JPH103077A - カラーフィルターシステム及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
カラーフィルターシステム及びそれを用いた液晶表示装置Info
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- JPH103077A JPH103077A JP28058396A JP28058396A JPH103077A JP H103077 A JPH103077 A JP H103077A JP 28058396 A JP28058396 A JP 28058396A JP 28058396 A JP28058396 A JP 28058396A JP H103077 A JPH103077 A JP H103077A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光の利用効率が極めて高いので明るく、３原
色のカラーバランスが良く、光学系が少ない部品で構成
可能で比較的コンパクトでコストがかからない回折格子
を利用したカラーフィルターシステムと液晶表示装置。 【解決手段】 略平行光束１２中に略垂直に配置された
平行で一様なピッチの干渉縞あるいは格子からなる回折
格子１１と、その回折側に回折格子の面に対して傾いて
配置された集光性レンズアレー１０と、その焦点面近傍
に画素面が配置された液晶表示素子１とからなり、回折
格子１１で波長分散され集光性レンズアレー１０の各要
素レンズ１０′により異なる位置に集光された赤波長成
分１２Ｒを液晶表示素子１の赤色を表示すべき画素Ｒ
に、緑波長成分１２Ｇを緑色を表示すべき画素Ｇに、青
波長成分１２Ｂを青色を表示すべき画素Ｂに入射させ
る。
色のカラーバランスが良く、光学系が少ない部品で構成
可能で比較的コンパクトでコストがかからない回折格子
を利用したカラーフィルターシステムと液晶表示装置。 【解決手段】 略平行光束１２中に略垂直に配置された
平行で一様なピッチの干渉縞あるいは格子からなる回折
格子１１と、その回折側に回折格子の面に対して傾いて
配置された集光性レンズアレー１０と、その焦点面近傍
に画素面が配置された液晶表示素子１とからなり、回折
格子１１で波長分散され集光性レンズアレー１０の各要
素レンズ１０′により異なる位置に集光された赤波長成
分１２Ｒを液晶表示素子１の赤色を表示すべき画素Ｒ
に、緑波長成分１２Ｇを緑色を表示すべき画素Ｇに、青
波長成分１２Ｂを青色を表示すべき画素Ｂに入射させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフィルター
システム及びそれを用いた液晶表示装置に関し、特に、
照明光の利用効率を大幅に向上させ、明るく色再現性の
良好なカラーフィルターシステム及びそれを用いた液晶
表示装置に関するものである。
システム及びそれを用いた液晶表示装置に関し、特に、
照明光の利用効率を大幅に向上させ、明るく色再現性の
良好なカラーフィルターシステム及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、例えばマイ
クロレンズアレーをカラーフィルターの前面に設置し、
白色光のバックライト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
ライトの利用効率を上げる方法が従来より知られてい
る。
クロレンズアレーをカラーフィルターの前面に設置し、
白色光のバックライト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
ライトの利用効率を上げる方法が従来より知られてい
る。
【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】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光の利用
効率が極めて高いので明るく、かつ、分光されたＲＧＢ
３色のカラーバランスが良く、しかも、光学系が少ない
部品で構成可能で比較的コンパクトでコストがかからな
い回折格子を利用したカラーフィルターシステム及びそ
れを用いた液晶表示装置を提供することである。
況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光の利用
効率が極めて高いので明るく、かつ、分光されたＲＧＢ
３色のカラーバランスが良く、しかも、光学系が少ない
部品で構成可能で比較的コンパクトでコストがかからな
い回折格子を利用したカラーフィルターシステム及びそ
