反射型液晶表示装置
【課題】 反射型液晶表示素子で発生する回折光を考慮した上で、コントラスト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。
【解決手段】 偏光子と検光子を併用する偏光分離膜を有した偏光ビームスプリッターと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッターと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、投射レンズ系とを備える反射型液晶表示装置であって、黒表示時の前記反射型液晶表示素子により発生する回折光の位相差の絶対値が前記１／４波長板の位相差により減少し、前記偏光ビームスプリッターから前記投射レンズに導かれる前記回折光の漏れ光量が低減するように、前記１／４波長板の遅相軸と進相軸のいずれかを前記偏光ビームスプリッターの偏光軸方向と略平行な方向に配置するように構成する。
【解決手段】 偏光子と検光子を併用する偏光分離膜を有した偏光ビームスプリッターと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッターと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、投射レンズ系とを備える反射型液晶表示装置であって、黒表示時の前記反射型液晶表示素子により発生する回折光の位相差の絶対値が前記１／４波長板の位相差により減少し、前記偏光ビームスプリッターから前記投射レンズに導かれる前記回折光の漏れ光量が低減するように、前記１／４波長板の遅相軸と進相軸のいずれかを前記偏光ビームスプリッターの偏光軸方向と略平行な方向に配置するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型液晶表示素子に基づく投射像原画をスクリーン上に拡大投射する、反射型液晶表示装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
反射型液晶表示装置のコントラストを向上させる手段として、偏光子および検光子として共用される偏光ビームスプリッターと、１／４波長板を備え、前記偏光ビームスプリッターから出て再び前記偏光ビームスプリッターに入射する光路に前記１／４波長板をその進相軸または遅相軸が前記偏光ビームスプリッターの入射光軸と反射光軸とを含む平面に直交するように配置した構成は、特開平２−２５００２６に開示されている。
【０００３】
ここで、従来例の反射型液晶表示装置の構成を図４１に示す。
【０００４】
２２は偏光ビームスプリッター、２５は１／４波長板、３６は反射型液晶表示素子、２８は１／４波長板２５の進相軸、５３は入射光線、５４は反射光線、５５は１／４波長板２５に入射する入射光線５３の偏光軸方向、５６は１／４波長板２５を透過した反射光線５４の偏光軸である。
【０００５】
１／４波長板２５に直線偏光の入射光線５３が入射すると、反射型液晶表示素子３６を介して波長板２５を２回通過した後の反射光線５４も直線偏光で、入射光線５３の偏光方向５５と反射光線５４の偏光方向５６とを２等分する方向は進相軸２８に一致する。これにより、反射光線５４の偏光方向５６は偏光ビームスプリッター２２の反射光線５４のＳ偏光の方向と一致し、反射光線５４に偏光ビームスプリッター２２を直進する偏光成分が存在せず、偏光ビームスプリッターへの入射角度範囲を広げても、コントラスト低下を生じない。
【０００６】
また、反射型液晶表示装置のコントラストを向上させる手段として、
透明電極と反射電極とに狭持された液晶層と、液晶層を駆動する複数の画素回路とを備えた反射型液晶液晶素子と、波長板とを備えた液晶表示装置において、前記波長板を、波長板の光学軸（進相軸ないし遅相軸）と波長板への入射偏光の偏光方向とを僅かにずらして配置した構成は、特開平２００２−２０７２１３に開示されている。
【０００７】
ここで、従来例の反射型液晶表示装置の構成を図４２に示す。
【０００８】
１０１は入射光、１０２は偏光ビームスプリッター、１０３は偏光膜、１０４は波長板、１０５はＳ偏光の偏光面と平行な軸、１０６はＰ偏光の偏光面と平行な軸、１０７は遅相軸、１０８は進相軸、１０９は反射型液晶表示素子、１２４は波長板の光学軸回転角度である。
【０００９】
また、図４３は、ＴＮモードのツイスト角度８０度かつ液晶黒表示印加電圧４Ｖｒｍｓのときの、１／４波長板１０４の光学軸回転角度１２４をパラメータとしたときの、反射率波長分散特性を示す。このとき、波長板の光学軸回転角度１２４をθｐと定義しており、θｐ＝０度のときの反射率を基準として、θｐを大きくしていくと、液晶黒表示時の反射率が小さくなり、特に可視領域の中心でありコントラストに大きく関係する波長５５０ｎｍ近傍に着目すると、θｐ＝３度近傍のときに液晶黒表示時の反射率が最小、すなわち、コントラストが最大になる。
【特許文献１】特開平０２−２５００２６号公報
【特許文献２】特開２００２−２０７２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般的に、液晶プロジェクター等で用いられる液晶表示素子は、画素がマトリックス状に配置しており、液晶表示素子に入射する光は、画素の開口形状に起因して回折および干渉する。
【００１１】
また、回折光の強度は、周期構造の開口形状の大きさに反比例し、波長に比例するが、液晶プロジェクターの液晶表示素子の画素形状は、１０μｍ×１０μｍ程度と、パーソナルコンピュータ等に使用される直視型の液晶画素と比べても非常に小さく、回折現象が顕著に起こる。更に、回折（干渉）光は正反射（透過の０次光）光と異なる角度で反射（透過）する為、液晶設計値に対して異常な液晶光路長を通過することで位相差エラーが生じ、画像表示不良の原因ともなる。
【００１２】
したがって、高コントラストな液晶表示装置を実現する為には、黒表示時の液晶表示素子を正反射する０次光のみならず、多次の回折（干渉）光の漏れ光も低減する必要がある。
【００１３】
しかしながら、特開平２−２５００２６および特開平２００２−２０７２１３に記載されているコントラスト向上の手段は、反射型液晶表示素子で発生する回折光に関する記載が無く、回折光による異常偏光を制御できず、コントラストを十分に向上することができないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の問題を解決するために、本発明の反射型液晶表示装置は、偏光子と検光子を併用する偏光分離膜を有した偏光ビームスプリッターと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッターと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、投射レンズ系とを備えており、黒表示時の前記反射型液晶表示素子により発生する回折光の位相差の絶対値が前記１／４波長板の位相差により減少し、前記偏光ビームスプリッターから前記投射レンズに導かれる前記回折光の漏れ光量が低減するように、前記１／４波長板の遅相軸と進相軸のいずれかを前記偏光ビームスプリッターの偏光軸方向と略平行な方向に配置することを特徴としている。
【００１５】
また、別側面の反射型液晶表示装置は、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が正又は０であり、前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも小さく、前記１／４波長板の遅相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴としている。
【００１６】
また、別側面の反射型液晶表示装置は、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が正又は０であり、前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも大きく、前記１／４波長板の進相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴としている。
【００１７】
また、別側面の反射型液晶表示装置は、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が負又は０であり、前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも小さく、前記１／４波長板の進相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴としている。
【００１８】
また、別側面の反射型液晶表示装置は、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が負又は０であり、前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも大きく、前記１／４波長板の遅相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴としている。
【００１９】
ここで、前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＳ偏光の偏光方向とを含む面をＳ偏光面とし、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＰ偏光の偏光方向とを含む面をＰ偏光面とするとき、前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記Ｐ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度より強いことが望ましい。
【００２０】
また、前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＳ偏光の偏光方向とを含む面をＳ偏光面とし、前記照明光学系の光軸を通り、前記Ｓ偏光面と４５度をなす平面を４５度平面とするとき、前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記４５度平面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度よりも強いことが望ましい。
【００２１】
また、前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＰ偏光の偏光方向とを含む面をＰ偏光面とし、前記照明光学系の光軸を通り、前記Ｐ偏光面と４５度をなす平面を４５度平面とするとき、前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記４５度平面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度よりも強いことが望ましい。
【００２２】
前記照明光学系の光軸を横切る第１の方向に沿って複数の第１レンズを配置して構成されており、前記光源からの光を複数の光束に分割する第１インテグレータと、前記複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを配置した第２インテグレータと、前記第２インテグレータから出射する複数の光束を前記反射型液晶表示素子に重畳的に照射する第１光学系と、前記第１の方向と直交する第２方向に光学的パワーを有し、前記第２方向を含む面内において、前記光源からの光束径を圧縮して前記反射型液晶表示素子に導く第２光学系とを有することが望ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、偏光子と検光子の役割を果たす偏光ビームスプリッターと、反射型液晶表示素子との間に設けられた１／４波長板の進相軸および遅相軸を適切な方向に向けることにより、黒表示時の漏れ光量を低減することができ、コントラストを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、図面を用いて具体的に本実施例について説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１に本発明における反射型液晶表示装置の概略図を示す。
【００２６】
１０１は入射光、１０２は偏光ビームスプリッター、１０３は偏光ビームスプリター１０２の偏光分離膜、１０４は１／４波長板、１０４ａは遅相軸、１０４ｂは進相軸、１０５は反射型液晶表示素子、１０６ａはｘｙ平面内にありｘ正方向からの入射光、１０６ｂはｘｙ平面内にありｘ負方向からの入射光、１０７ａは入射光１０６ａが偏光膜１０３により傾く偏光軸、１０７ｂは入射光１０６ｂが偏光膜１０３により傾く偏光軸、偏光ビームスプリッター１０２への入射光軸をｙ方向、反射光軸をｚ方向、ｙｚ平面に垂直な方向をｘ方向とする。
【００２７】
このとき、入射光１０１は、偏光ビームスプリッター１０２の偏光膜１０３を反射し、１／４波長板１０４を通過し、反射型液晶表示素子１０５に入射する。更に、反射型液晶表示素子１０５を反射した光は、再び１／４波長板１０４を通過して後、偏光ビームスプリッター１０２に入射し、偏光ビームスプリッター１０２の偏光軸傾き１０７ａおよび１０７ｂの検光軸成分は検光され、検光軸に垂直な透過軸成分は透過し、漏れ光として投影される。
【００２８】
ここで、図２に偏光ビームスプリッター１０２側からみた、反射型液晶表示素子１０５の反射画素電極形状を示す。１０８はｘｙ方向にマトリックス状に配列した反射画素電極、１０９は各反射画素電極１０８を駆動する為に設けられる不図示の配線と反射画素電極をコンタクトする為のスルーホールコンタクトである。
【００２９】
このとき、反射型液晶表示素子１０５に入射した光は反射画素電極形状および入射光の波長に依存して、画素の配列方向であるｘ正方向およびｘ負方向およびｙ正方向およびｙ負方向の４方向に回折（干渉）光が発生する。このとき、ｘ正方向に進行する回折光は偏光分離膜１０３の時計回りに傾いた偏光軸１０７ａの領域に入射し、偏光軸１０７ａの方向の成分は検光し、偏光軸１０７ａ方向に垂直な成分は透過する。また、ｘ負方向に進行する回折光は偏光分離膜１０３の反時計回りに傾いた偏光軸１０７ｂの領域に入射し、偏光軸１０７ｂの方向の成分は検光し、偏光軸１０７ｂ方向に垂直な成分は透過する。一方、ｙｚ平面内から入射あるいは反射する光に対しては偏光分離膜１０３の偏光軸方向はｘ方向に揃っており、ｙ正方向あるいはｙ負方向に進行する回折光は偏光分離膜１０３によって、ｘ方向の成分は検光し、ｘ方向に垂直（ｙ方向）な成分は透過する。
【００３０】
ここで、偏光分離膜１０３を入射光１０１の光軸方向であるｚ軸方向にＳ偏光で反射する光線が１／４波長板１０４および反射型液晶表示素子に入射する場合を考える。
【００３１】
偏光分離膜１０３をＳ偏光光で反射した光線は、１／４波長板１０４の位相作用を受けて透過し、反射型液晶表示素子１０５に入射し、反射型液晶表示素子１０５の画素電極形状に起因してｘｙ軸方向（４方向）に回折光が発生する。
【００３２】
まず、ｘ正方向およびｘ負方向に発生する回折光に関して議論する。時計回りに５度傾いた偏光軸１０７ａおよび反時計回りに５度傾いた偏光軸１０７ｂの方向に、各々任意の位相差の回折光が入射したときの漏れ光量の和の計算結果を図３に示す。この図３中に記載したＸ正方向回折輝位相差（度）とは、反射型液晶表示素子が入射光に対して与える位相差のことであり、この図３では、その位相差が０度（○印）、４度（×印）、８度（△印）、１２度（□印）、１６度（−印）に関して記載している。このとき、各々の回折光の強度を１とし、１／４波長板１０４の位相差を９０度としている。また、本発明における位相差とは、光の偏光状態において、楕円偏光の長軸の強度と短軸の強度比から決まり、すなわち、直線偏光の位相差は０度（もしくは１８０度）で、長軸強度と短軸強度が等しい円偏光の位相差は９０度（２７０度）と定義する。
【００３３】
また、図３の回折漏れ光量の和は１／４波長板１０４の光学軸（遅相軸）をｘｙ面内で任意回転させたときの最小値であり、図４（Ｘ正方向回折光位相差に関しては図３と同じ）に回折漏れ光量の和が最小となる１／４波長板１０４の光学軸回転角度を示す。このとき、１／４波長板１０４の光学軸回転方向は反射型液晶表示素子１０５からみて時計回りを正、反時計回りを負とする。また、図５（Ｘ正方向回折光位相差に関しては図３と同じで、図６、７、８、１０、１１、１５、１７、２２、２４、２９、３６、３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂについても同様である）には、図３に示した計算値をもとに、ｘ負方向の回折光とｘ正方向の回折光の位相差の差に対する漏れ光量を示す。
【００３４】
次に、ｙ正方向およびｙ負方向に発生する回折光に関して議論する。ｙｚ平面内をｙ正方向およびｙ負方向に、各々任意の位相差の回折光が入射したときの漏れ光量の和を計算した結果を示す。図６の回折漏れ光量の和は１／４波長板１０４の光学軸（遅相軸）をｘｙ面内で任意回転させたときの最小値であり、図７に回折漏れ光量の和が最小となる１／４波長板１０４の光学軸回転角度を示す。また、図８にはｘ負方向の回折光とｘ正方向の回折光の位相差の差に対する漏れ光量を示す。
【００３５】
図５より、ｘ負方向回折位相差−ｘ正方向回折位相差が０以上の場合、すなわち、時計回りに傾いた偏光軸１０７ａに入射する回折光（ｘ正方向に進行する回折光）の位相差が、反時計回りに傾いた偏光軸１０７ｂに入射する回折光（ｘ負方向に進行する回折光）の位相差より小さい場合に、回折漏れ光量が少ない。
【００３６】
また、図８より、回折漏れ光量の和は、ｙ負方向回折位相差−ｙ正方向回折位相差が０に対して対称であり、ｙ正方向およびｙ負方向に進行する各回折光の位相差の大きさに依存しない。
【００３７】
従って、時計回りに傾いた偏光軸１０７ａに入射する回折光（ｘ正方向）の位相差が、反時計回りに傾いた偏光軸１０７ｂに入射する回折光（ｘ負方向）の位相差より小さい場合に、
１／４波長板１０４の遅相軸の方向とＳ偏光方向（ｘ方向）とを略平行となるように１／４波長板１０４を配置することで、回折光の漏れ光量を低減でき、コントラストを向上させることができる。
【００３８】
また、図９に本発明における、図１と比べて１／４波長板１０４の光学軸方向がｘｙ面内で約９０度回転した構成の反射型液晶表示装置の簡易図を示す。
【００３９】
１０４ａは遅相軸、１０４ｂは進相軸である。図１０に、ｘ負方向の回折光とｘ正方向の回折光の位相差の差に対する漏れ光量を示す。
【００４０】
図１０の回折漏れ光量の和は１／４波長板１０４の光学軸（遅相軸）をｘｙ面内で任意回転させたときの最小値であり、図１１に回折漏れ光量の和が最小となる１／４波長板１０４の光学軸回転角度を示す。
【００４１】
図１０より、ｘ負方向回折位相差−ｘ正方向回折位相差が０以下の場合、すなわち、時計回りに傾いた偏光軸１０７ａに入射する回折光（ｘ正方向に進行する回折光）の位相差が、反時計回りに傾いた偏光軸１０７ｂに入射する回折光（ｘ負方向に進行する回折光）の位相差より大きい場合に、回折漏れ光量が少ない。
【００４２】
従って、時計回りに傾いた偏光軸１０７ａに入射する回折光（ｘ正方向）の位相差が、反時計回りに傾いた偏光軸１０７ｂに入射する回折光（ｘ負方向）の位相差より大きい場合に、
１／４波長板１０４の進相軸の方向とＳ偏光方向（ｘ方向）とを略平行となるように１／４波長板１０４を配置することで、回折光の漏れ光量を低減でき、コントラストを向上させることができる。
【００４３】
図１で示した光学系において、入射光１０１が偏光ビームスプリッター１０２を反射してから、再び偏光ビームスプリッター１０２に戻るまでの、各光学素子での偏光状態について詳細に説明する。このとき、各々の偏光状態は反射型液晶表示素子１０５側から見たものとする。
【００４４】
入射光１０１の光線がＳ偏光方向（ｘ方向）の偏光軸を持って、偏光分離膜１０３を反射する光線を考える。このとき、反射光線進行方向はｚ軸方向である。図４３に偏光分離膜１０３を反射した光線の偏光状態を示す。図中、ｘはｘ軸方向、ｙはｙ軸方向としており、Ｓ偏光方向（ｘ軸方向）に振動する偏光軸を持つ直線偏光であることを示す。
【００４５】
更に、１／４波長板１０４を通過したときの偏光状態を図４４ａ、図４４ｂに示す。図４４ａおよび図４４ｂは各々１／４波長板１０４の遅相軸および進相軸がｘ方向に平行なときをθ＝０度とし、反射型液晶表示素子１０５からみて時計回りに１度回転したときをθ＝＋１度、反時計回りに１度回転したときをθ＝−１度としたときの偏光状態を示す。
【００４６】
遅相軸基準（図４４ａ）と進相軸基準（図４４ｂ）のとき何れも、軸回転方向に長軸を持ち、かつ、軸回転角度の２倍の位相差が与えられる。また、位相差の符号は遅相軸基準と進相軸基準とで反転する。
【００４７】
更に、図４４ａおよび図４４ｂの偏光状態の光線が、反射型液晶表示素子１０５に入射する。反射型液晶表示素子１０５で位相差が与えられない場合（位相差０度）を考えると、図４４ａおよび図４４ｂの偏光状態を維持して反射し、再び１／４波長板１０４に入射する。１／４波長板１０４を再び透過したときの偏光状態を各々図４５ａおよび図４５ｂに示す。遅相軸基準（図４５ａ）と進相軸基準（図４５ｂ）のとき何れも、１／４波長板１０４の光学軸（遅相軸および進相軸）回転方向に更に１度回転し、かつ位相差は０度の直線偏光となる。このように、反射型液晶表示素子１０５で位相差が与えられない場合は、図４５ａおよび図４５ｂの偏光状態で偏光分離膜１０３に入射される。
【００４８】
また、反射型液晶表示素子１０５で＋４度の位相差が与えられた場合は、図４４ａおよび図４４ｂで示した反射型液晶表示素子１０５に入射する光線の位相差に各々＋４度加算される（図４６ａおよび図４６ｂ）。このとき、各偏光状態は図４４ａおよび図４４ｂの偏光状態に対して楕円偏光の長軸方向は変化せず、位相差のみ加算される。更に、再び１／４波長板１０４を透過したときの偏光状態を各々図４７ａおよび図４７ｂに示す。正の位相差の光が遅相軸基準の１／４波長板１０４を透過するとき、偏光軸は入射する光の位相差の半分の角度だけ反時計回りに回転し、かつ位相差は０度の直線偏光となり、一方、正の位相差が進相軸基準の１／４波長板１０４を透過するとき、偏光軸は入射する光の位相差の半分の角度だけ時計回りに回転し、かつ位相差は０度の直線偏光となる。よって、図４７ａに示すように遅相軸基準の場合は、１／４波長板１０４を透過する光線の偏光軸が反時計回りに回転し、一方、図４７ｂに示すように進相軸基準の場合は、１／４波長板１０４を透過する光線の偏光軸が時計回りに回転する。このように、反射型液晶表示素子１０５で＋４度の位相差が与えらた場合は、図４７ａおよび図４７ｂの偏光状態で偏光分離膜１０３に入射される。
【００４９】
