JP3103822B2 - 投射型カラー液晶表示装置 - Google Patents

投射型カラー液晶表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１枚のカラー液晶
表示素子の表示画像をスクリーン面に拡大投射する単板
式の投射型カラー液晶表示装置に関し、主としてパーソ
ナルコンピューターやテレビ、ビデオ等の画像を表示す
るために用いられる投射型カラー液晶表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子で表示された画像を拡大投
射する投射型カラー液晶表示装置には、３枚の液晶表示
素子を用いる３板式と、１枚の液晶表示素子を用いる単
板式とがある。３板式の投射型カラー液晶表示装置で
は、光源の光から赤，緑，青の三原色に色分解された各
色光が、３枚の液晶表示素子のうち各色光に対応する液
晶表示素子を照明した後、各液晶表示素子で表示された
画像が光学的に合成され、合成された画像が投射レンズ
によって投射される。ところが、一般的に光学系が複雑
になり、装置が大きく、また、高価になってしまう。こ
の３板式に対し、単板式の投射型カラー液晶表示装置で
は、液晶表示素子を１枚のみ使うため、装置の大きさや
製造費用の点において３板式のものに比べて有利であ
る。
【０００３】一般的な単板式の投射型カラー液晶表示装
置では、直視型の液晶テレビと同様に、液晶表示素子内
に赤，緑，青の三原色のカラーフィルターがモザイク状
に形成されている。光源からの光が液晶表示素子を照明
すると、各色のカラーフィルターによって選択された色
光が液晶表示素子の各画素を透過する。例えば、赤を表
示する画素には赤のカラーフィルターが形成されてお
り、赤の色光はこの赤のカラーフィルターを透過する
が、緑及び青の色光はこの赤のカラーフィルターで吸収
または反射される。従って、液晶表示素子へ入射する全
光の３分の１しか表示画像として利用されず、同じ光源
を用いた３板式の投射型カラー液晶表示装置の場合と比
較して、最終的に投射された画像の明るさが約３分の１
に低下するという問題がある。
【０００４】この問題を解決する方法として、マイクロ
レンズアレイを具備した１枚の液晶表示素子を、後述す
るように特殊な配置の３枚のダイクロイックミラーによ
って色分解した光で照明する方法が、特開平４−６０５
３８号公報に示されている。図８は、この公報による単
板式の投射型カラー画像表示装置の構成を用いた従来の
投射型カラー液晶表示装置の一例を示す概略構成図であ
る。
【０００５】従来の投射型カラー液晶表示装置は、図８
に示すように、光源１０１と、光源１０１に備え付けら
れた放物面鏡１０２と、光源１０１からの光の進行方向
に配置され、後述するようにそれぞれが傾けられた、光
分解手段であるダイクロイックミラー１２１Ｂ、ダイク
ロイックミラー１２１Ｒ及びダイクロイックミラー１２
１Ｇと、３枚のダイクロイックミラー１２１Ｂ，１２１
Ｒ，１２１Ｇでそれぞれ反射された光の進行方向に順次
配置された偏光板１０８、マイクロレンズアレイ１０
６、液晶表示素子１０７、偏光板１０９、フィールドレ
ンズ１２２及び投射レンズ１１０と、投射レンズ１１０
によってカラー表示画像を投射するスクリーン１１１と
で構成されている。図８の中のＲ，Ｇ，Ｂはそれぞれ
赤，緑，青を表す。また、以下の文中でもＲ，Ｇ，Ｂを
同様の意味として用いる。
【０００６】ダイクロイックミラー１２１Ｂは、青の波
長域の光を反射し、それより長波長域である赤と緑の光
を透過させる特性を有している。ダイクロイックミラー
１２１Ｒは、赤の波長域の光を反射し、それより短波長
域である青と緑の光を透過させる特性を有している。ダ
イクロイックミラー１２１Ｇは、緑と青の波長域の光を
反射し、それより長波長域である赤の光を透過させる特
性を有している。それら３枚のダイクロイックミラー１
２１Ｂ，１２１Ｒ，１２１Ｇがそれぞれ、互いに平行な
状態から図８の紙面に垂直な方向を回転軸として順次数
度ずつ回転して配置されている。隣り合う２つのダイク
ロイックミラーで相互につくる角度は、各ダイクロイッ
クミラーで反射された色光が、液晶表示素子１０７内で
各色光に対応する画素にマイクロレンズアレイ１０６に
よって集光されるように設計されている。
【０００７】このように構成された従来の投射型カラー
液晶表示装置では、光源１０１から発せられた白色光は
放物面鏡１０２によりほぼ平行光となり、ダイクロイッ
クミラー１２１Ｂに入射して青の光が反射される。この
ダイクロイックミラー１２１Ｂで反射されずに透過した
赤と緑の光がダイクロイックミラー１２１Ｒに入射し、
赤の色光が反射される。同様に、このダイクロイックミ
ラー１２１Ｒで反射されずに透過した緑の光がダイクロ
イックミラー１２１Ｇに入射し、反射される。反射され
た３原色の各光が偏光板１０８に入射し、この偏光板１
０８で、表示画像に利用される直線偏光と呼ばれる、あ
る特定方向の偏光成分の光のみが透過して、色光ごとに
異なった角度でマイクロレンズアレイ１０６に入射す
る。ここで、前述したように傾けられた３枚のダイクロ
イックミラー１２１Ｂ，１２１Ｒ，１２１Ｇにより各色
光が反射されたことで、その各色光がマイクロレンズア
レイ１０６の各レンズにより、液晶表示素子１０７内に
おける色光に対応する各画素に集光される。このように
してＲ，Ｇ，Ｂの各色光がそれぞれ、液晶表示素子１０
７内の対応した色の画素に選択的に入射し、表示画像と
なって液晶表示素子１０７から出射する。出射した光は
偏光板１０９に入射し、直線偏光の成分のみが透過して
フィールドレンズ１２２に入射する。このフィールドレ
ンズ１２２で、液晶表示素子１０７を透過して拡がって
いく光が収束され、この光が投射レンズ１１０によりス
クリーン１１１に拡大投影される。フィールドレンズ１
２２が特に用いられる必要はないが、フィールドレンズ
１２２を用いることにより投射レンズ１１０の口径を小
さくできる。
【０００８】以上の説明のように、マイクロレンズアレ
イを用いた投射型カラー液晶表示装置では、各色光に対
応した液晶表示素子内の各画素に対して選択的に色光を
入射させるので、カラーフィルターが不要である。その
結果、カラーフィルターでの光の損失がないことで、カ
ラーフィルターを用いる場合より光を効率良く利用する
ことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マイク
ロレンズアレイを用いた従来の投射型カラー液晶表示装
置では、波長選択性を有する３枚のダイクロイックミラ
