JP2010139928A - 表示装置及びホログラム表示装置用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】非表示部用印加電極が表示部用印加電極を横断しければならない場合であっても良好な表示態様を示すホログラフィック高分子分散型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】所定の間隔で対向配置された第１基板１０及び第２基板２０と、第１基板１０の同一面内に所定幅Ａ以下の隙間Ｇ_Ａを隔ててパターン形成されたホログラム表示部用第１透明電極１１及びホログラム非表示部用第２透明電極１２と、第２基板２０に形成された第３透明電極２１と、第１基板１０及び第２基板２０の間に設けられたホログラム表示部３１及びホログラム非表示部３２からなるホログラフィック高分子分散型液晶層３０とを有する。本発明では、ホログラム表示部下の第１透明電極１１は、所定幅Ｂ以下の第２透明電極１２が横断する部分Ｓを有し、且つその部分Ｓにおける第２透明電極１２との間に所定幅Ｃの隙間Ｇ_Ｃを有し、それら所定幅Ａ、Ｂ及びＣが人の目の角度分解能以下の幅で形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ホログラフィック高分子分散型液晶を用いた表示装置、及びその表示装置用の基板に関する。

液晶表示装置において、表示範囲に形成された透明電極への印加電圧のオン・オフにより、液晶画面の表示・非表示を切り替える技術が知られている。最近では、光の散乱・非散乱状態を切り替え可能な高分子分散型液晶（polymer dispersed liquid crystal：「ＰＤＬＣ」と略す。）にレーザーによる干渉パターンを記録させたホログラフィック高分子分散型液晶（holographic polymer dispersed liquid crystal：「ＨＰＤＬＣ」と略す。）の開発が進み、液晶駆動によるホログラムのＯＮ／ＯＦＦ表示が可能になっている。

ホログラム表示では、表示すべきホログラム表示部と同一形状に形成されたホログラム表示部用透明電極への印加電圧をオン・オフすることにより、表示（オフ時）及び非表示（オン時）の切り替えを行っている。なお、ＨＰＤＬＣの種類によっては、その逆に、オン時に表示され、オフ時に非表示となるものもあるが、以下ではオフ時に表示しオン時に非表示の例で説明する。

ホログラム表示装置におけるＨＰＤＬＣ素子は、液晶セルにＨＰＤＬＣ材料を注入した後、ホログラム露光によりホログラムパターンを記録して形成される。得られたＨＰＤＬＣ素子の表示領域は、ホログラム露光されたホログラム表示部と、ホログラム露光されていないホログラム非表示部とを有している。

こうしたＨＰＤＬＣ素子において、ホログラム露光されていない非表示部では、電圧オン時は透明になるが、電圧オフ時には光が散乱して半透明状態になることから、非表示部にも電圧を印加する必要がある。そのため、表示部と非表示部に表示部印加用電極と非表示部印加用電極を設ける必要があるが、表示部と非表示部の配置によっては、非表示部用印加電極が表示部用印加電極を横断しなければならない場合があり、表示部や非表示部が分割されたような表示態様を示すという問題があった。

こうした問題に対し、特許文献１には、表示用透明電極及び周辺用透明電極が設けられる上層と、それら電極の配線パターンが設けられる下層とを別にした２層構造を有し、上層と下層との間に絶縁層を設け、配線パターンと表示用透明電極との接続は絶縁層に設けられたスルーホールを介して行う、液晶表示装置の電極構造が提案されている。しかし、この液晶表示装置は、周辺用透明電極と表示用透明電極とが同一層に設けられているため、隣接する両電極間に隙間を設ける必要があった。そのため、標識が非表示状態であっても、電圧の印加されない隙間部分から透過した光が見えてしまうという不具合があった。

上記特許文献１の問題に対し、特許文献２には、表示用電極パターン（３１ａ，３２ａ）の配線電極パターン（３１ｂ，３２ｂ）上に、周辺領域用に適合させた絶縁層（３３）を形成し、さらにその絶縁層（３３）上に周辺電極パターン（３４）を設けた、ホログラフィック高分子分散型液晶表示装置の電極構造が提案されている（カッコ内の符号は特許文献２のものである）。こうした電極構造により、基板面に平行な方向に関して接するような形態で表示用電極パターンと周辺電極パターンとを配置することができるので、非表示状態において不要な表示光が生じるのを防止することができるとされている。

