JP2001092366A - ディスプレイ装置 - Google Patents
ディスプレイ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能
なディスプレイに関し、外光照明での輝度を低下するこ
となく内蔵照明も可能なディスプレイ装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可
能なディスプレイであって、その照明光を拡散させる一
部もしくは全部が回折要素からなる拡散体を設けたこと
を特徴とするディスプレイ装置である。
なディスプレイに関し、外光照明での輝度を低下するこ
となく内蔵照明も可能なディスプレイ装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可
能なディスプレイであって、その照明光を拡散させる一
部もしくは全部が回折要素からなる拡散体を設けたこと
を特徴とするディスプレイ装置である。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】内蔵照明と外光照明双方の照
明光で観察可能なディスプレイに関し、特にその照明光
を拡散させる一部もしくは全部が回折要素からなる拡散
体を設け、外光照明での輝度を低下することなく内蔵照
明も可能なディスプレイ装置に関する。
明光で観察可能なディスプレイに関し、特にその照明光
を拡散させる一部もしくは全部が回折要素からなる拡散
体を設け、外光照明での輝度を低下することなく内蔵照
明も可能なディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶パネルの背面に反射体を有する構成
で、バックライトを要さず観察者側からの周辺環境光
（室内照明や日光などの外光）によるパターン状の反射
光を視覚するタイプの反射型液晶表示装置が公知であ
り、近年では、前記表示装置において、既存の拡散反射
板に代えて、反射角度などを制御できるように、ホログ
ラムを採用することが試みられている。ホログラムを反
射板として用いた反射型液晶表示装置に係る提案とし
て、特開昭５６−５１７７２号公報に例示されるものが
公知である。 特開昭５６−５１７７２号公報には表面
レリーフ型ホログラムを液晶の反射板に用いた例が上げ
られているが、これは非常に安価に反射板を作れる特徴
を持っている。しかしながら、このレリーフ面にアルミ
ニウムなどの金属や誘電体などの反射層を設けている
が、バックライトの内蔵照明を利用するためには、この
反射層をハーフミラー構造とする必要があり、内蔵照明
および外光照明の双方ともその利用効率が低減する原因
となっていた。
で、バックライトを要さず観察者側からの周辺環境光
（室内照明や日光などの外光）によるパターン状の反射
光を視覚するタイプの反射型液晶表示装置が公知であ
り、近年では、前記表示装置において、既存の拡散反射
板に代えて、反射角度などを制御できるように、ホログ
ラムを採用することが試みられている。ホログラムを反
射板として用いた反射型液晶表示装置に係る提案とし
て、特開昭５６−５１７７２号公報に例示されるものが
公知である。 特開昭５６−５１７７２号公報には表面
レリーフ型ホログラムを液晶の反射板に用いた例が上げ
られているが、これは非常に安価に反射板を作れる特徴
を持っている。しかしながら、このレリーフ面にアルミ
ニウムなどの金属や誘電体などの反射層を設けている
が、バックライトの内蔵照明を利用するためには、この
反射層をハーフミラー構造とする必要があり、内蔵照明
および外光照明の双方ともその利用効率が低減する原因
となっていた。
【０００３】従来、エンボス型ホログラムを液晶の反射
面に用いる液晶表示装置が考案されている。しかしなが
ら、レーザー光で記録されたエンボスホログラムでは、
照明光に対して回折される回折光の効率がせいぜい２０
％程度であり、その明るさは決して十分なものではなか
った。さらに、バックライトなど内蔵光源を利用できな
いため、暗い場所では利用できないなどの問題も生じて
いた。エンボス型ホログラムをバックライト内蔵の液晶
ディスプレイで利用するためには、レリーフ面に用いて
いる反射層がハーフミラーのように透過も反射もするよ
うな構造にする必要があり、その場合さらに、ディスプ
レイの輝度が低下する問題があった。
面に用いる液晶表示装置が考案されている。しかしなが
ら、レーザー光で記録されたエンボスホログラムでは、
照明光に対して回折される回折光の効率がせいぜい２０
％程度であり、その明るさは決して十分なものではなか
った。さらに、バックライトなど内蔵光源を利用できな
いため、暗い場所では利用できないなどの問題も生じて
いた。エンボス型ホログラムをバックライト内蔵の液晶
ディスプレイで利用するためには、レリーフ面に用いて
