JP5161810B2 - 光学ユニットおよびそれを用いた投射型液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源からの光を透過型液晶パネルで映像信号に応じて光強度変調し、形成された光学像を拡大して投射する光学ユニットに係わり、特に、透過型液晶パネルの出射側偏光板の構造に関する。

従来、光源からの光をライトバルブで映像信号に応じて光強度変調し、形成された光学像を拡大して投射する光学ユニットを、駆動回路，電源回路や冷却用ファンなどと共に筐体内に収納した投射型表示装置が知られている。

投射型表示装置では、ライトバブルとして透過型液晶パネル（以下、単に、「液晶パネル」という）を用いる場合、一般に、液晶パネルの前後（光入射側および光出射側）に偏光方向が異なる（例えば直交する）偏光板が設けられる。そして、該偏光板には、従来、許容温度の低い高分子フィルムを一軸延伸した一軸延伸型の有機フィルム製の吸収型偏光板が使用されている。この吸収型偏光板は、不要な偏光光を吸収し発熱するので、耐熱温度の低い液晶パネルと共に冷却ファンで冷却することで信頼性の向上が図られている。特に、液晶パネルの光出射側に配置される出射側偏光板は、黒表示の場合大部分の光を吸収することになるので、その耐熱性の向上が要求され、偏光板の材質を耐熱性の優れた無機材料の偏光板に置き換えた装置も実用化されている。無機偏光板として、例えば特許文献１に記載のワイヤグリッド型偏光板などが知られる。

冷却ファンにより液晶パネル等の光学部品に外気を吹き付けると、外気に含まれる塵埃が付着する恐れがある。液晶パネルへ塵埃が付着すると、その塵埃の影がスクリーン上に黒点となって表示されることになり、良好な映像表示が行えなくなる。これを防止するため、例えば特許文献２には、液晶パネルを支持枠によって支持するとともに、支持枠に周囲部を支持された前側ガラス及び後側ガラスによって液晶パネルを密閉状態として保持する構造が開示されている。

特開２００７−３３７４６号公報 特開平９−１０５９０１号公報

偏光板として前記特許文献１に記載されるような無機偏光板を用いるときには、その製造工程で無機材料膜などに傷やピンホールが存在することがある。液晶パネルの直後に配置される出射側偏光板において、これらの傷やピンホールなどの欠陥部は偏光度がないため、スクリーン上に輝点として投影表示され表示映像の画質を劣化させる原因になる。製造工程で、これらの傷やピンホールを皆無にすることは容易ではない。

前記特許文献２では、液晶パネルへの塵埃の付着防止について考慮されているが、偏光板などのその他の光学部材については考慮されていない。液晶パネルの出射側に偏光板を設ける場合、当該偏光板についても塵埃付着の対策が必要である。さらに、無機偏光板に生じる傷やピンホールについても考慮されていない。また、無機偏光板に一旦形成された傷やピンホールは、塵埃と違い、ガラス板により密閉構造として防止できるものではなく、ファンなどにより風を吹き付けて除去できるものでもない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、出射側偏光板として無機材料の偏光板を用いる場合、偏光板に傷やピンホールが存在する場合に、スクリーン上に投影表示されることに対して改善するようにし、良好な映像表示が行える光学ユニットおよびそれを用いた投射型液晶表示装置を提供することにある。

本発明は、所定の偏光方向に揃えた略白色光を射出する照明光学系と、該略白色光をＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３原色光に分離する光分離光学系と、Ｒ，Ｇ，Ｂの各偏光光を映像信号に応じて光変調してＲ，Ｇ，Ｂの各光学像を形成するＲ，Ｇ，Ｂの各液晶パネルと、各光学像を光合成する光合成プリズムと、合成された光学像を拡大して投射する投射レンズとを備えた光学ユニットにおいて、上記各液晶パネルの光出射側に配置されるＲ，Ｇ，Ｂの出射側偏光板を、上記光合成プリズムの出射側にＲ，Ｇ，Ｂ共通の偏光板として配置し、上記光合成プリズムと上記共通の偏光板との間には、選択された波長帯域の光について偏光回転を行う色選択偏光回転素子を配置する構成とした。

