特許 7500386 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】2024-06-07

(45)【発行日】2024-06-17

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20240610BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20240610BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20240610BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

H04N5/64 511A

G02F1/13 505

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020171844

(22)【出願日】2020-10-12

(65)【公開番号】P2022063533

(43)【公開日】2022-04-22

【審査請求日】2023-09-07

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小村 真一

(72)【発明者】

【氏名】奥田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】小野田 憲

(72)【発明者】

【氏名】雉嶋 裕明

【審査官】鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００１８２５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１９－５１０２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７１０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５３１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１０７０００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００４９８７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５２８７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１８９６７５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１ － ２７／０２

Ｈ０４Ｎ ５／６４

Ｈ０４Ｎ １３／３４４

Ｇ０２Ｆ １／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直線偏光の表示光を出射する表示パネルと、
前記表示パネルに対向する第１位相差板と、
前記第１位相差板から離間した第２位相差板と、
第１直線偏光を透過し、前記第１直線偏光と直交する第２直線偏光を反射する反射偏光板と、
前記第１位相差板と前記第２位相差板との間に配置され、前記第２位相差板から離間し、前記第２位相差板と対向する凹面を有する半透過層と、
前記半透過層と前記反射偏光板との間に配置され、屈折率異方性がほぼゼロの透明固体と、を備え、
前記第１位相差板及び前記第２位相差板は、１／４波長板であり、
前記透明固体は、前記凹面に対向する側の凸状の第１面と、前記反射偏光板に対向する側の第２面と、を有し、
前記第２位相差板は、前記凹面に接し、
前記透明固体は、前記第２位相差板と前記反射偏光板との間に配置され、
前記第１面は、前記第２位相差板に接し、
前記第２面は、前記反射偏光板に接している、表示装置。

【請求項2】

前記透明固体は、等方的な屈折率を有し、
前記屈折率は、前記第２位相差板の屈折率とほぼ同等である、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記透明固体は、ポリマーによって形成されている、請求項２に記載の表示装置。

【請求項4】

前記透明固体の前記第１面及び前記第２面は、前記表示パネルの表示領域より広い範囲に亘って延在している、請求項１に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、ユーザの頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイを用いて、例えば仮想現実（ＶＲ：ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ）を提供する技術が注目されている。ヘッドマウントディスプレイは、ユーザの眼前に設けられたディスプレイに画像が表示されるように構成されている。これにより、ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザは、臨場感のある仮想現実空間を体験することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２００３－５０４６６３号公報

【文献】特表２００３－５２９７９５号公報

【文献】特開２０１８－１０６１６０号公報

【文献】特開２０１９－５３１５２号公報

【文献】特開２０１９－１４８６２６号公報

【文献】特開２０１９－１４８６２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本実施形態の目的は、表示品位の低下を抑制することが可能な表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態の表示装置は、
直線偏光の表示光を出射する表示パネルと、前記表示パネルに対向する第１位相差板と、前記第１位相差板から離間した第２位相差板と、第１直線偏光を透過し、前記第１直線偏光と直交する第２直線偏光を反射する反射偏光板と、前記第１位相差板と前記第２位相差板との間に配置され、前記第２位相差板から離間し、前記第２位相差板と対向する凹面を有する半透過層と、前記半透過層と前記反射偏光板との間に配置され、屈折率異方性がほぼゼロの透明固体と、を備え、前記第１位相差板及び前記第２位相差板は、１／４波長板であり、前記透明固体は、前記凹面に対向する側の凸状の第１面と、前記反射偏光板に対向する側の第２面と、を有している。

【0006】

本実施形態の表示装置は、
直線偏光の表示光を出射する表示パネルと、前記表示パネルに対向する第１位相差板と、前記第１位相差板に接する半透過層と、第２位相差板と、第１直線偏光を透過し、前記第１直線偏光と直交する第２直線偏光を反射する反射偏光板と、第１円偏光を集光するレンズ作用を有する素子と、前記反射偏光板と前記素子との間に配置された第３位相差板と、前記半透過層と前記反射偏光板との間に配置され、屈折率異方性がほぼゼロの透明固体と、を備え、前記第１位相差板、前記第２位相差板、及び、前記第３位相差板は、１／４波長板であり、前記透明固体は、前記半透過層に対向する側の第１面と、前記反射偏光板に対向する側の第２面と、を有している。

【0007】

本実施形態の表示装置は、
直線偏光の表示光を出射する表示パネルと、前記表示パネルに対向する第１位相差板と、前記第１位相差板に接するホログラフィック光学素子と、第２位相差板と、第１直線偏光を透過し、前記第１直線偏光と直交する第２直線偏光を反射する反射偏光板と、前記ホログラフィック光学素子と前記反射偏光板との間に配置され、屈折率異方性がほぼゼロの透明固体と、を備え、前記第１位相差板及び前記第２位相差板は、１／４波長板であり、前記透明固体は、前記ホログラフィック光学素子に対向する側の第１面と、前記反射偏光板に対向する側の第２面と、を有している。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る表示装置を適用したヘッドマウントディスプレイ１の外観の一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示したヘッドマウントディスプレイ１の構成の概要を説明するための図である。

【図3】図３は、表示装置ＤＳＰの第１構成例を示す断面図である。

【図4】図４は、表示装置ＤＳＰの光学作用を説明するための図である。

【図5】図５は、表示装置ＤＳＰの第２構成例を示す断面図である。

【図6】図６は、図５に示した液晶素子１０の一例を示す断面図である。

【図7】図７は、図６に示した液晶層ＬＣ１における配向パターンの一例を示す平面図である。

【図8】図８は、表示装置ＤＳＰの光学作用を説明するための図である。

【図9】図９は、表示装置ＤＳＰの第２構成例を示す断面図である。

【図10】図１０は、表示装置ＤＳＰの光学作用を説明するための図である。

【図11】図１１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰに適用可能な照明装置３の一構成例を示す平面図である。

【図12】図１２は、表示装置ＤＳＰの変形例を示す断面図である。

【図13】図１３は、表示装置ＤＳＰの変形例を示す断面図である。

【図14】図１４は、表示装置ＤＳＰの変形例を示す断面図である。

【図15】図１５は、表示装置ＤＳＰの変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

【0010】

なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸を記載する。Ｘ軸に沿った方向を第１方向Ｘと称し、Ｙ軸に沿った方向を第２方向Ｙと称し、Ｚ軸に沿った方向を第３方向Ｚと称する。Ｘ軸及びＹ軸によって規定される面をＸ－Ｙ平面と称し、Ｘ－Ｙ平面を見ることを平面視という。

