JPH11305041A - Hologram color filter - Google Patents

Hologram color filter

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Publication number
JPH11305041A
JPH11305041A JP10663698A JP10663698A JPH11305041A JP H11305041 A JPH11305041 A JP H11305041A JP 10663698 A JP10663698 A JP 10663698A JP 10663698 A JP10663698 A JP 10663698A JP H11305041 A JPH11305041 A JP H11305041A
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JP
Japan
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light
layer
hologram
lens array
hologram lens
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Pending
Application number
JP10663698A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirofumi Imaoka
裕文 今岡
Shintaro Nakagaki
新太郎 中垣
Tetsuji Suzuki
鉄二 鈴木
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress light losses due to secondary diffraction by a stacked structure. SOLUTION: This filter is structured by stacking a hologram lens array layer 40R for red, which diffracts and spectrally diffuses mainly light of red wavelength range of incident light and converges it on corresponding pixels, a hologram lens array layer 40B for blue which diffracts and spectrally diffuses mainly light of the blue wavelength range of the incident light and converges it on corresponding pixels, and a hologram lens array layer 40G for green which diffracts and spectrally diffuses mainly light of the green wavelength range of the incident light and converged it on corresponding pixels. Each hologram lens array layers is stacked in the order of red, green, and blue from the incident light site.

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、入射光を波長帯域
の異なる複数の光に回折・分光及び集光させる積層構造
のホログラムカラーフィルタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hologram color filter having a laminated structure for diffracting, dispersing, and condensing incident light into a plurality of lights having different wavelength bands.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、カラー液晶表示装置等で用いられ
る空間光変調素子においては、色分解手段として、顔料
や染料の着色材を用いたカラーフィルタが一般に使用さ
れている。これらのカラーフィルタは、光の三原色であ
るR(赤色)、G(緑色)、B(青色)に対応するいず
れかの波長域のみを選択的に透過し、それ以外の波長域
を吸収する着色フィルタで白色光を色分解するものであ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a spatial light modulator used in a color liquid crystal display device or the like, a color filter using a coloring material such as a pigment or a dye is generally used as a color separating means. These color filters selectively transmit only one of the wavelength ranges corresponding to the three primary colors of light, R (red), G (green), and B (blue), and absorb the other wavelength ranges. This filter separates white light with a filter.

【0003】よって、RGB三原色を取り出すには、白
色光の入射面にR用、G用、B用のカラーフィルタをそ
れぞれ独立した領域に形成する必要があり、原理的にカ
ラーフィルタ自体の光透過率が低く、光利用率を上げる
ことが難しい。
Therefore, in order to extract the three primary colors of RGB, it is necessary to form color filters for R, G, and B in independent areas on the incident surface of white light, and in principle, the light transmission of the color filter itself is required. The rate is low, and it is difficult to increase the light utilization rate.

【0004】これに対し、最近、色分解手段としてホロ
グラムレンズを用いたカラーフィルタ(以下、ホログラ
ムカラーフィルタという。)の使用が検討されている。
このホログラムカラーフィルタは、ホログラムレンズの
回折・分光機能により、特定波長の光を選択的に回折
し、対応画素電極上に集光させるとともに、それ以外の
光を透過直進させることができる。
On the other hand, recently, the use of a color filter using a hologram lens as a color separation means (hereinafter referred to as a hologram color filter) has been studied.
The hologram color filter can selectively diffract light of a specific wavelength by means of the diffraction / spectral function of the hologram lens, focus the light on the corresponding pixel electrode, and transmit the other light straight.

【0005】通常、ホログラムカラーフィルタは、B光
を回折・分光する機能を有するB用ホログラムレンズア
レイ層、G光を回折・分光する機能を有するG用ホログ
ラムレンズアレイ層、およびR光を回折・分光する機能
を有するR用ホログラムレンズアレイ層の三層が積層さ
れた構造を有する。例えば、光が入射する側よりB用、
G用、R用の順に各ホログラムレンズアレイ層を積層し
た場合、一定角度でホログラムカラーフィルタに入射す
る白色光は、まずB用ホログラムレンズアレイ層でB光
成分が回折・分光され、次にG用ホログラムレンズアレ
イ層でG光成分が回折・分光され、さらにR用ホログラ
ムレンズアレイ層でR光成分が回折・分光される。
In general, a hologram color filter includes a hologram lens array layer for B having a function of diffracting and dispersing B light, a hologram lens array layer for G having a function of diffracting and dispersing G light, and a diffracting and diffracting R light. It has a structure in which three layers of an R hologram lens array layer having a function of separating light are laminated. For example, for B from the side where light enters,
When the hologram lens array layers are stacked in the order of G and R, the white light incident on the hologram color filter at a certain angle is first diffracted and separated by the B hologram lens array layer at the B hologram lens array layer. The G light component is diffracted and split by the hologram lens array layer for R, and the R light component is diffracted and split by the hologram lens array layer for R.

【0006】白色光はホログラムカラーフィルタ自体に
はほとんど吸収されないため、原理的には従来の着色フ
ィルタを用いた色分解手段に比較し光利用率を上げるこ
とが可能となる。
[0006] Since white light is hardly absorbed by the hologram color filter itself, it is possible in principle to increase the light utilization rate as compared with the conventional color separation means using a colored filter.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述するように、一般
にホログラムカラーフィルタは、B用、G用、R用の各
ホログラムレンズアレイ層が積層された構造を有するも
のであるが、従来この積層順は任意に定められていた。
各ホログラムレンズアレイ層が対応色光のみを回折・分
光し、他の波長すべてを透過直進させるものであれば、
積層順序による影響はそれほど大きいものではない。し
かし、実際にはこの積層順序がホログラムカラーフィル
タの分光・回折機能に影響を与えており、積層順序を変
えると光利用率も変化していた。よって、良好な光利用
率を得られないことも多かった。
As described above, a hologram color filter generally has a structure in which hologram lens array layers for B, G, and R are stacked. Was arbitrarily determined.
If each hologram lens array layer diffracts and disperses only the corresponding color light and transmits all other wavelengths straight,
The effect of the stacking order is not very large. However, the stacking order actually affects the spectral / diffraction function of the hologram color filter, and if the stacking order is changed, the light utilization rate also changes. Therefore, a good light utilization rate cannot often be obtained.

【0008】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、高い光利用率を発揮できる積層構造を有したホログ
ラムカラーフィルタを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a hologram color filter having a laminated structure capable of exhibiting a high light utilization factor.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のホログラムカラ
ーフィルタの特徴は、入射光のうち主に赤色波長域の光
を回折・分光し、対応画素上に集光する赤色用ホログラ
ムレンズアレイ層と、入射光のうち主に青色波長域の光
を回折・分光し、対応画素上に集光する青色用ホログラ
ムレンズアレイ層と、入射光のうち主に緑色波長域の光
を回折・分光し、対応画素上に集光する緑色用ホログラ
ムレンズアレイ層とからなる積層構造を有するホログラ
ムカラーフィルタにおいて、入射光側より、赤色(R)
用、緑色(G)用、青色(B)用の順に各ホログラムレ
ンズアレイ層が積層されていることである。
A feature of the hologram color filter of the present invention is that a hologram lens array layer for red which mainly diffracts and disperses light in a red wavelength region of incident light and condenses it on a corresponding pixel is provided. A hologram lens array layer for blue, which mainly diffracts and disperses light in the blue wavelength region out of the incident light and focuses it on the corresponding pixel, diffracts and disperses light mainly in the green wavelength region out of the incident light, In a hologram color filter having a laminated structure including a hologram lens array layer for green light condensed on a corresponding pixel, a red (R)
Hologram lens array layers are stacked in the order of hologram lens array layers for hologram lens, green (G), and blue (B).

【0010】このように、ホログラムレンズアレイ層の
積層順を特定することにより、入射光側より第1層目ま
たは第2層目において、対応画素電極上に集光されるよ
う、所定方向に回折射出された光が、第2層目または第
3層目において二次回折される効率を低く維持し、対応
画素電極上に有効に集光する光の効率を上げることがで
きる。
As described above, by specifying the stacking order of the hologram lens array layers, the first and second layers from the incident light side are diffracted in a predetermined direction so as to be condensed on the corresponding pixel electrodes. The efficiency of the second-order diffraction of the emitted light in the second or third layer can be kept low, and the efficiency of the light effectively condensed on the corresponding pixel electrode can be increased.

【0011】あるいは、上述するホログラムレンズアレ
イ層の積層順を入射光側より青色(B)用、赤色(R)
用、緑色(G)用の順に積層したホログラムカラーフィ
ルタ、または入射光側より緑色(G)用、青色(B)
用、赤色(R)用の順に積層したホログラムカラーフィ
ルタにおいても、同様に、上述する二次回折効率を低く
維持し、対応画素電極上に有効に集光する光の効率を上
げることができる。
Alternatively, the order of lamination of the hologram lens array layers described above may be changed from the incident light side to blue (B) and red (R).
Hologram color filter laminated in the order of green (G) or green (G) and blue (B) from the incident light side
Similarly, in a hologram color filter laminated in the order of red, red, and red, the above-mentioned second-order diffraction efficiency can be maintained low, and the efficiency of light effectively condensed on the corresponding pixel electrode can be increased.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】(1、ホログラムカラーフィルタ
を用いた空間光変調素子の構成)図4は、本発明の実施
の形態に係るホログラムカラーフィルタを使用する空間
光変調素子の構造を示す装置断面図である。この空間光
変調素子は、例えば反射型カラー液晶表示装置に用いら
れるものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (1. Structure of spatial light modulator using hologram color filter) FIG. 4 shows an apparatus showing the structure of a spatial light modulator using a hologram color filter according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing. This spatial light modulator is used, for example, in a reflective color liquid crystal display device.

【0013】同図に示すように、空間光変調素子は、液
晶パネル11、薄板ガラス層12、ホログラムカラーフ
ィルタ13、ガラス基板14、カップリングプリズム1
5等から構成される。
As shown in FIG. 1, the spatial light modulator includes a liquid crystal panel 11, a thin glass layer 12, a hologram color filter 13, a glass substrate 14, and a coupling prism 1.
5 and so on.

