特許 7049891 反射型液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-30

(45)【発行日】2022-04-07

(54)【発明の名称】反射型液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1335 20060101AFI20220331BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20220331BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1335 520

G02F1/1335 510

G02F1/13357

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018069156

(22)【出願日】2018-03-30

(65)【公開番号】P2019179176

(43)【公開日】2019-10-17

【審査請求日】2020-07-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(72)【発明者】

【氏名】関 克矢

【審査官】磯崎 忠昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２４９３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０８２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００２７６５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

Ｇ０２Ｆ １／１３４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、
反射型液晶表示パネルと、
前記光源から出射された光に含まれる互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光のみを透過させる偏光板と、
前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光を前記反射型液晶表示パネルの画像表示面に向けて反射すると共に、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面から出射された前記一方の直線偏光とは偏光軸が直交する他方の直線偏光を透過させる光透過反射面を有する偏光ビームスプリッターと、
前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面との間に配置された、光の屈折率が空気層の光の屈折率よりも大きい透明部材と、を有し、
前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光が前記透明部材の光入射面から前記透明部材の内部へ入射するように構成された、
反射型液晶表示装置であって、
前記透明部材の表面のうち偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する表面は、第一の面と第二の面とを有し、
前記第一の面と前記第二の面は、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に対して傾斜する平面であり、
前記第二の面は、前記第一の面よりも前記光入射面から遠い側に位置し、
前記第一の面は、前記光入射面から前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に向かって傾斜し、
前記第二の面は、前記第一の面から前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に向かって傾斜し、
前記第二の面が前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に対して傾斜する傾斜角は、前記第一の面が前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に対して傾斜する傾斜角よりも大きい、
ことを特徴とする反射型液晶表示装置。

【請求項2】

前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面は、前記透明部材の前記第一の面と対向する第一の光透過反射面と、前記透明部材の前記第二の面と対向する第二の光透過反射面とを有し、前記第一の光透過反射面と前記第二の光透過反射面は、平面であり、前記第一の光透過反射面は、前記透明部材の前記第一の面と平行であり、前記第二の光透過反射面は、前記透明部材の前記第二の面と平行である、ことを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。

【請求項3】

前記透明部材の前記光入射面から前記透明部材の内部へ入射し、前記透明部材の内面で全反射して前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面のうち有効画像表示領域に入射する前記一方の直線偏光の主光束が前記透明部材の内面で全反射する回数は、前記有効画像表示領域内において等しい、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の反射型液晶表示装置。

【請求項4】

前記透明部材を第一の透明部材として定義した場合において、前記偏光ビームスプリッターを挟んで前記第一の透明部材と対向する位置には、光の屈折率が空気層の光の屈折率よりも大きい第二の透明部材が配置され、前記第二の透明部材の表面のうち前記偏光ビームスプリッターを挟んで前記第一の透明部材と対向する表面は、前記第一の透明部材の前記第一の面と対向する第一の面と、前記第一の透明部材の前記第二の面と対向する第二の面とを有し、前記第二の透明部材の前記第一の面及び前記第二の面は、平面であり、前記第二の透明部材の前記第一の面は、前記第一の透明部材の前記第一の面と平行であり、前記第二の透明部材の前記第二の面は、前記第一の透明部材の前記第二の面と平行である、ことを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載の反射型液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、反射型液晶表示装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、反射型液晶表示装置における低背化は、例えば、反射型液晶表示装置の小型化や、観察者と液晶表示パネルの距離を近づけることで、液晶表示パネルの視認性や集光効率を向上させるために必要な技術とされており、さらにその要求は強くなっている。

【0003】

図２は、従来の反射型液晶表示装置を示す縦断面図である。従来の反射型液晶表示装置は、以下の構成を備えている。回路基板１の同一面上には、画像表示面を上方に向けて反射型液晶表示パネル２が配置され、それと隣接するように光出射面を上方に向けて光源３が配置されている。反射型液晶表示パネル２の上方とその周囲には、反射型液晶表示パネル２を覆うように、第一の筐体１１が配置され、光源３の上方とその周囲には、光源３を覆うように、第二の筐体１２が配置されている。第二の筐体１２の内面には、光源３から出射された光を反射型液晶表示パネル２の上方に配置された板状の偏光ビームスプリッター６へ向かって案内するための反射面１２ａが設けられている。反射面１２ａから偏光ビームスプリッター６へと進む光路上には、光を拡散させる拡散板４と、互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光（以下Ｐ波という）のみを透過させる偏光板５が配置されている。偏光ビームスプリッター６は、Ｐ波を反射し、それと偏光軸が直交する他方の直線偏光（以下Ｓ波という）を透過させる光透過反射面を有するもので、偏光板５から偏光ビームスプリッター６に入射したＰ波を反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ所定の角度で入射させるように傾斜角が決められ、第一の筐体１１により保持されている。

