JP3365101B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ホログラムを用いた液
晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、カラーフィルターを用いた液晶表
示パネルのR(赤)、G(緑)、B(青)の3色の各色
セルのそれぞれに、光源が発する白色光を分光して照射
するようにすることで、光源の白色光の利用効率を向上
させる方法として、特開平6−222361号公報に開
示される技術がある。この技術は、隣接する液晶セルに
対して異なる色のカラーフィルターセルR、G、Bを周
期的に配置し、背後から光源の白色光を照射してカラー
表示を行う液晶表示装置において、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光入射側に配置
して、このホログラムによって分光された波長成分を対
応する色のカラーフィルターセルR、G、Bに入射させ
るようにしたものである。このようなホログラムを用い
た液晶表示装置によれば、カラーフィルター用光源の白
色光の各波長成分を無駄なく各色セルR、G、Bへ入射
させ、その利用効率を大幅に向上させることができると
いった効果が得られる。
【0003】図2は以上のようなホログラムを用いた従
来の液晶表示装置の構成を示すもので、1は光源である
メタルハライドランプから発せられる白色光、2はホロ
グラム、3は入射側偏光板、4は液晶表示パネル、5は
出射側偏光板、6はカラーフィルター、7はブラックマ
トリックス、8は集光点を結んだ線分である。このよう
に、白色光1がホログラム2によって分光され、その分
光された波長成分は、カラーフィルター6の対応する色
の各フィルターセルR、G、Bにそれぞれ入射される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示すホログラム2を用いた従来の液晶表示装置による
と、正確には図示のように、R、G、Bの各色の集光点
はホログラム2と平行な一面上にはなく、各色の集光点
を結んだ線分8はホログラム2に入射する白色光1(図
示では斜めの角度を持って入射している)と平行となっ
ており、一般的には、真中のフィルターセルGにG成分
の光の集光点を合わせるようにしている。このため、真
中のフィルターセルGの両側にそれぞれ集光させるよう
にするR成分の光、B成分の光については、図示のよう
に、各フィルターセルR、Bや各液晶セルR、Bにおい
ては一点に集光せず、ブラックマトリックス7に当たっ
たり、低コントラスト部を通って無駄になり、画像の低
コントラスト化を招いてしまう問題があった。特に、光
源としてメタルハライドランプを用いている場合、図3
に示した分光特性のように、R成分の帯域の光が少ない
ので、前述したようなフィルターセルRや液晶セルRに
集光しないことからも、R成分の光がさらに弱くなり、
白画像のホワイトバランスがシアン(青緑)に寄ってし
まう問題があった。
【0005】本発明の課題は、以上のようなホログラム
を用いた液晶表示装置において、白色光が入射するホロ
グラムにより分光された中の、特に、R成分の光が無駄
なく使えて、白画像のホワイトバランスを適正に保てる
ようにすることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項1記載の発明は、白色光を発する光源手段と、三
原色に対応した画素を周期的に配置し、背後から前記光
源の前記白色光を入射してカラー表示を行う液晶表示パ
ネルと、この液晶表示パネルの光入射側に配置され、前
記光源の前記白色光を三原色に分離して前記液晶表示パ
ネルの前記三原色に対応した画素に入射するホログラム
とを備えた液晶表示装置において、前記ホログラムによ
り分光されて前記三原色に対応した画素にそれぞれ入射
される各色光の中、R成分の光の集光点がRの画素の近
傍に位置し、B、及びG成分の光の集光点がそれぞれ対
応した青、及び緑の画素の前方の延長線上に位置するよ
うに前記ホログラムを配置した構成を特徴としている。
【0007】そして、請求項2記載の発明は、請求項1
記載の発明において、前記光源はメタルハライドランプ
である構成を特徴としている。
【0008】
【作用】請求項1記載の発明によれば、液晶表示パネル
の光入射側に配置したホログラムにより分光されて三原
色に対応した画素にそれぞれ入射される各色光の中、R
成分の光の集光点がRの画素の近傍に位置し、B、及び
G成分の光の光の集光点がそれぞれ対応したB、及びG
の画素の前方の延長線上に位置するように前記ホログラ
ムを配置した液晶表示装置としたので、ホログラムによ
り分光される光の中で一般的に分光強度分布が少ないR
成分の光が無駄なく使えるようになり、従って、ホログ
ラムを用いた液晶表示装置における白画像のホワイトバ
