JPH1048423A - ホログラムカラーフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回折効率の波長依存性をより少なくして、
Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のカラーバランスを補正した明るいホロ
グラムカラーフィルター。 【解決手段】 ホログラム５′が、ホログラム記録面の
法線に対して所定の角度θをなして入射する白色光をホ
ログラム記録面に略沿う方向に波長分散させて分光する
ホログラムカラーフィルターにおいて、ホログラム５′
は２枚のホログラム５１、５２が重畳あるいは多重記録
されてなるものであり、入射側のホログラム５１は略青
色のみを回折し、緑色及び赤色はほとんど回折せず、射
出側のホログラム５２は回折効率のピークが緑色あるい
は赤色波長領域の中に位置するものであり、入射側のホ
ログラム５１による青色の回折方向は射出側のホログラ
ム５２による青色の回折方向とは異なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラムカラー
フィルターに係わり、特に、回折効率の波長依存性をよ
り少なくして、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のカラーバランスを補正
した明るい液晶表示装置用の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】カラー液晶表示装置用のカラーフィルタ
ーとして、従来の波長吸収型のものと比較して、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へ入
射でき、バックライトの利用効率を大幅に向上させるも
のとして、本出願人は、特願平５−１２１７０号等にお
いて、ホログラムカラーフィルターを提案した。その構
成には２つのタイプがあり、第１のタイプは、偏心した
フレネルゾーンプレート状の微小ホログラムアレーから
なるものである。第２のタイプは、平行で一様な干渉縞
からなるホログラム又は回折格子とそれに重畳したマイ
クロレンズアレーとからなるものである。以下、簡単に
これらのホログラムカラーフィルターについて説明す
る。

【０００３】図５の断面図を参照にして第１のタイプの
ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置につ
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
入射側にこのホログラム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
偏光板が液晶表示素子６の両側に配置される。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付加的に配置
するようにしてもよい。

【０００４】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回折格子
は、波長に応じて異なる回折角で回折する。

【０００５】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面に略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。

【０００６】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。

【０００７】図６の断面図を参照にして第２のタイプの
ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置につ
いて説明する。同図において、第２のタイプのホログラ
ムカラーフィルター１０は、ホログラム７と集光性マイ
クロレンズアレー８とからなり、マイクロレンズアレー
８を構成するマイクロレンズ８′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
置されている。また、ホログラム７は、回折格子の作用
をする平行で一様な干渉縞からなり、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。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
板が液晶表示素子６の両側に配置される。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付加的に配置する
ようにしてもよい。

【０００８】このような構成であるので、ホログラム７
の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対して角
度θをなしてバックライト３を入射させると、波長に依
存して異なる角度で回折され、ホログラム７の射出側に
分散される。ホログラム７の入射側又は出射側に配置さ
れたマイクロレンズ８′により、この分散された光は、
その焦点面に波長毎に分離されて集光する。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、カラーフィルター１０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。

【０００９】このような配置において、ホログラム７と
して、集光性でなく一様な干渉縞からなる回折効率の波
長依存性が少ない透過型ホログラムを用いることができ
るため、ホログラム７をマイクロレンズアレー８の各マ
イクロレンズ８′と位置合わせする必要がない点、及
び、マイクロレンズアレー８のピッチが各液晶セル６′
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点に特
長がある。

【００１０】なお、図６の変形として、図７に示すよう
に、マイクロレンズアレー８及び液晶表示素子６の配置
を図６の通りとし、回折格子の作用をする平行で一様な
干渉縞からなるホログラム７をマイクロレンズアレー８
から分離してバックライト３中にその進行方向に対して
略垂直になるように配置しても、同様にバックライトの
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、その利用効率を大幅に向上させたカラ
ーフィルターを実現することができる。

