JPH11242121A - 拡散反射型ホログラフィック光学部材 - Google Patents

拡散反射型ホログラフィック光学部材

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JPH11242121A
JPH11242121A JP10043593A JP4359398A JPH11242121A JP H11242121 A JPH11242121 A JP H11242121A JP 10043593 A JP10043593 A JP 10043593A JP 4359398 A JP4359398 A JP 4359398A JP H11242121 A JPH11242121 A JP H11242121A
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holographic optical
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Yasuyuki Oyagi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定方向以外から入射する照明光も有効に利
用できる明るい拡散反射型ホログラフィック光学部材。 【解決手段】 表側の所定方向から入射する光を表側の
特定の角度範囲内に拡散反射する体積型の拡散反射型ホ
ログラム31と、その裏側に一体にあるいは離間して略
平行に配置された正反射ミラー25とからなり、拡散反
射型ホログラム31単独の場合より拡散反射できる外光
の入射角度範囲が倍増し、かつ、より明るい拡散反射板
を構成することができる。この拡散反射型ホログラフィ
ック光学部材26は反射型液晶表示装置等の拡散反射板
に適したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、拡散反射型ホログ
ラフィック光学部材に関し、特に、周囲の外光を有効に
利用する明るい拡散反射型ホログラフィック光学部材で
あって、反射型液晶表示装置等の拡散反射板として利用
可能なものに関する。
【0002】
【従来の技術】本出願人は、特願平7−312362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。その拡散反射型ホログラムは、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
せるホログラムであり、図5に示す1ステップ撮影法、
あるいは、図6に示す2ステップ撮影法により作製され
る。
【0003】図5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。
【0004】また、図6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。
【0005】次に、この第1のホログラムを17とし、
図6(b)に示すように、元の透過型ホログラム乾板1
5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。
【0006】以上のようにして得た拡散反射型ホログラ
ム31を、図7に断面を示すように、液晶表示素子40
の観察側とは反対側に配置することにより、液晶表示素
子40の表示側から入射する照明光32を液晶ディスプ
レイ装置の観察域に合致する角度範囲θにのみ拡散光3
3として拡散反射させ、明所で自発光型のバックライト
を使用することなしに明るい表示が可能な液晶ディスプ
レイ装置を構成することができる。ここで、液晶表示素
子40は、例えば、2枚のガラス基板41、42の間に
挟持されたツイストネマチック等の液晶層45からな
り、一方のガラス基板42内表面には一様な透明対向電
極44が設けられ、他方のガラス基板41内表面には画
素毎に独立に透明表示電極43と不図示のブラック・マ
トリックスが設けられている。なお、カラー表示装置の
場合は、他方のガラス基板41内表面には液晶セルR、
G、B毎に独立に透明表示電極43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43、44の液晶層45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41外表面に
は偏光板46が、観察側とは反対側のガラス基板42外
表面には偏光板47がそれぞれ貼り付けられており、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て
いる。このような液晶表示素子40の画素毎に透明表示
電極と透明表示電極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。なお、図7の配置において、拡散反射型ホログラム
31の背面側に拡散反射板あるいは反射板を設けること
により、より一層の輝度向上を行うことができる。
【0007】また、反射型ホログラムの特定波長のみを
回折し他の波長域の光は透過する特性を活かして、図8
に示すように、拡散反射型ホログラム31の背面側に自
発光型バックライト34を併用することにより、暗所で
はこの自発光型バックライト34からの光35により照
明し、明所では自発光型バックライト31の輝度を落と
すか消灯して、外光32の拡散反射光33により照明す
るようにすることにより、ポータブルコンピュータ等の
液晶ディスプレイ装置を用いる装置のバッテリー駆動時
間を大幅に延ばすことができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにして撮影
された拡散反射型ホログラム31は、通常、図3(a)
に示すように、法線nに対して一方の側の所定角度範囲
