JPH11232919A - Front light lighting system and reflecting type display device - Google Patents

Front light lighting system and reflecting type display device

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JPH11232919A
JPH11232919A JP10035063A JP3506398A JPH11232919A JP H11232919 A JPH11232919 A JP H11232919A JP 10035063 A JP10035063 A JP 10035063A JP 3506398 A JP3506398 A JP 3506398A JP H11232919 A JPH11232919 A JP H11232919A
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volume hologram
light guide
front
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Naoki Hiji
Taketo Hikiji
Masanobu Ninomiya
Shimizu Sagawa
Sadaichi Suzuki
Shigeru Yamamoto
正伸 二宮
清水 佐川
滋 山本
丈人 曳地
直樹 氷治
貞一 鈴木
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Fuji Xerox Co Ltd
富士ゼロックス株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a display bright and enhance display quality by arranging a front light lighting system lighting a reflecting type display body between the reflection type display body and an observer with a front light lighting system. SOLUTION: A lighting system 20 is mainly composed of a light source 21, a light guide plate 22, and a volume hologram 23 and is arranged on the display face 11a side of a reflecting type display body 11. The light guide plate 22 and the volume hologram 23 are formed integrally, a double refraction layer 24 and a low refractive index layer 2 are formed on the observer side face 22a of the light guide plate 22, and a low refractive index layer 26 is formed on a face opposite to the reflection type display body 11 of the volume hologram 23. A ray from the light source 21 is taken into the light guide plate 22, transmitted in a light guide plate 22, diffracted by the volume hologram 23, and the display face 11a of the reflection type display body 11 is lighted by the diffracted light. By the high angle selectivity of the volume hologram 23, high light utilization efficiency can be obtained without sacrificing displaying quality.

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】この発明は、印刷物や反射型表示素子などの反射型表示体に対して用いる照明装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lighting device using the reflection-type display element such as a print and the reflection type display device.

【0002】 [0002]

【従来の技術】ノートパソコンやPDA電子手帳などの携帯情報機器は、バッテリーで駆動されるため、長時間の使用を可能にするためには、表示装置が低消費電力であることが要求される。 Portable information equipment such BACKGROUND ART laptop or PDA electronic organizer are often driven by a battery, in order to enable prolonged use is required to be display is a low power consumption .

【0003】このような目的で用いられる表示装置として、透過型表示素子の裏面に光源を配置したバックライト型表示装置が知られているが、いまだ十分に低消費電力なものは得られていない。 As a display device used for this purpose, but the backlight type display device and the light source was disposed on the back surface of the transmissive display device is known, not obtained yet sufficiently low power ones . 一方、光源を設けずに外光の反射を利用して表示を行う反射型表示装置が知られているが、暗所では表示が見えないという問題があるほか、いまだ十分な反射率の表示素子が得られていないため、明所でも表示が暗く、表示色がくすんで見え、バックライト型表示装置のような透明感がある表示が得られないという問題がある。 On the other hand, the reflection type display device which performs display using reflection of external light without providing the light source is known, in addition to in the dark is a problem that the display is not visible, the still sufficient reflectance display device for has not been obtained, dark display even in bright light, looks dull display color, there is a problem that the display there is a sense of transparency, such as a backlight type display device can not be obtained.

【0004】暗所では表示が見えないという反射型表示装置の問題を解決する手段として、反射型表示素子の表示面と観察者との間にフロントライト照明装置と称すべき照明装置を設けることが、C. As a means for solving the problem of the reflection type display device that displays invisible in the dark, it is provided with a lighting device to referred to as front light illumination device between the viewer and the display surface of the reflection type display device , C. Y. Y. Taiらによって提案されている(SID 95 DIGEST,p.3 Has been proposed by Tai et al. (SID 95 DIGEST, p.3
75−378)。 75-378).

