JP2002049019A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型液晶表示素子を用い、高輝度、高コン
トラストな画像が得られる液晶プロジェクタ技術の提
供。 【解決手段】色合成ダイクロイックプリズムの反射面に
入射する映像光の主光線が４５度に対して２．５〜１０
度傾いて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、R,G,Bの3原色に対
応する３枚の反射型液晶表示素子を用いた液晶プロジェ
クタに係り、特に３原色の映像光を分離合成する色分離
合成光学系の少なくとも一部にダイクロイックプリズム
を用いた液晶プロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の反射型液晶表示素子を使用する液
晶プロジェクタとして、例えば特開平10-312034号公報
（以下、公知1と称す）に開示された液晶プロジェクタ
がある。

【０００３】また、特定の波長域の光のみ偏光を回転さ
せる偏光回転素子を使用した液晶プロジェクタに関して
は、例えば米国特許公報USP5,751,384（以下、公知2と
称す）にその特徴が開示されている。

【０００４】図４は、前記公知1に開示されている、光
源、偏光ビームスプリッタプリズム、3枚の反射型液晶
表示素子、色分解光学系（色合成光学系も兼ねる）とを
備える液晶プロジェクタ光学系の概略上面図である。以
下、図４を用いて、前記公知1の光学系及びそれを用い
た液晶プロジェクタを詳細に説明する。

【０００５】光源81は、高圧水銀灯、キセノンランプ等
からなる白色光源であり、放射された光はリフレクタに
より、略平行な光82へと変換される。略平行光82は、赤
色(R)光の成分82R、緑色(G)光の成分82G、青色(B)光の
成分82Bからなり、偏光変換素子83により紙面に垂直な
波面のみを持つ光へと整流される。この偏光変換素子
は、特定の偏光面を持たない無偏光の略平行光を特定の
偏光面に整流する作用を持つ光学素子である。尚説明の
簡易化の為、以下の記載では、紙面に垂直な波面のみを
持つ光をS偏光、紙面に水平な波面のみを持つ光をP偏光
と表記する。

【０００６】偏光変換素子83から出射した該S偏光は、S
偏光のみ透過する向きに配置された偏光板83aを通過
し、RのS偏光84R、GのS偏光84G、BのS偏光84B、とな
る。次に偏光ビームスプリッタプリズム85に入射した3
原色のS偏光は、スプリッタ面85a（S偏光のみ反射させ
る性質を持つ多層薄膜）で反射され、色分離合成プリズ
ム86に入射する。

【０００７】色分離合成プリズム86は、4個の直角プリ
ズムの直角を挟む面をそれぞれ接着剤により張り合わ
せ、張り合わせ面にR反射ダイクロイックミラー86RとB
反射ダイクロイックミラー86Bを蒸着した構成となって
いる。ここでR反射ダイクロイックミラー86Rは、R光の
みを反射し、且つG光、B光を透過する性質を持つ多層薄
膜である。またB反射ダイクロイックミラー86BはB光の
み反射し、R光、G光を透過する性質を持つ多層薄膜であ
る。

【０００８】色分離合成プリズム86に入射した略平行な
S偏光84R、84G、84Bは、GのS偏光84Gのみ直進し、Ｒの
Ｓ偏光84RはR反射ダイクロイクミラー86Rにより、BのS
偏光８４ＢはＢ反射ダイクロイックミラー86Bにより反
射され、それぞれの色に対応する反射型液晶表示素子87
R、87G、87Bに入射する。そして反射型液晶表示素子は
画素毎に制御され、それぞれに入射された偏光は、明る
く表示させる場合にはP偏光へ変換され、暗く表示させ
る場合にはS偏光のまま、反射される。尚、図4中では明
るく表示させる場合の光のみを示している。

【０００９】反射された略平行光は、明るく表示させる
場合には、RのP偏光88R、GのP偏光88G、BのP偏光88Bと
なり、色分離合成プリズム86により白色光へと合成さ
れ、再度偏光ビームスプリッタ85に入射する。ここで明
るく表示させる光であるP偏光は、スプリッタ面85aを透
過し、投写レンズ90により拡大投写され、P偏光の映像
光91となり、スクリーン等へと入射される。また暗く表
示させる光であるS偏光は３色共に色分離合成プリズム8
6を通過した後、偏光ビームスプリッタプリズム85のス
プリッタ面85aにおいて反射され、投写レンズ90へは到
達しない。

