JPH10123975A - 投射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 色合成光学系としてクロスダイクロイックプ
リズムを用いた投射型液晶表示装置にて、投射画像の画
質劣化を防止し、良好な投射画像を表示することが可能
な投射型液晶表示装置を実現する。 【解決手段】 クロスダイクロイックプリズム８内の２
つのダイクロイック面１３、１４をそれぞれ、赤反射ダ
イクロイック面１３で主に反射される赤の色光の、赤反
射ダイクロイック面１３への入射角および、青反射ダイ
クロイック面１４で主に反射される青の色光の、青反射
ダイクロイック面１４への入射角が６０度になるよう
に、形成する。ダイクロイック面１３、１４でそれぞれ
反射される色光のうち、反射されずに透過してしまう一
部の光束が、他の色光の液晶表示素子に裏面から入射し
なくなる。また、発散する成分の光束が、クロスダイク
ロイックプリズム８の側面で反射して投射レンズ９に入
射しなくなり、スクリーン上でゴースト像が発生しな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子の表
示画像をスクリーン面に拡大投射する投射型液晶表示装
置に関し、特に３枚の液晶表示素子と、色合成光学系と
してのクロスダイクロイックプリズムとを用いた、カラ
ー表示が可能な投射型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】投射型液晶表示装置は、次に説明する構
成部品により、成り立っている。

【０００３】光源と、光源からの白色光をダイクロイッ
クミラーやダイクロイックプリズム等により赤、緑、青
色の３つの光束に分離する色分離光学系と、赤用、緑
用、青用の３枚の液晶表示素子と、それら３枚の液晶表
示素子によって表示された画像を合成するためのダイク
ロイックミラーやダイクロイックプリズム等からなる色
合成光学系と、合成された表示画像をスクリーン上に拡
大投射するための投射レンズとが少なくとも用いられ
る。

【０００４】カラー画像を拡大投射する投射型液晶表示
装置には、色分離および合成方式に関し２つの方式があ
る。一つは、２種類のダイクロイックミラーや２種類の
ダイクロイックプリズムのダイクロイック面を光源から
出射する光の光軸に対し４５゜に傾け、それらのダイク
ロイック面を平行に配置することで一色ずつ順次分離、
合成するミラー順次方式であり、もう一つは、２種類の
ダイクロイックミラーや、ダイクロイックプリズム内部
の２種類のダイクロイック面を直交に配置し、一度に３
色を分離、合成するクロスダイクロイックミラー方式、
またはクロスダイクロイックプリズム方式である。色合
成光学系として、一度に３色を合成するクロスダイクロ
イックミラー方式、またはクロスダイクロイックプリズ
ム方式を用いると、ミラー順次方式で色合成を行なう場
合に比べて液晶表示素子と投射レンズとの間の距離を短
くできるので、バックフォーカスが短い投射レンズを利
用できるという利点がある。

【０００５】色合成光学系としてクロスダイクロイック
プリズムを用いた投射型液晶表示装置については、例え
ば雑誌「エス・アイ・ディー・インターナショナル・シ
ンポジウム・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパ
ーズ（ＳＩＤ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐ
ｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
Ｐａｐｅｒｓ）」１９８７年７５〜７８頁に記載の論
文「ポリシリコンＴＦＴアレイライトバルブを用いた高
解像度フルカラービデオプロジェクタ（Ｈｉｇｈ−Ｒｅ
ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｆｕｌｌ−Ｃｏｌｏｒ Ｖｉｄｅｏ
Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｐｏｌｙ−Ｓｉ Ｔ
ＦＴ Ａｒｒａｙ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅｓ）」に述
べられている。図７は、この論文による従来の投射型液
晶表示装置の一例を示す概略構成図であり、色分離光学
系には、色光を一色ずつ順次分離するミラー順次方式が
採用され、色合成光学系には、一度に３色を合成するク
ロスダイクロイックプリズム方式が採用されている。

【０００６】従来の投射型液晶表示装置は、図７に示す
ように、光源５１から出射した光をリフレクタ５２で集
光した後、その光束を２枚のダイクロイックミラー５
３、５４で順次分離していき、３原色の光束に分離す
る。３原色の光束のうち赤色の光束は、ミラー５５で反
射された後、赤用液晶表示素子６０を照明する。また、
緑色の光束は緑用液晶表示素子６１を照明し、青色の光
束はミラー５６、５７で順次反射された後、青用液晶表
示素子６２を照明する。赤、緑、青用の液晶表示素子６
０、６１、６２には、薄膜トランジスタを各画素ごとに
配列して液晶を駆動させるアクティブマトリックス型の
ものが用いられている。赤、緑、青用の液晶表示素子６
０、６１、６２にそれぞれ表示された画像は、クロスダ
イクロイックプリズム５８によって合成された後、投射
レンズ５９によりスクリーン（不図示）に拡大投影され
る。

【０００７】このように従来の投射型液晶表示装置は、
色合成光学系で一度に３色を合成する方式を採ることに
より、各色の液晶表示素子６０、６１、６２と投射レン
ズ５９との間の距離を短くすることができるので、バッ
クフォーカスの短い投射レンズ５９を利用できる。投射
レンズ５９のバックフォーカスが短いと、歪や収差が少
なく、明るい投射レンズを安価で製作できるという利点
がある。

【０００８】また、光源から発散した光束を効率良く集
光し、液晶表示素子を均一な照度分布を持った光束で照
明するために、オプティカルインテグレータを用いる方
法がある。オプティカルインテグレータは、例えば雑誌
「コンファレンス・レコード・オブ・ザ・１９９１・イ
ンターナショナル・ディスプレイ・リサーチ・コンファ
レンス（Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ
ｔｈｅ １９９１ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉ
ｓｐｌａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ）」１９９１年１５１〜１５４頁に記載の論文「液晶
プロジェクタにおける新しい付加機能（Ｎｅｗ Ｐｌｕ
ｓｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ａｎ ＬＣＤ−Ｐｒｏｊｅｃ
ｔｏｒ）」に記載されているように、第１のレンズアレ
イと、第２のレンズアレイとから構成されている。この
オプティカルインテグレータを、図７に示した従来の投
射型液晶表示装置に適用した例が、図８である。

【０００９】図８に示すように、オプティカルインテグ
レータを適用した投射型液晶表示装置では、リフレクタ
５２を備えた光源５１とダイクロイックミラー５３との
間の光路中にオプティカルインテグレータ７６が配置さ
れる。このオプティカルインテグレータ７６は、第１の
レンズアレイ７７と第２のレンズアレイ７８とで構成さ
れている。他の構成部品は、図７で示した構成部品と同
様であり、同一の符号を付してある。このように構成さ
れた投射型液晶表示装置では、第１のレンズアレイ７７
の各レンズで、照明光の光束が第２のレンズアレイ７８
の各レンズにそれぞれ対応するように集光される。第２
のレンズアレイ７８の各レンズは、第１のレンズアレイ
７７の対応するレンズの開口が液晶表示素子上にそれぞ
れ結像するように配置されている。

