JPH09138396A - Reflection type liquid crystal display device - Google Patents

Reflection type liquid crystal display device

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Publication number
JPH09138396A
JPH09138396A JP7295570A JP29557095A JPH09138396A JP H09138396 A JPH09138396 A JP H09138396A JP 7295570 A JP7295570 A JP 7295570A JP 29557095 A JP29557095 A JP 29557095A JP H09138396 A JPH09138396 A JP H09138396A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
reflection
light
volume phase
incident light
Prior art date
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Pending
Application number
JP7295570A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Sato
敦 佐藤
Susumu Takahashi
進 高橋
Takashi Nishihara
隆 西原
Norihiro Kou
徳寛 康
Takashi Mizobuchi
隆 溝渕
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09138396A publication Critical patent/JPH09138396A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable an observer to observe a display image at the lightest position by providing a reflecting plate which includes a diffracting and reflecting layer formed of a volume phase reflection type hologram and diffracts and reflects incident light to a direction deviating from a regularly reflecting direction. SOLUTION: The reflection type liquid crystal display device 1 consists of a liquid crystal panel 2 and the reflecting plate composed of the volume phase reflection type hologram 3 arranged behind the liquid crystal panel. The liquid crystal panel 2 modulates the incident light according to whether or not a voltage is applied to display switching between black and white. The volume phase reflection type hologram 3, on the other hand, is so constituted as to reflect monochromatic light of a specific wavelength range of the incident light 4 as reflected and diffracted light 6 to the direction different from the regularly reflecting direction 5 according to the pitch of interference fringes. The reflected and diffracted light 6 travels almost to an observation position 7 which is at a distance (a) from the surface of the liquid crystal panel 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶テレ
ビ,反射型液晶モニタ等の反射型液晶パネルを使った画
像表示装置に利用でき、特に電卓,携帯電話,ポケット
ベル,機器インジケータ等の液晶表示装置において機器
本体の消費電力を増やすことなく表示画像の視認性,明
るさ及びコントラストを向上し得る反射型液晶表示装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention can be applied to an image display device using a reflection type liquid crystal panel such as a reflection type liquid crystal television, a reflection type liquid crystal monitor and the like, and particularly to a liquid crystal such as a calculator, a mobile phone, a pager and a device indicator. The present invention relates to a reflective liquid crystal display device capable of improving the visibility, brightness and contrast of a displayed image without increasing the power consumption of the device body in the display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】反射型液晶表示装置は液晶パネルの背面
に光散乱性の反射板もしくは反射フイルム等の反射体を
擁し、入射光を散乱反射させて液晶パネル上の表示画像
等を観察者に視認させるように構成されている。この反
射体は明るく、且つコントラストの高い画像を表示する
ため反射率が高く、且つある程度の指向性を持つことが
好ましい。そのため、従来の反射体はマット状に加工し
た金属面を有するものから形成されていた。
2. Description of the Related Art A reflection type liquid crystal display device has a reflector such as a light-scattering reflection plate or a reflection film on the back surface of a liquid crystal panel, and scatters and reflects incident light to observe a display image on the liquid crystal panel. It is configured to be visually recognized. Since this reflector displays a bright and high-contrast image, it is preferable that it has a high reflectance and a certain degree of directivity. Therefore, the conventional reflector is formed of a metal surface processed into a mat.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、従来の金属
面を有する反射体の場合、入射光の正反射方向に最も強
い反射光が生ずる。従って、正反射方向では照明光源の
反射像が液晶パネルの表示画像と重なり、画像の視認性
が低下する問題点がある。そのため、従来では正反射方
向と少しずれた方向で画像を観察せざるを得ない。従っ
て、従来の技術では明るい画像を観察することができな
い問題点がある。また、反射型液晶表示装置は機器のメ
ータ表示やインジケータ等に使用される場合が多く、カ
ラーフィルタを用いたカラー画像表示が機能上およびコ
スト上採用できない問題点がある。
However, in the case of the conventional reflector having a metal surface, the strongest reflected light is generated in the specular reflection direction of the incident light. Therefore, in the regular reflection direction, the reflected image of the illumination light source overlaps with the display image of the liquid crystal panel, and there is a problem that the visibility of the image is deteriorated. Therefore, conventionally, the image has to be observed in a direction slightly deviated from the regular reflection direction. Therefore, the conventional technique has a problem that a bright image cannot be observed. Further, the reflection type liquid crystal display device is often used for a meter display or an indicator of a device, and thus there is a problem that a color image display using a color filter cannot be adopted in terms of function and cost.

