JP2738331B2

JP2738331B2 - 投射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2738331B2
Application number: JP7057368A
Authority: JP
Inventors: 雅雄今井
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 1998-04-08
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: JPH08254678A; US6067128A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子の表示画
像をスクリーン面に拡大投射する投射型液晶表示装置に
関し、特に、３枚の液晶表示素子と、ダイクロイックミ
ラー等の色分離光学系、及びクロスダイクロイックミラ
ーやクロスダイクロイックプリズムの色合成光学系を用
いた、カラー表示が可能な投射型液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の投射型液晶表示装置について図面
を参照して説明する。少なくとも光源と、光源からの白
色光をダイクロイックミラー等により赤、緑、青色の３
光束に分離する色分離光学系と、赤用、緑用、青用の３
枚の液晶表示素子と、それらの表示画像を合成するため
のダイクロイックミラー等からなる色合成光学系と、投
射レンズとを用い、カラー画像を拡大投射する投射型液
晶表示装置には、色分離、合成方式に関し２つの方式が
ある。

【０００３】これらの一方は、２種類のダイクロイック
ミラーやダイクロイックプリズムのダイクロ面を光軸に
対し４５°に傾け、それらを平行に配置することで一色
づつ順次分離、合成するミラー順次方式である。他方
は、２種類のダイクロイックミラーやダイクロイックプ
リズムのダイクロ面を直交に配置し一度に３色を分離、
合成するクロスダイクロイックミラー（またはプリズ
ム）方式である。この方式において、色合成光学系にク
ロスダイクロイックミラーやクロスダイクロイックプリ
ズムを用いると、ミラー順次方式で色合成を行なう場合
に比べて、液晶表示素子と投射レンズ間の距離を短くで
き、バックフォーカスが短い投射レンズを利用できると
いう利点がある。

【０００４】色合成光学系にクロスダイクロイックプリ
ズムを用いた投射型液晶表示装置については、例えば雑
誌「エス・アイ・ディー・インターナショナル・シンポ
ジウム・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパーズ
（ＳＩＤＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓ
ｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａ
ｐｅｒｓ）」１９８７年７５〜７８頁に記載の論文「ポ
リシリコンＴＦＴアレイライトバルブを用いた高解像度
フルカラービデオプロジェクタ（Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌ
ｕｔｉｏｎＦｕｌｌ−ＣｏｌｏｒＶｉｄｅｏＰｒ
ｏｊｅｃｔｏｒｗｉｔｈＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ
ＡｒｒａｙＬｉｇｈｔＶａｌｖｅｓ）」に述べられ
ている。図１０は、この論文による従来の投射型液晶表
示装置の一例を示す平面図である。図１０において、従
来の投射型液晶表示装置は、光源５１から出射した光を
放物面鏡５２で集光した後、この光束を２枚のダイクロ
イックミラー５３、５４で３原色の光束に分離する。３
原色の光束は、一部はミラー５５で反射された後、それ
ぞれ赤用液晶表示素子５８、緑用液晶素示素子５９、青
用液晶表示素子６０を照明する。赤、緑、青用の液晶表
示素子５８、５９、６０にそれぞれ表示された画像は、
クロスダイクロイックプリズム５６によって合成された
後、投射レンズ５７により図示されないスクリーンに拡
大投影される。

【０００５】色合成光学系にクロスダイクロイックプリ
ズムを、さらに色分離光学系にクロスダイクロイックミ
ラー用いた投射型液晶表示装置については、例えば上記
の雑誌「エス・アイ・ディー・イン夕ーナショナル・シ
ンポジウム・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパ
ーズ」１９８６年３７５〜３７８頁に記載の論文「ＬＣ
Ｄフルカラービデオプロジェクタ（ＬＣＤＦｕｌｌ−
ＣｏｌｏｒＶｉｄｅｏＰｒｏｊｅｃｔｏｒ）」に述
べられている。図１１は、この論文による従来の投射型
液晶表示装置の一例を示す平面図である。図１１におい
て、この従来の投射型液晶表示装置は、光源５１から出
射した光を放物面鏡５２で集光した後、クロスダイクロ
イックミラー６１で３原色の光束に分離する。３原色の
光束は、一部はミラー５５で反射された後、それぞれ赤
用液晶表示素子５８、緑用液晶表示素子５９、青用液晶
表示素子６０を照明する。赤、緑、青用の液晶表示素子
５８、５９、６０にそれぞれ表示された画像は、クロス
ダイクロイックプリズム５６によって合成された後、投
射レンズ５７により図示されないスクリーンに拡大投影
される。また、色合成光学系にクロスダイクロイックミ
ラーを用いても同様の投射型液晶表示装置が得られる。

【０００６】このような従来の投射型液晶表示装置は、
各色の液晶表示素子５８、５９、６０と投射レンズ５７
との間の距離が短く、バックフォーカスの短い投射レン
ズ５７が利用できる。投射レンズのバックフォーカスが
短いと、歪や収差が少なく、明るい投射レンズを安価に
製作できるという利点がある。

【０００７】以下に本発明と技術分野の関連する従来例
を列挙する。特開平４−２０４５９１号公報は、色合成
光学系にクロスダイクロイックミラーやクロスダイクロ
イックプリズムを用いた例ではないが、偏光ビームスプ
リッタと１／４波長板を用いて光路長を補正することが
開示されている。

【０００８】図１２は、上記の従来例において開示され
ている技術内容を示す平面図である。図１２において、
光源５１から出射した光は、放物面鏡５２で集光された
後、偏光ビームスプリッタ６２に入射する。偏光ビーム
スプリッタ６２を透過したｐ偏光の光束は、ダイクロイ
ックミラー６５により赤色の光束のみが反射され、赤用
液晶表示素子５８を照明する。赤用液晶表示素子５８に
表示された画像は、赤用投射レンズ６６により図示され
ないスクリーンに拡大投影される。

【０００９】一方偏光ビームスプリッタ６２で反射され
たｓ偏光の光束は、ダイクロイックミラー６３に入射
し、ここで青色の光束は透過し、緑色と赤色の光束は反
射される。この緑色と赤色の光束は、ダイクロイックミ
ラー６４で緑色の光束のみが反射され、緑用液晶表示素
子５９を照明する。緑用液晶表示素子５９に表示された
画像は、緑用投射レンズ６７により図示されないスクリ
ーンに拡大投影される。

【００１０】ダイクロイックミラー６３を透過した青色
の光束は１／４波長板６９を透過し、ミラー７０で反射
され、再び１／４波長板６９を透過する。この過程にお
いて、偏光方向は９０度回転され、ｓ偏光はｐ偏光に変
換される。ｐ偏光の青色の光束は、今度は偏光ビームス
プリッタ６２を透過し青用液晶表示素子６０を照明す
る。青用液晶表示素子６０に表示された画像は、青用投
射レンズ６８により図示されないスクリーンに拡大投影
される。ここで、各光学素子の距離を調整すると、光源
５１から各色の液晶表示素子５８、５９、６０までの距
離を等しくすることができる。

