JPH09101522A

JPH09101522A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH09101522A
Application number: JP7282668A
Authority: JP
Inventors: Yukio Suzuki; 幸夫鈴木; Hidetaka Nakamura; 英貴中村
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ホログラムによる波長ごとの回折効率を高
め、鮮明で明るい表示画像を得るようにする。【解決手段】光源からの平行光を波長ごとに異なる方
向に出射する第１ホログラム５と、この第１ホログラム
５から出射された各波長ごとに異なる角度の光を液晶セ
ル７の対応する各色の画素に集光させる第２ホログラム
６とを備えた。したがって、光源からの平行光を第１ホ
ログラム５によって波長ごとに異なる方向に出射させる
ことにより、出射された光を波長ごとに最適な入射角で
第２ホログラム６に入射させることができ、このため第
２ホログラム６による各波長ごとの回折効率を高めるこ
とができ、各波長の光を第２ホログラム６によって効率
良く回折して液晶セル７の対応する各色の画素に集光さ
せることができ、これにより鮮明で明るい表示画像を得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラー画像を表
示する液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置には、液晶セルの背
面に光源からの光を照射してカラー画像を表示するもの
がある。この液晶表示装置では、液晶セルの各画素に対
応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ
を用い、光源からの光がカラーフィルタを透過するとき
に着色され、これによりカラー画像を表示させている。
しかし、このような液晶表示装置では、光源からの光が
カラーフィルタを透過する際に、カラーフィルタによっ
てその補色成分の光が吸収されてしまうため、光源から
の光の利用効率が悪く、カラー表示が暗くなるという不
都合があった。

【０００３】このようなことから、最近では、光源と液
晶セルの間にホログラムを配置し、このホログラムで光
源からの平行光をＲ、Ｇ、Ｂの特定の波長成分に分光す
るとともに液晶セルの各対応する色の画素に集光させる
ことにより、光源からの各波長成分の光を無駄なく液晶
セルの各色画素に入射させ、光の利用効率を向上させた
ものが開発されている。このような液晶表示装置のホロ
グラムは、１つの回折格子でいずれの波長をも回折する
とともに、波長によって回折角が異なるものであり、一
定方向から入射する光、つまり入射角が一定角度で入射
する平行光を各波長に応じて異なる回折角で回折するよ
うになっており、各波長ごとに回折効率のピークになる
入射角がある。このため、このホログラムでは、一定方
向から入射する平行光の入射角をある特定の波長光に設
定する必要があり、従来では、表示画像を最も明るくす
るために、短波長（例えば、青波長成分の光）と長波長
（赤波長成分の光）の間の中間波長（例えば、緑波長成
分の光）の回折効率がピークになるように入射角を設定
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなホログラムを用いた液晶表示装置では、回折効率の
ピークを緑波長成分の光に設定しているため、表示され
た画像が緑味がかってしまうという問題がある。これを
避けるために、回折効率のピークを長波長側にずらす
と、表示された画像が赤味がかるばかりか、緑波長成分
の光を回折効率のピークにしたときよりも表示が暗くな
ってしまい、また逆に回折効率のピークを短波長側にず
らすと、表示された画像が青味がかるばかりか、長波長
側に回折効率のピークをずらしたときと同様、表示が暗
くなるという問題がある。この発明の課題は、ホログラ
ムによる波長ごとの回折効率を高め、鮮明で明るい表示
画像を得ることができるようにすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、光源からの
平行光を液晶表示素子の背面に照射してカラー画像を表
示する液晶表示装置において、光源からの平行光を波長
ごとに異なる方向に出射する光学素子と、この光学素子
から出射された各波長ごとに異なる角度の光を液晶表示
素子の対応する各色の画素に集光させるホログラムとを
備えたから、光源からの平行光を光学素子によって波長
ごとに異なる特定の角度で出射させ、出射された光を波
長ごとに異なる特定の入射角つまり波長ごとに異なる最
適な入射角でホログラムに入射させることができ、この
ためホログラムによる各波長ごとの回折効率を高めるこ
とができ、各波長の光をホログラムによって効率良く回
折して液晶表示素子の対応する各色の画素に集光させる
ことができ、鮮明で明るい表示画像を得ることができ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】

