JP2003222727A - ホログラフィーによる光制御拡散体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可視波長域にある拡散光の照明パターンの強度
分布を一様にすることでコントラスト・輝度ともに優
れ、また、耐久性に優れ、安価な光制御拡散体を提供す
る。 【解決手段】透過光を定められた角度範囲へ一様に拡散
させる光制御システムにおいて、表面レリーフ型ホログ
ラム回折格子と拡散光が特定の照明パターンを持つ表面
レリーフ型ホログラム拡散体を含む光制御拡散体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の視野角に拡
散光を制御するホログラム光制御拡散体に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】透過の拡散板の例である透過型のＬＣＤ
の拡散体や室内照明用拡散体に要求される特性は、ある
角度範囲で一様に効率よく拡散すること、面積が広く継
ぎ目が見えないこと、材料の耐久性があること、材料の
コストが安いことなどである。これらの要求項目に対し
て、従来、例えば、米国特許５，６３１，７５４号では
表面レリーフ型ホログラム拡散体によって拡散角度範囲
を要求される範囲にしている。拡散体自体に拡散角度を
制御させるものであり、照明パターン内の強度は中心が
強く、端にいくに従って弱くなる。一方、Donald J.Sch
ertlerとNicholas GeorgeはApplied Optics，38(2)，19
99で回折格子と拡散体を組み合わせて、透過の拡散光の
強度を一様にできることを実証した。これは、回折格子
によって光を回折させ回折光の範囲を制御し、拡散体に
よって各回折光に広がりを持たせることによって一様な
拡散光を得るというものである。

【０００３】これらの技術を利用することにより、反射
型および透過型ＬＣＤ用拡散板においてコントラストと
輝度の高い画像を得ることができる。しかし、米国特許
５，６３１，７５４号の方法では、照明パターン内で光
の強度が一様でないので、ＬＣＤ用にはかならずしも適
していない。また、Schertlerらの方法ではレリーフ型
ホログラム拡散体に拡散角度選択性がないため、透過拡
散光を要求された範囲内に正確に拡散させることが困難
である。しかも、格子溝が縞状に切ってあるため、上下
または左右方向のどちらか１方向のみの拡散範囲制御し
かできない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、透過の光制
御拡散体において、可視波長域にある拡散光の照明パタ
ーンの強度分布を一様にすることでコントラスト・輝度
ともに優れ、また、耐久性に優れ、安価な光制御拡散体
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】本発明は、表面レリーフ
型ホログラム回折格子と拡散に指向性のある表面レリー
フ型ホログラム拡散体を組み合わせた光制御拡散体を使
用する。拡散体により、縦横への拡散の広がりを制御す
ることで、入射光を要求された視域内だけに拡散し輝度
を上げることができる。拡散体で広がりを制御しない場
合に比べて、様様な照明パターンに対応するのが容易と
なる。また、回折角度を制御した回折格子と組み合わせ
ることにより、一様な照明パターン形状を得ることがで
きる。上下左右の拡散範囲の制御には碁盤目状に格子溝
が切ってあることが望ましい。

【０００６】本発明は、［１］透過光を定められた角度
範囲へ一様に拡散させる光制御システムにおいて、表面
レリーフ型ホログラム回折格子と拡散光が特定の照明パ
ターンを持つ表面レリーフ型ホログラム拡散体を含むこ
とを特徴とする光制御拡散体である。また、［２］可視
波長域のレーザー光をｘｙ平面上にある拡散体に垂直に
入射させ、入射光の単位方向ベクトルがＳｉ（０，０，
ｌ）であるときに、透過光の単位方向ベクトルＳ（Ｓ
ｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）に対して、Ｓｚ＞ｃｏｓ（１５°）の
角度範囲における散乱光の最低の強度が、Ｓｚ＞ｃｏｓ
（４０°）の角度範囲に一様に拡散された光の強度より
強いことを特徴とする上記［１］に記載の光制御拡散体
である。上記［１］および［２］では透過型の光制御拡
散体において、回折格子と指向性のある拡散体を組み合
わせることで、ある角度範囲に一様に拡散させ、また、
回折角の波長依存性を少なくしている。回折格子と拡散
体は空間的に密着していても離れていてもよい。上記
［１］にある拡散光の特定の照明パターンとはレーザー
ビームを、拡散体を通してスクリーンに投影したときに
得られる、四角や楕円などの照明パターンが挙げられ
る。

