JPH09211452A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPH09211452A
JPH09211452A JP8039142A JP3914296A JPH09211452A JP H09211452 A JPH09211452 A JP H09211452A JP 8039142 A JP8039142 A JP 8039142A JP 3914296 A JP3914296 A JP 3914296A JP H09211452 A JPH09211452 A JP H09211452A
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JP
Japan
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liquid crystal
wavelength
light
hologram
crystal display
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Application number
JP8039142A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Ogawa
昌宏 小川
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Priority to US08/792,436 priority patent/US6088076A/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a bright color picture with a high degree of whiteness by averaging incidence efficiencies of each wave length made incident on each picture element corresponding to each color of the liquid crystal display element. SOLUTION: A hologram which diffracts a parallel light beams from a light source part by wavelengths of R, G, and B and focuses them on picture elements corresponding to respective colors of liquid crystal cells 7, is formed by periodically arranging unit holograms each consisting of a set of three kinds of R, G, and B hologram cells 12R, 12G, and 12B corresponding to an individual picture element of each color, and each of the hologram cells 12R, 12G, and 12B focuses the diffracted light of a specific wavelength on a picture element of a color corresponding to one of the liquid crystal cells 7, and make the light of the other wavelengths exit to the picture elements corresponding to the other colors of the liquid crystal cells 7. Thus, either one kind of the wavelengths of R, G, and B is not so much emphasized as a conventional one, but the incident efficiencies of light of each wavelength can be averaged and a color picture having a high degree whiteness can be displayed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はカラー画像を表示
する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 liquid crystal display device that displays a color image.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置には、光源部からの光を液
晶表示パネル(液晶表示素子)の背面に照射してカラー
表示するものがある。このような液晶表示装置では、液
晶表示パネルの各画素に対応する赤(R)、緑(G)、
青(B)の3色からなるカラーフィルタを用い、このカ
ラーフィルタを光源部からの光が透過するときに着色し
てカラー表示を行なう構造であると、光源部からの光が
液晶表示パネルを透過する際、カラーフィルタによって
その補色成分の光が吸収されるため、光の利用効率が悪
く、表示が暗くなる。
2. Description of the Related Art Some liquid crystal display devices illuminate the back surface of a liquid crystal display panel (liquid crystal display element) with light from a light source to display a color image. In such a liquid crystal display device, red (R), green (G), which correspond to each pixel of the liquid crystal display panel,
With a structure in which a color filter composed of three colors of blue (B) is used and color display is performed by coloring the color filter when light from the light source section is transmitted, the light from the light source section causes the liquid crystal display panel to be displayed. At the time of transmission, the light of the complementary color component is absorbed by the color filter, so that the light utilization efficiency is poor and the display becomes dark.

【0003】このような問題を解消するため、従来で
は、図4に示すように、光源部1からの光をホログラム
2によってR、G、Bの各波長ごとに異なる回折角で回
折して液晶表示パネル3の各色に対応する画素に集光さ
せることにより、カラー画像を表示する液晶表示装置が
開発されている。この場合、光源部1は、放物面からな
るリフレクタ4の焦点位置に光源5が配置され、この光
源5から発生した光をリフレクタ4で光軸6に平行な光
として反射する構造になっている。液晶表示パネル3
は、一対の透明な電極基板間に液晶を封入してなる液晶
セル7と、この液晶セル7の入射側に配置された入射側
偏光板8と、液晶セル7の出射側に配置された出射側偏
光板9とからなっている。液晶セル7は、一対の電極基
板間にR、G、Bに対応する画素がドットマトリックス
状に配列形成されているとともに、各画素間に対応する
個所にブラックマトリックス10が形成された構造にな
っている。
In order to solve such a problem, conventionally, as shown in FIG. 4, the light from the light source unit 1 is diffracted by the hologram 2 at different diffraction angles for each wavelength of R, G, and B, and the liquid crystal. A liquid crystal display device has been developed which displays a color image by condensing light on pixels corresponding to each color of the display panel 3. In this case, the light source unit 1 has a structure in which the light source 5 is arranged at the focal position of the reflector 4 formed of a paraboloid, and the light generated from the light source 5 is reflected by the reflector 4 as light parallel to the optical axis 6. There is. Liquid crystal display panel 3
Is a liquid crystal cell 7 in which liquid crystal is sealed between a pair of transparent electrode substrates, an incident side polarization plate 8 arranged on the incident side of the liquid crystal cell 7, and an emission side arranged on the emission side of the liquid crystal cell 7. It is composed of a side polarizing plate 9. The liquid crystal cell 7 has a structure in which pixels corresponding to R, G, and B are arranged in a dot matrix between a pair of electrode substrates, and a black matrix 10 is formed at a position corresponding to each pixel. ing.

