JP2000330459A - Production of hologram lens - Google Patents

Production of hologram lens

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JP2000330459A
JP2000330459A JP11136162A JP13616299A JP2000330459A JP 2000330459 A JP2000330459 A JP 2000330459A JP 11136162 A JP11136162 A JP 11136162A JP 13616299 A JP13616299 A JP 13616299A JP 2000330459 A JP2000330459 A JP 2000330459A
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Japan
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hologram
photopolymer
glass substrate
hologram lens
glass
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JP11136162A
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Japanese (ja)
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Masato Tokumi
正人 徳見
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for the production of a hologram lens by which deformation or warpage of a glass substrate or a photopolymer applied thereon can be suppressed. SOLUTION: This method includes a process of applying a photopolymer 1 by coating or laminating on a glass substrate 2 as a supporting material, a process of exposing the photopolymer 1 by interference, and a process to develop by heating the photopolymer 1. In this method, before the heat developing process, another glass substrate is laminated on the photopolymer 1, and the polymer is subjected to heat development in this state or while applying load through a rigid plate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、入射光を波長帯域
の異なる複数の光に回折分光及び集光させるホログラム
レンズの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a hologram lens for diffracting and condensing incident light into a plurality of lights having different wavelength bands.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、本願出願人等はホログラムレ
ンズアレイをカラーフィルタとして用いた投射型カラー
液晶表示装置の開発を行ってきた。このカラーフィルタ
は、ホログラムの回折分光機能を利用して白色光からR
GBの各色光を所定方向に取り出すことができるもので
ある。色素や顔料を用いた通常のカラーフィルタのよう
に、吸収による光の損失がほとんどないため、原理的に
高い光利用効率を得ることができる。よって、明るさの
改善が特に求められている投射型カラー液晶表示装置に
おいて有効である。
2. Description of the Related Art Heretofore, the present applicants have developed a projection type color liquid crystal display device using a hologram lens array as a color filter. This color filter uses the hologram's diffraction spectral function to convert white light into R light.
Each color light of GB can be extracted in a predetermined direction. Unlike a normal color filter using a dye or a pigment, there is almost no loss of light due to absorption, so that high light use efficiency can be obtained in principle. Therefore, the present invention is effective in a projection type color liquid crystal display device in which improvement in brightness is particularly required.

【0003】図3は、本願出願人による先願の公開公報
(特開平9−189809)に開示された投射型カラー
液晶表示装置に用いられる空間光変調素子の構造を模式
的に表した装置断面図である。
FIG. 3 is a sectional view schematically showing a structure of a spatial light modulation element used in a projection type color liquid crystal display device disclosed in a prior application published by the present applicant (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-189809). FIG.

【0004】液晶パネル111は、シリコン基板121
と、そのシリコン基板121上に形成されたアクティブ
マトリクス駆動回路122と、そのアクティブマトリク
ス駆動回路122によって選択的に制御駆動される画素
電極123r、123g、123bを規則的に配列せし
めた画素電極層123と、誘電体ミラー膜124と、配
向膜125と、スペーサで液晶を封止した光変調層12
6と、配向膜127と、透明な共通電極層128とを順
に積層させた構造を有している。
The liquid crystal panel 111 has a silicon substrate 121
And an active matrix drive circuit 122 formed on the silicon substrate 121, and a pixel electrode layer 123 in which pixel electrodes 123r, 123g, and 123b selectively controlled and driven by the active matrix drive circuit 122 are regularly arranged. , A dielectric mirror film 124, an alignment film 125, and a light modulation layer 12 in which liquid crystal is sealed with spacers.
6, an alignment film 127, and a transparent common electrode layer 128 are sequentially laminated.

【0005】ホログラムカラーフィルタ113は、単位
ホログラムレンズを規則的に配列したいわゆるホログラ
ムレンズアレイで構成されており、R、G、Bの三原色
を含んだ読み出し光(白色光)を各色光毎に回折分光
し、液晶パネル111内のR、G、Bに対応する画素電
極123r、123g、123bの位置へ集光する機能
を有する。従って、入射光を無駄なく利用した投射型カ
ラー液晶表示装置を提供することができる。なお、同図
に示すように、画素電極123上に誘電体ミラー膜12
4を備える場合は、集光先は誘電体ミラー膜124とな
る。
The hologram color filter 113 is formed of a so-called hologram lens array in which unit hologram lenses are regularly arranged, and diffracts read light (white light) including three primary colors of R, G, and B for each color light. It has a function of splitting the light and condensing it at the positions of the pixel electrodes 123r, 123g, and 123b corresponding to R, G, and B in the liquid crystal panel 111. Therefore, it is possible to provide a projection type color liquid crystal display device using incident light without waste. Note that, as shown in FIG.
In the case of including 4, the light collecting destination is the dielectric mirror film 124.

【0006】上述する投射型液晶表示装置において用い
られるホログラムフィルタとしては、高屈折率層と低屈
折率層を交互に入射光に対しやや斜め向きに並べた、い
わゆる「体積ホログラム」からなるホログラムレンズア
レイを用いている。
A hologram filter used in the above-mentioned projection type liquid crystal display device is a hologram lens composed of a so-called "volume hologram" in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately arranged slightly obliquely to incident light. An array is used.

