(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子と、その照明光入射側に設けられ、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照明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又は回折格子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要素集光性レンズの複合体各々が、ホログラム又は回折格子の記録面の法線に対して所定の角度をなして入射する照明光をホログラム又は回折格子の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と、前記ホログラムカラーフィルターに前記の所定の角度で照明光を入射させる照明光源とからなる液晶表示装置において、
前記ホログラムカラーフィルターで分光された波長成分が集光する面の像を前記液晶表示素子近傍に結像する結像光学系が前記ホログラムカラーフィルターと前記液晶表示素子の間に配置されていることを特徴とするホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置。
【請求項２】
前記ホログラムカラーフィルターで分光された波長成分が集光する面の像が、前記液晶表示素子中の画素開口を限定する開口部材の配置面に略一致する面上に結像するように前記結像光学系が配置されてい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を用いた液晶表示装置。
【請求項３】
前記結像光学系の結像倍率が縮小倍率であることを特徴とする請求項１又は２記載のホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置。
【請求項４】
前記結像光学系の結像倍率が拡大倍率であることを特徴とする請求項１又は２記載のホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置。
【請求項５】
前記ホログラムカラーフィルターで分光された波長成分が集光する面の近傍に、分光された色を区切るための開口部材が配置され、その開口部材の開口を通過した光のみを前記結像光学系により前記液晶表示素子の面近傍に結像す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を用いた液晶表示装置。
【請求項６】
前記ホログラムカラーフィルターで分光された波長成分が集光する面の近傍に、フィールドレンズが配置されて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を用いた液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶表示素子の射出側に投影光学系を配置して、前記液晶表示素子の表示像を投影可能に構成した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を用いた液晶表示装置。
【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を用いた液晶表示装置に関し、特に、ガラス厚みが相対的に大きな液晶表示素子にもホログラムカラーフィルターが適用でき、また、ホログラムカラーフィルターの寸法と液晶表示素子の寸法の整合性を図らなくともよい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。
【０００３】
▲１▼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。
▲２▼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。
▲３▼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。
【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▲２▼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▲１▼〜▲３▼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。
【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。
【０００９】
以下、簡単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及び液晶投影表示装置について説明する。
まず、図３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付加的に配置するようにしてもよい。
【００１０】
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。
【００１１】
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。なお、ホログラムアレー５へのバックライト３の入射角度θは、ホログラム記録条件、ホログラムアレー５の厚み、ホログラムアレー５と液晶表示素子６との距離等の種々の条件により定まるものである。
【００１２】
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。
【００１３】
次に、図４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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