いる反射層がハーフミラーのように透過も反射もするよ
うな構造にする必要があり、その場合さらに、ディスプ
レイの輝度が低下する問題があった。
【０００４】図２に示すように、周辺環境光２５は、レ
リーフホログラム２２上の反射面２４で回折反射した光
２６が、液晶２１を照明することにより、パターンの表
示を行う。内蔵光源を用いる場合は、バックライト２３
から出射した光が、レリーフホログラム２２および反射
面２４を透過後、液晶２１を照明することにより、パタ
ーンの表示を行う。このように、反射面２４は、周辺光
２５は反射し、バックライト２３からの光は透過する性
質が必要なため、反射光の利用効率は低下してしまう。
例えば、反射層の透過率を２０％、反射率を８０％と
し、反射面が完全反射面であった場合のホログラムの回
折効率を２０％とすると、実際の周辺環境光を利用でき
る効率は、１６％となってしまう。この例では、拡散体
２２が回折効果をもつ例を上げたが、拡散体がマット面
による通常の拡散板の場合でも同様の欠点が生じる。
リーフホログラム２２上の反射面２４で回折反射した光
２６が、液晶２１を照明することにより、パターンの表
示を行う。内蔵光源を用いる場合は、バックライト２３
から出射した光が、レリーフホログラム２２および反射
面２４を透過後、液晶２１を照明することにより、パタ
ーンの表示を行う。このように、反射面２４は、周辺光
２５は反射し、バックライト２３からの光は透過する性
質が必要なため、反射光の利用効率は低下してしまう。
例えば、反射層の透過率を２０％、反射率を８０％と
し、反射面が完全反射面であった場合のホログラムの回
折効率を２０％とすると、実際の周辺環境光を利用でき
る効率は、１６％となってしまう。この例では、拡散体
２２が回折効果をもつ例を上げたが、拡散体がマット面
による通常の拡散板の場合でも同様の欠点が生じる。
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みてなされたもので、内蔵照明と外光照明双方の
照明光で観察可能なディスプレイに関し、外光照明での
輝度を低下することなく内蔵照明も可能なディスプレイ
装置を提供することを目的とする。
点に鑑みてなされたもので、内蔵照明と外光照明双方の
照明光で観察可能なディスプレイに関し、外光照明での
輝度を低下することなく内蔵照明も可能なディスプレイ
装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、内蔵照明と外光照明双方
の照明光で観察可能なディスプレイであって、その照明
光を拡散させる一部もしくは全部が回折要素からなる拡
散体を設けたことを特徴とするディスプレイ装置であ
る。
めに、請求項１記載の発明は、内蔵照明と外光照明双方
の照明光で観察可能なディスプレイであって、その照明
光を拡散させる一部もしくは全部が回折要素からなる拡
散体を設けたことを特徴とするディスプレイ装置であ
る。
【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載のデ
ィスプレイ装置の前記拡散体において、内蔵照明の拡散
に回折要素の２次以上もしくは−２次以下の回折光を用
いることを特徴とするディスプレイ装置である。これに
より、内蔵照明を可能にしながら、外光照明での明るい
像を得ることが出来る。
ィスプレイ装置の前記拡散体において、内蔵照明の拡散
に回折要素の２次以上もしくは−２次以下の回折光を用
いることを特徴とするディスプレイ装置である。これに
より、内蔵照明を可能にしながら、外光照明での明るい
像を得ることが出来る。
【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１記載のデ
ィスプレイ装置の前記拡散体において、外光照明の拡散
に回折要素の１次もしくは−１次の回折光を用いること
を特徴とするディスプレイ装置である。これにより、明
るい外光照明での明るい像を得ることが出来る。
ィスプレイ装置の前記拡散体において、外光照明の拡散
に回折要素の１次もしくは−１次の回折光を用いること
を特徴とするディスプレイ装置である。これにより、明
るい外光照明での明るい像を得ることが出来る。
【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１記載のデ
ィスプレイ装置において、内蔵照明がディスプレイの上
方もしくは下方もしくは双方の側面から、前記拡散体を
照明することを特徴とするディスプレイ装置である。こ
れにより、周辺環境光を効率良く利用しながら内蔵照明
の利用が可能なディスプレイが実現できる。
ィスプレイ装置において、内蔵照明がディスプレイの上
方もしくは下方もしくは双方の側面から、前記拡散体を
照明することを特徴とするディスプレイ装置である。こ
