JP3370133B2 - The color filter using a hologram - Google Patents

The color filter using a hologram

Info

Publication number
JP3370133B2
JP3370133B2 JP9751793A JP9751793A JP3370133B2 JP 3370133 B2 JP3370133 B2 JP 3370133B2 JP 9751793 A JP9751793 A JP 9751793A JP 9751793 A JP9751793 A JP 9751793A JP 3370133 B2 JP3370133 B2 JP 3370133B2
Authority
JP
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
hologram
liquid crystal
light
wavelength
color filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP9751793A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06308332A (en )
Inventor
市川信彦
Original Assignee
大日本印刷株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、ホログラムを用いたカラーフィターに係わり、例えば液晶表示装置において、 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] Field of the Invention The present invention relates to a color Fi coater using a hologram, for example, in a liquid crystal display device,
ホログラムを用いてバックライト等の利用効率向上を図ったカラーフィターに関するものである。 It relates collar Fi terpolymers which aimed at the utilization efficiency such as a back light using a hologram. 【0002】 【従来の技術】従来より、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。 2. Description of the Related Art In a color liquid crystal display device using a color filter, a back light for display is indispensable. 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。 However, only by directly irradiating the white light from behind the color liquid crystal display device, the utilization efficiency is very low. その原因として、主に下記に示す理由が挙げられる。 As its cause, and why predominantly below. 【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。 [0003] a large area occupied by the black matrix other than the color of the cell, the light that hits there is wasted. 各画素へ入射する白色光の中、R(赤)、G(緑)、 Among the white light incident on each pixel, R (red), G (green),
B(青)のカラーフィルターを透過する色成分が1色に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。 Because color component passes through the color filter of B (blue) is limited to one color, the other complementary color components wasted. 各カラーフィルターでの吸収による損失が伴う。 Accompanied by a loss due to the absorption of each color filter. 【0004】このような問題を解決すべく、図17に示すように、例えばマイクロレンズアレー2をカラーフィルター1の前面に設置し、白色光のバックライト3をそれぞれカラーフィルターセルR、G、Bへ集光させるようにすることにより、バックライト3の利用効率を上げる方法が従来より知られている。 [0004] To solve such a problem, as shown in FIG. 17, for example, established the microlens array 2 to the front surface of the color filter 1, the white light of the backlight 3 each color filter cell R, G, B by so as to f condensing, a method of increasing the utilization efficiency of the backlight 3 has been known. なお、図17において、符号4はカラーフィルターセルR、G、B間に設けられたブラック・マトリックスを示す。 In FIG. 17, reference numeral 4 denotes a color filter cell R, G, and black matrix provided between B. 【0005】 【発明が解決しようとする課題】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 [0005] The present invention is, however, in this method, white light 3 each color filter cell 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。 To can not be spectrally to irradiation to, and can not solve the problem indicated above. また、依然としてカラーフィルター1を用いるので、上記に示す問題の解決はできない。 Moreover, still because using a color filter 1 can not solve the problems indicated above. 【0006】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホログラムで白色光を分光して所定の位置に照射させるようにして、カラーフィルターを用いないで、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ことである。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, the objective is to so as to irradiate a predetermined position spectrally white light hologram, without using color filters in is to greatly improve the utilization efficiency of the liquid crystal display backlight. 【0007】 【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を用いたカラーフィルターは、入射光をホログラムにより回折分光して所定の空間的な周期で異なる波長の光を所望の位置に出射するホログラムを用いたカラーフィルターにおいて、前記ホログラムが多重に記録されるか重畳された一様な回折波長及び角度選択性のある2つの干渉縞からなり、その一方は赤色、緑色、 [0007] The color filter using the hologram of the present invention to achieve the above object, according to an aspect of the incident light diffracted split by the hologram a desired light of different wavelengths in a predetermined spatial periodicity in a color filter using a hologram that emits the position of, consists of two interference fringes said hologram with a uniform diffraction wavelength and angle selectivity is superimposed or recorded in multiplex, one of red, green,
青色の何れか1つを選択的に回折するものであり、その他方は赤色、緑色、青色の他の何れか1つを選択的に回折するものであり、前記ホログラムの入射側又は出射側にアレー状の集光素子が配置されていることを特徴とするものである。 Is intended to selectively diffracts one of the blue, the other of the red, green, which selectively diffracts one other one of blue, on the incident side or exit side of the hologram an array of light collecting elements is characterized in that is arranged. 【0008】 【0009】 【0010】このようなホログラムを用いたカラーフィルターは、周期的に液晶セルが配置された液晶表示素子のバックライト入射側に配置して用いることができ、その場合、ホログラムの出射側の何れかの位置に光拡散手段を配置することが望ましく、液晶表示素子には、液晶セル間の領域に対応した位置に遮光手段を配置するのが望ましい。 [0008] [0009] [0010] The color filter using such a hologram periodically can be used, located backlight incident side of the liquid crystal display device in which liquid crystal cells are arranged, in which case, the hologram it is desirable to place the light diffusing means in any position of the exit side of the liquid crystal display device, it is desirable to place the light shielding means at a position corresponding to the region between the liquid crystal cell. さらには、このようなホログラムを用いたカラーフィルターは、表示画像を投影する投影手段を備えた液晶表示素子のバックライト入射側に配置して用いることができる。 Further, a color filter using such a hologram, can be used, located on the backlight incident side of a liquid crystal display device having a projection means for projecting the display image. 【0011】また、このようなホログラムを用いたカラーフィルターは、周期的に光検出素子が配置された撮像素子の入射側に配置して用いることもできる。 Further, a color filter using such a hologram, can be used to place the incident side of periodically imaging element photodetector elements are arranged. 【0012】 【作用】本発明においては、入射光をホログラムにより回折分光して所定の空間的な周期で異なる波長の光を所望の位置に出射するので、カラーフィルターを通過させなくてもよくなり、吸収による損失がなくなり、明るい表示、撮像が可能になる。 [0012] In DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention, since the light of the incident light is diffracted split by the hologram different wavelengths in a predetermined spatial periodicity emitted to a desired position, it may not passed through a color filter , there is no loss due to absorption, comprising bright display, the image can be taken. また、効率良く分光した光を所定位置に集光させることができるので、カラーフィルター用バックライト等の各波長成分を無駄なく利用でき、その利用効率を大幅に向上させることができる。 Further, since it is possible to collect efficiently the dispersed light in a predetermined position, can be utilized without waste wavelength components such as a backlight for a color filter, the use efficiency can be greatly improved. 【0013】 【実施例】以下、本発明のホログラムを用いたカラーフィルターの原理と実施例について、図面を参照にして説明する。 [0013] [Example] Hereinafter, the principle and examples of the color filter using the hologram of the present invention will be described with reference to the drawings. まず、本発明のカラーフィルターの原理図を図1、図2に示す。 First, FIG. 1, shown in FIG. 2 the principle diagram of the color filter of the present invention. まず、第1に、図1において、例えば各画素についての赤、緑、青3色成分を表すべき隣接する3つの液晶セルR、G、Bの繰り返しからなる液晶表示素子10のバックライト入射側に透過型ホログラム5 First, the first, in FIG. 1, for example, red for each pixel, a green, three liquid crystal cells adjacent to represent a blue three color components R, G, backlight incident side of the liquid crystal display device 10 consisting of the repetition of B transmission hologram to 5
を配置する。 To place. 透過型ホログラム5は、液晶表示素子10 Transmission hologram 5, the liquid crystal display device 10
の1画素を構成する3つの液晶セルR、G、Bの組各々に対応して、画素と同じピッチでアレー状に構成されており、各単位ホログラムは、ホログラム面にほぼ垂直に入射する白色のバックライト3を回折して、対応する単位ホログラムからオフセットした位置の液晶表示素子1 In response to the set each of the 1 three liquid crystal cells constituting the pixels R, G, B, and is configured in an array at the same pitch as the pixel, each unit hologram, white incident substantially perpendicularly to the hologram surface diffracts the backlight 3 of the liquid crystal display device of the offset from the corresponding unit hologram position 1
