JP4371290B2 - Hologram light guide plate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム導光板に関し、特に、液晶表示装置用のフロントライト及びバックライト用に用いられるホログラム導光板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置のフロントライト及びバックライト用に導光板が用いられる。バックライト用導光板は、散乱板等により均一性を上げることができるが、フロントライト用導光板の場合、その導光板を通して表示面を観察するため、透明である必要がある。
【0003】
本出願人は、特開平11−109338号において、フロントライト用導光板として、全反射を繰り返しながら光を伝搬する導光板の一面に反射型又は透過型のホログラムを設けて伝搬光を外部に照明光として出すホログラム導光板を提案している。
【0004】
このようなホログラム導光板をバックライト用導光板として使用できることも明らかである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このホログラム導光板を液晶表示装置用の導光板として使用する際、その繰り返し反射、端面反射が影響して均一な照明を行わせることは容易ではない。
【0006】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホログラム導光板において均一で明るい照明を可能にする構成を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のホログラム導光板は、透明板状体を備え、その一面にホログラムが設けられ、その板状体の一端の近傍に配置された光源から導入された光がその板状体中を繰り返し全反射しながら伝搬し、その伝搬される光の一部が前記ホログラムにより前記板状体の外部へ回折されるように構成されているホログラム導光板において、前記板状体の前記光源とは反対側の端部に前記の伝搬される光を吸収する吸収層が設けられていることを特徴とするものである。
【0008】
本発明の別のホログラム導光板は、透明板状体を備え、その一面にホログラムが設けられ、その板状体の一端の近傍に配置された光源から導入された光がその板状体中を繰り返し全反射しながら伝搬し、その伝搬される光の一部が前記ホログラムにより前記板状体の外部へ回折されるように構成されているホログラム導光板において、前記板状体の前記光源とは反対側の端部が、その端部に垂直な断面内でテーパー状に先細る形状に構成され、前記ホログラムによる回折光の出る側と反対側の前記テーパー状部の面に反射層が設けられていることを特徴とするものである。
【0009】
本発明の別のホログラム導光板は、透明板状体を備え、その一面にホログラムが設けられ、その板状体の一端の近傍に配置された光源から導入された光がその板状体中を繰り返し全反射しながら伝搬し、その伝搬される光の一部が前記ホログラムにより前記板状体の外部へ回折されるように構成されているホログラム導光板において、前記板状体の前記光源に面する端部に垂直な断面内で前記板状体の表面と裏面とが相互に角度をなすウェッジ形状に構成されていることを特徴とするものである。
【0010】
本発明の別のホログラム導光板は、透明板状体を備え、その一面にホログラムが設けられ、その板状体の一端の近傍に配置された光源から導入された光がその板状体中を繰り返し全反射しながら伝搬し、その伝搬される光の一部が前記ホログラムにより前記板状体の外部へ回折されるように構成されているホログラム導光板において、前記板状体の厚さが0.5mm以下であることを特徴とするものである。
【0011】
本発明のさらに別のホログラム導光板は、透明板状体を備え、その一面にホログラムが設けられ、その板状体の一端の近傍に配置された光源から導入された光がその板状体中を繰り返し全反射しながら伝搬し、その伝搬される光の一部が前記ホログラムにより前記板状体の外部へ回折されるように構成されているホログラム導光板において、前記板状体の前記光源に面した端部に偏光分離素子を配置し、特定の直線偏光成分を選択的に前記板状体内に導入し、それと直交する直線偏光成分を光源側に反射させるようにしたことを特徴とするものである。
【0012】
この場合、偏光分離素子の直線偏光透過方向がS偏光であることが望ましい。
【0013】
本発明のさらに別のホログラム導光板は、透明板状体を備え、その一面にホログラムが設けられ、その板状体の一端の近傍に配置された光源から導入された光がその板状体中を繰り返し全反射しながら伝搬し、その伝搬される光の一部が前記ホログラムにより前記板状体の外部へ回折されるように構成されており、その回折光射出側に少なくとも照明光入射側に偏光板を有する液晶表示素子が配置されるホログラム導光板において、前記偏光板の透過軸の向きを前記ホログラムによる回折光の偏光成分の多い方向に一致させることを特徴とするものである。
