JPH09258026A - Display device utilizing holographic optical element - Google Patents

Display device utilizing holographic optical element

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JPH09258026A
JPH09258026A JP6585296A JP6585296A JPH09258026A JP H09258026 A JPH09258026 A JP H09258026A JP 6585296 A JP6585296 A JP 6585296A JP 6585296 A JP6585296 A JP 6585296A JP H09258026 A JPH09258026 A JP H09258026A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display device
hoe
rays
light source
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP6585296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norihiro Kou
徳寛 康
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
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Publication of JPH09258026A publication Critical patent/JPH09258026A/en
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  • Holo Graphy (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avert the coloration caused by UV rays included in light for irradiation and the thermal deformation caused by IR rays of a display device utilizing a HOE(holographic optical element) requiring a light source for irradiation. SOLUTION: This display device is constituted by not directly irradiating the HOE of the display device utilizing the HOE requiring the light source for irradiation with the UV rays and IR rays included in the light for irradiation. The method thereof includes the following (1) to (4): (1) The HOE is illuminated with the light source for illumination via an optical filter for shielding the UV rays and IR rays. (2) The filter is formed on the surface of the HOE by coating or laminating. (3) A material for absorbing the UV and IR rays is incorporated into the photosensitive material which constitutes the HOE. (4) The light source for irradiation which does not contain UV or IR rays is used.

Description

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

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、ホログラフィック
光学素子(以下、HOE;Holographic OpticalElement
と称する)を利用したディスプレイ装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a holographic optical element (hereinafter, HOE; Holographic Optical Element).
Referred to as a display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】HOEは、ホログラムの光学特性を利用
して、既存の光学素子(レンズやプリズムなど)をホロ
グラムによって代用したものであり、応用機器の小型化
・低コスト化が図られる利点を有する。
2. Description of the Related Art The HOE uses holograms to replace existing optical elements (lenses, prisms, etc.) by utilizing the optical characteristics of holograms, and has the advantage of reducing the size and cost of applied equipment. Have.

【0003】近年では、新規なHOEとして、染料や顔
料を用いた既存のカラーフィルターに代えて、ホログラ
ムや回折格子の分光回折特性を利用したカラーフィルタ
ーとしてのHOE(以下、HCF;Holographic Color
Filterと称する)も公知であり、HOEを利用したデイ
スプレイ装置のうち、HCFを用いたフルカラー液晶画
像表示装置(図1参照)も公知であり、以下のものが例
示される。
In recent years, as a new HOE, an HOE (hereinafter, referred to as HCF: Holographic Color) as a color filter utilizing a spectral diffraction characteristic of a hologram or a diffraction grating is used instead of an existing color filter using a dye or a pigment.
A filter) is also known, and among display devices using HOE, a full-color liquid crystal image display device using HCF (see FIG. 1) is also known, and the following are exemplified.

【0004】特開平5−232319号公報 液晶画像表示装置のうち、液晶ビデオプロジェクターの
改良に係る本出願人による提案であり、カラーフィルタ
ーの各色セル自体をホログラムによって構成し、赤・緑
・青のそれぞれの色に対応させた微小なドットのホログ
ラムからなるホログラムパネル(HCF)を有し、HC
Fからの各色に対応したそれぞれの回折光が集光するよ
うに、透光部を設けたスリットを配置して、前記スリッ
トを通過した光を、スクリーン上に赤・緑・青のドット
として結像させる液晶ビデオプロジェクターである。
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-232319 This is a proposal by the applicant relating to the improvement of a liquid crystal video projector in a liquid crystal image display device, in which each color cell of the color filter itself is formed by a hologram, and red, green, and blue are formed. It has a hologram panel (HCF) consisting of holograms of minute dots corresponding to each color.
A slit provided with a light-transmitting part is arranged so that the diffracted light corresponding to each color from F is condensed, and the light passing through the slit is connected as red, green, and blue dots on the screen. It is a liquid crystal video projector that makes images.

