JP3400000B2 - Liquid crystal display device using hologram - Google Patents
Liquid crystal display device using hologramInfo
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Landscapes
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係わ
り、特に、ホログラムを用いてバックライトの利用効率
向上を図った液晶表示装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device using a hologram to improve the utilization efficiency of a backlight.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、カラーフィルターを用いたカ
ラー液晶表示装置においては、表示のためにバックライ
トは必要不可欠なものである。しかしながら、カラー液
晶表示装置の背後から白色光をそのまま照射しただけで
は、その利用効率は非常に低い。その原因として、主に
下記に示す理由が挙げられる。2. Description of the Related Art Conventionally, in a color liquid crystal display device using a color filter, a backlight is indispensable for displaying. However, if the white light is directly emitted from the back of the color liquid crystal display device, its utilization efficiency is very low. The main reasons are listed below.
【０００３】各色のセル以外のブラック・マトリック
スが占める面積が広く、そこに当たった光は無駄にな
る。
各画素へ入射する白色光の中、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）のカラーフィルターを透過する色成分が制限さ
れてしまうので、その他の補色成分は無駄となってしま
う。The black matrix other than the cells of each color occupies a large area, and the light impinging on it is wasted. Of the white light incident on each pixel, R (red), G (green),
Since the color components that pass through the B (blue) color filter are limited, other complementary color components are wasted.
【０００４】このような問題を解決すべく、図５に示す
ように、例えばマイクロレンズアレー２をカラーフィル
ター１の前面に設置し、白色光のバックライト３をそれ
ぞれカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂへ集光させるよう
にすることにより、バックライト３の利用効率を上げる
方法が従来より知られている。なお、図５において、符
号４はカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂ間に設けられた
ブラック・マトリックスを示す。In order to solve such a problem, as shown in FIG. 5, for example, a microlens array 2 is installed in front of the color filter 1, and a white light backlight 3 is provided in each of the color filter cells R, G, B. Conventionally, a method of increasing the utilization efficiency of the backlight 3 by collecting the light is known. In FIG. 5, reference numeral 4 indicates a black matrix provided between the color filter cells R, G and B.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法でも、白色光３を各カラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂ
へ分光して照射することはできないために、上記に示
す問題の解決はできない。However, even in this method, the white light 3 is emitted to the respective color filter cells R, G, B.
The above-mentioned problem cannot be solved because the light cannot be spectrally irradiated.
【０００６】そこで、各画素の前面にホログラムを配置
し、そのホログラムによって赤色成分は赤のカラーフィ
ルターへ、緑色成分は緑のカラーフィルターへ、青色成
分は青のカラーフィルターへ選択的に回析、集光させて
入射させる方法も考えられるる。この方法によると、白
色光を各画素毎に分光して照射するためにバックライト
の利用効率を向上させることができる。Therefore, a hologram is arranged in front of each pixel, and the hologram selectively diffracts a red component into a red color filter, a green component into a green color filter, and a blue component into a blue color filter. A method of condensing and making it incident is also considered. According to this method, since the white light is spectrally radiated for each pixel and radiated, the utilization efficiency of the backlight can be improved.
【０００７】しかし、このホログラムを用いる方法は、
１つのホログラムの中に３色分の多重露光を行うか、３
色各々用のホログラム３枚を同じ位置に貼り合わせなく
てはならない。これらの方法の問題としては、３つの多
重露光では、それぞれのホログラムの回析効率が低下し
てしまうこと、また、３枚貼り合わせでは、位置合わせ
が難しく、加工が大変煩雑になってしまう、ということ
が挙げられる。However, the method using this hologram is
Do multiple exposures for 3 colors in one hologram, or 3
Three holograms for each color must be attached at the same position. The problem with these methods is that the diffraction efficiency of each hologram decreases with three multiple exposures, and the alignment becomes difficult and the processing becomes very complicated when three sheets are stuck together. That can be mentioned.
