JPH0777609A - Color filter using hologram - Google Patents

Color filter using hologram

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JPH0777609A
JPH0777609A JP22561493A JP22561493A JPH0777609A JP H0777609 A JPH0777609 A JP H0777609A JP 22561493 A JP22561493 A JP 22561493A JP 22561493 A JP22561493 A JP 22561493A JP H0777609 A JPH0777609 A JP H0777609A
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Nobuhiko Ichikawa
市川信彦
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Dainippon Printing Co Ltd
大日本印刷株式会社
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Abstract

PURPOSE:To obtain the color filter using a hologram which can make back light incident on a liquid crystal display element almost at right angles. CONSTITUTION:As for the color filter which has a hologram 5' which converges light and has no wavelength dependency of diffraction efficiency and a hologram is irradiated slantingly with illumination light 3 to its normal and diffracts, spectrally separates, and converges the light by the hologram 5', a deflecting optical element such as a Fresnel lens 11 is arranged on the incidence side of the illumination light 3 of the hologram 5' and the deflecting optical element 11 deflects the illumination light 3, which is made incident on the hologram 5' almost at right angles, slantingly to the normal of the hologram 5'. A combination of a hologram consisting of uniform interference fringes and a light converging element may be used instead of the hologram 5' which converges the light.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [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ルターに係わり、特に、ホログラムを用いてバックライトの利用効率向上を図った液晶表示装置用カラーフィルターに関するものである。 The present invention relates to relates to a color filter using a hologram, in particular, to a liquid crystal display device for color filter which aimed at the utilization efficiency of the backlight by using a hologram.

【0002】 [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。 Conventionally, 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, other complementary color components wasted. 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 the color filter.

【0004】このような問題を解決すべく、図6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. 6, 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6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. 6, reference numeral 4 denotes a color filter cell R, G, and black matrix provided between B.

【0005】 [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 [0007] 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.

【0006】このような状況に鑑み、本発明者は、特願平5−12170号、同5−97517号において、液晶表示用バックライト等の利用効率を大幅に向上させるために、従来のカラーフィルターと共に用いるホログラムを利用したカラーフィルター、及び、従来のカラーフィルターの代わりに用いるホログラムを利用したカラーフィルターを提案した。 [0006] In view of such circumstances, the present inventor has Japanese Patent Application No. 5-12170, in Nos. 5-97517, in order to greatly improve the utilization efficiency of the liquid crystal display backlight, the conventional color a color filter using holograms for use with filter, and has proposed a color filter which uses a hologram to be used in place of the conventional color filter.

【0007】ところで、本発明者の提案に係る上記のホログラムを用いたカラーフィルターにおいては、分光された光を液晶表示素子へほぼ垂直に入射させるには、バックライトを液晶表示素子の法線に対して傾いて入射させるオフセット配置をとっていた。 By the way, in the color filter using the above-described hologram according to the proposal of the present inventor, the dispersed light To substantially vertically incident to the liquid crystal display device, a backlight to a normal of the liquid crystal display device It was taking offset arrangement to incident inclined against. このように、バックライトを液晶表示素子の法線に対して傾いて入射させる理由は、ホログラムに対して垂直にバックライトを入射させた場合には、R、G、B各成分の焦点距離は異なるが、回折角が同じになってしまい、ホログラム面に平行にR、G、B成分が分散されないためである。 The reason why is incident inclined backlight with respect to the normal line of the liquid crystal display device, when made incident backlight perpendicular to the hologram, R, G, B focal length of each component different, it would be a diffraction angle becomes the same, because the parallel to the hologram plane R, G, B component are not dispersed.

【0008】しかしながら、スペース上あるいはデザイン上の問題等から、このようなオフセット配置が難しくまた望ましくないことがある。 However, the problems such as to space or on design, may be such an offset arrangement is difficult or undesirable.

【0009】また、ホログラムを用いたカラーフィルターから出射するR、G、Bに分光された各光束の主光線は相互に角度をなしているため、その中の中央のG成分を液晶表示素子へ垂直に入射させるようにしても、両側のR成分及びB成分は垂直に入射しない。 [0009] Also, R emitted from the color filter using a hologram, G, the principal ray of each beam is split into B because of an angle to each other, the center of the G component therein to the liquid crystal display device be allowed to vertically incident, R and B components of each side does not enter vertically.

【0010】本発明の目的は、上記の本発明者の提案に係わるホログラムを用いたカラーフィルターの上記のような問題点を解決して、バックライトを液晶表示素子へほぼ垂直に(インラインで)入射させることができ、また、カラーフィルターから分光されて出射する光束を全て液晶表示素子へほぼ垂直に入射させることができるホログラムを用いたカラーフィルターを提供することである。 An object of the present invention is to solve the above described problems of the color filter using the hologram according to the above suggestions by the present inventors, substantially vertically backlight to the liquid crystal display device (in-line) can be incident, also is to provide a color filter using a hologram can be any light flux emitted is spectrally from the color filter is incident substantially perpendicularly to the liquid crystal display device.