また本発明の光学ユニットは、上記各液晶パネルの光出射側に配置されるＲ，Ｇ，Ｂの出射側偏光板のうち、Ｒ，Ｇの出射側偏光板を上記光合成プリズムの出射側にＲ，Ｇ共通の偏光板として配置し、上記光合成プリズムと上記共通の偏光板との間には、選択された波長帯域の光について偏光回転を行う色選択偏光回転素子を配置する構成とした。

ここで、前記光合成プリズムの入射面のうちＲ光とＢ光が入射する面に１／２λ波長板を設け、前記色選択偏光回転素子はＧ光について偏光回転を行うものである。また、前記出射側偏光板は無機材料で構成されたものである。

本発明の投射型液晶表示装置は、前記光学ユニットと、駆動回路と、冷却用ファンと、電源回路とを備える。

本発明によれば、出射側偏光板に傷やピンホールなどの欠陥部等が存在した場合にも、従来の構成として比較して、その影響を低減すべく改善され、従来よりも良好な映像表示が行える光学ユニットおよび投射型液晶表示装置を提供することができる。

実施例１に係わる光学ユニットおよび投射型液晶表示装置の全体構成図。 実施例１における光学ユニットの液晶パネル近傍の詳細構成図。 実施例２における光学ユニットの液晶パネル近傍の詳細構成図。 色選択偏光回転素子の特性を示す図。 出射側偏光板の構造の一例を示す図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通な機能を有する要素には同一の符号を付与する。

まず、本実施例に係わる光学ユニットおよびそれを用いた投射型液晶表示装置について述べ、その後、液晶パネル近傍の詳細構成について説明する。
図１は、実施例１に係わる光学ユニットおよび投射型液晶表示装置の全体構成図である。なお、図１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。すなわち、光軸１０１をＺ軸として、Ｚ軸に直交する面内で、図１の紙面に平行な軸をＹ軸とし、図１の紙面裏から表に向かう軸をＸ軸とする。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。偏光方向がＸ方向の偏光光を「Ｘ偏光光」といい、偏光方向がＹ方向の偏光光を「Ｙ偏光光」という。

図１において、投射型液晶表示装置の光学系は、照明光学系１００と、光分離光学系１３０と、リレー光学系１４０と、３つのフィールドレンズ２９（２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂ）と、３つの透過型の液晶パネル６０（６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ）と、光合成手段である光合成プリズム２００と、投射手段である投射レンズ３００とを備えている。液晶パネル６０は、光入射側に入射側偏光板５０（５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ）を備え、光合成プリズム２００の光出射側に、色選択偏光回転素子７０と各色光共通の出射側偏光板８０（８０ＲＧＢ）を備えている。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を構成する。光学ユニット５００は、液晶パネル６０を駆動する駆動回路５７０、液晶パネル６０などを冷却する冷却用ファン５８０、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液晶表示装置を構成する。

以下、各部の構成を説明する。
映像表示素子である液晶パネル６０を均一に照射する照明光学系１００は、略白色光を射出するランプ（光源）１１およびリフレクタ１２からなる光源ユニット１０と、オプチカルインテグレータを構成する第１、第２のアレイレンズ２１，２２と、偏光変換素子２５と、集光レンズ（重畳レンズ）２７を含む。照明光学系１００からの略白色光を光の３原色光に光分離する光分離光学系１３０は、２つのダイクロイックミラー３１，３２と、光路方向を変える反射ミラー３３を含む。リレー光学系１４０は、フィールドレンズである第１リレーレンズ４１と、リレーレンズである第２リレーレンズ４２と、光路方向を変える２つの反射ミラー４５，４６を含む。

