JP2003139959A - 光学素子 - Google Patents
光学素子Info
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- JP2003139959A JP2003139959A JP2001339614A JP2001339614A JP2003139959A JP 2003139959 A JP2003139959 A JP 2003139959A JP 2001339614 A JP2001339614 A JP 2001339614A JP 2001339614 A JP2001339614 A JP 2001339614A JP 2003139959 A JP2003139959 A JP 2003139959A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回折効率可変体内の光源の光に加えて、外部
からの光を表示に利用することにより、表示装置での視
認性の向上と光源の電力消費を抑える。 【解決手段】 透明基板１，５上に、ＬＥＤ６と透明電
極２，４を設け、透明電極２，４に隣接して、回折効率
可変体３であるホログラフィック高分子分散液晶（ＨＰ
ＤＬＣ）を設け、ＨＰＤＬＣを挟むように、透明電極付
きの透明基板を設ける。ＨＰＤＬＣは、高分子フィルム
中に微小な液晶粒を分散させることにより構成されるホ
ログラムで、電界を印加すると回折効率が変化するとい
う特徴を有する機能性高分子材料である。ＬＥＤ６を出
射した光は、ＨＰＤＬＣが透明状態の領域では透明基板
２，４の表面で全反射して導光されるが、回折状態の領
域では回折により観測者８の方へ出射される。外部から
の光についても、ＨＰＤＬＣが回折状態の領域では回折
されることにより観測者８の方へ出射される。
からの光を表示に利用することにより、表示装置での視
認性の向上と光源の電力消費を抑える。 【解決手段】 透明基板１，５上に、ＬＥＤ６と透明電
極２，４を設け、透明電極２，４に隣接して、回折効率
可変体３であるホログラフィック高分子分散液晶（ＨＰ
ＤＬＣ）を設け、ＨＰＤＬＣを挟むように、透明電極付
きの透明基板を設ける。ＨＰＤＬＣは、高分子フィルム
中に微小な液晶粒を分散させることにより構成されるホ
ログラムで、電界を印加すると回折効率が変化するとい
う特徴を有する機能性高分子材料である。ＬＥＤ６を出
射した光は、ＨＰＤＬＣが透明状態の領域では透明基板
２，４の表面で全反射して導光されるが、回折状態の領
域では回折により観測者８の方へ出射される。外部から
の光についても、ＨＰＤＬＣが回折状態の領域では回折
されることにより観測者８の方へ出射される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子に関し、
より詳細には、電界により回折効率を制御可能な材料
（以下、回折効率可変体という）を用いて光の出射光量
を制御する光学素子に関し、特に、画像の表示等に利用
する光学素子の構造に関する。
より詳細には、電界により回折効率を制御可能な材料
（以下、回折効率可変体という）を用いて光の出射光量
を制御する光学素子に関し、特に、画像の表示等に利用
する光学素子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の透明体に接したホログラフィック
高分子分散液晶からなる回折効率可変体を具備し、透明
体に光を導光させる光学素子として、例えば、特開２０
００−１４７４９４号公報に記載されている。
高分子分散液晶からなる回折効率可変体を具備し、透明
体に光を導光させる光学素子として、例えば、特開２０
００−１４７４９４号公報に記載されている。
【０００３】図７は、従来の表示素子を説明するための
構成図で、この表示素子は、透明電極５２，５４を設け
た一対の透明基板５１，５５によって挾持された回折効
率可変体５３，５６と、透明基板５１，５５の表面で全
反射を繰り返し導光される光を供給する光源であるＬＥ
Ｄ５７から構成されている。
構成図で、この表示素子は、透明電極５２，５４を設け
た一対の透明基板５１，５５によって挾持された回折効
率可変体５３，５６と、透明基板５１，５５の表面で全
反射を繰り返し導光される光を供給する光源であるＬＥ
Ｄ５７から構成されている。
【０００４】ＬＥＤ５７を出射した光は、回折効率可変
体５３が透明状態である領域では、透明基板５１，５５
の表面で全反射しながら伝搬するが、回折効率可変体５
