JPH09258209A - 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】 ＲＧＢ各色の光を略同じ割合で回折分光させ
て、色純度、色再現性が良好で照明光の利用効率を向上
させたホログラムカラーフィルターシステム。 【解決手段】 照明光源１４と、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５とからなり、照明光源１４は、直流駆動型メタルハ
ライドランプ３０とこのランプからの光束をコリメート
するコリメート光学系３３とからなる。これにより、Ｒ
ＧＢ各色のカラーフィルター５による回折効率を略同じ
なり、表示の色純度、色再現性を良好にでき、照明光の
利用効率を大幅に向上させることができる。

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、カラー液晶表示装置
等に用いる場合に、赤、緑、青の各色の光を略同じ割合
で回折分光して、色純度、色再現性が良好で、照明光の
利用効率を大幅に向上させたホログラムカラーフィルタ
ーシステム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、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及びそれを用いた液晶表示
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】以下、簡単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及び液晶投影表示装置
について説明する。まず、図６の断面図を参照にして第
１のタイプのホログラムカラーフィルターを用いた液晶
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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】次に、図７の断面図を参照にして第２のタ
イプのホログラムカラーフィルター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。

【００１４】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の入射側又は射出側に配置さ
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。

【００１５】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。

【００１６】また、図６及び図７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８は図６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７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１
３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１
６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。

【００１７】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においては、ブラック・マトリッ
クス４を含む液晶表示素子６は、実際には、例えば図９
に断面を示すように、液晶表示素子６は、例えば、２枚
のガラス基板２１、２２の間に挟持されたツイストネマ
チック等の液晶層２５からなり、バックライト側のガラ
ス基板２１の内表面には、ブラック・マトリックス４と
一様な透明対向電極２３が設けられ、表示面側のガラス
基板２２の内表面には液晶セルＲ、Ｇ、Ｂ毎に独立に透
明画素電極２４と不図示のＴＦＴが設けられている。ま
た、電極２３、２４の液晶層２５側には不図示の配向層
も設けられて構成されている。そして、バックライト側
のガラス基板２１に近接あるいは接着されて基板２６の
液晶表示素子６側表面に設けられたホログラムカラーフ
ィルター５あるいは１０が配置され、基板２６のバック
ライト側に偏光板１２が、液晶表示素子６の観察側ガラ
ス基板２２外表面に偏光板１３がそれぞれ貼り付けられ
ており、例えばそれらの透過軸は相互に直交するように
配置されている。なお、バックライト側の偏光板１２
は、基板２６のバックライト側に貼り付ける代わりに、
図９中に点線で示すように、ホログラムカラーフィルタ
ー５から離してバックライト３の光路中に配置する場合
もある。

【００１８】上記のような液晶表示素子６の画素毎に透
明画素電極２４と透明対向電極２３間に印加する電圧を
制御してその透過状態を変化させることにより、カラー
表示が可能となっている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本出願人の
提案に係る上記のホログラムカラーフィルターにおいて
は、波長分散のために回折効率の波長依存性がないかも
しくは少ないホログラムを用いるが、実際には、回折理
論自身からまたホログラムに厚さがあるため、波長に応
じてその回折効率が異なってしまう。図１０に波長に対
する回折効率特性の１例を示すが、波長を横軸にとった
とき、回折効率を表す曲線は山形の形状をしている。な
お、図１０は、厚さ６μｍで平均屈折率ｎ＝１．５２の
フォトポリマーに、波長５１４ｎｍの単色を用いて屈折
率変調Δｎ＝０．０３５で単一ホログラムからなる微小
ホログラム５′（図６）を記録した場合の波長に依存し
た回折効率を示している。

【００２０】そして、特に、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色によるカ
ラー液晶表示のためのホログラムカラーフィルターにお
いては、山形の形状をなす回折効率のピークを、図１０
のように、真ん中の波長Ｇの領域に位置させてバランス
をとるようにするのが望ましく、Ｒの波長領域及びＢの
波長領域の回折効率は、Ｇの波長領域に比較して低下し
てしまう。そのため、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色における強度の
不揃いが生じ、カラー表示を行う際にカラーバランス不
良として現れてしまう。

【００２１】本発明はこのような従来のホログラムカラ
ーフィルターの問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、ホログラムカラーフィルターの照明に用いる
光源として発光波長に空間的な分布を有するメタルハラ
イドランプを特定の配置で用いることによって、赤、
緑、青の各色の光を略同じ割合で回折分光させて、色純
度、色再現性が良好で、照明光の利用効率を大幅に向上
させた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。

