DE69622342T2

DE69622342T2 - Reflektive bildanzeigevorrichtung mit holographisch gestreutem umgebungslicht

Info

Publication number: DE69622342T2
Application number: DE69622342T
Authority: DE
Inventors: M. Wenyon
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Yama Capital Wilmington Del Us LLC
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2016-05-15
Also published as: CA2195862C; US5659408A; US5936751A; WO1996037805A1; DE69622342D1; AU5746596A; JPH09510029A; CA2195862A1; EP0772794A1; EP0772794B1; JP2854986B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf reflektierende bilderzeugende Anzeigevorrichtungen, die unter Umgebungslicht betrachtbar sind, ohne dass eine ergänzende Beleuchtung von der Seite oder von hinten erforderlich ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein bilderzeugendes Anzeigeelement (z. B. ein Flüssigkristall-Anzeigeelement), das durch Kombination mit einem reflektierenden holographischen Diffusor in Reflexion betrachtbar ist, wobei der reflektierende holographische Diffusor einen holographischen Transmissions- Diffusor und eine das Licht reflektierende Schicht enthält.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Elektro-optische Anzeigevorrichtungen sind Gegenstand beträchtlicher Forschungsanstrengungen. Von den verschiedenen entwickelten Anzeigesystemen sind dünne, ebene und plattenförmige Anzeigevorrichtungen, bei denen beispielsweise Flüssigkristall- Komponenten verwendet werden, von besonderem kommerziellem Interesse.
Zusammensetzungen, die als Flüssigkristalle gekennzeichnet sind, umfassen einen weiten Bereich von Materialien. Die unterschiedlichen elektrischen und optischen Eigenschaften, die durch diese Flüssigkristall-Materialien geboten werden, ermöglichen eine Anzahl von Mechanismen für die Lichtmodulation. Diese Mechanismen umfassen Phasenübergänge, dynamische Streuung und Feldeffekte, die alle in der Technik gut bekannt sind.
Feldeffekt-Vorrichtungen sind besonders brauchbar. Der Effekt, der gegenwärtig kommerziell am bedeutsamsten ist, ist die Drehung des polarisierten Lichts durch eine verdrehte (twisted) Anordnung von nematischen Flüssigkristallen und das Verschwinden dieses Effekts, wenn ein elektrisches Feld quer zu der Vorrichtung angelegt wird. Vorrichtungen mit verdrehten nematischen Flüssigkristallen enthalten gewöhnlich eine geeignete Flüssigkristall-Zusammensetzung, die zwischen zwei optisch durchlässigen Platten eingeschlossen ist, wobei die Platten an ihren Oberflächen durchsichtige leitfähige Filme enthalten, die in der Vorrichtung einander gegenüber liegen. Die Ausrichtung der Oberflächenschichten der Flüssigkristalle im "Aus"-Zustand der Vorrichtung wird durch die Wechselwirkung der Flüssigkristall- Zusammensetzung mit den begrenzenden Oberflächen der Anzeigevorrichtung bestimmt. Die Orientierung der Oberflächenschichten des Flüssigkristalls pflanzt sich durch das Volumen der Zusammensetzung fort.
Um eine Orientierung eines eingeschlossenen Flüssigkristalls zu bewirken, können die Innenflächen der leitfähigen Platten einer Sandwich-Anzeigevorrichtung durch Reiben der Oberflächen in einer Richtung vor der Herstellung der Vorrichtung präpariert werden. Die Flüssigkristall-Moleküle, die unmittelbar an jede geriebene Oberfläche angrenzen, neigen dazu, sich in der Richtung des Reibens zu orientieren. Durch Anordnung der einander gegenüber liegenden leitenden Platten zu der Achse der geriebenen Oberfläche, z. B. in rechten Winkeln zueinander, orientieren sich die Flüssigkristall-Moleküle an Punkten zwischen den beiden Platten in einem Ausmaß, das eine Funktion des Abstandes von den beiden Platten ist. Deshalb richtet sich bei diesem Beispiel der Flüssigkristall in einem kontinuierlichen Spiralpfad aus, der sich über den Winkel von 90º zwischen den einander gegenüber liegenden Platten verdreht.
Wird der lichtdrehende Flüssigkristall-"Sandwich" zwischen zwei sich kreuzenden Lichtpolarisator-Elementen angebracht, so geht das polarisierte Licht in die Vorrichtung und wird über einen Winkel von 90º gedreht, wenn es durch die verdrehte nematische Kristall-Zusammensetzung von einer Oberfläche der Vorrichtung zur anderen hindurchgeht. Durch die Lichtdrehung um 90º, die durch die Verdrehung der Flüssigkristalle bewirkt wird, wird das polarisierte Licht so eingestellt, dass es durch den zweiten gekreuzten Polarisator, der auf der gegenüber liegenden Seite der Vorrichtung angebracht ist, hindurchgeht. Im Stand der Technik ist es bekannt, dass durch die Anordnung eines Lichtreflektors hinter dem zweiten Polarisator das polarisierte Licht durch den zweiten Polarisator zurück reflektiert werden kann und durch die eingeschlossenen Flüssigkristalle hindurchgeht und von diesen gedreht wird, worauf es aus dem ersten Polarisator, durch den es eingeführt wurde, austritt.
Wird ein elektrisches Feld quer zu der Flüssigkristall-Zusammensetzung zwischen den beiden leitenden Platten angelegt, wird die verdrehte Orientierung der Flüssigkristalle aufgehoben, da die Moleküle sich zu dem angelegten Feld orientieren. Wird die Verdrehung der Flüssigkristalle aufgehoben, wird das durch den ersten Polarisator in die Vorrichtung eintretende polarisierte Licht nicht mehr um 90º gedreht, wenn es durch die Flüssigkristalle hindurch geht. Deshalb ist das nicht gedrehte Licht nicht in der Lage, durch den zweiten Polarisator hindurch zu gehen, der in entsprechender Weise zu dem ersten Polarisator gekreuzt ist. Ein selektives Anlegen von Spannungen quer zu diskreten Segmenten der Flüssigkristall-Vorrichtung kann leicht zu Mustern von hellen Flächen (kein elektrisches Feld angelegt, Erzeugung von reflektiertem Licht) und dunklen Flächen (angelegtes elektrisches Feld, kein reflektiertes Licht) führen.
Der Betrieb der vorstehend beschriebenen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung hängt teilweise von dem optischen Charakter und von der Intensität des in die Vorrichtung eingeführten Lichts ab. Bei einer ausreichenden Intensität des umgebenden Lichts ist die Anordnung der reflektierenden Beleuchtung ausreichend. Wird jedoch das Umgebungslicht vermindert, so kann der Kontrast für die Anzeigevorrichtung zu gering werden. Einem so verminderten Kontrast wird nach dem Stand der Technik durch Bereitstellung einer inneren ergänzenden Beleuchtungsvorrichtung entgegen gewirkt, um die Beleuchtung zu verbessern und die Vorrichtung besser lesbar zu machen. Der Einbau von ergänzenden Lichtquellen führt jedoch zu einer unerwünschten Vergrößerung des Volumens der Vorrichtung und erhöht auch den Strombedarf. Im Hinblick auf den Strombedarf ist leicht einzusehen, dass bei üblichen Vorrichtungen mit LCD-Anzeigen (z. B. Armbanduhren, Rechner, Personal-Digital-Assisstenten, Anzeigen von Handys und Laptop- Computern) die Beleuchtung von hinten und am Rand oft den größten Anteil des Stromverbrauchs ausmacht. Wenn die gewünschte "Kompaktheit" und Tragbarkeit durch die Verwendung von ergänzenden Lichtquellen und voluminösen Stromquellen vermindert wird, besteht ein Bedarf nach einer Anzeigevorrichtung, die unter Umgebungslicht gut betrachtbar ist, ohne dass eine ergänzende Beleuchtung am Rand oder von hinten erforderlich ist.
Die WO 95/12826 betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die ein reflektierendes holographisches Element enthält, insbesondere ein Vorrichtung mit einem bilderzeugenden Anzeigeelement, welches ein Bild erzeugt, das beim Durchtritt von Licht betrachtbar ist. Die Vorrichtung enthält einen reflektierenden holographischen Diffusor, der in der Nähe des bilderzeugenden Anzeigeelements angeordnet ist. Der reflektierende holographische Diffusor hat auch eine reflektierende Schicht und einen holographischen Transmissions-Diffusor. Die Flüssigkristall- Anzeige beruht auf der Volumenphasen-Reflexionsholographie und nicht auf der Transmissions-Holographie.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Als Reaktion auf das vorstehend angegebene Bedürfnis wurde gefunden, dass Anzeigevorrichtungen, die gut unter Umgebungslicht betrachtbar sind, dadurch erhalten werden können, dass übliche Reflektoren (oder Transflektoren) durch einen reflektierenden holographischen Diffusor ersetzt werden, wobei der reflektierende holographische Diffusor einen holographischen Transmissions- Diffusor und eine reflektierende Schicht enthält. Der holographische Transmissions-Diffusor kann so hergestellt werden, dass er Licht in geregelten Austrittskegeln diffundiert, wodurch die Helligkeit in bestimmten erwünschten Winkelbereichen verstärkt wird.