【0007】このような体積ホログラムの作製に際して
は、図4に示すように、ホログラム記録用の回折格子で
あるマスタホログラムを用いた干渉露光法を従来より用
いている。マスタホログラムとは、ガラス基板240上
にクロム薄膜をコーティングし、基板上の所定領域に例
えばストライプ状のクロム薄膜パターンで回折格子を形
成した表面ホログラムをいう。
In manufacturing such a volume hologram, as shown in FIG. 4, an interference exposure method using a master hologram, which is a diffraction grating for hologram recording, has been conventionally used. The master hologram is a surface hologram in which a chromium thin film is coated on a glass substrate 240 and a diffraction grating is formed in a predetermined region on the substrate by, for example, a striped chrome thin film pattern.

【0008】干渉露光工程に際しては、ガラス基板22
0上にホログラム記録媒体となるフォトポリマー(ホロ
グラム感光材)210をコーティングもしくは貼り付
け、これに対面するようにクロムマスクパターン230
を近接配置する。露光記録光は、クロムマスクパターン
230で所定回折角で回折される1次回折光とそのまま
透過直進する0次回折光となり、この2光束の干渉光が
フォトポリマー210を干渉露光する。
In the interference exposure step, the glass substrate 22
A photopolymer (hologram photosensitive material) 210 serving as a hologram recording medium is coated or pasted on the hologram recording medium 0, and a chrome mask pattern 230 is formed so as to face the hologram recording medium.
Are placed in close proximity. The exposure recording light is a first-order diffracted light diffracted at a predetermined diffraction angle by the chrome mask pattern 230 and a zero-order diffracted light that passes straight through as it is.

【0009】この後、フォトポリマー210を熱処理す
れば、露光部、未露光部でそれぞれ重合が進み、高屈折
率層と低屈折率層が交互に配された体積ホログラムがで
きる。
Thereafter, when the photopolymer 210 is heat-treated, polymerization proceeds in the exposed and unexposed portions, respectively, and a volume hologram in which high-refractive-index layers and low-refractive-index layers are alternately formed is obtained.

【0010】なお、この工程をここでは熱現像処理工程
と呼ぶ。
[0010] This step is referred to herein as a heat development processing step.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】図5(a)〜図5
(d)は、干渉露光後及び熱現像処理後のガラス基板2
20とフォトポリマー210(ホログラムレンズ)の断
面形状を示す。図5(a)に示すように、干渉露光工程
をおえた現像前のフォトポリマー210には目たっだ変
形はない。しかし、その後約120℃で30分〜2時間
程度行われる熱現像処理工程で、フォトポリマー210
は、ポリマー化の進行とポリマーの熱収縮の影響により
体積が収縮する。但し、ガラス基板220面に密着して
いるフォトポリマー210の下層側はガラス面との密着
力によりフォトポリマー210の収縮が制限される。こ
のため、フォトポリマー210の上層のみが収縮し、極
端には図5(b)に示すように、台形状の断面となる。
FIG. 5A to FIG. 5
(D) Glass substrate 2 after interference exposure and heat development
20 shows a cross-sectional shape of a photopolymer 210 (hologram lens). As shown in FIG. 5A, there is no noticeable deformation in the photopolymer 210 before development after the interference exposure step. However, the photopolymer 210 is then subjected to a heat development process performed at about 120 ° C for about 30 minutes to 2 hours.
The volume shrinks due to the effect of the progress of polymerization and the heat shrinkage of the polymer. However, the shrinkage of the photopolymer 210 on the lower layer side of the photopolymer 210 that is in close contact with the surface of the glass substrate 220 is limited by the adhesive force with the glass surface. For this reason, only the upper layer of the photopolymer 210 shrinks, and extremely, as shown in FIG.

【0012】図5(c)に示すように、現像後のフォト
ポリマー210は、高屈折率材の層と低屈折率材の層が
交互に並んだ体積ホログラムとなるが、このホログラム
の高屈折率材と低屈折率材の屈折率差△nや各層の幅、
各層の膜厚等とともに各層の傾斜角である記録角θ
0は、ホログラムレンズの回折特性を決める重要なファ
クターとなる。
As shown in FIG. 5C, the developed photopolymer 210 becomes a volume hologram in which layers of a high refractive index material and layers of a low refractive index material are alternately arranged. Difference between the refractive index material and the low refractive index material Δn, the width of each layer,
The recording angle θ which is the inclination angle of each layer together with the film thickness of each layer, etc.
0 is an important factor that determines the diffraction characteristics of the hologram lens.

【0013】しかし、図5(b)に示すようにフォトポ
リマー210の上層のみが収縮すると、本来図5(c)
に示すように記録角θ0になるよう設計されている体積
ホログラムが、図5(b)の破線Aに示す領域では図5
(d)に示すように、各層の傾斜が立ち上がり、記録角
が(θ0+α)度に広がってしまう。例えば、現状で設
計記録角θ0が60度の体積ホログラムにおいて熱現像
処理後記録角の拡がり角αが7度以上になることもあ
る。
However, when only the upper layer of the photopolymer 210 shrinks as shown in FIG.
The volume hologram designed to have the recording angle θ 0 as shown in FIG.
As shown in (d), the inclination of each layer rises, and the recording angle spreads to (θ 0 + α) degrees. For example, at present, in a volume hologram having a design recording angle θ 0 of 60 degrees, the spread angle α of the recording angle after thermal development processing may be 7 degrees or more.

【0014】上述した問題は、特に現像工程の熱処理に
伴うフォトポリマーそのものの収縮に起因するものであ
るが、もうひとつ、現像工程の熱処理に伴う別の問題も
指摘されている。それはフォトポリマーと基板、あるい
は基板であるガラスの表面と裏面間で生じる熱応力等に
起因するガラス基板220の反りの発生である。
[0014] The above-mentioned problem is caused particularly by the shrinkage of the photopolymer itself during the heat treatment in the development step, but another problem is pointed out with the heat treatment in the development step. This is the occurrence of warpage of the glass substrate 220 due to thermal stress or the like generated between the front surface and the back surface of the photopolymer and the substrate or the glass serving as the substrate.

