KR100315593B1

KR100315593B1 - 투사형 표시 장치

Info

Publication number: KR100315593B1
Application number: KR1019990016888A
Authority: KR
Inventors: 스즈끼도시히로; 고바야시데쓰야; 하마다데쓰야; 고또다께시; 스가와라마리; 하야시게이지; 야마구찌히사시
Original assignee: 아끼구사 나오유끼; 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2001-11-30
Also published as: TW400449B; JP2000227578A; KR20000034848A; US6379010B1

Abstract

본 발명은 투과형 액정 라이트 밸브를 사용한 투사형 표시 장치에 관한 것으로, 스위칭 소자에서의 리크 전류의 발생을 방지하여 고품질의 계조 표시가 가능한 투사형 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

편광판(20Rp, 20Gp, 20Bp)을 갖고, 적색, 녹색, 청색의 각 색성분의 광을 각각 강도 변조하여 출사하는 3개의 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)와, 각 라이트 밸브로부터의 각 출사광을 색합성하는 다이크로익 프리즘(14)을 갖고, 청색성분의 출사광의 편광 방위를 다른 2개의 출사광의 편광 방위에 대하여 거의 직교하게 하기 위해 적색용과 녹색용의 액정 라이트 밸브(21R, 21G)와 다이크로익 프리즘(14) 간에 1/2 파장판(20Ri, 20Gi)을 배치하도록 구성한다.

Description

투사형 표시 장치{PROJECTION TYPE DISPLAY}

본 발명은 라이트 밸브를 사용한 투사형 표시 장치에 관한 것으로, 특히 투과형 액정 라이트 밸브를 사용한 투사형 표시 장치에 관한 것이다.

광변조용의 라이트 밸브를 사용한 투사형 표시 장치 중 이른바 액정 프로젝터라고 불리는 액정 라이트 밸브를 사용한 투사형 표시 장치는 고정세로 대화면 표시가 가능하기 때문에, 가까운 장래 CRT를 따라잡고 대신할 가능성을 갖고 있다.

종래의 투사형 표시 장치로서는 TN(Twisted Nematic) 액정을 사용한 노멀리 화이트형 액정 패널의 광 출사측으로 투사 스크린의 수평 방향에 대하여 경사 45도의 투과축( 또는 흡수 축)을 갖는 편광판을 배치한 액정 프로젝터나, 수평 방향에 대하여 평행 또는 수직 방향의 투과축( 또는 흡수 축)을 갖는 편광판을 배치한 액정 프로젝터가 있다.

이들 종래의 액정 프로젝터로부터의 출사광은 편광 변환 소자 등에 의해 장방형의 스크린의 표시 영역의 장변 또는 단변에 평행한 방향으로 진동하는 편광으로 변환되고 나서 스크린에 투사되고 있었다. 또 삼원색 중 1 색은 다른 2 색과 거의 직교한 편광 방위를 갖고 있다.

이 종래의 투사형 표시 장치의 개략적인 구성의 일례를 도 30을 사용하여 간단하게 설명한다. 도 30은 투과형 액정 라이트 밸브를 사용한 종래의 투사형 표시 장치를 나타내고 있다. 투사형 표시 장치의 투사 광학계는 광원(1), 액정 라이트밸브(21R, 21G, 21B), 다이크로익 미러(4, 6), 다이크로익 프리즘(14) 및 투사 렌즈(16) 등으로 된다. 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)는 일반적으로 액정 패널(20R, 20G, 20B)의 양면을 편광판으로 끼운 구조의 것이 사용된다. 도 30에 나타내는 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)는 액정 패널(20R, 20G, 20B)의 광 출사측으로 각각 편광판(20Rp, 20Gp, 20Bp)이 설치되어 있고, 광 입사측으로는 공통의 편광 변환 장치(2)가 광원(1)의 근방에 배치되어 있다. 또 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)의 각 광 입사측으로는 각각 1/2 파장판(20Ri', 20Gi', 20Bi')이 삽입되고, 각 광 출사측으로는 각각 1/2 파장판(20Ri, 20Gi, 20Bi)이 삽입되어 있다.

3개의 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 삼원색의 광을 각각 화상 신호에 따라 강도 변조시켜서 화상을 형성하고, 색합성 광학계인, 예를 들면 다이크로익 프리즘(14)에 출사하게 되어 있다. 액정 라이트 밸브(21G)는 그 출사광이 다이크로익 프리즘(14) 내를 투과하여 상기 프리즘(14)으로부터 출사하는 위치에 배치되고, 액정 라이트 밸브(21R)는 그 출사광이 다이크로익 프리즘(14) 내의 다이크로익면(14b)에서 반사하여 상기 프리즘(14)으로부터 출사하는 위치에 배치되고, 액정 라이트 밸브(21B)는 그 출사광이 다이크로익 프리즘(14) 내의 다이크로익면(14a)에서 반사하여 상기 프리즘(14)으로부터 출사하는 위치에 배치되어 있다.

도 30에 나타내는 투사형 표시 장치에서, 광원(1)으로부터 조사된 백색광은 편광 변환 장치(2)를 투과하고, 지면에 평행한 편광 방위(도면 중 화살표로 나타냄)를 갖는 직선 편광의 광(p편광)으로서 다이크로익 미러(4)에 입사한다. 다이크로익 미러(4)는 청색광을 반사시키고 그 이외의 광을 투과하도록 구성되어 있으며, 다이크로익 미러(4)에서 반사한 청색광은 미러(12)에서 다시 반사하여 1/2 파장판(20Bi')에 입사한다. 한편 청색광 이외의 광은 다이크로익 미러(4)를 투과하여 다음 단의 다이크로익 미러(6)에 입사한다. 1/2 파장판(20Bi')에 입사한 청색광은 그 편광 방위가 45 회전하게 되고, 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)의 액정 패널(20B)의 광 입사측 기판측의 액정 분자의 배향 방향에 거의 일치한 편광 방위에서 액정 패널(20B)에 입사한다.

한편 다이크로익 미러(4)를 투과한 광은 녹색광을 반사하여 적색광을 투과시키도록 구성되어 있는 다이크로익 미러(6)에 입사하고, 다이크로익 미러(6)에서 반사한 녹색광은 1/2 파장판(20Gi')에 입사한다. 1/2 파장판(20Gi')에 입사한 녹색광은 그 편광 방위가 45 회전하게 되고, 녹색용의 액정 라이트 밸브(21G)의 액정 패널(20G)의 광 입사측의 기판측의 액정 분자의 배향 방향에 거의 일치한 편광 방위에서 액정 패널(20G)에 입사한다. 또 다이크로익 미러(6)를 투과한 적색광은 미러(8, 10)에서 반사하여 1/2 파장판(20Ri')에 입사한다. 1/2 파장판(20Ri')에 입사한 적색광은 그 편광 방위가 45 회전하게 되고, 적색용의 액정 라이트 밸브(21R)의 액정 패널(20R)의 광 입사측의 기판측의 액정 분자의 배향 방향에 거의 일치한 편광 방위에서 액정 패널(20R)에 입사한다.

각 액정 패널(20R, 20G, 20B)의 광 출사측의 기판에는 광이 입사하는 기판측의 액정 분자의 배향 방향과 직교하는 방향으로 러빙 처리가 실시되어 있고, 따라서 어느 쪽의 액정 패널(20R, 20G, 20B)에도 TN 액정층이 형성되어 있다. 또 각액정 패널(20R, 20G, 20B)은 p-SiTFT(폴리실리콘을 채널층으로 사용한 박막 트랜지스터)가 스위칭 소자로서 형성된 복수의 화소 영역을 갖는 액티브 매트릭스형의 액정 패널이다.

청색용의 액정 라이트 밸브(21B)에 입사한 청색광은 액정 패널(20B)에서 상기 스위칭 소자의 구동에 의해 광변조되어 편광판(20Bp)으로부터 출사된다. 편광판(20Bp)의 광 투과축은 액정 패널(20B)의 광 출사측의 기판측의 액정 분자의 배향 방향과 거의 일치하도록 설정되어 있고, 따라서 액정 패널(20B)은 화소 영역의 TN 액정층에 전압을 인가하지 않는 상태에서 최대의 광투과율이 되는 이른바 노멀리 화이트 방식으로 구동하게 되어 있다. 편광판(20Bp)을 출사한 청색광은 다음에 1/2 파장판(20Bi)에 입사하여 그 편광 방위가 지면에 수직인 편광 방위로 변환되고, s편광의 광으로서 다이크로익면(14a)에 입사하여 반사하게 된다.

마찬가지로 해서 적색용의 액정 라이트 밸브(21R)에 입사한 적색광도 액정 패널(20R)에서 스위칭 소자의 구동에 의해 광변조되어 편광판(20Rp)으로부터 출사된다. 편광판(20Rp)의 광 투과축도 액정 패널(20R)의 광 출사측의 기판측의 액정 분자의 배향 방향에 거의 일치하도록 설정되어 있고, 따라서 액정 패널(20R)은 이른바 노멀리 화이트 방식으로 구동하게 되어 있다. 편광판(20Rp)을 출사한 적색광은 다음에 1/2 파장판(20Ri)에 입사하여 그 편광 방위가 지면에 수직인 편광 방위로 변환되고, s편광의 광으로서 다이크로익면(14b)에 입사하여 반사하게 된다.

한편 녹색용의 액정 라이트 밸브(21G)에 입사한 녹색광은 액정 패널(20G)에서 스위칭 소자의 구동에 의해 광변조되어 편광판(20Gp)으로부터 출사된다. 편광판(20Gp)의 광 투과축도 액정 패널(20G)의 광 출사측의 기판측의 액정 분자의 배향 방향에 거의 일치하도록 설정되어 있고, 따라서 액정 패널(20G)은 이른바 노멀리 화이트 방식으로 구동하게 되어 있다. 편광판(20Gp)을 출사한 녹색광은 다음에 1/2 파장판(20Gi)에 입사하여 그 편광 방위가 지면에 평행한 편광 방위로 변환되고, p편광의 광으로서 다이크로익면(14a, 14b)을 투과한다.

이와 같이 해서 다이크로익 프리즘(14) 내에서 반사한 청색, 적색광과, 다이크로익 프리즘(14) 내를 투과한 녹색광은 합성되어 출사되고, 투사 렌즈(16)에 의해 확대되어 스크린(도시를 생략) 상에 컬러 화상을 영사하게 되어 있다.

도 30에 나타낸 종래의 투사형 표시 장치에서는 다이크로익 프리즘(14) 내를 투과하는 광은 p편광의 광으로 하고, 프리즘(14) 내에서 반사하는 광은 s편광의 광으로 하고 있다. 이와 같이 함으로써, 다이크로익 프리즘(14) 내에 입사하는 광이 전부 s편광인 경우나, 각 입사광이 s편광과 p편광의 혼합 광인 경우에 발생하는, 다이크로익면(14a, 14b)에서의 스펙트럼 분리 특성 및 스펙트럼 합성 특성의 저하를 방지할 수 있다. 따라서 다이크로익면(14a, 14b)에서의 반사 스펙트럼 및 투과 스펙트럼의 컷 오프 특성이 향상되어 화상 품질을 향상시킬 수 있다. 이것은 일본 특개평6-222321호 공보나 일본 특개평7-5410호 공보에 개시되어 있는 기술이다.

그래서 근래의 투사형 표시 장치의 투사 면적의 대형화나 표시의 고정세화에 따라 스크린 상의 표시 화상의 색번짐이나 컬러 시프트가 저감된 정확한 계조 표시가 특히 요구되어지고 있다. 그런데 상술한 선행 기술에 의거한 방법을 사용하여도 충분한 계조 표시나 색번짐이나 컬러 시프트의 저감을 도모할 수 없는 사태가 발생하는 것이 본원 발명자들에 의해 발견되었다. 이것은 액정 라이트 밸브의 액정 패널의 각 화소에 설치된 p-SiTFT의 채널 영역에 불요한 광이 조사되어 리크 전류가 흘러 버리는 결과, 액정 패널의 각 화소에 인가되는 전압이 변동하여 버려서 본래의 계조 표시를 할 수 없게 되어 버리기 때문에 생긴다.

여기에서 p-SiTFT을 스위칭 소자로서 사용한 액정 패널의 구조를 도 31을 사용하여 설명한다. 도 31은 액정 패널의 한 화소 영역의 일부 횡단면을 나타내고 있다. 투사형 표시 장치의 액정 패널에 한하지 않고 일반적으로 스위칭 소자(104)를 사용한 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치에서는, 도 31에 나타낸 바와 같이 투명 유리 기판으로 된 어레이 기판(100) 상의 화소 영역마다 스위칭 소자(104)가 형성되어 있다. 어레이 기판(100)의 화소 영역상에는 절연막(108)을 통해서 ITO(인듐 주석 옥사이드) 등의 투명 전극으로 되는 표시 전극(110)이 형성되어 있다. 또 소정의 셀 갭으로 어레이 기판(100)에 대향하여 투명 유리 기판으로 되는 대향 기판(102)이 설치되고, 대향 기판(102)의 어레이 기판 측면에는 ITO 등의 투명 전극으로 되는 공통 전극(112)이 형성되어 있다. 어레이 기판(100)과 대향 기판(102) 간의 TN 액정층에는 액정(106)이 봉입되어 있다. 또 도시는 생략했지만, 어레이 기판(100) 및 대향 기판(102)의 적어도 광 투과 영역의 TN 액정층과의 접촉면에는, 예를 들면 폴리이미드 등으로 되는 배향막이 형성되어 있고, 상술한 액정 분자의 배향 방향을 규정하는 러빙 처리 등이 실시되어 있다.

도 31에 나타내는 스위칭 소자(104)는 p-SiTFT이고, 어레이 기판(100) 상에드레인 영역 및 소스 영역이 되는 n형 폴리실리콘층(120, 126)과, 드레인 영역과 소스 영역 간의 채널층으로서 기능하는 폴리실리콘층(124)이 형성되어 있다. 폴리실리콘층(124) 상에는 예를 들면 SiO₂(규소 산화막)로 된 게이트 절연막(122)이 형성되고, 게이트 절연막(122) 상에는 게이트 전극(128)이 형성되어 있다. 또 소스 영역이 되는 n형 폴리실리콘층(120) 상에는 예를 들면 Al(알루미늄)의 소스 전극(130)이 형성되고, 드레인 영역이 되는 n형 폴리실리콘층(126) 상에는 표시 전극(110)이 접속되어 있다.

또p-SiTFT 상방의 대향 기판(102)에는 대향 기판(102) 외측으로부터 입사하여 오는 입사광을 차광하는 차광막(블랙 매트릭스)(114)가 형성되어 있다.

이상과 같은 구성의 액정 패널에서, 어레이 기판(100)측이 다이크로익 프리즘(14) 측을 향하여 배치되고, 광원(1)으로부터 다이크로익 미러(4, 6)를 통해서 입사하는 광은 대향 기판(102) 측으로부터 입사하게 되어 있다. 액정 패널의 이러한 배치 구성에서, 대향 기판(102) 측으로부터 입사한 광은 대향 기판(102) 측으로 설치된 차광막(114)에 의해 액정 패널의 스위칭 소자(104)를 조사하지 않도록 차광된다.

그런데 투사형 표시 장치 내의 미광(迷光)이나 파장이 어긋난 불요한 광이 다이크로익 프리즘(14) 내에 입사하여 어레이 기판(100) 측으로부터 액정 패널 안에 입사하여 버리면, 차광막이 형성되어 있지 않는 스위칭 소자(104) 이면을 조사하여 버리고, 리크 전류가 발생하여 스위칭 소자(104)가 온 상태가 되어, 표시 전극(110)과 공통 전극(112) 간에 전압이 인가되어서 상기 영역의 액정 분자의 방향이 변화하고 말아 정확한 계조 표시를 할 수 없게 된다. 특히 응답성이 뛰어난 p-SiTFT에서는 단파장의 광에 의한 리크 전류를 무시할 수 없다. 가령 다이크로익 프리즘(14)의 광 분리 특성이 완전하였다고 하면, 단파장 측의 청색대역의 광을 출사하는 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)로부터 다이크로익 프리즘(14) 내에 입사한 불요한 단파장광은 대부분 다이크로익면(14a)에서 반사하고, 다른 적색용, 녹색용의 액정 라이트 밸브(21R, 21G)에 입사하지 않으므로, 이들 TFT에 불요한 리크 전류를 발생시키지 않는다.

그런데 청색대역보다 장파장측의 적색대역이나 녹색대역의 광을 출사하는 적색용, 녹색용의 액정 라이트 밸브(21R, 21G)로부터 불요한 단파장광이 다이크로익 프리즘(14) 내에 입사하면, 이들 불요한 단파장의 광은 다이크로익면(14b)을 투과 또는 반사하고, 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)에 입사하여 버린다. 그 결과 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)의 p-SiTFT에 불요한 리크 전류를 발생시켜 버리게 된다.