【００１０】但し、偏光ビームスプリッタプリズム85の
偏光分離性能を、S偏光を100％反射させるようにするこ
とは困難であるため、本来暗く表示させる光であるS偏
光の一部が偏光ビームスプリッタ85のスプリッタ面85a
を透過してしまい、画像のコントラストを劣化させてし
まうこととなる。そこで偏光ビームスプリッタプリズム
85と投写レンズ90の間に、偏光板89をP偏光のみ透過さ
せる角度に配置する事でS偏光が吸収され、コントラス
トの高い画像を得る事が出来る。

【００１１】尚、図4では反射型液晶表示素子に入射す
る光をS偏光、反射された光の内、明るく表示させる光
をP偏光とした構成について記載したが、実際には光源8
1と投写レンズ90の位置を入れ替える等により、入射光
をP偏光、明るく表示させる反射光をS偏光とする構成と
しても同様に適用することができる。

【００１２】また前記公知2の開示によれば、偏光回転
素子を製作するにあたり、回転角の異なる位相差板を積
層させることにより、特定の波長域の光のみの偏光を回
転させることが可能となる。前記公知2中のFig.3に、偏
光回転素子の構成の１例が示されており、Fig.4に該偏
光回転素子の波長特性が示されている。Fig.4に示され
ているように、前記公知2による偏光回転素子は、波長
約500ｎｍ以上の光のみ偏光を回転させ、波長500ｎｍ以
下の光の偏光は回転させない特性を持つ。ここで、積層
させる位相差板の構成を変えることにより偏光を回転さ
せる波長帯域をコントロールすることができる。

【００１３】また図5に、前記公知2による液晶プロジェ
クタ色合成光学系の概略上面図を示す。以下、図5を用
いて、前記公知2に開示された公知の液晶プロジェクタ
光学系を詳細に説明する。

【００１４】図5は前記公知2の液晶プロジェクタの色合
成光学系を示すもので、光源、色分離光学系、投写レン
ズは省略している。図5中、96、99は前記公知2による、
特定の波長域の光のみの偏光を回転させる偏光回転素子
であり、96はG光のみの偏光を回転させ、また99はB光の
みの偏光を回転させる性質を持つ。

【００１５】R、G、Bの３原色の画像表示素子93R、93
G、93Bから出射した映像光は、Bの映像光はP偏光94B、R
の映像光はS偏光94R、Gの映像光はP偏光94Gで構成され
ている。Rの画像表示素子93Rから出射したS偏光の映像
光94Rと、Gの画像表示素子93Gから出射したP偏光の映像
光94Gは、それぞれ別の面から偏光ビームスプリッタプ
リズム95に入射する。ここでRのS偏光94Rはスプリッタ
面95aにより反射され、またGのP偏光94Gはスプリッタ面
95aを透過し、R光はS偏光、G光はP偏光の成分を持つ１
つの映像光に合成される。次に映像光は、G光のみの偏
光を回転させる偏光回転素子96に入射し、RのS偏光94R
は変化せずS偏光97Rとなり、GのP偏光94Gの偏光は回転
しGのS偏光97Gとなることにより、RG共にS偏光の成分を
持つ映像光へと変換される。このRのS偏光97R、GのS偏
光97Gは共に偏光ビームスプリッタプリズム98に入射
し、スプリッタ面98aで反射される。

【００１６】一方、Bの画像表示素子93Bより出射したB
のP偏光を持つ映像光94Bは、偏光ビームスプリッタプリ
ズム98に入射し、スプリッタ面98aを透過する。こうし
てRGBの映像光が合成され、RG光はS偏光、B光はP偏光の
成分を持つ映像光となる。そしてこの映像光はB光のみ
の偏光を回転させる偏光回転素子99に入射し、RのS偏光
97R、及びGのS偏光97Gは変化せずそのままRのS偏光100
R、GのS偏光100Gとなり、BのP偏光94Bのみ偏光が回転し
BのS偏光100Bとなる。これにより、全てS偏光の成分を
持つ映像光へと変換され、投写レンズ101により拡大投
写される。このように、前記公知2に開示された技術に
より、ダイクロイックミラーではなく偏光ビームスプリ
ッタプリズムのみを用いることによる色合成が可能とな
る。

