JP2003307626A - ホログラム反射板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ホログラム反射板の有効領域（液晶画面）全面
に渡ってホログラフィックなパターンが記録されてお
り、全く光らない暗い部分をなくし、液晶表示パターン
が全面で明確に表示できるようにすると共に、ホログラ
ム反射板の有効領域内で他の装飾パターンによる意匠性
も向上できるようにする。 【解決手段】体積位相透過型ホログラム層は、回折光の
出射方向・範囲を規定するパターンと、前記パターンと
は異なる装飾画像を構成するパターンとが露光記録され
た構成であり、前者のパターンは、無彩色の回折光を出
射するように、拡散光を物体光として記録したパターン
であり、後者のパターンは、波長分散を伴って虹色に色
変化するパターンであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画素単位で選択的
に透過／非透過を規定することにより、表示パターンが
決定される透過型画像表示素子に搭載して、表示光を生
成するために用いられる、ホログラムを用いたタイプの
反射板（以下、ホログラム反射板と称する）に関する。
透過型表示素子としては、液晶パネルを用いた液晶表示
装置が代表的であり、特に反射型液晶表示装置（表示装
置の内蔵光源による背面からの照明によらず、液晶パネ
ルの前面からの周辺光などの照明光を反射した光によっ
て表示光を得るタイプ）向けとして好適であり、液晶パ
ネルによる画像表示を妨害することなく、装飾性を向上
する改良が施されたホログラム反射板に関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型の液晶ディスプレイで、正面近く
から明るい像を観察できるようにするための方法，ある
いは、周辺光を表示光として有効に寄与させるための方
法などの目的で、液晶パネルの背面（観察者と反対側）
に配置する反射層として、ホログラムを採用する各種の
提案が公知であり、ホログラムの種類として、体積位相
透過型ホログラムを用いることも行なわれている。体積
位相透過型ホログラムを用いた反射板１０は、図１に例
示されるような構成であり、鏡面反射板１の前面（観察
者側）となる表面（同図では左側）に、斜めから入射し
た光を正面に近い方向に回折するような軸外し回折機能
を持つ体積位相透過型ホログラム２が配置された構成で
ある。同図では、鏡面反射板１と体積位相透過型ホログ
ラム２は離間させて示しているが、実際には、両者は密
着積層する構成が多い。

【０００３】また、ホログラムの回折機能として、上記
のような軸外し回折機能を持たせる場合や、入射光を拡
散または集光するような回折機能を持たせる場合など、
目的に応じて適宜に変更される。さらに、回折機能のみ
を持つホログラムだけでは反射板としての機能が低いた
め、光反射層を付与する必要があるが、上記のように、
鏡面を持つ反射層だけでなく、散乱反射面を持つ反射層
など、やはり目的に応じて適宜に変更される。

【０００４】図２に示すように、図１の反射板１０に斜
め方向（同図で、左上から右下へ）から光が入射する
と、体積透過型ホログラム２が角度依存性（入射角度選
択性）を持っている場合、入射光は、回折されずにその
まま透過して鏡面反射板１で正反射方向（同図で、右上
から左下へ）に反射される。この反射光が、体積透過型
ホログラム２の持つ角度依存性（この例では、ホログラ
ム２内に施した斜線に沿った「右上→左下」または「左
下→右上」の方向での入射光に対して回折を生じる特
性）に合致すると、ホログラム２で回折されて、正面に
近い方向に出射するため、正面近くから明るい表示画像
を観察することが可能となる。

【０００５】従来のホログラム反射板は、表示輝度の向
上した方向・範囲を制御することが優先的な課題であ
り、ホログラムに撮影記録するパターンとしては、表示
範囲を規定するような物体光（すりガラスのような拡散
板を通過した光など）の記録にとどまっており、ホログ
ラムを再生しても、全面が均一に光るのみであり、それ
以上の装飾効果を発揮することはなかった。

【０００６】上記の装飾効果は、液晶表示による有効領
域の外で発揮させても良いし、前記有効領域内で発揮さ
せても良い。後者では、液晶表示装置の電源をＯＦＦに
している場合でも、表示画面で画像パターンを表示する
ことが可能である。

【０００７】ホログラム反射板に、さらなる装飾効果を
持たせるために、種々の方法によりホログラム反射板に
画像パターンを付加することが考えられている。その手
法の一つとして、ホログラムに画像パターンをホログラ
フィックに記録することが考えられる。

