JPH10288774A - 拡散反射型ホログラムを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 拡散反射型ホログラムの散乱反射面を液晶表
示装置の液晶層あるはタッチパネル面に合わせるように
した液晶表示装置。 【解決手段】 液晶表示素子４０の表示面とは反対の背
面側に散乱反射面２を記録した拡散反射型ホログラム１
を配置した液晶表示装置において、拡散反射型ホログラ
ム１から再生される散乱反射面２の位置が液晶表示素子
４０の液晶層４５の位置と一致している液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、拡散反射型ホログ
ラムを用いた液晶表示装置に関し、特に、拡散反射型ホ
ログラムの散乱反射面を液晶表示装置の液晶層あるはタ
ッチパネル面に合わせた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、特願平７−３１２３６２号
において、拡散反射型ホログラムを用いた液晶表示装置
を提案した。その拡散反射型ホログラムは、特定の方向
から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散反射さ
せるホログラムであり、図６に示す１ステップ撮影法、
あるいは、図７に示す２ステップ撮影法により作製され
る。

【０００３】図６の１ステップ撮影法は、スリガラスの
ような散乱板１０に対して予め拡散反射域と定めた位置
に、フォトポリマーのような反射型ホログラム乾板（リ
ップマンホログラム乾板）１１を配置し、散乱板１０の
背面から同一光源から２分された所定波長のコヒーレン
ト光１２で照明して散乱板１０の前面に出た散乱光１４
を物体光として反射型ホログラム乾板１１に入射させる
と同時に、同一光源から２分された所定波長の別のコヒ
ーレント光１３を参照光として、散乱光１４と反対側か
ら拡散反射型ホログラムで想定される入射光と反対方向
に進む参照光１３を入射させることにより、反射型ホロ
グラム乾板１１に拡散反射型ホログラムを記録する。

【０００４】また、図７の２ステップ撮影法は、図
（ａ）に示すように、スリガラスのような散乱板１０に
対して予め拡散反射域と定めた位置に、透過型ホログラ
ム乾板１５を配置し、散乱板１０の背面から同一光源か
ら２分された所定波長のコヒーレント光１２で照明して
散乱板１０の前面に出た散乱光１４を物体光として透過
型ホログラム乾板１５に入射させると同時に、同一光源
から２分された所定波長の別のコヒーレント光１６を参
照光として、散乱光１４と同じ面側から任意の角度で入
射させることにより、透過型ホログラム乾板１５に第１
のホログラムである透過型ホログラムを記録する。

【０００５】次に、この第１のホログラムを１７とし、
図７（ｂ）に示すように、元の透過型ホログラム乾板１
５の位置に配置すると共に、散乱板１０の位置に今度は
反射型ホログラム乾板２０を配置し、ホログラム１７の
実像をこの反射型ホログラム乾板２０の位置（図（ａ）
の散乱板１０の位置）に結像させるように、ホログラム
１７にその記録の際の参照光１６と反対側に進む同じ波
長の再生照明光１８を照射して、ホログラム１７からの
回折光１９を物体光として反射型ホログラム乾板２０に
入射させると共に、拡散反射型ホログラムで想定される
入射光と反対方向に進む参照光２１を反射型ホログラム
乾板２０の反対側から入射させることにより、反射型ホ
ログラム乾板２０に第２のホログラムである拡散反射型
ホログラムを記録する。この方法により、観察域を第１
のホログラム１７の範囲に限定する拡散反射型ホログラ
ムが作製できる。また、このホログラムを原版として、
密着複製されたホログラムも原版の回折方向（散乱方
向）が保持された拡散反射型ホログラムとなる。

【０００６】以上のようにして得た拡散反射型ホログラ
ム３１を、図４に断面を示すように、液晶表示素子４０
の観察側とは反対側に配置することにより、液晶表示素
子４０の表示側から入射する照明光３２を液晶ディスプ
レイ装置の観察域に合致する角度範囲θにのみ拡散光３
３として拡散反射させ、明所で自発光型のバックライト
を使用することなしに明るい表示が可能な液晶ディスプ
レイ装置を構成することができる。ここで、液晶表示素
子４０は、例えば、２枚のガラス基板４１、４２の間に
挟持されたツイストネマチック等の液晶層４５からな
り、一方のガラス基板４２内表面には一様な透明対向電
極４４が設けられ、他方のガラス基板４１内表面には画
素毎に独立に透明表示電極４３と不図示のブラック・マ
トリックスが設けられている。なお、カラー表示装置の
場合は、他方のガラス基板４１内表面には液晶セルＲ、
Ｇ、Ｂ毎に独立に透明表示電極４３とカラーフィルタ
ー、ブラック・マトリックスが設けられている。また、
電極４３、４４の液晶層４５側には不図示の配向層も設
けられており、さらに、観察側ガラス基板４１外表面に
は偏光板４６が、観察側とは反対側のガラス基板４２外
表面には偏光板４７がそれぞれ貼り付けられており、例
えばそれらの透過軸は相互に直交するように配置されて
いる。このような液晶表示素子４０の画素毎に透明表示
電極と透明表示電極間に印加する電圧を制御してその透
過状態を変化させることにより、表示が可能なものであ
る。なお、図４の配置において、拡散反射型ホログラム
３１の背面側に拡散反射板あるいは反射板を設けること
により、より一層の輝度向上を行うことができる。

