JP2013250322A - Image display device - Google Patents

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JP2013250322A JP2012123330A JP2012123330A JP2013250322A JP 2013250322 A JP2013250322 A JP 2013250322A JP 2012123330 A JP2012123330 A JP 2012123330A JP 2012123330 A JP2012123330 A JP 2012123330A JP 2013250322 A JP2013250322 A JP 2013250322A
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Rie Ishimatsu
理絵 石松
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device using a wire grid polarization separation element, capable of projecting an image which is bright and has a high contrast.SOLUTION: An image display device has a polarization separation element which separates first and second wavelength lights and guides them to respective reflection type optical modulation elements so as to synthesize first and second wavelength lights from the respective reflection type optical modulation elements. The polarization separation part includes first and second dielectric layers 3a, 3b and a metal one-dimensional lattice structure 3c provided between the dielectric layers. A reflectance ratio Rat the time when a first polarization component of the first wavelength light is injected from a first dielectric layer side to the polarization separation part, and a reflection ratio Rat the time when it is injected from a second dielectric layer side thereto satisfy a condition of R>R; and a reflectance ratio Rat the time when a first polarization component of the second wavelength light is injected from the first dielectric layer side to the polarization separation part, and a reflection ratio Rat the time when it is injected from a second dielectric layer side thereto satisfy a condition of R<R.

Description

本発明は、プロジェクタ等の画像表示装置に関し、特に、ワイヤーグリッドと誘電体層とにより構成されるワイヤーグリッド偏光分離素子を用いて色分離および色合成を行う画像表示装置に関する。   The present invention relates to an image display device such as a projector, and more particularly to an image display device that performs color separation and color composition using a wire grid polarization separation element including a wire grid and a dielectric layer.

上記のような画像表示装置として、光源からの光を3つの色光に分離して3つの反射型液晶パネル等の光変調素子に導き、それら光変調素子により変調された3つの色光を合成してカラー画像を表示するものがある。この画像表示装置では、3つの色光のうち2つの色光を、それらの偏光方向によって1つの偏光分離素子により分離および合成する場合がある。   As an image display apparatus as described above, the light from the light source is separated into three color lights and led to light modulation elements such as three reflective liquid crystal panels, and the three color lights modulated by these light modulation elements are synthesized. Some display color images. In this image display device, there are cases where two of the three color lights are separated and combined by one polarization separation element depending on their polarization directions.

そして、特許文献1には、偏光分離素子に、入射光(可視光)の波長よりも短い周期を有する周期構造であるSWS(サブ波長周期構造:Subwavelength Structure)を利用した画像表示装置が開示されている。特許文献1にて開示された装置では、複数の誘電体1次元格子をそれらの周期方向が互いに直交するように積層したSWS偏光分離素子が用いられている。具体的には、積層された格子間の境界面での屈折率差が、互いに偏光方向が直交する第1の直線偏光と第2の直線偏光とで異なるように、誘電体1次元格子構造の材料や周期を選択することで偏光分離特性を得ている
一方、特許文献2には、金属からなる1次元格子を入射光の波長よりも短い周期で配列したワイヤーグリッドを利用した偏光分離素子が開示されている。ワイヤーグリッドでは、1次元格子の周期方向を偏光方向とする直線偏光が透過され、該周期方向に対して直交する方向(各格子の長手方向)を偏光方向とする直線偏光が反射される。このようなワイヤーグリッドは、誘電体膜を積層した偏光分離素子に比べて、反射率や透過率の角度特性が良好であり、広い入射角度に対して良好な偏光分離特性を確保できる。
Patent Document 1 discloses an image display device that uses a SWS (Subwavelength Structure) which is a periodic structure having a period shorter than the wavelength of incident light (visible light) as a polarization separation element. ing. The apparatus disclosed in Patent Document 1 uses an SWS polarization separation element in which a plurality of dielectric one-dimensional gratings are stacked so that their periodic directions are orthogonal to each other. Specifically, the refractive index difference at the interface between the stacked gratings is different between the first linearly polarized light and the second linearly polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other. On the other hand, Patent Document 2 discloses a polarization separation element using a wire grid in which one-dimensional gratings made of metal are arranged with a period shorter than the wavelength of incident light. It is disclosed. In the wire grid, linearly polarized light whose polarization direction is the periodic direction of the one-dimensional grating is transmitted, and linearly polarized light whose polarization direction is a direction orthogonal to the periodic direction (longitudinal direction of each grating) is reflected. Such a wire grid has better reflectance and transmittance angle characteristics than a polarization separation element having a dielectric film laminated thereon, and can secure good polarization separation characteristics for a wide incident angle.

さらに、特許文献3には、ワイヤーグリッドを2つの透明基板やプリズム間に挟み込んだ偏光分離素子およびこれを用いた画像表示装置が開示されている。   Furthermore, Patent Document 3 discloses a polarization separation element in which a wire grid is sandwiched between two transparent substrates and prisms, and an image display device using the polarization separation element.

特開2009−151088号公報JP 2009-151088 A 特表2003−502708号公報Special table 2003-502708 gazette 特表2003−519818号公報Special Table 2003-519818

しかしながら、特許文献1にて開示されたSWS偏光分離素子は、200nm以下の周期で配列した1次元格子をそれらの周期方向が互いに直交するように積層して製造する必要があり、製造が困難である。また、特許文献2や特許文献3にて開示されたワイヤーグリッド偏光分離素子は、十分なコントラストを得るために、金属格子の厚みを大きくする必要があり、入射した各偏光のうち10%以上が金属格子部で吸収されてしまう。   However, the SWS polarization separating element disclosed in Patent Document 1 needs to be manufactured by stacking one-dimensional gratings arranged with a period of 200 nm or less so that their periodic directions are orthogonal to each other, and is difficult to manufacture. is there. Moreover, in order to obtain sufficient contrast, the wire grid polarization separation element disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3 needs to increase the thickness of the metal grating, and 10% or more of the incident polarized light is 10% or more. It is absorbed by the metal grid part.

本発明は、製造が容易であり、コントラストの確保とワイヤーグリッドによる吸収損失の低減が可能なために明るさとコントラストを両立できるようにしたワイヤーグリッド偏光分離素子を用いた画像表示装置を提供する。   The present invention provides an image display device using a wire grid polarization separation element that is easy to manufacture and can achieve both contrast and brightness because contrast can be ensured and absorption loss can be reduced by the wire grid.