【0004】ところで、このような液晶表示装置に用い
られるホログラム2は、1つの回折格子でいずれの波長
をも回折するとともに、波長によって異なる回折角で回
折するものであり、光源部1からの平行光が所定の角度
(例えば、約60°の角度)をもって入射するように配
置され、入射した光を図5に示すようにR、G、Bの各
波長ごとに分光して液晶セル7の各色に対応する画素に
向けて出射する構造になっている。すなわち、このホロ
グラム2は、液晶セル7のR、G、Bの3色に対応する
3つの画素を1組とする単位画素に対応する単位ホログ
ラムを周期的に配列した構造になっている。
By the way, the hologram 2 used in such a liquid crystal display device is one which diffracts any wavelength by one diffraction grating, and diffracts at different diffraction angles depending on the wavelength. Light is arranged so as to be incident at a predetermined angle (for example, an angle of about 60 °), and the incident light is divided into R, G, and B wavelengths as shown in FIG. The structure is such that light is emitted toward the pixel corresponding to. That is, the hologram 2 has a structure in which unit holograms corresponding to unit pixels each having three pixels corresponding to three colors of R, G, and B of the liquid crystal cell 7 as one set are periodically arranged.

【0005】したがって、この液晶表示装置では、光源
部1からの平行光が所定角度をもってホログラム2に入
射すると、図5に示すように、入射した光がホログラム
2によってR、G、Bの各波長ごとに異なる回折角で回
折されて液晶セル7の各色に対応する画素に向けて出射
されるので、カラーフィルタを用いなくても、カラー表
示ができる。
Therefore, in this liquid crystal display device, when the parallel light from the light source 1 is incident on the hologram 2 at a predetermined angle, the incident light is reflected by the hologram 2 at each wavelength of R, G and B as shown in FIG. Since the light is diffracted at different diffraction angles and emitted toward the pixels corresponding to each color of the liquid crystal cell 7, color display can be performed without using a color filter.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな液晶表示装置では、ホログラム2の単位ホログラム
で入射光をR、G、Bの各波長に分光して液晶セル7の
各色に対応する画素に向けて集光する構造であるから、
各波長の光の集光点SR、SG、SBがR、G、Bの各波
長によって異なり、例えば図5に示すように、G波長の
光の集光点SGを液晶セル7のG画素の位置に設定する
と、R波長とB波長の各集光点SR、SBがG波長の集光
点SGを通るホログラム2への入射光と平行な直線L0
において液晶セル7のR画素およびB画素に対応する個
所に位置することになる。このため、液晶セル7のG画
素に入射するG波長の光の入射効率は良いが、R画素お
よびB画素に入射するR波長とB波長の光の入射効率が
G波長の光に比べて悪くなり、このためG波長の色が強
く表れ、白色度が緑色方向に片寄り、白色度が低下する
という問題がある。
However, in such a liquid crystal display device, the incident light is divided into R, G, and B wavelengths by the unit hologram of the hologram 2 to form pixels corresponding to each color of the liquid crystal cell 7. Since it is a structure that collects light toward,
The condensing points S R , S G , and S B of the light of each wavelength differ depending on the respective wavelengths of R, G, and B. For example, as shown in FIG. When set at the position of the G pixel, the liquid crystal cell is aligned on a straight line L 0 parallel to the light incident on the hologram 2 through which the R wavelength and B wavelength focusing points S R and S B pass through the G wavelength focusing point S G. 7 will be located at the locations corresponding to the R and B pixels. Therefore, the incident efficiency of the G wavelength light incident on the G pixel of the liquid crystal cell 7 is good, but the incident efficiency of the R wavelength and B wavelength light incident on the R pixel and the B pixel is poor as compared with the G wavelength light. Therefore, there is a problem that the color of G wavelength appears strongly, the whiteness is biased in the green direction, and the whiteness decreases.

【0007】この発明の課題は、液晶表示素子の各色に
対応する各画素に入射する各波長の光の入射効率を平均
化し、明るくて白色度の高いカラー画像が得られるよう
にすることである。
An object of the present invention is to average the incidence efficiency of light of each wavelength incident on each pixel corresponding to each color of a liquid crystal display device so that a bright color image with high whiteness can be obtained. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、光源部から
の平行光をホログラムによって赤、緑、青の各波長ごと
に異なる回折角で回折して液晶表示素子の各色に対応す
る画素に集光させることにより、カラー画像を表示する
液晶表示装置において、ホログラムは、液晶表示素子の
各色の画素それぞれに対応する赤波長用、緑波長用、青
波長用の3種類のホログラムセルを1組とする単位ホロ
グラムが周期的に配列され、3種類のホログラムセルそ
れぞれは、異なる回折角で回折した赤、緑、青の各波長
のうち、特定波長の光を液晶表示素子の対応する色の画
素に集光させ、その他の波長の光をそれぞれその色に対
応する液晶表示素子の他の各色の画素に向けて出射する
構造であることを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, collimated light from a light source is diffracted by a hologram at different diffraction angles for each wavelength of red, green and blue, and is collected in pixels corresponding to each color of a liquid crystal display element. In a liquid crystal display device that displays a color image by illuminating light, a hologram includes one set of three types of hologram cells for red wavelength, green wavelength, and blue wavelength corresponding to each color pixel of a liquid crystal display element. The unit holograms are arranged periodically, and each of the three types of hologram cells transmits light of a specific wavelength among red, green, and blue wavelengths diffracted at different diffraction angles to the pixel of the corresponding color of the liquid crystal display element. It is characterized in that it has a structure of condensing and emitting lights of other wavelengths toward the pixels of other colors of the liquid crystal display element corresponding to the respective colors.

