JPH09166781A - ホログラムカラーフィルターシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平行度が良くないバックライトを用いても、
照明光の利用効率を大幅に向上させて、明るく色のクロ
ストークが少ないホログラムカラーフィルターシステ
ム。 【解決手段】 要素集光性ホログラム５′のアレーから
なり、その各要素集光性ホログラム５′が、ホログラム
記録面の法線に対して所定の角度をなして入射する白色
光３をホログラム記録面に略沿う方向に波長分散させて
分光するホログラムカラーフィルターを用いる場合に、
ホログラムカラーフィルターにより分光される赤成分２
１′と青成分２３′の緑成分２２に対する分離角を増大
させるような分光配置の回折格子２４がホログラムカラ
ーフィルターに入射する白色光３の光路中に配置されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラムカラー
フィルターシステムに関し、特に、バックライトとして
平行度の良くない照明光を用いても、その利用効率を大
幅に向上させて、明るく色のクロストークが少ないホロ
グラムカラーフィルターシステムに関する。

【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、例えばマイ
クロレンズアレーをカラーフィルターの前面に設置し、
白色光のバックライト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
ライトの利用効率を上げる方法が従来より知られてい
る。

【０００５】しかしながら、この方法でも、白色光を各
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
置を特に投影装置用として用いた場合、バックライトの
平行度が悪いと、ホログラムカラーフィルターで回折分
光集光された光の集光度が良くなく広がってしまい、分
光された相当部分がブラック・マトリックス上に当たっ
て利用されなくなり、バックライトの利用効率は十分に
は高くなかった。また、回折分光された光の一部が、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、この色の
クロストークにより液晶表示装置に表示されるカラー映
像の色純度の低下が起こり、表示の忠実な色再現がされ
ないおそれがあった。

【００１０】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、平行度が良くない
バックライトを用いても、照明光の利用効率を大幅に向
上させて、明るく色のクロストークが少ないホログラム
カラーフィルターシステムを提供することである。

【００１１】

【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システムは、要素集光
性ホログラムのアレーからなり、その各要素集光性ホロ
グラムが、ホログラム記録面の法線に対して所定の角度
をなして入射する白色光をホログラム記録面に略沿う方
向に波長分散させて分光するホログラムカラーフィルタ
ー、あるいは、平行で一様な干渉縞からなるホログラム
又は回折格子とその入射側あるいは射出側に配置された
要素集光性レンズのアレーとからなり、その平行で一様
な干渉縞からなるホログラム又は回折格子と要素集光性
レンズの複合体各々が、ホログラム又は回折格子の記録
面の法線に対して所定の角度をなして入射する白色光を
ホログラム又は回折格子の記録面に略沿う方向に波長分
散させて分光するホログラムカラーフィルターにおい
て、前記ホログラムカラーフィルターにより分光される
赤成分と青成分の緑成分に対する分離角を増大させるよ
うな分光配置の波長分光手段が前記ホログラムカラーフ
ィルターに入射する白色光の光路中に配置されているこ
とを特徴とするものである。

【００１２】この場合、波長分光手段として、透過型回
折格子を用いることができ、その際は、透過型回折格子
で回折されずに直進した０次光がホログラムカラーフィ
ルターに入射しない空間配置になっていることが望まし
い。

【００１３】また、透過型回折格子をホログラムカラー
フィルターに密着あるいは近接して配置することがで
き、その際、透過型回折格子を第１層に、ホログラムカ
ラーフィルターを第２層に記録し、第１層と第２層を積
層して構成することができる。

【００１４】また、波長分光手段として、反射型回折格
子を用いることができ、その際は、反射型回折格子で回
折されずに正反射された０次光がホログラムカラーフィ
ルターに入射しない空間配置になっていることが望まし
い。

【００１５】また、波長分光手段として、分光プリズム
を用いることもできる。これらの場合、波長分光手段の
寸法がホログラムカラーフィルターの寸法より大きいこ
とが望ましい。

【００１６】なお、本発明においては、ホログラムカラ
ーフィルターをカラー液晶表示装置の照明光入射側に配
置して用いるのが望ましく、さらに、カラー液晶表示装
置としてその表示像をスクリーンに投影する投影表示用
のものに用いるのが望ましい。

