JP2000231013A - ホログラフィックカラーフィルタおよびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】良好な効率を有するバックライトを実現して光
の利用効率を向上させ、画像をより明るく見易く表示す
ると共に、バックライトの消費電力を低減させること。 【解決手段】拡散白色光1aを発生するバックライト１
と、１画素が３色成分の３つの液晶セル2B,2R,2Gから構
成されバックライト１からの拡散白色光1aが入射される
カラー液晶パネル２との間に配置して用いられるホログ
ラフィックカラーフィルタ３において、回折波長の選択
性を有し、角度選択性がないかまたは少ない反射型ホロ
グラフィック拡散板3a,3b からなり、バックライト１か
らの拡散白色光1aを反射回折して３原色のうちの特定の
色の補色成分のみを透過させてカラー液晶パネル２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、ホログラフィック
カラーフィルタおよびそれを用いた液晶表示装置に係
り、特に良好な効率を有するバックライトを実現して光
の利用効率を向上させ、画像を明るく見易く表示すると
共に、バックライトの消費電力を低減できるようにした
ホログラフィックカラーフィルタおよびそれを用いた液
晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶表示装置は、日常の生活
の中で広く使用され、その一つとして、カラーフィルタ
を用いた液晶表示装置が多く用いられてきている。

【０００３】この種の液晶表示装置においては、表示の
ためにバックライトが必要不可欠なものとなっており、
この背光照明型の液晶表示装置は、多くの場所で見るこ
とができる。

【０００４】しかしながら、液晶表示装置を構成する液
晶パネルの背後から、白色光をそのまま照射しただけで
は、光の利用効率が低い。

【０００５】また、この種の液晶表示装置の携帯可能な
ものにとって、バックライトの電力消費は重要な問題で
ある。

【０００６】すなわち、バッテリー電力は限られている
ことから、照明電力が制限されるか、バッテリーの寿命
が短くなる。

【０００７】さらに、カラー液晶表示装置の場合、従来
の色素カラー・マスクの使用は十分に効率的とは言えな
いため、事態はますます悪くなる傾向にあり、他のカラ
ーフィルタ法による照明光の十分な利用が必要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一方、カラーフィルタ
リングとして、最もよく使用される手段には、色素フィ
ルタと、干渉カラーフィルタの２つがある。

【０００９】まず、色素フィルタは、表面全体にわたっ
て均一性を有するカラー分散色素フィルタによって形成
される。

【００１０】しかし、色素フィルタの使用に際しては、
次のような２つの問題を生じる。

【００１１】第１に、フィルタの透過率が低いことであ
る。

【００１２】すなわち、所望する波長帯域幅の約５０％
が、色素フィルタによって吸収される。

【００１３】第２に、熱である。すなわち、前述したよ
うに、照明光の大きな割合が透過されないと、それは色
素フィルタによって吸収され、システムに熱を生じる。

【００１４】特に、投影システムでは、これは重大な問
題である。

【００１５】一方、干渉カラーフィルタは、基板上に真
空蒸着の多層を有し、ある波長帯域幅内のある照明角度
でのみ透過を生じるように製造することができる。

【００１６】しかし、干渉カラーフィルタは、使用され
る技術のために、その製造コストが高い。さらに、パタ
ーン化された干渉カラーフィルタが所望される場合、そ
の製造はさらに複雑になり、時間がかかる。

【００１７】そのため、これらは特定の用途でのみ使用
され、通常のカラーフィルタデバイスとしては使用され
ない。

【００１８】一方、カラーフィルタリングの他の解決法
としては、反射ホログラムによって達成することができ
る。

【００１９】すなわち、反射ホログラムのパラメータに
従って、透過波長帯域幅およびその効率を制御すること
ができる。２つのホログラムをカップリングすることに
よって、所望のカラーを中心とする波長帯域幅を透過さ
せ、パターン化されたカラーフィルタを得ることができ
る。

