JPH08297204A - Color filter and color liquid crystal display device - Google Patents
Color filter and color liquid crystal display deviceInfo
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- JPH08297204A JPH08297204A JP10184795A JP10184795A JPH08297204A JP H08297204 A JPH08297204 A JP H08297204A JP 10184795 A JP10184795 A JP 10184795A JP 10184795 A JP10184795 A JP 10184795A JP H08297204 A JPH08297204 A JP H08297204A
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- diffraction grating
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- color
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- Optical Filters (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は回折格子を利用したカ
ラーフィルタに係り、特に、カラー液晶ディスプレイ等
の細かいセル単位に、複数の基準色を透過させるフィル
タを規則的にパターニングする必要がある装置に用いて
好適なカラーフィルタ及びこれを用いたカラー液晶表示
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter using a diffraction grating, and more particularly to an apparatus in which a filter for transmitting a plurality of reference colors needs to be regularly patterned in a fine cell unit such as a color liquid crystal display. And a color liquid crystal display device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】上記のようなフィルタを用いたカラー液
晶表示装置は、例えば表示電極を有する2枚の基板間に
液晶を保持し、一方の基板側には表示画素に対応してカ
ラー表示用の複数のフィルタを備え、対向電極間の電圧
を制御して表示部の光透過量を選択的に変化させること
によりカラー表示を行うようにしている。2. Description of the Related Art A color liquid crystal display device using a filter as described above holds liquid crystal between two substrates having display electrodes, for example, one substrate side for color display corresponding to display pixels. The color display is performed by controlling the voltage between the counter electrodes and selectively changing the light transmission amount of the display unit.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記のようにカラー表
示用の色フィルタを使用した液晶表示装置においては、
カラーフィルタの光透過率が約1/6であり、理想的な
光学系でも1/3が限界であって、光の利用効率が低
く、即ち画面が暗くなるという問題点がある。In the liquid crystal display device using the color filter for color display as described above,
The light transmittance of the color filter is about ⅙, and even an ideal optical system has a limit of ⅓, and there is a problem that the light utilization efficiency is low, that is, the screen becomes dark.
【0004】又、カラーフィルタを具備した液晶表示装
置は、生産性が低く且つ歩留りが低いという問題点があ
り、特に液晶画面のサイズが大きくなると製造が難しく
コストが高くなるという問題点があった。Further, a liquid crystal display device having a color filter has a problem that productivity is low and a yield is low, and especially when the size of the liquid crystal screen is large, it is difficult to manufacture and the cost is high. .
【0005】更に、上記のような液晶表示装置に用いら
れているカラーフィルタは、所望の単色のみを透過する
ものではなく、いわゆるバンドパスフィルタとなってい
て、色分解能力が必ずしも十分ではなかった。Further, the color filter used in the liquid crystal display device as described above is not a filter which transmits only a desired single color but a so-called bandpass filter, and its color separation ability is not always sufficient. .
【0006】この発明は上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、例えばカラー液晶表示装置に用いた
場合に、照明光の利用効率が高く、従って画面が明る
く、更に生産性及び歩留りを向上させることができると
共に、サイズの大きい画面でも製造が容易且つ低コスト
にすることができるようにし、且つ、例えばCCDの色
分解入力等に用いて好適な単色を出力できるカラーフィ
ルタ及びこれを利用したカラー液晶表示装置を提供する
ことを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and when it is used in, for example, a color liquid crystal display device, the utilization efficiency of illumination light is high, therefore the screen is bright, and the productivity and yield are high. And a color filter capable of easily manufacturing even a large-sized screen at low cost and outputting a single color suitable for color separation input of CCD, and the like. An object is to provide a color liquid crystal display device using the same.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明は、少なくとも
1種類の微小回折格子を格子縞と直交する方向に並べて
1つの色周期を形成する1組として、複数組を格子縞と
直交する方向に規則的にパターニングがされてなり、各
微小回折格子は、格子面と垂直に入射する白色光が透過
するとき、各々所定の色の1次回折光を出光するパター
ンとされた、第1の透過型回折格子媒体と、この第1の
透過型回折格子媒体におけると同一の種類及び規則でパ
ターニングされた微小回折格子からなり、前記第1の透
過型回折格子媒体の回折光出光側で、これと平行に離間
して、且つ、微小回折格子の各組が、対向する第1の透
過型回折格子媒体の微小回折格子の組に対して、第1の
透過型回折格子媒体における微小回折格子から出光する
1次回折光が、第2の透過型回折格子媒体における同一
パターンの微小回折格子に、該1次回析光の回折角と等
しい角度で入射するように、格子縞と直交する方向にず
らして配置された第2の透過型回折格子媒体と、を有し
てなり、前記第1の透過型回折格子媒体に垂直に白色光
を入射したときに前記第2の透過型回折格子媒体から前
記所定の色の光が出光するようにしたことを特徴とする
カラーフィルタにより、上記目的を達成するものであ
る。According to the present invention, at least one kind of minute diffraction gratings are arranged in a direction orthogonal to the lattice stripes to form one color period, and a plurality of sets are regularly arranged in the direction orthogonal to the lattice stripes. Each of the minute diffraction gratings is a first transmissive diffraction grating having a pattern for emitting first-order diffracted light of a predetermined color when white light incident perpendicularly to the grating surface is transmitted. A medium and a minute diffraction grating patterned in the same type and order as in the first transmission type diffraction grating medium, and separated in parallel with the diffracted light output side of the first transmission type diffraction grating medium. Then, each set of the minute diffraction grating emits light from the minute diffraction grating of the first transmission type diffraction grating medium to the pair of the minute diffraction gratings of the opposing first transmission type diffraction grating medium. Origami is the first Second transmission diffraction grating arranged so as to be incident on a minute diffraction grating having the same pattern in the transmission diffraction grating medium at an angle equal to the diffraction angle of the first-order diffracted light, in a direction orthogonal to the grating stripes. A medium, and when the white light is perpendicularly incident on the first transmission type diffraction grating medium, the light of the predetermined color is emitted from the second transmission type diffraction grating medium. The above object is achieved by a color filter characterized by the above.
【0008】又、請求項2の発明は、少なくとも1種類
の微小回折格子を格子縞と直交する方向に並べて1つの
色周期を形成する1組として、複数組を格子縞と直交す
る方向に規則的にパターニングがされてなり、各微小回
折格子は、格子面と垂直に入射する白色光が透過すると
き、各々所定の色の1次回折光を出光するパターンとさ
れ、且つ、前記微小回折格子と同一幅で、垂直入射光を
透過するスルーホールを、各微小回折格子間に配置して
パターニングされてなる第1の反射型回折格子媒体と、
この第1の反射型回折格子媒体におけると同一の種類及
び規則でパターニングされた微小回折格子及びスルーホ
ールからなり、この微小回折格子が前記第1の反射型回
折格子媒体の微小回折格子に対向して、且つ、平行に離
間して配置されると共に、微小回折格子の各組が、対向
する第1の反射型回折格子媒体の微小回折格子の組に対
して、第1の透過型回折格子媒体における微小回折格子
から反射する1次回折光が、第2の反射型回折格子媒体
における同一パターンの微小回折格子に、該1次回析光
の回折角と等しい角度で入射するように、格子縞と直交
する方向にずらして配置された第2の反射型回折格子媒
体と、を有してなり、前記第2の反射型回折格子媒体か
ら前記所定の色の光が出光するようにしたことを特徴と
するカラーフィルタにより、上記目的を達成するもので
ある。In the invention of claim 2, at least one kind of minute diffraction grating is arranged in a direction orthogonal to the grating stripes to form one color period, and a plurality of sets are regularly arranged in the direction orthogonal to the grating stripes. Each of the micro-diffraction gratings is patterned to emit a first-order diffracted light of a predetermined color when white light incident perpendicularly to the grating surface is transmitted, and has the same width as the micro-diffraction grating. And a first reflection type diffraction grating medium formed by patterning through holes arranged to transmit vertically incident light between the respective minute diffraction gratings,
The first reflection type diffraction grating medium is composed of a minute diffraction grating and a through hole which are patterned in the same type and rule, and the minute diffraction grating is opposed to the minute reflection grating of the first reflection type diffraction grating medium. Of the first diffraction grating medium of the first reflection type diffraction grating medium facing each other, and the first diffraction grating medium of the first transmission type diffraction grating medium, The first-order diffracted light reflected from the minute diffraction grating is orthogonal to the grating fringes so that the first-order diffracted light is incident on the minute diffraction grating of the same pattern in the second reflection-type diffraction grating medium at an angle equal to the diffraction angle of the first-order diffracted light. A second reflection-type diffraction grating medium arranged so as to be displaced in a direction, and the light of the predetermined color is emitted from the second reflection-type diffraction grating medium. Color fill Accordingly, it is intended to achieve the above object.