また、図３及び図４に示したような構成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５は図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り（図４の場合も同様）、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１４からの白色の平行なバックライト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。
【００１７】
上記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においては、ブラック・マトリックス４を含む液晶表示素子６は、実際には、例えば図６に断面を示すように、液晶表示素子６は、例えば、２枚のガラス基板２１、２２の間に挟持されたツイストネマチック等の液晶層２５からなり、バックライト側のガラス基板２１の内表面には、ブラック・マトリックス４と一様な透明対向電極２３が設けられ、表示面側のガラス基板２２の内表面には液晶セルＲ、Ｇ、Ｂ毎に独立に透明画素電極２４と不図示のＴＦＴが設けられている。また、電極２３、２４の液晶層２５側には不図示の配向層も設けられて構成されている。そして、バックライト側のガラス基板２１に近接あるいは接着されて基板２６の液晶表示素子６側表面に設けられたホログラムカラーフィルター５あるいは１０が配置され、基板２６のバックライト側に偏光板１２が、液晶表示素子６の観察側ガラス基板２２外表面に偏光板１３がそれぞれ貼り付けられており、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。このような液晶表示素子６の画素毎に透明画素電極２４と透明対向電極２３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、カラー表示が可能となっている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、液晶表示装置において、より高解像のものが要求されており、画素密度のより高いものが要求されている。それに伴ってホログラムカラーフィルター５、１０のピッチもより小さなものが要求されるが、特に、ホログラムカラーフィルター５の場合、ピッチが小さくなると、その原理上、微小ホログラム５′の焦点距離（ホログラム面から集光点までの距離）も短くせざるを得ない。仮に、ピッチが小さくなっても焦点距離を一定に維持するとすると、バックライト３の平行度に対する要求がより厳しくなり現実的ではない。
【００１９】
また、バックライトの平行度がある程度良くなくとも、微小ホログラム５′の焦点距離を短くすることにより、これに対応できることが見出された（特願平７−３２９０５４号）。
【００２０】
ところで、図６に示したような液晶表示素子６において、ガラス基板２１、２２の厚さは一定に設定されており、その厚さより薄くすることは受入れられない。それにも係わらず、ホログラムカラーフィルター５のピッチが小さくなり、その要素ホログラム５′の焦点距離が短くなると、ガラス基板２１の厚さより要素ホログラム５′の焦点距離が短くなり、分光された光の集光点の平面がブラック・マトリックス４よりバックライト側となってしまい、隣接する画素から別の色を表す波長の成分が混入することになり、カラー液晶表示装置の色再現性が悪くなり、明るさも悪化してしまう。
【００２１】
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、ガラス厚みが相対的に大きな液晶表示素子にもホログラムカラーフィルターが適用でき、また、ホログラムカラーフィルターの寸法と液晶表示素子の寸法の整合性を図らなくともよい液晶表示装置を提供することである。
【００２２】
【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を用いた液晶表示装置は、液晶表示素子と、その照明光入射側に設けられ、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照明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又は回折格子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要素集光性レンズの複合体各々が、ホログラム又は回折格子の記録面の法線に対して所定の角度をなして入射する照明光をホログラム又は回折格子の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と、前記ホログラムカラーフィルターに前記の所定の角度で照明光を入射させる照明光源とからなる液晶表示装置において、前記ホログラムカラーフィルターで分光された波長成分が集光する面の像を前記液晶表示素子近傍に結像する結像光学系が前記ホログラムカラーフィルターと前記液晶表示素子の間に配置されていることを特徴とするものである。
【００２３】
この場合、ホログラムカラーフィルターで分光された波長成分が集光する面の像を、液晶表示素子中の画素開口を限定する開口部材の配置面に略一致する面上に結像するように結像光学系を配置することが望ましい。
【００２４】
また、結像光学系の結像倍率は、縮小倍率であっても拡大倍率であってもよい。
【００２５】
また、ホログラムカラーフィルターで分光された波長成分が集光する面の近傍に、分光された色を区切るための開口部材を配置し、その開口部材の開口を通過した光のみを結像光学系により液晶表示素子の面近傍に結像するようにしてもよい。
【００２６】
さらに、ホログラムカラーフィルターで分光された波長成分が集光する面の近傍に、フィールドレンズを配置するようにしてもよい。
【００２７】
なお、液晶表示素子の射出側に投影光学系を配置して、液晶表示素子の表示像を投影可能に構成することもできる。
