JP2930185B2 - ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子分散型液晶
を用いた立体画像表示が可能なディスプレイ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶をポリマーに分散させてその散乱光
を利用する分散型の液晶表示装置は、偏光板を用いない
のでＴＮ型液晶表示装置に比べて明るい画像が得られる
といった利点を有し、その開発が活発化している。従来
の高分子分散型液晶表示装置の一例を図１３に示す。こ
の図において、５１は高分子分散液晶層、５２は透明基
板、５３，５４は透明電極、５５は光吸収板、５６はカ
ラーフィルタである。

【０００３】高分子分散液晶層５１を挟んで対向する一
組の透明電極５３，５４の間に電圧を印加すると、ポリ
マー母材に分散された液晶が、無秩序に配列した状態
（散乱状態）から、整然と配列した状態（透明状態）に
移行する。その逆のプロセスも可能である。一組の透明
電極５３，５４は、透明基板５２の上に画素を構成する
パターンとして構成されている。

【０００４】この液晶表示装置は、自然光又は室内光の
ような外部光を用いて画像表示を行うものである。カラ
ーフィルタ５６を通して入射した光は、透明状態にある
画素では高分子分散液晶層５１を通過して光吸収板５５
で吸収されるため観察者からは黒く見える。一方、散乱
状態の画素（斜線部）に入射した光の一部は散乱して再
びカラーフィルタ５６を通って広い角度で出射するの
で、色の付いた光として観察者の目に入る。

【０００５】また、従来の立体画像表示装置として、図
１４に示すように、レンチキュラーレンズ５７と表示装
置５８を組み合わせたものがよく知られている。レンチ
キュラーレンズ５７は細長いシリンドリカルレンズを多
数並べたものであり、これをＣＲＴや液晶ディスプレイ
のような表示装置５８の前に配置する。

【０００６】表示装置５８に表示される画像は、図に無
地のストライプと斜線を付したストライプとで示すよう
に、交互に配置されたストライプで構成された２組のフ
レームに分割されている。つまり、無地のストライプが
集まって第１フレーム５９を構成し、斜線のストライプ
が集まって第２フレーム６０を構成している。

【０００７】第１フレーム５９に右眼用視差画像を表示
し、第２フレーム６０に左眼用視差画像を表示したと
き、レンチキュラーレンズの働きにより、左眼用視差画
像は所定の位置にいる観察者６１の左眼にのみ見え、右
眼用視差画像は右眼にのみ見える。このような原理で、
観察者６１には画像がディスプレイ装置の表示画面から
浮かび上がって、立体像のように見えることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の液晶表示装置では、以下の理由により輝度の
低い画像しか得ることができない。図１５に示すよう
に、高分子分散液晶層に入射した光は、これを通過して
散乱光を形成する。これを一般に前方散乱と呼ぶ。一
方、後方（入射側）への散乱を後方散乱というが、高分
子分散液晶層の性質上、後方散乱が前方散乱を上回るこ
とはない。従って、上記の従来構成では散乱状態となっ
た画素に入射した光の半分以上が光吸収板５５で吸収さ
れてしまうことになる。このため、常に輝度の低い画像
しか得られず、直視型のディスプレイとして構成するこ
とが難しい。

【０００９】また、上記の従来構成では、高分子分散液
晶層５１及び透明電極５３，５４が光吸収板５５とカラ
ーフィルタ５６とに挟まれているので、電圧印加により
高分子分散液晶層５１透明になるという特徴が十分に活
かされていない。さらに、この従来構成のままで立体画
像を表示することはできない。図１４に示した立体画像
表示装置ではレンチキュラーレンズが必要であり、透明
の表示画面を形成することは不可能である。

【００１０】本発明は、上記のような実情に鑑みてなさ
れたものであって、その目的は、レンチキュラーレンズ
等を用いずに立体画像表示が可能なディスプレイ装置、
直視型の明るいディスプレイ装置、画像表示部が透明な
ディスプレイ装置、さらには、カラー表示が可能なディ
スプレイ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によるディスプレ
イ装置の第１の構成は、対向する２枚の基板の内側に電
極層が設けられ、これらの電極層の間に液晶相と高分子
相とがホログラムとして分布した構造の調光層が設けら
れ、前記２組の基板及び電極層のうちの少なくとも１組
が透明であり、前記電極層はマトリックス状に配置され
た画素を形成すべくパターニングされており、前記電極
層間に挟持された前記調光層はストライプ状又はモザイ
ク状にほぼ均一に分布した第１画素群と第２画素群とか
らなり、前記第１画素群を構成する各画素には照明光を
回折して観察者の左眼近傍に向けるホログラムが形成さ
れており、前記第２画素群を構成する各画素には照明光
を回折して観察者の右眼近傍に向けるホログラムが形成
されていることを特徴とする。

