JP3462334B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルをライ
トバルブとして用いて、ここを通過する光束を映像信号
に対応させて変調し、その光束を投写レンズを介してス
クリーン上に拡大投写するように構成した投写型表示装
置に関するものである。さらに詳しくは、液晶パネルを
通過した光が、投写レンズ又は光合成プリズム等により
反射して再び液晶パネルに入射することを防止するため
の投写型表示装置の機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、光源からの光束を液晶パネルを通
して映像情報に対応させて変調し、そして投写光学系を
介して変調した光束をスクリーン上に拡大投写する投写
型表示装置の開発実用化がすすめられている。ところ
が、図８に示すように、偏光板６と空気との界面で反射
した光束が液晶パネルに戻ってくることに起因する素子
の誤動作等の問題点が残されており、この問題点を解決
することが早急に求められている。特開平５−２１００
９７号公報にはこの問題を解決するために、λ／４板を
液晶パネルと投写光学系との間に配置した投写型表示装
置が開示されている。図９（ａ）には、従来の１枚の液
晶パネルを用いた投写型表示装置の光学系の構成を示し
てある。図９においては、光源ランプ１から出射した光
束は、入射側偏光板４、液晶パネル５及び出射側偏光板
６を有する変調光学系３に向けて出射する。変調光学系
３では、映像信号に基づいて入射した光束を液晶パネル
５で変調し、出射側偏光板６を通過することによって直
線偏光となった光束を、その遅軸の方向が出射側偏光板
の透過軸の方向と４５°ずれたλ／４板７に向けて出射
する。そしてλ／４板７を通過した光束は投写光学系２
によって、スクリーン９に拡大投写される。一方、λ／
４板７と空気との界面によって反射した光束は再びλ／
４板７を逆方向から通過することにより、その偏光方向
が出射側偏光板６の透過軸方向と９０°ずれた直線偏光
となる。そのため、投写光学系２によって反射した光束
は、出射側偏光板６に吸収されるので液晶パネルには戻
らない。

【０００３】図９（ｂ）には、従来の３枚の液晶パネル
を用いた投写型表示装置の光学系の構成を示してある。
図９（ｂ）においては、光源ランプ１から出射した光束
は、ダイクロイックミラー１０１、１０２を含む色分離
光学系１０を介して、赤、緑及び青の各色光束に分離さ
れる。そして、色分離光学系１０によって分離された各
色光束は、ミラー１１１、１１２及び１１３に導かれ
て、赤、緑及び青の各色に対応する３枚の液晶パネル５
Ｒ、５Ｇ、５Ｂを備えた変調光学系３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂ
に入射する。各変調光学系３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂでは、映
像信号に基づいて入射した各色光束を各液晶パネル５
Ｒ、５Ｇ及び５Ｂによって変調し、出射側偏光板４Ｒ、
４Ｇ及び４Ｂを通過することによって直線偏光となった
光束を、その遅軸の方向が出射側偏光板の透過軸の方向
と４５°ずれたλ／４板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂに向けて出
射する。そしてλ／４板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂを通過した
光束を、光合成系１１によって合成し、その後投写光学
系８によって、スクリーン９に拡大投写される。一方、
λ／４板７と空気との界面によって反射した光束は再び
λ／４板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂを逆方向から通過すること
により、その偏光方向が出射側偏光板６Ｒ、６Ｇ及び６
Ｂの透過軸方向と９０°ずれた直線偏光となる。そのた
め、投写光学系８によって反射した光束は、出射側偏光
板６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂに吸収されるので液晶パネルには
戻らない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の投写型
表示装置においては、変調光学系３又は３Ｒ、３Ｇ及び
３Ｂを通過する光束、つまりはスクリーン９に拡大投写
する光束はλ／４板７又は７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂを通過す
るため円偏光となる。しかしながら、スクリーンに投写
する光束又は、光合成系に入射する光は直線偏光である
ことが望ましい。

【０００５】その理由を以下に述べる。

【０００６】まず、第１に光合成系に入射する光束が円
偏光である場合を考える。光合成系には一般的に波長選
択性のあるダイクロイックプリズムが用いられるが、こ
のダイクロイックプリズムをＳ偏光成分又はＰ偏光成分
のどちらにも同等の波長選択性をもたせるように作るこ
とは困難であるため、通常どちらか一方の偏光成分に最
適化してある。そのため、例えば上記した従来例におい
て光合成系をＳ偏光成分に対して最適化している場合、
変調光学系３Ｒから出射した光束のうちＳ偏光成分につ
いては光束は光合成系１１の赤反射膜によって反射して
投写光学系に導かれるが、Ｐ偏光成分についてはその一
部が赤反射膜を透過してしまう。その結果、変調光学系
３Ｒと光合成系１１を介して相対向する位置に配置され
た変調光学系３Ｂに赤の光束が入射してしまう。もちろ
ん、他の変調光学系３Ｇ及び３Ｒについても同様のこと
がいえる。