【００２８】
本発明においては、ホログラムカラーフィルターで分光された波長成分が集光する面の像を液晶表示素子近傍に結像する結像光学系がホログラムカラーフィルターと液晶表示素子の間に配置されているので、液晶表示装置の画素密度の高密度化等に対応してホログラムカラーフィルターの焦点距離が液晶表示素子のガラス基板よりも短くなっても、ホログラムカラーフィルターを用いて明るく色再現性の良いカラー表示を行うことができる。また、結像光学系の倍率は任意に設定することができるので、ホログラムカラーフィルターの寸法と液晶表示素子の寸法の整合性を図らなくともよく、ホログラムカラーフィルターの繰り返しピッチを液晶表示素子の分色画素の繰り返し周期より大きく構成することも小さく構成することもできる。
【００２９】
【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を用いた液晶表示装置を実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に基づく液晶表示装置の断面図であり、微小ホログラム５′のアレーからなるホログラムカラーフィルター５は、図３のホログラムカラーフィルター５と同様であり、各微小ホログラム５′の分光集光面である焦点面Ｐ１  を有する。なお、この図では、図３の第１のタイプのホログラムカラーフィルター５を用いているが、この代わりに図４の第２のタイプのホログラムカラーフィルター１０を用いることができ、その場合には、この焦点面Ｐ１  は、マイクロレンズ８′の焦点面となる。
【００３０】
そして、本発明においては、結像レンズ２０を用いて、この焦点面Ｐ１  の像を液晶表示素子６のブラック・マトリックス４が配置された面Ｐ２  上に結像させるようにする。そして、このときの結像レンズ２０の結像倍率としては、各微小ホログラム５′によって分光された赤成分、緑成分、青成分が液晶表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの画素それぞれに入射するような倍率に選ばれる。
【００３１】
なお、液晶表示素子６は、図６の従来公知のものと同様であり、例えば、２枚のガラス基板２１、２２の間に挟持されたツイストネマチック等の液晶層２５からなり、バックライト側のガラス基板２１の内表面には、ブラック・マトリックス４と一様な透明対向電極２３が設けられ、表示面側のガラス基板２２の内表面には液晶セルＲ、Ｇ、Ｂ毎に独立に透明画素電極２４と不図示のＴＦＴが設けられている。また、電極２３、２４の液晶層２５側には不図示の配向層も設けられて構成されている。そして、バックライト側のガラス基板２１に偏光板１２が、観察側ガラス基板２２に偏光板１３がそれぞれ貼り付けられており、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、バックライト側の偏光板１２は、この位置に限らず、ホログラムカラーフィルター５のバックライト入射側あるいはホログラムカラーフィルター５と結像レンズ２０の間に配置してもよい。そして、液晶表示素子６の画素毎に透明画素電極２４と透明対向電極２３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、カラー表示が可能となっているものである。
【００３２】
このような構成であるので、ホログラムカラーフィルター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は、ホログラムカラーフィルター５で分光され、各波長成分は焦点面Ｐ１  上に一旦集光し、その後発散して行く。そして、その各波長成分は結像レンズ２０により再度ブラック・マトリックス４が配置された面Ｐ２  上に集光（結像）される。しかも、分光されたＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの色成分はそれぞれ対応するＲ、Ｇ、Ｂ画素のブラック・マトリックス４開口内に集光するような倍率になっているので、各色成分はブラック・マトリックス４でほとんど減衰されずに液晶層２５を通過し、対応する位置の画素状態に応じて色再現性が良く明るい色表示が行われる。
【００３３】
この場合、液晶表示素子６のバックライト側ガラス基板２１の厚さがホログラムカラーフィルター５の焦点距離より厚くても、結像レンズ２０の像側距離をそれ以上にとるようにすることにより、ホログラムカラーフィルター５の分光再集光面をブラック・マトリックス４が配置された面Ｐ２  に一致させることができる。したがって、液晶表示装置の画素密度の高密度化等に対応してホログラムカラーフィルター５の焦点距離が液晶表示素子のガラス基板よりも短くなっても、ホログラムカラーフィルター５を用いて明るく色再現性の良いカラー表示を行うことができる。
【００３４】
また、結像レンズ２０の倍率は任意に設定することができるので、ホログラムカラーフィルター５の寸法と液晶表示素子６の寸法の整合性、あるいは、ホログラムアレー５の繰り返しピッチとＲ、Ｇ、Ｂの分色画素の繰り返し周期の整合性を図らなくともよく、ホログラムアレー５の繰り返しピッチをＲ、Ｇ、Ｂの分色画素の繰り返し周期より大きく構成しても小さく構成してもよい。ホログラムアレー５の繰り返しピッチがＲ、Ｇ、Ｂの分色画素の繰り返し周期より大きい場合は、結像レンズ２０の倍率を縮小倍率に、小さい場合は拡大倍率にすればよい。この中、縮小倍率にすると、ホログラムカラーフィルター５の寸法を液晶表示素子６の寸法より大きく構成することができるが、同じ光源を用いるとして、断面が大きな方がより平行度の高いバックライト３を作ることできるので、この観点から縮小倍率はより望ましい。ただし、拡大倍率とすれば、結像レンズ２０を比較的径の小さいものでよいので、ローコスト、コンパクト化に有利と言える。また、図１より明らかなように、結像レンズ２０の倍率を拡大倍率にすることにより、分光された各成分の光束の開き角（開口数）を縮小することができるので、以下に説明するような液晶投影表示装置として構成した場合に、投影レンズのＦナンバーとしてはより大きなものを用いることが可能になるメリットがある。
