JP3168765B2

JP3168765B2 - 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置

Info

Publication number: JP3168765B2
Application number: JP07547193A
Authority: JP
Inventors: 真也三戸; 義人宮武
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-04-01
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 2001-05-21
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JPH06289222A; US5579138A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は偏光子と検光子とを共用
する偏光装置、およびその偏光装置を用いて反射型のラ
イトバルブに形成される光学像をスクリーン上に拡大投
写する投写型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する
方法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバ
ルブとして液晶表示装置を用いる投写型表示装置が注目
されている。また、高解像度化を図る上で、液晶表示装
置の画素開口率を低下させることなく画素数の大容量化
が可能な反射型の液晶表示装置を用いる方法が提案され
ている（例えば、特開昭６１−１３８８５号公報、特開
平２−２５００２６号公報）。

【０００３】この液晶表示装置を用いた投写型表示装置
の概略構成を（図１９）に示す。光源１から出射する平
行に近い光２は、偏光ビームスプリッタ３により反射す
るＳ偏光成分４と透過するＰ偏光成分５とに分離され、
Ｓ偏光成分４は液晶表示装置６に入射する。液晶表示装
置６は液晶の複屈折性を利用するもので、各画素に光を
反射させる反射電極を有する。液晶層に電圧が印加され
ない場合は、実質的に複屈折性を示さず、また、電圧が
印加されると複屈折性を生じ、所定の偏光方向の直線偏
光が入射すると反射光が楕円偏光となる。Ｓ偏光成分４
は液晶表示装置６により、一部がＰ偏光成分に変換され
て再び偏光ビームスプリッタ３に入射する。反射光に含
まれるＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ３を透過して
投写レンズ７に入射し、Ｓ偏光成分は反射して光源１の
方に進む。このようにして、液晶表示装置６に複屈折性
の変化として形成された光学像は投写レンズ７によりス
クリーン（図示せず）上に拡大投写される。

【０００４】反射型の液晶表示装置は、画素電極の下に
スイッチング素子を配置できるので、スイッチング素子
を小さくすることなく画素ピッチを小さくでき、高密度
化が容易であり、透過型の液晶表示装置を用いる場合に
比べて明るく、高解像度の投写画像が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】（図１９）に示した構
成は黒表示の場合、液晶表示装置６に入射するＳ偏光成
分４はＳ偏光成分のまま反射されるが、このＳ偏光成分
が偏光ビームスプリッタ３を透過して投写レンズ７に入
射する光量が多い程、投写画像のコントラストが低下す
る。従って、高コントラストの投写画像を得るために
は、偏光ビームスプリッタ３のＳ偏光透過率を非常に小
さくすることが要求される。

【０００６】一般に、偏光ビームスプリッタ３は２つの
ガラスプリズムを接合して立方体形状または直方体形状
をなし、接合面にはブリュースタ角および光の干渉効果
により自然光を互いに偏波面が直行する２つの偏光成分
に分離する作用を有する光学多層膜が形成されているタ
イプものが多く用いられる（米国特許明細書第３，３４
６，３１９号）。多層膜は屈折率の異なる２種類の薄膜
を交互に積層して構成され、特定の波長でＰ偏光成分の
透過率が１００％となるブリュースタ角条件を満たすよ
うに選択される。このブリュースタ角条件は、多層膜面
への入射角をθ _G、ガラスプリズムの屈折率をｎ_G、低屈
折率薄膜の屈折率をｎ_L、高屈折率薄膜の屈折率をｎ_Hと
すると次式で表される。

【０００７】

【数１】

【０００８】（数１）の条件を満足していれば、Ｐ偏光
の透過率を１００％に保ちながらＳ偏光の透過率は多層
膜の層数を増やすことで小さくすることができる。

【０００９】しかし、この偏光ビームスプリッタは２つ
の偏光成分を分離する波長帯域幅が狭く、白色光を利用
するような投写型表示装置の場合は、Ｓ偏光成分の透過
率を可視光全波長帯域に渡って小さくすることは困難で
ある。

【００１０】この問題に対し、光源から出射する白色光
を赤、緑、青の３原色光に分解し、それぞれの光の波長
帯域に対応する偏光ビームスプリッタを３つ用いる方法
が考えられる。この構成によれば、特定の色成分それぞ
れの波長帯域でＳ偏光成分の透過率を小さくできるが、
ガラスプリズムの接合ブロックを３つ用いるので大幅な
コスト高を招き、また、セットの小型、軽量化にも障害
となる。さらに、入射光は完全な平行光でない場合が多
く、この場合は光の入射角依存性により波長シフトが生
じ、実用上Ｓ偏光成分の透過率の小さい波長帯域はさら
に狭くなる。従って、このような構成の場合も高コント
ラストの投写画像を得ようとすると平行に近い光のみを
利用するようにしなければならず、充分な明るさを得る
ことが困難となる。

