(57)【要約】【課題】高コントラスト、かつ、高精細の高品位な映像表示を行う反射型の液晶表示デバイスの表示面を照明する照明装置の小型化、軽量化、製造コストの低廉化を図り、表示装置の小型化、軽量化、製造コストの低廉化を可能とする。【解決手段】反射型液晶表示デバイス２の表示面３の側方位置に配置され直線偏光の照明光を出射する光源部５と、表示面３の前方に表示面３より離間して配置され光源部５から出射された照明光を反射して照明光を表示面３に対して略垂直に入射させる複数の反射部材６とを備える。複数の反射部材６は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３の一部の領域の前方に配置されており、表示面３に入射され表示面３により反射された照明光の少なくとも一部は、表示面３の前方側に出射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型液晶表示デバイスの照明に用いる照明装置であって、
前記反射型液晶表示デバイスの表示面の側方位置に配置され、直線偏光の照明光を前記表示面に略平行な方向に出射する光源部と、
前記反射型液晶表示デバイスの表示面の前方に、この表示面より離間して配置され、前記光源部から出射された照明光を反射して、この照明光を前記表示面に対して略垂直に入射させる複数の反射部材と
を備え、
前記複数の反射部材は、前記反射型液晶表示デバイスの表示面の一部の領域の前方に配置されており、
前記表示面に入射されこの表示面により反射された照明光の少なくとも一部は、該表示面の前方側に出射される
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記複数の反射部材は、前記反射型液晶表示デバイスの表示面の１／２以下の領域の前方に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記複数の反射部材は、前記反射部材のピッチと前記反射部材の反射光が透過できない部分の幅との比が０．０７以下であることを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数の反射部材は、前記反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の内部に配置されている
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の照明装置。
【請求項５】
前記複数の反射部材は、前記反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の前面部に形成された溝部、または、凹部の側壁面である
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数の反射部材は、前記反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の後面部上に配置されている
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の照明装置。
【請求項７】
前記複数の反射部材は、前記反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の後面部に形成された突条部、または、凸部の側壁面である
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の照明装置。
【請求項８】
前記反射部材の周囲部に、光吸収部材が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の照明装置と、
前記照明装置により照明される反射型液晶表示デバイスと、
前記反射型液晶表示デバイスにより反射された照明光が入射され、前記反射型液晶表示デバイスの表示面の実像、または、虚像を結像させる結像光学系と
を備え、
前記結像光学系は、前記反射型液晶表示デバイスの表示面を焦点深度内に収めたときに、前記複数の反射部材が焦点深度から外れるようになっている
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型液晶表示デバイスを照明する照明装置と、この照明装置及び反射型液晶表示デバイスを用いて構成されるプロジェクタ、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）、または、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などの表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、映像を表示するための種々の表示装置が提案されているが、近年においては、表示装置における表示画面の大型化への要望が高まっている。表示画面の大型化は、特に、屋外における公衆向け表示（いわゆるパブリックビュー）や、管制業務用表示、または、ハイビジョン等の高精細映像の表示を行う表示装置において要望が高い。そして、大画面の映像表示が行える表示装置として、投射型の表示装置（プロジェクタ）が提案されている。
【０００３】
投射型の表示装置としては、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、透過型の液晶表示デバイス（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）を用いた透過方式のものと、反射型の液晶表示デバイスを用いた反射方式のものとが提案されている。これらいずれの方式の表示装置ともに、液晶表示デバイスを用いて構成され、この液晶表示デバイスを照明光により照明し、この照明光を液晶表示デバイスにより映像信号に対応させて画素単位で変調し、この液晶表示デバイスを経た照明光を結像させて、表示映像を得るようにしている。
【０００４】
図１３は、反射型の液晶表示デバイスを用いた従来の表示装置の構成を示す側面図である。
【０００５】
反射型の液晶表示デバイスを用いた従来の表示装置は、図１３に示すように、照明光Ｌを発生する光源１０１を有している。光源１０１から発せられた照明光Ｌは、偏光ビームスプリッタ１０２の反射面によって反射されて、反射型の液晶表示デバイス１０３に入射される。この液晶表示デバイス１０３は、内部に液晶が封入されて構成され、入射された照明光Ｌを映像信号に応じて偏光変調して反射する。液晶表示デバイス１０３により変調されて反射された照明光Ｌは、偏光ビームスプリッタ１０２に戻り、反射面を透過し、投射レンズ１０４に入射される。投射レンズ１０４は、照明光Ｌをスクリーン１０５上に投射し結像させることにより、このスクリーン１０５上に映像を表示する。
【０００６】