【0004】

また、従来の反射型液晶表示装置は、光源３から出射された光を屈折させるための第一の透明部材９と第二の透明部材１０を備えている。第一の透明部材９は、偏光板５から出射されたＰ波が入射する第一の面９ａと、偏光ビームスプリッター６の光透過反射面と対向する第二の面９ｂと、反射型液晶表示パネル２の画像表示面と対向する第三の面９ｃとで構成される側面と、それらの側面と直角に接続される互いに平行な２つの底面（不図示）とを有する三角柱状の透明部材である。第二の透明部材１０は、第一の筐体１１の内側面と対向する第一の面１０ａと、偏光ビームスプリッター６の光透過反射面と対向する第二の面１０ｂと、観察者の目７に向かって光が出射される第三の面１０ｃと、反射型液晶表示パネル２の外周部と対向する第四の面１０ｄと、偏光板５に隣接する第五の面１０ｅとで構成される側面と、それらの側面と直角に接続される互いに平行な２つの底面（不図示）とを有する台形柱状の透明部材である。第一の透明部材９は、第三の面９ｃが反射型液晶表示パネル２の画像表示面と対向するように、反射型液晶表示パネル２の上方に配置されている。第二の透明部材１０は、第二の面１０ｂが第一の透明部材９の第二の面９ｂと対向するように、偏光ビームスプリッター６を挟んで第一の透明部材９の上方に配置されている。第一の透明部材９と第二の透明部材１０は、例えば、光の屈折率が１．５程度のアクリルで構成されている。

【0005】

反射型液晶表示パネル２は、電源オフ状態でＰ波がそのまま液晶を通過するように構成されており、偏光ビームスプリッター６側から垂直に入射したＰ波はそのまま液晶を通過し、反射型液晶表示パネル２の裏面側に設けられた反射要素（反射電極等）で垂直に反射され、反射されたＰ波は再び偏光ビームスプリッター６へ向かって進む。偏光ビームスプリッター６はＰ波を透過しない状態に配置されており、反射型液晶表示パネル２で反射されたＰ波は遮断されるため、電源オフ状態では黒表示状態となる。

【0006】

一方、反射型液晶表示パネル２は、電源オン状態では液晶がＰ波をＳ波へと変換し、Ｓ波はＰ波と同様に反射型液晶表示パネル２の裏面側で反射され、偏光ビームスプリッター６へ向かって進む。偏光ビームスプリッター６はＳ波を透過する状態に配置されており、反射型液晶表示パネル２で反射されたＳ波は透過するため、電源オン状態では白表示となる。

【0007】

以上のプロセスは反射型液晶表示パネル２の画素毎に行われ、偏光ビームスプリッター６を透過したＳ波が観察者の目７に入射し、映像として視認される。（例えば、特許文献１参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１４－２０９２２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

図２に示した従来の反射型液晶表示装置では、透明部材の内面で起こる全反射を利用して筐体の高さを低くしている。しかしながら、Ｐ波の主光束が反射型液晶表示パネルの画像表示面に入射するまでの光路において、透明部材の内面で発生する全反射の回数に差ができるため、以下のような問題が生じる。図２に示した従来の反射型液晶表示装置において、反射型液晶表示パネル２の有効画像表示領域８のうち光源３から遠い領域を有効画像表示領域８ａとすると、有効画像表示領域８ａへ光が入射する光路は、図中実線で示した矢印であり、第一の透明部材９の第二の面９ｂと第三の面９ｃとでそれぞれ１回ずつの全反射を介しており、第一の透明部材９の内面での全反射の回数は計２回となる。一方、反射型液晶表示パネル２の有効画像表示領域８のうち光源３に近い領域を有効画像表示領域８ｂとすると、有効画像表示領域８ｂへ光が入射する光路は、図中点線で示した矢印であり、第一の透明部材９の第三の面９ｃで１回の全反射を介しているのみで、第一の透明部材９の内面での全反射の回数は１回となる。ここで、全反射の回数が２回の有効画像表示領域８ａの輝度は、全反射の回数が１回の有効画像表示領域８ｂの輝度よりも低くなるため、その輝度の差が観察者の目７には輝度ムラとして視認され、画像品質を低下させることとなる。

【0010】

本発明は、以上の問題に鑑みたもので、画像品質を向上させることが可能な反射型液晶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】

