(57)【要約】【課題】  光の利用効率をより良くする。【解決手段】  光源９１は、光線を放射する。偏光変換素子９３は、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線を、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光に変換する。ライトパイプ９４は、光線の進行方向と直交する平面における光線の強度分布を均一化する。投射レンズ７２は、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の、均一化された光線を液晶表示デバイスに投射する。本発明は、直視型の液晶表示デバイスを利用した表示装置などに適用できる。【選択図】  図４
2006058433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の偏光方向の光線を透過させる直視型の液晶表示デバイスと、
光線を放射する光源と、
前記液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線を、前記液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線に変換する変換手段と、
光線の進行方向と直交する平面における光線の強度分布を均一化する均一化手段と、
前記液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の、均一化された前記光源からの光線を前記液晶表示デバイスに投射する投射手段と
を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記均一化手段は、前記変換手段から放射された光線の前記平面における強度分布を均一化する
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記投射手段から前記液晶表示デバイスに投射される光線を、視準することによって平行光線とする視準手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記投射手段から投射される光線の光軸を屈曲させる屈曲手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記投射手段から投射される光線を反射する反射手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記光源は、光の３原色の光線のそれぞれを放射し、
前記変換手段は、光の３原色の光線のそれぞれであって、前記液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線のそれぞれを、前記液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線のそれぞれに変換し、
前記均一化手段は、光線の進行方向と直交する平面における、光の３原色の光線のそれぞれの強度分布を均一化し、
前記投射手段は、変換され、均一化された光の３原色の光線のそれぞれを前記液晶表示デバイスに投射する
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記光源は、光の３原色の光線のそれぞれを放射し、
前記変換手段は、光の３原色の光線の全部であって、前記液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線を、前記液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線に変換し、
前記均一化手段は、光線の進行方向と直交する平面における、光の３原色の光線の全部の強度分布を均一化し、
前記投射手段は、変換され、均一化された光の３原色の光線の全部を前記液晶表示デバイスに投射する
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
所定の偏光方向の光線を透過させる直視型の液晶表示デバイスが設けられている表示装置の表示方法において、
光線を放射し、
前記液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線を、前記液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線に変換し、
光線の進行方向と直交する平面における光線の強度分布を均一化し、
前記液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の、均一化された光線を前記液晶表示デバイスに投射する
ことを特徴とする表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置および方法に関し、特に、光の利用効率をより良くすることができるようにした表示装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、液晶を利用した投射型テレビジョン受像機、いわゆるプロジェクタが普及してきている。液晶を利用したプロジェクタとしては、スクリーンの後方から、画像を表示させるための光線（光）を投射する背面投射型テレビジョン受像機、いわゆるリアプロジェクタがある。
【０００３】
従来のリアプロジェクタは、光源において発光した光を、反射板を用いて反射させ、液晶表示デバイスに入射させる（例えば、特許文献１参照）。このリアプロジェクタにおいては、液晶表示デバイスに入射し、液晶表示デバイスを透過した光が、さらに偏光板および投射レンズを介してスクリーンに照射（投射）される。
【０００４】
しかしながら、リアプロジェクタにおいては、液晶表示デバイスを透過した光を、さらに偏光板や投射レンズなどの光学系を介して、スクリーンに照射して、スクリーンにおいて照射された光を拡散するので、視野角が狭いため、視野角を広げるための工夫が必要である。
【０００５】
一方、視野角が広く、輝度の高い、直視型の液晶表示デバイスを使用した、いわゆる液晶テレビジョン受像機も急速に普及してきている。図１は、従来の直視型の液晶表示デバイスを使用した、いわゆる液晶テレビジョン受像機の構成を示す図である。
【０００６】
図中、Ｗ１１およびＷ１２は、冷陰極管ランプ１１から放射された光が進行する経路を表している。
【０００７】
冷陰極管ランプ１１において放射された光は、反射板１２において反射されて導光板１３に入射するか、反射板１２において反射されずに直接導光板１３に入射する。反射板１２は、冷陰極管ランプ１１および導光板１３の周囲を覆うように配置され、光を反射し、導光板１３に光を入射させる。導光板１３に入射した光は、導光板１３の側面または反射板１２において反射され、拡散シート１４に入射する。拡散シート１４に入射した光は、拡散され、液晶表示デバイス１５に入射する。
【０００８】
なお、液晶表示デバイス１５の入射面には、偏光フィルタ（図示せず）が配置されているため、所定の偏光方向の光だけが液晶表示デバイス１５内に入射するようになっている。
【０００９】
したがって、例えば、冷陰極管ランプ１１において発光した光が、Ｗ１１で表される光路を進む場合、発光した光は、反射板１２において反射され、導光板１３に入射する。そして、光は、全反射角よりも小さい角度で導光板１３の側面に入射するので、光は導光板１３を透過する。導光板１３を透過した光は、反射板１２において反射され、ふたたび導光板１３に入射する。導光板１３に入射した光は、全反射角よりも小さい角度で導光板１３の側面に入射するので、光は導光板１３を透過し、拡散シート１４に入射する。