【0011】

図１は、本実施形態に係る表示装置を適用したヘッドマウントディスプレイ１の外観の一例を示す斜視図である。ヘッドマウントディスプレイ１は、例えば、右眼用の表示装置ＤＳＰＲと、左眼用の表示装置ＤＳＰＬと、を備えている。ユーザがヘッドマウントディスプレイ１を頭部に装着した状態では、表示装置ＤＳＰＲは当該ユーザの右眼の眼前に位置するように配置され、また、表示装置ＤＳＰＬは当該ユーザの左眼の眼前に位置するように配置されている。

【0012】

図２は、図１に示したヘッドマウントディスプレイ１の構成の概要を説明するための図である。表示装置ＤＳＰＲは、表示装置ＤＳＰＬと実質的に同様に構成されている。

【0013】

表示装置ＤＳＰＲは、表示パネル２Ｒと、照明装置３Ｒと、点線で示した光学システム４Ｒと、を備えている。照明装置３Ｒは、表示パネル２Ｒの背面に配置され、表示パネル２Ｒを照明するように構成されている。光学システム４Ｒは、表示パネル２Ｒの前面（あるいはユーザの右眼ＥＲと表示パネル２Ｒとの間）に配置され、表示パネル２Ｒからの表示光を右眼ＥＲに導くように構成されている。

【0014】

表示パネル２Ｒは、例えば、液晶パネルである。表示パネル２Ｒは、照明装置３Ｒと光学システム４Ｒとの間に配置されている。表示パネル２Ｒには、例えば、ドライバＩＣチップ５Ｒ及びフレキシブルプリント回路基板６Ｒが接続されている。ドライバＩＣチップ５Ｒは、表示パネル２Ｒの駆動を制御する（特に、表示パネル２Ｒの表示動作を制御する）。

【0015】

表示装置ＤＳＰＬは、表示パネル２Ｌと、照明装置３Ｌと、点線で示した光学システム４Ｌと、を備えている。照明装置３Ｌは、表示パネル２Ｌの背面に配置され、表示パネル２Ｌを照明するように構成されている。光学システム４Ｌは、表示パネル２Ｌの前面（あるいはユーザの左眼ＥＬと表示パネル２Ｌとの間）に配置され、表示パネル２Ｌからの表示光を左眼ＥＬに導くように構成されている。

【0016】

表示パネル２Ｌは、例えば、液晶パネルである。表示パネル２Ｌは、照明装置３Ｌと光学システム４Ｌとの間に配置されている。表示パネル２Ｌには、例えば、ドライバＩＣチップ５Ｌ及びフレキシブルプリント回路基板６Ｌが接続されている。ドライバＩＣチップ５Ｌは、表示パネル２Ｌの駆動を制御する（特に、表示パネル２Ｌの表示動作を制御する）。

【0017】

表示装置ＤＳＰＲを構成する表示パネル２Ｒ、照明装置３Ｒ、及び、光学システム４Ｒは、それぞれ表示装置ＤＳＰＬを構成する表示パネル２Ｌ、照明装置３Ｌ、及び、光学システム４Ｌと同様に構成されている。

【0018】

本実施形態に係る表示装置ＤＳＰにおいては、表示パネル２Ｒ及び２Ｌは、液晶パネルに限らず、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、マイクロＬＥＤ、ミニＬＥＤなどの自発光型の発光素子を備えた表示パネルであってもよい。表示パネル２Ｒ及び２Ｌが発光素子を備えた表示パネルである場合、照明装置３Ｒ及び３Ｌは省略される。

【0019】

外部に設けられたホストコンピュータＨは、表示パネル２Ｌ及び２Ｒとそれぞれ接続されている。ホストコンピュータＨは、表示パネル２Ｌ及び２Ｒに表示される画像に対応した画像データを出力する。表示パネル２Ｌに表示される画像は、左眼用の画像（あるいはユーザの左眼ＥＬで視認される画像）である。また、表示パネル２Ｒに表示される画像は、右眼用の画像（あるいはユーザの右眼ＥＲで視認される画像）である。

【0020】

例えば、ヘッドマウントディスプレイ１がＶＲ用として利用される場合、左眼用の画像及び右眼用の画像は、両目の視差を再現した互いに類似する画像である。表示パネル２Ｌに表示された左眼用の画像がユーザの左眼ＥＬで視認され、また、表示パネル２Ｒに表示された右眼用の画像がユーザの右眼ＥＲで視認された場合には、ユーザは仮想現実空間として立体的な空間（３次元空間）を把握することができる。

【0021】

次に、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰの第１構成例について説明する。

【0022】

《第１構成例》
図３は、表示装置ＤＳＰの第１構成例を示す断面図である。
表示装置ＤＳＰは、表示パネル２と、光学システム４と、を備えている。ここで説明する表示装置ＤＳＰは、上記の表示装置ＤＳＰＲ及びＤＳＰＬの各々に適用することができる。また、表示パネル２は、上記の表示パネル２Ｒ及び２Ｌの各々に適用することができる。また、光学システム４は、上記の光学システム４Ｒ及び４Ｌの各々に適用することができる。

【0023】

表示パネル２は、Ｘ－Ｙ平面に亘って延在した平板状に形成されている。表示パネル２は、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、液晶層ＬＣと、第１偏光板ＰＬ１と、第２偏光板ＰＬ２と、を備えている。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持され、シールＳＥによって封止されている。第１偏光板ＰＬ１は、照明装置３と第１基板ＳＵＢ１との間に配置されている。第２偏光板ＰＬ２は、第２基板ＳＵＢ２と光学システム４との間に配置されている。

