折率楕円体の主屈折率の方向はフィルム１８に垂直な方向から傾斜している。主屈折率のフィルム１８に平行な成分の方向Ｄは、方向角が−１３５゜であり、第１、第２の偏光板１４、１５が透過させる直線偏光の偏光方向Ａ、Ｂと４５゜の角度を成す。
【００８６】
したがって、複屈折フィルム１８は、入射面が方向Ｄに平行で液晶層１１に垂直な入射光の位相差を相殺する。なお、複屈折フィルム１８は、入射面が方向Ｄに垂直な入射光に対しては位相差をほとんどもたらさず、液晶層１１で生じる位相差が小さいこの方向については、コントラストを変化させない。
【００８７】
図１６（ａ）に、複屈折フィルム１８への光の入射角と透過する光に複屈折フィルム１８が付加する位相差の関係を模式的に示す。入射角は方向Ｄに平行で液晶層１１に垂直な面を入射面とする入射光のものである。複屈折フィルム１８は、入射面に平行な方向の位相を、入射面に対して垂直な方向の位相よりも進める特性を有する。また、上述のように、フィルム１８に平行で上記の成分の方向Ｄに垂直な方向については位相差をもたらさない。
【００８８】
図１６（ｂ）に、液晶層１１に電圧を印加している非表示のときの、液晶層１１への光の入射角と液晶層１１によって光に生じる位相差の関係を示す。入射角は方向Ｄに平行で液晶層１１に垂直な面を入射面とする入射光のものである。なお、図１６（ｂ）において位相差を破線で表しているのは、符号（正負）が図１６（ａ）と逆であることを意味しており、液晶層１１では、入射面に平行な方向の位相が、入射面に対して垂直な方向の位相よりも遅れる。
【００８９】
また、液晶層１１は、電圧印加の切り替えに対して配向変化が速やかに追随し得るようにするために、非表示である電圧印加時の複屈折の主屈折率の方向が液晶層１１（透明基板１２、１３）に垂直な方向から傾斜するように設定されている。そのため、０゜以外の入射角において位相差が最も小さくなっている。
【００９０】
しかも、複屈折フィルム１８のフィルム面に平行な成分の方向Ｄが、偏光板１４の偏光方向Ａに対して４５゜の角度を成すように設定されているため、直線偏光はフィルム１８面内の位相差により最も影響を受ける。したがって、図１６（ａ）に示す複屈折フィルム１８の位相差は、液晶層１１の位相差を効率よく相殺することができる。なお、入射面が方向Ｄに垂直な入射光に、非表示の液晶層１１で生じる位相差は、垂直方向にピークを有し、角度依存性が小さく、しかも複屈折フィルム１８の影響を受けない。
【００９１】
図１６（ｃ）に、液晶層１１への光の入射角と提供する映像のコントラストの関係を示す。入射角はθｙ＝０゜のときのθｘである。図１６（ｃ）において、実線は複屈折フィルム１８を備えたときのものであり、破線は、比較のために、複屈折フィルム１８を除いたときのものである。映像表示装置５では、液晶層１１に対する入射角の中心Φが０゜で角度幅がθの成分の光を映像の提供に利用するが、複屈折フィルム１８を備えたことにより、この光が表す映像のコントラストが向上していることが判る。
【００９２】
映像表示装置５では、カラー映像を提供するために、液晶層１１の各画素に対応したカラーフィルタを備えるようにすることもできるし、照明部２０からＲ、Ｇ、Ｂの各色光を時分割で供給するとともに、液晶層１１で映像のＲ、Ｇ、Ｂの各色成分を時分割で表示するようにすることもできる。後者のようにする場合でも、液晶層１１の主屈折率の方向を垂直方向から傾斜させて配向の切り替えを速やかに行い得るようにしているため、フリッカーの少ない滑らかに変化する映像の提供が可能である。また、後者のようにすると、ブラックマトリクスが小さくなって開口率が高くなり、コントラストが高くしかも明るいカラー映像を提供することができる。
【００９３】
第２〜第５の実施形態では、フィルムに対して垂直な方向からの主屈折率の傾きが一定の複屈折率フィルム１７、１８を用いているが、主屈折率の傾きが可変の複屈折率フィルムを用いれば、位相差を相殺する程度を入射角に応じて変えて、入射角によらず最もコントラストの高い映像を提供することも可能になる。このような複屈折率フィルムを備えた第６の実施形態の映像表示装置６の表示部１０の構成を図１７に模式的に示す。
【００９４】
この表示部１０は、映像を表示する（映像を表す光を生成する）ための液晶層１１、液晶層１１を間に保持する透明基板１２、１３、第１の偏光板（偏光子）１４および第２の偏光板（検光子）１５に加えて、液晶層１１で生じる位相差を相殺するための液晶層１９を備えたものである。第１の偏光板１４および第２の偏光板１５が透過させる直線偏光の偏光方向Ａ、Ｂの方向角αはそれぞれ４５゜および−４５゜である。
【００９５】
液晶層１９は、１対の透明基板１９ａ、１９ｂの間に保持されており、液晶層１１と第２の偏光板１５との間に配置されている。液晶層１９は、ネマティック液晶であり、電圧が印加されないときの主屈折率の方向Ｆは、液晶層１９（透明基板１９ａ、１９ｂ）に対して平行である。また、この方向Ｆは、方向角αが−１３５゜であり、第１の偏光板１４が透過させる直線偏光の偏光方向Ａに対して平行で、第２の偏光板１５が透過させる直線偏光の偏光方向Ｂに対して垂直である。