【００１１】本発明は上記問題を解決し、Ｓ偏光成分の
反射率が広い波長帯域で高く、しかも光の入射依存性が
少ない偏光装置を提供することを目的とする。また、そ
の偏光装置を用いて明るく高画質の投写画像を表示でき
る投写型表示装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の偏光装置は、第１の透明体と、第２の透明体
と、透明ガラス基板の両面に第１の偏光分離膜と第２の
偏光分離膜がそれぞれ形成された偏光分離手段とを備
え、偏光分離手段は第１の透明体と第２の透明体との間
に狭持され、第１の透明体は、光が入射する第１の平面
と、偏光分離手段の第１の偏光分離膜と接する第２の平
面と、偏光分離手段によって反射された光が出射する第
３の平面の、少なくとも３つの平面を有し、第２の透明
体は、偏光分離手段を透過する光が出射する第４の平面
と、偏光分離手段の前記第２の偏光分離膜と接する第５
の平面と、第１の透明体の第３の平面と平行に配置され
る第６の平面の、少なくとも３つの平面を有し、第１の
偏光分離膜と第２の偏光分離膜は、Ｓ偏光成分の分光透
過率特性が互いに異なるものである。

【００１３】また、少なくとも３つの透明板と枠体で液
体を保持する容器を構成し、透明体として少なくとも組
立て時に液体である透明充填材料を用い、前記容器に透
明充填材料を充填して構成することもできる。

【００１４】

【作用】本発明の偏光装置は、透明体と透明平行平面基
板との２つの境界面に、Ｓ偏光成分の分光透過率特性が
互いに異なる偏光分離手段を形成することにより、総合
したＳ偏光成分の透過率特性が広い波長帯域に渡って非
常に小さく、また光の入射角依存性も少ない偏光ビーム
スプリッタとして機能する。この偏光装置を反射型の複
屈折性ライトバルブを使用する投写型表示装置に用いれ
ば、黒表示としてライトバルブによって反射されるＳ偏
光成分を良好に遮断することができるので、高コントラ
ストの投写画像を表示できる。

【００１５】１つの偏光装置で可視光全波長帯域に渡っ
てＳ偏光成分の透過率を非常に小さくすることができる
ので、白色光を赤、緑、青の３原色に分解し、それぞれ
に対応する３つのライトバルブを用いる場合でも複数の
偏光装置を用いる必要がなく、その結果、この偏光装置
を用いた投写型表示装置をコンパクトに構成できる。

【００１６】また、透明体として少なくとも組立て時に
液体の材料を用いれば、ガラスプリズムより安価な材料
を選択でき、組立て作業、液体充填作業も容易であるの
で、ガラスプリズムを用いた偏光ビームスプリッタに比
べて安価に製造できる。

【００１７】また、本発明の偏光装置は、偏光分離手段
を透過するＰ偏光成分がその出射面などに反射されコン
トラスト低下の要因となる場合は、出射面の代わりにを
光吸収手段を設けることにより不要光がスクリーンに到
達することを防ぐことができる。

【００１８】本発明の偏光装置の利点は以上明らかなよ
うに、広い波長帯域に渡ってＳ偏光成分の透過率が小さ
く、しかも光の入射角依存性が少ないことである。ま
た、本発明の偏光装置を用いて投写型表示装置を構成す
れば、明るく、高コントラストの投写画像を表示でき、
しかもセットがコンパクトとなる。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例について、添付図面を参照し
ながら説明する。

【００２０】（図１）は本発明の偏光装置の一実施例の
構成を示すもので、１１、１２はガラスプリズム、１３
は偏光分離ミラーである。

【００２１】ガラスプリズム１１、１２は三角柱状のプ
リズムを用い、偏光分離ミラー１３を挟んで接合してい
る。ガラスプリズム１１に入射する光は偏光分離ミラー
１３によってＳ偏光成分１５とＰ偏光成分１６に分離さ
れる。