【００１１】また特開昭６１−９９１１８号公報には、
色分離、合成光学系にクロスダイクロイックミラーを用
い、光源から各色の液晶表示素子までの光路長を等しく
する構成が開示されている。これは、色分離光学系と色
合成光学系とを２階建てに積層することにより光源から
各色の液晶表示素子までの光路長を等しくするものであ
る。

【００１２】特開平３−８４５３６号公報は、各液晶表
示素子上の相対的な照度分布を等しくするために、各色
の光路中に照度分布を補正するためのフィルタを挿入す
ることが開示されている。

【００１３】特開平３−７２３３２号公報には、各色の
光路中に凸レンズと凹レンズからなる補正光学素子を挿
入し、照度分布を補正することが開示されている。

【００１４】実開平１−９４９８５号公報には、光路長
を補正するために、距離が長い光路中に透光体を挿入
し、屈折率の違いにより光路長を短くすることが開示さ
れている。

【００１５】特開平５−２７３５１５号公報には、色合
成光学系にクロスダイクロイックミラーやクロスダイク
ロイックプリズムを用いた例ではないが、光源から各色
の液晶表示素子までの光路長を補正するために、光路中
にミラーを挿入することが開示されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、色合成
光学系にクロスダイクロイックミラーやクロスダイクロ
イックプリズムを用いた上掲文献記載の従来の投射型液
晶表示装置では、光源から各色の液晶表示素子までの光
路長が異なる。光源から出射し、放物面鏡で集光された
光束は発散したり集束する成分を持っているので、光路
長が異なると、各液晶表示素子を照明する光束の相対的
な照度分布が異なることになる。従って、それらを合成
して得られる投射画面のホワイトバランスが劣化し、さ
らに色度や輝度分布が均一にならないという問題点があ
る。

【００１７】特開平４−２０４５９１号公報において
は、３本の投射レンズを用いているため、スクリーンへ
の投射角度が赤、緑、青で異なっているため、観察者の
見る位置によって色が変わるというカラーシェーディン
グが発生する。また、光源５１から各色の液晶表示素子
５８、５９、６０までに配置された光学部品による光束
の反射回数が、赤色は１回、緑色は３回、青色は２回
と、色によって反射回数の奇数、偶数が異なっている。
各色の反射回数が全て奇数回、または偶数回に統一され
ていないと、図１２の各色における光路で示すように左
右方向（紙面において光軸と垂直な方向）の照度分布が
反転してしまう。左右方向が反転してしまうと完全に各
色の相対的な照度分布を等しくすることはできなく、色
むらが生じてしまう。さらに光源５１の位置が光軸から
わずかでもずれると、照度分布のピークの位置が色ごと
に反対方向にずれるため色むらが顕著になってしまうと
いう問題点がある。

【００１８】特開昭６１−９９１１８号公報は、装置の
体積が大きくなる。特開平３−８４５３６号公報は、フ
ィルターにより照度分布を調節することは光量の損失を
伴い、投射画面が暗くなる。特開平３−７２３３２号公
報は、補正光学素子の製作は難かしくコストがかかる。
また、量産時における部品の特性ばらつきや組立調整の
誤差を吸収し、完全に色むらを補正することは困難であ
る。実開平１−９４９８５号公報の方法による光路長の
補正は、透光体の長さの１／３程度であり、その補正距
離には限界がある。特開平５−２７３５１５号公報は、
装置が著しく大型化してしまう。

【００１９】以上、各従来例はそれぞれ上記の問題点を
有している。さらに他にも、光路中にリレーレンズを挿
入し各液晶表示素子上の照度分布を補正する方法も考え
られるが完全に補正することは困難である。また、光源
からの光束を十分に発散させ照度を均一化させる方法は
大幅な光量損失を伴うので実用的ではない。

【００２０】本発明は、投射画面のホワイトバランス、
並びに色度や照度の均一性が良好な投射型液晶表示装置
を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の投射型液晶表示装置は、光源と、この光源
からの光を赤、緑、青の３つの色光に分離する色分離光
学系と、３つの色光に対応して配置された３枚の液晶表
示表子と、この液晶表示素子を透過した色光を合成する
ためのクロスダイクロイックミラーまたはクロスダイク
ロイックプリズムからなる色合成光学系と、投射レンズ
とから構成されるカラー表示が可能な投射型液晶表示装
置であり、色分離光学系内の少なくとも１つの光路中
に、偏光ビームスプリッタと、位相差板と、光束反射素
子とからなる光路長調整手段を有し、光源から投射レン
ズに至る３つの色光のそれぞれの光路における反射回数
を奇数回または偶数回に統一し、且つそれぞれの光路長
が略同一になるように光路長調整手段を配置し構成され
ていることを特徴としている。

【００２２】また、上記の光路長調整手段は、偏光ビー
ムスプリッタからの反射光の進行方向に、位相差板と、
直交する２面の反射面を有する光束反射素子が順次配置
され、光束反射素子は、この光束反射素子による反射光
が位相差板と偏光ビームスプリッタを透過し液晶表示素
子を照明するように配置するとよい。

【００２３】さらに、上記の光路長調整手段は、偏光ビ
ームスプリッタからの反射光の進行方向に、第１の位相
差板と第１の光束反射素子とが順次配置され、第１の光
束反射素子は、この第１の光束反射素子による反射光が
第１の位相差板と偏光ビームスプリッタを透過し、透過
光の進行方向に第２の位相差板と、第２の光束反射素子
が順次配置され、第２の光束反射素子は、この第２の光
束反射素子による反射光が第２の位相差板を透過し、偏
光ビームスプリッタで反射され、液晶表示素子を照明す
るように配置するとよい。

【００２４】

【作用】従って、本発明の投射型液晶表示装置によれ
ば、色分離光学系内の少なくとも１つの光路中に、偏光
ビームスプリッタと、位相差板と、光束反射素子とから
なる光路長調整手段を設け、光源から投射レンズに至る
３つの色光のそれぞれの光路における反射回数を奇数回
または偶数回に統一し、且つそれぞれの光路長が略同一
になるように光路長調整手段を配置し構成する。従っ
て、色合成光学系にクロスダイクロイックミラーやクロ
スダイクロイックプリズムを用いた投射型液晶表示装置
において、光源から発射される光束が発散したり集束す
る成分を持っていても、各液晶表示素子を照明する光束
の相対的な照度分布がほぼ等しくなる。

【００２５】

【実施例】次に添付図面を参照して本発明による投射型
液晶表示装置の実施例を詳細に説明する。図１〜図９を
参照すると本発明の投射型液晶表示装置の実施例が示さ
れている。

