JP2011085886A - Dual layer holographic color filter and transmissive liquid crystal display using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2層式ホログラフィックカラーフィルタと、これを使用する透過型LCDに関し、特に、光学装置と光学装置を使用するLCDに適応可能な構造とを採用し、RGBカラーフィルタによって吸収された光の量を最小限化でき、RGBカラーフィルタ間で波長を互いに重ね合わすことを防ぐことによって色再生を向上できるように、RGBカラーフィルタに適切な波長帯域を有する光のみをLCDのRGBカラーフィルタに入射させることによって、光効率を向上できる、2層式ホログラフィックカラーフィルタと、これを使用する透過型LCDに関する。 The present invention relates to a two-layer holographic color filter and a transmissive LCD using the same, and in particular, adopts an optical device and a structure applicable to the LCD using the optical device, and is absorbed by the RGB color filter. The RGB color filter of the LCD only emits light having a wavelength band suitable for the RGB color filter so that the amount of light can be minimized and color reproduction can be improved by preventing the wavelengths from overlapping each other between the RGB color filters. The present invention relates to a two-layer holographic color filter that can improve light efficiency by being incident on the transmissive LCD and a transmissive LCD using the two-layer holographic color filter.
一般的に、バックライトから供給される光の90%が偏光板およびカラーフィルタによって吸収されるので、液晶ディスプレイ(LCD)の光効率は非常に低い。特に、染料や色素を使って製造されたRGBカラーフィルタは、RGBカラーフィルタに対応する白色光の波長を有する光だけを選択的に透過するので、最大効率は、せいぜい33%である。さらに、RGBカラーフィルタは適切にフィルタ機能を実施しないので、帯域が広がってしまう。 Generally, since 90% of the light supplied from the backlight is absorbed by the polarizing plate and the color filter, the light efficiency of the liquid crystal display (LCD) is very low. In particular, an RGB color filter manufactured using dyes or pigments selectively transmits only light having a wavelength of white light corresponding to the RGB color filter, so that the maximum efficiency is at most 33%. Furthermore, since the RGB color filter does not appropriately perform the filter function, the band is widened.
この問題を解決するために、特許文献1、2で提案されている方法は、レンズ機能を実行するユニットピクセルの大きさのホログラムアレイを準備し、空間的にRGB帯域を有する波長を色分散によって分割し、そして、該波長に対応するサブピクセルに波長を入射させる方法である。さらに、特許文献3で提案されている方法は、2つのホログラムと該ホログラムの間に配置したレンズのアレイとを準備し、各カラーセルに対応する各波長を有する光をピクセルの大きさを有するレンズによって集光し、もし白色光が一方のホログラムによって分散されたら、他方のホログラムによって光路を元の状態に修正する方法である。 In order to solve this problem, the methods proposed in Patent Documents 1 and 2 prepare a hologram array having a unit pixel size for performing a lens function, and spatially convert wavelengths having RGB bands by chromatic dispersion. In this method, the light is divided and the wavelength is incident on the sub-pixel corresponding to the wavelength. Further, the method proposed in Patent Document 3 prepares two holograms and an array of lenses arranged between the holograms, and has light having a wavelength corresponding to each color cell and a pixel size. In this method, the light is condensed by a lens, and if white light is dispersed by one hologram, the optical path is corrected to the original state by the other hologram.