【0005】彼らの提案するフロントライト照明装置は、図6に照明装置2として示すように、反射型表示素子1の表示面1aと観察者との間に配置されるもので、 [0005] Their proposed front light illumination apparatus, as shown as a lighting device 2 in FIG. 6, intended to be placed between the viewer and the display surface 1a of the reflection type display device 1,
観察者側の面に平坦部3aと傾斜部3bとからなるマイクロプリズム3を有する導光板4と、そのマイクロプリズム3と凹凸が噛み合うように形成されたコンペンセータ5とを備え、光源6から導光板4内に伝播した光線を、マイクロプリズム3の傾斜部3bで、導光板4の反射型表示素子1の表示面1aと対向する面に、ほぼ垂直な方向に反射させて、反射型表示素子1の表示面1aを照明し、表示面1aからの反射光像を、マイクロプリズム3の平坦部3aおよびコンペンセータ5を通して観察するものである。 The surface of the viewer side and the flat portion 3a and the light guide plate 4 having a microprism 3 consisting of an inclined portion 3b, and a compensator 5 for its microprism 3 and the irregularities are formed so as to mesh, a light guide plate from the light source 6 the light propagating in the 4, the inclined portion 3b of the microprism 3, the display surface 1a facing surfaces of the reflection type display device 1 of the light guide plate 4, is reflected in a direction substantially perpendicular to the reflective display element 1 illuminates the display surface 1a, the reflected light image from the display surface 1a, it is to observe through the flat part 3a and the compensator 5 microprism 3. コンペンセータ5は、マイクロプリズム3の凹凸による表示画像の歪みを補正するためのものである。 Compensator 5 is for correcting distortion of the display image due to unevenness of the microprism 3.

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】この従来のフロントライト照明装置では、導光板4を伝播する光線が観察者側に漏れないようにするために、マイクロプリズム3の傾斜部3bの傾斜角は、全反射臨界角より大きい角度に定められる。 BRIEF Problem to be Solved] In this conventional front light illumination device for light propagating in the light guide plate 4 is prevented from leaking to the observer side, the inclination angle of the inclined portion 3b of the microprism 3, defined in an angle greater than the critical angle for total reflection. その結果、(1)反射型表示素子1からの反射光がマイクロプリズム3で再度反射して導光板4内に閉じ込められて、表示が暗くなる、(2)マイクロプリズム3の傾斜部3bが縞状に見えて、表示品質を損なう、(3)マイクロプリズム3のピッチと反射型表示素子1の画素ピッチが近い場合には、モアレ縞が観察される、という問題がある。 As a result, (1) the reflected light from the reflection type display device 1 is confined to the re-reflected by the light guide plate 4 with the microprism 3, the display becomes dark, (2) the inclined portion 3b of the microprism 3 stripes visible to Jo, impairing the display quality, (3) when the pitch and the pixel pitch of the reflection type display device 1 of the microprism 3 is short, moire fringes are observed, there is a problem in that.

【0007】また、このフロントライト照明装置を用いても、照明効率はバックライト照明装置に比べて、それほど改善されないという問題もある。 Further, even with the front light illumination device, lighting efficiency than the backlight illumination device, a problem that not so improved.

【0008】そこで、この発明は、印刷物や反射型表示素子などの反射型表示体を照明するフロントライト照明装置において、表示が明るくなるとともに、表示品質が高くなるようにしたものである。 [0008] Therefore, the present invention is a front light illumination apparatus for illuminating a reflective display element, such as print and reflection type display device, with the display becomes brighter, it is obtained as the display quality is high.

【0009】 [0009]

【課題を解決するための手段】この発明のフロントライト照明装置は、反射型表示体の表示面側に配置されて反射型表示体を照明するものであって、光源と、この光源からの光線を回折して、その回折光で前記反射型表示体を照明する体積ホログラムとを備えるものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The front light illumination device of the present invention is for illuminating a reflective display element is disposed on the display surface side of the reflective display element, light source, light from the light source diffracts the one in which and a volume hologram which illuminates the reflective display element in the diffracted light.

【0010】この場合、体積ホログラムの反射型表示体側とは反対側に、体積ホログラムと一体に、光源からの光線を取り入れて体積ホログラムに導光する導光板を設けることが望ましい。 [0010] In this case, on the opposite side of the reflective display side of the volume hologram, together with the volume hologram, it is desirable to provide a light guide plate for guiding incorporating light from the light source into the volume hologram. また、その導光板に対して複屈折層を設け、または導光板より低屈折率の層を設けることが好ましい。 Further, it is preferable to provide a layer of lower refractive index than provided a birefringent layer, or the light guide plate with respect to the light guide plate.

