JPH08190092A

JPH08190092A - ホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表示装置

Info

Publication number: JPH08190092A
Application number: JP305095A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Ichikawa; 市川信彦; Takeshi Hotta; 豪堀田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1995-01-12
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1996-07-23
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: JP3666674B2

Abstract

(57)【要約】【目的】照明光の利用効率を大幅に向上させ、色ムラ
等がなく色再現性が良く、忠実にカラー映像を表示でき
るホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表示装
置。【構成】カラーフィルターとして入射光を回折分光し
て所定の空間的な周期で異なる波長域の光を射出するホ
ログラム５と液晶表示素子６からなるカラー液晶表示装
置１１を、ランプ１５と放物面鏡１６の組み合わせから
なる照明装置１４からの白色の平行なバックライト３に
よって照明し、カラー液晶表示装置１１で変調された表
示像を、その近傍に配置したフィールドレンズ１７を介
して、投影レンズ１８により拡大してスクリーン１９上
に結像させ、明るく色ムラのない投影像を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホログラムカラーフィ
ルターを用いた液晶投影表示装置に関し、特に、照明光
の利用効率を大幅に向上させ、色ムラ等がなく色再現性
が良く、忠実にカラー映像を表示できる液晶投影表示装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、顔料、染料等による吸収カラ
ーフィルターを用いたカラー液晶表示装置においては、
表示のためにバックライトは必要不可欠なものである。
しかしながら、カラー液晶表示装置の背後から白色光を
そのまま照射しただけでは、その利用効率は非常に低
い。その原因として、主に下記に示す理由があげられ
る。

【０００３】各色のセル以外のブラック・マトリック
スが占める面積が広く、そこに当たった光は無駄にな
る。各画素へ入射する白色光の中、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）のカラーフィルターを透過する色成分が制限さ
れてしまうので、その他の補色成分は無駄となってしま
う。カラーフィルターでの吸収による損失が伴う。

【０００４】このような問題を解決すべく、図８に示す
ように、例えばマイクロレンズアレー２をカラーフィル
ター１の前面に設置し、白色光のバックライト３をそれ
ぞれカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂへ集光させるよう
にすることにより、バックライト３の利用効率を上げる
方法が従来より知られている。なお、図８において、符
号４はカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂ間に設けられた
ブラック・マトリックスを示す。

【０００５】しかしながら、この方法でも、白色光３を
各カラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂへ分光して照射する
ことはできないために、上記に示す問題の解決はでき
ない。

【０００６】さらに、このようなカラーフィルターを用
いずに、ダイクロイックミラー３枚とマイクロレンズア
レーを用いて、光の利用効率を向上させた液晶プロジェ
クターが特開平４−６０５３８号において提案されてい
る。この場合、上記のような顔料、染料等による吸収カ
ラーフィルターが不要になり、上記の〜の問題が解
決され、カラー映像の輝度は向上するが、３枚のダイク
ロイックミラーを必要とするため、光学系・装置が大き
くなり嵩張ってしまう。また、コストも高いものになっ
てしまう問題がある。

【０００７】このような状況に鑑み、本出願人は、特願
平５−１２１７０号等において、液晶表示用バックライ
ト等の利用効率を大幅に向上させるために、ホログラム
を利用したカラーフィルターを用いた液晶表示装置を提
案した。

【０００８】さらに、このようなホログラムカラーフィ
ルターを用いた液晶表示装置を投影型に変更して、スク
リーン上で明るいカラー映像を表示する液晶投影表示装
置も、特願平５−２４２２９２号等において提案した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装
置を投影装置用として用いた場合、ホログラムカラーフ
ィルターで回折された光の一部が、対応する色を表示す
る液晶セルでなく、それに隣接する別の色を表示すべき
液晶セルに入射してしまい、液晶表示装置に表示される
カラー映像が忠実に色再現されて投影されないおそれが
あることが発見された。