【００１２】このような構成によれば、電極層に印加す
る電圧を画素ごとに制御して、第１画素群に左眼用視差
画像を表示し、第２画素群に右眼用視差画像を表示する
ことにより、レンチキュラーレンズ等を用いずに立体画
像表示が可能となる。また、２組の基板及び電極層を共
に透明に構成し、後方から所定の入射角で照明光を照射
することにより、画像表示部が透明で、背景に表示画像
を重畳させることができる高輝度のディスプレイ装置を
実現することができる。

【００１３】本発明によるディスプレイ装置の第２の構
成は、前記第１画素群が赤、青、又は緑の照明光を回折
して観察者の左眼近傍に向ける赤、青、及び緑のホログ
ラム画素がほぼ均一に分布して構成され、前記第２画素
群が赤、青、又は緑の照明光を回折して観察者の右眼近
傍に向ける赤、青、及び緑のホログラム画素がほぼ均一
に分布して構成されていることを特徴とする。例えば、
ストライプ状の各画素群の長手方向に赤、青、及び緑の
ホログラム画素を順番に繰り返し配置すればよい。この
ような構成によってカラー表示が可能になる。

【００１４】本発明によるディスプレイ装置の第３の構
成は、前記第１画素群を構成する各画素には照明光を回
折して異なる位置にいる複数の観察者の左眼近傍に向け
る複数のホログラムが多重形成されており、前記第２画
素群を構成する各画素には照明光を回折して異なる位置
にいる複数の観察者の右眼近傍に向ける複数のホログラ
ムが多重形成されていることを特徴とする。

【００１５】このような構成により、複数の観察者に同
じ立体画像を提供することができるようになる。この構
成においても、上記と同様に、各画素群に赤、青、及び
緑のホログラム画素をほぼ均一に分布させることによ
り、カラー表示が可能になる。

【００１６】本発明によるディスプレイ装置の第４の構
成は、対向する２枚の基板の内側に電極層が設けられ、
これらの電極層の間に液晶相と高分子相とがホログラム
として分布した構造の調光層が設けられ、前記２組の基
板及び電極層のうちの少なくとも１組が透明であり、前
記電極層はマトリックス状に配置された画素を形成すべ
くパターニングされており、前記電極層間に挟持された
前記調光層は、ｎを２以上の自然数としたとき、２ｎ種
類の画素群がストライプ状又はモザイク状にほぼ均一に
分布して構成され、ｋをｎ以下の自然数としたとき、第
ｋ画素群を構成する各画素には照明光を回折して観察者
の左眼近傍に向けるホログラムが形成されており、第ｋ
＋ｎ画素群を構成する各画素には照明光を回折して前記
観察者の右眼近傍に向けるホログラムが形成されている
ことを特徴とする。

【００１７】このような構成によれば、異なる位置にい
る複数の観察者に独立した画像、即ち同一画像はもちろ
ん、異なる画像を提供することも可能となる。この構成
においても、各画素群に赤、青、及び緑のホログラム画
素をほぼ均一に分布させることにより、カラー表示が可
能になる。

【００１８】上記の各構成において、回折光が左右方向
に所定角度範囲内の広がりを有するようなホログラムを
各画素に形成することにより、観察者の位置が左右にあ
る程度ずれても所望の画像を見ることができるようにな
る。さらに、回折光が所定の発散角を有するようなホロ
グラムを形成すれば、左右方向のみならず上下方向にも
観察者の位置ずれがある程度許容されるようになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
をいくつかの実施例と図面とに基づいて説明する。 （第１の実施例）図１に第１の実施例であるディスプレ
イ装置の構成を示す。図１において、１，２は透明ガラ
ス基板、３，４は透明電極層である。５は調光層であ
り、第１画素群６および第２画素群７とが交互にストラ
イプ状に配列されて構成されている。図１において、画
素群６は無地の直方体セルとして示されている画素８が
上下方向に配列して構成されており、画素群７は斜線が
付された直方体セルとして示されている画素９が上下方
向に配列して構成されている。また、１０は光源であ
り、照明光１１を透明ガラス基板２の背面から照射す
る。なお、この図では分かりやすくするために、調光層
５と電極層３とを離して描いているが、実際には両者は
密着している。

【００２０】図２に、上記の画素群６を構成する画素８
の代表的な構造を簡略化して模式的に示す。図に示され
ているように、画素８は高分子相１２と液晶相１３とが
交互に形成された周期構造を有しており、そのピッチは
約０．３ミクロン、画素の厚みは約１０ミクロンであ
る。周期構造の方位、即ちグレーティングベクトル１４
は、画素表面の法線方向から左側に約０．２８度、下側
に約３４．７度傾いている。

【００２１】画素群７を構成する画素９も図３に示すよ
うに同様の周期構造を有している。そして、代表的な周
期構造の方位、即ちグレーティングベクトル１５は、上
下方向には画素８と同じく下側に約３４．７度傾いてい
るが、左右方向には画素８と逆に右側へ約０．２８度傾
いている。

