(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源からの光を変調するライトバルブと、該ライトバルブにより変調された光を投写する投写光学手段とを備え、
前記ライトバルブは、液晶パネルと、該液晶パネルの少なくとも光出射側に配置される偏光手段とを有し、前記偏光手段は、いずれか一つの偏光軸成分の光を主に透過し、他の偏光軸成分の光を主に反射する多層構造フィルムからなり、
前記液晶パネルは、一対の基板間に液晶を挟持してなり、光出射側に配置される一方の前記基板内面上に、スイッチング素子とそれに接続された画素電極とがマトリクス状に形成され、前記スイッチング素子の前記一方の基板内面側には遮光層が形成されてなることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ライトバルブは、さらに、前記液晶パネルの光入射側に配置される第２の偏光手段を有し、前記第２の偏光手段は、いずれか一つの偏光軸成分の光を主に透過し、他の偏光軸成分の光を主に反射する多層構造のフィルムからなることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第２の偏光手段は、赤外線成分及び／又は紫外線成分を反射するように波長選択透過特性が設定されてなることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記多層構造フィルムを、前記液晶パネルの基板に密着又は貼付けてなることを特徴とする投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶パネルにより構成される液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置（液晶プロジェクタともいう）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９に示す液晶プロジェクタ１１００は、一般的な、透過型液晶パネルをライトバルブとして用いた投写型プロジェクタの例である。図９において、光源であるランプユニット１１０２から射出された出射光は、ミラー１１０６１で反射されてライトガイド１１０４に入射し、その内部で２枚のダイクロイックミラー１１０８１，１１０８２によって赤、緑、青の３原色光Ｒ，Ｇ，Ｂに分離される。ダイクロイックミラー１１０８２により分離された青の色光Ｂは、ミラー１１０６２によって反射され、液晶ライトバルブ１１１０Ｂに入射する。また、ダイクロイックミラー１１０８１により反射された緑の色光Ｇは、液晶ライトバルブ１１１０Ｇに入射する。また、ダイクロイックミラー１１０８１を透過した赤の色光Ｒは、２枚のミラー１１０６３により反射されて、液晶ライトバルブ１１１０Ｒに入射する。
【０００３】
３つの液晶ライトバルブ１１１０Ｒ，１１１０Ｇ，１１１０Ｂは、各色の画像情報に応じて入射光を変調して画像を形成するものである。それぞれの液晶ライトバルブ１１１０Ｒ、１１１０Ｇおよび１１１０Ｂによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射する。ダイクロイックプリズム１１１２は、４つの直角プリズムの頂角を合わせるように接着剤で貼り合わされ、その貼り合わせ面に沿って２種類の波長選択反射膜がＸ字状に形成されたものである。従って、赤の色光Ｒは、一方の波長選択反射膜により投写レンズ１１１４に向けて反射される。また、青の色光Ｂは他方の波長選択反射膜により投写レンズ１１１４に向けて反射される。一方、緑Ｇの色光Ｇは、２種類の波長選択反射膜を透過し、投写レンズ１１１４に到達する。すなわち、３つの液晶ライトバルブ１１１０Ｒ，１１１０Ｇ，１１１０Ｂによって形成された画像は、ダイクロイックプリズム１１１２によって合成され、投写レンズ１１１４を通してスクリーン等の投写面上に投写される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に液晶ライトバルブの模式図を示す。従来、液晶ライトバルブ１１１０Ｒ，１１１０Ｇ，１１１０Ｂは、図１０に示すように、液晶パネル８０４の光入射面から離間して入射側偏光板８０３が配置され、出射側偏光板８０５は液晶パネル８０４の光出射面に配置される構成を成していた。
【０００５】
図１０において、８０３は入射側偏光板であり、入射光のうちの例えばＰ偏光軸成分の光８０１（図中の記号はＰ偏光軸を示す。）を透過するが、入射光のうちのＳ偏光軸成分の光８０２（図中の記号はＳ偏光軸を示す。）は吸収する。偏光板８０３を透過したＰ偏光光８０１は、液晶パネル８０４に入射される。液晶パネル８０４は、ＴＮ型の液晶を用いており、液晶に電圧印加されていない画素に入射した光（Ｐ偏光光８０１）は、略９０°偏光軸が回転されてＳ偏光光８０９として出射される。一方、液晶に電圧印加された画素に入射した光（Ｐ偏光光８０１）は、そのままのＰ偏光光８０８として出射される。８０５は出射側偏光板である。この偏光板８０５の透過軸を、Ｓ偏光に設定しておけば、液晶パネル８０４からＳ偏光光として出射された光８０９は、そのまま透過する。一方、Ｐ偏光光として液晶パネル８０４から出射された光８０８は、偏光板８０５に吸収されてしまう。液晶パネル８０４においては、各色の画像情報に基づき画素毎に液晶への印加電圧値を制御することにより、液晶のねじれの程度が制御でき、それにより入射側偏光板８０３を透過して入射する光８０１の偏光軸の回転量を制御することができる。これにより、出射側偏光板８０５を透過する光量が画素毎に制御でき、画像が形成される。
【０００６】
一方、Ｓ偏光の入射光８０２については、図中右側に示した。Ｓ偏光光８０２は入射側偏光板８０３に吸収されてしまい、熱に変換される。また、出射側偏光板８０５に吸収される光８０８も熱に変換される。
【０００７】
従来は偏光板が不透過偏光軸を吸収するタイプの偏光板（以下、吸収型偏光板という）であったため、ランダム光として偏光板に照射された光の内の約半分程度が偏光板に吸収されてしまい、これが熱に変換され、この熱により偏光板の偏光特性を劣化させてしまう問題があった。また、偏光板で発生した熱が液晶パネル８０４に伝わると、液晶の特性が変化したり、液晶パネルの画素に配置される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のリーク電流が多くなったりするので、画面内に表示ムラが発生したり、コントラストが劣化したりする問題もあった。
【０００８】
従って、従来の投写型表示装置では、液晶ライトバルブの入射側偏光板が入射した光の約半分程度を吸収し発熱してしまうために、耐熱性の高い液晶を使うなどの対策が必要であった。つまり、液晶の屈折率及び誘電率異方性並びに弾性係数などの物性は温度で変化し、等方相への相転移点（Ｎ−Ｉ点）に近づくほどその変化が大きくなるので、Ｎ−Ｉ点の高い液晶を用いるようにしていた。また、高Ｎ−Ｉ点材料を十数種類混合することにより、閾値電圧、応答速度等は十分な性能をもつ範囲内で、Ｎ−Ｉ点は１００℃以上に高い液晶材料を得ている状況であった。このため、液晶のコストが高く、液晶パネルのコストアップを引き起こしていた。
【０００９】
また、近年、スクリーン上に投写する画像を明るくするために、光源ランプの輝度を上げる傾向にあり、それにより液晶ライトバルブでの熱発生が大きくなっている。この液晶ライトバルブでの熱を冷却するために、入射側偏光板及び液晶パネルを冷却する冷却ファンなどが設けられ、ファンの回転数を上げる、ファンを大きくする等の冷却効率を高める複雑な工夫が必要になっていた。
【００１０】
さらに、光源ランプからの出射光の約半分程度を入射側偏光板が吸収して熱に変換してしまうため、光の利用効率が非常に悪く、明るい表示を得ることができなかった。
【００１１】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、液晶ライトバルブの偏光手段の発熱を抑え、液晶ライトバルブの特性を良好に保った投写型表示装置を提供することを目的とする。また、光源ランプからの光の利用効率を高めた投写型表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる投写型表示装置は、光源と、該光源からの光を変調するライトバルブと、該ライトバルブにより変調された光を投写する投写光学手段とを備え、前記ライトバルブは、液晶パネルと、該液晶パネルの少なくとも光出射側に配置される偏光手段とを有し、前記偏光手段は、いずれか一つの偏光軸成分の光を主に透過し、他の偏光軸成分の光を主に反射する多層構造フィルムからなり、前記液晶パネルは、一対の基板間に液晶を挟持してなり、光出射側に配置される一方の前記基板内面上に、スイッチング素子とそれに接続された画素電極とがマトリクス状に形成され、前記スイッチング素子の前記一方の基板内面側には遮光層が形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
以上の本発明に係わる投写型表示装置によれば、液晶ライトバルブの偏光手段が一方の偏光軸成分の光を主に透過し、他方の偏光軸成分の光を主に反射する多層構造のフィルムからなることを特徴としている。このような偏光手段を本発明では「反射偏光手段」或いは「反射偏光板」と呼ぶこととする。このような反射偏光手段は、従来の光吸収型偏光板に比べて光吸収による発熱が少ないので、偏光手段における偏光特性が熱により劣化することや液晶パネルが熱の影響を受けることを防ぐことができる。また、この反射偏光手段は多層構造のフィルムであるため、従来の光吸収型偏光板に置き換えることで済み、光学系が大型化することもない。また、発熱が激減するため、場合によっては、冷却手段を無くす、または冷却手段の冷却効率を高める複雑な工夫をしなくとも良くなるなど、冷却機構を簡単化することができる。また、反射偏光手段で反射された他方の偏光軸成分の光は、光源側にて再反射されることになるが、その光路中の様々な光学部材を経由する過程で、反射時の他方の偏光軸成分の光から偏光手段を透過可能な偏光軸成分に変換される。従って、再反射されて再び入射側偏光手段に入射する場合は、先に反射した光のうちの少なくとも一部分は、透過して液晶パネルに出射されることになる。よって、光の利用効率を従来よりも高めることができる。
