JP6369025B2

JP6369025B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP6369025B2
Application number: JP2014008363A
Authority: JP
Inventors: 春山　明秀; 明秀春山; 伊藤　淳; 淳伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2018-08-08
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: JP2015138079A

Description

本発明は、複数の光変調素子を備えた表示装置、および光学ユニットに関するものである。

投射型表示装置等では、光源から出射された光を複数の光変調素子によって色毎に変調した後、合成し、投射光学系から投射する。ここで、複数の光変調素子のうち、短波長の光が入射する光変調素子では、短波長の可視光（青色光）や、可視光から分離できなかった紫外光が入射するため、他の波長域の光が入射する光変調素子より光劣化が発生しやすい。より具体的には、光変調素子として用いられる液晶パネルは、第１基板と第２基板との間に液晶層を備えており、液晶層に短波長の光が入射すると、光化学反応によって、液晶材料に劣化が発生しやすい。また、第１基板および第２基板に有機配向膜を形成すると、有機配向膜でも、短波長の光によって劣化が発生しやすい。そこで、有機配向膜に代えて、無機配向膜を用いた構成が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、かかる構成では、液晶材料の光劣化を抑制することができない。一方、短波長カットフィルター（ロングパスフィルター）によって光源から出射された光から紫外光といった短波長の光を除去してから光変調素子に入射させる構成が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００６−２５１７０１号公報特開２００３−１０７２４２号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術のように、短波長カットフィルターによって、紫外光といった短波長の光を除去した場合、青色光の一部もカットされてしまうため、各色光の強度バランスを別途、調整する必要がある。また、液晶材料の光劣化は、紫外光に限らず、青色光によっても発生するが、青色光による光劣化は、特許文献２に記載の技術では抑制できない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、低波長用の光変調素子の光劣化を確実に抑制することのできる表示装置および光学ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、複数の光変調素子と、該複数の光変調素子から出射された光を合成して出射する合成光学系と、前記複数の光変調素子のうち、少なくとも最も短波長用の第１光変調素子から出射された光を短波長の光に変換して前記合成光学系に入射させる波長変換素子と、を有することを特徴とする。

また、本件の参考発明に係る光学ユニットは、複数の光変調素子と、該複数の光変調素子から出射された光を合成して出射する合成光学系と、前記複数の光変調素子のうち、少なくとも最も短波長用の第１光変調素子から出射された光を短波長の光に変換して前記合成光学系に入射させる波長変換素子と、を有することを特徴とする。

本発明では、複数の光変調素子で変調された光を合成光学系によって合成して画像を表示する。その際、最も短波長用の第１光変調素子から出射された光は、波長変換素子によって、短波長の光に変換された後、合成光学系に入射する。このため、短波長用の第１光変調素子において短波長の光を変調しなくても、短波長の光を合成光学系に入射させることができる。従って、短波長の光によって第１光学素子が劣化することを確実に抑制することができる。

本発明において、前記複数の光変調素子はいずれも、第１基板と第２基板との間に液晶層を備えた液晶パネルからなり、前記第１光変調素子は、入射した近赤外域の光を変調して出射し、前記波長変換素子は、前記第１光変調素子から出射された近赤外域の光を青色光に変換する構成を採用することができる。かかる構成によれば、第１変調素子には、近赤外域の光が入射し、かかる近赤外域の光は波長が長い。このため、第１変調素子を光劣化させずに、青色の変調光を得ることができる。

本発明において、前記複数の光変調素子には、前記第１光変調素子と、青色光より長波長の可視域の光を変調して出射する第２光変調素子とが含まれている構成を採用することができる。かかる構成によれば、第１変調素子を光劣化させずに、合成光学系によってカラー画像を生成することができる。

本発明において、前記第１光変調素子は、前記第２光変調素子より前記液晶パネルにおけるリタデーションが大であることが好ましい。かかる構成によれば、第１光変調素子に近赤外域の光を入射させた場合でも、光変調を適正に行うことができる。