れにより、周辺環境光を効率良く利用しながら内蔵照明
の利用が可能なディスプレイが実現できる。
【０００９】請求項５記載の発明は、請求項１記載のデ
ィスプレイ装置の前記拡散体が、凹凸構造の回折格子か
らなり、回折格子の断面形状の凹凸の傾きが内蔵照明側
が大きいことを特徴とするディスプレイ装置である。こ
れにより、より明るいディスプレイが実現できる。
ィスプレイ装置の前記拡散体が、凹凸構造の回折格子か
らなり、回折格子の断面形状の凹凸の傾きが内蔵照明側
が大きいことを特徴とするディスプレイ装置である。こ
れにより、より明るいディスプレイが実現できる。
【００１０】請求項６記載の発明は、請求項１記載のデ
ィスプレイ装置の前記拡散体が、凹凸構造の回折格子か
らなり、回折格子の断面形状の凹凸の傾きが、ディスプ
レイの上下方向において、下方側に比較して、上方側が
なだらかなことを特徴とするディスプレイ装置である。
これにより、より明るいディスプレイが実現できる。
ィスプレイ装置の前記拡散体が、凹凸構造の回折格子か
らなり、回折格子の断面形状の凹凸の傾きが、ディスプ
レイの上下方向において、下方側に比較して、上方側が
なだらかなことを特徴とするディスプレイ装置である。
これにより、より明るいディスプレイが実現できる。
【００１１】請求項７記載の発明は、請求項１記載のデ
ィスプレイ装置の前記拡散体が、凹凸構造の回折格子か
らなり、回折格子の断面形状の凹凸を形成する２つの斜
面の角度を各々α１とα２と表したとき、角度α１およ
びα２の斜面で回折する次数（整数）を、各々ｍ１およ
びｍ２と表したとき、ｍ１＜ｍ２の関係を満たし、かつ
ｍ２／ｍ１＝ｓｉｎ（２×α２）／ｓｉｎ（２×α１）
の関係を満たすことを特徴とするディスプレイ装置であ
る。これにより、様々な照明光に対応する拡散体が実現
できる。
ィスプレイ装置の前記拡散体が、凹凸構造の回折格子か
らなり、回折格子の断面形状の凹凸を形成する２つの斜
面の角度を各々α１とα２と表したとき、角度α１およ
びα２の斜面で回折する次数（整数）を、各々ｍ１およ
びｍ２と表したとき、ｍ１＜ｍ２の関係を満たし、かつ
ｍ２／ｍ１＝ｓｉｎ（２×α２）／ｓｉｎ（２×α１）
の関係を満たすことを特徴とするディスプレイ装置であ
る。これにより、様々な照明光に対応する拡散体が実現
できる。
【００１２】請求項８記載の発明は、請求項５から請求
項７の何れかに記載の前記拡散体が、凹凸構造の回折格
子からなり、回折格子の断面形状の凹凸を形成する２つ
の斜面のうち斜面の角度が小さい方の角度α１が、２
２．５度以下であること特徴とするディスプレイ装置で
ある。これにより、より照明光を有効に利用可能にな
る。
項７の何れかに記載の前記拡散体が、凹凸構造の回折格
子からなり、回折格子の断面形状の凹凸を形成する２つ
の斜面のうち斜面の角度が小さい方の角度α１が、２
２．５度以下であること特徴とするディスプレイ装置で
ある。これにより、より照明光を有効に利用可能にな
る。
【００１３】請求項９記載の発明は、請求項１から請求
項８の何れかに記載の前記拡散体の回折要素のピッチ
が、０．８μｍ以上あることを特徴とするディスプレイ
装置である。これにより、光の利用効率の良い拡散体が
実現できる。
項８の何れかに記載の前記拡散体の回折要素のピッチ
が、０．８μｍ以上あることを特徴とするディスプレイ
装置である。これにより、光の利用効率の良い拡散体が
実現できる。
【００１４】請求項１０記載の発明は、請求項１から請
求項９の何れかに記載の前記拡散体を、反射型液晶ディ
スプレイの反射電極の反射面に設けた反射型液晶ディス
プレイ装置であることを特徴とするディスプレイ装置で
ある。これにより、周辺環境光と内蔵照明とも明るいデ
ィスプレイが実現可能になる。
求項９の何れかに記載の前記拡散体を、反射型液晶ディ
スプレイの反射電極の反射面に設けた反射型液晶ディス
プレイ装置であることを特徴とするディスプレイ装置で
ある。これにより、周辺環境光と内蔵照明とも明るいデ
ィスプレイが実現可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図に基づいて詳細に説明する。図１は、拡散体が回折
格子によって構成され、異なる入射角による周辺環境光
と内蔵照明光が同一の回折格子によって回折されディス
プレイを照明する本発明の一形態を示す説明図である。
なお、ここで説明する角度は、全て絶対値で記述してあ
り、角度の向きが異なる場合でも、符号は全て正で示し
ている。周辺環境光などの外光１５は、液晶ディスプレ
イ１１を透過後、回折格子による反射拡散体１２に角度
θ１で入射する。拡散体１２で回折拡散した光線１６
は、液晶ディスプレイ１１を透過照明し、この光を観察
者は観察することになる。内蔵照明１８から照射された
光線１９は、液晶ディスプレイ１１を透過後、回折格子
による反射拡散体１２に角度θ２で入射する。拡散体１