【００２６】図１は本発明の第１の実施例を示す投射型
液晶表示装置の平面図である。図１において、本実施例
の投射型液晶表示装置は、光源１と、放物面鏡２と、ダ
イクロイックミラー３、４と、ミラー５と、クロスダイ
クロイックミラー６と、投射レンズ７と赤用液晶表示素
子８と、緑用液晶表示素子９と、青用液晶表示素子１０
と、偏光ビームスプリッタ１１、１２と、位相差板１
７、１９と、光束反射素子１８、２０を有して構成され
る。本構成は、光学部品に板状のものを用いた場合の一
例であり、以下に各構成部について具体的に説明する。

【００２７】光源１は、２５０Ｗのメタルハライドラン
プを用いた。バルブの表面にはフロスト処理を施さない
クリアタイプのものを用いた。発光部分の中心位置は、
放物面鏡２の焦点位置より２ｍｍ液晶表示素子側にずら
して、放物面鏡２に固定した。また、放物面鏡２は、ガ
ラスを成形したもので、光源１側の表面には誘電体多層
膜からなるコールドミラーを蒸着により形成してなり、
光源１からの赤外光成分が各色用の液晶表示素子８、
９、１０に到達しないよう除去している。焦点距離は１
３ｍｍで、光束が出射する開口の直径は１００ｍｍのも
のを用いた。

【００２８】ダイクロイックミラー３、４は、ガラス基
板の片面に誘電体多層膜からなるダイクロ膜を、もう一
方の面に誘電体多層膜からなる反射防止膜を蒸着により
形成している。ダイクロイックミラー３は、赤色の光束
を反射し、青色と緑色の光束を透過する特性を持たせて
いる。また、ダイクロイックミラー４は、青色の光束を
反射し、緑色の光束を透過する特性を持たせている。ま
た、ミラー５は、ガラス基板にアルミニウムを蒸着した
表面鏡であり、特に表面には反射増加膜を施している。

【００２９】クロスダイクロイックミラー６は、２種類
のダイクロイックミラーが直交するように配置した構成
となっている。各ダイクロイックミラーは、ガラス基板
の片面に誘電体多層膜からなるダイクロ膜を、もう一方
の面に誘電体多層膜からなる反射防止膜を蒸着により形
成している。各ダイクロ膜の特性は、赤色の光束を反射
し、青色と緑色の光束を透過するものと、青色を反射
し、緑色と赤色を透過するものの２種類がある。各色用
の液晶表示素子８、９、１０を透過した光が合成され投
射レンズ７に入射するように、クロスダイクロイックミ
ラー６が配置されている。

【００３０】投射レンズ７は、各色用の液晶表示素子
８、９、１０の表示画像をスクリーンに拡大投射するも
ので、投射画像のピントを調整できるようにフォーカス
調整機構と、画面の大きさを投射距離を変えずに変化さ
せるためのズーム機構が付いたものを用いている。

【００３１】各色用の液晶表示素子８、９、１０は、画
素を形成する透明電極膜を施した２枚のガラス基板間に
液晶を封入し、偏光子と検光子を取り付けたもので、図
示していないが、映像信号処理回路、並びに液晶駆動回
路からの映像信号により、各画素ごとに印加する電庄が
制御される。液晶はツイステッド・ネマッティック（Ｔ
Ｎ）液晶を用いている。各画素の印加電圧による液晶の
状態変化は、照明光の偏光状態を変化させ、偏光子と検
光子とにより画像に応じた強度変調を照明光に与える。
偏光子の透過軸は、後述のｐ偏光を透過するように設定
している。液晶の駆動方式には、各画素ごとにスイッチ
ング素子である薄膜トランジスタを形成し液晶を駆動す
るアクティブマトリクス方式を用いている。表示領域の
対角線の長さは７６ｍｍである。図示していないが、各
色用の液晶表示素子８、９、１０には徴調機構が取り付
けられており、各色用の液晶表示素子８、９、１０から
投射レンズ７までの光路長を等しくなるように、かつ各
色用の液晶表示素子８、９、１０の表示画像がスクリー
ン上で一致するように調整してある。

【００３２】偏光ビームスプリッタ１１、１２は、ガラ
ス基板の片面に誘電体多層膜からなる偏光膜を、一方の
面に誘電体多層膜からなる反射防止膜を蒸着により形成
している。各偏光ビームスプリッタの分光反射特性は、
図２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示すような特性であり、
偏光ビームスプリッタ１１は赤色の光束のｐ偏光１３を
透過し、ｓ偏光１４を反射する。また、偏光ビームスプ
リッタ１２は青色の光束のｐ偏光１５、ｓ偏光１６の両
偏光成分と緑色の光束のｐ偏光１５を透過し、緑色の光
束のｓ偏光１６を反射する。

【００３３】位相差板１７、１９は、ポリカーボネイト
フィルムを一軸延伸し、所望の複屈折性をもたせたもの
で、それぞれ位相差板１７、１９を２回透過し、光束反
射素子１８、２０で２回反射される際の位相差が１／２
波長になるように位相差板１７、１９の位相差と光学軸
の方向を調整している。また、位相差板１７、１９は、
それぞれガラス基板の片面に貼り付けて保持しており、
ガラス基板のもう一方の面には誘電体多層膜からなる反
射防止膜を蒸着により形成している。

【００３４】光束反射素子１７、１９は、ガラス基板に
アルミニウムを蒸着した表面鏡であり、特に表面には反
射増加膜を施している。

【００３５】図１においては明示していないが、この他
に光源１や信号処理回路用等の電源、各色の液晶表示素
子８、９、１０を冷却する手段、各色の液晶表示素子
８、９、１０を透過した光束を効率よく投射レンズ７に
入射させるためのコンデンサレンズ、および外装ケース
等を用い投射型液晶表示装置が構成されている。

【００３６】上記の各構成部によって構成された投射型
液晶表示装置の光源１から出射された光は、放物面鏡２
で集光された後、ダイクロイックミラー３と偏光ビーム
スプリッタ１２とダイクロイックミラー４により赤色、
緑色、青色の３光束に分離される。分離された赤色の光
束は、偏光ビームスプリッタ１１と光束反射素子１８に
よって光路を折曲げられた後、赤用液晶表示素子８を照
明する。緑色の光束は光束反射素子２０によって、また
青色の光束はミラー５によって光路を折曲げられた後、
緑用液晶表示素子９と青用液晶表示素子１０をそれぞれ
照明する。赤、緑、青用の液晶表示素子８、９、１０に
それぞれ表示された画像は、クロスダイクロイックミラ
ー６によって合成された後、投射レンズ７により図示さ
れないスクリーンに拡大投影される。

【００３７】次に図１に示した構成の本実施例の投射型
液晶表示装置の原理を、図１と図２を用いて説明する。
図２は、本実施例に用いた偏光ビームスプリッタの分光
反射特性を示す図である。