本発明において、前記近赤外域の光および前記可視域の光を含む照明光を出射する照明装置と、前記照明光から前記近赤外域の光と前記可視域の光とを分離する色分離光学系と、を有することが好ましい。かかる構成によれば、複数の光変調素子で共通の照明装置から出射された光源光によってカラー画像を生成することができる。

本発明において、前記合成光学系によって合成した光を投射する投射光学系を有する構成を採用することができる。かかる構成の場合、直視型の表示装置に比して、光変調素子に強度が強い光が入射することになるが、その場合でも、第１光変調素子では光劣化が発生しにくい。

本発明を適用した投射型の表示装置の概略構成図である。本発明を適用した投射型の表示装置に用いた光変調素子の説明図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。

また、以下の説明では、互いに異なる波長域の光が供給される複数の光変調素子１００として、赤色用の変調光、緑色用の変調光、青色用の変調光を生成する３つの光変調素子が用いられており、赤色光、緑色光、青色光において各々が対応する波長域は、６３８ｎｍ、５２０ｎｍ、４５０ｎｍである。

また、以下の説明において、光変調素子に関し、共通の構成等を説明する際には光変調素子１００とし、複数の光変調素子１００の個々の構成を説明する際には、以下に示すように、
赤色用光変調素子１００Ｒ
緑色用光変調素子１００Ｇ
青色用光変調素子１００Ｂ
Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）を付して説明する。

但し、以下に説明する形態において、青色用光変調素子１００Ｂは、青色用の変調光を生成するが、青色用光変調素子１００Ｂには、青色光が入射せず、青色光より長波長の光が入射する。本形態では、青色用光変調素子１００Ｂには、波長が９００ｎｍの近赤外域の光が入射するので、近赤外光にはＮＩを付して説明する。

また、複数の光変調素子１００のうち、最も短波長に対応する「第１光変調素子」は、青色用光変調素子１００Ｂである。また、複数の光変調素子１００のうち、青色光より長波長に対応する「第２変調素子」は、赤色用光変調素子１００Ｒおよび緑色用光変調素子１００Ｇの一方である。従って、以下の説明では、緑色用光変調素子１００Ｇを「第２光変調素子」とし、赤色用光変調素子１００Ｒを「第３光変調素子」とする。

［表示装置の構成例］
（概略構成）
図１は、本発明を適用した投射型の表示装置１１０の概略構成図である。図１に示す投射型の表示装置１１０は、透過型の液晶パネルを光変調素子１００として用いた液晶プロジェクタであり、スクリーン等からなる被投射部材１８０に光を照射し、カラー画像を表示する。

投射型の表示装置１１０は、装置光軸Ｌに沿って、照明装置６０と、照明装置６０から出射された光が供給される複数の光変調素子１００（赤色用光変調素子１００Ｒ、緑色用光変調素子１００Ｇ、青色用光変調素子１００Ｂ）と、複数の光変調素子１００から出射された光を合成して出射するクロスダイクロイックプリズムからなる合成光学系１６０と、合成光学系１６０により合成された光を投射する投射光学系１７０とを有している。また、表示装置１１０は、ダイクロイックミラー１２１、１２２を備えた色分離光学系１２０と、レンズ１４１、１４３、ミラー１４２、１４４を備えたリレー系１４０とを有している。

表示装置１１０においては、複数の光変調素子１００および合成光学系１６０がユニットケース（図示せず）に保持された光学ユニット２００が用いられており、かかる光学ユニット２００は、複数の光変調素子１００および合成光学系１６０の他に、波長変換素子１３０や、レンズ１５１、１５２、１５６、１５７およびミラー１５９等も有している。

（照明装置６０の構成）
照明装置６０では、装置光軸Ｌに沿って、光源部６１、凹レンズ６６、フライアイレンズ等のレンズアレイからなる第１インテグレーターレンズ６２、フライアイレンズ等のレンズアレイからなる第２インテグレーターレンズ６３、偏光変換素子６４、およびコンデンサーレンズ６５が順に配置されている。

本形態において、光源部６１は、赤色光Ｒを出射するレーザーダイオード６１０Ｒ、緑色光Ｇを出射するレーザーダイオード６１０Ｇ、および近赤外光ＮＩを出射するレーザーダイオード６１０ＮＩを有している。このため、光源部６１から出射される光源光には、赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび近赤外光ＮＩが含まれている。