【0009】したがって、この発明によれば、ホログラ
ムの単位ホログラムが赤波長用、緑波長用、青波長用の
3種類のホログラムセルで構成され、各ホログラムセル
それぞれが、赤、緑、青の各波長のうち、特定波長の光
をその波長の色に対応する液晶表示素子の画素に集光さ
せるので、従来のホログラムのように赤、緑、青の各波
長のいずれか1種類の波長のみが強く表れることがな
く、液晶表示素子の各色に対応する各画素に入射する各
波長の光の入射効率を平均化することができ、これによ
り白色度の高いカラー画像を表示させることができ、し
かも各ホログラムセルが特定波長以外の他の波長の光を
それぞれその色に対応する液晶表示素子の他の画素に向
けて出射するので、光の利用効率が良く、明るいカラー
画像を得ることができる。
Therefore, according to the present invention, the unit hologram of the hologram is composed of three types of hologram cells for red wavelength, green wavelength, and blue wavelength, and each hologram cell includes red, green, and blue hologram cells. Of the wavelengths, the light of a specific wavelength is focused on the pixel of the liquid crystal display element corresponding to the color of that wavelength, so that only one of the red, green, and blue wavelengths is generated as in the conventional hologram. It does not appear strongly, and the incidence efficiency of light of each wavelength incident on each pixel corresponding to each color of the liquid crystal display element can be averaged, whereby a color image with high whiteness can be displayed, and Since each hologram cell emits light having a wavelength other than the specific wavelength toward the other pixels of the liquid crystal display element corresponding to that color, the light utilization efficiency is good and a bright color image can be obtained. That.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図1〜図3を参照して、こ
の発明の液晶表示装置の一実施形態について説明する。
なお、図4および図5に示された従来例と同一部分には
同一符号を付し、その説明は省略する。この液晶表示装
置は、従来と同様、光源部1からの平行光をホログラム
11によってR、G、Bの各波長ごとに異なる回折角で
回折して液晶表示パネル3の各色に対応する画素に集光
させることにより、カラー画像を表示するものである。
液晶表示パネル3は、従来と同様、液晶セル7と、入射
側偏光板8と、出射側偏光板9とからなり、液晶セル7
は、液晶が封入される一対の透明な電極基板間にR、
G、Bの各色に対応する画素がドットマトリックス状に
配列形成されているとともに、各画素間に対応する個所
にブラックマトリックス10が形成された構造になって
いる。この場合、液晶セル7の各画素とホログラム11
との間隔は1.1mmであり、液晶セル7の透明な電極
基板の屈折率nは1.52であり、液晶セル7の画素ピ
ッチは縦方向が83μm、横方向が88μmであり、画
素サイズ(ブラックマトリックス10の開口部のサイ
ズ)は縦が43μm、横が54μmである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described below with reference to FIGS.
The same parts as those of the conventional example shown in FIGS. 4 and 5 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In this liquid crystal display device, collimated light from the light source unit 1 is diffracted by the hologram 11 at different diffraction angles for each wavelength of R, G, and B, and is collected in pixels corresponding to each color of the liquid crystal display panel 3 as in the conventional case. By illuminating, a color image is displayed.
The liquid crystal display panel 3 includes a liquid crystal cell 7, an incident side polarization plate 8 and an emission side polarization plate 9 as in the conventional case.
Is R between a pair of transparent electrode substrates in which liquid crystal is sealed,
Pixels corresponding to the colors G and B are arrayed and formed in a dot matrix shape, and a black matrix 10 is formed at a position corresponding to each pixel. In this case, each pixel of the liquid crystal cell 7 and the hologram 11
Is 1.1 mm, the refractive index n of the transparent electrode substrate of the liquid crystal cell 7 is 1.52, and the pixel pitch of the liquid crystal cell 7 is 83 μm in the vertical direction and 88 μm in the horizontal direction. The size of the openings of the black matrix 10 is 43 μm in the vertical direction and 54 μm in the horizontal direction.

【0011】また、ホログラム11は、1つの回折格子
でいずれの波長をも回折するとともに、波長ごとに異な
る回折角で回折するものであり、光源からの平行光が所
定の角度(約60°の角度)をもって入射し、この入射
光を回折して液晶セル7のR、G、Bの各色に対応する
画素にそれぞれ入射させる構造になっている。すなわ
ち、このホログラム11は、液晶セル7の各色の画素そ
れぞれに対応するR波長用、G波長用、B波長用の3種
類のホログラムセル12R、12G、12Bを1組とす
る単位ホログラム13が周期的に配列された構造になっ
ており、各ホログラムセル12R、12G、12Bは、
異なる回折角で回折したR、G、Bの各波長のうち、そ
れぞれ特定波長の光を液晶セル7の対応する色の画素に
集光させ、その他の波長の光をそれぞれその色に対応す
る液晶セル7の他の色の画素に向けて出射する構造にな
っている。
In addition, the hologram 11 diffracts any wavelength with one diffraction grating and diffracts with a different diffraction angle for each wavelength, and the parallel light from the light source has a predetermined angle (about 60 °). The liquid crystal cell 7 has such a structure that it is incident at an angle and is diffracted to be incident on the pixels of the liquid crystal cell 7 corresponding to the respective colors of R, G and B. In other words, the hologram 11 has a unit hologram 13 in which three types of hologram cells 12R, 12G, and 12B for R wavelength, G wavelength, and B wavelength corresponding to each color pixel of the liquid crystal cell 7 are set as a cycle. The hologram cells 12R, 12G, and 12B are arranged in a regular pattern.
Of the R, G, and B wavelengths diffracted at different diffraction angles, light having a specific wavelength is focused on a pixel of a corresponding color of the liquid crystal cell 7, and light of other wavelengths is corresponding to the liquid crystal. The cell 7 has a structure of emitting light toward the other color pixels.