【0024】

表示パネル２は、直線偏光の表示光ＤＬを出射するように構成された表示領域ＤＡを有している。表示領域ＤＡは、照明装置３からの照明光を選択的に変調するように構成されている。照明光の一部は、第２偏光板ＰＬ２を透過し、直線偏光の表示光ＤＬに変換される。
ここで説明する第１構成例に限らず、他の構成例においても同様に、表示パネル２は、液晶パネルに限らない。表示パネル２が自発光型の発光素子を備えた表示パネルである場合、上記の通り照明装置３は省略される。また、この場合、発光素子から出射された表示光ＤＬは、第２偏光板ＰＬ２を透過して直線偏光の表示光ＤＬに変換される。

【0025】

光学システム４は、第１位相差板Ｒ１と、半透過層ＨＭと、透明固体ＴＳと、第２位相差板Ｒ２と、反射偏光板ＰＲと、を備えている。

【0026】

第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２は、１／４波長板であり、透過する光に対して１／４波長の位相差を付与するものである。第１位相差板Ｒ１は、Ｘ－Ｙ平面において、少なくとも表示領域ＤＡと対向するように配置されている。第１位相差板Ｒ１は、表示パネル２に接している。図３に示す例では、第１位相差板Ｒ１は、第２偏光板ＰＬ２に接している。第２位相差板Ｒ２は、第１位相差板Ｒ１から離間し、第３方向Ｚにおいて、間隔をおいて対向している。

【0027】

半透過層ＨＭ、透明固体ＴＳ、第２位相差板Ｒ２、及び、反射偏光板ＰＲは、この順に、第３方向Ｚに沿って積層されている。つまり、透明固体ＴＳは半透過層ＨＭに接し、第２位相差板Ｒ２は透明固体ＴＳに接し、反射偏光板ＰＲは第２位相差板Ｒ２に接している。

【0028】

半透過層ＨＭは、第１位相差板Ｒ１と第２位相差板Ｒ２との間に配置され、第２位相差板Ｒ２から離間している。また、図３に示す例では、半透過層ＨＭは、第１位相差板Ｒ１からも離間しており、第３方向Ｚにおいて、空気層４Ｃを介して第１位相差板Ｒ１と対向している。半透過層ＨＭは、第２位相差板Ｒ２と対向する凹面ＣＣを有している。半透過層ＨＭは、入射光のうちの一部の光を透過し、その他の光を反射するものである。

【0029】

一例として、半透過層ＨＭは、アルミニウムや銀などの金属材料で形成された薄膜である。このような半透過層ＨＭは、例えば、凹面ＣＣを有する透明な基材の表面に形成されてもよいし、後述する透明固体ＴＳの第１面ＴＳＡに形成されてもよい。半透過層ＨＭの透過率は、約５０％である。

【0030】

反射偏光板ＰＲは、入射光のうち、第１直線偏光を透過し、第１直線偏光と直交する第２直線偏光を反射するものである。一例として、反射偏光板ＰＲは、多層薄膜型のものや、ワイヤグリッド型のものなどである。

【0031】

透明固体ＴＳは、半透過層ＨＭと反射偏光板ＰＲとの間に配置され、半透過層ＨＭに対向する側の第１面ＴＳＡと、反射偏光板ＰＲに対向する側の第２面ＴＳＢと、を有している。図３に示す例では、第２位相差板Ｒ２は、反射偏光板ＰＲに接し、透明固体ＴＳは、半透過層ＨＭと第２位相差板Ｒ２との間に配置されている。透明固体ＴＳは、半透過層ＨＭの凹面ＣＣに接する凸状の第１面ＴＳＡと、第２位相差板Ｒ２に接する平坦な第２面ＴＳＢと、を有している。つまり、透明固体ＴＳは、半透過層ＨＭと第２位相差板Ｒ２との間の空間に充填されている。透明固体ＴＳの第３方向Ｚに沿った最大の厚さは、１～１０ｍｍであり、一例では、約５ｍｍである。

【0032】

この透明固体ＴＳは、屈折率異方性がほぼゼロの透明な媒質によって形成されている。つまり、透明固体ＴＳは、等方的な屈折率を有している。すなわち、透明固体ＴＳにおいては、延伸配向による配向複屈折がほぼゼロであり、且つ、応力変形による光弾性複屈折がほぼゼロである。

【0033】

透明固体ＴＳの屈折率は、空気の屈折率より大きく、第２位相差板Ｒ２の屈折率とほぼ同等である。一例では、透明固体ＴＳの屈折率と第２位相差板Ｒ２の常光屈折率ｎｏとの差、あるいは、透明固体ＴＳの屈折率と第２位相差板Ｒ２の異常光屈折率ｎｅとの差は、０．１未満である。

【0034】

例えば、透明固体ＴＳは、ポリマーによって形成されている。さらには、透明固体ＴＳは、複数のモノマーの重合によって得られる共重合体として形成されている。なお、透明固体ＴＳは、ガラスによって形成されてもよいが、軽量化、加工性等の観点を考慮すると、ポリマーによって形成されることが望ましい。

【0035】

半透過層ＨＭ、透明固体ＴＳ、第２位相差板Ｒ２、及び、反射偏光板ＰＲは、Ｘ－Ｙ平面において、表示領域ＤＡよりも広い範囲に亘って延在している。つまり、透明固体ＴＳの第１面ＴＳＡ及び第２面ＴＳＢは、いずれも表示領域ＤＡよりも広い範囲に亘って延在している。

【0036】

表示パネル２（あるいは第２偏光板ＰＬ２）及び第１位相差板Ｒ１は、空気層を介することなく互いに密着していることが望ましい。また、半透過層ＨＭ、透明固体ＴＳ、第２位相差板Ｒ２、及び、反射偏光板ＰＲは、空気層を介することなく互いに密着していることが望ましい。これにより、部材間の界面での不所望な反射あるいは屈折を抑制することができる。

【0037】

第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２は、例えば、少なくとも緑波長の光に対して１／４波長の位相差を付与するものであるが、これに限らない。例えば、第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２としては、赤波長、緑波長、及び、青波長の各々の光に対しても略１／４波長の位相差を付与する広帯域型の位相差板を適用することができる。このような広帯域型の位相差板としては、例えば、１／４波長板の遅相軸と１／２波長板の遅相軸とが所定の角度をなす状態で、１／４波長板と１／２波長板とを貼り合わせたものなどを適用することができる。これにより、第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２における波長依存性を緩和することができる。