Bei Verwendung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die einen solchen reflektierenden holographischen Diffusor enthält, wird polarisiertes Umgebungslicht, das durch ein Flüssigkristall-Anzeigeelement geht, durch den holographischen Transmissions-Diffusor geleitet, durch die reflektierende Schicht reflektiert und dann als diffundiertes (diffuses) Licht wieder in und durch das Flüssigkristall-Anzeigeelement geleitet.
In Unkenntnis der vorliegenden Erfindung würde man annehmen, dass die Funktion eines reflektierenden holographischen Diffusors einfach durch ein Volumenphasen-Reflexionshologramm erreicht wird. Es ist jedoch festzuhalten, dass bei der Erzeugung von Reflexions-Hologrammen - d. h. durch Bezugswellen und Objektwellen, die von gegenüber liegenden Seiten eines photopolymeren holographischen Mediums auftreffen - ein "farbfilternder" "Halbwellen"-Stapel von Interferenzstreifen, die sich über die Dicke des Photopolymers erstrecken, auftritt. Für Anzeigehologramme begünstigt ein Halbwellen-Stapel eine gute Auflösung, indem er das zum Wiederaufbau des Bildes verwendete Wellenlängenband verengt. Bei holographischen Diffusoranwendungen ist jedoch die Bildauflösung nicht wichtig; weiterhin braucht durch eine achromatische Bandbreite keine hellere Anzeige mit einem erwünschteren "papierweißen" Aussehen erzeugt zu werden.
Es ist ein achromatisches Hologramm auf der Basis eines Volumen- Reflexionshologramms möglich. Beispielsweise kann die Achromatizität durch Mehrfachbelichtung erreicht werden, wobei ein rotes, ein blaues und ein grünes Hologramm auf dem selben Medium aufgezeichnet wird. Es können aber auch unübliche chemische und optische Verfahren angewendet werden, um die Bandbreite eines im wesentlichen monochromatischen Hologramms auszudehnen. Unabhängig von der ausgewählten Methode werden die angewandten Schritte verhältnismäßig kompliziert und kostspielig.
Deshalb ergibt die vorliegende Erfindung durch die Erkenntnis, dass die Achromatizität am besten durch Verwendung eines Volumenphasen-Transmissionshologramms erreicht wird, einen leicht herzustellenden und ästhetisch erwünschten reflektierenden holographischen Diffusor.
Im Allgemeinen betrifft die Erfindung eine durch Reflexion betrachtbare Anzeigevorrichtung, enthaltend ein bilderzeugendes Anzeigeelement und einen reflektierenden holographischen Diffusor; wobei das bilderzeugende Anzeigeelement in der Lage ist, ein im durchfallenden Licht betrachtbares Bild zu erzeugen; wobei der reflektierende holographische Diffusor in der Nähe des bilderzeugenden Anzeigeelements angeordnet ist, so dass das Bild durch dieses betrachtbar ist; wobei der reflektierende holographische Diffusor eine das Licht reflektierende Schicht und einen holographischen Transmissions-Diffusor enthält, wobei der holographische Transmissions-Diffusor beim Durchtritt von Umgebungslicht, das durch das Anzeigeelement hindurch geht und durch die reflektierende Schicht reflektiert wird, diffuses Licht erzeugt, wobei das diffuse Licht einen Verstärkungsfaktor innerhalb eines vorbestimmten Betrachtungswinkels hat.
Nach einer prinzipiellen und bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, enthaltend ein Flüssigkristall-Anzeigeelement, das durch Reflexion betrachtbar ist durch die Kombination mit einem reflektierenden holographischen Transmissions-Diffusor. Ein in Betracht gezogenes Flüssigkristall-Anzeigeelement enthält eine Flüssigkristall-Zelle, mehrere selektiv betätigbare Elektrodensegmente und einen ersten und einen zweiten Polarisator auf einer vorderen bzw. einer rückwärtigen Platte der Zelle. Erfindungsgemäß ist der holographische Diffusor - der ein Transmissionshologramm und eine das Licht reflektierende Schicht enthält - in der Nähe des Flüssigkristall-Anzeigeelements angeordnet.
Neben der bevorzugten und prinzipiellen Verwendung in einer Flüssigkristall-Anzeige ist auch leicht zu erkennen, dass die Anwendung des reflektierenden holographischen Diffusors ähnlich brauchbar ist als lichtmanipulierende reflektierende Unterlage für praktisch alle lichterzeugenden Anzeigen, die ein Anzeigeelement enthalten, welches bildmäßig durch transmittiertes Licht betrachtbar ist. Derartige Kombinationen werden durch die Erfindung ebenfalls erfasst.
Es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Anzeigevorrichtung bereit zu stellen, die bei Umgebungslicht betrachtbar ist, ohne dass eine ergänzende innere Lichtquelle erforderlich ist, wodurch die Anforderungen an das Volumen und an den Stromverbrauch vermindert werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Flüssigkristall-Anzeige mit einem Flüssigkristall- Anzeigeelement, hinter welchem ein reflektierender holographischer Transmissions-Diffusor angebracht ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Flüssigkristall-Anzeige mit einem Flüssigkristall- Anzeigeelement, hinter dem ein reflektierender holographischer Transmissions-Diffusor angebracht ist, worin der reflektierende holographische Transmissions-Diffusor auf einen Volumenphasen- (vorzugsweise einem achromatischen) Transmissionshologramm basiert.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Flüssigkristall-Anzeige mit einem Flüssigkristall- Anzeigeelement, hinter welchem ein reflektierender holographischer Transmissions-Diffusor angeordnet ist, wobei der reflektierende holographische Transmissions-Diffusor auf einem geprägten (oder sog. "Oberflächen-Relief") Transmissionshologramm basiert, wobei das Flüssigkristall-Anzeigeelement durch eine wirtschaftliche Massenproduktion erhalten werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer durch Reflexion betrachtbaren Anzeige, enthaltend ein bilderzeugendes Anzeigeelement (z. B. ansprechbare elektrooptische Anzeigeelemente oder statische lichtdurchlässige Elemente) und einen reflektierenden holographischen Diffusor, wobei das Anzeigeelement ein Bild erzeugt, das im durchfallenden Licht betrachtbar ist; wobei der reflektierende holographische Diffusor in der Nähe des Anzeigeelements angeordnet ist; und wobei der reflektierende holographische Diffusor eine das Licht reflektierende Schicht und einen holographischen Transmissions-Diffusor enthält.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Flüssigkristall-Anzeige, enthaltend ein Flüssigkristall-Anzeigeelement und einen reflektierenden holographischen Diffusor; wobei das Flüssigkristall-Anzeigeelement eine Anordnung von Lichtpolarisatoren vorne und hinten aufweist, zwischen denen sich eine vordere und eine rückwärtige optisch durchlässige Platte mit einer dazwischen liegenden Zusammensetzung aus verdrehten nematischen Flüssigkristallen befindet, und Mitteln zum Anlegen einer Spannung zwischen ausgewählten Teilen der vorderen und der rückwärtigen optisch durchlässigen Platte; wobei der reflektierende holographische Diffusor in der Nähe des Flüssigkristall-Anzeigeelements angeordnet ist; wobei der reflektierende holographische Diffusor eine das Licht reflektierende Schicht und einen holographischen Transmissions-Diffusor enthält.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Detailbeschreibung der zur Zeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt Fig. 1 eine Flüssigkristall Anzeige 10, enthaltend ein LCD-Element (oder "Stapel") 200, auf dessen Rückseite sich ein holographischer Transmissions-Diffusor 100 befindet, wobei die Flüssigkristall-Anzeige 10 gegen den Diffusor 100 durch einen Beobachter 70 unter Umgebungslicht 60 betrachtbar ist. Die jeweiligen Stellen, Formen und Größen der Gegenstände wurde übertrieben dargestellt, um die Diskussion und die Präsentation zu erleichtern. Besonders übertrieben dargestellt sind die Dicke der Zelle 20 und Elektroden 26 und 28, die zusammen gewöhnlich eine Dicke von etwa 1 mil (0,0254 mm) haben.