［第１実施形態］以下、図１〜図５を参照して、この発
明を液晶プロジェクタに適用した第１実施形態について
説明する。図１は液晶プロジェクタの全体構成図であ
る。この図において、１は光源であり、放物面を有する
リフレクタ２の焦点位置に配置されている。リフレクタ
２は光源１から発生した光を光軸３に平行な光線として
反射するものである。このリフレクタ２の反射側には、
特定偏光成分の光を透過する入射側偏光板４が光軸３に
対し垂直に配置されている。この入射側偏光板４の出射
側には、第１ホログラム（光学素子）５が光軸３に対し
て所定角度傾いて配置されている。このため、第１ホロ
グラム５には入射側偏光板４を透過した特定偏光成分の
平行光が後述する所定の入射角をもって入射する。この
第１ホログラム５の出射側には、第２ホログラム６が第
１ホログラム５と平行に配置されており、この第２ホロ
グラム６の出射側には、液晶セル（液晶表示素子）７が
第２ホログラム６と平行に配置されている。さらに、液
晶セル７の出射側には、特定偏光成分の光を透過する出
射側偏光板８が液晶セル７と平行に配置されており、こ
の出射側偏光板８の出射側には、出射側偏光板８を透過
した光の画像を拡大投影する投影レンズ９が配置されて
いる。

【０００７】液晶セル７は、一対の透明な電極基板間に
液晶を封入したものであり、多数の画素がドットマトリ
クス状に配列形成されているとともに、入射側の電極基
板の表面にブラックマトリクスＢＭが各画素間に対応し
て形成された構造になっている。この場合、多数の画素
は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの画素を１組とし、この１組の単
位画素を配列した構造になっており、各画素のサイズは
５４μｍで、各画素のピッチは８８μｍに形成されてい
る。なお、この液晶セル７は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の各色
フィルタからなるカラーフィルタを備えていても良く、
また備えていなくても良い。入射側偏光板４は、光源１
からの平行光のうち、特定偏光成分の光（例えば、Ｓ偏
光成分またはＰ偏光成分のいずれかの直線偏光成分の
光）を透過するものであり、出射側偏光板８は、液晶セ
ル７から出射した光のうち、特定偏光成分の光を透過す
るものである。

【０００８】一方、光学素子である第１ホログラム５
は、１つの回折格子でいずれの波長をも回折するととも
に波長に応じて異なる回折角で回折するものであり、回
折格子が全面均一なピッチｄ（＝２．１８２）で形成さ
れている。また、この第１ホログラム５は、図２〜図４
に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの３種類の波長成分の光を第
２ホログラム６にそれぞれ特定の入射角で入射させるた
めに、光源１の光軸３に対し所定角度（２３°）傾斜し
ており、これにより光源１からの光の入射角が所定角度
（２３°）になるように設定されいる。そして、この第
１ホログラム５は、入射角が２３°で入射した光を回折
により各波長ごとに異なる角度で出射する際、その出射
光のうち、Ｒ波長成分の光（λ＝６４０ｎｍ）を４３°
の角度で出射し、Ｇ波長成分の光（λ＝５５０ｎｍ）を
４０°の角度で出射し、Ｂ波長成分の光（λ＝４６０ｎ
ｍ）を３７°の角度で出射するように構成されている。