【００１０】上述したようなオプティカルインテグレー
タを用いると、光源からの光束が発散しても光束を効率
良く集光でき、各液晶表示素子を均一な照度分布を持っ
た光束で照明でき、明るく均一性の良い投射画面が得ら
れる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示した、色合成光学系としてクロスダイクロイックプリ
ズムを用いた従来の投射型液晶表示装置では、クロスダ
イクロイックプリズムの特性から以下に説明する問題点
が生じていた。

【００１２】図９は、従来の投射型液晶表示装置の問題
点を説明するための図７の部分構成図であり、図７にお
ける各色用の液晶表示素子６０、６１、６２から投射レ
ンズ５９までの構成を拡大して示している。

【００１３】図９に示すように、クロスダイクロイック
プリズム５８には、赤反射ダイクロイック面６３と青反
射ダイクロイック面６４とが直交して形成されている。
赤反射ダイクロイック面６３は、赤色の光束を反射し、
緑色と青色の光束を透過する特性を有しているが、一般
にその特性は完全ではなく、一部の赤色の光束は赤反射
ダイクロイック面６３を透過し、また、一部の緑色と青
色の光束は赤反射ダイクロイック面６３で反射される。
同様に、青反射ダイクロイック面６４は、青色の光束を
反射し、赤色と緑色の光束を透過する特性を有している
が、一部の青色の光束は青反射ダイクロイック面６４を
透過し、また、一部の赤色と緑色の光束は青反射ダイク
ロイック面６４で反射される。

【００１４】ここで、クロスダイクロイックプリズム５
８の光学的な作用を、３原色の光束のうち青投射光６５
を例にとって図９を参照して説明する。図９に示すよう
に、光源の光から分離された青投射光６５は、青用液晶
表示素子６２に入射し、画像信号に応じた変調を受けた
後、青用液晶表示素子６２を透過する。青用液晶表示素
子６２を透過した青投射光６５は、クロスダイクロイッ
クプリズム５８に入射し、赤反射ダイクロイック面６３
を透過するか、あるいはそのまま青反射ダイクロイック
面６４に入射し、その青投射光６５の多くが、青反射ダ
イクロイック面６４で反射されることにより、青投射光
６５がクロスダイクロイックプリズム５８から出射し、
投射レンズ５９に入射する。従って、青用液晶表示素子
６２に表示された画像は、投射レンズ５９によりスクリ
ーン（不図示）に拡大投影される。

【００１５】しかし、前述したように、青投射光６５の
一部の光束は青反射ダイクロイック面６４を透過し、そ
の透過した青透過光６６が、クロスダイクロイックプリ
ズム５８を出射し、赤用液晶表示素子６０に入射する。
通常、各色の液晶表示素子６０、６１、６２の本来の光
が入射する面には、遮光膜が形成されて、各液晶表示素
子内に形成された薄膜トランジスタに光が直接照射しな
いようにしてあり、反対側の面にはこのような処理が施
されていない。ところが、このように赤用液晶表示素子
６０の本来の光が入射する方向とは異なる方向から赤用
液晶表示素子６０に青透過光６６が入射すると、赤用液
晶表示素子６０内に形成された薄膜トランジスタのリー
ク電流が増加され、コントラストの低下やクロストーク
を生じさせる。その結果、良好な投射画像が得られない
という問題が生じる。この他にも、青透過光６６は、赤
用液晶表示素子６０の内部で光の吸収による熱の発生を
生じさせる原因にもなる。

【００１６】他の色の投射光についても同様であり、各
色用の液晶表示素子６０、６１、６２において、本来の
光が入射する方向とは逆の方向から入射する裏面入射光
によって、投射画像の画質が劣化されてしまう。

【００１７】さらに、従来のクロスダイクロイックプリ
ズム５８を用いた場合のもう１つの問題点を、３原色の
光束のうち緑用液晶表示素子６１を照明する緑投射光６
７を例にとって説明する。

【００１８】図７に示すように、光源５１から出射した
光はリフレクタ５２で集光される。ここで、光源５１が
点光源であり、リフレクタ５２が放物面鏡の場合には平
行光束が出射される。ところが実際の光源５１は、ある
有限な大きさをもっているため、リフレクタ５２から出
射する光束は、平行光束以外に収束したり、発散したり
する成分も有している。図９において、緑用液晶表示素
子６１を照明する光束のうち、平行光束や収束光束は特
に問題はないが、発散する緑投射光６７の光束は、クロ
スダイクロイックプリズム５８の側面で全反射して側面
反射光６８になり、投射レンズ５９に入射する。この側
面反射光６８は緑用液晶表示素子６１を透過した光であ
るので、画像の変調を受けており、しかもクロスダイク
ロイックプリズム５８の側面で全反射することによっ
て、あたかも緑用液晶表示素子６１の外側から出射した
かのようにふるまう。従って、スクリーン上では本来の
投射画像の外側に、本来の画像と左右反転した緑色の投
射画像がゴースト像となって発生するという問題が生じ
る。他の色に関しても、クロスダイクロイックプリズム
５８の投射レンズ５９側の側面で同様の現象が生じる。

【００１９】また、図８で説明したオプティカルインテ
グレータを適用した投射型液晶表示装置の場合、オプテ
ィカルインテグレータを適用しない場合と比較すると、
クロスダイクロイックプリズム５８に対して光源５１の
位置よりも近い第２のレンズアレイ７８から光を出射さ
せることになるので、第２のレンズアレイ７８を出射
し、各色用の液晶表示素子６０、６１、６２を透過し、
クロスダイクロイックプリズム５８に入射する光束の中
に、発散角がより大きく発散する光束を含むことにな
る。従って、クロスダイクロイックプリズム５８の側面
で反射する光が増加し、ゴースト像の発生がさらに増加
するという問題が生じる。

【００２０】このようなゴースト像を除去するために
は、クロスダイクロイックプリズム５８のサイズを十分
大きくしたり、側面反射光を除去するための遮光板を設
ける必要があった。

【００２１】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
に鑑み、色合成光学系としてクロスダイクロイックプリ
ズムを用いた投射型液晶表示装置において、各色用の液
晶表示素子の本来の光が入射する方向とは逆の方向から
入射する裏面入射光による投射画像の画質劣化を防止
し、さらに光源からの光束のうち発散する成分が、クロ
スダイクロイックプリズムの側面で反射することによっ
て生じるゴースト像を発生させずに良好な投射画像を得
ることを可能にする投射型液晶表示装置を提供すること
にある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光源と、該光源からの光を赤、緑、青の３
つの色光に分離する色分離光学系と、該色分離光学系で
分離された各色光がそれぞれ入射される３枚の液晶表示
素子と、該各液晶表示素子を透過した各色光を合成する
色合成光学系であって前記各液晶表示素子が略平行に対
向配置される側面を有すると共に、それぞれ異なる色光
を主に反射する交差した２つのダイクロイック面を内部
に形成してなるクロスダイクロイックプリズムと、を含
む投射型液晶表示装置において、前記クロスダイクロイ
ックプリズム内の交差した２つのダイクロイック面はそ
れぞれ、一方のダイクロイック面で主に反射される色光
の、その一方のダイクロイック面への入射角および、他
方のダイクロイック面で主に反射される色光の、その他
方のダイクロイック面への入射角が５０度以上６０度以
下になるように、形成されていることを特徴とする。