【００２０】Ｊ．Ｒ．Ｂｙｌｅｓは、１９９６年に、
“ミラー・タイプの反射ホログラムによって形成された
カラーフィルタシステム（「光源への順次露光によって
形成される反射ホログラムマルチカラーフィルタ・アレ
イ」（Reflection hologram multiple-color filter ar
ray formed by sequential exposure to a light sourc
e ）、米国特許第５，５３７，２３２号、１９９６年７
月１６日）”を提案している。

【００２１】さらに、Ｊ．Ｒ．Ｂｙｌｅｓは、ホログラ
ムの記録手順を提案し、ホログラムがカラーフィルタと
して働く方法を説明している。

【００２２】しかしながら、このようにＪ．Ｒ．Ｂｙｌ
ｅｓによって提案されたものでは、その特性のために損
失を避けることができず、またその全ての範囲に亘って
拡散照明光を使用することができず、その結果、液晶表
示装置の明るさの点で問題がある。

【００２３】本発明の目的は、良好な効率を有するバッ
クライトを実現して光の利用効率を向上させ、画像をよ
り明るく見易く表示すると共に、バックライトの消費電
力を低減させることが可能なホログラフィックカラーフ
ィルタおよびそれを用いた液晶表示装置を提供すること
にある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、拡散白色光を発生するバックライトと、１画素が
３色成分の３つの液晶セルから構成されバックライトか
らの拡散白色光が入射されるカラー液晶パネルとの間に
配置して用いられるホログラフィックカラーフィルタに
おいて、請求項１の発明では、回折波長の選択性を有
し、角度選択性がないかまたは少ない反射型ホログラフ
ィック拡散板からなり、バックライトからの拡散白色光
を反射回折して３原色のうちの特定の色の補色成分のみ
を透過させてカラー液晶パネルに入射させるようにして
いる。

【００２５】従って、請求項１の発明のホログラフィッ
クカラーフィルタにおいては、バックライトからの拡散
白色光を反射回折して３原色のうちの特定の色の補色成
分のみを透過させてカラー液晶パネルに入射させること
により、ホログラフィック・カラー・フィルタへ入射さ
れる白色光の全ては、最少の損失で３つの光成分に分離
することができる、すなわち殆ど無駄になる光は無いた
め、光の利用効率を向上させることができる。また、光
は３つの成分へ効率的に分離されるため、画像を単色光
でより明るく見易く表示することができる。さらに、バ
ックライトの消費電力を低減できるため、その低減によ
ってバックライトのバッテリー寿命を増大することがで
きる。

【００２６】また、請求項２の発明では、回折波長の選
択性を有し、角度選択性がないかまたは少ない反射型ホ
ログラフィック拡散板からなり、カラー液晶パネルの各
画素（ピクセル）毎にパターニングしてバックライトか
らの拡散白色光を反射回折して３原色のうちの特定の色
の補色成分のみを透過させてカラー液晶パネルに入射さ
せるようにしている。

【００２７】従って、請求項２の発明のホログラフィッ
クカラーフィルタにおいては、カラー液晶パネルの各画
素毎にパターニングしてバックライトからの拡散白色光
を反射回折して３原色のうちの特定の色の補色成分のみ
を透過させてカラー液晶パネルに入射させることによ
り、ホログラフィック・カラー・フィルタへ入射される
白色光の全ては、最少の損失で３つの光成分に分離する
ことができる、すなわち殆ど無駄になる光は無いため、
光の利用効率を向上させることができる。また、光は３
つの成分へ効率的に分離されるため、画像をカラーでよ
り明るく見易く表示することができる。さらに、バック
ライトの消費電力を低減できるため、その低減によって
バックライトのバッテリー寿命を増大することができ
る。

【００２８】一方、請求項３の発明では、上記請求項１
または請求項２の発明のホログラフィックカラーフィル
タにおいて、赤，緑，青の３原色のうちの特定の色の補
色成分のみを透過させるようにしている。

【００２９】従って、請求項３の発明のホログラフィッ
クカラーフィルタにおいては、赤，緑，青の３原色のう
ちの特定の色の補色成分のみを透過させることにより、
赤，緑，青の３色表示装置を実現することができる。