도 32는 p-SiTFT의 내광성을 나타내고 있고, 가로축에 액정 패널에 입사한 백색광의 광량을 대수 표시하고, 세로축에 p-SiTFT에서 생긴 리크 전류에 의거하는 액정 패널의 계조 표시의 오차의 정도를 리크량으로서 나타내고 있다. 입사 백색광의 광량은 적색, 녹색 및 청색의 총광량이고, 광량비는 '적색:녹색:청색=3:12:1'이다. 도면 중 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)에서의 리크량 특성을 굵은 실선(B)으로, 적색용의 액정 라이트 밸브(21R)에서의 리크량 특성을 파선(R)으로, 또 녹색용의 액정 라이트 밸브(21G)의 리크량 특성을 가는 실선(G)으로 나타내고있다. 도 32로부터 명백한 바와 같이, 어느 액정 라이트 밸브도 액정 패널에 입사하는 광량이 증가하면 리크량도 증가하지만, 특히 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)에서의 리크량의 증대가 현저한 것을 알 수 있다. 예를 들면 액정 패널에 입사하는 광량이 5000000lx의 투사형 표시 장치를 예로 들면, 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)에서의 리크량은 1.25이고, 다른 적색용, 녹색용의 액정 라이트 밸브(21R, 21G)의 리크량 0. 7~ 0.75보다 큰 계조 변화를 발생시켜 버리는 것을 알 수 있다. 이와 같이 불요광의 영향에 의해 적색, 녹색, 청색의 계조의 밸런스가 본래의 변조 신호와 무관하게 붕괴되면, 다이크로익 프리즘(14)에서 합성된 광의 색은 소망하는 바와 다르게 되어 표시 품질이 열화하는 문제가 생기고 만다.

또 종래의 액정 프로젝터로부터 스크린에 출사되는 광은 편광 변환 소자 등에 의해 변환되고, 삼원색 중 예를 들면 1색은 스크린에 대하여 수평 방향으로 진동하는 편광으로서 투사되고, 다른 2 색은 스크린에 대하여 연직 방향으로 진동하는 편광으로서 투사된다. 그런데 렌티큘러 렌즈와 프레넬 렌즈의 조합으로 되는 투사 스크린을 비롯해서 대부분의 스크린은 편광 방위에 의존하여 산란 특성이 다르기 때문에 삼원색의 산란성이 다른 결과, 화이트 균형이 깨지고 버리고, 스크린 상에 색번짐이 발생하거나, 보는 위치에 따라 색이 변화하여 버리는 컬러 시프트가 발생하고 마는 문제를 갖고 있다.

또 도 30에 나타낸 투사형 표시 장치에서는 유리의 블록인 다이크로익 프리즘(14)에 의해 화상 합성을 하기 때문에, 평면판의 다이크로익 미러와 비교하여 투과, 반사면의 왜곡이나 배치 편향이 없고, 화소 편향의 발생은 방지할 수 있지만,광원(1)으로부터 각색의 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)까지의 광로 길이가 달라져 버리는 문제를 갖고 있다. 도 30에서는 적색광로가 다른 녹색이나 청색광에서보다 길어지고, 적색, 녹색, 청색광량 밸런스가 어긋나게 되어, 투사상으로 백표시 등의 혼색 표시를 하였을 경우의 색도가 편향하여 버리는 문제가 발생하고 있다.

한편 도 33에 나타내는 종래의 투사형 표시 장치는 광원(1)으로부터의 광을 2개의 다이크로익 미러(140, 142)와 전반사 미러(144)에서 적색, 녹색, 청색으로 분리한 후, 3개의 액정 패널(156R, 156G, 156B)에 조사하여 화상 변조한다. 그 후 2개의 다이크로익 미러(148, 150)와 전반사 미러(146)에 의해 화상 합성한 후, 투사 렌즈에 의해 확대 투사하는 것이다. 또한 도 33에 나타내는 투사형 표시 장치의 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)는 광 입사 방향으로부터 차례로, 컨덴서 렌즈(152R, 152G, 152B), 입사 편광판(154R, 154G, 154B), 액정 패널(156R, 156G, 156B), 출사 편광판(158R, 158G, 158B)으로 구성되어 있다.

이 도 33에 나타내는 투사형 표시 장치는 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)에 의해 화상 변조된 색마다의 화상광을 합성하는 다이크로익 미러(148, 150)나 전반사 미러(146)에 투과, 반사면의 왜곡이나 배치시의 위치 편향이 생긴 경우, 화상 합성 시에 화상의 편향을 낳기 쉽고, 투사 렌즈에 의한 확대 투사상에 화소 편향이라고 불리는 불량이 발생하기 쉬운 문제가 있다. 그래서 이 미러의 왜곡이나 편향을 방지하려면 미러 두께를 두껍게 하거나, 미러 고정 방법의 개량이 필요해진다. 그런데 미러의 두께를 두껍게 하면 투과 화상광의 수차가 확대하여 버리는 문제가 생긴다. 또 미러 고정 방법의 개량으로는 고정 지그의 고정밀도, 고가격화의 문제가 발생하고 있다.

또 퍼스널 컴퓨터나 비디오 등의 화면을 대화면에 표시하기 위한 투사형 표시 장치는 그 신호 소스의 고정세화에 따라, 표시 화소수도 더욱 고정세화하는 경향에 있다. 이 때문에 상술한 바와 같이 투사형 표시 장치에서는 백색광원을 사용하여 백색광을 3 원색으로 분리ㆍ합성하는 방식이 주류이다. 장치의 고정세화와 휴대성 향상을 위해, 액정 패널은 가능한 한 작게 형성할 필요가 있고, 또 화소수를 많게 하는 것이 요구되고 있다. 화소 피치가 작아짐에 따라서 가능한 한 비점 수차를 작게 하여 표시 품질을 향상시킬 필요가 생긴다. 그 때문에 전색 합성하는 다이크로익 미러를 유리에 끼워서 프리즘화한 투사형 표시 장치도 제안되고 있다(일본 특원평10-120568 호). 이 제안된 투사형 표시 장치를 도 34에 나타낸다. 광원(221)으로부터 출사한 무편광의 백색광은 다이크로익 미러(224, 229)에서 색분리되고, 편광판을 지나서 액정 패널(231)에 녹색, 액정패널(230)에 적색, 액정 패널(226)에 청색광이 각각 입사한다. 각 액정 패널에서 각각 공간 변조된 뒤, 출사측 편광판을 지나서 p편광이 되고, 다이크로익 미러(228)와 미러(233) 및 다이크로익 프리즘(234)을 거쳐서 색합성되어 투사 렌즈(235)에 도달한다.

다이크로익 프리즘(234)의 성질상 p편광 합성에서는 다이크로익 프리즘의 반사 특성이 낮기 때문에, 다이크로익 프리즘(234)에서 반사하는 적색과 청색광의 광량이 저하하고, 각색의 광량 균형이 깨져서 투사되는 화상의 표시 품질이 현격하게 떨어져 버리는 문제가 생기고 있다.

본 발명의 목적은 계조 표시가 뛰어난 고품질의 투사형 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 목적은 색 재현성이 뛰어난 고품질의 투사형 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 목적은 스위칭 소자의 구동에 의해 입사광을 변조하는 라이트 밸브를 갖는 투사형 표시 장치에서, 스위칭 소자에서의 리크 전류의 발생을 방지하고 고품질의 계조 표시가 가능한 투사형 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 목적은 스크린에 투사 하였을 때에, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 삼원색의 화이트 균형이 깨지지 않고 색 재현성이 뛰어나고, 넓은 시야각으로 표시할 수 있는 투사형 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 목적은 화소 편향이나 색도 편향이 없는 투사형 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 투사형 표시 장치에 의한 효과를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 액정 라이트 밸브 및 다이크로익 프리즘 근방의 다른 구성례를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 액정 라이트 밸브 및 다이크로익 프리즘 근방의 또 다른 구성례를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 액정 라이트 밸브 및 다이크로익 프리즘 근방의 또 다른 구성례를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 다른 구성례를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 변형례의 구성을 나타내는 도면.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 다른 변형례의 구성을 나타내는 도면.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 또 다른 변형례의 구성을 나타내는 도면.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 또 다른 변형례의 구성을 나타내는 도면.

도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 또 다른 변형례의 구성을 나타내는 도면.

도 13은 본 발명에 의해 실현된 화소 편향이나 색도 편향이 없는 투사형 표시 장치의 원리를 설명하는 도면.

도 14는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 15는 본 발명의 제 4 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 설명하는 도면.

도 16은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 설명하는 도면.

도 17은 본 발명의 제 6 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 18은 본 발명의 제 7 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 19는 본 발명의 제 8 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 20은 본 발명의 제 9 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 21은 본 발명의 제 10 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 22는 발명의 제 14 실시예에 의한 투사형 표시 장치와 그 동작 원리의 개략을 나타내는 도면.

도 23은 본 발명의 제 15 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 동작 원리의 개략을 나타내는 도면.

도 24는 본 발명의 제 16 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 25는 본 발명의 제 17 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 26은 본 발명의 제 19 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 27은 본 발명의 제 19 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 설명하는 도면.

도 28은 본 발명의 제 19 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 설명하는 도면.

도 29는 본 발명의 제 19 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 설명하는 도면.

도 30은 종래의 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

도 31은 액정 패널의 구조를 나타내는 도면.

도 32는 종래의 투사형 표시 장치에서 발생하는 문제점을 설명하는 도면.

도 33은 종래의 투사형 표시 장치에서 발생하는 문제점을 설명하는 도면.

도 34는 제안된 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.

(부호의 설명)

1 광원

2 편광 변환 장치

4, 6, 8, 61 다이크로익 미러

10, 12, 60 미러

14, 15, 70 다이크로익 프리즘

14a, 14b, 15a, 70a 다이크로익면

16 투사 렌즈

21R, 21G, 21B 액정 라이트 밸브

20R, 20G, 20B 액정 패널

20Rp, 20Gp, 20Bp 편광판

20Ri, 20Gi, 20Bi 1/2 파장판

20Ri', 20Gi', 20Bi' 1/2 파장판

20Rl, 20Gl, 20Bl 액정 패널

30, 32 투과축

34, 36 편광 방위

40 1/4 파장판

41, 51 광학축

42 스크린

44 양면 렌티큘러 렌즈

46 프레넬 렌즈

50, 71 1/2 파장판

52, 53 투과축

54, 55 편광 방위

56, 57 원편광

100 어레이 기판

102 대향 기판

104 스위칭 소자

106 액정층

108 절연막

110 표시 전극

112 공통 전극

114 차광막

120, 126 n형 폴리실리콘층

122 게이트 절연막

124 폴리실리콘층

128 게이트 전극

130 드레인 전극

상기 목적은 적어도 광 출사측으로 편광판을 갖고, 적색, 녹색, 청색의 각 색성분의 광을 각각 변조하여 출사하는 3개의 라이트 밸브와, 각 라이트 밸브로부터의 각 출사광을 색합성하는 색합성 광학계를 갖는 투사형 표시 장치에서, 각 출사광 중 청색성분의 출사광의 편광 방위를 다른 2개의 출사광의 편광 방위에 대하여 거의 직교시키는 편광 변환 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치에 의해 달성된다.

이 구성에 의하면, 적색 또는 녹색성분의 출사광이 단파장의 불요한 광(불요광)을 포함한 소정의 편광 방위의 직선 편광에서 색합성 광학계 내부에 입사하였다고 하여도, 청색성분의 광을 출사하는 청색용의 라이트 밸브에는, 편광판(20Bp)에 의해 상기 소정의 편광 방위에 거의 직교하는 편광 방위의 직선 편광의 광밖에 투과하지 않기 때문에 불요광의 진입을 방지할 수 있다. 따라서 라이트 밸브가 광변조용의 스위칭 소자를 갖고 있는 경우에는, 리크 전류의 발생을 방지하여 뛰어난 계조 표시를 할 수 있게 된다.

또 청색성분의 출사광이 불요광을 포함하여 색합성 광학계 내부에 입사하였을 경우에는 청색성분이 비교적 단파장측에 있기 때문에 불요광도 청색성분과 함께 상기 색합성 광학계로부터 출사되므로, 본래 불요광에 의한 표시 품질의 열화는 적지만, 적색 또는 녹색성분의 광을 출사하는 적색용, 녹색용의 라이트 밸브에는 편광판(20Rp, 20Gp)에 의해 상기 소정의 편광 방위에 거의 직교하는 편광 방위의 직선 편광의 광밖에 투과하지 않기 때문에 불요광의 진입을 확실하게 방지할 수 있다.

또 본 발명의 투사형 표시 장치에서, 상기 라이트 밸브는 각 화소 영역마다 형성된 복수의 스위칭 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식의 액정 패널을 갖고 있는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 스위칭 소자는 폴리실리콘 TFT인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 액정 패널은 투과광을 광변조하는 투과형 액정 패널인 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 소망하는 화상을 얻기 위해 입사광을 변조하는 액정 패널 내의 스위칭 소자에 대하여, 불요광에 의한 리크 전류의 발생을 방지하여 고품질의 화상 표시를 할 수 있게 된다. 또 폴리실리콘 TFT은 단파장광에 대한 내광성이 약하므로, 폴리실리콘 TFT을 스위칭 소자에 사용한 액정 패널의 광 리크를최소한으로 억제하고, 응답성이 빠른 양호한 화상을 얻을 수 있게 된다. 또 본 발명은 투과형 액정 패널에 설치된 스위칭 소자의 이면측으로부터 입사하는 불요광을 저지하는 데에 극히 유효하게 작용하므로, 투과형 액정 패널의 이면측으로 불요광을 차광하기 위한 차광막 등을 형성할 필요가 없고, 종래의 투과형 액정 패널을 라이트 밸브의 구성 요소로서 사용할 수 있게 된다.

또 본 발명의 투사형 표시 장치는 적색, 녹색, 청색의 각 색성분의 광을 포함하는 광을 출사하는 광원과, 광원으로부터의 광을 각 색성분의 광으로 분리하는 다이크로익 미러를 갖고, 각 편광판 중 청색성분의 출사광을 투과시키는 편광판은 그 투과축이 다른 2개의 출사광을 투과시키는 편광판의 투과축에 대하여 거의 직교하도록 배치되고, 편광 변환 수단은 광원을 출사한 광에 대하여, 청색성분의 광의 편광 방위를 다른 2개 색성분의 광의 편광 방위에 대하여 거의 직교시켜서 각 라이트 밸브에 입사시키는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 각 라이트 밸브의 광 출사측으로 설치된 편광판과 색합성 광학계 간에는 어떠한 광학 소자도 배치하지 않고 발명의 효과를 발휘할 수 있는 이점을 갖고 있다.

또는 각 투과광의 진행 방향에서 보아서 각 편광판의 투과축이 거의 평행이 되도록 배치하고, 편광 변환 수단은 청색성분의 출사광을 투과시키는 편광판과 색합성 광학계 간에 설치된 편광 변환 소자를 갖도록 하여도 좋다. 또는 각 투과광의 진행 방향에서 보아서 각 편광판의 투과축이 거의 평행이 되도록 배치하고, 편광 변환 수단은 적색 및 녹색성분의 출사광을 투과시키는 2개의 편광판과 색합성 광학계 간에 각각 설치된 편광 변환 소자를 갖도록 하여도 좋다. 이들 구성은 각라이트 밸브의 광 출사측으로 설치된 편광판의 1 또는 2와 색합성 광학계 간에 편광 변환 소자를 배치하는 것만으로 발명의 효과를 얻을 수 있는 이점을 갖고 있다.

또 본 발명의 투사형 표시 장치는 각 투과광의 진행 방향에서 보아서 각 편광판의 투과축이 거의 평행이 되도록 배치되고, 편광 변환 수단은 청색성분의 출사광의 편광 방위와, 적색 및 녹색성분의 출사광의 편광 방위와 거의 직교하고, 각 편광판과 색합성 광학계 간에 설치된 편광 변환 소자를 갖고 있게 하여도 좋다.

그리고 상기한 투사형 표시 장치에서, 편광 변환 소자는 1/2 파장판인 것을 특징으로 한다. 또 편광 변환 소자는 청색성분의 출사광의 편광 방위와 다른 2개의 출사광의 편광 방위를 거의 직교시키는 액정 패널이어도 좋다. 또 본 발명의 투사형 표시 장치에서, 편광 변환 수단은 각 색성분의 출사광을 투과시키는 각 편광판과 색합성 광학계 간에 각각 설치된 액정 패널을 갖도록 하여도 좋다.

또 본 발명의 투사형 표시 장치에서, 청색성분의 변조광을 출사하는 라이트 밸브는 출사광이 색합성 광학계를 투과하는 위치에 배치되어 있게 하여도 좋다. 이 경우에 청색의 출사광을 색합성 광학계에 대하여 p편광으로 하고, 다른 2 색을 s편광으로 하면, 보다 밸런스가 잡힌 색합성을 실현할 수 있어서, 고품위의 화상 표시를 할 수 있게 된다.

또 상기 목적은 적어도 광 출사측에 각각 편광판을 갖고, 적색, 녹색, 청색의 각 색성분의 광을 각각 변조하여 출사하는 3개의 라이트 밸브와, 각 라이트 밸브로부터의 각 출사광을 색합성하는 색합성 광학계와, 색합성된 광을 스크린에 투사하는 투사 렌즈를 구비한 투사형 표시 장치에서, 스크린 상의 적어도 수평 방향의 광량과 연직 방향의 광량의 비가 각 색성분에서 거의 동일해지도록, 각 색성분의 광의 편광 상태를 변환하는 편광 변환 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치에 의해 달성된다.

본 발명의 투사형 표시 장치에서, 상기 편광 변환 수단은 색합성된 각 광을 거의 원편광으로 변환하는 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 편광 변환 수단은 색합성 광학계의 광 출사측에 배치된 1/4 파장판을 갖고 있는 것을 특징으로 한다. 또1/4 파장판은 편광판의 광 투과축 또는 광흡수축에 대하여 거의 45의 각도를 이루는 광학축을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 색합성 광학계로 색합성된 화상광은 각각 직선 편광의 광이지만, 투사 렌즈에 입사하기 전에 편광 변환 수단에 따라 각각 원편광으로 변환된다. 따라서 투사 렌즈로 확산되어 출사한 화상광은 원편광의 광으로서 스크린에 투사된다. 예를 들면 스크린이 프레넬 렌즈와 렌티큘러 렌즈의 조합으로 되는 경우, 적색, 녹색, 청색의 각 광이 직선 편광이면, 스크린으로의 굴절 특성의 상이로부터 스크린을 임하는 각도에 의해 화상의 색조가 변화하여 버리는 문제가 있지만, 본 발명의 구성에 의해 출사한 화상광에서는 이러한 문제는 생기지 않고, 고품위의 화상을 제공하는 것이 가능해진다. 또 원편광 변환 소자로서 1/4 파장판을 사용할 수 있다.