【0038】

図４は、表示装置ＤＳＰの光学作用を説明するための図である。

【0039】

まず、表示パネル２は、第１直線偏光ＬＰ１の表示光ＤＬを出射する。ここでの第１直線偏光ＬＰ１とは、例えば紙面に垂直な方向に振動する直線偏光である。表示光ＤＬは、第１位相差板Ｒ１を透過する際に、１／４波長の位相差が付与される。これにより、表示光ＤＬは、第１位相差板Ｒ１を透過した後に、第１円偏光ＣＰ１に変換される。ここでの第１円偏光ＣＰ１とは、例えば左回りの円偏光である。

【0040】

第１位相差板Ｒ１を透過した第１円偏光ＣＰ１のうち、一部の第１円偏光ＣＰ１は半透過層ＨＭを透過し、他の第１円偏光ＣＰ１は半透過層ＨＭで反射される。半透過層ＨＭを透過した第１円偏光ＣＰ１は、透明固体ＴＳを透過する。透明固体ＴＳは、上記の通り、複屈折を有していないため、第１円偏光ＣＰ１が透明固体ＴＳを透過する際にその偏光状態が維持される。

【0041】

透明固体ＴＳを透過した第１円偏光ＣＰ１は、第２位相差板Ｒ２を透過する際に、１／４波長の位相差が付与され、第２直線偏光ＬＰ２に変換される。ここでの第２直線偏光ＬＰ２とは、第１直線偏光ＬＰ１とは直交する方向、つまり紙面に平行な方向に振動する直線偏光である。

【0042】

なお、第１円偏光ＣＰ１が半透過層ＨＭで反射された際には、第１円偏光ＣＰ１とは逆回りの第２円偏光ＣＰ２に変換される。ここでの第２円偏光ＣＰ２とは、例えば右回りの円偏光である。半透過層ＨＭで反射された第２円偏光ＣＰ２は、第１位相差板Ｒ１を透過して第２直線偏光ＬＰ２に変換され、表示パネル２において吸収される。

【0043】

第２位相差板Ｒ２を透過した第２直線偏光ＬＰ２は、反射偏光板ＰＲで反射される。反射偏光板ＰＲで反射された第２直線偏光ＬＰ２は、第２位相差板Ｒ２を透過して第１円偏光ＣＰ１に変換される。第２位相差板Ｒ２を透過した第１円偏光ＣＰ１は、透明固体ＴＳを透過し、その際の偏光状態は維持される。

【0044】

透明固体ＴＳを透過した第１円偏光ＣＰ１のうち、一部の第１円偏光ＣＰ１は半透過層ＨＭで反射され、他の第１円偏光ＣＰ１は半透過層ＨＭを透過する。第１円偏光ＣＰ１が半透過層ＨＭで反射された際には、第２円偏光ＣＰ２に変換される。半透過層ＨＭで反射された第２円偏光ＣＰ２は、透明固体ＴＳを透過した後に、第２位相差板Ｒ２を透過して第１直線偏光ＬＰ１に変換される。
なお、半透過層ＨＭを透過した第１円偏光ＣＰ１は、第１位相差板Ｒ１を透過して第１直線偏光ＬＰ１に変換される。

【0045】

第２位相差板Ｒ２を透過した第１直線偏光ＬＰ１は、反射偏光板ＰＲを透過する。反射偏光板ＰＲの透過光は、半透過層ＨＭからの反射光であり、凹面鏡の効果により、ユーザの瞳Ｅに集光される。

【0046】

このような表示装置ＤＳＰによれば、光学システム４は、半透過層ＨＭと反射偏光板ＰＲとの間を３回通る光路を有している。つまり、光学システム４において、半透過層ＨＭと反射偏光板ＰＲとの間の光学的な距離は、実際の半透過層ＨＭと反射偏光板ＰＲとの間隔（あるいは透明固体ＴＳの厚さ）の約３倍となる。半透過層ＨＭが反射面である凹面ＣＣを有しているため、半透過層ＨＭでの反射光がユーザの瞳Ｅに集光される。これにより、ユーザは、拡大された虚像を観察することができる。

【0047】

図４に示した透明固体ＴＳが空気層に置換された場合には、第２位相差板Ｒ２と空気層との界面での不所望な反射光は、多重画像（いわゆるゴースト）の原因となり、表示品位の低下を招く。これに対して、第１構成例によれば、第２位相差板Ｒ２と透明固体ＴＳとが密着しており、しかも、第２位相差板Ｒ２の屈折率と透明固体ＴＳの屈折率とがほぼ同等である。このため、不所望な反射光が発生せず、表示品位の低下を抑制することができる。

【0048】

また、透明固体ＴＳの屈折率異方性がほぼゼロであるため、透明固体ＴＳを透過する光の偏光状態が維持される。このため、表示品位の低下を抑制できるとともに、光の利用効率の低下を抑制することができる。

【0049】

さらに、光学システム４を構成する各部材の波長依存性が小さいため、光学システム４の構成を簡素化することができ、表示領域ＤＡに表示されるカラー画像をユーザの瞳Ｅに効率よく集光することができる。

【0050】

なお、図４を参照して説明した第１直線偏光ＬＰ１を第２直線偏光ＬＰ２に置換してもよいし、第１円偏光ＣＰ１を第２円偏光ＣＰ２に置換してもよい。

【0051】

次に、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰの第２構成例について説明する。なお、以下の説明では、第１構成例と同一の構成については同一の参照符号を付して説明を省略する場合がある。

【0052】

《第２構成例》
図５は、表示装置ＤＳＰの第２構成例を示す断面図である。図５に示す第２構成例は、図３に示した第１構成例と比較して、光学システム４の構成が相違している。

【0053】

すなわち、表示装置ＤＳＰは、表示パネル２と、光学システム４と、を備えている。表示パネル２の詳細については省略するが、表示領域ＤＡにおいて直線偏光の表示光ＤＬを出射するように構成されている。

【0054】

光学システム４は、第１位相差板Ｒ１と、半透過層ＨＭと、第２位相差板Ｒ２と、透明固体ＴＳと、反射偏光板ＰＲと、第３位相差板Ｒ３と、液晶素子１０と、を備えている。第１位相差板Ｒ１、第２位相差板Ｒ２、及び、第３位相差板Ｒ３は、１／４波長板であり、透過する光に対して１／４波長の位相差を付与するものである。なお、第２構成例における第１位相差板Ｒ１、第２位相差板Ｒ２、及び、第３位相差板Ｒ３は、第１構成例の第１位相差板Ｒ１などと同様に、広帯域型の位相差板を適用することができる。

