JP4535352B2

JP4535352B2 - ホログラムカラーフィルターの欠陥修正方法

Info

Publication number: JP4535352B2
Application number: JP2000088946A
Authority: JP
Inventors: 洋之中村
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: JP2001272545A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラムカラーフィルターの欠陥修正方法に関し、特に、ホログラム記録材料としてフォトポリマーを用いたホログラムカラーフィルターの欠陥部の修正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人が特開平６−２２２３６１号等において提案したホログラムカラーフィルターは、図３にその干渉縞を模式的に示すような偏心した集光性のフレネルゾーンプレート状の微小ホログラムアレーからなるものであり、ホログラムに対して斜めから入射する光をホログラムの波長分散特性を利用して液晶ディスプレイのＲ，Ｇ，Ｂの各画素毎に色を分けると共に、各画素にホログラムのレンズ機能（集光機能）を用いて集光させることで、光源の光の利用効率を高くすることができ、同じ光源でより明るい液晶ディスプレイを構成することができるものである。
【０００３】
図２の断面図を参照にして上記ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置について説明する。同図において、規則的に液晶セル６’（画素）に区切られた液晶表示素子６のバックライト３入射側にこのホログラムカラーフィルターを構成するホログラムアレー５が離間して配置される。液晶表示素子６背面には、各液晶セル６’の間に設けられたブラック・マトリックス４が配置される。以上の他、図示しない偏光板が液晶表示素子６の両側に配置される。なお、ブラック・マトリックス４の間には、従来のカラー液晶表示装置と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素に対応した色の光を通過する吸収型のカラーフィルターを付加的に配置するようにしてもよい。また、液晶表示素子６には、液晶層を挟んで液晶配向膜、共通電極、画素電極、ＴＦＴ等が配置されている。
【０００４】
ホログラムアレー５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの液晶セル６’の組各々に対応して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配置された微小ホログラム５’からなり、微小ホログラム５’は液晶表示素子６の紙面内の方向に隣接する３つの液晶セル６’各組に整列して各々１個ずつ配置されており、各微小ホログラム５’は、ホログラムアレー５の法線に対して角度θをなして入射するバックライト３の中の緑色の成分の光を、その微小ホログラム５’に対応する３つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの中心の液晶セルＧ上に集光するように、図３にその干渉縞を模式的に示すようなフレネルゾーンプレート状に形成されているものである（偏心ホログラムレンズ）。そして、微小ホログラム５’は、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、位相型、振幅型等の透過型ホログラムからなる。ここで、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ないとは、リップマンホログラムのように、特定の波長だけを回折し、他の波長はほとんど回折しないタイプのものではなく、１つの回折格子で何れの波長も回折するものを意味し、この回折効率の波長依存性が少ない回折格子は、波長に応じて異なる回折角で回折する。
【０００５】
このような構成であるので、ホログラムアレー５の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対して角度θをなして入射する白色のバックライト３を入射させると、波長に依存して微小ホログラム５’による回折角は異なり、各波長に対する集光位置はホログラムアレー５面に略平行な方向に分散される。その中の、赤の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の成分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青を表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するように、ホログラムアレー５を構成配置することにより、それぞれの色成分はブラック・マトリックス４でほとんど減衰されずに各液晶セル６’を通過し、対応する位置の液晶セル６’の状態に応じた色表示を行うことができる。
