JP2000047198A - 液晶光変調素子及び投影表示装置 - Google Patents

液晶光変調素子及び投影表示装置

Info

Publication number
JP2000047198A
JP2000047198A JP10213695A JP21369598A JP2000047198A JP 2000047198 A JP2000047198 A JP 2000047198A JP 10213695 A JP10213695 A JP 10213695A JP 21369598 A JP21369598 A JP 21369598A JP 2000047198 A JP2000047198 A JP 2000047198A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
light
light modulation
reflection
diffraction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10213695A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4055970B2 (ja
Inventor
Yuichiro Otoshi
祐一郎 大利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP21369598A priority Critical patent/JP4055970B2/ja
Priority to US09/362,372 priority patent/US6359719B1/en
Publication of JP2000047198A publication Critical patent/JP2000047198A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4055970B2 publication Critical patent/JP4055970B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/005—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along a single direction only, e.g. lenticular sheets
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1086—Beam splitting or combining systems operating by diffraction only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
    • G02B5/188—Plurality of such optical elements formed in or on a supporting substrate
    • G02B5/1885—Arranged as a periodic array
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/201—Filters in the form of arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133504—Diffusing, scattering, diffracting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133553—Reflecting elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
    • G02F2201/305—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating diffraction grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/34—Colour display without the use of colour mosaic filters
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H1/024—Hologram nature or properties
    • G03H1/0248—Volume holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G03H2001/0415—Recording geometries or arrangements for recording reflection holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G03H2001/0434—In situ recording when the hologram is recorded within the device used for reconstruction
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0402—Recording geometries or arrangements
    • G03H2001/0439—Recording geometries or arrangements for recording Holographic Optical Element [HOE]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2249—Holobject properties
    • G03H2001/2263—Multicoloured holobject
    • G03H2001/2271—RGB holobject

