(57)【要約】表示装置（１）は、光変調パネル（２）と、第１偏光層（５）と、第１  １／４λ層（６）と、半透明反射層（７）と、レンズ（８）と、第２  １／４λ層（１１）と、第２偏光層（１２）とを具える。第１  １／４λ層（６）を、第１偏光層（５）と半透明反射層（７）との間に配置する。第２偏光層（１２）を、反射偏光層とする。本表示装置は、ホログラムを含んでもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光変調パネルと、第１偏光層と、半透明反射層と、第１　１／４λ層と、レンズと、第２　１／４λ層と、第２偏光層とを具える表示装置において、前記第１　１／４λ層を、前記第１偏光層と前記半透明反射層との間に配置し、前記第２偏光層を反射偏光層としたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、前記偏光層及び１／４λ層を平面としたことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表示装置において、ホログラムを前記レンズの前面に配置したことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表示装置において、前記ホログラムを、前記半透明反射層から離れた側において前記レンズ中に統合したことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示装置において、照明装置を、前記光変調パネルと前記第１偏光層との間に配置したことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置において、補償層を、前記光変調パネルと前記照明装置との間に配置したことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の表示装置において、前記レンズを非球面としたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、光変調パネルと、第１偏光層と、半透明反射層と、第１　１／４λ層と、レンズと、第２　１／４λ層と、第２偏光層とを具える表示装置に関する。
【０００２】
このような表示装置は、例えば、ヘッドマウント表示装置、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）及びプロジェクションＴＶにおいて使用される。透過型又は反射型のＬＣＤが、通常、光変調パネルとして使用される。反射型ＬＣＤに関して、前記ＬＣＤは、見られる側と同じ側から照明される。透過型ＬＣＤに関して、前記ＬＣＤは、見られる側と異なった側から照明される。特に、ＨＭＤに関して、前記表示装置をできるだけ薄くし、前記ＨＭＤに比較的小型の形状を与えることができるようにすべきである。
【０００３】
米国特許明細書第５８０１８８５号から既知のこのような表示装置において、前記レンズに、前記光変調パネルと向かい合った側と、前記光変調パネルから離れた側とにおいて、半透明反射層を設ける。さらに、前記第１　１／４λ層を、前記レンズの前記光変調パネルと向かい合った側と、前記レンズの前記光変調パネルから離れた側とにおいて位置する前記半透明反射層の間に配置する。
【０００４】
さらに、米国特許明細書第５８０１８８５号に記載の表示装置には、少なくとも第２レンズが設けられている。
【０００５】
前記光変調パネルから来る、眼において結像すべき光変調ビームは、前記第１半透明反射層を通過し、前記第２半透明反射層によって前記第１半透明反射層に反射され、その後、前記第１半透明反射層によって反射され、最終的に、前記第２半透明反射層を通過する。
【０００６】
前記光ビームが半透明反射層に衝突するときはいつも、前記光ビームの半分が、望ましくない方向に通過又は反射する。前記光変調パネルと眼との間の前記光ビームは、半透明反射層に４回出合うため、前記光変調パネルから来る元の光ビームの（１／２）４＝１／１６の光ビームのみが眼に達する。
【０００７】
本発明の目的は、改善された光出力を有し、比較的簡単な方法において軽い重さと薄い形状を与えることができる表示装置を提供することである。
【０００８】
本発明による表示装置において、この目的は、前記第１　１／４λ層を、前記第１偏光層と前記第２偏光層との間に配置し、前記第２偏光層を反射偏光層とすることにおいて達成される。
【０００９】
前記第２偏光層が反射偏光層であるため、前記光ビームの完全な反射又は完全な通過のいずれかが、この表面において起こる。本発明による表示装置において、前記反射偏光層により、１つの半透明反射層のみが必要である。反射変更層を使用する場合、前記第１　１／４ラムダ層を、前記第１偏光層と前記半透明反射層との間に配置すべきである。
【００１０】
前記光変調パネルから来る光ビームは、前記第１半透明反射層を通過し、前記反射偏光層において反射し、前記半透明反射層において再び反射し、その後、前記第２反射偏光層を通過する。これは、前記光ビームが前記半透明反射層に２回衝突し、その結果、前記光変調パネルから来る元の光ビームの（１／２）２＝１／４が眼に達することができることを意味する。したがって、本発明による表示装置の光出力は、米国特許明細書第５８０１８８５号から既知の表示装置の光出力より４倍よい。