６が回折状態である場所に達すると、回折により偏向さ
れ、観測者５８へ向かって出射される。この出射光を画
素の点灯状態として用いることにより表示を実現してい
た。
体５３が透明状態である領域では、透明基板５１，５５
の表面で全反射しながら伝搬するが、回折効率可変体５
６が回折状態である場所に達すると、回折により偏向さ
れ、観測者５８へ向かって出射される。この出射光を画
素の点灯状態として用いることにより表示を実現してい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術のものでは、周囲光を取り込めず、光を発す
るためには素子内の光源を常時点灯する必要があるた
め、明るい照明下でも反射型表示素子のように消費電力
の節約ができない。また、内部光源のみであるため、光
源の光量で素子の輝度（出射光量）が制限されてしま
い、明るい照明下では相対的に暗くなってしまい視認性
が低下するといった問題点があった。
た従来技術のものでは、周囲光を取り込めず、光を発す
るためには素子内の光源を常時点灯する必要があるた
め、明るい照明下でも反射型表示素子のように消費電力
の節約ができない。また、内部光源のみであるため、光
源の光量で素子の輝度（出射光量）が制限されてしま
い、明るい照明下では相対的に暗くなってしまい視認性
が低下するといった問題点があった。
【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、回折効率可変体内
の光源の光に加えて、外部からの光を表示に利用するこ
とにより、表示装置での視認性の向上と光源の電力消費
を抑えるようにした光学素子を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、回折効率可変体内
の光源の光に加えて、外部からの光を表示に利用するこ
とにより、表示装置での視認性の向上と光源の電力消費
を抑えるようにした光学素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、透明体
に接した回折効率可変体を具備し、前記透明体に光を導
光させる光学素子において、前記回折効率可変体が、導
光されている光を透明体の外に出射し、かつ前記透明体
の外から入射した光を透明体の外部に出射するホログラ
ムにより構成されていることを特徴とする。
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、透明体
に接した回折効率可変体を具備し、前記透明体に光を導
光させる光学素子において、前記回折効率可変体が、導
光されている光を透明体の外に出射し、かつ前記透明体
の外から入射した光を透明体の外部に出射するホログラ
ムにより構成されていることを特徴とする。
【０００８】また、請求項２に記載の発明は、透明体に
接した回折効率可変体を具備し、前記透明体に光を導光
させる光学素子において、前記回折効率可変体が、導光
されている光を透明体の外に出射し、かつ前記透明体の
外から入射した光を透明体に伝播させるホログラムによ
り構成されていることを特徴とする。
接した回折効率可変体を具備し、前記透明体に光を導光
させる光学素子において、前記回折効率可変体が、導光
されている光を透明体の外に出射し、かつ前記透明体の
外から入射した光を透明体に伝播させるホログラムによ
り構成されていることを特徴とする。
【０００９】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２記載の発明において、前記ホログラムの構造が、
直線又は曲線からなる周期構造で構成される回折効率可
変体であることを特徴とする。
又は２記載の発明において、前記ホログラムの構造が、
直線又は曲線からなる周期構造で構成される回折効率可
変体であることを特徴とする。
【００１０】また、請求項４に記載の発明は、請求項
１，２又は３記載の発明において、両端面に反射膜を設
けたことを特徴とする。
１，２又は３記載の発明において、両端面に反射膜を設
けたことを特徴とする。
【００１１】このような構成により、本発明は、上述し
たような課題を解決し、明るい照明下で消費電力を削減
可能で、視認性の高いはっきりした表示を実現するため
には、内部光源だけでなく外部の光も発光に寄与させれ
ば良く、これを実現するための手段として、以下のよう
な特徴を有する回折効率可変体を用いたものである。
たような課題を解決し、明るい照明下で消費電力を削減