【０００６】
このように、ホログラムアレー５をカラーフィルターとして用いることにより、従来のカラーフィルター用バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく各液晶セル６’へ入射させることができるため、その利用効率を大幅に向上させることができる。
【０００７】
従来、このようなホログラムカラーフィルターのホログラム感光材料としてフォトポリマーを用いている。ホログラム感光材料としてのフォトポリマー（例えば、ＤｕＰｏｎｔ社製Ｏｍｎｉｄｅｘ）は、ホログラム干渉縞を露光後、紫外線照射と加熱ベークをすることにより現像安定化されて最終製品となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ホログラムカラーフィルター５は微小ホログラム５’の２次元アレーからなるが、最終製品とした場合に、面内の何れかの位置に散乱性の欠陥が生じることがある。このような散乱性の欠陥は前方散乱源となり、例えばその液晶表示装置の表示像を拡大投影したとき輝度の高い輝点となってしまう。また、微小ホログラム５’の何れかが何らかの理由で設計通りに出来ていない場合には、その部分のＲ、Ｇ、Ｂの画素が所望の色に発色しないことがある。
【０００９】
以上のように、ホログラムカラーフィルター５に欠陥がある場合、カラー表示像が見難くなってしまう。
【００１０】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホログラムカラーフィルターの散乱性欠陥や何れかの要素ホログラムが設計通りに出来ていない場合の欠陥修正方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のホログラムカラーフィルターの欠陥修正方法は、フォトポリマーからなるホログラム記録層を備え、該ホログラム記録層に偏心した集光性のホログラム干渉パターンのアレーが記録されて現像安定化されているホログラムカラーフィルターの前記ホログラム記録層の欠陥部に、前記フォトポリマーの露光感度波長領域のレーザー光を、前記フォトポリマーのホログラム干渉パターン露光量の１００倍以上の光量密度で照射することにより欠陥部から前方散乱する光量が減少するように変性させることを特徴とする方法である。
【００１２】
この場合、そのレーザー光の光量密度が１〜１０００Ｊ／ｃｍ²の間にあることが望ましい。
【００１３】
なお、本発明は、以上のようなホログラムカラーフィルターの欠陥修正方法により欠陥部が目立たないように修正されているホログラムカラーフィルターを含むものである。
【００１４】
本発明においては、フォトポリマーからなるホログラム記録層を備え、ホログラム記録層に偏心した集光性のホログラム干渉パターンのアレーが記録されて現像安定化されているホログラムカラーフィルターのホログラム記録層の欠陥部に、フォトポリマーの露光感度波長領域のレーザー光を、フォトポリマーのホログラム干渉パターン露光量の１００倍以上の光量密度で照射することにより欠陥部から前方散乱する光量が減少するように変性させるので、欠陥部は黒欠陥部と等しくなり、液晶表示装置に組み込んだ場合に、カラー表示像には欠陥部に対応する輝点も色ずれも目立たなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のホログラムカラーフィルターの欠陥修正方法を実施例に基づいて説明する。
【００１６】
図１（ａ）は本発明によるホログラムカラーフィルターの欠陥修正方法を実施するための配置を示した斜視図であり、図１（ｂ）はその欠陥修正部の拡大断面図である。
【００１７】
ここで、ホログラムカラーフィルター５の層構成は、基板ガラス１０の上に、ＤｕＰｏｎｔ社製Ｏｍｎｉｄｅｘ３５２のフォトポリマーからなり、その有効領域にホログラムカラーフィルターの微小ホログラム５’のアレーが露光され、露光後、所定の紫外線の一様な照射と加熱ベークを施して現像安定化されたホログラム記録層１１が積層され、その上に透明保護層１２が設けられてなるものである。このホログラム記録層１１へ微小ホログラム５’のホログラム干渉パターンを記録するための可視光の露光量は、通常、２０〜３０ｍＪ／ｃｍ²である。
【００１８】
このように、ホログラム記録層１１にホログラム干渉パターンが記録され現像安定化されたホログラムカラーフィルター５の有効領域中に、前方散乱を起こす欠陥部Ｄあるいは所望の色に発色しない欠陥部Ｄが検出された場合に、前記したように、このようなホログラムカラーフィルター５を組み込んだ液晶表示装置のカラー表示像は見難くなってしまい、製品として許容されない。