【0014】
この場合、ホログラムによる回折光の偏光成分の多い方向がS偏光の偏光方向であることが望ましい。
【0015】
本発明のさらに別のホログラム導光板は、透明板状体を備え、その一面にホログラムが設けられ、その板状体の一端の近傍に配置された光源から導入された光がその板状体中を繰り返し全反射しながら伝搬し、その伝搬される光の一部が前記ホログラムにより前記板状体の外部へ回折されるように構成されており、その回折光射出側に反射型液晶表示素子が配置されるホログラム導光板において、前記回折光の方向が前記透明板状体の面に対して斜めの方向に設定されており、前記反射型液晶表示素子の反射層から反射された光が実質的に前記回折光と反対の方向に進まないようになっていることを特徴とするものである。
【0016】
本発明のさらに別のホログラム導光板は、透明板状体を備え、その一面にホログラムが設けられ、その板状体の一端の近傍に配置された光源から導入された光がその板状体中を繰り返し全反射しながら伝搬し、その伝搬される光の一部が前記ホログラムにより前記板状体の外部へ回折されるように構成されており、その回折光射出側に反射型液晶表示素子が配置されるホログラム導光板において、前記回折光の方向が前記透明板状体の面に対して斜めの方向に設定されており、かつ、前記反射型液晶表示素子の反射層として前記回折光を前記反射型液晶表示素子の正面方向に向ける反射性光学層を用いることを特徴とするものである。
【0017】
この場合、反射性光学層として反射型のホログラム又は反射型の計算機ホログラムを用いることができる。また、断面鋸歯状の反射鏡を用いることができる。
【0018】
以上のホログラム導光板において、その両面又は片面に反射防止層を設けることが望ましい。
【0019】
また、ホログラム導光板の両面又は片面に保護層を設けることが望ましい。
【0020】
本発明においては、ホログラム導光板の透明板状体の光源とは反対側の端部にその中を伝搬される光を吸収する吸収層を設ける等の構成により、均一で明るい照明が可能で、ホログラム導光板自体の透明性がよく、明るくコントラストの良い表示が可能な液晶表示装置用等の導光板が実現できる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のホログラム導光板を実施例に基づいて説明する。
【0022】
まず、液晶表示装置用のフロントライト用ホログラム導光板とバックライト用ホログラム導光板の基本的な構成について説明する。
【0023】
図6(a)はフロントライト用ホログラム導光板1を用いた反射型液晶表示装置の模式的断面図であり、フロントライト用ホログラム導光板1の裏面側に反射型液晶表示素子20が若干の間隔をおいて配置されており、反射型液晶表示素子20は、例えばTN液晶表示素子であり、透明基板21と22の間に液晶層23が挟持して封止されている。この透明基板21、22の一方の液晶層23側内面には透明画素電極が他方には透明対向電極が設けられ、それらの上に配向膜等が設けられてなり、また、透明基板21、22の外側には偏光板24、25が平行ニコルあるいは直交ニコルの状態で配置されている。そして、裏面側の偏光板25の裏面には反射層26を備えている。なお、カラー表示用の場合は、透明対向電極上にカラーフィルターが配置される。
【0024】
フロントライト用ホログラム導光板1は、プラスチック等の透明板状体2を備えており、その裏面には、透過型ホログラム3が密着あるいは接着配置されている。この透過型ホログラム3は、特開平11−109338号の透過型ホログラムと同様に、透明板状体2内で導光され透過型ホログラム3に臨界角以上の所定の角度で入射する光を透明板状体2の裏面の外へ回折光6として回折する特性を有するものである。そして、透過型ホログラム3の回折効率は、平均して光源4に近い程低く、光源4から離れるに従って高く設定されている。このような回折効率の分布を持たせるためには、1つの手段としては、ホログラム撮影のときの物体光と参照光の光強度に所望の回折効率が得られるように分布を持たせるようにしてもよいが、透過型ホログラム3を網点状にパターニングされた微細ホログラムの集合体とし、その微細ホログラムの面積割合を光源4に近い程小さく、光源4から離れるに従って大きくなるようにすればよい。詳細は、特開平11−109338号参照。
【0025】
