JPH0659256A

JPH0659256A - 表示装置

Info

Publication number: JPH0659256A
Application number: JP4211132A
Authority: JP
Inventors: Takuji Hatano; 卓史波多野; Takatoshi Ishikawa; 隆敏石川
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1994-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶を用いた比較的簡単な構成で多画像のホ
ログラム表示を行なうことができ、しかも低コストで量
産性に優れた表示装置を提供する。【構成】選択した情報を表示すべくその情報に対応す
る透明電極３ａに電圧を印加すると、該透明電極３ａ上
の液晶層５だけが透過層となって、ホログラム再生光が
透過するので、照明用光源７から発せられたホログラム
再生光は、液晶層５の透過相部分のみを透過し、所望の
表示情報が記録されているホログラムパターン６のみに
達して回折され像を再生する。このように、透明電極３
ａへの印加電圧を選択的にオン・オフさせることによ
り、選択された透明電極３ａに対応するホログラムパタ
ーン６だけが表示状態となり、その他のホログラムパタ
ーン６は非表示状態とすることができる。また、複数の
ホログラムパターン６を同時に表示状態とすることによ
り、複数の像を同時に表示したり、複数の像を合成した
りすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばカメラのファイ
ンダーや顕微鏡の視野内における各種の表示部、その他
諸種の観察光学系の表示部に組み込んで使用する液晶と
ホログラムとを組み合わせた表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように液晶は印加電圧制御によっ
て光を透過し得る状態と、光を拡散させる状態が得られ
るという特性を有しており、この液晶の特性を利用した
種々の平面表示装置が知られている。この種の液晶表示
装置は、通常、液晶を挟持封入した基板間に所要パター
ンに形成したＩＴＯ等の透明電極を設けて、対向電極間
への印加電圧の有無を制御するように構成することで、
液晶層の透過相と拡散相を切換え、所要の表示情報を平
面パターンで現出させるようにしたものであり、これを
利用した表示装置として、前述のカメラのモニター光学
系をはじめとして、近年では液晶テレビジョンやコンピ
ューターの表示画面等に利用する大型のフラットディス
プレイが実用化されるに至っている。

【０００３】一方、ホログラムは立体映像を記録・再生
できるものであり、このホログラムの特性を用いた種々
の表示装置が知られているが、その先行技術の一例とし
て、特公昭５８−２７５０４号公報に見られるように、
ホログラムが３次元像を再生できることを利用して、カ
メラのモニター光学系において、カメラの焦点板にモニ
ター像とホログラムの再生像とを同時に表示するものと
し、ホログラム再生像の３次元位置がモニター像の光学
的距離がほぼ等しくなるように構成することにより、モ
ニター像とホログラム再生像を視度差のない映像として
観察できるようにした情報表示方式が開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記液晶を
用いた平面表示装置を例えばカメラのモニター光学系に
適用した場合、モニター像と液晶による表示情報との視
度合わせのための複雑な光学系が別に必要になるという
不都合がある。

【０００５】これに対し、前記ホログラムを用いた先行
技術では、視度合わせのための光学系が大幅に簡略化さ
れるだけでなく、また、ホログラムパターンを反射光再
生型レリーフホログラムにより作成することにより量産
に対応できるという利点がある反面、複数個の表示情報
を選択的に再生するためには、各表示情報を個別に記録
したホログラムパターンを準備し、かつこれらのホログ
ラムパターン毎に照明用の光源を設ける必要があるた
め、例えばカメラ内のように設置可能な空間に厳しい制
限があるものでは、組込み可能な表示情報は極めて限定
されることになる。このため、多種類の数値や画像を同
時に表示する多画像表示は困難であり、また、たとえそ
れを実現しようとしても、部品点数や調整箇所の増大が
避けられないため、設計性や生産性に問題点が生じる。

【０００６】そこで、このような液晶表示装置とレリー
フホログラムを用いる表示装置の相互の欠点を補うもの
として、例えば現在注目されている立体テレビジョンの
ようなリアルタイムホログラムの技術を利用することが
考えられる。これは液晶によってホログラムの干渉縞パ
ターンを形成するものであるが、この場合、十分な表示
品質を得るためには液晶駆動用の電極パターンを極めて
細密に形成する必要があるため、それに対してホログラ
ムの原画パターンも非常に細密な構成としなければなら
ない。従って、現状では研究段階の域を出るものではな
く、目下のところ非常にコスト高となるため、実用化が
困難とされている。