【０００７】また、［３］光制御拡散体の部材として用
いる表面レリーフ型ホログラム拡散体の特性が、入射光
の方向ベクトルがＳi（０，０，１）であるとき、変数
θ（４°＜θ＜３５°）が存在して散乱光の単位方向ベ
クトルＳ（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）について、Ｓｚ＞cos
（θ）の角度範囲に９５％以上の透過光が入り、かつ、
回折効率が９０％以上となる、表面レリーフ型ホログラ
ム拡散体を使用する上記［１］または上記［２］に記載
の光制御拡散体である。上記［３］のようなある範囲内
だけに光を拡散し、かつ、回折効率の高い拡散体を使う
ことで光制御拡散体の拡散角度範囲を限定することがで
きる。 ここでは、拡散体の回折効率ηは、次のように
定義されるものである。 回折効率η＝（全透過光量−回折されずに透過した光
量）／全透過光量

【０００８】また、［４］表面レリーフ型ホログラム回
折格子の層（フィルム）と表面レリーフ型ホログラム拡
散体の層（フィルム）を積層したことを特徴とする上記
［１］ないし上記［３］のいずれかに記載の光制御拡散
体である。また、［５］表面レリーフ型ホログラム回折
格子と表面レリーフ型ホログラム拡散体をフィルムの表
裏両面に設けることを特徴とする上記［１］ないし上記
［３］のいずれかに記載の光制御拡散体である。上記
［４］または上記［５］のようにすることにより、拡散
体と回折格子の両方の特性を併せ持った光制御拡散体が
容易にできる。

【０００９】また、［６］表面レリーフ型ホログラム回
折格子と表面レリーフ型ホログラム拡散体をフィルムの
同じ面側に設けることを特徴とする上記［１］ないし上
記［３］のいずれかに記載の光制御拡散体である。上記
［６］は同じ面に二つの形状を重ね書きして片面だけに
することで、転写の工程数の削減を狙ったものである。
その方法として、回折格子の溝周期より、拡散体の凹凸
の大きさを大きくする場合と、逆に回折格子の溝周期の
方を大きくする場合の２通りが考えられる。

【００１０】また、［７］光を拡散するためのマスク拡
散体を一つまたは複数使用して、レーザーで感光性材料
を露光して凹凸を作製し、拡散体の拡散光の角度範囲を
制御することを特徴とする上記［１］ないし請求項６の
いずれかに記載の光制御拡散体である。上記［７］のよ
うに、マスク拡散体を通して露光することにより製造し
たホログラム拡散体は、拡散光の拡散角度を制御するこ
とができる。図９に示したように、マスク拡散体４４は
光を透過拡散する拡散体部分４６と中心部分以外は光を
遮る遮断面５０からなる。拡散体と遮断面は一体でも離
れていてもよい。こうして、露光・現像して得られた表
面レリーフ型ホログラムは、そのまま用いてもよいし、
転写してもよい。マスク拡散体の拡散体としては小開口
部４８が多数あいた金属板や、すりガラス、上記ホログ
ラム拡散体が使える。また、遮断面としては金属板や厚
紙、黒いプラスチックフィルムが使える。特開平４−２
９９３０３号公報では体積位相型ホログラムについて拡
散体の作り方が書かれているが、露光原理は同じであ
る。