【0015】図6(a)、図6(b)は、やや誇張して
示したものであるが、熱現像処理後のガラス基板220
には、図6(b)に示すような反りが生じる。なお、条
件によっては図に示す場合とは逆にフォトポリマー形成
面が内側になるような反りが生じる場合もある。いずれ
の場合にも反りの発生によってもホログラムレンズの記
録角θは変化する。特にこれらの反りは、ホログラムレ
ンズの面内中央部と周辺部とで記録角度差を生じ易い。
ホログラムレンズ支持基板に反りがあると、フィルター
として液晶表示装置に組み込んだ場合に、画面中央と周
辺との色むらの原因となってしまう。
FIGS. 6A and 6B are somewhat exaggerated, but the glass substrate 220 after the heat development processing is shown.
Causes a warp as shown in FIG. It should be noted that, depending on the conditions, there may be a case where the photopolymer forming surface is inwardly curved, contrary to the case shown in the figure. In any case, the recording angle θ of the hologram lens changes due to the warpage. In particular, these warpages tend to cause a recording angle difference between the central portion and the peripheral portion in the plane of the hologram lens.
If the hologram lens support substrate is warped, it causes color unevenness between the center and the periphery of the screen when incorporated in a liquid crystal display device as a filter.

【0016】本発明は、上述した問題に鑑み、ガラス基
板およびその上に形成されるフォトポリマーの変形や反
りの発生を抑制できるホログラムレンズの製造方法を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a method of manufacturing a hologram lens capable of suppressing the occurrence of deformation and warpage of a glass substrate and a photopolymer formed thereon.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明のホログラムレン
ズの製造方法の第1の特徴は、支持材となる第1のガラ
ス基板上にホログラム感光材をコーティングもしくは貼
り付ける工程と、前記ホログラム感光材を干渉露光する
工程と、前記ホログラム感光材を熱現像処理する工程と
を有するホログラムレンズの製造方法において、前記熱
現像処理工程前に、前記ホログラム感光材表面に第2の
ガラス基板を貼り付け、この状態で前記熱現像処理を行
うことである。
A first feature of the method of manufacturing a hologram lens according to the present invention is that a hologram photosensitive material is coated or adhered on a first glass substrate serving as a support, In the method for manufacturing a hologram lens having a step of subjecting the hologram photosensitive material to interference exposure and a step of thermally developing the hologram photosensitive material, before the thermal development processing step, a second glass substrate is attached to the surface of the hologram photosensitive material, The heat development process is performed in this state.

【0018】上記第1の特徴によれば、ホログラム感光
材の下面上面がそれぞれガラス基板に密着しているた
め、その密着力によりホログラム感光材の熱収縮が抑制
される。なお、第1のガラス基板と第2のガラス基板が
同一の材質で、ほぼ同じ厚みを有する場合は、上下のガ
ラス基板とホログラム感光材間に発生する熱応力を相殺
し、基板の反りの発生を抑制することもできる。
According to the first feature, since the upper surface of the lower surface of the hologram photosensitive material is in close contact with the glass substrate, thermal contraction of the hologram photosensitive material is suppressed by the adhesive force. When the first glass substrate and the second glass substrate are made of the same material and have substantially the same thickness, the thermal stress generated between the upper and lower glass substrates and the hologram photosensitive material is offset to generate warpage of the substrate. Can also be suppressed.

【0019】本発明のホログラムレンズの第2の特徴
は、上記第1の特徴を有するホログラムレンズの製造方
法において、前記第2のガラス基板の厚みが、前記第1
のガラス基板より薄く、前記第2のガラス基板上に剛性
平板基材を介して荷重負荷をかけながら前記熱現像処理
を行うことである。
According to a second feature of the hologram lens of the present invention, in the method of manufacturing a hologram lens having the above-mentioned first feature, the thickness of the second glass substrate is set equal to the first glass substrate.
Performing the thermal development while applying a load on the second glass substrate via a rigid flat substrate.

【0020】なお、剛性平板基材としては、ガラス材、
金属材、セラミックス材等の熱現像処理工程において熱
変形をほとんど生じない材料であればよい。
As the rigid flat base material, a glass material,
Any material that hardly causes thermal deformation in the heat development process, such as a metal material or a ceramic material, may be used.

【0021】上記第2の特徴によれば、第2のガラス基
板上に剛性平板基材を介して荷重負荷がかけられた状態
で熱現像処理を行うため、第2のガラス基板が対向する
第1のガラス基板より薄くても反りの発生を強制的に抑
えることができる。よって、第2のガラス基板の厚みを
現状のホログラムレンズの焦点距離より十分薄くするこ
ともできる。
According to the second feature, the thermal development is performed in a state in which a load is applied to the second glass substrate via the rigid flat substrate, so that the second glass substrate faces the second glass substrate. Even if it is thinner than one glass substrate, the occurrence of warpage can be forcibly suppressed. Therefore, the thickness of the second glass substrate can be made sufficiently thinner than the current focal length of the hologram lens.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態
においては、単層構造のホログラムレンズの作製方法に
ついて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a method for manufacturing a hologram lens having a single-layer structure will be described.