【0011】 [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を用いたカラーフィルターは、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ないホログラムを有し、その法線に対して斜めから照明光を照射し、ホログラムによって回折分光させるホログラムを用いたカラーフィルターにおいて、ホログラムの照明光入射側に偏向光学素子が配置され、前記偏向光学素子によりホログラムにほぼ垂直に入射する照明光をホログラムの法線に対して斜めに偏向させることを特徴とするものである。 Means for Solving the Problems] color filter using the hologram of the present invention to achieve the above object, has a one or fewer hologram is no wavelength dependency of the diffraction efficiency, illumination from oblique to the normal irradiating light, a color filter using a hologram to diffract split by the hologram, is arranged deflecting optical element in the illumination light incident side of the hologram, the law of the hologram illumination light incident substantially perpendicularly to the hologram by the deflecting optical element it is characterized in that the deflecting obliquely with respect to the line.

【0012】この場合、ホログラムは、アレー状に配置された同一特性の微小ホログラムからなり、各微小ホログラムはその法線に対して斜めから入射する光束を集光する機能を有するものであってもよく、また、回折格子の作用をする一様な干渉縞からなるホログラムであり、 [0012] In this case, the hologram is made small holograms of the same characteristics are arranged in an array, each micro hologram also have a function of focusing the light beam incident from obliquely relative to the normal well, also a hologram of homogeneous interference fringes the action of the diffraction grating,
そのホログラムの照明光入射側あるいは出射側に集光素子アレーが配置されているものであってもよい。 As the illumination light incident side or exit side of the hologram may be such that the condenser element array is arranged.

【0013】また、偏向光学素子としては、屈折光学素子を用いることができ、フレネルプリズムとして構成できる。 Further, as the optical deflector can be used a refractive optical element can be configured as a Fresnel prism. また、反射光学素子を用いることもでき、この場合は、繰り返し反射体として構成できる。 It is also possible to use a reflective optical element, in this case, be configured as a repeating reflector.

【0014】さらに、本発明においいては、ホログラムから分光された各波長成分の集光面近傍に、微小ホログラムのアレー又は集光素子アレーに対応して別の集光素子アレーを配置することができ、この場合、凸単レンズのアレー又は凸フレネルレンズのアレー等を用いることができる。 Furthermore, Oiite the present invention, in the vicinity of the condensing surface of each wavelength component is dispersed from the hologram, it is to place a separate condensing element array corresponding to the array or the condensing element array of the micro hologram can, in this case, it is possible to use an array or the like of the array or convex Fresnel lens of a convex single lens.

【0015】 [0015]

【作用】本発明においては、ホログラムを用いたカラーフィルターにおいて、ホログラムの照明光入射側に偏向光学素子を配置し、この偏向光学素子によりホログラムにほぼ垂直に入射する照明光をホログラムの法線に対して斜めに偏向させるので、バックライトを液晶表示素子へほぼ垂直にインラインで入射させることができ、斜め方向からのバックライト入射の場合に比べて、従来のカラーフィルターを用いる液晶表示装置の光学系を大きく変更することなく、ホログラムタイプのカラーフィルターに置き換えることができる。 According to the present invention, a color filter using a hologram, arranged optical deflector on the illumination light incident side of the hologram, the illumination light incident substantially perpendicularly to the hologram by the optical deflector into the normal line of the hologram since deflect obliquely against, can be incident backlight almost vertically inline to the liquid crystal display device, as compared with the case of the backlight incident from an oblique direction, an optical liquid crystal display device using a conventional color filter without significantly changing the system, it can be replaced with a color filter of the hologram type. また、インライン配置のため、実際の液晶表示装置の光学設計、外観寸法、デザイン等の設計自由度を大きく向上させることができる優位性がある。 Moreover, for in-line arrangement, the actual optical design of the liquid crystal display device, exterior dimensions, there is advantage capable of greatly improving the degree of freedom in designing such design. さらに、偏向光学素子として屈折光学素子を用いると、その屈折による波長分散方向が、ホログラムの回折による分散方向と同方向であるので、集光面での色成分の分離を助長することができる。 Furthermore, the deflection when using a refractive optical element as the optical element, the wavelength dispersion direction of the refraction, since it is distributed in the same direction by the diffraction of the hologram, it is possible to facilitate the separation of the color components at the focal plane.

【0016】 [0016]

【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。 BRIEF DESCRIPTION with the drawings reference principle to the embodiment of the color filter using the hologram of the present invention. まず、図1の液晶表示装置の断面図を参照にして本発明の第1の形態のカラーフィルターの原理と作用について説明する。 First, with reference to the sectional view of a liquid crystal display device of FIG. 1 will be described first principles and operation of the color filter of the present invention. 同図において、規則的に液晶セル6′ In the figure, regularly liquid crystal cell 6 '
に区切られた液晶表示素子6のバックライト3入射側に本発明による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。 Hologram array 5 which constitutes a color filter according to the invention is arranged separately backlight 3 incident side of the liquid crystal display element 6 is divided into. 液晶表示素子6背面には、各液晶セル6′と整列した図6と同様なR、G、B Liquid crystal display element 6 back, similar to FIG. 6 aligned with the liquid crystal cell 6 'R, G, B
の着色セル1′及びその間に設けられたブラック・マトリックス4からなるカラーフィルター1が配置されるか、又は、着色セル1′を省き、ブラック・マトリックス4のみが配置される。 Coloring cell 1 'or a color filter 1 composed of, and the black matrix 4 provided therebetween is placed, or, colored cells 1' omit, only the black matrix 4 is disposed. 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。 In addition to the above, the polarizing plate (not shown) are arranged on both sides of the liquid crystal display element 6.