れを用いた液晶表示装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のカラーフィルターシステムは、略平行光束を照射す
る照明手段と、前記の略平行光束中に略垂直に配置され
た平行で一様なピッチの干渉縞あるいは格子からなる回
折格子と、前記回折格子の回折側に前記回折格子の面に
対して傾いて配置された集光性レンズアレーとからな
り、前記回折格子で波長分散された各波長成分を前記集
光性レンズアレーの各要素レンズにより前記集光性レン
ズアレーの面に沿う方向にそれぞれ異なる位置に集光す
ることを特徴とするものである。
明のカラーフィルターシステムは、略平行光束を照射す
る照明手段と、前記の略平行光束中に略垂直に配置され
た平行で一様なピッチの干渉縞あるいは格子からなる回
折格子と、前記回折格子の回折側に前記回折格子の面に
対して傾いて配置された集光性レンズアレーとからな
り、前記回折格子で波長分散された各波長成分を前記集
光性レンズアレーの各要素レンズにより前記集光性レン
ズアレーの面に沿う方向にそれぞれ異なる位置に集光す
ることを特徴とするものである。
【０００９】このようなカラーフィルターシステムを用
いた本発明の液晶表示装置は、略平行光束を照射する照
明手段と、前記の略平行光束中に略垂直に配置された平
行で一様なピッチの干渉縞あるいは格子からなる回折格
子と、前記回折格子の回折側に前記回折格子の面に対し
て傾いて配置された集光性レンズアレーと、前記集光性
レンズアレーの焦点面近傍に画素面が配置された液晶表
示素子とからなり、前記回折格子で波長分散され前記集
光性レンズアレーの各要素レンズにより異なる位置に集
光された赤波長成分を前記液晶表示素子の赤色を表示す
べき画素に、緑波長成分を緑色を表示すべき画素に、青
波長成分を青色を表示すべき画素にそれぞれ入射させる
ようにしたことを特徴とするとするものである。
いた本発明の液晶表示装置は、略平行光束を照射する照
明手段と、前記の略平行光束中に略垂直に配置された平
行で一様なピッチの干渉縞あるいは格子からなる回折格
子と、前記回折格子の回折側に前記回折格子の面に対し
て傾いて配置された集光性レンズアレーと、前記集光性
レンズアレーの焦点面近傍に画素面が配置された液晶表
示素子とからなり、前記回折格子で波長分散され前記集
光性レンズアレーの各要素レンズにより異なる位置に集
光された赤波長成分を前記液晶表示素子の赤色を表示す
べき画素に、緑波長成分を緑色を表示すべき画素に、青
波長成分を青色を表示すべき画素にそれぞれ入射させる
ようにしたことを特徴とするとするものである。
【００１０】この場合、集光性レンズアレーの要素レン
ズは、液晶表示素子の隣接する３つの画素を１組として
その組の繰り返し周期と同じ周期で配置されていること
が望ましい。
ズは、液晶表示素子の隣接する３つの画素を１組として
その組の繰り返し周期と同じ周期で配置されていること
が望ましい。
【００１１】なお、液晶表示素子に表示された画素群か
らなる映像を投影光学系により投影するように構成して
もよい。
らなる映像を投影光学系により投影するように構成して
もよい。
【００１２】また、本発明の液晶表示装置においては、
回折格子への略平行光束の入射角を微調整可能にするた
めに、回折格子のその略平行光束に対する角度を微調整
する機構を設けるようにすることが望ましい。
回折格子への略平行光束の入射角を微調整可能にするた
めに、回折格子のその略平行光束に対する角度を微調整
する機構を設けるようにすることが望ましい。
【００１３】本発明においては、カラーフィルターシス
テムを略平行なバックライトに対して略垂直に配置され
た回折格子とその面に対して傾いて配置された集光性レ
ンズアレーとから構成したので、バックライト利用効率
が極めて高く明るく、かつ、分光された３原色のカラー
バランスが良好で色再現性が良く、しかも、少ない部品
で組立製作が容易で、コンパクトでコストがかからない
カラーフィルターシステム及びそれを用いた液晶表示装
置を提供することができる。
テムを略平行なバックライトに対して略垂直に配置され
た回折格子とその面に対して傾いて配置された集光性レ
ンズアレーとから構成したので、バックライト利用効率
が極めて高く明るく、かつ、分光された３原色のカラー
バランスが良好で色再現性が良く、しかも、少ない部品
で組立製作が容易で、コンパクトでコストがかからない
カラーフィルターシステム及びそれを用いた液晶表示装
置を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明のカラーフィルター
システム及びそれを用いた液晶表示装置を実施例に基づ
いて説明する。
システム及びそれを用いた液晶表示装置を実施例に基づ