２で回折拡散した光線１７は、液晶ディスプレイ１１を
透過照明し、この光を観察者は観察することになる。周
辺環境光１５と内蔵照明光１９それぞれの入射角θ１お
よびθ２は、θ１＜θ２であり、回折する光の波長を
λ、回折格子のピッチをｄとすると、 ｄ＝ｍ１・λ/ｓｉｎ（θ１） ｄ＝ｍ２・λ/ｓｉｎ（θ２） の関係になる。なお、ｍ１およびｍ２は回折の次数を示
す。θ１＜θ２＜９０度の関係から、ｍ１＜ｍ２とな
る。波長λは、可視光である必要から、０．４μｍから
０．８μｍ程度であり、ｍ１とｍ２は整数である必要が
ある。
て図に基づいて詳細に説明する。図１は、拡散体が回折
格子によって構成され、異なる入射角による周辺環境光
と内蔵照明光が同一の回折格子によって回折されディス
プレイを照明する本発明の一形態を示す説明図である。
なお、ここで説明する角度は、全て絶対値で記述してあ
り、角度の向きが異なる場合でも、符号は全て正で示し
ている。周辺環境光などの外光１５は、液晶ディスプレ
イ１１を透過後、回折格子による反射拡散体１２に角度
θ１で入射する。拡散体１２で回折拡散した光線１６
は、液晶ディスプレイ１１を透過照明し、この光を観察
者は観察することになる。内蔵照明１８から照射された
光線１９は、液晶ディスプレイ１１を透過後、回折格子
による反射拡散体１２に角度θ２で入射する。拡散体１
２で回折拡散した光線１７は、液晶ディスプレイ１１を
透過照明し、この光を観察者は観察することになる。周
辺環境光１５と内蔵照明光１９それぞれの入射角θ１お
よびθ２は、θ１＜θ２であり、回折する光の波長を
λ、回折格子のピッチをｄとすると、 ｄ＝ｍ１・λ/ｓｉｎ（θ１） ｄ＝ｍ２・λ/ｓｉｎ（θ２） の関係になる。なお、ｍ１およびｍ２は回折の次数を示
す。θ１＜θ２＜９０度の関係から、ｍ１＜ｍ２とな
る。波長λは、可視光である必要から、０．４μｍから
０．８μｍ程度であり、ｍ１とｍ２は整数である必要が
ある。
【００１６】例えば、λ＝５３０ｎｍとし、θ２＝８５
度、ｍ１が１、ｍ２を２とすると、ｄ＝１．０６４μｍ
となり、このとき周辺環境光の入射角θ１は、２９．８
７度となる。同じ条件で、ｍ２のみが３となったとき、
ｄ＝１．５９６μｍとなり、周辺環境光は、ｍ１が１の
ときはθ１＝１９．４度、ｍ１が２のときはθ１＝４
１．６度となり、周辺環境光が１９．４度付近および４
１．６度付近と周辺光を利用できる角度が複数となり、
より広い範囲の環境光を利用できることになる。周辺環
境光での照明で、特定の範囲で明るく観察したい場合
は、２次の回折光を内蔵照明に利用するのが良く、さま
ざまな照明条件で広い範囲で観察したい場合は、３次以
上の回折光を内蔵照明用に利用した方がよい。周辺環境
光と内蔵照明との拡散に同一の回折格子の異なる次数の
回折光を利用するためには、周辺環境光と内蔵照明そし
て観察領域が同一平面近辺に存在することが望ましい。
一般に周辺環境光は、ディスプレイに対して上方から入
射する場合が多いため、内蔵照明は、ディスプレイの上
方もしくは下方から照明する構造が望ましい。θ２はサ
イドライトであるため一般には８０度以上９０度以下で
あり、ｍ２は２以上であり、可視光は、４００ｎｍから
８００ｎｍの範囲に入るため、ディスプレイ正面から観
察する場合、回折格子のピッチｄは、０．８μｍ以上あ
ることが望ましい。上述の説明では、簡便に説明するた
めに単純な回折格子として説明を進めたが、単純な格子
線のあつまりによる回折格子である必要はなく、ホログ
ラムのように、複雑な構造をもつ回折素子であってもよ
い。この場合、回折素子のピッチｄは、その回折素子の
空間周波数の逆数として考えればよい。
度、ｍ１が１、ｍ２を２とすると、ｄ＝１．０６４μｍ
となり、このとき周辺環境光の入射角θ１は、２９．８
７度となる。同じ条件で、ｍ２のみが３となったとき、
ｄ＝１．５９６μｍとなり、周辺環境光は、ｍ１が１の
ときはθ１＝１９．４度、ｍ１が２のときはθ１＝４
１．６度となり、周辺環境光が１９．４度付近および４
１．６度付近と周辺光を利用できる角度が複数となり、
より広い範囲の環境光を利用できることになる。周辺環
境光での照明で、特定の範囲で明るく観察したい場合
は、２次の回折光を内蔵照明に利用するのが良く、さま
ざまな照明条件で広い範囲で観察したい場合は、３次以
上の回折光を内蔵照明用に利用した方がよい。周辺環境
光と内蔵照明との拡散に同一の回折格子の異なる次数の
回折光を利用するためには、周辺環境光と内蔵照明そし
て観察領域が同一平面近辺に存在することが望ましい。
一般に周辺環境光は、ディスプレイに対して上方から入
射する場合が多いため、内蔵照明は、ディスプレイの上
方もしくは下方から照明する構造が望ましい。θ２はサ
イドライトであるため一般には８０度以上９０度以下で
あり、ｍ２は２以上であり、可視光は、４００ｎｍから