【００２２】偏光分離ミラー１３の構成を（図２）に示
す。厚さ１ｍｍのガラス基板１８の両面に第１の多層膜
１９と第２の多層膜２０をそれぞれ蒸着している。多層
膜１９、２０はそれぞれ低屈折率膜と高屈折率膜を所定
の厚さで交互に積層したものであり、（図１）に示した
ようにガラスプリズム１１、１２と密着することによ
り、偏光ビームスプリッタとして機能する。第１の多層
膜１９と第２の多層膜２０の薄膜構成、層数は互いに等
しく、相対的な膜厚をずらすことでＳ偏光成分を反射す
る波長帯域を変化させている。こうすることで、Ｓ偏光
成分の総合的な分光透過率特性は非常に広帯域に渡って
極めて小さく、しかも使用波長帯域における入射角依存
性を少なくすることができる。

【００２３】（数１）の条件式に基づいた組み合わせに
よる、本実施例の多層膜の構成を（表１）に示す。偏光
分離ミラー１３への入射角を４５゜とし、ガラスプリズ
ム１１、１２は屈折率が１．７５５の重フリントガラ
ス、偏光分離ミラー１３のガラス基板１８は屈折率が
１．５２の白板ガラス、低屈折率膜は二酸化珪素、高屈
折率膜は二酸化チタンを用いている。

【００２４】

【表１】

【００２５】（表１）の構成の偏光分離ミラーの波長帯
域４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下における分光透過率特
性を（図３）（図４）に示す。（図３）はＰ偏光成分と
Ｓ偏光成分の分光透過率特性であり、実線が偏光分離ミ
ラーの総合したＰ偏光透過率、破線が第１の多層膜およ
び第２の多層膜それぞれのＳ偏光透過率を表している。
（図３）から分かるように、Ｐ偏光成分の透過率は９０
％以上と高く、Ｓ偏光成分は第１の多層膜が短波長側
（４００ｎｍ〜５５０ｎｍ付近）、第２の多層膜が長波
長側（５００ｎｍ付近〜７００ｎｍ）の透過率がそれぞ
れ小さくなるように分担し、総合した透過率が０．１％
以下となるようにしている。

【００２６】また、（図４）は偏光分離ミラーのＳ偏光
成分の透過率について、光の入射角依存性を示したもの
で、図中の数字は偏光分離ミラーへの入射角４５°を基
準とし、空気中での角度に換算して±５°傾いた場合を
表している。（図４）より、Ｓ偏光成分の透過率は光の
入射角が±５°傾いた場合でも４００ｎｍ〜７００ｎｍ
に渡って０．４％以下となり、入射角依存性も非常に少
ないことが分かる。

【００２７】また、第１の多層膜および第２の多層膜は
それぞれガラスプリズム１１、１２に蒸着しても同様の
効果が得られる。

【００２８】本発明の偏光装置を反射型の複屈折性ライ
トバルブを使用する投写型表示装置に用いる場合、不要
光となるＰ偏光成分１６は（図１）に示した出射面１７
より出射するが、一部が再び反射されてスクリーン側へ
出射し、投写画像のコントラストに悪影響を与える場合
がある。その場合は出射面１７を微細な凹凸を形成した
面とし、外側に光を吸収する塗料を塗装するなどの光吸
収手段を設けることでコントラストの低下を防ぐことが
できる。

【００２９】（図５）は本発明の偏光装置の他の一実施
例の構成を示すもので、２１、２２はガラスプリズム、
２３は偏光分離ミラーである。

【００３０】ガラスプリズム２１は断面が二等辺三角形
の一部を切除して台形状をなした四角柱状のプリズム、
２２は三角柱状のプリズムを用い、ガラスプリズム２
１、２２は偏光分離ミラー２３を挟んで接合している。
ガラスプリズム２１に入射する光は偏光分離ミラー２３
へ５０゜の入射角となるように構成している。（図１）
に示した構成と同様に入射光２４は偏光分離ミラー２３
によってＳ偏光成分２５とＰ偏光成分２６に分離され
る。

【００３１】偏光分離ミラー２３は前述した実施例と同
様にガラス基板の両面に第１の多層膜と第２の多層膜を
それぞれ形成し、多層膜はそれぞれ低屈折率膜と高屈折
率膜を所定の厚さで交互に積層したものである。（図
５）の構成に用いる偏光分離ミラーの多層膜の構成を
（表２）に示す。偏光分離ミラー２３への入射角を５０
゜とし、ガラズプリズム２１、２２は屈折率が１．５１
６の硼珪クラウンガラス、偏光分離ミラー２３のガラス
基板は屈折率が１．５２の白板ガラス、低屈折率膜は二
弗化マグネシウム、高屈折率膜は硫化亜鉛を用いてい
る。