【００２３】また本発明は、光源と、第１および第２の
レンズアレイからなるオプティカルインテグレータと、
該オプティカルインテグレータを透過した光を赤、緑、
青の３つの色光に分離する色分離光学系と、該色分離光
学系で分離された各色光がそれぞれ入射される３枚の液
晶表示素子と、該各液晶表示素子を透過した各色光を合
成する色合成光学系であって前記各液晶表示素子が略平
行に対向配置される側面を有すると共に、それぞれ異な
る色光を主に反射する交差した２つのダイクロイック面
を内部に形成してなるクロスダイクロイックプリズム
と、を含む投射型液晶表示装置において、前記クロスダ
イクロイックプリズム内の交差した２つのダイクロイッ
ク面はそれぞれ、一方のダイクロイック面で主に反射さ
れる色光の、その一方のダイクロイック面への入射角お
よび、他方のダイクロイック面で主に反射される色光
の、その他方のダイクロイック面への入射角が５０度以
上６０度以下になるように、形成されていることを特徴
とする。

【００２４】上記のとおりの発明では、色合成光学系で
あるクロスダイクロイックプリズム内の２つのダイクロ
イック面がそれぞれ、一方のダイクロイック面で主に反
射される色光の、その一方のダイクロイック面への入射
角および、他方のダイクロイック面で主に反射される色
光の、その他方のダイクロイック面への入射角が５０度
以上６０度以下になるように、形成されたことにより、
ダイクロイックプリズムの側面に対して略平行に対向配
置された各液晶表示素子が、他の液晶表示素子と平行に
ならないように配置可能となる。その結果、色分離光学
系で分離された色光が、その色光に対応する液晶表示素
子を透過して表示画像となり、クロスダイクロイックプ
リズムに入射し、そのクロスダイクロイックプリズム内
部に形成されたダイクロイック面で反射する時に、その
ダイクロイック面で反射せずに透過してしまう一部の色
光が、異なった色光用の液晶表示素子に、本来の光が入
射する方向とは異なる方向から入射するという、いわゆ
る裏面入射光をなくすことができる。従って、そのよう
な液晶表示素子での裏面入射光によるコントラストの低
下やクロストークを生じさせることがなく、投射画像の
画質を劣化させることがない。

【００２５】また、クロスダイクロイックプリズム内の
２つのダイクロイック面がそれぞれ、一方のダイクロイ
ック面で主に反射される色光の、その一方のダイクロイ
ック面への入射角および、他方のダイクロイック面で主
に反射される色光の、その他方のダイクロイック面への
入射角が５０度以上６０度以下になるように、形成され
たことにより、ダイクロイックプリズムの、色光が入射
する側面と隣接する側面と、色光が入射する面に垂直な
軸とでなす角度が、その色光が含む、発散する光束の発
散角よりも大きい角度となる。その結果、色分離光学系
で分離された色光が、液晶表示素子を透過して色合成光
学系であるクロスダイクロイックプリズムの側面に入射
した後に、その入射した色光のうち発散する成分の光束
が、その入射した側面と隣接する側面にクロスダイクロ
イックプリズムの内側から入射して全反射するという、
いわゆる側面反射光が発生しなくなる。従って、クロス
ダイクロイックプリズムにおいて、そのような側面反射
光によるゴースト像がスクリーン上に発生しない。

【００２６】さらに、上述したように形成されたクロス
ダイクロイックプリズムを、第１および第２のレンズア
レイからなるオプティカルインテグレータを用いた投射
型液晶表示装置に用いた場合は、光源と色分離光学系と
の間の光路中に前記オプティカルインテグレータが配置
されるので、光源からの光を効率良く集光して均一な照
度分布を持った光束で各液晶表示素子が照明される。こ
の時、オプティカルインテグレータを使用していない場
合と同様に、クロスダイクロイックプリズムを上述した
ような形状に形成することで、各液晶表示素子が他の液
晶表示素子と平行にならないように配置可能となるた
め、同様の作用によって液晶表示素子での裏面入射光が
なくなり、コントラストの低下やクロストークが生じ
ず、その結果、投射画像の画質は劣化しない。

【００２７】しかし、このオプティカルインテグレータ
の位置は、光源の位置よりも前記ダイクロイックプリズ
ムに近いので、オプティカルインテグレータを配置しな
い場合と比べると、より大きい発散角を持った光が、前
記クロスダイクロイックプリズムに入射することにな
る。ところが、このオプティカルインテグレータを用い
た投射型液晶表示装置において、上述したように、内部
の２つのダイクロイック面がそれぞれ、一方のダイクロ
イック面で主に反射される色光の、その一方のダイクロ
イック面への入射角および、他方のダイクロイック面で
主に反射される色光の、その他方のダイクロイック面へ
の入射角が５０度以上６０度以下になるように、形成さ
れたクロスダイクロイックプリズムを色合成光学系とし
て用いた場合、色光が入射するダイクロイックプリズム
の側面に隣接する側面と、色光が入射する側面に垂直な
軸とでなす角度の方が、その色光が含む発散する光束の
発散角よりも大きい角度なので、側面反射光を発生させ
ず、ゴースト像をスクリーン上に発生させない。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２９】（第１の実施の形態）図１は本発明の投射
型液晶表示装置の第１の実施形態の概略構成図である。
本実施形態の投射型液晶表示装置は、図１に示すよう
に、光源１と、光源１に備えたリフレクタ２と、光源１
からの光を赤、緑、青の３つの色光に順次分離するため
の色分離光学系であるダイクロイックミラー３、４と、
ダイクロイックミラー３で分離された赤の色光の光路を
折り曲げるミラー５と、ダイクロイックミラー３、４を
透過した青の色光の光路を折り曲げるミラー６、７と、
分離された各色光を合成するための色合成光学系である
クロスダイクロイックプリズム８と、クロスダイクロイ
ックプリズム８の側面の前にそれぞれ配置された赤用液
晶表示素子１０、緑用液晶表示素子１１および青用液晶
表示素子１２と、クロスダイクロイックプリズム８によ
って合成された光の進行方向に配置された投射レンズ９
とから構成される。クロスダイクロイックプリズム８の
外形は正六角柱である。その内部には、赤反射ダイクロ
イック面１３と青反射ダイクロイック面１４が交差して
形成されており、それぞれのダイクロイック面が、赤反
射ダイクロイック面１３で主に反射される赤の色光の、
赤反射ダイクロイック面１３への入射角および、青反射
ダイクロイック面１４で主に反射される青の色光の、青
反射ダイクロイック面１４への入射角が６０度になるよ
うに、配置されている。次では、これらの構成部品につ
いて、さらに具体的に説明する。

【００３０】光源１としては、２５０Ｗのメタルハライ
ドランプで、バルブの表面にフロスト処理を施していな
いクリアタイプのものを用いた。

【００３１】リフレクタ２は、ガラスを成形して製作し
た放物面鏡である。このリフレクタ２では、光源１側の
表面に誘電体多層膜からなるコールドミラーが蒸着によ
り形成されており、コールドミラーは、可視光を反射
し、赤外光を透過する特性を有しているので、このコー
ルドミラーによって、光源１からの赤外光成分が各色用
の液晶表示素子１０、１１、１２に到達しないように、
赤外光成分が除去されている。焦点距離は１３ｍｍで、
光束が出射する開口の直径は１００ｍｍのものを用い
た。