【0014】このうち液晶パネル11は、シリコン基板
21と、そのシリコン基板21上に形成されたアクティ
ブマトリクス駆動回路22と、そのアクティブマトリク
ス駆動回路22によって映像信号に応じて選択的に制御
駆動される画素電極23r、23g、23bを規則的に
配列せしめた画素電極23と、誘電体ミラー膜24と、
配向膜25と、液晶層からなる光変調層26と、配向膜
27と、透明な共通電極層28とを順に積層させた構造
を有している。
The liquid crystal panel 11 includes a silicon substrate 21, an active matrix drive circuit 22 formed on the silicon substrate 21, and the active matrix drive circuit 22 selectively controls and drives the liquid crystal panel 11 according to a video signal. A pixel electrode 23 in which the pixel electrodes 23r, 23g, and 23b are regularly arranged; a dielectric mirror film 24;
It has a structure in which an alignment film 25, a light modulation layer 26 made of a liquid crystal layer, an alignment film 27, and a transparent common electrode layer 28 are sequentially stacked.

【0015】本実施の形態に係るホログラムカラーフィ
ルタ13は、入射光側よりR(赤色)光を選択的に分光
・回折するR用ホログラムレンズアレイ層13R、G
(緑色)光を選択的に分光・回折するG用ホログラムレ
ンズアレイ層13G、およびB(青色)光を選択的に分
光・回折するB用ホログラムレンズアレイ層13Bをこ
の順序で積層させた構造を有するものである。なお、入
射光側よりB用、R用、G用の順に各ホログラムレンズ
アレイ層を積層させたもの、あるいは入射光側よりG
用、B用、R用の順に各ホログラムレンズアレイ層を積
層させたものでもよい。
The hologram color filter 13 according to the present embodiment has an R hologram lens array layer 13R, G for selectively separating and diffracting R (red) light from the incident light side.
A structure in which a G hologram lens array layer 13G for selectively separating and diffracting (green) light and a B hologram lens array layer 13B for selectively separating and diffracting B (blue) light are laminated in this order. Have The hologram lens array layers are laminated in the order of B, R, and G from the incident light side, or G
The hologram lens array layers may be laminated in the order of hologram lens array layers for B, R and R.

【0016】各ホログラムレンズアレイ層13R、13
G、13Bは、白色光(読み出し光)中の選択色光を分
光・回折し、各レンズ単位ごとに、液晶パネル11内の
R、G、Bに対応する各画素電極23r、23g、23
bへ略垂直に集光する。なお、同図に示すように、画素
電極23上に誘電体ミラー24を形成している場合は、
選択色光は画素電極手前の誘電体ミラー24上に集光さ
れる。
Each hologram lens array layer 13R, 13
G and 13B disperse and diffract the selected color light in the white light (readout light), and for each lens unit, each pixel electrode 23r, 23g, and 23 corresponding to R, G, and B in the liquid crystal panel 11.
The light is condensed almost vertically to b. In the case where a dielectric mirror 24 is formed on the pixel electrode 23 as shown in FIG.
The selected color light is focused on the dielectric mirror 24 just before the pixel electrode.

【0017】ホログラムカラーフィルタ13に対する読
み出し光(白色光)の入射角は、読み出し光中の2偏光
成分の一方の成分、例えばS偏光成分(入射面に垂直な
振動面を有する偏光成分)の回折効率を略最大とし、他
方のP偏光成分(入射面に平行な振動面を有する偏光成
分)の回折効率を低くし、その回折効率比が30%以上
となるように設定する。例えば、入射角を60度乃至9
0度の範囲のように比較的大きくとると、S偏光成分に
対する回折効率を略最大としながら、P偏光成分の回折
効率との差を30%以上にすることが可能となる。
The incident angle of the readout light (white light) to the hologram color filter 13 is determined by diffracting one of the two polarized light components in the readout light, for example, the S-polarized light component (a polarized light component having a vibration plane perpendicular to the incident surface). The diffraction efficiency of the other P-polarized light component (a polarized light component having a vibration plane parallel to the incident surface) is set to be the maximum, and the diffraction efficiency ratio is set to 30% or more. For example, when the incident angle is 60 degrees to 9
If it is relatively large, such as in the range of 0 degrees, it is possible to make the difference between the diffraction efficiency of the P-polarized light component and the diffraction efficiency of the P-polarized light component 30% or more while maximizing the diffraction efficiency for the S-polarized light component.

【0018】このように設定すれば、ホログラムカラー
フィルタ13で回折され光変調層26に入射するS偏光
成分は、途中光変調層26で変調されるとP偏光に変わ
るが、この変調後の光は、画素電極23で反射され再度
ホログラムカラーフィルタ13を通過する際には分光・
回折されることなくほぼ直進し、効率良く投射光として
取り出すことができる。
With this setting, the s-polarized light component diffracted by the hologram color filter 13 and incident on the light modulation layer 26 changes to p-polarized light when modulated by the light modulation layer 26 on the way. Is reflected and reflected by the pixel electrode 23 and passes through the hologram color filter 13 again.
The light travels substantially straight without being diffracted, and can be efficiently extracted as projection light.

【0019】本実施の形態におけるホログラムカラーフ
ィルタ13は、上述する積層順に各ホログラムレンズア
レイ層を積層させたことを特徴とするものであり、この
特徴により高い光利用率を備えた空間光変調素子を提供
しうるものである。
The hologram color filter 13 according to the present embodiment is characterized in that the hologram lens array layers are laminated in the above-described lamination order, and the spatial light modulation element having a high light utilization factor due to this characteristic. Can be provided.

【0020】以下、本発明の実施の形態に係るホログラ
ムカラーフィルタの積層構造について行った二次回折光
に関する検討内容を説明する。
A description will now be given of the study on the second-order diffracted light performed on the laminated structure of the hologram color filter according to the embodiment of the present invention.

【0021】(2、ホログラムレンズにおける入射と回
折)本実施の形態に係るホログラムカラーフィルタは、
図4中にも示すように三層のホログラムレンズアレイ層
が積層されたものである。各層は三原色のいずれかの色
光を主回折光として回折・分光し、所定方向に集光させ
る機能を有するものであるが、各色光は対応するホログ
ラムレンズアレイ層でのみ回折・分光されるものではな
く、回折射出側の他のホログラムレンズアレイ層におい
て、さらに二次回折される場合がある。
(2, Incident and Diffraction in Hologram Lens) The hologram color filter according to the present embodiment
As shown in FIG. 4, three hologram lens array layers are stacked. Each layer has a function of diffracting and dispersing any one of the three primary colors as main diffracted light and condensing it in a predetermined direction.However, each color light is diffracted and dispersed only by the corresponding hologram lens array layer. In other cases, second-order diffraction may occur in another hologram lens array layer on the diffraction emission side.

【0022】このような二次回折光は、もはや所定の方
向とは異なる方向に射出されるため、図4に示すような
空間光変調素子において、対応色の画素電極上に集光で
きない。よって、二次回折効率が高くなると実質的な光
の利用効率が低下してしまう。
Since such second-order diffracted light is no longer emitted in a direction different from the predetermined direction, it cannot be focused on the pixel electrode of the corresponding color in the spatial light modulator as shown in FIG. Therefore, when the second-order diffraction efficiency increases, the substantial light use efficiency decreases.

【0023】図5(A)〜図5(c)は、単一ホログラ
ムレンズにおける入射光と回折光との関係を示すもので
ある。この図は、後に述べる積層構造のホログラムカラ
ーフィルタでの入射光と二次回折光との関係を考察する
上で考え方の基礎となるものである。
FIGS. 5A to 5C show the relationship between incident light and diffracted light in a single hologram lens. This figure is the basis of the concept in considering the relationship between incident light and second-order diffracted light in a hologram color filter having a laminated structure described later.

【0024】ホログラムレンズアレイ層は、ホログラム
レンズをアレイ状に並べたものであるから、各レンズで
図5(A)〜図5(c)に示すものと同様な光の入射・
回折が起こっていると解することができる。
Since the hologram lens array layer is formed by arranging hologram lenses in an array, each lens has the same light incidence and light as those shown in FIGS. 5A to 5C.
It can be understood that diffraction is occurring.

【0025】特に、同図中図5(a)、図5(b)、図
5(c)には、斜め入射光に対し特定波長の光を所定の
方向に回折射出させるホログラムレンズに対し、この特
定波長の光を逆に回折射出方向と同方向から入射させた
場合の回折射出状態を示している。
In particular, FIGS. 5 (a), 5 (b) and 5 (c) show a hologram lens which diffracts and emits light of a specific wavelength in a predetermined direction with respect to oblique incident light. The diffraction emission state when the light of the specific wavelength is incident in the same direction as the diffraction emission direction is shown.

【0026】図5(A)は入射角+αで入射する白色光
のうち、特定波長λの光を回折角+βで回折射出するホ
ログラムレンズ20における光の入射、回折の様子を示
している。実際の回折光には、特定波長λの光のみなら
ず、より波長の長い光(図中「長」と表示)とより波長
の短い光(図中「短」と表示)が副回折光として含まれ
るため、入射光と回折光の波長分散をも考慮に入れる必
要がある。λより波長の長い光は回折角+β<で射出さ
れ、λより波長の短い光は回折角+β>で射出される。
FIG. 5A shows how light of a specific wavelength λ is incident and diffracted on a hologram lens 20 which diffracts and emits light of a specific wavelength λ at a diffraction angle + β among white light incident at an incident angle + α. Actual diffracted light includes not only light of a specific wavelength λ, but also longer wavelength light (shown as “long” in the figure) and shorter wavelength light (shown as “short” in the figure) as sub-diffraction light. Therefore, it is necessary to consider the wavelength dispersion of the incident light and the diffracted light. Light having a wavelength longer than λ is emitted at a diffraction angle + β <, and light having a wavelength shorter than λ is emitted at a diffraction angle + β>.

【0027】一方、図5(a)は同じホログラムレンズ
20に対し、波長λの光を入射角−β方向から入射させ
た場合の入射光と回折光との関係を示すものである。こ
の場合、波長λの光は回折角−αで回折射出される。ま
た、図5(A)におけるλより波長の長い光が入射角−
β>で、λより波長の短い光が入射角−β<でホログラ
ムレンズ20に入射された場合は、これらの入射光はい
ずれも回折されて回折角−α方向に射出する。このよう
に、図5(A)と図5(a)は互いに点対称の関係をな
す。
On the other hand, FIG. 5A shows the relationship between the incident light and the diffracted light when the light of wavelength λ is made incident on the same hologram lens 20 from the incident angle-β direction. In this case, the light having the wavelength λ is diffracted and emitted at the diffraction angle -α. In addition, light having a wavelength longer than λ in FIG.
When light having a wavelength shorter than λ is incident on the hologram lens 20 at an incident angle −β <in β>, all of these incident lights are diffracted and emitted in the diffraction angle −α direction. Thus, FIG. 5A and FIG. 5A have a point-symmetric relationship with each other.