【００３２】

【表２】

【００３３】（表２）の構成の偏光分離ミラーの波長帯
域４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下における分光透過率特
性を（図６）（図７）に示す。グラフは（図３）、（図
４）と同様に、（図６）は実線が総合したＰ偏光透過
率、破線が第１の多層膜および第２の多層膜それぞれの
Ｓ偏光透過率を示し、（図７）は総合したＳ偏光透過率
について、光の入射角依存性を示したものある。（図
６）、（図７）から、（図１）の構成と同様にＰ偏光成
分の透過率は９０％以上と高く、また、Ｓ偏光成分の透
過率は光の入射角が±５°傾いた場合でも４００ｎｍ〜
７００ｎｍに渡って０．４％以下と小さく、入射角依存
性も非常に少ないことが分かる。

【００３４】また、（図５）に示した構成も第１の多層
膜および第２の多層膜はそれぞれガラスプリズム２１、
２２に蒸着しても同様の効果が得られる。

【００３５】また、（図５）に示した構成も（図１）に
示した構成と同様に、反射型の複屈折性ライトバルブを
使用する投写型表示装置に用い、不要光となるＰ偏光成
分２６が投写画像のコントラストに悪影響を与える場合
は、出射面２７を微細な凹凸を形成した面とし、外側に
光を吸収する塗料を塗装するなどの光吸収手段を設ける
ことでコントラストの低下を防ぐことができる。

【００３６】なお、偏光分離ミラーへの光の入射角は本
実施例に限定されるものではなく、ガラスプリズムの屈
折率と薄膜の屈折率の組み合わせが（数１）の条件を満
たしていれば、他の構成であってもよい。

【００３７】以下に本発明の偏光装置の他の実施例につ
いて説明する。（図８）は本発明の偏光装置の構成を示
すもので、３１は枠体、３２、３３、３４、３５は透明
板、３８は偏光分離ミラーである。

【００３８】枠体３１に４枚のガラス製の透明板３２、
３３、３４、３５が装着され、液体を保持できる容器が
構成されている。４枚の透明板３２、３３、３４、３５
は入射窓、または出射窓となる。枠体２１の内側には偏
光分離ミラー３８を挿入し、透明板３２、３４とそれぞ
れ６０゜の角度をなすように配置されている。容器の内
部には、注入口３６、３７から、少なくとも組立て時に
液体である透明充填材料を充填している。

【００３９】（図９）は（図８）に示した偏光装置の断
面構成を示したものである。偏光分離ミラー３８は前述
した実施例と同様に、ガラス基板の両面に低屈折率膜と
高屈折率膜を所定の厚さで交互に積層した第１の多層膜
と第２の多層膜がそれぞれ形成され、周囲の透明体３
９、４０と密着することにより、偏光ビームスプリッタ
として機能する。

【００４０】透明体３９、４０は、少なくとも組立て時
に液体であるのが都合がよい。組立て時に液体であれ
ば、透明体３９、４０が偏光分離ミラー３８、透明板３
２、３３、３４、３５に空気を含むことなく密着させる
ことが容易である。透明板３２、３３、３４、３５とし
て用いるガラス基板はガラスプリズムに比べて圧倒的に
安価であり、透明体３８、４０は体積が小さいので材料
コストは安価となり、液体の充填作業は容易であるの
で、ガラス製プリズムを用いた偏光ビームスプリッタに
比べて圧倒的に安価に製造できる。

【００４１】透明体３９、４０として透明シリコーン樹
脂を用いるとよい。シリコーン樹脂は一般に耐熱性が良
好であり、またガラス基板、多層膜も耐熱性が良好であ
るので、偏光装置を高温の光源に近接して配置すること
ができる。液体の場合にはシリコーンオイルを用いると
よい。透明体としてさらに望ましい材料は、組立て時に
液体、組立て完了後は固体またはゲル状の材料であり、
使用時に液体漏洩の心配が回避される。このような材料
として、信越化学工業（株）製の透明シリコーン樹脂Ｋ
Ｅ１０５１を用いることができる。これは、２種類の液
体で供給されており、Ａ液とＢ液の両方に化学式