【0009】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、前記第1及び第2の反射型回折格子媒体の前記スル
ーホールを、光透過可能であって、微小回折格子の非形
成面としたものである。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the through holes of the first and second reflection type diffraction grating media are capable of transmitting light and have a surface on which a minute diffraction grating is not formed. It was done.
【0010】請求項4の発明は、請求項1乃至3のいず
れかの発明において、前記回折格子媒体の正面からの視
野角変化による色ずれを補正するように、該回折格子媒
体における、前記微小回折格子と直交する方向の中央部
側の微小回折格子の格子ピッチを、該直交方向端部の微
小回折格子の格子ピッチよりも、端部からの距離に応じ
て大きくしたものである。According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, the minute amount in the diffraction grating medium is corrected so as to correct a color shift due to a change in viewing angle from the front of the diffraction grating medium. The grating pitch of the minute diffraction grating on the central side in the direction orthogonal to the diffraction grating is made larger than the grating pitch of the minute diffraction grating at the end in the orthogonal direction according to the distance from the end.
【0011】請求項5の発明は、請求項1乃至4のいず
れかの発明において、前記回折格子媒体の正面からの視
野角変化による輝度変化を補正するように、該回折格子
媒体における、前記微小回折格子と平行な方向の中央部
の該微小回折格子の面積を、該平行方向端部におけるよ
りも、端部からの距離に応じて小さくしたものである。According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the minute amount in the diffraction grating medium is corrected so as to correct the luminance change due to the change in the viewing angle from the front of the diffraction grating medium. The area of the minute diffraction grating in the central portion in the direction parallel to the diffraction grating is made smaller according to the distance from the end than in the end in the parallel direction.
【0012】請求項6の発明は、請求項1乃至5のいず
れかの発明において、前記微小回折格子を、少なくとも
3色の1次回折光を形成するように3以上の種類にパタ
ーニングしたものである。According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the fine diffraction grating is patterned into three or more types so as to form first-order diffracted light of at least three colors. .
【0013】請求項7の発明は、請求項1乃至6のいず
れかの発明において、前記第1及び第2の透過型又は反
射型回折格子媒体を一枚の透明な平行平面ガラスの両面
に設けたものである。According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects of the present invention, the first and second transmissive or reflective diffraction grating media are provided on both surfaces of one transparent parallel flat glass. It is a thing.
【0014】請求項8の発明は、請求項1乃至6のいず
れかの発明において、前記第1及び第2の透過型又は反
射型回折格子媒体を空間を介して配置されたものであ
る。According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects of the present invention, the first and second transmissive or reflective diffraction grating media are arranged via a space.
【0015】請求項9の発明は、請求項1乃至8のいず
れかの発明において、前記回折格子媒体を、エンボス法
によって微小回折格子が複製されたエンボスフィルムか
ら構成したものである。According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to eighth aspects, the diffraction grating medium is composed of an embossed film in which a minute diffraction grating is duplicated by an embossing method.
【0016】請求項10の発明は、表示画素毎の表示電
極を備えた2枚の基板間に液晶を保持し、一方の基板の
外側に各表示画素の表示すべき色の回折光を出光する請
求項1乃至9のうちいずれかのカラーフィルタを設け、
対向電極間の電圧を制御して表示部における照明光の光
透過量を選択的に変化させることによりカラー表示を行
うことを特徴とするカラー液晶表示装置により、上記目
的を達成するものである。According to a tenth aspect of the present invention, liquid crystal is held between two substrates provided with display electrodes for each display pixel, and diffracted light of a color to be displayed by each display pixel is emitted outside one substrate. A color filter according to any one of claims 1 to 9 is provided,
The above-mentioned object is achieved by a color liquid crystal display device characterized by performing color display by controlling the voltage between the opposed electrodes to selectively change the light transmission amount of the illumination light in the display section.
【0017】[0017]
【作用】請求項1の発明においては、第1の透過型回折
格子に垂直に入射した白色光が、これを透過するときに
所定の波長成分の1次回折光となり、±θの回折角で2
方向に分岐し、各々対応する第2の透過型回折格子媒体
における同じピッチの微小回折格子に同じ角度で入射す
るために、第2の透過型回折格子媒体から1次回折光と
して垂直に出光していく。According to the first aspect of the present invention, the white light which is vertically incident on the first transmission type diffraction grating becomes a first-order diffracted light of a predetermined wavelength component when it is transmitted therethrough, and the white light has a diffraction angle of ± θ of 2
In order to be incident on the minute diffraction gratings of the same pitch in the corresponding second transmission type diffraction grating medium at the same angle, the light is vertically emitted from the second transmission type diffraction grating medium as first-order diffracted light. Go.
【0018】第1の透過型回折格子媒体を通った他の波
長成分の光は、第2の透過型回折格子媒体における異な
る格子ピッチの微小回折格子に入射するために、ここか
ら1次回折光として出光することができない。The light of another wavelength component that has passed through the first transmission type diffraction grating medium is incident on the minute diffraction grating of the second transmission type diffraction grating medium having a different grating pitch, so that it is converted into the first-order diffracted light from here. I can't emit light.
【0019】又、第2の透過型回折格子媒体の微小回折
格子に所定の角度θで入射した1次回折光は単波長のた
め、第2の透過型回折格子媒体からは必ず垂直に出光す
る。Further, since the first-order diffracted light which is incident on the minute diffraction grating of the second transmission type diffraction grating medium at a predetermined angle θ has a single wavelength, it is always emitted vertically from the second transmission type diffraction grating medium.
【0020】更に、第1の透過型回折格子媒体における
微小回折格子から出光し、第2の透過型回折格子媒体に
おける対応していない微小回折格子に回り込んだ光は、
波長及び入射角が異なるために、第2の透過型回折格子
媒体における微小回折格子から出光することができな
い。従って第2の透過型回折格子媒体からは、所望の単
波長の光が垂直に出光することになる。Further, the light emitted from the minute diffraction grating in the first transmission type diffraction grating medium and wrapping around to the uncorresponding minute diffraction grating in the second transmission type diffraction grating medium,
Since the wavelength and the incident angle are different, it is impossible to emit light from the minute diffraction grating in the second transmission type diffraction grating medium. Therefore, the desired single wavelength light is vertically emitted from the second transmission type diffraction grating medium.