【００１０】
拡散シート１４に入射した光は、拡散され、液晶表示デバイス１５に入射する。液晶表示デバイス１５は、入射した光を用いて（バックライトとして）、所定の画像を表示する。また、このとき、液晶表示デバイス１５に入射しない光は、偏光フィルタにおいて吸収される。
【００１１】
また、冷陰極管ランプ１１において発光した光が、Ｗ１２で表される光路を進む場合、発光した光は、反射板１２において反射されず、直接導光板１３に入射する。そして、光は、全反射角以上の角度で導光板１３の側面に入射するので、光は、導光板１３の側面において全反射する。全反射した光は、導光板１３または反射板１２において反射され拡散シート１４を介して、液晶表示デバイス１５に入射する。
【００１２】
このように、冷陰極管ランプ１１において発光した光は、導光板１３および拡散シート１４において、均一に拡散され、液晶表示デバイス１５に入射する。液晶表示デバイス１５は、入射した光を用いて、所定の画像を表示する。このようにすることによって、均一に拡散された光（バックライト）を液晶表示デバイス１５に入射させることができ、画質の均一な画像を表示することができる。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−１７６２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、液晶表示デバイスの大型化および高輝度化の要求にともない、より高輝度な光が必要とされており、上述した技術において、光源の数を増やしたり、光源を大型化するだけでは、液晶表示デバイスの大型化および高輝度化に対応することができないばかりでなく、光源における消費電力が多くなり、環境負荷が大きくなってしまうという課題があった。
【００１５】
そこで、機能性フィルムと称されるシートを用いて、光の偏光方向および放射角を補正する方法が提案されている。しかしながら、導光板を用いた光の放射角の制御（補正）は、光が進行する経路を意図的に制御することができず、液晶表示デバイスが大型化すると、輝度のむら等の抑制がより困難になり、大型の液晶表示デバイスには適していないという問題があった。
【００１６】
さらに、光の偏光方向および放射角を補正する場合、さらに光学部品を必要とするため、コスト高になってしまうという問題があった。
【００１７】
したがって、直視型の液晶表示デバイスを用いた表示装置において、画面の大型化および高輝度化の両立は、非常に困難であった。
【００１８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、直視型の液晶表示デバイスを用いて、光の利用効率をより良くするとともに、画面の大型化および高輝度化を両立することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の表示装置は、所定の偏光方向の光線を透過させる直視型の液晶表示デバイスと、光線を放射する光源と、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線を、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線に変換する変換手段と、光線の進行方向と直交する平面における光線の強度分布を均一化する均一化手段と、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の、均一化された光源からの光線を液晶表示デバイスに投射する投射手段とを含むことを特徴とする。
【００２０】
均一化手段は、変換手段から放射された光線の進行方向と直交する平面における強度分布を均一化するようにすることができる。
【００２１】
表示装置は、投射手段から液晶表示デバイスに投射される光線を、視準することによって平行光線とする視準手段をさらに設けることができる。
【００２２】
表示装置は、投射手段から投射される光線の光軸を屈曲させる屈曲手段をさらに設けることができる。
【００２３】
表示装置は、投射手段から投射される光線を反射する反射手段をさらに設けることができる。
【００２４】
表示装置は、光源は、光の３原色の光線のそれぞれを放射し、変換手段は、光の３原色の光線のそれぞれであって、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線のそれぞれを、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線のそれぞれに変換し、均一化手段は、光線の進行方向と直交する平面における、光の３原色の光線のそれぞれの強度分布を均一化し、投射手段は、変換され、均一化された光の３原色の光線のそれぞれを液晶表示デバイスに投射するようにすることができる。
【００２５】
表示装置は、光源は、光の３原色の光線のそれぞれを放射し、変換手段は、光の３原色の光線の全部であって、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線を、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線に変換し、均一化手段は、光線の進行方向と直交する平面における、光の３原色の光線の全部の強度分布を均一化し、投射手段は、変換され、均一化された光の３原色の光線の全部を液晶表示デバイスに投射するようにすることができる。
【００２６】
本発明の表示装置の表示方法は、光線を放射し、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線を、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線に変換し、光線の進行方向と直交する平面における光線の強度分布を均一化し、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の、均一化された光線を液晶表示デバイスに投射することを特徴とする。
【００２７】
本発明の表示装置および方法においては、光線が放射され、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線が、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線に変換され、光線の進行方向と直交する平面における光線の強度分布が均一化され、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の、均一化された光線が液晶表示デバイスに投射される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、より光の利用効率のよい表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載の発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本明細書に記載されている発明をサポートする実施の形態が本明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００３０】
さらに、この記載は、本明細書に記載されている発明の全てを意味するものではない。換言すれば、この記載は、本明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により出現、追加される発明の存在を否定するものではない。
【００３１】