【００９６】
電圧を印加されないとき、主屈折率の方向Ｆが液晶層１１に平行であるため、液晶層１９はどの方向にも位相差をもたらさない。一方、電圧が印加されると、液晶層１９の主屈折率の方向Ｆは液晶層１９に対して傾斜し、液晶層１９は、主屈折率の方向Ｆを含み液晶層１９に垂直な面を入射面とする光に位相差をもたらす。液晶層１９に対する主屈折率の方向Ｆの傾きの大きさは液晶層１９に印加する電圧の大きさに依存するから、印加電圧を調節することで、液晶層１９による位相差の相殺の程度、すなわち提供する映像のコントラストを調節することができる。
【００９７】
なお、液晶層１９全体に均一な電圧を印加しても、入射角に応じて映像の平均的なコントラストを調節することができるが、液晶層１１や液晶層１９への光の入射角は液晶層１１や液晶層１９の部位によって異なるから、液晶層１９を複数の区画に分けて、区画ごとに異なる電圧を印加するようにするのが好ましい。このようにすることで、提供する映像のどの部位についてもコントラストが最も高くなる調節を行うことが可能になる。また、本実施形態では、液晶層１９の主屈折率の方向Ｆの方向角αを−１３５゜に設定したが、第１〜第５の実施形態で示したように、方向Ｆの方向角αを０゜や他の値として、任意の方向のコントラストを向上させるようにすることもできる。
【００９８】
第７の実施形態の映像表示装置７の外観を図１８に模式的に示す。図１８において、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図である。映像表示装置７は、表示する映像の虚像を外界の一部に重ねて提供するようにした第３の実施形態の映像表示装置３を、使用者の頭部に装着するようにしたものである。映像表示装置７は、使用者の一方の眼（右眼）に映像を提供する。
【００９９】
映像表示装置７は、前述の表示部１０と照明部２０とを収容し、投影光学系３０を成す透明基板３１の上端部に固定された筐体５１を有する。筐体５１はブリッジ５２に取り付けられており、筐体５１とブリッジ５２にはそれぞれフレーム５３が取り付けいられている。また、各フレーム５３には、ヒンジを介してテンプル５４が取り付けられており、ブリッジ５２には１対の鼻当て５５が取り付けられている。映像表示装置７は、全体として、一般の眼鏡から一方のレンズを除いたような形態であり、装着時には、テンプル５４を側頭部で支持され、鼻当て５５を鼻で支持される。
【０１００】
筐体５１には、不図示の制御部から電力、映像信号、および制御信号を表示部１０および照明部２０に伝送するためのケーブル５６が接続されている。ケーブル５６は一方のテンプル５４に沿って設けられている。
【０１０１】
映像表示装置７は、表示部１０に複屈折フィルム１７を備えて高いコントラストの映像を提供することができる上、ほとんど違和感なく装着できるので、日常生活での使用に好適である。なお、投影光学系３０の透明基板３１および歪み補正用の透明基板４０に曲率をもたせて、視力矯正の機能を有するようにすることも可能である。
【０１０２】
第８の実施形態の映像表示装置８の外観を図１９に模式的に示す。図１９において、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図である。映像表示装置８は、上述の映像表示装置７に、第３の実施形態の映像表示装置３をもう１つ備えて、左右両眼に映像を提供するようにしたものである。ケーブル５６は一方の筐体５１を介して他方の筐体５１にまで延設されている。
【０１０３】
第９の実施形態の映像表示装置９の光学構成を図２０に模式的に示す。映像表示装置９は、表示部１０、照明部２０、投影光学系３０、およびスクリーン４５より成る。表示部１０は、１対の透明基板の間に保持された液晶層１１と、第１の偏光板（偏光子）１４と第２の偏光板（検光子）１５と、複屈折フィルム１７とを含む。照明部２０は液晶層１１に照明光を供給し、投影光学系３０は、表示部１０からの映像を表す光をスクリーン４５に投影して、スクリーン４５上に表示部１０に表示した映像の拡大実像を形成する。
【０１０４】
表示部１０および照明部２０は照明光が液晶層１１に斜めに入射するように設定されており、また、投影光学系３０は、非軸対称で、映像を表す光をスクリーン４５に斜め方向から投影する。複屈折フィルム１７は、第３の実施形態の映像表示装置３または第４の実施形態の映像表示装置４のものと同様に設定されており、照明光が液晶層１１に斜めに入射することにより液晶層１１で生じる位相差を相殺する。複屈折フィルム１７を備える映像表示装置９では、非表示つまり黒部分の輝度がきわめて小さいコントラストの高い映像を提供することが可能であり、投影型テレビとして好適である。
【０１０５】
