JP3491809B2 - Projection type image display device - Google Patents

Projection type image display device

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JP3491809B2
JP3491809B2 JP00347998A JP347998A JP3491809B2 JP 3491809 B2 JP3491809 B2 JP 3491809B2 JP 00347998 A JP00347998 A JP 00347998A JP 347998 A JP347998 A JP 347998A JP 3491809 B2 JP3491809 B2 JP 3491809B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶プロジ
ェクタのような投射型画像表示装置に関し、より詳細に
は、光源からの光を液晶表示素子などの画像表示素子に
より変調し、その変調された光を投影レンズによりスク
リーンに拡大投影する投射型画像表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type image display device such as a liquid crystal projector, and more specifically, it modulates light from a light source by an image display device such as a liquid crystal display device and modulates the light. The present invention relates to a projection type image display device that magnifies and projects light on a screen by a projection lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】上述した液晶表示素子は、マトリクス状
に規則的に配列された画素電極に、画像信号に対応した
駆動電圧をそれぞれ印加することによって液晶の光学特
性を変化させ、画像や文字などを表示するように構成さ
れている。前記画素電極に独立した駆動電圧を印加する
方式としては、以下の2方式がある。その一つの方式は
単純マトリクス方式であり、他の一つの方式は非線形2
端子素子や3端子素子を液晶表示素子に設けた場合のア
クテイブマトリクス方式である。
2. Description of the Related Art In the above-mentioned liquid crystal display device, the optical characteristics of the liquid crystal are changed by applying a driving voltage corresponding to an image signal to the pixel electrodes which are regularly arranged in a matrix to change the optical characteristics of the liquid crystal. Is configured to display. There are the following two methods for applying an independent drive voltage to the pixel electrode. One of them is a simple matrix method and the other one is a non-linear 2
This is an active matrix system in which a terminal element or a three-terminal element is provided in a liquid crystal display element.

【0003】後者のアクティブマトリクス方式の場合に
は、画素電極をオンオフ駆動するためのMIM(金属−
絶縁体−金属)素子やTFT(薄膜トランジスタ)素子
等のスイッチング素子と、画素電極に駆動電圧を供給す
る為の配線電極とを設ける必要がある。
In the latter case of the active matrix system, the MIM (metal-metal) for driving the pixel electrodes on and off.
It is necessary to provide a switching element such as an insulator-metal) element or a TFT (thin film transistor) element, and a wiring electrode for supplying a driving voltage to the pixel electrode.

【0004】前記スイッチング素子においては、スイッ
チング素子に強い光が入射すると、OFF状態における
素子抵抗が下がり、電圧印加時に充電した電荷が放電さ
れるため、スイッチング素子や配線電極が形成された領
域に存在する液晶部分には、正規の駆動電圧が印加され
ず、黒状態でも光が漏れてコントラスト比が低下すると
いう難点がある。
In the switching element, when strong light is incident on the switching element, the element resistance in the OFF state is reduced and the electric charge charged when a voltage is applied is discharged, so that the switching element and the wiring electrode are present in the area where they are formed. The normal drive voltage is not applied to the liquid crystal part that operates, and there is a drawback that light leaks even in the black state and the contrast ratio is lowered.

【0005】したがって、液晶表示素子が透過型である
場合には、図15に示すように、画素電極が設けられた
TFT基板にスイッチング素子としてのTFT1601
を設けると共に、TFT基板とは液晶層(図示せず)を
挟んで対向する対向基板に、遮光手段としてのブラック
マトリクス1602を設け、TFT1601に入射する
光を遮断する必要がある。よって、透過型の液晶表示素
子の場合には、各々遮光性のあるTFT1601や、配
線電極としてのゲートバスライン1603およびソース
バスライン1604に加えて、ブラックマトリクス16
02によっても遮光されるため、画素の区画中に占める
有効な画素開口部の面積、即ち開口率が小さくなる。
Therefore, when the liquid crystal display element is a transmissive type, as shown in FIG. 15, a TFT 1601 as a switching element is provided on a TFT substrate provided with pixel electrodes.
In addition to the above, it is necessary to block the light incident on the TFT 1601 by providing a black matrix 1602 as a light shielding means on a counter substrate facing the TFT substrate with a liquid crystal layer (not shown) in between. Therefore, in the case of a transmissive liquid crystal display element, in addition to the TFT 1601 having a light shielding property, the gate bus line 1603 and the source bus line 1604 as wiring electrodes, the black matrix 16 is provided.
02 also shields the light, so that the effective area of the pixel opening in the pixel section, that is, the aperture ratio becomes small.

【0006】さらに、これらスイッチング素子や配線電
極は、その電気的性能や製造技術等の制約から、ある程
度以下の大きさで形成することは困難である。よって、
液晶表示素子の高精細化や小型化に伴って画素電極のピ
ッチが小さくなるほど開口率がさらに低下する。
Further, it is difficult to form these switching elements and wiring electrodes in a certain size or less due to restrictions on their electrical performance and manufacturing technology. Therefore,
The aperture ratio further decreases as the pitch of the pixel electrodes becomes smaller as the liquid crystal display element becomes finer and smaller.

【0007】そこで、この問題を解決する為に、反射型
の液晶表示素子が開発されている。反射型液晶表示素子
は、図16に示すように、スイッチング素子としてのT
FT1601の上に反射型の画素電極1700を形成す
ることができるため、同じ液晶表示素子のサイズでは、
前記透過型液晶表示素子よりも開口率を大きくとること
ができ、投影型液晶表示装置における明るさの向上には
非常に効果的である。
Therefore, in order to solve this problem, a reflective liquid crystal display device has been developed. As shown in FIG. 16, the reflective liquid crystal display element has a T-type switching element.
Since the reflective pixel electrode 1700 can be formed on the FT 1601, the size of the same liquid crystal display element is
The aperture ratio can be made larger than that of the transmissive liquid crystal display element, which is very effective in improving the brightness in the projection liquid crystal display device.

【0008】このような反射型液晶表示素子を投影型画
像表示装置に適用した方式が、種々提案されている。そ
の提案としては、特開平4−338721や、EIAJ
/SEMI主催 電子ディスプレイフォーラム97、講
演集3−27ページ〜3−32ページ(1997,4、
16−18)、特開平4−319910などがある。
Various systems have been proposed in which such a reflective liquid crystal display element is applied to a projection type image display device. Proposals include JP-A-4-338721 and EIAJ.
/ Semi Sponsored Electronic Display Forum 97, Lectures 3-27 to 3-32 (1997, 4,
16-18) and Japanese Patent Laid-Open No. 4-319910.

【0009】特開平4−338721で提案の投影型画
像表示装置は、図17に示すように構成されている。す
なわち、光源11から出射された光を偏光ビームスプリ
ッタ(PBS)12により互いに直交する2方向の直線
偏光成分に分離する。図中の11aは放物面鏡である。
分離された光のうちPBS12で反射された光は色分離
合成用クロスダイクロイックプリズム13に入射する。
色分離合成用クロスダイクロイックプリズム13では、
入射した白色光をR(赤)、G(緑)、B(青)の3原
色の光に分離し、それぞれの色に対応する反射型液晶表
示素子14に入射させる。各反射型液晶表示素子14で
反射された光は、色分離合成用クロスダイクロイックプ
リズム13により合成され、PBS12を透過し、投影
レンズ15でスクリーン16に投影されるように構成さ
れている。
The projection type image display device proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-338721 is constructed as shown in FIG. That is, the light emitted from the light source 11 is split by the polarization beam splitter (PBS) 12 into linearly polarized light components in two directions orthogonal to each other. Reference numeral 11a in the figure is a parabolic mirror.
Of the separated light, the light reflected by the PBS 12 enters the color separation / combination cross dichroic prism 13.
In the cross dichroic prism 13 for color separation / synthesis,
The incident white light is separated into lights of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue), and the lights are incident on the reflective liquid crystal display element 14 corresponding to each color. The light reflected by each reflective liquid crystal display element 14 is composed by the color separation / combination cross dichroic prism 13, transmitted through the PBS 12, and projected onto the screen 16 by the projection lens 15.

【0010】電子ディスプレイフォーラム97にて提案
されている方式の投影型画像表示装置は、図18に示す
ように基本原理は上記特開平4−338721の投影型
画像表示装置と同じであるが、色分離は偏光ビームスプ
リッタ12の光源11側に配置した2つのダイクロイッ
クミラー17で行い、色合成を行うクロスダイクロイッ
クプリズム13を偏光ビームスプリッタ12の投影レン
ズ15側に配置している点が異なる。なお、18は反射
ミラーである。
The projection type image display device of the system proposed by the electronic display forum 97 has the same basic principle as that of the above-mentioned projection type image display device of Japanese Patent Laid-Open No. 4-338721 as shown in FIG. Separation is performed by two dichroic mirrors 17 arranged on the light source 11 side of the polarization beam splitter 12, and a cross dichroic prism 13 for color combination is arranged on the projection lens 15 side of the polarization beam splitter 12. Reference numeral 18 is a reflection mirror.

【0011】特開平4−319910で提案の投影型画
像表示装置は、図示は省略するが、反射型液晶表示素子
として光散乱型液晶表示素子を用い、シュリーレン光学
系を備えた方式が開示されている。
Although not shown in the drawings, the projection type image display device proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-319910 discloses a method using a light scattering type liquid crystal display element as a reflection type liquid crystal display element and having a Schlieren optical system. There is.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような反射型液晶表示素子を用いた投影型画像表示装置
は、次に説明するような課題を有する。
However, the projection type image display device using the reflection type liquid crystal display element as described above has the following problems.

【0013】特開平4−338721の構成では、図1
7に示すように複屈折モードの反射型液晶表示素子14
を用いている為、クロスダイクロイックプリズム13に
入射する光の偏光状態は、その往路と復路とで90°異
なっている。クロスダイクロイックプリズム13は、通
常、その反射面での偏光依存性が大きいため、往路で白
色光をR、G、Bの光に分離する場合と、復路で合成す
る場合とで、分光特性が大きくシフトする。
In the configuration of Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-338721, FIG.
As shown in FIG. 7, a birefringent mode reflective liquid crystal display device 14
Therefore, the polarization state of the light incident on the cross dichroic prism 13 differs by 90 ° between the forward path and the backward path. Since the cross dichroic prism 13 usually has a large polarization dependence on its reflection surface, the spectral characteristics are large when the white light is separated into R, G, and B lights on the outward path and when it is combined on the return path. shift.

【0014】図19(a)に、クロスダイクロイックプ
リズムによる、B色の反射光のS偏光およびP偏光に対
する分光特性の一例を示し、図19(b)に、クロスダ
イクロイックプリズムによる、R色の反射光のS偏光お
よびP偏光に対する分光特性の一例を示す。
FIG. 19 (a) shows an example of the spectral characteristics of the reflected light of B color for S-polarized light and P-polarized light by the cross dichroic prism, and FIG. 19 (b) shows the reflection of R color by the cross dichroic prism. An example of the spectral characteristics of light with respect to S-polarized light and P-polarized light is shown.

【0015】この図より理解されるように、クロスダイ
クロイックプリズムには、S偏光とP偏光の両偏光の光
が入射するが、プロジェクションの明るさや色再現範囲
に大きく依存するのは、R、Bの各色光に対してはS偏
光より帯域の狭いP偏光となり、Gの色光に対してはP
偏光より帯域の狭いS偏光となる。
As can be seen from this figure, both S-polarized light and P-polarized light are incident on the cross dichroic prism, but R and B largely depend on the brightness and color reproduction range of the projection. The P-polarized light has a narrower band than the S-polarized light for each color light of
The S-polarized light has a narrower band than the polarized light.

【0016】ところが、図20(a)で示すように、P
偏光で制限を受けるRおよびBの色光の明るさや色再現
範囲を調節すると、P偏光およびS偏光に対する波長依
存性が大きいために、S偏光で制限を受け、Gの色光の
帯域幅は斜線にて示す様に狭くなり、Gの色光の表示や
ホワイトバランスに支障を来す。逆に、Gの色光の明る
さや色再現範囲を調節すると、図20(b)に示すよう
に、RおよびBの各色光に対して上記Gの色光と同様の
問題が発生する。
However, as shown in FIG.
When the brightness and color reproduction range of the R and B color lights, which are restricted by the polarized light, are adjusted, the wavelength dependence on the P polarized light and the S polarized light is large, so that the S polarized light is restricted, and the bandwidth of the G colored light is shaded. It becomes narrower as shown by the arrow, and it interferes with the display of G color light and the white balance. On the contrary, when the brightness and color reproduction range of the G color light are adjusted, the same problems as those of the G color light occur with respect to the R and B color lights, as shown in FIG.

【0017】さらに、P偏光およびS偏光に対する分光
特性の波長シフトがある場合、以下に示す問題が発生す
る。図21に示すように、例えばS偏光の光がクロスダ
イクロイックプリズム13に入射した場合、Rの色光に
対応する反射型液晶表示素子14Rにはクロスダイクロ
イックプリズム13で反射されたRの帯域のS偏光
(a)が入射する。そして、反射型液晶表示素子14R
により画像信号に合わせて偏光状態が変調されて反射さ
れる。反射光には図22に示すように、この変調によっ
てP偏光成分が含まれる。図22に示す斜線部の光
(b)が、クロスダイクロイックプリズム13のR反射
面を透過し、Bの色光に対応する液晶表示素子14Bに
入射することになる。この光が液晶表示素子14Bによ
り、再度S偏光に変えられた場合、その反射光であるS
偏光(c)はRの色光に対応する液晶表示素子14Rに
は返らず、Gの色光に対応する液晶表示素子14Gの方
向に反射される。Gの色光に対応する液晶表示素子14
Gで再度この光がP偏光に変えられると、Gの色光に対
応する液晶表示素子14Gで反射されたP偏光(d)
は、クロスダイクロイックプリズム13のR反射面を透
過し、投影レンズに入射することになり、迷光やゴース
トとしてスクリーン上に投影される。
Furthermore, when there is a wavelength shift of the spectral characteristics for P-polarized light and S-polarized light, the following problems occur. As shown in FIG. 21, for example, when S-polarized light is incident on the cross dichroic prism 13, the reflection type liquid crystal display element 14R corresponding to the R color light reflects the S-polarized light of the R band reflected by the cross dichroic prism 13. (A) is incident. Then, the reflective liquid crystal display element 14R
As a result, the polarization state is modulated according to the image signal and reflected. As shown in FIG. 22, the reflected light contains a P-polarized component due to this modulation. The shaded light (b) shown in FIG. 22 is transmitted through the R reflecting surface of the cross dichroic prism 13 and is incident on the liquid crystal display element 14B corresponding to the B colored light. When this light is converted into S-polarized light again by the liquid crystal display element 14B, the reflected light S
The polarized light (c) does not return to the liquid crystal display element 14R corresponding to the R color light, but is reflected in the direction of the liquid crystal display element 14G corresponding to the G color light. Liquid crystal display element 14 corresponding to G color light
When this light is converted into P-polarized light again by G, the P-polarized light (d) reflected by the liquid crystal display element 14G corresponding to the G color light is reflected.
Passes through the R reflecting surface of the cross dichroic prism 13 and enters the projection lens, and is projected as stray light or ghost on the screen.