請求項１に記載の表示装置は、所定の偏光方向の光線を透過させる直視型の液晶表示デバイス（例えば、図２の液晶表示デバイス３３）と、光線を放射する光源（例えば、図４の光源９１）と、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線を、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線に変換する変換手段（例えば、図４の偏光変換素子９３）と、光線の進行方向と直交する平面における光線の強度分布を均一化する均一化手段（例えば、図４のライトパイプ９４）と、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の、均一化された光源からの光線を液晶表示デバイスに投射する投射手段（例えば、図４の投射レンズ７２）とを含むことを特徴とする。
【００３２】
請求項２に記載の表示装置は、均一化手段（例えば、図４のライトパイプ９４）は、変換手段（例えば、図４の偏光変換素子９３）から放射された光線の進行方向と直交する平面における強度分布を均一化することを特徴とする。
【００３３】
請求項３に記載の表示装置は、投射手段（例えば、図４の投射レンズ７２）から液晶表示デバイス（例えば、図２の液晶表示デバイス３３）に投射される光線を、視準することによって平行光線とする視準手段（例えば、図２のフレネルレンズ３２）をさらに備えることを特徴とする。
【００３４】
請求項４に記載の表示装置は、投射手段（例えば、図４の投射レンズ７２）から投射される光線の光軸を屈曲させる屈曲手段（例えば、図５の回析光学素子１２１）をさらに備えることを特徴とする。
【００３５】
請求項５に記載の表示装置は、投射手段（例えば、図４の投射レンズ７２）から投射される光線を反射する反射手段（例えば、図６の反射ミラー１４１）をさらに備えることを特徴とする。
【００３６】
請求項６に記載の表示装置は、光源（例えば、図４の光源９１）は光の３原色の光線のそれぞれを放射し、変換手段（例えば、図４の偏光変換素子９３）は、光の３原色の光線のそれぞれであって、液晶表示デバイス（例えば、図８の液晶表示デバイス３３）が透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線のそれぞれを、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線のそれぞれに変換し、均一化手段（例えば、図４のライトパイプ９４）は、光線の進行方向と直交する平面における、光の３原色の光線のそれぞれの強度分布を均一化し、投射手段（例えば、図４の投射レンズ７２）は、変換され、均一化された光の３原色の光線のそれぞれを液晶表示デバイスに投射することを特徴とする。
【００３７】
請求項７に記載の表示装置は、光源（例えば、図７のLED２０１−１乃至LED２０１−３）は、光の３原色の光線のそれぞれを放射し、変換手段（例えば、図７の偏光変換素子２０４）は、光の３原色の光線の全部であって、液晶表示デバイス（例えば、図８の液晶表示デバイス３３）が透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線を、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線に変換し、均一化手段（例えば、図７のライトパイプ２０３）は、光線の進行方向と直交する平面における、光の３原色の光線の全部の強度分布を均一化し、投射手段（例えば、図７の投射レンズ１８２）は、変換され、均一化された光の３原色の光線の全部を液晶表示デバイスに投射することを特徴とする。
【００３８】
請求項８に記載の表示方法は、光線を放射し（例えば、図４を参照して説明する光源９１の動作）、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と異なる偏光方向の光線を、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の光線に変換し（例えば、図４を参照して説明する偏光変換素子９３の動作）、光線の進行方向と直交する平面における光線の強度分布を均一化し（例えば、図４を参照して説明するライトパイプ９４の動作）、液晶表示デバイスが透過させる光線の偏光方向と同じ偏光方向の、均一化された光線を液晶表示デバイスに投射する（例えば、図４を参照して説明する投射レンズ７２の動作）ことを特徴とする。
【００３９】
本発明は、直視型の液晶表示デバイスを利用した表示装置などに適用できる。
【００４０】
まず、本発明を適用した第１の実施の形態について説明する。
【００４１】
図２は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【００４２】
表示装置は、投射部３１、フレネルレンズ３２、および液晶表示デバイス３３を含むように構成される。なお、図中、矢印は、光の光路を表している。
【００４３】
投射部３１は、光の強度（輝度）分布が均一な直線偏光の光を、フレネルレンズ３２に投射する。なお、投射部３１の詳細は後述するが、投射部３１は、内蔵している光源が発光した光を、所定の光学系を介して投射することにより、光の強度分布の均一な直線偏光の光をフレネルレンズ３２に投射する。
【００４４】
フレネルレンズ３２は、液晶表示デバイス３３に近接した位置に配置されており、投射部３１が投射した光を視準することによって、平行光線に変換し、変換した平行光線を液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に入射させる。すなわち、フレネルレンズ３２は、変換した平行光線を投射し、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に平行光線を入射させる。したがって、液晶表示デバイス３３の入射側の端面には、光の強度分布の均一な直線偏光である平行光線が入射される。なお、フレネルレンズ３２の詳細は後述する。
【００４５】
液晶表示デバイス３３は、入射側の端面から入射された光のうち、画素毎に、所定の強さの（所定の割合の）、所定の波長の光（色の光）を透過させる、透過型の液晶表示デバイスである。また、液晶表示デバイス３３は、いわゆる直視型の液晶表示デバイスである。
【００４６】
液晶表示デバイス３３は、液晶表示デバイス３３の入射側の端面が、投射部３１から投射される光の光軸（図示せず）に対して垂直になるように配置されている。液晶表示デバイス３３は、フレネルレンズ３２を介して入射した平行光線を用いて（バックライトとして）、所定の画像を表示する。液晶表示デバイス３３の入射側の端面には、偏光フィルタ（図示せず）が配置されおり、偏光フィルタは、フレネルレンズ３２から投射された平行光線のうち、所定の偏光方向の平行光線だけを透過させる。
【００４７】
このようにして、表示装置は、投射部３１において投射された光を、フレネルレンズ３２において視準し、平行光線に変換する。そして、表示装置は、フレネルレンズ３２において変換した平行光線を、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に入射させる。
【００４８】
表示装置は、投射部３１において投射された光をフレネルレンズ３２で視準し、平行光線に変換することで、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に平行光線を入射させることができる。したがって、より多くの光を液晶表示デバイス３３に入射することができ、光の利用効率をより良くすることができる。