本発明の一側面としての画像表示装置は、それぞれ光を変調する第1の反射型光変調素子および第2の反射型光変調素子と、光源からの第1の波長光および該第1の波長光より長い波長を有する第2の波長光を分離して第1の反射型光変調素子および第2の反射型光変調素子にそれぞれ導き、該第1の反射型光変調素子および第2の反射型光変調素子からの第1の波長光および第2の波長光を合成して射出する偏光分離素子とを有する。偏光分離素子の偏光分離部は、それぞれ1層の誘電体膜により又は複数の誘電体膜が積層されて構成され、かつ互いに構造が異なる第1の誘電体層および第2の誘電体層と、該第1および第2の誘電体層の間に設けられ、第1の波長光の波長よりも短い周期で金属格子が形成された1次元格子構造とを含む。第1および第2の波長光が、偏光分離部に、第1の誘電体層側および第2の誘電体層側から、該偏光分離部の法線方向と1次元格子構造の周期方向とに平行な面内にて該法線方向に対して45度をなす方向から入射する場合において、該法線方向に直交し、周期方向に直交する偏光方向を有する偏光成分を第1の偏光成分とするとき、第1の波長光の第1の偏光成分が偏光分離部に第1の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率R11と第2の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率R12とが、
11>R12
なる条件を満足し、
第2の波長光の第1の偏光成分が偏光分離部に第1の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率R21と第2の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率R22とが、
21<R22
なる条件を満足することを特徴とする。
An image display device according to one aspect of the present invention includes a first reflective light modulation element and a second reflective light modulation element that modulate light, a first wavelength light from a light source, and the first wavelength, respectively. The second wavelength light having a wavelength longer than the light is separated and guided to the first reflection type light modulation element and the second reflection type light modulation element, respectively, and the first reflection type light modulation element and the second reflection And a polarization separation element that synthesizes and emits the first wavelength light and the second wavelength light from the type light modulation element. Each of the polarization separation portions of the polarization separation element includes a first dielectric layer and a second dielectric layer, each of which is configured by a single dielectric film or a plurality of dielectric films stacked and having different structures from each other, A one-dimensional lattice structure provided between the first and second dielectric layers and having a metal lattice formed at a period shorter than the wavelength of the first wavelength light. The first and second wavelength lights are transmitted to the polarization separation unit from the first dielectric layer side and the second dielectric layer side in the normal direction of the polarization separation unit and the periodic direction of the one-dimensional grating structure. In the case where the light enters from a direction forming 45 degrees with respect to the normal direction in a parallel plane, a polarization component having a polarization direction orthogonal to the normal direction and orthogonal to the periodic direction is defined as the first polarization component. When the first polarization component of the first wavelength light is incident on the polarization separation unit from the first dielectric layer side, the reflectance R 11 of the polarization separation unit is incident on the second dielectric layer side. And the reflectance R 12 of the polarized light separating part when
R 11 > R 12
Satisfying the conditions
When the first polarization component of the second wavelength light is incident on the polarization separation unit from the first dielectric layer side, the reflectance R 21 of the polarization separation unit and the incident light from the second dielectric layer side The reflectance R 22 of the polarization separation unit is
R 21 <R 22
It satisfies the following condition.

本発明によれば、偏光分離部(偏光分離素子)の製造が容易であり、明るく高コントラストな画像を表示可能な画像表示装置を実現できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacture of a polarization separation part (polarization separation element) is easy, and the image display apparatus which can display a bright and high-contrast image is realizable.

本発明の実施例1である画像表示装置の構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an image display apparatus that is Embodiment 1 of the present invention. 実施例1の画像表示装置における偏光分離素子および反射型液晶表示素子を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a polarization separation element and a reflective liquid crystal display element in the image display apparatus of Example 1. 実施例1における偏光分離素子の偏光分離部の構造を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a polarization separation portion of the polarization separation element according to the first embodiment. 実施例1における偏光分離部のs偏光に対する反射率特性を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating reflectance characteristics with respect to s-polarized light of the polarization separation unit according to the first embodiment. 実施例1における偏光分離部のs偏光に対する吸収特性を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating an absorption characteristic for s-polarized light of the polarization separation unit in the first embodiment. 本発明の実施例2における偏光分離素子の偏光分離部の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the polarization separation part of the polarization separation element in Example 2 of this invention. 実施例2における偏光分離部のs偏光に対する反射率特性を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating reflectance characteristics with respect to s-polarized light of a polarization separation unit according to the second embodiment. 実施例2における偏光分離部のs偏光に対する吸収特性を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating an absorption characteristic for s-polarized light of a polarization separation unit according to the second embodiment. 比較例1の偏光分離部のs偏光に対する反射率特性を示す図。The figure which shows the reflectance characteristic with respect to s-polarized light of the polarization separation part of the comparative example 1. 格子厚さによるs偏光に対する反射率特性を示す図。The figure which shows the reflectance characteristic with respect to s polarized light by grating | lattice thickness.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1には、本発明の実施例1である画像表示装置としてのプロジェクタ100の構成を示している。   FIG. 1 shows a configuration of a projector 100 as an image display apparatus that is Embodiment 1 of the present invention.

プロジェクタ100は、光源20と、偏光変換素子21と、ダイクロイックミラー22と、波長選択性位相差板23とを有する。また、偏光分離素子10a,10cと、位相差板24r,24g,24bと、反射型液晶パネル(反射型光変調素子)25r,25g,25bと、合成プリズム26と、投射レンズ(投射光学系)30とを有する。   The projector 100 includes a light source 20, a polarization conversion element 21, a dichroic mirror 22, and a wavelength selective phase difference plate 23. Further, the polarization separation elements 10a and 10c, the phase difference plates 24r, 24g, and 24b, the reflection type liquid crystal panels (reflection type light modulation elements) 25r, 25g, and 25b, the combining prism 26, and the projection lens (projection optical system). 30.

光源20から発せられた光は、青光(第1の波長光)11b、緑光(第3の波長光)11gおよび赤光(第2の波長光)11rを含んだ状態で平行光束として偏光変換素子21に入射する。   The light emitted from the light source 20 is converted into a parallel light beam in a state including blue light (first wavelength light) 11b, green light (third wavelength light) 11g, and red light (second wavelength light) 11r. Incident on the element 21.

なお、本実施例では、青光の波長が420nm以上500nm以下とし、赤光の波長を570nm以上680nmとする。緑光の波長は、青光の波長より長く、赤光の波長より短い波長である。   In this embodiment, the wavelength of blue light is 420 nm or more and 500 nm or less, and the wavelength of red light is 570 nm or more and 680 nm. The wavelength of green light is longer than the wavelength of blue light and shorter than the wavelength of red light.

無偏光光としての青光11b、緑光11gおよび赤光11rはいずれも、偏光変換素子21においてp偏光に変換された後、ダイクロイックミラー22に入射する。p偏光とは、入射平面内で電界が振動する偏光であり、s偏光とは、該入射平面に直交する方向に電界が振動する偏光である。電界が振動する方向を、偏光方向とも称する。   Blue light 11b, green light 11g, and red light 11r as non-polarized light are all converted to p-polarized light by the polarization conversion element 21, and then enter the dichroic mirror 22. The p-polarized light is polarized light whose electric field oscillates in the incident plane, and the s-polarized light is polarized light whose electric field oscillates in a direction perpendicular to the incident plane. The direction in which the electric field vibrates is also referred to as the polarization direction.

ダイクロイックミラー22は、緑光を反射する特性を有する。このため、緑偏光12gはダイクロイックミラー22で反射され、赤偏光12rおよび青偏光12bはダイクロイックミラー22を透過する。これにより、緑偏光12gが、赤偏光12rおよび青p偏光12bから色分離される。   The dichroic mirror 22 has a characteristic of reflecting green light. Therefore, the green polarized light 12 g is reflected by the dichroic mirror 22, and the red polarized light 12 r and the blue polarized light 12 b are transmitted through the dichroic mirror 22. Thereby, the green polarized light 12g is color-separated from the red polarized light 12r and the blue p polarized light 12b.