【0004】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、照明光源の反射像と表示画像とを視角的に分離し、
且つ最も明るい位置で観察者が表示画像を観察すること
ができる反射型液晶表示装置を提供することを目的とす
る。
The present invention solves the above-mentioned problems, and separates the reflected image of the illumination light source and the display image from the viewpoint,
Another object of the present invention is to provide a reflective liquid crystal display device that allows an observer to observe a display image at the brightest position.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、印加電圧に応じて入射光を変調する液
晶パネルと、その背面に配置され変調された入射光を反
射して前記液晶パネル側に出射する反射板とを備えた反
射型液晶表示装置であって、前記反射板は、体積位相反
射型ホログラムからなる回折反射層を含んでおり、正反
射方向からずれた方向に入射光を回折反射する反射型液
晶表示装置を構成するものである。前記回折反射層は、
異なる空間周波数を有する複数の体積位相反射型ホログ
ラムを多重化又は多層化した複合構造を有し、白色入射
光を回折反射することを特徴とする。また、前記回折反
射層は、異なる空間周波数を有する複数の体積位相反射
型ホログラムを面積分割的に配置して部分部分で異なる
色の入射光を回折反射しカラー表示を可能にすることを
特徴とする。前記反射板は、前記回折反射層の背部に黒
色層を備えており、回折反射されなかった入射光の不要
部分を吸収することを特徴とする。また、前記体積位相
反射型ホログラムは、入射光の回折反射方向を所望の視
域に限定する機能を有することを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a liquid crystal panel that modulates incident light according to an applied voltage and a modulated incident light that is arranged on the back surface of the liquid crystal panel. A reflection type liquid crystal display device comprising a reflection plate that emits light to the liquid crystal panel side, wherein the reflection plate includes a diffractive reflection layer composed of a volume phase reflection type hologram, and is arranged in a direction deviated from a regular reflection direction. The present invention constitutes a reflective liquid crystal display device that diffracts and reflects incident light. The diffractive reflective layer,
It is characterized by having a composite structure in which a plurality of volume phase reflection holograms having different spatial frequencies are multiplexed or multilayered and diffracting and reflecting white incident light. Further, the diffractive reflection layer is characterized in that a plurality of volume phase reflection holograms having different spatial frequencies are arranged in an area division manner, and incident light of different colors is diffracted and reflected at a partial portion to enable color display. To do. The reflection plate has a black layer on the back of the diffractive reflection layer, and absorbs an unnecessary portion of incident light that has not been diffracted and reflected. The volume phase reflection hologram has a function of limiting the diffraction reflection direction of incident light to a desired viewing area.

【0006】液晶パネルの背面に体積位相反射型ホログ
ラムを設けることにより、入射した光は正反射方向から
ずれた方向に回折反射し、照明光源の反射像と表示画像
とが視角的に分離する。そのため、照明光源の反射像と
重なることなく、正反射方向からづれた最も明るい位置
で観察者が表示画像を観察することができる。また、異
なる空間周波数を有する体積位相反射型ホログラムを多
重化又は多層化することにより、正反射方向からずれた
方向に複数の波長成分を反射回折することで各色の画像
が明るく、且つ見やすい状態で観察される。また、前記
体積位相反射型ホログラムを画素に対応して面積分割的
に配置することにより、例えば、RCB3領域で表示画
像の一画素とするカラー画像を明るく、且つ見やすい状
態で観察することができる。更に、体積位相反射型ホロ
グラムの背面に黒色層を形成することにより反射回折し
ない透過光成分やホログラムの裏面での反射光等の余計
な光を吸収又は減衰させ、画像表示のコントラストを向
上することができる。また、体積位相反射型ホログラム
の回折方位を最終的な製品である液晶表示装置の観察者
の視域とほぼ整合させることにより実質的に集光パワー
を持たせて表示画像の明るさを増すことができる。
By providing a volume phase reflection hologram on the back surface of the liquid crystal panel, incident light is diffracted and reflected in a direction deviated from the specular reflection direction, and the reflected image of the illumination light source and the display image are visually separated. Therefore, the observer can observe the display image at the brightest position offset from the regular reflection direction without overlapping with the reflection image of the illumination light source. Further, by multiplexing or multi-layering volume phase reflection holograms having different spatial frequencies, a plurality of wavelength components are reflected and diffracted in a direction deviated from the regular reflection direction, so that an image of each color is bright and easy to see. To be observed. Further, by arranging the volume phase reflection type hologram in an area-divided manner corresponding to the pixels, for example, a color image as one pixel of the display image can be observed in the RCB3 region in a bright and easy-to-see state. Further, by forming a black layer on the back surface of the volume phase reflection type hologram, it is possible to absorb or attenuate unnecessary light such as transmitted light components that are not reflected and diffracted and reflected light on the back surface of the hologram to improve the contrast of image display. You can Further, by substantially matching the diffraction azimuth of the volume phase reflection hologram with the viewing range of the observer of the final product, the liquid crystal display device, the condensing power is substantially given to increase the brightness of the display image. You can

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る反射型液晶表
示装置の実施の形態を図面を参照にして詳述する。図1
に示すように、本発明の反射型液晶表示装置1は、液晶
パネル2と、その背面に配置された体積位相反射型ホロ
グラム3からなる反射板とで構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a reflective liquid crystal display device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG.
As shown in FIG. 3, the reflection type liquid crystal display device 1 of the present invention is composed of a liquid crystal panel 2 and a reflection plate composed of a volume phase reflection type hologram 3 arranged on the back surface thereof.