【0011】

光源と、反射型液晶表示パネルと、前記光源から出射された光に含まれる互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光のみを透過させる偏光板と、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光を前記反射型液晶表示パネルの画像表示面に向けて反射すると共に、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面から出射された前記一方の直線偏光とは偏光軸が直交する他方の直線偏光を透過させる光透過反射面を有する偏光ビームスプリッターと、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面と前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面との間に配置された、光の屈折率が空気層の光の屈折率よりも大きい透明部材と、を有し、前記偏光板を透過した前記一方の直線偏光が前記透明部材の光入射面から前記透明部材の内部へ入射するように構成された、反射型液晶表示装置であって、前記透明部材の表面のうち偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面と対向する表面は、第一の面と第二の面とを有し、前記第一の面と前記第二の面は、前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に対して傾斜する平面であり、前記第二の面は、前記第一の面よりも前記光入射面から遠い側に位置し、前記第一の面は、前記光入射面から前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に向かって傾斜し、前記第二の面は、前記第一の面から前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に向かって傾斜し、前記第二の面が前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に対して傾斜する傾斜角は、前記第一の面が前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面に対して傾斜する傾斜角よりも大きい、反射型液晶表示装置とする。

【0014】

前記偏光ビームスプリッターの前記光透過反射面は、前記透明部材の前記第一の面と対向する第一の光透過反射面と、前記透明部材の前記第二の面と対向する第二の光透過反射面とを有し、前記第一の光透過反射面と前記第二の光透過反射面は、平面であり、前記第一の光透過反射面は、前記透明部材の前記第一の面と平行であり、前記第二の光透過反射面は、前記透明部材の前記第二の面と平行である、反射型液晶表示装置であっても良い。

【0015】

前記透明部材の前記光入射面から前記透明部材の内部へ入射し、前記透明部材の内面で全反射して前記反射型液晶表示パネルの前記画像表示面のうち有効画像表示領域に入射する前記一方の直線偏光の主光束が前記透明部材の内面で全反射する回数は、前記有効画像表示領域内において等しい、反射型液晶表示装置であっても良い。

【0016】

前記透明部材を第一の透明部材として定義した場合において、前記偏光ビームスプリッターを挟んで前記第一の透明部材と対向する位置には、光の屈折率が空気層の光の屈折率よりも大きい第二の透明部材が配置され、前記第二の透明部材の表面のうち前記偏光ビームスプリッターを挟んで前記第一の透明部材と対向する表面は、前記第一の透明部材の前記第一の面と対向する第一の面と、前記第一の透明部材の前記第二の面と対向する第二の面とを有し、前記第二の透明部材の前記第一の面及び前記第二の面は、平面であり、前記第二の透明部材の前記第一の面は、前記第一の透明部材の前記第一の面と平行であり、前記第二の透明部材の前記第二の面は、前記第一の透明部材の前記第二の面と平行である、反射型液晶表示装置であっても良い。

【発明の効果】

【0017】

本発明によると、画像品質を向上させることが可能な反射型液晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明による反射型液晶表示装置の一実施形態を示す縦断面図

【図2】従来の反射型液晶表示装置を示す縦断面図

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、本発明による反射型液晶表示装置の一実施形態を示す縦断面図である。本実施形態の反射型液晶表示装置は、以下の構成を備えている。回路基板１の同一面上には、画像表示面を上方に向けて反射型液晶表示パネル２が配置され、それと隣接するように光出射面を上方に向けて光源３が配置されている。反射型液晶表示パネル２の上方とその周囲には、反射型液晶表示パネル２を覆うように、第一の筐体１１が配置され、光源３の上方とその周囲には、光源３を覆うように、第二の筐体１２が配置されている。第二の筐体１２の内面には、光源３から出射された光を反射型液晶表示パネル２の上方に配置された板状の偏光ビームスプリッター６へ向かって案内するための反射面１２ａが設けられている。反射面１２ａから偏光ビームスプリッター６へと進む光路上には、光を拡散させる拡散板４と、互いに偏光軸が直交する二種類の直線偏光のうち一方の直線偏光（以下Ｐ波という）のみを透過させる偏光板５が配置されている。偏光ビームスプリッター６は、Ｐ波を反射し、それと偏光軸が直交する他方の直線偏光（以下Ｓ波という）を透過させる光透過反射面を有するもので、偏光板５から偏光ビームスプリッター６に入射したＰ波を反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ所定の角度で入射させるように傾斜角が決められ、第一の筐体１１により保持されている。偏光ビームスプリッター６の光透過反射面は、第一の斜面６ａと第二の斜面６ｂを有している。第一の斜面６ａと第二の斜面６ｂは、反射型液晶表示パネル２の画像表示面に対して傾斜する平面であり、第二の斜面６ｂが反射型液晶表示パネル２の画像表示面に対して傾斜する傾斜角は、第一の斜面６ａが反射型液晶表示パネル２の画像表示面に対して傾斜する傾斜角よりも大きい。