【００４９】
また、表示装置は、フレネルレンズ３２を介して入射した平行光線を用いて、液晶表示デバイス３３に所定の画像を表示するようにしたので、より良い光の利用効率で、画質の均一な画像を表示することができ、画面の大型化および高輝度化を両立することができる。
【００５０】
次に、図３を参照してフレネルレンズ３２について説明する。
【００５１】
図中、Ｗ５１−１乃至Ｗ５１−５は、投射部３１によって入射された光の光路を表している。
【００５２】
フレネルレンズ３２の入射側の端面５１は、投射部３１によって投射された光の光軸（図示せず）に対して垂直な平面となっている。また、フレネルレンズ３２の出射側の端面は、入射側の端面５１に対して平行な部分５２−１（以下、平行部５２−１と称する）および傾斜した部分５２−２乃至５２−５（以下、傾斜部５２−２乃至傾斜部５２−５と称する）からなる。
【００５３】
フレネルレンズ３２の入射側の端面５１には、光路Ｗ５１−１を中心として、外側に広がった光が入射する。したがって、例えば、光路Ｗ５１−１を進む光は、端面５１に対して垂直に入射し、平行部５２−１から、平行部５２−１に対して垂直に出射する。
【００５４】
また、光路Ｗ５１−２を進む光は、端面５１に対して斜めに入射し、端面５１および傾斜部５２−２において屈折し、傾斜部５２−２から、平行部５２−１に対して垂直に出射する。光路Ｗ５１−３を進む光は、端面５１に対して斜めに入射し、端面５１および傾斜部５２−３において屈折し、傾斜部５２−３から、平行部５２−１に対して垂直に出射する。
【００５５】
また、光路Ｗ５１−４を進む光は、端面５１に対して斜めに入射し、端面５１および傾斜部５２−４において屈折し、傾斜部５２−４から、平行部５２−１に対して垂直に出射する。光路Ｗ５１−５を進む光は、端面５１に対して斜めに入射し、端面５１および傾斜部５２−５において屈折し、傾斜部５２−５から、平行部５２−１に対して垂直に出射する。
【００５６】
このようにして、フレネルレンズ３２は、投射部３１から入射した光を平行光線に変換し、変換した平行光線を近接して配置されている液晶表示デバイス３３に入射させる。
【００５７】
このように、フレネルレンズ３２は、平行光線を、近接して配置されている液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に光を入射させるので、より多くの光を液晶表示デバイス３３に入射させることができ、光の利用効率をより良くすることができる。また、投射部３１から入射した光をフレネルレンズ３２によって平行光線に変換することができるようにしたので、より少ない損失で（光量を減少させることなく）光を液晶表示デバイス３３に入射させることができる。
【００５８】
図４は、投射部３１のより詳細な構成を示す図である。なお、図中、矢印は、光の光路を表す。
【００５９】
投射部３１は、偏光光線生成部７１および投射レンズ７２を含むように構成される。
【００６０】
投射部３１は、偏光光線生成部７１において発光させた光を投射レンズ７２に入射させる。投射レンズ７２は、偏光光線生成部７１が発光した光を発散させ、フレネルレンズ３２に投射する。
【００６１】
偏光光線生成部７１は、光源９１、放物面ミラー９２、偏光変換素子９３、ライトパイプ９４、およびフィールドレンズ９５を含むように構成される。
【００６２】
光源９１は、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプなどの放電管ランプ（アーク灯）から構成され、白色の光を発光する。光源９１において発光した光は、偏光変換素子９３に直接入射するか、放物面ミラー９２において反射されて、偏光変換素子９３に入射する。
【００６３】
なお、光源９１として、LED（Light Emitting Diode）などの固体発光素子を用いることも可能である。この場合、投射部３１は、例えば、後述する図７に示す投射部１６１と同様の構成とすることもできる。また、光源９１において発光した光を、効率よく偏光変換素子９３に入射させるために、光源９１と偏光変換素子９３との間に、レンズなどの光学系を配置するようにしてもよい。この場合、光源９１において発光した光は、レンズなどの光学系において視準され、平行光線に変換される。
【００６４】
放物面ミラー９２は、光源９１において発光した光を反射し、偏光変換素子９３の入射側の端面に対して光を垂直に入射させる。放物面ミラー９２は、反射面が、回転放物面の一部と同一の形状をしているのが一般的である。
【００６５】
なお、放物面ミラー９２に限らず、楕円ミラーなどを用いて、光源９１において発光した光を反射するようにしてもよい。この場合、例えば、光源９１と偏光変換素子９３との間に、レンズなどの光学系を配置し、偏光変換素子９３の入射側の端面に対して光を垂直に入射させる。
【００６６】
偏光変換素子９３は、入射した光の偏光方向を、液晶表示デバイス３３に含まれる、入射側の偏光フィルタの偏光方向と同一の方向に変換し、直線偏光の光（直線偏光光線）を生成する。偏光変換素子９３は、生成した直線偏光の光をライトパイプ９４に入射させる。例えば、偏光変換素子９３は、偏光ビームスプリッタおよび１／２波長板から構成される。例えば、偏光ビームスプリッタは、Ｐ偏光の光を透過させ、ライトパイプ９４に入射させる。また、偏光ビームスプリッタは、Ｓ偏光の光を反射させ、１／２波長板に入射させる。１／２波長板は、入射したＳ偏光の光をＰ偏光の光に変換し、変換したＰ偏光の光をライトパイプ９４に入射させる。このとき、例えば、偏光変換素子９３は、変換した直線偏光の光が、ライトパイプ９４の側面において、全反射する入射角度で直線偏光の光をライトパイプ９４の入射側の端面に入射させる。
【００６７】
ライトパイプ９４は、偏光変換素子９３から入射した光の強度分布を、光の進行方向に直交する面において均一にし、強度分布を均一にした光をフィールドレンズ９５に入射させる。例えば、ライトパイプ９４は、直方体状の透明なロッドレンズであり、出射側の端面は、液晶表示デバイス３３と相似形の形状となっている。ライトパイプ９４は、入射側の端面から入射した光を側面において全反射させることによって、入射した光の強度分布を均一にする。そして、ライトパイプ９４は、強度分布を均一にした光を出射側の端面から出射し、フィールドレンズ９５に入射させる。この場合、ライトパイプ９４は、出射側の端面から、出射側の端面における出射光の強度分布が均一な光を出射する。換言すれば、ライトパイプ９４は、偏光変換素子９３から入射した光束を、側面において全反射させることにより複数の光束に分割し、光束を分割することによって生じた、複数の光源像からの光束をフィールドレンズ９５に入射させる。
【００６８】
フィールドレンズ９５は、ライトパイプ９４から入射した光を集光し、光の強度が減少しないように、集光した光を投射レンズ７２に入射させる。なお、フィールドレンズ９５は、１枚のレンズに限らず、複数のレンズによって構成される光学系とすることも可能である。また、フィールドレンズ９５を設けずに、投射レンズ７２にその機能を組み込むようにすることも可能である。
【００６９】
投射レンズ７２は、フィールドレンズ９５から入射した光を発散させ、発散させた光をフレネルレンズ３２に入射させる（投射する）。すなわち、投射レンズ７２は、フィールドレンズ９５から入射した光を、光軸に対して所定の角度で光束が広がるように発散させ、発散させた光をフレネルレンズ３２に投射する。
【００７０】
このようにして、投射部３１は、発光した光の偏光方向を変換し、所定の偏光方向の直線偏光の光を生成する。そして、投射部３１は、生成した直線偏光の光の強度分布を均一にし、フレネルレンズ３２に入射させる。