【0023】(第1の実施の形態)第1の実施の形態に
おけるホログラムレンズの製造方法の主な特徴は、フォ
トポリマーの熱現像処理工程において、フォトポリマー
の上面にもガラス支持基板と同じ材質と厚みを持つガラ
ス基板を貼り付けることである。フォトポリマーの熱収
縮とガラス支持基板の反りの発生を抑制できる。以下、
図面を参照しながら、具体的にその内容を説明する。
(First Embodiment) The main feature of the method for manufacturing a hologram lens according to the first embodiment is that the same material as that of the glass support substrate is formed on the upper surface of the photopolymer in the heat development process of the photopolymer. And a glass substrate having a thickness. Thermal shrinkage of the photopolymer and occurrence of warpage of the glass support substrate can be suppressed. Less than,
The contents will be specifically described with reference to the drawings.

【0024】まず、図1(a)に示すように、ホログラ
ムレンズの支持体となる厚み約1mmのガラス基板2上
に、厚み約3μm〜5μmのフィルム状のホログラム感
光材であるフォトポリマー1を貼り付ける。フォトポリ
マー1としては、例えばデュポン社製オムニデックス
(商品名)等の市販の材料を用いることができる。この
他にも、銀塩感材、フォトレジストあるいは重クロム酸
ゼラチン等からなるホログラム感光材等を用いてもよ
い。なお、フィルム状の感光材の代わりに液状の感光材
を用いて、ガラス基板2上にコーティングしてもよい。
ガラス基板としては、例えば、熱膨張係数が比較的小さ
く、透過率が高いバリウムホウ珪酸ガラスを用いるのが
好ましい。
First, as shown in FIG. 1A, a photopolymer 1 as a film-shaped hologram photosensitive material having a thickness of about 3 μm to 5 μm is placed on a glass substrate 2 having a thickness of about 1 mm serving as a support for the hologram lens. paste. As the photopolymer 1, for example, a commercially available material such as Omnidex (trade name) manufactured by DuPont can be used. In addition, a hologram photosensitive material made of silver salt sensitive material, photoresist, dichromated gelatin or the like may be used. Note that the glass substrate 2 may be coated using a liquid photosensitive material instead of a film-shaped photosensitive material.
As the glass substrate, for example, it is preferable to use barium borosilicate glass having a relatively small coefficient of thermal expansion and a high transmittance.

【0025】次に、図4に示す従来の方法を用いて干渉
露光を行う。即ち、フォトポリマー1とマスタホログラ
ムのクロムマスクとを密着用オイルを介して近接対向す
るように配置し、斜めより露光記録光を照射する。な
お、マスタホログラム上にプリズムを配置すれば、露光
記録光が入射する際反射による損失を抑えることができ
る。
Next, interference exposure is performed using the conventional method shown in FIG. That is, the photopolymer 1 and the chrome mask of the master hologram are arranged so as to be closely opposed to each other via the oil for contact, and the exposure recording light is irradiated obliquely. By arranging the prism on the master hologram, it is possible to suppress the loss due to reflection when the exposure recording light enters.

【0026】露光後、フォトポリマー1とガラス基板2
を取り出し、図1(b)に示すように、ホログラムレン
ズの支持体として用いたガラス基板2と同じ膨張係数を
有する同じ厚みのもう1枚のガラス基板3を用意する。
例えば、いずれのガラス基板もバリウムホウ珪酸ガラス
を用い、厚みを約1mmとする。ガラス基板3は市販の
紫外線硬化樹脂を用いて露光後のフォトポリマー1上に
貼り付ける。
After exposure, photopolymer 1 and glass substrate 2
Then, as shown in FIG. 1B, another glass substrate 3 having the same expansion coefficient and the same thickness as the glass substrate 2 used as the support of the hologram lens is prepared.
For example, each glass substrate uses barium borosilicate glass and has a thickness of about 1 mm. The glass substrate 3 is stuck on the exposed photopolymer 1 using a commercially available ultraviolet curable resin.

【0027】フォトポリマー1の上面にガラス基板3を
貼り付けた状態で120度約2時間の熱現像処理を行
う。フォトポリマー1の上面も、下面同様にフォトポリ
マー1に比較して十分に熱膨張係数の小さいガラス基板
3に貼り付けられているので、この接着力により熱現像
処理によるポリマーの収縮が抑制される。この結果図5
(b)に示すような上層のフォトポリマー1の収縮によ
る台形変形が防止される。
With the glass substrate 3 adhered to the upper surface of the photopolymer 1, a heat development process is performed at 120 degrees for about 2 hours. Since the upper surface of the photopolymer 1 is also attached to the glass substrate 3 having a sufficiently smaller thermal expansion coefficient than the photopolymer 1 like the lower surface, the contraction of the polymer due to the heat development is suppressed by this adhesive force. . As a result, FIG.
Trapezoidal deformation due to shrinkage of the upper photopolymer 1 as shown in FIG.

【0028】また、フォトポリマー1を挟んで上下に同
じ膨張係数を有する同じ厚みの基板が向かいあうため、
それぞれのガラス基板2、3とフォトポリマー1間に生
じる熱応力が釣り合い、上下で相殺され、基板の反りの
発生を防止することもできる。この結果、本実施の形態
に基づき作製したホログラムレンズ層の面内の記録角度
の差は0.5度以内にすることができる。この程度の記
録角度の差を有するホログラムレンズを用いた液晶表示
装置では、スクリーン上の色むらがほとんど問題になら
ない。
In addition, since substrates of the same thickness having the same expansion coefficient face each other up and down with the photopolymer 1 interposed therebetween,
The thermal stress generated between each of the glass substrates 2 and 3 and the photopolymer 1 is balanced and canceled up and down, so that warpage of the substrate can be prevented. As a result, the in-plane recording angle difference of the hologram lens layer manufactured according to the present embodiment can be made within 0.5 degrees. In a liquid crystal display device using a hologram lens having such a difference in recording angle, color unevenness on a screen hardly causes a problem.