【0020】

また、本実施形態の反射型液晶表示装置は、光源３から出射された光を屈折させるための第一の透明部材２０と第二の透明部材２１を備えている。第一の透明部材２０は、偏光板５から出射されたＰ波が入射する第一の面２０ａと、偏光ビームスプリッター６の光透過反射面と対向する第二の面２０ｂ及び第三の面２０ｃと、反射型液晶表示パネル２の画像表示面と対向する第四の面２０ｄとで構成される側面と、それらの側面と直角に接続される互いに平行な２つの底面（不図示）とを有する四角柱状の透明部材である。第二の透明部材２１は、第一の筐体１１の内側面と対向する第一の面２１ａと、偏光ビームスプリッター６の光透過反射面と対向する第二の面２１ｂ及び第三の面２１ｃと、観察者の目７に向かって光が出射される第四の面２１ｄと、反射型液晶表示パネル２の外周部と対向する第五の面２１ｅとで構成される側面と、それらの側面と直角に接続される互いに平行な２つの底面（不図示）とを有する多角柱状の透明部材である。第一の透明部材２０は、第四の面２０ｄが反射型液晶表示パネル２の画像表示面と対向するように、反射型液晶表示パネル２の上方に配置されている。第二の透明部材２１は、第二の面２１ｂが第一の透明部材２０の第二の面２０ｂと対向し、第三の面２１ｃが第一の透明部材２０の第三の面２０ｃと対向するように、偏光ビームスプリッター６を挟んで第一の透明部材２０の上方に配置されている。第一の透明部材２０と第二の透明部材２１は、例えば、光の屈折率が１．５程度のアクリルで構成されている。

【0021】

第一の透明部材２０の第二の面２０ｂと第三の面２０ｃは、互いに接続された平面であり、第三の面２０ｃは、反射型液晶表示パネル２の画像表示面に対して、第二の面２０ｂよりも大きい角度で傾斜している。即ち、第一の透明部材２０の第二の面２０ｂと第三の面２０ｃとにより、二段階の斜面が形成されている。第二の透明部材２１の第二の面２１ｂと第三の面２１ｃは、互いに接続された平面であり、第三の面２１ｃは、反射型液晶表示パネル２の画像表示面に対して、第二の面２１ｂよりも大きい角度で傾斜している。即ち、第二の透明部材２１の第二の面２１ｂと第三の面２１ｃとにより、二段階の斜面が形成されている。

【0022】

図１に示した本実施形態の反射型液晶表示装置と図２に示した従来の反射型液晶表示装置とを比較すると、以下の相違点と一致点がある。

【0023】

相違点として、第一の透明部材９、２０の第一の面９ａ、２０ａ（光入射面）から入射して光源３から遠い有効画像表示領域８ａに入射するＰ波の主光束において、第一の透明部材９、２０の内面で発生する全反射の回数が異なっている。即ち、従来の反射型液晶表示装置では、有効画像表示領域８ａに入射するＰ波の主光束（図２中の実線矢印）の全反射の回数が計２回（第一の透明部材９の第二の面９ｂと第三の面９ｃで各１回）であるのに対し、本実施形態の反射型液晶表示装置では、有効画像表示領域８ａに入射するＰ波の主光束（図１中の実線矢印）の全反射の回数が計１回（第一の透明部材２０の第四の面２０ｄで１回）となっている。

【0024】

相違点として、従来の反射型液晶表示装置では、第一の透明部材９の第一の面９ａから入射して有効画像表示領域８ａと対向する第二の面９ｂに直接入射するＰ波の主光束が第二の面９ｂで全反射するのに対し、本実施形態の反射型液晶表示装置では、第一の透明部材２０の第一の面２０ａから入射して有効画像表示領域８ａと対向する第三の面２０ｃに直接入射するＰ波の主光束が第三の面２０ｃで全反射しない。

【0025】

一致点として、第一の透明部材９、２０の第一の面９ａ、２０ａ（光入射面）から入射して光源３に近い有効画像表示領域８ｂに入射するＰ波の主光束において、第一の透明部材９、２０の内面で発生する全反射の回数は互いに変わらず、計１回（第一の透明部材９の第三の面９ｃ、第一の透明部材２０の第四の面２０ｄでそれぞれ１回）となっている。

【0026】

つまり、本実施形態の反射型液晶表示装置では、有効画像表示領域８に入射するＰ波の主光束において、第一の透明部材９の内面で発生する全反射の回数が１回に統一されている。また、第一の透明部材２０の第一の面２０ａから入射して有効画像表示領域８ａと対向する第三の面２０ｃに直接入射するＰ波の主光束は、第三の面２０ｃで全反射せずに第三の面２０ｃを通過して偏光ビームスプリッター６の光透過反射面で反射され、有効画像表示領域８ａに入射するようになっている。このようなことにより、有効画像表示領域８ａから出射される光の輝度が高まり、有効画像表示領域８全体から出射される光の輝度が均一となる。