いて説明する。
【００１５】図１は本発明のカラーフィルターシステム
を用いた液晶表示装置の要部断面図であり、全体の構成
は、不図示の白色照明光源からの略平行なバックライト
１２に対して傾いて配置された液晶表示素子１と、バッ
クライト１２入射側の何れかの位置に配置された入射側
偏光板８と、液晶表示素子１の観察側に配置された観察
側偏光板９と、液晶表示素子１のバックライト１２入射
側でバックライト１２に対して略垂直に配置された一様
なピッチの直線群（体積型の場合は平面群）の干渉縞あ
るいは格子からなるホログラムあるいは回折格子（以
下、回折格子と言う。）１１と、液晶表示素子１と回折
格子１１の間であって入射側偏光板８の入射側あるは射
出側（図の場合は射出側）に液晶表示素子１と平行に配
置され、各微小凸レンズ１０′が液晶表示素子１のＲＧ
Ｂ３つの分色画素からなる組各々に整列して配置されて
いるマイクロレンズアレー１０とからなっている。
を用いた液晶表示装置の要部断面図であり、全体の構成
は、不図示の白色照明光源からの略平行なバックライト
１２に対して傾いて配置された液晶表示素子１と、バッ
クライト１２入射側の何れかの位置に配置された入射側
偏光板８と、液晶表示素子１の観察側に配置された観察
側偏光板９と、液晶表示素子１のバックライト１２入射
側でバックライト１２に対して略垂直に配置された一様
なピッチの直線群（体積型の場合は平面群）の干渉縞あ
るいは格子からなるホログラムあるいは回折格子（以
下、回折格子と言う。）１１と、液晶表示素子１と回折
格子１１の間であって入射側偏光板８の入射側あるは射
出側（図の場合は射出側）に液晶表示素子１と平行に配
置され、各微小凸レンズ１０′が液晶表示素子１のＲＧ
Ｂ３つの分色画素からなる組各々に整列して配置されて
いるマイクロレンズアレー１０とからなっている。
【００１６】液晶表示素子１は、例えば、２枚のガラス
基板２、３の間に挟持されたツイストネマチック等の液
晶層６からなり、バックライト側のガラス基板２の内表
面には、ブラック・マトリックス７と一様な透明対向電
極４が設けられ、表示面側のガラス基板３の内表面には
画素Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に独立に透明画素電極５と不図示のＴ
ＦＴが設けられている。また、電極４、５の液晶層６側
には不図示の配向層も設けられて構成されている。ま
た、入射側偏光板８と観察側偏光板９とは、例えばそれ
らの透過軸は相互に直交するように配置されている。な
お、観察側偏光板９はガラス基板３の外表面に貼り付け
てもよく、入射側偏光板８は、液晶表示素子１とマイク
ロレンズアレー１０の間に挟持して一体に貼り合わせて
もよく、あるいは、回折格子１１のバックライト１２入
射側に配置してもよい。さらに、マイクロレンズアレー
１０は液晶表示素子１の一方のガラス基板２と一体に貼
り合わせてもよい。
基板２、３の間に挟持されたツイストネマチック等の液
晶層６からなり、バックライト側のガラス基板２の内表
面には、ブラック・マトリックス７と一様な透明対向電
極４が設けられ、表示面側のガラス基板３の内表面には
画素Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に独立に透明画素電極５と不図示のＴ
ＦＴが設けられている。また、電極４、５の液晶層６側
には不図示の配向層も設けられて構成されている。ま
た、入射側偏光板８と観察側偏光板９とは、例えばそれ
らの透過軸は相互に直交するように配置されている。な
お、観察側偏光板９はガラス基板３の外表面に貼り付け
てもよく、入射側偏光板８は、液晶表示素子１とマイク
ロレンズアレー１０の間に挟持して一体に貼り合わせて
もよく、あるいは、回折格子１１のバックライト１２入
射側に配置してもよい。さらに、マイクロレンズアレー
１０は液晶表示素子１の一方のガラス基板２と一体に貼
り合わせてもよい。
【００１７】また、ホログラムあるいは回折格子１１
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又は回
折格子からなる。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、他の波長はほとんど回折
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
性が少ないホログラムあるいは回折格子１１は、波長に
応じて異なる回折角で回折する。
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又は回