【0012】すなわち、3種類のホログラムセル12
R、12G、12Bのうち、R波長用のホログラムセル
12Rは、図2(a)に示すように、R波長の光の集光
点SRが液晶セル7のR色の画素のほぼ中心位置に設定
され、R波長の主光線がR色の画素のほぼ中心に垂直
(法線方向)に入射し、他のG、Bの各波長の光の集光
点SG、SBがR波長の光の集光点SRを通るホログラム
11への入射光と平行な直線LR上において、液晶セル
7の他の色の画素G、Bに対応する位置、つまり画素
G、Bから出射側に離れた位置にそれぞれ設定され、各
画素G、Bにその各波長の主光線がそれぞれ特定の角度
をもって入射する構造になっている。具体的には、R波
長用のホログラムセル12Rは、回折格子のピッチが7
16nmで、液晶セル7のR、G、Bの各色の画素の配
列方向に沿って均一に形成されており、液晶セル7の各
色の画素に入射する各波長は、R波長が620nm、G
波長が533nm、B波長が448nmであり、ホログ
ラムセル12Rから出射する主光線の角度は、図3に示
すように、ホログラムセル12Rの法線方向を0°、こ
の法線方向に対し左側を負(−)、右側を正(+)とし
たとき、R波長が0°、G波長が−4.6°、B波長が
−9.1°になるように、設定されている。
That is, three types of hologram cells 12
In the R wavelength hologram cell 12R among the R, 12G, and 12B, as shown in FIG. 2A, the condensing point S R of the R wavelength light is at the substantially central position of the R color pixel of the liquid crystal cell 7. , The principal ray of R wavelength is incident on the center of the pixel of R color vertically (in the normal direction), and the condensing points S G and S B of light of G and B wavelengths are R wavelength. On the straight line L R parallel to the incident light on the hologram 11 that passes through the light condensing point S R of the light of, the position corresponding to the pixels G and B of the other color of the liquid crystal cell 7, that is, the emission side from the pixels G and B. Are set at positions separated from each other, and the principal rays of the respective wavelengths are incident on the pixels G and B at specific angles. Specifically, the hologram cell 12R for the R wavelength has a diffraction grating pitch of 7
16 nm, the R, G, and B pixels of the respective colors of the liquid crystal cell 7 are uniformly formed, and the R wavelengths of the respective wavelengths incident on the pixels of the liquid crystal cell 7 are 620 nm and G.
The wavelength of 533 nm and the wavelength of B are 448 nm, and the angle of the principal ray emitted from the hologram cell 12R is 0 ° in the normal direction of the hologram cell 12R, and the left side of this normal direction is negative, as shown in FIG. When the (−) and the right side are positive (+), the R wavelength is 0 °, the G wavelength is −4.6 °, and the B wavelength is −9.1 °.

【0013】G波長用のホログラムセル12Gは、図2
(b)に示すように、G波長の光の集光点SGが液晶セ
ル7のG色の画素のほぼ中心位置に設定され、G波長の
主光線がR色の画素のほぼ中心に垂直(法線方向)に入
射し、他のR、Bの各波長の光の集光点SR、SBがG波
長の光の集光点SGを通るホログラム11への入射光と
平行な直線LG上において、液晶セル7の他の色の画素
R、Bに対応する位置、つまりR波長の光の集光点SR
は画素Rの入射側に離れた位置で、B波長の光の集光点
Bは画素Bから出射側に離れた位置にそれぞれ設定さ
れ、各画素R、Bにその各波長の主光線がそれぞれ特定
の角度をもって入射する構造になっている。具体的に
は、G波長用のホログラムセル12Gは、回折格子のピ
ッチが624nmで、液晶セル7のR、G、Bの各色の
画素の配列方向に沿って均一に形成されており、液晶セ
ル7の各色の画素に入射する各波長は、R波長が616
nm、G波長が540nm、B波長が464nmであ
り、ホログラムセル12Gから出射する主光線の角度
は、図3に示すように正負を決めたとき、G波長が0
°、R波長が+4.6°、B波長が−4.6°になるよ
うに、設定されている。
The hologram cell 12G for G wavelength is shown in FIG.
As shown in (b), the condensing point S G of the G-wavelength light is set substantially at the center position of the G-color pixel of the liquid crystal cell 7, and the G-wave chief ray is perpendicular to the substantially center of the R-color pixel. The light is incident in the (normal direction), and the condensing points S R and S B of the other R and B wavelengths are parallel to the incident light to the hologram 11 that passes through the condensing point S G of the G wavelength light. On the straight line L G , the positions corresponding to the pixels R and B of the other colors of the liquid crystal cell 7, that is, the condensing point S R of the light of R wavelength
Is a position distant to the incident side of the pixel R, and the condensing point S B of the light of the B wavelength is set to a position distant from the pixel B to the emitting side, and the principal ray of each wavelength is set to each pixel R, B. The structure is such that each is incident at a specific angle. Specifically, the hologram cell 12G for G wavelength has a diffraction grating pitch of 624 nm and is formed uniformly along the arrangement direction of the R, G, and B color pixels of the liquid crystal cell 7. Each wavelength incident on the pixel of each color of 7 has an R wavelength of 616
nm, the G wavelength is 540 nm, the B wavelength is 464 nm, and the angle of the principal ray emitted from the hologram cell 12G is 0 when the positive or negative is determined as shown in FIG.
The R wavelength is set to + 4.6 ° and the B wavelength is set to −4.6 °.