【0055】

半透過層ＨＭは、入射光のうちの一部の光を透過し、その他の光を反射するものである。第２構成例における半透過層ＨＭは、Ｘ－Ｙ平面に沿った平板状に形成されている。透明固体ＴＳは、屈折率異方性がほぼゼロであり、詳細については第１構成例で説明した通りである。

【0056】

反射偏光板ＰＲは、入射光のうち、第１直線偏光を透過し、第１直線偏光と直交する第２直線偏光を反射するものである。液晶素子１０は、特定波長の光に対して１／２波長の位相差を付与するとともに、第１円偏光を集光するレンズ作用を有するものである。なお、ここでは、円偏光を集光するレンズ作用を有する素子の一例として、液晶素子１０を挙げたが、同等のレンズ作用を有するものであれば、液晶を利用した素子に限定されるものではない。

【0057】

第１位相差板Ｒ１、半透過層ＨＭ、第２位相差板Ｒ２、透明固体ＴＳ、反射偏光板ＰＲ、第３位相差板Ｒ３、及び、液晶素子１０は、Ｘ－Ｙ平面において、表示領域ＤＡよりも広い範囲に亘って延在している。また、第１位相差板Ｒ１、半透過層ＨＭ、第２位相差板Ｒ２、透明固体ＴＳ、反射偏光板ＰＲ、第３位相差板Ｒ３、及び、液晶素子１０は、この順に、第３方向Ｚに沿って積層されている。

【0058】

つまり、第１位相差板Ｒ１は表示パネル２（あるいは第２偏光板ＰＬ２）に接し、半透過層ＨＭは第１位相差板Ｒ１に接し、第２位相差板Ｒ２は半透過層ＨＭに接し、半透過層ＨＭは第１位相差板Ｒ１と第２位相差板Ｒ２との間に位置している。また、第３位相差板Ｒ３は反射偏光板ＰＲに接し、液晶素子１０は第３位相差板Ｒ３に接し、第３位相差板Ｒ３は反射偏光板ＰＲと液晶素子１０との間に位置している。

【0059】

透明固体ＴＳは、半透過層ＨＭと反射偏光板ＰＲとの間に配置され、半透過層ＨＭに対向する側の第１面ＴＳＡと、反射偏光板ＰＲに対向する側の第２面ＴＳＢと、を有している。図５に示す例では、第２位相差板Ｒ２は、半透過層ＨＭに接し、透明固体ＴＳは、第２位相差板Ｒ２と反射偏光板ＰＲとの間に配置され、第２位相差板Ｒ２に接する平坦な第１面ＴＳＡと、反射偏光板ＰＲに接する平坦な第２面ＴＳＢと、を有している。透明固体ＴＳの第１面ＴＳＡ及び第２面ＴＳＢは、いずれも表示領域ＤＡよりも広い範囲に亘って延在している。

【0060】

図６は、図５に示した液晶素子１０の一例を示す断面図である。液晶素子１０は、基板１１と、配向膜ＡＬ１１と、液晶層（第１液晶層）ＬＣ１と、配向膜ＡＬ１２と、基板１２と、を備えている。

【0061】

基板１１及び１２は、光を透過する透明基板であり、例えば、透明なガラス板または透明な合成樹脂板によって構成されている。基板１１は、例えば、図５に示した第３位相差板Ｒ３と接着されるが、第３位相差板Ｒ３と置換してもよい。

【0062】

配向膜ＡＬ１１は、基板１１の内面１１Ａに配置されている。図６に示す例では、配向膜ＡＬ１１は、基板１１に接しているが、配向膜ＡＬ１１と基板１１との間に他の薄膜が介在していてもよい。
配向膜ＡＬ１２は、基板１２の内面１２Ａに配置されている。図６に示す例では、配向膜ＡＬ１２は、基板１２に接しているが、配向膜ＡＬ１２と基板１２との間に他の薄膜が介在していてもよい。配向膜ＡＬ１２は、第３方向Ｚにおいて、配向膜ＡＬ１１と対向している。
配向膜ＡＬ１１及びＡＬ１２は、例えば、ポリイミドによって形成され、いずれもＸ－Ｙ平面に沿った配向規制力を有する水平配向膜である。

【0063】

液晶層ＬＣ１は、配向膜ＡＬ１１及びＡＬ１２の間に配置され、配向膜ＡＬ１１及びＡＬ１２に接している。液晶層ＬＣ１は、第３方向Ｚに沿った厚さｄ１を有している。液晶層ＬＣ１は、第３方向Ｚに沿った配向方向が揃ったネマティック液晶を有している。

【0064】

すなわち、液晶層ＬＣ１は、複数の液晶構造体ＬＭＳ１を有している。１つの液晶構造体ＬＭＳ１に着目すると、液晶構造体ＬＭＳ１は、その一端側に位置する液晶分子ＬＭ１１と、その他端側に位置する液晶分子ＬＭ１２と、を有している。液晶分子ＬＭ１１は配向膜ＡＬ１１に近接し、液晶分子ＬＭ１２は配向膜ＡＬ１２に近接している。液晶分子ＬＭ１１の配向方向、及び、液晶分子ＬＭ１２の配向方向は、ほぼ一致している。また、液晶分子ＬＭ１１と液晶分子ＬＭ１２との間の他の液晶分子ＬＭ１の配向方向も、液晶分子ＬＭ１１の配向方向とほぼ一致している。なお、ここでの液晶分子ＬＭ１の配向方向とは、Ｘ－Ｙ平面における液晶分子の長軸の方向に相当する。

【0065】

また、液晶層ＬＣ１において、第１方向Ｘに沿って隣接する複数の液晶構造体ＬＭＳ１は、互いに配向方向が異なっている。同様に、第２方向Ｙに沿って隣接する複数の液晶構造体ＬＭＳ１についても、互いに配向方向が異なっている。配向膜ＡＬ１１に沿って並んだ複数の液晶分子ＬＭ１１の配向方向、及び、配向膜ＡＬ１２に沿って並んだ複数の液晶分子ＬＭ１２の配向方向は、連続的（あるいは線形）に変化している。