特開２００１−１２５０８６号公報 特開２００７−１３３０８８号公報

しかしながら、上記特許文献２の技術では、絶縁層上に透明電極を形成するため透明電極の平滑性が低くなり、液晶セルギャップ間の電圧分布が不均一になって面内方向の透過率にバラツキが生じやすいという問題がある。また、２層の透明電極層と絶縁層とからなる３層構造のパターンであるため、パターン形成精度が低下し、表示用電極パターンと周辺電極パターンとの間に絶縁層による電圧のかからないスペースが生じ易く、透明状態を保つことが困難になることがある。また、３層構造のパターンを形成しなければならないため、作製工程が多く、コストアップの原因となる。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、非表示部用印加電極が表示部用印加電極を横断しければならない場合であっても表示部や非表示部が分割されたような不適切な表示態様を示すことがなく、さらに、透過率のバラツキがなく、非透明部分もない表示態様とすることができ、且つコストアップを抑制できる電極構造を備えた、ホログラフィック高分子分散型液晶表示装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そうした表示装置用基板を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の表示装置は、電極側が向かい合うように所定の間隔で対向配置された、第１基板及び第２基板と、前記第１基板の同一面内に所定幅Ａ以下の隙間を隔ててパターン形成された、ホログラム表示部用第１透明電極及びホログラム非表示部用第２透明電極と、前記第２基板に形成された、第３透明電極と、前記第１基板及び前記第２基板の間に設けられた、ホログラム表示部及びホログラム非表示部からなるホログラフィック高分子分散型液晶層と、を有し、
前記ホログラム表示部下の第１透明電極は、所定幅Ｂ以下の第２透明電極が横断する部分を有し、且つ該部分における該第２透明電極との間に所定幅Ｃの隙間を有して形成されており、
前記所定幅Ａ、Ｂ及びＣが人の目の角度分解能以下の幅で形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、ホログラム表示部下の第１透明電極は、所定幅Ｂ以下の第２透明電極が横断する部分（以下「横断部分」という）を有し且つその横断部分における第２透明電極との間に所定幅Ｃの隙間を有して形成されており、さらにその所定幅Ｂ及びＣが人の目の角度分解能以下の幅で形成されているので、ホログラム非表示部用の第２透明電極が同一面内のホログラム表示部用の第１透明電極を横断することにより生じた所定幅Ｂ，Ｃの不均一表示部が存在した場合であっても、その不均一表示部に基づいた不適切な表示態様を人に認識させることがない。

すなわち、共通電極である第３透明電極と、その第３透明電極に対向する第１透明電極及び第２透明電極との間をＯＮにしてホログラム表示部を透明状態にしようとした場合に、横断部分に存在する幅Ｃの隙間上のホログラム表示部は透明表示せずにホログラム表示してしまうが、この場合であっても、幅Ｃは人の目の角度分解能以下であるので、人は幅Ｃの隙間上にホログラムが表示されていることを認識できない。一方、第１透明電極をＯＦＦにし第２透明電極をＯＮにしてホログラム表示を行う場合に、幅Ｂの第２透明電極はその上のホログラム表示部を透明にしてしまうが、この場合であっても、幅Ｂは人の目の角度分解能以下であるので、人はその透明部分を認識できない。

本発明の表示装置の好ましい態様は、前記所定幅Ａ、Ｂ及びＣが１０μｍ以下であるように構成する。

この発明によれば、所定幅Ａ、Ｂ及びＣが１０μｍ以下であるが、この１０μｍ以下は人の目の角度分解能以下であるので、表示装置の使用態様における横断部分の不適切な表示を人に認識させることがない。

本発明の表示装置において、前記ホログラム表示部は、ホログラム再生光が平行光となるようにホログラム記録されている表示部であるように構成する。

この発明では、ホログラム表示部下の第１透明電極を第２透明電極が同一面内で横断する場合にその第１透明電極と第２透明電極との間に生じる幅Ｃの隙間上には、直接ホログラム表示部が設けられていることになる。そのため、その幅Ｃの隙間部分はＯＮ／ＯＦＦ制御できないが、本発明によれば、ホログラム表示部はホログラム再生光が平行光となるようにホログラム記録されているので、その隙間部分を透過又は反射する再生光はいずれも平行光となり。したがって、再生光は拡散乃至散乱しないので、人の目の角度分解能以下の幅Ｃの隙間の存在は、人には認識できないものとなる。

本発明の表示装置において、前記ホログラム表示部は、その面内に、アイランド状に形成されたホログラム非表示部を有するように構成する。

この発明では、ホログラム表示部下の第１透明電極を第２透明電極が同一面内で横断するが、具体的には、アルファベットの「Ａ」「Ｂ」「Ｄ」等、また、ひらがなの「あ」「お」「の」等、また、漢字の「口」「日」「目」等、また、図形の「○」「△」「□」又はそれらの組合せ等、閉じたホログラム表示面内にアイランド状に形成されたホログラム非表示部を有する場合に特に好ましく適用できる。

上記課題を解決するための本発明のホログラム表示装置用基板は、基板と、前記基板の同一面内に所定幅Ａ以下の隙間を隔ててパターン形成された、第１透明電極及び第２透明電極と、を有し、
前記第１透明電極は、所定幅Ｂ以下の第２透明電極が横断する部分を有し、且つ該部分における該第２透明電極との間に所定幅Ｃの隙間を有して形成されており、
前記所定幅Ａ、Ｂ及びＣが人の目の角度分解能以下の幅で形成されていることを特徴とする。