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収型のカラーフィルターを用いることな
く、簡単な構成で高い表示品質のカラー表示を行うこと
が可能な反射型の液晶光変調素子と、明るく高品位なカ
ラー表示を行うことができる安価な単板式の投影表示装
置を提供する。 【解決手段】 白色照明光(L1)をＢ，Ｇ，Ｒに分光する
回折素子(D1)と、２次元の複数画素に対する入射光の強
度を変調する液晶層(2)と、回折素子(D1)で分光された
光が液晶層(2)の各画素に導光されるように集光するマ
イクロレンズ(1)と、液晶層(2)を透過した光を反射させ
る反射電極(M)と、を備え、反射電極(M)が入射光の入射
方向と略同じ方向に入射光を反射させる機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶光変調素子及
び投影表示装置に関するものであり、更に詳しくは、反
射型の液晶光変調素子と、それを用いてカラー画像をス
クリーン上に投影する投影表示装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】光変調素子の代表である液晶光変調素子
には透過型と反射型があり、いずれのタイプについて
も、パネルの小型化とともに表示画素数の増加が求めら
れている。大きさが同じパネルであれば、画素数が増え
ると一般には開口率が低下してしまうが、反射型の液晶
光変調素子では画素の駆動配線等を反射電極の裏側に配
置することができるため、同じ大きさで同じ画素数であ
れば開口率を大きくとることができる。また、同じ開口
率で同じ画素数であれば小型化が可能である。したがっ
て、反射型の液晶光変調素子はデジタルＴＶ等のＨＤＴ
Ｖ(high definitiontelevision)フォーマットに対応す
る上で有利であり、反射型の液晶光変調素子を用いれば
高品位な表示を得ることができる。
【０００３】また、液晶光変調素子を用いてカラー画像
を表示する装置には、Ｒ(赤)，Ｇ(緑)，Ｂ(青)のそれぞ
れに対応した３枚の液晶光変調素子を用いる３板式と、
１枚の液晶光変調素子を用いる単板式と、がある。単板
式の方が装置の小型化が可能であり、また部品点数も少
なくできることからコストの面で非常に有利である。し
かし、カラー化のためにＲＧＢのパターンを有する吸収
型カラーフィルターが液晶光変調素子に用いられるた
め、略３分の２の光が無駄になってしまう。したがっ
て、単板式には照明効率が非常に悪いという欠点があ
る。これを解決するために、カラーフィルターとして回
折素子(例えばホログラム)を用いた液晶光変調素子が提
案されている。
【０００４】図１３に、回折素子から成るカラーフィル
ターが用いられた透過型の液晶光変調素子の一例を示
す。白色照明光(L1)は、アレイ状に配置されたマイクロ
レンズで集光されるとともに、１次元の回折素子(D0)で
Ｂ，Ｇ，Ｒの各波長帯域に分光される。分光された各光
束は、液晶層(2)の対応画素を透過してカラー画像の表
示に用いられる。このように、回折素子をカラーフィル
ターとして用いる液晶光変調素子の大部分は透過型であ
る。これは、反射型の液晶光変調素子に回折素子から成
るカラーフィルターを用いると、以下に説明するような
問題が生じるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】例えば、反射型の液晶
光変調素子を用いてカラー画像の投影を行う表示装置で
は、透過型とは異なり、一般に液晶面から投影面までの
間で、偏光ビームスプリッタ等により照明光と投影光と
が分離される。３板式の場合、液晶光変調素子には色分
解後の照明光が入射するため、各素子にそれぞれ入射す
る光束の主光線は、集光用のマイクロレンズを通過し、
液晶層の対応画素に対して垂直に入射した後、反射電極
で正反射されて同じマイクロレンズに戻ることになる。
【０００６】これに対し、カラーフィルターとして回折
素子を用いた単板式の場合には、回折素子の回折分散作
用によって分光されたＢ，Ｇ，Ｒの光束のうちの少なく
とも２つは、その主光線が反射電極面に対して所定の角
度をもって入射することになる。例えば図１４に示すよ
うに、集光用のマイクロレンズ(1)と分光用の回折素子
(D0)を照明光(L1)が通過すると、第１基板(P1)及び液晶
層(2)を通過して第２基板(P2)上の反射電極(3)に集光・
入射する光束のうち、ＲとＧの光束の主光線は反射電極
(3)の反射面に対して所定の角度をもって入射すること
になる。したがって、ＲとＧの光成分の一部は通常のミ
ラーのように反射面で正反射されて、他の画素の方向に
反射されてしまう。この光は迷光(LS)として、投影光(L