【０００７】第２に投写光学系に入射する光束すなわち
スクリーンに投写する光束が円偏光である場合を考え
る。投写画像の質の低下の原因の一つとして、スクリー
ンによって反射した照明等の光が使用者の目に入るとい
ったことがある。一般的に言って、部屋の照明は天井に
ついていることが多いため、スクリーンによって反射す
る光は、Ｐ偏光方向の反射光とＳ偏光方向の反射光とを
比較するとＰ偏光方向の反射光の方が目立つという傾向
がある。そのため、スクリーンには、Ｐ偏光方向の光を
吸収する機能を有する偏光スクリーンを用いることが多
い。ところが投写画像が円偏光であると、照明等の光の
Ｐ偏光成分ばかりでなく投写画像のＰ偏光成分をも吸収
してしまうため投写画像の光量が半減し、明るい表示が
得られなくなってしまうという問題を残すこととなる。
したがって、スクリーンに投写する光束又は光合成系に
入射する光は直線偏光、好ましくはＳ偏光の直線偏光で
あることが望ましいのである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した問題点
つまり偏光板又はλ／４板と空気との界面による反射光
束の液晶パネルへの入射を防ぐとともに、スクリーンに
投写する光束又は光合成系に入射する光を直線偏光とし
て、表示特性の良好な投写型表示装置を実現することを
目的とする。

【０００９】本発明の投写型表示装置は、光源と、前記
光源から出射した光束をＰ偏光光束およびＳ偏光光束に
分離する偏光分離光学系と、前記Ｐ偏光光束および前記
Ｓ偏光光束のうちどちらか一方の光束を３原色の各色光
束に分離する色分離光学系と、出射面に偏光板及び位相
差板を光学的に密着させ、前記Ｐ偏光光束および前記Ｓ
偏光光束のうち他方の光束を輝度信号に基づいて変調
し、前記位相差板を通して直線偏光を円偏光の光束で出
射する輝度用液晶パネルと、出射面に偏光板及び位相差
板を光学的に密着させ、前記色分離光学系によって分離
した各光束のそれぞれを各色信号に基づいて変調し、前
記位相差板を通して直線偏光を円偏光の光束で出射する
たカラー用液晶パネルと、前記カラー用液晶パネルの各
色の光束を合成するための色合成光学系と、前記輝度用
液晶パネルからの光束と前記色合成光学系からの光束を
合成する偏光合成系と、前記輝度用液晶パネルと前記偏
光合成系との間に、円偏光の光束を再び直線偏光とする
位相差板と、前記カラー用液晶パネルと前記偏光合成系
との間に、円偏光の光束を再び直線偏光とする位相差板
と、前記偏光合成系により合成した変調光束をスクリー
ンに拡大投写する投写光学系とを有することを特徴とす
る。

【００１０】この構成によれば、偏光分離光学系によ
り、光源から出射した光束をＰ偏光光束とＳ偏光光束に
分離され、一方の偏光光束は色分離光学系を介してカラ
ー用液晶パネルに入射し、他方の偏光光束は輝度用液晶
パネルに入射する。そして、偏光合成系とカラー用液晶
パネル、偏光合成系と輝度用液晶パネルにおいて、各々
の液晶パネルの位相差板と他の位相差板で、直線偏光を
円偏光に変換し、再び直線偏光に戻して、スクリーンに
投写するものである。

【００１１】また、前記カラー用液晶パネルにＳ偏向の
光束が入射されるとよい。

【００１２】また、前記輝度用液晶パネルにＰ偏光の光
束が入射されるとよい。

【００１３】また、前記カラー液晶用パネルの青色の液
晶用パネル系の位相差板は、青色光束に対して最適化さ
れた位相差板であるとよい。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【発明の実施の形態】（基本構成） まず、基本構成について説明する。

【００１７】投写型表示装置の基本構成は、光源と、出
射面に偏光板を有する液晶パネルを用いて、光源から出
射した光束を映像信号に基づいて変調するための変調光
学系と、変調光学系を通過した直線偏光の光束を円偏光
にするために偏光板の出射側に設けた第１の位相差板
と、第１の位相差板を通過した円偏光の光束を再び直線
偏光とするために第１の位相差板の出射側に設けた第２
の位相差板と、第２の位相差板を通過した直線偏光の光
束をスクリーンに拡大投写するための投写光学系とから
なる。