【０００９】第２ホログラム６は、１つの回折格子でい
ずれの波長をも回折するとともに波長に応じて異なる回
折角で回折するものであり、第１ホログラム５から出射
された各波長成分ごとに異なる特定の入射角で入射した
光を液晶セル７の各色に対応する画素に入射させる構造
になっている。すなわち、この第２ホログラム６は、図
２〜図４に示すように、液晶セル７のＲ、Ｇ、Ｂの３色
に対応する３つの画素を１組とする単位画素に対応する
単位ホログラムを配列形成した構造になっている。この
場合、単位ホログラムは、図２〜図４に示すＡ点がＲ波
長の回折効率のピークとなり、Ｂ点がＧ波長の回折効率
のピークとなり、Ｃ点がＢ波長の回折効率のピークとな
るように、回折格子のピッチｄ_A〜ｄ_Cのうち、Ａ点のピ
ッチｄ_Aが１．００６で、Ｂ点のピッチｄ_Bが０．８４８
で、Ｃ点のピッチｄ_Cが０．７３３に設定されている。
また、第２ホログラム６は、図５に示すように、各波長
成分の光が４０°の角度で入射したときにはＧ波長成分
の光の回折効率が高く、４３°の角度で入射したときに
はＲ波長成分の光の回折効率が高く、３７°の角度で入
射したときにはＢ波長成分の光の効率が高い特性をもっ
ている。なお、この第２ホログラム６は、第１ホログラ
ム５と約１０μｍの間隔で配置されているとともに、液
晶セル７の入射面と約１１００μｍの間隔で配置されて
いる。

【００１０】このような液晶プロジェクタでは、図１に
示すように、光源１からの光がリフレクタ２で光軸３に
平行な光として反射され、この平行光が入射側偏光板４
に垂直に入射し、この入射側偏光板４によって特定偏光
成分の光が選択され、選択された特定偏光成分の光が第
１ホログラム５に所定の入射角度（２３°）で入射す
る。第１ホログラム５に入射した光は、図２〜図４に示
すように、第１ホログラム５によってＲ、Ｇ、Ｂの各波
長成分ごとに異なる回折角で回折され、各波長成分ごと
にそれぞれ異なる角度で出射され、第２ホログラム６に
それぞれ異なる特定の入射角つまり各波長成分ごとに異
なる最適な角度で入射する。そして、第２ホログラム６
に入射した各波長成分の光は、第２ホログラム６によっ
てそれぞれ液晶セル７の各色に対応する画素に集光され
る。

【００１１】このことをＲ、Ｇ、Ｂの各波長について詳
細に説明する。まず、Ｇ波長成分の光は、図２に示すよ
うに、第１ホログラム５に２３°の入射角で入射する
と、第１ホログラム５によって回折されて４０°の角度
をもって出射され、第２ホログラム６に４０°の最適な
角度で入射する。そして、第２ホログラム６に入射した
Ｇ波長成分の光のうち、第２ホログラム６のＢ点に入射
した光は第２ホログラム６に対しほぼ垂直に出射されて
液晶セル７のＧ用の画素に入射し、Ａ点に入射した光は
所定角度で出射されて液晶セル７の同じＧ用の画素に入
射し、Ｃ点に入射した光は所定角度で出射されて液晶セ
ル７の同じＧ用の画素に入射する。

【００１２】また、Ｒ波長成分の光は、図３に示すよう
に、第１ホログラム５に２３°の入射角で入射すると、
第１ホログラム５によって回折されて４３°の角度をも
って出射され、第２ホログラム６に４３°の最適な角度
で入射する。そして、第２ホログラム６に入射したＲ波
長成分の光のうち、第２ホログラム６のＡ点に入射した
光は第２ホログラム６に対しほぼ垂直に出射されて液晶
セル７のＲ用の画素に入射し、Ｂ点に入射した光は所定
角度で出射されて液晶セル７の同じＲ用の画素に入射
し、Ｃ点に入射した光は所定角度で出射されて液晶セル
７の同じＲ用の画素に入射する。