【００１１】また、本発明は、［８］回折格子の格子溝
の方向が非平行になるように積層されたことを特徴とす
る上記［１］ないし上記［６］のいずれかに記載の光制
御拡散体である。また、［９］同じ面側または表裏の面
に、回折格子の格子溝が非平行になるよう縦横に配置す
ることを特徴とする上記［１］ないし上記［６］のいず
れかに記載の光制御拡散体である。ホログラム拡散体
に、上記［８］、［９］のような回折格子を組み合わせ
ることによって、照明パターン内の拡散強度を一様にす
ることができる。

【００１２】また、［１０］表面レリーフ型ホログラム
の積層は、接着層を介して接着することを特徴とする上
記［７］ないし上記［９］のいずれかに記載の光制御拡
散体である。また、［１１］表面レリーフ型ホログラム
の積層は、スペーサーをはさむことを特徴とする上記
［７］ないし上記［９］のいずれかに記載の光制御拡散
体である。光制御拡散体を表面レリーフ型ホログラムの
フィルムから作製し、光制御フィルムとして使用すると
き、フィルムの積層は上記［１０］、［１１］のように
すれば容易にできる。

【００１３】また、［１２］前記光制御拡散体の部材と
なる層（フィルム）は、片面を拡散体と屈折率が０．２
以上異なる誘電体で覆うことを特徴とする上記［７］な
いし上記［９］のいずれかに記載の光制御拡散体であ
る。上記［１２］のように、屈折率差のある誘電体で覆
うことにより、光学的特性を維持しつつ、拡散体の表面
を保護することができる。

【００１４】また、［１３］前記拡散体は、表面レリー
フ型ホログラムを転写ロールの電鋳型から転写したこと
を特徴とする上記［７］ないし上記［９］のいずれかに
記載の光制御拡散体である。また、［１４］前記拡散体
は、表面レリーフ型ホログラムの材料にＵＶ硬化型樹脂
を使うことを特徴とする上記［１３］記載の光制御拡散
体である。上記［１３］、［１４］のように、拡散体や
回折格子のマスター電鋳型からＵＶ硬化樹脂に転写する
ことにより、安価に製造することができる。

【００１５】また、［１５］上記［３］ないし上記［１
４］のいずれかに記載の光制御拡散体を用いた透過型ス
クリーンである。上記の［１５］のように透過型液晶表
示装置に組み込むことにより、拡散方向の制御が容易に
なり、明るい表示が可能となる。また、プロジェクタに
組み込むことにより省電力で、高表示品質を実現でき
る。

【００１６】また、［１６］上記［３］ないし上記［１
４］の何れかに記載の光制御拡散体を用いたことを特徴
とする透過型あるいは反射型液晶表示装置である。ま
た、［１７］上記［１６］に記載の反射型カラー液晶表
示装置のカラー反射板としてホログラム反射板を用いた
ことを特徴とする反射型カラー液晶表示装置である。上
記［１６］、［１７］のように反射型液晶表示装置に組
み込むことにより、カラー反射と組み合わせて使うこと
ができる。カラー反射板とくにホログラフィックカラー
反射板自体に拡散機能を付与することは困難であるの
で、透過型の拡散板を使うことが必須であり、そのため
の拡散板として適している。この拡散板を使うと、虹や
モアレがなく高い表示品質を得ることができ、また、光
利用効率を高くして、低消費電力を実現できる。上述の
光制御拡散体はリアプロジェクタ用スクリーンの拡散板
やレーザー照明のパターン制御用拡散板にも使用するこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を用いて説明する。図１に表面レリーフ型ホログラムを
積層した光制御拡散体を示す。ここではフィルムを積層
して光制御フィルムになっている。背面から出る光の場
合には表面レリーフ型の拡散体１２を通過して、溝が筋
違いにならべられた回折格子１４、１６を通過する。こ
のとき、光はまず拡散体１２で照明パターンが整形さ
れ、次いで回折格子で照明パターン内において一様に拡
散される。照明パターンとしては楕円や矩形がある。こ
こで用いられる、回折格子は、深さ０．４〜１．２μ
ｍ、ピッチ０．４〜１０μｍで溝の形状は左右対称ある
いは上下対称のものが好ましい。また、拡散体の回折効
率は９０％以上で拡散角度は±２５°以下のものが好ま
しい。