또 본 발명의 투사형 표시 장치에서, 상기 편광 변환 수단은 색합성된 각 광을 하나의 색성분의 광의 편광 방위와 다른 색성분의 광의 편광 방위가 이루는 각의 2등분선이 스크린의 수평선 또는 연직선의 어느 쪽에 거의 일치하는 직선 편광으로 변환하는 것을 특징으로 한다. 또 상기 편광 변환 수단에 의해 하나의 색성분의 광의 편광 방위와 다른 색성분의 광의 편광 방위는 거의 직교하는 것을 특징으로 한다. 또 편광 변환 수단은 색합성 광학계의 광 출사측으로 배치된 1/2 파장판을 갖고 있는 것을 특징으로 한다. 또 상기 1/2 파장판은 편광판의 광 투과축 또는 광흡수축에 대하여 거의 22.5°의 각도를 이루는 광학축을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 투사형 표시 장치에서, 투사 렌즈로부터 투사된 광이 입사하는 스크린을 더 갖고, 스크린은 프레넬 렌즈와 렌티큘러 렌즈를 갖고 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 함으로써, 스크린의 수평 방향 성분과 연직 방향 성분의 광강도의 비율을 삼원색광에서 거의 동일하게 할 수 있다. 그 때문에 스크린 상에서 삼원색광의 스크린 배광 특성이 동일하게 되고, 고조도에서 색번짐, 컬러 시프트가 없는 고품위의 화상 표시를 할 수 있게 된다.

다음에 본 발명에 의해 실현된 화소 편향이나 색도 편향이 없는 투사형 표시 장치의 원리를 도 13을 사용하여 설명한다. 이 투사형 표시 장치는 광원(1)과, 제 1다이크로익 미러(140'), 제 2 다이크로익 미러(142'), 전반사 미러(144'), 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B), 제 1다이크로익 프리즘(160), 제 2 다이크로익 프리즘(162), 전반사 프리즘(164) 및 투사 렌즈(16)를 갖고 있다.

본 발명에서는 광원(1)으로부터 각 색마다의 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)까지의 색분리 광학계에서의 광로 길이는 종래의 도 33과 마찬가지로 같게 배치할 수 있으므로, 종래예의 도 30에 나타낸 투사형 표시 장치와 같은 광로 길이의 차이에의한 색도 편향의 문제는 발생하지 않는다.

또 각 색마다의 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)로부터 투사 렌즈(16)까지의 색합성 광학계는 종래예의 도 30과 같이 유리의 블록인 제 1다이크로익 프리즘(160)과 제 2 다이크로익 프리즘(162) 및 전반사 프리즘(164) 만으로 구성되고, 미러면의 왜곡, 위치 편향이 일어나기 어렵고, 종래예의 도 33에서 생기고 있었던 화소 편향은 방지할 수 있다.

그런데 유리 블록을 사용한 프리즘은 유리판에 필터를 붙인 다이크로익 미러와 비교하면 고가가 되어 버리는 문제가 있다. 특히 가시광 영역인 파장 범위만을 투과, 또는 반사하는 타입의 밴드 패스 필터를 사용하면, 양호한 필터 특성을 얻기 위한 막 구성이 복잡하게 되고, 한층 고가가 되는 데다가, 사양을 만족하려면 제조 수율도 저하하기 때문에, 더 한층 고가가 되는 문제가 있다. 그래서 본 발명의 구성에서는 도 33에 나타낸 것과는 달리, 먼저 녹색과 적색을 제 1다이크로익 프리즘(160)으로 합성하고 나서 , 제 2 다이크로익 프리즘(162)에서 청색과 합성시키고 있다. 즉 로패스 필터 또는 하이 패스 필터만으로 색분리ㆍ색합성을 시키고 있다. 이 구성으로 함으로써 비용의 상승도 적고, 또한 상기 색도 편향 화소 편향의 문제도 없는 투사 광학계를 실현할 수 있다.

또 본 발명의 투사형 표시 장치는 다이크로익 프리즘의 반사 특성이 나쁜 p편광의 반사를 제외하기 위해, 합성광 중 다이크로익 프리즘 중을 반사하는 광은 s편광이 되도록 하고 있다. 다이크로익 프리즘 중을 투과하는 광을 반사광과 같은 s편광으로 하면, 광축에 대하여 각도를 갖는 광이나, 다이크로익 프리즘의 제조 오차에 의해, 다이크로익면의 투과ㆍ반사를 전환하는 컷 파장이 산포해져 버린다. 이러한 다이크로익 프리즘 중의 반사, 투과색의 산포에 의한 투사 표시색의 산포를 막기 위해, 본 발명에서는 적어도 다이크로익 프리즘 중을 반사하는 광에 가까운 파장의 투과광을 p편광으로서, 다이크로익 프리즘의 컷 파장의 산포에 대하여 둔감하게 하였다.

이와 같이 다이크로익 프리즘 중의 반사광을 s편광, 이에 가까운 색의 투과광을 p편광으로 함으로써, 다이크로익 프리즘의 컷 파장의 산포에 의존하지 않는 색합성이 얻어져서 화상의 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 또 이에 맞추어서 광학 부재의 설계를 하여 색분리ㆍ합성에서의 광의 편광 방위를 조정함으로써, 보다 밝은 투사 표시 화상을 얻을 수 있게 된다.

(실시예)

본 발명의 제 1 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한다. 먼저 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 도 1을 사용하여 설명한다.

본 실시예에서의 투사형 표시 장치의 투사 광학계는, 예를 들면 내면이 경면으로 마무리된 타원경의 제 1초점에 램프가 고정된 광원(1)을 갖고 있다. 광원(1)을 출사한 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 포함하는 백색광은 도시하지 않은 정형 광학계를 통해서 거의 평행광으로 정형되어 편광 변환 장치(2)에 입사하게 되어 있다. 본 실시예에서는 광원(1)으로부터의 백색광은 편광 변환 장치(2)에 입사하여 지면에 평행한 편광 방위(도면 중 화살표로 나타냄)를 갖는 직선 편광의 광(p편광)으로 변환되고, 다이크로익 미러(4)에 입사한다.

다이크로익 미러(4)는 입사한 백색광 중 청색 대역의 광을 반사하고, 그 이외의 광을 투과하도록 형성되어 있다. 따라서 청색 대역의 광은 다이크로익 미러(4)에서 반사하여 다시 미러(12)에서 반사하고, 1/2 파장판(20Bi')에 입사하여 그 편광 방위가 45 회전하게 되고, 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)의 액정 패널(20B)의 광 입사측 기판측의 액정 분자의 배향 방향에 거의 일치한 편광 방위로 액정 패널(20B)에 입사한다. 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)는 투과형 액정 패널(20B)과 편광판(20Bp)으로 구성되어 있다. 일반적으로 액정 라이트 밸브는 액정 패널의 양면을 편광판으로 끼운 구조의 것이 사용되지만, 본 실시예에서는 도 1에 나타낸 바와 같이 액정 패널(20B)의 광 출사측으로 편광판(20Bp)이 설치되고, 광 입사측으로는 다른 액정 라이트 밸브(21R, 21G)와 공통의 편광 변환 장치(2)가 광원(1)의 근방에 배치되어 있다. 또 액정 라이트 밸브에는 광원(1)으로부터 유도된 광을 투과시켜서 스크린(도시하지 않음)에 화상을 영사하는 투과형 액정 라이트 밸브와, 광원(1)으로부터의 광을 반사시켜서 스크린에 화상을 영사하는 반사형 액정 라이트 밸브가 있지만, 도 1에 나타낸 본 실시예의 투사형 표시 장치는 투과형 액정 라이트 밸브를 사용하고 있다.

이와 같이 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)에 도달한 청색 대역의 광은 먼저 액정 패널(20B)에 입사한다. 액정 패널(20B)은 도 31을 사용하여 설명한 액정 패널과 마찬가지로 p-SiTFT이 스위칭 소자로서 형성된 복수의 화소 영역을 갖는 액티브 매트릭스형의 액정 패널 구조를 갖고 있고, 도 31의 대향 기판(102) 측으로부터액정층(106)을 향하여 청색 대역의 광이 입사하게 되어 있다.

액정 패널(20B)의 광 출사측 기판인 어레이 기판(100) 측으로는 광 입사측 기판인 대향 기판(102) 측의 액정 분자의 배향 방향과 직교하는 방향으로 러빙 처리가 실시되어 있고, 따라서 액정 패널(20B)에는 TN 액정층이 형성되어 있다. 액정 패널(20B)에 입사한 광은 복수의 화소 영역의 각각의 p-SiTFT에 인가되는 화상 신호에 따라 변조되어 편광판(20Bp)으로부터 출사한다. 편광판(20Bp)의 광 투과축은 액정 패널(20B)의 광 출사측의 기판측의 액정 분자의 배향 방향과 거의 일치하도록 설정되어 있고, 따라서 액정 패널(20B)은 화소 영역의 TN 액정층에 전압이 인가되지 않는 상태에서 최대의 광 투과율이 되는 이른바 노멀리 화이트 방식으로 구동하게 되어 있다. 편광판(20Bp)을 출사한 청색광은 다음에 1/2 파장판(20Bi)에 입사하여 그 편광 방위가 지면에 수직인 편광 방위로 변환되고, s편광의 광으로서 다이크로익면(14a)에 입사하여 반사되어서 다이크로익 프리즘(14)으로부터 출사하여 투사 렌즈(16)로 향한다.

다음에 다이크로익 미러(4)를 투과한 광에 대하여 설명한다. 다이크로익 미러(4)를 투과한 광은 다이크로익 미러(6)에서 녹색 대역의 광은 반사하게 되고, 적색 대역의 광은 투과하게 된다. 다이크로익 미러(6)에서 반사한 녹색 대역의 광은 1/2 파장판(20Gi')에 입사하여 편광 방위가 45 회전하게 되고, 녹색용의 액정 라이트 밸브(21G)의 액정 패널(20G)의 광 입사측 기판측의 액정 분자의 배향 방향에 거의 일치한 편광 방위로 액정 패널(20G)에 입사한다. 녹색용의 액정 라이트 밸브(21G)는 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)와 동일한 구성의 투과형 액정패널(20G)과 편광판(20Gp)을 갖고 있다. 녹색용의 액정 라이트 밸브(21B)에 도달한 녹색 대역의 광은 먼저 액정 패널(20G)에 입사한다. 액정 패널(20G)도 도 31을 사용하여 설명한 액정 패널과 마찬가지로 p-SiTFT이 스위칭 소자로서 형성된 복수의 화소 영역을 갖는 액티브 매트릭스형의 액정 패널 구조를 갖고 있고, 도 31의 대향 기판(102) 측으로부터 액정층(106)을 향하여 녹색 대역의 광이 입사하게 되어 있다.

액정 패널(20G)의 광 출사측 기판인 어레이 기판(100) 측으로는 광 입사측 기판인 대향 기판(102) 측의 액정 분자의 배향 방향과 직교하는 방향으로 러빙 처리가 실시되어 있고, 따라서 액정 패널(20G)에는 TN 액정층이 형성되어 있다. 액정 패널(20G)에 입사한 광은 복수의 화소 영역의 각각의 p-SiTFT에 인가되는 화상 신호에 따라 변조되어 편광판(20Gp)으로부터 출사한다. 편광판(20Gp)의 광 투과축은 액정 패널(20G)의 광 출사측 기판측의 액정 분자의 배향 방향과 거의 일치하도록 설정되어 있고, 따라서 액정 패널(20G)은 화소 영역의 TN 액정층에 전압을 인가하지 않는 상태에서 최대의 광 투과율이 되는 이른바 노멀리 화이트 방식으로 구동하게 되어 있다. 편광판(20Gp)을 출사한 녹색광은 다음에 1/2 파장판(20Gi)에 입사하여 그 편광 방위가 지면에 평행한 편광 방위로 변환되고, p편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(14)에 입사한다. 다이크로익 프리즘(14)에 입사한 녹색광은 다이크로익면(14a, 14b)을 투과하여 다이크로익 프리즘(14)으로부터 출사하여 투사 렌즈(16)로 향한다.

또 다이크로익 미러(6)를 투과한 적색광은 미러(8, 10)에서 반사하여 1/2 파장판(20Ri')에 입사해서 편광 방위가 45 회전하게 되고, 적색용의 액정 라이트 밸브(21R)의 액정 패널(20R)의 광 입사측 기판측의 액정 분자의 배향 방향에 거의 일치한 편광 방위로 액정 패널(20R)에 입사한다. 적색용의 액정 라이트 밸브(21R)는 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)와 동일한 구성의 투과형 액정 패널(20R)과 편광판(20Rp)을 갖고 있다. 적색용의 액정 라이트 밸브(21R)에 도달한 적색 대역의 광은 먼저 액정 패널(20R)에 입사한다. 액정 패널(20R)도 도 31을 사용하여 설명한 액정 패널과 같이 p-SiTFT이 스위칭 소자로서 형성된 복수의 화소 영역을 갖는 액티브 매트릭스형의 액정 패널 구조를 갖고 있고, 도 31의 대향 기판(102) 측으로부터 액정층(106)을 향하여 적색 대역의 광이 입사하게 되어 있다.

액정 패널(20R)의 광 출사측 기판인 어레이 기판(100) 측으로는 광 입사측 기판인 대향 기판(102) 측의 액정 분자의 배향 방향과 직교하는 방향으로 러빙 처리가 실시되어 있고, 따라서 액정 패널(20R)에는 TN 액정층이 형성되어 있다. 액정 패널(20R)에 입사한 광은 복수의 화소 영역의 각각의 p-SiTFT에 인가되는 화상 신호에 따라 변조되어 편광판(20Rp)으로부터 출사한다. 편광판(20Rp)의 광 투과축은 액정 패널(20R)의 광 출사측의 기판측의 액정 분자의 배향 방향과 거의 일치하도록 설정되어 있고, 따라서 액정 패널(20R)은 화소 영역의 TN 액정층에 전압을 인가하지 않는 상태에서 최대의 광 투과율이 되는 이른바 노멀리 화이트 방식으로 구동하게 되어 있다. 편광판(20Rp)을 출사한 적색광은 다음에 본 실시예에서의 편광 변환 소자인 1/2 파장판(20Ri)에 입사하여 그 편광 방위가 지면에 평행한 편광 방위로 변환되고, p편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(14)에 입사한다. 다이크로익프리즘(14)에 입사한 적색광은 다이크로익면(14b)에서 반사하여 다이크로익 프리즘(14)으로부터 출사해서 투사 렌즈(16)로 향한다.

이와 같이 해서 다이크로익 프리즘(14) 내에서 반사한 청색 및 적색광과 다이크로익 프리즘(14) 내를 투과한 녹색광이 합성되어 출사되고, 투사 렌즈(16)에 의해 확대되어 도시하지 않은 스크린 상에 컬러 화상을 영사하게 되어 있다.

그런데 이상의 구성에서, 적색용 또는 녹색용의 액정 라이트 밸브(21R, 21G)로부터 다이크로익 프리즘(14) 내에 입사한 광에 단파장의 불요광이 혼재하고 있다고 한다. 이 불요광은 단파장광이기 때문에, 적색이나 녹색을 반사/투과시키는 다이크로익면(14a, 14b)에서 반사/투과되지 않고 반대로 이들 면에서 투과/반사하여 청색용의 액정 라이트 밸브(21B) 측으로 도달한다. 그러나 이 불요광은 다이크로익 프리즘(14) 내에 입사한 적색, 또는 녹색광과 마찬가지로 지면에 평행한 편광 방위를 갖고 있기 때문에, 청색용의 액정 라이트 밸브(21B) 측의 1/2 파장판(20Bi)에 입사하면, 그 편광 방위가 회전하게 되어 편광판(20Bp)의 투과축에 수직인 편광 방위의 광이 되어 편광판(20Bp)에서 흡수되고 버려서 액정 패널(20B)의 이면에 도달하는 일은 없다. 따라서 액정 패널(20B)의 p-SiTFT에 이 불요광을 원인으로 하는 리크 전류의 발생을 방지할 수 있게 된다.

또한 본 실시예에서는 편광 변환 소자로서 1/2 파장판을 사용하고 있지만, 예를 들면 출사광의 편광 방위를 소정 각도 회전시키는 액정이 봉입된 액정 패널을 1/2 파장판 대신에 사용하는 것도 물론 가능하다.

다음에 본 실시예의 투사형 표시 장치에 의해 얻을 수 있는 효과에 대해서도 2를 사용하여 설명한다. 도 2는 p-SiTFT의 내광성을 나타내고 있고, 가로축에 액정 패널에 입사한 백색광의 광량을 대수 표시하고, 세로축에 p-SiTFT에서 생긴 리크 전류에 의거하는 액정 패널의 계조 표시의 오차의 정도를 리크량으로서 나타내고 있다. 입사 백색광의 광량은 적색, 녹색 및 청색의 총광량이고, 광량비는 '적색:녹색:청색=3:12:1'이다. 도면 중, 종래의 투사형 표시 장치의 청색용의 액정 라이트 밸브에서의 리크량 특성을 가는 실선(B)으로 나타내고, 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)에서의 리크량 특성을 굵은 실선(대책후 B)으로 나타내고 있다.