【００１４】
なお、上記投写型表示装置における上記した偏光手段の多層構造のフィルムは、フィルム面の第１の軸方向とこれと直交する第２の軸方向の屈折率が互いに異なる第１のフィルムと、前記第１の軸方向と前記第２の軸方向の屈折率が前記第１のフィルムの第２軸方向の屈折率とほぼ等しい第２のフィルムとを交互に積層して形成されてなる（詳細は後述する）。こうすることにより、平板状の偏光手段を構成でき、投写型表示装置を大型化することがない。また、本発明における上記偏光手段となる多層構造フィルムは、前記液晶パネルの基板の外面に密着又は貼付けることができる。このようにすると、偏光手段を保持する保持部材が不要となる。なお、この偏光手段は上述のように光吸収が少なく熱を発生しにくいので、液晶パネルに対する熱の影響は心配がない。
【００１５】
さらに、本発明に係わる投写型表示装置では、液晶ライトバルブの光出射側偏光手段に上述した反射偏光手段を用いるので、液晶パネルから出射した光のうちの偏光手段を透過しない偏光軸成分は液晶パネルを介して光源側に反射して、再利用することができるので、光利用効率を高めることができる。また、出射側偏光手段から液晶パネル側に光反射する場合に、スイッチング素子、特には薄膜トランジスタに光入射しないように、スイッチング素子の出射側の位置に遮光膜が配置されるので、光出射側偏光手段に反射偏光手段を用いても、液晶パネルの特性劣化を抑えることができる。すなわち、液晶パネルの光出射側に反射偏光手段を配置しても、液晶パネル内の薄膜トランジスタのシリコン層に光リーク電流が流れ、各画素の電荷保持特性が劣化して、液晶パネルのコントラストが低減してしまうことを防ぐことができる。よって、光利用効率を向上させながらも、液晶パネルの特性劣化を防ぐことができる。
【００１６】
また、液晶パネルの光入射側に、さらなる第２の偏光手段を配置することが望ましい。この偏光手段は、分離手段の前に配置される上記反射偏光手段を透過した光を透過するように透過軸が設定される。上記反射偏光手段を透過した直線偏光光は、色光の分離手段を経由する過程でその直線偏光の一部は、他の偏光軸成分に変換されてしまうので、その偏光軸成分を第２の偏光手段が遮断するように機能する。この第２の偏光手段は、従来の光吸収型偏光板でも、上記のような反射偏光板でもよい。
【００１７】
また、上記第２の偏光手段は、赤外線成分及び／又は紫外線成分を反射するように波長選択透過特性が設定されていることが好ましい。これらの波長は、液晶ライトバルブにおいて、特性劣化や発熱を抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施例〕
（投写型表示装置の構成の説明）
図１は、第１の実施例にかかわる投写型表示装置の要部を示す概略構成図である。この投写型表示装置は、光源１０と、ダイクロイックミラー１３，１４と、反射ミラー１５，１６，１７と、リレーレンズ１８，１９，２０と、３つの液晶ライトバルブ（２３，２９，３０），（２４，３１，３２），（２５，３３，３４）と、クロスダイクロイックプリズム２６と、投写レンズ２７とを備えている。
【００１９】
光源１０は、２つの電極間にアーク放電させるメタルハライドランプや水銀灯等の光源ランプ１１と、そのアーク放電により発生した光が略平行光の状態になるように、ダイクロイックミラー１３側へ反射させる半円形状あるいは半楕円形状等などの放物面を有する反射ミラー（リフレクタ）１２とからなる。
【００２０】
ダイクロイックミラー１３，１４は、光源からの光束を赤、青、緑の３色の色光に分離する色光分離手段としての機能を有する。
【００２１】
赤色光の分離機能を有する第１のダイクロイックミラー１３は、光源１０から出射された光束のうちの赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。透過した赤色光は、反射ミラー１７で反射されて、赤色光用液晶ライトバルブ（２３，２９，３０）に入射される。一方、第１のダイクロイックミラー１３で反射された青色光と緑色光のうちで、緑色光は緑色光反射の第２のダイクロイックミラー１４によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ（２４，３１，３２）に入射される。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー１４も透過する。
【００２２】
この実施例では、青色光の光路長が３つの色光のうちで最も長くなる。そこで、青色光に対しては、第２のダイクロイックミラー１４の後に、入射レンズ１８と、リレーレンズ１９と、出射レンズ２０とを含むリレーレンズ系で構成された導光手段２２が設けられており、これにより光学的距離を短くして光損失を抑えている。すなわち、青色光は、緑色光反射の第２のダイクロイックミラー１４を透過した後に、まず、入射レンズ１８及び反射ミラー１５を経て、リレーレンズ１９に導かれる。さらに、反射ミラー１６によって反射されて出射レンズ２０に導かれ、青色光用液晶ライトバルブ（２５，３３，３４）に入射される。
【００２３】
次に、各ライトバルブに入射された３つの色光は、図示しない外部の制御回路から与えられた画像信号（画像情報）に従って、それぞれのライトバルブによって変調され、それぞれの色成分の画像情報に応じた光強度を画素毎に有する色光束として出射される。
【００２４】
液晶ライトバルブのうち、液晶パネル２３，２４，２５は、与えられた画像信号（画像情報）に従って、３色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する光変調手段としての機能を有する。なお、各液晶パネルは、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型の液晶が一対の基板間に封入された液晶パネルであり、マトリクス状に形成された各画素には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）もしくは二端子素子（例えばＭＩＭ）などのスイッチング素子と、これに接続された画素電極が配置される。ＴＦＴを用いた液晶パネルをより詳細に説明すれば、一方の基板には、走査信号線とデータ信号線がマトリクス状に交差して配置され、それによって区画された画素領域には、走査信号線にゲート、データ信号線にソースが接続されたＴＦＴと、ＴＦＴのドレインに接続された画素電極とが形成されている。一方、他方の基板には、対向電極が形成されており、走査信号によって導通されたＴＦＴを介してデータ信号線から画像信号が画素電極に印加され、画素電極と対向電極に挾まれた液晶層に画像信号に基づく電圧が印加される。印加した電圧に応じて液晶分子の配向が制御され、これにより入射した色光の偏光軸の回転が制御されて変調が行われる。この液晶パネルの基本的な構成及びその駆動方法は、従来より知られたアクティブマトリクス型液晶パネルの構成及び駆動方法と同様である。
【００２５】
この液晶パネル２３，２４，２５の前後にはそれぞれ一対の偏光手段（２９，３０），（３１，３２），（３３，３４）が配置され、液晶パネルの光入射側基板の外面に入射側偏光手段が、光出射側基板の外面に出射側偏光手段が、密着又は貼り付けられている。入射側の偏光手段２９，３１，３３は光源１０から出射されたランダム光のうちの一方の偏光軸成分の光（例えば、図の紙面に平行方向に振動するＰ偏光光）を透過し、これと略直交する他方の偏光軸成分の光（例えば、図の紙面に垂直方向に振動するＳ偏光光）を反射する反射偏光板であり、液晶パネル２３，２４，２５がこの偏光手段を透過した光の偏光軸を画像信号に応じて回転制御する。例えば、入射側偏光手段をＰ偏光光が透過する場合は、ＴＮ型液晶を用いた液晶パネルにより、Ｐ偏光の偏光軸がほぼ０°〜９０°に回転制御される。
【００２６】
従来の投写型表示装置においては、この入射側偏光手段が、一方の偏光軸成分を主に透過し他方の偏光軸成分を主に吸収する吸収型偏光板であったために、熱が発生してしまっていたが、本発明においては偏光板と同様なフィルムでありながら、他方の偏光軸成分の光を反射する反射偏光手段であって光吸収がわずかであるため、熱の発生が抑制されている。この反射型の偏光手段は、後に詳述するような多層構造フィルムから構成される。
【００２７】
また、出射側偏光手段３０，３２，３４は、他方の偏光軸成分の光（例えばＳ偏光光）を主に透過し、一方の偏光軸成分の光（例えばＰ偏光光）を主に吸収するように制御する。その結果、出射側偏光手段３０，３２，３４を透過する光は、画像信号により光強度が画素毎に変調された光となって、プリズム２６に入射する。
【００２８】
なお、入射側偏光手段の透過軸と反射軸の設定は、透過をＳ偏光、反射をＰ偏光としても良く。さらに、出射側偏光手段の透過軸と吸収軸の設定は、透過をＰ偏光、吸収をＳ偏光としても良いことは言うまでもない。また、液晶パネルの液晶はＴＮ型のような捻れ配向の液晶でなくともよく、水平配向や垂直配向などの液晶でも構わない。
【００２９】
さらに、クロスダイクロイックプリズム２６は、３色の色光を合成してカラー画像を形成する色光合成手段としての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム２６は、４つの直角プリズムの頂角を合わせるように接着剤により貼り合わされたものであり、その貼り合わせする内面に沿って、赤色光を反射する誘電体多層膜と、青色光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光束が同一光軸上に合成されて、カラー画像を表す光が形成される。投写レンズ２７は、合成されたカラー画像を表す光をスクリーン２８上に拡大投写する投写光学系としての機能を有する。
【００３０】
以上に説明した投写型表示装置では、光変調手段として、特定の偏光方向の光束（Ｓ偏光光またはＰ偏光光）を入射し、光変調するタイプの液晶ライトバルブが用いられている。従って、ランダムな偏光方向を有する光束で液晶パネルを照射すると、その光束のうちの約半分は、液晶パネルの入射側偏光手段で吸収されて熱に変わってしまう。この結果、光の利用効率が低く、また、入射側偏光手段が発熱するという問題が生じていた。