【００１８】また、第１及び第２の位相差板はλ／４板
であり、第１の位相差板の遅軸の方向が偏光板の透過軸
の方向と４５°ずれた状態となるように配置されている
ことが好ましい。

【００１９】また、第２の位相差板はその遅軸の方向が
第１の位相差板の遅軸の方向と９０°ずれた状態となる
ように配置されている。

【００２０】さらには、変調光学系、第１の位相差板、
第２の位相差板はスクリーンに投射する光束の偏光がＳ
偏光となるように配置されていることが好ましい。

【００２１】次に、図１及び図２（ａ）及び（ｂ）を用
いて上記基本構成の作用を詳しく説明する。光源１から
出射してその後液晶パネルによって変調し、透過軸の方
向が垂直方向である偏光板６を通過した光束１８１は直
線偏光となり、その偏光方向１３１は垂直方向となって
いる。この直線偏光の光束は、その遅軸１４１が偏光板
の透過軸の方向と４５°ずれた状態となるように配置さ
れているλ／４板である第１の位相差板７を通過するこ
とにより、直線偏光の光束の成分のうち第１の位相差板
７の遅軸１４１方向の成分が、第１の位相差板７の速軸
１４２方向の成分に比べ１／４波長分位相が遅れる。そ
のため、第１の位相差板７を出射した光束１３２は円偏
光となる。

【００２２】図２（ａ）にこの期間における各成分の位
相の変化を示す。図中縦軸は光束の振幅を示し、横軸は
時間変化を示す。実線で示した１３ａは光束の第１の位
相差板７の遅軸１４１方向成分の位相、波線で示した１
３ｂは光束の第１の位相差板７の速軸１４２方向成分の
位相、１５０は光束が偏光板６と第１の位相差板７との
間を偏光板６の側から通過する期間、１５１は光束が第
１の位相差板を偏光板６の側から通過するまでの期間、
１５２は光束が第１の位相差板７と第２の位相差板８と
の間を第１の位相差板７の側から通過する期間を示す。
尚、遅軸とは、位相差板において高い屈折率をもってい
る方向であり、速軸とは遅軸と直交する方向であって低
い屈折率を持っている方向のことである。

【００２３】次に、第１の位相差板７を通過し円偏光と
なった光束１３２は、その遅軸１４３と第１の位相差板
７との遅軸１４１とが９０°ずれるような状態となるよ
うに配置しているλ／４板である第２の位相差板７を通
過することにより、円偏光の光束１３２の成分のうち第
２の位相差板８の遅軸１４３方向の成分すなわち第１の
位相差板の速軸１４２方向の成分１３ｂが、第２の位相
差板８の速軸１４４方向の成分すなわち第１の位相差板
の遅軸１４１方向の成分１３ａに比べ１／４波長分位相
が遅れる。そのため、第２の位相差板７を出射した光束
１３３は偏光板を通過した直線偏光の光束１３１と同方
向の直線偏光となる。

【００２４】図２（ｂ）にこの期間における各成分の位
相の変化を示す。図中縦軸は光束の振幅を示し、横軸は
時間変化を示す。実線で示した１３ａは光束の第２の位
相差板７の速軸１４４方向成分の位相、波線で示した１
３ｂは光束の第２の位相差板８の遅軸１４３方向成分の
位相、１５２は光束が第１の位相差板７と第２の位相差
板８との間を第１の位相差板７の側から通過する期間、
１５３は光束が第２の位相差板８を第１の位相差板７の
側から通過するまでの期間、１５４は光束が第２の位相
差板８と投写光学系２との間を第２の位相差板の側から
通過する期間を示す。

【００２５】次に、第１の位相差板７の出射面及び第２
の位相差板８の入射面によって反射した光について考え
る。第１の位相差板７の出射面及び第２の位相差板８の
入射面で反射した光束は第１の位相差板７を反対方向か
ら通過することによって、偏光板の透過軸と直交する直
線偏光となって、偏光板６に吸収されるので液晶パネル
５にはもどらない。

【００２６】第１及び第２の位相差板はλ／４板に限っ
たものではなく、光束の成分のうちどちらか一方を相対
的にずらすものであれば反射光の液晶パネルへの入射を
減じることができる。また、偏光板６と第１の位相差板
を光学的に密着した構成とすれば偏光板６と空気との界
面がなくなるので、液晶パネルへの反射光をなくすこと
ができる。