【００３０】また、請求項４の発明では、上記請求項１
または請求項２の発明のホログラフィックカラーフィル
タにおいて、シアン，マゼンタ，イエローの３原色のう
ちの特定の色の補色成分のみを透過させるようにしてい
る。

【００３１】従って、請求項４の発明のホログラフィッ
クカラーフィルタにおいては、シアン，マゼンタ，イエ
ローの３原色のうちの特定の色の補色成分のみを透過さ
せることにより、シアン，マゼンタ，イエローの３色表
示装置を実現することができる。

【００３２】一方、請求項５の発明では、拡散白色光を
発生するバックライトと、１画素が３色成分の３つの液
晶セルから構成されバックライトからの拡散白色光が入
射されるカラー液晶パネルとから構成される液晶表示装
置において、バックライトとカラー液晶パネルとの間
に、上記請求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明の
ホログラフィックカラーフィルタを配置している。

【００３３】従って、請求項５の発明の液晶表示装置に
おいては、バックライトとカラー液晶パネルとの間に、
上記請求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明のホロ
グラフィックカラーフィルタを配置することにより、ホ
ログラフィックカラーフィルタの特性のために、光の損
失を避けることができ、またその全ての範囲に亘ってバ
ックライトの拡散白色光を使用することができ、その結
果表示装置の明るさを改善することができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】まず、本発明の概要について説明
する。

【００３５】本発明のホログラフィックカラーフィルタ
は、反射型ホログラムのアレイによって形成された透過
型液晶表示装置用のホログラフィックカラーフィルタで
あり、ホログラムの特徴は、それ自体が拡散光照明の利
用を可能にするホログラフィック拡散板であることであ
る。

【００３６】さらに、拡散白色光の殆ど全部を利用でき
ることにより、従来よりもより明るい液晶表示装置を達
成することができる。

【００３７】すなわち、本発明のホログラフィックカラ
ーフィルタは、透過型液晶表示装置（例えばバックライ
ト（背光）カラー液晶表示装置における）で使用され
る。

【００３８】このホログラフィックカラーフィルタは、
液晶表示装置のカラー・ピクセル・アレイに適したパタ
ーンを形成する反射型ホログラムのアレイによって形成
され、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色液晶表示装
置を提供するが、何らこれに限られない。

【００３９】液晶表示装置の各ピクセル毎に、単一のホ
ログラフィックカラーフィルタ（ＨＣＦ）が存在し、こ
のホログラフィックカラーフィルタは、照明されると適
切な波長帯域幅を透過することができる。赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、または青（Ｂ）成分の選択は、例えば３つの基
本的ホログラム（赤、緑、青の反射型ホログラム）の中
から、２つのホログラムの組み合わせによって得られ
る。

【００４０】このようにして、単一のホログラフィック
カラーフィルタは、２つの基本的ホログラムから構成さ
れる。

【００４１】すなわち、Ｒ−ＨＣＦはＧおよびＢの基本
的ホログラムから形成され、Ｇ−ＨＣＦはＢおよびＧの
基本的ホログラムから形成され、Ｂ−ＨＣＦはＲおよび
Ｇの基本的ホログラムから形成される。

【００４２】前述したように、赤、緑、青の基本的ホロ
グラムは、反射型ホログラフィック拡散板である。この
ようなホログラフィック拡散板は、ホログラフィック用
感材上の拡散物体光のホログラフィック記録によって得
られる。記録されるべき拡散物体は、すりガラス、また
は同様な板を通る光から得られる。

【００４３】ここで、選択することのできる材料、およ
びそのような拡散光を得る方法としては数多くある。２
ステップ・ホログラムが記録される場合のように、拡散
光は他のホログラムから来るものであってもよい。この
拡散反射型ホログラムの特徴は、その角度選択性がない
か、または少ないことであり、これによってバックライ
ト照明液晶表示装置で使用されるように、拡散照明下で
の利用が可能となる。