【００１８】図２に透過の光制御拡散体の輝度計による
拡散強度の測定方法を示した。デカルト座標系を用い
て、散乱角θを定義した。光制御拡散体はｘｙ平面上に
あり、＋ｚ軸方向に入射した光が散乱される。散乱光の
方向は単位ベクトルＳ（Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ）である。こ
のとき、図の網掛けで示したcos（θ）＜Ｓｚの範囲に
人射光が拡散される。図中の２４はθが１５度、２６は
θが４０度の場合の拡散領域である。

【００１９】この積層フィルムの部材を作製する装置・
露光光学系およびその部材の１例を図３，４に示す。図
３のような転写ロールの型に目的とする電鋳型を用い、
ＵＶ硬化樹脂に転写した後、ＵＶで露光する。このよう
にエンボス加工された回折格子の場合には図４のような
できあがりになる。

【００２０】次に、その積層方法を、図５（ａ）〜
（ｄ）を用いて説明する。図５（ａ）のようにＰＥＴな
どの透明樹脂（透明ベースフィルム）４０の上に、ＵＶ
硬化樹脂３８をのせる。エンボス加工で図５（ｂ）のよ
うな回折格子を作りＵＶ硬化する。図５（ｃ）のように
接着剤（接着フィルム）４２、透明ベースフィルム（４
０）、ＵＶ硬化樹脂（３８）をのせ、ラミネートする。
さらにエンボス加工で図５（ｄ）のような拡散体を作
り、ＵＶ硬化する。ここで透明ベースフィルムの材質は
ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）や脂環式アクリ
ル樹脂が望ましい。また、接着フィルム４２は図５
（ｄ）のように埋め込まれる場合はＵＶ硬化樹脂との屈
折率差が０．２以上あることが望ましい。

【００２１】拡散体の電鋳型の元となる鋳型は図６のよ
うにして作ることができる。図６のマスク拡散体４４
は、中央部にたくさんの小開口４８を持ち、小開口部を
持つ拡散体部分４６と開口部のない遮断面５０とからな
る。マスク拡散体４４にはレーザー光５２が投射され
る。光は拡散体部分４６にある多数の小開口４８を透過
し拡散され感光性フィルム５４に向かって進む。露光
後、必要があれば感光性フィルム５４の現像処理を行
い、拡散依を得る。こうしてできた表面レリーフ型ホロ
グラム拡散体にＨｅ−Ｎｅレーザー（６３３ｎｍ）を当
てると、その拡散光の照明パターンが整形される。照明
パターンとしては楕円や四角がある。拡散体の輪郭の形
が楕円であれば楕円になり、四角であれば四角くなる。
また、拡散光の広がりは拡散体と感光材料との距離が近
ければ広くなり、遠ければ狭くなる。照明パターンの光
強度分布は図２のようにして測定される。

【００２２】また、回折格子は感光性フィルムにレーザ
ー光を左右の２方向から当てて縦方向に格子を刻む。必
要があれば感光性フィルムの現像処理を行う。回折格子
の回折角度は干渉させる二つのレーザー光のなす角度を
小さくするとそれに対応して小さくなる。

【００２３】また、必要に応じて、マイクロレンズアレ
イやシリンドリカルレンズアレイの上に請求項７の方
法、すなわち、光を拡散するためのマスク拡散体を一つ
または複数使用して、レーザーで感光性材料を露光して
凹凸を作製し、拡散体の拡散光の角度範囲を制御するこ
とを特徴とする光制御拡散体で拡散体を作製し、部材と
してもよい。さらに、偏光板や位相差板などの光学素子
の上にＵＶ硬化樹脂をコートし、これにエンボス加工で
転写してもよい。