【００２７】上記基本構成によれば投写光学系等により
反射した光束が液晶パネルに入射することを防止できる
とともに、投写光学系からスクリーンに向けて投写する
光束が直線偏光の光束となるので、スクリーンを偏光ス
クリーンとすれば、スクリーンによって反射する照明等
の光を半減し、且つ投写画像を効率よく反射することが
可能となる。さらには投写光学系からスクリーンに向け
て投写する光束をＳ偏光の光束とすれば、Ｐ偏光の光を
吸収する偏光スクリーンを用いることにより、天井等ス
クリーンの上部に設けた照明の光の偏光成分のうちＰ偏
光成分の光を吸収することができるので最も効率よく照
明等の反射光を削減できる。したがって、素子の誤動作
を防止するとともに高いコントラストを有する色再現性
の優れた液晶表示素子を実現することができる。

【００２８】また、投写型表示装置の他の基本構成とし
ては、赤、緑及び青の３原色の光を含む光束を出射する
光源と、光源から出射した光束を３原色の各色の光束に
分離する色分離光学系と、出射面に偏光板を有する液晶
パネルを用いて、分離した各光束のそれぞれを映像信号
に基づいて変調するための変調光学系と、変調光学系を
通過した直線偏光の光束を円偏光にするために偏光板の
出射側に設けた第１の位相差板と、第１の位相差板を通
過した円偏光の光束を再び直線偏光とするために第１の
位相差板の出射側に設けた第２の位相差板と、第２の位
相差板を通過した各色の光束を合成するための合成光学
系と、色合成光学系により合成した光束をスクリーンに
拡大投写するための投写光学系とからなる。

【００２９】第１の位相差板は、３原色の色光を変調す
るためのそれぞれの変調光学系が有するそれぞれの偏光
板の出射側に配置されており、第２の位相差板は、３原
色の色光を変調するためのそれぞれの変調光学系が有す
るそれぞれの偏光板の出射側に配置されている第１の位
相差板の出射側に配置されていることが好ましい。

【００３０】また、第１の位相差板は、青の光束を変調
するための変調光学系が有する偏光板の出射側のみに配
置されており、第２の位相差板は、青の光束を変調する
ための変調光学系が有する偏光板の出射側に配置されて
いる第１の位相差板の出射側のみに配置されていてもよ
い。

【００３１】また、第１および第２の位相差板は、それ
ぞれの変調光学系に入射する色光毎に最適化されている
ことが好ましい。

【００３２】また、第１および第２の位相差板は、青色
の光束に対して最適化されていてもよい。

【００３３】また、合成光学系はダイクロイックプリズ
ムでもよい。

【００３４】図４を用いて上記基本構成による作用を説
明する。

【００３５】光源１から出射した光束は、色分離光学系
１０によって３原色の赤、緑及び青の各色の色光に分離
される。そして分離した各光束は各々の色光に対応して
いる各変調光学系３Ｒ、３Ｇ、及び３Ｂに入射し液晶パ
ネル５Ｒ、５Ｇ及び５Ｂで映像信号に基づいて変調され
る。そして偏光板６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂを通過した光束は
直線偏光となって出射する。第１の位相差板７Ｒ、７Ｇ
及び７Ｂに入射しそこを通過した光束は第１の位相差板
７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂの作用によって円偏光となって第２
の位相差板８Ｒ、８Ｇ及び８Ｂに向かって出射する。第
２の位相差板８Ｒ、８Ｇ及び８Ｇに入射しそこを通過し
た光は第２の位相差板８Ｒ、８Ｇ及び８Ｇの作用によっ
て再び直線偏光となって光合成系１１に向かって出射す
る。そして光合成系１１に入射する。光合成系１１には
ダイクロイックプリズムが用いられることが多いが、一
般的にダイクロイックプリズムをＳ偏光及びＰ偏光の両
方の波長成分にたいして波長選択性を持たせように作る
ことは難しい。そのため、通常は、ダイクロイックプリ
ズムはＳ偏光又はＰ偏光のどちらか一方の光束に対して
適切な波長選択性を持つように作成されている。そのた
め、例えば青色反射膜１１Ｂで青の色光が透過してしま
うのを防止するためには、光合成系１１に入射する光束
を直線偏光とし、そしてその直線偏光と同方向の光束に
対して適切な波長選択性を持つようなダイクロイックプ
リズム１１とする。