【００４４】広角領域の下で入射するあるカラーの光
（例えばＲ光）は、基本的ホログラムによって反射さ
れ、補色（ＧおよびＢ）のみが透過する。拡散白色光が
ミラー状の板、およびホログラフィックカラーフィルタ
の内部に閉じ込められる場合（バックライト照明ユニッ
トのように）、拡散ホログラムによって反射された全て
の光ビームは失われない。

【００４５】すなわち、それは２つの板の間に保存され
て、最終的には適切な単一のホログラフィックカラーフ
ィルタに達し、光の囲いの外へ透過される。

【００４６】また、記録材料として使用することのでき
る物質は数多くある。

【００４７】すなわち、ハロゲン化銀物質、重クロム酸
ゼラチン、フォトポリマー物質、フォトレジスト等であ
る。当業者にとっては、ホログラフィック拡散板を製造
する物質、および記録方法の双方について、多様な選択
の可能性があることが分かる。

【００４８】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。

【００４９】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態によるホログラフィックカラーフィルタを用いたカラ
ー液晶表示装置の構成例を示す断面図である。

【００５０】すなわち、本実施の形態の液晶表示装置
は、図１に示すように、バックライト１と、カラー液晶
パネル２と、バックライト１とカラー液晶パネル２との
間に配置されたホログラフィックカラーフィルタ３とか
ら構成している。

【００５１】バックライト１は、拡散白色光１ａを発生
する。

【００５２】カラー液晶パネル２は、１画素が青
（Ｂ），赤（Ｒ），緑（Ｇ）の３原色の３色成分の３つ
の液晶セル２Ｂ，２Ｒ，２Ｇを図示のように配置して構
成され、バックライト１からの拡散白色光１ａが入射さ
れる。

【００５３】ホログラフィックカラーフィルタ３は、回
折波長の選択性を有し、角度選択性がないかまたは少な
い反射型ホログラフィック拡散板からなり、カラー液晶
パネル２の各画素毎に図示のようにカラー・マトリクス
・パターンをパターニングしてバックライト１からの拡
散白色光１ａを反射回折し、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青
（Ｂ）の３原色のうちの特定の色の補色成分のみを透過
させて、透過光４をカラー液晶パネル２に入射させる。

【００５４】ここで、単一のホログラフィックカラーフ
ィルタ３は、単一のカラー成分を得るために、基本的ホ
ログラムである２つの反射型ホログラフィック拡散板３
ａ，３ｂから構成している。

【００５５】すなわち、本例では、図示のように赤
（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のホログラムを順次パター
ニング形成した反射型ホログラフィック拡散板３ａと、
緑（Ｇ），青（Ｂ），赤（Ｒ）のホログラムを順次パタ
ーニング形成した反射型ホログラフィック拡散板３ｂと
から構成している。

【００５６】このパターンは、カラー液晶パネル２の各
画素のパターンに合わせて記録される。このようなパタ
ーンを得る記録方法は周知である。また、ホログラムの
ある領域のみを記録するためにマスクを使用すること
は、非常によく行なわれる手法である。

【００５７】赤、緑、および青のホログラムを得るため
には、３つのレーザ波長を使用する、乳剤を膨張させ
る、記録後にフォトポリマーの膜厚を調整する、等の方
法によって必要な効果を達成することができる。

【００５８】図２は、反射型ホログラフィック拡散板３
ａ，３ｂの記録方法の一例を示す概要図である。

【００５９】図２において、参照ビーム５は、基板６に
取り付けたホログラフィック感材７の一方の側から来る
光によって示される。また、物体ビームは、参照ビーム
５が、基板６、ホログラフィック感材７を透過して、図
２で示されるようなセットアップの背面に置かれた反射
拡散板８で反射された後に、参照ビーム５によって形成
される。

【００６０】このホログラフィック反射器の記録セット
アップは、非常に簡単である。前述したように、反射型
ホログラフィック拡散板を得ることのできる方法は数多
くある。記録すべき拡散物体は、すりガラス、または同
様な板を通る光から得られるか、前もって記録されたホ
ログラムから得ることができる。後者の場合、ホログラ
フィック拡散板は、２ステップ型ホログラムと呼ばれ
る。多様なホログラム記録方法、記録感材、および反射
帯域幅を増加させ、スペクトルを通してこの帯域幅をシ
フトし、単一ホログラムから青、緑、または赤のホログ
ラムを得る感材処理が公知である。その１つの例として
は、フォトポリマー、およびカラー調節フィルムであ
り、これらを使用してホログラムの回折効率特性を所望
の値へ変更することができる。