0の画素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。 It is formed in the Fresnel zone plate-like so as to condense on 0 pixels. そして、ホログラム5としては、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、振幅型等のものが用いられる。 Then, as the hologram 5, there are no wavelength dependency of the diffraction efficiency or less, relief, phase type, those of an amplitude type or the like is used. 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、 Here, the absence or or less the wavelength dependency of the diffraction efficiency, as Lippmann hologram diffracts only a specific wavelength,
他の波長は回折しないタイプ(回折波長及び角度選択性のあるホログラム)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、この波長依存性が少ないない回折格子は、一般に、波長に応じて異なる回折角で回折する。 Not other wavelengths of a type that does not diffraction (hologram with a diffraction wavelength and angle selectivity), none of wavelengths in a single diffraction grating means which diffraction grating is not less wavelength dependence, in general, diffracted at different diffraction angles depending on the wavelength. したがって、入射光3の波長に依存して単位ホログラム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5面に平行な方向に分散される。 Therefore, unlike the diffraction angle by the unit hologram depending on the wavelength of the incident light 3, condensing positions for each wavelength is distributed in a direction parallel to the fifth surface hologram. そのため、白色入射光3の赤の波長成分は液晶セルRの位置に、緑の成分は液晶セルGの位置に、青の成分は液晶セルBの位置にそれぞれ回折集光され、それぞれの成分は各液晶セルR、G、Bの状態に応じた色表示を行う。 Therefore, the red wavelength component of the white light incident 3 position of the liquid crystal cell R, the component of the green position of the liquid crystal cell G, and blue components are respectively diffracted focusing on the position of the liquid crystal cell B, and the component each liquid crystal cell R, G, and color display in accordance with the state of the B performed. 【0014】このように、本発明の第1のものにおいては、ホログラム5の各波長による回折角度の違いを利用して、ホログラム5の背後に配置した液晶表示素子10 [0014] Thus, in the first of the present invention, by utilizing a difference in diffraction angle due to the wavelength of the hologram 5, the liquid crystal display device 10 disposed behind the hologram 5
の各液晶セルR、G、Bへ対応する表示色の波長成分を回折して入射するようにし、これにより、従来のバックライトの各波長成分を無駄なく各液晶セルへ直接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。 Diffracts the wavelength components of the display colors to be incident to the corresponding liquid crystal cells R, G, to B, and can thereby enter the respective wavelength components of the conventional backlight directly to waste without the liquid crystal cells Therefore, it is possible to greatly improve the utilization efficiency. 【0015】次に、図2を参照にして、もう一つのカラーフィルターの原理を説明する。 [0015] Next, with reference to FIG. 2, to explain the principles of the another one of the color filters. 図2において、図1と同様な液晶表示素子10のバックライト入射側に透過型ホログラム5′を配置する。 2, to place the transmission hologram 5 'to the backlight incident side of the same liquid crystal display device 10 as in FIG. この場合、透過型ホログラム5′は、3枚のホログラム51〜53を重ね合わせてなるものか、又は、3回多重記録してなるものであり、 In this case, transmission hologram 5 'are either made by overlapping three holograms 51 to 53, or, which is formed by three multiplex recording,
図1の場合と同様、液晶表示素子10の1画素を構成する3つの液晶セルR、G、Bの組各々に対応して、画素と同じピッチでアレー状に構成されている。 As in FIG. 1, three liquid crystal cells R forming one pixel of the liquid crystal display device 10, G, corresponding to the set each B, and is configured in an array at the same pitch as the pixel. この場合、 in this case,
透過型ホログラム5′は、多重記録のからなる場合も、 Transmission hologram 5 ', even if made of the multiple recording,
1回記録のものを3枚重ねた場合も、何れも、ホログラム面に対して所定角度で入射する白色のバックライト3 Even when three sheets what once recording, both white backlight 3 incident at an angle to the hologram surface
の中の所定波長成分のみを選択的に回折してその波長が対応する色を表示する液晶セルR、G、Bへ集光するように波長及び角度選択性のあるフレネルゾーンプレート状に形成されており、ここで、波長及び角度選択性のある透過型ホログラムとは、リップマンホログラムのように、特定の波長だけを回折し、他の波長は回折しないで透過させるタイプのものである。 Its wavelength only selectively diffracted to a predetermined wavelength component is formed the liquid crystal cell R for displaying a corresponding color, G, the Fresnel zone plate-like with a wavelength and angle selectivity to condensed to B in the and, wherein the transmission hologram having wavelength and angle selectivity, as Lippmann hologram diffracts only a specific wavelength, another wavelength is of a type that transmits without diffraction. 図2の場合、各単位ホログラムのホログラム面にほぼ垂直に入射する白色のバックライト3中の赤の波長成分は、透過型ホログラム5′の赤色用ホログラム51又は多重記録中の赤色用ホログラムにより選択的に回折されて液晶セルRの位置に集光される。 For Figure 2, the red wavelength component of the white in the backlight 3 incident substantially perpendicularly to the hologram surface of each unit hologram, selected by the red hologram red hologram 51 or in multiple recording of transmission hologram 5 ' to be diffracted is focused on the position of the liquid crystal cell R. 同様に、白色のバックライト3中の緑の波長成分は、透過型ホログラム5′の緑色用ホログラム5 Similarly, the green wavelength component in the white backlight 3, green hologram transmission hologram 5 '5
2又は多重記録中の緑色用ホログラムにより選択的に回折されて液晶セルGの位置に、白色のバックライト3中の青の波長成分は、透過型ホログラム5′の青色用ホログラム53又は多重記録中の青色用ホログラムにより選択的に回折されて液晶セルBの位置にそれぞれ集光され、それぞれの色成分は各液晶セルR、G、Bの状態に応じた色表示を行う。 Selectively diffracted by the position of the liquid crystal cell G with a green hologram in 2 or multiplex recording, the wavelength component of blue in white backlight 3, transmission for blue hologram 53 or multiplex recording in the hologram 5 ' of the blue hologram is selectively diffracted are respectively condensing the position of the liquid crystal cell B, and the color component is performed each liquid crystal cell R, G, and color display in accordance with the state of the B. 【0016】このように、本発明の第2のものにおいては、ホログラム5′の各成分ホログラムによる回折の波長及び角度選択性を利用して、特定の3つの波長成分のみをホログラム5′の出射側に配置した液晶表示素子1 [0016] Thus, in the second one of the present invention, 'using the wavelength and angle selectivity of diffraction by each component holograms, only three specific wavelength components hologram 5' hologram 5 emission of the liquid crystal display device was disposed on the side 1
0の各液晶セルR、G、Bへ対応する表示色の波長成分を回折して入射するようにし、これにより、従来のバックライトの各波長成分を無駄なく各液晶セルへ直接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。 0 each liquid crystal cell of R, G, to be incident to the diffraction of the corresponding display color wavelength components to B, thereby, it is made to enter the respective wavelength components of the conventional backlight directly to waste without the liquid crystal cells since it can greatly improve the utilization efficiency. 【0017】上記の図1のものにおいては、バックライト3がホログラム面にほぼ垂直に入射するものであったが、図3に示すように、ホログラム面の法線に対して所定の角度θをなしてバックライト3を入射させることもできる。 [0017] In those of the FIG. 1, the backlight 3 has been to substantially vertically incident on the hologram surface, as shown in FIG. 3, the predetermined angle θ with respect to the normal line of the hologram plane No may be entered backlight 3. 図の場合、法線に対して25°で平行なバックライト3を入射させている。 For drawing, by the incidence of parallel backlight 3 at 25 ° with respect to the normal. そして、図示の相対位置及び寸法の画素に図示の角度でバックライト3の青波長(460nm)、緑波長(545nm)、赤波長(61 Then, the blue wavelength of the backlight 3 at an angle illustrated in pixels relative positions and dimensions of the illustrated (460 nm), green wavelength (545 nm), the red wavelength (61
0nm)を集光回折している。 0nm) are light-collecting diffraction. 【0018】ところで、図1、図3のものは、液晶セルR、G、Bの組各々に対応して、波長分散をするフレネルゾーンプレート状のマイクロホログラムアレーを整列して配置するものであったが、波長分散する波長依存性の少ない回折格子の作用をする一様なホログラムとマイクロレンズアレーを組み合わせて、同様にホログラムの波長分散作用を利用して、バックライトの利用効率を大幅に向上させることができる。 By the way, those of FIG. 1, FIG. 3, be those liquid crystal cells R, G, corresponding to the set each B, and aligned Fresnel zone plate-like micro-hologram array for wavelength dispersion It was, but by combining the uniform holographic microlens array for the effects of small diffraction grating wavelength dependence of chromatic dispersion, likewise utilizing the wavelength dispersion effect of the hologram, greatly enhance the utilization efficiency of the backlight it can be. そのためには、図4に示すように、液晶表示素子10の前面に、液晶表示素子1 For this purpose, as shown in FIG. 4, on the front face of the liquid crystal display device 10, the liquid crystal display device 1
0の画素ピッチに対応する径のマイクロレンズ7をガラス基板8上に設けてなるマイクロレンズアレー9を配置し、マイクロレンズアレー9の液晶表示素子10側に、 A microlens 7 of diameter corresponding to the pixel pitch of 0 Place the microlens array 9 comprising providing on the glass substrate 8, the liquid crystal display element 10 side of the microlens array 9,