このような構成であるので、光源4から透明板状体2の一端から照明光が入射すると、透明板状体2の表面とその裏面に密着あるいは接着配置されている透過型ホログラム3の空気との界面との間で全反射を繰り返しながら透明板状体2の他端へ向かって照明光5が導光される。透過型ホログラム3が上記のような構成であるので、導光の間、照明光5中の透過型ホログラム3の回折条件を満たす角度成分が透過型ホログラム3により回折され、回折光6として裏面側へ回折され、透過型ホログラム3に近接配置された反射型液晶表示素子20の全面をその表面側から均一に照明する照明光となる。その回折光6は、反射型液晶表示素子20の表示状態に応じてその裏面の反射層26で反射されて反射型液晶表示素子20から前面側へ出てその前に配置された透過型ホログラム3と透明板状体2を透過して表示光27となり、光源4からの照明光を効率良く取り込んで画面を一様に明るく照明可能で明るい表示が可能な反射型液晶表示装置となる。
【0026】
図6(b)はバックライト用ホログラム導光板1’を用いた透過型液晶表示装置の模式的断面図であり、この場合のバックライト用ホログラム導光板1’は、透過型ホログラム3の配置位置のみが図6(a)と異なる。すなわち、透過型ホログラム3はプラスチック等の透明板状体2の表面に密着あるいは接着配置されている。
【0027】
そして、その透過型ホログラム3の表面側に透過型液晶表示素子20’が若干の間隔をおいて配置されており、透過型液晶表示素子20’は、例えばTN液晶表示素子であり、透明基板21と22の間に液晶層23が挟持して封止されている。この透明基板21、22の一方の液晶層23側内面には透明画素電極が他方には透明対向電極が設けられ、それらの上に配向膜等が設けられてなり、また、透明基板21、22の外側には偏光板24、25が平行ニコルあるいは直交ニコルの状態で配置されている。なお、カラー表示用の場合は、透明対向電極上にカラーフィルターが配置される。
【0028】
この場合も、光源4からバックライト用ホログラム導光板1’の透明板状体2の一端から照明光が入射すると、透明板状体2の裏面とその表面に密着あるいは接着配置されている透過型ホログラム3の空気との界面との間で全反射を繰り返しながら透明板状体2の他端へ向かって照明光5が導光され、その導光の間、照明光5中の透過型ホログラム3の回折条件を満たす角度成分が透過型ホログラム3により回折され、回折光6として表面側へ回折され、透過型ホログラム3に近接配置された透過型液晶表示素子20’の裏面側から全面を均一に照明する照明光となる。したがって、光源4からの照明光を効率良く取り込んで画面を一様に明るく照明可能で明るい表示が可能な透過型液晶表示装置となる。
【0029】
なお、フロントライト用ホログラム導光板1の場合の透明板状体2の裏面に透過型ホログラム3を密着あるいは接着配置する代わりに、その表面に反射型ホログラムを密着あるいは接着配置し、バックライト用ホログラム導光板1’の場合の透明板状体2の表面に透過型ホログラム3を密着あるいは接着配置する代わりに、その裏面に反射型ホログラムを密着あるいは接着配置し、透明板状体2内で全反射を繰り返しながら導光される光5をその間反射型ホログラムにより回折して透明板状体2の裏面側あるいは表目側に出して照明光とするようにしてもよい。この反射型ホログラムは、特開平11−109338号の反射型ホログラムと同様に、透明板状体2内で導光され反射型ホログラムに臨界角以上の所定の角度で入射する光を透明板状体2の裏面あるいは表面の外へ回折光6として回折する特性を有するものであり、詳細は、特開平11−109338号参照。
【0030】
本発明は上記のようなフロントライト用ホログラム導光板1及びバックライト用ホログラム導光板1’に関するものであるが、両者は、液晶表示素子からの表示光が透過するか否かの点で異なるが、その他の構成は実質的に同様であるので、以下の説明では特に断らない限り、フロントライト用ホログラム導光板1につい説明する。
【0031】
図1(a)は本発明は1実施例のホログラム導光板1の断面図であり、図1(b)はその部分拡大図である。このホログラム導光板1は、透明板状体2の裏面2dに前記のような透過型ホログラム3が密着あるいは接着配置されてなるもので、その透明板状体2の一端2aに面して光源4が配置されており、その一端2aから照明光が入射すると、透明板状体2の表面2cとその裏面2dに密着あるいは接着配置されている透過型ホログラム3の空気との界面との間で全反射を繰り返しながら透明板状体2の他端2bへ向かって照明光5が導光される。その導光の間、照明光5中の透過型ホログラム3の回折条件を満たす角度成分が透過型ホログラム3により回折され、回折光6として裏面2d側へ回折されて、図6(a)、(b)に関して説明したように、反射型液晶表示素子20あるいは透過型液晶表示素子20’全面を均一に照明する。照明光5中の透過型ホログラム3の回折条件を満たさなかったり回折されなかった部分は他端2bに達し、その他端2bで反射されて同様に全反射を繰り返しながら戻り光5nとして今度は反対側の一端2aに向かって導光される。この戻り光5nが透過型ホログラム3に入射すると、透過型ホログラム3の回折条件を満たす角度成分が透過型ホログラム3により回折され、今度は上記回折光6と反対側(表面2c側)に回折光6nとして回折され、透明板状体2の表面2c側に出る。