【００２２】

【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、照明光源
と、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
ターとからなるホログラムカラーフィルターシステムに
おいて、前記照明光源として、直流駆動型メタルハライ
ドランプと該ランプからの光束をコリメートするコリメ
ート光学系とからなる照明装置を用いたことを特徴とす
るものである。

【００２３】この場合、直流駆動型メタルハライドラン
プの両電極を結ぶ直線がコリメート光学系の光軸に略直
角にその焦点を略通り、かつ、その光軸とホログラムカ
ラーフィルターの分散方向とを含む平面内に略位置する
ように、直流駆動型メタルハライドランプを配置するこ
とが望ましい。

【００２４】なお、コリメート光学系としては、正レン
ズ、放物面鏡、あるいは、楕円面鏡とその楕円面鏡と共
焦点配置の正レンズあるいは負レンズのコリメートレン
ズとからなる光学系から構成することができる。

【００２５】また、本発明において、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。

【００２６】また、本発明は、直流駆動型メタルハライ
ドランプと凹面鏡とからなるカラー液晶表示装置用照明
装置において、前記直流駆動型メタルハライドランプの
両電極を結ぶ直線が前記凹面鏡の光軸に略直角にその焦
点を略通るように、前記直流駆動型メタルハライドラン
プと前記凹面鏡が一体に設けられていることを特徴とす
るカラー液晶表示装置用照明装置も対象とし、その場
合、凹面鏡は放物面鏡あるいは楕円面鏡の何れであって
もよい。

【００２７】本発明においては、ホログラムカラーフィ
ルターの照明光源として、直流駆動型メタルハライドラ
ンプとそのランプからの光束をコリメートするコリメー
ト光学系とからなる照明装置を用いるので、直流駆動型
メタルハライドランプの発光波長に空間的な分布によ
り、ホログラムカラーフィルターに入射する平行光のＲ
ＧＢ各成分の入射角をホログラムカラーフィルターによ
るＲＧＢ各成分の分離角を縮小する方向に異ならせるこ
とができ、それにより、ＲＧＢ各色のホログラムカラー
フィルターによる回折効率を略同じにして、表示の色純
度、色再現性を良好にできると共に、照明光の利用効率
を大幅に向上させることができる。

【００２８】

【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の原理とその実施例について説明す
る。図５に、図６に示したようなホログラムカラーフィ
ルター５の１個の微小ホログラム５′の特定波長のバッ
クライト入射角とその波長の回折効率の関係を示す。こ
の微小ホログラム５′は、分光方向寸法２７０μｍ、そ
れに直交する方向寸法８０μｍ、厚さ６μｍ、バックラ
イト入射角４１°（空気中）、法線方向に回折する波長
５４５ｎｍ、焦点距離１．３ｍｍ（屈折率１．５の媒質
中）として設計したものである。

【００２９】図５から明らかなように、特定の入射角、
例えば４１°において、６３０ｎｍ近傍のＲの波長と、
５４５ｎｍ近傍のＧの波長と、４６０ｎｍ近傍のＢの波
長とでは回折効率に大きな差があると同時に、ＲとＢの
波長においては回折効率がピーク値にはないことが分か
る。

【００３０】そこで、回折効率の点から、図２に示すよ
うに、バックライト３の微小ホログラム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。）に対する入射角
を、Ｂ成分３ＢについてはＧ成分３Ｇより小さく、Ｒ成
分３ＲについてはＧ成分３Ｇより大きくすれば、ＲＧＢ
各色の光を略同じ割合で回折分光させるようにすること
ができる。なお、図２においては、Ｂ成分３ＢをＧ成分
３Ｇに対して小さくする角度、Ｒ成分３ＲをＧ成分３Ｇ
に対して大きくする角度を何れもΔとしてある。上記３
つの波長の場合、Δは約３．５°である。

【００３１】ただ、このようにすると問題となるのは、
図２に示すように、微小ホログラム５′で分光されたＢ
成分２７、Ｇ成分２８、Ｒ成分２９（図では主光線のみ
を示す。）の分離角が、バックライト各成分３Ｂ、３
Ｇ、３Ｒを同じ入射角θで入射させた場合の分離角θ₁
より小さくなることである。上記３つの波長の場合、分
離角が小さくなる角度δは約２．７°である（同じ入射
角４１°の場合の分離角θ₁ は約５．９°である。）。
すなわち、ＲＧＢ各色の回折効率を略同じになるように
バックライト３の各色の成分の入射角を異ならせる方向
は、ホログラムカラーフィルター５、１０による各色の
成分の分離角を縮小する方向となってしまうことであ
る。そのため、Ｂ成分２７とＲ成分２９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が起きてしまう。

