JP2001296810A - フロントライト照明装置及び反射型ホログラムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観察者にとって暗部となったりモアレ縞の発
生と認識される現象が生じないようにしたフロントライ
ト照明装置を提供すること及びかかるフロント照明装置
を製造するための反射型ホログラムを確実に製造するこ
とができるようにすることを課題とする。 【解決手段】 透明な板状支持部材２の観察側の面２ａ
に反射型ホログラム３を担持させ、上記板状支持部材の
一の端面近傍に該板状支持部材の内部に照射光を入射さ
せる光源４を配置して成る反射型液晶表示素子５と観察
側との間に配置されるフロントライト照明装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新規なフロントライ
ト照明装置及び反射型ホログラムの製造方法に関する。
詳しくは、局部的な暗部や該暗部によるモアレ縞の発生
が無くまた照明光の利用効率が高いフロントライト照明
装置とそのようなフロントライト照明装置を製造するた
めの反射型ホログラムを確実に製造する方法を提供する
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型表示素子、例えば、反射型液晶表
示素子のフロントライト照明装置としては、従来、図５
に示すようなものａが使用されていた。

【０００３】該フロントライト照明装置ａは、透明な導
光板ｂを有し、該導光板ｂには観察側の面ｂ′に４５度
の角度を為す多数の反射面ｃ、ｃ、・・・が形成されて
おり、導光板ａの一の端面に対向して光源ｄが配置され
たものである。

【０００４】また、反射面の精度を必要とする場合は、
図６に示すように、透明な支持板ｅの観察側の面ｅ′に
転写等の手段によって細密に反射面ｆ、ｆ、・・・を形
成した別部材ｇを張り付けて形成された導光体ｈの一の
端面に光源ｉを対向させたものｊが使用される。

【０００５】上記したフロントライト照明装置ａ又はｊ
にあっては、一の端面から導光板ｂ又は導光体ｈの中に
入射した光源ｄ又はｉの光は、導光板ｂ又は導光体ｈの
内部で全反射を繰り返して導光板ｂ又は導光体ｈの全域
に行き渡るが、この過程で、反射面ｃ、ｃ、・・・又は
ｆ、ｆ、・・・に当たった場合には、該光ｋは反射型液
晶表示素子ｌの方へ反射され、該光ｋが液晶表示素子ｌ
の画像表示面ｍで反射され、該反射された光ｎが導光板
ｂ又は導光体ｈを透過して観察側で観察される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来のフロントライト照明装置ａやｊにあっては、液晶表
示装置ｌの画像表示面ｍで反射された光は導光板ｂ又は
導光体ｈを透過して観察者の目に入るのであるが、この
過程で、反射面ｃ、ｃ、・・・又はｆ、ｆ、・・・を透
過した光ｏは大きく屈折されて観察者の目には入らない
光となる。従って、観察者にとって、反射面ｃ、ｃ、・
・・及びｆ、ｆ、・・・は光を通していない黒い面とし
て、すなわち、単なる黒い縞として認識されてしまうと
いう問題がある。

【０００７】しかも、上記黒い縞の原因となる反射面
ｃ、ｃ、・・・やｆ、ｆ、・・・は液晶表示素子ｌの画
素ピッチと同等の幅とされることが多いため、画素に対
してモアレ縞の発生として認識できることも多く、大変
見苦しいものとなることがあった。

【０００８】そこで、本発明は、観察者にとって暗部と
なったりモアレ縞の発生と認識される現象が生じないよ
うにしたフロントライト照明装置を提供すること及びか
かるフロント照明装置を製造するための反射型ホログラ
ムを確実に製造することができるようにすることを課題
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明フロントライト照
明装置は、上記した課題を解決するために、透明な板状
支持部材の観察側の面に反射型ホログラムを担持させ、
上記板状支持部材の一の端面近傍に該板状支持部材の内
部に照射光を入射させる光源を配置して成るものであ
る。

【００１０】従って、本発明フロントライト照明装置に
あっては、反射部が周期性を持った凹凸を有しない形状
であるので、且つ、ホログラム内部での屈折率の変化は
目視できるような粗い周期ではないため、従来における
ような暗部ができたり、モアレが発生したりすることが
ない。また、機械的加工によるものではないので、表示
画素が細かいピッチの反射型表示素子に対応することが
できると共に、従来は導光板や導光体の内部を進行する
光のうち観察側面に対する所定の角度に対して±２゜程
度のものしか利用することができなかったのに対して、
板状支持部材及びホログラムの内部を進行する光のうち
観察側面に対する所定の角度に対して±２０゜近くのも
のまで利用することが可能であり、光線の利用効率が極
めて高い。