【００１１】ところで、本出願人の提案に係る上記のホ
ログラムカラーフィルターにおいては、波長分散のため
に回折効率の波長依存性がないかもしくは少ないホログ
ラムを用いるが、実際には、回折理論自身からまたホロ
グラムに厚さがあるため、波長に応じてその回折効率が
異なってしまう。特に、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色によるカラー
液晶表示のためのホログラムカラーフィルターにおいて
は、山形の形状をなす回折効率のピークを真ん中の波長
Ｇの領域に位置させてバランスをとるようにするのが望
ましく、Ｒの波長領域及びＢの波長領域の回折効率は、
Ｇの波長領域に比較して低下してしまう。そのため、
Ｒ、Ｇ、Ｂの３色における強度の不揃いが生じ、カラー
表示を行う際にカラーバランス不良として現れてしま
う。

【００１２】そこで、本出願人は、このような回折効率
の波長依存性をより少なくして、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のカラ
ーバランスを補正するために、特願平７−１７０９２２
号及び特願平７−２９０８２０号において、２枚のホロ
グラムが重畳あるいは多重記録されてなり、所定の角度
をなして入射するバックライトに対して、各ホログラム
による波長分散の空間的な波長分布は相互に略一致して
おり、かつ、回折効率のピーク波長が相互に異なるホロ
グラムカラーフィルターを提案した。

【００１３】すなわち、図５のタイプに対応する場合は
（図６のタイプの場合も同様である。）、図８（ａ）に
示すように、ホログラムアレー５を構成する微小ホログ
ラム５′は、図５の場合のように単一の集光性ホログラ
ムからなるのではなく、２枚の集光性ホログラム５１、
５２を重畳あるいは１つの感光材料中に多重記録してな
るものである。回折効率の分布は、図５の場合のように
単一の集光性ホログラムからなる場合には、図８（ｂ）
に破線で示すように山形の形状をなし、Ｇ色領域に回折
効率のピーク波長が位置するようにすると、Ｒ色領域及
びＢ色領域の回折効率がＧ色領域に比較して低下してし
まい、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色における強度の不揃いが生じ、
カラー表示を行う際にカラーバランス不良として現れて
しまうが、この２枚の集光性ホログラム５１、５２の場
合は、図８（ｂ）の実線の２つの山形に示すように、一
方のホログラム５１の回折効率のピーク波長は例えば４
９０ｎｍになるように設定されており、他方の集光性ホ
ログラム５２の回折効率のピーク波長は例えば６００ｎ
ｍになるように設定されている。そして、各ホログラム
５１、５２による波長分散の空間的な波長分布は相互に
略一致している。したがって、このような２枚のホログ
ラム５１、５２が重畳あるいは多重記録されてなる微小
ホログラム５′に同じ入射角θで白色のバックライト３
を入射させると、回折分散光の空間的な波長分布と回折
効率分布は、図８（ｂ）に一点鎖線で示すようになり、
その分布の頂上部の広さは、図８（ｂ）に破線で示す分
布の頂上部の広さより広くなる。したがって、Ｒ色領域
及びＢ色領域の回折効率はＧ色領域に比較して余り低下
せず、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色における強度が略同じになり、
カラー表示を行う際にカラーバランスが補正されること
になる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように２枚のホログラムが重畳あるいは多重記録されて
なり、各ホログラムによる波長分散の空間的な波長分布
は相互に略一致しており、かつ、回折効率のピーク波長
が相互に異なるホログラムカラーフィルターの場合であ
って、特に、２枚のホログラムを重畳して構成する場合
に、入射側のホログラムで回折された光が射出側のホロ
グラムで再度回折され、その回折光がバックライトの直
進方向へ向かってしまい、所望の回折効率が得られなく
なる問題が発生し得る。この２枚目のホログラムにより
再度回折されて回折効率が低下してしまう問題は、両ホ
ログラムの波長分散による空間的な波長分布が略一致し
ていることによる。

【００１５】本発明はこのような本発明者の従来の提案
に係るホログラムカラーフィルターの問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、回折効率の波長依存性
をより少なくして、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のカラーバランスを
補正した明るいホログラムカラーフィルターを提供する
ことである。