2)と共にカラー画像の表示に用いられることになるた
め、絵素ごとのクロストークが発生して、投影画像の表
示品質が大きく低下してしまう。
【０００７】特開平９−５００１６号公報や特開平９−
２８８２６８号公報では、上記問題を解決するために工
夫された液晶光変調素子が提案されている。しかしその
構成によれば、解決しなければならない問題が新たに発
生してしまう。例えば前者の液晶光変調素子では、液晶
の画像信号の駆動を従来と異なる方法で行うような複雑
な構成にする必要がある。後者の液晶光変調素子では、
照明光を斜めから入射させる必要があるため４層構造の
複雑なホログラムが必要である。また、Ｐ，Ｓ偏光の分
離を十分に行うためにホログラムを厚くする必要があ
り、波長及び角度に対するホログラムの回折効率の依存
性が増大することになる。
【０００８】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであって、吸収型のカラーフィルターを用いるこ
となく、簡単な構成で高い表示品質のカラー表示を行う
ことが可能な反射型の液晶光変調素子を提供することを
目的とする。さらに、明るく高品位なカラー表示を行う
ことができる安価な単板式の投影表示装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の液晶光変調素子は、白色照明光を所定
の波長帯域ごとに分光する分光手段と、２次元の複数画
素に対する入射光の強度を変調する液晶層と、前記分光
手段で分光された光が前記液晶層の各画素に導光される
ように集光する集光手段と、前記液晶層を透過した光を
反射させる反射手段と、を備えた反射型の液晶光変調素
子であって、前記反射手段が入射光の入射方向と略同じ
方向に入射光を反射させる機能を有することを特徴とす
る。
【００１０】第２の発明の液晶光変調素子は、上記第１
の発明の構成において、前記反射手段がホログラムアレ
イ素子であることを特徴とする。
【００１１】第３の発明の液晶光変調素子は、上記第１
の発明の構成において、前記反射手段がブレーズド反射
回折格子であることを特徴とする。
【００１２】第４の発明の液晶光変調素子は、上記第１
の発明の構成において、前記反射手段が再帰反射型素子
であることを特徴とする。
【００１３】第５の発明の液晶光変調素子は、上記第１
の発明の構成において、前記分光手段が回折素子である
ことを特徴とする。
【００１４】第６の発明の液晶光変調素子は、上記第１
の発明の構成において、前記集光手段が屈折素子である
ことを特徴とする。
【００１５】第７の発明の液晶光変調素子は、上記第１
の発明の構成において、前記集光手段が回折素子である
ことを特徴とする。
【００１６】第８の発明の投影表示装置は、上記第１〜
第７の発明のいずれか１つの液晶光変調素子を用いてカ
ラー画像の投影表示を行うことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した液晶光変
調素子及び投影表示装置を、図面を参照しつつ説明す
る。なお、実施の形態相互で同一の部分や相当する部分
には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００１８】《第１の実施の形態》図１に、第１の実施
の形態の断面構造を示す。第１の実施の形態は反射型の
液晶光変調素子であって、マイクロレンズ(1)，回折素
子(D1)，第１基板(P1)，液晶層(2)，反射電極(M)及び第
２基板(P2)を備えている。第１基板(P1)の下面には透明
電極(不図示)が設けられており、その透明電極と反射電
極(M)との間に液晶層(2)が位置している。この液晶層
(2)は、２次元の複数画素に対する入射光の強度を変調
する変調手段である。
【００１９】回折素子(D1)は、白色照明光(L1)を所定の
波長帯域ごとに分光する分光手段であって、１次元の回
折格子構造を有している。また回折素子(D1)は、Ｂ，
Ｇ，Ｒの各波長帯域の中心波長がいずれも同じ回折次数
(通常＋１次を用いる。)で回折分光されるタイプであっ
て、広い波長帯域で高い回折効率を持つ薄い回折素子で
ある。この回折素子(D1)としては、図１０に示すような
表面レリーフ型の回折素子、バイナリー素子型の回折素
子、薄いホログラムから成る回折素子等を用いることが
できる。マイクロレンズ(1)は、回折素子(D1)で分光さ
れた光が液晶層(2)の各画素に導光されるように集光す
る集光手段であって、シリンドリカルレンズアレイ構造
を有している。屈折素子であるマイクロレンズ(1)の集
光作用と回折素子(D1)の分光作用との組み合わせによっ
て、Ｂ，Ｇ，Ｒの各波長帯域の光が液晶層(2)の対応画