緑偏光12gは、偏光分離素子10aを透過した後、位相差板24gを透過して緑用反射型液晶パネル(第3の反射型光変調素子)25gに入射する。一方、赤偏光12rと青偏光12bは、波長選択性位相差板23に入射する。波長選択性位相差板23は、青偏光12rの偏光方向のみを90°回転させる特性を有する。これにより、赤偏光12rはp偏光のまま、青偏光12bは偏光方向が90°回転することでs偏光に変換されて偏光分離素子10cに入射する。   The green polarized light 12g passes through the polarization separation element 10a, then passes through the phase difference plate 24g, and enters the green reflective liquid crystal panel (third reflective light modulation element) 25g. On the other hand, the red polarized light 12 r and the blue polarized light 12 b are incident on the wavelength selective phase difference plate 23. The wavelength selective phase difference plate 23 has a characteristic of rotating only the polarization direction of the blue polarized light 12r by 90 °. As a result, the red polarized light 12r remains p-polarized, and the blue polarized light 12b is converted into s-polarized light by rotating the polarization direction by 90 ° and enters the polarization separation element 10c.

s偏光としての青偏光12bは、偏光分離素子10cで反射された後、位相差板24bを透過して、青用反射型液晶パネル(第1の反射型光変調素子)25bに入射する。p偏光としての赤偏光12rは、偏光分離素子10cを透過した後、位相差板24rを透過して、赤用反射型液晶パネル(第2の反射型光変調素子)25rに入射する。こうして青偏光12bと赤偏光12rとが偏光分離素子10cにより色分離されて、青用および赤用反射型液晶パネル25b,25rに導かれる。   The blue polarized light 12b as s-polarized light is reflected by the polarization separation element 10c, then passes through the phase difference plate 24b, and enters the blue reflective liquid crystal panel (first reflective light modulation element) 25b. The red polarized light 12r as p-polarized light is transmitted through the polarization separating element 10c, then transmitted through the phase difference plate 24r, and is incident on the red reflective liquid crystal panel (second reflective light modulation element) 25r. In this way, the blue polarized light 12b and the red polarized light 12r are color-separated by the polarization separating element 10c and guided to the blue and red reflective liquid crystal panels 25b and 25r.

緑用、赤用および緑用反射型液晶パネル25b,25r,25gはそれぞれ、入射した光を画像信号に応じて画素ごとに変調して反射する。これにより、緑用、赤用および緑用反射型液晶パネル25b,25r,25gから反射光としての青画像光13b、赤画像光13rおよび緑画像光13gが射出される。各位相差板(24b,24r,25b)は、偏光分離素子と各反射型液晶パネルで生じた各色光の位相のずれを補正して、いわゆる漏れ光を低減する。   Each of the green, red, and green reflective liquid crystal panels 25b, 25r, and 25g modulates and reflects the incident light for each pixel in accordance with the image signal. Thereby, blue image light 13b, red image light 13r, and green image light 13g as reflected light are emitted from the green, red, and green reflective liquid crystal panels 25b, 25r, and 25g. Each phase difference plate (24b, 24r, 25b) corrects a phase shift of each color light generated in the polarization separation element and each reflection type liquid crystal panel to reduce so-called leakage light.

青画像光13bと赤画像光13rはそれぞれ、再び位相差板24b,24rを透過した後、偏光分離素子10cに再び入射する。偏光分離素子10cにおいて青画像光13bが透過し、赤画像光13rが反射して偏光分離素子10cを射出することで、これら青画像光13bと赤画像光13rとが合成される。合成された青画像光13bと赤画像光13rは、色合成系を構成する合成プリズム26に入射し、該合成プリズム26内のダイクロイック膜を透過する。   The blue image light 13b and the red image light 13r are again transmitted through the phase difference plates 24b and 24r, and then enter the polarization separation element 10c again. The blue image light 13b is transmitted through the polarization separation element 10c, and the red image light 13r is reflected and emitted from the polarization separation element 10c, whereby the blue image light 13b and the red image light 13r are combined. The synthesized blue image light 13b and red image light 13r are incident on the synthesis prism 26 constituting the color synthesis system and pass through the dichroic film in the synthesis prism 26.

緑画像光13gは、再び位相差板24gを透過した後に偏光分離素子10aに再び入射して反射され、合成プリズム26に入射する。そして、合成プリズム26内のダイクロイック膜によって反射される。こうして緑画像光13gと赤画像光13rと青画像光13bが合成されて投射レンズ30を介して不図示のスクリーン等の被投射面に投射される。   The green image light 13g is again transmitted through the phase difference plate 24g, is incident again on the polarization separation element 10a, is reflected, and is incident on the combining prism 26. Then, it is reflected by the dichroic film in the synthesis prism 26. Thus, the green image light 13g, the red image light 13r, and the blue image light 13b are combined and projected onto a projection surface such as a screen (not shown) via the projection lens 30.

図2には、偏光分離素子10cと位相差板24b,24rと反射型液晶パネル25b,25rとの関係を示している。偏光分離素子10cは、第1のプリズム(第1の透光性部材)1と、第2のプリズム(第2の透光性部材)2と、これら第1および第2のプリズム1,2の間に配置された偏光分離部3とにより構成されている。   FIG. 2 shows the relationship among the polarization separation element 10c, the phase difference plates 24b and 24r, and the reflective liquid crystal panels 25b and 25r. The polarization separating element 10c includes a first prism (first translucent member) 1, a second prism (second translucent member) 2, and the first and second prisms 1 and 2. It is comprised by the polarization separation part 3 arrange | positioned between.

青用反射型液晶パネル25bは、偏光分離素子10c近傍における第1のプリズム1側に配置され、赤用反射型液晶パネル25rは、第2のプリズム2側に配置されている。本実施例の偏光分離素子10cでは、第1のプリズム1に入射した光のうちs偏光は、偏光分離部3によって反射され、p偏光は偏光分離部3を透過する。   The blue reflective liquid crystal panel 25b is disposed on the first prism 1 side in the vicinity of the polarization separating element 10c, and the red reflective liquid crystal panel 25r is disposed on the second prism 2 side. In the polarization separation element 10 c of this embodiment, s-polarized light out of the light incident on the first prism 1 is reflected by the polarization separation unit 3, and p-polarized light is transmitted through the polarization separation unit 3.

図3には、偏光分離部3の構造を示している。偏光分離部3は、第1のプリズム1に隣接した第1の誘電体層3aと、第2のプリズム2に隣接した第2の誘電体層3bと、これら第1および第2の誘電体層3a,3bの間に形成されたワイヤーグリッド(一次元構造部)3cとにより構成されている。   FIG. 3 shows the structure of the polarization separation unit 3. The polarization separation unit 3 includes a first dielectric layer 3a adjacent to the first prism 1, a second dielectric layer 3b adjacent to the second prism 2, and the first and second dielectric layers. It is comprised by the wire grid (one-dimensional structure part) 3c formed between 3a, 3b.