【００１７】次に、図5に示す前記公知2に開示された公
知の光学系に反射型液晶表示素子を適用した場合の、光
学系概略上面図を図６に示す。

【００１８】以下、図６を用いてこの公知の光学系を詳
細に説明する。

【００１９】R及びGの光を発生する光源110より放射さ
れた光はリフレクタにより略平行な光111へと変換さ
れ、R光111R、G光111Gとなる。R光111RとG光111Gは偏光
変換素子１１２を通過し、共にP偏光を持つ光へと変換
された後、G光のみの偏光を回転させる偏光回転素子113
により、R光111RはRのP偏光114R、G光111GはGのS偏光11
4Gへと変換される。RのP偏光114RとGのS偏光114Gは偏光
ビームスプリッタプリズム115に入射し、スプリッタ面1
15aによりRのP偏光114Rは直進し、GのS偏光114Gは反射
され、それぞれ反射型液晶表示素子116R、116Gに入射す
る。ここで明るく表示させる光は、R映像光はS偏光117
R、G映像光はP偏光117Gとして反射され、偏光ビームス
プリッタプリズム115に再度入射する。偏光ビームスプ
リッタプリズム115のスプリッタ面115aでは、RのS偏光1
17Rは反射され、GのP偏光117Gは直進することにより、
２つの映像光が合成される。RがS偏光、GがP偏光の映像
光は、G光のみの偏光を回転させる偏光回転素子118に入
射され、RのS偏光117Rは変化せずそのままRのS偏光119R
となり、GのP偏光117Gは偏光が回転してGのS偏光119Gと
なる。そしてRG共にS偏光となり偏光ビームスプリッタ
プリズム120に入射され、スプリッタ面120aで反射され
る。

【００２０】一方、Bの光を発生する光源125より放射さ
れたB光126Bは、偏光変換素子127によりBのS偏光128Bへ
と変換され、偏光ビームスプリッタプリズム120に入射
する。そして、スプリッタ面120aにより反射されたBのS
偏光129Bは、Bの反射型液晶表示素子130Bに入射する。
そして明るく表示させる光はP偏光131Bとなり、偏光ビ
ームスプリッタプリズム120に再度入射し、P偏光である
ためスプリッタ面120aを透過して直進する。上記によ
り、B光はP偏光、R光とG光はS偏光の成分を持つ白色光
に合成され、B光のみの偏光を回転させる偏光回転素子1
22に入射する。BのP偏光131Bは偏光が回転してBのS偏光
132Bとなり、またRのS偏光119RとGのS偏光119Gは変化せ
ず121Rと121Gとなり、全てS偏光成分を持つ映像光とな
り、投写レンズ124により拡大投写される。また、反射
型液晶表示素子116R、116G及び130Bにより暗く表示させ
る映像光へと変換された光（入射光と同じ偏光を持つ反
射光）は、偏光ビームスプリッタプリズム115、120によ
り光源へと導かれ、投写レンズ124へは到達しない。但
し、偏光ビームスプリッタプリズムによる分離性能を、
S偏光、P偏光共に100％反射、もしくは100％透過させる
特性とすることは困難であるため、本来暗く表示させる
映像光の一部が投写レンズに到達してしまい、画像のコ
ントラストを劣化させる原因となる。そこで画像コント
ラスト向上のため、偏光回転素子122と投写レンズ124の
間に偏光板123を配置することが必要となる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
知1に記載の技術では、セットの小型化には有利である
が、下記のように画像の高コントラスト化と高輝度化を
両立させることが困難となる。