【００１７】本発明においては、ホログラムカラーフィ
ルターにより分光される赤成分と青成分の緑成分に対す
る分離角を増大させるような分光配置の波長分光手段が
ホログラムカラーフィルターに入射する白色光の光路中
に配置されているので、ホログラムカラーフィルターに
入射させる白色光の平行度が悪いために、要素集光性ホ
ログラム等の焦点距離を短くして分光される光の分布を
より狭くしても、赤成分と青成分の緑成分に対する分離
角の不足分が補われ、対応する色の画素に入射するよう
になり、分光された各色成分は対応する画素の開口内に
収まり、表示色のクロストークも起きない。したがっ
て、照明光の利用効率を大幅に向上させ、明るく色のク
ロストークが少ないカラーフィルターシステムが得られ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のホログラムカラー
フィルターシステム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、本発明の対象とする第
１の形態のホログラムカラーフィルターシステムを用い
る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
い偏光板がホログラムアレー５の入射側と液晶表示素子
６の射出側に配置される。なお、ブラック・マトリック
ス４の間には、従来のカラー液晶表示装置と同様に、
Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素に対応した色の光を通過する吸収
型のカラーフィルターを付加的に配置するようにしても
よい。

【００１９】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、他の波長はほとんど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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】次に、図２の断面図を参照にして、本発明
の対象とする第２の形態のホログラムカラーフィルター
システムを用いた液晶表示装置について説明する。同図
において、第２のタイプのホログラムカラーフィルター
１０は、ホログラム７と集光性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平行で一様
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。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。なお、ブラック・マトリックス
４の間には、従来のカラー液晶表示装置と同様に、Ｒ、
Ｇ、Ｂの分色画素に対応した色の光を通過する吸収型の
カラーフィルターを付加的に配置するようにしてもよ
い。

【００２３】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。

【００２４】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のピッチが各液晶セル６′
各々に対応して１個のマイクロレンズを配置する従来の
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。

【００２５】また、図１及び図２に示したような構成の
ホログラムカラーフィルターシステムを用いた液晶表示
装置をそのまま用いて直視型の液晶表示装置として、あ
るいは、投影表示用の空間光変調素子として利用して液
晶投影表示装置として用いることができる。図３は図１
の液晶表示装置を液晶投影表示装置として構成する場合
の断面図であり（図２の場合も同様）、ホログラムアレ
ー５の入射側に近接あるいは一体に第１の偏光板１２
が、液晶表示素子６の射出側に近接あるいは一体に第２
の偏光板１３が配置されている。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。

【００２６】ところで、図１〜図３においては、バック
ライト３として平行度の良いものを用いることを前提に
して、微小ホログラム５′の焦点距離（ホログラムアレ
ー５から集光点までの距離）あるいはマイクロレンズ
８′の焦点距離が設定され、図４（ａ）に示すように、
その距離離れた位置に配置されたＲ、Ｇ、Ｂの画素６′
に微小ホログラム５′（又は、ホログラム７とマイクロ
レンズ８′の組み合せ体。以下、微小ホログラム５′で
代表させる。）で分光された赤成分２１、緑成分２２、
青成分２３（図では主光線のみを示す。）が丁度入射す
るように、微小ホログラム５′のピッチ、バックライト
３の入射角等のパラメータが設定されている。

【００２７】ところが、バックライト３として平行度の
余り良くないものを用いると、このような配置のままで
は、分光された赤成分２１、緑成分２２、青成分２３の
集光度合いが悪くなり、分光された各色の成分２１〜２
３は理想的な分布より広がり、対応する画素６′のブラ
ック・マトリックス４（図１）の開口内に収まり切れ
ず、ブラック・マトリックス４の吸収領域まではみ出し
てしまう。さらには、隣接する別の色の画素６′の開口
内に入射することも起こり得る。このように、分光成分
２１〜２３がブラック・マトリックス４の吸収領域まで
はみ出すと、バックライト３の利用効率は低下し、ま
た、隣接する別の色の画素６′の開口内に入射すると、
表示色のクロストークが起き、色純度の低下が起きて表
示色が濁ってしまい、忠実なカラー映像表示ができな
い。

【００２８】このような分光成分２１〜２３の集光点で
の分布の広がりを小さくするためには、図４（ｂ）に示
すように、微小ホログラム５′の焦点距離をより短く設
定すればよい。ホログラムアレー５からＲ、Ｇ、Ｂの画
素６′までの距離がより短くなると、同じ平行度のバッ
クライト３を用いる限り、集光点での分光成分２１〜２
３の分布の広がりはより小さくなる。したがって、分光
された赤成分２１、緑成分２２、青成分２３は対応する
画素６′のブラック・マトリックス４の開口内に収ま
り、表示色のクロストークも起きないはずである。