可能で、視認性の高いはっきりした表示を実現するため
には、内部光源だけでなく外部の光も発光に寄与させれ
ば良く、これを実現するための手段として、以下のよう
な特徴を有する回折効率可変体を用いたものである。
【００１２】１）回折効率可変体として、従来の導光さ
れている光を外部に出射するホログラム機能に、あらた
に、外部からの光を外部に反射するホログラム機能を付
加したホログラムを用いる。
れている光を外部に出射するホログラム機能に、あらた
に、外部からの光を外部に反射するホログラム機能を付
加したホログラムを用いる。
【００１３】２）回折効率可変体として、従来の導光さ
れている光を外部に出射するホログラム機能に、あらた
に、外部からの光を導光板に伝播させるホログラム機能
を付加したホログラムを用いる。
れている光を外部に出射するホログラム機能に、あらた
に、外部からの光を導光板に伝播させるホログラム機能
を付加したホログラムを用いる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。
施例について説明する。
【００１５】[実施例１]図１は、本発明の光学素子の一
実施例を説明するための構成図で、図中符号１，５は、
ガラスやサファイア等の透明基板で、一方の透明基板５
上に、光源となる発光ダイオード（ＬＥＤ）６、両方の
透明基板１，５上に透明電極２，４を設け、この透明電
極２，４に隣接して、後述する回折効率可変体３である
ホログラフィック高分子分散液晶（ＨＰＤＬＣ）を設
け、このＨＰＤＬＣを挟むように、透明電極付きの透明
基板を設けて構成されている。透明電極２，４は、表示
する画素に合わせて短冊状に分割されている。なお、符
号７は外部の光源を示している。
実施例を説明するための構成図で、図中符号１，５は、
ガラスやサファイア等の透明基板で、一方の透明基板５
上に、光源となる発光ダイオード（ＬＥＤ）６、両方の
透明基板１，５上に透明電極２，４を設け、この透明電
極２，４に隣接して、後述する回折効率可変体３である
ホログラフィック高分子分散液晶（ＨＰＤＬＣ）を設
け、このＨＰＤＬＣを挟むように、透明電極付きの透明
基板を設けて構成されている。透明電極２，４は、表示
する画素に合わせて短冊状に分割されている。なお、符
号７は外部の光源を示している。
【００１６】ＨＰＤＬＣは、高分子フィルム中に微小な
液晶粒を分散させることにより構成されるホログラム
で、電界を印加すると回折効率が変化するという特徴を
有する機能性高分子材料である（信学技報、ＥＩＤ９５
−１４７，ｐ．１３１参照）。
液晶粒を分散させることにより構成されるホログラム
で、電界を印加すると回折効率が変化するという特徴を
有する機能性高分子材料である（信学技報、ＥＩＤ９５
−１４７，ｐ．１３１参照）。
【００１７】ＬＥＤ６を出射した光は、ＨＰＤＬＣが透
明状態の領域では透明基板２，４の表面で全反射して導
光されるが、ＨＰＤＬＣが回折状態の領域では回折によ
り観測者８の方へ出射される。また、外部からの光につ
いても、ＨＰＤＬＣが回折状態の領域では回折されるこ
とにより観測者８の方へ出射される。
明状態の領域では透明基板２，４の表面で全反射して導
光されるが、ＨＰＤＬＣが回折状態の領域では回折によ
り観測者８の方へ出射される。また、外部からの光につ
いても、ＨＰＤＬＣが回折状態の領域では回折されるこ
とにより観測者８の方へ出射される。
【００１８】以下、この機能を実現するホログラム構造
について、図２を参照にして説明する。図２は、本発明
における回折効率可変体のホログラムの構造を説明する
ための図で、縞模様はホログラム構造１１を示し、ＨＰ
ＤＬＣにおいては、高分子材料（黒地）１３と低分子液
晶（白地）１２とからなる周期構造を形成している。本
ホログラムは、二つの異なる傾きを持った回折格子から
なる複合構造で、二つの入射光ａ１，ａ２に対する回折
条件を満足する。
について、図２を参照にして説明する。図２は、本発明
における回折効率可変体のホログラムの構造を説明する
ための図で、縞模様はホログラム構造１１を示し、ＨＰ
ＤＬＣにおいては、高分子材料（黒地）１３と低分子液
晶（白地）１２とからなる周期構造を形成している。本
ホログラムは、二つの異なる傾きを持った回折格子から
なる複合構造で、二つの入射光ａ１，ａ２に対する回折
条件を満足する。
【００１９】入射光ａ１は外部から入射し、ホログラム
の周期構造のうち矢印ｃ１と平行な回折格子により鉛直