また、反射型液晶表示素子１０５で＋８度の位相差が与えられた場合は、図４４ａおよび図４４ｂで示した反射型液晶表示素子１０５に入射する光線の位相差に各々＋８度加算される、更に、再び１／４波長板１０４を透過したときの偏光状態を各々図４８ａおよび図４８ｂに示す。図４８ａに示すように遅相軸基準の場合は、図４７ａに示した偏光軸方向に対して、１／４波長板１０４を透過する光線の偏光軸が更に２度ずつ反時計回りに回転し、一方、図４８ｂに示すように進相軸基準の場合は、図４７ｂに示した偏光軸方向に対して、１／４波長板１０４を透過する光線の偏光軸が更に２度ずつ時計回りに回転する。このように、反射型液晶表示素子１０５で＋８度の位相差が与えらた場合は、図４８ａおよび図４８ｂの偏光状態で偏光分離膜１０３に入射される。
【００５０】
以上より、黒表示時の反射型液晶表示素子１０５によって発生する回折光の位相差が各々０度、＋４度、＋８度の場合において、偏光分離膜１０３に入射する偏光状態を比較する。
【００５１】
このとき、回折光は、ｘ軸正方向およびｘ軸負方向に発生し、各々偏光軸傾き１０７ａおよび１０７ｂに入射し、偏光軸傾き角度はｘ軸方向に対して各々±２度傾斜しているものとする。
【００５２】
遅相軸基準（ｘ軸方向近傍に設置）のとき（図４５ａ，図４７ａ，図４８ａ）は、反射型液晶表示素子１０５で発生する回折光の位相差が大きくなると、偏光軸の傾き方向は反時計回りに傾斜する。従って、位相差の大きな回折光が進行する偏光分離膜１０３の傾きが反時計回りに回転し、位相差の小さな回折光が進行する偏光分離膜１０３の傾きが時計回りに回転するときは、１／４波長板１０４の遅相軸をＳ偏光方向（ｘ方向）近傍に設置することで、回折光の偏光軸方向が偏光分離膜１０３の偏光軸方向に傾斜して偏光ビームスプリッター１０２から不図示の投射レンズ系に導かれる漏れ光量を低減できる。またこのとき、０度の小さい位相差の回折光が時計回りに２度回転した偏光軸傾き１０７ａに入射し、＋８度の大きい位相差の回折光が反時計回りに２度回転した偏光軸傾き１０７ｂに入射するとき、図４５ａおよび図４８ａより、１／４波長板１０４の遅相軸回転角度を＋１度とすると、各々の回折光の偏光軸方向は各々の偏光分離膜１０３の偏光軸傾き方向（±２度）と一致し、回折光は検光され漏れ光量が発生しない。
【００５３】
一方、進相軸基準（ｘ方向近傍に設置）のとき（図４５ｂ，図４７ｂ，図４８ｂ）は、反射型液晶表示素子１０５で発生する回折光の位相差が大きくなると、偏光軸の傾き方向は時計回りに傾斜する。従って、位相差の小さな回折光が進行する偏光分離膜１０３の傾きが反時計回りに回転し、位相差の大きな回折光が進行する偏光分離膜１０３の傾きが時計回りに回転するときは、１／４波長板１０４の進相軸をＳ偏光方向（ｘ方向）近傍に設置することで、回折光の偏光軸方向が偏光分離膜１０３の偏光軸方向に傾斜して偏光ビームスプリッター１０２から不図示の投射レンズ系に導かれる漏れ光量を低減できる。またこのとき、＋８度の小さい位相差の回折光が時計回りに２度回転した偏光軸傾き１０７ａに入射し、０度の大きい位相差の回折光が反時計回りに２度回転した偏光軸傾き１０７ｂに入射するとき、図４５ａおよび図４８ａより、１／４波長板１０４の遅相軸回転角度を−１度とすると、各々の回折光の偏光軸方向は各々の偏光分離膜１０３の偏光軸傾き方向（±２度）と一致し、回折光は検光され漏れ光量が発生しない。
【００５４】
図１２には、本発明の第１実施例である反射型液晶表示装置の全体図を示す。図中、１は高圧水銀ランプなどからなる光源、２は光源１から光を所定の方向に放射するためのリフレクター、３は均一な照明強度を有する照明領域を形成するためのインテグレータであり、シリンドリカルレンズアレイ（シリンドリカルレンズを複数配列したアレイ状の光学素子であるが、ここでシリンドリカルレンズをフライアイレンズとしても構わない）３ａ、３ｂから構成されており、４は無偏光な光を所定の偏光方向に揃える偏光変換素子であり偏光分離膜４ａと反射膜４ｂと１／２波長板４ｃとから構成されており、５は照明光を集光するコンデンサーレンズ、６はミラー、７は照明光をテレセントリックな光にするフィールドレンズ、８は緑の波長帯域光を透過するダイクロイックミラー、９ａ１、９ｂ１、９ｃ１はそれぞれＳ偏光を反射してＰ偏光を透過させる特性をもつ偏光分離膜、９ａ、９ｂ、９ｃはそれぞれ偏光分離膜９ａ１、９ｂ１、９ｃ１を有する偏光ビームスプリッター、１０ａ、１０ｂはそれぞれ所定波長帯域の光の偏光方向を９０°変換（回転）する色選択性波長板、１１ｒ、１１ｇ、１１ｂはそれぞれ入射した照明光を反射するとともに画像信号に応じて変調して画像光を形成する反射型液晶表示素子、１２ｒ、１２ｇ、１２ｂはそれぞれ１／４波長板、１３は紫外波長帯域の光を遮断するＵＶカットフィルター、１４は投射レンズ系である。
【００５５】
次に、上記構成の光学的な作用を説明する。光源１から出射した光はリフレクター２を反射し、紫外波長帯域の光をカットするＵＶカットフィルター１３を透過し、シリンドリカルレンズ３ａの方向に集光される。この光束は、シリンドリカルレンズ３ａにより複数の光束に分割された後、複数の光束はシリンドリカルレンズ３ｂ、コンデンサーレンズ５およびフィールドレンズ７の作用によって各反射型液晶表示素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ上に重ね合わされ、均一な照明強度の照明領域を各反射型液晶表示素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ上に形成する。また、このときシリンドリカルレンズ３ｂから出射した多数の光束はそれぞれの光束に対応した偏光分離膜４ａでＰ偏光とＳ偏光とに分離される。Ｐ偏光は１／２波長板４ｃによりＳ偏光と同方向の偏光成分に変換され、Ｓ偏光は反射膜４ｂにより反射される。これにより、シリンドリカルレンズ３ｂから出射した多数の光束は、所定の偏光方向を有する光として同一方向に出射される。偏光変換素子４によりほぼＳ偏光にそろえられた光は、緑の波長帯域の光を透過するダイクロイックミラー８に入射し、緑の波長帯域の光は透過し、赤と青の波長帯域の光は反射する。ダイクロイックミラー８を透過した緑帯域の光は偏光ビームスプリッター９ａに入射し、偏光分離膜９ａ１において反射して、１／４波長板１２ｇを透過し、反射型液晶表示素子１１ｇに入射する。一方、ダイクロイックミラー８を反射した赤と青の波長帯域の光は、第１の色選択性波長板１０ａによって青の波長帯域の光のみ偏光方向を９０°変換されてＰ偏光となり、赤の波長帯域の光はＳ偏光のままで、偏光ビームスプリッター９ｂに入射する。更に偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１において、Ｐ偏光である青の波長帯域の光は透過し、Ｓ偏光である赤の波長帯域の光は反射する。これにより、互いに偏光方向が直交する赤と青の波長帯域に分離される。偏光ビームスプリッター９ｂを反射した赤の波長帯域の光は、１／４波長板１２ｒを透過し、反射型液晶表示素子１１ｒに入射し、偏光ビームスプリッター９ｂを透過した青の波長帯域の光は、１／４波長板１２ｂを透過し、反射型液晶表示素子１１ｂに入射する。
【００５６】
さらに、反射型液晶表示素子１１ｇによって１８０度位相差変調され反射した緑の波長帯域の光は、１／４波長板１２ｇを透過し、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッター９ａ、９ｃを透過する。また、反射型液晶表示素子１１ｒによって１８０度位相差変調され反射した赤の波長帯域の光は、１／４波長板１２ｒを透過し、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッター９ｂを透過し、第２の色選択性波長板１０ｂに入射する。また反射型液晶表示素子１１ｂによって１８０度位相差変調され反射した青の波長帯域の光は、１／４波長板１２ｂを透過し、Ｓ偏光となって偏光ビームスプリッター９ｂを反射し、第２の色選択性波長板１０ｂに入射する。赤の波長帯域の光のみ偏光方向を９０°変換する第２の色選択性波長板１０ｂに入射した赤と青の波長帯域の光は第２の色選択性波長板１０ｂにより赤の波長帯域の光のみ偏光方向を９０°変換されてＳ偏光となり、青の波長帯域の光はＳ偏光のままで、偏光ビームスプリッター９ｃに入射し、反射する。そして、ＲＧＢの全波長帯域の光は偏光ビームスプリッター９ｃによって合成され、投射レンズ１４に導かれ、不図示のスクリーン等に投射される。
【００５７】
ここで、図１３に、ダイクロイックミラー８により色分解された緑光路に関して、偏光ビームスプリッター９ａと、偏光分離膜９ａ１と、１／４波長板１２ｇと、反射型液晶表示素子１１ｇとを用いて詳細に示す。１５ｇはダイクロイックミラー８により色分解された緑帯域の光が、偏光ビームスプリッター９ａに入射する入射光で、１６ａはｘｙ面内にありｘ正方向からの入射光線、１６ｂはｘｙ面内にありｘ負方向からの入射光線、１７ａは入射光１６ａが偏光分離膜９ａ１により傾く偏光軸、１７ｂは入射光１６ｂが偏光分離膜９ａ１により傾く偏光軸、偏光ビームスプリッター９ａの入射光軸をｙ方向、反射光軸をｚ方向、ｘｙ平面に垂直な方向をｘ方向とする。
【００５８】
一般的に、偏光ビームスプリッターの偏光分離膜に斜入射する光は、偏光分離膜を反射もしくは透過する際に幾何学的に偏光軸が傾く。本実施例においては、図１３に示すように、ｘ正方向から入射する入射光線１６ａは偏光分離膜９ａ１を反射する際にｚ正方向から見て偏光軸１７ａが時計回りに傾き、ｘ負方向から入射する入射光線１６ｂは偏光分離膜９ａ１を反射する際にｚ方向から見て偏光軸１７ｂが反時計回りに傾く。
【００５９】
更に、入射光線１６ａは１／４波長板１２ｇを透過し、反射型液晶表示素子１１ｇを反射し、再び１／４波長板１２ｇを透過し、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｇを反射した光線１６ａはｘ負方向に進行するために、偏光軸１７ａに対してｘ軸に線対称な偏光軸１７ｂ傾きの偏光分離膜９ａ１に入射する。また、入射光線１６ｂは１／４波長板１２ｇを透過し、反射型液晶表示素子１１ｇを反射し、再び１／４波長板１２ｇを透過し、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｇを反射した光線１６ｂはｘ正方向に進行するために、偏光軸１７ｂに対してｘ軸に線対称な偏光軸１７ａ傾きの偏光分離膜９ａ１に入射する。
【００６０】
更に、入射光線１６ａおよび１６ｂは、各々偏光分離膜９ａ１の偏光軸１７ｂおよび偏光軸１７ａの方向に応じて検光および透過される。
【００６１】
本実施例における反射型液晶表示素子１１ｇは、液晶層実効電圧が０Ｖｒｍｓ近傍のときに黒表示となり、電圧印加のときに白表示となる、垂直配向ノーマリーブラック型の表示モードで、図１４に構造を示す。図中、２０１はアクティブマトリックス基板、２０２は対向ガラス基板、２０３は液晶層、２０４はＳｉ基板、２０５は能動素子層、２０６は遮光層、２０７は反射画素電極、２０８および２０９は配向膜、２１０は透明電極、２１１はガラス基板である。アクティブマトリックス基板２０１は、Ｓｉ基板２０４上に各画素を駆動して光を反射する能動素子層２０５と反射画素電極２０７と配向膜２０８および、漏れ光を遮光する遮光層２０６とからなり、対向ガラス基板２０２は、ガラス基板２１１上に形成した透明電極２１０と配光膜２０９とからなり、液晶層２０３はアクティブマトリックス基板２０１と対向ガラス基板２０２との間に挟まれた構成である。また、反射画素電極２０７の画素形状は１０μｍ×１０μｍの矩形でかつ縦横方向にマトリックス状に配列している。このとき、図１４で示す反射型液晶表示素子１１ｇの反射画素電極２０７はｘ方向およびｙ方向にマトリックス状に配列している。
【００６２】
一般的に、黒表示の液晶配向角度が基板に対して垂直に近づく程、広視野角が実現できるが、実際には、電圧印加により中間調表示あるいは白表示とする際に、液晶分子が回転する方向を規定する為に、液晶分子のチルト角を必要とする。
【００６３】
反射型液晶表示素子のチルト方向は、ガラス基板２０２側、Ｓｉ基板２０４側共に、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離面９ａ１に対するＳ偏光の偏光面（ｘｚ平面）に対して、４５度近傍に傾いており、かつチルト角度が基板面垂直方向の９０度から数度傾いた角度のときの、黒表示時における反射型液晶表示素子１１ｇの位相差入射角度特性を図１５に示す。図１５における、反射型液晶表示素子１１ｇへの入射光方向は、各々、方位角度０度がｙ軸負方向、方位角度９０度がｘ軸正方向、方位角度１８０度がｙ軸正方向、方位角度２７０度がｘ軸負方向から各々入射した光線とする。また一般的に、チルト角度が９０度のときは、方位角度４５度、１３５度、２２５度、３１５度方向で位相差が大きく、０度、９０度、１８０度、２７０度方向で位相差の小さい、十字型の対称な位相コンタ形状となるが、チルト角度を９０度から数度傾けると、方位角度４５度および２２５度方向で位相差が大きく、方位角度１３５度および３１５度で位相差の小さい、図１５に示す非対称な特性となる。
【００６４】
また、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｇに光線が垂直入射したときに発生する回折光の位相差パターンを図１６に示す。図１４で示す反射型液晶表示素子１１ｇの反射画素電極２０７はｘ方向およびｙ方向にマトリックス状に配列している為に、回折（干渉）光はｘ方向とｙ方向に発生する。このとき、回折角度は３．５度でかつ投射レンズ系１４で投射される出射角度１７．５度（５次光）まで考慮している。また、方位角度０度方向をｙ軸負方向に発生する回折光、方位角度９０度方向をｘ軸正方向に発生する回折光、方位角度１８０度方向をｙ軸正方向に発生する回折光、方位角度２７０度方向をｘ軸負方向に発生する回折光として表している。
【００６５】
また、反射型液晶表示素子１１ｇを反射した０次光および回折光は、１／４波長板１２ｇを透過し、各々偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１に入射される。このとき、偏光分離膜９ａ１の偏光軸傾き方向は入射角度に応じて幾何学的に変化する為に、０次光および回折光は各々偏光分離膜９ａ１に入射する角度に応じた偏光軸傾き角度方向の偏光成分が検光され、偏光軸傾き方向と垂直な方向の偏光成分は透過し、漏れ光となる。
【００６６】
ここで、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１で発生する入射角度に応じた偏光軸の傾きを、図１７に示す。図１７の方位角度の定義は図１６と同様で、反射型液晶表示素子１１ｇから偏光分離膜９ａ１へ入射する光軸方向からみて、偏光分離膜９ａ１に対してｙ軸負方向に入射する方向を方位角度０度、ｘ軸正方向に入射する方向を方位角度９０度、ｙ軸正方向に入射する方向を方位角度１８０度、ｘ軸負方向に入射する方向を方位角度２７０度としている。また、ｚ軸正方向からみて、偏光軸傾きが時計回りを正、反時計回りを負とする。
【００６７】
図１７より、偏光ビームスプリッター９ａの偏光軸傾き方向は、方位角度０度（３６０度）、１８０度方向のｙｚ平面内からの入射光線に対して偏光軸は傾斜せずＳ偏光の偏光面に平行な方向（ｘ方向）である。一方、方位角度が０度（１８０度）から、９０度（２７０度）に近づく程偏光軸が傾斜し、かつ、入射煽り角度が大きくなる程偏光軸が傾斜する。
【００６８】
また、ｘ正方向に入射する光線に対して、偏光軸傾きが時計回りで、ｘ負方向に入射する光線に対しては、偏光軸傾きが反時計回りである。
【００６９】
このとき、図１８ａおよび図１８ｂに、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｇの０次光の漏れ光量を示す。図１３の光学系を用いて漏れ光の計算方法について説明する。入射光１５ｇが偏光分離膜９ａ１を反射する際に、偏光分離膜９ａ１は偏光子としての役割を果たし、図１７で示した各入射角度に応じた偏光軸の傾きを持って、１／４波長板１２ｇに入射する。１／４波長板１２ｇを透過した光束は、図１５に示した各入射角度に応じた位相差を持っている為、各入射角度の光線は位相作用を受け、反射型液晶表示素子１１ｇを反射し、再び１／４波長板１２ｇを透過し、偏光分離膜９ａ１に入射する。このとき、偏光分離膜９ａ１は検光子としての役割を果たし、図１７で示した各入射角度に応じた偏光軸の傾きを持っており、偏光軸傾き方向が検光軸方向となり、検光軸方向と異なる偏光成分が漏れ光量となる。また、１／４波長板の位相差を９０度として計算している。
【００７０】
このとき、図１８ａは、進相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転し、一方、図１８ｂは、遅相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転したときの、入射光強度に対する漏れ光強度比をコントラストとして各々表している。また、１／４波長板の回転角度はｚ正方向から見て時計回りを正方向、反時計周りを負方向とする。
【００７１】
このとき、反射型液晶表示素子１１ｇに入射する照明光は最外角度１２度で照明されている。
【００７２】
図１８ａおよび図１８ｂより、進相軸がＳ偏光方向近傍のときは、負方向に−０．９度回転したときのコントラストが最大で、２９６８となり、遅相軸がＳ偏光方向近傍のときは、正方向に＋０．９度回転したときのコントラストが最大で、２９６９となり、０次光に関しては、コントラストつまり漏れ光量は同等で、１／４波長板１２ｇの光学軸設置方向（進相軸および遅相軸方向）には依存しない。
【００７３】
次に、回折光の漏れ光量の計算を行なう。異なる次数の回折光は、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１に対する入射角度が異なる為に、回折光の次数に応じた偏光軸傾き１７ａ（１７ｂ）角度を考慮する必要がある。図１９に各次数の回折光の回折角度と偏光ビームスプリッター９ａの偏光軸傾き角度を示す。このとき、方位角度９０度（ｘ正方向）と方位角度２７０度（ｘ負方向）の回折光のみ偏光ビームスプリッター９ａの偏光軸傾き角度が発生し、各偏光軸傾き角度方向の偏光成分が検光される。
【００７４】
図２０ａおよび図２０ｂに、１／４波長板１２ｇの光学軸（進相軸および遅相軸）をｘｙ平面内で回転したときの、回折光の漏れ光量を示す。このとき、１次から５次までの回折光の漏れ光の和を各方位角度（０、９０、１８０、２７０、尚、方位角度０度がｙ軸負方向、方位角度９０度がｘ軸正方向、方位角度１８０度がｙ軸正方向、方位角度２７０度がｘ軸負方向のことである）に関して、回折漏れ光の和（ｓｕｍ）で示している。ここで、反射型液晶表示素子１１ｇから発生する各回折光強度を１として表している。
【００７５】
図２０ａは進相軸をｘ方向基準に設置した場合（進相軸がＸ正方向を向いている状態が図２０ａ中の０度）で、図２０ｂは遅相軸をｘ方向基準に設置した場合（遅相軸がＸ正方向を向いている状態が図２０ｂ中の０度）であり、図２０ａより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は進相軸を−１．５度傾けたときに０．２２５となり、図２０ｂより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は遅相軸を＋１．５度傾けたときに０．０４５となり、本実施例では、遅相軸をｘ方向基準に設置し、更に＋１．５度傾けたときに回折漏れ光量を約５分の１に低減できコントラストを向上することが可能となる。
【００７６】
またこのとき、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１による偏光軸傾きが発生しない方向に入射する、方位角度０度および１８０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．０３０（図２０ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．０３０（図２０ｂ）と、同じ漏れ光量となり、コントラストに対して１／４波長板１２ｇの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）は依存しない。
【００７７】
一方、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１による偏光軸傾きが発生する方向に入射する方位角度９０度および２７０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．１９５（図２０ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．０１４５（図２０ｂ）と、コントラストに対して１／４波長板１２ｇの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）に依存性がある。
【００７８】
図１８ａ、図１８ｂおよび、図２０ａ、図２０ｂより、１／４波長板１２ｇの光学軸設置方向に対する、コントラスト（漏れ光量）の優劣は、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｇによってＳ偏光方向（方位角度９０度および２７０度方向）に発生する回折光の位相差に依存し、
反射型液晶表示素子１１ｇ側からみてＳ偏光方向（ｘ方向）に対して時計回りに傾いた偏光軸方向１０７ａに入射する回折光の位相差が、反時計回りに傾いた偏光軸方向１０７ｂに入射する回折光の位相差より小さいとき、１／４波長板１２ｇの遅相軸の方向とＳ偏光方向（ｘ方向）とが略平行となるように１／４波長板１２ｇが配置することで、コントラストの高い画像表示装置が得られる。
【００７９】
また、１／４波長板１２ｇの遅相軸方向とＳ偏光方向との略平行な角度を５度以内とすると、コントラストが高い画像が得られ、３度以内とすることで更にコントラストが高い画像が得られる。
【００８０】
ここで、図２１に、ダイクロイックミラー８により色分解された赤光路に関して、偏光ビームスプリッター９ａと、偏光分離膜９ａ１と、１／４波長板１２ｇと、反射型液晶表示素子１１ｇとを用いて詳細に示す。１５ｇはダイクロイックミラー８により色分解された赤帯域の光が、偏光ビームスプリッター９ｂに入射する入射光で、１６ａはｘｙ面内にありｘ正方向からの入射光線、１６ｂはｘｙ面内にありｘ負方向からの入射光線、１７ｂは入射光１６ａが偏光分離膜９ａ１により傾く偏光軸、１７ａは入射光１６ｂが偏光分離膜９ｂ１により傾く偏光軸、偏光ビームスプリッター９ｂの入射光軸をｙ方向、反射光軸をｚ方向、ｘｙ平面に垂直な方向をｘ方向とする。
【００８１】
