JPH08334752A - Color liquid crystal display device formed by using hologram - Google Patents

Color liquid crystal display device formed by using hologram

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JPH08334752A
JPH08334752A JP7141755A JP14175595A JPH08334752A JP H08334752 A JPH08334752 A JP H08334752A JP 7141755 A JP7141755 A JP 7141755A JP 14175595 A JP14175595 A JP 14175595A JP H08334752 A JPH08334752 A JP H08334752A
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crystal display
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cell
hologram
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Atsushi Sato
敦 佐藤
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Abstract

PURPOSE: To provide a color liquid crystal display device which is formed by using holograms and with which the color light components are made incident on respectively corresponding color filters of three primary colors and the remarkable improvement in the utilization efficiency of back light and the improvement in the brightness and contrast of pixel display are made possible by using a holographic mirror cell array of a volume phase type and reflection means having the apertures corresponding to pixels. CONSTITUTION: This color liquid crystal display device is provided with a hologram plate 4 formed with the holographic mirror cell array between the back light unit 2 and a liquid crystal display panel 5 provided with the color filters 6, and is further interposed with the reflection means 3 having the apertures and the reflection surface parts between the hologram plate 4 and the back light unit 2. Of the white light 19 from the back light unit 2, the light of only the colors respectively corresponding to the pixels on the liquid crystal display panel 5 side is made incident by the wavelength selective transmission and reflection of the reflection means 3 and the holographic mirror cell 15a, etc. All of the white light 19 are made incident on the liquid crystal display 5 side by repeating the wavelength selective transmission and reflection.

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、カラー液晶表示装置に
係り、特に、バックライトの利用効率の向上を図るホロ
グラム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 liquid crystal display device, and more particularly to a color liquid crystal display device using a hologram for improving the utilization efficiency of a backlight.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、カラーフィルタを用いたカラ
ー液晶表示装置の光源には背面照明用のバックライト光
源が用いられている。このバックライトは例えば白色光
であるが、この白色光をカラー液晶表示装置の背後から
照射するのみでは光量の利用効率が非常に悪い。その理
由はカラーフィルタには三色に分かれた着色セル以外に
これを個々に区切るブラックマトリクスがかなり大きな
面積を占有しているため、このブラックマトリクスの部
分に照射された光が損失光量となるためである。また、
個々の画素に対応する液晶セルに入射される白色光のう
ち、着色セルを透過する色相以外の波長成分が着色セル
に吸収されてしまうためである。以上の問題点を解決す
るため、例えばマイクロレンズアレイをバックライトと
液晶セルとの間に設け、バックライトからの光をカラー
フィルタの各着色セルに集光する方法が採用されてい
る。しかしながら、この方法ではブラックマトリクスに
よる光量損失は低減できても着色セルを透過する色相と
補色関係にある光成分の吸収損失を除去することが出来
ない。このため、従来よりバックライトとカラーフィル
タとの間にホログラムを介在せしめ、ホログラムの持つ
分光素子としての機能を利用してバックライトからの白
色光をカラーフィルタの各着色セルに分光して入射する
ものが採用される。この公知技術としては、例えば、特
開平6−222361号公報および特開平6−2819
32号公報に開示するものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a backlight source for back lighting is used as a light source of a color liquid crystal display device using a color filter. The backlight is, for example, white light, but the utilization efficiency of the light quantity is very poor only by irradiating the white light from the back of the color liquid crystal display device. The reason is that, in addition to the colored cells divided into three colors, the black matrix that individually divides the color filter occupies a considerably large area in the color filter, and the light irradiated to this black matrix portion becomes the amount of lost light. Is. Also,
This is because, of the white light incident on the liquid crystal cell corresponding to each pixel, wavelength components other than the hue that passes through the colored cell are absorbed by the colored cell. In order to solve the above problems, for example, a method is adopted in which a microlens array is provided between a backlight and a liquid crystal cell, and light from the backlight is condensed on each colored cell of a color filter. However, this method can reduce the light loss due to the black matrix, but cannot remove the absorption loss of the light component having a complementary color relationship with the hue passing through the colored cell. Therefore, a hologram is conventionally interposed between the backlight and the color filter, and white light from the backlight is spectrally incident on each colored cell of the color filter by utilizing the function of the hologram as a spectral element. Things are adopted. As this known technique, for example, JP-A-6-222361 and JP-A-6-2819 are known.
There is one disclosed in Japanese Patent No. 32.

