JPH09230125A - Hologram color filter - Google Patents

Hologram color filter

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Publication number
JPH09230125A
JPH09230125A JP3341096A JP3341096A JPH09230125A JP H09230125 A JPH09230125 A JP H09230125A JP 3341096 A JP3341096 A JP 3341096A JP 3341096 A JP3341096 A JP 3341096A JP H09230125 A JPH09230125 A JP H09230125A
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JP
Japan
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hologram
wavelength
color filter
liquid crystal
recording surface
Prior art date
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Application number
JP3341096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masachika Watabe
渡部壮周
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09230125A publication Critical patent/JPH09230125A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to correct color balance of three colors R, G, B by lessening the dependence of diffraction efficiency on wavelengths. SOLUTION: This filter consists of an array of element condensable holograms 5'. The respective element condensable holograms 5' spectrally split the white light made incident at a prescribed angle θ with the normal of a hologram recording surface by wavelength dispersion in the direction approximately along the hologram recording surface. In such a case, the wavelength diffracted in the direction perpendicular to the hologram recording surface through the centers of the element condensable holograms 5' is set at the wavelength, etc., of the red region on the longer wavelength side than the green region, etc.

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】本発明は、ホログラムカラー
フィルターに係わり、特に、回折効率の波長依存性をよ
り少なくして、R、G、B3色のカラーバランスを補正
した液晶表示装置用のホログラムカラーフィルターに関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hologram color filter, and more particularly to a hologram color for a liquid crystal display device in which the wavelength dependence of diffraction efficiency is further reduced to correct the color balance of R, G and B colors. It is about filters.

【0002】[0002]

【従来の技術】カラー液晶表示装置用のカラーフィルタ
ーとして、従来の波長吸収型のものと比較して、バック
ライトの各波長成分を無駄なく吸収なく各液晶セルへ入
射でき、バックライトの利用効率を大幅に向上させるも
のとして、本出願人は、特願平5−12170号等にお
いて、ホログラムカラーフィルターを提案した。その構
成には2つのタイプがあり、第1のタイプは、偏心した
フレネルゾーンプレート状の微小ホログラムアレーから
なるものである。第2のタイプは、平行で一様な干渉縞
からなるホログラム又は回折格子とそれに重畳したマイ
クロレンズアレーとからなるものである。以下、簡単に
これらのホログラムカラーフィルターについて説明す
る。
2. Description of the Related Art As a color filter for a color liquid crystal display device, each wavelength component of a backlight can be incident on each liquid crystal cell without waste and absorption, as compared with a conventional wavelength absorption type filter. The present applicant has proposed a hologram color filter in Japanese Patent Application No. 5-12170 or the like to significantly improve the hologram color filter. There are two types of configurations, the first type is composed of an eccentric Fresnel zone plate-shaped micro-hologram array. The second type consists of a hologram or diffraction grating composed of parallel and uniform interference fringes and a microlens array superimposed thereon. Hereinafter, these hologram color filters will be briefly described.

【0003】図5の断面図を参照にして第1のタイプの
ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置につ
いて説明する。同図において、規則的に液晶セル6′
(画素)に区切られた液晶表示素子6のバックライト3
入射側にこのホログラムカラーフィルターを構成するホ
ログラムアレー5が離間して配置される。液晶表示素子
6背面には、各液晶セル6′の間に設けられたブラック
・マトリックス4が配置される。以上の他、図示しない
偏光板が液晶表示素子6の両側に配置される。なお、ブ
ラック・マトリックス4の間には、従来のカラー液晶表
示装置と同様に、R、G、Bの分色画素に対応した色の
光を通過する吸収型のカラーフィルターを付加的に配置
するようにしてもよい。
A liquid crystal display device using a hologram color filter of the first type will be described with reference to a sectional view of FIG. In this figure, the liquid crystal cell 6 'is regularly arranged.
Backlight 3 of liquid crystal display element 6 divided into (pixels)
A hologram array 5 constituting the hologram color filter is arranged at a distance from the incident side. On the back surface of the liquid crystal display element 6, a black matrix 4 provided between the liquid crystal cells 6 'is arranged. In addition to the above, polarizing plates (not shown) are arranged on both sides of the liquid crystal display element 6. An absorption type color filter that transmits light of colors corresponding to the R, G and B color separation pixels is additionally arranged between the black matrixes 4 as in the conventional color liquid crystal display device. You may do it.