特許文献4で提案されている方法は、1つのホログラムの回折格子を使って色を分散し、3層レンズを担うホログラムを行使し、RGB波長に対応して、RGB波長の光を集光し、その結果、該光を各カラーセルに入射させる方法である。
The method proposed in
図1に示すように、特許文献1に開示された方法によれば、バックライト3からの白色光がフレネルゾーンプレート(ピクセル1つ分の大きさを有し、レンズとして機能するホログラム5)を通過した後、RGB波長を有する光は、液晶10のカラーフィルタ1の各RGBカラーセル1’に選択的に入射する。この場合、フレネルゾーンプレートが使用されるので、円焦点がカラーフィルタ1の各カラーセル1’の周囲に形成される。従って、液晶10は、偏光を完璧に回転させることができない。そして、分割されたRGB波長が異なった方向に向かう色分散のために、色合成の際に問題が起こる場合がある。
As shown in FIG. 1, according to the method disclosed in Patent Document 1, white light from the backlight 3 is transferred to a Fresnel zone plate (a hologram 5 having a size of one pixel and functioning as a lens). After passing through, the light having RGB wavelengths selectively enters each RGB color cell 1 ′ of the color filter 1 of the
特許文献2には、カラーフィルタに対して光線が垂直方向ではなく斜めに入射することを除いて、特許文献1と同じ構造のものが開示される。詳細には、特許文献2によれば、レンズを担うマイクロホログラムのアレイが使用され、焦点は、液晶の周りに形成される。その結果、偏光が完璧に回転することができず、色分割後の色分散のために、色合成の際に問題が依然発生する。 Patent Document 2 discloses the same structure as Patent Document 1 except that light rays are incident on the color filter obliquely rather than in the vertical direction. Specifically, according to Patent Document 2, an array of micro-holograms that carry a lens is used, and the focal point is formed around the liquid crystal. As a result, the polarization cannot be rotated perfectly, and problems still occur during color synthesis due to color dispersion after color division.
図2に示すように、特許文献3に開示された方法によると、光源14からの白色光が波長に従って1つの典型的な回折格子16によって分割された後、RGB波長は、ピクセルの大きさを有するマイクロレンズ18を通過することによって、ピクセルの大きさに対応して分割され、そして、各波長は、もう一方の回折格子を通過することによって、回折格子16以前の元の方向に復元された後、LCD20に入射する。しかし、この方法が透過型LCDプロジェクタに適切な方法であるので、回折格子16と22との間にはかなりの距離が必要である。従って、回折格子16と22との間に介在されたマイクロレンズ18を製造するのは困難であり、該3つの装置を並べるのは難しい。
As shown in FIG. 2, according to the method disclosed in Patent Document 3, after white light from the light source 14 is divided by one typical diffraction grating 16 according to the wavelength, the RGB wavelength is the pixel size. By passing through the
図3に示すように、特許文献4に開示された方法によると、バックライトからの白色光F1が第1ホログラム16を通過する一方、白色光F1の波長の進行方向は、光回折のために変化する。その後、レンズを担う第2ホログラム14に到着する波長のうち、赤色、緑色、青色波長は、赤色、緑色、青色ホログラム14R、14G、14Bによってそれぞれの目標位置にフォーカスされる。この方法によれば、赤色、緑色、青色波長が同じ方向にフォーカスされるので、色分散により発生する色合成に関する問題は解決される。しかし、この方法では、レンズを担いかつ3層を有する第2ホログラム14は、ピクセルの単位では実現できない。さらに、ホログラムとして、層が増え、また、光吸収も増加する。
As shown in FIG. 3, according to the method disclosed in
上記問題を解決するため、本発明で提案する方法は、全波長を含む白色光の入射に代わって、赤色、緑色、青色波長だけを透過型液晶ディスプレイのカラーフィルタの各赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のカラーセルに独占的に入射させることによって、カラーフィルタで2/3の光量が吸収されてしまう問題を解決し、光効率を向上させる方法を提案する。このために、ホログラムの対を含む2層式ホログラフィックカラーフィルタおよび2層式ホログラフィックカラーフィルタを使って液晶ディスプレイを構築する方法を提供する。 In order to solve the above problem, the method proposed in the present invention uses only red, green, and blue wavelengths for the red (R) and green colors of the transmissive liquid crystal display instead of white light including all wavelengths. (G) A method of improving the light efficiency by solving the problem that the color filter absorbs 2/3 of the light amount by exclusively entering the blue (B) color cell is proposed. To this end, a two-layer holographic color filter including a pair of holograms and a method for constructing a liquid crystal display using the two-layer holographic color filter are provided.