【0008】液晶パネル2は、一般的な構造のものから
なり、印加電圧の有無に応じて入射光を変調し白,黒の
切り替え表示をするものからなる。一方、体積位相反射
型ホログラム3は図示のように入射光4の内のある特定
波長域の単色光を予め記録されている干渉縞のピッチに
従って正反射方向の正反射光5と異なる方向に反射回折
光6を反射するように構成される。なお、反射回折光6
は液晶パネル2の表面から距離aだけ離れた観察位置7
にほぼ向かうように形成される。以上により観察位置7
で観察することにより正反射光5に含まれる光源像と重
ならない鮮明で明るい画像を視認することができる。
The liquid crystal panel 2 has a general structure and modulates the incident light according to the presence / absence of an applied voltage to perform switching display between white and black. On the other hand, as shown in the figure, the volume phase reflection hologram 3 reflects monochromatic light in a specific wavelength region of the incident light 4 in a direction different from the specular reflection light 5 in the specular reflection direction according to the pitch of the interference fringes recorded in advance. It is configured to reflect the diffracted light 6. The reflected diffracted light 6
Is an observation position 7 which is a distance a from the surface of the liquid crystal panel 2.
Is formed so as to almost face. Observation position 7
By observing with, it is possible to visually recognize a clear and bright image that does not overlap the light source image included in the specular reflection light 5.

【0009】図2は図1に示した体積位相反射型ホログ
ラムの作製する光学系を示す構成図である。アルゴンレ
ーザ8からのレーザ光9は反射鏡10,11からハーフ
ミラー12などのビームスプリッタ(BS)で分割され
る。分割された一方のレーザ光9aは反射鏡13,空間
フィルタ(SF)14および凹面鏡15により参照光1
6となる。一方、分割された他方のレーザ光9bは反射
鏡17,18および空間フィルタ19を介し参照光16
と交差する照明光20となる。照明光20はこれに対応
して配置された被写体の拡散板21を照射する。拡散板
21の参照光16側の表面には感光材料22が当接して
配置される。以上の光学系により、感光材料22にはリ
ップマンホログラムと同様な体積位相反射型ホログラム
3が形成される。この体積位相反射型ホログラム3には
参照光16の照射角度とレーザ光9a,9bの波長に依
存したピッチを有する干渉縞が形成される。この体積位
相反射型ホログラム3に前記の参照光16と共役な再生
光(入射光)を照射すると、形成された干渉縞の回折角
に基づく方向に正反射角とずれた反射回折光が出射され
る。
FIG. 2 is a block diagram showing an optical system for producing the volume phase reflection hologram shown in FIG. The laser beam 9 from the argon laser 8 is split from the reflecting mirrors 10 and 11 by a beam splitter (BS) such as a half mirror 12. One of the split laser beams 9a is reflected by the reflecting mirror 13, the spatial filter (SF) 14 and the concave mirror 15 to form the reference beam 1
It becomes 6. On the other hand, the other split laser beam 9b passes through the reflection mirrors 17 and 18 and the spatial filter 19 and the reference beam 16
The illumination light 20 intersects with. The illumination light 20 illuminates a subject's diffuser plate 21 arranged correspondingly. A photosensitive material 22 is disposed in contact with the surface of the diffuser plate 21 on the reference light 16 side. With the above optical system, the volume phase reflection hologram 3 similar to the Lippmann hologram is formed on the photosensitive material 22. Interference fringes having a pitch depending on the irradiation angle of the reference beam 16 and the wavelengths of the laser beams 9a and 9b are formed on the volume phase reflection hologram 3. When the volume phase reflection hologram 3 is irradiated with reproduction light (incident light) which is conjugate with the reference light 16, reflected diffraction light deviated from the regular reflection angle in the direction based on the diffraction angle of the formed interference fringes is emitted. It

【0010】図3は赤(R),緑(G),青(B)の光
をそれぞれ反射回折する体積位相反射型ホログラム3
a,3b,3cを有する複合構造の体積位相反射型ホロ
グラム3Aを液晶パネル2の背面に設けた反射型液晶表
示装置1aを示す。体積位相反射型ホログラム3Aは図
2に示した作製方法に従って夫々作られた3枚のR,
G,Bの体積位相反射型ホログラム3a,3b,3cを
互いに貼着して多層化して形成される。以上により、白
色光に含まれるRGB成分を正反射方向からずれた所定
方向に反射回折して明瞭な表示画像の観察を可能にす
る。
FIG. 3 shows a volume phase reflection hologram 3 for reflecting and diffracting red (R), green (G), and blue (B) light, respectively.
1 shows a reflection type liquid crystal display device 1a in which a volume phase reflection type hologram 3A having a composite structure having a, 3b and 3c is provided on a back surface of a liquid crystal panel 2. The volume phase reflection type hologram 3A is composed of three R, respectively produced according to the production method shown in FIG.
The G and B volume phase reflection type holograms 3a, 3b and 3c are adhered to each other to form a multilayer structure. As described above, the RGB components included in the white light are reflected and diffracted in a predetermined direction deviated from the regular reflection direction, so that a clear display image can be observed.

