JPH11160696A - Color image display device - Google Patents

Color image display device

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JPH11160696A
JPH11160696A JP33937297A JP33937297A JPH11160696A JP H11160696 A JPH11160696 A JP H11160696A JP 33937297 A JP33937297 A JP 33937297A JP 33937297 A JP33937297 A JP 33937297A JP H11160696 A JPH11160696 A JP H11160696A
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color
liquid crystal
light
polarized light
color filter
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建 小林
Shintaro Nakagaki
新太郎 中垣
Tetsuji Suzuki
鉄二 鈴木
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Victor Company of Japan Ltd
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent pure color luminance from decreasing due to generation of discrimination of liquid crystal and to prevent relation of complementary colors from going out of balance, in a color image display device provided with color filters and a liquid crystal panel part. SOLUTION: Each picture element electrode concerning the same color of a picture element electrode layer 13 is aligned in a certain direction, and the orientation of liquid crystal molecules in a liquid crystal layer 16 is arranged so that a map projected onto the picture element electrode layer 13 in the direction of the orientation coincides with the alignment direction of the picture element electrode, and thus, each picture element electrode is made to be resistant to be influenced by a lateral electric field generated between the picture element electrodes in the complementary relation with each other. A phase plate 6 is placed between a color filter 3 and a liquid crystal panel 1, and a plane of polarization of s-polarized light component diffracted through the color filter 3 is two-dimensionally rotated so as to form an angle of 45 degrees with the orientation of the liquid crystal molecules, the polarized light modulated and reflected by the liquid crystal panel part 1 is rotated by 135 degrees to be transformed to p-polarized component, and is thereby transmitted through the color filter 3.

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】本発明はカラー画像表示装置
に係り、反射型又は透過型の液晶画像表示装置において
液晶のディスクリネイションの発生を防止するための構
成、及び空間光変調部として単一のマイクロミラーデバ
イスを用いたカラー画像表示装置の構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color image display device, and more particularly to a structure for preventing the occurrence of liquid crystal disclination in a reflection type or transmission type liquid crystal image display device, and a single unit as a spatial light modulator. A color image display device using the micromirror device.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、屋外公衆用や管制業務用のディス
プレイ、またハイビジョン等の高精細映像の表示用ディ
スプレイ等のように、映像を大画面に表示するための投
射型表示装置の要望が高まっている。その投射型表示装
置には大別すると透過方式と反射方式のものがあるが、
双方の方式とも、LCD(Liquid Crystal Display)パネ
ルを用いた空間光変調部が適用され、LCDパネルに読
出し光を入射させ、その入射光を映像信号に対応させて
画素単位で変調することにより投射光を得るようになっ
ている。ここに、LCDパネルは、半導体基板に薄膜ト
ランジスタ等のスイッチング素子とそのスイッチング素
子によって電位が制御される画素電極を配列形成したア
クティブマトリクス基板と、透明基板(ガラス基板等)に
被膜形成された共通電極膜と、前記のアクティブマトリ
クス基板と共通電極膜の間に封止された液晶層からな
り、共通電極膜と各画素電極の間の電位差を映像信号に
対応させて画素電極毎に変化させ、液晶の配向を制御す
ることで読出し光を変調するものである。
2. Description of the Related Art Recently, there has been an increasing demand for a projection type display device for displaying an image on a large screen, such as a display for outdoor public use or a traffic control operation, or a display for displaying a high-definition image such as a high definition image. ing. The projection type display devices are roughly classified into a transmission type and a reflection type.
In both systems, a spatial light modulator using an LCD (Liquid Crystal Display) panel is applied, the readout light is incident on the LCD panel, and the incident light is modulated by the pixel unit corresponding to the video signal and projected. They are getting light. Here, the LCD panel is composed of an active matrix substrate in which switching elements such as thin film transistors and pixel electrodes whose potentials are controlled by the switching elements are formed on a semiconductor substrate, and a common electrode formed on a transparent substrate (such as a glass substrate). And a liquid crystal layer sealed between the active matrix substrate and the common electrode film. The potential difference between the common electrode film and each pixel electrode is changed for each pixel electrode in accordance with a video signal. The readout light is modulated by controlling the orientation of.

【0003】透過方式と反射方式の相違は、前者がアク
ティブマトリクス基板を透明に構成してLCDパネルの
透過光を投射光とするのに対し、後者がアクティブマト
リクス基板の画素電極を反射電極又は誘電体ミラー膜等
を介して液晶の配向を制御するための電極として構成
し、LCDパネルでの反射光を投射光とする点にある。
一般に、反射方式は、透過方式と比較して、液晶層にブ
ラックストライプを設ける必要がないために液晶セル部
分の開口率が大きく、また読出し光の吸収による発熱が
非常に少ないことから、発光出力が大きい読出し光を照
射しながらより明るい映像が得られる。
[0003] The difference between the transmission system and the reflection system is that the former forms the active matrix substrate transparent and uses the transmitted light of the LCD panel as projection light, while the latter uses the pixel electrode of the active matrix substrate as a reflection electrode or dielectric. It is configured as an electrode for controlling the orientation of liquid crystal via a body mirror film or the like, and the reflected light from the LCD panel is used as projection light.
In general, the reflection type has a large aperture ratio in the liquid crystal cell part because there is no need to provide a black stripe in the liquid crystal layer, and the heat generation due to the absorption of read light is very small. , A brighter image can be obtained while irradiating the readout light with a large value.

【0004】ところで、従来から透過式の投射型カラー
画像表示装置では、光源からの光をダイクロイックミラ
ーによって3原色(R,G,B)に分解し、各色に対応した
3枚の透過型LCDパネルとその各透過光を合成する3
色合成光学系を用いてカラー画像を得ていたが、装置が
大型化すると共に製造コストも高くなるため、LCDパ
ネルの各色に係る各透明画素電極をストライプ配列、モ
ザイク配列、又はデルタ配列とし、その配列に対応させ
て各色のフィルタ要素を配列させた単板のカラーフィル
タを設けることにより一系統でカラー投射光を得られる
ようにした装置が提案されている。しかし、その構成に
よる装置では、LCDパネルを透過してカラーフィルタ
に入射した読出し光(白色光)の内、カラーフィルタを透
過する光は3原色の内の1色のみであり、他の2色の色
成分は利用されないために光利用率が極めて低くなる。
Conventionally, in a transmission type projection color image display device, light from a light source is separated into three primary colors (R, G, B) by a dichroic mirror, and three transmission type LCD panels corresponding to each color are used. And combining each transmitted light 3
Although a color image was obtained using a color combining optical system, since the apparatus becomes large and the manufacturing cost increases, each transparent pixel electrode related to each color of the LCD panel is arranged in a stripe arrangement, a mosaic arrangement, or a delta arrangement, An apparatus has been proposed in which a single-plate color filter in which filter elements of each color are arranged in correspondence with the arrangement is provided so that color projection light can be obtained in one system. However, in the device having such a configuration, of the readout light (white light) transmitted through the LCD panel and incident on the color filter, only one of the three primary colors is transmitted through the color filter, and the other two colors are transmitted through the color filter. Since the color component is not used, the light utilization rate becomes extremely low.

【0005】そこで、透過方式の投射型カラー画像表示
装置の空間光変調部に関連して、透過型ホログラムを用
いたカラーフィルタの提案がなされている(特開平6-308
332号)。先ず、特開平6-308332号に開示されている空間
光変調部の一例は図8に示され、LCDパネル51に対し
て透過型ホログラムで構成したカラーフィルタ52を対向
配置させ、カラーフィルタ52がその透過型ホログラムの
回折・分光機能によって入射した読出し光をR,G,Bの
各成分に回折・分光し、LCDパネル51の対応色に係る
透明画素電極51r,51g,51bに集光させる。ここで、カラ
ーフィルタ52の透過型ホログラムは、単位ホログラム52
pがLCDパネル51側の透明画素電極51r,51g,51bの組の
配設ピッチと同一ピッチでアレイ状に作成されており、
その単位ホログラム52pがR,G,Bの各波長帯域成分を
回折角を異ならせて各透明画素電極51r,51g,51bへ集光
させるものである。従って、この空間光変調部の構成に
よれば、入射光を無駄なく利用した投射型カラー画像表
示装置が実現できることになる。
Therefore, a color filter using a transmission type hologram has been proposed in relation to a spatial light modulator of a transmission type projection type color image display device (Japanese Patent Laid-Open No. 6-308).
No. 332). First, an example of a spatial light modulator disclosed in JP-A-6-308332 is shown in FIG. 8, in which a color filter 52 composed of a transmission hologram is arranged to face an LCD panel 51, and the color filter 52 The readout light incident by the diffraction / spectral function of the transmission hologram is diffracted / spectralized into R, G, and B components, and condensed on the transparent pixel electrodes 51r, 51g, and 51b corresponding to the corresponding color of the LCD panel 51. Here, the transmission hologram of the color filter 52 is the unit hologram 52
p is formed in an array at the same pitch as the arrangement pitch of the set of the transparent pixel electrodes 51r, 51g, 51b on the LCD panel 51 side,
The unit hologram 52p condenses the R, G, and B wavelength band components on the transparent pixel electrodes 51r, 51g, and 51b with different diffraction angles. Therefore, according to the configuration of the spatial light modulator, a projection type color image display device using incident light without waste can be realized.

【0006】また、本願発明者は、先の出願(特願平8-2
94453号)において、回折効率に波長依存性があり、主に
一方の偏光成分のみを回折させる偏光選択性を有し、且
つ回折させた偏光を集光させる機能を備えたホログラム
で構成したカラーフィルタを提案し、併せてそのカラー
フィルタを用いた反射方式の投射型カラー画像表示装置
の提案を行なっている。先ず、図9はそのカラー画像表
示装置の要部の構造を模式的に表した断面図である。同
図において、1はLCDパネル、2は薄板ガラス層、3は
カラーフィルタ、4はガラス基板、5はカップリングプリ
ズムを示す。ここに、LCDパネル1は、ガラス基板又
はSi基板11と、その基板11上に形成されたアクティブ
マトリクス駆動回路12と、そのアクティブマトリクス駆
動回路12によって選択的に制御駆動される画素電極13r,
13g,13bを規則的に配列せしめた画素電極層13と、誘電
体ミラー膜14と、配向膜15と、スペーサで液晶を封止し
た光変調層16と、配向膜17と、透明な共通電極膜18とを
順に積層させた構造を有している。
Further, the inventor of the present application has filed an earlier application (Japanese Patent Application No.
No. 94453), a color filter composed of a hologram having a wavelength dependency in diffraction efficiency, having a polarization selectivity for mainly diffracting only one polarized light component, and having a function of condensing diffracted polarized light. And a reflection-type projection type color image display device using the color filters. First, FIG. 9 is a sectional view schematically showing a structure of a main part of the color image display device. In the figure, 1 is an LCD panel, 2 is a thin glass layer, 3 is a color filter, 4 is a glass substrate, and 5 is a coupling prism. Here, the LCD panel 1 has a glass substrate or a Si substrate 11, an active matrix drive circuit 12 formed on the substrate 11, and pixel electrodes 13r, which are selectively controlled and driven by the active matrix drive circuit 12.
A pixel electrode layer 13 in which 13g and 13b are regularly arranged, a dielectric mirror film 14, an alignment film 15, a light modulation layer 16 in which liquid crystal is sealed by spacers, an alignment film 17, and a transparent common electrode It has a structure in which the film 18 and the film 18 are sequentially laminated.

【0007】次に、前記の各構成要素の内、既に説明し
たものや自明のもの以外の構成要素について説明を加え
ておく。画素電極層13の画素電極13r,13g,13bはR,G,
Bの各色に対応したものであり、それらサブ画素が一組
となって一画素を構成するものであるが、その平面的配
列態様としては一般的にストライプ配列やモザイク配列
やデルタ配列が採用される。尚、ここではストライプ配
列が採用されおり、平面的にみて同一色に係る各画素電
極13r,13g,13bが一方向(図9では紙面に垂直な方向)に
整列した態様で配列されている。
Next, among the above components, components other than those already described or obvious will be described. The pixel electrodes 13r, 13g, 13b of the pixel electrode layer 13 are R, G,
B corresponds to each color of B, and these sub-pixels constitute one pixel as a set. In general, a stripe arrangement, a mosaic arrangement, and a delta arrangement are employed as the planar arrangement. You. Here, a stripe arrangement is employed, and the pixel electrodes 13r, 13g, and 13b of the same color are arranged in one direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 9) in a plan view.

【0008】光変調層16には、TNモード、HFEモー
ド、FLCモード、DSモード等の動作モードをとる液
晶を適用できるが、配向膜15,17は適用される液晶の種
類に応じて設けられるものであり、DSモードをとる散
乱型液晶等を用いる場合には省略される。カップリング
プリズム5は、平板状のガラス板で構成されているが、
その一方の端面が読出し光の入射方向に対して垂直に形
成されており、その端面が読出し光の入射面となり、上
側面が投射光の出射面となる。また、図9ではカップリ
ングプリズム5とカラーフィルタ3の間にガラス基板4が
介装されているが、それらは一体的に構成されてもよ
く、何れにしてもカラーフィルタ3の表面に密着せしめ
られる。尚、図9ではガラス基板4とカップリングプリ
ズム5の厚みが薄板ガラス層2よりも薄く描かれている
が、装置の構造と光学的機能を明確にするためにそのよ
うに描いたのであり、実際の装置では一般的にガラス基
板4とカップリングプリズム5の厚みが薄板ガラス層2の
厚みより大きくなっている。
As the light modulation layer 16, a liquid crystal having an operation mode such as a TN mode, an HFE mode, an FLC mode, and a DS mode can be applied. The alignment films 15 and 17 are provided according to the type of the applied liquid crystal. This is omitted when a scattering-type liquid crystal or the like that takes the DS mode is used. The coupling prism 5 is made of a flat glass plate,
One end face is formed perpendicular to the incident direction of the reading light, the end face becomes the reading light incidence face, and the upper side face becomes the projection light emission face. Although the glass substrate 4 is interposed between the coupling prism 5 and the color filter 3 in FIG. 9, they may be integrally formed, and in any case, the glass substrate 4 is adhered to the surface of the color filter 3. Can be In FIG. 9, the thickness of the glass substrate 4 and the coupling prism 5 is drawn thinner than the thin glass layer 2, but is drawn as such in order to clarify the structure and optical function of the device. In an actual apparatus, the thickness of the glass substrate 4 and the coupling prism 5 is generally larger than the thickness of the thin glass layer 2.