図２１に示すように、ｘ正方向から入射する入射光線１６ａは偏光分離膜９ｂ１を反射する際にｚ正方向から見て偏光軸１７ｂが反時計回りに傾き、ｘ負方向から入射する入射光線１６ｂは偏光分離膜９ｂ１を反射する際にｚ方向から見て偏光軸１７ａが時計回りに傾く。このとき、図１３で示した緑光路の入射光線１６ａおよび１６ｂに対して偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１で発生する偏光軸傾きがｙｚ平面内で反転した構成となる。
【００８２】
更に、入射光線１６ａは１／４波長板１２ｒを透過し、反射型液晶表示素子１１ｇを反射し、再び１／４波長板１２ｇを透過し、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｒを反射した光線１６ａはｘ負方向に進行するために、偏光軸１７ｂに対してｘ軸に線対称な偏光軸１７ａ傾きの偏光分離膜９ｂ１に入射する。また、入射光線１６ｂは１／４波長板１２ｒを透過し、反射型液晶表示素子１１ｒを反射し、再び１／４波長板１２ｒを透過し、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｒを反射した光線１６ｂはｘ正方向に進行するために、偏光軸１７ａに対してｘ軸に線対称な偏光軸１７ｂ傾きの偏光分離膜９ｂ１に入射する。
【００８３】
更に、入射光線１６ａおよび１６ｂは、各々偏光分離膜９ｂ１の偏光軸１７ａおよび偏光軸１７ｂの方向に応じて検光および透過される。
【００８４】
赤光路の反射型液晶表示素子１１ｒは、緑光路の反射型液晶表示素子１１ｇと同じ特性を有し、かつ、緑光路の反射型液晶表示素子１１ｇに対して反射型液晶表示素子面内（図１３および図２１のｘｙ平面）で１８０度回転している。
【００８５】
このとき、黒表示時における反射型液晶表示素子１１ｒの位相差入射角度特性を図２２に示す。図２２における、反射型液晶表示素子１１ｒへの各入射光線方向は、方位角度０度をｙ軸負方向、方位角度９０度をｘ軸正方向、方位角度１８０度をｙ軸正方向、方位角度２７０度をｘ軸負方向から各々入射したものと定義する。このとき、Δｎを液晶層厚みに対する常光線および異常光線の屈折率差、ｄを液晶層厚み、λを入射波長とすると、黒表示時の位相差はΔｎｄ／λより、図１５の緑帯域入射の黒表示位相差に対して、図２２で示す赤帯域入射の黒位相差はλが大きくなることで、位相差が小さい特性となる。
【００８６】
また、反射型液晶表示素子１１ｒが黒表示時に発生する回折光の位相差パターンを図２３に示す。図２１で示す反射型液晶表示素子１１ｒの反射画素電極２０７はｘ方向およびｙ方向にマトリックス状に配列している為に、回折（干渉）光は主にｘ方向とｙ方向に発生する。このとき、回折角度は４．０度でかつ投射レンズ系１４で投射される出射角度２０度（５次光）まで考慮している。また、方位角度０度方向をｙ軸負方向に発生する回折光、方位角度９０度方向をｘ軸正方向に発生する回折光、方位角度１８０度方向をｙ軸正方向に発生する回折光、方位角度２７０度方向をｘ軸負方向に発生する回折光として表している。このとき、赤光路における反射型液晶表示素子１１ｒは、緑光路の反射型液晶表示素子１１ｇに対して反射型液晶表示素子面内（図１３および図２１のｘｙ平面）で１８０度回転している為に、回折光の位相差パターンは図１６と比べて１８０度回転している。
【００８７】
偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１で発生する偏光軸の傾きを、図２４に示す。図２４の方位角度の定義は図２２と同様で、反射型液晶表示素子１１ｒから偏光分離膜９ｂ１へ入射する光軸方向からみて、偏光分離膜９ｂ１に対してｙ軸負方向に入射する方向を方位角度０度、ｘ軸正方向に入射する方向を方位角度９０度、ｙ軸正方向に入射する方向を方位角度１８０度、ｘ軸負方向に入射する方向を方位角度２７０度としている。また、ｚ軸正方向からみて、偏光軸傾きが時計回りを正、反時計回りを負とする。
【００８８】
このとき、図２４の赤光路の偏光軸傾き方向は、図１７の緑光路の偏光軸傾きに対して、ｙｚ平面で反転している。
【００８９】
このとき、図２５ａおよび図２５ｂに、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｒの０次光の漏れ光量を示す。このとき、０次光の位相差は図２２で示した通りである。図２５ａは、進相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転し、図２５ｂは、遅相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転したときの、入射光強度に対する漏れ光強度比をコントラストとして各々表している。また、１／４波長板の回転角度はｚ正方向から見て時計回りを正方向、反時計周りを負方向とする。
【００９０】
このとき、反射型液晶表示素子１１ｒに入射する照明光は最外角度１２度で照明されている。
【００９１】
これより、進相軸基準のときは、負方向に−０．７度回転したときのコントラストが最大で、３３２８となり、遅相軸基準のときは、正方向に＋０．７度回転したときのコントラストが最大で、３３３０となり、０次光に関しては、コントラストつまり漏れ光量は同等で、１／４波長板１２ｒの光学軸方向（進相軸および遅相軸方向）には依存しない。
【００９２】
次に、回折光の漏れ光量の計算を行なう。図２６に各次数の回折光の回折角度と偏光ビームスプリッター９ｂの偏光軸傾き角度を示す。このとき、方位角度９０度（ｘ正方向）と方位角度２７０度（ｘ負方向）の回折光のみ偏光ビームスプリッター９ａの偏光軸傾き角度が発生し、各偏光軸傾き角度に応じて、検光および透過（漏れ光）する。
【００９３】
図２７ａおよび図２７ｂに、１／４波長板１２ｒの光学軸（進相軸および遅相軸）をｘｙ平面内で回転したときの、回折光の漏れ光量を示す。このとき、１次から５次までの回折漏れ光の和を各方位角度（０，９０，１８０，２７０）および全回折漏れ光和（ｓｕｍ）で示し、反射型液晶表示素子１１ｇから発生する各回折光強度を１として表している。
【００９４】
図２７ａは進相軸をｘ方向基準に設置した場合で、図２７ｂは遅相軸をｘ方向基準に設置した場合であり、図２７ａより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は進相軸を−１．５度傾けたときで、０．２１０となり、図２７ｂより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は遅相軸を＋１．５度傾けたときで、０．０４３となり、本実施例では、遅相軸をｘ方向基準に設置し、更に＋１．５度傾けたときが、回折漏れ光量を約５分の１に低減できコントラストを向上することが可能となる。
【００９５】
またこのとき、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１による偏光軸傾きが発生しない方向に入射する、方位角度０度および１８０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．０２６（図２７ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．０２６（図２７ｂ）と、同じ漏れ光量となり、コントラストに対して１／４波長板１２ｒの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）は依存しない。
【００９６】
一方、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１による偏光軸傾きが発生する方向に入射する方位角度９０度および２７０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．１８４（図２７ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．０１７（図２７ｂ）と、コントラストに対して１／４波長板１２ｇの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）に依存性がある。
【００９７】
また、１／４波長板１２ｒの遅相軸方向とＳ偏光方向との略平行な角度を５度以内とすると、コントラストが高い画像が得られ、３度以内とすることで更にコントラストが高い画像が得られる。
【００９８】
ここで、図２９に、ダイクロイックミラー８により色分解された青光路に関して、偏光ビームスプリッター９ｂと、偏光分離膜９ｂ１と、１／４波長板１２ｇと、反射型液晶表示素子１１ｂとを用いて詳細に示す。１５ｇはダイクロイックミラー８により色分解された青帯域の光が、偏光ビームスプリッター９ｂに入射する入射光で、１６ａはｘｙ面内にありｘ正方向からの入射光線、１６ｂはｘｙ面内にありｘ負方向からの入射光線、１８ａは入射光１６ａが偏光分離膜９ｂ１により傾く偏光軸、１８ｂは入射光１６ｂが偏光分離膜９ｂ１により傾く偏光軸、偏光ビームスプリッター９ｂの入射光軸をｙ方向、反射光軸をｚ方向、ｘｙ平面に垂直な方向をｘ方向とする。
【００９９】
図２９に示すように、ｘ正方向から入射する入射光線１６ａは偏光分離膜９ｂ１を透過する際にｚ正方向から見て偏光軸１８ａが時計回りに傾き、ｘ負方向から入射する入射光線１６ｂは偏光分離膜９ｂ１を透過する際にｚ方向から見て偏光軸１８ｂが反時計回りに傾く。
【０１００】
更に、入射光線１６ａは１／４波長板１２ｒを透過し、反射型液晶表示素子１１ｂを反射し、再び１／４波長板１２ｇを透過し、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｂを反射した光線１６ａはｘ負方向に進行するために、偏光軸１８ａに対してｘ軸に線対称な偏光軸１８ｂ傾きの偏光分離膜９ｂ１に入射する。また、入射光線１６ｂは１／４波長板１２ｒを透過し、反射型液晶表示素子１１ｂを反射し、再び１／４波長板１２ｒを透過し、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｂを反射した光線１６ｂはｘ正方向に進行するために、偏光軸１８ｂに対してｘ軸に線対称な偏光軸１８ａ傾きの偏光分離膜９ｂ１に入射する。
【０１０１】
更に、入射光線１６ａおよび１６ｂは、各々偏光分離膜９ｂ１の偏光軸１８ａおよび偏光軸１８ｂの方向に応じて検光および透過される。
【０１０２】
青光路の反射型液晶表示素子１１ｂは、緑光路の反射型液晶表示素子１１ｇと同じ特性を有している。
【０１０３】
このとき、黒表示時における反射型液晶表示素子１１ｂの位相差入射角度特性を図２９に示す。図２９における、反射型液晶表示素子１１ｂへの各入射光線方向は、方位角度０度をｙ軸負方向、方位角度９０度をｘ軸正方向、方位角度１８０度をｙ軸正方向、方位角度２７０度をｘ軸負方向から各々入射したものと定義する。このとき、Δｎを液晶層厚みに対する常光線および異常光線の屈折率差、ｄを液晶層厚み、λを入射波長とすると、黒表示時の位相差はΔｎｄ／λより、図１５の緑帯域入射の黒表示位相差に対して、図２９で示す青帯域入射の黒位相差はλが小さくなることで、位相差が大きい特性となる。
【０１０４】
また、反射型液晶表示素子１１ｂが黒表示時に発生する回折光の位相差パターンを図３０に示す。図２９で示す反射型液晶表示素子１１ｂの反射画素電極２０７はｘ方向およびｙ方向にマトリックス状に配列している為に、回折（干渉）光は主にｘ方向とｙ方向に発生する。このとき、回折角度は３．０度でかつ投射レンズ系１４で投射される出射角度１５度（５次光）まで考慮している。また、方位角度０度方向をｙ軸負方向に発生する回折光、方位角度９０度方向をｘ軸正方向に発生する回折光、方位角度１８０度方向をｙ軸正方向に発生する回折光、方位角度２７０度方向をｘ軸負方向に発生する回折光として表している。
【０１０５】
偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１で発生する偏光軸の傾きは、緑光路と同様であり、図１７に示す。
【０１０６】
このとき、図３１ａおよび図３１ｂに、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｂの０次光の漏れ光量を示す。このとき、０次光の位相差は図２９で示した通りである。図３１ａは、進相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転し、図３１ｂは、遅相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転したときの、入射光強度に対する漏れ光強度比をコントラストとして各々表している。また、１／４波長板の回転角度はｚ正方向から見て時計回りを正方向、反時計周りを負方向とする。
【０１０７】
このとき、反射型液晶表示素子１１ｂに入射する照明光は最外角度１２度で照明されている。
【０１０８】
これより、進相軸基準のときは、負方向に−１．１度回転したときのコントラストが最大で、３００８となり、遅相軸基準のときは、正方向に＋１．１度回転したときのコントラストが最大で、３００６となり、０次光に関しては、コントラストつまり漏れ光量は同等で、１／４波長板１２ｒの光学軸方向（進相軸および遅相軸方向）には依存しない。
【０１０９】
次に、回折光の漏れ光量の計算を行なう。図３２に各次数の回折光の回折角度と偏光ビームスプリッター９ｂの偏光軸傾き角度を示す。このとき、方位角度９０度（ｘ正方向）と方位角度２７０度（ｘ負方向）の回折光のみ偏光ビームスプリッター９ａの偏光軸傾き角度が発生し、各偏光軸傾き角度に応じて、検光および透過（漏れ光）する。
【０１１０】
図３３ａおよび図３３ｂに、１／４波長板１２ｒの光学軸（進相軸および遅相軸）をｘｙ平面内で回転したときの、回折光の漏れ光量を示す。このとき、１次から５次までの回折漏れ光の和を各方位角度（０，９０，１８０，２７０）および全回折漏れ光和（ｓｕｍ）で示し、反射型液晶表示素子１１ｂから発生する各回折光強度を１として表している。
【０１１１】
図３３ａは進相軸をｘ方向基準に設置した場合で、図３３ｂは遅相軸をｘ方向基準に設置した場合であり、図３３ａより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は進相軸を−１．５度傾けたときで、０．２０８となり、図３３ｂより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は遅相軸を＋１．５度傾けたときで、０．０４２となり、本実施例では、遅相軸をｘ方向基準に設置し、更に＋１．５度傾けたときが、回折漏れ光量を約５分の１に低減できコントラストを向上することが可能となる。
【０１１２】
またこのとき、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１による偏光軸傾きが発生しない方向に入射する、方位角度０度および１８０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．０３５（図３３ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．０３５（図３３ｂ）と、同じ漏れ光量となり、コントラストに対して１／４波長板１２ｂの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）は依存しない。
【０１１３】
一方、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１による偏光軸傾きが発生する方向に入射する方位角度９０度および２７０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．１７３（図３３ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．００６（図３３ｂ）と、コントラストに対して１／４波長板１２ｂの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）に依存性がある。
【０１１４】
また、１／４波長板１２ｂの遅相軸方向とＳ偏光方向との略平行な角度を５度以内とすると、コントラストが高い画像が得られ、３度以内とすることで更にコントラストが高い画像が得られる。
【実施例２】
【０１１５】
図３４には、本発明の第２実施例である反射型液晶表示装置の全体図を示す。図中、実施例１の図１と同じ要素には同じ符号を付している。図中、３０１は１次元方向に均一な強度の照明分布を形成する為の１次元インテグレーターで、１次元に配列されたシリンドリカルレンズアレイ３０１ａ、３０１ｂから構成されており、３０２ａ，３０２ｂは光源１から出射した略平行な光束を圧縮照明する為の光束圧縮レンズで、シリンドリカルレンズアレイ３０１ａ，３０１ｂの配列方向と直行する方向のみ曲率を持っている。
【０１１６】
また、照明光学系からＲＧＢ３色に色分解し各々の反射型液晶表示素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに入射し、更にＲＧＢ３色を色合成して投射レンズ系１４に導く色分離合成光学系の構成は、実施例１の図１２で示した構成と同じである。
【０１１７】
このとき、本実施例における照明光学系の幾何光学作用を２次元断面図を用いて説明する。
【０１１８】
図３５ａは、シリンドリカルレンズアレイ３０１ａ，３０１ｂのレンズ配列方向の断面図（ＹＺ断面図）である。Ｚ軸方向は光源１からの出射光光軸方向、Ｙ軸方向は１次元インテグレーターのレンズ配列方向、Ｘ軸方向はＹＺ平面に垂直な方向である。
【０１１９】
また、図３５ｂはＸＺ断面図である。
【０１２０】
１次元インテグレーター３０１はＹＺ面内に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数配列した第１のシリンドリカルレンズアレイ３０１ａと、第２のシリンドリカルレンズアレイ３０１ｂとを有し、集光光学系はＸＺ面内に屈折力を有する第１の光束圧縮レンズ３０１ａと、球面系より成るコンデンサーレンズ７と、ＸＺ面内に屈折力を有する第２の光束圧縮レンズ３０１ｂとを有している。
【０１２１】
このとき、図３５ａで示すＹＺ面内の幾何光学作用について説明する。光源１から出射した光はリフレクター２で反射して略平行光として第１のシリンドリカルレンズアレイ３０１ａに入射する。第１のシリンドリカルレンズアレイ３０１ａを出射する光はレンズアレイの数だけ分割され、第２のシリンドリカルレンズアレイ３０１ｂの近傍に光源像を作るよう集光する。第２のシリンドリカルレンズアレイ３０１ｂを出射した光はＹ方向に正の屈折力を受けて屈折し、更にコンデンサーレンズ７の正の屈折力を受けて、反射型液晶表示素子１１に入射する。
【０１２２】
また、図３５ｂで示すＸＺ面内の幾何光学的作用について説明する。光源１から出射した光はリフレクター２で反射して略平行光としてＺ正方向に進行し、第１のシリンドリカルレンズアレイ３０１ａと第２のシリンドリカルレンズアレイ３０１ｂの屈折力を受けず、光束圧縮レンズ３０１ａと３０１ｂにより略平行光として反射型液晶表示素子１１に圧縮照明される。
【０１２３】
図３５ａより、Ｙ方向から反射型液晶表示素子１１に入射する光に対しては、第２のシリンドリカルレンズアレイ３０１ｂおよびコンデンサーレンズ７を出射した光束が、Ｙ方向に屈折力を受けて、反射型液晶表示素子１１に重畳的に照明される為に、入射角度が大きく強度が強い。
【０１２４】
一方、図３５ｂより、Ｘ方向から反射型液晶表示素子１１に入射する光に対しては、光束圧縮レンズ３０１ａと３０１ｂにより略平行光として反射型液晶表示素子１１に圧縮照明される為に、入射角度が小さく強度が弱い。
【０１２５】
従って、反射型液晶表示素子１１に入射する入射角度強度分布は、Ｓ偏光方向（Ｙ方向）からの入射光の角度が大きくかつ強度が強く、Ｐ偏光方向（Ｘ方向）からの入射光の角度が小さくかつ強度が弱い（Ｓ偏光方向からの入射光の強度がＰ偏光方向からの入射光の強度の１．３倍、好ましくは１．７倍以上強いことが望ましい）、菱形の分布となり、４５度（１３５度、２１５度、３１５度）からの入射光の角度が小さくかつ強度が弱い（Ｓ偏光方向からの入射光の強度が４５度からの入射光の強度の１．２倍、好ましくは１．４倍以上強いことが望ましい）分布となる。
【０１２６】
ここで、図３６に、本実施例における照明光学系によって、反射型液晶表示素子１１に入射する光束の入射角度強度分布の一例を示す。このとき、入射方位角度は、実施例１の図１３で示した座標系であるとし、方位角度０度がｙ軸負方向、方位角度９０度がｘ軸正方向、方位角度１８０度がｙ軸正方向、方位角度２７０度がｘ軸負方向から各々入射した光線とする。ここで、方位角に沿った平面のうち、反射型液晶表示素子に入射する光の強度が最も強い平面は、Ｘ軸（Ｓ偏光方向）と略平行（ずれは３度以内、好ましくは１度以内）であることが分かる。
【０１２７】
このとき、実施例１の各々図１８ａおよび図１８ｂで示した漏れ光量最小（入射光強度／漏れ光量が最大）のときの、漏れ光量角度分布を図３７ａ、図３７ｂで示す。このとき、反射型液晶表示素子１１ｇに入射される入射角度強度分布は方位角度０〜３６０度、煽り角度０〜１２度まで強度が等しいフラットな照明がされているとしている。また、図３７ａは１／４波長板の進相軸をｘ軸方向から−０．９度回転したときで、図３７ｂは１／４波長板の遅相軸をｘ軸方向から＋０．９度回転したときの漏れ光量角度強度分布である。また、漏れ光量の値は全入射光束の強度を１としている。
【０１２８】
図３７ａおよび図３７ｂより、図１５で示した黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｇの位相差エラーの大きい方位角度４５度および２５５度の漏れ光量が多く、進相軸基準および遅相軸基準（図３７ａおよび図３７ｂ）いずれの場合もほぼ等しい漏れ光量分布となる。
【０１２９】
更に、図３６に示した本実施例における反射型液晶表示素子１１ｇへの入射角度強度分布を図３７ａおよび図３７ｂで示した漏れ光量分布に重みづけした図を図３８ａおよび図３８ｂに示す。漏れ光量の値は図３７ａ、図３７ｂと同様に全入射光束の強度を１としている。このとき、図３６の入射角度強度分布は方位角度４５度（１３５度、２２５度、３１５度）方向の強度が弱い為に、図３７ａ、図３７ｂで示した方位角度４５度、２２５度の漏れ光量が低減し、光束全体の漏れ光量を低減し、コントラストを向上することが可能となる。
【０１３０】
また、図３９ａは、進相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転し、一方、図３９ｂは、遅相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転したときの、入射光強度に対する漏れ光強度比をコントラストとして各々表している。また、１／４波長板の回転角度はｚ正方向から見て時計回りを正方向、反時計周りを負方向とする。