【００１１】また、本発明反射型ホログラムの製造方法
は、上記した課題を解決するために、透明な製造時支持
基材の一方の面にホログラム形成層を支持させ、ホログ
ラムの表面に対してほぼ垂直な方向に反射される条件を
満たす角度の参照光とホログラムの表面に対してほぼ垂
直な垂直光とを上記ホログラム形成層に照射し、上記２
つの照射光の干渉によって生じる干渉縞を上記ホログラ
ム形成層に記録することによって上記参照光とほぼ同じ
角度で入射した光をホログラムの表面にほぼ垂直な方向
に反射させる反射型ホログラムを製造するようにしたも
のである。

【００１２】従って、本発明反射型ホログラムの製造方
法にあっては、ホログラム形成層を透明な製造時支持基
材に支持させるようにしたので、ホログラム形成層に入
射する際に参照光の角度が屈折によって狂うことが無
く、設計通りの反射性能を有するホログラムを確実に製
造することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明フロントライト照
明装置及び反射型ホログラムの製造方法の実施の形態を
添付図面を参照して説明する。

【００１４】図１は本発明フロントライト照明装置の実
施の形態を概略的に示すものである。

【００１５】フロントライト照明装置１は、透明な板状
支持部材２の観察側の面２ａに反射型ホログラム３が担
持され、上記板状支持部材２の一端面に対向して光源４
が配置されている。上記光源４は発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）、蛍光管等適宜のものでよいが、ホログラム３の製
造の際に使用した光源の波長に近い波長のものであるこ
とが必要である。

【００１６】上記したフロントライト照明装置１は板状
支持部材２の照明側面、すなわち、反射型ホログラム３
が添設された面２ａと反対側の面２ｂが反射型表示素
子、例えば、反射型液晶表示素子５に対向して配置され
る。

【００１７】そして、上記したフロントライト照明装置
１にあっては、光源４から板状支持部材２に入射した光
は、板状支持部材２と反射型ホログラム３とから成る導
光部材６の内部を全反射を繰り返しながら導光部材６の
全体に行き渡る。そして、これら光のうちの一部のもの
７、７、・・・は反射型ホログラム３の面を通るときに
ホログラム３の反射作用によってホログラム３の表面に
対してほぼ垂直な方向、すなわち、反射型液晶表示素子
５に対してほぼ垂直な方向へと反射されて反射型液晶表
示素子５を照明する光となる。そして、上記光７、７、
・・・は反射型液晶表示素子５の画像表示面５ａで反射
されて上記導光部材７をほぼ垂直に透過して観察者の目
に入る。これによって、反射型液晶表示素子５の画像表
示面５ａに表示された画像を観察者が見ることができ
る。

【００１８】上記したフロントライト照明装置１にあっ
ては、従来のように反射面が一部分に点在した構造とな
っておらず、導光部材６の内部を進む光を反射型液晶表
示素子５の方へ反射させる作用を反射型ホログラムによ
って担うようにしたので、観察側にある面の全面が反射
作用を持つようになり、従来のように暗部が生じること
が無く、さらに、周期性に基づいたモアレの発生もな
い。また、反射作用を持たせるための凹凸加工を施す必
要がないので、表示画素が細かいピッチの反射型液晶表
示素子に対応することができると共に、従来は導光板や
導光体の内部を進行する光のうち観察側面に対する所定
の角度に対して±２゜程度のものしか利用することがで
きなかったのに対して、板状支持部材及びホログラムの
内部を進行する光のうち観察側面に対する所定の角度に
対して±２０゜近くのものまで利用することが可能であ
り、光線の利用効率が極めて高い。

【００１９】図２は板状支持部材の変形例を示すもので
ある。

【００２０】この変形例にかかる板状支持部材２Ａは、
その一端部にほぼ４５゜の角度を有する全反射面８が形
成されており、該一端部において板状支持部材２Ａの照
明側面２Ａｂを挟んで上記全反射面８と対向するように
光源４を配置するようにしたものである。そして、この
板状支持部材２Ａの観察側面２Ａａに上記したごとき反
射型ホログラム３が担持される。