【0027】

偏光ビームスプリッター６の第一の斜面６ａと、第一の透明部材２０の第二の面２０ｂと、第二の透明部材２１の第二の面２１ｂとは互いに平行で、それらの間には実質的に空気層が介在しないか、所定の厚さの空気層が介在している。偏光ビームスプリッター６の第二の斜面６ｂと、第一の透明部材２０の第三の面２０ｃと、第二の透明部材２１の第三の面２１ｃとは互いに平行で、それらの間には実質的に空気層が介在しないか、所定の厚さの空気層が介在している。このように各面同士が平行であることにより、各面同士の間における迷光の発生の抑制や反射型液晶表示装置の小型化、構造的安定性の向上などが可能となる。

【0028】

第一の透明部材２０の第一の面２０ａと偏光板５との間には、実質的に空気層が介在しないか、所定の厚さの空気層が介在している。第一の透明部材２０の第四の面２０ｄと反射型液晶表示パネル２の画像表示面との間には、実質的に空気層が介在しないか、所定の厚さの空気層が介在している。第二の透明部材２１の第一の面２１ａと第一の筐体１１の内側面との間には、実質的に空気層が介在しないか、所定の厚さの空気層が介在している。

【0029】

第一の透明部材２０と偏光ビームスプリッター６と第二の透明部材２１は、必要に応じて両面テープなどを介して互いに一体化され、第一の筐体１１により保持されている。拡散板４と偏光板５は、必要に応じて両面テープなどを介して互いに一体化され、第二の筐体１２により保持されている。第一の筐体１１と第二の筐体１２は、それぞれ反射型液晶表示パネル２と光源３を覆うように回路基板１上に固定されている。尚、第一の筐体１１と第二の筐体１２は、互いに一体的に構成されていても良い。

【0030】

第二の筐体１２の内面のうち、光源３の光出射面と対向する領域には、反射面１２ａが設けられている。反射面１２ａは、光源３から出射された光の主光束を拡散板４に向けて反射するように角度が設定されている。反射面１２ａは、例えば、第二の筐体１２を白色樹脂で形成したり、第二の筐体１２の内面に反射シートなどを配置することにより、反射面として構成されている。第二の筐体１２の内面のうち、反射面１２ａを除く領域は、それらと同様に反射面とされていても良いが、反射面とされていなくても良い。

【0031】

第一の透明部材２０の第二の面２０ｂ及び第三の面２０ｃの傾斜角は、第一の透明部材９の第四の面２０ｄで全反射して第一の透明部材９の第二の面２０ｂ及び第三の面２０ｃに入射するＰ波の主光束が、第一の透明部材２０の第二の面２０ｂ及び第三の面２０ｃと空気層との境界面で全反射しない条件に設定されている。全反射しない条件は、例えば、第一の透明部材２０の第二の面２０ｂ及び第三の面２０ｃと偏光ビームスプリッター６の第一の斜面６ａ及び第二の斜面６ｂとの間にある空気層の屈折率をｎＡ、第一の透明部材２０の屈折率をｎＢ、第一の透明部材２０の第四の面２０ｄ側から第三の面２０ｃに入射するＰ波の入射角（第三の面２０ｃの法線に対する角度）をα、第一の透明部材２０の第四の面２０ｄ側から第二の面２０ｂに入射するＰ波の入射角（第二の面２０ｂの法線に対する角度）をβ、とした場合に、スネルの法則を用いて導き出される式「ｓｉｎα（ｓｉｎβ）＝ｎＡ／ｎＢ」に基づき決定される。即ち、全反射しない条件としては、第一の透明部材２０の第四の面２０ｄ側から第三の面２０ｃ及び第二の面２０ｂに入射するＰ波の入射角がそれぞれ式中のα及びβ（臨界角）よりも小さいこと、となる。

【0032】

また、第一の透明部材２０の第二の面２０ｂ及び第三の面２０ｃの傾斜角は、第一の透明部材２０の第一の面２０ａから第四の面２０ｃに向かって入射したＰ波が第四の面２０ｄで全反射することも考慮して設定される。第一の透明部材２０の第一の面２０ａから第四の面２０ｄに入射するＰ波の入射角は、例えば、第一の透明部材２０の第四の面２０ｄ側から第三の面２０ｃに入射するＰ波の入射角（第三の面２０ｃの法線に対する角度）をα、第一の透明部材２０の第四の面２０ｄ側から第二の面２０ｂに入射するＰ波の入射角（第二の面２０ｂの法線に対する角度）をβ、とした場合に、偏光ビームスプリッター６の光透過反射面に入射するＰ波の入射角と光透過反射面から反射型液晶表示パネル２の画像表示面に向かって垂直に反射されるＰ波の反射角とは互いに等しいことから、第一の透明部材２０の第三の面２０ｃに向かって反射されるＰ波が第四の面２０ｄに入射する入射角は２α、第二の面２０ｂに向かって反射されるＰ波が第四の面２０ｄに入射する入射角は２βとなる。反射型液晶表示パネル２の画像表示面と第一の透明部材２０の第四の面２０ｄとの間にある空気層の屈折率をｎＡ、第一の透明部材２０の屈折率をｎＢとした場合、第一の透明部材２０の第四の面２０ｄで全反射する条件は、スネルの法則を用いて導き出される式「ｓｉｎ２α（ｓｉｎ２β）＝ｎＡ／ｎＢ」に基づき決定される。即ち、第一の透明部材２０の第四の面２０ｄで全反射する条件としては、第一の透明部材２０の第四の面２０ｄ側から第三の面２０ｃ及び第二の面２０ｂに入射するＰ波の入射角の２倍の角度（臨界角）よりも、第四の面２０ｄに入射するＰ波の入射角が大きいこと、となる。