【0004】ホログラムアレー5は、R、G、Bの分色
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子6の紙面
内の方向に隣接する3つの液晶セル6′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置された微小ホログラム5′からなり、微小ホログラム
5′は液晶表示素子6の紙面内の方向に隣接する3つの
液晶セル6′各組に整列して各々1個ずつ配置されてお
り、各微小ホログラム5′は、ホログラムアレー5の法
線に対して角度θをなして入射するバックライト3の中
の緑色の成分の光を、その微小ホログラム5′に対応す
る3つの分色画素R、G、Bの中心の液晶セルG上に集
光するようにフレネルゾーンプレート状に形成されてい
るものである。そして、微小ホログラム5′は、回折効
率の波長依存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、
位相型、振幅型等の透過型ホログラムからなる。ここ
で、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ないと
は、リップマンホログラムのように、特定の波長だけを
回折し、他の波長はほとんど回折しないタイプのもので
はなく、1つの回折格子で何れの波長も回折するものを
意味し、この回折効率の波長依存性が少ない回折格子
は、波長に応じて異なる回折角で回折する。
The hologram array 5 has a repetition period of R, G, and B color separation pixels, that is, a set of three liquid crystal cells 6 ′ adjacent to each other in the direction of the liquid crystal display element 6 in the plane of the paper. The micro holograms 5 'are arranged in an array at the same pitch as the repetition pitch. The micro holograms 5' are aligned with each set of three liquid crystal cells 6 'adjacent to each other in the direction of the plane of the liquid crystal display element 6, and each hologram 5' Each of the micro holograms 5 ′ corresponds to the light of the green component in the backlight 3 that enters at an angle θ with respect to the normal to the hologram array 5 and corresponds to the micro hologram 5 ′. It is formed in a Fresnel zone plate shape so that light is condensed on the liquid crystal cell G at the center of the three color separation pixels R, G, and B. The micro hologram 5 ′ has a relief type, which has no or little wavelength dependence of the diffraction efficiency.
It consists of transmission holograms such as phase type and amplitude type. Here, the term "diffraction efficiency has no or little wavelength dependency" does not mean that it is a type that diffracts only a specific wavelength and hardly diffracts other wavelengths like a Lippmann hologram. Is also diffracted, and the diffraction grating whose diffraction efficiency has little wavelength dependence diffracts at different diffraction angles depending on the wavelength.

【0005】このような構成であるので、ホログラムア
レー5の液晶表示素子6と反対側の面からその法線に対
して角度θをなして入射する白色のバックライト3を入
射させると、波長に依存して微小ホログラム5′による
回折角は異なり、各波長に対する集光位置はホログラム
アレー5面に略平行な方向に分散される。その中の、赤
の波長成分は赤を表示する液晶セルRの位置に、緑の成
分は緑を表示する液晶セルGの位置に、青の成分は青を
表示する液晶セルBの位置にそれぞれ回折集光するよう
に、ホログラムアレー5を構成配置することにより、そ
れぞれの色成分はブラック・マトリックス4でほとんど
減衰されずに各液晶セル6′を通過し、対応する位置の
液晶セル6′の状態に応じた色表示を行うことができ
る。
With such a configuration, when the white backlight 3 which is incident at an angle θ with respect to the normal line from the surface of the hologram array 5 on the side opposite to the liquid crystal display element 6 is incident, the wavelength is changed to the wavelength. The diffraction angles of the minute holograms 5'are different depending on each other, and the focal positions for each wavelength are dispersed in a direction substantially parallel to the surface of the hologram array 5. Among them, the red wavelength component is located at the position of the liquid crystal cell R displaying red, the green component is located at the position of the liquid crystal cell G displaying green, and the blue component is located at the position of the liquid crystal cell B displaying blue. By arranging the hologram array 5 so as to diffract and collect light, each color component passes through each liquid crystal cell 6 ′ with almost no attenuation in the black matrix 4 and the liquid crystal cell 6 ′ at the corresponding position. Color display can be performed according to the state.

【0006】このように、ホログラムアレー5をカラー
フィルターとして用いることにより、従来のカラーフィ
ルター用バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく
各液晶セル6′へ入射させることができるため、その利
用効率を大幅に向上させることができる。
As described above, by using the hologram array 5 as a color filter, each wavelength component of the conventional color filter backlight can be made incident to each liquid crystal cell 6'without being absorbed, and its utilization efficiency is improved. Can be significantly improved.