【００２２】上記のような周期構造は、感光性モノマ及
び／又はオリゴマ、ネマティック液晶、重合開始剤、及
び増感剤を混合した前駆体をガラス基板１，２の内側の
電極層３，４の間に挟み、これに５１５ｎｍのアルゴン
レーザにより形成した干渉縞を照射してパターンを焼き
付けた後、低圧水銀灯による一様な紫外線照射で全面を
重合させることによって作製した。

【００２３】光重合法によって調光層を作製するのに好
適なモノマとしては、液体または低融点のエチレン性不
飽和モノマ、特にアクリルまたはメタクリル酸エステル
類を用いることができる。これらは、例えばトリメチー
ルプロパントリアクリレートのような多官能性モノマで
あってもよいし、あるいはポリエチレングリコールジア
クリルレート、ウレタンアクリレートのようなオリゴマ
であってもよい。これらは単独で用いてもよいし、組み
合わせて用いることもできる。さらに、必要に応じて他
のモノマ、例えばスチレン、カルバゾール等を併用して
もよい。

【００２４】これらのモノマやオリゴマは特に限定され
るものではない。通常、高分子分散型液晶の作製に用い
られるもの、又は特開平2-3082号公報に記載されている
ような体積ホログラムを作製するための光重合組成物の
ように、当業者にとって既知の各種モノマ、オリゴマ等
を適宜選択して用いることができる。コヒーレント光に
よって光重合させるためには、その波長に合った増感色
素、適当な光重合開始剤等が必要である。これらは、シ
アニン色素類、シクロペンタノン類等の色素、ジフェニ
ルヨードニウム塩やこれと色素との組み合わせ、各種キ
ノン類、トリフェニルイミダゾイル２量体と水素ドナー
等、多くの組み合わせから選択することができる。ま
た、液晶は複屈折性および誘電異方性が大きく弾性定数
が小さいものが適しており、市販されている各種のもの
から選択することができる。

【００２５】このように構成された画素８及び９の機能
を、図４を用いて説明する。図４は画素８及び９のよう
な周期構造を有する画素を一般化して模式的に示したも
のである。図４（ａ）に示すように、傾斜した実線で示
されている高分子相１２と実線の間の液晶相１３とが周
期的な相分離を起こしている。

【００２６】液晶相１３の中では液晶分子が集合して液
晶ドロプレット１８を形成している。これらの液晶ドロ
プレット１８はランダムな方向を向いて分散しており、
等価的に定義される液晶相１３の平均屈折率は高分子相
１２の屈折率（例えば1.5）よりも大きい値（例えば1.5
6）になっている。

【００２７】屈折率が異なる高分子相１２と液晶相１３
とによって形成された周期構造は、いわゆる体積位相型
のホログラムを形成している。従って、図４（ａ）に示
すように、所定のブラグ角度で入射する入射光１６が回
折光１７に変換される際の損失が非常に少ない。つま
り、入射光１６は高効率で偏向されて観察者１９の目に
達する。

【００２８】次に、図４（ｂ）に示すように、調光層５
を挟持する電極層３，４の間に電圧を印加すると、液晶
相１３にある液晶ドロプレット１８が電界方向に配列す
る。その結果、高分子相１２と液晶相１３との屈折率差
が無くなり、調光層５の光を回折する能力が失われるの
で、入射光１６はそのまま調光層５を通過して透過光２
０となる。従って、この光は観察者１９の目には届か
ず、観察者１９にとって調光層５や透明電極層３，４を
含むディスプレイ装置は透明に見える。

【００２９】ちなみに、本実施例における各画素の回折
効率は７０％を越えている。１００Ｗのハロゲンランプ
を光源１０として用いた実験では、ディスプレイ面の輝
度が２０００ｃｄ／ｍ² に達した。回折された光の指向
性は非常に高く、回折光の進路から外れた位置からは観
察されなかった。つまり、図４（ａ）の観察者１９以外
の位置からはディスプレイ装置が透明に見えた。また、
電極層３，４の間に１００Ｖの交流電圧を印加したと
き、ディスプレイ面の輝度は１００ｃｄ／ｍ² 以下に低
下した。

【００３０】図５に示すように、上記のような機能を有
する画素８及び９の後方から約６０度の入射角で照明光
１１が入射したとき、画素８で回折されてその前方から
（観察者側へ）出射する光線２１は観察者からみて水平
でかつ左側に約０．８５度傾いた方向に出射する。同様
に、画素９で回折されてその前方から出射する光線２２
は観察者から見て水平でかつ右側に約０．８５度傾いた
方向に出射する。従って、所定の位置にいる観察者の左
目には光線２１のみが到達し、左目には光線２２のみが
到達する。これは厚みのあるホログラムの角度選択性に
よる特有の効果である。