【００７１】
このように、投射部３１は、光損失の少ない光学系を介して、発光した光をフレネルレンズ３２に入射させることで、光の利用効率をより良くすることができる。また、投射部３１は、発光した光を偏光変換素子９３において、光の偏光方向を、液晶表示デバイス３３に含まれる、入射側の偏光フィルタの偏光方向と同一の方向に変換することによって、液晶表示デバイス３３により多くの光を入射させることができる。
【００７２】
さらに、投射部３１は、発光した光の強度分布をライトパイプ９４において、均一にすることで、均一な強度分布の光をフレネルレンズ３２に入射させることができる。なお、発光した光をライトパイプ９４に入射させ、光の強度分布を均一にすると説明したが、ライトパイプ９４に限らず、例えば、フライアイと称されるマイクロレンズアレイなどを用いるようにしてもよい。
【００７３】
この場合、例えば、同一のマイクロレンズを縦方向および横方向に配置した２つのマイクロレンズアレイを、互いに向き合うように配置する。このとき、偏光変換素子９３側に配置されたマイクロレンズアレイに入射した光（光束）は、マイクロレンズアレイを構成する複数のマイクロレンズによって、複数の微小口径の光束に分割され、複数の光源像が生じる。そして、フィールドレンズ９５側のマイクロレンズアレイは、分割された光を集光し、集光した光をフィールドレンズ９５に入射させる。このように、入射した光を複数の光に分割することによって、光の強度分布を均一にすることができる。
【００７４】
以上のように、表示装置は、光損失の少ない光学系を介して、液晶表示デバイスの入射側の端面に対して垂直に平行光線を入射させることで、光の利用効率をより良くすることができる。また、表示装置は、投射する光の偏光方向を、液晶表示デバイスに含まれる、入射側の偏光フィルタの偏光方向と同一の方向に変換することで、光の利用効率をより良くすることができる。
【００７５】
さらに、表示装置は、フレネルレンズを介して入射した平行光線を用いて、液晶表示デバイスに所定の画像を表示するようにしたので、より良い光の利用効率で、画質の均一な画像を表示することができ、画面の大型化および高輝度化を両立することができる。
【００７６】
なお、投射部３１が投射した光を、フレネルレンズ３２を介して液晶表示デバイス３３に入射させると説明したが、フレネルレンズ３２を介さずに、液晶表示デバイス３３に直接入射させるようにしてもよい。
【００７７】
次に、本発明を適用した第２の実施の形態について説明する。
【００７８】
図５は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。なお、図中、図２における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、以下では、その説明は適宜省略する。
【００７９】
表示装置は、投射部３１、フレネルレンズ３２、液晶表示デバイス３３、および回析光学素子１２１を含むように構成される。なお、図中、矢印は、光の光路を表している。
【００８０】
投射部３１は、光の強度分布が均一な直線偏光の光を回析光学素子１２１に投射する。投射部３１は、投射した光が、回析光学素子１２１の入射側の端面に対して斜めに入射するように配置されている。
【００８１】
回析光学素子１２１は、フレネルレンズ３２に近接した位置に配置されている。回析光学素子１２１は、例えば、グレーティングレンズ、ホログラフィック光学素子などの回析光学素子（DOE（Diffractive Optical Element））からなり、投射部３１が投射した光を回折させ、回折させた光をフレネルレンズ３２に入射させる。
【００８２】
フレネルレンズ３２は、液晶表示デバイス３３に近接した位置に配置されており、回折光学素子１２１から入射した光を視準することによって、平行光線に変換し、変換した平行光線を液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に入射させる。すなわち、フレネルレンズ３２は、変換した平行光線を投射し、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に平行光線を入射させる。したがって、液晶表示デバイス３３の入射側の端面には、光の強度分布の均一な直線偏光である平行光線が入射される。
【００８３】
このようにして、表示装置は、投射部３１において投射された光を、回折光学素子１２１において回折させ、フレネルレンズ３２に入射させる。そして、フレネルレンズ３２において、入射した光を視準し、平行光線に変換することで、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に平行光線を入射する。
【００８４】
このように、表示装置は、投射部３１において投射された光を、回折光学素子１２１において回折させ、フレネルレンズ３２において、平行光線に変換することで、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に平行光線を入射するようにすることができる。したがって、より多くの光を液晶表示デバイス３３に入射することができ、光の利用効率をより良くすることができる。
【００８５】
また、表示装置は、フレネルレンズ３２を介して入射した平行光線を用いて、液晶表示デバイス３３に所定の画像を表示するようにしたので、より良い光の利用効率で、画質の均一な画像を表示することができ、画面の大型化および高輝度化を両立することができる。
【００８６】
以上のように、表示装置は、光損失の少ない光学系を介して、液晶表示デバイスの入射側の端面に対して垂直に平行光線を入射させることで、光の利用効率をより良くすることができる。また、表示装置は、フレネルレンズを介して入射した平行光線を用いて、液晶表示デバイスに所定の画像を表示するようにしたので、より良い光の利用効率で、画質の均一な画像を表示することができ、画面の大型化および高輝度化を両立することができる。
【００８７】
次に、本発明を適用した第３の実施の形態について説明する。
【００８８】
図６は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。なお、図中、図２における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、以下では、その説明は適宜省略する。
【００８９】
表示装置は、投射部３１、フレネルレンズ３２、液晶表示デバイス３３、および反射ミラー１４１を含むように構成される。なお、図中、矢印は、光の光路を表している。
【００９０】
投射部３１は、光の強度分布が均一な直線偏光の光を反射ミラー１４１に投射する。投射部３１は、投射した光が、反射ミラー１４１の反射面に対して斜めに入射するように配置されている。
【００９１】
反射ミラー１４１は、例えば、反射面が平面の全反射ミラーであり、投射部３１から投射された光を全反射し、全反射した光をフレネルレンズ３２に入射させる。なお、反射ミラー１４１は、反射面が平面であると説明したが、反射面が凹面の反射ミラーとしてもよい。
【００９２】
フレネルレンズ３２は、液晶表示デバイス３３に近接した位置に配置されており、反射ミラー１４１から入射した光を視準することによって、平行光線に変換し、変換した平行光線を液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に入射させる。すなわち、フレネルレンズ３２は、変換した平行光線を投射し、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に平行光線を入射させる。したがって、液晶表示デバイス３３の入射側の端面には、光の強度分布の均一な直線偏光である平行光線が入射される。
