JP3669637B2

JP3669637B2 - Liquid crystal projection display device using hologram color filter

Info

Publication number: JP3669637B2
Application number: JP24229293A
Authority: JP
Inventors: 律斎藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2020-07-13
Also published as: JPH0798454A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表示装置に関し、特に、照明光の利用効率を大幅に向上させた液晶投影表示装置に関するものである。
【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。
【０００３】
▲１▼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。
▲２▼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。
▲３▼カラーフィルターでの吸収による損失が伴う。
【０００４】
このような問題を解決すべく、図６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６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。
【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▲２▼に示す問題の解決はできない。
【０００６】
このような状況に鑑み、本発明者は、特願平５−１２１７０号等において、液晶表示用バックライト等の利用効率を大幅に向上させるために、ホログラムを利用したカラーフィルターを用いた液晶表示装置を提案した。
【０００７】
ところで、本発明者の提案に係る上記の液晶表示装置は、液晶表示素子でバックライトを変調して直接表示するものであった。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置を投影型に変更して、スクリーン上で明るい表示が観察できるようにすることである。
【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カラーフィルターを用いた液晶投影表示装置は、カラー液晶表示装置に表示した画像を投影光学系によりスクリーン上に拡大投影して表示する液晶投影表示装置において、前記カラー液晶表示装置のカラーフィルターとして入射光を回折分光して前記カラー液晶表示装置の液晶セルの配置に対応した所定の空間的な周期で異なる波長域の光を射出する単一ホログラムを用い、前記ホログラムが分光機能と集光機能を有するものであり、かつ、前記カラー液晶表示装置の液晶セルの配置が赤、緑、青を表示する液晶セルの周期的な配置であり、前記ホログラムは、隣接する赤、緑、青を表示する液晶セル３個の組に対応して１個の微小ホログラムがアレー状に配置されてなるものであることを特徴とするものである。
【００１０】
この場合、カラー表示装置は、このホログラムからなるカラーフィルターに対応して、それと同じ周期でそれらの異なる波長域にほぼ対応する波長域の光を透過する透過特性の別のカラーフィルターを備えていてもよい。
【００１１】
【作用】
本発明においては、カラー液晶表示装置のカラーフィルターとして入射光を回折分光してカラー液晶表示装置の液晶セルの配置に対応した所定の空間的な周期で異なる波長域の光を射出する単一ホログラムを用いているので、投影装置の照明光を無駄なく効率的に利用でき、明るい液晶表示像を投影表示できる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明のホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表示装置を実施例に基づいて説明する。
まず、図１の断面図を参照にして本発明において用いる第１の液晶表示装置について説明する。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入射側に第１の形態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６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。
【００１３】
ホログラムアレー５は、液晶表示素子６の１画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、その画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の各画素に整列して各々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′に対応する画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少ない回折格子は、波長に応じて異なる回折角で回折する。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
次に、図２の同様の断面図を参照にして本発明において用いる第２の液晶表示装置について説明する。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入射側に第２の形態のカラーフィルター１０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６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。
【００１７】
第２形態のカラーフィルター１０は、ホログラム７とマイクロレンズアレー８とからなり、マイクロレンズアレー８を構成するマイクロレンズ８′は、液晶表示素子６の１画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、その画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７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。
【００１８】
このような構成であるので、ホログラム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７の射出側に分散される。ホログラム７の入射側又は出射側に配置されたマイクロレンズ８′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１０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７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７の厚み、ホログラム７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。
【００１９】