【0018】上述した迷光やゴーストの問題は、B色の
帯域の光についても同様に現れ、また、クロスダイクロ
イックプリズム13にP偏光を入射させても、同様の原
理で迷光やゴーストの問題は発生する。
The above-mentioned problems of stray light and ghost also appear in the light of the band of B color, and even when P-polarized light is made incident on the cross dichroic prism 13, the problem of stray light and ghost occurs by the same principle. To do.

【0019】一方、電子ディスプレイフォーラム97で
提案されている方法では、図18に示すように、色分離
は偏光ビームスプリッタ12の光源11側に設けた2つ
のダイクロイックミラー17で行い、色合成は偏光ビー
ムスプリッタ12より投影レンズ15側に設けたクロス
ダイクロイックプリズム13で行っている為、上記のよ
うな問題は発生しない。しかし、図18中で、点線で囲
った色分離を行うブロック部分が必要となり、図23に
示すように反射型の液晶表示素子14の代わりに透過型
液晶表示素子24を用いた投影型画像表示装置用の光学
系と比べ、システムサイズが大きくなるという欠点を有
する。
On the other hand, in the method proposed by the Electronic Display Forum 97, as shown in FIG. 18, color separation is performed by two dichroic mirrors 17 provided on the light source 11 side of the polarization beam splitter 12, and color combination is performed by polarization. Since the cross dichroic prism 13 provided on the projection lens 15 side of the beam splitter 12 is used, the above problem does not occur. However, in FIG. 18, a block portion for performing color separation surrounded by a dotted line is required, and a projection type image display using a transmission type liquid crystal display element 24 instead of the reflection type liquid crystal display element 14 as shown in FIG. It has a drawback that the system size becomes large as compared with the optical system for the device.

【0020】特開平4−319910の構成では、光散
乱型液晶表示素子を用いているため、基本的にクロスダ
イクロイックプリズムには非偏光(ランダム偏光)が入
射するので、上記特開平4−338721の構成で発生
した、往路と復路での分光スペクトルのシフトは起こら
ない。しかし、クロスダイクロイックプリズムの色分離
面に対するP偏光及びS偏光の平均の分光スペクトルと
なる為、図24に示すように、分光特性の透過から反射
へ変化する境界での急峻性が低くなり、透過率が50%
近辺で階段状となった特性を示す。よって、R、G、B
の色純度および光利用効率が、極端に低下する。なお、
図24(a)は、B色反射光のP偏光及びS偏光に対す
る分光特性の一例を示し、図24(b)はR色反射光の
P偏光及びS偏光に対する分光特性の一例を示す。
In the configuration of JP-A-4-319910, since a light scattering type liquid crystal display element is used, basically non-polarized light (random polarized light) is incident on the cross dichroic prism. The shift of the spectrum in the forward path and the backward path that occurs in the configuration does not occur. However, since the average spectrum of P-polarized light and S-polarized light with respect to the color separation surface of the cross dichroic prism is obtained, as shown in FIG. 24, the steepness at the boundary where the spectral characteristics change from transmission to reflection becomes low, and Rate is 50%
It shows a step-like characteristic in the vicinity. Therefore, R, G, B
The color purity and the light use efficiency of the are extremely reduced. In addition,
FIG. 24A shows an example of spectral characteristics of P-polarized light and S-polarized light of B-color reflected light, and FIG. 24B shows an example of spectral characteristics of P-polarized light and S-polarized light of R-color reflected light.

【0021】本発明は、このような従来技術の課題を解
決する為になされたものであり、小型、軽量でありかつ
明るい表示が可能である、反射型液晶表示素子を用いた
投影型画像表示装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and is a projection type image display using a reflection type liquid crystal display device which is small in size, light in weight and capable of bright display. The purpose is to provide a device.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の投影
型画像表示装置は、光源と、該光源からの光を波長帯域
の異なる複数の光に色分離し、また、各色の光を偏光方
向によって透過または反射させて偏光分離する、複数の
光学素子からなる光学手段と、該光学手段からの光を受
け、画像信号に合わせ偏光方向を変調する反射型画像表
示素子と、該反射型画像表示素子により変調された光を
合成する色合成素子と、該色合成素子により合成された
光を投影する投影手段とを備えた投影型画像表示装置に
おいて、該光学手段の少なくとも1つの光学素子、色
分離と偏光分離の両方の機能を兼ね備えており、色分離
と偏光分離の両方の機能を兼ね備えた光学素子は、色分
離と偏光分離の機能を有する面内において光学的異方性
軸を有し、赤、緑、青の3原色の少なくとも1つの波長
帯域において、入射光の該光学的異方性軸に平行な直線
偏光成分を反射し、該入射光の該光学的異方性軸に直交
する直線偏光成分を透過する機能を有することを特徴と
しており、そのことにより上記目的が達成される。本発
明の請求項2の投影型画像表示装置は、前記光学素子
は、複屈折性を持った複屈折性層と等方性層とを交互に
積層した多層構造を有し、該複屈折性層は、積層された
面内において光学的異方性軸を有し、該等方性層の屈折
率は、該複屈折性層の常光の屈折率noまたは異常光の
屈折率neのいずれか一方と一致することを特徴とす
る。
A projection type image display device according to a first aspect of the present invention is characterized in that a light source and light from the light source are color-separated into a plurality of lights having different wavelength bands, and light of each color is separated. Optical means comprising a plurality of optical elements for transmitting or reflecting depending on the polarization direction to separate the polarized light, a reflection type image display element for receiving light from the optical means and modulating the polarization direction according to an image signal, and the reflection type At least one optical element of the optical means in a projection type image display device including a color synthesizing element for synthesizing light modulated by an image display element and a projection means for projecting the light synthesized by the color synthesizing element. the color separation and has both the functions of both of the polarization separation, color separation
The optical element that has both the functions of
In-plane optical anisotropy with functions of separation and polarization separation
Has an axis and has at least one wavelength in the three primary colors red, green and blue
In the band, a straight line parallel to the optical anisotropy axis of the incident light
Reflects the polarized component and is orthogonal to the optical anisotropy axis of the incident light
It has a function of transmitting a linearly polarized light component that
And which, above objects can be achieved. Starting
The projection type image display device according to claim 2 is the optical element
Is an alternating birefringent layer with birefringence and an isotropic layer.
Having a laminated multilayer structure, the birefringent layers being laminated
Refraction of the isotropic layer that has an optically anisotropic axis in the plane
The refractive index is the refractive index no of ordinary light of the birefringent layer or of extraordinary light.
Characterized by matching with either one of the refractive indices ne
It

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】本発明の請求項の投射型画像表示装置
は、前記色分離と偏光分離の両方の機能を兼ね備えた光
学素子が、緑用反射型画像表示素子に対応しており、青
あるいは赤の少なくともどちらかの波長帯域の光を透過
すると共に、緑の波長帯域において、偏光分離機能を有
する光学素子であることを特徴とする。
In the projection type image display device according to a third aspect of the present invention, the optical element having both the functions of the color separation and the polarization separation corresponds to the reflection type image display element for green, and blue or red. Is an optical element that transmits light in at least one of the wavelength bands and has a polarization separation function in the green wavelength band.

【0026】本発明の請求項の投射型画像表示装置
は、前記色分離と偏光分離の両方の機能を兼ね備えた光
学素子の少なくとも一つが、赤、緑、青の3原色のうち
1つの波長帯域において偏光分離機能を有し、他の波長
帯域の光を透過する2つの素子を、各素子の光学的異方
性軸を直交させて積層した積層素子であることを特徴と
する。
In the projection type image display apparatus according to a fourth aspect of the present invention, at least one of the optical elements having both the functions of the color separation and the polarization separation has a wavelength of one of the three primary colors of red, green and blue. It is characterized in that it is a laminated element in which two elements having a polarization separation function in a band and transmitting light of other wavelength bands are laminated with their optical anisotropy axes orthogonal to each other.

【0027】本発明の請求項の投射型画像表示装置
は、前記色分離と偏光分離の両方の機能を兼ね備えた光
学素子の少なくとも一つが、赤、緑、青の3原色のうち
1つ波長帯域において偏光分離機能を有し、他の波長帯
域の光を透過する2つの素子を、各素子の光学的異方性
軸を平行にし、かつ、両素子間に1/2波長板を設置し
た3層構造の積層素子であることを特徴とする。
In the projection type image display device according to a fifth aspect of the present invention, at least one of the optical elements having both the functions of the color separation and the polarization separation has one of the three primary colors of red, green and blue. Two elements having a polarization separation function in the band and transmitting light in other wavelength bands are made parallel to each other in the optical anisotropy axis, and a half-wave plate is installed between both elements. It is a laminated element having a three-layer structure.

【0028】本発明の請求項の投射型画像表示装置
は、前記反射型画像表示素子が、前記積層素子からの透
過光及び反射光のそれぞれに対して1枚対応しており、
該積層素子により偏光方向が同じ光を波長帯域によって
透過及び反射することにより分離し、それぞれの光を対
応する反射型液晶表示素子に入射させると共に、該反射
型画像表示素子により偏光方向が変調された光を合成す
ることを特徴とする。
In the projection type image display device according to claim 6 of the present invention, the reflection type image display element corresponds to one of the transmitted light and the reflected light from the laminated element, respectively.
Light having the same polarization direction is transmitted and reflected in the wavelength band by the laminated element to be separated, each light is made incident on the corresponding reflection type liquid crystal display element, and the polarization direction is modulated by the reflection type image display element. It is characterized by synthesizing light.

【0029】本発明の請求項の投射型画像表示装置
は、前記積層素子が、該光源に含まれる赤、緑、青の3
原色の光を同じ方向に進む偏光方向が直交する2色の光
と残りの光とに分離する機能を有する光学素子であるこ
とを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the projection type image display device, wherein the laminated element includes three layers of red, green and blue contained in the light source.
It is an optical element having a function of separating primary color light into two colors of light having polarization directions orthogonal to each other and propagating in the same direction, and the remaining light.

【0030】本発明の請求項の投射型画像表示装置
は、赤、緑、青の3原色の光のうち前記積層素子により
分離された同方向に進む偏光方向が直交する2色の光以
外の残りの光を受け、該積層素子により分離された2色
以外の残りの光の中から、残りの1色のP偏光またはS
偏光のどちらかの光を選択し、対応する該反射型画像表
示素子に入射させる機能を備えた偏光分離素子を有する
ことを特徴とする。
In the projection type image display device according to claim 8 of the present invention, among the lights of the three primary colors of red, green and blue, other than the lights of two colors separated by the laminated element and advancing in the same direction and having orthogonal polarization directions. Of the remaining light other than the two colors separated by the laminated element after receiving the remaining light of P.
It is characterized by having a polarization separating element having a function of selecting either polarized light and making it incident on the corresponding reflection type image display element.

【0031】本発明の請求項の投射型画像表示装置
は、赤、緑、青の3原色の少なくとも一つの光路に、P
偏光成分またはS偏光成分のどちらか一方をカットする
偏光フィルタを備えていることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the projection type image display apparatus, wherein P is provided in at least one optical path of three primary colors of red, green and blue.
It is characterized in that it is provided with a polarization filter that cuts either one of the polarization component and the S polarization component.

【0032】本発明の請求項10の投射型画像表示装置
は、赤、緑、青の3原色の少なくとも一つの光路に、光
の偏光方向を変える波長板を備えていることを特徴とす
る。
The projection type image display device according to a tenth aspect of the present invention is characterized in that a wave plate for changing the polarization direction of light is provided in at least one optical path of the three primary colors of red, green and blue.

【0033】以下、本発明の作用について説明する。The operation of the present invention will be described below.