【００９３】
このようにして、表示装置は、投射部３１において投射した光を、反射ミラー１４１において反射させ、フレネルレンズ３２に入射させる。そして、フレネルレンズ３２において、入射した光を視準させることにより、平行光線に変換する。さらに、フレネルレンズ３２において、変換した平行光線を液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に入射させる。
【００９４】
表示装置は、投射部３１において投射した光を、反射ミラー１４１において反射させることによって、表示装置の厚み（奥行き）を薄くすることができる。また、表示装置は、フレネルレンズ３２において、入射した光を視準し、平行光線に変換することで、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に平行光線を入射させることができる。したがって、より多くの光を液晶表示デバイス３３に入射することができ、光の利用効率をより良くすることができる。
【００９５】
さらに、表示装置は、フレネルレンズ３２を介して入射した平行光線を用いて、液晶表示デバイス３３に所定の画像を表示するようにしたので、より良い光の利用効率で、画質の均一な画像を表示することができ、画面の大型化および高輝度化を両立することができる。
【００９６】
以上のように、表示装置は、光損失の少ない光学系を介して、液晶表示デバイスの入射側の端面に対して垂直に平行光線を入射させることで、光の利用効率をより良くすることができる。また、表示装置は、フレネルレンズを介して入射した平行光線を用いて、液晶表示デバイスに所定の画像を表示するようにしたので、より良い光の利用効率で、画質の均一な画像を表示することができ、画面の大型化および高輝度化を両立することができる。
【００９７】
なお、投射部３１が投射した光を反射ミラー１４１で反射させると説明したが、反射ミラー１４１を複数設けるようにしてもよい。また、フレネルレンズ３２と反射ミラー１４１との間の位置であって、フレネルレンズ３２に近接する位置に回析光学素子を配置するようにしてもよい。
【００９８】
また、光を投射する投射部３１は、図４を参照して説明した構成に限らず、図７に示す構成とすることも可能である。
【００９９】
図７において、矢印は、光の光路を表す。また、Ｗ２０１乃至Ｗ２０３のそれぞれは、LED２０１−１乃至LED２０１−３のそれぞれが発光した光の光路を表す。
【０１００】
投射部１６１は、偏光光線生成部１８１および投射レンズ１８２を含むように構成される。
【０１０１】
投射部１６１は、偏光光線生成部１８１において発光させた光を投射レンズ１８２に入射させる。投射レンズ１８２は、偏光光線生成部１８１が発光した光を発散し、フレネルレンズ３２または回析光学素子１２１に投射する。
【０１０２】
偏光光線生成部１８１は、LED２０１−１乃至LED２０１−３、ダイクロイックプリズム２０２、ライトパイプ２０３、偏光変換素子２０４、およびフィールドレンズ２０５を含むように構成される。
【０１０３】
LED２０１−１は、赤色の光を発光し、発光した赤色の光をダイクロイックプリズム２０２に入射させる。
【０１０４】
LED２０１−２は、緑色の光を発光し、発光した緑色の光をダイクロイックプリズム２０２に入射させる。
【０１０５】
LED２０１−３は、青色の光を発光し、発光した青色の光をダイクロイックプリズム２０２に入射させる。以下、LED２０１−１乃至LED２０１−３のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単にLED２０１と称する。
【０１０６】
ダイクロイックプリズム２０２は、LED２０１から入射した光を混合し、白色の光を生成する。ダイクロイックプリズム２０２は、生成した白色の光をライトパイプ２０３に入射させる。ダイクロイックプリズム２０２は、互いに直行する反射面２２１−１および反射面２２１−２を有している。
【０１０７】
ダイクロイックプリズム２０２の反射面２２１−１は、赤色の光を全反射し、青色の光および緑色の光を透過させる。また、ダイクロイックプリズム２０２の反射面２２１−２は、青色の光を全反射し、赤色の光および緑色の光を透過させる。
【０１０８】
すなわち、ダイクロイックプリズム２０２の反射面２２１−１は、LED２０１−１が発光した赤色の光を全反射し、全反射した赤色の光をライトパイプ２０３に入射させる。したがって、例えば、LED２０１−１において発光させた赤色の光は、矢印Ｗ２０１で示す光路を通り、ライトパイプ２０３に入射する。
【０１０９】
また、ダイクロイックプリズム２０２の反射面２２１−１および反射面２２１−２は、LED２０１−２が発光した緑色の光を透過させ、透過させた緑色の光をライトパイプ２０３に入射させる。したがって、例えば、LED２０１−２において発光させた緑色の光は、矢印Ｗ２０２で示す光路を通り、ライトパイプ２０３に入射する。
【０１１０】
さらに、ダイクロイックプリズム２０２の反射面２２１−２は、LED２０１−３が発光した青色の光を全反射し、全反射した青色の光をライトパイプ２０３に入射させる。したがって、例えば、LED２０１−３において発光させた青色の光は、矢印Ｗ２０３で示す光路を通り、ライトパイプ２０３に入射する。
【０１１１】
このように、ダイクロイックプリズム２０２は、LED２０１−１乃至LED２０１−３のそれぞれが発光した光を混合することによって、白色の光を生成する。このとき、例えば、ダイクロイックプリズム２０２は、生成した白色の光が、ライトパイプ２０３の側面において、全反射する入射角度で白色の光をライトパイプ２０３の入射側の端面に入射させる。
【０１１２】
ライトパイプ２０３は、ダイクロイックプリズム２０２から入射した光の強度分布を、光の進行方向に直交する面において均一にし、強度分布を均一にした光を偏光変換素子２０４に入射させる。
【０１１３】
ライトパイプ２０３は、例えば、直方体状の透明なロッドレンズである。ライトパイプ２０３は、例えば、入射側の端面が、ダイクロイックプリズム２０２の出射側の端面と同一の形状であり、出射側の端面が、偏光変換素子２０４の入射側の端面と同一の形状となっている。ライトパイプ２０３は、入射側の端面から入射した光を側面において全反射させることによって、入射した光の強度分布を均一にする。そして、ライトパイプ２０３は、強度分布を均一にした光を出射側の端面から出射し、偏光変換素子２０４に入射させる。この場合、ライトパイプ２０３は、出射側の端面から、出射側の端面における出射光の強度分布が均一な光を出射する。換言すれば、ライトパイプ２０３は、ダイクロイックプリズム２０２から入射した光束を、側面において全反射させることにより複数の光束に分割し、光束を分割することによって生じた、複数の光源像からの光束を偏光変換素子２０４に入射させる。
【０１１４】
偏光変換素子２０４は、入射した光の偏光方向を、液晶表示デバイス３３に含まれる、入射側の偏光フィルタの偏光方向と同一の方向に変換し、直線偏光の光を生成する。偏光変換素子２０４は、生成した直線偏光の光をフィールドレンズ２０５に入射させる。例えば、偏光変換素子２０４は、偏光ビームスプリッタおよび１／２波長板から構成される。例えば、偏光ビームスプリッタは、Ｐ偏光の光を透過させ、フィールドレンズ２０５に入射させる。また、偏光ビームスプリッタは、Ｓ偏光の光を反射させ、１／２波長板に入射させる。１／２波長板は、入射したＳ偏光の光をＰ偏光の光に変換し、変換したＰ偏光の光をフィールドレンズ２０５に入射させる。
