JPH11125814A

JPH11125814A - 映像表示装置

Info

Publication number: JPH11125814A
Application number: JP9292160A
Authority: JP
Inventors: Yukio Tanaka; 幸生田中; Kazunori Komori; 一徳小森; Kazuhiro Nishiyama; 和廣西山; Akio Takimoto; 昭雄滝本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で経時的な安定性に優れ、コントラスト
の高い映像表示装置を得る。【解決手段】偏光ビームスプリッタ１と反射型のライ
トバルブ５を主要な構成要素とする反射型のプロジェク
タ光学系において、偏光ビームスプリッタ１とライトバ
ルブ５との間の光路に位相差板４を挿入し、その進相軸
または遅相軸が偏光ビームスプリッタ１の入射光軸２と
反射光軸３とを含む平面に概略直交するように配置す
る。このとき、位相差板４のリターデーションを１４１
ｎｍ以上１９９ｎｍ以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
などの映像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、プロジェクタ用の液晶素子として
反射型の液晶ライトバルブを用いる方式が注目されてい
る。これは、液晶セルを構成する２枚の基板のうちの一
方にＡｌや誘電体ミラーなどの反射面を設けたものであ
り、液晶によって変調された光がこの反射面で反射して
出力されるという構成になっている。

【０００３】この素子は一般に、画素のスイッチングを
制御するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＭＯＳトランジ
スタ、又は保持容量などの上に反射面を成膜し、さらに
ＣＭＰ（Ｃhemical Ｍechanical Ｐolishing；ケミカル
メカニカルポリッシング）などにより反射面を平坦化す
ることによって作製される。従って、従来の透過型の液
晶素子のようにトランジスタや保持容量が画素内で大面
積を占めることにより開口率が低下するということがな
く、高精細対応で画素サイズが小さくなっても高い開口
率が保てるという長所がある。

【０００４】反射型の液晶ライトバルブのための光学系
としては、一般に図７のような偏光ビームスプリッタ３
１を用いたものが使用される。メタルハライドランプや
Ｘｅランプなどの光源２８から出た光はコンデンサレン
ズ２９によってｙ方向の概略平行光になり色フィルタ３
０を通って、偏光ビームスプリッタ３１に入射する。偏
光ビームスプリッタ３１はこの光のうちｘ方向の偏光成
分をもつもの（これをＳ偏光と呼ぶ）のみを反射させて
ライトバルブ３２に照射する。ライトバルブ３２はこの
Ｓ偏光のうち一部分の偏光方向をｙ方向に変換して（変
換された光をＰ偏光と呼ぶ）反射して再度偏光ビームス
プリッタ３１のほうに戻すが、偏光ビームスプリッタ３
１はＳ偏光のままの成分は再度反射させて光源２８の方
に戻し、Ｐ偏光に変調された成分のみを透過させて、投
写レンズ３３を介してスクリーン３４に投写する。

【０００５】この光学系において、偏光ビームスプリッ
タ３１は、通常の（偏光分離作用を持たない）ビームス
プリッタ＋互いに直交位置にある偏光子・検光子の組み
合わせにより置き換えることが可能ではある。しかし、
この場合偏光変換のロスが発生し、光利用効率は偏光ビ
ームスプリッタを用いる場合の１／４以下になってしま
う。こういう意味で、上記の光学系は高い光利用効率が
得られるのが特徴であるといえる。

【０００６】偏光ビームスプリッタを用いた光学系にお
いては、偏光ビームスプリッタに入射する光線の方向が
入射光軸（偏光ビームスプリッタの入射面の法線方向）
からずれた場合にコントラストが低下するという問題が
あった。実際問題として完全な平行光というものはな
く、入射光軸からずれた光線方向を持つ成分が必ず存在
するので、偏光ビームスプリッタを用いる限りこの問題
は避けることができなかった。