【００１０】また、ホログラムカラーフィルターで回折
分光された光は、波長毎に異なる角度で液晶表示装置に
入射し、異なる角度で液晶表示装置から射出するため、
これを単に投影レンズで投影すると、スクリーン上で左
右の周辺部に異なった色が付いてしまう問題も発生する
ことが見出された。

【００１１】さらに、このようなホログラムカラーフィ
ルターを用いた液晶投影表示装置に色再現性良くカラー
表示するために求められるバックライトの平行度の条
件、画像を明瞭で忠実に再現するためのホログラムカラ
ーフィルターと液晶表示装置の偏光板との配置関係、さ
らには、バックライト利用効率のより高い一様な干渉縞
からなるホログラムの構造等についての検討も行われる
べきである。

【００１２】本発明は従来技術のこのような状況に鑑み
てなされたものであり、その目的は、照明光の利用効率
を大幅に向上させ、色ムラ等がなく色再現性が良く、忠
実にカラー映像を表示できるホログラムカラーフィルタ
ーを用いた液晶投影表示装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表示
装置は、カラー液晶表示装置に表示した画像を投影光学
系によりスクリーン上に拡大投影して表示する液晶投影
表示装置において、前記カラー液晶表示装置のカラーフ
ィルターとして入射光を回折分光して所定の空間的な周
期で異なる波長域の光を射出するホログラムを用い、か
つ、前記カラー液晶表示装置の出射側近傍にフィールド
レンズを配置したことを特徴とするものである。

【００１４】この場合、ホログラムの分散角が±１５°
以下であることが望ましい。

【００１５】また、上記ホログラムは、分光機能と集光
機能を有するもの、あるいは、分光機能を有するもので
あり、後者の場合、カラー液晶表示装置はホログラムに
組み合わせて集光光学素子を備えているものである。さ
らに、この後者の場合、この分光機能を有するホログラ
ムは、ブレーズド・ホログラフィック回折格子から構成
することができる。

【００１６】また、フィールドレンズは、フレネルレン
ズからなることが望ましい。

【００１７】さらに、光源からスクリーンに至る光路中
に、所望の波長域の透過率が５％以下のカットフィルタ
ーを配置することが望ましい。具体的には、４３０ｎｍ
以下の波長の透過率が５％以下の短波長カットフィルタ
ー、６６０ｎｍ以上の波長の透過率が５％以下の長波長
カットフィルター、波長４９０ｎｍ〜５１０ｎｍの間の
波長の透過率が５％以下の帯域カットフィルター、ある
いは、波長５７０ｎｍ〜５９０ｎｍの間の波長の透過率
が５％以下の帯域カットフィルターの何れかを配置する
ことが望ましい。なお、帯域カットフィルターとして
は、ホログラム型の反射フィルターを用いることができ
る。

【００１８】また、ホログラムをカラー液晶表示装置の
入射側の偏光板より光源側に配置することが望ましい。

【００１９】さらに、ホログラムの照明光の平行度は、
その進行方向に対して±６°以内の成分が８０％以上で
あることが望ましい。

【００２０】

【作用】本発明においては、カラー液晶表示装置のカラ
ーフィルターとして入射光を回折分光して所定の空間的
な周期で異なる波長域の光を射出するホログラムを用
い、かつ、カラー液晶表示装置の出射側近傍にフィール
ドレンズを配置したので、投影装置の照明光の利用効率
を大幅に向上させ、色ムラ等がなく色再現性が良く、忠
実にカラー映像を投影表示することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明のホログラムカラーフィルター
を用いた液晶投影表示装置を実施例に基づいて説明す
る。まず、図１の断面図を参照にして本発明において用
いる第１の液晶表示装置について説明する。同図におい
て、規則的に液晶セル６′（画素）に区切られた液晶表
示素子６のバックライト３入射側に第１の形態のカラー
フィルターを構成するホログラムアレー５が離間して配
置される。液晶表示素子６背面には、各液晶セル６′の
間に設けられたブラック・マトリックス４が配置され
る。以上の他、図示しない偏光板が液晶表示素子６の両
側に配置される。