【００２４】なお、本発明では表面レリーフ型光制御拡
散体を部材にしているが、原理的には体積位相型でも同
じように作製できる。例えば、透過型の光制御拡散体の
場合、体積位相型回折格子拡散体、表面レリーフ型拡散
体の順番に並べれば体積位相型回折格子の優れた角度選
択性により、より輝度を高くできる。

【００２５】作製された表面レリーフ型ホログラムの凹
凸面からその凹凸面を転写した電鋳型を作製し、さらに
薄膜にその電鋳型表面の形状を転写することによって表
面レリーフ型ホログラム拡散体を大量に生産することが
できる。光を拡散し得る凹凸形状面が形成された鋳型の
作製方法の一例は、文献「続・わかりやすい光磁気ディ
スク（オプトロニクス社、平成２年発行）」に示されて
いる。すなわち、ガラス基板上に目的の拡散体の凹凸パ
ターンを作製し、パターン形成面に真空蒸着法やスパッ
タリング法などにより銀またはニッケル膜を形成（導電
化処理）し、ニッケルを電鋳により積層して、ガラス板
から剥離する工程によってマスタ電鋳型を作製すること
ができる。このマスタ電鋳型を使用して多数の微細な凹
凸を形成することができる。

【００２６】光を拡散し得る凹凸形状面が形成された表
面レリーフ型ホログラム拡散体用の鋳型は、シート状、
平板またはロール状または局面の一部等の基材の表面に
全面または必要な部分に光を拡散し得る凹凸形状面が形
成されたものを用いることができ、加圧装置に貼り付け
たり、凹凸を形成する面と加圧装置との間に挟み込んで
用いてもよい。押し当てる工程で熱、光などを加えても
よい。光を拡散し得る凹凸形状面が形成された鋳型の凹
凸の程度は、通常、薄膜層を硬化することで変形するこ
とを考慮し設計する必要がある。

【００２７】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の用途を詳細に
説明するが、本発明の様態はこれに限定されない。

【００２８】（第１の実施の形態）市販の半導体用フォ
トレジスト（シップレー社製ＡＺ‐１５００）を、ガラ
ス基板上に滴下し、１０００ｒｐｍでスピンコートさせ
た後、１００℃で１分間プリベークを行い、図６に示し
たようにＡｒレーザー（４８８ｎｍ）を用い５０ｍＷ／
ｃｍ^２で２０秒間露光した。さらに、専用の現像液で現
像をした。こうしてできた表面レリーフ型ホログラム拡
散体にＨｅ−Ｎｅレーザー（６３３ｎｍ）を当てると拡
散の照明パターンが整形される。照明パターンとしては
楕円や四角がある。拡散体の輪郭の形が楕円であれば楕
円になり、四角であれば四角くなる。また、拡散光の広
がりはすりガラス拡散体と感光材料との距離が近ければ
広くなり、遠ければ狭くなる。照明パターンの光強度分
布は図２に示したようにして測定した。ここで形成され
た凸凹面から光制御拡散体用鋳型であるニッケルのマス
タ電鋳型を作製した。そして、この電鋳型を用いて、凹
凸形成予定面に薄膜層を形成しておき、その薄膜層に対
してマスタ電鋳型の金属膜表面を押し当てた。これによ
り、表面に多数の微細な凹凸を有する光制御拡散体であ
る薄膜層を形成した。具体的には薄膜層の凹凸は次のよ
うにして得られる。薄いガラス基板上に下記薄膜形成用
溶液を、スピンコートし２μｍの膜厚の薄膜層を得た。
次に光制御拡散体の電鋳型シート（マスタ電鋳型）を薄
膜層に微細形状の凹凸面が接するようにラミネータ（ロ
ールラミネータＨＬＭ１５００、日立化成テクノプラン
ト株式会社製）を用いて基板温度９０℃、ロール温度８
０℃、ロール圧力０．７ＭＰａ（７Ｋｇ／ｃｍ^２）、速
度０．５ｍ／分でラミネートし、ガラス基板上に薄膜
層、電鋳型シートが積層された基板を得た。次に、電鋳
型シートを剥離し、ガラス基板上に不規則な凹凸形状の
表面の薄膜層である表面レリーフ型ホログラム拡散体を
得た。この基板に、転写フィルムを介して薄膜層が光硬
化する光線（高圧水銀灯）を平行光露光機ＭＡＰ１２０
０Ｌ（大日本スクリーン製造株式会社製）を用いて１０
０ｍＪ／ｃｍ^２で露光した。この基板を２４０℃、２０
分間オーブン（クリーンオーブンＣＳＯ−４０２、楠本
化成株式会社製）で加熱を行い、室温まで冷却した。同
様にして回折格子の電鋳型を作製し転写することによっ
て、縦横に溝のある回折格子を作製した。得られた回折
格子とホログラム拡散体を重ねることで光制御拡散体を
作製した。