素に導光されることになる。
【００２０】反射電極(M)は、液晶層(2)を透過した光を
反射させる反射手段であって、入射光の入射方向と略同
じ方向に入射光を反射させる機能を有している。通常の
ミラーであれば正反射によって入射光と反射光の光路が
大きく異なることになるが、反射電極(M)では正反射が
行われず、液晶層(2)を透過した光は反射電極(M)に対す
る入射光と略同じ方向(クロストークが生じない程度に
同じ方向であればよい。)に反射されるため、反射電極
(M)に対する入射光と反射光とは同じ光路を通ることに
なる。反射電極(M)の上記機能を実現するための構成例
を以下に挙げて説明する。
【００２１】図５は、反射型体積ホログラムで反射面が
構成された反射電極(M)を示している。この反射電極(M)
は、反射型体積ホログラムと、その液晶層(2)側の面に
設けられた透明電極(不図示)と、が一体化された構造を
有している。透明電極はＩＴＯ膜等で構成されており、
反射型体積ホログラムはＢ，Ｇ，Ｒの各波長帯域に対し
て反射光の回折効率が最大となるようなホログラムアレ
イ構造を有している。
【００２２】反射型体積ホログラムの作成は、厚いホロ
グラム基板の両側から角度を持った物体光と参照光を照
射することにより行われ、その２つの光の干渉により所
定の回折構造を有するホログラムが得られる。本実施の
形態に用いられるホログラムアレイ素子は、図６に示す
ようにＢ，Ｇ，Ｒの各波長成分で感光材料(M')を３回露
光することにより得られる。Ｂの露光を行う場合には、
Ｇ，Ｒの画素領域をマスク(4)で遮光する。そして、Ｂ
のレーザー光(LO)を物体光としてマイクロレンズ(1)に
入射させるとともに、第２基板(P2)側からマスク(4)を
介して参照光(LR)の照射を行う。このようにしてＢの画
素に対応する干渉縞が感光材料(M')に記録されて、Ｂの
画素に対応するホログラムアレイ構造が得られる。Ｇ，
Ｒ用のホログラムアレイ構造も同様にして作成すること
ができる。このように３回の露光で１枚のホログラムを
作成してもよいが、各波長成分で露光されたホログラム
を３枚重ね合わせて反射型体積ホログラムを構成しても
よい。
【００２３】図７は、ブレーズ化した回折面で反射面が
構成された反射電極(M)を示している。この反射電極(M)
はブレーズド反射回折格子であって、ガラス，樹脂等で
構成された表面レリーフ型回折格子の表面に金属製の電
極膜(不図示)をコートしたものでもよく、電極パターン
を有する金属シートで表面レリーフ型回折格子を構成し
たものでもよい。反射電極(M)の反射面は、Ｂ，Ｇ，Ｒ
の各波長成分に対応する領域ごとに異なる入射角θB,θ
G,θRとなるようなブレーズ形状のミラー面になってお
り、ブレーズ角度α(αB,αG,αR)が主光線の入射角度
θ(θB,θG,θR)と同じになるように構成されている。
そして、2sinθ＝λ／Λ(ここで、λ：各波長領域での
中心波長、Λ：格子ピッチ、である。)を満たすこと
で、入射光と略同じ方向に反射光が戻るようにしてい
る。
【００２４】図８と図９は、再帰反射型素子であるレト
ロリフレクタで反射面が構成された反射電極(M)を示し
ている。このレトロリフレクタは、微細なコーナーキュ
ーブが２次元的に配置されたシート状構造を有してい
る。入射光は各コーナーキューブで３回反射されて入射
方向と同じ方向に反射されるため、各波長成分の光は入
射角度がそれぞれ異なるにもかかわらず、同じ絵素に対
応するマイクロレンズ(1)内に戻ることになる。なお、
反射電極(M)は、ガラス，樹脂等で構成されたレトロリ
フレクタの表面に金属製の電極膜(不図示)をコートした
ものでもよく、電極パターンを有する金属シートでレト
ロリフレクタを構成したものでもよい。
【００２５】図１に示すように、平行光である白色照明
光(L1)がマイクロレンズ(1)と回折素子(D1)を通過する
と、回折素子(D1)の回折作用でＢ，Ｇ，Ｒの各波長帯域
ごとに分光された光が、マイクロレンズ(1)の集光作用
で液晶層(2)の対応画素に導光される。このときＢ，
Ｇ，Ｒの光がそれぞれ所定角度で回折するため、１つの
マイクロレンズ(1)を１絵素とするとき、それに対応す
る液晶層(2)の３つの画素がマイクロレンズ(1)に対して
平行シフトすることになる。したがって、全ての波長成
分の光の主光線は、反射電極(M)の反射面に対して斜め
に集光することになる。液晶層(2)を通過した光は反射
電極(M)で反射される。先に述べたように、反射電極(M)
は入射光の入射方向と略同じ方向に入射光を反射させる
機能を有しているので、反射電極(M)に対しそれぞれ所
定の角度で入射したＢ，Ｇ，Ｒの光は、その入射方向と