【００６１】図３は、単一の反射型ホログラフィック拡
散板によって実行される機能の一例を示す模式図であ
る。

【００６２】図３に示すように、拡散白色光１ａがホロ
グラム９上に入射した時、単一の色の成分だけがホログ
ラム９によって反射され、他の２つの色の成分はホログ
ラム９を通過する。

【００６３】すなわち、図３に示すように、ホログラム
９が青ホログラムの場合は、青色の成分だけがホログラ
ム９によって反射され、他の２つの色である赤色、およ
び緑色の成分はホログラム９を通過する。

【００６４】次に、以上のように構成した本実施の形態
のホログラフィックカラーフィルタを用いたカラー液晶
表示装置においては、ホログラフィックカラーフィルタ
３として、２つの反射型ホログラフィック拡散板３ａ，
３ｂの重ね合わせ、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３
原色のうちの特定の色の補色成分のみを透過させるよう
にしていることにより、バックライト１からの拡散白色
光１ａが、ホログラフィックカラーフィルタ３に入射さ
れると、赤（Ｒ）の成分は、２つの反射型ホログラフィ
ック拡散板３ａ，３ｂの緑（Ｇ），青（Ｂ）のホログラ
ムを使用して得られ、緑（Ｇ）の成分は、２つの反射型
ホログラフィック拡散板３ａ，３ｂの青（Ｂ），赤
（Ｒ）のホログラムを使用して得られ、青（Ｂ）の成分
は、２つの反射型ホログラフィック拡散板３ａ，３ｂの
赤（Ｒ），緑（Ｇ）のホログラムを使用して得られる。

【００６５】ホログラムから反射される光は失われず、
それはホログラムと背面反射器との間で反射され、適切
なホログラフィックカラーフィルタ３へ達して透過され
る。赤色、緑色、および青色の光は、それらが適切なホ
ログラフィックカラーフィルタ３の位置に達した時だけ
囲いから出ることができる。

【００６６】そして、このホログラフィックカラーフィ
ルタ３を透過した赤色、緑色、および青色の透過光４
は、カラー液晶パネル２に入射される。

【００６７】この場合、ホログラムは、カラーフィルタ
リングに使用される特性があるので、拡散光の照明を使
用することができる。

【００６８】すなわち、ホログラムは、拡散照明の場合
にもカラーフィルタとして作用することができる。

【００６９】ホログラフィックカラーフィルタ３へ入射
される白色光の全ては、最少の損失で３つの光成分
（赤、緑、青）に分離することができる。すなわち、ほ
とんど無駄になる光は無い。

【００７０】この利点は、ホログラフィックカラーフィ
ルタ３が適用されるシステムの重要な属性の起源であ
る。光は、３つの成分へ効率的に分離されるので、より
明るいカラー表示装置が利用できる。その表示装置は効
率的であるから、背光ユニットであるバックライト１の
消費電力は十分に低減され、その低減によって、バック
ライト１のバッテリー寿命は増大し、システムの全体的
電力効率は増大する。

【００７１】また、ホログラムを容易にコピーできる事
実は、ホログラムの製造コストが高くなく、その適正な
製造が可能であることを示す。拡散型のホログラフィッ
クカラーフィルタの記録は、比較的容易である。

【００７２】上述したように、本実施の形態のホログラ
フィックカラーフィルタを用いたカラー液晶表示装置で
は、カラー液晶パネル２の各画素毎にパターニングして
バックライト１からの拡散白色光１ａを反射回折して
赤，緑，青の３原色のうちの特定の色の補色成分のみを
透過させてカラー液晶パネル２に入射させるようにして
いるので、赤，緑，青の３色表示装置を実現することが
可能となる。