【０１１５】
フィールドレンズ２０５は、偏光変換素子２０４から入射した光を集光し、光の強度が減少しないように、集光した光を投射レンズ１８２に入射させる。なお、フィールドレンズ２０５は、１枚のレンズに限らず、複数のレンズによって構成される光学系とすることも可能である。
【０１１６】
投射レンズ１８２は、フィールドレンズ２０５から入射した光を発散させ、発散させた光をフレネルレンズ３２または回析光学素子１２１に入射させる。
【０１１７】
このようにして、投射部１６１は、発光した光の偏光方向を変換し、液晶表示デバイス３３に含まれる、入射側の偏光フィルタの偏光方向と同一の偏光方向の直線偏光の光を生成する。そして、投射部１６１は、生成した直線偏光の光の強度分布を均一にし、フレネルレンズ３２または回析光学素子１２１に入射させる。
【０１１８】
このように、投射部１６１は、光損失の少ない光学系を介して、発光した光をフレネルレンズ３２または回析光学素子１２１に入射させることで、光の利用効率をより良くすることができる。また、投射部１６１は、発光した光を偏光変換素子２０４において、光の偏光方向を液晶表示デバイス３３に含まれる、入射側の偏光フィルタの偏光方向と同一の方向に変換することによって、液晶表示デバイス３３内により多くの光を入射させることができる。
【０１１９】
なお、光の３原色の赤、緑、青のそれぞれの光を発光する光源として、LED２０１−１乃至LED２０１−３のそれぞれに限らず、レーザダイオードなどを用いるようにしてもよい。
【０１２０】
次に、本発明を適用した第４の実施の形態について説明する。
【０１２１】
図８は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。なお、図中、図２における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、以下では、その説明は適宜省略する。
【０１２２】
表示装置は、フレネルレンズ３２、液晶表示デバイス３３、および投射部２４１−１乃至投射部２４１−３を含むように構成される。なお、図中、矢印は、光の光路を表している。
【０１２３】
投射部２４１−１乃至投射部２４１−３のそれぞれは、光の強度分布が均一な直線偏光の光をフレネルレンズ３２に投射する。投射部２４１−１乃至投射部２４１−３のそれぞれは、光の３原色の赤、緑、および青のそれぞれの光を発光するLEDを光源として内蔵しており、内蔵している光源が発光した光を、所定の光学系を介して投射することにより、光の強度分布の均一な直線偏光の光をフレネルレンズ３２に投射する。
【０１２４】
したがって、例えば、投射部２４１−１は、赤色の光を発光するLEDを光源として内蔵しており、内蔵している光源が発光した光を所定の光学系を介して投射することにより、光の強度分布の均一な直線偏光の光をフレネルレンズ３２に投射する。また、投射部２４１−２は、緑色の光を発光するLEDを光源として内蔵しており、内蔵している光源が発光した光を所定の光学系を介して投射することにより、光の強度分布の均一な直線偏光の光をフレネルレンズ３２に投射する。さらに、投射部２４１−３は、青色の光を発光するLEDを光源として内蔵しており、内蔵している光源が発光した光を所定の光学系を介して投射することにより、光の強度分布の均一な直線偏光の光をフレネルレンズ３２に投射する。
【０１２５】
なお、投射部２４１−１乃至投射部２４１−３のそれぞれが内蔵している光源は、LEDに限らず、光の３原色の赤、緑、および青のそれぞれの光を発光するレーザダイオードとすることも可能である。
【０１２６】
以下、投射部２４１−１乃至投射部２４１−３のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に投射部２４１と称する。
【０１２７】
フレネルレンズ３２は、液晶表示デバイス３３に近接した位置に配置されており、投射部２４１が投射した光を視準することによって、平行光線に変換し、変換した平行光線を液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に入射させる。すなわち、フレネルレンズ３２は、変換した平行光線を投射し、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に平行光線を入射させる。したがって、液晶表示デバイス３３の入射側の端面には、光の強度分布の均一な直線偏光である平行光線が入射される。
【０１２８】
このようにして、表示装置は、投射部２４１において投射した光を、フレネルレンズ３２において視準することによって、平行光線に変換する。そして、表示装置は、フレネルレンズ３２において変換した平行光線を、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に入射させる。
【０１２９】
表示装置は、投射部２４１において投射された光をフレネルレンズ３２で視準し、平行光線に変換することで、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に平行光線を入射させることができる。したがって、より多くの光を液晶表示デバイス３３に入射させることができ、光の利用効率をより良くすることができる。
【０１３０】
また、表示装置は、フレネルレンズ３２を介して入射した平行光線を用いて、液晶表示デバイス３３に所定の画像を表示するようにしたので、より良い光の利用効率で、画質の均一な画像を表示することができ、画面の大型化および高輝度化を両立することができる。
【０１３１】
なお、投射部２４１−１乃至投射部２４１−３のそれぞれは、光源として白色の光を発光するLEDまたはレーザダイオードを内蔵するようにしてもよい。
【０１３２】
以上のように、表示装置は、光損失の少ない光学系を介して、液晶表示デバイスの入射側の端面に対して垂直に平行光線を入射させることで、光の利用効率をより良くすることができる。また、表示装置は、投射する光の偏光方向を、液晶表示デバイスに含まれる、入射側の偏光フィルタの偏光方向と同一の方向に変換することで、光の利用効率をより良くすることができる。
【０１３３】
さらに、表示装置は、フレネルレンズを介して入射した平行光線を用いて、液晶表示デバイスに所定の画像を表示するようにしたので、より良い光の利用効率で、画質の均一な画像を表示することができ、画面の大型化および高輝度化を両立することができる。
【０１３４】
次に、本発明を適用した第５の実施の形態について説明する。
【０１３５】
図９は、本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。なお、図中、図２における場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、繰り返しになるので、以下では、その説明は適宜省略する。
【０１３６】
表示装置は、フレネルレンズ３２、液晶表示デバイス３３、偏光光線生成部２６１−１乃至偏光光線生成部２６１―３、および投射レンズ２６２を含むように構成される。なお、図中、矢印は、光の光路を表している。
【０１３７】
偏光光線生成部２６１−１乃至偏光光線生成部２６１―３のそれぞれは、光の強度分布が均一な直線偏光の光を投射レンズ２６２に投射する。例えば、偏光光線生成部２６１−１乃至偏光光線生成部２６１―３のそれぞれは、光の３原色の赤、緑、および青のそれぞれの光を発光するLEDを光源として内蔵しており、内蔵している光源が発光した光を、所定の光学系を介して出射することにより、光の強度分布の均一な直線偏光の光を投射レンズ２６２に出射する。