【0028】図5(B)は入射角+αの入射白色光に対
し特定波長λの光を回折角ゼロで射出するホログラムレ
ンズ21である。ホログラムレンズ21は、λより波長
の長い光は+の回折角で射出し、λより波長の短い光は
−の回折角で射出する。
FIG. 5B shows a hologram lens 21 which emits light having a specific wavelength λ at a diffraction angle of zero with respect to incident white light having an incident angle of + α. The hologram lens 21 emits light having a wavelength longer than λ at a positive diffraction angle, and emits light having a wavelength shorter than λ at a negative diffraction angle.

【0029】一方、図5(b)は上記ホログラムレンズ
21に対し、波長λの光が入射角ゼロ方向から入射した
場合であり、この時波長λの光は回折されて回折角−α
で射出することを表している。更に、λより波長の長い
光がマイナス(−)の入射角で、あるいはλより波長の
短い光がプラス(+)の入射角で入射した場合も回折角
−α方向に射出する。このように、図5(B)と図5
(b)は互いに点対称の関係をなす。
On the other hand, FIG. 5B shows a case where light of wavelength λ is incident on the hologram lens 21 from the direction of zero incident angle. At this time, light of wavelength λ is diffracted and the diffraction angle −α
Indicates injection. Further, when light having a wavelength longer than λ is incident at a negative (−) incident angle or light having a wavelength shorter than λ is incident at a positive (+) incident angle, the light is also emitted in the diffraction angle −α direction. Thus, FIG. 5B and FIG.
(B) has a point-symmetric relationship with each other.

【0030】また、図5(C)は入射角+αの入射白色
光に対し波長λの光を回折角−βで射出するホログラム
レンズ22である。ホログラムレンズ22は、λより波
長の長い光を回折角−β>で回折射出し、λより波長の
短い光を回折角−β<で射出する。
FIG. 5C shows a hologram lens 22 which emits light having a wavelength λ at a diffraction angle −β with respect to incident white light having an incident angle + α. The hologram lens 22 diffracts and emits light having a wavelength longer than λ at a diffraction angle −β>, and emits light having a wavelength shorter than λ at a diffraction angle −β <.

【0031】一方、図5(c)は前記ホログラムレンズ
22に対し、波長λの光が入射角+β方向から入射した
場合であり、この時波長λの光は回折されて回折角−α
に回折射出する。また、λより波長の長い光が入射角+
β>で、あるいはλより波長の短い光が入射角+β<で
入射した場合は、入射光は回折されて回折角−α方向に
射出する。そして、上述と同様に図5(C)と図5
(c)も互いに点対称の関係をなす。
On the other hand, FIG. 5 (c) shows a case where light having a wavelength λ is incident on the hologram lens 22 from an incident angle + β direction. At this time, the light having a wavelength λ is diffracted and the diffraction angle −α
And diffracted. Also, light having a wavelength longer than λ is incident angle +
When light having a wavelength β or shorter than λ is incident at an angle of incidence + β <, the incident light is diffracted and exits in the direction of the diffraction angle −α. 5 (C) and FIG.
(C) also has a point-symmetric relationship with each other.

【0032】(3、B層/G層/R層順に積層されたの
ホログラムカラーフィルタにおける二次回折)次に、図
5(A)〜図5(c)に示すホログラムレンズにおける
入射光と回折光との関係を参考にしながら、積層構造を
有するホログラムカラーフィルタにおける回折光の振る
舞いについて考察する。
(3, Second Order Diffraction in Hologram Color Filter Laminated in Order of B Layer / G Layer / R Layer) Next, incident light and diffraction in the hologram lens shown in FIGS. 5 (A) to 5 (c) will be described. The behavior of diffracted light in a hologram color filter having a laminated structure will be considered with reference to the relationship with light.

【0033】まず、図6から図9を参照し、入射光側か
らB(青色)用ホログラムレンズアレイ層30B(B
層)、G(緑色)用ホログラムレンズアレイ層30G
(G層)及びR(赤色)用ホログラムレンズアレイ層3
0R(R層)の順(B層/G層/R層の順)に積層した
ホログラムカラーフィルタ30を例にとる。各図中に
は、便宜的にホログラムカラーフィルタ30とこれに組
み合わせて用いられる画素電極31のみを図示してい
る。
First, referring to FIGS. 6 to 9, the B (blue) hologram lens array layer 30B (B
Layer), G (green) hologram lens array layer 30G
(G layer) and R (red) hologram lens array layer 3
The hologram color filter 30 laminated in the order of 0R (R layer) (B layer / G layer / R layer) is taken as an example. In each drawing, only the hologram color filter 30 and the pixel electrode 31 used in combination therewith are shown for convenience.

【0034】図6に示すように、各ホログラムレンズア
レイ層は、長尺レンズがアレイ状に並べられたものであ
り、ここに示すのは、概念的な断面図である。線で区切
られた各矩形部分がホログラムレンズの一単位に相当す
る。各ホログラムレンズアレイ層で回折される対応色の
光は、各ホログラムレンズ単位で対応画素電極上に略垂
直に集光される。よって、対応画素電極の位置と各ホロ
グラムレンズアレイ層30B、30G、30R中の各ホ
ログラムレンズの位置は対応している。
As shown in FIG. 6, each hologram lens array layer is formed by arranging long lenses in an array, and this is a conceptual cross-sectional view. Each rectangular portion separated by a line corresponds to one unit of the hologram lens. The light of the corresponding color diffracted by each hologram lens array layer is condensed substantially vertically on the corresponding pixel electrode for each hologram lens. Therefore, the position of the corresponding pixel electrode corresponds to the position of each hologram lens in each hologram lens array layer 30B, 30G, 30R.

【0035】まず図6は、第1層目にあたるB用ホログ
ラムレンズアレイ層30B(図中斑点を付している)に
おける主回折光であるB光の射出方向を例示している。
ホログラムカラーフィルタ30に一定入射角で入射され
た白色光のうち青色波長を有するB光λb1〜λb3
は、B用ホログラムレンズアレイ層30B中の各ホログ
ラムレンズ30B1、30B2で、対応画素電極31b
1、31b2上に略垂直に集光する方向に回折射出され
る。
First, FIG. 6 illustrates the emission direction of B light, which is the main diffracted light, in the first hologram lens array layer 30B (shown with spots), which is the first layer.
B light λb1 to λb3 having a blue wavelength among white light incident on the hologram color filter 30 at a constant incident angle
Are the hologram lenses 30B1 and 30B2 in the hologram lens array layer for B 30B and the corresponding pixel electrodes 31b
The light is diffracted and emitted in a direction in which light is condensed substantially vertically on the light beams 31b2.

【0036】図7は、第1層目で回折射出されたB光λ
b1、λb2、λb3が第2層目のG用ホログラムレン
ズアレイ層30Gにおいて二次回折される様子を概念的
に示したものである。ここでは、G用ホログラムレンズ
アレイ層30G中のホログラムレンズ(図中斑点を付し
ている)に着目し、特に同一レンズ内の三箇所の点a、
点b、点cにおける光の入射・回折の様子を示してい
る。なお、点aはB色対応画素電極31b1の中央直
上、点bはG色対応画素電極31g1の中央直上、点c
はR色対応画素電極31r2の中央直上に位置するもの
とする。
FIG. 7 shows B light λ diffracted and emitted by the first layer.
This conceptually shows how b1, λb2, and λb3 are second-order diffracted by the second G hologram lens array layer 30G. Here, attention is paid to the hologram lens (marked in the figure) in the hologram lens array layer for G 30G, and in particular, three points a,
The state of incidence and diffraction of light at points b and c is shown. The point a is just above the center of the B color corresponding pixel electrode 31b1, the point b is just above the center of the G color corresponding pixel electrode 31g1, and the point c
Is located just above the center of the R-color corresponding pixel electrode 31r2.

【0037】G用ホログラムレンズアレイ層30G中の
当該ホログラムレンズは一定入射角で入射した白色光の
うち緑色波長を有するG光λg1〜λg3を対応色の画
素電極31g1に集光する方向に回折射出するレンズ機
能を有している。このホログラムレンズにおいて、第1
層で回折射出されたB光λb1、λb2、λb3がどの
ように回折されるか、先に説明した図5(A)〜図5
(c)に示すホログラムレンズでの光の入射、回折の状
態を参考にして考えてみる。
The hologram lens in the hologram lens array layer for G 30G diffracts out in a direction of condensing the G light λg1 to λg3 having a green wavelength among the white light incident at a constant incident angle on the pixel electrode 31g1 of the corresponding color. Lens function. In this hologram lens, the first
5 (A) to 5 (A) to 5 (A) to 5 (C) show how the B light λb1, λb2, λb3 diffracted and emitted by the layer is diffracted.
Consider the light incident and diffracted by the hologram lens shown in FIG.

【0038】例えばホログラムレンズの点aにおいて
は、図中右斜め上方向より入射されたG光λg1を画素
電極31g1方向、即ち右斜め下方向に回折射出するよ
うに回折格子が形成されている。これは、図5(A)に
おいて、特定波長λをG光λg1に置き換えた場合に相
当する。一方、B光λb1は、B用ホログラムレンズア
レイ層30Bで画素電極31b1に集光する方向に回折
射出された光であるから点aへの入射角はゼロで、垂直
に入射する。また、B光λb1はG光λg1より短い波
長の光である。よって、B光λb1は、図5(a)中の
「短」光に相当する。即ち、この図5(a)に従えば、
図7中に示すように、B光λb1は当該ホログラムレン
ズで出射角−αに相当する方向に二次回折されうる。
For example, at the point a of the hologram lens, a diffraction grating is formed so that the G light λg1 incident from the obliquely upper right direction in the figure is diffracted and emitted in the direction of the pixel electrode 31g1, that is, obliquely lower right direction. This corresponds to the case where the specific wavelength λ is replaced with the G light λg1 in FIG. On the other hand, since the B light λb1 is light diffracted and emitted in the direction of converging on the pixel electrode 31b1 by the B hologram lens array layer 30B, the incident angle to the point a is zero and vertically incident. The B light λb1 is light having a shorter wavelength than the G light λg1. Therefore, the B light λb1 corresponds to the “short” light in FIG. That is, according to FIG.
As shown in FIG. 7, the B light λb1 can be second-order diffracted by the hologram lens in a direction corresponding to the emission angle −α.