一様な干渉縞からなる波長依存性の少ない透過型ホログラム5を一体に設ける。 The transmission hologram 5 small wavelength dependence of homogeneous interference pattern provided integrally. このように構成すると、マイクロレンズ7で集光された白色バックライト3は、透過型ホログラム5で波長に応じて異なる角度で回折され分光される。 With this configuration, the white backlight 3 is condensed by the microlens 7 is diffracted at different angles depending on the wavelength transmission hologram 5 spectrally. したがって、図1、図3の場合と同様、各波長に対する集光位置はホログラム5面に平行な方向に分散され、白色入射光3の赤の波長成分は液晶セルRの位置に、緑の成分は液晶セルGの位置に、青の成分は液晶セルBの位置にそれぞれ集光され、それぞれの色成分は各液晶セルR、G、Bの状態に応じた色表示を行う。 Therefore, as in the case of FIG. 1, FIG. 3, condensing positions for each wavelength is distributed in a direction parallel to the fifth surface hologram, the wavelength components of red white incident light 3 position of the liquid crystal cell R, a green component the position of the liquid crystal cell G, and blue components are respectively condensing the position of the liquid crystal cell B, and the color component is performed each liquid crystal cell R, G, and color display in accordance with the state of the B. この構成においては、ホログラム5として、集光性でなく一様な干渉縞からなる波長依存性の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5を液晶表示素子10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9のピッチが図17の従来の場合の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。 In this arrangement, as the hologram 5, it is possible to use less transmission hologram wavelength dependence of homogeneous interference fringes rather than light harvesting, there is no need to align the hologram 5 and the liquid crystal display device 10 points, and the pitch of the microlens array 9 becomes 3 times that of the conventional 17, it has an advantage in that easy to make easier and alignment. 【0019】また、図2の場合は、波長及び角度選択性のある透過型ホログラム5′は、異なる3つの波長について回折する3枚のホログラム51〜53を重ね合わせてなるもの、又は、3回多重記録してなるものであったが、これを2つの波長からなるものにすることもできる。 [0019] In the case of FIG. 2, a transmission type hologram 5 with wavelength and angular selectivity 'is made by overlapping three holograms 51 to 53 for diffracting the three different wavelengths, or three times but was made by multiple recording, this can also be a made of two wavelengths. 図5にその場合の構成を示す。 Figure 5 shows the case structure. この場合は、波長及び角度選択性のある回折格子の作用をする一様なホログラムとマイクロレンズアレーを組み合わせて、図2の場合と同様に、回折の波長及び角度選択性を利用して、バックライトの利用効率を大幅に向上させることができるもので、図5において、液晶表示素子10の前面には、 In this case, by combining a uniform holographic microlens array for the action of the diffraction grating with wavelength and angular selectivity, as in the case of FIG. 2, by using the wavelength and angle selectivity of diffraction, back the utilization efficiency of the light as it can be greatly improved, in FIG. 5, the front surface of the liquid crystal display device 10,
液晶表示素子10の画素ピッチに対応する径のマイクロレンズ7をガラス基板8上に設けてなるマイクロレンズアレー9が配置されており、マイクロレンズアレー9の液晶表示素子10側には、波長及び角度選択性のある一様な干渉縞からなる青色用ホログラム53、赤色用ホログラム51が一体に設けられている。 A microlens 7 of diameter corresponding to the pixel pitch of the liquid crystal display device 10 is disposed a micro lens array 9 formed by providing on the glass substrate 8, the liquid crystal display element 10 side of the microlens array 9, the wavelength and angle blue hologram 53 made of a uniform interference pattern is selective, red hologram 51 is integrally provided. このように構成すると、マイクロレンズ7で集光された白色バックライト3中の青の波長成分の大部分は青色用ホログラム53により回折されて液晶セルBの位置に集光し、赤の波長成分の大部分は赤色用ホログラム51により回折されて液晶セルRの位置に集光し、また、ホログラム5′により回折されない緑の成分は、ホログラム53、51を直進通過して、液晶セルGの位置に集光する。 According to this structure, most of the wavelength components of blue in white backlight 3 is condensed by the microlens 7 is focused is diffracted by the blue hologram 53 to the position of the liquid crystal cell B, the red wavelength component most condenses is diffracted by the red hologram 51 to the position of the liquid crystal cell R, also of green component is not diffracted by the hologram 5 'are straight passes through the hologram 53 and 51, the position of the liquid crystal cell G It focused on. したがって、 Therefore,
白色入射光3の赤の波長成分は液晶セルRの位置に、緑の成分は液晶セルGの位置に、青の成分は液晶セルBの位置にそれぞれ集光され、それぞれの色成分は各液晶セルR、G、Bの状態に応じた色表示を行う。 White red wavelength component of the incident light 3 position of the liquid crystal cell R, the component of the green position of the liquid crystal cell G, and blue components are respectively condensing the position of the liquid crystal cell B, and color components are respective liquid crystal cells R, G, and color display in accordance with the state of the B performed. この構成においては、ホログラム51、53として、集光性のない一様な干渉縞からなる波長及び角度選択性のあるホログラムを用いることができるため、ホログラム51、53 Since in this arrangement, that the hologram 51 and 53, it is possible to use a hologram having wavelength and angle selectivity consisting condensing having no uniform interference fringes, the hologram 51 and 53
を液晶表示素子10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9のピッチが図17の従来の場合の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。 That there is no need to align the liquid crystal display device 10, and the pitch of the microlens array 9 becomes 3 times that of the conventional 17, it has an advantage in that easy to make easier and alignment. 【0020】次に、上記のようなホログラム5又は5′ [0020] Then, as described above, such hologram 5 or 5 '
からなるカラーフィルターを組み込んだ液晶表示装置の1例について、図6を参照にして説明する。 For one example of a liquid crystal display device incorporating a color filter comprising, it will be described with reference to FIG. 液晶表示素子10は、例えば2枚のガラス基板11、11の間に挟持されたツイストネマチック等の液晶層15からなり、 The liquid crystal display device 10 is, for example, a liquid crystal layer 15 such as twisted nematic sandwiched between two glass substrates 11 and 11,
一方のガラス基板11内表面には一様な透明対向電極1 Uniformly on one of the glass substrate 11 in the surface of the transparent counter electrode 1
2が設けられ、他方のガラス基板11内表面には液晶セルR、G、B毎に独立に透明表示電極13が設けられ、 2 is provided on the other glass substrate 11 in the surface of the liquid crystal cell R, G, transparent display electrodes 13 independently in each B is provided,
透明表示電極13間には、液晶セルR、G、B間を区切り、迷光が隣接する液晶セルに入らないようにするブラックマトリックス14が配置されている。 Between the transparent display electrodes 13, separated liquid crystal cell R, G, between B, a black matrix 14 to prevent entering the liquid crystal cell stray adjacent is placed. したがって、 Therefore,
セル毎に透明表示電極13と透明表示電極13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、一組の液晶セルR、G、Bからなる画素の表示色を制御することができ、カラー表示が可能になる。 By changing the transmission state by controlling the voltage applied between the transparent display electrode 13 and the transparent display electrode 13 for each cell, to control the display color of pixels consisting of a pair of liquid crystal cell R, G, B It can be, it is possible to color display. 観察側ののガラス基板11外表面には偏光板16が貼り付けられ、バックライト3入射側のガラス基板11外表面には拡散板17が貼り付けられている。 Polarizing plate 16 is bonded to the glass substrate 11 the outer surface of the viewing side, is attached a diffusion plate 17 is a glass substrate 11 the outer surface of the backlight 3 incident side. そして、このような液晶表示素子10の入射側には、図1〜図5を用いて説明した何れかの分光ホログラム5又は5′が配置されており、この例の場合、その入射側にもう一方の偏光板1 Then, on the incident side of the liquid crystal display device 10, it is arranged either spectral hologram 5 or 5 'described with reference to FIGS. 1 to 5, in this example, other on the entrance side one of the polarizing plates 1
8が、その透過軸が例えば偏光板16の透過軸と直交するように配置されている。 8 are arranged so as to be perpendicular to the transmission axis of the transmission shaft, for example, a polarizing plate 16. 【0021】このような配置であるので、白色バックライト3は、偏光板18を通って直線偏光に変えられ、波長依存性の少ないホログラム5又は波長及び角度選択性のあるホログラム5′によってその中の赤成分は液晶セルRの位置へ、緑成分は液晶セルGの位置へ、青成分は液晶セルBの位置へそれぞれ集光され、拡散板17により拡散されて、それぞれの色成分は対応する液晶セルR、G、Bに入射し、その透過状態に応じて偏光面が回転されて通過し、他方の偏光板18によりその状態が強度変調された光として顕在化し、観察者の眼に達する。 [0021] Since in such an arrangement, white backlight 3 is changed to linearly polarized light through the polarizing plate 18, therein by the hologram 5 'with a small hologram 5 or wavelength and angle selectivity of the wavelength dependence to red component position of the liquid crystal cell R, the green component to a position of the liquid crystal cell G, and blue components are respectively condensing the position of the liquid crystal cell B, and is diffused by the diffusion plate 17, each of the color components corresponding enters the liquid crystal cell R, G, and B, the polarization plane passing is rotated in accordance with the transmission state, manifested as light whose state is intensity-modulated by the other polarizing plate 18, reaches the eyes of the observer .