方向にいる観測者（図示せず）に向かい回折光ｂ１とし
て回折される。一方、ＬＥＤ６からの光ａ２は異なる回
折条件を満たす矢印ｃ２と平行な回折格子により回折さ
れ、回折光ｂ２としてホログラムの鉛直方向にいる観測
者（図示せず）に向かい回折される。
の周期構造のうち矢印ｃ１と平行な回折格子により鉛直
方向にいる観測者（図示せず）に向かい回折光ｂ１とし
て回折される。一方、ＬＥＤ６からの光ａ２は異なる回
折条件を満たす矢印ｃ２と平行な回折格子により回折さ
れ、回折光ｂ２としてホログラムの鉛直方向にいる観測
者（図示せず）に向かい回折される。
【００２０】ＨＰＤＬＣの回折効率は、電界を印加する
ことにより変化するが、入射光ａ１、入射光ａ２に対す
る回折効率は正の相関をもつので、回折効率が低い暗状
態では、回折光ｂ１，ｂ２とも弱くなり、回折効率が高
い明状態では回折光ｂ１，ｂ２とも強くなる。従来の表
示素子は、内部の光源からの光（入射光ａ２に対応）の
みを用いているが、本光学素子では外部照明からの光
（入射光ａ１に対応）も用いる。このため、従来のもの
よりも、明るい照明下でも高輝度かつコントラストも高
い視認性に優れたはっきりした表示が実現できる。
ことにより変化するが、入射光ａ１、入射光ａ２に対す
る回折効率は正の相関をもつので、回折効率が低い暗状
態では、回折光ｂ１，ｂ２とも弱くなり、回折効率が高
い明状態では回折光ｂ１，ｂ２とも強くなる。従来の表
示素子は、内部の光源からの光（入射光ａ２に対応）の
みを用いているが、本光学素子では外部照明からの光
（入射光ａ１に対応）も用いる。このため、従来のもの
よりも、明るい照明下でも高輝度かつコントラストも高
い視認性に優れたはっきりした表示が実現できる。
【００２１】以下、ホログラムの構造の設計方法につい
て説明する。一般に、ホログラムにおける入射光と回折
光の関係は、ブラッグ条件により決定される。すなわ
ち、ホログラムの回折格子構造が格子ベクトルＧであら
わせ、入射した光が波数ベクトルｋｉであらわされる単
色平行光である場合、 ｋｏ−ｋｉ＝Ｇ （１） を満たすようなｋｏが存在するとき、波数ベクトルがｋ
ｏである回折光が発生する。（１）式を満たすｋｏが存
在しない場合、光はそのまま透過する。ここで、格子ベ
クトルＧは、周期の方向を示す単位ベクトルをｅ、実効
的な屈折率をｎ、１周期の物理的な長さをＬとすると、 Ｇ＝（２π／ｎＬ）ｅ （２） で定義される。また、波数ベクトルｋは、光の進行方向
を示す単位ベクトルをｕ、実効的な屈折率をｎ、真空中
での波長をλとすると、 ｋ＝（２π／ｎλ）ｕ （３） で定義される。
て説明する。一般に、ホログラムにおける入射光と回折
光の関係は、ブラッグ条件により決定される。すなわ
ち、ホログラムの回折格子構造が格子ベクトルＧであら
わせ、入射した光が波数ベクトルｋｉであらわされる単
色平行光である場合、 ｋｏ−ｋｉ＝Ｇ （１） を満たすようなｋｏが存在するとき、波数ベクトルがｋ
ｏである回折光が発生する。（１）式を満たすｋｏが存
在しない場合、光はそのまま透過する。ここで、格子ベ
クトルＧは、周期の方向を示す単位ベクトルをｅ、実効
的な屈折率をｎ、１周期の物理的な長さをＬとすると、 Ｇ＝（２π／ｎＬ）ｅ （２） で定義される。また、波数ベクトルｋは、光の進行方向
を示す単位ベクトルをｕ、実効的な屈折率をｎ、真空中
での波長をλとすると、 ｋ＝（２π／ｎλ）ｕ （３） で定義される。
【００２２】入射光の方向と波長および回折光の方向が
決まれば、（１）式によりＧが求まるので、「周期Ｌ」
と「周期の方向ｅ」が設計できる。
決まれば、（１）式によりＧが求まるので、「周期Ｌ」
と「周期の方向ｅ」が設計できる。
【００２３】このホログラムでは入射光と回折光が二組
あるので、それぞれについて（１）式によりＧの値を設
計し、二つの周期の重ね合わせからなる構造を製作可能
である。
あるので、それぞれについて（１）式によりＧの値を設
計し、二つの周期の重ね合わせからなる構造を製作可能
である。
【００２４】このような構造は、例えば、入射光と同一
波長で方向が、入射光ａ１，ａ２および回折光ｂ１，ｂ
２と等しいレーザー光を４光束干渉させ、この干渉縞を
露光すれば容易にできるが、これ以外の方法でもかまわ
ない。
波長で方向が、入射光ａ１，ａ２および回折光ｂ１，ｂ
２と等しいレーザー光を４光束干渉させ、この干渉縞を
露光すれば容易にできるが、これ以外の方法でもかまわ
ない。
【００２５】本実施例では、外光が強い状況下では、内