【００３２】ダイクロイックミラー３、４はそれぞれ、
ガラス基板の片面に誘電体多層膜からなるダイクロイッ
ク膜を形成し、もう一方の面に誘電体多層膜からなる反
射防止膜を蒸着により形成したものである。ダイクロイ
ックミラー３は、赤色の光束を反射し、青色と緑色の光
束を透過する特性を持ち、ダイクロイックミラー４は、
青色の光束を透過し、緑色の光束を反射させる特性を持
つ。

【００３３】ミラー５、６、７は、ガラス基板にアルミ
ニウムを蒸着した表面鏡であり、特に表面には反射増加
膜が施されている。

【００３４】クロスダイクロイックプリズム８は、４個
のプリズムが接合して構成され、外形は一辺の長さが３
０ｍｍの正六角柱である。その接合面には赤反射ダイク
ロイック面１３と青反射ダイクロイック面１４が形成さ
れており、赤反射ダイクロイック面１３は、赤色の光束
を反射し、青色と緑色の光束を透過する特性を有してお
り、一方、青反射ダイクロイック面１４は、青色を反射
し、緑色と赤色を透過する特性を有している。上述のよ
うに、ダイクロイック面１３、１４がそれぞれ、赤反射
ダイクロイック面１３で主に反射される赤の色光の、そ
の赤反射ダイクロイック面１３への入射角および、青反
射ダイクロイック面１４で主に反射される青の色光の、
その青反射ダイクロイック面１４への入射角が６０度に
なるように、構成されている。そして、各色用の液晶表
示素子１０、１１、１２を透過した光を合成して投射レ
ンズ９に入射するように、各色の反射ダイクロイック面
１３、１４が配置されている。また、クロスダイクロイ
ックプリズム８の光の入出射面には誘電体多層膜からな
る反射防止膜を施している。

【００３５】投射レンズ９は、各色用の液晶表示素子１
０、１１、１２で表示された画像をスクリーンに拡大投
射するもので、投射画像のピントを調整させるためのフ
ォーカス調整機構（不図示）と、画面の大きさを、投射
距離を変えずに変化させるためのズーム機構（不図示）
とを備えている。

【００３６】各色用の液晶表示素子１０、１１、１２
は、画素を形成する透明電極膜を施した二枚のガラス基
板間に液晶を封入し、偏光子と検光子を取り付けたもの
で、図には示していないが、映像信号処理回路、並びに
液晶駆動回路からの映像信号により、各画素ごとに印加
する電圧が制御される。液晶にはツイステッド・ネマッ
ティック（ＴＮ）液晶を用いている。印加電圧による各
画素の液晶の状態変化は、照明光の偏光状態を変化さ
せ、偏光子と検光子により画像に応じた強度変調を照明
光に与える。液晶の駆動方式には、各画素ごとにスイッ
チング素子である薄膜トランジスタを形成して液晶を駆
動するアクティブマトリクス方式を用いている。表示領
域の対角線の長さは３３．５ｍｍである。図１には示し
ていないが、各色用の液晶表示素子１０、１１、１２に
は微調機構が取り付けられており、この微調機構によっ
て、各色用の液晶表示素子１０、１１、１２から投射レ
ンズ９までの光路長が３つとも等しくなるように調整さ
れ、さらに、３つの色光の表示画像の上下左右の位置が
スクリーン上で合うように調整され、各色用の液晶表示
素子１０、１１、１２による表示画像がスクリーン上で
一致する。

【００３７】このように構成された本実施形態の投射型
液晶表示装置では、光源１から出射した光が、リフレク
タ２で集光された後、ダイクロイックミラー３とダイク
ロイックミラー４により赤色、緑色、青色の３光束に順
次分離される。赤色の光束はミラー５によって光路を折
曲げられた後、赤用液晶表示素子１０を照明する。緑色
の光束は緑用液晶表示素子１１を照明し、また、青色の
光束はミラー６、７によって光路を折曲げられた後、青
用液晶表示素子１２を照明する。赤、緑、青用の液晶表
示素子１０、１１、１２によってそれぞれ表示された画
像は、クロスダイクロイックプリズム８によって合成さ
れた後、投射レンズ９によりスクリーン（不図示）に拡
大投影される。

【００３８】図２は、本実施形態における投射型液晶表
示装置の作用を説明するための部分構成図であり、図１
に示した各色用の液晶表示素子１０、１１、１２から投
射レンズ９までの構成を拡大して示す。この図２では、
青色の光束の光路だけを示している。

【００３９】図２に示すように、クロスダイクロイック
プリズム８には赤反射ダイクロイック面１３と青反射ダ
イクロイック面１４がそれぞれ、赤反射ダイクロイック
面１３で主に反射される赤の色光の、その赤反射ダイク
ロイック面１３への入射角および、青反射ダイクロイッ
ク面１４で主に反射される青の色光の、その青反射ダイ
クロイック面１４への入射角が６０度になるように、配
置されている。赤反射ダイクロイック面１３は、赤色の
光束を反射し、緑色と青色の光束を透過する特性を有し
ているが、一般にその特性は完全ではなく、一部の赤色
の光束が赤反射ダイクロイック面１３を透過し、また、
一部の緑色と青色の光束が赤反射ダイクロイック面１３
で反射される。同様に、青反射ダイクロイック面１４
は、青色の光束を反射し、赤色と緑色の光束を透過する
特性を有しているが、一部の青色の光束が青反射ダイク
ロイック面１４を透過し、また、一部の赤色と緑色の光
束が青反射ダイクロイック面１４で反射される。

【００４０】ここで、図２を参照して、本実施形態の色
合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム８の光
学的な作用について説明する。光源から分離された青投
射光１５は、青用液晶表示素子１２に入射し、画像信号
に応じた変調を受けた後、青用液晶表示素子１２を出射
する。このように青用液晶表示素子１２を透過した青投
射光１５は、クロスダイクロイックプリズム８に入射し
た後に、赤反射ダイクロイック面１３を透過するか、あ
るいはそのまま青反射ダイクロイック面１４に入射し、
その青投射光１５の多くが、青反射ダイクロイック面１
４で反射されることにより、青投射光１５がクロスダイ
クロイックプリズム８から出射し、投射レンズ９に入射
する。従って、青用液晶表示素子１２に表示された画像
が、投射レンズ９によりスクリーン（不図示）に拡大投
影される。

【００４１】一方、青投射光１５の一部の光束は、前述
したように青反射ダイクロイック面１４を透過してしま
う。ここで、透過してしまった青透過光１６は、青投射
光１５が入射したクロスダイクロイックプリズム８の側
面とは反対側の側面に入射し、そのままクロスダイクロ
イックプリズム８を透過するので、青透過光１６が赤用
液晶表示素子１０や投射レンズ９に入射することはな
い。このように、青透過光１６が、他の色の液晶表示素
子１０、１１に、本来の光が入射する方向とは異なる方
向から入射することがないので、液晶表示素子でそのよ
うな裏面入射光によるコントラストの低下やクロストー
クを生じさせることがなく、従って、投射画像の画質を
劣化させない。

【００４２】他の色の投射光についても同様であり、各
色用の液晶表示素子１０、１１、１２で、本来の光が入
射する方向とは逆の方向から光が入射するという裏面入
射光が発生しないので、投射画像の画質を劣化させるこ
とがない。