【０００８】図３は、ホログラムに画像パターンをホロ
グラフィックに記録してなるホログラム反射板を液晶表
示装置に搭載した場合の表示状態の一例を示す説明図で
ある。同図で、液晶表示パターンは数字「１２３４５」
であり、ホログラフィックな画像パターンが文字「Ｔｏ
ｐ」である。

【０００９】同図に示すように、文字「Ｔｏｐ」を構成
する特定のパターン部分３（同図では、白画像と称して
いる）のみが光るようにホログラフィックな画像パター
ンを記録すると、明暗によってパターンを表示する場
合、文字の周囲に全く光らない部分４（同図では、黒画
像と称している）が存在するので、このような部分に液
晶表示像５が重なってしまうと、非常に見えにくくなっ
てしまう。

【００１０】

【発明が解決しようとしている課題】このように、装飾
性が乏しい従来のホログラム反射板に代えて、ホログラ
ムに単純に画像パターンをホログラフィックに記録して
なるだけのホログラム反射板では、表示される液晶画像
に非常に見づらくなる部分が生じるという問題点があっ
た。本発明は、このような問題点を解決するためになさ
れたものであり、液晶画像が明るく見えるようなホログ
ラム反射板に、装飾性を付加すると供に、液晶画像が見
えにくい部分が生じないようにすることを目的にしてい
る。

【００１１】すなわち、本発明は、ホログラム反射板の
有効領域（液晶画面）全面に渡ってホログラフィックな
パターンが記録されており、全く光らない暗い部分をな
くし、液晶表示パターンが全面で明確に表示できるよう
にすると共に、ホログラム反射板の有効領域内で他の装
飾パターンによる意匠性も向上できるようなホログラム
反射板を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、少な
くとも体積位相透過型ホログラム層と光反射層とを備え
る構成のホログラム反射板において、前記ホログラム層
は、回折光の出射方向・範囲を規定するパターンと、前
記パターンとは異なる装飾画像を構成するパターンとが
露光記録された構成であり、前者のパターンは、無彩色
の回折光を出射するように、拡散光を物体光として記録
したパターンであり、後者のパターンは、波長分散を伴
って虹色に色変化するパターンであることを特徴とする
ホログラム反射板である。

【００１３】上記ホログラム反射板においては、前者の
パターンと後者のパターンとは、同一ホログラム層内で
それぞれ領域を分けて記録された構成としても良い。

【００１４】請求項３に記載の発明は、少なくとも体積
位相透過型ホログラム層と光反射層とを備える構成のホ
ログラム反射板において、前記ホログラム層は、有効表
示領域のほぼ全面に渡って、無彩色の回折光により出射
方向・範囲を規定するパターンが記録されており、前記
有効表示領域内には、装飾画像の輪郭を規定するパター
ン状に、無彩色の回折光を出射しない領域が形成された
構成であることを特徴とするホログラム反射板である。

【００１５】請求項４に記載の発明は、少なくとも体積
位相透過型ホログラム層と光反射層とを備える構成のホ
ログラム反射板において、前記ホログラム層は、有効表
示領域内で、装飾画像の輪郭を規定するパターン状に、
無彩色の回折光により出射方向・範囲を規定するパター
ンが記録された構成であることを特徴とするホログラム
反射板である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の反射板について、
図面を用いて詳細に説明を行なう。 ＜実施形態１＞図４は、本発明によるホログラム反射板
の一実施形態について概要を示す説明図である。ホログ
ラム反射板２０を構成するホログラム層２には、回折光
の出射方向・範囲を規定するパターン６と、前記パター
ンとは異なる装飾画像を構成するパターン７とが、領域
を分けて露光記録された構成である。前者のパターン６
は、無彩色の回折光を出射するように、拡散光を物体光
として記録したパターンであり、同図では、白色で再生
されるホログラムと記している。後者のパターン７は、
波長分散を伴って虹色に色変化するパターンであり、同
図では、レインボウホログラムと記している。

【００１７】上記ホログラム層２の作製方法の一例を以
下に説明する。まず、図５に示すような、装飾画像（同
図では、文字「Ｔｏｐ」）を規定するように光不透過部
９が形成され、それ以外の部分は光透過部８であるよう
なパターンが記録されたマスク１０と、前記マスク１０
とは光透過部／光不透過部がネガの関係にあるようなマ
スク１１とを用意する。