【００１１】
本発明による表示装置の一実施形態は、前記偏光層及び１／４λ層を平面にしたことを特徴とする。
【００１２】
前記偏光層及び１／４λ層に平面形状を与えることにより、本発明による表示装置を、容易に箔から形成することができる。
【００１３】
本発明による表示装置の他の実施形態は、ハログラムを前記レンズの前面に配置したことを特徴とする。
【００１４】
屈折表面において発生した色誤差を、前記ホログラムによって補償することができる。より大きい倍率を、同じ光学的解像度で得ることができる。
【００１５】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明する実施形態の参照と共に明らかであり、説明される。
【００１６】
図１及び図２は、例えば、反射型ＬＣＤを具える光変調パネル２を設けた本発明による表示装置１を示す。光変調パネル２の前に、補償層３と、照明装置４と、第１偏光層５と、第１　１／４λ層６と、半透明反射層７と、レンズ８と、ガラス板１０と、第２　１／４λ層１１と、反射偏光層１２と、ガラス板１３と、ホログラム１４と、第３偏光層１５とが、連続的にある。補償層３を、光変調パネル２の強度差異に使用する。レンズ８は、非球面であり、光変調パネル２と向かい合った第１レンズ表面８１と、光変調パネル２から離れた第２レンズ表面８２とを有する。半透明反射層７を、第１レンズ表面８１において設ける。
【００１７】
ガラス板１０及び１３を使用し、前記箔状１／４λ層と、反射偏光層１２と、ホログラム１４と、偏光層５とを支持する。もちろん、ガラス板１０又は１４の一方のみを使用することもできる。
【００１８】
反射偏光層１２を、例えば、箔製とし、とりわけ、３Ｍによる、「輝度上昇フィルム（ＤＢＥＦ）」の名前で市場で取り引きされている箔製とする。同様の反射偏光層は、米国特許明細書第５９６５２４７号において記載されている。
【００１９】
例えば、フレネルレンズを具えてもよいホログラム１４を使用し、前記屈折表面において生じた色誤差を補償する。
【００２０】
偏光層１５を使用し、反射偏光層１２における周囲光の反射を抑制する。
【００２１】
表示装置１は、上述した構成要素２ないし１５を収容するハウジング１６を具える。ハウジング１６を、光変調パネル２から離れた側において、窓を有する蓋によって閉じる。眼の表面１８を、図１において右手側において示す。
【００２２】
表示装置１の動作を、図１の参照とともに説明する。
【００２３】
照明装置４は、光を光変調パネル２に送る。この光は、光変調パネル２において変調され、その後、眼の表面１８に向かって反射される。このような反射光ビームを、参照符１９によって示す。光ビーム１９は、前記ＬＣＤから来て、したがって、すでに偏光されている。第１　１／４層６の通過時に、前記光ビームは円状にされる。半透明反射層７は、前記光ビームを半分、第１レンズ表面８１における光ビーム１９’として通過させる。光ビーム１９’は、第２　１／４λ層１１を通過し、反射偏光層１２において反射する。反射後、前記光ビームは、第２　１／４λ層１１の通過時に再び円状にされる。この光ビームを、参照符１９”によって示す。光ビーム１９”の、半透明反射層７によって反射される部分１９’’’を利用する。光ビーム１９’’’は、円偏光され、１／４λ層１１の通過時に線形になる。しかしながら、この線形偏光は、ここでは、透過が反射偏光層１２によって起こり、その結果、レンズ８によって拡大された像の光が、光ビーム１９””として眼の表面１８に入射するようなものである。
【００２４】
光変調パネル２の虚像は、眼の表面１８から約３メートルの距離において位置してもよく、非球面レンズ８は、約１６０ないし２２０の拡大率を有してもよい。これは、大きい映画スクリーンの印象を与え、１インチの対角線を有する光変調パネルを使用した場合、７３°の観察角に対応する。
【００２５】
レンズ８を、射出成型によって容易に作ることができる。表示装置１に１個のレンズ８のみを設け、さらに平面構成要素を設けたため、表示装置１の構造及び構成は、比較的簡単であり、比較的高い精度で実現することができる。特に、青色光が照明装置４によって１００％偏光されないため、偏光層５を設ける。
【００２６】
前記反射偏光層を、好適には、広帯域を有し、高コントラストを保証する線形偏光層とする。１／４λ層と異なった種類のリターデーション層を使用する場合、異なった形式の偏光層も可能である。前記ホログラムを、代わりに異なった層において設けてもよい。
【００２７】
代わりに、透過型ＬＣＤを光偏光パネル２として使用することもできる。透過型ＬＣＤを使用する場合、照明装置４を、前記ＬＣＤのレンズ８から離れた側において配置する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表示装置の図式的な側面図である。
【図２】図１に示す表示装置の分解斜視図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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