(57)【要約】【課題】  大きなサイズの液晶パネルに対応できる偏光ガラスを用いた投射型表示装置を提供するとともに、この装置に用いる偏光板の製造方法を提供する。【解決手段】  前記映像表示素子の光入射側及び光出射側の少なくとも何れかに設けられた複数個の偏光板のうち、少なくとも何れかの偏光板は、形状異方性を有する金属粒子が分散された複数個の偏光ガラスから成り、偏光ガラスの光の透過軸方向又は光の吸収軸方向に合わせて、複数個の偏光ガラスの各々の所定領域を重ね合わせて形成される。【選択図】図２
2009031458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源ユニットと、
前記光源ユニットからの光を光学像に変調する映像表示素子と、
前記映像表示素子の光入射側及び光出射側の少なくとも何れかに設けられた複数個の偏光板と、
前記液晶表示素子からの光学像を投射する投射レンズとを備え、
前記複数個の偏光板の少なくとも何れかの偏光板は、
形状異方性を有する金属粒子が分散された複数個の偏光ガラスから成り、
前記偏光ガラスの光の透過軸方向又は光の吸収軸方向に合わせて、前記複数個の偏光ガラスの各々の所定領域を重ね合わせて形成されたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投射型表示装置であって、
前記偏光ガラスの所定領域は、偏光度特性が低い領域であることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の投射型表示装置であって、
前記偏光ガラスの所定領域は、偏光度特性が不均一な領域であることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の投射型表示装置であって、
前記複数個の偏光ガラスを重ね合わせた際に形成された段差部に、前記偏光ガラスと略同じ屈折率を有する複数個のスペーサが設けられたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項５】
投射型表示装置に用いる偏光板の製造方法であって、
形状異方性を有する金属粒子が分散された複数個の偏光ガラスの各々を光の吸収軸方向に延伸するステップと、
前記延伸された各々の偏光ガラスの光の透過軸方向又は前記吸収軸方向に合わせて、前記複数個の偏光ガラスの各々の所定領域を重ね合わせるステップと、
前記重ね合わされた複数個の偏光ガラスの両端の所定領域を切り落とすステップとを経て偏光板を製造することを特徴とする投射型表示装置に用いる偏光板の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の投射型表示装置に用いる偏光板の製造方法であって、
前記偏光ガラスの所定領域は、偏光度特性が低い領域であることを特徴とする投射型表示装置に用いる偏光板の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の投射型表示装置に用いる偏光板の製造方法であって、
前記偏光ガラスの所定領域は、偏光度特性が不均一な領域であることを特徴とする投射型表示装置に用いる偏光板の製造方法。
【請求項８】
請求項５に記載の投射型表示装置に用いる偏光板の製造方法であって、
前記複数個の偏光ガラスを重ね合わせるステップを経て形成された段差部に、前記偏光ガラスと略同じ屈折率を有する複数個のスペーサを設けるステップを経て製造されることを特徴とする投射型表示装置に用いる偏光板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状異方性を有する金属微粒子がマトリクス材料中に配向して分散されている金属微粒子分散体よりなる偏光板を用いた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００４−０７７８５０号公報には、偏光板として金属粒子を含有する偏光ガラスを用いた構成が開示されている。
【０００３】