【００２９】（薄膜形成用溶液）：ポリマーとしてスチ
レン、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、ア
クリル酸、グリシジルメタクリレート共重合樹脂を用い
た（ポリマーＡ）。分子量は３５０００、酸価は１１０
である。 （ポリマー） ポリマーＡ ７０重量部 （モノマー） ペンタエリストールテトラアクリレート ３０重量部 （光開始剤） イルガキユアー369 （チバスペシャルティーケミカルズ） ２．２重量部 Ｎ，Ｎ−テトラエチル-４，４’-ジアミノベンゾフェノン ２．２重量部 （溶剤） プロピレングリコールモノメチルエーテル ４９２重量部 （重合禁止剤） ｐ-メトキシフェノール ０．ｌ重量部 （界面活性剤） パーフルオロアルキルアルコキシレート ０．０１重量部

【００３０】この光制御拡散体（フィルム）の透過拡散
特性は図８、９の点線に示すように輝度の向上が図られ
たものである。拡散領域を横方向には図８のように３０
°以下に、縦方向には図９のように１５°以下に制限す
ることで、横方向で見た輝度を上げることができる。図
８、９の実線では、比較例として拡散体に拡散光の指向
性がない場合を示している。指向性がない場合は縦横と
もに３０°の拡散領域であるため、輝度が低いことが分
かる。

【００３１】（第２の実施の形態）本実施形態は透過型
ＬＣＤ用光制御拡散体（フィルム）においてコントラス
トと輝度を高めるためのものである。本実施形態のＬＣ
Ｄ基板を図１０で説明する。光制御フィルムは表面レリ
ーフ型拡散体、縦方向に溝を掘った回折格子、横方向に
溝を掘った回折格子の３枚を図１のように上から順番に
重ねた。表面レリーフ型拡散体と回折格子はマスタ電鋳
型を用いて転写した。バックライトから出た光は導光板
６２に導かれて垂直に上の方向に進む。導光板から出た
光は偏光板６４、透明電極７４、液晶７０、カラーフィ
ルタ６８、位相差板７２と偏光板６４、光制御フィルム
６６を経て外に出る。このとき、光制御フィルムで視野
角を広げられる。光制御フィルムは導光板６２と偏光板
６４の間に置いてもよい。

【００３２】（第３の実施の形態）第３の実施の形態に
おいては、反射型ＬＣＤ用光制御拡散体（フィルム）の
拡散特性を向上させている。図１１に示すように、外の
光は光制御フィルム８０、偏光板８２、位相差板８４、
液晶８６を通過して、表面レリーフ型ホログラフィック
カラーフィルタの金属膜で反射される。この光制御フィ
ルムは図５のフィルムである。この光制御フィルムによ
って、視野角を広げることができる。反射型ホログラフ
ィックカラーフィルタは赤・緑・青（Ｒ・Ｇ・Ｂ）の画
素よりできているので、入射光はそれぞれの画素で、赤
・緑・青が正反射される。垂直の入射光について、正面
から見ると、Ｒの画素からは赤に、Ｇの画素からは緑に
光っているように見える。