【０００７】また、反射型ホログラムの特定波長のみを
回折し他の波長域の光は透過する特性を活かして、図５
に示すように、拡散反射型ホログラム３１の背面側に自
発光型バックライト３４を併用することにより、暗所で
はこの自発光型バックライト３４からの光３５により照
明し、明所では自発光型バックライト３１の輝度を落と
すか消灯して、外光３２の拡散反射光３３により照明す
るようにすることにより、ポータブルコンピュータ等の
液晶ディスプレイ装置を用いる装置のバッテリー駆動時
間を大幅に延ばすことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６あるい
は図７の撮影法により作製された反射型ホログラムを液
晶ディスプレイ装置（図４、図５）の拡散反射型ホログ
ラム３１として用いる場合には、その散乱反射面は、図
６の場合は、ホログラム面から元の散乱板１０と乾板１
１との距離だけ浮かび上がる（照明光３２を参照光１３
と反対方向から入射させる場合）か奥へ沈む（照明光３
２を参照光１３と同じ方向から入射させる場合）。ま
た、図７の場合は、ホログラム面と一致する。何れにし
ても、散乱反射面は、液晶ディスプレイ装置の表示面で
ある液晶層４５と一致していないため、表示像が見難く
なる。

【０００９】また、液晶表示素子４０の観察側にタッチ
パネルを設けた液晶ディスプレイ装置においては、散乱
反射面がそのタッチパネルの面と一致していないため、
ペン先と記録面が離れるように感じられ、書き難いとい
う問題がある。

【００１０】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、拡散反射型ホロ
グラムの散乱反射面を液晶表示装置の液晶層あるはタッ
チパネル面に合わせるようにした液晶表示装置を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の拡散反射型ホログラムを用いた液晶表示装置は、液
晶表示素子の表示面とは反対の背面側に散乱反射面を記
録した拡散反射型ホログラムを配置した液晶表示装置に
おいて、前記拡散反射型ホログラムから再生される散乱
反射面の位置が前記液晶表示素子の液晶層の位置と一致
していることを特徴とするものである。

【００１２】本発明のもう１つの拡散反射型ホログラム
を用いた液晶表示装置は、液晶表示素子の表示面側に接
触位置を検知するタッチパネルが配置され、表示面とは
反対の背面側に散乱反射面を記録した拡散反射型ホログ
ラムを配置した液晶表示装置において、前記拡散反射型
ホログラムから再生される散乱反射面の位置が前記タッ
チパネルの面の位置と一致していることを特徴とするも
のである。

【００１３】本発明においては、拡散反射型ホログラム
から再生される散乱反射面の位置が液晶表示素子の液晶
層の位置あるいはタッチパネルの面の位置と一致してい
るので、表示像と拡散面の間あるいはタッチパネルの面
と拡散面の間に視差がなく、表示像が極めて見やすいも
のとなり、また、ペン先等と記録面が一致するように感
じられ、書きやすくなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の拡散反射型ホログ
ラムを用いた液晶表示装置の実施例について説明する。
図１に本発明に基づく１実施例の液晶ディスプレイ装置
の断面を示す。この液晶ディスプレイ装置は、液晶表示
素子４０とその観察側とは反対側に配置された拡散反射
型ホログラム１とからなる。液晶表示素子４０は、限定
的でないが、例えば、２枚のガラス基板４１、４２の間
に挟持されたツイストネマチック等の液晶層４５からな
り、一方のガラス基板４２内表面には一様な透明対向電
極４４が設けられ、他方のガラス基板４１内表面には画
素毎に独立に透明表示電極４３と不図示のブラック・マ
トリックスが設けられている。なお、カラー表示装置の
場合は、他方のガラス基板４１内表面には液晶セルＲ、
Ｇ、Ｂ毎に独立に透明表示電極４３とカラーフィルタ
ー、ブラック・マトリックスが設けられている。また、
電極４３、４４の液晶層４５側には不図示の配向層も設
けられており、さらに、観察側ガラス基板４１外表面に
は偏光板４６が、観察側とは反対側のガラス基板４２外
表面には偏光板４７がそれぞれ貼り付けられており、例
えばそれらの透過軸は相互に直交するように配置されて
いる。このような液晶表示素子４０の画素毎に透明表示
電極と透明表示電極間に印加する電圧を制御してその透
過状態を変化させることにより、表示が可能なものであ
る。