【０００７】これを解決するための手段として、偏光ビ
ームスプリッタとライトバルブとの間に１／４波長板を
挿入するという方法（特開平２−２５００２６号公報）
が提案されている。斜め方向の光線が偏光ビームスプリ
ッタを通過するときに発生する偏光方向のずれを１／４
波長板によって補正することにより高コントラストを得
るというものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のような１／４板
波長板を用いた光学系の場合、用いる光の中心波長に合
わせて丁度その１／４の位相差（リターデーション）を
もった波長板を用意する必要がある。しかし、必ずしも
任意のリターデーションをもつ波長板を容易に作製でき
るわけではなく、とりわけ薄い（すなわちリターデーシ
ョンが小さい）波長板で全面に均質でムラが少なくかつ
高輝度光照射時の耐熱性や耐光性にも優れたものを作る
のが困難であり、安価でかつ経時的にも安定なプロジェ
クタを供給することが困難であった。

【０００９】また、赤緑青の３原色に色分解する光学系
の場合、それぞれの色に対して異なる位相差をもつ波長
板を３枚用意しなければならず（特に青色光の場合要求
されるリターデーションが小さくなり）やはりコストが
かかるという問題があった。

【００１０】本発明は、このようなコストアップや経時
的不安定性の問題を解決し、安価にかつ安定に高効率・
高コントラストの映像表示装置を得ることを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の映像表示装置は、光源と、偏光ビームスプ
リッタと、反射型のライトバルブと、位相差板とを備
え、前記光源からの出力光は前記偏光ビームスプリッタ
を介して前記ライトバルブに入射し、前記ライトバルブ
からの反射光に含まれる有効成分が前記偏光ビームスプ
リッタを介して投写されるようにし、前記偏光ビームス
プリッタと前記ライトバルブとの間の光路に前記位相差
板をその進相軸または遅相軸が前記偏光ビームスプリッ
タの入射光軸と反射光軸とを含む平面に概略直交するよ
うに配置した映像表示装置であって、前記位相差板のリ
ターデーションが１４１ｎｍ以上１９９ｎｍ以下である
ことを特徴とする。

【００１２】また、本発明の別の映像表示装置は、３原
色の色成分を含む光を放射する光源と、前記光源の出力
光を３原色の光に分解する色分解手段と、３つの偏光ビ
ームスプリッタと、３つの反射型のライトバルブと、３
つの位相差板を備え、前記色分解手段からの各色光は前
記３つの偏光ビームスプリッタを介してそれぞれの前記
ライトバルブに入射し、前記３つのライトバルブからの
反射光に含まれる有効成分が前記３つの偏光ビームスプ
リッタを介して投写されるようにし、前記３つの偏光ビ
ームスプリッタと前記３つのライトバルブとの間の光路
に前記３つの位相差板をその進相軸又は遅相軸が前記偏
光ビームスプリッタの入射光軸と反射光軸とを含む平面
に概略直交するようにそれぞれ配置した映像表示装置で
あって、前記３つの位相差板のリターデーションはいず
れも１４１ｎｍ以上１９９ｎｍ以下であることを特徴と
する。

【００１３】ここで、３つの位相差板のリターデーショ
ンは概略等しいのが望ましい。また、本発明のさらに別
の映像表示装置は、３原色の色成分を含む光を放射する
光源と、偏光ビームスプリッタと、前記光源の出力する
光を３原色の光に分解すると同時に前記３原色の光を合
成して１つの光線にする色分解合成手段と、３つの反射
型のライトバルブと、位相差板を備え、前記光源からの
光は前記偏光ビームスプリッタを介して前記色分解合成
手段に入射し、前記色分解合成手段によって色分解され
た各色光は前記３つのライトバルブにそれぞれ入射し、
前記３つのライトバルブからの反射光に含まれる有効成
分が前記色分解合成手段によって１つの光線に合成さ
れ、前記色分解合成手段からの光が前記偏光ビームスプ
リッタを介して投写されるようにし、前記偏光ビームス
プリッタと前記色分解合成手段との間の光路に前記位相
差板をその進相軸または遅相軸が前記偏光ビームスプリ
ッタの入射光軸と反射光軸とを含む平面に概略直交する
ようにそれぞれ配置した映像表示装置であって、前記位
相差板のリターデーションは１４１ｎｍ以上１９９ｎｍ
以下であることを特徴とする。