本発明の目的を達成するために、本発明の1つの観点によると、隣接し、かつユニットピクセルの大きさを有する空間に白色光の波長を分布する第1ホログラムと、該第1ホログラムを支持し、回折空間を提供する基板と、各カラーセルに対応する波長だけが該カラーセルに入射するように前記第1ホログラムによって分割された波長の方向を元の方向に復元するための第2ホログラムと、を備えることによって、色合成の際の問題を防ぐことを特徴とする2層式ホログラフィックカラーフィルタが設けられる。 In order to achieve the object of the present invention, according to one aspect of the present invention, a first hologram that distributes the wavelength of white light in a space that is adjacent and has the size of a unit pixel, and supporting the first hologram And a second hologram for restoring the direction of the wavelength divided by the first hologram so that only the wavelength corresponding to each color cell is incident on the color cell. By providing the above, a two-layer holographic color filter is provided that prevents problems during color synthesis.
本発明の他の観点によると、カラーフィルタを備える液晶ディスプレイにおいて、2層式ホログラフィックカラーフィルタは、光源とカラーフィルタとの間に介在される。 According to another aspect of the present invention, in a liquid crystal display including a color filter, the two-layer holographic color filter is interposed between the light source and the color filter.
本発明のさらに他の観点によると、カラーフィルタを備えない液晶ディスプレイにおいて、2層式ホログラフィックカラーフィルタは、光源と該液晶ディスプレイの液晶との間に介在される。 According to still another aspect of the present invention, in a liquid crystal display without a color filter, the two-layer holographic color filter is interposed between a light source and the liquid crystal of the liquid crystal display.
上記のように、本発明によると、低消費電力でかつ優れた色再生が可能な液晶ディスプレイが実現可能である。なぜならカラーフィルタに吸収された光を、波長の重なり合いを発生させずに、完全に使用可能だからである。さらに、本発明によれば、光学装置は、実際に実現可能なものであり、かつ従来の色分離型カラーフィルタで発生する問題を修正することによって、光学問題を解決できる光学装置を備える。本発明は、2層式ホログラフィックカラーフィルタおよびこれを使用する透過型LCDを備える。本発明は、光源の種類および特性に対して適切に設計および製造可能であるので、全ての液晶ディスプレイにおいて明度を向上させることができる。よって、消費電力を削減できる。また、カラーフィルタを代替する際、赤色、緑色、青色カラーフィルタを製造する3つの処理工程を、第1、第2ホログラムを製造する2つの処理工程で取り換えるので、工程数が削減され、装置を単純化できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize a liquid crystal display capable of excellent color reproduction with low power consumption. This is because the light absorbed by the color filter can be completely used without causing overlapping of wavelengths. Furthermore, according to the present invention, the optical device includes an optical device that can be practically realized and that can solve the optical problem by correcting a problem that occurs in the conventional color separation type color filter. The present invention includes a two-layer holographic color filter and a transmissive LCD using the same. Since the present invention can be designed and manufactured appropriately for the type and characteristics of the light source, the brightness can be improved in all liquid crystal displays. Therefore, power consumption can be reduced. In addition, when replacing the color filter, the three processing steps for manufacturing the red, green, and blue color filters are replaced with two processing steps for manufacturing the first and second holograms. It can be simplified.
この発明の上述およびその他の目的、特徴、利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本実施形態によれば、波長は、液晶ディスプレイ(LCD)のR、G、Bカラーセル間の間隔に対応して互いに分割される。ホログラフィックカラーフィルタをバックライトユニットと該LCD間に介在させる。ここで、該ホログラフィックカラーフィルタが2つのホログラムを含むので、異なる光路を有する波長が修正される。その結果、該波長は、同じ方向へ進行する。 According to this embodiment, the wavelengths are divided from each other corresponding to the spacing between the R, G, B color cells of the liquid crystal display (LCD). A holographic color filter is interposed between the backlight unit and the LCD. Here, since the holographic color filter includes two holograms, wavelengths having different optical paths are corrected. As a result, the wavelength travels in the same direction.
