JP3880640B2 - Color liquid crystal display - Google Patents
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Description
【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画像を表示するための液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年パソコンなどの表示装置として、カラー液晶表示装置が多く用いられ始めている。このカラー液晶表示装置は、3個の画素で1表示画素を構成しているので、隣接電極間のスペースやTFTなどの配置のために、白黒の液晶表示装置に比して有効な表示画素の面積が小さくなる傾向がある。さらに、カラーフィルタで色を出しているため、白黒の液晶表示装置に比して、もともと光の透過率がかなり低くなる。
【0003】
このため、光源を明るくする必要があり、消費電力が増大するという問題点があった。この問題点を解決するために、カラーフィルタの代わりにホログラムを用いることが提案されている。これは、例えば、特開平05−249318号などに示されているように、液晶表示素子の背後にマイクロレンズとRGBを分光するホログラム群を並べたホログラム板とを設けることが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このホログラム板35は、図4に示すように背後からの入射光をRGBの色光に分けておのおの異なる出射角で出射させるものであり、液晶表示素子36のRGBのおのおの画素の部分にはマイクロレンズ37を通ることにより集光される構成にされている。このホログラム板35は、全体が均一のホログラムであり、平行光線で入射される白色光はホログラムを通過することにより、ホログラムのどの部分を通過してもRGBの色光ごとに同じ出射角で出射される。なお、31A、31Bは液晶表示素子36の基板、32A、32Bはその電極を示している。
【0005】
例えば、緑の光はまっすぐに、赤の光は左に曲がり、青の光は右に曲がるとした場合には、図に示すように赤の光38R、39Rは左に曲がり、緑の光38G、39Gはまっすぐに、青の光38B、39Bは右に曲がって、マイクロレンズによりおのおのの色光はその色光に対応した画素に集光される。
【0006】
このような構成を取った場合には、マイクロレンズの設計が難しく、色光が充分に分離されなく、色が濁るという問題点があった。また、入射光を平行光線で入れても、各色光がいろいろな角度の光になるという問題点も有していた。
【0007】
また、図5に示すように、ホログラム板45としてRGBの屈折角がおのおの異なる3種類のホログラムを配置したものを、液晶表示素子46の背後に配置することも提案されている。なお、41A、41Bは液晶表示素子46の基板、42A、42Bはその電極を示している。これは、特定の色を垂直方向に出射し、他の色をそれから右および左に傾けて出射する3種類のホログラムを用いるものである。
【0008】
図のようにホログラム47Rでは青色の光48Bは左側に、赤色の光48Rは垂直に、緑色の光48Gは右側に出射する。隣のホログラム47Gでは青色の光49Bは右側に出射して隣の青色の画素に、赤色の光49Rは左側に出射して赤色の光48Rが到達するのと同じ赤色の画素に、緑色の光49Gは垂直に出射して緑色の光48Gが到達するのと同じ緑色の画素に到達する。その隣のホログラム47Bでも同様に色が分かれて出射し、同じ色の光が同じ色の画素に到達する。
【0009】
しかし、これも傾いて出射する角度は通常5°程度であるので、入射光のわずかな傾きが色の混色を生じ、色が濁るという問題点があった。また、入射光を平行光線で入れても、各色光がいろいろな角度の光になるという問題点も有していた。本発明は、これらの問題点を解決したカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであり、液晶表示素子の背後に、線状の光源と、その光源からの光を分光するホログラム板と、反射することによってホログラム板に光源からの光を入射する反射体とを有するカラー液晶表示装置において、ホログラム板は3枚のホログラムフィルムより構成されてなり、各ホログラムフィルムはそれぞれ1種類の露光マスクを用いて形成されたものであり、反射体はホログラム板に垂直に光を入射するものであり、ホログラム板は3色の波長域のうち特定の1つの波長域の光を透過しかつ他の2つの波長域の光を反射する回折格子面がホログラム表面に平行な複数のホログラムから構成されており、その複数のホログラムは透過する光の波長域が異なる3種類のホログラム群に分かれ、おのおののホログラム群が液晶表示素子の画素に対応するようにされ、液晶表示素子とホログラム板との間に、そのホログラム板から出射した色光を液晶表示素子の画素に集光するためのマイクロレンズとを設けたことを特徴とするカラー液晶表示装置を提供する。
【0011】
また、液晶表示素子がRGBの3色の色光をおのおの制御するための3個の画素で1表示画素を形成し、ホログラム板として液晶表示素子の各画素に対応してその背後の部分におのおの対応する3色の色光を透過するような個々のホログラムを配置した上記のカラー液晶表示装置を提供する。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明のカラー液晶表示装置では、反射することによってホログラム板に光源からの光を垂直に入射する反射体を有し、ホログラム板を用いて分光しており、そのホログラム板が特定の波長域の光を透過しかつ他の波長域の光をホログラム板に垂直に反射する、回折格子面がホログラム表面に平行な複数のホログラムから構成されている。その複数のホログラムは透過する光の波長域が異なる少なくとも2種類のホログラム群に分かれ、おのおののホログラムが液晶表示素子の画素に対応するようにされている。これにより、ホログラムに垂直の方向から光を入射させれば、その出射光はホログラムから垂直方向に出射する。