【0032】
その理由を図1(b)の拡大図を参照にして説明する。透過型ホログラム3は体積型のホログラムからなるので、透明板状体2中を伝搬する光5を回折光6として裏面2d側に回折するためには、図1(b)に示すような干渉縞3aが記録されている。一方、透明板状体2の他端2bで反射されて反対側に進む戻り光5nの中には、干渉縞3aに入射して回折さるれ光5と反対方向に進む図の破線で示した成分も存在する。この破線で示した戻り光5nは、干渉縞3aで回折されて回折光6とは反対側の表面2c側に出る回折光6nとなる。ホログラム導光板1の裏面2d側に回折される回折光6は、図6(a)に示したように、近接配置された反射型液晶表示素子20の全面をその表面側から均一に照明する照明光となり、その表示状態に応じてその裏面の反射層26で反射されて反射型液晶表示素子20から前面側へ出てその前に配置されたホログラム導光板1を透過して表示光27となるので、照明光としては有効な部分であるが、ホログラム導光板1からいきなり表面2c側に出る回折光6nは反射型液晶表示素子20の照明には何ら寄与せず、逆に表示光27(図6(a))にこの回折光6nが重なってノイズ光となり、表示を見難くすることになる。
【0033】
そこで、本発明においては、図1に示したように、透明板状体2の光源4側と反対の他端2bに黒色塗料等からなる吸収層7を設けてこの他端2bに達する照明光5を吸収させて上記のような好ましくない戻り光5nの発生を防止するようにする。
【0034】
その代わりに、透明板状体2の光源4側と反対の他端2bを、図2に示すように、透明板状体2の面の法線を含み端部2bに垂直な断面内(図2の面)でテーパー状に先細る形状に構成し、透過型ホログラム3に近接して配置される反射型液晶表示素子20あるいは透過型液晶表示素子20’(図6(b))とは反対側のテーパー面に反射層8を設ける。このように構成すると、透明板状体2の他端2bに向かう照明光5はこのテーパー部で繰り返し反射され、最早透明板状体2あるいは透過型ホログラム3と空気の界面での全反射条件を満たさなくなり、反射型液晶表示素子20あるいは透過型液晶表示素子20’の端部近傍領域を照明する光9として透明板状体2から出る。したがって、この場合は、透明板状体2の他端2bに達した照明光5は、吸収されるのではなく有効に照明光の一部となって利用される。
【0035】
ところで、透明板状体2の表面2cと裏面2dが平行な平行平面板の場合、その一端2aから入射した照明光5の中、透過型ホログラム3の回折条件を満たす角度成分は最初に透過型ホログラム3に入射した位置で所定の割合で回折されて回折光6として外へ出てしまうため、表面2cで全反射され再び裏面2dの透過型ホログラム3に入射する割合は最初のときより低下してしまい、その2回目に入射した位置の回折光6の割合はより低くなり暗くなる。そのため、ホログラム導光板1の裏面2dから出る回折光6には面内での繰り返し模様が発生してしまう。
【0036】
これを防止するには、図1に示すように、透明板状体2の面の法線を含み端部2aに垂直な断面内(図1の面)で、透明板状体2の表面2cと裏面2dを平行でなく微小な角度δをなすように、透明板状体2をウェッジ形状にして、透明板状体2内での全反射を繰り返す度に入射角(図の場合は、界面から計った角度)が図示のようにθ0 →θ1 →θ2 →θ3 →θ4 →・・・と異なっていくようにすると、端部2aから入射した直後の照明光5の異なる各角度成分が次々に透過型ホログラム3の回折条件を満たすようになるため、ホログラム導光板1内を導光される光の一部が導光板1の外部へ徐々に回折されて漏れて行くので、上記のような繰り返し模様が発生し難くなると共に、照明光5が効率的に利用できるようになる。
【0037】
また、上記のような繰り返し模様が目立たなくなるためには、透明板状体2の表面2cと裏面2dの間隔、すなわち、透明板状体2の厚さが薄ければ薄い程全反射の間隔は短くなり、繰り返し模様の間隔も小さくなるので望ましい。実際の反射型液晶表示素子あるいは透過型液晶表示素子と組み合わせて使用する場合、透明板状体2の厚さは0.5mm以下であれば、このような繰り返し模様は観察者に目立たなくなる。
【0038】
