JP2005514655A - 単独パネル投影ディスプレイシステム用のカラープレフィルタ - Google Patents

Abstract

単独パネルＬＣＤ投影システム（５０）は、照明系（５４）と多色ＬＣＤ（５６）との間に位置するカラープレフィルタ（５２）を具備している。カラープレフィルタ（５２）は、相対的なパネル透過率を増大させ、ＬＣＤに組込まれた色成分フィルタ（５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂ）による熱吸収を低減するために、照明系（５４）によって形成される照明のスペクトルを形成するように機能する。カラープレフィルタ（５２）は、純粋な原色を生成するのにあまり寄与しない一定の波長帯域の強度を照明光から削減または照明光において著しく低減するように選択される。

Description

本発明は単独パネル投影ディスプレイシステム用のカラープレフィルタに関する。

図１は、色を形成するために総当り法を用いる従来の先行技術の低コスト単独パネルＬＣＤ投影システム１０を示している。光源１４を備えた照明系１２は、赤色、緑色および青色の原色成分に対応するカラーフィルタ１８Ｒ、１８Ｇおよび１８Ｂを組込んだ多色液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１６の一様な照明を提供する。カラーフィルタ１８Ｒ、１８Ｇおよび１８Ｂは、ＬＣＤ１６の個別のサブピクセル（図示せず）の上に整列されている。

各サブピクセルは独立にアドレス指定可能であり、ＬＣＤ１６の液晶分子は当業界で公知であるような一定の傾斜角に駆動されることができ、さまざまな程度の光透過強度を実現することができる。適切な関連する偏光子に関して、たとえば、これは、一般にフルカラー画像を形成するために、赤色、緑色および青色のサブピクセル強度を変化させる。投影光学素子２０が、概略的に示され、カラー画像をディスプレイスクリーン２２に投影する。

この総当りアプローチに関連する問題は、低い透過率であり、特に、良好な（すなわちきれいな）色の原色を生じるためにカラーフィルタが高い飽和状態にある場合、または透過率を増大させるために、貧弱な色飽和（混色の原色を生じる）である場合に、問題である。さらにまた、このアプローチでは、カラーフィルタによる吸収のためにＬＣＤパネル内部に熱が発生する。一般に、赤色成分フィルタ１８Ｒによる緑色光の吸収は、避けることができない。同様に、青色成分フィルタ１８Ｂは主に青色光だけを通過させ、緑色フィルタ１８Ｇは主に緑色光だけを通過させる。したがって、照明光の大部分（すなわち、全体の２／３）が色成分フィルタ１８Ｒ、１８Ｇおよび１８Ｂによって吸収される。光スペクトルの簡略図が一般に、光源１４によって形成される多色（「白色」）光に関するスペクトル３０と、投影システム１０によって生成される個別の赤色成分、緑色成分および青色線分の結果として生じるスペクトル３２、３４および３６として示されている。

本発明は、相対的なパネル透過率を増大させ、カラーフィルタを組込んだＬＣＤ内部の熱吸収を低減するために、照明のスペクトルを形成するための、光源とＬＣＤパネルとの間に位置するカラープレフィルタを設けることによって、これらの３つの問題すべてに対処する。

本発明は、照明系と関連する偏光子および検光子を有する多色液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）との間に位置するカラープレフィルタを具備する単独パネルＬＣＤ投影システムを含んでいる。カラープレフィルタは、相対的なパネル透過率を増大させ、ＬＣＤに組込まれた色成分フィルタ（たとえば、赤色、緑色および青色）による熱吸収を低減するために、照明系によって形成される照明のスペクトルを形成するように機能する。

カラープレフィルタは、純粋な原色を生成するのにあまり寄与しない一定の波長帯域の強度を照明光から削減または照明光において著しく低減するように選択される。カラープレフィルタを追加した結果、ＬＣＤ色成分フィルタは非飽和となり、投影システムの全体的な総透過率を改善することができる。一実装例において、カラープレフィルタは、ＬＣＤ色成分フィルタによる最も高い吸収率の波長帯域を除去することができ、ＬＣＤにおける熱形成をより少なくする。