液晶表示デバイス１０３は、駆動基板１０６と透明な対向電極１０７との間に液晶ＬＣを封入して構成されている。駆動基板１０６の表面には、複数の反射型の画素電極（反射電極）１０８がマトリックス状に形成されている。この液晶表示デバイス１０３においては、各画素電極１０８が所定の画素間幅だけ離間されて縦横方向へマトリックス状に配列されていることにより、複数の画素がマトリックス状に縦横方向に配列されていることになる。
【０００７】
図１４は、液晶表示デバイスにおける１つの画素を示す等価回路図である。
【０００８】
液晶表示デバイス１０３における１つの画素は、図１４の等価回路図に示すように、例えば、ＭＯＳトランジスタよりなるスイッチングトランジスタＴｒと、このスイッチングトランジスタＴｒのドレインＤに接続される保持容量Ｃとを有し、ドレインＤが画素電極１０８にも接続されて構成されている。また、スイッチングトランジスタＴｒは、ソースＳが映像信号が伝送される信号線１０９に接続され、ゲートＧがゲート線１１０に接続されている。
【０００９】
この液晶表示デバイス１０３においては、信号線１０９に映像信号を印加した状態で、ゲート線１１０によりゲートＧをオンしてこの画素を周期的に選択することにより、映像信号が保持容量Ｃに蓄積される。すると、ゲートＧをオフしても、所定時間に亘って保持容量Ｃに蓄積された電荷が画素電極１０８に供給され、この画素の液晶ＬＣが駆動されることになる。
【００１０】
図１５は、液晶表示デバイスの要部の構成を示す拡大断面図である。
【００１１】
前述したように、液晶表示デバイス４は、図１５に示すように、駆動基板１０６と、対向電極１０７と、これらの間に封入された液晶ＬＣとを有して構成されている。駆動基板１０６は、例えばＰ型シリコン基板よりなる半導体基板１１１を有しており、この表面上にソースＳ、ドレインＤ及びゲートＧよりなるスイッチングトランジスタＴｒが形成されている。このトランジスタＴｒに隣接して保持容量Ｃが形成され、これらトランジスタＴｒ及び保持容量Ｃにより、画素電極１０８を駆動する駆動回路が構成されている。
【００１２】
駆動基板１０６の上層部にマトリックス状に配置された複数の画素電極１０８は、隣り合う画素電極１０８同士間に僅かな隙間１１２が形成されていることにより、互いに絶縁状態となっている。この隙間１１２の幅は、画素間幅となる。
【００１３】
そして、画素電極１０８と半導体基板１１１との間には、例えばＳｉＯ２よりなる絶縁層１１３を介して配線も兼ねる遮光層１１４が設けられている。この遮光層１１４は、隙間１１２を介して半導体基板１１１側へ入ってくる侵入光をできるだけ遮断するようになっている。この遮光層１１４は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金により形成される。
【００１４】
また、遮光層１１４と半導体基板１１１との間には、例えばＳｉＯ２よりなる絶縁層１１５を介して配線層１１６が形成されている。この配線層１１６は、複数に分割されており、一部は信号線としてスイッチングトランジスタＴｒのソースＳに接続され、他の一部はドレインＤと保持容量Ｃとを接続するとともに、遮光層１１４を介して画素電極１０８へも接続されている。そして、画素電極１０８の上面には、配向膜１１７が形成されている。
【００１５】
一方、対向電極１０７は、例えば、透明なガラス板よりなる透明基板１１８の下面に形成されており、この対向電極１０７の下面にも、配向膜１１９が形成されている。そして、駆動基板１０６と対向電極１０７付きの透明基板１１８との間に図示しないスペーサを介して、液晶ＬＣが封入されることにより、液晶表示デバイス１０３が構成される。
【００１６】
このような反射型の液晶表示デバイス１０３は、スイッチングトランジスタＴｒ及び保持容量Ｃからなる駆動回路を画素電極１０８の下方（裏側）に形成することができるため、透過式の液晶表示デバイスと比較して、開口率を大きくとることができるという効果がある。開口率とは、光変調に係わる画素領域が表示領域全面に対して占める割合である。なお、この効果は、画素の大きさが小さくなるほど、顕著になる。したがって、反射型の液晶表示デバイス１０３は、透過型の液晶表示デバイスに比較して、より小さい面積で高解像度の映像表示が可能となるという利点がある。このような反射型の液晶表示デバイス１０３は、投射型の表示装置（プロジェクタ）やヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などに用いた場合に、極めて高精細な映像を表示することができる。
【００１７】
ところで、特許文献３及び特許文献４に記載されているように、携帯電話などに用いるいわゆる直視型の表示装置においては、反射型の液晶表示デバイスが使用されている場合がある。この表示装置においては、外光だけでは表示が見え難いときの補助光として、光源を備えた照明装置（フロントライトシステム）が使用されている。
【００１８】
この照明装置は、光源からの照明光を導光板により導入し、例えば、Ｖ溝やドット形状をした反射部により照明光を反射させて液晶表示デバイスの方向に偏向させ、液晶表示デバイスを照明するようになっている。
【００１９】
ただし、このような表示装置は、文字や図形などの情報表示を目的としたものであり、結像光学系を介さずに液晶表示デバイスを直接肉眼で観察するように構成されている。また、このような表示装置においては、表示映像のコントラスト比が、実使用時で数１０：１と小さく、使用している液晶表示デバイスの画素の大きさが数１００ミクロンから１ミリメートルと大きいものであり、本発明において想定されている高精細、かつ、高コントラストの高品位映像の表示を行うことはできない。
【特許文献１】特開２０００−１９３９９４公報
【特許文献２】特開２００３−１８５９７２公報
【特許文献３】特許第３３９４４６０号公報
【特許文献４】特開平１１−２０２７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
前述のような表示装置（プロジェクタやＨＭＤ）に用いる反射型の液晶表示デバイスは、いわゆるマイクロデバイスと称され、画素の大きさが１０マイクロメートル前後と極めて小さい。また、このような液晶表示デバイスは、映画鑑賞などに使用目的に堪えうるため、表示映像のコントラスト比は、実使用時において数１００：１乃至数１０００：１と極めて高いものとなっている。
【００２１】
ところで、前述の表示装置の光学系においては、液晶表示デバイスへの入射光と反射光とが同一の光路上を通るため、偏光ビームスプリッタによって光路を分ける必要がある。偏光ビームスプリッタは、４５°に傾斜された反射面を有して、立方体形状に構成されたものであるので、液晶表示デバイスと投射レンズとの間において、大きな体積を占有することになり、また、その重量も大きい。
