JPH11231118A - 反射型ホログラフィック・カラーフィルターとそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

反射型ホログラフィック・カラーフィルターとそれを用いた液晶表示装置

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JPH11231118A
JPH11231118A JP3161098A JP3161098A JPH11231118A JP H11231118 A JPH11231118 A JP H11231118A JP 3161098 A JP3161098 A JP 3161098A JP 3161098 A JP3161098 A JP 3161098A JP H11231118 A JPH11231118 A JP H11231118A
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JP
Japan
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light
hologram
liquid crystal
blue
green
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JP3161098A
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English (en)
Inventor
Manuel Murijomora Luis
ルイス・マヌエル・ムリジョ−モラ
Atsushi Sato
敦 佐藤
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】3原色光の反射回折効率が高く、明るいフルカ
ラー画像を視覚する上で有効なホログラフィック・カラ
ーフィルターと反射型液晶表示装置の提供。 【解決手段】回折波長選択性を有し、入射光に対して、
赤・緑・青のそれぞれの波長分布の光を反射回折するホ
ログラム・アレイをマトリクス状に配置してなる構成の
反射型ホログラフィック・カラーフィルターを採用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フルカラー画像を
表示する液晶画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】染料や顔料を用いた既存のカラーフィル
ターに代えて、ホログラムや回折格子の分光回折特性を
利用したカラーフィルター(以下、HCF;Holographi
c Col-or Filter と称する)を用いたフルカラー液晶画
像表示装置が公知であり、以下のものが例示される。
【0003】特開平5−232319号公報 液晶画像表示装置のうち、液晶ビデオプロジェクターの
改良に係る本出願人による提案であり、カラーフィルタ
ーの各色セル自体をホログラムによって構成し、赤・緑
・青のそれぞれの色に対応させた微小なドットのホログ
ラムからなるホログラムパネル(HCF)を有し、HC
Fからの各色に対応したそれぞれの回折光が集光するよ
うに、透光部を設けたスリットを配置して、前記スリッ
トを通過した光を、スクリーン上に赤・緑・青のドット
として結像させる液晶ビデオプロジェクターである。
【0004】特開平5−249318号公報 ホログラム素子により液晶照射光を3原色画像表示用画
素(液晶セル)の配置に応じた方向に回折することで3
原色光に分光する。各3原色画像表示用画素が相対応す
る3原色光により照射されることでカラー画像を表示す
る。
【0005】特開平6−308332号公報 入射光(白色光)をホログラムにより回折分光して所定
の空間的な周期で異なる波長の光を所望の位置に出射す
るようにして、(既存の)カラーフィルターを用いない
で、液晶表示用バックライト等の利用効率を大幅に向上
させる。
【0006】上記〜の提案では、HCFを用いるこ
とにより、既存のカラーフィルターに比較して、液晶照
射光(白色バックライト)の吸収が少なく、光の利用効
率が向上し、明るく小消費電力のフルカラー液晶画像表
示装置が提供される。
【0007】上記の何れの提案も、HCFをバックライ
トにより照明することが前提となっており、ホログラム
は「透過回折」の機能を持つ。
【0008】一方、バックライトやエッジライトなどの
照明光源を必要とせず、周辺光での照明により画像を視
覚するタイプであるため、消費電力が一層小さい反射型
液晶表示装置も周知(電卓や腕時計に代表される)であ