【００１８】次に、図６に示すように、白色光を回折再
生する透過型ホログラム１２にマスク１０を重ねてなる
積層体を、ホログラム層２となる感光材料１３上に設置
する。透過型ホログラム１２側からレーザー光１４を照
射すると、この光は透過型ホログラム１２で回折され、
透過光１５（０次回折光）と回折光１６（１次回折光）
に分かれる。２つの光（透過光１５と回折光１６）は、
それぞれマスク１０を通過した後に感光材料１３に到達
し、この２つの光の干渉によって、感光材料１３上に、
白色光を回折再生するような透過型ホログラムが露光記
録される。この際、マスク１０の光透過部８のみ光が通
過しているので、それに対応する部分のみにホログラム
が露光記録（ホログラム１２が複製）される。

【００１９】白色光を回折再生する透過型ホログラム１
２としては、回折に伴う波長分散に応じて視覚される色
変化が少ないようにするべく、可視波長域に渡っての各
色が混色して白色として視覚されるよう、回折光に拡散
性を有するものが好ましく、拡散板を通過あるいは反射
するなどして出射する拡散光を物体光とするホログラム
（拡散板を被写体としたホログラム）などが用いられ
る。

【００２０】次に、図７に示すように、レインボウホロ
グラム１７にマスク１１を重ねてなる積層体を、上記感
光材料１３上に設置する。この時、マスク１１の光透過
部が、感光材料１３上で、上記の露光記録工程において
ホログラムが露光記録されていない部分に対応するよう
に配置する。レインボウホログラム１７側からレーザー
光を入射すると、上記の露光記録工程と同様に、感光材
料１３にはレインボウホログラムが露光記録される。こ
の際、レインボウホログラムはマスク１１の光透過部の
みに記録されるため、感光材料１３には、ホログラム１
２が複製された以外の領域に、レインボウホログラム１
７からの透過光と回折光の２光束が干渉してなるパター
ンが記録されたホログラムが露光記録（レインボウホロ
グラム１７が複製）される。

【００２１】このようにして得られたホログラムを用い
たホログラム反射板を、白色光照明により再生して観察
すると、図８に示すように、白色の透過型ホログラム１
２を露光記録した部分は白色に光り、レインボウホログ
ラム１７を露光記録した部分は、視点の位置により虹の
７色に対応する色で再生（波長分散を伴って虹色に色変
化）されることになり、色の違いによる装飾パターン
（「Ｔｏｐ」の文字）が表示されて、意匠性が向上す
る。

【００２２】また、上記のホログラム反射板を液晶表示
措置に搭載して、液晶パターンによる画像を表示した時
には、図９に示すようになり、液晶表示像５がホログラ
ムの暗い部分により隠蔽されることなく、背景の色は異
なるが、全面が回折光による明るい背景により、液晶表
示像５が鮮明に視覚されるため、図３で示した従来の場
合と違って、色の違いがあるものの反射板全面が光って
いるので、液晶表示像５が読みとれなくなる部分が生じ
ない。

【００２３】＜実施形態２＞図１０は、本発明の他の実
施形態に係るホログラム反射板の一例について概要を示
す説明図である。このホログラム反射板２０は、回折光
の出射方向・範囲を規定するパターン６と、前記パター
ンとは異なる装飾画像を構成するパターン１８とが、領
域を分けて露光記録された構成である。前者のパターン
６は、無彩色の回折光を出射するように、拡散光を物体
光として記録したパターンであり、同図では、白色で再
生されるホログラムと記している。後者のパターン１８
は、レインボウホログラムのように、全面が波長分散を
伴って虹色に色変化するパターンではなく、ドットある
いはセルを構成単位とする回折格子パターンが用いら
れ、同図では、２光束グレーティングと記している。

【００２４】回折格子パターンとしては、本出願人によ
る特開昭６０−１５６００４号公報・特開平２−７２３
１９号公報・特開平５−７２４０６号公報などに代表さ
れる方法による製造物が挙げられる。これらの方法は、
２本のレーザービームを感光材料上で交叉させ、セル単
位で露光することにより双方のレーザービームを干渉さ
せて、各セルに形成される微小な干渉縞からなる回折格
子を、その空間周波数・方向・光強度を適宜変化させな
がら次々と露光記録し、回折格子セルの集まりからなる
パターンを作製する方法である。作製されたパターンの
観察時には、前記空間周波数は見える色に、前記方向は
見える方向に、それぞれ関係する。また、露光の際の光
強度は、干渉縞の深さ等を変更することになり、観察時
の明るさと関係することになる。