【0034】請求項1の構成によれば、反射型画像表示
素子を用いた投影型画像表示装置において、色分離と偏
光分離の両方の機能を兼ね備えた光学素子を用いること
により、これまで別々の素子で行っていた色分離と偏光
分離とを1つの光学素子で同時に行える為、明るさ、
C.R.などの表示特性を低下させることなく、部品点
数を削減でき、光学システムの大幅な小型、低コスト化
を図ることができる。また、色分離と色合成を別々の光
学素子で行うことにより、特開平4−338721での
課題である素子の偏光依存性の影響を受けず、赤、緑、
青の色純度やホワイトバランスのズレ、ゴーストなどの
問題が発生しない。また、色分離と偏光分離の両方の機
能を兼ね備えた光学素子として、その色分離(または、
偏光分離)面内において光学的異方性を有する素子を使
用することにより、反射型画像表示素子に入射する光の
偏光方向を、光学的異方性軸を回転させることにより任
意に選択できる。よって、光学系や反射型画像表示素子
の特性に合わせ、最適な偏光方向の光を容易に入射させ
ることができ、明るく、C.R.の良い投影型画像表示装
置を実現することができる。 請求項2の構成によれば、
層数や層厚などを調整して必要とする波長帯域に対して
偏光分離特性を持つようにすることができる。
According to the structure of claim 1, in the projection type image display device using the reflection type image display element, by using the optical element having both the functions of the color separation and the polarization separation, it is possible to separate the elements so far. Since the color separation and polarization separation performed by the element can be performed simultaneously by one optical element, the brightness,
C. The number of components can be reduced without deteriorating the display characteristics such as R., and the optical system can be significantly reduced in size and cost. Further, by performing color separation and color composition by separate optical elements, there is no influence of the polarization dependence of the elements, which is a problem in JP-A-4-338721, and red, green,
Problems such as blue color purity, white balance shift, and ghost do not occur. Also, both color separation and polarization separation
The color separation (or,
Polarization splitting) Use a device that has optical anisotropy in the plane.
Of the light incident on the reflective image display element
The polarization direction is controlled by rotating the optical anisotropy axis.
You can choose at will. Therefore, optical system and reflective image display device
According to the characteristics of the
It is a projection-type image display device that is bright, bright, and has good CR.
Can be realized. According to the configuration of claim 2,
For the required wavelength band by adjusting the number of layers and layer thickness
It can have a polarization separation characteristic.

【0035】[0035]

【0036】[0036]

【0037】請求項の構成によれば、色分離と偏光分
離の両方の機能を兼ね傭えた光学素子を、緑用反射型画
像表示素子に対応させることにより、後述する図1に示
すような構成において、色合成手段であるクロスダイク
ロイックプリズムに対して、緑を透過、青と赤を反射さ
せて色合成することができる。これにより、緑反射の面
では、青、赤反射用誘電体膜と比べると誘電体膜の層数
が多くなりコスト高となるが、緑透過の構成をとること
により、クロスダイクロイックプリズムを安価に作製で
きる。更に、本構成によれば、波長帯域が連続していな
い赤と青の光を反射させて合成することにより、色合成
時での光ロスや迷光の発生を抑えることができる。
According to the third aspect of the invention, the optical element having the functions of both color separation and polarization separation is made to correspond to the reflection type image display element for green, as shown in FIG. 1 described later. In the configuration, the cross dichroic prism, which is a color synthesizing unit, can transmit colors of green and reflect blue and red to perform color synthesis. As a result, in terms of green reflection, the number of layers of the dielectric film is larger than that of the blue and red reflection dielectric films, resulting in higher cost, but by adopting the structure of green transmission, the cross dichroic prism can be made inexpensive. Can be made. Further, according to this configuration, by reflecting and synthesizing red and blue lights whose wavelength bands are not continuous, it is possible to suppress light loss and stray light during color synthesizing.

【0038】請求項の構成によれば、色分離と偏光分
離の両方の機能を兼ね備えた光学素子を光学的異方性を
直交させて2枚積層した積層素子とすることにより、1
枚の積層素子で上記色分離と偏光分離の機能を備えた素
子2枚と同様の機能を果たすことができる為、光学シス
テムをさらに小型化することができる。
According to the structure of claim 4 , the optical element having both the functions of the color separation and the polarization separation is made into a laminated element in which two optical anisotropies are orthogonalized to form a laminated element.
Since the laminated element of one sheet can perform the same function as the two elements having the functions of color separation and polarization separation, the optical system can be further downsized.

【0039】請求項の構成によれば、色分離と偏光分
離の両方の機能を兼ね備えた光学素子を、その光学的異
方性軸を平行にし、かつ、両素子間に1/2波長板を設
置した3層構造の積層素子とすることにより、1枚の積
層素子で上記色分離と偏光分離の機能を備えた素子2枚
と同様の機能を果たすことができる為、光学システムを
さらに小型化することができる。
According to the structure of claim 5 , an optical element having both functions of color separation and polarization separation is arranged such that its optical anisotropy axes are parallel to each other, and a half-wave plate is provided between both elements. By providing a laminated element having a three-layer structure in which a single laminated element can perform the same function as two elements having the functions of color separation and polarization separation, the optical system is further downsized. Can be converted.

【0040】請求項の構成によれば、従来、偏光分離
素子と反射型画像表示素子が1対1対応していた構成を
解消できる。つまり、本構成をとることにより、1枚の
積層素子からの透過光及び反射光に対して反射型画像表
示素子がそれぞれ1枚対応している為、光学システムの
小型化が図れるだけでなく、該積層素子への入射光の偏
光方向が同じ方向に揃っている為、積層素子の方向に、
光を向わせる素子として、単純に色分離のみを行う安価
なダイクロイックミラーを使用できるため、低コスト化
を図ることができる。
According to the sixth aspect of the invention, it is possible to eliminate the conventional configuration in which the polarization separation element and the reflection type image display element have a one-to-one correspondence. That is, by adopting this configuration, since one reflection type image display element corresponds to each of transmitted light and reflected light from one laminated element, not only the optical system can be downsized, but also Since the polarization directions of incident light on the laminated element are aligned in the same direction,
Since an inexpensive dichroic mirror that simply performs color separation can be used as an element that directs light, cost reduction can be achieved.

【0041】請求項の構成によれば、前記積層素子
が、光源に含まれる赤、緑、青の3原色の光から偏光方
向の直交する2色の光を同じ方向に分離することによ
り、従来では偏光分離素子と反射型画像表示素子が1対
1対応していた構成に対して、1枚の偏光分離素子で、
2枚の反射型画像表示素子に該積層素子からの光を振り
分けることができるため、光学システムの小型化を図る
ことができる。
According to the structure of claim 7 , the laminated element separates the lights of the three primary colors of red, green, and blue contained in the light source into the lights of two colors whose polarization directions are orthogonal to each other, in the same direction. In contrast to the conventional configuration in which the polarization separation element and the reflection type image display element have a one-to-one correspondence, one polarization separation element
Since the light from the laminated element can be distributed to the two reflective image display elements, the optical system can be downsized.

【0042】請求項の構成によれば、赤、緑、青の3
原色の光のうち該積層素子により分離された偏光方向が
直交する2色の光以外の残りの光は、残りの1色を対応
する反射型画像表示素子に入射させる偏光分離素子に入
射する。このとき、この偏光分離素子に残りの1色の光
のP偏光またはS偏光のみを選択する機能を持たせるこ
とにより、表示に寄与しない光をカットでき、コントラ
スト比が高く、ゴーストの無い画像を実現することがで
きる。
According to the structure of claim 8 , three of red, green and blue are used.
The rest of the lights of the primary colors other than the lights of the two colors separated by the laminated element and having the polarization directions orthogonal to each other enter the polarization separation element that causes the remaining one color to enter the corresponding reflection type image display element. At this time, by providing this polarization separation element with a function of selecting only P-polarized light or S-polarized light of the remaining one color light, light not contributing to display can be cut, and a high contrast ratio and a ghost-free image can be obtained. Can be realized.

【0043】請求項の構成によれば、3原色の少なく
とも一つの光路に対し、P偏光成分またはS偏光成分の
どちらか一方をカットする偏光フィルタを備えているこ
とにより、偏光分離素子からの漏れ光にともなう投影画
像のコントラスト比の低下を防止できるだけでなく、次
に示す原理で発生するゴーストをカットすることができ
る。
According to the structure of claim 9 , a polarization filter for cutting at least one of the P-polarized component and the S-polarized component with respect to at least one optical path of the three primary colors is provided. Not only can the deterioration of the contrast ratio of the projected image due to the leaked light be prevented, but the ghost that occurs according to the principle described below can be cut.

【0044】図25にゴーストの発生メカニズムの一例
を示す。積層素子1105に入射した光が直線偏光の場
合、それぞれの成分光は対応する反射型画像表示素子1
4G、14Bに入射するが、積層素子1105に入射し
た光が自然偏光の場合、一方の偏光成分を有する光は、
対応する反射型画像表示素子ではなく、異なる反射型画
像表示素子に入射する。例えば、反射型画像表示素子1
4Gに緑のS偏光が入射するように積層素子1105が
設定されていると、積層素子1105に入射した緑のP
偏光は、反射型画像表示素子14Bに入射し変調された
後、S偏光となった光としてスクリーンに入射すること
になり、この光がゴーストとなる。
FIG. 25 shows an example of a ghost generation mechanism. When the light incident on the laminated element 1105 is linearly polarized light, the respective component light beams correspond to the corresponding reflection-type image display element 1.
When the light incident on the laminated element 1105 is natural polarized light, the light having one polarization component is
The light is incident on a different reflection type image display element instead of the corresponding reflection type image display element. For example, the reflective image display device 1
When the laminated element 1105 is set so that the green S-polarized light is incident on 4G, the green P incident on the laminated element 1105 is
The polarized light enters the reflective image display element 14B and is modulated, and then enters the screen as S-polarized light, and this light becomes a ghost.

【0045】請求項10の構成によれば、赤、緑、青の
光路上に光の偏光方向を回転させる波長板を入れること
により、クロスダイクロイックプリズムや色分離素子、
偏光分離素子の分光特性及び反射型画像表示素子の特性
に合わせて、入射光の偏光方向を変えることができる
為、光利用率及び赤、緑、青の色純度を向上させること
ができる。
According to the structure of the tenth aspect , a cross dichroic prism or a color separation element is provided by inserting a wave plate for rotating the polarization direction of light on the optical paths of red, green and blue.
Since the polarization direction of the incident light can be changed according to the spectral characteristics of the polarization separation element and the characteristics of the reflection type image display element, it is possible to improve the light utilization rate and the color purity of red, green and blue.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて具体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

【0047】(実施形態1)図1は本実施形態1の投影
型カラー画像表示装置を示す模式図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view showing a projection type color image display device of Embodiment 1.

【0048】本実施形態では光源101として、150
W、アーク長3mmのメタルハライドランプを用いた。
光源としては、この他にハロゲンランプやキセノンラン
プを用いることができる。光源101の背面には光源か
らの光を略平行光として出射するための放物面鏡102
が配置されている。
In this embodiment, the light source 101 is 150
A metal halide lamp with W and an arc length of 3 mm was used.
In addition to this, a halogen lamp or a xenon lamp can be used as the light source. On the back surface of the light source 101 is a parabolic mirror 102 for emitting light from the light source as substantially parallel light.
Are arranged.

【0049】光源101の前方には、光源101からの
白色光のうち、赤の波長帯域の光を透過させ、緑、青の
波長帯域の光を反射するダイクロイックミラー103が
配置されている。ダイクロイックミラー103を透過し
た赤の光は、偏光分離素子104に入射し、S偏光の光
のみ反射型液晶表示素子105Rに入射する。一方、ダ
イクロイックミラー103で反射された緑、青の波長帯
域の光は、青の波長帯域の光を透過し、かつ、緑のS偏
光を反射、緑のP偏光を透過する偏光分離素子(以下、
上記素子のように可視光の中で、ある特定の波長帯域に
対してのみ偏光分離機能を有する素子を狭帯域偏光分離
素子と記す)106に入射し、緑のS偏光を反射型液晶
表示素子105Gの方向に反射させる。
In front of the light source 101, a dichroic mirror 103 which transmits light in the red wavelength band and reflects light in the green and blue wavelength bands out of the white light from the light source 101 is arranged. The red light transmitted through the dichroic mirror 103 enters the polarization separation element 104, and only the S-polarized light enters the reflective liquid crystal display element 105R. On the other hand, the light in the green and blue wavelength bands reflected by the dichroic mirror 103 transmits the light in the blue wavelength band, reflects the green S-polarized light, and transmits the green P-polarized light. ,
An element having a polarization separation function only in a specific wavelength band in visible light, such as the above element, is referred to as a narrow band polarization separation element) 106, and green S-polarized light is reflected to a reflection type liquid crystal display element. It is reflected in the direction of 105G.

【0050】狭帯域偏光分離素子106を透過した青の
光は、反射ミラー107で反射された後、偏光分離素子
108に入射し、偏光分離素子108はそのS偏光成分
のみ反射型液晶表示素子105Bの方向に反射させる。
The blue light transmitted through the narrow band polarization separation element 106 is reflected by the reflection mirror 107, and then enters the polarization separation element 108, and the polarization separation element 108 reflects only its S-polarized component on the reflection type liquid crystal display element 105B. Reflect in the direction of.

【0051】本実施形態では、前記偏光分離素子10
4、108として、スリーエム社製の偏光選択反射フィ
ルム(Optical Film D−BEF)を用い
たが、誘電体膜で作製した偏光ビームスプリッタ(PB
S)や特開昭57−158801に開示されている偏光
性素子などを用いることができる。D−BEFや特開昭
57−158801に開示されている偏光性素子は、そ
の面内において光学的異方性軸を有しており、入射した
光のうち光学的異方性軸の方向の直線偏光成分を反射
し、光学的異方性軸に直交する方向の偏光成分の光を透
過する機能を有する。
In this embodiment, the polarization separation element 10 is used.
Although a polarization selective reflection film (Optical Film D-BEF) manufactured by 3M was used as 4, 108, a polarization beam splitter (PB) made of a dielectric film was used.
S) or the polarizing element disclosed in JP-A-57-158801 can be used. The polarizing element disclosed in D-BEF or Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-158801 has an optical anisotropy axis in its plane, and the direction of the optical anisotropy axis of incident light is It has the function of reflecting the linearly polarized light component and transmitting the light of the polarized light component in the direction orthogonal to the optical anisotropy axis.

【0052】このような機能を有する偏光分離素子10
4、108の基本構造について、図2を用いて説明す
る。
The polarization separation element 10 having such a function
The basic structure of Nos. 4 and 108 will be described with reference to FIG.

【0053】これらの偏光分離素子104、108は、
分子的な配向により複屈折性を持った複屈折性層202
と等方性層203とを交互に積層した多層構造のもので
ある。複屈折性層202は、積層された面内において光
学的異方性軸201を有している。また、等方性層20
3の屈折率は、複屈折性層202の常光の屈折率noま
たは異常光の屈折率neのいずれか一方と一致するもの
が選ばれる。
These polarization separation elements 104 and 108 are
Birefringent layer 202 having birefringence due to molecular orientation
And an isotropic layer 203 are alternately laminated. The birefringent layer 202 has the optical anisotropy axis 201 in the laminated plane. In addition, the isotropic layer 20
The refractive index of 3 is selected so as to match either one of the refractive index no of ordinary light and the refractive index ne of extraordinary light of the birefringent layer 202.