도 32를 참조하면서 도 2로부터 명백한 바와 같이, 종래 및 본 실시예의 양쪽 모두 액정 패널에 입사하는 광량이 증가하면 리크량도 증가하지만, 예를 들어 액정 패널에 입사하는 광량이 5000000lx인 경우를 예로 든다면, 종래의 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)에서의 리크량이 도 32에 나타낸 바와 같이 1.25이었지만, 본 실시예에 의한 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)에서는 리크량이 0.7 정도로 대폭적으로 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 이 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)에서의 리크량 07은 도 32에서 나타낸 종래의 적색용, 녹색용의 액정 라이트 밸브에서의 리크량과 거의 동일하므로, 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치에 의하면, 불요광의 영향을 저감시켜서 적색, 녹색, 청색의 계조의 밸런스를 본래의 변조 신호에 맞추는 것이 가능해져 다이크로익 프리즘(14)으로 합성된 광의 색을 소망하는 색으로 하여 표시 품질을 향상시키는 것이 가능해진다.

또 효과의 도시는 생략하였지만, 청색성분의 출사광이 불요광을 포함하여 다이크로익 프리즘(14) 내부에 입사하였을 경우에는, 청색성분이 비교적 단파장측에 있기 때문에 불요광도 청색성분과 함께 상기 다이크로익 프리즘(14)으로부터 출사된다. 따라서 본래 불요광에 의한 표시 품질의 열화는 적지만, 적색 또는 녹색성분의 광을 출사하는 적색용, 녹색용의 라이트 밸브(21R, 21G)에는 상기 불요광의 편광 방위와 거의 직교하는 편광 방위의 직선 편광의 광밖에 투과하지 않기 때문에 불요광의 진입을 확실하게 방지할 수 있다.

본 실시예의 투사형 표시 장치에서는 예를 들면 광의 입사측으로부터 보아서 각 1/2 파장판(20Ri', 20Gi', 20Bi')의 주축의 방향을 동일 방향으로 하고, 또 액정 패널(20R, 20G, 20B)의 액정 분자의 배향 방향 및 각 편광판(20Rp, 20Gp, 20Bp)의 투과축의 방향을 동일 방향(광의 입사측으로부터 보아서 거의 평행)이 되도록 해서 배치하고 있다. 그리고 청색성분의 출사광이 다이크로익 프리즘(14) 내에서 s편광의 광이 되도록 편광 변환 소자인 1/2 파장판(20Bi)의 주축의 방향을 조정하고, 한편 적색 및 녹색성분의 출사광이 다이크로익 프리즘(14) 내에서 p편광의 광이 되도록 편광 변환 소자인 1/2 파장판(20Ri, 20Gi)의 주축의 방향을 조정하고 있다.

이에 대하여 광의 입사측으로부터 보아서, 적색 및 녹색용의 I/2 파장판(20Ri', 20Gi')의 주축의 방향은 동일하게 하고, 이들에 대하여 청색용의 1/2 파장판(20Bi')의 주축의 방향을 다르게 하여 조정하고, 또 이들 각 1/2 파장판(20Ri', 20Gi', 20Bi')의 주축의 방향에 대응시켜서 액정 패널(20R, 20G, 20B)의 액정 분자의 배향 방향 및 각 편광판(20Rp, 20Gp, 20Bp)의 투과축의 방향을조정하여 배치하게 하여도 물론 좋다. 이 경우에는 광 출사측의 각 1/2 파장판(20Ri, 20Gi, 20Bi)의 주축의 방향을 동일 방향으로 하게 하여도, 청색성분의 출사광이 다이크로익 프리즘(14) 내에서 s편광의 광이 되고, 또 적색 및 녹색성분의 출사광이 다이크로익 프리즘(14) 내에서 p편광의 광이 되도록 할 수 있다.

또한 이상 설명한 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 액정 라이트 밸브 및 다이크로익 프리즘을 포함하는 구성은 여러가지 변형이 가능하고, 예를 들면 도 3에 나타낸 구성으로 하는 것도 가능하다. 도 3에 나타내는 예에서는 각 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)의 액정 패널(20R, 20G, 20B) 내의 액정 분자는 광원(1)으로부터의 광의 진행 방향에 대하여 지면에 평행한 배향 방향으로부터 지면에 수직인 배향 방향이 되는 TN 액정층을 갖고 있다. 따라서 도 1에 나타낸 투사형 표시 장치에 설치된 1/2 파장판(20Ri', 20Gi', 20Bi')은 사용할 필요가 없기 때문에 배치되어 있지 않다. 또 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)의 광 출사측, 즉 편광판(20Bp)과 다이크로익 프리즘(14) 사이에만 1/2 파장판(20Bi)을 배치하고 있다. 이 구성으로도 도 1에 나타낸 바와 같은 광원(1), 편광 변환 장치(2) 및 다이크로익 미러(4~ 6), 미러(10, 12)를 사용할 수 있다. 이와 같이 하여도 도 2에 나타낸 본 실시예에 의한 효과를 얻을 수 있다. 또 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)의 광 출사측으로만 1/2 파장판(20Bi)을 배치하는 대신에, 편광 변환 소자인 1/2 파장판을 2개의 편광판(20Rp, 20Gp)과 다이크로익 프리즘(14) 간에 끼우게 하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치는 도 3에 나타낸 투사형 표시 장치의 변형례로서 도 4에 나타낸 구성으로 하는 것도 가능하다. 상술한 도 3에 나타낸 투사형 표시 장치에서는, 액정 패널(20B)의 광 출사측의 편광판(20Bp)과 다이크로익 프리즘(14) 간에 1/2 파장판(20Bi) 등의 위상판을 편광 변환 수단인 배치한 구조를 나타냈지만, 도 4에 나타내는 변형례에서는, 광 출사측의 편광판(20Rp, 20Gp, 20Bp)과 다이크로익 프리즘(14) 간에 편광 변환 수단을 설치하지 않은 구성을 나타내고 있다. 예를 들면 청색성분의 출사광을 투과시키는 액정 패널(20B)의 편광판(20Bp)의 투과축이 다른 2개의 출사광을 투과시키는 액정 패널(20R, 20B)의 편광판(20Rp, 20Gp)의 투과축에 대하여 거의 직교하도록 각 액정 패널(20R, 20G, 20B)을 배치한다. 그리고 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)의 광 입사측에 편광 변환 수단인 1/2 파장판(20Bi)을 배치하여 둔다. 이 구성으로도 도 1에 나타낸 바와 같은 광원(1), 편광 변환 장치(2) 및 다이크로익 미러(4~ 6), 미러(8, 10, 12)를 사용할 수 있다.

이 구성에 의하면, 편광판(20Rp, 20Gp)으로부터 단파장광이 출사되었다고 해도, 이들 편광 방위는 편광판(20Bp)의 투과축에 직교하고 있으므로 편광판(20Bp)을 투과할 수 없고, 청색광을 변조시키는 액정 패널(20B)의 p-SiTFT에 리크 전류를 발생시키는 일은 없다.

또한 이 구성에서는 청색용의 액정 패널(20B)의 편광판(20Bp)의 투과축과 적색용, 녹색용의 액정 패널(20R, 20G)의 편광판(20Rp, 20Gp)의 투과축이 거의 직교하고 있으므로, 청색용의 액정 패널(20B)은 액정 셀의 배향막에 실시된 러빙의 방향이 적색용, 녹색용의 액정 패널(20R, 20G)의 러빙의 방향과 거의 직교하도록 형성하면 된다.

다음에 도 5를 사용하여 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 액정 라이트 밸브 및 다이크로익 프리즘을 포함하는 근방의 또 다른 변형례에 대하여 설명한다. 먼저 도 5a를 사용하여 액정 라이트 밸브 및 다이크로익 프리즘을 포함하는 근방의 구성에 대하여 설명한다. 본 변형례에서는 각 색성분의 출사광을 투과시키는 각 편광판(20Rp, 20Gp, 20Bp)과 다이크로익 프리즘(14) 간에 설치한 편광 변환 수단인, 도 1에 나타낸 투사형 표시 장치의 1/2 파장판(20Ri, 20Gi, 20Bi) 대신에 액정 패널(20Rl, 20Gl, 20Bl)을 배치한 점에 특징을 갖고 있다. 또 본 변형례에서는 다이크로익 프리즘(14) 내의 다이크로익면(14a, 14b)을 청색 대역의 광이 투과하도록 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)를 배치하고 있다.

도 5b~ 도 5d는 다이크로익 프리즘(14) 측으로부터 각 액정 라이트 밸브를 향해서 바라본 출사광의 편광 방위와 각 액정 라이트 밸브의 편광판의 투과축을 나타내고 있다. 상단이 청색광을 나타내고, 하단이 적색 및 녹색광을 나타내고 있다.

도 5b에서, 액정 라이트 밸브(21B)의 편광판(20Bp)의 투과축(30)과, 액정 라이트 밸브(21R, 21G)의 편광판(20Rp, 20Gp)의 투과축(32)의 방향은 전부 동일하여 경사 45로 정렬되어 있다.

청색용의 편광판(20Bp)의 다이크로익 프리즘(14) 측으로 설치된 청색용의 액정 패널(20Bl)에는 편광판(20Bp)으로부터 출사한 청색광의 편광 방위(34)를 반시계 방향으로 45 회전시키는 TN 액정층이 설치되고, 적색 및 녹색용의 편광판(20Rp,20Gp)의 다이크로익 프리즘(14) 측으로 설치된 적색 및 녹색용의 액정 패널(20Rl, 20Gl)에는 편광판(20Rp, 20Gp)으로부터 각각 출사한 적색 및 녹색광의 편광 방위(36)를 시계 방향으로 45 회전시키는 TN 액정층이 설치되어 있다. 따라서 청색용의 액정 패널(20Bl)을 투과한 청색광은 지면에 수직인 편광 방위(34)로 다이크로익 프리즘(14)에 입사하고, 적색, 녹색의 액정 패널(20Rl, 20Gl)을 투과한 적색, 녹색광은 지면에 평행한 편광 방위(36)로 다이크로익 프리즘(14)에 입사한다. 따라서 이 구성에 의해서도 청색용의 액정 라이트 밸브(21B) 내의 p-SiTFT에 단파장의 불요광을 조사시키지 않아도 되므로 도 2를 사용하여 설명한 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치에서, 청색성분의 변조광을 출사하는 액정 라이트 밸브(21B)는 출사광이 다이크로익 프리즘(14)을 투과하는 위치에 배치되어 있고, 한편 청색의 출사광은 다이크로익 프리즘(14)에 대하여 p편광이 되고, 다른 2 색은 s편광이 되도록 하고 있으므로, 보다 밸런스가 잡힌 색합성을 하는 것이 가능해져 고품위의 화상 표시를 할 수 있게 된다.

다음에 도 5c에 나타내는 변형례를 설명한다. 도 5c에서는 액정 라이트 밸브(21B)의 편광판(20Bp)의 투과축(30)과, 액정 라이트 밸브(21R, 21G)의 편광판(20Rp, 20Gp)의 투과축(32)의 방향은 전부 동일하게 수평 방향으로 정렬되어 있다.

청색용의 편광판(20Bp)의 다이크로익 프리즘(14) 측으로 설치된 청색용의 액정 패널(20Bl)에는 편광판(20Bp)으로부터 출사한 청색광의 편광 방위(34)를 시계방향으로 45 회전시키는 TN 액정층이 설치되고, 적색 및 녹색용의 편광판(20Rp, 20Gp)의 다이크로익 프리즘(14) 측으로 설치된 적색 및 녹색용의 액정 패널(20Rl, 20Gl)에는 편광판(20Rp, 20Gp)으로부터 각각 출사한 적색 및 녹색광의 편광 방위(36)를 반시계 방향으로 45 회전시키는 TN 액정층이 설치되어 있다.

따라서 청색용의 액정 패널(20Bl)을 투과한 청색광은 지면에 대하여 경사 45의 편광 방위(34)로 다이크로익 프리즘(14)에 입사하고, 적색, 녹색의 액정 패널(20Rl, 20Gl)을 투과한 적색, 녹색광은 지면에 대하여 경사 45로 편광 방위(34)와 직교하는 편광 방위(36)로 다이크로익 프리즘(14)에 입사한다. 따라서 이 구성에 의해서도 청색용의 액정 라이트 밸브(21B) 내의 p-SiTFT에 단파장의 불요광을 조사시키지 않아도 되므로 도 2를 사용하여 설명한 효과를 얻을 수 있게 된다.

다음에 도 5d에 나타내는 변형례를 설명한다. 도 5d의 편광판(20Bp)의 투과축(30)과, 편광판(20Rp, 20Gp)의 투과축(32)의 방향은 동일로서 경사 45로 정렬되어 있지만, 도 5b에 나타낸 투과축에 직교하고 있는 점이 다르다.

도 5d에서는 편광판(20Bp)으로부터 출사한 청색광의 편광 방위(34)는 반시계 방향으로 45 회전하게 되고, 편광판(20Rp, 20Gp)으로부터 각각 출사한 적색 및 녹색광의 편광 방위(36)는 시계 방향으로 45 회전하게 되어 있다. 따라서 청색용의 액정 패널(20Bl)을 투과한 청색광은 지면에 수직인 편광 방위(34)로 다이크로익 프리즘(14)에 입사하고, 적색, 녹색의 액정 패널(20Rl, 20Gl)을 투과한 적색, 녹색광은 지면에 평행한 편광 방위(36)로 다이크로익 프리즘(14)에 입사한다.

따라서 이 구성에 의해서도 청색용의 액정 라이트 밸브(21B) 내의 p-SiTFT에 단파장의 불요광을 조사시키지 않아도 되므로 도 2를 사용하여 설명한 효과를 얻을 수 있게 된다. 또 도 5b의 경우와 같이 청색성분의 출사광이 p편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(14)을 투과하고, 다른 2 색은 s편광으로서 다이크로익면(14a, 14b)에서 반사하므로, 보다 밸런스가 잡힌 색합성을 하는 것이 가능해져 고품위의 화상 표시를 할 수 있게 된다.

다음에 본 발명의 제 2 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 도 6 내지 도 12를 사용하여 설명한다. 도 6a는 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 변형례의 개략적인 구성을 나타내고 있다. 본 변형례는 다이크로익 프리즘(14)의 색합성된 광이 출사하는 단부에 원편광 변환 수단인 1/4 파장판(40)을 배치한 점과, 투과형 스크린(42)을 도시한 점 이외는 제 1 실시예에서의 도 1에 나타낸 구성과 동일하다. 1/4 파장판(40)은 다이크로익 프리즘(14)을 출사한 청색성분의 광의 편광 방위와 적색 및 녹색성분의 광의 편광 방위에 대하여 거의 45의 각도를 이루도록 광학축이 조정된, 삼원색의 대역에서 아크로매틱한(achromatic) 파장판이다.

이 구성에 의해 다이크로익 프리즘(14)을 출사한 색합성된 직선 편광의 광은 1/4 파장판(40)을 투과하여 전부 원편광이 되어 투과형 스크린(42)에 입사한다.

투과형 스크린(42)은 도 6b에 나타낸 바와 같이, 화상 표시측으로부터 보아서 양면 렌티큘러(lenticular) 렌즈(44)와 프레넬(Fresnel) 렌즈(46)가 차례로 부착되어 구성되어 있다. 투사 렌즈(16)에서 확대 투사된 색합성된 각 광은 먼저 프레넬 렌즈(46)에 입사하여 집광되고, 이어서 시야각 확대를 위한 광 확산용 양면렌티큘러 렌즈(44)에 입사한다. 이 때 색합성된 각 광이 직선 편광인 채로 프레넬 렌즈(46)와 양면 렌티큘러 렌즈(44)에 입사하면, 도 6b에 나타낸 바와 같이 지면에 수직인 편광 방위 a의 광의 강도와 지면에 평행한 편광 방위 b의 광의 강도는 양면 렌티큘러 렌즈(44)에서의 굴절 특성의 상이에 의해 양면 렌티큘러 렌즈(44) 표면으로부터의 출사 각도 θ에 의존하여 달라져 버리고, (편광 방위 a의 광강도)>(편광 방위 b의 광강도)가 되고 만다. 그 때문에 화상 표시측으로부터 비스듬하게 투과형 스크린(44)을 관찰하면 편광 방위 a의 광, 즉 청색광 쪽이 적색과 녹색광보다 강조되고, 청색광이 우세한 색조의 표시가 되고 만다. 그러나 본 실시예와 같이 다이크로익 프리즘(14)의 광 출사측으로1/4 파장판(40)을 배치하여 두면, 어느 직선 편광의 광도 원편광이 되어 투사 렌즈(16)에 출사하여 스크린에 확대 투영되므로, 적색, 녹색 및 청색의 삼원색의 광은 전부 균일한 비율로 편광 방위 a, b 성분을 가지게 되고, 각색의 광강도의 비율이 표시 영역 내에서 붕괴되는 일이 없다. 따라서 본 실시예에서는 투과형 스크린(42)을 비스듬한 방향에서 관찰하여도, 색번짐이 없는, 또 컬러 시프트를 적게 한 양호한 표시 화상을 볼 수 있게 된다.

또한 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치는 도 6에 나타낸 투사형 표시 장치의 변형례로서 도 7 내지 도 12에 나타낸 여러가지 구성을 취하는 것이 가능하다.

