JPH10133551A - ホログラムカラーフィルター複製用原版 - Google Patents

ホログラムカラーフィルター複製用原版

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JPH10133551A
JPH10133551A JP28640196A JP28640196A JPH10133551A JP H10133551 A JPH10133551 A JP H10133551A JP 28640196 A JP28640196 A JP 28640196A JP 28640196 A JP28640196 A JP 28640196A JP H10133551 A JPH10133551 A JP H10133551A
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JP
Japan
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hologram
color filter
hologram color
groove
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP28640196A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Hotta
豪 堀田
Toshiichi Segawa
瀬川敏一
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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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複製により作製されるホログラムカラーフィ
ルターの1次回折光の回折効率が可能な限り高いホログ
ラムカラーフィルター複製用原版。 【解決手段】 単位ホログラムのアレーからなり、その
単位ホログラムが、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と共に各波長毎に
集光するホログラムカラーフィルターをホログラム複製
により作製するのに用いられる複製用原版7′であり、
透明基板21の表面に位置毎に変化するピッチPで所定
の溝深さdでライン幅Wの溝22が刻設されてなり、そ
の表面は2値の矩形波状断面を有しており、W/Pが
0.5±0.1の範囲内にあり、溝22と溝22以外の
凸部との光路長差に換算した溝深さが0.16±0.0
2μmの範囲内にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラムカラー
フィルター複製用原版に係わり、特に、複製により作製
されるホログラムカラーフィルターの回折効率が可能な
限り高くなるホログラムカラーフィルター複製用原版に
関するものである。
【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。その代
表的な構成は、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。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。
【0003】図5の断面図を参照にして上記ホログラム
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。
【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、図6にその干渉縞を模式的に示すような
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。
【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。
【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。
【0007】上記のようなホログラムアレーからなるカ
ラーフィルター5の作製は、例えば計算機ホログラムか
らなる微小ホログラムレンズアレーから出た多点収束光
とゼロ次透過光との2光束干渉による複製方法(特願平
5−14572号)によっている。その複製方法を図4
の断面図を参照にして簡単に説明すると、微小ホログラ
ム5′のホログラム干渉縞を計算機によって計算し、例
えば電子線レジストを塗布したガラス基板上へ電子ビー
ムによってその干渉縞を描画し、現像して、レリーフ型
の計算機ホログラム(CGH:Computer Ge
neratedHologram)5″のアレー7′を
作製する。次いで、図4に示すように、このようにして
作製したCGHアレー7′のレリーフ面上にフォトポリ
マー等のホログラム感材18を密着させるか若干ギャッ
プをおいて重ね合わせ、CGHアレー7′側から図5の
バックライト3に相当する角度θでレーザ光9を入射さ
せ、CGHアレー7′の各CGH5″によって生じる収
束回折光10′と直進透過光11とをホログラム感材1
8の感光層13中で干渉させて、CGHアレー7′を複
製する。この複製されたホログラムが図5のホログラム
アレー5として用いられる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図5、図6
に示したようなホログラムカラーフィルターを図4のよ
うな配置で複製作製する場合、複製されたホログラムカ
ラーフィルターは明るく、迷光の少ないものの方が望ま
しい。そのためには、複製されたものの1次回折光の回
折効率が可及的に高いことが望まれる。
【0009】本発明は以上に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、複製により作製されるホログラムカラ
ーフィルターの1次回折光の回折効率が可能な限り高い
ホログラムカラーフィルター複製用原版を提供すること
である。
【0010】
【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複製用原版は、単位ホ
ログラムのアレーからなり、その単位ホログラムが、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
させて分光すると共に各波長毎に集光するホログラムカ
ラーフィルターをホログラム複製により作製するのに用
いられるホログラムカラーフィルター複製用原版におい
て、透明基板の表面に位置毎に変化するピッチPで所定
の溝深さdでライン幅Wの溝が刻設されてなり、その表
面は2値の矩形波状断面を有しており、W/Pが0.5
±0.1の範囲内にあり、溝と溝以外の凸部との光路長
差に換算した溝深さが0.16±0.02μmの範囲内
にあることを特徴とするものである。
【0011】この場合、透明基板が石英ガラスからな
り、溝深さdが0.35±0.05μmの範囲内にある
ものとして構成することができる。
【0012】なお、本発明は上記のホログラムカラーフ
ィルター複製用原版のレリーフ面上にホログラム感材を
密着させるか若干ギャップをおいて重ね合わせ、前記ホ
ログラムカラーフィルター複製用原版側からレーザ光を
入射させ、前記ホログラムカラーフィルター複製用原版
によって生じる収束回折光と直進透過光とを前記ホログ
ラム感材中で干渉させて複製することを特徴とするホロ
グラムカラーフィルターの複製方法、及び、この複製方
法によって複製されたホログラムカラーフィルターを含
むものである。
【0013】本発明においては、透明基板の表面に位置
毎に変化するピッチPで所定の溝深さdでライン幅Wの
溝が刻設されてなり、その表面は2値の矩形波状断面を
有しており、W/Pが0.5±0.1の範囲内にあり、
溝と溝以外の凸部との光路長差に換算した溝深さが0.
16±0.02μmの範囲内にあるので、この複製用原
版から複製されたホログラムカラーフィルターは、1次
回折光の回折効率が可能な限り高いものとなる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明のホログラムカラー
フィルター複製用原版について説明する。
【0015】図1は、例えば図4のような配置で図5、
図6に示したようなホログラムカラーフィルターを複製
するときに原版として用いられる計算機ホログラム(C
GH)アレー7′の一部の模式的な断面図であり、CG
Hアレー7′は、石英ガラスのような透明基板21の表
面に位置毎に変化するピッチP(図6参照)で所定の溝
深さdでライン幅Wの溝22を刻設してなるものであ
り、その表面は2値の矩形波状断面を有している。石英
ガラス(屈折率1.46)を透明基板21とし、W/P
(デューティー比)0.5の溝22を設けてなるCGH
アレー7′の溝深さdを変化させたときの0次光、1次
回折光、2次回折光の回折効率を測定した結果を図2に
示す。
【0016】図2から明らかなように、溝深さdを増加
させるにつれて、0次光の回折効率は減少し、1次回折
光、2次回折光の回折効率は増加する。このような原版
を用いてホログラム複製すると、0次光と1次回折光か
ら得られる必要な干渉縞以外に、0次光と2次回折光、
1次回折光と2次回折光の干渉による不要な干渉縞がフ
ォトポリマー等のホログラム感材中に同時に記録されて
しまう。
【0017】ところで、フォトポリマー等のホログラム
感材は記録のための固有の能力、特に屈折率差Δnがあ
り、複数の干渉縞が多重に記録されると、その能力がそ
れらに分配されてしまう。したがって、0次光と1次回
折光の間の必要な干渉縞以外にこれらの不要な干渉縞が
多重記録されると、それら不要な干渉縞にもその能力が
分配されてしまうため、0次光と1次回折光の間の必要
な干渉縞に分配される能力Δnが下がる。そのため、複
製されたホログラムの回折効率も下がってしまう。
【0018】このような考え方の下、図2のような特性
のホログラムカラーフィルター複製用原版7′を用い
て、平均屈折率n:1.50、屈折率変調Δn:0.0
4のフォトポリマーをホログラム感材として用い、波長
514nmのアルゴンレーザーを用いて図4の配置で、
入射角θ:45°、露光量50mJ/cm2 の条件で複
製したホログラムカラーフィルターの複製用原版7′の
溝深さdに対する1次回折光の回折効率の変化を測定し
た結果を図3に示す。
【0019】図3の結果から、1次回折光の回折効率が
可能な限り高いホログラムカラーフィルターを複製する
ための原版7′としては、溝深さdが0.35±0.0
5μmのものが良いことが分かる。ただし、この場合、
空気との屈折率差が0.46の石英ガラスを用いている
ので、溝22と溝22以外の凸部との光路長差に換算す
ると、(0.35±0.05μ)×0.46≒0.16
±0.02μmとなり、石英ガラス以外の透明基板21
を用いたときにも概ね当てはまるものである。
【0020】なお、図2、図3の場合は、溝22のデュ
ーティー比を0.5としたが、それ以外のときには、2
次回折光等の高次回折光の割合が増え、複製されたホロ
グラムの回折効率も下がってしまうので、溝22のデュ
ーティー比は0.5±0.1以下であることが望まし
い。
【0021】以上、本発明のホログラムカラーフィルタ
ー複製用原版を実施例に基づいて説明してきたが、本発
明はこれらに限定されず種々の変形が可能である。
【0022】
【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複製用原版によると、透
明基板の表面に位置毎に変化するピッチPで所定の溝深
さdでライン幅Wの溝が刻設されてなり、その表面は2
値の矩形波状断面を有しており、W/Pが0.5±0.
1の範囲内にあり、溝と溝以外の凸部との光路長差に換
算した溝深さが0.16±0.02μmの範囲内にある
ので、この複製用原版から複製されたホログラムカラー
フィルターは、1次回折光の回折効率が可能な限り高い
ものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のホログラムカラーフィルター複製用原
版の一部の模式的な断面図である。
【図2】ホログラムカラーフィルター複製用原版の溝深
さを変化させたときの0次光、1次回折光、2次回折光
の回折効率を示す図である。
【図3】複製したホログラムカラーフィルターの複製用
原版の溝深さに対する1次回折光の回折効率の変化を示
す図である。
【図4】ホログラムカラーフィルター複製用原版を用い
た複製方法を説明するための図である。
【図5】本発明の対象とする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。
【図6】本発明の対象とするホログラムカラーフィルタ
ーを構成する1つの分光集光性ホログラムの干渉縞を模
式的に示す図である。
【符号の説明】
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 5″…計算機ホログラム(CGH) 6…液晶表示素子 6′…液晶セル(画素) 7′…CGHアレー(ホログラムカラーフィルター複製
用原版) 9…レーザ光 10′…収束回折光 11…直進透過光 12…ガラス基板 13…感光層 14…カバーフィルム 18…ホログラム感材 21…透明基板 22…溝

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単位ホログラムのアレーからなり、その
    単位ホログラムが、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と共に各波長毎に
    集光するホログラムカラーフィルターをホログラム複製
    により作製するのに用いられるホログラムカラーフィル
    ター複製用原版において、 透明基板の表面に位置毎に変化するピッチPで所定の溝
    深さdでライン幅Wの溝が刻設されてなり、その表面は
    2値の矩形波状断面を有しており、W/Pが0.5±
    0.1の範囲内にあり、溝と溝以外の凸部との光路長差
    に換算した溝深さが0.16±0.02μmの範囲内に
    あることを特徴とするホログラムカラーフィルター複製
    用原版。
  2. 【請求項2】 前記透明基板が石英ガラスからなり、溝
    深さdが0.35±0.05μmの範囲内にあることを
    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
    複製用原版。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のホログラムカラー
    フィルター複製用原版のレリーフ面上にホログラム感材
    を密着させるか若干ギャップをおいて重ね合わせ、前記
    ホログラムカラーフィルター複製用原版側からレーザ光
    を入射させ、前記ホログラムカラーフィルター複製用原
    版によって生じる収束回折光と直進透過光とを前記ホロ
    グラム感材中で干渉させて複製することを特徴とするホ
    ログラムカラーフィルターの複製方法。
  4. 【請求項4】 請求項3のホログラムカラーフィルター
    の複製方法によって複製されたホログラムカラーフィル
    ター。
JP28640196A 1996-10-29 1996-10-29 ホログラムカラーフィルター複製用原版 Pending JPH10133551A (ja)

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