【００２２】
そのため、このような表示装置においては、装置構成の小型化、軽量化が困難であり、また、液晶表示デバイスと投射レンズとの間の距離を偏光ビームスプリッタの大きさ分だけ離す必要があるため、投射レンズが高価なものになってしまうという問題がある。また、偏光ビームスプリッタは、これ自体が光学部品として高価なものであり、表示装置のコストアップの大きな要因となっている。
【００２３】
また、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）や電子ビューファインダ（ＥＶＦ）など、ルーペで拡大して見る構成、すなわち、結像レンズにより虚像を形成して映像表示を行う構成の表示装置においても、偏光ビームスプリッタを用いることが、装置構成の小型化の阻害要因及びコストアップの要因となっている。
【００２４】
なお、前述したように、導光板を用いた照明装置（フロントライトシステム）が提案されているが、このような照明装置を画素が極めて小さい液晶表示デバイスに適用して表示装置を構成すると、導光板の反射部が妨害になり、正常な映像表示を行うことができない。
【００２５】
また、このような照明装置においては、照明光が導光板内において繰り返し反射されることにより、偏光状態が変化してしまうので、高コントラスト比の映像表示を行う表示装置を構成することができない。
【００２６】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、高コントラスト、かつ、高精細の高品位な映像表示を行う反射型の液晶表示デバイスの表示面を照明する照明装置であって、装置構成の小型化、軽量化が可能となされ、また、製造コストの低廉化が可能となされた照明装置を提供することを目的とする。
【００２７】
また、本発明は、前述の照明装置を備えることにより、高コントラスト、かつ、高精細の高品位な映像表示を行うことができるとともに、装置構成の小型化、軽量化が可能となされ、また、製造コストの低廉化が可能となされた表示装置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】
【００２８】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００２９】
〔構成１〕
本発明に係る照明装置は、反射型液晶表示デバイスの照明に用いる照明装置であって、反射型液晶表示デバイスの表示面の側方位置に配置され直線偏光の照明光を表示面に略平行な方向に出射する光源部と、反射型液晶表示デバイスの表示面の前方に表示面より離間して配置され光源部から出射された照明光を反射して照明光を表示面に対して略垂直に入射させる複数の反射部材とを備え、複数の反射部材は、反射型液晶表示デバイスの表示面の一部の領域の前方に配置されており、表示面に入射されこの表示面により反射された照明光の少なくとも一部は、表示面の前方側に出射されることを特徴とするものである。
【００３０】
〔構成２〕
本発明に係る照明装置は、構成１を有する照明装置において、複数の反射部材は、反射型液晶表示デバイスの表示面の１／２以下の領域の前方に配置されていることを特徴とするものである。
【００３１】
〔構成３〕
本発明に係る照明装置は、構成１、または、構成２を有する照明装置において、複数の反射部材は、反射部材のピッチと反射部材の反射光が透過できない部分の幅との比が０．０７以下であることを特徴とするものである。
【００３２】
〔構成４〕
本発明に係る照明装置は、構成１、または、構成２を有する照明装置において、複数の反射部材は、反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の内部に配置されていることを特徴とするものである。
【００３３】
〔構成５〕
本発明に係る照明装置は、構成１、または、構成２を有する照明装置において、複数の反射部材は、反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の前面部に形成された溝部、または、凹部の側壁面であることを特徴とするものである。
【００３４】
〔構成６〕
本発明に係る照明装置は、構成１、または、構成２を有する照明装置において、複数の反射部材は、反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の後面部上に配置されていることを特徴とするものである。
【００３５】
〔構成７〕
本発明に係る照明装置は、構成１、または、構成２を有する照明装置において、複数の反射部材は、反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の後面部に形成された突条部、または、凸部の側壁面であることを特徴とするものである。
【００３６】
〔構成８〕
本発明に係る照明装置は、構成１乃至構成７のいずれか一を有する照明装置において、反射部材の周囲部に、光吸収部材が設けられていることを特徴とするものである。
【００３７】
〔構成９〕
本発明に係る表示装置は、構成１乃至構成７のいずれか一を有する照明装置と、照明装置により照明される反射型液晶表示デバイスと、反射型液晶表示デバイスにより反射された照明光が入射され反射型液晶表示デバイスの表示面の実像、または、虚像を結像させる結像光学系とを備え、結像光学系は、反射型液晶表示デバイスの表示面を焦点深度内に収めたときに、複数の反射部材が焦点深度から外れるようになっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る照明装置においては、構成１を有することにより、複数の反射部材が反射型液晶表示デバイスの表示面の一部の領域の前方に配置されており、表示面に入射されこの表示面により反射された照明光の少なくとも一部は、表示面の前方側に出射されるので、反射型液晶表示デバイス及び結像光学系（拡大光学系）と組み合わせることにより、小型化及び軽量化が可能で、高コントラスト、高精細、かつ、高輝度の映像表示が行える表示装置を低コストにて提供することが可能である。
【００３９】
なお、この表示装置は、投射型の表示装置（プロジェクタ）、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、または、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）等、種々の方式のものとして構成することができる。
【００４０】
また、本発明に係る照明装置は、構成２を有することにより、複数の反射部材が反射型液晶表示デバイスの表示面の１／２以下の領域の前方に配置されているので、反射型液晶表示デバイスの表示面に入射されこの表示面により反射された照明光が良好に表示面の前方側に出射され、結像光学系（拡大光学系）と組み合わせることにより、小型化及び軽量化が可能で、高コントラスト、高精細、かつ、高輝度の映像表示が行える表示装置を低コストにて提供することが可能である。