るが、明るいフルカラー画像を視覚する上で有効な提案
は、現在のところ報告されていない。
【0009】反射型液晶表示装置は、液晶パネルの背面
(観察者の反対側)に、入射周辺光を反射させる反射体
を具備する構成であり、反射表面を拡散処理した既存の
金属反射体に代えて、ホログラムを反射体(以下、ホロ
グラム反射板と称する)とする提案が公知であり、国際
公開WO95/12826,国際公開WO96/378
05などに例示される。
【0010】何れのホログラム反射板に係る提案でも、
明るく反射光が出射する方向をホログラムの特性により
制御する思想を開示するに止まっており、反射光の色
(波長)をフルカラー画像の表示に適した3原色光とす
る思想には至っておらず、フルカラー画像の表示には、
依然として染料や顔料を用いた既存のカラーフィルター
が必要となる。
【0011】既存のカラーフィルターを用いた反射型液
晶表示装置の概略的な構成を図1に示す。同図に示すよ
うに、液晶パネルの背面には、カラーフィルターおよび
前記カラーフィルターを通過して入射した周辺光を拡散
反射する金属反射層が配置される。
【0012】同図で、表示装置に角度α(右上から)で
入射する周辺光は、表示装置の正面に位置する観察者に
対しては、反射光の強度・光量が最大とはならず、あく
まで正反射方向(右下に向かって)への強度・光量が最
大となる。従って、この場合には、観察される表示光に
寄与する入射光の利用効率は低い。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、3原色光の
反射回折効率が高く、明るいフルカラー画像を視覚する
上で有効なHCFと、それを用いた反射型液晶表示装置
を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明のHCF
は、回折波長選択性を有し、入射光に対して、赤・緑・
青のそれぞれの波長分布の光を反射回折するホログラム
・アレイを、同一平面上でマトリクス状に配置してなる
構成の反射型ホログラフィック・カラーフィルターであ
る。
【0015】または、回折波長選択性を有し、入射光に
対して、赤・緑・青のそれぞれの波長分布の光を反射回
折するホログラム・アレイが別々に配置されてなる3枚
のホログラム基板を重ね合わせて、全体として赤・緑・
青のホログラム・アレイがマトリクス状に配置されてな
る構成の反射型ホログラフィック・カラーフィルターで
ある。
【0016】また、本発明の反射型液晶表示装置は、液
晶パネル側から入射する周辺光を、上記の反射型ホログ
ラフィック・カラーフィルターにより、赤・緑・青のそ
れぞれ波長分布の光として反射回折し、液晶パネルの3
原色画像表示用画素を対応する3原色光により照射する
ことでフルカラー画像を表示することを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】図2は、本発明の一実施形態を示
す断面説明図である。HCFは、回折波長選択性を有し
赤・緑・青のそれぞれの色を反射回折するホログラム・
アレイを、同図で液晶パネルの左側に位置する基材上
(右側)に略マトリクス状に配置してなる構成である。
【0018】図2では、赤・緑・青のホログラム・アレ
イがそれぞれ離間した形で表現しているが、実際のホロ
グラム・アレイは、同一感光材料中で領域分割して多重
記録されている。
【0019】同図で、表示装置の右側から周辺光が角度
αで入射し、液晶パネルを通過した後、HCFに達し、
ホログラム・アレイそれぞれに対応する色の光が反射回
折されて、再度液晶パネルを通過して、表示光として観
察者に視覚される。尚、HCFへの入射光は周辺光に限
られるものではなく、表示装置自体に取り付けられる他
の照明光源を用いても良い。
【0020】反射回折光が液晶パネルを通過する際に
は、各色の反射回折光が、液晶パネルの対応する色の液
晶セルに入射して通過する。
【0021】ホログラムの光学特性により、反射回折光
に特定波長Xを中心とするバンド幅を持たせて特定の色
とする以外に、特定方向(角度)の特定範囲に反射回折
させることも可能である。従って、表示装置の表面で入
射光がギラついて見える方向(正反射方向)以外に反射
回折光を出射させることが可能であり、観察する上で好
ましい。
【0022】上記のように、フルカラー表示にあたって
は、液晶セルとホログラム・アレイは、1:1の関係で
あることが要求されることになる。
【0023】図3は、図2の斜視図である。
【0024】次いで、本発明のHCFを作製する方法に