【0007】図6の断面図を参照にして第2のタイプの
ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置につ
いて説明する。同図において、第2のタイプのホログラ
ムカラーフィルター10は、ホログラム7と集光性マイ
クロレンズアレー8とからなり、マイクロレンズアレー
8を構成するマイクロレンズ8′は、R、G、Bの分色
画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示素子6の紙面
内の方向に隣接する3つの液晶セル6′の組各々に対応
して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配
置されている。また、ホログラム7は、回折格子の作用
をする平行で一様な干渉縞からなり、回折効率の波長依
存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、位相型、振
幅型等の透過型ホログラムからなる。液晶表示素子6背
面には、各液晶セル6′の間に設けられたブラック・マ
トリックス4が配置される。以上の他、図示しない偏光
板が液晶表示素子6の両側に配置される。なお、ブラッ
ク・マトリックス4の間には、従来のカラー液晶表示装
置と同様に、R、G、Bの分色画素に対応した色の光を
通過する吸収型のカラーフィルターを付加的に配置する
ようにしてもよい。
A liquid crystal display device using a second type hologram color filter will be described with reference to the sectional view of FIG. In the figure, a hologram color filter 10 of the second type comprises a hologram 7 and a condensing microlens array 8, and microlenses 8 'constituting the microlens array 8 are R, G, B color separation. The pixels are arranged in an array at the same pitch as the repetition cycle of the pixels, that is, each set of three liquid crystal cells 6 ′ adjacent to each other in the direction of the paper surface of the liquid crystal display element 6. The hologram 7 is composed of parallel and uniform interference fringes acting as a diffraction grating, and is formed of a transmission hologram such as a relief type, a phase type, and an amplitude type having little or no wavelength dependence of diffraction efficiency. On the back surface of the liquid crystal display element 6, a black matrix 4 provided between the liquid crystal cells 6 'is arranged. In addition to the above, polarizing plates (not shown) are arranged on both sides of the liquid crystal display element 6. An absorption type color filter that transmits light of colors corresponding to the R, G and B color separation pixels is additionally arranged between the black matrixes 4 as in the conventional color liquid crystal display device. You may do it.

【0008】このような構成であるので、ホログラム7
の液晶表示素子6と反対側の面からその法線に対して角
度θをなしてバックライト3を入射させると、波長に依
存して異なる角度で回折され、ホログラム7の射出側に
分散される。ホログラム7の入射側又は出射側に配置さ
れたマイクロレンズ8′により、この分散された光は、
その焦点面に波長毎に分離されて集光する。その中の、
赤の波長成分は赤を表示する液晶セルRの位置に、緑の
成分は緑を表示する液晶セルGの位置に、青の成分は青
を表示する液晶セルBの位置にそれぞれ回折集光するよ
うに、カラーフィルター10を構成配置することによ
り、それぞれの色成分はブラック・マトリックス4でほ
とんど減衰されずに各液晶セル6′を通過し、対応する
位置の液晶セル6′の状態に応じた色表示を行うことが
できる。
With such a configuration, the hologram 7
When the backlight 3 is incident on the surface opposite to the liquid crystal display element 6 at an angle θ with respect to the normal line, the light is diffracted at different angles depending on the wavelength and dispersed on the exit side of the hologram 7. . Due to the microlenses 8 ′ arranged on the entrance side or the exit side of the hologram 7, this dispersed light
The light is separated and focused on the focal plane for each wavelength. Among them,
The red wavelength component is diffracted and condensed at the position of the liquid crystal cell R for displaying red, the green component is diffracted and condensed at the position of the liquid crystal cell G for displaying green, and the blue component is condensed at the position of the liquid crystal cell B for displaying blue. As described above, by arranging the color filter 10, each color component passes through each liquid crystal cell 6 'with little attenuation by the black matrix 4, and corresponds to the state of the liquid crystal cell 6' at the corresponding position. Color display can be performed.

【0009】このような配置において、ホログラム7と
して、集光性でなく一様な干渉縞からなる回折効率の波
長依存性が少ない透過型ホログラムを用いることができ
るため、ホログラム7をマイクロレンズアレー8の各マ
イクロレンズ8′と位置合わせする必要がない点、及
び、マイクロレンズアレー8のピッチが各液晶セル6′
各々に対応して1個のマイクロレンズを配置する従来の
場合の3倍になり、作りやすくかつ整列しやすい点に特
長がある。
In such an arrangement, as the hologram 7, a transmission hologram having uniform interference fringes and having a small wavelength dependency of diffraction efficiency, which is not a light-collecting property, can be used. And the pitch of the microlens array 8 is different from that of each liquid crystal cell 6 '.
It is three times as large as the conventional case where one microlens is arranged corresponding to each, and is characterized in that it is easy to manufacture and easy to align.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、本出願人の
提案に係る上記のホログラムカラーフィルターにおいて
は、波長分散のために回折効率の波長依存性がないかも
しくは少ないホログラムを用いるが、実際には、回折理
論自身からまたホログラムに厚さがあるため、波長に応
じてその回折効率が異なってしまう。特に、R、G、B
の3色によるカラー液晶表示のためのホログラムカラー
フィルターにおいては、山形の形状をなす回折効率のピ
ークを真ん中の波長Gの領域に位置させてバランスをと
るようにするのが望ましく、Rの波長領域及びBの波長
領域の回折効率は、Gの波長領域に比較して低下してし
まう。そのため、R、G、Bの3色における強度の不揃
いが生じ、カラー表示を行う際にカラーバランス不良と
して現れてしまう。
By the way, in the hologram color filter proposed by the present applicant, a hologram having no or little wavelength dependence of diffraction efficiency is used for wavelength dispersion, but in reality, However, due to the diffraction theory itself, the hologram has a thickness, so that the diffraction efficiency varies depending on the wavelength. Especially R, G, B
In the hologram color filter for the color liquid crystal display with the three colors, it is desirable that the peak of the diffraction efficiency in the shape of a mountain is located in the central wavelength region G to achieve the balance. The diffraction efficiency in the wavelength regions of B and B is lower than that in the wavelength region of G. As a result, the three colors R, G, and B are not uniform in intensity, and appear as poor color balance during color display.