このような配置において、ホログラム７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７をマイクロレンズアレー８の各マイクロレンズ８′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８のピッチが図６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。
【００２０】
さて、本発明においては、図１又は図２に示したような構成のホログラムカラーフィルターを用いた液晶表示装置を、投影表示用の空間光変調素子として利用する。図３は、本発明に基づき、この空間光変調素子として図１の構成のカラー液晶表示装置１１を用いて液晶投影表示装置を構成する場合の断面図であり、図２の液晶表示装置を用いる場合も同様に構成できる。また、図１、図２何れのものを用いる場合も、ブラック・マトリックス４のみを配置しカラーフィルター１を省いてもよい。カラー液晶表示装置１１は、例えばメタルハライドランプ１３と放物面鏡１４の組み合わせからなる照明装置１２からの白色の平行なバックライト３によって照明され、カラー液晶表示装置１１で変調された表示像は、投影レンズ１５により拡大されてスクリーン１６上に拡大結像され、明るい投影像を得ることができる。
【００２１】
ここで、１つの具体例として、まず、図４に示すような光学配置を用いて微小ホログラム５′を作製した。図４において、ホログラム感材１９の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６μｍ、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ＳＰ２０２０−０５５）を電流３０Ａ、出力０．１Ｗの５１４．５ｎｍシングルモード状態で用い、集光光束２１として、焦点距離１０６ｍｍの集束レンズ２０であって、その光軸が感材１９に対し垂直な角度をなし、感材１９を通しその背後の厚さ１．１ｍｍの基板ガラス１８の背面上に焦点が位置する集束レンズ２０によって集光される光を用い、平行光束２２として、感材１９の法線に対して６８．０°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て作製した。
【００２２】

これらの条件下において作製したホログラムの回折効率を分光測定器（島津（株）製 Recording SpectorophotometerＵＶ３６５）によって測定したところ、カラー表示の液晶表示装置の各中心波長である下記の波長において次のような結果が得られた。
【００２３】
青色（４６０ｎｍ）：７９．０％
緑色（５４５ｎｍ）：７０．５％
赤色（６１０ｎｍ）：３８．２％
この微小ホログラム５′を、図５のように、左右上下に３１５μｍ間隔でアレー状（横１８０個、縦１３５個）に配置してホログラムアレー５を形成した。このホログラムアレー５と以下のＴＦＴ型液晶パネルとを組み合わせ、２．８インチ投影用液晶表示装置として作製した。
【００２４】
液晶パネル：アクティブマトリックス型液晶パネル（２．８インチ）
画素数：５４０ドット×１８０ドット
液晶セルサイズ：１０５μｍ×３１５μｍ
この液晶パネルを図３のような投影光学系中に配置することにより、約７０インチサイズの明るい投影像が得られた。なお、投影レンズ１５は、Ｆナンバー２．８、焦点距離１２８ｍｍのものであり、光源１３としてメタルハライドランプ（岩崎電気（株）、１５０Ｗ）を用いた。また、スクリーン距離は３．２ｍであった。
【００２５】
以上、本発明のホログラムカラーフィルターを用いた液晶投影表示装置を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。
【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カラーフィルターを用いた液晶投影表示装置によると、カラー液晶表示装置のカラーフィルターとして入射光を回折分光してカラー液晶表示装置の液晶セルの配置に対応した所定の空間的な周期で異なる波長域の光を射出する単一ホログラムを用いているので、投影装置の照明光を無駄なく効率的に利用でき、明るい液晶表示像を投影表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１形態のホログラムカラーフィルターを組み込んだ液晶表示装置の断面図である。
【図２】第２形態のホログラムカラーフィルターを組み込んだ液晶表示装置の断面図である。
【図３】本発明による液晶投影表示装置の構成を示す断面図である。
【図４】微小ホログラムを作製するための光学系を示す図である。
【図５】ホログラムアレーの配置を示す図である。
【図６】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。
【符号の説明】
１…カラーフィルター（従来型）
１′…着色セル
３…バックライト
４…ブラック・マトリックス
５…ホログラムアレー
５′…微小ホログラム
６…液晶表示素子
６′…液晶セル
７…ホログラム
８…マイクロレンズアレー
８′…マイクロレンズ
１０…カラーフィルター（本発明）
１１…カラー液晶表示装置
１２…照明装置
１３…メタルハライドランプ
１４…放物面鏡
１５…投影レンズ
１６…スクリーン
１８…基板ガラス
１９…ホログラム感材
２０…集束レンズ
２１…集光光束
２２…平行光束[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a liquid crystal projection display device using a hologram color filter, and more particularly to a liquid crystal projection display device in which the utilization efficiency of illumination light is greatly improved.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a color liquid crystal display device using a color filter, a backlight is indispensable for display. However, just using white light as it is from behind the color liquid crystal display device, its utilization efficiency is very low. The reason is mainly as follows.
[0003]
(1) The area occupied by the black matrix other than the cells of each color is large, and the light hitting it is wasted.
(2) Among white light incident on each pixel, the color components that pass through the color filters of R (red), G (green), and B (blue) are limited, so other complementary color components are wasted. End up.
(3) There is a loss due to absorption by the color filter.
