(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光源光を赤、緑、青の各色光に分離し、これら各色光毎に設けた液晶板により各色光について強度変調した後、各色光を再び合成して投射する投射型液晶表示装置において、
赤および青色光用の液晶板の入射側に設けられたＰ偏光板と、
緑色光用の液晶板の入射側に設けられたＳ偏光板と、
各色光用の液晶板の出射側に設けられたＳ偏光板と、
赤色光を透過させるとともに他の色光を反射させる第１のダイクロイックミラーと、
この第１のダイクロイックミラーを透過した赤色光を反射させて前記Ｐ偏光板に入射させる第１のミラーと、
前記第１のダイクロイックミラーで反射された緑色光を反射させて前記Ｓ偏光板に入射させるとともに、前記第１のダイクロイックミラーで反射された青色光を透過させて前記Ｐ偏光板に入射させる第２のダイクロイックミラーと、
赤色光用の液晶板にて強度変調され前記Ｓ偏光板を透過した赤色光を透過させるとともに、緑色光用の液晶板にて強度変調され前記Ｓ偏光板を透過した緑色光を反射させて、これら赤色光と緑色光とを合成する第３のダイクロイックミラーと、
青色光用の液晶板にて強度変調され前記Ｓ偏光板を透過した青色光を反射させる第２のミラーと、
この第２のミラーで反射された青色光を透過させるとともに、前記第３のダイクロイックミラーで合成された赤色光と緑色光とをそれぞれ反射させて、これら赤色光と緑色光と青色光とを合成する第４のダイクロイックミラーと
を具備したことを特徴とする投射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高輝度化に対応可能な投射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、投射型液晶表示装置は、主にダイクロイックミラーによって分光された各色光毎の偏光成分およびダイクロイックプリズムやダイクロイックミラーによって合成される合成側の偏光成分は、各色光毎に同一となるように構成されている。たとえば白色光を各色光に分離するダイクロイックミラーでは、Ｐ偏光光線を利用して色分離し、偏光面回転要素であるＴＮ（Ｔｗｉｓｔ  Ｎｅｍａｔｉｃ  ）型液晶素子により液晶面を９０°回転した後、合成側では各色光ともＳ偏光光線により色合成し、映像として投射している。
【０００３】
そして、従来、この種の投射型液晶表示装置としては、たとえば図２に示す構成が知られている。
【０００４】
図２に示すように、光源装置１１から生じた白色光源光はコールドミラー１２で反射され、偏光子板であるプリポラライザ１３を通過した後、赤色を透過する分光用のダイクロイックミラー１４に入射する。このダイクロイックミラー１４を透過した赤色光はミラー１５で反射されて赤色光強度変調装置１６Ｒ  に入射する。一方、ダイクロイックミラー１４で反射した光は分光用のダイクロイックミラー１７に入射し、緑色光は反射され、青色光は透過する。そして、これら緑色光および青色光は、それぞれ対応する光強度変調装置１６Ｇ  または光強度変調装置１６Ｂ  に入射される。
【０００５】
そして、これら各光強度変調装置１６Ｒ  ，１６Ｇ  ，１６Ｂ  は、それぞれ集光レンズ１８Ｒ  ，１８Ｇ  ，１８Ｂ  、Ｐ偏光光透過用のＰ偏光板１９Ｒ  ，１９Ｇ  ，１９Ｂ  、ライトバルブとしての液晶板２０Ｒ  ，２０Ｇ  ，２０Ｂ  、Ｓ偏光光透過用のＳ偏光板２１Ｒ  ，２１Ｇ  ，２１Ｂ  を、入射側から出射側に向って順次配設している。また、赤色光および青色光用の集光レンズ１８Ｒ  ，１８Ｂ  の出射側には光量制御用のフィルタ２２Ｒ  ，２２Ｂ  が設けられている。さらに、緑色用のＰ偏光板１９Ｇ  に対して、図示しないが送風により強制クーリングしている。
【０００６】
これら各光強度変調装置１６Ｒ  ，１６Ｇ  ，１６Ｂ  によって強度変調された各色光のうち、赤色光と緑色光は、合成用のダイクロイックミラー２３によって合成され、また、青色光はミラー２４で反射された後、合成用のダイクロイックミラー２５により、ダイクロイックミラー２３からの合成光と合成される。そして、このダイクロイックミラー２５によって合成され、カラー画像になった光は投射レンズ２６によって、図示しないスクリーンに投射される。
【０００７】
ここで、プリポラライザ１３は、低偏光度偏光器として機能するもので、図示のようにＶ字形をなす２組の偏光面を有し、このＶ字が光軸に沿って横向きとなるように配置されている。そして、光源光に含まれるＰ偏光成分は透過させ、Ｓ偏光成分は反射することにより、白色光源光からＳ偏光成分を３０〜４０％除去し、Ｐ偏光側に偏光させている。
【０００８】