도 7a에 나타내는 구성에서는 각 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)의 액정 패널(20R, 20G, 20B) 내의 액정 분자는 광원(1)으로부터의 광의 진행 방향에 대하여 지면에 평행한 배향 방향으로부터 지면에 수직인 배향 방향으로 되는 TN 액정층을 갖고 있다. 또 녹색용의 액정 라이트 밸브(21G)의 광 입사측으로는 1/2파장판(20Gi)이 배치되어 있다. 이 구성으로도 제 1 실시예의 도 1에 나타낸 바와 같은 광원(1), 편광 변환 장치(2) 및 다이크로익 미러(4~ 6), 미러(10, 12)를 사용할 수 있다.

지면에 평행한 편광 방위를 갖는 삼원색의 광은 각각 대응하는 각 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)에 입사하여 화상 신호에 따른 변조를 받은 뒤, 다이크로익 프리즘(14)에 입사한다. 청색광은 액정 라이트 밸브(21B)를 투과하여 s편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(14)에 입사해서 다이크로익면(14a)에서 반사한다. 또 적색광은 액정 라이트 밸브(21R)를 투과하여 s편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(14)에 입사해서 다이크로익면(14b)에서 반사한다. 녹색광은 1/2 파장판(20Gi)을 투과하여 지면에 수직인 편광 방위가 되고 나서 액정 라이트 밸브(21G)를 투과하고, p편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(14)에 입사하여 다이크로익면(14a, 14b)을 투과한다. 다이크로익 프리즘(14)을 출사한 삼원색의 광은 편광 변환 소자인 1/2 파장판(50)에 입사하여 각각 편광 방위가 회전하게 되고 나서, 투사 렌즈(16)에 의해 확대되어 스크린(42)(도 7에서는 도시를 생략)에 투사된다.

여기에서 도 7b를 사용하여 1/2 파장판(50)에서의 각 광의 편광 방위의 변환에 대하여 설명한다. 도 7은 예를 들면 스크린(42) 측으로부터 1/2 파장판(50)을 바라본 상태를 나타내고 있다. 도 7b에서 1/2 파장판(50)은 편광판(20Gp)의 광 투과축(52)에 대하여 광학축(41)이 거의 22.5의 각도를 이루도록 조정되어서 배치되어 있다. 이 때문에 편광판(20Bp, 20Rp)의 광 투과축(53)을 투과하여 1/2파장판(50)에 입사한 연직 방향의 편광 방위를 가지는 청색 및 적색성분의 광은 수평 방향에 대하여 경사 45의 편광 방위를 갖는 광(55)이 되어 1/2 파장판(50)으로부터 출사한다. 편광판(20Gp)의 광 투과축(52)을 투과하여 1/2 파장판(50)에 입사한 수평 방향의 편광 방위를 갖는 녹색성분의 광은 수평 방향에 대하여 경사 45로 광(55)과 직교하는 편광 방위를 갖는 광(54)이 되어 1/2 파장판(50)으로부터 출사한다. 이와 같이 해서 다이크로익 프리즘(14)에서 색합성된 광은 수평 방향에 대하여 45 기울어져서 직교하는 직선 편광으로 변환되어 스크린(42)에 투사되기 때문에, 각 색성분의 광의 편광 방위로 이루는 각의 2등분선을 항상 수평선 또는 연직선의 어느 쪽에 거의 일치시킬 수 있다. 즉 적색, 녹색 및 청색의 삼원색의 광은 전부 균일한 비율로 수평 방향, 연직 방향의 편광 성분을 갖게 되고, 각색의 광강도의 비율이 표시 영역 내에서 붕괴되지 않는다. 따라서 본 예에서도 투과형 스크린(42)을 비스듬한 방향에서 관찰하여도, 색번짐이 없는 또 컬러 시프트를 방지한 양호한 표시 화상을 볼 수 있게 된다. 또 본 변형례와 마찬가지로 스크린을 향하는 색합성된 광에 대한 편광 변환 소자로서, 1/4 파장판(40)에 대신하여 1/2 파장판(50)을 사용하면, 파장판의 광학축의 조정이 보다 용이해짐과 동시에 장치 비용을 저감시킬 수 있다 시키는 고화로 끊게 된다.

다음에 도 8을 사용하여 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 액정 라이트 밸브 및 다이크로익 프리즘을 포함하는 근방의 또 다른 변형례에 대하여 설명한다. 상술한 도 1 내지 도 7을 사용하여 설명한 투사형 표시 장치의 색합성 광학계가 직교하는 다이크로익면(14a, 14b)을 갖는 다이크로익 프리즘(14)이었던 것에 대해,본 변형례의 색합성 광학계는 1개의 다이크로익면(15a)을 갖는 다이크로익 프리즘(15)과 다이크로익 미러(60)를 갖고 있다. 또 본 변형례에서는 다이크로익 프리즘(15) 내의 다이크로익면(15a)을 청색 대역의 광이 투과하도록 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)를 배치하고 있는 점에 특징을 갖고 있다. 또한 도 8에서 광원(1)으로부터의 백색광을 색분리하는 광학계 등의 도시는 생략하고 있다.

색분리된 삼원색의 광은 지면에 평행한 편광 방위로 정렬되어, 각색용의 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)에 유도되도록 되어 있다. 청색 성분의 광은 청색용의 액정 라이트 밸브(21B)를 투과해서 TN 액정층을 갖는 액정 패널(20B)에서 화상 신호에 의해 변조되고, 편광판(20Bp)으로부터 지면에 수직인 편광 방위가 되어 출사한다. 이어서 청색 성분의 광은 1/2 파장판(20Bi)에 입사하여 편광 방위가 90°회전하게 되어 지면에 평행한 편광 방위가 되어서 미러(61)에서 반사하여 다이크로익 프리즘(15)에 입사하고, p편광의 광으로서 다이크로익면(15a)을 투과한다.

한편 적색성분의 광은 액정 라이트 밸브(21R)를 투과하여 지면에 수직인 편광 방위가 되어 다이크로익 미러(60)를 투과한다. 또 녹색성분의 광은 액정 라이트 밸브(21G)를 투과하여 지면에 수직인 편광 방위가 되어 다이크로익 미러(60)에서 반사하게 되어 있다. 지면에 수직인 편광 방위를 가지는 적색 및 녹색성분의 광은 다이크로익 미러(60)에서 색합성되어 다이크로익 프리즘(15)에 입사한다. 다이크로익 프리즘(15)에 입사한 적색 및 녹색성분의 광은 s편광의 광으로서 다이크로익면(15a)에서 반사한다.

따라서 다이크로익 프리즘(15)에서 s편광의 적색 및 녹색성분의 광과 p편광의 청색성분의 광이 색합성되어 출사한다. 이어서 색합성된 광은 1/2 파장판(50)에 입사하고, 도 7b에 나타낸 바와 같이 각 색성분의 광이 직교한 직선 편광으로 변환되어 투사 렌즈(16)에서 확대되고, 스크린(도 8에서는 도시를 생략)(42)에 영상을 영사한다.

본 변형례에 의한 구성에 의해서도 청색용의 액정 라이트 밸브(21B) 내의 p-SiTFT에 단파장의 불요광을 조사시키지 않아도 되므로, 제 1 실시예에 의한 도 2를 사용하여 설명한 것과 동등한 효과를 얻을 수 있게 된다. 또한 본 변형례에서도 적색, 녹색 및 청색의 삼원색의 광은 전부 균일한 비율로 수평 방향, 연직 방향의 편광 성분을 갖게 되어, 각색의 광강도의 비율이 표시 영역 내에서 붕괴되지 않으므로, 투과형 스크린(42)을 비스듬한 방향에서 관찰하여도, 색번짐이 없는, 또 컬러 시프트도 적은 양호한 표시 화상을 얻을 수 있게 된다.

다음에 도 8을 사용하여 설명한 투사형 표시 장치의 다른 변형례에 대해서 도 9를 사용하여 설명한다. 도 9에 나타내는 투사형 표시 장치는 제 1 실시예의 예를 들면 도 1을 사용하여 설명한 바와 같이 각 액정 패널(20R, 20G, 20B)의 TN 액정층을 끼우는 2개의 기판에 주어진 배향 방향이 지면에 대하여 경사 45이면서 직교하도록 주어지고 있는 점을 제외하고 도 8에 나타낸 투사형 표시 장치와 같은 구성이다. 따라서 각 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)의 양측으로 각각 1/2 파장판(20Ri', 20Gi', 20Bi') 및 1/2 파장판(20Ri, 20Gi, 20Bi)이 배치되어 있다. 그리고 광원(1) 측으로부터 유도된 지면에 평행한 편광 방위를 갖는 각 색성분의 광 중, 청색 성분의 광은 지면에 평행한 편광 방위가 되어 미러(61)에서 반사하여 다이크로익 프리즘(15)에 입사하고, p편광의 광으로서 다이크로익면(15a)을 투과한다. 한편 적색 및 녹색성분의 광은 지면에 수직인 편광 방위가 되어 다이크로익 미러(60)에서 색합성되어 다이크로익 프리즘(15)에 입사한다. 다이크로익 프리즘(15)에 입사한 적색 및 녹색성분의 광은 s편광의 광으로서 다이크로익면(15a)에서 반사한다.

따라서 다이크로익 프리즘(15)에서s편광의 적색 및 녹색성분의 광과 p편광의 청색성분의 광이 색합성되어 1/2 파장판(500)에 입사하고, 각 색성분의 광은 도 7b에 나타낸 바와 같이 각 색성분의 광이 직교한 직선 편광으로 변환되어 투사 렌즈(16)에 의해 확대되고, 스크린(도 9에서는 도시를 생략)(42)에 영상을 영사한다. 이와 같은 구성에서도, 도 8을 사용하여 설명한 투사형 표시 장치와 동등한 효과를 발휘할 수 있다.

다음에 도 8을 사용하여 설명한 투사형 표시 장치의 또 다른 변형례에 대해서 도 10을 사용하여 설명한다. 도 10에 나타내는 투사형 표시 장치는 적색 및 녹색 대역의 광이 p편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(15) 내의 다이크로익면(15a)을 투과하고, 한편 청색 대역의 광이 s편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(15) 내의 다이크로익면(15a)에서 반사하도록 구성하고 있는 점에 특징을 갖고 있다. 그 때문에 도 8에 나타낸 청색용의 1/2 파장판(20Bi)을 없애고, 대신에 적색 및 녹색의 액정 라이트 밸브(21R, 21G)의 다음단에 각각 1/2 파장판(20Ri, 20Gi)을 배치한 구성으로 되어 있다. 이와 같이 하여도, 도 8에 나타낸 바와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

다음에 도 10을 사용하여 설명한 투사형 표시 장치의 또 다른 변형례에 대해서 도 11을 사용하여 설명한다. 도 11에 나타내는 투사형 표시 장치는 도 10에 나타낸 다이크로익 미러(60)의 배치 위치에, 다이크로익 미러(60)에 대신하여 다이크로익 프리즘(70)을 배치한 것이다. 그리고 다이크로익 프리즘(70)과 다이크로익 프리즘(15) 간에 1/2 파장판(71)을 배치하고 있다. 또한1/2 파장판(71)은 적색 및 녹색성분의 대역에서 아크로매틱한 파장판이다. 또 도 10에서의 녹색용의 1/2 파장판(20Gi)은 없앴다. 이와 같이 함으로써, 적색 대역의 광은 p편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(70)을 투과하여 1/2 파장판(71)에 입사하고, 지면에 수직인 편광 방위로 변환되어 다이크로익 프리즘(15)에 입사하여 s편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(15)의 다이크로익면(15a)을 투과한다. 녹색 대역의 광은 s편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(70)의 다이크로익면(70a)에서 반사하여 1/2 파장판(71)에 입사하고, p편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(15)의 다이크로익면(15a)을 투과한다. 한편 청색 대역의 광은 s편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(15) 내의 다이크로익면(15a)에서 반사한다. 이와 같이 하여도, 도 8에 나타낸 바와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

다음에 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 또 다른 변형례에 대해서 도 12를 사용하여 설명한다. 도 12에 나타내는 투사형 표시 장치는 도 7을 사용하여 설명한 투사형 표시 장치에서의 편광 변환 소자인 1/2 파장판(50)에 대신하여, 삼원색의 색성분의 대역에서 1/4 파장판으로서 기능하는 1/4 파장판(40)을 배치한 점에 특징을 갖고 있다.

도 12a에 나타내는 구성에서는 각 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)의 액정 패널(20R, 20G, 20B) 내의 액정 분자는 광원(1)으로부터의 광의 진행 방향에 대하여 지면에 평행한 배향 방향으로부터 지면에 수직인 배향 방향이 되는 TN 액정층을 갖고 있다. 또 녹색용의 액정 라이트 밸브(21G)의 광 입사측으로는 1/2 파장판(20Gi)이 배치되어 있다. 이 구성으로도 제 1 실시예의 도 1에 나타낸 바와 같은 광원(1), 편광 변환 장치(2) 및 다이크로익 미러(4~ 6), 미러(10, 12)를 사용할 수 있다.

그런데 지면에 평행한 편광 방위를 갖는 삼원색의 광은 각각 대응하는 각 액정 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)에 입사하여 화상 신호에 따른 변조를 받은 후, 다이크로익 프리즘(14)에 입사한다. 청색광은 액정 라이트 밸브(21B)를 투과하여 s편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(14)에 입사하여 다이크로익면(14a)에서 반사한다. 또 적색광은 액정 라이트 밸브(21R)를 투과하여 s편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(14)에 입사하여 다이크로익면(14b)에서 반사한다. 녹색광은 1/2 파장판(20Gi)을 투과하여 지면에 수직인 편광 방위가 되고 나서 액정 라이트 밸브(21G)를 투과하고, p편광의 광으로서 다이크로익 프리즘(14)에 입사하여 다이크로익면(14a, 14b)을 투과한다. 다이크로익 프리즘(14)을 출사한 삼원색의 광은 편광 변환 소자인 1/4 파장판(40)에 입사하여 각각 원편광으로 변환하게 되고 나서, 투사 렌즈(16)에 의해 확대되어 스크린(42)(도 12에서는 도시를 생략)에 투사된다.

여기에서 도 12b를 사용하여 1/4 파장판(40)에서의 각 광의 편광 상태의 변환에 대하여 설명한다. 도 12b는, 예를 들면 스크린(42) 측으로부터 1/4 파장판(40)을 바라본 상태를 나타내고 있다. 도 12b에서 1/4 파장판(40)은 편광판(20Bp, 20Rp)의 광 투과축(53) 및 편광판(20Gp)의 광 투과축(52)에 대하여 광학축(41)이 거의 45의 각도를 이루도록 조정되어서 배치되어 있다. 이 때문에 편광판(20Bp, 20Rp)의 광 투과축(53)을 투과하여 1/4 파장판(40)에 입사한 연직 방향의 편광 방위를 갖는 청색 및 적색성분의 광은 우원편광의 광(56)이 되어 1/4 파장판(40)으로부터 출사한다. 편광판(20Gp)의 광 투과축(52)을 투과하여 1/4 파장판(40)에 입사한 수평 방향의 편광 방위를 갖는 녹색성분의 광은 좌원편광의 광(57)이 되어 1/4 파장판(40)으로부터 출사한다. 이와 같이 해서 다이크로익 프리즘(14)에서 색합성된 광은 전부 원편광으로 변환되어 스크린(42)에 투사되기 때문에, 스크린 상의 적어도 수평 방향의 광량과 수직 방향의 광량의 비를 각색에서 거의 동일하게 할 수 있다. 즉 적색, 녹색 및 청색의 삼원색의 광은 전부 균일한 비율로 수평 방향, 연직 방향의 편광 성분을 갖게 되고, 각색의 광강도의 비율이 표시 영역 내에서 붕괴되지 않는다. 따라서 본 예에서도 투과형 스크린(42)을 비스듬한 방향에서 관찰하여도, 색번짐이 없는, 또 컬러 시프트도 적은 양호한 표시 화상을 볼 수 있게 된다.

또 본 변형례와 마찬가지로 도 7 내지 도 11에 나타낸 투사형 표시 장치의 1/2 파장판(500)을 1/4 파장판(40)으로 치환하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

다음에 본 발명의 제 3 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 도 14를 사용하여설명한다. 도 14에 나타내는 투사형 표시 장치는 광원(1)과, 광원(1)으로부터 출사한 광을 복수의 색광으로 분리하는 제 1 및 제 2 다이크로익 미러(140', 142')와, 전반사 미러(144')로 된 색분리 광학계를 갖고 있다. 또 투사형 표시 장치는 색분리 광학계를 출사한 복수의 색광을 공간 변조하는 복수의 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)와, 색마다 공간 변조된 복수의 색광을 합성하는 제 1 및 제 2 다이크로익 프리즘(160', 162')과, 전반사 프리즘(164')으로 된 색합성 광학계를 갖고 있다. 또한 투사형 표시 장치는 합성된 복수의 색광을 투사하는 투사 렌즈(16)를 갖고 있다.

광원(1)은 할로겐 램프나 메탈 할라이드 램프로 되는 발광관과 포물면 리플렉터로 되고, 발광관으로부터 출사된 백색광을 포물면 리플렉터에 의해 거의 평행광으로 하여 출사한다.

제 1다이크로익 미러(140')는 파장 500nm 이하의 광, 즉 청색광을 투과시키고, 파장이 500nm보다 긴 광을 반사시키는 하이패스 필터이다(광의 파장이 짧은, 즉 주파수가 높은 광을 투과하게 하기 때문에 하이패스 필터라고 부름).