[0004]
In order to solve such a problem, as shown in FIG. 6, for example, a microlens array 2 is installed on the front surface of the color filter 1, and a white light backlight 3 is condensed on the color filter cells R, G, and B, respectively. By doing so, a method for increasing the utilization efficiency of the backlight 3 is conventionally known. In FIG. 6, reference numeral 4 denotes a black matrix provided between the color filter cells R, G, and B.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, even with this method, since the white light 3 cannot be applied to each color filter cell R, G, B by being split, it is impossible to solve the problem (2).
[0006]
In view of such a situation, the present inventor disclosed in Japanese Patent Application No. 5-12170 and the like a liquid crystal display using a color filter using a hologram in order to greatly improve the utilization efficiency of a backlight for liquid crystal display and the like. A device was proposed.
[0007]
By the way, the above-mentioned liquid crystal display device according to the proposal of the present inventor directly displays the liquid crystal display element by modulating the backlight.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to change a liquid crystal display device using a hologram color filter to a projection type so that a bright display can be observed on a screen. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The liquid crystal projection display device using the hologram color filter of the present invention that achieves the above object is the liquid crystal projection display device for displaying an image displayed on the color liquid crystal display device by enlarging and projecting it on a screen by a projection optical system. A single hologram that diffracts incident light as a color filter of a liquid crystal display device and emits light in different wavelength ranges with a predetermined spatial period corresponding to the arrangement of the liquid crystal cells of the color liquid crystal display device. Has a spectral function and a condensing function, and the arrangement of the liquid crystal cells of the color liquid crystal display device is a periodic arrangement of liquid crystal cells displaying red, green, and blue, and the holograms are adjacent to each other. One micro-hologram is arranged in an array corresponding to a set of three liquid crystal cells displaying red, green and blue. Than it is.
[0010]
In this case, the color display device is provided with another color filter having a transmission characteristic that transmits light in a wavelength range substantially corresponding to the different wavelength range with the same period corresponding to the color filter formed of the hologram. Also good.
[0011]
[Action]
In the present invention, as a color filter of a color liquid crystal display device, a single hologram that diffracts and separates incident light and emits light in different wavelength ranges with a predetermined spatial period corresponding to the arrangement of the liquid crystal cells of the color liquid crystal display device Therefore, the illumination light of the projection device can be used efficiently without waste, and a bright liquid crystal display image can be projected and displayed.
[0012]
【Example】
Hereinafter, a liquid crystal projection display device using the hologram color filter of the present invention will be described based on examples.
First, a first liquid crystal display device used in the present invention will be described with reference to a cross-sectional view of FIG. In the figure, the hologram array 5 constituting the color filter of the first form is arranged on the incident side of the backlight 3 of the liquid crystal display element 6 regularly partitioned into liquid crystal cells 6 '. On the back surface of the liquid crystal display element 6, the color filter 1 composed of the R, G, B colored cells 1 'aligned with the respective liquid crystal cells 6' and the black matrix 4 provided therebetween is arranged. Alternatively, the colored cell 1 'is omitted and only the black matrix 4 is arranged. In addition to the above, polarizing plates (not shown) are disposed on both sides of the liquid crystal display element 6.
[0013]
The hologram array 5 is composed of minute holograms 5 'arranged in an array at the same pitch as the pixel pitch corresponding to each set of three adjacent liquid crystal cells 6' constituting one pixel of the liquid crystal display element 6. The micro holograms 5 ′ are arranged one by one in alignment with the respective pixels of the liquid crystal display element 6, and each micro hologram 5 ′ is incident on the normal line of the hologram array 5 at an angle θ. What is formed in the Fresnel zone plate shape so that the light of the green component in the light 3 is condensed on the colored cell 1 'or the liquid crystal cell 6' in the center of the pixel corresponding to the minute hologram 5 '. It is. The micro-hologram 5 'is formed of a transmission type hologram such as a relief type, a phase type, and an amplitude type, which has little or no wavelength dependency of diffraction efficiency. Here, the fact that the diffraction efficiency has no or little wavelength dependency means that the diffraction efficiency is not a type that diffracts only a specific wavelength and the other wavelengths do not diffract, such as a Lippmann hologram. The wavelength also means what is diffracted, and the diffraction grating having less wavelength dependency of the diffraction efficiency diffracts at different diffraction angles depending on the wavelength.