８００ｎｍの範囲に入るため、ディスプレイ正面から観
察する場合、回折格子のピッチｄは、０．８μｍ以上あ
ることが望ましい。上述の説明では、簡便に説明するた
めに単純な回折格子として説明を進めたが、単純な格子
線のあつまりによる回折格子である必要はなく、ホログ
ラムのように、複雑な構造をもつ回折素子であってもよ
い。この場合、回折素子のピッチｄは、その回折素子の
空間周波数の逆数として考えればよい。
【００１７】レリーフ構造の回折格子による回折次数と
その回折効率は、その回折格子の断面形状に大きく依存
する。レリーフ構造の回折格子では、格子を構成する面
での正反射方向と回折方向が一致すると高い回折効率を
持つことが知られている。先に記述したように、本発明
では、内蔵照明の方が周辺環境光より高い次数の回折光
を用いて照明を行っている。そのため、図３に示すよう
に、内蔵照明を周辺環境光の照明とは反対方向から光を
入れ、内臓照明側の回折格子の凹凸の傾きα２を、周辺
環境光側の凹凸の傾きα１よりも大きくとるようにすれ
ば、内蔵照明の回折光も、周辺環境光の回折光双方とも
高い回折効率で利用することが可能になる。
その回折効率は、その回折格子の断面形状に大きく依存
する。レリーフ構造の回折格子では、格子を構成する面
での正反射方向と回折方向が一致すると高い回折効率を
持つことが知られている。先に記述したように、本発明
では、内蔵照明の方が周辺環境光より高い次数の回折光
を用いて照明を行っている。そのため、図３に示すよう
に、内蔵照明を周辺環境光の照明とは反対方向から光を
入れ、内臓照明側の回折格子の凹凸の傾きα２を、周辺
環境光側の凹凸の傾きα１よりも大きくとるようにすれ
ば、内蔵照明の回折光も、周辺環境光の回折光双方とも
高い回折効率で利用することが可能になる。
【００１８】例えば、λ＝５３０ｎｍとし、θ２＝８５
度、ｍ１が１、ｍ２を２とすると、ｄ＝１．０６４μｍ
となり、このとき周辺環境光の入射角θ１は、２９．８
７度となる。レリーフの凹凸面で、回折方向に正反射す
るためには、 α１＝θ１÷２ α２＝θ２÷２ の関係が成り立てば良いので、α１＝１４．９４度、α
２＝４２．５度の角度の凹凸のレリーフを構成するとも
っとも高い光の利用効率が得られる。この例では、周辺
環境光の入射角と波長を一定にしたが、実際は、ディス
プレイを観察する環境において変化が生じるため、この
角度の関係は厳密ではなく、α１＜α２の関係が成り立
っていればその効果が生じ、周辺環境光の入射角は、一
般には６０度以下と考えられ、内蔵照明の入射角度は８
０度以上と考えられるため、α１×1.3＜α２の関係が
あれば、その効果はより高くなる。また、上式を変形す
ればｍ２／ｍ１＝ｓｉｎ（２×α２）／ｓｉｎ（２×α
１）の関係が成り立ち、またｍ１とｍ２は整数でｍ２＞
ｍ１の関係がある。さらに、図３に示すように、周辺環
境光がα２の角度をもつ斜面によってけられが生じない
ためには、θ１＜α２の関係があればよい。よってθ１
＜４５度、言い換えればα１＜２２．５度以下であるこ
とが望ましい。
度、ｍ１が１、ｍ２を２とすると、ｄ＝１．０６４μｍ
となり、このとき周辺環境光の入射角θ１は、２９．８
７度となる。レリーフの凹凸面で、回折方向に正反射す
るためには、 α１＝θ１÷２ α２＝θ２÷２ の関係が成り立てば良いので、α１＝１４．９４度、α
２＝４２．５度の角度の凹凸のレリーフを構成するとも
っとも高い光の利用効率が得られる。この例では、周辺
環境光の入射角と波長を一定にしたが、実際は、ディス
プレイを観察する環境において変化が生じるため、この
角度の関係は厳密ではなく、α１＜α２の関係が成り立
っていればその効果が生じ、周辺環境光の入射角は、一
般には６０度以下と考えられ、内蔵照明の入射角度は８
０度以上と考えられるため、α１×1.3＜α２の関係が
あれば、その効果はより高くなる。また、上式を変形す
ればｍ２／ｍ１＝ｓｉｎ（２×α２）／ｓｉｎ（２×α
１）の関係が成り立ち、またｍ１とｍ２は整数でｍ２＞
ｍ１の関係がある。さらに、図３に示すように、周辺環
境光がα２の角度をもつ斜面によってけられが生じない
ためには、θ１＜α２の関係があればよい。よってθ１
＜４５度、言い換えればα１＜２２．５度以下であるこ
とが望ましい。
【００１９】この例では、回折格子の凹凸が鋸波状の例
を示したが、図４に示すように、階段状やなだらかに変
化した凹凸形状でも良い。特に、階段形状のものは、深
さ方向の分解能が低くて良いため、製造しやすい利点が
ある。また、回折格子を構成する回折格子線は、直線、
曲線のいずれでも本発明の効果を損なうものではない。
を示したが、図４に示すように、階段状やなだらかに変
化した凹凸形状でも良い。特に、階段形状のものは、深
さ方向の分解能が低くて良いため、製造しやすい利点が