ワイヤーグリッド3cは、アルミニウム、銀、金、ニッケル、クロム、銅、プラチナ、タングステン等の金属により構成された格子(金属格子)が、入射光の波長(ここでは、青光の波長)より短い周期で1次元方向に形成された金属1次元格子構造である。   The wire grid 3c has a period in which a grating (metal grating) made of a metal such as aluminum, silver, gold, nickel, chromium, copper, platinum, or tungsten is shorter than the wavelength of incident light (here, the wavelength of blue light). A metal one-dimensional lattice structure formed in a one-dimensional direction.

また、第1および第2の誘電体層3a,3bはそれぞれ、1層の誘電体膜により構成された構造または複数の誘電体膜が積層された構造を有する。さらに、第1および第2の誘電体層3a,3bは、互いに異なる構造を有する。ここにいう異なる構造には、積層される誘電体膜の数が異なること、誘電体膜の物理膜厚が異なること、誘電体膜の材料(屈折率)が異なること等を含む。
ワイヤーグリッド3cは、その格子の周期方向Cが図3の紙面に平行な左右方向となるように、かつ各格子の長手方向Dが図3の紙面に垂直な方向となるように形成されている。図3中のNは偏光分離部3の法線方向を示している。
Each of the first and second dielectric layers 3a and 3b has a structure constituted by a single dielectric film or a structure in which a plurality of dielectric films are laminated. Furthermore, the first and second dielectric layers 3a and 3b have different structures. The different structures mentioned here include a difference in the number of dielectric films to be stacked, a difference in physical film thickness of the dielectric films, a difference in material (refractive index) of the dielectric films, and the like.
The wire grid 3c is formed so that the periodic direction C of the lattice is a horizontal direction parallel to the paper surface of FIG. 3 and the longitudinal direction D of each lattice is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. . N in FIG. 3 indicates the normal direction of the polarization separation unit 3.

図3の紙面に平行な面は、偏光分離部3の法線方向Nと周期方向Cとに平行な面である。また、図3の矢印Iに示す方向は、紙面に平行な面内でかつ法線方向Nに対して45°をなす方向である。偏光分離部3には、第1のプリズム1を透過した色分離前の青s偏光と赤p偏光が、第1の誘電体層3a側から、矢印Iで示す方向を中心とした所定の入射角度範囲で入射する。また、偏光分離部3には、第2のプリズム2を透過した色分離後(液晶パネルによる変調後)の青p偏光と赤s偏光が、第2の誘電体層3b側から、図3の紙面に平行な面内において法線方向Nに対して45度をなす方向を中心とした所定の入射角度範囲で入射する(図示せず)。   A plane parallel to the paper surface of FIG. 3 is a plane parallel to the normal direction N and the periodic direction C of the polarization separation unit 3. Further, the direction shown by the arrow I in FIG. 3 is a direction that is 45 ° with respect to the normal direction N in a plane parallel to the paper surface. The polarized light separation unit 3 receives blue s-polarized light and red p-polarized light that has passed through the first prism 1 and is not incident on the first dielectric layer 3a from the first dielectric layer 3a side. Incident in the angular range. Further, in the polarization separation unit 3, blue p-polarized light and red s-polarized light after color separation transmitted through the second prism 2 (after modulation by the liquid crystal panel) are viewed from the second dielectric layer 3b side in FIG. Incident light is incident in a predetermined incident angle range centered on a direction that forms 45 degrees with respect to the normal direction N in a plane parallel to the paper surface (not shown).

図3の紙面に平行な面内において法線方向Nに対してなす45度の角度および紙面に平行な面内で法線方向Nに対して45度をなす方向はそれぞれ、偏光分離部3に対する中心入射角および中心入射方向ということもできる。   An angle of 45 degrees with respect to the normal direction N in a plane parallel to the paper surface of FIG. 3 and a direction of 45 degrees with respect to the normal direction N within the plane parallel to the paper surface are respectively relative to the polarization separation unit 3. It can also be called a central incident angle and a central incident direction.

中心入射方向から光が入射した場合、s偏光は法線方向Nに直交し、周期方向Cに直交する方向(長手方向D)に平行な偏光方向を有する第1の偏光成分に相当し、p偏光は法線方向Nおよび周期方向Cに平行な偏光方向を有する第2の偏光成分に相当する。   When light is incident from the central incident direction, the s-polarized light corresponds to a first polarization component having a polarization direction orthogonal to the normal direction N and parallel to the direction orthogonal to the periodic direction C (longitudinal direction D), p The polarized light corresponds to a second polarization component having a polarization direction parallel to the normal direction N and the periodic direction C.

ワイヤーグリッド3cに可視光の波長に対する偏光分離作用を持たせるため、ワイヤーグリッド3cの周期は200nm以下であることが望ましい。さらに、広い入射角度で回折を防ぐためには、150nm以下であることが望ましい。また、第1の誘電体層3aおよび第2の誘電体層3bはp偏光を透過してs偏光を反射する特性を持つ。これにより、誘電体層3aおよび誘電体層3bがない場合に、ワイヤーグリッド3aで反射すべき光の一部を誘電体層3a,3bで反射させることができるため、ワイヤーグリッド3aを単体で用いる場合に比べて、ワイヤーグリッド3aの格子を薄くすることが可能となる。この結果、ワイヤーグリッド3aにおけるs偏光に対する反射率とp偏光に対する透過率を共に高くすることができる。   In order for the wire grid 3c to have a polarization separation function with respect to the wavelength of visible light, the period of the wire grid 3c is desirably 200 nm or less. Furthermore, in order to prevent diffraction at a wide incident angle, it is desirable that it is 150 nm or less. Further, the first dielectric layer 3a and the second dielectric layer 3b have a characteristic of transmitting p-polarized light and reflecting s-polarized light. Thereby, when there is no dielectric layer 3a and dielectric layer 3b, a part of the light to be reflected by the wire grid 3a can be reflected by the dielectric layers 3a and 3b. Therefore, the wire grid 3a is used alone. Compared to the case, the wire grid 3a can be made thinner. As a result, both the reflectance with respect to s-polarized light and the transmittance with respect to p-polarized light in the wire grid 3a can be increased.

第1および第2の誘電体層3a,3bがp偏光を透過してs偏光を反射するためには、例えば、ブリュースター角を満たすように屈折率の異なる誘電体膜を積層して誘電体層を形成する方法がある。ブリュースター角ではp偏光は完全に透過する。このため、偏光分離部3に対して中心入射角方向近傍から入射する際にブリュースター角の関係が成立するように、屈折率が高い誘電体膜であるH層とそれより屈折率が低い誘電体膜であるL層とを積層することで。p偏光を透過させることができる。一方、s偏光は、H層およびL層の屈折率差によって反射させることができ、さらに反射率を高くするためには、H層およびL層の膜厚を制御し、各誘電体層を任意の波長の反射率を上げる増反射層として機能させることができる。   In order for the first and second dielectric layers 3a and 3b to transmit p-polarized light and reflect s-polarized light, for example, dielectric films having different refractive indexes are laminated so as to satisfy the Brewster angle. There are methods for forming layers. At the Brewster angle, the p-polarized light is completely transmitted. For this reason, the H layer, which is a dielectric film having a high refractive index, and a dielectric having a lower refractive index are set so that a Brewster angle relationship is established when light enters the polarization separation unit 3 from the vicinity of the central incident angle direction. By laminating the L layer, which is a body membrane. It can transmit p-polarized light. On the other hand, the s-polarized light can be reflected by the difference in refractive index between the H layer and the L layer, and in order to further increase the reflectance, the film thickness of the H layer and the L layer is controlled, and each dielectric layer can be arbitrarily set. It can be made to function as a reflection-increasing layer that raises the reflectance of the wavelength.