【００３５】
なお、ホログラムカラーフィルター５に対して結像レンズ２０の口径が小さいと、ホログラムカラーフィルター５の周辺で回折された光が結像レンズ２０でケラレて画面周辺が暗くなる恐れがある。それを防止するには、結像レンズ２０の口径をホログラムカラーフィルター５に比較して大きくするか、分光集光面である焦点面Ｐ１  近傍にフィールドレンズを配置すればよい。
【００３６】
さて、図１に示したような構成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用いて直視型の液晶表示装置として用いてもよいが、この液晶表示装置を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もできる。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る。バックライト３の光源及び偏光板１２、１３は図示を省いてある。ホログラムカラーフィルター５は、例えば図５のような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３によって照明され、分光された各色成分は結像レンズ２０により液晶表示素子６のブラック・マトリックス４が配置された面Ｐ２  上に再集光され、各画素で変調された各色成分の集合体からなるカラー表示像は、液晶表示素子６の出射側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。
【００３７】
以上、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、結像レンズ２０としては、単一のレンズあるいはレンズ群からなるものに限らず、共焦点の望遠レンズ系、ミラー光学系等を用いてもよい。また、液晶表示素子６のブラック・マトリックス４を省いて、その代わりに、ホログラムカラーフィルター５の分光集光面である焦点面Ｐ１  近傍にブラック・マトリックスを配置するようにしてもよい。もちろん、この場合、液晶表示素子６のブラック・マトリックス４は省かないで残しておいてもよい。このように、ホログラムカラーフィルター５の分光集光面近傍にブラック・マトリックスを配置するようにすると、ホログラムカラーフィルター５と液晶表示素子６の相対位置関係が若干ずれても、色合いが変化しないメリットがある。なお、ホログラムカラーフィルター５のホログラムとしては、単層あるいは１枚のホログラムからなるものに限らず、特願平７−２９０８１９号、同７−２９０８２０号記載のもののように、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っている２枚以上あるいは２層以上の重畳あるいは多重記録されてなるホログラムからなるものであってもよい。
【００３８】
【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を用いた液晶表示装置によると、ホログラムカラーフィルターで分光された波長成分が集光する面の像を液晶表示素子近傍に結像する結像光学系がホログラムカラーフィルターと液晶表示素子の間に配置されているので、液晶表示装置の画素密度の高密度化等に対応してホログラムカラーフィルターの焦点距離が液晶表示素子のガラス基板よりも短くなっても、ホログラムカラーフィルターを用いて明るく色再現性の良いカラー表示を行うことができる。また、結像光学系の倍率は任意に設定することができるので、ホログラムカラーフィルターの寸法と液晶表示素子の寸法の整合性を図らなくともよく、ホログラムカラーフィルターの繰り返しピッチを液晶表示素子の分色画素の繰り返し周期より大きく構成することも小さく構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく液晶表示装置の１実施例の断面図である。
【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。
【図３】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概略断面図である。
【図４】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概略断面図である。
【図５】図３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。
【図６】従来の液晶表示素子の断面図である。
【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）
６…液晶表示素子
５′…微小ホログラム
６′…液晶セル
７…ホログラム
８…集光性マイクロレンズアレー
８′…マイクロレンズ
９…ガラス基板
１０…ホログラムカラーフィルター
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（線光源）
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…結像レンズ
２１…バックライト側ガラス基板
２２…表示面側ガラス基板
２３…透明対向電極
２４…透明画素電極
２５…液晶層
【図１】
0003575647.tif 000002
【図２】
0003575647.tif 000003
【図３】
0003575647.tif 000004
【図４】
0003575647.tif 000005
【図５】
0003575647.tif 000006
【図６】
0003575647.tif 000007