特開２００６−１６３３７７号公報には、複数枚の光学フィルムの少なくとも１つの端面を互いに突き合わせてなる組み合わせ型光学フィルムにおいて、突き合わせ端面は、互いの形状が略合致し、かつ突き合わせ端面は、光学フィルムの表面及び裏面に対して、垂直にならない箇所を少なくとも有し、突き合わせ端面は、光学フィルムの法線方向で、表面から裏面に向けて、連続した隙間を有しないように突き合わされて形成された組み合わせ型光学フィルムの構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０７７８５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１６３３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００４−０７７８５０号公報に記載された偏光ガラスは、マトリクス材料としてのガラスの粘性が高く（流動性が小さく）、大きな面積を有する偏光板の製造が難しいという事情がある。現状では、ハロゲン化金属微粒子が分散するガラスを加熱延伸する延伸方向（この方向は延伸された金属微粒子の長軸方向であり、以下、「吸収軸方向」ともいう）に直交する方向（この方向は延伸された金属微粒子の短軸方向であり、以下、「透過軸方向」ともいう）の長さ（幅）は、透過軸方向の端部側の偏光度の低い部分が切り落とされるので、偏光度（消光比）がほぼ均一な有効範囲で約２０ｍｍ程度である（詳細は実施例の中で説明する）。通常、例えば、０．６インチサイズの液晶パネルに用いられる偏光板の横幅は、２０ｍｍ程度である。従って、現状の偏光ガラスを偏光板として用いる場合、ほぼ０．６インチサイズ程度の液晶パネルまでに限られてしまう。例えば、作製上の問題から０．６インチを越える０．８インチサイズの液晶パネルには偏光ガラスの適用が困難である。
【０００６】
勿論、例えば、２枚の偏光ガラスを透過軸方向で突き合わせ、０．８インチサイズの液晶パネルに適用することも考えられる。しかし、突き合わせ部を介して、例えば、光が洩れ、あるいは光が遮蔽され、画面上での色斑などが視認される懸念がある。
【０００７】
そこで、特開２００６−１６３３７７号公報に記載の突き合わせ技術を適用して、すなわち、突き合わせ端面を、互いの形状を略合致させるとともに、偏光板の表面及び裏面に対して、垂直にならない箇所を少なくとも有するようにし、偏光板の法線方向で、表面から裏面に向けて、連続した隙間を有しないように突き合わせて構成することが考えられる。しかし、偏光ガラスは基材がガラスであるため、力学的な自由度が低く、偏光ガラスに特開２００６−１６３３７７号公報に記載の端面構造を持たせるのは難しい。また、偏光ガラスでは透過軸方向の端部の偏光度が低い部分を切り落として突き合わせることになるため、特開２００６−１６３３７７号公報に記載された技術では、資源の無駄を抑えることが出来ない。
【０００８】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたもので、その課題は、大きなサイズの液晶パネルに対応できる偏光ガラスを用いた投射型表示装置を提供するとともに、この装置に用いる偏光板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、例えば、特許請求の範囲に記載されたように構成すればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大きなサイズの液晶パネルに対応可能であるとともに、耐熱性に優れた組み合わせ偏光ガラスを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施例について、図を参照して説明する。なお、全図において、共通な機能を有する要素には同一な符号を付して示し、一度説明したものについては、その重複する説明を省略する。
【実施例１】
【００１２】
実施例１に関する説明の前に、偏光ガラスが有する、延伸方向に直交する幅方向（透過軸方向）における偏光度特性について、図１を用いて説明する。
【００１３】
図１は、実施例１に係わる偏光ガラスの延伸方向に直交する幅方向における偏光度特性を模式的に示した図である。図１（ａ）は偏光度のイメージを示し、図１（ｂ）は偏光度特性を示す。なお、図１（ａ）では、偏光度の高い領域を濃い濃淡で示し、低い領域を薄い濃淡で示すものとする。
【００１４】
偏光ガラスは、例えば、形状異方性を有する金属粒子（例えば、所定粒径のハロゲン化金属粒子）が混合せしめられたガラスプリフォームを加熱しながら延伸し、その後に延伸によって長径と短径とが所定のアスペクト比とされた形状異方性を有する金属粒子を還元して金属とすることにより製造される。
【００１５】
従って、偏光ガラスは、ガラスプリフォームを加熱しながら延伸する工程が必要である。この際、単にガラスプリフォームを加熱して延伸すると、延伸の際にガラスプリフォームに作用する応力がガラスプリフォームの延伸方向に対して直交する方向における中心部と両端部とで異なったり、また、延伸の際にガラスプリフォームが延伸不能な温度に冷却されるまでの時間が中心部と両端部とで異なったりすることにより、所定のアスペクト比とされたハロゲン化金属粒子の延伸軸（吸収軸，長軸）がガラスプリフォームの両端部において傾斜してしまう。