【0014】B波長用のホログラムセル12Bは、図2
(c)に示すように、B波長の集光点SBが液晶セル7
のB色用の画素のほぼ中心位置に設定され、B波長の主
光線がB色の画素のほぼ中心に垂直(法線方向)に入射
し、他のR、Gの各波長の光の集光点SR、SGがB波長
の光の集光点SBを通るホログラム11への入射光と平
行な直線上において、液晶セル7のR、Gの各色の画素
R、Gに対応する位置、つまり画素R、Gから入射側に
離れた位置にそれぞれ設定され、各画素R、Gにその各
波長の主光線がそれぞれ特定の角度をもって入射する構
造になっている。具体的には、B波長用のホログラムセ
ル12Bは、回折格子のピッチが543nmで、液晶セ
ル7のR、G、Bの各色の画素の配列方向に沿って均一
に形成されており、液晶セル7の各色の画素に入射する
各波長は、R波長が600nm、G波長が536nm、
B波長が470nmであり、ホログラムセル12Bから
出射する主光線の角度は、図3に示すように正負を決め
たとき、B波長が0°、R波長が+9.1°、G波長が
+4.6°になるように、設定されている。
The hologram cell 12B for the B wavelength is shown in FIG.
As shown in (c), the condensing point S B of the B wavelength is at the liquid crystal cell 7
Is set at approximately the center position of the B color pixel, the principal ray of the B wavelength is incident perpendicularly (normal direction) to the substantially center of the B color pixel, and the light beams of other R and G wavelengths are collected. The light points S R and S G correspond to the pixels R and G of each color of R and G of the liquid crystal cell 7 on a straight line parallel to the incident light on the hologram 11 that passes through the condensing point S B of the light of B wavelength. The position is set to a position apart from the pixels R and G on the incident side, and the principal ray of each wavelength is incident on each pixel R and G at a specific angle. Specifically, the hologram cell 12B for the B wavelength has a diffraction grating pitch of 543 nm and is formed uniformly along the arrangement direction of the R, G, and B color pixels of the liquid crystal cell 7. The respective wavelengths incident on the pixels of each color of 7 are R wavelength of 600 nm, G wavelength of 536 nm,
The B wavelength is 470 nm, and the angle of the principal ray emitted from the hologram cell 12B is 0 ° for the B wavelength, + 9.1 ° for the R wavelength, and +4. It is set to be 6 °.

【0015】このような液晶表示装置では、光源部1か
らの平行光が約60°の角度をもってホログラム11に
入射し、この入射光をホログラム11によってR、G、
Bの各波長ごとに異なる回折角で回折して液晶セル7の
各色に対応する画素に集光させる際、ホログラム11の
単位ホログラム13を構成するR波長用、G波長用、B
波長用の3種類のホログラムセル12R、12G、12
BによってR、G、Bの各波長のうち、それぞれ特定波
長の光をその波長の色に対応する液晶セル7の各画素に
集光させることができるとともに、特定波長以外の他の
波長の光をそれぞれその色に対応する液晶セル7の他の
画素に入射させることができる。
In such a liquid crystal display device, collimated light from the light source 1 is incident on the hologram 11 at an angle of about 60 °, and the incident light is converted into R, G, and R by the hologram 11.
When the light is diffracted at different diffraction angles for each wavelength of B and focused on the pixels corresponding to each color of the liquid crystal cell 7, the unit hologram 13 of the hologram 11 is used for R wavelength, G wavelength, and B wavelength.
Three types of hologram cells for wavelengths 12R, 12G, 12
Of B, R, G, and B, light of a specific wavelength can be condensed on each pixel of the liquid crystal cell 7 corresponding to the color of the wavelength, and light of a wavelength other than the specific wavelength can be collected. Can be made incident on other pixels of the liquid crystal cell 7 corresponding to the respective colors.