【００３１】尚、前述のように、画素８，９は画素群６
又は７を代表する画素である。各画素群６，７を構成す
るそれぞれの画素は、上下の隣接する画素間で少しずつ
異なっており、それによって全体として画素群６からの
回折光が観察者の左眼に、画素群７からの回折光が観察
者の右眼に到達するように構成されている。

【００３２】上記のような観察者の左右の眼に各別に対
応するストライプ状の画素群６，７が交互に並んだ構造
のホログラムは、図６に示すように、ストライプ幅に相
当する幅ｄのスリットが一つ置きに並んだマスク板ＭＫ
を用いて作成することができる。図６（ａ）の側面図お
よび図６（ｂ）の平面図に示すように、ディスプレイ装
置２３の前面から所定の距離に設定した観察者の左右の
眼に相当する位置に設けた一対の凹レンズを通して、オ
ブジェクト光ＯＬをディスプレイ装置２３の全体に広が
るように照射すると共に、ディスプレイ装置２３に対し
て入射角６０度の方向からレファレンス光ＲＬを照射し
て、両方の光の干渉縞をディスプレイ装置２３の調光層
に焼き付ける。

【００３３】この際、図６（ｂ）に示すように、ディス
プレイ装置２３の前にマスク板ＭＫを、スリットの方向
が上下方向になるように置いて、まず左眼用のオブジェ
クト光ＯＬのみを照射する。これによって左眼用の干渉
縞を焼き付けストライプ状の第１画素群６を形成する。
次に、マスク板ＭＫを左右方向にストライプ幅（スリッ
ト幅）ｄだけずらして右目用の物体光ＯＬを照射する。
これによって右眼用の干渉縞を焼き付けストライプ状の
第２画素群７を形成する。

【００３４】図１に示したように、ディスプレイ装置の
調光層５が透明ガラス基板１，２の内側の透明電極層
３，４の間に狭持されている構造は、基本的には通常の
透過型液晶ディスプレイと同じである。各透明電極層
３，４はマトリックス状に配置された画素を構成するよ
うにパターニングされている。つまり、透明電極層３，
４の間に印加する電圧を画素単位で制御することがで
き、これによってドットマトリックスで構成される任意
の画像を表示することができる。但し、ここでいう「画
像の表示」は、その画像を構成する画素の電極間に電圧
が印加されないことにより、その画像を構成する画素の
回折光が観察者に届くことを意味する。他の画素につい
ては電圧が印加されるので、前述のように透明であり、
観察者にはディスプレイ装置の背景が見えることにな
る。

【００３５】このようなディスプレイ装置を用いて簡単
な実験をした。図７に示すように、数字の「８」を左眼
用の第１画素群６（無地のストライプ部分）と右眼用の
第２画素群７（斜線が付されたストライプ部分）のそれ
ぞれに、左右に少しずらして表示させた。分かりやすい
ように、図７では、第１画素群６に表示された左眼用画
像２４を白いドットで、第２画素群７に表示された右眼
用画像２５を黒いドットで示している。

【００３６】このディスプレイ装置２３を観察者１９か
ら５０ｃｍ離れた位置に置き、後方から６０度の入射角
で照射光を当てると、観察者１９からディスプレイ装置
２３を見たときディスプレイ装置２３の後方で観察者か
ら約２ｍの位置に「８」の文字が浮かび上がって見え
た。

【００３７】そして、前述のように、ディスプレイ装置
２３の「８」が表示されていない部分は透明であるの
で、上記の浮かび上がって見える「８」の文字は、観察
者から２ｍの位置にある背景と重なって見える。このよ
うに、画像表示部が透明であり、表示画像がディスプレ
イ装置の背景に重畳して立体的に見えるという効果はこ
れまでにはない本発明の特徴的な効果である。これを応
用することにより、自動車等のヘッドアップディスプレ
イの遠方焦点機能を実現することができる。

【００３８】なお、上記の画像「８」が浮かび上がって
見える位置、つまり観察者からの距離は、ディスプレイ
装置２３の第１画素群６に表示させる左眼用の画像と第
２画素群７に表示させる右眼用の画像とのずらせる間隔
によって幾何学的に決まる。図７から分かるように、両
画像の間隔を離すほど観察者から遠い位置に浮かび上が
って見えることになる。また、ディスプレイ装置２３に
表示させる左眼用の画像と右眼用の画像とを逆方向にず
らせばディスプレイ装置２３の手前に画像を浮かび上が
らせることができる。

【００３９】また、上記の例における「８」の文字に代
えて、ある立体物を見たときの両眼視差に応じたわずか
に異なる一対の画像を第１画素群６と第２画素群７とに
各別に表示させることにより、観察者１９がディスプレ
イ装置２３を見たとき、その立体物が立体的に浮かび上
がって見える。つまり、従来のようにレンチキュラーレ
ンズ等を用いることなく、両眼視差を利用した立体ディ
スプレイ装置を構成することができる。尚、両眼視差に
応じた異なる画像を表示させる代わりに同一画像を両画
素群６，７に表示させた場合は、立体画像を得ることは
できないが、前述の実験のように背景に重なるように浮
かび上がって見える高輝度の画像を得ることができる。

