JPH10300933A

JPH10300933A - 拡散ホログラム光学素子

Info

Publication number: JPH10300933A
Application number: JP10469797A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Mori; 陽一森
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置等に用いる拡散ホログラム光学
素子において、簡単な方法で設けることができ、かつ、
確実に識別可能な方向指示マークを提供する。【解決手段】上方から入射する光を特定の角度範囲内
に拡散する拡散ホログラム５０であって、矩形のシート
形態を有する拡散ホログラム光学素子において、その入
射特性あるいは拡散特性のシート面内の方向を示すマー
クが矩形形状の一部である左上のコーナの切り欠きマー
ク６２、あるいは、シート面内に切り込んだ開口マーク
として設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、拡散ホログラム光
学素子に関し、特に、液晶表示装置等に用いられる方向
性を明示した拡散ホログラム光学素子に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、特願平７−３１２３６１号
において、拡散透過型ホログラムを用いた液晶表示装置
を提案したが、特定の方向から入射した光を観察域と定
めた特定の方向にのみ散乱回折する拡散透過型ホログラ
ムの撮影方法には、１ステップ撮影法、２ステップ撮影
法がある。

【０００３】１ステップ撮影法として、図６に示す方法
は、ホログラム散乱板の垂直方向に視野（視域）を設定
する場合の撮影のための配置を示す図であり、散乱板２
の背面からレーザー光３を照射し、それにより散乱され
た光を物体光とし、散乱板２を散乱なしに透過した光を
参照光４として、ホログラム乾板１中で干渉させて記録
したものがホログラム散乱板１３として用いられる。こ
の場合、散乱板２の方がホログラム乾板１より大きい必
要あり、散乱板２の領域がホログラム乾板１の位置に配
置したホログラム散乱板１３の視野領域（視域）とな
る。

【０００４】図７に示す方法も、ホログラム散乱板の垂
直方向に視野（視域）を設定する場合の撮影のための配
置を示す図であり、散乱板２の背面からレーザー光３を
照射し、それにより散乱された光を物体光とし、散乱板
２とホログラム乾板１の間に配置したハーフミラー５を
介し入射した光を参照光４として、ホログラム乾板１中
で干渉させて記録したものもホログラム散乱板１３とし
て用いられる。この場合も、散乱板２の方がホログラム
乾板１より大きい必要あり、散乱板２の領域がホログラ
ム乾板１の位置に配置したホログラム散乱板１３の視野
領域（視域）となる。図７の方法は、図６の方法に比較
して、物体光と参照光の光量比を調整したり、参照光４
の平行度を上げることが容易であるメリットがある。

【０００５】図８に示す方法は、ホログラム散乱板に対
して傾いた方向に視野を設計する場合の撮影のための配
置を示す図であり、ホログラム乾板１に対して軸外れの
位置に１枚ないし複数枚の散乱板２、２’を配置し、そ
れぞれの散乱板２、２’の背面からレーザー光３、３’
を照射し、それにより散乱された光を物体光としてホロ
グラム乾板１の斜め前方からに入射させ、その正面から
参照光４を入射させ、ホログラム乾板１中で両者を干渉
させて記録したものがこのホログラム散乱板１３として
用いられる。この場合も、散乱板２、２’の方がホログ
ラム乾板１より大きい必要あり、散乱板２、２’の領域
がホログラム乾板１の位置に配置したホログラム散乱板
１３の視野領域（視域）となる。なお、図８の場合は、
散乱板２と２’を同時に配置して露光したが、散乱板２
と２’を順次に配置して多重露光により記録してもよ
い。

【０００６】次に、２ステップ撮影法は、中間ホログラ
ムＨ１を記録し、その中間ホログラムＨ１を用いて目的
とする最終ホログラムＨ２であるホログラム散乱板１３
を記録する方法である。すなわち、図９（ａ）におい
て、中間ホログラムＨ１用のホログラム乾板１に対向し
て散乱板２を配置し、その背面からレーザー光３を照射
し、それにより散乱された光を物体光としてホログラム
乾板１前方からに入射させ、同時にその斜め前方から参
照光４を入射させ、ホログラム乾板１中で両者を干渉さ
せて中間ホログラムＨ１を記録する。