本発明のホログラム表示装置用基板の好ましい態様は、前記所定幅Ａ、Ｂ及びＣが１０μｍ以下であるように構成する。

本発明のホログラム表示装置用基板において、前記第１透明電極は、その面内に、アイランド状に形成された第２透明電極を有するように構成する。

本発明の表示装置によれば、ホログラム非表示部用の印加電極（第２透明電極）がホログラム表示部用の印加電極（第１透明電極）を同一面内で横断しければならない場合であっても、表示部や非表示部が分割されたような不均一表示部に基づいた不適切な表示態様を人に認識させることがない。また、そうした第１透明電極と第２透明電極が同一面内に形成されているので、従来技術のような段差が生じておらず、印加電圧等にバラツキが生じない。その結果、ホログラフィック高分子分散型液晶の透過率のバラツキを抑制することができる。さらに、そうした同一面内では、第１透明電極と第２透明電極とを同時に成膜乃至パターニングできるので、複数の工程が必要な従来技術に比べてコストメリットがあるという利点がある。

本発明のホログラム表示装置用基板によれば、上記本発明の表示装置に用いることができる透明電極パターニング基板として好ましく提供できる。こうした基板は、第２透明電極が第１透明電極を同一面内で横断するが、それらの透明電極はいずれも同一面内に形成されるので、従来技術を用いた成膜乃至パターニング手段で同時且つ容易に行うことができる。その結果、複数の工程が必要な従来の基板に比べてコストメリットがあるという利点がある。

以下、本発明の表示装置及びホログラム表示装置用基板について図面を参照して詳しく説明する。

［表示装置］
図１は、本発明の表示装置で表示できる表示形態の一例を示す模式的な平面図である。図２は、図１に示す表示装置のＩ−Ｉ断面図であり、図３は、図１に示す表示装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。また、図４は、図１に示す表示装置を構成する、第１透明電極パターンと第２透明電極パターンとが形成されてなる第１基板の平面図である。図５は、ホログラフィック高分子分散型液晶層についての説明図である。なお、本発明の表示装置１で表示できる表示形態は、図１に示したものに限定されないことは言うまでもない。

本発明の表示装置１は、図１〜図４に示すように、電極側が向かい合うように所定の間隔で対向配置された、第１基板１０及び第２基板２０と、第１基板１０の同一面内に所定幅Ａ以下の隙間Ｇ_Ａを隔ててパターン形成された、ホログラム表示部用第１透明電極１１及びホログラム非表示部用第２透明電極１２と、第２基板２０に形成された、第３透明電極２１と、第１基板１０及び第２基板２０の間に設けられた、ホログラム表示部３１及びホログラム非表示部３２からなるホログラフィック高分子分散型液晶層３０と、を有している。そして、その特徴としては、ホログラム表示部３１下の第１透明電極１１が、所定幅Ｂ以下の第２透明電極１２が横断する部分Ｓ（以下、「第２透明電極１２の横断部分Ｓ」という。）を有し、且つその横断部分Ｓにおける第２透明電極１２との間に所定幅Ｃの隙間Ｇ_Ｃを有して形成されていることにあり、さらに、それら所定幅Ａ、Ｂ及びＣが人の目の角度分解能以下の幅で形成されていることにある。

こうした構成からなる本発明の表示装置１によれば、図１に示すように、ホログラム表示部３１の面内に、すなわちホログラム表示部３１に囲まれるように、アイランド状に形成されたホログラム非表示部３２を有する表示形態に好ましく適用できる。そうした表示形態としては、図１に示すアルファベットの「Ａ」や、「Ｂ」「Ｄ」等、また、ひらがなの「あ」「お」「の」等、また、漢字の「口」「日」「目」等、また、図形の「○」「△」「□」又はそれらの組合せ等、文字や図形の軌跡を表示するホログラム表示部３１の内側にホログラム非表示部３２を持つ場合、いわゆるアイランド状のホログラム非表示部３２をホログラム表示部３１の面内に有する場合に特に好ましく適用できる。なお、こうした表示形態を実現するためには、図４に示すように、ホログラム表示部３１を駆動するためにその下に設けられている第１透明電極１１を第２透明電極１２が同一面内で横断しなければならないが、本発明は、こうした横断部分での構造上の問題点を解決したものである。

以下、本発明の表示装置を構成する各構成要素について図１〜図５を参照して詳しく説明する。

（基板）
第１基板１０と第２基板２０は、図２又は図３に示すように、それぞれに設けられた電極（後述する第１〜第３透明電極）側が向かい合うように所定の間隔で対向配置されている。ここで、「所定の間隔」は、例えば図２に示すようなビーズ３３によって規制することができるが、その規制手段はビーズ３３に限らず、一般的な液晶表示装置で用いられる他の規制手段であってもよい。なお、こうして規制された間隔には、ホログラフィック高分子分散型液晶が注入されて一定厚さのホログラフィック高分子分散型液晶層３０を構成する。

第１基板１０としては、液晶表示装置に一般に適用されるガラス基板やプラスチック基板（樹脂基板）等を挙げることができる。本発明の表示装置１はホログラム表示装置であるので、その性質上、透明のものが用いられる。ガラス基板やプラスチック基板の種類については各種のガラス基板（例えば、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス等）やプラスチック基板（例えば、ＰＥＴ、ポリカーボネート等）が好ましく用いられる。第１基板１０の厚さについては特に限定されないが、一例として０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下程度のものを例示できる。また、材質や厚さを考慮してフレキシブルなものとすれば、取り扱いが容易であり、また、最終的に得られた表示装置１を透明部材上に貼り合わせることもできる。