【0011】図4は空間周波数の異なる体積位相反射型
ホログラムをアレイ状或いはストライブ状(図示せず)
に配置して形成された体積位相反射型ホログラム3Bを
示す。なお、図4は平面図であり、赤(R),緑
(G),青(B)の三原色の体積位相反射型ホログラム
3a,3b,3cを夫々一領域として形成し、該領域を
一画素に対応させてカラー画像を形成するものからな
る。即ち、図示した赤(R)の領域の体積位相反射型ホ
ログラム3aから赤の色の光だけが反射回折され、同様
に緑(G)の領域からは緑の色の光が、青(B)の領域
からは青の色の光のみが夫々反射回折され、この反射光
のRGB配列に合わせて液晶パネルがオン・オフし、
R,G,B領域でカラー表示画像の一画素とすることで
フルカラー画像表示を可能としている。即ち、本例では
体積位相反射型ホログラムがカラーフィルタを兼ねてい
る。
FIG. 4 shows volume phase reflection holograms having different spatial frequencies in the form of an array or a stripe (not shown).
3 shows a volume phase reflection type hologram 3B formed by arranging the holograms. Note that FIG. 4 is a plan view, in which volume phase reflection holograms 3a, 3b, and 3c of the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) are formed as one area, and the area is formed by one pixel. And a color image is formed corresponding to. That is, only the red color light is reflected and diffracted from the volume phase reflection hologram 3a in the red (R) area shown in the figure, and similarly the green color light from the green (G) area is converted into the blue (B) area. Only the light of blue color is reflected and diffracted from the area of, and the liquid crystal panel is turned on and off according to the RGB arrangement of the reflected light.
Full color image display is possible by making one pixel of the color display image in the R, G and B regions. That is, in this example, the volume phase reflection hologram also serves as a color filter.

【0012】図5は体積位相反射型ホログラム3の背面
に黒色フイルム23(又は黒色シート)を貼着し液晶パ
ネル2と一体化した反射型液晶表示装置1bを示す。こ
の体積位相反射型ホログラム3の代りに前記した体積位
相反射型ホログラム3A,3Bを用いてもよい。黒色フ
ィルム23を設けることにより反射回折しない透過光成
分や体積位相反射型ホログラム3等の裏面での反射光等
の余計な光を吸収又は減衰させて画像表示のコントラス
トを向上させることができる。即ち、本例では反射板は
反射型ホログラム3からなる回折反射層と黒色フイルム
23からなる黒色層とを重ねた構造となっている。
FIG. 5 shows a reflection type liquid crystal display device 1b in which a black film 23 (or a black sheet) is attached to the back surface of the volume phase reflection type hologram 3 and integrated with the liquid crystal panel 2. Instead of the volume phase reflection hologram 3, the volume phase reflection holograms 3A and 3B described above may be used. By providing the black film 23, it is possible to improve the contrast of image display by absorbing or attenuating unnecessary light such as transmitted light components that are not reflected and diffracted and reflected light on the back surface of the volume phase reflection hologram 3 or the like. That is, in this example, the reflector has a structure in which the diffractive reflection layer formed of the reflection hologram 3 and the black layer formed of the black film 23 are stacked.

【0013】前記したように、本発明の体積位相反射型
ホログラム3,3A,3B等を用いることにより入射光
4の大部分を正反射方向からずれた所定の方向の反射回
折光6とすることができ明るく、且つコントラストの高
い表示画像を可能にするが、観察位置7の視域から外れ
た反射回折光6がないほうがよい。即ち、反射回折光6
を観察者の視域に相当する一定の範囲に集光し、表示画
像の明るさを増すことが望ましい。このため、体積位相
反射型ホログラム3,3A,3B等は入射光の回折反射
方向を所望の視域に限定する形態のものにすることが必
要になる。図6,図7はそのような限定機能を有する体
積位相反射型ホログラムを作製するための光学系を示
す。この光学系は第1ステップで被写体を拡散板とした
フレネル型ホログラムを作製した後、このフレネル型ホ
ログラムをマスターホログラムとしてリップマンホログ
ラムを第2のステップで作製する。以下、図6,図7の
光学系を詳説する。
As described above, by using the volume phase reflection type holograms 3, 3A, 3B of the present invention, most of the incident light 4 is made the reflected diffracted light 6 in a predetermined direction deviated from the regular reflection direction. Although it is possible to obtain a bright and high-contrast display image, it is preferable that there is no reflected diffracted light 6 that is out of the viewing zone of the observation position 7. That is, the reflected diffracted light 6
It is desirable to condense the light in a certain range corresponding to the observer's visual range to increase the brightness of the display image. For this reason, the volume phase reflection holograms 3, 3A, 3B, etc. need to have a form in which the diffraction reflection direction of incident light is limited to a desired viewing area. 6 and 7 show an optical system for producing a volume phase reflection type hologram having such a limiting function. In this optical system, a Fresnel hologram using a diffusion plate as an object is produced in the first step, and then a Lippmann hologram is produced in the second step using this Fresnel hologram as a master hologram. Hereinafter, the optical system of FIGS. 6 and 7 will be described in detail.