略同じ方向に反射される。反射光は再び回折素子(D1)で
各波長帯域ごとに回折されて波長合成され、マイクロレ
ンズ(1)から射出する。
【００２６】上述したように、反射電極(M)に付与され
ている前記特徴的な機能によって、１つの絵素を構成す
るＢ，Ｇ，Ｒの各画素からの表示光をマイクロレンズ
(1)側に戻すことができる。したがって、図１４に示す
ような迷光(LS)が生じなくなるため、絵素ごとのクロス
トークの発生が防止される。このようにして、簡単な構
成でありながら高い表示品質のカラー表示を行うことが
可能となる。また、反射型の液晶光変調素子でありなが
ら吸収型のカラーフィルターを用いずに回折素子(D1)を
カラーフィルターとして用いているため、単板でのカラ
ー表示を高い光利用効率で実現することができる。
【００２７】《第２の実施の形態》図２に、第２の実施
の形態の断面構造を示す。第２の実施の形態は回折素子
(D2)に特徴があり、前記マイクロレンズ(1)及び回折素
子(D1)の代わりに回折素子(D2)が用いられているほか
は、前述した第１の実施の形態と同様に構成されてい
る。第１の実施の形態では、回折素子(D1)が分光を行い
マイクロレンズ(1)が集光を行うように機能分担されて
いるが、第２の実施の形態では、分光と集光を共に回折
素子(D2)が行う構成となっている。したがって、回折素
子(D2)と反射電極(M)との間では、Ｂ，Ｇ，Ｒの各波長
成分が第１の実施の形態と同じ光路をとることになる。
この回折素子(D2)は、チャープ(chirp)された１次元の
回折格子構造を有しており、その変化したピッチ周期に
よって、Ｂ，Ｇ，Ｒの光をそれぞれを所定の角度に回折
・集光させる。
【００２８】《第３の実施の形態》図３に、第３の実施
の形態の断面構造を示す。第３の実施の形態は回折素子
(D3)に特徴があり、前記回折素子(D1)の代わりに回折素
子(D3)が用いられているほかは、前述した第１の実施の
形態と同様に構成されている。第１の実施の形態で用い
られている回折素子(D1)は、Ｂ，Ｇ，Ｒの各波長帯域の
中心波長がいずれも同じ回折次数で回折分光されるタイ
プであるが、第３の実施の形態で用いられている回折素
子(D3)は、Ｂ，Ｇ，Ｒの各波長帯域の中心波長がいずれ
も異なる回折次数で回折分光されるタイプである。そし
て、Ｒ，Ｂの波長帯域の光はそれぞれ所定の角度で回折
し、Ｇの波長帯域の光は回折せずに回折素子(D3)を透過
する構成になっている。したがって、１絵素に対応する
液晶層(2)の３つの画素は、マイクロレンズアレイ(1)に
対してシフトしない位置関係となる。
【００２９】この回折素子(D3)としては、図１１に示す
ような表面レリーフ型のバイナリー回折素子を用いるこ
とができる。このような階段状構造を有する回折素子(D
3)は、半導体製造技術等を用いて容易に作成することが
可能である。各ステップの段差hは、h＝λG／(n-1){こ
こで、λG：Ｇの中心波長(〜540nm)、n：回折素子(D3)
の媒体の屈折率、である。}で表される。回折される各
波長帯域の中心波長は、それぞれ異なる回折次数におい
て回折効率が最大となる。そして、Ｇの波長成分につい
ては、各ステップで2πの位相の変調が与えられるた
め、回折をしないことになる。
【００３０】第３の実施の形態では、Ｇの波長帯域の光
が反射電極(M)の反射面に対して垂直方向から入射・集
光するため、反射電極(M)におけるＧの対応領域に、入
射光の入射方向と略同じ方向に入射光を反射させる前記
機能を付与する必要がない。Ｇの波長成分は、正反射し
ても他の絵素に対応する方向には反射せず、したがって
画質を低下させることがないからである。ただし、反射
電極(M)の製作を容易にするために、Ｇの対応領域に前
記反射機能を付与してもよいことはいうまでもない。
【００３１】《第４の実施の形態》図４に、第４の実施
の形態の断面構造を示す。第４の実施の形態は回折素子
(D4)に特徴があり、前記マイクロレンズ(1)及び回折素
子(D3)の代わりに回折素子(D4)が用いられているほか
は、前述した第３の実施の形態と同様に構成されてい
る。第３の実施の形態では、回折素子(D3)が分光を行い
マイクロレンズ(1)が集光を行うように機能分担されて
いるが、第４の実施の形態では、分光と集光を共に回折
素子(D4)が行う構成となっている。したがって、回折素
子(D4)と反射電極(M)との間では、Ｂ，Ｇ，Ｒの各波長
成分が第３の実施の形態と同じ光路をとることになる。
【００３２】回折素子(D4)は、分光用の回折格子構造と
集光用の回折格子構造との両方を有するものであればよ
い。図１１に示す回折素子によれば分光は可能である
が、パワーがないため集光は不可能である。そこで、集