DETAILBESCHREIBUNG DES ERFINDUNGSGEGENSTANDES

Die vorliegende Erfindung umfasst eine durch Reflexion betrachtbare Anzeige, welche ein bilderzeugendes Anzeigeelement und einen reflektierenden holographischen Diffusor enthält. Das bilderzeugende Anzeigeelement ist in der Lage, ein Bild zu erzeugen, das durch Transmission von Licht betrachtbar ist. Beispiele für derartige Bilder umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Bilder, die durch anregbare elektrooptische Vorrichtungen, wie Flüssigkristall-Anzeigeelemente und elektrophoretische Anzeigeelemente erzeugt werden; und statische lichtdurchlässige Bilder, wie binäre Bilder, die auf einer lichtdurchlässigen Unterlage erzeugt werden, und photographische Diapositive. Erfindungsgemäß ist der reflektierende holographische Diffusor in der Nähe (z. B. in einem kleinen Abstand von oder in Berührung mit) dem bilderzeugenden Anzeigeelement angeordnet, wodurch das bilderzeugende Anzeigeelement in Reflexion betrachtbar wird. Der reflektierende holographische Diffusor enthält eine das Licht reflektierende Schicht und einen holographischen Transmissions-Diffusor.
Im Hinblick auf Ausführungsformen mit statischen lichtdurchlässigen Bildern kann zur Erläuterung ein reflektierender holographischer Transmissions-Diffusor beispielsweise auf eine anfänglich lichtdurchlässige Anzeige in der Art eines "Zeichens" aufgebracht werden, wobei dieses Zeichen in ein reflektierend betrachtbares Zeichen umgewandelt wird. Ein resultierendes Zeichen kann dazu angeregt werden, Umgebungslicht zu verwenden, um die Wirkung eines elektrisch von hinten beleuchteten Zeichens zu ergeben. Bei diesen Ausführungsformen kann das Zeichen einen "achsenversetzten" Diffusor verwenden, der das von oben einfallende Licht aufnimmt und es horizontal zu einer bestimmten Betrachtungsstellung reflektiert. Eine ähnliche Verwendung des das Licht reflektierenden holographischen Diffusors als das Licht manipulierende Unterlage kann mit photographischen Dias oder anderen ähnlichen, mit einem Bild versehenen Transparentbildern erreicht werden. Bei diesen Ausführungsformen braucht wegen der verhältnismäßig geringeren optischen Anforderungen der reflektierte holographische Diffusor nicht auf einer Kombination eines holographischen Transmissions-Diffusors und einer Reflexionsschicht beruhen. Obgleich er durch die vorstehend diskutierten inhärenten Beschränkungen begrenzt ist, kann ein reflektierender holographischer Diffusor, der auf einem Volumenphasen-Reflexionshologramm beruht, verwendet werden. Die Kombination eines holgraphischen Transmissions-Diffusors und einer Reflexionsschicht wird aber trotzdem bevorzugt.
Bezüglich der Ausführungsformen mit anregbaren elektrooptischen Vorrichtungen stellt die vorliegende Erfindung nach einer hauptsächlichen und bevorzugten Ausführungsform eine in der Reflexion betrachtbare Flüssigkristall-Anzeige bereit. Die Flüssigkristall-Anzeige enthält ein Flüssigkristall-Anzeigeelement und einen reflektierenden holographischen Diffusor. Ein in Betracht gezogenes Flüssigkristall-Anzeigeelement enthält eine Flüssigkristall-Zelle, mehrere selektiv betätigbare Elektrodensegmente sowie einen ersten und einen zweiten Polarisator auf der Vorderseite bzw. der Rückseite der Zelle. Erfindungsgemäß ist der reflektierende holographische Diffusor - enthaltend einen holographischen Transmissions-Diffusor und eine das Licht reflektierende Schicht - in der Nähe des Flüssigkristall-Anzeigeelements angeordnet.
Der Ausdruck "in der Nähe" wird im Kontext der Beziehung zwischen dem Anzeigeelement und dem reflektierenden holographischen Diffusorelement verwendet, um die Anordnung dieser Elemente in einer zusammenhängenden (d. h. Fläche auf Fläche) Beziehung oder in einer getrennten (beabstandeten) Beziehung zu bezeichnen. Der Abstand zwischen den getrennten Elementen kann bei der räumlich getrennten Anordnung durch Rahmen (nicht dargestellt), welche die Elemente als einheitliche Struktur zusammen zu halten vermögen, gehalten werden. Diese Elemente können aber auch miteinander über eine oder mehrere dünne Schichten oder Unterlagen verbunden sein. Beispielsweise kann eine Kunststoffunterlage, die zusätzlich aufgebrachte oder andere Schichten enthält, als geeignetes Unterlagematerial verwendet werden, um auf jeder Seite das bilderzeugende Anzeigeelement bzw. den reflektierenden holographischen Diffusor zu tragen, die direkt oder indirekt durch Klebstoff- oder andere Schichten an dieser Unterlage befestigt sind. Im Allgemeinen werden Unterlagen, Überzüge oder Schichten zwischen dem bilderzeugenden Anzeigeelement und dem reflektierenden holographischen Diffusor unter dem Gesichtspunkt einer möglichen Beeinträchtigung dieser Unterlagen, Überzüge oder Schichten mit der gewünschten Betrachtung des Bildes auf der Anzeige gegen den Hintergrund der reflektierenden Schicht des holographischen Diffusors ausgewählt. Vom Standpunkt der Kompaktheit und der leichten Herstellbarkeit wird bevorzugt, dass das bilderzeugende Anzeigeelement und der reflektierende holographische Diffusor in einer einheitlichen Struktur verwirklicht werden, indem diese Elemente aneinander befestigt werden, vorzugsweise durch eine geeignete Klebstoffschicht.
Der Ausdruck "Flüssigkristall", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf Moleküle mit anisotroper, z. B. stabförmiger oder scheibenförmiger Geometrie, welche stabile Zustände zwischen Flüssigkeit und Feststoff zeigen und welche verhältnismäßig niedrige Molekulargewichte haben. Obwohl es in erster Linie unter Bezugnahme auf verdrehte nematische Flüssigkristalle diskutiert wird, kann das Flüssigkristall-Medium gemäß der Erfindung alle Flüssigkristall-Verbindungen, die bei Flüssigkristall- Anzeigen brauchbar sind, oder Gemische dieser Flüssigkristall- Verbindungen enthalten. Brauchbar sind thermotrope Flüssigkristalle, die nematische und smektitische (einschließlich ferroelektrischer) Phasen zeigen. Nematische Phasen umfassen übliche monoaxiale nematische, verdrehte nematische und cholesterische Mesophasen.