本発明のさらなる目的および利点は、添付図面を参照して以下の好ましい実施の形態の詳細な説明から明白となるであろう。

図２は、照明系５４と、関連する偏光子および検光子（図示せず）を具備する多色液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５６との間に位置するプレフィルタ５２を有する単独パネルＬＣＤ投影システム５０の簡略図である。照明系５４は光源５５を具備し、ＬＣＤ５６は赤色、緑色および青色の原色成分に対応する組込み型カラーフィルタ５８Ｒ、５８Ｇおよび５８Ｂを具備している。プレフィルタ５２は、相対的なパネル透過率を増大させるために、照明系５４によって提供される照明のスペクトルを形成するように機能し、それによって、ＬＣＤ５６に組込まれる色成分フィルタ５８による熱吸収を低減させる。概略的に示されている投影光学素子６０は、カラー画像をディスプレイスクリーン６２に投影する。

プレフィルタ５２は、純粋な原色を生成するのにあまり寄与しない一定の波長帯域の強度を照明光から削減または照明光において著しく低減するように選択される。プレフィルタ５２によるフィルタリングの結果、ＬＣＤカラーフィルタ５８を非飽和にすることができ、投影システム５０の全体的な総透過率を改善することができる。一実装例において、プレフィルタ５２は、そのような光がＬＣＤ５６に当たる前に、色成分フィルタ５８による最も高い吸収率の波長帯域を除去することができ、ＬＣＤ５６における加熱をより少なくする。

プレフィルタ５２は、照明系５４の光源からの光スペクトルを形成して、個別の赤色、緑色および青色のサブバンドにする。したがって、プレフィルタ５２は、可視スペクトル（４００ｎｍ〜７００ｎｍと一般的に指定されている）５００ｎｍおよび５９０ｎｍの領域付近に位置する２つのノッチの周囲で急激な透過率のエッジを有するように構成される。プレフィルタのノッチ帯域幅を増大させることによって、赤色、緑色および青色の原色に関する色純度を任意に改善することができる。プレフィルタ５２によって個別のシアンおよび黄色の色成分のフィルタリングまたは遮断を示す色の「ノッチ」６６および６８に関するＬＣＤ５６に提供される多色光のスペクトル６４の簡略図が示されている。

図３は、実線７０Ｒ、７０Ｇおよび７０Ｂとして従来の色成分フィルタ５８Ｒ、５８Ｇおよび５８Ｂの透過率を示すグラフである。破線７２Ｒ、７２Ｇおよび７２Ｂは、プレフィルタ５２と組合せて用いることができる非飽和色成分フィルタ５８Ｒ、５８Ｇおよび５８Ｂの透過率を示している。従来の透過率７０Ｒ、７０Ｇおよび７０Ｂに比べて、非飽和色成分フィルタ５８Ｒ、５８Ｇおよび５８Ｂの透過率７２Ｒ、７２Ｇおよび７２Ｂは著しく高くなっていることに留意されたい。しかし、プレフィルタ５２を用いない場合には、本発明によって支持される非飽和フィルタは一般に、色飽和値をさらに悪化させることになる。

図４は、照明光の一実装例のスペクトル８２に関するダブルノッチプレフィルタ５２の一実装例の透過率８０を示すグラフである。スペクトル８４は、透過率８０とスペクトル８２との積を表し、ダブルノッチプレフィルタ５２を通過する照明光の結果に対応している。スペクトル８４は、プレフィルタ５２の透過率において個別のノッチ８８Ａおよび８８Ｂに対応する無関係の波長帯域において著しく減少した光強度８６Ａおよび８６Ｂを示している。

図５は、例示の先行技術の投影システム１０（実線で示す）および本発明による投影システム５０（間に「＋」記号の入った破線で示す）に関する白色（完全にＯＮ、すなわち最大透過率）状態を示すグラフである。図６は、例示の先行技術の投影システム１０（概ね実線以外に「−」の入ったグラフ９０によって示す）および本発明による投影システム５０（「−」の入った実線のグラフ９２によって示す）における赤色、緑色および青色の透過率を示すグラフである。図５および図６のグラフは、投影システム５０に関してノッチフィルタの透過率を含む個別の赤色、緑色および青色のフィルタリングに関する照明（光源）のスペクトルの乗算の結果である。乗算は、たとえば、２ｎｍサンプリング点を用いたモデルを利用して、各スペクトル位置に関して点ごとに行われる。