【００２５】回折格子パターンの作製方法は、上記の二
光束干渉を用いた方法に限定されるものではなく、電子
線（エレクトロン・ビーム＝ＥＢ）により、基板の表面
に回折格子を直接描画し、回折格子セルを配置する方法
を採用しても良い。前記方法は、本出願人による特開平
２−７２３２０号公報により公知である。

【００２６】このような回折格子パターンを装飾パター
ンとして露光記録するホログラムの作製にあたっては、
先に説明した実施形態と同様に、図５に例示したマス
ク，逆マスクを用いて、図６のような光学系により、白
色の回折光を出射するホログラムを複製した後に、図１
１に示すように、図７の光学系におけるレインボウホロ
グラム１７を２光束グレーティング１９に代えた光学系
により、回折格子パターンの複製を行うことにより露光
記録される。

【００２７】本実施形態の場合、２光束グレーティング
部分の輝度が非常に高いので、レインボウホログラムの
場合よりも、アイキャッチ効果が高く装飾性の強い画像
が表現できるという利点がある。

【００２８】実施形態１，２に共通して、白色で再生さ
れるホログラム部分とレインボウホログラムの部分（ま
たは、２光束グレーティングの部分）の露光記録にあた
って、双方のホログラムの角度選択性が等しい（同一角
度での入射光に対して、同一角度での回折光を出射する
特性を持つ）と、双方のホログラムが記録された最終的
なホログラム自身をマスターホログラムとして、図６，
７で例示したようなコンタクト・コピー法によるホログ
ラムの複製を行なうにあたって、マスク，逆マスクを用
いることなく、複製用のレーザー光を単独の角度で入射
させることによる１度の露光複製で最終的なホログラム
を得ることができる。

【００２９】尚、本発明は、以上の実施形態に限らず、
以下に例示する各種変更も可能であり、本発明の主旨を
逸脱するものではない。 （ａ）以上の実施形態では、ホログラムの周辺部が白色
（無彩色）の回折光を再生する部分で、その内部にレイ
ンボウホログラムや２光束グレーティングによる装飾パ
ターンが存在するが、それらの配置関係は逆であっても
良い。 （ｂ）白色（無彩色）の回折光を再生する部分以外に
は、レインボウホログラムや２光束グレーティングによ
る部分が存在せずに、ホログラフィックな露光記録が行
なわれていない非ホログラム部分であっても良い。 （ｃ）マスクを用いた露光記録と、逆マスクを用いた露
光記録の際に、コンタクト・コピーで用いるレーザー光
の入射角度を変えるなどして、双方のホログラムの角度
選択性を異なるように設計することで、白色で光る部分
とそれ以外の部分（装飾的な部分）の光って見える方向
が変わるため、視覚的効果を変化させることができる。 （ｄ）白色（無彩色）の回折光を再生する部分とレイン
ボウホログラムや２光束グレーティングによる装飾パタ
ーンの部分とが、領域を明確に分けている必要はなく、
マスクは用いず全面に前者の部分を露光記録した後、後
者の部分をマスクを用いて多重記録した構成でも良く、
また、前者と後者の配置関係は逆であっても良い。 （ｅ）光反射層としては、鏡面である必要はなく、散乱
反射面であっても良い。ただし、虹色に色変化したり、
２光束グレーティングによる装飾パターンの輝度の高い
表示による装飾効果・視覚効果は、鏡面反射板による効
果が大きい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、液
晶画像が明るく見えるようなホログラム反射板に、装飾
性を付加すると供に、液晶画像が見えにくい部分が生じ
ないようになる。すなわち、ホログラム反射板の有効領
域（液晶画面）全面に渡ってホログラフィックなパター
ンが記録されており、全く光らない暗い部分をなくし、
液晶表示パターンが全面で明確に表示できるようにする
と共に、ホログラム反射板の有効領域内で他の装飾パタ
ーンによる意匠性も向上できるようなホログラム反射板
が提供される。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】体積位相透過型ホログラムを用いた従来のホロ
グラム反射板を示す説明図。