【0014】図6に示すように、被写体の拡散板24と
感光材料25は図1に示した距離aだけ離れ、相対向し
て配置される。アルゴンレーザ26からのレーザ光27
はハーフミラー28で分割される。分割された一方のレ
ーザ光27bは反射鏡29,30,31および空間フィ
ルタ32を介し照明光33となり、拡散板24を照射
し、拡散された物体光33aは感光材料25を照射す
る。一方、ハーフミラー28で分割された他方のレーザ
光27aは反射鏡34,空間フィルタ35,凹面鏡36
を介し参照光37となり感光材料25を照射する。な
お、参照光37は物体光33aと交差する。以上の物体
光33aと参照光37の干渉により感光材料25にはフ
レネル型ホログラム38が形成される。
As shown in FIG. 6, the diffuser plate 24 of the subject and the photosensitive material 25 are arranged facing each other with a distance a shown in FIG. Laser light 27 from the argon laser 26
Is divided by a half mirror 28. One of the split laser beams 27b becomes illumination light 33 through the reflecting mirrors 29, 30, 31 and the spatial filter 32, illuminates the diffuser plate 24, and the diffused object light 33a illuminates the photosensitive material 25. On the other hand, the other laser beam 27a split by the half mirror 28 is reflected by the reflecting mirror 34, the spatial filter 35, and the concave mirror 36.
The light becomes the reference light 37 and illuminates the photosensitive material 25. The reference light 37 intersects with the object light 33a. The Fresnel hologram 38 is formed on the photosensitive material 25 due to the interference between the object light 33 a and the reference light 37.

【0015】図7に示すように、前記のフレネル型ホロ
グラム38をマスターホログラム38aとし、これと距
離aだけ離れた位置に感光材料39を配置する。なお、
マスターホログラム38aと感光材料39との関係位置
は図6に示した拡散板24とフレネル型ホログラム38
の関係位置と同一であり相対向して距離aだけ離れて配
置される。また、マスターホログラム38aの感光材料
39側の表面にはマスク板40が当接して配置される。
また、必要に応じて感光材料39のマスターホログラム
38a側の表面にはカラーフィルタ41が配置される。
なお、カラーフィルタ41は図4に示したR,G,Bの
体積位相反射型ホログラムと3Bを作製する場合に必要
なものである。
As shown in FIG. 7, the Fresnel hologram 38 is used as a master hologram 38a, and a photosensitive material 39 is arranged at a position separated from the master hologram 38a by a distance a. In addition,
The relationship between the master hologram 38a and the photosensitive material 39 is the diffusion plate 24 and the Fresnel hologram 38 shown in FIG.
Is the same as the relational position of, and is arranged facing each other and separated by a distance a. A mask plate 40 is arranged in contact with the surface of the master hologram 38a on the side of the photosensitive material 39.
Further, a color filter 41 is arranged on the surface of the photosensitive material 39 on the master hologram 38a side, if necessary.
The color filter 41 is necessary when the R, G, B volume phase reflection hologram shown in FIG. 4 and 3B are manufactured.

【0016】アルゴンレーザ42からのレーザ光43は
ハーフミラー44で分割される。分割された一方のレー
ザ光43aは反射鏡45,空間フィルタ46,凹面鏡4
7を介し、照明光48となりマスターホログラム38a
を照射する。一方、分割された他方のレーザ光43bは
反射鏡49,50,空間フィルタ51を介し参照光52
となり感光材料39を照射する。照射光48で照射され
たマスターホログラム38aからはマスク板40の開口
面積(図略)に相当する範囲の再生光53が出射され
る。この再生光53と参照光52の干渉により感光材料
39に所望の干渉縞を有する体積位相反射型ホログラム
が形成される。なお、この体積位相反射型ホログラムの
形成される位置は図6における拡散板24の実像位置に
相当する。また、図7のマスク板40の位置を観察位置
とするとマスク板40で制限された開口面積に相当する
範囲の視域を設定することができる。また、カラーフィ
ルタ41は図4に示した体積位相反射型ホログラム3B
を作製する場合に使用するものである。また、以上の説
明においてマスク板40をマスターホログラム38aの
直後に配置したが直前に配置してもよい。
The laser light 43 from the argon laser 42 is split by the half mirror 44. One of the split laser beams 43a is reflected by the reflecting mirror 45, the spatial filter 46, and the concave mirror 4.
The illumination light 48 is transmitted through the master hologram 38a.
Is irradiated. On the other hand, the other split laser beam 43b passes through the reflection mirrors 49, 50 and the spatial filter 51, and the reference beam 52.
Then, the photosensitive material 39 is irradiated. The reproduction light 53 in a range corresponding to the opening area (not shown) of the mask plate 40 is emitted from the master hologram 38a irradiated with the irradiation light 48. Due to the interference between the reproduction light 53 and the reference light 52, a volume phase reflection hologram having a desired interference fringe is formed on the photosensitive material 39. The position where the volume phase reflection hologram is formed corresponds to the actual image position of the diffusion plate 24 in FIG. Further, when the position of the mask plate 40 in FIG. 7 is set as the observation position, it is possible to set the viewing zone in a range corresponding to the opening area limited by the mask plate 40. Further, the color filter 41 is the volume phase reflection hologram 3B shown in FIG.
It is used when manufacturing. Further, in the above description, the mask plate 40 is arranged immediately after the master hologram 38a, but it may be arranged immediately before.