このようにＰ偏光側に偏向された白色光源光は、各ダイクロイックミラー１４，１７により赤、緑、青に分光された後、対応する光強度変調装置１６Ｒ  ，１６Ｇ  ，１６Ｂ  により各色光毎に変調される。そして、これら各光強度変調装置１６Ｒ  ，１６Ｇ  ，１６Ｂ  では、プリポラライザ１３で完全にＰ側に偏光されていない光線を、それぞれ対応するＰ偏光板１９Ｒ  ，１９Ｇ  ，１９Ｂ  で完全にＰ偏光させ、このＰ偏光光を対応する液晶板２０Ｒ  ，２０Ｇ  ，２０Ｂ  で強度変調した後、対応するＳ偏光板２１Ｒ  ，２１Ｇ  ，２１Ｂ  を通して出射させている。
【０００９】
このように、従来はプリポラライザ１３と、各液晶板２０Ｒ  ，２０Ｇ  ，２０Ｂ  の手前に配置されたＰ偏光板１９Ｒ  ，１９Ｇ  ，１９Ｂ  とを使用することで、Ｐ変調された赤、緑、青の各色光についてそれぞれ強度変調し、この強度変調された色光を合成して投影画像を得ている。すなわち、前述のように、分光された各色光毎のＰ偏光成分および合成側のＳ偏光成分は、分光側および合成側でそれぞれ互いに同一となるように構成されている。
【００１０】
なお、プリポラライザ１３は、Ｐ偏光板１９Ｒ  ，１９Ｇ  ，１９Ｂ  での発熱を抑えるために、予めＳ偏光成分を除去する目的で設けられており、特に白色光に占める割合の大きい緑色光を偏光するＰ偏光板１９Ｇ  での発熱を抑えている。
【００１１】
また、赤色および青色用の集光レンズ１８Ｒ  ，１８Ｂ  に光量制御用のフィルタ２２Ｒ  ，２２Ｂ  を設けているが、これらは対応するＰ偏光板１９Ｒ  ，１９Ｂ  への入射光量を制御して、これらＰ偏光板１９Ｒ  ，１９Ｂ  の発熱を抑えるためである。すなわち赤色および青色光は、白色光に占める割合が比較的少ないので、フィルタ２２Ｒ  ，２２Ｂ  により透過光量を制御するだけで発熱を十分抑制できる。
【００１２】
これに対して緑色光は、白色光に占める割合が大きいので、対応するＰ偏光板１９Ｇ  の発熱が大きく送風により強制クーリングしている。このため、光量制御用のフィルタは設けなくともよい。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、各偏光光について、赤、緑、青色光の波長成分特性をみると、図３で示すように、緑色光については、（ｂ）で示すＳ偏光光の波長域が、（ａ）で示すＰ偏光光に比べて広く、他方、赤および青色光については、Ｐ偏光光の波長域が、Ｓ偏光光の波長域に比べて広いという特性がある。
【００１４】
このように各色光毎に、偏光方向により異なる波長特性があるが、各色光について同一の偏光方向のＰ偏光光を用いているため、白色光に占める割合の大きい緑色光については波長域の広い側の偏光光を用いることができず、高輝度化の点で限界がある問題を有している。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、高輝度化できる投射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の投射型液晶表示装置は、白色光源光を赤、緑、青の各色光に分離し、これら各色光毎に設けた液晶板により各色光について強度変調した後、各色光を再び合成して投射する投射型液晶表示装置において、赤および青色光用の液晶板の入射側に設けられたＰ偏光板と、緑色光用の液晶板の入射側に設けられたＳ偏光板と、各色光用の液晶板の出射側に設けられたＳ偏光板と、赤色光を透過させるとともに他の色光を反射させる第１のダイクロイックミラーと、この第１のダイクロイックミラーを透過した赤色光を反射させて前記Ｐ偏光板に入射させる第１のミラーと、前記第１のダイクロイックミラーで反射された緑色光を反射させて前記Ｓ偏光板に入射させるとともに、前記第１のダイクロイックミラーで反射された青色光を透過させて前記Ｐ偏光板に入射させる第２のダイクロイックミラーと、赤色光用の液晶板にて強度変調され前記Ｓ偏光板を透過した赤色光を透過させるとともに、緑色光用の液晶板にて強度変調され前記Ｓ偏光板を透過した緑色光を反射させて、これら赤色光と緑色光とを合成する第３のダイクロイックミラーと、青色光用の液晶板にて強度変調され前記Ｓ偏光板を透過した青色光を反射させる第２のミラーと、この第２のミラーで反射された青色光を透過させるとともに、前記第３のダイクロイックミラーで合成された赤色光と緑色光とをそれぞれ反射させて、これら赤色光と緑色光と青色光とを合成する第４のダイクロイックミラーとを具備したもので、分光された赤、緑、青の各色光について、それぞれ波長域の広い側の偏光光を強度変調するため、各色光がそれぞれ波長域の広い側の偏光光を利用することとなり、投影画像の高輝度化および高色再現性が可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の投射型液晶表示装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図２で示した従来装置に対応する部分には同一符号を付して説明する。