【００１６】

【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、要素集光性ホログ
ラムのアレーからなり、その各要素集光性ホログラム
が、ホログラム記録面の法線に対して所定の角度をなし
て入射する白色光をホログラム記録面に略沿う方向に波
長分散させて分光するホログラムカラーフィルター、あ
るいは、平行で一様な干渉縞からなるホログラムとその
入射側あるいは射出側に配置された要素集光性レンズの
アレーとからなり、その要素集光性レンズ各々が前記ホ
ログラムと協働して、ホログラムの記録面に所定の角度
で入射する白色光を要素集光性レンズのアレーの面に略
沿う方向に波長分散させて分光するホログラムカラーフ
ィルターにおいて、前記要素集光性ホログラム又は前記
の平行で一様な干渉縞からなるホログラムは、２枚のホ
ログラムが重畳又は多重に記録されてなるものであり、
その入射側のホログラムと射出側のホログラムは相互に
波長分散による空間的な波長分布が異なり、かつ、回折
効率分布が異なっていることを特徴とするものである。

【００１７】この場合、入射側のホログラムは略青色波
長領域の光のみを回折し、緑色波長領域の光及び赤色波
長領域の光はほとんど回折せず、射出側のホログラムは
回折効率のピークが緑色波長領域あるいは赤色波長領域
の中に位置するものであり、入射側のホログラムによる
青色波長領域の光の回折方向は、射出側のホログラムに
よる青色波長領域の光の回折方向とは異なるものとし
て、あるいは、入射側のホログラムは略赤色波長領域の
光のみを回折し、青色波長領域の光及び緑色波長領域の
光はほとんど回折せず、射出側のホログラムは回折効率
のピークが青色波長領域あるいは緑色波長領域の中に位
置するものであり、入射側のホログラムによる赤色波長
領域の光の回折方向は、射出側のホログラムによる赤色
波長領域の光の回折方向とは異なるものとして構成する
ことができる。

【００１８】また、２枚のホログラム中の一方のホログ
ラムは回折効率のピークが青色波長領域の中に位置し、
赤色波長領域の光はほとんど回折せず、他方のホログラ
ムは回折効率のピークが赤色波長領域の中に位置し、青
色波長領域の光はほとんど回折しないものであり、一方
のホログラムによる緑色波長領域の光の回折方向と他方
のホログラムによる緑色波長領域の光の回折方向との間
に、一方のホログラムによる青色波長領域の光の回折方
向と他方のホログラムによる赤色波長領域の光の回折方
向とが位置するように構成することもできる。

【００１９】また、２枚のホログラムは平行で一様な干
渉縞からなるホログラムからなり、相互に非平行で角度
をなして配置したものとして構成することもできる。

【００２０】また、これら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好適である。

【００２１】本発明においては、ホログラムカラーフィ
ルターを構成する要素集光性ホログラム、あるいは、平
行で一様な干渉縞からなるホログラムを２枚のホログラ
ムが重畳又は多重に記録されてなるもので構成し、その
入射側のホログラムと射出側のホログラムは相互に波長
分散による空間的な波長分布が異なり、かつ、回折効率
分布が異なるようにしているので、入射側のホログラム
で回折された光が射出側のホログラムで再度回折されて
回折効率が低下してしまう問題は起こらず、かつ、合成
回折効率分布を、単一のもので構成する場合よりも、例
えば広くなだらかにでき、明るくカラーバランスの良好
なものを得ることができる。また、２枚のホログラムの
回折角を相互に独立に制御できるので、各色の純度向上
を図ることができ、最適な色再現を行うことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のホログラムカラー
フィルターの実施例について説明する。図１（ａ）の光
路図を参照にして本発明による第１実施例のホログラム
カラーフィルターを説明する。この図で考えているホロ
グラムカラーフィルターは、図５の微小ホログラムアレ
ーからなるホログラムカラーフィルターに対応するもの
で、図６、図７の平行で一様な干渉縞からなるホログラ
ム又は回折格子とそれと組み合わせたマイクロレンズア
レーとからなるホログラムカラーフィルターにも本発明
は同様に適用できることは以下の説明から明らかになろ
う。