【００３２】そこで、この問題を防ぐには、図２から明
らかなように、上記の分離角の不足分δを補うように、
微小ホログラム５′（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′の焦点距離を元
のｆ₀ からそれより長いｆ₁に延長して、その位置に表
示素子の画素６′を配置するようにすればよいことが分
かる。上記３つの波長の場合はｆ₀ ＝１．３ｍｍからｆ
₁ ＝２．４ｍｍとなる。

【００３３】さて、バックライト３の入射角を色成分毎
に異ならせるためには、発光波長に空間的な分布を有す
るメタルハライドランプを用いる。図３は直流駆動型
（ＤＣ型）のメタルハライドランプ３０の模式的な断面
図であり、＋電極３１、−電極３２間に電圧が印加さ
れ、その間で放電が起きて発光するが、発光波長は、図
示のように、＋極３１近傍では青色の発光、−極３２近
傍では赤色の発光が起き、両者の中間で白色の発光が起
きる。このようなＤＣ型メタルハライドランプ３０にお
いて発光波長に空間的な分布が起きる理由は必ずしも明
らかでないが、メタルハライドランプ３０内の封入物の
イオンが両電極３１、３２間に分布することによると考
えられる。

【００３４】このようなＤＣ型メタルハライドランプ３
０を正レンズあるいは凹面鏡の焦点に、電極３１、３２
を結ぶ直線が光軸に直角になるように配置することによ
り、図２のように、Ｇ成分３Ｇの入射角に対してＢ成分
３Ｂの入射角が小さく、Ｒ成分３Ｒの入射角が大きいバ
ックライト３を得ることができる。この場合、Ｇ成分３
Ｇに対してＢ成分３Ｂ、Ｒ成分３Ｒのなす角Δは、正レ
ンズあるいは凹面鏡の焦点距離を変えることにより所望
の値に設定できると共に、電極３１、３２間の距離を変
えることによっても所望の値に設定できる。

【００３５】図１は、本発明のホログラムカラーフィル
ターシステムを用いた１つの実施例の液晶投影表示装置
のホログラムカラーフィルターの分散方向に沿った断面
図であり、図８の液晶投影表示装置の照明装置１４の光
源として、上記のようなＤＣ型メタルハライドランプ３
０を用いており、ホログラムカラーフィルターとして図
６のホログラムアレー５を用いている。

【００３６】この実施例は、照明装置１４以外は図８の
場合と同様であり、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、バ
ックライト３の各色の成分３Ｂ、３Ｇ、３Ｒの入射角を
ホログラムカラーフィルター５による各色の成分の分離
角を縮小する方向に異ならせた照明装置１４からのバッ
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、色純
度、色再現性が良好で明るい投影像を得ることができ
る。

【００３７】照明装置１４は、正レンズからなるコリメ
ートレンズ３３の焦点に、ＤＣ型メタルハライドランプ
３０の電極３１、３２を結ぶ直線がコリメートレンズ３
３の光軸に直角であり、この光軸とホログラムカラーフ
ィルター５の分散方向とを含む平面内に略位置するよう
に、かつ、＋電極３１が図の上側のＲ分散側に、−電極
３２が図の下側のＢ分散側に位置するように配置されて
いる。

【００３８】このような配置により、図２のように、Ｇ
成分３Ｇの入射角に対してＢ成分３Ｂの入射角が小さ
く、Ｒ成分３Ｒの入射角が大きいバックライト３を得る
ことができる。その結果、ＲＧＢ各色のホログラムカラ
ーフィルター５による回折効率が略同じになり、表示の
色純度、色再現性が良好になると共に、照明光の利用効
率を大幅に向上させることができる。

【００３９】図１の照明装置１４においては、ＤＣ型メ
タルハライドランプ３０を正レンズからなるコリメート
レンズ３３の焦点に配置したが、この代わりに、図４に
示すように、放物面鏡３４（図の（ａ））あるいは楕円
面鏡３５（図の（ｂ））の焦点に、同様に、電極３１、
３２を結ぶ直線が放物面鏡３４あるいは楕円面鏡３５の
光軸に直角に配置したものを用いてもよい。ただし、楕
円面鏡３５を用いる場合は、ＤＣ型メタルハライドラン
プ３０の像が一旦結像するので、その像からの各成分の
光束を平行光に変換する正レンズあるいは負レンズから
なるコリメートレンズ３３を楕円面鏡３５と共焦点に組
み合わせて用いる必要がある。なお、このように凹面鏡
３４、３５とＤＣ型メタルハライドランプ３０を組み合
わせて用いる場合、ＤＣ型メタルハライドランプ３０を
凹面鏡３４、３５の焦点に、電極３１、３２を結ぶ直線
がその凹面鏡３４、３５の光軸に直角になるように両者
を一体にした光源を用いるようにすることもできる。

