JPH1073818A - 回折格子を用いたカラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光の利用効率が高く、カラーバランスが良
く、光学系が少なく小さい部品で構成可能でコンパクト
な回折格子を用いたカラー表示装置。 【解決手段】 略平行光束１２中に略垂直に配置された
回折格子１１と、回折格子１１から斜め方向に射出する
回折光を略垂直方向に角度変換する偏向素子３０と、略
垂直方向に向けられた回折光に対して略垂直に配置され
た集光性レンズアレー１０と、その焦点面近傍に画素面
が配置された空間光変調器１とからなり、回折格子１１
で波長分散され集光性レンズアレー１０の各要素レンズ
１０′により異なる位置に集光された赤波長成分１２Ｒ
を空間光変調器１の赤色を表示すべき画素Ｒに、緑波長
成分１２Ｇを緑色を表示すべき画素Ｇに、青波長成分１
２Ｂを青色を表示すべき画素Ｂに入射させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回折格子を用いた
カラー表示装置に関し、特に、照明光の利用効率を大幅
に向上させ、明るく色再現性の良好な回折格子を用いた
カラー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、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】そこで、本出願人は、特願平８−９４１２
８号において、回折格子を用いたカラー液晶表示装置を
提案した。この液晶表示装置は、略平行光束を照射する
照明手段と、前記の略平行光束中に略垂直に配置された
平行で一様なピッチの干渉縞あるいは格子からなる回折
格子と、前記回折格子の回折側に前記回折格子の面に対
して傾いて配置された集光性レンズアレーと、前記集光
性レンズアレーの焦点面近傍に画素面が配置された液晶
表示素子とからなり、前記回折格子で波長分散され前記
集光性レンズアレーの各要素レンズにより異なる位置に
集光された赤波長成分を前記液晶表示素子の赤色を表示
すべき画素に、緑波長成分を緑色を表示すべき画素に、
青波長成分を青色を表示すべき画素にそれぞれ入射させ
るようにしたものである。この液晶表示装置は、バック
ライト利用効率が極めて高く明るく、かつ、分光された
３原色のカラーバランスが良好で色再現性が良く、しか
も、少ない部品で組立製作が容易で、コンパクトでコス
トがかからないものである。

【０００８】以下、この液晶表示装置を図４を参照にし
て説明する。図４の液晶表示装置の要部断面図におい
て、全体の構成は、不図示の白色照明光源からの略平行
なバックライト１２に対して傾いて配置された液晶表示
素子１と、バックライト１２入射側の何れかの位置に配
置された入射側偏光板８と、液晶表示素子１の観察側に
配置された観察側偏光板９と、液晶表示素子１のバック
ライト１２入射側でバックライト１２に対して略垂直に
配置された一様なピッチの直線群（体積型の場合は平面
群）の干渉縞あるいは格子からなるホログラムあるいは
回折格子（以下、回折格子と言う。）１１と、液晶表示
素子１と回折格子１１の間であって入射側偏光板８の入
射側あるいは射出側（図の場合は射出側）に液晶表示素
子１と平行に配置され、各微小凸レンズ１０′が液晶表
示素子１のＲＧＢ３つの分色画素からなる組各々に整列
して配置されているマイクロレンズアレー１０とからな
っている。

【０００９】液晶表示素子１は、例えば、２枚のガラス
基板２、３の間に挟持されたツイストネマチック等の液
晶層６からなり、バックライト側のガラス基板２の内表
面には、ブラック・マトリックス７と一様な透明対向電
極４が設けられ、表示面側のガラス基板３の内表面には
画素Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に独立に透明画素電極５と不図示のＴ
ＦＴが設けられている。また、電極４、５の液晶層６側
には不図示の配向層も設けられて構成されている。ま
た、入射側偏光板８と観察側偏光板９とは、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、観察側偏光板９はガラス基板３の外表面に貼り付け
てもよく、入射側偏光板８は、液晶表示素子１とマイク
ロレンズアレー１０の間に挟持して一体に貼り合わせて
もよく、あるいは、回折格子１１のバックライト１２入
射側に配置してもよい。さらに、マイクロレンズアレー
１０は液晶表示素子１の一方のガラス基板２と一体に貼
り合わせてもよい。