【００７３】また、ホログラフィック・カラー・フィル
タ３へ入射される白色光の全ては、最少の損失で３つの
光成分に分離することができる、すなわち殆ど無駄にな
る光は無いため、光の利用効率を向上させることが可能
となる。

【００７４】さらに、光は赤，緑，青の３つの成分へ効
率的に分離されるため、画像をカラーでより明るく見易
く表示することが可能となる。

【００７５】一方、バックライト１の消費電力を低減で
きるため、その低減によってバックライト１のバッテリ
ー寿命を増大することができる。

【００７６】すなわち、従来のバックライトシステムよ
りも良好な効率を有するバックライトユニットを実現
し、低コストであり、製作が極めて容易となる。

【００７７】また、バックライト１とカラー液晶パネル
２との間に、ホログラフィックカラーフィルタ３を配置
するようにしているので、ホログラフィックカラーフィ
ルタ３の特性のために、光の損失を避けることができ、
またその全ての範囲に亘ってバックライト１の拡散白色
光１ａを使用することができ、その結果表示装置の明る
さを改善することが可能となる。

【００７８】さらに、本実施の形態のホログラフィック
カラーフィルタ３は、表示装置の照明に必要な特性を妨
害しないという利点を有しており、これは任意タイプの
液晶表示装置（ＤＳＴＮ、ＴＦＴ等）に極めて適してい
る。

【００７９】以上により、良好な効率を有するバックラ
イト１を実現して光の利用効率を向上させ、画像をより
明るく見易く表示すると共に、バックライト１の消費電
力を低減させることができる。

【００８０】（第２の実施の形態）図４は、本実施の形
態によるホログラフィックカラーフィルタを用いたカラ
ー液晶表示装置の構成例を示す断面図である。

【００８１】すなわち、本実施の形態の液晶表示装置
は、図４に示すように、バックライト１１と、カラー液
晶パネル１２と、バックライト１１とカラー液晶パネル
１２との間に配置されたホログラフィックカラーフィル
タ１３とから構成している。

【００８２】バックライト１１は、拡散白色光１１ａを
発生する。

【００８３】カラー液晶パネル１２は、１画素がシアン
（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の３原色の３
色成分の３つの液晶セル１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを図示
のように配置して構成され、バックライト１１からの拡
散白色光１１ａが入射される。

【００８４】ホログラフィックカラーフィルタ１３は、
回折波長の選択性を有し、角度選択性がないかまたは少
ない反射型ホログラフィック拡散板からなり、カラー液
晶パネル２の各画素毎に図示のようにカラー・マトリク
ス・パターンをパターニングしてバックライト１１から
の拡散白色光１１ａを反射回折し、シアン（Ｃ），マゼ
ンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の３原色のうちの特定の色
の補色成分のみを透過させて、透過光１４をカラー液晶
パネル１２に入射させる。

【００８５】ここで、単一のホログラフィックカラーフ
ィルタ１３は、単一のカラー成分を得るために、基本的
ホログラムである１つの反射型ホログラフィック拡散板
１３ａから構成している。

【００８６】すなわち、本例では、図示のように赤
（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のホログラムを順次パター
ニング形成した反射型ホログラフィック拡散板１３ａか
ら構成している。

【００８７】なお、反射型ホログラフィック拡散板１３
ａの記録方法については、前述した第１の実施の形態の
場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。

【００８８】次に、以上のように構成した本実施の形態
のホログラフィックカラーフィルタを用いたカラー液晶
表示装置においては、バックライト１１からの拡散白色
光１１ａが、ホログラフィックカラーフィルタ１３に入
射されると、シアン（Ｃ）の成分は、反射型ホログラフ
ィック拡散板１３ａの赤（Ｒ）のホログラムを使用して
得られ、マゼンタ（Ｍ）の成分は、反射型ホログラフィ
ック拡散板１３ａの緑（Ｇ）のホログラムを使用して得
られ、イエロー（Ｙ）の成分は、反射型ホログラフィッ
ク拡散板１３ａ青（Ｂ）のホログラムを使用して得られ
る。