【０１３１】
このとき、図３９ａおよび図３９ｂより、進相軸がＳ偏光方向近傍のときは、負方向に−０．９度回転したときのコントラストが最大で、４００４となり、遅相軸がＳ偏光方向近傍のときは、正方向に＋０．９度回転したときのコントラストが最大で、４００５となり、０次光のコントラスト（漏れ光量）に関して１／４波長板１２ｇの光学軸（進相軸および遅相軸）設置方向の優劣は無く、かつ、図１８ａおよび図１８ｂで示したフラットな照明で入射した場合よりも、漏れ光量を低減でき、コントラストを向上させることができる。
【０１３２】
また、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｇが実施例１の図１６で示すような位相差パターンを持つ回折光を発生する場合、図２０ａおよび、図２０ｂで示した同様の漏れ光量が発生する。図２０ａは進相軸をｘ方向基準に設置した場合で、図２０ｂは遅相軸をｘ方向基準に設置した場合であり、図２０ａより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は進相軸を−１．５度傾けたときに０．２２５となり、図２０ｂより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は遅相軸を＋１．５度傾けたときに０．０４５となることから、遅相軸をｘ方向基準に設置し、更に＋１．５度傾けたときに回折漏れ光量を約５分の１に低減できコントラストを向上することが可能となる。
【０１３３】
以上より、本実施例における照明光学系により、反射型液晶表示素子の０次光の漏れ光量を低減し、更に、遅相軸をｘ軸方向近傍に設置することで、反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を低減し、更に、コントラストを向上させることが可能となる。
【０１３４】
また、１／４波長板１２ｇの遅相軸方向とＳ偏光方向との略平行な角度を５度以内とすると、コントラストが高い画像が得られ、３度以内とすることで更にコントラストが高い画像が得られる。
【０１３５】
以上記載した実施例の反射型液晶表示装置は以下のように記載することができる。
【０１３６】
本実施例の反射型液晶表示装置は、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が（１）正又は０（２）正又は０（３）負又は０（４）負又は０であり、前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも（１）小さく（２）大きく（３）小さく（４）大きく、前記１／４波長板の（１）遅相軸（２）進相軸（３）進相軸（４）遅相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されている。
【０１３７】
ここで、光源からの光を偏光ビームスプリッタ、１／４波長板の順に入射させ、その１／４波長板を出射した光で反射型液晶表示素子を照明し、この反射型液晶表示素子を反射した光が、１／４波長板、偏光ビームスプリッタを介して投射光学系に入射する。
【０１３８】
また、照明光学系の光軸は偏光分離膜の面（偏光分離膜の面の法線）に対して傾いており（４０〜５０度をなすように傾いている、好ましくは４４．５〜４５．５度）、その照明光学系で収斂状態にされた光束が偏光分離面に入射するように構成されている。ここでは、光源からの光は、照明光学系内で複数の光束に分割され、その分割されたそれぞれの光束が収斂状態で偏光分離面に入射するように構成されている。
【０１３９】
また、前述のＳ偏光方向とは、照明光学系の光軸、言い換えると照明光学系の光軸上を通る光線と偏光分離面とで定義される方向（言い換えると、照明光学系の光軸上を通る光線が偏光分離面に入射する際のＳ偏光光の偏光方向）のことであり、また、前述の照明光学系の光軸に垂直な平面内においてＳ偏光方向と垂直な方向はＰ偏光方向と称する。
【０１４０】
黒表示とは、反射型液晶素子に入射した光を後段の光学系（例えば、投射光学系等）に対して遮光する（これは吸収によって遮光しても良いし、反射によって遮光しても良い。本実施例では、偏光ビームスプリッタで反射することにより遮光している。）状態のことであるが、勿論反射型液晶表示素子に入射した光を完全に遮光することは難しいので、若干光が漏れてしまっても構わない。また、黒表示時に意図的に光を漏らす構成も考えられる。別の見方をすれば、黒表示状態とは、文字通り、原画（反射型液晶表示装置を使って表示しようとする画像の元の画像）が黒一色の場合の、反射型液晶表示装置（反射型液晶表示素子）の状態のことであり、表示された画像が黒一色であることを意味する訳ではない。
【０１４１】
また、第１領域（図１における液晶表示素子１０５の上半分の領域）は、図１の偏光分離面１０３の中の、反射型液晶表示素子１０５側から見たときにＸ軸に対して１０７ａのように時計回りに傾いた偏光方向を持つ光を出射する領域のことであり、第２領域（図１における液晶表示素子１０５の下半分の領域）は、同じく図１の偏光分離面１０３の中の、反射型液晶表示素子１０５側から見たときにＸ軸に対して１０７ｂのように反時計回りに傾いた偏光方向を持つ光を出射する領域のことである。
【０１４２】
また、前記１／４波長板の遅相軸（進相軸）の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていると記載しているが、この「略平行」とは、お互いの方向のなす角度が５度以内、より好ましくは３度以内であることが望ましい。ここで、反射型液晶表示素子を複数用いる場合は、そのうち少なくとも１つは上記の条件を満たすことが好ましい。また、反射型液晶表示素子を３つ（例えば、赤、緑、青色波長領域用の３つ）用いる場合においては、そのうち２つは上記の条件を満たすことが好ましく、さらには、その２つ（例えば、赤、緑色波長領域用の液晶表示素子）は、Ｓ偏光方向と１／４波長板の遅相軸（進相軸）の方向とのなす角度が２度以内（好ましくは１度以内）であり、もう１つ（例えば、青色波長領域用の液晶表示素子）に関しては５度以内（好ましくは３度以内）と言う構成にしても構わない。
【０１４３】
また、この照明光学系は、照明光学系の光軸を含んで互いに直交する２平面において互いに（焦点距離、合計のパワー、正のパワーのみの和、負のパワーのみの和等が）異なる構成を有している。
【０１４４】
ここでは、照明光学系の光軸を横切る第１の方向に沿って複数の第１レンズ（実質的に第１方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズであることが望ましいが、若干第１方向と直交する第２方向にも屈折力を有するトーリックレンズであっても構わない）を配置して構成されており、前記光源からの光を（第１の方向に沿って）複数の光束に分割する第１インテグレータ（シリンドリカルレンズアレイ、図１２中の３ａ）と、この複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを配置した第２インテグレータ（シリンドリカルレンズアレイ、図１２中の３ｂ）と、この第２インテグレータから出射する複数の光束を反射型液晶表示素子上において、第１方向（又は第１方向と照明光学系の光軸を含む第１平面）に関して重畳的に照射する（複数の光束各々が他のすべての光束と重なり合わされた状態で照射することが望ましいが、各々が少なくとも他の光束と重なり合った状態で反射型液晶表示素子に導かれればそれでも構わない）第１光学系とを有することが望ましい。さらには、第１の方向と直交する第２方向に光学的パワーを有し、前記第２方向を含む面内において、光源からの光束径を圧縮して反射型液晶表示素子に導く第２光学系とを有することが望ましい。この第２光学系は、第２方向（第２方向と照明光学系の光軸を含む第２平面）に関して、アフォーカル系を形成していることが望ましく、この第２方向（第２平面）に関して、光源からの略平行光の幅を狭めて反射型液晶表示素子に導くようにしている。
【０１４５】
本実施例によれば、偏光子と検光子の役割を果たす偏光ビームスプリッターと、反射型液晶表示素子と、偏光ビームスプリッターと反射型液晶表示素子との間に設けられた進相軸および遅相軸の光学軸を有する１／４波長板とからなる、反射型液晶表示装置において、偏光ビームスプリッターの偏光軸（検光軸）方向に、黒表示時の反射型液晶表示素子から発生する回折光の偏光軸方向を傾斜させて漏れ光量を低減するように、１／４波長板の光学軸（進相軸および遅相軸）設置方向を規定することで、コントラストを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】偏光分離膜によって発生する偏光軸傾き方向を説明する図
【図２】反射型液晶表示素子の反射画素電極構造を説明する図
【図３】反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を説明する図
【図４】１／４波長板の光学軸調整角度を説明する図
【図５】反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を説明する図
【図６】反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を説明する図
【図７】１／４波長板の光学軸調整角度を説明する図
【図８】反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を説明する図
【図９】偏光分離膜によって発生する偏光軸傾き方向を説明する図
【図１０】反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を説明する図
【図１１】１／４波長板の光学軸調整角度を説明する図
【図１２】第１の実施例における反射型液晶表示装置を説明する図
【図１３】第１の実施例における緑光路の偏光分離膜の発生する偏光軸傾きを説明する図
【図１４】第１の実施例における反射型液晶表示素子の構造を説明する図
【図１５】第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の０次光位相差コンタの図
【図１６】第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の回折光位相差コンタの図
【図１７】第１の実施例における緑光路の偏光分離膜の偏光軸傾き角度を説明する図
【図１８】ａ、ｂは、第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の０次光コントラストの図
【図１９】第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の回折光が入射する偏光分離膜の傾き角度の図
【図２０】ａ，ｂは、第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の回折光の漏れ光量の図
【図２１】第１の実施例における赤光路の偏光分離膜の発生する偏光軸傾きを説明する図
【図２２】第１の実施例における赤光路の反射型液晶表示素子の０次光位相差コンタの図
【図２３】第１の実施例における赤光路の反射型液晶表示素子の回折光位相差コンタの図
【図２４】第１の実施例における赤光路の偏光分離膜の偏光軸傾き角度を説明する図
【図２５】ａ，ｂは、第１の実施例における赤光路の反射型液晶表示素子の０次光コントラストの図
【図２６】第１の実施例における赤光路の反射型液晶表示素子の回折光が入射する偏光分離膜の傾き角度の図
【図２７】ａ，ｂは、第１の実施例における赤光路の反射型液晶表示素子の回折光の漏れ光量の図
【図２８】第１の実施例における青光路の偏光分離膜の発生する偏光軸傾きを説明する図
【図２９】第１の実施例における青光路の反射型液晶表示素子の０次光位相差コンタの図
【図３０】第１の実施例における青光路の反射型液晶表示素子の回折光位相差コンタの図
【図３１】ａ，ｂは、第１の実施例における青光路の反射型液晶表示素子の０次光コントラストの図
【図３２】第１の実施例における青光路の反射型液晶表示素子の回折光が入射する偏光分離膜の傾き角度の図
【図３３】ａ，ｂは、第１の実施例における青光路の反射型液晶表示素子の回折光の漏れ光量の図
【図３４】第２の実施例における反射型液晶表示装置を説明する図
【図３５】ａ，ｂは、第２の実施例における照明光学系を説明する図
【図３６】第２の実施例の照明光学系による入射角度強度分布を説明する図
【図３７】ａ，ｂは、第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の０次光の漏れ光量分布の図
【図３８】ａ，ｂは、第２の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の０次光の漏れ光量分布の図
【図３９】ａ，ｂは、第２の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の０次光コントラストの図
【図４０】従来例を説明する図
【図４１】従来例を説明する図
【図４２】従来例を説明する図
【図４３】Ｓ偏光の偏光状態の図
【図４４】ａ，ｂは、１／４波長板を通過した光の偏光状態の図
【図４５】ａ，ｂは、０度の回折光位相差が１／４波長板を再度通過した光の偏光状態の図
【図４６】ａ，ｂは、４度の回折光位相差が１／４波長板を透過する直前の光の偏光状態の図
【図４７】ａ，ｂは、４度の回折光位相差が１／４波長板を透過した直後の光の偏光状態の図
【図４８】ａ，ｂは、８度の回折光位相差が１／４波長板を透過した直後の光の偏光状態の図
【符号の説明】
【０１４７】
１ 光源
２ リフレクター
３ シリンドリカルレンズ
４ 偏光変換素子
５ コンデンサーレンズ
６ ミラー
７ フィールドレンズ
８ ダイクロイックミラー
９ａ１、９ｂ１、９ｃ１ 偏光分離膜
９ａ、９ｂ、９ｃ 偏光ビームスプリッター
１０ａ、１０ｂ 色選択性波長板
１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ 反射型液晶表示素子
１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ １／４波長板
１３ ＵＶカットフィルター
１４ 投射レンズ系
１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ 偏光軸傾き方向
１０１ 入射光
１０２ 偏光ビームスプリッター
１０３ 偏光分離膜
１０４ １／４波長板
１０４ａ 進相軸
１０４ｂ 遅相軸
１０５ 反射型液晶表示素子
１０６ａ，１０６ｂ 入射光線
１０７ａ，１０７ｂ 偏光軸傾き方向
１０８ 反射画素電極
１０９ スルーホール
２０１ アクティブマトリックス基板
２０２ 対向ガラス基板
２０３ 液晶層
２０４ Ｓｉ基板
２０５ 能動素子層
２０６ 遮光層
２０７ 反射画素電極
２０８，２０９ 配向膜
２１０ 透明電極
２１１ ガラス基板
３０１ １次元インテグレータ
３０１ａ，３０１ｂ シリンドリカルレンズアレイ
３０２ａ，３０２ｂ 光束圧縮レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型液晶表示素子に基づく投射像原画をスクリーン上に拡大投射する、反射型液晶表示装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
反射型液晶表示装置のコントラストを向上させる手段として、偏光子および検光子として共用される偏光ビームスプリッターと、１／４波長板を備え、前記偏光ビームスプリッターから出て再び前記偏光ビームスプリッターに入射する光路に前記１／４波長板をその進相軸または遅相軸が前記偏光ビームスプリッターの入射光軸と反射光軸とを含む平面に直交するように配置した構成は、特開平２−２５００２６に開示されている。
【０００３】
ここで、従来例の反射型液晶表示装置の構成を図４１に示す。
【０００４】
２２は偏光ビームスプリッター、２５は１／４波長板、３６は反射型液晶表示素子、２８は１／４波長板２５の進相軸、５３は入射光線、５４は反射光線、５５は１／４波長板２５に入射する入射光線５３の偏光軸方向、５６は１／４波長板２５を透過した反射光線５４の偏光軸である。
【０００５】
１／４波長板２５に直線偏光の入射光線５３が入射すると、反射型液晶表示素子３６を介して波長板２５を２回通過した後の反射光線５４も直線偏光で、入射光線５３の偏光方向５５と反射光線５４の偏光方向５６とを２等分する方向は進相軸２８に一致する。これにより、反射光線５４の偏光方向５６は偏光ビームスプリッター２２の反射光線５４のＳ偏光の方向と一致し、反射光線５４に偏光ビームスプリッター２２を直進する偏光成分が存在せず、偏光ビームスプリッターへの入射角度範囲を広げても、コントラスト低下を生じない。
【０００６】
また、反射型液晶表示装置のコントラストを向上させる手段として、
透明電極と反射電極とに狭持された液晶層と、液晶層を駆動する複数の画素回路とを備えた反射型液晶液晶素子と、波長板とを備えた液晶表示装置において、前記波長板を、波長板の光学軸（進相軸ないし遅相軸）と波長板への入射偏光の偏光方向とを僅かにずらして配置した構成は、特開平２００２−２０７２１３に開示されている。
【０００７】
ここで、従来例の反射型液晶表示装置の構成を図４２に示す。
【０００８】
１０１は入射光、１０２は偏光ビームスプリッター、１０３は偏光膜、１０４は波長板、１０５はＳ偏光の偏光面と平行な軸、１０６はＰ偏光の偏光面と平行な軸、１０７は遅相軸、１０８は進相軸、１０９は反射型液晶表示素子、１２４は波長板の光学軸回転角度である。
【０００９】
また、図４３は、ＴＮモードのツイスト角度８０度かつ液晶黒表示印加電圧４Ｖｒｍｓのときの、１／４波長板１０４の光学軸回転角度１２４をパラメータとしたときの、反射率波長分散特性を示す。このとき、波長板の光学軸回転角度１２４をθｐと定義しており、θｐ＝０度のときの反射率を基準として、θｐを大きくしていくと、液晶黒表示時の反射率が小さくなり、特に可視領域の中心でありコントラストに大きく関係する波長５５０ｎｍ近傍に着目すると、θｐ＝３度近傍のときに液晶黒表示時の反射率が最小、すなわち、コントラストが最大になる。
【特許文献１】特開平０２−２５００２６号公報
【特許文献２】特開２００２−２０７２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般的に、液晶プロジェクター等で用いられる液晶表示素子は、画素がマトリックス状に配置しており、液晶表示素子に入射する光は、画素の開口形状に起因して回折および干渉する。
【００１１】
また、回折光の強度は、周期構造の開口形状の大きさに反比例し、波長に比例するが、液晶プロジェクターの液晶表示素子の画素形状は、１０μｍ×１０μｍ程度と、パーソナルコンピュータ等に使用される直視型の液晶画素と比べても非常に小さく、回折現象が顕著に起こる。更に、回折（干渉）光は正反射（透過の０次光）光と異なる角度で反射（透過）する為、液晶設計値に対して異常な液晶光路長を通過することで位相差エラーが生じ、画像表示不良の原因ともなる。
【００１２】
したがって、高コントラストな液晶表示装置を実現する為には、黒表示時の液晶表示素子を正反射する０次光のみならず、多次の回折（干渉）光の漏れ光も低減する必要がある。
【００１３】
しかしながら、特開平２−２５００２６および特開平２００２−２０７２１３に記載されているコントラスト向上の手段は、反射型液晶表示素子で発生する回折光に関する記載が無く、回折光による異常偏光を制御できず、コントラストを十分に向上することができないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の問題を解決するために、本発明の反射型液晶表示装置は、偏光子と検光子を併用する偏光分離膜を有した偏光ビームスプリッターと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッターと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、投射レンズ系とを備えており、黒表示時の前記反射型液晶表示素子により発生する回折光の位相差の絶対値が前記１／４波長板の位相差により減少し、前記偏光ビームスプリッターから前記投射レンズに導かれる前記回折光の漏れ光量が低減するように、前記１／４波長板の遅相軸と進相軸のいずれかを前記偏光ビームスプリッターの偏光軸方向と略平行な方向に配置することを特徴としている。
【００１５】
また、別側面の反射型液晶表示装置は、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が正又は０であり、前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも小さく、前記１／４波長板の遅相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴としている。
【００１６】
また、別側面の反射型液晶表示装置は、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が正又は０であり、前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも大きく、前記１／４波長板の進相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴としている。
【００１７】
また、別側面の反射型液晶表示装置は、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が負又は０であり、前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも小さく、前記１／４波長板の進相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴としている。
【００１８】
また、別側面の反射型液晶表示装置は、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が負又は０であり、前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも大きく、前記１／４波長板の遅相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴としている。
【００１９】
ここで、前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＳ偏光の偏光方向とを含む面をＳ偏光面とし、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＰ偏光の偏光方向とを含む面をＰ偏光面とするとき、前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記Ｐ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度より強いことが望ましい。