ー１２１Ｂ，１２１Ｒ，１２１Ｇを用いて白色光を赤，
緑，青の光に色分解したが、光源からの光は自然光のま
まであるので、液晶表示素子で光を表示画像として利用
するために、光源からの自然光を直線偏光化する偏光板
１０８を使う必要がある。従って、自然光に含まれるｐ
偏光とｓ偏光のうちどちらかの偏光成分は偏光板１０８
により吸収されて損失する。すなわち、光源から発せら
れる全光の半分程度の損失は避けられない。また、偏光
板１０８で吸収された光が熱に変わり偏光板１０８の性
能を劣化させるという問題も引き起こし、高光出力光源
の採用が制限される。以上で説明した通り、従来の投射
型カラー液晶表示装置では、偏光板での光の吸収によっ
て光源からの光の利用効率が低いということと、光の吸
収に伴い偏光板が劣化するという問題点がある。更に、
３枚のダイクロイックミラーの配置に個別の微調整が必
要とされるうえ、振動によりダイクロイックミラーの位
置ずれが生じる可能性がある。
【００１０】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点に鑑み、マイクロレンズアレイを用いて１枚の液晶表
示素子の表示画像を拡大投射する単板式の投射型カラー
液晶表示装置において、液晶表示素子における光の入射
側に配置された偏光板での光の吸収による光の損失をな
くし、光源から発せられる光の利用効率が高く、明るい
投射画像を得ることが可能な投射型カラー液晶表示装置
を提供することにある。
【００１１】また、本発明は、上記目的に加えて、従来
用いられていたダイクロイックミラーの配置調整が不要
な投射型カラー液晶表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、光源と、該光源から発せられた光が入射す
る液晶表示素子と、前記光源と前記液晶表示素子との間
の光路に配置されて前記光源からの光を赤，緑，青の３
原色の色光に分解する光分解手段とを有する投射型カラ
ー液晶表示装置において、前記光分解手段は、前記光源
からの光を３原色の色光に分解し、かつｓ偏光に統一す
るように、第１の偏光分離色分解素子と第２の偏光分離
色分解素子と偏光変換手段とをこの順番で前記光源から
の光の進行方向に沿って前記光源側から順に配置したも
のであり、前記第１の偏光分離色分解素子は、特定の波
長域のｓ偏光のみを反射して残りの波長域のｓ偏光と、
ｐ偏光とを透過させる第１，第２，第３の光反射膜を無
色透明な四角柱部材の内部に互いに非平行となるように
形成することで、前記光源からの光のうちｓ偏光のみを
前記第１，第２，第３の光反射膜により３原色の色光に
分解して前記液晶表示素子に向けて反射し、ｐ偏光を透
過させるものであり、前記第２の偏光分離色分解素子
は、特定の波長域のｓ偏光のみを反射して残りの波長域
のｓ偏光と、ｐ偏光とを透過させる第４，第５，第６の
光反射膜を無色透明な四角柱部材の内部に互いに非平行
となるように形成することで、前記偏光変換手段側から
入射する光のうちｓ偏光のみを前記第４，第５，第６の
反射膜により３原色の色光に分解して前記液晶表示素子
に向けて反射し、ｐ偏光を透過させるものであり、前記
偏光変換手段は、前記第２の偏光分離色分解素子側から
入射するｐ偏光をｓ偏光に変換すると共に前記第２の偏
光分離色分解素子に向けて反射するものであることを特
徴とする。
【００１３】上記の発明では、光源から発せられた、ｐ
偏光及びｓ偏光を含む光がｓ偏光に統一されて液晶表示
素子に入射するので、光源からの光に含まれるｐ偏光及
びｓ偏光の両偏光成分がほぼ全て、液晶表示素子を照明
する光として利用され、明るい投射画像が得られる。ま
た、本発明に係る投射型カラー液晶表示装置で液晶表示
素子の前後に偏光板が配置された場合、液晶表示素子に
おける光の入射側に配置された一方の偏光板で光が吸収
されないので、その一方の偏光板が劣化しない。
【００１４】
【００１５】上記の光分解手段では、光源からの光のう
ちｓ偏光が第１の偏光分離色分解素子内の第１，第２，
第３の光反射膜によって３原色の色光に分解されて液晶
表示素子に向けて反射される。一方、光源からの光のう
ちｐ偏光は、第１及び第２の偏光分離色分解素子を透過
した後に偏光変換手段に入射する。偏光変換手段に入射
したｐ偏光は、偏光変換手段によりｓ偏光に変換される
と共に第２の偏光分離色分解素子に向けて反射されて再
び第２の偏光分離色分解素子に入射する。ここで、第２
の偏光分離色分解素子に入射した光はｓ偏光に変換され
ているので、そのｓ偏光が第２の偏光分離色分解素子内
の第４，第５，第６の光反射膜により３原色の色光に分
解されて液晶表示素子に向けて反射される。また、第１
及び第２の偏光分離色分解素子のそれぞれの内部に、３
つの光反射膜が形成されているので、従来の投射型カラ
ー液晶表示装置で用いられた３枚のダイクロイックミラ
ーの配置調整が不要になり、振動に強い投射型カラー液
晶表示装置が得られる。
【００１６】さらに、前記第１の偏光分離色分解素子の
内部には、前記第１の光反射膜と前記第２の光反射膜と
前記第３の光反射膜とが互いに非平行となるようにこの
順番で前記光源側から順に配置され、前記第１の光反射
膜は、青色の波長域のｓ偏光を反射して残りの波長域の
ｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものであり、前記第２の
光反射膜は、赤色の波長域のｓ偏光を反射して残りの波
長域のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものであり、前記
第３の光反射膜は、青色及び緑色の波長域のｓ偏光を反
射して残りの波長域のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるも
のであることが好ましい。
【００１７】上記の第１の偏光分離色分解素子では、光
源からの光が第１の偏光分離色分解素子に入射すると、
光源からの光のうち青色の波長域のｓ偏光が第１の光反
射膜で反射される。また、光源からの光のうち赤色の波
長域のｓ偏光は、第１の光反射膜を透過して第２の光反
射膜で反射される。さらに、光源からの光のうち緑色の
波長域の光は、第１及び第２の光反射膜を透過して第３
の光反射膜で反射される。このようにして、光源からの
光のうちｓ偏光が第１の偏光分離色分解素子により３原
色の色光に分解される。
【００１８】さらに、前記第２の偏光分離色分解素子の
内部には、前記第４の光反射膜と前記第５の光反射膜と
前記第６の光反射膜とが互いに非平行となるようにこの
順番で前記光源側から順に配置され、前記第４の光反射