【0005】特開平5−249318号公報 ホログラム素子により液晶照射光を3原色画像表示用画
素(液晶セル)の配置に応じた方向に回折することで3
原色光に分光する。各3原色画像表示用画素が相対応す
る3原色光により照射されることでカラー画像を表示す
る。
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-249318 discloses that a hologram element diffracts liquid crystal irradiation light in directions corresponding to the arrangement of three primary color image display pixels (liquid crystal cells).
Disperse into primary color light. A color image is displayed by irradiating each of the three primary color image display pixels with corresponding three primary color light.

【0006】特開平6−308332号公報 入射光(白色光)をホログラムにより回折分光して所定
の空間的な周期で異なる波長の光を所望の位置に出射す
るようにして、(既存の)カラーフィルターを用いない
で、液晶表示用バックライト等の利用効率を大幅に向上
させる。
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-308332 discloses that incident light (white light) is diffracted and separated by a hologram so that light having different wavelengths is emitted to a desired position in a predetermined spatial period, and (existing) color Without using a filter, the use efficiency of the backlight for liquid crystal display etc. is greatly improved.

【0007】上記〜の提案では、HCFを用いるこ
とにより、既存のカラーフィルターに比較して、液晶照
射光(白色バックライト)の吸収が少なく、光の利用効
率が向上し、明るく小消費電力のフルカラー液晶画像表
示装置が提供される。
In the above-mentioned proposals, by using HCF, the absorption of liquid crystal irradiation light (white backlight) is less than that of existing color filters, the light utilization efficiency is improved, and bright and small power consumption is achieved. A full color liquid crystal image display device is provided.

【0008】しかしながら、ホログラムとして感光材料
中に屈折率変調の形態で回折格子(干渉縞)を記録する
体積位相型ホログラムを用いる場合、感光材料自体が最
終的な製品であるカラーフィルター(HCF)となるた
め、耐環境性が良好でなく、液晶画像表示装置の使用環
境下に於いて光や熱あるいは湿度などにより、着色,回
折効率の劣化,白濁などに例示される性能低下を引き起
こす問題点がある。
However, when a volume phase hologram in which a diffraction grating (interference fringes) is recorded in a photosensitive material as a hologram in the form of refractive index modulation, the photosensitive material itself is used as a final product, a color filter (HCF). Therefore, the environment resistance is not good, and there is a problem in that, due to light, heat, or humidity in the usage environment of the liquid crystal image display device, performance degradation such as coloring, deterioration of diffraction efficiency, and white turbidity occurs. is there.

【0009】上記の提案には、ホログラム素子として
体積位相型ホログラム(フォトポリマーや重クロム酸ゼ
ラチンなどの感光材料を挟み込んだ透過体積型のホログ
ラム素子)を採用する旨が記載されている。
The above proposal describes that a volume phase hologram (transmission volume hologram element in which a photosensitive material such as photopolymer or dichromated gelatin is sandwiched) is used as the hologram element.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記した性能低下のう
ち、HCFの着色は、液晶照射光源から輻射される紫外
線(波長が、185nm〜380nm)の長時間の照射
によって起こるものであり、フルカラーディスプレイ用
途としては好ましくない現象である。また、液晶照射光
源から輻射される赤外領域(波長が、780nm〜14
00nm)の光は、HCFに熱を与えることになり、H
CFの熱変形によって、液晶パネル(セル)とのアライ
メントは劣化することになり、このこともディスプレイ
用途としては好ましくない現象である。何れの現象も、
ディスプレイ装置の寿命を短縮させるだけではなく、極
めて高いアライメント精度が要求されるシステムの主要
機能さえも劣化させることになる。
Among the above-mentioned performance deterioration, coloring of HCF is caused by long-time irradiation of ultraviolet rays (wavelength: 185 nm to 380 nm) radiated from a liquid crystal irradiation light source, and a full-color display. This is a phenomenon unfavorable for use. In addition, the infrared region (wavelength: 780 nm to 14 nm) radiated from the liquid crystal irradiation light source is used.
(00 nm) gives heat to HCF,
The thermal deformation of CF deteriorates the alignment with the liquid crystal panel (cell), which is also a phenomenon not preferable for display applications. Both phenomena
Not only does it shorten the life of the display device, but it also degrades the major functions of the system, which require extremely high alignment accuracy.