【0011】 [0011]

【作用】体積ホログラムは、高い波長選択性と角度選択性を有する。 [Action] volume hologram has a high wavelength selectivity and angular selectivity. このため、上記のように構成した、この発明のフロントライト照明装置では、観察者から反射型表示体を望むほとんどの角度範囲で体積ホログラムは透明であり、縞が見えたり、モアレを生じたり、表示が暗くなる、などの上述した問題は生じない。 Therefore, the structure described above, the front light illumination device of the invention, the volume hologram in most angular range overlooking the reflective display element from the observer are transparent, or visible streaks, or moire, display is dark, it does not cause the above-mentioned problems such as.

【0012】液晶表示装置などでは、それぞれ赤、緑、 [0012] In such a liquid crystal display device, each red, green,
青の原色などを表示する複数種の微小画素を並置してカラー表示を行う反射型表示素子が広く使われているが、 By juxtaposing a plurality of kinds of micro-pixels for displaying the blue primary color, but the reflection type display device for color display has been widely used,
このような反射型表示素子を白色光で一様に照明した場合には、光利用効率が低く、表示が暗いという問題がある。 If such a reflection type display device is uniformly illuminated with white light, light use efficiency is low, there is a display problem that dark. これは、例えば、赤色の画素に入射した緑色や青色の色光は、全く利用されずに、カラーフィルタで吸収されてしまうことに起因する。 This, for example, green or blue color light incident on the red pixel is not at all utilized, due to the fact that is absorbed by the color filter.

【0013】しかし、上記のように構成した、この発明のフロントライト照明装置によれば、体積ホログラムの高い波長選択性とレンズ機能とを利用して、照明光の赤色成分は赤色画素に、青色成分は青色画素に、緑色成分は緑色画素に、というように、照明光を色ごとに分光し、集光することによって、光利用効率を著しく向上させることができる。 [0013] However, the structure described above, according to the front light illumination device of the present invention, by utilizing a high wavelength selectivity and a lens function of the volume hologram, a red component of illumination light in the red pixel, blue component blue pixels, the green component is a green pixel, and so on, and dispersing the illumination light for each color, by condensing, it is possible to greatly improve the light utilization efficiency.

【0014】TN型やSTN型の液晶表示素子など、偏光を利用した反射型表示素子の場合には、特定の直線偏光成分で照明した方が光利用効率を高くすることができるが、一偏光成分だけを選択的に回折する体積ホログラムを用いても、回折されなかった偏光成分を利用しなければ、高い光利用効率は得られない。 [0014] such as TN type, and STN type liquid crystal display device, in the case of a reflective display device using the polarized light, can be better was illuminated with specific linearly polarized light component a high light use efficiency, single polarization be used volume hologram that selectively diffracting only components, unless using polarization component which has not been diffracted, high light use efficiency can not be obtained.

【0015】これに対して、上記のように導光板に対して複屈折層を設ける場合には、回折されなかった偏光成分が導光板内を伝播するうちに徐々に偏光状態を変化させるので、偏光成分を効率的に利用することができるようになる。 [0015] On the contrary, in the case of providing a birefringent layer for light guide plate as described above, since the gradually changing the polarization state of the polarization component which has not been diffracted to propagate in the light guide plate, it is possible to use the polarization components efficiently.

【0016】フロントライト照明装置は、反射型表示体の前面に置かれるため、透明であると同時に薄型であることが重要である。 The front light illumination device, to be placed in front of the reflective display element, it is important that at the same time thin to be transparent. 請求項2の発明によれば、体積ホログラムを導光板と一体に形成して、導光板内を伝播する光線を体積ホログラムで回折し、反射型表示体を照明することによって、フロントライト照明装置を極めて薄型にすることが可能となる。 According to the second aspect of the invention, to form a volume hologram in the light guide plate integrally, the light rays propagating in the light guide plate are diffracted by the volume hologram by illuminating a reflective display material, the front light illumination device it is possible to make extremely thin.