膜は、青色の波長域のｓ偏光を反射して残りの波長域の
ｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものであり、前記第５の
光反射膜は、赤色の波長域のｓ偏光を反射して残りの波
長域のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものであり、前記
第６の光反射膜は、緑色の波長域のｓ偏光のみを反射し
て残りの波長域のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるもので
あることが好ましい。
【００１９】上記の第２の偏光分離色分解素子では、偏
光変換手段により反射された光が第２の偏光分離色分解
素子に偏光変換手段側から入射すると、偏光変換手段か
らの光のうち緑色の波長域のｓ偏光が第６の光反射膜で
反射される。また、偏光変換手段からの光のうち赤色の
波長域のｓ偏光は、第６の光反射膜を透過して第５の光
反射膜で反射される。さらに、偏光変換手段からの光の
うち青色の波長域の光は、第６及び第５の光反射膜を透
過して第４の光反射膜で反射される。このようにして、
偏光変換手段によって変換されたｓ偏光が第２の偏光分
離色分解素子により３原色の色光に分解される。
【００２０】さらに、前記第２の偏光分離色分解素子の
内部には、前記第４の光反射膜と前記第５の光反射膜と
前記第６の光反射膜とが互いに非平行となるようにこの
順番で前記光源側から順に配置され、前記第４の光反射
膜は、青色及び緑色の波長域のｓ偏光を反射して残りの
波長域のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものであり、前
記第５の光反射膜は、赤色の波長域のｓ偏光を反射して
残りの波長域のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものであ
り、前記第６の光反射膜は、青色の波長域のｓ偏光のみ
を反射して残りの波長域のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させ
るものであることが好ましい。
【００２１】上記の第２の偏光分離色分解素子では、偏
光変換手段により反射された光が第２の偏光分離色分解
素子に偏光変換手段側から入射すると、偏光変換手段か
らの光のうちｓ偏光が第６，第５，第４の光反射膜のそ
れぞれで青色，赤色，緑色の順番で３原色の色光に分解
される。緑色の波長域は青色と赤色との間の波長域であ
るので、緑の波長域の光のみを反射する光反射膜を設計
することが容易でない。ところが、この第２の偏光変換
手段では、緑の色光のみを反射する光反射膜を形成しな
いので、光反射膜の設計が容易である。
【００２２】さらに、前記偏光変換手段は、光が一回透
過した際の位相差が１／４波長となる位相差板と、該位
相差板における前記第２の偏光分離色分解素子側と反対
側に配置され、該位相差板に前記第２の偏光分離色分解
素子側から入射して該位相差板を透過した光を反射して
再び該位相差板に入射させる光反射手段とで構成された
ものであることが好ましい。
【００２３】上記の偏光変換手段では、第１及び第２の
偏光分離色分解素子を透過したｐ偏光が位相差板に入射
してその位相差板を透過する。位相差板を透過した光は
光反射手段により反射されて再び位相差板を透過する。
従って、偏光変換手段に入射したｐ偏光は、位相差板を
１往復することで１／２波長の位相差が生じてｓ偏光に
変換される。
【００２４】さらに、前記光反射手段としては、ミラー
または直角プリズムを用いていることが好ましい。光反
射手段として直角プリズムを用いた場合、直角プリズム
の側面での光の全反射を利用するので、直角プリズムで
の光の吸収損失がない。
【００２５】さらに、前記光分解手段と前記液晶表示素
子との間の光路には、前記第１及び第２の偏光分離色分
解素子の内部に形成されたそれぞれの光反射膜で反射さ
れた３原色の色光がそれぞれ異なる入射角で入射される
ことにより該各色光を前記液晶表示素子内の異なる画素
に集光させるマイクロレンズアレイが配置されているこ
とが好ましい。
【００２６】上記のマイクロレンズアレイが配置された
ことにより、光分解手段により分解された３原色の色光
がそれぞれ異なる入射角でマイクロレンズアレイに入射
されると、それぞれの色光がマイクロレンズアレイによ
って液晶表示素子内の異なる画素に集光される。従っ
て、液晶表示素子内において、赤に対応する画素には赤
の色光が集光され、緑に対応する画素には緑の色光が集
光され、青に対応する画素には青の色光が集光される。
その結果、光源からの光の利用効率が高い投射型カラー
液晶表示装置が得られる。
【００２７】さらに、前記液晶表示素子における光の入
射側及び出射側にはそれぞれ、偏光板が配置されている
ことが好ましい。この場合、投射型カラー液晶表示装置
の内部における外光や迷光からの影響により、投射画像
のコントラストが劣化されることが防止される。
【００２８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００２９】（第１の実施の形態）図１は、本発明の投
射型カラー液晶表示装置の第１の実施形態を示す概略構
成図である。この図１では、図中のｐ、ｓはそれぞれｐ
偏光、ｓ偏光を表す。本実施形態の投射型カラー液晶表
示装置では図１に示すように、光源１に、光源１から発
する光を平行光にする放物面鏡２が備えられており、光
源１からの平行光の進行方向に光分解手段２３ａが備え
られている。光分解手段２３ａは、第１の偏光分離色分
解素子３、第２の偏光分離色分解素子４、位相差板５、
ミラー１２をこの順番で光原１側から順に、光源１から
の光の進行方向に沿って配置したものである。位相差板
５は、光が一回透過した際の位相差が１／４波長となる
ものである。この位相差板５とミラー１２とによって、
ｐ偏光をｓ偏光に変換する偏光変換手段が構成されてお
り、ミラー１２は光反射手段として用いられている。
【００３０】第１の偏光分離色分解素子３の内部には、
第１の光反射膜である光反射膜１３Ｂ、第２の光反射膜
である光反射膜１３Ｒ、第３の光反射膜である光反射膜
１３Ｇが形成されている。光反射膜１３Ｒは光源１から
の平行光の進行方向に対して４５度の角度を成してい
る。光反射膜１３Ｂは、光反射膜１３Ｒの光源１側に配
置され、光反射膜１３Ｒに対して所望の角度で若干傾い
ている。光反射膜Ｇは、光反射膜１３Ｒにおける光源１
側と反対側に配置され、光反射膜１３Ｒに対して所望の