【００２０】
また、前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＳ偏光の偏光方向とを含む面をＳ偏光面とし、前記照明光学系の光軸を通り、前記Ｓ偏光面と４５度をなす平面を４５度平面とするとき、前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記４５度平面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度よりも強いことが望ましい。
【００２１】
また、前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＰ偏光の偏光方向とを含む面をＰ偏光面とし、前記照明光学系の光軸を通り、前記Ｐ偏光面と４５度をなす平面を４５度平面とするとき、前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記４５度平面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度よりも強いことが望ましい。
【００２２】
前記照明光学系の光軸を横切る第１の方向に沿って複数の第１レンズを配置して構成されており、前記光源からの光を複数の光束に分割する第１インテグレータと、前記複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを配置した第２インテグレータと、前記第２インテグレータから出射する複数の光束を前記反射型液晶表示素子に重畳的に照射する第１光学系と、前記第１の方向と直交する第２方向に光学的パワーを有し、前記第２方向を含む面内において、前記光源からの光束径を圧縮して前記反射型液晶表示素子に導く第２光学系とを有することが望ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、偏光子と検光子の役割を果たす偏光ビームスプリッターと、反射型液晶表示素子との間に設けられた１／４波長板の進相軸および遅相軸を適切な方向に向けることにより、黒表示時の漏れ光量を低減することができ、コントラストを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、図面を用いて具体的に本実施例について説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１に本発明における反射型液晶表示装置の概略図を示す。
【００２６】
１０１は入射光、１０２は偏光ビームスプリッター、１０３は偏光ビームスプリター１０２の偏光分離膜、１０４は１／４波長板、１０４ａは遅相軸、１０４ｂは進相軸、１０５は反射型液晶表示素子、１０６ａはｘｙ平面内にありｘ正方向からの入射光、１０６ｂはｘｙ平面内にありｘ負方向からの入射光、１０７ａは入射光１０６ａが偏光膜１０３により傾く偏光軸、１０７ｂは入射光１０６ｂが偏光膜１０３により傾く偏光軸、偏光ビームスプリッター１０２への入射光軸をｙ方向、反射光軸をｚ方向、ｙｚ平面に垂直な方向をｘ方向とする。
【００２７】
このとき、入射光１０１は、偏光ビームスプリッター１０２の偏光膜１０３を反射し、１／４波長板１０４を通過し、反射型液晶表示素子１０５に入射する。更に、反射型液晶表示素子１０５を反射した光は、再び１／４波長板１０４を通過して後、偏光ビームスプリッター１０２に入射し、偏光ビームスプリッター１０２の偏光軸傾き１０７ａおよび１０７ｂの検光軸成分は検光され、検光軸に垂直な透過軸成分は透過し、漏れ光として投影される。
【００２８】
ここで、図２に偏光ビームスプリッター１０２側からみた、反射型液晶表示素子１０５の反射画素電極形状を示す。１０８はｘｙ方向にマトリックス状に配列した反射画素電極、１０９は各反射画素電極１０８を駆動する為に設けられる不図示の配線と反射画素電極をコンタクトする為のスルーホールコンタクトである。
【００２９】
このとき、反射型液晶表示素子１０５に入射した光は反射画素電極形状および入射光の波長に依存して、画素の配列方向であるｘ正方向およびｘ負方向およびｙ正方向およびｙ負方向の４方向に回折（干渉）光が発生する。このとき、ｘ正方向に進行する回折光は偏光分離膜１０３の時計回りに傾いた偏光軸１０７ａの領域に入射し、偏光軸１０７ａの方向の成分は検光し、偏光軸１０７ａ方向に垂直な成分は透過する。また、ｘ負方向に進行する回折光は偏光分離膜１０３の反時計回りに傾いた偏光軸１０７ｂの領域に入射し、偏光軸１０７ｂの方向の成分は検光し、偏光軸１０７ｂ方向に垂直な成分は透過する。一方、ｙｚ平面内から入射あるいは反射する光に対しては偏光分離膜１０３の偏光軸方向はｘ方向に揃っており、ｙ正方向あるいはｙ負方向に進行する回折光は偏光分離膜１０３によって、ｘ方向の成分は検光し、ｘ方向に垂直（ｙ方向）な成分は透過する。
【００３０】
ここで、偏光分離膜１０３を入射光１０１の光軸方向であるｚ軸方向にＳ偏光で反射する光線が１／４波長板１０４および反射型液晶表示素子に入射する場合を考える。
【００３１】
偏光分離膜１０３をＳ偏光光で反射した光線は、１／４波長板１０４の位相作用を受けて透過し、反射型液晶表示素子１０５に入射し、反射型液晶表示素子１０５の画素電極形状に起因してｘｙ軸方向（４方向）に回折光が発生する。
【００３２】
まず、ｘ正方向およびｘ負方向に発生する回折光に関して議論する。時計回りに５度傾いた偏光軸１０７ａおよび反時計回りに５度傾いた偏光軸１０７ｂの方向に、各々任意の位相差の回折光が入射したときの漏れ光量の和の計算結果を図３に示す。この図３中に記載したＸ正方向回折輝位相差（度）とは、反射型液晶表示素子が入射光に対して与える位相差のことであり、この図３では、その位相差が０度（○印）、４度（×印）、８度（△印）、１２度（□印）、１６度（−印）に関して記載している。このとき、各々の回折光の強度を１とし、１／４波長板１０４の位相差を９０度としている。また、本発明における位相差とは、光の偏光状態において、楕円偏光の長軸の強度と短軸の強度比から決まり、すなわち、直線偏光の位相差は０度（もしくは１８０度）で、長軸強度と短軸強度が等しい円偏光の位相差は９０度（２７０度）と定義する。
【００３３】
また、図３の回折漏れ光量の和は１／４波長板１０４の光学軸（遅相軸）をｘｙ面内で任意回転させたときの最小値であり、図４（Ｘ正方向回折光位相差に関しては図３と同じ）に回折漏れ光量の和が最小となる１／４波長板１０４の光学軸回転角度を示す。このとき、１／４波長板１０４の光学軸回転方向は反射型液晶表示素子１０５からみて時計回りを正、反時計回りを負とする。また、図５（Ｘ正方向回折光位相差に関しては図３と同じで、図６、７、８、１０、１１、１５、１７、２２、２４、２９、３６、３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂについても同様である）には、図３に示した計算値をもとに、ｘ負方向の回折光とｘ正方向の回折光の位相差の差に対する漏れ光量を示す。
【００３４】
次に、ｙ正方向およびｙ負方向に発生する回折光に関して議論する。ｙｚ平面内をｙ正方向およびｙ負方向に、各々任意の位相差の回折光が入射したときの漏れ光量の和を計算した結果を示す。図６の回折漏れ光量の和は１／４波長板１０４の光学軸（遅相軸）をｘｙ面内で任意回転させたときの最小値であり、図７に回折漏れ光量の和が最小となる１／４波長板１０４の光学軸回転角度を示す。また、図８にはｘ負方向の回折光とｘ正方向の回折光の位相差の差に対する漏れ光量を示す。
【００３５】
図５より、ｘ負方向回折位相差−ｘ正方向回折位相差が０以上の場合、すなわち、時計回りに傾いた偏光軸１０７ａに入射する回折光（ｘ正方向に進行する回折光）の位相差が、反時計回りに傾いた偏光軸１０７ｂに入射する回折光（ｘ負方向に進行する回折光）の位相差より小さい場合に、回折漏れ光量が少ない。
【００３６】
また、図８より、回折漏れ光量の和は、ｙ負方向回折位相差−ｙ正方向回折位相差が０に対して対称であり、ｙ正方向およびｙ負方向に進行する各回折光の位相差の大きさに依存しない。
【００３７】
従って、時計回りに傾いた偏光軸１０７ａに入射する回折光（ｘ正方向）の位相差が、反時計回りに傾いた偏光軸１０７ｂに入射する回折光（ｘ負方向）の位相差より小さい場合に、
１／４波長板１０４の遅相軸の方向とＳ偏光方向（ｘ方向）とを略平行となるように１／４波長板１０４を配置することで、回折光の漏れ光量を低減でき、コントラストを向上させることができる。
【００３８】
また、図９に本発明における、図１と比べて１／４波長板１０４の光学軸方向がｘｙ面内で約９０度回転した構成の反射型液晶表示装置の簡易図を示す。
【００３９】
１０４ａは遅相軸、１０４ｂは進相軸である。図１０に、ｘ負方向の回折光とｘ正方向の回折光の位相差の差に対する漏れ光量を示す。
【００４０】
図１０の回折漏れ光量の和は１／４波長板１０４の光学軸（遅相軸）をｘｙ面内で任意回転させたときの最小値であり、図１１に回折漏れ光量の和が最小となる１／４波長板１０４の光学軸回転角度を示す。
【００４１】
図１０より、ｘ負方向回折位相差−ｘ正方向回折位相差が０以下の場合、すなわち、時計回りに傾いた偏光軸１０７ａに入射する回折光（ｘ正方向に進行する回折光）の位相差が、反時計回りに傾いた偏光軸１０７ｂに入射する回折光（ｘ負方向に進行する回折光）の位相差より大きい場合に、回折漏れ光量が少ない。
【００４２】
従って、時計回りに傾いた偏光軸１０７ａに入射する回折光（ｘ正方向）の位相差が、反時計回りに傾いた偏光軸１０７ｂに入射する回折光（ｘ負方向）の位相差より大きい場合に、
１／４波長板１０４の進相軸の方向とＳ偏光方向（ｘ方向）とを略平行となるように１／４波長板１０４を配置することで、回折光の漏れ光量を低減でき、コントラストを向上させることができる。
【００４３】
図１で示した光学系において、入射光１０１が偏光ビームスプリッター１０２を反射してから、再び偏光ビームスプリッター１０２に戻るまでの、各光学素子での偏光状態について詳細に説明する。このとき、各々の偏光状態は反射型液晶表示素子１０５側から見たものとする。
【００４４】
入射光１０１の光線がＳ偏光方向（ｘ方向）の偏光軸を持って、偏光分離膜１０３を反射する光線を考える。このとき、反射光線進行方向はｚ軸方向である。図４３に偏光分離膜１０３を反射した光線の偏光状態を示す。図中、ｘはｘ軸方向、ｙはｙ軸方向としており、Ｓ偏光方向（ｘ軸方向）に振動する偏光軸を持つ直線偏光であることを示す。
【００４５】
更に、１／４波長板１０４を通過したときの偏光状態を図４４ａ、図４４ｂに示す。図４４ａおよび図４４ｂは各々１／４波長板１０４の遅相軸および進相軸がｘ方向に平行なときをθ＝０度とし、反射型液晶表示素子１０５からみて時計回りに１度回転したときをθ＝＋１度、反時計回りに１度回転したときをθ＝−１度としたときの偏光状態を示す。
【００４６】
遅相軸基準（図４４ａ）と進相軸基準（図４４ｂ）のとき何れも、軸回転方向に長軸を持ち、かつ、軸回転角度の２倍の位相差が与えられる。また、位相差の符号は遅相軸基準と進相軸基準とで反転する。
【００４７】
更に、図４４ａおよび図４４ｂの偏光状態の光線が、反射型液晶表示素子１０５に入射する。反射型液晶表示素子１０５で位相差が与えられない場合（位相差０度）を考えると、図４４ａおよび図４４ｂの偏光状態を維持して反射し、再び１／４波長板１０４に入射する。１／４波長板１０４を再び透過したときの偏光状態を各々図４５ａおよび図４５ｂに示す。遅相軸基準（図４５ａ）と進相軸基準（図４５ｂ）のとき何れも、１／４波長板１０４の光学軸（遅相軸および進相軸）回転方向に更に１度回転し、かつ位相差は０度の直線偏光となる。このように、反射型液晶表示素子１０５で位相差が与えられない場合は、図４５ａおよび図４５ｂの偏光状態で偏光分離膜１０３に入射される。
【００４８】
また、反射型液晶表示素子１０５で＋４度の位相差が与えられた場合は、図４４ａおよび図４４ｂで示した反射型液晶表示素子１０５に入射する光線の位相差に各々＋４度加算される（図４６ａおよび図４６ｂ）。このとき、各偏光状態は図４４ａおよび図４４ｂの偏光状態に対して楕円偏光の長軸方向は変化せず、位相差のみ加算される。更に、再び１／４波長板１０４を透過したときの偏光状態を各々図４７ａおよび図４７ｂに示す。正の位相差の光が遅相軸基準の１／４波長板１０４を透過するとき、偏光軸は入射する光の位相差の半分の角度だけ反時計回りに回転し、かつ位相差は０度の直線偏光となり、一方、正の位相差が進相軸基準の１／４波長板１０４を透過するとき、偏光軸は入射する光の位相差の半分の角度だけ時計回りに回転し、かつ位相差は０度の直線偏光となる。よって、図４７ａに示すように遅相軸基準の場合は、１／４波長板１０４を透過する光線の偏光軸が反時計回りに回転し、一方、図４７ｂに示すように進相軸基準の場合は、１／４波長板１０４を透過する光線の偏光軸が時計回りに回転する。このように、反射型液晶表示素子１０５で＋４度の位相差が与えらた場合は、図４７ａおよび図４７ｂの偏光状態で偏光分離膜１０３に入射される。
【００４９】
また、反射型液晶表示素子１０５で＋８度の位相差が与えられた場合は、図４４ａおよび図４４ｂで示した反射型液晶表示素子１０５に入射する光線の位相差に各々＋８度加算される、更に、再び１／４波長板１０４を透過したときの偏光状態を各々図４８ａおよび図４８ｂに示す。図４８ａに示すように遅相軸基準の場合は、図４７ａに示した偏光軸方向に対して、１／４波長板１０４を透過する光線の偏光軸が更に２度ずつ反時計回りに回転し、一方、図４８ｂに示すように進相軸基準の場合は、図４７ｂに示した偏光軸方向に対して、１／４波長板１０４を透過する光線の偏光軸が更に２度ずつ時計回りに回転する。このように、反射型液晶表示素子１０５で＋８度の位相差が与えらた場合は、図４８ａおよび図４８ｂの偏光状態で偏光分離膜１０３に入射される。
【００５０】
以上より、黒表示時の反射型液晶表示素子１０５によって発生する回折光の位相差が各々０度、＋４度、＋８度の場合において、偏光分離膜１０３に入射する偏光状態を比較する。
【００５１】
このとき、回折光は、ｘ軸正方向およびｘ軸負方向に発生し、各々偏光軸傾き１０７ａおよび１０７ｂに入射し、偏光軸傾き角度はｘ軸方向に対して各々±２度傾斜しているものとする。
【００５２】
遅相軸基準（ｘ軸方向近傍に設置）のとき（図４５ａ，図４７ａ，図４８ａ）は、反射型液晶表示素子１０５で発生する回折光の位相差が大きくなると、偏光軸の傾き方向は反時計回りに傾斜する。従って、位相差の大きな回折光が進行する偏光分離膜１０３の傾きが反時計回りに回転し、位相差の小さな回折光が進行する偏光分離膜１０３の傾きが時計回りに回転するときは、１／４波長板１０４の遅相軸をＳ偏光方向（ｘ方向）近傍に設置することで、回折光の偏光軸方向が偏光分離膜１０３の偏光軸方向に傾斜して偏光ビームスプリッター１０２から不図示の投射レンズ系に導かれる漏れ光量を低減できる。またこのとき、０度の小さい位相差の回折光が時計回りに２度回転した偏光軸傾き１０７ａに入射し、＋８度の大きい位相差の回折光が反時計回りに２度回転した偏光軸傾き１０７ｂに入射するとき、図４５ａおよび図４８ａより、１／４波長板１０４の遅相軸回転角度を＋１度とすると、各々の回折光の偏光軸方向は各々の偏光分離膜１０３の偏光軸傾き方向（±２度）と一致し、回折光は検光され漏れ光量が発生しない。
【００５３】
一方、進相軸基準（ｘ方向近傍に設置）のとき（図４５ｂ，図４７ｂ，図４８ｂ）は、反射型液晶表示素子１０５で発生する回折光の位相差が大きくなると、偏光軸の傾き方向は時計回りに傾斜する。従って、位相差の小さな回折光が進行する偏光分離膜１０３の傾きが反時計回りに回転し、位相差の大きな回折光が進行する偏光分離膜１０３の傾きが時計回りに回転するときは、１／４波長板１０４の進相軸をＳ偏光方向（ｘ方向）近傍に設置することで、回折光の偏光軸方向が偏光分離膜１０３の偏光軸方向に傾斜して偏光ビームスプリッター１０２から不図示の投射レンズ系に導かれる漏れ光量を低減できる。またこのとき、＋８度の小さい位相差の回折光が時計回りに２度回転した偏光軸傾き１０７ａに入射し、０度の大きい位相差の回折光が反時計回りに２度回転した偏光軸傾き１０７ｂに入射するとき、図４５ａおよび図４８ａより、１／４波長板１０４の遅相軸回転角度を−１度とすると、各々の回折光の偏光軸方向は各々の偏光分離膜１０３の偏光軸傾き方向（±２度）と一致し、回折光は検光され漏れ光量が発生しない。
【００５４】
図１２には、本発明の第１実施例である反射型液晶表示装置の全体図を示す。図中、１は高圧水銀ランプなどからなる光源、２は光源１から光を所定の方向に放射するためのリフレクター、３は均一な照明強度を有する照明領域を形成するためのインテグレータであり、シリンドリカルレンズアレイ（シリンドリカルレンズを複数配列したアレイ状の光学素子であるが、ここでシリンドリカルレンズをフライアイレンズとしても構わない）３ａ、３ｂから構成されており、４は無偏光な光を所定の偏光方向に揃える偏光変換素子であり偏光分離膜４ａと反射膜４ｂと１／２波長板４ｃとから構成されており、５は照明光を集光するコンデンサーレンズ、６はミラー、７は照明光をテレセントリックな光にするフィールドレンズ、８は緑の波長帯域光を透過するダイクロイックミラー、９ａ１、９ｂ１、９ｃ１はそれぞれＳ偏光を反射してＰ偏光を透過させる特性をもつ偏光分離膜、９ａ、９ｂ、９ｃはそれぞれ偏光分離膜９ａ１、９ｂ１、９ｃ１を有する偏光ビームスプリッター、１０ａ、１０ｂはそれぞれ所定波長帯域の光の偏光方向を９０°変換（回転）する色選択性波長板、１１ｒ、１１ｇ、１１ｂはそれぞれ入射した照明光を反射するとともに画像信号に応じて変調して画像光を形成する反射型液晶表示素子、１２ｒ、１２ｇ、１２ｂはそれぞれ１／４波長板、１３は紫外波長帯域の光を遮断するＵＶカットフィルター、１４は投射レンズ系である。
【００５５】
次に、上記構成の光学的な作用を説明する。光源１から出射した光はリフレクター２を反射し、紫外波長帯域の光をカットするＵＶカットフィルター１３を透過し、シリンドリカルレンズ３ａの方向に集光される。この光束は、シリンドリカルレンズ３ａにより複数の光束に分割された後、複数の光束はシリンドリカルレンズ３ｂ、コンデンサーレンズ５およびフィールドレンズ７の作用によって各反射型液晶表示素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ上に重ね合わされ、均一な照明強度の照明領域を各反射型液晶表示素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ上に形成する。また、このときシリンドリカルレンズ３ｂから出射した多数の光束はそれぞれの光束に対応した偏光分離膜４ａでＰ偏光とＳ偏光とに分離される。Ｐ偏光は１／２波長板４ｃによりＳ偏光と同方向の偏光成分に変換され、Ｓ偏光は反射膜４ｂにより反射される。これにより、シリンドリカルレンズ３ｂから出射した多数の光束は、所定の偏光方向を有する光として同一方向に出射される。偏光変換素子４によりほぼＳ偏光にそろえられた光は、緑の波長帯域の光を透過するダイクロイックミラー８に入射し、緑の波長帯域の光は透過し、赤と青の波長帯域の光は反射する。ダイクロイックミラー８を透過した緑帯域の光は偏光ビームスプリッター９ａに入射し、偏光分離膜９ａ１において反射して、１／４波長板１２ｇを透過し、反射型液晶表示素子１１ｇに入射する。一方、ダイクロイックミラー８を反射した赤と青の波長帯域の光は、第１の色選択性波長板１０ａによって青の波長帯域の光のみ偏光方向を９０°変換されてＰ偏光となり、赤の波長帯域の光はＳ偏光のままで、偏光ビームスプリッター９ｂに入射する。更に偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１において、Ｐ偏光である青の波長帯域の光は透過し、Ｓ偏光である赤の波長帯域の光は反射する。これにより、互いに偏光方向が直交する赤と青の波長帯域に分離される。偏光ビームスプリッター９ｂを反射した赤の波長帯域の光は、１／４波長板１２ｒを透過し、反射型液晶表示素子１１ｒに入射し、偏光ビームスプリッター９ｂを透過した青の波長帯域の光は、１／４波長板１２ｂを透過し、反射型液晶表示素子１１ｂに入射する。
【００５６】
さらに、反射型液晶表示素子１１ｇによって１８０度位相差変調され反射した緑の波長帯域の光は、１／４波長板１２ｇを透過し、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッター９ａ、９ｃを透過する。また、反射型液晶表示素子１１ｒによって１８０度位相差変調され反射した赤の波長帯域の光は、１／４波長板１２ｒを透過し、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッター９ｂを透過し、第２の色選択性波長板１０ｂに入射する。また反射型液晶表示素子１１ｂによって１８０度位相差変調され反射した青の波長帯域の光は、１／４波長板１２ｂを透過し、Ｓ偏光となって偏光ビームスプリッター９ｂを反射し、第２の色選択性波長板１０ｂに入射する。赤の波長帯域の光のみ偏光方向を９０°変換する第２の色選択性波長板１０ｂに入射した赤と青の波長帯域の光は第２の色選択性波長板１０ｂにより赤の波長帯域の光のみ偏光方向を９０°変換されてＳ偏光となり、青の波長帯域の光はＳ偏光のままで、偏光ビームスプリッター９ｃに入射し、反射する。そして、ＲＧＢの全波長帯域の光は偏光ビームスプリッター９ｃによって合成され、投射レンズ１４に導かれ、不図示のスクリーン等に投射される。
【００５７】
ここで、図１３に、ダイクロイックミラー８により色分解された緑光路に関して、偏光ビームスプリッター９ａと、偏光分離膜９ａ１と、１／４波長板１２ｇと、反射型液晶表示素子１１ｇとを用いて詳細に示す。１５ｇはダイクロイックミラー８により色分解された緑帯域の光が、偏光ビームスプリッター９ａに入射する入射光で、１６ａはｘｙ面内にありｘ正方向からの入射光線、１６ｂはｘｙ面内にありｘ負方向からの入射光線、１７ａは入射光１６ａが偏光分離膜９ａ１により傾く偏光軸、１７ｂは入射光１６ｂが偏光分離膜９ａ１により傾く偏光軸、偏光ビームスプリッター９ａの入射光軸をｙ方向、反射光軸をｚ方向、ｘｙ平面に垂直な方向をｘ方向とする。
【００５８】
一般的に、偏光ビームスプリッターの偏光分離膜に斜入射する光は、偏光分離膜を反射もしくは透過する際に幾何学的に偏光軸が傾く。本実施例においては、図１３に示すように、ｘ正方向から入射する入射光線１６ａは偏光分離膜９ａ１を反射する際にｚ正方向から見て偏光軸１７ａが時計回りに傾き、ｘ負方向から入射する入射光線１６ｂは偏光分離膜９ａ１を反射する際にｚ方向から見て偏光軸１７ｂが反時計回りに傾く。