【０００７】本発明は、上記のような、問題点を解決す
るもので、液晶を用いた比較的簡単な構成で多画像のホ
ログラム表示を行なうことができ、しかも低コストで量
産性に優れた表示装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、本発明の表示装置は、ホログラム再生光を発
する照明用光源部と、片方の面全体を電極で被覆した基
板と、片方の面にホログラム再生光を透過する電極を施
し、かつ他方の面に表示情報を記録しているホログラム
を一体成形した、ホログラム再生光を透過するホログラ
ム付き基板と、前記基板の電極を施した面と前記ホログ
ラム付き基板の電極を施した面で挟持封入された液晶層
と、からなることを特徴とする。

【０００９】

【作用】このように液晶層を２つの電極を有した基板で
挟持することで、液晶層へ電圧を印加することが可能と
なる。これにより、該液晶層は電圧印加された時と場所
にだけホログラム再生光を透過（この状態を以下「透
明」という）し電圧印加を解除するとホログラム再生光
を透過させない（この状態を以下「不透明」という）特
性を発揮できる。

【００１０】照明用光源から発するホログラム再生光と
しては、ホログラムパターンに記憶された表示情報の再
生が可能であるレーザー等のコヒーレントな光が望まし
い。

【００１１】ホログラム付き基板には、複数のホログラ
ムパターンを設けることができる。そしてその中のひと
つのホログラムパターンだけを選択的に再生する場合、
その反対面に隣接して備えられている透明の電極にだけ
電圧を印加することにより、その電極から電圧を受けた
液晶層の一部だけを透明にする。これにより、ホログラ
ム再生光は、該液晶層の一部だけを透過し、透明の電極
と透明のホログラム付き基板上の該ホログラムパターン
が施された部分だけを透過し回折された後目的の再生像
を得ることができる。他のホログラムパターンは、対応
する液晶層部が不透明のままなのでホログラム再生光が
遮断もしくは散乱され、そのホログラムパターンの再生
像は得られない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１において、ホログラム付きガラス基板２
ａの片面には、予め複数の表示区分毎に分割されたホロ
グラムパターン６を一体成形しておく。ホログラムパタ
ーン６の分割の態様としては、例えば升目状の他、表示
画面の周囲に輪帯状に形成したものが適している。

【００１３】このホログラムパターン６は所要の表示情
報を記録したもので、これにより入射した平行なホログ
ラム再生光を回折し再生像を得るものである。例えば量
産性に富むプレス成形等の手法により、基板の成形と同
時に成形されるレリーフホログラムで構成されている。

【００１４】１は２枚の液晶シールド用の透明のホログ
ラム付きガラス基板２ａと透明のガラス基板２ｂにより
挟持封入された液晶である。液晶１に接する、ホログラ
ム付きガラス基板２ａとガラス基板２ｂの対向面にそれ
ぞれ薄膜状のＩＴＯで形成された透明電極３ａ，３ｂを
形成する。透明電極３ａは、ホログラム付きガラス基板
２ａを挟んでその反対側の面に隣接して位置するホログ
ラムパターン６に対応しており、分割された形でパター
ニングされ、各々別々に電圧を印加できるよう配線す
る。

【００１５】透明電極３ａ，３ｂを配向膜４ａ，４ｂで
被覆する。前記液晶１とこれを挟んで対向する配向膜４
ａ，４ｂとにより液晶層５を構成している。本実施例に
おいて、該液晶層５は、電圧印加時には透過相となり、
電圧を印加しないときには非透明の拡散相となるものを
用いる。

【００１６】７は、ホログラム再生光を発する照明用光
源であり、８は該ホログラム再生光を平行光線と成すコ
リメートレンズである。ガラス基板２ｂの背後にホログ
ラムパターン６の再生による結像ができるように、照明
用光源７とコリメートレンズ８と焦点板１２の位置とホ
ログラム再生光の入射角を予め定める。９は、観察者の
視認方向である。

【００１７】上記構成の光学系では、選択した情報を表
示すべくその情報に対応する透明電極３ａに電圧を印加
すると、該透明電極３ａによって電圧を印加された液晶
層５だけが透過相となって、ホログラム再生光が透過す
る。これにより、透過したホログラム再生光は、所望の
表示情報が記録されているホログラムパターン６のみに
達することができ回折され像を再生する。