【００３１】
しかし、本発明の投写型表示装置では、前述したように、入射側偏光手段２９，３１，３３は、２種類の偏光軸のうち一方の偏光軸成分の光を主に透過するが、他方の透過軸成分の光は主に反射する機能を有する反射偏光板を用いたので、入射側偏光板における光の吸収による光利用効率の悪さや偏光板の発熱等の問題が大幅に改善されている。また、入射側偏光手段は、後述するように、延伸形成された多層構造のフィルムであるため、従来の入射側偏光板を置き換えることで済み、光学系が大型化することもない。また、発熱が激減するため、冷却手段を無くす或いは冷却手段の冷却効率を高める特別な工夫をしなくとも良くなるなど、冷却機構を簡単化することができる。さらに、従来は偏光板の発熱が大きいので、液晶パネルから偏光板を離間して保持させていたが、本発明では偏光手段の発熱が少ないので、偏光手段の多層構造フィルムを液晶パネルの光入射側基板の外面に密着させる又は貼り付けることができ、偏光手段の保持部材を設けなくともよい。
【００３２】
なお、本発明の構成によれば、入射側偏光手段２９，３１，３３で反射された光は、ミラー等を経由して光源１０のリフレクタ１２まで至り、そこで再反射されることになる。入射側偏光手段２９，３１，３３で反射された他方の直線偏光光（例えばＳ偏光光）は、リフレクタ１０により入射する過程やここで反射されて再び入射側偏光手段２９，３１，３３に戻る過程で光拡散等により、円偏光や楕円偏光の光に変換される。従って、再び入射側偏光手段２９，３１，３３に光入射する場合は、他方の直線偏光軸成分の光（例えばＳ偏光光）の少なくとも一部分は、一方の直線偏光軸成分の光（例えばＰ偏光光）に変換されることになる。この変換された偏光軸成分は、上記入射側偏光手段２９，３１，３３を透過できる。
【００３３】
さらに、入射側偏光手段を透過できなかった偏光軸成分の光は、再び反射され、リフレクタを介して再び入射側偏光手段に入射され、このように入射側偏光手段とリフレクタの間での光反射が繰り返される。この繰り返し過程においても、上記のように偏光手段の透過軸成分の光を得ることができる。
【００３４】
このように、本発明は、液晶ライトバルブにおける入射側偏光手段を透過する光量は従来よりも増やすことができ、光源光の利用効率を従来よりも高めることができる。
【００３５】
また、上記実施例においては、出射側偏光手段３０，３２，３４は従来と同様の吸収型偏光板であったが、この出射側偏光手段についても、入射側偏光手段と同様に、一方の偏光軸成分の光を主に透過し、これと略直交する他方の偏光軸成分の光を主に反射する反射偏光手段とすることができる。このようにすると、出射側偏光手段から反射された光が液晶パネルを介して光源１０側へ戻り、そこで再反射されて、再び液晶ライトバルブにて光利用することができる。また、従来、吸収されていた偏光軸成分の光を反射するので、出射側偏光手段の発熱の問題も解消される。
【００３６】
さらに、このような反射偏光手段は、これに入射される光を、多層構造フィルムの光入射面に対して垂直方向から入射するように配置することにより、フィルムからの他方の偏光軸成分の光を入射光軸に沿って光源１０側に反射することができる。それによって、光源１０側で再反射した光を再び、同一光軸に沿って再び偏光手段に導くことができる。従って、フィルムで反射した光の利用効率をさらに高めることができる。
【００３７】
なお、光源１０と色光の分離手段を構成する第１のダイクロイックミラー１３との間に、１／４波長板を介在させることにより、反射偏光手段からの反射光の偏光軸変換はより一層容易となる。すなわち、反射偏光手段から反射された他方の偏光軸成分の光（例えばＳ偏光光）は、１／４波長板で楕円偏光に変換され、リフレクタ１２で反射されて再び１／４波長板を透過することにより、一方の偏光軸成分の光（例えばＰ偏光光）に変換される。従って、再び液晶ライトバルブの入射側偏光板２９，３１，３３に入射された場合に、再入射光のほとんどはそれを透過することができ、光利用効率がより一層向上する。
【００３８】
さらに、本発明は、偏光手段からの反射光を、光源にて反射してライトバルブ側へ戻すものであるが、この場合は光源部の構成として次の構成を採用することが必要である。すなわち、（１）光源部のリフレクタを、分離手段側から戻ってきた光を反射して略平行光にして射出するパラボラ形状の反射ミラーを有するか、或いは、（２）分離手段側から戻ってきた光を反射する球面形状のリフレクタのような反射ミラーと、該反射ミラーからの光を略平行光にして射出するコンデンサーレンズのような集光手段とを有することが好ましい。
【００３９】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４０】
例えば、白黒画像を投写する投写型表示装置に本発明を適用する場合には、図１の装置において、液晶パネルが１枚と一対の偏光手段で済み、光束を３色に分離する色光分離手段と、３色の光束を合成する色光合成手段とを省略できる。また、１枚の液晶パネルの内面に３原色の色光を透過するカラーフィルタを配置させ単板の液晶パネルによりカラー表示させる場合には、１枚の液晶パネルと一対の偏光手段でカラー画像表示することができる。
【００４１】
また、実施例においては、入射側偏光手段及び出射側偏光手段を各液晶パネルのそれぞれの基板外面に貼り付けて構成したが、両方または一方を液晶パネルと離間して配置しても構わない。その場合、偏光手段を保持する保持部材が別途必要となる。なお、離間して配置した場合でも、偏光手段の入射面に垂直方向から光入射するように偏光手段を配置しなければならない。
【００４２】
さらに、光源１０と第１のダイクロイックミラー１３との間に、インテグレータレンズを配置して、光源からの光を均一な照明光に変換する構成を採用することにより、光源から拡散する光を効率良く利用するようにしても良い。
【００４３】
また、光源１０からのランダム光のうち、入射側偏光手段の反射軸の光成分を透過軸成分に偏光変換し、一方の偏光軸成分の光として出射する偏光変換器（後述する図５及びその説明を参照）を、光源と第１のダイクロイックミラー１３との間に配置して、光源１０からの光の偏光軸を揃えるようにしてもよい。但し、偏光変換器は、光源光を完全に一偏光軸成分に変換することはできないので、変換できなかった光成分は、入射側偏光手段により反射される。
【００４４】
また、実施例における色光の分離順序・方法と合成の光路はこれに限られるものではなく、例えば導光手段２２を経由する色光は赤色光でも構わない。また、色光の分離・合成手段はダイクロイックミラーとダイクロイックプリズムのどちらを用いても構わない。
【００４５】
以上のような変形例の場合でも、偏光手段を、本発明のような一方の偏光軸成分を主に透過、他方の偏光軸成分を主に反射とする機能の多層構造フィルムとすることにより、上述のような効果を得ることができる。
【００４６】
（偏光手段の説明）
さて次に、本発明の偏光手段２９，３１，３３（さらには偏光手段３０，３２，３４）の具体的構成について、図６，図７を用いて説明する。本発明の偏光手段は、一方の偏光軸成分の光を主に透過し、他方の偏光軸成分の光を主に反射する機能を有する延伸形成された多層構造フィルムである。図６は多層構造のフィルムを入射側偏光手段に用い、液晶パネルと共に用いた場合の液晶ライトバルブにおける光の偏光軸成分の透過／反射を説明する図である。図７は、図６において用いられる入射側偏光手段としての多層構造フィルムを示す構成図である。
【００４７】
図６において、光源側からの光は、入射光５０１及び５０２としてもたらされる。入射光には互いに略直交するＳ偏光軸成分とＰ偏光軸成分の光が含まれている。但し、光源側に偏光変換器を挿入して、光源からの光のうちの例えばＳ偏光軸成分の光をＰ偏光軸成分の光に変換し、Ｐ偏光光に揃えて出射している場合は、入射側偏光板に入射する光の比率はＰ偏光軸成分の光がほとんどで、Ｓ偏光軸成分の光はわずかとなる。
【００４８】
５０３は入射側偏光手段として用いられる多層構造フィルムであり、入射光のうちの例えばＰ偏光軸成分の光を主に透過するが、Ｓ偏光軸成分の光は主に反射する反射偏光板である。多層構造フィルムを透過したＰ偏光光５０１は、液晶パネル５０４に入射する。液晶パネル５０４は、ＴＮ型の液晶を用いており、液晶に電圧印加されていない画素に入射した光（Ｐ偏光光）は、略９０°偏光軸が回転されてＳ偏光光５０９として出射される。一方、液晶に飽和電圧が印加された画素に入射した光（Ｐ偏光光）は、そのままの偏光軸成分の光５０８として出射される。なお、５０５は出射側偏光手段であり、従来から使用されている吸収型偏光板である。液晶ライトバルブをノーマリーホワイトモードとして使う場合は、この偏光板５０５の透過軸をＳ偏光軸に設定し、液晶パネル５０４からＳ偏光光として出射された光５０９を、そのまま透過させる。一方、Ｓ偏光光として液晶パネル５０４から出射された光５０８は、偏光手段５０５に吸収されてしまう。液晶パネル５０４において画素毎に入射光の偏光軸の回転量を制御することにより、偏光手段５０５を透過する光量が画素毎に制御され、画像が形成される。
【００４９】
一方、Ｓ偏光軸の入射光５０２については、図中右側に示した。Ｓ偏光光５０２は、多層構造フィルム５０３において反射され、光源側に戻っていく。
【００５０】
なお、前にも述べたように、出射側偏光手段５０５を、入射側偏光手段５０３と同様な、一方の偏光軸成分を主に透過、他方の偏光軸成分を主に反射とする多層構造フィルムにしてもよい。そうすると、Ｐ偏光光５０８は図示のように偏光手段に吸収されるのではなく、光源側に反射されることになる。反射された光の偏光軸はＰ偏光のままである。
【００５１】
このような本発明に用いられる多層構造フィルムは、「反射偏光板」とも称され、特表平９−５０６９８５号公報には「反射偏光子」としてその詳細が開示されている。
【００５２】