【００５９】
更に、入射光線１６ａは１／４波長板１２ｇを透過し、反射型液晶表示素子１１ｇを反射し、再び１／４波長板１２ｇを透過し、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｇを反射した光線１６ａはｘ負方向に進行するために、偏光軸１７ａに対してｘ軸に線対称な偏光軸１７ｂ傾きの偏光分離膜９ａ１に入射する。また、入射光線１６ｂは１／４波長板１２ｇを透過し、反射型液晶表示素子１１ｇを反射し、再び１／４波長板１２ｇを透過し、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｇを反射した光線１６ｂはｘ正方向に進行するために、偏光軸１７ｂに対してｘ軸に線対称な偏光軸１７ａ傾きの偏光分離膜９ａ１に入射する。
【００６０】
更に、入射光線１６ａおよび１６ｂは、各々偏光分離膜９ａ１の偏光軸１７ｂおよび偏光軸１７ａの方向に応じて検光および透過される。
【００６１】
本実施例における反射型液晶表示素子１１ｇは、液晶層実効電圧が０Ｖｒｍｓ近傍のときに黒表示となり、電圧印加のときに白表示となる、垂直配向ノーマリーブラック型の表示モードで、図１４に構造を示す。図中、２０１はアクティブマトリックス基板、２０２は対向ガラス基板、２０３は液晶層、２０４はＳｉ基板、２０５は能動素子層、２０６は遮光層、２０７は反射画素電極、２０８および２０９は配向膜、２１０は透明電極、２１１はガラス基板である。アクティブマトリックス基板２０１は、Ｓｉ基板２０４上に各画素を駆動して光を反射する能動素子層２０５と反射画素電極２０７と配向膜２０８および、漏れ光を遮光する遮光層２０６とからなり、対向ガラス基板２０２は、ガラス基板２１１上に形成した透明電極２１０と配光膜２０９とからなり、液晶層２０３はアクティブマトリックス基板２０１と対向ガラス基板２０２との間に挟まれた構成である。また、反射画素電極２０７の画素形状は１０μｍ×１０μｍの矩形でかつ縦横方向にマトリックス状に配列している。このとき、図１４で示す反射型液晶表示素子１１ｇの反射画素電極２０７はｘ方向およびｙ方向にマトリックス状に配列している。
【００６２】
一般的に、黒表示の液晶配向角度が基板に対して垂直に近づく程、広視野角が実現できるが、実際には、電圧印加により中間調表示あるいは白表示とする際に、液晶分子が回転する方向を規定する為に、液晶分子のチルト角を必要とする。
【００６３】
反射型液晶表示素子のチルト方向は、ガラス基板２０２側、Ｓｉ基板２０４側共に、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離面９ａ１に対するＳ偏光の偏光面（ｘｚ平面）に対して、４５度近傍に傾いており、かつチルト角度が基板面垂直方向の９０度から数度傾いた角度のときの、黒表示時における反射型液晶表示素子１１ｇの位相差入射角度特性を図１５に示す。図１５における、反射型液晶表示素子１１ｇへの入射光方向は、各々、方位角度０度がｙ軸負方向、方位角度９０度がｘ軸正方向、方位角度１８０度がｙ軸正方向、方位角度２７０度がｘ軸負方向から各々入射した光線とする。また一般的に、チルト角度が９０度のときは、方位角度４５度、１３５度、２２５度、３１５度方向で位相差が大きく、０度、９０度、１８０度、２７０度方向で位相差の小さい、十字型の対称な位相コンタ形状となるが、チルト角度を９０度から数度傾けると、方位角度４５度および２２５度方向で位相差が大きく、方位角度１３５度および３１５度で位相差の小さい、図１５に示す非対称な特性となる。
【００６４】
また、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｇに光線が垂直入射したときに発生する回折光の位相差パターンを図１６に示す。図１４で示す反射型液晶表示素子１１ｇの反射画素電極２０７はｘ方向およびｙ方向にマトリックス状に配列している為に、回折（干渉）光はｘ方向とｙ方向に発生する。このとき、回折角度は３．５度でかつ投射レンズ系１４で投射される出射角度１７．５度（５次光）まで考慮している。また、方位角度０度方向をｙ軸負方向に発生する回折光、方位角度９０度方向をｘ軸正方向に発生する回折光、方位角度１８０度方向をｙ軸正方向に発生する回折光、方位角度２７０度方向をｘ軸負方向に発生する回折光として表している。
【００６５】
また、反射型液晶表示素子１１ｇを反射した０次光および回折光は、１／４波長板１２ｇを透過し、各々偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１に入射される。このとき、偏光分離膜９ａ１の偏光軸傾き方向は入射角度に応じて幾何学的に変化する為に、０次光および回折光は各々偏光分離膜９ａ１に入射する角度に応じた偏光軸傾き角度方向の偏光成分が検光され、偏光軸傾き方向と垂直な方向の偏光成分は透過し、漏れ光となる。
【００６６】
ここで、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１で発生する入射角度に応じた偏光軸の傾きを、図１７に示す。図１７の方位角度の定義は図１６と同様で、反射型液晶表示素子１１ｇから偏光分離膜９ａ１へ入射する光軸方向からみて、偏光分離膜９ａ１に対してｙ軸負方向に入射する方向を方位角度０度、ｘ軸正方向に入射する方向を方位角度９０度、ｙ軸正方向に入射する方向を方位角度１８０度、ｘ軸負方向に入射する方向を方位角度２７０度としている。また、ｚ軸正方向からみて、偏光軸傾きが時計回りを正、反時計回りを負とする。
【００６７】
図１７より、偏光ビームスプリッター９ａの偏光軸傾き方向は、方位角度０度（３６０度）、１８０度方向のｙｚ平面内からの入射光線に対して偏光軸は傾斜せずＳ偏光の偏光面に平行な方向（ｘ方向）である。一方、方位角度が０度（１８０度）から、９０度（２７０度）に近づく程偏光軸が傾斜し、かつ、入射煽り角度が大きくなる程偏光軸が傾斜する。
【００６８】
また、ｘ正方向に入射する光線に対して、偏光軸傾きが時計回りで、ｘ負方向に入射する光線に対しては、偏光軸傾きが反時計回りである。
【００６９】
このとき、図１８ａおよび図１８ｂに、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｇの０次光の漏れ光量を示す。図１３の光学系を用いて漏れ光の計算方法について説明する。入射光１５ｇが偏光分離膜９ａ１を反射する際に、偏光分離膜９ａ１は偏光子としての役割を果たし、図１７で示した各入射角度に応じた偏光軸の傾きを持って、１／４波長板１２ｇに入射する。１／４波長板１２ｇを透過した光束は、図１５に示した各入射角度に応じた位相差を持っている為、各入射角度の光線は位相作用を受け、反射型液晶表示素子１１ｇを反射し、再び１／４波長板１２ｇを透過し、偏光分離膜９ａ１に入射する。このとき、偏光分離膜９ａ１は検光子としての役割を果たし、図１７で示した各入射角度に応じた偏光軸の傾きを持っており、偏光軸傾き方向が検光軸方向となり、検光軸方向と異なる偏光成分が漏れ光量となる。また、１／４波長板の位相差を９０度として計算している。
【００７０】
このとき、図１８ａは、進相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転し、一方、図１８ｂは、遅相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転したときの、入射光強度に対する漏れ光強度比をコントラストとして各々表している。また、１／４波長板の回転角度はｚ正方向から見て時計回りを正方向、反時計周りを負方向とする。
【００７１】
このとき、反射型液晶表示素子１１ｇに入射する照明光は最外角度１２度で照明されている。
【００７２】
図１８ａおよび図１８ｂより、進相軸がＳ偏光方向近傍のときは、負方向に−０．９度回転したときのコントラストが最大で、２９６８となり、遅相軸がＳ偏光方向近傍のときは、正方向に＋０．９度回転したときのコントラストが最大で、２９６９となり、０次光に関しては、コントラストつまり漏れ光量は同等で、１／４波長板１２ｇの光学軸設置方向（進相軸および遅相軸方向）には依存しない。
【００７３】
次に、回折光の漏れ光量の計算を行なう。異なる次数の回折光は、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１に対する入射角度が異なる為に、回折光の次数に応じた偏光軸傾き１７ａ（１７ｂ）角度を考慮する必要がある。図１９に各次数の回折光の回折角度と偏光ビームスプリッター９ａの偏光軸傾き角度を示す。このとき、方位角度９０度（ｘ正方向）と方位角度２７０度（ｘ負方向）の回折光のみ偏光ビームスプリッター９ａの偏光軸傾き角度が発生し、各偏光軸傾き角度方向の偏光成分が検光される。
【００７４】
図２０ａおよび図２０ｂに、１／４波長板１２ｇの光学軸（進相軸および遅相軸）をｘｙ平面内で回転したときの、回折光の漏れ光量を示す。このとき、１次から５次までの回折光の漏れ光の和を各方位角度（０、９０、１８０、２７０、尚、方位角度０度がｙ軸負方向、方位角度９０度がｘ軸正方向、方位角度１８０度がｙ軸正方向、方位角度２７０度がｘ軸負方向のことである）に関して、回折漏れ光の和（ｓｕｍ）で示している。ここで、反射型液晶表示素子１１ｇから発生する各回折光強度を１として表している。
【００７５】
図２０ａは進相軸をｘ方向基準に設置した場合（進相軸がＸ正方向を向いている状態が図２０ａ中の０度）で、図２０ｂは遅相軸をｘ方向基準に設置した場合（遅相軸がＸ正方向を向いている状態が図２０ｂ中の０度）であり、図２０ａより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は進相軸を−１．５度傾けたときに０．２２５となり、図２０ｂより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は遅相軸を＋１．５度傾けたときに０．０４５となり、本実施例では、遅相軸をｘ方向基準に設置し、更に＋１．５度傾けたときに回折漏れ光量を約５分の１に低減できコントラストを向上することが可能となる。
【００７６】
またこのとき、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１による偏光軸傾きが発生しない方向に入射する、方位角度０度および１８０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．０３０（図２０ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．０３０（図２０ｂ）と、同じ漏れ光量となり、コントラストに対して１／４波長板１２ｇの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）は依存しない。
【００７７】
一方、偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１による偏光軸傾きが発生する方向に入射する方位角度９０度および２７０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．１９５（図２０ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．０１４５（図２０ｂ）と、コントラストに対して１／４波長板１２ｇの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）に依存性がある。
【００７８】
図１８ａ、図１８ｂおよび、図２０ａ、図２０ｂより、１／４波長板１２ｇの光学軸設置方向に対する、コントラスト（漏れ光量）の優劣は、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｇによってＳ偏光方向（方位角度９０度および２７０度方向）に発生する回折光の位相差に依存し、
反射型液晶表示素子１１ｇ側からみてＳ偏光方向（ｘ方向）に対して時計回りに傾いた偏光軸方向１０７ａに入射する回折光の位相差が、反時計回りに傾いた偏光軸方向１０７ｂに入射する回折光の位相差より小さいとき、１／４波長板１２ｇの遅相軸の方向とＳ偏光方向（ｘ方向）とが略平行となるように１／４波長板１２ｇが配置することで、コントラストの高い画像表示装置が得られる。
【００７９】
また、１／４波長板１２ｇの遅相軸方向とＳ偏光方向との略平行な角度を５度以内とすると、コントラストが高い画像が得られ、３度以内とすることで更にコントラストが高い画像が得られる。
【００８０】
ここで、図２１に、ダイクロイックミラー８により色分解された赤光路に関して、偏光ビームスプリッター９ａと、偏光分離膜９ａ１と、１／４波長板１２ｇと、反射型液晶表示素子１１ｇとを用いて詳細に示す。１５ｇはダイクロイックミラー８により色分解された赤帯域の光が、偏光ビームスプリッター９ｂに入射する入射光で、１６ａはｘｙ面内にありｘ正方向からの入射光線、１６ｂはｘｙ面内にありｘ負方向からの入射光線、１７ｂは入射光１６ａが偏光分離膜９ａ１により傾く偏光軸、１７ａは入射光１６ｂが偏光分離膜９ｂ１により傾く偏光軸、偏光ビームスプリッター９ｂの入射光軸をｙ方向、反射光軸をｚ方向、ｘｙ平面に垂直な方向をｘ方向とする。
【００８１】
図２１に示すように、ｘ正方向から入射する入射光線１６ａは偏光分離膜９ｂ１を反射する際にｚ正方向から見て偏光軸１７ｂが反時計回りに傾き、ｘ負方向から入射する入射光線１６ｂは偏光分離膜９ｂ１を反射する際にｚ方向から見て偏光軸１７ａが時計回りに傾く。このとき、図１３で示した緑光路の入射光線１６ａおよび１６ｂに対して偏光ビームスプリッター９ａの偏光分離膜９ａ１で発生する偏光軸傾きがｙｚ平面内で反転した構成となる。
【００８２】
更に、入射光線１６ａは１／４波長板１２ｒを透過し、反射型液晶表示素子１１ｇを反射し、再び１／４波長板１２ｇを透過し、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｒを反射した光線１６ａはｘ負方向に進行するために、偏光軸１７ｂに対してｘ軸に線対称な偏光軸１７ａ傾きの偏光分離膜９ｂ１に入射する。また、入射光線１６ｂは１／４波長板１２ｒを透過し、反射型液晶表示素子１１ｒを反射し、再び１／４波長板１２ｒを透過し、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｒを反射した光線１６ｂはｘ正方向に進行するために、偏光軸１７ａに対してｘ軸に線対称な偏光軸１７ｂ傾きの偏光分離膜９ｂ１に入射する。
【００８３】
更に、入射光線１６ａおよび１６ｂは、各々偏光分離膜９ｂ１の偏光軸１７ａおよび偏光軸１７ｂの方向に応じて検光および透過される。
【００８４】
赤光路の反射型液晶表示素子１１ｒは、緑光路の反射型液晶表示素子１１ｇと同じ特性を有し、かつ、緑光路の反射型液晶表示素子１１ｇに対して反射型液晶表示素子面内（図１３および図２１のｘｙ平面）で１８０度回転している。
【００８５】
このとき、黒表示時における反射型液晶表示素子１１ｒの位相差入射角度特性を図２２に示す。図２２における、反射型液晶表示素子１１ｒへの各入射光線方向は、方位角度０度をｙ軸負方向、方位角度９０度をｘ軸正方向、方位角度１８０度をｙ軸正方向、方位角度２７０度をｘ軸負方向から各々入射したものと定義する。このとき、Δｎを液晶層厚みに対する常光線および異常光線の屈折率差、ｄを液晶層厚み、λを入射波長とすると、黒表示時の位相差はΔｎｄ／λより、図１５の緑帯域入射の黒表示位相差に対して、図２２で示す赤帯域入射の黒位相差はλが大きくなることで、位相差が小さい特性となる。
【００８６】
また、反射型液晶表示素子１１ｒが黒表示時に発生する回折光の位相差パターンを図２３に示す。図２１で示す反射型液晶表示素子１１ｒの反射画素電極２０７はｘ方向およびｙ方向にマトリックス状に配列している為に、回折（干渉）光は主にｘ方向とｙ方向に発生する。このとき、回折角度は４．０度でかつ投射レンズ系１４で投射される出射角度２０度（５次光）まで考慮している。また、方位角度０度方向をｙ軸負方向に発生する回折光、方位角度９０度方向をｘ軸正方向に発生する回折光、方位角度１８０度方向をｙ軸正方向に発生する回折光、方位角度２７０度方向をｘ軸負方向に発生する回折光として表している。このとき、赤光路における反射型液晶表示素子１１ｒは、緑光路の反射型液晶表示素子１１ｇに対して反射型液晶表示素子面内（図１３および図２１のｘｙ平面）で１８０度回転している為に、回折光の位相差パターンは図１６と比べて１８０度回転している。
【００８７】
偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１で発生する偏光軸の傾きを、図２４に示す。図２４の方位角度の定義は図２２と同様で、反射型液晶表示素子１１ｒから偏光分離膜９ｂ１へ入射する光軸方向からみて、偏光分離膜９ｂ１に対してｙ軸負方向に入射する方向を方位角度０度、ｘ軸正方向に入射する方向を方位角度９０度、ｙ軸正方向に入射する方向を方位角度１８０度、ｘ軸負方向に入射する方向を方位角度２７０度としている。また、ｚ軸正方向からみて、偏光軸傾きが時計回りを正、反時計回りを負とする。
【００８８】
このとき、図２４の赤光路の偏光軸傾き方向は、図１７の緑光路の偏光軸傾きに対して、ｙｚ平面で反転している。
【００８９】
このとき、図２５ａおよび図２５ｂに、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｒの０次光の漏れ光量を示す。このとき、０次光の位相差は図２２で示した通りである。図２５ａは、進相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転し、図２５ｂは、遅相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転したときの、入射光強度に対する漏れ光強度比をコントラストとして各々表している。また、１／４波長板の回転角度はｚ正方向から見て時計回りを正方向、反時計周りを負方向とする。
【００９０】
このとき、反射型液晶表示素子１１ｒに入射する照明光は最外角度１２度で照明されている。
【００９１】
これより、進相軸基準のときは、負方向に−０．７度回転したときのコントラストが最大で、３３２８となり、遅相軸基準のときは、正方向に＋０．７度回転したときのコントラストが最大で、３３３０となり、０次光に関しては、コントラストつまり漏れ光量は同等で、１／４波長板１２ｒの光学軸方向（進相軸および遅相軸方向）には依存しない。
【００９２】
次に、回折光の漏れ光量の計算を行なう。図２６に各次数の回折光の回折角度と偏光ビームスプリッター９ｂの偏光軸傾き角度を示す。このとき、方位角度９０度（ｘ正方向）と方位角度２７０度（ｘ負方向）の回折光のみ偏光ビームスプリッター９ａの偏光軸傾き角度が発生し、各偏光軸傾き角度に応じて、検光および透過（漏れ光）する。
【００９３】
図２７ａおよび図２７ｂに、１／４波長板１２ｒの光学軸（進相軸および遅相軸）をｘｙ平面内で回転したときの、回折光の漏れ光量を示す。このとき、１次から５次までの回折漏れ光の和を各方位角度（０，９０，１８０，２７０）および全回折漏れ光和（ｓｕｍ）で示し、反射型液晶表示素子１１ｇから発生する各回折光強度を１として表している。
【００９４】
図２７ａは進相軸をｘ方向基準に設置した場合で、図２７ｂは遅相軸をｘ方向基準に設置した場合であり、図２７ａより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は進相軸を−１．５度傾けたときで、０．２１０となり、図２７ｂより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は遅相軸を＋１．５度傾けたときで、０．０４３となり、本実施例では、遅相軸をｘ方向基準に設置し、更に＋１．５度傾けたときが、回折漏れ光量を約５分の１に低減できコントラストを向上することが可能となる。
【００９５】
またこのとき、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１による偏光軸傾きが発生しない方向に入射する、方位角度０度および１８０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．０２６（図２７ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．０２６（図２７ｂ）と、同じ漏れ光量となり、コントラストに対して１／４波長板１２ｒの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）は依存しない。
【００９６】
一方、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１による偏光軸傾きが発生する方向に入射する方位角度９０度および２７０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．１８４（図２７ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．０１７（図２７ｂ）と、コントラストに対して１／４波長板１２ｇの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）に依存性がある。
【００９７】
また、１／４波長板１２ｒの遅相軸方向とＳ偏光方向との略平行な角度を５度以内とすると、コントラストが高い画像が得られ、３度以内とすることで更にコントラストが高い画像が得られる。
【００９８】
ここで、図２９に、ダイクロイックミラー８により色分解された青光路に関して、偏光ビームスプリッター９ｂと、偏光分離膜９ｂ１と、１／４波長板１２ｇと、反射型液晶表示素子１１ｂとを用いて詳細に示す。１５ｇはダイクロイックミラー８により色分解された青帯域の光が、偏光ビームスプリッター９ｂに入射する入射光で、１６ａはｘｙ面内にありｘ正方向からの入射光線、１６ｂはｘｙ面内にありｘ負方向からの入射光線、１８ａは入射光１６ａが偏光分離膜９ｂ１により傾く偏光軸、１８ｂは入射光１６ｂが偏光分離膜９ｂ１により傾く偏光軸、偏光ビームスプリッター９ｂの入射光軸をｙ方向、反射光軸をｚ方向、ｘｙ平面に垂直な方向をｘ方向とする。
【００９９】
図２９に示すように、ｘ正方向から入射する入射光線１６ａは偏光分離膜９ｂ１を透過する際にｚ正方向から見て偏光軸１８ａが時計回りに傾き、ｘ負方向から入射する入射光線１６ｂは偏光分離膜９ｂ１を透過する際にｚ方向から見て偏光軸１８ｂが反時計回りに傾く。
【０１００】