【0021】請求項2の発明によれば、第2の反射型回
折格子媒体のスルーホールを通過した光は、第1反射型
回折格子媒体に垂直に入射し、各微小回折格子により所
望の波長成分の1次回折光として±θの回折角で第2の
反射型回折格子媒体方向に反射される。この1次回折光
は第2の反射型回折格子媒体における対応する同一ピッ
チの微小回折格子に入射し、ここで、1次回折光として
垂直に反射され、第1の回折格子におけるスルーホール
を通って垂直に出光する。According to the second aspect of the present invention, the light passing through the through hole of the second reflection type diffraction grating medium is vertically incident on the first reflection type diffraction grating medium, and the desired wavelength is obtained by each minute diffraction grating. The first-order diffracted light of the component is reflected in the direction of the second reflective diffraction grating medium at a diffraction angle of ± θ. The first-order diffracted light is incident on the corresponding minute diffraction grating of the same pitch in the second reflection-type diffraction grating medium, where it is vertically reflected as the first-order diffracted light and passes through the through-hole in the first diffraction grating to be vertically reflected. Light out.
【0022】第1の反射型回折格子媒体からの他の波長
成分を持つ1次回折光は、第1の反射型回折格子媒体に
おける異なる格子ピッチの微小回折格子に入射するか、
あるいはスルーホールに入るので、第1の反射型回折格
子媒体におけるスルーホール方向に立ち上がることがで
きない。The first-order diffracted light having another wavelength component from the first reflection-type diffraction grating medium is incident on a minute diffraction grating having a different grating pitch in the first reflection-type diffraction grating medium, or
Alternatively, since it enters the through hole, it cannot rise in the direction of the through hole in the first reflection type diffraction grating medium.
【0023】又、第2の反射型回折格子媒体に所定の角
度で入射した1次回折光は単波長のため、第1の微小回
折格子のスルーホール方向には垂直以外の角度では出光
しない。従って、第1の微小回折格子のスルーホールか
ら出光した光は所望の単波長成分であって、且つ垂直に
出光するものである。Since the first-order diffracted light incident on the second reflection type diffraction grating medium at a predetermined angle has a single wavelength, it does not emerge at an angle other than perpendicular to the through hole direction of the first minute diffraction grating. Therefore, the light emitted from the through hole of the first minute diffraction grating has a desired single wavelength component and is emitted vertically.
【0024】請求項3の発明によれば、前記第1及び第
2の反射型回折格子媒体のスルーホールを、光透過可能
な微小回折格子非形成面とすることによって、カラーフ
ィルタを容易且つ正確に構成することができる。According to the third aspect of the present invention, the color filter can be easily and accurately formed by forming the through holes of the first and second reflection type diffraction grating media as the surfaces on which the minute diffraction grating which can transmit light is formed. Can be configured to.
【0025】又、請求項4の発明によれば、各回折格子
媒体における微小回折格子と直交する方向の中央部側の
微小回折格子の格子ピッチを、該直交方向端部の微小回
折格子の格子ピッチよりも、端部からの距離に応じて大
きくすることにより、回折格子媒体正面からの視野角変
化による色ずれを補正することができる。According to the invention of claim 4, the grating pitch of the minute diffraction grating on the central side in the direction orthogonal to the minute diffraction grating in each diffraction grating medium is set to the grating of the minute diffraction grating at the end in the orthogonal direction. By making the pitch larger than the pitch in accordance with the distance from the edge, it is possible to correct the color shift due to the change in the viewing angle from the front surface of the diffraction grating medium.
【0026】更に、請求項5の発明によれば、各回折格
子媒体における、微小回折格子と平行な方向の中央部の
微小回折格子の面積を、該平行方向端部におけるよりも
端部からの距離に応じて小さくすることにより、回折格
子媒体正面からの視野角変化による輝度変化を補正する
ことができる。Further, according to the invention of claim 5, in each diffraction grating medium, the area of the fine diffraction grating at the central portion in the direction parallel to the fine diffraction grating is set to be closer to the end portion than to the end portion in the parallel direction. By making it smaller according to the distance, it is possible to correct the change in luminance due to the change in the viewing angle from the front of the diffraction grating medium.
【0027】更に又、請求項6の発明によれば、前記各
回折格子媒体における微小回折格子を、少なくとも3色
の1次回折光を形成するように3以上の種類にパターニ
ングすることによって、例えばカラー液晶表示装置に用
いた場合に、正確な色表示を得ることができる。Further, according to the invention of claim 6, by patterning the minute diffraction grating in each of the diffraction grating media into three or more types so as to form at least three-color first-order diffracted light, for example, a color When used in a liquid crystal display device, accurate color display can be obtained.
【0028】請求項7の発明によれば、上記のような第
1及び第2の回折格子媒体を一枚の透明な平行平板状の
ガラス基板の両面に形成することによって、カラーフィ
ルタを容易且つ正確に構成することができる。According to the invention of claim 7, the color filter can be easily and easily formed by forming the first and second diffraction grating media as described above on both surfaces of one transparent parallel plate glass substrate. Can be configured accurately.
【0029】請求項8の発明によれば、又、第1、第2
の回折格子媒体を、ガラス基板等を用いることなく空間
を介して平行に配置することにより、カラーフィルタの
重量を軽減せさることができる。According to the invention of claim 8, the first, second
The weight of the color filter can be reduced by arranging the diffraction grating medium in parallel with each other through a space without using a glass substrate or the like.
【0030】請求項9の発明によれば、又、前記回折格
子媒体を、エンボス法によって複製されたエンボスフィ
ルムから構成することにより、容易、正確且つ低コスト
でカラーフィルタを構成することができる。According to the ninth aspect of the present invention, by forming the diffraction grating medium from an embossed film duplicated by an embossing method, a color filter can be formed easily, accurately and at low cost.
【0031】更に、請求項10の発明は、上記のような
第1、第2の回折格子媒体からなるカラーフィルタをカ
ラー表示用手段として備えいているので、照明光を大幅
に減衰することなく、所定の色の回折光を表示部に出射
する。従って画面が大幅に明るくなり、又、回折光が単
色光であって、色純度が高く、鮮やかな色表示がなされ
る。Further, according to the invention of claim 10, since the color filter composed of the first and second diffraction grating media as described above is provided as the color display means, the illumination light is not significantly attenuated, Diffracted light of a predetermined color is emitted to the display unit. Therefore, the screen is significantly brightened, and the diffracted light is monochromatic light, so that the color purity is high and vivid color display is performed.
【0032】[0032]
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0033】図1及び図2に示されるように、本発明の
第1実施例に係る透過型2層回折格子媒体からなるカラ
ーフィルタ10は、透明な平行平板状のガラス基板12
の両面に透過型の回折格子媒体である第1ホログラム1
4及び第2ホログラム16を貼着したものである。As shown in FIGS. 1 and 2, a color filter 10 made of a transmission type two-layer diffraction grating medium according to a first embodiment of the present invention comprises a transparent parallel plate glass substrate 12.
First hologram 1 which is a transmission type diffraction grating medium on both sides of
4 and the second hologram 16 are attached.
【0034】なお、この回折格子媒体は、例えば、特開
平6−337315号のように、塩化ビニール等の樹脂
シートに、電子ビームを用いて回折格子パターンを所定
の媒体上に描画し得られた回折格子原版を用いて、プレ
スすることにより得られるものである。This diffraction grating medium can be obtained by drawing a diffraction grating pattern on a predetermined medium by using an electron beam on a resin sheet such as vinyl chloride as disclosed in JP-A-6-337315. It is obtained by pressing using a diffraction grating original plate.
【0035】しかしながら、本願の回折格子媒体は、一
般的には、ホログラムと呼ぶことが多いので、以下に述
べる実施例ではホログラムという語句を用いることにす
る。However, since the diffraction grating medium of the present application is generally called a hologram, the term hologram will be used in the embodiments described below.
【0036】前記第1及び第2ホログラム14、16
は、図3(A)に示されるように、透明なエンボスホロ
グラムフィルム15を立体的にエンボス加工したもので
ある。The first and second holograms 14 and 16
Is a three-dimensionally embossed transparent embossed hologram film 15, as shown in FIG.