【００２２】図7に、色分離合成プリズムの1面より光を
入れた場合の透過率の１例を示す。前記公知1に使用さ
れているダイクロイック反射面は、一般的に光のS偏光
とP偏光により、波長反射特性が大きく異なるという性
質を持つ。図7のグラフの横軸は光の波長を示し、縦軸
は透過率を示す。図７に示すように、G光（波長は500〜
600nm）の透過率の波長帯域はS偏光に対して狭く、P偏
光に対しては広くなる。ここで前記公知1に使用される
液晶プロジェクタでは、明るく表示させる信号に対応し
た光は、反射型液晶表示素子に入射する光はS偏光、反
射された光はP偏光となり、色分離時と色合成時の波長
特性が異なることになる。例えば、S偏光でダイクロイ
ックプリズムに入射する波長580nmの光は、入射時にはR
反射ダイクロイックミラー86Rにより反射されRの反射型
液晶表示素子87Rに入射するが、反射された後はP偏光と
なる。そして図7に示すように、P偏光で波長580nmの光
はR反射ダイクロイックミラー86Rを透過するため、P偏
光の出射映像光はR反射ダイクロイックミラー86R及びB
反射ダイクロイックミラー86Bを透過し、対面にあるＢ
の反射型液晶表示素子87Bに入射し、迷光となり、画像
のコントラストを著しく劣化させることとなる。この迷
光を防ぐためには、波長580nm及び波長500nm近傍の光を
あらかじめカラーフィルタ等でカットしなければなら
ず、光利用率の低下を招く。また、入射光をP偏光とし
た場合においても同様に、G光の迷光が発生する。この
ように従来の技術の液晶プロジェクタでは、高コントラ
ストと高輝度との両立が困難となる課題がある。

【００２３】また、前記公知2に記載の技術では、以下
に述べるように反射型液晶表示素子を使用した色分離合
成光学系の持つ課題については考慮されていない。

【００２４】図６に示すような、ＲＧＢの映像光を偏光
ビームスプリッタプリズム115、120により合成する光学
系では、合成された映像光がS偏光とP偏光を持つため、
コントラストを向上させるための偏光板を設置する際
に、偏光板の前に特定の波長のみ偏光を回転させる偏光
回転素子を設置することが必要となる。しかし、この波
長選択性を持つ偏光回転素子は偏光を完全に90度回転さ
せる波長域と回転させない波長域との間に10nmから30nm
以上のギャップを持ち、その間の波長域の光については
偏光の回転角が緩やかに変化し、楕円偏光となる特性を
持つ。この過渡域での楕円偏光は、画像のコントラスト
を著しく劣化させることとなるため、画像のコントラス
トを向上させるためには、この過渡域での光をカラーフ
ィルタ等でカットする必要があり、光の利用効率が低下
するという欠点を有する。

【００２５】また、一般に白色光源、及び1本の投写レ
ンズを使用し、RGBの3原色の色分離合成を行う3板式の
投写装置では、投写レンズから3枚の表示素子までの光
学距離が同一であることが投写レンズのフォーカス性能
を得るために必要であり、更に投写レンズと表示素子と
の光学距離を短くして投写レンズのバックフォーカスを
短くすることがフォーカス性能を得る上で重要となる。
また、画像の色むらを少なくするためには、光源から3
枚の表示素子までの光学距離も略同一であることが望ま
しく、画像の高輝度化を図るためには、光源から表示素
子までの距離を短くすることが望まれる。特に反射型表
示素子を使用した光学系では、入射光と出射光とが一部
分同一の光路を通過するため、これらの両立が困難とな
る等の問題があるが、前記公知2には、これらの問題に
関する解決策等については記載されていない。

【００２６】そこで本発明の目的は、反射型液晶表示素
子を使用した液晶表示装置において、光利用率を向上さ
せ、且つ画像の高コントラストを実現する液晶表示装置
を提供することにある。