照明装置６０において、第１インテグレーターレンズ６２および第２インテグレーターレンズ６３は、光源部６１から出射された光の照度分布を均一化する。偏光変換素子６４は、光源部６１から出射された光を、例えばｓ偏光のような特定の振動方向を有する偏光にし、コンデンサーレンズ６５は、偏光変換素子６４から出射された光を平行光束化する。

（色分離光学系１２０の構成）
色分離光学系１２０において、ダイクロイックミラー１２１は、照明装置６０から出射された光に含まれる赤色光Ｒおよび緑色光Ｇを透過し、近赤外光ＮＩを反射する。ダイクロイックミラー１２２は、ダイクロイックミラー１２１を透過した赤色光Ｒおよび緑色光Ｇのうち、赤色光Ｒを透過し、緑色光Ｇを反射する。

（リレー系１４０の構成）
赤色光Ｒに対する装置光軸Ｌに沿っては、レンズ１４１、ミラー１４２、レンズ１４３、およびミラー１４４を備えたリレー系１４０が構成されており、赤色光Ｒは、リレー系１４０を介して光学ユニット２００に設けられた赤色用光変調素子１００Ｒ（光変調素子１００）に供給される。

（赤色光Ｒ用の液晶ライトバルブ１９０Ｒの構成）
光学ユニット２００において、赤色光Ｒの光路には、リレー系１４０を介して供給された赤色光Ｒを集光して平行光化するレンズ１５１と、画像信号に応じて赤色光Ｒを変調する液晶ライトバルブ１９０Ｒとが設けられている。液晶ライトバルブ１９０Ｒは、λ／２位相差板１９５ｃ、第１偏光板１９５ａ、赤色用光変調素子１００Ｒ、および第２偏光板１９５ｂを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１９０Ｒに入射する赤色光Ｒはｓ偏光である。

λ／２位相差板１９５ｃは、液晶ライトバルブ１９０Ｒに入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。第１偏光板１９５ａは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる光学素子である。赤色用光変調素子１００Ｒは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する液晶パネルである。第２偏光板１９５ｂは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる光学素子である。従って、液晶ライトバルブ１９０Ｒは、赤色用光変調素子１００Ｒによって画像信号に応じて赤色光Ｒを変調し、変調した赤色光Ｒを合成光学系１６０に向けて出射する。

（緑色光Ｇ用の液晶ライトバルブ１９０Ｇの構成）
光学ユニット２００において、緑色光Ｇの光路には、ダイクロイックミラー１２２で反射した緑色光Ｇを集光して平行光化するレンズ１５２と、画像信号に応じて緑色光Ｇを変調する液晶ライトバルブ１９０Ｇが設けられている。液晶ライトバルブ１９０Ｇは、第１偏光板１９６ａ、緑色用光変調素子１００Ｇ、および第２偏光板１９６ｂを備えている。液晶ライトバルブ１９０Ｇに入射する緑色光Ｇはｓ偏光である。第１偏光板１９６ａは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる光学素子である。緑色用光変調素子１００Ｇは、ｓ偏光を画像信号に応じた変調によってｐ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する液晶パネルである。第２偏光板１９６ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる光学素子である。従って、液晶ライトバルブ１９０Ｇは、緑色用光変調素子１００Ｇによって画像信号に応じて緑色光Ｇを変調し、変調した緑色光Ｇを合成光学系１６０に向けて出射する。

（青色光Ｂ用の液晶ライトバルブ１９０Ｂの構成）
光学ユニット２００において、青色光Ｂの光路には、まず、ダイクロイックミラー１２１で反射した近赤外光ＮＩを画像信号に応じて変調する液晶ライトバルブ１９０Ｂが設けられている。液晶ライトバルブ１９０Ｂは、λ／２位相差板１９７ｃ、第１偏光板１９７ａ、青色用光変調素子１００Ｂ、および第２偏光板１９７ｂを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１９０Ｂに入射する近赤外光ＮＩはｓ偏光である。