光用のパワーを有する回折レンズを、図１１に示す回折
素子に組み合わせて用いればよい。分光・集光の両機能
を兼ね備えた回折素子(D4)を用いることによって、Ｂ，
Ｇ，Ｒの光をそれぞれ所定の角度で集光させながら、
Ｒ，Ｂの波長帯域をそれぞれを所定の角度に回折させ、
Ｇの波長帯域については分光のための回折をさせずに回
折素子(D4)を透過させることができる。なお、回折レン
ズとしては、例えばＢ，Ｇ，Ｒの光がそれぞれ所定の角
度で集光するようにチャープ(chirp)された１次元の回
折格子構造を有するものが挙げられる。
【００３３】《第５の実施の形態》図１２に、第５の実
施の形態の光学構成を模式的に示す。第５の実施の形態
は、前述した第１〜第４の実施の形態のうちのいずれか
一つの液晶光変調素子(15)を用いて、スクリーン(17)に
カラー画像の投影表示を行う投影表示装置である。この
投影表示装置は、主な構成要素として、白色光源(10)，
偏光変換素子(11)，コンデンサーレンズ(12)，偏光ビー
ムスプリッタ(13)，コンデンサーレンズ(14)，反射型の
液晶光変調素子(15)及び投影光学系(16)を備えている。
【００３４】偏光ビームスプリッタ(13)には偏光変換素
子(11)で均一なＳ偏光のみに揃えられた白色照明光(L1)
が入射し、その白色照明光(L1)が偏光ビームスプリッタ
(13)で反射されて液晶光変調素子(15)に入射する。そし
て、前記液晶層(2)で部分的にＰ偏光に変換されて、液
晶光変調素子(15)を射出する。偏光ビームスプリッタ(1
3)をそのまま直進・透過したＰ偏光は、投影光(L2)とし
て投影光学系(16)に入射し、スクリーン(17)上にカラー
画像を形成する。このようにして、明るく高品位なカラ
ー表示を安価な単板式で行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶光変調
素子によれば、反射手段に付与されている特徴的な機能
が迷光の発生を防止するため、簡単な構成でありながら
絵素ごとのクロストークの発生が防止される。したがっ
て、高い表示品質のカラー表示を安価に行うことができ
る。また、吸収型のカラーフィルターを用いずにカラー
表示を行うことができるため、光利用効率に優れた明る
い画像投影が可能である。そして、その液晶光変調素子
を用いた投影表示装置によれば、安価な単板式でありな
がら、明るく高密度・高品位なカラー表示を行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す光学構成図。
【図２】第２の実施の形態を示す光学構成図。
【図３】第３の実施の形態を示す光学構成図。
【図４】第４の実施の形態を示す光学構成図。
【図５】反射型体積ホログラムで反射面が構成された反
射電極を示す断面図。
【図６】反射型体積ホログラムから成る反射電極の作製
方法を説明するための図。
【図７】ブレーズ化した回折面で反射面が構成された反
射電極を示す断面図。
【図８】シート状のレトロリフレクタで反射面が構成さ
れた反射電極を示す斜視図。
【図９】シート状のレトロリフレクタを拡大して示す断
面図。
【図１０】第１，第２の実施の形態に用いることができ
る回折素子を示す断面図。
【図１１】第３，第４の実施の形態に用いることができ
る回折素子を示す断面図。
【図１２】第５の実施の形態を示す光学構成図。
【図１３】回折素子から成るカラーフィルターが用いら
れた透過型の液晶光変調素子の従来例を示す断面図。
【図１４】回折素子から成るカラーフィルターが用いら
れた反射型の液晶光変調素子の従来例を示す断面図。
【符号の説明】
D1 …分光用の回折素子(分光手段) D2 …分光・集光兼用の回折素子(分光手段) D3 …分光用の回折素子(分光手段) D4 …分光・集光兼用の回折素子(分光手段) M …反射電極(反射手段) P1 …第１基板 P2 …第２基板 L1 …白色照明光 L2 …投影光 1 …マイクロレンズ(集光手段) 2 …液晶層 10 …白色光源 11 …偏光変換素子 12 …コンデンサーレンズ 13 …偏光ビームスプリッタ 14 …コンデンサーレンズ 15 …反射型の液晶光変調素子 16 …投影光学系 17 …スクリーン
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA07 AA25 AA50 AA60 AA63 AA64 BC22 CA01 CA05 CA09 CA15 CA22 2H088 EA13 HA10 HA18 HA20 HA21 HA25 MA06 2H091 FA02X FA07X FA10X FA14Z FA19X FA26X FA29X FA41X FA50Z FC10 LA16 LA17 MA07