ランプ１１から射出された光は、例えば回転放物面形状の反射面を有するリフレクタ１２によって反射され、光軸１０１に略平行となり、光源ユニット１０から略平行の光束が射出される。光源ユニット１０から射出された光は、偏光変換インテグレータに入射する。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２５とを含む。

第２のアレイレンズ２２からの光は偏光変換素子２５により、所定の偏光方向例えば直線偏光光のＸ偏光光（光軸１０１に直交する面内で偏光方向が図１の紙面に垂直なＸ方向の光）に揃えられる。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２７、フィールドレンズ２９Ｇ，２９Ｂ、リレー光学系１４０、フィールドレンズ２９Ｒにより各液晶パネル６０上に重ね合わせられる。このようにして、ランプ（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Ｘ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。

光分離光学系１３０は、照明光学系１００から射出された略白色光を光の３原色であるＢ光(青色帯域の光)と、Ｇ光(緑色帯域の光)と、Ｒ光(赤色帯域の光)とに光分離し、対応する液晶パネル６０（６０Ｂ，６０Ｇ，６０Ｒ）に向かうそれぞれの光路（Ｂ光路，Ｇ光路，Ｒ光路）に導光する。すなわち、ダイクロイックミラー３１により反射したＢ光は、反射ミラー３３を反射して、フィールドレンズ２９Ｂ、入射側偏光板５０Ｂを通過して、Ｂ光用の液晶パネル６０Ｂに入射する（Ｂ光路）。また、Ｇ光およびＲ光は、ダイクロイックミラー３１を透過し、ダイクロイックミラー３２によりＧ光とＲ光に分離される。Ｇ光はダイクロイックミラー３２を反射して、フィールドレンズ２９Ｇ、入射側偏光板５０Ｇを通して、Ｇ光用液晶パネル６０Ｇに入射する（Ｇ光路）。Ｒ光はダイクロイックミラー３２を透過し、リレー光学系１４０に入射する。

リレー光学系１４０に入射したＲ光は、フィールドレンズの第１リレーレンズ４１によって、反射ミラー４５を経て、第２リレーレンズ４２の近傍に集光（収束）し、フィールドレンズ２９Ｒに向けて発散する。そして、フィールドレンズ２９Ｒで光軸にほぼ平行とされ、入射側偏光板５０Ｒを通過して、Ｒ光用の液晶パネル６０Ｒに入射する（Ｒ光路）。

各液晶パネル６０（６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ）は、Ｘ方向を透過軸とする入射側偏光板５０（５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ）により偏光度が高められた光分離光学系１３０から入射するＸ偏光の色光を、駆動回路５７０で駆動されて、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Ｙ偏光の光学像を形成する。

各色光のＹ偏光の光学像は、光合成手段である光合成プリズム２００に入射する。このとき、Ｇ光の光学像はＹ偏光（光合成プリズム２００のダイクロイック膜面に対してＰ偏光）のままで入射する。一方Ｂ光路およびＲ光路では、液晶パネル６０Ｂ，６０Ｒと光合成プリズム２００との間に１／２λ波長板９０Ｂ，９０Ｒを設けているので、Ｙ偏光のＢ光およびＲ光の光学像はＸ偏光（光合成プリズム２００の色合成を行うダイクロイック膜面に対してＳ偏光）の光学像に変換されて光合成プリズム２００に入射する。これは、ダイクロイック膜２１０の分光特性を考慮したもので、Ｇ光をＰ偏光光、Ｒ光とＢ光をＳ偏光光とする所謂ＳＰＳ合成とすることで、効率良く光合成するためである。

光合成プリズム２００は、Ｂ光を反射するダイクロイック膜（誘電体多層膜）２１０ｂと、Ｒ光を反射するダイクロイック膜（誘電体多層膜）２１０ｒ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。光合成プリズム２００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（ダイクロイック膜面に対してＳ偏光光）は、クロスしたＢ光用のダイクロイック膜２１０ｂおよびＲ光用のダイクロイック膜２１０ｒでそれぞれ反射される。また、中央の入射面に入射したＧ光（ダイクロイック膜面に対してＰ偏光光）は直進する。これらの各色光の光学像は光合成され、カラー映像光（合成光）が出射面から出射する。