λ／２位相差板１９７ｃは、液晶ライトバルブ１９０Ｂに入射したｓ偏光をｐ偏光に変換する光学素子である。第１偏光板１９７ａは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる光学素子である。青色用光変調素子１００Ｂは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する液晶パネルである。第２偏光板１９７ｂは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる光学素子である。従って、液晶ライトバルブ１９０Ｂは、青色用光変調素子１００Ｂによって画像信号に応じて近赤外光ＮＩを変調し、ミラー１５９に向けて出射する。従って、液晶ライトバルブ１９０Ｂから出射された光は、ミラー１５９で反射した後、レンズ１５７を介して合成光学系１６０に出射される。

ここで、λ／２位相差板１９７ｃは、近赤外光ＮＩの波長に応じた構成を有しており、λ／２位相差板１９５ｃと異なる構成を有している。また、第１偏光板１９７ａは、近赤外光ＮＩの波長に応じた構成を有しており、第１偏光板１９５ａ、１９６ａと異なる構成を有している。また、第２偏光板１９７ｂは、近赤外光ＮＩの波長に応じた構成を有しており、第２偏光板１９５ｂ、１９６ｂと異なる構成を有している。

さらに、青色用光変調素子１００Ｂも、後述するように、近赤外光ＮＩの波長に応じた構成を有しており、赤色用光変調素子１００Ｒや緑色用光変調素子１００Ｇと異なる構成を有している。

（波長変換素子１３０の構成）
本形態の表示装置１１０および光学ユニット２００において、液晶ライトバルブ１９０Ｒとミラー１５９との間には、波長変換素子１３０およびレンズ１５６が順に配置されている。このため、液晶ライトバルブ１９０Ｂから出射された近赤外光ＮＩは、波長変換素子１３０において波長変換された後、レンズ１５６で集光され、その後、ミラー１５９で反射し、レンズ１５７を介して合成光学系１６０に出射される。

ここで、波長変換素子１３０は、非線形光学結晶素子からなり、非線形光学結晶素子の入射端面から光が入射すると、波長変換されて波長が短くなったレーザー光が、その出射端面から出力される。このような非線形光学結晶素子としては、ＭｇＯをドープしたＬｉＮｂＯ₃や、ＫＴＰ（ＫＴｉＰＯ₄）、ＬＢＯ（ＬｉＢ₃Ｏ）、ＢＢＯ（β-ＢａＢ₂Ｏ₆）、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀）等を用いることができる。

本形態において、波長変換素子１３０は、波長が９００ｎｍの近赤外光ＮＩを基に、波長が４５０ｎｍ（青色光Ｂ）の第２高調波を発生させる。従って、波長変換素子１３０には近赤外光ＮＩが入射するが、波長変換素子１３０は、青色光Ｂを合成光学系１６０に向けて出射する。

（合成光学系１６０の構成）
合成光学系１６０を構成するクロスダイクロイックプリズムは、２つのダイクロイック膜１６１、１６２をＸ字型に直交配置した光学素子である。ダイクロイック膜１６１は青色光Ｂを反射して緑色光Ｇを透過する膜であり、ダイクロイック膜１６２は赤色光Ｒを反射して緑色光Ｇを透過する膜である。従って、合成光学系１６０は、液晶ライトバルブ１９０Ｒ、１９０Ｇ、１９０Ｂで変調された光を合成し、投射光学系１７０に向けて出射する。投射光学系１７０は、投影レンズ（図示せず）を有しており、合成光学系１６０で合成された光をスクリーン等の被投射部材１８０に投射する。

（光変調素子１００の構成）
図２は、本発明を適用した投射型の表示装置１１０に用いた光変調素子１００の説明図である。図２（ａ）は、光変調素子１００を各構成要素と共に第２基板の側から見た平面図であり、図２（ｂ）は、そのＨ−Ｈ′断面図である。