【0017】ホログラムアレー5は、液晶表示素子6の1画素を構成する隣接する3つの液晶セル6′の組各々に対応して、その画素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の各画素に整列して各々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′に対応する画素の中心の着色セル1′又は液晶セル6′上に集光するようにフレネルゾーンプレート状に形成されているものである。 The hologram array 5, corresponding to a set each of the three adjacent liquid crystal cell 6 'forming one pixel of the liquid crystal display element 6, micro hologram 5 arranged in an array at the same pitch as the pixel pitch 'consists, micro hologram 5' are arranged one by one each in alignment with each pixel of the liquid crystal display element 6, 5 'are each minute hologram, at an angle θ with respect to the normal line of the hologram array 5 the light in a green component in the backlight 3 to be incident, is formed in the Fresnel zone plate-like so as to condense on or liquid crystal cell 6 'center colored cell 1 of the pixels corresponding to the' 'the micro hologram 5 and those are. 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。 Then, micro-hologram 5 ', either there is no wavelength dependency of the diffraction efficiency or less, relief, phase type, consisting of a transmission hologram of amplitude type. 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ない回折格子は、波長に応じて異なる回折角で回折する。 Here, the absence or or less the wavelength dependency of the diffraction efficiency, as Lippmann hologram diffracts only a specific wavelength, another wavelength is not of the type that does not diffract, in any one of the diffraction grating wavelength also meant to diffraction, the diffraction grating has no wavelength dependency of the diffraction efficiency is diffracted at different diffraction angles depending on the wavelength.

【0018】このような構成であるので、ホログラムアレー5の液晶表示素子6と反対側の面からその法線に対して角度θをなして入射する白色のバックライト3を入射させると、波長に依存して微小ホログラム5′による回折角は異なり、各波長に対する集光位置はホログラムアレー5面に平行な方向に分散される。 [0018] Since in this structure, when the incident white backlight 3 incident at an angle θ relative to the normal from the opposite surface to the liquid crystal display element 6 of the hologram array 5, the wavelength Unlike diffraction angle depends to by small hologram 5 ', focusing position for each wavelength is distributed in a direction parallel to the hologram array 5 side. その中の、赤の波長成分はカラーフィルターセルR又は赤を表示する液晶セル6′の位置に、緑の成分はカラーフィルターセルG又は緑を表示する液晶セル6′の位置に、青の成分はカラーフィルターセルB又は青を表示する液晶セル6′ Therein, 'the position of, the components of the green liquid crystal cell 6 for displaying a color filter cell G or green' wavelength components of red liquid crystal cell 6 for displaying a color filter cell R or red position, the blue component of the liquid crystal cell 6 to display a color filter cell B or blue '
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各カラーフィルターセルR、G、B及びブラック・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。 As each diffractive focusing on the position of, by configuring arranged hologram array 5, each color component for each color filter cell R, G, B and the liquid crystal cell hardly attenuated by the black matrix 4 6 it is possible to perform color display in accordance with the state of the 'pass through the corresponding liquid crystal cell 6 position'. なお、ホログラムアレー5へのバックライト3の入射角度θは、ホログラム記録条件、ホログラムアレー5の厚み、ホログラムアレー5と液晶表示素子6との距離等の種々の条件により定まるものである。 Note that the incident angle θ of the backlight 3 of the hologram array 5, are those determined holographic recording conditions, the thickness of the hologram array 5, depending on various conditions such as the distance between the hologram array 5 and the liquid crystal display element 6.

【0019】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各色セル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。 [0019] Thus, by using the hologram array 5 as a color filter, since the wavelength components of a conventional color filter for a backlight can be made to enter into without waste each color cell, greatly improve the utilization efficiency be able to.

【0020】次に、図2の同様の断面図を参照にして本発明の第2の形態のカラーフィルターの原理と作用について説明する。 Next, with reference to the same sectional view of FIG. 2 illustrating the principle and operation of the color filter of the second embodiment of the present invention. 同図において、規則的に液晶セル6′に区切られた液晶表示素子6のバックライト3入射側に本発明によるホログラムを用いたカラーフィルター10が離間して配置される。 In the figure, regularly color filter 10 using the hologram according to the present invention in the backlight 3 incident side of the liquid crystal display element 6 is divided into a liquid crystal cell 6 'are spaced apart. 液晶表示素子6背面には、各液晶セル6′と整列した図6と同様なR、G、Bの着色セル1′及びその間に設けられたブラック・マトリックス4 Liquid crystal display element 6 back, black matrix 4 provided on and between 'colored cell 1 similar R, G, B and 6 aligned with' the liquid crystal cell 6
からなるカラーフィルター1が配置されるか、又は、着色セル1′を省き、ブラック・マトリックス4のみが配置される。 Or color filter 1 is arranged consisting of, or eliminating the colored cells 1 ', only the black matrix 4 is disposed. 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。 In addition to the above, the polarizing plate (not shown) are arranged on both sides of the liquid crystal display element 6.