【００１４】尚、前記ライトバルブは液晶を主成分とす
る光変調層を備えていて、前記液晶は最暗映像表示時に
は概略前記光変調層の法線方向に配向しているものであ
ることが望ましい。

【００１５】また、前記液晶は誘電率異方性が負であ
り、前記液晶は電圧無印加時には概略光変調層の法線方
向に配向しているものであることが望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１７】（実施の形態１）まず、本発明によって偏
光ビームスプリッタ光学系のコントラストが改善される
ことについて簡単に説明する。

【００１８】いま、図１のような光学系において、光源
（図示せず）からの光は入射光軸２（偏光ビームスプリ
ッタ１の入射面７の法線方向＝ｙ方向）に沿って偏光ビ
ームスプリッタ１に入射し、偏光ビームスプリッタ１の
反射面９で反射したＳ偏光は反射光軸３（偏光ビームス
プリッタ１の出射面８の法線方向＝ｚ方向）に沿って位
相差板４を通過し、ライトバルブ５に到達する。そし
て、ライトバルブ５で変調された光は再度位相差板４を
通過して反射光軸３に沿って偏光ビームスプリッタ１を
通過し、スクリーン（図示せず）の方向に投写される。

【００１９】ここで、ライトバルブ５は最暗映像を表示
している状態を想定する。この状態においてはライトバ
ルブ５は光をまったく変調せず、光学的には単なる鏡面
（ミラー）に等価であるとする。又、位相差板４は、進
相軸がｙ方向、遅相軸がｘ方向に一致するとする。

【００２０】この系において、光の進行方向は巨視的に
は入射光軸２又は反射光軸３の方向であるが、実際には
光はこの方向を中心としてある幅をもった光線が集合し
たものである。例として、ライトバルブ５上のある１点
（図中のＡ点）に注目した場合、この点に入射してくる
光線は図にあるような円錐状の光線群６によって表され
る。

【００２１】まず、図１（ａ）で表されるような光線の
場合、すなわち光線の方向ベクトルがｘ成分を持たず、
光線が入射光軸２と反射光軸３を含む面に含まれるよう
な場合について考える。このときの光線の進路は図２の
ように表される。ここで、偏光ビームスプリッタ１で反
射後の光線６が反射光軸３となす角をφとすると、この
光線６の方向ベクトルは、 ki＝（０，ｓｉｎφ，ｃｏｓφ）≒（０，φ，１）で表される。

【００２２】又、この光線６（Ｓ偏光）の偏光方向（す
なわち電界方向）の単位ベクトルをeiとすると、これは
偏光ビームスプリッタ１の反射面９の法線ベクトルｎ＝
（０，−１／√２，１／√２）とkiのいずれとも垂直な
方向であるので、（数１） ei＝ki×ｎ／｜ki×ｎ｜＝（１，０，０）である。なお、ここでφは十分小さく、φの２次以上の
成分は無視できるとしている。

【００２３】また、出射面８での屈折により光線や電界
ベクトルの方向は偏光ビームスプリッタ１内外で若干異
なるが、上のkiやeiは偏光ビームスプリッタ１内部での
方向とする。偏光ビームスプリッタ１外部での光線や電
界ベクトルの方向は、偏光ビームスプリッタ１の媒質の
外部に対する相対屈折率をνとすれば、内部での方向を
表す式においてφをνφで置き換えるだけでよい。以下
特に断らない限り、方向を表す式は偏光ビームスプリッ
タ１内部での値とし、外部での値を表すときは特に' を
つけることにする。

【００２４】この光線６が位相差板４を通過し、ライト
バルブ５で反射されて出てきたときには方向ベクトルは
ko＝（０，φ，−１）である。この場合、eiが位相差板
４の遅相軸と平行であるため、位相差板４およびライト
バルブ５通過による偏光方向の回転は発生せず、出射時
の光線６の偏光方向eoは、eo＝ei＝（１，０，０）であ
る。eoはｎとkoを含む面に対して垂直なので、光線は再
度偏光ビームスプリッタ１の反射面９に到達したときに
はそのまま全部反射されて−ｙ方向に向かい、反射面９
を透過してスクリーン側に出射される成分はφの値によ
らず０となる。