Die in Fig. 1 dargestellte sandwichartige Flüssigkristall- Anzeigeeinheit 200 enthält eine erste optisch durchlässige Platte 24a, die ein leitfähiges Element 26 auf ihrer Innenfläche trägt. Die Platte 24a kann aus einem beliebigen durchsichtigen oder durchscheinenden Folienmaterial, einschließlich Glas, Kunststoff und dergleichen, hergestellt sein. Das leitfähige Element 26, das gewöhnlich bildmäßig angeordnet ist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, kann aus jedem leitfähigem Material mit geeigneter optischer Qualität hergestellt sein; durchsichtige leitfähige Beschichtungen von Metalloxiden, wie Zinnoxid, sind in der Technik bekannt. Gegenüber der Platte 24a ist eine zweite optisch durchlässige Platte 24b angeordnet, die auf ihrer Oberfläche, die der Platte 24a gegenüber liegt, eine leitfähige Schicht 28 enthält. Die Platte 24b und die leitfähige Schicht 28 können aus den gleichen Materialien wie die Platte 24a und das leitfähige Element 26 zusammen gesetzt sein. Zwischen den beiden Platten befindet sich eine Schicht einer verdrehten nematischen Flüssigkristall-Zusammensetzung 20. Auf beiden Seiten der Sandwich-Anordnung sind ein vorderer Polarisator 22a und ein rückwärtiger Polarisator 22b angeordnet, deren Polarisationsachsen in rechten Winkeln zueinander stehen. Hinter dem rückwärtigen Polarisator 22b ist der reflektierende holographische Transmissions-Diffusor 100 angebracht.
Die leitfähigen Schichten 26 und 28 sind mit geeigneten elektrischen Leitern verbunden, so dass eine Spannung quer zu der Flüssigkristall-Zusammensetzung 16 mit Hilfe einer Spannungsquelle 30 angelegt werden kann. Das schematische Diagramm zeigt nur ein Element 30, das mit der Spannungsquelle verbunden ist, doch sind in der Technik auch Mittel zur selektiven Aktivierung der Bildelemente zur Ausbildung der gewünschten Anzeige allgemein bekannt.
Um der eingeschlossenen nematischen Flüssigkristall-Zusammensetzung die gewünschte Verdrehung zu verleihen, werden die inneren leitfähigen Oberflächen der Platten 24a und 24b in einer Richtung gerieben, wobei die Achsen der geriebenen Oberflächen gegeneinander versetzt sind (z. B. in einem Winkel von 90º oder von 45º in sog. Viertelwellenplatten).
Das in die Anzeigevorrichtung durch den vorderen Polarisator 22a vorne eintretende Licht geht durch die optisch durchlässige Platte 24a und den leitfähigen Überzug 26 hindurch und tritt in die Schicht 20 der Flüssigkristall-Zusammensetzung ein, wobei der polarisierte Strahl der in den Flüssigkristallen erzeugten Drehung folgt und in dem versetzten Winkel gedreht wird, so dass das Licht beim Erreichen des entsprechend gekreuzten Polarisators 22b nach dem Durchtritt durch die zweite optisch durchlässige Platte 24b und die leitfähig Schicht 28 durch den Polarisator hindurch geht und durch den reflektierenden holographischen Transmissions-Diffusor 100 reflektiert wird. Das reflektierte Licht, das denselben Weg in umgekehrter Richtung durchläuft, geht durch die Sandwich-Anordnung hindurch und kann leicht umgedreht werden.
Die Polarisatoren 22a und 22b können aus einer Vielzahl von Materialien zusammengesetzt sein, die die gewünschten lichtpolarisierenden Effekte liefern. Die bevorzugte und am häufigsten verwendete Art eines synthetischen Polarisators ist der komplexe Polyvinylalkohol-Iod-Komplex-Polarisator; er enthält eine in einer Richtung gestreckte, linear orientierte Polyvinylalkoholfolie, die auf einem geeigneten durchsichtigen isotropen Kunststoffmaterial (z. B. Celluloseacetat-Butyrat) angebracht ist und die mit einer Polyiodidlösung angefärbt ist. Diese Polarisatoren sind üblicherweise als Typ H-Polarisatorfolie von Polaroid Corporation bekannt. Geeignete polarisierende Materialien sind weiterhin in den US-A-2,173,304; 2,255,940; 2,306,108; 2,397,231; 2,445,555; 2,453,186; und 2,674,159 beschrieben.
Erfindungsgemäß kann ein Flüssigkristall-Anzeigeelement, wie das in Fig. 1 dargestellte sandwichartige Flüssigkristall-Anzeigeeinheit 200, in der Reflexion betrachtbar gemacht werden, indem sie mit einem reflektierenden holographischen Diffusor kombiniert wird. In Fig. 1 befindet sich der reflektierende holographische Diffusor 100 in der Nähe des Flüssigkristall-Anzeigeelements 200. Obwohl eine verhältnismäßig dünne (und deshalb erwünschte) Flüssigkristall-Anzeige dadurch erhalten wird, dass der reflektierende holographische Diffusor (z. B. unter Verwendung eines optischen Klebstoffs) direkt an einem Flüssigkristall-Anzeigeelement befestigt wird, braucht der Diffusor nicht in dieser Art verwendet zu werden, um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Beispielsweise wird bei gewissen Ausführungsformen in Betracht gezogen, dass eine optisch durchlässige Abstandsschicht (z. B. ein Luftzwischenraum oder ein lichtschwächendes Filter) zwischen dem reflektierenden holographischen Diffusor 100 und dem Flüssigkristall-Anzeigeelement 200 angeordnet sein kann. Obwohl der reflektierende holographische Diffusor 100 und das Flüssigkristall-Anzeigeelement 200 einander nicht berühren, werden sie im Sinne der Erfindung als "angenähert" betrachtet.
Wie schematisch dargestellt, enthält der reflektierende holographische Diffusor 100 eine das Licht reflektierende Schicht 110, die (angeklebt oder anderweitig befestigt oder montiert) auf dem holographischen Transmissions-Diffusor 120 abgeschieden ist. Was die relative Anordnung des Flüssigkristall-Anzeigeelements 200 und des reflektierenden holographischen Diffusors 100 betrifft, so wird zwar ein verhältnismäßig dünner (und dadurch erwünschter) reflektierender holographischer Diffusor durch direkte Abscheidung einer das Licht reflektierenden Schicht auf einen holographischen Transmissions-Diffusor erzeugt; wenn der Diffusor jedoch nicht auf einem geprägten Hologramm basiert, so wird z. Zt. angenommen, dass eine direkte Abscheidung nicht nötig ist, um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Beispielsweise wird, um einen flexiblen holographischen Volumenphasen- Transmissions-Diffusor starrer zu machen, in Betracht gezogen, dass eine optisch durchlässige Unterlage (nicht dargestellt) zwischen der das Licht reflektierenden Schicht 110 und dem holographischen Transmissions-Diffusor 120 angeordnet werden kann.