【００８９】ホログラムから反射される光は失われず、
それはホログラムと背面反射器との間で反射され、適切
なホログラフィックカラーフィルタ１３へ達して透過さ
れる。シアン，マゼンタ，イエローの光は、それらが適
切なホログラフィックカラーフィルタ１３の位置に達し
た時だけ囲いから出ることができる。

【００９０】そして、このホログラフィックカラーフィ
ルタ１３を透過したシアン色，マゼンタ色，およびイエ
ロー色の透過光１４は、カラー液晶パネル１２に入射さ
れる。

【００９１】この場合、ホログラムは、カラーフィルタ
リングに使用される特性があるので、拡散光の照明を使
用することができる。

【００９２】すなわち、ホログラムは、拡散照明の場合
にもカラーフィルタとして作用することができる。

【００９３】ホログラフィックカラーフィルタ１３へ入
射される白色光の全ては、最少の損失で３つの光成分
（シアン、マゼンタ、イエロー）に分離することができ
る。すなわち、ほとんど無駄になる光は無い。

【００９４】この利点は、ホログラフィックカラーフィ
ルタ１３が適用されるシステムの重要な属性の起源であ
る。光は、３つの成分へ効率的に分離されるので、より
明るいカラー表示装置が利用できる。その表示装置は効
率的であるから、背光ユニットであるバックライト１１
の消費電力は十分に低減され、その低減によって、バッ
クライト１１のバッテリー寿命は増大し、システムの全
体的電力効率は増大する。

【００９５】また、ホログラムを容易にコピーできる事
実は、ホログラムの製造コストが高くなく、その適正な
製造が可能であることを示す。拡散型のホログラフィッ
クカラーフィルタの記録は、比較的容易である。

【００９６】上述したように、本実施の形態のホログラ
フィックカラーフィルタを用いたカラー液晶表示装置で
は、カラー液晶パネル１２の各画素毎にパターニングし
てバックライト１１からの拡散白色光１１ａを反射回折
してシアン，マゼンタ，イエローの３原色のうちの特定
の色の補色成分のみを透過させてカラー液晶パネル１２
に入射させるようにしているので、シアン，マゼンタ，
イエローの３色表示装置を実現することが可能となる。

【００９７】また、ホログラフィック・カラー・フィル
タ３へ入射される白色光の全ては、最少の損失で３つの
光成分に分離することができる、すなわち殆ど無駄にな
る光は無いため、光の利用効率を向上させることが可能
となる。

【００９８】さらに、光はシアン，マゼンタ，イエロー
の３つの成分へ効率的に分離されるため、画像をカラー
でより明るく見易く表示することが可能となる。

【００９９】一方、バックライト１１の消費電力を低減
できるため、その低減によってバックライト１１のバッ
テリー寿命を増大することができる。

【０１００】すなわち、従来のバックライトシステムよ
りも良好な効率を有するバックライトユニットを実現
し、低コストであり、製作が極めて容易となる。

【０１０１】また、バックライト１１とカラー液晶パネ
ル１２との間に、ホログラフィックカラーフィルタ１３
を配置するようにしているので、ホログラフィックカラ
ーフィルタ１３の特性のために、光の損失を避けること
ができ、またその全ての範囲に亘ってバックライト１１
の拡散白色光１１ａを使用することができ、その結果表
示装置の明るさを改善することが可能となる。

【０１０２】さらに、本実施の形態のホログラフィック
カラーフィルタ１３は、表示装置の照明に必要な特性を
妨害しないという利点を有しており、これは任意タイプ
の液晶表示装置（ＤＳＴＮ、ＴＦＴ等）に極めて適して
いる。

【０１０３】以上により、良好な効率を有するバックラ
イト１１を実現して光の利用効率を向上させ、画像をよ
り明るく見易く表示すると共に、バックライト１１の消
費電力を低減させることができる。