【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、３色のカラーフィルターセ
ル各々にホログラムで白色光を分光して照射させるよう
にして、液晶表示用バックライトの利用効率を大幅に向
上させることである。また、本発明においては、多重露
光やホログラムの貼り合わせを必要とせず、その作成が
非常に容易な液晶表示装置を提供することを目的とす
る。なお、本発明において使用するホログラムをレリー
フタイプで構成する場合、エンボス複製により大量に安
価に作成することができるものである。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to separate white light into holograms by illuminating each of the color filter cells of three colors by a hologram, and to make a back light for a liquid crystal display. It is to significantly improve the efficiency of using lights. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that does not require multiple exposure or hologram bonding and is very easy to manufacture. When the hologram used in the present invention is configured as a relief type, it can be produced in large quantities at low cost by embossing duplication.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のホログラムを用いた液晶表示装置は、隣接する液晶
セルに対して異なる色のカラーフィルターセルを周期的
に配置し、背後からバックライトを照射してカラー表示
を行う液晶表示装置において、波長に応じて異なる回折
角で入射光を回折する単層のホログラムをバックライト
入射側に配置して、前記ホログラムによって回折分光さ
れた赤、緑、及び、青の波長成分を対応する色のカラー
フィルターセルに入射させるようにしたことを特徴とす
るものである。この場合に、前記ホログラムが回折格子
からなるようにすることができる。また、前記ホログラ
ムは集光性を有し、前記周期に対応した周期でアレー状
に配置された単位ホログラムからなるものとすることが
できる。In a liquid crystal display device using a hologram of the present invention that achieves the above object, color filter cells of different colors are periodically arranged with respect to adjacent liquid crystal cells, and a backlight is provided from behind. In a liquid crystal display device that performs color display by irradiating light, a single-layer hologram that diffracts incident light at different diffraction angles depending on the wavelength is arranged on the incident side of the backlight, and the red and green diffraction-split by the hologram , And a wavelength component of blue are made incident on the color filter cells of the corresponding color. In this case, the hologram may be a diffraction grating. Further, the hologram may have a light-condensing property, and may be composed of unit holograms arranged in an array at a period corresponding to the period.
【００１０】また、前記ホログラムは集光性を有し、前
記周期に対応した周期でアレー状に配置された単位ホロ
グラムからなり、各単位ホログラムはホログラム面にほ
ぼ垂直に入射するバックライトをオフセット配置の１組
のカラーフィルターセルの位置に分光して集光するよう
にしてもよく、又は、各単位ホログラムはホログラム面
に斜めに入射するバックライトをインライン配置の１組
のカラーフィルターセルの位置に分光して集光するよう
にしてもよい。Further, the hologram has a condensing property, and is composed of unit holograms arranged in an array at a period corresponding to the period, and each unit hologram has a backlight whose offset is substantially perpendicular to the hologram surface. Alternatively, each unit hologram may be condensed and dispersed at the position of one set of color filter cells, or each unit hologram may have a backlight obliquely incident on the hologram surface at the position of one set of color filter cells arranged inline. You may make it condense and collect.
【００１１】さらに、前記ホログラムは回折効率の波長
依存性がないかもしくは少ない干渉縞からなり、前記ホ
ログラムのバックライト入射側又は出射側に前記周期に
対応した周期で集光素子を配置してもよい。Further, the hologram is composed of interference fringes having little or no wavelength dependence of diffraction efficiency, and a condensing element may be arranged on the backlight incident side or the emission side of the hologram at a period corresponding to the period. Good.
【００１２】さらに、前記ホログラムと前記カラーフィ
ルターセルの間の各セルに対応する位置に集光素子を配
置してもよい。なお、これらにおいて、点状に集光する
ようにしてもよいし、線状に集光するようにしてもよ
い。Further, a condensing element may be arranged at a position corresponding to each cell between the hologram and the color filter cell. In these cases, the light may be condensed in a point shape or may be condensed in a line shape.
【００１３】なお、ホログラムの記録材料としてフォト
ポリマーを用いてもよく、また、ホログラムはレリーフ
ホログラムからなっていてもよい。さらに、ホログラム
は計算機ホログラムからなっていてもよい。A photopolymer may be used as the hologram recording material, and the hologram may be a relief hologram. Further, the hologram may comprise a computer generated hologram.
【００１４】[0014]
【作用】本発明においては、波長に応じて異なる回折角
で入射光を回折する単層のホログラムをバックライト入
射側に配置して、前記ホログラムによって回折分光され
た赤、緑、及び、青の波長成分を対応する色のカラーフ
ィルターセルに入射させるようにしたので、カラーフィ
ルター用バックライトの各波長成分を無駄なく各色セル
へ入射させることができるため、その利用効率を大幅に
向上させることができる。In the present invention, a single layer hologram that diffracts incident light at different diffraction angles depending on the wavelength is arranged on the incident side of the backlight, and the red, green, and blue beams diffracted by the hologram are spectrally separated. Since the wavelength components are made incident on the color filter cells of the corresponding colors, each wavelength component of the color filter backlight can be made incident on each color cell without waste, which can significantly improve the utilization efficiency. it can.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明のホログラムを用いた液晶表示
装置の原理と実施例について、図面を参照にして説明す
る。まず、本発明の原理図を図１に示す。図１におい
て、液晶表示装置のカラーフィルター１のバックライト
入射側に透過型ホログラム５を配置する。透過型ホログ
ラム５は、液晶表示装置の１画素を構成する３色のカラ
ーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂの組各々に対応して、カラ
ーフィルター１の画素ピッチと同じピッチでアレー状に
構成されており、各単位ホログラムは、カラーフィルタ
ー１に垂直に入射する白色のバックライト３を回折し
て、対応する単位ホログラムからオフセットした位置の
カラーフィルター１の画素上に集光するようにフレネル
ゾーンプレート状に形成されている。そして、ホログラ
ム５としては、回折効率の波長依存性がないかもしくは
少ない、レリーフ型、位相型、振幅型等のものが用いら
れる。ここで、回折効率の波長依存性がないかもしくは
少ないとは、リップマンホログラムのように、特定の波
長だけを回折し、他の波長は回折しないタイプのもので
はなく、１つの回折格子で何れの波長も回折するものを
意味し、この波長依存性の少ない回折格子は、一般に、
波長に応じて異なる回折角で回折する。したがって、入
射光３の波長に依存して単位ホログラムによる回折角は
異なり、各波長に対する集光位置はホログラム５面に平
行な方向に分散される。そのため、白色入射光３の赤の
波長成分はカラーフィルターセルＲの位置に、緑の成分
はカラーフィルターセルＧの位置に、青の成分はカラー
フィルターセルＢの位置にそれぞれ回折集光され、それ
ぞれの成分は各カラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂでほと
んど減衰されずに通過し、対応する位置の液晶セルの状
態に応じた色表示を行う。なお、カラーフィルター１と
ホログラム５の間にフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂと液晶セ
ルが整列するように、図示しない液晶表示素子が配置さ
れている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The principle and embodiments of a liquid crystal display device using the hologram of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the principle of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, a transmission hologram 5 is arranged on the backlight incident side of the color filter 1 of the liquid crystal display device. The transmissive hologram 5 is arranged in an array at the same pitch as the pixel pitch of the color filter 1 corresponding to each group of three color filter cells R, G, B constituting one pixel of the liquid crystal display device. Each unit hologram diffracts the white backlight 3 which is vertically incident on the color filter 1 and collects it on a pixel of the color filter 1 at a position offset from the corresponding unit hologram. Is formed in. As the hologram 5, a relief type, a phase type, an amplitude type, or the like, which has no or little wavelength dependence of diffraction efficiency, is used. Here, the fact that the diffraction efficiency has no or little wavelength dependence means that it is not a type that diffracts only a specific wavelength and does not diffract other wavelengths like a Lippmann hologram. This also means that the wavelength is diffracted, and this diffraction grating with little wavelength dependence is generally
Diffracts at different diffraction angles depending on the wavelength. Therefore, the diffraction angles of the unit holograms differ depending on the wavelength of the incident light 3, and the focusing positions for each wavelength are dispersed in the direction parallel to the surface of the hologram 5. Therefore, the red wavelength component of the white incident light 3 is diffracted and condensed at the position of the color filter cell R, the green component thereof at the position of the color filter cell G, and the blue component thereof at the position of the color filter cell B. Component passes through each of the color filter cells R, G and B with almost no attenuation, and color display is performed according to the state of the liquid crystal cell at the corresponding position. A liquid crystal display element (not shown) is arranged between the color filter 1 and the hologram 5 so that the filter cells R, G, B and the liquid crystal cell are aligned.
【００１６】このように、本発明においては、ホログラ
ム５の各波長による回析角度の違いを利用して、ホログ
ラム５の背後に配置したカラーフィルター１の各色セル
Ｒ、Ｇ、Ｂへ対応する波長成分が回折して入射するよう
にし、これにより、従来のカラーフィルター用バックラ
イトの各波長成分を無駄なく各色セルへ入射させること
ができるため、その利用効率を大幅に向上させることが
できる。As described above, in the present invention, the wavelength corresponding to each color cell R, G, B of the color filter 1 arranged behind the hologram 5 is utilized by utilizing the difference in the diffraction angle depending on each wavelength of the hologram 5. The components are made to diffract and enter, whereby each wavelength component of the conventional backlight for color filters can be made incident to each color cell without waste, so that the utilization efficiency thereof can be greatly improved.
【００１７】このような原理を実施する具体的なホログ
ラム及びそれを用いた液晶表示装置について、図２を参
照に説明する。この実施例はバックライト３をカラーフ
ィルター１及びホログラム５に対して垂直に照射するの
ではなく、それらの法線に対して所定の角度をなして入
射させる例であり、図の場合、法線に対して２５°で平
行なバックライト３を入射させている。そして、図示の
相対位置及び寸法のフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂに図示の
角度でバックライト３の青波長（４６０ｎｍ）、緑波長
（５４５ｎｍ）、赤波長（６１０ｎｍ）を集光回折して
いる。A specific hologram for implementing such a principle and a liquid crystal display device using the hologram will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which the backlight 3 is not irradiated perpendicularly to the color filter 1 and the hologram 5, but is incident at a predetermined angle with respect to their normals. The backlight 3 parallel to the light source is incident at 25 °. Then, the blue wavelength (460 nm), the green wavelength (545 nm) and the red wavelength (610 nm) of the backlight 3 are condensed and diffracted by the filter cells R, G and B having the relative positions and dimensions shown at the angles shown.
【００１８】ここで、ホログラム５は、感光材料として
フォトポリマー（デュポン社 オムニデックス３５２）
の膜厚１０μｍ、屈折率差Δｎ０．０３のものを用い、
光源として波長５１４．５ｎｍ、アルゴン５Ｗレーザー
（スペクトラフィジック社製モデルＳＰ２０２０−０５
５）を電流３０Ａ、出力０．１Ｗの５１４．５ｎｍシン
グルモード状態で用い、物体光として、焦点距離１０６
ｍｍの収束レンズであって、その光軸が感光層の法線に
対し０．６８°の角度をなし、感光層を通してその背後
１．０ｍｍの位置に焦点が位置する収束レンズによって
集光される光を用い、参照光として、感光層の法線に対
して同じ側に２４．３°の角度をなす平行光を用いて、
以下の記録条件で撮影及び後処理条件で後処理したもの
を用いた。Here, the hologram 5 is a photopolymer (Omnidex 352 manufactured by DuPont) as a photosensitive material.
With a film thickness of 10 μm and a refractive index difference Δn of 0.03,
As a light source, a wavelength of 514.5 nm, argon 5W laser (Spectra Physics model SP2020-05
5) is used in a 514.5 nm single mode state with a current of 30 A and an output of 0.1 W.
A converging lens having a diameter of 0.68 ° with respect to the normal line of the photosensitive layer and having a focal point 1.0 mm behind it through the photosensitive layer. By using light, parallel light that forms an angle of 24.3 ° on the same side with respect to the normal line of the photosensitive layer is used as reference light,
The image was captured under the following recording conditions and post-processed under the post-processing conditions.
【００１９】
記録条件：物体光強度（乾板面上）：０．５ｍＷ／ｃｍ2
参照光強度（乾板面上）：０．５ｍＷ／ｃｍ2
計 ：１．０ｍＷ／ｃｍ2
撮影時間 ：４０秒
露光量 ：４０ｍＪ／ｃｍ2
後処理条件：紫外線照射 ：１０分、１００ｍＪ／ｃｍ2
加熱 ：１２０℃、２時間
上記の条件で記録したホログラム５を分光測定器（島津
（株）製 RecordingSpectorophotometerＵＶ３６５）
によって回折効率を測定したところ、各波長において下
記の結果が得られた。The recording condition: the object light intensity (on dry plate surface): 0.5 mW / cm 2 the reference light intensity (on dry plate surface): 0.5 mW / cm 2 gauge: 1.0 mW / cm 2 exposure time: 40 seconds exposure Amount: 40 mJ / cm 2 Post-treatment condition: Ultraviolet irradiation: 10 minutes, 100 mJ / cm 2 heating: 120 ° C., 2 hours The hologram 5 recorded under the above conditions was spectrophotometer (RecordingSpectorophotometerUV365 manufactured by Shimadzu Corporation).
When the diffraction efficiency was measured by, the following results were obtained at each wavelength.
【００２０】青色（４６０ｎｍ）：７３％
緑色（５４５ｎｍ）：９８％
赤色（６１０ｎｍ）：９１％
この回折効率により、ホログラム５に入射する白色ハラ
イドランプからの平行光の場合、各々の波長のフィルタ
ーセルＲ、Ｇ、Ｂへ入射する光の利用効率は、ホログラ
ム５を使用しない図５の場合に比較して下記の通り向上
し、本発明の方法の有効性が確認できた。なお、この測
定には、色彩輝度計（トプコン（株）製モデルＮｏ．Ｂ
Ｍ−５）を用いて各カラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂの
輝度を求めて行った。Blue (460 nm): 73% Green (545 nm): 98% Red (610 nm): 91% Due to this diffraction efficiency, in the case of parallel light from the white halide lamp incident on the hologram 5, the filter cell of each wavelength is used. The utilization efficiency of the light incident on R, G, and B was improved as follows as compared with the case of FIG. 5 in which the hologram 5 was not used, and the effectiveness of the method of the present invention was confirmed. For this measurement, a color luminance meter (Model No. B manufactured by Topcon Corp.)
M-5) was used to obtain the luminance of each color filter cell R, G, B.
【００２１】
青色（４６０ｎｍ）用カラーフィルターセル：２．２倍
緑色（５４５ｎｍ）用カラーフィルターセル：３．０倍
赤色（６１０ｎｍ）用カラーフィルターセル：２．８倍
次に、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ない集
光性のホログラム５とカラーフィルター１の間に、各カ
ラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂに入射する集光色成分を
さらに集光させるための集光ホログラム６を各フィルタ
ーセルＲ、Ｇ、Ｂに整列して配置し、さらに無駄なく各
色成分を各セルへ入射させ、また、ホログラム５とカラ
ーフィルター１の間の距離を短縮する実施例を図３に示
す。この実施例においては、ホログラム５により分光集
光された光がブラック・マトリックス４によって遮断さ
れ無駄になる場合でも、集光ホログラム６によりさらに
集光されるため、分光された成分がブラック・マトリッ
クス４に当たって遮断されことが防止できる。なお、集
光ホログラム６の代わりにマイクロレンズを用いてもよ
い。Color filter cell for blue (460 nm): 2.2 times Color filter cell for green (545 nm): 3.0 times Color filter cell for red (610 nm): 2.8 times Next, wavelength dependence of diffraction efficiency A condensing hologram 6 for condensing condensed color components incident on the respective color filter cells R, G, B between the color hologram 1 and the condensing hologram 5 having no or little property. FIG. 3 shows an embodiment in which cells R, G, and B are arranged in line, each color component is incident on each cell without waste, and the distance between the hologram 5 and the color filter 1 is shortened. In this embodiment, even if the light spectrally condensed by the hologram 5 is blocked by the black matrix 4 and is wasted, it is further condensed by the condensing hologram 6, so that the spectrally separated components are separated by the black matrix 4. It is possible to prevent the electric power from being cut off by hitting. A microlens may be used instead of the condensing hologram 6.
【００２２】さて、以上の各実施例は、カラーフィルタ
ーセルＲ、Ｇ、Ｂの組各々に対応して、波長分散をする
フレネルゾーンプレート状のマイクロホログラムアレー
を整列して配置するものであったが、回折格子の作用を
する一様なホログラムとマイクロレンズアレーを組み合
わせて、同様にホログラムの波長分散作用を利用して、
液晶表示用バックライトの利用効率を大幅に向上させる
ことができる。その実施例を図４を参照にして説明す
る。図４において、カラー液晶表示装置のカラーフィル
ター１の前面には、カラーフィルター１の画素ピッチに
対応する径のマイクロレンズ７をガラス基板８上に設け
てなるマイクロレンズアレー９が配置されている。マイ
クロレンズアレー９のカラーフィルター１側には、一様
な干渉縞からなる波長依存性の少ないない透過型ホログ
ラム５′が一体に設けられている。このように構成する
と、マイクロレンズ７で集光された白色バックライト３
は、透過型ホログラム５′で波長に応じて異なる角度で
回折され分光される。したがって、図１等の場合と同
様、各波長に対する集光位置はホログラム５′面に平行
な方向に分散され、白色入射光３の赤の波長成分はカラ
ーフィルターセルＲの位置に、緑の成分はカラーフィル
ターセルＧの位置に、青の成分はカラーフィルターセル
Ｂの位置にそれぞれ集光され、それぞれの成分は各カラ
ーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂでほとんど減衰されずに通
過し、対応する位置の液晶セルの状態に応じた色表示が
行われる。この実施例においては、ホログラム５′とし
て、集光性でなく一様な干渉縞からなる波長依存性の少
ない透過型ホログラムを用いることができるため、ホロ
グラム５′をカラーフィルター１と位置合わせする必要
がない点、及び、マイクロレンズアレー９のピッチが図
５の従来の場合の３倍になり、作りやすくかつ整列しや
すい点に特長がある。In each of the above embodiments, a Fresnel zone plate-shaped micro-hologram array for wavelength dispersion is aligned and arranged corresponding to each set of color filter cells R, G, B. However, by combining a uniform hologram acting as a diffraction grating and a microlens array, and similarly using the wavelength dispersion effect of the hologram,
The use efficiency of the liquid crystal display backlight can be significantly improved. The embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 4, on the front surface of the color filter 1 of the color liquid crystal display device, there is arranged a microlens array 9 in which microlenses 7 having a diameter corresponding to the pixel pitch of the color filter 1 are provided on a glass substrate 8. On the color filter 1 side of the microlens array 9, a transmission hologram 5'having uniform wavelength fringes and having little wavelength dependence is integrally provided. With this configuration, the white backlight 3 condensed by the microlens 7
Are diffracted at the transmission hologram 5'at different angles depending on the wavelength and are dispersed. Therefore, as in the case of FIG. 1 and the like, the focusing positions for each wavelength are dispersed in the direction parallel to the surface of the hologram 5 ′, and the red wavelength component of the white incident light 3 is located at the position of the color filter cell R and the green component. Is collected at the position of the color filter cell G, the blue component is collected at the position of the color filter cell B, and the respective components pass through the respective color filter cells R, G, B with almost no attenuation, and the corresponding positions The color display is performed according to the state of the liquid crystal cell. In this embodiment, as the hologram 5 ', a transmission hologram having uniform wavelength fringes, which is not condensing and has a small wavelength dependence, can be used. Therefore, it is necessary to align the hologram 5'with the color filter 1. It is characterized by the fact that it does not exist, and the pitch of the microlens array 9 is three times that of the conventional case of FIG.
【００２３】ところで、以上のホログラム５、５′の記
録材料としては、フォトポリマー、フォトレジスト等、
公知のホログラム記録材料を用いることができ、また、
ホログラムの形態としたは、レリーフ型、屈折率分布
型、透過率分布型何れでもよく、また、２光束干渉によ
って記録したものに限らず、所望のホログラム干渉縞を
計算機によって計算し、電子ビーム等によって描画して
作成する計算機ホログラム（ＣＧＨ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）を用いても
よく、さらには、描画記録された計算機ホログラム等に
再生光を入射させて生じる回析光と直進光を密着した感
光材料中で干渉させて複製し、回折効率を上げたホログ
ラム、レリーフ型の原版ホログラムをエンボス複製して
作成したホログラムを用いてもよい。By the way, as a recording material for the holograms 5 and 5 ', a photopolymer, a photoresist, etc. may be used.
A known hologram recording material can be used, and
The hologram form may be any of relief type, refractive index distribution type, and transmittance distribution type, and is not limited to one recorded by two-beam interference, and a desired hologram interference fringe is calculated by a computer to obtain an electron beam or the like. Computer generated hologram (CGH: Computer)
(Generated Hologram) may be used. Further, diffraction light and straight light generated by injecting reproduction light into a computer-generated hologram, etc., that has been drawn and recorded may be duplicated by interfering them in a light-sensitive material that is in close contact, thereby increasing diffraction efficiency. Alternatively, a hologram created by embossing a relief type original hologram or a relief type original hologram may be used.
【００２４】なお、以上において、ホログラム５、集光
ホログラム６の集光形態としては、対応するカラーフィ
ルターセル上に点状に集光するものでもよく、また、線
状に集光するものでもよい。また、マイクレンズ７も、
カラーフィルターセル上に点状に集光する回転対称なレ
ンズでも、線状に集光するシリンドリカルレンズ、トー
リックレンズ等でもよい。In the above description, the hologram 5 and the light-collecting hologram 6 may be condensed in the form of dots on the corresponding color filter cells, or may be condensed in the form of lines. . Also, the microphone lens 7
It may be a rotationally symmetric lens that collects light in a spot on the color filter cell, a cylindrical lens that collects light in a line, or a toric lens.
【００２５】以上、本発明のホログラムを用いた液晶表
示装置をいくつかの実施例に基づいて説明してきたが、
本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能で
ある。The liquid crystal display device using the hologram of the present invention has been described above based on several embodiments.
The present invention is not limited to these embodiments and various modifications can be made.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホログラムを用いた液晶表示装置によると、波長に応
じて異なる回折角で入射光を回折する単層のホログラム
をバックライト入射側に配置して、前記ホログラムによ
って回折分光された赤、緑、及び、青の波長成分を対応
する色のカラーフィルターセルに入射させるようにした
ので、カラーフィルター用バックライトの各波長成分を
無駄なく各色セルへ入射させることができるため、その
利用効率を大幅に向上させることができる。As is apparent from the above description, according to the liquid crystal display device using the hologram of the present invention, a single layer hologram that diffracts incident light at different diffraction angles depending on the wavelength is provided on the backlight incident side. Since the wavelength components of the red, green, and blue wavelengths diffracted and dispersed by the hologram are made incident on the color filter cells of the corresponding colors, the wavelength components of the color filter backlight are not wasted. Since the light can be made incident on the cell, its utilization efficiency can be significantly improved.
【図１】本発明のホログラムを用いた液晶表示装置の原
理を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a liquid crystal display device using a hologram of the present invention.
【図２】本発明の１実施例の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an exemplary embodiment of the present invention.
【図３】別の実施例の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of another embodiment.
【図４】さらにもう１つの実施例の構成を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of yet another embodiment.
【図５】従来の液晶表示装置の照明方法を説明するため
の図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional illumination method for a liquid crystal display device.
１…カラーフィルター ３…バックライト ４…ブラック・マトリックス ５…透過型ホログラム ６…集光ホログラム ７…マイクロレンズ ８…ガラス基板 ９…マイクロレンズアレー ５′…一様な干渉縞からなる透過型ホログラム 1 ... Color filter 3 ... Backlight 4 ... Black Matrix 5 ... Transmissive hologram 6 ... Condensing hologram 7 ... Micro lens 8 ... Glass substrate 9 ... Microlens array 5 '... a transmission hologram composed of uniform interference fringes
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−287593（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−89081（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−211603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−42842（ＪＰ，Ａ) 特表 平２−500937（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 1-287593 (JP, A) JP-A-2-89081 (JP, A) JP 62-216033 (JP, A) JP-A-53-42842 (JP, A) Tokuyo Hira 2-500937 (JP, A)
Claims (12)
ラーフィルターセルを周期的に配置し、背後からバック
ライトを照射してカラー表示を行う液晶表示装置におい
て、波長に応じて異なる回折角で入射光を回折する単層
のホログラムをバックライト入射側に配置して、前記ホ
ログラムによって回折分光された赤、緑、及び、青の波
長成分を対応する色のカラーフィルターセルに入射させ
るようにしたことを特徴とするホログラムを用いた液晶
表示装置。1. A liquid crystal display device in which color filter cells of different colors are periodically arranged with respect to adjacent liquid crystal cells, and a backlight is irradiated from the back side to perform color display, with different diffraction angles depending on wavelengths. Single layer that diffracts incident light
The hologram is arranged on the incident side of the backlight, and the wavelength components of red, green, and blue that are diffracted and dispersed by the hologram are made incident on the color filter cells of the corresponding colors. Liquid crystal display device used.
を特徴とする請求項１記載のホログラムを用いた液晶表
示装置。2. The liquid crystal display device using a hologram according to claim 1, wherein the hologram is formed of a diffraction grating.
期に対応した周期でアレー状に配置された単位ホログラ
ムからなることを特徴とする請求項１又は２記載のホロ
グラムを用いた液晶表示装置。3. The liquid crystal display using the hologram according to claim 1, wherein the hologram has a light-condensing property and is composed of unit holograms arranged in an array at a period corresponding to the period. apparatus.
期に対応した周期でアレー状に配置された単位ホログラ
ムからなり、各単位ホログラムはホログラム面にほぼ垂
直に入射するバックライトをオフセット配置の１組のカ
ラーフィルターセルの位置に分光して集光することを特
徴とする請求項１又は２記載のホログラムを用いた液晶
表示装置。4. The hologram has a condensing property and is composed of unit holograms arranged in an array at a period corresponding to the period, and each unit hologram has an offset offset backlight that is incident substantially perpendicularly to the hologram surface. 3. A liquid crystal display device using a hologram according to claim 1, wherein the liquid crystal display device disperses light at a position of one set of color filter cells and collects the light.
期に対応した周期でアレー状に配置された単位ホログラ
ムからなり、各単位ホログラムはホログラム面に斜めに
入射するバックライトをインライン配置の１組のカラー
フィルターセルの位置に分光して集光することを特徴と
する請求項１又は２記載のホログラムを用いた液晶表示
装置。5. The hologram has a condensing property and is composed of unit holograms arranged in an array at a period corresponding to the period. Each unit hologram has an inline arrangement of a backlight obliquely incident on the hologram surface. 3. A liquid crystal display device using a hologram according to claim 1, wherein the liquid crystal display device disperses light at a position of a pair of color filter cells and collects the light.
がないかもしくは少ない干渉縞からなり、前記ホログラ
ムのバックライト入射側又は出射側に前記周期に対応し
た周期で集光素子を配置したことを特徴とする請求項１
又は２記載のホログラムを用いた液晶表示装置。6. The hologram is composed of interference fringes having little or no wavelength dependence of diffraction efficiency, and a condensing element is arranged on the backlight entrance side or the exit side of the hologram at a cycle corresponding to the cycle. Claim 1 characterized by
Alternatively, a liquid crystal display device using the hologram described in 2.
セルの間の各セルに対応する位置に集光素子を配置した
ことを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載のホ
ログラムを用いた液晶表示装置。7. A liquid crystal using a hologram according to claim 1, wherein a condensing element is arranged at a position corresponding to each cell between the hologram and the color filter cell. Display device.
３から７の何れか１項記載のホログラムを用いた液晶表
示装置。8. A liquid crystal display device using a hologram according to claim 3, wherein the liquid crystal display device collects light in a point shape.
３から７の何れか１項記載のホログラムを用いた液晶表
示装置。9. A liquid crystal display device using the hologram according to claim 3, wherein the liquid crystal light is condensed in a linear shape.
トポリマーを用いたことを特徴とする請求項１から９の
何れか１項記載のホログラムを用いた液晶表示装置。10. A liquid crystal display device using a hologram according to claim 1, wherein a photopolymer is used as a recording material for the hologram.
からなることを特徴とする請求項１から９の何れか１項
記載のホログラムを用いた液晶表示装置。11. A liquid crystal display device using a hologram according to claim 1, wherein the hologram is a relief hologram.
らなることを特徴とする請求項１から９の何れか１項記
載のホログラムを用いた液晶表示装置。12. A liquid crystal display device using a hologram according to claim 1, wherein the hologram is a computer generated hologram.
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