【０００７】次に、図９（ｂ）に示すように、上記の中
間ホログラムＨ１を用いて、その再生散乱光と参照光を
最終ホログラムＨ２用のホログラム乾板１’中で干渉さ
せてホログラム散乱板１３を記録する。この場合は、ホ
ログラム乾板１’に対する中間ホログラムＨ１の領域が
ホログラム乾板１’の位置に配置したホログラム散乱板
１３の視野領域（視域）となる。記録は、中間ホログラ
ムＨ１撮影時の参照光４と共役な光４’を再生照明光と
して中間ホログラムＨ１を照射し、それより再生された
散乱光を物体光としてホログラム乾板１’に入射させ、
同時にその正面から参照光４”を入射させ、ホログラム
乾板１’中で両者を干渉させて目的とするホログラム散
乱板１３が得られる。なお、最終ホログラムＨ２作製時
の参照光４”としては、上記の１ステップ露光法と同様
に、３通りの方法が考えられる（図６〜図８）。

【０００８】また、本出願人は、特願平７−３１２３６
２号において、拡散反射型ホログラムを用いた液晶表示
装置を提案した。そして、特定の方向から入射した光を
観察域と定めた方向にのみ拡散反射させる拡散反射型ホ
ログラムは、散乱板を被写体としたリップマンホログラ
ムとして、また、論文名"Holographic and Interferome
tric Viewing Screens"(Dietrich Meyerhofer 著,APPLI
ED OPTICS/Vol.12,No.9/September 1973) 、米国特許第
５，０４６，７９３号等で知られている。リップマンホ
ログラム（体積型ホログラム）からなる拡散反射型ホロ
グラムを作製するにはいくつかの方法があるが、図１０
に１ステップ撮影法、図１１に２ステップ撮影法を示
す。図１０の１ステップ撮影法は、スリガラスのような
散乱板１０に対して予め拡散反射域と定めた位置に、フ
ォトポリマーのような反射型ホログラム乾板（リップマ
ンホログラム乾板）１１を配置し、散乱板１０の背面か
ら同一光源から２分された所定波長のコヒーレント光１
２で照明して散乱板１０の前面に出た散乱光１４を物体
光として反射型ホログラム乾板１１に入射させると同時
に、同一光源から２分された所定波長の別のコヒーレン
ト光１３を参照光として、散乱光１４と反対側から拡散
反射型ホログラムで想定される入射光と反対方向に進む
参照光１３を入射させることにより、反射型ホログラム
乾板１１に拡散反射型ホログラムを記録する。

【０００９】また、図１１の２ステップ撮影法は、図
（ａ）に示すように、スリガラスのような散乱板１０に
対して予め拡散反射域と定めた位置に、透過型ホログラ
ム乾板１５を配置し、散乱板１０の背面から同一光源か
ら２分された所定波長のコヒーレント光１２で照明して
散乱板１０の前面に出た散乱光１４を物体光として透過
型ホログラム乾板１５に入射させると同時に、同一光源
から２分された所定波長の別のコヒーレント光１６を参
照光として、散乱光１４と同じ面側から任意の角度で入
射させることにより、透過型ホログラム乾板１５に第１
のホログラムである透過型ホログラムを記録する。

【００１０】次に、この第１のホログラムを１７とし、
図１１（ｂ）に示すように、元の透過型ホログラム乾板
１５の位置に配置すると共に、散乱板１０の位置に今度
は反射型ホログラム乾板２０を配置し、ホログラム１７
の実像をこの反射型ホログラム乾板２０の位置（図
（ａ）の散乱板１０の位置）に結像させるように、ホロ
グラム１７にその記録の際の参照光１６と反対側に進む
同じ波長の再生照明光１８を照射して、ホログラム１７
からの回折光１９を物体光として反射型ホログラム乾板
２０に入射させると共に、拡散反射型ホログラムで想定
される入射光と反対方向に進む参照光２１を反射型ホロ
グラム乾板２０の反対側から入射させることにより、反
射型ホログラム乾板２０に第２のホログラムである拡散
反射型ホログラムを記録する。この方法により、観察域
を第１のホログラム１７の範囲に限定する拡散反射型ホ
ログラムが作製できる。また、このホログラムを原版と
して、密着複製されたホログラムも原版の回折方向（散
乱方向）が保持された拡散反射型ホログラムとなる。

【００１１】以上のようにして撮影された拡散透過型ホ
ログラム、拡散反射型ホログラムは、通常、そのまま用
いられるのではなく、それらを原版としてホログラム複
製法により同様の特性を持つホログラムを複製して用い
られる。すなわち、例えば図６のようにして撮影した拡
散透過型ホログラムの場合は、その拡散透過型ホログラ
ムを原版２５として、図１２に示すように、ホログラム
乾板２６の上にその原版２５を密着するか若干間隔をお
いて重ね合わせ、原版２５側から原版２５撮影の際の参
照光４と同じ方向から照明光２７を入射させる。する
と、原版２５からは散乱板２からの散乱光と同じように
進む透過回折光２８と、０次透過光２９とが発生し、こ
の２つの光２８、２９がホログラム乾板２６中で干渉し
て原版２５と同様の特性の拡散透過型ホログラムが複製
される。