【0017】 [0017]

【発明の実施の形態】〔第1の実施形態〕図1は、この発明の第1の実施形態を示す。 Figure 1 [OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION Embodiment first] shows a first embodiment of the present invention.

【0018】この実施形態のフロントライト照明装置は、照明装置20として示すように、大きく分けて光源21、導光板22および体積ホログラム23からなるものとし、光源21からの光線を導光板22内に取り入れ、導光板22内を伝播させて体積ホログラム23で回折し、その回折光で反射型表示体11の表示面11aを照明する。 The front light illumination device of this embodiment, as shown as a lighting device 20, roughly source 21, and made of a light guide plate 22 and the volume hologram 23, the light in the light guide plate 22 from the light source 21 incorporating, in the light guide plate 22 while propagating diffracted by the volume hologram 23, to illuminate the display surface 11a of the reflective display 11 in the diffracted light.

【0019】導光板22と体積ホログラム23は、一体に形成し、例えば、導光板22の観察者側の面22aには、複屈折層24および低屈折率層25を形成し、体積ホログラム23の反射型表示体11と対向する面には、 The light guide plate 22 and the volume hologram 23, formed integrally, for example, on the surface 22a of the viewer side of the light guide plate 22, to form a birefringent layer 24 and a low refractive index layer 25, a volume hologram 23 the surface facing the reflective display 11,
低屈折率層26を形成する。 Forming the low refractive index layer 26.

【0020】光源21としては、蛍光管、放電管、白熱管、LEDなどの、公知の光源を利用することができる。 [0020] The light source 21 can utilize fluorescent tubes, discharge tubes, incandescent tube, LED, such as the known light source. 導光板22は、アクリル樹脂やメタクリル樹脂などの樹脂や、ガラスなどの、透光性材料によって形成する。 The light guide plate 22 is formed or a resin such as acrylic resin, methacrylic resin, such as glass, by a translucent material. 導光板22の表面の凹凸は散乱を生じ、好ましくないので、導光板22の表面は平滑にする。 Unevenness of the surface of the light guide plate 22 is caused to scatter, so undesirable, the surface of the light guide plate 22 is smooth.

【0021】体積ホログラム23は、屈折率の変化の周期が媒質の厚みより十分に小さいホログラムで、波長と入射角とがBragg回折条件と呼ばれる特定の関係を満たす場合にのみ、高い回折効率を示すものである。 The volume hologram 23 is a sufficiently small hologram period of change than the thickness of the medium refractive index, only if it meets a specific relationship to the incident angle and wavelength is called the Bragg diffraction condition, it shows a high diffraction efficiency it is intended.

【0022】図2に示すように、体積ホログラム23 As shown in FIG. 2, a volume hologram 23
は、屈折率の変化の周期の法線方向23aが、導光板2 Is normal to the direction 23a of the period of change in refractive index, the light guide plate 2
2の体積ホログラム23と接する面22bに対して、角θをなすように設けられる。 To the plane 22b in contact with the second volume hologram 23 is provided so as to form an angle theta. θは、導光板22内を、どの角度で伝播する光線を、どの方向に出射するかに応じて、適宜決められる。 θ is the light guide plate 22, the light rays propagating at any angle, depending on whether emitted to any direction, are determined as appropriate.

【0023】例えば、ホログラム媒質の屈折率を1. [0023] For example, the refractive index of the hologram medium 1.
5、屈折率の変化の周期を259nm、θを45°に設定した場合には、波長550nmの光線は、導光板22 5, 259 nm the period of change in refractive index, in the case of setting the θ to 45 °, the rays of wavelength 550nm is light guide plate 22
の面22bとの角φが0°のとき、Bragg回折条件を満たして、導光板22の面22bと垂直な方向に出射する。 When the corner φ between the surface 22b of 0 ° of, satisfies the Bragg diffraction conditions, and emits the plane 22b perpendicular direction of the light guide plate 22. 550nm以外の波長では、Bragg回折条件を満たす波長λと伝播角φとは、図3に示す関係になる。 At a wavelength other than 550 nm, the propagation angle φ with Bragg diffraction condition is satisfied wavelength lambda, a relationship shown in FIG.