【0039】即ち、本来画素電極31b1に集光される
べきB光λb1は、第2層目のG用ホログラムレンズア
レイ層30Gにより二次回折されると、所定の画素電極
上には集光されず横方向に発散し、有効な表示光として
利用することができなくなる。
That is, the B light λb1, which should be focused on the pixel electrode 31b1, is secondarily diffracted by the second G hologram lens array layer 30G, and is focused on a predetermined pixel electrode. Diverged in the horizontal direction, and could not be used as effective display light.

【0040】同様に点bにおいては、図中右斜め上方向
より入射されたG光λg2を画素電極31g1方向、即
ち垂直下方向に回折射出するように回折格子が形成され
ている。これは図5(B)において、特定波長λをG光
λg2に置き換えた場合に相当する。
Similarly, at the point b, a diffraction grating is formed so as to diffract and emit the G light λg2 incident from the obliquely upper right direction in the drawing in the direction of the pixel electrode 31g1, that is, vertically downward. This corresponds to the case where the specific wavelength λ is replaced with the G light λg2 in FIG.

【0041】一方、B光λb2は、B用ホログラムレン
ズアレイ層30Bによって画素電極31b1に集光する
方向に回折された光であるから点bへは右手斜め上方よ
り入射する。また、B光λb2はG光λg2より短い波
長の光である。即ち、B光λb2は図5(b)中の
「短」光に相当する。よって、この図5(b)に従え
ば、図7に示すようにB光λb2は当該ホログラムレン
ズで出射角−α方向に二次回折されうる。本来画素電極
31b1に集光されるべきB光λb2も、第2層目のG
用ホログラムレンズアレイ層30Gにより二次回折され
ると、所定の画素電極上には集光されず横方向に発散
し、有効な表示光として利用することができなくなる。
On the other hand, since the B light λb2 is light diffracted by the hologram lens array layer for B 30B in the direction of being condensed on the pixel electrode 31b1, it enters the point b obliquely from the upper right. The B light λb2 is light having a shorter wavelength than the G light λg2. That is, the B light λb2 corresponds to the “short” light in FIG. Therefore, according to FIG. 5B, the B light λb2 can be second-order diffracted by the hologram lens in the emission angle −α direction as shown in FIG. The B light λb2 which should be originally focused on the pixel electrode 31b1 is also the G light of the second layer.
When the light is second-order diffracted by the hologram lens array layer for use 30G, it is not condensed on a predetermined pixel electrode but diverges in the horizontal direction, and cannot be used as effective display light.

【0042】点cにおいては、図中右斜め上方向より入
射されたG光λg3を画素電極31g1方向、即ち左斜
め下方向に回折射出するように回折格子が形成されてい
る。これは図5(C)において、特定波長λをG光λg
3に置き換えた場合に相当する。
At point c, a diffraction grating is formed so as to diffract and emit the G light λg3 incident from the obliquely upper right direction in the figure in the direction of the pixel electrode 31g1, that is, the obliquely lower left direction. This is because the specific wavelength λ is changed to the G light λg in FIG.
This corresponds to the case where the number is replaced by 3.

【0043】ところで、点cに入射するB光λb3は、
画素電極31b2に集光する方向の光であるから点cへ
の入射角はマイナス(−)である。しかもB光λb3は
G光λg3より波長が短いから、点cにおける入射・回
折の関係は図5(c)には対応しない。よって、この場
合はB光λb3はG用ホログラムレンズアレイ層30G
で二次回折されることなく直進し、画素電極31b2に
集光する。
By the way, the B light λb3 incident on the point c is
Since the light is focused on the pixel electrode 31b2, the angle of incidence on the point c is minus (-). Moreover, since the B light λb3 has a shorter wavelength than the G light λg3, the relationship between the incidence and the diffraction at the point c does not correspond to FIG. Therefore, in this case, the B light λb3 is used for the G hologram lens array layer 30G.
And goes straight without being secondarily diffracted, and is condensed on the pixel electrode 31b2.

【0044】次に、図8は、第1層目で回折射出された
B光λb4、λb5、λb6が第3層目のR用ホログラ
ムレンズアレイ層30Rにおいて二次回折される様子を
概念的に示したものである。ここでは、R用ホログラム
レンズアレイ層30R中の一のホログラムレンズ(図中
斑点を付している)に着目し、特に同一レンズ内の三箇
所の点d、点e、点fにおける回折の様子を示してい
る。なお、点dはG色対応画素電極31g1の中央直
上、点eはR色対応画素電極31r2の中央直上、点f
はB色対応画素電極31b2の中央直上に位置するもの
とする。
Next, FIG. 8 conceptually shows how the B light λb4, λb5, λb6 diffracted and emitted by the first layer is second-order diffracted by the third R hologram lens array layer 30R. It is shown. Here, attention is focused on one hologram lens (marked in the figure) in the hologram lens array layer for R 30R, and in particular, the state of diffraction at three points d, e, and f in the same lens. Is shown. The point d is just above the center of the G color pixel electrode 31g1, the point e is just above the center of the R color pixel electrode 31r2, and the point f
Is located just above the center of the B-color corresponding pixel electrode 31b2.

【0045】ホログラムレンズアレイ層30R中の当該
ホログラムレンズは一定角でホログラムカラーフィルタ
30に入射した白色光のうち赤色波長を有するR光λr
1〜λr3を対応色の画素電極31r2に集光する方向
に回折射出するレンズ機能を有している。
The hologram lens in the hologram lens array layer 30R is an R light λr having a red wavelength of white light incident on the hologram color filter 30 at a fixed angle.
It has a lens function of diffracting and emitting 1 to λr3 in the direction of converging it on the pixel electrode 31r2 of the corresponding color.

【0046】例えば、ホログラムレンズ中の点dにおい
ては右斜め上方より入射するR光λr1を画素電極31
r2方向に回折射出するような回折格子が形成されてい
る。これは、R光λr1を特定波長λとする図5(A)
に示す回折特性に対応する。ところで点dに入射するB
光λb4は、画素電極31b1に集光する方向に回折さ
れた光であるから点dへの入射角はプラス(+)であ
り、かつB光λb4はR光λr1より波長が短い。よっ
て、点dにおけるB光λb4の入射・回折の関係は図5
(a)中の「短」光に対応し、B光λb4は当該ホログ
ラムレンズで出射角−αに相当する方向に二次回折され
うる。
For example, at the point d in the hologram lens, the R light λr1 incident obliquely from the upper right is applied to the pixel electrode 31.
A diffraction grating that diffracts and emits light in the r2 direction is formed. This is because the R light λr1 has a specific wavelength λ as shown in FIG.
Corresponding to the diffraction characteristics shown in FIG. By the way, B incident on the point d
Since the light λb4 is light diffracted in the direction of converging on the pixel electrode 31b1, the incident angle at the point d is plus (+), and the B light λb4 has a shorter wavelength than the R light λr1. Therefore, the relationship between the incidence and diffraction of the B light λb4 at the point d is shown in FIG.
Corresponding to the “short” light in (a), the B light λb4 can be second-order diffracted by the hologram lens in a direction corresponding to the emission angle −α.

【0047】同様に、ホログラムレンズ中の点eにおい
ては、右斜め上方より入射するR光λr2を画素電極3
1r2方向に回折射出するような回折格子が形成されて
おり、この回折特性は、図5(B)に相当する。点eに
入射するB光λb5は、画素電極31b2に集光する方
向に回折された光であるから点eへの入射角はマイナス
(−)であり、かつB光λb5はR光λr2より波長が
短いから、点eにおける入射・回折の関係は図5(b)
に対応せず、B光λb5はR光対応の当該ホログラムレ
ンズで二次回折されることなくほぼ直進し、画素電極3
1b2に集光する。
Similarly, at the point e in the hologram lens, the R light λr2 incident obliquely from the upper right
A diffraction grating that diffracts and emits light in the 1r2 direction is formed, and this diffraction characteristic corresponds to FIG. 5B. Since the B light λb5 incident on the point e is light diffracted in the direction of condensing on the pixel electrode 31b2, the incident angle on the point e is minus (-), and the B light λb5 has a wavelength longer than that of the R light λr2. Is short, the relationship between the incidence and the diffraction at the point e is shown in FIG.
And the B light λb5 travels substantially straight without being secondarily diffracted by the hologram lens corresponding to the R light, and the pixel electrode 3
The light is focused on 1b2.

【0048】また、点fにおいては、右斜め上方より入
射するR光λr3を画素電極31r2の方向に回折射出
するような回折格子が形成されている。これは図5
(C)に対応する。ところで、点fに入射するB光λb
6は、画素電極31b2に集光する光であるから点fに
垂直入射する。またB光λb6はR光より波長が短いか
ら、点fにおける入射・回折の関係は図5(c)には対
応せず、従ってB光λb6はR光対応の当該ホログラム
レンズで二次回折されることなく透過直進し、画素電極
31b2に集光する。
At point f, a diffraction grating is formed which diffracts and outputs the R light λr3 incident obliquely from the upper right in the direction of the pixel electrode 31r2. This is Figure 5
This corresponds to (C). By the way, the B light λb incident on the point f
Reference numeral 6 denotes light that is condensed on the pixel electrode 31b2, and is vertically incident on the point f. Further, since the B light λb6 has a shorter wavelength than the R light, the relationship between the incidence and the diffraction at the point f does not correspond to FIG. 5 (c). Therefore, the B light λb6 is second-order diffracted by the hologram lens corresponding to the R light. The light travels straight through without being condensed on the pixel electrode 31b2.

【0049】次に、第2層目のG用ホログラムレンズア
レイ層30Gで回折射出されたG光が第3層目のR用ホ
ログラムレンズアレイ層30Rでどのように二次回折さ
れうるかについて考える。
Next, how the G light diffracted and emitted from the second G hologram lens array layer 30G can be secondarily diffracted by the third R hologram lens array layer 30R will be considered.