このように、薄膜干渉を用いて誘電体層を増反射層として機能させる場合、赤光と青光のように離れた波長帯域の反射率を同時に上げることは難しい。しかし、図1に示す構成では、青光はs偏光として第1の誘電体層3a側(第1のプリズム1側)から偏光分離部3に入射するときに反射され、赤光はs偏光として第2の誘電体層3b側(第2のプリズム2側)から偏光分離部3に入射するときに反射される。 そこで、第1の誘電体層3aを青光に対する増反射層とし、第2の誘電体層3bを赤光に対する増反射層とすることで、青光と赤光の反射率を共に増加させることが可能となる。これにより、光の利用効率が上がり、投射画像の明るさを向上させることができる。   As described above, when the dielectric layer is made to function as an increased reflection layer by using thin film interference, it is difficult to simultaneously increase the reflectance in a wavelength band separated like red light and blue light. However, in the configuration shown in FIG. 1, blue light is reflected as s-polarized light when entering the polarization separation unit 3 from the first dielectric layer 3a side (first prism 1 side), and red light is converted into s-polarized light. The light is reflected when it enters the polarization separation unit 3 from the second dielectric layer 3b side (second prism 2 side). Therefore, both the reflectance of blue light and red light can be increased by using the first dielectric layer 3a as an increased reflection layer for blue light and the second dielectric layer 3b as an increased reflection layer for red light. Is possible. Thereby, the utilization efficiency of light can be improved and the brightness of the projected image can be improved.

さらに、第1および第2の誘電体層3a,3bを増反射層とすることで、ワイヤーグリッド3cに入射するs偏光の量を減少させることができる。これにより、偏光分離部3(ワイヤーグリッド3c)でのs偏光の吸収損失が減少し、吸収による熱の発生を抑制できる。このことは、偏光分離素子10cにおける光弾性の影響を低減するために有効である。   Furthermore, the amount of s-polarized light incident on the wire grid 3c can be reduced by using the first and second dielectric layers 3a and 3b as the high reflection layers. Thereby, the absorption loss of s-polarized light in the polarization separation unit 3 (wire grid 3c) is reduced, and generation of heat due to absorption can be suppressed. This is effective for reducing the influence of photoelasticity in the polarization beam splitter 10c.

以下、偏光分離部3に、第1の誘電体層3a側および第2の誘電体層3b側から、上述した中心入射方向から、青光と赤光が入射する場合における各色光のs偏光に対する偏光分離部3の反射率について説明する。   Hereinafter, with respect to the s-polarized light of each color light when blue light and red light are incident on the polarization splitting unit 3 from the first dielectric layer 3a side and the second dielectric layer 3b side from the central incident direction described above. The reflectance of the polarization separation unit 3 will be described.

第1の誘電体層3a側から入射する場合において、青光(青波長領域のうち最短波長でもよい)のs偏光に対する反射率をRba(反射率R11)とし、赤光(赤波長領域の最長波長でもよい)のs偏光に対する反射率をRra(反射率R21)とする。 When incident from the first dielectric layer 3a side, the reflectance of blue light (which may be the shortest wavelength in the blue wavelength region) with respect to s-polarized light is R ba (reflectance R 11 ), and red light (red wavelength region) Let R ra (reflectance R 21 ) be the reflectance for s-polarized light.

第2の誘電体層3b側から入射する場合において、青光(青波長領域のうち最短波長でもよい)のs偏光に対する反射率をRbb(反射率R12)とし、赤光(赤波長領域の最長波長でもよい)のs偏光に対する反射率をRrb(反射率R22)とする。 When incident from the second dielectric layer 3b side, the reflectance of blue light (which may be the shortest wavelength in the blue wavelength region) with respect to s-polarized light is R bb (reflectance R 12 ), and red light (red wavelength region) Let R rb (reflectance R 22 ) be the reflectance for the s-polarized light.

このとき、偏光分離部3は、
ba>Rbb (R11>R12
ra<Rrb (R21<R22
の双方の条件を満足する。
At this time, the polarization separation unit 3
R ba > R bb (R 11 > R 12 )
R ra <R rb (R 21 <R 22 )
Satisfy both conditions.

また、必ずしも満足する必要はないが、より明るい投射画像を得るために、反射率Rba,Rbb,Rra,Rrbは、
ba−Rbb>3% (R11−R12>3%)
rb−Rra>3% (R22−R21>3%)
なる条件のうち少なくとも一方を満足することが望ましい。
Although not necessarily satisfied, in order to obtain a brighter projected image, the reflectances R ba , R bb , R ra , and R rb are
R ba -R bb> 3% ( R 11 -R 12> 3%)
R rb -R ra > 3% (R 22 -R 21 > 3%)
It is desirable to satisfy at least one of the following conditions.

本実施例では、第1波長を青色帯域、第2波長を赤色帯域、第3波長を緑色帯域としているが、第1〜第3波長は、青色帯域、赤色帯域、緑色帯域の中から自由に選択することができる。しかし、偏光分離素子10cをp偏光が透過する場合には、長波長側より短波長側の吸収が大きくなる傾向がある。このため、本実施例の構成のように、短波長側の光をs偏光として偏光分離素子10cに入射させ、長波長側の光をp偏光として偏光分離素子10cに入射させる方が10cで発生する吸収が少なくなり、好ましい。   In this embodiment, the first wavelength is the blue band, the second wavelength is the red band, and the third wavelength is the green band. The first to third wavelengths can be freely selected from the blue band, the red band, and the green band. You can choose. However, when p-polarized light is transmitted through the polarization separation element 10c, the absorption on the short wavelength side tends to be larger than that on the long wavelength side. For this reason, as in the configuration of the present embodiment, it is generated at 10c that light on the short wavelength side is incident on the polarization separation element 10c as s-polarized light and light on the long wavelength side is incident on the polarization separation element 10c as p-polarized light. Less absorption is preferable.

また、本実施例では、位相のずれを補正するために位相差板24b,24g,24rを用いたが、位相差板は必ずしも必要ではない。   In this embodiment, the phase difference plates 24b, 24g, and 24r are used to correct the phase shift. However, the phase difference plate is not always necessary.

さらに、本実施例では、波長選択性位相差板23を用いているが、例えば、光源を複数色に分けて色毎に偏光を制御したり、単一の直線偏光のみを射出する光源を用いたりしてもよく、必ずしも波長選択性位相差板は必要ではない。   Furthermore, in this embodiment, the wavelength-selective phase difference plate 23 is used. For example, a light source that divides the light source into a plurality of colors and controls the polarization for each color or uses only a single linearly polarized light is used. The wavelength selective phase difference plate is not always necessary.