ランスを適正に保てるようになる。
【0009】そして、請求項2記載の発明によれば、請
求項1記載の光源としてメタルハライドランプを用いた
液晶表示装置としたので、特に、メタルハライドランプ
の場合に分光強度分布が少ないR成分の光を無駄なく使
って、白画像のホワイトバランスを適正に保つことがで
きる。
【0010】
【実施例】以下に、本発明に係る液晶表示装置の実施例
を図1に基づいて説明する。先ず、図1は本発明を適用
した一例としての液晶表示装置の要部構成を示すもの
で、1は図示しない光源であるメタルハライドランプか
ら発せられる白色光、2はホログラム、3は入射側偏光
板、4は液晶表示パネル、5は出射側偏光板、6はカラ
ーフィルター、7はブラックマトリックス、8は集光点
8r,8g,8bを結んだ線分である。図示しないメタ
ルハライドランプにより発せられた白色光(図示しない
リフレクターにより反射された光も含む)1は、ホログ
ラム2に対して斜めの平行光により入射され、このホロ
グラム2により各色の波長成分に回折されてカラーフィ
ルター6の各色セルR、G、Bに入射し、さらに、入射
側偏光板3を経て液晶表示パネル4の各色セルR、G、
Bを透過して出射側偏光板5を経、図示しない画面にお
いて、所定のカラー画像の表示が行われる。
【0011】カラーフィルター6は、液晶表示パネル4
の1画素を構成する3色のR、G、Bの画素を周期的配
置するとともに、各画素間を互いに仕切るブラックマト
リックス7を有している。ここで、図示例において、前
記白色光1はホログラム2に対し垂直方向に対して所定
の入射角度θをもって入射する。また、ホログラム2と
カラーフィルター6との間は所定距離離間しており(例
えば、1000μm程度等)、この間に対応した厚さの
透明なガラス基板が両者間に介装されている。そして、
R、G、Bの各画素は、例えば、1ドット100μmピ
ッチとなっている。
【0012】ところで、カラーフィルター6の光入射側
に配置される透過型のホログラム2は、液晶表示パネル
4の1画素を構成する3色のカラーフィルターセルR、
G、Bの組各々に対応して、カラーフィルター6の画素
ピッチと同じピッチでアレー状に構成されている。各単
位ホログラムは、ホログラム2に斜めに入射(図示例で
は、法線に対し入射角度θ)する白色光1を回折して、
対応する単位ホログラムからオフセットした位置のカラ
ーフィルター6の各フィルターセルR、G、Bにそれぞ
れ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。そして、このホログラム2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、振幅型等のものが用いられる。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する。この波長依存性の少な
い回折格子は、一般に、波長に応じて異なる回折角で回
折する。
【0013】従って、入射する白色光1の波長に依存し
て単位ホログラム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2面に平行な方向に分散され
る。そのため、白色光1のRの波長成分はカラーフィル
ター6のフィルターセルRに、Gの波長成分はフィルタ
ーセルGに、Bの波長成分はフィルターセルBの各画素
にそれぞれ回折集光される。そして、このように回折集
光されたそれぞれの各色成分は、各カラーフィルターセ
ルR、G、Bでほとんど減衰されずに通過し、対応する
位置の液晶セルR、G、Bの状態に応じた色表示を行
う。
【0014】以上の通り、本発明を適用した液晶表示装
置においては、ホログラム2の各波長による回折角度の
違いを利用して、各カラーフィルターセルR、G、Bへ
対応する波長成分が回折して入射するようにしており、
これにより、メタルハライドランプからの白色光1の各
波長成分を無駄なく各色セル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。
【0015】以上において、実施例では、ホログラム2
に斜めに入射(図示例では、法線に対し入射角度θ)す
る白色光1の回折によって、カラーフィルターセルRの
中心にR成分の光(例えば、波長640nm等の光)の
集光点8rが一致して、カラーフィルターセルGの中心
に緑成分の光が集光して入射し、カラーフィルターセル
Bの中心に青成分の光が集光して入射するように構成し
ている。従って、ホログラム2に入射する白色光1と平
行する線分8で示すように、G成分の光(例えば、波長
545nm等の光)の集光点8gとB成分の光(例え
ば、波長450nm等の光)の集光点8bは、液晶表示
パネル4よりも前方の延長線上にある。このようなホロ
グラム2の回折集光による各色セルへの光の入射の設定