【００１０】また、ホログラムあるいは回折格子１１
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又は回
折格子からなる。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
性が少ないホログラムあるいは回折格子１１は、波長に
応じて異なる回折角で回折する。

【００１１】ところで、マイクロレンズアレー１０とブ
ラック・マトリックス７の間の距離は、マイクロレンズ
アレー１０を構成する微小凸レンズ１０′の焦点距離
（ガラス基板２の屈折率も考慮して）と略等しく設定さ
れており、したがって、平行光が微小凸レンズ１０′に
よって集光される位置はブラック・マトリックス７の開
口の位置となる。なお、マイクロレンズアレー１０を構
成する微小凸レンズ１０′は、ＲＧＢの分色画素の繰り
返し周期の各周期毎、すなわち、液晶表示素子１の紙面
内の方向に隣接する３つの画素の組各々に対応して整列
して配置されている。

【００１２】なお、ブラック・マトリックス７の間に
は、色純度を上げるため、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。

【００１３】ところで、液晶表示素子１の面に対する回
折格子１１の面の傾き角αは次のような配置になってい
る。すなわち、回折格子１１に対して略垂直に入射する
バックライト１２中の赤の波長成分１２Ｒは回折角θ_R
で透過回折され、マイクロレンズアレー１０中の何れか
の微小凸レンズ１０′に入射し、ブラック・マトリック
ス７の開口で規定されてＲ画素に集光する。同様に、バ
ックライト１２中の緑の波長成分１２Ｇは回折角θ_G で
透過回折され、マイクロレンズアレー１０中の何れかの
微小凸レンズ１０′に入射し、ブラック・マトリックス
７の開口で規定されてＧ画素に、バックライト１２中の
青の波長成分１２Ｂは回折角θ_B で透過回折され、マイ
クロレンズアレー１０中の何れかの微小凸レンズ１０′
に入射し、ブラック・マトリックス７の開口で規定され
てＢ画素に、それぞれ集光する。このような位置関係に
なるように上記傾き角αが設定されている。

【００１４】以上のような構成であるので、回折格子１
１の液晶表示素子１と反対側の面から略垂直に白色バッ
クライト１２を入射させると、波長に依存して異なる角
度で回折され、回折格子１１の射出側に分散される。分
散された各波長成分はマイクロレンズアレー１０中の各
微小凸レンズ１０′に入射し、その中の、赤の波長成分
１２Ｒは赤を表示する画素Ｒの位置に、緑の波長成分１
２Ｇは緑を表示する画素Ｇの位置に、青の波長成分１２
Ｂは青を表示するが画素Ｂの位置にそれぞれ集光され
る。したがって、液晶表示素子１の画素毎に透明画素電
極４と透明対向電極５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、ＲＧＢ分色画素の組
み合わせにより所望のカラー表示を行うことができる。

【００１５】このような構成において、分光要素として
一様なピッチの干渉縞あるいは格子からなる回折効率の
波長依存性が少ない透過型回折格子１１を用いることが
できるため、回折格子１１の製作が容易でありコストが
安い、回折格子１１の回折効率が高くバックライト１２
利用効率が高い、回折格子１１をマイクロレンズアレー
１０の各微小凸レンズ１０′と位置合わせする必要がな
い、及び、マイクロレンズアレー１０のピッチが各画素
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等の特
長がある。

【００１６】なお、回折格子１１をバックライト１２に
対して斜めに配置することも考えられるが、上記のよう
に回折格子１１をバックライト１２に対して略垂直に配
置すると、回折格子１１が同じ寸法であるとして、バッ
クライト１２の断面積が大きくなるので、バックライト
１２の平行度がより高くでき、各画素ＲＧＢに入射する
色成分の混色がより少なくなり、色再現性をより向上さ
せることができる。また、バックライト１２を回折格子
１１に略垂直に入射させると、斜め入射の場合より分散
角が大きく取れるので、同じ分散角でよいとするなら回
折格子１１のピッチをより大きくでき、回折格子１１の
波長依存性をより少なくできる。そのため、分光された
ＲＧＢ３色のカラーバランスがより良くなり、この点か
らも色再現性がより向上できる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】図４のような配置にお
いては、回折格子１１からの回折光１２Ｒ、１２Ｇ、１
２Ｂは斜め方向に射出するので、より大きな分散角が得
られるので望ましいが、回折格子１１を液晶表示素子１
とマイクロレンズアレー１０に対して角度をなして離間
して配置しなければならず、かつ、バックライト１２を
液晶表示素子１とマイクロレンズアレー１０に対して斜
めの方向から照明しなければならないため、表示装置２
０全体の嵩が大きく大型なものとなってしまう。また、
液晶表示素子１全体に回折格子１１で分散した各色の光
１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂが入射しなくてはならないが、
離れた位置から斜めに射出するために見込み角分大きな
面積の回折格子１１を用いなければならない。