【００２１】従って、光源４の光は板状支持部材２Ａの
照明側面２Ａｂから板状支持部材２Ａ内に入り、次い
で、全反射面８によって全反射されて板状支持部材２Ａ
と反射型ホログラムとから成る導光部材の内部を全反射
を繰り返しながら伝播していく。

【００２２】図３に所定の角度で入射し光を観察側面に
対してほぼ垂直に反射する反射型ホログラムを製造する
方法を示す。

【００２３】まず、透明な材料から成る製造時支持基材
９の一方の面９ａにホログラム形成層１０を支持させ
る。

【００２４】そして、コヒーレントな光を照射する光
源、例えば、レーザ光源を用意し、該光源によって参照
光１１、１１、・・・と垂直光１２、１２、・・・を得
る。そして、参照光１１、１１、・・・はこれによって
形成される反射型ホログラムによって製造時支持基材９
の一方の面９ａに対してほぼ垂直な方向に反射される条
件を満たす角度で製造時支持基材を介してホログラム形
成層１０に照射し、垂直光１２、１２、・・・は製造時
支持基材９の一方の面９ａに対して垂直な角度となるよ
う上記ホログラム形成層１０に照射する。

【００２５】上記２つの照射光１１、１１、・・・及び
１２、１２、・・・の干渉によって生じる干渉縞を上記
ホログラム形成層１０に記録することによって上記参照
光１１、１１、・・・とほぼ同じ角度で入射した光を製
造時支持基材９の一方の面９ａに垂直な方向に、すなわ
ち、フロントライト照明装置を構成したときに反射型表
示素子にほぼ垂直な方向に反射させる反射型ホログラム
３が製造される。

【００２６】なお、ホログラム形成層１０を製造時支持
基材９の一方の面９ａに支持した状態で参照光１１、１
１、・・・及び垂直光１２、１２、・・・の照射を行う
のは、図４に示したように、ホログラム形成層１０単体
で位置するものに照射すると、参照光１１、１１、・・
・はホログラム形成層１０の表面に対して所定の角度を
有しているため、ホログラム形成層１０に入射する際に
大きく屈折されてしまい１１′、１１′、・・・、設計
値通りの反射型ホログラムを製造することができなくな
るのに対し、図３に示したように、ホログラム形成層１
０を製造時支持基材９の一方の面９ａに支持した状態
で、製造時支持基材９を通して参照光１１、１１、・・
・の照射を行うと、参照光１１、１１、・・・がホログ
ラム形成層１０に入射する際に大きく屈折することがさ
けられるからである。

【００２７】なお、図３で示した製造方法の場合、上記
した光源４の光が入射する側と該入射側から遠い側とで
ホログラムの作用が同じであるので、入射側から離れる
に従って表示素子側に反射される光が少なくなってしま
い照明の明るさに差がついてしまうという問題がある。

【００２８】そこで、入射側に近いほど露光量を少な
く、入射側から遠ざかるに従って露光量が多くなるよう
にすると良い。これによって、入射側から遠ざかるに従
ってホログラムの反射作用が強くなり、これが入射側か
ら遠ざかるに従ってその部分に存在する光量が減少して
くることを補って、全面に亘って平均した明るさでの照
明が可能となる。なお、上記した露光量の変化は無段階
でもあるいは段階的でも良い。また、露光量を変化させ
る手段としては、濃度グラデーションを持ったフィルタ
ーを介して照射を行うことが考えられる。

【００２９】なお、上記した実施の形態において示した
各部の形状及び構造は、いずれも本発明を実施するに際
して行う具体化のほんの一例を示したものにすぎず、こ
れらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈される
ようなことがあってはならないものである。

【００３０】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明フロントライト照明装置は、反射型表示素子
と観察側との間に配置されるフロントライト照明装置で
あって、透明な板状支持部材の観察側の面に反射型ホロ
グラムを担持させ、上記板状支持部材の一の端面近傍に
該板状支持部材の内部に照射光を入射させる光源を配置
して成ることを特徴とする。

【００３１】従って、本発明フロントライト照明装置に
あっては、反射部が周期性を持った凹凸を有しない形状
であるので、且つ、ホログラム内部での屈折率の変化は
目視できるような粗い周期ではないため、従来における
ような暗部ができたり、モアレが発生したりすることが
ない。また、機械的加工によるものではないので、表示
画素が細かいピッチの反射型表示素子に対応することが
できると共に、従来は導光板や導光体の内部を進行する
光のうち観察側面に対する所定の角度に対して±２゜程
度のものしか利用することができなかったのに対して、
板状支持部材及びホログラムの内部を進行する光のうち
観察側面に対する所定の角度に対して±２０゜近くのも
のまで利用することが可能であり、光線の利用効率が極
めて高い。