【0009】カラーフィルタ3は、この装置における重
要な機能要素であり、予めその特徴を詳細に解説してお
く。このカラーフィルタ3は、透過型ホログラムをホロ
グラフィレンズアレイで構成したものであり、R,G,B
の3原色を含んだ入射光を各原色毎に回折・分光し、L
CDパネル1の対応した画素電極13r,13g,13bの位置へ略
垂直に集光する機能を有している。即ち、光束の主光線
を画素電極13r,13g,13bに対して略垂直に入射させ、且
つそのレンズ作用によって光束を画素電極13r,13g,13b
に集束させる。尚、厳密には誘電体ミラー膜14が施され
ているためにその膜に集光させることになるが(図9で
はそのように表現されている)、誘電体ミラー膜14の膜
厚は画素電極13r,13g,13bのサイズと比較して極めて薄
いものであるため、以降、画素電極13r,13g,13bの表面
に集光させることとして説明する。
The color filter 3 is an important functional element in this device, and its features will be described in detail in advance. This color filter 3 is a transmission hologram composed of a holographic lens array.
The incident light including the three primary colors is diffracted and separated for each primary color.
It has a function of condensing light substantially vertically to the positions of the corresponding pixel electrodes 13r, 13g, 13b of the CD panel 1. That is, the principal ray of the light beam is made to enter the pixel electrodes 13r, 13g, 13b substantially perpendicularly, and the light beam is made to act on the pixel electrodes 13r, 13g, 13b by the lens action.
Focus on Strictly speaking, since the dielectric mirror film 14 is applied, light is condensed on the film (this is expressed in FIG. 9). Since it is extremely thin compared to the size of the electrodes 13r, 13g, 13b, hereinafter, the description will be made assuming that light is focused on the surfaces of the pixel electrodes 13r, 13g, 13b.

【0010】この透過型ホログラムは、R用のホログラ
フィレンズアレイ層3rとG用のホログラフィレンズアレ
イ層3gとB用のホログラフィレンズアレイ層3rとからな
る3層構造を有している。そして、各ホログラフィレン
ズアレイ層3r,3g,3bは単位ホログラムに相当するホログ
ラフィレンズ3re,3ge,3beを平面的に配設させている
が、各層3r,3g,3bの各ホログラフィレンズ3re,3ge,3be
の光軸はそれぞれのLCDパネル1側の対応した各画素
電極13r,13g,13bの略中央を通過するように位置決めさ
れており、この装置では前記のように各画素電極13r,13
g,13bがストライプ状になっているため、各ホログラフ
ィレンズ3re,3ge,3beもそれに対応した配設態様とな
る。即ち、個々のホログラフィレンズアレイ層3r,3g,3b
についてみると、そのホログラフィレンズがそれぞれの
対応色に係る画素電極の縦横のピッチと同一ピッチで配
設されているが、3層を積層させた状態で平面的にみる
と、各色に係るホログラフィレンズ3re,3ge,3beは相互
間で部分的に重複し合い、1色の画素電極のピッチに対
して3色のホログラフィレンズ3re,3ge,3beが1/3の
ピッチで配設された位置関係になっている。
This transmission type hologram has a three-layer structure composed of an R holographic lens array layer 3r, a G holographic lens array layer 3g, and a B holographic lens array layer 3r. Each holographic lens array layer 3r, 3g, 3b has a holographic lens 3re, 3ge, 3be corresponding to a unit hologram arranged in a plane, but each holographic lens 3re, 3g, 3b of each layer 3r, 3g, 3b. 3be
Are positioned so as to pass through substantially the center of each of the corresponding pixel electrodes 13r, 13g, 13b on the LCD panel 1 side, and in this apparatus, as described above, each of the pixel electrodes 13r, 13r
Since g and 13b are striped, the holographic lenses 3re, 3ge, and 3be also have an arrangement corresponding to them. That is, the individual holographic lens array layers 3r, 3g, 3b
, The holographic lenses are arranged at the same pitch as the vertical and horizontal pitches of the pixel electrodes for the corresponding colors, but when viewed in a plan view with three layers stacked, the holographic lenses for each color 3re, 3ge, 3be partially overlap each other, and the positional relationship is such that the holographic lenses 3re, 3ge, 3be of three colors are arranged at a pitch of 1/3 with respect to the pitch of the pixel electrode of one color. Has become.

【0011】ところで、各ホログラフィレンズアレイ層
3r,3g,3bの単位ホログラムに相当するホログラフィレン
ズ3re,3ge,3beは、そのホログラムが主にそれぞれ対応
色に係る波長帯域のS偏光成分を回折・分光させるよう
に作成されている。そして、その特性は図10を用いて
説明される。同図は、一例として、入射光の波長を54
0nm、ホログラム感材に対する屈折率の変調量Δnを
0.03とし、読出し光と回折光のなす角度(ベンドアン
グル)に対してS偏光成分の回折効率が100%となる
ようにホログラムの厚みtを設定した条件下で、P偏光
成分の回折効率を計算によって求めたものである。この
図から明らかなように、ベンドアングルが大きいとS偏
光成分とP偏向成分の両方をほぼ100%回折する特性
が得られ、ベンドアングルを120°以下にするとP偏
光成分の回折効率を50%以下にすることができ、90
°に近づけることで0%にすることができる。
Incidentally, each holographic lens array layer
The holographic lenses 3re, 3ge, and 3be corresponding to the unit holograms of 3r, 3g, and 3b are formed such that the holograms diffract and disperse the S-polarized component of the wavelength band related to the corresponding color. The characteristics will be described with reference to FIG. The figure shows that, as an example, the wavelength of the incident light is 54
0 nm, the modulation amount Δn of the refractive index with respect to the hologram photosensitive material is 0.03, and the thickness t of the hologram is set so that the diffraction efficiency of the S-polarized component becomes 100% with respect to the angle (bend angle) between the readout light and the diffracted light. The diffraction efficiency of the P-polarized light component was obtained by calculation under the condition of. As is apparent from this figure, when the bend angle is large, a characteristic of diffracting both the S-polarized component and the P-polarized component almost 100% is obtained. When the bend angle is set to 120 ° or less, the diffraction efficiency of the P-polarized component is reduced by 50%. Can be 90
It can be reduced to 0% by approaching °.

【0012】また、その回折効率の特性は入射光の波長
に対して大きな依存性を示すが、逆にその波長依存性を
利用することにより、所望の波長に対してS偏光成分が
100%に近い回折効率で回折され、P偏光成分の回折
効率が極めて小さくなるような最適設計を行うこともで
きる。従って、透過型ホログラムで構成したカラーフィ
ルタを、R,G,Bの各色について、それぞれの波長帯域
のS偏光成分だけを高い回折効率で回折させると共にP
偏光成分の回折効率を抑制させるようなホログラフィレ
ンズアレイとして構成することができる。
Further, the characteristic of the diffraction efficiency greatly depends on the wavelength of the incident light. Conversely, by utilizing the wavelength dependence, the S-polarized light component can be reduced to 100% at a desired wavelength. It is also possible to perform an optimal design such that diffraction is performed at a near diffraction efficiency and the diffraction efficiency of the P-polarized light component becomes extremely small. Therefore, the color filter formed of the transmission type hologram diffracts only the S-polarized light component of each wavelength band with high diffraction efficiency for each of R, G, and B colors, and has a high diffraction efficiency.
It can be configured as a holographic lens array that suppresses the diffraction efficiency of the polarized light component.

【0013】図11から図13は、ベンドアングルを7
5°とした場合における最適設計条件に基づいたR,G,
B用の各ホログラムの回折効率と入射光の波長の関係を
示す。各図において、実線はS偏光成分を、破線はP偏
光成分を示し、それぞれR,G,Bの中心波長付近でS偏
光成分について約100%の回折効率が得られ、P偏光
成分の回折効率について約18%以下に抑制されてい
る。そして、前記の図11から図13の特性を有したホ
ログラムで構成したカラーフィルタを図9のカラーフィ
ルタ3に用いた場合、読出し光のカラーフィルタ3に対す
る入射角θを75°(=180−105;ベンドアングル=105
°)にすると、各色に係るホログラフィレンズ3re,3ge,3
beはS偏光成分のみを主に回折させ、そのS偏光成分を
対応色の画素電極13r,13g,13b側へ垂直に射出させるこ
とができる。
FIG. 11 to FIG.
R, G, based on the optimal design conditions when 5 °
The relationship between the diffraction efficiency of each hologram for B and the wavelength of incident light is shown. In each figure, the solid line indicates the S-polarized light component, and the broken line indicates the P-polarized light component. A diffraction efficiency of about 100% is obtained for the S-polarized light component near the center wavelengths of R, G, and B, respectively. Is suppressed to about 18% or less. When a color filter composed of holograms having the characteristics shown in FIGS. 11 to 13 is used for the color filter 3 of FIG. 9, the incident angle θ of the read light with respect to the color filter 3 is 75 ° (= 180−105). ; Bend angle = 105
°), the holographic lenses 3re, 3ge, 3
The be can mainly diffract only the S-polarized component, and emit the S-polarized component vertically to the pixel electrodes 13r, 13g, and 13b of the corresponding color.

【0014】尚、前記のカラーフィルタ3ではR,G,B
の分光色毎に用意した各ホログラム感材に対して回折効
率に波長依存性があるホログラフィレンズアレイ3r,3g,
3bを各分光色毎に記録し、それらを積層させた構成のも
のを用いているが、単板のホログラム感材に対して前記
と同様に回折効率に波長依存性があるホログラフィレン
ズアレイ3r,3g,3bを多重記録したものであってもよく、
その場合には各層を機械的に位置合わせする必要がな
く、計算機ホログラム等を適用できる。
In the above color filter 3, R, G, B
Holographic lens arrays 3r, 3g, which have wavelength dependence in diffraction efficiency for each hologram photosensitive material prepared for each spectral color of
3b is recorded for each spectral color, and a configuration in which they are stacked is used, but a holographic lens array 3r, which has a wavelength dependence in diffraction efficiency as described above, for a single-plate hologram photosensitive material. 3g, 3b may be multiplex-recorded,
In that case, there is no need to mechanically align each layer, and a computer generated hologram or the like can be applied.

【0015】ここで、図9に戻って、光源(図示せず)か
ら放射された読出し光は入射光学系(図示せず)を介して
カップリングプリズム5の入射面に垂直に入射され、カ
ップリングプリズム5とガラス基板4を透過してカラーフ
ィルタ3へ入射角75°で入射する。カラーフィルタ3に
入射する読出し光は、先ずR色用のホログラフィレンズ
アレイ層3rによって分光・回折される。そして、このア
レイ層3rの各ホログラフィレンズ3reはR色に係る波長
帯域の光の内のS偏光成分だけを主に回折させるもので
あり、読出し光に含まれている他の波長帯域の成分及び
R色に係る波長帯域におけるP偏光成分はそのまま透過
させる。具体的には、各ホログラフィレンズ3reは、R
色に係る波長帯域についてS偏光成分を100%に近い
回折効率で回折させながら、P偏光成分の回折効率を2
0%以下に抑制した条件で回折させ、且つその回折光を
レンズ機能によってその光軸上に位置するLCDパネル
1側のR色の画素電極13rをターゲットとした集光性光束
とする。尚、R色に係る波長帯域のP偏光成分も僅かに
回折光となってS偏光成分と同様に集束性光束となる。
従って、このアレイ層3rの各ホログラフィレンズ3re
は、R色の波長帯域に係るS偏光成分とその帯域の僅か
なP偏光成分からなる集光性光束をG色用のホログラフ
ィレンズアレイ層3gへ垂直に入射させ、またR色の波長
帯域以外の成分と回折しなかったR色の波長帯域のP偏
光成分を透過させて読出し光の進行方向のままG色用の
ホログラフィレンズアレイ層3gへ入射させる。
Here, returning to FIG. 9, the readout light radiated from the light source (not shown) is perpendicularly incident on the incident surface of the coupling prism 5 via the incident optical system (not shown), The light passes through the ring prism 5 and the glass substrate 4 and enters the color filter 3 at an incident angle of 75 °. The reading light incident on the color filter 3 is first split and diffracted by the holographic lens array layer 3r for R color. Each holographic lens 3re of the array layer 3r mainly diffracts only the S-polarized component of the light of the wavelength band related to the R color, and the components of the other wavelength bands included in the read light and The P-polarized light component in the wavelength band for the R color is transmitted as it is. Specifically, each holographic lens 3re has R
While diffracting the S-polarized component with a diffraction efficiency close to 100% in the wavelength band related to the color, the diffraction efficiency of the P-polarized component is set to 2
LCD panel diffracted under the condition that it is suppressed to 0% or less, and the diffracted light is positioned on the optical axis by a lens function.
The light-collecting light flux is set to target the R-side pixel electrode 13r on the first side. Note that the P-polarized light component in the wavelength band for the R color is also slightly diffracted and becomes a convergent light beam like the S-polarized light component.
Therefore, each holographic lens 3re of this array layer 3r
Is to make a light-collecting light flux composed of an S-polarized component related to the R-color wavelength band and a slight P-polarized component in the band perpendicularly incident on the holographic lens array layer 3g for G color, And the P-polarized component in the R color wavelength band that has not been diffracted are transmitted, and are incident on the G color holographic lens array layer 3g in the traveling direction of the readout light.