【0003】特開平6−222361号公報に開示され
た「ホログラムを用いた液晶表示装置」は、三原色R,
G,Bの着色セルを周期的に配置したカラーフィルタと
バックライトとの間に、回折効率の波長依存性のないか
もしくは少ないホログラムを介設し、該ホログラムによ
って分光された光をその波長成分に対応する色相の着色
セルに入射させるようにしたものである。また、特開平
6−281932号公報の「ホログラムを用いた液晶表
示装置」は、カラーフィルタとバックライトとの間に、
特定の波長に対して回折波長選択性のある1枚以上のホ
ログラムを介設し、該ホログラムによって回折された特
定の波長成分の光をこれに対応する色相の着色セルに入
射させ、回折を受けない残りの補色関係の色相の光をそ
れに対応する着色セルに入射させるような構成である。
The "liquid crystal display device using hologram" disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-222361 discloses three primary colors R,
A hologram having no or little wavelength dependence of diffraction efficiency is provided between a color filter in which G and B colored cells are periodically arranged and a backlight, and light dispersed by the hologram is converted into its wavelength component. In this case, the light is made incident on the colored cell having the hue corresponding to. Further, in "Liquid crystal display device using hologram" of Japanese Patent Laid-Open No. 6-281932, a liquid crystal display device using a hologram is provided between a color filter and a backlight.
One or more holograms having a diffraction wavelength selectivity with respect to a specific wavelength are provided, and light of a specific wavelength component diffracted by the hologram is made incident on a coloring cell of a hue corresponding to the hologram and is subjected to diffraction. The configuration is such that the light of the remaining non-complementary hue is incident on the corresponding colored cell.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前者の特開平6−22
2361号公報の液晶表示装置では、ホログラムが波長
選択性を持たないためホログラムから回折する±1次回
折光のうちの(+)又は(−)の一方側の回折光のみが
その回折光の色相に対応する着色セルに入射されるに過
ぎない。すなわち、(+)1次の回折光が例えばRの着
色セルに入射されたとしてもそれと共役の(−)1次の
回折光が入射されるカラーフィルタの着色セルはRの着
色セルと異なるためである。以上によりバックライトの
光量の利用効率はあまり向上しない問題点を有する。ま
た、後者の特開平6−281932号公報に記載された
液晶表示装置の場合にはホログラムが波長選択性を有す
るものであるが、目的とする着色セルにその色相の回折
光を入射させるために高度な位置決め精度が必要とな
り、かつホログラムによる分光では回折角に限界がある
ためホログラムと液晶セルおよび着色セルとの間にある
程度のスペースを必要とし装置の厚み方向の寸法が大き
くなり、装置が大型化する問題点がある。また、ホログ
ラムで回折反射する光が有効に利用出来ないため光量損
失が発生する。
[Problems to be Solved by the Invention] The former JP-A-6-22
In the liquid crystal display device of Japanese Patent No. 2361, since the hologram does not have wavelength selectivity, only the diffracted light on one side of (+) or (−) of the ± first-order diffracted light diffracted from the hologram becomes the hue of the diffracted light. It is only incident on the corresponding colored cell. That is, even if the (+) first-order diffracted light is incident on the R colored cell, for example, the colored cell of the color filter on which the (-) first-order diffracted light that is conjugate with the (+) first ordered diffracted light is different from the R colored cell. Is. As described above, there is a problem that the utilization efficiency of the light amount of the backlight does not improve so much. Further, in the latter case of the liquid crystal display device described in JP-A-6-281932, the hologram has wavelength selectivity, but in order to make diffracted light of that hue incident on the target colored cell. A high degree of positioning accuracy is required, and because there is a limit to the diffraction angle in hologram spectroscopy, a certain amount of space is required between the hologram and the liquid crystal cell or colored cell, which increases the size of the device in the thickness direction, resulting in a large device. There is a problem to be realized. In addition, since the light diffracted and reflected by the hologram cannot be effectively used, a light amount loss occurs.