【００２７】また、本発明の目的は、光源からRGBの3枚
の反射型液晶表示素子までの距離をほぼ等距離とし色む
らを少なくさせると共に、反射型液晶表示素子と投写レ
ンズとの距離を等距離で且つ短くし、投写レンズのバッ
クフォーカスを短くさせ、フォーカス性能の優れた小型
で且つ軽量な液晶表示装置を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ダイクロイック反射面により反射される光
の波長に対する透過反射特性は入射光の偏光方向により
大きく異なるが、ダイクロイック反射面に入射する光の
角度が浅くなると、P偏光とS偏光の透過反射特性の差が
小さくなることに着目し、以下の構成とした。光源、色
分離光学系、3枚の反射型液晶表示素子、色合成光学
系、投写レンズ、とを備え、該光源からの照明光を色分
離光学系によりR、G、Bの3原色に分離し、3枚の反射型
液晶表示素子に入射させ、該反射型液晶表示素子により
反射された3原色の映像光を該色合成光学系によりカラ
ー映像へと合成し、該カラー映像光を該投写レンズによ
り拡大投写する液晶表示装置において、反射型映像表示
素子に入射する光軸上に偏光ビームスプリッタプリズム
2個とダイクロイック光学素子2個を組み合わせる構成と
し、白色光源から出射した照明光を、偏光変換素子によ
りR、G、Bともに同一の偏光方向となるように偏光さ
せ、前記ダイクロイック光学素子の一方によりG光をRB
光とを分離する。

【００２９】分離後のRB光路中に該特定波長域の偏光の
み回転させる偏光回転素子を配置し、RとB光の偏光方向
を互いに略９０度の角度を有する交差した偏光へと変換
し、前記偏光ビームスプリッタプリズムの一方によりR
光とB光を分離する。また、該偏光ビームスプリッタプ
リズムは反射型液晶表示素子により反射されたRBの映像
光を合成する作用も持つ。この時、G光と分離されたR
光、B光は、特定波長域の偏光方向を回転させる偏光回
転素子により、何れか一方の光が偏光方向を回転され、
他方の偏光ビームスプリッタプリズムに入射する。この
時、該偏光回転素子はG光の領域である略510〜580nmの
帯域を境に特性が変化する構成とする。

【００３０】ここで偏光ビームスプリッタプリズムによ
り合成されたR、Bの映像光は、Gの映像光との合成用の
他方のダイクロイックプリズムに入射され、ダイクロイ
ック反射面により反射されるが、Ｒ、Ｂのどちらかの映
像光はＰ偏光であり、もう一方はＳ偏光である。また、
Gの映像光は合成用のダイクロイックプリズムに対し
て、P偏光で入射してダイクロイック反射面を透過する
構成とする。

【００３１】ここで合成用ダイクロイックプリズムによ
り合成される、RBの映像光とGの映像光を合成する際の
互いの主光線のなす角を70度から85度とする。これによ
り、P偏光とS偏光の透過反射特性の差が小さくなり、前
記主光線のなす角が90度である場合に比べて、効率のよ
い光合成系を構築できる。ここで、この主光線のなす角
が85度以上である場合には、ダイクロイックプリズムの
透過反射特性は大幅には改善はされず、主光線のなす角
が70度以下である場合には、色合成プリズムのサイズが
大きくなり実用的でなくなる。

【００３２】また、この構成により、偏光ビームスプリ
ッタプリズムと合成用ダイクロイックプリズムの間に偏
光回転素子等のフィルムを設置する必要がなくなるた
め、プリズム同士を接着することが容易となり、熱や外
部応力等によるコンバーゼンスずれを減少できる。

【００３３】更には、特定の波長域の偏光を回転させる
偏光回転素子をR、B光の通過する光路中に配置すること
ができ、前記偏光回転素子の過渡域の波長であるG光は
別の光路を通過させることにより、過渡域の光をカット
することなく、高いコントラストを持つ映像を得ること
が可能となる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を詳細に説明する。

【００３５】図１は、本発明を適用した液晶表示装置の
第１の実施の形態を示す概略上面図である。

【００３６】図２は、本実施の形態で用いるB光のみの
波長を回転させる偏光回転素子7の偏光回転特性を示す
特性図である。同図の横軸は光の波長を示し、縦軸は偏
光回転角を示す。同図に示すように、本実施の形態に用
いられる偏光回転素子は、波長約550nmに偏光を回転さ
せる中間点を持つ。

【００３７】図3は、本実施の形態で用いられる色分離
合成用ダイクロイックプリズムのダイクロイック薄膜面
の透過波長特性を示す特性図である。但し、本実施の形
態では、ダイクロイック反射面に入射する映像光の主光
線の入射角を36度としている。同図の横軸は光の波長を
表し、縦軸は透過率を表す。同図に示すように、本実施
の形態に用いられるダイクロック薄膜はRのS偏光とBのS
偏光を反射し、GのS偏光を透過する特性を持ち、S偏光
で波長約500nmと約560nmに波長透過特性の中間点を持
つ。