前述したように、本実施例では、第1の誘電体層3aは、主として青光に対して増反射層として作用し、第2の誘電体層3bは、主として赤光に対して増反射層として作用する。このため、第1の誘電体層3aの平均物理膜厚dと、第2の誘電体層3bの平均物理膜厚dは、
<d
なる条件を満足することが望ましい。ここで、平均物理膜厚とは、各誘電体層(3a,3b)を構成する1層または複数層の誘電体膜の物理膜厚の平均値である。
As described above, in the present embodiment, the first dielectric layer 3a mainly functions as a reflection enhancement layer for blue light, and the second dielectric layer 3b mainly increases the reflection layer for red light. Acts as Therefore, the average physical thickness d A of the first dielectric layer 3a, the average physical thickness d B of the second dielectric layer 3b is
d A <d B
It is desirable to satisfy the following conditions. Here, the average physical film thickness is an average value of physical film thicknesses of one or more dielectric films constituting each dielectric layer (3a, 3b).

なお、上記実施例では、色分離合成光学系を含む反射型液晶プロジェクタについて説明した。しかし、液晶パネル以外の反射型光変調素子であるDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)等を用いたプロジェクタも本発明の他の実施例としての画像表示装置に含まれる。   In the above embodiment, the reflective liquid crystal projector including the color separation / synthesis optical system has been described. However, a projector using a DMD (digital micromirror device), which is a reflective light modulation element other than the liquid crystal panel, is also included in the image display apparatus as another embodiment of the present invention.

以下、上述した偏光分離素子10cの具体的な数値例について説明する。
[数値例1]
図3には、数値例1の偏光分離素子を示す。第1および第2のプリズム1,2の屈折率はn=1.6である。ワイヤーグリッド3cは、アルミニウムにより形成され、格子間は空気もしくは真空である。また、第1および第2の誘電体層3a,3bは、屈折率が1.46のL層と2.12のH層とが各誘電体層に隣接するプリズム側からLHLの順で積層された構造を持つ。表1には、各誘電体膜の厚さを、第1のプリズム1側から順に示す。ワイヤーグリッド3cのフィリングファクタ(格子幅/周期)は0.55、格子厚さは50nm、格子周期は100nmである。
Hereinafter, specific numerical examples of the polarization separation element 10c described above will be described.
[Numerical example 1]
FIG. 3 shows a polarization separation element of Numerical Example 1. The refractive indexes of the first and second prisms 1 and 2 are n = 1.6. The wire grid 3c is made of aluminum, and the space between the lattices is air or vacuum. The first and second dielectric layers 3a and 3b are formed by laminating an L layer with a refractive index of 1.46 and an H layer with 2.12 in the order of LHL from the prism side adjacent to each dielectric layer. With a structure. Table 1 shows the thickness of each dielectric film in order from the first prism 1 side. The filling factor (grating width / period) of the wire grid 3c is 0.55, the grating thickness is 50 nm, and the grating period is 100 nm.

s偏光の反射率および吸収損失の波長特性をそれぞれ、図4および図5に示す。これらの図においては、第1の誘電体層3a側(第1のプリズム1側)から上述した中心入射方向でs偏光が入射した場合(以下、第1の誘電体層3a側入射時という)の特性を実線で示す。また、第2の誘電体層3c側(第2のプリズム2側)から中心入射方向でs偏光が入射した場合(以下、第2の誘電体層3b側入射時という)の特性を破線で示している。   The wavelength characteristics of the reflectance of s-polarized light and the absorption loss are shown in FIGS. 4 and 5, respectively. In these drawings, when s-polarized light is incident in the above-described central incidence direction from the first dielectric layer 3a side (first prism 1 side) (hereinafter referred to as the first dielectric layer 3a side incidence). The characteristics are shown by a solid line. Further, the characteristics when s-polarized light is incident in the central incident direction from the second dielectric layer 3c side (second prism 2 side) (hereinafter referred to as incident upon the second dielectric layer 3b side) are indicated by broken lines. ing.

また、青光の最短波長を420nmとし、赤光の最長波長を670nmとする。このとき、図4より、青光の最短波長での第1の誘電体層3a側入射時の反射率Rbaと第2の誘電体層3b側入射時の反射率Rbbは、
ba>Rbb
を満足する。
The shortest wavelength of blue light is 420 nm, and the longest wavelength of red light is 670 nm. At this time, from FIG. 4, the reflectance R ba when the first dielectric layer 3 a is incident on the shortest wavelength of blue light and the reflectance R bb when the second dielectric layer 3 b is incident are
R ba > R bb
Satisfied.

また、赤光の最長波長での第2の誘電体層3b側入射時の反射率Rraと第2の誘電体層3b側入射時の反射率Rrbは、
ra<Rrb
を満足する。
The reflectance R rb during the second reflectance during the dielectric layer 3b side incident R ra and second dielectric layer 3b side entrance at the longest wavelength of the red light,
R ra <R rb
Satisfied.

さらに、赤色光の最長波長での反射率RraおよびRrbは、
rb−Rra>3%
を満足する。
Further, the reflectances R ra and R rb at the longest wavelength of red light are
R rb -R ra > 3%
Satisfied.

また、図5より、第1の誘電体層3a側入射時には、青光の吸収損失が赤光の吸収損失より少ない。しかも、第2の誘電体層3b側入射時には、広い波長帯域にわたっての吸収損失が4%以下と少ない構成になっている。よって、この偏光分離素子を図1における偏光分離素子10cとして用いることで、明るく高コントラストの投射画像が得られるプロジェクタを実現することができる。
[数値例2]
図6には、数値例2の偏光分離素子を示す。第1および第2のプリズム1,2の屈折率はn=1.6である。ワイヤーグリッド3cは、アルミニウムにより形成され、格子間は、屈折率が1.46の誘電体で満たされている。
From FIG. 5, the absorption loss of blue light is smaller than the absorption loss of red light when incident on the first dielectric layer 3a side. Moreover, the absorption loss over a wide wavelength band is as low as 4% or less when incident on the second dielectric layer 3b side. Therefore, by using this polarization separation element as the polarization separation element 10c in FIG. 1, it is possible to realize a projector that can obtain a bright and high-contrast projection image.
[Numerical example 2]
FIG. 6 shows a polarization separation element of Numerical Example 2. The refractive indexes of the first and second prisms 1 and 2 are n = 1.6. The wire grid 3c is made of aluminum, and the space between the lattices is filled with a dielectric having a refractive index of 1.46.

また、第1および第2の誘電体層3a,3bは、屈折率が1.46のL層と2.12のH層とが各誘電体層に隣接するプリズム側からLHLの順で積層された構造を持つ。格子間をワイヤーグリッド3cに隣接するL層と同様の誘電体とすることで、実施例1より簡単に製造可能な構成となっている。表2には、各誘電体膜の厚さを、第1のプリズム1側から順に示す。ワイヤーグリッド3cのフィリングファクタは0.4、格子厚さは40nm、格子周期は100nmである。   The first and second dielectric layers 3a and 3b are formed by laminating an L layer with a refractive index of 1.46 and an H layer with 2.12 in the order of LHL from the prism side adjacent to each dielectric layer. With a structure. By using the same dielectric as the L layer adjacent to the wire grid 3c between the lattices, the structure can be manufactured more easily than in the first embodiment. Table 2 shows the thickness of each dielectric film in order from the first prism 1 side. The filling factor of the wire grid 3c is 0.4, the grating thickness is 40 nm, and the grating period is 100 nm.

s偏光の反射率および吸収損失の波長特性をそれぞれ、図7および図8に示す。これらの図においても、第1の誘電体層3a側入射時(中心入射方向から入射時)の特性を実線で示し、第2の誘電体層3c側入射時(中心入射方向から入射時)の特性を破線で示す。   The wavelength characteristics of the reflectance and absorption loss of s-polarized light are shown in FIGS. 7 and 8, respectively. Also in these drawings, the characteristics at the time of incidence on the first dielectric layer 3a side (when entering from the central incidence direction) are indicated by solid lines, and the characteristics at the time of incidence on the second dielectric layer 3c side (when entering from the central incidence direction) are shown. The characteristic is indicated by a broken line.