【００３６】一方、第１の位相差板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂ
の出射面並びに第２の位相差板８Ｒ、８Ｇ及び８Ｂの出
射面と空気との界面で反射した反射光束は、第１の位相
差板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂの出射方向と反対の向きから通
過し、偏光板の偏光軸と直交する直線偏光になる。した
がって、この光束は偏光板において吸収されるので液晶
パネルには至らない。ここで、第１及び第２の位相差板
はλ／４板とし、第１の位相差板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂの
遅軸の方向が前記偏光板の透過軸の方向と４５°ずれた
状態となるように配置していれば、先に図１及び図２を
用いて説明したものと同様の作用により、光合成系１１
に入射する光及び光合成系１１の光入射面で反射して偏
光板６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂに戻ってきた光束は、完全な直
線偏光となる。したがって、素子の誤動作を防止すると
ともに高いコントラストを有する色再現性の優れた液晶
表示素子を実現することができる。

【００３７】また、前記第１及び第２の位相差板の遅軸
の方向は９０度ずれた状態となるように配置すれば、光
合成手段１１に入射する光束の偏光方向と偏光板６Ｒ、
６Ｇ及び６Ｂの透過軸とが同じ方向となる。

【００３８】また、変調光学系、第１の位相差板および
第２の位相差板を合成光学系に入射する各色の光束の偏
光方向がそれぞれ等しくなるよう配置すると好ましい。
なぜならばこのようし、その偏光方向に対して適切な波
長選択性を持つようなダイクロイックプリズムを用いる
ことにより、光束の偏光方向に起因するダイクロイック
プリズムの波長選択性の低下を防止することができる。
そして、その偏光方向はＳ偏光方向であることが好まし
い。その理由は、一般的にダイクロイックプリズムは、
Ｓ偏光方向の光束に対して波長選択性を適切にするほう
が、Ｐ偏光方向の光束に対して波長選択性を適切にする
よりもたやすく且つ安価にできるからである。

【００３９】また、第１の位相差板及び第２の位相差板
はそれぞれの変調光学系に対応して配置されていること
が好ましく、さらには第１および第２の位相差板はそれ
ぞれの変調光学系に入射する色光の光束毎に最適化され
ていることが好ましい。赤、緑及び青の色光はそれぞれ
波長が異なるためそれぞれの波長に応じて、使用する第
１及び第２の位相差板も異なってくる。第１及び第２の
位相差板をそれぞれの色光に応じて最適なものを選択す
ることによって、液晶パネルに入射する反射光を最小と
することができる。

【００４０】また、第１および第２の位相差板は、青色
の光束に対して最適化されていてもよい。それは、反射
光束のうち最も光量が多いのはその波長が短波長側にあ
る青色の光束であり、また、薄膜トランジスタを形成す
るポリシリコンは青の光を最も吸収しやすい。そのた
め、青の光束に対して最適化した第１及び第２の位相差
板を用いれば、液晶パネルに入射する反射光を効果的に
防止でき、且つトランジスタの誤動作を効果的に防止す
ることができる。さらには、この場合においては１種類
の位相差板を用意すれば足りるのでより安価な装置が実
現する。

【００４１】また、第１及び第２の位相差板は、青の光
束を変調するための前記変調光学系が有する前記偏光板
の出射側のみに配置されていてもよい。その理由は上述
したように、反射光束のうち最も光量が多いのはその波
長が短波長側にある青色の光束であるからである。

【００４２】また、第１の位相差板は偏光板に、第２の
位相差板は光合成手段に光学的に密着して配置するのが
好ましい。なぜならば、こうすることにより光合成手段
と空気との界面及び偏光板と空気との界面をなくすこと
ができるため、液晶パネル５への反射光をなくすことが
できるからである。

【００４３】また、本発明の他の基本構成は、光源と、
光源から出射した白色光束をＰ偏光光束およびＳ偏光光
束に分離する偏光分離光学系と、Ｐ偏光光束およびＳ偏
光光束のうちどちらか一方の光束を３原色の各色光束に
分離する色分離光学系と、出射面に偏光板を有する輝度
用液晶パネルを用いて、Ｐ偏光光束およびＳ偏光光束の
うち他方の光束を輝度信号に基づいて変調する輝度変調
光学系と、出射面に偏光板を有するカラー用液晶パネル
を用いて、色分離光学系によって分離した各光束のそれ
ぞれを各色信号に基づいて変調する色変調光学系と、偏
光板を通過した直線偏光の光束を円偏光にするために偏
光板の出射側に設けた第１の位相差板と、第１の位相差
板を通過した円偏光の光束を再び直線偏光とするために
第１の位相差板の出射側に設けた第２の位相差板と、第
２の位相差板を通過した各色の光束を合成するための色
合成光学系と、色合成光学系により合成した変調光束を
スクリーンに拡大投写する投写光学系とからなる。