3つの液晶セルR、G、Bの組を1つの画素とし、その中の通過波長成分の割合によって異なる色の画素として表示される。 Three liquid crystal cells R, G, set of B was one pixel is displayed as a color of the pixel varies depending on the ratio of the transmission wavelength components therein. 【0022】なお、図6において、拡散板17の配置位置は、液晶表示素子10の入射側でなく観察側であってもよく、また、拡散度合いを高めるために、拡散板17 [0022] In FIG. 6, the arrangement position of the diffusion plate 17 may be a viewing side rather than the incident side of the liquid crystal display device 10, Further, in order to increase the degree of diffusion, the diffusion plate 17
の代わりにフレネルレンズとレンチキュラーレンズの組み合わせからなるものを用いてもよい。 It may also be used comprising a combination of a Fresnel lens and a lenticular lens in place of. また、偏光板1 In addition, a polarizing plate 1
8はホログラム5又は5′と液晶表示素子10の間に配置してもよい。 8 may be disposed between the liquid crystal display device 10 as the hologram 5 or 5 '. さらに、ブラックマトリックス14は、 In addition, the black matrix 14,
迷光が隣接する液晶セルに入らないようにすると共に、 With stray light from entering the liquid crystal cell adjacent,
ホログラム5又は5′によって液晶セル間に入射するR、G、B以外の波長の光をカットして、コントラストと彩度を上げるためのものであるが、省いてもよい。 Cut R, G, and light of wavelength other than B entering between the liquid crystal cell by the hologram 5 or 5 ', but is intended to increase the contrast and color saturation, it may be omitted. 【0023】次に、上記のようなアレー状の集光性ホログラム5及び5′の作製方法の例について説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the array-shaped light converging hologram 5 and 5 like '. その第1は、本発明によるアレー状のホログラムの各微小ホログラムを2光束干渉撮影により作製するものでり、 The first is deli which fabricate each micro hologram array-like hologram according to the invention by a two-beam interference photography,
図7は、その1例として図3のようにバックライト3をホログラム5の法線に対して所定の角度をなして入射させるものの撮影光学系を示すものであり、ホログラム感材22に対してほぼ垂直に収束レンズ23からの集光光束24を、また、感材22の法線に対して所定の角度θ FIG. 7 shows an imaging optical system of which is incident at an angle to the normal line of the hologram 5 backlight 3 as shown in FIG. 3 as an example, the hologram photosensitive material 22 the condensed light beam 24 from the substantially vertical converging lens 23, also a predetermined angle to the normal of the photosensitive material 22 theta
にほぼ等しい角度で平行光束25を入射させて感材22 It is incident parallel light beam 25 at an angle approximately equal to and photosensitive material 22
中で両者を干渉させて1つの微小ホログラムを撮影し、 Causes interference both taken one minute holograms in the medium,
次いで液晶表示素子10の画素ピッチL分だけ感材22 Then sensitive only pixel pitch L of the liquid crystal display device 10 member 22
を相対的に移動させて隣接する微小ホログラムを同様に撮影し、これと同様にステップ・アンド・リピートしてホログラム感材22面全体にアレー状のホログラムを撮影し、感材22を現像して集光性ホログラム5又は5′ Relatively moving photographed similarly fine hologram adjacent, which as well as step-and-repeat and by taking an array of holograms to the entire hologram photosensitive material 22 surface, by developing the photosensitive material 22 light-harvesting hologram 5 or 5 '
を作製することができる。 It can be prepared. 集光光束24と平行光束25 Atsumarihikarikotaba 24 a parallel light beam 25
とは、同一光源からの光をビームスプリッター等により2分割したもので、相互に可干渉な光である。 And it is obtained by 2 divided by a beam splitter or the like light from the same light source is a coherent light with each other. なお、ステップ・アンド・リピートの代わりに、同様な複数組の撮影光学系を並列配置して同時に複数の微小ホログラムを撮影するようにすることもできる。 Instead of the step-and-repeat, a similar plurality of sets of imaging optical systems arranged in parallel to may be adapted to simultaneously shoot a plurality of minute holograms. 【0024】図7の場合は、集光光束24と平行光束2 [0024] In the case of FIG. 7, the parallel light flux with Atsumarihikarikotaba 24 2
5とを所定角度でホログラム感材22中に入射させて干渉させて微小ホログラムを撮影する例であったが、図8 While a 5 was an example of photographing a fine hologram causes interference by the incident in the hologram photosensitive material 22 at a predetermined angle, FIG. 8
に示すように、発散光束26と平行光束25とを所定角度θでホログラム感材22中に入射させて干渉させて1 As shown in, it causes interference by the incident in the hologram photosensitive material 22 and a divergent beam 26 into a parallel light beam 25 at a predetermined angle theta 1
個の微小ホログラムを撮影し、同様にステップ・アンド・リピートしてアレー状のホログラム5及び5′を作製することもできる。 Number of micro-holograms was photographed similarly may be a step-and-repeat and to prepare a hologram 5 and 5 'an array of. この場合は、ホログラムに入射するバックライト3は撮影の時とは反対の方向から入射させる。 In this case, the backlight 3 incident on the hologram is incident from the opposite direction to the time of shooting. 【0025】もう1つの上記のようなアレー状の集光性ホログラム5及び5′の作製方法の例について説明する。 [0025] For an example of a manufacturing method of another array-like light-collecting hologram 5 and 5 as described above 'will be described. この製造方法の基本は、アレー状の微小ホログラムからなるホログラム5及び5′のホログラム干渉縞を計算機によって計算し、例えば電子線レジスト上へ電子ビームによって描画し、現像して、計算機ホログラム(C The basis of this manufacturing method, a hologram interference fringe of the hologram 5 and 5 'made of an array of micro-holograms was calculated by the computer, and drawn by an electron beam for example to an electron beam resist on and developed, a computer generated hologram (C
GH:Computer Generated Hol GH: Computer Generated Hol
ogram)27を作製する。 ogram) 27 to produce. 次に、このようにして作製した計算機ホログラム27を、図9に示すように、ホログラム感材22に密着させるか若干ギャップをおいて重ね合わせ、計算機ホログラム27側からバックライト3(図1)に相当するレーザー光29を入射させ、計算機ホログラム27によって生じる集光回折光30と直進透過光31とをホログラム感材22中で干渉させ、複製する。 Next, the computer generated hologram 27 manufactured in this manner, as shown in FIG. 9, superimposed at a slight gap or is brought into close contact with the hologram photosensitive material 22, the computer generated hologram 27 side to the backlight 3 (Fig. 1) the laser beam 29 corresponding to incident computer a condensing the diffracted light 30 and the rectilinear transmitted light 31 caused by the hologram 27 to interfere in the hologram photosensitive material 22, to duplicate. このような複製によるホログラムをアレー状の集光性ホログラム5、5′として用いるか、又は、その複製品を原版として、さらに同様に複製したものをアレー状の集光性ホログラム5、5′として用いる。 Such reproduction by an array-like light-collecting holograms 5,5 hologram as 'or used as, or, the reproductions as an original, yet similarly an array of light-collecting holograms 5,5 those duplicates' used. 【0026】このように、計算機ホログラム27を作製し、次いでその複製を光学的に作製するようにすると、 [0026] Thus, to prepare a computer hologram 27, then when the to produce the replication optically,
液晶表示装置等の微細な画素に対応するアレー状のホログラムを正確に容易に描画することができると共に、複製によりアレー状のホログラムの回折効率を向上させることができる。 With an array-like holograms corresponding to fine pixels such as a liquid crystal display device can be accurately and easily drawn, it is possible to improve the diffraction efficiency of an array of holograms by replication. なお、このような複製の代わりに、紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂を計算機ホログラム27のレリーフ面に塗布し、その樹脂に紫外線等の光を照射して硬化させ、いわゆる2P法によりレリーフホログラムとして複製し、それをホログラム5、5′として用いるか、又は、その複製品を原版として、さらに同様に複製したものをホログラム5、5′として用いるようにすることもできる。 Instead of such a duplication, a photocurable resin such as an ultraviolet curable resin is applied to the relief surface of the computer generated hologram 27, and then cured by irradiation with light such as ultraviolet rays The resin relief hologram by a so-called 2P method replicate as, it hologram 5,5 can also be used as the 'or used as, or its reproductions as an original hologram 5,5 those further replicated similarly'. 【0027】ここで、1つの具体例として、図7の作製方法において、感材22の感光材料としてフォトポリマー(デュポン社 オムニデックス352)の膜厚10μ [0027] Here, as one embodiment, in the manufacturing method of FIG. 7, the thickness of the photopolymer as the photosensitive material of the photosensitive material 22 (DuPont OMNIDEX 352) 10 [mu]
m、屈折率差Δn0.03のものを用い、光源として波長514.5nm、アルゴン5Wレーザー(スペクトラフィジック社製 モデルSP2020−055)を電流30A、出力0.1Wの514.5nmシングルモード状態で用い、集光光束24として、焦点距離106mm m, used as the refractive index difference Derutaenu0.03, using a wavelength as a light source 514.5nm, argon 5W Laser (Spectra Physic Inc. Model SP2020-055) current 30A, with 514.5nm single mode condition of the output 0.1W , as Atsumarihikarikotaba 24, focal length 106mm
の収束レンズ23であって、その光軸が感材22の法線に対し0.68°の角度をなし、感材22を通しその背後の厚さ1.0mmの基板ガラス21の背面上に焦点が位置する収束レンズ23によって集光される光を用い、 A converging lens 23, the optical axis is an angle of 0.68 ° with respect to the normal line of the photosensitive material 22, on the back of the substrate glass 21 having a thickness of 1.0mm behind it through the photosensitive material 22 to the using a light condensed by the converging lens 23 focus position,