【0005】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、バックライトから照射されるすべての光をカラーフ
ィルタ側に残らず入射し、光源光の利用効率を大幅に向
上させると共に、明るく、かつコントラストの高いカラ
ー表示が可能であり、消費電力の節約が可能なホログラ
ムを用い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 solves the above-mentioned problems. All the light emitted from the backlight is made incident on the color filter side, and the utilization efficiency of light from the light source is greatly improved and the Further, it is an object of the present invention to provide a color liquid crystal display device using a hologram capable of displaying a color with high contrast and saving power consumption.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、マトリクス状に配置された液晶セルを
有する液晶表示パネルと、個々の前記液晶セルに対応し
て三原色に分かれた着色セルを有するカラーフィルタ
と、前記液晶表示パネルに白色光を入射するバックライ
トユニットと、該バックライトユニットと前記カラーフ
ィルタとの間に介在するホログラム板とを備えたカラー
液晶表示装置であって、前記ホログラム板は、個々の前
記着色セルに対応して配列された体積位相型のホログラ
フィックミラーセルを有しており、該ホログラフィック
ミラーセルは、前記バックライトユニットから入射した
白色光を分光して、対応する前記着色セルの色相に一致
する必要波長成分を選択的に透過して前記着色セル側に
導くと共に対応する前記着色セルの色相と一致しない不
要波長成分を回折反射してバックライトユニット側に戻
すようにしたホログラムを用いたカラー液晶表示装置を
構成するものである。更に具体的に、前記ホログラム板
と前記バックライトユニットとの間には反射手段が介設
され、該反射手段は、個々の前記ホログラフィックミラ
ーセルの中央部および周辺部にそれぞれ対応する開口部
および反射面部を有することを特徴とする。また、前記
反射手段は、前記バックライトユニットに対面して前記
ホログラム板の裏面側に形成されることを特徴とする。
或は、前記反射手段は、前記ホログラム板に対面して前
記バックライトユニットの表面側に形成されることを特
徴とする。更に、前記ホログラフィックミラーセルは、
多重露光により形成された少なくとも2種類の体積位相
型干渉縞を有しており、少なくとも対応する前記着色セ
ルの色相と補色関係にある2つの不要波長成分をそれぞ
れ波長選択的に回折反射することを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a liquid crystal display panel having liquid crystal cells arranged in a matrix and divided into three primary colors corresponding to the individual liquid crystal cells. A color liquid crystal display device comprising: a color filter having a colored cell; a backlight unit for injecting white light into the liquid crystal display panel; and a hologram plate interposed between the backlight unit and the color filter. The hologram plate has volume phase type holographic mirror cells arranged corresponding to the individual colored cells, and the holographic mirror cells disperse white light incident from the backlight unit. Then, the necessary wavelength component that matches the hue of the corresponding colored cell is selectively transmitted and guided to the colored cell side, and the corresponding Serial and an unnecessary wavelength components that do not match the hue of the colored cells diffracted reflected constitute a color liquid crystal display device using a hologram returned to the backlight unit side. More specifically, a reflecting means is provided between the hologram plate and the backlight unit, and the reflecting means has openings corresponding to the central portion and the peripheral portion of each holographic mirror cell. It is characterized by having a reflective surface portion. Further, the reflecting means is formed on the back surface side of the hologram plate so as to face the backlight unit.
Alternatively, the reflecting means is formed on the front surface side of the backlight unit facing the hologram plate. Furthermore, the holographic mirror cell is
It has at least two types of volume phase interference fringes formed by multiple exposure, and at least two unnecessary wavelength components having a complementary color relationship with the hue of the corresponding colored cell are diffracted and reflected in a wavelength selective manner. It is a feature.

【0007】[0007]

【作用】バックライトからの白色光は多重露光された体
積位相型のホログラフィックミラーセルからなるホログ
ラム板に照射されて分光される。ホログラフィックミラ
ーセルは分光された光のうち該ホログラフィックミラー
セルと対応する着色セルの色相と一致する必要波長成分
のみを選択的に透過して前記着色セル側に導入する。一
致しない不要波長成分は回折反射しバックライト側に戻
す。しかしながら戻された光は再びバックライトからの
白色光と共にホログラム板側に入射され、その波長と合
致する別のホログラフィックミラーセルを介して対応す
る色相の着色セル側に入射される。以上により、バック
ライトからの白色光のほぼすべてがカラーフィルタに入
射され有効利用できる。ホログラム板とバックライトユ
ニットとの間にホログラフィックミラーセルと相対向す
る位置に開口部を有する反射手段を介設することによ
り、ホログラムミラーセルへの白色光の導入が無駄なく
行われると共に、反射戻り光が積極的に水平方向に拡散
され白色光の所望の再入射が効率的に行われる。
The white light from the backlight is irradiated onto the hologram plate composed of the multiple-exposure volume phase type holographic mirror cell to be dispersed. The holographic mirror cell selectively transmits only the necessary wavelength component of the dispersed light that matches the hue of the colored cell corresponding to the holographic mirror cell and introduces it into the colored cell side. Unwanted wavelength components that do not match are diffracted and reflected back to the backlight side. However, the returned light is again made incident on the hologram plate side together with the white light from the backlight, and is made incident on the colored cell side of the corresponding hue via another holographic mirror cell that matches the wavelength. As described above, almost all of the white light from the backlight enters the color filter and can be effectively used. By providing a reflecting means having an opening at a position facing the holographic mirror cell between the hologram plate and the backlight unit, white light can be introduced into the hologram mirror cell without waste and reflection. The returning light is positively diffused in the horizontal direction, and the desired re-incident of white light is efficiently performed.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1は本実施例のカラー液晶表示装置における光の
透過および反射状態を説明する拡大断面図、図2は本実
施例の全体構造を示す断面図、図3は本実施例のホログ
ラム板の作製方法を説明するための拡大部分断面図、図
4はホログラム板の作製時に使用されるパターン状反射
部材の平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view for explaining light transmission and reflection states in the color liquid crystal display device of this embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the overall structure of this embodiment, and FIG. 3 is a hologram plate of this embodiment. FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional view for explaining the method, and FIG. 4 is a plan view of a patterned reflecting member used when manufacturing the hologram plate.