ある。また、回折格子を構成する回折格子線は、直線、
曲線のいずれでも本発明の効果を損なうものではない。
【００２０】また、上述では拡散作用が回折格子のみに
よって引き起こされていたが、図７に示すように回折格
子１４と一般の拡散層３４を組み合わせ、回折格子で光
の方向を変化させ、拡散層によって光を拡散させても良
い。
よって引き起こされていたが、図７に示すように回折格
子１４と一般の拡散層３４を組み合わせ、回折格子で光
の方向を変化させ、拡散層によって光を拡散させても良
い。
【００２１】近年、液晶ディスプレイのの開口率を向上
させるため、液晶ディスプレイの電極を反射電極とする
タイプの液晶ディスプレイが開発されている。このタイ
プの液晶ディスプレイは、周辺環境光を効率良く利用で
きる利点があるが、内蔵照明の利用が難しいなどの欠点
があった。内蔵照明を利用するために、液晶表面にプリ
ズムシートを張った例も報告されているが、液晶表面に
張ることによってコントラストが低下する問題も生じて
いる。そこで、本発明の回折格子を利用した拡散体を反
射電極上に形成することによって、周辺環境光と内蔵照
明双方とも明るく、コントラストの良いディスプレイを
得ることができる。
させるため、液晶ディスプレイの電極を反射電極とする
タイプの液晶ディスプレイが開発されている。このタイ
プの液晶ディスプレイは、周辺環境光を効率良く利用で
きる利点があるが、内蔵照明の利用が難しいなどの欠点
があった。内蔵照明を利用するために、液晶表面にプリ
ズムシートを張った例も報告されているが、液晶表面に
張ることによってコントラストが低下する問題も生じて
いる。そこで、本発明の回折格子を利用した拡散体を反
射電極上に形成することによって、周辺環境光と内蔵照
明双方とも明るく、コントラストの良いディスプレイを
得ることができる。
【００２２】本発明に示すような回折格子を精密に成形
するためには、半導体の製造工程に用いられるパターニ
ング装置を用いれば良い。これらの装置は、電子ビーム
やレーザービームを集束させ、これを走査する事によっ
てパターンを形成している。別の方法では、レーザー光
による干渉縞を記録しても良い。
するためには、半導体の製造工程に用いられるパターニ
ング装置を用いれば良い。これらの装置は、電子ビーム
やレーザービームを集束させ、これを走査する事によっ
てパターンを形成している。別の方法では、レーザー光
による干渉縞を記録しても良い。
【００２３】また、鋸歯状や階段状の回折格子を作製す
るには、以下の方法がある。図５は、電子ビームでのブ
レーズド型格子の描画の際、電子ビームの照射領域毎の
エネルギー量を変化させて、深さを制御しながらブレー
ズド型回折格子を描画する方法を概念的に示す説明図で
ある。同図では、矢印の太さがエネルギー量を表し、エ
ネルギー量の大きい領域は、格子が深く形成される。電
子ビームの照射強度を変調する方法としては、ドーズ量
を直接制御する方法，走査スピード（時間）を変化させ
る方法，走査ピッチを変化させる方法，同一箇所を複数
回走査する中で、走査回数を変化させる方法などがあ
る。上記は、電子ビームでのブレーズド型回折格子の描
画についての説明であったが、階段状型回折格子の描画
に応用することも可能である。
るには、以下の方法がある。図５は、電子ビームでのブ
レーズド型格子の描画の際、電子ビームの照射領域毎の
エネルギー量を変化させて、深さを制御しながらブレー
ズド型回折格子を描画する方法を概念的に示す説明図で
ある。同図では、矢印の太さがエネルギー量を表し、エ
ネルギー量の大きい領域は、格子が深く形成される。電
子ビームの照射強度を変調する方法としては、ドーズ量
を直接制御する方法，走査スピード（時間）を変化させ
る方法，走査ピッチを変化させる方法，同一箇所を複数
回走査する中で、走査回数を変化させる方法などがあ
る。上記は、電子ビームでのブレーズド型回折格子の描
画についての説明であったが、階段状型回折格子の描画
に応用することも可能である。
【００２４】図６は、イオンビームによるエッチング
で、４段階のレベルの階段状型回折格子を作製する方法
を概念的に示す説明図である。本実施形態では、２種類
のマスクパターンを用いたエッチングを行う。図６のＡ
で、第１のマスクパターンを用いて、前記マスクの開口
を通過したイオンビームにより基材（感光材料）を選択
的にエッチングすると、同図Ｂのように矩形状の凹部が
形成される。同図Ｃでは、第２のマスクパターンを用い
て、上記基材を選択的にエッチングする。以上によっ
て、同図Ｄに示す断面形状を有する階段状型回折格子が
作製されることになる。上記の作製工程で、マスクの枚
数とエッチングの回数を増やすことによって、レベル数
のさらに増加した階段状型回折格子が作製される。感光
材料を現像して原版を得た後、前記原版を基に、メッキ
などにより原版のレリーフ形状が再現されたスタンパ