αから入射する外光照明光32を略正面方向へ散乱光3
3として回折する特性を有する。この角度範囲αは撮影
のときの参照光13、21の方向と散乱板10の散乱特
性等によって定まる。
【0009】何れにしても、外光照明光32を回折でき
るのは、拡散反射型ホログラム31の面の法線nに対し
て一方の側から入射する場合であり、図3(b)に示す
ように、拡散反射型ホログラム31の面の法線nに対し
て反対側から外光照明光32’が入射する場合には、そ
の外光照明光32’は透過光36として拡散反射型ホロ
グラム31を透過してしまい、反射側には回折しないの
で、観察者の眼にはほとんど達しない。これは、拡散反
射型ホログラム31がリップマンホログラムあるいは体
積型ホログラムと呼ばれるものであり、回折光の角度選
択性が高いことによる。
【0010】したがって、従来の拡散反射型ホログラム
は、所定の角度範囲から入射する外光は効率よく回折散
乱するが、その角度範囲から外れて入射する外光はほと
んど回折散乱しないので、例えばこのような拡散反射型
ホログラムを拡散反射板として用いている反射型液晶表
示装置は、利用できる外光の方向に合わせて表示パネル
の角度・方向を調節する等をしなければならなかった。
また、周囲の外光の利用効率も必ずしも高いものではな
かった。
【0011】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、所定方向以外か
ら入射する照明光も有効に利用できる明るい拡散反射型
ホログラフィック光学部材を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の拡散反射型ホログラフィック光学部材は、表側の所
定方向から入射する光を表側の特定の角度範囲内に拡散
反射する体積型の拡散反射型ホログラムと、その裏側に
一体にあるいは離間して略平行に配置された正反射ミラ
ーとからなることを特徴とするものである。
【0013】この場合、その所定方向が拡散反射型ホロ
グラム面の法線に対して一方の側の所定の角度範囲であ
り、その特定の角度範囲の中心が拡散反射型ホログラム
面の法線の方向であるように構成することができる。
【0014】なお、拡散反射型ホログラムは例えばフォ
トポリマーからなり、正反射ミラーは例えばアルミニウ
ム層からなる。
【0015】本発明の拡散反射型ホログラフィック光学
部材は、例えば反射型液晶表示装置の拡散反射板として
用いられる。
【0016】本発明においては、拡散反射型ホログラム
とその裏側に配置された正反射ミラーとからなるので、
拡散反射型ホログラム単独の場合より拡散反射できる外
光の入射角度範囲が倍増し、かつ、より明るい拡散反射
板を構成することができる。この拡散反射型ホログラフ
ィック光学部材は反射型液晶表示装置等の拡散反射板に
適したものである。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の拡散反射型ホログ
ラフィック光学部材を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の拡散反射型ホログラフィック光学部材26の基
本的構成は、図1に模式的断面図を示すように、図5あ
るいは図6のような配置で撮影して得られた拡散反射型
ホログラム31を用いる。そして、その背後に、一体に
あるいは離間して略平行に金属反射ミラー25を配置し
てなるものである。金属反射ミラー25としては、例え
ば鏡面仕上げのアルミニウムフィルムあるいは正反射す
るアルミニウム蒸着層を用いる。
【0018】図2はこのような構成の拡散反射型ホログ
ラフィック光学部材26の作用を説明するための図であ
り、図3を参照にして説明したように、拡散反射型ホロ
グラム31自体は、法線nに対して一方の側(図2で
は、右側)の所定角度範囲αから入射する外光照明光3
2(図3(a))を略正面方向へ散乱光として回折する
が、法線nに対して反対側(図2では、左側)から入射
する外光照明光32’はほとんど回折せず、透過光36
として拡散反射型ホログラム31を透過してしまう特性
がある。
【0019】本発明の拡散反射型ホログラフィック光学
部材26においては、拡散反射型ホログラム31の背後
に一体にあるいは離間して金属反射ミラー25が配置さ
れているので、この透過光36は金属反射ミラー25で
反射光37として正反射され、反射光37は拡散反射型
ホログラム31の背後から外光照明光32’の拡散反射
型ホログラム31への入射角と同じ角度で入射する。反
射光37が所定角度範囲α内で入射する外光照明光32
(図3(a))と反対方向に進む場合、すなわち、外光
照明光32’がその角度範囲αと反対の角度範囲−αで
入射する場合には、反射光37は拡散反射型ホログラム
31で裏面方向に散乱光として回折され、その散乱光は
金属反射ミラー25で正面方向に反射されて散乱光38
となる。この散乱光38は今度は拡散反射型ホログラム
31の背後から略垂直に入射する。散乱光38の一部は
拡散反射型ホログラム31で外光照明光32(図3
(a))の透過方向に回折されるが、残りは拡散反射型
ホログラム31を透過して、散乱光33と同様な拡散反
射光39となり、例えば反射型液晶表示装置の拡散反射
板として用いるときに表示に利用できる。
【0020】ここで、所定角度範囲αから入射する外光
照明光32の拡散反射型ホログラム31の回折効率を例
えば50%とするとき、散乱光38は外光照明光32’
の略半分の強度になり、拡散反射光39は略4分の1の
強度になるが、元々表示に全く寄与できなかった角度範
囲−α内の外光照明光32’を表示に寄与させることが
できるので、角度範囲αの外光照明光32と合わせてよ
り明るい表示が可能になる。しかも、外光が角度範囲α
あるいは−α内にしかない場合であっても、表示パネル
の方向を外光の方向に合わせるように角度・方向を調節