【0037】なお、この透過型エンボスホログラム又は
後述の反射型エンボスホログラム(図3(B)参照)が
回折格子媒体に相当するものであるが、必ずしも塩化ビ
ニール等の樹脂シートにエンボスが施されたシートを用
いることはなく、ガラス基板12を直接エッチングし
て、回折格子を形成したものを用いることもできる。但
し、コストの面からエンボス法が好ましい。The transmission type embossed hologram or the reflection type embossed hologram described later (see FIG. 3B) corresponds to the diffraction grating medium, but the resin sheet such as vinyl chloride is not always embossed. Instead of using a sheet, the glass substrate 12 may be directly etched to form a diffraction grating. However, the embossing method is preferable in terms of cost.
【0038】前記第1ホログラム14は、格子面と垂直
に入射する光が透過するときの回折角θの1次回折光が
それぞれR、G及びBの3原色となるように特性を異な
らせてパターニングされた、各々が幅Wの微小回折格子
14R、14G、14Bを照明光入射側(図1において
下側)に、格子縞と垂直方向にRGBの順で規則的に並
べて配置したものであり、出光側(図1において上側)
の第2ホログラム16も、第1ホログラム14と同一パ
ターンで、微小回折格子16R、16G、16Bを配置
し、且つ第1及び第2ホログラム14、16間では、格
子縞と直交する方向にRGB周期(色周期;微小回折格
子の幅W×3)の半分、即ち3W/2だけずらして配置
している。The first hologram 14 is patterned with different characteristics so that the first-order diffracted light having the diffraction angle θ when the light incident perpendicularly to the lattice plane is transmitted becomes the three primary colors of R, G and B, respectively. Each of the minute diffraction gratings 14R, 14G, and 14B having a width W is regularly arranged on the illumination light incident side (lower side in FIG. 1) in the RGB order in the direction perpendicular to the lattice stripes. Side (upper side in FIG. 1)
The second hologram 16 also has minute diffraction gratings 16R, 16G, and 16B arranged in the same pattern as the first hologram 14, and between the first and second holograms 14 and 16, the RGB cycle (in the direction orthogonal to the lattice stripes). The color period is arranged so as to be shifted by a half of the width of the minute diffraction grating W × 3), that is, 3W / 2.
【0039】又、前記第1ホログラム14と第2ホログ
ラム16間のガラス基板12厚さ方向の距離をDとした
とき、微小回折格子R、G、Bにおける1次回折光の波
長をλR 、λG 、λB 、微小回折格子の格子ピッチをP
R 、PG 、PB 、ガラス基板12における回折角をθと
すると、これらの間には次の式が成立するように設定さ
れている。When the distance between the first hologram 14 and the second hologram 16 in the thickness direction of the glass substrate 12 is D, the wavelengths of the first-order diffracted light in the minute diffraction gratings R, G and B are λ R and λ. G , λ B , the grating pitch of the minute diffraction grating is P
Letting R , P G , P B and the diffraction angle in the glass substrate 12 be θ, the following equation is established between them.
【0040】 sinθ=λR /PR =λG /PG =λB /PB …(1) tanθ=3W/2D …(2)Sin θ = λ R / P R = λ G / P G = λ B / P B (1) tan θ = 3W / 2D (2)
【0041】なお、第1、第2ホログラム14、16間
の、格子縞と直交する方向のずれ量はn・3W/2(n
は自然数)であってもよい。又、回折角は、ガラス基板
12の屈折率n>1であるので、実数値が空気中と異な
るが、本発明での回折角θは、回折光の通る物質の屈折
率に拘らずθで表すものとする。The amount of deviation between the first and second holograms 14 and 16 in the direction orthogonal to the lattice fringes is n · 3W / 2 (n
May be a natural number). Further, since the diffraction angle is a refractive index n> 1 of the glass substrate 12, the real value is different from that in air, but the diffraction angle θ in the present invention is θ regardless of the refractive index of the substance through which the diffracted light passes. Shall be represented.
【0042】次に上記実施例に係るカラーフィルタ10
の作用について説明する。Next, the color filter 10 according to the above embodiment.
The operation of will be described.
【0043】図1において下側、即ち第1ホログラム1
4の外側から白色光を垂直に照射すると、この白色光は
第1ホログラム14の微小回折格子14R、14G、1
4Bのそれぞれにおいて回折され、その1次回折光が回
折角度θをもってガラス基板12内に出光する。In FIG. 1, the lower side, that is, the first hologram 1
When white light is vertically radiated from the outside of 4, the white light is reflected by the minute diffraction gratings 14R, 14G, 1 of the first hologram 14.
The light is diffracted in each of 4B, and the first-order diffracted light is emitted into the glass substrate 12 at a diffraction angle θ.
【0044】透過型エンボスホログラムにおいては、図
3(A)に拡大して示されるように、エンボスホログラ
ムフィルム15の凸部15Aで光が透過され、凹部15
Bでは散乱が発生して透過光が回折される。なお、ガラ
ス基板に対する凹凸は図3(A)と反対であってもよ
い。In the transmissive embossed hologram, as shown in an enlarged view in FIG. 3A, light is transmitted through the convex portion 15 A of the embossed hologram film 15 and the concave portion 15 is formed.
In B, scattering occurs and transmitted light is diffracted. Note that the unevenness on the glass substrate may be opposite to that in FIG.
【0045】まず微小回折格子14R、14G、14B
から出光した1次回折光は、鉛直線に対して±θの回折
角で2方向に分岐し、3W/2だけずれた位置にある第
2ホログラム16の対応する微小回折格子16R、16
G、16Bに角度±θで入射するので、入射した波長λ
R 、λG 、λB の光は第2ホログラム16の各微小回折
格子16R、16G、16Bから垂直に回折して出光す
る。First, the minute diffraction gratings 14R, 14G, 14B
The 1st-order diffracted light emitted from the light is split into two directions at a diffraction angle of ± θ with respect to the vertical line, and the corresponding minute diffraction gratings 16R, 16 of the second hologram 16 located at a position shifted by 3W / 2.
Since it is incident on G and 16B at an angle of ± θ, the incident wavelength λ
The lights of R , λ G , and λ B are vertically diffracted and emitted from the respective minute diffraction gratings 16R, 16G, 16B of the second hologram 16.
【0046】従って、カラーフィルタ10に垂直に入射
した白色光は、所定の波長λR 、λ G 、λB の光に分け
られて第2ホログラム16から垂直に出光することにな
る。Therefore, the light is vertically incident on the color filter 10.
The white light has a predetermined wavelength λR, Λ G, ΛBDivided into light
Light is emitted vertically from the second hologram 16.
It
【0047】第1ホログラム14からガラス基板12内
に出光した他の波長成分の光は、角度θで異なるピッチ
の第2ホログラム16における微小回折格子に入射する
ため、該第2ホログラム16において1次回折光として
出光することができない。従って、第2ホログラム16
からは所望の波長成分以外の光が出光しない。Light of other wavelength components emitted from the first hologram 14 into the glass substrate 12 is incident on the minute diffraction gratings of the second hologram 16 having different pitches at the angle θ. It cannot be emitted as a break light. Therefore, the second hologram 16
Does not emit light other than the desired wavelength component.
【0048】更に、第2ホログラム16に所定の角度θ
で入射した1次回折光は、R、G又はBの単波長である
ために、第2ホログラム16からは垂直以外の角度で出
光することができない。Further, the second hologram 16 has a predetermined angle θ.
Since the first-order diffracted light that has entered at 1 is a single wavelength of R, G, or B, it cannot be emitted from the second hologram 16 at an angle other than vertical.
