JPH0933726A - ホログラムカラーフィルター - Google Patents
ホログラムカラーフィルターInfo
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- JPH0933726A JPH0933726A JP18169595A JP18169595A JPH0933726A JP H0933726 A JPH0933726 A JP H0933726A JP 18169595 A JP18169595 A JP 18169595A JP 18169595 A JP18169595 A JP 18169595A JP H0933726 A JPH0933726 A JP H0933726A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 収斂光束、発散光束等の平行光束以外の照明
光を用いる場合に、色純度の低下を招かず、色再現性の
良好なホログラムカラーフィルター。 【構成】 集光性の要素ホログラム５′を周期的に配置
したアレーからなり、各要素ホログラム５′に所定の入
射角で入射する白色光３を記録面に沿う方向に波長分散
させて分光集光するホログラムカラーフィルター５にお
いて、各要素ホログラム５′に入射する白色光３の入射
角が各要素ホログラム５′の位置に応じて異なるよう
に、各要素ホログラム５′の干渉縞パターンがその位置
に応じて異なっている。
光を用いる場合に、色純度の低下を招かず、色再現性の
良好なホログラムカラーフィルター。 【構成】 集光性の要素ホログラム５′を周期的に配置
したアレーからなり、各要素ホログラム５′に所定の入
射角で入射する白色光３を記録面に沿う方向に波長分散
させて分光集光するホログラムカラーフィルター５にお
いて、各要素ホログラム５′に入射する白色光３の入射
角が各要素ホログラム５′の位置に応じて異なるよう
に、各要素ホログラム５′の干渉縞パターンがその位置
に応じて異なっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ホログラムカラーフィ
ルターに関し、特に、照明光として平行光以外の収斂
光、発散光を利用可能にし、照明光の利用効率を大幅に
向上させたホログラムカラーフィルターに関するもので
ある。
ルターに関し、特に、照明光として平行光以外の収斂
光、発散光を利用可能にし、照明光の利用効率を大幅に
向上させたホログラムカラーフィルターに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より、顔料、染料等による吸収カラ
ーフィルターを用いたカラー液晶表示装置においては、
表示のためにバックライトは必要不可欠なものである。
しかしながら、カラー液晶表示装置の背後から白色光を
そのまま照射しただけでは、その利用効率は非常に低
い。その原因として、主に下記に示す理由があげられ
る。
ーフィルターを用いたカラー液晶表示装置においては、
表示のためにバックライトは必要不可欠なものである。
しかしながら、カラー液晶表示装置の背後から白色光を
そのまま照射しただけでは、その利用効率は非常に低
い。その原因として、主に下記に示す理由があげられ
る。
【０００３】各色のセル以外のブラック・マトリック
スが占める面積が広く、そこに当たった光は無駄にな
る。 各画素へ入射する白色光の中、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）のカラーフィルターを透過する色成分が制限さ
れてしまうので、その他の補色成分は無駄となってしま
う。 カラーフィルターでの吸収による損失が伴う。
スが占める面積が広く、そこに当たった光は無駄にな
る。 各画素へ入射する白色光の中、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）のカラーフィルターを透過する色成分が制限さ
れてしまうので、その他の補色成分は無駄となってしま
う。 カラーフィルターでの吸収による損失が伴う。
【０００４】このような問題を解決すべく、図５に示す
ように、例えばマイクロレンズアレー２をカラーフィル
ター１の前面に設置し、白色光のバックライト３をそれ
ぞれカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂへ集光させるよう
にすることにより、バックライト３の利用効率を上げる
方法が従来より知られている。なお、図５において、符
号４はカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂ間に設けられた
ブラック・マトリックスを示す。
ように、例えばマイクロレンズアレー２をカラーフィル
ター１の前面に設置し、白色光のバックライト３をそれ
ぞれカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂへ集光させるよう