【0011】本発明はこのような従来のホログラムカラ
ーフィルターの問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、回折効率の波長依存性をより少なくして、
R、G、B3色のカラーバランスを補正したホログラム
カラーフィルターを提供することである。
The present invention has been made in view of the problems of the conventional hologram color filter, and an object thereof is to reduce the wavelength dependence of the diffraction efficiency,
It is to provide a hologram color filter in which the color balance of R, G, and B colors is corrected.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のホログラムカラーフィルターは、要素集光性ホログ
ラムのアレーからなり、その各要素集光性ホログラム
が、ホログラム記録面の法線に対して所定の角度をなし
て入射する白色光をホログラム記録面に略沿う方向に波
長分散させて分光するホログラムカラーフィルターにお
いて、前記要素集光性ホログラムの中心を通りホログラ
ム記録面に垂直な方向に回折される波長を緑色領域より
長波長側に設定したことを特徴とするものである。
The hologram color filter of the present invention which achieves the above object comprises an array of element condensing holograms, each element condensing hologram with respect to the normal to the hologram recording surface. In a hologram color filter that disperses wavelengths of white light incident at a predetermined angle in a direction substantially along a hologram recording surface, and is dispersed in a direction perpendicular to the hologram recording surface through the center of the element condensing hologram. The wavelength is set to a longer wavelength side than the green region.

【0013】この場合、要素集光性ホログラムの中心を
通りホログラム記録面に垂直な方向に回折される波長を
590〜700nmの中の何れかの波長とすることが、
現実的である。
In this case, the wavelength diffracted through the center of the element condensing hologram in the direction perpendicular to the hologram recording surface may be any wavelength within 590 to 700 nm.
It is realistic.

【0014】本発明のもう1つのホログラムカラーフィ
ルターは、平行で一様な干渉縞からなるホログラムとそ
の入射側あるいは射出側に配置された要素集光性レンズ
のアレーとからなり、その平行で一様な干渉縞からなる
ホログラムと要素集光性レンズの複合体各々が、ホログ
ラム記録面の法線に対して所定の角度をなして入射する
白色光をホログラム記録面に略沿う方向に波長分散させ
て分光するホログラムカラーフィルターにおいて、前記
要素集光性レンズの中心を通りホログラム記録面に垂直
な方向に回折される波長を緑色領域より長波長側に設定
したことを特徴とするものである。
Another hologram color filter of the present invention comprises a hologram having parallel and uniform interference fringes and an array of element condensing lenses arranged on the incident side or the exit side of the hologram, and the holograms are arranged in parallel with each other. Each of the composite of the hologram and the element condensing lens composed of such interference fringes wavelength-disperses white light incident at a predetermined angle with respect to the normal line of the hologram recording surface in a direction substantially along the hologram recording surface. In the hologram color filter for spectrally splitting, the wavelength diffracted through the center of the element condensing lens in the direction perpendicular to the hologram recording surface is set to a longer wavelength side than the green region.

【0015】この場合も、要素集光性レンズの中心を通
りホログラム記録面に垂直な方向に回折される波長を5
90〜700nmの中の何れかの波長であることが、現
実的である。
Also in this case, the wavelength diffracted through the center of the element condensing lens in the direction perpendicular to the hologram recording surface is 5
It is realistic that the wavelength is any one of 90 to 700 nm.