【0024】このため、波長λに依存して出射角θoも変化する。 [0024] For this reason, the output angle θo also changes depending on the wavelength λ. この波長λによる出射角θoの変化は、照明する反射型表示体11が印刷物などのように完全拡散面に近い散乱特性を有する場合には、特に不都合を生じないが、反射型表示体11が反射型液晶表示素子のように指向性を持った散乱特性を有する場合には、表示を観察する角度によって表示色が変化するという不都合を生じる。 Change in output angle θo of this wavelength λ, when the reflective display element 11 to illuminate has scattering characteristics close to perfect diffusion surface such as a printed matter is not particularly inconvenience, the reflective display element 11 when having a scattering property with a directivity as a reflective liquid crystal display device, resulting in inconvenience that the display color varies depending on the angle of viewing the display.

【0025】この不都合を回避するには、光源21として輝線スペクトルを有するものを用いるとともに、伝播角φの分布が狭くなるようにコリメートされた光線を導光板22に入射させればよい。 [0025] To avoid this disadvantage, as well as use of those having a bright line spectrum as the light source 21, it is sufficient to incident collimated light beam as the distribution of the propagation angle φ is narrowed in the light guide plate 22. このようにすれば、特定の波長の光線を特定の出射角に出射させることができる。 Thus, it is possible to emit a light beam of a specific wavelength in a specific exit angle.

【0026】また、白色光を特定の角度に出射させる場合には、体積ホログラム23として、一つのホログラム媒体に異なる波長でホログラムを多重記録したもの、反射波長が異なる複数のホログラム媒体を積層したもの、 Further, in case of emitting white light to a particular angle, a volume hologram 23, that the hologram at different wavelengths into a single hologram medium multiplex recording, which reflection wavelength by stacking a plurality of different holograms medium ,
または一つのホログラム媒体に異なる波長でモザイク状にホログラムを記録したもの、などを用いればよい。 Or a recording of a hologram in mosaic at different wavelengths into one hologram medium, or the like may be used.

【0027】体積ホログラム23のホログラム材料としては、銀塩材料やフォトポリマー材料など、公知のホログラム材料を用いることができる。 Examples of the hologram material volume hologram 23, such as a silver salt material or a photopolymer material, may be a known hologram material. 体積ホログラム23 Volume hologram 23
は、導光板22上にホログラム材料の薄膜を形成し、露光して、導光板22と一体に形成し、あるいは別にあらかじめ作製した体積ホログラムを導光板22に貼付して、導光板22と一体化する。 Forms a thin film of a hologram material on the light guide plate 22, the exposure to, and formed integrally with the light guide plate 22, or by attaching a volume hologram separately prepared in advance in the light guide plate 22, integral with the light guide plate 22 to.

【0028】図の例は、体積ホログラム23を導光板2 [0028] Examples of diagrams, optical wave volume hologram 23 plate 2
2の反射型表示体11側の面22bに設けた場合であるが、体積ホログラム23を導光板22の観察者側の面2 Is a case of providing the surface 22b of the second reflective display element 11 side, but the surface of the viewer side of the light guide plate 22 to the volume hologram 23 2
2aに設けてもよい。 It may be provided to 2a. あるいは、導光板22の内部に体積ホログラムを埋め込んでもよい。 Alternatively, the inside of the light guide plate 22 may be embedded volume hologram. また、体積ホログラム自身が導光板22を兼ねてもよい。 The volume hologram itself may serve as the light guide plate 22.

【0029】体積ホログラム23は、高い角度選択性を持つことが特徴であり、この発明は、この性質を利用して表示劣化のないフロントライト照明装置を実現したものである。 The volume hologram 23 is characterized by having a high angle selectivity, the invention has achieved the front light illumination device without display deterioration by utilizing this property. しかし、他方で、高い角度選択性は、高い光利用効率を実現する上で、以下のような不都合を生じることがある。 However, on the other hand, the high angle selectivity, in order to achieve high light utilization efficiency, resulting in the following problem.