【0021】本発明による第2の形態のカラーフィルター10は、ホログラム7とマイクロレンズアレー8とからなり、マイクロレンズアレー8を構成するマイクロレンズ8′は、液晶表示素子6の1画素を構成する隣接する3つの液晶セル6′の組各々に対応して、その画素ピッチと同じピッチでアレー状に配置されている。 [0021] The color filter 10 of the second embodiment according to the invention consists of the hologram 7 and the microlens array 8 Prefecture, microlenses 8 which constitute the microlens array 8 'constitute one pixel of the liquid crystal display element 6 corresponding to a set each of the three adjacent liquid crystal cell 6 'are arranged in an array at the same pitch as the pixel pitch. また、 Also,
ホログラム7は、回折格子の作用をする一様な干渉縞からなり、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、位相型、振幅型等の透過型ホログラムからなる。 Hologram 7 is made uniform interference fringes the action of the diffraction grating, there are no wavelength dependency of the diffraction efficiency or less, relief, phase type, consisting of a transmission hologram of amplitude type.

【0022】このような構成であるので、ホログラム7 [0022] because it is such a configuration, the hologram 7
の液晶表示素子6と反対側の面からその法線に対して角度θをなしてバックライト3を入射させると、波長に依存して異なる角度で回折され、ホログラム7の射出側に分散される。 A liquid crystal display element 6 of the an angle θ is incident backlight 3 for the normal from the surface opposite, is diffracted at different angles depending on the wavelength, it is distributed on the exit side of the hologram 7 . ホログラム7の入射側又は出射側に配置されたマイクロレンズ8′により、この分散された光は、 The microlens 8 'arranged on the incident side or exit side of the hologram 7, the dispersed light,
その焦点面に波長毎に分離されて集光する。 It is separated for each wavelength focused on the focal plane. その中の、 Among them,
赤の波長成分はカラーフィルターセルR又は赤を表示する液晶セル6′の位置に、緑の成分はカラーフィルターセルG又は緑を表示する液晶セル6′の位置に、青の成分はカラーフィルターセルB又は青を表示する液晶セル6′の位置にそれぞれ回折集光するように、カラーフィルター10を構成配置することにより、それぞれの色成分は各カラーフィルターセルR、G、B及びブラック・ 'At the position of, the components of the green liquid crystal cell 6 for displaying a color filter cell G or green' wavelength components of red liquid crystal cell 6 for displaying a color filter cell R or red position, and blue components the color filter cell each to diffract condensing the position of the liquid crystal cell 6 'for displaying the B or blue, by configuring arranged a color filter 10, each of the color components in each color filter cell R, G, B and black
マトリックス4でほとんど減衰されずに各液晶セル6′ Each liquid crystal cell 6 is hardly attenuated by the matrix 4 '
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。 The pass, it is possible to perform color display in accordance with the state of the liquid crystal cell 6 at the corresponding position '. なお、ホログラム7へのバックライト3の入射角度θは、ホログラム記録条件、ホログラム7の厚み、ホログラム7と液晶表示素子6との距離等の種々の条件により定まるものである。 Note that the incident angle of the backlight 3 theta of the hologram 7, but determined by various conditions such as the distance of the holographic recording conditions, the thickness of the hologram 7, the hologram 7 and the liquid crystal display element 6.

【0023】このような配置において、ホログラム7として、集光性でなく一様な干渉縞からなる回折効率の波長依存性がないかもしくは少ない透過型ホログラムを用いることができるため、ホログラム7をマイクロレンズアレー8の各マイクロレンズ8′と位置合わせする必要がない点、及び、マイクロレンズアレー8のピッチが図6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。 [0023] In such an arrangement, as the hologram 7, it is possible to use a transmission hologram to or less has no wavelength dependency of the diffraction efficiency of homogeneous interference fringes rather than light harvesting, the hologram 7 Micro that there is no need to align with each microlens 8 'of the lens array 8, and the pitch of the microlens array 8 becomes 3 times that of the conventional FIG. 6, there is a feature in that easily make easy and aligned .

【0024】さて、本発明においては、図1及び図2のようなホログラムアレー5からなるカラーフィルター、 [0024] Now, in the present invention, a color filter consisting of the hologram array 5 as shown in FIG. 1 and FIG. 2,
又は、ホログラム7とマイクロレンズアレー8からなるカラーフィルター10のバックライト3入射側に、屈折光学素子又は反射光学素子を配置して、バックライト3 Or, in the backlight 3 incident side of the color filter 10 composed of the hologram 7 and the microlens array 8, by arranging the refractive optical element or a reflective optical element, the backlight 3
をホログラムアレー5又はホログラム7の法線方向からインラインで入射できるようにすることである。 The it is to allow incident inline from the normal direction of the hologram array 5 or hologram 7. 図1の場合も図2の場合も同様であるので、図1のホログラムアレー5を用いる場合についてのみ説明することにする。 Since the case of FIG. 1 is the same case of Figure 2, will be only described the case of using the hologram array 5 of Fig.