平行光束25として、感材22の法線に対して同じ側に24.3°の角度をなす平行光を用いて、以下の記録条件で撮影及び後処理条件で後処理して作製した。 As a parallel light beam 25, using a parallel light at an angle of 24.3 ° on the same side with respect to the normal to the photosensitive material 22 was prepared by the post-processing in shooting and post-treatment conditions in the following recording conditions. 【0028】 記録条件:物体光強度(乾板面上):0.5mW/cm 参照光強度(乾板面上):0.5mW/cm 計 :1.0mW/cm 2撮影時間 :40秒 露光量 :40mJ/cm 2後処理条件:紫外線照射 :10分、100mJ/cm 2加熱 :120℃、2時間 ホログラム寸法 :縦48mm×横300μm(ストライプ 状) これらの条件下において作製したホログラム5の回折効率を分光測定器(島津(株)製 Recording Spectoroph The recording condition: the object light intensity (on dry plate surface): 0.5 mW / cm 2 the reference light intensity (on dry plate surface): 0.5 mW / cm 2 gauge: 1.0 mW / cm 2 exposure time: 40 seconds exposure the amount: 40 mJ / cm 2 up conditions: UV irradiation: 10 minutes, 100 mJ / cm 2 heating: 120 ° C., 2 hours hologram dimensions: length 48 mm × horizontal 300 [mu] m (stripes) diffraction of the hologram 5 produced under these conditions spectrophotometer efficiency (manufactured by Shimadzu (Ltd.) Recording Spectoroph
otometerUV365)によって測定したところ、カラー表示の液晶表示装置の各中心波長である下記の波長において次のような結果が得られた。 OtometerUV365) it was measured by the following results at a wavelength below which are the central wavelength of the color display liquid crystal display device was obtained. 【0029】 青色(460nm):73% 緑色(545nm):98% 赤色(610nm):91% 次に、このホログラム5を用いて、図10に示すような配置で実際のバックライト利用効率の向上度の確認実験を行った。 The blue (460nm): 73% Green (545nm): 98% red (610nm): 91% Next, using the hologram 5, the improvement of the actual backlight efficiency in arrangement as shown in FIG. 10 It was carried out every time of confirmation experiment. 使用する装置として、バックライト3に、メタルハライドランプ(岩崎電気(株)製)33を用い、 As an apparatus to be used, the backlight 3, using a metal halide lamp (manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.) 33,
このランプ33に放物面鏡34を組み合わせ、平行光3 Combining parabolic mirror 34 to the lamp 33, the parallel light 3
5をホログラム5に照射させるようになっている。 And it is adapted to irradiate the hologram 5 5. この平行光35の平行度は、中心角度から約±5°の範囲に納まっているものである。 Parallelism of the parallel light 35 is one in which the center angle is accommodated in the range of about ± 5 °. ホログラム5による分光光で照明する液晶表示素子10として、従来のTFT液晶表示装置用のものを用いた。 As the liquid crystal display device 10 to illuminate in spectral light by the hologram 5, it was used for a conventional TFT liquid crystal display device. なお、この実験では、拡散板は使用していない。 It should be noted that, in this experiment, the diffusion plate is not used. 【0030】このような系において、バックライトの利用効率を測定した。 [0030] In such systems, to determine the efficiency of the backlight. 使用した測定装置は、色彩輝度計(トプコン(株)製 モデルBM−5)である。 Measuring apparatus used is a color luminance meter (Topcon Co., Ltd. Model BM-5). 比較にために使用した従来型液晶表示装置用のカラーフィルターの仕様は、下記の通りである。 Color filter specification for a conventional liquid crystal display device used for the comparison is as follows. 【0031】 開口率 :各セルにつき35% カラーフィルターの透過率:R:67% G:65% B:63% カラーフィルターの寸法 :対角3インチ(画素数64 The aperture ratio: transmittance of 35% color filter for each cell: R: 67% G: 65% B: 63% color filter dimensions: diagonal 3 inches (several pixels 64
0×480) 従来型との比較のため、カラーフィルター以外のバックライト照射装置は、同じものを使用した。 0 × 480) for comparison with the conventional backlight illumination device other than the color filter, we used the same thing. 双方の系でのバックライト利用効率を測定し、それらを比較した結果は、次の表−1、表−2の通りである。 The backlight efficiency of both systems were measured, the result of comparison thereof, the following Table 1 are shown in Table 2. 【0032】 [0032] 【0033】なお、以上においては、本発明のホログラム5又は5′を用いたカラーフィルターを直視用の液晶表示装置に適用するものとして説明してきたが、図11 [0033] In the above has been described as being applied to a liquid crystal display device for directly viewing the color filter using the hologram 5 or 5 'of the present invention, FIG. 11
に示すように、液晶表示素子10と観察者の間に投影レンズ37と結像用スクリーン38を配置して、液晶表示素子10を拡大投影して表示する液晶プロジェクターとして用いることもできる。 As shown in, by placing the projection lens 37 and the imaging screen 38 between the viewer and the liquid crystal display device 10 can also be used as a liquid crystal projector which displays a liquid crystal display device 10 enlarges and projects to. 【0034】ところで、以上のようなカラーフィルターとして用いるホログラム5又は5′は、撮影時の条件通りにバックライト3を入射させて再生した場合に、その回折効率、回折角等の性能を十分発揮することができる。 By the way, as described above the hologram 5 or 5 'is used as a color filter, when reproduced by the incidence of the backlight 3 in the condition as at the time of shooting, sufficiently exhibited its diffraction efficiency, the performance of such a diffraction angle can do. しかしながら、再生の条件が撮影時と異なってくると、その性能は急激に低下してしまう。 However, the reproduction of the conditions will be different at the time of shooting, its performance would rapidly decline. このため、散乱光である従来型の照明光では、ホログラム5、5′の使用の効果は小さくなってしまう。 Therefore, in the conventional illumination light is scattered light, the effect of the use of holograms 5,5 'becomes smaller. 【0035】そのため、次に説明するような均一な面発光の平行光が照射可能な照明装置を用いて、例えば、撮影時に平行光を参照光として用いるホログラムの再生時の効率を高める。 [0035] Therefore, by using the available illumination lighting apparatus homogeneous parallel light from the surface-emitting, such as described below, for example, increase the efficiency of reproducing the hologram used as the reference light parallel light when shooting. 図12はその1例の照明装置の構成を示す図であり、液晶表示素子10の3色用の液晶セルR、G、Bの組からなる各画素に位置合わせされて、図1、2等に示したような分光作用をするホログラム5 Figure 12 is a diagram showing a configuration of a lighting apparatus of the example, the liquid crystal cell R for 3-color liquid crystal display device 10, G, aligned with the respective pixel comprising a set of B, fig. 1, 2, etc. hologram the spectral effects such as shown in 5
(又は5′)がバックライト3入射側に配置されている。 (Or 5 ') is arranged on a backlight 3 incident side. ホログラム5の入射側には、微小ホログラムアレーに対応するピッチの微小凸レンズアレー41が配置され、図13に部分拡大図を示すように、微小凸レンズアレー41を構成する各微小凸レンズ42の焦点位置には、光ファイバー43の一方の端部が取り付けられている。 The entrance side of the hologram 5, lenticular array 41 of pitch corresponding to the fine hologram array is arranged, as shown in the partially enlarged view in FIG. 13, the focal position of each lenticule 42 of the lenticular array 41 , one end of the optical fiber 43 is attached. なお、各微小凸レンズ42の焦点面の光ファイバー43の端部以外の面は、遮光膜44で覆い、外光が入射しないようになっている。 The surface other than the end portion of the optical fiber 43 of the focal plane of the lenticule 42 is covered with a light shielding film 44, external light so as not incident. 各微小凸レンズ42に対応する光ファイバー43の他方の端は一体に束ねられ、メタルハライドランプ等からなる光源45に対向して取り付けられている。 The other end of the optical fiber 43 for each lenticule 42 are bundled together, it is mounted opposite the light source 45 consisting of a metal halide lamp or the like. 【0036】このような構成において、光源45から出た照明光は、各光ファイバー43の他方の端部に入射し、光ファイバー43中をガイドされて一方の端部に導かれ、図13に示すように、光ファイバー43の一方の端部を2次点光源にしてその端部から出た発散光は、微小凸レンズ42のレンズ面で平行光3に変換され、ホログラム5の対応する微小ホログラムに入射し、ここで分光された赤成分、緑成分、青成分の光は液晶セルR、 [0036] In such a configuration, illumination light emitted from the light source 45 is incident on the other end of each optical fiber 43, is guided medium optical fiber 43 is guided at one end, as shown in FIG. 13 the divergent light emitted from the end portion to the one end of the optical fiber 43 to the secondary point light source is converted into parallel light 3 in the lens surface of the lenticule 42, incident on the corresponding micro-hologram of the hologram 5 here it split the red component, the green component light and blue component liquid crystal cell R,
G、Bに入射して、明るいカラー表示を行う。 G, is incident on the B, performs bright color display. このように、ホログラム5が撮影時の条件通りに平行光で照射されるので、その回折効率及び分光特性が十分発揮され、 Thus, since the hologram 5 is illuminated with parallel light conditions as at the time of shooting, the diffraction efficiency and spectral characteristics are sufficiently exhibited,
照明光の高い利用効率が得られる。 High utilization efficiency illuminating light can be obtained. 【0037】次に、光ファイバーの代わりに導波路を用いる例について説明する。 Next, an example of using a waveguide in place of the optical fiber. 図14の断面図及び図15の要部斜視図に示すように、微小凸レンズアレー41の背後に開口マスク46を配置し、その背後に反射板49で裏打ちされた導波路48を配置する。 As shown in a partial perspective cross-sectional view and FIG. 15 in FIG. 14, the aperture mask 46 is disposed behind the lenticular array 41, placing the waveguide 48 which is backed by the reflector 49 behind. 開口マスク46 Aperture mask 46