【００１２】また、例えば図１０のようにして撮影した
拡散反射型ホログラムの場合は、その拡散反射型ホログ
ラムを原版３０として、図１３に示すように、反射型ホ
ログラム乾板３１の下にその原版３０を密着するか若干
間隔をおいて重ね合わせ、乾板３１側から原版３０撮影
の際の参照光１３と同じ方向から照明光３２を入射させ
る。すると、原版３０からは散乱板１０からの散乱光と
同じように進む反射回折光３３が発生し、照明光３２と
反射回折光３３とが反射型ホログラム乾板３１中で干渉
して原版３０と同様の特性の拡散反射型ホログラムが複
製される。

【００１３】さて、以上のようにして作製された拡散透
過型ホログラム又は拡散反射型ホログラムは、液晶表示
装置に用いる場合、図３に示すような工程を経て液晶表
示装置の液晶パネルに貼り合わされる。図３は拡散反射
型ホログラムの例であるが、拡散透過型ホログラムの場
合も略同様な工程を経て液晶パネルに貼り合わされる。

【００１４】図３（ａ）に断面を示すように、図６〜図
１３のような撮影あるいは複製工程を経て得られる拡散
ホログラム（以下、拡散透過型ホログラム、拡散反射型
ホログラムの何れをも意味する場合に、単に拡散ホログ
ラムと言う。）４０は、上記のような拡散ホログラムが
記録されたホログラム層４１とその両側に積層されたＰ
ＥＴ等からなる保護層４２、４３とからなるロールフィ
ルム形態となっている。ここで、図３（ｂ）に断面を示
すように、粘着層４６で偏光板４４とセパレータフィル
ム４５とを接着し、露出した偏光板４４の面上に別の粘
着層４７を設けてなる偏光フィルム４８を用意し、図３
（ａ）の拡散ホログラム４０の一方の保護層４３を剥離
して、その上に粘着層４７を介して偏光フィルム４８を
接着することにより、シート形態拡散ホログラム４９を
作製する。

【００１５】このようなシート形態拡散ホログラム４９
を貼り合わせる液晶パネルのサイズに合わせて打抜き加
工して、図３（ｃ）のようなピース形態拡散ホログラム
５０を作製する。次いで、ピース形態拡散ホログラム５
０のセパレータフィルム４５を剥離して、図３（ｄ）に
断面を示すような粘着性ピース形態拡散ホログラム５
０’を得る。この粘着性ピース形態拡散ホログラム５
０’を、図３（ｅ）に示すように、液晶パネル５１の裏
面に粘着層４６介して貼り付けることにより、図３
（ｆ）に示すような液晶表示装置５２が得られる。

【００１６】ここで、液晶表示装置５２の１つの例の構
成を簡単に説明すると、液晶表示装置５２の液晶パネル
５１は、例えば、２枚のガラス基板５３、５４の間に挟
持されたツイストネマチック等の液晶層５７からなり、
一方のガラス基板５４内表面には一様な透明対向電極５
６が設けられ、他方のガラス基板５３内表面には画素毎
に独立に透明表示電極５５と不図示のブラック・マトリ
ックスが必要に応じて設けられている。なお、カラー表
示装置の場合は、他方のガラス基板５３内表面には液晶
セルＲ、Ｇ、Ｂ毎に独立に透明表示電極５５とカラーフ
ィルター、ブラック・マトリックスが設けられている。
また、電極５５、５６の液晶層５７側には不図示の配向
層も設けられており、さらに、観察側ガラス基板５３外
表面には偏光板５８が予め貼り付けられているか、粘着
性ピース形態拡散ホログラム５０’を貼り付けた後に貼
り付けられる。そして、上記のようにして、偏光板５８
とは反対側に偏光板４４と拡散反射型ホログラム４１が
貼り付けられてなり、両偏光板４４、５８は例えばそれ
らの透過軸は相互に直交するように配置される。このよ
うな液晶表示装置５２の画素毎に透明表示電極５５と透
明対向電極５６の間に印加する電圧を制御してその透過
状態を変化させることにより、表示が可能なものであ
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上のような拡散ホロ
グラム４９は、拡散反射型ホログラムを例にあげると、
図４に示すように、観察者に対して所定の拡散特性を発
揮させるための光源６０からの入射光の方向が決まって
おり、そのため液晶パネルに貼り付ける場合の拡散ホロ
グラム４９の相対向きも決まっている。従来は、この向
きを示すために、図５に示すように、拡散ホログラム４
９に剥離可能に接着されているセパレータフィルム４５
上に方向指示マーク６１を印刷によって形成していた。