する必要がなくなる。
【0021】図4は、例示として、図7に示したような
液晶表示素子40のバックライト側に、上記の本発明に
よる拡散反射型ホログラフィック光学部材26を配置し
た構成の断面図である。上記したように、液晶表示素子
40の表示側から角度範囲α内で入射する外光照明光3
2は、液晶ディスプレイ装置の観察域に合致する略正面
方向の所定の角度範囲θ(図7)にのみ拡散光33とし
て拡散反射される。一方、液晶表示素子40の表示側か
ら角度範囲−α内で入射する外光照明光32’も、液晶
ディスプレイ装置の観察域に合致する略正面方向の所定
の角度範囲θ(図7)にのみ拡散光39として拡散反射
される。したがって、明所で自発光型のバックライトを
使用することなしに明るい表示が可能な液晶ディスプレ
イ装置が構成される。ここで、外光が角度範囲αと−α
内、すなわち、法線nに対して両側に存在する場合、図
7の従来例では拡散光33しかなかったに対し、本発明
によると、拡散光33に加えて拡散光39も存在するの
で、より明るい表示が可能になる。そして、従来例で
は、外光が角度範囲−α内にしか存在しない場合には、
表示が見えないめ、この表示パネルを法線nの周りで1
80°回転させる等の角度・方向を調節する必要があっ
たが、本発明においては、拡散光39が得られるため、
そのような調節をする必要がない。
【0022】以上、本発明の拡散反射型ホログラフィッ
ク光学部材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。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の拡散反射型ホログラフィック光学部材によると、拡散
反射型ホログラムとその裏側に配置された正反射ミラー
とからなるので、拡散反射型ホログラム単独の場合より
拡散反射できる外光の入射角度範囲が倍増し、かつ、よ
り明るい拡散反射板を構成することができる。この拡散
反射型ホログラフィック光学部材は反射型液晶表示装置
等の拡散反射板に適したものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の拡散反射型ホログラフィック光学部材
の基本的構成を説明するための模式的断面図である。
【図2】本発明の拡散反射型ホログラフィック光学部材
の作用を説明するための図である。
【図3】拡散反射型ホログラムの特性を説明するための
模式的断面図である。
【図4】液晶表示素子のバックライト側に本発明による
拡散反射型ホログラフィック光学部材を配置した構成例
の断面図である。
【図5】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6】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7】従来の拡散反射型ホログラムを備えた液晶ディ
スプレイ装置の断面図である。
【図8】従来の拡散反射型ホログラムを備えた別の液晶
ディスプレイ装置の断面図である。
【符号の説明】
n…法線 26…拡散反射型ホログラフィック光学部材 31…拡散反射型ホログラム 25…金属反射ミラー 32、32’…外光照明光 33…拡散光 36…透過光 37…反射光 38…散乱光 39…拡散反射光 40…液晶表示素子 41、42…ガラス基板 43…透明表示電極 44…透明対向電極 45…液晶層 46、47…偏光板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表側の所定方向から入射する光を表側の
    特定の角度範囲内に拡散反射する体積型の拡散反射型ホ
    ログラムと、その裏側に一体にあるいは離間して略平行
    に配置された正反射ミラーとからなることを特徴とする
    拡散反射型ホログラフィック光学部材。
  2. 【請求項2】 前記所定方向が前記拡散反射型ホログラ
    ム面の法線に対して一方の側の所定の角度範囲であり、
    前記の特定の角度範囲の中心が前記拡散反射型ホログラ
    ム面の法線の方向であることを特徴とする請求項1記載
    の拡散反射型ホログラフィック光学部材。
  3. 【請求項3】 前記拡散反射型ホログラムがフォトポリ
    マーからなり、前記正反射ミラーがアルミニウム層から
    なることを特徴とする請求項1又は2記載の拡散反射型
    ホログラフィック光学部材。
  4. 【請求項4】 反射型液晶表示装置の拡散反射板として
    用いられていることを特徴とする請求項1から3の何れ
    か1項記載の拡散反射型ホログラフィック光学部材。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006195453A (ja) * 2004-12-17 2006-07-27 Yupo Corp 光反射体およびそれを用いた面光源装置
JP2009217283A (ja) * 2009-05-22 2009-09-24 Dainippon Printing Co Ltd ホログラム導光板
WO2010019166A1 (en) * 2008-08-13 2010-02-18 Shenzhen Tcl New Technology Ltd System and method for providing backlight using a directional reflective surface
US8542443B2 (en) 2004-12-17 2013-09-24 Yupo Corporation Light reflector and planar light source device

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