제 2 다이크로익 미러(142')는 파장 600nm 이상의 광, 즉 적색광을 투과시키고, 파장이 600nm보다 짧은 광을 반사시키는 로패스 필터이다(광의 파장이 긴, 즉 주파수가 낮은 광을 투과하기 때문에 로패스 필터라고 부름).

각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)는 광 입사 방향에서 차례로, 컨덴서 렌즈(152R, 152G, 152B), 입사 편광판(154R, 154G, 154B), 투과형TN 액정 패널(156R, 156G, 156B), 출사 편광판(158R, 158G, 158B)으로 구성되어 있다.

제 1다이크로익 프리즘(160')은 청색광, 즉 파장 500nm이하의 광을 투과시키고, 파장이 500nm보다 긴 광을 반사시키는 하이패스 필터이고, 또한 유리제의 입방체로서 대각면에 반사면이 형성되어 있다. 제 2 다이크로익 프리즘(162')은 적색광, 즉 파장 600nm 이상의 광을 투과시키고, 파장이 600nm보다 짧은 광을 반사시키는 로패스 필터이고, 또한 유리제의 입방체로서 대각면에 반사면이 형성되어 있다. 투사 렌즈(16)는 각 라이트 밸브로 변조되어 제 1 및 제 2 다이크로익 프리즘(160', 162')에서 색합성된 화상을 도시하지 않은 스크린 상에 확대 투사한다.

광원(1)으로부터 출사된 백색광은 제 1다이크로익 미러(140')에 입사하고, 파장 500nm이하 파장의 청색광은 투과하고, 전반사 미러(144')에서 반사한다. 전반사 미러(144')에서 거의 직각으로 꺽인 청색광은 청색용 라이트 밸브(21B)에 입사하여 공간 변조된다. 또 제 1다이크로익 미러(140')에서 반사한 500nm 이상의 파장의 녹색 및 적색광은 제 2 다이크로익 미러(142')에 입사하고, 600nm 이상의 적색광은 투과하여 적색용 라이트 밸브(21R)에 입사하여 공간 변조된다. 마찬가지로 제 2 다이크로익 미러(142')에서 반사한 파장500nm~ 600nm의 녹색광은 녹색용 라이트 밸브(21G)에 입사하여 공간 변조된다.

청색용 라이트 밸브(21B)에서 공간 변조된 청색광은 제 1다이크로익 프리즘(160')에 입사하여 투과한다. 또 녹색용 라이트 밸브(21G)에서 공간 변조된 녹색광은 제 1다이크로익 프리즘(160')에 입사하여 반사된다. 이 때 청색광과 녹색광은 제 1다이크로익 프리즘(160') 내에서 합성되어 동시에 제 2 다이크로익 프리즘(162')에 입사하고, 거기서 반사하여 투사 렌즈(16)의 방향으로 방향을 바꾼다.

적색용 라이트 밸브(21R)에서 공간 변조된 적색광은 전반사 프리즘(164')에 입사하여 방향을 바꾸고, 제 2 다이크로익 프리즘(162')에 입사한다. 이 때 제 1다이크로익 프리즘(160')으로부터 출사된 청색광과 녹색광의 합성광과 적색광이 제 2 다이크로익 프리즘(162') 내에서 합성된다. 합성광은 제 2 다이크로익 프리즘(162')을 출사한 후, 투사 렌즈(16)에 입사하여 스크린에 확대 투사된다.

이상 설명한 광학계 등의 부재 배치 및 광선의 동작에 의해, 저비용의 하이패스 및 로패스 필터만 사용할 수 있다. 또 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)로부터 투사 렌즈(16)까지의 색합성계는 왜곡이나 편향이 적은 유리 블록제의 다이크로익 프리즘으로 구성되어 있기 때문에, 화소 편향이나 색도 편향이 없는 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.

또 제 1다이크로익 프리즘(160') 및 전반사 프리즘(164')을 평판 미러로 바꾸고, 제 2 다이크로익 프리즘(162')만 프리즘으로 하였을 경우에서도, 제 2 다이크로익 프리즘(162')에서의 왜곡이나 편향을 적게 할 수 있으므로, 전부 평판 미러를 사용하였을 경우보다 화소 편향이나 색도 편향 방지의 효과가 있다. 또 이 구성의 경우, 제 1 및 제 2 다이크로익 프리즘(160', 162') 및 전반사 프리즘(164')이 전부 프리즘하였을 경우와 비교하여 광학계의 비용을 싸게 할 수 있고, 저비용화의 메리트가 있다. 마찬가지로 제 2 다이크로익 프리즘(162')이 평판 미러인 경우도 마찬가지의 효과를 발휘한다.

다음에 본 발명의 제 4 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 도 15 및 도 16을 사용하여 설명한다. 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 광학계의 배치는 제 3 실시예의 도 14에서 나타낸 것과 동일하다. 그리고 양 표면을 고체 또는 액체에 접촉시킨 다이크로익 미러, 즉 프리즘의 반사광이 s편광인 것을 특징으로 하고 있다. 도 15는 제 1다이크로익 프리즘(160')의 투과율의 파장 의존성을 나타내고 있다. 미러에서의 광의 흡수는 거의 없기 때문에, 반사율은 100%에서 투과율을 뺀 값이 된다. 종래의 반사광의 편광은 특별한 지정이 없는 경우에는 무편광이다. 무편광의 반사 특성은 p편광의 반사 특성과 s편광의 반사 특성의 평균화한 특성과 거의 동일하다. 이 때문에 컷 파장 전후의 특성은 도 15와 같이 경사가 완만해져서 색특성이 나빠진다. 또 일반적으로 s편광이 가장 반사율이 높기 때문에, 이것을 적용함으로써 투사형 표시 장치를 고조도화할 수 있게 된다.

이 구성을 실현하기 위해, 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)로부터 출사하는 광의 편광 방위가 다른 경우에는 출사측의 편광 방위를 회전 또는 정형하는 편광 회전 수단 또는 편광 정형 수단을 설치한다. 편광 회전 수단인은 λ/2 위상차판을 사용할 수 있다. 편광 정형 수단인은 편광판 내지 타원 편광판을 고효율로 정형할 수 있고, 또 저비용으로서 취급도 간단하다. 도 16은 제 2 다이크로익 프리즘(162')의 투과율의 파장 의존성을 나타내고 있다. 제 2 다이크로익 프리즘(162') 및 전반사 프리즘(164')도 반사광을 s편광으로 함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있게 된다.

다음에 본 발명의 제 5 실시예에 의한 투사형 표시 장치에 대하여 설명한다.본 실시예의 표시 장치의 광학계의 배치는 제 1 실시예에서의 도 14에 나타낸 것과 동일하다. 본 실시예에서는 양 표면을 고체 또는 액체에 접촉시킨 다이크로익 미러의 투과광이 p편광인 것을 특징으로 하고 있다. 이에 대하여 제 4 실시예에서 사용한 도 15를 사용하여 설명한다. 도 15는 제 1다이크로익 프리즘(160')의 s편광, p편광의 반사율과 투과율의 파장 특성을 나타내고 있다. 제 1다이크로익 프리즘(160')의 s편광의 컷 파장은 490nm로 하여 490nm 이상의 파장의 광은 반사된다. 또 제 1다이크로익 프리즘(160')의 p편광의 컷 파장은 510nm로 하여 510nm 이하의 파장의 광은 투과한다. 컷 파장 근방에서는 반사/투과 특성이 완만하게 되기 때문에, 색분리 광학계에서 발생한 컷 파장 근방의 파장의 광의 누출을 전부 투사할 수 있다. 이 구성이라면, 청색광은 510nm 이하 전부, 녹색광은 490nm 이상의 적색을 제외한 광전체를 투사할 수 있고, 장치의 고조도화가 가능해진다. 마찬가지로 본 구성과 같이 반사광에 s편광, 투과광에 p편광을 사용하도록 하여 컷 파장을 다르게 하는 것은 비교적 용이하게 설정할 수 있기 때문에, 투사상의 각색을 임의로 설계할 수 있게 되고, 고조도화, 고색순도화(넓은 색재현 범위의 실현)를 용이하게 실현할 수 있다.

이 구성을 실현하기 위해, 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)로부터의 출사광의 편광이 다른 경우는 광 출사측에 편광 방위를 회전 또는 정형하는 편광 회전 수단 또는 정형 수단을 설치한다. 편광 회전 수단인은 λ/2 위상차판을 사용할 수 있다. 또 편광 정형 수단인은 편광판 내지는 타원 편광판이 고효율의 정형을 할 수 있고, 또 저비용으로서 취급도 간단하다. 도 16에 나타내는 투과율의 파장 의존성을 갖는 제 2 다이크로익 프리즘(162')도 투과광을 p편광으로 함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있게 된다.

다음에 본 발명의 제 6 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 도 17을 사용하여 설명한다. 본 실시예는 제 3 실시예의 도 14에서의 광원(1)을 편광로 길이만을 출사하는 광원으로 변경한 것을 특징으로 하고 있다. 도 17에 나타내는 투사형 표시 장치에는 변경 회전 수단인 예를 들면 1/2 파장판(180)이 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)의 광 입사측으로 배치되어 있다. 또 광원(1)으로부터의 광을 지면에 수직인 편광 방위로 변환하는 편광 생성 소자(170)가 배치되어 있다. 광원(1)은 할로겐 램프나 메탈 할라이드 램프로 되는 발광관과 포물면 리플렉터를 갖고 있다. 편광 생성 소자(170)는 일본 특원평 9-112603 호에 기재된 반사형 편광판을 사용한 편광 생성 소자를 사용할 수 있다. 특원평9-112603 호에 기재된 편광 생성 소자는 발광관으로부터 출사되어 포물면 리플렉터에서 거의 평행으로 된 백색광을 반사형 편광판에 입사시켜서 유효환 편광을 출사시키고, 후단에 배치된 광학계에 입사시키게 되어 있다. 또 불요한 편광은 재차 램프 측으로 되돌려서 리플렉터 등으로 유효 편광으로 변환한 후 반사형 편광판으로부터 출사하게 되어 있다. 이와 같은 구성으로 하면 광원 출사 시점에서 출사광은 편광광이 되어 있기 때문에, 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)에서의 불요 편광의 광 흡수를 방지할 수 있고, 장치의 신뢰성 향상에 효과가 있다. 또 이 반사형 편광판을 사용함으로써 유효 편광이 증가하여 장치의 광량 증가에 효과가 있다. 마찬가지로 흡수형 편광판을 편광 생성 소자로서 사용하는 경우, 신뢰성 향상의 효과가 있지만, 광량 증가의 효과는 없다. 또유전체 다층막을 유리 프리즘으로 형성한 편광 빔 스플리터(PBS)도 마찬가지의 효과를 발휘한다. 또 미국 특허 제 2,748,659호와 같은 PBS과 렌즈의 조합에 의한 편광 생성 소자를 사용하는 것도 가능하다.

다음에 본 발명의 제 7 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 도 18을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서의 편광 광원(1)은 할로겐 램프나 메탈할라이드 램프로 되는 발광관과 포물면 리플렉터를 갖고 있다. 그리고 편광 생성 소자로서 PBS과 렌즈의 조합을 사용하고 있다. 광원(1)의 광 출사측으로 플라이 아이(fly eye) 렌즈 어레이(플라이 아이 렌즈)(172, 174)가 배치되고, 다음단에 PBS 위상 변환 소자 어레이(176)가 배치되어 있다. 그리고 포물면 리플렉터와 편광 생성 소자(176) 간에 복수의 렌즈 어레이(172, 174)를 배치한 것을 특징으로 하고 있다. 이 렌즈 어레이군은 통상 2조로 되고, 리플렉터 측의 렌즈 어레이(172)의 소형 렌즈의 초점 거리는 렌즈 어레이(172와 174) 간의 거리로 하고, 렌즈 어레이(172)의 소형 렌즈의 초점은 렌즈 어레이(174)의 대응하는 소형 렌즈에 광을 집광하는 기능을 지닌다. 렌즈 어레이(174)의 소형 렌즈는 렌즈 어레이(172)의 소형 렌즈의 상을 광조사물(본 투사 광학계에서는 라이트 밸브(21R, 21G, 21B))로 확대, 또는 드물게 축소 투사하는 초점 거리를 갖는다. 이 편광 광원에 사용하고 있는 편광 생성 소자인 PBS 위상 변환 소자 어레이(176)와 렌즈 어레이(174)의 조합은 미국 특허 제 2,748,659 호에 개시되어 있다. 본 구성을 사용함으로써, 제 6 실시예의 반사형 편광판에 의한 편광 생성보다도 유효 편광으로의 변환율이 높아서(반사형 편광판에 의한 편광 생성에서는 리플렉터로 되돌아와서 반사된 광이 우연하게도 유효 편광이되는 것을 이용하기 때문에 변환 효율이 낮음), 고효율화, 고조도화의 효과가 있다.

또 플라이 아이 렌즈를 사용사용하기 때문에 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)를 균일하게 조명할 수 있고, 이것을 투사 렌즈(16)에서 확대 투사함으로써 스크린 상에서의 광량의 균일성도 향상할 수 있다.

또 제 6 및 제 7 실시예에서의 투사형 표시 장치는 도 17 및 도 18에서, 편광 광원으로부터 출사되는 편광을 색분리 광학계의 s편광(광의 전계 벡터의 진동 방향인 편광 방위가 지면에 직교하는 편광)으로 한 것을 특징으로 하고 있다.

본 구성을 사용함으로써, 색분리 광학계에서의 반사 특성이 개선되고, 광학계의 투과율, 즉 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)를 조사하는 광량을 증가시키는 것이 가능해진다. 그 결과 투사 장치의 고효율화, 고조도화의 효과가 있다. 또 제 4 실시예에서 설명한 바와 같이 컷 파장의 급준화가 가능해지므로 화상의 색 특성의 개선도 가능하다. 단 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)에의 입사 편광이 다른 경우에는 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)의 광 입사측으로 편광 방위를 회전시키는 편광 회전 수단, 또는 편광 방위를 정형하는 편광 정형 수단을 설치한다. 저비용으로 간단하고 고효율인 편광 회전 수단인 λ/2 위상차판을 이용할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 8 실시예에 의한 투사형 표시 장치에 대해서 도 19를 사용하여 설명한다. 본 실시예에서는 광원(1)으로부터 각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B) 까지의 광로와 그 동작은 제 3 실시예와 동일하지만, 제 2 다이크로익 프리즘(162')은 적색광을 반사하도록 구성되어 있다. 투사 렌즈(6)는 제 2 다이크로익 프리즘(162')의 적색광의 반사광을 투사하는 위치로 변경되어 있다. 또 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 색합성 광학계는 양 표면을 고체 또는 액체에 접촉시킨 복수의 다이크로익 미러, 즉 제 1 및 제 2 다이크로익 프리즘(160', 162') 간에 편광 회전 수단(182)을 배치한 것을 특징으로 한다.

청색용 라이트 밸브(21B)에서 공간 변조된 청색광은 편광 회전 소자(182)에 의해 지면에 평행한 편광 방위로 변환된다. 따라서 제 1다이크로익 프리즘(160')에 p편광의 광으로서 입사하여 상기 프리즘(160')을 투과한다. 또 녹색용 라이트 밸브(21G)에서 공간 변조된 녹색광은 편광 회전 소자(182)에 의해 지면에 수직인 편광 방위로 변환된다. 따라서 제 1다이크로익 프리즘(160')에 s편광의 광으로서 입사하여 상기 프리즘(160')에서 반사한다. 이 때 청색광과 녹색광은 제 1다이크로익 프리즘(160') 내에서 색합성되어 편광 방위를 유지한 상태에서 출사한다. 다음에 편광 회전 수단(182)에 입사하고, 청색광은 제 2 다이크로익 프리즘(162')에서의 s편광의 광으로 변환되고, 녹색광은 제 2 다이크로익 프리즘(162')에서의 p편광의 광으로 변환되어 제 2 다이크로익 프리즘(162')에 입사하여 투과하고, 투사 렌즈(16)로 향한다.

적색용 라이트 밸브(21R)에서 공간 변조된 적색광은 편광 회전 소자(180)에 의해 지면에 수직인 편광 방위로 변환되어 전반사 프리즘(164')에 입사하여 광로를 꺽어서 제 2 다이크로익 프리즘(162')에 입사한다. 따라서 제 2 다이크로익 프리즘(162')에 s편광의 광으로서 입사하여 상기 프리즘(162')에서 반사한다. 이 때 적색광은 제 1다이크로익 프리즘(160')으로부터 입사한 청색과 녹색의 합성광과 제2 다이크로익 프리즘(162') 내에서 합성된다. 제 2 다이크로익 프리즘(162')을 출사한 합성광은 투사 렌즈(16)에 입사하여 스크린에 확대 투사된다. 여기에서 제 2 다이크로익 프리즘(162')의 p편광, s편광의 각각의 컷 파장은 620nm와 580nm이다. 이 구성에 의해 제 1다이크로익 프리즘(160')으로부터 입사한 녹색광은 p편광이기 때문에 620nm 이하의 파장의 광이 투과한다. 마찬가지로 청색광은 s편광이기 때문에 580nm 이하의 파장의 광이 투과한다. 청색광은 원래 파장이 520nm 이하이기 때문에 모든 청색광이 투과하게 된다.

또 적색광은 s편광이기 때문에 580nm 이상의 광이 반사된다. 이에 따라 적색과 녹색광의 컷 파장 근방의 누출광도 포함하여 전부 투사광으로 사용할 수 있으므로 투사 장치의 고광량화에 효과가 있다. 마찬가지로 색마다의 컷 파장도 다르게 할 수 있기 때문에, 색 설계의 자유도를 높이는 것이 가능해지고, 화상의 고광량화 또는 고색순도화가 가능해진다.