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 白色照明光を所定の波長帯域ごとに分光
    する分光手段と、２次元の複数画素に対する入射光の強
    度を変調する液晶層と、前記分光手段で分光された光が
    前記液晶層の各画素に導光されるように集光する集光手
    段と、前記液晶層を透過した光を反射させる反射手段
    と、を備えた反射型の液晶光変調素子であって、前記反
    射手段が入射光の入射方向と略同じ方向に入射光を反射
    させる機能を有することを特徴とする液晶光変調素子。
  2. 【請求項２】 前記反射手段がホログラムアレイ素子で
    あることを特徴とする請求項１記載の液晶光変調素子。
  3. 【請求項３】 前記反射手段がブレーズド反射回折格子
    であることを特徴とする請求項１記載の液晶光変調素
    子。
  4. 【請求項４】 前記反射手段が再帰反射型素子であるこ
    とを特徴とする請求項１記載の液晶光変調素子。
  5. 【請求項５】 前記分光手段が回折素子であることを特
    徴とする請求項１記載の液晶光変調素子。
  6. 【請求項６】 前記集光手段が屈折素子であることを特
    徴とする請求項１記載の液晶光変調素子。
  7. 【請求項７】 前記集光手段が回折素子であることを特
    徴とする請求項１記載の液晶光変調素子。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の液
    晶光変調素子を用いてカラー画像の投影表示を行うこと
    を特徴とする投影表示装置。
JP21369598A 1998-07-29 1998-07-29 液晶光変調素子及び投影表示装置 Expired - Fee Related JP4055970B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21369598A JP4055970B2 (ja) 1998-07-29 1998-07-29 液晶光変調素子及び投影表示装置
US09/362,372 US6359719B1 (en) 1998-07-29 1999-07-28 Optical modulator and projector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21369598A JP4055970B2 (ja) 1998-07-29 1998-07-29 液晶光変調素子及び投影表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000047198A true JP2000047198A (ja) 2000-02-18
JP4055970B2 JP4055970B2 (ja) 2008-03-05