【0014】
このため、ホログラム板によるカラーフィルタ特有の効果である明るく鮮鋭な画像を表示できる。さらに、本発明では出射光の特性をほぼ平行光線のまま維持できるが、カラー液晶表示装置の視角を広くし、画素間での色分離を良くするために、液晶表示素子とホログラム板との間にマイクロレンズを配置して集光する。
【0015】
図1は、本発明のカラー液晶表示装置の代表的な例であり、冷陰極放電管などの光源1、集光ミラー2、集光レンズ3と反射体4とからなるバックライト、その前面に配置されたホログラム板5、マイクロレンズ7、液晶表示素子6とからなる。
【0016】
このバックライトは、線状の光源から発光された光を楕円鏡などで集光し、集光レンズで平行光線化し、反射体でホログラムにほぼ垂直に入射するような構成とされている。このバックライト構成は、薄型の場合に好適である。また、奥行きが取れる場合には、別の構造でホログラムに光をほぼ垂直に入射するようにしてもよい。
【0017】
このバックライトの反射体は、例えば図2の14で示すようなマイクロプリズム形状とされていて、光源からの光13を反射してほぼ垂直にホログラム板5に入射するようにされている。この反射体は、通常プラスチックやガラスにアルミニウムや銀などの高反射率の金属膜を被着したものが使用される。このようなマイクロプリズム形状を有する反射体は、以下のような製法で製造できる。
【0018】
ポリメチルメタアクリレートのようなプラスチックを押し出し成形によってフィルムとする際に、所望のプリズム形状のロールの形状をフィルムに転写して、元のプリズムアレイを製造する。また、基材となるフィルムと所望のプリズム形状のロールとの間に比較的低粘度未重合光重合組成物を挟んだ状態で光照射して、重合後、基材とともにロールから引きはがして製造してもよい。また、熱可塑性プラスチックを用いて加熱プレスして製造してもよいし、鋳込み成型をしてもよい。次いで、蒸着やメッキによってアルミニウムや銀をその表面に被着させる。
【0019】
ホログラム板5は、液晶表示素子の画素に対応して3種類のホログラム15R、15G、15Bから構成されている。ホログラム15Rは赤の光のみを透過し、緑と青は反射するものであり、ホログラム15Gが緑の光のみを透過し、赤と青は反射するものであり、ホログラム15B青の光のみを透過し、緑と赤は反射するものである。
【0020】
この透過光がほぼ平行光のみの場合には、マイクロレンズ7は無くても正面からは見ることができるが、視角が狭くなる。視角を広げるためマイクロレンズ7を配置する。このRGBに分光された透過光は、液晶表示素子6の基板11A、11Bとに設けられた電極12A、12Bとで定まる画素に入射され、色ごとにオンオフされてカラー画像を形成する。この例の液晶表示素子は、RGBの3色の色光をおのおの制御するために3個の画素で1表示画素を形成している。もっとも、RGB3色でなくて、RGの2色の色光を制御して赤色、黄色、緑色の3色表示とするなどもできる。
【0021】
このホログラム板は、2層構造を有することが好ましい。すなわち、第1色を透過する部分は第2色を反射するホログラムと第3色を反射するホログラムとを積層した構造とする。同様に、第2色を透過する部分は第1色を反射するホログラムと第3色を反射するホログラムとを積層した構造とし、第3色を透過する部分は第1色を反射するホログラムと第2色を反射するホログラムとを積層した構造とする。
【0022】
具体的には、このホログラム板5は図3に示すように、赤色を透過するホログラム15Rは緑色を反射するホログラム21Gと青色を反射するホログラム21Bとを積層し、緑色を透過するホログラム15Gは青色を反射するホログラム22Bと赤色を反射するホログラム22Rとを積層し、青色を透過するホログラム15Bは赤色を反射するホログラム23Rと緑色を反射するホログラム23Gとを積層する。
【0023】
これにより、例えば赤色を透過するホログラム15Rでは、緑色の光24Gは1層目の緑色を反射するホログラム21Gで反射される。青色の光24Bは2層目の青色を反射するホログラム21Bで反射される。この結果、赤色の光24Rのみが2層のホログラムを通過して液晶表示素子に到達する。緑色を透過するホログラム15Gでは同様に緑色の光のみが通過し、青色を透過するホログラム15Bでは同様に青色の光のみが通過する。
【0024】
このようなホログラムは、赤色の光を透過させたければ、緑色と青色の光を選択反射させるようにホログラム面に対して平行な屈折率分布を設ければよい。このホログラムは一般に補強のためのガラスまたはプラスチックフィルム上に設置されていることが好ましい。
【0025】
このホログラムは、上述のように回折格子面がホログラム表面に平行、すなわち単純な反射型のものであり、作製法は、リップマン・デニシュークの反射型ホログラム露光方法に従えばよい。つまり、フォトポリマーのようなホログラム感光フィルムを鏡面上に広げて、ホログラムの鏡側の面とは反対側の面から、コリメートされたコヒーレントなレーザ光を、例えばホログラム感光材フィルム表面に垂直に照射する。
【0026】
これによって、感光材に入射するレーザ光(参照光)と感光材を透過し、鏡で反射した戻光(物体光)が感光材中で干渉しあって、干渉縞が形成されこの縞がホログラム面に平行な回折格子形成する。フルカラー表示の液晶表示装置のためには、RGBのカラーフィルタが必要になる。このため、RGBの各色に対応する3組の画素領域に分けた露光が必要となる。おのおのの組に対応した窓RGBに対応する3組の画素領域に分けて、露光を行う。通常は、おのおのの組に対応した窓の空いた3種類の露光用マスクを使用して露光すればよい。