【００４１】
本発明に係る照明装置は、構成３を有することにより、複数の反射部材は、反射部材のピッチと反射部材の反射光が透過できない部分の幅との比が０．０７以下であることで、高コントラスト比の映像においてもゴースト像のないクリアーな表示映像を得ることが可能である。
【００４２】
本発明に係る照明装置は、構成４を有することにより、複数の反射部材が反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の内部に配置されているので、小型化及び軽量化が可能である。
【００４３】
本発明に係る照明装置は、構成５を有することにより、複数の反射部材が反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の前面部に形成された溝部、または、凹部の側壁面であるので、小型化及び軽量化が可能であり、低コストにて構成することが可能である。
【００４４】
本発明に係る照明装置は、構成６を有することにより、複数の反射部材が反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の後面部上に配置されているので、小型化及び軽量化が可能である。
【００４５】
本発明に係る照明装置は、構成７を有することにより、複数の反射部材が反射型液晶表示デバイスの表示面の前方にこの表示面に平行に配置された透明な平行平面板の後面部に形成された突条部、または、凸部の側壁面であるので、小型化及び軽量化が可能であり、低コストにて構成することが可能である。さらに、構成７を有することにより、照明光の光路のほとんどが空気中となるため、複屈折の多少大きな材料を用いて透明な平行平面板を形成しても、コントラスト比の悪化や照明ムラの発生が少なく、したがって、より安価なプラスチック材料の利用が可能になる。
【００４６】
本発明に係る照明装置は、構成８を有することにより、反射部材の周囲部に光吸収部材が設けられているので、反射部材の周辺部における回折光を吸収することができ、高コントラスト、高精細、かつ、高輝度の映像表示が行える表示装置を構成することが可能である。
【００４７】
そして、本発明に係る表示装置は、構成９を有することにより、前述の照明装置を備えるので、小型化、軽量化及び製造コストの低廉化が可能であり、また、結像光学系は、反射型液晶表示デバイスの表示面を焦点深度内に収めたときに、複数の反射部材が焦点深度から外れるようになっているので、照明装置の複数の反射部材に影響されることなく、高コントラスト、高精細、かつ、高輝度の映像表示を行うことが可能である。
【００４８】
すなわち、本発明は、高コントラスト、かつ、高精細の高品位な映像表示を行う反射型の液晶表示デバイスの表示面を照明する照明装置であって、装置構成の小型化、軽量化が可能となされ、また、製造コストの低廉化が可能となされた照明装置を提供することができるものである。
【００４９】
また、本発明は、前述の照明装置を備えることにより、高コントラスト、かつ、高精細の高品位な映像表示を行うことができるとともに、装置構成の小型化、軽量化が可能となされ、また、製造コストの低廉化が可能となされた表示装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００５１】
〔照明装置の第１の実施の形態〕
本発明に係る照明装置は、以下に述べる本発明に係る表示装置において使用される照明装置であって、反射型液晶表示デバイスの表示面を照明するものである。
【００５２】
図１は、本発明に係る第１の実施の形態における照明装置を備えた表示装置の構成を示す断面図である。
【００５３】
本発明に係る表示装置は、図１に示すように、本発明に係る照明装置１と、この照明装置１により照明される反射型液晶表示デバイス２と、反射型液晶表示デバイス２により反射された照明光が入射され反射型液晶表示デバイス２の表示面３の実像、または、虚像を結像させる結像光学系４とを備えて構成される。
【００５４】
この表示装置は、結像光学系４が図示しないスクリーン上に反射型液晶表示デバイス２の表示面３の実像を結像させる場合には、投射型の表示装置（プロジェクタ）となり、結像光学系４が反射型液晶表示デバイス２の表示面３の虚像を結像させる場合には、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）や電子ビューファインダ（ＥＶＦ）等となる。
【００５５】
反射型液晶表示デバイス２は、前述した従来の表示装置において使用されているものと同様のものであり、駆動基板と透明な対向電極との間に液晶を封入して構成されている。駆動基板の表面には、複数の反射型の画素電極（反射電極）がマトリックス状に形成されている。この反射型液晶表示デバイスにおいては、各画素電極が所定の画素間幅だけ離間されて縦横方向へマトリックス状に配列されていることにより、複数の画素がマトリックス状に縦横方向に配列されていることになる。
【００５６】
そして、この表示装置の照明装置１は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３の照明を行うものである。この照明装置１は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３の側方位置に配置された光源部５を有している。この光源部５は、直線偏光の平行光束である照明光を表示面３に出射する。
【００５７】
この光源部５は、光源として、レーザダイオードや、または、ＬＥＤ等を有している。光源としてレーザダイオードを使用する場合には、この光源から出射される照明光は、直線偏光となっている。また、光源としてＬＥＤを使用する場合には、光源から出射された照明光を偏光フィルタ等に通すことにより、直線偏光とする。
【００５８】
そして、この照明装置１は、光源部５から出射された照明光を反射して、この照明光を反射型液晶表示デバイス２の表示面３に対して略垂直に入射させる複数の反射部材６を有している。これら反射部材６は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３の前方に、表示面３より離間されて配置されている。これら反射部材６は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３全体に対しては微小な面積比となる一部の領域の前方に配置されている。なお、反射部材６に反射された照明光は、表示面３に対して完全に垂直に入射するのではなく、微小な所定角度（傾き）を有して入射するようにし、反射型液晶表示デバイス２からの反射光が反射部材６同士の間を透過するようにする。この微小な所定角度は、各反射部材６に反射された照明光が偏光方向を維持し、かつ、後段の結像光学系４にて対応可能な角度（結像光学系４に入射する角度）であることが必要である。