第２基板２０についても上記第１基板１０と同様の透明基板であればよく、材質や厚さ等は第１基板１０と同じであっても異なるものであってもよい。

（透明電極）
第１透明電極１１はホログラム表示部用の透明電極であり、第２透明電極１２はホログラム非表示部用の透明電極であり、これら第１透明電極１１と第２透明電極１２は、第１基板１０の同一面内に所定幅Ａ以下の隙間Ｇ_Ａを隔てて第１基板１０上にパターン形成されている。一方、第３透明電極２１は、第２基板２０上に形成され、図１の表示装置１ではベタ状に形成されていることが好ましいが、パターン形成されていてもよく、特に限定されない。

これらの第１〜第３透明電極としては、液晶表示装置の電極として一般的に用いられているＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明導電膜は成膜やパターンエッチングが容易なので好ましく用いることができる。その厚さも特に限定されないが、通常は２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下程度である。第１〜第３透明電極１１，１２，２１は配線部１３，１４，２２を介して駆動回路（図示しない）に接続され、駆動回路はそれぞれの透明電極をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

具体的には、文字「Ａ」をホログラム表示する図１の表示形態において、文字「Ａ」を表すホログラム表示部３１の下には第１透明電極１１が設けられ、文字以外の部分の下には第２透明電極１２が設けられている。こうした構成とすることにより、例えば第３透明電極２１との間で第１透明電極１１と第２透明電極１２をＯＮ状態とすることによりホログラム表示部３１とホログラム非表示部３２の両方を透明表示し、第１透明電極１１をＯＦＦ状態とし且つ第２透明電極１２をＯＮ状態とすることによりホログラム表示部３１をホログラム表示し且つホログラム非表示部３２を透明表示して、文字「Ａ」を浮かび上がらせることができる。なお、ＨＰＤＬＣの種類によっては、ＯＮ時にホログラム表示され、ＯＦＦ時に透明となるものもあるが、ここでは、ＯＮ時に透明となり、ＯＦＦ時にホログラム表示するもので説明する。

ホログラム表示部３１の下に設けられる第１透明電極１１は配線部１３を有しているが、そうした第１透明電極１１は複数に分割形成されていてもよく、その場合には、分割形成された第１透明電極にそれぞれ配線部が接続される。また、ホログラム非表示部３２の下に設けられる第２透明電極１２は配線部１４を有しているが、そうした第２透明電極１２も複数に分割形成されていてもよく、その場合には、分割形成された第２透明電極にそれぞれ配線部が接続される。

図２は、図１に示す表示装置のＩ−Ｉ断面図である。ホログラム表示部３１の下の第１透明電極１１と、ホログラム非表示部３２の下の第２透明電極１２とは、第１基板１０の同一面内に所定幅Ａ以下の隙間Ｇ_Ａを隔てて形成されている。

本願において、「同一面内」とは、第１基板１０上の同じ層に第１透明電極１１と第２透明電極１２とが形成されているという意味であり、より詳しくは、第１透明電極１１の上面位置と第２透明電極１２の上面位置とが同じ高さ位置になるように形成されているという意味である。なお、両電極が第１基板１０に直接形成される場合には、第１透明電極１１と第２透明電極１２のいずれも第１基板１０に直接形成され、両電極が第１基板１０上に酸化ケイ素等の任意の中間膜（図示しない）を介して形成される場合には、第１透明電極１１と第２透明電極１２のいずれもその中間膜上に形成されることである。

このように第１透明電極１１と第２透明電極１２が同一面内に形成されるということは、図２及び図４に示すように、両者は接触しない程度の隙間を隔てていなければならないが、その隙間がここで言う「隙間Ｇ_Ａ」である。本発明では、この隙間Ｇ_Ａが、人の目の角度分解能以下の所定の幅Ａで形成されている。なお、隙間Ｇ_Ａの下限値は、透明電極のパターニング精度により特に限定されないが、通常数μｍ程度であり、マスク精度やパターン形態にも影響するが、１μｍ又はそれ以下である場合もあるし、５μｍ程度である場合もある。

図３は、図１に示す表示装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。本発明において、ホログラム表示部３１下の第１透明電極１１は、
（１）図１及び図３に示すように、所定幅Ｂ以下の第２透明電極１２が横断する部分Ｓ（以下、「横断部分Ｓ」という。）を有していること、
（２）図３及び図４に示すように、その横断部分Ｓにおける第２透明電極１２との間に所定幅Ｃの隙間Ｇ_Ｃを有して形成されていること、さらに、
（３）それら所定幅Ｂ及びＣが人の目の角度分解能以下の幅で形成されていること、に技術的な特徴がある。