【００３８】以下、図1を用いて本発明の第1の実施例を
詳細に説明する。

【００３９】光源1から放射された白色光は、リフレク
タにより、略平行な光2へと変換される。略平行光2は、
R光の成分2R、G光の成分2G、B光の成分2Bから成り、偏
光変換素子3によりS偏光へと変換され、RのS偏光4R、G
のS偏光4G、BのS偏光4Bとなる。

【００４０】図3に示す特性を有するG透過RB反射ダイク
ロックミラー5に入射したRのS偏光4R、BのS偏光4Bは、
ダイクロイックミラー面により反射された後、偏光板6
を透過しP偏光成分が吸収される。尚、この位置に偏光
板6を配置する理由は、偏光変換素子3による偏光の整流
化が不十分なために入射光4R、4G、4Bに含まれるP偏光
を吸収して、コントラストの劣化を抑えるためである。

【００４１】RのS偏光とBのS偏光は、B光の偏光のみ回
転させる偏光回転素子7に入射し、RのS偏光は変化せ
ず、BのS偏光は偏光が回転し、BのP偏光12Bとなる。偏
光ビームスプリッタプリズム8に入射したRのS偏光はス
プリッタ面8aにより反射され、反射型液晶表示素子9Rに
入射する。ここで反射型液晶表示素子9Rにより、明るく
表示させる光は、RのP偏光10Rとして反射され、暗く表
示させる光はRのS偏光のまま反射される。尚、図1で
は、暗く表示させる場合の光についてはR、G、Bともに
省略する。明るく表示させる光RのP偏光10Rは、再び偏
光ビームスプリッタプリズム8に入射し、今度はP偏光で
あるためスプリッタ面8aを透過する。

【００４２】一方、B光の偏光を回転させる偏光回転素
子7を透過したBのP偏光12Bは、偏光ビームスプリッタプ
リズム8に入射し、スプリッタ面8aを透過してBの反射型
液晶表示素子11Bに入射する。ここでBの反射型液晶表示
素子11Bにより、明るく表示させる光は、BのS偏光13Bと
して反射され、暗く表示させる光はBのP偏光のまま反射
される。明るく表示させる光BのS偏光13Bは、偏光ビー
ムスプリッタ8に再度入射し、今回はS偏光であるため、
スプリッタ面8aにより反射され、RのP偏光10Rと合成さ
れる。

【００４３】合成されたRのP偏光10RとBのS偏光13Bは、
ダイクロイックプリズム14に入射し、スプリッタ面14a
により反射される。この時、ダイクロイック薄膜は、図
3に示す特性を有し、B光のS偏光を反射し、G光のP偏光
を透過し、かつR光のP偏光を反射する。

【００４４】また、Ｇ光については、光源1より出射し
たG光2Gは、偏光変換素子3によりGのS偏光4Gに変換され
た後、図3に示す特性を有するG透過RB反射ダイクロイッ
クミラー5を透過し、偏光板20によりP偏光成分がほぼ完
全にカットされて、偏光ビームスプリッタ21に入射す
る。

【００４５】偏光ビームスプリッタ21に入射したGのS偏
光は、スプリッタ面21aにより反射されGの反射型液晶表
示素子22Gに入射する。ここで明るく表示させる光はGの
P偏光23Gとして反射され、再び偏光ビームスプリッタ21
に入射し、今回はP偏光であるため、スプリッタ面21aを
透過する。

【００４６】GのP偏光23Gは、ここでダイクロイックプ
リズム14に入射し、ダイクロイック面14aを透過し、Rの
P偏光15R、BのP偏光15Bと合成される。ここで合成され
た映像光は、R及びGはP偏光、BはS偏光の成分を持ち、
投写レンズ16によりスクリーン等に拡大投写される。