図２に示すように、光変調素子１００（赤色用光変調素子１００Ｒ、緑色用光変調素子１００Ｇ、および青色用光変調素子１００Ｂ）では、第１基板１０と第２基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、シール材１０７は第２基板２０の外縁に沿うように枠状に設けられている。かかる光変調素子１００は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードやＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶パネルとして構成されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。かかる構成の光変調素子１００において、第１基板１０と第２基板２０との間では、シール材１０７によって囲まれた領域内に液晶層５０が保持されている。液晶層５０には、ビフェニル系液晶材料、フェニルシクロヘキサン系液晶材料、シクロヘキサン系液晶材料、フェニルピリジミン系液晶材料、エステル系液晶材料、ジオキサン系液晶材料等が用いられている。ここで、液晶層５０では、上記の液晶材料を単独で用いることがある他、駆動電圧の低下、耐熱性、粘度等に関して要求される性能を満たすために複数の液晶材料をブレンドして用いることがある。

本形態において、第１基板１０および第２基板２０はいずれも四角形であり、光変調素子１００の略中央には、表示領域１０ａが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材１０７も略四角形に設けられ、シール材１０７の内周縁と表示領域１０ａの外周縁との間には、略四角形の周辺領域１０ｂが額縁状に設けられている。第１基板１０において、表示領域１０ａの外側では、第１基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。なお、端子１０２には、フレキシブル配線基板（図示せず）が接続されており、第１基板１０には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。

第１基板１０の液晶層５０側の面において、表示領域１０ａには、画素トランジスター（図示せず）、および画素トランジスターに電気的に接続する画素電極９ａがマトリクス状に形成されており、かかる画素電極９ａの上層側には第１配向膜１６が形成されている。第１配向膜１６は、ポリイミド等の樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜等の斜方蒸着膜からなる。本形態において、第１配向膜１６は、ＳｉＯ_X（ｘ＜２）、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜である。なお、第１基板１０の一方面側において、周辺領域１０ｂには、画素電極９ａと同時形成されたダミー画素電極９ｂが形成されている。

第２基板２０の液晶層５０側の面には共通電極２１が形成されており、共通電極２１の上層には第２配向膜２６が形成されている。第２配向膜２６は、第１配向膜１６と同様、ポリイミド等の樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜等の斜方蒸着膜からなる。本形態において、第２配向膜２６は、ＳｉＯ_X（ｘ＜２）、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜である。第１配向膜１６および第２配向膜２６は、例えば、液晶層５０に用いた誘電異方性が負のネマチック液晶化合物を第１基板１０および第２基板２０に対して８６°程度のプレチルト角をもって配向させ、光変調素子１００をノーマリブラックのＶＡモードとして動作させる。共通電極２１は、第２基板２０の略全面に形成されている。また、第２基板２０の液晶層５０側の面には、共通電極２１の下層側に遮光層１０８が形成されている。本形態において、遮光層１０８は、表示領域１０ａの外周縁に沿って延在する額縁状に形成されており、見切りとして機能する。遮光層１０８の外周縁は、シール材１０７の内周縁との間に隙間を隔てた位置にあり、遮光層１０８とシール材１０７とは重なっていない。なお、第２基板２０において、遮光層１０８は、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた領域と重なる領域等にも形成されることがある。

このように構成した光変調素子１００において、第１基板１０には、シール材１０７より外側において第２基板２０の角部分と重なる領域に、第１基板１０と第２基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通用電極１０９が形成されている。かかる基板間導通用電極１０９には、導電粒子を含んだ基板間導通材１０９ａが配置されており、第２基板２０の共通電極２１は、基板間導通材１０９ａおよび基板間導通用電極１０９を介して、第１基板１０側に電気的に接続されている。このため、共通電極２１は、第１基板１０の側から共通電位が印加されている。

シール材１０７は、略同一の幅寸法をもって第２基板２０の外周縁に沿って設けられている。このため、シール材１０７は、略四角形である。但し、シール材１０７は、第２基板２０の角部分と重なる領域では基板間導通用電極１０９を避けて内側を通るように設けられており、シール材１０７の角部分は略円弧状である。