は、微小凸レンズアレー41を構成する各微小凸レンズ42の焦点位置に微小な開口47を有し、それ以外は遮光性で導波路48側が反射面になっている。 Has a small aperture 47 at the focal point of each lenticule 42 of the lenticular array 41, and the other waveguide 48 side by the light shielding property is in the reflective surface. そして、導波路48の1側面が光源45に対向して取り付けられており、光源45からの照明光は導波路48のこの対向する側面から導波路48に入り、反射板49と開口マスク46の反射面との間で多重反射して導波路48中をガイドされるが、その間開口マスク46の開口47から一部の光が漏れる。 Then, one aspect of the waveguide 48 is mounted opposite the light source 45, illumination light from the light source 45 enters from the side of the opposing waveguide 48 to the waveguide 48, the reflector 49 and the aperture mask 46 guided medium waveguide 48 by multiple reflections between the reflecting surface, but some of the light leaks from the opening 47 in between the aperture mask 46. この開口47が2次点光源になってそこから出た発散光は、微小凸レンズ42のレンズ面で平行光3に変換され、ホログラム5の対応する微小ホログラムに入射し、ここで分光された赤成分、緑成分、青成分の光は液晶セルR、G、Bに入射して、明るいカラー表示を行う。 Divergent light emitted therefrom the opening 47 in a two runner-up light source is converted into parallel light 3 in the lens surface of the lenticule 42, incident on the corresponding micro-hologram of the hologram 5, spectrally here red component, green component, incident light of the blue component is a liquid crystal cell R, G, and B, performs the bright color display. この場合も、ホログラム5は撮影時の条件通りに平行光で照射されるので、その回折効率及び分光特性が十分発揮され、照明光の高い利用効率が得られる。 Again, since the hologram 5 is illuminated with parallel light conditions as at the time of shooting, the diffraction efficiency and spectral characteristics are sufficiently exhibited, high utilization efficiency illuminating light can be obtained. 【0038】なお、図14、図15は液晶セルR、G、 It should be noted, 14, 15 liquid crystal cell R, G,
Bが正方形、円等の等方的な形状の場合であるが、これがストライプ状の細長いものの場合、開口はその長さに等しいスリット形状にする必要がある。 B is a square, is the case of isotropic circular shape or the like, if this is despite elongated stripes, the opening should be in a slit shape equal to its length. その場合の要部斜視図を図16に示す。 The main part perspective view of the case shown in FIG. 16. この場合は、微小凸レンズアレーの代わりに、ストライプの方向に母線を有し、その長さに等しい長さの微小円筒レンズからなる微小円筒レンズアレー41′を用い、開口マスク46′は各微小円筒レンズの焦線位置にスリトット開口47′を有するようにする。 In this case, instead of the lenticular array has a generatrix in the direction of the stripe, 'using the aperture mask 46' microcylinder lens array 41 consisting of micro cylindrical lenses of length equal to the length thereof each microcylinder the focal line position of the lens to have a Suritotto opening 47 '. その他は図14、図15の場合と同様である。 Others 14, is similar to the case of FIG. 15. 【0039】以上、本発明のホログラムを用いた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、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。 [0039] Although the color filter using the hologram of the present invention has been described based on several embodiments, the present invention can be modified in various ways without being limited to these examples. 例えば、液晶表示装置と同様に、1画素を構成する3つの光検出器の前に3原色のカラーフィルターを配置してカラー画像を撮像するCCD等の撮像素子に本発明のホログラムを用いたカラーフィルターを適用することもできる。 For example, in the same manner as the liquid crystal display device, a color using the hologram of the present invention with three 3 primary color image by arranging the color filters in front of the photodetector which constitutes one pixel in the image pickup element such as a CCD for capturing it is also possible to apply a filter. 【0040】 【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を用いたカラーフィルターによると、入射光をホログラムにより回折分光して所定の空間的な周期で異なる波長の光を所望の位置に出射するので、カラーフィルターを通過させなくてもよくなり、吸収による損失がなくなり、明るい表示、撮像が可能になる。 [0040] As apparent from the above description, according to the color filter using the hologram of the present invention, the light of the incident light is diffracted split by the hologram different wavelengths in a predetermined spatial periodicity since emitted to a desired position, it may not passed through a color filter, there is no loss due to absorption, comprising bright display, the image can be taken. また、 Also,
効率良く分光した光を所定位置に集光させることができるので、カラーフィルター用バックライト等の各波長成分を無駄なく利用でき、その利用効率を大幅に向上させることができる。 Since efficiently the dispersed light can be condensed to a predetermined position, can be utilized without waste wavelength components such as a backlight for a color filter, the use efficiency can be greatly improved. 【0041】さらに、このようなホログラムを用いたカラーフィルターを液晶表示装置、撮像装置等に用いることにより、部品であるカラーフィルターが必要なくなり、また、バックライト等を小型、低出力のものに変更できるため、製造コストの低減、信頼性の向上等を図ることができる。 [0041] Furthermore, changing the color filter using such a hologram liquid crystal display device, by using the imaging device, a color filter is a component become unnecessary, also a backlight such as a small and of low output it is therefore possible to reduce the manufacturing cost, improve the reliability and the like.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1のホログラムを用いたカラーフィルターの原理を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a first principle of a color filter using the hologram BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] present invention. 【図2】本発明の第2のものの原理を説明するための図である。 2 is a diagram for explaining the principle of what the second of the present invention. 【図3】図1の変形の構成を示す図である。 3 is a diagram showing a configuration of a modification of FIG. 【図4】図1の別の変形の構成を示す図である。 4 is a diagram showing a configuration of another variation of Figure 1. 【図5】図2の変形の構成を示す図である。 5 is a diagram showing a configuration of a modification of FIG. 【図6】本発明によるカラーフィルターを組み込んだ液晶表示装置の1例の構成を示す図である。 Incorporating a color filter according to [6] The present invention is a diagram showing an example of a configuration of a liquid crystal display device. 【図7】図3のホログラムの撮影光学系を示す図である。 7 is a diagram showing an imaging optical system of the hologram of FIG. 【図8】図3のホログラムの別の撮影光学系を示す図である。 8 is a diagram illustrating another imaging optical system of the hologram of FIG. 【図9】本発明によるホログラムの別の作製方法を説明するための図である。 Is a diagram for explaining another manufacturing method of a hologram according to the present invention; FIG. 【図10】本発明によるホログラムのバックライト利用効率の向上度を確認するための配置を示す図である。 Is a diagram showing an arrangement for checking the degree of improvement of the backlight efficiency of a hologram according to the present invention; FIG. 【図11】本発明によるホログラムを液晶プロジェクターに用いる場合の配置を示す図である。 [11] The hologram according to the present invention is a diagram showing an arrangement of a case of using the liquid crystal projector. 【図12】液晶表示装置用照明装置の1例の構成を示す図である。 12 is a diagram showing a configuration of one example of a liquid crystal display device illumination device. 【図13】図12の部分拡大図である。 13 is a partial enlarged view of FIG. 12. 【図14】別の液晶表示装置用照明装置の断面図である。 14 is a cross-sectional view of another liquid crystal display device illumination device. 【図15】別の液晶表示装置用照明装置の要部斜視図である。 It is a main part perspective view of Figure 15 Another liquid crystal display device illumination device. 【図16】図14の変形例の要部斜視図である。 16 is a partial perspective view of a modification of FIG. 14. 【図17】従来の液晶表示装置の照明方法を説明するための図である。 17 is a diagram for explaining a lighting method of the conventional liquid crystal display device. 【符号の説明】 R、G、B…液晶セル3…バックライト5、5′…透過型ホログラム7…マイクロレンズ8…ガラス基板9…マイクロレンズアレー10…液晶表示素子11…ガラス基板12…透明対向電極13…透明表示電極14…ブラックマトリックス15…液晶層16、18…偏光板17…拡散板21…基板ガラス22…ホログラム感材23…収束レンズ24…集光光束25…平行光束26…発散光束27…計算機ホログラム29…レーザー光30…集光回折光31…直進透過光33…メタルハライドランプ34…放物面鏡35…平行光37…投影レンズ38…結像用スクリーン41…微小凸レンズアレー42…微小凸レンズ43…光ファイバー44…遮光膜45…光源46…開口マスク47…開口48…導波路49…反射板41′…微 [EXPLANATION OF SYMBOLS] R, G, B ... liquid crystal cell 3 ... Backlight 5,5 '... transmission hologram 7 ... microlens 8 ... glass substrate 9 ... microlens array 10 ... liquid crystal display device 11 ... glass substrate 12 ... transparent counter electrodes 13 ... transparent display electrodes 14 ... black matrix 15 ... liquid crystal layer 16, 18 ... polarizing plate 17 ... diffusion plate 21 ... glass substrate 22 ... hologram photosensitive material 23 ... converging lens 24 ... Atsumarihikarikotaba 25 ... parallel light beam 26 ... divergent light beam 27 ... computer hologram 29 ... laser beam 30 ... condensing the diffracted light 31 ... straight transmitted light 33 ... metal halide lamp 34 ... parabolic mirror 35 ... parallel light 37 ... projection lens 38 ... imaging screen 41 ... lenticular array 42 ... lenticules 43 ... optical fiber 44 ... light shielding film 45 ... light source 46 ... aperture mask 47 ... opening 48 ... waveguide 49 ... reflector 41 '... fine 小円筒レンズアレー46′…開口マスク47′…スリトット開口51…赤色用ホログラム52…緑色用ホログラム53…青色用ホログラム Small cylinders lens array 46 '... aperture mask 47' ... Suritotto opening 51 ... red hologram 52 ... green hologram 53 ... hologram for blue