【0011】本発明は、HCFを用いたフルカラー液晶
画像表示装置に限らず、照射光源を必要とするHOEを
利用したディスプレイ装置全般で、照射光に含まれる紫
外線に起因する着色や、赤外線に起因する熱変形を回避
することを目的とする。
The present invention is not limited to a full-color liquid crystal image display device using HCF, but is also applicable to all display devices using HOE that require an irradiation light source, such as coloring due to ultraviolet rays contained in the irradiation light or due to infrared rays. The purpose is to avoid thermal deformation.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、照射
光源を必要とするHOEを利用したディスプレイ装置の
照射光に含まれる紫外線・赤外線を直接HOEに照射さ
せない構成のディスプレイ装置である。
That is, the present invention is a display device having a structure in which the HOE is not directly irradiated with the ultraviolet rays and infrared rays contained in the irradiation light of the display device using the HOE which requires the irradiation light source.

【0013】本発明の装置では、白色照明光に含まれる
紫外線(または、赤外線)を遮断する光フィルターを介
して、照明光源より白色光を照明する構成とする。
In the apparatus of the present invention, the illumination light source illuminates the white light through the optical filter that blocks the ultraviolet rays (or infrared rays) contained in the white illumination light.

【0014】または、白色照明光に含まれる紫外線(ま
たは、赤外線)を遮断する光フィルターが、コーティン
グやラミネートによって表面に設けられたHOEや、白
色照明光に含まれる紫外線(または、赤外線)を吸収す
る材料が、感光材料中に混入されてなるHOEを利用す
る。
Alternatively, an optical filter that blocks ultraviolet rays (or infrared rays) contained in the white illumination light absorbs HOE provided on the surface by coating or laminating, or ultraviolet rays (or infrared rays) contained in the white illumination light. HOE formed by mixing the material to be mixed with the photosensitive material is used.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明のうち、紫外線を遮
断する光フィルターを適用したディスプレイ装置につい
て図面を用いて説明するが、その説明は赤外線を対象と
する場合についても同様に当てはまる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A display device to which an optical filter for blocking ultraviolet rays is applied will be described below with reference to the drawings, but the description is similarly applicable to the case where infrared rays are used.

【0016】図2は、本発明のディスプレイ装置の一例
を概略的に示す説明図である。白色光源の直前に紫外線
を遮断し、それ以外の波長の光を透過する光フィルター
(同図では、紫外線フィルムとして表す)を配置し、コ
リメータを経由してHOEを照射する照明光の中に紫外
線(波長が、185nm〜380nm)が含まれないよ
うにする。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing an example of the display device of the present invention. An optical filter (represented as an ultraviolet film in the figure) that blocks ultraviolet rays and transmits light of other wavelengths is placed immediately before the white light source, and the ultraviolet rays are included in the illumination light that irradiates the HOE via the collimator. (Wavelength is 185 nm to 380 nm) is not included.

【0017】図3は、本発明のディスプレイ装置の他例
を概略的に示す説明図である。図2と異なり、HOEを
照射する照明光の中に紫外線が含まれてしまうような場
合でも、HOE自体の表面に紫外線を遮断し、それ以外
の波長の光を透過するするフィルター(同図では、紫外
線フィルムとして表す)を、ラミネートなどの方法によ
って形成することによって、HOE自体に入射する照明
光の中に紫外線(波長が、185nm〜380nm)が
含まれないようにする。
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing another example of the display device of the present invention. Unlike FIG. 2, even when the illumination light that irradiates the HOE contains ultraviolet rays, a filter that blocks ultraviolet rays on the surface of the HOE itself and transmits light of other wavelengths (in the figure, , Represented by an ultraviolet ray film) by a method such as lamination so that the illumination light incident on the HOE itself does not include ultraviolet rays (wavelengths of 185 nm to 380 nm).