【００４４】図５を用いて上記基本構成による作用を説
明する。

【００４５】光源１から出射した光束は偏光ビームスプ
リッタである偏光分離光学系１６１によってＳ偏光成分
とＰ偏光成分とに分離する。そのうちＰ偏光成分の光束
については、ミラー１７４に導かれて輝度変調光学系３
１に入射し、輝度用液晶パネル５１で輝度信号に基づい
て変調される。そして偏光板６１、第１の位相差板７１
及び第２の位相差板８１を順次通過し、図１を用いて上
記した作用によって直線偏光となって偏光ビームスプリ
ッタである偏光分離光学系１６２に向かって出射する。

【００４６】一方、Ｓ偏光成分の光束は色分離光学系１
０によって各色の光束に分離し、反射ミラー１７１、１
７２及び１７３によって各々の色光に対応している各変
調光学系３Ｒ、３Ｇ、及び３Ｂに入射しカラー用液晶パ
ネル５Ｒ、５Ｇ及び５Ｂで映像信号に基づいて変調され
る。そして偏光板６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂを、第１の位相差
板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂ及び第２の位相差板８Ｒ、８Ｇ及
び８Ｂを順次通過し、図１を用いて述べた作用と同様の
作用によって直線偏光となって偏光ビームスプリッタ１
６２に向かって出射する。

【００４７】偏光ビームスプリッタ１６２に入射した光
束のＰ偏光成分及びＳ偏光成分を合成して投写光学系２
向かって出射する。第１の位相差板７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ及
び７１の出射面並びに第２の位相差板８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ
及び８１と空気との界面によって反射した光束は第１の
位相差板７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ及び７１並びに第２の位相差
板８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ及び８１によって、偏光板６Ｒ、６
Ｇ、６Ｂ及び６１の透過軸と直交した偏光方向の直線偏
光となって偏光板６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ及び６１に吸収さ
れ、カラー用液晶パネル５Ｒ、５Ｇ及び５Ｂ又は輝度用
液晶パネル３１には入射しない。

【００４８】以下、各実施例について述べる。

【００４９】（実施例１） 図３は単板式の投写型表示装置の光学系を示す図であ
る。

【００５０】メタルハライドランプである光源１から出
射する光の光路上には変調光学系３が配置してある。変
調光学系３は偏光板４と偏光板６との間にポリシリコン
ＴＦＴ素子が形成された液晶パネル５を配置した構成と
なっており、偏光板６はその透過軸の方向がＳ偏光方向
となるように配置している。偏光板６の出射側には第１
の位相差板７を偏光板６と光学的に密着するように配置
しており、第１の位相差板の出射側には第２の位相差板
８を配置している。第１の位相差７及び第２の位相差板
８にはλ／４板である一軸延伸フィルムを用いている。
そして第１の位相差板７の遅軸の方向は偏光板６の透過
軸の方向と４５°ずれた状態となるように配置してお
り、第２の位相差板８の遅軸の方向は、第１の位相差板
７の遅軸の方向と９０°ずれた状態となるように配置し
ている。第２の位相差板８の出射側には投写光学系を配
置している。

【００５１】（実施例２） 図４は３板式の投写型表示装置の光学系を示す図であ
る。

【００５２】光源１から出射する光の光路上には赤の光
を反射し緑及び青の光を透過するダイクロイックミラー
である色分離光学系１０１を配置している。色分離緑及
び青の光の光路上には緑の光を反射し青の光を透過する
ダイクロイックミラーである色分離光学系１０２を配置
している。青の光路上及び赤の光路上にはミラー１７
１、１７２及び１７３を、色分離光学系１０によって分
離される３原色の赤、緑及び青の各色の色光を変調光学
系３Ｒ、３Ｇ、及び３Ｂに導くように配置している。各
変調光学系３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂはそれぞれ偏光板４Ｒ、
４Ｇ及び４ＧとポリシリコンＴＦＴ素子が形成された液
晶パネル５Ｒ、５Ｇ及び５Ｂと偏光板６Ｒ、６Ｇ及び６
Ｇを有している。偏光板６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂはその透過
軸の方向がＳ偏光方向となるように配置している。各変
調光学系３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂのそれぞれの光が出射する
側には、偏光板６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂに光学的に密着する
ように第１の位相差板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂを配置してい
る。第１の位相差板はλ／４板である一軸延伸フィルム
であり、第１の位相差板の遅軸の方向が前記偏光板の透
過軸の方向と４５°ずれた状態となるように配置してい
る。第１の位相差板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂの出射側にそれ
ぞれ第２の位相差板８Ｒ、８Ｇ及び８Ｂを配置してい
る。第２の位相差板８Ｒ、８Ｇ、８Ｂの第一の位相差板
と同様にλ／４板である一軸延伸フィルムであり、その
遅軸の方向は、第１の位相差板遅軸の方向と９０度ずれ
た状態となるように配置している。第２の位相差板８
Ｒ、８Ｇ、８Ｇの出射側にはダイクロイックプリズムで
ある光合成系１１を配置しており、その出射側には投写
光学系２を配置してある。