【0009】図2に示すように、本実施例のカラー液晶
表示装置1は、大別してバックライトユニット2と、反
射手段3と、ホログラム板4と、液晶表示パネル5と、
カラーフィルタ6等を重ねた積層構造体からなる。
As shown in FIG. 2, the color liquid crystal display device 1 of this embodiment is roughly classified into a backlight unit 2, a reflecting means 3, a hologram plate 4, a liquid crystal display panel 5, and
It is composed of a laminated structure in which the color filters 6 and the like are stacked.

【0010】バックライトユニット2は、例えば蛍光灯
のような白色光源7と、そのまわりに形成される反射面
8と、乱反射面9と、拡散面10等からなる。以上の構
造によりバックライトユニット2からは拡散白色光が液
晶表示パネル5に照射される。
The backlight unit 2 comprises a white light source 7 such as a fluorescent lamp, a reflection surface 8 formed around the white light source 7, a diffuse reflection surface 9 and a diffusion surface 10. With the above structure, the diffused white light is emitted from the backlight unit 2 to the liquid crystal display panel 5.

【0011】反射手段3は、開口部11と反射面部12
を交互に形成するものからなる。なお、これ等は、後に
説明するホログラフィックミラーセル15の中央部に対
応して開口部11が形成され、ホログラフィックミラー
セル15の周辺部に対応する部分に反射面部12が形成
される。すなわち、開口部11はホログラフィックミラ
ーセル15と同数だけ形成される。反射手段3はホログ
ラム板4とバックライトユニット2間に介設されるが、
ホログラム板の裏面側又はバックライトユニット2の表
面側のいずれかに成膜される。
The reflecting means 3 has an opening 11 and a reflecting surface portion 12.
Are formed alternately. In addition, in these, the opening 11 is formed corresponding to the central portion of the holographic mirror cell 15 which will be described later, and the reflecting surface portion 12 is formed in the portion corresponding to the peripheral portion of the holographic mirror cell 15. That is, the openings 11 are formed in the same number as the holographic mirror cells 15. The reflecting means 3 is provided between the hologram plate 4 and the backlight unit 2,
The film is formed on either the back surface side of the hologram plate or the front surface side of the backlight unit 2.

【0012】ホログラム板4は、基板13とその上に形
成されるホログラフィックミラーセルアレイ14とから
なり、ホログラフィックミラーセルアレイ14は画素単
位に分かれたホログラフィックミラーセル15の集合体
から形成される。ホログラフィックミラーセル15は、
多重露光によって形成された少なくとも2種類の体積位
相型干渉縞を有するものからなり、三原色R(赤),G
(緑),B(青)の色相の内必要波長成分を選択的に透
過させると共に透過させた色相と補色関係にある他の不
要波長成分を回折反射する。すなわち、R色用のホログ
ラフィックミラーセル15a(図1参照)はRの波長成
分のみを透過させ、これと補色関係にあるGおよびBの
波長成分は回折反射させるように形成され、R色用のホ
ログラフィックミラーセル15aと隣接するG色用のホ
ログラフィックミラーセル15bおよびその隣りのB色
用のホログラフィックミラーセル15cはそれぞれGの
波長成分およびBの波長成分のみを透過させ、Gおよび
Bと補色関係にあるRとBおよびRとGの波長成分を回
折反射するようにそれぞれ形成される。
The hologram plate 4 is composed of a substrate 13 and a holographic mirror cell array 14 formed on the substrate 13, and the holographic mirror cell array 14 is composed of an assembly of holographic mirror cells 15 divided into pixel units. The holographic mirror cell 15 is
It has at least two types of volume phase type interference fringes formed by multiple exposure, and has three primary colors R (red) and G
Of the (green) and B (blue) hues, the necessary wavelength component is selectively transmitted, and other unnecessary wavelength components having a complementary color relationship with the transmitted hue are diffracted and reflected. That is, the holographic mirror cell 15a for R color (see FIG. 1) is formed so as to transmit only the R wavelength component, and diffractively reflect the G and B wavelength components having a complementary color relationship with the R wavelength component. The holographic mirror cell 15a for G, the holographic mirror cell 15b for G color, and the holographic mirror cell 15c for B color, which are adjacent to the holographic mirror cell 15a, transmit only the G wavelength component and the B wavelength component, respectively. Are formed so as to diffract and reflect the wavelength components of R and B and R and G that have a complementary color relationship with.

【0013】液晶表示パネル5は三原色の液晶セル16
を画素としてマトリクス状に配置したものからなる。液
晶表示パネル5は一対のガラス基板の間に電気光学物質
として液晶を挟持したものである。一方のガラス基板に
画素電極およびスイッチング素子を形成し、他方の基板
に全面対向電極を形成したアクティブマトリックス組が
ある。或は、両基板に各々行電極と列電極を形成した単
純マトリックス型でもよい。
The liquid crystal display panel 5 is a liquid crystal cell 16 of three primary colors.
Are arranged in a matrix as pixels. The liquid crystal display panel 5 comprises a pair of glass substrates and a liquid crystal sandwiched therebetween as an electro-optical substance. There is an active matrix set in which a pixel electrode and a switching element are formed on one glass substrate, and a counter electrode is formed on the other substrate. Alternatively, it may be a simple matrix type in which row electrodes and column electrodes are formed on both substrates.