【００１３】さらに、Ｂ波長成分の光は、図４に示すよ
うに、第１ホログラム５に２３°の入射角で入射する
と、第１ホログラム５によって回折されて３７°の角度
をもって出射され、第２ホログラム６に３７°の最適な
角度で入射する。そして、第２ホログラム６に入射した
Ｂ波長成分の光のうち、第２ホログラム６のＣ点に入射
した光は第２ホログラム６に対しほぼ垂直に出射されて
液晶セル７のＢ用の画素に入射し、Ｂ点に入射した光は
所定角度で出射されて液晶セル７の同じＢ用の画素に入
射し、Ａ点に入射した光は所定角度で出射されて液晶セ
ル７の同じＢ用の画素に入射する。

【００１４】このように、この液晶プロジェクタでは、
光源１からの平行な光を第１ホログラム５によってＲ、
Ｇ、Ｂの各波長成分ごとに異なる角度で出射させること
により、各波長成分の光を各波長成分ごとに異なる最適
な角度で第２ホログラム６に入射させることができ、こ
のため第２ホログラム６による波長ごとの回折効率を高
めることができ、第２ホログラム６によって各波長成分
の光を液晶セル７の各色に対応する画素に効率良く集光
させることができ、この後、液晶セル７を透過した各波
長成分の光を出射側偏光板８を介して投影レンズ９によ
って画像として拡大投影するので、鮮明で明るい投影画
像を得ることができる。

【００１５】なお、上記第１実施形態では、第１、第２
ホログラム５、６を直接配置した構成になっているが、
これに限らず、例えば図６または図７に示すように構成
しても良い。すなわち、図６に示された第１変形例は、
入射側偏光板４の出射側にガラスなどからなる透明板１
０を光源１の光軸３に対し所定角度（２３°）傾けて配
置し、この透明板１０の入射面に第１ホログラム５を設
け、透明板１０の出射面に第２ホログラム６を設けた構
成になっている。また、図７に示された第２変形例は、
入射側偏光板４の出射側にガラスなどからなる透明板１
０を光源１の光軸３に対し所定角度（２３°）傾けて配
置し、この透明板１０の出射面に第１ホログラム５を設
け、この第１ホログラム５の出射面側に第２ホログラム
６を設けた構成になっている。このような第１、第２変
形例においても、第１実施形態とまったく同様の作用効
果があることは言うまでもない。

【００１６】次に、図８を参照して、この発明を液晶プ
ロジェクタに適用した第２実施形態について説明する。
なお、図１〜図５に示された第１実施形態と同一部分に
は同一符号を付し、その説明は省略する。光源１からの
光を光軸３に平行な光として反射するリフレクタ２の出
射側には、入射側偏光板４が光軸３に対し垂直に配置さ
れている。この入射側偏光板４の出射側には、第１ホロ
グラム（光学素子）１５が光軸３に対し垂直に配置され
ている。このため、第１ホログラム１５には入射側偏光
板４を透過した特定偏光成分の平行光が垂直に入射す
る。この第１ホログラム１５の出射側には、第２ホログ
ラム１６が第１ホログラム１５と平行に配置されてい
る。この第２ホログラム６の出射側には、液晶セル７、
出射側偏光板８、および投影レンズ９がそれぞれ第２ホ
ログラム６１と平行に順に配置されている。

【００１７】第１ホログラム１５は、第１実施形態と同
様、１つの回折格子でいずれの波長をも回折するととも
に波長に応じて異なる回折角で回折するものであり、回
折格子が全面均一なピッチｄ（＝０．８５６）で形成さ
れている。また、この第１ホログラム１５は、垂直に入
射した光をＲ、Ｇ、Ｂの３種類の波長成分ごとに異なる
角度で出射させて、第２ホログラム６にそれぞれ特定の
入射角で入射させるように構成されている。すなわち、
この第１ホログラム１５は、出射光のうち、Ｒ波長成分
の光（λ＝６４０ｎｍ）を４８．４°の角度で出射し、
Ｇ波長成分の光（λ＝５５０ｎｍ）を４０°の角度で出
射し、Ｂ波長成分の光（λ＝４６０ｎｍ）を３２．５°
の角度で出射するように構成されている。