ここで、「横断部分Ｓ」は、ホログラム表示を行うホログラム表示部３１の下に設けられている第１透明電極１１のうち、第２透明電極１２が横断する部分である。本発明はこうした横断部分Ｓを有する電極構造がホログラム表示部３１の下に存在する。こうした電極構造からなる横断部分Ｓを有するものであれば、必ずしも図１に示すようなアイランド状のホログラム非表示部３２を有する表示形態でなくてもよいが、アイランド状に形成されたホログラム非表示部３２を有する図１のような表示形態に好ましく適用できる。そうした横断部分Ｓは、図１の文字「Ａ」や図形「○」「△」等のように１つ有するものであってもよいし、例えば文字「Ｂ」（図示しない）のように２つ有するものであってもよし、例えば文字「目」のように３つ有するものであってもよいし、それ以上有するものであってもよい。

上記所定幅Ａ、Ｂ及びＣは、いずれも人の目の角度分解能以下の幅であるが、そうした幅は１０μｍ以下であることが好ましい。この１０μｍ以下は至近距離（３４ｍｍ）であっても人の目の角度分解能以下であるので、表示装置の使用態様における横断部分Ｓの不適切な表示を人に認識させることがない。なお、視力１．０の人の目の角度分解能は１分（６０分の１°）程度であるので、例えば１０μｍの線幅を認識できる観察距離は３４ｍｍ（０．０１ｍｍ／（２×tan（１／１２０°））＝３４ｍｍ）であるが、実際はその場合でも認識できなかった。

（ＨＰＤＬＣ層）
図５は、ホログラフィック高分子分散型液晶層（ＨＰＤＬＣ層という。）についての説明図である。ＨＰＤＬＣ層３０は、図１〜図３に示すように、第１基板１０及び第２基板２０の間にホログラフィック高分子分散型液晶（ＨＰＤＬＣという。）を注入し、所定の領域にホログラム記録を行ってなるホログラム表示部３１と、ホログラム記録を行わないホログラム非表示部３２とから構成されている。ここで用いるＨＰＤＬＣとしては、公知の又は今後開発されるものを適用でき、ポリマーネットワーク型液晶のような他の高分子分散型液晶を用いてもよい。なお、図２及び図３中の符号３４は注入したＨＰＤＬＣのシール材である。

ホログラム表示部３１は、第１透明電極１１と第３透明電極２１との間に電圧を印加した時に透明になり、電圧を印加しない時にホログラム表示する部分であって、ホログラム再生光が平行光となるようにホログラム記録されている部分、すなわち液晶ホログラムとなっている部分である。具体的には、図５に示すように、ホログラム露光により、厚さ数μｍ〜数十μｍの高分子樹脂層中にネマティック液晶の粒（ドロップレットという。）を光の波長程度の周期で分散させることにより構成された部分である。こうしたホログラム表示部３１は、層の厚さが十分に厚いので、体積ホログラム（厚い回折格子）として機能し、波長選択性又は角度選択性を持っている。

このホログラム表示部３１は、小林駿介責任編集「シリーズ先端ディスプレイ技術３ 次世代液晶ディスプレイ」第８８頁〜９９頁（共立出版、初版、２０００年発行）にも記載のように、電圧をかけない状態では、入射した光はドロップレットと高分子樹脂の屈折率差により散乱されるが、ドロップレットが周期的に分布しているため、干渉により散乱光のうちブラッグ条件を満たす光のみが反射される。この場合において、適切な角度に周期構造を傾けることにより、図５に示すように、斜めからの照明光のうち特定の波長成分のみを観察者の方向に反射することができる。ホログラム表示部３１では、第１透明電極１１と第３透明電極２１との間に電圧を印加していないときの反射状態を、画素が点灯した状態として用いている。

一方、図５に示すように、第１透明電極１１と第３透明電極２１との間に電圧を加えると、ドロップレット中の液晶の配向が電界（視線）と平行になり、視点方向から見たドロップレットの屈折率は高分子樹脂と一致し、視点方向から見たドロップレットの散乱光強度がゼロとなる。したがって、散乱光の和である反射光もなくなり、この状態をホログラム表示が消灯した透明状態として用いている。なお、印加電圧を中間状態とすることにより、反射光強度は中間値をとるので、電圧により反射光強度を制御することができる。

ホログラム非表示部３２は、第２透明電極１２と第３透明電極２１との間に電圧を印加した時に透明になる部分である。このホログラム非表示部３２はホログラム記録されていないが、第２透明電極１２と第３透明電極２１との間に電圧を加えると、上記のホログラム表示部３１と同様、ドロップレット中の液晶の配向が電界（視線）と平行になり、視点方向から見たドロップレットの屈折率は高分子樹脂と一致し、視点方向から見たドロップレットの散乱光強度がゼロとなる。したがって、散乱光の和である反射光もなくなり、透明状態となる。

なお、ホログラム非表示部３２では、ＨＰＤＬＣ層３０がホログラム露光されていないので、ＨＰＤＬＣ層３０に含まれるドロップレットが所定の角度に傾いた周期構造を呈しておらず、単純に分散した形態を呈している。そのため、第２透明電極１２と第３透明電極２１との間に電圧を印加しない場合には、そうしたドロップレットは特定の波長成分のみを観察者の方向に反射するように機能せず、多方向に散乱するので、ホログラム非表示部３２は白く濁った半透明部分となる。