【００４２】

【化１】

【００４３】で表わされるシリコーンオイルが含まれ、
Ａ液には化学式

【００４４】

【化２】

【００４５】で表わされる本体物質と、微量の白金触媒
が含まれ、Ｂ液には化学式

【００４６】

【化３】

【００４７】で表わされる架橋物質が含まれている。Ａ
液とＢ液を混合し、室温放置または加熱すると、本体物
質のビニル基と架橋物質の水素が結合し、シリコーンゴ
ムの巨大分子を形成する。シリコーンオイルは架橋反応
の前後で変化せず、シリコーンゴムの間にシリコーンオ
イルがはいり込んだ構造となる。この反応は付加反応で
あるので、原理的には副生成物を生じず、架橋反応が表
面、内部とも均一に進行する。また、ゲル状で変形しや
すいため、周囲温度により熱膨脹しても全体が均一に体
積変化し、応力歪みをほとんど発生しない。そのため、
偏光ビームスプリッタで排除しなければならない複屈折
が非常に少ないという特徴がある。また、透明体３９、
４０として組立て時に液体であり、紫外線照射によりゲ
ル状に変化する透明シリコーン樹脂を用いてもよい。例
えば、信越化学工業（株）製の透明シリコーン樹脂ＯＦ
１１３を用いることができる。

【００４８】透明板３２から入射する光４１は透明体３
９を透過して偏光分離ミラー３８へ６０゜の角度で入射
した後、偏光分離ミラー３８によってＳ偏光成分４２と
Ｐ偏光成分４３に分離される。Ｓ偏光成分４２は透明体
３９を透過して透明板３３より出射し、Ｐ偏光成分４３
は透明体４０を透過して透明板３４より出射する。

【００４９】偏光分離ミラー３８のの多層膜の構成を
（表３）に示す。偏光分離ミラー３８への入射角を６０
゜とし、透明体３９、４０は屈折率が１．４０の透明シ
リコーン樹脂ＫＥ１０５１、偏光分離ミラー３８のガラ
ス基板は屈折率が１．５２の白板ガラス、低屈折率膜は
二酸化シリコン、高屈折率膜は二酸化チタンを用いてい
る。

【００５０】

【表３】

【００５１】（表３）の構成の偏光分離ミラーの波長帯
域４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下における分光透過率特
性を（図１０）（図１１）に示す。前述の実施例と同様
に（図１０）は実線が総合したＰ偏光透過率、破線が第
１の多層膜および第２の多層膜のＳ偏光透過率を示し、
（図１１）は第１の偏光分離ミラーと第２の偏光分離ミ
ラーとを総合したＳ偏光成分の透過率について、光の入
射角依存性を示したものある。（図１０）、（図１１）
から、Ｐ偏光成分の透過率は９０％以上と高く、また、
Ｓ偏光成分の透過率は光の入射角が±５°傾いた場合で
も４００ｎｍ〜７００ｎｍに渡って０．１％以下と非常
に小さく、入射角依存性も極めて少ないことが分かる。

【００５２】（図９）に示した偏光装置を反射型の複屈
折性ライトバルブを使用する投写型表示装置に用いる場
合、不要光となるＰ偏光成分４３は透明板３４より出射
するが、一部が再び反射されてスクリーン側へ出射し、
投写画像のコントラストに悪影響を与える場合がある。
その場合は（図９）で示した透明板３４を除き、（図１
２）に示すように、枠体４４のＰ偏光成分が入射する領
域に微細な凹凸４５を形成し、その内側に光を吸収する
塗料４６を塗装するなどの光吸収手段を設けることでコ
ントラストの低下を防ぐことができる。

【００５３】また、（図９）に示した偏光装置は複数の
偏光分離ミラーの間に透明充填材料を挟んだ構成として
もよい。この場合も、多層膜の分光透過率特性が互いに
異なるようにする。こうすることで、前述した実施例と
同様に使用可能な波長範囲および入射角範囲を広くする
ことができる。

【００５４】以下に、本発明の投写型表示装置の実施例
について説明する。（図１３）は本発明の偏光装置を用
いた投写型表示装置の一実施例の構成を示すもので、５
１は光源、５２は前置偏光子、５３は偏光子および検光
子として共用される偏光装置、５４は液晶パネル、５５
は投写レンズである。偏光装置５３は（図１）に示した
ものと同一の構成である。また、光源５１はメタルハラ
イドランプを用い、液晶パネル５４はツイストネマチッ
ク液晶を用いたものである。

【００５５】前置偏光子５２はガラス基板の両面に光学
薄膜を形成したものを空気層を挟んで３枚重ね、所定の
波長においてＰ偏光の透過率が略１００％となるように
傾斜させて配置している。光学薄膜は実用上透明な薄膜
材料の中で最も屈折率が高い二酸化チタン（屈折率ｎ＝
２．３）を用い、膜厚の最適化により少ない面数で効率
よくＳ偏光を反射している。前置偏光子５２の分光透過
率を（図１４）（図１５）に示す。光の入射角は７２．
２°、（図１４）はＰ偏光の透過率、（図１５）はＳ偏
光の透過率を示している。（図１４）、（図１５）より
Ｐ偏光は９０％以上の高い透過率を示し、Ｓ偏光は０．
１％以下の極めて低い透過率を示していることが分か
る。