にすることにより、バックライト３の利用効率を上げる
方法が従来より知られている。なお、図５において、符
号４はカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂ間に設けられた
ブラック・マトリックスを示す。
【０００５】しかしながら、この方法でも、白色光３を
各カラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂへ分光して照射する
ことはできないために、上記に示す問題の解決はでき
ない。
各カラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂへ分光して照射する
ことはできないために、上記に示す問題の解決はでき
ない。
【０００６】さらに、このようなカラーフィルターを用
いずに、ダイクロイックミラー３枚とマイクロレンズア
レーを用いて、光の利用効率を向上させた液晶プロジェ
クターが特開平４−６０５３８号において提案されてい
る。この場合、上記のような顔料、染料等による吸収カ
ラーフィルターが不要になり、上記の〜の問題が解
決され、カラー映像の輝度は向上するが、３枚のダイク
ロイックミラーを必要とするため、光学系・装置が大き
くなり嵩張ってしまう。また、コストも高いものになっ
てしまう問題がある。
いずに、ダイクロイックミラー３枚とマイクロレンズア
レーを用いて、光の利用効率を向上させた液晶プロジェ
クターが特開平４−６０５３８号において提案されてい
る。この場合、上記のような顔料、染料等による吸収カ
ラーフィルターが不要になり、上記の〜の問題が解
決され、カラー映像の輝度は向上するが、３枚のダイク
ロイックミラーを必要とするため、光学系・装置が大き
くなり嵩張ってしまう。また、コストも高いものになっ
てしまう問題がある。
【０００７】このような状況に鑑み、本出願人は、特願
平５−１２１７０号等において、液晶表示用バックライ
ト等の利用効率を大幅に向上させるために、ホログラム
を利用したカラーフィルター及びそれを用いた液晶表示
装置を提案した。
平５−１２１７０号等において、液晶表示用バックライ
ト等の利用効率を大幅に向上させるために、ホログラム
を利用したカラーフィルター及びそれを用いた液晶表示
装置を提案した。
【０００８】さらに、このようなホログラムカラーフィ
ルターを用いた液晶表示装置を投影型に変更して、スク
リーン上で明るいカラー映像を表示する液晶投影表示装
置も、特願平５−２４２２９２号等において提案した。
ルターを用いた液晶表示装置を投影型に変更して、スク
リーン上で明るいカラー映像を表示する液晶投影表示装
置も、特願平５−２４２２９２号等において提案した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のホロ
グラムカラーフィルターは集光性の微小要素ホログラム
アレーからなるものであり、各要素ホログラムは同じ干
渉縞パターンからなる計算機ホログラムあるいはその複
製ホログラムからなるものであり、何れの要素ホログラ
ムに入射させるバックライトの入射角は全て同じものと
して、バックライトとして平行光束を用いるものとして
いた。
グラムカラーフィルターは集光性の微小要素ホログラム
アレーからなるものであり、各要素ホログラムは同じ干
渉縞パターンからなる計算機ホログラムあるいはその複
製ホログラムからなるものであり、何れの要素ホログラ
ムに入射させるバックライトの入射角は全て同じものと
して、バックライトとして平行光束を用いるものとして
いた。
【００１０】しかしながら、照明光源装置の放物面鏡、
正レンズ等の集光光学系の口径に比較して液晶表示装置
の径が小さい場合が多かったり、液晶表示装置から出た
光を投影するための投影レンズの径を小さくするため
に、バックライトは収斂光となっている。このような収
斂光をバックライトとして用いると、ホログラムカラー
フィルターの全ての要素ホログラムが同じ干渉縞パター
ンからなるものである場合、周辺の要素ホログラムには
設計通りの入射角でバックライトが入射せず、そのた
め、その要素ホログラムで波長分散された色成分は対応
する分色画素のみでなく隣接する別の色の分色画素にも
入射して混色が起こり、色純度を低下させる原因にな
る。
正レンズ等の集光光学系の口径に比較して液晶表示装置
の径が小さい場合が多かったり、液晶表示装置から出た
光を投影するための投影レンズの径を小さくするため
に、バックライトは収斂光となっている。このような収
斂光をバックライトとして用いると、ホログラムカラー
フィルターの全ての要素ホログラムが同じ干渉縞パター
ンからなるものである場合、周辺の要素ホログラムには
設計通りの入射角でバックライトが入射せず、そのた
め、その要素ホログラムで波長分散された色成分は対応
する分色画素のみでなく隣接する別の色の分色画素にも