【0027】
この場合、おのおのの窓の大きさはホログラムの画素領域の大きさであり、たとえば赤色用フィルタならば、赤色に対応する全ての箇所に窓が設けられる。ホログラムを2層構造とするためには、フォトポリマーフィルムのごときホログラム感光フィルムを2枚重ねて用いる。赤色の光を透過させたいホログラムを作成する場合には、その2枚のフィルムのうち1枚のフィルムの赤色画素領域には緑色を反射する回折格子を、もう1枚のフィルムの対応領域には青色を反射する回折格子を作成すればよい。
【0028】
具体的には、先ず、鏡にホログラム感光フィルムを1枚接着し、赤色用マスクを感光材側に重ねて、コリメートされた緑色のレーザ光をマスク側から照射する。次に、このレーザ照射されたフィルム上に、別の未露光のフィルムを重ねて接着し、再度、赤色用マスクを先程と同じ側に、先程の窓の領域と重なるように設置して、今度は青色のレーザ光を先程と同様に照射する。
【0029】
実際の手順としては、1枚目のフィルムに、3枚のマスクを使用して、赤色、緑色、青色フィルタに対応する領域に緑色、青色、赤色用の回折格子を作成する。次いで、2枚目のフィルムの、おのおののフィルタ対応領域に青色、赤色、緑色を回折する格子を1枚目の場合と同様に作成する。なお、反射回折するスペクトルのバンド幅を広げるために、フィルムの厚みは、薄い方がよい。
【0030】
上記の説明では、2枚のホログラム感光フィルムを用いる例について説明したが、3枚のフィルムを用いることもできる。すなわち、1枚のフィルムに特定の1色用の回折格子を記録する。この場合も3種類の露光マスクが必要であるが、1枚のフィルムに対しては、1種類の露光マスクを使用すればよい。また、3枚の未露光ホログラム感光フィルム(各色に感光する)を予め重ねて鏡に接着しておき、順次3色のレーザ光露光マスクを変えながら露光することもできる。
【0031】
マイクロレンズは、プラスチック、ガラスなどで形成されればよいが、通常は軽量、割れにくい、形成が容易という利点からプラスチックで形成されればよい。その製造法としては、例えばポリメチルメタアクリレートなどのプラスチックを押し出し成形によってフィルムとする際に、所望のマイクロレンズ形状のロールの形状をフィルムに転写して作成すればよい。
【0032】
また、別の製造法としては、基材となるフィルムと所望のマイクロレンズ形状のロールとの間に比較的低粘度未重合光重合組成物を挟んだ状態で光照射して、重合後、基材とともにロールから引きはがして製造してもよい。また、熱可塑性プラスチックを用いて加熱プレスして製造してもよいし、鋳込み成型をしてもよい。このマイクロレンズは、ホログラムがストライプ状の場合には、ストライプ状のレンズとしてもよいし、各画素に対応したドット状にすればよい。ホログラムがドット状の場合には、ドット状にすることが好ましい。
【0033】
本発明に用いる液晶表示素子は、各種知られている液晶表示素子が使用できる。代表的な液晶表示素子としては、TN型液晶表示素子、STN型液晶表示素子、強誘電性液晶表示素子などがあるが、これらに限定されるものではない。もちろん最近注目されてきている液晶が樹脂マトリクスに分散されている透過散乱型の液晶表示素子にも使用できる。
【0034】
代表的な液晶表示素子としては、TN型液晶表示素子またはSTN型液晶表示素子がある。
これは、プラスチック、ガラスなどの基板上に、必要に応じてSiO2、Al2O3などのアンダーコート層を形成し、In2O3−SnO2(ITO)、SnO2などの電極を設け、パターニングした後、必要に応じてポリイミド、ポリアミド、SiO2、Al2O3などのオーバコート層を形成し、配向処理し、これにシール材を印刷し、電極面が相対向するように配して周辺をシールし、シール材を硬化して空セルを形成する。
【0035】
この空セルに、液晶組成物を注入し、注入口を封止剤で封止して液晶セルを構成する。この液晶セルに必要に応じて偏光板、カラー偏光板、紫外線カットフィルターなどを積層する、文字、図形などを印刷する、ノングレア加工するなどして液晶表示素子とする。
【0036】
なお、これらの他、例えば2層電極を用いた基板、2層の液晶層を形成した2層液晶セル、TFT、MIMなどの能動素子を形成したアクティブマトリクス基板を用いたアクティブマトリクス素子など、種々の構成のものが使用できる。
【0037】
本発明のカラー液晶表示装置は、例えば「日」の字型のセグメント表示を行う液晶表示素子にも、セグメントを分割してカラー表示することで適用できる。しかし、多数のドットで任意の文字、図形を表示する液晶表示素子に好適である。具体的には、640×480ドット、800×600ドット、1024×768ドットというような高精細表示に好適である。
【0038】
【実施例】
「実施例1」
図1から図3までに示すようなカラー液晶表示装置を製造した。
光源1としては直径3mmの冷陰極放電管を用い、図1の紙面に垂直になるように配置して用いた。この冷陰極放電管を第一焦点とするように、集光ミラー2として楕円鏡筒を設置した。さらに、集光レンズ3として、この楕円鏡筒の第二焦点を焦点とする3cm長の凸レンズ筒を配置した。さらに、反射体4として、アルミニウムの反射面を有するプリズムアレイを配置して、バックライトを構成した。
【0039】
このプリズムアレイのプリズム面は冷陰極放電管からの白色光を液晶表示素子の面に垂直に入射するように、反射させるようにその角度を調整したものを用いた。
【0040】