【0016】次に、G色用のホログラフィレンズアレイ
層3gでは、その各ホログラフィレンズ3geがG色に係る
波長帯域の光の内のS偏光成分だけを主に回折させるも
のであるため、R色用のホログラフィレンズアレイ層3r
をそのまま透過した光の内のG色に係る波長帯域のS偏
光成分を100%に近い回折効率で回折させながら、P
偏光成分の回折効率を20%以下に抑制した条件で回折
させ、そのレンズ3geの光軸上に位置するLCDパネル1
側のG色の画素電極13gをターゲットとした集光性光束
とする。一方、垂直に入射したR色の波長帯域に係るS
偏光成分とその帯域の僅かなP偏光成分からなる集束性
光束はB色用のホログラフィレンズアレイ層3bへそのま
ま入射させ、またR色用のホログラフィレンズアレイ層
3rをそのまま透過した光の内で、この層3gにおいて回折
作用の対象外となった成分(R色とG色の波長帯域以外
の成分,R色の波長帯域のP偏光成分,回折しなかった
G色の波長帯域のP偏光成分)もそのまま透過させて読
出し光の進行方向でB色用のホログラフィレンズアレイ
層3bへ入射させる。
Next, in the holographic lens array layer 3g for G color, since each holographic lens 3ge mainly diffracts only the S-polarized light component of the light in the wavelength band related to G color, Holographic lens array layer 3r for
While diffracting the S-polarized light component of the wavelength band related to the G color in the light transmitted as it is with a diffraction efficiency close to 100%,
The LCD panel 1 located on the optical axis of the lens 3ge is diffracted under the condition that the diffraction efficiency of the polarized light component is suppressed to 20% or less.
The light-collecting light flux is set to target the pixel electrode 13g of G color on the side. On the other hand, S related to the wavelength band of R color that is incident vertically
A convergent light flux composed of a polarized light component and a slight P-polarized light component in the band is directly incident on the holographic lens array layer 3b for B color, and the holographic lens array layer for R color.
Among the light that has passed through 3r as it is, components that were not subjected to the diffraction action in this layer 3g (components other than the R and G wavelength bands, the P-polarized component in the R wavelength band, did not diffract) The G-color wavelength band (P-polarized light component) is also transmitted as it is and made incident on the B-color holographic lens array layer 3b in the traveling direction of the readout light.

【0017】次に、ホログラフィレンズアレイ層3bの各
ホログラフィレンズ3beはB色に係る波長帯域の光の内
のS偏光成分だけを主に回折させるものであるため、R
色用とG色用の各ホログラフィレンズアレイ層3r,3gを
そのまま透過した光の内のB色に係る波長帯域のS偏光
成分を100%に近い回折効率で回折させながら、P偏
光成分の回折効率を20%以下に抑制した条件で回折さ
せ、そのレンズ3beの光軸上に位置するLCDパネル1側
のG色の画素電極13bをターゲットとした集光性光束と
する。一方、垂直に入射したR色とG色に係る各集束性
光束はそのまま薄板ガラス層2へ射出させ、またG色用
のホログラフィレンズアレイ層3gをそのまま透過した光
の内で、前記2層3r,3gにおいて回折作用の対象外とな
った成分(R色とG色とB色の波長帯域以外の成分,R
色とG色の波長帯域のP偏光成分,回折しなかったB色
の波長帯域のP偏光成分)もそのまま透過させて読出し
光の進行方向で薄板ガラス層2へ射出させる。
Next, since each holographic lens 3be of the holographic lens array layer 3b mainly diffracts only the S-polarized light component of the light of the wavelength band related to B color, R
Diffraction of the P-polarized light component while diffracting the S-polarized light component of the wavelength band related to the B color out of the light transmitted through the holographic lens array layers 3r and 3g for the color and the G color with a diffraction efficiency close to 100%. Diffraction is performed under the condition that the efficiency is suppressed to 20% or less, and the light is condensed light beam targeting the G pixel electrode 13b on the LCD panel 1 side located on the optical axis of the lens 3be. On the other hand, the convergent luminous fluxes of the R and G colors, which are vertically incident, are directly emitted to the thin glass layer 2 and the two layers 3r out of the light directly transmitted through the holographic lens array layer 3g for G color. , 3g, components excluded from the diffraction effect (components other than the wavelength bands of R, G, and B colors, R
The P-polarized light component in the color band of G and the G-polarized light, and the P-polarized light component in the B-color wavelength band which has not been diffracted are also transmitted as they are and emitted to the thin glass layer 2 in the traveling direction of the reading light.

【0018】以上の結果、カラーフィルタ3からは、
R色の波長帯域のS偏光成分とその各帯域の僅かなP偏
光成分からなり、画素電極13rをターゲットとした集束
性光束、G色の波長帯域のS偏光成分とその各帯域の
僅かなP偏光成分からなり、画素電極13gをターゲット
とした集束性光束、B色の波長帯域のS偏光成分とそ
の各帯域の僅かなP偏光成分からなり、画素電極13bを
ターゲットとした集束性光束、及び各色の波長帯域以
外の成分と各色の波長帯域のP偏光成分からなる0次光
が射出されることになる。
As a result, from the color filter 3,
It consists of an S-polarized light component in the R color wavelength band and a slight P-polarized light component in each band, and a convergent light flux targeting the pixel electrode 13r, an S-polarized light component in the G color wavelength band and a slight P-polarized light component in each band. A convergent light flux composed of a polarized light component and targeting the pixel electrode 13g, a convergent light flux composed of an S-polarized light component of the B color wavelength band and a slight P-polarized light component of each band, and targeting the pixel electrode 13b, and Zero-order light composed of components other than the wavelength band of each color and the P-polarized component of the wavelength band of each color is emitted.

【0019】前記の〜の集光性光束は、薄板ガラス
層2を介してLCDパネル1へ入射した後、共通電極膜18
と配向膜17と光変調層16と配向膜15を通じて画素電極層
13の対応した各画素電極13r,13g,13bへ集光せしめら
れ、各画素電極13r,13g,13bの表面の誘電体ミラー膜14
で反射され、発散光束となってカラーフィルタ3の対応
したホログラフィレンズ3re,3ge,3beへ再入射すること
になる。但し、各画素電極13r,13g,13bにはアクティブ
マトリクス駆動回路12で一画素の状態を決定する映像信
号に対応した制御電圧が個別に印加され、共通電極膜18
と各画素電極13r,13g,13bとの間の電位によって光変調
層の液晶が配向状態を変化させるため、前記の〜の
S偏光成分はカラーフィルタ3とLCDパネル1の間を往
復する過程で前記の制御電圧に対応した変調を受けてホ
ログラフィレンズ3re,3ge,3beへ再入射することにな
る。即ち、X%の変調を受けた場合には、(100−X)
%はS偏光成分のままであるが、X%がP偏光成分とな
ってホログラフィレンズ3re,3ge,3beへ再入射する。
The above-mentioned condensed light flux is incident on the LCD panel 1 through the thin glass layer 2 and then is applied to the common electrode film 18.
Pixel electrode layer through the alignment film 17, the light modulation layer 16, and the alignment film 15.
The light is focused on the 13 corresponding pixel electrodes 13r, 13g, 13b, and the dielectric mirror film 14 on the surface of each pixel electrode 13r, 13g, 13b.
, And becomes a divergent light flux and re-enters the corresponding holographic lenses 3re, 3ge, and 3be of the color filter 3. However, a control voltage corresponding to a video signal that determines the state of one pixel is individually applied to each pixel electrode 13r, 13g, 13b by the active matrix drive circuit 12, and the common electrode film 18
Since the liquid crystal of the light modulation layer changes the alignment state according to the potential between the pixel electrodes 13r, 13g, and 13b, the above-mentioned S-polarized light component is generated in the process of reciprocating between the color filter 3 and the LCD panel 1. After receiving the modulation corresponding to the control voltage, the light enters the holographic lenses 3re, 3ge, and 3be again. That is, when X% modulation is performed, (100-X)
% Remains the S-polarized component, but X% becomes the P-polarized component and re-enters the holographic lenses 3re, 3ge, and 3be.

【0020】そして、その状態をG色の波長帯域のS偏
光成分について模式的に示すと図14のようになる。ホ
ログラフィレンズ3geで回折されたS偏光成分は、その
レンズの光軸上にある画素電極13gの略中心に集光せし
められるが、光変調層16の液晶によって変調を受けると
その一部又は全部がP偏光成分に変換されてホログラフ
ィレンズ3geへ入射する。このとき、変調後の光線は前
記の光軸に関して画素電極13gへの入射光路と対称な関
係を有する光路を経てホログラフィレンズ3geに再入射
する。尚、図14では画素電極13gに対する入射角と反
射角が大きく表現されているが、実際にはホログラフィ
レンズ3geが微小なものであるためにその角度は極めて
小さい。
FIG. 14 schematically shows the state for the S-polarized light component in the G wavelength band. The S-polarized light component diffracted by the holographic lens 3ge is condensed at the approximate center of the pixel electrode 13g on the optical axis of the lens. The light is converted into a P-polarized light component and enters the holographic lens 3ge. At this time, the modulated light re-enters the holographic lens 3ge via an optical path having a symmetrical relationship with the optical axis to the pixel electrode 13g with respect to the optical axis. In FIG. 14, the angle of incidence and the angle of reflection with respect to the pixel electrode 13g are large, but in practice the angles are extremely small because the holographic lens 3ge is minute.

【0021】ところで、ホログラフィレンズ3geは前記
のように入射光の内のS偏光成分をほぼ100%の回折
効率で、P偏光成分を約20%程度の回折効率で回折さ
せて画素電極13gの略中心へ向かう集光光束とするもの
であった。従って、変調を受けて再入射するP偏光成分
の内の20%程度は光逆進の法則に基づいてホログラフ
ィレンズ3geで回折されて入射光(読出し光)の方向へ戻
るが、その他のP偏光成分はホログラフィレンズ3geを
そのまま透過する。一方、変調度に応じた非変調のまま
のS偏光成分と、読出し光をカラーフィルタ3が回折し
たP偏光成分の変調光であるS偏光成分は、カラーフィ
ルタ3の回折特性と光逆進の法則に基づいてその殆どが
入射光(読出し光)の方向へ戻る。そして、以上の作用は
R色とG色についても同様である。その結果、変調によ
り得られた各色に係るP偏光成分はカラーフィルタ3を
そのまま透過することになり、図9に示すように、ガラ
ス基板4からカップリングプリズム5を透過してその出射
面から射出され、その出射された変調光が投射光学系
(図示せず)を介してスクリーンに投射される。。
As described above, the holographic lens 3ge diffracts the S-polarized light component of the incident light with a diffraction efficiency of about 100% and the P-polarized light component with a diffraction efficiency of about 20%, thereby forming a pixel electrode 13g. It was a condensed light beam going to the center. Therefore, about 20% of the P-polarized light component that is re-entered after being modulated is diffracted by the holographic lens 3ge based on the law of light regression and returns to the direction of the incident light (readout light). The component passes through the holographic lens 3ge as it is. On the other hand, the unpolarized S-polarized component corresponding to the modulation degree and the S-polarized component, which is the modulated P-polarized component obtained by diffracting the readout light by the color filter 3, have the diffraction characteristic of the color filter 3 and the light reversal. Most return to the direction of the incident light (readout light) based on the law. The above operation is the same for the R and G colors. As a result, the P-polarized light component of each color obtained by the modulation passes through the color filter 3 as it is, and passes through the coupling prism 5 from the glass substrate 4 and exits from the exit surface as shown in FIG. And the emitted modulated light is projected into the projection optical system.
(Not shown) and projected on the screen. .

【0022】尚、の0次光は薄板ガラス層2の中を進
行して読出し光の入射角と同一の入射角75°でLCD
パネル1に入射し、誘電体ミラー膜14で反射角75°で
反射してカラーフィルタ3へ−75°の入射角で再入射
するが、カラーフィルタ3を構成している各ホログラフ
ィレンズアレイ層3r,3g,3bの各ホログラフィレンズ3re,
3ge,3beはその入射角(−75°)に対する回折特性を有
しておらず、再入射した0次光はカラーフィルタ3を透
過し、ガラス基板4からカップリングプリズム5を通過し
て読出し光の入射面とは反対側の端面から射出する。
The zero-order light travels through the thin glass layer 2 and has an incident angle of 75.degree.
The light enters the panel 1, is reflected by the dielectric mirror film 14 at a reflection angle of 75 °, and re-enters the color filter 3 at an incident angle of −75 °. Each holographic lens array layer 3r constituting the color filter 3 , 3g, 3b holographic lens 3re,
3ge and 3be do not have a diffraction characteristic with respect to the incident angle (−75 °), and the re-entered 0th-order light passes through the color filter 3 and passes through the coupling prism 5 from the glass substrate 4 to read out the light. From the end face opposite to the incident face.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ホログ
ラムによる回折効率の波長依存性と偏光選択性と集光機
能を併有したカラーフィルタを用いることによって、小
型で高い光利用率が確保できる投射型カラー画像表示装
置が実現されるが、画素電極を高密度に配設して高解像
度で高輝度の表示特性を得ながら画素毎に効率よく色分
解を実行しようとすると、画素電極層の各画素間の電位
差に基づいた横方向電界が発生し、液晶にディスクリネ
イションが生じて表示画像品質の低下を招くという問題
が生じる。特に、画素電極の一般的配列方式として採用
されているストライプ配列やモザイク配列等では、何れ
も異色に係る画素電極が隣接した態様になっており、前
記の横方向電界によって純色の輝度の低下や各補色関係
のバランスの悪化等が顕著に現れる。
As described above, by using a color filter having both the wavelength dependence of the diffraction efficiency by the hologram, the polarization selectivity, and the light collecting function, a small and high light utilization rate can be secured. Although a projection type color image display device is realized, if color separation is efficiently performed for each pixel while arranging pixel electrodes at high density and obtaining high-resolution and high-luminance display characteristics, the pixel electrode layer needs to be formed. A horizontal electric field is generated based on the potential difference between the pixels, which causes disclination in the liquid crystal, which causes a problem of deteriorating the display image quality. In particular, in a stripe arrangement, a mosaic arrangement, or the like, which is adopted as a general arrangement method of the pixel electrodes, the pixel electrodes related to different colors are adjacent to each other, and the lateral electric field reduces the luminance of pure colors and Deterioration of the balance between the complementary colors and the like is noticeable.