【0016】本発明においては、要素集光性ホログラム
の中心、あるいは、要素集光性レンズの中心を通りホロ
グラム記録面に垂直な方向に回折される波長を緑色領域
より長波長側に設定したので、ホログラムの干渉縞のピ
ッチがより大きくなる配置となり、回折効率び波長依存
性はよりより少なくでき、R、G、B3色のカラーバラ
ンスを良好にとることができる。
In the present invention, the wavelength diffracted in the direction perpendicular to the hologram recording surface through the center of the element condensing hologram or the center of the element condensing lens is set to a longer wavelength side than the green region. The arrangement is such that the pitch of the interference fringes of the hologram is larger, the diffraction efficiency and the wavelength dependence can be further reduced, and the R, G, and B three colors can be well balanced.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明のホログラムカラー
フィルターの原理とその作製方法の実施例について説明
する。透過型のホログラムの回折効率特性は、その干渉
縞のピッチと関係がある。すなわち、透過型のホログラ
ムの回折効率ηは次のように書ける(例えば、西原他共
著「光集積回路」第86〜90頁、"The Bell System T
echnical Journal”48(9)1969,pp.2909-2947)。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The principle of the hologram color filter of the present invention and an example of its manufacturing method will be described below. The diffraction efficiency characteristic of a transmission hologram is related to the pitch of its interference fringes. That is, the diffraction efficiency η of a transmissive hologram can be written as follows (for example, Nishihara et al., "Optical Integrated Circuits", pp. 86-90, "The Bell System T").
echnical Journal ”48 (9) 1969, pp.2909-2947).

【0018】 η=sin2 (ν2 +ξ2 1/2 /(1+ξ2 /ν2 ) ここで、ν=πΔn/λ×T/(cosθi cos
θd 1/2 ξ=(βd cosθd −βi cosθi −2πcosφ
/Λ)×T/2 ただし、λは波長、Δnはホログラム記録膜の媒質の屈
折率変調、Tはその膜の厚さ、θi はその膜の法線に対
する媒質内での入射角、θd はその膜の法線に対する媒
質内での回折角、βi =βd =2πn/λ、nは媒質の
屈折率、φは干渉縞の法線の膜の法線に対する角度、Λ
は干渉縞のピッチである。
Η = sin 22 + ξ 2 ) 1/2 / (1 + ξ 2 / ν 2 ) where ν = πΔn / λ × T / (cos θ i cos
θ d ) 1/2 ξ = (β d cos θ d −β i cos θ i −2 π cos φ
/ Λ) × T / 2 where λ is the wavelength, Δn is the refractive index modulation of the medium of the hologram recording film, T is the thickness of the film, θ i is the incident angle in the medium with respect to the normal line of the film, and θ i d is the diffraction angle in the medium with respect to the normal line of the film, β i = β d = 2πn / λ, n is the refractive index of the medium, φ is the angle of the normal line of the interference fringes to the normal line of the film, Λ
Is the pitch of the interference fringes.

【0019】図4は、一例として均一な干渉縞からなる
ホログラムの回折効率の波長依存性を干渉縞のピッチ
(800nm、1000nm、1500nm)をパラメ
ータにして示したグラフであり、ホログラムの干渉縞の
ピッチが大きくなればなる程、回折効率の波長依存性は
小さくなることが分かる。
FIG. 4 is a graph showing, as an example, the wavelength dependence of the diffraction efficiency of a hologram having uniform interference fringes using the pitch (800 nm, 1000 nm, 1500 nm) of the interference fringes as a parameter. It can be seen that the larger the pitch, the smaller the wavelength dependence of the diffraction efficiency.

【0020】このことから、図5、図6に示したような
ホログラムカラーフィルター5、10においては、ホロ
グラム5′、7の干渉縞のピッチがより大きくなる配置
をとれば、回折効率曲線はよりフラットになり、回折さ
れるG色の強度に比較してR、Bの色の強度が増し、
R、G、B3色のカラーバランスが改善されることが分
かる。
From the above, in the hologram color filters 5 and 10 as shown in FIGS. 5 and 6, if the pitch of the interference fringes of the holograms 5'and 7 is made larger, the diffraction efficiency curve becomes more excellent. It becomes flat and the intensity of R and B colors increases compared to the intensity of G color that is diffracted,
It can be seen that the color balance of R, G, and B colors is improved.

【0021】バックライト3の入射角θを変更しない
で、ホログラム5′、7の干渉縞のピッチを大きくする
には、ホログラム5′の中心、あるいは、マイクロレン
ズ8′の中心を通りホログラム5′、7に垂直な方向に
回折される波長を、図5、図6の場合より長波長側にず
らすようにすればよい。
In order to increase the pitch of the interference fringes of the holograms 5'and 7 without changing the incident angle θ of the backlight 3, the hologram 5'is passed through the center of the hologram 5'or the center of the microlens 8 '. , 7, the wavelength diffracted in the direction perpendicular to the direction may be shifted to the longer wavelength side than in the case of FIGS.