【0014】カラーフィルタ6は液晶表示パネル5と重
ねて形成され、液晶セル16と相対向する位置に対応す
る着色セル17を配置するものからなる。なお、隣接す
る液晶セル16および着色セル17間には画素分離のた
めのブラックマトリクス18が形成される。説明の都合
上、R,G,Bに対応する液晶セル16および着色セル
17を液晶セル16a,16b,16cおよび着色セル
17a,17b,17cとする。
The color filter 6 is formed so as to overlap with the liquid crystal display panel 5, and a color cell 17 corresponding to a position facing the liquid crystal cell 16 is arranged. A black matrix 18 for pixel separation is formed between adjacent liquid crystal cells 16 and colored cells 17. For convenience of description, the liquid crystal cells 16 and the colored cells 17 corresponding to R, G, and B are referred to as liquid crystal cells 16a, 16b, and 16c and colored cells 17a, 17b, and 17c.

【0015】次に、本実施例にかかる液晶表示装置の動
作を図1により説明する。バックライトユニット2から
出射した白色光19は反射手段3の反射面部12で反射
する反射光20(二点鎖線で示す)と開口部11を透過
する透過光に分かれる。透過光は点線で表示する赤色光
21(以下、R光21という)と一点鎖線で表示する緑
色光22(以下、G光という)および実線で表示する青
色光23(以下、B光23という)が含まれる。R光2
1,G光22およびB光23はホログラム板4に入射さ
れる。ホログラム板4の赤色が割り当てられたホログラ
フィックミラーセル15aに入射したR光21,G光2
2,B光23はR光21のみ透過し、他のG光22およ
びB光23は回折反射され回折反射光22a,23aと
なる。同様に、緑色用のホログラフィックミラーセル1
5bに入射したR光21,G光22,B光23はG光2
2のみが透過し、他のR光21とB光23は回折反射さ
れ回折反射光21a,23aとなる。また、青色用のホ
ログラフィックミラーセル15cに入射したR光21,
G光22,B光23はB光23のみ透過し他のR光2
1,G光22は回折反射して回折反射光21a,22a
となる。ホログラム板4を透過したR光21,G光2
2,B光23はホログラフィックミラーセル15a,1
5b,15cとそれぞれ相対応して配置される液晶セル
16a,16b,16cに入射され、ここで画素毎に強
度変調された後、それぞれ着色セル17a,17b,1
7cを透過する。以上により着色セル17a,17b,
17cにはそれぞれ対応した色相の光のみが入射される
極めて明るくコントラストの高い画像表示がなされる。
Next, the operation of the liquid crystal display device according to this embodiment will be described with reference to FIG. The white light 19 emitted from the backlight unit 2 is divided into reflected light 20 (shown by a chain double-dashed line) that is reflected by the reflection surface portion 12 of the reflection means 3 and transmitted light that is transmitted through the opening 11. The transmitted light is red light 21 (hereinafter referred to as R light 21) indicated by a dotted line, green light 22 (hereinafter referred to as G light) indicated by a chain line, and blue light 23 (hereinafter referred to as B light 23) indicated by a solid line. Is included. R light 2
The 1, G light 22 and B light 23 are incident on the hologram plate 4. R light 21 and G light 2 incident on the holographic mirror cell 15a to which the red color of the hologram plate 4 is assigned
2, the B light 23 transmits only the R light 21, and the other G light 22 and B light 23 are diffracted and reflected to become diffracted and reflected lights 22a and 23a. Similarly, a holographic mirror cell 1 for green
R light 21, G light 22, and B light 23 incident on 5b are G light 2
Only R 2 is transmitted, and the other R light 21 and B light 23 are diffracted and reflected to become diffracted reflected lights 21a and 23a. In addition, the R light 21 incident on the blue holographic mirror cell 15c,
The G light 22 and the B light 23 are transmitted only by the B light 23 and the other R light 2
1, G light 22 is diffracted and reflected to diffracted and reflected lights 21a and 22a.
Becomes R light 21 and G light 2 transmitted through the hologram plate 4
2, B light 23 is holographic mirror cell 15a, 1
5b and 15c are incident on liquid crystal cells 16a, 16b and 16c, which are arranged in correspondence with each other, where the intensity of each pixel is modulated, and then, the colored cells 17a, 17b and 1c, respectively.
7c is transmitted. From the above, the colored cells 17a, 17b,
An extremely bright and high-contrast image display in which only light of the corresponding hue is incident on 17c is performed.