従来のカラーフィルタ型ＬＣＤ１６が投影用に用いられるとき、照明光の大部分はカラーフィルタマトリックス１８によって吸収される。高透過型カラーフィルタ１８を用いた場合であっても、ＬＣＤパネル１６を通過するのは入射偏光フィルタを通過する光の約１６％のみである。この透過率は、液晶セルが入射偏光子と出射検光子との間に挟まれるねじれネマチックモードで動作するＬＣＤパネル１６の特性である。

図１の先行技術の投影システム１０に関連して、照射スペクトルは赤色、緑色および青色のフィルタを個別に通過し、スクリーンで（またはダイレクトディスプレイでは見ている人の目によって）結合されて、フルカラー画像を形成する。数学的な表現は簡単で、
イルミナント^＊（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）＝スクリーンスペクトル
である。

テレビ信号を表現するために、サブチャネルのスペクトルを分析することによって、色の原色を観測することができ、以下のように表現される。

イルミナント^＊Ｒ
イルミナント^＊Ｇ、および
イルミナント^＊Ｂ
カラーフィルタ１８Ｒ、１８Ｂおよび１８Ｇのそれぞれは、理論的には、ＨＤＴＶに関してＳＭＰＴＥ（全米映画テレビジョン技術者協会：Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）によって指定された特定の原色の赤色、緑色および青色をディスプレイスクリーン２２上に投影することができるような十分な色純度を与えるまで暗くなっていてもよい。たとえば、カラーフィルタ１８用に用いられる染料または顔料は、高い飽和原色を可能にするために、作製中にはより厚い態様で凝縮または積層されてもよいが、そのような純度は透過率の著しい消失によって実現される。このような色強調フィルタに関して同様に問題をはらんだ結果は、照明出力の著しい吸収であり、カラーフィルタ層１８およびＬＣＤ１６全体の加熱を生じることになる。

ガラスは良好な熱伝導体ではないことから、ＬＣＤ１６のガラス基板からこのような熱を除去することは困難である。その結果、一部の残っている問題が依然として存在する可能性がある。米国特許第５，６８２，２１６号明細書は、画像アーチファクトとして出現するものから熱を低減または削減するために、ＴＡＣ（トリ−アセチルセルロース）から構成されるプラスチックフィルムの利用について記載している。

これに関連して、ＬＣＤ５６の前にプレフィルタ５２を配置することと、より明るいカラーフィルタ５８は、ＬＣＤ５６の加熱を低減するのに役立つ可能性がある。以下の表１は、プレフィルタ５２を有する投影システム５０および先行技術の投影システム１０（従来のカラーフィルタを備え、プレフィルタを備えていない）を備えたより明るいカラーフィルタ５８を比較している。図７は、ＨＤＴＶ標準色変数（データ点を「ｘ」によって示す）に対するシステム５０および先行技術のシステム１０の色特性（データ点を「□」によって示す）を作図するＣＩＥ色度図である。

表１は、いずれのシステムを用いてもほぼ理想的な色の原色を得ることができることを示している。両システムは、市販のカラーフィルタおよびフィリップス（Ｐｈｉｌｉｐｓ）ＵＨＰ １００Ｗランプに基づいている。プレフィルタ（ダブルノッチフィルタ）付きＵＨＰ光源およびより明るいカラーフィルタの組合せを用いた場合には、同等に良好な色の原色が得られる。プレフィルタ付きシステムに関する全体的な透過率は、約５％向上する。

プレフィルタ付きパネルは、プレフィルタリングされる照明エネルギーの７８％を吸収するのに対し、フィルタを備えていない光源を用いた従来のシステムは、照明のうち８４％を吸収するＬＣＤを有する。さらに、プレフィルタは、ＬＣＤに入射する光の低減を約２５％にするため、より明るいカラーフィルタの組合せを用いたＬＣＤによって吸収される光学出力の量は、元のランプの出力の（７８^＊７５＝）５８．５％まで減少する。プレフィルタ付きシステムはより明るいだけではなく、ＬＣＤにおいて吸収されるエネルギーもフィルタのないシステムの約７５％にまで減少する。