【００１８】本発明は本出願人の先の出願に係るカラー
表示装置のこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、光の利用効率が極めて高いので明る
く、かつ、分光されたＲＧＢ３色のカラーバランスが良
く、しかも、光学系が少なく小さい部品で構成可能でコ
ンパクトでコストがかからない回折格子を用いたカラー
表示装置を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の回折格子を用いたカラー表示装置は、略平行光束を
照射する照明手段と、前記の略平行光束中に略垂直に配
置された平行で一様なピッチの干渉縞あるいは格子から
なる回折格子と、その回折格子から斜め方向に射出する
回折光を略垂直方向に角度変換する偏向素子と、略垂直
方向に向けられた回折光に対して略垂直に配置された集
光性レンズアレーと、その集光性レンズアレーの焦点面
近傍に画素面が配置された空間光変調器とからなり、前
記回折格子で波長分散され前記集光性レンズアレーの各
要素レンズにより異なる位置に集光された赤波長成分を
前記空間光変調器の赤色を表示すべき画素に、緑波長成
分を緑色を表示すべき画素に、青波長成分を青色を表示
すべき画素にそれぞれ入射させるようにしたことを特徴
とするものである。

【００２０】この場合、集光性レンズアレーの要素レン
ズは、空間光変調器の隣接する３つの画素を１組として
その組の繰り返し周期と同じ周期で配置されていること
が望ましい。

【００２１】また、空間光変調器としては、例えば液晶
表示素子からなることが望ましい。

【００２２】また、回折格子は、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回折格子からな
っていてもよい。

【００２３】また、空間光変調器に表示された画素群か
らなる映像を投影光学系により投影するように構成する
こともできる。

【００２４】本発明においては、回折格子、偏向素子、
集光性レンズアレー、空間光変調器を略一体に平行に配
置することができ、それに略垂直に略平行光束を照射す
ることができるので、表示装置全体を薄く小型のものと
することができ、しかも、分光手段として回折格子を用
いているので、光の利用効率が極めて高く明るく、か
つ、分光されたＲＧＢ３色のカラーバランスの良いもの
となる。しかも、回折格子を空間光変調器等と略密着さ
せているので小型のものとすることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の回折格子を用いた
カラー表示装置のいくつかの実施例について図面を参照
にして説明する。本発明の原理は、図４のような配置に
おいて、回折格子１１とマイクロレンズアレー１０の間
にシート状光偏向手段を配置して、回折格子１１と液晶
表示素子１を平行に近接配置することにより、バックラ
イト１２を背後から略垂直に照明するようにして、表示
装置２０全体を薄く小型のものとすると共に、回折格子
１１も小型でよいものとすることである。まず、シート
状光偏向手段の１例のプリズムシート組立体について図
１を参照にして説明する。

【００２６】このプリズムシート組立体３０は２枚の近
接配置したプリズムシート４０、５０からなり、プリズ
ムシート組立体３０の入射側に平行に配置した回折格子
１１によって斜めに回折分光された成分中の例えば中間
の角度に回折された緑の波長成分１２Ｇを、プリズムシ
ート組立体３０の射出側の面からに垂直に射出させる作
用を有するものである。したがって、プリズムシート組
立体３０の射出側に平行にマイクロレンズアレー１０と
液晶表示素子１を配置することができる。