【0029】(第2の実施の形態)第2の実施の形態に
おけるホログラムフィルタの製造方法の主な特徴は、フ
ォトポリマーの熱現像処理工程において、フォトポリマ
ーの上面にガラス基板を貼り付け、この上から剛性基板
を介して荷重をかけることである。この方法によれば、
フォトポリマーの上面に貼り付けるガラス基板を十分薄
くしながら、フォトポリマーの熱収縮とガラス支持体の
反りの発生を抑制できる。以下、具体的に第2の実施の
形態に係るホログラムレンズの製造方法について説明す
る。
(Second Embodiment) The main feature of the method for manufacturing a hologram filter according to the second embodiment is that, in the heat development process of a photopolymer, a glass substrate is attached to the upper surface of the photopolymer, Applying a load from above through a rigid substrate. According to this method,
The heat shrinkage of the photopolymer and the occurrence of warpage of the glass support can be suppressed while the glass substrate attached to the upper surface of the photopolymer is sufficiently thin. Hereinafter, a method for manufacturing the hologram lens according to the second embodiment will be specifically described.

【0030】第2の実施の形態においても、第1の実施
の形態と同様に図1(a)に示すように、まず、ホログ
ラムレンズの支持体となる厚み約1mmのガラス基板2
上に、デュポン社製オムニデックス(商品名)等の厚み
約3μm〜5μmのフィルム状のフォトポリマー1を貼
り付ける。フィルム状の感光材の代わりに液状のホログ
ラム感光材を用いて、ガラス基板上にコーティングして
もよい。ガラス基板2としては第1の実施の形態同様、
バリウムホウ珪酸ガラスを用いることができる。
In the second embodiment, as in the first embodiment, as shown in FIG. 1A, first, a glass substrate 2 having a thickness of about 1 mm serving as a support for a hologram lens is formed.
A film-shaped photopolymer 1 having a thickness of about 3 μm to 5 μm such as Omnidex (trade name) manufactured by DuPont is adhered on the top. A liquid hologram photosensitive material may be used in place of the film-shaped photosensitive material to coat the glass substrate. As the glass substrate 2, as in the first embodiment,
Barium borosilicate glass can be used.

【0031】この後、第1の実施の形態と同様な方法
で、マスタホログラムを用いてフォトポリマー1を干渉
露光する。
Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the photopolymer 1 is subjected to interference exposure using a master hologram.

【0032】露光後、図1(c)に示すように、ホログ
ラムレンズの支持体として用いたガラス基板2と同じ膨
張係数を有するもう1枚の薄板ガラス4を用意する。薄
板ガラス4の厚みは、現状の液晶表示装置に使用されて
いるホログラムレンズの焦点距離が70μm〜100μ
m等であることを考慮し、これより薄いものとする。例
えば市販で入手できる厚み50μmのバリウムホウ珪酸
ガラスを用いる。これを市販の紫外線硬化樹脂を用いて
露光後のフォトポリマー1上に貼り付ける。
After the exposure, as shown in FIG. 1C, another thin glass 4 having the same expansion coefficient as the glass substrate 2 used as the support of the hologram lens is prepared. The thickness of the thin glass 4 is set so that the focal length of the hologram lens used in the current liquid crystal display device is 70 μm to 100 μm.
m, etc., so that it is thinner. For example, a commercially available barium borosilicate glass having a thickness of 50 μm is used. This is stuck on the exposed photopolymer 1 using a commercially available ultraviolet curable resin.

【0033】さらに、この薄板ガラス4上に剛性の板状
体5、例えば約1mm厚のバリウムホウ珪酸ガラスを載
せ、さらにこの上から1kgの荷重Gをかけ、薄板ガラ
ス4をおさえる。この状態で120度2時間フォトポリ
マー1の熱現像処理を行う。
Further, a rigid plate-like body 5, for example, a barium borosilicate glass having a thickness of about 1 mm is placed on the thin glass 4, and a load G of 1 kg is applied thereon to hold the thin glass 4. In this state, the photopolymer 1 is subjected to a heat development treatment at 120 ° C. for 2 hours.

【0034】フォトポリマー1の上面も、下面同様にフ
ォトポリマーに比較して十分に熱膨張係数の小さい薄板
ガラス4に貼り付けられているので、熱現像処理による
ポリマーの収縮が抑制される。この結果、図5(b)に
示すような上層フォトポリマー1の収縮による台形変形
は防止できる。
Since the upper surface of the photopolymer 1 is also attached to the thin glass plate 4 having a sufficiently smaller coefficient of thermal expansion than the photopolymer similarly to the lower surface, shrinkage of the polymer due to the heat development is suppressed. As a result, trapezoidal deformation due to shrinkage of the upper layer photopolymer 1 as shown in FIG. 5B can be prevented.

【0035】なお、本実施の形態において、薄板ガラス
4上に荷重をかけずに熱現像処理を行った場合は、薄板
ガラス4およびガラス基板2に図6(b)に示すような
反りが発生する。例えば、上述するように薄板ガラス4
として50μmのバリウムホウ珪酸ガラスを用いた場
合、この反りにより発生するホログラムレンズの面内記
録角度差は4度にもなる。この基板の反りは、ガラス基
板4が上述する第1の実施の形態のように、同じ材質の
ガラスでほぼ同じ厚みとした場合にはなくなるが、これ
より厚みが薄くなるほど反りは大きくなる。
In the present embodiment, when the thin glass 4 is subjected to thermal development without applying a load, the thin glass 4 and the glass substrate 2 are warped as shown in FIG. 6B. I do. For example, as described above, the thin glass 4
When barium borosilicate glass of 50 μm is used, the in-plane recording angle difference of the hologram lens caused by the warpage is as large as 4 degrees. The warpage of the substrate is eliminated when the glass substrate 4 is made of glass of the same material and has substantially the same thickness as in the first embodiment described above, but the warpage increases as the thickness becomes thinner.