【0050】図9は、第2層目であるG用ホログラムレ
ンズアレイ層30Gで回折射出されたG光λg4〜λg
6が、3層目R用のホログラムレンズアレイ層30Rで
二次回折される様子を概念的に示したものである。即
ち、ホログラムカラーフィルタ30に入射した白色光
(同図においては斜め右上方より入射)の内G光は、ホ
ログラムレンズアレイ層30Gにより、対応色の画素電
極31g1及び30g2に集光するように回折射出され
る。
FIG. 9 shows G light λg4 to λg diffracted and emitted by the second hologram lens array layer 30G as the second layer.
Reference numeral 6 conceptually shows a state of second-order diffraction by the third R hologram lens array layer 30R. That is, the G light of the white light (incident from the upper right side in the figure) incident on the hologram color filter 30 is turned by the hologram lens array layer 30G so as to be condensed on the pixel electrodes 31g1 and 30g2 of the corresponding color. Folded out.

【0051】ここでは、R用ホログラムレンズアレイ層
30R中の一のホログラムレンズ(図中斑点を付してい
る)に着目し、特に同一レンズ内の三箇所の点g、点
h、点iにおける回折の様子を示している。なお、点g
はG色対応画素電極31g1の中央直上、点hはR色対
応画素電極31r2の中央直上、点iはB色対応画素電
極31b2の中央直上に位置するものとする。
Here, attention is paid to one hologram lens (dotted in the figure) in the hologram lens array layer for R 30R, and particularly at three points g, h, and i in the same lens. The state of diffraction is shown. Note that point g
Is located right above the center of the G color pixel electrode 31g1, point h is located directly above the center of the R color pixel electrode 31r2, and point i is located immediately above the center of the B color corresponding pixel electrode 31b2.

【0052】R用ホログラムレンズアレイ層30R中の
当該ホログラムレンズは、R光λr1〜λr3を対応色
の画素電極31r2に集光する方向に回折させるレンズ
機能を有している。例えば、点gにおいては右斜め上方
から入射するR光λr1を、点hにおいては同方向から
入射するR光λr2を、点iにおいては図中右斜め方向
から入射するR光λr3を画素電極31r2方向に回折
射出するようにそれぞれ回折格子が形成されている。よ
って、点g、点h、点iにおける回折特性は、特定波長
λをλr1〜λr3とした時の図5(A)、図5
(B)、図5(c)に対応する。
The hologram lens in the hologram lens array layer for R 30R has a lens function of diffracting the R lights λr1 to λr3 in a direction in which the R lights are focused on the pixel electrode 31r2 of the corresponding color. For example, at the point g, the R light λr1 incident obliquely from the upper right, at the point h, the R light λr2 incident from the same direction, and at the point i, the R light λr3 incident from the obliquely right direction in the figure, the pixel electrode 31r2. Each diffraction grating is formed so as to diffract and emit light in the directions. Therefore, the diffraction characteristics at points g, h, and i are shown in FIGS. 5A and 5A when the specific wavelength λ is λr1 to λr3.
(B) corresponds to FIG.

【0053】一方、G用ホログラムレンズアレイ層30
Gは、G光λg4、λg5を画素電極31g1へ、また
G光λg6を画素電極31g2に集光するように回折射
出するため、点gにおいてG光λg4は垂直にそれぞれ
入射し、点hにおいてG光λg5は右斜め上方から、点
iにおいてG光λg6は左斜め上方から入射する。ま
た、G光λg4〜λg6はR光λr1〜λr3より波長
が短い。このため、点gにおけるG光λg4の入射・回
折の関係は図5(a)中の「短」光に対応し、G光λg
4は当該ホログラムレンズで出射角−αに相当する方向
に二次回折されうる。また、点hにおけるG光λg5の
入射・回折の関係は図5(b)中の「短」光に対応し、
G光λg5は当該ホログラムレンズで出射角−αに相当
する方向に二次回折されうる。よって、点g、点hで二
次回折されるλg4、λg5は画素電極31g1には集
光されない。
On the other hand, the hologram lens array layer 30 for G
G diffracts and emits the G light λg4 and λg5 so as to condense it to the pixel electrode 31g1 and the G light λg6 so as to condense it to the pixel electrode 31g2. The light λg5 is incident diagonally from the upper right and the G light λg6 at the point i is incident diagonally from the upper left. The wavelengths of the G lights λg4 to λg6 are shorter than the wavelengths of the R lights λr1 to λr3. Therefore, the relationship between the incidence and diffraction of the G light λg4 at the point g corresponds to the “short” light in FIG.
4 can be second-order diffracted by the hologram lens in a direction corresponding to the emission angle -α. The relationship between the incidence and diffraction of the G light λg5 at the point h corresponds to the “short” light in FIG.
The G light λg5 can be second-order diffracted by the hologram lens in a direction corresponding to the emission angle −α. Therefore, λg4 and λg5 that are second-order diffracted at points g and h are not collected on the pixel electrode 31g1.

【0054】点iに入射するG光λg6は、点iへの入
射角がマイナス(−)である。しかもG光λg6はR光
λr3より波長が短いから、点iにおける入射・回折の
関係は図5(c)には対応しないため、この場合はG光
λg6はR光対応の当該ホログラムレンズで二次回折さ
れることなく直進し、画素電極31g2に集光する。
(4、R層/G層/B層の順に積層されたホログラムカ
ラーフィルタにおける光の回折)もう一例、今度は本発
明の実施の形態に係るホログラムカラーフィルタに相当
する積層順、即ち白色光の入射側からホログラムレンズ
アレイ層をR層/G層/B層の順に積層したホログラム
カラーフィルタを例に、図5(A)〜図5(c)を参照
しながら、RGB3原色光に係わる回折光の振る舞いに
ついて考察する。
The G light λg6 incident on the point i has a negative (-) angle of incidence on the point i. Moreover, since the wavelength of the G light λg6 is shorter than that of the R light λr3, the relationship between the incidence and the diffraction at the point i does not correspond to FIG. 5C. In this case, the G light λg6 is The light goes straight without being diffracted next, and is condensed on the pixel electrode 31g2.
(4, Diffraction of light in hologram color filter laminated in order of R layer / G layer / B layer) Another example, this time, the lamination order corresponding to the hologram color filter according to the embodiment of the present invention, that is, white light As an example of a hologram color filter in which a hologram lens array layer is laminated in the order of R layer / G layer / B layer from the incident side, diffracted light related to RGB primary color light with reference to FIGS. Consider the behavior of

【0055】図1は、第1層目であるR用ホログラムレ
ンズアレイ層(R層)40Rで回折射出されたR光λr
7〜λr9が第2層目のG用ホログラムレンズアレイ層
(G層)40Gにおいて二次回折される様子を概念的に
示したものである。ここでは、G用ホログラムレンズア
レイ層40G中の一のホログラムレンズ(図中斑点を付
している)に着目し、特に同一レンズ内の三箇所におけ
る回折の様子を示している。なお、点jはB色対応の画
素電極41b1の中央直上、点kはG色対応の画素電極
41g2の中央直上、点lはR色対応の画素電極41r
2の中央直上に位置するものとする。当該ホログラムレ
ンズ上の各点においては、一定方向から入射するG光λ
g7〜λg9を対応画素電極41g2上に略垂直に集光
するように回折格子が形成されている。
FIG. 1 shows the R light λr diffracted and emitted by the first hologram lens array layer (R layer) 40R for R.
7A to 7R conceptually show how second-order diffraction is performed by a second G hologram lens array layer (G layer) 40G of the second layer. Here, attention is focused on one hologram lens (marked in the figure) in the G hologram lens array layer 40G, and particularly, the state of diffraction at three locations in the same lens is shown. Note that point j is just above the center of the pixel electrode 41b1 corresponding to B color, point k is just above the center of the pixel electrode 41g2 corresponding to G color, and point l is the pixel electrode 41r corresponding to R color.
2 is located just above the center. At each point on the hologram lens, G light λ incident from a certain direction
A diffraction grating is formed so that g7 to λg9 are condensed substantially vertically on the corresponding pixel electrode 41g2.

【0056】G用ホログラムアレイ層40Gの特定波長
にあたるG光λg7〜λg9はホログラムレンズ中の各
j、k、l点に図中右斜め上方より入射する。このG光
λg7〜λg9の入射・回折状態は、点jにおいては図
5(A)、点kにおいては図5(B)、点lにおいては
図5(C)に対応する。
The G lights λg7 to λg9 corresponding to the specific wavelengths of the hologram array layer for G 40G are incident on points j, k, and l in the hologram lens from obliquely right above in the figure. The incident and diffracted states of the G lights λg7 to λg9 correspond to FIG. 5A at point j, FIG. 5B at point k, and FIG. 5C at point l.

【0057】R光λr7〜λr9は、R用ホログラムレ
ンズアレイ層40Rによって、対応する各画素電極上に
略垂直に集光する方向に回折射出される。即ち、図1に
示すように、G用ホログラムレンズアレイ層40Gに入
射するR光λr7〜λr9は、例えば点jでは図中右斜
め上方より、即ちプラス(+)の入射角で入射し、点k
では図中左斜め上方より、即ちマイナス(−)の入射角
で入射し、点lでは図中垂直上方よりゼロ(0)の入射
角で入射する。またR光λr7〜λr9は、G光λg7
〜λg9より波長が長い。
The R lights λr7 to λr9 are diffracted and emitted by the R hologram lens array layer 40R in a direction in which they are condensed substantially vertically onto the corresponding pixel electrodes. That is, as shown in FIG. 1, the R lights λr7 to λr9 incident on the G hologram lens array layer 40G, for example, enter the point j from obliquely right above in the figure, that is, at a positive (+) incident angle, and k
In the figure, light is incident from an obliquely upper left in the drawing, that is, at an incidence angle of minus (-), and at point l, light is incident at an incidence angle of zero (0) from an upper right in the figure. The R lights λr7 to λr9 are converted to G light λg7
The wavelength is longer than λg9.

【0058】このような条件から、点jにおけるR光λ
r7の入射・回折状態は、図5(a)には対応せず、従
ってR光λr7はG用ホログラムレンズアレイ層40G
で二次回折されることなく射出され、画素電極41r1
上に集光する。一方、点kでは、R光λr8の入射・回
折状態は図5(b)に対応しており、従ってR光λr8
はG用ホログラムレンズアレイ層40Gで二次回折され
うる。また、点lでは、R光λr9の入射・回折状態が
図5(c)に対応しており、従ってR光λr9もG用ホ
ログラムレンズアレイ層40Gで二次回折されうる。二
次回折光は画素電極41r2上に集光することはできな
い。
From these conditions, the R light λ at the point j
The incident / diffractive state of r7 does not correspond to FIG. 5 (a), and therefore, the R light λr7 is supplied to the G hologram lens array layer 40G.
Are emitted without being second-order diffracted by the pixel electrode 41r1
Focus on top. On the other hand, at the point k, the incident / diffraction state of the R light λr8 corresponds to FIG.
Can be second-order diffracted by the G hologram lens array layer 40G. Further, at the point 1, the incident / diffraction state of the R light λr9 corresponds to FIG. 5C, so that the R light λr9 can be second-order diffracted by the G hologram lens array layer 40G. The second-order diffracted light cannot be focused on the pixel electrode 41r2.

【0059】次に、図2は第1層目のR用ホログラムレ
ンズアレイ層(R層)40Rで回折されたR光λr10
〜λr12が、第3層目のB用ホログラムレンズアレイ
層(B層)40Bで二次回折される様子を概念的に示し
たものである。
FIG. 2 shows the R light λr10 diffracted by the first R hologram lens array layer (R layer) 40R.
.Lambda.r12 is conceptually shown to be second-order diffracted by the third layer B hologram lens array layer (B layer) 40B.

【0060】ここでは、B用ホログラムレンズアレイ層
(B層)40B中の一のホログラムレンズ(斑点を付し
た領域)で入射・回折される光の様子を考察する。図1
の場合と同様に、ホログラムレンズ中の点m、点n、点
oの三箇所について考える。なお、各点は画素電極41
r1、41b1、41g2の中央直上にあたる。
Here, the state of light incident and diffracted by one hologram lens (area with a spot) in the hologram lens array layer for B (layer B) 40B will be considered. FIG.
As in the case of (3), three points m, n, and o in the hologram lens are considered. Each point is a pixel electrode 41
r1, 41b1, and just above the center of 41g2.

【0061】レンズ中の各箇所には、一定方向から入射
するB光λb7〜λb9を画素電極41b1上に集光さ
せるように回折格子が形成されている。よって、B光λ
b7〜λb9の入射・回折状態は、点mにおいては図5
(A)、点nにおいては図5(B)、点oにおいては図
5(C)に対応する。
At each position in the lens, a diffraction grating is formed so that the B lights λb7 to λb9 incident from a certain direction are condensed on the pixel electrode 41b1. Therefore, the B light λ
The incident / diffraction state of b7 to λb9 is shown in FIG.
(A), point n corresponds to FIG. 5 (B), and point o corresponds to FIG. 5 (C).

【0062】一方、R光の入射・回折状態は、点m、点
nにおいては図5(a)、図5(b)には対応せず、R
光λr10、λr11はB用ホログラムレンズアレイ層
40Bで二次回折されることなく直進し、対応画素電極
41r1上に集光するが、点oにおいては、入射角がマ
イナス(−)であり、かつR光λr12はB光λb9に
対し波長が長いから、入射・回折の状態が図5(c)に
対応し、R光λr12はB用ホログラムレンズアレイ層
40Bで二次回折されうる。その結果、二次回折光は対
応画素電極41r2には集光されない。
On the other hand, the incident and diffracted states of the R light at points m and n do not correspond to FIGS. 5 (a) and 5 (b).
The light λr10 and λr11 travel straight without being second-order diffracted by the hologram lens array layer for B 40B and are condensed on the corresponding pixel electrode 41r1, but at the point o, the incident angle is minus (−), and Since the R light λr12 has a longer wavelength than the B light λb9, the state of incidence and diffraction corresponds to FIG. 5C, and the R light λr12 can be second-order diffracted by the B hologram lens array layer 40B. As a result, the second-order diffracted light is not focused on the corresponding pixel electrode 41r2.

【0063】図3は第2層目のG用ホログラムレンズア
レイ層(G層)40Gで回折されたG光が、第3層目の
B用ホログラムレンズアレイ層(B層)40Bで二次回
折される様子を概念的に示したものである。
FIG. 3 shows that the G light diffracted by the second G hologram lens array layer (G layer) 40G is second-order diffracted by the third B hologram lens array layer (B layer) 40B. This is a conceptual view of the situation.

【0064】ここでは、B用ホログラムレンズアレイ層
(B層)40B中の一のホログラムレンズ(斑点を付し
た領域)で入射、回折される光の様子を考察する。図
1、図2の場合と同様に、ホログラムレンズ中の点p、
点q、点rの三箇所について考える。各箇所には、一定
方向から入射するB光λb7〜λb9を画素電極41b
1上に集光させるように回折格子が形成されている。よ
って、B光の入射・回折状態は、点pにおいては図5
(A)、点qにおいては図5(B)、点rにおいては図
5(C)に対応する。
Here, the state of light incident and diffracted by one hologram lens (area with a spot) in the hologram lens array layer for B (layer B) 40B will be considered. As in the case of FIGS. 1 and 2, the point p in the hologram lens,
Consider three points q and r. B light λb7 to λb9 incident from a certain direction is applied to each portion of the pixel electrode 41b.
A diffraction grating is formed so as to converge light on the light source 1. Therefore, the incident / diffraction state of the B light at the point p is as shown in FIG.
(A), the point q corresponds to FIG. 5 (B), and the point r corresponds to FIG. 5 (C).

【0065】一方、G光λg10〜λg12の入射・回
折状態は、点pにおいては図5(a)には対応せず、G
光λg10はB用ホログラムレンズアレイ層40Bで回
折されることなく直進し、対応画素電極41g1上に集
光するが、点qにおいては、G光λg11の入射角がマ
イナス(−)であり、かつG光λg11はB光λb8に
対し波長が長いから、入射・回折の状態は図5(b)に
対応し、G光λg11はB用ホログラムレンズアレイ層
40Bで二次回折されうる。また、点rにおいても、G
光λg12の入射角がゼロであり、かつG光λg12は
B光に対し波長が長いから、入射・回折の状態が図5
(c)に対応し、G光λg12はB用ホログラムレンズ
アレイ層40Bで二次回折されうる。二次回折光は対応
画素電極41g2には集光されない。
On the other hand, the incident / diffractive state of the G light λg10 to λg12 does not correspond to FIG.
The light λg10 travels straight without being diffracted by the hologram lens array layer for B 40B, and is condensed on the corresponding pixel electrode 41g1. At the point q, the incident angle of the G light λg11 is minus (-), and Since the G light λg11 has a longer wavelength than the B light λb8, the state of incidence and diffraction corresponds to FIG. 5B, and the G light λg11 can be second-order diffracted by the B hologram lens array layer 40B. Also at point r, G
Since the incident angle of the light λg12 is zero and the wavelength of the G light λg12 is longer than that of the B light, the state of incidence and diffraction is shown in FIG.
Corresponding to (c), the G light λg12 can be second-order diffracted by the B hologram lens array layer 40B. The second-order diffracted light is not focused on the corresponding pixel electrode 41g2.

【0066】以上、入射光側よりB層/G層/R層の順
にホログラムレンズアレイ層を積層したホログラムカラ
ーフィルタと入射光側よりR層/G層/B層の順に各ホ
ログラムレンズアレイ層を積層したホログラムカラーフ
ィルタの2種について、二次回折光の振る舞いについて
考察した。両者におけるの各色光の回折状態を比較して
わかるように、ホログラムレンズアレイ層の積層順は二
次回折の状態に変化を与えている。また、ここでは、便
宜的に一のホログラムレンズ中の三箇所における二次回
折光の回折射出方向のみを例示したに止まるが、レンズ
上の位置により、入射角と回折格子との関係が変化する
ため、二次回折特性が変化していることがわかる。
As described above, a hologram color filter in which hologram lens array layers are laminated in the order of B layer / G layer / R layer from the incident light side and each hologram lens array layer in the order of R layer / G layer / B layer from the incident light side. The behavior of the second-order diffracted light was considered for the two types of laminated hologram color filters. As can be seen by comparing the diffraction state of each color light in both cases, the stacking order of the hologram lens array layer changes the state of the second-order diffraction. Here, for convenience, only the diffraction emission direction of the second-order diffracted light at three locations in one hologram lens is illustrated, but the relationship between the incident angle and the diffraction grating changes depending on the position on the lens. It can be seen that the secondary diffraction characteristics have changed.

【0067】(5、積層構造の異なる各ホログラムカラ
ーフィルタにおける二次回折特性)上述の検討結果をふ
まえた、シミュレーションを行うことにより、ホログラ
ムレンズアレイ層の積層順と二次回折との関係について
さらに次のような具体的な検討を行った。
(5. Second-Order Diffraction Characteristics in Hologram Color Filters with Different Laminated Structures) By performing a simulation based on the above-described examination results, the relationship between the stacking order of the hologram lens array layers and the second-order diffraction is further improved. The following specific study was conducted.

【0068】ホログラムレンズアレイ層はR用(R
層)、G用(G層)、B用(B層)の3種であるから、
積層順の組み合わせは、白色光入射側から1)R層/G
層/B層、2)B層/R層/G層、3)G層/B層/R
層、4)B層/G層/R層、5)R層/B層/G層、
6)G層/R層/B層の全部で6通りある。そこで、こ
の6通りの積層順を有するそれぞれのホログラムカラー
フィルタについて、ホログラムレンズの一単位を波長分
散方向に24等分し、各位置における二次回折効率をシ
ミュレーションにより求めた。結果を図10〜図15に
示す。
The hologram lens array layer is for R (R
Layer), G (G layer), and B (B layer).
The combination of the lamination order is 1) R layer / G from the white light incident side.
Layer / B layer, 2) B layer / R layer / G layer, 3) G layer / B layer / R
Layers, 4) B layer / G layer / R layer, 5) R layer / B layer / G layer,
6) There are a total of six types of G layer / R layer / B layer. Thus, for each of the hologram color filters having the six stacking orders, one unit of the hologram lens was divided into 24 equal parts in the wavelength dispersion direction, and the second-order diffraction efficiency at each position was obtained by simulation. The results are shown in FIGS.

【0069】シミュレーション条件としては、ホログラ
ムカラーフィルタを構成する感光材料の屈折率変化量△
nを0.045、各ホログラムレンズアレイ層の厚みを
4.5μmとし、読み出し光(白色光)の入射角を60
度、主回折光の設計回折角を0度とした。3原色光に対
応した各中心波長は青色中心波長を435nm、緑色中
心波長を545nm、赤色中心波長を640nmで与え
ている。
The simulation conditions were as follows: the change in the refractive index of the photosensitive material constituting the hologram color filter
n is 0.045, the thickness of each hologram lens array layer is 4.5 μm, and the incident angle of the readout light (white light) is 60.
And the designed diffraction angle of the main diffracted light was set to 0 degree. The center wavelengths corresponding to the three primary colors are 435 nm for the blue center wavelength, 545 nm for the green center wavelength, and 640 nm for the red center wavelength.

【0070】まず、図10は、白色光の入射側からホロ
グラムレンズアレイ層をR層/G層/B層の順に積層し
たホログラムカラーフィルタにおけるR光およびG光が
受ける二次回折特性を示す。横軸はホログラムレンズ上
での相対位置を示し、縦軸は二次回折効率(%)を示
す。
First, FIG. 10 shows the second-order diffraction characteristics of the hologram color filter in which the hologram lens array layer is laminated in the order of R layer / G layer / B layer from the white light incident side, in which the R light and the G light are received. The horizontal axis indicates the relative position on the hologram lens, and the vertical axis indicates the second-order diffraction efficiency (%).

【0071】図中「R光/G層」とは、第1層目である
R用ホログラムレンズアレイ層(R層)で回折されたR
光が第2層目であるG用ホログラムレンズアレイ層(G
層)で二次回折される効率を示す。同様に、「R光/B
層」とは、第1層目であるR用ホログラムレンズアレイ
層(R層)で回折されたR光が第3層目であるB用ホロ
グラムレンズアレイ層(B層)で二次回折される効率
を、「G光/B層」とは、第2層目であるG用ホログラ
ムレンズアレイ層(G層)で回折されたG光が第3層目
であるB用ホログラムレンズアレイ層(B層)で二次回
折される効率を示す(以下、図11〜図15において、
同様な意味とする)。なお、ここでのホログラムレンズ
アレイ層とは各層のホログラムレンズ一単位を対象とし
ている。
In the figure, the “R light / G layer” means the R light diffracted by the first hologram lens array layer (R layer).
The hologram lens array layer for G (G
2) shows the efficiency of second-order diffracted light. Similarly, “R light / B
The “layer” means that the R light diffracted by the first hologram lens array layer (R layer) as the first layer is second-order diffracted by the third hologram lens array layer (B layer) as the third layer. The efficiency is referred to as “G light / B layer” when the G light diffracted by the second G hologram lens array layer (G layer) is the third B hologram lens array layer (B layer). Layer) shows the efficiency of second-order diffraction (hereinafter, in FIGS. 11 to 15,
Have the same meaning). The hologram lens array layer here refers to one unit of the hologram lens in each layer.

【0072】同図から明らかなように、二次回折効率は
ホログラムレンズ上の相対位置によって大きく変化して
いる。例えば、各層のホログラムレンズおいて、図中左
側の位置ではほとんど二次回折の影響を受けないのに対
し、図中右側の位置では80%以上回折効率を示す部分
がある。この結果は、上述した図1〜図3に示した結果
ともほぼ一致している。
As is apparent from the figure, the second-order diffraction efficiency greatly changes depending on the relative position on the hologram lens. For example, in the hologram lens of each layer, the position on the left side in the drawing is hardly affected by the second-order diffraction, whereas the position on the right side in the drawing has a portion exhibiting a diffraction efficiency of 80% or more. This result almost coincides with the results shown in FIGS. 1 to 3 described above.

【0073】以下、図11〜図14も同様な二次回折光
のシミュレーション結果を示す。
Hereinafter, FIGS. 11 to 14 show similar simulation results of the second-order diffracted light.

【0074】図11は、白色光の入射側からホログラム
レンズアレイ層をB層/R層/G層の順に積層したホロ
グラムカラーフィルタにおけるB光およびR光が受ける
二次回折特性を示す。
FIG. 11 shows the second-order diffraction characteristics received by the B light and the R light in a hologram color filter in which a hologram lens array layer is stacked in the order of B layer / R layer / G layer from the white light incident side.

【0075】図12は、白色光の入射側からホログラム
レンズアレイ層をG層/B層/R層の順に積層したホロ
グラムカラーフィルタにおけるG光およびB光が受ける
二次回折特性を示す。この積層構造は、先に図6〜図9
を用いて説明した構造に対応する。
FIG. 12 shows the second-order diffraction characteristics of G and B lights in a hologram color filter in which a hologram lens array layer is laminated in the order of G layer / B layer / R layer from the white light incident side. This laminated structure is described in FIGS.
Corresponds to the structure described with reference to FIG.

【0076】図13は、白色光の入射側からホログラム
レンズアレイ層をB層/G層/R層の順に積層したホロ
グラムカラーフィルタにおけるB光およびG光が受ける
二次回折特性を示す。
FIG. 13 shows the second-order diffraction characteristics received by the B light and the G light in the hologram color filter in which the hologram lens array layers are stacked in the order of B layer / G layer / R layer from the white light incident side.

【0077】図14は、白色光の入射側からホログラム
レンズアレイ層をR層/B層/G層の順に積層したホロ
グラムカラーフィルタにおけるR光およびB光が受ける
二次回折特性を示す。
FIG. 14 shows the second-order diffraction characteristics of the hologram color filter, in which the hologram lens array layers are laminated in the order of R layer / B layer / G layer from the white light incident side, to the R light and the B light.

【0078】図15は、白色光の入射側からホログラム
レンズアレイ層をG層/R層/B層の順に積層したホロ
グラムカラーフィルタにおけるG光およびB光が受ける
二次回折特性を示す。
FIG. 15 shows the second-order diffraction characteristics of G and B lights in a hologram color filter in which a hologram lens array layer is laminated in the order of G layer / R layer / B layer from the white light incident side.

【0079】以上、図10〜図15の各グラフを比較す
るとわかるように、ホログラムレンズアレイ層の積層順
が変わると二次回折特性が変化する。特に、レンズ上で
の位置との関係が変動する。
As can be seen from the comparison between the graphs of FIGS. 10 to 15, the second-order diffraction characteristic changes when the stacking order of the hologram lens array layers changes. In particular, the relationship with the position on the lens varies.

【0080】図表16は、各積層順のホログラムカラー
フィルタにおける色光ごとの二次回折効率の総和を示し
たものである。なお、図表16中の数値は、図10〜図
15の各グラフの面積比より求めた数値である。
FIG. 16 shows the total sum of the second-order diffraction efficiencies of the hologram color filters in each lamination order for each color light. The numerical values in Table 16 are numerical values obtained from the area ratios of the respective graphs in FIGS.

【0081】一般に、二次回折光の多くは対応画素電極
上に集光されることなく発散されて光損失となるため、
この総二次回折効率を比較することは、各ホログラムカ
ラーフィルタにおける実質的な光利用率を比較すること
となる。
Generally, most of the second-order diffracted light is diverged without being converged on the corresponding pixel electrode, resulting in light loss.
Comparing the total second-order diffraction efficiency involves comparing the substantial light utilization rates of the respective hologram color filters.

【0082】その結果、図表16より、本実施の形態に
係る入射光側からR層/G層/B層の順に積層したホロ
グラムカラーフィルタにおいて、R光の総二次回折効率
が17%、G光の総二次回折効率が28%であり、最も
低い二次回折効率が得られることがわかる。
As a result, as shown in Table 16, in the hologram color filter according to the present embodiment, in which the R layer / G layer / B layer were laminated in this order from the incident light side, the total second-order diffraction efficiency of R light was 17%, and G It can be seen that the total second-order diffraction efficiency of light is 28%, and the lowest second-order diffraction efficiency is obtained.

【0083】また、入射光側からB層/R層/G層の順
に積層したホログラムカラーフィルタでは、B光の総二
次回折効率が53%、R光の総二次回折効率が5%であ
り、入射光側からG層/B層/R層の順に積層したホロ
グラムカラーフィルタでは、G光の総二次回折効率が5
1%、B光の総二次回折効率が2%であり、これらの積
層構造のホログラムカラーフィルタも、その他の積層順
序からなるホログラムカラーフィルタと比較すると、総
二次回折効率が低い。
In the hologram color filter laminated in the order of B layer / R layer / G layer from the incident light side, the total second-order diffraction efficiency of B light is 53% and the total second-order diffraction efficiency of R light is 5%. In a hologram color filter laminated in the order of G layer / B layer / R layer from the incident light side, the total second-order diffraction efficiency of G light is 5
The total second-order diffraction efficiency of 1% and the B light is 2%, and the hologram color filter having such a laminated structure also has a lower total second-order diffraction efficiency as compared with the hologram color filters having other lamination orders.

【0084】このように、本実施の形態に係る入射光側
からR層/G層/B層の順、B層/R層/G層の順、あ
るいはG層/B層/R層の順に積層したホログラムカラ
ーフィルタは、その積層構造により二次回折効率の発生
を低く抑制できるため、実質的な光利用率を高めること
ができる。
As described above, the order of the R layer / G layer / B layer, the order of the B layer / R layer / G layer, or the order of the G layer / B layer / R layer from the incident light side according to the present embodiment. The stacked hologram color filters can suppress the generation of the second-order diffraction efficiency low by the stacked structure, so that the light utilization efficiency can be substantially increased.

【0085】また、本実施の形態に係るホログラムカラ
ーフィルタを図4に示すような空間光変調素子に使用す
れば、素子全体の光利用効率を上げることも可能とな
る。
When the hologram color filter according to the present embodiment is used for a spatial light modulator as shown in FIG. 4, it is possible to increase the light use efficiency of the entire device.

【0086】[0086]

【発明の効果】上述するように、本発明のホログラムカ
ラーフィルタは、入射光のうち主に赤色波長域の光を回
折・分光し、対応画素上に集光する赤色用ホログラムレ
ンズアレイ層と、入射光のうち主に青色波長域の光を回
折・分光し、対応画素上に集光する青色用ホログラムレ
ンズアレイ層と、入射光のうち主に緑色波長域の光を回
折・分光し、対応画素上に集光する緑色用ホログラムレ
ンズアレイ層とが積層された構造を有するホログラムカ
ラーフィルタにおいて、その積層順を特定したものであ
り、第1の発明に係るホログラムカラーフィルタでは、
その積層順を入射光側より、赤色用、緑色用、青色用の
順とするものであり、第2の発明に係るホログラムカラ
ーフィルタでは、その積層順を入射光側より、赤色用、
青色用、緑色用の順とするものであり、第3の発明に係
るホログラムカラーフィルタでは、その積層順を入射光
側より、緑色用、青色用、赤色用の順とするものであ
る。
As described above, the hologram color filter of the present invention diffracts and disperses mainly the light in the red wavelength region of the incident light, and condenses the hologram lens array layer for red on the corresponding pixel. The hologram lens array layer for blue, which mainly diffracts and disperses the light in the blue wavelength range of the incident light and condenses it on the corresponding pixels, and diffracts and disperses the light mainly in the green wavelength range of the incident light, responds In a hologram color filter having a structure in which a green hologram lens array layer condensed on a pixel is laminated, the hologram color filter according to the first invention specifies the lamination order.
The lamination order is from the incident light side for red, green, and blue. In the hologram color filter according to the second invention, the lamination order is from the incident light side for red,
In the hologram color filter according to the third invention, the lamination order is for green, blue, and red from the incident light side.

【0087】本発明のホログラムカラーフィルタによれ
ば、対応色のホログラムレンズアレイ層とは異なる層で
起こる二次回折に起因する光損失の発生を抑制し、高い
光利用率を提供できる。
According to the hologram color filter of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of light loss due to second-order diffraction occurring in a layer different from the hologram lens array layer of the corresponding color, and to provide a high light utilization factor.

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

【図1】本実施の形態に係るR層/G層/B層の順に積
層されたホログラムカラーフィルタにおけるG層での赤
色光の二次回折の様子を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a state of second-order diffraction of red light in a G layer in a hologram color filter laminated in the order of R layer / G layer / B layer according to the present embodiment.

【図2】本実施の形態に係るR層/G層/B層の順に積
層されたホログラムカラーフィルタにおけるB層での赤
色光の二次回折の様子を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state of second-order diffraction of red light in a B layer in a hologram color filter laminated in the order of R layer / G layer / B layer according to the present embodiment.

【図3】本実施の形態に係るR層/G層/B層の順に積
層されたホログラムカラーフィルタにおけるB層での緑
色光の二次回折の様子を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state of second-order diffraction of green light in a B layer in a hologram color filter laminated in the order of R layer / G layer / B layer according to the present embodiment.

【図4】本実施の形態に係るホログラムカラーフィルタ
を用いた空間光変調素子の構造を示す概略断面図であ
る。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a structure of a spatial light modulator using a hologram color filter according to the present embodiment.

【図5】ホログラムレンズに対する波長分散を有する入
射光と回折光の関係を説明するための概念図である。
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the relationship between incident light having wavelength dispersion and diffracted light with respect to a hologram lens.

【図6】B層/G層/R層の順に積層されたホログラム
カラーフィルタにおけるB層での青色光の回折の様子を
示す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state of diffraction of blue light in a B layer in a hologram color filter laminated in the order of B layer / G layer / R layer.

【図7】B層/G層/R層の順に積層されたホログラム
カラーフィルタにおけるG層での青色光の二次回折の様
子を示す概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a state of second-order diffraction of blue light in a G layer in a hologram color filter laminated in the order of B layer / G layer / R layer.

【図8】B層/G層/R層の順に積層されたホログラム
カラーフィルタにおけるR層での青色光の二次回折の様
子を示す概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a second-order diffraction of blue light in an R layer in a hologram color filter laminated in the order of B layer / G layer / R layer.

【図9】B層/G層/R層の順に積層されたホログラム
カラーフィルタにおけるR層での緑色光の二次回折の様
子を示す概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a second-order diffraction of green light in an R layer in a hologram color filter laminated in the order of B layer / G layer / R layer.

【図10】シミュレーションより求めた、R層/G層/
B層の順に積層されたホログラムカラーフィルタにおけ
る三原色光に係る二次回折効率を示す図である。
FIG. 10 shows R layer / G layer /
FIG. 9 is a diagram illustrating a second-order diffraction efficiency of three primary color lights in a hologram color filter stacked in the order of the B layer.

【図11】シミュレーションより求めた、B層/R層/
G層の順に積層されたホログラムカラーフィルタにおけ
る三原色光に係る二次回折効率を示す図である。
FIG. 11 shows B layer / R layer /
FIG. 9 is a diagram illustrating the second-order diffraction efficiency of the hologram color filters stacked in the order of G layers with respect to the three primary colors.

【図12】シミュレーションより求めた、G層/B層/
R層の順に積層されたホログラムカラーフィルタにおけ
る三原色光に係る二次回折効率を示す図である。
FIG. 12 shows G layer / B layer /
FIG. 7 is a diagram illustrating a second-order diffraction efficiency of three primary color lights in a hologram color filter stacked in the order of the R layer.

【図13】シミュレーションより求めた、B層/G層/
R層の順に積層されたホログラムカラーフィルタにおけ
る三原色光に係る二次回折効率を示す図である。
FIG. 13 shows B layer / G layer /
FIG. 7 is a diagram illustrating a second-order diffraction efficiency of three primary color lights in a hologram color filter stacked in the order of the R layer.

【図14】シミュレーションより求めた、R層/B層/
G層の順に積層されたホログラムカラーフィルタにおけ
る三原色光に係る二次回折効率を示す図である。
FIG. 14 shows R layer / B layer /
FIG. 9 is a diagram illustrating the second-order diffraction efficiency of the hologram color filters stacked in the order of G layers with respect to the three primary colors.

【図15】シミュレーションより求めた、G層/R層/
B層の順に積層されたホログラムカラーフィルタにおけ
る三原色光に係る二次回折効率を示す図である。
FIG. 15 shows G layer / R layer /
FIG. 9 is a diagram illustrating a second-order diffraction efficiency of three primary color lights in a hologram color filter stacked in the order of the B layer.

【図16】各ホログラムカラーフィルタにおける色光ご
との総二次回折効率を示す図表である。
FIG. 16 is a table showing the total second-order diffraction efficiency for each color light in each hologram color filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13、30、40・・・ホログラムカラーフィルタ 23、31、41・・・画素電極 26・・・光変調層 13, 30, 40: hologram color filter 23, 31, 41: pixel electrode 26: light modulation layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射光のうち主に赤色波長域の光を回折
・分光し、対応画素上に集光する赤色用ホログラムレン
ズアレイ層と、 入射光のうち主に青色波長域の光を回折・分光し、対応
画素上に集光する青色用ホログラムレンズアレイ層と、 入射光のうち主に緑色波長域の光を回折・分光し、対応
画素上に集光する緑色用ホログラムレンズアレイ層とか
らなる積層構造を有するホログラムカラーフィルタにお
いて、 入射光側より、赤色用、緑色用、青色用の順に各ホログ
ラムレンズアレイ層が積層されていることを特徴とする
ホログラムカラーフィルタ。
1. A hologram lens array layer for red, which mainly diffracts and disperses light in a red wavelength range of incident light and condenses it on a corresponding pixel, diffracts light mainly in a blue wavelength range of incident light. A blue hologram lens array layer that disperses and condenses the light onto the corresponding pixel; and a green hologram lens array layer that diffracts and disperses mainly the light in the green wavelength region of the incident light and condenses the light onto the corresponding pixel. A hologram color filter having a laminated structure comprising: a hologram color filter, wherein each hologram lens array layer is laminated in the order of red, green, and blue from the incident light side.
【請求項2】 入射光のうち主に赤色波長域の光を回折
・分光し、対応画素上に集光する赤色用ホログラムレン
ズアレイ層と、 入射光のうち主に青色波長域の光を回折・分光し、対応
画素上に集光する青色用ホログラムレンズアレイ層と、 入射光のうち主に緑色波長域の光を回折・分光し、対応
画素上に集光する緑色用ホログラムレンズアレイ層とか
らなる積層構造を有するホログラムカラーフィルタにお
いて、 入射光側より、青色用、赤色用、緑色用の順に各ホログ
ラムレンズアレイ層が積層されていることを特徴とする
ホログラムカラーフィルタ。
2. A hologram lens array layer for red, which mainly diffracts and disperses light in a red wavelength range of incident light and condenses it on a corresponding pixel, diffracts light mainly in a blue wavelength range of incident light. A blue hologram lens array layer that disperses and condenses the light onto the corresponding pixel; and a green hologram lens array layer that diffracts and disperses mainly the light in the green wavelength range of the incident light and condenses the light onto the corresponding pixel. A hologram color filter having a laminated structure comprising: a hologram color filter, wherein hologram lens array layers are laminated in the order of blue, red, and green from the incident light side.
【請求項3】 入射光のうち主に赤色波長域の光を回折
・分光し、対応画素上に集光する赤色用ホログラムレン
ズアレイ層と、 入射光のうち主に青色波長域の光を回折・分光し、対応
画素上に集光する青色用ホログラムレンズアレイ層と、 入射光のうち主に緑色波長域の光を回折・分光し、対応
画素上に集光する緑色用ホログラムレンズアレイ層とか
らなる積層構造を有するホログラムカラーフィルタにお
いて、 入射光側より、緑色用、青色用、赤色用の順に各ホログ
ラムレンズアレイ層が積層されていることを特徴とする
ホログラムカラーフィルタ。
3. A hologram lens array layer for red, which diffracts and disperses mainly the light in the red wavelength range of the incident light and condenses it on the corresponding pixel, diffracts mainly the light in the blue wavelength range of the incident light. A blue hologram lens array layer that disperses and condenses the light onto the corresponding pixel; and a green hologram lens array layer that diffracts and disperses mainly the light in the green wavelength region of the incident light and condenses the light onto the corresponding pixel. A hologram color filter, comprising: a hologram color filter having a laminated structure comprising: a hologram lens array layer in which green, blue, and red hologram lens array layers are laminated in this order from the incident light side.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018180200A (en) * 2017-04-11 2018-11-15 国立研究開発法人情報通信研究機構 Color hologram recording device and color hologram manufacturing method
US20220299866A1 (en) * 2019-09-10 2022-09-22 Google Llc Methods and media for recording holograms

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