【００１８】また、第２ホログラム１６は、第１実施形
態と同様、１つの回折格子でいずれの波長をも回折する
とともに波長に応じて異なる回折角で回折するものであ
り、各波長成分ごとに異なる特定の入射角で入射した光
を液晶セル７の各色に対応した画素に入射させる構造に
なっている。すなわち、この第２ホログラム１６は、液
晶セル７のＲ、Ｇ、Ｂの３色に対応する３つの画素を１
組とする単位画素に対応する単位ホログラムを配列形成
した構造になっている。この場合、単位ホログラムは、
第１実施形態と同様に回折格子が形成されており、また
第１実施形態と同様の回折効率の特性をもっている。

【００１９】このような液晶プロジェクタでは、第１実
施形態と同様、光源１からの平行光を第１ホログラム１
５によって各波長ごとに異なる角度で出射させることに
より、各波長成分の光を各波長成分ごとに異なる特定の
入射角、つまり各波長成分ごとに最適な入射角で第２ホ
ログラム１６に入射させることができ、このため第２ホ
ログラム１６による各波長ごとの回折効率を高めること
ができ、各波長の光を第２ホログラム１６によって効率
良く回折して液晶セル７の対応する各色の画素に集光さ
せることができ、この結果、鮮明で明るい投影画像を得
ることができるほか、特に第１ホログラム１５に光源１
からの光が垂直に入射するため、入射光がＳ偏光成分の
場合には、第１ホログラム１５での反射を最小限に抑え
ることができ、しかも特定の偏光成分の光が垂直に入射
するので、第１ホログラム１５での表面反射による楕円
偏光が少なく、入射光を無駄なく有効に利用することが
でき、さらに垂直入射であるから、第１実施形態に比べ
て装置全体をコンパクに構成することができる。

【００２０】なお、上記第２実施形態でも、第１、第２
ホログラム１５、１６を直接配置した構成になっている
が、これに限らず、例えば図９または図１０に示すよう
に構成しても良い。すなわち、図９に示された第１変形
例のように、入射側偏光板４の出射側にガラスなどから
なる透明板１０を光源１の光軸３に対し垂直に配置し、
この透明板１０の入射面に第１ホログラム１５を設け、
透明板１０の出射面に第２ホログラム１６を設けた構造
でも良く、また図１０に示された第２変形例のように、
入射側偏光板４の出射側に透明板１０を光源１の光軸３
に対し垂直に配置し、この透明板１０の出射面に第１ホ
ログラム１５を設け、この第１ホログラム１５の出射面
に第２ホログラム１６を設けた構造でも良い。このよう
な第１、第２変形例でも、第２実施形態と同様の作用効
果があることは言うまでもない。

【００２１】次に、図１１〜図１４を参照して、この発
明を液晶プロジェクタに適用した第３実施形態について
説明する。この場合にも、第１実施形態と同一部分には
同一符号を付し、その説明は省略する。光源１からの光
を光軸３に平行な光として反射するリフレクタ２の出射
側には、図１１に示すように、入射側偏光板４が光軸３
に垂直に配置されている。この入射側偏光板４の出射側
には、屈折素子であるプリズム（光学素子）２０が配置
されている。このプリズム２０は、入射面が光軸３に対
し傾斜した傾斜面に形成され、出射面が光軸３に対し垂
直な平面に形成された構造になっている。このプリズム
２０の出射側には、ホログラム２１が光軸３に対し垂直
に配置されている。このホログラム２１の出射側には、
液晶セル７、出射側偏光板８、および投影レンズ９がそ
れぞれ光軸３に対し垂直な状態で順次配置されている。

【００２２】屈折素子であるプリズム２０は、入射側偏
光板４を透過した特定偏光成分の平行光が入射し、この
入射した光を波長に応じて屈折させて異なる角度で出射
させるものであり、図１２〜図１４に示すように、入射
面が出射面に対し所定角度、例えば約３８．２°傾斜
し、光源１からの光が入射面に約３８．２°の角度で入
射する構造になっている。また、このプリズム２０は、
屈折率が１．９６２のものであり、入射した光のうち、
Ｒ波長成分の光（λ＝６４０ｎｍ）を約４１．７°の角
度で出射し、Ｇ波長成分の光（λ＝５５０ｎｍ）を約４
０°の角度で出射し、Ｂ波長成分の光（λ＝４６０ｎ
ｍ）を約３９°の角度で出射するように構成されてい
る。