【0066】

このような液晶層ＬＣ１は、液晶分子ＬＭ１１及び液晶分子ＬＭ１２を含む液晶分子ＬＭ１の配向方向が固定された状態で硬化している。つまり、液晶分子ＬＭ１の配向方向は、電界に応じて制御されるものではない。このため、液晶素子１０は、配向制御のための電極を備えていない。

【0067】

液晶層ＬＣ１の屈折率異方性あるいは複屈折性（液晶層ＬＣ１の異常光に対する屈折率ｎｅと常光に対する屈折率ｎｏとの差分）をΔｎとしたとき、液晶層ＬＣ１のリタデーション（位相差）Δｎ・ｄ１は、特定波長λの１／２に設定されている。

【0068】

図７は、図６に示した液晶層ＬＣ１における配向パターンの一例を示す平面図である。図７には、液晶層ＬＣ１のＸ－Ｙ平面における空間位相の一例が示されている。ここに示す空間位相は、液晶構造体ＬＭＳ１に含まれる液晶分子ＬＭ１のうち、配向膜ＡＬ１１に近接する液晶分子ＬＭ１１の配向方向として示している。

【0069】

図中の点線で示した同心円では、空間位相が揃っている。あるいは、隣接する２つの同心円で囲まれた環状領域では、液晶分子ＬＭ１１の配向方向が揃っている。但し、隣接する環状領域の液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、互いに異なっている。

【0070】

例えば、液晶層ＬＣ１は、平面視において、第１環状領域Ｃ１と、第２環状領域Ｃ２と、を有している。第２環状領域Ｃ２は、第１環状領域Ｃ１の外側に位置している。第１環状領域Ｃ１は、同一方向に配向した第１液晶分子ＬＭ１１１によって構成されている。また、第２環状領域Ｃ２は、同一方向に配向した第２液晶分子ＬＭ１１２によって構成されている。第１液晶分子ＬＭ１１１の配向方向は、第２液晶分子ＬＭ１１２の配向方向とは異なっている。

【0071】

同様に、同心円の中心の領域から、径方向に沿って並んだ液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、互いに異なり、連続的に変化している。つまり、図示したＸ－Ｙ平面内において、液晶層ＬＣ１の空間位相は、径方向に沿って異なり、連続的に変化している。

【0072】

このような構成の液晶素子１０に第１円偏光が入射した場合、第１円偏光は、同心円の中心に向かって集光され、しかも、液晶素子１０の透過光は、第１円偏光とは逆回りの第２円偏光に変換される。

【0073】

図８は、表示装置ＤＳＰの光学作用を説明するための図である。

【0074】

まず、表示パネル２は、第１直線偏光ＬＰ１の表示光ＤＬを出射する。ここでの表示光ＤＬとは、特定波長λの光である。表示光ＤＬは、第１位相差板Ｒ１を透過して第１円偏光ＣＰ１に変換される。

【0075】

第１位相差板Ｒ１を透過した第１円偏光ＣＰ１のうち、一部の第１円偏光ＣＰ１は半透過層ＨＭを透過し、他の第１円偏光ＣＰ１は半透過層ＨＭで反射される。半透過層ＨＭを透過した第１円偏光ＣＰ１は、第２位相差板Ｒ２を透過して第２直線偏光ＬＰ２に変換される。

【0076】

なお、第１円偏光ＣＰ１が半透過層ＨＭで反射された際には、第１円偏光ＣＰ１とは逆回りの第２円偏光ＣＰ２に変換される。半透過層ＨＭで反射された第２円偏光ＣＰ２は、第１位相差板Ｒ１を透過して第２直線偏光ＬＰ２に変換され、表示パネル２において吸収される。

【0077】

第２位相差板Ｒ２を透過した第２直線偏光ＬＰ２は、透明固体ＴＳを透過した後、反射偏光板ＰＲで反射される。反射偏光板ＰＲで反射された第２直線偏光ＬＰ２は、透明固体ＴＳを透過した後、第２位相差板Ｒ２を透過して第１円偏光ＣＰ１に変換される。

【0078】

第２位相差板Ｒ２を透過した第１円偏光ＣＰ１のうち、一部の第１円偏光ＣＰ１は半透過層ＨＭで反射され、他の第１円偏光ＣＰ１は半透過層ＨＭを透過する。第１円偏光ＣＰ１が半透過層ＨＭで反射された際には、第２円偏光ＣＰ２に変換される。半透過層ＨＭで反射された第２円偏光ＣＰ２は、第２位相差板Ｒ２を透過して第１直線偏光ＬＰ１に変換される。
なお、半透過層ＨＭを透過した第１円偏光ＣＰ１は、第１位相差板Ｒ１を透過して第１直線偏光ＬＰ１に変換される。

【0079】

第２位相差板Ｒ２を透過した第１直線偏光ＬＰ１は、透明固体ＴＳを透過した後、反射偏光板ＰＲを透過し、さらに、第３位相差板Ｒ３を透過して第１円偏光ＣＰ１に変換される。第３位相差板Ｒ３を透過した第１円偏光ＣＰ１は、液晶素子１０において、第２円偏光ＣＰ２に変換されるとともにレンズ作用を受けてユーザの瞳Ｅに集光される。

【0080】

このような第２構成例においても、上記の第１構成例と同様の効果が得られる。

【0081】

なお、図８を参照して説明した第１直線偏光ＬＰ１を第２直線偏光ＬＰ２に置換してもよいし、第１円偏光ＣＰ１を第２円偏光ＣＰ２に置換してもよい。

【0082】

次に、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰの第３構成例について説明する。

【0083】

《第３構成例》
図９は、表示装置ＤＳＰの第２構成例を示す断面図である。図９に示す第２構成例は、図３に示した第１構成例と比較して、光学システム４の構成が相違している。

【0084】

すなわち、表示装置ＤＳＰは、表示パネル２と、光学システム４と、を備えている。表示パネル２の詳細については省略するが、表示領域ＤＡにおいて直線偏光の表示光ＤＬを出射するように構成されている。

【0085】

光学システム４は、第１位相差板Ｒ１と、ホログラフィック光学素子２０と、第２位相差板Ｒ２と、透明固体ＴＳと、反射偏光板ＰＲと、を備えている。第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２は、１／４波長板であり、透過する光に対して１／４波長の位相差を付与するものである。なお、第３構成例における第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２は、第１構成例の第１位相差板Ｒ１などと同様に、広帯域型の位相差板を適用することができる。