【００５６】前置偏光子５２から出射するＰ偏光は偏光
装置５３によってＳ偏光として反射されるように、前置
偏光子５２の入射面（薄膜形成面の法線と光軸５６とを
含む面）と偏光装置５３の入射面（偏光分離ミラー面の
法線と光軸５６とを含む面）とが互いに直交するように
配置している。

【００５７】光源５１から出射する自然光が前置偏光子
５２に入射すると、偏光方向が画面垂直方向に向いた直
線偏光が出射する。直線偏光は偏光子としての偏光装置
５３に入射し、偏光分離ミラーによってＳ偏光成分とし
て液晶パネル５４の方向へ反射される。反射型の液晶パ
ネル５４に入射したＳ偏光成分は反射光が楕円偏光に変
調されて再び検光子としての偏光装置５３へ入射する。
液晶パネル５４からの反射光のうち、Ｐ偏光成分に変換
された光は偏光装置５３を透過し、投写レンズ５５によ
ってスクリーン（図示せず）へ投写され、変換されない
Ｓ偏光成分は再び偏光装置５３によって反射され、光源
５１の方向へ進む。

【００５８】本発明の偏光装置は光の入射角依存性も少
なく、空気中の入射角が±５°傾いた場合でもＳ偏光成
分の透過率が４００ｎｍ〜７００ｎｍの広い波長帯域に
渡って０．４％以下と極めて小さいので、Ｐ偏光成分の
透過率を９０％とすると２００：１以上の高いコントラ
スト比の投写画像を表示できる。

【００５９】偏光装置５３は（図１）に示した構成のも
のを用いたが、前述した他の実施例の偏光装置を用いて
もよい。

【００６０】（図１３）に示した構成で、偏光装置５３
を偏光子および検光子として共用する場合、入射光線の
広がり角が大きくなると検光子に入射する偏光方向が最
適に使用できず、投写画像のコントラスト低下を招く。
この場合は（図１６）に示すように、偏光装置５３と液
晶パネル５４との間に１／４波長板５８を配置するとよ
い。

【００６１】１／４波長板５８は投写レンズ５５から出
射する光の中心的な波長において、進相軸と遅相軸とで
位相差が１／４波長となるものを用い、進相軸または遅
相軸が偏光装置５３の入射光軸５６と反射光軸５７とを
含む平面に直交するように配置する。こうすることで、
光線が偏光装置５３に斜めに入射する場合、偏光子とし
ての偏光装置５３から出射する光線は偏光方向が理想的
な方向から回転した直線偏光となるが、光線が１／４波
長板５８を２回通過すると偏光方向が反対方向に２倍回
転した直線偏光となり、この偏光方向は偏光装置５３を
検光子として最適に使用できるようになる。従って、偏
光装置５３として使用できる入射光の広がり角が大きく
なり、投写画像はコントラストを低下させることなく明
るくすることができる。

【００６２】また、偏光装置５３から出射して１／４波
長板５８の偏光装置５３側面で反射する光は、偏光方向
が補正されないのでコントラストを低下させる要因とな
る。そこで、１／４波長板５８を透明接着剤、または透
明粘着剤などにより偏光装置５３に固着すると、１／４
波長板５８の表面反射がなくなるのでコントラストはさ
らに向上する。

【００６３】（図９）に示した構成を偏光装置として用
いる場合、１／４波長板は透明板３３の透明充填材料３
９側の面に固着しても同様の効果が得られる。

【００６４】光源５１はランプ、ランプからの出射光を
略平行光に変換する集光光学系、紫外線と赤外線を除去
するフィルターなどから構成される。ランプとしてメタ
ルハライドランプを用いたが、他にハロゲンランプやキ
セノンランプなどを用いてもよい。

【００６５】以下に、本発明の投写型表示装置の他の実
施例について説明する。（図１７）はその構成を示した
ものであり、６１は光源、６２は前置偏光子、６３は偏
光装置、６４はダイクロイックプリズム、６５、６６、
６７は液晶パネル、６８は投写レンズであり、前置偏光
子６２、偏光装置６３、液晶パネル６５、６６、６７は
先の実施例と同じものを用いている。