【００２３】また、ホログラム２１は、第１実施形態と
同様、１つの回折格子でいずれの波長をも回折するとと
もに波長に応じて異なる回折角で回折するものであり、
各波長成分ごとに異なる入射角で入射した光を液晶セル
７の各色に対応した画素に入射させる構造になってい
る。すなわち、このホログラム２１は、液晶セル７の
Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に対応する３つの画素を１組とする単
位画素に対応する単位ホログラムを配列形成した構造に
なっている。この場合、単位ホログラムは、第１実施形
態と同様に回折格子が形成されており、また第１実施形
態と同様の回折効率の特性をもっている。なお、この第
２ホログラム２１も、第１実施形態と同様、プリズム２
０の出射面と約１０μｍの間隔で配置されているととも
に、液晶セル７の入射面と約１１００μｍの間隔で配置
されている。

【００２４】このような液晶プロジェクタでは、図１１
に示すように、光源１からの光がリフレクタ２で光軸３
に平行な光として反射され、この平行光が入射側偏光板
４に垂直に入射し、この入射側偏光板４によって特定偏
光成分の光を選択し、選択された特定偏光成分の光がプ
リズム２０に所定の入射角度（３８．２°）で入射す
る。プリズム２０に入射した光は、図１２〜図１４に示
すように、プリズム２０によってＲ、Ｇ、Ｂの各波長成
分ごとに異なる屈折角で屈折され、各波長成分によって
それぞれ異なる角度で出射され、第２ホログラム２１に
各波長成分ごとに異なる特定の入射角つまり各波長ごと
に最適な角度で入射する。そして、第２ホログラム２１
に入射した各波長成分の光は、第２ホログラム２１によ
ってそれぞれ液晶セル７の各色に対応する画素に集光さ
れる。

【００２５】このことを各波長ごとについて詳細に説明
する。まず、Ｇ波長成分の光は、図１２に示すように、
プリズム２０に３８．２°の入射角で入射すると、プリ
ズム２０によって屈折されて４０°の角度をもって出射
され、第２ホログラム２１に４０°の最適な角度で入射
する。そして、第２ホログラム２１に入射したＧ波長成
分の光のうち、第２ホログラム２１のＢ点に入射した光
は第２ホログラム２１に対しほぼ垂直に出射されて液晶
セル７のＧ用の画素に入射し、Ａ点に入射した光は所定
角度をもって出射されて液晶セル７の同じＧ用の画素に
入射し、Ｃ点に入射した光は所定角度をもって出射され
て液晶セル７の同じＧ用の画素に入射する。

【００２６】また、Ｒ波長成分の光は、図１３に示すよ
うに、プリズム２０に３８．２°の入射角で入射する
と、プリズム２０によって屈折されて４１．７°の角度
をもって出射され、第２ホログラム２１に４１．７°の
最適な角度で入射する。そして、第２ホログラム２１に
入射したＲ波長成分の光のうち、第２ホログラム２１の
Ａ点に入射した光は第２ホログラム２１に対しほぼ垂直
に出射されて液晶セル７のＲ用の画素に入射し、Ｂ点に
入射した光は所定角度をもって出射されて液晶セル７の
同じＲ用の画素に入射し、Ｃ点に入射した光は所定角度
をもって出射されて液晶セル７の同じＲ用の画素に入射
する。