ついて説明する。上記方法は、反射型ホログラムを撮影
記録する方法を応用した極めて一般的な方法である。本
発明で要求される回折波長選択性(特定波長の光のみを
回折する特性)を奏する反射型ホログラムとして、リッ
プマン・ホログラムが周知である。
【0025】HCFの作製にあたって、それぞれ赤・緑
・青の色の光を反射回折するマスター・ホログラム3種
類と、ホログラム・アレイの領域を決定する開口パター
ンの形成されたマスクが予め必要となる。
【0026】(1)マスター・ホログラム マスター・ホログラムは、例えば、異なる3種類(赤・
緑・青)の波長のコヒーレント光を、ホログラム感光材
料内で干渉させることで撮影記録される。図4は、マス
ター・ホログラムを撮影記録する方法を示す説明図であ
る。
【0027】マスター・ホログラムには特定のパターン
は必要でなく、記録される被写体としては拡散板(全面
ベタのすりガラスのようなもの)で良い。特定波長のコ
ヒーレント光(レーザー光)をレンズで拡げて拡散板を
照明して透過させ、ホログラム撮影における物体光とす
る。
【0028】ホログラム感光材料を介して反対側から参
照光を照明して、両者を感光材料内で干渉させることで
マスター・ホログラムが撮影記録される。
【0029】上記拡散板の記録パラメータとして、サイ
ズ,感光材料に対する距離や位置があり、それらはHC
Fとなった際の光学特性に反映される。(すなわち、サ
イズが反射回折する範囲、距離や位置は表示装置の適切
な視覚位置に反映する)
【0030】レーザー光の種類(波長)を変えて撮影記
録することで、異なる色の光を反射回折するマスター・
ホログラムが得られる。赤・緑・青それぞれのマスター
・ホログラムの撮影記録にあたっては、例えば620n
m,550nm,480nmの波長のレーザー光が用い
られる。
【0031】(2)HCFの作製 上記マスター・ホログラムから所望パターン状にコピー
した第2ホログラムにより、HCFが得られる。コピー
にあたっては、カラーフィルターの各色セルに相当する
ようにホログラム・アレイを形成するために、開口パタ
ーンの形成されたマスクを用いる。
【0032】図5は、マスター・ホログラムから第2ホ
ログラムをコピーする方法を示す説明図である。リップ
マン・ホログラムのコピーではコンタクト・コピー法が
採用され、マスター・ホログラムに第2ホログラムとな
る感光材料を密着させ、第2ホログラム側からコヒーレ
ント光を入射させることで、感光材料を透過する光(参
照光となる)とマスター・ホログラムからの反射回折光
(物体光となる)とが干渉することでコピーが行なわれ
る。
【0033】同図のように、感光材料の表面に開口パタ
ーンの形成されたマスクを配置することにより、開口パ
ターンの領域のみでマスター・ホログラムがコピーされ
て、対応する色のホログラム・アレイが形成される。
【0034】ある色のマスター・ホログラムのコピーが
済んだら、ホログラム・アレイのピッチだけマスクを移
動して、感光材料上での記録領域を変えて、次の色のマ
スター・ホログラムのコピーを繰り返すことで、最終的
に赤・緑・青のホログラム・アレイによって構成される
HCFとなる。この場合は、ホログラム・アレイが同一
の感光材料で(同一平面上で)マトリクス状に配置され
てなるHCFである。
【0035】また、マスクの移動ではなく、マスクの変
更によっても、同様のHCFを得ることが可能である。
すなわち、ある色のマスター・ホログラムのコピーが済
んだら、ホログラム・アレイのピッチの整数倍だけ開口
位置の異なるマスクに交換して、感光材料上での記録領
域を変えて、次の色のマスター・ホログラムのコピーを
繰り返すことで、最終的に赤・緑・青のホログラム・ア
レイによって構成されるHCFとなる。
【0036】図7,8に、それぞれの色のマスクと、得
られるホログラム・アレイの配置の説明図を示す。図7
は、碁盤目状にホログラム・アレイが配置される場合
(モザイク)であり、図8は、同図の上下方向ではホロ
グラム・アレイが交互に半ピッチずつずれて配置される
(トライアングル)場合に係る説明図である。本発明で
言う「マトリクス状」とは、上記の場合を包含するもの
である。
【0037】HCFのように微細なパターン状にホログ
ラム・アレイを記録する場合には、以下の問題を有す
る。すなわち、図6に示すように、マスク/第2ホログ
ラムとなる感光材料/マスター・ホログラムを離間させ
て配置した場合には、マスクの開口の中心/感光材料を
透過する光(参照光)の中心/マスター・ホログラムか
らの反射回折光(物体光)の中心とが、同図で上下方向
に微妙にずれることになり、ホログラム・アレイに影響