ところで、前記したように、透過型ホログラム3は体積型のホログラムからなるため、特にその回折条件を満たす入射角が大きく設定されている場合、P偏光(図1、図2の紙面内で直線偏光している偏光)の回折効率がS偏光(図1、図2の紙面に垂直に直線偏光している偏光)の回折効率より小さくなり、回折光6は大部分S偏光となる。そこで、効率的に反射型液晶表示素子あるいは透過型液晶表示素子を照明するようにするには、光源4から透明板状体2の端部2aを介して導入する照明光5をS偏光とし、P偏光は反射して光源4側に戻すようにすることが望ましい。
【0039】
そのためには、図1に示すように、透明板状体2の照明光導入端部2aにS偏光を透過しP偏光を反射する偏光分離素子10を配置することが望ましい。このような偏光分離素子10の1つとして、干渉多層膜からなるものがあり、その多層膜材料として異方性のある材料を使用し、相互に直交する一方の偏光成分を透過し、他方の偏光成分を反射する特性を持つもので、例えば商品名として「DBEF」(住友スリーエム(株)製)がある。そして、光源4側の例えば反射ミラー(放物面鏡又は双曲面鏡)11の表面を散乱反射面として、偏光分離素子10で反射されて戻ったP偏光を散乱させてランダム偏光(自然偏光)に変換して再び偏光分離素子10側に戻し、その中のS偏光を透明板状体2に導入するようにすることで、光源4からの照明光をほとんどS偏光にして効率的に照明光5とすることができる。
【0040】
さらに、ホログラム導光板1の透過型ホログラム3から回折されて照明光になる光6がS偏光が主体であることから、回折光6が出る側に近接して配置される反射型液晶表示素子20(図6(a))あるいは透過型液晶表示素子20’(図6(b))の照明光入射側の偏光板24又は偏光板25の透過軸の向きをこのS偏光の方向に一致させるように反射型液晶表示素子20又は透過型液晶表示素子20’を配置することが、照明光を効率的に利用する上で望ましい。
【0041】
次に、透過型ホログラム3による回折光6の方向について検討する。ホログラム導光板1から回折された回折光6は、ホログラム導光板1に近接配置された反射型液晶表示素子20をその表面側から均一に照明し、その表示状態に応じてその裏面の反射層26で反射されて反射型液晶表示素子20から前面側へ出てホログラム導光板1を透過して表示光27(図6(a))となるものであるが、図3に示すように、回折光6が反射型液晶表示素子20の反射層26に略垂直に入射する構成の場合、反射層26で反射された光12は回折光6と逆の光路をたどて透過型ホログラム3に入射する。反射光12が回折光6と逆の光路をたどると、図1(b)を用いて説明したのと同様の理由により、透過型ホログラム3の干渉縞3aでその一部が再回折されて透明板状体2に戻ってしまい、表示光27としてホログラム導光板1を透過できなくなってしまう。このような現象が起こると、明るい表示が可能でなくなる恐れがある。
【0042】
この問題を解決するには、図4に示すように、透過型ホログラム3による回折光6の方向(特に、主光線の方向)が透明板状体2の面2c又は2dに対して斜めの方向(法線方向から外れている意味)に設定して、反射型液晶表示素子20の反射層26から反射された光12が実質的に回折光6と逆の光路に進まないようにすればよい。
【0043】
ただし、図4の場合は、反射光12の方向も反射型液晶表示素子20の正面方向ではなく斜めの方向になってしまい、表示を観察できる角度が斜め方向になってしまう。そこで、反射層26として反射光12を反射型液晶表示素子20の略正面方向に向ける反射性光学層を用いることが望ましい。反射光12が反射型液晶表示素子20の略正面方向に向く場合でも、その反射光12は回折光6と逆の光路を進むことにはならないので、図3で説明したような再回折の問題は避けることができる。
【0044】
図5(a)の場合は、反射型液晶表示素子20の背後に配置される反射層として斜め入射の回折光6を略正面方向に反射回折する反射型のホログラム26’を用いている。このような反射型のホログラム26’は例えば特開平11−125707号、特開平11−352329号等において知られているものである。また、その代わりに、同様の特性を持つ反射型の計算機ホログラムを用いてもよい。さらに、その代わりに、図5(b)に断面を示すような断面鋸歯状の反射鏡26”を用いても同様の作用を達成することができる。
【0045】
ところで、特に、フロントライト用ホログラム導光板1の場合、ホログラム導光板1を通して反射型液晶表示素子20の表示像を見るため、界面、具体的には、その透明板状体2の表面2cと透過型ホログラム3の露出面で界面反射率が高いと、表示が暗くなったり、反射光により表示が見難くなる。そこで、透明板状体2の表面2cと透過型ホログラム3の露出面に反射防止フィルム等の反射防止層を設けることが望ましい。
【0046】
また、特に、フロントライト用ホログラム導光板1の場合、透明板状体2の表面2cは観察面で露出面となる。そこで、透明板状体2の表面2cと、必要があれば透過型ホログラム3の露出面にハードコート層等の保護層を設けることが望ましい。