（複製用版）が得られ、前記スタンパにより熱可塑性樹
脂にエンボス成型したりＵＶ硬化樹脂へ複製すること
で、回折格子パターンが大量複製される。
で、４段階のレベルの階段状型回折格子を作製する方法
を概念的に示す説明図である。本実施形態では、２種類
のマスクパターンを用いたエッチングを行う。図６のＡ
で、第１のマスクパターンを用いて、前記マスクの開口
を通過したイオンビームにより基材（感光材料）を選択
的にエッチングすると、同図Ｂのように矩形状の凹部が
形成される。同図Ｃでは、第２のマスクパターンを用い
て、上記基材を選択的にエッチングする。以上によっ
て、同図Ｄに示す断面形状を有する階段状型回折格子が
作製されることになる。上記の作製工程で、マスクの枚
数とエッチングの回数を増やすことによって、レベル数
のさらに増加した階段状型回折格子が作製される。感光
材料を現像して原版を得た後、前記原版を基に、メッキ
などにより原版のレリーフ形状が再現されたスタンパ
（複製用版）が得られ、前記スタンパにより熱可塑性樹
脂にエンボス成型したりＵＶ硬化樹脂へ複製すること
で、回折格子パターンが大量複製される。
【００２５】
【発明の効果】本発明によって、周辺環境光による照明
でも、内蔵光源による照明でも明るいディスプレイの提
供が可能になる。
でも、内蔵光源による照明でも明るいディスプレイの提
供が可能になる。
【図１】本発明のディスプレイ装置において、拡散体が
回折格子によって構成され、異なる入射角による周辺環
境光と内蔵照明光が同一の回折格子によって回折されデ
ィスプレイを照明する一実施例を示す説明図。
回折格子によって構成され、異なる入射角による周辺環
境光と内蔵照明光が同一の回折格子によって回折されデ
ィスプレイを照明する一実施例を示す説明図。
【図２】従来の回折素子の反射回折面が半透明反射面で
ある拡散体の一実施例を示す説明図。
ある拡散体の一実施例を示す説明図。
【図３】本発明のディスプレイ装置において、回折格子
が鋸歯状の断面構造をもつ一実施例を示す説明図。
が鋸歯状の断面構造をもつ一実施例を示す説明図。
【図４】本発明のディスプレイ装置において、回折格子
が曲線による山状および階段状の断面構造をもつ一実施
例を示す説明図。
が曲線による山状および階段状の断面構造をもつ一実施
例を示す説明図。
【図５】本発明のディスプレイ装置の拡散体において、
電子線描画装置による鋸歯状格子の成形法の説明図。
電子線描画装置による鋸歯状格子の成形法の説明図。
【図６】本発明のディスプレイ装置の拡散体において、
エッチング法による階段状格子の成形法の説明図。
エッチング法による階段状格子の成形法の説明図。
【図７】本発明のディスプレイ装置において、回折格子
と拡散層をもつ一実施例を示す説明図。
と拡散層をもつ一実施例を示す説明図。
１１・・・液晶ディスプレイ １２・・・回折格子による拡散体 １４・・・回折反射面 １５・・・周辺環境光 １６・・・周辺環境光による拡散照明光 １７・・・内蔵照明による拡散照明光 １８・・・内蔵照明光源 １９・・・内蔵照明による照明光 ２１・・・液晶ディスプレイ ２２・・・拡散体 ２４・・・回折反射面 ２５・・・周辺環境光 ２６・・・周辺環境光による拡散照明光 ２７・・・内蔵照明による拡散照明光 ２３・・・内蔵照明光源 ３４・・・拡散層
Claims (10)
- 【請求項１】内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可
能なディスプレイであって、その照明光を拡散させる一
部もしくは全部が回折要素からなる拡散体を設けたこと
を特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項２】請求項１記載のディスプレイ装置の前記拡
散体において、内蔵照明の拡散に回折要素の２次以上も
しくは−２次以下の回折光を用いることを特徴とするデ
ィスプレイ装置。 - 【請求項３】請求項１記載のディスプレイ装置の前記拡
散体において、外光照明の拡散に回折要素の１次もしく
は−１次の回折光を用いることを特徴とするディスプレ
イ装置。 - 【請求項４】請求項１記載のディスプレイ装置におい
て、内蔵照明がディスプレイの上方もしくは下方もしく
は双方の側面から、前記拡散体を照明することを特徴と
するディスプレイ装置。 - 【請求項５】請求項１記載のディスプレイ装置の前記拡
散体が、凹凸構造の回折格子からなり、回折格子の断面
形状の凹凸の傾きが、外光照明側よりも内蔵照明側が大
きいことを特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項６】請求項１記載のディスプレイ装置の前記拡
散体が、凹凸構造の回折格子からなり、回折格子の断面
形状の凹凸の傾きが、ディスプレイの上下方向におい