【0025】図3は、屈折光学素子としてマイクロプリズム11′を図示のように周期的に多数配列したフレネルプリズム11をホログラムアレー5のバックライト3 FIG. 3, the backlight 3 of the hologram array 5 a Fresnel prism 11 which periodically arrayed as shown microprisms 11 'as a refractive optical element
入射側に配置する実施例の断面図であり、ホログラムアレー5に垂直に入射するバックライト3は、マイクロプリズム11′によりその進行方向が屈折され、ホログラムアレー5に中に図1の場合と同様に斜めから入射することになる。 Is a cross-sectional view of the embodiment arranged in the incident side, a backlight 3 that is perpendicularly incident on the hologram array 5, the traveling direction is refracted by the micro prisms 11 ', as in the case of FIG. 1 in the hologram array 5 It made incident from obliquely. マイクロプリズム11′の底角αを適宜設定することにより、マイクロプリズム11′から出射した光はホログラム5′に対して所望の角度で斜め入射させることができる。 'By setting the base angle α of the appropriate micro-prisms 11' microprism 11 light emitted from can be obliquely incident at a desired angle with respect to the hologram 5 '. なお、マイクロプリズム11′の寸法には格別の限定はないが、あまり小さいと回折の影響が生じ、あまり大きいとスペース等の問題が出てくる。 Although no particular limitation to the dimensions of the micro-prisms 11 ', occurs diffraction effects too small, come out space problems such as too large.

【0026】このような構成を採用することにより、図1の斜め方向からのバックライト3入射の場合に比べて、従来のカラーフィルターを用いる液晶表示装置の光学系を大きく変更することなく、本発明のホログラムタイプのカラーフィルターに置き換えることができる。 [0026] By adopting such a configuration, as compared with the case of the backlight 3 incident from an oblique direction in FIG. 1, without significantly changing the optical system of the liquid crystal display device using a conventional color filter, the it can be replaced with a hologram type of color filter of the invention. また、インライン配置のため、実際の表示装置の光学設計、外観寸法、デザイン等の設計自由度を大きく向上させることができる優位性もある。 Moreover, there is for in-line arrangement, actual display optical design of the apparatus, Dimensions, also advantage that can greatly improve the design flexibility of such design. さらに、マイクロプリズム11′での屈折により波長分散するが、この分散方向は、ホログラム5′又は7の回折による分散方向と同じであるので、集光面での色成分の分離を助長する効果があり、液晶表示装置をより小型に構成することができる。 Furthermore, 'although the wavelength dispersion by refraction at, the dispersion direction, the hologram 5' microprisms 11 are the same as the dispersion direction of the diffraction, or 7, the effect of promoting the separation of the color components at the focal plane There, it is possible to construct a liquid crystal display device more compact.

【0027】次に、マイクロプリズム11′の底角αをどの程度にすればよいか検討する。 Next, consider whether it is sufficient to what extent the base angle α of the micro-prism 11 '. まず、前提として、 First, as a premise,
ホログラム5′へのバックライト3の本来の入射角θを空気中において、その法線から35°とする。 The original incidence angle θ of the backlight 3 of the hologram 5 'in air, and 35 ° from the normal. この角度でホログラム5′へ入射する光は、屈折率1.53の感材あるいは基板中に入射後には、スネルの法則により、 Light incident at this angle to the hologram 5 'is, after entering the light-sensitive material or in a substrate having a refractive index of 1.53, according to Snell's law,
22.5°になる。 It becomes 22.5 °. したがって、マイクロプリズム1 Therefore, the micro prism 1
1′の屈折率も感材あるいは基板と同じ1.53とすると、マイクロプリズム11′の底角αは次の関係(スネルの法則)を満足すべきである。 'And the refractive index same 1.53-sensitive material or substrate, the micro prism 11' 1 base angle α of which should satisfy the following relation (Snell's law). 1.53sin(α−22.5°)=1.0sinα この式を解くと、α=54.8°となる。 1.53sin (α-22.5 °) = 1.0sinα Solving this equation, the α = 54.8 °. したがって、 Therefore,
バックライト3がホログラム5′に対して空気中で垂直入射で、かつ、ホログラム5′に対し、n=1.53の媒質中で22.5°の入射角度を達成するためには、マイクロプリズム11′は、斜面はがホログラム5′面から54.8°の傾きを持つ鋸歯状のものである。 The backlight 3 is 'at normal incidence in air against, and the hologram 5' hologram 5 to, in order to achieve an incidence angle of 22.5 ° in a medium of n = 1.53 is microprisms 11 'slope hologram 5' is intended sawtooth with an inclination of 54.8 ° from the surface.

【0028】実際に、このようなマイクロプリズム1 [0028] In fact, such a micro prism 1
1′をアレー状に配置したフレネルプリズム11を表示部全体を覆うように作製し、このフレネルプリズム11 1 'was prepared to cover the entire display section of the Fresnel prisms 11 arranged in an array, the Fresnel prisms 11
をホログラムを用いたカラーフィルター5又は10と密着し、その他の液晶層、TFT、偏光板、ブラック・マトリクス、光源等と組み合せ、フレネルプリズム11に対して垂直に白色のバックライト3を入射させた。 The close contact with the color filter 5 or 10 using a hologram, and other liquid crystal layer, TFT, a polarizing plate, combined with the black matrix, the light source or the like, is made incident white backlight 3 perpendicular to the Fresnel prism 11 . 光源には、岩崎電気(株)製のメタルハライドランプ150 The light source, a metal halide lamp 150 manufactured by Iwasaki Electric Co.
Wと、これからの光を平行光束とするための放物面鏡とを組み合わせたものを使用した。 And W, were used a combination of a future parabolic mirror for a parallel beam of light. 結果として、従来の斜め入射の場合と同様に、ホログラム5又は7がカラーフィルターとして機能し、このようなインラインの光学系でカラー液晶表示できることが確認できた。 As a result, as in the conventional oblique incidence functions hologram 5 or 7 as a color filter, it was confirmed that it was possible color liquid crystal display in such a line of the optical system.