角度で若干傾いている。
【００３１】第２の偏光変換色分解素子の内部には、第
４の光反射膜である光反射膜１４Ｂ、第５の光反射膜で
ある光反射膜１４Ｒ、第６の光反射膜である光反射膜１
４Ｇが形成されている。光反射膜１４Ｒは、光源１から
の平行光の進行方向に対して４５度の角度を成し、か
つ、第１の偏光分離色分解素子３内部の光反射膜１３Ｒ
に対して９０度の角度を成している。光反射膜１４Ｂ
は、光反射膜１４Ｒの光源１側に配置され、光反射膜１
４Ｒに対して所望の角度で若干傾いている。光反射膜Ｇ
は、光反射膜１４Ｒにおける光源１側と反対側に配置さ
れ、光反射膜１４Ｒに対して所望の角度で若干傾いてい
る。
【００３２】光反射膜１３Ｂ，１３Ｒ，１３Ｇ，１４
Ｂ，１４Ｒ，１４Ｇはそれぞれ、図２及び図３に基づい
て後述するように、特定の波長域のｓ偏光を選択的に反
射してｐ偏光を透過させるものである。従って、第１の
偏光分離色分解素子３に光源１側から入射した光のう
ち、光反射膜１３Ｂ，１３Ｒ，１３Ｇで反射されたｓ偏
光が、第１の偏光分離色分解素子３の、光源１からの光
の進行方向と平行な一側面から出射する。第２の偏光変
換色分解素子でｓ偏光が出射する面は、第１の偏光分離
色分解素子３におけるｓ偏光が出射する面と同一の平面
内にあり、この第２の偏光変換色分解素子におけるｓ偏
光が出射する面からは、光源１側と正反対から光反射膜
１４Ｂ，１４Ｒ，１４Ｇに入射して反射されたｓ偏光が
出射する。
【００３３】第１の偏光分離色分解素子３及び第２の偏
光分離色分解素子４におけるｓ偏光が出射する面側に
は、ｓ偏光の進行方向に沿って、偏光子である偏光板
８、マイクロレンズアレイ６、液晶表示素子７、検光子
である偏光板９、投射レンズ１０がこの順番でｓ偏光の
出射面側から順に配置されている。偏光板８は、ｓ偏光
を透過させるものである。液晶表示素子７を透過して投
射レンズ１０によって投射される光の進行方向にスクリ
ーン１１が配置されている。
【００３４】図２は、図１に示される第１の偏光分離色
分解素子３内部の光反射膜１３Ｂ，１３Ｒ，１３Ｇの分
光反射特性の一例を示す図である。図２に示す図
（ａ），図（ｂ），図（ｃ）はそれぞれ、光反射膜１３
Ｂ，１３Ｒ，１３Ｇに対応して各光反射膜の分光反射特
性を示しており、各図中では横軸が波長（ｎｍ）、縦軸
が反射率（％）を示している。また、各図中のｐ、ｓは
それぞれｐ偏光、ｓ偏光を表している。本実施形態にお
いては、青の光は波長４２０〜４９０ｎｍ、緑の光は波
長５００〜５６５ｎｍ、赤の光は波長５９０〜６８０ｎ
ｍとした。なお、以下の説明で用いるＢ，Ｒ，Ｇはそれ
ぞれ青，赤，緑の意味を表わす。
【００３５】図２の（ａ）に示すように、光反射膜１３
Ｂは、波長が４２０〜４９０ｎｍであるＢのｓ偏光を選
択的に反射し、Ｇ及びＲの波長域のｓ偏光と、Ｂ，Ｒ，
Ｇの波長域のｐ偏光とを透過させる特性を持つ。図２の
（ｂ）に示すように、光反射膜１３Ｒは、波長が５９０
〜６８０ｎｍであるＲのｓ偏光を選択的に反射し、Ｂ及
びＧのｓ偏光と、Ｂ，Ｇ，Ｒのｐ偏光を透過させる特性
を持つ。図２の（ｂ）ではＢのｓ偏光は光反射膜Ｒを透
過する特性となっているが、実際にはＢのｓ偏光は光反
射膜１３Ｂによって先に反射されるため、Ｂのｓ偏光に
対しては透過であっても反射であっても任意である。図
２の（ｃ）に示すように、光反射膜１３Ｇは、波長が５
６５ｎｍ以下であるＧ及びＢのｓ偏光を反射し、Ｒのｓ
偏光と、Ｂ，Ｇ，Ｒのｐ偏光とを透過させる特性を持
つ。図２の（ｃ）ではＢのｓ偏光を反射しＲのｓ偏光を
透過する特性となっているが、実際にはＢのｓ偏光は光
反射膜１３Ｂによって、またＲのｓ偏光は光反射膜１３
Ｒによって先に反射されるため、Ｂ及びＲのｓ偏光に対
して透過であっても反射であっても任意である。
【００３６】図３は、第２の偏光変換色分解素子４内部
の光反射膜１４Ｂ，１４Ｒ，１４Ｇの分光反射特性の一
例を示す図である。図３に示す図（ａ），図（ｂ），図
（ｃ）はそれぞれ、光反射膜１４Ｂ，１４Ｒ，１４Ｇに
対応して各光反射膜の分光反射特性を示しており、各図
中では横軸が波長（ｎｍ）、縦軸が反射率（％）を示し
ている。また、各図中のｐ、ｓはそれぞれｐ偏光、ｓ偏
光を表している。
【００３７】図３の（ｃ）に示すように、光反射膜１４
Ｇは、波長が５００〜５６５ｎｍであるＧのｓ偏光のみ
を選択的に反射し、Ｂ及びＲのｓ偏光と、Ｂ，Ｇ，Ｒの
ｐ偏光を透過させる特性を持つ。図３の（ｂ）に示すよ
うに、光反射膜１４Ｒは、波長が５９０〜６８０ｎｍで
あるＲのｓ偏光を反射し、Ｂ及びＧのｓ偏光と、Ｂ，
Ｇ，Ｒのｐ偏光を透過させる特性を持つ。この図３の
（ｂ）では、Ｇのｓ偏光は透過する特性となっている
が、実際にはＧのｓ偏光は光反射膜１４Ｇによって先に
反射されるため、Ｇのｓ偏光に対しては透過であっても
反射であっても任意である。図３の（ａ）に示すよう
に、光反射膜１４Ｂは、波長が４２０〜４９０ｎｍであ
るＢのｓ偏光を反射し、Ｇ及びＲのｓ偏光と、Ｂ，Ｇ，
Ｒのｐ偏光を透過させる特性を持つ。この図３の（ａ）
ではＧ及びＲのｓ偏光を透過する特性となっているが、
実際にはＧのｓ偏光は光反射膜１４Ｇによって、またＲ
のｓ偏光は光反射膜１４Ｒによって先に反射されるた
め、Ｇ及びＲのｓ偏光に対しては透過であっても反射で
あっても任意である。
【００３８】次に、上述した構成による投射型カラー液
晶表示装置の光学的な作用について図１及び図４を参照
して説明する。図１に示されるように、光源１から発せ
られた白色光は放物面鏡２で集光され、光源１の白色光
がほぼ平行光となって第１の偏光分離色分解素子３に入
射する。第１の偏光分離色分解素子３では、光源１から
の光のうちＢの波長域のｓ偏光が光反射膜１３Ｂで反射
され、光源１からの光のうちＲの波長域のｓ偏光が光反
射膜１３Ｂを透過して光反射膜１３Ｒで反射される。ま
た、光源１からの光のうちＧの波長域のｓ偏光が光反射
膜１３Ｂ，１３Ｇを透過して光反射膜１３Ｇで反射され
る。このようにして第１の偏光分離色分解素子３内部の
光反射膜１３Ｂ，１３Ｒ，１３Ｇにより、光源１からの
平行光がｓ偏光成分に関してＢ，Ｒ，Ｇの順で色分解さ
れて、マイクロレンズアレイ６に向う方向へ反射する。
【００３９】一方、ｐ偏光成分に関しては、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の全色成分が光反射膜１３Ｂ，１３Ｒ，１３Ｇを透過す
る。第１の偏光分離色分解素子３を出射するｐ偏光は第
２の偏光分離色分解素子４に入射して、光反射膜１４
Ｂ，１４Ｒ，１４Ｇを透過する。その後、第２の偏光分