【0047】
以上、本発明において、主としてフロントライト用ホログラム導光板1について説明してきたが、これらの構成はバックライト用ホログラム導光板1’にも適用できる。また、透過型ホログラム3の代わりに反射型ホログラムを用いるフロントライト用ホログラム導光板1、バックライト用ホログラム導光板1’にも適用することができる。さらに、以上の種々の構成は単独にあるいは2つ以上の構成を組み合わせて用いることもできる。
【0048】
以上、本発明のホログラム導光板をいくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されずに種々の変形が可能である。
【0049】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のホログラム導光板によると、ホログラム導光板の透明板状体の光源とは反対側の端部にその中を伝搬される光を吸収する吸収層を設ける等の構成により、均一で明るい照明が可能で、ホログラム導光板自体の透明性がよく、明るくコントラストの良い表示が可能な液晶表示装置用等の導光板が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明は1実施例のホログラム導光板の断面図である。
【図2】本発明は別の実施例のホログラム導光板の断面図である。
【図3】ホログラム導光板からの回折光が反射型液晶表示素子の反射層に略垂直に入射する場合の問題点を説明するための図である。
【図4】図3の場合の問題点を解決する本発明の別の実施例のホログラム導光板の断面図である。
【図5】図3の場合の問題点を解決する本発明のさらに別の実施例を説明するための図である。
【図6】ホログラム導光板を用いた液晶表示装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
1…フロントライト用ホログラム導光板
1’…バックライト用ホログラム導光板
2…透明板状体
2a…透明板状体の一端
2b…透明板状体の他端
2c…透明板状体の表面
2d…透明板状体の裏面
3…透過型ホログラム
3a…干渉縞
4…光源
5…照明光
5n…戻り光
6…回折光
6n…回折光(ノイズ光)
7…吸収層
8…反射層
9…端部近傍領域照明光
10…偏光分離素子
11…反射ミラー(放物面鏡又は双曲面鏡)
20…反射型液晶表示素子
20’…透過型液晶表示素子
21、22…透明基板
23…液晶層
24、25…偏光板
26…反射層
26’…反射型のホログラム
26”…断面鋸歯状の反射鏡
27…表示光[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hologram light guide plate, and more particularly to a hologram light guide plate used for a front light and a backlight for a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
A light guide plate is used for a front light and a backlight of a liquid crystal display device. The light guide plate for backlight can improve uniformity by a scattering plate or the like, but in the case of the light guide plate for front light, it is necessary to be transparent in order to observe the display surface through the light guide plate.
[0003]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-109338, the present applicant illuminates propagation light by providing a reflection or transmission hologram on one surface of a light guide plate that propagates light while repeating total reflection as a front light guide plate. A hologram light guide plate that emits light is proposed.