【００２２】ホログラムアレー５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６の紙面
内の方向に隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置された微小ホログラム５′からなり、微小ホログラム
５′は液晶表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの
液晶セル６′各組に整列して各々１個ずつ配置されてお
り、各微小ホログラム５′は、ホログラムアレー５の法
線に対して角度θをなして入射するバックライト３の中
の緑色の成分の光を、その微小ホログラム５′に対応す
る３つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの中心の液晶セルＧ上に集
光するようにフレネルゾーンプレート状に形成されてい
るものである。そして、微小ホログラム５′は、回折効
率の波長依存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、
位相型、振幅型等の透過型ホログラムからなる。ここ
で、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ないと
は、リップマンホログラムのように、特定の波長だけを
回折し、他の波長は回折しないタイプのものではなく、
１つの回折格子で何れの波長も回折するものを意味し、
この回折効率の波長依存性が少ない回折格子は、波長に
応じて異なる回折角で回折する。

【００２３】このような構成であるので、ホログラムア
レー５の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対
して角度θをなして入射する白色のバックライト３を入
射させると、波長に依存して微小ホログラム５′による
回折角は異なり、各波長に対する集光位置はホログラム
アレー５面に平行な方向に分散される。その中の、赤の
波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の成分
は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青を表
示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するよう
に、ホログラムアレー５を構成配置することにより、そ
れぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほとんど
減衰されずに各液晶セル６′を通過し、対応する位置の
液晶セル６′の状態に応じた色表示を行うことができ
る。なお、ホログラムアレー５へのバックライト３の入
射角度θは、ホログラム記録条件、ホログラムアレー５
の厚み、ホログラムアレー５と液晶表示素子６との距離
等の種々の条件により定まるものである。

【００２４】このように、ホログラムアレー５をカラー
フィルターとして用いることにより、従来のカラーフィ
ルター用バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく
各液晶セル６′へ入射させることができるため、その利
用効率を大幅に向上させることができる。

【００２５】次に、図２の同様の断面図を参照にして本
発明において用いる第２の液晶表示装置について説明す
る。同図において、規則的に液晶セル６′（画素）に区
切られた液晶表示素子６のバックライト３入射側に第２
の形態のカラーフィルター１０が離間して配置される。
液晶表示素子６背面には、各液晶セル６′の間に設けら
れたブラック・マトリックス４が配置される。以上の
他、図示しない偏光板が液晶表示素子６の両側に配置さ
れる。

【００２６】第２形態のカラーフィルター１０は、ホロ
グラム７とマイクロレンズアレー８とからなり、マイク
ロレンズアレー８を構成するマイクロレンズ８′は、
Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素の繰り返し周期、すなわち、液晶
表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの液晶セル
６′の組各々に対応して、その繰り返しピッチと同じピ
ッチでアレー状に配置されている。また、ホログラム７
は、回折格子の作用をする一様な干渉縞からなり、回折
効率の波長依存性がないかもしくは少ない、レリーフ
型、位相型、振幅型等の透過型ホログラムからなる。

【００２７】このような構成であるので、ホログラム７
の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対して角
度θをなしてバックライト３を入射させると、波長に依
存して異なる角度で回折され、ホログラム７の射出側に
分散される。ホログラム７の入射側又は出射側に配置さ
れたマイクロレンズ８′により、この分散された光は、
その焦点面に波長毎に分離されて集光する。その中の、
赤の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の
成分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青
を表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するよ
うに、カラーフィルター１０を構成配置することによ
り、それぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほ
とんど減衰されずに各液晶セル６′を通過し、対応する
位置の液晶セル６′の状態に応じた色表示を行うことが
できる。なお、ホログラム７へのバックライト３の入射
角度θは、ホログラム記録条件、ホログラム７の厚み、
ホログラム７と液晶表示素子６との距離等の種々の条件
により定まるものである。

【００２８】このような配置において、ホログラム７と
して、集光性でなく一様な干渉縞からなる回折効率の波
長依存性が少ない透過型ホログラムを用いることができ
るため、ホログラム７をマイクロレンズアレー８の各マ
イクロレンズ８′と位置合わせする必要がない点、及
び、マイクロレンズアレー８のピッチが図８の従来の場
合の３倍になり、作りやすくかつ整列しやすい点に特長
がある。