【００２７】すなわち、プリズムシート組立体３０は、
空気層２５を介して入射側から第１のプリズムシート４
０と第２のプリズムシート５０とからなり、第１のプリ
ズムシート４０は、同一形状の微小プリズム４１を密に
並べてなるもので、入射側は平面４２からなり、第２の
プリズムシート５０に面した射出側は断面鋸歯状の面か
らなる。その射出側の面は、入射側の平面４２で屈折さ
れた光束１２Ｇ’が略垂直に射出するストライプ状の斜
面４３と、この光束１２Ｇ’が入射せず斜面４３に対し
て略垂直なストライプ状の壁面４４とが交互に角度をな
して位置するように接続された面である。したがって、
全ての斜面４３相互、壁面４４相互は平行に配置されて
いる。

【００２８】また、第２のプリズムシート５０は、同一
形状の微小プリズム５１を密に並べてなるもので、射出
側は平面５２からなり、第１のプリズムシート４０に面
した入射側は断面鋸歯状の面からなる。その入射側の面
は、第１のプリズムシート４０の入射側の平面４２で屈
折され、斜面４３を略垂直に出た光束１２Ｇ’が斜めに
入射するストライプ状の斜面５３と、平面５２に対して
略垂直なストライプ状の壁面５４とが交互に角度をなし
て位置するように接続された面である。そして、斜面５
３は、光束１２Ｇ’を平面５２に対して略垂直な方向に
屈折するような傾き角度に設定されている（図１の場
合、３５．５°）。したがって、全ての斜面５３相互、
壁面５４相互は平行に配置されている。

【００２９】このような配置であるので、第１のプリズ
ムシート４０の入射側の平面４２に平行に回折格子１１
を配置し、回折格子１１に略垂直に白色バックライト１
２を入射させると、回折格子１１によって例えば回折角
４０°（＝θ_G ）で回折された緑の波長成分の光束１２
Ｇは、平面４２で第１のプリズムシート４０を構成する
透明媒質の屈折率（図１の場合、１．５）に応じた屈折
角（図１の場合、２５°）で屈折され、射出側の斜面４
３から垂直に出る。第１のプリズムシート４０から射出
された平行光束１２Ｇ’は、空気層２５を経て第２のプ
リズムシート５０の入射側の斜面５３に所定の入射角
（図１の場合、６０．５°）で入射し、第２のプリズム
シート５０を構成する透明媒質の屈折率（図１の場合、
１．５）に応じた屈折角（図１の場合、斜面５３の法線
に対して３５．５°）で屈折され、射出側の平面５２か
ら垂直に平行光束１２Ｇ”として射出する。

【００３０】回折格子１１で緑の波長成分１２Ｇと異な
る回折角θ_R 、θ_B で回折されたそれぞれ赤の波長成分
１２Ｒ、青の波長成分１２Ｂはそれぞれの回折角θ_R 、
θ_Bに応じた入射角で第１のプリズムシート４０の平面
４２に入射し、その入射角に応じた射出角で第２のプリ
ズムシート５０の平面５２から射出するが、第２のプリ
ズムシート５０から垂直に射出する緑の波長成分１２
Ｇ”の右側に所定角度なして赤の波長成分１２Ｒ”が、
緑の波長成分１２Ｇ”の左側に所定角度なして青の波長
成分１２Ｂ”が位置する。

【００３１】したがって、このようなプリズムシート組
立体３０を用いて、図２に示すように、バックライト１
２入射側から順に、バックライト１２に略垂直に、図４
と同様な回折格子１１、図１のプリズムシート組立体３
０、入射側偏光板８、図４と同様なマイクロレンズアレ
ー１０、図４と同様な液晶表示素子１、観察側偏光板９
を平行に配置することにより表示装置２０を構成するこ
とができる。すなわち、図２の構成は、図４において、
回折格子１１と入射側偏光板８の間に図１のプリズムシ
ート組立体３０を挿入し、回折格子１１とプリズムシー
ト組立体３０を入射側偏光板８、マイクロレンズアレー
１０、液晶表示素子１、観察側偏光板９に平行に配置し
ただけで、その他は同じであり、液晶表示素子１、回折
格子１１、マイクロレンズアレー１０等の構成も同じで
ある。