【００６６】光源６１は赤、緑、青の３原色の色成分を
含む光を出射する。光源６１からの光は前置偏光子６２
に入射し、偏光方向が画面垂直方向に向いた直線偏光が
出射する。直線偏光は偏光子としての偏光装置６３に入
射した後、Ｓ偏光成分として反射され、ダイクロイック
プリズム６４によって赤、緑、青の３色光に分解され
る。３色光は対応する反射型の液晶パネル６５、６６、
６７にそれぞれ入射し、反射光が楕円偏光に変調されて
再びダイクロイックプリズム６４によって合成された
後、検光子としての偏光装置６３へ入射する。液晶パネ
ル６５、６６、６７からの反射光のうち、Ｐ偏光成分に
変換された光は偏光装置６３を透過し、投写レンズ６８
によってスクリーン（図示せず）へ投写され、変換され
ないＳ偏光成分は再び偏光装置６３によって反射され、
光源６１の方向へ進む。

【００６７】本実施例の投写型表示装置においても、先
の実施例と同様にＳ偏光成分の透過率が極めて小さい本
発明の偏光装置を用いているので、高いコントラストの
投写画像を表示することができる。

【００６８】また、（図１６）の構成と同様に、偏光装
置６３のダイクロイックプリズム６４側の面に１／４波
長板６９を固着してもよい。さらに、１／４波長板６９
を狭持して偏光装置６３およびダイクロイックプリズム
６４をそれぞれ固着してもよい。いずれも投写画像のコ
ントラストはさらに向上する。

【００６９】また、１／４波長板６９は赤、緑、青３色
の光の中心波長に進相層と遅相軸の位相差をそれぞれ対
応させ、液晶パネル６５、６６、６７とダイクロイック
プリズム６４の間に３つ配置する構成としてもよい。

【００７０】（図１７）に示した構成で光源６１から出
射する光を３色に分解する色分解光学系は色分離面をＸ
字状にクロスさせたダイクロイックプリズム６４を用い
たが、（図１８）に示すように２つの色分離ミラー７
１、７２を用いた構成としてもよい。

【００７１】偏光装置６３は本実施例においても（図
１）に示した構成のものを用いたが、前述した他の実施
例の偏光装置を用いてもよい。

【００７２】以上の実施例ではライトバルブとして液晶
表示装置を用いた例を示したが、電気光学結晶など映像
信号に応じて複屈折性の変化として光学像を形成するも
のならライトバルブとして用いることができる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、分光特性
の異なる２つ偏光分離ミラーを備えた透明平行平板を２
つの透明体の間に狭持する構成としているので、Ｓ偏光
成分の反射率が広い波長帯域に渡って極めて高く、か
つ、光の入射角依存性の少ない偏光装置を提供すること
ができる。

【００７４】また、この偏光装置を用いて投写型表示装
置を構成すれば、明るく、高コントラストの投写画像を
表示でき、かつコンパクトな投写型表示装置を提供する
ことができ、非常に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における偏光装置の斜視図