Die das Licht reflektierende Schicht 110 - gewöhnlich eine Metallfolie - kann beispielsweise aus einem Polyesterfilm mit aufgedampftem Aluminium mit einer Dicke von 100 um bestehen. Die das Licht reflektierende Schicht 110 kann ein Spiegel sein, beispielsweise aus versilbertem Glas, Glas mit einem üblichen Graufilter, Polystyrol mit grauem oder silberfarbenem Aussehen, oder Polypropylen. Die das Licht reflektierende Schicht 110 kann auch aus einer Zusammensetzung hergestellt werden, die reflektierende Pigmente enthält, welche in einem geeigneten makromolekularen organischen Bindemittel dispergiert sind.
Die reflektierenden Pigmente umfassen hochreflektierende Metallpigmente, wie sie dem Fachmann geläufig sind. Obwohl die hochreflektierenden metallischen Pigmente eine vergleichsweise bessere Reflektivität in Ausführungsformen mit Pigmentdispersionen ergeben, wird in Betracht gezogen, dass für gewisse Zwecke andere, weniger stark reflektierende Pigmente verwendet werden können, wie Titandioxid, Zinkoxid, Zinksulfid, Bleicarbonat, weißer Ruß (d. h. fluorierter Kohlenstoffruß), Polymere mit eingekapselten Luftbläschen, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Antimonoxid, Magnesiumcarbonat, Strontiumsulfat, Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumsilikat und Siliziumoxid. Diese "weniger stark" reflektierenden Pigmente werden für Ausführungsformen in Betracht gezogen, in denen der reflektierende holographische Diffusor dazu verwendet wird, um ein mit einem Bild versehenes Diapositiv in ein reflektierendes Bild "umzuwandeln". Insoweit wird auf die US-A-5,486,397 (von James N. Gordon und Ganghui Teng am 29. April 1994 eingereicht), auf deren Gegenstand hier Bezug genommen wird, verwiesen.
Die das Licht reflektierende Schicht 110 kann aber selbstverständlich auch so ausgebildet sein, dass sie einen gewissen Teil des Lichts hindurchlässt, wobei eine Ausführungsform erhalten wird, bei der der reflektierende holographische Transmissions- Diffusor als Transflektor verwendet werden kann. In dieser Hinsicht können Perlmuttpigmente, wie sie in der US-A-4,545,648 (erteilt für J. Shulman und D. L. Clifford am 8. Oktober 1985) erörtert sind, ebenfalls in Betracht gezogen werden.
Es können alle Bindermedien, die in der Lage sind, beim Trocknen die ausgewählten Pigmente in einer im wesentlichen gleichförmigen Dispersion wirksam "festzuhalten", verwendet werden. Es kann eine große Auswahl von Bindemitteln verwendet werden, wobei eine gute Beschichtbarkeit und das Fehlen von optischen Störungen wichtige Auswahlkriterien sind. Andere Faktoren, die bei der Auswahl des Bindemittels berücksichtigt werden sollten, sind eine gewünschte Auftragsviskosität, Feuchtigkeitsbeständigkeit des getrockneten Überzugs, Dauerhaftigkeit der Beschichtung, ein vorteilhaftes Lösungsmittelsystem und dergleichen. Vorzugsweise sollte ein Bindemittelmedium einen niedrigen Brechungsindex haben. Verwendbare makromolekulare Bindemittel umfassen: Vinylidenchlorid-Copolymere (z. B. Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymere, Vinylidenchlorid/Methylmethacrylat-Copolymere und Vinylidenchlorid/Vinylacetat-Copolymere); Ethylen/Vinylacetat- Copolymere; Celluloseester und -ether (z. B. Celluloseacetat- Butyrat, Celluloseacetet-Propionat, und Methyl-Ethylbenzylcellulose); synthetische Kautschuke (z. B. Butadien/Acrylnitril-Copolymere; chloriertes Isopren und 2-Chlor-1,3-butadien-Polymere); Polyvinylester (z. B. Vinylacetat/Acrylat-Copolymere; Poly(vinylacetat) und Vinylacetat/Methylmethacrylat-Copolymere); Acrylat- und Methacrylat-Copolymere (z. B. Polymethylmethacrylat); Vinylchlorid-Copolymere (z. B. Vinylchlorid/Vinylacetat- Copolymere); und Diazoharze, wie die Formaldehyd-Polymeren und - copolymeren von p-Diazo-Diphenylamin. Je nach dem verwendeten Bindemittel und dem reflektierenden Pigment können die Rezepturen für die reflektierende Schicht auch Tenside, Dispergiermittel und/oder Weichmacher enthalten.
Um einen holographischen Transmissions-Diffusor in einer typischen Ausführungsform herzustellen, wird ein Gegenstand (oder dessen Oberfläche) mit einer erwünschten Lichtdiffusionsfähigkeit durch die Kombination eines Objektstrahles und eines Bezugsstrahles in dem holographischen Medium in einem holographischen Medium holographisch als Interferenzmuster aufgezeichnet (z. B. als "fringe"-Muster oder Oberflächenreliefmuster). Während der Aufzeichnung trifft ein Objektstrahl nach einer Unterbrechung durch ein geeignetes lichtdiffundierendes Objekt (oder dessen Oberfläche), wie aufgerautes Glas oder eine weiße Kachel, auf das holographische Medium auf. Gleichzeitig trifft ein Bezugsstrahl, der durch das Objekt nicht unterbrochen wird, von der selben Seite auf das holographische Medium auf. Um die Aufzeichnung durchzuführen, können Geometrien sowohl auf der Achse als auch neben der Achse angewendet werden. In jedem Fall wird das Volumen-Transmissionshologramm erzeugt, in welchem die gewünschten optischen Eigenschaften des das Licht diffundierenden Objekts holographisch aufgezeichnet sind.
Die Belichtungszeit kann, wie es in der Technik bekannt ist, durch Routineversuche leicht bestimmt werden, und hängt von der Intensität der Belichtungsstrahlung, dem Abstand vom Gegenstand zum Aufzeichnungsmedium und ähnlichen Faktoren ab. Diese Faktoren können nach Bedarf variiert werden, um die Dauer der Belichtung, entweder kürzer oder länger, nach Wunsch zu verändern, um die bevorzugte Kombination von Belichtungszeit und Lichtintensität für eine bestimmte Aufzeichnung zu erhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass bei der Bildung eines Volumenphasen-Hologramms auf DMP-128 eine anschließende nicht-bildmäßige oder flächige Belichtung mit weißem Licht günstig ist, um die photopolymerisierbare Schicht zu "fixieren".