ノッチフィルタ５２Ａおよび５２Ｂは、大量生産においてより簡単な角度回転のために２つの独立の層またはデバイスとして作製することができる。または十分な再現性を備えている可能性がある場合には、より少ない部品総数および表面の除去によるわずかにより高い透過率のために、単独のプレフィルタユニット５２として結合されてもよい。角度回転とは、入射角に関して干渉フィルタが有する感度をさす。ノッチ帯（角度が増大すると青色に近づく）を調整するために、フィルタを簡単に５〜１５°傾斜することができる。一実装例において、フィルタ５２Ａおよび５２Ｂは、約１０°の入射角９６（図２）で指向するように形成することができ、それによって、各フィルタを個別に「角度回転」するために、各フィルタの角度を、±１０°で調整することができる。

プレフィルタ付き投影システム５０を用いて色の原色を完全にするために、他の自由度も利用可能である。プレフィルタ５２のノッチ６６および６８（図２）のエッジは赤色、緑色および青色の純度と絡み合っているが、黄色のノッチ６８（５９０ｎｍ）は実質的に青色の原色値に影響を及ぼさず、シアンノッチ６６（５００ｎｍ）は実質的に赤色の色純度に影響を及ぼさない。シアンノッチ６６の４９０ｎｍ〜４９５ｎｍのエッジは、青色の色純度に著しく影響し、緑色の色純度にはごくわずかしか影響を及ぼさないのに対し、シアンノッチ６６の５０５ｎｍ〜５１０ｎｍのエッジは、青色にある程度影響を及ぼし、緑色の原色値に著しく影響を及ぼす。同様に、黄色のノッチ６８の５７０ｎｍ〜５７５ｎｍは、緑色の原色に著しく影響を及ぼし、赤色の純度には全く影響を及ぼさないはずである。他方、黄色のノッチ６８の５８５ｎｍ〜５９０ｎｍは、赤色の原色に著しく影響を及ぼし、緑色の色純度にはごくわずかしか影響を及ぼさない。

プレフィルタ付き投影システム５０は、設計者が組込まれるカラーフィルタ５８の飽和を変数として処理することができ、色成分フィルタ５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂの飽和の密度を個別に上げたりまたは下げたりすることができるようになっている。加えて、２つのノッチ領域６６および６８の幅を狭くしたりまたは広くしたりして、ノッチエッジの４つすべての配置を調整するように、プレフィルタ５２を設計することができる。反復によって、システム全体に関する最適な透過率を見つけ、カラーフィルタ５８における吸収を小さくし、ディスプレイまたはテレビ標準（たとえば、ＳＭＰＴＥ ＨＤＴＶ）によって指定されるようなＲＧＢ色点の精度を向上させることができる。

投影型ＴＶ用の代表的な光源は、高圧水銀放電ランプであり、赤色の波長で既知の欠損を有し、５４６ｎｍの中間の緑色領域では著しいピークを有する。図２の実施の形態は、たとえば放物線上の反射体を備えたこのランプの前に位置する２つのプレフィルタ５２Ａおよび５２Ｂ（図示せず）を用いる。フィルタ５２Ａおよび５２Ｂは両方とも、フィルタの大量生産において変形物に適合させるために波長領域を調整するために、わずかに傾斜されてもよい。

一実装例において、プレフィルタ５２Ａおよび５２Ｂは、優れたエッジ特性および低コストのために、ホログラフィック材料、重クロム酸ゼラチン（ＤＣＧ）から作製される。さらに、このようなＤＣＧ材料は、信頼性に優れ、強い光入射に関する性能にも優れている。紫外光による損傷を実際に除去するために、プレフィルタ５２の直前に配置されたＵＶ除去フィルタがあることが好ましい。

図８は、本発明の別の実装例としての単独パネルＬＣＤ投影システム１００の簡略図である。反射型３帯域プレフィルタ１０２は、照明系１０４からの照明光を、コリメートレンズ１０６を介して受光する。反射型３帯域プレフィルタ１０２は、関連する偏光子および検光子（図示せず）を有する多色液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１１０および色成分フィルタ１１２Ｒ、１１２Ｇおよび１１２Ｂにコリメートレンズ１０６によって戻る傾斜角で特定の原色帯または同調された原色帯（たとえば、赤色、緑色および青色）を反射するために、入射角１０８で傾斜される。照明系１０４およびＬＣＤ１１０は、実質的に照明系５４およびＬＣＤ５６と同一であってもよい。投影光学素子１１４は、概略的に示され、ディスプレイスクリーン１１６に表示画像を投影する。

プレフィルタ１０２は、プレフィルタ５２（図２）と類似の態様で機能する。特に、反射型３帯域プレフィルタ１０２および透過型ノッチフィルタ５２は、照明系によって形成される照明のスペクトルを形成し、色を同調させた照明光をＬＣＤに向ける。