部の光源（ＬＥＤ）の輝度を低くしても十分な表示機能
をはたすことができる。このためＬＥＤの発光に要する
電力を節電することができる。
部の光源（ＬＥＤ）の輝度を低くしても十分な表示機能
をはたすことができる。このためＬＥＤの発光に要する
電力を節電することができる。
【００２６】図２においては、説明をわかりやすくする
ため、太線からなる縞模様（格子状）の太線領域を高分
子材料、格子の空白部分を低分子材料とした。図示にお
いて煩雑になることを防ぐため、空白領域は代表なもの
についてのみ引き出し線を記載してある。また、縞模様
は周期を模したものであり、厳密な境界をもって２領域
に分かれてホログラムを構成する必要はない。例えば、
材料の濃度比率、材料の微粒子の数密度が周期的に変化
することによってホログラムを構成しても良い。また、
縞模様はあくまでホログラムの周期性を示すものであ
り、例えば、粒子が周期的に並ぶことによって構成され
ても良い。また、周期は図をわかりやすくするために粗
く記載してあり、図の縞模様の本数は実際のホログラム
構造に比べ遙かに少ないものとなっている。
ため、太線からなる縞模様（格子状）の太線領域を高分
子材料、格子の空白部分を低分子材料とした。図示にお
いて煩雑になることを防ぐため、空白領域は代表なもの
についてのみ引き出し線を記載してある。また、縞模様
は周期を模したものであり、厳密な境界をもって２領域
に分かれてホログラムを構成する必要はない。例えば、
材料の濃度比率、材料の微粒子の数密度が周期的に変化
することによってホログラムを構成しても良い。また、
縞模様はあくまでホログラムの周期性を示すものであ
り、例えば、粒子が周期的に並ぶことによって構成され
ても良い。また、周期は図をわかりやすくするために粗
く記載してあり、図の縞模様の本数は実際のホログラム
構造に比べ遙かに少ないものとなっている。
【００２７】[実施例２]図３は、本発明の光学素子の他
の実施例を説明するための図で、図中符号２１は、ガラ
スやサファイア等の透明基板で、この透明基板２１上
に、光源となる発光ダイオード（ＬＥＤ）２６および透
明電極２２，２４を設け、この透明電極２２，２４に隣
接して、後述する回折効率可変体２３であるホログラフ
ィック高分子分散液晶（ＨＰＤＬＣ）を設け、ＨＰＤＬ
Ｃを挟むように、透明電極付きの基板を設けて構成され
ている。
の実施例を説明するための図で、図中符号２１は、ガラ
スやサファイア等の透明基板で、この透明基板２１上
に、光源となる発光ダイオード（ＬＥＤ）２６および透
明電極２２，２４を設け、この透明電極２２，２４に隣
接して、後述する回折効率可変体２３であるホログラフ
ィック高分子分散液晶（ＨＰＤＬＣ）を設け、ＨＰＤＬ
Ｃを挟むように、透明電極付きの基板を設けて構成され
ている。
【００２８】透明電極２２，２４は、表示する画素にあ
わせ短冊状に分割されている。本実施例の特徴は、上述
した実施例１における表示素子の回折効率可変体の回折
格子の傾きが異なる点にある。
わせ短冊状に分割されている。本実施例の特徴は、上述
した実施例１における表示素子の回折効率可変体の回折
格子の傾きが異なる点にある。
【００２９】図４は、本実施例における回折効率可変体
のホログラム構造を説明するための図で、入射光ｄ１は
外部から入射し、矢印ｆ１と平行な回折格子により入射
光ｄ２とおおむね同方向に回折され、透明基板内を全反
射を繰り返しながら伝播する導光状態となる。一方、Ｌ
ＥＤ２６からの光および回折により導光状態になった光
（入射光ｄ２）は、矢印ｆ２と平行な回折格子により回
折され、回折光ｆ２としてホログラムの鉛直方向にいる
観測者（図示せず）に向かい回折される。
のホログラム構造を説明するための図で、入射光ｄ１は
外部から入射し、矢印ｆ１と平行な回折格子により入射
光ｄ２とおおむね同方向に回折され、透明基板内を全反
射を繰り返しながら伝播する導光状態となる。一方、Ｌ
ＥＤ２６からの光および回折により導光状態になった光
（入射光ｄ２）は、矢印ｆ２と平行な回折格子により回
折され、回折光ｆ２としてホログラムの鉛直方向にいる
観測者（図示せず）に向かい回折される。
【００３０】回折効率可変体２３の回折効率は、電界を
印加することにより変化するが、入射光ｄ１、入射光ｄ
２に対する回折効率は正の相関をもつので、回折効率が
低い暗状態では回折光ｅ１，ｅ２ともに弱くなり、回折
効率が高い明状態では回折光１，２ともに強くなる。明
るい照明下では、導光される光（入射光ｄ２に対応）