【００１６】
このように、偏光ガラスの延伸方向に直交する幅方向（透過軸方向，短軸方向）の端部では、中心部から端部に向かうにつれ、次第に金属微粒子が延伸方向に対して傾斜する傾向にある。つまり、図１に示すように、偏光ガラス９０００の延伸方向（吸収軸方向）に直交する幅方向（透過軸方向）における偏光度特性は、近似的に、偏光度が高くて均一（一定）な中心部領域９０００Ｈと、偏光度が低くて不均一な端部領域９０００Ｌとからなると言える。端部領域９０００Ｌでは、図１（ｂ）から明らかなように、偏光度は近似的に中心部から端部に向かう程低下する特性を示す。この偏光度特性から、偏光ガラスを偏光板として用いる際には、両側の端部領域９０００Ｌを切り落として、中心部領域９０００Ｈのみ用いることになる（横幅２０ｍｍ程度）。このため、偏光ガラスを投射型表示装置の映像表示素子である液晶パネルの偏光板として用いる場合、現在、ほぼ０．６インチサイズ程度の液晶パネルまでに限られている。なお、一般に、０．６インチサイズの液晶パネルに適用される偏光板のサイズは、一般に、横幅２０ｍｍ程度とされている。
【００１７】
図２は、実施例１による組み合わせ偏光ガラスを説明する図である。図２（ａ）は複数の偏光ガラスを組み合わせる様子を示す図、図２（ｂ）は組み合わせた偏光ガラスの偏光度特性を示す図、図２（ｃ）は組み合わせ偏光ガラスを示す図である。ここでは、２枚の偏光ガラスを組み合わせる場合を用いて説明するが、これに限定されるものではない。なお、図２において、符号Ｕは「組み合わせ」を意味するものである。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、実施例１による偏光ガラスは、第１の偏光ガラス９０１と第２の偏光ガラス９０２を、互いの光の透過軸（あるいは光の吸収軸）を一致させて配列し、隣り合う偏光度が低い端部領域９０１Ｌ，９０２Ｌがほぼ重なり合うようにして重ね合わせた後、図示しない透光性の接着剤で貼り合せたものである。
【００１９】
図２（ｂ）から明らかなように、重ね合わせる第１の偏光ガラス９０１の端部領域９０１Ｌと第２の偏光ガラス９０２の端部領域９０２Ｌにおいては、偏光度特性が端部領域の中心Ｏに対してほぼ対称な特性となっている。すなわち、重ね合わせる端部領域では、一方の第１の偏光ガラス９０１の偏光度は次第に低下し、他方の第２の偏光ガラス９０２の偏光度は次第に上昇する特性となっている。従って、重ね合わされた端部領域の偏光度は、中心部領域９０１Ｈ，９０２Ｈとほぼ同じとなる。つまり、２枚の偏光ガラスを端部領域で重ね合わせて貼り合せることにより、偏光度特性が良好かつサイズが大きい組み合わせ偏光ガラス（例えば透過軸方向の幅が４５＝２０＋５＋２０ｍｍ程度）とすることが可能となる。例えば、０．８インチサイズの液晶パネルに用いられる偏光板は、一般に横幅２５ｍｍ程度のものが使用されているが、実施例１によれば、このサイズを十分クリアすることができる。
【００２０】
偏光板として使用する場合には、図２（ｃ）に示すように、貼り合せた偏光ガラスの両端の偏光度が不均一な端部領域（９０１Ｌ，９０２Ｌ）を切り落として、組み合わせ偏光ガラス９００Ｕとする。つまり、組み合わせ偏光ガラスのサイズは、９０１Ｈ＋９０１Ｌ／９０２Ｌ＋９０２Ｈとなり、中心部領域９０１Ｈと９０２Ｈとを単に突き合せて貼り合せた場合より重ね合わせた端部領域の分だけ大きくすることができる。これにより、従来切り落としていた一方の端部領域を利用することが可能となり、資源の無駄を押えながら、大きな偏光ガラスを形成することができる。また、切り落とし工程時間を押えることができ、コスト低減につなげることもできる。
【００２１】
図３は、実施例１による組み合わせ偏光ガラスの側面図である。図３（ａ）は２枚の組み合わせ偏光ガラスを示し、図３（ｂ）は３枚の組み合わせ偏光ガラスを示す。
【００２２】
三枚の偏光ガラス（第１の偏光ガラス９０１，第２の偏光ガラス９０２，第３の偏光ガラス９０３）を、図２で述べた方法で貼り合せる場合、互いに隣り合う（隣接する）端部領域は、２ヶ所（９０１Ｌ／９０２Ｌ，９０２Ｌ／９０３Ｌ）となる。この２ヶ所で互いに端部領域を重ね合わせて貼り合せる際、図３（ｂ）に示すように、側面視形状が千鳥状となるよう、互い違いに貼り合せる。このようにすれば、偏光ガラスの厚みを２枚の厚みに押えることができる。