また、青光の最短波長を420nmとし、赤光の最長波長を670nmとする。このとき、図4より、青光の最短波長での第1の誘電体層3a側入射時の反射率Rbaと第2の誘電体層3b側入射時の反射率Rbbは、
ba>Rbb
を満足する。
The shortest wavelength of blue light is 420 nm, and the longest wavelength of red light is 670 nm. At this time, from FIG. 4, the reflectance R ba when the first dielectric layer 3 a is incident on the shortest wavelength of blue light and the reflectance R bb when the second dielectric layer 3 b is incident are
R ba > R bb
Satisfied.

また、赤光の最長波長での第2の誘電体層3b側入射時の反射率Rraと第2の誘電体層3b側入射時の反射率Rrbは、
ra<Rrb
を満足する。
The reflectance R rb during the second reflectance during the dielectric layer 3b side incident R ra and second dielectric layer 3b side entrance at the longest wavelength of the red light,
R ra <R rb
Satisfied.

さらに、青色光の最短波長での反射率RbaおよびRbbは、
ba−Rbb>3%
を満足し、赤色光の最長波長での反射率RraおよびRrbは、
rb−Rra>3%
を満足する。
Further, the reflectances R ba and R bb at the shortest wavelength of blue light are
Rba- Rbb > 3%
And the reflectances R ra and R rb at the longest wavelength of red light are
R rb -R ra > 3%
Satisfied.

また、図8より、第1の誘電体層3a側入射時には、青光の吸収損失が赤色光の吸収損失より少ない。しかも、第2の誘電体層3b側入射時には、赤光の吸収損失が青光の吸収損失より少ない。よって、この偏光分離素子を図1における偏光分離素子10cとして用いることで、明るく高コントラストの投射画像が得られるプロジェクタを実現することができる。
[比較例1]
図9には、比較例1としての偏光分離素子のs偏光に対する反射率の波長特性を示す。この比較例は、偏光分離部がワイヤーグリッドのみにより構成されている。ワイヤーグリッドはアルミニウムからなり、格子間は空気もしくは真空である。フィリングファクタは0.4、格子厚さは100nm、格子周期は100nmである。
Further, from FIG. 8, the absorption loss of blue light is smaller than the absorption loss of red light when incident on the first dielectric layer 3a side. Moreover, the absorption loss of red light is smaller than the absorption loss of blue light when incident on the second dielectric layer 3b side. Therefore, by using this polarization separation element as the polarization separation element 10c in FIG. 1, it is possible to realize a projector that can obtain a bright and high-contrast projection image.
[Comparative Example 1]
In FIG. 9, the wavelength characteristic of the reflectance with respect to s-polarized light of the polarization beam splitting element as the comparative example 1 is shown. In this comparative example, the polarization separation unit is configured only by a wire grid. The wire grid is made of aluminum, and the space between the grids is air or vacuum. The filling factor is 0.4, the grating thickness is 100 nm, and the grating period is 100 nm.

図9でも、プリズム1側から上述した中心入射方向で入射したとき(実施例の第1の誘電体層側入射時に相当する)の特性を実線で示し、プリズム2側から上述した中心入射方向で入射したとき(実施例の第2の誘電体層側入射時に相当する)の特性を破線で示す。ただし、本比較例の構成では、プリズム1側から入射した場合とプリズム2側から入射した場合の特性は同等であるため、図8では実線と破線が重なって見えている。 本比較例では、s偏光に対する反射率は90%程度であり、第1および第2の誘電体層3a,3bとワイヤーグリッド3cとを組み合わせた実施例(数値例1,2)と比較して反射率が低いことが分かる。 Also in FIG. 9, the characteristics when incident from the prism 1 side in the above-described central incident direction (corresponding to the first dielectric layer side incident in the embodiment) are indicated by solid lines, and from the prism 2 side in the above-described central incident direction. The characteristics when incident (corresponding to the incident on the second dielectric layer side of the embodiment) are indicated by broken lines. However, in the configuration of this comparative example, the characteristics when the light is incident from the prism 1 side and the light incident from the prism 2 side are the same, and therefore the solid line and the broken line appear to overlap in FIG. In this comparative example, the reflectance with respect to s-polarized light is about 90%, as compared with the examples (numerical examples 1 and 2) in which the first and second dielectric layers 3a and 3b and the wire grid 3c are combined. It can be seen that the reflectance is low.

ここで、ワイヤーグリッドの反射率および透過率は格子厚さに依存するため、本比較例のワイヤーグリッドの格子厚を変化させた場合の、青光の中心波長460nmおよび赤色光の中心波長620nmでのs偏光に対する反射率を図10に示す。この図より、格子厚さが100nm程度までは格子厚さを大きくすることでs偏光の反射率が上がるが、それ以上格子厚さを大きくしても反射率は約90%と格子厚さによらずに一定となることが分かる。よって、ワイヤーグリッドだけの構成では、実施例のような高いs偏光に対する反射率を実現することは困難である。   Here, since the reflectance and transmittance of the wire grid depend on the lattice thickness, when the lattice thickness of the wire grid of this comparative example is changed, the center wavelength of blue light is 460 nm and the center wavelength of red light is 620 nm. The reflectance with respect to s-polarized light is shown in FIG. From this figure, the reflectance of s-polarized light increases by increasing the grating thickness until the grating thickness is about 100 nm. However, the reflectance is about 90% even if the grating thickness is increased further. It turns out that it becomes constant regardless. Therefore, it is difficult to realize a high s-polarized light reflectance as in the embodiment with the configuration of only the wire grid.

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。   Each embodiment described above is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in carrying out the present invention.

明るく高コントラストの画像を表示可能なプロジェクタ等の画像表示装置を提供できる。   An image display device such as a projector that can display a bright and high-contrast image can be provided.