【００４３】また、前述したように、従来のクロスダイ
クロイックプリズムを色合成光学系として用いた場合に
は、側面反射光によるゴースト像が発生したが、本実施
形態においては、各色の液晶表示素子１０、１１、１２
を照明する光束のうち、発散する成分の投射光が、クロ
スダイクロイックプリズム８に入射しても、投射光が入
射する面と隣接するクロスダイクロイックプリズム８の
側面と、投射光が入射する面に垂直な軸とでなす角度の
方が、発散する光束の発散角度よりも大きいため、発散
する光が、入射した側面と隣接する側面にクロスダイク
ロイックプリズム８の内側から入射することがなく、側
面反射光が発生しない。従って、側面反射光が投射レン
ズ９を通してスクリーン上にゴースト像を発生させるこ
とがない。また、ゴースト像が発生しないので、クロス
ダイクロイックプリズム８のサイズを必要最小限に小さ
くすることが可能である。

【００４４】さらに、本実施形態に用いた正六角柱のク
ロスダイクロイックプリズム８において、その一辺の長
さを、図７で示した従来例の正四角柱のクロスダイクロ
イックプリズム５８の一辺の長さと等しくして形成する
と、各色の液晶表示素子１０、１１、１２から投射レン
ズ９までの光路長が従来例に比べて長くなってしまう。
しかし、本実施形態ではゴースト像が発生しないことか
ら、クロスダイクロイックプリズム８のサイズを小さく
することができるので、各色の液晶表示素子１０、１
１、１２から投射レンズ９までの光路長を従来例と同等
の光路長にして、投射型液晶表示装置を構成でき、投射
レンズ９にバックフォーカスの短いものを使用できる。
さらに、液晶表示素子での裏面入射光による投射画面の
画質劣化を防止できるという利点がある。

【００４５】ただし、色合成用の２つのダイクロイック
面１３、１４の、それぞれ反射する光の入射角が６０度
より大きくなると、クロスダイクロイックプリズム８の
サイズを小さくできるという効果よりも、投射レンズ９
のバックフォーカスが長くなってしまうという問題があ
るので、入射角は６０度以下が望ましい。

【００４６】本実施形態において、クロスダイクロイッ
クプリズム８の形状は正六角柱に限らず、色合成用の２
つのダイクロイック面がそれぞれ、主に反射する色光の
入射角が６０度になるように構成されていれば良い。す
なわち、投射画面に寄与する、投射光が入射あるいは出
射する４つの面以外の２つの面の形状は任意であり、ま
た、表面状態も任意である。ただし、投射に利用しない
光束をこの２つの面で除去するのが良く、この２つの面
への光の入射角を小さくしたり、フロスト処理を施した
り、さらに黒色塗装を施したりするとより効果的であ
る。

【００４７】（第２の実施の形態）図３は本発明の投射
型液晶表示装置の第２の実施形態の概略構成図である。
この図３において、第１の実施形態と同一の構成部品に
は同一符号を付してある。第１の実施形態と異なる点
は、色分離光学系として一度に３色を分離するダイクロ
イックプリズムを用いている点と、光路長調整光学系を
用いている点と、後述する色合成光学系としてのダイク
ロイックプリズムの形状が異なっている点とが挙げられ
る。次に、本実施形態の投射型液晶表示装置の構成を説
明する。

【００４８】本実施形態の投射型液晶表示装置は、図３
に示すように、光源１と、光源１に備えたリフレクタ２
と、光源１からの光を一度に赤、緑、青の３つの色光に
分離するための色分離光学系であるクロスダイクロイッ
クプリズム２０と、分離された赤の色光の光路を折り曲
げるミラー２１、２２と、分離された青の色光の光路を
折り曲げるミラー２３、２４と、クロスダイクロイック
プリズム２０で透過する緑の色光の進行方向に配置され
た光路長調整光学系２５と、分離された各色光を合成す
るための色合成光学系であるクロスダイクロイックプリ
ズム１８と、クロスダイクロイックプリズム１８の側面
の前にそれぞれ配置された赤用液晶表示素子１０、緑用
液晶表示素子１１および青用液晶表示素子１２と、クロ
スダイクロイックプリズム１８によって合成された光の
進行方向に配置された投射レンズ１９とから構成され
る。クロスダイクロイックプリズム１８の外形は六角柱
である。その内部には、赤反射ダイクロイック面２６と
青反射ダイクロイック面２７が形成されており、それぞ
れのダイクロイック面が、赤反射ダイクロイック面２６
で主に反射される赤の色光の、その赤反射ダイクロイッ
ク面２６への入射角および、青反射ダイクロイック面２
７で主に反射される青の色光の、その青反射ダイクロイ
ック面２７への入射角が５５度になるように、第１の実
施形態の場合の６０度と異なる角度で配置されている。

【００４９】図４は、本実施形態における投射型液晶表
示装置の部分構成図であり、図３に示したクロスダイク
ロイックプリズム２０から緑用液晶表示素子１１までの
構成を拡大して示している。

【００５０】図３に示したように、光路長調整光学系２
５は、光源１から各色の液晶表示素子１０、１１、１２
までの３つの光路長を等しくするために、クロスダイク
ロイックプリズム２０と緑用液晶表示素子１１との間の
光路中に配置され、緑用液晶表示素子１１の照明光の光
路長を長くしている。この光路長調整光学系２５には、
特願平７−５７３６８号明細書に記載されている構成の
ものが用いられ、図４に示すように、偏光ビームスプリ
ッタ３１と、２つの１／４波長板３２、３４と、２つの
ミラー３３、３５とから構成される。以下では、本形態
の投射型液晶表示装置のこれらの構成部品について、さ
らに具体的に説明する。

【００５１】図３に示した構成において使用した光源１
と、リフレクタ２と、赤用、緑用、青用液晶表示素子１
０、１１、１２とは、第１の実施形態で使用したものと
同様のものを用いた。また、ミラー２１、２２、２３、
２４、と投射レンズ１９は、それぞれ第１の実施形態で
用いたミラー５、６、７と、投射レンズ９と同等のもの
を用いた。クロスダイクロイックプリズム１８は、第１
の実施形態で使用したクロスダイクロイックプリズム８
と比較して、赤反射ダイクロイック面２６と青反射ダイ
クロイック面２７がそれぞれ、赤反射ダイクロイック面
２６で主に反射される赤の色光の、その赤反射ダイクロ
イック面２６への入射角および、青反射ダイクロイック
面２７で主に反射される青の色光の、その青反射ダイク
ロイック面２７への入射角が５５度になるように、構成
されている点が異なる。

【００５２】図３に示したクロスダイクロイックプリズ
ム２０は、４個の直角プリズムを接合した構成であり、
その接合面にダイクロイック膜を蒸着により形成したも
のである。ダイクロイック膜は、赤色の光束を反射し、
青色と緑色の光束を透過するものと、青色の光束を反射
し、緑色と赤色の光束を透過するものとの２種類があ
り、それぞれが互いに直交するように形成されているの
で、クロスダイクロイックプリズム２０は、光源１から
の白色光を３原色の光束にそれぞれ異なる方向に分離す
る特性を有している。また、光が入射あるいは出射する
クロスダイクロイックプリズム２０の側面には、誘電体
多層膜からなる反射防止膜を施している。