【0016】一方、反射手段3で反射した反射光20と
ホログラム板4から反射した回折反射光21a,22
a,23aはバックライトユニット2に戻り、バックラ
イトユニット2を構成する反射面8,乱反射面9および
拡散面10等により反射,散乱し再び反射手段3を介し
てホログラム板4側に入射され、前記した反射および透
過を繰り返し行い、各色素成分はその色相と合致したホ
ログラフィックミラーセル15,液晶セル16を通り着
色セル17に入射され表示が行われる。以上により、バ
ックライトユニット2から出射したすべての白色光19
が波長選択的に対応する液晶表示パネル5の画素を照射
することにより光量損失が非常に低減される。
On the other hand, the reflected light 20 reflected by the reflecting means 3 and the diffracted reflected lights 21a, 22 reflected by the hologram plate 4
a and 23a return to the backlight unit 2 and are reflected and scattered by the reflection surface 8, the irregular reflection surface 9 and the diffusion surface 10 which constitute the backlight unit 2, and again enter the hologram plate 4 side via the reflection means 3. The above-described reflection and transmission are repeated, and each dye component passes through the holographic mirror cell 15 and the liquid crystal cell 16 matching the hue thereof and enters the coloring cell 17 for display. As described above, all the white light 19 emitted from the backlight unit 2
By irradiating the pixels of the liquid crystal display panel 5 corresponding to the wavelength selective, the light amount loss is greatly reduced.