【００３８】図１において、ダイクロイックミラー３で
反射された赤色の光束は、偏光ビームスプリッタ１１に
より直交する偏光成分であるｐ偏光とｓ偏光の光束に分
離される。図２（ａ）は偏光ビームスプリッタ１１の分
光反射特性を示す図であって、図から明かなように、赤
色の光束（波長５８０ｎｍ〜６８０ｎｍ）のうちｐ偏光
１３は透過し、ｓ偏光１４は反射する。反射したｓ偏光
１４の光束は、位相差板１７を透過し、光束反射素子１
８で２回反射され、再び位相差板１７を透過し、偏光ビ
ームスプリッタ１１に入射する。位相差板１７を２回透
過し、光束反射素子１８で２回反射される際の位相差が
１／２波長になるように位相差板１７の位相差と光学軸
の方向を調整すると、再び偏光ビームスプリッタ１１に
入射する光束の偏光方向は９０度回転しｐ偏光１３とな
るので、偏光ビームスプリッタ１１を透過し、赤用液晶
表示素子８を照明する。

【００３９】一方、ダイクロイックミラー３を透過した
緑色と青色の光束は偏光ビームスプリッタ１２に入射す
る。図２（ｂ）は偏光ビームスプリッタ１２の分光反射
特性を示す図である。図２（ｂ）から明かなように、青
色の光束（波長４８０ｎｍ以下）は、ｐ偏光１５、ｓ偏
光１６の両成分とも透過する。また、緑色の光束（波長
４８０ｎｍ〜５８０ｎｍ）は、ｐ偏光１５が透過し、ｓ
偏光１６は反射する。偏光ビームスプリッタ１２を透過
した、緑色のｐ偏光の光束と青色のｐ、ｓ偏光の光束
は、ダイクロイックミラー４に入射する。ここで緑色の
光束はダイクロイックミラーを透過するので、反射され
た青色の光束のみがミラー５で反射された後、青用液晶
表示素子１０を照明する。

【００４０】偏光ビームスプリッタ１２で反射された緑
色のｓ偏光の光束は、位相差板１９を透過し、光束反射
素子２０で２回反射され、再び位相差板１９を透過し、
偏光ビームスプリッタ１２に入射する。位相差板１９を
２回透過し、光束反射素子２０で２回反射される際の位
相差が１／２波長になるように位相差板１９の位相差と
光学軸の方向を調整する。この調整により、再び偏光ビ
ームスプリッタ１２に入射する光束の偏光方向は、９０
度回転しｐ偏光となるので偏光ビームスプリッタ１２を
透過し緑用液晶表示素子９を照明する。

【００４１】ダイクロイックミラー３、４、ミラー５、
および偏光ビームスプリッタ１１、１２を対角とする立
方形の一辺の長さは８０ｍｍであり、それらの間隔はそ
れぞれ４０ｍｍである。放物面鏡２からダイクロイック
ミラー３までの距離も４０ｍｍである。また、偏光ビー
ムスプリッタ１１から赤用液晶表示素子８までの距離、
偏光ビームスプリッタ１２から緑用液晶表示素子９まで
の距離、およびミラー５から青用液晶表示素子１０まで
の距離はそれぞれ２０ｍｍである。放物面鏡２の光の出
射面を基準とし、青用液晶表示素子１０までの光路の長
さは、４０×４＋８０×４＋２０＝５００ｍｍである。

【００４２】ここで、偏光ビームスプリッタ１１から光
束反射素子１８（２枚のミラーが合わさった部分）まで
の距離、および偏光ビームスプリッタ１２から光束反射
素子２０（２枚のミラーが合わさった部分）までの距離
をそれそれ８０ｍｍに調整すると、放物面鏡２から赤用
液晶表示素子８、および緑用液晶表示素子９までの光路
の長さは、４０×２＋８０×３＋８０×２＋２０＝５０
０ｍｍとなり、青用液晶表示素子１０までの光路の長さ
と等しくされる。

【００４３】上記の構成によれば、放物面鏡２から投射
レンズ７までの間に配置した光学部品により、各色の光
束が反射される回数は、赤色が５回、緑色が３回、青色
が３回と全て奇数回であり、照度分布の左右反転が生じ
ない。従って、光源１から出射され放物面鏡２で集光さ
れた光束は、発散したり集束する成分を持っていても、
各液晶表示素子８、９、１０を照明する光束の相対的な
照度分布が等しくなる。故に、投射画面のホワイトバラ
ンス、並びに色度や輝度の均一性が良好な投射型液晶表
示装置が構成される。

【００４４】本実施例において、ミラー５を青色用の偏
光ビームスプリッタに置き換え、青用液晶表示素子１０
に取り付けた偏光子、検光子の偏光軸の角度を９０度回
転させると、青色の光束のｓ偏光成分のみが偏光子に入
射するため、偏光子における光の吸収が少なくなり、発
熱による偏光子の劣化を防止できる。また、偏光子と検
光子の偏光軸の角度はそのままで、偏光子の直前に１／
２波長板を挿入して偏光方向を９０度回転させても同様
の効果が得られる。すでに赤用液晶表示素子８に関して
は、偏光ビームスプリッタ１１で、また緑用液晶表示素
子９に関しては、偏光ビームスプリッタ１２とダイクロ
イックミラー４で投射に利用されない偏光成分が除去さ
れているので、偏光子における光の吸収による発熱を低
減するという効果を有している。

【００４５】図３は本発明の第２の実施例を示す投射型
液晶表示装置の平面図である。図３において、この投射
型液晶表示装置は、図１における放物面鏡２から投射レ
ンズ７までの光路中に配置したダイクロイックミラー
３、偏光ビームスプリッタ１１、光束反射素子１８、偏
光ビームスプリッタ１２、光束反射素子２０、ダイクロ
イックミラー４、ミラー５、クロスダイクロイックミラ
ー６の板状の光学部品を、図３におけるダイクロイック
プリズム２３、偏光ビームスプリッタ２１、光束反射素
子２８、偏光ビームスプリッタ２２、光束反射素子３
０、ダイクロイックプリズム２４、プリズム２５、クロ
スダイクロイックプリズム２６のプリズム状の光学部品
に置き換えたことが、第１の実施例と異なる。

【００４６】図３の構成において使用した特徴的な構成
部、クロスダイクロイックプリズム２６、ダイクロイッ
クプリズム２３、２４、偏光ビームスプリッタ２１、２
２、位相差板２７、２９、光束反射素子２８、３０、プ
リズム２５、について以下に説明する。