【００２３】
上記で述べたように、実施例１によれば、複数枚の偏光ガラスを、透過軸方向を合わせて、透過軸方向の互いに隣接する所定の端部領域において、互い違いに重ね合わせて貼り合わせることにより、０．６インチサイズ以上の液晶パネルに適用できる、偏光度がほぼ均一でサイズの大きな耐熱性に優れた組み合わせ偏光ガラスを提供することが可能となる。
【実施例２】
【００２４】
ところで、図３から明らかなように、実施例１による組み合わせ偏光ガラスは、複数の偏光ガラスを、互いに隣り合う端部領域で互い違いに重ね合わせて貼り合わせるので、隣り合う偏光ガラスとの間に厚み方向の段差部が生じることになる。例えば、図３（ａ）では、第１の偏光ガラス９０１の重ね合わせ側に段差部９０１ａがあり、第２の偏光ガラス９０２の重ね合わせ側に段差部９０２ａがある。また、図３（ｂ）では、第１の偏光ガラス９０１の重ね合わせ側に段差部９０１ａがあり、第２の偏光ガラス９０２の重ね合わせ側に段差部９０２ａがあり、第３の偏光ガラス９０３の重ね合わせ側に段差部９０３ａがある。ここで、組み合わせ偏光ガラス９００Ｕを通過する光について考えてみる。すると、重ね合わされた端部領域（例えば、図３（ａ）の９０１Ｌ／９０２Ｌ）では偏光ガラスを２枚通過することが考察され、端部領域外では、いずれか一方の偏光ガラス（９０１または９０２）を通過することが考察される。つまり、重ね合わされた端部領域を通過する光の光路長と、端部領域外を通過する光の光路長が異なることになる。すなわち、組み合わせ偏光ガラスを液晶パネルの出射側偏光板として用いる場合、投射レンズと液晶パネルとの間のバックフォーカスが組み合わせ偏光ガラスの通過位置によって異なることになり、投射型表示装置の解像度性能に悪影響を及ぼす懸念が生じる。
【００２５】
そこで、実施例２では、光路長を揃えるために、例えば、図３（ａ）の組み合わせ偏光ガラス９００Ｕの段差部９０１ａ及び９０２ａに、図４に示すように、段差部９０１ａ及び９０２ａの空隙を埋めるスペーサ９５１及び９５２を図示しない接着剤で貼り合わる。スペーサ９５１，９５２は、偏光ガラス９０１，９０２の屈折率の略同一のガラス部材で構成することは言うまでもないことである。勿論、例えば、図３（ｂ）の場合には、段差部９０１ａ，９０２ａ，９０３ａの空隙を運けるスペーサを設けるようにする。実施例２のように、各段差部にスペーサを備えた組み合わせ偏光ガラス９０Ｕとすれば、実施例１の効果に加えて、光路長を揃えることができ、解像度性能を良好に保つことができる。
【００２６】
一般に、偏光ガラスは、良好な偏光度を得るには、偏光ガラスの板厚が薄い程よいことが知られている。特に、偏光ガラスを投射型表示装置に適用する場合には、板厚を０．３ｍｍ以下とするのが良いとされている。現在では、金属微粒子として銅に代えて銀を用いることにより０．５ｍｍ以下とされる。しかし、このような薄い偏光ガラスを用いると割れ易いという事情がある。しかるに、本実施例の組み合わせ偏光ガラス９０Ｕでは、組み合わせ偏光ガラス９００Ｕの段差部９０１ａ，９０２ａにスペーサ９５１，９５２を備える構成とされる。従って、例えば０．３ｍｍの薄い偏光ガラス９０１，９０２を用いても倍の板厚とすることができ、機械的強度を向上させる効果も有する。
【実施例３】
【００２７】
次に、実施例２による組み合わせ偏光ガラス９０Ｕを透過型映像表示素子としての透過型液晶パネル（以下、単に「液晶パネル」という）の出射側偏光板として３板式の投射型表示装置に適用した実施例３について説明する。ここでは、液晶パネルのサイズが大きい（例えば０．８インチ）として、組み合わせ偏光ガラス９０Ｕを液晶パネルの出射側偏光板に適用するものとする。しかし、これに限定されるものではない。例えば、入射側偏光板及び出射側偏光板に、あるいは入射側偏光板に適用してもよい。
【００２８】
図５は、実施例３による投射型表示装置の光学系の模式図である。なお、図５において、各色光の光路に配置されている要素を区別する際には符号の後に色光を表すＲ，Ｇ，Ｂを添えて示し、区別する必要がない場合には、色光の添え字を省略する。また、偏光方向を明確にするため、ローカル右手直角座標系を導入しておく。光軸１０１をＺ軸として、Ｚ軸に直交する面内で、図５紙面に平行な軸をＹ軸とし、図紙面裏から表に向かう軸をＸ軸とする。また、便宜上、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ方向」，Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ方向」と呼ぶものとする。