【００２７】さらに、Ｂ波長成分の光は、図１４に示す
ように、プリズム２０に３８．２°の入射角で入射する
と、プリズム２０によって屈折されて３９°の角度をも
って出射され、第２ホログラム２１に３９°の最適な角
度で入射する。そして、第２ホログラム２１に入射した
Ｂ波長成分の光のうち、第２ホログラム２１のＣ点に入
射した光は第２ホログラム２１に対しほぼ垂直に出射さ
れて液晶セル７のＢ用の画素に入射し、Ｂ点に入射した
光は所定角度をもって出射されて液晶セル７の同じＲ用
の画素に入射し、Ａ点に入射した光は所定角度をもって
出射されて液晶セル７のＢ用の画素に入射する。

【００２８】このように、この液晶プロジェクタでは、
光源１からの平行光をプリズム２０によって各波長ごと
に異なる角度で出射し、出射された光を波長ごとに異な
る特定の入射角つまり波長ごとに最適な入射角で第２ホ
ログラム２１に入射させることができ、このため第１実
施形態と同様、第２ホログラム２１による各波長ごとの
回折効率を高めることができ、各波長の光をホログラム
２１によって効率良く回折して液晶セル７の対応する各
色の画素に集光させることができ、これにより鮮明で明
るい投影画像を得ることができる。

【００２９】次に、図１５を参照して、この発明を液晶
プロジェクタに適用した第４実施形態について説明す
る。この場合には、図１１〜図１４に示された第３実施
形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。光源１からの光を光軸３に平行な光として反射する
リフレクタ２の反射側には、第３実施例と同様に、入射
側偏光板４が光軸３に垂直に配置されている。この入射
側偏光板４の出射側には、図１５に示すように、屈折素
子であるプリズムレンズ（光学素子）２５が光軸３に垂
直に配置されている。このプリズムレンズ２５の出射側
には、ホログラム２６が光軸３に対し垂直に配置されて
いる。このホログラム２６の出射側には、液晶セル７、
出射側偏光板８、および投影レンズ９がそれぞれ光軸３
に対し垂直な状態で順次配置されている。

【００３０】プリズムレンズ２５は、入射側偏光板４を
透過した特定偏光成分の平行光が入射し、この入射した
光を波長に応じて屈折させて異なる角度で出射させるも
のであり、入射面が鋸歯状のレンズ面に形成され、出射
面が光軸３に対し垂直な平面に形成され、入射面のレン
ズ面に液晶セル７のＲ、Ｇ、Ｂの３色の画素からなる単
位画素に対応するマイクロプリズムレンズ２５ａが配列
形成された構造になっている。この場合、マイクロプリ
ズムレンズ２５ａは、それぞれ入射面のレンズ面が出射
面の平面に対し３８．２°の角度で形成されている。ま
た、このプリズムレンズ２５は、出射光のうち、Ｒ波長
成分の光（λ＝６４０ｎｍ）を４１．７°の角度で出射
し、Ｇ波長成分の光（λ＝５５０ｎｍ）を４０°の角度
で出射し、Ｂ波長成分の光（λ＝４６０ｎｍ）を３９°
の角度で出射するように構成されている。

【００３１】また、ホログラム２６は、第３実施形態と
同様、１つの回折格子でいずれの波長をも回折するとと
もに波長に応じて異なる回折角で回折するものであり、
各波長成分ごとに異なる入射角で入射した光を液晶セル
７の各色に対応した画素に入射させる構造になってい
る。すなわち、このホログラム２６は、液晶セル７の
Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に対応する３つの画素を１組とする単
位画素に対応する単位ホログラムを配列形成した構造に
なっている。この場合、単位ホログラムは、第１実施形
態と同様に回折格子が形成されており、また第１実施形
態と同様の回折効率の特性をもっている。なお、この第
２ホログラム２６も、第３実施形態とほぼ同様な状態で
配置されている。

【００３２】このような液晶プロジェクタでは、光源１
からの平行光をプリズムレンズ２５によって各波長ごと
に異なる角度で出射し、出射された光を波長ごとに異な
る特定の入射角つまり波長ごとに最適な入射角でホログ
ラム２６に入射させることができ、このため第３実施形
態と同様、ホログラム２６による各波長ごとの回折効率
を高めることができ、各波長の光をホログラム２６によ
って効率良く回折して液晶セル７の対応する各色の画素
に集光させることができ、これにより鮮明で明るい投影
画像を得ることができる。