【0017】次に、図3および図4を参照として本発明
に使用されるホログラム板4の作製方法を説明する。ホ
ログラム板4はマトリクス状に三原色R,G,Bが各々
割り当てられたホログラフィックミラーセル15a,1
5b,15c(図1)を隣接して配置したものからな
る。このホログラム板4の作製方法としては各種方法が
あるが、コンタクトコピー法によって作製する場合つい
て説明する。コンタクトコピー法では図4に示すように
1色分のホログラフィックミラーセルに対応する多数個
のレーザ光反射用の微小反射部24をマトリクス状に形
成したパターン反射部材25を用いる。これをホログラ
ム用感光材料4aに裏面から密着させ、微小反射部24
に対して単一波長のレーザ光を照射する。すなわち、所
定波長のレーザ光26を傾斜角度θで微小反射部24に
照射し、その反射光27を物体光とし前記レーザ光26
を参照光として両者の干渉により各微小反射部24と対
応するホログラム用感光材料4aの領域に1種類目の体
積位相型干渉縞が形成される。レーザ光の波長および傾
斜角度(入射角度)を適宜設定することにより、所望の
波長成分のみを選択的に回折反射する体積位相型の干渉
縞(回折格子)が形成出来る。そこで、更に別の波長お
よび傾斜角度のレーザ光を照射し、2種類目の干渉縞を
形成する。この2種類の干渉縞の多重露光によりR,
G,Bのうちの赤色波長のR光のみを透過させ他の残り
G光およびB光を透過させないで回折反射させるホログ
ラフィックミラーセルが形成される。以下、同様のこと
をパターン反射部材25を1画素分それぞれずらしてG
およびBについて行うことによりR,G,Bの光のそれ
ぞれに対応するホログラフィックミラーセル15a,1
5b,15cを作製することが出来る。この時、図4に
示したパターン反射部材(マスク)は各色について共用
できる。更に具体的に説明するとR,G,Bの光のピー
ク波長は610nm,545nm,460nmであり、
610nmのR光のみを透過させG光およびB光を回折
反射させる場合には干渉縞の間隔が153nmと182
nmの干渉縞を多重露光すればよい。そのためには45
7.9nmの波長のレーザ光26を傾斜角度θ=8.2
3度で入射すると共に514.5nmの波長のレーザ光
26をθ=29.65度に入射させればよい。また、5
45nmのG光のみを透過させる場合には干渉縞の間隔
が153nmと203nmの干渉縞を多重露光すればよ
い。そのためには457.9nmの波長のレーザ光26
を傾斜角度θ=8.23度で入射すると共に514.5
nmの波長のレーザ光26をθ=53.69度で入射さ
せればよい。また、460nmのB光のみを透過させる
場合には干渉縞の間隔が182nmと203nmの干渉
縞を多重露光すればよい。そのためには514.5nm
の波長のレーザ光26をθ=29.65度で入射すると
共に514.5nmの波長のレーザ光26をθ=53.
69度で入射させればよい。なお、レーザ光26の波長
および傾斜角度θの値は前記のものに限定するものでは
なく、前記した3種類の干渉縞の間隔153nm,18
2nm,203nmを実現出来る組み合わせであればよ
い。
Next, a method of manufacturing the hologram plate 4 used in the present invention will be described with reference to FIGS. The hologram plate 4 is a holographic mirror cell 15a, 1 to which the three primary colors R, G, B are assigned in a matrix.
5b and 15c (FIG. 1) are arranged adjacent to each other. There are various methods for manufacturing the hologram plate 4, and a case of manufacturing by the contact copy method will be described. In the contact copy method, as shown in FIG. 4, a pattern reflecting member 25 is used in which a plurality of minute reflecting portions 24 for reflecting laser light corresponding to one color holographic mirror cell are formed in a matrix. This is brought into close contact with the photosensitive material for hologram 4a from the back side, and the minute reflecting portion 24
A single-wavelength laser beam is applied to the laser beam. That is, the laser light 26 having a predetermined wavelength is irradiated onto the minute reflecting portion 24 at an inclination angle θ, and the reflected light 27 is used as object light.
As a reference light, due to the interference between the two, a first type volume phase interference fringe is formed in the region of the hologram photosensitive material 4a corresponding to each minute reflection portion 24. By appropriately setting the wavelength and the inclination angle (incident angle) of the laser light, a volume phase type interference fringe (diffraction grating) that selectively diffracts and reflects only a desired wavelength component can be formed. Then, laser light of another wavelength and tilt angle is irradiated to form a second type of interference fringe. By the multiple exposure of these two types of interference fringes, R,
A holographic mirror cell is formed in which only R light of red wavelength of G and B is transmitted and other remaining G light and B light are not transmitted and are diffracted and reflected. Hereinafter, the same thing is performed by shifting the pattern reflecting member 25 by one pixel, respectively.
And B, the holographic mirror cells 15a, 1a corresponding to the R, G, B lights respectively.
5b and 15c can be manufactured. At this time, the pattern reflecting member (mask) shown in FIG. 4 can be shared for each color. More specifically, the peak wavelengths of R, G, and B lights are 610 nm, 545 nm, and 460 nm,
When only R light of 610 nm is transmitted and G light and B light are diffracted and reflected, the intervals of the interference fringes are 153 nm and 182.
The interference fringes of nm may be multiple-exposed. 45 for that
The laser beam 26 having a wavelength of 7.9 nm is tilted at an inclination angle θ = 8.2.
The laser beam 26 having a wavelength of 514.5 nm may be incident at θ = 29.65 degrees while being incident at 3 degrees. Also, 5
When only G light of 45 nm is transmitted, interference fringes having an interval of 153 nm and 203 nm may be subjected to multiple exposure. For that purpose, a laser beam 26 having a wavelength of 457.9 nm is used.
With an incident angle of θ = 8.23 degrees and 514.5
Laser light 26 having a wavelength of nm may be incident at θ = 53.69 degrees. Further, when only B light of 460 nm is transmitted, interference fringes having an interval of 182 nm and 203 nm may be multiple-exposed. 514.5 nm for that
Laser light 26 having a wavelength of 514.5 nm is incident at θ = 29.65 degrees, and laser light 26 having a wavelength of 514.5 nm is θ = 53.
It may be incident at 69 degrees. The wavelength of the laser light 26 and the value of the tilt angle θ are not limited to those described above, and the intervals of the three types of interference fringes described above are 153 nm and
Any combination that can realize 2 nm and 203 nm may be used.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 1)バックライトユニットからの光を無駄なくカラーフ
ィルタに入射させることが出来るため、光源光の利用効
率が向上し、明るく、かつコントラストの高い画像表示
を実現することが出来る。 2)光源光の利用効率が向上するため、バックライトユ
ニットからの白色光の輝度を従来より下げることが可能
になり、その分だけ消費電力の節約が出来る。
According to the present invention, the following remarkable effects are obtained. 1) Since the light from the backlight unit can be made incident on the color filter without waste, the utilization efficiency of the light from the light source is improved, and bright and high-contrast image display can be realized. 2) Since the utilization efficiency of the light from the light source is improved, the brightness of the white light from the backlight unit can be lowered as compared with the conventional one, and the power consumption can be saved accordingly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のカラー液晶表示装置の各構
成部の詳細構造を示す拡大部分断面図。
FIG. 1 is an enlarged partial cross-sectional view showing a detailed structure of each component of a color liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の全体構造を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing the overall structure of an embodiment of the present invention.

【図3】本実施例のホログラフィックミラーセルアレイ
の作製方法を示す概要断面図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the holographic mirror cell array of this embodiment.