かかる構成の光変調素子１００において、画素電極９ａおよび共通電極２１をＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）膜等の透光性導電膜により形成すれば、透過型の光変調素子１００を構成することができる。かかる透過型の光変調素子１００では、第２基板２０の側から入射した光が第１基板１０を透過して出射される間に変調される。これに対して、画素電極９ａおよび共通電極２１のうち、例えば、共通電極２１を透光性導電膜により形成し、画素電極９ａをアルミニウム膜等の反射性導電膜により形成すれば、反射型の光変調素子１００を構成することができる。反射型の光変調素子１００では、第２基板２０の側から入射した光が第１基板１０で反射して出射される間に変調される。

（青色用光変調素子１００Ｂの構成）
図１に示す表示装置１１０において、赤色用光変調素子１００Ｒおよび緑色用光変調素子１００Ｇは各々、波長が６３８ｎｍの赤色光（Ｒ）および波長が５２０ｎｍの緑色光（Ｇ）等の可視域の光を変調する。これに対して、青色用光変調素子１００Ｂは、波長が９００ｎｍの近赤外光（ＮＩ）を変調し、変調する光の波長が赤色用光変調素子１００Ｒおよび緑色用光変調素子１００Ｇと大きく相違している。

そこで、本形態では、赤色用光変調素子１００Ｒおよび緑色用光変調素子１００Ｇには、リタデーションΔｎ・ｄが同一の液晶パネルが用いられ、青色用光変調素子１００Ｂには、赤色用光変調素子１００Ｒおよび緑色用光変調素子１００ＧよりリタデーションΔｎ・ｄが大きな液晶パネルが用いられている。Δｎは屈折率異方性であり、ｄは液晶層５０の層厚である。従って、本形態では、青色用光変調素子１００Ｂには、赤色用光変調素子１００Ｒおよび緑色用光変調素子１００Ｇより、第１基板１０と第２基板２０との間隔（液晶層５０の層厚）が大きな液晶パネルが用いられている。例えば、赤色用光変調素子１００Ｒおよび緑色用光変調素子１００Ｇでは、液晶層５０の層厚が２．６μｍの液晶パネルが用いられ、青色用光変調素子１００Ｂでは、液晶層５０の層厚が３．６μｍ〜４．５μｍの液晶パネルが用いられている。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の表示装置１１０および光学ユニット２００では、複数の光変調素子１００で変調された光を合成光学系１６０によって合成して画像を表示する。その際、最も短波長用の青色用光変調素子１００Ｂ（第１光変調素子）から出射された光は、波長変換素子１３０によって、短波長の青色光Ｂに変換された後、合成光学系１６０に入射する。このため、青色用光変調素子１００Ｂによって短波長の青色光Ｂを変調しなくても、短波長の青色光Ｂが合成光学系１６０に入射する。従って、青色用光変調素子１００Ｂの液晶層５０に用いた液晶材料が青色光Ｂによって劣化することを確実に抑制することができる。また、液晶ライトバルブ１９０Ｂに用いたλ／２位相差板１９７ｃ、第１偏光板１９７ａおよび第２偏光板１９７ｂの光劣化を防止することもできる。

特に本形態の表示装置１１０は、合成光学系１６０によって合成した光を投射光学系１７０によって投射するため、直視型の表示装置に比して、光変調素子１００に強度が強い光が入射することになるが、その場合でも、青色用光変調素子１００Ｂによって短波長の青色光Ｂを変調しなくてもよいので、青色用光変調素子１００Ｂの液晶層５０に用いた液晶材料等が青色光Ｂによって劣化することを確実に抑制することができる。

また、本形態では、青色用光変調素子１００Ｂによって、波長が９００ｎｍの近赤外光ＮＩを変調するため、青色用光変調素子１００Ｂによって変調された近赤外光ＮＩを基に、波長変換素子１３０が、波長が４５０ｎｍ（青色光Ｂ）の第２高調波を発生させる性質を利用することができる。

また、青色用光変調素子１００Ｂには、緑色用光変調素子１００Ｇ（第２光変調素子）および赤色用光変調素子１００Ｒ（第３光変調素子）よりリタデーションΔｎ・ｄが大きな液晶パネルが用いられている。このため、青色用光変調素子１００Ｂに近赤外光ＮＩを入射させた場合でも、光変調を適正に行うことができる。