【００１９】
そこで、本発明によりこの欠陥部Ｄを略後方散乱しか起こさないように変性させる。そのためには、透明保護層１２を通して、ＹＡＧレーザー２１から第２高調波の波長５３０ｎｍの強いレーザー光２２をこの欠陥部Ｄに照射する。
【００２０】
ここで、ホログラム干渉パターン記録済みの現像安定化されたフォトポリマー１１に露光感度波長領域の強いレーザー光２２を照射すると、相分離、結合の更なる進化等の副反応が起こされ、そのレーザー光２２照射領域は後方散乱性に変化して前方へ光をほとんど散乱させなくなる。この変化の際、ホログラム記録層１１には体積変化は起こらず、そのためホログラム記録層１１及び透明保護層１２の平面性が劣化することはない。上記の副反応の正確なメカニズムは明らかではないが、レーザー光２２照射量は、通常のホログラム干渉パターンの露光量の１００倍以上、具体的には、１〜１０００Ｊ／ｃｍ²の間にある必要がある。
【００２１】
このような変性のため、ＹＡＧレーザー２１からの第２高調波２２を矩形開口２３に照射し、その矩形開口２３を通ったレーザー光を走査光学系２４を介して集光光学系２５に入射させ、矩形開口２３の矩形像をホログラムカラーフィルター５の欠陥部Ｄに結像させ、その矩形像を走査光学系２４で制御して所望の照射パターンになるように移動させる。
【００２２】
具体的には、１ショットが５００Ｊで１２μｍ□のレーザー光２２のドットを走査光学系２４を制御することで２行２列照射してを欠陥部Ｄを後方散乱性に変化させた。１ショットのパルスは０．８ｎｓで、照射量の密度は５００Ｊ／ｃｍ²であった。
【００２３】
このようにして欠陥部を修正したホログラムカラーフィルター５を図２のように液晶表示装置に組み込んで、そのカラー表示像を３０倍に拡大投影したところ、欠陥部Ｄに対応する輝点も色ずれも裸眼には目立たなかった。
【００２４】
なお、フォトポリマーに上記のような変性が可能なレーザー光２２としては、ＹＡＧレーザーから第２高調波の波長５３０ｎｍの光に限らず、ホログラム露光前のホログラム記録層（フォトポリマー）が露光感度を有する可視域から近紫外域の波長のレーザー光が用いられる。
【００２５】
以上、本発明のホログラムカラーフィルターの欠陥修正方法を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のホログラムカラーフィルターの欠陥修正方法によると、フォトポリマーからなるホログラム記録層を備え、ホログラム記録層に偏心した集光性のホログラム干渉パターンのアレーが記録されて現像安定化されているホログラムカラーフィルターのホログラム記録層の欠陥部に、フォトポリマーの露光感度波長領域のレーザー光を、フォトポリマーのホログラム干渉パターン露光量の１００倍以上の光量密度で照射することにより欠陥部から前方散乱する光量が減少するように変性させるので、欠陥部は黒欠陥部と等しくなり、液晶表示装置に組み込んだ場合に、カラー表示像には欠陥部に対応する輝点も色ずれも目立たなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるホログラムカラーフィルターの欠陥修正方法を実施するための配置を示した斜視図とその欠陥修正部の拡大断面図である。
【図２】ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置の断面図である。
【図３】ホログラムカラーフィルターを構成する微小ホログラムの干渉縞を模式的に示す図である。
【符号の説明】
３…バックライト
４…ブラック・マトリックス
５…ホログラムカラーフィルター（ホログラムアレー）
５’…微小ホログラム
６…液晶表示素子
６’…液晶セル（画素）
１０…基板ガラス
１１…ホログラム記録層
１２…透明保護層
２１…ＹＡＧレーザー
２２…レーザー光
２３…矩形開口
２４…走査光学系
２５…集光光学系
Ｄ…欠陥部

Claims

フォトポリマーからなるホログラム記録層を備え、該ホログラム記録層に偏心した集光性のホログラム干渉パターンのアレーが記録されて現像安定化されているホログラムカラーフィルターの前記ホログラム記録層の欠陥部に、前記フォトポリマーの露光感度波長領域のレーザー光を、前記フォトポリマーのホログラム干渉パターン露光量の１００倍以上の光量密度で照射することにより前記現像安定化されているホログラム記録層の平面性を劣化させることなく欠陥部を後方散乱性に変化させ前方散乱する光量が減少するように変性させることを特徴とするホログラムカラーフィルターの欠陥修正方法。
前記レーザー光の光量密度が１〜１０００Ｊ／ｃｍ²の間にあることを特徴とする請求項１記載のホログラムカラーフィルターの欠陥修正方法。
請求項１又は２記載の欠陥修正方法により欠陥部が目立たないように修正されていることを特徴とするホログラムカラーフィルター。