【0024】具体的には、上記のような投射型カラー画
像表示装置においては、画素電極に印加される電圧に対
するコントラスト比の変化を大きくとるために液晶分子
を垂直配向させることが多く、図15に示すように、画
素電極13r,13g,13bの配列方式がストライプ配列である
場合を例にとると、プレチルト角θによって与えられる
配向方向が、その方向の画素電極層に対する投影写像と
画素電極の配列方向とが45°の角度をなすように設定
され、また、液晶層での偏光の変調効率が最も高く得ら
れるように、偏光はその偏光面の方向と前記の配向方向
の投影写像とが45°の角度をなすように液晶層へ入射
されるようになっている。そして、液晶分子は画素電極
に電圧が印加されていない状態(OFF状態)ではプレチ
ルト角θの状態にあり、電圧を印加した状態(ON状態)
ではその配向方向へ大きく倒れ、その状態変化に基づく
光学異方性によって光の偏光面を最大で90°回転させ
る光変調機能が得られる。
Specifically, in the above-described projection type color image display device, the liquid crystal molecules are often vertically aligned in order to increase the change in the contrast ratio with respect to the voltage applied to the pixel electrode. As shown in the example, when the arrangement method of the pixel electrodes 13r, 13g, and 13b is a stripe arrangement, the alignment direction given by the pretilt angle θ is the projection image and the pixel electrode The polarization direction is set so that the arrangement direction forms an angle of 45 °, and the polarization direction of the polarization plane and the projection image of the alignment direction are set so that the highest modulation efficiency of the polarization in the liquid crystal layer is obtained. The light is incident on the liquid crystal layer at an angle of 45 °. When no voltage is applied to the pixel electrode (OFF state), the liquid crystal molecules are in a state of the pretilt angle θ, and when a voltage is applied (ON state).
In this case, a light modulation function of rotating the polarization plane of light by 90 ° at the maximum by optical anisotropy based on the state change is obtained.

【0025】しかし、図16(A)に示すように、G色に
係る画素電極13gがON状態で、R,Bに係る画素電極13
r,13bがOFF状態になっている場合を仮定すると、画
素電極13gと画素電極13r,13bとの間に横方向電界が生
じ、図16(B)に示すように画素電極13gの両側領域に
おける液晶分子が印加電圧に対応した正常な傾斜状態と
ならず、画素電極13r側では垂直方向へ立上り、逆に画
素電極13b側では必要以上に大きく倒れる傾向を呈す
る。その結果、G色のストライプ方向に偏光面を有した
偏光が画素電極13gへ入射し、その電極面で反射した光
を検光子によって検出すると、図16(C)に示すように
画素電極13r側の領域で光強度が大きく低下しており、
G色の純色輝度が低下すると共にR色とG色の補色関係
のバランスが悪化することになる。
However, as shown in FIG. 16A, when the pixel electrode 13g for the G color is in the ON state, the pixel electrode 13 for the R and B colors is turned on.
Assuming that r and 13b are in the OFF state, a horizontal electric field is generated between the pixel electrode 13g and the pixel electrodes 13r and 13b, and as shown in FIG. The liquid crystal molecules do not assume a normal tilt state corresponding to the applied voltage, but rise in the vertical direction on the pixel electrode 13r side, and on the contrary, tend to unnecessarily fall on the pixel electrode 13b side. As a result, when polarized light having a polarization plane in the G stripe direction is incident on the pixel electrode 13g, and light reflected on the electrode surface is detected by the analyzer, the pixel electrode 13r side as shown in FIG. The light intensity is greatly reduced in the area of
The pure color luminance of the G color is reduced, and the balance of the complementary color relationship between the R color and the G color is deteriorated.

【0026】そこで、本発明は、カラー画像表示装置に
おいて、隣接する画素電極の間に不可避的に生じる横方
向電界が液晶のディスクリネイションを生じさせて表示
画像の品質が低下させるという問題点を解消し、精細で
高品位な投射画像を得るための構成を提供することを目
的として創作された。また、本発明は、前記発明に用い
たるカラーフィルタと位相板の構成をマイクロミラーデ
バイスと組み合わせて新規なカラー画像表示装置も提供
する。
Therefore, the present invention has a problem that, in a color image display device, a lateral electric field inevitably generated between adjacent pixel electrodes causes disclination of liquid crystal, thereby deteriorating the quality of a displayed image. It has been created with the aim of eliminating the problem and providing a configuration for obtaining a fine and high-quality projected image. The present invention also provides a novel color image display device by combining the configurations of the color filter and the phase plate used in the invention with a micromirror device.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、ホログラ
ムで構成されており、入射光の一方の偏光成分を高効率
に回折すると共に複数の異なる色の偏光に分光し、且つ
分光した各色の偏光を後記液晶パネル部の反射式画素電
極層に配設された対応色の各画素電極に集光せしめるカ
ラーフィルタと、透明な共通電極層と液晶層と各色別に
配設させた画素電極を個別に駆動することが可能な反射
式画素電極層とで構成された液晶パネル部を具備した反
射型カラー画像表示装置において、前記反射式画素電極
層における同一色に係る各画素電極を一定方向に整列せ
しめると共に、前記液晶層における液晶分子の配向方向
を、その方向の前記反射式画素電極層に対する投影写像
が各色に係る画素電極の整列方向と略一致するように設
定し、且つ、前記カラーフィルタと前記液晶パネル部の
間に、前記カラーフィルタを通過した偏光をその偏光面
が前記画素電極の整列方向と略45°の角度になるよう
に回転させて前記液晶パネル部へ入射させ、また液晶パ
ネル部で変調・反射された偏光をその偏光面を略135
°回転させて前記カラーフィルタへ入射させる位相板を
設けたことを特徴とするカラー画像表示装置に係る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a hologram, which diffracts one polarized component of incident light with high efficiency, separates the polarized light into a plurality of polarized lights of different colors, and separates each of the separated colors. A color filter that focuses the polarized light on each pixel electrode of the corresponding color disposed on the reflective pixel electrode layer of the liquid crystal panel described later, and a transparent common electrode layer, a liquid crystal layer and a pixel electrode disposed for each color. In a reflection type color image display device including a liquid crystal panel unit constituted by a reflection type pixel electrode layer which can be individually driven, in the reflection type pixel electrode layer, each pixel electrode related to the same color in a certain direction. Along with the alignment, the alignment direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is set so that the projected image of the direction on the reflective pixel electrode layer substantially matches the alignment direction of the pixel electrodes for each color, and Between the color filter and the liquid crystal panel unit, the polarized light passing through the color filter is rotated so that the polarization plane thereof is at an angle of approximately 45 ° with the alignment direction of the pixel electrodes, and is incident on the liquid crystal panel unit, Further, the polarization plane modulated and reflected by the liquid crystal panel section is changed to a polarization plane of about 135.
The present invention relates to a color image display device provided with a phase plate which is rotated by an angle of ° and made incident on the color filter.

【0028】この発明によると、液晶分子の配向方向の
反射式画素電極層に対する投影写像が同一色に係る画素
電極の整列方向に設定されており、異なる色に係る画素
電極相互間での横方向電圧に対して液晶分子が最も影響
を受け難い条件になっているため、横方向電圧に起因し
た液晶のディスクリネイションに基づく純色の輝度低下
や各補色関係のバランスの悪化を抑制できる。一方、位
相板は、偏光の偏光面の方向と液晶の配向方向の反射式
画素電極層に対する投影写像とが略45°の角度をなす
ように偏光を液晶層へ入射させて、液晶層における偏光
の変調効率を高く設定する。また、液晶パネル部の液晶
層を往復して変調された偏光の偏光面は入射時の偏光の
偏光面を略90°回転したものになるが、位相板はその
偏光面を略135°回転させることにより、カラーフィ
ルタで回折された偏光の偏光面に対して略90°の角度
をなす偏光面を有した偏光をカラーフィルタへ入射さ
せ、変調光をそのまま透過させる機能を有している
According to the present invention, the projected image of the alignment direction of the liquid crystal molecules on the reflective pixel electrode layer is set in the alignment direction of the pixel electrodes of the same color, and the horizontal direction between the pixel electrodes of different colors. Since the condition is such that the liquid crystal molecules are hardly affected by the voltage, it is possible to suppress a decrease in the luminance of a pure color and a deterioration in the balance of complementary colors due to the disclination of the liquid crystal due to the lateral voltage. On the other hand, the phase plate causes the polarized light to enter the liquid crystal layer so that the direction of the plane of polarization of the polarized light and the projected image of the alignment direction of the liquid crystal onto the reflective pixel electrode layer make an angle of approximately 45 °, and the polarized light in the liquid crystal layer is polarized. Modulation efficiency is set high. Further, the polarization plane of the polarized light modulated by reciprocating in the liquid crystal layer of the liquid crystal panel portion is obtained by rotating the polarization plane of the polarized light at the time of incidence by approximately 90 °, and the phase plate rotates the polarization plane by approximately 135 °. Accordingly, the color filter has a function of allowing polarized light having a polarization plane forming an angle of about 90 ° with respect to the polarization plane of the polarized light diffracted by the color filter to enter the color filter and transmitting the modulated light as it is.

【0029】第2の発明は、ホログラムで構成されてお
り、入射光の一方の偏光成分を高効率に回折すると共に
複数の異なる色の偏光に分光し、且つ分光した各色の偏
光を後記液晶パネル部の透明画素電極層に配設された対
応色の各画素電極に集光せしめるカラーフィルタと、透
明な共通電極層と液晶層と各色別に配設させた画素電極
を個別に駆動することが可能な透明画素電極層とで構成
された液晶パネル部を具備した透過型カラー画像表示装
置において、前記透明画素電極層における同一色に係る
各画素電極を一定方向に整列せしめると共に、前記液晶
層における液晶分子の配向方向を、その方向の前記透明
画素電極層に対する投影写像が各色に係る画素電極の整
列方向と略一致するように設定し、且つ、前記カラーフ
ィルタと前記液晶パネル部の間に、前記カラーフィルタ
を通過した偏光をその偏光面が前記画素電極の整列方向
と略45°の角度になるように旋光させる位相板を設
け、更に前記液晶パネル部の出射側に前記カラーフィル
タが高効率に回折した偏光成分とは逆の偏光成分のみを
透過させる検光子を設けたことを特徴とするカラー画像
表示装置に係る。
The second invention comprises a hologram, diffracts one polarized component of the incident light with high efficiency, separates the polarized light into a plurality of polarized lights of different colors, and converts the separated polarized lights of the respective colors into a liquid crystal panel to be described later. The color filter that focuses on each pixel electrode of the corresponding color arranged in the transparent pixel electrode layer of the unit, and the transparent common electrode layer and the liquid crystal layer and the pixel electrode arranged for each color can be individually driven In a transmissive color image display device having a liquid crystal panel section composed of a transparent pixel electrode layer and a transparent pixel electrode layer, the pixel electrodes of the same color in the transparent pixel electrode layer are aligned in a certain direction, and the liquid crystal in the liquid crystal layer is The orientation direction of the molecule is set so that the projected image of the direction on the transparent pixel electrode layer substantially matches the alignment direction of the pixel electrode for each color, and the color filter and the liquid crystal A phase plate for rotating the polarized light passing through the color filter so that its polarization plane is at an angle of approximately 45 ° with respect to the alignment direction of the pixel electrodes is provided between the panel portions, and further provided on the emission side of the liquid crystal panel portion. The present invention relates to a color image display device, characterized in that the color filter is provided with an analyzer that transmits only a polarization component opposite to a polarization component diffracted with high efficiency.

【0030】この発明は、第1の発明と同様のカラーフ
ィルタと位相板の組み合わせを透過型カラー画像表示装
置に適用したものであり、同様の条件によって画素電極
の横方向電圧に起因した液晶のディスクリネイションに
よる純色の輝度低下や各補色関係のバランスの悪化を抑
制でき、また検光子によって液晶パネル部で変調を受け
た偏光成分のみが投射光として取り出される。
In the present invention, the same combination of the color filter and the phase plate as that of the first invention is applied to a transmission type color image display device. A decrease in luminance of pure colors due to discrimination and deterioration of the balance of complementary colors can be suppressed, and only a polarized light component modulated by the liquid crystal panel by the analyzer is extracted as projection light.

【0031】第3の発明は、ホログラムで構成されてお
り、入射光の一方の偏光成分を高効率に回折すると共に
複数の異なる色の偏光に分光し、且つ分光した各色の偏
光を後記反射式空間光変調部に配設されている対応色に
係るマイクロミラーに集光せしめるカラーフィルタと、
前記カラーフィルタによる各色に係る偏光の集光位置に
回動可能なマイクロミラーを配設し、各マイクロミラー
を画素信号に対応して回動制御する反射式空間光変調部
と、前記カラーフィルタと前記反射式空間光変調部の間
に介在し、前記カラーフィルタから得られる直線偏光を
円偏光に変換し、前記反射式空間光変調部から得られる
円偏光を前記直線偏光の偏光面に対して90°回転した
偏光面を有する直線偏光に変換する位相板を具備したカ
ラー画像表示装置に係る。
The third invention comprises a hologram, diffracts one polarized component of the incident light with high efficiency, separates the polarized light into a plurality of polarized lights of different colors, and converts the separated polarized lights of the respective colors into a reflection type. A color filter that focuses light on a micromirror for a corresponding color provided in the spatial light modulator,
A reflection-type spatial light modulator that controls rotation of each micromirror in accordance with a pixel signal by disposing a rotatable micromirror at a condensing position of polarized light related to each color by the color filter; Interposed between the reflective spatial light modulators, converts linearly polarized light obtained from the color filter to circularly polarized light, and converts circularly polarized light obtained from the reflective spatial light modulator to a polarization plane of the linearly polarized light. The present invention relates to a color image display device provided with a phase plate for converting linearly polarized light having a polarization plane rotated by 90 °.