【0054】これらの偏光分離素子104、108に入
射した光は、複屈折性層202を透過し、等方性層20
3に入射する。等方性層203の屈折率が複屈折性層2
02の常光の屈折率と一致するように選ばれている場
合、入射した光のうち常光成分204は透過し、異常光
成分205のうち一部は複屈折性層202と等方性層2
03との屈折率差により反射される。また、複屈折性層
202と等方性層203が交互に積層されている為、各
層において異常光の一部が反射され、結果として、常光
成分204は透過し、異常光成分205は反射される。
よって、偏光分離素子104、108は、異常光成分2
05に対しては、誘電体薄膜と同様の原理で光を反射す
ることになる。
The light incident on these polarization separation elements 104 and 108 is transmitted through the birefringent layer 202 and isotropic layer 20.
It is incident on 3. The refractive index of the isotropic layer 203 is the birefringent layer 2
02, the ordinary light component 204 of the incident light is transmitted, and part of the extraordinary light component 205 is part of the extraordinary light component 205, and the birefringent layer 202 and the isotropic layer 2
It is reflected due to the difference in the refractive index with 03. Further, since the birefringent layers 202 and the isotropic layers 203 are alternately laminated, part of the extraordinary light is reflected in each layer, and as a result, the ordinary light component 204 is transmitted and the extraordinary light component 205 is reflected. It
Therefore, the polarization separation elements 104 and 108 are
For 05, light is reflected by the same principle as that of the dielectric thin film.

【0055】狭帯域偏光分離素子106としては、図3
に示すような分光特性を有する誘電体ミラーを用い、反
射型液晶表示素子105GにS偏光の緑色光を入射させ
た。この狭帯域偏光分離素子106においても、先に述
べた特開昭57−158801に開示されている偏光性
素子やD−BEFなどを、層数や層厚などを調整して必
要とする波長帯域に対して偏光分離特性を持つようにす
ることによって用いることができる。誘電体ミラーで
は、図3に示すように、そのカットオフ波長がS偏光に
比べてP偏光では長波長側にシフトするため、本実施形
態において用いる場合は、その光反射面に対するS偏光
成分しか反射させることができないが、前記偏光性素子
やD−BEFなどの素子を誘電体ミラーの代わりに用い
た場合、素子自体が光学的異方性軸を有し、その光学的
異方性軸に沿った偏光方向の光を反射させることができ
る為、その角度を調節することにより、使用する反射型
液晶表示素子105Gの特性に合わせ、任意の偏光方向
の光を入射させることができる。
The narrow band polarization separation element 106 is shown in FIG.
Using a dielectric mirror having a spectral characteristic as shown in, S-polarized green light was made incident on the reflective liquid crystal display element 105G. Also in this narrow band polarization separation element 106, the wavelength band required by adjusting the number of layers or the layer thickness of the polarizing element or D-BEF disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-158801 described above. Can be used by having a polarization separation characteristic with respect to. In the dielectric mirror, as shown in FIG. 3, the cutoff wavelength of P-polarized light shifts to the longer wavelength side than that of S-polarized light. Although it cannot be reflected, when an element such as the polarizing element or D-BEF is used instead of the dielectric mirror, the element itself has an optical anisotropy axis, and Since it is possible to reflect the light of the polarization direction along it, by adjusting the angle, it is possible to make the light of any polarization direction incident according to the characteristics of the reflective liquid crystal display element 105G to be used.

【0056】これらの反射型液晶表示素子105R、1
05G、105Bに入射した光は、画像信号に合わせて
偏光方向が変調された後、偏光分離素子104、108
及び狭帯域偏光分離素子106に再度入射し、偏光方向
が変調された光のみ、偏光分離素子104、108及び
狭帯域偏光分離素子106を透過して、色合成用のクロ
スダイクロイックプリズム109により合成されて、投
影レンズ110に入射する。このとき、偏光分離素子1
04、108及び狭帯域偏光分離素子106を通過した
反射型液晶表示素子105R、105G、105Bから
の反射光はP偏光である。一方、本実施形態に用いたク
ロスダイクロイックプリズム109は、S偏光に対して
分光特性が最適化されている為、クロスダイクロイック
プリズム109の光入射面に貼り合わせた1/2λ板
(図示せず)により、偏光方向を90°回転させ、S偏
光として入射させた。
These reflective liquid crystal display elements 105R, 1
The light incident on 05G and 105B has its polarization direction modulated in accordance with the image signal, and then is polarized by the polarization separation elements 104 and 108.
And the narrow band polarization separation element 106 again, and only the light whose polarization direction is modulated is transmitted through the polarization separation elements 104 and 108 and the narrow band polarization separation element 106, and is combined by the cross dichroic prism 109 for color combination. And enters the projection lens 110. At this time, the polarization separation element 1
The reflected light from the reflective liquid crystal display elements 105R, 105G, and 105B that have passed through 04 and 108 and the narrow band polarization separation element 106 is P-polarized light. On the other hand, since the cross dichroic prism 109 used in the present embodiment has optimized spectral characteristics for S-polarized light, a 1 / 2λ plate (not shown) attached to the light incident surface of the cross dichroic prism 109. Then, the polarization direction was rotated by 90 ° and the light was incident as S-polarized light.

【0057】本実施形態では、反射型液晶表示素子10
5として、1.3型XGAパネル(1024×768ド
ット)を用いた。液晶のモードとしては垂直配向であ
り、図4(a)に示すように電圧が印加されていない時
は、液晶分子402は、ガラス基板401に対して垂直
に配向しており、直線偏光を入射させると、そのままの
偏光状態で反射される。これらの光は、再度偏光分離素
子104、108および狭帯域偏光分離素子106で反
射され、光源101側の光路方向に戻される。なお、図
4(a)中の403は反射電極である。
In this embodiment, the reflective liquid crystal display element 10 is used.
As No. 5, a 1.3-inch XGA panel (1024 × 768 dots) was used. The mode of the liquid crystal is vertical alignment, and when no voltage is applied as shown in FIG. 4A, the liquid crystal molecules 402 are aligned vertically with respect to the glass substrate 401, and linearly polarized light is incident. Then, it is reflected in the same polarization state. These lights are reflected again by the polarization splitting elements 104 and 108 and the narrow band polarization splitting element 106, and returned in the optical path direction on the light source 101 side. In addition, 403 in FIG. 4A is a reflective electrode.

【0058】これに対して、図4(b)に示すように電
圧を印加すると、液晶分子402がガラス基板401に
対して水平方向に配向する。ここに直線偏光が入射する
と液晶の屈折率異方性により、偏光方向が変調される。
このとき、液晶層を光が往復する間に、液晶分子402
の長軸と短軸に対する光の位相差が1/2λとなるよう
に液晶層厚(セル厚)や△n(液晶分子の長軸と短軸の
屈折率差)を調節すると、反射型液晶表示素子105で
反射される光は、入射光の偏光方向に対して、90°回
転した直線偏光となり、偏光分離素子104、108お
よび狭帯域偏光分離素子106を透過する。液晶のモー
ドとしては、上記垂直配向の他、TNなど光の偏光を利
用するものであれば、如何なるものでも適用できる。
On the other hand, when a voltage is applied as shown in FIG. 4B, the liquid crystal molecules 402 are aligned horizontally with respect to the glass substrate 401. When linearly polarized light is incident on this, the polarization direction is modulated by the anisotropy of the refractive index of the liquid crystal.
At this time, while the light travels back and forth through the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules 402
If the liquid crystal layer thickness (cell thickness) and Δn (refractive index difference between the long axis and the short axis of the liquid crystal molecules) are adjusted so that the phase difference of light with respect to the long axis and the short axis of the liquid crystal becomes 1 / 2λ, the reflective liquid crystal The light reflected by the display element 105 becomes linearly polarized light that is rotated by 90 ° with respect to the polarization direction of the incident light, and passes through the polarization separation elements 104 and 108 and the narrow band polarization separation element 106. As the mode of the liquid crystal, in addition to the vertical alignment described above, any mode that uses polarization of light such as TN can be applied.

【0059】本実施形態では、上記光学部品の他に、コ
ントラスト比の向上とゴースト防止の為に、偏光離素子
104、108及び狭帯域偏光分離素子106の前後に
偏光フィルタ111と112を配置した。入射側の偏光
フィルタ111は、P偏光をカットするように、その透
過光学軸が紙面に対し平行にセットされている。これに
より、偏光分離素子104、108及び狭帯域偏光分離
素子106には、S偏光成分の光しか入射せず、偏光分
離素子の消光比が悪くても、反射型液晶表示素子105
R、105G、105BにはS偏光しか入射しないた
め、コントラスト比が向上する。この偏光フィルタ11
1が無い場合、例えば、偏光分離素子108には、狭帯
域偏光分離素子106を透過した緑のP偏光成分の光が
入射することになり、この光が青用の反射型液晶表示素
子に入射すると、緑の光が青の画像信号に合わせて変調
され、ゴーストとして投影される。出射側の偏光フィル
タ112は、入射側の偏光フィルタ111とは光学軸を
直交させて配置されている。偏光フィルタ112も同様
の原理で、コントラスト比やゴーストの発生を防止する
働きをもつ。
In the present embodiment, in addition to the above optical components, polarization filters 111 and 112 are arranged before and after the polarization separating elements 104 and 108 and the narrow band polarization separating element 106 in order to improve the contrast ratio and prevent ghosts. . The polarization filter 111 on the incident side is set so that its transmission optical axis is parallel to the paper surface so as to cut P polarized light. As a result, only the light of the S-polarized component is incident on the polarization separation elements 104 and 108 and the narrow band polarization separation element 106, and even if the extinction ratio of the polarization separation element is poor, the reflection type liquid crystal display element 105.
Since only S-polarized light is incident on R, 105G, and 105B, the contrast ratio is improved. This polarizing filter 11
When there is no 1, for example, the light of the green P-polarized component transmitted through the narrow band polarization separation element 106 enters the polarization separation element 108, and this light enters the reflection type liquid crystal display element for blue. Then, the green light is modulated according to the blue image signal and projected as a ghost. The exit-side polarization filter 112 is arranged with its optical axis orthogonal to that of the entrance-side polarization filter 111. The polarization filter 112 also has a function of preventing the occurrence of a contrast ratio or a ghost based on the same principle.

【0060】これらの偏光フィルタ111、112は、
本実施形態では偏光分離素子104、108及び狭帯域
偏光分離素子106の光入射側と出射側の両方に配置し
たが、入射側または出射側の一方に配置してもその効果
は得られる。また、入射側偏光フィルタ111及び11
2と偏光分離素子104、108及び狭帯域偏光分離素
子106の間には光学部品を配置しないことが望まし
い。これは、これらの光学部品で光の偏光状態が乱さ
れ、その効果が低下するからである。
These polarization filters 111 and 112 are
In this embodiment, the polarization separating elements 104 and 108 and the narrow band polarization separating element 106 are arranged on both the light incident side and the light emitting side, but the effect can be obtained even if they are arranged on either the incident side or the light emitting side. Further, the incident side polarization filters 111 and 11
It is desirable that no optical component is arranged between the second polarization beam splitter and the polarization splitting elements 104 and 108 and the narrow band polarization splitting element 106. This is because the polarization state of light is disturbed by these optical components and the effect thereof is reduced.

【0061】上記条件にて光学系を構成したところ、明
るく、コントラストが良い画像が得られ、かつ、図18
に示した反射型液晶表示素子を用いた従来のプロジェク
ションの光学系と比べると、約65%にサイズを小さく
することができた。
When the optical system is constructed under the above conditions, a bright image with good contrast can be obtained, and FIG.
Compared with the conventional projection optical system using the reflection type liquid crystal display element shown in (1), the size could be reduced to about 65%.

【0062】本実施形態では、反射型液晶表示素子10
5R、105G、105Bには、紙面に対して垂直方向
に振動する光を入射させたが、D−BEFや特開昭57
−158801に開示されている偏光性素子などを用い
た場合には、P偏光など、反射型液晶表示素子の特性に
合わせて入射させる光の偏光方向を調節することが望ま
しい。
In this embodiment, the reflective liquid crystal display element 10 is used.
Light oscillating in the direction perpendicular to the paper surface was made incident on the 5R, 105G, and 105B.
When the polarizing element disclosed in 158801 is used, it is desirable to adjust the polarization direction of incident light according to the characteristics of the reflective liquid crystal display element such as P-polarized light.

【0063】また、本実施形態ではダイクロイックミラ
ー103で赤の光を透過、緑と青の光を反射させる構成
としているが、本発明はこれに限らず、青を透過、緑と
赤を反射させる構成など、あらゆる組み合わせを取るこ
とができる。
In the present embodiment, the dichroic mirror 103 transmits red light and reflects green and blue light. However, the present invention is not limited to this, and transmits blue and reflects green and red. Any combination, such as configuration, can be used.

【0064】(実施形態2)図5は、本発明の実施形態
2に係る投影型カラー画像表示装置を示す模式図であ
る。本実施形態では実施形態1と同様の光学部品につい
ては同じ番号を記す。
(Second Embodiment) FIG. 5 is a schematic diagram showing a projection type color image display device according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the same numbers are assigned to the same optical components as those in the first embodiment.

【0065】放物面鏡102にて略平行光に変換された
光源101からの光は、積層素子601に入射する。
The light from the light source 101, which is converted into substantially parallel light by the parabolic mirror 102, is incident on the laminated element 601.