【００３３】

【発明の効果】表面レリーフ型ホログラム回折格子と拡
散光に指向性があり、照明のパターンを持つ表面レリー
フ型ホログラム拡散体を組み合わせた光制御拡散体を使
用することにより、拡散方向や集光範囲を制御すること
が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 積層した表面レリーフ型ホログラムの光制御
フィルムの構成を示す構成図。

【図２】 透過の光制御拡散体の、拡散特性の測定方法
を示す説明図。

【図３】 ＵＶ転写工法の装置を示す模式図。

【図４】 回折格子のＵＶ硬化転写フィルムを示す断面
図。

【図５】 （ａ）〜（ｄ）は、表面レリーフ型ホログラ
ムを積層した拡散体の作製法を示す説明図。

【図６】 表面レリーフ型ホログラム拡散体の作製法を
示す説明図。

【図７】 表面レリーフ型ホログラム拡散体の作製法を
示す説明図。

【図８】 図１記載の光制御拡散体についての散乱角度
と散乱強度の関係を示す説明図（点線は拡散体に指向性
のない場合、実線は指向性のある場合）。散乱角θは図
１で定義されるように垂直に入射・透過した光と散乱光
のなす角度で、図８は横方向の拡散特性。

【図９】 図１記載の光制御拡散体についての散乱角度
と散乱強度の関係を示す説明図（点線は拡散体に指向性
のない場合、実線は指向性のある場合）。散乱角θは図
１で定義されるように垂直に入射・透過した光と散乱光
のなす角度で、図９は縦方向の拡散特性。

【図１０】 透過型液晶ディスプレーの構成を示す構成
図。

【図１１】 ホログラフィックカラー反射板を用いた反
射型液晶ディスプレーの構成を示す構成図。

【符号の説明】

θ．光がホログラムによって回折されて出射する回折光
の出射角度。 １０．３層のフィルムよりなる光制御フィルム １２．拡散体 １４．縞状に溝を掘った回折格子 １６．１４の格子の溝方向と垂直に溝を掘った回折格子 １８．入射レーザー光 ２０．散乱レーザー光 ２２．輝度計 ２４．角度１５°の拡散領域 ２６．角度４０。の拡散領域 ２８．半径１の球 ３０．ある散乱光の単位ベクトルＳ ３２．転写ロール ３４．被加工フィルム ３６．送りロール ３８．ＵＶ硬化樹脂 ４０．ＰＥＴなどの透明樹脂 ４２．接着剤 ４４．マスク拡散体 ４６．マスク拡散体の拡散体部分 ４８．拡散体の小開口 ５０．遮断面 ５２．レーザー光 ５４．感光性フィルムの塗布されたガラス基板 ５６．露光部分 ５８，反射光 ６０．バックライト ６２．導光板 ６４．偏光板 ６６．透過の光制御フィルム ６８．カラーフィルタ ７０．液晶 ７２．位相差板 ７４．ＩＴＯ（透明電極） ７６．ガラス板 ７８．入射光 ８０．透過の光制御フィルム ８２．偏光板 ８４．位相差板 ８６．液晶 ８８．カラー反射板 ９０．ITO（透明電極） ９２．青い反射光 ９４．赤と緑の反射光

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H042 BA03 BA12 BA14 BA20 BA21 2H049 AA03 AA13 AA66 CA05 CA08 CA15 CA16 2H091 FA02Y FA14Y FA23Z FA31X FA41Z FB02 LA01 LA19