【００２９】さて、本発明においては、図１又は図２に
示したような構成のホログラムカラーフィルターを用い
た液晶表示装置を、投影表示用の空間光変調素子として
利用する。図３は、本発明に基づき、この空間光変調素
子として図１の構成のカラー液晶表示装置１１を用いて
液晶投影表示装置を構成する場合の断面図であり、図２
の液晶表示装置を用いる場合も同様に構成できる。な
お、この図においては、液晶表示素子６の両側に近接し
て配置される液晶表示装置用の偏光板１２、１３が図示
されており、その入射側の偏光板１２は、ホログラムア
レー５と液晶表示素子６との間に配置されている。そし
て、このカラー液晶表示装置１１は、例えばメタルハラ
イドランプ１５と放物面鏡１６の組み合わせからなる照
明装置１４からの白色の平行なバックライト３によって
照明され、カラー液晶表示装置１１で変調された表示像
は、液晶表示装置１１の近傍に配置されたフィールドレ
ンズ１７を経て、投影レンズ１８により拡大されてスク
リーン１９上に拡大結像され、明るい投影像を得ること
ができる。

【００３０】ここで、液晶表示装置用の入射側の偏光板
１２は、理論的にはホログラムアレー５の入射側に配置
してもよいが、実際には、ホログラムアレー５にはその
材料（フォトポリマー等）に起因する複屈折性があるた
め、偏光板１２、ホログラムアレー５を順に経た照明光
は、直線偏光でなく楕円偏光になってしまうため、ツイ
ストネマチック液晶等を透明電極で挟んでなる液晶表示
素子６を透過して偏光板１３を透過した後の状態におい
て、所望の変調を与えることができなくなるおそれがあ
る。したがって、図３のように、偏光板１２は、ホログ
ラムアレー５と液晶表示素子６の間に配置するのが望ま
しい。

【００３１】また、フィールドレンズ１７を液晶表示装
置１１出射側近傍に配置するのは、次のような理由によ
る。すなわち、ホログラムアレー５で分光され、液晶表
示素子６を透過したＲ、Ｇ、Ｂの光は、図３に破線で示
すような方向に出射する。ホログラムアレー５により回
折分光される光の分散角（図１のα）は±１５°以下程
度であるので、図から明らかなように、フィールドレン
ズ１７を配置しない場合、液晶表示素子６の上端近傍か
ら出たＢの光は投影レンズ１８に入射せず、液晶表示装
置１１の表示像のスクリーン１９上での結像に寄与しな
い。一方、液晶表示素子６の下端近傍から出たＲの光も
投影レンズ１８に入射せず、同様に液晶表示装置１１の
表示像の結像に寄与しない。したがって、スクリーン１
９の上端近傍での投影像は青味をおび、スクリーン１９
の下端近傍での投影像は赤味をおびることになってしま
い、色ムラにより忠実なカラー映像の再現ができないお
それが生じる。これに対して、図３に示すように、フィ
ールドレンズ１７を液晶表示装置１１出射側直後に配置
すると、図３に破線で示す方向に出射したＲ、Ｇ、Ｂの
光はそれぞれ実線で示したようにフィールドレンズ１７
で光軸方向に曲げられ、液晶表示素子６の上端近傍から
出たＢの光、その下端近傍から出たＲの光も全て投影レ
ンズ１８に入射して投影像の結像に寄与するようになる
ため、スクリーン１９の上下端近傍でも投影像が青味、
赤味をおびることはなくなり、色ムラは生じない。ま
た、フィールドレンズ１７を配置したことにより、投影
像の結像に寄与する光量も増加するので、照明光の利用
効率がさらに向上する。