入射して混色が起こり、色純度を低下させる原因にな
る。
【００１１】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、収斂光束、発散
光束等の平行光束以外のバックライトを用いて照明する
場合に、色純度の低下を招かず、色再現性の良好なホロ
グラムカラーフィルターを提供することである。
みてなされたものであり、その目的は、収斂光束、発散
光束等の平行光束以外のバックライトを用いて照明する
場合に、色純度の低下を招かず、色再現性の良好なホロ
グラムカラーフィルターを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のホログラムカラーフィルターは、集光性の要素ホロ
グラムを周期的に配置したアレーからなり、各要素ホロ
グラムに所定の入射角で入射する白色光を記録面に沿う
方向に波長分散させて分光集光するホログラムカラーフ
ィルターにおいて、各要素ホログラムに入射する白色光
の入射角が各要素ホログラムの位置に応じて異なるよう
に、各要素ホログラムの干渉縞パターンがその位置に応
じて異なっていることを特徴とするものである。
明のホログラムカラーフィルターは、集光性の要素ホロ
グラムを周期的に配置したアレーからなり、各要素ホロ
グラムに所定の入射角で入射する白色光を記録面に沿う
方向に波長分散させて分光集光するホログラムカラーフ
ィルターにおいて、各要素ホログラムに入射する白色光
の入射角が各要素ホログラムの位置に応じて異なるよう
に、各要素ホログラムの干渉縞パターンがその位置に応
じて異なっていることを特徴とするものである。
【００１３】この場合、ホログラムカラーフィルター
は、計算機ホログラムを原版として１回あるいは複数回
の複製により作製されたものとすることができる。ま
た、ホログラムカラーフィルターに入射する白色光とし
ては、収斂光、発散光、あるいは、光束断面内の場所に
よって収斂光と発散光の混在した光等がある。なお、こ
のホログラムカラーフィルターは、画素間にブラック・
マトリックスを配置したカラー液晶表示装置に用いるこ
とができる。
は、計算機ホログラムを原版として１回あるいは複数回
の複製により作製されたものとすることができる。ま
た、ホログラムカラーフィルターに入射する白色光とし
ては、収斂光、発散光、あるいは、光束断面内の場所に
よって収斂光と発散光の混在した光等がある。なお、こ
のホログラムカラーフィルターは、画素間にブラック・
マトリックスを配置したカラー液晶表示装置に用いるこ
とができる。
【００１４】
【作用】本発明においては、各要素ホログラムに入射す
る白色光の入射角が各要素ホログラムの位置に応じて異
なるように、各要素ホログラムの干渉縞パターンがその
位置に応じて異なっているので、照明光として平行光以
外の収斂光、発散光等を用いても、各要素ホログラムで
波長分散された色成分は対応する分色画素のみに入射す
ることになり、混色により表示の色純度が低下すること
は発生せず、照明光の利用効率を大幅に向上させること
ができる。
る白色光の入射角が各要素ホログラムの位置に応じて異
なるように、各要素ホログラムの干渉縞パターンがその
位置に応じて異なっているので、照明光として平行光以
外の収斂光、発散光等を用いても、各要素ホログラムで
波長分散された色成分は対応する分色画素のみに入射す
ることになり、混色により表示の色純度が低下すること
は発生せず、照明光の利用効率を大幅に向上させること
ができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明のホログラムカラーフィルター
を実施例に基づいて説明する。
を実施例に基づいて説明する。
【００１６】まず、図３の断面図を参照にして本発明に
よるホログラムカラーフィルターを用いる液晶表示装置
について説明する。同図において、規則的に液晶セル
６′（画素）に区切られた液晶表示素子６のバックライ
ト３入射側にカラーフィルターを構成するホログラムア
レー５が離間して配置される。液晶表示素子６背面に
は、各液晶セル６′の間に設けられたブラック・マトリ
ックス４が配置される。以上の他、図示しない偏光板が
ホログラムアレー５の入射側と液晶表示素子６の射出側
に配置される。なお、ブラック・マトリックス４の間に
は、従来のカラー液晶表示装置と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの
分色画素に対応した色の光を通過する吸収型のカラーフ
ィルターを追加的に配置するようにしてもよい。
よるホログラムカラーフィルターを用いる液晶表示装置
について説明する。同図において、規則的に液晶セル
６′（画素）に区切られた液晶表示素子６のバックライ
ト３入射側にカラーフィルターを構成するホログラムア
レー５が離間して配置される。液晶表示素子６背面に