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 入射光をホログラムにより回折分光して (57) Patent Claims 1. A diffracted split by the hologram incident light
    所定の空間的な周期で異なる波長の光を所望の位置に出 Out light of different wavelengths in a predetermined spatial period in the desired position
    射するホログラムを用いたカラーフィルターにおいて、 In a color filter using a hologram that morphism,
    前記ホログラムが多重に記録されるか重畳された一様な回折波長及び角度選択性のある2つの干渉縞からなり、 The hologram consists of two interference fringes with uniform diffraction wavelength and angle selectivity is superimposed or recorded in multiplex,
    その一方は赤色、緑色、青色の何れか1つを選択的に回 One of which red, green, selectively turn the one of blue
    折するものであり、その他方は赤色、緑色、青色の他の It is intended to fold, the other of the red, green, blue other
    何れか1つを選択的に回折するものであり、前記ホログラムの入射側又は出射側にアレー状の集光素子が配置されていることを特徴とするホログラムを用いたカラーフィルター。 Either it is one which selectively diffracted, color filter that uses the characteristics and sulfo program to which an array of light collecting elements on the incident side or exit side of the hologram is arranged. 【請求項2】 周期的に液晶セルが配置された液晶表示素子のバックライト入射側に配置されていることを特徴とする請求項1記載のホログラムを用いたカラーフィルター。 2. A periodic color filter using the hologram according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that it is arranged on a backlight incident side of the liquid crystal display device in which liquid crystal cells are arranged. 【請求項3】 前記ホログラムの出射側の何れかの位置に光拡散手段が配置されていることを特徴とする請求項 3. A process according to claim, characterized in that the light diffusing means is disposed at any position on the exit side of the hologram
    記載のホログラムを用いたカラーフィルター。 The color filter using a hologram of the second aspect. 【請求項4】 前記液晶表示素子には液晶セル間の領域に対応した位置に遮光手段が配置されていることを特徴とする請求項又は記載のホログラムを用いたカラーフィルター。 4. A color filter in the liquid crystal display device using a hologram according to claim 2 or 3, wherein the light blocking means is disposed at a position corresponding to the region between the liquid crystal cell. 【請求項5】 表示画像を投影する投影手段を備えた液晶表示素子のバックライト入射側に配置されていることを特徴とする請求項からの何れか1項記載のホログラムを用いたカラーフィルター。 5. A color using a hologram according to any one of claims 2 4, characterized in that it is arranged on a backlight incident side of a liquid crystal display device having a projection means for projecting the display image filter. 【請求項6】 周期的に光検出素子が配置された撮像素子の入射側に配置されていることを特徴とする請求項 6. The method of claim 1, characterized in that periodically the light detecting element is arranged on the incident side of the arranged image sensor
    載のホログラムを用いたカラーフィルター。 The color filter using a hologram of the serial mounting.
JP9751793A 1993-04-23 1993-04-23 The color filter using a hologram Expired - Fee Related JP3370133B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9751793A JP3370133B2 (en) 1993-04-23 1993-04-23 The color filter using a hologram