【0036】第2の実施の形態にかかる製造方法では、
薄板ガラス4では十分抑制できない基板の反りの発生
を、薄板ガラス4上から基板面垂直方向の荷重をかけな
がら熱現像処理を施すことで強制的に防止している。
In the manufacturing method according to the second embodiment,
The occurrence of substrate warpage that cannot be sufficiently suppressed by the thin glass 4 is forcibly prevented by performing a thermal development process while applying a load in the direction perpendicular to the substrate surface from above the thin glass 4.

【0037】ところで、熱現像処理中にフォトポリマー
1上に載せられたガラス基板4は、フォトポリマー1
(ホログラムレンズ)と一体として各装置等に組み込ま
れることとなる。液晶表示装置のホログラムフィルター
としてホログラムレンズを用いる場合、図3にも示すよ
うに、ホログラムレンズは集束レンズ機能を有し、各色
光の画素電極面で焦点を結ぶように設計される。よっ
て、フォトポリマー1上に載せられる薄板ガラス4の厚
みがホログラムレンズの焦点距離より厚いと、画素電極
面上に焦点を結べなくなるため、設計変更が必要となる
が、第2の実施の形態にかかる方法では、薄板ガラスの
厚みを現状のホログラムレンズの焦点距離である60μ
m〜100μmより薄くできるため、ホログラムレンズ
の設計変更の必要はない。
Meanwhile, the glass substrate 4 placed on the photopolymer 1 during the thermal development processing is
(Hologram lens) and is integrated into each device or the like. When a hologram lens is used as a hologram filter of the liquid crystal display device, as shown in FIG. 3, the hologram lens has a focusing lens function and is designed to focus on the pixel electrode surface of each color light. Therefore, if the thickness of the thin glass 4 placed on the photopolymer 1 is thicker than the focal length of the hologram lens, it becomes impossible to focus on the pixel electrode surface, and a design change is required. In this method, the thickness of the thin glass is set to 60 μm, which is the focal length of the current hologram lens.
Since it can be thinner than m to 100 μm, there is no need to change the design of the hologram lens.

【0038】また、一般に焦点距離を長くすることは、
光路長が長くなり、吸収による光の損失が増加するため
好ましくない。この点からも上述の第2の実施の形態に
かかる方法により薄板ガラス4の厚みを薄くすることは
好ましい。
In general, increasing the focal length is
It is not preferable because the optical path length becomes longer and light loss due to absorption increases. From this point as well, it is preferable to reduce the thickness of the thin glass 4 by the method according to the above-described second embodiment.

【0039】第2の実施の形態では、熱現像処理工程に
おいてフォトポリマー1上に薄板ガラス4を貼り付ける
ことでフォトポリマー自身の熱収縮による記録角度の変
化を抑制するとともに、熱現像処理時において薄板ガラ
ス4上から基板面垂直方向の荷重をかけることにより、
反りの発生を強制的に防止する。この結果、第1の実施
の形態同様に、本実施の形態に基づき作製したホログラ
ムレンズ層の面内の記録角度の差を0.5度以内に留め
ることができる。
In the second embodiment, a change in the recording angle due to the thermal shrinkage of the photopolymer itself is suppressed by attaching the thin glass 4 to the photopolymer 1 in the thermal development process, By applying a load perpendicular to the substrate surface from above the thin glass 4,
Forcibly prevent warpage. As a result, similarly to the first embodiment, the difference in the recording angle in the plane of the hologram lens layer manufactured according to the present embodiment can be kept within 0.5 degrees.

【0040】このように、上記第2の実施の形態による
ホログラムレンズの作製方法によれば、現像工程に伴う
記録角度の変化が小さく、しかも支持基板の反りがほと
んどないため、このホログラムレンズをカラーフィルタ
として用いた液晶表示装置は色むらの発生のない良好な
画像特性を提供できる。
As described above, according to the method of manufacturing the hologram lens according to the second embodiment, the change in the recording angle due to the developing step is small, and the support substrate is hardly warped. The liquid crystal display device used as a filter can provide good image characteristics without color unevenness.

【0041】なお、荷重のかけ方には種々の方法がある
が、剛性の板状体5を介して荷重をかけることにより、
薄板ガラス4全体にほぼ均一に荷重をかけることができ
る。また、直接薄板ガラス4上に分銅等を載せたので
は、その周囲のみが局所的に低い温度になるなど処理温
度の均一性に問題を生じることがあるが、板状体5の介
在は熱現像処理中のフォトポリマー1の温度の不均一化
を防止できる効果もある。
There are various methods for applying a load. By applying a load via the rigid plate-like body 5,
A load can be applied almost uniformly to the entire thin glass 4. Further, if a weight or the like is directly placed on the thin glass 4, there may be a problem in the uniformity of the processing temperature such that only the surrounding area has a locally low temperature. There is also an effect that the temperature of the photopolymer 1 during the development processing can be prevented from becoming non-uniform.