【0022】すなわち、図5、図6の場合は、ホログラ
ム5′あるいはマイクロレンズ8′の中心を通りホログ
ラム5′、7に垂直な方向に回折される波長は、Gの波
長領域の中の波長、例えば、545nm(主光線に対す
る干渉縞のピッチ:828nm)であったが、この波長
をRの波長領域590〜700nmの中の波長、例え
ば、630nm(主光線に対する干渉縞のピッチ:95
6nm)となるように設定すれば、同じ入射角θ(40
°)の白色のバックライト3に対し、図3に例示するよ
うに、回折効率曲線は実線から破線のように変化し、よ
りフラットになる。したがって、R色領域及びB色領域
の回折効率はG色領域に比較して余り低下せず、R、
G、Bの3色における強度が略同じになり、カラー表示
を行う際にカラーバランスが補正されることになる。
That is, in the case of FIGS. 5 and 6, the wavelength diffracted in the direction perpendicular to the holograms 5'and 7 through the center of the hologram 5'or the microlens 8'is within the wavelength range of G. Was 545 nm (pitch of interference fringes with respect to the principal ray: 828 nm), but this wavelength is a wavelength in the wavelength region 590 to 700 nm of R, for example, 630 nm (pitch of interference fringes with respect to the principal ray: 95
6 nm), the same incident angle θ (40
For the white backlight 3 of (°), as illustrated in FIG. 3, the diffraction efficiency curve changes from the solid line to the broken line and becomes flatter. Therefore, the diffraction efficiencies of the R color region and the B color region are not much lower than those of the G color region, and R,
The intensities of the three colors G and B become substantially the same, and the color balance is corrected when performing color display.

【0023】図1に、ホログラム5′の中心を通りホロ
グラム5′に垂直な方向に回折される波長をRの波長領
域590〜700nmの中の630nmに設定した場合
の、第1のタイプのホログラムカラーフィルター5を用
いた液晶表示装置の図5と同様な断面図を示す。図5の
構成と異なる点は、各微小ホログラム5′は、液晶表示
素子6の紙面内の方向に隣接する3つの液晶セルR、
G、Bの各組とは整列しておらず、各微小ホログラム
5′の中心と液晶セルR、G、Bの各組中の液晶セルR
の中心とが整列している点であり、その他は図5と同様
である。
FIG. 1 shows a hologram of the first type when the wavelength diffracted in the direction perpendicular to the hologram 5'through the center of the hologram 5'is set to 630 nm in the R wavelength region 590 to 700 nm. A sectional view similar to FIG. 5 of the liquid crystal display device using the color filter 5 is shown. The difference from the configuration of FIG. 5 is that each of the minute holograms 5 ′ has three liquid crystal cells R adjacent to each other in the direction of the paper surface of the liquid crystal display element 6.
It is not aligned with each group of G and B, and the center of each minute hologram 5'and the liquid crystal cell R in each group of liquid crystal cells R, G and B
5 is the same as that of FIG. 5.

【0024】したがって、ホログラムアレー5の液晶表
示素子6と反対側の面からその法線に対して角度θをな
して入射する白色のバックライト3を入射させると、波
長に依存して微小ホログラム5′による回折角は異な
り、各波長に対する集光位置はホログラムアレー5面に
略平行な方向に分散される。その中の、赤の波長成分は
赤を表示する液晶セルRの位置に、緑の成分は緑を表示
する液晶セルGの位置に、青の成分は青を表示する液晶
セルBの位置にそれぞれ回折集光され、それぞれの色成
分はブラック・マトリックス4でほとんど減衰されずに
各液晶セル6′を通過し、対応する位置の液晶セル6′
の状態に応じた色表示を行うことができる。
Therefore, when the white backlight 3 is incident from the surface of the hologram array 5 opposite to the liquid crystal display element 6 at an angle θ with respect to the normal line, the minute hologram 5 depends on the wavelength. The diffraction angles due to ‘′ are different, and the focal positions for each wavelength are dispersed in a direction substantially parallel to the surface of the hologram array 5. Among them, the red wavelength component is located at the position of the liquid crystal cell R displaying red, the green component is located at the position of the liquid crystal cell G displaying green, and the blue component is located at the position of the liquid crystal cell B displaying blue. Diffracted and condensed, the respective color components pass through each liquid crystal cell 6 ′ with almost no attenuation by the black matrix 4, and the liquid crystal cell 6 ′ at the corresponding position.
It is possible to perform color display according to the state of.

【0025】また、図2に、マイクロレンズ8′の中心
を通りホログラム7に垂直な方向に回折される波長をR
の波長領域590〜700nmの中の630nmに設定
した場合の、第2のタイプのホログラムカラーフィルタ
ー10を用いた液晶表示装置の図6と同様な断面図を示
す。図6の構成と異なる点は、各マイクロレンズ8′
は、液晶表示素子6の紙面内の方向に隣接する3つの液
晶セルR、G、Bの各組とは整列しておらず、各マイク
ロレンズ8′の中心と液晶セルR、G、Bの各組中の液
晶セルRの中心とが整列している点であり、その他は図
6と同様である。
Further, in FIG. 2, the wavelength diffracted in the direction perpendicular to the hologram 7 through the center of the microlens 8'is represented by R
7 is a sectional view similar to FIG. 6 of a liquid crystal display device using the second type hologram color filter 10 when it is set to 630 nm in the wavelength region 590 to 700 nm. The difference from the configuration of FIG. 6 is that each microlens 8 '
Is not aligned with each set of three liquid crystal cells R, G, B which are adjacent to each other in the direction of the plane of the liquid crystal display element 6, and the center of each microlens 8 ′ and the liquid crystal cells R, G, B are not aligned. The point is that the centers of the liquid crystal cells R in each set are aligned, and the other points are the same as in FIG.