【０１０４】（他の実施の形態）上記各実施の形態で
は、本発明のホログラフィックカラーフィルタを液晶表
示装置に適用した場合について説明したが、これに限ら
ず、例えば顕微鏡、プロジェクタ等についても、前述の
場合と同様に適用することが可能である。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のホログラ
フィックカラーフィルタおよびそれを用いた液晶表示装
置によれば、良好な効率を有するバックライトを実現し
て光の利用効率を向上させ、画像をより明るく見易く表
示すると共に、バックライトの消費電力を低減させるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるホログラフィックカラーフィルタ
を用いたカラー液晶表示装置の第１の実施の形態を示す
断面図。

【図２】図１における反射型ホログラフィック拡散板３
ａ，３ｂの記録方法の一例を示す概要図。

【図３】図１における単一の反射型ホログラフィック拡
散板によって実行される機能の一例を示す模式図。

【図４】本発明によるホログラフィックカラーフィルタ
を用いたカラー液晶表示装置の第２の実施の形態を示す
断面図。

【符号の説明】

１…バックライト、 １ａ…拡散白色光、 ２…カラー液晶パネル、 ２Ｂ，２Ｒ，２Ｇ…液晶セル、 ３…ホログラフィックカラーフィルタ、 ３ａ，３ｂ…反射型ホログラフィック拡散板、 ４…透過光、 ５…参照ビーム、 ６…基板、 ７…ホログラフィック感材、 ８…反射拡散板、 ９…ホログラム、 １１…バックライト、 １１ａ…拡散白色光、 １２…カラー液晶パネル、 １２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ…液晶セル、 １３…ホログラフィックカラーフィルタ、 １３ａ…反射型ホログラフィック拡散板、 １４…透過光。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 BB02 BB10 BB42 2H049 CA01 CA08 CA09 CA15 2H091 FA02Z FA19Z FA23Z FA31Z FA41Z FD01 LA03 LA16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡散白色光を発生するバックライトと、
   １画素が３色成分の３つの液晶セルから構成され前記バ
   ックライトからの拡散白色光が入射されるカラー液晶パ
   ネルとの間に配置して用いられるホログラフィックカラ
   ーフィルタにおいて、 回折波長の選択性を有し、角度選択性がないかまたは少
   ない反射型ホログラフィック拡散板からなり、前記バッ
   クライトからの拡散白色光を反射回折して３原色のうち
   の特定の色の補色成分のみを透過させて前記カラー液晶
   パネルに入射させるようにしたことを特徴とするホログ
   ラフィックカラーフィルタ。
2. 【請求項２】 拡散白色光を発生するバックライトと、
   １画素が３色成分の３つの液晶セルから構成され前記バ
   ックライトからの拡散白色光が入射されるカラー液晶パ
   ネルとの間に配置して用いられるホログラフィックカラ
   ーフィルタにおいて、 回折波長の選択性を有し、角度選択性がないかまたは少
   ない反射型ホログラフィック拡散板からなり、前記カラ
   ー液晶パネルの各画素毎にパターニングして前記バック
   ライトからの拡散白色光を反射回折して３原色のうちの
   特定の色の補色成分のみを透過させて前記カラー液晶パ
   ネルに入射させるようにしたことを特徴とするホログラ
   フィックカラーフィルタ。
3. 【請求項３】 前記請求項１または請求項２に記載のホ
   ログラフィックカラーフィルタにおいて、 赤，緑，青の３原色のうちの特定の色の補色成分のみを
   透過させるようにしたことを特徴とするホログラフィッ
   クカラーフィルタ。
4. 【請求項４】 前記請求項１または請求項２に記載のホ
   ログラフィックカラーフィルタにおいて、 シアン，マゼンタ，イエローの３原色のうちの特定の色
   の補色成分のみを透過させるようにしたことを特徴とす
   るホログラフィックカラーフィルタ。
5. 【請求項５】 拡散白色光を発生するバックライトと、
   １画素が３色成分の３つの液晶セルから構成され前記バ
   ックライトからの拡散白色光が入射されるカラー液晶パ
   ネルとから構成される液晶表示装置において、 前記バックライトとカラー液晶パネルとの間に、 前記請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のホロ
   グラフィックカラーフィルタを配置して成ることを特徴
   とする液晶表示装置。