光合成プリズム２００から出射した合成光は、色選択偏光回転素子７０と各色光共通の出射側偏光板８０ＲＧＢに入射する。色選択偏光回転素子７０は、選択された波長帯域の光について偏光回転を行う素子である。この場合には、入射光のうちＧ光についてＹ偏光光（Ｐ偏光光）からＸ偏光光（Ｓ偏光光）に変換し、Ｂ光とＲ光についてはＸ偏光光（Ｓ偏光光）のままは通過させる。その結果、色選択偏光回転素子７０を通過した各色光は全てＸ偏光光（Ｓ偏光光）に揃えられる。このように色選択偏光回転素子７０を用いることで、次の出射側偏光板８０ＲＧＢに対し各色光の偏光方向を同一方向に揃えた状態で入射させることができる。

出射側偏光板８０ＲＧＢは、Ｘ方向を透過軸とする無機偏光板である。これにより不要な偏光光成分（ここではＹ偏光光）が除去されて、コントラストが高められる。また材質として無機材料を用いることで、耐熱性と寿命特性が向上する。無機偏光板の場合、金属膜などに傷やピンホールなどの欠陥部が存在することがある。そのような場合でも、出射偏光板８０ＲＧＢを液晶パネル６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂから遠く離れた位置である光合成プリズム２００の出射側に配置しているので、出射偏光板８０ＲＧＢの傷やピンホールなどの欠陥部はスクリーン上にピントが合わないのでスクリーン上に投影表示されることがない。

出射偏光板８０ＲＧＢから出射した合成光は、例えばズームレンズであるような投射レンズ３００によって、スクリーン（図示せず）に投影される。冷却用ファン５８０は、入射側偏光板５０、液晶パネル６０、出射側偏光板８０等へ向けた流路５８５により送風し、これらの部品が光源ユニット１０からの照射光の一部を吸収して生じる熱を冷却する。

図２は、実施例１における光学ユニットの液晶パネル近傍の詳細構成図である。（ａ）は白表示時、（ｂ）は黒表示時の各色光の偏光状態を示す。
前記したように、各液晶パネル６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂには、入射側偏光板５０Ｒ，５０Ｇ，５０ＢによりＸ偏光（Ｓ波）の各色光が入射する。（ａ）の白表示の場合は、各液晶パネル６０（６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ）は、各色光のＹ偏光（Ｐ波）の光学像を形成する。これらは光合成プリズム２００に入射するが、Ｒ光とＢ光については１／２λ波長板９０Ｒ，９０ＢによりＸ偏光（Ｓ波）に変換されて入射し、ＳＰＳ合成される。光合成プリズム２００から出射した合成光は、色選択偏光回転素子７０にてＧ光についてＹ偏光（Ｐ波）からＸ偏光（Ｓ波）に変換し、各色光は全てＸ偏光光（Ｓ波）に揃えられる。その後、Ｘ方向を透過軸とする出射側偏光板８０ＲＧＢにて不要なＹ偏光（Ｐ波）を除去して投写レンズ３００に入射される。

一方（ｂ）の黒表示の場合は、各液晶パネル６０（６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ）は、入射側偏光板５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから入射したＸ偏光（Ｓ波）の各色光をそのまま出射する。Ｇ光はそのまま光合成プリズム２００を通過し、色選択偏光回転素子７０にてＸ偏光（Ｓ波）からＹ偏光（Ｐ波）に変換され、出射側偏光板８０ＲＧＢに入射する。Ｒ光とＢ光については、１／２λ波長板９０Ｒ，９０ＢによりＹ偏光（Ｐ波）に変換されて光合成プリズム２００に入射する。入射したＲ光とＢ光は、光合成プリズム２００内のダイクロイック膜の分光特性により、一部の光束は反射されるが大部分は直進してそれぞれ対向する液晶パネル６０Ｂ，６０Ｒに入射する。ダイクロイック膜で反射した一部のＲ光と一部のＢ光は、色選択偏光回転素子７０を通過して出射側偏光板８０ＲＧＢに入射する。Ｘ方向を透過軸とする出射側偏光板８０ＲＧＢは、Ｙ偏光（Ｐ波）であるＧ光と、Ｙ偏光（Ｐ波）である一部のＲ光と一部のＢ光を遮断する。