を及ぼすことになる。
【0038】そのため、アライメントの上では、3者は
なるべく密着させて配置することが望ましい。
【0039】尚、本発明は上記説明に限定されるもので
はなく、以下のような変更も可能である。
【0040】(a)マスター・ホログラムのコンタクト
・コピーの際、マスクを用いず、レーザー光の走査露光
によりホログラム・アレイを規定する。
【0041】(b)マスター・ホログラムを用意せず、
直接、HCFを撮影記録する。図9に示すように、感光
材料の表裏から、それぞれ開口パターンの形成されたマ
スクを通過した光同士を干渉させ、ホログラム・アレイ
を形成する。この場合、同図の右側から入射する拡散板
を通過した光が物体光となる。また、レーザー光源を変
更して、感光材料の異なる領域に、異なる色のホログラ
ム・アレイを順次形成する。
【0042】(c)異なる色の別々のホログラム・アレ
イが重ね合わせてなる構成のHCFとする。図10に示
すように、別々の感光材料に、赤・緑・青のそれぞれの
波長分布の光を反射回折するホログラム・アレイが別々
に形成された3枚のホログラム基板を重ね合わせて、全
体として、ホログラム・アレイがマトリクス状に配置さ
れてなるHCFとする。
【0043】上記によると、同一の感光材料で、異なる
色のホログラム・アレイを位置ずれなく形成する上で有
効である。
【0044】
【発明の効果】3原色光の反射回折効率が高く、明るい
フルカラー画像を視覚する上で有効なHCFと、それを
用いた反射型液晶表示装置が提供される。すなわち、ホ
ログラムが「反射回折」の機能を持っているHCFに係
る新規な提案であり、バックライトやエッジライトなど
の照明光源を必須とせず、周辺光での照明により明るい
フルカラー画像を視覚する上で有効である。
【0045】
【図面の簡単な説明】
【図1】既存のカラーフィルターを用いた反射型液晶表
示装置を示す説明図。
【図2】本発明の一実施形態を示す断面説明図。
【図3】本発明の一実施形態を示す斜視図。
【図4】マスター・ホログラムを撮影記録する方法を示
す説明図。
【図5】第2ホログラム(HCF)をコピーする方法を
示す説明図。
【図6】第2ホログラム(HCF)をコピーする方法を
示す拡大図。
【図7】マスクと得られるホログラム・アレイの配置を
示す説明図。
【図8】マスクと得られるホログラム・アレイの配置を
示す説明図。
【図9】HCFを撮影記録する他の方法を示す説明図。
【図10】それぞれ異なる色のホログラム基板が重ね合
わせてなる構成のHCFを示す説明図。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回折波長選択性を有し、入射光に対して、
    赤・緑・青のそれぞれの波長分布の光を反射回折するホ
    ログラム・アレイを、同一平面上でマトリクス状に配置
    してなる構成の反射型ホログラフィック・カラーフィル
    ター。
  2. 【請求項2】回折波長選択性を有し、入射光に対して、
    赤・緑・青のそれぞれの波長分布の光を反射回折するホ
    ログラム・アレイが別々に配置されてなる3枚のホログ
    ラム基板を重ね合わせて、全体として赤・緑・青のホロ
    グラム・アレイがマトリクス状に配置されてなる構成の
    反射型ホログラフィック・カラーフィルター。
  3. 【請求項3】液晶パネル側から入射する周辺光を、請求
    項1または2に記載の反射型ホログラフィック・カラー
    フィルターにより、赤・緑・青のそれぞれ波長分布の光
    として反射回折し、液晶パネルの3原色画像表示用画素
    を対応する3原色光により照射することでフルカラー画
    像を表示することを特徴とする液晶表示装置。
JP3161098A 1998-02-13 1998-02-13 反射型ホログラフィック・カラーフィルターとそれを用いた液晶表示装置 Pending JPH11231118A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100349906B1 (ko) * 1999-11-02 2002-08-22 삼성에스디아이 주식회사 액정표시소자

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100349906B1 (ko) * 1999-11-02 2002-08-22 삼성에스디아이 주식회사 액정표시소자

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