【００２５】次に、図１（ｂ）で表されるような光線の
場合、すなわち偏光ビームスプリッタに入射する光線の
方向ベクトルがｚ成分を持たず、この光線がｘｙ面に含
まれるような場合について考える。このときの光線の進
路は図３のように表される。

【００２６】ここで、偏光ビームスプリッタ１で反射後
の光線６が反射光軸３となす角をθとする（ここでθは
十分小さく、θの２次以上の成分は無視できるとする。
又、偏光ビームスプリッタ１内外での変化についてはφ
の場合と同様。）と、この光線６の方向ベクトルはki＝
（−ｓｉｎθ，０，ｃｏｓθ）≒（−θ，０，１）で表
される。

【００２７】また、この光線６（Ｓ偏光）の偏光方向の
単位ベクトルをeiとすると、これは偏光ビームスプリッ
タ１の反射面９の法線ベクトルｎ＝（０，−１／√２，
１／√２）とkiのいずれとも垂直な方向であるので、（数２） ei＝ki×ｎ／｜ki×ｎ｜＝（１，θ，θ）である。この光線６が位相差板４を通過しライトバルブ
５で反射されて出射されたときには方向ベクトルはko＝
（−θ，０，−１）である。

【００２８】さて、ここで位相差板４およびライトバル
ブ５通過前後での偏光方向の変化を考える。光線（ａ）
の場合と異なり、eiは位相差板４の進相軸および遅相軸
のいずれとも平行ではないので、光線は２つの成分に分
かれてそれぞれの軸に対応した位相変化をしながら伝搬
する。いまの場合、eiは偏光ビームスプリッタ１を出て
位相差板４へ入射する直前においてei' ＝（１，νθ，
νθ）となるが、これを２成分に分けた形でかくと、（数３） ei'＝EiA' uiA'＋EiB' uiB' uiA'＝（０，１，０）、 uiB'＝（１，０，νθ） EiA'＝νθ、 EiB'＝１となる。

【００２９】ここで、第１式右辺の第１項が進相成分、
第２項が遅相成分であり、uiA'、及びuiB'はそれぞれe
i' の進相成分方向および遅相成分方向の単位ベクト
ル、EiA'およびEiB'はei' のuiA'方向成分およびuiB'方
向成分である。これが位相差板を２回通過することによ
りそれぞれの成分間にリターデーションの２倍分に相当
する位相差が生じ、出射時における電界ベクトルeo'
は、（数４） eo'＝EoA' uoA'＋EoB' uoB' uoA'＝（０，１，０）、 uoB'＝（１，０，−νθ） EoA'＝ενθ、 EoB'＝１ ε＝exp（4πiΓ/λ）となる。εがリターデーションによる因子であり、Γは
位相差板のリターデーション、λは光の波長である。な
お、単位ベクトルuoA'およびuoB'は反射によりｚ成分が
反転する。一般にeo' は楕円偏波である。

【００３０】さて、この電界ベクトルeo' をもつ光線は
再度偏光ビームスプリッタ１に入ると、（数４）でθ→
θ／νとして、（数５） eo＝EoA uoA＋EoB uoB uoA＝（０，１，０）、 uoB＝（１，０，−θ） EoA＝εθ、 EoB＝１ ε＝exp（4πiΓ/λ）で表されるeoとなる。この電界eoは、反射面９で反射す
る成分と透過する成分に分かれる。反射するのはeoのう
ち、反射面９から見てＳ偏光成分（koとｎの両方に対し
て垂直な方向の成分）であり、透過するのは反射面９か
ら見てＰ偏光成分（koに垂直でありかつkoとｎを含む平
面に平行な成分）である。それぞれの方向の単位ベクト
ルは、（数６） uoS＝ｎ×ko／｜ｎ×ko｜＝（１，−θ，−θ） uoP＝｛（ｎ・ko）ko−ｎ｝／｜（ｎ・ko）ko−ｎ｜＝
（θ，１，０）と計算され、（数５）および（数６）をもとにしてeoを
Ｐ偏光とＳ偏光に分けた形で書くと、（数７） eo＝EoS uoS＋EoP uoP EoS＝１、 EoP＝（１＋ε）θ となる。これにより、偏光ビームスプリッタ１の反射面
９を透過してスクリーン方向に出射してくる光の強度
は、（数８） Io＝｜EoP｜2＝４θ2ＲＲ＝ｃｏｓ2（２πΓ／λ）となる。このように、（ａ）の場合と異なり出力光は一
般に０ではなくなり、光線の光軸からのずれ角θの２乗
に比例した値になる。