【００３２】なお、フィールドレンズ１７としては、少
なくともホログラムアレー５による回折方向すなわち図
３の紙面内に正屈折力を有するシリンドリカルレンズ、
図３の紙面内の正屈折力が紙面に垂直方向の正屈折力よ
り大きいトーリックレンズ、軸対称正レンズ、これらの
何れかの機能を有するフレネルレンズの何れを用いても
よい。また、ホログラムアレー５により回折分光される
光の分散角αが±１５°程度以上であると、その分散さ
れた光を全て投影レンズ１８に入射させるようにするに
は、過大に大きな開口数のフィールドレンズ１７が必要
になるため、現実的ではない。したがって、ホログラム
アレー５の分散角を±１５°以下に設定することが重要
である。なお、図３の液晶表示装置１１として図２に示
すカラー液晶表示装置を用いてもよいことはもちろんで
ある。

【００３３】ところで、図１の液晶表示素子６を背面側
から見ると画素の並びは図４のようになっている。ただ
し、図４は１列の画素の並びのみを示してある。画素開
口２０は、例えば縦６５μｍ、横２４０μｍの寸法を有
し、縦方向に３５μｍ、横方向に６０μｍのブラック・
マトリックス４を挟んで縦横方向に例えば碁盤目状に規
則的に並んでいる。それらの画素開口２０は、図示のよ
うに、分光方向に赤を表示すべき分色画素Ｒ、緑を表示
すべき分色画素Ｇ、青を表示すべき分色画素Ｂの順で繰
り返し規則的に並んでいる。そして、ホログラムアレー
５により分光されたＲの光２１、Ｇの光２２、Ｂの光２
３もそれぞれ対応する色の分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの画素開
口２０上の縦長領域に集光するが、図のように、例えば
Ｂの光２３が、青を表示すべき分色画素Ｂのみでなく、
隣接する赤を表示すべき分色画素Ｒの画素開口２０に達
する場合がある。これは、ホログラムアレー５の分光特
性自身に原因がある場合と、バックライト３の平行度に
原因がある場合とがある。すなわち、ホログラムアレー
５の分光特性から、分光光２１〜２３の分布が必然的に
図４のようになる場合と、バックライト３の平行度が悪
く、分光光２１〜２３の分布が理論値より広がり、隣接
する対応しない色の分色画素に入射してしまう場合とで
ある。何れにしてもこのような表示色のクロストークが
あると、表示色が濁ってしまい、忠実なカラー映像表示
ができない。

【００３４】例えば、図５は図４の場合に、赤を表示す
べき分色画素Ｒ、緑を表示すべき分色画素Ｇ、青を表示
すべき分色画素Ｂにそれぞれ入射する光Ｒ、Ｇ、Ｂの波
長分布を示したものである。図から明らかなように、赤
を表示すべき分色画素Ｒに入射する光Ｒの波長分布は、
赤の波長のみならず、青の波長帯に小さなピークを有す
る。このピークは分光されたＢの光２３がこの分色画素
Ｒに入射したことによる。そこで、この例の場合、図６
に示すように、４３０ｎｍ以下の波長の透過率が５％以
下の短波長カットフィルターを、図３のランプ１５から
スクリーン１９に至る光路の何れかの位置に挿入するこ
とにより、このような本来青を表示すべき分色画素Ｂに
入射すべき光が隣接する分色画素Ｒに入射することによ
り起こる色のクロストークを防止し、忠実なカラー映像
表示が可能になる。

【００３５】なお、以上は、青を表示すべき分色画素Ｂ
に入射すべき光が隣接する分色画素Ｒに入射することに
より起こる青色と赤色のクロストーク防止のために、４
３０ｎｍ以下の波長の透過率が５％以下の短波長カット
フィルターを用いたが、同様の理由で、赤を表示すべき
分色画素Ｒに入射すべき光が隣接する分色画素Ｂに入射
することにより、青色と赤色のクロストークが起こり得
る。このクロストークを防止するためには、６６０ｎｍ
以上の波長の透過率が５％以下の長波長カットフィルタ
ーを図３のランプ１５からスクリーン１９に至る光路の
何れかの位置に挿入するようにすればよい。