【００５９】
この実施の形態において、複数の反射部材６は、図１に示すように、反射型液晶表示デバイス２の表示面３の前方にこの表示面３に平行に配置された透明な平行平面板７の内部に配置されている。そして、複数の反射部材６は、平行平面板７の前面部（結像光学系４側）に形成された溝部８、または、凹部の側壁面とすることができる。
【００６０】
平行平面板７は、例えば、屈折率ｎが１．７３程度のガラスにより形成することができる。この平行平面板７の前面部（結像光学系４側）には、側壁面が反射部材６となる複数のＶ型の溝部８が所定の間隔で形成されている。光源部５は、これらＶ型の溝部８に向けて、平行平面板７内を透して、ビーム形状を最適として照明光を照射するように配置されている。
【００６１】
図２は、本発明に係る第１の実施の形態における照明装置の要部の構成を示す断面図である。
【００６２】
そして、図２に示すように、例えば、Ｖ型の溝部８のピッチａを５０μｍ、深さｄを５μｍとして、反射部材６となるＶ型の溝部８の側壁面の平行平面板７の表面に対する角度θを４２．１°に設定すれば、照明光の平行平面板７の表面に対する入射角αを５．７°とすることにより、１００％に近い効率で、液晶表示デバイス４の方向に照明光を反射させることができる。すなわち、光源部５から入射した平行光束である照明光は、反射部材６（Ｖ型の溝部８の側壁面）により全反射され、反射型液晶表示デバイス２に向かう。ここで、一つの反射部材６（Ｖ型の溝部８の側壁面）から外れた照明光は、次の隣接する反射部材６（Ｖ型の溝部８の側壁面）により全反射されて、同様に、反射型液晶表示デバイス２に向かう。
【００６３】
このようにして反射型液晶表示デバイス２に入射された照明光は、図１に示すように、反射型液晶表示デバイス２の表示面（液晶層）３において、映像信号に応じて偏光変調されて反射される。そして、複数の反射部材６は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３全体に対しては微小な面積比となる一部の領域の前方に配置されている。すなわち、図２に示すように、複数の反射部材６の表示面３全体の面積に対して占める面積比は、反射部材６の幅ｗのピッチａに対する比率〔ｗ／ａ〕であり、この比率は、十分に小さい。したがって、表示面３に入射されこの表示面３により反射された照明光の大部分は、反射部材６に阻害されることなく、表示面３の前方側に出射されることとなる。
【００６４】
なお、平行平面板７に入射された照明光の一部は、Ｖ型の溝部８が形成されていない領域の平行平面板７の前面部に到達し、ここで一部が反射され、残りは前面側に透過することが考えられる。また、Ｖ型の溝部８のエッジ部分等に入射した照明光の一部は、反射型液晶表示デバイス２とは反対の前面側に出射されるものがある。さらに、Ｖ型の溝部８の側壁面で全反射されない角度で入射した照明光があると、この側壁面を透過して平行平面板７の前面側に出射される可能性がある。このような光は、照明光としては利用できない不要光となる。
【００６５】
このような不要光と、反射型液晶表示デバイス２において変調されずに反射された照明光は、平行平面板７の前方に設置された偏光板９により吸収される。この偏光板９は、光源部５からの照明光と偏光方向が直交する向きの偏光のみを透過させるように設置されている。
【００６６】
反射型液晶表示デバイス２において偏光変調されて反射され、平行平面板７及び偏光板９を透過した照明光は、結像光学系４に入射される。結像光学系４に入射された照明光は、前述したように、実像、または、虚像として結像され、表示映像を形成する。
【００６７】
ところで、この照明装置において、光源部５からの出射光が完全な平行光束でない場合は、広がりを含んだ光束として入射され、各反射部材６によって反射された照明光は、図２に示すように、完全には平行光束ではなく、入射時の広がり角に相当する広がり角を有している。また、Ｖ型の溝部８の形状のゆらぎと、回折作用により広がり角はさらに大きくなる。そして、これら各反射部材６は、反射型液晶表示デバイス２の画素の大きさに対して十分に表示面３から離れているため、各画素は、複数の反射部材６からの照明光により照明されることとなり、照明ムラが改善される。つまり、照明光の広がり角が大きいほうが、照射ムラを小さくすることができる。この照明装置においては、反射部材６の幅ｗを１０μｍ以下にすることによって、反射部材６における回折効果を利用して、照射ムラを小さくする効果が期待できる。この場合、各反射部材６に入射した照明光は、各反射部材６に反射された後において偏光方向が維持される。ただし、照明光の広がり角度は、各反射部材６に反射された後において偏光方向が維持され、かつ、後段の結像光学系４にて対応可能な角度（結像光学系４に入射する角度）であることが必要である。
【００６８】
なお、散乱を利用して照明光の広がり角を大きくしようとすると、偏光方向のランダム性が増加してしまうので、表示映像のコントラスト比が悪化する。したがって、散乱光はできるだけ発生しないようにすることが望ましい。この照明装置においては、散乱作用は利用せず、反射型液晶表示デバイス２の表示面３と各反射部材６との間の距離を十分に離すことにより、照射ムラをより小さくしている。
【００６９】
また、反射型液晶表示デバイス２に入射し液晶層で変調されて反射された照明光が結像光学系４に向かうときに、各反射部材６が光透過の障害になると、黒い線となって表示映像に重なって投影され、表示映像の品質が劣化することになる。
【００７０】
そこで、この表示装置においては、結像光学系４は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３を焦点深度内に収めたときに、複数の反射部材６が焦点深度から外れるようになっている。すなわち、表示面３及び各反射部材６は、十分に離れている。例えば、本実施の形態では、表示面３及び各反射部材６間の間隔は、約５ｍｍとなっている。そして、結像光学系４の焦点面は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３に一致されており、各反射部材６（Ｖ型の溝部８）が焦点深度から外れていることにより、各反射部材６の像（暗線）は、十分にボケて形成される。すなわち、各反射部材６の像は、黒い線ではなく、表示映像の全体に亘って一様に暗く見えるように形成されるので、表示映像の品質を劣化させない。
【００７１】