【0016】すなわち、R波長用のホログラムセル12
Rに入射した光は、図2(a)に示すように、R波長用
のホログラムセル12RによってR、G、Bの各波長ご
とに異なる回折角で回折され、回折された各波長のう
ち、R波長の光は液晶セル7のR色の画素に集光し、G
波長の光は液晶セル7のG色の画素に向けて集光し、B
波長の光は液晶セル7のB色の画素に向けて集光する。
このとき、G波長およびB波長の各主光線は各色に対応
する画素G、Bに角度をもって入射するが、R波長の主
光線はその集光点SRであるR色の画素の中心に垂直
(法線方向)に入射することになり、このためR波長の
光を効率良く入射させることができる。
That is, the hologram cell 12 for the R wavelength is used.
As shown in FIG. 2A, the light incident on R is diffracted by the R wavelength hologram cell 12R at different diffraction angles for each wavelength of R, G, and B, and among the diffracted wavelengths, The R wavelength light is condensed on the R color pixel of the liquid crystal cell 7, and G
The light of the wavelength is condensed toward the G color pixel of the liquid crystal cell 7,
The light of the wavelength is condensed toward the B-color pixel of the liquid crystal cell 7.
At this time, the principal rays of the G wavelength and the B wavelength are incident on the pixels G and B corresponding to the respective colors at an angle, but the principal ray of the R wavelength is perpendicular to the center of the R color pixel which is the condensing point S R thereof. Since the light is incident in the (normal direction), the light of the R wavelength can be efficiently incident.

【0017】G波長用のホログラムセル12Gに入射し
た光は、図2(b)に示すように、G波長用のホログラ
ムセル12GによってR、G、Bの各波長ごとに異なる
回折角で回折され、回折された各波長のうち、G波長の
光は液晶セル7のG色の画素に集光し、R波長の光は液
晶セル7のR色の画素に向けて集光し、B波長の光は液
晶セル7のB色の画素に向けて集光する。このとき、R
波長およびB波長の各主光線は各色に対応する画素R、
Bに角度をもって入射するが、G波長の主光線はその集
光点SGであるG色の画素の中心に垂直(法線方向)に
入射することになり、このためG波長の光を効率良く入
射させることができる。
The light incident on the hologram cell 12G for G wavelength is diffracted by the hologram cell 12G for G wavelength at different diffraction angles for R, G, and B wavelengths, as shown in FIG. 2B. Of the diffracted wavelengths, the G wavelength light is condensed on the G color pixel of the liquid crystal cell 7, the R wavelength light is condensed toward the R color pixel of the liquid crystal cell 7, and the B wavelength light is condensed. The light is condensed toward the B color pixel of the liquid crystal cell 7. At this time, R
Each principal ray of wavelength and B wavelength has a pixel R corresponding to each color,
Although it is incident on B at an angle, the principal ray of the G wavelength is incident vertically (in the normal direction) to the center of the G color pixel which is the condensing point S G , and therefore the light of the G wavelength is efficiently emitted. It can be incident well.

【0018】B波長用のホログラムセル12Bに入射し
た光は、図2(c)に示すように、B波長用のホログラ
ムセル12BによってR、G、Bの各波長ごとに異なる
回折角で回折され、回折された各波長のうち、B波長の
光は液晶セル7のB色の画素に集光し、R波長の光は液
晶セル7のR色の画素に向けて集光し、G波長の光は液
晶セル7のG色の画素に向けて集光する。このとき、R
波長およびG波長の各主光線は各色に対応する画素R、
Gに角度をもって入射するが、B波長の主光線はその集
光点SBであるB色の画素の中心に垂直(法線方向)に
入射することになり、このためB波長の光を効率良く入
射させることができる。
The light incident on the B wavelength hologram cell 12B is diffracted by the B wavelength hologram cell 12B at different diffraction angles for each of the R, G, and B wavelengths. Of the diffracted wavelengths, the B wavelength light is focused on the B color pixel of the liquid crystal cell 7, and the R wavelength light is focused toward the R color pixel of the liquid crystal cell 7, The light is condensed toward the G color pixel of the liquid crystal cell 7. At this time, R
Each principal ray of the wavelength and the G wavelength corresponds to each pixel R corresponding to each color,
Although it is incident on G at an angle, the principal ray of the B wavelength is incident vertically (in the normal direction) to the center of the B color pixel which is the condensing point S B thereof. It can be incident well.