【００２３】図１（ａ）において、本発明のホログラム
カラーフィルターにおいては、ホログラムアレー５を構
成する微小ホログラム５′は、図８の場合と同様に、２
枚の集光性ホログラム５１、５２を重畳してなるもので
ある。しかし、本発明においては、ホログラム５１、５
２の波長分散による空間的な波長分布は一致していな
い。そして、入射側のホログラム５１の回折効率分布と
射出側のホログラム５２の回折効率分布も異なってい
る。すなわち、微小ホログラム５′に入射角θで入射す
る白色のバックライト３に対して、入射側のホログラム
５１は、図１（ｂ）の一点鎖線で示すような回折効率分
布を有し、略青色波長領域の光のみを回折し、緑色波長
領域の光及び赤色波長領域の光はほとんど回折しない。
これに対して、射出側のホログラム５２は、図１（ｂ）
の実線で示すような回折効率分布を有し、回折効率のピ
ークが緑色波長領域あるいは赤色波長領域の中にあり、
両領域の光を略同等に回折し、青色波長領域の光に対す
る回折効率は相対的に低い。

【００２４】そして、入射角θで入射するバックライト
３中の青色波長領域の成分は、入射側のホログラム５１
により、図中、一点鎖線で示したように、ブラック・マ
トリックス４の右側の開口位置に集光するように回折さ
れる。入射側のホログラム５１で回折されずに通過した
緑色波長領域の成分と赤色波長領域の成分は、射出側の
ホログラム５２で、図中、実線で示したように、それぞ
れブラック・マトリックス４の左側の開口、中央の開口
位置に集光するように回折される。ここで、青色波長領
域の成分が入射側のホログラム５１で回折されずに通過
すると仮定した場合、射出側のホログラム５２によって
緑色波長領域の成分が集光する位置より左側に回折され
るが、入射側のホログラム５１により青色波長領域の成
分が回折される位置はそれとは全く反対側の位置とな
る。これが上記したホログラム５１、５２の波長分散に
よる空間的な波長分布が一致していないことの意味であ
る。そのため、入射側のホログラム５１で回折された青
色波長領域の成分が射出側のホログラム５２で再度回折
される割合は極めて小さくなる。したがって、回折効率
の低下の問題は起こらず、かつ、３つの色の波長領域の
成分を略同じ強度で分離集光させることができ、カラー
表示を行う際にカラーバランスが補正されることにな
る。なお、入射側のホログラム５１で回折された青色波
長領域の成分の集光位置を、射出側のホログラム５２に
よって回折集光された緑色波長領域の成分の集光位置と
赤色波長領域の成分の集光位置の間にすることも可能で
あるが、両ホログラム５１、５２の回折による空間的な
波長分布のずれは大きければ大きい程再度回折される割
合は小さくなるので、図１（ａ）のような回折方向の位
置関係を選択するのが望ましい。

【００２５】図１の実施例は、入射側のホログラム５１
により入射角θで入射するバックライト３中の青色波長
領域の成分を回折し、入射側のホログラム５１で回折さ
れずに通過した緑色波長領域の成分と赤色波長領域の成
分を射出側のホログラム５２で回折する例であったが、
図２の実施例は、波長スペクトルで青色波長領域とは反
対側に位置する赤色波長領域の成分を入射側のホログラ
ム５１により回折し、入射側のホログラム５１で回折さ
れずに通過した青色波長領域の成分と緑色波長領域の成
分を射出側のホログラム５２で回折するようにした例で
ある。図１と同様であるので説明は省く。なお、この実
施例の場合も、入射側のホログラム５１で回折された赤
色波長領域の成分の集光位置を、射出側のホログラム５
２によって回折集光された青色波長領域の成分の集光位
置と緑色波長領域の成分の集光位置の間にすることも可
能であるが、両ホログラム５１、５２の回折による空間
的な波長分布のずれは大きければ大きい程再度回折され
る割合は小さくなるので、図２（ａ）のような回折方向
の位置関係を選択するのが望ましい。