【0049】更に又、例えば図4に示されるように、第
1ホログラム14の微小回折格子14Rから第2ホログ
ラム16の微小回折格子16Gに回り込んだ光は、波長
がλ R からλG 側にずれていて、しかも入射角がθより
も小さいためにこの第2ホログラム16の微小回折格子
16Gを通って出光することができない。Furthermore, as shown in FIG. 4, for example,
From the minute diffraction grating 14R of one hologram 14 to the second holog
The light that has entered the minute diffraction grating 16G of the ram 16 has a wavelength
Is λ RFrom λGThe angle of incidence is greater than θ
The small diffraction grating of the second hologram 16 is also small
I can't emit light through 16G.
【0050】この実施例においては、垂直に入射する白
色光を利用することができるので、従来のカラー液晶表
示装置におけるカラーフィルタの場合と同様なバックラ
イト構成とすることができ、例えば照明光を斜めの平行
光としたりする必要がない。In this embodiment, since the vertically incident white light can be used, a backlight structure similar to that of the color filter in the conventional color liquid crystal display device can be obtained. There is no need to use oblique parallel light.
【0051】更に、前述のように、第1ホログラム14
の微小回折格子からの回り込み光が対応してない第2ホ
ログラム16の微小回折格子に入り込み、ここから出光
することが防止されるので、鮮やかなカラー表示をする
ことができる。Further, as described above, the first hologram 14
The wraparound light from the minute diffraction grating is prevented from entering the minute diffraction grating of the second hologram 16 to which it does not correspond, and the light is emitted from there, so that vivid color display can be performed.
【0052】更に又、第2ホログラム16の各微小回折
格子には、第1ホログラムの対応する2つの微小回折格
子からの回折光が2方向から入射されるので、開口面積
を2倍とした場合と同様の明るさを得ることができる。Furthermore, since the diffracted light from the two corresponding minute diffraction gratings of the first hologram is incident on each of the minute diffraction gratings of the second hologram 16 from two directions, when the aperture area is doubled. You can get the same brightness as.
【0053】又、このカラーフィルタ10から出光され
る光は単波長であるので、実質的にバンドパスフィルタ
である従来のカラーフィルタと比較して鮮明な色の光を
得ることができる。Further, since the light emitted from the color filter 10 has a single wavelength, it is possible to obtain light of a sharp color as compared with the conventional color filter which is substantially a bandpass filter.
【0054】特に、この実施例のカラーフィルタをカラ
ー液晶表示装置に用いた場合、次のような効果がある。
まず、カラーフィルタを用いることなくカラー表示をす
ることができる。又、カラーフィルタによる光の減衰が
ないので、液晶パネルの画面における輝度を大幅に向上
させ、且つバックライトを低消費電力化することができ
る。In particular, when the color filter of this embodiment is used in a color liquid crystal display device, the following effects are obtained.
First, color display can be performed without using a color filter. Further, since the light is not attenuated by the color filter, it is possible to significantly improve the brightness on the screen of the liquid crystal panel and reduce the power consumption of the backlight.
【0055】又、製造コストの点では、従来1万円前後
のカラーフィルタのサイズの液晶パネルについては、エ
ンボスホログラムは数百円で製造することができる。Further, in terms of manufacturing cost, an embossed hologram can be manufactured for several hundred yen for a liquid crystal panel having a color filter size of about 10,000 yen conventionally.
【0056】更に、カラーフィルタを用いた液晶パネル
の場合、カラーフィルタに不良があったときは色むら等
の光学特性に大きな影響を与えるので、製造過程におけ
る歩留りが低いが、エンボスホログラムの場合は多少の
疵等の不良があっても光学特性に影響しないので、製造
過程における歩留りが極めて良い。又、従来のカラーC
RTにおけるシャドーマスクの場合、コンバージェンス
色ずれが発生し易いが、この実施例の場合は、カラーフ
ィルタをエンボスホログラムに置換えたものであるの
で、カラーフィルタ方式と同様に色ずれが発生すること
がない。Further, in the case of a liquid crystal panel using a color filter, when the color filter is defective, it has a great influence on optical characteristics such as color unevenness, so that the yield in the manufacturing process is low, but in the case of an embossed hologram. Even if some defects such as flaws do not affect the optical characteristics, the yield in the manufacturing process is extremely good. Also, conventional color C
In the case of a shadow mask in RT, convergence color shift is likely to occur, but in the case of this embodiment, since the color filter is replaced with an embossed hologram, color shift does not occur as in the color filter system. .
【0057】次に図5に示される本発明の第2実施例に
ついて説明する。Next, a second embodiment of the present invention shown in FIG. 5 will be described.
【0058】この第2実施例に係るカラーフィルタ20
は、透明な平行平板状のガラス基板22の両面に、それ
ぞれ反射型の回折格子媒体である第1ホログラム24及
び第2ホログラム26を貼着して構成したものである。The color filter 20 according to the second embodiment.
Is a structure in which a first hologram 24 and a second hologram 26, which are reflection type diffraction grating media, are attached to both surfaces of a transparent parallel plate-shaped glass substrate 22, respectively.
【0059】この第2実施例における第1ホログラム2
4、第2ホログラム26は前記第1実施例におけると逆
に、光入射側に第2ホログラム26、出光側に第1ホロ
グラム24がそれぞれ配置されている。The first hologram 2 in the second embodiment
4, the second hologram 26 has the second hologram 26 on the light incident side and the first hologram 24 on the light outgoing side, contrary to the first embodiment.
【0060】又、第1及び第2ホログラム24、26
は、規則的に配置されたRGBの3原色の微小回折格子
24R、24G、24B、26R、26G、26Bを備
え、両者は同一パターンとされているが、各微小回折格
子間には、これらと同一幅のスルーホール28が規則的
に配置されている。従って、第1、第2ホログラム2
4、26における格子縞と直交する方向のRGB周期
(色周期)は、3色の微小回折格子の幅W×3に、3個
のスルーホール28の幅W×3を加えた6Wとなり、同
方向における対応する第1、第2ホログラム24、26
の微小回折格子間のずれ量は6W/2=3Wとされてい
る。Further, the first and second holograms 24, 26
Is provided with minute diffraction gratings 24R, 24G, 24B, 26R, 26G, and 26B of three primary colors of RGB arranged regularly, and both have the same pattern. Through holes 28 having the same width are regularly arranged. Therefore, the first and second holograms 2
The RGB cycle (color cycle) in the directions orthogonal to the grating stripes in Nos. 4 and 26 is 6W, which is the width W × 3 of the three-color minute diffraction gratings plus the width W × 3 of the three through holes 28. Corresponding first and second holograms 24, 26 in
The amount of deviation between the minute diffraction gratings is 6 W / 2 = 3 W.
【0061】これら第1及び第2ホログラム24、26
は、図3(B)に拡大して示されるように、共にガラス
基板22側の面にアルミニウムからなる反射膜15Cが
設けられた透明な合成樹脂製のエンボスホログラムフィ
ルム15にエンボス加工を施すことによって形成される
エンボスホログラムとされ、前記スルーホール28の箇
所は、反射膜15Cが形成されず、且つエンボス加工が
施されていない透明な合成樹脂層とされている。These first and second holograms 24 and 26
As shown in an enlarged view in FIG. 3B, embossing is performed on the transparent synthetic resin embossed hologram film 15 on which the reflection film 15C made of aluminum is provided on the surface on the glass substrate 22 side. And the through hole 28 is a transparent synthetic resin layer on which the reflection film 15C is not formed and which is not embossed.
【0062】この第2実施例における第1及び第2ホロ
グラム24、26間の距離D、前記1次回折光の波長λ
R 、λG 、λB 、微小回折格子のピッチPR 、PG 、P
B は、前記(1)式及び次の(3)式が成立するように
設定される。The distance D between the first and second holograms 24 and 26 and the wavelength λ of the first-order diffracted light in the second embodiment.
R , λ G , λ B , pitches of minute diffraction gratings P R , P G , P
B is set so that the equation (1) and the following equation (3) are established.