図７には、この多層構造フィルムからなる反射偏光板の詳細が示される。多層構造フィルムは、重合体を延伸形成したフィルムの積層からなるものであり、異なる２種類の層６０１（Ａ層）と６０２（Ｂ層）が交互にＺ軸方向に積層された多層構造を有している。この反射偏光板のＡ層６０１には例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｎａｐｔｈａｌａｔｅ）を延伸したものを用い、Ｂ層６０２には、ナフサレン・ジ・カルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステル（ｃｏＰＥＮ；  ｃｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒ  ｏｆ  ｎａｐｔｈａｌｅｎｅ  ｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ  ａｎｄ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌｌｉｃ  ｏｒ  ｉｓｏｔｈａｌｉｃ  ａｃｉｄ）を用いることができる。もちろん、本発明に用いる反射偏光板の材質はこれに限定されるものではなく、適宜その材質を選択できる。
【００５３】
Ａ層６０１のＸ軸方向の屈折率（ｎＡＸ）とＹ軸方向の屈折率（ｎＡＹ）は互いに異なる。一方、Ｂ層６０２のＸ軸方向の屈折率（ｎＢＸ）とＹ軸方向の屈折率（ｎＢＹ）とはほぼ等しくなるように設定している。また、Ａ層６０１のＹ軸方向の屈折率（ｎＡＹ）とＢ層６０２のＹ軸方向の屈折率（ｎＢＹ）とはほぼ等しくなるように設定されている。つまり、これをまとめると、（ｎＡＸ）≠（ｎＡＹ），（ｎＢＸ）≒（ｎＢＹ）≒（ｎＡＹ）となる。
【００５４】
このように、多層構造フィルムに入射した光のうちＹ軸方向の直線偏光（実施例においてはＰ偏光）の光は、各積層間に屈折率の差が実質的に無い状態であるため、この多層構造フィルムを、その偏光軸のまま透過する。
【００５５】
一方、Ａ層６０１のＺ軸方向の層厚をｔＡ、Ｂ層６０２のＺ軸方向の膜厚をｔＢとし、入射光の波長をλとしたとき、ｔＡ・ｎＡＸ＋ｔＢ・ｎＢＸ≒λ／２  ・・・（１）となるように設定することによって、波長λの光のうちＸ軸方向の直線偏光（実施例においてはＳ偏光）の光は、隣接するＡ層とＢ層の界面にて、Ｘ軸方向の偏光の光として反射されることになる。Ａ層６０１とＢ層６０２の層厚ｔＡ，ｔＢを種々変化させ、それを積層し、全可視光の波長の広範囲にわたって上記（１）式が成立するようにして、透過波長帯域を広げれば、Ｘ軸方向の直線偏光（Ｓ偏光）の白色光を反射することができる。尚、多層構造フィルムは、厚みの異なる層を順次積層させて形成するようにしても良いし、互いに厚みの等しい層が数層積層された積層体を複数積層することによって形成するようにしても良い。また、符号≒で示した式は、完全に等しい屈折率とできるのであれば、その方が好ましい。
【００５６】
また、以上の多層構造フィルムによる反射偏光板の偏光精度が低い場合は、複数の反射偏光板を光軸上に配置し、複数枚構成の反射偏光板を構成して偏光精度を向上させてもよい。
【００５７】
ここで、偏光手段の波長選択透過特性は、３つの液晶ライトバルブの全てにおいて共通である必要はなく、それぞれ、各ライトバルブが変調する色光を選択的に透過するように設定するようにしてもよい。すなわち、図８に示したように、赤色光用のライトバルブの偏光手段２９，３０の波長選択透過特性５１０は、赤色の波長帯域（約６００ｎｍ〜７００ｎｍの帯域）の光を選択的に透過するように設定し、緑色光用のライトバルブの偏光手段３１，３２の波長選択透過特性５２０は、緑色の波長帯域（約５００〜６００ｎｍの帯域）の光を選択的に透過するように設定し、青色光用のライトバルブの偏光手段３３，３４の波長選択透過特性５３０は、青色の波長帯域（約４００〜５００ｎｍの帯域）の光を選択的に透過するように設定するようにしてもよい。この場合、偏光手段は干渉カラーフィルタと同じような機能を有し、その波長帯域から外れた波長の光は透過せずに反射されることになる。よって、ダイクロイックミラーの色分離特性が十分でなくとも、３つのライトバルブに色純度の高い色光を入射させることができ、３つのライトバルブにより変調された光を合成してなる合成光は色純度の高い光となるので、色再現性の高い投写型表示装置を得ることが可能となる。具体的には、図７における、Ａ層６０１とＢ層６０２における膜厚及び屈折率の設定を上記設定とは異ならせた第２の多層構造フィルムをさらに重ねて積層すればよい。この第２の多層構造フィルムは、Ｙ軸方向の直線偏光（上記の例ではＰ偏光）の透過波長帯域を、可視光波長帯域のうちの一部とするように設定するものである。
【００５８】
すなわち、（ｎＡＸ）≠（ｎＡＹ），（ｎＢＹ）≒（ｎＢＸ）≒（ｎＡＸ）として屈折率を設定し、ｔＡ・ｎＡＹ＋ｔＢ・ｎＢＹ≒λ／２・・・（２）となるように膜厚を設定する。ここで波長λは、反射偏光手段を透過しない波長帯域に設定する。例えば、赤色光用のライトバルブの偏光手段２９，３０が波長選択透過特性５１０を持つようにするには、赤色の波長帯域を除く波長帯域を上記式（２）のλとするように設定し、同様に、緑色光用のライトバルブの偏光手段３１，３２、青色光用のライトバルブの偏光手段３３，３４も、波長選択透過特性５２０と波長選択透過特性５３０を除く波長帯域をλとして各々設定すればよい。このようにすると、各ライトバルブどうしで、第２の多層構造フィルムのフィルム膜厚をそれぞれが反射する波長帯域に合わせて異ならせて設定すると、各ライトバルブが変調する色光の波長を有するＰ偏光光が透過されることになる。なお、Ｓ偏光光は、先に説明した第１の多層構造フィルムにおいてそのほとんどが反射される。また、第２の多層構造フィルムは、第１の多層構造フィルムの入射側、出射側のいずれに配置してもよい。
【００５９】
なお、それぞれの偏光手段の波長選択透過帯域を、それぞれのダイクロイックミラーが透過または反射する光の波長分離帯域よりも狭めれば、液晶パネルには極めて色純度の高い色光を入射させることができるので、さらに、色再現性の高い投写型表示装置を得ることが可能となる。
【００６０】
一方、それぞれの偏光手段の波長選択透過帯域を、それぞれのダイクロイックミラーが透過または反射する光の波長分離帯域と同等、あるいはそれよりも広いものとしてもよい。特に、ダイクロイックミラーでは完全な波長分離ができるわけではなく、分離された３つの色光には本来の色光成分とは異なる波長成分も含まれている。しかし、本発明の偏光手段が、ダイクロイックミラーの波長分離特性と同等あるいはそれよりもブロードな波長選択透過特性を有していれば、ダイクロイックミラーにより分離された波長帯域は偏光手段をそのまま透過し、本来の色光の波長から離れた波長帯域成分のみを、偏光手段により反射させて不透過とすることができる。これにより、ある程度の色再現性を確保しつつ、光の利用効率を向上させるた投写型表示装置を得ることが可能となる。
【００６１】
また、各液晶ライトバルブの一対の反射偏光手段の波長選択透過特性をまったく同じにする必要はなく、光源側に配置される光入射側偏光手段の波長選択透過特性と、光源とは反対側に配置される光出射側偏光手段の波長選択透過特性とが異なっていても良い。また、一方の反射偏光手段のみに波長選択透過特性を持たせるだけでも構わない。
【００６２】
また、特に光入射側反射偏光手段において、赤外線成分と紫外線成分は少なくとも反射するようにフィルム膜厚を設定しておくとよい。これらの波長は、液晶ライトバルブにおいて、特性劣化や発熱の要因となるものであり、吸収もしくは透過させないことが好ましい。
【００６３】
上記の説明において、入射側偏光手段の透過軸と反射軸の設定は、透過をＳ偏光光、反射をＰ偏光光としても良く。さらに、出射側偏光手段の透過軸と吸収軸（又は反射軸）の設定は、逆としても良いことは言うまでもない。
【００６４】
なお、以上の偏光手段についての構成は、以降の各実施例についても同様に適用するものとする。
【００６５】
〔第２の実施例〕
次に、第２の実施例を図面を用いて説明する。図２は本実施例にかかわる投写型表示装置の要部を示す概略構成図である。本実施例の投写型表示装置は、基本的な構成は第１の実施例と同様であるが、光源１００、均一照明光学系１０１から構成される照明光学系１０３と、集光レンズ１１８，１３０，１３１とを有する点で第１の実施例と相違している。なお、本実施例にて特段説明しない箇所においては、第１の実施例での説明と同様である。
【００６６】
照明光学系１０３からの光束は、赤色光を透過し、緑・青色光を反射する第１のダイクロイックミラー１１３により、赤色光（Ｒ）と緑・青色光とに分離される。第１のダイクロイックミラー１１３により反射された緑・青色光は、緑色光（Ｇ）を反射し、青色光（Ｂ）を透過する第２のダイクロイックミラー１１４により、緑色光と青色光に分離される。２つのダイクロイックミラーにより色光分離手段は構成され、分離された３つの色光は、それぞれの液晶ライトバルブ１２３，１２４，１２５に入射される。
【００６７】
第１のダイクロイックミラー１１３を透過した赤色光は、ミラー１１７により反射され、平凸レンズからなる集光レンズ１３１に入射し、平行光にされて液晶ライトバルブ１２３に入射される。また、第２のダイクロイックミラー１１４により反射された緑色光は、１３１と同様な平凸レンズからなる集光レンズ１３０により平行光にされて液晶ライトバルブ１２４に入射される。また、第２のダイクロイックミラー１１４を透過した青色光は、平凸レンズからなる集光レンズ１１８により平行光にされ、ミラー１１５により反射され、リレーレンズ１１９を介して再び平行光となり、ミラー１１６により反射されて、青色用液晶ライトバルブ１２５に平行光化された状態で入射する。リレーレンズ１１９は、光源１０３から各液晶ライトバルブまでの光路長において、青色光の光路長だけが赤色光及び緑色光の場合よりも長くなって光損失するのを防ぐために、介在させたものである。このリレーレンズ１１９の焦点距離は、集光レンズ１１８の出射点から液晶ライトバルブ１２５までの光路長にほぼ等しく設定してなる。それにより、各色光の光源からライトバルブまでの距離を、実質的に等価としている。
【００６８】