【0032】この発明は、カラーフィルタと位相板の組
み合わせをマイクロミラーを用いた反射式空間光変調部
に適用することで、新規なカラー画像表示装置を実現す
るものである。この発明における反射式空間光変調部は
画素信号に対応して回動制御が可能な多数のマイクロミ
ラーを平面的に配設したものである。カラーフィルタは
回折・分光した各色の偏光を対応した色画素に該当する
マイクロミラーに集光させるが、その偏光は位相板によ
って円偏光に変換されてマイクロミラーへ入射する。マ
イクロミラーで反射した円偏光は位相板へ再入射する
が、位相板はその円偏光を往路での直線偏光の偏光面と
90°の角度をなす偏光面を有した直線偏光へ変換して
カラーフィルタへ再入射させる。従って、カラーフィル
タへ再入射する直線偏光はカラーフィルタの回折条件か
ら外れてカラーフィルタをそのまま透過するが、反射式
空間光変調部で色画素信号に応じて各マイクロミラーの
回動角度を投射方向への反射状態と別の方向への反射状
態に設定すると、投射方向への反射光のみが投射光とし
て得られ、画素信号に応じたカラー表示が可能になる。
The present invention realizes a novel color image display device by applying a combination of a color filter and a phase plate to a reflective spatial light modulator using a micromirror. The reflection type spatial light modulator according to the present invention has a large number of micromirrors that can be rotated and controlled in accordance with pixel signals in a plane. The color filter focuses the polarized and diffracted polarized light on the micromirror corresponding to the corresponding color pixel. The polarized light is converted into circularly polarized light by the phase plate and enters the micromirror. The circularly polarized light reflected by the micromirror re-enters the phase plate, and the phase plate converts the circularly polarized light into linearly polarized light having a plane of polarization that forms an angle of 90 ° with the plane of polarization of the linearly polarized light on the outward path. Re-enter the filter. Therefore, the linearly polarized light re-entering the color filter deviates from the diffraction condition of the color filter and passes through the color filter as it is, but the reflection type spatial light modulator changes the rotation angle of each micromirror according to the color pixel signal in the projection direction. When the reflection state is set to the reflection state in a different direction from the reflection state in the projection direction, only the reflection light in the projection direction is obtained as the projection light, and color display according to the pixel signal can be performed.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明のカラー画像表示装
置に係る各実施形態を図1から図7を用いて詳細に説明
する。 《実施形態1》この実施形態は上記の第1の発明に対応
した反射型カラー画像表示装置に係り、図1にその装置
の模式的な要部構造断面図を示す。同図から明らかなよ
うに、その基本的構造は図9で示したものと同様であ
り、LCDパネル1、薄板ガラス層2、カラーフィルタ
3、ガラス基板4、及びカップリングプリズム5からなる
積層構造を有しているが、この実施形態ではそれらを構
成する各要素も同一であることとする。そして、前記の
各層1〜5及び各要素の具体的な内容と機能に関しては既
に従来技術の欄で詳細に説明しているため、ここではそ
れらの説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the color image display device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. << Embodiment 1 >> This embodiment relates to a reflection type color image display apparatus corresponding to the above-mentioned first invention, and FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a principal part structure of the apparatus. As is apparent from FIG. 9, the basic structure is the same as that shown in FIG. 9, and the LCD panel 1, the thin glass layer 2, the color filter
3, the glass substrate 4 and the coupling prism 5 have a laminated structure. In the present embodiment, it is assumed that each element constituting them is the same. Since the specific contents and functions of each of the layers 1 to 5 and each element have already been described in detail in the section of the prior art, the description thereof is omitted here.

【0034】この実施形態における装置の第1の特徴
は、光変調層16を構成する液晶の配向方向が、その方向
を画素電極層13へ投影した写像の方向と同一色に係る画
素電極の整列方向が一致するように設定されている点に
ある。即ち、液晶の配向方向の設定は、配向膜14,16に
対するラビング処理によって予め液晶分子にプレティル
ト角を与えておくことにより行われるが、この実施形態
ではそのプレティルト角で与えられる傾斜方向を画素電
極層13へ投影した場合の方向が図1における紙面に垂直
な方向になっており、ストライプ配列方式によるR,G,
Bの各画素電極の整列方向と一致している。また、第2
の特徴は、カラーフィルタ3と薄板ガラス層2の間に1/
2波長板6が介装されており、その1/2波長板6の結晶
光軸が前記の同一色に係る画素電極の整列方向に対して
略22.5°の角度をなす方向に設定されている点にあ
る。ここに、1/2波長板6には複屈折性をもたせた波長
フィルム又は雲母板や水晶板等が適用される。
The first feature of the device in this embodiment is that the alignment direction of the liquid crystal constituting the light modulating layer 16 is the same as the alignment of the pixel electrodes in the same color as the direction of the image projected onto the pixel electrode layer 13. The point is that the directions are set to match. That is, the alignment direction of the liquid crystal is set by giving a pretilt angle to the liquid crystal molecules in advance by rubbing the alignment films 14 and 16, but in this embodiment, the tilt direction given by the pretilt angle is determined by the pixel electrode. The direction when projected onto the layer 13 is a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 1, and R, G,
B corresponds to the alignment direction of each pixel electrode. Also, the second
The feature of 1/1 is between color filter 3 and thin glass layer 2.
The two-wavelength plate 6 is interposed, and the crystal optical axis of the half-wavelength plate 6 is set in a direction at an angle of about 22.5 ° with respect to the alignment direction of the pixel electrodes of the same color. It is in the point. Here, a wavelength film having a birefringence, a mica plate, a quartz plate, or the like is applied to the half-wave plate 6.

【0035】ここで、図16の場合と同様に、3×3画
素分の画素電極領域において、G色に係る画素電極13g
がON状態で、R色及びB色に係る画素電極13r,13bが
OFF状態になっている場合を仮定すると、液晶は図2
に示すような配向状態になる。同図において、(A)は各
画素電極13r,13g,13bの配列態様と共に液晶の配向方向
を画素電極層13へ投影した方向(白抜き矢印の方向)を示
し、(B)及び(C)はそれぞれ画素電極13gと画素電極13
r,13bでの液晶の配向状態を示す。OFF状態にある画
素電極13r,13bの上側の液晶分子はプレティルト角のま
まで垂直方向に対して数度ほど配向方向に倒れた状態で
維持されるが、ON状態になった画素電極13gの上側の
液晶分子は印加された色画素信号に対応した電界によっ
て大きく倒れた状態になる。
Here, as in the case of FIG. 16, in the pixel electrode region of 3 × 3 pixels, the pixel electrode 13g for G color
Is assumed to be in the ON state, and the pixel electrodes 13r and 13b for the R and B colors are in the OFF state.
The orientation state shown in FIG. In the same figure, (A) shows the direction in which the alignment direction of the liquid crystal is projected on the pixel electrode layer 13 together with the arrangement of the pixel electrodes 13r, 13g, 13b (the direction of the white arrow), and (B) and (C) Are pixel electrode 13g and pixel electrode 13, respectively.
This shows the alignment state of the liquid crystal at r and 13b. The liquid crystal molecules above the pixel electrodes 13r and 13b in the OFF state are maintained at a pretilt angle in a state in which the liquid crystal molecules are tilted in the alignment direction by several degrees with respect to the vertical direction. Of liquid crystal molecules are greatly collapsed by an electric field corresponding to the applied color pixel signal.

【0036】その場合、画素電極13r,13bと画素電極13g
との間には電位差によって横方向電界が生じ、図16で
はその横方向電界によって液晶にディスクリネイション
が誘発されたのであるが、この実施形態では画素電極13
gの上側の液晶分子が前記の横方向電界の影響を殆ど受
けることなく、図2(A)におけるV-V矢視断面に相当
する図2(D)に示すように、液晶分子は画素電極13gの
全領域にわたってG色に係る画素電極13gの整列方向へ
のみ大きく倒れた状態となり、液晶にディスクリネイシ
ョンが発生していない。即ち、液晶の配向方向を前記の
ように設定したことにより、その配向方向は横方向電界
の方向と垂直な関係になって液晶分子が異なる色の画素
電極間に生じる横方向電界の影響を最も受け難い条件が
確保され、ディスクリネイションの発生を有効に抑制で
きる。従って、図16(C)の場合と同様に画素電極13g
の電極面で反射した光を検光子によって検出すると、そ
の光強度は図2(E)のようになり、純色の輝度の低下と
補色関係のバランスの悪化が防止できている。尚、液晶
分子はその配向方向に係る横方向電界に対しては敏感に
反応するため、同一色に係る隣接した画素電極がON状
態とOFF状態にある場合には、その相互間の横方向電
界によってディスクリネイションが発生することになる
が、同一色相互間で発生しているため純色の輝度と補色
関係のバランスには影響しない。
In this case, the pixel electrodes 13r and 13b and the pixel electrode 13g
16, a horizontal electric field is generated due to the potential difference, and in FIG. 16, discrimination is induced in the liquid crystal by the horizontal electric field.
The liquid crystal molecules on the upper side of g are hardly affected by the horizontal electric field, and the liquid crystal molecules correspond to the cross section taken along the line V-V in FIG. In the entire area of 13 g, the pixel electrode 13 g for G color is largely inclined only in the alignment direction, and no discrimination occurs in the liquid crystal. That is, by setting the orientation direction of the liquid crystal as described above, the orientation direction is perpendicular to the direction of the lateral electric field, and the influence of the lateral electric field generated between the pixel electrodes of different colors in which the liquid crystal molecules are different is the most. Conditions that are difficult to receive are ensured, and the occurrence of disclination can be effectively suppressed. Therefore, as in the case of FIG.
When the light reflected by the electrode surface is detected by the analyzer, the light intensity becomes as shown in FIG. 2E, and it is possible to prevent a decrease in the luminance of the pure color and a deterioration in the balance between the complementary colors. Since the liquid crystal molecules are sensitive to the horizontal electric field in the orientation direction, when the adjacent pixel electrodes of the same color are in the ON state and the OFF state, the horizontal electric field between the adjacent pixel electrodes is in the ON state and the OFF state. Discrimination occurs due to this, but since it occurs between the same colors, it does not affect the balance between the luminance of the pure color and the complementary color relationship.

【0037】次に、この実施形態の装置における入射時
から出射時までの偏光の状態変化をを図3を参照しなが
ら説明する。但し、同図において、太い実線の矢印方向
は偏光の偏光面の方向を、太い点線は1/2波長板6の結
晶光軸の方向を、白抜き矢印の方向は液晶の配向方向を
画素電極に投影した場合の方向を示す。先ず、カラーフ
ィルタ3は読出し光を回折・分光したS偏光成分を対応色
に係る画素電極に集光させるが、その偏光成分はその集
光経路で1/2波長板6と光変調層16の液晶を通過する。
この装置の場合、図3(A)に示すように、カラーフィル
タ3による回折光のS偏光成分はその偏光面が同一色に
係る画素電極の整列方向になっている。そして、そのS
偏光成分は1/2波長板6を通過するが、入射時点で偏光
面が1/2波長板6の結晶光軸6aの方向に対して略22.
5°の角度を有しているため(B)、通過した後の偏光成
分はその偏光面が略45°回転せしめられ(C)、光変調
層16の液晶へは偏光面が同一色に係る画素電極の整列方
向と略45°の角度をなした偏光として入射する(D)。
従って、画素電極層13へ入射した偏光成分の偏光面は液
晶の配向方向を画素電極に投影した場合の方向と略45
°の角度をなしており、光変調層16の液晶によって最も
効率的な変調効率が得られる角度関係で入射されること
になる。
Next, the change in the state of polarized light from the time of incidence to the time of emission in the device of this embodiment will be described with reference to FIG. However, in the figure, the thick solid line arrow direction indicates the direction of the polarization plane of the polarized light, the thick dotted line indicates the direction of the crystal optical axis of the half-wave plate 6, and the white arrow direction indicates the liquid crystal alignment direction. Shows the direction when projected. First, the color filter 3 condenses the S-polarized light component obtained by diffracting and dispersing the readout light on the pixel electrode for the corresponding color, and the polarized light component passes through the converging path between the half-wave plate 6 and the light modulation layer 16. Pass through the liquid crystal.
In the case of this device, as shown in FIG. 3A, the S-polarized light component of the diffracted light by the color filter 3 has its polarization plane in the alignment direction of the pixel electrodes related to the same color. And that S
Although the polarized light component passes through the half-wave plate 6, the polarization plane at the time of incidence is approximately 22.2 with respect to the direction of the crystal optical axis 6a of the half-wave plate 6.
Since it has an angle of 5 ° (B), the polarized light component after passing through is rotated by approximately 45 ° in its polarization plane (C), and the liquid crystal of the light modulation layer 16 has the polarization plane of the same color. Light is incident as polarized light having an angle of approximately 45 ° with the alignment direction of the pixel electrodes (D).
Therefore, the plane of polarization of the polarized component incident on the pixel electrode layer 13 is approximately 45 degrees with the direction when the orientation direction of the liquid crystal is projected on the pixel electrode.
The light is incident on the liquid crystal of the light modulation layer 16 in an angle relationship at which the most efficient modulation efficiency is obtained.

【0038】光変調層16へ入射した偏光は、液晶層→
(画素電極での反射)→液晶層の経路を通過する過程で画
素電極に印加される電圧に応じた変調を受け(D,E)、
1/2波長板6へ再入射する(F)。そして、液晶層を往復
して変調を受けることで偏光の偏光面は90°回転して
1/2波長板6へ入射するが(E,F)、1/2波長板6の結
晶光軸6aはその偏光面に対して略67.5°の角度を有
しているため(F)、1/2波長板6を通過した後の偏光成
分は略135°回転せしめられてカラーフィルタ3へ入
射する(G,F)。
The polarized light incident on the light modulating layer 16 is
(Reflection at the pixel electrode) → receives modulation according to the voltage applied to the pixel electrode in the process of passing through the path of the liquid crystal layer (D, E),
It re-enters the half-wave plate 6 (F). Then, as the light is reciprocated in the liquid crystal layer and undergoes modulation, the plane of polarization of the polarized light is rotated by 90 ° and enters the half-wave plate 6 (E, F), but the crystal optical axis 6a of the half-wave plate 6 Has an angle of about 67.5 ° with respect to its polarization plane (F), the polarized light component after passing through the half-wave plate 6 is rotated by about 135 ° and enters the color filter 3 (G, F).