【0029】次に、反射光学素子として、図4に示すように、斜めの反射面12′を周期的に平行に多数配列した繰り返し反射体12を用いる実施例を説明する。 Next, as the reflective optical element, as shown in FIG. 4, an embodiment using a repetitive reflector 12 and the oblique reflective surface 12 'periodically parallel arrayed. このような繰り返し反射体12をホログラムアレー5のバックライト入射側に密着又は近接して配置すると、ホログラムアレー5に垂直に入射するバックライト3は、反射面12′で反射され、ホログラムアレー5の中に図1の場合と同様に斜めから入射することになる。 When such a repetition reflector 12 arranged close contact or in proximity to the backlight-incident side of the hologram array 5, a backlight 3 that is perpendicularly incident on the hologram array 5 is reflected by the reflection surface 12 ', the hologram array 5 It made incident from obliquely as in the case of FIG. 1 in. 反射面1 Reflective surface 1
2′のホログラム5′の法線からの傾き角βを適宜設定することにより、反射面12′から反射した光はホログラム5′に対して所望の角度で斜め入射させることができる。 By appropriately setting the inclination angle β from the normal of the 'hologram 5' 2, reflecting surfaces 12 'light reflected from the hologram 5' can be obliquely incident at a desired angle with respect to. なお、反射面12′間の距離には格別の限定はないが、バックライト3が直接ホログラム5′に入射しないようにしなければならない。 Incidentally, 'but no particular limitation on the distance between the backlight 3 is directly hologram 5' reflecting surface 12 must be prevented to enter the. また、繰り返し反射体1 In addition, it repeated reflector 1
2の厚みに関しては、反射面12′間でバックライト3 For the second thickness, the backlight 3 between the reflection surface 12 '
が多重反射しないような寸法にする必要がある。 There has to be dimensioned so as not to multiple reflection. なお、 It should be noted that,
具体的に反射面12′の傾き角βをマイクロプリズム1 Microprisms the inclination angle β of the specific reflecting surface 12 '1
1′の場合と同様な前提で解くと、β=11.25°となる。 Solving a similar premise to that of 1 ', and β = 11.25 °.

【0030】ところで、図1〜図4何れの場合も、図1 By the way, in either case 1 to 4, Figure 1
に特に明瞭に図示するように、カラーフィルター5又は10から分光出射して液晶表示素子6の隣接する3つの液晶セル6′の組からなる各画素に入射する色成分は、 In particular, as clearly shown, the color component incident on each pixel consisting of a set of three adjacent liquid crystal cell 6 'of the liquid crystal display element 6 spectrally emitted from the color filter 5 or 10 in,
中央の緑成分の場合だけその主光線が各画素に垂直に入射して液晶表示素子6を通過するが、他の青成分及び赤成分は、垂直方向から傾いている。 Although the case of the green component only that the principal ray of the center passes through the liquid crystal display element 6 is incident perpendicularly to each pixel, the other of the blue component and the red component are inclined from the vertical direction. このため、例えば投影型の液晶表示装置に使用する場合、液晶表示素子6から出射する各色の光(例えば、R、G、B)全てを漏れなく投影レンズに入射させることができないおそれがある。 Thus, for example, when used in a projection type liquid crystal display device, the color of the light emitted from the liquid crystal display element 6 (for example, R, G, B) is fear that can not be incident all the projection lens without leakage. つまり、バックライト3の利用効率が、実装時には、期待するほど向上しないことが生じるおそれがある。 In other words, the utilization efficiency of the backlight 3 is, at the time of mounting, there is a possibility that it may occur that not improved as expected. また、直視型の液晶表示装置の場合でも、各色(R、G、B)によって画像を観察できる範囲が異なり、特に観察者が表示部をかなり斜めの角度から見る場合には、R、G、B中の一部の成分が見えなくなり、表示色を正しく観察できなくなるおそれがある。 Further, even in the case of direct-viewing type liquid crystal display device, when different ranges which can observe an image by each color (R, G, B), in particular an observer sees a long oblique angle display unit, R, G, part of the component is no longer seen in B, there is a possibility that can not be properly observed the display color.