【００２６】なお、同様に、入射側のホログラム５１に
より入射角θで入射するバックライト３中の緑色波長領
域の成分を回折し、入射側のホログラム５１で回折され
ずに通過した青色波長領域の成分と赤色波長領域の成分
を射出側のホログラム５２で回折するようにすることも
可能であるが、図示は省く。

【００２７】次に、図１、図２の変形例を説明する。図
３（ａ）にその光路図を示すが、ホログラムアレー５を
構成する各微小ホログラム５′は、２枚の集光性ホログ
ラム５１、５２を重畳してなるものであり、この場合の
入射側のホログラム５１の回折効率分布は、図３（ｂ）
の一点鎖線で示すように、回折効率のピークが青色波長
領域の中にあり、緑色波長領域の光もある程度回折し、
赤色波長領域の光はほとんど回折しない。これに対し
て、射出側のホログラム５２の回折効率分布は、図３
（ｂ）の実線で示すように、回折効率のピークが赤色波
長領域の中にあり、緑色波長領域の光もある程度回折
し、青色波長領域の光はほとんど回折しない。

【００２８】そして、入射角θで入射するバックライト
３中の緑色波長領域の成分の一部は、入射側のホログラ
ム５１により、図中、一点鎖線で示したように、ブラッ
ク・マトリックス４の４つ並んだ開口の最も右側の開口
位置に集光し、青色波長領域の成分の大部分は右から２
番目の開口位置に集光するように回折される。入射側の
ホログラム５１で回折されずに通過した緑色波長領域の
成分の残りは、射出側のホログラム５２で、図中、実線
で示したように、４つ並んだ開口の最も左側の開口位置
に集光し、入射側のホログラム５１で回折されずに通過
した赤色波長領域の成分の大部分は左から２番目の開口
位置に集光するように回折される。

【００２９】左右に隣接する微小ホログラム５′によっ
ても同様にブラック・マトリックス４の４つ並んだ開口
に左側から順に、ホログラム５２で回折された緑色波長
領域の成分、ホログラム５２で回折された赤色波長領域
の成分、ホログラム５１で回折された青色波長領域の成
分、ホログラム５１で回折された緑色波長領域の成分の
順で回折集光されるが、赤色波長領域の成分と青色波長
領域の成分を間に挟んでいる緑色波長領域の成分の集光
位置を隣接する微小ホログラム５′相互で同じ位置にな
るようにすることで、同様に、回折効率の低下の問題が
起こらず、かつ、３つの色の波長領域の成分を略同じ強
度で分離集光させることができ、カラー表示を行う際に
カラーバランスを補正することができるホログラムカラ
ーフィルターを構成することができる。

【００３０】なお、図３の例の場合、ホログラム５１と
ホログラム５２の位置は入れ換えてもよく、また、１枚
のホログラム感光材料中に多重記録したものでもよい。

【００３１】さて、以上は図５のタイプのホログラムカ
ラーフィルターにも、図６、図７のタイプのホログラム
カラーフィルターにも適用可能な実施例であったが、図
６、図７のタイプのホログラムカラーフィルターにのみ
適用可能な実施例について、図４を参照にして説明す
る。この実施例は図１に対応するものであるが、図２、
図３の場合も同様に構成することができる。

【００３２】図４において、ホログラムカラーフィルタ
ー１０は、アレー状に配置された集光性マイクロレンズ
８′からなるマイクロレンズアレー８とそのバックライ
ト３入射側に相互に非平行に配置された２枚のホログラ
ム７１、７２とからなり、ホログラム７１、７２は、回
折格子の作用をする平行で一様な干渉縞からなる。この
場合も、ホログラム７１、７２の波長分散による空間的
あるいは角度的な波長分布は一致していない。また、入
射側のホログラム５１の回折効率分布と射出側のホログ
ラム５２の回折効率分布も異なっており、ホログラム７
１の回折効率分布は図１（ｂ）の一点鎖線のように、ま
た、ホログラム７２の回折効率分布は図１（ｂ）の実線
のようになっている。