【００２９】
図５において、投射型表示装置の光学系は、光源ユニット１０と、照明光学系１００と、色分離光学系１５０と、リレー光学系１６０と、３つのフィールドレンズ４５（４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ）と、３つの液晶パネル８０（８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ）と、光合成手段である光合成プリズム３００と、投射部である投射レンズ４００とを備えている。液晶パネル８０は、それぞれ、入射側及び出射側に、入射偏光板７０（７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂ）と、実施例２で述べた組み合わせ偏光ガラス９０Ｕで構成された出射側偏光板９０（９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂ）とを備えている。そして、これらの光学素子は、基体５５０に装着されて、光学ユニット５００を構成し、光学ユニット５００は、液晶パネル８０を駆動する駆動回路５７０、液晶パネル８０などを風を吹き付けるファン５８０、光源ユニット１０，ファン５８０，駆動回路５７０やその他の図示しない各回路に電力を供給する電源回路５６０とともに、図示しない筐体に搭載され、投射型表示装置を構成する。
【００３０】
略白色光を出射する光源ユニット１０は、光源（ランプともいう）１１と、リフレクタ１２（例えば、放物面リフレクタ、楕円面リフレクタ等）とからなる。また、光源ユニット１０から出射する光を映像表示素子である液晶パネル８０に均一に照射する照明光学系１００は、オプチカルインテグレータを構成する第１のアレイレンズ２１及び第２のアレイレンズ２２と、偏光変換素子３０と、集光レンズ（重畳レンズともいう）４０を含んでなる。また、色分離光学系１５０は、２つのダイクロイックミラー５１，５２と、光路方向を変える反射ミラー５３とを有している。また、リレー光学系１６０は、フィールドレンズである第１のリレーレンズ６１と、リレーレンズである第２のリレーレンズ６２と、光路方向を変える２つの反射ミラー６５，６６とを含んでなる。
【００３１】
光源１１は、超高圧水銀ランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプ，水銀キセノンランプ，ハロゲンランプ等の白色ランプである。リフレクタ１２は、光源１１を背後側から覆うように配置された、例えば、回転放物面形状、回転楕円面形状の反射面を有するもので、円形ないし、多角形の出射開口を持つ。
【００３２】
光源１１から出射された光は、例えば、回転放物面形状の反射面を有するリフレクタ１２で反射され、光軸１０１に略平行となり、光源ユニット１０から略平行の光が出射される。光源ユニット１０から出射された光は、照明光学系１００の偏光変換インテグレータに入射する。
【００３３】
偏光変換インテグレータは、第１のアレイレンズ２１と第２のアレイレンズ２２からなる均一照明行うオプチカルインテグレータと、光の偏光方向を所定偏光方向に揃えて直線偏光光に変換する偏光ビームスプリッタアレイの偏光変換素子３０とで構成される。
【００３４】
第１のアレイレンズ２１は、照明光軸方向から見て液晶パネルとほぼ相似な矩形形状を有する複数のレンズセルがマトリックス状に配設されたもので、光源ユニット１０から入射した光を複数のレンズセルで複数の光に分割して、効率よく第２のアレイレンズ２２と偏光変換素子３０を通過するように導く。即ち、第１のアレイレンズ２１は、光源１１と第２のアレイレンズ２２の各レンズセルとが光学的に共役な関係になるように設計されている。
【００３５】
第１のアレイレンズ２１と同様に、照明光軸方向から見て矩形形状の複数のレンズセルがマトリクス状に配設された構成を有する第２のアレイレンズ２２は、構成するレンズセルそれぞれが対応する第１のアレイレンズ２１のレンズセルの形状を液晶パネル８０に投影（写像）する。
【００３６】
この時、偏光変換素子３０で第２のアレイレンズ２２からの光は所定の偏光方向例えば直線偏光光のＳ偏光光に揃えられる。なお、Ｓ偏光光は、光軸１０１（Ｚ軸）に直交する面内で偏光方向が図５紙面に垂直なＸ軸方向の光である。そして、第１のアレイレンズ２１の各レンズセルの投影像は、それぞれ集光レンズ４０、及びフィールドレンズ４５Ｇ，４５Ｂ，リレー光学系１６０，フィールドレンズ４５Ｒにより各液晶パネル８０上に重ね合わせられる。
【００３７】