【0017】次に、図4に示した体積位相反射型ホログ
ラム3Bで、且つ一定の視域に光を集光するパワーを持
つ場合の具体的な実施例を説明する。図6に示した光学
系によりフレネルホログラム38を赤(R),緑
(G),青(B)について夫々1枚ずつ3枚作製する。
この場合、光源には赤用としてはヘリウムネオンレーザ
の632.8[nm]の波長のレーザ光27を用い、緑
用としてはアルゴンイオンレーザの514.5[nm]
の波長のレーザ光27を用い、青用にはアルゴンイオン
レーザの波長457.9[nm]の波長のレーザ光27
を用いた。被写体の拡散板24としてはオパールガラス
を用い、感光材料としてはアグファゲバルト社製の赤
用,緑用,青用のホログラム用銀塩感光材料を用いた。
夫々のレーザ光27の波長を変える毎に別の感光材料2
5を所定位置に置き、3つの前記波長に関して同様の手
順で3枚のR,G,B用のマスターホログラム38aを
記録する。この場合、拡散板24と感光材料25との距
離aは最終的に反射型液晶表示装置1を観察する際の視
域に直接関係するため、最も一般的に液晶表示装置を観
察する際の観察距離である400[mm]を設定した。
感光材料25の大きさは8インチ×10インチとし、拡
散板24の大きさは4インチ×5インチとした。マスタ
ーホログラム38aの露光後、現像にはCWC現像液を
用い、漂白にはPBQ2漂白液を夫々用いて現像,漂
白,水洗,乾燥を行ない、R,G,Bについて夫々のマ
スターホログラム38aを作製した。
Next, a concrete embodiment of the volume phase reflection hologram 3B shown in FIG. 4 and having a power for condensing light in a constant viewing area will be described. Using the optical system shown in FIG. 6, three Fresnel holograms 38 are prepared, one for each of red (R), green (G), and blue (B).
In this case, a laser light 27 of a helium neon laser having a wavelength of 632.8 [nm] is used for the red light source, and an argon ion laser of 514.5 [nm] is used for the green light.
Laser light 27 having a wavelength of 47.9 [nm] is used for blue light.
Was used. Opal glass was used as the diffuser plate 24 of the subject, and silver halide photosensitive materials for holograms for red, green, and blue manufactured by Agfa-Gewald were used as photosensitive materials.
Each time the wavelength of each laser light 27 is changed, another photosensitive material 2
5 is placed at a predetermined position, and three R, G, B master holograms 38a are recorded in the same procedure for the three wavelengths. In this case, since the distance a between the diffuser plate 24 and the photosensitive material 25 is directly related to the viewing area when the reflective liquid crystal display device 1 is finally observed, the most common observation when observing the liquid crystal display device is performed. The distance of 400 [mm] was set.
The size of the photosensitive material 25 was 8 inches × 10 inches, and the size of the diffusion plate 24 was 4 inches × 5 inches. After the exposure of the master hologram 38a, a CWC developing solution was used for development, and a PBQ2 bleaching solution was used for bleaching to perform development, bleaching, washing with water, and drying to produce respective master holograms 38a for R, G, and B. .

【0018】次に、図7の光学系にてマスターホログラ
ム38aを共役再生させて拡散板24の実像を結像さ
せ、この実像位置に感光材料39を置いて感光材料の裏
面からの参照光52と拡散板24の実像再生光53とで
干渉させて体積位相反射型ホログラム3を撮影する。第
1のステップと同様にレーザ光43の波長をR,G,B
の3種類で変えて3回露光するが、図4に示した体積位
相反射型ホログラム3Bの場合には1枚の感光材料39
中にR,G,Bの3種類のホログラムをパターン状に面
積分割して露光する。このため、感光材料39の直前に
液晶テレビ用のカラーフィルタ41を配置する。このカ
ラーフィルタ41により、R,G,Bの夫々の波長の光
は、その色に相当するカラーフィルタセルの領域しか透
過しないため感光材料39にはR,G,Bの夫々異なる
パターンでアレイ状の露光が行なわれる。感光材料39
としてはフルカラー銀塩感光材料を用いた。また、マス
タ板40の開口の大きさは人間の両眼間隔を65[m
m]とし、その倍の130[mm]を横方向にとり縦方
向はやや小さめの100[mm]とした。この大きさの
開口部を有するマスク板40をマスターホログラム38
aの直後に配置した。以上により、アレイ状にパターン
化された体積位相反射型ホログラム3Bを作製すること
ができた。
Next, the master hologram 38a is conjugated and reproduced by the optical system of FIG. 7 to form a real image of the diffusion plate 24, the photosensitive material 39 is placed at this real image position, and the reference light 52 from the back surface of the photosensitive material 52 is placed. And the real image reproduction light 53 of the diffusion plate 24 are caused to interfere with each other, and the volume phase reflection hologram 3 is photographed. As in the first step, the wavelengths of the laser light 43 are changed to R, G, B.
The exposure is performed three times by changing the three types, but in the case of the volume phase reflection hologram 3B shown in FIG. 4, one photosensitive material 39 is used.
Three types of holograms of R, G, and B are divided into areas in a pattern and exposed. Therefore, the color filter 41 for the liquid crystal television is arranged immediately before the photosensitive material 39. By the color filter 41, the light of each wavelength of R, G, B is transmitted through only the area of the color filter cell corresponding to that color, so that the photosensitive material 39 is arrayed in a pattern different for each of R, G, B. Exposure is performed. Photosensitive material 39
A full-color silver salt light-sensitive material was used as. Also, the size of the opening of the master plate 40 is 65 [m when the distance between both eyes of a human is
m], and 130 [mm], which is twice that, is taken in the horizontal direction and 100 [mm] which is slightly smaller in the vertical direction. The mask plate 40 having an opening of this size is used as the master hologram 38.
It was placed immediately after a. As described above, the volume phase reflection hologram 3B patterned into an array could be manufactured.