편광 회전 수단(180, 182)으로서는 결정의 광학축과 평행으로 자른 일축성의 결정 평판이나, 운모판, 수정 파장판, 일축 연신 필름에 의한 λ/2 위상차판을 사용하는 것이 저비용으로서 간단하고 고효율이다.

또 편광 회전 수단(182)을 제 1다이크로익 프리즘(160')의 광 출사면 또는 제 2 다이크로익 프리즘(162')의 광 입사면에 붙여도 마찬가지의 효과가 있고, 또한 표면 반사면을 2면 삭감할 수 있으므로 가일층의 광량 증가에 기여할 수 있다.

각 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)의 편광판(158R, 158G, 158B) 근방에 배치하는 편광 회전 수단(180)도, 편광판(158R, 158G, 158B) 또는 프리즘(160', 164')에붙임으로써 표면 반사면을 2면 삭감할 수 있으므로 가일층의 광량 증가를 도모할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 9 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 도 20에 나타낸다. 도 20에서 광원(1)과 색분리 광학계 간에 광선의 방향을 바꾸는 광학 소자(184)를 배치하고, 광원(1)과 색분리 광학계로부터 후단을 인접하여 배치한 점에 특징을 갖고 있고, 그 외는 이미 설명한 도 18에 나타내는 표시 장치와 동일하므로 설명은 생략한다. 본 구성으로 함으로써 광학계의 전체를 둘러싸는 장치 케이스를 작게 할 수 있어, 비용 저감 및 장치 사이즈의 소형화를 실현할 수 있게 된다.

다음에 본 발명의 제 10 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 도 21에 나타낸다. 도 21에 나타내는 표시 장치는 광원(1)과, 광원(1)으로부터 출사한 광을 복수의 색광으로 분리하는 색분리 광학계를 갖고 있다. 또 색분리 광학계로부터 출사한 복수의 색광을 공간 변조하는 복수의 라이트 밸브(21R, 21G, 21B)와 색마다 공간 변조된 복수의 색광을 합성하는 색합성 광학계를 갖고 있다. 또 합성된 복수의 색광을 투사하는 투사 렌즈(16)를 구비하고 있다. 색분리 광학계는 2개의 다이크로익 미러(140', 142') 및 전반사 미러(144')에 의해 구성되어 있다. 색합성 광학계는 양 표면을 고체 또는 액체에 접촉시킨 2개의 다이크로익 미러인 다이크로익 프리즘(160', 162')을 갖고 있다. 또 색합성 광학계는 양 표면을 고체 또는 액체에 접촉시킨 전반사 미러인 전반사 프리즘(164')을 더 갖고 있다. 본 실시예에 의한 투사형 표시 장치는 이상 설명한 색분리계 및 색합성계의 모든 다이크로익 미러가 로패스 필터 또는 하이패스 필터인 것을 특징으로 하고 있다. 이 구성에서의 색분리ㆍ합성의 조합을 표 1에 나타낸다. 색분리의 순서와 투사 렌즈(16)의 위치 및 광원(1)의 위치로부터 표 1과 같은 8가지의 조합이 된다. 이 조합의 표 중, 제 7 항은 이미 제 3 실시예에서 설명하고, 제 5 항은 제 8 실시예에서 설명하고 있다. 또한 표 1에서 DM1은 제 1다이크로익 미러, DM2는 제 2 다이크로익 미러, DP1은 제 1다이크로익 프리즘, 그리고 DP2는 제 2 다이크로익 프리즘이다.

표 1에 나타내는 이들 구성을 채용함으로써, 비용의 상승도 억제하고, 이미 설명한 색도 편향, 화소 편향의 문제도 없는 투사 광학계를 실현할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 11 실시예에 의한 투사형 표시 장치에 대하여 설명한다. 본 실시예에 의한 표시 장치는 표 1에서, 색분리ㆍ합성의 조합으로서 색분리 광학계는 적색 투과 타입의 로패스 필터인 제 1다이크로익 미러(DM1)와, 청색 투과타입의 하이패스 필터인 제 2 다이크로익 미러(DM2)와, 전반사 미러(144')로 구성되어 있다. 색합성 광학계는 적색 투과 타입의 로패스 필터인 제 1다이크로익 프리즘(DP1)과, 적색과 녹색(황색) 투과 타입의 로패스 필터인 제 2 다이크로익 프리즘(DP2)과, 전반사 프리즘(164')으로 구성되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, DM1과 DP1의 코팅을 동일하게 할 수 있고, 따라서 코팅 작업을 동시에 할 수 있으며, 코팅에 필요로 하는 비용을 저감하는 것이 가능하다. 또한 이 효과는 표 1에서의 제 1, 3, 4, 5, 7, 8항에서도 동일하다. 또 DP1에서 화소 편향이 눈에 띄는 적색과 녹색의 화상을 합성할 수 있고, 화소 편향의 확률을 더 한층 저하시킬 수 있다. 또한 표 1의 제 1~ 4 항도 동등한 효과를 갖는다. 또 반사 특성 쪽이 투과 특성보다 높게 설정할 수 있기 때문에, 적색보다 광량이 내려가기 쉬운 청색광을 DM2의 투과만으로, 나머지는 전부 반사에 의해 투사할 수 있고, 청색광량을 높게 유지할 수 있어 혼색의 색도를 좋게 하는 효과가 있다. 청색광량이 저하하기 쉬운 원인은 광원(1)으로부터의 출사광의 UV광을 컷하는 UV 컷 프리즘에 의해 파장420nm~ 430nm 이하의 청색광이 저감되어 버리는 것에 있다.

다음에 본 발명의 제 12 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 색분리 ㆍ합성 광학계에 대하여 설명한다. 장치 구성은 제 11 실시예와 동일하다. 본 실시예에서는 각각의 다이크로익 미러 프리즘(DM1, DP1)의 컷 파장을 규정한다. 제 1다이크로익 미러(DM1)의 투과광의 컷 파장은 560~ 590nm, 제 1다이크로익 프리즘(DP1)의 반사광의 컷 파장 λdp1은 590~ 620nm, 마찬가지로 제 1다이크로익 프리즘(DP1)의 투과광의 컷 파장은 λdp1과 같거나 또는 작은 것을 특징으로 하고 있다.

백색광 중 파장 560~ 590nm의 황색광은 적색용 라이트 밸브(21R)에 입사하고, 이것을 투사하면 적색의 색순도가 저하하여 적색이 오렌지색이 되는 문제가 있다. 마찬가지로 녹색용 라이트 밸브(21G)에 황색광이 입사하였을 경우, 이것을 투사하면 녹색의 색순도가 저하하여 녹색이 황색이 되는 문제가 있다. 또 적색용 라이트 밸브(21R)와 비교하여 녹색용 라이트 밸브(21G)는 광량이 많고, 발열에 의한 이상이 발생하기 쉬운 문제가 있다.

이들 문제는 본 구성을 사용함으로써 해결할 수 있다. 즉 파장 560~ 590nm의 황색광을 DM1에서 투과하고, 적색용 라이트 밸브(21R)에 입사한 후, DP1에서 광로 밖으로 반사하게 하여 투사하지 않게 한다. 따라서 적색, 녹색의 색순도를 높게 유지하면서, 녹색용 라이트 밸브(21G)의 광량은 늘리지 않아도 되므로 발열을 억제할 수 있게 된다.

다음에 본 발명의 제 13 실시예에 의한 투사형 표시 장치에 대하여 설명한다. 본 실시예에서의 색분리ㆍ합성 광학계는 제 11 실시예와 동일하다. 본 실시예에서는 각각의 다이크로익 미러(DM2), 프리즘(DP2)의 컷 파장을 규정하고 있다.

제 2 다이크로익 미러(DM2)의 투과광의 컷 파장은 480~ 510nm, 제 2 다이크로익 프리즘(DP2)의 반사광의 컷 파장 λdp2는 510~ 540nm, 마찬가지로 제 2 다이크로익 프리즘(DP2)의 투과광의 컷 파장은 λdp2보다 작다.

청색과 녹색의 경계부의 파장 480-510nm의 광은 시안색이기 때문에, 청색용 라이트 밸브(21B)에 입사하여 투사되어도, 녹색용 라이트 밸브(21G)에 입사하여 투사되어도 청색, 녹색의 각각의 색순도의 저하는 경미하여, 제 3 실시예에서 설명하는 것 같은 황색광에 의한 문제는 생기지 않는다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 청색용 라이트 밸브(21B)에는 480~ 510nm 이하의 파장의 광 전부를 또 녹색광과 적색광은 510nm 이상의 파장의 광 전부를 투사할 수 있어서, 청색의 색순도를 확보하면서 녹색, 적색광량 저하를 방지할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 14 실시예에 의한 투사형 표시 장치와 그 동작 원리를 도 30을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서는 투사 광학계의 색합성 광학계의 일부로서 투사 렌즈(16), 다이크로익 프리즘(160) 및 2개의 라이트 밸브(21R, 21G)를 나타내고 있다.

각 라이트 밸브(21R, 21G)의 임의의 각 점으로부터 투사 렌즈(16)의 입사 조리개의 거의 중심을 잇는 선과 다이크로익 프리즘(160)의 필터면이 이루는 각이 변화하여도, 색합성 광학계의 다이크로익 프리즘(160)의 컷 파장이 거의 동일하게 되도록 한 점에 본 실시예는 특징을 갖고 있다. 이것을 실현하기 위해 본 실시예에 의한 다이크로익 프리즘(160)의 필터 특성은 면내 분포를 갖고 있다.

도 22에서 다이크로익 프리즘(160)의 O점에서는 입사광의 입사각이 45인 것에 대하여, A점에서는 50, B점에서는 40이다. 이와 같이 위치에 따라 입사각이 달라도 다이크로익 프리즘(160)의 컷 파장이 동일하게 되도록 설정한다. 이 때문에 A점에서는 50의 입사각에서 600nm의 컷 파장이 되는 박막을 성막하고, O점에서는 45의 입사각에서 동일한 컷 파장이 되도록 박막을 성막하고, B점에서는 40의 입사각에서 동일한 컷 파장이 되는 박막을 성막하고 있다. A점과 O점 간 및O점과 B점간은 장소에 따라 서서히 변화하는 중간의 특성을 얻을 수 있도록 막 특성을 변화시키고 있다. 이러한 막 특성은 다이크로익 필터를 구성하는 다층 간섭막을 경사 증착법을 사용하여 성막함으로써 얻을 수 있다.

본 실시예에 의한 필터를 구성함으로써, 입사각 분포에 의한 투사상의 색번짐을 방지할 수 있다.

또한 다이크로익 프리즘(160)의 지면 수직 방향에 대해서는 대부분 입사각 분포가 생기지 않으므로, 상기와 같은 필터막의 위치에 의한 특성 분포를 갖출 필요는 적다.

다음에 본 발명의 제 15 실시예에 의한 투사형 표시 장치의 동작 원리를 도 23을 사용하여 설명한다. 도 23은 예로서, 투사 광학계의 광원(1)과 색분리 광학계의 일부 및 광원(1), 다이크로익 미러(140), 2개의 라이트 밸브(21R, 21G)를 나타내고 있다.

본 실시예는 광원(1)의 임의의 각 점으로부터 라이트 밸브(21R, 21G)의 각 액정 패널(158R, 158G)의 거의 중앙에 그은 직선과, 다이크로익 미러(140)의 필 면이 이루는 각도에 대응하고, 색분리 광학계의 다이크로익 미러의 필터 특성에 분포를 갖춘 점에 특징을 갖고 있다.

도 23에서는 다이크로익 미러(140)의 O점에서는 입사각45인 것에 대하여, A점에서는 50, B점에서는 40이다. 본 실시예에서는 다이크로익 미러(140)의 필터면의 각각의 위치에 관계없이 균일한 컷 파장을 얻을 수 있게 한다. 즉 A점에서는 50의 입사각에서 500nm의 컷 파장이 되는 박막을 형성하고, O점에서는 45의 입사각에서 동일한 컷 파장을 얻을 수 있는 박막을 성막하고, B점에서는 30의 입사각에서 동일한 컷 파장의 박막을 성막하고 있다. A점과 O점 간 및O점과 B점 간에는 각각의 특성의 중간의 특성이 위치에 따라 서서히 변화하는 막 특성이 되도록 형성한다.

이 막 특성은 다이크로익 필터의 다층 간섭막을 경사 증착법으로 성막함으로써 실현할 수 있다. 본 실시예에 의한 막 구성에 의해, 입사각 분포에 의한 투사상의 색번짐을 방지할 수 있게 된다.

또한 다이크로익 미러(140)의 지면 수직 방향으로는 대부분 입사각 분포가 생기지 않으므로, 막의 특성 분포를 줄 필요성은 작다.

본 발명의 제 16 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 도 24를 사용하여 설명한다. 본 실시예는 색분리ㆍ합성 광학계의 구성이 도 21과 거의 동일하지만, 도 21에서의 전반사 미러(144')를 다이크로익 미러(190)로 치환한 점에 특징을 갖고 있다. 이 다이크로익 미러(190)는 반사광의 컷 파장이 590~ 620nm가 되도록 형성되어 있다. 따라서 이 파장보다 긴 파장의 광은 다이크로익 미러(190)에서 반사하고, 짧은 파장의 광은 투과한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 불요한 황색광을 다이크로익 미러(190)에서 투과하게 하여 방출시켜 버려서, 적색용 라이트 밸브(21R)에 입사시킬 수 없도록 할 수 있다. 다이크로익 미러(190)를 사용함으로써, 라이트 밸브의 신뢰성 저하의 방지와 함께, 컷 파장의 선택 자유도를 높게 할 수 있어서, 고색순도화나 고휘도화의 효과도 기대할 수 있다.

또 본 실시예의 색분리ㆍ합성 광학계에서의 전반사 프리즘(164')에 대신하여 다이크로익 프리즘을 사용하여도 좋다. 이 경우, 다이크로익 프리즘에서의 반사광의 컷 파장은 510~ 540nm로 하고, 이 파장보다 긴 파장의 광은 투과시키고 짧은 파장의 광은 반사하게 한다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 컷 파장 근방의 누출광이 투사되어 버리는 것을 방지할 수 있고, 투사 화상의 색순도를 향상시킬 수 있다. 또 컷 파장을 선택하는 자유도를 높게 할 수 있고, 고색순도화나 고휘도화의 효과도 기대할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 17 실시예에 의한 투사형 표시 장치를 도 25를 사용하여 설명한다. 본 실시예는 다이크로익 미러(190)의 고정 지그를 개량한 점에 특징을 갖고 있다. 즉 다이크로익 미러(190)의 이면 또는 미러 투과 후의 벽면에 흡광재를 배치한 것을 특징으로 하고 있다. 도 25는 미러(190)와 장착 지그 간에 검은 흡광재(192)를 끼워서 다이크로익 미러(190)의 투과광을 흡수시키고 있다. 이와 같이 함으로써 흡광재(192)를 사용하지 않는 경우에 비교하여, 다이크로익 미러(190)의 투과광에 의한 장치 내의 미광을 감소시킬 수 있게 되고, 투사상의 대조를 향상시킬 수 있다.

또 마찬가지로 해서 프리즘 미러(164')에 대신하여 배치한 다이크로익 프리즘(194)의 이면 또는 프리즘 투과 후의 벽면에 흡광재(196)를 배치하여도 좋다. 도 25는 프리즘(194)과 장착 지그 간에 검은 흡광재(196)를 끼워서, 다이크로익 프리즘(194)의 투과광을 흡수시키고 있다. 이와 같이 함으로써 흡광재(196)를 사용하지 않는 경우에 비교하여, 다이크로익 프리즘(194)의 투과광에 의한 장치 내의미광을 감소시킬 수 있게 되고, 투사상의 대조를 향상시킬 수 있다.

다음에 본 발명의 제 18 실시예에 의한 투사형 표시 장치에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 도 14에 나타내는 제 3 실시예에서의 전반사 미러(144') 및 전반사 프리즘(164')의 반사막을 유전체 다층막으로 한 것을 특징으로 하고 있다. 알루미늄이나 은의 증착막으로 형성한 미러는 일반적으로 반사율은 90%정도이지만, 본 실시예와 같이 유전체 다층막으로 형성하면 95% 정도의 반사율을 얻을 수 있게 된다. 이와 같은 구성에 의해 투사 장치의 고광량화에 기여할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 19 실시예에 의한 투사형 표시 장치에 대해서 도 26 내지 도 29를 사용하여 설명한다. 도 26에 본 실시예에서의 투사형 표시 장치의 개략적인 구성을 나타낸다. 도 26에서 광원(300)으로부터 출사된 백색광은 편광 변환 소자(302)에 의해 지면에 수직인 편광 방위(편의상 s편광이라고 함)로 변환된다. 광원(300)으로부터의 출사광은 미러(303)에서 90 꺽인다. 미러(303)는 지면에 평행한 편광 방위의 광(p편광)보다 s편광의 광 쪽이 반사율이 높기 때문에, 편광 변환 소자(302)에서 s편광의 광으로 해 두는 쪽이 장치의 광 이용 효율이 좋다. 또 이 미러(303)의 존재 및 배치 구성에 의해, 장치의 사이즈를 크게 하는 일이 없이, 광원(300)의 리플렉터에서 반사하지 않고 램프로부터 직접 출사하여 광축 X에 대하여 각도를 갖는 광이 도 27a, 도 27b에 나타낸 바와 같이 다이크로익 미러(304)를 개재하지 않고 직접 액정 패널(306 또는 310)에 입사하여 패널 온도를 상승시키거나, 미광이 되는 것을 방지할 수 있다.