【0042】熱現像処理中に薄板ガラス上に重ねる剛性
の平板は、上述のようにガラス基板でもよいが、透明性
は必要なく、剛性を備えたセラミックス基板や煉瓦板、
金属板であってもよい。また、上にかける荷重は1kg
に限られるものではなく、熱現像処理工程において反り
の発生を抑制しうる荷重であればよい。剛性平板自体が
十分重いものであれば、別途荷重を加える必要もない。
The rigid flat plate to be superimposed on the thin glass plate during the heat development process may be a glass substrate as described above, but it does not need to be transparent and has a rigid ceramic substrate or brick plate,
It may be a metal plate. The load applied on the top is 1kg
The load is not limited to this, but may be any load that can suppress the occurrence of warpage in the heat development processing step. If the rigid flat plate itself is sufficiently heavy, there is no need to apply a separate load.

【0043】(液晶表示装置への利用)本願出願人等
は、最近単層構造のホログラムカラーフィルタを使用し
た液晶表示装置を提案している。図2は、上記実施の形
態にかかるホログラムレンズをホログラムカラーフィル
ターとして用いた液晶表示装置の構造を示す構成図であ
る。以下、簡単にこの液晶表示装置の構造について説明
する。
(Application to Liquid Crystal Display Device) The present applicant has recently proposed a liquid crystal display device using a hologram color filter having a single-layer structure. FIG. 2 is a configuration diagram showing a structure of a liquid crystal display device using the hologram lens according to the above embodiment as a hologram color filter. Hereinafter, the structure of the liquid crystal display device will be briefly described.

【0044】例えば、反射型空間光変調素子30は、ホ
ログラムカラーフィルタと液晶パネルで構成される。ホ
ログラムカラーフィルタは、上述した第1もしくは第2
の実施の形態にかかる方法で製造されたホログラムレン
ズを用いることができる。即ち、支持材であるガラス基
板23とこの面上に形成された単一のホログラムレンズ
層24とその表面に貼り付けられた薄板ガラス25から
なる。
For example, the reflection type spatial light modulator 30 is composed of a hologram color filter and a liquid crystal panel. The hologram color filter is the first or second hologram described above.
The hologram lens manufactured by the method according to the embodiment can be used. That is, it is composed of a glass substrate 23 as a support, a single hologram lens layer 24 formed on this surface, and a thin glass plate 25 adhered to the surface thereof.

【0045】液晶パネルは、透明電極26と、光変調層
である液晶層27と光反射面でもある画素電極28と、
この画素電極28を選択的に制御駆動するアクティブマ
トリクス駆動回路29等によって構成される。画素電極
28とアクティブマトリクス駆動回路29は、シリコン
基板(図示しない)上に形成される。
The liquid crystal panel includes a transparent electrode 26, a liquid crystal layer 27 which is a light modulation layer, and a pixel electrode 28 which is also a light reflection surface.
An active matrix drive circuit 29 for selectively controlling and driving the pixel electrode 28 is provided. The pixel electrode 28 and the active matrix drive circuit 29 are formed on a silicon substrate (not shown).

【0046】なお、ここに示すように、第1、第2の実
施の形態において、フォトポリマー表面に貼り付けるガ
ラス基板(薄板ガラス)25を、液晶パネルを構成する
透明電極26の支持基板として用いてもよい。また、第
2の実施の形態におけるように、薄板ガラス25の厚み
を50μmとした場合は、ホログラムレンズの焦点距離
を60μm〜100μm程度にできるため、現状のホロ
グラムレンズの設計変更を行わないですむ。
As shown here, in the first and second embodiments, a glass substrate (thin glass) 25 attached to the photopolymer surface is used as a support substrate for a transparent electrode 26 constituting a liquid crystal panel. You may. Further, when the thickness of the thin glass plate 25 is 50 μm as in the second embodiment, the focal length of the hologram lens can be set to about 60 μm to 100 μm, so that there is no need to change the design of the current hologram lens. .

【0047】図2に示すように、光源1から射出された
白色光はダイクロイックミラー22を用いてB光、R
光、G光に色分解され、B光、R光、G光各色光ごとに
最も回折効率が高くなるように特定の入射角で反射型空
間光変調素子30に入射される。
As shown in FIG. 2, white light emitted from the light source 1 is converted into B light and R light by using a dichroic mirror 22.
The light is separated into light and G light, and is incident on the reflective spatial light modulator 30 at a specific incident angle so that the diffraction efficiency is highest for each of the B light, the R light, and the G light.

【0048】入射光はホログラムレンズにより各色光ご
とに特定方向に回折射出され、途中液晶層で必要な変調
を受け、所定の画素電極上に集光される。反射型空間光
変調素子30の場合は、電極面で反射され、投写レンズ
系31を経てスクリーン(図示せず)上に投射される。
なお、透過型空間光変調素子の場合も同様に、本実施の
形態にかかるホログラムレンズを用いることができる。
The incident light is diffracted and emitted in a specific direction for each color light by the hologram lens, undergoes necessary modulation in the liquid crystal layer on the way, and is condensed on a predetermined pixel electrode. In the case of the reflective spatial light modulator 30, the light is reflected on the electrode surface and is projected on a screen (not shown) via the projection lens system 31.
Note that the hologram lens according to the present embodiment can be similarly used in the case of a transmission type spatial light modulation element.