【００４０】なお、図１、図４のようなＤＣ型メタルハ
ライドランプ３０を用いたい照明装置１４を図７の液晶
表示装置を用いた液晶投影表示装置、あるいは、図６、
図７の直視型の液晶表示装置にも使用できることは明ら
かであろう。

【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システムによると、ホロ
グラムカラーフィルターの照明光源として、直流駆動型
メタルハライドランプとそのランプからの光束をコリメ
ートするコリメート光学系とからなる照明装置を用いる
ので、直流駆動型メタルハライドランプの発光波長に空
間的な分布により、ホログラムカラーフィルターに入射
する平行光のＲＧＢ各成分の入射角をホログラムカラー
フィルターによるＲＧＢ各成分の分離角を縮小する方向
に異ならせることができ、それにより、ＲＧＢ各色のホ
ログラムカラーフィルターによる回折効率を略同じにし
て、表示の色純度、色再現性を良好にできると共に、照
明光の利用効率を大幅に向上させることができる。

【００４３】なお、照明光源としては、直流駆動型メタ
ルハライドランプの両電極間の距離が大きくても照明光
を有効に利用できるため、電極間の距離が大きい長寿命
のランプが使用できるメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホログラムカラーフィルターシステム
を用いた１つの実施例の液晶投影表示装置の断面図であ
る。

【図２】本発明のホログラムカラーフィルターシステム
の原理を説明するための図である。

【図３】ＤＣ型メタルハライドランプの模式的な断面図
である。

【図４】照明装置の変形例の断面図である。

【図５】ホログラムカラーフィルターを構成する微小ホ
ログラムの特定波長のバックライト入射角とその波長の
回折効率の関係を示す図である。

【図６】第１のタイプのホログラムカラーフィルターを
用いた液晶表示装置の概略断面図である。

【図７】第２のタイプのホログラムカラーフィルターを
用いた液晶表示装置の概略断面図である。

【図８】図６の液晶表示装置を用いた液晶投影表示装置
の断面図である。

【図９】液晶表示素子の断面図である。

【図１０】ホログラムカラーフィルターの回折効率特性
の１例を示す図である。

【符号の説明】

３…バックライト ３Ｂ…バックライトのＢ成分 ３Ｇ…バックライトのＧ成分 ３Ｒ…バックライトのＲ成分 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 ７…ホログラム ８…集光性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…バックライト側ガラス基板 ２２…表示面側ガラス基板 ２３…透明対向電極 ２４…透明画素電極 ２５…液晶層 ２６…基板 ２７…分光されたＢ成分 ２８…分光されたＧ成分 ２９…分光されたＲ成分 ３０…ＤＣ型メタルハライドランプ ３１…＋電極 ３２…−電極 ３３…コリメートレンズ ３４…放物面鏡 ３５…楕円面鏡

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光源と、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とからなるホログラムカラ
   ーフィルターシステムにおいて、 前記照明光源として、直流駆動型メタルハライドランプ
   と該ランプからの光束をコリメートするコリメート光学
   系とからなる照明装置を用いた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】 前記直流駆動型メタルハライドランプの
   両電極を結ぶ直線が前記コリメート光学系の光軸に略直
   角にその焦点を略通り、かつ、その光軸と前記ホログラ
   ムカラーフィルターの分散方向とを含む平面内に略位置
   するように、前記直流駆動型メタルハライドランプが配
   置されてい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システム。
3. 【請求項３】 前記コリメート光学系が正レンズからな
   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
   ラーフィルターシステム。
4. 【請求項４】 前記コリメート光学系が放物面鏡からな
   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
   ラーフィルターシステム。
5. 【請求項５】 前記コリメート光学系が楕円面鏡と該楕
   円面鏡と共焦点配置の正レンズあるいは負レンズのコリ
   メートレンズとからな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システム。
6. 【請求項６】 前記ホログラムカラーフィルターがカラ
   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５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。
7. 【請求項７】 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】 直流駆動型メタルハライドランプと凹面
   鏡とからなるカラー液晶表示装置用照明装置において、 前記直流駆動型メタルハライドランプの両電極を結ぶ直
   線が前記凹面鏡の光軸に略直角にその焦点を略通るよう
   に、前記直流駆動型メタルハライドランプと前記凹面鏡
   が一体に設けられていることを特徴とするカラー液晶表
   示装置用照明装置。
9. 【請求項９】 前記凹面鏡が放物面鏡であることを特徴
   とする請求項８記載のカラー液晶表示装置用照明装置。
10. 【請求項１０】 前記凹面鏡が楕円面鏡であることを特
    徴とする請求項８記載のカラー液晶表示装置用照明装
    置。