【００４７】クロスダイクロイックプリズム２６は、４
個の直角プリズムを接合した構成であり、接合面にはダ
イクロ膜があらかじめ蒸着により形成されている。この
ダイクロ膜は、赤色の光束を反射し青色と緑色の光束を
透過するものと、青色を反射し緑色と赤色を透過するも
のの２種類を互いに直交するように形成している。この
ように形成することにより、各色用の液晶表示素子８、
９、１０を透過した光は、合成されて投射レンズ７に入
射するように配置されている。また、クロスダイクロイ
ックプリズム２６の光の入出射面には、誘電体多層膜か
らなる反射防止膜が施されている。

【００４８】ダイクロイックプリズム２３、２４は、２
個のプリズムの一方の斜面に誘電体多層膜からなるダイ
クロ膜が蒸着により形成され、もう一方のプリズムの斜
面と貼り合わせた構成であり、光の入出射面には誘電体
多層膜からなる反射防止膜が施されている。ダイクロイ
ックプリズム２３には、赤色の光束を反射し、青色と緑
色の光束を透過する特性を持たせている。また、ダイク
ロイックプリズム２４には、青色の光束を反射し緑色の
光束を透過する特性を持たせている。

【００４９】偏光ビームスプリッタ２１、２２は、２個
のプリズムの一方の斜面に誘電体多層膜からなる偏光膜
が蒸着により形成され、もう一方のプリズムの対面と貼
り合わせた構成であり、光の入出射面には誘電体多層膜
からなる反射防止膜を施している。

【００５０】各偏光ビームスプリッタの分光反射特性は
図２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示されており、偏光ビー
ムスプリッタ２１は赤色の光束のｐ偏光１３を透過し、
ｓ偏光１４を反射する。また、偏光ビームスプリッタ２
２は青色の光束のｐ偏光１５、ｓ偏光１６の両偏光成分
と緑色の光束のｐ偏光１５を透過し、緑色の光束のｓ偏
光１６を反射する。

【００５１】光束反射素子２８、３０、およびプリズム
２５は、直角プリズムであり、特に光の入出射面には誘
電体多層膜からなる反射防止膜を施している。以上の光
学部品に用いたプリズムの材質は全てＢＫ７を用いた。

【００５２】位相差板２７、２９は、ポリカーボネイト
フィルムを一軸延伸し、所望の複屈折性を持たせたもの
で、それぞれ位相差板２７、２９を２回透過し、光束反
射素子２８、３０で２回反射される際の位相差が１／２
波長になるように位相差板２７、２９の位相差と光学軸
の方向を調整している。また、位相差板２７、２９は、
それぞれ光束反射素子２８、３０に貼り付けてある。

【００５３】以上の構成部品からなる本実施例の投射型
液晶表示装置の配置は、図１に示した第１の実施例と同
様であり、光源１から各色の液晶表示素子８、９、１０
までの光路の長さは等しい。また、放物面鏡２から投射
レンズ７までの間に配置した光学部品により、各色の光
束が反射される回数は、全て奇数回であり、照度分布の
左右反転が生じない。従って、投射画面のホワイトバラ
ンス、並びに色度や輝度の均一性が良好な投射型液晶表
示装置が得られる。

【００５４】本実施例では、図１に示した第１の実施例
と比較して、光束反射素子２８、３０、およびプリズム
２５においてプリズムの内部全反射を利用して光路を折
り曲げるため反射率が１００％となり、光利用効率が高
く明るい投射画面が得られる。また、各色の光路の媒質
は、空気よりもガラスの方が光路長は短くなるため、光
路１から出射する光束が発散する成分を持っていても、
効率よく液晶表示素子に入射するので投射画面が明るく
なる。また、投射レンズ７のバックフォーカスも短くな
り、より歪や収差が少なく、明るい投射レンズを安価で
製作できる。

【００５５】図４は本発明の第３の実施例を示す投射型
液晶表示装置の平面図である。図４において、この投射
型液晶表示装置は、図１に示した第１の実施例と比較し
て、クロスダイクロイックミラー６の代わりに図３に示
したクロスダイクロイックプリズム２６を用いたこと
と、ダイクロイックミラー３で反射された赤色の光束の
光路中に配置した、偏光ビームスプリッタ１１と、位相
差板３１、３３と、光束反射素子３２、３４の配置構成
が異なる。

【００５６】位相差板３１、３３は、ポリカーボネイト
フィルムを一軸延伸し、１／４波長板として作用するよ
うに所望の複屈折性をもたせたもので、偏光ビームスプ
リッタ１１で分離されるｓ偏光やｐ偏光の偏光方向に対
し、光学軸の方向を４５度傾けて配置している。また、
位相差板３１、３３は、それぞれ光束反射素子３２、３
４に貼り付けてある。また、光束反射素子３２、３４
は、ガラス基板にアルミニウムを蒸着した表面鏡であ
る。偏光ビームスプリッタ１１は、図１に示した第１の
実施例で用いたものと同じものであるが、９０度向きを
変えて配置している。

【００５７】図４において、ダイクロイックミラー３で
反射された赤色の光束は、偏光ビームスプリッタ１１に
より直交する偏光成分であるｐ偏光とｓ偏光の光束に分
離される。反射したｓ偏光の光束は、赤用液晶表示素子
８に入射するが、ｓ偏光は偏光子で吸収され投射に利用
されない。透過したｐ偏光の光束は、位相差板３１を透
過し、光束反射素子３２で反射され、再び位相差板３１
を透過し、偏光ビームスプリッタ１１に入射する。この
課程において、ｐ偏光の光束は１／４波長板である位相
差板３１を２回透過するので、その偏光方向が９０度回
転し、再び偏光ビームスプリッタ１１に入射する光束は
ｓ偏光となる。このｓ偏光の光束は、偏光ビームスプリ
ッタ１１で反射され、位相差板３３を透過し、光束反射
素子３４で反射され、再び位相差板３３を透過し、偏光
ビームスプリッタ１１に入射する。この課程において、
ｓ偏光の光束は１／４波長板である位相差板３３を２回
透過するので、その偏光方向が９０度回転し、再び偏光
ビームスプリッタ１１に入射する光束はｐ偏光となる。
従って、今度は偏光ビームスプリッタ１１を透過し、赤
用液晶表示素子８を照明する。

【００５８】ここで、偏光ビームスプリッタ１１から光
束反射素子３２、および光束反射素子３４までの距離を
それぞれ２０ｍｍに調整すると、放物面鏡２から赤用液
晶表示素子８までの光路の長さは、４０×２＋８０×４
＋２０×４＋２０＝５００ｍｍとなり、緑用液晶表示素
子９や青用液晶表示素子１０までの光路の長さと等しく
することができる。また、放物面鏡２から投射レンズ７
までの間に配置した光学部品により、各色の光束が反射
される回数は、赤色が５回、緑色が３回、青色が３回と
全て奇数回であり、照度分布の左右反転が生じない。