透過型ノッチフィルタ５２は、望ましくない黄色およびシアンの光成分をＬＣＤ５６から反射することによって排除する。同調される色、緑色および青色の光成分をＬＣＤ１１０に向かって選択的に反射することによって、反射型３帯域プレフィルタ１０２は望ましくない黄色およびシアンの光成分を吸収またはＬＣＤ１１０から外に透過することによって、排除する。その結果、反射型３帯域プレフィルタ１０２は、透過型ノッチフィルタ５２に関して上述した態様で、相対的なパネル透過率を増大させ、ＬＣＤ１１０に組込まれた色成分フィルタ１１２による熱吸収を低減する。単独パネルＬＣＤ投影システム１００の態様は、反射型３帯域プレフィルタ１０２などの色同調反射フィルタが、透過型ノッチフィルタ５２などの色同調透過型ノッチフィルタに比べて作製しやすい場合があることである。

図９は、本発明のさらに別の実装例としての単独パネルＬＣＤ投影システム１２０の簡略図である。凹面基板上の反射型３帯域プレフィルタ１２２は、照明系１２４からの照明光を受光する。反射型３帯域プレフィルタ１２２は、関連する偏光子および検光子（図示せず）を有する多色液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１３０および色成分フィルタ１３２Ｒ、１３２Ｇおよび１３２Ｂにて戻る傾斜角で特定の原色帯または同調された原色帯（たとえば、赤色、緑色および青色）を反射するために、入射角１２８に対して傾斜される。

投影システム１２０がＬＣＤ１３０に指向される色同調照射光の収束を提供するために、コリメートレンズ１０６ではなく凹面基板を変わりに用いる点を除き、投影システム１２０は実質的に投影システム１００と同一である。投影光学素子１３４は、概略的に示され、ディスプレイスクリーン１３６に表示画像を投影する。

図１０は、本発明の別の実装例としての単独パネルＬＣＤ投影システム１５０の簡略図である。反射型３帯域プレフィルタ１５２は、光パイプ統合体１５６（中空または中実）、中継光学素子１５８および偏光変換システム（ＰＣＳ）１６０によって、照明系１５４からの照明光を受光する。ＰＣＳ１６０は、任意の偏光の一様な照明を受光し、最小の減衰で選択された偏光（たとえばＳ偏光）の光を透過する。

たとえば、ＰＣＳ１６０は、偏光選択性であり、一般的に無色である支持誘電フィルム１６２を具備している。Ｓ偏光およびＰ偏光の光の一方が誘電フィルム１６２によって（たとえばＳ偏光）が透過され、Ｓ偏光およびＰ偏光の光の他方（たとえばＰ偏光）がプリズム１６６の隣接する傾斜面上の誘電フィルム１６４に向かって反射され、２分の１波長遅延板１６８を通じて外に反射される。２分の１波長遅延板１６８は、Ｓ偏光をＰ偏光に変換し、ＰＣＳ１６０を通過するすべての光が１つの偏光（たとえばＳ偏光）であるようにする。

反射型３帯域プレフィルタ１５２は、たとえば、入射角から４５°の角度１７０で原色成分である赤色、緑色および青色を優先的に反射する勾配フィルタから形成されてもよい。一実装例において、マゼンタフィルタは、ダブルノッチフィルタの等価物を形成し、赤色および青色の勾配フィルタの代用であってもよい。いずれの実装例においても、勾配フィルタは、個別基板上または共通基板上のいずれに形成されてもよい。プレフィルタ１５２は、色成分フィルタ１７４Ｒ、１７４Ｇおよび１７４Ｂを備えたＬＣＤ１７２にカラーフィルタリングされた光を反射し、投影光学素子１７６はディスプレイスクリーン１７８に表示画像を投影する。

図１１は、単独パネルＬＣＤ投影システム１８０のさらに別の実装例の簡略図である。透過型光学遅延板ダブルノッチプレフィルタ１８２は、光パイプ統合体１８６（中空または中実）、中継光学素子１８８および（たとえば１つの軸に沿って）偏光された照明を一般に偏光する偏光変換システム（ＰＣＳ）１９０によって、照明系１８４からの照明光を受光する。照明統合体１８６は照明系１８４によって形成される光の明るさの一様性を増大し、中継光学素子１８８は透過型ダブルノッチプレフィルタ１８２を通過する一様な照明光を、追加偏光子１９４を備えたＬＣＤ１９２に投影する。