【００５３】図３および図４で示した光路長調整光学系
２５において、偏光ビームスプリッタ３１は、２個のプ
リズムで構成され、一方のプリズムの斜面に誘電体多層
膜からなる偏光膜を蒸着により形成し、もう一方のプリ
ズムの斜面と貼り合わせたものであり、光の入出射面に
は誘電体多層膜からなる反射防止膜が施されている。従
って、偏光ビームスプリッタ３１は、光源から分離され
た緑投射光３０のｐ偏光成分を透過し、ｓ偏光成分を反
射する特性を有している。

【００５４】ミラー３３、３５は、ガラス基板にアルミ
ニウムを蒸着した表面鏡である。

【００５５】１／４波長板３２、３４は、ポリビニルア
ルコールフィルムを一軸延伸し、所望の複屈折性をもた
せたものであり、図４では、１／４波長板３２とミラー
３３、および１／４波長板３４とミラー３５がそれぞれ
分離しているが、実際には、１／４波長板３２、３４が
それぞれ、ミラー３３、３５に貼り付けられ、一体のも
のである。ポリビニルアルコールフィルムの代わりにポ
リカーボネイトフィルムを用いてもよい。

【００５６】このように構成された光路長調整光学系２
５は、以下の目的で使用されている。光源１の発光点が
大きいことにより、その発光点から出射してリフレクタ
２で集光された光束が、発散あるいは集束する成分を多
く含んでいる場合、光源１から各色の液晶表示素子１
０、１１、１２までの光路長が異なると、各色の液晶表
示素子１０、１１、１２を照明する光束の相対的な照度
分布が異なることになる。従って、各色の液晶表示素子
１０、１１、１２を透過した光束を合成して得られる投
射画面のホワイトバランスが劣化し、さらに色度や輝度
分布が均一にならないという問題点が生じる。そこで、
光路長調整光学系２５を用いて、光源１から各色の液晶
表示素子１０、１１、１２までの光路長が全て等しくな
るように補正している。

【００５７】次に、図４を参照して、光路長調整光学系
２５の光学的な作用を説明する。クロスダイクロイック
プリズム２０を透過した緑投射光３０は、偏光ビームス
プリッタ３１により、直交する偏光成分であるｐ偏光と
ｓ偏光の２つの光束に分離される。透過したｐ偏光の光
束は、緑用液晶表示素子１１に入射するが、緑用液晶表
示素子１１の前面には偏光板（不図示）が配置され、ｐ
偏光が偏光板で吸収され、投射光として利用されないよ
うにしている。一方、偏光ビームスプリッタ３１で反射
されたｓ偏光の光束は、１／４波長板３２を透過し、ミ
ラー３３で反射され、再び１／４波長板３２を透過し、
偏光ビームスプリッタ３１に入射する。この過程におい
て、ｓ偏光の光束は１／４波長板３２を２回透過するの
で、その偏光方向が９０度回転し、再び偏光ビームスプ
リッタ３１に入射する光束がｐ偏光となる。このｐ偏光
の光束は、偏光ビームスプリッタ３１を透過し、さら
に、１／４波長板３４を透過し、ミラー３５で反射さ
れ、再び１／４波長板３４を透過し、偏光ビームスプリ
ッタ３１に入射する。この過程においても、ｐ偏光の光
束は１／４波長板３４を２回透過するので、その偏光方
向が９０度回転し、再び偏光ビームスプリッタ３１に入
射する光束がｓ偏光となる。従って、今度はこのｓ偏光
の光束が偏光ビームスプリッタ３１で反射され、緑用液
晶表示素子１１の前面に配置された偏光板を透過し、緑
用液晶表示素子１１を照明して投射に利用される。

【００５８】ここで、この光路長調整光学系２５におい
て、偏光ビームスプリッタ３１とミラー３３との間の距
離、および偏光ビームスプリッタ３１とミラー３５との
間の距離を調整すると、光源１から緑用液晶表示素子１
１までの光路長と、光源１から赤用液晶表示素子１０ま
での光路長、および光源１から青用液晶表示素子１２ま
での光路長とを全て等しくすることができる。

【００５９】従って、光源１の発光点から出射してリフ
レクタ２で集光された光束が、発散あるいは集束する成
分を多く含んでいる場合でも、光源１から各色の液晶表
示素子１０、１１、１２までの光路長を光路長調整光学
系２５によって等しくし、各色の液晶表示素子１０、１
１、１２を照明する光束の相対的な照度分布を等しくす
るので、それらの光束を合成して得られる投射画面のホ
ワイトバランスが良好になり、しかも色度や輝度分布が
均一になる。

【００６０】次に、上述したように構成された本実施形
態の投射型液晶表示装置の動作について説明する。図３
において、光源１から出射した光が、リフレクタ２で集
光された後、クロスダイクロイックプリズム２０により
赤色、緑色、青色の３光束に分離される。赤色の光束
は、ミラー２１、２２によって光路を折曲げられた後、
赤用液晶表示素子１０を照明する。緑色の光束は、光路
長調整光学系２５によって光路長が延長された後、緑用
液晶表示素子１１を照明する。また、青色の光束は、ミ
ラー２３、２４によって光路を折曲げられた後、青用液
晶表示素子１２を照明する。赤、緑、青用の液晶表示素
子１０、１１、１２にそれぞれ表示された画像は、クロ
スダイクロイックプリズム１８によって合成された後、
投射レンズ１９によってスクリーン（不図示）に拡大投
影される。

【００６１】図５は、本実施形態における投射型液晶表
示装置の部分構成図であり、図３に示した各色用の液晶
表示素子１０、１１、１２から投射レンズ１９までの構
成を拡大して示す。この図５では、青色の光束の光路だ
けを示している。

【００６２】図５に示すように、クロスダイクロイック
プリズム１８には赤反射ダイクロイック面２６と青反射
ダイクロイック面２７がそれぞれ、赤反射ダイクロイッ
ク面２６で主に反射される赤の色光の、その赤反射ダイ
クロイック面２６への入射角および、青反射ダイクロイ
ック面２７で主に反射される青の色光の、その青反射ダ
イクロイック面２７への入射角が５５度になるように、
形成されている。赤反射ダイクロイック面２６は、赤色
の光束を反射し、緑色と青色の光束を透過する特性を有
しているが、第１の実施形態で説明したことと同様に、
一般にその特性は完全ではなく、一部の赤色の光束が赤
反射ダイクロイック面２６を透過し、また、一部の緑色
と青色の光束が赤反射ダイクロイック面２６で反射され
る。同様に、青反射ダイクロイック面２７は、青色の光
束を反射し、赤色と緑色の光束を透過する特性を有して
いるが、一部の青色の光束が青反射ダイクロイック面２
７を透過し、また、一部の赤色と緑色の光束が青反射ダ
イクロイック面２７で反射される。

