JP2002303856A - Image display device using refractive index anisotropy hologram - Google Patents
Image display device using refractive index anisotropy hologramInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、屈折率異方性ホロ
グラムを用いた画像表示装置に関し、特に、照明光の導
入にホログラフィック高分子分散液晶（ＨＰＤＬＣ）の
ような屈折率異方性ホログラムを用いた液晶表示装置等
の画像表示装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display apparatus using an anisotropic refractive index hologram, and more particularly to an anisotropic refractive index hologram such as a holographic polymer dispersed liquid crystal (HPDLC) for introducing illumination light. And an image display device such as a liquid crystal display device using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】本出願人は、反射型液晶表示装置の照明
光導入用に透過型の体積ホログラムを用いたフロントラ
イト等に関するものを多く提案している。その際、ホロ
グラムで照明光を反射型液晶表示装置の正面方向に回折
させた場合、反射型液晶表示装置で反射した表示光がそ
のホログラムで再回折して光源方向へ戻ってしまい表示
に用いられない問題があり、それを解決するのに回折光
を斜め方向に入射させる等の工夫を行っている（特願２
０００−３１９２６０）。2. Description of the Related Art The present applicant has proposed many proposals concerning a front light or the like using a transmission type volume hologram for introducing illumination light of a reflection type liquid crystal display device. At this time, if the illumination light is diffracted by the hologram in the front direction of the reflective liquid crystal display device, the display light reflected by the reflective liquid crystal display device is diffracted by the hologram again and returns to the light source direction, and is used for display. In order to solve this problem, a method has been devised such as making diffracted light incident obliquely.
000-319260).
【０００３】一方、本出願人は、特願平５−１２１７０
号等において、ホログラムを利用したカラーフィルター
（ホログラムカラーフィルター）の提案を行っており、
そのホログラムカラーフィルターを反射型液晶表示装置
に適用することに関しても、特願平８−９５２８９号、
特願平１１−２７０６３８号において提案しており、こ
れらの場合も、反射型液晶表示装置で反射した表示光が
そのホログラムカラーフィルターで再回折して元の方向
へ戻ってしまい表示に用いられない問題があり、それを
解決するのに同様に回折光を斜め方向に入射させる等の
工夫を行っている。On the other hand, the present applicant has filed a Japanese Patent Application No. Hei 5-12170.
Has proposed color filters using holograms (hologram color filters).
Regarding the application of the hologram color filter to a reflection type liquid crystal display device, Japanese Patent Application No. 8-95289,
Japanese Patent Application No. Hei 11-27038 proposes that, in these cases, the display light reflected by the reflective liquid crystal display device is re-diffracted by the hologram color filter and returns to the original direction, and is not used for display. There is a problem, and in order to solve the problem, a device is similarly devised such that diffracted light is made to enter obliquely.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術のこ
のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的
は、照明光の導入にホログラフィック高分子分散液晶
（ＨＰＤＬＣ）のような屈折率異方性ホログラムを用い
て表示光が光源側に戻ることがなく、明るい表示が可能
な反射型液晶表示装置等の画像表示装置を提供すること
である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and has as its object to introduce a light source such as a holographic polymer dispersed liquid crystal (HPDLC) for introducing illumination light. An object of the present invention is to provide an image display device such as a reflection type liquid crystal display device capable of performing bright display without display light returning to the light source side by using a rate anisotropic hologram.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の屈折率異方性ホログラムを用いた画像表示装置は、
反射型表示素子に照明光を斜めに入射させ、反射型表示
素子からの表示光を正面方向に取り出す画像表示装置に
おいて、前記反射型表示素子の照明光入射側に、干渉縞
に屈折率異方性があり、照明光入射方向の光に対し直交
する一方の偏光に対して干渉縞が記録されていない状態
であり、他方の偏光に対しては干渉縞が記録されている
状態の屈折率異方性ホログラムを配置し、前記屈折率異
方性ホログラムで回折された光で前記反射型表示素子を
正面から照明し、前記反射型表示素子からの反射光中の
前記屈折率異方性ホログラムを透過した成分で表示を行
うことを特徴とするものである。The image display apparatus using the refractive index anisotropic hologram of the present invention, which achieves the above object, comprises:
In an image display apparatus in which illumination light is obliquely incident on a reflection type display element and display light from the reflection type display element is taken out in a front direction, an interference fringe is formed on the illumination light incident side of the reflection type display element by an anisotropic refractive index. The refractive index difference is a state in which no interference fringes are recorded for one polarized light orthogonal to the light in the illumination light incident direction, and the interference fringes are recorded for the other polarized light. An isotropic hologram is arranged, the reflective display element is illuminated from the front with light diffracted by the refractive index anisotropic hologram, and the refractive index anisotropic hologram in the reflected light from the reflective display element is formed. It is characterized in that display is performed with the transmitted component.
【０００６】この場合、反射型表示素子としては、例え
ば反射型液晶表示素子を用いることができる。In this case, for example, a reflective liquid crystal display element can be used as the reflective display element.
【０００７】また、照明光中に色分離手段が配置され、
その色分離手段で分けられた色の照明光束中各々に屈折
率異方性ホログラムと反射型表示素子が配置され、各反
射型表示素子から正面方向に取り出され、各屈折率異方
性ホログラムを透過した表示光を合成する色合成手段が
配置されており、合成された表示光を投影光学系により
投影するように構成することができる。In addition, a color separating means is arranged in the illumination light,
An anisotropic refractive index hologram and a reflective display element are arranged in each of the illumination light beams of the colors separated by the color separating means, and are taken out from each reflective display element in the front direction, and each anisotropic refractive index hologram is extracted. A color synthesizing means for synthesizing the transmitted display light is arranged, and the synthesized display light can be configured to be projected by a projection optical system.
【０００８】また、反射型表示素子が異なる色の画素成
分を表示する画素が周期的に配置された表示素子からな
り、屈折率異方性ホログラムが斜め入射の照明光中の他
方の偏光の成分を集光しながら分光する微小ホログラム
がアレー状に配置されてなるホログラムカラーフィルタ
ーからなる構成とすることができる。Further, the reflection type display element comprises a display element in which pixels for displaying pixel components of different colors are periodically arranged, and the refractive index anisotropic hologram forms a component of the other polarization in the obliquely incident illumination light. And a hologram color filter in which minute holograms that disperse light while condensing light are arranged in an array.
【０００９】本発明のもう１つの屈折率異方性ホログラ
ムを用いた画像表示装置は、透過型表示素子とその裏面
に配置された照明手段からなる画像表示装置において、
前記照明手段が、干渉縞に屈折率異方性があり、照明光
入射方向の光に対し直交する一方の偏光に対して干渉縞
が記録されていない状態であり、他方の偏光に対しては
干渉縞が記録されている状態の屈折率異方性ホログラム
を備え、前記屈折率異方性ホログラムで回折された他方
の偏光の成分により前記透過型表示素子を照明すること
を特徴とするものである。According to another aspect of the present invention, there is provided an image display apparatus using a refractive index anisotropic hologram, comprising: a transmission type display element;
The illuminating means has a refractive index anisotropy in the interference fringes, in a state where no interference fringes are recorded for one polarized light orthogonal to the light in the illumination light incident direction, and for the other polarized light. It is provided with a refractive index anisotropic hologram in which interference fringes are recorded, and illuminating the transmission type display element with a component of the other polarized light diffracted by the refractive index anisotropic hologram. is there.
【００１０】なお、屈折率異方性ホログラムとしては、
例えばホログラフィック高分子分散液晶からなるものと
することができる。Incidentally, as the refractive index anisotropic hologram,
For example, it can be made of a holographic polymer-dispersed liquid crystal.