【0066】積層素子601は、図6に示すように、緑
と青の波長帯域の光のそれぞれに対してのみ、素子の光
学的異方性軸と平行な偏光成分の光を反射し、直交する
偏光成分の光を透過する2枚の狭帯域偏光分離素子80
1、802の光学的異方性軸を直交させて2枚積層した
ものである。その特性は、図7に示すように、入射した
白色光を偏光方向が直交する緑のS偏光と青のP偏光と
を反射し、その他の光を透過する特性である。この積層
素子601を構成する2枚の狭帯域偏光分離素子80
1、802としては、実施形態1で述べた特開昭57−
158801に開示されている偏光性素子やD−BEF
などを用い、かつ、その層数や層厚などを調整して緑と
青の波長帯域に対して偏光分離特性を持つようにするこ
とによって実現することができる。
As shown in FIG. 6, the laminated element 601 reflects the light of the polarization component parallel to the optical anisotropy axis of the element only for each of the light in the wavelength bands of green and blue, and orthogonally crosses it. Two narrow band polarization separation elements 80 that transmit the light of the polarized component
The optical anisotropy axes 1, 802 are orthogonal to each other and two sheets are laminated. The characteristic is that, as shown in FIG. 7, incident white light reflects green S-polarized light and blue P-polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other and transmits other light. Two narrow-band polarization splitting elements 80 constituting this laminated element 601
1 and 802 are the same as those described in the first embodiment.
Polarizing element and D-BEF disclosed in 158801.
And the like, and by adjusting the number of layers and the layer thickness thereof so as to have a polarization separation characteristic in the wavelength bands of green and blue.

【0067】積層素子601を透過した光は、図5に示
すように、狭帯域偏光分離素子602に入射する。
The light transmitted through the laminated element 601 is incident on the narrow band polarization separation element 602 as shown in FIG.

【0068】狭帯域偏光分離素子602は、図8に示す
ように、赤の波長帯域の光に対してのみ偏光依存性を有
し、入射光のうち赤のS偏光成分のみ反射させて、その
他の光を透過させることにより、不必要な緑と青及び赤
のP偏光の光をカットする働きを持つ。この狭帯域偏光
分離素子602も上記積層素子と同様、実施形態1で述
べた特開昭57−158801に開示されている偏光性
素子やD−BEFなどを用い、かつ、その層数や層厚な
どを調整して赤の波長帯域に対して偏光分離特性を持つ
ようにすることによって実現することができる。
As shown in FIG. 8, the narrow band polarization separation element 602 has a polarization dependence only for light in the red wavelength band, reflects only the red S polarization component of the incident light, and By transmitting the above light, it has the function of cutting unnecessary green, blue and red P-polarized light. This narrow band polarization separation element 602 also uses the polarizing element or D-BEF disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-158801 described in the first embodiment, and the number of layers and the layer thickness thereof are the same as the laminated element. It can be realized by adjusting, for example, so as to have a polarization separation characteristic in the red wavelength band.

【0069】狭帯域偏光分離素子602で反射された赤
のS偏光は、図5に示すように、反射型液晶表示素子1
05Rで画像信号に合わせて偏光方向が変調されて、反
射される。
The red S-polarized light reflected by the narrow band polarization separation element 602 is reflected by the reflective liquid crystal display element 1 as shown in FIG.
At 05R, the polarization direction is modulated according to the image signal and reflected.

【0070】積層素子601で反射された緑と青の光
は、光学的異方性軸が紙面に対して、垂直に設置された
偏光分離素子603に入射し、緑のS偏光のみが反射型
液晶表示素子105Gの方向へ反射される。
The green and blue lights reflected by the laminated element 601 are incident on the polarization separation element 603 which has an optical anisotropy axis perpendicular to the paper surface, and only green S-polarized light is reflected. It is reflected in the direction of the liquid crystal display element 105G.

【0071】一方、偏光分離素子603を透過した青の
P偏光は、反射ミラー107で反射された後、偏光分離
素子604に入射する。偏光分離素子604は、その光
学的異方性軸が紙面に対して水平に設置されており、青
のP偏光が反射型液晶表示素子105Bの方向に反射さ
れる。
On the other hand, the blue P-polarized light that has passed through the polarization separation element 603 is reflected by the reflection mirror 107 and then enters the polarization separation element 604. The polarization separation element 604 has its optical anisotropy axis set horizontally with respect to the paper surface, and blue P-polarized light is reflected toward the reflective liquid crystal display element 105B.

【0072】上記偏光分離素子603、604として
は、本実施形態では可視域全域にわたって偏光分離特性
を有するスリーエム社製の偏光選択反射フィルムD−B
EFを用いたが、特開平57−158801に開示され
ている偏光性素子などを用いても良い。また、可視光全
域にわたって偏光依存性を有する必要はなく、偏光分離
素子603では緑と青に対して、偏光分離素子604で
は青に対して偏光分離特性を有するものであれば、使用
することができる。
As the polarization separation elements 603 and 604, in the present embodiment, a polarization selective reflection film D-B manufactured by 3M Co., which has polarization separation characteristics over the entire visible range.
Although EF is used, a polarizing element disclosed in JP-A-57-158801 may be used. Further, it is not necessary to have the polarization dependence over the entire visible light, and it is possible to use as long as the polarization separation element 603 has polarization separation characteristics with respect to green and blue and the polarization separation element 604 has with respect to blue. it can.

【0073】また、偏光分離素子603、604及び狭
帯域偏光分離素子602の前後には、クロスダイクロイ
ックプリズム109の分光特性や、光学部品および反射
型液晶表示素子の特性に応じて、S偏光とP偏光を変換
する波長板を挿入しても良く、本実施形態では、クロス
ダイクロイックプリズム109の赤の光の入射面に1/
2λ板(図示せず)を挿入した。
Before and after the polarization splitting elements 603 and 604 and the narrow band polarization splitting element 602, depending on the spectral characteristics of the cross dichroic prism 109 and the characteristics of the optical components and the reflection type liquid crystal display element, S polarization and P polarization are provided. A wavelength plate that converts polarized light may be inserted, and in the present embodiment, the cross dichroic prism 109 has 1/1 on the incident surface of red light.
A 2λ plate (not shown) was inserted.

【0074】偏光分離素子604と狭帯域偏光分離素子
602の光入出射側及び偏光分離素子603の光出射側
には、実施形態1と同様の理由で、偏光フィルタ60
5、606を配置した。
For the same reason as in the first embodiment, the polarization filter 60 is provided on the light input / output side of the polarization separation element 604 and the narrow band polarization separation element 602 and the light emission side of the polarization separation element 603.
5,606 were arranged.

【0075】上記構成にてプロジェクションを構成した
ところ、実施形態1と同様に明るく、かつ、コンパクト
なプロジェクション光学系を実現できた。
When the projection is constructed with the above construction, a bright and compact projection optical system can be realized as in the first embodiment.

【0076】本実施形態では、反射型液晶表示素子10
5R、105Gに紙面に対して垂直方向に振動する光
を、また、反射型液晶表示素子105Bには水平方向に
振動する光を入射する光を入射させたが、それぞれの反
射型液晶表示素子に入射する光の偏光方向は自由に設定
でき、90°回転させても良い。
In this embodiment, the reflective liquid crystal display element 10 is used.
Light that oscillates in the direction perpendicular to the plane of the paper is made incident on 5R and 105G, and light that oscillates in the horizontal direction is made incident on the reflective liquid crystal display element 105B. The polarization direction of the incident light can be freely set and may be rotated by 90 °.

【0077】さらに、本実施形態においても、積層素子
601により青と緑の光を反射させたが、反射させる光
を緑と赤の組み合わせにするなど、あらゆる組み合わせ
を取ることができる。
Further, in the present embodiment as well, blue and green light is reflected by the laminated element 601, but the reflected light may be a combination of green and red, or any other combination is possible.

【0078】また、実施形態1、2において、反射型液
晶表示素子105R、105Bには偏光分離素子10
4、108、602、604からの反射光を入射させた
が、図9(a)に示すような配置にすることにより、偏
光分離素子100a、100bからの透過光を反射型液
晶表示素子105R、105Bに入射させる構成とする
ことができる。ただし、この場合、反射型液晶表示素子
105R、105Bの位置に合わせて、偏光分離素子1
00a、100bの分光特性を調節する必要がある。さ
らに、実施形態1、2において、偏光分離素子104、
108、603、604および狭帯域偏光分離素子10
6、602としてプレート状のものを用いたが、図9
(b)に示すキューブ状のものを用いてもよい。この場
合、光路を空気から屈折率の異なるガラス等に置き換え
ることができるので、投影レンズ110から反射型液晶
表示素子105R、105G、105Bまでの光学的な
距離を短くでき、そのため、クロスダイクロイックプリ
ズム109および投影レンズ110の小型化によるコス
トダウンが図れるだけでなく、偏光分離素子として誘電
体ミラーを用いた場合、プレート状の場合と比べて素子
の性能を向上させることができる。
In the first and second embodiments, the polarization separation element 10 is used as the reflective liquid crystal display elements 105R and 105B.
Although the reflected light from 4, 108, 602, and 604 is incident, the transmitted light from the polarization separation elements 100a and 100b is reflected by the reflective liquid crystal display element 105R, by arranging as shown in FIG. 9A. It can be configured to be incident on 105B. However, in this case, the polarization separation element 1 is aligned with the positions of the reflective liquid crystal display elements 105R and 105B.
It is necessary to adjust the spectral characteristics of 00a and 100b. Furthermore, in the first and second embodiments, the polarization separation element 104,
108, 603, 604 and narrow band polarization separation element 10
Although plate-shaped ones were used as 6, 602,
The cube shape shown in (b) may be used. In this case, since the optical path can be replaced with air from glass or the like having a different refractive index, the optical distance from the projection lens 110 to the reflective liquid crystal display elements 105R, 105G, 105B can be shortened, and therefore the cross dichroic prism 109 can be used. Moreover, not only the cost can be reduced by downsizing the projection lens 110, but also when the dielectric mirror is used as the polarization separation element, the performance of the element can be improved as compared with the case of the plate shape.

【0079】(実施形態3)図10は本発明の実施形態
3に係る投影型カラー画像表示装置を示す模式図であ
る。本実施形態では実施形態1、2と同様の光学部品に
ついては同じ番号を記す。
(Third Embodiment) FIG. 10 is a schematic view showing a projection type color image display device according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the same numbers are given to the same optical components as those in the first and second embodiments.

【0080】放物面鏡102にて略平行光に変換された
光源101からの光は、光源101からの白色光のう
ち、赤の波長帯域の光を透過させ、緑、青の波長帯域の
光を反射するダイクロイックミラー1103に入射す
る。ダイクロイックミラー1103を透過した赤の光
は、偏光分離素子1104に入射し、S偏光の光のみ反
射型液晶表示素子105Rに入射する。
The light from the light source 101 converted into substantially parallel light by the parabolic mirror 102 transmits the light in the red wavelength band of the white light from the light source 101 and transmits the light in the green and blue wavelength bands. The light enters the dichroic mirror 1103 that reflects light. The red light transmitted through the dichroic mirror 1103 enters the polarization separation element 1104, and only the S-polarized light enters the reflective liquid crystal display element 105R.

【0081】偏光分離素子1104としては、本実施形
態では、スリーエム社製偏光選択反射フィルム(Opt
ical Film D−BEF)を用いたが、誘電体
膜で作製した偏光ビームスプリッタ(PBS)や特開昭
57−158801に開示されている偏光性素子などを
用いることができる。
As the polarization separation element 1104, in this embodiment, a polarization selective reflection film (Opt) manufactured by 3M Co. is used.
Although an optical film D-BEF) is used, a polarizing beam splitter (PBS) made of a dielectric film or a polarizing element disclosed in JP-A-57-158801 can be used.

【0082】一方、ダイクロイックミラー1103で反
射された緑、青の波長帯域の光は、青の波長帯域のS偏
光を透過し、緑のS偏光を反射する積層素子1105に
入射する。
On the other hand, the light in the green and blue wavelength bands reflected by the dichroic mirror 1103 is incident on the laminated element 1105 which transmits S-polarized light in the blue wavelength band and reflects green S-polarized light.

【0083】この積層素子1105は、実施形態2で用
いたものと同様に、図11に示すように、緑と青の波長
帯域の光のそれぞれに対してのみ、素子の光学的異方性
軸と平行な偏光成分の光を反射し、直交する偏光成分の
光を透過する2枚の狭帯域偏光分離素子1106G、1
106Bの光学的異方性軸を直交させて2枚積層したも
のであり、同一方向の偏光方向を有する緑、青の光をそ
の光学的異方性軸の方向によって反射または透過するよ
うに構成されている。本実施形態では、図11に示すよ
うに、緑に対応する狭帯域偏光分離素子1106Gの光
学的異方性軸を紙面に対して垂直方向に、青に対応する
狭帯域偏光分離素子1106Bの光学的異方性軸の方向
を紙面に対して水平方向に設置することにより、緑の波
長帯域のS偏光を反射させ、青の波長帯域に対するS偏
光を透過させて、それぞれ対応する反射型液晶表示素子
105G、105Bに入射させる。
Similar to the one used in the second embodiment, this laminated device 1105 has an optical anisotropy axis of the device only for each of the lights in the green and blue wavelength bands, as shown in FIG. Two narrow-band polarization separation elements 1106G, 1106G that reflect the light of the polarization component parallel to
106B is a laminate of two sheets of which the optical anisotropy axis is orthogonal to each other, and is configured to reflect or transmit green and blue light having the same polarization direction depending on the direction of the optical anisotropy axis. Has been done. In this embodiment, as shown in FIG. 11, the optical anisotropy axis of the narrow band polarization separation element 1106G corresponding to green is perpendicular to the paper surface, and the optical axis of the narrow band polarization separation element 1106B corresponding to blue is shown. By setting the direction of the anisotropy axis to be horizontal to the paper surface, S-polarized light in the green wavelength band is reflected, S-polarized light in the blue wavelength band is transmitted, and the corresponding reflection type liquid crystal display is provided. The light is incident on the elements 105G and 105B.