【００３３】なお、上記第４実施形態のプリズムレンズ
２０は、マイクロプリズムレンズ２５ａを液晶セル７の
Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の画素からなる単位画素に対応させた
が、これに限らず、液晶セル７の各画素に対応するマイ
クロプリズムレンズを配列形成してた構造のものでも良
い。また、上記第１〜第４実施形態では、いずれも、光
学素子（第１ホログラム５、１５、プリズム２０、およ
びプリズムレンズ２５）の入射側に入射側偏光板４を配
置したが、これに限らず、光学素子の出射側に入射側偏
光板４を配置しても良い。さらに、上記第１〜第４実施
形態では、液晶プロジェクタに適用した場合について述
べたが、これに限らず、例えば液晶セル７に表示された
画像を観察者が直接観察する液晶ディスプレイなどの液
晶表示装置に広く適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光源からの平行光を波長ごとに異なる方向に出射す
る光学素子と、この光学素子から出射された各波長ごと
に異なる角度の光を液晶表示素子の対応する各色の画素
に集光させるホログラムとを備えているから、光源から
の平行光を光学素子によって波長ごとに異なる特定の角
度で出射させ、出射された光を波長ごとに異なる特定の
入射角つまり最適な入射角でホログラムに入射させるこ
とができ、このためホログラムによる各波長ごとの回折
効率を高めることができ、各波長の光をホログラムによ
って効率良く回折して液晶表示素子の対応する各色の画
素に集光させることができ、これにより鮮明で明るい表
示画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を液晶プロジェクタに適用した第１実
施形態の全体構成図。

【図２】図１におけるＧ波長成分の光路を示す要部拡大
図。

【図３】図１におけるＲ波長成分の光路を示す要部拡大
図。

【図４】図１におけるＢ波長成分の光路を示す要部拡大
図。

【図５】図１の第２ホログラムの回折効率を示す図。

【図６】図１の第１実施形態の第１変形例を示す全体構
成図。

【図７】図１の第１実施形態の第２変形例を示す全体構
成図。

【図８】この発明を液晶プロジェクタに適用した第２実
施形態の全体構成図。

【図９】図８の第２実施形態の第１変形例を示す全体構
成図。

【図１０】図８の第２実施形態の第２変形例を示す全体
構成図。

【図１１】この発明を液晶プロジェクタに適用した第３
実施形態の全体構成図。

【図１２】図１１におけるＧ波長成分の光路を示す要部
拡大図。

【図１３】図１１におけるＲ波長成分の光路を示す要部
拡大図。

【図１４】図１１におけるＢ波長成分の光路を示す要部
拡大図。

【図１５】この発明を液晶プロジェクタに適用した第４
実施形態の全体構成図。

【符号の説明】

１光源２リフレクタ３光軸５、１５第１ホログラム６、１６第２ホログラム２０プリズム２１、２６ホログラム２５プリズムレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの平行光を液晶表示素子の背面
に照射してカラー画像を表示する液晶表示装置におい
て、前記光源からの平行光を波長ごとに異なる方向に出射す
る光学素子と、この光学素子から出射された各波長ごとに異なる角度の
光を前記液晶表示素子の対応する各色の画素に集光させ
るホログラムと、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記光学素子は、前記光源からの平行光
を特定波長ごとに異なる方向に出射するホログラムであ
ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記光学素子は、前記光源からの平行光
を特定波長ごとに異なる方向に出射する屈折素子である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記屈折素子は、プリズムであることを
特徴する請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記屈折素子は、前記液晶表示素子の各
画素、または前記液晶表示素子の赤用、緑用、青用の３
色の画素からなる単位画素に対応するマイクロプリズム
レンズを配列形成したプリズムレンズであることを特徴
する請求項３記載の液晶表示装置。