【0019】本発明では、以上の実施例において説明し
たレーザ光の波長の組み合わせや感光材料の種類に限定
するものではなく、各部の寸法も前記の内容に限定する
ものではない、また、前記の実施例は図4の体積位相反
射型ホログラム3Bの作製方法について説明したが、ア
レイ状のパターンニングとレーザ光の波長を変える等の
作業を省略することにより、図1および図3等に示した
ものも同様に作製することができる。
The present invention is not limited to the combination of wavelengths of laser light or the kind of photosensitive material described in the above embodiments, and the dimensions of each part are not limited to the above contents. Although the embodiment has described the method of manufacturing the volume phase reflection hologram 3B of FIG. 4, it is shown in FIG. 1 and FIG. 3 etc. by omitting operations such as array patterning and changing the wavelength of laser light. The thing can be similarly produced.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 1)ホログラムに入射した光が正反射方向からずれた方
向に反射回折するため、照明光源の反射像と表示画像と
がずれ、最も明るい位置で観察者が表示画像を観察する
ことができる。 2)異なる空間周波数を有する体積位相反射型ホログラ
ムを多重化又は多層化することにより白色入射光を正反
射方向からずれた特定方向に回折反射することができ、
明るく見やすい表示が可能になる。 3)空間周波数の異なる体積位相反射型ホログラムを画
素に応じて面積分割してアレイ状或いはストライブ状に
配置することによりカラーフィルタの機能を兼ねること
ができフルカラー画像の表示が可能となる。 4)ホログラムの背面に黒色のフィルタ又はシート貼着
することにより、画像表示のコントラストの向上が図れ
る。 5)観察者の視域に相当する一定の範囲に集光させるパ
ワーを反射型ホログラムに持たせることにより表示画像
の明るさを増すことが可能になる。
According to the present invention, the following remarkable effects are obtained. 1) Since the light incident on the hologram is reflected and diffracted in a direction deviated from the direction of specular reflection, the reflected image of the illumination light source deviates from the display image, and the observer can observe the display image at the brightest position. 2) By multiplexing or layering volume phase reflection holograms having different spatial frequencies, white incident light can be diffracted and reflected in a specific direction deviated from the regular reflection direction,
A bright and easy-to-see display is possible. 3) The volume phase reflection holograms having different spatial frequencies are divided into areas according to the pixels and are arranged in an array or a stripe so that they can also serve as a color filter and a full color image can be displayed. 4) By attaching a black filter or sheet to the back surface of the hologram, the contrast of image display can be improved. 5) It is possible to increase the brightness of the display image by providing the reflection hologram with a power for condensing the light in a certain range corresponding to the visual field of the observer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の反射型液晶表示装置の概要図。FIG. 1 is a schematic diagram of a reflective liquid crystal display device of the present invention.

【図2】図1に示した反射型液晶表示装置の体積位相反
射型ホログラムを作製する光学系の構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical system for producing a volume phase reflection hologram of the reflection type liquid crystal display device shown in FIG.

【図3】複数の体積位相反射型ホログラムを多層化して
なる本発明の反射型液晶表示装置の概要図。
FIG. 3 is a schematic diagram of a reflection type liquid crystal display device of the present invention in which a plurality of volume phase reflection type holograms are multilayered.

【図4】空間周波数の異なる体積位相反射型ホログラム
をアレイ状に配置してなる体積位相反射型ホログラムの
平面図。
FIG. 4 is a plan view of a volume phase reflection hologram in which volume phase reflection holograms having different spatial frequencies are arranged in an array.

【図5】体積位相反射型ホログラムの背面に黒色フイル
ム或いはシートを貼着してなる本発明の反射型液晶表示
装置の概要図。
FIG. 5 is a schematic view of a reflective liquid crystal display device of the present invention in which a black film or a sheet is attached to the back surface of a volume phase reflection hologram.

【図6】図4に示した体積位相反射型ホログラムを作製
するための第1ステップの光学系を示す構成図。
6 is a configuration diagram showing an optical system in a first step for producing the volume phase reflection hologram shown in FIG.