【0039】従って、カラーフィルタ3へ入射する偏光
成分はその偏光面が読出し光を回折・分光して得られた
S偏光成分の偏光面と垂直になったP偏光成分となるが
(G)、カラーフィルタ3はS偏光成分のみを効率的に回
折させる偏光選択性を有しているため、変調されたP偏
光成分はカラーフィルタ3をそのまま透過する。その結
果、カラーフィルタ3を透過したP偏光成分を変調投射
光として用いることができ、一方、変調度に応じて非変
調のままカラーフィルタ3へ再入射する偏光成分はS偏
光成分のままであるため、カラーフィルタ3の前記回折
特性に基づいて読出し光の入射方向へ戻る。即ち、1/
2波長板6は、液晶の配向方向を前記のように設定して
ディスクリネイションを防止する構成において、カラー
フィルタ3が回折させたS偏光成分の偏光面を回転させ
て液晶層で最も効率的に変調を受けるようにし、また液
晶層で変調された偏光成分をP偏光成分としてカラーフ
ィルタ3を透過させる役割を果たす。
Accordingly, the polarization component incident on the color filter 3 is a P-polarization component whose polarization plane is perpendicular to the polarization plane of the S-polarization component obtained by diffracting and separating the readout light.
(G) Since the color filter 3 has a polarization selectivity for efficiently diffracting only the S-polarized component, the modulated P-polarized component passes through the color filter 3 as it is. As a result, the P-polarized light component transmitted through the color filter 3 can be used as the modulated projection light, while the polarized light component that re-enters the color filter 3 without modulation according to the degree of modulation remains the S-polarized light component. Therefore, the light returns to the incident direction of the read light based on the diffraction characteristic of the color filter 3. That is, 1 /
The two-wavelength plate 6 is the most efficient in the liquid crystal layer by rotating the polarization plane of the S-polarized light component diffracted by the color filter 3 in a configuration in which the alignment direction of the liquid crystal is set as described above to prevent disclination. And the polarization component modulated by the liquid crystal layer is transmitted as a P polarization component through the color filter 3.

【0040】《実施形態2》この実施形態は前記の実施
形態1の変形例に係り、装置の基本的な積層構成は図1
と同様であるが、その特徴部分に関連した模式的原理図
は図4に示される。この実施形態の特徴は、(1) 図4
(A)に示すように、全体が方形の平面形状をなすカラー
フィルタ3において、各色(R,G,B)に係るホログラフ
ィレンズアレイ層3r,3g,3bが前記方形形状の縦辺及び横
辺に対して略45°の傾斜角度をもってストライプ状に
並設されている点、(2) カラーフィルタ3の構成に対応
させて、図4(D)に示すように、全体が方形の平面形状
をなす画素電極層13において、同一色に係る画素電極が
縦辺及び横辺に対して略45°の傾斜角度で整列せしめ
られている点、(3) 光変調層16を構成する液晶の配向方
向が、その方向を画素電極層13へ投影した写像の方向と
前記(2)の画素電極の整列方向とが一致するように設定
されている点、及び(4)図1の反射型カラー画像表示装
置で用いられていた1/2波長板6と同様に1/2波長板
が適用されており、図4(B),(C),(E),(F)に示すよ
うに、その1/2波長板の結晶光軸6a'が同一色に係る画
素電極の整列方向に対して略22.5°の角度をなすよ
うに設定されている点にある。そして、(1)のカラーフ
ィルタ3と(2)の画素電極層13に基づく画素配列による
と、擬似的なモザイク配列方式によるカラー表示が可能
になる。
<Embodiment 2> This embodiment is a modification of the above-described embodiment 1, and the basic laminated structure of the apparatus is shown in FIG.
FIG. 4 shows a schematic principle diagram similar to that of FIG. The features of this embodiment are as follows: (1) FIG.
As shown in (A), in the color filter 3 having a rectangular planar shape as a whole, the holographic lens array layers 3r, 3g, 3b for the respective colors (R, G, B) are formed by the vertical and horizontal sides of the rectangular shape. (2) In correspondence with the configuration of the color filter 3, as shown in FIG. In the pixel electrode layer 13 to be formed, the pixel electrodes of the same color are aligned at an inclination angle of about 45 ° with respect to the vertical side and the horizontal side, (3) the alignment direction of the liquid crystal constituting the light modulation layer 16 Is set so that the direction of the image projected onto the pixel electrode layer 13 and the alignment direction of the pixel electrodes in (2) above, and (4) the reflection type color image display of FIG. A half-wave plate is applied in the same manner as the half-wave plate 6 used in the apparatus, and FIGS. 4 (B), (C), (E), (F) ), The crystal optical axis 6a 'of the half-wave plate is set to form an angle of about 22.5 ° with respect to the alignment direction of the pixel electrodes of the same color. According to the pixel arrangement based on the color filter 3 of (1) and the pixel electrode layer 13 of (2), color display by a pseudo mosaic arrangement method becomes possible.

【0041】この実施形態においては、読出し光がカラ
ーフィルタ3におけるホログラフィレンズアレイ層3r,3
g,3bの並設方向に対して垂直な方向から入射され、実施
形態1の場合と同様に、各ホログラフィレンズアレイ層
3r,3g,3bのホログラフィレンズ3re,3ge,3beは読出し光
を回折・分光して各色のS偏光成分を画素電極層13の対
応色に係る画素電極13r,13g,13bへ集光させる。
In this embodiment, the reading light is applied to the holographic lens array layers 3r, 3r in the color filter 3.
g, 3b are incident from a direction perpendicular to the juxtaposition direction, and each holographic lens array layer
The holographic lenses 3re, 3ge, and 3be of 3r, 3g, and 3b diffract and disperse the readout light and focus the S-polarized light component of each color to the pixel electrodes 13r, 13g, and 13b corresponding to the corresponding color of the pixel electrode layer 13.

【0042】その場合、カラーフィルタ3で回折された
S偏光成分は1/2波長板へ入射するが、S偏光成分の
偏光面は1/2波長板の結晶光軸6a'に対して略22.5
°の角度をなしているため(B)、1/2波長板を通過す
ることによってその偏光面が略45°回転せしめられた
偏光となって光変調層16の液晶へ入射する(C)。従っ
て、実施形態1の場合と同様に、液晶へ入射する偏光は
液晶層において最も効率よく変調を受けることになり、
また液晶の配向方向は前記(3)の条件で設定されている
ため、異なる色に係る画素電極間に横方向電界が生じて
も液晶のディスクリネイションの発生を抑制でき、純色
の輝度の低下と補色関係のバランスの悪化が防止でき
る。
In this case, the S-polarized light component diffracted by the color filter 3 is incident on the half-wave plate, but the plane of polarization of the S-polarized light component is approximately 22 ° with respect to the crystal optical axis 6a ′ of the half-wave plate. .5
(B), the light passes through a half-wave plate, and its polarization plane is turned into a polarized light rotated by approximately 45 ° and enters the liquid crystal of the light modulation layer 16 (C). Therefore, similarly to the case of the first embodiment, the polarized light incident on the liquid crystal is most efficiently modulated in the liquid crystal layer,
In addition, since the orientation direction of the liquid crystal is set under the condition (3), even when a horizontal electric field is generated between the pixel electrodes of different colors, it is possible to suppress the occurrence of the disclination of the liquid crystal and to reduce the luminance of the pure color. And the deterioration of the balance of the complementary colors can be prevented.

【0043】一方、液晶層→(画素電極での反射)→液晶
層の経路で変調された偏光は偏光面を略90°回転させ
て1/2波長板へ再入射するが(D,E)、その段階での偏
光面は1/2波長板の結晶光軸6a'に対して略67.5°
の角度をなしており(E)、1/2波長板を通過すること
によって偏光面が135°回転せしめられてカラーフィ
ルタ3へ再入射することになる(F)。その結果、実施形
態1の場合と同様に、カラーフィルタ3へ再入射する変
調を受けた偏光はP偏光成分になっており、カラーフィ
ルタ3で回折を受けることなくそのまま透過して投射光
として用いられる。また、非変調のままカラーフィルタ
3へ再入射するS偏光成分はカラーフィルタ3で回折され
て読出し光の入射方向へ戻る。そして、この実施形態に
よる投射光が擬似的なモザイク配列方式によるカラー表
示態様になることは前記したとおりである。
On the other hand, the polarized light modulated on the path of the liquid crystal layer → (reflection at the pixel electrode) → the liquid crystal layer re-enters the half-wave plate by rotating the plane of polarization by approximately 90 ° (D, E). The polarization plane at this stage is approximately 67.5 ° with respect to the crystal optical axis 6a 'of the half-wave plate.
(E), the polarization plane is rotated by 135 ° by passing through the half-wave plate, and the light is again incident on the color filter 3 (F). As a result, similarly to the case of the first embodiment, the modulated polarized light re-entering the color filter 3 is a P-polarized component, and is transmitted as it is without being diffracted by the color filter 3 and used as projection light. Can be In addition, color filters remain unmodulated
The S-polarized light component re-entering 3 is diffracted by the color filter 3 and returns to the incident direction of the read light. As described above, the projection light according to the present embodiment has a color display mode based on a pseudo mosaic arrangement method.

【0044】《実施形態3》この実施形態は、実施形態
1のカラーフィルタ3と1/2波長板6の組み合わせを透
過型カラー画像表示装置に適用したものであり、上記の
第2の発明に対応する。この実施形態に係る装置の模式
的構成は図5に示され、カラーフィルタ3と1/2波長板
6とLCDパネル1'と検光子7とで構成されている。ここ
に、カラーフィルタ3と1/2波長板6の組み合わせは前
記のとおり実施形態1と同様である。LCDパネル1'
は、誘電体ミラー膜14が介装されていないこと、及び画
素電極層13'の各画素電極とアクティブマトリクス駆動
回路12'とSi基板11'が透明な材料で構成されているこ
とを除いて、実施形態1のLCDパネル1と同様の積層
構造を有し、その光変調層16の液晶の配向方向を画素電
極層13'へ投影した場合の方向が図5における紙面に垂
直な方向になっており、ストライプ配列方式によるR,
G,Bの各画素電極の整列方向と一致している点も実施
形態1の場合と同様である。検光子7は、LCDパネル
1'を透過した変調光の内のP偏光成分のみを透過させる
機能を有している。
<< Embodiment 3 >> In this embodiment, a combination of the color filter 3 and the half-wave plate 6 of Embodiment 1 is applied to a transmission type color image display device. Corresponding. A schematic configuration of the device according to this embodiment is shown in FIG. 5, and includes a color filter 3 and a half-wave plate.
6, an LCD panel 1 'and an analyzer 7. Here, the combination of the color filter 3 and the half-wave plate 6 is the same as in the first embodiment as described above. LCD panel 1 '
Except that the dielectric mirror film 14 is not interposed and that each pixel electrode of the pixel electrode layer 13 ', the active matrix drive circuit 12', and the Si substrate 11 'are made of a transparent material. 5 has the same laminated structure as the LCD panel 1 of the first embodiment, and the direction in which the liquid crystal orientation of the light modulating layer 16 is projected onto the pixel electrode layer 13 'is perpendicular to the plane of FIG. And R,
The point that the alignment direction of each of the G and B pixel electrodes coincides with that of the first embodiment. Analyzer 7 is an LCD panel
It has a function of transmitting only the P-polarized light component of the modulated light transmitted through 1 '.

【0045】この実施形態の装置においては、カラーフ
ィルタ3で回折・分光された各色のS偏光成分は画素電極
層13'の対応色に係る画素電極に集光せしめられるが、
その集光過程で1/2波長板6を通過することによって偏
光面が45°回転せしめられ、また光変調層16の液晶で
変調を受けた偏光は更にその偏光面が90°回転された
偏光になってLCDパネル1'から検光子7側へ射出され
る。そして、1/2波長板6と光変調層16での偏光面の回
転状態は、実施形態1において図3(A)〜(E)で説明し
た内容と基本的に同様であり、(D)から(E)へ移行する
変調過程で偏光が液晶層で変調された後に画素電極をそ
のまま透過して射出される点で異なっているだけであ
る。従って、1/2波長板6を通過した偏光の偏光面は液
晶層で最も効率的に変調を受ける方向に設定されてお
り、また異なる色に係る画素電極の間に生じる横方向電
界に起因して液晶にディスクリネイションが発生するこ
とも抑制できる。
In the device of this embodiment, the S-polarized light component of each color diffracted and split by the color filter 3 is focused on the pixel electrode corresponding to the corresponding color of the pixel electrode layer 13 ′.
In the light condensing process, the polarization plane is rotated by 45 ° by passing through the half-wave plate 6, and the polarized light modulated by the liquid crystal of the light modulation layer 16 is further polarized by 90 °. Then, the light is emitted from the LCD panel 1 'to the analyzer 7 side. The rotation state of the polarization plane in the half-wave plate 6 and the light modulation layer 16 is basically the same as that described in the first embodiment with reference to FIGS. 3A to 3E. The only difference is that the polarized light is modulated by the liquid crystal layer in the modulation process from (E) to (E) and then transmitted through the pixel electrode and emitted as it is. Therefore, the plane of polarization of the polarized light that has passed through the half-wave plate 6 is set to the direction that most efficiently undergoes modulation in the liquid crystal layer, and is caused by a lateral electric field generated between pixel electrodes of different colors. Thus, occurrence of disclination in the liquid crystal can be suppressed.