【0026】したがって、ホログラム7の液晶表示素子
6と反対側の面からその法線に対して角度θをなしてバ
ックライト3を入射させると、波長に依存して異なる角
度で回折され、ホログラム7の射出側に分散される。ホ
ログラム7の入射側又は出射側に配置されたマイクロレ
ンズ8′により、この分散された光は、その焦点面に波
長毎に分離されて集光する。その中の、赤の波長成分は
赤を表示する液晶セルRの位置に、緑の成分は緑を表示
する液晶セルGの位置に、青の成分は青を表示する液晶
セルBの位置にそれぞれ回折集光され、それぞれの色成
分はブラック・マトリックス4でほとんど減衰されずに
各液晶セル6′を通過し、対応する位置の液晶セル6′
の状態に応じた色表示を行うことができる。
Therefore, when the backlight 3 is made incident from the surface of the hologram 7 on the side opposite to the liquid crystal display element 6 with respect to its normal, the backlight 3 is diffracted at different angles depending on the wavelength, and the hologram 7 Are dispersed on the exit side of. By the microlens 8'disposed on the incident side or the emitting side of the hologram 7, the dispersed light is separated into wavelengths and condensed on the focal plane thereof. Among them, the red wavelength component is located at the position of the liquid crystal cell R displaying red, the green component is located at the position of the liquid crystal cell G displaying green, and the blue component is located at the position of the liquid crystal cell B displaying blue. Diffracted and condensed, the respective color components pass through each liquid crystal cell 6 ′ with almost no attenuation by the black matrix 4, and the liquid crystal cell 6 ′ at the corresponding position.
It is possible to perform color display according to the state of.

【0027】以上の例では、ホログラム5′あるいはマ
イクロレンズ8′の中心を通りホログラム5′、7に垂
直な方向に回折される波長をRの波長領域590〜70
0nmの中の波長とした場合のホログラムフィルター
5、10と液晶表示素子6の位置関係を例示したが、上
記波長をより長い赤外域の波長に設定してもよい。その
場合は、ホログラム5′あるいはマイクロレンズ8′の
中心と整列する分色画素は、隣のR、G、Bの分色画素
の組の液晶セルB、G、あるいはR、又は、1個おいた
その隣のR、G、Bの分色画素の組の液晶セルB、G、
あるいはRとなる。
In the above example, the wavelength diffracted in the direction perpendicular to the holograms 5'and 7 passing through the center of the hologram 5'or the microlens 8'is the R wavelength region 590 to 70.
Although the positional relationship between the hologram filters 5 and 10 and the liquid crystal display element 6 is illustrated when the wavelength is set to 0 nm, the above wavelength may be set to a longer infrared wavelength. In that case, the color separation pixels aligned with the center of the hologram 5 ′ or the microlens 8 ′ are the liquid crystal cells B, G, or R of the adjacent color separation pixel group of R, G, B, or one. Liquid crystal cells B, G of a set of R, G, B color separation pixels next to the
Alternatively, it becomes R.

【0028】以上、本発明のホログラムカラーフィルタ
ーの原理と実施例を説明してきたが、本発明はこれらに
限定されず種々の変形が可能である。また、本発明のホ
ログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置をその
まま直視型の液晶表示装置として、あるいは、投影表示
装置用の空間変調素子として利用して液晶投影表示装置
として利用することもできる。
Although the principle and embodiments of the hologram color filter of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these and various modifications are possible. Further, the liquid crystal display device using the hologram color filter of the present invention can be used as it is as a direct-viewing type liquid crystal display device or as a liquid crystal projection display device by using it as a spatial modulation element for a projection display device.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホログラムカラーフィルターによると、要素集光性ホ
ログラムの中心、あるいは、要素集光性レンズの中心を
通りホログラム記録面に垂直な方向に回折される波長を
緑色領域より長波長側に設定したので、ホログラムの干
渉縞のピッチがより大きくなる配置となり、回折効率び
波長依存性はよりより少なくでき、R、G、B3色のカ
ラーバランスを良好にとることができる。
As is apparent from the above description, according to the hologram color filter of the present invention, it is possible to pass through the center of the element condensing hologram or the center of the element condensing lens in the direction perpendicular to the hologram recording surface. Since the diffracted wavelength is set to the longer wavelength side than the green region, the pitch of the interference fringes of the hologram becomes larger, the diffraction efficiency and the wavelength dependence can be further reduced, and the color balance of R, G, and B colors can be reduced. Can be satisfactorily taken.