【００５３】（実施例３） 図５及び図６は４板式の投写型表示装置の光学系を示す
図である。

【００５４】図５を用いて本実施例の構成を説明する。
光源１から出射する光束の光路上には、光束をＳ偏光成
分とＰ偏光成分とに分離すために設けた偏光ビームスプ
リッタである偏光分離光学系１６１を配置している。Ｐ
偏光成分の光束の光路上には、Ｐ偏光成分の光束を変調
光学系３Ａに導くためのミラー１７４を配置している。
変調光学系３１は、偏光板４１、輝度用ポリシリコンＴ
ＦＴ素子が形成された液晶パネル５１及び偏光板６１を
有している。輝度変調光学系３１の光が出射する側に
は、偏光板６１に光学的に密着するように第１の位相差
板７１を配置している。第１の位相差板はλ／４板であ
る一軸延伸フィルムであり、第１の位相差板７１の遅軸
の方向が前記偏光板の透過軸の方向と４５°ずれた状態
となるように配置している。第１の位相差板７１の出射
側には第２の位相差板８１を配置している。第２の位相
差板７１も第一の位相差板７１と同様にλ／４板である
一軸延伸フィルムであり、その遅軸の方向は、第１の位
相差板７１の遅軸の方向と９０度ずれた状態となるよう
に配置している。第２の位相差板８１の出射側には偏光
ビームスプリッタである偏光合成系１６２を配置してあ
る。一方、Ｓ偏光成分の光路上には赤の光を反射し緑及
び青の光を透過するダイクロイックミラーである色分離
光学系１０１を配置している。色分離緑及び青の光の光
路上には緑の光を反射し青の光を透過するダイクロイッ
クミラーである色分離光学系１０２を配置している。青
の光路上及び赤の光路上にはミラー１７１、１７２及び
１７３を、色分離光学系１０によって分離される３原色
の赤、緑及び青の各色の色光を色変調光学系３Ｒ、３
Ｇ、及び３Ｂに導くように配置している。各色変調光学
系３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂはそれぞれ偏光板４Ｒ、４Ｇ及び
４ＧとポリシリコンＴＦＴ素子が形成された液晶パネル
５Ｒ、５Ｇ及び５Ｂと偏光板６Ｒ、６Ｇ及び６Ｇを有し
ている。偏光板６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂはその透過軸の方向
がＳ偏光方向となるように配置している。各色変調光学
系３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂのそれぞれの光が出射する側に
は、偏光板６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂに光学的に密着するよう
に第１の位相差板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂを配置している。
第１の位相差板はλ／４板である一軸延伸フィルムであ
り、第１の位相差板の遅軸の方向が前記偏光板の透過軸
の方向と４５°ずれた状態となるように配置している。
第１の位相差板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂの出射側にそれぞれ
第２の位相差板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂを配置している。第
２の位相差板７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの第一の位相差板７１と
同様にλ／４板である一軸延伸フィルムであり、その遅
軸の方向は、第１の位相差板７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂの遅軸
の方向と９０度ずれた状態となるように配置している。
第２の位相差板７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの出射側には偏光ビー
ムスプリッタである偏光合成系１６２を配置している。
そして、偏光合成系１６２の出射側には投写光学系２を
配置している。