【００２９】しかしながら、微小ホログラム５′の焦点
距離をより短くすると、バックライト３の入射角を変更
させない限り、分光成分２１〜２３の分離角βは同じま
まであるので、赤成分２１と青成分２３は対応する色の
画素Ｒ、Ｂに丁度は入射せず、中心の画素Ｇの方へ寄る
形となり、目的とする対応する画素Ｒ、Ｂのブラック・
マトリックス４の開口内に入射することにはならず、表
示色のクロストークも防ぎ得ない。分光された各成分２
１〜２３を対応する画素Ｒ、Ｇ、Ｂのブラック・マトリ
ックス４の開口内に収まるようにするためには、赤成分
２１、青成分２３の分離方向をそれぞれ図の２１′、２
３′の方向に向けるようにすればよい。

【００３０】そこで、本発明においては、赤成分２１、
青成分２３の分離角の不足を補うために、回折格子、分
光プリズム等の波長分光手段をバックライト３中に配置
して、ホログラムアレー５（微小ホログラム５′）に入
射するバックライト３中の赤成分３Ｒを緑成分３Ｇに対
して分光後の分離角を増大させるように傾けさせ、同様
に、バックライト３中の青成分３Ｂを緑成分３Ｇに対し
て分光後の分離角を増大させるように赤成分３Ｒと反対
側に傾けさせるようにして、微小ホログラム５′だけで
は不足する分離角を増大させている。

【００３１】図５は、波長分光手段として、透過型回折
格子２４を用いた例の光路図であり、微小ホログラム
５′のバックライト３入射側に透過型回折格子２４が配
置されている。この透過型回折格子２４に入射したバッ
クライト３は、青成分３Ｂ、緑成分３Ｇ、赤成分３Ｒと
波長に応じて異なる回折角で透過型回折格子２４から出
射して微小ホログラム５′に入射する。青成分３Ｂの緑
成分３Ｇに対する傾き角をδとすると、赤成分３Ｒの緑
成分３Ｇに対する傾き角も略δとなり、青成分３Ｂと赤
成分３Ｒは反対側に傾いている。このような入射角が少
しずつ異なる青成分３Ｂ、緑成分３Ｇ、赤成分３Ｒをバ
ックライトとして微小ホログラム５′に入射させると、
微小ホログラム５′により分光された赤成分２１′、青
成分２３′の分離角は図４のβより大きくなり、対応す
る色の画素Ｒ、Ｂに丁度入射して、分光された各成分２
１′、２２、２３′は対応する画素Ｒ、Ｇ、Ｂのブラッ
ク・マトリックス４の開口内に収まり、表示色のクロス
トークも起きない。

【００３２】透過型回折格子２４としては、体積型位相
回折格子、レリーフ型回折格子、振幅型回折格子、ブレ
ーズト型回折格子等公知の何れのものを用いてもよい。
１つの数値例を示すと、バックライト３の平行度を±４
°、微小ホログラム５′への入射角θを４０°（５４５
ｎｍ）とし、赤成分２１（２１′）、緑成分２２、青成
分２３（２３′）の中心波長としてそれぞれ６３３ｎ
ｍ、５４５ｎｍ、４５７ｎｍの光を用い、微小ホログラ
ム５′の焦点距離を１３００μｍから１１００μｍに変
更したとき、画素Ｒ、Ｇ、Ｂの組の寸法（繰り返しピッ
チ）を２７０μｍ、各画素のブラック・マトリックス４
の開口を６０μｍ（分光方向）×４０μｍ（分光方向に
直交する方向）とすると、透過型回折格子２４としてピ
ッチ約３．３μｍのものを用い、それへのバックライト
３の入射角を９．３°とすると、上記δは１．５°とな
り、図４（ａ）の場合に対して図５の場合では、表示の
明るさが１．４倍に向上した。

【００３３】また、バックライト３の平行度を±４°、
微小ホログラム５′への入射角θを４０°（５４５ｎ
ｍ）とし、赤成分２１（２１′）、緑成分２２、青成分
２３（２３′）の中心波長としてそれぞれ６３３ｎｍ、
５４５ｎｍ、４５７ｎｍの光を用い、微小ホログラム
５′の焦点距離を１３００μｍから７００μｍに変更し
たとき、画素Ｒ、Ｇ、Ｂの組の寸法（繰り返しピッチ）
を２７０μｍ、各画素のブラック・マトリックス４の開
口を６０μｍ（分光方向）×４０μｍ（分光方向に直交
する方向）とすると、透過型回折格子２４としてピッチ
約０．８μｍのものを用い、それへのバックライト３の
入射角を４３．７°とすると、上記δは６．４°とな
り、図４（ａ）の場合に対して図５の場合では、表示の
明るさが２．８倍に向上した。