【００１５】そして、本発明に基づき、拡散反射型ホロ
グラム１はその中に記録された散乱反射面２がホログラ
ム面より浮かび上がっていて、液晶表示素子４０の液晶
層４５と一致しているものである。

【００１６】このような構成であるので、液晶表示素子
４０の表示側から照明光３２を入射させると、液晶表示
素子４０の透明画素を透過して拡散反射型ホログラム１
で拡散反射された光は、あたかも散乱反射面２から液晶
ディスプレイ装置の観察域に合致する角度範囲θにのみ
出る散乱光３３として回折される。したがって、明所で
自発光型のバックライトを使用することなしに明るい表
示が可能で、しかも、散乱反射面２が液晶ディスプレイ
装置の表示面である液晶層４５と一致しているので表示
像と拡散面の間に視差がなく表示像が極めて見やすいも
のとなる。

【００１７】このような液晶ディスプレイ装置におい
て、従来と同様に、拡散反射型ホログラム１の背面側に
拡散反射板あるいは反射板を設けることにより、より一
層の輝度向上を行うこともできる。また、図５の場合と
同様に、拡散反射型ホログラム１の背面側に自発光型バ
ックライトを併用することにより、暗所ではこの自発光
型バックライトからの光により照明し、明所では自発光
型バックライトの輝度を落とすか消灯して、外光３２の
拡散反射光３３により照明するようにすることにより、
ポータブルコンピュータ等の液晶ディスプレイ装置を用
いる装置のバッテリー駆動時間を大幅に延ばすことがで
きる。

【００１８】さて、以上のようにホログラム面より散乱
反射面２が所定距離浮かび上がる拡散反射型ホログラム
１を作製するには、次に説明するような２ステップ撮影
法を用いることが望ましい。

【００１９】図２はその２ステップ撮影法を説明するた
めの図であり、まず、図（ａ）に示すように、スリガラ
スのような散乱板３に対して距離Ｌだけ離間した位置に
フォトポリマーのような反射型ホログラム乾板（リップ
マンホログラム乾板）５を配置し、散乱板３の背面から
同一光源から２分された所定波長のコヒーレント光４で
照明して散乱板３の前面に出た散乱光６を物体光として
反射型ホログラム乾板５に入射させると同時に、同一光
源から２分された所定波長の別のコヒーレント光７を参
照光として、散乱光６と反対側から拡散反射型ホログラ
ムで想定される入射光と反対方向に進む参照光７を入射
させることにより、反射型ホログラム乾板５に第１拡散
反射型ホログラム５’（図（ｂ））を記録する。なお、
上記距離Ｌによって最終的に得られる拡散反射型ホログ
ラムの散乱特性が決まるので、所望の拡散反射特性に応
じて上記距離Ｌを設定する。

【００２０】次に、図２（ｂ）に示すように、この第１
拡散反射型ホログラム５’を元の反射型ホログラム乾板
５の位置に配置すると共に、元の散乱板３の位置から距
離Ｄだけ第１拡散反射型ホログラム５’寄りの位置に反
射型ホログラム乾板８を配置する。そして、元の散乱板
３の位置にその像３’が結像するように、第１拡散反射
型ホログラム５’に対してその記録の際の参照光７と反
対側に進む同じ波長の再生照明光９を反射型ホログラム
乾板８を介して照射し、第１拡散反射型ホログラム５’
からの回折光３６を物体光として反射型ホログラム乾板
８に入射させ、反射型ホログラム乾板８に直接入射する
光７と干渉させて反射型ホログラム乾板８に第２拡散反
射型ホログラムを記録する。この第２拡散反射型ホログ
ラムを図１の拡散反射型ホログラム１として用いる。そ
の場合、上記距離Ｄを図１の液晶層４５と拡散反射型ホ
ログラム１の間の距離ｄに等しく選ぶ。