【0033】

本実施形態において、光源３から出射された光の主光束は、図１中の一点鎖線の矢印で示されるように、第二の筐体１２の内面に設けられた反射面１２ａで反射されて拡散板４に入射する。拡散板４に入射した光は、拡散板４で拡散された後、偏光板５を通過してＰ波となり、第一の透明部材２０の第一の面２０ａに入射する。ここで、第一の面２０ａに入射した以降の光の主光束の光路について、光源３から遠い有効画像表示領域８ａに入射する光の光路（図１中の実線の矢印）と、光源から近い有効画像表示領域８ｂに入射する光の光路（図１中の点線の矢印）とで、別々に説明する。

【0034】

光源３から遠い有効画像表示領域８ａに入射する光の一つの光路では、図１中の実線の矢印で示されるように、第一の透明部材２０の第一の面２０ａに入射したＰ波は、第一の透明部材２０の内部を通過して第一の透明部材２０の第四の面２０ｄに入射する。第四の面２０ｄに入射したＰ波は、第四の面２０ｄと空気層との境界面で第一の透明部材２０の第三の面２０ｃに向かって全反射し、第一の透明部材２０の内部を通過して第一の透明部材２０の第三の面２０ｃに入射する。第三の面２０ｃに入射したＰ波は、第三の面２０ｃを通過し、偏光ビームスプリッター６の第二の斜面６ｂに入射する。偏光ビームスプリッター６の第二の斜面６ｂに入射したＰ波は、第二の斜面６ｂの光透過反射面で反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ垂直に入射する方向へ反射され、第一の透明部材２０の第三の面２０ｃと第一の透明部材２０の内部を通過して第一の透明部材２０の第四の面２０ｄに入射する。第四の面２０ｄに入射したＰ波は、第四の面２０ｄと空気層との境界面で屈折せずに、空気層を通過して反射型液晶表示パネル２の画像表示面に垂直に入射し、そこで映像光（Ｐ波とＳ波の混合光）となって偏光ビームスプリッター６の第二の斜面６ｂ側へ反射される。反射された映像光は、空気層を通過して第一の透明部材２０の第四の面２０ｄに入射し、第四の面２０ｄと空気層との境界面で屈折せずに、第一の透明部材２０の内部を通過して第一の透明部材２０の第三の面２０ｃに入射する。第三の面２０ｃに入射した映像光は、第三の面２０ｃを通過し、偏光ビームスプリッター６の第二の斜面６ｂに入射する。偏光ビームスプリッター６の第二の斜面６ｂに入射した映像光に含まれるＳ波は、第二の斜面６ｂの光透過反射面を通過した後、第二の透明部材２１の第三の面２１ｃに入射する。第三の面２１ｃに入射したＳ波は、第三の面２１ｃと第二の透明部材２１の内部を通過して第二の透明部材２１の第四の面２１ｄに入射する。第四の面２１ｄに入射したＳ波は、第四の面２１ｄと外界（空気層）との境界面で屈折せずに、第二の透明部材２１から外界へ出射して観察者の目７に入射し、映像として視認される。

【0035】

また、光源３から遠い有効画像表示領域８ａに入射する光のその他の光路では、図１中の実線の矢印で示されるように、第一の透明部材２０の第一の面２０ａに入射したＰ波は、第一の透明部材２０の内部を通過して第一の透明部材２０の第三の面２０ｃに入射する。第三の面２０ｃに入射したＰ波は、第三の面２０ｃを通過し、偏光ビームスプリッター６の第二の斜面６ｂに入射する。偏光ビームスプリッター６の第二の斜面６ｂに入射したＰ波は、第二の斜面６ｂの光透過反射面で反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ斜めに入射する方向へ反射され、第一の透明部材２０の第三の面２０ｃと第一の透明部材２０の内部を通過して第一の透明部材２０の第四の面２０ｄに入射する。第四の面２０ｄに入射したＰ波は、空気層を通過して反射型液晶表示パネル２の画像表示面に斜めに入射し、そこで映像光（Ｐ波とＳ波の混合光）となって偏光ビームスプリッター６の第二の斜面６ｂ側へ反射される。反射された映像光は、空気層を通過して第一の透明部材２０の第四の面２０ｄに入射し、第一の透明部材２０の内部を通過して第一の透明部材２０の第三の面２０ｃに入射する。第三の面２０ｃに入射した映像光は、第三の面２０ｃを通過し、偏光ビームスプリッター６の第二の斜面６ｂに入射する。偏光ビームスプリッター６の第二の斜面６ｂに入射した映像光に含まれるＳ波は、第二の斜面６ｂの光透過反射面を通過した後、第二の透明部材２１の第三の面２１ｃに入射する。第三の面２１ｃに入射したＳ波は、第三の面２１ｃと第二の透明部材２１の内部を通過して第二の透明部材２１の第四の面２１ｄに入射する。第四の面２１ｄに入射したＳ波は、第四の面２１ｄと外界（空気層）との境界面を通過し、第二の透明部材２１から外界へ出射して観察者の目７に入射し、映像として視認される。