平面の鏡にホログラム感光フィルムを1枚接着し、赤色用マスクを感光材側に重ねて、コリメートされた緑色のレーザ光をマスク側から照射した。次いで緑色用のマスクを重ねて、青色のレーザ光をマスク側から照射し、さらに青色用のマスクを重ねて、赤色のレーザ光をマスク側から照射して、3色分の回折格子面がホログラム表面に平行なホログラムを形成した厚さ5mmの1枚目のフィルム作成した。
【0041】
次に、このレーザ照射されたフィルム上に、別の未露光のフィルムを重ねて接着し、再度、赤色用マスクを先程と同じ側に、先程の窓の領域と重なるように設置して、今度は青色のレーザ光を先程と同様に照射した。以下、同様に、緑色用のマスクを重ねて、赤色のレーザ光をマスク側から照射し、さらに青色用のマスクを重ねて、緑色のレーザ光をマスク側から照射して、ホログラム板を形成した。
【0042】
液晶表示素子として、対角長9インチの640×480ドットの位相差フィルムを積層した240°ツイストのFSTN型の液晶表示素子を準備した。この液晶表示素子の背後に上記のホログラム板と、ホログラムの各領域から透過してきた異なった特定の波長範囲の光を液晶表示素子の各画素に集光させるためマイクロレンズと、バックライトとを配置した。
【0043】
このホログラムとしてSTN用のホログラム板はホログラムをストライプ状に形成したので、マイクロレンズはストライプ状に形成し、ストライプの断面では1画素に1個ずつになるようにした。その焦点距離は液晶表示素子の画素までの距離とした。このカラー液晶表示装置は、明るく鮮明なカラー表示が得られた。
【0044】
「実施例2」
液晶表示素子として、640×480ドットのTFTを用いたアクティブマトリクス液晶表示素子を準備した。これにホログラム板として、ドット状(縦方向にも横方向にも異なる色の画素が配置)にホログラムを形成したものを用いた。この液晶表示素子の背後に上記のホログラム板とマイクロレンズとバックライトを配置した。
【0045】
このマイクロレンズはドット状(長方形)に形成し、1画素に1個ずつになるようにした。その焦点距離は液晶表示素子の画素までの距離とした。このカラー液晶表示装置は、明るく鮮明なカラー表示が得られた。
【0046】
【発明の効果】
本発明のカラー液晶表示装置は、薄型で特定の波長域を選択的に透過するホログラムを使用するため、明るく鮮鋭な画像を表示できる。さらに、カラーフィルターを液晶表示素子の内部に設置した従来のカラー液晶表示装置とくらべて、液晶表示素子の製造工程が簡素化される。
【0047】
また、マイクロレンズで集光しているので、視角が広くなり、画素間での色分離を良くすることもできる。
本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で、種々の応用ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の代表的な例の正面図である。
【図2】図1の例の要部の拡大説明図である。
【図3】図1の例のホログラム板の好ましい例の要部の拡大説明図である。
【図4】従来例の説明図である。
【図5】他の従来例の説明図である。
【符号の説明】
1:光源
2:集光ミラー
3:集光レンズ
4:反射体
5:ホログラム板
6:液晶表示素子
7:マイクロレンズ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a liquid crystal display device for displaying a color image using a hologram.
[0002]
[Prior art]
In recent years, color liquid crystal display devices have begun to be widely used as display devices such as personal computers. Since this color liquid crystal display device constitutes one display pixel with three pixels, the display pixel is more effective than a monochrome liquid crystal display device because of the space between adjacent electrodes and the arrangement of TFTs. The area tends to be small. Furthermore, since the color filter is used to produce colors, the light transmittance is originally considerably lower than that of a monochrome liquid crystal display device.
[0003]
For this reason, there is a problem that the light source needs to be brightened and power consumption increases. In order to solve this problem, it has been proposed to use a hologram instead of a color filter. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-249318, it is proposed that a microlens and a hologram plate in which hologram groups for separating RGB are arranged are arranged behind a liquid crystal display element.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 4, the