は、各液晶セル６′の間に設けられたブラック・マトリ
ックス４が配置される。以上の他、図示しない偏光板が
ホログラムアレー５の入射側と液晶表示素子６の射出側
に配置される。なお、ブラック・マトリックス４の間に
は、従来のカラー液晶表示装置と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの
分色画素に対応した色の光を通過する吸収型のカラーフ
ィルターを追加的に配置するようにしてもよい。
【００１７】ホログラムアレー５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６の紙面
内の方向に隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置された微小ホログラム５′からなり、微小ホログラム
５′は液晶表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの
液晶セル６′各組に整列して各々１個ずつ配置されてお
り、各微小ホログラム５′は、ホログラムアレー５の法
線に対して角度θ（この角度は、微小ホログラム５′毎
に異なる。）をなして入射するバックライト３の中の緑
色の成分の光を、その微小ホログラム５′に対応する３
つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの中心の液晶セルＧ上に集光す
るようにフレネルゾーンプレート状に形成されているも
のである。そして、微小ホログラム５′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、振幅型等の透過型ホログラムからなる。ここで、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し、この回折
効率の波長依存性が少ない回折格子は、波長に応じて異
なる回折角で回折する。
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６の紙面
内の方向に隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置された微小ホログラム５′からなり、微小ホログラム
５′は液晶表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの
液晶セル６′各組に整列して各々１個ずつ配置されてお
り、各微小ホログラム５′は、ホログラムアレー５の法
線に対して角度θ（この角度は、微小ホログラム５′毎
に異なる。）をなして入射するバックライト３の中の緑
色の成分の光を、その微小ホログラム５′に対応する３
つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの中心の液晶セルＧ上に集光す
るようにフレネルゾーンプレート状に形成されているも
のである。そして、微小ホログラム５′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、振幅型等の透過型ホログラムからなる。ここで、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し、この回折
効率の波長依存性が少ない回折格子は、波長に応じて異
なる回折角で回折する。
【００１８】このような構成であるので、ホログラムア
レー５の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対
して微小ホログラム５′毎に異なる角度θをなして入射
する白色のバックライト３を入射させると、波長に依存
して微小ホログラム５′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アレー５面に平行な方向
に分散される。その中の、赤の波長成分は赤を表示する
液晶セルＲの位置に、緑の成分は緑を表示する液晶セル
Ｇの位置に、青の成分は青を表示する液晶セルＢの位置
にそれぞれ回折集光するように、ホログラムアレー５を
構成配置することにより、それぞれの色成分はブラック
・マトリックス４でほとんど減衰されずに各液晶セル
６′を通過し、対応する位置の液晶セル６′の状態に応
じた色表示を行うことができる。
レー５の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対
して微小ホログラム５′毎に異なる角度θをなして入射
する白色のバックライト３を入射させると、波長に依存
して微小ホログラム５′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アレー５面に平行な方向
に分散される。その中の、赤の波長成分は赤を表示する
液晶セルＲの位置に、緑の成分は緑を表示する液晶セル
Ｇの位置に、青の成分は青を表示する液晶セルＢの位置
にそれぞれ回折集光するように、ホログラムアレー５を