離色分解素子４を透過したｐ偏光は、位相差板５を透過
してミラー１２で進行方向とは正反対の方向に反射さ
れ、再び位相差板５を透過する。ここで、ｐ偏光は位相
差板５を往復したことにより、ｓ偏光に変換されて再び
第２の偏光分離色分解素子４に入射する。
【００４０】その後、第２の偏光分離色分解素子４で
は、位相差板５からのｓ偏光に対して、Ｇの波長域のｓ
偏光が光反射膜１４Ｇで反射され、Ｒの波長域のｓ偏光
が光反射膜１４Ｇを透過して光反射膜１４Ｒで反射され
る。また、Ｂの波長域のｓ偏光が光反射膜１４Ｇ，１４
Ｒをこの順番で透過して光反射膜１４Ｂで反射される。
このようにして、位相差板５からのｓ偏光は、第２の偏
光変換色分解素子４内部の光反射膜１４Ｇ，１４Ｒ，１
４ＢによってＧ，Ｒ，Ｂの順で色分解されて、マイクロ
レンズアレイ６に向う方向へ反射する。
【００４１】図４は、図１に示される光分解手段２３ａ
の光学的な作用を説明するための図である。第１の偏光
分離色分解素子３内では、光反射膜１３Ｂ，１３Ｒ，１
３Ｇが図４の紙面に垂直な方向を回転軸として順次数度
ずつ回転した配置となるように形成され、光反射膜同士
が互いに非平行となっている。また、第２の偏光分離色
分解素子４内でも、光反射膜１４Ｂ，１４Ｒ，１４Ｇが
図４の紙面に垂直な方向を回転軸として順次数度ずつ回
転した配置となるように形成され、光反射膜同士が互い
に非平行となっている。このため、図４に示すように、
各光反射膜で反射したＲ，Ｇ，Ｂの各光はそれぞれ僅か
に異なる角度でマイクロレンズアレイ６に入射する。前
述したように、Ｒを反射する膜である光反射膜１３Ｒ及
び１４Ｒは光源１から発せられた光の進行方向に対して
４５度傾けられて配置されたので、Ｒの光はマイクロレ
ンズアレイ６に垂直に入射する。ＢとＧの光は、Ｒの光
に対して若干の角度が付いてマイクロレンズアレイ６に
入射することになる。
【００４２】図１において、第１の偏光分離色分解素子
３及び第２の偏光分離色分解素子４から出射したｓ偏光
は、偏光板８を透過してマイクロレンズアレイ６に入射
する。この時、前述したようにＲ，Ｇ，Ｂの各光がそれ
ぞれ異なる入射角でマイクロレンズアレイ６の各レンズ
に入射することにより、マイクロレンズアレイ６を透過
した各色光は、それぞれ異なった場所に焦点を結ぶよう
に集光される。その各色光の焦点と液晶表示素子７に形
成された画素の位置が一致しているため、Ｒに対応する
画素にはＲの光、Ｇに対応する画素にはＧの光、Ｂに対
応する画素にはＢの光が選択的に入射する。この原理に
ついては、従来の投射型カラー液晶表示装置と同様であ
る。液晶表示素子７を透過した光は、偏光板９を透過し
た後に投射レンズ１０により集光され、スクリーン１１
に向かって投射される。その結果、液晶表示素子７に表
示された画像がスクリーン１１に拡大投射されることに
なる。
【００４３】以上で説明したように本実施形態の投射型
カラー液晶表示装置では、ｐ偏光とｓ偏光の分離と、
Ｒ，Ｇ，Ｂの分解の両機能を有する２個の偏光分離色分
解素子や、位相差板５及びミラー１２を組み合わせて用
いることで、光源１からの自然光におけるｐ偏光とｓ偏
光の両成分が液晶表示素子７の照明光として利用され
る。このため、原理的には１００％近い光利用効率が得
られ、従来の技術に比べても２倍程度の光利用効率の向
上が図れる。また、偏光板８に入射する光は直線偏光で
あるため、偏光板８による吸収はほとんど無く、従来の
問題点であった偏光板の劣化は起こり得ない。偏光方向
が統一されるため、仮に偏光板８を使用しない場合であ
っても装置としての機能は果たすが、偏光分離色分解素
子でｐ偏光とｓ偏光とを分離する性能を補い、外光や迷
光によるコントラスト劣化を防止するために偏光板を用
いる方が好ましい。
【００４４】また、第１の偏光分離色分解素子３の内部
に光反射膜１３Ｂ，１３Ｒ，１３Ｇが形成され、第２の
偏光分離色分解素子４の内部に光反射膜１４Ｂ，１４
Ｒ，１４Ｇが形成されているので、従来の投射型カラー
液晶表示装置で用いられていた３枚のダイクロイックミ
ラーの配置調整が不要になり、振動にも強い投射型カラ
ー液晶表示装置が得られる。
【００４５】ここで、本実施形態において使用した各構
成部品の具体的な構成例について説明する。光源１とし
ては１２５Ｗのメタルハライドランプを用いた。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を使
用することができる。放物面鏡２はガラスを形成したも
ので、放物面鏡２の光源１側の表面には、光源からの赤
外光成分を除去するために、誘電体多層膜からなるコー
ルドミラーが蒸着により形成されている。なお、放物面
鏡に限らず、球面鏡や楕円面鏡、その他の非球面鏡でも
構わない。また、反射された白色光をコンデンサーレン
ズで一旦点状に集束し、スリットまたはピンホール等で
不要な光を除去するような構成としてもよい。但し、こ
のような場合には、集束した光を再び平行光とするため
の光学系を光源と偏光分離色分解素子との間の光路に加
える必要がある。
【００４６】第１の偏光分離色分解素子３及び第２の偏
光分離色分解素子４は、無色透明な四角柱部材の内部に
３つの光反射膜を形成してなるものであり、その四角柱
部材における各辺の長さや高さは主に液晶表示素子７の
大きさを基に決定される。ここでは、その材料としてＳ
Ｆ１０を用いているが、図２及び図３に示した分光反射
特性を満たす光反射膜を形成できれば、ＳＦ１０に限ら
ずどのような材料でも構わない。そして、第１の偏光分
離色分解素子３内の光反射膜１３Ｂ，１３Ｒ，１３Ｇ
や、第２の偏光分離色分解素子４内の光反射膜１４Ｂ，
１４Ｒ，１４Ｇは誘電体多層膜で形成されている。
【００４７】位相差板５は、ポリビニルカーボネイトフ
ィルムを一軸延伸し所望の複屈折性を持たせたものであ
り、光が一回透過した際の位相差が１／４波長になるよ
うに調整されている。従って、光が位相差板５を一往復
する際に偏光方向が９０度回転し、ｓ偏光はｐ偏光に、
ｐ偏光はｓ偏光に変換されることになる。本実施形態で
は、ｐ偏光をｓ偏光に変換するために用いている。ミラ
ー１２は金属を蒸着させた一般的なものを用いたが、誘
電体ミラーを用いることもできる。
【００４８】マイクロレンズアレイ６は、液晶表示素子
７のＲ，Ｇ，Ｂの３画素に１個の割合で微小なレンズが
面上に形成されている。ここでは、選択的イオン交換に
よって屈折率分布を形成し、凸レンズの作用を持たせ
た。マイクロレンズアレイの形成方法としては、選択的
イオン交換による方法の他にプラスチックあるいはガラ
ス基板を金型によって成型する方法等が知られている。