折格子からなる。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、他の波長はほとんど回折
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
性が少ないホログラムあるいは回折格子１１は、波長に
応じて異なる回折角で回折する。
【００１８】ところで、マイクロレンズアレー１０とブ
ラック・マトリックス７の間の距離は、マイクロレンズ
アレー１０を構成する微小凸レンズ１０′の焦点距離
（ガラス基板２の屈折率も考慮して）と略等しく設定さ
れており、したがって、平行光が微小凸レンズ１０′に
よって集光される位置はブラック・マトリックス７の開
口の位置となる。なお、マイクロレンズアレー１０を構
成する微小凸レンズ１０′は、ＲＧＢの分色画素の繰り
返し周期の各周期毎、すなわち、液晶表示素子１の紙面
内の方向に隣接する３つの画素の組各々に対応して整列
して配置されている。
ラック・マトリックス７の間の距離は、マイクロレンズ
アレー１０を構成する微小凸レンズ１０′の焦点距離
（ガラス基板２の屈折率も考慮して）と略等しく設定さ
れており、したがって、平行光が微小凸レンズ１０′に
よって集光される位置はブラック・マトリックス７の開
口の位置となる。なお、マイクロレンズアレー１０を構
成する微小凸レンズ１０′は、ＲＧＢの分色画素の繰り
返し周期の各周期毎、すなわち、液晶表示素子１の紙面
内の方向に隣接する３つの画素の組各々に対応して整列
して配置されている。
【００１９】なお、ブラック・マトリックス７の間に
は、色純度を上げるため、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付加的に配置するよう
にしてもよい。
は、色純度を上げるため、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付加的に配置するよう
にしてもよい。
【００２０】ところで、液晶表示素子１の面に対する回
折格子１１の面の傾き角αは次のような配置になってい
る。すなわち、回折格子１１に対して略垂直に入射する
バックライト１２中の赤の波長成分１２Ｒは回折角θR
で透過回折され、マイクロレンズアレー１０中の何れか
の微小凸レンズ１０′に入射し、ブラック・マトリック
ス７の開口で規定されたＲ画素に集光する。同様に、バ
ックライト１２中の緑の波長成分１２Ｇは回折角θG で
透過回折され、マイクロレンズアレー１０中の何れかの
微小凸レンズ１０′に入射し、ブラック・マトリックス
７の開口で規定されたＧ画素に、バックライト１２中の
青の波長成分１２Ｂは回折角θB で透過回折され、マイ
クロレンズアレー１０中の何れかの微小凸レンズ１０′
に入射し、ブラック・マトリックス７の開口で規定され
たＢ画素に、それぞれ集光する。このような位置関係に
なるように上記傾き角αが設定されている。
折格子１１の面の傾き角αは次のような配置になってい
る。すなわち、回折格子１１に対して略垂直に入射する
バックライト１２中の赤の波長成分１２Ｒは回折角θR
で透過回折され、マイクロレンズアレー１０中の何れか
の微小凸レンズ１０′に入射し、ブラック・マトリック
ス７の開口で規定されたＲ画素に集光する。同様に、バ
ックライト１２中の緑の波長成分１２Ｇは回折角θG で
透過回折され、マイクロレンズアレー１０中の何れかの
微小凸レンズ１０′に入射し、ブラック・マトリックス
７の開口で規定されたＧ画素に、バックライト１２中の
青の波長成分１２Ｂは回折角θB で透過回折され、マイ
クロレンズアレー１０中の何れかの微小凸レンズ１０′
に入射し、ブラック・マトリックス７の開口で規定され
たＢ画素に、それぞれ集光する。このような位置関係に
なるように上記傾き角αが設定されている。
【００２１】以上のような構成であるので、回折格子１
１の液晶表示素子１と反対側の面から略垂直に白色バッ
クライト１２を入射させると、波長に依存して異なる角
度で回折され、回折格子１１の射出側に分散される。分
散された各波長成分はマイクロレンズアレー１０中の各
微小凸レンズ１０′に入射し、その中の、赤の波長成分
１２Ｒは赤を表示する画素Ｒの位置に、緑の波長成分１
２Ｇは緑を表示する画素Ｇの位置に、青の波長成分１２
Ｂは青を表示するが画素Ｂの位置にそれぞれ集光され
る。したがって、液晶表示素子１の画素毎に透明画素電
極４と透明対向電極５間に印加する電圧を制御してその
透過状態を変化させることにより、ＲＧＢ分色画素の組
み合わせにより所望のカラー表示を行うことができる。
１の液晶表示素子１と反対側の面から略垂直に白色バッ
クライト１２を入射させると、波長に依存して異なる角
度で回折され、回折格子１１の射出側に分散される。分