3 偏光分離部
3a 第1の誘電体層
3b 第2の誘電体層
3c ワイヤーグリッド
10c 偏光分離素子
25b,25b,25r 反射型液晶パネル
100 液晶プロジェクタ
3 Polarization Separator 3a First Dielectric Layer 3b Second Dielectric Layer 3c Wire Grid 10c Polarization Separation Elements 25b, 25b, 25r Reflective Liquid Crystal Panel 100 Liquid Crystal Projector

Claims (6)

それぞれ光を変調する第1の反射型光変調素子および第2の反射型光変調素子と、
光源からの第1の波長光および該第1の波長光より長い波長を有する第2の波長光を分離して前記第1の反射型光変調素子および前記第2の反射型光変調素子にそれぞれ導き、該第1の反射型光変調素子および前記第2の反射型光変調素子からの前記第1の波長光および前記第2の波長光を合成して射出する偏光分離素子とを有し、
前記偏光分離素子の偏光分離部は、
それぞれ1層の誘電体膜により又は複数の誘電体膜が積層されて構成され、かつ互いに構造が異なる第1の誘電体層および第2の誘電体層と、
該第1および第2の誘電体層の間に設けられ、前記第1の波長光の波長よりも短い周期で金属格子が形成された1次元格子構造とを含み、
前記第1および第2の波長光が、前記偏光分離部に、前記第1の誘電体層側および前記第2の誘電体層側から、該偏光分離部の法線方向と前記1次元格子構造の周期方向とに平行な面内にて前記法線方向に対して45度をなす方向から入射する場合において、
前記法線方向に直交し、前記周期方向に直交する偏光方向を有する偏光成分を第1の偏光成分とするとき、
前記第1の波長光の前記第1の偏光成分が前記偏光分離部に前記第1の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率R11と前記第2の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率R12とが、
11>R12
なる条件を満足し、
前記第2の波長光の前記第1の偏光成分が前記偏光分離部に前記第1の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率R21と前記第2の誘電体層側から入射するときの該偏光分離部の反射率R22とが、
21<R22
なる条件を満足することを特徴とする画像表示装置。
A first reflective light modulation element and a second reflective light modulation element that respectively modulate light;
The first wavelength light from the light source and the second wavelength light having a longer wavelength than the first wavelength light are separated into the first reflective light modulation element and the second reflective light modulation element, respectively. A polarization separation element that synthesizes and emits the first wavelength light and the second wavelength light from the first reflection type light modulation element and the second reflection type light modulation element,
The polarization separation portion of the polarization separation element is
A first dielectric layer and a second dielectric layer each composed of a single dielectric film or a plurality of dielectric films laminated and having different structures;
A one-dimensional lattice structure provided between the first and second dielectric layers, wherein a metal lattice is formed with a period shorter than the wavelength of the first wavelength light,
The first and second wavelength lights are transmitted to the polarization separation unit from the first dielectric layer side and the second dielectric layer side, and the normal direction of the polarization separation unit and the one-dimensional grating structure. In the case of incidence from a direction forming 45 degrees with respect to the normal direction in a plane parallel to the periodic direction of
When a polarization component having a polarization direction perpendicular to the normal direction and perpendicular to the periodic direction is a first polarization component,
Said first of said second dielectric layer side and the reflectance R 11 of the polarizing separation unit when said first polarization component of the wavelength light is incident from the first dielectric layer side to said polarization separation section And the reflectivity R 12 of the polarization separation part when entering from
R 11 > R 12
Satisfying the conditions
The second dielectric layer side and the reflectance R 21 of the polarizing separation unit when said first polarization component of the second wavelength is incident on the first dielectric layer side to said polarization separation section And the reflectance R 22 of the polarized light separating portion when entering from
R 21 <R 22
An image display device satisfying the following conditions:
前記1次元格子構造の前記周期が200nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 1, wherein the period of the one-dimensional lattice structure is 200 nm or less. 前記第1の波長光の波長が420nm以上500nm以下であり、前記第2の波長光の波長が570nm以上680nmであり、
前記第1の偏光成分の前記偏光方向に対して直交する偏光方向を有する偏光成分を第2の偏光成分を第2の偏光成分とするとき、
前記偏光分離素子は、
前記第1の波長光のうち、前記第1の偏光成分を反射して前記第1の反射型光変調素子に導き、該第1の反射型光変調素子からの前記第2の偏光成分を透過して射出し、
前記第2の波長光のうち、前記第2の偏光成分を透過して前記第2の反射型光変調素子に導き、該第2の反射型光変調素子からの前記第1の偏光成分を反射して射出することを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。
The wavelength of the first wavelength light is 420 nm or more and 500 nm or less, and the wavelength of the second wavelength light is 570 nm or more and 680 nm,
When a polarization component having a polarization direction orthogonal to the polarization direction of the first polarization component is a second polarization component as a second polarization component,
The polarization separation element is
Of the first wavelength light, the first polarization component is reflected and guided to the first reflection type light modulation element, and the second polarization component from the first reflection type light modulation element is transmitted. And then
Of the second wavelength light, the second polarization component is transmitted and guided to the second reflective light modulation element, and the first polarization component from the second reflection light modulation element is reflected. The image display apparatus according to claim 1, wherein the image display apparatus is ejected.
前記反射率R11,R12,R21およびR22は、
11−R12>3%
22−R21>3%
なる条件のうち少なくとも一方を満足することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像表示装置。
The reflectances R 11 , R 12 , R 21 and R 22 are:
R 11 -R 12 > 3%
R 22 -R 21 > 3%
The image display apparatus according to claim 1, wherein at least one of the following conditions is satisfied.
前記第1の誘電体層を構成する1層または複数層の前記誘電体膜の平均物理膜厚dと、前記第2の誘電体層を構成する1層または複数層の前記誘電体膜の平均物理膜厚dとが、
<d
なる条件を満足することを特徴とする請求項3または4に記載の画像表示装置。
The average physical film thickness d A of the one or more dielectric films constituting the first dielectric layer, and the one or more dielectric films constituting the second dielectric layer. the average physical thickness d B is,
d A <d B
The image display apparatus according to claim 3, wherein the following condition is satisfied.
前記第1の波長光よりも波長が長く、前記第2の波長光よりも波長が短い第3の波長光を変調する第3の反射型光変調素子と、
ダイクロイックミラーと、
色合成系とをさらに有し、
該ダイクロイックミラーは、光源からの前記第3の波長光を前記第1および第2の波長光に対して分離し、
該色合成系は、前記第1および第2の反射型光変調素子からの前記第1および第2の波長光と前記第3の反射型光変調素子からの前記第3の波長光とを合成して射出することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像表示装置。
A third reflective light modulation element that modulates third wavelength light having a wavelength longer than the first wavelength light and shorter than the second wavelength light;
A dichroic mirror,
A color composition system,
The dichroic mirror separates the third wavelength light from the light source from the first and second wavelength lights,
The color synthesis system synthesizes the first and second wavelength light from the first and second reflective light modulation elements and the third wavelength light from the third reflective light modulation element. The image display device according to claim 1, wherein the image display device emits the image.
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CN106526952A (en) * 2016-12-26 2017-03-22 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 Color film substrate and manufacturing method thereof and liquid crystal displayer
JPWO2017187804A1 (en) * 2016-04-28 2018-11-22 シャープ株式会社 Imaging device
US10877363B2 (en) 2018-12-18 2020-12-29 Seiko Epson Corporation Display device and reflective polarizing element

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015152835A (en) * 2014-02-17 2015-08-24 キヤノン株式会社 Wavelength selective polarizing element, optical system, and projection display device
JPWO2017187804A1 (en) * 2016-04-28 2018-11-22 シャープ株式会社 Imaging device
CN106526952A (en) * 2016-12-26 2017-03-22 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 Color film substrate and manufacturing method thereof and liquid crystal displayer
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