【0063】tanθ=6W/2D …(3)Tan θ = 6W / 2D (3)
【0064】この実施例においても、第1、第2ホログ
ラム24、26間の格子縞と直交する方向のずれ量は、
3W×nとしてもよい。Also in this embodiment, the amount of deviation between the first and second holograms 24 and 26 in the direction orthogonal to the lattice stripes is
It may be 3 W × n.
【0065】次に上記第2実施例の作用について説明す
る。Next, the operation of the second embodiment will be described.
【0066】まず、図4において下方位置に配置された
白色光源(図示省略)からの垂直入射光は第2ホログラ
ム26のスルーホール28を通って第1ホログラム24
の微小回折格子24R、24G、24Bにそれぞれ垂直
に入射し、ここでガラス基板22内で図において下方
に、且つ±θの角度で第2ホログラム26方向に回折す
る。この回折光の波長成分は所望のλR 、λG 、λB で
ある。First, the vertically incident light from the white light source (not shown) arranged at the lower position in FIG. 4 passes through the through hole 28 of the second hologram 26 and the first hologram 24.
The light is vertically incident on the minute diffraction gratings 24R, 24G, and 24B, and is diffracted in the glass substrate 22 downward in the figure and in the direction of the second hologram 26 at an angle of ± θ. The wavelength components of this diffracted light are the desired λ R , λ G , and λ B.
【0067】反射型エンボスホログラムでは、図3
(B)の上方から入射する照明光に対して凹部15Dで
反射が生じ、凸部15Eでは散乱が生じ反射光が回折さ
れる。In the reflection type embossed hologram, as shown in FIG.
The illumination light incident from above in (B) is reflected by the concave portion 15D, and scattered by the convex portion 15E, and the reflected light is diffracted.
【0068】前記の回折光は、6W/2のずれをもって
配置された対応する第2ホログラム26の微小回折格子
26R、26G、26Bに角度±θで入射し、従って、
この第2ホログラム26の微小回折格子26R、26
G、26Bに入射した波長λR、λG 、λB 光は、ここ
で垂直に回折され、第1ホログラム24のスルーホール
28を通って図4において上方に出光する。The diffracted light is incident on the minute diffraction gratings 26R, 26G and 26B of the corresponding second hologram 26 arranged with a shift of 6 W / 2 at an angle of ± θ, and
The minute diffraction gratings 26R and 26 of the second hologram 26
The wavelengths λ R , λ G , and λ B lights incident on G and 26B are vertically diffracted here, and pass through the through holes 28 of the first hologram 24 to be emitted upward in FIG.
【0069】この第2実施例においても、第1ホログラ
ム24からの他の波長成分をもつ1次回折光は、第2ホ
ログラム26の異なるピッチを持つ微小回折格子に入射
するか、スルーホール28に入るかのいずれかであり、
第1ホログラム24のスルーホール28方向に立ち上が
ることができない。Also in the second embodiment, the first-order diffracted light having another wavelength component from the first hologram 24 is incident on the minute diffraction grating of the second hologram 26 having a different pitch or enters the through hole 28. Is either
It cannot rise in the direction of the through hole 28 of the first hologram 24.
【0070】又、第2ホログラムに所定の角度±θで入
射した1次回折光は単波長であるため、第1ホログラム
のスルーホール28方向へ垂直以外の角度では出光する
ことができない。従って、カラーフィルタ20に下方か
ら垂直に入射した白色光は必ず波長λR 、λG 又はλB
の3波長の光として垂直に出光される。Further, since the first-order diffracted light incident on the second hologram at a predetermined angle ± θ has a single wavelength, it cannot be emitted at an angle other than perpendicular to the through hole 28 direction of the first hologram. Therefore, the white light vertically incident on the color filter 20 from below must be the wavelength λ R , λ G, or λ B.
The light is vertically emitted as light of three wavelengths.
【0071】この第2実施例に係るカラーフィルタ20
は、第1実施例のカラーフィルタ10と同一の効果を有
するが、更に第1実施例のカラーフィルタの場合に加え
て次のような効果がある。The color filter 20 according to the second embodiment.
Has the same effect as the color filter 10 of the first embodiment, but has the following effect in addition to the case of the color filter of the first embodiment.
【0072】まず、直進光である0次回折光の影響を受
けないので、各色が鮮明になり、コントラストが向上す
る。次に、第1実施例のような透過型のホログラムを用
いた場合と比較して、回折格子効率が高いためにカラー
液晶表示装置に用いた場合にその輝度が向上する。First, since it is not affected by the 0th-order diffracted light which is a straight traveling light, each color becomes clear and the contrast is improved. Next, as compared with the case of using the transmission type hologram as in the first embodiment, since the diffraction grating efficiency is high, its brightness is improved when used in the color liquid crystal display device.
【0073】ここで、第2実施例の場合は開口面積が第
1実施例の場合の半分になるが、カラー液晶側の液晶セ
ル間にはギャップがあるために、開口面積が多少小さく
なってもその影響がない。Here, the opening area in the second embodiment is half that in the first embodiment, but the opening area is somewhat smaller due to the gap between the liquid crystal cells on the color liquid crystal side. Has no effect.
【0074】なお、本発明に係るカラーフィルタをカラ
ー液晶表示装置に用いた場合、液晶画面の正面からの視
野角度変化により画面の周辺位置ほど中心部から色ずれ
が大きくなる。When the color filter according to the present invention is used in a color liquid crystal display device, the color shift becomes larger from the center toward the peripheral position of the screen due to the change of the viewing angle from the front of the liquid crystal screen.
【0075】これを補正するために、例えば図6に示さ
れる第3実施例のように、回折格子媒体30における微
小回折格子の格子と直交する方向の画面中央側の微小回
折格子32の格子ピッチを、該直交方向端部の微小回折
格子の格子ピッチよりも、端部からの距離に応じて大き
くしてもよい。To correct this, for example, as in the third embodiment shown in FIG. 6, the grating pitch of the minute diffraction grating 32 on the screen center side in the direction orthogonal to the grating of the minute diffraction grating in the diffraction grating medium 30. May be larger than the grating pitch of the minute diffraction grating at the end in the orthogonal direction according to the distance from the end.
【0076】更に、図7に示される本発明の第4実施例
のように、正面からの視野角変化による輝度変化(画面
周辺ほど暗くなる)を補正するように、回折格子媒体3
4における微小回折格子の格子と平行な方向の中央部の
微小回折格子36の面積を、該平行方向端部におけるよ
りも、端部からの距離に応じて小さくしてもよい。Further, as in the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 7, the diffraction grating medium 3 is arranged so as to correct the brightness change (darker toward the periphery of the screen) due to the change in the viewing angle from the front.
The area of the micro-diffraction grating 36 in the central portion in the direction parallel to the grating of the micro-diffraction grating in 4 may be made smaller depending on the distance from the end than in the end in the parallel direction.
【0077】更に、上記第3及び第4実施例を組合せ
て、視野角変化による色ずれと輝度変化の両方を補正す
るようにしてもよい。Further, the third and fourth embodiments may be combined to correct both the color shift and the luminance change due to the change of the viewing angle.
【0078】次に、図8を参照して、本発明に係るカラ
ーフィルタを用いたカラー液晶表示装置の実施例を説明
する。Next, an embodiment of a color liquid crystal display device using the color filter according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0079】この実施例に係るカラー液晶表示装置40
は、液晶パネル42の裏側に、バックライト44と、上
記のような回折格子媒体からなるカラーフィルタ46と
を組合わせて配置したものである。A color liquid crystal display device 40 according to this embodiment.
On the back side of the liquid crystal panel 42, a backlight 44 and a color filter 46 made of the above diffraction grating medium are arranged in combination.