Bei der Konstruktion des holographischen Transmissions-Diffusors 120 kommt es darauf an, dass der Wirkungsgrad der Anzeige 10 für die Betrachtung durch einen Beobachter 70 von der Helligkeit und der Auflösung des Bildes abhängt, wie sie durch eine Person, insbesondere in einer bestimmten Winkelstellung, empfunden wird. In Anzeigen, bei denen übliche Reflektoren verwendet werden, variiert die Helligkeit des Bildes in einem bestimmten Teil des Schirms mit der Position des Betrachters. Der Schirm hat nicht die selbe Helligkeit über die gesamte Fläche, und die Verteilung des Lichts auf dem Schirm macht es für den Betrachter schwierig, alle Teile des Betrachtungsschirms zu beobachten und daraus zuverlässige Informationen zu gewinnen. Um also einen Vorteil von der optischen Konstruktionsflexibilität der holographischen Herstellungsverfahren zu gewinnen, ist es bei der Konstruktion des holographischen Transmissions-Diffusors 120 erwünscht, einen Ausgangskegel ("Zone" oder "Pupille") zu definieren, durch den der größte Teil des Lichts von dem Anzeigeschirm abgestrahlt wird. Wenn das Licht in einem so definierten Austrittskegel abgestrahlt werden kann, mit einer nur geringen anderweitigen Streuung, wird die Helligkeit geregelt und verstärkt ("Verstärkungsfaktor"), weil weniger Licht durch Streuung "verloren geht". Weiterhin erkennt man, dass eine Abnahme der "Pupillengröße" in einer proportionalen Zunahme des "Verstärkungsfaktors" resultiert. Ein Vorteil aus dieser Beziehung wird beispielsweise mit Anzeigen erreicht, die mit einer verhältnismäßig verminderten Betrachtungszone konstruiert sind. Diese Betrachtungszone hat eine gute Helligkeit und eine verbesserte Betrachter-Privatsphäre.
Obgleich es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, Ausführungsformen von Flüssigkristall-Anzeigen bereitzustellen, die einen reflektierenden holographischen Diffusor 100 enthalten, der in der Lage ist, (durch Reflexion) einen Austrittskegel mit diffusem Licht mit einer Verstärkung innerhalb bestimmter Winkelbereiche zu erzeugen, ist der volle Umfang der vorliegenden Erfindung natürlich nicht beschränkt auf eine spezielle vorbestimmte optische Charakteristik des holographischen Transmissions-Diffusors 120. Es können holographische Transmissions-Diffusoren mit einer Vielzahl von Lichtdiffusionsmöglichkeiten verwendet werden, was von den Erfordernissen bestimmter Anwendungen abhängt. Wie sich aus der Literatur ergibt, gibt es verschiedene Arten von holographischen Transmissions-Diffusoren (vgl. z. B. S. Waddle et al., Holographic Diffusors, Optical Engineering, Vol. 33, No. 1, S. 213 ff (Januar 1994); D. Meyerhofer, Holographic and Interferometric Viewing Screens, Applied Optics, Vol. 12, No. 9, S. 2180 ff (September 1973); J. M. Tedesco et al., Holographic Diffusers for LCD Backlights and Projections Screens, SID 93 Digest, Kap. 5.3, S. 29 ff (1993)); vgl. auch US-A- 5,365,354 (Jannson et al.,) und US-A-5,046,793 (Hockley et al.). Die Lehren, die in diesen und in ähnlichen Literaturstellen angegeben sind, können von Fachleuten bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
Aufzeichnungsmedien, die für einen holographischen Transmissions-Diffusor 120 gemäß der Erfindung verwendet werden, können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden. Unter den wichtigeren sind: Silberhalogenid-Emulsionen, gehärtete Dichromat-Gelatine, ferroelektrische Kristalle, Photopolymere, Photochrome und Photodichroitica. Eigenschaften dieser Materialien sind in Volume Holography and Volume Gratings von L. Solymar und D. J. Cook, Kap. 10, Academic Press, New York, 1981, S. 254- 304, angegeben. Verwendbare Zusammensetzungen umfassen DMP-128 (ein geschütztes Photopolymer der Polaroid Corporation), Dichromat-Gelatine, Zusammensetzungen auf der Basis von Silberhalogeniden, und Zusammensetzungen, die in der US-A-4,588,664 (erteilt für F. L. Fielding und R. T. Ingwall am 13. Mai 1986) und US-A- 4,696,876 (erteilt für J. J. Cael am 29. September 1987) beschrieben sind. Für Volumenphasen-Hologramme ist DMP-128 das bevorzugte Material; es enthält im allgemeinen einen Sensibilisierungsfarbstoff, ein verzweigtes Polyethylenimin und ein durch freie Radikale polymerisierbares ethylenisch ungesättigtes Monomer. Spezielle Einzelheiten der Zusammensetzung finden sich in der vorstehend angegebenen US-A-4,588,664; vgl. auch W. C. Hay und B. D. Guenther, "Characterization of Polaroid's DMP-128 Holographic Recording Medium", Proceedings of the SPIE, 883, S. 102-105 (1988). Gewisse Einzelheiten bezüglich der Verwendung von DMP-128 für die Herstellung von holographischen Transmissions-Diffusoren finden sich bei M. Wenyon und P. Ralli, Mass Production of Volume Holgoraphic Diffusors, 1994, SID International Symposium Digest of Technical Papers, San Jose, CA (14.-16. Juni 1994)(ISSN 0097-966X).
Die Überzugsdicke der photoaktivierbaren Zusammensetzungen ist nicht besonders kritisch und kann nach den Merkmalen und Aspekten gewählt werden, wie sie in dem resultierenden Hologramm gewünscht werden. Beispielsweise beträgt zur Erläuterung die Trockendicke der Schicht der photopolymerisierbaren Zusammensetzung auf der Basis von DMP-128 etwa 2 bis 10 um, obwohl die Überzüge bei bestimmten Anwendungen auch 25 bis 30 um dick sein können.
Nach der Belichtung kann das Aufzeichnungsmedium verarbeitet werden, um das aufgezeichnete latente Interferenzmuster des Diffusors zu entwickeln und auf diese Weise ein Transmissions- Hologramm zu erzeugen. Nach einer besonderen Ausführungsform wird das Aufzeichnungsmedium beispielsweise entwickelt, um das mit dem Bild versehene Element zu intensivieren (z. B. durch Behandlung mit 2-Isopropanol im Falle von DMP-128), oder um photopolymere Reaktionsprodukte (z. B. Streifenstrukturen), die durch die Strahlung aktinisch erzeugt wurden, zu "fixieren" (oder anderweitig zu stabilisieren). Gewisse Einzelheiten bezüglich der Verwendung und Verarbeitung von photopolymerisierbaren Zusammensetzungen für holographische Aufzeichnungen finden sich beispielsweise in der US-A-4,588,664 (erteilt für H. L. Fielding und R. T. Ingwall am 13. Mai 1986); US-A-4,696,876 (erteilt für J. J. Cael am 27. September 1987) und US-A-5,198,912 (erteilt für R. T. Ingwall, M. A. Troll und D. H. Whitney am 30. März 1993). Der Fachmann kennt verschiedene Verfahren zur Verarbeitung der unterschiedlichen Arten von Aufzeichnungsmedien, die erfindungsgemäß verwendet werden können. Die anschließende Verarbeitung hängt natürlich von der Natur des ausgewählten Aufzeichnungsmediums ab. Die Auslegung des Begriffs "Entwicklung" umfasst also die Berücksichtigung der gewünschten und/oder erforderlichen Prozesse zur Fertigstellung oder zur anderweitigen Zubereitung eines bestimmten, mit einem Bild versehenen Aufzeichnungsmediums.