【００６３】ここで、図５を参照して、本実施形態の色
合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１８の
光学的な作用について説明する。光源から分離された青
投射光２８は、青用液晶表示素子１２に入射し、画像信
号に応じた変調を受けた後、青用液晶表示素子１２を出
射する。このように青用液晶表示素子１２を透過した青
投射光２８は、クロスダイクロイックプリズム１８に入
射した後に、赤反射ダイクロイック面２６を透過する
か、あるいはそのまま青反射ダイクロイック面２７に入
射し、その青投射光２８の多くが、青反射ダイクロイッ
ク面２７で反射されることにより、青投射光２８がクロ
スダイクロイックプリズム１８から出射し、投射レンズ
１９に入射する。従って、青用液晶表示素子１２に表示
された画像は、投射レンズ１９によりスクリーン（不図
示）に拡大投影される。

【００６４】一方、青投射光２８の一部の光束は青反射
ダイクロイック面２７を透過するが、その透過した青透
過光２９は、青投射光２８が入射したクロスダイクロイ
ックプリズム１８の側面とは反対側の側面に入射し、わ
ずかに屈折した後、クロスダイクロイックプリズム１８
を透過するか、あるいは、赤用液晶表示素子１０と対向
するクロスダイクロイックプリズム１８の側面で、赤用
液晶表示素子１０から離れる方向に屈折してクロスダイ
クロイックプリズム１８を透過する。従って、これらの
青透過光２９が赤用液晶表示素子１０や投射レンズ１９
に入射することがない。このように、青透過光２９が、
他の色の液晶表示素子１０、１１に、本来の光が入射す
る方向とは異なる方向から入射することがないので、液
晶表示素子でそのような裏面入射光によるコントラスト
の低下やクロストークを生じさせることがなく、投射画
像の画質を劣化させることがない。

【００６５】他の色の投射光についても同様であり、各
色用の液晶表示素子１０、１１、１２で本来の光が入射
する方向とは逆の方向から光が入射するという裏面入射
光が発生しないので、投射画像の画質を劣化させること
を防止できる。

【００６６】また、前述したように、従来のクロスダイ
クロイックプリズムを用いた場合には、側面反射光によ
るゴースト像が発生したが、本実施形態においても、各
色の液晶表示素子１０、１１、１２を照明する光束のう
ち、発散する成分の投射光が、クロスダイクロイックプ
リズム１８に入射しても、投射光が入射する面と隣接す
るクロスダイクロイックプリズム１８の側面と、投射光
が入射する面に垂直な軸とでなす角度の方が、発散する
光束の発散角よりも大きいため、発散する光が、入射し
た側面と隣接した側面にクロスダイクロイックプリズム
１８の内側から入射することがなく、側面反射光が発生
しない。従って、側面反射光が投射レンズ１９を通して
スクリーン上にゴースト像を発生させることがない。ま
た、ゴースト像が発生しないので、クロスダイクロイッ
クプリズム１８のサイズを必要最小限に小さくすること
が可能である。

【００６７】さらに、第１の実施形態で用いたクロスダ
イクロイックプリズム８に比べると、本実施形態で用い
たクロスダイクロイックプリズム１８内の２つの各色ダ
イクロイック面２６、２７がそれぞれ、主に反射する色
光の入射角が５５度になるように、第１の実施形態の場
合の６０度より小さい角度で形成されるので、本実施形
態に用いたクロスダイクロイックプリズム１８の方が、
第１の実施形態で用いたものより、サイズを小さくする
ことができ、投射レンズ１９としてバックフォーカスの
短いものが使用できる。

【００６８】ここで、色合成用の２つのダイクロイック
面２６、２７の、それぞれ反射する色光の入射角が本実
施形態より小さく、例えば５０度より小さくすると、赤
用液晶表示素子１０と対向するクロスダイクロイックプ
リズム１８の面で青透過光２９が屈折する角度が小さく
なる。このため、赤用液晶表示素子１０に青透過光２９
が入射しないようにするためには、クロスダイクロイッ
クプリズム１８と赤用液晶表示素子１０の間隔を広くし
なければならない。つまり、投射レンズ１９のバックフ
ォーカスが長くなってしまうという問題が生じるので、
入射角は５０度以上が望ましい。

【００６９】本実施形態においても、クロスダイクロイ
ックプリズム１８の形状は、図３および図５に示したよ
うな六角柱に限らず、色合成用の２つのダイクロイック
面が、それぞれ反射する色光の入射角が５５度になるよ
うに構成されていれば良い。すなわち、投射画面に寄与
する、投射光が入射あるいは出射する４つの面以外の２
つの面の形状は任意であり、また、表面状態も任意であ
る。ただし、投射に利用しない光束をこの２つの面で除
去するのが良く、この面への光の入射角を小さくした
り、フロスト処理を施したり、さらに黒色塗装を施して
も良い。

【００７０】また、クロスダイクロイックプリズム２０
は、２種類のダイクロイックミラーが直交するように配
置したクロスダイクロイックミラーであってもよい。

【００７１】（第３の実施の形態）図６は本発明の投射
型液晶表示装置の第３の実施形態の概略構成図である。
この図６において、第２の実施形態と同一の構成部品に
は同一符号を付してある。本実施形態の投射型液晶表示
装置は、図３に示した投射型液晶表示装置の第２の実施
形態と比較して、光源と色分離光学系であるクロスダイ
クロイックプリズムとの間の光路中にオプティカルイン
テグレータを配置している点が異なる。次に、このオプ
ティカルインテグレータの構成を説明し、その他の構成
についての説明は省略する。

【００７２】図６に示すように、リフレクタ２を備えた
光源１とクロスダイクロイックプリズム２０との間の光
路中に配置されたオプティカルインテグレータ３６は、
従来例と同様に、第１のレンズアレイ３７と、第２のレ
ンズアレイ３８とから構成されている。第１のレンズア
レイ３７の各レンズの焦点距離は、第１のレンズアレイ
３７と第２のレンズアレイ３８との間の距離に等しく、
第１のレンズアレイ３７の各レンズによって光源１から
の光束が、第２のレンズアレイ３８の各レンズにそれぞ
れ対応するように集光される。第２のレンズアレイ３８
の各レンズは、第１のレンズアレイ３７の対応するレン
ズの開口が、各色用の液晶表示素子１０、１１、１２上
にそれぞれ重なるように結像される。

【００７３】上述したオプティカルインテグレータ３６
を用いると、各色用の液晶表示素子１０、１１、１２を
均一な照度分布を持った光束で照明でき、しかも光源１
からの光束が発散しても効率良く集光できるので、明る
く均一性の良い投射画面が得られる。

【００７４】しかしながら、オプティカルインテグレー
タを適用していない第２の実施形態と比較して、このよ
うにオプティカルインテグレータ３６を投射型液晶表示
装置に適用した場合、第２のレンズアレイ３８の位置が
光源１の位置よりもクロスダイクロイックプリズム１８
に近いので、第２のレンズアレイ３８から出射し、各色
用の液晶表示素子１０、１１、１２を透過し、クロスダ
イクロイックプリズム１８に入射する光の中に、より広
がり角が大きい光を含むことになる。色合成光学系とし
て用いた、従来のクロスダイクロイックプリズムでは、
この広がり角を持った光によって、スクリーン上にゴー
スト像を発生させていた。