このように、出射側偏光板８０ＲＧＢは各液晶パネル６０（６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ）から遠い位置に配置しているので、出射側偏光板８０ＲＧＢに傷やピンホールなどの欠陥部が存在しても、スクリーン上に投影表示されることはない。

次に、本実施例で用いた色選択偏光回転素子７０と出射側偏光板８０ＲＧＢについて説明する。
図４は、色選択偏光回転素子７０の特性を示す図である。色選択偏光回転素子７０は、特定の色光（波長帯域）の可視光の偏光方向を選択的に９０度回転させるものである。すなわち、特定の波長帯域の可視光に対して選択的にλ／２板として機能する。本実施例では、波長帯域約５００〜６００ｎｍのＧ光に対して選択的に偏光回転を行い、他の帯域のＢ光とＲ光に対しては偏光回転を行わないものである。図２の場合、色選択偏光回転素子にはＧ光がＰ偏光状態で入射するので、素子通過後Ｓ偏光状態に変換される。一方Ｂ光とＲ光はＳ偏光状態で入射するが、素子通過してもそのままの状態である。この結果、色選択偏光回転素子７０を通過した各色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は全てＳ偏光状態となる。

図５は、出射側偏光板８０ＲＧＢの構造の一例を示す図である。出射側偏光板には、耐熱性や寿命特性を考慮して無機偏光板を用いているが、ワイヤグリッド型の吸収型無機偏光板の場合を示す。ワイヤグリッド型の吸収型無機偏光板８０ＲＧＢは、透光性基板（例えばガラス基板）８１上に、Ｙ方向に延びたストライプ状の金属薄膜（以下、「ワイヤグリッド」と称する）８２とその上に形成した無機材料の吸収層８４を、溝８３を介して周期的に配列したもので、その周期は光の波長より小さくする（光の波長の数分の一から十分の一程度）。このように、吸収型無機偏光板８０ＲＧＢは無機材料で構成されているので、耐熱温度が高く、寿命特性に優れている。

吸収型無機偏光板８０ＲＧＢに入射光Ｌ８００が入射すると、偏光方向がワイヤグリッド８２に平行なＹ偏光光Ｌ８００ｙは吸収層８４に吸収され、ワイヤグリッド８２に直交する偏光方向のＸ偏光光Ｌ８００ｘは透過して、透過光Ｌ８０１となる。すなわち、透過軸がワイヤグリッド８２に直交するＸ方向であって、Ｘ偏光光Ｌ８００ｘのみを透過する偏光機能を有する。ここで符号８５は、吸収層８４に生じた欠陥部（ピンホールなど）を示す。この欠陥部８５が存在すると、入射するＹ偏光光Ｌ８００ｙを吸収しきれず、その一部を透過してしまう。しかしながら本実施例では、出射側偏光板８０ＲＧＢを液晶パネルから遠く離れて配置したので、欠陥部８５がスクリーンに投影表示されることはない。

以上より、実施例１の構造によれば、出射側偏光板８０ＲＧＢにピンホールなどの欠陥部が存在しても、スクリーン上の画質劣化は生じない。また、各色光に共通の１個の出射側偏光板８０ＲＧＢとしたので、投射型液晶表示装置の小型化を図ることができる。