【００１８】しかしながら、このような方法では、方向
指示マーク６１の印刷のための工程が増えコストが発生
する。また、この拡散ホログラム４９が小さなピースで
ある場合には、方向指示マーク６１を細かに入れる必要
があるため、安価な印刷法が使えない。さらに、このよ
うな印刷を行った後に拡散ホログラム４９をスタックに
して保管する場合に、隣の拡散ホログラム４９の保護層
４２にその印刷が転写してしまい、使用できなくなる。
また、図３（ｅ）に示すように、液晶パネル５１に裏面
の粘着剤４６を介してピース形態拡散ホログラム５０を
貼り合わせる工程を機械で自動的に行わせようとした場
合、方向指示マーク６１を機械的に検出することが容易
でないという問題もある。

【００１９】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、液晶表示装置等
に用いられる拡散ホログラム光学素子において、簡単な
方法で設けることができ、かつ、確実に識別可能な方向
指示マークを提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の拡散ホログラム光学素子は、所定の方向から入射す
る光を特定の角度範囲内に拡散する拡散ホログラムであ
って、一定外形のシート形態を有する拡散ホログラム光
学素子において、その入射特性あるいは拡散特性のシー
ト面内の方向を示すマークが前記外形形状の一部の切り
欠きマーク、あるいは、シート面内に切り込んだ開口マ
ークとして設けられていることを特徴とする拡散ホログ
ラム光学素子。

【００２１】この場合、一定外形のシート形態とは代表
的には矩形のシート形態がある。また、この拡散ホログ
ラム光学素子には拡散反射型ホログラムと拡散透過型ホ
ログラムがある。さらに、この拡散ホログラム光学素子
は体積型ホログラムからなるものとすることができる。

【００２２】また、本発明の拡散ホログラム光学素子
は、液晶表示装置の拡散板として用いることができる。

【００２３】本発明の拡散ホログラム光学素子において
は、その入射特性あるいは拡散特性のシート面内の方向
を示すマークが外形形状の一部の切り欠きマーク、ある
いは、シート面内に切り込んだ開口マークとして設けら
れているので、液晶表示装置等への組み込みの際にその
上下方向が確実に識別できる。また、マークの形状が異
なるものを複数用いることにより、２種以上のものを組
立工程等に同時に流しても容易に区別できる。さらに、
このようなマークは打抜き加工に伴って同時に作製でき
るので、何ら余分の工程とコストがかからずに作製でき
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の拡散ホログラム光
学素子の実施例について説明する。図１（ａ）〜（ｄ）
は、本発明に基づいて作製された４つの例の拡散ホログ
ラム５０の平面図である。これらの拡散ホログラム５０
は、図３（ｂ）から図３（ｃ）に至る打抜き加工中に作
製されるものである。図１（ａ）の場合は、矩形外形の
拡散ホログラム５０の左上のコーナに切り欠き６２を設
けておき、この拡散ホログラム５０の照明方向が上方で
あることを指示している。図１（ｂ）、（ｄ）の場合
は、矩形外形の拡散ホログラム５０の左辺の上コーナ近
傍にノッチ６３、６３’を設けておき、この拡散ホログ
ラム５０の照明方向が上方であることを指示している。
同様に、図１（ｃ）の場合は、矩形外形の拡散ホログラ
ム５０の左上のコーナ近傍に微小な穴６４を設けてお
き、この拡散ホログラム５０の照明方向が上方であるこ
とを指示している。このような切り欠き６２、ノッチ６
３、６３’、穴６４等により、液晶表示装置への組み込
みの際に拡散ホログラム５０の上下方向が確実に識別で
きる。なお、図１（ｂ）、（ｄ）では、同じノッチでも
形状が異なるので、２種以上のものを組立工程等に同時
に流しても容易に区別できる。

【００２５】このような切り欠き、ノッチあるいは穴等
をコーナ近傍に設けた拡散ホログラム５０を作製するに
は、図３（ｂ）におけるシート形態拡散ホログラム４９
を打抜き加工して図３（ｃ）のピース形態拡散ホログラ
ム５０を作製する際に、例えば図２に示す破線に沿って
打抜き加工できるように抜き型を作製するだけで、何ら
余分の工程とコストがかからずに、図１（ｂ）の拡散ホ
ログラム５０が作製できる。