構成配置することにより、それぞれの色成分はブラック
・マトリックス４でほとんど減衰されずに各液晶セル
６′を通過し、対応する位置の液晶セル６′の状態に応
じた色表示を行うことができる。
【００１９】このように、ホログラムアレー５をカラー
フィルターとして用いることにより、従来のカラーフィ
ルター用バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく
各液晶セル６′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。
フィルターとして用いることにより、従来のカラーフィ
ルター用バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく
各液晶セル６′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。
【００２０】また、図３に示したような構成の液晶表示
装置をそのまま用いて直視型の液晶表示装置として、あ
るいは、投影表示用の空間光変調素子として利用して液
晶投影表示装置として用いることができる。図４は液晶
投影表示装置として構成する場合の断面図であり、ホロ
グラムアレー５の入射側に近接あるいは一体に第１の偏
光板１２が、液晶表示素子６の射出側に近接あるいは一
体に第２の偏光板１３が配置されている。そして、この
カラー液晶表示装置１１は、例えばメタルハライドラン
プ１５と放物面鏡１６の組み合わせからなる照明装置１
４からの白色の収斂光あるいは発散光からなるバックラ
イト３によって照明され、カラー液晶表示装置１１で変
調された表示像は、液晶表示装置１１の近傍に配置され
たフィールドレンズ１７を経て、投影レンズ１８により
拡大されてスクリーン１９上に拡大結像され、明るい投
影像を得ることができる。
装置をそのまま用いて直視型の液晶表示装置として、あ
るいは、投影表示用の空間光変調素子として利用して液
晶投影表示装置として用いることができる。図４は液晶
投影表示装置として構成する場合の断面図であり、ホロ
グラムアレー５の入射側に近接あるいは一体に第１の偏
光板１２が、液晶表示素子６の射出側に近接あるいは一
体に第２の偏光板１３が配置されている。そして、この
カラー液晶表示装置１１は、例えばメタルハライドラン
プ１５と放物面鏡１６の組み合わせからなる照明装置１
４からの白色の収斂光あるいは発散光からなるバックラ
イト３によって照明され、カラー液晶表示装置１１で変
調された表示像は、液晶表示装置１１の近傍に配置され
たフィールドレンズ１７を経て、投影レンズ１８により
拡大されてスクリーン１９上に拡大結像され、明るい投
影像を得ることができる。
【００２１】以上において、バックライト３としては、
全ての微小ホログラム５′に対して一定の入射角の平行
光と見なせるものと考えていたが、実際には、バックラ
イト３を全体として見ると、収斂光であったり発散光で
あったり、あるいは、光束断面内の場所によって収斂光
と発散光の混在した光である場合が多い。例えば、図４
のような液晶投影表示装置の場合、放物面鏡１６の口径
に比較して液晶表示装置１１の径が小さく、また、液晶
表示装置１１から出た光を投影するための投影レンズ１
８の径を小さくするために、バックライト３は収斂光と
すると都合が良い。このような収斂光をバックライト３
として用いると、ホログラムカラーフィルター５の全て
の微小ホログラム５′が同じ干渉縞パターンからなるも
のであると、周辺部の微小ホログラム５′には設計通り
の入射角でバックライトが入射せず、そのため、その微
小ホログラム５′で波長分散された色成分は対応する分
色画素のみでなく隣接する別の色の分色画素にも入射し
て混色が起こり、色純度を低下させる原因になる。
全ての微小ホログラム５′に対して一定の入射角の平行
光と見なせるものと考えていたが、実際には、バックラ
イト３を全体として見ると、収斂光であったり発散光で
あったり、あるいは、光束断面内の場所によって収斂光
と発散光の混在した光である場合が多い。例えば、図４
のような液晶投影表示装置の場合、放物面鏡１６の口径
に比較して液晶表示装置１１の径が小さく、また、液晶
表示装置１１から出た光を投影するための投影レンズ１
８の径を小さくするために、バックライト３は収斂光と
すると都合が良い。このような収斂光をバックライト３
として用いると、ホログラムカラーフィルター５の全て
の微小ホログラム５′が同じ干渉縞パターンからなるも
のであると、周辺部の微小ホログラム５′には設計通り
の入射角でバックライトが入射せず、そのため、その微
小ホログラム５′で波長分散された色成分は対応する分
色画素のみでなく隣接する別の色の分色画素にも入射し
て混色が起こり、色純度を低下させる原因になる。
【００２２】そこで、本発明においては、ホログラムカ
ラーフィルター５上での微小ホログラム５′毎に、その