は、ＬＥＤ２６からの光に外部から取り込まれた光も加
わるので、観測者に向けて出射される光（回折光ｅ２に
対応）は強くなり、高輝度かつコントラストも高い視認
性に優れたはっきりした表示が実現できる。
印加することにより変化するが、入射光ｄ１、入射光ｄ
２に対する回折効率は正の相関をもつので、回折効率が
低い暗状態では回折光ｅ１，ｅ２ともに弱くなり、回折
効率が高い明状態では回折光１，２ともに強くなる。明
るい照明下では、導光される光（入射光ｄ２に対応）
は、ＬＥＤ２６からの光に外部から取り込まれた光も加
わるので、観測者に向けて出射される光（回折光ｅ２に
対応）は強くなり、高輝度かつコントラストも高い視認
性に優れたはっきりした表示が実現できる。
【００３１】図４におけるホログラム構造も図２の場合
と同様に、式（１）の条件を満たす構造であればよい。
すなわち、図２におけるホログラムとの機能の差は、入
射光ｄ１に対する回折光の方向の違いなので、入射光ｄ
１に対応する微細周期の傾斜を素子に対して垂直方向に
近づけた構造により実現される。
と同様に、式（１）の条件を満たす構造であればよい。
すなわち、図２におけるホログラムとの機能の差は、入
射光ｄ１に対する回折光の方向の違いなので、入射光ｄ
１に対応する微細周期の傾斜を素子に対して垂直方向に
近づけた構造により実現される。
【００３２】本実施例では、外光が強い状況下では、内
部の光源（ＬＥＤ）の輝度を低くしても十分な表示機能
をはたすことができる。このためＬＥＤの発光に要する
電力を節電することができる。
部の光源（ＬＥＤ）の輝度を低くしても十分な表示機能
をはたすことができる。このためＬＥＤの発光に要する
電力を節電することができる。
【００３３】本実施例では、外光が一旦導光状態とな
り、表示素子内を伝播するため、外光の不均一を解消し
た一様性の高い表示も実現できる。
り、表示素子内を伝播するため、外光の不均一を解消し
た一様性の高い表示も実現できる。
【００３４】実施例で用いたＨＰＤＬＣの高分子材料と
して、特に高分子液晶を用い、一様配向させると液晶の
屈折率異方性を最大限活用でき、コントラスト、回折効
率、動作電圧などの点で好適である。このＨＰＤＬＣと
は、上述した特開２０００−１４７４９４号公報に記載
されているような、高分子液晶と低分子液晶からなるリ
バースモードＰＤＬＣを用いてＨＰＤＬＣを形成したも
のであり、配向制御型ＨＰＤＬＣ（ＡＣ−ＨＰＤＬＣ）
とも呼ばれる（Ｊｐｎ．Ｊ．ｏｆ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，３８．８０５（１９９９）参照）。
して、特に高分子液晶を用い、一様配向させると液晶の
屈折率異方性を最大限活用でき、コントラスト、回折効
率、動作電圧などの点で好適である。このＨＰＤＬＣと
は、上述した特開２０００−１４７４９４号公報に記載
されているような、高分子液晶と低分子液晶からなるリ
バースモードＰＤＬＣを用いてＨＰＤＬＣを形成したも
のであり、配向制御型ＨＰＤＬＣ（ＡＣ−ＨＰＤＬＣ）
とも呼ばれる（Ｊｐｎ．Ｊ．ｏｆ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，３８．８０５（１９９９）参照）。
【００３５】本発明における図では、単純化のためにホ
ログラム構造を直接（平面）からなる周期であらわした
が、任意のホログラム構造、つまり図５に示すように、
曲線（曲面）で構成される回折効率可変体のホログラム
構造３２に示されるような曲線（曲面）からなる周期構
造を用いても良いことはいうまでもない。ディスプレイ
においては視野角を広げられるなど表示特性も向上でき
る。
ログラム構造を直接（平面）からなる周期であらわした
が、任意のホログラム構造、つまり図５に示すように、
曲線（曲面）で構成される回折効率可変体のホログラム
構造３２に示されるような曲線（曲面）からなる周期構
造を用いても良いことはいうまでもない。ディスプレイ
においては視野角を広げられるなど表示特性も向上でき
る。
【００３６】また、ホログラムの機能の複合について
は、図２及び図４に示したように、各機能を持つホログ
ラム（回折格子）の周期構造を単に重ね合わせた実施例
を示したが、機能さえ満たせば他の構成でも良い。例え
ば、各機能をもつホログラム（回折格子）を複数枚積層
したものであっても良い。
は、図２及び図４に示したように、各機能を持つホログ
ラム（回折格子）の周期構造を単に重ね合わせた実施例