【００３１】以上で光線（ａ）と光線（ｂ）の場合につ
いて考えてきたが、光源出射時にｘ方向およびｚ方向の
両方のずれ角をもつような一般の光線の場合において
も、これらの結果からの類推により、（数８）で表され
るような、ｘ方向へのずれ角θのみに依存しＲ＝ｃｏｓ
2 （２πΓ／λ）の因子をもつ光がスクリーン側にぬけ
てくると考えられる。すなわち、点Ａに到達する全光線
についてのスクリーンへの出射光強度の和もやはりＲに
比例したものであると考えることができる。

【００３２】ところで、位相差板がない場合はΓ＝０の
場合に相当し、Ｒ＝１である。これに対して、Ｒが１に
比べて十分小さくなるようにΓの値を設定すればスクリ
ーンへの透過光強度（すなわちＯＦＦレベル）が小さく
なり、コントラストがあがることが理解できる。

【００３３】以上によると、（数９） Γ／λ＝１／４，３／４，５／４，７／４，… のときＲ＝０となり、最もＯＦＦレベルが小さくなると
考えられる。これは位相差板として特に１／４波長板を
用いる場合であり、従来例の特開平２−２５００２６号
公報に相当する。

【００３４】しかし、実際問題として、ＯＦＦレベルに
は位相差板に起因するＲ因子成分のほかに、液晶の微妙
な配向乱れによる散乱光や光学素子の端面反射などによ
るリーク光などのバックグラウンド成分がわずかながら
存在する。

【００３５】すなわち、Ｒ因子をαＲ（αは定数）、バ
ックグラウンド成分をIBGとすればＯＦＦレベルはαＲ
＋IBGであり、ＯＮレベルをＩ_ONによって表すとコント
ラストＣは、（数１０）Ｃ＝I_ON／（αＲ＋IBG）＝I_ON／［αｃｏ
ｓ2（２πΓ／λ）＋IBG］となる。この式によると、Ｒを極めて小さくしても、結
局はこのバックグラウンド成分によって律速されるコン
トラスト（Ｉ_ON ／IBG）以上にはあがらなくなることが
わかる。

【００３６】いま仮に、位相差板がない場合（Ｒ＝１）
にコントラストが４００、位相差板を挿入して（数９）
が満たされた場合（Ｒ＝０）のコントラストが２０００
であるとすると、（数１０）は、（数１１）Ｃ＝２０００／（４Ｒ＋１）＝２０００／［４ｃｏｓ2（２πΓ／λ）＋１］となる。

【００３７】ところで、一般に位相差板はリターデーシ
ョンの小さいもの程作製が難しく、特にΓ＝１４０ｎｍ
以下の位相差板で、面内で均一でかつ〜１００万ｌｘの
高輝度の光を照射しても熱や光による劣化の生じないも
のは非常に作製するのが困難である。

【００３８】いま、中心波長λ＝５４０ｎｍの光を用い
る場合、（数９）によるとΓ＝１３５ｎｍとなり（Γ／
λ＝１／４の場合で計算。Γ／λ≧３／４になると波長
分散の影響が大きくなり色付きが発生し好ましくな
い。）、まさにこの領域に当てはまる。しかし、Γ＝１
４５ｎｍの位相差板を使った場合でも（数１１）による
とＣ＝１９００でありコントラストの低下はほとんど問
題にならない。むしろ、このようにΓを（数９）の条件
から多少ずらせることにより上記の作製困難領域から逃
れられるのであれば、安価で経時的に安定な光学系を作
ることができ、このほうが望ましい。

【００３９】なお、コントラストの下限値として例えば
７００まで容認するとすれば、（数１１）から逆算する
とΓの上限は１９９ｎｍとなる。すなわち、望まれるΓ
の範囲としては、１４１ｎｍ以上１９９ｎｍ以下とな
る。