位置での入射角θに対応した波長分散性を有する集光性
の干渉縞パターンとするものである。この様子を図１に
示す。図１（ａ）は微小ホログラム５′をトライアング
ル型に配置したホログラムカラーフィルター５の正面図
であり、このホログラムカラーフィルター５へ図の右方
向手前から収斂性のバックライト３が入射する場合の中
心部の微小ホログラム５′の干渉縞パターンと右下隅近
傍の微小ホログラム５′の干渉縞パターンをそれぞれ図
１（ｂ）と図１（ｃ）に模式的に示す。この場合、全て
の微小ホログラム５′中心においてバックライト３の入
射角θが異なるため、干渉縞パターンもそれに対応して
異なる。バックライト３にｙ方向の成分がない中心部を
含む左右方向の微小ホログラム５′の干渉縞パターン
は、図１（ｂ）のように、上下で対称になる。しかしな
がら、右端近傍と左端近傍では入射角が異なるため、図
１（ｂ）のような干渉パターンの縞間隔が異なることに
なる。また、バックライト３にｙ方向の成分のある上辺
近傍及び下辺近傍では、分光される中心の波長であるＧ
の波長成分がブラック・マトリックス４の対応する色の
開口の中央に集光するようにするため、干渉縞パターン
は、図１（ｃ）のように、上下で非対称になり、かつ、
右隅近傍と左隅近傍では入射角が異なるため、干渉パタ
ーンの縞間隔が異なることになる。なお、上辺近傍及び
下辺近傍の微小ホログラム５′による波長分散の方向
は、バックライト３にｙ方向の成分があるため、完全に
はｙ方向にはならないが、ブラック・マトリックス４の
開口の上下方向の寸法に比較してその分散のｙ方向成分
を小さくできるので、この点は問題ない。
ラーフィルター５上での微小ホログラム５′毎に、その
位置での入射角θに対応した波長分散性を有する集光性
の干渉縞パターンとするものである。この様子を図１に
示す。図１（ａ）は微小ホログラム５′をトライアング
ル型に配置したホログラムカラーフィルター５の正面図
であり、このホログラムカラーフィルター５へ図の右方
向手前から収斂性のバックライト３が入射する場合の中
心部の微小ホログラム５′の干渉縞パターンと右下隅近
傍の微小ホログラム５′の干渉縞パターンをそれぞれ図
１（ｂ）と図１（ｃ）に模式的に示す。この場合、全て
の微小ホログラム５′中心においてバックライト３の入
射角θが異なるため、干渉縞パターンもそれに対応して
異なる。バックライト３にｙ方向の成分がない中心部を
含む左右方向の微小ホログラム５′の干渉縞パターン
は、図１（ｂ）のように、上下で対称になる。しかしな
がら、右端近傍と左端近傍では入射角が異なるため、図
１（ｂ）のような干渉パターンの縞間隔が異なることに
なる。また、バックライト３にｙ方向の成分のある上辺
近傍及び下辺近傍では、分光される中心の波長であるＧ
の波長成分がブラック・マトリックス４の対応する色の
開口の中央に集光するようにするため、干渉縞パターン
は、図１（ｃ）のように、上下で非対称になり、かつ、
右隅近傍と左隅近傍では入射角が異なるため、干渉パタ
ーンの縞間隔が異なることになる。なお、上辺近傍及び
下辺近傍の微小ホログラム５′による波長分散の方向
は、バックライト３にｙ方向の成分があるため、完全に
はｙ方向にはならないが、ブラック・マトリックス４の
開口の上下方向の寸法に比較してその分散のｙ方向成分
を小さくできるので、この点は問題ない。
【００２３】このように、本発明においては、ホログラ
ムカラーフィルター５上での微小ホログラム５′毎に、
その位置でのバックライト３の入射角θに対応した波長
分散性を有する集光性の干渉縞パターンとするので、各
微小ホログラム５′で波長分散された色成分は対応する
分色画素のみに入射することになり、混色により表示の
色純度が低下することは起きない。
ムカラーフィルター５上での微小ホログラム５′毎に、
その位置でのバックライト３の入射角θに対応した波長
分散性を有する集光性の干渉縞パターンとするので、各
微小ホログラム５′で波長分散された色成分は対応する
分色画素のみに入射することになり、混色により表示の
色純度が低下することは起きない。
【００２４】ところで、全ての微小ホログラム５′の干
渉縞パターンを異ならせるには描画の上で時間等がかか
るので、ホログラムカラーフィルター５を例えば図２に
示すようにいくつかのゾーンＺ11〜ＺNMに分け、１つの
ゾーンＺnm内の微小ホログラム５′の干渉縞パターンを
全て同じに描画し、ゾーン間で異なるようにしても、近
似的に良好なホログラムカラーフィルター５を得ること
ができる。なお、このようなゾーン分けは、バックライ
ト３中の光線方向分布の局所的な均一性を考慮して行う
ことが望ましい。
渉縞パターンを異ならせるには描画の上で時間等がかか
るので、ホログラムカラーフィルター５を例えば図２に
示すようにいくつかのゾーンＺ11〜ＺNMに分け、１つの
ゾーンＺnm内の微小ホログラム５′の干渉縞パターンを