【図２】図１に示すホログラム反射板１０の光学特性の
一例を示す説明図。

【図３】ホログラムに画像パターンをホログラフィック
に記録してなる従来のホログラム反射板を液晶表示装置
に搭載した場合の表示状態の一例を示す説明図。

【図４】本発明によるホログラム反射板の一実施形態に
ついて概要を示す説明図。

【図５】本発明でのホログラムの露光記録に用いるマス
ク，逆マスクの一例を示す説明図。

【図６】ホログラムの露光記録を行なう光学系の一例を
示す説明図。

【図７】ホログラムの露光記録を行なう光学系の一例を
示す説明図。

【図８】本発明によるホログラム反射板を、白色光照明
により再生した状態を示す説明図。

【図９】本発明によるホログラム反射板を液晶表示装置
に搭載した場合の表示状態の一例を示す説明図。

【図１０】本発明の他の実施形態に係るホログラム反射
板の一例について概要を示す説明図。

【図１１】ホログラムの露光記録を行なう光学系の一例
を示す説明図。

【符号の説明】

１…鏡面反射板 ２…体積位相透過型ホログラム ８…光透過部 ９…光不透過部 １０…マスク １１…逆マスク １２…白色の透過型ホログラム １３…感光材料 １４…レーザー光 １５…透過光 １６…回折光 １７…レインボウホログラム ２０…ホログラム反射板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも体積位相透過型ホログラム層と
   光反射層とを備える構成のホログラム反射板において、 前記ホログラム層は、回折光の出射方向・範囲を規定す
   るパターンと、前記パターンとは異なる装飾画像を構成
   するパターンとが露光記録された構成であり、 前者のパターンは、無彩色の回折光を出射するように、
   拡散光を物体光として記録したパターンであり、 後者のパターンは、波長分散を伴って虹色に色変化する
   パターンであることを特徴とするホログラム反射板。
2. 【請求項２】前者のパターンと後者のパターンとは、同
   一ホログラム層内でそれぞれ領域を分けて記録された構
   成であることを特徴とする請求項１記載のホログラム反
   射板。
3. 【請求項３】少なくとも体積位相透過型ホログラム層と
   光反射層とを備える構成のホログラム反射板において、 前記ホログラム層は、有効表示領域のほぼ全面に渡っ
   て、無彩色の回折光により出射方向・範囲を規定するパ
   ターンが記録されており、 前記有効表示領域内には、装飾画像の輪郭を規定するパ
   ターン状に、無彩色の回折光を出射しない領域が形成さ
   れた構成であることを特徴とするホログラム反射板。
4. 【請求項４】少なくとも体積位相透過型ホログラム層と
   光反射層とを備える構成のホログラム反射板において、 前記ホログラム層は、有効表示領域内で、装飾画像の輪
   郭を規定するパターン状に、無彩色の回折光により出射
   方向・範囲を規定するパターンが記録された構成である
   ことを特徴とするホログラム反射板。
5. 【請求項５】画素単位で選択的に透過／非透過を規定す
   ることにより、表示パターンが決定される透過型画像表
   示素子の背面（観察者と反対側）に、請求項１〜４の何
   れかに記載のホログラム反射板を配置してなる構成であ
   ることを特徴とする表示装置。
6. 【請求項６】少なくとも体積位相透過型ホログラム層と
   光反射層とを備える構成のホログラム反射板の製造方法
   において、 前記ホログラム層の露光記録にあたって、装飾画像の輪
   郭を規定するパターン状に光不透過部が形成され、それ
   以外は光透過部であるマスクを用いて、前記光透過部を
   通して、物体光となる拡散光を感光材料にホログラフィ
   ックに露光記録する工程と、 前記マスクとは光透過部／光不透過部が逆の関係となる
   マスク（逆マスク）を用いて、逆マスクの光透過部を通
   して、物体光となる非拡散光を上記感光材料にホログラ
   フィックに露光記録する工程、 とを備えることを特徴とするホログラム反射板の製造方
   法。
7. 【請求項７】拡散光の露光記録工程と非拡散光の露光記
   録工程では、物体光と参照光の入射角度の条件を等しく
   設定することを特徴とする請求項６記載のホログラム反
   射板の製造方法。