【００３４】さて、図６は、波長分光手段として、反射
型回折格子２５を用いた例の光路図であり、その他は図
５の場合と同様である。なお、反射型回折格子２５は金
属基板に溝を設けた回折格子であっても、また、体積型
位相回折格子、レリーフ型回折格子、振幅型回折格子、
ブレーズト型回折格子等の透過型回折格子の裏面に金属
蒸着等を施して鏡面としたものでもよい。

【００３５】また、図７は、分光プリズム２６を用いた
例の光路図であり、その他は図５の場合と同様である。
さらに、図８は、波長分光手段として透過型回折格子２
４を用い、それを微小ホログラム５′（ホログラムアレ
ー５）と平行に密着あるいはその近傍に配置した場合の
光路図であり、その他は図５の場合と同様である。

【００３６】図８のように、透過型回折格子２４と微小
ホログラム５′（ホログラムアレー５）を密着して構成
するには、例えば吸収波長域が異なる２層感光フィルム
を用い、それぞれの層に感光する光を用い、１層目には
透過型回折格子２４を２層目にはホログラムアレー５を
露光して、透過型回折格子２４とホログラムアレー５を
一体で同時に作製することができる。具体的には、１層
目に６００ｎｍから７５０ｎｍに感光性がある層と、２
層目に４００ｎｍから５５０ｎｍに感光性がある層とを
積層し、クリプトンレーザーの波長６４７ｎｍの光を用
いて１層目に透過型回折格子２４を記録し、アルゴンレ
ーザーの波長５１４ｎｍの光を用いて２層目にホログラ
ムアレー５を記録して、透過型回折格子２４とホログラ
ムアレー５の複合体を構成して、図８の構成とすること
ができる。

【００３７】なお、図５〜図８の何れの場合も、透過型
回折格子２４、反射型回折格子２５及び分光プリズム２
６の寸法、特に分光方向の寸法は、ホログラムカラーフ
ィルター５、１０の寸法よりも大きいことが望ましい。
その理由は、これら波長分光手段２４〜２６の直径が大
きくなればなる程、ホログラムカラーフィルター５、１
０に入射するバックライトの平行度が良くなるからであ
る。また、図５、図７、図８の構成において、透過型回
折格子２４、分光プリズム２６、ホログラムカラーフィ
ルター５（微小ホログラム５′のアレー）の少なくとも
１面、望ましくは両面に反射防止コーティングを施すこ
とが好ましい。

【００３８】また、図５、図６のように、透過型回折格
子２４又は反射型回折格子２５を微小ホログラム５′の
アレーから離間して配置する場合には、透過型回折格子
２４又は反射型回折格子２５の０次光が直接微小ホログ
ラム５′のアレーに入射しないような配置にすることが
望ましい。

【００３９】以上、本発明のホログラムカラーフィルタ
ーシステム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。
また、以上の実施例ではホログラムカラーフィルターと
しては図１の第１のタイプのホログラムカラーフィルタ
ー５を用いて説明したが、図２の第２のタイプのホログ
ラムカラーフィルター１０の場合も全く同様である。さ
らに、ホログラムカラーフィルターのホログラム５、７
としては、単層あるいは１枚のホログラムからなるもの
に限らず、特願平７−２９０８１９号、同７−２９０８
２０号記載のもののように、波長分散の空間的な波長分
布は相互に略一致しており、かつ、回折効率のピーク波
長が相互に異なっている２枚以上あるいは２層以上の重
畳あるいは多重記録されてなるホログラムからなるもの
であってもよい。

【００４０】

【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システムによると、ホロ
グラムカラーフィルターにより分光される赤成分と青成
分の緑成分に対する分離角を増大させるような分光配置
の波長分光手段がホログラムカラーフィルターに入射す
る白色光の光路中に配置されているので、ホログラムカ
ラーフィルターに入射させる白色光の平行度が悪いため
に、要素集光性ホログラム等の焦点距離を短くして分光
される光の分布をより狭くしても、赤成分と青成分の緑
成分に対する分離角の不足分が補われ、対応する色の画
素に入射するようになり、分光された各色成分は対応す
る画素の開口内に収まり、表示色のクロストークも起き
ない。したがって、照明光の利用効率を大幅に向上さ
せ、明るく色のクロストークが少ないカラーフィルター
システムが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象とする第１の形態のホログラムカ
ラーフィルターシステムを用いる液晶表示装置断面図で
ある。