液晶ライトバルブ１２３，１２４，１２５は、第１の実施例と同一構成及び同一機能の、入射側偏光手段、液晶パネル、出射側偏光手段からなる。液晶パネルの構造は、第１の実施例と同様に、各画素に、ＴＦＴとそれに接続された画素電極を有するアクティブマトリックス型の透過型液晶パネルからなる。液晶ライトバルブにおける光の透過／反射の作用は、図６で説明した通りであって第１の実施例と同一である。入射側偏光手段は、一方の偏光軸成分の光（例えばＰ偏光光）を主に透過し、他方の偏光軸成分の光（例えばＳ偏光光）を主に反射する第１実施例にて説明した多層構造フィルム（図７参照）からなる。また、第１の実施例と同様に、出射側偏光手段は、上記した従来通りの吸収型偏光板でもよく、また入射側偏光板と同様に反射偏光板としてもよい。また、各液晶ライトバルブにおいては、入射側偏光手段と出射側偏光手段となる図７にて説明した多層構造フィルムは、液晶パネルを構成する一対の基板の外面に密着又は貼り付けられている。
【００６９】
３つの液晶ライトバルブ１２３，１２４，１２５により各々変調された色光は、第１の実施例と同様なクロスダイクロイックプリズム１２６により同一光軸上に合成されて、投写レンズ１２７に導かれる。投写レンズ１２７により投写されたカラー合成光は、スクリーン１２８に結像されて画像表示される。
【００７０】
以上の説明において、入射側偏光手段の透過軸と反射軸の設定は、透過をＳ偏光軸、反射をＰ偏光軸としても良く。さらに、出射側偏光手段の透過軸と吸収軸（又は反射軸）の設定は、逆としても良いことは言うまでもない。また、本発明に用いる反射偏光板を、第１の実施例にて説明したような波長選択透過特性を持つように設定しても構わない。その場合の偏光手段の構成及び作用は第１の実施例と同様である。
【００７１】
以上のように、本実施例によれば、液晶ライトバルブの少なくとも入射側偏光手段は、２種類の偏光軸のうち一方の偏光軸成分の光は透過するが、他方の透過軸成分の光は反射する機能を有しているので、入射側偏光板における発熱の問題が大幅に改善されている。出射側偏光手段を、入射側偏光手段と同様な反射偏光板とすれば、第１の実施例で説明したように出射側偏光手段における発熱も問題も改善され、光利用効率は更に向上する。また、このような偏光手段は、図７に説明したような多層構造のフィルムであるため、従来の偏光板を置き換えることで済み、光学系が大型化することもない。また、発熱が激減するため、冷却手段を無くす、または冷却手段の冷却効率を高める特別な工夫をしなくとも良くなるなど、冷却機構を簡単化することができる。さらに、このような反射偏光板であれば、偏光板を液晶パネルの基板の外面に密着又は貼り付けることもできる。
【００７２】
なお、均一照明光学系１０１は、照明光学系の中心軸１０２に垂直な平面上に平行配置された第１のレンズ板１３２と第２のレンズ板１３３により構成されている。第１のレンズ板１３２は、複数の矩形レンズをマトリクス状に配置した構成となっており、第２のレンズ板１３３も複数の矩形レンズをマトリクス状に配置した構成となっている。第１のレンズ板１３２の各矩形レンズの形状が液晶パネルの形状と相似形状となるため、第１のレンズ板１３２の各矩形レンズの像が、第２のレンズ板１３３の各矩形レンズによりそれぞれ液晶パネルに重畳して照射される。そもそも光源１００からの光束は、中心付近では光強度が強く、周辺では弱いものであるが、第１のレンズ板のマトリクス配置された各箇所の矩形レンズにより、光束の中心付近から周辺までの各部分の光がそれぞれ集光され、さらに第２のレンズ板の矩形レンズにより、液晶パネルに重畳されるように照射されるため、明るさが画面内で均一化する。
【００７３】
以上、本実施例においては、液晶ライトバルブ１２３，１２４，１２５の偏光手段として、図７に説明した多層構造のフィルムが配置されており、フィルムの入射面のいずれの位置にも、均一照明光学系１０３により均一な明るさの光が照射され、一方の偏光軸成分の光が透過、他方の偏光軸成分の光が反射されるので、液晶パネルには面内の光強度分布が均一な、一方の偏光軸成分の光束が入射することになる。また、光源からの光を平行化する集光レンズ１１８，１３０，１３１により、入射側偏光手段（さらには出射側偏光手段）の入射面に対して実質的に垂直に光入射するので、偏光手段により他方の偏光軸成分の光を反射しても、均一照明光学系１０３へ光軸に沿って反射することができる。光源は光源ランプ１１１の発した光や偏光手段から反射された反射光を、略平行光として第１のレンズ板へ出射するリフレクタ１１２を有する。従って、第１の実施例にて説明したように、この反射光は、光源側のリフレクタ１１２にて再反射されて、再び液晶ライトバルブ１２３，１２４，１２５の入射側偏光手段に再入射する。その際には、他方の偏光軸成分の光のうちの少なくとも一部は、リフレクタ１１２まで反射され偏光手段まで戻ってくる過程で、入射側偏光手段の透過軸成分に変換されるので、その光を投写に利用することができる。
【００７４】
さらに、本発明は、偏光手段からの反射光を、光源にて反射してライトバルブ側へ戻すものであるが、この場合は光源部の構成として次の構成を採用することが必要である。すなわち、（１）光源部のリフレクタを、分離手段側から戻ってきた光を反射して略平行光にして射出するパラボラ形状の反射ミラーを有するか、或いは、（２）分離手段側から戻ってきた光を反射する球面形状のリフレクタのような反射ミラーと、該反射ミラーからの光を略平行光にして射出するコンデンサーレンズのような集光手段とを有することが好ましい。
【００７５】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７６】
例えば、白黒画像を投写する投写型表示装置に本発明を適用する場合には、液晶パネルが１枚と一対の偏光手段で済み、光束を３色に分離する色光分離手段と、３色の光束を合成する色光合成手段とを省略できる。また、１枚の液晶パネルの内面に３原色の色光を透過するカラーフィルタを配置させ単板の液晶パネルによりカラー表示させる場合には、１枚の液晶パネルと一対の偏光手段でカラー画像表示することができる。
【００７７】
また、実施例においては、入射側偏光手段及び出射側偏光手段を各液晶パネルの基板外面に貼り付けて構成したが、両方または一方を液晶パネルと離間して配置しても構わない。その場合、偏光手段を保持する保持部材が別途必要となる。なお、離間して配置した場合でも、偏光手段の入射面に垂直方向から光入射するように偏光手段を配置しなければならない。
【００７８】
また、光源からのランダム光のうち、入射側偏光手段の反射軸の光成分を透過軸成分に偏光変換する偏光変換器（後述する図５及びその説明を参照）を、光源１００と第１のダイクロイックミラー１１３との間に配置して、光源からの光の偏光軸を揃えるようにしてもよい。但し、偏光変換器は、光源光を完全に一偏光軸成分に変換することはできないので、変換できなかった光成分は、入射側偏光手段により反射される。
【００７９】
また、実施例における色光の分離順序・方法と合成の光路はこれに限られるものではなく、例えば導光手段を経由する色光は赤色光でも構わない。
【００８０】
〔第３の実施例〕
次に、第３の実施例を図面を用いて説明する。図３は本実施例にかかわる投写型表示装置の要部を示す概略構成図である。本実施例の投写型表示装置は、基本的な構成は第１の実施例と同様であるが、光源部２００、偏光照明光学系２０１から構成される照明光学系２０３を有する点で相違している。なお、本実施例にて特段説明しない箇所においては、第１の実施例での説明と同様である。
【００８１】
この投写型表示装置は、光源２００と、ダイクロイックミラー２１３，２１４と、反射ミラー２１５，２１６，２１７と、入射レンズ２１８，リレーレンズ２１９，出射レンズ２２０と、３つの液晶ライトバルブ２２３，２２４，２２５と、クロスダイクロイックプリズム２２６と、投写レンズ２２７とを備えている。なお、入射レンズ２１８、リレーレンズ２１９、出射レンズ２２０、反射ミラー２１５，２１６は導光手段２２２を構成している。
【００８２】
図３において、光源部２００は、第１の実施例と同様な構成である。ダイクロイックミラー２１３，２１４は、第１の実施例と同様に、光源からの光束を赤、青、緑の３色の色光に分離する色光分離手段としての機能を有する。光源２００らの光束は、赤色光を透過し、緑・青色光を反射する第１のダイクロイックミラー２１３により、赤色光（Ｒ）と緑・青色光とに分離される。第１のダイクロイックミラー２１３により反射された緑・青色光は、緑色光（Ｇ）を反射し、青色光（Ｂ）を透過する第２のダイクロイックミラー２１４により、緑色光と青色光に分離される。２つのダイクロイックミラーにより色光分離手段は構成され、分離された３つの色光は、それぞれの液晶ライトバルブ２２３，２２４，２２５に入射される。
【００８３】
なお、本実施例では、青色光の光路長が３つの色光のうちで最も長くなる。そこで、青色光に対しては、ダイクロイックミラー１４の後に、入射レンズ２１８と、リレーレンズ２１９と、出射レンズ２２０とを含むリレーレンズ系で構成された導光手段２２２が設けられている。すなわち、青色光は、緑光反射ダイクロイックミラー２１４を透過した後に、まず、入射レンズ２１８及び反射ミラー２１５を経て、リレーレンズ２１９に導かれる。さらに、反射ミラー２１６によって反射されて出射レンズ２２０に導かれ、青色光用液晶ライトバルブ２２５に入射される。
【００８４】
また、液晶ライトバルブ２２３，２２４，２２５は、第１の実施例と同一構成及び同一機能の、入射側偏光手段、液晶パネル、出射側偏光手段からなる。液晶パネルの構造は、第１の実施例と同様に、各画素に、ＴＦＴとそれに接続された画素電極を有するアクティブマトリックス型の透過型液晶パネルからなる。液晶ライトバルブにおける光の透過／反射の作用は、図６で説明した通りであって第１の実施例と同一である。入射側偏光手段は、一方の偏光軸成分の光（例えばＰ偏光光）を透過し、他方の偏光軸成分の光（例えばＳ偏光光）を反射する第１実施例にて説明した多層構造フィルム（図７参照）からなる。また、第１の実施例と同様に、出射側偏光手段は、上記した従来通りの吸収型偏光板でもよく、また入射側偏光板と同様に反射偏光板としてもよい。また、各液晶ライトバルブにおいては、入射側偏光手段と出射側偏光手段となる図７にて説明した多層構造フィルムは、液晶パネルを構成する一対の基板の外面に密着又は貼り付けられている。
【００８５】