【0019】このように、この液晶表示装置では、ホロ
グラム11のR波長用、G波長用、B波長用の3種類の
ホログラムセル12R、12G、12Bによって、入射
したR、G、Bの各波長の光のうち、それぞれ特定波長
の光をその波長の色に対応する液晶セル7の各画素に集
光させることができるので、従来のホログラム2のよう
に、R、G、Bの各波長のうち、いずれか1種類の波長
の光(例えばG波長の光)が強く表れず、白色度が緑方
向に片寄ることがなく、液晶セル7の各色に対応する各
画素に入射する各波長の光の入射効率を平均化すること
ができ、これにより白色度の高いカラー画像を表示させ
ることができる。しかも、特定波長の光の集光点SR
G、SBがそれぞれ液晶セル7の各色に対応する画素の
ほぼ中心に設定され、かつ各波長のうちの特定波長の主
光線が液晶セル7の各色に対応する画素それぞれに垂直
に入射するので、R、G、Bの各波長による光の出射方
向の差が従来のものよりも小さくなり、これにより視野
角方向における色むらを減少させることができる。ま
た、各ホログラムセル12R、12G、12Bによって
特定波長以外の他の波長の光をそれぞれその色に対応す
る液晶セル7の他の画素に入射させることができるの
で、光の利用効率が良く、明るいカラー画像を得ること
ができる。
As described above, in this liquid crystal display device, three types of hologram cells 12R, 12G, and 12B for the R wavelength, the G wavelength, and the B wavelength of the hologram 11 are used to make incident wavelengths of R, G, and B, respectively. Since the light of the specific wavelength can be condensed on each pixel of the liquid crystal cell 7 corresponding to the color of the wavelength, the light of each of the R, G, and B wavelengths can be obtained as in the conventional hologram 2. Of these, light of any one wavelength (for example, light of G wavelength) does not strongly appear, whiteness does not deviate in the green direction, and light of each wavelength incident on each pixel corresponding to each color of the liquid crystal cell 7. The incidence efficiency can be averaged, and a color image with high whiteness can be displayed. Moreover, the focusing point S R of the light of the specific wavelength,
S G and S B are set substantially at the centers of the pixels corresponding to the respective colors of the liquid crystal cell 7, and the principal ray of a specific wavelength among the respective wavelengths is vertically incident on the respective pixels of the liquid crystal cell 7 corresponding to the respective colors. Therefore, the difference in the emission direction of the light due to the R, G, and B wavelengths is smaller than that of the conventional one, and thus the color unevenness in the viewing angle direction can be reduced. In addition, since each of the hologram cells 12R, 12G, and 12B can cause light having a wavelength other than the specific wavelength to be incident on other pixels of the liquid crystal cell 7 corresponding to that color, the light utilization efficiency is high and the brightness is high. A color image can be obtained.

【0020】なお、上記実施形態では、3種類のホログ
ラムセル12R、12G、12Bがそれぞれの対応する
色の波長で回折効率が最大となるように設定されている
ことが望ましいが、必ずしもそれぞれの色の波長で回折
効率が最大である必要はない。また、上記実施形態で
は、液晶表示パネル3に表示されたカラー画像を直接観
察する場合について述べたが、液晶表示パネル3の出射
側に投影レンズを配置し、この投影レンズで液晶表示パ
ネル3に表示されたカラー画像をスクリーンに拡大投影
して観察する液晶プロジェクタにも適用することができ
る。
In the above embodiment, it is desirable that the three types of hologram cells 12R, 12G, and 12B are set so that the diffraction efficiency is maximized at the wavelengths of the corresponding colors, but it is not always the case that the respective colors are different. The diffraction efficiency need not be maximum at the wavelength of. Further, in the above-described embodiment, the case where the color image displayed on the liquid crystal display panel 3 is directly observed has been described. However, a projection lens is arranged on the exit side of the liquid crystal display panel 3, and the projection lens is used for the liquid crystal display panel 3. It can also be applied to a liquid crystal projector that observes a displayed color image by enlarging and projecting it on a screen.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ホログラムの単位ホログラムが赤波長用、緑波長
用、青波長用の3種類のホログラムセルで構成され、各
ホログラムセルそれぞれが、赤、緑、青の各波長のう
ち、特定波長の光をその波長の色に対応する液晶表示素
子の画素に集光させるので、従来のホログラムのように
赤、緑、青の各波長のいずれか1種類の波長のみが強く
表れることがなく、液晶表示素子の各色に対応する各画
素に入射する各波長の光の入射効率を平均化することが
でき、これにより白色度の高いカラー画像を表示させる
ことができ、しかも各ホログラムセルが特定波長以外の
他の波長の光をそれぞれその色に対応する液晶表示素子
の他の画素に向けて出射するので、光の利用効率が良
く、明るいカラー画像を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the unit hologram of the hologram is composed of three kinds of hologram cells for red wavelength, green wavelength and blue wavelength, and each hologram cell is red. , Of the wavelengths of green, blue, and light of a specific wavelength are focused on the pixels of the liquid crystal display element corresponding to the color of that wavelength, so that the wavelength of red, green, or blue is the same as in conventional holograms. Only one type of wavelength does not appear strongly, and the incidence efficiency of light of each wavelength incident on each pixel corresponding to each color of the liquid crystal display element can be averaged, thereby displaying a color image with high whiteness. In addition, since each hologram cell emits light of wavelengths other than the specific wavelength toward the other pixels of the liquid crystal display element corresponding to that color, the light utilization efficiency is good and a bright color image is obtained. Got It is possible.

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

【図1】この発明の液晶表示装置の一実施形態における
ホログラムの単位ホログラムによるR、G、Bそれぞれ
の特定波長の回折状態を示した概略図。
FIG. 1 is a schematic view showing diffraction states of specific wavelengths of R, G, and B by unit holograms of holograms in an embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.