【0036】

光源３に近い有効画像表示領域８ｂに入射する光の一つの光路では、図１中の点線の矢印で示されるように、第一の透明部材２０の第一の面２０ａに入射したＰ波は、第一の透明部材２０の内部を通過して第一の透明部材２０の第四の面２０ｄに入射する。第四の面２０ｄに入射したＰ波は、第四の面２０ｄと空気層との境界面で第一の透明部材２０の第二の面２０ｂに向かって全反射し、第一の透明部材２０の内部を通過して第一の透明部材２０の第二の面２０ｂに入射する。第二の面２０ｂに入射したＰ波は、第二の面２０ｂを通過し、偏光ビームスプリッター６の第一の斜面６ａに入射する。偏光ビームスプリッター６の第一の斜面６ａに入射したＰ波は、第一の斜面６ａの光透過反射面で反射型液晶表示パネル２の画像表示面へ垂直に入射する方向へ反射され、第一の透明部材２０の第二の面２０ｂと第一の透明部材２０の内部を通過して第一の透明部材２０の第四の面２０ｄに入射する。第四の面２０ｄに入射したＰ波は、第四の面２０ｄと空気層を通過して反射型液晶表示パネル２の画像表示面に垂直に入射し、そこで映像光（Ｐ波とＳ波の混合光）となって偏光ビームスプリッター６の第一の斜面６ａ側へ反射される。反射された映像光は、空気層を通過して第一の透明部材２０の第四の面２０ｄに入射し、第四の面２０ｄと第一の透明部材２０の内部を通過して第一の透明部材２０の第二の面２０ｂに入射する。第二の面２０ｂに入射した映像光は、第二の面２０ｂを通過し、偏光ビームスプリッター６の第一の斜面６ａに入射する。偏光ビームスプリッター６の第一の斜面６ａに入射した映像光に含まれるＳ波は、第一の斜面６ａの光透過反射面を通過した後、第二の透明部材２１の第二の面２１ｂに入射する。第二の面２１ｂに入射したＳ波は、第二の面２１ｂと第二の透明部材２１の内部を通過して第二の透明部材２１の第四の面２１ｄに入射する。第四の面２１ｄに入射したＳ波は、第四の面２１ｄと外界（空気層）との境界面を通過し、第二の透明部材２１から外界へ出射して観察者の目７に入射し、映像として視認される。

【0037】

尚、図１中の光路を示す矢印は、あくまでも光路を概念的に示したものであり、必ずしも実際の光路と一致するわけではない。また、部材同士の境界面、部材と空気層との境界面、部材の内部（例えば、反射型液晶表示パネル２の内部）などで生じる光の屈折は、便宜上無視しているが、実際には、そのような光の屈折も考慮して光学系を設計することとなる。

【0038】

本実施形態では、偏光ビームスプリッター６の光透過反射面と対向する位置に傾斜角が互いに異なる第一の透明部材２０の第二の面２０ｂと第三の面２０ｃとが設けられている（二段階の斜面が設けられている）ことにより、有効画像表示領域８に入射する光の主光束うち第一の透明部材２０の内面での全反射を介して入射する光の主光束おいて、第一の透明部材２０の内面での全反射の回数が１回となるようにしているため、観察者の目７に均一な輝度の画像が届くこととなり、反射型液晶表示装置の小型化を維持しつつ、画像品質の向上が達成される。

【0039】

以上の実施形態において、光源３の光を偏光ビームスプリッター６側に照射する方法は、第二の筐体１２の内面に設けられた反射面１２ａを用いた方法に限らず、例えば、光源３の光出射面と偏光板５の光入射面との間に導光板を介在させる方法や、光源３の光が拡散板４に直接照射されるように光源３の光出射面を拡散板４の光入射面と対向させて配置する方法等、種々の方法が選択可能である。また、拡散板４は、光の拡散性が十分確保されている場合などには省略することが可能である。また、光源３は、回路基板１上ではなく、ＦＰＣなどで構成される別の基板上に実装することも可能である。