[0004]
It is also clear that such a hologram light guide plate can be used as a light guide plate for backlight.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When this hologram light guide plate is used as a light guide plate for a liquid crystal display device, it is not easy to perform uniform illumination due to repeated reflection and end face reflection.
[0006]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object thereof is to provide a configuration that enables uniform and bright illumination in a hologram light guide plate.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The hologram light guide plate of the present invention that achieves the above object comprises a transparent plate-like body, a hologram is provided on one surface thereof, and light introduced from a light source arranged in the vicinity of one end of the plate-like body is plate-like. A hologram light guide plate configured to be propagated while being repeatedly totally reflected in the body, and a part of the propagated light is diffracted to the outside of the plate-like body by the hologram; An absorption layer that absorbs the propagating light is provided at the end opposite to the light source.
[0008]
Another hologram light guide plate of the present invention comprises a transparent plate-like body, a hologram is provided on one surface thereof, and light introduced from a light source disposed in the vicinity of one end of the plate-like body passes through the plate-like body. In the hologram light guide plate configured to be propagated while being repeatedly totally reflected and diffracted to the outside of the plate-like body by the hologram, the light source of the plate-like body is The opposite end is configured to taper in a cross section perpendicular to the end, and a reflective layer is provided on the surface of the tapered portion opposite to the side from which the diffracted light from the hologram is emitted. It is characterized by that.
[0009]
Another hologram light guide plate of the present invention comprises a transparent plate-like body, a hologram is provided on one surface thereof, and light introduced from a light source disposed in the vicinity of one end of the plate-like body passes through the plate-like body. In a hologram light guide plate configured to propagate while repeatedly being totally reflected, and to be diffracted to the outside of the plate-like body by the hologram, the surface of the plate-like body facing the light source The front surface and the back surface of the plate-like body are formed in a wedge shape that forms an angle with each other within a cross section perpendicular to the end portion.
[0010]
Another hologram light guide plate of the present invention comprises a transparent plate-like body, a hologram is provided on one surface thereof, and light introduced from a light source disposed in the vicinity of one end of the plate-like body passes through the plate-like body. In a hologram light guide plate configured to propagate while being repeatedly totally reflected and diffracted part of the propagated light to the outside of the plate-like body by the hologram, the thickness of the plate-like body is 0 It is characterized by being 5 mm or less.
[0011]
Still another hologram light guide plate of the present invention comprises a transparent plate-like body, a hologram is provided on one surface thereof, and light introduced from a light source disposed in the vicinity of one end of the plate-like body is contained in the plate-like body. In a hologram light guide plate configured to be diffracted to the outside of the plate-like body by the hologram in the light source of the plate-like body. A polarization separation element is arranged at the facing end, a specific linearly polarized component is selectively introduced into the plate-like body, and a linearly polarized component orthogonal thereto is reflected to the light source side. It is.
[0012]
In this case, it is desirable that the linearly polarized light transmission direction of the polarization separation element is S-polarized light.
[0013]
Still another hologram light guide plate of the present invention comprises a transparent plate-like body, a hologram is provided on one surface thereof, and light introduced from a light source disposed in the vicinity of one end of the plate-like body is contained in the plate-like body. Is propagated while being repeatedly totally reflected, and a part of the propagated light is diffracted to the outside of the plate-like body by the hologram, and at least on the illumination light incident side on the diffracted light exit side In the hologram light guide plate in which the liquid crystal display element having a polarizing plate is arranged, the direction of the transmission axis of the polarizing plate is made to coincide with the direction in which the polarization component of the diffracted light by the hologram is large.
[0014]
In this case, it is desirable that the direction in which the polarization component of the diffracted light by the hologram is large is the polarization direction of S-polarized light.
[0015]
Still another hologram light guide plate of the present invention comprises a transparent plate-like body, a hologram is provided on one surface thereof, and light introduced from a light source disposed in the vicinity of one end of the plate-like body is contained in the plate-like body. Is propagated while being totally reflected repeatedly, and a part of the propagated light is diffracted to the outside of the plate-like body by the hologram, and a reflective liquid crystal display element is provided on the diffracted light exit side. In the hologram light guide plate to be disposed, the direction of the diffracted light is set to be oblique with respect to the surface of the transparent plate-like body, and the light reflected from the reflective layer of the reflective liquid crystal display element is substantially Further, it does not advance in the direction opposite to the diffracted light.