【００３２】請求項２に記載した発明にあっては、反射
型ホログラムの反射作用を光源から遠ざかるに従って強
くしたので、全体に亘ってほぼ均一な明るさでの照明を
行うことができる。

【００３３】本発明反射型ホログラムの製造方法は、所
定の角度で入射された光をホログラムの表面にほぼ垂直
な方向に反射する反射型ホログラムの製造方法であっ
て、透明な製造時支持基材の一方の面にホログラム形成
層を支持させ、ホログラムの表面に対してほぼ垂直な方
向に反射される条件を満たす角度の参照光とホログラム
の表面に対してほぼ垂直な垂直光とを上記ホログラム形
成層に照射し、上記２つの照射光の干渉によって生じる
干渉縞を上記ホログラム形成層に記録することによって
上記参照光ほぼと同じ角度で入射した光をホログラムの
表面にほぼ垂直な方向に反射させる反射型ホログラムを
製造することを特徴とする。

【００３４】従って、本発明反射型ホログラムの製造方
法にあっては、ホログラム形成層を透明な製造時支持基
材に支持させるようにしたので、ホログラム形成層に入
射する際に参照光の角度が屈折によって狂うことが無
く、設計通りの反射性能を有するホログラムを確実に製
造することができる。

【００３５】請求項４に記載した発明にあっては、上記
ホログラム形成層に対する露光量が照明光の入射側から
遠ざかるに従って無段階に又は段階的に多くなるように
したので、全体に亘ってほぼ均一な明るさでの照明を行
う照明装置を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明フロントライト照明装置の実施の形態を
示す概略側面図である。

【図２】導光部材の変形例を示す概略側面図である。

【図３】反射形ホログラムの製造方法を示す概略側面図
である。

【図４】製造時支持基材を使用しない場合の問題点を説
明するための概略側面図である。

【図５】従来のフロントライト照明装置の一例を示す概
略側面図である。

【図６】従来のフロントライト照明装置の別の例を示す
要部の概略側面図である。

【符号の説明】

１…フロントライト照明装置、２…板状支持部材、２ａ
…観察側の面、３…反射形ホログラム、４…光源、５…
反射型液晶表示素子（反射型表示素子）、２Ａ…板状支
持部材、９…製造時支持基材、１０…ホログラム形成
層、１１…参照光、１２…垂直光

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｈ 1/02 Ｇ０３Ｈ 1/04 1/04 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H049 CA01 CA05 CA09 CA22 CA28 2H091 FA14Z FA19Z FA23Z FA41Z FC23 FD06 LA18 LA21 2K008 AA10 BB04 CC01 EE04 HH01 HH18 HH19 HH26 5G435 AA01 BB12 BB16 EE27 FF03 HH02 LL13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射型表示素子と観察側との間に配置さ
   れるフロントライト照明装置であって、 透明な板状支持部材の観察側の面に反射型ホログラムを
   担持させ、 上記板状支持部材の一の端面近傍に該板状支持部材の内
   部に照射光を入射させる光源を配置して成ることを特徴
   とするフロントライト照明装置。
2. 【請求項２】 反射型ホログラムの反射作用を光源から
   遠ざかるに従って強くしたことを特徴とする請求項１に
   記載のフロントライト照明装置。
3. 【請求項３】 所定の角度で入射された光をホログラム
   の表面にほぼ垂直な方向に反射する反射型ホログラムの
   製造方法であって、 透明な製造時支持基材の一方の面にホログラム形成層を
   支持させ、 ホログラムの表面に対してほぼ垂直な方向に反射される
   条件を満たす角度の参照光とホログラムの表面に対して
   ほぼ垂直な垂直光とを上記ホログラム形成層に照射し、 上記２つの照射光の干渉によって生じる干渉縞を上記ホ
   ログラム形成層に記録することによって上記参照光ほぼ
   と同じ角度で入射した光をホログラムの表面にほぼ垂直
   な方向に反射させる反射型ホログラムを製造することを
   特徴とする反射型ホログラムの製造方法。
4. 【請求項４】 上記ホログラム形成層に対する露光量が
   照明光の入射側から遠ざかるに従って無段階に又は段階
   的に多くなるようにしたことを特徴とする請求項３に記
   載の反射型ホログラムの製造方法。