散された各波長成分はマイクロレンズアレー１０中の各
微小凸レンズ１０′に入射し、その中の、赤の波長成分
１２Ｒは赤を表示する画素Ｒの位置に、緑の波長成分１
２Ｇは緑を表示する画素Ｇの位置に、青の波長成分１２
Ｂは青を表示するが画素Ｂの位置にそれぞれ集光され
る。したがって、液晶表示素子１の画素毎に透明画素電
極４と透明対向電極５間に印加する電圧を制御してその
透過状態を変化させることにより、ＲＧＢ分色画素の組
み合わせにより所望のカラー表示を行うことができる。
【００２２】このような構成において、分光要素として
一様なピッチの干渉縞あるいは格子からなる回折効率の
波長依存性が少ない透過型回折格子１１を用いることが
できるため、回折格子１１の製作が容易でありコストが
安い、回折格子１１の回折効率が高くバックライト１２
利用効率が高い、回折格子１１をマイクロレンズアレー
１０の各微小凸レンズ１０′と位置合わせする必要がな
い、及び、マイクロレンズアレー１０のピッチが各画素
各々に対応して１個のマイクロレンズを配置する従来の
場合の３倍になり、作りやすくかつ整列しやすい等の特
長がある。
一様なピッチの干渉縞あるいは格子からなる回折効率の
波長依存性が少ない透過型回折格子１１を用いることが
できるため、回折格子１１の製作が容易でありコストが
安い、回折格子１１の回折効率が高くバックライト１２
利用効率が高い、回折格子１１をマイクロレンズアレー
１０の各微小凸レンズ１０′と位置合わせする必要がな
い、及び、マイクロレンズアレー１０のピッチが各画素
各々に対応して１個のマイクロレンズを配置する従来の
場合の３倍になり、作りやすくかつ整列しやすい等の特
長がある。
【００２３】なお、回折格子１１をバックライト１２に
対して斜めに配置することも考えられるが、これに対し
て、本発明のように回折格子１１をバックライト１２に
対して略垂直に配置すると、回折格子１１が同じ寸法で
あるとして、バックライト１２の断面積が大きくなるの
で、バックライト１２の平行度がより高くでき、各画素
ＲＧＢに入射する色成分の混色がより少なくなり、色再
現性をより向上させることができる。また、バックライ
ト１２を回折格子１１に略垂直に入射させると、斜め入
射の場合より分散角が大きく取れるので、同じ分散角で
よいとするなら回折格子１１のピッチをより大きくで
き、回折格子１１の波長依存性をより少なくできる。そ
のため、分光されたＲＧＢ３色のカラーバランスがより
良くなり、この点からも色再現性がより向上できる。
対して斜めに配置することも考えられるが、これに対し
て、本発明のように回折格子１１をバックライト１２に
対して略垂直に配置すると、回折格子１１が同じ寸法で
あるとして、バックライト１２の断面積が大きくなるの
で、バックライト１２の平行度がより高くでき、各画素
ＲＧＢに入射する色成分の混色がより少なくなり、色再
現性をより向上させることができる。また、バックライ
ト１２を回折格子１１に略垂直に入射させると、斜め入
射の場合より分散角が大きく取れるので、同じ分散角で
よいとするなら回折格子１１のピッチをより大きくで
き、回折格子１１の波長依存性をより少なくできる。そ
のため、分光されたＲＧＢ３色のカラーバランスがより
良くなり、この点からも色再現性がより向上できる。
【００２４】図１に示したような構成の本発明のカラー
フィルターシステムを用いた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。直視型の液晶表示装置として
用いるには、液晶表示素子１の観察側に拡散層を設ける
ことが望ましい。液晶投影表示装置として用いるには、
例えば図２に示すような配置にする。図２は図１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
図であり、図１のカラー液晶表示装置２０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１４からの白色の平行なバックライト１
２によって照明するようにし、そのバックライト１２中
に回折格子１１が略垂直に光束が入射するように配置さ
れ、また、液晶表示素子１の入射側に一体にマイクロレ
ンズアレー１０が配置されている。そして、カラー液晶
表示装置２０で変調された表示像は、液晶表示装置２０
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、明るいカラー投影像を得ることができる。な
お、図２中には、液晶表示装置２０を通過した各原色成
分の光路をＲ、Ｇ、Ｂで示してある。