【図2】図1の単位ホログラムの各ホログラムセルによ
る回折状態を示し、(a)はR波長用のホログラムセル
による回折状態を示した原理図、(b)はG波長用のホ
ログラムセルによる回折状態を示した原理図、(c)は
B波長用のホログラムセルによる回折状態を示した原理
図。
2A and 2B show a diffraction state by each hologram cell of the unit hologram of FIG. 1, FIG. 2A is a principle diagram showing a diffraction state by a hologram cell for R wavelength, and FIG. 2B is a diffraction diagram by a hologram cell for G wavelength. A principle diagram showing a state, (c) is a principle diagram showing a diffraction state by a hologram cell for B wavelength.

【図3】図1のホログラムセルによって回折された光の
出射方向の角度の正負を示した図。
FIG. 3 is a diagram showing the positive / negative of the angle of the emission direction of light diffracted by the hologram cell of FIG.

【図4】液晶表示装置の一例を示した全体構成図。FIG. 4 is an overall configuration diagram showing an example of a liquid crystal display device.

【図5】従来のホログラムによる光の回折状態を示した
図。
FIG. 5 is a diagram showing a diffraction state of light by a conventional hologram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源部 3 液晶表示パネル 7 液晶セル 11 ホログラム 12R、12G、12B ホログラムセル 13 単位ホログラム SR、SG、SB 集光点 LR、LG、LB 各集光点を通る直線The straight line passing through first light source unit 3 liquid crystal display panel 7 crystal cell 11 hologram 12R, 12G, 12B hologram cells 13 units hologram S R, S G, S B condensing point L R, L G, the L B each focusing point

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源部からの平行光をホログラムによって
赤、緑、青の各波長ごとに異なる回折角で回折して液晶
表示素子の各色に対応する画素に集光させることによ
り、カラー画像を表示する液晶表示装置において、 前記ホログラムは、前記液晶表示素子の各色の画素それ
ぞれに対応する赤波長用、緑波長用、青波長用の3種類
のホログラムセルを1組とする単位ホログラムが周期的
に配列され、 前記3種類のホログラムセルそれぞれは、異なる回折角
で回折した赤、緑、青の各波長のうち、特定波長の光を
前記液晶表示素子の対応する色の画素に集光させ、その
他の波長の光をそれぞれその色に対応する前記液晶表示
素子の他の各色の画素に向けて出射する構造であること
を特徴とする液晶表示装置。
1. A color image is obtained by diffracting parallel light from a light source unit by a hologram at different diffraction angles for respective wavelengths of red, green and blue, and condensing the parallel light on pixels corresponding to respective colors of a liquid crystal display element. In the liquid crystal display device for displaying, the hologram is a unit hologram in which one set of three kinds of hologram cells for red wavelength, green wavelength and blue wavelength corresponding to each color pixel of the liquid crystal display element is periodic. The three types of hologram cells each condense light of a specific wavelength among red, green, and blue wavelengths diffracted at different diffraction angles to a pixel of a corresponding color of the liquid crystal display element, A liquid crystal display device having a structure in which light of other wavelengths is emitted toward pixels of other colors of the liquid crystal display element corresponding to the respective colors.
【請求項2】前記3種類のホログラムセルそれぞれは、
異なる回折角で回折した赤、緑、青の各波長のうち、特
定波長の光の集光点が前記液晶表示素子の対応する色の
画素のほぼ中心位置に設定され、前記特定波長以外の他
の波長の光の集光点が前記特定波長の光の集光点を通る
前記ホログラムへの入射光と平行な直線上において前記
液晶表示素子の他の色の画素に対応する位置に設定され
ていることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
2. Each of the three types of hologram cells comprises:
Of the red, green, and blue wavelengths diffracted at different diffraction angles, the condensing point of the light of a specific wavelength is set at substantially the center position of the pixel of the corresponding color of the liquid crystal display element, and other than the specific wavelength. Is set at a position corresponding to a pixel of another color of the liquid crystal display element on a straight line parallel to the incident light on the hologram passing through the condensing point of the light of the specific wavelength. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is provided.
【請求項3】前記3種類のホログラムセルそれぞれは、
異なる回折角で回折した赤、緑、青の各波長のうち、特
定波長の主光線が前記液晶表示素子の対応する色の画素
のほぼ中心にほぼ垂直に入射する構造であることを特徴
とする請求項1または2記載の液晶表示装置。
3. Each of the three types of hologram cells comprises:
Of red, green, and blue wavelengths diffracted at different diffraction angles, a principal ray of a specific wavelength is incident substantially vertically to the center of a pixel of a corresponding color of the liquid crystal display element. The liquid crystal display device according to claim 1.
JP8039142A 1996-02-02 1996-02-02 Liquid crystal display device Pending JPH09211452A (en)

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JP8039142A JPH09211452A (en) 1996-02-02 1996-02-02 Liquid crystal display device
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6384883B1 (en) * 1995-11-30 2002-05-07 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Liquid crystal display device using a hologram, hologram scatter plate, and process of replicating a diffuse reflection type hologram

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US6384883B1 (en) * 1995-11-30 2002-05-07 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Liquid crystal display device using a hologram, hologram scatter plate, and process of replicating a diffuse reflection type hologram
US6762810B2 (en) 1995-11-30 2004-07-13 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Liquid crystal display device using a hologram, hologram scatter plate, and process of replicating a diffuse reflection type hologram

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