【００１８】表示情報がオン・オフのみで済むような場
合でも、レンズ不要の結像手段としてのみホログラムを
利用すればよいので、表示情報が単一のホログラムパタ
ーン６を形成しても良い。これにより、透明電極３ａへ
の印加電圧を選択的にオン・オフさせることにより、選
択された透明電極３ａに対応するホログラムパターン６
だけが表示状態となり、その他のホログラムパターン６
は非表示状態とすることができる。

【００１９】あるいは、各波長のホログラム再生光によ
り再生される表示情報を複数重ね合わせたホログラムパ
ターン６を形成しておき、照明用光源７から発せられる
ホログラム再生光の波長を選択的に切り換える制御を行
い所望の表示を得ることもできる。

【００２０】これにより、複数のホログラムパターン６
を同時に再生表示状態とすることにより、複数の像を同
時に表示したり、複数の像を合成したりすることが容易
に実現できる。すなわち、表示情報の制御として、電圧
を印加し透過相にする液晶層の部位を選択行なう方法
と、ホログラム再生光の選択的波長変更による方法が可
能と成る。

【００２１】照明用光源７の光量を効果的に利用するた
め、液晶１は透過率の高いものが望ましく、例えば偏光
板が不要なゲスト−ホスト型液晶や高分子分散型液晶等
を使用する。

【００２２】また、ホログラムパターン６に対応してパ
ターニングされ施された透明電極３ａは、ホログラムパ
ターン６よりやや小さいか、ほぼ同じ大きさであること
が望ましい。なぜならば、透明電極３ａをホログラムパ
ターン６よりも大きく形成すると、液晶層５の透過相部
分がホログラムパターン６よりも大きくなってしまっ
て、作像に寄与しないホログラム再生光まで透過すると
いう不具合が生じてしまうからである。

【００２３】さらに、電極３ａの配線パターンは、上下
でクロスしないように作製される方が望ましい。これ
は、配線パターンが上下でクロスすると、その部分にも
電圧が印加されるため、その部分に重なる液晶層５部分
が光を透過するようになるという不都合が生じるからで
ある。どうしても、クロスする部分ができる場合、その
部分をホログラムパターン６のエリアからはずし、その
部分を完全遮光する不透明な薄膜を施して置けばこの不
都合は解消する。

【００２４】照明用光源７としては、コヒーレント光を
発するものが望ましいが、像質が高いものを要求される
ものでなければ、特に限定されるものではないのでコン
パクトな半導体レーザを用いる。また、ガラス基板２
ａ，２ｂの材料としては、ガラスに限定されるものでな
く屈折率が液晶１に近い透明の絶縁体材料であればプラ
スチック等でも良い。

【００２５】図２は、ある一桁の数字を複数のセグメン
ト１６に分割して表示する場合の本実施例における横か
ら見た実施概略図である。図２においては「９」を表示
している。（ａ）のように、カメラ内でモニター光学系
の視野外の適当な部分に液晶シャッター１３と照明用光
源７及びコリメートレンズ８を既述の態様で設置する。
１２は、目的のホログラム再生像を結像するための焦点
板である。（ｂ）は、焦点板１２を上方から見たもの
で、日文字状のセグメント像１６が結像される固定され
た位置を示した図である。（ｃ）は、液晶シャッター１
３を上から見た図であり、１４は電圧が印加され液晶層
５が透過相となっている透明部、１５は電圧が印加され
ておらず液晶層５が拡散相となっている不透明部であ
る。

【００２６】（ａ）において、透明部１４によってホロ
グラム再生光は透過され透明のホログラム付きガラス基
板２ａを透過後、ホログラムパターン６ａによって回折
され焦点板１２に再生されたセグメント像１６ａを結像
する。また、不透明部１５によりホログラム再生光は遮
断され透明のホログラム付きガラス基板２ａを透過でき
ない。即ち、ホログラムパターン６によって回折される
こともなくセグメント像１６は再生されない。

【００２７】このようにして、「９」の他にもある一桁
の数字を焦点板１２の固定位置に表示する事が可能とな
る。この場合、もしホログラムを利用しないならば、照
明用光源７から発しコリメートレンズ８を通過した平行
光線のうち液晶シャッター１３を通過した光線束による
「９」が表示できるが、これは像でないため明るすぎて
モニター光学系の像と視度がマッチしない。その上に、
液晶シャッター１３によりモニター光学系が遮断されな
いような工夫を必要とし光学系が複雑になる。