フィルターシステムを用いた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。直視型の液晶表示装置として
用いるには、液晶表示素子１の観察側に拡散層を設ける
ことが望ましい。液晶投影表示装置として用いるには、
例えば図２に示すような配置にする。図２は図１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
図であり、図１のカラー液晶表示装置２０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１４からの白色の平行なバックライト１
２によって照明するようにし、そのバックライト１２中
に回折格子１１が略垂直に光束が入射するように配置さ
れ、また、液晶表示素子１の入射側に一体にマイクロレ
ンズアレー１０が配置されている。そして、カラー液晶
表示装置２０で変調された表示像は、液晶表示装置２０
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、明るいカラー投影像を得ることができる。な
お、図２中には、液晶表示装置２０を通過した各原色成
分の光路をＲ、Ｇ、Ｂで示してある。
【００２５】さて、図１に戻って、バックライト１２の
回折格子１１への入射角度は精度が要求される。その入
射角が数度ずれると、各画素へ入射する波長域が長波長
あるいは短波長へずれ、カラー表示の色味が相当変化し
てしまう。同様のことは、回折格子１１の取り付け角度
についても言える。そこで、このような色ずれを調整す
る実施例について説明する。図３は図２の液晶投影表示
装置を液晶プロジェクターとして構成した場合の概略の
構成を示す透視斜視図、図４は図２の液晶投影表示装置
をリアプロジェクションテレビとして構成した場合の概
略の構成を示す側面図であり、図３の場合は、別に配置
されたスクリーン１９上にカラー液晶表示装置２０に表
示されたカラー画像を拡大表示する。また、図４の場合
は、カラー液晶表示装置２０に表示されたカラー画像を
投影レンズ１８、ミラー２１を経てテレビに装備された
スクリーン１９の裏面に拡大投影しその前面側に表示す
る。これらの表示装置において、回折格子１１には回転
つまみ２２が装置の外部に露出するように一体あるいは
連動機構を介して設けられており、この回転つまみ２２
を観察者が回すことにより、バックライト１２に対する
回折格子１１の入射角を微調整できるようになってい
る。すなわち、図１において、液晶表示素子１の面に対
する回折格子１１の面の傾き角αが大きくなるように回
折格子１１を回転調整することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画
素に入射する波長域はより短波長側へシフトし、カラー
画像全体がより青みがかることになる。逆に、αが小さ
くなるように回折格子１１を回転調整することにより、
Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素に入射する波長域はより長波長側へシ
フトし、カラー画像全体がより赤みがかることになる。
したがって、観察者は回転つまみ２２の回転方向と回転
角度を微調節することにより色調整ができる。なお、上
記の回転つまみ２２に代えて電気的に回折格子１１を回
転調整できるようにすることにより、リモコンやボタン
操作で色調整ができるようにすることもできる。
回折格子１１への入射角度は精度が要求される。その入
射角が数度ずれると、各画素へ入射する波長域が長波長
あるいは短波長へずれ、カラー表示の色味が相当変化し
てしまう。同様のことは、回折格子１１の取り付け角度
についても言える。そこで、このような色ずれを調整す
る実施例について説明する。図３は図２の液晶投影表示
装置を液晶プロジェクターとして構成した場合の概略の
構成を示す透視斜視図、図４は図２の液晶投影表示装置
をリアプロジェクションテレビとして構成した場合の概
略の構成を示す側面図であり、図３の場合は、別に配置
されたスクリーン１９上にカラー液晶表示装置２０に表
示されたカラー画像を拡大表示する。また、図４の場合
は、カラー液晶表示装置２０に表示されたカラー画像を
投影レンズ１８、ミラー２１を経てテレビに装備された
スクリーン１９の裏面に拡大投影しその前面側に表示す
る。これらの表示装置において、回折格子１１には回転
つまみ２２が装置の外部に露出するように一体あるいは
連動機構を介して設けられており、この回転つまみ２２
を観察者が回すことにより、バックライト１２に対する
回折格子１１の入射角を微調整できるようになってい
る。すなわち、図１において、液晶表示素子１の面に対
する回折格子１１の面の傾き角αが大きくなるように回