【００４０】（実施の形態２）次に、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の３原色に色分解してカラー画像を得
るための本発明の光学系を図４に示す。

【００４１】光源１０から出た光はＸ型のダイクロイッ
クミラー１１によってＲ、Ｇ、Ｂの各色光に分離され、
それぞれミラー１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを経て偏光ビー
ムスプリッタ１３ｒ、１３ｇ、１３ｂに入射される。そ
して、これらの偏光ビームスプリッタ１３ｒ、１３ｇ、
１３ｂの反射面で反射したＳ偏光が位相差板１４ｒ、１
４ｇ、１４ｂに入射され、ライトバルブ１５ｒ、１５
ｇ、１５ｂで変調されて反射される。この光はクロスダ
イクロイックプリズム１６で再度１つの光線１７に合成
されて投写レンズ１８を通ってスクリーン上（図示せ
ず）に投写される。

【００４２】この系において、各色の偏光ビームスプリ
ッタ１３、位相差板１４、ライトバルブ１５の関係は
（実施の形態１）と同じであり、それぞれに対して（実
施の形態１）と同じことが言える。

【００４３】いま、Ｒ、Ｇ、Ｂの中心波長をそれぞれ６
２０ｎｍ、５４０ｎｍ、４８０ｎｍとすると、それぞれ
に対して（数８）で与えられる最適リターデーションは
１５５ｎｍ、１３５ｎｍ、１２０ｎｍとなる。このうち
Ｒに関しては１４１ｎｍ以上なので、最適リターデーシ
ョン位相差板を採用しても（実施の形態１）で述べたコ
ストおよび安定性に関する問題は発生しない。Ｇに関し
ては、この問題が発生し、コントラストの容認限界を７
００とすれば（実施の形態１）で述べた範囲である１４
１ｎｍ以上１９９ｎｍ以下にするのが望ましい。

【００４４】Ｂに関しても同様にコントラスト容認限界
を７００として計算すると、リターデーション範囲は１
４１ｎｍ以上１７７ｎｍ以下となる。しかし、Ｂは他の
ＧやＲに比べて絶対的な照度としては小さいのでコント
ラストの下限の条件は多少緩めることができ、したがっ
てリターデーションもＧと同じく１４１ｎｍ以上１９９
ｎｍ以下という範囲でもよいと考えられる。いずれにせ
よ、Ｒ、Ｇ、Ｂともにリターデーション範囲は１４１ｎ
ｍ以上１９９ｎｍ以下にしておけばコスト、安定性、お
よびコントラストともに満足できるものができると考え
られる。

【００４５】なお、ここでＲ、Ｇ、Ｂともに同じリター
デーションの位相差板を用いれば、１種類の位相差板で
すむのでコストがさらに下がり非常に好ましい。

【００４６】（実施の形態３）本発明の別のプロジェク
タ光学系を図５に示す。これは、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色を用
いたカラー光学系であるが、偏光ビームスプリッタが１
つしかなく色分離光学系（図４のダイクロイックミラー
１１に相当）と色合成光学系（図４のクロスダイクロイ
ックプリズム１６に相当）が合わさって１つの色分離・
合成プリズムになっている点が図４と異なる。

【００４７】光源１９から出た白色光はミラー２０を経
て偏光ビームスプリッタ２１に入射し、Ｓ偏光は位相差
板２２を通って色分離・合成プリズム２３によってＲ、
Ｇ、Ｂの各色に分離され各色用のライトバルブ２４ｒ、
２４ｇ、２４ｂに到達する。

【００４８】ここで変調された各色光は色分離・合成プ
リズム２３によって再度１つの光線に合成され、位相差
板２２を再度通り、偏光ビームスプリッタ２１、投写レ
ンズ２５を経てスクリーン（図示せず）に投写される。

【００４９】この系においても偏光ビームスプリッタ２
１、位相差板２２、およびライトバルブ２３の基本的な
関係は（実施の形態１）および（実施の形態２）と同じ
である。異なるところとしては、この系の場合１枚の位
相差板２２でＲ、Ｇ、Ｂ各色光に対する偏光補正機能を
持たせるという点である。