【００１１】本発明においては、反射型表示素子の照明
光入射側に、干渉縞に屈折率異方性があり、照明光入射
方向の光に対し直交する一方の偏光に対して干渉縞が記
録されていない状態であり、他方の偏光に対しては干渉
縞が記録されている状態の屈折率異方性ホログラムを配
置し、屈折率異方性ホログラムで回折された光で反射型
表示素子を正面から照明し、反射型表示素子からの反射
光中の屈折率異方性ホログラムを透過した成分で表示を
行うので、効率良く照明ができ、かつ、反射型表示素子
に対する照明光、反射光を互いに垂直かつ同軸の構成と
することが可能で、表示装置を明るく小型に構成するこ
とが可能になる。また、透過型表示素子の照明手段とし
てこのような屈折率異方性ホログラムを用いて、その屈
折率異方性ホログラムで回折された光により透過型表示
素子を照明することができるので、透過型表示素子の偏
光板を省いた構成にすることができる。In the present invention, the interference fringes have an anisotropy of refractive index on the illumination light incident side of the reflective display element, and the interference fringes are recorded for one polarized light orthogonal to the light in the illumination light incident direction. In this state, a refractive index anisotropic hologram in a state where interference fringes are recorded for the other polarized light is arranged, and a reflection type display element is formed with light diffracted by the refractive index anisotropic hologram. Since illumination is performed from the front and display is performed using the component transmitted through the refractive index anisotropic hologram in the reflected light from the reflective display element, illumination can be performed efficiently, and illumination light and reflected light for the reflective display element are reflected. It is possible to have a configuration that is perpendicular and coaxial with each other, and it is possible to make the display device small and bright. Further, since such a refractive index anisotropic hologram is used as an illuminating means of the transmissive display element, the transmissive display element can be illuminated by the light diffracted by the refractive index anisotropic hologram. A configuration in which the polarizing plate of the display element is omitted can be employed.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する前に、
本発明で用いる屈折率異方性ホログラムについて説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing embodiments of the present invention,
The refractive index anisotropic hologram used in the present invention will be described.
【００１３】一般には、ホログラフィック高分子分散液
晶（ＨＰＤＬＣ）として知られているものは、その作製
方法によって液晶のドロップレットを整列させることに
より、屈折率の異方性を持つホログラムである。つま
り、入射光の偏光方向により干渉縞の屈折率が変化する
もので、これは、参考文献“Electrically SwitchableH
olograms:Novel PDLC Structures ”(Liquid Crystals
TODAY:Newsletter of the International Liquid Crist
al Society Vol.7,No.1,March,1997)(Science Applicat
ions International Corporation)に記載があるよう
に、露光干渉によって刻まれたポリマーリッチの層とＰ
ＤＬＣ（高分子分散液晶）リッチの層に分かれ、ＰＤＬ
Ｃのドロップレットは干渉縞の面に沿った方向に一律に
並び、特定の入射方向の光に対してポリマーリッチ層の
屈折率とＰＤＬＣ層のＳ偏光屈折率が略一致しており、
Ｐ偏光屈折率が異なっているものである。What is generally known as a holographic polymer-dispersed liquid crystal (HPDLC) is a hologram having a refractive index anisotropy by arranging liquid crystal droplets by a manufacturing method thereof. In other words, the refractive index of the interference fringes changes depending on the polarization direction of the incident light.
olograms: Novel PDLC Structures ”(Liquid Crystals
TODAY: Newsletter of the International Liquid Crist
al Society Vol. 7, No. 1, March, 1997) (Science Applicat
As described in (Ions International Corporation), polymer-rich layers and P
Divided into DLC (polymer dispersed liquid crystal) rich layers, PDL
The droplets of C are uniformly arranged in the direction along the plane of the interference fringes, and the refractive index of the polymer-rich layer and the S-polarized refractive index of the PDLC layer substantially match for light in a specific incident direction,
The P-polarized light has a different refractive index.
【００１４】ＰＤＬＣを一定の方向に揃えるのは、この
文献にあるように、干渉縞が形成され、ポリマー層にＰ
ＤＬＣ層が挟まれることで自然に揃う場合と、IEICE TR
ANS.ELECTRON.,VOL.81-C,No.11,Nov.1998 “Reflectivi
ty Improvement in Holographic Polymer Dispersed Li
quid Cristal(HPDLC) Reflective Display Devices by
Controlling Alignment ”(NTT Advanced Technology)
に記載のあるように、より積極的に干渉縞に対して剪断
応力をかけて揃えさせる方法も可能である。In order to align PDLC in a certain direction, as described in this document, interference fringes are formed and P
The case where the DLC layer is sandwiched and the arrangement is natural, and the IEICE TR
ANS.ELECTRON., VOL.81-C, No.11, Nov.1998 “Reflectivi
ty Improvement in Holographic Polymer Dispersed Li
quid Cristal (HPDLC) Reflective Display Devices by
Controlling Alignment ”(NTT Advanced Technology)
As described in (1), a method of more aggressively applying shear stress to interference fringes to align them is also possible.
【００１５】ただし、上記説明のＰＤＬＣに限らず、異
方性材料の層とポリマー層とに分離して干渉縞を記録す
ることが可能なホログラム記録材料であれば、同様に、
特定の入射方向の光に対してＳ偏光あるいはＰ偏光の一
方に対して干渉縞が記録されていないのと同じ状態にな
り、Ｓ偏光あるいはＰ偏光の他方に対しては干渉縞が記
録されている状態のホログラムとなる。However, the present invention is not limited to the PDLC described above, and any other hologram recording material capable of recording interference fringes separately into a layer of an anisotropic material and a polymer layer may be used.
It is the same state that interference fringes are not recorded for one of S-polarized light or P-polarized light for light in a specific incident direction, and interference fringes are recorded for the other of S-polarized light or P-polarized light. It becomes a hologram in a state where it is present.
【００１６】このように、干渉縞に屈折率異方性があ
り、特定の入射方向の光に対し直交する一方の偏光に対
して干渉縞が記録されていない状態であり、他方の偏光
に対しては干渉縞が記録されている状態のホログラムを
屈折率異方性ホログラムと呼ぶ。As described above, the interference fringes have the refractive index anisotropy, the interference fringes are not recorded for one polarized light orthogonal to the light in a specific incident direction, and the interference fringes are recorded for the other polarized light. A hologram in which interference fringes are recorded is called a refractive index anisotropic hologram.
【００１７】このような屈折率異方性ホログラム１は、
図１に示すように、所定の入射角θで入射する入射光５
中のＰ偏光成分６のみを例えば透過側の垂直方向に回折
し、反対側から垂直に入射する入射光７中のＳ偏光成分
８については回折されずに透過する特性のものである。Such an anisotropic refractive index hologram 1 is
As shown in FIG. 1, incident light 5 incident at a predetermined incident angle θ
For example, only the P-polarized light component 6 in the inside is diffracted in the vertical direction on the transmission side, and the S-polarized light component 8 in the incident light 7 that is vertically incident from the opposite side is transmitted without being diffracted.
【００１８】したがって、図１に示すように、屈折率異
方性ホログラム１と平行に透過側に反射型液晶表示素子
２を配置し、照明光５の光路中にＰ偏光を選択する偏光
板３を配置し、反射型液晶表示素子２からの表示光７の
光路中にＳ偏光を選択する偏光板４を配置して反射型液
晶表示装置を構成すると、偏光板３を透過することによ
りＰ偏光となった照明光５は入射角θで屈折率異方性ホ
ログラム１に入射し、回折されては反射型液晶表示素子
２に正面側から入射するＰ偏光の照明光６となり、反射
型液晶表示素子２の画素の表示状態に応じて偏光状態が
変化して表示光７としてそ正面方向に反射され、この表
示光７は今度は屈折率異方性ホログラム１を裏面から垂
直に入射し、そこで表示光７中のＳ偏光成分８について
は回折されずに透過して偏光板４を通ることにより画素
の表示状態に応じた強度変調光に変換されるので、反射
型液晶表示素子２の正面方向から明るい表示像が観察可
能になる。Therefore, as shown in FIG. 1, a reflective liquid crystal display element 2 is arranged on the transmission side in parallel with the refractive index anisotropic hologram 1 and a polarizing plate 3 for selecting P-polarized light in the optical path of the illumination light 5. Is arranged, and a polarizing plate 4 for selecting S-polarized light is arranged in the optical path of the display light 7 from the reflective liquid crystal display element 2 to constitute a reflective liquid crystal display device. Is incident on the refractive index anisotropic hologram 1 at an incident angle θ, and is diffracted to become P-polarized illumination light 6 incident on the reflection type liquid crystal display element 2 from the front side. The polarization state changes in accordance with the display state of the pixel of the element 2 and is reflected in the front direction as display light 7, and this display light 7 enters the refractive index anisotropic hologram 1 vertically from the back side, and there. The S-polarized light component 8 in the display light 7 is transmitted without being diffracted. Because it is converted into an intensity-modulated light corresponding to the display state of the pixel by passing through the polarizing plate 4, a bright display image from the front direction of the reflective liquid crystal display device 2 becomes observable.