【0084】この積層素子1105を構成する狭帯域偏
光分離素子1106G、1106Bも、特開昭57−1
58801に開示されている偏光性素子やD−BEFな
どを用い、かつ、層数や層厚などを調整してそれぞれ対
応する色の波長帯域に対して偏光分離特性を持つように
することによって実現することができる。
Narrow band polarization separation elements 1106G and 1106B which constitute the laminated element 1105 are also disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-1.
Realized by using the polarizing element or D-BEF disclosed in 58801 and adjusting the number of layers and the layer thickness so as to have the polarization separation characteristic for the wavelength band of the corresponding color. can do.

【0085】反射型液晶表示素子105G、105Bに
入射した緑と青の帯域の光は、それぞれに対応した反射
型液晶表示素子で偏光方向が変調された後、緑の帯域の
光は、積層素子1105を透過し、青の光は積層素子1
105で反射されることにより、合成され、赤反射のダ
イクロイックミラー1107に入射する。ダイクロイッ
クミラー1107では、反射型液晶表示素子105Rで
反射された赤の帯域の光と反射型液晶表示素子105
G、105Bで反射された緑、青の帯域の光とが合成さ
れ、投影レンズ110でこれらの光が投影される。
Light in the green and blue bands incident on the reflective liquid crystal display elements 105G and 105B is modulated in polarization direction by the corresponding reflective liquid crystal display elements, and then the light in the green band is laminated. Blue light that has passed through 1105 and is a laminated element 1
The light is reflected by 105, is combined, and is incident on the red-reflecting dichroic mirror 1107. In the dichroic mirror 1107, the light in the red band reflected by the reflective liquid crystal display element 105R and the reflective liquid crystal display element 105R.
The lights in the green and blue bands reflected by G and 105B are combined, and these lights are projected by the projection lens 110.

【0086】本実施形態では、偏光分離素子1104と
積層素子1105の光入出射側に実施形態1と同様の理
由で、偏光フィルタ1108、1109を配置した。
In this embodiment, the polarization filters 1108 and 1109 are arranged on the light input / output sides of the polarization separation element 1104 and the laminated element 1105 for the same reason as in the first embodiment.

【0087】上記構成にてプロジェクションの光学系を
構成したところ、明るくコントラストが高く、かつ、実
施形態1、2よりもさらにコンパクトなプロジェクショ
ンを実現できた。
When the projection optical system is constructed with the above-mentioned construction, a bright, high-contrast projection that is more compact than those of the first and second embodiments can be realized.

【0088】本実施形態では、ダイクロイックミラー1
103で赤の光を透過、緑と青の光を反射させたが、青
を透過、緑と赤を反射など、あらゆる組み合わせを取る
ことができる。
In this embodiment, the dichroic mirror 1
Although red light is transmitted and green and blue lights are reflected at 103, any combination such as blue transmission and green and red reflection can be used.

【0089】また、本実施形態では、反射型液晶表示素
子105R、105BにS偏光の光を入射させたが、積
層素子1105を構成する緑と青に対応するそれぞれの
狭帯域偏光分離素子の光学的異方性軸を90°回転させ
ることにより、P偏光を入射させることもできる。反射
型液晶表示素子105Rについても同様にP偏光を入射
させることができる。この場合も、上記S偏光を入射さ
せた場合と同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, the S-polarized light is made incident on the reflective liquid crystal display elements 105R and 105B, but the optical characteristics of the narrow band polarization separation elements corresponding to the green and the blue constituting the laminated element 1105 are different. P-polarized light can also be made incident by rotating the anisotropy axis by 90 °. Similarly, P-polarized light can be made incident on the reflective liquid crystal display element 105R. Also in this case, the same effect as when the S-polarized light is incident can be obtained.

【0090】さらに、本実施形態では、反射型液晶表示
素子105G、105Bからの反射光と、反射型液晶表
示素子105Rからの反射光との偏光方向がダイクロイ
ックミラー1107の位置で同じになるように構成した
が、これらの光の偏光方向が直交している場合は、ダイ
クロイックミラーの代わりに偏光ビームスプリッタを用
いて光を合成しても良い。
Further, in this embodiment, the polarization directions of the reflected light from the reflective liquid crystal display elements 105G and 105B and the reflected light from the reflective liquid crystal display element 105R are the same at the position of the dichroic mirror 1107. However, when the polarization directions of these lights are orthogonal to each other, a polarization beam splitter may be used instead of the dichroic mirror to combine the lights.

【0091】(実施形態4)図12は本発明の実施形態
4に係る投影型カラー画像表示装置を示す模式図であ
る。本実施形態では実施形態1、2、3と同様の光学部
品については同じ番号を記す。
(Embodiment 4) FIG. 12 is a schematic diagram showing a projection type color image display device according to Embodiment 4 of the present invention. In this embodiment, the same numbers are given to the same optical components as those in the first, second and third embodiments.

【0092】放物面鏡102にて略平行光に変換された
光源101からの光は、積層素子1301に入射する。
The light from the light source 101, which is converted into substantially parallel light by the parabolic mirror 102, is incident on the laminated element 1301.

【0093】積層素子1301は、実施形態2、3で用
いた積層素子601、1105と同様の機能を有し、緑
と青の波長帯域の光のそれぞれに対してのみ、素子の光
学的異方性軸と平行な偏光成分の光を反射し、直交する
偏光成分の光を透過する2つの狭帯域偏光分離素子13
01G、1301Bの光学的異方性軸を直交させて2枚
積層したものである。その特性は、図7に示したよう
に、入射した白色光を偏光方向が直交する緑のS偏光と
青のP偏光を反射し、その他の光を透過する特性であ
る。
The laminated element 1301 has the same function as that of the laminated elements 601 and 1105 used in the second and third embodiments, and the optical anisotropy of the element is obtained only for each of the lights in the green and blue wavelength bands. Two narrow-band polarization separation elements 13 that reflect light having a polarization component parallel to the property axis and transmit light having a polarization component orthogonal to the property axis.
Two sheets of 01G and 1301B are laminated with their optical anisotropy axes orthogonal to each other. The characteristic is that, as shown in FIG. 7, incident white light reflects green S-polarized light and blue P-polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other and transmits other light.

【0094】この積層素子1301を構成する2枚の狭
帯域偏光分離素子1301G、1301Bとしては、実
施形態1で述べた特開平57−158801に開示され
ている偏光性素子やスリーエム社製の偏光選択反射フイ
ルムD−BEFなどを用い、かつ、層数や層厚などを調
整して緑と青の波長帯域に対して偏光分離特性を持つよ
うにすることによって実現することができる。
As the two narrow-band polarization separation elements 1301G and 1301B constituting the laminated element 1301, the polarizing element disclosed in the Japanese Patent Laid-Open No. 57-158801 described in the first embodiment and the polarization selection manufactured by 3M Co., Ltd. This can be realized by using a reflection film D-BEF and the like, and adjusting the number of layers and the layer thickness so as to have a polarization separation characteristic in the wavelength bands of green and blue.

【0095】積層素子1301を透過した光は、狭帯域
偏光分離素子1302に入射する。狭帯域偏光分離素子
1302は、図8に示したように赤の波長帯域の光に対
してのみ偏光依存性を有し、入射光のうち赤のS偏光成
分のみ反射させて、その他の光を透過させることによ
り、不必要な緑と青及び赤のP偏光の光をカットする特
性を有する。
The light transmitted through the laminated element 1301 enters the narrow band polarization separation element 1302. As shown in FIG. 8, the narrow band polarization separation element 1302 has polarization dependency only for light in the red wavelength band, reflects only the red S-polarized component of the incident light, and reflects other light. By transmitting the light, it has a characteristic of cutting unnecessary green, blue, and red P-polarized light.

【0096】この狭帯域偏光分離素子1302も、上記
積層素子1301と同様、実施形態1で述べた特開平5
7−158801に開示されている偏光性素子やスリー
エム社製の偏光選択反射フイルムD−BEFなどを用
い、かつ、層数や層厚などを調整して赤の波長帯域に対
して偏光分離特性を持つようにすることによって実現す
ることができる。
This narrow band polarization separation element 1302 is also the same as the laminated element 1301 described in the first embodiment.
The polarizing element disclosed in 7-158801 and the polarization selective reflection film D-BEF manufactured by 3M Co., Ltd. are used, and the polarization separation characteristic is obtained for the red wavelength band by adjusting the number of layers and the layer thickness. It can be realized by having it.

【0097】狭帯域偏光分離素子1302で反射された
赤のS偏光は、反射型液晶表示素子105Rで画像信号
に合わせて偏光方向が変調されて、反射される。積層素
子1301で反射された緑と青の光は、光学的異方性軸
が紙面に対して、垂直に設置された偏光分離素子130
3に入射し、緑のS偏光のみが反射型液晶表示素子10
5Gの方向へ反射され、青のP偏光は偏光分離素子13
03を透過し、反射型液晶表示素子105Bに入射す
る。
The red S-polarized light reflected by the narrow band polarization separation element 1302 is reflected by the reflection type liquid crystal display element 105R with its polarization direction modulated according to an image signal. The green and blue lights reflected by the laminated element 1301 have polarization anisotropy elements 130 whose optical anisotropy axes are set perpendicular to the paper surface.
The liquid crystal display device 10 is a reflection type liquid crystal display device 10 in which only green S-polarized light is incident on
The blue P-polarized light reflected in the 5 G direction is polarized by the polarization separation element 13
03, and enters the reflective liquid crystal display element 105B.

【0098】偏光分離素子1303としては、本実施形
態では可視域全域で偏光分離機能を有するD−BEFを
用いたが、誘電体膜で作製した偏光ビームスプリッタ
(PBS)や特開平57−158801に開示されてい
る偏光性素子などを用いることができる。また、偏光分
離素子1303は、可視光全域で偏光分離機能を有する
必要はなく、入射する波長帯域の光に対して偏光分離機
能を有していれば良い。
As the polarization separation element 1303, D-BEF having a polarization separation function in the entire visible range is used in this embodiment, but a polarization beam splitter (PBS) made of a dielectric film or Japanese Patent Laid-Open No. 57-158801 is used. The disclosed polarizing element or the like can be used. Further, the polarization separation element 1303 does not need to have a polarization separation function over the entire visible light, and may have a polarization separation function for light in the incident wavelength band.

【0099】反射型液晶表示素子105G、105Bに
入射した緑と青の帯域の光は、それぞれの反射型液晶表
示素子で偏光方向が変調された後、緑の帯域の光は、積
層素子1303を透過し、青の光は積層素子1303で
反射されることにより、合成され、赤反射のダイクロイ
ックミラー1304に入射する。ダイクロイックミラー
1304では、反射型液晶表示素子105Rで反射され
た赤の帯域の光と反射型液晶表示素子105G、105
Bで反射された緑、青の帯域の光が合成され、投影レン
ズ110でこれらの光が投影される。
The light in the green and blue bands incident on the reflective liquid crystal display elements 105G and 105B have their polarization directions modulated by the respective reflective liquid crystal display elements, and then the light in the green band passes through the laminated element 1303. The transmitted blue light is reflected by the laminated element 1303 to be combined, and is incident on the red-reflecting dichroic mirror 1304. In the dichroic mirror 1304, the light in the red band reflected by the reflection type liquid crystal display element 105R and the reflection type liquid crystal display elements 105G, 105.
The lights in the green and blue bands reflected by B are combined, and these lights are projected by the projection lens 110.

【0100】本実施形態では、狭帯域偏光分離素子13
02の光入出射側に、実施形態1と同様の理由で、偏光
フィルタ1305、1306を配置した。
In this embodiment, the narrow band polarization separation element 13 is used.
For the same reason as in the first embodiment, the polarization filters 1305 and 1306 are arranged on the light entrance / exit side of No. 02.

【0101】上記構成にてプロジェクションの光学系を
構成したところ、明るく、かつ、実施形態3と同様にコ
ンパクトなプロジェクション光学系を実現できた。
When the projection optical system is constructed with the above construction, a bright and compact projection optical system as in the third embodiment can be realized.

【0102】本実施形態では、積層素子1301で赤の
光を透過、緑のS偏光と青のP偏光を反射させたが、青
を透過、緑と赤を反射など、あらゆる組み合わせを取る
ことができ、また、使用する光の偏光方向も反射型液晶
表示素子の特性に合わせて変えることができる。
In this embodiment, the laminated element 1301 transmits red light and reflects green S-polarized light and blue P-polarized light. However, any combination such as blue transmission and green and red reflection can be used. In addition, the polarization direction of the light used can be changed according to the characteristics of the reflective liquid crystal display element.

【0103】また、本実施形態では、反射型液晶表示素
子105G、105BにそれぞれS偏光とP偏光を入射
させたが、積層素子1301を構成する緑と青に対応す
るそれぞれの偏光分離素子の光学的異方性軸を90°回
転させることにより、反射型液晶表示素子105G、1
05Bのそれぞれに入射する光の偏光方向を変えること
ができる。反射型液晶表示素子105Rについても同様
にP偏光を入射させることができる。
Further, in this embodiment, the S-polarized light and the P-polarized light are made incident on the reflective liquid crystal display elements 105G and 105B, respectively. By rotating the anisotropy axis by 90 °, the reflective liquid crystal display elements 105G, 1
It is possible to change the polarization direction of the light incident on each of the 05B. Similarly, P-polarized light can be made incident on the reflective liquid crystal display element 105R.

【0104】(実施形態5)図13は本発明の実施形態
5に係る投影型カラー画像表示装置を示す模式図であ
る。本実施形態では実施形態1〜4と同様の光学部品に
ついては同じ番号を記す。
(Fifth Embodiment) FIG. 13 is a schematic view showing a projection type color image display device according to a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the same numbers are given to the same optical components as in the first to fourth embodiments.