図4に示すように、実施形態による2層式ホログラフィックカラーフィルタ100が光源60とLCD200との間に介在する。該ホログラフィックカラーフィルタ100は、光源60の側に設けられる第1ホログラム110と、LCD200の側に設けられた第2ホログラム120と、第1、第2ホログラム110、120の間のガラスまたはプラスチックを含む基板130とを備える。
As shown in FIG. 4, the two-layer
LCD200が連結したカラーフィルタ210は、赤色、緑色、青色カラーセル210R、210G、210Bを含むユニットピクセルを有す。赤色カラーセル210Rは、入射光のうち赤色波長のみを透過させる。緑色カラーセル210Gは、入射光のうち緑色波長のみを透過させ、青色カラーセル210Bは、入射光のうち青色波長のみを透過させる。その後、入射光がLCD200を通過した後、色合成を通して色が実現される。
The
前記第1ホログラム110は、複数の、透明な透過型第1ホログラム片111(その大きさはユニットピクセルの大きさである)を含む。前記第1ホログラム片111は、第2ホログラム120の表面上のユニットピクセルの大きさと正確に一致するように設計された、計算機合成ホログラム(computer−generated hologram: CGH)スキームを通して形成された多重層を有する面レリーフホログラム、または基板130の材料および厚さに従ってホログラフィック記録材の上に直接記録された体積ホログラムを含む。
The
前記第1ホログラム110は、光源60の側に位置するが、直線型画像を再生するために設計された前記第1ホログラム片111を含む。なお、CGHスキームを設計し、または体積ホログラムを記録するために使用される緑色光を記録光として使用する場合、該画像は、第2ホログラム120の緑色カラーセル210Bの横側の長手方向に、緑色カラーセル210Gの長さよりも短い長さを有することになる。
The
緑色記録光と比較した場合、より長い波長を有する赤色光は、赤色サブピクセル210R上により長い画像が形成されるようにより大きな角度で回折する。より小さい波長を有する青色光は、青色カラーセル210B上により短い画像が形成されるようにより小さい角度で回折する。従って、RGB波長を有しかつ前記第1ホログラム110を通過した白色光は、各RGBカラーセルに対応する波長だけが第2ホログラム120の表面に入射するように光回折によって色分離を施される。
When compared to green recording light, red light having a longer wavelength diffracts at a larger angle so that a longer image is formed on the
第2ホログラム120は、複数の、透明な透過型第2ホログラム片121を含み、該片121は、ユニットピクセルの大きさを有し、前記第1ホログラム110によって色分離を施された後、異なった方向に進行するRGB波長の方向を修正するためのものである。従って、光は、2層式ホログラフィックカラーフィルタ100を通過した後、光源60の元の光と同じ方向で、LCD200に入射する。従って、2層式ホログラフィックカラーフィルタ100が透過型LCDに挿入されたときに発生した色分散および色合成に関連する問題が解決できる。前記第1ホログラム片111と同様、第2ホログラム片121は、CGHスキームに基づく多重層を有する面レリーフホログラムまたはホログラフィック記録材に直接記録される体積ホログラムを含む。
The
第2ホログラム片121は、R、G、B光(その進行方向は、第2ホログラム片121を通って修正された)がカラーセル210R、210G、210Bにそれぞれ入射できるように、カラーフィルタ210に対して、同軸線上に配置される必要がある。前記第1ホログラム片111は、回折された波長が対応する第2ホログラム片121に到達するように、RGB波長の回折角度に基づいて、第2ホログラム片121に対して、同軸外線上に配置される。第1、第2ホログラム片111、121の数は、設計および製造スキームに従って、ユニットピクセルの数の整数倍に対応する数であってよい。
The
図5A、図6に示すように、本発明に従う第1ホログラム片111は、CGHスキームに基づいて多重層を有する面レリーフホログラムまたはホログラフィック記録材に直接記録された体積ホログラムを使って製造される。
As shown in FIGS. 5A and 6, the
以下、CGHスキームに基づいて多重層を有する面レリーフホログラムを製造する方法を図5Aを参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a method of manufacturing a surface relief hologram having multiple layers based on the CGH scheme will be described in detail with reference to FIG. 5A.
RGB中央波長(λR、λG、λB)が光源60からの全可視光線の波長(λ)に対して回折角度(それぞれλR、λG、λBの回折角度θr、θg、θbを含むθ)を数式1(回折式)に従って有すると、最小ホログラムパターンの大きさdおよび目標画像80の中央部からの再構築画像81の位置は、光が厚さDを有する基板130を通過した後、θrとθbとの距離がカラーセル210R、210Bの中央位置間の距離となるように、決定される。
The RGB center wavelengths (λR, λG, λB) are diffraction angles (θ including λR, λG, λB diffraction angles θr, θg, θb, respectively) with respect to the wavelength (λ) of all visible rays from the
再構築画像81を含む目標画像80の大きさは、単一ピクセルの大きさにセットされ、「m」は、多重層において「1」の値を有する回折次数を示す。図5Bに示すように、ホログラムパターン91は、CGHスキームを通して形成されるが、その際は、目標画像80の大きさ、パターンの大きさ、再構築画像81の位置を考慮に入れる。その後、多重層を有する典型的な面レリーフホログラムが各ピクセルの高さに従って形成される。
数式1
dsinθ=mλ
The size of the
Formula 1
dsin θ = mλ
図6は、体積ホログラムをホログラフィック記録材に直接記録する、本発明による方法を示す図である。 FIG. 6 shows a method according to the invention for recording a volume hologram directly on a holographic recording material.
図6を参照して、記録光が緑色波長λGのレーザ光であれば、アパーチャがレーザ光と反応するホログラフィック記録材31でコーティングされた基板130の上に配置される。これは、斜め方向に入射される物体ビーム34の影領域を考慮したものである。ここでは、アパーチャは、ユニットピクセルよりも若干広い透明領域を有し、残りの領域は光が通過しない。その後、レーザ光が物体ビーム34と参照ビーム33とに分けられた後、ホログラムは、参照ビーム33と物体ビーム34とを横切ることによって、ホログラフィック記録材の上に記録される。参照ビーム33は、光源60の光の進行方向を表し、一般的に、真っすぐ前進するが、参照ビーム33は、光の照射パターンに従って、発散形状または収束形状を有する場合がある。物体ビーム34の入射角度が決定することによって、物体ビーム34が記録光に対して特定の位置に向かって指向することができる。その際、物体ビーム34が厚さDを有する基板130を通過した後、赤色および青色波長λR、λBの再構築画像が数式1に従って、バーチャルカラーセル210R’、210B’の中心位置に配置される。実際、バーチャルカラーセル210R’、210G’、210B’は、第2ホログラム片121が配置される位置に設けられる。レーザ光から分岐する物体ビーム34は、全方向への光を集光するための、典型的なレンズ35と1つの方向へ進行する光を集光するためのレンチキュラーレンズ36とを組み合わせることによって、バーチャル緑色カラーセル210G’の中心に、線形フォーカスを形成する。従って、白色光がホログラムに入射すれば、赤色および青色波長は、1つのカラーセルの大きさに対応する間隔をおいて、記録用に使用される緑色波長の上および下にそれぞれ位置する。
Referring to FIG. 6, if the recording light is a laser light having a green wavelength λG, the aperture is disposed on a
透過型LCDに使用される光のRGB中央波長は、互いに異なる波長間隔および強度を有する。従って、前記第1ホログラム片111を通過し、回折によって互いに空間的に分割され、その後、カラーフィルタ210の各カラーセルに入射される光は、偏心した中央波長と異なる強度とを有する場合がある。各カラーセルに入射する光の量は、ユーザの都合に合わせて調整すればよいが、調整は、前記第1ホログラム片111のデザインにおいて使用される基準光のための再構築画像の距離および位置を調整すればよい。なお、該調整は、光源60からの光のRGB中央波長の帯域および強度比に基づく。
The RGB central wavelengths of light used in the transmissive LCD have different wavelength intervals and intensities. Therefore, light that passes through the
図7に示すように、上記方法によって製造された前記第1ホログラム110を通過した白色光は、波長距離に従って変化する回折角度を有するので、全再構築領域80の大きさおよび再構築画像81の位置は変化する。しかし、再構築画像81が全再構築領域80に対する比率は、波長に拘わらず一定である。従って、赤色再構築領域80Rおよび赤色再構築画像81Rは、赤色波長λRに対して形成される。緑色再構築領域80Gおよび緑色再構築画像81Gは、緑色波長λGに対して形成される。青色再構築領域80Bおよび青色再構築画像81Bは、青色波長λBに対して形成される。前記第1ホログラム片111の再構築画像81は、ユニットピクセルを通過する光が波長に拘わらず1本の線に収束するように形成される。従って、再構築画像81の絶対位置は、波長に従って、台形状に変化する。ここで、再構築画像81の絶対位置は、短波長λMINによって下部に形成される短収束線と、長波長λMAXによって上部に形成される長収束線とに対応して変化する。再構築画像81の分布は、白色光の可視光領域のスペクトル分布が空間スペクトルに変換されることによって、達成される。再構築画像81の分布が表わしているのは、光源60からの光の全波長の強度分布であって、ここでは、波長が重なることがない。なお、この場合、全光量は変化しない。太線で表された全波長のための再構築画像83の大きさは、ユニットピクセルの大きさと同じように設計されている。
As shown in FIG. 7, since the white light that has passed through the
図4を参照して、前記第1ホログラム110によってピクセルユニットに回折し、その後、基板130を通過した光が、カラーフィルタ210またはLCD200に入射する波長に応じて、異なる方向に進行した場合、色分散が発生する場合がある。従って、色合成の際に問題が発生する場合がある。この問題を解決するために、光の各波長の進行方向を修正する必要がある。さらに、光学的特性の変化およびホログラフィックカラーフィルタ210を挿入することによって発生する輝度の増加を最小限に抑えるために、該光は、好ましくは、光源60からの光の光学的特性と同じ光学的特性を有することが望まれる。このような動作は、複数の第2ホログラム片121を含む第2ホログラム120によって行われる。
Referring to FIG. 4, when light diffracted into a pixel unit by the
図8に示すように、第2ホログラム120は、ユニットピクセルの大きさを有する第2ホログラム片121を含む。そのために、RGB中央波長λR、λG、λBは、第2ホログラム120の表面(x−y平面)に垂直な方向に進行できる。前記第1ホログラム片111によって分割された赤色、緑色、青色波長λR、λG、λBは、それぞれ、上、中央、下方向に回折される。例えば、回折角度θgで入射する緑色波長λGが第2ホログラム片121の表面に対して垂直な方向に進行するように第2ホログラム片121が構築された場合、第2ホログラム120は、同じ方向に異なった角度で入射するRGB中央波長を同じ方向に回折するが、これは、RGB中央波長を異なった角度で回折する前記第1ホログラム110と同様である。従って、もし図5〜6に示す方法で製造された第2ホログラム片121を含む第2ホログラム120が、基板130に対して、前記第1ホログラム110の反対側に形成されたら、色分散を防ぐことができる。さらに、RGB中央波長の進行方向は、光源60からの光のそれと同じであるので、従来型の色合成が可能である。
As shown in FIG. 8, the
本発明による2層式ホログラフィックカラーフィルタ100が行うフィルタリング動作は、カラーフィルタ210の色素層R、G、Bのフィルタリング動作に代わって、空間スペクトルの分布によるものである。従って、光は、カラーフィルタ210に吸収されず、RGB帯域は、互いに重ならない。よって、向上した輝度およびすぐれた色再生を有する透過型LCDが実現される。カラーフィルタ210の各色素層を通過する各波長の帯域および強度は、光源60からの波長のスペクトラル分布によって、前記第1ホログラム110の回折格子周期を変化させることによって調整可能である。対応する色素層から回折した波長は、より均一した波長の強度分布が得られるように隣接する色素層によって遮断される。
The filtering operation performed by the two-layer
上述のように、第1および第2ホログラム110、120は、面レリーフホログラムおよび体積ホログラムを使うことによって製造可能である。本発明による2層式ホログラフィックカラーフィルタ100は、図9A〜9Dに示すように、4種類存在してもよい。
As described above, the first and
図9Aは、第1、第2ホログラム110、120の両方ともが面レリーフホログラム111a、121aを含む場合を示す図であって、図9Bは、前記第1ホログラム110が面レリーフホログラム111aを含み、前記第2ホログラム120が体積ホログラム121bを含む場合の図である。図9Cは、前記第1ホログラム110が体積ホログラム111bを含み、第2ホログラム120が面レリーフホログラム121aを含む場合の図である。図9Dは、第1、第2ホログラムの両方ともが体積ホログラム111b、121bを含む場合の図である。2層式ホログラフィックカラーフィルタ100は、上記の組み合わせに拘わらず、同じ動作を行う。しかし、面レリーフホログラムの場合、層数が少ないと、効率が下がる。さらに、層数が多いと、面レリーフホログラムの製造が困難になる。従って、レーザを使用して記録材に直接記録された体積ホログラムは、効率および安定度において、すばらしい特性を発揮する。
FIG. 9A is a diagram illustrating a case where both the first and
商業販売するLCDは、色合成を目的として、様々なカラーフィルタアレイを有し、該LCDに適切な2層式ホログラフィックカラーフィルタの製造手順を図10A〜10Cに示す。以下の説明では、同じ動作を実行する構成要素には同じ参照符号を付与し、第1、第2ホログラム片111、121は、同軸外線上では、1対1で互いに対応する。従って、2層式ホログラフィックカラーフィルタの動作特徴は、前記第1ホログラム片111の配置だけを使って説明される。全波長に対する再構築画像83では、色素層に入射する部分は、R、G、Bとして表現されるが、これは、色素層と同様のことである。さらに、色分離のための光学装置は、色素層の配置に従って、90度回転される。
Commercially sold LCDs have various color filter arrays for the purpose of color synthesis, and a manufacturing procedure of a two-layer holographic color filter suitable for the LCD is shown in FIGS. 10A to 10C. In the following description, the same reference numerals are given to components that perform the same operation, and the first and
図10Aに示すのは、ストライプ形状で設けられるカラーフィルタを有するLCDに適切なストライプ型の第1ホログラム15である。前記第1ホログラム片111は、前記第1ホログラム片111の全波長の再構築画像83がRGB色素層の大きさと同じ大きさを有するように設計されたものであるが、カラーフィルタの形状と同じ形状で設けられる。図10Bが示すのは、モザイク形状で設けられるカラーフィルタを有するLCDに適切なモザイク型の第1ホログラム16である。前記第1ホログラム片111は、前記第1ホログラム片111の全波長の再構築画像83がRGB色素層の大きさと同じ大きさを有するように設計されたものであるが、モザイク状に設けられたカラーフィルタと同じ様態で、1つの色素層の幅に対応して、1行ずつシフトする。
FIG. 10A shows a stripe-type
図10Cが示すのは、デルタ形状で設けられるカラーフィルタを有するLCDに適切なデルタ型の第1ホログラム17である。前記第1ホログラム片111は、前記第1ホログラム片111の全波長のための再構築画像83がRGB色素層の大きさと同じ大きさを有するように設計されたものであるが、同片111は、デルタ形状で設けられるカラーフィルタと同様な態様で、前記第1ホログラム片111の全幅の半分だけ各行シフトして設けられる。モザイク型の第1ホログラムは、再構築画像中のRGB中央波長間の間隔が増加するので、モザイク型の第1ホログラム片は、最小パターンの大きさdが減少可能なように設計され、かつ再構築画像が可能な限り外側領域に配置されるように設計される必要がある。
FIG. 10C shows a first delta hologram 17 suitable for an LCD having a color filter provided in a delta shape. The
本発明による2層式ホログラフィックカラーフィルタ100がLCD200に近接しているが、ホログラフィックカラーフィルタ100は、ホログラフィックカラーフィルタ100とLCD200が単一モジュール内に構成されるように、LCD200と同時に製造される。図11、12は、カラーフィルタ210と、ホログラフィックカラーフィルタ100がLCD200のために使用された場合、カラーフィルタ210を含まない透過型LCDとを含む透過型LCDを示す断面図である。
Although the two-layer
図11を参照して、本発明の第2実施形態によると、ホログラフィックカラーフィルタ100がカラーフィルタ210を含むLCD200のために使用される。基板130の1方側の光源60の側に前記第1ホログラム110を備え、かつLCD200の側に第2ホログラム120を備えた後、カラーフィルタ210をLCD200の第2ホログラム120と液晶250との間に備える。
Referring to FIG. 11, according to the second embodiment of the present invention, the
図12を参照して、本発明の第3実施形態によると、2層式ホログラフィックカラーフィルタ100がカラーフィルタ210を含まないLCD200のために使用される。基板130の1方側の光源60の側に前記第1ホログラム110を備え、かつ液晶250に隣接する基板130の反対側に第2ホログラム120を備えることによって、2層式ホログラフィックカラーフィルタ100は、LCD200のカラーフィルタの役割を担う。
Referring to FIG. 12, according to a third embodiment of the present invention, a two-layer
上記のように、本発明の第2、第3実施形態による2層式ホログラフィックカラーフィルタ100は、白色光の波長を分布する。該光は、前記第1ホログラム110に入射したものである。なお、該分布は、ユニットピクセルの大きさを有する空間に渡って広がる。基板は、回折空間を備え、第2ホログラムは前記第1ホログラムによって分割された波長の方向を元の方向に復元する。従って、色合成の際の問題が発生しない。
As described above, the two-layer
本発明の例示的な実施形態が説明のために記載されてきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更、追加、置換を行えることが以下の請求項の開示を鑑みれば当業者には明白であろう。 While exemplary embodiments of the present invention have been described for purposes of illustration, various other changes, additions and substitutions may be made without departing from the spirit and scope of the present invention. In view of this, it will be apparent to those skilled in the art.
Claims (18)
前記第1ホログラムを支持するための前記第1ホログラムに隣接し、かつ回折空間を備える基板と、
各カラーセルに対応する波長だけが該カラーセルに入射するように前記第1ホログラムによって分割された波長の方向を元の方向に復元するための、液晶ディスプレイに隣接する第2ホログラムと、を備えることによって、色合成の問題を防ぐことを特徴とする2層式ホログラフィックカラーフィルタ。 A first hologram including a plurality of first hologram pieces for distributing the wavelength of white light in a space adjacent to the light source and having a unit pixel size;
A substrate adjacent to the first hologram for supporting the first hologram and comprising a diffraction space;
A second hologram adjacent to the liquid crystal display for restoring the direction of the wavelength divided by the first hologram so that only the wavelength corresponding to each color cell is incident on the color cell. A two-layer holographic color filter characterized by preventing the problem of color synthesis.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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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 apparatus and color hologram manufacturing method |
-
2010
- 2010-03-26 JP JP2010073822A patent/JP2011085886A/en active Pending
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