[0005]
For example, if the green light is straight, the red light turns to the left and the blue light turns to the right, the
[0006]
When such a configuration is adopted, there is a problem in that it is difficult to design a microlens, color light is not sufficiently separated, and the color becomes cloudy. In addition, there is a problem that even if incident light is entered as parallel light, each color light becomes light at various angles.
[0007]
In addition, as shown in FIG. 5, it has also been proposed that a
[0008]
As shown, in the
[0009]
However, since the angle at which the light is inclined and emitted is usually about 5 °, there is a problem that a slight inclination of the incident light causes color mixture and the color becomes cloudy. In addition, there is a problem that even if incident light is entered as parallel light, each color light becomes light at various angles. It is an object of the present invention to provide a color liquid crystal display device that solves these problems.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-described problems. A linear light source, a hologram plate for dispersing light from the light source, and a hologram plate by reflecting the light source are reflected behind the liquid crystal display element. In a color liquid crystal display device having a reflector that receives light from a light source, the hologram plate is composed of three hologram films, and each hologram film is formed using one type of exposure mask. There, the reflector is intended to incident light perpendicularly to the hologram plate, the hologram plate reflects three color lights of the transmitted and the other two wavelength regions of one particular light in the wavelength range of the wavelength range of to that diffraction grating surface it is composed of a plurality of holograms are parallel to the hologram surface, the plurality of holograms divided into three types of hologram groups wavelength range different light transmitted, Contact Each hologram group corresponds to a pixel of the liquid crystal display element, and a microlens for condensing the color light emitted from the hologram plate on the pixel of the liquid crystal display element between the liquid crystal display element and the hologram plate A color liquid crystal display device is provided.