【００５９】従って、光源１から赤用液晶表示素子８、
緑用液晶表示素子９、および青用液晶表示素子１０まで
の光路長を全て等しくすることができ、かつ各色の光束
の反射回数が全て奇数回であるので、各液晶表示素子
８、９、１０を照明する光束の相対的な照度分布が等し
く、投射画面のホワイトバランス、並びに色度や輝度の
均一性が良好な投射型液晶表示装置が得られる。さら
に、本実施例では、図１に示した第１の実施例と比較し
て、赤色の光路が占める面積が少なくなるので、装置の
小型化が可能になる。

【００６０】図５は本発明の第４の実施例を示す投射型
液晶表示装置の平面図である。この投射型液晶表示装置
は、光源１と、放物面鏡２と、クロスダイクロイックミ
ラー６、３５と、４枚のミラー５と、投射レンズ７と、
赤用液晶表示素子８と、緑用液晶表示素子９と、青用液
晶表示素子１０と、偏光ビームスプリッタ１２と、位相
差板３６、３８と、光束反射素子３７、３９とから構成
される。本実施例では、光源１から出射した白色光を、
赤色、緑色、青色の光束に分離するのに、クロスダイク
ロイックミラー３５を用いている。

【００６１】クロスダイクロイックミラー３５は、クロ
スダイクロイックミラー６と同じもので、緑色の光束を
透過し、赤色と青色の光束を反射する特性を有している
が、所望の方向に赤色と青色の光束を反射させるために
クロスダイクロイックミラー６と比較して、９０度回転
した配置になっている。

【００６２】位相差板３６、３８は、ポリカーボネイト
フィルムを一軸延伸し、１／４波長板として作用するよ
うに所望の複屈折性をもたせたもので、偏光ビームスプ
リッタ１２で分離されるｓ偏光の偏光方向に対し、光学
軸の方向を４５度傾けて配置している。また、位相差板
３６、３８は、それぞれ光束反射素子３７、３９に貼り
付けてある。光束反射素子３７、３９は、ガラス基板に
アルミニウムを蒸着した表面鏡である。その他の部品
は、図１に示した第１の実施例と同じものを用いてい
る。ただし、各色用の液晶表示素子８、９、１０に取り
付けた偏光子、及び検光子の偏光軸を９０度回転し、各
光学部品を透過、反射したｓ偏光の光束が偏光子を透過
し、投射に利用される構成にしている。

【００６３】光源１から出射した光は、放物面鏡２で集
光された後、ダイクロイックミラー３５により赤色、緑
色、青色の３光束に分離される。ダイクロイックミラー
３５を透過した緑色の光束は、偏光ビームスプリッタ１
２と光束反射素子３７、３９によって光路を折り曲げら
れた後、緑用液晶表示素子９を照明する。ダイクロイッ
クミラー３５で反射された赤色の光束と青色の光束は、
それぞれ２枚のミラー５によって光路を折り曲げられた
後、赤用液晶表示素子８と青用液晶表示素子１０を照明
する。赤、緑、青用の液晶表示素子８、９、１０にそれ
ぞれ表示された画像は、クロスダイクロイックミラー６
によって合成された後、投射レンズ７により図示されな
いスクリーンに拡大投影される。

【００６４】図５において、クロスダイクロイックミラ
ー３５を透過した緑色の光束は、偏光ビームスプリッタ
１２により直交する偏光成分であるｐ偏光とｓ偏光の光
束に分離される。透過したｐ偏光の光束は、緑用液晶表
示素子９に入射するが、ｐ偏光は偏光子で吸収され、投
射に利用されない。反射したｓ偏光の光束は、位相差板
３６を透過し、光束反射素子３７で反射され、再び位相
差板３６を透過し、偏光ビームスプリッタ１２に入射す
る。この課程において、ｓ偏光の光束は１／４波長板で
ある位相差板３６を２回透過するので、その偏光方向が
９０度回転し、再び偏光ビームスプリッタ１２に入射す
る光束はｐ偏光となる。このｐ偏光の光束は、偏光ビー
ムスプリッタ１１を透過し、位相差板３８を透過し、光
束反射素子３９で反射され、再び位相差板３８を透過
し、偏光ビームスプリッタ１２に入射する。この課程に
おいて、ｐ偏光の光束は１／４波長板である位相差板３
８を２回透過するので、その偏光方向が９０度回転し、
再び偏光ビームスプリッタ１２に入射する光束はｓ偏光
となる。従って、今度は偏光ビームスプリッタ１２で反
射され、緑用液晶表示素子９を照明する。

【００６５】以上の構成部品からなる、本実施例の投射
型液晶表示装置の配置を以下に示す。クロスダイクロイ
ックミラー３５を対角とする正方形の一辺の長さは８０
ｍｍである。ミラー５、偏光ビームスプリッタ１２を対
角とする正方形の一辺の長さも８０ｍｍである。クロス
ダイクロイックミラー３５から、放物面鏡２、隣接する
ミラー５、偏光ビームスプリッタ１２との間隔はそれそ
れ４０ｍｍである。また、赤用液晶表示素子８から隣接
するミラー５までの距離、青用液晶表示素子１０から隣
接するミラー５までの距離、および偏光ビームスプリッ
タ１２から緑用液晶表示素子９までの距離はそれぞれ２
０ｍｍである。さらに、赤色の光路、および青色の光路
中に配置されたそれぞれ２枚のミラー５間の距離は、１
６０ｍｍである。放物面鏡２の光の出射面を基準とし、
赤用液晶表示素子８、および青用液晶表示素子１０まで
の光路の長さは、４０×２＋８０×３＋１６０＋２０＝
５００ｍｍである。ここで、偏光ビームスプリッタ１２
から光束反射素子３７、および３９までの距離をそれぞ
れ２０ｍｍに調整すると、放物面鏡２から緑用液晶表示
素子９までの光路の長さは、４０×２＋８０×４＋２０
×４＋２０＝５００ｍｍとなり、赤用液晶表示素子８や
青用液晶表示素子１０までの光路の長さと等しくするこ
とができる。

【００６６】また、放物面鏡２から投射レンズ７までの
間に配置した光学部品により、各色の光束が反射される
回数は、赤色が４回、緑色が４回、青色が４回と全て偶
数回であり、照度分布の左右反転が生じない。

【００６７】従って、光源１から赤用液晶表示素子８、
緑用液晶表示素子９、および青用液晶表示素子１０まで
の光路長を全て等しくすることができ、かつ各色の光束
の反射回数が全て偶数回であるので、各液晶表示素子
８、９、１０を照明する光束の相対的な照度分布が等し
く、投射画面のホワイトバランス、並びに色度や輝度の
均一性が良好な投射型液晶表示装置が得られる。