【００２８】図３は本発明の他の実施例を示すものであ
る。なお、図３において、図１に示すものと構成並びに
作用が共通する部分については、共通の符号を付し説明
を省略する。この実施例では、透明電極３ｂの代わり
に、表面が鏡状でホログラム再生光を反射する金属ミラ
ー電極１０により、ガラス基板２ｂの液晶１に触れる側
の片面全体をイオンコーティング等の方法で被覆した構
成としている。この金属ミラー電極１０により、ホログ
ラム再生光を反射させることができるので照明用光源７
とコリメートレンズ８をホログラム付きガラス基板側に
置くことができる。従って、モニター光学系に係わるス
ペースから照明用光源７とコリメートレンズ８を容易に
はずすことができる。

【００２９】図４は本発明の更に他の実施例を示すもの
である。なお、図４においても、図１〜図３に示すもの
と構成並びに作用が共通する部分については、共通の符
号を付し説明を省略する。この実施例では、ホログラム
付きガラス基板２ａの電極面上で、電極３ａが形成され
ていない箇所すべてに光の漏れを防ぐため金属ミラー１
１を薄膜状に形成する。

【００３０】更に、ガラス基板１７の一端コーナー部に
所定角度で半導体レーザからなる照明用光源７を内装
し、ホログラム再生光を横から入射させる構成としてい
る。図４のグラフに示すように、透過率分布膜１８は、
その反射率がホログラムパターン６が無い位置では均一
に最も高くなるように設定しておりこの値を１．０とす
ると、ホログラムパターン６が有る位置では反射率が
１．０より低く照明用光源７からの位置が遠いほど段階
的に小さくなる分布（グラフでは、０．６７、０．５、
０）を有するミラーとして機能する。なおかつ透過率分
布膜１８は、その透過率がホログラムパターン６が無い
位置では均一に０となるように設定しており、ホログラ
ムパターン６が有る位置では、照明用光源７からの位置
が遠いほど、透過率が段階的に大きくなる分布（グラフ
では、０．３３、０．５、１．０）を有する透過膜とし
て機能する。

【００３１】ホログラム再生光は、ガラス基板１７を挟
んで対向する金属ミラー１１と透過率分布膜１８のミラ
ーとして機能するほとんどの部分とにより反射を繰り返
し伝搬される。ホログラムパターン６がある部分では、
伝搬してきたホログラム再生光の強度に反比例して透過
率分布膜１８の透過率が大きく、それに伴い反射率が小
さくなるように施されているので、すべてのホログラム
パターン６にホログラム再生光が均等に入射されるよう
になる。

【００３２】ホログラムパターン６がある部分へ届いた
ホログラム再生光の方向性を無くすために、透過率分布
膜１８と透明電極３ｂの間に散乱層１９を施す。あるい
はさらに、この散乱層１９をガラス基板１７と金属ミラ
ー１１の間に挟持して、ガラス基板１７内を伝搬するホ
ログラム再生光の照明むらを緩和することもできる。こ
のように図４に示すような照明方法を使用するものとす
れば、照明用光源７を液晶シャッター１３と一体化して
コンパクトな構成とすることができる。図４のようにケ
ース２０で覆い、光学形を保護する。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、電圧印加
の有無によって光の透過相と拡散相とを生じる液晶層を
ホログラム付き基板と基板の間に挟持封入した、いわゆ
る液晶シャッターの基本構成を利用構成を利用すること
ができ、ホログラム付き基板にホログラムパターンを一
体成形した構成であるので、構造が簡単で量産に適する
ものであり、ホログラム付き基板上に表示区分毎に分割
したホログラムパターンを成形することにより、カメラ
内のような狭隘な制限の厳しいスペースに組み込むこと
も比較的容易に行なうことができる。

【００３４】選択した表示情報に対応するホログラムパ
ターンに隣接し対応する液晶層に電圧を印加して透過相
にしホログラム再生光をホログラムパターンに入射・回
折させ像を再生する構成であるので、一つの照明用光源
だけで、透過相にする液晶層を違えることにより、単一
もしくは複数のホログラム像を同時に選択的に形成する
ことができる。

【００３５】また、複数種の周波数に対応するホログラ
ムパターンを重ねて記録すれば、同じ位置の液晶層を透
過相にした状態のままで、ホログラム再生光の周波数を
変えることにより複数種の異なる表示情報が再生でき
る。