【0018】何れの場合においても、上記フィルターを
配置する他の手法として、紫外線を吸収し、それ以外の
波長の光を透過する公知の紫外線吸収材料をコーティン
グによって形成しても良い。
In any case, as another method of disposing the filter, a known ultraviolet absorbing material that absorbs ultraviolet rays and transmits light of other wavelengths may be formed by coating.

【0019】または、感光材料中に公知の紫外線吸収材
料を混入することによって、HOEを構成しても良い。
Alternatively, the HOE may be formed by mixing a known ultraviolet absorbing material into the photosensitive material.

【0020】なお、上記の形態とは異なり、照射光源と
して、そもそも照明される光の中に紫外線(波長が、1
85nm〜380nm)や赤外線(波長が、780nm
〜1400nm)が含まれないものを用いることによっ
ても同様の効果が得られることは言うまでもない。(図
4参照)
Note that, unlike the above-mentioned embodiment, as an irradiation light source, ultraviolet rays (having a wavelength of 1
85nm ~ 380nm) and infrared (wavelength is 780nm
It is needless to say that the same effect can be obtained by using a material which does not include (1400 nm). (See Fig. 4)

【0021】[0021]

【発明の効果】HCFを用いたフルカラー液晶画像表示
装置に限らず、照射光源を必要とするHOEを利用した
ディスプレイ装置全般において、照射光に含まれる紫外
線(または、赤外線)に起因する着色(または、熱変
形)が回避される。従って、ディスプレイ装置の寿命が
短縮されることや、極めて高いアライメント精度が要求
されるシステムの主要機能が劣化されることなどが妨げ
られる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY Not only the full-color liquid crystal image display device using HCF but also the display device using HOE which requires an irradiation light source, in general, is colored (or is caused by ultraviolet rays (or infrared rays) contained in the irradiation light. , Thermal deformation) is avoided. Therefore, it is possible to prevent the life of the display device from being shortened and the main function of the system which requires extremely high alignment accuracy from being deteriorated.

【0022】[0022]

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

【図1】HOEを利用したディスプレイ装置のうち、H
CFを用いたフルカラー液晶画像表示装置に係る説明
図。
FIG. 1 shows an example of H among display devices using HOE.
Explanatory drawing which concerns on the full-color liquid crystal image display device which used CF.

【図2】本発明のディスプレイ装置の一例を概略的に示
す説明図。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing an example of a display device of the present invention.

【図3】本発明のディスプレイ装置の他例を概略的に示
す説明図。
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing another example of the display device of the present invention.

【図4】本発明のディスプレイ装置の他例を概略的に示
す説明図。
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing another example of the display device of the present invention.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】白色照明光に含まれる紫外線または/およ
び赤外線を遮断する光フィルターを介して、照明光源よ
り白色光を照明する構成であることを特徴とするホログ
ラフィック光学素子を利用したディスプレイ装置。
1. A display device using a holographic optical element, characterized in that white light is illuminated from an illumination light source through an optical filter that blocks ultraviolet rays and / or infrared rays contained in white illumination light. .
【請求項2】白色照明光に含まれる紫外線または/およ
び赤外線を遮断する光フィルターが表面に設けられた構
成であることを特徴とするホログラフィック光学素子を
利用したディスプレイ装置。
2. A display device using a holographic optical element, characterized in that an optical filter for blocking ultraviolet rays and / or infrared rays contained in white illumination light is provided on the surface.
【請求項3】白色照明光に含まれる紫外線または/およ
び赤外線を吸収する材料が感光材料中に混入された構成
であることを特徴とするホログラフィック光学素子を利
用したディスプレイ装置。
3. A display device using a holographic optical element, characterized in that a material that absorbs ultraviolet rays and / or infrared rays contained in white illumination light is mixed in a photosensitive material.
【請求項4】紫外線または/および赤外線の含まれない
白色照明光を照射する光源を用いることを特徴とするホ
ログラフィック光学素子を利用したディスプレイ装置。
4. A display device using a holographic optical element, characterized by using a light source that emits white illumination light that does not contain ultraviolet rays and / or infrared rays.
JP6585296A 1996-03-22 1996-03-22 Display device utilizing holographic optical element Pending JPH09258026A (en)

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