【００２１】また、図２（ｂ）により作製された第２拡
散反射型ホログラム８’をホログラム原版として、図２
（ｃ）に示すように、その原版８’の上に別の反射型ホ
ログラム乾板３７を密着重畳し、原版８’記録の際の照
明光９と同じ方向に進む照明光３８を別の反射型ホログ
ラム乾板３７側から入射してホログラム乾板３７内にホ
ログラム複製したものを図１の拡散反射型ホログラム１
として用いる場合には、前記距離Ｄは、図１の液晶層４
５と拡散反射型ホログラム１の間の距離ｄにその別の反
射型ホログラム乾板３７の厚さΔを加えた距離とする。

【００２２】ところで、図１の場合は、拡散反射型ホロ
グラム１中に記録された散乱反射面２を液晶表示素子４
０の液晶層４５と一致させる例であったが、図３に示す
ように、液晶表示素子４０の観察側にタッチパネル４８
を設け、ペン等により手書き入力できる液晶ディスプレ
イ装置の場合、散乱反射面２をそのタッチパネル４８の
面と一致するようにした方が、ペン先と記録面が一致す
るように感じられ、書きやすくなる。その場合は、前記
距離Ｄを図３のタッチパネル４８の表面と拡散反射型ホ
ログラム１の間の距離ｓに等しく選ぶか、その距離ｓに
反射型ホログラム乾板３７の厚さΔを加えた距離（図２
（ｃ）の複製をする場合）とする。なお、タッチパネル
４８とは、ペンあるいは指先等が接触した位置を検出し
て入力できる一種のスイッチで、例えば、Ｘ方向に透明
電極を配線した透明フィルムと、Ｘ方向と直交するＹ方
向に透明電極を配線した透明フィルムとをスペーサを介
して向かい合わせ、ペン先等による押圧によって接触し
たＸＹ交点の位置を検出するものである。

【００２３】以上、本発明の拡散反射型ホログラムを用
いた液晶表示装置を実施例に基づいて説明してきたが、
これら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の拡散反射型ホログラムを用いた液晶表示装置において
は、拡散反射型ホログラムから再生される散乱反射面の
位置が液晶表示素子の液晶層の位置あるいはタッチパネ
ルの面の位置と一致しているので、表示像と拡散面の間
あるいはタッチパネルの面と拡散面の間に視差がなく、
表示像が極めて見やすいものとなり、また、ペン先等と
記録面が一致するように感じられ、書きやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく１実施例の液晶ディスプレイ装
置の断面図である。

【図２】本発明における拡散反射型ホログラムを２ステ
ップ撮影法で作製する方法を説明するための図である。

【図３】本発明の別の実施例の液晶ディスプレイ装置の
断面図である。

【図４】拡散反射型ホログラムを備えた液晶ディスプレ
イ装置の断面図である。

【図５】拡散反射型ホログラムを備えた別の液晶ディス
プレイ装置の断面図である。

【図６】拡散反射型ホログラムを１ステップ撮影法で作
製する方法を説明するための図である。

【図７】拡散反射型ホログラムを２ステップ撮影法で作
製する方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１…拡散反射型ホログラム ２…散乱反射面 ３…散乱板 ４…照明光 ５…反射型ホログラム乾板 ５’…第１拡散反射型ホログラム ６…散乱光 ７…参照光 ８…反射型ホログラム乾板 ８’…第２拡散反射型ホログラム（原版） ９…再生照明光 ３２…照明光 ３３…拡散光 ３６…回折光 ３７…反射型ホログラム乾板 ３８…照明光 ４０…液晶表示素子 ４１、４２…ガラス基板 ４３…透明表示電極 ４４…透明対向電極 ４５…液晶層 ４６、４７…偏光板 ４８…タッチパネル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示素子の表示面とは反対の背面側
   に散乱反射面を記録した拡散反射型ホログラムを配置し
   た液晶表示装置において、前記拡散反射型ホログラムか
   ら再生される散乱反射面の位置が前記液晶表示素子の液
   晶層の位置と一致していることを特徴とする拡散反射型
   ホログラムを用いた液晶表示装置。
2. 【請求項２】 液晶表示素子の表示面側に接触位置を検
   知するタッチパネルが配置され、表示面とは反対の背面
   側に散乱反射面を記録した拡散反射型ホログラムを配置
   した液晶表示装置において、前記拡散反射型ホログラム
   から再生される散乱反射面の位置が前記タッチパネルの
   面の位置と一致していることを特徴とする拡散反射型ホ
   ログラムを用いた液晶表示装置。