なお、第２のアレイレンズ２２とこれに近接して配設される集光レンズ４０とは、第１のアレイレンズ２１の各レンズセルと液晶パネル８０とが、光学的に物体と像の関係（即ち、共役な関係）になるように設計されているので、第１のアレイレンズ２１で複数に分割された光束は、第２のアレイレンズ２２と集光レンズ４０によって、液晶パネル８０上に重畳して投影され、実用上問題のないレベルの均一性の高い照度分布の照明が可能となる。
【００３８】
以上述べたように、第１のアレイレンズ２１，第２のアレイレンズ２２，偏光変換素子３０とで構成された偏光変換インテグレータは、光源からの偏光方向がランダムな光を所定偏光方向（ここではＳ偏光光）に揃えながら、液晶パネルを均一照明することができる。
【００３９】
照明光学系１００から出射された光（略白色光）は、色分離光学系１５０に入射する。色分離光学系１５０は、照明光学系１００からの略白色光を光の３原色の色光に色分離する。例えば第１の色光であるＢ光(青色帯域の光)と、第２の色光であるＧ光(緑色帯域の光)と、第３の色光であるＲ光(赤色帯域の光)とに分光する。そして、色分離した各色光を対応する液晶パネル８０（８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ）に向かうそれぞれの光路（第１の色光のＢ光路，第２の色光のＧ光路，第３の色光のＲ光路）に導光する。すなわち、ダイクロイックミラー５１で、例えば、Ｂ光は反射され、対応する液晶パネル８０Ｂ（Ｂ光路）に向かう。また、Ｇ光及びＲ光は、ダイクロイックミラー５１を透過し、ダイクロイックミラー５２でＧ光とＲ光に分離される。ここでは、Ｇ光はダイクロイックミラー５２で反射して対応する液晶パネル８０Ｇ（Ｇ光路）に向かい、Ｒ光はダイクロイックミラー５２を透過して、液晶パネル８０Ｒ（Ｒ光路）に向かう。
【００４０】
色分離光学系１５０の各光路について具体的に述べる。
【００４１】
ダイクロイックミラー５１で反射したＢ光は、反射ミラー５３で反射して、フィールドレンズ４５Ｂ、入射側偏光板７０Ｂを通過して、Ｂ光用の液晶パネル８０Ｂに入射する。
【００４２】
一方、ダイクロイックミラー５１を透過したＧ光及びＲ光の内、Ｇ光はダイクロイックミラー５２で反射して、フィールドレンズ４５Ｇ，入射側偏光板７０Ｇを通して、Ｇ光用液晶パネル８０Ｇに入射する。
【００４３】
また、Ｒ光は、ダイクロイックミラー５２を透過し、リレー光学系１６０に入射する。リレー光学系１６０に入射したＲ光は、フィールドレンズの第１のリレーレンズ６１によって、反射ミラー６５を経て、第２のリレーレンズ６２の近傍に集光（収束）し、フィールドレンズ４５Ｒに向けて発散する。そして、反射ミラー６６を経てフィールドレンズ４５Ｒに入射し、フィールドレンズ４５Ｒで光軸にほぼ平行とされ、入射側偏光板７０Ｒを通過して、Ｒ光用の液晶パネル８０Ｒに入射する。
【００４４】
液晶パネル８０（８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂ）は、光入射側に入射側偏光板７０（７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂ）を備え、光出射側に出射側偏光板９０（９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂ）を備える。ここでは、液晶パネル８０Ｒ，８０Ｇの入射側偏光板７０Ｒ，７０Ｇには、紫外線の影響が少ないことから、例えば、偏光フィルムの吸収型偏光板を用い、液晶パネル８０Ｂの入射側偏光板７０Ｂには、耐光性に優れた周知の反射型無機偏光板を用いることとする。
【００４５】
出射側偏光板９０としては、一般に、偏光フィルムの吸収型偏光板が用いられる。しかし、入射側偏光板より光吸収量が大きくなるので、例えばプリ偏光板とメイン偏光板のように複数の偏光板を用い、各偏光板における光吸収の負担を小さくし、光吸収で生じる発熱による一枚当たりの温度上昇を抑えている。しかしながら、更に高輝度化を押し進めると、偏光フィルム（有機）の吸収型偏光板は耐熱温度が低いため、偏光板の使用枚数が増大し、ユーザが要求する小型化を満足することができなくなる。そこで、実施例３では、実施例２で述べた組み合わせ偏光ガラス９０Ｕを出射側偏光板として用いることとする。組み合わせ偏光ガラス９０Ｕは耐熱性に優れる（例えばガラス転移温度４００℃程度）ので、一枚の組み合わせ偏光ガラスで十分であり、投射型表示装置の小型化を図ることができる。
【００４６】