【００４０】また、本実施例では、図８（ａ）に側面図
として示すように、ディスプレイ装置２６の後方に光源
１０を配置し、ディスプレイ装置２６を透過した回折光
が観察者の目に達するように構成したが、図８（ｂ）に
示すように、ディスプレイ装置２６の前方に光源を配置
し、ディスプレイ装置２６で反射した回折光が観察者の
目に達するように構成してもよい。さらに図８（ｃ）に
示すように、専用の光源を配置せずに、室内光や自然光
２７を照明光として用い、その透過回折光や反射回折光
が観察者の目に達するように構成することも可能であ
る。これに関連して、ディスプレイ装置２６の前方から
の照明光の反射回折光が観察者に届くように構成した場
合は、背面側のの基板及び電極が透明である必要はな
い。

【００４１】また、ホログラム画素からの回折光が左右
方向に所定角度範囲内で広がりを持つようにホログラム
画素を形成することにより、観察者の位置が左右に多少
ずれても観察者が所定の画像を見ることができる。さら
に、上下方向にも所定角度範囲内で広がりを持つよう
に、つまりホログラム画素からの回折光が所定角度範囲
内の発散角を持つようにホログラム画素を構成すること
により、観察者の位置が上下左右に多少ずれても観察者
が所定の画像を見ることができるようになる。

【００４２】また、上記実施例において、第１画素群６
と第２画素群７を、それぞれ赤、青、又は緑の照明光を
回折して観察者の左眼又は右眼に向ける赤、青、及び緑
のホログラム画素をほぼ均一に分布させて構成すること
により、カラー表示が可能になる。

【００４３】ストライプ状の第１画素群６及び第２画素
群７に赤、青、及び緑のホログラム画素をほぼ均一に分
布させた具体構造としては、各画素群の上下方向に赤、
青、及び緑のホログラム画素を順番に繰り返し配列した
構造が一般的である。このような構造は、図６に示した
干渉縞の形成方法において、スリットが１つ置きに並ん
だマスク板ＭＫの代わりに、一画素に相当する角孔が左
右方向には１つ置きに、上下方向には２つ置きにマトリ
ックス状に形成されたマスク板を用いて形成することが
できる。

【００４４】このようなマスク板を上下方向にずらしな
がら、赤、青、緑のオブジェクト光及びレファレンス光
を順番に照射することにより、上記のような赤、青、及
び緑のホログラム画素が順番に繰り返し配列した画素群
が得られる。従って、マスクを上下方向にずらしながら
３回ホログラムパターン焼き付けることにより第１画素
群が形成され、さらに左右方向にマスクをずらして同じ
く３回ホログラムパターン焼き付けることにより第２画
素群が形成される。結局、６回ホログラムパターン焼き
付けることにより、立体表示およびカラー表示が可能な
ディスプレイ装置を作製することができる。但し、この
方法は一例にすぎない。

【００４５】これまでの説明は、調光層を狭持する電極
層の間に印加する電圧を画素ごとに制御することより、
ドットマトリックスで構成される任意の画像をディスプ
レイ装置に表示させる構成を前提としているが、図９に
示すように、固定画像をホログラムパターンとしてディ
スプレイ装置２８の調光層に焼き付けてもよい。図９で
は、数字の「８」を表示する二つのホログラムパターン
２９，３０が左右にずれた位置に焼き付けられている。
第１のホログラムパターン２９は回折光を観察者の左眼
に向け、第２のホログラムパターン３０は回折光を観察
者の右眼に向ける。このようなホログラムパターンは、
物体の反射光や透過光のように画像情報を含むオブジェ
クト光とレファレンス光との干渉縞をディスプレイ装置
２８の調光層に焼き付けることによって形成される。

【００４６】上記のような固定画像表示の場合であって
も、電極層間に印加する電圧を画素ごとに又は一括して
制御することにより、観察者からディスプレイ装置２８
を見たときに背景の中に画像を重ねて表示させたり表示
させなかったりすることができる。

【００４７】（第２の実施例）上記の第１の実施例では
一人の観察者を前提としてディスプレイ装置を構成した
が、以下に説明する第２の実施例によれば、複数の観察
者が同一の画像を見ることができる。なお、第１の実施
例と異なる画素の構成に絞って本実施例を説明する。

【００４８】図１０に本実施例のディスプレイ装置を構
成する画素３１，３２の働きを示す。これらの画素３
１，３２は、一方向からの入射光を複数の方向に回折さ
せるマルチホログラム画素といわれるものである。３１
は複数の観察者の左眼に回折光を向ける左眼用マルチホ
ログラム画素であり、３２は複数の観察者の右眼に回折
光を向ける右眼用マルチホログラム画素である。