[0014]
Because of such a configuration, when the white backlight 3 incident at an angle θ with respect to the normal line is incident from the surface of the hologram array 5 opposite to the liquid crystal display element 6, it depends on the wavelength. The diffraction angles by the micro-hologram 5 ′ are different, and the condensing position for each wavelength is dispersed in a 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 'for displaying red, and the green component is at the position of the color filter cell G or the liquid crystal cell 6' for displaying green. Are arranged in the hologram array 5 so as to be diffracted and condensed at the position of the color filter cell B or the liquid crystal cell 6 'for displaying blue, so that the respective color components are the color filter cells R, G, B and The black matrix 4 passes through each liquid crystal cell 6 'with almost no attenuation, and color display corresponding to the state of the liquid crystal cell 6' at the corresponding position can be performed. The incident angle θ of the backlight 3 on the hologram array 5 is determined by various conditions such as the 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.
[0015]
Thus, 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 can be greatly improved. .
[0016]
Next, a second liquid crystal display device used in the present invention will be described with reference to the same sectional view of FIG. In the figure, the color filter 10 of the second form is arranged at a distance from the incident side of the backlight 3 of the liquid crystal display element 6 which is regularly divided into liquid crystal cells 6 '. On the back surface of the liquid crystal display element 6, the color filter 1 composed of the R, G, B colored cells 1 'aligned with the respective liquid crystal cells 6' and the black matrix 4 provided therebetween is arranged. Alternatively, the colored cell 1 'is omitted and only the black matrix 4 is arranged. In addition to the above, polarizing plates (not shown) are disposed on both sides of the liquid crystal display element 6.
[0017]
The color filter 10 of the second form includes a hologram 7 and a microlens array 8, and the microlens 8 ′ constituting the microlens array 8 includes three adjacent liquid crystal cells 6 constituting one pixel of the liquid crystal display element 6. Corresponding to each set of ′, they are arranged in an array at the same pitch as the pixel pitch. The hologram 7 is composed of uniform interference fringes that act as a diffraction grating, and is composed of a transmission type hologram such as a relief type, a phase type, and an amplitude type that has little or no wavelength dependency of diffraction efficiency.
[0018]
Due to such a configuration, when the backlight 3 is incident on the hologram 7 from the surface opposite to the liquid crystal display element 6 at an angle θ with respect to the normal line, it is diffracted at different angles depending on the wavelength. , Dispersed on the exit side of the hologram 7. The dispersed light is separated and condensed on the focal plane for each wavelength by the micro lens 8 ′ arranged on the incident side or the emission side of the hologram 7. Among them, the red wavelength component is at the position of the color filter cell R or the liquid crystal cell 6 'for displaying red, and the green component is at the position of the color filter cell G or the liquid crystal cell 6' for displaying green. Are arranged in a color filter 10 so as to be diffracted and condensed at the position of the color filter cell B or the liquid crystal cell 6 'for displaying blue, so that each color component can be converted into each color filter cell R, G, B and The black matrix 4 passes through each liquid crystal cell 6 'with almost no attenuation, and color display corresponding to the state of the liquid crystal cell 6' at the corresponding position can be performed. The incident angle θ of the backlight 3 on the hologram 7 is determined by various conditions such as the hologram recording conditions, the thickness of the hologram 7, and the distance between the hologram 7 and the liquid crystal display element 6.
[0019]
In such an arrangement, the hologram 7 can be a transmission hologram that is not condensing but has a uniform interference fringe and has little wavelength dependency of diffraction efficiency. The feature is that it is not necessary to align with the lens 8 'and that the pitch of the microlens array 8 is three times that of the conventional case of FIG. 6, making it easy to make and align.
[0020]
In the present invention, a liquid crystal display device using a hologram color filter configured as shown in FIG. 1 or 2 is used as a spatial light modulation element for projection display. FIG. 3 is a cross-sectional view of a liquid crystal projection display device using the color liquid crystal display device 11 having the structure shown in FIG. 1 as the spatial light modulation element according to the present invention. The liquid crystal display device shown in FIG. 2 is used. The case can be similarly configured. 1 and 2 may be used, only the black matrix 4 may be disposed and the color filter 1 may be omitted. The color liquid crystal display device 11 is illuminated by, for example, a white parallel backlight 3 from an illumination device 12 composed of a combination of a metal halide lamp 13 and a parabolic mirror 14, and a display image modulated by the color liquid crystal display device 11 is It is magnified by the projection lens 15 and magnified and formed on the screen 16 to obtain a bright projected image.