【００６８】図６は本発明の第５の実施例を示す投射型
液晶表示装置の平面図である。図６において、この投射
型液晶表示装置は、図５に示した第４の実施例と比較し
て、放物面鏡２から投射レンズ７までの光路中に配置し
たクロスダイクロイックミラー６、３５、偏光ビームス
プリッタ１２、ミラー５の板状の光学部品を、図３に示
した第２の実施例と同様に、クロスダイクロイックプリ
ズム２６、４０、偏光ビームスプリッタ２２、プリズム
２５のプリズム状の光学部品に置き換えたことが異な
る。さらに、放物面鏡２とクロスダイクロイックプリズ
ム４０との間の光路中にオプティカルインテグレータ４
１を配置している。

【００６９】本実施例の投射型液晶表示装置の配置は、
図５に示した第４の実施例と同様であり、光源１から各
色用の液晶表示素子８、９、１０までの光路の長さは等
しい。さらに、図５に示した第４の実施例と比較して、
プリズム２９においてプリズムの内部全反射を利用して
光路を折り曲げるため反射率が１００％となり、光利用
効率が高い。また、各色の光路の媒質は、空気よりもガ
ラスの方が光路長は短くなるため、光源１から出射する
光束が発散する成分を持っていても、効率よく液晶表示
素子に入射するので投射画面が明るくなる。また、投射
レンズ７のバックフォーカスも短くなり、より歪や収差
が少なく、明るい投射レンズを安価で製作できる。

【００７０】図７は、オプティカルインテグレータ４１
の構成を示す部分平面図である。簡単のため、図７にお
いては説明に必要な構成要素のみを記載してある。オプ
ティカルインテグレータ４１は、例えば雑誌「コンファ
レンス・レコード・オブ・ザ・１９９１・インターナシ
ョナル・ディスプレイ・リサーチ・コンファレンス（Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅＲｅｃｏｒｄｏｆｔｈｅ１
９９１ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＤｉｓｐｌａｙ
ＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）」１９９
１年１５１〜１５４頁に記載の論文「液晶プロジェクタ
における新しい付加機能（ＮｅｗＰｌｕｓｆａｃｔｏ
ｒｓｉｎａｎＬＣＤ−Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）」に
記載されている。このオプティカルインテグレータ４１
は、第１のレンズアレイ４２と、第２のレンズアレイ４
３とから構成されており、第１のレンズアレイ４２の各
レンズで光束を、第２のレンズアレイ４３の対応するレ
ンズにそれぞれ集光する。第１のレンズアレイ４２の各
レンズの焦点距離は、第１、および第２のレンズアレイ
４２、４３間の距離に等しい。第２のレンズアレイ４３
の各レンズは、第１のレンズアレイ４２の対応するレン
ズの開口を緑用液晶表示素子９上にそれぞれ重なるよう
に結像する。

【００７１】上記のオプティカルインテグレータ４１を
用いると、緑用液晶表示素子９を均一な照明分布を持っ
た光束で照明でき、かつ光源１からの光束が発散しても
効率艮く集光できるので、明るく均一性の良い投射画面
が得られる。但し、このオプティカルインテグレータ４
１を、図１０や図１１に示す従来例に適用すると、オプ
ティカルインテグレータ４１から各色用の液晶素示素子
８、９、１０までの距離が異なるので、結像関係が崩
れ、集光効率の低下、均一性の低下、さらには色むらの
発生をもたらす。一方、本実施例においては、光源１、
並びにオプティカルインテグレータ４１から赤用液晶表
示素子８、緑用液晶表示素子９、および青用液晶表示素
子１０までの光路長が全て等しいので、オプティカルイ
ンテグレータ４１の効果を十分に引き出すことができ
る。つまり、各液晶表示素子８、９、１０を照明する光
束の相対的な照度分布が等しく、かつ均一で効率良く照
明するので、投射画面のホワイトバランス、並びに色度
や輝度の均一性が良好で、しかも明るい投射画面を表示
する投射型液晶表示装置が得られる。

【００７２】図８は本発明の第６の実施例を示す投射型
液晶表示装置の平面図である。図８において、この投射
型液晶表示装置は、図６に示した第５の実施例と比較し
て、オプティカルインテグレータ４１の替わりに偏光変
換光学系４４を配置していることが異なる。

【００７３】図９は、偏光変換光学系４４の構成を示す
部分平面図である。簡単のため、図９においては説明に
必要な構成要素のみを記載してある。偏光変換光学系４
４は特願平４−３３８２１号公報「投射型液晶表示装
置」に記載されている構成と同様のものであり、それぞ
れ２個の偏光ビームスプリッタ４５、光束反射素子４
６、１／２波長板４７とから構成される。

【００７４】偏光変換光学系４４の構成において使用し
た偏光ビームスプリッタ４５、光束反射素子４６、１／
２波長板４７は、それぞれ具体的には次のようなもので
ある。

【００７５】偏光ビームスプリッタ４５は、２個の直角
プリズムの一方の斜面に偏光分離面として作用する誘電
体多層膜からなる半透膜を蒸着によりコートして斜面同
士を接合した構造であり、特に、可視光領域の波長の自
然光に対して、十分にｐ偏光とｓ偏光の偏光方向が互い
に直交する２つの直線偏光に分離できる性能のものであ
る。光の入出射面には誘電体多層膜からなる反射防止膜
を施している。

【００７６】光束反射素子４６は、ガラス基板にアルミ
ニウムを蒸着し、表面に誘電体多層膜からなる増反射コ
ートを施している。

【００７７】１／２波長板４７は、ポリカーボネイトフ
ィルムを延伸し、所望の複屈折性を持たせたものをガラ
ス基板に貼りつけている。特に、２枚のポリカーボネイ
トフィルムを光学軸をずらせて貼り合わせることで、波
長分散を補償し、可視光領域の波長の直線偏光光の偏光
方向を効率良く９０度回転できる性能のものを用いてい
る。フィルムを貼りつけていないガラス基板の面には、
誘電体多層膜からなる反射防止膜を施している。

【００７８】偏光変換光学系４４の作用は以下のとおり
である。光源１から出射し放物面鏡２で集光された自然
光は、偏光ビームスプリッタ４６により偏光方向が互い
に直交する２つの直線偏光光に分離される。偏光ビーム
スプリッタ４６で反射されたｓ偏光の光束は、光束反射
素子４６により偏向された後、緑用液晶表示素子９を照
明する。一方、偏光ビームスプリッタ４５を透過したｐ
偏光の光束は、１／２波長板４７で偏光方向が９０度回
転された後、緑用液晶表示素子９を照明する。従って、
光源１から出射した自然光は、全て一定方向の直線偏光
光に変換されるので、緑用液晶表示素子９の偏光子で吸
収され投射に利用されない偏光成分が生じず、光利用効
率が２倍に向上するものである。