【0086】

ホログラフィック光学素子２０は、入射光のうちの一部の光を反射・回折するとともに、集光するレンズ作用を有するものである。ホログラフィック光学素子２０は、干渉縞のパターンを有し、入射光を所定の方向に回折するものである。

【0087】

透明固体ＴＳは、屈折率異方性がほぼゼロであり、詳細については第１構成例で説明した通りである。反射偏光板ＰＲは、入射光のうち、第１直線偏光を透過し、第１直線偏光と直交する第２直線偏光を反射するものである。

【0088】

第１位相差板Ｒ１、ホログラフィック光学素子２０、第２位相差板Ｒ２、透明固体ＴＳ、及び、反射偏光板ＰＲは、Ｘ－Ｙ平面において、表示領域ＤＡよりも広い範囲に亘って延在している。また、第１位相差板Ｒ１、ホログラフィック光学素子２０、第２位相差板Ｒ２、透明固体ＴＳ、及び、反射偏光板ＰＲは、この順に、第３方向Ｚに沿って積層されている。

【0089】

つまり、第１位相差板Ｒ１は表示パネル２（あるいは第２偏光板ＰＬ２）に接し、ホログラフィック光学素子２０は第１位相差板Ｒ１に接し、第２位相差板Ｒ２はホログラフィック光学素子２０に接し、ホログラフィック光学素子２０は第１位相差板Ｒ１と第２位相差板Ｒ２との間に位置している。
透明固体ＴＳは、ホログラフィック光学素子２０と反射偏光板ＰＲとの間に配置され、ホログラフィック光学素子２０に対向する側の第１面ＴＳＡと、反射偏光板ＰＲに対向する側の第２面ＴＳＢと、を有している。図９に示す例では、第２位相差板Ｒ２は、ホログラフィック光学素子２０に接し、また、透明固体ＴＳは、第２位相差板Ｒ２と反射偏光板ＰＲとの間に配置され、第２位相差板Ｒ２に接する平坦な第１面ＴＳＡと、反射偏光板ＰＲに接する平坦な第２面ＴＳＢと、を有している。透明固体ＴＳの第１面ＴＳＡ及び第２面ＴＳＢは、いずれも表示領域ＤＡよりも広い範囲に亘って延在している。

【0090】

図１０は、表示装置ＤＳＰの光学作用を説明するための図である。

【0091】

まず、表示パネル２は、第１直線偏光ＬＰ１の表示光ＤＬを出射する。表示光ＤＬは、第１位相差板Ｒ１を透過して第１円偏光ＣＰ１に変換される。

【0092】

第１位相差板Ｒ１を透過した第１円偏光ＣＰ１のうち、一部の第１円偏光ＣＰ１はホログラフィック光学素子２０を透過し、他の第１円偏光ＣＰ１はホログラフィック光学素子２０で反射される。ホログラフィック光学素子２０を透過した第１円偏光ＣＰ１は、第２位相差板Ｒ２を透過して第２直線偏光ＬＰ２に変換される。

【0093】

なお、第１円偏光ＣＰ１がホログラフィック光学素子２０で反射された際には、第１円偏光ＣＰ１とは逆回りの第２円偏光ＣＰ２に変換される。ホログラフィック光学素子２０で反射された第２円偏光ＣＰ２は、第１位相差板Ｒ１を透過して第２直線偏光ＬＰ２に変換され、表示パネル２において吸収される。

【0094】

第２位相差板Ｒ２を透過した第２直線偏光ＬＰ２は、透明固体ＴＳを透過した後、反射偏光板ＰＲで反射される。反射偏光板ＰＲで反射された第２直線偏光ＬＰ２は、透明固体ＴＳを透過した後、第２位相差板Ｒ２を透過して第１円偏光ＣＰ１に変換される。

【0095】

第２位相差板Ｒ２を透過した第１円偏光ＣＰ１のうち、一部の第１円偏光ＣＰ１はホログラフィック光学素子２０反射・回折され、他の第１円偏光ＣＰ１はホログラフィック光学素子２０を透過する。第１円偏光ＣＰ１がホログラフィック光学素子２０で反射・回折された際には、第２円偏光ＣＰ２に変換される。ホログラフィック光学素子２０で反射された第２円偏光ＣＰ２は、第２位相差板Ｒ２を透過して第１直線偏光ＬＰ１に変換される。
なお、ホログラフィック光学素子２０を透過した第１円偏光ＣＰ１は、第１位相差板Ｒ１を透過して第１直線偏光ＬＰ１に変換される。

【0096】

第２位相差板Ｒ２を透過した第１直線偏光ＬＰ１は、透明固体ＴＳを透過した後、反射偏光板ＰＲを透過し、ホログラフィック光学素子２０のレンズ作用を受けてユーザの瞳Ｅに集光される。

【0097】

このような第３構成例においても、上記の第１構成例と同様の効果が得られる。

【0098】

なお、図１０を参照して説明した第１直線偏光ＬＰ１を第２直線偏光ＬＰ２に置換してもよいし、第１円偏光ＣＰ１を第２円偏光ＣＰ２に置換してもよい。

【0099】

上記の第１構成例、第２構成例、及び、第３構成例において、照明装置３は、導光板の側面に沿って複数の発光素子を備えた構成であってもよいし、表示パネルの直下に複数の発光素子ＬＤが配置される構成であってもよい。例えば、図１１には、照明装置３の主要部のみを示している。

【0100】

照明装置３は、導光板ＬＧと、複数の発光素子ＬＤと、を備えている。複数の発光素子ＬＤは、それぞれ導光板ＬＧの側面ＬＧＳと対向している。発光素子ＬＤは、青波長（第１波長）の光を出射する第１発光素子ＬＤＢと、緑波長（第２波長）の光を出射する第２発光素子ＬＤＧと、赤波長（第３波長）の光を出射する第３発光素子ＬＤＲと、を含んでいる。第１発光素子ＬＤＢ、第２発光素子ＬＤＧ、及び、第３発光素子ＬＤＲは、間隔をおいて並んでいる。