たとえば、ＰＣＳ１９０は、偏光選択性であり、一般的に無色である支持誘電フィルム２０２を具備している。Ｓ偏光およびＰ偏光の光の一方が誘電フィルム２０２によって（たとえばＳ偏光）が透過され、Ｓ偏光およびＰ偏光の光の他方（たとえばＰ偏光）がプリズム２０６の隣接する傾斜面上の誘電フィルム２０４に向かって反射され、２分の１波長遅延板２０８を通じて外に反射される。２分の１波長遅延板２０８は、Ｓ偏光をＰ偏光に変換し、ＰＣＳ１９０を通過するすべての光が１つの偏光（たとえばＳ偏光）であるようにする。

一実装例において、ダブルノッチプレフィルタ１８２は、延伸プラスチックフィルムの積層から形成され、それぞれが特定の遅延値を備え、それぞれが特定の角度であることによって、一部の波長を単純に（理想的には９０°）回転し、他の波長を回転しないまま（または他方の帯に効率的に直交した状態で）残す。透過型光学遅延板積層ダブルノッチプレフィルタ１８２は、コラルド州ボールダーのカラーリンク・インコーポレイテッド（ＣｏｌｏｒＬｉｎｋ（Ｂｏｕｌｄｅｒ，ＣＯ））から市販されている。遅延板積層ダブルノッチプレフィルタ１８２の利点は、フィルタ帯のエッジの実質的なシフトがない比較的広い視野角を有することである。

ＬＣＤ投影システム１８０の構成、言い換えれば、偏光変換システム１９０と偏光子１９４との間の遅延板積層ダブルノッチプレフィルタ１８２の配置により、遅延板積層ダブルノッチプレフィルタ１８２が減衰される波長帯域を削減または減少させることができる。ちょうど実質的に隣接するＬＣＤ１９２に配置される偏光子１９４もまた、投影システム１８０の画像コントラストを増大させる。投影システム１８０の一部の実装例において、高精度のカラーフィルタ２１０Ｒ、２１０Ｇおよび２１０Ｂを備えたＬＣＤ１９２が、遅延板積層ダブルノッチプレフィルタ１８２および１つのみ（たとえば黄色）ノッチ帯を備えた遅延板積層ノッチプレフィルタの代わりに用いられてもよい。

図１２は、多色液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）２５６の後に配置されるノッチカラーフィルタ２５２（たとえば、ダブルノッチフィルタ）を具備する単独パネルＬＣＤ投影システム２５０の簡略図である。上述の実装例と同様に、投影システム２５０は、光源２５５を備えた照明系２５４を具備している。ＬＣＤ２５６は、赤色、緑色および青色の原色成分に対応する組込み型のカラーフィルタ２５８Ｒ、２５８Ｇおよび２５８Ｂと、関連する偏光子および検光子（図示せず）を具備している。ノッチカラーフィルタ２５２は、ＬＣＤ２５６と概略的に示される投影光学素子２６０との間に配置され、カラー画像をディスプレイスクリーン２６２に投影する。

ノッチカラーフィルタ２５２は、照明系２５４およびＬＣＤ２５６の組合せによって形成される照明のスペクトルを形成するように機能する。ノッチカラーフィルタ２５２は、純粋な原色を生成するのにあまり寄与しない一定の波長帯域の強度を照明光から削減または照明光において著しく低減するように選択される。ノッチカラーフィルタ２５２によるフィルタリングの結果、ＬＣＤカラーフィルタ２５８を非飽和することができ、投影システム２５０の全体的な総透過率を改善することができる。ＬＣＤ２５６の後にノッチカラーフィルタ２５２を配置することの欠点は、一部の望ましくない波長帯域が色成分フィルタ２５８によって吸収される可能性があり、それによって、ＬＣＤ２５６のある程度の加熱を生じることである。たとえば、ノッチ カラーフィルタ２５２は、上述したように、ホログラフィック材料、重クロム酸ゼラチン（ＤＣＧ）から作製されることができる。