３つの液晶ライトバルブ２２３，２２４，２２５により各々変調された色光は、第１の実施例と同様なクロスダイクロイックプリズム２２６により同一光軸上に合成されて、投写レンズ２２７に導かれる。投写レンズ２２７により投写されたカラー合成光は、スクリーン２２８に結像されて画像表示される。
【００８６】
以上の説明において、入射側偏光手段の透過軸と反射軸の設定は、透過をＳ偏光軸、反射をＰ偏光軸としても良く。さらに、出射側偏光手段の透過軸と吸収軸（又は反射軸）の設定は、逆としても良いことは言うまでもない。また、本発明に用いる反射偏光板を、第１の実施例にて説明したような波長選択透過特性を持つように設定しても構わない。その場合の偏光手段の構成及び作用は第１の実施例と同様である。
【００８７】
なお、本実施例おいては、偏光照明光学系２０１を含む照明光学系２０３を備えた点で、第１の実施例及び第２の実施例と相違している。この偏光照明光学系２０１は光源部２００から出射されるランダムな偏光光を、偏光方向がほぼ揃った一種類の直線偏光に変換して出射するものである。
【００８８】
以下、この照明光学系２０３について詳細に説明する。光源部２００は、ランプとパラボラ形状を有するリフレクタとを備えており、ランプから放射された光は、リフレクタによって一方向に反射され、略平行な光束となって偏光照明光学系２０１に入射する。光源部２００の光源光の光軸は、照明光学系２０３の出射光軸に対して一定距離だけ平行にシフトしている。なお、リフレクタを球面形状とし、リフレクタからの反射光を集光して略平行光にするコンデンサーレンズを後述する第１の光学要素２３２の光源側に配置してもよい。
【００８９】
偏光照明光学系２０１は、第１の光学要素２３２と第２の光学要素２３３を備える。第１の光学要素２３２はレンズ板からなり、そこには複数の矩形レンズがマトリクス状に形成される。光源部２００の光軸は第１の光学要素２３２の中心軸に一致するように配置されている。この第１の光学要素２３２は、図２の第１のレンズ板１３２と同様に、各矩形レンズが液晶パネルと相似形状となっている。次に、第２の光学要素２３３は、集光レンズアレイ２３４と、偏光ビームスプリッタアレイ２３５と、波長板２３６と、出射側レンズ２３７から構成される。集光レンズアレイ２３４には、図２の第２のレンズ板１３３と同様に、複数の矩形レンズが形成されている。この第２のレンズ板の矩形レンズは、第２の実施例と同様に、第１の光学要素の各矩形レンズの像を液晶パネルに重畳照射する働きをするので、２つの矩形レンズアレイにより、液晶パネルを均一な明るさで照明することができる。
【００９０】
次に、偏光ビームスプリッタアレイ２３５は、一方の偏光軸（例えばＳ偏光）の光を他方の偏光軸（例えばＰ偏光）の光に変換し、一方の偏光軸（この場合Ｐ偏光）に揃えて出射する偏光変換器としての機能を有する。
【００９１】
この偏光ビームスプリッタアレイ２３５の詳細を図５に示す。
【００９２】
同図（Ａ）に第１の構成例を示す。偏光ビームスプリッタアレイ２３５は、断面が平行四辺形の透光性部材（ガラス等）３２２が複数個、平行な面を接着剤３２５ａ，３２５ｂで貼り合わせて板状に構成された偏光分離手段３２０を有する。光源部２００はランダム偏光であるので、偏光ビームスプリッタアレイ２３５の前段に配置される集光レンズ２３４により集光された光（Ｐ偏光光とＳ偏光光を含む）が、まず光透過部３４２と遮光部３４１からなる光学部材に入射する。この光透過部３４２を透過した光は、各透光性部材３２２の各入射面３２７から入射する。但し、直前に配置される集光レンズ２３４により、入射光を光透過部３４２に集光している。遮光部３４１に面する入射面３２７には遮光部により光遮断されるので、光入射しない。遮光部３４１には若干、光入射するが、この遮光部が反射ミラー機能を有しているので、ここへ入射された光は光源部２００のリフレクタへ反射され、そこで反射されて再び戻ってくる。
【００９３】
入射したＳ偏光光とＰ偏光光のうちＰ偏光成分は偏光分離膜３３１ａにより反射される。この膜は、透光性部材３２２の一方の面に蒸着形成された干渉多層膜であり、この膜形成後に各透光性部材を接着剤３２５で貼り合わせてなる。偏光分離膜透過したＳ偏光の成分は、偏光変換膜（１／４波長板）３８１（図３の２３６に相当）により、Ｓ偏光光の偏光軸が略９０°回転されてＰ偏光光に変換される。一方、反射されたＰ偏光光は、反射膜３３２ｂにより反射される。従って、偏光ビームスプリッタアレイからは、Ｐ偏光にほぼ揃った光が偏光照明光学系２０１の光軸方向に向けて反射される。
【００９４】
以上の構成により、偏光ビームスプリッタアレイからの出射光は、偏光照明光学系２０１の光軸方向に、光源のランダムな偏光をＰ偏光の光に揃えた光束が出射される。なお、現実的には、偏光変換膜３８１では、ほとんどのＳ偏光成分をＰ偏光に変換できるが、偏光変換しきれずにＰ偏光以外の成分（Ｓ偏光成分）の光も出射されてしまっている。
【００９５】
また、図５（Ｂ）は、第２の構成例を示す。図に示すように、偏光ビームスプリッタアレイ２３５は、断面が平行四辺形の透光性部材（ガラス等）３２２が複数個、平行な面を接着剤３２５で貼り合わせて板状に構成された偏光分離手段３２０を有する。この偏光分離手段３２０は、光源部２００はランダム偏光であるので、集光レンズ２３４により集光された光（Ｐ偏光光とＳ偏光光を含む）が各透光性部材３２２の各入射面３２７から入射する。この入射したＳ偏光とＰ偏光の成分は反射膜３３２により反射される。反射されたＰ偏光とＳ偏光の成分は、偏光分離膜３３１により、Ｐ偏光とＳ偏光に分離される。偏光分離膜３３１は、Ｓ偏光光を反射、Ｐ偏光光を透過する膜である。従って、偏光分離膜３３１を透過したＰ偏光光は反射膜３３２ｂにより反射され出射される。さらに、透光性部材３２７の出射面３２６には、透光性部材の一つ置きに１／４波長板である波長板３８１（図３の２３６）が配置され、Ｓ偏光が略９０°回転されてＰ偏光に変換され出射される。なお、この第２の構成例では、集光レンズ２３４により入射面３２７に集光しているが、入射面３２７以外の入射面にも若干の光が入る。その光は偏光変換されずにＳ偏光光として出射されてしまう。
【００９６】
以上の２つの構成例により説明したように、偏光ビームスプリッタアレイからは、偏光照明光学系２０１の光軸方向に、光源のランダムな偏光をほぼＰ偏光の光に揃えて出射することができる。出射された光束は、出射側レンズ２３７により平行化されて、ダイクロイックミラー２１３に向けて出射される。
【００９７】
なお、現実的には、上述のように、偏光変換膜３８１においてほとんどのＳ偏光成分をＰ偏光に変換できるが、偏光変換しきれずにＳ偏光の成分の光も出射されてしまっている。また、偏光変換膜３８１の配置されない透光性部材の入射面に、光入射があると、偏光分離膜３３１によりＰ偏光及びＳ偏光が共に反射され、反射膜３３２ｂで反射されて、偏光軸が揃わないまま出射されてしまっている。
【００９８】
先に説明した第１及び第２の実施例においては、液晶ライトバルブの入射側偏光手段として、一方の偏光軸（例えばＰ偏光）の光を主に透過し、他方の偏光軸（例えばＳ偏光）の光を主に反射する多層構造フィルムに対して、光源から発せされたランダム偏光の光（Ｐ偏光とＳ偏光を共に含む）が入射しているため、入射光の約半分の光は反射されており、光源と入射側偏光手段との間ので、反射、再反射が繰り返されていた。光源側で再反射された光のうち、少なくとも一部の光は、入射側偏光手段の透過軸に偏光し、偏光手段を透過して液晶パネルにまで至るが、再反射された光の残りの光は、入射側偏光手段で再反射され、光源側へ至るようになる。しかし、反射を繰り返すことにより、光は徐々に損失するため、光源光のほとんどを利用するところまで達していない。
【００９９】
しかし、本実施例においては、光源からのランダム偏光光のほとんどを、偏光照明光学系２０１により、入射側偏光手段の透過軸に揃えることができるので、液晶ライトバルブの入射側偏光手段を、光源光のうちのほとんどの光が透過し、偏光変換が充分にできなかった残りの偏光成分が入射側偏光手段において反射され、偏光変換器側に戻ることになる。この偏光変換器側に戻った光は、偏光変換器や光源のリフレクタによって再び入射側偏光手段に再反射されてくる過程で、入射側偏光手段の透過軸に変換されるので、その一部がさらに入射側偏光手段を透過して、投写光として利用することができるようになる。従って、本実施例は、第１、第２の実施例より光利用効率は高くなる。
【０１００】
図５（Ａ）の偏光ビームスプリッタアレイでは、ライトバルブの偏光手段から反射されたＳ偏光は、偏光変換膜３８１の存在しない出射面から入射し、反射膜３３２ｂにより反射され、Ｐ偏光を反射する偏光分離膜３３１ａを透過し、反射膜３３２ａにより反射され、さらに遮光部３４１により反射されて、再び同じ光路を辿って、液晶ライトバルブ側へ出射される。しかしながら、これらの反射光路を経由する過程において、少なくとも一部はＳ偏光からＰ偏光に変化する成分もでてくるので、この光を再利用することができるのである。また、偏光変換膜３８１の位置に戻ってきたＳ偏光は、この偏光変換膜によりＰ偏光に変換され、偏光分離膜３３１ａを透過して光源側へ出射される。これらの光は、光源部２００のリフレクタで平行光として反射されて、再び戻ってくる。従って、再び、入射側偏光手段の透過軸に偏光変換することができ、光の利用効率を上げて、光源光のほとんどを投写のために利用することができるようになる。
【０１０１】
図５（Ｂ）の偏光ビームスプリッタアレイでは、ライトバルブの偏光手段から反射されたＳ偏光は、偏光変換膜３８１の存在しない出射面３２６から入射し、反射膜３３２ｂにより反射され、Ｓ偏光を反射する偏光分離膜３３１により反射されて、光源部へ戻る。また、偏光変換膜３８１の位置に戻ってきたＳ偏光は、この偏光変換膜によりＰ偏光に変換され、偏光分離膜３３１を透過して光源側へ出射される。これらの光は、光源部２００のリフレクタで平行光として反射されて、再び戻ってくる。従って、再び、入射側偏光手段の透過軸に偏光変換することができ、光の利用効率を上げて、光源光のほとんどを投写のために利用することができるようになる。
【０１０２】