Family

ID=16643470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21369598A Expired - Fee Related JP4055970B2 (ja) 1998-07-29 1998-07-29 液晶光変調素子及び投影表示装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6359719B1 (ja)
JP (1) JP4055970B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010009016A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Ind Technol Res Inst 複合分光素子及びそれに用いる画像装置

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9811782D0 (en) * 1998-06-03 1998-07-29 Sharp Kk Projection display
US6185047B1 (en) * 1999-05-17 2001-02-06 Infocus Corporation Image projection system packaged to operate lying flat with a very low profile
US7113231B2 (en) * 2000-02-14 2006-09-26 3M Innovative Properties Company Dot-sequential color display system
US7046407B2 (en) * 2000-02-14 2006-05-16 3M Innovative Properties Company Diffractive color filter
US20070203346A1 (en) * 2001-04-30 2007-08-30 Oregon State University Method for synthesizing epothilones and epothilone analogs
TW588195B (en) * 2002-07-30 2004-05-21 Hong-Da Liu Reflector structure in a liquid crystal display having light condensing effect
GB2404991A (en) * 2003-08-09 2005-02-16 Sharp Kk LCD device having at least one viewing window
JP2005062692A (ja) 2003-08-19 2005-03-10 Internatl Business Mach Corp <Ibm> カラー表示装置、光学素子、およびカラー表示装置の製造方法
US7308207B2 (en) * 2003-11-17 2007-12-11 Raytheon Company Method for identifying an interrogated object using a dynamic optical tag identification system
US7182463B2 (en) * 2003-12-23 2007-02-27 3M Innovative Properties Company Pixel-shifting projection lens assembly to provide optical interlacing for increased addressability
US7554623B2 (en) * 2005-02-18 2009-06-30 Infocus Corporation Optical assembly to provide complementary illumination of subpixels of a light valve pixel
US8427725B2 (en) * 2007-10-19 2013-04-23 Seereal Technologies S.A. Light modulating device
USD765612S1 (en) * 2015-07-16 2016-09-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Light source module
CN109791241B (zh) * 2016-09-28 2021-06-15 富士胶片株式会社 光学层叠体
CN110133859B (zh) * 2018-02-09 2021-09-03 中强光电股份有限公司 显示装置
CN115480401A (zh) 2021-06-16 2022-12-16 中强光电股份有限公司 照明系统及投影装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4726662A (en) * 1985-09-24 1988-02-23 Talig Corporation Display including a prismatic lens system or a prismatic reflective system
US5506701A (en) * 1993-01-28 1996-04-09 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Hologram color filter, liquid crystal display device using the same, and fabrication process of hologram color filter
US5475513A (en) * 1993-06-02 1995-12-12 Sharp Kabushiki Kaisha Projection type image display device maintaining resolution of an image unaffected by parallax
US5737113A (en) 1995-08-04 1998-04-07 Canon Kabushiki Kaisha Optical modulators and color image display device employing the same
US5608552A (en) 1995-12-26 1997-03-04 Hughes Electronics Liquid crystal display having an off-axis full-color holographic filter
US5894359A (en) * 1996-08-21 1999-04-13 Victor Company Of Japan, Ltd. Color filter and color display apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010009016A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Ind Technol Res Inst 複合分光素子及びそれに用いる画像装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4055970B2 (ja) 2008-03-05
US6359719B1 (en) 2002-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3199313B2 (ja) 反射型液晶表示装置及びそれを用いた投射型液晶表示装置
JP4055970B2 (ja) 液晶光変調素子及び投影表示装置
JP2860314B2 (ja) 軸外れのフルカラーホログラフフィルタを有する液晶ディスプレイ
JP3601576B2 (ja) カラー画像表示装置
JPH08240868A (ja) 投射型カラー表示装置
JP3647206B2 (ja) 光学変調装置及びそれを用いた投影装置
JP2001324762A (ja) 単板式液晶プロジェクタの照明光学系
JP3452276B2 (ja) ホログラムを用いた液晶表示装置とその製造方法
JP2002148717A (ja) 反射型ホログラムスクリーン及びそれを用いた投影表示装置
JP3200335B2 (ja) 光学変調装置及びそれを用いたカラー画像表示装置
JP3461606B2 (ja) 投影型カラー画像表示装置
JP3233256B2 (ja) 投影型画像表示装置
JP3302267B2 (ja) 光学変調装置及びそれを用いたカラー画像表示装置
JP4908684B2 (ja) 投影画像表示装置
JP4017127B2 (ja) ホログラムカラーフィルターシステム
JPH09274252A (ja) 集光・分光装置
JP3236194B2 (ja) 光学変調装置及びそれを用いたカラー画像表示装置
JPH10239687A (ja) 投影型カラー液晶表示装置
JP3365101B2 (ja) 液晶表示装置
JPH0950024A (ja) ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置
JP3200334B2 (ja) 光学変調装置及びそれを用いたカラー画像表示装置
JP3244078B2 (ja) 反射型液晶表示装置
JPH09166781A (ja) ホログラムカラーフィルターシステム
JP3236195B2 (ja) 光学変調装置及びそれを用いたカラー画像表示装置
JP2002006140A (ja) 反射型ホログラムカラーフィルターの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050301

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20050413

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050427

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20050427

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20050415

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050830

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051027

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20051104

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20060120

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071107

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071207

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees