JPH1062783A - Projection liquid crystal display device - Google Patents

Projection liquid crystal display device

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Publication number
JPH1062783A
JPH1062783A JP8238454A JP23845496A JPH1062783A JP H1062783 A JPH1062783 A JP H1062783A JP 8238454 A JP8238454 A JP 8238454A JP 23845496 A JP23845496 A JP 23845496A JP H1062783 A JPH1062783 A JP H1062783A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
color
white light
light
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Pending
Application number
JP8238454A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Hazama
快和 間
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Priority to US08/912,667 priority patent/US6256123B1/en
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Publication of JPH1062783A publication Critical patent/JPH1062783A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133621Illuminating devices providing coloured light
    • G02F1/133623Inclined coloured light beams

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection liquid crystal display device having a relatively good utilization factor by using a hologram element as a color resolving means and having less restriction for being assembled into an optical system and being inexpensive and in no danger of color mixture. SOLUTION: A hologram element 14 is arranged between a white light source and a liquid crystal element (LCD) 15 as a color resolving means. The hologram element 14 separates the incident white light at an adaptive angles to picture element array of the liquid crystal elements 15 on the three primaries of red, green, and cyan and transmits them to the side of the liquid crystal elements 15, while it has a function to let the complementary color components (especially, Cyan and Yellow), which may cause color mixture, other than the three primaries pass through in a direction deflecting from the liquid crystal display elements 15. Thus, the liquid crystal display elements 15 are not irradiated with complementary color components of cyan with wavelengths adjacent to blue to green and yellow with wavelengths adjacent to green to red, and there is no danger of color mixture even when white light is used as a source of light.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は単板方式の投写型液晶表
示装置に係り、特に色分解手段としてホログラム素子を
用いた投写型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 single-panel projection type liquid crystal display device, and more particularly to a projection type liquid crystal display device using a hologram element as color separation means.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示デバイスには、直視型表示装置
と共にスクリーンに投影して表示を行う投写型の表示装
置(液晶プロジェクタ)がある。この投写型液晶表示装
置は、単一の白色光源から放射される光を色分解手段に
よりカラー表示のための3原色に分光し、それぞれの原
色光をその色に対応する液晶表示素子の画素(液晶セ
ル)に導き、ここで再生画像に応じて変調した後、スク
リーン上に投影させてカラー画像の表示を行うものであ
る。このような投写型液晶表示装置としては、赤(Red
=R),緑(Green =G),青(Blue=B)の3色の色
分解手段付きの液晶表示素子を1枚使った単板方式と、
モノクロ液晶パネルを赤,緑および青の光路ごとに3枚
使った3板方式とに大別される。
2. Description of the Related Art As a liquid crystal display device, there is a projection type display device (liquid crystal projector) for projecting and displaying on a screen together with a direct-view type display device. In this projection type liquid crystal display device, light emitted from a single white light source is separated into three primary colors for color display by color separation means, and each primary color light is divided into pixels of a liquid crystal display element corresponding to the color ( (A liquid crystal cell), where it is modulated according to the reproduced image and then projected on a screen to display a color image. As such a projection type liquid crystal display device, red (Red)
= R), green (Green = G), blue (Blue = B) single-panel method using one liquid crystal display device with color separation means of three colors,
It can be broadly classified into a three-panel system using three monochrome liquid crystal panels for each of the red, green and blue light paths.

【0003】このうち単板方式の投写型表示装置は、1
の色分解手段により単一の白色光源から放射される光を
赤,緑,青の3原色の色光に分光するもので、その色分
解手段としてはカラーフィルタ,ダイクロイックミラ
ー,回折格子が提案されている。
[0003] Among them, the single-panel type projection display device has the following two features.
The color separation means separates the light emitted from a single white light source into three primary color lights of red, green and blue. As the color separation means, a color filter, a dichroic mirror and a diffraction grating have been proposed. I have.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の色分解手段はそれぞれ次のような問題があった。ま
ず、カラーフィルタ方式のものでは、例えば赤を表示す
る画素にあっては赤色のカラーフィルタが配置される
が、この赤色のカラーフィルタでは他の色(緑,青)の
光は吸収または反射される。これは緑および青色のカラ
ーフィルタの場合も同様である。すなわち、カラーフィ
ルタ方式では液晶表示素子への入射光の三分の一しか利
用できず、3板方式で同じ光源を用いた場合に比べて光
利用効率が低く、また画面の明るさも同様に三分の一に
低下するという問題があった。次に、ダイクロイックミ
ラーは、光学ガラスの片面に屈折率の小さな薄膜と大き
な薄膜を10〜20層程度交互に積層したもので、この
光学多層膜の干渉を利用するものである。このためダイ
クロイックミラーを色分解手段として用いた場合には照
明光の入射角依存性が強く、セット(光学系)への組み
込みを行う場合に制約が大きくなるという問題があっ
た。また、回折格子については、この回折格子が原理的
に連続的に色分解を行うものであり、そのため混色(ノ
イズ)が発生する可能性が非常に高く、原色(赤,緑,
青)以外の色成分については別途の手段により遮光する
必要があるという問題があった。
However, each of these color separation means has the following problems. First, in the color filter type, for example, a red color filter is disposed in a pixel that displays red, but light of other colors (green and blue) is absorbed or reflected by the red color filter. You. This is the same for the green and blue color filters. That is, only one third of the light incident on the liquid crystal display element can be used in the color filter system, the light use efficiency is lower than in the case where the same light source is used in the three-plate system, and the brightness of the screen is similarly reduced by three. There was a problem that it was reduced by a factor of one. Next, a dichroic mirror is formed by alternately laminating about 10 to 20 thin films having a small refractive index and a large thin film on one surface of an optical glass, and utilizes the interference of the optical multilayer film. For this reason, when the dichroic mirror is used as the color separation means, there is a problem that the incident angle dependence of the illumination light is strong, and when the light is incorporated into a set (optical system), the restriction becomes large. Further, regarding the diffraction grating, the diffraction grating performs color separation continuously in principle, so that the possibility of occurrence of color mixture (noise) is very high, and the primary colors (red, green,
There was a problem that it was necessary to shield light components other than blue) by a separate means.

【0005】なお、他の色分解手段として、回折機能を
有するホログラム素子を用いる方法がある。このホログ
ラム素子を色分解手段として適用した場合、再生用の光
源としてレーザ光源を用いた場合には回折格子を用いた
方式のような混色の問題は発生しない。しかしながら、
レーザ光源を用いると表示装置としては高価なものにな
るため、現状では大部分の表示装置には安価でしかも明
るい白色光源が用いられている。一方、この白色光源を
用いた場合には、回折格子を用いた場合と同様に、やは
り混色の問題がある。このように従来の技術では、光の
利用効率,色純度共に満足でき、しかも安価な投写型液
晶表示装置を実現することが困難であった。
[0005] As another color separation means, there is a method using a hologram element having a diffraction function. When this hologram element is applied as a color separation means, when a laser light source is used as a light source for reproduction, the problem of color mixing unlike the method using a diffraction grating does not occur. However,
If a laser light source is used, the display device becomes expensive, and at present, an inexpensive and bright white light source is used for most display devices. On the other hand, when this white light source is used, there is still a problem of color mixing as in the case of using a diffraction grating. As described above, according to the conventional technology, it is difficult to realize a projection-type liquid crystal display device which can satisfy both the light use efficiency and the color purity and is inexpensive.

【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、色分解手段としてホログラム素子を
用いることにより光利用効率が向上し、光学系への組み
込みの制約が小さくなると共に、混色の虞れの無い安価
な投写型液晶表示装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to improve the light use efficiency by using a hologram element as color separation means, to reduce restrictions on the incorporation into an optical system, An object of the present invention is to provide an inexpensive projection-type liquid crystal display device that does not cause color mixing.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係る投写型液晶
表示装置は、白色光を放射する白色光源と、カラー表示
用の原色に対応する複数の画素を規則的に配列して構成
されると共に入射光を再生画像に応じて変調する液晶表
示素子と、ホログラム素子により構成されると共に、白
色光源から放射された白色光のうち複数の原色光につい
ては互いに分離させて液晶表示素子に導くと共に、混色
の原因となる補色光については液晶表示素子から外れる
方向に導く色分解手段とを備える構成としたものであ
る。
A projection type liquid crystal display device according to the present invention is constituted by regularly arranging a white light source emitting white light and a plurality of pixels corresponding to primary colors for color display. A liquid crystal display element that modulates incident light in accordance with a reproduced image, and a hologram element, and a plurality of primary color lights of white light emitted from a white light source are separated from each other and guided to the liquid crystal display element. And a color separation unit that guides complementary color light that causes color mixing in a direction away from the liquid crystal display element.

【0008】本発明による投写型液晶表示装置では、白
色光源から放射された白色光は色分解手段としてのホロ
グラム素子に入射され、ここで白色光のうち複数の原色
光についてはそれぞれ液晶表示素子の画素配列に応じて
互いに分離して液晶表示素子に導かれる。一方、白色光
に含まれる補色光(特に、赤,緑,青の3原色に対して
混色の原因となるシアン色および黄色)については、ホ
ログラム素子により液晶表示素子から外れる方向に導か
れる。液晶表示素子に導かれた原色光は、ここで再生画
像に応じて変調される。これら変調光がスクリーン上に
投影されてカラー表示が行われる。
In the projection type liquid crystal display device according to the present invention, white light emitted from a white light source is incident on a hologram element as color separation means. The light is guided to the liquid crystal display element separately from each other according to the pixel arrangement. On the other hand, complementary color light (particularly, cyan and yellow, which causes color mixing with respect to the three primary colors of red, green and blue) contained in the white light is guided by the hologram element in a direction away from the liquid crystal display element. The primary color light guided to the liquid crystal display element is modulated here according to the reproduced image. These modulated lights are projected on a screen to perform color display.

【0009】[0009]

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面
を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0010】図1は本発明の一実施の形態に係る投写型
液晶表示装置10の概略構成を表すものである。本実施
の形態による投写型液晶表示装置10は、白色光を放射
する白色光源11、この白色光源11の背面に配置され
た例えば球面鏡からなる反射鏡(リフレクタ)12、白
色光源11の前面に配置された集光レンズ13、集光レ
ンズ13の前面に配置された色分解手段としてのホログ
ラム素子14、ホログラム素子14の前面に配置された
液晶表示素子(LCD;Liquid Crystal Display)1
5、液晶表示素子15の前面に配置された投影レンズ1
6および画像結像用のスクリーン17により構成されて
いる。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection type liquid crystal display device 10 according to an embodiment of the present invention. The projection-type liquid crystal display device 10 according to the present embodiment includes a white light source 11 that emits white light, a reflecting mirror (reflector) 12 that is, for example, a spherical mirror disposed on the back of the white light source 11, and is disposed on the front of the white light source 11. Condensing lens 13, hologram element 14 as color separation means disposed on the front of condensing lens 13, liquid crystal display (LCD) 1 disposed on the front of hologram element 14
5. Projection lens 1 arranged in front of liquid crystal display element 15
6 and a screen 17 for image formation.

【0011】白色光源11は赤,緑,青の3原色を含む
白色光を放射できるものであればよく、例えばメタルハ
ライドランプ,ハロゲンランプおよびキセノンランプ等
が用いられる。集光レンズ13は白色光源11から放射
された白色光を集光し、平行光としてホログラム素子1
4へ導くものである。
The white light source 11 only needs to be capable of emitting white light including the three primary colors of red, green, and blue. For example, a metal halide lamp, a halogen lamp, a xenon lamp, or the like is used. The condenser lens 13 condenses the white light emitted from the white light source 11 and converts the white light into parallel light.
It leads to 4.

【0012】ホログラム素子14は、回折効率の波長依
存性のない方式(すなわち、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、他の波長は回折しない方
式のものではなく、いずれの波長も回折する方式)の透
過型のホログラム素子により構成されている。このよう
な方式のホログラム素子として例えばレリーフ方式,位
相方式、振幅方式等のものがある。ホログラム素子14
を構成する素子材料としては、例えばフォトポリマー
(デュポン社製のオムニデックス352)が用いられ、後述
のような方法により3原色および補色の各色の波長に応
じた干渉縞が形成されている。本実施の形態によるホロ
グラム素子14は、図2に示したように、集光レンズ1
3により集光された白色光を赤,緑,青の3原色につい
ては液晶表示素子15の画素配列に適合した角度で分離
して液晶表示素子15側に透過させる一方、混色の原因
となる3原色以外の補色成分(特に、シアン色(Cy=
Cyan) および黄色(Y=Yellow))については液晶表示
素子15から外れる方向に透過させる機能を有してい
る。すなわち、前述の混色の問題は、カラー表示に本来
必要な3原色の波長近傍の波長によるものであり、青色
ないし緑色の近傍波長のシアン色(470〜520n
m)および緑色ないし赤色の近傍波長の黄色(570〜
600nm)を考慮すればよいことから、本実施の形態
では、ホログラム素子14によりこれらの波長の補色光
が液晶表示素子15に照射されないように構成したもの
である。
The hologram element 14 is not of the type in which the diffraction efficiency does not depend on the wavelength (that is, the type in which only a specific wavelength is diffracted like a Lippmann hologram and the other wavelengths are not diffracted). Hologram element). As such a hologram element, there are, for example, a relief method, a phase method, an amplitude method, and the like. Hologram element 14
For example, a photopolymer (Omnidex 352 manufactured by DuPont) is used as an element material for forming the light-emitting device, and interference fringes corresponding to the wavelengths of the three primary colors and the complementary colors are formed by the method described below. The hologram element 14 according to the present embodiment has the condensing lens 1 as shown in FIG.
The white light condensed by 3 separates the three primary colors of red, green, and blue at an angle suitable for the pixel arrangement of the liquid crystal display element 15 and transmits the separated light to the liquid crystal display element 15 side. Complementary color components other than the primary colors (particularly, cyan (Cy =
Cyan) and yellow (Y = Yellow) have a function of transmitting in a direction away from the liquid crystal display element 15. That is, the above-described color mixing problem is caused by the wavelengths near the wavelengths of the three primary colors originally required for color display, and the cyan color (470 to 520n) having a wavelength close to blue or green.
m) and yellow with a wavelength close to green or red (570-
600 nm), the present embodiment is configured such that the hologram element 14 does not irradiate the liquid crystal display element 15 with complementary colors of these wavelengths.

【0013】液晶表示素子15は、赤,緑,青の3色に
対応する画素(液晶セル)を例えばデルタ(トライアン
グル)状に規則的に配列したものであり、入射した各色
光をそれぞれ再生画像に応じて空間的に変調して出力す
るものである。この液晶表示素子15は、具体的には、
例えば図3に拡大して示したように、素子本体20とこ
の素子本体20の前面に付設された結像手段としてのマ
イクロレンズアレイ30とにより構成されている。素子
本体20は2枚のガラス基板21,22の間に液晶層2
3を封入したもので、この液晶層23をデューティ駆動
するためのマトリックス電極構造を構成する信号電極2
4R,24G,24Bと走査電極25がガラス基板2
1,22の内面に配列された構造を有している。マイク
ロレンズアレイ30は紙面に対して垂直方向に延びる複
数のマイクロレンズ30aからなり、1のマイクロレン
ズ30aが3画素(信号電極24R,24G,24B)
に対向して配置された状態となっている。信号電極24
R,24G,24Bおよび走査電極25はそれぞれ透明
導電膜で形成されており、信号電極24R,24G,2
4Bにはそれぞれ赤,緑,青の各色の駆動信号が入力さ
れるようになっている。また、信号電極24Rにはホロ
グラム素子14を透過した赤色光がマイクロレンズ30
aを介して入射される。信号電極24Gにはホログラム
素子14を透過した緑色光がマイクロレンズ30aを介
して入射される。更に、信号電極24Bにはホログラム
素子14を透過した青色光がマイクロレンズ30aを介
して入射される。すなわち、信号電極24R,24G,
24Bそれぞれに入射した各色の光は、再生画像に応じ
た信号電極24R,24G,24Bへの駆動信号の入力
状態に応じてその強度が変調されるようになっている。
なお、ここでは簡単化のために液晶表示素子の構成要素
である偏光板,配向膜等は省略している。
The liquid crystal display element 15 is a device in which pixels (liquid crystal cells) corresponding to three colors of red, green and blue are regularly arranged in, for example, a delta (triangle) shape. And spatially modulates and outputs. This liquid crystal display element 15 is, specifically,
For example, as shown in an enlarged manner in FIG. 3, it is constituted by an element body 20 and a microlens array 30 as imaging means attached to the front surface of the element body 20. The element body 20 is provided with a liquid crystal layer 2 between two glass substrates 21 and 22.
3 for forming a matrix electrode structure for duty-driving the liquid crystal layer 23.
4R, 24G, 24B and scanning electrode 25 are glass substrate 2
It has a structure arranged on the inner surfaces of 1, 22. The microlens array 30 includes a plurality of microlenses 30a extending in a direction perpendicular to the plane of the paper, and one microlens 30a has three pixels (signal electrodes 24R, 24G, and 24B).
, And is in a state of being arranged to face. Signal electrode 24
R, 24G, 24B and the scanning electrode 25 are each formed of a transparent conductive film, and the signal electrodes 24R, 24G, 2
The drive signals of the respective colors of red, green, and blue are input to 4B. The red light transmitted through the hologram element 14 is applied to the microlens 30 on the signal electrode 24R.
a. Green light transmitted through the hologram element 14 is incident on the signal electrode 24G via the microlens 30a. Further, blue light transmitted through the hologram element 14 is incident on the signal electrode 24B via the microlens 30a. That is, the signal electrodes 24R, 24G,
The intensity of the light of each color incident on each of the lights 24B is modulated according to the input state of the drive signal to the signal electrodes 24R, 24G, and 24B according to the reproduced image.
Note that, for simplicity, a polarizing plate, an alignment film, and the like, which are components of the liquid crystal display element, are omitted here.

【0014】投影レンズ16はこの液晶表示素子15に
より変調され透過した光を合成しスクリーン17上に拡
大して結像させるものである。
The projection lens 16 combines the light that has been modulated and transmitted by the liquid crystal display element 15 and magnifies and forms an image on a screen 17.

【0015】次に、図4(a)〜(c)および図5
(a),(b)を参照してホログラム素子14の具体的
な作製方法について説明する。
Next, FIGS. 4A to 4C and FIG.
A specific method of manufacturing the hologram element 14 will be described with reference to (a) and (b).

【0016】まず、図4(a)に示したように例えば膜
厚10μmのホログラム用基板14aに対して緑色用のレ
ーザ光、すなわち、参照光(Gr)と共に、この参照光
(Gr)に対して液晶表示素子15の緑色画素の配列に
適合した角度θ1 をもって物体光(Go)を照射し、こ
れらの光による干渉縞を形成する。続いて、図4(b)
に示したように同じホログラム用基板14aに対して赤
色用のレーザ光、すなわち、参照光(Rr)と共に、こ
の参照光(Rr)に対して液晶表示素子15の赤色画素
の配列に適合した角度θ2 をもって物体光(Ro)を照
射し、これらの光による干渉縞を形成する。続いて、図
4(c)に示したように同じホログラム用基板14aに
対して青色用のレーザ光、すなわち、参照光(Br)と
共に、この参照光(Br)に対して液晶表示素子15の
青色画素の配列に適合した角度θ3 をもって物体光(B
o)を照射し、これらの光による干渉縞を形成する。以
上によりホログラム用基板14aに対してカラー表示の
ための緑,赤および青の3原色についての干渉縞が形成
される。
First, as shown in FIG. 4A, a laser beam for green, that is, a reference beam (Gr) is applied to the hologram substrate 14a having a thickness of, for example, 10 μm, and the reference beam (Gr) is applied to the hologram substrate 14a. object light (Go) is irradiated at an angle theta 1 which is adapted to the arrangement of the green pixels of the liquid crystal display device 15 Te, forming interference fringes by these lights. Subsequently, FIG.
As shown in (1), together with the laser beam for red, that is, the reference light (Rr), with respect to the same hologram substrate 14a, the angle with respect to this reference light (Rr) conforming to the arrangement of the red pixels of the liquid crystal display element 15. irradiating the object beam (Ro) with theta 2, forming interference fringes by these lights. Subsequently, as shown in FIG. 4C, the same laser beam for blue, that is, the reference light (Br) is applied to the same hologram substrate 14a, and the liquid crystal display element 15 receives the reference light (Br). The object light (B) has an angle θ 3 that matches the arrangement of the blue pixels.
o) to form interference fringes due to these lights. As described above, interference fringes for the three primary colors of green, red and blue for color display are formed on the hologram substrate 14a.

【0017】なお、参照光(Gr,Rr,Br)それぞ
れのホログラム用基板14aに対する入射角度は、白色
光源11から放射された白色光がホログラム用基板14
aに入射する角度(本実施の形態では図1に示したよう
にホログラム面に対して垂直方向)と同じ角度に設定す
るものとする。また、これら参照光(Gr,Rr,B
r)に対する物体光の入射角度θ1 〜θ3 は各色の画素
の配列ピッチに加え、マイクロレンズ30aの焦点距離
も加味して決定する必要がある。
The incident angle of the reference light (Gr, Rr, Br) with respect to the hologram substrate 14a is such that the white light emitted from the white light source 11 is
The angle is set to be the same as the angle of incidence (in this embodiment, the direction perpendicular to the hologram surface as shown in FIG. 1). In addition, these reference lights (Gr, Rr, B
The incident angles θ 1 to θ 3 of the object light with respect to r) need to be determined in consideration of the focal length of the microlenses 30a in addition to the arrangement pitch of the pixels of each color.

【0018】次に、本実施の形態では、これら3原色に
ついての干渉縞が形成されたホログラム用基板14aに
対して、更に、図5(a)に示したように補色(黄色)
のレーザ光、すなわち、参照光(Yr)と共に、この参
照光(Yr)に対して角度θ 4 をもって物体光(Yo)
を照射し、これらの光による干渉縞を形成する。続い
て、図5(b)に示したように同じホログラム用基板1
4aに対してシアン色用のレーザ光、すなわち、参照光
(Cyr)と共に、この参照光(Cyr)に対して角度
θ5 をもって物体光(Cyo)を照射し、これらの光に
よる干渉縞を形成する。以上によりホログラム用基板1
4aに対して補色(Y,Cy)についての干渉縞が形成
される。なお、物体光(Yo,Cyo)それぞれの参照
光に対する入射角度θ4 ,θ5 は、それぞれ前述(図
2)のようにホログラム素子14を透過した黄色および
シアン色の補色光が液晶表示素子15から外れる程度の
角度に設定するものとする。また、参照光(Yr,Cy
r)それぞれのホログラム素子14に対する入射角度
も、先の3原色の場合と同様に、白色光源11から放射
された白色光がホログラム素子14に入射する角度(本
実施の形態ではホログラム面に対して垂直方向)と同じ
角度に設定するものとする。なお、補色に関する干渉縞
の形成にはレーザとして多発振が可能なレーザ、例えば
色素レーザを用いることができる。
Next, in the present embodiment, these three primary colors are used.
On the hologram substrate 14a on which the interference fringes are formed.
On the other hand, as shown in FIG.
Along with the reference laser beam (Yr).
Angle θ with respect to illumination (Yr) FourWith object light (Yo)
To form interference fringes due to these lights. Continued
Then, the same hologram substrate 1 as shown in FIG.
4a, a cyan laser beam, that is, a reference beam
(Cyr) and the angle with respect to this reference light (Cyr)
θFiveIrradiates the object light (Cyo) with
To form interference fringes. Thus, the hologram substrate 1
Interference fringes for complementary colors (Y, Cy) are formed for 4a
Is done. In addition, each object light (Yo, Cyo) reference
Incident angle θ for lightFour, ΘFiveAre the same as above (Fig.
Yellow transmitted through the hologram element 14 as in 2) and
Of the extent that the complementary light of cyan deviates from the liquid crystal display element 15.
The angle shall be set. Further, the reference light (Yr, Cy)
r) Incident angle for each hologram element 14
Is also radiated from the white light source 11 as in the case of the three primary colors.
Angle at which the white light is incident on the hologram element 14
In the embodiment, the same as the direction perpendicular to the hologram plane)
The angle shall be set. Note that interference fringes related to complementary colors
For forming a laser, a laser capable of performing multiple oscillations, for example,
Dye lasers can be used.

【0019】このような方法により製造されたホログラ
ム素子14を用いた本実施の形態の投写型液晶表示装置
10においては、白色光源11から放射され、また反射
鏡12により反射された白色光は集光レンズ13により
集光され平行光となった後にホログラム素子14に入射
される。ホログラム素子14に入射した白色光のうちの
各色の成分はホログラム作製過程で用いた波長毎に所定
の角度をもって進む。すなわち、白色光のうち緑,赤お
よび青のカラー表示に必要な3原色については各色毎に
異なる角度に分離した状態で透過し、マイクロレンズ3
0aを介して液晶表示素子15の各色成分に対応する画
素に入射される。一方、3原色以外の混色の原因となる
補色成分(シアン色および黄色)については、液晶表示
素子15から外れる方向に透過する。液晶表示素子15
に入射した3原色の光は各色毎に液晶表示素子15の再
生映像で空間的な変調を受けた後、投影レンズ16へ導
かれる。投影レンズ16に入射した変調光はここで合成
されてスクリーン17上に結像される。以上によってカ
ラー画像の表示が行われる。
In the projection type liquid crystal display device 10 of the present embodiment using the hologram element 14 manufactured by such a method, the white light emitted from the white light source 11 and reflected by the reflecting mirror 12 is collected. After being converged by the optical lens 13 to become parallel light, it is incident on the hologram element 14. Each color component of the white light incident on the hologram element 14 advances at a predetermined angle for each wavelength used in the hologram manufacturing process. In other words, of the white light, the three primary colors necessary for the green, red and blue color display are transmitted while being separated at different angles for each color,
The light is incident on the pixel corresponding to each color component of the liquid crystal display element 15 via Oa. On the other hand, complementary color components (cyan and yellow) that cause color mixing other than the three primary colors are transmitted in a direction away from the liquid crystal display element 15. Liquid crystal display element 15
The light of the three primary colors incident on the LCD is spatially modulated by the reproduced image of the liquid crystal display element 15 for each color, and then guided to the projection lens 16. The modulated light that has entered the projection lens 16 is combined here to form an image on the screen 17. Thus, a color image is displayed.

【0020】この投写型液晶表示装置10では、色分離
手段としてホログラム素子14を用いることによる長
所、すなわち、他の色分離手段としてのカラーフィルタ
に比べて、入射光が吸収,反射により遮断されることが
ないので入射光を効率良く利用することができると共に
安価であることに加え、混色の原因となる波長の補色成
分が液晶表示素子15から外れ、3原色のみを効率良く
液晶表示素子15に導くことができる。従って、色再現
性の良好な明るい画像表示を行うことができるという効
果がある。更に、上記の方法によりホログラム素子を形
成することにより、セット(光学系)構成上、特定の波
長を除外したい場合でも、光学素子を増やすことなく容
易に実現することができる。また、ホログラム作成時の
物体光の波長をセットの光源スペクトルに合わせること
により発光エネルギーを効率良く利用することができる
という効果もある。
This projection type liquid crystal display device 10 has the advantage of using the hologram element 14 as the color separation means, that is, the incident light is blocked by absorption and reflection as compared with the color filter as other color separation means. As a result, the incident light can be efficiently used and the cost is low. In addition, the complementary color component of the wavelength causing the color mixture is removed from the liquid crystal display element 15 and only the three primary colors are efficiently transmitted to the liquid crystal display element 15. I can guide you. Therefore, there is an effect that a bright image display with good color reproducibility can be performed. Further, by forming a hologram element by the above method, even if it is desired to exclude a specific wavelength in the set (optical system) configuration, it can be easily realized without increasing the number of optical elements. Further, there is also an effect that the emission energy can be used efficiently by matching the wavelength of the object light at the time of hologram creation with the set light source spectrum.

【0021】以上実施の形態を挙げて本発明を説明した
が、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく
種々変形可能である。例えば、上記実施の形態において
は、ホログラム素子14の作製過程において、緑,赤,
青,黄,シアンの順番に多重露光するようにしたが、そ
の配列順番は作製過程における入射角度によって決定さ
れるため順番は任意である。また、多重露光方式による
ことなく一括露光方式によりホログラム素子14を作製
するようにしてもよい。更に、補色としては、黄色およ
びシアン色だけでなく、他のマゼンダ色等も含ませても
よい。
Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be variously modified. For example, in the above embodiment, in the process of manufacturing the hologram element 14, green, red,
Although multiple exposures are performed in the order of blue, yellow, and cyan, the arrangement order is arbitrary because the arrangement order is determined by the incident angle in the manufacturing process. Further, the hologram element 14 may be manufactured not by the multiple exposure method but by the collective exposure method. Further, the complementary colors may include not only yellow and cyan colors but also other magenta colors and the like.

【0022】また、上記実施の形態においては液晶表示
素子15としてデルタ(トライアングル)状の画素配列
のものについて説明したが、その他の画素配列(例えば
ストライプ状)のものでもよく、これら画素配列に応じ
てホログラム素子14の干渉縞を形成すればよい。
In the above embodiment, the liquid crystal display element 15 has a delta (triangle) pixel arrangement. However, other liquid crystal arrangements (for example, stripes) may be used. The interference fringes of the hologram element 14 may be formed.

【0023】更に、上記実施の形態においては、白色光
源11,集光レンズ12等の各構成要素を同一軸上に配
置することにより白色光源11から出た白色光がホログ
ラム素子14に対して垂直に入射されるように構成した
が、白色光源11,集光レンズ13等の光学系の配置を
変更し、白色光がホログラム素子に対して傾斜して入射
するようにしてもよく、またホログラム素子14を液晶
表示素子15に対して傾斜させて配置するように構成し
てもよい。いずれの場合も、ホログラムの干渉縞を形成
する過程において、白色光源11からの白色光の入射角
度に応じて参照光のホログラム面に対する入射角度を変
更すればよい。
Further, in the above embodiment, the white light emitted from the white light source 11 is perpendicular to the hologram element 14 by arranging the components such as the white light source 11 and the condenser lens 12 on the same axis. However, the arrangement of the optical system such as the white light source 11 and the condenser lens 13 may be changed so that white light is incident on the hologram element at an angle. 14 may be arranged to be inclined with respect to the liquid crystal display element 15. In any case, in the process of forming interference fringes of the hologram, the incident angle of the reference light on the hologram surface may be changed according to the incident angle of the white light from the white light source 11.

【0024】加えて、上記実施の形態においてはホログ
ラム面を境界として光源と反対側に回折光が出る透過型
のホログラム素子を適用した例について説明したが、光
源と同じ側に回折光が出る反射型のホログラム素子を用
いることもできる。なお、この反射型のホログラム素子
を作製する際の参照光は、透過型のホログラム素子を作
製するときの参照光と共役の方向から入射させるように
すればよい。
In addition, in the above-described embodiment, an example has been described in which a transmission type hologram element in which diffracted light is emitted to the opposite side to the light source with the hologram surface as a boundary is applied. A hologram element of a mold type can also be used. The reference light for producing the reflective hologram element may be incident from a direction conjugate with the reference light for producing the transmission hologram element.

【0025】また、上記実施の形態においては、ホログ
ラム素子14に入射した白色光のうち補色成分について
は、x−y平面(図2の紙面上)内で原色光の上または
下方向に導くことにより液晶表示素子15から外れるよ
うにしたが、z方向(図2において紙面に垂直な方向)
に導くことにより液晶表示素子15から外れるようにし
てもよい。また、上記実施の形態では、ホログラム素子
の作製過程においてレーザ光を使用して干渉縞を形成す
るようにしたが、参照光,物体光としてレーザ以外の光
線を利用することも可能である。
In the above embodiment, the complementary color component of the white light incident on the hologram element 14 is guided upward or downward in the xy plane (on the plane of FIG. 2) of the primary color light. In the z direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 2).
May be separated from the liquid crystal display element 15. Further, in the above-described embodiment, the interference fringes are formed by using the laser light in the process of manufacturing the hologram element. However, light other than the laser can be used as the reference light and the object light.

【0026】更に、上記実施の形態においては、ホログ
ラム素子14の干渉縞を2光束干渉によって光学的に形
成するようにしたが、所望のホログラム干渉縞を計算機
によって求めることもできる。この計算機ホログラムで
は計算時に上記実施の形態における条件を追加すること
により上記実施の形態と同様のホログラム素子を作製す
ればよい。
In the above embodiment, the interference fringes of the hologram element 14 are optically formed by two-beam interference. However, a desired hologram interference fringe can be obtained by a computer. In this computer generated hologram, a hologram element similar to that in the above embodiment may be manufactured by adding the conditions in the above embodiment at the time of calculation.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る投写型
液晶表示装置によれば、色分解手段としてホログラム素
子を用いると共に、このホログラム素子により白色光源
から放射された白色光のうち原色光については互いに分
離して液晶表示素子に導き、また混色の原因となる補色
光については液晶表示素子から外れる方向に導くように
したので、光利用効率が向上し、セット(光学系)への
組み込みの制約が小さくなると共に、混色の虞れのない
安価な投写型液晶表示装置を提供できるという効果を奏
する。
As described above, according to the projection type liquid crystal display device of the present invention, the hologram element is used as the color separation means, and the primary color light out of the white light emitted from the white light source by the hologram element is used. Are separated from each other and guided to the liquid crystal display element, and the complementary light that causes color mixing is guided in a direction deviating from the liquid crystal display element, so that the light use efficiency is improved and the incorporation into a set (optical system) is improved. It is possible to provide an inexpensive projection-type liquid crystal display device with reduced restrictions and no risk of color mixing.

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

【図1】本発明の一実施の形態に係る投写型液晶表示装
置の全体の構成を表す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a projection type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した表示装置に用いるホログラム素子
の機能を説明するための構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram for explaining functions of a hologram element used in the display device shown in FIG.

【図3】図1に示した表示装置に用いる液晶表示素子の
構造を説明するための構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram for explaining a structure of a liquid crystal display element used in the display device shown in FIG.

【図4】図1に示した表示装置に用いるホログラム素子
の作製過程を説明するための工程図である。
FIG. 4 is a process chart for explaining a manufacturing process of a hologram element used for the display device shown in FIG.

【図5】同じくホログラム素子の作製過程を説明するた
めの工程図である。
FIG. 5 is a process drawing for explaining a manufacturing process of the hologram element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…白色光源、12…反射鏡、13…集光レンズ、1
4…ホログラム素子 15…液晶表示素子(LCD)、16…投影レンズ、1
7…スクリーン
11: white light source, 12: reflecting mirror, 13: condenser lens, 1
4 Hologram element 15 Liquid crystal display (LCD), 16 Projection lens, 1
7 ... Screen

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 9/31 H04N 9/31 C ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location H04N 9/31 H04N 9/31 C

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 白色光を放射する白色光源と、 カラー表示用の原色に対応する複数の画素を規則的に配
列して構成されると共に入射光を再生画像に応じて変調
する液晶表示素子と、 ホログラム素子により構成されると共に、前記白色光源
から放射された白色光のうち複数の原色光については互
いに分離させて前記液晶表示素子に導くと共に、混色の
原因となる補色光については前記液晶表示素子から外れ
る方向に導く色分解手段とを備えたことを特徴とする投
写型液晶表示装置。
1. A white light source that emits white light, and a liquid crystal display element that is configured by regularly arranging a plurality of pixels corresponding to primary colors for color display and that modulates incident light according to a reproduced image. A plurality of primary color lights out of the white light emitted from the white light source are guided to the liquid crystal display element while being complementary to each other. A projection type liquid crystal display device comprising: color separation means for guiding the element in a direction away from the element.
【請求項2】 前記ホログラム素子により分離される補
色光として少なくともシアン色および黄色の光を含むこ
とを特徴とする請求項1記載の投写型液晶表示装置。
2. The projection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the complementary light separated by the hologram element includes at least cyan and yellow light.
JP8238454A 1996-08-21 1996-08-21 Projection liquid crystal display device Pending JPH1062783A (en)

Priority Applications (3)

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JP8238454A JPH1062783A (en) 1996-08-21 1996-08-21 Projection liquid crystal display device
US08/912,667 US6256123B1 (en) 1996-08-21 1997-08-18 Projection liquid crystal display apparatus, process for producing holographic optical element for use in the display apparatus and holographic optical element produced by the method
EP97401962A EP0825462A1 (en) 1996-08-21 1997-08-21 Holographic optical element process for its production and projection liquid crystal display apparatus using the element

Applications Claiming Priority (1)

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JP8238454A JPH1062783A (en) 1996-08-21 1996-08-21 Projection liquid crystal display device

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