【図7】図4に示した体積位相反射型ホログラムを作製
するための第2のステップ光学系を示す構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a second step optical system for producing the volume phase reflection hologram shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反射型液晶表示装置 1a 反射型液晶表示装置 1b 反射型液晶表示装置 2 液晶パネル 3 体積位相反射型ホログラム 3A 体積位相反射型ホログラム 3B 体積位相反射型ホログラム 3a 体積位相反射型ホログラム 3b 体積位相反射型ホログラム 3c 体積位相反射型ホログラム 4 入射光 5 正反射光 6 反射回折光 7 観察位置 8 アルゴンレーザ 9 レーザ光 9a レーザ光 9b レーザ光 10 反射鏡 11 反射鏡 12 ハーフミラー 13 反射鏡 14 空間フィルタ 15 凹面鏡 16 参照光 17 反射鏡 18 反射鏡 19 空間フィルタ 20 照明光 21 拡散板 22 感光材料 23 黒色フイルム 24 拡散板 25 感光材料 26 アルゴンレーザ 27 レーザ光 27a レーザ光 27b レーザ光 28 ハーフミラー 29 反射鏡 30 反射鏡 31 反射鏡 32 空間フィルタ 33 照明光 33a 物体光 34 反射鏡 35 空間フィルタ 36 凹面鏡 37 参照光 38 フレネル型ホログラム 38a マスターホログラム 39 感光材料 40 マスク板 41 カラーフィルタ 42 アルゴンレーザ 43 レーザ光 43a レーザ光 43b レーザ光 44 ハーフミラー 45 反射鏡 46 空間フィルタ 47 凹面鏡 48 照明光 49 反射鏡 50 反射鏡 51 空間フィルタ 52 参照光 53 再生光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 reflective liquid crystal display device 1a reflective liquid crystal display device 1b reflective liquid crystal display device 2 liquid crystal panel 3 volume phase reflective hologram 3A volume phase reflective hologram 3B volume phase reflective hologram 3a volume phase reflective hologram 3b volume phase reflective type Hologram 3c Volume phase reflection hologram 4 Incident light 5 Regular reflection light 6 Reflection diffraction light 7 Observation position 8 Argon laser 9 Laser light 9a Laser light 9b Laser light 10 Reflecting mirror 11 Reflecting mirror 12 Half mirror 13 Reflecting mirror 14 Spatial filter 15 Concave mirror 16 Reference Light 17 Reflecting Mirror 18 Reflecting Mirror 19 Spatial Filter 20 Illuminating Light 21 Diffusing Plate 22 Photosensitive Material 23 Black Film 24 Diffusing Plate 25 Photosensitive Material 26 Argon Laser 27 Laser Light 27a Laser Light 27b Laser Light 28 Half Mirror 29 Reflecting Mirror 30 Reflection 31 Reflection mirror 32 Spatial filter 33 Illumination light 33a Object light 34 Reflection mirror 35 Spatial filter 36 Concave mirror 37 Reference light 38 Fresnel hologram 38a Master hologram 39 Photosensitive material 40 Mask plate 41 Color filter 42 Argon laser 43 Laser light 43a Laser light 43b Laser Light 44 Half mirror 45 Reflecting mirror 46 Spatial filter 47 Concave mirror 48 Illuminating light 49 Reflecting mirror 50 Reflecting mirror 51 Spatial filter 52 Reference light 53 Reproducing light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 康 徳寛 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 溝渕 隆 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Tokuhiro Yasushi 1-5-1 Taito, Taito-ku, Tokyo Within Toppan Printing Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Mizobuchi 1-5-1 Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan Imprint Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 印加電圧に応じて入射光を変調する液晶
パネルと、その背面に配置され変調された入射光を反射
して前記液晶パネル側に出射する反射板とを備えた反射
型液晶表示装置であって、前記反射板は、体積位相反射
型ホログラムからなる回折反射層を含んでおり、正反射
方向からずれた方向に入射光を回折反射することを特徴
とする反射型液晶表示装置。
1. A reflective liquid crystal display comprising a liquid crystal panel that modulates incident light in accordance with an applied voltage, and a reflection plate that is disposed on the back surface of the liquid crystal panel and reflects the modulated incident light to emit to the liquid crystal panel side. The device is a reflection type liquid crystal display device, wherein the reflection plate includes a diffractive reflection layer made of a volume phase reflection type hologram, and diffracts and reflects incident light in a direction deviated from a regular reflection direction.
【請求項2】 前記回折反射層は、異なる空間周波数を
有する複数の体積位相反射型ホログラムを多重化又は多
層化した複合構造を有し、白色入射光を回折反射するも
のである請求項1に記載の反射型液晶表示装置。
2. The diffractive reflection layer has a composite structure in which a plurality of volume phase reflection holograms having different spatial frequencies are multiplexed or multilayered, and diffracts and reflects white incident light. The reflective liquid crystal display device described.
【請求項3】 前記回折反射層は、異なる空間周波数を
有する複数の体積位相反射型ホログラムを面積分割的に
配置して部分部分で異なる色の入射光を回折反射しカラ
ー表示を可能にするものである請求項1に記載の反射型
液晶表示装置。
3. The diffractive reflection layer has a plurality of volume phase reflection holograms having different spatial frequencies arranged in an area-division manner, and diffracts and reflects incident light of different colors in partial portions to enable color display. The reflection type liquid crystal display device according to claim 1.
【請求項4】 前記反射板は、前記回折反射層の背部に
黒色層を備えており、回折反射されなかった入射光の不
要部分を吸収するものである請求項1に記載の反射型液
晶表示装置。
4. The reflection type liquid crystal display according to claim 1, wherein the reflection plate has a black layer on the back of the diffractive reflection layer and absorbs an unnecessary portion of incident light that has not been diffracted and reflected. apparatus.
【請求項5】 前記体積位相反射型ホログラムは、入射
光の回折反射方向を所望の視域に限定する機能を有する
ものである請求項1乃至4のいずれかに記載の反射型液
晶表示装置。
5. The reflection type liquid crystal display device according to claim 1, wherein the volume phase reflection type hologram has a function of limiting a diffraction reflection direction of incident light to a desired viewing area.
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