なお、第１の実施形態で示したような、光にもたらす位相差が厚み方向に異なる複屈折フィルムとしては、無延伸タイプのＴＡＣフィルムを、また、第２〜第５の実施形態で示したような、光にもたらす位相差が厚み方向に異なり主屈折率の方向が傾斜している複屈折フィルムとしては、例えば、ＷＶフィルム（富士写真製）、ＮＨフィルム（新日石製）を用いることができる。
【０１０６】
さらに、樹脂フィルム以外の材料であっても、光にもたらす位相差が厚み方向に異なるものであれば、映像表示用の液晶層で生じる位相差を相殺するのに利用することが可能である。このような材料としては、方解石、サファイア、水晶等の一軸結晶や、スメクチック液晶、第６の実施形態で示したネマティック液晶等がある。
【０１０７】
また、各実施形態では、液晶層１１として、最大電圧を印加したときに液晶分子が透明基板に対して垂直になり、電圧を印加しないときに液晶分子が透明基板に平行になって９０゜捻れるＴＮモード液晶を用いた例を掲げたが、逆に、電圧を印加しないときに分子が透明基板に対して垂直になり、最大電圧を印加したときに分子が透明基板に平行になって９０゜捻れる液晶を用いてもよい。また、本発明は、ＯＣＢモード、ＩＰＳモード、ＳＴＮモード等の他のモードの液晶を液晶層１１として用いる場合にも適用することができる。さらに、各実施形態では透過型の映像表示装置とした例を掲げたが、反射型の映像表示装置とすることも可能である。投影光学系を省略して、直視型の映像表示装置とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】第１の実施形態の映像表示装置の光学構成を模式的に示す断面図。
【図２】第１の実施形態の映像表示装置の表示部の構成を模式的に示す斜視図。
【図３】第１の実施形態の映像表示装置における（ａ）入射角と複屈折フィルムによる位相差の関係、（ｂ）入射角と液晶層による位相差の関係、および（ｃ）入射角と提供する映像のコントラストの関係を模式的に示す図。
【図４】第２の実施形態の映像表示装置の光学構成を模式的に示す断面図。
【図５】第２の実施形態の映像表示装置の表示部の構成を模式的に示す斜視図。
【図６】第２の実施形態の映像表示装置において液晶層で光に生じる複屈折を複屈折フィルムで相殺する様子を模式的に示す図。
【図７】第２の実施形態の映像表示装置における入射角と提供する映像のコントラストの関係を模式的に示す図。
【図８】第３の実施形態の映像表示装置の光学構成を模式的に示す断面図。
【図９】第３の実施形態の映像表示装置の表示部の構成を模式的に示す斜視図。
【図１０】第３の実施形態の映像表示装置における（ａ）入射角と複屈折フィルムによる位相差の関係、（ｂ）入射角と液晶層による位相差の関係、および（ｃ）入射角と提供する映像のコントラストの関係を模式的に示す図。
【図１１】第４の実施形態の映像表示装置の光学構成を模式的に示す断面図。
【図１２】第４の実施形態の映像表示装置の表示部の構成を模式的に示す斜視図。
【図１３】第４の実施形態の映像表示装置における（ａ）入射角と複屈折フィルムによる位相差の関係、（ｂ）入射角と液晶層による位相差の関係、および（ｃ）入射角と提供する映像のコントラストの関係を模式的に示す図。
【図１４】第５の実施形態の映像表示装置の光学構成を模式的に示す断面図。
【図１５】第５の実施形態の映像表示装置の表示部の構成を模式的に示す斜視図。
【図１６】第５の実施形態の映像表示装置における（ａ）入射角と複屈折フィルムによる位相差の関係、（ｂ）入射角と液晶層による位相差の関係、および（ｃ）入射角と提供する映像のコントラストの関係を模式的に示す図。
【図１７】第６の実施形態の映像表示装置の表示部の構成を模式的に示す斜視図。
【図１８】第７の実施形態の映像表示装置の外観を模式的に示す（ａ）正面図、（ｂ）上面図、および（ｃ）側面図。
【図１９】第８の実施形態の映像表示装置の外観を模式的に示す（ａ）正面図、（ｂ）上面図、および（ｃ）側面図。
【図２０】第９の実施形態の映像表示装置の光学構成を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【０１０９】
１〜９  映像表示装置
１０    表示部
１１    液晶層
１２、１３  透明基板
１４    偏光板（偏光子）
１５    偏光板（検光子）
１７、１８  複屈折フィルム
１９    液晶層
１９ａ、１９ｂ  透明基板
２０    照明部
２１    光源
２２    拡散板
２３    集光レンズ
３０    投影光学系
３１    透明基板
３２    反射ホログラム
３３    透明基板
３４    ハーフミラー
３５    凹面ミラー
４０    歪み補正用透明基板
４５    スクリーン
５１    筐体
５２    ブリッジ
５３    フレーム
５４    テンプル
５５    鼻当て
５６    ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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