以上のように、本実施例によれば、液晶ライトバルブの少なくとも入射側偏光手段は、２種類の偏光軸のうち一方の偏光軸成分の光は透過するが、他方の透過軸成分の光は反射する機能を有しているので、入射側偏光板における発熱の問題が大幅に改善されている。出射側偏光手段を、入射側偏光手段と同様な反射偏光板とすれば、第１の実施例で説明したように出射側偏光手段における発熱も問題も改善され、光利用効率は更に向上する。また、このような偏光手段は、図７にて説明したような多層構造のフィルムであるため、従来の偏光板を置き換えることで済み、光学系が大型化することもない。また、発熱が激減するため、冷却手段を無くす、または冷却手段の冷却効率を高める特別な工夫をしなくとも良くなるなど、冷却機構を簡単化することができる。さらに、このような反射偏光板であれば、偏光板を液晶パネルの基板の外面に密着又は貼り付けることもできる。
【０１０３】
また、前記多層構造のフィルムは、フィルムの面に垂直方向から光入射するように配置する。このようにすることにより、フィルムからの他方の偏光軸成分の反射光を入射光軸に沿って光源側に反射することができる。それによって、光源側で再反射した光を再び、同一光軸に沿って再び入射側偏光手段に導くことができる。従って、フィルムで反射した光の利用効率をさらに高めることができる。特に、本実施例では出射側レンズ２３７により平行光にして入射側偏光手段を照射しているので、反射された光は偏光照明光学系２０１の光軸に沿って反射され、光が漏れていくことが少ない。
【０１０４】
以上の説明において、入射側偏光手段の透過軸と反射軸の設定は、透過をＳ偏光軸、反射をＰ偏光軸としても良く。さらに、偏光変換器において出射する偏光軸をＳ偏光に揃える構成としても構わない。また、出射側偏光手段の透過軸と吸収軸（又は反射軸）の設定は、逆としても良いことは言うまでもない。また、本発明に用いる反射偏光板を、第１の実施例にて説明したような波長選択透過特性を持つように設定しても構わない。その場合の偏光手段の構成及び作用は第１の実施例と同様である。
【０１０５】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１０６】
例えば、白黒画像を投写する投写型表示装置に本発明を適用する場合には、液晶パネルが１枚と一対の偏光手段で済み、光束を３色に分離する色光分離手段と、３色の光束を合成する色光合成手段とを省略できる。また、１枚の液晶パネルの内面に３原色の色光を透過するカラーフィルタを配置させ単板の液晶パネルによりカラー表示させる場合には、１枚の液晶パネルと一対の偏光手段でカラー画像表示することができる。
【０１０７】
また、実施例においては、入射側偏光手段及び出射側偏光手段を各液晶パネルの基板外面に貼り付けて構成したが、両方または一方を液晶パネルと離間して配置しても構わない。その場合、偏光手段を保持する保持部材が別途必要となる。なお、離間して配置した場合でも、偏光手段の入射面に垂直方向から光入射するように偏光手段を配置しなければならない。
【０１０８】
また、実施例における色光の分離と合成の光路はこれに限られるものではなく、例えば導光手段２２２を経由する色光は赤色光でも構わない。
【０１０９】
〔第４の実施例〕
次に、第４の実施例を図面を用いて説明する。図４は本実施例にかかわる投写型表示装置の要部を示す概略構成図である。本実施例の投写型表示装置は、基本的な構成は第２の実施例と同様であるが、光源１００と色光の分離手段を構成する第１のダイクロイックミラー１１３との間の光路中に、１／４波長板４００と、一方の偏光軸成分の光を透過し、他方の偏光軸成分の光を反射する反射偏光手段４０１とを介在配置した照明光学系１０３’を有する点で、第２の実施例と相違している。本実施例では、１／４波長板４００と偏光手段４０１以外の構成及びその作用は、特段の説明をしない限り、第２の実施例と同様である。
【０１１０】
本実施例における１／４波長板４００及び偏光手段４０１は、以下のように作用する。
【０１１１】
光源ランプ１１１から発せられた光はランダム偏光である。この光はランプ１１１の後方に配置される反射ミラー（リフレクタ）により平行光化して、１／４波長板４００に向けて反射される。１／４波長板４００は、光源１００から出射された光の偏光軸を楕円偏光に変換する機能を有する。１／４波長板４００を透過した光は、楕円偏光にされたものの、依然としてランダム偏光状態である。この光は次に、反射偏光手段４０１に入射される。この反射偏光手段４０１は、上記各実施例にて説明されたきた図７に示す多層構造フィルムからなる。従って、反射偏光手段４０１において、光源からのランダム偏光のうち、一方の偏光軸成分の光（例えばＰ偏光光）は透過され、他方の偏光軸成分の光（例えばＳ偏光光）は反射される。
【０１１２】
反射された他方の偏光軸成分の光（例えばＳ偏光光）は、再び１／４波長板４００を透過し、楕円偏光に変換される。次に、１／４波長板４００を透過して光源１００側へ戻された楕円偏光光は、リフレクタ１１２により平行光となるように反射されて、再び１／４波長板４００へ入射される。この楕円偏光光は１／４波長板４００を透過して、今度は一方の偏光軸成分の光（例えばＰ偏光光）に変換される。従って、偏光手段４０１に反射された光は、リフレクタ１００を介して１／４波長板４００を２回透過することにより、偏光手段４０１の透過軸成分の光に変換されることとなる。
【０１１３】
なお、１／４波長板４００は均一照明光学系１０１’の第１のレンズ板１３２の平面側に密着又は貼り付けられ、偏光手段４０１の多層構造フィルムは第２のレンズ板１３３の平面側に密着又は貼り付けられる。レンズ板を利用して波長板と偏光板を保持させれば、特別な保持部材は不要となる。
【０１１４】
このように、色光の分離手段の前において、１／４波長板４００と反射偏光手段４０１を配置することにより、色光分離手段の前において、光の偏光軸を揃えることができる。特に、偏光手段からの反射光は、光路長が長くなると減衰してしまい利用効率が悪くなるが、本実施例においては、偏光手段１３３とリフレクタ１１２の距離が短いので、光減衰を抑えてかつ光利用効率を向上することができる。
【０１１５】
なお、本発明は、偏光手段からの反射光を、光源にて反射してライトバルブ側へ戻すものであるが、この場合は光源部の構成として次の構成を採用することが必要である。すなわち、（１）光源部のリフレクタを、分離手段側から戻ってきた光を反射して略平行光にして射出するパラボラ形状の反射ミラーを有するか、或いは、（２）分離手段側から戻ってきた光を反射する球面形状のリフレクタのような反射ミラーと、該反射ミラーからの光を略平行光にして第１のレンズ板１３２に射出するコンデンサーレンズのような集光手段とを有することが好ましい。
【０１１６】
なお、本実施例においては、液晶ライトバルブ１２３，１２４，１２５の入射側偏光板は、偏光手段１３３からの偏光状態が良ければ、取り除いてもよい。しかし、色光の分離手段１１３，１１４や反射ミラー１１５，１１６，１１７等を介することにより、偏光軸が変換されやすくなるので、各液晶ライトバルブの液晶パネル前には偏光手段を配置し、この透過軸を偏光手段４０１と一致されるようにすることが好ましい。液晶ライトバルブ側の偏光手段は、従来通りの他方の偏光軸を吸収する吸収型偏光板でも、これまで説明してきた反射偏光板でも構わない。液晶ライトバルブ側でも反射偏光板を用いれば、これを透過しない偏光軸の光は、偏光手段１３３を透過して、１／４波長板４００の作用により再び利用できる偏光軸となるので、さらに光利用効率は向上する。
以上の説明において、偏光手段の透過軸と反射軸の設定は、透過をＳ偏光軸、反射をＰ偏光軸として、逆転させても良い。また、本実施例に用いる液晶ライトバルブ側の入射側反射偏光板を、第１の実施例にて説明したような波長選択透過特性を持つように設定しても構わない。その場合の偏光手段の構成及び作用は第１の実施例と同様である。
【０１１７】
また、偏光手段４０１自体に、波長選択透過特性を持たせても構わない。すなわち、投写型表示装置においては、光源光に含まれる紫外線成分はこれを吸収する偏光板の特性を劣化させ、また、赤外線成分はこれを吸収する偏光板にて熱に変換される。従って、第１の実施例において説明したように、偏光手段４０１における多層構造フィルムのフィルム膜厚を、透過光が可視光領域となるように設定し、紫外線の波長帯域及び／又は赤外線の波長帯域を反射するように設定するとよい。
【０１１８】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１１９】
例えば、白黒画像を投写する投写型表示装置に本発明を適用する場合には、液晶パネルが１枚と一対の偏光手段で済み、光束を３色に分離する色光分離手段と、３色の光束を合成する色光合成手段とを省略できる。また、１枚の液晶パネルの内面に３原色の色光を透過するカラーフィルタを配置させ単板の液晶パネルによりカラー表示させる場合には、１枚の液晶パネルと一対の偏光手段でカラー画像表示することができる。
【０１２０】
また、実施例においては、入射側偏光手段及び出射側偏光手段を各液晶パネルの基板外面に貼り付けて構成したが、両方または一方を液晶パネルと離間して配置しても構わない。その場合、偏光手段を保持する保持部材が別途必要となる。なお、離間して配置した場合でも、偏光手段の入射面に垂直方向から光入射するように偏光手段を配置しなければならない。
【０１２１】
また、実施例における色光の分離順序・方法と合成の光路はこれに限られるものではなく、例えば導光手段を経由する色光は赤色光でも構わない。
【０１２２】
〔液晶パネルの実施例〕
以上の第１乃至第４の実施例の液晶ライトバルブにて用いられる液晶パネルの実施例を図面を用いて以下に説明する。図１１は各液晶パネルの断面図、図１２（Ａ）は各液晶パネルの光出射側基板の平面図を示す。図１１は図１２（Ａ）のＡ−Ａ’の断面図を示している。本実施例における特徴は、液晶パネルの光出射側基板７０１に、薄膜トランジスタの下層遮光膜７０３を形成していることにある。
【０１２３】