【0049】単層ホログラムレンズを用いる場合は、図
3に示したような従来の三層構造のホログラムレンズを
用いる場合に比べ作製するホログラムレンズ数が一層で
よく、ホログラムレンズ層間のアライメントも不要なの
で作製工程は大幅に簡易化できる。本実施の形態にかか
るホログラムレンズを用いれば、製造工程中のホログラ
ムの記録角度の変化も少ないため、ほぼ設計通りの回折
特性を有するホログラムフィルタを得ることができると
ともに、ホログラムレンズの反りや収縮に起因するスク
リーン上の色むらの発生も抑制され、良好な画質を得る
ことができる。
When a single-layer hologram lens is used, the number of hologram lenses to be manufactured is one more than when a conventional hologram lens having a three-layer structure as shown in FIG. 3 is used, and alignment between hologram lens layers is unnecessary. The fabrication process can be greatly simplified. When the hologram lens according to the present embodiment is used, a change in the recording angle of the hologram during the manufacturing process is small, so that a hologram filter having diffraction characteristics almost as designed can be obtained, and the hologram lens can be warped or shrunk. Occurrence of color unevenness on the screen due to this is also suppressed, and good image quality can be obtained.

【0050】以上、実施の形態に沿って本願発明の内容
について説明したが、本願発明は上述する実施の形態に
制限されるものではない。これ以外にも種々の変更改良
が可能であることは当業者であれば自明であろう。
As described above, the contents of the present invention have been described in accordance with the embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and improvements other than the above are possible.

【0051】[0051]

【発明の効果】上述するように、支持材となる第1のガ
ラス基板上にホログラム感光材をコーティングもしくは
貼り付ける工程と、ホログラム感光材を干渉露光する工
程と、ホログラム感光材を熱現像処理する工程とを有す
るホログラムレンズの製造方法において、ホログラム感
光材表面に第2のガラス基板を貼り付けた状態で熱現像
処理を行うことにより、フォトポリマーの熱収縮を抑制
し、これに起因するホログラムレンズの記録角の変化を
防止できる。
As described above, the step of coating or attaching the hologram photosensitive material on the first glass substrate serving as the support material, the step of subjecting the hologram photosensitive material to interference exposure, and the step of thermally developing the hologram photosensitive material. The thermal development process in a state where the second glass substrate is attached to the surface of the hologram photosensitive material, thereby suppressing the thermal shrinkage of the photopolymer, and causing the hologram lens Of the recording angle can be prevented.

【0052】また、第2のガラス基板上に剛性平板基材
を介して荷重負荷をかけながら熱現像処理を行うことに
より、第2のガラス基板の厚みにかかわらず、支持基板
の反りの発生をおさえ、ホログラムレンズの記録角の面
内ばらつきを抑えることもできる。
Further, by performing the thermal development while applying a load on the second glass substrate via the rigid flat base material, the occurrence of the warpage of the support substrate can be suppressed regardless of the thickness of the second glass substrate. In addition, in-plane variation of the recording angle of the hologram lens can be suppressed.

【0053】よって、本発明の製造方法で得られたホロ
グラムレンズをカラーフィルタとして用いた液晶表示装
置は、色むらのない良好な画像特性を得ることができ
る。
Therefore, the liquid crystal display device using the hologram lens obtained by the manufacturing method of the present invention as a color filter can obtain good image characteristics without color unevenness.

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

【図1】本発明の第1、第2の実施の形態にかかるホロ
グラムレンズの製造工程における構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration in a manufacturing process of a hologram lens according to first and second embodiments of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態にかかる単層ホログラムレ
ンズを用いた液晶表示装置の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal display device using a single-layer hologram lens according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来のホログラムレンズを用いた投射型液晶表
示装置の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional projection type liquid crystal display device using a hologram lens.

【図4】ホログラムレンズの製造方法における干渉露光
工程の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an interference exposure step in the method of manufacturing a hologram lens.

【図5】従来のホログラムレンズの製造方法における熱
現像処理工程での問題を説明するためのフォトポリマー
の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a photopolymer for explaining a problem in a heat development processing step in a conventional method of manufacturing a hologram lens.

【図6】従来のホログラムレンズの製造方法における熱
現像処理工程での別の問題を説明するためのフォトポリ
マーの断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a photopolymer for explaining another problem in a heat development processing step in a conventional method for manufacturing a hologram lens.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フォトポリマー 2 ガラス基板 3 ガラス基板 4 薄板ガラス 5 板状体 Reference Signs List 1 photopolymer 2 glass substrate 3 glass substrate 4 thin glass 5 plate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持材となる第1のガラス基板上にホロ
グラム感光材をコーティングもしくは貼り付ける工程
と、 前記ホログラム感光材を干渉露光する工程と、 前記ホログラム感光材を熱現像処理する工程とを有する
ホログラムレンズの製造方法において、 前記熱現像処理工程前に、前記ホログラム感光材表面に
第2のガラス基板を貼り付け、この状態で前記熱現像処
理を行うことを特徴とするホログラムレンズの製造方
法。
1. A step of coating or attaching a hologram photosensitive material on a first glass substrate serving as a support material, a step of subjecting the hologram photosensitive material to interference exposure, and a step of thermally developing the hologram photosensitive material. A method for manufacturing a hologram lens, comprising: attaching a second glass substrate to the surface of the hologram photosensitive material before the heat development process, and performing the heat development process in this state. .
【請求項2】 前記第2のガラス基板の厚みが、前記第
1のガラス基板より薄く、 前記第2のガラス基板上に剛性平板基材を介して荷重負
荷をかけながら前記熱現像処理を行うことを特徴とする
請求項1に記載のホログラムレンズの製造方法。
2. The second glass substrate has a thickness smaller than that of the first glass substrate, and performs the heat development process while applying a load to the second glass substrate via a rigid flat substrate. The method for manufacturing a hologram lens according to claim 1, wherein:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014520406A (en) * 2011-06-25 2014-08-21 ジョスト、アルフレッド Solar module
WO2023149941A1 (en) * 2022-02-03 2023-08-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Slanted surface relief grating replication by optical proximity recording

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