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透過光を定められた角度範囲へ一様に拡
   散させる光制御システムにおいて、表面レリーフ型ホロ
   グラム回折格子と拡散光が特定の照明パターンを持つ表
   面レリーフ型ホログラム拡散体を含むことを特徴とする
   光制御拡散体。
2. 【請求項２】 可視波長域のレーザー光をｘｙ平面上に
   ある拡散体に垂直に入射させ、入射光の単位方向ベクト
   ルがＳｉ（０，０，ｌ）であるときに、透過光の単位方
   向ベクトルＳ（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）に対して、Ｓｚ＞ｃ
   ｏｓ（１５°）の角度範囲における散乱光の最低の強度
   が、Ｓｚ＞ｃｏｓ（４０°）の角度範囲に一様に拡散さ
   れた光の強度より強いことを特徴とする請求項１に記載
   の光制御拡散体。
3. 【請求項３】 光制御拡散体の部材として用いる表面レ
   リーフ型ホログラム拡散体の特性が、入射光の方向ベク
   トルがＳi（０，０，１）であるとき、変数θ（４°＜
   θ＜３５°）が存在して散乱光の単位方向ベクトルＳ
   （Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）について、Ｓｚ＞cos（θ）の角
   度範囲に９５％以上の透過光が入り、かつ、回折効率が
   ９０％以上となる、表面レリーフ型ホログラム拡散体を
   使用する請求項１または請求項２に記載の光制御拡散
   体。
4. 【請求項４】 表面レリーフ型ホログラム回折格子の層
   と表面レリーフ型ホログラム拡散体の層を積層したこと
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の光制御拡散体。
5. 【請求項５】 表面レリーフ型ホログラム回折格子と表
   面レリーフ型ホログラム拡散体をフィルムの表裏両面に
   設けることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
   れかに記載の光制御拡散体。
6. 【請求項６】 表面レリーフ型ホログラム回折格子と表
   面レリーフ型ホログラム拡散体をフィルムの同じ面側に
   設けることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
   れかに記載の光制御拡散体。
7. 【請求項７】 光を拡散するためのマスク拡散体を一つ
   または複数使用して、レーザーで感光性材料を露光して
   凹凸を作製し、拡散体の拡散光の角度範囲を制御するこ
   とを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記
   載の光制御拡散体。
8. 【請求項８】 回折格子の格子溝の方向が非平行になる
   ように積層されたことを特徴とする請求項１ないし請求
   項６のいずれかに記載の光制御拡散体。
9. 【請求項９】 同じ面側または表裏の面に、回折格子の
   格子溝が非平行になるよう縦横に配置することを特徴と
   する請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光制御
   拡散体。
10. 【請求項１０】 表面レリーフ型ホログラムの積層は、
    接着層を介して接着することを特徴とする請求項７ない
    し請求項９のいずれかに記載の光制御拡散体。
11. 【請求項１１】 表面レリーフ型ホログラムの積層は、
    スペーサーをはさむことを特徴とする請求項７ないし請
    求項９のいずれかに記載の光制御拡散体。
12. 【請求項１２】 前記光制御拡散体の部材となる層は、
    片面を拡散体と屈折率が０．２以上異なる誘電体で覆う
    ことを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに
    記載の光制御拡散体。
13. 【請求項１３】 前記拡散体は、表面レリーフ型ホログ
    ラムを転写ロールの電鋳型から転写したことを特徴とす
    る請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の光制御拡
    散体。
14. 【請求項１４】 前記拡散体は、表面レリーフ型ホログ
    ラムの材料にＵＶ硬化型樹脂を使うことを特徴とする請
    求項１３記載の光制御拡散体。
15. 【請求項１５】 請求項３ないし請求項１４のいずれか
    に記載の光制御拡散体を用いた透過型スクリーン。
16. 【請求項１６】 請求項３ないし請求項１４の何れかに
    記載の光制御拡散体を用いたことを特徴とする透過型あ
    るいは反射型液晶表示装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の反射型カラー液晶
    表示装置のカラー反射板としてホログラム反射板を用い
    たことを特徴とする反射型カラー液晶表示装置。