[0011]
Further, the liquid crystal display element forms one display pixel with three pixels for controlling color light of three colors of RGB, and corresponds to each pixel of the liquid crystal display element as a hologram plate, and corresponding to each part behind it. There is provided the above-mentioned color liquid crystal display device in which individual holograms that transmit three colors of light are arranged.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The color liquid crystal display device of the present invention has a reflector that vertically reflects light from a light source to the hologram plate by reflection, and uses the hologram plate to split the light, and the hologram plate has a specific wavelength range. The diffraction grating surface is made up of a plurality of holograms that transmit light and reflect light in other wavelength ranges perpendicularly to the hologram plate , parallel to the hologram surface . The plurality of holograms are divided into at least two types of hologram groups having different wavelength ranges of transmitted light, and each hologram corresponds to a pixel of a liquid crystal display element. Thus, when light is incident on the hologram from a vertical direction, the emitted light is emitted from the hologram in the vertical direction.
[0014]
For this reason, a bright and sharp image which is an effect peculiar to the color filter by the hologram plate can be displayed. Furthermore, in the present invention, although the characteristics of the emitted light can be maintained as substantially parallel rays, in order to widen the viewing angle of the color liquid crystal display device and improve color separation between pixels, the liquid crystal display element and the hologram plate A microlens is placed on and condensed.
[0015]
FIG. 1 is a typical example of a color liquid crystal display device according to the present invention. A backlight comprising a light source 1 such as a cold cathode discharge tube, a condensing mirror 2, a condensing lens 3 and a reflector 4, and a front surface thereof. The
[0016]
This backlight is configured such that light emitted from a linear light source is collected by an elliptical mirror or the like, converted into parallel rays by a condenser lens, and incident on the hologram almost perpendicularly by a reflector. This backlight configuration is suitable for a thin type. In addition, when the depth can be taken, light may be incident on the hologram almost vertically with another structure.
[0017]
The reflector of the backlight has a microprism shape as shown by 14 in FIG. 2, for example, and reflects the light 13 from the light source so as to enter the
[0018]
When a plastic such as polymethyl methacrylate is formed into a film by extrusion, the shape of a desired prism-shaped roll is transferred to the film to produce the original prism array. In addition, light is irradiated with a relatively low-viscosity unpolymerized photopolymerized composition sandwiched between a film serving as a base and a desired prism-shaped roll, and after polymerization, it is peeled off from the roll together with the base. May be. Moreover, it may be manufactured by hot pressing using a thermoplastic plastic, or may be cast. Next, aluminum or silver is deposited on the surface by vapor deposition or plating.
[0019]
The
[0020]
When the transmitted light is almost parallel light, it can be seen from the front without the
[0021]
This hologram plate preferably has a two-layer structure. That is, the portion that transmits the first color has a structure in which a hologram that reflects the second color and a hologram that reflects the third color are stacked. Similarly, a portion that transmits the second color has a structure in which a hologram that reflects the first color and a hologram that reflects the third color are laminated, and a portion that transmits the third color has a hologram that reflects the first color and the hologram that reflects the first color. A structure in which holograms reflecting two colors are stacked.
[0022]
Specifically, as shown in FIG. 3, the hologram plate 5R that transmits red has a
[0023]
Thereby, for example, in the
[0024]
In order to transmit red light, such a hologram may be provided with a refractive index distribution parallel to the hologram surface so as to selectively reflect green and blue light. This hologram is generally preferably placed on a reinforcing glass or plastic film.
[0025]
As described above, this hologram has a diffraction grating surface parallel to the hologram surface, that is, a simple reflection type, and the production method may be in accordance with the Lippmann Denishku reflection type hologram exposure method. In other words, a hologram photosensitive film such as a photopolymer is spread on the mirror surface, and collimated coherent laser light is irradiated perpendicularly to the hologram photosensitive material film surface, for example, from the surface opposite to the mirror side surface of the hologram. To do.