【００３６】さらに、図４の場合、同様の理由で、分色
画素ＢとＧの間、ＧとＲの間で相互の色のクロストーク
が起こる可能性もある。ＢとＧのクロストークを防止す
るには、波長４９０ｎｍ〜５１０ｎｍの間の光をカット
する帯域カットフィルターを図３のランプ１５からスク
リーン１９に至る光路の何れかの位置に挿入するように
すればよく、また、ＧとＲのクロストークを防止するに
は、波長５７０ｎｍ〜５９０ｎｍの間の光をカットする
帯域カットフィルターを図３のランプ１５からスクリー
ン１９に至る光路の何れかの位置に挿入するようにすれ
ばよい。なお、このような所望の帯域の光をカットする
フィルターとしては、例えば、リップマンホログラム
（体積ホログラム）によるホログラム型の反射フィルタ
ーを用いることができる。このフィルターは、フォトポ
リマー等の体積型ホログラム記録媒体中に反対方向から
可干渉光を入射させて一定間隔のブラグ格子を記録して
なるもので、その格子間隔で決まる所定波長の光のみを
反射して入射光からその波長の光を取り除くものであ
る。

【００３７】また、以上の短波長カットフィルター、長
波長カットフィルター、帯域カットフィルターの２つ以
上を組み合わせて用いると、さらに色再現性が良くな
る。

【００３８】なお、以上のような各種フィルターを用い
る場合でも、バックライト３の平行度が悪化してその進
行方向に対して±６°以内の成分が８０％以下になる
と、ホログラムアレー５で回折された光の方向が大きく
乱れ、色のクロストークをこれらフィルターで十分に防
止できなくなる。したがって、バックライト３の平行度
としては、その進行方向に対して±６°以内の成分が８
０％以上あることが必要である。

【００３９】さて、カラー液晶表示装置１１に用いるカ
ラーフィルターとして、図２のような一様な干渉縞から
なり回折効率の波長依存性がないかもしくは少ない透過
型ホログラム７とマイクロレンズアレー８とからなるカ
ラーフィルター１０を用いる場合、ホログラム７とし
て、図７に示すように、ブレーズド・ホログラフィック
回折格子７′に構成されたレリーフ型ホログラムを用い
ると、特定の次数、例えば＋１次にのみ回折光を集中さ
せることができるので、より明るいカラー投影像を形成
することができる。

【００４０】なお、このようなブレーズド・ホログラフ
ィック回折格子７′を作成するには、例えば特公昭５５
−４０８４６号に記載の方法により、ホログラフィック
にフォトレジスト表面にレリーフ回折格子を形成し、そ
の格子に垂直で回折格子面に斜めの方向からイオンビー
ムを入射させ、反応性イオンビームエッチングによりレ
リーフ格子の畝の片面を平らにカットすることによりマ
スターを作成し、それを射出成形等により複製して製作
すればよい。

【００４１】以上、本発明のホログラムカラーフィルタ
ーを用いた液晶投影表示装置を実施例に基づいて説明し
てきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変
形が可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表示装
置によると、カラー液晶表示装置のカラーフィルターと
して入射光を回折分光して所定の空間的な周期で異なる
波長域の光を射出するホログラムを用い、かつ、カラー
液晶表示装置の出射側近傍にフィールドレンズを配置し
たので、投影装置の照明光の利用効率を大幅に向上さ
せ、色ムラ等がなく色再現性が良く、忠実にカラー映像
を投影表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１形態のホログラムカラーフィルターを組み
込んだ液晶表示装置の断面図である。