【図２】偏光分離ミラーの概略構成図

【図３】本発明の偏光装置の分光透過率特性を説明する
特性図

【図４】本発明の偏光装置の分光透過率特性を説明する
特性図

【図５】本発明の一実施例における偏光装置の側断面図

【図６】本発明の偏光装置の分光透過率特性を説明する
特性図

【図７】本発明の偏光装置の分光透過率特性を説明する
特性図

【図８】本発明の一実施例における偏光装置の一部破断
斜視図

【図９】本発明の一実施例における偏光装置の側断面図

【図１０】本発明の偏光装置の分光透過率特性を説明す
る特性図

【図１１】本発明の偏光装置の分光透過率特性を説明す
る特性図

【図１２】本発明の一実施例における偏光装置の側断面
図

【図１３】本発明の一実施例における投写型表示装置の
概略構成図

【図１４】前置偏光子の分光透過率特性を説明する特性
図

【図１５】前置偏光子の分光透過率特性を説明する特性
図

【図１６】本発明の他の実施例における投写型表示装置
の概略構成図

【図１７】本発明の他の実施例における投写型表示装置
の概略構成図

【図１８】本発明の他の実施例における投写型表示装置
の概略構成図

【図１９】従来の投写型表示装置の概略構成図

【符号の説明】

１１、１２、２１、２２ガラスプリズム１３、２３、３８偏光分離ミラー３１、４４枠体３２、３３、３４、３５透明板３９、４０透明体５１、６１光源５２、６２前置偏光子５３、６３偏光装置５４、６５、６６、６７液晶パネル５５、６８投写レンズ５８、６９１／４波長板６４ダイクロイックプリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の透明体と、第２の透明体と、透明ガ
ラス基板の両面に第１の偏光分離膜と第２の偏光分離膜
がそれぞれ形成された偏光分離手段とを備え、前記偏光分離手段は前記第１の透明体と前記第２の透明
体との間に狭持され、前記第１の透明体は、光が入射する第１の平面と、前記
偏光分離手段の前記第１の偏光分離膜と接する第２の平
面と、前記偏光分離手段によって反射された光が出射す
る第３の平面の、少なくとも３つの平面を有し、前記第２の透明体は、前記偏光分離手段を透過する光が
出射する第４の平面と、前記偏光分離手段の前記第２の
偏光分離膜と接する第５の平面と、前記第１の透明体の
第３の平面と平行に配置される第６の平面の、少なくと
も３つの平面を有し、前記第１の偏光分離膜と前記第２の偏光分離膜は、Ｓ偏
光成分の分光透過率特性が互いに異なることを特徴とす
る偏光装置。
【請求項２】第１および第２の透明体のうち少なくとも
１つは三角柱状のプリズム体である請求項１記載の偏光
装置。
【請求項３】第１および第２の透明体はガラス材料であ
る請求項１記載の偏光装置。
【請求項４】Ｐ偏光成分の出射面となる前記第２の透明
体の前記第４の平面には光吸収手段が形成されている請
求項１記載の偏光装置。
【請求項５】第１及び第２の偏光分離膜は互いに屈折率
の異なる２種類の光学薄膜を交互に積層した多層膜で構
成されている請求項１記載の偏光装置。
【請求項６】光が入射する第１の透明板と、前記第１の透明板から出射した光が入射し透明ガラス基
板の両面に第１の偏光分離膜と第２の偏光分離膜がそれ
ぞれ形成された偏光分離手段と、前記偏光分離手段によって反射された光が出射する第２
の透明板と、前記偏光分離手段に対して前記第２の透明板と反対側
で、かつ平行に配置される第３の透明板と、前記第１及び第２及び第３の透明板及び偏光分離手段を
保持する枠体と、少なくとも組立て時に液体である透明充填材料とを備
え、前記第１及び第２及び第３の透明板と前記枠体とにより
密閉容器が構成され、前記密閉容器に前記透明充填材料
が充填され、前記第１の偏光分離膜と前記第２の偏光分
離膜は、Ｓ偏光成分の分光透過率特性が互いに異なるこ
とを特徴とする偏光装置。
【請求項７】透明充填材料は組立て完了後に固体または
ゲル状となる透明シリコーン樹脂である請求項６記載の
偏光装置。
【請求項８】枠体のＰ偏光成分の出射面には光吸収手段
が形成されている請求項６記載の偏光装置。
【請求項９】第１及び第２の偏光分離膜は互いに屈折率
の異なる２種類の光学薄膜を交互に積層した多層膜で構
成されている請求項６記載の偏光装置。
【請求項１０】光源と、前記光源の出射光から略直線偏
光を取り出す前置偏光子と、偏光子および検光子として
共用される偏光装置と、偏光状態を変調して光を反射す
る反射型のライトバルブと、前記ライトバルブに形成さ
れた光学像をスクリーン上に投写する投写レンズとを具
備し、前記偏光装置として請求項１から請求項９のいず
れかに記載の偏光装置を用いたことを特徴とする投写型
表示装置。
【請求項１１】３原色の色成分を放射する光源と、前記
光源の出射光から略直線偏光を取り出す前置偏光子と、
偏光子および検光子として共用される偏光装置と、前記
偏光装置からの出力光を３つの原色光に分解する色分解
手段と、偏光状態を変調して光を反射する３つの反射型
のライトバルブと、前記ライトバルブに形成された光学
像をスクリーン上に投写する投写レンズとを具備し、前
記偏光装置として請求項１から請求項９のいずれかに記
載の偏光装置を用いたことを特徴とする投写型表示装
置。
【請求項１２】前置偏光子は透明平行平板を空気層を挟
んで複数枚重ねて構成したものであり、前記透明平行平
板は両面に前記透明平行平板の屈折率よりも高い屈折率
を有する薄膜を形成している請求項１０または請求項１
１に記載の投写型表示装置。
【請求項１３】ライトバルブは液晶表示装置である請求
項１０または請求項１１に記載の投写型表示装置。
【請求項１４】偏光装置とライトバルブとの間に１／４
波長板が配置され、前記１／４波長板は進相軸または遅
相軸が前記偏光装置の入射光軸と反射光軸とを含む平面
に直交するように配置した請求項１０または請求項１１
に記載の投写型表示装置。
【請求項１５】偏光装置と１／４波長板とを固着した請
求項１４記載の投写型表示装置。