【００５０】しかし、この位相差板のリターデーション
を１４１ｎｍ以上１９９ｎｍ以下にしておけば、（実施
の形態２）で述べたのと同じ理由で、コスト、安定性、
およびコントラストともに満足できるものができると考
えられる。

【００５１】さて、以上の（実施の形態１）〜（実施の
形態３）において、ライトバルブに用いる液晶として
は、ＶＡ液晶（垂直配向液晶、又はホメオトロピック液
晶）を含むＥＣＢ（電界制御複屈折）型、ＴＮ（ツイス
テッド・ネマティック）液晶、ＳＴＮ（スーパーツイス
テッドネマティック）液晶、ＧＨ（ゲスト・ホスト）型
液晶、高分子分散型液晶、ホモジニアス液晶、ハイブリ
ッド液晶、ＩＰＳ（面内スイッチング）液晶、強誘電性
液晶等のさまざまな液晶が考えられる。

【００５２】又は、必ずしも液晶でなくても電気光学結
晶のように光学的異方性を制御できるものならば使用す
ることができる。しかし、これらのなかで特に推奨され
るのは、最暗映像表示時において、入射光に対して等方
的な状態になるものである。これは、たとえば液晶が概
ねライトバルブの面法線方向に配向している状態に相当
する。上記各種材料のうち、このような条件を満たすも
のであれば使用可能である。

【００５３】一例としてＶＡ液晶の場合について述べ
る。ＶＡ液晶２６は、電界を印加しない状態において図
６に示すように概ね基板２７ａ，２７ｂに対して垂直方
向に配列していて、まさに上記の状態に対応する。な
お、厳密には電界印加時の液晶の倒れる方向を規定する
ために、基板法線方向に対してごくわずかの傾き角（プ
レチルト角）が存在するが、この角度が微小なもの（望
ましくは２０゜以下）であれば、ほとんど問題ないとし
てよい。

【００５４】さて、液晶材料としては、このＶＡ液晶２
６のように電界無印加時に垂直に配向するもののほか
に、ＴＮ液晶のように電界無印加時には異方性があるが
大きい電界を印加したときに垂直に配向するタイプのも
のもある。いずれのタイプの液晶も使用することが可能
であるが、より好ましいのは前者である。これは、後者
の場合、理想的な垂直な配向状態を得て高いコントラス
トを得るためには高電圧を印加しなければならないが、
前者の場合、電圧無印加で最暗状態（すなわちノーマリ
オフ）になるので、駆動させるのに必ずしも高電圧を必
要としないという利点があるためである。

【００５５】尚、ライトバルブは、アクティブマトリッ
クス型、又は単純マトリックス型のような駆動部をもつ
電気書き込み型のものでも、空間光変調素子のような光
書き込み型のものでもよい。また、ライトバルブの画素
は平坦化処理をしていることが望ましいが、本発明の効
果を得るためには必ずしも必要というわけではない。

【００５６】また、偏光ビームスプリッタの入射光軸と
反射光軸のなす角は必ずしも９０゜である必要はない。
また、偏光ビームスプリッタは必ずしも直方体形状であ
る必要はなく、一般の多面体形状であってもよい。

【００５７】位相差板は、進相軸と遅相軸の方向は以上
の説明と逆であってもよい。また、以上の説明ではそれ
ぞれｘ方向、およびｙ方向に一致するとしたが、若干の
方向のずれがあっても所望の効果は十分に得られる。こ
のずれ角は±２０゜以下に押さえるのが望ましい。

【００５８】また、位相差板は、ライトバルブや偏光ビ
ームスプリッタ、又は（実施の形態３）の場合の色分離
・合成プリズムなどに貼り付けてあってもよい。

【００５９】また、光源から入射する光は偏光ビームス
プリッタでの最初の反射のときにＰ偏光成分が透過する
ので、ここで光量が半減するが、これを防ぐ目的で光源
と偏光ビームスプリッタの間の光路に偏光変換素子など
を置いてもよい。

【００６０】なお、偏光ビームスプリッタや位相差板な
どの光学素子の入出射面、又はライトバルブの基板表面
などは、無反射処理を施してあってもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、安価で経
時的な安定性に優れ、しかもコントラストの高い映像表
示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の映像表示装置の構成を示す図