【図２】第２形態のホログラムカラーフィルターを組み
込んだ液晶表示装置の断面図である。

【図３】本発明による液晶投影表示装置の構成を示す断
面図である。

【図４】画素の並びを示すために図１の液晶表示素子を
背面側から見た図である。

【図５】各分色画素に入射する光の波長分布の一例を示
す図である。

【図６】短波長カットフィルターの透過率特性の一例を
示す図である。

【図７】図２のホログラムとしてブレーズド・ホログラ
フィック回折格子を用いたもの要部断面図である。

【図８】従来の液晶表示装置の照明方法を説明するため
の図である。

【符号の説明】

３…バックライト４…ブラック・マトリックス５…ホログラムアレー（カラーフィルター）５′…微小ホログラム６…液晶表示素子６′…液晶セル（画素）７…ホログラム７′…ブレーズド・ホログラフィック回折格子８…マイクロレンズアレー８′…マイクロレンズ１０…カラーフィルター１１…カラー液晶表示装置１２、１３…偏光板１４…照明装置１５…メタルハライドランプ１６…放物面鏡１７…フィールドレンズ１８…投影レンズ１９…スクリーン２０…画素開口２１…Ｒの光２２…Ｇの光２３…Ｂの光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラー液晶表示装置に表示した画像を投
影光学系によりスクリーン上に拡大投影して表示する液
晶投影表示装置において、前記カラー液晶表示装置のカ
ラーフィルターとして入射光を回折分光して所定の空間
的な周期で異なる波長域の光を射出するホログラムを用
い、かつ、前記カラー液晶表示装置の出射側近傍にフィ
ールドレンズを配置したことを特徴とするホログラムカ
ラーフィルターを用いた液晶投影表示装置。
【請求項２】前記ホログラムの分散角が±１５°以下
であることを特徴とする請求項１記載のホログラムカラ
ーフィルターを用いた液晶投影表示装置。
【請求項３】前記ホログラムが、分光機能と集光機能
を有するものであることを特徴とする請求項１又は２記
載のホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表示
装置。
【請求項４】前記ホログラムが、分光機能を有するも
のであり、前記カラー液晶表示装置は該ホログラムに組
み合わせて集光光学素子を備えていることを特徴とする
請求項１又は２記載のホログラムカラーフィルターを用
いた液晶投影表示装置。
【請求項５】前記の分光機能を有するホログラムが、
ブレーズド・ホログラフィック回折格子からなることを
特徴とする請求項４記載のホログラムカラーフィルター
を用いた液晶投影表示装置。
【請求項６】前記フィールドレンズが、フレネルレン
ズからなることを特徴とする請求項１から５の何れか１
項記載のホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影
表示装置。
【請求項７】光源からスクリーンに至る光路中に、所
望の波長域の透過率が５％以下のカットフィルターを配
置したことを特徴とする請求項１から６の何れか１項記
載のホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表示
装置。
【請求項８】光源からスクリーンに至る光路中に、４
３０ｎｍ以下の波長の透過率が５％以下の短波長カット
フィルターを配置したことを特徴とする請求項７記載の
ホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表示装
置。
【請求項９】光源からスクリーンに至る光路中に、６
６０ｎｍ以上の波長の透過率が５％以下の長波長カット
フィルターを配置したことを特徴とする請求項７又は８
記載のホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表
示装置。
【請求項１０】光源からスクリーンに至る光路中に、
波長４９０ｎｍ〜５１０ｎｍの間の波長の透過率が５％
以下の帯域カットフィルターを配置したことを特徴とす
る請求項７、８又は９記載のホログラムカラーフィルタ
ーを用いた液晶投影表示装置。
【請求項１１】光源からスクリーンに至る光路中に、
波長５７０ｎｍ〜５９０ｎｍの間の波長の透過率が５％
以下の帯域カットフィルターを配置したことを特徴とす
る請求項７から１０の何れか１項記載のホログラムカラ
ーフィルターを用いた液晶投影表示装置。
【請求項１２】前記帯域カットフィルターが、ホログ
ラム型の反射フィルターであることを特徴とする請求項
１０又は１１記載のホログラムカラーフィルターを用い
た液晶投影表示装置。
【請求項１３】前記ホログラムを前記カラー液晶表示
装置の入射側の偏光板より光源側に配置したことを特徴
とする請求項１から１２の何れか１項記載のホログラム
カラーフィルターを用いた液晶投影表示装置。
【請求項１４】前記ホログラムの照明光の平行度が、
その進行方向に対して±６°以内の成分が８０％以上で
あることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項記
載のホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表示
装置。