全て同じに描画し、ゾーン間で異なるようにしても、近
似的に良好なホログラムカラーフィルター５を得ること
ができる。なお、このようなゾーン分けは、バックライ
ト３中の光線方向分布の局所的な均一性を考慮して行う
ことが望ましい。
【００２５】上記実施例では、バックライト３として収
斂光を前提としていたが、前記したように、これに限ら
ず、発散光、あるいは、光束断面内の場所によって収斂
光と発散光の混在した光等の非平行光を含むバックライ
ト３の場合にも、同様の原理で全微小ホログラム５′の
干渉縞パターンを異ならせか、ホログラムカラーフィル
ター５をいくつかのゾーンＺ11〜ＺNMに分け、各ゾーン
Ｚnm内の微小ホログラム５′の干渉縞パターンを全て同
じにし、ゾーン間で異なるようにする。
斂光を前提としていたが、前記したように、これに限ら
ず、発散光、あるいは、光束断面内の場所によって収斂
光と発散光の混在した光等の非平行光を含むバックライ
ト３の場合にも、同様の原理で全微小ホログラム５′の
干渉縞パターンを異ならせか、ホログラムカラーフィル
ター５をいくつかのゾーンＺ11〜ＺNMに分け、各ゾーン
Ｚnm内の微小ホログラム５′の干渉縞パターンを全て同
じにし、ゾーン間で異なるようにする。
【００２６】ところで、前記したように、このように微
小ホログラム５′の位置によりバックライト３の入射角
が異なるものとしてホログラムカラーフィルター５の原
版を電子線描画等により計算機ホログラムとして作製す
るが、実際のホログラムカラーフィルター５はこの計算
機ホログラムよりなる原版から複製により作製される。
その際、ホログラム感材に密着した原版側から照射する
再生照明光は、バックライト３と同じ収斂光等の非平行
光である必要はなく、平行光により照明しても、原版と
同様の位置によりバックライト３の入射角が異なるホロ
グラムカラーフィル５を複製することができる。ただ
し、この場合、原版とホログラム感材の間のギャップに
より集光距離の若干短いホログラムアレーとなるので、
特願平７−１４８６０９号の複製方法に従って、最初の
複製品を原版とし、再度それに別のホログラム感材を密
着して最初の複製の時とは反対に進む再生照明光を照射
して再度複製することにより、計算機ホログラム原版と
同じ干渉縞パターン群を有するホログラムカラーフィル
ター５が複製される。
小ホログラム５′の位置によりバックライト３の入射角
が異なるものとしてホログラムカラーフィルター５の原
版を電子線描画等により計算機ホログラムとして作製す
るが、実際のホログラムカラーフィルター５はこの計算
機ホログラムよりなる原版から複製により作製される。
その際、ホログラム感材に密着した原版側から照射する
再生照明光は、バックライト３と同じ収斂光等の非平行
光である必要はなく、平行光により照明しても、原版と
同様の位置によりバックライト３の入射角が異なるホロ
グラムカラーフィル５を複製することができる。ただ
し、この場合、原版とホログラム感材の間のギャップに
より集光距離の若干短いホログラムアレーとなるので、
特願平７−１４８６０９号の複製方法に従って、最初の
複製品を原版とし、再度それに別のホログラム感材を密
着して最初の複製の時とは反対に進む再生照明光を照射
して再度複製することにより、計算機ホログラム原版と
同じ干渉縞パターン群を有するホログラムカラーフィル
ター５が複製される。
【００２７】以上、本発明のホログラムカラーフィルタ
ーを実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら
実施例に限定されず種々の変形が可能である。
ーを実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら
実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホログラムカラーフィルターによると、各要素ホログ
ラムに入射する白色光の入射角が各要素ホログラムの位
置に応じて異なるように、各要素ホログラムの干渉縞パ
ターンがその位置に応じて異なっているので、照明光と
して平行光以外の収斂光、発散光等を用いても、各要素
ホログラムで波長分散された色成分は対応する分色画素
のみに入射することになり、混色により表示の色純度が
低下することは発生せず、照明光の利用効率を大幅に向
上させることができる。
のホログラムカラーフィルターによると、各要素ホログ
ラムに入射する白色光の入射角が各要素ホログラムの位
置に応じて異なるように、各要素ホログラムの干渉縞パ
ターンがその位置に応じて異なっているので、照明光と
して平行光以外の収斂光、発散光等を用いても、各要素
ホログラムで波長分散された色成分は対応する分色画素
のみに入射することになり、混色により表示の色純度が
低下することは発生せず、照明光の利用効率を大幅に向
上させることができる。
【図１】本発明の１実施例のホログラムカラーフィルタ
ーの構成を示す図である。