【図4】図3の作製方法に使用されるパターン状反射部
材の平面図。
FIG. 4 is a plan view of a patterned reflecting member used in the manufacturing method of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カラー液晶表示装置 2 バックライトユニット 3 反射手段 4 ホログラム板 4a ホログラム用感光材料 5 液晶表示パネル 6 カラーフィルタ 7 白色光源 8 反射面 9 乱反射面 10 拡散面 11 開口部 12 反射面部 13 基板 14 ホログラフィックミラーセルアレイ 15 ホログラフィックミラーセル 15a ホログラフィックミラーセル 15b ホログラフィックミラーセル 15c ホログラフィックミラーセル 16 液晶セル 16a 液晶セル 16b 液晶セル 16c 液晶セル 17 着色セル 17a 着色セル 17b 着色セル 17c 着色セル 18 ブラックマトリクス 19 白色光 20 反射光 21 赤色光(R光) 21a 回折反射光 22 緑色光(G光) 22a 回折反射光 23 青色光(B光) 23a 回折反射光 24 微小反射部 25 パターン反射部材 26 レーザ光 27 反射光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Color liquid crystal display device 2 Backlight unit 3 Reflecting means 4 Hologram plate 4a Holographic photosensitive material 5 Liquid crystal display panel 6 Color filter 7 White light source 8 Reflecting surface 9 Diffuse reflecting surface 10 Diffusing surface 11 Opening 12 Reflecting surface 13 Substrate 14 Holographic Mirror cell array 15 Holographic mirror cell 15a Holographic mirror cell 15b Holographic mirror cell 15c Holographic mirror cell 16 Liquid crystal cell 16a Liquid crystal cell 16b Liquid crystal cell 16c Liquid crystal cell 17 Coloring cell 17a Coloring cell 17b Coloring cell 17c Coloring cell 18 Black matrix 19 White light 20 Reflected light 21 Red light (R light) 21a Diffracted reflected light 22 Green light (G light) 22a Diffracted reflected light 23 Blue light (B light) 23a Diffracted reflected light 24 Micro reflection part 25 pattern reflection member 26 laser light 27 reflected light

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マトリクス状に配置された液晶セルを有
する液晶表示パネルと、個々の前記液晶セルに対応して
三原色に分かれた着色セルを有するカラーフィルタと、
前記液晶表示パネルに白色光を入射するバックライトユ
ニットと、該バックライトユニットと前記カラーフィル
タとの間に介在するホログラム板とを備えたカラー液晶
表示装置であって、前記ホログラム板は、個々の前記着
色セルに対応して配列された体積位相型のホログラフィ
ックミラーセルを有しており、該ホログラフィックミラ
ーセルは、前記バックライトユニットから入射した白色
光を分光して、対応する前記着色セルの色相に一致する
必要波長成分を選択的に透過して前記着色セル側に導く
と共に対応する前記着色セルの色相と一致しない不要波
長成分を回折反射してバックライトユニット側に戻すこ
とを特徴とするホログラムを用いたカラー液晶表示装
置。
1. A liquid crystal display panel having liquid crystal cells arranged in a matrix, and a color filter having colored cells divided into three primary colors corresponding to the individual liquid crystal cells,
A color liquid crystal display device comprising a backlight unit for injecting white light into the liquid crystal display panel, and a hologram plate interposed between the backlight unit and the color filter, wherein the hologram plate is It has a volume phase type holographic mirror cell arranged corresponding to the colored cell, and the holographic mirror cell disperses white light incident from the backlight unit, and the corresponding colored cell. The desired wavelength component that matches the hue of the above is selectively transmitted to lead to the colored cell side, and the unnecessary wavelength component that does not match the hue of the corresponding colored cell is diffracted and reflected back to the backlight unit side. Color liquid crystal display device using a hologram.
【請求項2】 前記ホログラム板と前記バックライトユ
ニットとの間には反射手段が介設され、該反射手段は、
個々の前記ホログラフィックミラーセルの中央部および
周辺部にそれぞれ対応する開口部および反射面部を有す
るものである請求項1のホログラムを用いたカラー液晶
表示装置。
2. Reflecting means is provided between the hologram plate and the backlight unit, and the reflecting means comprises:
2. A color liquid crystal display device using a hologram according to claim 1, wherein each holographic mirror cell has an opening and a reflection surface corresponding to a central portion and a peripheral portion of the holographic mirror cell.
【請求項3】 前記反射手段は、前記バックライトユニ
ットに対面して前記ホログラム板の裏面側に形成される
ものである請求項2のホログラムを用いたカラー液晶表
示装置。
3. The color liquid crystal display device using a hologram according to claim 2, wherein the reflecting means is formed on the back surface side of the hologram plate so as to face the backlight unit.
【請求項4】 前記反射手段は、前記ホログラム板に対
面して前記バックライトユニットの表面側に形成される
ものである請求項2のホログラムを用いたカラー液晶表
示装置。
4. The color liquid crystal display device using a hologram according to claim 2, wherein the reflecting means is formed on the front surface side of the backlight unit so as to face the hologram plate.
【請求項5】 前記ホログラフィックミラーセルは、多
重露光により形成された少なくとも2種類の体積位相型
干渉縞を有しており、少なくとも対応する前記着色セル
の色相と補色関係にある2つの不要波長成分をそれぞれ
波長選択的に回折反射するものである請求項1のホログ
ラムを用いたカラー液晶表示装置。
5. The holographic mirror cell has at least two types of volume phase interference fringes formed by multiple exposure, and at least two unnecessary wavelengths having a complementary color relationship with the hue of the corresponding colored cell. 2. A color liquid crystal display device using a hologram according to claim 1, wherein each component is wavelength-selectively diffracted and reflected.
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