【０１３８】
したがって、例えば、偏光光線生成部２６１−１は、赤色の光を発光するLEDを光源として内蔵しており、内蔵している光源が発光した光を所定の光学系を介して投射することにより、光の強度分布の均一な直線偏光の光を投射レンズ２６２に投射する。また、偏光光線生成部２６１−２は、緑色の光を発光するLEDを光源として内蔵しており、内蔵している光源が発光した光を所定の光学系を介して投射することにより、光の強度分布の均一な直線偏光の光を投射レンズ２６２に投射する。さらに、偏光光線生成部２６１−３は、青色の光を発光するLEDを光源として内蔵しており、内蔵している光源が発光した光を所定の光学系を介して投射することにより、光の強度分布の均一な直線偏光の光を投射レンズ２６２に投射する。
【０１３９】
なお、偏光光線生成部２６１−１乃至偏光光線生成部２６１−３のそれぞれが内蔵している光源は、LEDに限らず、光の３原色の赤、緑、および青のそれぞれの光を発光するレーザダイオードとすることも可能である。
【０１４０】
以下、偏光光線生成部２６１−１乃至偏光光線生成部２６１―３のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に偏光光線生成部２６１と称する。
【０１４１】
投射レンズ２６２は、偏光光線生成部２６１から入射した光を発散させ、発散させた光をフレネルレンズ３２に投射し、光を入射させる。
【０１４２】
フレネルレンズ３２は、液晶表示デバイス３３に近接した位置に配置されており、投射レンズ２６２が投射した光を視準することによって、平行光線に変換し、変換した平行光線を液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に入射させる。すなわち、フレネルレンズ３２は、変換した平行光線を投射し、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に平行光線を入射させる。したがって、液晶表示デバイス３３の入射側の端面には、光の強度分布の均一な直線偏光である平行光線が入射される。
【０１４３】
このようにして、表示装置は、投射レンズ２６２において投射された光を、フレネルレンズ３２において視準することにより、平行光線に変換する。そして、表示装置は、フレネルレンズ３２において変換した平行光線を、液晶表示デバイス３３の端面に対して垂直に入射させる。
【０１４４】
表示装置は、投射レンズ２６２において投射された光をフレネルレンズ３２で視準し、平行光線に変換することで、液晶表示デバイス３３の入射側の端面に対して垂直に平行光線を入射させることができる。したがって、より多くの光を液晶表示デバイス３３に入射させることができ、光の利用効率をより良くすることができる。また、複数の偏光光線生成部２６１に対して、１つの投射レンズ２６２を設けることで、光学部品の数を削減することができ、より低コストな表示装置を提供することができる。
【０１４５】
さらに、表示装置は、フレネルレンズ３２を介して入射した平行光線を用いて、液晶表示デバイス３３に所定の画像を表示するようにしたので、より良い光の利用効率で、画質の均一な画像を表示することができ、画面の大型化および高輝度化を両立することができる。
【０１４６】
なお、偏光光線生成部２６１−１乃至偏光光線生成部２６１―３のそれぞれが光の３原色以外の色の光を出射するようにしてもよい。
【０１４７】
以上のように、表示装置は、光損失の少ない光学系を介して、液晶表示デバイスの入射側の端面に対して垂直に平行光線を入射させることで、光の利用効率をより良くすることができる。また、表示装置は、フレネルレンズを介して入射した平行光線を用いて、液晶表示デバイスに所定の画像を表示するようにしたので、より良い光の利用効率で、画質の均一な画像を表示することができ、画面の大型化および高輝度化を両立することができる。
【０１４８】
なお、本発明を適用した表示装置の光の利用効率と、従来の直視型のプロジェクタの光の利用効率とを比較した場合、光源において発光した光の強度を１００％とすると、従来の直視型のプロジェクタにおいては、液晶表示デバイスに入射され、バックライトとして利用される光が６０％程度であるのに対し、本発明を適用した表示装置においては、８０％以上の光をバックライトとして利用することが可能である。
【０１４９】
また、光源において発光した光のうち、偏光方向が、液晶表示デバイスに含まれ、液晶表示デバイスの入射側に配置される偏光フィルタの偏光方向と同一の方向の光の強度を１００％とした場合、従来の直視型のプロジェクタにおいては、液晶表示デバイスに入射され、バックライトとして利用される光が１５０％程度であるのに対し、本発明を適用した表示装置においては、１７０％以上の光をバックライトとして利用することが可能である。
【０１５０】
したがって、本発明によれば、より光の利用効率のよい表示装置の提供が期待できる。
【０１５１】
本発明によれば、発光した光を液晶表示デバイスに入射するようにしたので、表示装置に画像を表示させることができる。また、本発明によれば、光の強度分布が均一な、直線偏光光線である平行光線を、フレネルレンズを介して液晶表示デバイスに入射するようにしたので、より光の利用効率のよい表示装置を提供することができる。
【０１５２】
さらに、本発明によれば、フレネルレンズを介して入射した平行光線を用いて、液晶表示デバイスに所定の画像を表示するようにしたので、より良い光の利用効率で、画質の均一な画像を表示することができ、画面の大型化および高輝度化を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】従来の液晶テレビジョン受像機の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【図３】フレネルレンズを説明する図である。
【図４】投射部のより詳細な構成を示す図である。
【図５】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【図６】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【図７】投射部のより詳細な構成を示す図である。
【図８】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【図９】本発明に係る表示装置の構成の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１５４】
３１  投射部，  ３２  フレネルレンズ，  ３３  液晶表示デバイス，  ７１  偏光光線生成部，  ７２  投射レンズ，  ９１  光源，  ９３  偏光変換素子，  ９４  ライトパイプ，  １２１  回析光学素子，  １４１  反射ミラー，  １６１  投射部，  １８１  偏光光線生成部，  １８２  投射レンズ，  ２０１，２０１−１乃至２０１−３  LED，  ２０２  ダイクロイックプリズム，  ２０３  ライトパイプ，  ２０４  偏光変換素子，  ２２１−１，２２１−２  反射面  ２４１，２４１−１乃至２４１−３  投射部，  ２６１，２６１−１乃至２６１−３  偏光光線生成部，  ２６２  投射レンズ
【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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