Die Erzeugung von ursprünglichen Volumenphasen-Transmissionshologrammen kann mit den erwünschten Produktverarbeitungszeiten nicht übereinstimmen. So kann ein Originalhologramm als Muster für die Massenproduktion von mehreren Hologramm-Kopien verwendet werden. In dieser Hinsicht wird auf die US-A-5,576,853 (von W. Molteni und M. Wenyon am 20. Dezember 1994 eingereicht) hingewiesen.
Erfindungsgemäß ist es nicht notwendig, dass der holographische Transmissions-Diffusor 120 als Volumen-Transmissionshologramm hergestellt wird. Der holographische Transmissions-Diffusor 120 kann auch als lichtdurchlässige Schicht mit einem holographisch erzeugten "Oberflächenrelief"-Muster hergestellt werden. Wenn es beispielsweise mit einem passenden reflektierenden Film "hinterlegt" wird, kann das geprägte Anzeigehologramm auf dem Flüssigkristall-Anzeigeelement in der gleichen Weise wie das reflektierende Volumenphasen-Transmissionshologramm abgeschieden werden.
Ein geprägtes reflektierendes Anzeige-Hologramm wird gewöhnlich aus einem achsversetzten Musterhologramm in einem mehrstufigen Verfahren hergestellt. Der erste Schritt umfasst gewöhnlich die Herstellung des achsversetzten Musterhologramms, wobei das gewünschte lichtdiffundierende Objekt in einem gewissen Abstand von der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums angeordnet wird und der Bezugsstrahl ein kollimierter oder paralleler Strahl ist. Der zweite Schritt umfasst gewöhnlich die Belichtung des achsversetzten Musterhologramms mit einem kollimierten Lichtstrahl, um ein reales Bild des Gegenstandes in den Raum zu projizieren.
Dann wird ein zweites Hologramm hergestellt, indem ein neues Aufzeichnungsmedium an der Stelle des projizierten realen Bildes gelegt und ein neuer Bezugsstrahl in einem Winkel eingeführt wird. Bei der Herstellung von geprägten Hologrammen ist das auf dieser zweiten Stufe verwendete Medium gewöhnlich ein Photoresist. Ein geeigneter Photoresist ergibt, wenn er holographisch belichtet und entwickelt wird, ein Oberflächenprofil, dessen Tiefe proportional der Intensität der einfallenden Strahlung ist.
Die dritte Stufe der Herstellung eines geprägten Hologramms umfasst gewöhnlich die Beschichtung der Oberfläche des in der zweiten Stufe belichteten holographischen Photoresists mit einem leitenden Metall, wie Silber, worauf das beschichtete Hologramm in ein Galvanisierungsbad gebracht wird, um eine Schicht, z. B. eine Nickelschicht, darauf abzuscheiden. Die vierte Stufe umfasst die Verwendung der nickelplattierten Schicht als ein hartes Muster, um das Interferenzmuster in Kunststoff einzuprägen, der durch Hitze, Druck, Lösungsmittel oder eine Kombination davon in einer kontinuierlichen Weise erweicht wurde. Zum Zweck der vorliegenden Erfindung wird dieses geprägte Hologramm-Zwischenprodukt (d. h. eine lichtdurchlässige Schicht mit einem holographisch erzeugten "Oberflächenreliefmuster") als holographischer Transmissions-Diffusor 120 konstruiert.
Schließlich wird in der letzten Stufe nach dem Prägen das geprägte Oberflächenreliefmuster mit einem hochreflektierenden Metall, wie Aluminium, beschichtet. Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung ist diese hochreflektierende Metallbeschichtung als die das Licht reflektierende Schicht 110 konstruiert. Eine gute reflektierende Rekonstruktion wird erreicht, wenn die reflektierende Schicht weitgehend mit der "Topographie" des geprägten Oberflächenreliefmusters übereinstimmt. Wenn es mit einer solcher "formfolgenden" reflektierenden Schicht versehen ist, kann das resultierende geprägte Hologramm erfindungsgemäß aufgebracht werden, indem die reflektierende Schicht dem bilderzeugenden Anzeigeelement entweder zugewandt oder abgewandt ist, wobei ersteres bevorzugt wird. Im zweiten Fall liegt die entsprechende reflektierende Schicht frei und ist einer physischen Beschädigung ausgesetzt (z. B. Kratzer, Abrieb und dgl.), weshalb sie zweckmäßig z. B. mit einem dauerhaften Schutzüberzug versehen wird.
Man erkennt, dass bei Verwendung eines geprägten Diffusorhologramms als reflektierendes Transmissions-Diffusorhologramm 100 eine ästhetisch erwünschte Flüssigkristall-Anzeige durch Ausbildung des geprägten Hologramms als achromatisches Hologramm - abweichend von den populären Konfigurationen von geprägten Hologrammen für Anzeigezwecke - erhalten wird. Die Herstellung eines achromatisch geprägten Hologramms wird am besten erreicht, indem eine Belichtung des Musterhologramms mit voller Blende angewendet wird. Durch Verwendung eines achromatischen Hologramms kann ein papierartiger ("weißlicher") Hintergrund für die Flüssigkristall-Anzeige erreicht werden. Das vorstehend diskutierte Volumenphasen-Transmissionshologramm ist auch ästhetisch ansprechbar, wenn es als achromatisches Hologramm ausgebildet ist.
Der Fachmann, der von der Lehre der vorliegenden Erfindung profitiert, kann zahlreiche Modifikationen anwenden. Diese Modifikationen sollen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegen, wie sie in den Ansprüchen definiert ist. Beispielsweise kann die Anordnung der individuellen Polarisatorelemente innerhalb einer verdrehten nematischen Flüssigkristall-Anzeige leicht modifiziert werden, so dass eine parallele anstelle einer gekreuzten Anordnung erreicht wird. Bei dieser Anordnung erscheinen die Anzeigeflächen, über die ein elektrisches Feld angelegt wird, wegen des reflektierten Lichts hell, und die Flächen, die nicht durch ein elektrisches Feld beeinflusst sind, bleiben dunkel. Weiterhin sei, obgleich die vorliegende Erfindung in erster Linie im Zusammenhang mit elektrooptischen Flüssigkristall- Anzeigevorrichtungen beschrieben wurde, betont, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese speziellen Vorrichtungen beschränkt ist. Die Brauchbarkeit, die durch den Einbau eines reflektierenden holographischen Transmissions-Diffusors geschaffen wird, erstreckt sich auf alle anderen beleuchteten elektrooptischen Vorrichtungen, einschließlich elektrochromer, elektro phoretischer, elektrolytischer und ähnlicher Vorrichtungen, sowie auf alle anderen Anzeigevorrichtungen, die in der Lage sind, ein Bild zu erzeugen, das durch Transmission von Licht betrachtbar ist.