【0031】そこで、本発明においては、カラーフィルター5又は10からの集光位置近傍に3つの液晶セル6′の組からなる各画素毎にマイクロレンズを配置し、 [0031] Therefore, in the present invention, a microlens is arranged for each pixel composed of a set of color filter 5 or condensing positions near to the three liquid crystal cells 6 from 10 '
垂直方向から傾いている色成分をほぼ垂直方向へ戻すようにすることにする。 It will be to return the color components which are inclined from the vertical direction to a substantially vertical direction. 図5は、図1の場合に代表的にこの方法を適用した断面図であり、ブラック・マトリックス4又はカラーフィルター1の入射側に近接又は密着して、各画素及び各微小ホログラム5′毎に1個のマイクロレンズ13′が対応するように、マイクロレンズアレー13を配置する。 Figure 5 is a sectional view typically apply this method to the case of FIG. 1, in proximity to or in close contact with the incident side of the black matrix 4, or the color filter 1, in each pixel and each micro hologram 5 ' one microlens 13 'to correspond to position the microlens array 13. マイクロレンズ13′の焦点距離は、ホログラム5′の焦点距離とほぼ同じに選ぶ。 Microlens 13 'focal length of the hologram 5' chosen substantially equal to the focal length of the. このようにすると、中央の緑成分の主光線の方向は変わらず液晶表示素子6に垂直に入射し、他の青成分及び赤成分は、マイクロレンズ13′により方向が変えられ、主光線が液晶表示素子6にほぼ垂直に変換され、何れの色成分も液晶表示素子6を垂直に通過するようになる。 In this way, incident perpendicularly on the liquid crystal display element 6 does not change the direction of the principal ray of the center of the green component, the other of the blue component and the red component, the direction is changed by the microlens 13 ', the principal ray crystal is converted substantially perpendicular to the display device 6, any of the color components is also to pass through the liquid crystal display element 6 vertically. なお、マイクロレンズ13′として図示のような凸単レンズの代わりに正のフレネルレンズを用いてもよい。 It is also possible to use a positive Fresnel lens instead of a convex single lens as shown as a micro lens 13 '.

【0032】以上、本発明のホログラムを用いたカラーフィルターを実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。 [0032] Although the color filter using the hologram of the present invention has been described with reference to examples, the present invention can be modified in various ways without being limited to these examples.

【0033】 [0033]

【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、ホログラムを用いたカラーフィルターにおいて、ホログラムの照明光入射側に偏向光学素子を配置し、この偏向光学素子によりホログラムにほぼ垂直に入射する照明光をホログラムの法線に対して斜めに偏向させるので、バックライトを液晶表示素子へほぼ垂直にインラインで入射させることができ、斜め方向からのバックライト入射の場合に比べて、従来のカラーフィルターを用いる液晶表示装置の光学系を大きく変更することなく、ホログラムタイプのカラーフィルターに置き換えることができる。 As apparent from the above description, according to the color filter using the hologram of the present invention, a color filter using a hologram, arranged optical deflector on the illumination light incident side of the hologram, the deflection since deflecting the illumination light incident substantially perpendicularly to the hologram at an angle with respect to the normal line of the hologram by the optical element, it can be incident backlight almost vertically inline to the liquid crystal display device, backlight obliquely than in the case of incident, without significantly changing the optical system of the liquid crystal display device using a conventional color filter can be replaced with the color filter of the hologram type. また、インライン配置のため、実際の液晶表示装置の光学設計、外観寸法、デザイン等の設計自由度を大きく向上させることができる優位性がある。 Moreover, for in-line arrangement, the actual optical design of the liquid crystal display device, exterior dimensions, there is advantage capable of greatly improving the degree of freedom in designing such design. さらに、偏向光学素子として屈折光学素子を用いると、その屈折による波長分散方向が、ホログラムの回折による分散方向と同方向であるので、集光面での色成分の分離を助長することができる。 Furthermore, the deflection when using a refractive optical element as the optical element, the wavelength dispersion direction of the refraction, since it is distributed in the same direction by the diffraction of the hologram, it is possible to facilitate the separation of the color components at the focal plane.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】第1の形態のホログラムを用いたカラーフィルターを組み込んだ液晶表示装置の断面図である。 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device incorporating a color filter using a hologram of the first embodiment.

【図2】第2の形態のホログラムを用いたカラーフィルターを組み込んだ液晶表示装置の断面図である。 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device incorporating a color filter using the hologram of the second form.

【図3】本発明の1実施例のホログラムを用いたカラーフィルターを組み込んだ液晶表示装置の断面図である。 3 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device incorporating a color filter using the hologram of an embodiment of the present invention.

【図4】他の実施例のホログラムを用いたカラーフィルターを組み込んだ液晶表示装置の断面図である。 [4] incorporating a color filter using the hologram of the other embodiments is a cross-sectional view of a liquid crystal display device.

【図5】さらに別の実施例のホログラムを用いたカラーフィルターを組み込んだ液晶表示装置の断面図である。 5 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device incorporating a color filter using a hologram of an alternative embodiment.

【図6】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。 6 is a diagram for explaining a lighting method of the conventional liquid crystal display device.