【００１９】屈折率異方性ホログラム１は、体積ホログ
ラムとして構成する場合、特定の波長でしか上記のよう
な回折透過異方性を示さないので、カラー像を表示させ
るときには、それぞれＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青
色）の波長に対して構成された屈折率異方性ホログラム
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを用意し、また、それらに対応して
Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの色分解像を表示する反射型液晶表
示素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを配置し、Ｒ、Ｇ、Ｂの表示像
を合成するように構成すればよい。以下、このような３
板式カラー投影液晶表示装置として構成する場合の実施
例を説明する。ただし、何れの実施例においても、上記
の偏光板３、４に対応する偏光板は省いて説明するが、
それらの配置については明らかである。When the refractive index anisotropy hologram 1 is configured as a volume hologram, it exhibits the above-described diffractive transmission anisotropy only at a specific wavelength. Therefore, when a color image is displayed, R (red) is used. , Holograms 1R, 1G and 1B configured for the wavelengths of R, G (green) and B (blue) are prepared, and corresponding color separation images of R, G and B are prepared. May be arranged so that the display images of R, G, and B are combined. The following 3
An embodiment in the case of configuring as a plate-type color projection liquid crystal display device will be described. However, in any of the embodiments, the explanation will be given while omitting the polarizing plates corresponding to the above polarizing plates 3 and 4.
Their arrangement is clear.
【００２０】図２に本発明の第１の実施例の３板式カラ
ー投影液晶表示装置の構成を示す。Ｒの波長に対するＲ
用屈折率異方性ホログラム１ＲとＲの色分解像を表示す
るＲ用反射型液晶表示素子２Ｒの組と、Ｇの波長に対す
るＧ用屈折率異方性ホログラム１ＧとＧの色分解像を表
示するＧ用反射型液晶表示素子２Ｇの組と、Ｂの波長に
対するＢ用屈折率異方性ホログラム１ＢとＢの色分解像
を表示するＢ用反射型液晶表示素子２Ｂの組とが図示の
ように、ダイクロイックプリズム１５の隣接する３面に
面して配置され、それぞれの反射型液晶表示素子２Ｒ、
２Ｇ、２Ｂに各色分解像が表示される。各反射型液晶表
示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、画素の表示状態に基づい
て、Ｐ偏光の入射光をＳ偏光の反射光に偏光面を回転さ
せるかＰ偏光のまま反射させるタイプの反射型液晶表示
素子からなるものである。FIG. 2 shows the configuration of a three-panel color projection liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. R for R wavelength
Of the reflective index anisotropic holograms 1R and 2R for displaying the color separation images of R and R, and the color separation images of the refractive index anisotropy holograms 1G and G for G with respect to the wavelength of G. The set of the reflective liquid crystal display element 2G for G and the set of the reflective liquid crystal display element 2B for B for displaying the color separation image of the B refractive index anisotropic hologram 1B and B with respect to the wavelength of B are shown in the figure. Are arranged facing three adjacent surfaces of the dichroic prism 15, and each of the reflective liquid crystal display elements 2R,
Each color separation image is displayed on 2G and 2B. Each of the reflective liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B is a type of reflective liquid crystal that rotates the plane of polarization of P-polarized incident light to S-polarized reflected light or reflects P-polarized light as it is based on the display state of the pixel. It consists of a display element.
【００２１】そして、単一の白色光源１１から同時に同
じ方向に出たＲ、Ｇ、Ｂの照明光５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの光
路中に、まず、Ｒの照明光５Ｒのみを反射するＲ反射ダ
イクロイックミラー１２Ｒが配置され、そのＲ反射ダイ
クロイックミラー１２Ｒで反射されたＲの照明光５Ｒ
は、反射鏡１３、１４を経てＲ用屈折率異方性ホログラ
ム１Ｒに所定の入射角（ここでは、４５°）で入射し、
そのＰ偏光（偏光板でＰ偏光にされている。）はＲ用屈
折率異方性ホログラム１Ｒで回折されてＲ用反射型液晶
表示素子２Ｒに正面側から垂直に入射し、Ｒ用反射型液
晶表示素子２Ｒで変調されてＳ偏光になった画素からの
反射光成分８Ｒのみが今度はＲ用屈折率異方性ホログラ
ム１Ｒで回折されずに透過し、ダイクロイックプリズム
１５に入射する。In the optical path of the R, G, and B illumination lights 5R, 5G, and 5B simultaneously emitted from the single white light source 11 in the same direction, first, an R reflection dichroic that reflects only the R illumination light 5R. A mirror 12R is disposed, and the R illumination light 5R reflected by the R reflection dichroic mirror 12R.
Is incident on the R refractive index anisotropic hologram 1R via the reflecting mirrors 13 and 14 at a predetermined incident angle (45 ° here),
The P-polarized light (converted to P-polarized light by a polarizing plate) is diffracted by the R refractive index anisotropic hologram 1R, and vertically enters the R reflection type liquid crystal display element 2R from the front side. Only the reflected light component 8R from the pixel which has been modulated by the liquid crystal display element 2R and turned into S-polarized light is transmitted through the R refractive index anisotropic hologram 1R without being diffracted, and enters the dichroic prism 15.
【００２２】Ｒ反射ダイクロイックミラー１２Ｒを透過
したＧ、Ｂの照明光５Ｇ、５Ｂは、Ｇの照明光５Ｇのみ
を反射するＧ反射ダイクロイックミラー１２Ｇに入射し
てそのＧ反射ダイクロイックミラー１２Ｇで反射された
Ｇの照明光５Ｇは、Ｇ用屈折率異方性ホログラム１Ｇに
所定の入射角（ここでは、４５°）で入射し、そのＰ偏
光（偏光板でＰ偏光にされている。）はＧ用屈折率異方
性ホログラム１Ｇで回折されてＧ用反射型液晶表示素子
２Ｇに正面側から垂直に入射し、Ｇ用反射型液晶表示素
子２Ｇで変調されてＳ偏光になった画素からの反射光成
分８Ｇのみが今度はＧ用屈折率異方性ホログラム１Ｇで
回折されずに透過し、ダイクロイックプリズム１５に入
射する。The G and B illumination light beams 5G and 5B transmitted through the R reflection dichroic mirror 12R are incident on a G reflection dichroic mirror 12G that reflects only the G illumination light 5G and are reflected by the G reflection dichroic mirror 12G. The G illumination light 5G is incident on the G refractive index anisotropic hologram 1G at a predetermined incident angle (here, 45 °), and its P-polarized light (which is P-polarized by a polarizing plate) is used for G. Reflected light from a pixel which is diffracted by the refractive index anisotropic hologram 1G, vertically enters the G reflective liquid crystal display element 2G from the front side, and is modulated by the G reflective liquid crystal display element 2G to become S-polarized light. This time, only the component 8G is transmitted without being diffracted by the G refractive index anisotropic hologram 1G, and enters the dichroic prism 15.