[0021]
Here, as one specific example, first, a micro-hologram 5 ′ was manufactured using an optical arrangement as shown in FIG. In FIG. 4, a photopolymer (DuPont Omnidex 352) having a film thickness of 6 μm and a refractive index difference of Δn0.03 is used as the photosensitive material of the hologram photosensitive material 19, and the wavelength is 514.5 nm and the argon 5W laser (spectraphysic) A model SP2020-055) is used in a 514.5 nm single mode state with a current of 30 A and an output of 0.1 W, and a converging lens 20 having a focal length of 106 mm as a condensed light beam 21, the optical axis of which is the photosensitive material 19 A light beam collected by a focusing lens 20 having a vertical angle with respect to it and passing through the light-sensitive material 19 and having a focal point positioned on the back surface of the substrate glass 18 having a thickness of 1.1 mm behind the light-sensitive material 19 is used as a parallel light beam 22. Using parallel light that forms an angle of 68.0 ° with respect to the normal of the material 19, the image is recorded and post-processed under the following processing conditions. It was produced.
[0022]

When the diffraction efficiency of the hologram produced under these conditions was measured with a spectrometer (Recording Spectorophotometer UV365, manufactured by Shimadzu Corporation), the following results were obtained at the following wavelengths, which are the central wavelengths of the liquid crystal display device for color display. was gotten.
[0023]
Blue (460 nm): 79.0%
Green (545 nm): 70.5%
Red (610 nm): 38.2%
As shown in FIG. 5, the hologram array 5 was formed by arranging the minute holograms 5 'in the form of an array (180 horizontal and 135 vertical) at intervals of 315 μm vertically and horizontally. This hologram array 5 was combined with the following TFT liquid crystal panel to produce a 2.8 inch projection liquid crystal display device.
[0024]
Liquid crystal panel: Active matrix liquid crystal panel (2.8 inches)
Number of pixels: 540 dots × 180 dots Liquid crystal cell size: 105 μm × 315 μm
By arranging this liquid crystal panel in the projection optical system as shown in FIG. 3, a bright projection image of about 70 inches in size was obtained. The projection lens 15 has an F number of 2.8 and a focal length of 128 mm, and a metal halide lamp (Iwasaki Electric Co., Ltd., 150 W) was used as the light source 13. The screen distance was 3.2 m.
[0025]
As described above, the liquid crystal projection display device using the hologram color filter of the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made.
[0026]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the liquid crystal projection display device using the hologram color filter of the present invention, the incident light is diffracted and dispersed as the color filter of the color liquid crystal display device to arrange the liquid crystal cells of the color liquid crystal display device. Since a single hologram that emits light in different wavelength ranges with a corresponding predetermined spatial period is used, the illumination light of the projection device can be used efficiently without waste, and a bright liquid crystal display image can be projected and displayed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device incorporating a hologram color filter according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device incorporating a hologram color filter according to a second embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal projection display device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an optical system for producing a minute hologram.
FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of a hologram array.
FIG. 6 is a diagram for explaining a lighting method of a conventional liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1. Color filter (conventional type)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 '... Colored cell 3 ... Backlight 4 ... Black matrix 5 ... Hologram array 5' ... Micro hologram 6 ... Liquid crystal display element 6 '... Liquid crystal cell 7 ... Hologram 8 ... Micro lens array 8' ... Micro lens 10 ... Color filter (Invention)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Color liquid crystal display device 12 ... Illuminating device 13 ... Metal halide lamp 14 ... Parabolic mirror 15 ... Projection lens 16 ... Screen 18 ... Substrate glass 19 ... Hologram sensitive material 20 ... Condensing lens 21 ... Condensed light beam 22 ... Parallel light beam

Claims

In a liquid crystal projection display device for displaying an image displayed on a color liquid crystal display device by enlarging and projecting the image on a screen by a projection optical system, incident light is diffracted and spectrumd as a color filter of the color liquid crystal display device. A single hologram that emits light in different wavelength ranges at a predetermined spatial period corresponding to the arrangement of liquid crystal cells, the hologram has a spectral function and a condensing function, and the color liquid crystal display device The arrangement of the liquid crystal cells is a periodic arrangement of liquid crystal cells that display red, green, and blue, and one hologram corresponds to a set of three liquid crystal cells that display adjacent red, green, and blue. A liquid crystal projection display device using a hologram color filter, characterized in that the micro holograms are arranged in an array .

The color display device includes another color filter having a transmission characteristic that transmits light in a wavelength range substantially corresponding to the different wavelength range in the period corresponding to the color filter formed of the hologram. A liquid crystal projection display apparatus using the hologram color filter according to claim 1 .