【００４９】これらのマルチホログラム画素は高分子相
１２と液晶相１３とからなる周期構造を同一体積内に複
数組重畳して形成したものである。第１の実施例で述べ
たように、感光性モノマ（オリゴマ）、ネマティック液
晶、重合開始剤、増感剤等からなる前駆体をガラス基板
１、２及び電極層３、４の間に挟んだものに、５１５ｎ
ｍのアルゴンレーザにより形成した干渉縞を照射してパ
ターンを焼き付ける際に、１つ目のパターンを焼き付け
た後、２つ目、３つ目と順番に異なるパターンを焼き重
ね、最後に低圧水銀灯による一様な紫外線照射によって
全面を重合させることによってマルチホログラム画素を
形成することができる。具体的には、図６に示したマス
ク板ＭＫを用いる方法で左右の眼に対応するストライプ
状の画素群が交互に並んだ構造を形成する際に、予定さ
れる観察者の位置に応じて左右の眼に相当する一対の凹
レンズの位置ををずらしながら、１つ目、２つ目、３つ
目、……のパターンを順次焼き重ねればよい。

【００５０】このようにして作製された左眼用マルチホ
ログラム画素３１は照明光１１に対してｎ個の異なる方
向に左眼用回折光３３を生成し、右眼用マルチホログラ
ム画素３２は照明光１１に対してｎ個の異なる方向に右
眼用回折光３４を生成する。そして、左眼用回折光３２
のうちのｉ番目の回折光３５と、右眼用回折光３４のう
ちのｉ番目の回折光３６とが一人の観察者の左眼と右眼
に到達する。

【００５１】図１１にディスプレイ装置と観察者との関
係をわかりやすくするためにｉ番目とｉ＋１番目の回折
表示光を取り出して、これらが第１の観察者３７と第２
の観察者３８とにそれぞれ到達する様子を示す。図１１
に示すように無地のストライプで示した左眼用画素群３
９と斜線を付したストライプで示した右眼用画素群４０
とが交互に配列されている。左眼用画素群３９は図１０
の左眼用マルチホログラム画素３１が上下方向に並んだ
ものであり、右眼用画素群４０は同じく右眼用マルチホ
ログラム画素３２が上下方向に並んだものである。

【００５２】左眼用画素群３９から出たｉ番目の回折光
４１は第１の観察者３７の左眼に到達し、ｉ＋１番目の
回折光４２は第２の観察者３８の左眼に到達する。同様
に、右眼用画素群４０から出たｉ番目の回折光４３は第
１の観察者３７の右眼に到達し、ｉ＋１番目の回折表示
光４４は第２の観察者３８の右眼に到達する。このよう
にして、同一の画像が二人の観察者に提供される。

【００５３】なお、第１の実施例と同様に、左眼用画素
群３９と右眼用画素群４０とに両眼視差に対応する異な
る画像を表示させることにより、立体画像表示を観察者
に提供することができることはもちろん、両眼視差を与
えずに同一画像を表示することにより、高輝度かつ透明
のディスプレイ装置を構成することもできる。第１の実
施例で述べたカラー化等の他の変形例についても同様に
本実施例にも適用することができる。

【００５４】（第３の実施例）上記の第２の実施例では
複数の観察者に同一の画像を提供するディスプレイ装置
の構成を説明したが、複数の観察者に異なる画像を提供
するディスプレイ装置を構成することも可能である。こ
れを第３の実施例として以下に説明する。図１２に示す
ように、第１の観察者４５と第２の観察者４６とに異な
る画像を提供する場合について説明する。

【００５５】図１２において、４７は第１の観察者４５
の左眼に回折光を向ける第１の画素群、４８は第２の観
察者４６の左眼に回折光を向ける第２の画素群、４９は
第１の観察者４５の右眼に回折光を向ける第３の画素
群、５０は第２の観察者４６の右眼に回折光を向ける第
４の画素群である。このように４種類のストライプ状の
画素群が順番に繰り返し形成されている。

【００５６】このような画素構成によれば、画素群４７
及び４９によって形成される画像と画素群４８及び５０
によって形成される画像とを異なる画像とすることがで
きる。従って、二人の観察者４５，４６に同一の立体画
像はもちろん、異なる立体画像を各別に提供することも
できる。

【００５７】上記のような４種類のストライプ状の画素
群が順番に繰り返し形成された構造を得るには、第１の
実施例で説明した図６において、スリットが一つ置きに
並んだマスク板ＭＫの代わりに、スリットが３つ置きに
並んだマスク板を用いて、このマスク板を左右にずらし
ながら、４回のホログラムパターンを焼き付ければよ
い。