【００２３】Ｇ反射ダイクロイックミラー１２Ｇを透過
したＢの照明光５Ｂは、Ｂの照明光５Ｂのみを反射する
Ｂ反射ダイクロイックミラー１２Ｂに入射してそのＢ反
射ダイクロイックミラー１２Ｂで反射されたＢの照明光
５Ｂは、Ｂ用屈折率異方性ホログラム１Ｂに所定の入射
角（ここでは、４５°）で入射し、そのＰ偏光（偏光板
でＰ偏光にされている。）はＢ用屈折率異方性ホログラ
ム１Ｂで回折されてＢ用反射型液晶表示素子２Ｂに正面
側から垂直に入射し、Ｂ用反射型液晶表示素子２Ｂで変
調されてＳ偏光になった画素からの反射光成分８Ｂのみ
が今度はＢ用屈折率異方性ホログラム１Ｂで回折されず
に透過し、ダイクロイックプリズム１５に入射する。The B illumination light 5B transmitted through the G reflection dichroic mirror 12G is incident on the B reflection dichroic mirror 12B that reflects only the B illumination light 5B, and the B illumination light reflected by the B reflection dichroic mirror 12B. 5B is incident on the B refractive index anisotropic hologram 1B at a predetermined angle of incidence (here, 45 °), and its P-polarized light (which is converted to P-polarized light by a polarizing plate) is a B refractive index anisotropic. Only the reflected light component 8B from the pixel, which is diffracted by the hologram 1B and vertically incident on the B-use reflective liquid crystal display element 2B from the front side, is modulated by the B-use reflective liquid crystal display element 2B and becomes S-polarized light. This time, the light is transmitted without being diffracted by the refractive index anisotropic hologram 1B for B, and enters the dichroic prism 15.
【００２４】ダイクロイックプリズム１５に入射したＲ
の表示光８Ｒは、ダイクロイックプリズム１５のダイク
ロイックミラー面１６Ｒで反射され、Ｇの表示光８Ｇ
は、ダイクロイックプリズム１５のダイクロイックミラ
ー面１６Ｒ、１６Ｂを透過し、Ｂの表示光８Ｂは、ダイ
クロイックプリズム１５のダイクロイックミラー面１６
Ｂで反射され、これらの表示光８Ｒ、８Ｇ、８Ｂはこの
ダイクロイックプリズム１５で合成され、Ｒ、Ｇ、Ｂの
色分解画像は合成重畳されてカラー像となり、投影レン
ズ２０により不図示のスクリーン上に拡大投影される。R incident on the dichroic prism 15
Is reflected by the dichroic mirror surface 16R of the dichroic prism 15, and the G display light 8G
Is transmitted through the dichroic mirror surfaces 16R and 16B of the dichroic prism 15, and the B display light 8B is transmitted through the dichroic mirror surface 16R of the dichroic prism 15.
B, these display lights 8R, 8G, 8B are combined by the dichroic prism 15, and the color separation images of R, G, B are combined and superimposed to form a color image, which is projected on a screen (not shown) by the projection lens 20. Is enlarged and projected.
【００２５】このように、各色の色分解像を表示する反
射型液晶表示素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの入射側に屈折率異
方性ホログラム１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを配置することによっ
て、各反射型液晶表示素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂに照明光を
垂直に入射させ、かつ、表示光を垂直に取り出すことが
できるので、投影レンズ２０として同軸タイプの小型で
比較的安価なものと用いても、明るく高い画質の表示像
を投影表示することができる。As described above, by disposing the refractive index anisotropic holograms 1R, 1G, and 1B on the incident side of the reflective liquid crystal display elements 1R, 1G, and 1B for displaying the color-separated images of the respective colors, each reflective liquid crystal display element is provided. Since the illumination light can be vertically incident on the display elements 1R, 1G, and 1B and the display light can be taken out vertically, even if a coaxial type small and relatively inexpensive projection lens 20 is used, it is bright and high. A display image of image quality can be projected and displayed.
【００２６】図３は、本発明の第２の実施例の３板式カ
ラー投影液晶表示装置の構成を示す図であるが、この実
施例は図２の実施例の場合と同様である。異なる点は、
Ｒ反射ダイクロイックミラー１２ＲとＧ反射ダイクロイ
ックミラー１２Ｇを近接して配置し、Ｒ反射ダイクロイ
ックミラー１２Ｒで反射されたＲの照明光５ＲをＧ用屈
折率異方性ホログラム１ＧとＧ用反射型液晶表示素子２
Ｇの組の表示側を通過させるようにした点と、Ｇ反射ダ
イクロイックミラー１２Ｇで反射されたＧの照明光５Ｇ
を再度Ｒ反射ダイクロイックミラー１２Ｒを透過させて
Ｇ用屈折率異方性ホログラム１Ｇに入射させるようにし
た点であり、図２の実施例に比較して小型に構成できる
点に特徴がある。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a three-panel color projection liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. This embodiment is the same as the embodiment of FIG. The difference is
The R reflection dichroic mirror 12R and the G reflection dichroic mirror 12G are arranged close to each other, and the R illumination light 5R reflected by the R reflection dichroic mirror 12R is used for the G refractive index anisotropic hologram 1G and the G reflection type liquid crystal display device. 2
A point where the light passes through the display side of the group G, and the G illumination light 5G reflected by the G reflection dichroic mirror 12G
Is transmitted again through the R reflection dichroic mirror 12R and is incident on the refractive index anisotropic hologram 1G for G, which is characterized in that it can be made smaller than the embodiment of FIG.
【００２７】図４に本発明の第３の実施例の３板式カラ
ー投影液晶表示装置の構成を示す。この実施例は、ダイ
クロイックミラー１２ＲＢ、１２Ｂを屈折率異方性ホロ
グラム１Ｇ、１Ｒ前側近傍に配置して対応する色以外の
光を反射させるようにした実施例であり、Ｒの波長に対
するＲ用屈折率異方性ホログラム１ＲとＲの色分解像を
表示するＲ用反射型液晶表示素子２Ｒの組と、Ｇの波長
に対するＧ用屈折率異方性ホログラム１ＧとＧの色分解
像を表示するＧ用反射型液晶表示素子２Ｇの組と、Ｂの
波長に対するＢ用屈折率異方性ホログラム１ＢとＢの色
分解像を表示するＢ用反射型液晶表示素子２Ｂの組とが
図示のように、ダイクロイックプリズム１５の隣接する
３面に面して配置され、それぞれの反射型液晶表示素子
２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに各色分解像が表示される。各反射型
液晶表示素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、画素の表示状態に基
づいて、Ｐ偏光の入射光をＳ偏光の反射光に偏光面を回
転させるかＰ偏光のまま反射させるタイプの反射型液晶
表示素子からなるものである。FIG. 4 shows the configuration of a three-panel color projection liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, dichroic mirrors 12RB and 12B are arranged near the front sides of the refractive index anisotropic holograms 1G and 1R so as to reflect light other than the corresponding color. Set of a reflective liquid crystal display element 2R for R for displaying the color-separated image of the index anisotropy hologram 1R and R, and G for displaying the color-separated image of the G refractive index anisotropic hologram 1G and G for the wavelength of G. As shown, a set of reflective liquid crystal display elements 2G for B and a set of reflective liquid crystal display elements 2B for B for displaying the color-separated images of B refractive index anisotropic holograms 1B and B with respect to the wavelength of B are shown in FIG. Each of the reflection type liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B is arranged so as to face three adjacent surfaces of the dichroic prism 15, and each color separation image is displayed. Each of the reflective liquid crystal display elements 2R, 2G, and 2B is a type of reflective liquid crystal that rotates the plane of polarization of P-polarized incident light to S-polarized reflected light or reflects P-polarized light as it is based on the display state of the pixel. It consists of a display element.