各反射部材６の像による表示映像の明るさの低下は、各反射部材６の幅ｗ（面積）に比例する。したがって、表示装置の使用目的に応じて、光源部５の照射効率及び照明ムラ（暗線の見えやすさ）のバランス考慮し、反射部材６（Ｖ型の溝部８）のピッチａ、幅ｗ及び表示面３からの距離を決定することが望ましい。この場合、反射部材６の幅ｗを狭くするほど暗線が見え難くなるのは当然であるが、幅ｗを１μｍ以下にすると、回折による照明光の広がり角が大きくなりすぎ、結像光学系４に照射光のすべてを入射させることが困難となる。したがって、反射部材６の幅ｗは、１μｍ乃至１０μｍ程度とすることが好ましい。また、複数の反射部材６は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３の１／２以下の領域の前方に配置されていること、すなわち、複数の反射部材６の投影面積の総計が、表示面３の面積の１／２以下となっていることが好ましい。
【００７２】
さらに、ゴースト像（二重像、多重像）について説明する。
【００７３】
本発明に係る第１の実施の形態における照明装置１は、表示デバイス２から一定の距離に設けている。
【００７４】
このような状態では、反射部材６は表示デバイス２により形成された画像を透過しない障害物となるだけでなく、それが一定間隔で存在すると回折格子の作用でゴースト像として観察される場合があることがわかった。特に、ホームシアター等に用いるハイコントラスト比の映像システムでは表示品質の低下につながる。
【００７５】
図３は、一般的な透過型の回折格子のデューティ比（ピッチと格子（ライン）幅との比）と、０（ゼロ）次光強度および１次回折光強度の関係を計算により求めたものを示すグラフである。
【００７６】
０（ゼロ）次光が画像表示に使われる光であるのに対し、１次回折光がゴースト像の主原因である。画像を鑑賞評価した結果、１次回折光と０（ゼロ）次光の比ＤＲが０．５％以下であれば実用上問題のないことがわかった。したがって、図３に示すグラフから分かるように、上記の比ＤＲが０．５％以下となるデューティ比としては０．０７以下が好ましいことがわかる。
【００７７】
ここで、図４（ａ）に示すような形状のＶ型の溝部８では、反射部材６のある反射面Ｒの部分とその反対側の傾斜面Ｓの部分を含む幅ｗが、回折格子の格子幅（即ち、反射光が透過できない部分の幅）となる。
【００７８】
また、図４（ｂ）に示すような形状のＶ型の溝部８では、反射部材６のある反射面Ｒの部分の幅ｗが、回折格子の格子幅（即ち、反射光が透過できない部分の幅）となる。
【００７９】
また、反射部材６のピッチａは等間隔である必要はなく、揺らぎがある場合は平均値を考えれば良い。
【００８０】
図５は、本発明に係る第１の実施の形態における照明装置の要部の構成の他の例を示す断面図である。
【００８１】
平行平面板７をなす材料は、全反射角度を小さくできるように、高屈折材料とすることが好ましい。例えば、石英ガラスのような屈折率の小さい材料により平行平面板７を形成した場合には、照明光の入射角度によっては、反射部材６（Ｖ型の溝部８の側壁部）において全反射が生じない。
【００８２】
このような場合には、図５に示すように、Ｖ型の溝部８内に、側壁部に沿って、アルミニウム合金や銀合金のような反射率の高い金属等からなる反射膜８ａを形成することが好ましい。全反射作用は、部材の表面の変質や異物の付着によっても乱される場合がある。したがって、高屈折率材料を用いた場合でも、反射膜８ａを形成することによって、信頼性を向上させることができる。
【００８３】
図６は、本発明に係る第１の実施の形態における照明装置の要部の構成のさらに他の例を示す断面図である。
【００８４】
また、反射部材６の周囲部には、図６に示すように、光吸収部材（ブラックストライプ）１０を設けることが好ましい。この光吸収部材１０により、反射部材６のエッジ部で発生しやすい散乱光を確実にカットすることができる。光吸収部材１０の幅は、反射部材６（Ｖ型の溝部８）の幅よりわずかに広くすることが好ましい。光吸収部材１０の幅を反射部材６の幅より広くすることにより、反射部材６のエッジ部で発生するわずかな散乱光も確実に抑えることができる。
【００８５】
なお、反射部材６は、前述したようなＶ型の溝部８の側壁部ではなく、平行平面板７内に金属板等の反射板を埋設したものであってもよい。
【００８６】
〔照明装置の第２の実施の形態〕
図７は、本発明に係る第２の実施の形態における照明装置を備えた表示装置の構成を示す断面図である。
【００８７】
そして、本発明に係る照明装置において、複数の反射部材６は、図７に示すように、反射型液晶表示デバイス２の表示面３の前方にこの表示面３に平行に配置された透明な平行平面板７の後面部上（反射型液晶表示デバイス２側）に配置してもよい。
【００８８】
図８は、本発明に係る第２の実施の形態における照明装置の要部となる平行平面板の構成を示す断面図である。
【００８９】
この場合には、複数の反射部材６は、図８に示すように、平行平面板７の後面部上に形成された突条部１２、または、凸部の側壁面とすることができる。これら突条部１２の光源５側の側壁面には、アルミニウム薄膜等からなる反射膜６ａが形成されている。この場合においても、複数の反射部材６は、光源部５から出射された照明光を反射して、この照明光を反射型液晶表示デバイス２の表示面３に対して略垂直に入射させる。
【００９０】
平行平面板７は、例えば、透明なプラスチック等により形成することができる。この平行平面板７の後面部（反射型液晶表示デバイス２側）には、側壁面が反射部材６となる複数の突条部１２が所定の間隔で形成されている。光源部５は、これら突条部１２に向けて、平行平面板７の後面側より、ビーム形状を最適として照明光を照射するように配置されている。
【００９１】
これら反射部材６は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３の前方に、表示面３より離間されて配置されている。これら反射部材６は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３の一部の領域の前方に配置されている。
【００９２】
図９は、本発明に係る第２の実施の形態における照明装置の要部の構成を示す断面図である。
【００９３】
そして、図９に示すように、例えば、突条部１２のピッチａを５０μｍ、高さｄを５μｍとして、反射部材６となる突条部１２の側壁面の平行平面板７の表面に対する角度θを４２．１°に設定すれば、照明光の平行平面板７の表面に対する入射角αを５．７°とすることにより、１００％に近い効率で、液晶表示デバイス４の方向に照明光を反射させることができる。すなわち、光源部５から入射したほぼ平行な照明光は、反射部材６（突条部１２の側壁面）により反射され、反射型液晶表示デバイス２に向かう。ここで、反射部材６（突条部１２の側壁面）から外れた照明光は、次の隣接する反射部材６（突条部１２の側壁面）により反射されて、同様に、反射型液晶表示デバイス２に向かう。