미러(303)에서 반사한 광은 다이크로익 미러(304)에서 적색광이 투과하고,녹색 및 청색광이 반사하여 색분리된다. 투과한 적색광은 s편광 반사 특성이 뛰어난 미러(305)에서 효율 좋게 반사하여 90 꺽이고, 위상차판에 의해 편광 방위를 45 바꾸어서 적색용의 액정 패널(306)에 입사한다. 액정 패널(306)에서 광변조된 출사광은 또한 편광 방위를 90 더 변환시켜서 편광판을 통과하고, 다시 위상차판에서 45편광 방위를 변화시켜서 p편광의 광이 되어 도 28에 나타낸 두께 5mm에서 광축에 대하여 15 기울어져 배치된 유리판(백판)(307)과 다이크로익 미러(308)를 투과한다. 이 유리판(307)은 다이크로익 미러(308) 중을 광이 투과할 때에 발생하는 광로 편향을 보정하기 위해 있다. 유리판(307)을 보로실리케이트 유리나 석영 등 고가이지만, 굴절률이 낮은 재료로 형성하면 유리판의 두께를 얇게 하여 장치 용량을 작게 할 수 있다. 유리판(307)에 의한 광로 편향의 보정에 의해, 색 편향이나 비점 수차가 없는 양호한 투사상을 얻을 수 있다. 또한 이러한 보정 방법 외에, 다이크로익 미러(308) 자체를 얇게 하여 광로 편향을 작게 하는 방법이나, 다이크로익 미러(308)나 미러(313)를 다이크로익 프리즘화하고, 광축에 대하여 거의 수직인 유리 입출사면을 형성하여 광로 편향을 작게 하는 것도 가능하다.

다이크로익 미러(304)에서 반사된 녹색광은 다음 단의 다이크로익 미러(309)에서 반사되어 액정 패널(310), 편광판 및 위상차판을 통과하고, p편광의 광이 되어 다이크로익 미러(308)에서 반사된다. 또 청색광은 다이크로익 미러(309)를 투과하고, 액정 패널(311), 편광판을 통과하여 위상차판(312)에서 s편광으로 변환되어 미러(313)에서 꺽인다. 이 청색광은 도 29에 나타낸 특성을 갖는 다이크로익 프리즘(314) 중을 반사하여 투사 렌즈(315)에 입사하여 투사된다.

적색과 녹색의 합성광은 도 29에 나타내는 p편광 특성으로 다이크로익 프리즘(314) 중을 투과하여 투사 렌즈(315)에 입사하여 투사된다. 또 색 편향이 눈에 띄기 쉬운 광량이 많은 적색과 녹색을 먼저 색합성하여 두기 때문에, 다이크로익 미러(308)의 각도 조정만으로 표시 화소의 화소 편향을 조정할 수 있고, 장치의 조립 효율이 향상하여 비용 감소를 도모할 수 있게 된다.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 미러(303)를 배치함으로써 장치 용량을 최소한으로 억제할 수 있다. 또 미러(303)를 배치함으로써 각 액정 패널에의 불요광의 입사를 방지할 수 있다. 또한 미러(303)에 입사한 광은 s편광으로서 반사하기 때문에 반사율을 향상시킬 수 있다. 또 수차에 의한 표시 품질의 열화를 방지하면서 녹색과 적색광을 다이크로익 미러(308)에서 먼저 색합성하므로 화소 조합의 효율을 올릴 수 있다. 다이크로익 미러는 s편광보다도 p편광 쪽이 이용 효율이 좋기 때문에, 녹색광 및 적색광을 p편광으로 해서 이용 광량을 늘릴 수 있다. 또 다이크로익 프리즘(314)은 반사광이 되는 청색광을 s편광, 투과광의 녹색 및 적색광을 p편광의 광으로 해서 파장이 근접한 녹색과 적색광을 다른 편광 특성으로 함으로써 투과ㆍ반사율을 올릴 수 있으므로 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한하지 않고 여러가지 변형이 가능하다.

상기 실시예에서는 광원(1)으로부터 다이크로익 미라(4, 6, 8)에 의해 유도된 광을 투과시켜서 스크린(도시하지 않음)에 화상을 영사하는 투과형 액정 라이트 밸브를 사용했었지만, 본 발명은 물론 이에 한하지 않고, 광원으로부터의 광을 반사시켜서 스크린에 화상을 영사하는 반사형 액정 패널을 사용한 반사형 액정 라이트 밸브를 사용하는 것도 가능하다. 이 경우에는 반사형 액정 패널 내에 입사한 광이 반사할 때, 스위칭 소자를 이면으로부터 조사하여 버리는 경우에 유효하다. 반사형 액정 패널을 사용하는 경우에는, 색분리 광학계와 색합성 광학계를 전부 또는 일부 공용하는 구성으로 해도 좋고, 이 경우 장치의 소형화가 가능해진다.

또 상기 실시예에서는 배면 투사형의 스크린을 갖는 투사형 표시 장치에 본 발명을 적용하였지만, 이에 한하지 않고, 전면 투사형의 투사형 표시 장치에도 물론 적용할 수 있다.

또 본 발명은 스위칭 소자를 구비한 EL(전계 발광)발광 표시 소자 등을 라이트 밸브에 사용하였을 경우에도 적용 가능하다.

또 상기 실시예에서는 액정 패널의 스위칭 소자로서 p-SiTFT을 사용했었지만, a-Si (무정형 규소)TFT이나, MIM을 스위칭 소자로서 사용하였을 경우에도 물론 본 발명을 적용할 수 있다.

또 본 발명을 적용할 때에, 색합성 광학계나 편광 변환 소자의 배치 등에 대해서는 상기 실시예에서 예시한 구성에 한하지 않는 것은 분명하다. 예를 들면 상기 도 4에 나타낸 구성에서는 1/2 파장판(20Bi)을 청색용의 액정 라이트 밸브의 광 입사측으로 배치했었지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 예를 들면 광원(1)으로부터의 백색광을 청색과 청색외 색성분으로 분리할 때에, 청색광의 편광 방위를 다른 적색, 녹색광의 편광 방위에 대하여 직교하는 편광 분리 소자(예를 들면 편광 빔 스플리터)를 편광 변환 수단인 각 액정 패널(20R, 20G, 20B)과 광원(1) 간에 배치하게 하여도 물론 좋다.

또 각 액정 라이트 밸브의 전단에 색 보정용의 컬러 필터를 삽입하여도 물론 좋다.

또 상기 실시예에서는 노멀리 화이트 방식의 액정 패널을 사용하여 설명했었지만, 본 발명은 이에 한하지 않고 노멀리 블랙 방식의 액정 패널을 사용한 액정 라이트 밸브를 갖는 투사형 표시 장치에 대하여도 물론 적용할 수 있다. 또 상기 실시예에서는 각 액정 패널(20R, 20G, 20B)이 TN 액정층을 갖는 것으로 해서 설명했었지만, 본 발명은 이에 한하지 않고 수직 배향형(VA형)액정 패널에도 물론 적용할 수 있다.

또 상기 실시예에서는 렌티큘러 렌즈와 프레넬 렌즈를 조합시킨 투과형 스크린을 예로 해서 설명했었지만, 편광 방위의 상이로 배광 특성이 다른 현상은 프레넬 렌즈에서도 발생하기 때문에, 프레넬 렌즈와 비렌티큘러 렌즈형 배광(확산) 소자를 사용하는 경우에도 색번짐과 컬러 시프트가 발생한다. 또 단순 확산판을 투과할 때에도 동일 현상이 발생한다. 본 발명은 이들 거의 모든 스크린에서도 상기 실시예와 같이 적용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면 계조 표시가 뛰어난 고품질의 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면 색 재현성이 뛰어난 고품질의 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면 스위칭 소자의 구동에 의해 입사광을 변조하는 라이트 밸브를 갖는 투사형 표시 장치에서, 스위칭 소자에서의 리크 전류의 발생을 방지하여 고품질의 계조 표시가 가능한 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면, 스크린에 투사하였을 때에, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 삼원색의 화이트 균형이 깨지지 않아 색재현성이 뛰어나고, 넓은 시야각으로 표시할 수 있는 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다. 또 스크린을 경사 방향으로 관찰하여도, 색번짐이 없는, 또 컬러 시프트도 적은 양호한 표시 화상을 얻을 수 있게 된다.

또 본 발명에 의하면, 색분리 광학계에서의 색마다의 광로 길이를 동일하게 할 수 있으므로, 광로 길이의 편향에 의한 색도 편향을 방지할 수 있다. 또 색합성 광학계는 미러면의 왜곡이나 장착 위치 편향이 생기기 어렵기 때문에 화소 편향을 방지할 수 있게 된다.

또 본 발명에 의하면, 효율 좋게 광학 부재를 투과ㆍ 반사시킬 수 있고, 또 적색광에 대하여 비점 수차를 거의 충분할 정도로 보정할 수 있게 된다. 따라서 밝고, 번짐이 없는 안정된 표시 품질의 화상을 얻을 수 있게 된다. 또 3 색 중 광량이 많은 적색과 녹색을 먼저 합성함으로써, 표시 화소 조합 정밀도를 향상시킬 수 있어서, 조립의 비율을 향상시킬 수 있으므로 장치 제조의 비용을 억제할 수 있게 된다.

Claims

적어도 광 출사측으로 각각 편광판을 갖고, 적색, 녹색, 청색의 각 색성분의 광을 각각 변조하여 출사하는 3개의 라이트 밸브와, 상기 각 라이트 밸브로부터의 각 출사광을 색합성하는 색합성 광학계를 갖는 투사형 표시 장치에 있어서,

상기 각 출사광 중 상기 청색성분의 출사광의 편광 방위를 다른 2개의 상기 출사광의 편광 방위에 대하여 거의 직교시키는 편광 변환 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 각 편광판 중 상기 청색성분의 출사광을 투과시키는 편광판은 그 투과축이 상기 다른 2개의 출사광을 투과시키는 편광판의 투과축에 대하여 거의 직교하도록 배치되고,

상기 편광 변환 수단은 광원을 출사한 광에 대하여, 상기 청색성분의 광의 편광 방위를 상기 다른 2개 색성분의 광의 편광 방위에 대하여 거의 직교시켜서 상기 각 라이트 밸브에 입사시키는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 각 편광판은 각 투과광의 진행 방향에서 보아서 이들 투과축이 거의 평행이 되도록 배치되고,

상기 편광 변환 수단은 상기 청색성분의 출사광을 투과시키는 편광판과 상기 색합성 광학계 간에 설치된 편광 변환 소자를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 각 편광판은 각 투과광의 진행 방향에서 보아서 이들 투과축이 거의 평행이 되도록 배치되고,

상기 편광 변환 수단은 상기 적색 및 녹색성분의 출사광을 투과시키는 2개의 편광판과 상기 색합성 광학계 간에 각각 설치된 편광 변환 소자를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 각 편광판은 각 투과광의 진행 방향에서 보아서 이들 투과축이 거의 평행이 되도록 배치되고,

상기 편광 변환 수단은 상기 청색성분의 출사광의 편광 방위와, 상기 적색 및 녹색성분의 출사광의 편광 방위를 거의 직교시키도록, 상기 각 편광판과 상기 색합성 광학계 간에 설치된 편광 변환 소자를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,

상기 청색성분의 변조광을 출사하는 라이트 밸브는 출사광이 상기 색 합성 광학계를 투과하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
적어도 광 출사측으로 각각 편광판을 갖고, 적색, 녹색, 청색의 각 색성분의 광을 각각 변조하여 출사하는 3개의 라이트 밸브와, 상기 각 라이트 밸브로부터의 각 출사광을 색합성하는 색합성 광학계와, 색합성된 광을 스크린에 투사하는 투사 렌즈를 구비한 투사형 표시 장치에 있어서,

상기 스크린 상의 적어도 수평 방향의 광량과 수직 방향의 광량의 비가 각색에서 거의 동일해지도록, 상기 각 색성분의 광의 편광 상태를 변환하는 편광 변환 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 7항에 있어서,

상기 편광 변환 수단은 상기 색합성된 각 광을 하나의 색성분의 광의 편광 방위와 다른 색성분의 광의 편광 방위가 이루는 각의 2등분선이 상기 스크린의 수평선 또는 연직선의 어느 쪽에 거의 일치하는 직선 편광으로 변환하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 8항에 있어서,

상기 하나의 색성분의 광의 편광 방위와 상기 다른 색성분의 광의 편광 방위는 거의 직교하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 7항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서,

상기 편광 변환 수단은 상기 색합성 광학계의 광 출사측으로 배치된 1/2 파장판을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 7항에 있어서,

상기 편광 변환 수단은 상기 색합성된 각 광을 거의 원편광으로 변환하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 11항에 있어서,

상기 편광 변환 수단은 상기 색합성 광학계의 광 출사측으로 배치된 1/4 파장판을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서,

상기 라이트 밸브는 액정 패널을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 1항 내지 제 13항중 어느 한 항에 있어서,

상기 투사 렌즈로부터 투사된 광이 입사하는 스크린을 더 갖고,

상기 스크린은 프레넬 렌즈와 렌티큘러 렌즈를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
적어도 1개의 다이크로익 미러와 광 반사 미러를 갖고, 광원으로부터 출사한 광을 적색, 녹색, 청색의 각 색성분으로 분리하는 색분리 광학계와,

적어도 광 출사측으로 각각 편광판을 갖고, 적색, 녹색, 청색의 각 색성분의 광을 각각 변조하여 출사하는 3개의 라이트 밸브와,

상기 각 라이트 밸브로부터의 각 출사광을 색합성하는 색합성 광학계를 갖는 투사형 표시 장치에 있어서,

상기 색합성 광학계는 양 표면을 고체 또는 액체에 접촉시킨 적어도 1개의 다이크로익 미러와, 표면을 고체 또는 액체에 접촉시킨 적어도 1개의 광 반사 미러를 갖고, 상기 색분리 광학계 및 색합성 광학계의 다이크로익 미러는 로패스 필터 또는 하이패스 필터를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 15항에 있어서,

상기 양 표면을 고체 또는 액체에 접촉시킨 다이크로익 미러의 반사광은 s편광인 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 15항 또는 제 16항에 있어서,

상기 양 표면을 고체 또는 액체에 접촉시킨 다이크로익 미러의 투과광은 p편광인 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 15항 내지 제 17항중 어느 한 항에 있어서,

상기 광원은 편광광을 출사하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 15항 내지 제 18항중 어느 한 항에 있어서,

상기 색분리 광학계는 적색광을 투과시키는 로패스 필터로서 기능하는 제 1다이크로익 미러와, 청색광을 투과시키는 하이패스 필터로서 기능하는 제 2 다이크로익 미러를 갖고,

상기 색합성 광학계는 적색광을 투과시키는 로패스 필터로서 기능하는 제 1다이크로익 프리즘과, 적색과 녹색을 투과시키는 로패스 필터로서 기능하는 제 2 다이크로익 프리즘을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 19항에 있어서,

상기 제 1다이크로익 미러의 투과광의 컷 파장은 560~ 590nm이고, 상기 제 1다이크로익 프리즘의 반사광의 컷 파장은 590~ 620nm이며, 상기 제 1다이크로익 프리즘의 투과광의 컷 파장은 상기 반사광의 컷 파장 이하인 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 19항 또는 제 20항에 있어서,

상기 제 2 다이크로익 미러의 투과광의 컷 파장은 480~ 510nm이고, 상기 제2 다이크로익 프리즘의 반사광의 컷 파장은 510~ 540nm이며, 상기 제 2 다이크로익 프리즘의 투과광의 컷 파장은 상기 반사광의 컷 파장보다 작은 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 15항 내지 제 21항중 어느 한 항에 있어서,

상기 다이크로익 미러를 투과하는 광을 흡광하는 흡광재를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
적어도 1개의 다이크로익 프리즘과 광 반사 미러를 갖고, 광원으로부터 출사한 광을 적색, 녹색, 청색의 삼원색으로 분리하는 색분리 광학계와,

적어도 광 출사측으로 각각 편광판을 갖고, 적색, 녹색, 청색의 각 색성분의 광을 각각 변조하여 출사하는 3개의 라이트 밸브와,

상기 각 라이트 밸브로부터의 각 출사광을 색합성하는 색합성 광학계를 갖고,

상기 다이크로익 프리즘을 반사하는 반사광은 주로 s편광의 광이며, 적어도 상기 다이크로익 프리즘을 투과하는 광 중 상기 반사광과 파장이 근접한 광은 상기 반사광의 편광 방위와 거의 직교하는 편광 방위를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 23항에 있어서,

상기 다이크로익 프리즘에서 반사하는 광은 청색광인 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 23항 또는 제 24항에 있어서,

상기 삼원색 중 상기 라이트 밸브를 투과하는 투과광량이 높은 2 색을 미리 색합성하는 다이크로익 미러를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 23항 내지 제 25항중 어느 한 항에 있어서,

상기 광원으로부터의 출사광이 색분리되기 전에, 상기 출사광을 반사하는 적어도 1개의 미러를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 26항에 있어서,

상기 미러는 s편광의 광을 반사하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제 25항 내지 제 27항중 어느 한 항에 있어서,

상기 다이크로익 미러를 투과하는 광로 상의 상기 라이트 밸브와 상기 다이크로익 미러 간에, 광축에 대하여 상기 다이크로익 미러가 기울어지는 방향과 직교하는 방향으로 면을 기울인 광학 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.