一般に、ＬＣＤ後方投影システムは、約６０００ルーメンを出力する１００Ｗの高圧水銀ランプを用い、家庭のテレビ用途の要件である少なくとも１０，０００時間の耐用期間を有することができる。カラーテレビ後方投影システムおよび他の種々の前方投影システムおよび後方投影システムをはじめとする種々の投影ディスプレイ用途において、本発明のさまざまな実施形態を用いることができる。

本発明の原理を適用することができるさまざまな可能な実施形態に照らして、詳細な実施形態は例示のためであり、本発明の範囲を限定するものと捉えるべきではないことを認識されたい。むしろ、以下の特許請求の範囲およびその等価物の範囲ならびに精神の中で生じると考えられる実施形態をすべて、本発明であると主張する。

色を形成するために総当り法を用いる従来の先行技術の最低コストの単独パネルＬＣＤ投影システムを示している。 照明系と多色液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）との間に位置するプレフィルタを有する本発明の単独パネルＬＣＤ投影システムを示している。 従来の色成分フィルタの透過率と、本発明のプレフィルタと組合せて用いることができる非飽和色成分フィルタの透過率と、を示すグラフである。 照明光のスペクトルに関してダブルノッチプレフィルタの一実装例の透過率を示すグラフである。 本発明のプレフィルタがある場合およびない場合の投影ディスプレイシステムに関する白色（完全にＯＮ、すなわち最大透過率状態）を示すグラフである。 本発明のプレフィルタがある場合およびない場合の投影ディスプレイシステムに関するＲ、ＧおよびＢ値（一緒に作図する）を示すグラフである。 ＨＤＴＶカラー標準に対する本発明のプレフィルタがある場合およびない場合の投影ディスプレイシステムの色特性を示すＣＩＥ色度図である。 本発明の別の実装例として反射型３帯域プレフィルタを備えた単独パネルＬＣＤ投影システムの簡略図である。 本発明のさらに別の実装例として凹面基板上の反射型３帯域プレフィルタを備えた単独パネルＬＣＤ投影システムの簡略図である。 本発明の別の実装例として偏光変換システム（ＰＣＳ）を備えた単独パネルＬＣＤ投影システムの簡略図である。 透過型光学遅延積層ダブルノッチプレフィルタを供えた単独パネルＬＣＤ投影システムのさらに別の実装例の簡略図である。 多色液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の後に配置されるノッチカラーフィルタを具備する単独パネルＬＣＤ投影システムの簡略図である。

Claims (27)