て、下方側よりも上方側が小さいとを特徴とするディス
プレイ装置。 - 【請求項７】請求項１記載のディスプレイ装置の前記拡
散体が、凹凸構造の回折格子からなり、回折格子の断面
形状の凹凸を形成する２つの斜面のうち、斜面の角度の
小さい方の角度をα１、斜面の角度の大きい方の角度を
α２と表し、また角度α１およびα２の斜面で回折する
回折光の次数（整数）を各々ｍ１およびｍ２と表したと
き、ｍ１＜ｍ２の関係を満たし、かつｍ２／ｍ１＝ｓｉ
ｎ（２×α２）／ｓｉｎ（２×α１）の関係を満たすこ
とを特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項８】請求項５から請求項７の何れかに記載の前
記拡散体が、凹凸構造の断面をもつ回折格子であり、回
折格子の断面形状の凹凸を形成する２つの斜面のうち斜
面の角度が小さい方の角度α１が、２２．５度以下であ
ること特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項９】請求項１から請求項８の何れかに記載の前
記拡散体の回折要素のピッチが、０．８μｍ以上あるこ
とを特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項１０】請求項１から請求項９の何れかに記載の
前記拡散体を、反射型液晶ディスプレイの反射電極の反
射面に設けた反射型液晶ディスプレイ装置であることを
特徴とするディスプレイ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26685799A JP3711803B2 (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | ディスプレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26685799A JP3711803B2 (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | ディスプレイ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001092366A true JP2001092366A (ja) | 2001-04-06 |
| JP3711803B2 JP3711803B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=17436634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26685799A Expired - Fee Related JP3711803B2 (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | ディスプレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3711803B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103426380A (zh) * | 2012-05-25 | 2013-12-04 | 三星电子株式会社 | 具有增强可视性的显示装置及使用该显示装置的移动终端 |
| WO2020053950A1 (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 株式会社島津製作所 | ブレーズド回折格子 |
-
1999
- 1999-09-21 JP JP26685799A patent/JP3711803B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103426380A (zh) * | 2012-05-25 | 2013-12-04 | 三星电子株式会社 | 具有增强可视性的显示装置及使用该显示装置的移动终端 |
| WO2020053950A1 (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 株式会社島津製作所 | ブレーズド回折格子 |
| JPWO2020053950A1 (ja) * | 2018-09-11 | 2021-08-30 | 株式会社島津製作所 | ブレーズド回折格子 |
| JP7078914B2 (ja) | 2018-09-11 | 2022-06-01 | 株式会社島津製作所 | ブレーズド回折格子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3711803B2 (ja) | 2005-11-02 |
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