【0046】ところで、実施形態1の場合には、変調を
受けたP偏光成分と非変調のS偏光成分がカラーフィル
タ3へ再入射し、その回折特性によって非変調の偏光は
読出し光側へ戻り、変調光であるP偏光成分のみを透過
させることができたが、この実施形態では、LCDパネ
ル1'が透過型で構成されているため、液晶層での変調度
に応じて変調を受けた偏光成分と非変調の偏光成分がそ
のままLCDパネル1'から射出される。そこで、この実
施形態では、LCDパネル1'の出射側に検光子7を設
け、変調光である偏光成分のみを通過させて投射光とし
て利用するようにしている。
In the first embodiment, the modulated P-polarized light component and the unmodulated S-polarized light component re-enter the color filter 3, and the non-modulated polarized light returns to the readout light side due to its diffraction characteristics. Although only the P-polarized light component, which is the modulated light, could be transmitted, in this embodiment, since the LCD panel 1 ′ is of a transmission type, it is modulated according to the degree of modulation in the liquid crystal layer. The polarized light component and the unmodulated polarized light component are directly emitted from the LCD panel 1 ′. Therefore, in this embodiment, the analyzer 7 is provided on the emission side of the LCD panel 1 ', and only the polarized light component, which is the modulated light, is transmitted and used as the projected light.

【0047】《実施形態4》この実施形態は、マイクロ
ミラーデバイスに対してカラーフィルタと1/4波長板
の組み合わせを適用したカラー画像表示装置に関し、上
記の第3の発明に対応する。この実施形態の装置の模式
的構造は図6に示され、実施形態1で用いたカラーフィ
ルタ3と1/4波長板21の組み合わせとマイクロミラーデ
バイス22で構成されている。
Embodiment 4 This embodiment relates to a color image display device in which a combination of a color filter and a quarter-wave plate is applied to a micromirror device, and corresponds to the above-described third invention. FIG. 6 shows a schematic structure of the device according to this embodiment, which is constituted by a combination of the color filter 3 and the quarter-wave plate 21 used in the first embodiment and the micromirror device 22.

【0048】ここに、1/4波長板21は、カラーフィル
タ3が回折・分光したS偏光成分の偏光面に対して略45
°の角度をなす方向に結晶光軸を有した態様で介装され
ている。一方、マイクロミラーデバイス22は、半導体基
板上に微細な機構で回動自在に支承された多数のマイク
ロミラー23を配列させたミラー面を構成し、各マイクロ
ミラー23に対応させて直下に設けられたメモリ素子によ
る静電界発生回路(図示せず)によって個別にマイクロミ
ラー23の回動角度を制御するものである。そして、本実
施形態では、各色画素に係るマイクロミラー23がカラー
フィルタ3の各ホログラフィレンズ3re,3ge,3beの配列態
様に対応してストライプ状に配列されており、ドライバ
24が画素信号に応じて各静電界発生回路を選択的にON
/OFF状態に切換えることにより各マイクロミラー23
の回動角度を2状態に変化させる。具体的には、図7に
示すように、静電界発生回路がON状態ではマイクロミ
ラー23が読出し光を垂直方向(投射方向)へ反射する状態
に設定され(A)、逆にOFF状態では読出し光を投射方
向に対して大きく傾斜した方向へ反射する状態に設定さ
れるため(B)、各マイクロミラー23の回動角度を個別に
何れかの状態に制御することによって、入射光を投射光
とするか、非投射光とするかを選択できる。
Here, the quarter-wave plate 21 is approximately 45 degrees with respect to the polarization plane of the S-polarized component diffracted and split by the color filter 3.
It is interposed so as to have a crystal optical axis in a direction forming an angle of °. On the other hand, the micromirror device 22 constitutes a mirror surface on which a large number of micromirrors 23 rotatably supported by a fine mechanism are arranged on a semiconductor substrate, and is provided directly below the micromirrors 23 so as to correspond to each micromirror 23. The turning angle of the micromirror 23 is individually controlled by an electrostatic field generating circuit (not shown) using a memory element. In the present embodiment, the micromirrors 23 for the respective color pixels are arranged in a stripe shape corresponding to the arrangement of the holographic lenses 3re, 3ge, 3be of the color filter 3, and the driver
24 selectively turns on each electrostatic field generation circuit according to the pixel signal
By switching to the / OFF state, each micro mirror 23
Is changed to two states. More specifically, as shown in FIG. 7, the micromirror 23 is set to a state in which the micromirror 23 reflects the readout light in the vertical direction (projection direction) when the electrostatic field generating circuit is in the ON state (A). Since the light is set in a state of reflecting light in a direction greatly inclined with respect to the projection direction (B), by controlling the rotation angle of each micromirror 23 to any state individually, the incident light is projected light. Or non-projection light can be selected.

【0049】図6において、カラーフィルタ3は読出し
光を回折・分光したS偏光成分を対応色に係るマイクロ
ミラー23に集光させるが、その偏光は集光経路で1/4
波長板21を通過する。その場合、1/4波長板21の結晶
光軸はS偏光成分の偏光面に対して45°の角度を有し
ているため、1/4波長板21を透過した光は円偏光とな
ってマイクロミラー23に集光する。そして、各ミラー面
に集光した円偏光は、画素信号に応じた各マイクロミラ
ー23の制御状態によって投射方向又は非投射方向へ反射
されて1/4波長板21へ再入射するが、1/4波長板21は
入射した円偏光をP偏光成分に変換してカラーフィルタ
3へ出射させる。従って、各マイクロミラー23での反射
光は全てP偏光成分になってカラーフィルタ3で回折さ
れることなくそのまま透過し、各マイクロミラー23の制
御状態に応じて投射方向と非投射方向に分かれて出射さ
れる。
In FIG. 6, the color filter 3 condenses the S-polarized light component obtained by diffracting and dispersing the readout light on the micromirror 23 corresponding to the corresponding color.
The light passes through the wave plate 21. In this case, since the crystal optical axis of the quarter-wave plate 21 has an angle of 45 ° with respect to the polarization plane of the S-polarized light component, the light transmitted through the quarter-wave plate 21 becomes circularly polarized light. The light is focused on the micro mirror 23. The circularly polarized light condensed on each mirror surface is reflected in the projection direction or the non-projection direction depending on the control state of each micromirror 23 according to the pixel signal, and re-enters the quarter-wave plate 21. The four-wavelength plate 21 converts the incident circularly polarized light into a P-polarized light component and
Output to 3. Therefore, all the light reflected by each micromirror 23 becomes a P-polarized light component and is transmitted as it is without being diffracted by the color filter 3, and is divided into a projection direction and a non-projection direction according to the control state of each micromirror 23. Is emitted.

【0050】この実施形態ではON状態のマイクロミラ
ー23が反射した光を投射光として利用しているため、例
えば、図6に示す状態であれば、R色とG色に係るP偏
光成分のみが投射光となって、B色に係るP偏光成分は
非投射光になり、結果的に黄色領域を表現する投射光が
得られていることになるが、各マイクロミラー23によっ
て色の配合状態を変化させればフルカラーでの表示が可
能になることは当然である。
In this embodiment, the light reflected by the micromirror 23 in the ON state is used as the projection light. For example, in the state shown in FIG. 6, only the P-polarized light components of the R and G colors are used. As the projection light, the P-polarized light component of the B color becomes the non-projection light, and as a result, the projection light expressing the yellow region is obtained. Naturally, full-color display becomes possible by changing the display.

【0051】マイクロミラーデバイスを利用した従来の
カラー画像表示装置では、3個のマイクロミラーデバイ
ス(R,G,Bに対応)を用いて各色の投射光を合成してフ
ルカラーの投射映像を実現する方法や、高密度画素の単
一マイクロミラーデバイスを用い、カラーホイールを回
転させる方式やLCDによるマルチカラー・シャッター
方式によって照射ビームの色をビデオフィールド周期に
対して十分に短い周期でスイッチングすることでR,G,
Bを順次リフレッシュする方法が採用されていたが、こ
の実施形態の装置によれば、極めて簡単な構成であるカ
ラーフィルタ3と1/4波長板21と単一マイクロミラーデ
バイスチップの積送構造だけでフルカラーの投射映像が
得られる。
In a conventional color image display device using a micromirror device, a projection image of each color is synthesized using three micromirror devices (corresponding to R, G, and B) to realize a full-color projection image. Method, using a single micromirror device with high-density pixels, rotating the color wheel, or switching the color of the illuminating beam in a period that is sufficiently short with respect to the video field period by a multi-color shutter method using an LCD. R, G,
Although the method of sequentially refreshing B has been adopted, according to the apparatus of this embodiment, only the loading structure of the color filter 3, the quarter-wave plate 21, and the single micromirror device chip, which are extremely simple structures, is used. To obtain a full-color projection image.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明のカラー画像表示装置は、以上の
構成を有していることにより、次のような効果を奏す
る。請求項1及び請求項2の発明は、偏光の選択的回折
機能と分光機能と画素変調要素への集光機能を併せて有
したカラーフィルタと液晶パネル部を具備した反射型カ
ラー画像表示装置において、液晶パネル部における異な
る色画素に係る画素電極間の横方向電界に起因した液晶
のディスクリネイションの発生によって純色の輝度低下
や補色関係のバランスの悪化が生じることを防止し、高
品位なカラー画像表示を可能にする。請求項3及び請求
項4の発明は、前記カラーフィルタと透明な液晶パネル
部を具備した透過型カラー画像表示装置において、同様
の効果を実現する。請求項5及び請求項6の発明は、前
記カラーフィルタと、個別に回動制御が可能な多数のマ
イクロミラーを色画素要素として配設した反射式空間光
変調部と、位相板と、検光子とを組み合わせることによ
り、極めて簡単な構成で制御も容易な反射型カラー画像
表示装置を実現する。
According to the color image display device of the present invention having the above-described structure, the following effects can be obtained. The invention according to claims 1 and 2 is directed to a reflection type color image display device including a color filter and a liquid crystal panel unit having a function of selectively diffracting polarized light, a function of separating light, and a function of condensing light on a pixel modulation element. In the liquid crystal panel portion, it is possible to prevent the occurrence of liquid crystal discrimination caused by a horizontal electric field between pixel electrodes related to different color pixels, thereby preventing a decrease in pure color luminance and a deterioration in the balance of complementary colors, thereby providing high quality color. Enable image display. According to the third and fourth aspects of the present invention, the same effect can be achieved in a transmission type color image display device including the color filter and a transparent liquid crystal panel. The invention according to claims 5 and 6 is characterized in that the color filter, a reflective spatial light modulator in which a plurality of individually mirror-controllable micromirrors are arranged as color pixel elements, a phase plate, an analyzer, Thus, a reflection type color image display device having an extremely simple configuration and easy control can be realized.

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

【図1】本発明のカラー画像表示装置の実施形態1に係
る反射型カラー画像表示装置の模式的構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a reflective color image display device according to a first embodiment of the color image display device of the present invention.

【図2】ストライプ配列方式に基づいた画素電極の配列
において、R色及びB色に係る画素電極がOFF状態
で、G色に係る画素電極がON状態である場合に、各画
素電極の配列態様と液晶の配向方向を画素電極層へ投影
した方向を示す図(A)と、画素電極がON状態での液晶
の配向状態を示す図(B)と、画素電極がOFF状態での
液晶の配向状態を示す図(C)と、(A)におけるV-V矢
視断面をとって液晶の配向状態を示す図(D)と、G色に
係る画素電極領域で検出される光強度分布を示す図(E)
である。
FIG. 2 shows an arrangement of pixel electrodes in an arrangement of pixel electrodes based on a stripe arrangement method, in which pixel electrodes for R and B colors are in an OFF state and pixel electrodes for G color are in an ON state. (A) showing the direction in which the orientation direction of the liquid crystal is projected onto the pixel electrode layer, (B) showing the orientation state of the liquid crystal when the pixel electrode is in the ON state, and the orientation of the liquid crystal when the pixel electrode is in the OFF state. (C) showing the state, (D) showing the alignment state of the liquid crystal taken along the line VV in (A), and the light intensity distribution detected in the pixel electrode region for G color. Figure (E)
It is.

【図3】入射時から出射時までの偏光の状態変化を示す
図である。但し、(A)はカラーフィルタを通過した後の
状態、(B),(C)は往路で1/2波長板を通過する前後の
状態、(D)はLCDパネルへの入射状態、(E)はLCD
パネルからの出射状態、(F),(G)は復路で1/2波長板
を通過する前後の状態、(H)はカラーフィルタへ再入射
して透過する状態を示す。
FIG. 3 is a diagram showing a state change of polarized light from the time of incidence to the time of emission. However, (A) is the state after passing through the color filter, (B) and (C) are the states before and after passing through the half-wave plate on the outward path, (D) is the state of incidence on the LCD panel, (E) ) Is LCD
(F) and (G) show the state before and after passing through the half-wave plate on the return path, and (H) shows the state of re-entering the color filter and transmitting.

【図4】実施形態2に係る反射型カラー画像表示装置の
特徴部分に関連した模式的原理図である。但し、(A)は
カラーフィルタにおけるホログラフィレンズアレイ層の
並設態様を示し、(B),(C)は往路での偏光の偏光面と
1/2波長板の結晶光軸との関係を示し、(D)は画素電
極層における各色の画素電極層の整列態様を示し、
(E),(F)は復路での偏光の偏光面と1/2波長板の結晶
光軸との関係を示す。
FIG. 4 is a schematic principle view related to a characteristic portion of a reflective color image display device according to a second embodiment. However, (A) shows the parallel arrangement of the holographic lens array layers in the color filter, and (B) and (C) show the relationship between the polarization plane of the polarized light on the outward path and the crystal optical axis of the half-wave plate. , (D) shows the arrangement of the pixel electrode layers of each color in the pixel electrode layer,
(E) and (F) show the relationship between the polarization plane of the polarized light on the return path and the crystal optical axis of the half-wave plate.

【図5】実施形態3に係る透過型カラー画像表示装置の
模式的構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a transmission type color image display device according to a third embodiment.

【図6】実施形態4に係る反射型カラー画像表示装置の
模式的構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a reflective color image display device according to a fourth embodiment.

【図7】マイクロミラーデバイスの動作原理を示す概略
図である。但し、(A)はマイクロミラーがON状態の場
合、(B)はOFF状態の場合を示す。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the operation principle of the micromirror device. However, (A) shows the case where the micro mirror is in the ON state, and (B) shows the case where the micro mirror is in the OFF state.