図１１において、各液晶パネルは、光入射側基板７００と光出射側基板７０１の一対の基板間に、ＴＮ型などの液晶７０２を挟持する。なお、液晶はＴＮ型だけでなく、水平配向型、垂直配向型、高分子分散型、強誘電などのメモリー型など、適宜用いることができる。光出射側基板７０１の内面には、例えばクロムあるいはチタン等の金属から形成される遮光膜７０３がマトリクス状に形成され、その上には窒化シリコンあるいは酸化シリコン等から形成される第１の層間絶縁膜７０４が全面に形成され、その上に、多結晶シリコンあるいは非晶質シリコンからなるシリコン層が島状に形成される。このシリコン層は、後に、チャネル７０７，ソース７０５，ドレイン７０６となるものである。シリコン層の表面には熱酸化やＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜７０８が形成され、その上にゲート電極７０９がチャネル７０７に対向して形成される。ゲート電極７０９は液晶パネルの画素領域にマトリクス状に形成される走査線ともなり、多結晶シリコンや、アルミニウム，タンタル等の金属などにより形成される。なお、多結晶シリコンを用いた場合はこの上に高融点金属が積層されてもよい。
【０１２４】
図においては、ゲート電極７０９に金属を用い、その表面を陽極酸化して形成した絶縁膜がゲート電極を覆った後、ゲート電極及びこの陽極酸化膜をマスクとして不純物イオンをシリコン層に注入し、ソース７０５，ドレイン７０６を自己整合的に形成している。なお、チャネル７０７とソース７０５，ドレイン７０６との間のシリコン層に、ソース・ドレインより低不純物濃度の領域を前もって形成すれば、ＬＤＤ構造とすることができる。以上説明したように、各画素ごとにスイッチング素子となる薄膜トランジスタが構成される。
【０１２５】
次に、薄膜トランジスタの上に全面に窒化シリコンあるいは酸化シリコン等からなる第２の層間絶縁膜７１０が形成される。ここにコンタクトホール７１２が形成され、アルミニウム等の金属からなるデータ信号線７１１が、コンタクトホール７１２を介してソース７０５に接続されるように形成される。次に、窒化シリコンあるいは酸化シリコン等からなる第３の層間絶縁膜７１４が形成され、第２及び第３の層間絶縁膜に同時にコンタクトホール７１３が形成される。そして、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極７１５がコンタクトホール７１２を介してドレイン７０６に接続されるように形成される。なお、図示しないが、この後、最上層として配向膜が形成され、この膜にラビング処理がなされる。
【０１２６】
一方、光入射側基板７００の内面には、クロム等の金属や黒色樹脂などからなる遮光膜７１７が形成される。この遮光膜７１７は、光出射側基板７０１の遮光膜７０３より平面的に内側に、マトリクス状に形成することができる。さらに遮光膜７０３の上には全面にＩＴＯ等の透明導電膜からなる対向電極７１６が形成される。なお、図示しないが、この後、最上層として配向膜が形成され、この膜にもラビング処理がなされる。
【０１２７】
さて、液晶パネルは、走査線７０９とデータ信号線７１１がマトリクス状に形成され、各画素には、走査線にゲート電極、データ信号線にソース７０５が接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）と、ＴＦＴのドレイン７０６に接続された画素電極７１５とから構成される。各画素は、ＴＦＴをスイッチング素子としてデータ信号線から画像信号を画素電極７１５に与え、画素電極７１５と対向電極７１６により挟持する液晶層７０２に電圧を印加し、印加電圧に応じて液晶分子の向きを制御する。さらには各画素には、ＴＦＴが非導通となった非選択期間においても、液晶への印加電圧を保持できるように、ドレイン７０６のシリコン層を延在して、前段の走査線７０９（一つ前の水平走査期間に選択電位が印加された走査線。本画素の選択時から一垂直走査期間は非選択電位のままに維持される。）にとゲート絶縁膜を介して積層することにより、非選択電位との間で蓄積容量７１８が形成されている。なお、蓄積容量７１８は、ドレインのシリコン層と走査線で形成するのではなく、新たに、走査線に平行配置される容量線を設け、これと層間絶縁膜を介して対向する画素電極７１５により形成しても構わない。
【０１２８】
以上の、液晶パネルにおいて、ＴＦＴの特にチャネル７０７に光入射すると、非導通状態時（非選択時）にもＴＦＴはリークしてしまう。そうすると、蓄積された電荷はＴＦＴを介して放電してしまい、液晶への印加電圧が変化する。このようになると、液晶パネルのコントラストは大きく低下することになる。上記第１乃至第４の実施例の各ライトバルブにおいては、出射側偏光手段を反射偏光板として用いる場合を説明した。この場合、出射側偏光板は、いずれかの偏光軸（上記実施例ではＳ偏光）の光は透過するが、他の偏光軸（上記実施例ではＰ偏光）の光は反射する構成となる。出射側偏光板は、各画素の液晶への印加電圧に応じて、Ｓ偏光もＰ偏光も入射することになるため、偏光板からの反射光は光量が多くなる。この光がＴＦＴに入射すると、液晶パネルとしては特性劣化する。
【０１２９】
本実施例においては、光出射側の反射偏光手段からも反射光を、ＴＦＴに入射しないように、薄膜トランジスタの光出射側に遮光膜７０３を形成している。従って、出射側偏光手段からの反射光は、遮光膜７０３の開口部を介して、液晶層７０２を抜けて、液晶パネルの出射側へ戻っていく。なお、ＴＦＴは光入射側からは、基板７００の遮光膜７１７と、データ線７１１のＴＦＴ上へのオーバーラップとにより遮光されている。従って、ＴＦＴは、光入射側からも、光出射側からも遮光されることとなる。なお、本実施例では、ＴＦＴはトップゲートであり、光出射側からチャネルに光入射しやすい構造であるため、遮光膜７０３をＴＦＴの上方から遮光する遮光層７１７やデータ線７１１より広くしてある。
【０１３０】
以上のような液晶パネルの構成により、液晶ライトバルブにおける液晶パネルの光出射側偏光手段を、上記の各実施例で説明したような反射偏光板とすることが可能となった。
【０１３１】
なお、以上の液晶パネルにおける一画素の等価回路図を図１２（Ｂ）に示す。この画素の走査期間が到来すると、図示しない走査側ドライバから走査線７０９に供給される走査信号に応じてＴＦＴが選択されて導通する。一方、図示しないデータ線側ドライバからは、選択された画素に書き込む画像信号が供給され、導通したＴＦＴを介して液晶７０２及び蓄積容量７１８に画像信号の電圧を印加する。この後、ＴＦＴは非選択となって非導通となると、液晶７０２の容量と蓄積容量７１８の容量に保持された電荷に基づき、次の走査期間まで液晶７０２に電圧印加が継続される。なお、蓄積容量７１８は、前述のように専用の容量線との間に容量を形成しても構わない。
【０１３２】
なお、図示しないが、入射側偏光板及び／又は出射側偏光板は、それぞれの基板７００，７０１の外面に、必要に応じて密着又は貼り付けられる。
【０１３３】
〔その他の実施形態〕
以上に説明した各実施例において、偏光軸の設定は、実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を変更しない範囲で適宜設定することができる。
【０１３４】
また、上述した各実施例において、多層構造フィルムのかわりに、例えばコレステリック液晶層をλ／４板で挟んだもの、ブリュースターの角度を利用するもの（ＳＩＤ  ９２ＤＩＧＥＳＴ  第４２７頁乃至４２９頁）、ホログラムを利用するものを用いてもよい。これらも上述した実施形態における多層構造フィルムと同様の機能を有することが知られている。
【０１３５】
また、投写型表示装置としては、投写面を観察する側から投写を行う前面投写型のものと、投写面を観察する方向とは逆側から投写を行う背面投写型のものとがあるが、上述した各実施形態に係る投写型表示装置は、いずれのタイプにも適用可能である。
【０１３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、投写型表示装置のライトバルブにおける液晶パネルの偏光手段が、従来の偏光板のように光吸収して発熱しないので、偏光板の偏光特性が劣化したり、液晶パネルが熱の影響を受けてしまうことを防ぐことができる。また、偏光手段は多層構造のフィルムであるため、光学系が大型化することもない。また、発熱が激減するため、冷却手段を無くす或いは冷却手段の冷却効率を高める特別な工夫をしなくとも良くなるなど、冷却機構を簡単化することができる。また、フィルムで反射された光は、光源側で再反射され、光の利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す投写型表示装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す投写型表示装置の構成図。
【図３】本発明の第３の実施例を示す投写型表示装置の構成図。
【図４】本発明の第４の実施例を示す投写型表示装置の構成図。
【図５】（Ａ）（Ｂ）図３における偏光ビームスプリッタアレイ（偏光変換器）を示す図。
【図６】本発明の液晶ライトバルブにおける動作を説明する図。
【図７】本発明に用いられる偏光手段の詳細を示す図。
【図８】各液晶ライトバルブの偏光手段の波長選択透過特性を示す図。
【図９】従来の投写型表示装置の構成図。
【図１０】従来の液晶ライトバルブにおける動作を説明する図。
【図１１】本発明に係わる液晶パネルの断面図。
【図１２】本発明に係わる液晶パネルの平面図（Ａ）及び等価回路図（Ｂ）。
【符号の説明】
１０・・・光源部
１１・・・ランプ
１２・・・リフレクタ
１３，１４・・・ダイクロイックミラー
１５，１６，１７・・・反射ミラー
１８・・・入射レンズ
１９・・・リレーレンズ
２０・・・出射レンズ
２２・・・導光手段
２３，２４，２５・・・液晶パネル
２９，３１，３３・・・入射側偏光手段
３０，３２，３４・・・出射側偏光手段
２６・・・クロスダイクロイックプリズム
２７・・・投写レンズ
２８・・・スクリーン
５０１，５０２・・・入射光
５０３・・・入射側偏光手段
５０４・・・液晶パネル
５０５・・・出射側偏光手段
５１０・・・赤色光用のライトバルブの偏光手段の波長選択透過特性
５２０・・・緑色光用のライトバルブの偏光手段の波長選択透過特性
５３０・・・青色光用のライトバルブの偏光手段の波長選択透過特性
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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