Claims

1. Durch Reflexion betrachtbare Anzeigevorrichtung, enthaltend ein bilderzeugendes Anzeigeelement (200) und einen reflektierenden holographischen Diffusor (100); wobei das bilderzeugende Anzeigeelement in der Lage ist, ein im durchfallenden Licht betrachtbares Bild zu erzeugen; wobei der reflektierende holographische Diffusor (100) in der Nähe des bilderzeugenden Anzeigeelements angeordnet ist, so dass das Bild durch dieses betrachtbar ist; wobei der reflektierende holographische Diffusor eine das Licht reflektierende Schicht (110) und einen holographischen Transmissionsdiffusor (120) enthält,

wobei der holographische Transmissionsdiffusor beim Durchtritt von Umgebungslicht, das durch das Anzeigeelement (200) hindurchgeht und durch die reflektierende Schicht (110) reflektiert wird, diffuses Licht erzeugt, wobei das diffuse Licht einen Verstärkungsfaktor innerhalb eines vorbestimmten Betrachtungswinkels hat.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, worin das Anzeigeelement (200) ein Flüssigkristall-Anzeigeelement darstellt, welches eine Anordnung eines vorderen (22a) und rückwärtigen (22b) Lichtpolarisators enthält, die eine vordere (24a) und eine rückwärtige (24b) optisch durchlässige Platte mit einer Schicht (20) aus einer verdrehten (twisted) nematischen Flüssigkristallzusammensetzung als Sandwich zwischen sich einschließen, und Mittel (30) zum Anlegen einer Spannung zwischen ausgewählten Teilen der vorderen und der rückwärtigen optisch durchlässigen Platte.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin der holographische Transmissionsdiffusor (120) ein Volumenphasen- Transmissionshologramm darstellt.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, worin das Volumenphasen-Transmissionshologramm ein achromatisches Hologramm darstellt.

5. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der holographische Transmissionsdiffusor (120) aus einer Photopolymer-Rezeptur hergestellt ist, welche einen Sensibilisierungsfarbstoff, ein verzweigtes Polyethylenimin und ein durch freie Radikale polymerisierbares, ethylenisch ungesättigtes Monomer enthält.

6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das reflektierende holographische Transmissionshologramm ein geprägtes (embossed) Hologramm darstellt.

7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, worin das geprägte Hologramm ein achromatisches Hologramm darstellt.

8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die das Licht reflektierende Schicht (110) direkt auf dem holographischen Transmissions-Diffusor (120) abgeschieden ist und der reflektierende holographische Diffusor direkt an dem Flüssigkristall-Anzeigeelement (20) befestigt ist, wobei die Flüssigkristall-Anzeige eine monolithische integrale Flüssigkristall- Anzeige darstellt.

9. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der Lichtpolarisator (22a, 22b) eine in einer Richtung gestreckte Polyiodid-Lösung darstellt, die von einer Folie aus Celluloseacetat-Butyrat getragen wird.

10. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin der holographische Transmissionsdiffusor (120) mit mindestens einem Ausgangskegel aus diffusem Licht konstruiert ist, der innerhalb vorbestimmter Winkelbereiche einen Verstärkungsfaktor hat.

11. Durch Reflexion betrachtbare Anzeigenvorrichtung, enthaltend ein bilderzeugendes Anzeigeelement (200) und einen reflektierenden holographischen Diffusor (100), wobei das bilderzeugende Anzeigeelement in der Lage ist, ein im durchfallenden Licht betrachtbares Bild zu erzeugen; wobei der reflektierende holographische Diffusor (100), der eine das Licht reflektierende Schicht (110) und einen holographischen Transmissionsdiffusor enthält, in der Nähe des bilderzeugenden Anzeigeelements (200) angeordnet ist, so dass das Bild durch dieses betrachtbar ist; wobei das bilderzeugende Anzeigeelement ein statisches, lichtdurchlässiges Muster darstellt.

12. Anzeigeelement nach Anspruch 11, worin der reflektierende holographische Diffusor (100) ein Volumenphasen-Reflexionshologramm darstellt.

13. Durch Reflexion betrachtbare Anzeigevorrichtung, enthaltend ein bilderzeugendes Anzeigeelement (200) und einen geprägten achromatischen reflektierenden holographischen Diffusor (100); wobei das bilderzeugende Anzeigeelement in der Lage ist, ein im durchfallenden Licht betrachtbares Bild zu erzeugen; wobei der reflektierende holographische Diffusor (100) in der Nähe des bilderzeugenden Anzeigeelements angeordnet ist, so dass das Bild durch dieses betrachtbar ist; wobei der reflektierende holographische Diffusor eine das Licht reflektierende Schicht (110) und einen holographischen Transmissionsdiffusor (120) enthält,

wobei der geprägte achromatische reflektierende holographische Diffusor (100) mit der das Licht reflektierenden Schicht (110) dem Bild liefernden Anzeigeelement (200) zugewandt und in dessen Nähe ist, zur Betrachtung des Bildes dagegen; wobei der holographische Transmissionsdiffusor beim Durchtritt von Umgebungslicht, das durch das Anzeigeelement (200) hindurchgeht und durch die reflektierende Schicht (110) reflektiert wird, diffuses Licht produziert, wobei das diffuse Licht einen Verstärkungsfaktor innerhalb eines vorbestimmten Betrachtungswinkels hat.