【0105】放物面鏡102にて略平行光に変換された
光源101からの光は、光源101からの白色光のう
ち、赤の波長帯域の光を透過させ、緑、青の波長帯域の
光を反射するダイクロイックミラー1401に入射す
る。ダイクロイックミラー1401を透過した赤の光
は、偏光分離素子1402に入射し、S偏光の光のみ反
射型液晶表示素子105Rに入射する。
The light from the light source 101 converted into substantially parallel light by the parabolic mirror 102 transmits the light in the red wavelength band of the white light from the light source 101 and transmits the light in the green and blue wavelength bands. It is incident on a dichroic mirror 1401 that reflects light. The red light transmitted through the dichroic mirror 1401 enters the polarization separation element 1402, and only the S-polarized light enters the reflective liquid crystal display element 105R.

【0106】偏光分離素子1402としては、本実施形
態では、スリーエム社製の偏光選択反射フィルム(Op
tical Film D−BEF)を用いたが、誘電
体膜で作製した偏光ビームスプリッタ(PBS)や特開
平57−158801に開示されている偏光性素子など
を用いることができる。
As the polarization separation element 1402, in this embodiment, a polarization selective reflection film (Op manufactured by 3M) is used.
Although the optical film D-BEF) is used, a polarizing beam splitter (PBS) made of a dielectric film or a polarizing element disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-158801 can be used.

【0107】一方、ダイクロイックミラー1401で反
射された緑、青の波長帯域の光は、青の波長帯域のS偏
光を透過し、緑のS偏光を反射する積層素子1403に
入射する。
On the other hand, the light in the green and blue wavelength bands reflected by the dichroic mirror 1401 is incident on the laminated element 1403 which transmits S-polarized light in the blue wavelength band and reflects green S-polarized light.

【0108】この積層素子1403は、図14に示すよ
うに、緑の波長帯域の光に対してのみ、素子の光学的異
方性軸と平行な偏光成分の光を反射し、光学的異方性軸
に直交する偏光成分及びその他の波長域の光を透過する
狭帯域偏光分離素子1404と、青の波長帯域の光に対
してのみ、素子の光学的異方性軸と平行な偏光成分の光
を反射し、光学的異方性軸に直交する偏光成分及びその
他の波長域の光を透過する狭帯域偏光分離素子1405
とを、両者の光学的異方性軸を平行にし、かつ、両素子
1404と1405の間に、入射光の偏光方向を90°
回転させる波長板1406を配置した3枚積層構造のも
のであり、同一方向の偏光方向を有する緑、青の光を偏
光方向が直交する緑と青の光に分離し、対応する反射型
液晶表示素子105G、105Bに向わせる働きを持
つ。本実施形態では、狭帯域偏光分離素子1404、1
405の光学的異方性軸を紙面に対して、垂直に配置し
た。よって、反射型液晶表示素子105Gには緑のS偏
光、反射型液晶表示素子105Bには青のP偏光が入射
することになる。
As shown in FIG. 14, this laminated element 1403 reflects light having a polarization component parallel to the optical anisotropy axis of the element only for light in the green wavelength band, and is optically anisotropic. A narrow-band polarization separation element 1404 that transmits a polarization component orthogonal to the property axis and light in other wavelength ranges, and a polarization component parallel to the optical anisotropy axis of the element only for light in the blue wavelength range. Narrow band polarization separation element 1405 that reflects light and transmits light having a polarization component orthogonal to the optical anisotropy axis and light in other wavelength regions.
And the optical anisotropy axes of the two are parallel to each other, and the polarization direction of the incident light is 90 ° between both the elements 1404 and 1405.
It has a three-layer structure in which a rotating wave plate 1406 is arranged, and separates green and blue lights having the same polarization direction into green and blue lights whose polarization directions are orthogonal to each other, and a corresponding reflection type liquid crystal display. It has a function of directing to the elements 105G and 105B. In this embodiment, the narrow band polarization separation elements 1404, 1
The optical anisotropy axis of 405 was arranged perpendicular to the paper surface. Therefore, green S-polarized light enters the reflective liquid crystal display element 105G, and blue P-polarized light enters the reflective liquid crystal display element 105B.

【0109】上記積層素子1403を構成する狭帯域偏
光分離素子1404、1405も実施形態1で述べた特
開平57−158801に開示されている偏光性素子や
D−BEFなどを用い、かつ、層数や層厚などを調整し
て緑と青の波長帯域に対して偏光分離特性を持つように
することによって実現することができる。
Narrow band polarization separation elements 1404 and 1405 constituting the laminated element 1403 are also the polarizing elements disclosed in JP-A-57-158801 described in Embodiment 1 and D-BEF, and the number of layers It can be realized by adjusting the layer thickness, layer thickness and the like so as to have a polarization separation characteristic in the green and blue wavelength bands.

【0110】反射型液晶表示素子105G、105Bに
入射した緑と青の波長域の光は、それぞれの反射型液晶
表示素子で偏光方向が変調された後、緑の帯域の光は、
積層素子1403を透過し、青の光は積層素子1403
で反射されることにより、合成され、赤反射のダイクロ
イックミラー1407に入射する。このとき、反射型液
晶表示素子105Gで反射されたP偏光のみが、狭帯域
偏光分離素子1404を透過し、波長板1406により
偏光方向が、90°回転し、S偏光となる。一方、反射
型液晶表示素子105Bからの反射光はS偏光成分とな
った光のみが、狭帯域偏光分離素子1405で反射され
る。
The light in the green and blue wavelength ranges incident on the reflective liquid crystal display elements 105G and 105B have their polarization directions modulated by the respective reflective liquid crystal display elements, and then the light in the green band is
The blue light transmitted through the laminated element 1403 and the blue light is laminated element 1403.
The reflected light is combined by being reflected by and is incident on the red-reflecting dichroic mirror 1407. At this time, only the P-polarized light reflected by the reflective liquid crystal display element 105G passes through the narrow band polarization separation element 1404, and the polarization direction is rotated by 90 ° by the wave plate 1406 to become S-polarized light. On the other hand, in the reflected light from the reflective liquid crystal display element 105B, only the light that has become the S-polarized component is reflected by the narrow band polarization separation element 1405.

【0111】よって、積層素子1403で合成された緑
と青の光は、両者ともS偏光となる。ダイクロイックミ
ラー1407では、反射型液晶表示素子105Rで反射
された赤の帯域の光と反射型液晶表示素子105G、1
05Bで反射された緑、青の帯域の光が合成され、投影
レンズでこれらの光が投影される。
Therefore, the green and blue lights combined by the laminated element 1403 are both S-polarized. In the dichroic mirror 1407, light in the red band reflected by the reflective liquid crystal display element 105R and the reflective liquid crystal display elements 105G, 1
The lights in the green and blue bands reflected by 05B are combined, and these lights are projected by the projection lens.

【0112】本実施形態では、積層素子1403に入射
する光と出射する光の偏光方向が揃っている為、実施形
態4では狭帯域偏光分離素子1302の入出射側だけに
しか配置できなかった偏光フィルタ1305と1306
(図12参照)を、積層素子1403の入出射側にも配
置できる、つまり図13に示すように偏光フィルタ14
08、1409を配置できるので、実施形態3よりもコ
ントラスト比を向上させることができる。
In the present embodiment, since the polarization directions of the light incident on the laminated element 1403 and the light emitted therefrom are aligned, the polarization which can be arranged only on the input / output side of the narrow band polarization separation element 1302 in the fourth embodiment. Filters 1305 and 1306
(See FIG. 12) can also be arranged on the entrance / exit side of the laminated element 1403, that is, as shown in FIG.
Since 08 and 1409 can be arranged, the contrast ratio can be improved as compared with the third embodiment.

【0113】上記構成にてプロジェクションの光学系を
構成したところ、明るく、コントラストが高く、かつ、
実施形態1、2よりもさらにコンパクトなプロジェクシ
ョン光学系を実現できた。
When the projection optical system is constructed with the above construction, it is bright, has high contrast, and
A more compact projection optical system than the first and second embodiments can be realized.

【0114】本実施形態では、ダイクロイックミラー1
401で赤の光を透過、緑と青の光を反射させたが、青
を透過、緑と赤を反射など、あらゆる組み合わせを取る
ことができる。
In this embodiment, the dichroic mirror 1
Although 401 transmits red light and reflects green and blue light, it is possible to take any combination such as transmitting blue and reflecting green and red.

【0115】また、本実施形態では、反射型液晶表示素
子105G、105BにそれそれS偏光とP偏光を入射
させたが、積層素子1403を構成する緑と青に対応す
るそれそれの偏光分離素子の光学的異方性軸を90°回
転させることにより、反射型液晶表示素子105G、1
05Bのそれぞれに入射する光の偏光方向を変えること
ができる。反射型液晶表示素子105Rについても同様
に、入射する光の偏光方向を変えることができる。
Further, in the present embodiment, the S-polarized light and the P-polarized light are made incident on the reflection type liquid crystal display elements 105G and 105B, respectively, but the polarization separation elements corresponding to green and blue which compose the laminated element 1403 respectively. By rotating the optical anisotropy axis of 90 ° by 90 °, the reflective liquid crystal display elements 105G, 1
It is possible to change the polarization direction of the light incident on each of the 05B. Similarly, for the reflective liquid crystal display element 105R, the polarization direction of incident light can be changed.

【0116】さらに、実施形態3、4、5では反射型液
晶表示素子105Rには偏光分離素子からの反射光を入
射させたが、透過光が入射しても良く、また、反射型液
晶表示素子105Gと105Bの配置が入れ替わっても
良い。ただし、この場合、偏光分離素子の分光特性を反
射型液晶表示素子の位置に合わせて調節する必要があ
る。
Furthermore, in the third, fourth, and fifth embodiments, the reflected light from the polarization separation element is made incident on the reflective liquid crystal display element 105R, but transmitted light may be made incident. The arrangement of 105G and 105B may be exchanged. However, in this case, it is necessary to adjust the spectral characteristics of the polarization separation element in accordance with the position of the reflective liquid crystal display element.

【0117】また、実施形態3、4、5においても、実
施形態1、2と同様に反射型液晶表示素子や光学部品の
特性に合わせ、光の偏光方向を変換する波長板を挿入し
ても良く、さらに偏光分離素子、狭帯域偏光分離素子お
よび色合成用素子として、キューブ状のものを用いても
良い。この場合も、投影レンズから反射型液晶表示素子
までの光学的な距離を短くできるため、投影レンズの小
型化によるコストダウンを図ることができる。
Also in the third, fourth and fifth embodiments, as in the first and second embodiments, a wavelength plate for converting the polarization direction of light may be inserted in accordance with the characteristics of the reflective liquid crystal display element or the optical component. Furthermore, a cube-shaped element may be used as the polarization separation element, the narrow band polarization separation element, and the color combining element. Also in this case, the optical distance from the projection lens to the reflective liquid crystal display element can be shortened, so that the cost can be reduced by downsizing the projection lens.

【0118】[0118]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、反射型画
像表示素子を用いたプロジェクションにおいて、偏光分
離と色分離の両方の機能を兼ね備えた光学素子を用いる
ことにより、従来と比べて、光学系の大幅なコンパクト
化が図れる。また、偏光分離と色分離の両方の機能を兼
ね備えた光学素子を積層することにより、従来では一枚
の偏光分離素子に1枚の反射型画像表示素子が対応して
いたが、一枚の積層素子に2枚の反射型画像表示素子を
対応させられ、さらに光学系のコンパクト化を図ること
ができる。
As described above, according to the present invention, in the projection using the reflection type image display element, by using the optical element having both the functions of polarization separation and color separation, The optical system can be made significantly compact. Further, by stacking optical elements having both functions of polarization separation and color separation, one reflection-type image display element corresponds to one polarization separation element in the past, but one lamination Two reflective image display elements can be associated with the element, and the optical system can be made compact.

【0119】さらに、この偏光分離と色分離の両方の機
能を兼ね備えた光学素子や積層素子の光入出射側に偏光
フィルタを配置することにより、該素子からの漏れ光や
不要光によるゴーストの発生を防止でき、コントラスト
比の高い、良好な画像を実現することができる。
Further, by disposing a polarization filter on the light input / output side of the optical element or laminated element having both the functions of polarization separation and color separation, ghosts due to leaked light or unnecessary light from the element are generated. And a good image with a high contrast ratio can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施形態1に係る投影型カラー画像表
示装置の模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a projection type color image display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施形態1に係る投影型カラー画像表示装置に
備わった、光学的異方性軸を有する偏光分離素子の説明
図(断面図)である。
FIG. 2 is an explanatory diagram (cross-sectional view) of a polarization separation element having an optical anisotropy axis, which is included in the projection type color image display device according to the first embodiment.

【図3】実施形態1で用いた狭帯域偏光分離素子の分光
特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing spectral characteristics of the narrow band polarization separation element used in the first embodiment.

【図4】実施形態1〜5で用いた反射型液晶表示素子の
動作説明図(断面図)である。
FIG. 4 is an operation explanatory view (cross-sectional view) of the reflective liquid crystal display element used in Embodiments 1 to 5.

【図5】本発明の実施形態2に係る投影型カラー画像表
示装置の模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of a projection type color image display device according to a second embodiment of the invention.

【図6】実施形態2で用いた積層素子の構成図(断面
図)である。
FIG. 6 is a configuration diagram (cross-sectional view) of a laminated element used in the second embodiment.

【図7】実施形態2で用いた積層素子の分光特性を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a spectral characteristic of the laminated element used in the second embodiment.

【図8】実施形態2で用いた狭帯域偏光分離素子の分光
特性を示す図である
FIG. 8 is a diagram showing spectral characteristics of a narrow band polarization separation element used in the second embodiment.

【図9】(a)および(b)はそれぞれ実施形態1、2
に係る投影型カラー画像表示装置の別構成の模式図であ
る。
9 (a) and 9 (b) show Embodiments 1 and 2, respectively.
FIG. 6 is a schematic view of another configuration of the projection type color image display device according to FIG.

【図10】本発明の実施形態3に係る投影型カラー画像
表示装置の模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of a projection type color image display device according to a third embodiment of the invention.

【図11】実施形態3で用いた積層素子の構成図(斜視
図)である。
FIG. 11 is a configuration diagram (perspective view) of a laminated element used in the third embodiment.