【００５８】一般に、ｎ人の観察者にｎ個の独立した立
体視可能な画像を提供するには、２×ｎ種類のストライ
プ状画素群を順番に繰り返し形成する必要がある。そし
て、ｋ≦ｎとしたとき、第ｋ画素群の回折光と第ｋ＋ｎ
画素群の回折光とが一人の観察者の左眼及び右眼に到達
するように構成すればよい。

【００５９】なお、この実施例においても、既述の実施
例で述べたカラー化等の変形例を同様に適用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るディスプレイ装置
の構成図

【図２】図１のディスプレイ装置の第１画素群を構成す
る一つの画素の機能を説明するための模式図

【図３】図１のディスプレイ装置の第２画素群を構成す
る一つの画素の機能を説明するための模式図

【図４】図１のディスプレイ装置における各画素の微細
構造を示し、（ａ）は電圧を印加していないとき、
（ｂ）は電圧を印加したときの模式図

【図５】図１のディスプレイ装置における照明光と回折
光の関係を示す斜視図

【図６】図１のディスプレイ装置のストライプ状の第１
画素群と第２画素群とが交互に形成された構造の作製方
法を示す図

【図７】図１のディスプレイ装置を用いて行った実験の
構成を示す図

【図８】図１のディスプレイ装置の光源に関する変形例
を示し、（ａ）は光源をディスプレイ装置後方に配置し
た基本例、（ｂ）は光源をディスプレイ装置前方に配置
した変形例、（ｃ）は室内光または自然光を光源に用い
た変形例を示す側面図

【図９】図１のディスプレイ装置の変形例として、固定
画像のホログラムパターンをディスプレイ装置の調光層
に焼き付けた構成を示す斜視図

【図１０】本発明の第２の実施例に係るディスプレイ装
置の画素の機能を示す斜視図

【図１１】図１０のディスプレイ装置の画素群と観察者
との関係を示す斜視図

【図１２】本発明の第３の実施例に係るディスプレイ装
置の画素群と観察者との関係を示す斜視図

【図１３】従来の分散型液晶表示装置の断面図

【図１４】従来の立体画像表示装置の斜視図

【図１５】従来の分散型液晶表示装置における光散乱の
様子を示す模式図

【符号の説明】

１，２ 透明ガラス基板 ３，４ 透明電極層 ５ 調光層 ６ 第１画素群 ７ 第２画素群 ８，９ 画素 １０ 光源 １１ 照明光 １２ 高分子層 １３ 液晶層 １４，１５ グレーティングベクトル ２１，２２ 回折光 ２３ ディスプレイ装置 ＭＫ マスク ＯＬ オブジェクト光 ＲＬ レファレンス光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｈ 1/22 Ｇ０３Ｈ 1/22 (56)参考文献 特開 平６−308331（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−181401（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/13 G02B 5/32 G02F 1/1333 G03H 1/22 G02F 1/1335