【００４７】本実施例によれば、ダイクロイックプリズ
ム14のダイクロイック反射面に入射するR映像光とG映像
光、或いはB映像光とG映像光の主光線のなす角度が72度
であり、反射面に入射する各映像光の角度は36度であ
る。これにより、ダイクロイック反射面の反射波長特性
は図３に示す特性となり、ダイクロイック反射面に入射
する光の角度が45度であった場合に対して、ダイクロイ
ック反射面におけるP偏光、S偏光の透過反射特性の差を
小さくし、色合成の特性を改善した効率のよい光合成系
を構築できる。

【００４８】更にこの構成は、偏光ビームスプリッタプ
リズムと合成用ダイクロイックプリズムの間に偏光回転
素子等が挟まれないため、プリズム同士を接着すること
が容易にでき、熱や外部応力等によるコンバーゼンスず
れを減少できる。

【００４９】また本実施の形態では、各プリズムの上下
面に黒色塗料を塗布した構成としている。この構成によ
り、偏光ビームスプリッタプリズムもしくはダイクロイ
ックプリズム内部での内部反射を低減出来、高いコント
ラストを得ることができる。

【００５０】また本実施の形態では、B光の偏光を回転
させるための偏光回転素子9が図2に示す特性として、通
過するR光及びB光は波長回転角の過渡域の波長の光を含
まないため、通過後の楕円偏光が少なく、高い画像コン
トラストを得ることができる。

【００５１】また本実施の形態によれば、偏光変換素子
3から反射型液晶表示素子13R、29G、13Bまでの距離、及
び反射型液晶表示素子13R、29G、13Bから投写レンズ16
までの距離を略等しくすることができ、色むらの少ない
画像を得ることができる。また偏光変換素子3から反射
型液晶表示素子までの距離、及び反射型液晶表示素子か
ら投写レンズ16までの距離を短くすることができ、投写
レンズのバックフォーカスの短縮化、及び光学系全体の
小型軽量化、更には光利用効率の向上を同時に実現する
ことができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光の利用率が高く、かつ画像のコントラストの高い液晶
表示装置を実現することができる。

【００５３】また、本発明によれば、小型・軽量で、画
像の色むらが少なく、かつフォーカス性能の良い液晶表
示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の上
面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置に用
いられる偏光回転素子の波長特性を示すグラフである。

【図３】本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置に用
いられるダイクロイックプリズムの波長透過特性を示す
グラフである。