【００５５】（実施例４） 図７は２板式の投写型表示装置を示す図である。

【００５６】光源１から出射する光束の光路上には、光
束をＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離するために設けた
偏光ビームスプリッタである偏光分離光学系１６１を配
置している。Ｐ偏光成分の光束の光路上には、Ｐ偏光成
分の光束を変調光学系３１に導くためのミラー１７６を
配置している。変調光学系３１は、偏光板４１、ポリシ
リコンＴＦＴ素子が形成された輝度用液晶パネル５１及
び偏光板６１を有している。輝度変調光学系３１の光が
出射する側には、偏光板６１に光学的に密着するように
第１の位相差板７１を配置している。第１の位相差板は
λ／４板である一軸延伸フィルムであり、第１の位相差
板の遅軸の方向が前記偏光板の透過軸の方向と４５°ず
れた状態となるように配置している。第１の位相差板７
１の出射側には第２の位相差板８１を配置している。第
２の位相差板８１も第一の位相差板７１と同様にλ／４
板である一軸延伸フィルムであり、その遅軸の方向は、
第１の位相差板７１の遅軸の方向と９０度ずれた状態と
なるように配置している。第２の位相差板８１の出射側
には偏光ビームスプリッタである偏光合成系１６２を配
置してある。一方、Ｓ偏光成分の光路上にはミラー１７
５を、色変調光学系３に導くように配置している。色変
調光学系３２は偏光板４２とポリシリコンＴＦＴ素子が
形成されたカラー用液晶パネル５２と偏光板６２を有し
ている。そして偏光板６２の透過軸の方向がＳ偏光方向
となるように配置している。色変調光学系３２の光が出
射する側には、偏光板６２に光学的に密着するように第
１の位相差板７２を配置している。第１の位相差板はλ
／４板である一軸延伸フィルムであり、第１の位相差板
の遅軸の方向が前記偏光板の透過軸の方向と４５°ずれ
た状態となるように配置している。第１の位相差板７２
の出射側に第２の位相差板８２を配置している。第２の
位相差板８２の第一も位相差板７２と同様にλ／４板で
ある一軸延伸フィルムであり、その遅軸の方向は、第１
の位相差板７２の遅軸の方向と９０度ずれた状態となる
ように配置している。第２の位相差板８２の出射側には
偏光ビームスプリッタである偏光合成系１６２が配置し
ている。そして、偏光合成系１６２の出射側には投写光
学系２を配置している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の投写型表示装置による偏光の
変化を示す図。

【図２】 （ａ）及び（ｂ）は、光束の各成分の位相の
変化を示す図。

【図３】 本発明を単板式の投写型表示装置に用いた例
を示す図。

【図４】 本発明を３板式の投写型表示装置に用いた例
を示す図。

【図５】 本発明を４板式の投写型表示装置に用いた例
を示す図。

【図６】 本発明を４板式の投写型表示装置に用いた例
を示す図。

【図７】 本発明を２板式の投写型表示装置に用いた例
を示す図。

【図８】 従来の投写型表示装置における反射光を説明
する図。

【図９】 （ａ）は従来の単板式の投写型表示装置の構
成を示す図であり、（ｂ）λは従来の３板式の投写型表
示装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１・・・光源 ２・・・投写光学系 ３、３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ・・・変調光学系 ４、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ・・・入射側偏光板 ５、５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ・・・液晶パネル ６、６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ・・・出射側偏光板 ７、７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ、７１、７２・・・λ／４板（第
１の位相差板） ８、８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ、８１、８２・・・λ／４板（第
２の位相差板） ９・・・スクリーン １０・・・色分離光学系 １０１、１０２・・・ダイクロイックミラー １１１、１１２、１１３・・・ミラー

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−110055（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−331983（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−188420（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−296030（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−44490（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−194620（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 G02F 1/1335

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 前記光源から出射した光束をＰ偏光光束およびＳ偏光光
   束に分離する偏光分離光学系と、 前記Ｐ偏光光束および前記Ｓ偏光光束のうちどちらか一
   方の光束を３原色の各色光束に分離する色分離光学系
   と、 出射面に偏光板及び位相差板を光学的に密着させ、前記
   Ｐ偏光光束および前記Ｓ偏光光束のうち他方の光束を輝
   度信号に基づいて変調し、前記位相差板を通して直線偏
   光を円偏光の光束で出射する輝度用液晶パネルと、 出射面に偏光板及び位相差板を光学的に密着させ、前記
   色分離光学系によって分離した各光束のそれぞれを各色
   信号に基づいて変調し、前記位相差板を通して直線偏光
   を円偏光の光束で出射するたカラー用液晶パネルと、 前記カラー用液晶パネルの各色の光束を合成するための
   色合成光学系と、 前記輝度用液晶パネルからの光束と前記色合成光学系か
   らの光束を合成する偏光合成系と、 前記輝度用液晶パネルと前記偏光合成系との間に、円偏
   光の光束を再び直線偏光とする位相差板と、 前記カラー用液晶パネルと前記偏光合成系との間に、円
   偏光の光束を再び直線偏光とする位相差板と、 前記偏光合成系により合成した変調光束をスクリーンに
   拡大投写する投写光学系とを有することを特徴とする投
   写型表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の投写型表示装置であっ
   て、 前記カラー用液晶パネルにＳ偏向の光束が入射されるこ
   とを特徴とする投写型表示装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の投写型表示装置であっ
   て、 前記輝度用液晶パネルにＰ偏光の光束が入射されること
   を特徴とする投写型表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の投写
   型表示装置であって、 前記カラー液晶用パネルの青色の液晶用パネル系の位相
   差板は、青色光束に対して最適化された位相差板である
   ことを特徴とする投写型表示装置。