【0101】

発光素子ＬＤからの出射光は、スペクトル幅が狭い（あるいは、色純度が高い）ことが望ましい。このため、発光素子ＬＤとしては、レーザー光源を適用することが望ましい。第１発光素子（第１レーザー素子）ＬＤＢから出射される青レーザー光の中心波長をλｂとし、第２発光素子（第２レーザー素子）ＬＤＧから出射される緑レーザー光の中心波長をλｇとし、第３発光素子（第３レーザー素子）ＬＤＲから出射される赤レーザー光の中心波長をλｒとする。

【0102】

図１２は、表示装置ＤＳＰの変形例を示す断面図である。ここに示す変形例は、図５に示した第２構成例と比較して、表示装置ＤＳＰが複数の液晶素子を備えた点で相違している。例えば、図１２に示した第１発光素子ＬＤＢと、第２発光素子ＬＤＧと、第３発光素子ＬＤＲと、を備える照明装置３が適用される場合、表示装置ＤＳＰは、第１液晶素子１０Ｂと、第２液晶素子１０Ｇと、第３液晶素子１０Ｒと、を備えている。第１液晶素子１０Ｂ、第２液晶素子１０Ｇ、及び、第３液晶素子１０Ｒは、第３方向Ｚに積層されるが、積層順は問わない。

【0103】

第１液晶素子１０Ｂは、青波長（第１波長）λｂの光に対して１／２波長の位相差を付与するとともに、青波長λｂの第１円偏光を集光するレンズ作用を有するものである。つまり、第１液晶素子１０Ｂのリタデーションは、第１発光素子ＬＤＢから出射される青レーザー光の中心波長λｂに対応するように最適化されている。

【0104】

また、第２液晶素子１０Ｇは、緑波長（第２波長）λｇの光に対して１／２波長の位相差を付与するとともに、緑波長λｇの第１円偏光を集光するレンズ作用を有するものである。つまり、第２液晶素子１０Ｇのリタデーションは、第２発光素子ＬＤＧから出射される緑レーザー光の中心波長λｇに対応するように最適化されている。このため、第２液晶素子１０Ｇのリタデーションは、第１液晶素子１０Ｂのリタデーションより大きい。

【0105】

さらに、第３液晶素子１０Ｒは、赤波長（第３波長）λｒの光に対して１／２波長の位相差を付与するとともに、赤波長λｒの第１円偏光を集光するレンズ作用を有するものである。つまり、第３液晶素子１０Ｒのリタデーションは、第３発光素子ＬＤＲから出射される赤レーザー光の中心波長λｒに対応するように最適化されている。このため、第３液晶素子１０Ｒのリタデーションは、第２液晶素子１０Ｇのリタデーションより大きい。

【0106】

このような変形例によれば、表示装置ＤＳＰが照明装置３の発光素子ＬＤの発光波長に合わせた複数の液晶素子１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒを備えることにより、カラー画像を効率よく瞳に集光することができる。

【0107】

以下に、その他の変形例について説明する。

【0108】

図１３は、表示装置ＤＳＰの変形例を示す断面図である。ここに示す変形例は、図３に示した第１構成例と比較して、透明固体ＴＳと第２位相差板Ｒ２とが入れ替わっている。つまり、第２位相差板Ｒ２は、半透過層ＨＭの凹面ＣＣに配置されている。図１３に示す例では、第２位相差板Ｒ２は、凹面ＣＣに接し、透明固体ＴＳは、第２位相差板Ｒ２と反射偏光板ＰＲとの間に配置されている。透明固体ＴＳは、凹面ＣＣに対向し第２位相差板Ｒ２に接する凸状の第１面ＴＳＡと、反射偏光板ＰＲに接する平坦な第２面ＴＳＢと、を有している。要するに、第１構成例においては、透明固体ＴＳは、半透過層ＨＭと反射偏光板ＰＲとの間に配置されていればよい。
このような変形例においても、第１構成例と同様の効果が得られる。

【0109】

図１４は、表示装置ＤＳＰの変形例を示す断面図である。ここに示す変形例は、図５に示した第２構成例と比較して、透明固体ＴＳと第２位相差板Ｒ２とが入れ替わっている。つまり、第２位相差板Ｒ２は、反射偏光板ＰＲと透明固体ＴＳとの間に配置されている。図１４に示す例では、第２位相差板Ｒ２は、反射偏光板ＰＲに接し、透明固体ＴＳは、半透過層ＨＭと第２位相差板Ｒ２との間に配置され、半透過層ＨＭに接する平坦な第１面ＴＳＡと、第２位相差板Ｒ２に接する平坦な第２面ＴＳＢと、を有している。要するに、第２構成例においては、透明固体ＴＳは、半透過層ＨＭと反射偏光板ＰＲとの間に配置されていればよい。
このような変形例においても、第２構成例と同様の効果が得られる。

【0110】

図１５は、表示装置ＤＳＰの変形例を示す断面図である。ここに示す変形例は、図９に示した第３構成例と比較して、透明固体ＴＳと第２位相差板Ｒ２とが入れ替わっている。つまり、第２位相差板Ｒ２は、反射偏光板ＰＲと透明固体ＴＳとの間に配置されている。図１５に示す例では、第２位相差板Ｒ２は、反射偏光板ＰＲに接し、透明固体ＴＳは、ホログラフィック光学素子２０と第２位相差板Ｒ２との間に配置され、ホログラフィック光学素子２０に接する平坦な第１面ＴＳＡと、第２位相差板Ｒ２に接する平坦な第２面ＴＳＢと、を有している。要するに、第３構成例においては、透明固体ＴＳは、ホログラフィック光学素子２０と反射偏光板ＰＲとの間に配置されていればよい。
このような変形例においても、第３構成例と同様の効果が得られる。

【0111】

以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の低下を抑制することができる。

【0112】

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0113】

１…ヘッドマウントディスプレイ ２…表示パネル ３…照明装置 ４…光学システム
ＤＳＰ…表示装置
Ｒ１…第１位相差板 Ｒ２…第２位相差板 Ｒ３…第３位相差板
ＨＭ…半透過層 ＰＲ…反射偏光板
ＴＳ…透明固体 ＴＳＡ…第１面 ＴＳＢ…第２面
１０…液晶素子 ２０…ホログラフィック光学素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】