[0016]
Still another hologram light guide plate of the present invention comprises a transparent plate-like body, a hologram is provided on one surface thereof, and light introduced from a light source disposed in the vicinity of one end of the plate-like body is contained in the plate-like body. Is propagated while being totally reflected repeatedly, and a part of the propagated light is diffracted to the outside of the plate-like body by the hologram, and a reflective liquid crystal display element is provided on the diffracted light exit side. In the hologram light guide plate to be disposed, the direction of the diffracted light is set obliquely with respect to the surface of the transparent plate-like body, and the diffracted light is used as a reflective layer of the reflective liquid crystal display element. A reflective optical layer directed in the front direction of the reflective liquid crystal display element is used.
[0017]
In this case, a reflective hologram or a reflective computer generated hologram can be used as the reflective optical layer. Further, a reflecting mirror having a sawtooth cross section can be used.
[0018]
In the above hologram light guide plate, it is desirable to provide an antireflection layer on both sides or one side thereof.
[0019]
Moreover, it is desirable to provide a protective layer on both sides or one side of the hologram light guide plate.
[0020]
In the present invention, uniform and bright illumination is possible with a configuration such as providing an absorption layer that absorbs light propagating through the end of the hologram light guide plate opposite to the light source of the transparent plate-like body, A light guide plate for a liquid crystal display device or the like that can display a bright, high-contrast display with high transparency of the hologram light guide plate itself can be realized.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the hologram light guide plate of the present invention will be described based on examples.
[0022]
First, basic configurations of a front light hologram light guide plate and a backlight hologram light guide plate for a liquid crystal display device will be described.
[0023]
FIG. 6A is a schematic cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device using the front light hologram
[0024]
The front light hologram
[0025]
With such a configuration, when illumination light enters from one end of the transparent plate-
[0026]
FIG. 6B is a schematic cross-sectional view of a transmissive liquid crystal display device using a backlight hologram
[0027]
A transmissive liquid
[0028]
Also in this case, when illumination light enters from one end of the transparent plate-
[0029]
In the case of the front light hologram
[0030]
The present invention relates to the hologram
[0031]
FIG. 1A is a sectional view of a hologram
[0032]
The reason will be described with reference to the enlarged view of FIG. Since the
[0033]
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1, illumination light reaching the
[0034]
Instead, as shown in FIG. 2, the
[0035]
By the way, in the case of a plane parallel plate in which the
[0036]
In order to prevent this, as shown in FIG. 1, the
[0037]
Further, in order to make the above repeated pattern inconspicuous, the distance between the
[0038]
By the way, as described above, since the
[0039]
For this purpose, as shown in FIG. 1, it is desirable to dispose a
[0040]
Further, since the
[0041]
Next, the direction of the diffracted
[0042]
In order to solve this problem, as shown in FIG. 4, the direction of the diffracted
[0043]
However, in the case of FIG. 4, the direction of the reflected
[0044]
In the case of FIG. 5A, a
[0045]
By the way, in particular, in the case of the front light hologram
[0046]
In particular, in the case of the front light hologram
[0047]
As described above, the front light hologram
[0048]
As described above, the hologram light guide plate of the present invention has been described based on some embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments and can be variously modified.
[0049]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the hologram light guide plate of the present invention, an absorption layer for absorbing light propagating therein is provided at the end of the hologram light guide plate opposite to the light source of the transparent plate-like body. With such a configuration, it is possible to realize a light guide plate for a liquid crystal display device or the like that can perform uniform and bright illumination, has good transparency of the hologram light guide plate itself, and can display bright and good contrast.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a hologram light guide plate of one embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a hologram light guide plate of another embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining a problem when diffracted light from a hologram light guide plate is incident substantially perpendicularly on a reflection layer of a reflective liquid crystal display element.
4 is a cross-sectional view of a hologram light guide plate of another embodiment of the present invention that solves the problem in the case of FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining still another embodiment of the present invention for solving the problem in the case of FIG. 3;
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device using a hologram light guide plate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
7 ... Absorbing layer 8 ... Reflecting layer 9 ...
DESCRIPTION OF
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