を示したが、機能さえ満たせば他の構成でも良い。例え
ば、各機能をもつホログラム（回折格子）を複数枚積層
したものであっても良い。
【００３７】本実施例では、表示用途を記載したが、光
量を電気的に制御可能なアレイイルミネーター等、一般
に発光強度を電気的に制御する光学素子として用いるこ
とができるのはいうまでもない。
量を電気的に制御可能なアレイイルミネーター等、一般
に発光強度を電気的に制御する光学素子として用いるこ
とができるのはいうまでもない。
【００３８】また本実施例ではホログラフィック高分子
分散液晶を回折効率可変体として用いたが、あくまで一
実施例であり、回折効率可変なホログラムを形成できる
材料であれば任意の材料の組み合わせを用いることが出
来る。
分散液晶を回折効率可変体として用いたが、あくまで一
実施例であり、回折効率可変なホログラムを形成できる
材料であれば任意の材料の組み合わせを用いることが出
来る。
【００３９】また本実施例では、内部の光源としてＬＥ
Ｄを用いたが、特にこれに限らない。半導体レーザー等
であっても良い。
Ｄを用いたが、特にこれに限らない。半導体レーザー等
であっても良い。
【００４０】従来技術と同様に、図６に示したように、
導光されている光が全反射条件を満たさない素子の端面
に金属膜や誘電体多層膜などからなる反射膜４１を設け
ることにより、導光板に光を閉じこめ光の利用効率を高
めることが可能であることはいうまでもない。
導光されている光が全反射条件を満たさない素子の端面
に金属膜や誘電体多層膜などからなる反射膜４１を設け
ることにより、導光板に光を閉じこめ光の利用効率を高
めることが可能であることはいうまでもない。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、透
明体に接した回折効率可変体を具備し、透明体に光を導
光させる光学素子において、回折効率可変体が、導光さ
れている光を透明体の外に出射し、かつ透明体の外から
入射した光を透明体の外部に出射するホログラムにより
構成されており、また、回折効率可変体が、導光されて
いる光を透明体の外に出射し、かつ透明体の外から入射
した光を透明体に伝播させるホログラムにより構成され
ているので、外部からの光を内部からの光と同一の方向
に出射できるため、明るい照明下では、光源を消灯し電
力を節約することが出来る。
明体に接した回折効率可変体を具備し、透明体に光を導
光させる光学素子において、回折効率可変体が、導光さ
れている光を透明体の外に出射し、かつ透明体の外から
入射した光を透明体の外部に出射するホログラムにより
構成されており、また、回折効率可変体が、導光されて
いる光を透明体の外に出射し、かつ透明体の外から入射
した光を透明体に伝播させるホログラムにより構成され
ているので、外部からの光を内部からの光と同一の方向
に出射できるため、明るい照明下では、光源を消灯し電
力を節約することが出来る。
【００４２】また、外部からの光を一旦導光板中にとり
こみ、導光板中を伝播する光を回折により出射させるこ
とができるので、明るい照明下では、光源を消灯し電力
を節約することが出来る。
こみ、導光板中を伝播する光を回折により出射させるこ
とができるので、明るい照明下では、光源を消灯し電力
を節約することが出来る。
【００４３】さらに、周囲が明るいとより明るく光るた
め、明るい照明下でも明るくコントラストが高い素子が
実現できる。このことは、信号機等の直射日光にさらさ
れるような表示用途においても、視認性の高い表示を実
現できる。
め、明るい照明下でも明るくコントラストが高い素子が
実現できる。このことは、信号機等の直射日光にさらさ
れるような表示用途においても、視認性の高い表示を実
現できる。
【図１】本発明の光学素子の一実施例を説明するための
構成図である。
構成図である。
【図２】回折効率可変体のホログラム構造を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図３】本発明の光学素子の他の実施例を説明するため
の構成図である。
の構成図である。
【図４】回折効率可変体のホログラム構造を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図５】曲線（曲面）で構成される回折効率可変体のホ
ログラム構造を説明するための図である。
ログラム構造を説明するための図である。
【図６】反射膜の設置場所を示すための図である。
【図７】従来技術を説明するための図である。