【００２８】この実施例では、Ｇ用屈折率異方性ホログ
ラム１Ｇの前方に平行にＲの照明光５ＲとＢの照明光５
Ｂを反射するＲＢ反射ダイクロイックミラー１２ＲＢが
配置され、また、Ｒ用屈折率異方性ホログラム１Ｒの前
方に平行にＢの照明光５Ｂのみを反射するＢ反射ダイク
ロイックミラー１２Ｂが配置されている。In this embodiment, the R illumination light 5R and the B illumination light 5R are arranged in parallel in front of the refractive index anisotropy hologram 1G for G.
An RB reflection dichroic mirror 12RB that reflects B is disposed, and a B reflection dichroic mirror 12B that reflects only the B illumination light 5B is disposed in front of the R refractive index anisotropic hologram 1R in parallel.
【００２９】そして、単一の白色光源１１から同時に同
じ方向に出たＲ、Ｇ、Ｂの照明光５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、
反射鏡１３を経てＲＢ反射ダイクロイックミラー１２Ｒ
Ｂを介してＧ用屈折率異方性ホログラム１Ｇに所定の入
射角（ここでは、４５°）で入射し、ＲＢ反射ダイクロ
イックミラー１２ＲＢを透過したＧの照明光５ＧのＰ偏
光（偏光板でＰ偏光にされている。）はＧ用屈折率異方
性ホログラム１Ｇで回折されてＧ用反射型液晶表示素子
２Ｇに正面側から垂直に入射し、Ｇ用反射型液晶表示素
子２Ｇで変調されてＳ偏光になった画素からの反射光成
分８Ｇのみが今度はＧ用屈折率異方性ホログラム１Ｇで
回折されずに透過し、ＲＢ反射ダイクロイックミラー１
２ＲＢを透過してダイクロイックプリズム１５に入射す
る。The R, G, and B illumination lights 5R, 5G, and 5B simultaneously emitted from the single white light source 11 in the same direction are
RB reflection dichroic mirror 12R via reflection mirror 13
P is incident on the G refractive index anisotropic hologram 1G via B at a predetermined incident angle (here, 45 °) and transmitted through the RB reflection dichroic mirror 12RB. ) Is diffracted by the G refractive index anisotropic hologram 1G, vertically incident on the G reflective liquid crystal display element 2G from the front side, and modulated by the G reflective liquid crystal display element 2G. Only the reflected light component 8G from the S-polarized pixel is transmitted without being diffracted by the G refractive index anisotropic hologram 1G, and the RB reflection dichroic mirror 1
The light passes through 2RB and enters the dichroic prism 15.
【００３０】ＲＢ反射ダイクロイックミラー１２ＲＢで
反射されたＧ、Ｂの照明光５Ｇ、５Ｂは、Ｂ反射ダイク
ロイックミラー１２Ｂを介してＲ用屈折率異方性ホログ
ラム１Ｒに所定の入射角（ここでは、４５°）で入射
し、Ｂ反射ダイクロイックミラー１２Ｂを透過したＲの
照明光５ＲのＰ偏光（偏光板でＰ偏光にされている。）
はＲ用屈折率異方性ホログラム１Ｒで回折されてＲ用反
射型液晶表示素子２Ｒに正面側から垂直に入射し、Ｒ用
反射型液晶表示素子２Ｒで変調されてＳ偏光になった画
素からの反射光成分８Ｒのみが今度はＲ用屈折率異方性
ホログラム１Ｒで回折されずに透過し、Ｂ反射ダイクロ
イックミラー１２Ｂを透過してダイクロイックプリズム
１５に入射する。The G and B illumination lights 5G and 5B reflected by the RB reflection dichroic mirror 12RB are incident on the R refractive index anisotropic hologram 1R via the B reflection dichroic mirror 12B at a predetermined incident angle (45 in this case). °), and the P-polarized light of the R illumination light 5R that has passed through the B-reflecting dichroic mirror 12B (made into P-polarized light by a polarizing plate).
Are diffracted by the R refractive index anisotropic hologram 1R, vertically incident on the R reflection type liquid crystal display element 2R from the front side, and are modulated by the R reflection type liquid crystal display element 2R into S-polarized light. This time, only the reflected light component 8R is transmitted without being diffracted by the refractive index anisotropic hologram 1R for R, passes through the B reflection dichroic mirror 12B, and enters the dichroic prism 15.
【００３１】Ｂ反射ダイクロイックミラー１２Ｂで反射
されたＢの照明光５Ｂは、Ｂ用屈折率異方性ホログラム
１Ｂに所定の入射角（ここでは、４５°）で入射し、そ
のＰ偏光（偏光板でＰ偏光にされている。）はＢ用屈折
率異方性ホログラム１Ｂで回折されてＢ用反射型液晶表
示素子２Ｂに正面側から垂直に入射し、Ｂ用反射型液晶
表示素子２Ｂで変調されてＳ偏光になった画素からの反
射光成分８Ｂのみが今度はＢ用屈折率異方性ホログラム
１Ｂで回折されずに透過し、ダイクロイックプリズム１
５に入射する。The B illumination light 5B reflected by the B reflecting dichroic mirror 12B is incident on the B refractive index anisotropic hologram 1B at a predetermined incident angle (here, 45 °) and its P-polarized light (polarizing plate). Is diffracted by the B refractive index anisotropic hologram 1B, is incident on the B reflective liquid crystal display element 2B vertically from the front side, and is modulated by the B reflective liquid crystal display element 2B. Then, only the reflected light component 8B from the pixel that has become S-polarized light is transmitted without being diffracted by the refractive index anisotropic hologram 1B for B, and the dichroic prism 1
5 is incident.
【００３２】ダイクロイックプリズム１５に入射したＲ
の表示光８Ｒは、ダイクロイックミラー面１６Ｇ、１６
Ｂを透過し、Ｇの表示光８Ｇは、ダイクロイックプリズ
ム１５のダイクロイックミラー面１６Ｇで反射され、Ｂ
の表示光８Ｂは、ダイクロイックプリズム１５のダイク
ロイックミラー面１６Ｂで反射され、これらの表示光８
Ｒ、８Ｇ、８Ｂはこのダイクロイックプリズム１５で合
成され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色分解画像は合成重畳されてカラ
ー像となり、投影レンズ２０により不図示のスクリーン
上に拡大投影される。R incident on the dichroic prism 15
The display light 8R of the dichroic mirror surfaces 16G, 16G
B, the G display light 8G is reflected by the dichroic mirror surface 16G of the dichroic prism 15, and
Is reflected by the dichroic mirror surface 16B of the dichroic prism 15, and the display light 8B
The R, 8G, and 8B are combined by the dichroic prism 15, and the R, G, and B color separation images are combined and superimposed to form a color image, which is enlarged and projected by a projection lens 20 on a screen (not shown).
【００３３】以上の実施例に使用される屈折率異方性ホ
ログラム１Ｒ、１Ｇ、１ＢのＰ偏光回折効率の波長依存
性は、それぞれ図５、図６、図７のようなものであり、
それぞれの膜厚Ｔ、媒質屈折率ｎc 、屈折率変調（Ｐ偏
光屈折率差）Δｎ、撮影波長λ0 、参照光入射角θr 、
物体光入射角θo 、媒質内干渉縞ピッチｐ、空気中再生
角度θc 、空気中回折角θa は以下の通りである。The wavelength dependence of the P-polarization diffraction efficiency of the refractive index anisotropic holograms 1R, 1G, and 1B used in the above embodiments is as shown in FIGS. 5, 6, and 7, respectively.
Each film thickness T, medium refractive index n c , refractive index modulation (P polarization refractive index difference) Δn, imaging wavelength λ 0 , reference light incident angle θ r ,
The object light incident angle θ o , the interference fringe pitch p in the medium, the reproduction angle in air θ c , and the diffraction angle in air θ a are as follows.