【0040】

第一の透明部材２０の第二の面２０ｂ及び第三の面２０ｃと第二の透明部材２１の第二の面２１ｂ及び第三の面２１ｃの表面には、光を偏光ビームスプリッター６の光透過反射面へ垂直に入射する方向から遠ざかる方向へ屈折させる屈折膜が形成されていても良い。この場合、屈折膜の屈折率や厚さは、光をどのように屈折させるかや光の透過率なども考慮して適宜選択されるが、屈折膜は、光の透過をできるだけ妨げない薄膜であるのが好ましい。

【0041】

第一の透明部材２０と第二の透明部材２１は、互いに異なる光の屈折率を有していても良い。

【0042】

第二の透明部材１０の第二の面２１ｂと第三の面２１ｃは、それぞれ、第一の透明部材２０の第二の面２０ｂと第三の面２０ｃと平行でなくても良い。また、第二の透明部材１０の第二の面２１ｂと第三の面２１ｃは、図２に示した従来の反射型液晶表示装置における第二の透明部材１０の第二の面１０ｂのような一つの平面として構成されていても良い（二段階の斜面でなくても良い）。

【0043】

第二の透明部材２１は、必須ではなく、省略されていても良い。

【0044】

第一の筐体１１と第二の筐体１２は、それらの内部で発生した不要な光を吸収する黒系色樹脂などで構成されていても良い。

【0045】

第一の透明部材２０と第二の透明部材２１の表面には、不要な光を吸収する黒色系樹脂などの遮光部材が設けられていても良い。

【0046】

第一の透明部材２０の第二の面２０ｂと第三の面２０ｃとの接続部、第二の透明部材２１の第二の面２１ｂと第三の面２１ｃとの接続部、偏光ビームスプリッター６の第一の斜面６ａと第二の斜面６ｂとの接続部は、平面同士が段階的に折れ曲がるように接続された尖った角部ではなく、平面同士が滑らかに接続された湾曲した角部であっても良い。このように接続部を湾曲した角部とした場合には、接続部が画像内に映り込むのを防止することができる。

【0047】

第一の透明部材２０の第二の面２０ｂと第三の面２０ｃとの間、第二の透明部材２１の第二の面２１ｂと第三の面２１ｃとの間、偏光ビームスプリッター６の第一の斜面６ａと第二の斜面６ｂとの間には、その他の平面等が介在していても良い。但し、それらの面の間には、その他の平面等が介在せず、それらの面同士が直接接続されている方が、それらの部材の形状等が単純化されるため、それらの部材の製造や反射型液晶表示装置の光学設計を容易にすることができる。

【0048】

第一の透明部材２０の第二の面２０ｂと第三の面２０ｃ、第二の透明部材２１の第二の面２１ｂと第三の面２１ｃ、偏光ビームスプリッター６の第一の斜面６ａと第二の斜面６ｂは、平面であることが望ましい。それらの面を平面とすることにより、それらの部材の製造や反射型液晶表示装置の光学設計を容易にすることができる。

【0049】

第一の透明部材２０の第二の面２０ｂと第三の面２０ｃが反射型液晶表示パネル２の画像表示面に対して傾斜する角度、第二の透明部材２１の第二の面２１ｂと第三の面２１ｃが反射型液晶表示パネル２の画像表示面に対して傾斜する角度、偏光ビームスプリッター６の第一の斜面６ａと第二の斜面６ｂが反射型液晶表示パネル２の画像表示面に対して傾斜する角度は、図１に示した実施形態における角度に限らず、反射型液晶表示装置の光学設計に応じてその他の角度を適宜選択することが可能である。

【符号の説明】

【0050】

１ 回路基板
２ 反射型液晶表示パネル
３ 光源
４ 拡散板
５ 偏光板
６ 偏光ビームスプリッター
６ａ 第一の斜面
６ｂ 第二の斜面
７ 観察者の目
８ 有効画像表示領域
８ａ 有効画像表示領域（光源から遠い領域）
８ｂ 有効画像表示領域（光源に近い領域）
９ 第一の透明部材
９ａ 第一の面
９ｂ 第二の面
９ｃ 第三の面
１０ 第二の透明部材
１０ａ 第一の面
１０ｂ 第二の面
１０ｃ 第三の面
１０ｄ 第四の面
１０ｅ 第五の面
１１ 第一の筐体
１２ 第二の筐体
１２ａ 反射面
２０ 第一の透明部材
２０ａ 第一の面
２０ｂ 第二の面
２０ｃ 第三の面
２０ｄ 第四の面
２１ 第二の透明部材
２１ａ 第一の面
２１ｂ 第二の面
２１ｃ 第三の面
２１ｄ 第四の面
２１ｅ 第五の面

【図1】

【図2】