（ホログラム表示部の形成）
前掲の「次世代液晶ディスプレイ」にも記載のように、ホログラム表示部３１の形成は以下のように行われる。先ず、単一モード単一周波数のレーザー光を分割した後にビーム径を拡大して互いに交差させてＨＰＤＬＣ層３０に照射することにより、ホログラム表示部３１を形成することができる。ＨＰＤＬＣ層３０にレーザー光が照射されると、干渉縞の光強度が強い部分で高分子樹脂の光重合が起こる。その重合が進行すると液晶の相溶性が低下し、干渉縞の光強度の弱い部分にドロプレットが析出する。こうして干渉縞に対応したポリマーとドロプレットの周期構造が形成される。

さらに、平行光である物体光と平行光である参照光とによる２光束干渉、又は、平行光である物体光と散乱光である参照光とによる２光束干渉での記録が、ホログラム再生光を平行光とすることができる。こうした平行光は、ホログラム表示部３１を通過するホログラム再生光が拡散光（散乱光）となることを防ぐので、距離をおいた観察者であっても、その再生光は依然として人の目の角度分解能以下であり、表示形態が有している隙間等の存在を認識することはできない。なお、本願でいう「平行光」は、平行光及び実質的に平行光と言うことができる光（略平行光）も含むものとして定義する。

（ホログラム表示）
図６は、図１及び図３に示す横断部分Ｓにおける表示態様を示す説明図である。具体的には、図６（Ａ）は表示装置の起動前の態様であり、図６（Ｂ）は表示装置を透明表示する場合の態様であり、図６（Ｃ）は表示装置をホログラム表示する場合の態様である。ホログラム表示部３１下の第１透明電極１１は、図３及び図６に示すように、所定幅Ｂ以下の第２透明電極１２が横断する横断部分Ｓを有し、且つその横断部分Ｓにおける第２透明電極１２との間に所定幅Ｃの隙間Ｇ_Ｃを有している。そして、その所定幅Ｂ及びＣは、人の目の角度分解能以下の幅、具体的には１０μｍ以下で形成されている。

図６（Ａ）は表示装置１の起動前の態様であり、共通電極である第３透明電極２１と、その第３透明電極２１に対向する第１透明電極１１及び第２透明電極１２との間をＯＦＦにした場合である。この起動前の態様は通常、人の目に触れることはないが、図６（Ａ）に示すように、第１透明電極１１上も、第２透明電極１２上も、第１透明電極１１と第２透明電極１２との間の隙間Ｇ_Ｃ上も、全てホログラム表示態様となっている。なお、横断部分Ｓ以外のホログラム表示部３１ではホログラム表示となり、ホログラム非表示部３２では白く濁った半透明状態となり、第１透明電極１１と第２透明電極１２との間の所定幅Ａの隙間Ｇ_Ａ上のホログラム非表示部３２でも白く濁った半透明状態となっている。

図６（Ｂ）は表示装置１を透明表示する場合の態様であり、共通電極である第３透明電極２１と、その第３透明電極２１に対向する第１透明電極１１及び第２透明電極１２との間をＯＮにしてホログラム表示を消灯した態様である。この表示態様では、図６（Ｂ）に示すように、第１透明電極１１上は透明表示態様となり、第２透明電極１２上も透明表示態様となっているが、第１透明電極１１と第２透明電極１２との間の所定幅Ｃの隙間Ｇ_Ｃ上は電圧が印加されず、ホログラム表示態様となっている。しかしながら、その隙間Ｇ_Ｃの所定幅Ｃは、上述のように、人の目の角度分解能以下であるので、人は幅Ｃの隙間Ｇ_Ｃ上にホログラムが表示されていることを認識できず、その結果、全体が透明表示態様であるように認識することになる。

一方、横断部分Ｓ以外のホログラム表示部３１とホログラム非表示部３２も透明表示態様になっているが、第１透明電極１１と第２透明電極１２との間の所定幅Ａの隙間Ｇ_Ａ上のホログラム非表示部３２は、電圧が印加されずに白く濁った半透明状態となるが、その隙間Ｇ_Ａの所定幅Ａは、上述のように、人の目の角度分解能以下であるので、人は幅Ａの隙間Ｇ_Ａ上が半透明状態であることを認識できず、その結果、全体が透明表示態様であるように認識することになる。

したがって、図６（Ｂ）の透明表示を実現するための駆動態様では、表示画面の全体が透明表示態様として認識される。

図６（Ｃ）は表示装置１をホログラム表示する場合の態様であり、第３透明電極２１と第１透明電極１１との間をＯＦＦにし、第３透明電極２１と第２透明電極１２との間をＯＮにしてホログラム表示を点灯した場合である。この表示態様では、図６（Ｃ）に示すように、第１透明電極１１上はホログラム表示態様となり、第１透明電極１１と第２透明電極１２との間の所定幅Ｃの隙間Ｇ_Ｃ上もホログラム表示態様となっているが、第２透明電極１２上は透明表示態様となっている。しかしながら、その第２透明電極１２の幅Ｂは、上述のように、人の目の角度分解能以下であるので、人は幅Ｂの第２透明電極１２上が透明であることを認識できず、その結果、横断部分Ｓを含むホログラム表示部３１がホログラム表示態様であるように認識することになる。なお、横断部分Ｓ以外のホログラム表示部３１も当然にホログラム表示態様である。