組み合わせ偏光ガラス９０Ｕはスペーサで機械的強度の向上を図っている。しかし、実施例３では更なる機械的強度の向上を図るために、図５から明らかなように、組み合わせ偏光ガラス９０Ｕで構成された出射側偏光板９０（９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂ）を光合成プリズム３００の光入射面に貼り合わせて用いる。ただし、組み合わせ偏光ガラス９０Ｕで構成された出射側偏光板９０Ｂ，９０Ｒは１／２波長板２００Ｂ，２００Ｒ（配置する理由は後述）を介して光合成プリズム３００に貼り付けられる。
【００４７】
各液晶パネル８０は、駆動回路５７０で駆動されて、色分離光学系１５０から入射する対応した例えばＳ偏光の色光を図示しないカラー映像信号に応じて変調（光強度変調）し、各色光の例えばＰ偏光の光学像を形成する。なお、Ｐ偏光光は、光軸（Ｚ軸）に直交する面内で偏光方向が図５紙面に平行なＹ軸方向の光である。そして、Ｐ偏光の各光学像は、出射側偏光板９０（９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂ）を介して光合成手段の光合成プリズム３００に入射する。この時、Ｂ光路及びＲ光路では、出射側偏光板９０Ｂ，９０Ｒと光合成プリズム３００との間に１／２波長板２００Ｂ，２００Ｒが設けられている。従って、Ｐ偏光のＢ光及びＲ光の光学像はＳ偏光の光学像とされて、Ｐ偏光のＧ光の光学像と共に、合成プリズム３００で効率よく光合成される。
【００４８】
ここで、組み合わせ偏光ガラス９０Ｕの透過軸方向と液晶パネル８０からの光学像の偏光方向との関係について説明する。
【００４９】
図６は、組み合わせ偏光ガラスの透過軸方向と液晶パネルからの光学像の偏光方向との関係を説明する図である。ここでは、以下の説明は全ての出射側偏光板に共通なので、代表的に出射側偏光板９０Ｇを用いて説明する。
【００５０】
液晶パネル８０Ｇから出射される光学像（Ｐ偏光光）のＧ光ＬＧ８０には、偏光方向がＹ軸方向のＰ偏光光成分ＬＧ８０ｐのみならず、偏光方向がＸ軸方向のＳ偏光光成分ＬＧ８０ｓも多少含む。このようなＧ光ＬＧ８０が組み合わせ偏光ガラス９０Ｕで構成された出射側偏光板９０Ｇに入射する。出射側偏光板（組み合わせ偏光ガラス）９０Ｇ中には、延伸されることによって形成されたＸ軸方向に細長い略楕円形状の異方性形状を有する金属微粒子９１がある。異方性形状を有する金属微粒子９１は、長軸方向（Ｘ軸方向）の偏光光を吸収し、短軸方向（Ｙ軸方向）の偏光光を透過する。なお、一般に、長軸を吸収軸、短軸を透過軸ともいう。ここでは、吸収軸方向がＸ軸方向（透過軸がＹ軸方向）となるように出射側偏光板（組み合わせ偏光ガラス）９０Ｇが配置されているので、Ｓ偏光光成分ＬＧ８０ｓは吸収され、Ｐ偏光光成分ＬＧ８０ｐは透過することになる。そして、合成プリズム３００に、Ｐ偏光光成分ＬＧ８０ｐの光学像が入射する。
【００５１】
合成プリズム３００は、Ｂ光を反射するダイクロイック膜（誘電体多層膜）と、Ｒ光を反射するダイクロイック膜（誘電体多層膜）とが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状（クロス状）に形成されたものである。そして、３色光の各光学像を合成してカラー映像光（画像光）とする機能を有する。合成プリズム３００の３つの入射面の内、対向する入射面に入射したＢ光とＲ光（前述の１／２波長板２００Ｂ，２００ＲによりＳ偏光光とされている）は、クロスしたＢ光用のダイクロイック膜及びＲ光用のダイクロイック膜でそれぞれ反射され、また、中央の入射面に入射したＧ光は直進して、合成され、出射面から出射する。その後、例えばズームレンズであるような投射レンズ５００によって、スクリーン（図示せず）に投影される。
【００５２】
ファン５８０は、例えば、入射側偏光板７０、出射側偏光板９０や液晶パネル８０等で光源ユニット１０からの照射光の一部を吸収して生じる熱を、空気の流れ（風）を図示しないダクトを介して送風し、入射側偏光板７０，出射側偏光板９０や液晶パネル８０への流路５８５を形成して冷却する。実施例３では、出射側偏光板９０に耐熱性に優れる組み合わせ偏光ガラスを用いている。従って、出射側偏光板９０に送風する風量を抑え、その分入射側偏光板７０と液晶パネル８０への風量を増やすようにすることができる。このようにすれば、高輝度化に伴うファンの能力の増大を招くことなく、入射側偏光板７０や液晶パネル８０を効率的に冷却することが可能となる。
【００５３】
なお、リレー光学系１６０は、光源からＢ光用液晶パネル８０Ｂまでの光路長（Ｂ光路長）及び光源からＧ光用液晶パネル８０Ｇまでの光路長（Ｇ光路長）に対して、光源からＲ光用液晶パネル８０Ｒまでの光路長（Ｒ光路長）が長いので、これを補正するためのものである。