【００３２】このような構成において、回折格子１１の
液晶表示素子１と反対側の面から略垂直に白色バックラ
イト１２を入射させると、波長に依存して異なる斜めの
角度で赤の波長成分１２Ｒ、緑の波長成分１２Ｇ、青の
波長成分１２Ｂが回折され、回折格子１１の射出側に分
散される。分散された各波長成分は、プリズムシート組
立体３０により偏向され、緑の波長成分１２Ｇ”が第２
のプリズムシート５０から略垂直に、緑の波長成分１２
Ｇ”の右側に所定角度なして赤の波長成分１２Ｒ”が、
左側に所定角度なして青の波長成分１２Ｂ”が位置する
ように角度変換され、マイクロレンズアレー１０中の各
微小凸レンズ１０′に入射し、その中の、赤の波長成分
１２Ｒは赤を表示する画素Ｒの位置に、緑の波長成分１
２Ｇは緑を表示する画素Ｇの位置に、青の波長成分１２
Ｂは青を表示するが画素Ｂの位置にそれぞれ集光され
る。したがって、液晶表示素子１の画素毎に透明画素電
極４と透明対向電極５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、ＲＧＢ分色画素の組
み合わせにより所望のカラー表示を行うことができる。

【００３３】このような表示装置２０において、回折格
子１１、プリズムシート組立体３０、入射側偏光板８、
マイクロレンズアレー１０、液晶表示素子１、観察側偏
光板９を略一体に平行に配置することができ、それに略
垂直に白色バックライト１２を入射させるようにするこ
とができるので、表示装置２０全体を薄く小型のものと
することができ、しかも、分光手段として回折格子１１
を用いているので、光の利用効率が極めて高く明るく、
かつ、分光されたＲＧＢ３色のカラーバランスの良いも
のとなる。しかも、回折格子１１を液晶表示素子１等と
略密着させているので小型のものとすることができる。

【００３４】ところで、図１のプリズムシート組立体３
０の構成において、空気層２５の代わりにプリズムシー
ト４０、５０の屈折率と異なる接着剤等の媒質を用いて
もよい。また、回折格子１１と第１のプリズムシート４
０の間に空気層を介さないで直接接着してもよい。な
お、プリズムシート４０、５０の入射側、射出側の面、
特に平面４２、５２、斜面４３、５３には反射防止膜を
コーティングすることが望ましい。また、光学作用を行
わない壁面４４、５４には光吸収膜をコーティングする
ことが望ましい。

【００３５】なお、以上の実施例のプリズムシート組立
体３０は単に例示のためのものであり、２枚のプリズム
シート４０、５０の代わりに、第２のプリズムシート５
０と同様な形状のプリズムシート１枚からなるものを用
いてもよい。あるいは、同一形状の微小反射プリズムを
密に並べてなるものを用いてもよい。

【００３６】次に、図２に示したような構成の本発明の
表示装置２０をそのまま用いて直視型の表示装置とし
て、あるいは、投影表示用の空間光変調素子として利用
して投影表示装置として用いることができる。直視型の
表示装置として用いるには、液晶表示素子１の観察側に
拡散層を設けることが望ましい。投影表示装置として用
いるには、例えば図３に示すような配置にする。図３は
図２の表示装置を投影表示装置として構成する場合の断
面図であり、図３のカラー表示装置２０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１２
によって照明するようにし、そのバックライト１２が回
折格子１１が略垂直に入射するようにインライン配置に
され、また、液晶表示素子１の入射側に一体にマイクロ
レンズアレー１０が配置されている。そして、カラー表
示装置２０で変調された表示像は、表示装置２０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、明るいカラー投影像を得ることができる。なお、図
３中には、表示装置２０を通過した各原色成分の光路を
Ｒ、Ｇ、Ｂで示してある。

【００３７】ところで、以上の説明においては、回折格
子１１としては、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、振幅型等の単層あるい
は１枚の透過型ホログラム又は回折格子からなるものを
前提にしていたが、これに限らず、特願平７−２９０８
１９号、同７−２９０８２０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
透過型ホログラム又は回折格子であってもよい。さら
に、特願平８−２０８０７８号で提案したように、入射
側の透過型ホログラム又は回折格子と射出側の透過型ホ
ログラム又は回折格子は相互に波長分散による空間的な
波長分布が異なり、かつ、回折効率分布が異なっている
２枚の透過型ホログラム又は回折格子を重畳又は多重に
記録されてなるものであってもよい。