本発明の投射型カラー液晶表示装置では、どのような方
法でも適用可能である。
【００４９】また、液晶表示素子７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
たもので、液晶にはツイステッドネマティック（ＴＮ）
液晶を使用している。各画素の印加電圧による液晶の状
態変化は入射光の偏光状態を変化させ、偏光板を利用す
ることで光強度の変化となる。液晶の駆動方式には、各
画素毎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採用し
ている。液晶はＴＮ液晶以外でも、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を
利用することができる。また、液晶の駆動方式は、アク
ティブマトリックス方式に限らず、時分割駆動の単純マ
トリクス方式等でも問題ない。
【００５０】投射レンズ１０は、液晶表示素子７に表示
された画像をスクリーンに拡大投射するものである。投
射画像のピント調整を行なうためのフォーカス調整機構
が付いている。投射距離を変えずに画面の大きさを変化
させるためにズーム機構を加えても良い。また、図８に
示した従来例のように、偏光板９と投射レンズ１０の間
にフィールドレンズを挿入して集光効果を高めることも
可能である。
【００５１】（第２の実施の形態）図５は、本発明の投
射型カラー液晶表示装置の第２の実施形態を示す概略構
成図である。本実施形態では、第１の実施形態と比較し
て、光分解手段の一部が異なっており、光分解手段を構
成する光反射手段として直角プリズムが用いられてい
る。図５では、第１の実施形態と同一の構成部品に同一
の符号を付してある。以下では、第１の実施形態と異な
る点を中心に説明する。
【００５２】本実施形態の投射型カラー液晶表示装置で
は、図５に示すように、光分解手段２３ｂは、第１の偏
光分離色分解素子３、第２の偏光分離色分解素子４、位
相差板５、直角プリズム１５をこの順番で光原１側から
順に、光源１からの光の進行方向に沿って配置したもの
である。位相差板５における第２の偏光分離色分解素子
４側と反対側の面に、直角プリズム１５の斜面が接して
いる。
【００５３】このような投射型カラー液晶表示装置で
は、光源１からの平行光のうち位相差板５を透過した光
の進行方向が、直角プリズム１５によって正反対の向き
に折り曲げられて再び位相差板５に入射する。この時、
直角プリズム１５の側面での光の全反射を利用して光の
進行方向を変えているため、直角プリズム１５では光の
吸収損失がない。従って、直角プリズム１５を用いた場
合は、光の吸収損失がない点で、光反射手段としてミラ
ーを用いる場合よりも優れている。その他の光学的な作
用については第１の実施形態と同様であるのでその説明
を省略する。
【００５４】従って、本実施形態の投射型カラー液晶表
示装置では、第１の実施形態と同様に、光源１からの自
然光のｐ偏光とｓ偏光の両成分が液晶表示素子７の照明
光として利用される。その上、光反射手段として直角プ
リズム１５を用いたことにより、直角プリズム１５での
光の吸収損失がない点で、光反射手段としてミラーを用
いた場合よりも優れている。
【００５５】（第３の実施の形態）図６は、本発明の投
射型カラー液晶表示装置の第３の実施形態を示す概略構
成図である。本実施形態では、第１の実施形態と比較し
て、光分解手段を構成する第２の偏光分離色分解素子が
異なっている。図６では、第１の実施形態と同一の構成
部品に同一の符号を付してある。以下では、第１の実施
形態と異なる点を中心に説明する。
【００５６】本実施形態の投射型カラー液晶表示装置で
は、図６に示すように、第１の偏光分離色分解素子３と
位相差板５の間の光路に、第１及び第２の実施形態で用
いた第２の偏光分離色分解素子４の代わりに第２の偏光
分離色分解素子１６が配置されている。第２の偏光分離
色分解素子１６の内部には、第４の光反射膜である光反
射膜１９Ｇ、第５の光反射膜である光反射膜１９Ｒ、第
６の光反射膜である光反射膜１９Ｂが形成されている。
光反射膜１９Ｒは、光源１からの平行光の進行方向に対
して４５度の角度を成し、かつ、第１の偏光分離色分解
素子３内部の光反射膜１３Ｒに対して９０度の角度を成
している。光反射膜１９Ｇは、光反射膜１９Ｒの光源１
側に配置され、光反射膜１９Ｒに対して所望の角度で若
干傾いている。光反射膜１９Ｂは、光反射膜１９Ｒにお
ける光源１側と反対側に配置され、光反射膜１９Ｒに対
して所望の角度で若干傾いている。
【００５７】光反射膜１９Ｂの分光反射特性は光反射膜
１３Ｂと同様であり、光反射膜１９Ｂは、第１の実施形
態における図２の（ａ）に示した特性を有している。こ
の光反射膜１９ＢによってＢのｓ偏光が反射されるが、
Ｇ及びＲのｓ偏光や、ｐ偏光は光反射膜１９Ｂを透過す
る。光反射膜１９Ｒの分光反射特性は光反射膜１３Ｒと
同様であり、光反射膜１９Ｒは、第１の実施形態におけ
る図２の（ｂ）に示した特性を有している。この光反射
膜１９ＲによってＲのｓ偏光が反射されるが、Ｇ及びＢ
のｓ偏光や、ｐ偏光は光反射膜１９Ｒを透過する。光反
射膜１９Ｇの分光反射特性は光反射膜１３Ｇと同様であ
り、光反射膜１９Ｇは、第１の実施形態における図２の
（ｃ）に示した特性を有している。この光反射膜１９Ｇ
によってＢ及びＧのｓ偏光が反射されるが、Ｒのｓ偏光
や、ｐ偏光は光反射膜１９Ｂを透過する。
【００５８】このように構成された第２の偏光分離色分
解素子１６では、第１の実施形態で用いた第２の偏光変
換色分解素子４と比べて、位相差板５側から入射する光
に対して３原色の色光が反射する順番が異なっている。
即ち、第１の実施形態における図１及び図４に示したよ
うに第２の偏光変換色分解素子４ではミラー１２を反射
した光がＧ，Ｒ，Ｂの順で反射されて分解されたのに対
し、第２の偏光分離色分解素子１６ではミラー１２を反
射した光が、Ｂ、次にＲ、最後にＧの順で反射されて分
解される。ここで、Ｇの波長域はＢとＲとの間の波長域
であるので、Ｇの波長域のｓ偏光のみを反射する光反射
膜を設計することが容易でない。従って、図３の（ｃ）
に示される特性のＧの光反射膜に対して、図２の（ｃ）
に示される特性のＧの光反射膜の方が、光学薄膜の設計
が容易となる。これにより、第２の偏光変換色分解素子
においてＧ，Ｒ，Ｂの順で色分解が為される第１の実施
形態よりも、第２の偏光分離色分解素子１６において
Ｂ，Ｒ，Ｇの順で色分解が為される第３の実施形態の方
が、光反射膜の形成条件の点で有利と考えられる。その
他の光学的な作用については第１の実施形態と同様であ