【００５４】
ここで、リレー光学系１６０について詳細に述べておく。
【００５５】
Ｒ光路上の第１のリレーレンズ６１の近傍には、照明光学系１００により第１のアレイレンズ２１の各レンズセル像が重畳した仮想の液晶表示像（図示せず）が結像する。この仮想液晶表示像をＲ光用の液晶パネル８０Ｒにリレー（写像）するのがリレー光学系１６０の目的である。すなわち、リレー光学系１６０の第２のリレーレンズ６２は、仮想液晶表示像をＲ光用の液晶パネル８０Ｒ上に写像する。つまり、仮想液晶表示像と液晶パネル８０Ｒは、物と像の関係にある。また、リレー光学系１６０のフィールドレンズである第１のリレーレンズ６１は、液晶パネル８０Ｒ上に結像する像の照度が隅々まで均一となるように、仮想液晶表示像を通過した光を第２のリレーレンズ６２近傍に集光する。第２のリレーレンズ６２近傍には第２のアレイレンズ２２上に形成された、複数のアーク像（２次光源像）が形成される。つまり、第２のアレイレンズ２２と第２のリレーレンズ６２は物と像の関係にある。
【００５６】
以上述べたように、実施例３によれば、従来複数枚の偏光フィルムの吸収型偏光板で構成された出射側偏光板に、液晶パネルのサイズに対応した一枚の組み合わせ偏光ガラスを用いることにより、偏光板の信頼性を向上させると共に、小型化が図れる光学ユニット及び投射型表示装置を提供することができる。
【００５７】
なお、上記では、金属微粒子を含有する組み合わせ偏光ガラスを、図５で示した透過型液晶パネルを３枚使用する３板式投射型表示装置の透過型液晶パネルの後に配置される出射側偏光板に適用する場合について述べた。しかし、これに限定されるものではない。例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ光路の内のいずれか１つまたは２つの光路の出射側偏光板に選択的に適用してもよい。例えば、最も大きなエネルギーを有するＧ光路の出射側偏光板に選択的に用いてもよい。また、透過型液晶パネルの前後に配置される偏光板に適用してもよい。また、例えば、透過型液晶パネルを１枚使用する単板式投射型表示装置に用いられる透過型液晶パネルの前後に配置される１対の偏光板あるいは透過型液晶パネルの後に配置される出射側偏光板や、反射型液晶パネルを使用する投射型表示装置に用いられる例えばダイクロイックミラーによる色分離の後や光合成の前に（即ち、反射型液晶パネルでの変調前や変調後に）挿入して各色の偏光度を高めて色純度を高める偏光板等に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１の偏光ガラスの偏光度特性を模式的に示した図。
【図２】実施例１の組み合わせ偏光ガラスを説明する図。
【図３】実施例１の組み合わせ偏光ガラスの側面図。
【図４】実施例２のスペーサを備える組み合わせ偏光板の側面図。
【図５】実施例３の投射型表示装置の光学系の模式図。
【図６】組み合わせ偏光ガラスの透過軸方向と液晶パネルからの光学像の偏光方向との関係を説明する図。
【符号の説明】
【００５９】
１０…光源ユニット、１１…光源、１２…リフレクタ、２１…第１のアレイレンズ、２２…第２のアレイレンズ、３０…偏光変換素子、４０…集光レンズ、４５…フィールドレンズ、５１，５２…ダイクロイックミラー、５３…反射ミラー、６１…第１リレーレンズ、６２…第２リレーレンズ、６５，６６…反射ミラー、７０…入射側偏光板、８０…液晶パネル、９０…組み合わせ偏光ガラス（出射側偏光板）、９１…金属微粒子、１００…照明光学系、１０１…光軸、１５０…色分離光学系、１６０…リレー光学系、２００…１／２波長板、３００…合成プリズム、４００…投射レンズ、５００…光学ユニット、５５０…基体、５６０…電源回路、５７０…駆動回路、５８０…ファン、５８５…流路、ＬＧ８０…Ｇ光、９００，９００Ｐ…組み合わせ偏光ガラス、９０１…第１の偏光ガラス、９０１ａ…段差部、９０１Ｌ…端部領域、９０１Ｈ…中心部領域、９０２…第２の偏光ガラス、９０２ａ…段差部、９０２Ｌ…端部領域、９０２Ｈ…中心部領域、９０３…第３の偏光ガラス、９０３ａ…段差部、９５１，９５２…スペーサ、９０００…偏光ガラス、中心部領域…９０００Ｈ、９０００Ｌ…端部領域。
【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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