【００３８】以上、本発明の回折格子を用いたカラー表
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。例え
ば、マイクロレンズアレー１０を構成する微小凸レンズ
１０′は、液晶表示素子１の紙面内の方向に隣接する３
つの画素の組各々に整列している必要は必ずしもない。
要は、回折格子１１で分散された各色の波長成分を対応
す色を表示する画素の位置に集光する配置であればよ
い。また、液晶表示素子の代わりに他の透過型空間光変
調器を用いてもよい。さらに、回折格子１１、マイクロ
レンズアレー１０等の構成する光学素子の表面に反射防
止膜等を設けることが望ましい。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の回折格子を用いたカラー表示装置によると、回折格
子、偏向素子、集光性レンズアレー、空間光変調器を略
一体に平行に配置することができ、それに略垂直に略平
行光束を照射することができるので、表示装置全体を薄
く小型のものとすることができ、しかも、分光手段とし
て回折格子を用いているので、光の利用効率が極めて高
く明るく、かつ、分光されたＲＧＢ３色のカラーバラン
スの良いものとなる。しかも、回折格子を空間光変調器
等と略密着させているので小型のものとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリズムシート組立体の１例の構成と作用を示
す断面図である。

【図２】本発明の回折格子を用いたカラー表示装置の１
実施例の要部断面図である。

【図３】図２のカラー表示装置を用いた投影表示装置の
断面図である。

【図４】本出願人が先に提案した液晶表示装置の要部断
面図である。

【符号の説明】

１…液晶表示素子 ２、３…ガラス基板 ４…透明対向電極 ５…透明画素電極 ６…液晶層 ７…ブラック・マトリックス ８…入射側偏光板 ９…観察側偏光板 １０…マイクロレンズアレー １０′…微小凸レンズ １１…ホログラムあるいは回折格子 １２…バックライト １２Ｇ、１２Ｇ’、１２Ｇ”…緑の波長成分 １２Ｒ、１２Ｒ”…赤の波長成分 １２Ｂ、１２Ｂ”…青の波長成分 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…カラー表示装置 ２５…空気層 ３０…プリズムシート組立体 ４０…第１のプリズムシート ４１…微小プリズム ４２…平面 ４３…斜面 ４４…壁面 ５０…第２のプリズムシート ５１…微小プリズム ５２…平面 ５３…斜面 ５４…壁面 Ｒ、Ｇ、Ｂ…分色画素（画素）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略平行光束を照射する照明手段と、前記
   の略平行光束中に略垂直に配置された平行で一様なピッ
   チの干渉縞あるいは格子からなる回折格子と、その回折
   格子から斜め方向に射出する回折光を略垂直方向に角度
   変換する偏向素子と、略垂直方向に向けられた回折光に
   対して略垂直に配置された集光性レンズアレーと、その
   集光性レンズアレーの焦点面近傍に画素面が配置された
   空間光変調器とからなり、前記回折格子で波長分散され
   前記集光性レンズアレーの各要素レンズにより異なる位
   置に集光された赤波長成分を前記空間光変調器の赤色を
   表示すべき画素に、緑波長成分を緑色を表示すべき画素
   に、青波長成分を青色を表示すべき画素にそれぞれ入射
   させるようにしたことを特徴とする回折格子を用いたカ
   ラー表示装置。
2. 【請求項２】 前記集光性レンズアレーの要素レンズ
   は、前記空間光変調器の隣接する３つの画素を１組とし
   てその組の繰り返し周期と同じ周期で配置されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の回折格子を用いたカラー
   表示装置。
3. 【請求項３】 前記空間光変調器が液晶表示素子からな
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の回折格子を用
   いたカラー表示装置。
4. 【請求項４】 前記回折格子は、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回折格子からな
   ることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の
   回折格子を用いたカラー表示装置。
5. 【請求項５】 前記空間光変調器に表示された画素群か
   らなる映像を投影光学系により投影するように構成され
   ていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記
   載の回折格子を用いたカラー表示装置。