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する２枚の基板の内側に電極層が設
   けられ、これらの電極層の間に液晶相と高分子相とがホ
   ログラムとして分布した構造の調光層が設けられ、前記
   ２組の基板及び電極層のうちの少なくとも１組が透明で
   あり、 前記電極層はマトリックス状に配置された画素を形成す
   べくパターニングされており、前記電極層間に挟持され
   た前記調光層はストライプ状又はモザイク状にほぼ均一
   に分布した第１画素群と第２画素群とからなり、 前記第１画素群を構成する各画素には照明光を回折して
   観察者の左眼近傍に向けるホログラムが形成されてお
   り、 前記第２画素群を構成する各画素には照明光を回折して
   観察者の右眼近傍に向けるホログラムが形成されている
   ことを特徴とするディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 対向する２枚の基板の内側に電極層が設
   けられ、これらの電極層の間に液晶相と高分子相とがホ
   ログラムとして分布した構造の調光層が設けられ、前記
   ２組の基板及び電極層のうちの少なくとも１組が透明で
   あり、 前記電極層はマトリックス状に配置された画素を形成す
   べくパターニングされており、前記電極層間に挟持され
   た前記調光層はストライプ状又はモザイク状にほぼ均一
   に分布した第１画素群と第２画素群とからなり、 前記第１画素群は、赤、青、又は緑の照明光を回折して
   観察者の左眼近傍に向ける赤、青、及び緑のホログラム
   画素がほぼ均一に分布して構成され、 前記第２画素群は、赤、青、又は緑の照明光を回折して
   観察者の右眼近傍に向ける赤、青、及び緑のホログラム
   画素がほぼ均一に分布して構成されていることを特徴と
   するディスプレイ装置。
3. 【請求項３】 対向する２枚の基板の内側に電極層が設
   けられ、これらの電極層の間に液晶相と高分子相とがホ
   ログラムとして分布した構造の調光層が設けられ、前記
   ２組の基板及び電極層のうちの少なくとも１組が透明で
   あり、 前記電極層はマトリックス状に配置された画素を形成す
   べくパターニングされており、前記電極層間に挟持され
   た前記調光層はストライプ状又はモザイク状にほぼ均一
   に分布した第１画素群と第２画素群とからなり、 前記第１画素群を構成する各画素には照明光を回折して
   異なる位置にいる複数の観察者の左眼近傍に向ける複数
   のホログラムが多重形成されており、 前記第２画素群を構成する各画素には照明光を回折して
   異なる位置にいる複数の観察者の右眼近傍に向ける複数
   のホログラムが多重形成されていることを特徴とするデ
   ィスプレイ装置。
4. 【請求項４】 対向する２枚の基板の内側に電極層が設
   けられ、これらの電極層の間に液晶相と高分子相とがホ
   ログラムとして分布した構造の調光層が設けられ、前記
   ２組の基板及び電極層のうちの少なくとも１組が透明で
   あり、 前記電極層はマトリックス状に配置された画素を形成す
   べくパターニングされており、前記電極層間に挟持され
   た前記調光層はストライプ状又はモザイク状にほぼ均一
   に分布した第１画素群と第２画素群とからなり、 前記第１画素群は、赤、青、又は緑の照明光を回折して
   異なる位置にいる複数の観察者の左眼近傍に向ける複数
   のホログラムが多重形成された赤、青、及び緑のホログ
   ラム画素がほぼ均一に分布して構成され、 前記第２画素群は、赤、青、又は緑の照明光を回折して
   異なる位置にいる複数の観察者の右眼近傍に向ける複数
   のホログラムが多重形成された赤、青、及び緑のホログ
   ラム画素がほぼ均一に分布して構成されていることを特
   徴とするディスプレイ装置。
5. 【請求項５】 前記第１画素群に左眼用視差画像を表示
   し、前記第２画素群に右眼用視差画像を表示した請求項
   １〜４のいずれか１項記載のディスプレイ装置。
6. 【請求項６】 対向する２枚の基板の内側に電極層が設
   けられ、これらの電極層の間に液晶相と高分子相とがホ
   ログラムとして分布した構造の調光層が設けられ、前記
   ２組の基板及び電極層のうちの少なくとも１組が透明で
   あり、 前記電極層はマトリックス状に配置された画素を形成す
   べくパターニングされており、前記電極層間に挟持され
   た前記調光層は、ｎを２以上の自然数としたとき、２ｎ
   種類の画素群がストライプ状又はモザイク状にほぼ均一
   に分布して構成され、 ｋをｎ以下の自然数としたとき、第ｋ画素群を構成する
   各画素には照明光を回折して観察者の左眼近傍に向ける
   ホログラムが形成されており、第ｋ＋ｎ画素群を構成す
   る各画素には照明光を回折して前記観察者の右眼近傍に
   向けるホログラムが形成されており、これによって異な
   る位置にいる複数の観察者に独立した画像を提供するよ
   うに構成されていることを特徴とするディスプレイ装
   置。
7. 【請求項７】 対向する２枚の基板の内側に電極層が設
   けられ、これらの電極層の間に液晶相と高分子相とがホ
   ログラムとして分布した構造の調光層が設けられ、前記
   ２組の基板及び電極層のうちの少なくとも１組が透明で
   あり、 前記電極層はマトリックス状に配置された画素を形成す
   べくパターニングされており、前記電極層間に挟持され
   た前記調光層は、ｎを２以上の自然数としたとき、２ｎ
   種類の画素群がストライプ状又はモザイク状にほぼ均一
   に分布して構成され、 ｋをｎ以下の自然数としたとき、第ｋ画素群は、赤、
   青、又は緑の照明光を回折して観察者の左眼近傍に向け
   る赤、青、及び緑のホログラム画素がほぼ均一に分布し
   て構成され、第ｋ＋ｎ画素群は、赤、青、又は緑の照明
   光を回折して前記観察者の右眼近傍に向ける赤、青、及
   び緑のホログラム画素がほぼ均一に分布して構成され、
   これによって異なる位置にいる複数の観察者に独立した
   カラー画像を提供するように構成されていることを特徴
   とするディスプレイ装置。
8. 【請求項８】 前記第ｋ画素群に左眼用視差画像を表示
   し、前記第ｋ＋ｎ画素群に右眼用視差画像を表示した請
   求項６又は７記載のディスプレイ装置。
9. 【請求項９】 前記回折光が左右方向に所定角度範囲内
   の広がりを有するようなホログラムが各画素に形成され
   ている請求項１〜８のいずれか１項記載のディスプレイ
   装置。
10. 【請求項１０】 前記回折光が所定の発散角を有するよ
    うなホログラムが各画素に形成されている請求項１〜８
    のいずれか１項記載のディスプレイ装置。
11. 【請求項１１】 画面の背面又は前面から所定の入射角
    で照射する照明光を供給する光源を備えている請求項１
    〜１０のいずれか１項記載のディスプレイ装置。