【００３６】なお、ホログラムパターンを施した部材を
別に用意しあとで液晶シャッターに張り合わす構成と比
較して、本発明は部品点数、歩留まり並びに作製工程が
大幅に低減でき、しかもホログラム再生光の反射・屈折
・透過による減衰が小さくなる等の光学的効果があり、
また液晶シャッターのサイズがコンパクトになる等機能
的に優れたものとなる。

【００３７】さらに、本発明は、結像方式としてホログ
ラムを利用しているので、結像レンズが不要である上、
像が鮮明であり、記録された表示情報のホログラム再生
像を、モニター光学系から焦点板に撮像されるモニター
像と視度合わせしておけば、従来のような視度合わせの
ような光学系を一切省略できる。

【００３８】ホログラム結像方式による像は緻密で鮮明
であるので、像のスペースを一ケ所固定にして「１」か
ら「９」まで表示できる１ホログラムパターンの再生像
を１セグメント像としたセグメントによる数字表示だけ
でなく、像のスペースを再生像毎に別に必要とするが１
ホログラムパターンの再生像で数字全体やさらに複雑な
図形、模様等を表示することも可能となる。

【００３９】なお、液晶シャッターのホログラムパター
ンを施していない側の基板全体を被覆する電極を、ホロ
グラム再生光を反射する金属ミラー電極に置き換えれ
ば、照明用光源・コリメートレンズを容易にモニター光
学系に係わるスペースからはずすことができる。

【００４０】さらに、液晶シャッターのホログラムパタ
ーンを施していない側のガラス基板の横からホログラム
再生光を入射させ、そのガラス基板の外側表面を金属膜
等で液晶側表面を透過率分布膜でミラーコートしホログ
ラム再生光が伝搬するようにし、表示情報を記憶したホ
ログラムパターンのある位置だけ透過率分布膜の透過率
を高くする構成にすればよりコンパクトとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す要部拡大断面図。

【図２】本発明の実施例における横から見た実施概略
図。

【図３】本発明の他の実施例を示す要部拡大断面図。

【図４】本発明の更に他の実施例を示す要部拡大断面
図と透過率分布膜の透過率分布を示すグラフ。

【符号の説明】

１液晶２ａホログラム付きガラス基板（透明でホログラム再
生光を透過する）２ｂガラス基板（透明でホログラム再生光を透過す
る）３ａ透明電極３ｂ透明電極４ａ配向膜４ｂ配向膜５液晶層６ホログラムパターン（６ａ透明部１４に対応す
る）７照明用光源８コリメートレンズ９観察者視認方向１０金属ミラー電極１１金属ミラー１２焦点板１３液晶シャッター１４透明部（液晶層５における）１５不透明部（液晶層５における）１６セグメント１６ａセグメント像（ホログラムパターン６ａに対応
する）１７ガラス基板（透明でホログラム再生光を伝搬す
る）１８透過率分布膜１９散乱層２０ケースＴ透過率分布膜１８の透過率Ｒ透過率分布膜１８の反射率Ｘ透過率分布膜１８上の水平位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホログラム再生光を発する照明用光源部
と、片方の面全体を電極で被覆した基板と、片方の面にホログラム再生光を透過する電極を施し、か
つ他方の面に表示情報を記録しているホログラムを一体
成形した、ホログラム再生光を透過するホログラム付き
基板と、前記基板の電極を施した面と前記ホログラム付き基板の
電極を施した面で挟持封入された液晶層と、からなるこ
とを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記基板と前記基板に施した電極がホロ
グラム再生光を透過し、ホログラム再生光を前記基板側から照射することを特徴
とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】前記基板に施した電極がホログラム再生
光を反射し、ホログラム再生光を前記ホログラム付き基板側から照射
することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】ホログラム再生光を反射する反射層で片
方の広い面全体を被覆し、その反対の広い面全体を反射
率分布を持つ半透鏡で被覆し、さらに該半透鏡表面全体
にホログラム再生光を透過する電極を被覆し、ホログラ
ム再生光を発する照明用光源部を狭い面の一端に所定の
角度で内装したホログラム再生光を透過する透明基板
と、片方の面にホログラム再生光を透過する電極を施し、か
つ他方の面に表示情報を記録しているホログラムを一体
成形した、ホログラム再生光を透過するホログラム付き
基板と、前記基板の電極を施した面と前記ホログラム付き基板の
電極を施した面で挟持封入された液晶層と、からなるこ
とを特徴とする表示装置。