【0080】前記液晶パネル42は、従来の液晶パネル
と同様に、対向する一対のガラス基板42A、42Bに
透明電極42C、配向膜42D、42Eを備え、両者の
間に液晶42Fを保持したものであり、ガラス基板42
A、42Bそれぞれの外側には偏光板42G、42Hが
それぞれ配置されている。Like the conventional liquid crystal panel, the liquid crystal panel 42 has a pair of opposing glass substrates 42A and 42B provided with transparent electrodes 42C and alignment films 42D and 42E, and a liquid crystal 42F held between them. Yes, glass substrate 42
Polarizing plates 42G and 42H are arranged outside the A and 42B, respectively.
【0081】前記バックライト44は、通常の白色光を
放射する点光源、線光源あるいは面光源から構成されて
いる。The backlight 44 is composed of a point light source, a line light source or a surface light source which emits ordinary white light.
【0082】なお、上記実施例の微小回折格子はRGB
の3色からなるものであるが、本発明はこれに限定され
るものでなく、他の色、例えばYMCKであってもよ
く、更に単色フィルタとして用いる場合は、1種類の微
小回折格子のみとなる。The minute diffraction grating of the above embodiment is RGB
However, the present invention is not limited to this, and other colors such as YMCK may be used, and when used as a monochromatic filter, only one type of minute diffraction grating is used. Become.
【0083】更に又、上記実施例からなるカラーフィル
タは、主としてカラー液晶表示装置に用いるものとして
説明したが、本発明に係るカラーフィルタは、これに限
定されるものでなく、例えばCCD等の色分解入力の際
に用いるもの、単色のカラーフィルタに用いるもの等、
カラーフィルタとして一般的に用いられ得るものであ
る。Furthermore, although the color filter according to the above-described embodiment is mainly used for a color liquid crystal display device, the color filter according to the present invention is not limited to this, and for example, a color filter such as CCD can be used. Those used for disassembly input, those used for single color filters, etc.
It can be generally used as a color filter.
【0084】[0084]
【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、フ
ィルタに垂直に入射する白色光を所望の波長の単波長光
として垂直に出光させることができるので、簡単な光源
で且つ明るく鮮やかな色の光を得ることができる。Since the present invention is configured as described above, it is possible to vertically emit the white light vertically incident on the filter as a single wavelength light having a desired wavelength. Therefore, it is a simple light source and bright and vivid. You can get colored light.
【0085】又、本発明に係るカラーフィルタをカラー
液晶表示装置に用いると、照明光を大幅に減衰すること
なく、所定の色の回折光を表示画素に出射する。従っ
て、照明光の減衰が少ないので画面を従来のカラーフィ
ルタを利用した場合と比較して大幅に明るくすることが
できる。又、各表示画素の色の回折光は単色光であるの
で、鮮やかな色表示をすることができる。When the color filter according to the present invention is used in a color liquid crystal display device, diffracted light of a predetermined color is emitted to the display pixel without significantly attenuating the illumination light. Therefore, since the illumination light is less attenuated, the screen can be significantly brightened as compared with the case where the conventional color filter is used. Further, since the diffracted light of the color of each display pixel is monochromatic light, vivid color display can be performed.
【0086】更に、本発明のカラーフィルタを例えばC
CDの色分解入力の際に用いると、カラーフィルタを通
った光は単色であるので、色分解能力を大幅に向上させ
ることができる。Further, the color filter of the present invention is, for example, C
When used for color separation input of a CD, since the light passing through the color filter is a single color, the color separation ability can be greatly improved.
【図1】本発明に係るカラーフィルタの第1実施例を示
す拡大断面図FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a first embodiment of a color filter according to the present invention.
【図2】同実施例の微小回折格子のパターンを示す略示
平面図FIG. 2 is a schematic plan view showing a pattern of a minute diffraction grating of the same example.
【図3】本発明に用いるエンボスホログラムを拡大して
示す断面図FIG. 3 is an enlarged sectional view showing an embossed hologram used in the present invention.
【図4】第1実施例の作用の一部を示す拡大断面図FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a part of the operation of the first embodiment.
【図5】本発明の第2実施例に係るカラーフィルタを示
す断面図FIG. 5 is a sectional view showing a color filter according to a second embodiment of the invention.
【図6】本発明の第3実施例に係るカラーフィルタの回
折格子媒体を示す略示平面図FIG. 6 is a schematic plan view showing a diffraction grating medium of a color filter according to a third embodiment of the invention.
【図7】本発明の第4実施例に係るカラーフィルタの回
折格子媒体を示す略示平面図FIG. 7 is a schematic plan view showing a diffraction grating medium of a color filter according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】上記カラーフィルタをカラー表示用手段として
用いたカラー液晶表示装置の実施例を示す断面図FIG. 8 is a sectional view showing an embodiment of a color liquid crystal display device using the color filter as a color display means.
10、20…カラーフィルタ 12、22…ガラス基板 14、24…第1ホログラム 14R、14G、14B、16R、16G、16B、2
4R、24G、24B、26R、26G、26B、3
2、36…微小回折格子 16、26…第2ホログラム 28…スルーホール 30、34…回折格子媒体 40…カラー液晶表示装置 42…液晶パネル 44…バックライト 46…カラーフィルタ 42A、42B…ガラス基板 42C…透明電極 42D、42E…配向膜 42F…液晶10, 20 ... Color filter 12, 22 ... Glass substrate 14, 24 ... First hologram 14R, 14G, 14B, 16R, 16G, 16B, 2
4R, 24G, 24B, 26R, 26G, 26B, 3
2, 36 ... Minute diffraction grating 16, 26 ... Second hologram 28 ... Through hole 30, 34 ... Diffraction grating medium 40 ... Color liquid crystal display device 42 ... Liquid crystal panel 44 ... Backlight 46 ... Color filter 42A, 42B ... Glass substrate 42C ... Transparent electrodes 42D, 42E ... Alignment film 42F ... Liquid crystal
Claims (10)
と直交する方向に並べて1つの色周期を形成する1組と
して、複数組を格子縞と直交する方向に規則的にパター
ニングがされてなり、各微小回折格子は、格子面と垂直
に入射する白色光が透過するとき、各々所定の色の1次
回折光を出光するパターンとされた、第1の透過型回折
格子媒体と、この第1の透過型回折格子媒体におけると
同一の種類及び規則でパターニングされた微小回折格子
からなり、前記第1の透過型回折格子媒体の回折光出光
側で、これと平行に離間して、且つ、微小回折格子の各
組が、対向する第1の透過型回折格子媒体の微小回折格
子の組に対して、第1の透過型回折格子媒体における微
小回折格子から出光する1次回折光が、第2の透過型回
折格子媒体における同一パターンの微小回折格子に、該
1次回析光の回折角と等しい角度で入射するように、格
子縞と直交する方向にずらして配置された第2の透過型
回折格子媒体と、を有してなり、前記第1の透過型回折
格子媒体に垂直に白色光を入射したときに前記第2の透
過型回折格子媒体から前記所定の色の光が出光するよう
にしたことを特徴とするカラーフィルタ。1. A set of at least one type of minute diffraction gratings arranged in a direction orthogonal to the grating stripes to form one color period, and a plurality of sets are regularly patterned in a direction orthogonal to the grating stripes. The minute diffraction grating has a pattern of a first transmission type diffraction grating medium which emits first-order diffracted light of a predetermined color when white light incident perpendicularly to the grating surface is transmitted, and the first transmission type diffraction grating medium. Microdiffraction grating, which is patterned in the same type and order as in the diffraction grating medium, is spaced apart in parallel with the diffracted light output side of the first transmission type diffraction grating medium, and is also a microdiffraction grating. The first-order diffracted light emitted from the minute diffraction grating in the first transmission type diffraction grating medium is the second transmission type In a diffraction grating medium A second transmission type diffraction grating medium arranged in a direction orthogonal to the grating fringes so as to be incident on the minute diffraction grating having the same pattern at an angle equal to the diffraction angle of the first-order diffracted light. And when the white light is vertically incident on the first transmission type diffraction grating medium, the light of the predetermined color is emitted from the second transmission type diffraction grating medium. .