一方、ホログラム非表示部３２は透明表示態様になっているが、第１透明電極１１と第２透明電極１２との間の所定幅Ａの隙間Ｇ_Ａ上のホログラム非表示部３２は、電圧が印加されずに白く濁った半透明状態となる。しかし、その隙間Ｇ_Ａの所定幅Ａは、上述のように、人の目の角度分解能以下であるので、人は幅Ａの隙間Ｇ_Ａ上が半透明状態であることを認識できない。

以上説明したように、本発明の表示装置１によれば、ホログラム表示部３１の下の第１透明電極１１は、所定幅Ｂ以下の第２透明電極１２が横断する横断部分Ｓを有し且つその横断部分Ｓにおける第２透明電極１２との間に所定幅Ｃの隙間Ｇ_Ｃを有して形成されており、さらにその所定幅Ｂ及びＣが人の目の角度分解能以下の幅で形成されているので、ホログラム非表示部用の印加電極（第２透明電極１２）がホログラム表示部用の印加電極（第１透明電極１１）を同一面内で横断することにより生じた所定幅Ｂ，Ｃの不均一表示部が存在した場合であっても、その不均一表示部に基づいた不適切な表示態様を人に認識させることがない。

また、そうした第１透明電極１１と第２透明電極１２が同一面内に形成されているので、従来技術のような段差が生じておらず、印加電圧等にバラツキが生じない。その結果、ＨＰＤＬＣ層３０の透過率のバラツキを抑制することができる。さらに、そうした同一面内では、第１透明電極１１と第２透明電極１２とを同時に且つ容易に成膜乃至パターニングできるので、複数の工程が必要な従来技術に比べてコストメリットがあるという利点がある。

［ホログラム表示装置用基板］
次に、本発明のホログラム表示装置用基板（以下「表示装置用基板」と略す。）について説明する。本発明の表示装置用基板は、上述した表示装置１の第１基板１０側の電極構造を含むものであるので、図２と同一の符号を用いて説明する。本発明の表示装置用基板は、基板１０と、その基板１０の同一面内に所定幅Ａ以下の隙間Ｇ_Ａを隔ててパターン形成された、第１透明電極１１及び第２透明電極１２とを有している。そして、その第１透明電極１１は、所定幅Ｂ以下の第２透明電極１２が横断する部分Ｓを有し、且つその横断部分Ｓにおける第２透明電極１２との間に所定幅Ｃの隙間Ｇ_Ｃを有して形成されており、その所定幅Ａ、Ｂ及びＣが人の目の角度分解能以下の幅で形成されていることに特徴がある。

このとき、上記本発明の表示装置１と同様、所定幅Ａ、Ｂ及びＣは、１０μｍ以下であるように構成され、第１透明電極１１はその面内にアイランド状に形成された第２透明電極１２を有する構造であることが好ましい。なお、その他の技術的事項も、上記本発明の表示装置１と同様であるので、その記載は省略する。

こうした本発明の表示装置用基板によれば、上記本発明の表示装置１に用いることができる透明電極パターニング基板として好ましい。特に、第２透明電極１２が第１透明電極１１を同一面内で横断しているが、それらの透明電極１１，１２はいずれも同一面内に形成されるので、従来技術を用いた成膜乃至パターニング手段で同時且つ容易に行うことができる。その結果、複数の工程が必要な従来の基板に比べてコストメリットがあるという利点がある。

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。以下の実施例は本発明の一例であり、特に実施例中の寸法等に限定されない。

（実施例１）
厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス（第１基板１０）上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物：第１透明電極１１）が蒸着により成膜されたＩＴＯ付きガラス基板を用意し、そのＩＴＯを、図４に示す形態となるようにフォトマスクを用いたフォトリソグラフィによってパターニングした。このとき、横断部分Ｓ以外の第１透明電極１１と第２透明電極１２との隙間Ｇ_Ａの幅Ａは１０μｍとし、横断部分Ｓでの第２透明電極１２の幅Ｂも１０μｍとし、その横断部分Ｓにおける第１透明電極１１と第２透明電極１２との間の隙間Ｇ_Ｃの幅Ｃも１０μｍとした。

その後、パターニングした側の面にセルギャップを確保するためのビーズ３３を散布した。次に、第３透明電極２１が形成された第２基板２０であるＩＴＯ付きガラス基板を用意し、２枚のガラス基板を電極側が向かい合うように接着させるため、シール材３４を周辺部に形成して両方のガラス基板を貼り合わせ、確保したセルギャップにＨＰＤＬＣを注入した。