【００９４】
このようにして反射型液晶表示デバイス２に入射された照明光は、図７に示すように、反射型液晶表示デバイス２の表示面（液晶層）３において、映像信号に応じて偏光変調されて反射される。そして、複数の反射部材６は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３の一部の領域の前方に配置されているので、表示面３に入射されこの表示面３により反射された照明光の少なくとも一部は、反射部材６に阻害されることなく、表示面３の前方側に出射されることとなる。
【００９５】
なお、平行平面板７に入射された照明光の一部は、突条部１２が形成されていない領域の平行平面板７の表面に到達し、ここで一部が反射され、残りは平行平面板７を透過して反対側の面から入射角度と同じ大きさの角度で空気中に出射されることが考えられる。また、突条部１２のエッジ部分等に入射した照明光の一部は、反射型液晶表示デバイス２とは反対の表面側に出射されるものがある。このような光は、照明光としては利用できない不要光となる。
【００９６】
このような不要光と、反射型液晶表示デバイス２において変調されなかった照明光は、平行平面板７の前方に設置された偏光板９により吸収される。この偏光板９は、光源部５からの照明光と偏光方向が直交する向きの偏光のみを透過させるように設置されている。
【００９７】
反射型液晶表示デバイス２において偏光変調されて反射され、平行平面板７及び偏光板９を透過した照明光は、結像光学系４に入射される。結像光学系４に入射された照明光は、前述したように、実像、または、虚像として結像され、表示映像を形成する。
【００９８】
ところで、この照明装置において、各反射部材６によって反射された照明光は、図９に示すように、完全には平行光束ではなく、入射時の広がり角に相当する広がり角を有している。また、突条部１２の形状のばらつきと、回折作用により広がり角はさらに大きくなる。そして、これら各反射部材６は、反射型液晶表示デバイス２の画素の大きさに対して十分に表示面３から離れているため、各画素は、複数の反射部材６からの照明光により照明されることとなり、照明ムラが改善される。つまり、照明光の広がり角が大きいほうが、照射ムラを小さくすることができる。この照明装置においては、反射部材６の幅を１０μｍ以下にすることによって、反射部材６における回折効果を利用して、照射ムラを小さくする効果が期待できる。この場合、各反射部材６に入射した照明光は、各反射部材６に反射された後において偏光方向が維持される。
【００９９】
なお、散乱を利用して照明光の広がり角を大きくしようとすると、偏光方向のランダム性が増加してしまうので、表示映像のコントラスト比が悪化する。したがって、散乱光はできるだけ発生しないようにすることが望ましい。この照明装置においては、散乱作用は利用せず、反射型液晶表示デバイス２の表示面３と各反射部材６との間の距離を十分に離すことにより、照射ムラをより小さくしている。
【０１００】
また、反射型液晶表示デバイス２に入射し液晶層で変調されて反射された照明光が結像光学系４に向かうときに、各反射部材６が光透過の障害になると、黒い線となって表示映像に重なって投影され、表示映像の品質が劣化することになる。
【０１０１】
そこで、この表示装置においては、結像光学系４は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３を焦点深度内に収めたときに、複数の反射部材６が焦点深度から外れるようになっている。すなわち、表示面３及び各反射部材６は、十分に離れている。例えば、本実施の形態では、表示面３及び各反射部材６間の間隔は、約５ｍｍとなっている。そして、結像光学系４の焦点面は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３に一致されており、各反射部材６（突条部１２）が焦点深度から外れていることにより、各反射部材６の像（暗線）は、十分にボケて形成される。すなわち、各反射部材６の像は、黒い線ではなく、表示映像の全体に亘って一様に暗く見えるように形成されるので、表示映像の品質を劣化させない。
【０１０２】
各反射部材６の像による表示映像の明るさの低下は、各反射部材６の幅ｗ（面積）に比例する。したがって、表示装置の使用目的に応じて、光源部５の照射効率及び照明ムラ（暗線の見えやすさ）のバランス考慮し、反射部材６（突条部１２）のピッチａ、幅ｗ及び表示面３からの距離を決定することが望ましい。この場合、反射部材６の幅ｗを狭くするほど暗線が見え難くなるのは当然であるが、幅ｗを１μｍ以下にすると、回折による照明光の広がり角が大きくなりすぎ、結像光学系４に照射光のすべてを入射させることが困難となる。したがって、反射部材６の幅ｗは、１μｍ乃至１０μｍ程度とすることが好ましい。また、複数の反射部材６は、反射型液晶表示デバイス２の表示面３の１／２以下の領域の前方に配置されていること、すなわち、複数の反射部材６の投影面積の総計が、表示面３の面積の１／２以下となっていることが好ましい。
【０１０３】
図１０は、本発明に係る第１の実施の形態における照明装置の要部の構成の他の例を示す断面図である。
【０１０４】
また、反射部材６の周囲部には、図１０に示すように、光吸収部材（ブラックストライプ）１０を設けることが好ましい。この光吸収部材１０により、反射部材６のエッジ部で発生しやすい散乱光を確実にカットすることができる。光吸収部材１０の幅は、反射部材６（突条部１２）の幅よりわずかに広くすることが好ましい。光吸収部材１０の幅を反射部材６の幅より広くすることにより、反射部材６のエッジ部で発生するわずかな散乱光も確実に抑えることができる。
【０１０５】
なお、反射部材６は、前述したような突条部１２の側壁部ではなく、平行平面板７の後面部上に金属板等の反射板が接合されたものであってもよい。
【０１０６】
〔プロジェクタの実施の形態〕
図１１は、本発明に係る表示装置を投射型の表示装置（プロジェクタ）として構成した場合の構成を示す側面図である。
【０１０７】
この表示装置をカラー表示を行う投射型の表示装置（プロジェクタ）として構成するには、図１１に示すように、それぞれ３原色の一であるＲ（赤色）の照明光を発する光源部５Ｒ、Ｇ（緑色）の照明光を発する光源部５Ｇ、及びＢ（青色）の照明光を発する光源部５Ｂを有する照明装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを用いて、これら照明装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに対応させて反射型液晶表示デバイス２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを配置する。これら光源部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂとしては、例えば、３原色のレーザアレイを用いることができる。