【図8】カラーフィルタを用いた透過型カラー画像表示
装置(特開平6-308332号)の模式的構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a transmission type color image display device using a color filter (JP-A-6-308332).

【図9】本願発明者が特願平8-294453号において開示し
た反射型カラー画像表示装置の模式的構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a reflection type color image display device disclosed in Japanese Patent Application No. 8-294453 by the present inventor.

【図10】ホログラムについて、入射光の波長λ=54
0nm,屈折率の変調量Δn=0.03とし、厚みtを変
化させてS偏向成分の回折効率ηsを100%に保ちな
がら、ベンドアングルを変化させた場合のP偏向成分の
回折効率ηsの変化を示すグラフである。
FIG. 10 shows the wavelength of the incident light λ = 54 for the hologram.
0 nm, the refractive index modulation amount Δn = 0.03, the thickness t is changed, and the diffraction efficiency ηs of the P deflection component when the bend angle is changed while maintaining the diffraction efficiency ηs of the S deflection component at 100%. It is a graph which shows a change.

【図11】ベンドアングルを75°として最適設計条件
で作成したR色用ホログラムについて、入射光の波長帯
域400nm〜700nmにおけるP偏光成分とS偏光成
分の回折効率特性を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing diffraction efficiency characteristics of a P-polarized light component and an S-polarized light component in a wavelength band of 400 nm to 700 nm of an incident light with respect to an R color hologram created under an optimum design condition with a bend angle of 75 °.

【図12】ベンドアングルを75°として最適設計条件
で作成したG色用ホログラムについて、入射光の波長帯
域400nm〜700nmにおけるP偏光成分とS偏光成
分の回折効率特性を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing diffraction efficiency characteristics of a P-polarized light component and an S-polarized light component in a wavelength band of 400 nm to 700 nm of incident light, for a hologram for G color prepared under an optimum design condition with a bend angle of 75 °.

【図13】ベンドアングルを75°として最適設計条件
で作成したB色用ホログラムについて、入射光の波長帯
域400nm〜700nmにおけるP偏光成分とS偏光成
分の回折効率特性を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing diffraction efficiency characteristics of a P-polarized light component and an S-polarized light component in a wavelength band of 400 nm to 700 nm of incident light, for a hologram for B color prepared under an optimum design condition with a bend angle of 75 °.

【図14】図9のカラー画像表示装置に関連して、平面
的に見てG色用のホログラフィレンズの中心と対応色の
画素電極の中心が一致した状態でG色用のホログラフィ
レンズが読出し光を回折・分光してS変調成分を対応色
の画素電極に集光せしめ、画素電極側で反射・変調され
てホログラフィレンズへ再入射し、変調後のP偏向成分
がホログラフィレンズを透過して投射光になる過程を示
す模式図である。
14 relates to the color image display device of FIG. 9 and reads out the holographic lens for G color in a state where the center of the holographic lens for G color and the center of the pixel electrode of the corresponding color coincide in a plan view. The S-modulation component is focused on the pixel electrode of the corresponding color by diffracting and dispersing the light, reflected and modulated on the pixel electrode side, re-enters the holographic lens, and the P-polarized component after modulation passes through the holographic lens. It is a schematic diagram which shows the process which becomes projection light.

【図15】従来技術における画素電極の配列態様と液晶
分子の配向方向の関係を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the arrangement of pixel electrodes and the orientation direction of liquid crystal molecules in a conventional technique.

【図16】図15で示した画素電極の配列態様と液晶分
子の配向方向の関係において、R色及びB色に係る画素
電極がOFF状態で、G色に係る画素電極がON状態と
なって液晶にディスクリネイションが発生した場合の場
合の各画素の表示状態を示す図(A)と、(A)におけるV
-V矢視断面をとって液晶の配向状態を示す図(B)と、
G色に係る画素電極領域で検出される光強度分布を示す
図(C)である。
16 shows that the pixel electrodes for R and B colors are OFF and the pixel electrode for G color is ON in the relationship between the arrangement mode of the pixel electrodes and the orientation direction of the liquid crystal molecules shown in FIG. (A) showing the display state of each pixel when discrimination occurs in the liquid crystal, and FIG.
(B) showing a state of alignment of the liquid crystal in a cross section taken along the -V arrow,
FIG. 7C is a diagram illustrating a light intensity distribution detected in a pixel electrode region for G color.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1',51…LCDパネル、2…薄板ガラス層、3,52…カラ
ーフィルタ、3r,3g,3b…各色(R,G,B)用のホログラフ
ィレンズアレイ、3re,3ge,3be…各色(R,G,B)に係る
ホログラフィレンズ、4…ガラス基板、5…カップリング
プリズム、6…1/2波長板、6a,6a'…結晶光軸、7…検
光子、11,11'…ガラス基板又はSi基板、12,12'…アク
ティブマトリクス駆動回路、13…画素電極層、13r,13g,
13b…各色(R,G,B)に係る画素電極、14…誘電体ミラ
ー膜、15,17…配向膜、16…光変調層(液晶層)、18…共
通電極膜、21…1/4波長板、22…マイクロミラーデバ
イス、23…マイクロミラー、24…ドライバ、51r,51g,51
b…透明画素電極、52p…集光単位ホログラム。
1,1 ', 51 ... LCD panel, 2 ... Thin glass layer, 3,52 ... Color filter, 3r, 3g, 3b ... Holographic lens array for each color (R, G, B), 3re, 3ge, 3be ... Each color (R, G, B) holographic lens, 4 ... glass substrate, 5 ... coupling prism, 6 ... 1/2 wavelength plate, 6a, 6a '... crystal optical axis, 7 ... analyzer, 11, 11' ... Glass substrate or Si substrate, 12, 12 '... active matrix drive circuit, 13 ... pixel electrode layer, 13r, 13g,
13b: pixel electrode for each color (R, G, B), 14: dielectric mirror film, 15, 17: alignment film, 16: light modulation layer (liquid crystal layer), 18: common electrode film, 21: 1/4 Wave plate, 22: micromirror device, 23: micromirror, 24: driver, 51r, 51g, 51
b: Transparent pixel electrode, 52p: Condensing unit hologram.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ホログラムで構成されており、入射光の
一方の偏光成分を高効率に回折すると共に複数の異なる
色の偏光に分光し、且つ分光した各色の偏光を後記液晶
パネル部の反射式画素電極層に配設された対応色の各画
素電極に集光せしめるカラーフィルタと、透明な共通電
極層と液晶層と各色別に配設させた画素電極を個別に駆
動することが可能な反射式画素電極層とで構成された液
晶パネル部を具備した反射型カラー画像表示装置におい
て、前記反射式画素電極層における同一色に係る各画素
電極を一定方向に整列せしめると共に、前記液晶層にお
ける液晶分子の配向方向を、その方向の前記反射式画素
電極層に対する投影写像が各色に係る画素電極の整列方
向と略一致するように設定し、且つ、前記カラーフィル
タと前記液晶パネル部の間に、前記カラーフィルタを通
過した偏光をその偏光面が前記画素電極の整列方向と略
45°の角度になるように回転させて前記液晶パネル部
へ入射させ、また液晶パネル部で変調・反射された偏光
をその偏光面を略135°回転させて前記カラーフィル
タへ入射させる位相板を設けたことを特徴とするカラー
画像表示装置。
1. A hologram, which diffracts one polarized light component of incident light with high efficiency, separates the polarized light into a plurality of polarized lights of different colors, and reflects the separated polarized lights of a reflection type of a liquid crystal panel unit. A color filter that condenses light on each pixel electrode of the corresponding color arranged on the pixel electrode layer, and a reflective type that can individually drive the transparent common electrode layer, the liquid crystal layer, and the pixel electrodes arranged for each color In a reflection type color image display device including a liquid crystal panel section composed of a pixel electrode layer, pixel electrodes of the same color in the reflection type pixel electrode layer are aligned in a certain direction, and liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are arranged. Are set such that the projected image of the direction on the reflective pixel electrode layer substantially matches the alignment direction of the pixel electrodes for each color, and the color filter and the liquid crystal panel Between the sections, the polarized light passing through the color filter is rotated so that the plane of polarization thereof is at an angle of approximately 45 ° with respect to the alignment direction of the pixel electrodes to be incident on the liquid crystal panel section, and modulated by the liquid crystal panel section. A color image display device comprising a phase plate for rotating the reflected polarized light by approximately 135 ° to enter the color filter;
【請求項2】 カラーフィルタが分光した各色の偏光の
偏光面が反射式画素電極層における同一色に係る各画素
電極の整列方向と同一方向であり、位相板が前記整列方
向に対して略22.5°の角度をなす結晶光軸を有した
1/2波長板である請求項1のカラー画像表示装置。
2. A polarization plane of polarized light of each color separated by the color filter is in the same direction as an alignment direction of each pixel electrode related to the same color in the reflection type pixel electrode layer, and the phase plate is approximately 22 with respect to the alignment direction. 2. The color image display device according to claim 1, wherein the color image display device is a half-wave plate having a crystal optical axis forming an angle of 0.5 [deg.].
【請求項3】 ホログラムで構成されており、入射光の
一方の偏光成分を高効率に回折すると共に複数の異なる
色の偏光に分光し、且つ分光した各色の偏光を後記液晶
パネル部の透明画素電極層に配設された対応色の各画素
電極に集光せしめるカラーフィルタと、透明な共通電極
層と液晶層と各色別に配設させた画素電極を個別に駆動
することが可能な透明画素電極層とで構成された液晶パ
ネル部を具備した透過型カラー画像表示装置において、
前記透明画素電極層における同一色に係る各画素電極を
一定方向に整列せしめると共に、前記液晶層における液
晶分子の配向方向を、その方向の前記透明画素電極層に
対する投影写像が各色に係る画素電極の整列方向と略一
致するように設定し、且つ、前記カラーフィルタと前記
液晶パネル部の間に、前記カラーフィルタを通過した偏
光をその偏光面が前記画素電極の整列方向と略45°の
角度になるように回転させる位相板を設け、更に前記液
晶パネル部の出射側に前記カラーフィルタが高効率に回
折した偏光成分とは逆の偏光成分のみを透過させる検光
子を設けたことを特徴とするカラー画像表示装置。
3. A hologram, which diffracts one polarized light component of incident light with high efficiency, separates the polarized light into a plurality of polarized lights of different colors, and converts the separated polarized lights of the respective colors into a transparent pixel of a liquid crystal panel unit. A color filter that focuses light on each pixel electrode of the corresponding color provided on the electrode layer, and a transparent pixel electrode that can individually drive the transparent common electrode layer, the liquid crystal layer, and the pixel electrodes provided for each color In a transmission type color image display device having a liquid crystal panel unit composed of
Along with aligning the pixel electrodes of the same color in the transparent pixel electrode layer in a certain direction, the alignment direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer, and the projection of the pixel electrode of the color in the direction on the transparent pixel electrode layer in each direction is changed. It is set so as to substantially match the alignment direction, and between the color filter and the liquid crystal panel portion, the polarized light having passed through the color filter has its polarization plane at an angle of approximately 45 ° with the alignment direction of the pixel electrodes. A phase plate for rotating the liquid crystal panel portion, and an analyzer for transmitting only a polarization component opposite to a polarization component diffracted by the color filter with high efficiency on the emission side of the liquid crystal panel portion. Color image display device.
【請求項4】 カラーフィルタが分光した各色の偏光の
偏光面が透明画素電極層における同一色に係る各画素電
極の整列方向と同一方向であり、位相板が前記整列方向
に対して略22.5°の角度をなす方向の結晶光軸を有
した1/2波長板である請求項3のカラー画像表示装
置。
4. The polarization plane of polarized light of each color separated by the color filter is in the same direction as the alignment direction of each pixel electrode related to the same color in the transparent pixel electrode layer, and the phase plate is approximately 22. 4. The color image display device according to claim 3, wherein the color image display device is a half-wave plate having a crystal optical axis in a direction forming an angle of 5 [deg.].
【請求項5】 ホログラムで構成されており、入射光の
一方の偏光成分を高効率に回折すると共に複数の異なる
色の偏光に分光し、且つ分光した各色の偏光を後記反射
式空間光変調部に配設されている対応色に係るマイクロ
ミラーに集光せしめるカラーフィルタと、前記カラーフ
ィルタによる各色に係る偏光の集光位置に回動可能なマ
イクロミラーを配設し、各マイクロミラーを画素信号に
対応して回動制御する反射式空間光変調部と、前記カラ
ーフィルタと前記反射式空間光変調部の間に介在し、前
記カラーフィルタから得られる直線偏光を円偏光に変換
し、前記反射式空間光変調部から得られる円偏光を前記
直線偏光の偏光面に対して90°回転した偏光面を有す
る直線偏光に変換する位相板を具備したカラー画像表示
装置。
5. A reflection type spatial light modulator, comprising a hologram, diffracting one polarization component of the incident light with high efficiency, dispersing the polarized light into a plurality of polarized lights of different colors, and dispersing the separated polarized lights of the respective colors. A color filter for condensing light on a micromirror for a corresponding color provided in the color filter, and a micromirror rotatable at a condensing position of polarized light for each color by the color filter are disposed, and each micromirror is provided with a pixel signal. A reflective spatial light modulator for controlling rotation in response to the light, interposed between the color filter and the reflective spatial light modulator, and converts linearly polarized light obtained from the color filter into circularly polarized light; A color image display device comprising a phase plate for converting circularly polarized light obtained from the spatial light modulator into linearly polarized light having a plane of polarization rotated by 90 ° with respect to the plane of polarization of the linearly polarized light.
【請求項6】 位相板がカラーフィルタから得られる偏
光の偏光面に対して略45°の角度をなす方向の結晶光
軸を有した1/4波長板である請求項5のカラー画像表
示装置。
6. The color image display device according to claim 5, wherein the phase plate is a quarter-wave plate having a crystal optical axis in a direction making an angle of approximately 45 ° with respect to the polarization plane of the polarized light obtained from the color filter. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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