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9751793A JP3370133B2 (en) 1993-04-23 1993-04-23 The color filter using a hologram
US08187549 US5506701A (en) 1993-01-28 1994-01-28 Hologram color filter, liquid crystal display device using the same, and fabrication process of hologram color filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06308332A true JPH06308332A (en) 1994-11-04
JP3370133B2 true JP3370133B2 (en) 2003-01-27

Family

ID=14194455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9751793A Expired - Fee Related JP3370133B2 (en) 1993-04-23 1993-04-23 The color filter using a hologram

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3370133B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0726681B1 (en) * 1995-02-10 2003-04-23 Sharp Kabushiki Kaisha Projection type image display apparatus
EP0752600B1 (en) * 1995-07-06 2003-12-17 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Hologram color filter, and its fabrication method
US5999282A (en) * 1995-11-08 1999-12-07 Victor Company Of Japan, Ltd. Color filter and color image display apparatus employing the filter
US5608552A (en) * 1995-12-26 1997-03-04 Hughes Electronics Liquid crystal display having an off-axis full-color holographic filter
US5721598A (en) * 1995-12-26 1998-02-24 Hughes Electronics High efficiency, high color purity, on-axis holographic color filter and full-color liquid crystal display
US5894359A (en) * 1996-08-21 1999-04-13 Victor Company Of Japan, Ltd. Color filter and color display apparatus
US6141124A (en) * 1997-10-23 2000-10-31 Victor Company Of Japan, Ltd. Color filter and color picture display device using the same
US6492065B2 (en) * 1997-12-05 2002-12-10 Victor Company Of Japan, Limited Hologram color filter, production method of the same hologram color filter and space light modulating apparatus using the same hologram color filter
JP4191276B2 (en) 1998-01-09 2008-12-03 富士通株式会社 Display device
JP4587346B2 (en) * 2000-08-08 2010-11-24 大日本印刷株式会社 Display device

Also Published As

Publication number Publication date Type
JPH06308332A (en) 1994-11-04 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5999281A (en) Holographic projection screen combining an elliptical holographic diffuser and a cylindrical light-collimator
US5828471A (en) Illumination system and display device
US6595648B1 (en) Projection display
US4807978A (en) Color display device and method using holographic lenses
US20070041684A1 (en) Switchable viewfinder display
US6816290B2 (en) Image display element, and image display device
US5999282A (en) Color filter and color image display apparatus employing the filter
US5467206A (en) Color display device with intervening lens and spatial filter or with overlapping beams of chromatically separated light between the chromatic separator and lens array
US5784181A (en) Illumination device for illuminating a display device
US4244633A (en) Multicolor hologram and method for forming same
EP1089115A1 (en) Optical device and projection display
US5680231A (en) Holographic lenses with wide angular and spectral bandwidths for use in a color display device
US5760850A (en) Projection type image display apparatus
US5272551A (en) Optical system for the reproduction of color video images
US6359719B1 (en) Optical modulator and projector
US4602843A (en) Holographic diffusion screen and methods for the production thereof
US4586780A (en) Directional diffusing screen with suppressed zero-order light
US6069728A (en) Display device and flat television screen using this device
US20050259302A9 (en) Holographic light panels and flat panel display systems and method and apparatus for making same
WO1996007953A1 (en) Rear projection screen
US5608552A (en) Liquid crystal display having an off-axis full-color holographic filter
US20010001582A1 (en) Projection screen apparatus including holographic optical element
JP2007219106A (en) Optical device for expanding diameter of luminous flux, video display device and head mount display
US20030086136A1 (en) Holographic optical element
US5737040A (en) Liquid crystal display apparatus and liquid crystal projection display apparatus which employ hologram color filter

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081115

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091115

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091115

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101115

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees