JPH0882791A - Color filter formed by using hologram - Google Patents
Color filter formed by using hologramInfo
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- JPH0882791A JPH0882791A JP6215987A JP21598794A JPH0882791A JP H0882791 A JPH0882791 A JP H0882791A JP 6215987 A JP6215987 A JP 6215987A JP 21598794 A JP21598794 A JP 21598794A JP H0882791 A JPH0882791 A JP H0882791A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ホログラムを用いたカ
ラーフィルターに係わり、特に、ホログラムを用いて、
液晶カラー表示装置の表示画像中の分色表示セルが孤立
して見えるのを防止し、バックライトの利用効率を向上
させたカラーフィルターに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter using a hologram, and in particular, using a hologram,
The present invention relates to a color filter in which color separation display cells in a display image of a liquid crystal color display device are prevented from appearing isolated and the utilization efficiency of a backlight is improved.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、高輝度の液晶カラー表示装置
においては、表示用のバックライトが必要不可欠なもの
となっている。しかしながら、カラーフィルターを用い
た液晶表示装置においては、このバックライトの利用効
率の悪さが問題となっていた。その主な原因には、下記
のような理由があげられる。2. Description of the Related Art Conventionally, a backlight for display has been indispensable in a high-brightness liquid crystal color display device. However, in the liquid crystal display device using the color filter, the poor utilization efficiency of the backlight has been a problem. The main reasons are as follows.
【０００３】各色のセル以外のブラック・マトリクス
の占める面積が広く、そこに当たった光は無駄になる。 各セルに入射する白色光の中、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑
色）、Ｂ（青色）のカラーフィルターを透過する色成分
は各々一色に制限されてしまうので、その他の捕色成分
は無駄になる。 各カラーフィルターで光の吸収により損失が生じる。The area occupied by the black matrix other than the cells of each color is large, and the light impinging on it is wasted. Of the white light that enters each cell, the color components that pass through the R (red), G (green), and B (blue) color filters are each limited to one color, so the other color capture components are wasted. Become. Each color filter causes a loss due to absorption of light.
【０００４】これらの問題の中、の解決策として、図
９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、ブラック・マトリックス４
を避けて照明してバックライト３の利用効率を上げる方
法が従来より知られている（例えば、「ディスプレイ
アンド イメージング」，１９９２，Ｖｏｌ．１，Ｎ
ｏ．１，ｐｐ．３３〜３８）。As a solution to these problems, as shown in FIG. 9, for example, a microlens array 2 is installed in front of the color filter 1, and a white light backlight 3 is provided in the color filter cells R and G, respectively. , B, so that the black matrix 4
A method of illuminating while avoiding the light source to improve the utilization efficiency of the backlight 3 has been conventionally known (for example, "display
And Imaging ", 1992, Vol. 1, N
o. 1, pp. 33-38).
【０００５】さらに、ホログラムによる分光を利用して
白色光を効率良くＲ、Ｇ、Ｂに分け、上記〜に対し
ても、ブラック・マトリックス、カラーフィルターでの
吸収を減らし、効率を上げる方法を、本出願人は、特願
平５−１２１７０〜１号、同５−１４５７３号、同５−
９７５１７号、同５−１４９２１１号等において提案し
ている。例えば、回折波長依存性がなく分光機能を持つ
ホログラムと集光機能をもつマイクロレンズアレーを組
み合わせる方法や、多重化あるいは積層された回折波長
及び角度選択性のあるホログラムを用いる方法、分光機
能と集光機能の両方を持つホログラムを用いる方法等が
ある。Further, a method of efficiently dividing white light into R, G, and B by utilizing the spectrum of a hologram and reducing the absorption by the black matrix and the color filter for the above items (1) to (5), The applicants of the present invention filed Japanese Patent Application Nos. 5-12170-1, 5-14573, and 5-12573.
No. 97517, No. 5-149211, etc. For example, there is a method of combining a hologram having a spectral function without diffraction wavelength dependence and a microlens array having a condensing function, a method of using a hologram having a diffracted wavelength and angle selectivity which are multiplexed or laminated, and a method having a spectral function and a collective function. There is a method of using a hologram having both optical functions.
【０００６】[0006]
【発明の解決しようとする課題】しかしながら、レンズ
又はホログラムの使用により、各色の光束をカラーフィ
ルターセル又は液晶セル上に点状に集光させる場合、各
セル内の中央部のみが明るく、端部では暗くなる。これ
を多数のセルから構成される画像として見た場合、隣合
うセル間の連続性がなく、各セルが孤立して見えるピク
セレーションという問題が生じる。However, when the light flux of each color is condensed in a point shape on the color filter cell or the liquid crystal cell by using the lens or the hologram, only the central portion in each cell is bright and the end portions are bright. Then it gets dark. When this is viewed as an image composed of a large number of cells, there is a problem of pixelation in which there is no continuity between adjacent cells and each cell appears to be isolated.
【０００７】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、ホログラムを用いたカラーフィ
ルターにおいて、液晶カラー表示装置の各表示セル全面
が明るく照明され、画像中の表示セルが孤立して見える
ピクセレーションを防止することである。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to illuminate all the display cells of a liquid crystal color display device in a color filter using a hologram and display cells in an image. Is to prevent pixilation that appears to be isolated.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１のホログラムを用いたカラーフィルターは、入
射光を各色成分に分解すると共に分解された各色成分を
カラー表示の対応する分色画素の開口に集光させるホロ
グラムを用いたカラーフィルターにおいて、前記ホログ
ラムは、単一波長に対して、色成分分解方向と直交する
方向に伸び、分色画素の開口のその方向の寸法と略等し
い長さを有する線分状又は帯状の領域に集光させる集光
性を有することを特徴とするものである。A color filter using the first hologram of the present invention which achieves the above object, decomposes incident light into respective color components, and separates the respective color components into corresponding color separations in color display. In a color filter using a hologram that focuses light on an aperture of a pixel, the hologram extends in a direction orthogonal to a color component decomposition direction with respect to a single wavelength and is approximately equal to the dimension of the aperture of the color-separating pixel in that direction. It is characterized by having a light-collecting property for collecting light in a line-segment-shaped or band-shaped region having a length.
【０００９】この場合、この集光性が非点収差に基づく
ものであってもよく、さらに、その集光性が入射光の強
度分布を色成分分解方向と直交する方向に均一に分布さ
せるものであることが望ましい。In this case, the condensing property may be based on astigmatism, and the condensing property may evenly distribute the intensity distribution of incident light in the direction orthogonal to the color component decomposition direction. Is desirable.
【００１０】なお、このようなホログラムは、計算機生
成ホログラムから構成することもできる。It should be noted that such a hologram may be composed of a computer-generated hologram.
【００１１】また、本発明の第２のホログラムを用いた
カラーフィルターは、入射光を各色成分に分解するホロ
グラムと、分解された各色成分をカラー表示の対応する
分色画素の開口に集光させる集光光学素子とからなるホ
ログラムを用いたカラーフィルターにおいて、前記集光
光学素子は、色成分分解方向と直交する方向に伸び、分
色画素の開口のその方向の寸法と略等しい長さを有する
線分状又は帯状の領域に集光させる集光性を有すること
を特徴とするものである。Further, the color filter using the second hologram of the present invention condenses the incident light into holograms for separating the respective color components and the separated respective color components into the apertures of the corresponding color separation pixels of the color display. In a color filter using a hologram including a condensing optical element, the condensing optical element extends in a direction orthogonal to a color component decomposition direction and has a length substantially equal to a dimension of an opening of a color separation pixel in that direction. It is characterized by having a light condensing property for condensing light in a line segment-shaped or band-shaped region.
【００１２】この場合も、この集光性が非点収差に基づ
くものであってもよく、さらに、その集光性が入射光の
強度分布を色成分分解方向と直交する方向に均一に分布
させるものであることが望ましい。Also in this case, the light-collecting property may be based on astigmatism, and the light-collecting property allows the intensity distribution of the incident light to be uniformly distributed in the direction orthogonal to the color component decomposition direction. It is desirable to be one.
【００１３】[0013]
【作用】本発明おいては、カラーフィルターを構成する
ホログラム又は集光光学素子が、色成分分解方向と直交
する方向に伸び、分色画素の開口のその方向の寸法と略
等しい長さを有する線分状又は帯状の領域に集光させる
集光性を有するので、分色画素内の一部だけでなく全面
が明るくなり、表示画像中の分色画素が孤立して見える
ピクセレーションの問題が軽減でき、バックライトの利
用効率が向上する。ホログラムの干渉縞や集光光学素子
の面形状を制御して、実際の分色画素内での明るさを均
一にすることもでき、ピクセレーションの問題をさらに
軽減することができる。In the present invention, the hologram or the condensing optical element constituting the color filter extends in the direction orthogonal to the color component decomposition direction and has a length substantially equal to the dimension of the opening of the color separation pixel in that direction. Since it has a light-collecting property of collecting light in a line-segment-shaped or band-shaped region, not only a part of the color-separating pixels but the entire surface becomes bright, and the problem of pixelation that the color-separating pixels in the display image appear to be isolated It can be reduced and the efficiency of using the backlight is improved. It is also possible to control the interference fringes of the hologram and the surface shape of the condensing optical element to make the brightness in the actual color-separating pixels uniform, and to further reduce the problem of pixelation.
【００１４】[0014]
【実施例】本発明の実施例の説明に先立って、まず、本
発明の前提になる本出願人が先に提案したホログラムを
用いたカラーフィルターの代表的なものの原理について
図面を参照に説明する。まず、図１の液晶表示装置の断
面図を参照にして本発明の前提の第１の形態のカラーフ
ィルターの原理と作用について説明する。同図におい
て、規則的に液晶セル６′に区切られた液晶表示素子６
のバックライト３入射側に本発明の前提のカラーフィル
ターを構成するホログラムアレー５が離間して配置され
る。液晶表示素子６背面には、各液晶セル６′と整列し
た図９と同様なＲ、Ｇ、Ｂの着色セル１′及びその間に
設けられたブラック・マトリックス４からなるカラーフ
ィルター１が配置されるか、又は、着色セル１′を省
き、ブラック・マトリックス４のみが配置される。以上
の他、図示しない偏光板が液晶表示素子６の両側に配置
される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of the embodiments of the present invention, the principle of a typical one of the color filters using holograms, which has been previously proposed by the applicant of the present invention, will be described with reference to the drawings. . First, the principle and operation of the color filter according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the sectional view of the liquid crystal display device of FIG. In the figure, a liquid crystal display element 6 is regularly divided into liquid crystal cells 6 '.
On the incident side of the backlight 3, the hologram array 5 forming the color filter according to the present invention is arranged separately. On the back surface of the liquid crystal display element 6, there is arranged a color filter 1 composed of R, G, B colored cells 1'aligned with the respective liquid crystal cells 6'and a black matrix 4 provided therebetween, as shown in FIG. Alternatively, the coloring cell 1'is omitted and only the black matrix 4 is arranged. In addition to the above, polarizing plates (not shown) are arranged on both sides of the liquid crystal display element 6.
【００１５】ホログラムアレー５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色
画素１組による加法混色カラー表示の最小単位である１
絵素を構成する液晶表示素子６の隣接する３つの液晶セ
ル６′の組各々に対応して、その絵素ピッチと同じピッ
チでアレー状に配置された微小ホログラム５′からな
り、微小ホログラム５′は液晶表示素子６の各絵素に整
列して各々１個ずつ配置されており、各微小ホログラム
５′は、ホログラムアレー５の法線に対して角度θをな
して入射するバックライト３の中の緑色の成分の光を、
その微小ホログラム５′に対応する絵素の中心の着色セ
ル１′又は液晶セル６′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ものである。そして、
微小ホログラム５′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、振幅型等の透過
型ホログラムからなる。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、この回折効率の波長依存性が
ない回折格子は、波長に応じて異なる回折角で回折す
る。The hologram array 5 is a minimum unit for additive color mixture color display with one set of R, G, and B color separation pixels.
Corresponding to each set of three adjacent liquid crystal cells 6'of the liquid crystal display element 6 forming a picture element, the micro hologram 5'is composed of micro holograms 5'arranged in the same pitch as the picture element pitch. ′ Are arranged one by one in alignment with each picture element of the liquid crystal display element 6, and each minute hologram 5 ′ has a backlight 3 which is incident at an angle θ with respect to the normal line of the hologram array 5. The light of the green component inside,
It is formed in a Fresnel zone plate shape so as to collect light on the colored cell 1'or the liquid crystal cell 6'in the center of the picture element corresponding to the minute hologram 5 '. And
The minute hologram 5'is formed of a transmission hologram such as a relief hologram, a phase hologram, or an amplitude hologram, which has little or no wavelength dependency of diffraction efficiency. 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. The wavelength also means that it is diffracted, and the diffraction grating having no wavelength dependence of the diffraction efficiency diffracts at different diffraction angles depending on the wavelength.
【００１６】このような構成であるので、ホログラムア
レー５の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対
して角度θをなして入射する白色のバックライト３を入
射させると、波長に依存して微小ホログラム５′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
アレー５面に平行な方向に分散される。その中の、赤の
波長成分はカラーフィルターセルＲ又は赤を表示する液
晶セル６′の位置に、緑の成分はカラーフィルターセル
Ｇ又は緑を表示する液晶セル６′の位置に、青の成分は
カラーフィルターセルＢ又は青を表示する液晶セル６′
の位置にそれぞれ回折集光するように、ホログラムアレ
ー５を構成配置することにより、それぞれの色成分は各
カラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂ及びブラック・マトリ
ックス４でほとんど減衰されずに各液晶セル６′を通過
し、対応する位置の液晶セル６′の状態に応じた色表示
を行うことができる。なお、ホログラムアレー５へのバ
ックライト３の入射角度θは、ホログラム記録条件、ホ
ログラムアレー５の厚み、ホログラムアレー５と液晶表
示素子６との距離等の種々の条件により定まるものであ
る。With such a structure, when the white backlight 3 which is incident at an angle θ with respect to the normal line from the surface of the hologram array 5 on the side opposite to the liquid crystal display element 6, is incident, the wavelength is changed. The diffraction angles of the minute holograms 5'are different depending on the wavelengths, and the focusing positions for each wavelength are dispersed in the direction parallel to the surface of the hologram array 5. Among them, the red wavelength component is at the position of the color filter cell R or the liquid crystal cell 6'displaying red, the green component is at the position of the color filter cell G or the liquid crystal cell 6'displaying green, and the blue component. Is a color filter cell B or a liquid crystal cell 6'displaying blue
By arranging the hologram array 5 so as to diffract and collect light at respective positions, the respective color components are hardly attenuated by the respective color filter cells R, G, B and the black matrix 4, and the respective liquid crystal cells 6 are arranged. It is possible to perform color display according to the state of the liquid crystal cell 6'at the corresponding position after passing through the ??? The incident angle θ of the backlight 3 on the hologram array 5 is determined by various conditions such as hologram recording conditions, the thickness of the hologram array 5, and the distance between the hologram array 5 and the liquid crystal display element 6.
【００１７】このように、ホログラムアレー５をカラー
フィルターとして用いることにより、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, by using the hologram array 5 as a color filter, each wavelength component of the conventional color filter backlight can be made incident on each color cell without waste, so that the utilization efficiency thereof is significantly improved. be able to.
【００１８】また、上記の第１の形態を変形したものも
考えられる。これを図２を参照にして説明する。図２の
同様の断面図を参照にして本発明の前提の第１の形態の
変形のカラーフィルターの原理と作用について説明す
る。同図において、規則的に液晶セル６′に区切られた
液晶表示素子６のバックライト３入射側に本発明の前提
のホログラムを用いたカラーフィルター３０が離間して
配置される。液晶表示素子６背面には、各液晶セル６′
と整列した図９と同様なＲ、Ｇ、Ｂの着色セル１′及び
その間に設けられたブラック・マトリックス４からなる
カラーフィルター１が配置されるか、又は、着色セル
１′を省き、ブラック・マトリックス４のみが配置され
る。以上の他、図示しない偏光板が液晶表示素子６の両
側に配置される。Further, a modification of the above first embodiment is also conceivable. This will be described with reference to FIG. The principle and operation of the modified color filter according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the same sectional view of FIG. In the figure, a color filter 30 using the hologram of the present invention is arranged on the backlight 3 incident side of the liquid crystal display element 6 which is regularly divided into liquid crystal cells 6 ′ so as to be spaced apart from each other. On the back surface of the liquid crystal display element 6, each liquid crystal cell 6 '
The color filter 1 consisting of the R, G, B colored cells 1'and the black matrix 4 provided therebetween, which are the same as those in FIG. Only the matrix 4 is arranged. In addition to the above, polarizing plates (not shown) are arranged on both sides of the liquid crystal display element 6.
【００１９】本発明の前提の第１の形態の変形のカラー
フィルター３０は、ホログラム２７とマイクロレンズア
レー２８とからなり、マイクロレンズアレー２８を構成
するマイクロレンズ２８′は、液晶表示素子６の１絵素
を構成する隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応
して、その絵素ピッチと同じピッチでアレー状に配置さ
れている。また、ホログラム２７は、回折格子の作用を
する一様な干渉縞からなり、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
透過型ホログラムからなる。The modified color filter 30 according to the first embodiment of the present invention comprises a hologram 27 and a microlens array 28, and a microlens 28 ′ forming the microlens array 28 is a liquid crystal display element 6 of the first embodiment. Corresponding to each set of three adjacent liquid crystal cells 6'constituting a picture element, they are arranged in an array at the same pitch as the picture element pitch. Further, the hologram 27 is formed of uniform interference fringes acting as a diffraction grating, and is formed of a transmission hologram such as a relief type, a phase type, or an amplitude type which has little or no wavelength dependence of diffraction efficiency.
【００２０】このような構成であるので、ホログラム２
７の液晶表示素子６と反対側の面からその法線に対して
角度θをなしてバックライト３を入射させると、波長に
依存して異なる角度で回折され、ホログラム２７の射出
側に分散される。ホログラム２７の入射側又は出射側に
配置されたマイクロレンズ２８′により、この分散され
た光は、その焦点面に波長毎に分離されて集光する。そ
の中の、赤の波長成分はカラーフィルターセルＲ又は赤
を表示する液晶セル６′の位置に、緑の成分はカラーフ
ィルターセルＧ又は緑を表示する液晶セル６′の位置
に、青の成分はカラーフィルターセルＢ又は青を表示す
る液晶セル６′の位置にそれぞれ回折集光するように、
カラーフィルター３０を構成配置することにより、それ
ぞれの色成分は各カラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂ及び
ブラック・マトリックス４でほとんど減衰されずに各液
晶セル６′を通過し、対応する位置の液晶セル６′の状
態に応じた色表示を行うことができる。なお、ホログラ
ム２７へのバックライト３の入射角度θは、ホログラム
記録条件、ホログラム２７の厚み、ホログラム２７と液
晶表示素子６との距離等の種々の条件により定まるもの
である。Due to this structure, the hologram 2
When the backlight 3 is made incident from the surface of the liquid crystal display 7 of the side opposite to the liquid crystal display element 6 with respect to its normal, the light is diffracted at different angles depending on the wavelength and dispersed on the exit side of the hologram 27. It By the microlens 28 'arranged on the incident side or the emitting side of the hologram 27, the dispersed light is separated into wavelengths and condensed on its focal plane. Among them, the red wavelength component is at the position of the color filter cell R or the liquid crystal cell 6'displaying red, the green component is at the position of the color filter cell G or the liquid crystal cell 6'displaying green, and the blue component. So as to diffract and collect at the position of the color filter cell B or the liquid crystal cell 6'displaying blue,
By arranging the color filters 30, the respective color components pass through the respective liquid crystal cells 6 ′ with almost no attenuation in the respective color filter cells R, G, B and the black matrix 4, and the liquid crystal cells at the corresponding positions. Color display can be performed according to the state of 6 '. The incident angle θ of the backlight 3 on the hologram 27 is determined by various conditions such as the hologram recording condition, the thickness of the hologram 27, and the distance between the hologram 27 and the liquid crystal display element 6.
【００２１】このような配置において、ホログラム２７
として、集光性でなく一様な干渉縞からなる回折効率の
波長依存性がないかもしくは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２７をマイクロレ
ンズアレー２８の各マイクロレンズ２８′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２８の
ピッチが図９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 such an arrangement, the hologram 27
As a transmission hologram, which has no or little wavelength dependence of diffraction efficiency, which is not a light-collecting property and has uniform interference fringes, can be used, the hologram 27 is aligned with each microlens 28 ′ of the microlens array 28. The features are that they do not need to be aligned, and that the pitch of the microlens array 28 is three times that of the conventional case of FIG. 9, making it easy to fabricate and align.
【００２２】次に、図３の同様の断面図を参照にして本
発明の前提の第２の形態のカラーフィルターの原理と作
用について説明する。同図において、規則的に液晶セル
６′に区切られた液晶表示素子６のバックライト３入射
側に本発明の前提のカラーフィルターを構成するホログ
ラムアレー１５が離間して配置される。液晶表示素子６
背面には、各液晶セル６′と整列した図９と同様なＲ、
Ｇ、Ｂの着色セル１′及びその間に設けられたブラック
・マトリックス４からなるカラーフィルター１が配置さ
れるか、又は、着色セル１′を省き、ブラック・マトリ
ックス４のみが配置される。以上の他、図示しない偏光
板が液晶表示素子６の両側に配置される。Next, the principle and operation of the second embodiment of the color filter, which is the premise of the present invention, will be described with reference to the same sectional view of FIG. In the figure, a hologram array 15 constituting a color filter according to the present invention is arranged apart from each other on the side of the liquid crystal display element 6 on which the backlight 3 is incident, which is regularly divided into liquid crystal cells 6 '. Liquid crystal display element 6
On the back side, the same R as in FIG. 9 aligned with each liquid crystal cell 6 ',
The color filter 1 consisting of the G and B colored cells 1'and the black matrix 4 provided therebetween is arranged, or the colored cell 1'is omitted and only the black matrix 4 is arranged. In addition to the above, polarizing plates (not shown) are arranged on both sides of the liquid crystal display element 6.
【００２３】ホログラムアレー１５は、２枚のホログラ
ム１６、１７を重畳したものか、又は、１枚の感光材料
中に２つのホログラム１６、１７を二重に重ねて多重記
録されてなるものであり、液晶表示素子６の１絵素を構
成する隣接する３つの液晶セル６′の組各々に対応し
て、その絵素ピッチと同じピッチでアレー状に配置され
た微小ホログラム１５′からなっている。微小ホログラ
ム１５′は液晶表示素子６の各絵素に整列して各々１個
ずつ配置されており、各微小ホログラム１５′の中のホ
ログラム１６に属する部分は、ホログラムアレー１５に
ほぼ垂直に入射する白色のバックライト３の中の赤の波
長成分を選択的に回折して、その微小ホログラム１５′
に対応する絵素のカラーフィルターセルＲ又は赤を表示
する液晶セル６′の位置に集光するように波長選択性の
あるフレネルゾーンプレート状に形成されており、ま
た、各微小ホログラム１５′の中のホログラム１７に属
する部分は、ホログラムアレー１５にほぼ垂直に入射す
る白色のバックライト３の中の青の波長成分を選択的に
回折して、その微小ホログラム１５′に対応する絵素の
カラーフィルターセルＢ又は青を表示する液晶セル６′
の位置に集光するように波長選択性のあるフレネルゾー
ンプレート状に形成されている。ここで、波長選択性が
あるホログラムとは、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で透過
させるタイプのものである。したがって、液晶表示装置
の背後からカラーフィルター１５に垂直に入射する白色
のバックライト３の中の青の波長成分の大部分は青色用
ホログラム１７により回折集光されてカラーフィルター
セルＢ又は青を表示する液晶セル６′の位置に入射し、
赤の波長成分の大部分は赤色用ホログラム１６により回
折集光されてカラーフィルターセルＲ又は赤を表示する
液晶セル６′の位置に入射する。ホログラム１７、１６
により回折集光されない緑の成分は、ホログラムアレー
１５を通過して直進し、カラーフィルターセルＲ、Ｇ、
Ｂ又はそれらの色を表示する液晶セル６′に３分の１ず
つ入射するが、カラーフィルターセルＲ、Ｂに入射した
分はその位置のフィルターにより遮断され（カラーフィ
ルターの着色セル１′を省く場合は、緑成分が青及び赤
を表示する液晶セル６′の位置に入射してしまうので、
以下に述べるホログラム３枚重ね又は三重に多重記録す
る方がより彩度が上がる。）、カラーフィルターセルＧ
又は緑を表示する液晶セル６′の位置にのみに実効的に
入射する。それぞれの波長成分はほとんど減衰されずに
各液晶セル６′を通過し、対応する位置の液晶セル６′
の状態に応じた色表示を行うことができる。なお、この
代わりに、同様に波長選択性のあるフレネルゾーンプレ
ート状の緑色用ホログラムをさらに加えるか三重に多重
記録して、３枚のホログラムそれぞれにより対応するカ
ラーフィルターセル又は液晶セル６′へ対応する波長成
分を回折集光させて入射させるようにしてもよい、この
場合は、ホログラムの枚数又は多重記録の回数は増える
が、バックライト３の各波長成分を無駄なく各色セル
Ｒ、Ｇ、Ｂ又は液晶セル６′へ入射させることができる
ため、その利用効率はさらに向上する。The hologram array 15 is formed by superposing two holograms 16 and 17, or is formed by superposing two holograms 16 and 17 in a single layer on a single photosensitive material so as to be recorded in multiple layers. .., corresponding to each set of three adjacent liquid crystal cells 6'constituting one picture element of the liquid crystal display element 6 and comprising minute holograms 15 'arranged in an array at the same pitch as the picture element pitch. . The minute holograms 15 ′ are arranged one by one in alignment with the picture elements of the liquid crystal display element 6, and the portion of each minute hologram 15 ′ that belongs to the hologram 16 is incident on the hologram array 15 substantially vertically. The red wavelength component in the white backlight 3 is selectively diffracted to generate the minute hologram 15 '.
Is formed in the shape of a Fresnel zone plate having wavelength selectivity so as to collect light at the position of the color filter cell R of the picture element corresponding to or the liquid crystal cell 6'displaying red. The portion belonging to the hologram 17 in the inside selectively diffracts the blue wavelength component in the white backlight 3 that enters the hologram array 15 almost vertically, and the color of the pixel corresponding to the minute hologram 15 ′. Filter cell B or liquid crystal cell 6'displaying blue
It is formed in a Fresnel zone plate shape having wavelength selectivity so that the light is condensed at the position. Here, a wavelength-selective hologram is, like a Lippmann hologram,
It is a type that diffracts only specific wavelengths and transmits other wavelengths without diffracting. Therefore, most of the blue wavelength component in the white backlight 3 which is vertically incident on the color filter 15 from the back of the liquid crystal display device is diffracted and condensed by the blue hologram 17 to display the color filter cell B or blue. Incident on the liquid crystal cell 6 ',
Most of the red wavelength component is diffracted and condensed by the red hologram 16 and is incident on the position of the color filter cell R or the liquid crystal cell 6'displaying red. Hologram 17, 16
The green component which is not diffracted and condensed by the light passes through the hologram array 15 and goes straight to the color filter cells R, G,
One-third of the incident light enters the liquid crystal cell 6'displaying B or those colors, but the incident light on the color filter cells R and B is blocked by the filter at that position (the colored cell 1'of the color filter is omitted). In this case, since the green component is incident on the position of the liquid crystal cell 6'displaying blue and red,
The saturation is more enhanced when three holograms, which will be described below, are overlapped or triple-recorded. ), Color filter cell G
Alternatively, the light is effectively incident only on the position of the liquid crystal cell 6'which displays green. The respective wavelength components pass through the respective liquid crystal cells 6'without being substantially attenuated, and the liquid crystal cells 6'at the corresponding positions.
It is possible to perform color display according to the state of. Instead of this, a Fresnel zone plate-shaped hologram for green, which also has wavelength selectivity, is additionally added or triple-recorded, and each of the three holograms corresponds to a corresponding color filter cell or liquid crystal cell 6 '. The wavelength components may be diffracted and condensed and made incident. In this case, although the number of holograms or the number of times of multiple recording increases, each wavelength component of the backlight 3 is not wasted and each color cell R, G, B is used. Alternatively, since it can be made incident on the liquid crystal cell 6 ', its utilization efficiency is further improved.
【００２４】ところで、上記の図３のものにおいては、
１絵素を構成するカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂ又は
３つの液晶セル６′の組各々に対応して、フレネルゾー
ンプレート状の微小ホログラム１５′を整列して配置す
るものであったが、図２の場合と同様、波長選択性があ
る一様な回折格子状のホログラムを２ないし３枚重ねる
か多重記録したものに同様のマイクロレンズアレーを組
み合わせて、同様に、ホログラムの回折の波長選択性を
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。By the way, in the case of FIG. 3 described above,
The Fresnel zone plate-shaped minute holograms 15 'are arranged in alignment corresponding to each of the color filter cells R, G, B or the set of three liquid crystal cells 6'constituting one picture element. As in the case of FIG. 2, a similar microlens array is combined with two or three holograms in the form of a uniform diffraction grating having wavelength selectivity or is recorded in multiplex, and similarly, wavelength selection for diffraction of holograms is performed. The utilization efficiency of the backlight for liquid crystal display can be significantly improved by utilizing the property.
【００２５】さて、以上のようなホログラムを用いたカ
ラーフィルター５、３０、１５を液晶カラー表示装置側
のカラーフィルターセル１′又は液晶セル６′上に点状
に集光させるものとすると、前記したように、各液晶セ
ル６′セル内の中央部のみが明るく、端部では暗くな
り、隣合うセル間の連続性がなく、各セルが孤立して見
えるピクセレーションという問題が生じる。以下、図１
の第１の形態のカラーフィルター５を用いる場合を例に
あげて、比較例とその問題を解決する本発明の実施例と
について説明する。Now, assuming that the color filters 5, 30 and 15 using the hologram as described above are condensed in a dot shape on the color filter cell 1'or the liquid crystal cell 6'on the liquid crystal color display device side, As described above, only the central portion of each liquid crystal cell 6 ′ is bright and the edges are dark, and there is no continuity between adjacent cells, which causes a problem of pixelation in which each cell appears to be isolated. Below, Figure 1
Taking the case of using the color filter 5 of the first embodiment as an example, a comparative example and an example of the present invention for solving the problem will be described.
【００２６】〔比較例〕まず、光学設計において、図４
（ａ）に示すように、カラーフィルター５を構成する微
小ホログラム５′と、それに対応する１絵素を構成する
ブラック・マトリックス４によって区切られた３つの１
列に並んだ液晶セル（ここでは、Ｒセル、Ｇセル、Ｂセ
ルとする。）とからなる光学系において、ブラック・マ
トリックス４によって区切られた１絵素の背面図を図４
（ｂ）に示し、座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を図に示すように
定義する。また、微小ホログラム５′のｘ方向、ｙ方向
の寸法を３００μｍとし、微小ホログラム５′とブラッ
ク・マトリックス４間の距離を２．０ｍｍとし、その間
に屈折率１．５３のガラスが充填されているとする。さ
らに、Ｒセル、Ｇセル、Ｂセルそれそれの開口のｘ方
向、ｙ方向の寸法は、それぞれ２４０μｍ、６５μｍと
し等間隔で並んでおり、１絵素の寸法もｘ方向、ｙ方向
３００μｍとする。バックライト３に対応する白色再生
光を３′として、この白色再生光３′を図示のような入
射角４０°（θに対応）で微小ホログラム５′に入射さ
せる。白色再生光３′のＲ：６１０ｎｍ、Ｇ：５４５ｎ
ｍ、Ｂ：４８０ｎｍの各波長の光がブラック・マトリッ
クス４のそれぞれの色が対応する開口（Ｒセル、Ｇセ
ル、Ｂセル）の略中心に幾何光学的に点状に結像するよ
うな最適化により、微小ホログラム５′のための計算機
生成ホログラム（ＣＧＨ）の干渉縞を求めた。使用した
コンピュータプログラムは、ＣｏｄｅＶ（米国 ＯＲＡ
社の光学系設計ソフトウエア：サイバネットシステム
（株）販売）である。このとき、Ｇセル中心への幾何光
学的結像の形状は点状（Δｘ＝０μｍ）とした。[Comparative Example] First, referring to FIG.
As shown in (a), a minute hologram 5'constituting the color filter 5 and three 1's separated by a black matrix 4 constituting one picture element corresponding thereto.
FIG. 4 is a rear view of one picture element divided by a black matrix 4 in an optical system including liquid crystal cells arranged in rows (here, R cell, G cell, and B cell).
The coordinate system (x, y, z) is defined as shown in FIG. The size of the minute hologram 5'in the x and y directions is 300 .mu.m, the distance between the minute hologram 5'and the black matrix 4 is 2.0 mm, and glass having a refractive index of 1.53 is filled between them. And Further, the R cell, G cell, and B cell have openings of 240 μm and 65 μm, respectively, which are arranged at equal intervals, and the size of one pixel is also 300 μm in the x direction and the y direction. . The white reproduction light 3'corresponding to the backlight 3 is set to be 3 ', and the white reproduction light 3'is incident on the minute hologram 5'at an incident angle of 40 ° (corresponding to θ) as shown in the drawing. White reproduction light 3'R: 610 nm, G: 545n
m, B: Optimum such that light of each wavelength of 480 nm is geometrically-optically imaged in a point shape substantially at the center of the aperture (R cell, G cell, B cell) corresponding to each color of the black matrix 4. Then, the interference fringes of the computer generated hologram (CGH) for the minute hologram 5'was obtained. The computer program used is CodeV (US ORA
Optical system design software of the company: Cybernet System Co., Ltd. sales). At this time, the shape of the geometrical optical image formation on the center of the G cell was a dot shape (Δx = 0 μm).
【００２７】次に、ＣＧＨ原版作製は、得られた干渉縞
データを用いて、電子線描画によりフォトレジストを塗
布した透明基板上に干渉縞を描画し、ドライエッチング
を用いたリソグラフィー技術により行った。Next, the CGH master plate was prepared by using the obtained interference fringe data to draw interference fringes on a transparent substrate coated with a photoresist by electron beam drawing and by a lithography technique using dry etching. .
【００２８】そして、その原版の光学複製（微小ホログ
ラム５′）は、図５のような配置を用い、ＣＧＨ原版１
０に感光材料１１を密着し、θに対応する角度４０°で
レーザー光をＣＧＨ原版１０に照射してＣＧＨを再生し
て、感光材料１１に透過光と回折光の干渉縞を記録し
た。なお、感光材料、レーザは以下のものを用いた。For the optical copy of the original plate (fine hologram 5 '), the CGH original plate 1 is used by using the arrangement shown in FIG.
The photosensitive material 11 was brought into close contact with 0, and the CGH original plate 10 was irradiated with laser light at an angle of 40 ° corresponding to θ to reproduce CGH, and interference fringes of transmitted light and diffracted light were recorded on the photosensitive material 11. The following photosensitive materials and lasers were used.
【００２９】感光材料：フォトポリマー（デュポン社製
オムニデックス３５２）、膜厚６μｍ レーザー：アルゴンイオンレーザー、出力５Ｗ、５１４
ｎｍ、（スペクトラフィジックス社 モデルＳＰ２０２
０−０５Ｓ） こうして得られた複製ホログラム５′を図４の光学系を
用いて白色再生光３′にり再生し、評価した。図６は、
１絵素内の拡大像の目視像を示す図（ａ）とセル内のビ
ーム形状を示す図（ｂ）であり、絵素内で各セルの明る
い部分は中央部のみで、各セルが孤立しているように見
えた。このとき、ビーム形状測定装置で計測したＧセル
のビーム形状は図６（ｂ）に示す通りで、中央のみが強
度が強い分布であった。Photosensitive material: Photopolymer (Omnidex 352 manufactured by DuPont), film thickness 6 μm Laser: Argon ion laser, output 5W, 514
nm, (Spectra Physics Model SP202
0-05S) The duplicate hologram 5'obtained in this way was reproduced as white reproduction light 3'using the optical system of FIG. 4 and evaluated. Figure 6
1A is a diagram showing a visual image of a magnified image in one picture element and FIG. 9B is a diagram showing a beam shape in the cell. In the picture element, the bright part of each cell is only the central part, and each cell is It seemed isolated. At this time, the beam shape of the G cell measured by the beam shape measuring apparatus was as shown in FIG. 6B, and the intensity was strong only in the center.
【００３０】〔実施例１〕図４（ａ）に示した光学系に
おける光学設計において、白色再生光３′を図示のよう
な入射角４０°で微小ホログラム５′に入射させる場合
に、白色再生光３′のＲ：６１０ｎｍ、Ｇ：５４５ｎ
ｍ、Ｂ：４８０ｎｍの各波長の光がブラック・マトリッ
クス４のそれぞれの色が対応する開口（Ｒセル、Ｇセ
ル、Ｂセル）の中心にｘ方向に伸びる線分状に結像する
ような最適化により、微小ホログラム５′のための計算
機生成ホログラム（ＣＧＨ）の干渉縞を、上記比較例と
同様にして求めた。このとき、Ｇセル中心への幾何光学
的結像の形状は線分状（Δｘ＝２４０μｍ：Ｇセル開口
のｘ方向の寸法と同じ）であり、その線分における光強
度分布は幾何光学的に一様になるようにした。Example 1 In the optical design of the optical system shown in FIG. 4A, when the white reproduction light 3'is made incident on the minute hologram 5'at an incident angle of 40 ° as shown, white reproduction is performed. Light 3'R: 610nm, G: 545n
m, B: Optimum such that light of each wavelength of 480 nm is formed into a line segment extending in the x direction at the center of the aperture (R cell, G cell, B cell) corresponding to each color of the black matrix 4. As a result, the interference fringes of the computer generated hologram (CGH) for the minute hologram 5 ′ were obtained in the same manner as in the comparative example. At this time, the shape of the geometrical optical image formation on the center of the G cell is a line segment shape (Δx = 240 μm: the same as the dimension of the G cell opening in the x direction), and the light intensity distribution in the line segment is geometrically optical. I made it uniform.
【００３１】そして、比較例と同様にＣＧＨ原版作製、
原版の光学複製工程により微小ホログラム５′を得た。
こうして得られた複製ホログラム５′を図４の光学系を
用いて白色再生光３′により再生し、評価した。図７は
図６と同様の図であり、その拡大像の目視では、絵素内
で各セルの明るい部分は、図７（ａ）のように、ほとん
ど全面に拡がり、各セルの孤立感は減少したように見え
た。ただし、セルの端にまだ暗い部分も残っている。こ
のとき、ビーム形状測定装置で計測したＧセルのビーム
形状は図７（ｂ）に示す通りで、両端を除いて強度はほ
ぼ一様に強い分布であった。Then, a CGH master plate was prepared in the same manner as in the comparative example.
A minute hologram 5'was obtained by the optical duplication process of the original plate.
The duplicate hologram 5'obtained in this way was reproduced by the white reproduction light 3'using the optical system of FIG. 4 and evaluated. FIG. 7 is a view similar to FIG. 6, and when the magnified image is visually observed, the bright part of each cell in the picture element spreads over almost the entire surface as shown in FIG. It seemed to have diminished. However, there are still dark areas at the edges of the cell. At this time, the beam shape of the G cell measured by the beam shape measuring device was as shown in FIG. 7B, and the intensity was almost uniformly strong except for both ends.
【００３２】〔実施例２〕図４（ａ）に示した光学系に
おける光学設計において、白色再生光３′を図示のよう
な入射角４０°で微小ホログラム５′に入射させる場合
に、白色再生光３′のＲ：６１０ｎｍ、Ｇ：５４５ｎ
ｍ、Ｂ：４８０ｎｍの各波長の光がブラック・マトリッ
クス４のそれぞれの色が対応する開口（Ｒセル、Ｇセ
ル、Ｂセル）の中心にｘ方向に伸びる線分状に結像する
ような最適化により、微小ホログラム５′のための計算
機生成ホログラム（ＣＧＨ）の干渉縞を、上記比較例と
同様にして求めた。ただし、このとき、Ｇセル中心への
幾何光学的結像の形状は線分状（Δｘ＝２４０μｍ：Ｇ
セル開口のｘ方向の寸法と同じ）であって、その線分に
おける光強度分布は、実施例１における強度の計測結果
を幾何光学的に反転した分布と等しくなるようにした。[Embodiment 2] In the optical design of the optical system shown in FIG. 4A, when the white reproduction light 3'is made incident on the minute hologram 5'at an incident angle of 40 ° as shown, white reproduction is performed. Light 3'R: 610nm, G: 545n
m, B: Optimum such that light of each wavelength of 480 nm is formed into a line segment extending in the x direction at the center of the aperture (R cell, G cell, B cell) corresponding to each color of the black matrix 4. As a result, the interference fringes of the computer generated hologram (CGH) for the minute hologram 5 ′ were obtained in the same manner as in the comparative example. However, at this time, the shape of the geometrical optical image formation on the center of the G cell is a line segment shape (Δx = 240 μm: G
It is the same as the dimension of the cell opening in the x direction), and the light intensity distribution in the line segment is made equal to the distribution obtained by geometrically inverting the intensity measurement result in Example 1.
【００３３】そして、比較例と同様にＣＧＨ原版作製、
原版の光学複製工程により微小ホログラム５′を得た。
こうして得られた複製ホログラム５′を図４の光学系を
用いて白色再生光３′にり再生し、評価した。図８は図
６と同様の図であり、その拡大像の目視では、絵素内で
各セルの明るい部分は、図８（ａ）のように、全面に拡
がり、各セルの孤立感はかなり減少したように見えた。
このとき、ビーム形状測定装置で計測したＧセルのビー
ム形状は図８（ｂ）に示す通りで、強度はほぼ一様に強
い分布であった。Then, as in the comparative example, a CGH original plate was prepared,
A minute hologram 5'was obtained by the optical duplication process of the original plate.
The duplicate hologram 5'obtained in this manner was reproduced by the white reproduction light 3'using the optical system of FIG. 4 and evaluated. FIG. 8 is a view similar to FIG. 6, and upon visual inspection of the enlarged image, the bright part of each cell in the picture element spreads over the entire surface as shown in FIG. It seemed to have diminished.
At this time, the beam shape of the G cell measured by the beam shape measuring device was as shown in FIG. 8B, and the intensity had a substantially uniform and strong distribution.
【００３４】ところで、以上の実施例は、図１の第１の
形態のカラーフィルター５を用いる場合に、その微小ホ
ログラム５′の集光性を図７、図８のような線分状にな
るようにするものであったが、図３の第２の形態のカラ
ーフィルター１５の場合も、各ホログラム１６、１７が
同様に線分状に集光性を有するものとすればよい。By the way, in the above-mentioned embodiment, when the color filter 5 of the first embodiment shown in FIG. 1 is used, the light-collecting property of the minute hologram 5'has a line segment shape as shown in FIGS. However, in the case of the color filter 15 of the second embodiment shown in FIG. 3, the holograms 16 and 17 may also have the light condensing property in the form of line segments.
【００３５】また、図２の第１の形態の変形のカラーフ
ィルター３０、図示しない第２の形態の変形のカラーフ
ィルターにおいては、ホログラム２７等は一様な干渉縞
からなるので、このような線分状の集光性及び強度分布
を調整した線分状の集光性は、共に用いる集光光学素子
であるマイクロレンズ２８′等に持たせるようにする。
レンズ等の集光光学素子の場合は、シリンドリカルレン
ズ面、非球面等を用いて簡単にこのような集光性を持た
せることができる。In the modified color filter 30 of the first embodiment shown in FIG. 2 and the modified color filter of the second embodiment (not shown), since the hologram 27 and the like are formed of uniform interference fringes, such a line is formed. The light condensing property of the segmental shape and the light condensing property of the line segment in which the intensity distribution is adjusted are provided to the microlens 28 ′ which is a condensing optical element used together.
In the case of a condensing optical element such as a lens, such a condensing property can be easily provided by using a cylindrical lens surface, an aspherical surface, or the like.
【００３６】以上においては、ホログラム、レンズ等の
集光光学系の集光性は、色成分分解方向と直交する方向
に伸びる線分状としたが、必ずしも線分状である必要は
なく、セル開口の色成分分解方向の寸法以下の幅の帯状
領域に集光する集光性であってもよい。さらに、長方形
状、楕円状等の集光性であってもよい。In the above, the light-collecting properties of the light-collecting optical system such as the hologram and the lens are line segments extending in the direction orthogonal to the color component decomposing direction, but they are not always required to be line segments. The light-collecting property may be such that light is condensed in a band-shaped region having a width equal to or smaller than the dimension of the opening in the color component decomposition direction. Further, it may have a light collecting property such as a rectangular shape or an elliptical shape.
【００３７】なお、上記のような線分状、帯状等の領域
への集光性は、ホログラム、レンズ等に非点収差を持た
せることにより容易に実現できる。このような非点収差
を持つホログラムは、計算機生成ホログラムによらなく
とも、光学的に容易に撮影して得ることができる。The light-converging property in the line-segment-shaped or band-shaped region as described above can be easily realized by giving a hologram, a lens, or the like astigmatism. A hologram having such astigmatism can be optically obtained easily without using a computer-generated hologram.
【００３８】ところで、以上はホログラムを用いたカラ
ーフィルターを用いる場合に、画像中の表示セルが孤立
して見えるピクセレーションを防止することを考えてい
たが、図９のような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、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
る場合にも本発明の考え方を適用することができる。す
なわち、セルＲ、Ｇ、Ｂが矩形開口の場合、その開口形
状に合致した集光性を持つように、マイクロレンズアレ
ー２の各レンズに非点収差等を持たせることができる。
セルＲ、Ｇ、Ｂの矩形形状のアスペクト比が大きければ
大きい程、このような集光性を持たせることが有効であ
る。By the way, in the above, when the color filter using the hologram is used, it was considered to prevent the pixelation in which the display cells in the image appear to be isolated, but the microlens array 2 as shown in FIG. 9 is used. The idea of the present invention can also be applied to the case where the backlight 3 is installed on the front surface of the color filter 1 and the backlight 3 is focused on the color filter cells R, G, and B, respectively. That is, when the cells R, G, and B have rectangular openings, each lens of the microlens array 2 can be provided with astigmatism or the like so as to have a condensing property that matches the shape of the openings.
The larger the aspect ratio of the rectangular shapes of the cells R, G, and B, the more effective it is to provide such light-collecting properties.
【００３９】以上、本発明のホログラムを用いたカラー
フィルター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 color filter using the hologram of the present invention has been described above based on some embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments and various modifications can be made.
【００４０】[0040]
【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カラーフィルターによると、カラ
ーフィルターを構成するホログラム又は集光光学素子
が、色成分分解方向と直交する方向に伸び、分色画素の
開口のその方向の寸法と略等しい長さを有する線分状又
は帯状の領域に集光させる集光性を有するので、分色画
素内の一部だけでなく全面が明るくなり、表示画像中の
分色画素が孤立して見えるピクセレーションの問題が軽
減でき、バックライトの利用効率が向上する。ホログラ
ムの干渉縞や集光光学素子の面形状を制御して、実際の
分色画素内での明るさを均一にすることもでき、ピクセ
レーションの問題をさらに軽減することができる。As is apparent from the above description, according to the color filter using the hologram of the present invention, the hologram or the condensing optical element forming the color filter extends in the direction orthogonal to the color component decomposition direction, Since it has a light-collecting property of collecting light in a line-segment-shaped or band-shaped region having a length substantially equal to the dimension of the opening of the color-separation pixel, not only a part of the color-separation pixel but the entire surface is brightened, The problem of pixelation in which the color-separated pixels in the display image appear to be isolated can be reduced, and the backlight utilization efficiency is improved. It is also possible to control the interference fringes of the hologram and the surface shape of the condensing optical element to make the brightness in the actual color-separating pixels uniform, and to further reduce the problem of pixelation.
【図１】本発明の前提の第１の形態のカラーフィルター
の原理と作用を説明するための断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the principle and operation of a color filter according to a first embodiment of the present invention.
【図２】第１の形態の変形のカラーフィルターの原理と
作用を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the principle and operation of the modified color filter of the first embodiment.
【図３】本発明の前提の第２の形態のカラーフィルター
の原理と作用を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the principle and action of a color filter according to a second form of the present invention.
【図４】本発明の実施例及び比較例の説明において用い
る光学系と絵素構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an optical system and a pixel configuration used in the description of examples and comparative examples of the present invention.
【図５】原版の光学複製のための配置を示す図である。FIG. 5 shows an arrangement for optical reproduction of the original plate.
【図６】比較例の絵素内の拡大像の目視像とビーム形状
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a visual image and a beam shape of a magnified image in a picture element of a comparative example.
【図７】実施例１の絵素内の拡大像の目視像とビーム形
状を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a visual image and a beam shape of a magnified image in a picture element of the first embodiment.
【図８】実施例２の絵素内の拡大像の目視像とビーム形
状を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a visual image and a beam shape of an enlarged image in a picture element of Example 2.
【図９】マイクロレンズアレーを用いる従来例の断面図
である。FIG. 9 is a sectional view of a conventional example using a microlens array.
１…カラーフィルター（従来型吸収フィルター） １′…着色セル ３…バックライト ３′…白色再生光 ４…ブラック・マトリックス ５…ホログラムアレー（ホログラムカラーフィルター） ５′…微小ホログラム ６…液晶表示素子 ６′…液晶セル １０…ＣＧＨ原版 １１…感光材料 １５…ホログラムアレー（ホログラムカラーフィルタ
ー） １５′…微小ホログラム １６、１７…ホログラム ２７…ホログラム ２８…マイクロレンズアレー ２８′…マイクロレンズ ３０…ホログラムカラーフィルター Ｒ、Ｇ、Ｂ…カラーフィルターセル1 ... Color filter (conventional absorption filter) 1 '... Colored cell 3 ... Backlight 3' ... White reproduction light 4 ... Black matrix 5 ... Hologram array (hologram color filter) 5 '... Micro hologram 6 ... Liquid crystal display element 6 '... Liquid crystal cell 10 ... CGH original plate 11 ... Photosensitive material 15 ... Hologram array (hologram color filter) 15' ... Minute hologram 16, 17 ... Hologram 27 ... Hologram 28 ... Microlens array 28 '... Microlens 30 ... Hologram color filter R , G, B ... Color filter cell
Claims (7)
された各色成分をカラー表示の対応する分色画素の開口
に集光させるホログラムを用いたカラーフィルターにお
いて、前記ホログラムは、単一波長に対して、色成分分
解方向と直交する方向に伸び、分色画素の開口のその方
向の寸法と略等しい長さを有する線分状又は帯状の領域
に集光させる集光性を有することを特徴とするホログラ
ムを用いたカラーフィルター。1. A color filter using a hologram for decomposing incident light into respective color components and condensing each decomposed color component into an aperture of a corresponding color separation pixel of a color display, wherein the hologram has a single wavelength. On the other hand, it has a light-condensing property that extends in a direction orthogonal to the color component separation direction and collects light in a line-segment or band-shaped region having a length substantially equal to the dimension of the opening of the color-separation pixel in that direction. A color filter using a hologram.
ることを特徴とする請求項１記載のホログラムを用いた
カラーフィルター。2. The color filter using a hologram according to claim 1, wherein the condensing property is based on astigmatism.
分解方向と直交する方向に均一に分布させるものである
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
いたカラーフィルター。3. The color filter using a hologram according to claim 1 or 2, wherein the condensing property uniformly distributes an intensity distribution of incident light in a direction orthogonal to a color component decomposition direction. .
であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記
載のホログラムを用いたカラーフィルター。4. The color filter using the hologram according to claim 1, wherein the hologram is a computer-generated hologram.
と、分解された各色成分をカラー表示の対応する分色画
素の開口に集光させる集光光学素子とからなるホログラ
ムを用いたカラーフィルターにおいて、前記集光光学素
子は、色成分分解方向と直交する方向に伸び、分色画素
の開口のその方向の寸法と略等しい長さを有する線分状
又は帯状の領域に集光させる集光性を有することを特徴
とするホログラムを用いたカラーフィルター。5. A color filter using a hologram comprising a hologram for separating incident light into respective color components and a condensing optical element for condensing the decomposed respective color components into apertures of corresponding color separation pixels for color display. The condensing optical element extends in a direction orthogonal to the color component decomposing direction, and condenses light into a line-segment or band-shaped region having a length substantially equal to the dimension of the aperture of the color-separating pixel in that direction. A color filter using a hologram.
ることを特徴とする請求項５記載のホログラムを用いた
カラーフィルター。6. The color filter using a hologram according to claim 5, wherein the condensing property is based on astigmatism.
分解方向と直交する方向に均一に分布させるものである
ことを特徴とする請求項５又は６記載のホログラムを用
いたカラーフィルター。7. The color filter using a hologram according to claim 5, wherein the condensing property is such that the intensity distribution of incident light is uniformly distributed in a direction orthogonal to the color component decomposition direction. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6215987A JPH0882791A (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Color filter formed by using hologram |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6215987A JPH0882791A (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Color filter formed by using hologram |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882791A true JPH0882791A (en) | 1996-03-26 |
Family
ID=16681537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6215987A Pending JPH0882791A (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Color filter formed by using hologram |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0882791A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6559910B2 (en) | 1998-01-09 | 2003-05-06 | Fujitsu Limited | Display device with condenser elements |
-
1994
- 1994-09-09 JP JP6215987A patent/JPH0882791A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6559910B2 (en) | 1998-01-09 | 2003-05-06 | Fujitsu Limited | Display device with condenser elements |
| US6819366B2 (en) | 1998-01-09 | 2004-11-16 | Fujitsu Limited | Display device with condenser elements |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031212 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040121 |