前記実施例１では、光合成プリズム２００の出射側にＲ，Ｇ，Ｂ光共通の出射偏光板８０ＲＧＢを配置した。これに対し実施例２では、光合成プリズム２００の出射側にＲ光とＧ光共通の出射偏光板８０ＲＧを配置し、Ｂ光の出射偏光板８０Ｂは液晶パネル６０Ｂの直後に配置する構造とした。これは次の理由による。

（１）出射側偏光板８０を光合成プリズム２００の出射側に配置する場合、図２（ｂ）に示す黒表示時において、Ｂ光とＲ光は光合成プリズム２００内のダイクロイック膜を通過し、大部分の光束は対向する液晶パネル６０Ｒ，６０Ｂに漏れ込んでしまう。その結果、液晶パネル６０Ｒと６０Ｂが発熱し冷却対策が必要となる。

（２）同一光源から出射される各色光のパワーはＢ光のエネルギーが最大である。そのため、液晶パネル６０Ｂを含むＢ光路に対しては、液晶パネル６０Ｒを含むＲ光路よりも優先的に冷却手段（冷却ファン）が強化されている。よって、Ｂ光の出射偏光板８０Ｂを液晶パネル６０Ｂの直後に配置することで、Ｂ光が液晶パネル６０Ｒへ漏れ込むことをなくし、Ｒ光路に対する冷却手段を簡素化することができる。

（３）液晶パネル６０の直後に出射偏光板８０を配置する場合、ピンホールなどの欠陥部の画面に与える影響はＧ光が最も問題になる。これは、Ｇ光が最も視認性が高いからである。よって、Ｒ光とＧ光については共通の出射偏光板８０ＲＧを光合成プリズム２００の出射側に配置し、Ｂ光の出射偏光板８０Ｂを液晶パネル６０Ｂの直後に配置することで、欠陥部の影響を最小にすることができる。

図３は、実施例２における光学ユニットの液晶パネル近傍の詳細構成図である。Ｂ光の出射側偏光板８０Ｂは液晶パネル６０Ｂと光合成プリズム２００の間に配置し、Ｒ光とＧ光については、光合成プリズム２００の出射側に共通の出射側偏光板８０ＲＧを配置する。（ａ）は白表示時、（ｂ）は黒表示時の各色光の偏光状態を示す。

（ａ）の白表示の場合は、各液晶パネル６０（６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ）は、各色光のＹ偏光（Ｐ波）の光学像を形成する。これらは光合成プリズム２００に入射するが、Ｂ光については、Ｙ方向を透過軸とする出射側偏光板８０Ｂにて不要なＸ偏光成分が除去されてから入射する。この出射側偏光板８０Ｂは、図５で説明した吸収型無機偏光板８０ＲＧＢの透過軸をＸ方向からＹ方向に変えたものである。Ｒ光とＢ光については１／２λ波長板９０Ｒ，９０ＢによりＸ偏光（Ｓ波）に変換されて入射する。各入射光は光合成プリズム２００にてＳＰＳ合成される。光合成プリズム２００から出射した合成光は、図４で説明した色選択偏光回転素子７０によりＧ光についてＹ偏光（Ｐ波）からＸ偏光（Ｓ波）に変換し、各色光は全てＸ偏光光（Ｓ波）に揃えられる。その後、Ｘ方向を透過軸とする出射側偏光板８０ＲＧＢにて不要なＹ偏光（Ｐ波）を除去して投写レンズ３００に入射される。