【００３４】 [0034]
【００３５】ところで、以上のような屈折率異方性ホロ
グラムによってホログラムカラーフィルターを構成する
こともでき、そのような屈折率異方性ホログラムからな
るホログラムカラーフィルターを用いることにより照明
光を略垂直に入射させ、かつ、表示光を略垂直に取り出
すことができる明るい反射型の単板式カラー液晶表示装
置を構成することもできる。Incidentally, a hologram color filter can also be constituted by the above-described refractive index anisotropic hologram. By using such a hologram color filter composed of such a refractive index anisotropic hologram, the illumination light can be made substantially vertical. It is also possible to configure a bright reflective single-panel color liquid crystal display device that can be made incident and can take out display light substantially vertically.
【００３６】その実施例の断面図を図８に示す。反射型
カラー液晶表示素子４０は規則的にＲ、Ｇ、Ｂの画素４
１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに区切られており、その反射型カ
ラー液晶表示素子４０の観察側に屈折率異方性ホログラ
ムからなるホログラムカラーフィルター３０が離間して
配置される。ホログラムカラーフィルター３０と反射型
カラー液晶表示素子４０の反射層（不図示）との間の距
離は、ホログラムカラーフィルター３０を構成する微小
ホログラム３１の集光距離（焦点距離）に略等しく選ば
れる。ホログラムカラーフィルター３０は、反射型カラ
ー液晶表示素子４０のＲ、Ｇ、Ｂの画素４１Ｒ、４１
Ｇ、４１Ｂの繰り返し周期、すなわち、反射型カラー液
晶表示素子４０の紙面内の方向に隣接する３つの画素４
１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ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３１からなり、微小ホログラム３１は反射型カラ
ー液晶表示素子４０の紙面内の方向に隣接する３つの画
素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ各組に整列対応して各々１個
ずつ配置されており、各微小ホログラム３１は、ホログ
ラムカラーフィルター３０の法線に対して角度θをなし
て入射する光源３５からの照明光３６の中の緑色の成分
の光３７Ｇを、その微小ホログラム３１に対応する３つ
の４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの中心の画素４１Ｇ近傍に集
光するようにフレネルゾーンプレート状に形成された比
較的回折波長選択性の少ないものである。FIG. 8 is a sectional view of the embodiment. The reflection type color liquid crystal display element 40 regularly has R, G, B pixels 4
A hologram color filter 30 composed of a refractive index anisotropic hologram is disposed on the observation side of the reflective type color liquid crystal display element 40 at a distance. The distance between the hologram color filter 30 and the reflection layer (not shown) of the reflection type color liquid crystal display element 40 is selected to be substantially equal to the focusing distance (focal length) of the minute hologram 31 constituting the hologram color filter 30. The hologram color filter 30 includes R, G, and B pixels 41R, 41 of the reflection type color liquid crystal display element 40.
G, 41B, that is, three pixels 4 adjacent to each other in the direction of the reflective color liquid crystal display element 40 in the plane of the paper.
1R, 41G, and 41B, each of which is composed of micro holograms 31 arranged in an array at the same pitch as the repetition pitch thereof, and the micro holograms 31 are adjacent to the direction of the reflection type color liquid crystal display element 40 in the plane of the paper. One of each of the micro holograms 31 is arranged at an angle θ with respect to the normal line of the hologram color filter 30. Is formed in a Fresnel zone plate shape so as to condense the green component light 37G in the illumination light 36 from the vicinity of the pixel 41G at the center of the three 41R, 41G, and 41B corresponding to the micro hologram 31. The diffraction wavelength selectivity is relatively low.
【００３７】このような配置であるので、ホログラムカ
ラーフィルター３０の表面側から偏光板３２を介してＰ
偏光の白色照明光３６を入射角θで入射させると、ホロ
グラムカラーフィルター３０により波長分散され、各波
長に対する集光位置はホログラムカラーフィルター３０
面に略平行な方向に分散される。その中の、赤の波長成
分３７ＲはＧを表示する画素４１Ｒの位置の反射層の表
面近傍に、緑の成分３７ＧはＧを表示する画素４１Ｇの
位置の反射層の表面近傍に、青の成分３７ＢはＢを表示
する画素４１Ｂの反射層の表面近傍にそれぞれ回折集光
するように、ホログラムカラーフィルター３０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
リックスでほとんど減衰されずに各画素４１Ｒ、４１
Ｇ、４１Ｂを通過し、反対側の反射層で反射されて、対
応する画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを裏面側からもう一
度透過し、さらにホログラムカラーフィルター３０に入
射してＲ、Ｇ、Ｂの表示光３８Ｒ、３８Ｇ、３８Ｂとな
り、それらのＳ偏光成分は今度はホログラムカラーフィ
ルター３０で回折されずに透過光となり、Ｓ偏光を選択
する偏光板３３を介して投影レンズ２０により不図示の
スクリーン上に拡大投影される。したがって、各色の成
分３７Ｒ、３７Ｇ、３７ＢはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂを表示
する画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに入射してそれらの画
素の表示状態に応じた強度変調を受けて観察者の眼に達
するので、各色の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの変調状
態の組み合わせによってカラー画像表示が可能になる。With such an arrangement, the hologram color filter 30 can be set in the direction of P
When the polarized white illumination light 36 is incident at an incident angle θ, the wavelength is dispersed by the hologram color filter 30, and the condensing position for each wavelength is determined by the hologram color filter 30.
Dispersed in a direction substantially parallel to the plane. Among them, the red wavelength component 37R is near the surface of the reflective layer at the position of the pixel 41R that displays G, the green component 37G is near the surface of the reflective layer at the position of the pixel 41G that displays G, and the blue component. The hologram color filter 30 is configured and arranged such that the hologram color filters 30 are arranged so as to diffract and condense near the surface of the reflection layer of the pixel 41B displaying B, respectively, so that each color component is hardly attenuated by the black matrix. 41R, 41
G, 41B, is reflected by the opposite reflective layer, passes through the corresponding pixels 41R, 41G, 41B again from the back side, and further enters the hologram color filter 30 to display R, G, B display light. 38R, 38G, and 38B, and the S-polarized light components are not diffracted by the hologram color filter 30 but become transmitted light, and are enlarged on a screen (not shown) by the projection lens 20 via the polarizing plate 33 for selecting S-polarized light. Projected. Therefore, the components 37R, 37G, and 37B of each color enter the pixels 41R, 41G, and 41B that display R, G, and B, respectively, receive intensity modulation according to the display state of those pixels, and reach the observer's eyes. Therefore, a color image can be displayed by a combination of the modulation states of the pixels 41R, 41G, and 41B of each color.
【００３８】また、上記のような屈折率異方性ホログラ
ムは透過型液晶表示装置用のバックライト中に用いるこ
とにより、一方の偏光板を省くようにすることもでき
る。図９に導光板の導光光取り出し用に屈折率異方性ホ
ログラムを貼り付けた実施例の断面図を示す。透過型液
晶表示素子５０の照明側にホログラム導光板５１が配置
されており、ホログラム導光板５１は透明板状体５２の
透過型液晶表示素子５０側に前記のような透過型の屈折
率異方性ホログラム５３が貼り付けられてなるもので、
その透明板状体５２の一端５４に面して光源５５が配置
されており、その一端５４から照明光５６が入射する
と、透明板状体５２の裏面とその表面に貼り付けられて
いる透過型の屈折率異方性ホログラム５３の空気との界
面との間で全反射を繰り返しながら透明板状体５２の他
端へ向かって照明光５６が導光される。その導光の間、
照明光５６中のホログラム５３の回折条件を満たす角度
の光５７のＰ偏光成分が屈折率異方性ホログラム５３に
より回折され、回折光５８として透過型液晶表示素子５
０側へ回折されて、Ｐ偏光照明光として透過型液晶表示
素子５０を照明するので、裏面側の偏光板を省いた構成
で透過型液晶表示素子５０の表示を行うことができる。Further, by using the above-described anisotropic refractive index hologram in a backlight for a transmission type liquid crystal display device, one of the polarizing plates can be omitted. FIG. 9 is a cross-sectional view of an embodiment in which a refractive index anisotropic hologram is attached for extracting light guide light from a light guide plate. The hologram light guide plate 51 is arranged on the illumination side of the transmission type liquid crystal display element 50, and the hologram light guide plate 51 is provided on the transparent plate body 52 side of the transmission type liquid crystal display element 50 as described above. Hologram 53 is attached,
A light source 55 is disposed facing one end 54 of the transparent plate 52, and when illumination light 56 is incident from one end 54, a transmission-type light-emitting device is attached to the back surface of the transparent plate 52 and the surface thereof. The illumination light 56 is guided toward the other end of the transparent plate 52 while repeating total reflection between the refractive index anisotropic hologram 53 and the interface with air. During that light guide,
The P-polarized light component of the light 57 at an angle satisfying the diffraction condition of the hologram 53 in the illumination light 56 is diffracted by the refractive index anisotropic hologram 53, and is converted as the diffracted light 58 into the transmission type liquid crystal display element 5.