【００３３】そのため、所定の方向から入射するバック
ライト３中の青色波長領域の成分は、入射側のホログラ
ム７１により、図中、一点鎖線で示した方向に回折さ
れ、射出側のホログラム７２で回折されずに通過し、マ
イクロレンズアレー８の各マイクロレンズ８′によりブ
ラック・マトリックス４の右側の開口位置に集光され
る。入射側のホログラム７１で回折されずに通過した緑
色波長領域の成分と赤色波長領域の成分は、射出側のホ
ログラム７２で、図中、実線で示した方向に回折され、
それぞれ各マイクロレンズ８′によりブラック・マトリ
ックス４の左側の開口、中央の開口位置に集光される。
この場合も、青色波長領域の成分が入射側のホログラム
７１で回折されずに通過すると仮定した場合、射出側の
ホログラム７２によって緑色波長領域の成分が集光する
位置より左側に回折されるが、入射側のホログラム７１
により青色波長領域の成分が回折される位置はそれとは
全く反対側の位置となり、図１〜図３の場合と同様、ホ
ログラム７１、７２の波長分散による空間的な波長分布
が一致しておらず、入射側のホログラム７１で回折され
た青色波長領域の成分が射出側のホログラム７２で再度
回折される割合は極めて小さくなる。したがって、回折
効率の低下の問題は起こらず、かつ、３つの色の波長領
域の成分を略同じ強度で分離集光させることができ、カ
ラー表示を行う際にカラーバランスが補正されることに
なる。この実施例の場合も、図２と同様、入射側のホロ
グラム７１で回折される波長成分を赤色波長領域とする
ことができる。また、入射側のホログラム７１で回折さ
れた青色波長領域の成分の集光位置を、射出側のホログ
ラム７２によって回折された緑色波長領域の成分の集光
位置と赤色波長領域の成分の集光位置の間にすることも
可能である。

【００３４】ところで、図１（ｂ）、図２（ｂ）、図３
（ｂ）に一点鎖線と実線で示したような曲線形状の回折
率分布を得るためには、回折理論（例えば、西原他共著
「光集積回路」第８６〜９０頁、"The Bell System Tec
hnical Journal”48(9)1969,pp.2909-2947参照）に従っ
て回折格子を二光束干渉で記録作成するためのフォトポ
リマー等の感光材料の厚さ、記録波長、入射角等を適切
に選択すればよい。

【００３５】以上、本発明のホログラムカラーフィルタ
ーをいくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発
明はこれらに限定されず種々の変形が可能である。例え
ば、図１〜図３に示したホログラムカラーフィルター
は、１枚の基板の片面上に積層して作成してもよく、ま
た、その両面上に別々に作成してもよい。なお、本発明
のホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置を
そのまま直視型の液晶表示装置として、あるいは、投影
表示装置用の空間変調素子として利用して液晶投影表示
装置として利用することもできる。

【００３６】

【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、ホログラムカ
ラーフィルターを構成する要素集光性ホログラム、ある
いは、平行で一様な干渉縞からなるホログラムを２枚の
ホログラムが重畳又は多重に記録されてなるもので構成
し、その入射側のホログラムと射出側のホログラムは相
互に波長分散による空間的な波長分布が異なり、かつ、
回折効率分布が異なるようにしているので、入射側のホ
ログラムで回折された光が射出側のホログラムで再度回
折されて回折効率が低下してしまう問題は起こらず、か
つ、合成回折効率分布を、単一のもので構成する場合よ
りも、例えば広くなだらかにでき、明るくカラーバラン
スの良好なものを得ることができる。また、２枚のホロ
グラムの回折角を相互に独立に制御できるので、各色の
純度向上を図ることができ、最適な色再現を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のホログラムカラーフィル
ターの構成と作用を説明するための図である。