折格子１１を回転調整することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画
素に入射する波長域はより短波長側へシフトし、カラー
画像全体がより青みがかることになる。逆に、αが小さ
くなるように回折格子１１を回転調整することにより、
Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素に入射する波長域はより長波長側へシ
フトし、カラー画像全体がより赤みがかることになる。
したがって、観察者は回転つまみ２２の回転方向と回転
角度を微調節することにより色調整ができる。なお、上
記の回転つまみ２２に代えて電気的に回折格子１１を回
転調整できるようにすることにより、リモコンやボタン
操作で色調整ができるようにすることもできる。
【００２６】以上、本発明のカラーフィルターシステム
及びそれを用いた液晶表示装置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。例えば、マイクロレンズアレー１０
を構成する微小凸レンズ１０′は、液晶表示素子１の紙
面内の方向に隣接する３つの画素の組各々に整列してい
る必要は必ずしもない。要は、回折格子１１で分散され
た各色の波長成分を対応す色を表示する画素の位置に集
光する配置であればよい。また、液晶表示装置の代わり
に他の透過型空間光変調器を用いてもよい。さらに、回
折格子１１、マイクロレンズアレー１０等の構成する光
学素子の表面に反射防止膜等を設けることが望ましい。
及びそれを用いた液晶表示装置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。例えば、マイクロレンズアレー１０
を構成する微小凸レンズ１０′は、液晶表示素子１の紙
面内の方向に隣接する３つの画素の組各々に整列してい
る必要は必ずしもない。要は、回折格子１１で分散され
た各色の波長成分を対応す色を表示する画素の位置に集
光する配置であればよい。また、液晶表示装置の代わり
に他の透過型空間光変調器を用いてもよい。さらに、回
折格子１１、マイクロレンズアレー１０等の構成する光
学素子の表面に反射防止膜等を設けることが望ましい。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のカラーフィルターシステム及びそれを用いた液晶表示
装置によると、カラーフィルターシステムを略平行なバ
ックライトに対して略垂直に配置された回折格子とその
面に対して傾いて配置された集光性レンズアレーとから
構成したので、バックライト利用効率が極めて高く明る
く、かつ、分光された３原色のカラーバランスが良好で
色再現性が良く、しかも、少ない部品で組立製作が容易
で、コンパクトでコストがかからないカラーフィルター
システム及びそれを用いた液晶表示装置を提供すること
ができる。
のカラーフィルターシステム及びそれを用いた液晶表示
装置によると、カラーフィルターシステムを略平行なバ
ックライトに対して略垂直に配置された回折格子とその
面に対して傾いて配置された集光性レンズアレーとから
構成したので、バックライト利用効率が極めて高く明る
く、かつ、分光された３原色のカラーバランスが良好で
色再現性が良く、しかも、少ない部品で組立製作が容易
で、コンパクトでコストがかからないカラーフィルター
システム及びそれを用いた液晶表示装置を提供すること
ができる。
【図１】本発明のカラーフィルターシステムを用いた液
晶表示装置の１実施例の要部断面図である。
晶表示装置の１実施例の要部断面図である。
【図２】図１の液晶表示装置を用いた液晶投影表示装置
の断面図である。
の断面図である。
【図３】図２の液晶投影表示装置を液晶プロジェクター
として構成した場合の概略の構成を示す透視斜視図であ
る。
として構成した場合の概略の構成を示す透視斜視図であ
る。
【図４】図２の液晶投影表示装置をリアプロジェクショ
ンテレビとして構成した場合の概略の構成を示す側面図
である。
ンテレビとして構成した場合の概略の構成を示す側面図
である。
１…液晶表示素子 ２、３…ガラス基板 ４…透明対向電極 ５…透明画素電極 ６…液晶層 ７…ブラック・マトリックス ８…入射側偏光板 ９…観察側偏光板 １０…マイクロレンズアレー １０′…微小凸レンズ １１…ホログラムあるいは回折格子 １２…バックライト 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 ２０…カラー液晶表示装置 ２１…ミラー ２２…回転つまみ Ｒ、Ｇ、Ｂ…分色画素（画素）
Claims (5)
- 【請求項１】 略平行光束を照射する照明手段と、前記