【０１０８】
各反射型液晶表示デバイス２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを経た各色の照明光は、それぞれ平行平面板７及び偏光板９を経て、クロスダイクロイックプリズム１１に両側面及び後面の３方向から入射され、このクロスダイクロイックプリズム１１において色合成されて、前面から出射される。偏光板９は、レーザアレイから出射された直線偏光の偏光方向に直交する方向の直線偏光を透過させるように配置される。
【０１０９】
クロスダイクロイックプリズム１１から出射された照明光は、結像光学系４である投射レンズに入射される。この投射レンズは、入射された照明光を、図示しないスクリーン上に結像させ、映像表示を行う。
【０１１０】
この表示装置は、装置構成を小型化することが可能であり、かつ、高輝度、高コントラスト、高精細の映像表示を行うことができる。
【０１１１】
〔電子ビューファインダの実施の形態〕
図１２は、本発明に係る表示装置を電子ビューファインダ（ＥＶＦ）として構成した場合の構成を示す側面図である。
【０１１２】
この表示装置をカラー表示を行う電子ビューファインダ（ＥＶＦ）として構成するには、図１２に示すように、３原色（Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色））の照明光を発する光源部５を有する照明装置１を用いて、この照明装置１に対応させて反射型液晶表示デバイス２を配置する。
【０１１３】
このような３原色の照明光を発する光源部５としては、例えば、３原色のＬＥＤが複数個交互に配列されて構成されたＬＥＤアレイを用いることができる。このＬＥＤアレイから出射された照明光は、ビーム整形用レンズを経て、偏光板１２を介して、平行平面板７に入射される。
【０１１４】
反射型液晶表示デバイス２を経た各色の照明光は、平行平面板７及び偏光板９を経て、結像光学系４である拡大レンズに入射される。偏光板９は、照明装置の偏光板１２が透過させる直線偏光の偏光方向に直交する方向の直線偏光を透過させるように配置される。そして、拡大レンズは、入射された照明光をの虚像を形成して、映像表示を行う。
【０１１５】
この表示装置においては、ＬＥＤアレイにおいて３原色を順次的に点滅させることにより、フィールドシーケンシャル（時分割）方式のカラー映像の表示が行える。なお、モノクローム映像を表示する場合には、光源として白色ＬＥＤを用いればよい。
【０１１６】
なお、光源として用いるＬＥＤは、出射する光束が無偏光であり、平行度も良くないため、光利用率は高くない。しかし、電子ビューファインダのように、拡大レンズによる拡大像（虚像）を直接観察する用途であれば、十分な明るさの映像を表示することができる。
【０１１７】
この電子ビューファインダの構成において、光源としてレーザ光源を用いてフィールドシーケンシャル（時分割）動作を行い、結像光学系４として投射レンズを使用すれば、プロジェクタとしても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態における照明装置を備えた表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態における照明装置の要部の構成を示す断面図である。
【図３】一般的な透過型の回折格子のデューティ比とゼロ次光強度および一次回折光強度の関係を表したグラフである。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態における照明装置の要部となるＶ溝の形状とデューティ比に関係する寸法を表した図である。
【図５】本発明に係る第１の実施の形態における照明装置の要部の構成の他の例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る第１の実施の形態における照明装置の要部の構成のさらに他の例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る第２の実施の形態における照明装置を備えた表示装置の構成を示す断面図である。
【図８】本発明に係る第２の実施の形態における照明装置の要部となる平行平面板の構成を示す断面図である。
【図９】本発明に係る第２の実施の形態における照明装置の要部の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施の形態における照明装置の要部の構成の他の例を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る表示装置を投射型の表示装置（プロジェクタ）として構成した場合の構成を示す側面図である。
【図１２】本発明に係る表示装置を電子ビューファインダ（ＥＶＦ）として構成した場合の構成を示す側面図である。
【図１３】反射型の液晶表示デバイスを用いた従来の表示装置の構成を示す側面図である。
【図１４】液晶表示デバイスにおける１つの画素を示す等価回路図である。
【図１５】液晶表示デバイスの要部の構成を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１    照明装置
１Ｒ  （Ｒ用）照明装置
１Ｇ  （Ｇ用）照明装置
１Ｂ  （Ｂ用）照明装置
２    反射型液晶表示デバイス
２Ｒ  （Ｒ用）反射型液晶表示デバイス
２Ｇ  （Ｇ用）反射型液晶表示デバイス
２Ｂ  （Ｂ用）反射型液晶表示デバイス
３    表示面
４    結像光学系
５    光源部
５Ｒ  （Ｒ用）光源部
５Ｇ  （Ｇ用）光源部
５Ｂ  （Ｂ用）光源部
６    反射部材
７    平行平面板
８    溝部
１０  光吸収部材
１２  突条部
【図１】
2007328336.tif 000003
【図２】
2007328336.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007328336.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2007328336.tif 000009
【図８】
2007328336.tif 000010
【図９】
2007328336.tif 000011
【図１０】
2007328336.tif 000012
【図１１】
2007328336.tif 000013
【図１２】
2007328336.tif 000014
【図１３】
2007328336.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2007328336.tif 000017