さらに、本形態では、近赤外光ＮＩおよび可視域の光（赤色光Ｒおよび緑色光Ｇ）を含む照明光を出射する照明装置６０と、照明光から近赤外光ＮＩおよび可視域の光（赤色光Ｒおよび緑色光Ｇ）を分離する色分離光学系１２０とが用いられている。このため、複数の光変調素子１００で共通の照明装置６０から出射された光源光によってカラー画像を生成することができる。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、光源部６１は、赤色光Ｒを出射するレーザーダイオード６１０Ｒ、緑色光Ｇを出射するレーザーダイオード６１０Ｇ、および近赤外光ＮＩを出射するレーザーダイオード６１０ＮＩを用いたが、ＵＨＰランプ（Ultra-High-Performance lamp）から出射された赤色光Ｒおよび緑色光Ｇと、レーザーダイオード６１０ＮＩから出射された近赤外光ＮＩとを光源光として利用してもよい。また。赤色光Ｒや緑色光Ｇは、青色レーザーダイオードと蛍光体を組み合わせ、青色レーザー光を励起光として、蛍光体に照射し、Ｙ（イエロー）光として出射された光を利用してもよい。

上記実施の形態では、色分離光学系１２０によって、照明装置６０から出射された照明光から近赤外光ＮＩおよび可視域の光（赤色光Ｒおよび緑色光Ｇ）を分離する構成を採用したが、赤色用の光源部から出射された赤色光Ｒを赤色用光変調素子１００Ｒに入射させ、緑色用の光源部から出射された緑色光Ｇを緑色用光変調素子１００Ｇに入射させ、青色用の光源部から出射された近赤外光ＮＩを青色用光変調素子１００Ｂに入射させてもよい。

上記実施の形態では、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの３つの光変調素子１００を用いた例を説明したが、異なる色に対応する２つの光変調素子１００や、４つ以上の光変調素子１００を用いた場合に本発明を適用してもよい。

上記実施の形態では、投射型の表示装置として、透過型の光変調素子１００を用いた例を説明したが、反射型の光変調素子１００を用いた投射型の表示装置に本発明を適用してもよい。

９ａ・・画素電極、１０・・第１基板、２０・・第２基板、２１・・共通電極、５０・・液晶層、６０・・照明装置、６１・・光源部、１００・・光変調素子、１００Ｂ・・青色用光変調素子（第１光変調素子）、１００Ｇ・・緑色用光変調素子（第２光変調素子）、１００Ｒ・・赤色用光変調素子（第３光変調素子）、１１０・・表示装置、１２０・・色分離光学系、１３０・・波長変換素子、１６０・・合成光学系、１７０・・投射光学系、１８０・・被投射部材、１９０Ｒ、１９０Ｇ、１９０Ｂ・・液晶ライトバルブ、２００・・光学ユニット、６１０Ｇ、６１０ＮＩ、６１０Ｒ・・レーザーダイオード、Ｌ・・装置光軸、Ｂ・・青色光、Ｇ・・緑色光、ＮＩ・・近赤外光、Ｒ・・赤色光

Claims

第１基板と第２基板との間に液晶層を備えた複数の液晶パネルと、
該複数の液晶パネルから出射された光を合成して出射する合成光学系と、
前記複数の液晶パネルのうち、青色用の液晶パネルから出射された光を短波長の光に変換して前記合成光学系に入射させる波長変換素子と、を有し、
前記青色用の液晶パネルは、入射した近赤外域の光を変調して出射し、
前記波長変換素子は、前記青色用の液晶パネルから出射された近赤外域の光を青色光に変換することを特徴とする表示装置。
前記複数の液晶パネルには、前記青色用の液晶パネルと、青色光より長波長の可視域の光を変調して出射する緑色用の液晶パネルとが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記青色用の液晶パネルは、前記緑色用の液晶パネルよりリタデーションが大であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記近赤外域の光および前記可視域の光を含む照明光を出射する照明装置と、前記照明光から前記近赤外域の光と前記可視域の光とを分離する色分離光学系と、を有することを特徴とする請求項２または３に記載の表示装置。
前記合成光学系によって合成した光を投射する投射光学系を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の表示装置。