[0026]
As a result, the laser light (reference light) incident on the photosensitive material and the return light (object light) transmitted through the photosensitive material and reflected by the mirror interfere with each other in the photosensitive material, and an interference fringe is formed. A diffraction grating parallel to the surface is formed. For a full-color liquid crystal display device, RGB color filters are required. For this reason, exposure divided into three sets of pixel areas corresponding to RGB colors is required. Exposure is performed by dividing into three sets of pixel regions corresponding to the window RGB corresponding to each set. Usually, exposure may be performed using three types of exposure masks each having a window corresponding to each set.
[0027]
In this case, the size of each window is the size of the pixel area of the hologram. For example, in the case of a red filter, windows are provided at all locations corresponding to red. In order to make the hologram have a two-layer structure, two hologram photosensitive films such as a photopolymer film are used in an overlapping manner. When creating a hologram that wants to transmit red light, one of the two films has a diffraction grating that reflects green in the red pixel area of one film, and a corresponding area in the other film. A diffraction grating that reflects blue light may be created.
[0028]
Specifically, first, a hologram photosensitive film is bonded to a mirror, a red mask is superimposed on the photosensitive material side, and collimated green laser light is irradiated from the mask side. Next, another unexposed film is laminated on this laser irradiated film, and the red mask is again installed on the same side as the previous window so as to overlap the window area. Irradiates with blue laser light in the same manner as before.
[0029]
As an actual procedure, three masks are used for the first film, and diffraction gratings for green, blue, and red are created in regions corresponding to the red, green, and blue filters. Next, a grating for diffracting blue, red, and green is formed in each filter corresponding region of the second film in the same manner as the first film. In order to widen the bandwidth of the spectrum that is reflected and diffracted, the film should be thinner.
[0030]
In the above description, an example using two hologram photosensitive films has been described, but three films can also be used. That is, a diffraction grating for one specific color is recorded on one film. In this case, three types of exposure masks are required, but one type of exposure mask may be used for one film. Alternatively, three unexposed holographic photosensitive films (photosensitive to each color) can be preliminarily stacked and adhered to a mirror, and exposure can be performed while sequentially changing the three-color laser light exposure masks.
[0031]
The microlens may be made of plastic, glass, or the like, but is usually made of plastic from the advantages of being lightweight, difficult to break, and easy to form. As a manufacturing method thereof, for example, when a plastic such as polymethyl methacrylate is formed into a film by extrusion, a desired microlens-shaped roll shape may be transferred to the film.
[0032]
As another manufacturing method, light irradiation is performed with a relatively low-viscosity unpolymerized photopolymerization composition sandwiched between a film serving as a base and a desired microlens-shaped roll, and after polymerization, You may peel and manufacture from a roll with material. Moreover, it may be manufactured by hot pressing using a thermoplastic plastic, or may be cast. The microlenses, when holograms of the stripe may be as a lens stripe may be in the form of dots corresponding to each pixel. When the hologram has a dot shape, it is preferably a dot shape.
[0033]
As the liquid crystal display element used in the present invention, various known liquid crystal display elements can be used. Typical liquid crystal display elements include, but are not limited to, TN type liquid crystal display elements, STN type liquid crystal display elements, and ferroelectric liquid crystal display elements. Of course, it can also be used for a transmission / scattering type liquid crystal display element in which liquid crystal which has recently been attracting attention is dispersed in a resin matrix.
[0034]
As a typical liquid crystal display element, there is a TN liquid crystal display element or an STN liquid crystal display element.
For this, an undercoat layer such as SiO 2 or Al 2 O 3 is formed on a substrate such as plastic or glass as necessary, and an electrode such as In 2 O 3 —SnO 2 (ITO) or SnO 2 is provided. After patterning, if necessary, an overcoat layer of polyimide, polyamide, SiO 2 , Al 2 O 3 or the like is formed, oriented, and a sealing material is printed thereon, so that the electrode surfaces are opposed to each other. Then, the periphery is sealed, and the sealing material is cured to form an empty cell.
[0035]
A liquid crystal composition is injected into this empty cell, and the injection port is sealed with a sealant to form a liquid crystal cell. A liquid crystal display element is formed by laminating a polarizing plate, a color polarizing plate, an ultraviolet cut filter, or the like on this liquid crystal cell as necessary, printing characters or figures, or non-glare processing.