【図２】別の実施例のホログラムカラーフィルターの図
１と同様な図である。

【図３】さらに別の実施例のホログラムカラーフィルタ
ーの図１と同様な図である。

【図４】もう１つの実施例のホログラムカラーフィルタ
ーの図１と同様な図である。

【図５】従来の第１のタイプのホログラムカラーフィル
ターを用いた液晶表示装置の断面図である。

【図６】従来の第２のタイプのホログラムカラーフィル
ターを用いた液晶表示装置の断面図である。

【図７】図６の変形例を示す液晶表示装置の断面図であ
る。

【図８】従来提案の２枚のホログラムで構成したホログ
ラムカラーフィルターの構成と作用を説明するための図
である。

【符号の説明】

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） ５′…微小ホログラム ７…ホログラム ８…マイクロレンズアレー ８′…マイクロレンズ １０…ホログラムカラーフィルター ５１、５２…集光性ホログラム ７１、７２…ホログラム（回折格子）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 要素集光性ホログラムのアレーからな
   り、その各要素集光性ホログラムが、ホログラム記録面
   の法線に対して所定の角度をなして入射する白色光をホ
   ログラム記録面に略沿う方向に波長分散させて分光する
   ホログラムカラーフィルター、あるいは、平行で一様な
   干渉縞からなるホログラムとその入射側あるいは射出側
   に配置された要素集光性レンズのアレーとからなり、そ
   の要素集光性レンズ各々が前記ホログラムと協働して、
   ホログラムの記録面に所定の角度で入射する白色光を要
   素集光性レンズのアレーの面に略沿う方向に波長分散さ
   せて分光するホログラムカラーフィルターにおいて、 前記要素集光性ホログラム又は前記の平行で一様な干渉
   縞からなるホログラムは、２枚のホログラムが重畳又は
   多重に記録されてなるものであり、その入射側のホログ
   ラムと射出側のホログラムは相互に波長分散による空間
   的な波長分布が異なり、かつ、回折効率分布が異なって
   いることを特徴とするホログラムカラーフィルター。
2. 【請求項２】 前記の入射側のホログラムは略青色波長
   領域の光のみを回折し、緑色波長領域の光及び赤色波長
   領域の光はほとんど回折せず、前記の射出側のホログラ
   ムは回折効率のピークが緑色波長領域あるいは赤色波長
   領域の中に位置するものであり、前記の入射側のホログ
   ラムによる青色波長領域の光の回折方向は、前記の射出
   側のホログラムによる青色波長領域の光の回折方向とは
   異な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。
3. 【請求項３】 前記の入射側のホログラムは略赤色波長
   領域の光のみを回折し、青色波長領域の光及び緑色波長
   領域の光はほとんど回折せず、前記の射出側のホログラ
   ムは回折効率のピークが青色波長領域あるいは緑色波長
   領域の中に位置するものであり、前記の入射側のホログ
   ラムによる赤色波長領域の光の回折方向は、前記の射出
   側のホログラムによる赤色波長領域の光の回折方向とは
   異な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。
4. 【請求項４】 前記の２枚のホログラム中の一方のホロ
   グラムは回折効率のピークが青色波長領域の中に位置
   し、赤色波長領域の光はほとんど回折せず、他方のホロ
   グラムは回折効率のピークが赤色波長領域の中に位置
   し、青色波長領域の光はほとんど回折しないものであ
   り、前記の一方のホログラムによる緑色波長領域の光の
   回折方向と前記の他方のホログラムによる緑色波長領域
   の光の回折方向との間に、前記の一方のホログラムによ
   る青色波長領域の光の回折方向と前記の他方のホログラ
   ムによる赤色波長領域の光の回折方向とが位置すること
   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。
5. 【請求項５】 前記の２枚のホログラムは平行で一様な
   干渉縞からなるホログラムからなり、相互に非平行で角
   度をなして配置されていることを特徴とする請求項１か
   ら４の何れか１項記載のホログラムカラーフィルター。
6. 【請求項６】 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を特徴とする請求
   項１から５の何れか１項記載のホログラムカラーフィル
   ター。