その後、干渉露光によりＨＰＤＬＣ層３０へ透過型ホログラムを記録した。ホログラム露光は、ホログラムパターン用マスクを用意し、第１透明電極１１上にホログラム表示部３１を形成するように露光した。ホログラム露光は、ホログラム再生光が平行光となるように、散乱光からなる参照光と平行光からなる物体光との２光束で行った。露光後は、ＨＰＤＬＣ層３０を構成する高分子樹脂を硬化させるため、ＵＶ照射等の後処理を行った。こうして図１及び図２に示す表示装置を作製した。

（評価、結果）
得られた表示装置を表示させ、そのときの各所定幅Ａ、Ｂ及びＣの箇所を表示面から５０ｍｍ離れた位置から目視観察した。先ず、第１透明電極１１と第３透明電極２１との間をＯＮ状態とし、第２透明電極１２と第３透明電極２１との間をＯＮ状態とした透明表示態様のとき、所定幅Ｃの隙間Ｇ_Ｃは確認できず、さらに、横断部分Ｓ以外の第１透明電極１１と第２透明電極１２との所定幅Ａの隙間Ｇ_Ａも不具合を確認できず、いずれも良好な透明表示態様であることが確認できた。

次に、第１透明電極１１と第３透明電極２１との間をＯＦＦ状態とし、第２透明電極１２と第３透明電極２１との間をＯＮ状態としたホログラム表示態様のとき、第２透明電極１２の所定幅Ｂの透明表示部は確認できず、さらに、横断部分Ｓ以外の第１透明電極１１と第２透明電極１２との所定幅Ａの隙間Ｇ_Ａも不具合を確認できず、透明な背景に文字「Ａ」のホログラム表示が浮かび上がっているのが確認できた。

本発明の表示装置で表示できる表示形態の一例を示す模式的な平面図である。 図１に示す表示装置のＩ−Ｉ断面図である。 図１に示す表示装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１に示す表示装置を構成する、第１透明電極パターンと第２透明電極パターンとが形成された第１基板の平面図である。 ホログラフィック高分子分散型液晶層についての説明図である。 図１及び図３に示す横断部分における表示態様を示す説明図であり、（Ａ）は表示装置の起動前の態様であり、（Ｂ）は表示装置を透明表示する場合の態様であり、（Ｃ）は表示装置をホログラム表示する場合の態様である。

符号の説明

１０ 第１基板
１１ 第１透明電極
１２ 第２透明電極
１３ 第１透明電極の配線部
１４ 第２透明電極の配線部
２０ 第２基板
２１ 第３透明電極
２２ 第３透明電極の配線部
３０ ホログラフィック高分子分散型液晶層
３１ ホログラム表示部
３２ ホログラム非表示部
３３ ビーズ
３４ シール材
４１ 透過光
４２ 回折光
Ｇ_Ａ 第１透明電極と第２透明電極との隙間
Ｇ_Ｃ 横断部分での第１透明電極と第２透明電極との隙間
Ａ 第１透明電極と第２透明電極との隙間の所定幅
Ｂ ホログラム表示部下の第１透明電極を横断する第２透明電極の所定幅
Ｃ 横断する第２透明電極と第１透明電極との隙間の所定幅

Claims (7)

1. 電極側が向かい合うように所定の間隔で対向配置された、第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板の同一面内に所定幅Ａ以下の隙間を隔ててパターン形成された、ホログラム表示部用第１透明電極及びホログラム非表示部用第２透明電極と、
   前記第２基板に形成された、第３透明電極と、
   前記第１基板及び前記第２基板の間に設けられた、ホログラム表示部及びホログラム非表示部からなるホログラフィック高分子分散型液晶層と、を有し、
   前記ホログラム表示部下の第１透明電極は、所定幅Ｂ以下の第２透明電極が横断する部分を有し、且つ該部分における該第２透明電極との間に所定幅Ｃの隙間を有して形成されており、
   前記所定幅Ａ、Ｂ及びＣが人の目の角度分解能以下の幅で形成されていることを特徴とする表示装置。
2. 前記所定幅Ａ、Ｂ及びＣが１０μｍ以下である、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記ホログラム表示部は、ホログラム再生光が平行光となるようにホログラム記録されている表示部である、請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記ホログラム表示部は、その面内に、アイランド状に形成されたホログラム非表示部を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 基板と、
   前記基板の同一面内に所定幅Ａ以下の隙間を隔ててパターン形成された、第１透明電極及び第２透明電極と、を有し、
   前記第１透明電極は、所定幅Ｂ以下の第２透明電極が横断する部分を有し、且つ該部分における該第２透明電極との間に所定幅Ｃの隙間を有して形成されており、
   前記所定幅Ａ、Ｂ及びＣが人の目の角度分解能以下の幅で形成されていることを特徴とするホログラム表示装置用基板。
6. 前記所定幅Ａ、Ｂ及びＣが１０μｍ以下である、請求項５に記載のホログラム表示装置用基板。
7. 前記第１透明電極は、その面内に、アイランド状に形成された第２透明電極を有する、請求項５又は６に記載のホログラム表示装置用基板。

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