【符号の説明】 1…カラーフィルター(従来型) 1′…着色セル 3…バックライト 4…ブラック・マトリックス 5…ホログラムアレー 5′…微小ホログラム 6…液晶表示素子 6′…液晶セル 7…ホログラム 8…マイクロレンズアレー 8′…マイクロレンズ 10…カラーフィルター(本発明) 11…フレネルプリズム 11′…マイクロプリズム 12…繰り返し反射体 12′…反射面 13…マイクロレンズアレー 13′……マイクロレンズ [Description of Reference Numerals] 1 ... color filter WAP 1 '... colored cell 3 ... Backlight 4 ... black matrix 5 ... hologram array 5' ... micro hologram 6 ... liquid crystal display element 6 '... liquid crystal cell 7 ... hologram 8 ... microlens array 8 '... microlens 10 ... color filter (present invention) 11 ... Fresnel prisms 11' ... microprism 12 ... repeating reflector 12 '... reflective surface 13 ... microlens array 13' .... microlenses

Claims (10)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 回折効率の波長依存性がないかもしくは少ないホログラムを有し、その法線に対して斜めから照明光を照射し、ホログラムによって回折分光させるホログラムを用いたカラーフィルターにおいて、ホログラムの照明光入射側に偏向光学素子が配置され、前記偏向光学素子によりホログラムにほぼ垂直に入射する照明光をホログラムの法線に対して斜めに偏向させ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。 1. A has one or less hologram is no wavelength dependency of the diffraction efficiency, illumination light is irradiated from an oblique with respect to the normal, in the color filter using a hologram to diffract spectroscopy by the hologram, the hologram disposed deflection optical element in the illumination light incident side, a color filter using a hologram, characterized in that deflecting obliquely illuminating light with respect to the normal line of the hologram incident substantially perpendicularly to the hologram by the deflecting optical element.
  2. 【請求項2】 前記ホログラムがアレー状に配置された同一特性の微小ホログラムからなり、各微小ホログラムはその法線に対して斜めから入射する光束を集光する機能を有するものであ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 consists minute holograms of the same characteristics that the hologram is arranged in an array, wherein each micro-hologram has a function for collecting light beams incident from obliquely relative to the normal a color filter using a hologram according to claim 1,.
  3. 【請求項3】 前記ホログラムが回折格子の作用をする一様な干渉縞からなるホログラムであり、前記ホログラムの照明光入射側あるいは出射側に集光素子アレーが配置されていることを特徴とする請求項1記載のホログラムを用いたカラーフィルター。 3. a hologram of homogeneous interference fringes the hologram to the action of the diffraction grating, characterized in that the condensing element array is arranged in the illumination light incident side or exit side of the hologram a color filter using a hologram according to claim 1, wherein.
  4. 【請求項4】 前記偏向光学素子が屈折光学素子からなることを特徴とする請求項1から3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。 Wherein the color filter the deflecting optical element using a hologram according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it consists of refractive optical elements.
  5. 【請求項5】 前記偏向光学素子がフレネルプリズムからなることを特徴とする請求項4記載のホログラムを用いたカラーフィルター。 5. A color filter said deflecting optical element using a hologram according to claim 4, characterized in that it consists of a Fresnel prism.
  6. 【請求項6】 前記偏向光学素子が反射光学素子からなることを特徴とする請求項1から3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。 6. The color filter said optical deflector is using holograms of any one of claims 1 to 3, characterized in that a reflecting optical element.
  7. 【請求項7】 前記偏向光学素子が繰り返し反射体からなることを特徴とする請求項6記載のホログラムを用いたカラーフィルター。 7. A color filter using a hologram according to claim 6, characterized in that from the optical deflector is repeatedly reflector.
  8. 【請求項8】 ホログラムから分光された各波長成分の集光面近傍に、前記微小ホログラムのアレー又は集光素子アレーに対応して別の集光素子アレーが配置されていることを特徴とする請求項2又は3記載のホログラムを用いたカラーフィルター。 8. near the condensing surface of each wavelength component is dispersed from the hologram, characterized in that another of the focusing element array corresponding to the array or the condensing element array of the micro hologram is located a color filter using a hologram according to claim 2 or 3 wherein.
  9. 【請求項9】 前記別の集光素子アレーが凸単レンズのアレーであることを特徴とする請求項8記載のホログラムを用いたカラーフィルター。 9. A color filter said another condensing element array is using a hologram according to claim 8, characterized in that an array of convex single lens.
  10. 【請求項10】 前記別の集光素子アレーが凸フレネルレンズのアレーであることを特徴とする請求項8記載のホログラムを用いたカラーフィルター。 10. A color filter said another condensing element array is using a hologram according to claim 8, characterized in that an array of convex Fresnel lens.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0752600A2 (en) * 1995-07-06 1997-01-08 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Hologram color filter, and its fabrication method
EP0826986A1 (en) * 1996-08-21 1998-03-04 Victor Company Of Japan, Limited Color filter and color display apparatus
JP2010009016A (en) * 2008-06-27 2010-01-14 Ind Technol Res Inst Composite light dividing device and imaging apparatus using the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0752600A2 (en) * 1995-07-06 1997-01-08 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Hologram color filter, and its fabrication method
EP0752600A3 (en) * 1995-07-06 1997-08-27 Dainippon Printing Co Ltd Hologram color filter, and its fabrication method
US6426812B2 (en) 1995-07-06 2002-07-30 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Hologram color filter, and its fabrication method
EP0826986A1 (en) * 1996-08-21 1998-03-04 Victor Company Of Japan, Limited Color filter and color display apparatus
US5894359A (en) * 1996-08-21 1999-04-13 Victor Company Of Japan, Ltd. Color filter and color display apparatus
JP2010009016A (en) * 2008-06-27 2010-01-14 Ind Technol Res Inst Composite light dividing device and imaging apparatus using the same

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