Since the light is diffracted toward the zero side and illuminates the transmission type liquid crystal display element 50 as P-polarized illumination light, the transmission type liquid crystal display element 50 can be displayed with a configuration in which the polarizing plate on the back side is omitted.
【００３９】また、反射型液晶表示装置用のフロントラ
イトガイドにこの屈折率異方性ホログラムを用いること
で、反射型液晶表示装置のフロントライト側の偏光板を
省いた構成にすることもできる。Further, by using the refractive index anisotropic hologram for the front light guide for the reflection type liquid crystal display device, it is possible to omit the polarizing plate on the front light side of the reflection type liquid crystal display device.
【００４０】以上、本発明の屈折率異方性ホログラムを
用いた画像表示装置をいくつかの実施例に基づいて説明
してきたが、本発明はこれら実施例に限定されずに種々
の変形が可能である。Although the image display apparatus using the refractive index anisotropic hologram of the present invention has been described based on several embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and can be variously modified. It is.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の屈折率異方性ホログラムを用いた画像表示装置による
と、反射型表示素子の照明光入射側に、干渉縞に屈折率
異方性があり、照明光入射方向の光に対し直交する一方
の偏光に対して干渉縞が記録されていない状態であり、
他方の偏光に対しては干渉縞が記録されている状態の屈
折率異方性ホログラムを配置し、屈折率異方性ホログラ
ムで回折された光で反射型表示素子を正面から照明し、
反射型表示素子からの反射光中の屈折率異方性ホログラ
ムを透過した成分で表示を行うので、効率良く照明がで
き、かつ、反射型表示素子に対する照明光、反射光を互
いに垂直かつ同軸の構成とすることが可能で、表示装置
を明るく小型に構成することが可能になる。また、透過
型表示素子の照明手段としてこのような屈折率異方性ホ
ログラムを用いて、その屈折率異方性ホログラムで回折
された光により透過型表示素子を照明することができる
ので、透過型表示素子の偏光板を省いた構成にすること
ができる。As is apparent from the above description, according to the image display apparatus using the refractive index anisotropic hologram of the present invention, the interference fringes are formed on the illumination light incident side of the reflection type display element by the interference fringes. There is a state in which no interference fringes are recorded for one polarized light orthogonal to the light in the direction of incidence of the illumination light,
For the other polarized light, a refractive index anisotropic hologram in which interference fringes are recorded is arranged, and a reflective display element is illuminated from the front with light diffracted by the refractive index anisotropic hologram,
Since the display is performed using the component transmitted through the refractive index anisotropic hologram in the reflected light from the reflective display element, it is possible to efficiently illuminate, and the illumination light and the reflected light for the reflective display element are perpendicular and coaxial with each other. The display device can be made bright and small. Further, since such a refractive index anisotropic hologram is used as an illuminating means of the transmissive display element, the transmissive display element can be illuminated by the light diffracted by the refractive index anisotropic hologram. A configuration in which the polarizing plate of the display element is omitted can be provided.
【図１】本発明で用いる屈折率異方性ホログラムの特性
と本発明による画像表示装置の基本構成を説明するため
の図である。FIG. 1 is a diagram for explaining characteristics of a refractive index anisotropic hologram used in the present invention and a basic configuration of an image display device according to the present invention.
【図２】本発明の第１の実施例の３板式カラー投影液晶
表示装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a three-panel color projection liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施例の３板式カラー投影液晶
表示装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a three-panel color projection liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施例の３板式カラー投影液晶
表示装置の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a three-panel color projection liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
【図５】第１〜第３の実施例に使用されるＲ用屈折率異
方性ホログラムのＰ偏光回折効率の波長依存性を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing the wavelength dependence of the P-polarized light diffraction efficiency of the R-index anisotropic hologram used in the first to third embodiments.
【図６】第１〜第３の実施例に使用されるＧ用屈折率異
方性ホログラムのＰ偏光回折効率の波長依存性を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing the wavelength dependence of the P-polarization diffraction efficiency of the refractive index anisotropic hologram for G used in the first to third examples.
【図７】第１〜第３の実施例に使用されるＢ用屈折率異
方性ホログラムのＰ偏光回折効率の波長依存性を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing the wavelength dependence of the P-polarization diffraction efficiency of the refractive index anisotropic hologram for B used in the first to third examples.
【図８】本発明による屈折率異方性ホログラムカラーフ
ィルターを用いた反射型の単板式カラー液晶表示装置の
構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a reflection type single-panel color liquid crystal display device using a refractive index anisotropic hologram color filter according to the present invention.
【図９】本発明による屈折率異方性ホログラムを用いた
透過型液晶表示装置の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a transmission type liquid crystal display device using a refractive index anisotropic hologram according to the present invention.