一方（ｂ）の黒表示の場合は、各液晶パネル６０（６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ）は、入射したＸ偏光（Ｓ波）の各色光をそのまま出射する。Ｂ光については、Ｙ方向を透過軸とする出射側偏光板８０Ｂにより吸収されて、光合成プリズム２００への入射が遮断される。Ｇ光はそのまま光合成プリズム２００を通過し、色選択偏光回転素子７０にてＸ偏光（Ｓ波）からＹ偏光（Ｐ波）に変換され、出射側偏光板８０ＲＧに入射する。Ｒ光は１／２λ波長板９０ＲによりＹ偏光（Ｐ波）に変換されて光合成プリズム２００に入射する。入射したＲ光は、光合成プリズム２００内のダイクロイック膜で一部は反射されるが、大部分は直進して対向する液晶パネル６０Ｂに漏れ込む。ダイクロイック膜で反射した一部のＲ光は、色選択偏光回転素子７０を通過して出射側偏光板８０ＲＧに入射する。Ｘ方向を透過軸とする出射側偏光板８０ＲＧは、Ｙ偏光（Ｐ波）であるＧ光と、Ｙ偏光（Ｐ波）である一部のＲ光を吸収して遮断する。

このように黒表示の場合、光合成プリズム２００へ向かうＢ光については出射側偏光板８０Ｂにより遮断されるため、対向する液晶パネル６０Ｒへ漏れ込むことはない。一方、光合成プリズム２００へ向かうＲ光については、光合成プリズム２００を直進して対向する液晶パネル６０Ｂに漏れ込むことになる。しかしながら、Ｂ光の液晶パネル６０Ｂやその偏光板に対しては発熱を防止するために、予め強力な冷却手段が備えられている。よって、Ｂ光に比べてエネルギーが低いＲ光が漏れ込んでも、発熱の問題はない。

以上より、実施例２の構造によれば、Ｂ光はＧ光に比べて視認性が低いので、Ｂ光の出射側偏光板８０Ｂにピンホールなどの欠陥部が存在しても、スクリーン上の画質劣化は少ない。また、新たに冷却手段を強化することなく、投射型液晶表示装置の小型化を図ることができる。

１０…光源ユニット、１１…ランプ、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、２５…偏光変換素子、２７…集光レンズ、２９…フィールドレンズ、３１，３２…ダイクロイックミラー、３３…反射ミラー、４１…第１リレーレンズ、４２…第２リレーレンズ、４５，４６…反射ミラー、５０…入射側偏光板、６０…液晶パネル、７０…色選択偏光回転素子、８０…出射側偏光板（吸収型無機偏光板）、８１…透光性基板、８２…ワイヤグリッド、８３…溝、８４…吸収層、８５…欠陥部（ピンホール）、９０…１／２λ波長板、１００…照明光学系、１０１…光軸、１３０…光分離光学系、１４０…リレー光学系、２００…光合成プリズム、２１０…ダイクロイック膜、３００…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…冷却用ファン、５８５…流路、Ｌ８００…入射光、Ｌ８０１…透過光。

Claims (4)

1. 所定の偏光方向に揃えた略白色光を射出する照明光学系と、該略白色光をＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３原色光に分離する光分離光学系と、Ｒ，Ｇ，Ｂの各偏光光を映像信号に応じて光変調してＲ，Ｇ，Ｂの各光学像を形成するＲ，Ｇ，Ｂの各液晶パネルと、各光学像を光合成する光合成プリズムと、合成された光学像を拡大して投射する投射レンズとを備えた光学ユニットにおいて、
   上記光合成プリズムの光出射側にＲ，Ｇ共通の偏光板を配置し、上記Ｂ光の液晶パネルと上記光合成プリズムの間にＢ光の出射側偏光板を配置し、
   上記光合成プリズムと上記共通の偏光板との間には、選択された波長帯域の光について偏光回転を行う色選択偏光回転素子を配置したことを特徴とする光学ユニット。
2. 請求項１に記載の光学ユニットにおいて、
   前記光合成プリズムの入射面のうちＲ光とＢ光が入射する面に１／２λ波長板を設け、
   前記色選択偏光回転素子はＧ光について偏光回転を行うものであることを特徴とする光学ユニット。
3. 請求項１に記載の光学ユニットにおいて、
   前記出射側偏光板は無機材料で構成されたことを特徴とする光学ユニット。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学ユニットと、駆動回路と、冷却用ファンと、電源回路とを備えることを特徴とする投射型液晶表示装置。

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