は、ホログラム2の適切な設計、ホログラム2とカラー
フィルター6との距離の適切な設定、白色光1のホログ
ラム2への入射角度θの適切な設定により構成するもの
である。
【0016】この実施例の液晶表示装置によれば、メタ
ルハライドランプの発する白色光1をホログラム2で分
光し、回析集光して、特に、R成分の光の集光点8rが
カラーフィルターセルRの中心に一致して透過するた
め、分光強度分布(図3参照)が少ないR成分の光を無
駄なく使って、白画像のホワイトバランスを適正に保つ
ことができる。
【0017】なお、以上の実施例においては、ホログラ
ムに対し白色光が斜めに入射する液晶表示装置とした
が、本発明はこれに限定されるものではなく、白色光の
入射角度は自由に設定でき、例えば、ホログラムに対し
白色光が垂直に入射するようにしてもよい。また、例え
ば、実施例の液晶表示装置の背後に投影レンズを置け
ば、液晶プロジェクターとしても利用することができ
る。ところで、実施例では、カラーフィルター付きの液
晶表示パネルとしたが、ホログラムを用いた液晶表示装
置では、ホログラムによっても各色光を作ることが可能
なので、カラーフィルターは必ずしも必要ではない。た
だし、カラーフィルターを併用することで、色純度を補
正できるといった利点がある。さらに、本発明に係る液
晶表示装置の適用機器等も任意であり、その他、具体的
な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿
論である。
【0018】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明に係
る液晶表示装置によれば、液晶表示パネルの光入射側に
配置したホログラムにより分光されて三原色に対応した
画素にそれぞれ入射される各色光の中、R成分の光の集
光点がRの画素の近傍に位置し、B、及びG成分の光の
集光点がそれぞれ対応した青、及び緑の画素の前方の延
長線上に位置するように前記ホログラムを配置した構成
のため、ホログラムにより分光される光の中で一般的に
分光強度分布が少ないR成分の光が無駄なく使えるよう
になる。従って、ホログラムを用いた液晶表示装置にお
いて、白画像のホワイトバランスを適正に保てるように
なる。
【0019】そして、請求項2記載の発明に係る液晶表
示装置によれば、請求項1記載の光源としてメタルハラ
イドランプを用いた構成のため、特に、メタルハライド
ランプの場合に分光強度分布が少ないR成分の光を無駄
なく使って、白画像のホワイトバランスを適正に保つこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した一例としての液晶表示装置の
要部構成を示す図である。
【図2】ホログラムを用いた従来の液晶表示装置の構成
を示す図である。
【図3】メタルハライドランプの分光特性を示す図であ
る。
【符号の説明】 1 白色光 2 ホログラム 3 入射側偏光板 4 液晶表示パネル 5 出射側偏光板 6 カラーフィルター 7 ブラックマトリックス 8 集光点を結んだ線分 8r,8g,8b 集光点
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−308332(JP,A) 特開 平6−265887(JP,A) 特開 平3−246517(JP,A) 特開 平8−29769(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1335 G02B 5/32 G02F 1/13 505

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 白色光を発する光源手段と、三原色に対
    応した画素を周期的に配置し、背後から前記光源の前記
    白色光を入射してカラー表示を行う液晶表示パネルと、
    この液晶表示パネルの光入射側に配置され、前記光源の
    前記白色光を三原色に分離して前記液晶表示パネルの前
    記三原色に対応した画素に入射するホログラムとを備え
    た液晶表示装置において、 前記ホログラムにより分光されて前記三原色に対応した
    画素にそれぞれ入射される各色光の中、赤成分の光の集
    光点が赤の画素の近傍に位置し、青、及び緑の成分の光
    の光の集光点がそれぞれ対応した青、及び緑の画素の前
    方の延長線上に位置するように前記ホログラムを配置し
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記光源はメタルハライドランプである
    ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
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