【００７５】一方、本実施形態においては、各色の液晶
表示素子１０、１１、１２を照明する光束のうち、発散
する成分の投射光が、クロスダイクロイックプリズム１
８に入射しても、投射光が入射する面と隣接するクロス
ダイクロイックプリズム１８の側面と、投射光が入射す
る面に垂直な軸とでなす角度の方が、発散する成分の発
散角度よりも大きいため、発散する投射光が、入射した
側面と隣接する側面にクロスダイクロイックプリズム１
８の内側から入射することがなく、側面反射光が発生し
ない。従って、側面反射光が投射レンズ１９を通してス
クリーン上にゴースト像を発生させることがない。ま
た、ゴースト像が発生しないので、クロスダイクロイッ
クプリズム１８のサイズを必要最小限に小さくすること
が可能である。

【００７６】以上、本発明の第１の実施形態から第３の
実施形態において、光源１には、メタルハライドランプ
の他に、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の高輝度白
色光源を使用できる。

【００７７】リフレクタ２には、放物面鏡に限らず、球
面鏡や楕円面鏡とコンデンサレンズの組合せや、その他
の非球面鏡を使用しても構わない。

【００７８】液晶には、ＴＮ液晶以外にも、スーパーツ
イストネマティック液晶、強誘電性液晶、複屈折制御型
液晶等を使用できる。

【００７９】また、各色用の液晶表示素子１０、１１、
１２の配置は図に示した組合せに限らない。その配置を
変えた場合、他の光学部品の色の特性をそれに合わせれ
ば良く、例えば、図１に示したクロスダイクロイックプ
リズム８のダイクロイック面を赤反射と緑反射、または
緑反射と青反射の組み合わせにして、各色用の液晶表示
素子１０、１１、１２の配置や色分離光学系の特性をそ
れに合わせて構成すれば、同様の作用をする投射型液晶
表示装置が得られる。

【００８０】さらに、第１の実施形態で用いたクロスダ
イクロイックプリズム８と、第２および第３の実施形態
で用いたクロスダイクロイックプリズム１８の、それぞ
れのダイクロイック面が主に反射する色光の入射角度
は、６０度または５５度に限られず、５０度から６０度
の範囲であれば、投射レンズ９、１９のバックフォーカ
スを短かくでき、本発明の効果を得られる。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、色合成光
学系としてクロスダイクロイックプリズムを用いた投射
型液晶表示装置において、前記クロスダイクロイックプ
リズム内部に形成された前記２つのダイクロイック面を
それぞれ、一方のダイクロイック面で主に反射される色
光の、その一方のダイクロイック面への入射角および、
他方のダイクロイック面で主に反射される色光の、その
他方のダイクロイック面への入射角が５０度以上６０度
以下になるように、形成されるので、各色用の液晶表示
素子で本来の光が入射する方向とは逆の方向から光が入
射する裏面入射光による投射画像の画質劣化を防止でき
る。また、光源からの光束のうち発散する成分がクロス
ダイクロイックプリズムの側面で反射しなくなり、側面
反射光によるゴースト像をスクリーン上に発生させな
い。従って、良好な投射画像を表示することが可能な投
射型液晶表示装置を実現する効果がある。

【００８２】さらに、ゴースト像が発生しないので、ゴ
ースト像を除去するために色合成光学系であるクロスダ
イクロイックプリズムのサイズを十分大きくする必要が
なく、側面反射光を除去するための遮光板を設ける必要
がない。従って、色合成光学系としてのクロスダイクロ
イックプリズムのサイズを必要最小限に小さくでき、そ
の上、投射レンズにバックフォーカスの短いものを使用
できる。投射レンズのバックフォーカスを短くすると、
歪みや収差が少なく、明るい投射レンズを安価で製作で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す投射型液晶表示
装置の概略構成図である。

【図２】図１に示した投射型液晶表示装置の部分構成図
である。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す投射型液晶表示
装置の概略構成図である。

【図４】図３に示した投射型液晶表示装置の部分側面図
であり、光路長調整光学系の原理を説明するための図で
ある。

【図５】図３に示した投射型液晶表示装置の部分構成図
である。

【図６】本発明の第３の実施形態を示す投射型液晶表示
装置の概略構成図である。

【図７】従来の技術による投射型液晶表示装置の概略構
成図である。

【図８】図７に示した従来の技術による投射型液晶表示
装置に、オプティカルインテグレータを適用した投射型
液晶表示装置の概略構成図である。

【図９】図７に示した投射型液晶表示装置の部分構成図
である。

【符号の説明】

１、５１ 光源 ２、５２ リフレクタ ３、４、５３、５４ ダイクロイックミラー ５、６、７、２１、２２、２３、２４、３３、３５、５
５、５６、５７ ミラー ８、１８、２０、５８ クロスダイクロイックプリズ
ム ９、１９、５９ 投射レンズ １０、６０ 赤用液晶表示素子 １１、６１ 緑用液晶表示素子 １２、６２ 青用液晶表示素子 １３、２６、６３ 赤反射ダイクロイック面 １４、２７、６４ 青反射ダイクロイック面 １５、２８、６５ 青投射光 １６、２９、６６ 青透過光 ２５ 光路長調整光学系 ３０、６７ 緑投射光 ３１ 偏光ビームスプリッタ ３２、３４ １／４波長板 ３６、７６ オプティカルインテグレータ ３７、７７ 第１のレンズアレイ ３８、７８ 第２のレンズアレイ ６８ 側面反射光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、該光源からの光を赤、緑、青の
   ３つの色光に分離する色分離光学系と、該色分離光学系
   で分離された各色光がそれぞれ入射される３枚の液晶表
   示素子と、該各液晶表示素子を透過した各色光を合成す
   る色合成光学系であって前記各液晶表示素子が略平行に
   対向配置される側面を有すると共に、それぞれ異なる色
   光を主に反射する交差した２つのダイクロイック面を内
   部に形成してなるクロスダイクロイックプリズムと、を
   含む投射型液晶表示装置において、 前記クロスダイクロイックプリズム内の交差した２つの
   ダイクロイック面はそれぞれ、一方のダイクロイック面
   で主に反射される色光の、その一方のダイクロイック面
   への入射角および、他方のダイクロイック面で主に反射
   される色光の、その他方のダイクロイック面への入射角
   が５０度以上６０度以下になるように、形成されている
   ことを特徴とする投射型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 光源と、第１および第２のレンズアレイ
   からなるオプティカルインテグレータと、該オプティカ
   ルインテグレータを透過した光を赤、緑、青の３つの色
   光に分離する色分離光学系と、該色分離光学系で分離さ
   れた各色光がそれぞれ入射される３枚の液晶表示素子
   と、該各液晶表示素子を透過した各色光を合成する色合
   成光学系であって前記各液晶表示素子が略平行に対向配
   置される側面を有すると共に、それぞれ異なる色光を主
   に反射する交差した２つのダイクロイック面を内部に形
   成してなるクロスダイクロイックプリズムと、を含む投
   射型液晶表示装置において、 前記クロスダイクロイックプリズム内の交差した２つの
   ダイクロイック面はそれぞれ、一方のダイクロイック面
   で主に反射される色光の、その一方のダイクロイック面
   への入射角および、他方のダイクロイック面で主に反射
   される色光の、その他方のダイクロイック面への入射角
   が５０度以上６０度以下になるように、形成されている
   ことを特徴とする投射型液晶表示装置。