と直交する方向に並べて1つの色周期を形成する1組と
して、複数組を格子縞と直交する方向に規則的にパター
ニングがされてなり、各微小回折格子は、格子面と垂直
に入射する白色光が透過するとき、各々所定の色の1次
回折光を出光するパターンとされ、且つ、前記微小回折
格子と同一幅で、垂直入射光を透過するスルーホール
を、各微小回折格子間に配置してパターニングされてな
る第1の反射型回折格子媒体と、この第1の反射型回折
格子媒体におけると同一の種類及び規則でパターニング
された微小回折格子及びスルーホールからなり、この微
小回折格子が前記第1の反射型回折格子媒体の微小回折
格子に対向して、且つ、平行に離間して配置されると共
に、微小回折格子の各組が、対向する第1の反射型回折
格子媒体の微小回折格子の組に対して、第1の透過型回
折格子媒体における微小回折格子から反射する1次回折
光が、第2の反射型回折格子媒体における同一パターン
の微小回折格子に、該1次回析光の回折角と等しい角度
で入射するように、格子縞と直交する方向にずらして配
置された第2の反射型回折格子媒体と、を有してなり、
前記第2の反射型回折格子媒体から前記所定の色の光が
出光するようにしたことを特徴とするカラーフィルタ。2. A set of at least one kind of minute diffraction gratings arranged in a direction orthogonal to the lattice stripes to form one color period, and a plurality of sets are regularly patterned in a direction orthogonal to the lattice stripes. The minute diffraction grating has a pattern that emits first-order diffracted light of a predetermined color when white light incident perpendicularly to the grating surface is transmitted, and transmits vertically incident light with the same width as the minute diffraction grating. A first reflection type diffraction grating medium formed by arranging through holes to be arranged between the respective fine diffraction gratings and patterned, and the fine diffraction patterned by the same type and rule as in the first reflection type diffraction grating medium. The minute diffraction grating is composed of a grating and a through hole, and the minute diffraction grating faces the minute diffraction grating of the first reflection type diffraction grating medium and is spaced apart in parallel. The first-order diffracted light reflected from the minute diffraction grating in the first transmissive diffraction grating medium is the second reflective diffraction grating with respect to the pair of the minute diffraction gratings in the first reflective diffraction grating medium facing each other. A second reflection type diffraction grating medium arranged so as to be incident on a minute diffraction grating having the same pattern in the medium at an angle equal to the diffraction angle of the first-order diffracted light, the second reflection type diffraction grating medium being displaced in a direction orthogonal to the grating fringes. Done,
A color filter characterized in that the light of the predetermined color is emitted from the second reflective diffraction grating medium.
射型回折格子媒体の前記スルーホールは、光透過可能で
あって、微小回折格子の非形成面であることを特徴とす
るカラーフィルタ。3. The color according to claim 2, wherein the through holes of the first and second reflection type diffraction grating media are light transmissive and are surfaces on which minute diffraction gratings are not formed. filter.
回折格子媒体の正面からの視野角変化による色ずれを補
正するように、該回折格子媒体における、前記微小回折
格子と直交する方向の中央部側の微小回折格子の格子ピ
ッチを、該直交方向端部の微小回折格子の格子ピッチよ
りも、端部からの距離に応じて大きくしたことを特徴と
するカラーフィルタ。4. The diffraction grating medium according to any one of claims 1 to 3, in a direction orthogonal to the minute diffraction grating in the diffraction grating medium so as to correct a color shift due to a change in viewing angle from the front side. A color filter characterized in that the grating pitch of the minute diffraction grating on the central side is made larger than the grating pitch of the minute diffraction grating at the end in the orthogonal direction according to the distance from the end.
回折格子媒体の正面からの視野角変化による輝度変化を
補正するように、該回折格子媒体における、前記微小回
折格子と平行な方向の中央部の該微小回折格子の面積
を、該平行方向端部におけるよりも、端部からの距離に
応じて小さくしたことを特徴とするカラーフィルタ。5. The diffraction grating medium according to any one of claims 1 to 4, in a direction parallel to the minute diffraction grating in the diffraction grating medium, so as to correct a change in luminance due to a change in viewing angle from the front of the diffraction grating medium. A color filter characterized in that the area of the minute diffraction grating at the central portion is made smaller according to the distance from the end portion than at the end portion in the parallel direction.
微小回折格子は、少なくとも3色の1次回折光を形成す
るように3以上の種類にパターニングされたことを特徴
とするカラーフィルタ。6. The color filter according to claim 1, wherein the minute diffraction grating is patterned into three or more kinds so as to form first-order diffracted light of at least three colors.
第1及び第2の透過型又は反射型回折格子媒体は一枚の
透明な平行平面ガラスの両面に設けられたことを特徴と
するカラーフィルタ。7. The method according to claim 1, wherein the first and second transmissive or reflective diffractive grating media are provided on both sides of one transparent parallel flat glass. Color filter.
第1及び第2の透過型又は反射型回折格子媒体は空間を
介して配置されたことを特徴とするカラーフィルタ。8. A color filter according to claim 1, wherein the first and second transmissive or reflective diffraction grating media are arranged with a space in between.
回折格子媒体は、エンボス法によって微小回折格子が複
製されたエンボスフィルムからなることを特徴とするカ
ラーフィルタ。9. The color filter according to claim 1, wherein the diffraction grating medium comprises an embossed film in which a minute diffraction grating is duplicated by an embossing method.
板間に液晶を保持し、一方の基板の外側に各表示画素の
表示すべき色の回折光を出光する請求項1乃至9のうち
いずれかのカラーフィルタを設け、対向電極間の電圧を
制御して表示部における照明光の光透過量を選択的に変
化させることによりカラー表示を行うことを特徴とする
カラー液晶表示装置。10. A liquid crystal is held between two substrates provided with a display electrode for each display pixel, and diffracted light of a color to be displayed by each display pixel is emitted outside one substrate. A color liquid crystal display device, wherein any one of the above color filters is provided, and color display is performed by controlling the voltage between the counter electrodes to selectively change the light transmission amount of illumination light in the display section.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10184795A JPH08297204A (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Color filter and color liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10184795A JPH08297204A (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Color filter and color liquid crystal display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08297204A true JPH08297204A (en) | 1996-11-12 |
Family
ID=14311451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10184795A Pending JPH08297204A (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Color filter and color liquid crystal display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08297204A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100395633C (en) * | 2003-10-16 | 2008-06-18 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | Backlight module |
CN100419530C (en) * | 2003-10-11 | 2008-09-17 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | Area light source device and liquid crystal display |
JP2013251394A (en) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser device |
CN107870383A (en) * | 2016-09-28 | 2018-04-03 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | Binary optical filter and preparation method thereof |
JP2023174434A (en) * | 2022-05-25 | 2023-12-07 | 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 | spectrometer |
-
1995
- 1995-04-26 JP JP10184795A patent/JPH08297204A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100419530C (en) * | 2003-10-11 | 2008-09-17 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | Area light source device and liquid crystal display |
CN100395633C (en) * | 2003-10-16 | 2008-06-18 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | Backlight module |
JP2013251394A (en) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser device |
CN107870383A (en) * | 2016-09-28 | 2018-04-03 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | Binary optical filter and preparation method thereof |
CN107870383B (en) * | 2016-09-28 | 2020-06-23 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | Binary optical filter and manufacturing method thereof |
JP2023174434A (en) * | 2022-05-25 | 2023-12-07 | 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 | spectrometer |
US11841270B1 (en) | 2022-05-25 | 2023-12-12 | Visera Technologies Company Ltd. | Spectrometer |
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