の略平行光束中に略垂直に配置された平行で一様なピッ
チの干渉縞あるいは格子からなる回折格子と、前記回折
格子の回折側に前記回折格子の面に対して傾いて配置さ
れた集光性レンズアレーとからなり、前記回折格子で波
長分散された各波長成分を前記集光性レンズアレーの各
要素レンズにより前記集光性レンズアレーの面に沿う方
向にそれぞれ異なる位置に集光することを特徴とするカ
ラーフィルターシステム。 - 【請求項２】 略平行光束を照射する照明手段と、前記
の略平行光束中に略垂直に配置された平行で一様なピッ
チの干渉縞あるいは格子からなる回折格子と、前記回折
格子の回折側に前記回折格子の面に対して傾いて配置さ
れた集光性レンズアレーと、前記集光性レンズアレーの
焦点面近傍に画素面が配置された液晶表示素子とからな
り、前記回折格子で波長分散され前記集光性レンズアレ
ーの各要素レンズにより異なる位置に集光された赤波長
成分を前記液晶表示素子の赤色を表示すべき画素に、緑
波長成分を緑色を表示すべき画素に、青波長成分を青色
を表示すべき画素にそれぞれ入射させるようにしたこと
を特徴とするカラーフィルターシステムを用いた液晶表
示装置。 - 【請求項３】 前記集光性レンズアレーの要素レンズ
は、前記液晶表示素子の隣接する３つの画素を１組とし
てその組の繰り返し周期と同じ周期で配置されているこ
とを特徴とする請求項２記載のカラーフィルターシステ
ムを用いた液晶表示装置。 - 【請求項４】 前記液晶表示素子に表示された画素群か
らなる映像を投影光学系により投影するように構成され
ていることを特徴とする請求項２又は３記載のカラーフ
ィルターシステムを用いた液晶表示装置。 - 【請求項５】 前記回折格子への前記の略平行光束の入
射角を微調整可能にするために、前記回折格子の前記の
略平行光束に対する角度を微調整する機構が設けられて
いることを特徴とする請求項２から４の何れか１項記載
のカラーフィルターシステムを用いた液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28058396A JPH103077A (ja) | 1996-04-16 | 1996-10-23 | カラーフィルターシステム及びそれを用いた液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-94128 | 1996-04-16 | ||
| JP9412896 | 1996-04-16 | ||
| JP28058396A JPH103077A (ja) | 1996-04-16 | 1996-10-23 | カラーフィルターシステム及びそれを用いた液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH103077A true JPH103077A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=26435435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28058396A Pending JPH103077A (ja) | 1996-04-16 | 1996-10-23 | カラーフィルターシステム及びそれを用いた液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH103077A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220168817A (ko) * | 2021-06-17 | 2022-12-26 | 광운대학교 산학협력단 | 칼라 보상된 홀로그래픽 증강 현실 디스플레이를 위한 vhoe 기반 컴퓨터 홀로그래픽 이미징 장치 |
-
1996
- 1996-10-23 JP JP28058396A patent/JPH103077A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220168817A (ko) * | 2021-06-17 | 2022-12-26 | 광운대학교 산학협력단 | 칼라 보상된 홀로그래픽 증강 현실 디스플레이를 위한 vhoe 기반 컴퓨터 홀로그래픽 이미징 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041018 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041027 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050209 |