【図２】本発明により高いコントラストが得られる光学
系（光源からの入射光線の傾き角がｚ方向である場合）
を示す図

【図３】本発明により高いコントラストが得られる光学
系（光源からの入射光線の傾き角がｘ方向である場合）
を示す図

【図４】本発明の別の映像表示装置の構成を示す図

【図５】本発明のさらに別の映像表示装置の構成を示す
図

【図６】ＶＡ液晶の配向状態を示す図

【図７】従来の映像表示装置を示す図

【符号の説明】

１偏光ビームスプリッタ２入射光軸３反射光軸４位相差板５ライトバルブ６光線７入射面８出射面９反射面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者滝本昭雄大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、偏光ビームスプリッタと、反射型
のライトバルブと、位相差板とを備え、前記光源からの
出力光は前記偏光ビームスプリッタを介して前記ライト
バルブに入射し、前記ライトバルブからの反射光に含ま
れる有効成分が前記偏光ビームスプリッタを介して投写
されるようにし、前記偏光ビームスプリッタと前記ライ
トバルブとの間の光路に前記位相差板をその進相軸また
は遅相軸が前記偏光ビームスプリッタの入射光軸と反射
光軸とを含む平面に概略直交するように配置した映像表
示装置であって、前記位相差板のリターデーションが１４１ｎｍ以上１９
９ｎｍ以下であることを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】３原色の色成分を含む光を放射する光源
と、前記光源の出力光を３原色の光に分解する色分解手
段と、３つの偏光ビームスプリッタと、３つの反射型の
ライトバルブと、３つの位相差板を備え、前記色分解手段からの各色光は前記３つの偏光ビームス
プリッタを介してそれぞれの前記ライトバルブに入射
し、前記３つのライトバルブからの反射光に含まれる有
効成分が前記３つの偏光ビームスプリッタを介して投写
されるようにし、前記３つの偏光ビームスプリッタと前
記３つのライトバルブとの間の光路に前記３つの位相差
板をその進相軸または遅相軸が前記偏光ビームスプリッ
タの入射光軸と反射光軸とを含む平面に概略直交するよ
うにそれぞれ配置した映像表示装置であって、前記３つの位相差板のリターデーションはいずれも１４
１ｎｍ以上１９９ｎｍ以下であることを特徴とする映像
表示装置。
【請求項３】３つの位相差板のリターデーションは概略
等しいことを特徴とする請求項２記載の映像表示装置。
【請求項４】３原色の色成分を含む光を放射する光源
と、偏光ビームスプリッタと、前記光源の出力する光を
３原色の光に分解すると同時に前記３原色の光を合成し
て１つの光線にする色分解合成手段と、３つの反射型の
ライトバルブと、位相差板を備え、前記光源からの光は前記偏光ビームスプリッタを介して
前記色分解合成手段に入射し、前記色分解合成手段によ
って色分解された各色光は前記３つのライトバルブにそ
れぞれ入射し、前記３つのライトバルブからの反射光に
含まれる有効成分が前記色分解合成手段によって１つの
光線に合成され、前記色分解合成手段からの光が前記偏
光ビームスプリッタを介して投写されるようにし、前記
偏光ビームスプリッタと前記色分解合成手段との間の光
路に前記位相差板をその進相軸または遅相軸が前記偏光
ビームスプリッタの入射光軸と反射光軸とを含む平面に
概略直交するようにそれぞれ配置した映像表示装置であ
って、前記位相差板のリターデーションは１４１ｎｍ以上１９
９ｎｍ以下であることを特徴とする映像表示装置。
【請求項５】ライトバルブは液晶を主成分とする光変調
層を備え、前記液晶は最暗映像表示時には概略前記光変
調層の法線方向に配向しているものであることを特徴と
する請求項１、２または４のいずれかに記載の映像表示
装置。
【請求項６】液晶は誘電率異方性が負であり、前記液晶
は電圧無印加時には概略光変調層の法線方向に配向して
いるものであることを特徴とする請求項１、２または４
のいずれかに記載の映像表示装置。