[0036]
In addition to these, for example, a substrate using a two-layer electrode, a two-layer liquid crystal cell formed with two liquid crystal layers, an active matrix device using an active matrix substrate formed with an active element such as TFT, MIM, etc. Can be used.
[0037]
The color liquid crystal display device of the present invention can be applied, for example, to a liquid crystal display element that performs segment display of the “day” character type by dividing the segments and performing color display. However, it is suitable for a liquid crystal display element that displays an arbitrary character or figure with a large number of dots. Specifically, it is suitable for high-definition display such as 640 × 480 dots, 800 × 600 dots, 1024 × 768 dots.
[0038]
【Example】
"Example 1"
A color liquid crystal display device as shown in FIGS. 1 to 3 was manufactured.
As the light source 1, a cold cathode discharge tube having a diameter of 3 mm was used and arranged so as to be perpendicular to the paper surface of FIG. 1. An elliptic lens barrel was installed as the condensing mirror 2 so that this cold cathode discharge tube was the first focal point. Further, as the condensing lens 3, a convex lens cylinder having a length of 3 cm having the second focal point of the elliptical lens barrel as a focal point is disposed. Further, a prism array having an aluminum reflecting surface was disposed as the reflector 4 to constitute a backlight.
[0039]
The prism surface of this prism array was adjusted in angle so as to reflect white light from the cold cathode discharge tube so as to be perpendicularly incident on the surface of the liquid crystal display element.
[0040]
One hologram photosensitive film was bonded to a flat mirror, a red mask was superimposed on the photosensitive material side, and collimated green laser light was irradiated from the mask side. Then using a mask for green is irradiated with blue laser light from the mask side, further using a mask for blue, by irradiating a red laser beam from the mask side, the hologram is a diffraction grating surface of the three colors A first film having a thickness of 5 mm on which a hologram parallel to the surface was formed was prepared.
[0041]
Next, another unexposed film is laminated on this laser irradiated film, and the red mask is again installed on the same side as the previous window so as to overlap the window area. Was irradiated with blue laser light as before. Thereafter, similarly, a green mask is overlaid, a red laser beam is irradiated from the mask side, a blue mask is further overlaid, and a green laser beam is irradiated from the mask side to form a hologram plate. .
[0042]
As the liquid crystal display element, a 240 ° twist FSTN type liquid crystal display element in which a 640 × 480 dot retardation film having a diagonal length of 9 inches was laminated was prepared. Behind this liquid crystal display element, the above-mentioned hologram plate, a microlens for condensing light of different specific wavelength ranges transmitted from each area of the hologram to each pixel of the liquid crystal display element, and a backlight are arranged did.
[0043]
Since the hologram plate for STN was formed in a stripe shape as this hologram, the microlens was formed in a stripe shape so that one cross-section of the stripe is provided for each pixel. The focal length was the distance to the pixel of the liquid crystal display element. With this color liquid crystal display device, a bright and clear color display was obtained.
[0044]
"Example 2"
As a liquid crystal display element, an active matrix liquid crystal display element using 640 × 480 dot TFTs was prepared. For this, a hologram plate in which a hologram is formed in a dot shape (pixels having different colors in both the vertical and horizontal directions) is used. The hologram plate, microlens, and backlight are arranged behind the liquid crystal display element.
[0045]
The microlenses are formed in a dot shape (rectangular shape), and one microlens is provided for each pixel. The focal length was the distance to the pixel of the liquid crystal display element. With this color liquid crystal display device, a bright and clear color display was obtained.
[0046]
【The invention's effect】
Since the color liquid crystal display device of the present invention uses a thin hologram that selectively transmits a specific wavelength range, it can display a bright and sharp image. Furthermore, the manufacturing process of the liquid crystal display element is simplified as compared with a conventional color liquid crystal display device in which a color filter is installed inside the liquid crystal display element.
[0047]
Further, since the light is condensed by the microlens, the viewing angle is widened, and color separation between pixels can be improved.
The present invention can be applied in various ways as long as the effects of the present invention are not impaired.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a representative example of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged explanatory diagram of a main part of the example of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a main part of a preferable example of the hologram plate of the example of FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional example.
FIG. 5 is an explanatory diagram of another conventional example.
[Explanation of symbols]
1: Light source 2: Condensing mirror 3: Condensing lens 4: Reflector 5: Hologram plate 6: Liquid crystal display element 7: Microlens
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