1. 複数の原色表示色に対応する関連するマトリックスカラーフィルタを備えた透過型液晶ディスプレイセルと、
   前記液晶ディスプレイセルに照明光を向ける光源と、
   光源と前記液晶ディスプレイセルとの間に配置され、前記照明光から前記原色表示色以外の少なくとも１色の光を実質的に除去するためのノッチカラープレフィルタと、
   を具備することを特徴とする液晶ディスプレイ投影システム。
2. 前記原色表示色以外の少なくとも１色の光は、５７５ｎｍ〜５９０ｎｍの間の光の波長に対応することを特徴とする請求項１記載の投影システム。
3. 前記原色表示色以外の少なくとも１色の光は、４９５ｎｍ〜５０５ｎｍの間の光の波長に対応することを特徴とする請求項１記載の投影システム。
4. 前記ノッチカラープレフィルタは、前記照明光から前記原色表示色以外の２色の光を実質的に除去することを特徴とする請求項１記載の投影システム。
5. 前記ノッチカラープレフィルタは、前記原色表示色以外の個別の２色の光に関して、２つの分離光学基板を具備することを特徴とする請求項４記載の投影システム。
6. 前記原色表示色以外の２色の光のうちの一方が、５７５ｎｍ〜５９０ｎｍの間の光の波長に対応することを特徴とする請求項４記載の投影システム。
7. 前記原色表示色以外の２色の光のうちの一方が、４９５ｎｍ〜５０５ｎｍの間の光の波長に対応することを特徴とする請求項４記載の投影システム。
8. 前記原色表示色以外の２色の光が、約５００ｎｍ〜約５８５ｎｍの間の光の波長に対応することを特徴とする請求項４記載の投影システム。
9. 前記光源の前記照明光が入射傾斜角で前記ノッチカラープレフィルタに入射し、前記ノッチカラープレフィルタが前記液晶ディスプレイセルから前記原色表示色以外の少なくとも１色の光を反射することを特徴とする請求項１記載の投影システム。
10. 前記ノッチカラープレフィルタが、前記照明光から前記原色表示色以外の２色の光を実質的に除去し、前記原色表示色以外の個別の２色の光用の２つの分離光学基板を具備し、該２つの分離光学基板のそれぞれが個別に個々の入射傾斜角を有することを特徴とする請求項９記載の投影システム。
11. 前記ノッチカラープレフィルタが、前記液晶ディスプレイセルから離れて前記原色表示色以外の少なくとも１色の光を吸収することを特徴とする請求項１記載の投影システム。
12. 前記複数の原色表示色が、赤色、緑色および青色に対応することを特徴とする請求項１記載の投影システム。
13. カラーテレビ後方投影システムに具備されることを特徴とする請求項１記載の投影システム。
14. 複数の原色表示色に対応する関連するマトリックスカラーフィルタを備えた透過型液晶ディスプレイセルと、
    前記液晶ディスプレイセルに照明光を向ける光源と、
    光源と前記液晶ディスプレイセルとの間に配置され、前記照明光から前記原色表示色以外の少なくとも１色の光を実質的に除去するためのカラープレフィルタと、
    を具備することを特徴とする液晶ディスプレイ投影システム。
15. 前記カラープレフィルタが、前記液晶セルに前記原色表示色を優先的に通過させることによって、前記照明光から前記原色表示色以外の少なくとも１色の光を実質的に除去することを特徴とする請求項１４記載の投影システム。
16. 前記カラープレフィルタが、前記照明光から前記原色表示色のうちの２色の波長の間の波長を有する１色の光を実質的に除去することを特徴とする請求項１４記載の投影システム。
17. 前記カラープレフィルタが、前記照明光から２色の光を実質的に除去するノッチカラープレフィルタを含み、該２色の光のそれぞれが前記原色表示色の異なる対の波長の間の波長を有することを特徴とする請求項１４記載の投影システム。
18. 前記光源からの前記照明光が入射傾斜角で前記カラープレフィルタに入射し、前記カラープレフィルタが前記液晶セルから離れて前記原色表示色以外の少なくとも１色の光を反射することを特徴とする請求項１４記載の投影システム。
19. 前記カラープレフィルタが、前記液晶セルから離れて前記原色表示色以外の少なくとも１色の光を吸収することを特徴とする請求項１４記載の投影システム。
20. カラーテレビ後方投影システムに具備されることを特徴とする請求項１４記載の投影システム。
21. 複数の原色表示色に対応する関連するマトリックスカラーフィルタを備えた透過型液晶ディスプレイセルおよび前記液晶セルに照明光を向ける光源を有する液晶ディスプレイ投影システムにおいて、
    前記光源と前記液晶セルとの間を通過するときに前記照明光をカラープレフィルタリングして、前記照明光から前記原色表示色以外の少なくとも１色の光を実質的に除去することを含むことを特徴とするディスプレイの明るさを増大させる方法。
22. 前記カラープレフィルタリングは、前記液晶セルに前記原色表示色を優先的に通過させることを含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
23. 前記カラープレフィルタリングは、前記照明光から前記原色表示色の２色の波長の間の波長を有する１色の光を実質的に除去することを特徴とする請求項２１記載の方法。
24. 前記カラープレフィルタリングは、前記照明光から２色の光を実質的に除去することを含み、該２色の光のそれぞれが前記原色表示色の異なる対の波長の間の波長を有することを特徴とする請求項２１記載の方法。
25. 複数の原色表示色に対応する関連するマトリックスカラーフィルタを備えた透過型液晶ディスプレイセルと、
    前記液晶ディスプレイセルに画像照明光を向ける光源と、
    前記液晶ディスプレイセルから、前記画像照明光を受光して、表示画像を提供するディスプレイスクリーンと、
    前記画像照明光から前記原色表示色以外の少なくとも１色の光を実質的に除去するために配置されたノッチカラープレフィルタと、を具備することを特徴とする液晶ディスプレイ投影システム。
26. 前記ノッチカラープレフィルタが、前記光源と前記液晶ディスプレイセルとの間に配置されることを特徴とする請求項２５記載の投影システム。
27. 前記ノッチカラープレフィルタが、前記液晶ディスプレイセルと前記ディスプレイスクリーンとの間に配置されることを特徴とする請求項２５記載の投影システム。

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