【図４】従来の反射型液晶表示装置の概略上面図であ
る。

【図５】従来の液晶表示装置の色合成光学系の概略上面
図である。

【図６】従来の反射型液晶表示装置の概略上面図であ
る。

【図７】従来のダイクロイックプリズムの波長透過特性
を示すグラフである。

【符号の説明】

１… 光源 ３… 偏光変換素子 ５… Ｇ透過ＲＢ反射ダイクロイックミラー ６… 偏光板 ７… Ｂ光のみの偏光を回転させる偏光回転素子 ８… 偏光ビームスプリッタ ９Ｒ… Ｒの反射型液晶表示素子 ９Ｂ… Ｂの反射型液晶表示素子 １４… ダイクロイックミラープリズム １６… 投写レンズ ２２Ｇ… Ｇの反射型液晶表示素子 ８３ａ… 偏光板 ８５… 偏光ビームスプリッタプリズム ８６… 色分離合成プリズム ８６Ｒ… Ｒ反射ダイクロイックミラー ８６Ｂ… Ｂ反射ダイクロイックミラー ８７Ｒ… Ｒの反射型液晶表示素子 ８７Ｇ… Ｇの反射型液晶表示素子 ８７Ｂ… Ｂの反射型液晶表示素子 ８９… 偏光板 ９０… 投写レンズ ９３Ｒ… Ｒの画像表示素子 ９３Ｇ… Ｇの画像表示素子 ９３Ｂ…Ｂの画像表示素子 ９５… 偏光ビームスプリッタプリズム ９６… Ｇ光のみの偏光を回転させる偏光回転素子 ９８… 偏光ビームスプリッタ ９９… Ｂ光のみの偏光を回転させる偏光回転素子 １０１… 投写レンズ １１０… ＲＧ光源 １１２… 偏光変換素子 １１３… Ｇ光のみの偏光を回転させる偏光回転素子 １１５… 偏光ビームスプリッタプリズム １１６Ｒ… Ｒの反射型液晶表示素子 １１６Ｇ… Ｇの反射型液晶表示素子 １１７Ｒ… ＲのＰ偏光 １１７Ｇ… ＧのＳ偏光 １１８… Ｇ光のみの偏光を回転させる偏光回転素子 １２０… 偏光ビームスプリッタプリズム １２２… Ｂ光のみの偏光を回転させる偏光回転素子 １２３… 偏光板 １２４…投写レンズ １２５…Ｂ光源 １２７…偏光変換素子 １３０Ｂ…Ｂの反射型液晶表示素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ Ｇ０３Ｂ 21/00 33/12 33/12 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (72)発明者 仕明 卓也 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 中島 努 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 山口 英治 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 Ｆターム(参考） 2H042 CA06 CA10 CA14 CA17 2H088 EA14 EA16 HA13 HA20 HA24 2H091 FA05X FA10X FA26X FA41X FD01 LA03 LA11 LA16 LA17 2H099 AA12 BA09 CA00 CA02 CA11 DA05 5C060 DA00 DA03 EA01 GB03 GB06 HC01 HC22 JA11 JA17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照明光学系の光源から出射した照明光を、
   色分離合成光学系によりR、G、Bの3原色に分離し、3枚
   の反射型液晶表示素子に入射させ、該反射型液晶表示素
   子で反射した3原色の映像光を該色分離合成光学系によ
   りカラー映像光に合成後、投写レンズで拡大投写する液
   晶表示装置において、上記色分離合成光学系が、上記反
   射型液晶表示素子の光軸上に、偏光ビームスプリッタプ
   リズム2個と、ダイクロイック反射薄膜を備えるダイク
   ロイック光学素子2個とを有し、上記ダイクロイック光
   学素子のダイクロイック反射面に入射する映像光の主光
   線の入射角度θが、該反射面に対して35度≦θ≦42.5度
   を満足するように構成したことを特徴とする液晶表示
   装置。
2. 【請求項２】照明光学系の光源から出射した照明光を、
   色分離合成光学系によりR、G、Bの3原色に分離し、3枚
   の反射型液晶表示素子に入射させ、該反射型液晶表示素
   子で反射した3原色の映像光を該色分離合成光学系によ
   りカラー映像光に合成後、投写レンズで拡大投写する液
   晶表示装置において、上記色分離合成光学系は、上記反
   射型液晶表示素子の光軸上に偏光ビームスプリッタプリ
   ズム2個と、ダイクロイック反射薄膜を備えるダイクロ
   イック光学素子2個とを有し、上記ダイクロイック光学
   素子の一方である色合成用ダイクロイック光学素子に入
   射されるG映像光とRB映像光の主光線の成す角度θが、7
   0度≦θ≦85度 を満足するように構成したことを特徴と
   する液晶表示装置。
3. 【請求項３】光源からの照明光を色分離合成光学系によ
   り分離したR光、G光、B光を反射型液晶表示素子に入射
   し、該液晶表示素子からのR映像光、G映像光、B映像光
   を該色分離合成光学系により合成し、投射レンズを介し
   て拡大投射する液晶表示装置であって、上記色分離合成
   光学系は、ダイクロイック光学素子を有し、該ダイクロ
   イック光学素子のダイクロイック反射面に入射する映像
   光の主光線の入射角度θが、該反射面に対して35度≦θ
   ≦42.5度 を満足するように構成したことを特徴とする
   液晶表示装置。
4. 【請求項４】光源からの照明光を色分離合成光学系によ
   り分離したR光、G光、B光を反射型液晶表示素子に入射
   し、該液晶表示素子からのR映像光、G映像光、B映像光
   を該色分離合成光学系により合成し、投射レンズを介し
   て拡大投射する液晶表示装置であって、上記色分離合成
   光学系は、色合成用ダイクロイック光学素子を有し、上
   記ダイクロイック光学素子に入射されるG映像光とR映像
   光、G映像光とB 映像光の何れか一方の主光線の成す角
   度θが、70度≦θ≦85度 を満足するように構成したこ
   とを特徴とする液晶表示装置。