るのでその説明を省略する。
【００５９】従って、本実施形態の投射型カラー液晶表
示装置では、第１の実施形態と同様に、光源１からの自
然光のｐ偏光とｓ偏光の両成分が液晶表示素子７の照明
光として利用される。その上、第１の実施形態と比較し
て、第１の実施形態における第２の偏光分離色分解素子
４の内部に形成された、緑の波長域のみのｓ偏光を反射
する光反射膜１４Ｇよりも、本実施形態における第２の
偏光分離色分解素子１６の内部に形成された、緑及び青
の波長域のｓ偏光を反射する光反射膜１９Ｇの方が、光
学薄膜を設計する際に容易である。
【００６０】（第４の実施の形態）図７は、本発明の投
射型カラー液晶表示装置の第４の実施形態を示す概略構
成図である。本実施形態では、第３の実施形態と比較し
て、光分解手段の一部が異なっており、光分解手段を構
成する光反射手段として直角プリズムが用いられてい
る。図５では、第１及び第３の実施形態と同一の構成部
品に同一の符号を付してある。以下では、第３の実施形
態と異なる点を中心に説明する。
【００６１】本実施形態の投射型カラー液晶表示装置で
は、図７に示すように、光分解手段２３ｄは、第１の偏
光分離色分解素子３、第２の偏光分離色分解素子１６、
位相差板５、直角プリズム２０をこの順番で光原１側か
ら順に、光源１からの光の進行方向に沿って配置したも
のである。位相差板５における第２の偏光分離色分解素
子１６側と反対側の面に、直角プリズム２０の斜面が接
している。
【００６２】このような投射型カラー液晶表示装置で
は、光源１からの平行光のうち位相差板５を透過した光
の進行方向が、直角プリズム２０によって正反対の向き
に折り曲げられて再び位相差板５に入射する。この時、
直角プリズム２０の側面での光の全反射を利用して光の
進行方向を変えているため、直角プリズム２０では光の
吸収損失がない。従って、直角プリズム２０を用いた場
合は、光の吸収損失がない点で、光反射手段としてミラ
ーを用いる場合よりも優れている。その他の光学的な作
用については第３の実施形態と同様であるのでその説明
を省略する。
【００６３】従って、本実施形態の投射型カラー液晶表
示装置では、第１の実施形態と同様に、光源１からの自
然光のｐ偏光とｓ偏光の両成分が液晶表示素子７の照明
光として利用される。また、第３の実施形態と同様に、
第１の実施形態における第２の偏光分離色分解素子４の
内部に形成された、緑の波長域のみのｓ偏光を反射する
光反射膜１４Ｇよりも、本実施形態における第２の偏光
分離色分解素子１６の内部に形成された、緑及び青の波
長域のｓ偏光を反射する光反射膜１９Ｇの方が、光学薄
膜を設計する際に容易である。その上、光反射手段とし
て直角プリズム２０を用いたことにより、直角プリズム
２０での光の吸収損失がない点で、光反射手段としてミ
ラーを用いた場合よりも優れている。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光分解手
段によって、光源から発せられた光がｓ偏光に統一され
て液晶表示素子に入射するので、光源から発せられる光
の大部分が、液晶表示素子を照明する光として、損失な
く有効に利用される。その結果、従来の投射型カラー液
晶表示装置に同じ光源を用いた場合と比較して光利用効
率が大幅に向上するという効果がある。このため、小型
軽量、低コストという単板式の投射型カラー液晶表示装
置の利点を生かした上で、３板式の投射型カラー液晶表
示装置に匹敵する明るい投射画像を得ることができ、産
業上極めて有益である。また、液晶表示素子の前後に偏
光板が配置された場合、液晶表示素子の入射側に配置し
た偏光板での光の吸収がないので、偏光板の劣化が起こ
らない投射型カラー液晶表示装置を実現するという効果
がある。
【００６５】さらに、前記光分解手段は、第１の偏光分
離色分解素子と第２の偏光分離色分解素子と偏光変換手
段とをこの順番で前記光源からの光の進行方向に沿って
前記光源側から順に配置したものであり、第１及び第２
の偏光分離色分解素子はそれぞれ、特定の波長域のｓ偏
光のみを反射して、残りの波長域のｓ偏光と、ｐ偏光と
を透過させる３つの光反射膜を無色透明な四角柱部材の
内部に互いに非平行となるように形成したものであるの
で、従来の投射型カラー液晶表示装置で用いられていた
３枚のダイクロイックミラーの配置調整が不要になり、
振動にも強い投射型カラー液晶表示装置を実現するとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投射型カラー液晶表示装置の第１の実
施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示される第１の偏光分離色分解素子内部
の光反射膜の分光反射特性の一例を示す図である。
【図３】図１に示される第２の偏光分離色分解素子内部
の光反射膜の分光反射特性の一例を示す図である。
【図４】図１に示される光分解手段の光学的な作用を説
明するための図である。
【図５】本発明の投射型カラー液晶表示装置の第２の実
施形態を示す概略構成図である。
【図６】本発明の投射型カラー液晶表示装置の第３の実
施形態を示す概略構成図である。
【図７】本発明の投射型カラー液晶表示装置の第４の実
施形態を示す概略構成図である。
【図８】従来の技術による投射型カラー液晶表示装置を
示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 光源 ２ 放物面鏡 ３ 第１の偏光分離色分解素子 ４、１６ 第２の偏光分離色分解素子 ５ 位相差板 ６ マイクロレンズアレイ ７ 液晶表示素子 ８、９ 偏光板 １０ 投射レンズ １１ スクリーン １２ ミラー １３Ｂ、１３Ｒ、１３Ｇ、１４Ｂ、１４Ｒ、１４Ｇ、１
９Ｂ、１９Ｒ、１９Ｇ光反射膜 １５、２０ 直角プリズム ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 光分解手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３７Ｅ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３７ Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1335 - 1/13357 G02F 1/13 505 G02B 27/18 G02B 27/28 G03B 33/12 H04N 9/31

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源と、該光源から発せられた光が入射