ーの構成を示す図である。
【図２】本発明の変形例のゾーン分けを説明するための
図である。
図である。
【図３】本発明によるホログラムカラーフィルターを用
いる液晶表示装置の断面図である。
いる液晶表示装置の断面図である。
【図４】図３の液晶表示装置を液晶投影表示装置として
構成する場合の断面図である。
構成する場合の断面図である。
【図５】従来の液晶表示装置の照明方法を説明するため
の図である。
の図である。
３…バックライト ４…ブラック・マトリックス ５…ホログラムアレー（ホログラムカラーフィルター） ６…液晶表示素子 ５′…微小ホログラム ６′…液晶セル １１…カラー液晶表示装置 １２…第１の偏光板 １３…第２の偏光板 １４…照明装置 １５…メタルハライドランプ １６…放物面鏡 １７…フィールドレンズ １８…投影レンズ １９…スクリーン Ｚ11、〜、Ｚnm、〜、ＺNM…ゾーン
Claims (4)
- 【請求項１】 集光性の要素ホログラムを周期的に配置
したアレーからなり、各要素ホログラムに所定の入射角
で入射する白色光を記録面に沿う方向に波長分散させて
分光集光するホログラムカラーフィルターにおいて、 各要素ホログラムに入射する白色光の入射角が各要素ホ
ログラムの位置に応じて異なるように、各要素ホログラ
ムの干渉縞パターンがその位置に応じて異なっているこ
とを特徴とするホログラムカラーフィルター。 - 【請求項２】 前記ホログラムカラーフィルターが、計
算機ホログラムを原版として１回あるいは複数回の複製
により作製されたものであることを特徴とする請求項１
記載のホログラムカラーフィルター。 - 【請求項３】 前記ホログラムカラーフィルターに入射
する白色光が、収斂光、発散光、あるいは、光束断面内
の場所によって収斂光と発散光の混在した光であること
を特徴とする請求項１記載のホログラムカラーフィルタ
ー。 - 【請求項４】 前記ホログラムカラーフィルターが、画
素間にブラック・マトリックスを配置したカラー液晶表
示装置に用いられることを特徴とする請求項１から３の
何れか１項記載のホログラムカラーフィルター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18169595A JP3722300B2 (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | ホログラムカラーフィルター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18169595A JP3722300B2 (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | ホログラムカラーフィルター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933726A true JPH0933726A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3722300B2 JP3722300B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=16105254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18169595A Expired - Lifetime JP3722300B2 (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | ホログラムカラーフィルター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3722300B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019152768A (ja) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | 学校法人同志社 | 集光機能を有する分光素子および該素子を利用した分光装置 |
-
1995
- 1995-07-18 JP JP18169595A patent/JP3722300B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019152768A (ja) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | 学校法人同志社 | 集光機能を有する分光素子および該素子を利用した分光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3722300B2 (ja) | 2005-11-30 |
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