１，５，２１，２５ 透明基板
２，４，２２，２４ 透明電極
３，２３ 回折効率可変体
６，２６ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
７，２７ 外部の光源
８，２８ 観測者
１１，３１，３２ ホログラム構造
１２ 低分子液晶（白地）
１３ 高分子材料（黒地）
４１ 反射膜
５１，５５ 透明基板
５２，５４ 透明電極
５３ 回折効率可変体
５６ 回折状態にある回折効率可変体
５７ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中平 篤
東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日
本電信電話株式会社内
Ｆターム(参考） 2H042 DA01 DA08 DE00
2H049 AA25 AA50 AA51 AA62 AA64
CA01 CA04 CA08 CA09 CA22
CA30
2H088 EA48 JA03 MA02
Claims (4)
- 【請求項１】 透明体に接した回折効率可変体を具備
し、前記透明体に光を導光させる光学素子において、前
記回折効率可変体が、導光されている光を透明体の外に
出射し、かつ前記透明体の外から入射した光を透明体の
外部に出射するホログラムにより構成されていることを
特徴とする光学素子。 - 【請求項２】 透明体に接した回折効率可変体を具備
し、前記透明体に光を導光させる光学素子において、前
記回折効率可変体が、導光されている光を透明体の外に
出射し、かつ前記透明体の外から入射した光を透明体に
伝播させるホログラムにより構成されていることを特徴
とする光学素子。 - 【請求項３】 前記ホログラムの構造が、直線又は曲線
からなる周期構造で構成される回折効率可変体であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子。 - 【請求項４】 両端面に反射膜を設けたことを特徴とす
る請求項１，２又は３記載の光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001339614A JP2003139959A (ja) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | 光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001339614A JP2003139959A (ja) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | 光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003139959A true JP2003139959A (ja) | 2003-05-14 |
Family
ID=19153940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001339614A Pending JP2003139959A (ja) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | 光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003139959A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011118096A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Dainippon Printing Co Ltd | 透過型ホログラム素子及び透過型ホログラム素子の作製方法 |
-
2001
- 2001-11-05 JP JP2001339614A patent/JP2003139959A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011118096A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Dainippon Printing Co Ltd | 透過型ホログラム素子及び透過型ホログラム素子の作製方法 |
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