【００１８】
白色光源光を生じる光源装置１１およびコールドミラー１２を有している。また、光源装置１１は、たとえばメタルハライドランプ１１ａ  から生じた白色光を、このメタルハライドランプ１１ａ  の後部に設けたパラボラ反射鏡１１ｂ  により、平行光としてコールドミラー１２に向かって反射させる。そして、コールドミラー１２は白色光源光から赤外線成分を除いて可視光のみを分光用のダイクロイックミラー１４に向って反射させる。
【００１９】
また、ダイクロイックミラー１４は赤色光を透過し他の色光を反射するものであり、このダイクロイックミラー１４を透過した赤色光はミラー１５で反射され赤色光強度変調装置１６Ｒ  に入射する。一方、ダイクロイックミラー１４で反射した光は分光用のダイクロイックミラー１７に入射し、緑色光は反射され、青色光は透過する。そして、緑色光は緑色光強度変調装置２７Ｇ  に入射し、青色光は青色光強度変調装置１６Ｂ  に入射する。
【００２０】
なお、赤色光および青色光用の光強度変調装置１６Ｒ  ，１６Ｂ  は、それぞれ集光レンズ１８Ｒ  ，１８Ｂ  、光量制御用のフィルタ２２Ｒ  ，２２Ｂ  、Ｐ偏光板１９Ｒ  ，１９Ｂ  、ライトバルブとしての液晶板２０Ｒ  ，２０Ｂ  、Ｓ偏光板２１Ｒ  ，２１Ｂ  を、入射側から出射側に向って順次配設している。
【００２１】
これに対し、緑色光用の光強度変調装置２７Ｇ  は、集光レンズ２８Ｇ  、光量制御用のフィルタ２９Ｇ  、Ｓ偏光板３０Ｇ  、ライトバルブとしての液晶板３１Ｇ  、Ｓ偏光板３２Ｇ  を、入射側から出射側に向って順次配設している。なお、Ｓ偏光板３０Ｇ  に対しては、図示しないが、送風により強制クーリングしている。
【００２２】
さらに、光合成用のダイクロイックミラー２３，２５およびミラー２４と、合成されたカラー画像を投射するための投射レンズ２６とがそれぞれ設けられている。
【００２３】
次に、上記実施の形態の動作について説明する。
【００２４】
まず、コールドミラー１２によって反射された光源装置１１からの白色光源光は、ダイクロイックミラー１４，１７によって赤、緑、青の各色光に分光され、各光強度変調装置１６Ｒ  ，２７Ｇ  ，１６Ｂ  に入射される各色光はランダム光となる。
【００２５】
このランダム光に対して、赤色光および青色光用の光強度変調装置１６Ｒ  ，１６Ｂ  では、Ｐ偏光板１９Ｒ  ，１９Ｂ  によってＰ偏光光に偏光するため、図３（ａ）で示すように、波長域の広い側の赤色光および青色光の偏光光が対応する液晶板に入射されて強度変調されることとなる。これに対し、緑色光用の光強度変調装置２７Ｇ  では、ランダム光をＳ偏光板３０Ｇ  で偏光するため、図３（ｂ）で示すように、波長域の広い側の緑色光の偏光光が対応する液晶板３１Ｇ  に入射され、強度変調される。すなわち、各色光はそれぞれ波長域の広い側の偏光光が利用されることになる。特に、白色光に占める割合の大きな緑色光の波長域が広がるため、合成後の投影画像を高輝度化できる。
【００２６】
ここで、プリポラライザを設けなかったことにより、緑色のランダム光を偏光するＳ偏光板３０Ｇ  の発熱が増加するが、このＳ偏光板３０Ｇ  の手前に光量制御用のフィルタ２９Ｇ  を設けたので、送風による強制クーリングとともに発熱を問題の無い範囲に低減できる。なお、赤色光および青色光については、白色光に占める割合が少ないため、光量制御用のフィルタ２２Ｒ  ，２２Ｂ  を設けるだけの発熱防止手段で十分である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の投射型液晶表示装置によれば、分光された各色光について、それぞれ利用波長が広がるため、高輝度化が可能になり、光束量増加にともない色再現性の自由度が増加するため、高色再現性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投射型液晶表示装置の一実施の形態を示す光学系統図である。
【図２】従来装置を示す光学系統図である。
【図３】赤、緑、青色光の波長領域をＰ偏光光およびＳ偏光光について示す特性図である。
【符号の説明】
３０Ｇ      Ｓ偏光板
２０Ｒ  ，２０Ｂ  ，３１Ｇ      液晶板
１９Ｒ  ，１９Ｂ      Ｐ偏光板
【図１】
0003604239.tif 000002
【図２】
0003604239.tif 000003
【図３】
0003604239.tif 000004