    する液晶表示素子と、前記光源と前記液晶表示素子との
    間の光路に配置されて前記光源からの光を赤，緑，青の
    ３原色の色光に分解する光分解手段とを有する投射型カ
    ラー液晶表示装置において、 前記光分解手段は、前記光源からの光を３原色の色光に
    分解し、かつｓ偏光に統一するように、第１の偏光分離
    色分解素子と第２の偏光分離色分解素子と偏光変換手段
    とをこの順番で前記光源からの光の進行方向に沿って前
    記光源側から順に配置したものであり、 前記第１の偏光分離色分解素子は、特定の波長域のｓ偏
    光のみを反射して残りの波長域のｓ偏光と、ｐ偏光とを
    透過させる第１，第２，第３の光反射膜を無色透明な四
    角柱部材の内部に互いに非平行となるように形成するこ
    とで、前記光源からの光のうちｓ偏光のみを前記第１，
    第２，第３の光反射膜により３原色の色光に分解して前
    記液晶表示素子に向けて反射し、ｐ偏光を透過させるも
    のであり、 前記第２の偏光分離色分解素子は、特定の波長域のｓ偏
    光のみを反射して残りの波長域のｓ偏光と、ｐ偏光とを
    透過させる第４，第５，第６の光反射膜を無色透明な四
    角柱部材の内部に互いに非平行となるように形成するこ
    とで、前記偏光変換手段側から入射する光のうちｓ偏光
    のみを前記第４，第５，第６の反射膜により３原色の色
    光に分解して前記液晶表示素子に向けて反射し、ｐ偏光
    を透過させるものであり、 前記偏光変換手段は、前記第２の偏光分離色分解素子側
    から入射するｐ偏光をｓ偏光に変換すると共に前記第２
    の偏光分離色分解素子に向けて反射するものであること
    を特徴とする投射型カラー液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記第１の偏光分離色分解素子の内部に
    は、前記第１の光反射膜と前記第２の光反射膜と前記第
    ３の光反射膜とが互いに非平行となるようにこの順番で
    前記光源側から順に配置され、前記第１の光反射膜は、
    青色の波長域のｓ偏光を反射して残りの波長域のｓ偏光
    と、ｐ偏光を透過させるものであり、前記第２の光反射
    膜は、赤色の波長域のｓ偏光を反射して残りの波長域の
    ｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものであり、前記第３の
    光反射膜は、青色及び緑色の波長域のｓ偏光を反射して
    残りの波長域のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものであ
    る請求項１に記載の投射型カラー液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記第２の偏光分離色分解素子の内部に
    は、前記第４の光反射膜と前記第５の光反射膜と前記第
    ６の光反射膜とが互いに非平行となるようにこの順番で
    前記光源側から順に配置され、前記第４の光反射膜は、
    青色の波長域のｓ偏光を反射して残りの波長域のｓ偏光
    と、ｐ偏光を透過させるものであり、前記第５の光反射
    膜は、赤色の波長域のｓ偏光を反射して残りの波長域の
    ｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものであり、前記第６の
    光反射膜は、緑色の波長域のｓ偏光のみを反射して残り
    の波長域のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものである請
    求項１または２に記載の投射型カラー液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記第２の偏光分離色分解素子の内部に
    は、前記第４の光反射膜と前記第５の光反射膜と前記第
    ６の光反射膜とが互いに非平行となるようにこの順番で
    前記光源側から順に配置され、前記第４の光反射膜は、
    青色及び緑色の波長域のｓ偏光を反射して残りの波長域
    のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものであり、前記第５
    の光反射膜は、赤色の波長域のｓ偏光を反射して残りの
    波長域のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるものであり、前
    記第６の光反射膜は、青色の波長域のｓ偏光のみを反射
    して残りの波長域のｓ偏光と、ｐ偏光を透過させるもの
    である請求項１または２に記載の投射型カラー液晶表示
    装置。
  5. 【請求項５】 前記偏光変換手段は、光が１回透過した
    際の位相差が１／４波長となる位相差板と、該位相差板
    における前記第２の偏光分離色分解素子側と反対側に配
    置され、該位相差板に前記第２の偏光分離色分解素子側
    から入射して該位相差板を透過した光を反射して再び該
    位相差板に入射させる光反射手段とで構成されたもので
    ある請求項１〜４のいずれか１項に記載の投射型カラー
    液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記光反射手段としては、ミラーまたは
    直角プリズムを用いている請求項５に記載の投射型カラ
    ー液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記光分解手段と前記液晶表示素子との
    間の光路には、前記第１及び第２の偏光分離色分解素子
    の内部に形成されたそれぞれの光反射膜で反射された３
    原色の色光がそれぞれ異なる入射角で入射されることに
    より該各色光を前記液晶表示素子内の異なる画素に集光
    させるマイクロレンズアレイが配置されている請求項１
    〜６のいずれか１項に記載の投射型カラー液晶表示装
    置。
  8. 【請求項８】 前記液晶表示素子における光の入射側及
    び出射側にはそれぞれ、偏光板が配置されている請求項
    １〜７のいずれか１項に記載の投射型カラー液晶表示装
    置。
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