【図12】本発明の実施形態4に係る投影型カラー画像
表示装置の模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram of a projection type color image display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施形態5に係る投影型カラー画像
表示装置の模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram of a projection type color image display device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】実施形態5で用いた積層素子の構成図(断面
図)である。
FIG. 14 is a configuration diagram (cross-sectional view) of a laminated element used in the fifth embodiment.

【図15】従来技術に関する透過型液晶表示素子の画素
構造の説明図(斜視図)である。
FIG. 15 is an explanatory diagram (perspective view) of a pixel structure of a transmissive liquid crystal display element according to a conventional technique.

【図16】本発明の適用が可能な反射型液晶表示素子の
断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device to which the present invention can be applied.

【図17】反射型液晶表示素子を用いた従来のプロジェ
クションの光学系の説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram of a conventional projection optical system using a reflective liquid crystal display element.

【図18】反射型液晶表示素子を用いた従来の投影型カ
ラー画像表示装置の模式図である。
FIG. 18 is a schematic view of a conventional projection type color image display device using a reflective liquid crystal display element.

【図19】従来技術に関するクロスダイクロイックプリ
ズムの偏光依存性を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing polarization dependence of a cross dichroic prism according to a conventional technique.

【図20】従来技術に関するクロスダイクロイックプリ
ズムで発生する問題点の説明図である。
FIG. 20 is an explanatory diagram of a problem that occurs in the cross dichroic prism related to the related art.

【図21】従来技術に関する迷光やゴーストの発生メカ
ニズムの説明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram of a generation mechanism of stray light and ghost relating to the conventional technique.

【図22】従来技術に関する迷光やゴーストの原因とな
る光の説明図である。
FIG. 22 is an explanatory diagram of light that causes stray light and ghost in the related art.

【図23】透過型液晶表示素子を用いた従来のプロジェ
クションの光学系の説明図である。
FIG. 23 is an explanatory diagram of a conventional projection optical system using a transmissive liquid crystal display element.

【図24】従来技術に関するクロスダイクロイックプリ
ズムのランダム偏光に対する分光特性を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing spectral characteristics of a conventional cross dichroic prism for randomly polarized light.

【図25】本発明において偏光フィルタを用いる場合に
解消できる、ゴースト発生のメカニズムを説明する模式
図である。
FIG. 25 is a schematic diagram illustrating a mechanism of ghost generation that can be solved when a polarization filter is used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 光源 102 放物面鏡 103 ダイクロイックミラー 104 偏光分離素子 105R、105G、105B 反射型液晶表示素子 106 狭帯域偏光分離素子 107 反射ミラー 108 偏光分離素子 109 クロスダイクロイックプリズム 110 投影レンズ 111 偏光フィルタ 112 偏光フィルタ 201 光学的異方性軸 202 複屈折性層 203 等方性層 204 常光成分 205 異常光成分 401 ガラス基板 402 液晶分子 403 反射電極 601 積層素子 602 狭帯域偏光分離素子 603、604 偏光分離素子 605 偏光フィルタ 606 偏光フィルタ 801、802 狭帯域偏光分離素子 1103 ダイクロイックミラー 1104 偏光分離素子 1105 積層素子 1106G、1106B 狭帯域偏光分離素子 1107 ダイクロイックミラー 1108 偏光フィルタ 1109 偏光フィルタ 1301 積層素子 1301G、1301B、1302 狭帯域偏光分離素
子 1303 偏光分離素子 1304 ダイクロイックミラー 1305 偏光フィルタ 1306 偏光フィルタ 1401 ダイクロイックミラー 1402 偏光分離素子 1403 積層素子 1404、1405 狭帯域偏光分離素子 1406 波長板 1407 ダイクロイックミラー 1601 TFT 1602 ブラックマトリクス 1603 ゲートバスライン 1604 ソースバスライン 1700 画素電極 11 光源 12 偏光ビームスプリッタ 13 クロスダイクロイックプリズム 14 反射型液晶表示素子 15 投影レンズ 16 スクリーン
101 light source 102 parabolic mirror 103 dichroic mirror 104 polarization separation elements 105R, 105G, 105B reflective liquid crystal display element 106 narrow band polarization separation element 107 reflection mirror 108 polarization separation element 109 cross dichroic prism 110 projection lens 111 polarization filter 112 polarization filter 201 optical anisotropy axis 202 birefringent layer 203 isotropic layer 204 ordinary light component 205 extraordinary light component 401 glass substrate 402 liquid crystal molecule 403 reflective electrode 601 laminated element 602 narrow band polarization separation elements 603, 604 polarization separation element 605 polarization Filter 606 Polarization filters 801, 802 Narrow band polarization separation element 1103 Dichroic mirror 1104 Polarization separation element 1105 Laminated elements 1106G, 1106B Narrow band polarization separation element 1107 Dichroic mirror 1108 Polarization filter 1109 Polarization filter 1301 Lamination elements 1301G, 1301B, 1302 Narrow band polarization separation element 1303 Polarization separation element 1304 Dichroic mirror 1305 Polarization filter 1306 Polarization filter 1401 Polarization separation element 1403 Lamination element 1404, 1405 Narrow band polarization separation element 1406 Wave plate 1407 Dichroic mirror 1601 TFT 1602 Black matrix 1603 Gate bus line 1604 Source bus line 1700 Pixel electrode 11 Light source 12 Polarizing beam splitter 13 Cross dichroic prism 14 Reflective liquid crystal display element 15 Projection lens 16 Screen

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G03B 21/00 G03B 21/00 D (56)参考文献 特開 平8−234202(JP,A) 特開 平11−84319(JP,A) 特開 平11−153774(JP,A) 特開 平10−268234(JP,A) 特表 平9−506984(JP,A) 特表 平11−509331(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03B 21/00 - 21/30 G02F 1/13 G02F 1/1335 - 1/13363 G02B 27/18 G03B 33/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI G03B 21/00 G03B 21/00 D (56) References JP-A-8-234202 (JP, A) JP-A-11-84319 ( JP, A) JP 11-153774 (JP, A) JP 10-268234 (JP, A) JP 9-506984 (JP, A) JP 11-509331 (JP, A) (58) ) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G03B 21/00-21/30 G02F 1/13 G02F 1/1335-1/13363 G02B 27/18 G03B 33/12

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光源と、該光源からの光を波長帯域の異
なる複数の光に色分離し、また、各色の光を偏光方向に
よって透過または反射させて偏光分離する、複数の光学
素子からなる光学手段と、 該光学手段からの光を受け、画像信号に合わせ偏光方向
を変調する反射型画像表示素子と、 該反射型画像表示素子により変調された光を合成する色
合成素子と、 該色合成素子により合成された光を投影する投影手段と
を備えた投影型画像表示装置において、 該光学手段の少なくとも1つの光学素子、色分離と偏
光分離の両方の機能を兼ね備えており、 色分離と偏光分離の両方の機能を兼ね備えた光学素子
は、色分離と偏光分離の機能を有する面内において光学
的異方性軸を有し、赤、緑、青の3原色の少なくとも1
つの波長帯域において、入射光の該光学的異方性軸に平
行な直線偏光成分を反射し、該入射光の該光学的異方性
軸に直交する直線偏光成分を透過する機能を有すること
特徴とする投影型画像表示装置。
1. A light source and a plurality of optical elements for color-separating light from the light source into a plurality of lights having different wavelength bands, and for transmitting or reflecting light of each color depending on a polarization direction to separate the light by polarization. An optical means, a reflection type image display element for receiving light from the optical means and modulating a polarization direction according to an image signal; a color combination element for combining the light modulated by the reflection type image display element; in the projection type image display device and a projection means for projecting the light synthesized by the synthesizing device, at least one optical element of the optical means, has both the color separation and both polarization separating function, color separation Optical element that has both functions of polarization and polarization separation
Is an in-plane optical that has the functions of color separation and polarization separation.
Has at least one of the three primary colors red, green and blue
In one wavelength band, the optical anisotropy axis of the incident light is flat
The linear anisotropy of the incident light is reflected, and the optical anisotropy of the incident light
Having the function of transmitting the linearly polarized light component orthogonal to the axis
Projection type image display apparatus according to claim.
【請求項2】 前記光学素子は、複屈折性を持った複屈2. The optical element is birefringent with birefringence.
折性層と等方性層とを交互に積層した多層構造を有し、It has a multilayer structure in which a folding layer and an isotropic layer are alternately laminated,
該複屈折性層は、積層された面内において光学的異方性The birefringent layer has an optical anisotropy in the laminated plane.
軸を有し、該等方性層の屈折率は、該複屈折性層の常光Has an axis, and the refractive index of the isotropic layer is the ordinary ray of the birefringent layer.
の屈折率noまたは異常光の屈折率neのいずれか一方Either the refractive index of no or the refractive index of extraordinary light ne
と一致することを特徴とする請求項1に記載の投影型画The projection image according to claim 1, characterized in that
像表示装置。Image display device.
【請求項3】 前記色分離と偏光分離の両方の機能を兼
ね備えた光学素子が、緑用反射型画像表示素子に対応し
ており、青あるいは赤の少なくともどちらかの波長帯域
の光を透過すると共に、緑の波長帯域において、偏光分
離機能を有する光学素子であることを特徴とする請求項
に記載の投影型画像表示装置。
3. An optical element having both functions of color separation and polarization separation corresponds to a reflection type image display element for green, and transmits light in at least one of blue and red wavelength bands. Along with, it is an optical element having a polarization separation function in the green wavelength band.
1. The projection type image display device according to item 1 .
【請求項4】 前記色分離と偏光分離の両方の機能を兼
ね備えた光学素子の少なくとも一つが、赤、緑、青の3
原色のうち1つの波長帯域において偏光分離機能を有
し、他の波長帯域の光を透過する2つの素子を、各素子
の光学的異方性軸を直交させて積層した積層素子である
ことを特徴とする請求項に記載の投影型画像表示装
置。
4. At least one of the optical elements having both the functions of color separation and polarization separation has at least one of red, green and blue.
It is a laminated element in which two elements having a polarization separation function in one wavelength band of the primary colors and transmitting light in the other wavelength bands are laminated with their optical anisotropy axes orthogonal to each other. The projection-type image display device according to claim 1 .
【請求項5】 前記色分離と偏光分離の両方の機能を兼
ね備えた光学素子の少なくとも一つが、赤、緑、青の3
原色のうち1つ波長帯域において偏光分離機能を有し、
他の波長帯域の光を透過する2つの素子を、各素子の光
学的異方性軸を平行にし、かつ、両素子間に1/2波長
板を設置した3層構造の積層素子であることを特徴とす
る請求項に記載の投影型画像表示装置。
5. At least one of the optical elements having both the functions of the color separation and the polarization separation has at least one of red, green and blue.
It has a polarization separation function in one wavelength band of the primary colors,
Two elements that transmit light in other wavelength bands should be a three-layer laminated element in which the optical anisotropy axes of each element are parallel and a half-wave plate is placed between both elements. The projection type image display device according to claim 1 .
【請求項6】 前記反射型画像表示素子が、前記積層素
子からの透過光及び反射光のそれぞれに対して1枚対応
しており、該積層素子により偏光方向が同じ光を波長帯
域によって透過及び反射することにより分離し、それぞ
れの光を対応する反射型液晶表示素子に入射させると共
に、該反射型画像表示素子により偏光方向が変調された
光を合成することを特徴とする請求項またはに記載
の投影型画像表示装置。
6. The reflection-type image display element corresponds to each of the transmitted light and the reflected light from the laminated element, and the laminated element transmits light having the same polarization direction in a wavelength band. separated by reflecting, dissipate incident respective light to the corresponding reflective liquid crystal display device, according to claim polarization direction, characterized in that synthesizing the light modulated by the reflection type image display element 4 or 5 The projection type image display device according to.
【請求項7】 前記積層素子が、該光源に含まれる赤、
緑、青の3原色の光を同じ方向に進む偏光方向が直交す
る2色の光と残りの光とに分離する機能を有する光学素
子であることを特徴とする請求項に記載の投影型画像
表示装置。
7. The red light contained in the light source,
The projection element according to claim 4 , which is an optical element having a function of separating light of three primary colors of green and blue into light of two colors having polarization directions orthogonal to each other and traveling in the same direction, and the remaining light. Image display device.
【請求項8】 赤、緑、青の3原色の光のうち前記積層
素子により分離された同方向に進む偏光方向が直交する
2色の光以外の残りの光を受け、該積層素子により分離
された2色以外の残りの光の中から、残りの1色のP偏
光またはS偏光のどちらかの光を選択し、対応する該反
射型画像表示素子に入射させる機能を備えた偏光分離素
子を有することを特徴とする請求項に記載の投影型画
像表示装置。
8. The remaining light other than the lights of the three primary colors of red, green, and blue, which are separated by the laminated element, and which travel in the same direction and have two orthogonal polarization directions, are received and separated by the laminated element. Polarization separation element having a function of selecting one of P-polarized light and S-polarized light of the remaining one color from the remaining lights other than the selected two colors and causing the light to enter the corresponding reflection-type image display element. The projection type image display device according to claim 7 , further comprising:
【請求項9】 赤、緑、青の3原色の少なくとも一つの
光路に、P偏光成分またはS偏光成分のどちらか一方を
カットする偏光フィルタを備えていることを特徴とする
請求項1、3、6、7または8に記載の投影型画像表示
装置。
9. red, green, at least one of the optical paths of the three primary colors of blue, claim, characterized in that it comprises a polarizing filter for cutting either the P-polarized light component or S-polarized light component 1,3 , 6, 7 or 8 is a projection type image display device.
【請求項10】 赤、緑、青の3原色の少なくとも一つ
の光路に、光の偏光方向を変える波長板を備えているこ
とを特徴とする請求項1、3、6、7、8または9に記
載の投影型画像表示装置。
10. A red, green, at least one of the optical paths of the three primary colors of blue, claim, characterized in that it comprises a wave plate for changing the polarization direction of the light 1,3,6,7,8 or 9 The projection type image display device according to.
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