【００７９】しかしながら、この偏光変換光学系４４
を、図１０や図１１に示す従来例に適用すると、偏光変
換光学系４４から各色用の液晶表示素子８、９、１０ま
での距離が異なるので、相対的な照度分布が異なり、投
射画面のホワイトバランスが劣化したり、輝度や色度の
均一性が損なわれてしまう。特に、光束反射素子４６で
反射された光束はわずかに角度を持っているので、各色
用の液晶表示素子８、９、１０までの距離が異なると、
照明する位置が異なってしまい、よりいっそう色むらが
生じてしまうという問題がある。

【００８０】一方、本実施例においては、偏光変換光学
系４４から赤用液晶表示素子８、緑用液晶表示素子９、
および青用液晶表示素子１０までの光路長が全て等しい
ので、偏光変換光学系４４の効果を十分に引き出すこと
ができる。つまり、各液晶表示素子８、９、１０を照明
する光束の相対的な照度分布が等しく、かつ偏光成分の
損失無く照明するので、投射画面のホワイトバランス、
並びに色度や輝度の均一性が良好で、しかも明るい投射
画面を表示する投射型液晶表示装置が得られる。また、
本実施例において、図６に示した第５の実施例で用い
た、オプティカルインテグレータ４１を偏光変換光学系
４４の後に配置すると、よりいっそう輝度の均一性が高
く、明るい投射画面を表示する投射型液晶表示装置が得
られる。

【００８１】なお、上述の実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるが本発明はこれに限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実
施可能である。例えば、第１の実施例から第６の実施例
において、光源１は、メタルハライドランプの他に、キ
セノンランプ、ハロゲンランプ等の高輝度白色光源が使
用できる。光源１からの集光手段は放物面鏡に限らず、
球面鏡や楕円面鏡とコンデンサレンズの組合せや、その
他の非球面鏡でも構わない。液晶は、ＴＮ液晶以外に
も、スーパーツイストネマティック液晶、強誘電性液
晶、複屈折制御型液晶等、偏光を利用して画像を形成で
きるタイプの液晶であれば良い。

【００８２】また液晶の駆動方式は、アクティブマトリ
クス方式に限らず、時分割駆動の単純マトリクス方式等
でも良い。光源１から各色用の液晶表示素子８、９、１
０までの光路長は、厳密に等しくする必要はなく、投射
画面のホワイトバランス、色度や輝度の均一性が良好で
ある範囲内で変えても良い。逆に言うと、光路長を変え
ることによりホワイトバランスを調整することが可能で
ある。板状の光学部品とプリズム状の光学部品との組合
せは任意である。さらに、各色用の液晶表示素子８、
９、１０の配置は図に示した組合せに限らない。その場
合、他の光学部品の色の特性をそれに合わせれば良い。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、色分離光
学系内の液晶表示素子までの少なくとも１つの光路中
に、偏光ビームスプリッタと、位相差板と、光束反射素
子とを有する光路長調整手段を設ける。この構成によれ
ば、光源から投射レンズに至る３つの色光のそれぞれの
光路における反射回数を奇数回または偶数回に統一し、
且つそれぞれの光路長が略同一になるように光路長調整
手段の配置および構成ができる。従って、光源からの光
束が発散したり集束する成分を持っていても、各液晶表
示素子を照明する光束の相対的な照度分布をほぼ等しく
することができる。この照度分布の均一化は、それらを
合成して得られる投射画面のホワイトバランス、並びに
色度や輝度の均一性を向上し、良好な投射型液晶表示装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投射型液晶表示装置の第１の実施例を
示す平面図である。

【図２】本発明に用いた偏光ビームスプリッタの分光反
射特性を示す図である。

【図３】第２の実施例を示す投射型液晶表示装置の平面
図である。

【図４】第３の実施例を示す投射型液晶表示装置の平面
図である。

【図５】第４の実施例を示す投射型液晶表示装置の平面
図である。

【図６】第５の実施例を示す投射型液晶表示装置の平面
図である。

【図７】図６の実施例において用いたオプティカルイン
テグレータの構成を示す部分平面図である。

【図８】第６の実施例を示す投射型液晶表示装置の平面
図である。

【図９】図８の偏光変換光学系のより詳細な構成を示す
部分平面図である。

【図１０】投射型液晶表示装置の従来例を示す平面図で
ある。

【図１１】投射型液晶表示装置の従来例を示す平面図で
ある。

【図１２】投射型液晶表示装離の従来例を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１光源２放物面鏡３、４ダイクロイックミラー５ミラー６、３５クロスダイクロイックミラー７投射レンズ８赤用液晶表示素子９緑用液晶表示素子１０青用液晶表示素子１１、１２、２１、２２、４５偏光ビームスプリッタ１３、１５ｐ偏光１４、１６ｓ偏光１７、１９、２７、２９、３１、３３、３６、３８位
相差板１８、２０、２８、３０、３２、３４、３７、３９、４
６光束反射素子２３、２４ダイクロイックプリズム２５プリズム２６、４０クロスダイクロイックプリズム４１オプティカルインテグレータ４２第１のレンズアレイ４３第２のレンズアレイ４４偏光変換光学系４７１／２波長板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源からの光を赤、緑、青の
３つの色光に分離する色分離光学系と、前記３つの色光
に対応して配置された３枚の液晶表示表子と、該液晶表
示素子を透過した色光を合成するためのクロスダイクロ
イックミラーまたはクロスダイクロイックプリズムから
なる色合成光学系と、投射レンズとから構成されるカラ
ー表示が可能な投射型液晶表示装置において、前記色分離光学系内の少なくとも１つの光路中に、偏光
ビームスプリッタと、位相差板と、光束反射素子とから
なる光路長調整手段を有し、前記光源から前記投射レンズに至る前記３つの色光のそ
れぞれの光路における反射回数を奇数回または偶数回に
統一し、且つそれぞれの光路長が略同一になるように前
記光路長調整手段を配置し構成されていることを特徴と
する投射型液晶表示装置。
【請求項２】前記光路長調整手段は、前記偏光ビーム
スプリッタからの反射光の進行方向に、前記位相差板
と、直交する２面の反射面を有する前記光束反射素子が
順次配置され、前記光束反射素子は、該光束反射素子に
よる反射光が前記位相差板と前記偏光ビームスプリッタ
を透過し前記液晶表示素子を照明するように配置されて
いることを特徴とする請求項１記載の投射型液晶表示装
置。
【請求項３】前記光路長調整手段は、前記偏光ビーム
スプリッタからの反射光の進行方向に、第１の位相差板
と第１の光束反射素子とが順次配置され、前記第１の光
束反射素子は、該第１の光束反射素子による反射光が前
記第１の位相差板と前記偏光ビームスプリッタを透過
し、透過光の進行方向に第２の位相差板と、第２の光束
反射素子が順次配置され、前記第２の光束反射素子は、
該第２の光束反射素子による反射光が前記第２の位相差
板を透過し、前記偏光ビームスプリッタで反射され、前
記液晶表示素子を照明するように配置されていることを
特徴とする請求項１記載の投射型液晶表示装置。