更に、入射光線１６ａは１／４波長板１２ｒを透過し、反射型液晶表示素子１１ｂを反射し、再び１／４波長板１２ｇを透過し、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｂを反射した光線１６ａはｘ負方向に進行するために、偏光軸１８ａに対してｘ軸に線対称な偏光軸１８ｂ傾きの偏光分離膜９ｂ１に入射する。また、入射光線１６ｂは１／４波長板１２ｒを透過し、反射型液晶表示素子１１ｂを反射し、再び１／４波長板１２ｒを透過し、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１に入射される。このとき、反射型液晶表示素子１１ｂを反射した光線１６ｂはｘ正方向に進行するために、偏光軸１８ｂに対してｘ軸に線対称な偏光軸１８ａ傾きの偏光分離膜９ｂ１に入射する。
【０１０１】
更に、入射光線１６ａおよび１６ｂは、各々偏光分離膜９ｂ１の偏光軸１８ａおよび偏光軸１８ｂの方向に応じて検光および透過される。
【０１０２】
青光路の反射型液晶表示素子１１ｂは、緑光路の反射型液晶表示素子１１ｇと同じ特性を有している。
【０１０３】
このとき、黒表示時における反射型液晶表示素子１１ｂの位相差入射角度特性を図２９に示す。図２９における、反射型液晶表示素子１１ｂへの各入射光線方向は、方位角度０度をｙ軸負方向、方位角度９０度をｘ軸正方向、方位角度１８０度をｙ軸正方向、方位角度２７０度をｘ軸負方向から各々入射したものと定義する。このとき、Δｎを液晶層厚みに対する常光線および異常光線の屈折率差、ｄを液晶層厚み、λを入射波長とすると、黒表示時の位相差はΔｎｄ／λより、図１５の緑帯域入射の黒表示位相差に対して、図２９で示す青帯域入射の黒位相差はλが小さくなることで、位相差が大きい特性となる。
【０１０４】
また、反射型液晶表示素子１１ｂが黒表示時に発生する回折光の位相差パターンを図３０に示す。図２９で示す反射型液晶表示素子１１ｂの反射画素電極２０７はｘ方向およびｙ方向にマトリックス状に配列している為に、回折（干渉）光は主にｘ方向とｙ方向に発生する。このとき、回折角度は３．０度でかつ投射レンズ系１４で投射される出射角度１５度（５次光）まで考慮している。また、方位角度０度方向をｙ軸負方向に発生する回折光、方位角度９０度方向をｘ軸正方向に発生する回折光、方位角度１８０度方向をｙ軸正方向に発生する回折光、方位角度２７０度方向をｘ軸負方向に発生する回折光として表している。
【０１０５】
偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１で発生する偏光軸の傾きは、緑光路と同様であり、図１７に示す。
【０１０６】
このとき、図３１ａおよび図３１ｂに、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｂの０次光の漏れ光量を示す。このとき、０次光の位相差は図２９で示した通りである。図３１ａは、進相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転し、図３１ｂは、遅相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転したときの、入射光強度に対する漏れ光強度比をコントラストとして各々表している。また、１／４波長板の回転角度はｚ正方向から見て時計回りを正方向、反時計周りを負方向とする。
【０１０７】
このとき、反射型液晶表示素子１１ｂに入射する照明光は最外角度１２度で照明されている。
【０１０８】
これより、進相軸基準のときは、負方向に−１．１度回転したときのコントラストが最大で、３００８となり、遅相軸基準のときは、正方向に＋１．１度回転したときのコントラストが最大で、３００６となり、０次光に関しては、コントラストつまり漏れ光量は同等で、１／４波長板１２ｒの光学軸方向（進相軸および遅相軸方向）には依存しない。
【０１０９】
次に、回折光の漏れ光量の計算を行なう。図３２に各次数の回折光の回折角度と偏光ビームスプリッター９ｂの偏光軸傾き角度を示す。このとき、方位角度９０度（ｘ正方向）と方位角度２７０度（ｘ負方向）の回折光のみ偏光ビームスプリッター９ａの偏光軸傾き角度が発生し、各偏光軸傾き角度に応じて、検光および透過（漏れ光）する。
【０１１０】
図３３ａおよび図３３ｂに、１／４波長板１２ｒの光学軸（進相軸および遅相軸）をｘｙ平面内で回転したときの、回折光の漏れ光量を示す。このとき、１次から５次までの回折漏れ光の和を各方位角度（０，９０，１８０，２７０）および全回折漏れ光和（ｓｕｍ）で示し、反射型液晶表示素子１１ｂから発生する各回折光強度を１として表している。
【０１１１】
図３３ａは進相軸をｘ方向基準に設置した場合で、図３３ｂは遅相軸をｘ方向基準に設置した場合であり、図３３ａより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は進相軸を−１．５度傾けたときで、０．２０８となり、図３３ｂより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は遅相軸を＋１．５度傾けたときで、０．０４２となり、本実施例では、遅相軸をｘ方向基準に設置し、更に＋１．５度傾けたときが、回折漏れ光量を約５分の１に低減できコントラストを向上することが可能となる。
【０１１２】
またこのとき、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１による偏光軸傾きが発生しない方向に入射する、方位角度０度および１８０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．０３５（図３３ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．０３５（図３３ｂ）と、同じ漏れ光量となり、コントラストに対して１／４波長板１２ｂの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）は依存しない。
【０１１３】
一方、偏光ビームスプリッター９ｂの偏光分離膜９ｂ１による偏光軸傾きが発生する方向に入射する方位角度９０度および２７０度方向の回折光の漏れ光量の和は、進相軸をｘ軸方向から−１．５度傾けたときに０．１７３（図３３ａ）、遅相軸をｘ軸方向から＋１．５度傾けたときに０．００６（図３３ｂ）と、コントラストに対して１／４波長板１２ｂの光学軸設置方向（進相軸あるいは遅相軸の方向）に依存性がある。
【０１１４】
また、１／４波長板１２ｂの遅相軸方向とＳ偏光方向との略平行な角度を５度以内とすると、コントラストが高い画像が得られ、３度以内とすることで更にコントラストが高い画像が得られる。
【実施例２】
【０１１５】
図３４には、本発明の第２実施例である反射型液晶表示装置の全体図を示す。図中、実施例１の図１と同じ要素には同じ符号を付している。図中、３０１は１次元方向に均一な強度の照明分布を形成する為の１次元インテグレーターで、１次元に配列されたシリンドリカルレンズアレイ３０１ａ、３０１ｂから構成されており、３０２ａ，３０２ｂは光源１から出射した略平行な光束を圧縮照明する為の光束圧縮レンズで、シリンドリカルレンズアレイ３０１ａ，３０１ｂの配列方向と直行する方向のみ曲率を持っている。
【０１１６】
また、照明光学系からＲＧＢ３色に色分解し各々の反射型液晶表示素子１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに入射し、更にＲＧＢ３色を色合成して投射レンズ系１４に導く色分離合成光学系の構成は、実施例１の図１２で示した構成と同じである。
【０１１７】
このとき、本実施例における照明光学系の幾何光学作用を２次元断面図を用いて説明する。
【０１１８】
図３５ａは、シリンドリカルレンズアレイ３０１ａ，３０１ｂのレンズ配列方向の断面図（ＹＺ断面図）である。Ｚ軸方向は光源１からの出射光光軸方向、Ｙ軸方向は１次元インテグレーターのレンズ配列方向、Ｘ軸方向はＹＺ平面に垂直な方向である。
【０１１９】
また、図３５ｂはＸＺ断面図である。
【０１２０】
１次元インテグレーター３０１はＹＺ面内に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数配列した第１のシリンドリカルレンズアレイ３０１ａと、第２のシリンドリカルレンズアレイ３０１ｂとを有し、集光光学系はＸＺ面内に屈折力を有する第１の光束圧縮レンズ３０１ａと、球面系より成るコンデンサーレンズ７と、ＸＺ面内に屈折力を有する第２の光束圧縮レンズ３０１ｂとを有している。
【０１２１】
このとき、図３５ａで示すＹＺ面内の幾何光学作用について説明する。光源１から出射した光はリフレクター２で反射して略平行光として第１のシリンドリカルレンズアレイ３０１ａに入射する。第１のシリンドリカルレンズアレイ３０１ａを出射する光はレンズアレイの数だけ分割され、第２のシリンドリカルレンズアレイ３０１ｂの近傍に光源像を作るよう集光する。第２のシリンドリカルレンズアレイ３０１ｂを出射した光はＹ方向に正の屈折力を受けて屈折し、更にコンデンサーレンズ７の正の屈折力を受けて、反射型液晶表示素子１１に入射する。
【０１２２】
また、図３５ｂで示すＸＺ面内の幾何光学的作用について説明する。光源１から出射した光はリフレクター２で反射して略平行光としてＺ正方向に進行し、第１のシリンドリカルレンズアレイ３０１ａと第２のシリンドリカルレンズアレイ３０１ｂの屈折力を受けず、光束圧縮レンズ３０１ａと３０１ｂにより略平行光として反射型液晶表示素子１１に圧縮照明される。
【０１２３】
図３５ａより、Ｙ方向から反射型液晶表示素子１１に入射する光に対しては、第２のシリンドリカルレンズアレイ３０１ｂおよびコンデンサーレンズ７を出射した光束が、Ｙ方向に屈折力を受けて、反射型液晶表示素子１１に重畳的に照明される為に、入射角度が大きく強度が強い。
【０１２４】
一方、図３５ｂより、Ｘ方向から反射型液晶表示素子１１に入射する光に対しては、光束圧縮レンズ３０１ａと３０１ｂにより略平行光として反射型液晶表示素子１１に圧縮照明される為に、入射角度が小さく強度が弱い。
【０１２５】
従って、反射型液晶表示素子１１に入射する入射角度強度分布は、Ｓ偏光方向（Ｙ方向）からの入射光の角度が大きくかつ強度が強く、Ｐ偏光方向（Ｘ方向）からの入射光の角度が小さくかつ強度が弱い（Ｓ偏光方向からの入射光の強度がＰ偏光方向からの入射光の強度の１．３倍、好ましくは１．７倍以上強いことが望ましい）、菱形の分布となり、４５度（１３５度、２１５度、３１５度）からの入射光の角度が小さくかつ強度が弱い（Ｓ偏光方向からの入射光の強度が４５度からの入射光の強度の１．２倍、好ましくは１．４倍以上強いことが望ましい）分布となる。
【０１２６】
ここで、図３６に、本実施例における照明光学系によって、反射型液晶表示素子１１に入射する光束の入射角度強度分布の一例を示す。このとき、入射方位角度は、実施例１の図１３で示した座標系であるとし、方位角度０度がｙ軸負方向、方位角度９０度がｘ軸正方向、方位角度１８０度がｙ軸正方向、方位角度２７０度がｘ軸負方向から各々入射した光線とする。ここで、方位角に沿った平面のうち、反射型液晶表示素子に入射する光の強度が最も強い平面は、Ｘ軸（Ｓ偏光方向）と略平行（ずれは３度以内、好ましくは１度以内）であることが分かる。
【０１２７】
このとき、実施例１の各々図１８ａおよび図１８ｂで示した漏れ光量最小（入射光強度／漏れ光量が最大）のときの、漏れ光量角度分布を図３７ａ、図３７ｂで示す。このとき、反射型液晶表示素子１１ｇに入射される入射角度強度分布は方位角度０〜３６０度、煽り角度０〜１２度まで強度が等しいフラットな照明がされているとしている。また、図３７ａは１／４波長板の進相軸をｘ軸方向から−０．９度回転したときで、図３７ｂは１／４波長板の遅相軸をｘ軸方向から＋０．９度回転したときの漏れ光量角度強度分布である。また、漏れ光量の値は全入射光束の強度を１としている。
【０１２８】
図３７ａおよび図３７ｂより、図１５で示した黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｇの位相差エラーの大きい方位角度４５度および２５５度の漏れ光量が多く、進相軸基準および遅相軸基準（図３７ａおよび図３７ｂ）いずれの場合もほぼ等しい漏れ光量分布となる。
【０１２９】
更に、図３６に示した本実施例における反射型液晶表示素子１１ｇへの入射角度強度分布を図３７ａおよび図３７ｂで示した漏れ光量分布に重みづけした図を図３８ａおよび図３８ｂに示す。漏れ光量の値は図３７ａ、図３７ｂと同様に全入射光束の強度を１としている。このとき、図３６の入射角度強度分布は方位角度４５度（１３５度、２２５度、３１５度）方向の強度が弱い為に、図３７ａ、図３７ｂで示した方位角度４５度、２２５度の漏れ光量が低減し、光束全体の漏れ光量を低減し、コントラストを向上することが可能となる。
【０１３０】
また、図３９ａは、進相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転し、一方、図３９ｂは、遅相軸の方向がｘ軸方向と一致する方向を基準（１／４位相差軸回転角度＝０度）としてｘｙ面内回転したときの、入射光強度に対する漏れ光強度比をコントラストとして各々表している。また、１／４波長板の回転角度はｚ正方向から見て時計回りを正方向、反時計周りを負方向とする。
【０１３１】
このとき、図３９ａおよび図３９ｂより、進相軸がＳ偏光方向近傍のときは、負方向に−０．９度回転したときのコントラストが最大で、４００４となり、遅相軸がＳ偏光方向近傍のときは、正方向に＋０．９度回転したときのコントラストが最大で、４００５となり、０次光のコントラスト（漏れ光量）に関して１／４波長板１２ｇの光学軸（進相軸および遅相軸）設置方向の優劣は無く、かつ、図１８ａおよび図１８ｂで示したフラットな照明で入射した場合よりも、漏れ光量を低減でき、コントラストを向上させることができる。
【０１３２】
また、黒表示時の反射型液晶表示素子１１ｇが実施例１の図１６で示すような位相差パターンを持つ回折光を発生する場合、図２０ａおよび、図２０ｂで示した同様の漏れ光量が発生する。図２０ａは進相軸をｘ方向基準に設置した場合で、図２０ｂは遅相軸をｘ方向基準に設置した場合であり、図２０ａより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は進相軸を−１．５度傾けたときに０．２２５となり、図２０ｂより、全回折漏れ光和（ｓｕｍ）の最小は遅相軸を＋１．５度傾けたときに０．０４５となることから、遅相軸をｘ方向基準に設置し、更に＋１．５度傾けたときに回折漏れ光量を約５分の１に低減できコントラストを向上することが可能となる。
【０１３３】
以上より、本実施例における照明光学系により、反射型液晶表示素子の０次光の漏れ光量を低減し、更に、遅相軸をｘ軸方向近傍に設置することで、反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を低減し、更に、コントラストを向上させることが可能となる。
【０１３４】
また、１／４波長板１２ｇの遅相軸方向とＳ偏光方向との略平行な角度を５度以内とすると、コントラストが高い画像が得られ、３度以内とすることで更にコントラストが高い画像が得られる。
【０１３５】
以上記載した実施例の反射型液晶表示装置は以下のように記載することができる。
【０１３６】
本実施例の反射型液晶表示装置は、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が（１）正又は０（２）正又は０（３）負又は０（４）負又は０であり、前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも（１）小さく（２）大きく（３）小さく（４）大きく、前記１／４波長板の（１）遅相軸（２）進相軸（３）進相軸（４）遅相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されている。
【０１３７】
ここで、光源からの光を偏光ビームスプリッタ、１／４波長板の順に入射させ、その１／４波長板を出射した光で反射型液晶表示素子を照明し、この反射型液晶表示素子を反射した光が、１／４波長板、偏光ビームスプリッタを介して投射光学系に入射する。
【０１３８】
また、照明光学系の光軸は偏光分離膜の面（偏光分離膜の面の法線）に対して傾いており（４０〜５０度をなすように傾いている、好ましくは４４．５〜４５．５度）、その照明光学系で収斂状態にされた光束が偏光分離面に入射するように構成されている。ここでは、光源からの光は、照明光学系内で複数の光束に分割され、その分割されたそれぞれの光束が収斂状態で偏光分離面に入射するように構成されている。
【０１３９】
また、前述のＳ偏光方向とは、照明光学系の光軸、言い換えると照明光学系の光軸上を通る光線と偏光分離面とで定義される方向（言い換えると、照明光学系の光軸上を通る光線が偏光分離面に入射する際のＳ偏光光の偏光方向）のことであり、また、前述の照明光学系の光軸に垂直な平面内においてＳ偏光方向と垂直な方向はＰ偏光方向と称する。
【０１４０】
黒表示とは、反射型液晶素子に入射した光を後段の光学系（例えば、投射光学系等）に対して遮光する（これは吸収によって遮光しても良いし、反射によって遮光しても良い。本実施例では、偏光ビームスプリッタで反射することにより遮光している。）状態のことであるが、勿論反射型液晶表示素子に入射した光を完全に遮光することは難しいので、若干光が漏れてしまっても構わない。また、黒表示時に意図的に光を漏らす構成も考えられる。別の見方をすれば、黒表示状態とは、文字通り、原画（反射型液晶表示装置を使って表示しようとする画像の元の画像）が黒一色の場合の、反射型液晶表示装置（反射型液晶表示素子）の状態のことであり、表示された画像が黒一色であることを意味する訳ではない。
【０１４１】
また、第１領域（図１における液晶表示素子１０５の上半分の領域）は、図１の偏光分離面１０３の中の、反射型液晶表示素子１０５側から見たときにＸ軸に対して１０７ａのように時計回りに傾いた偏光方向を持つ光を出射する領域のことであり、第２領域（図１における液晶表示素子１０５の下半分の領域）は、同じく図１の偏光分離面１０３の中の、反射型液晶表示素子１０５側から見たときにＸ軸に対して１０７ｂのように反時計回りに傾いた偏光方向を持つ光を出射する領域のことである。
【０１４２】
また、前記１／４波長板の遅相軸（進相軸）の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていると記載しているが、この「略平行」とは、お互いの方向のなす角度が５度以内、より好ましくは３度以内であることが望ましい。ここで、反射型液晶表示素子を複数用いる場合は、そのうち少なくとも１つは上記の条件を満たすことが好ましい。また、反射型液晶表示素子を３つ（例えば、赤、緑、青色波長領域用の３つ）用いる場合においては、そのうち２つは上記の条件を満たすことが好ましく、さらには、その２つ（例えば、赤、緑色波長領域用の液晶表示素子）は、Ｓ偏光方向と１／４波長板の遅相軸（進相軸）の方向とのなす角度が２度以内（好ましくは１度以内）であり、もう１つ（例えば、青色波長領域用の液晶表示素子）に関しては５度以内（好ましくは３度以内）と言う構成にしても構わない。
【０１４３】
また、この照明光学系は、照明光学系の光軸を含んで互いに直交する２平面において互いに（焦点距離、合計のパワー、正のパワーのみの和、負のパワーのみの和等が）異なる構成を有している。
【０１４４】
ここでは、照明光学系の光軸を横切る第１の方向に沿って複数の第１レンズ（実質的に第１方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズであることが望ましいが、若干第１方向と直交する第２方向にも屈折力を有するトーリックレンズであっても構わない）を配置して構成されており、前記光源からの光を（第１の方向に沿って）複数の光束に分割する第１インテグレータ（シリンドリカルレンズアレイ、図１２中の３ａ）と、この複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを配置した第２インテグレータ（シリンドリカルレンズアレイ、図１２中の３ｂ）と、この第２インテグレータから出射する複数の光束を反射型液晶表示素子上において、第１方向（又は第１方向と照明光学系の光軸を含む第１平面）に関して重畳的に照射する（複数の光束各々が他のすべての光束と重なり合わされた状態で照射することが望ましいが、各々が少なくとも他の光束と重なり合った状態で反射型液晶表示素子に導かれればそれでも構わない）第１光学系とを有することが望ましい。さらには、第１の方向と直交する第２方向に光学的パワーを有し、前記第２方向を含む面内において、光源からの光束径を圧縮して反射型液晶表示素子に導く第２光学系とを有することが望ましい。この第２光学系は、第２方向（第２方向と照明光学系の光軸を含む第２平面）に関して、アフォーカル系を形成していることが望ましく、この第２方向（第２平面）に関して、光源からの略平行光の幅を狭めて反射型液晶表示素子に導くようにしている。
【０１４５】
本実施例によれば、偏光子と検光子の役割を果たす偏光ビームスプリッターと、反射型液晶表示素子と、偏光ビームスプリッターと反射型液晶表示素子との間に設けられた進相軸および遅相軸の光学軸を有する１／４波長板とからなる、反射型液晶表示装置において、偏光ビームスプリッターの偏光軸（検光軸）方向に、黒表示時の反射型液晶表示素子から発生する回折光の偏光軸方向を傾斜させて漏れ光量を低減するように、１／４波長板の光学軸（進相軸および遅相軸）設置方向を規定することで、コントラストを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】偏光分離膜によって発生する偏光軸傾き方向を説明する図
【図２】反射型液晶表示素子の反射画素電極構造を説明する図
【図３】反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を説明する図
【図４】１／４波長板の光学軸調整角度を説明する図
【図５】反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を説明する図
【図６】反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を説明する図
【図７】１／４波長板の光学軸調整角度を説明する図
【図８】反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を説明する図
【図９】偏光分離膜によって発生する偏光軸傾き方向を説明する図
【図１０】反射型液晶表示素子によって発生する回折光の漏れ光量を説明する図
【図１１】１／４波長板の光学軸調整角度を説明する図
【図１２】第１の実施例における反射型液晶表示装置を説明する図
【図１３】第１の実施例における緑光路の偏光分離膜の発生する偏光軸傾きを説明する図
【図１４】第１の実施例における反射型液晶表示素子の構造を説明する図