【００２６】なお、以上のような拡散ホログラム５０の
コーナ近傍に設けた切り欠き、ノッチ、穴等は、図３
（ｆ）のような液晶表示装置に組み込んで実装した後、
その化粧パネル等により隠蔽される位置に設けられてい
るので、何ら問題はない。

【００２７】以上、本発明の拡散ホログラム光学素子を
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの実
施例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、拡
散ホログラム５０に設けられる切り欠き、ノッチ、穴等
の数は１個に限らず２個以上にしてもよく、また、形状
も図１の実施例に限定されるものではない。また、本発
明の拡散ホログラム光学素子は、図３（ｆ）に示したよ
うな液晶表示装置の反射型又は透過型の拡散板に限ら
ず、その他の用途に用いることもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の拡散ホログラム光学素子によると、その入射特性ある
いは拡散特性のシート面内の方向を示すマークが外形形
状の一部の切り欠きマーク、あるいは、シート面内に切
り込んだ開口マークとして設けられているので、液晶表
示装置等への組み込みの際にその上下方向が確実に識別
できる。また、マークの形状が異なるものを複数用いる
ことにより、２種以上のものを組立工程等に同時に流し
ても容易に区別できる。さらに、このようなマークは打
抜き加工に伴って同時に作製できるので、何ら余分の工
程とコストがかからずに作製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいて作製された拡散ホログラムの
いくつかの例を示す平面図である。

【図２】打抜き加工により本発明の拡散ホログラムを作
製する際の打抜き線の１例を示す図である。

【図３】拡散ホログラムを液晶パネルに貼り合わせて液
晶表示装置を組み立てる工程を示す図である。

【図４】拡散ホログラムにおいて入射光の方向が決まっ
ていることを説明するための図である。

【図５】従来の拡散ホログラムにおける印刷による方向
指示マークを示す図である。

【図６】拡散透過型ホログラムを１ステップ撮影法で作
製する１つの方法を説明するための図である。

【図７】拡散透過型ホログラムを１ステップ撮影法で作
製するもう１つの方法を説明するための図である。

【図８】拡散透過型ホログラムを１ステップ撮影法で作
製するさらにもう１つの方法を説明するための図であ
る。

【図９】拡散透過型ホログラムを２ステップ撮影法で作
製する方法を説明するための図である。

【図１０】拡散反射型ホログラムを１ステップ撮影法で
作製する方法を説明するための図である。

【図１１】拡散反射型ホログラムを２ステップ撮影法で
作製する方法を説明するための図である。

【図１２】拡散透過型ホログラム原版から拡散透過型ホ
ログラムを複製する方法を説明するための図である。

【図１３】拡散反射型ホログラム原版から拡散反射型ホ
ログラムを複製する方法を説明するための図である。

【符号の説明】

４０…ロールフィルム形態拡散ホログラム４１…ホログラム層４２、４３…保護層４４…偏光板４５…セパレータフィルム４６、４７…粘着層４８…偏光フィルム４９…シート形態拡散ホログラム５０…ピース形態拡散ホログラム５０’…粘着性ピース形態拡散ホログラム５１…液晶パネル５２…液晶表示装置５３、５４…ガラス基板５５…透明表示電極５６…透明対向電極５７…液晶層５８…偏光板６０…光源６２…切り欠き６３、６３’…ノッチ６４…微小な穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の方向から入射する光を特定の角度
範囲内に拡散する拡散ホログラムであって、一定外形の
シート形態を有する拡散ホログラム光学素子において、
その入射特性あるいは拡散特性のシート面内の方向を示
すマークが前記外形形状の一部の切り欠きマーク、ある
いは、シート面内に切り込んだ開口マークとして設けら
れていることを特徴とする拡散ホログラム光学素子。
【請求項２】前記の一定外形のシート形態が矩形のシ
ート形態であることを特徴とする請求項１記載の拡散ホ
ログラム光学素子。
【請求項３】前記拡散ホログラム光学素子が拡散反射
型ホログラムであることを特徴とする請求項１又は２記
載の拡散ホログラム光学素子。
【請求項４】前記拡散ホログラム光学素子が拡散透過
型ホログラムであることを特徴とする請求項１又は２記
載の拡散ホログラム光学素子。
【請求項５】前記拡散ホログラム光学素子が体積型ホ
ログラムからなることを特徴とする請求項１から４の何
れか１項記載の拡散ホログラム光学素子。
【請求項６】前記拡散ホログラム光学素子が液晶表示
装置の拡散板として用いられることを特徴とする請求項
１から５の何れか１項記載の拡散ホログラム光学素子。