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

【図1】本発明による第1のタイプのホログラムカラー
フィルターを用いた液晶表示装置の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device using a first type hologram color filter according to the present invention.

【図2】本発明による第2のタイプのホログラムカラー
フィルターを用いた液晶表示装置の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device using a second type hologram color filter according to the present invention.

【図3】本発明に基づいてホログラムの干渉縞を設定し
た場合の回折効率の波長依存性の変化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a change in wavelength dependence of diffraction efficiency when a hologram interference fringe is set according to the present invention.

【図4】ホログラムの回折効率の波長依存性を干渉縞の
ピッチをパラメータにして示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the wavelength dependence of the diffraction efficiency of a hologram with the pitch of interference fringes as a parameter.

【図5】従来の第1のタイプのホログラムカラーフィル
ターを用いた液晶表示装置の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device using a first type of hologram color filter.

【図6】従来の第2のタイプのホログラムカラーフィル
ターを用いた液晶表示装置の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device using a second type of hologram color filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3…バックライト 4…ブラック・マトリックス 5…ホログラムアレー(ホログラムカラーフィルター) 5′…微小ホログラム 7…ホログラム 8…マイクロレンズアレー 8′…マイクロレンズ 10…ホログラムカラーフィルター 3 ... Backlight 4 ... Black matrix 5 ... Hologram array (hologram color filter) 5 '... Micro hologram 7 ... Hologram 8 ... Micro lens array 8' ... Micro lens 10 ... Hologram color filter

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 要素集光性ホログラムのアレーからな
り、その各要素集光性ホログラムが、ホログラム記録面
の法線に対して所定の角度をなして入射する白色光をホ
ログラム記録面に略沿う方向に波長分散させて分光する
ホログラムカラーフィルターにおいて、 前記要素集光性ホログラムの中心を通りホログラム記録
面に垂直な方向に回折される波長を緑色領域より長波長
側に設定したことを特徴とするホログラムカラーフィル
ター。
1. An array of element-concentrating holograms, each element-converging hologram injecting white light incident at a predetermined angle with respect to a normal line of the hologram recording surface substantially along the hologram recording surface. In a holographic color filter that disperses wavelengths in a direction and disperses the light into a spectrum, the wavelength diffracted in the direction perpendicular to the hologram recording surface through the center of the element converging hologram is set to a longer wavelength side than the green region. Hologram color filter.
【請求項2】 前記の要素集光性ホログラムの中心を通
りホログラム記録面に垂直な方向に回折される波長が5
90〜700nmの中の何れかの波長であることを特徴
とする請求項1記載のホログラムカラーフィルター。
2. The wavelength diffracted in the direction perpendicular to the hologram recording surface through the center of the element condensing hologram is 5
The hologram color filter according to claim 1, wherein the hologram color filter has any wavelength in the range of 90 to 700 nm.
【請求項3】 平行で一様な干渉縞からなるホログラム
とその入射側あるいは射出側に配置された要素集光性レ
ンズのアレーとからなり、その平行で一様な干渉縞から
なるホログラムと要素集光性レンズの複合体各々が、ホ
ログラム記録面の法線に対して所定の角度をなして入射
する白色光をホログラム記録面に略沿う方向に波長分散
させて分光するホログラムカラーフィルターにおいて、 前記要素集光性レンズの中心を通りホログラム記録面に
垂直な方向に回折される波長を緑色領域より長波長側に
設定したことを特徴とするホログラムカラーフィルタ
ー。
3. A hologram and an element which are composed of parallel and uniform interference fringes and an array of element condensing lenses arranged on the incident side or the exit side of the hologram, and which are parallel and uniform interference fringes. In each of the hologram color filters, each of the composites of the condensing lenses disperses white light incident at a predetermined angle with respect to the normal line of the hologram recording surface by wavelength dispersion in a direction substantially along the hologram recording surface, A hologram color filter characterized in that the wavelength diffracted in the direction perpendicular to the hologram recording surface through the center of the element condensing lens is set to a longer wavelength side than the green region.
【請求項4】 前記の要素集光性レンズの中心を通りホ
ログラム記録面に垂直な方向に回折される波長が590
〜700nmの中の何れかの波長であることを特徴とす
る請求項1記載のホログラムカラーフィルター。
4. A wavelength of 590 which is diffracted in a direction perpendicular to a hologram recording surface through the center of the element condensing lens.
The hologram color filter according to claim 1, wherein the hologram color filter has any wavelength in the range of to 700 nm.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100447634C (en) * 2005-08-26 2008-12-31 三星电子株式会社 Direct light type backlight unit and liquid crystal display

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