【図１５】第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の０次光位相差コンタの図
【図１６】第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の回折光位相差コンタの図
【図１７】第１の実施例における緑光路の偏光分離膜の偏光軸傾き角度を説明する図
【図１８】ａ、ｂは、第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の０次光コントラストの図
【図１９】第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の回折光が入射する偏光分離膜の傾き角度の図
【図２０】ａ，ｂは、第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の回折光の漏れ光量の図
【図２１】第１の実施例における赤光路の偏光分離膜の発生する偏光軸傾きを説明する図
【図２２】第１の実施例における赤光路の反射型液晶表示素子の０次光位相差コンタの図
【図２３】第１の実施例における赤光路の反射型液晶表示素子の回折光位相差コンタの図
【図２４】第１の実施例における赤光路の偏光分離膜の偏光軸傾き角度を説明する図
【図２５】ａ，ｂは、第１の実施例における赤光路の反射型液晶表示素子の０次光コントラストの図
【図２６】第１の実施例における赤光路の反射型液晶表示素子の回折光が入射する偏光分離膜の傾き角度の図
【図２７】ａ，ｂは、第１の実施例における赤光路の反射型液晶表示素子の回折光の漏れ光量の図
【図２８】第１の実施例における青光路の偏光分離膜の発生する偏光軸傾きを説明する図
【図２９】第１の実施例における青光路の反射型液晶表示素子の０次光位相差コンタの図
【図３０】第１の実施例における青光路の反射型液晶表示素子の回折光位相差コンタの図
【図３１】ａ，ｂは、第１の実施例における青光路の反射型液晶表示素子の０次光コントラストの図
【図３２】第１の実施例における青光路の反射型液晶表示素子の回折光が入射する偏光分離膜の傾き角度の図
【図３３】ａ，ｂは、第１の実施例における青光路の反射型液晶表示素子の回折光の漏れ光量の図
【図３４】第２の実施例における反射型液晶表示装置を説明する図
【図３５】ａ，ｂは、第２の実施例における照明光学系を説明する図
【図３６】第２の実施例の照明光学系による入射角度強度分布を説明する図
【図３７】ａ，ｂは、第１の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の０次光の漏れ光量分布の図
【図３８】ａ，ｂは、第２の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の０次光の漏れ光量分布の図
【図３９】ａ，ｂは、第２の実施例における緑光路の反射型液晶表示素子の０次光コントラストの図
【図４０】従来例を説明する図
【図４１】従来例を説明する図
【図４２】従来例を説明する図
【図４３】Ｓ偏光の偏光状態の図
【図４４】ａ，ｂは、１／４波長板を通過した光の偏光状態の図
【図４５】ａ，ｂは、０度の回折光位相差が１／４波長板を再度通過した光の偏光状態の図
【図４６】ａ，ｂは、４度の回折光位相差が１／４波長板を透過する直前の光の偏光状態の図
【図４７】ａ，ｂは、４度の回折光位相差が１／４波長板を透過した直後の光の偏光状態の図
【図４８】ａ，ｂは、８度の回折光位相差が１／４波長板を透過した直後の光の偏光状態の図
【符号の説明】
【０１４７】
１ 光源
２ リフレクター
３ シリンドリカルレンズ
４ 偏光変換素子
５ コンデンサーレンズ
６ ミラー
７ フィールドレンズ
８ ダイクロイックミラー
９ａ１、９ｂ１、９ｃ１ 偏光分離膜
９ａ、９ｂ、９ｃ 偏光ビームスプリッター
１０ａ、１０ｂ 色選択性波長板
１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ 反射型液晶表示素子
１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ １／４波長板
１３ ＵＶカットフィルター
１４ 投射レンズ系
１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ 偏光軸傾き方向
１０１ 入射光
１０２ 偏光ビームスプリッター
１０３ 偏光分離膜
１０４ １／４波長板
１０４ａ 進相軸
１０４ｂ 遅相軸
１０５ 反射型液晶表示素子
１０６ａ，１０６ｂ 入射光線
１０７ａ，１０７ｂ 偏光軸傾き方向
１０８ 反射画素電極
１０９ スルーホール
２０１ アクティブマトリックス基板
２０２ 対向ガラス基板
２０３ 液晶層
２０４ Ｓｉ基板
２０５ 能動素子層
２０６ 遮光層
２０７ 反射画素電極
２０８，２０９ 配向膜
２１０ 透明電極
２１１ ガラス基板
３０１ １次元インテグレータ
３０１ａ，３０１ｂ シリンドリカルレンズアレイ
３０２ａ，３０２ｂ 光束圧縮レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光子と検光子を併用する偏光分離膜を有した偏光ビームスプリッターと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッターと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、投射レンズ系とを備えており、
黒表示時の前記反射型液晶表示素子により発生する回折光の位相差の絶対値が前記１／４波長板の位相差により減少し、前記偏光ビームスプリッターから前記投射レンズに導かれる前記回折光の漏れ光量が低減するように、
前記１／４波長板の遅相軸と進相軸のいずれかを前記偏光ビームスプリッターの偏光軸方向と略平行な方向に配置することを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】
偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
反射型液晶表示素子と、
前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、
光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、
前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、
直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が正又は０であり、
前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、
前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも小さく、
前記１／４波長板の遅相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項３】
偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
反射型液晶表示素子と、
前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、
光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、
前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、
直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が正又は０であり、
前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、
前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも大きく、
前記１／４波長板の進相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項４】
偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
反射型液晶表示素子と、
前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、
光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、
前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、
直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が負又は０であり、
前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、
前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも小さく、
前記１／４波長板の進相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項５】
偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
反射型液晶表示素子と、
前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、
光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、
前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、
直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が負又は０であり、
前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、
前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも大きく、
前記１／４波長板の遅相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項６】
前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＳ偏光の偏光方向とを含む面をＳ偏光面とし、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＰ偏光の偏光方向とを含む面をＰ偏光面とするとき、
前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記Ｐ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度より強いことを特徴とする請求項２乃至５いずれかに記載の反射型液晶表示装置。
【請求項７】
前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＳ偏光の偏光方向とを含む面をＳ偏光面とし、前記照明光学系の光軸を通り、前記Ｓ偏光面と４５度をなす平面を４５度平面とするとき、
前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記４５度平面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度よりも強いことを特徴とする請求項２乃至６いずれかに記載の反射型液晶表示装置。
【請求項８】
前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＰ偏光の偏光方向とを含む面をＰ偏光面とし、前記照明光学系の光軸を通り、前記Ｐ偏光面と４５度をなす平面を４５度平面とするとき、
前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記４５度平面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度よりも強いことを特徴とする請求項２乃至７いずれかに記載の反射型液晶表示装置。
【請求項９】
前記照明光学系の光軸を横切る第１の方向に沿って複数の第１レンズを配置して構成されており、前記光源からの光を複数の光束に分割する第１インテグレータと、
前記複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを配置した第２インテグレータと、
前記第２インテグレータから出射する複数の光束を前記反射型液晶表示素子に重畳的に照射する第１光学系と、
前記第１の方向と直交する第２方向に光学的パワーを有し、前記第２方向を含む面内において、前記光源からの光束径を圧縮して前記反射型液晶表示素子に導く第２光学系とを有することを特徴とする請求項２乃至８いずれかに記載の反射型液晶表示装置。
【請求項１】
偏光子と検光子を併用する偏光分離膜を有した偏光ビームスプリッターと、反射型液晶表示素子と、前記偏光ビームスプリッターと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、投射レンズ系とを備えており、
黒表示時の前記反射型液晶表示素子により発生する回折光の位相差の絶対値が前記１／４波長板の位相差により減少し、前記偏光ビームスプリッターから前記投射レンズに導かれる前記回折光の漏れ光量が低減するように、
前記１／４波長板の遅相軸と進相軸のいずれかを前記偏光ビームスプリッターの偏光軸方向と略平行な方向に配置することを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】
偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
反射型液晶表示素子と、
前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、
光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、
前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、
直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が正又は０であり、
前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、
前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも小さく、
前記１／４波長板の遅相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項３】
偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
反射型液晶表示素子と、
前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、
光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、
前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、
直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が正又は０であり、
前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、
前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも大きく、
前記１／４波長板の進相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項４】
偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
反射型液晶表示素子と、
前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、
光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、
前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、
直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が負又は０であり、
前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、
前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも小さく、
前記１／４波長板の進相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項５】
偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
反射型液晶表示素子と、
前記偏光ビームスプリッタと前記反射型液晶表示素子との間に配置された１／４波長板と、
光源からの光束を収斂状態で前記偏光ビームスプリッタに導くとともに、前記光源からの光で前記偏光ビームスプリッタ及び前記１／４波長板を介して前記反射型液晶表示素子を照明する照明光学系とを有する反射型液晶表示装置であって、
前記照明光学系の光軸が前記偏光分離膜に対して傾いており、
直線偏光光を右旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を正、直線偏光光を左旋回の円偏光又は楕円偏光に変換する際に与える位相差を負とするとき、前記反射型液晶表示装置の黒表示状態における前記反射型液晶表示素子が、前記反射型液晶表示素子で発生する回折光に与える位相差が負又は０であり、
前記収斂状態の光束を受ける前記偏光分離膜が、前記照明光学系の光軸と前記偏光分離膜とで定義されるＳ偏光光の偏光方向をＳ偏光方向とするとき、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第１領域と、前記反射型液晶表示素子側から見て前記Ｓ偏光方向に対して反時計回りに傾いた偏光方向を有する光を出射させる第２領域とを有しており、
前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第１領域に入射する第１回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差が、前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点から出射して前記第２領域に入射する第２回折光に対して前記反射型液晶表示素子が与える位相差よりも大きく、
前記１／４波長板の遅相軸の方向と前記Ｓ偏光方向とが略平行となるように前記１／４波長板が配置されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項６】
前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＳ偏光の偏光方向とを含む面をＳ偏光面とし、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＰ偏光の偏光方向とを含む面をＰ偏光面とするとき、
前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記Ｐ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度より強いことを特徴とする請求項２乃至５いずれかに記載の反射型液晶表示装置。
【請求項７】
前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＳ偏光の偏光方向とを含む面をＳ偏光面とし、前記照明光学系の光軸を通り、前記Ｓ偏光面と４５度をなす平面を４５度平面とするとき、
前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記４５度平面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度よりも強いことを特徴とする請求項２乃至６いずれかに記載の反射型液晶表示装置。
【請求項８】
前記偏光ビームスプリッタから前記反射型液晶表示素子の前記光軸上の点に収斂する入射光束のうち、前記照明光学系の光軸と前記偏光ビームスプリッタの偏光分離膜とで定義されるＰ偏光の偏光方向とを含む面をＰ偏光面とし、前記照明光学系の光軸を通り、前記Ｐ偏光面と４５度をなす平面を４５度平面とするとき、
前記Ｓ偏光面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度が、前記４５度平面内を通って前記反射型液晶表示素子に入射する光の強度よりも強いことを特徴とする請求項２乃至７いずれかに記載の反射型液晶表示装置。
【請求項９】
前記照明光学系の光軸を横切る第１の方向に沿って複数の第１レンズを配置して構成されており、前記光源からの光を複数の光束に分割する第１インテグレータと、
前記複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを配置した第２インテグレータと、
前記第２インテグレータから出射する複数の光束を前記反射型液晶表示素子に重畳的に照射する第１光学系と、
前記第１の方向と直交する第２方向に光学的パワーを有し、前記第２方向を含む面内において、前記光源からの光束径を圧縮して前記反射型液晶表示素子に導く第２光学系とを有することを特徴とする請求項２乃至８いずれかに記載の反射型液晶表示装置。
【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】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【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】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【公開番号】特開２００６−８４９５６（Ｐ２００６−８４９５６Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７１４６９（Ｐ２００４−２７１４６９）
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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