【図２】第２の形態のホログラムカラーフィルターシス
テムを用いる液晶表示装置断面図である。

【図３】本発明のホログラムカラーフィルターシステム
を用いる液晶投影表示装置の構成を示す断面図である。

【図４】従来のホログラムカラーフィルターシステムの
問題点を説明するための図である。

【図５】本発明により透過型回折格子を用いた例の光路
図である。

【図６】本発明により反射型回折格子を用いた例の光路
図である。

【図７】本発明により分光プリズムを用いた例の光路図
である。

【図８】本発明により透過型回折格子をホログラムアレ
ーと平行に密着あるいはその近傍に配置した例の光路図
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（ホログラムカラーフィルター） 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 ８…マイクロレンズアレー ８′…マイクロレンズ １０…ホログラムカラーフィルター 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 ２１…分光された赤成分 ２１′…本発明により分光された赤成分 ２２…分光された緑成分 ２３…分光された青成分 ２３′…本発明により分光された青成分 ３Ｒ…バックライトの分光された赤成分 ３Ｇ…バックライトの分光された緑成分 ３Ｂ…バックライトの分光された青成分 ２４…透過型回折格子 ２５…反射型回折格子 ２６…分光プリズム

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｄ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 要素集光性ホログラムのアレーからな
   り、その各要素集光性ホログラムが、ホログラム記録面
   の法線に対して所定の角度をなして入射する白色光をホ
   ログラム記録面に略沿う方向に波長分散させて分光する
   ホログラムカラーフィルター、あるいは、平行で一様な
   干渉縞からなるホログラム又は回折格子とその入射側あ
   るいは射出側に配置された要素集光性レンズのアレーと
   からなり、その平行で一様な干渉縞からなるホログラム
   又は回折格子と要素集光性レンズの複合体各々が、ホロ
   グラム又は回折格子の記録面の法線に対して所定の角度
   をなして入射する白色光をホログラム又は回折格子の記
   録面に略沿う方向に波長分散させて分光するホログラム
   カラーフィルターにおいて、 前記ホログラムカラーフィルターにより分光される赤成
   分と青成分の緑成分に対する分離角を増大させるような
   分光配置の波長分光手段が前記ホログラムカラーフィル
   ターに入射する白色光の光路中に配置されていることを
   特徴とするホログラムカラーフィルターシステム。
2. 【請求項２】 前記波長分光手段として、透過型回折格
   子を用いたことを特徴とする請求項１記載のホログラム
   カラーフィルターシステム。
3. 【請求項３】 前記透過型回折格子で回折されずに直進
   した０次光が前記ホログラムカラーフィルターに入射し
   ない空間配置になっていることを特徴とする請求項２記
   載のホログラムカラーフィルターシステム。
4. 【請求項４】 前記透過型回折格子を前記ホログラムカ
   ラーフィルターに密着あるいは近接して配置したことを
   特徴とする請求項２記載のホログラムカラーフィルター
   システム。
5. 【請求項５】 前記透過型回折格子を第１層に、前記ホ
   ログラムカラーフィルターを第２層に記録し、第１層と
   第２層が積層されてい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システム。
6. 【請求項６】 前記波長分光手段として、反射型回折格
   子を用いたことを特徴とする請求項１記載のホログラム
   カラーフィルターシステム。
7. 【請求項７】 前記反射型回折格子で回折されずに正反
   射された０次光が前記ホログラムカラーフィルターに入
   射しない空間配置になっていることを特徴とする請求項
   ６記載のホログラムカラーフィルターシステム。
8. 【請求項８】 前記波長分光手段として、分光プリズム
   を用いたことを特徴とする請求項１記載のホログラムカ
   ラーフィルターシステム。
9. 【請求項９】 前記波長分光手段の寸法が前記ホログラ
   ムカラーフィルターの寸法より大きいことを特徴とする
   請求項１から８の何れか１項記載のホログラムカラーフ
   ィルターシステム。
10. 【請求項１０】 前記ホログラムカラーフィルターが前
    記カラー液晶表示装置の照明光入射側に配置されている
    ことを特徴とする請求項１から９の何れか１項記載のホ
    ログラムカラーフィルターシステム。
11. 【請求項１１】 前記カラー液晶表示装置がその表示像
    をスクリーンに投影する投影表示用のものであることを
    特徴とする請求項１０記載のホログラムカラーフィルタ
    ーシステム。