１…屈折率異方性ホログラム １Ｒ…Ｒ用屈折率異方性ホログラム １Ｇ…Ｇ用屈折率異方性ホログラム １Ｂ…Ｂ用屈折率異方性ホログラム ２…反射型液晶表示素子 ２Ｒ…Ｒ用反射型液晶表示素子 ２Ｇ…Ｇ用反射型液晶表示素子 ２Ｂ…Ｂ用反射型液晶表示素子 ３、４…偏光板 ５…入射光（照明光） ５Ｒ…Ｒの照明光 ５Ｇ…Ｇの照明光 ５Ｂ…Ｂの照明光 ６…Ｐ偏光成分（照明光） ７…表示光 ８…Ｓ偏光成分 ８Ｒ…Ｒの反射光成分（表示光） ８Ｇ…Ｇの反射光成分（表示光） ８Ｂ…Ｂの反射光成分（表示光） １１…白色光源 １２Ｒ…Ｒ反射ダイクロイックミラー １２Ｇ…Ｇ反射ダイクロイックミラー １２Ｂ…Ｂ反射ダイクロイックミラー １２ＲＢ…ＲＢ反射ダイクロイックミラー １３、１４…反射鏡 １５…ダイクロイックプリズム １６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ…ダイクロイックミラー面 ２０…投影レンズ ３０…ホログラムカラーフィルター ３１…微小ホログラム ３２、３３…偏光板 ３５…白色光源 ３６…照明光 ３７Ｒ…照明光中の赤の波長成分 ３７Ｇ…照明光中の緑の波長成分 ３７Ｂ…照明光中の青の波長成分 ３８Ｒ…赤の表示光 ３８Ｇ…緑の表示光 ３８Ｂ…青の表示光 ４０…反射型カラー液晶表示素子 ４１Ｒ…Ｒの画素 ４１Ｇ…Ｇの画素 ４１Ｂ…Ｂの画素 ５０…透過型液晶表示素子 ５１…ホログラム導光板 ５２…透明板状体 ５３…屈折率異方性ホログラム ５４…透明板状体の一端 ５５…光源 ５６…照明光 ５７…回折条件を満たす角度の光 ５８…回折光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Refractive index anisotropic hologram 1R ... Refractive index anisotropic hologram for R 1G ... Refractive index anisotropic hologram for G 1B ... Refractive index anisotropic hologram for B 2 ... Reflective liquid crystal display element 2R ... Reflection for R -Type liquid crystal display element 2G ... reflective liquid crystal display element for G 2B ... reflective liquid crystal display element for B 3, 4 ... polarizing plate 5 ... incident light (illumination light) 5R ... illumination light for R 5G ... illumination light for G 5B ... B illumination light 6 ... P polarization component (illumination light) 7 ... Display light 8 ... S polarization component 8R ... R reflected light component (display light) 8G ... G reflected light component (display light) 8B ... B reflected light Component (display light) 11 ... White light source 12R ... R reflection dichroic mirror 12G ... G reflection dichroic mirror 12B ... B reflection dichroic mirror 12RB ... RB reflection dichroic mirror 13, 14 ... Reflection mirror 15 ... Dichroic prism 6R, 16G, 16B ... dichroic mirror surface 20 ... projection lens 30 ... hologram color filter 31 ... minute hologram 32, 33 ... polarizing plate 35 ... white light source 36 ... illumination light 37R ... red wavelength component in illumination light 37G ... illumination light Green wavelength component in the middle 37B Blue wavelength component in the illumination light 38R Red display light 38G Green display light 38B Blue display light 40 Reflective color liquid crystal display element 41R Pixel of R 41G G Pixels 41B ... B Pixels 50 ... Transmissive liquid crystal display element 51 ... Hologram light guide plate 52 ... Transparent plate member 53 ... Refractive index anisotropic hologram 54 ... One end of the transparent plate member 55 ... Light source 56 ... Illumination light 57 ... Light at an angle that satisfies the diffraction conditions 58 ... Diffraction light
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 5/32 Ｇ０２Ｂ 5/32 ５Ｃ０５８ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ ５Ｇ４３５ 1/1334 1/1334 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３１３ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３１３ ３２３ ３２３ ３３６ ３３６Ｂ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｂ Ｆターム(参考） 2H048 BA01 BA64 BB02 BB42 GA01 GA13 2H049 AA25 AA50 AA60 BA02 BA05 BA42 BA45 BB03 BC22 CA01 CA08 CA15 CA22 2H088 EA48 GA10 MA06 2H089 HA04 KA08 NA60 TA12 UA05 2H091 FA02Z FA19Z FA41Z FA50Z FD12 FD24 JA02 LA13 LA15 LA18 MA07 5C058 BA05 EA01 EA02 EA11 EA13 EA14 EA42 5G435 AA03 AA18 BB12 BB15 BB16 CC12 DD04 EE27 FF01 FF03 FF05 FF08 GG01 GG02 GG04 GG08 GG12 GG24 GG28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 5/32 G02B 5/32 5C058 G02F 1/13 505 G02F 1/13 505 5G435 1/1334 1/1334 G09F 9/00 313 G09F 9/00 313 323 323 323 336 336B H04N 5/74 H04N 5/74 B F-term (reference) 2H048 BA01 BA64 BB02 BB42 GA01 GA13 2H049 AA25 AA50 AA60 BA02 BA05 BA42 BA45 BB03 BC22 CA01 CA08 GA10 MA06 2H089 HA04 KA08 NA60 TA12 UA05 2H091 FA02Z FA19Z FA41Z FA50Z FD12 FD24 JA02 LA13 LA15 LA18 MA07 5C058 BA05 EA01 EA02 EA11 EA13 EA14 EA42 5G435 AA03 AA18 BB12 BB15 GG02 FF04 GG04 GG04 GG04
Claims (6)
せ、反射型表示素子からの表示光を正面方向に取り出す
画像表示装置において、 前記反射型表示素子の照明光入射側に、干渉縞に屈折率
異方性があり、照明光入射方向の光に対し直交する一方
の偏光に対して干渉縞が記録されていない状態であり、
他方の偏光に対しては干渉縞が記録されている状態の屈
折率異方性ホログラムを配置し、前記屈折率異方性ホロ
グラムで回折された光で前記反射型表示素子を正面から
照明し、前記反射型表示素子からの反射光中の前記屈折
率異方性ホログラムを透過した成分で表示を行うことを
特徴とする屈折率異方性ホログラムを用いた画像表示装
置。1. An image display device in which illumination light is obliquely incident on a reflection type display element and display light from the reflection type display element is taken out in a front direction. Has a refractive index anisotropy, the interference fringes are not recorded for one polarized light orthogonal to the light in the direction of incidence of the illumination light,
For the other polarized light, a refractive index anisotropic hologram in which interference fringes are recorded is arranged, and the reflective display element is illuminated from the front with light diffracted by the refractive index anisotropic hologram, An image display apparatus using a refractive index anisotropic hologram, wherein display is performed using components transmitted through the refractive index anisotropic hologram in light reflected from the reflective display element.
子からなることを特徴とする請求項１記載の屈折率異方
性ホログラムを用いた画像表示装置。2. An image display apparatus using an anisotropic refractive index hologram according to claim 1, wherein said reflective display element comprises a reflective liquid crystal display element.
前記色分離手段で分けられた色の照明光束中各々に前記
屈折率異方性ホログラムと前記反射型表示素子が配置さ
れ、前記各反射型表示素子から正面方向に取り出され、
前記各屈折率異方性ホログラムを透過した表示光を合成
する色合成手段が配置されており、合成された表示光を
投影光学系により投影することを特徴とする請求項１又
は２記載の屈折率異方性ホログラムを用いた画像表示装
置。3. A color separating means is arranged in the illumination light,
The refractive index anisotropic hologram and the reflective display element are arranged in each of the illumination light beams of the colors separated by the color separation means, and are taken out of the reflective display elements in the front direction,
3. The refraction according to claim 1, further comprising a color synthesizing unit for synthesizing the display light transmitted through each of the refractive index anisotropic holograms, and projecting the synthesized display light by a projection optical system. Display device using anisotropic hologram.
分を表示する画素が周期的に配置された表示素子からな
り、前記屈折率異方性ホログラムが斜め入射の照明光中
の他方の偏光の成分を集光しながら分光する微小ホログ
ラムがアレー状に配置されてなるホログラムカラーフィ
ルターからなることを特徴とする請求項１又は２記載の
屈折率異方性ホログラムを用いた画像表示装置。4. The reflection type display element comprises a display element in which pixels for displaying pixel components of different colors are periodically arranged, and the refractive index anisotropic hologram is the other polarized light in the obliquely incident illumination light. 3. An image display device using a refractive index anisotropic hologram according to claim 1, wherein the hologram color filter is formed by arranging micro holograms which disperse while condensing the components of the above.
照明手段からなる画像表示装置において、 前記照明手段が、干渉縞に屈折率異方性があり、照明光
入射方向の光に対し直交する一方の偏光に対して干渉縞
が記録されていない状態であり、他方の偏光に対しては
干渉縞が記録されている状態の屈折率異方性ホログラム
を備え、 前記屈折率異方性ホログラムで回折された他方の偏光の
成分により前記透過型表示素子を照明することを特徴と
する屈折率異方性ホログラムを用いた画像表示装置。5. An image display apparatus comprising a transmissive display element and illuminating means arranged on the back surface thereof, wherein said illuminating means has a refractive index anisotropy in interference fringes and is orthogonal to light in the direction of illumination light incidence. A refractive index anisotropic hologram in a state where interference fringes are not recorded for one polarized light and an interference fringe is recorded for the other polarized light. An image display apparatus using a refractive index anisotropic hologram, wherein the transmission type display element is illuminated with the other polarized light component diffracted by the above.
フィック高分子分散液晶からなることを特徴とする請求
項１から５の何れか１項記載の屈折率異方性ホログラム
を用いた画像表示装置。6. An image display device using a refractive index anisotropic hologram according to claim 1, wherein said refractive index anisotropic hologram is made of a holographic polymer dispersed liquid crystal. .
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