【0030】上記の伝播角φは、全反射条件を満たす範囲内で分布を持つのが一般的である。 The propagation angle of the φ is to have a distribution in the total reflection conditions are satisfied in general. これに対して、B On the other hand, B
ragg回折条件を満たす角度範囲は通常、伝播角φの分布幅と比較して狭い。 ragg satisfying the diffraction condition angular range is typically narrow in comparison with the distribution width of the propagation angle phi. そのため、伝播角φの分布または上記の角度θが入射光の導光方向で変化しないと、したがって平行平板状の導光板に対してθが一様な体積ホログラムを設けた場合には、入射光の一部しか照明に利用できない不都合を生じる。 Therefore, when the distribution or the angle of the propagation angle phi theta is the unchanged in the light guide direction of the incident light, thus the theta relative to the parallel plate-shaped light guide plate provided with a uniform volume hologram, the incident light It caused a disadvantage that can not be used for lighting only a part of.

【0031】この不都合を回避する一つの方法は、θを導光方向に沿って変化させることである。 [0031] One way to avoid this inconvenience is to change along the θ in the light guide direction. 例えば、θが導光方向に沿って40°〜50°まで変化するように構成した場合には、φが−10°〜+10°の範囲の伝播光を回折して出射させることができる。 For example, theta is when configured to vary up to 40 ° to 50 ° along the light guide direction, phi can be emitted by diffracting the propagating light in the range of -10 ° ~ + 10 °.

【0032】もう一つの方法は、伝播角φの分布が導光方向で変化するように、導光板22の断面形状を工夫することである。 [0032] Another method is that the distribution of the propagation angle φ is such that changes in the light guiding direction, devising the sectional shape of the light guide plate 22. 具体的な断面形状を図4に示す。 Specific cross-sectional shape shown in FIG. (a) (A)
のように厚みが一定で波打った形状、(b)(c)のように厚みが周期的に増減する形状、(d)のように導光方向に沿って一様に厚みが薄くなる形状、(e)のように導光方向に沿って一様に厚みが厚くなる形状、などが考えられる。 Shape having a thickness wavy constant as, (b) a shape thickness is increased or decreased periodically as (c), uniformly thickness decreases shape along the light guide direction, as (d) a shape thickness is increased, and considered uniform along the light guide direction, as (e).

【0033】反射型表示体11の表示を歪ませないためには、導光板22の導光方向の厚みや形状の変化は緩やかで一様である方が望ましく、その意味で、(d)または(e)の形状が好ましい。 [0033] In order not to distort the view of the reflective display 11, the change in the light guiding direction of the thickness and shape of the light guide plate 22 is desirably towards a gentle uniform, in that sense, (d) or the shape of the (e) is preferred. 導光板22内に屈折率分布を形成して、厚みや形状の変化と同様の効果をもたせてもよい。 To form a refractive index distribution in the light guide plate 22 may be imparted the same effect as the change in thickness and shape.

【0034】導光板22内を伝播する光線のφ分布の変化を、図4に模式的に示す。 [0034] The change in φ distribution of light propagating through the light guide plate 22, schematically shown in FIG. (a)のように厚みが一定で波打った形状の場合には、φ分布は分布幅を変えずに導光方向に沿って正方向と負方向に交互にシフトを繰り返す。 If the shape of thick wavy constant as in (a) is, phi distribution cycles shifting alternately in the positive and negative directions along the guide direction without changing the distribution width. (b)(c)のように厚みが周期的に増減する形状の場合には、導光方向に沿って分布幅が増減する。 Thickness as (b) (c) is in the case of periodically increase and decrease to shape, distribution width increases or decreases along the light guiding direction.
(d)(e)のように導光方向に沿って一様に厚みが変化する形状の場合には、φ分布は導光方向に沿って一様に広がるか狭まるかする。 In the case of uniform thickness changes shape along to the guide direction as the (d) (e) is, phi distribution either narrow or spread evenly along the guiding direction.

【0035】このように導光板22の導光方向に沿ってφ分布を変化させることによって、伝播する光線のすべての角度成分を効率的に利用することができる。 [0035] By changing the way φ distributed along the light guiding direction of the light guide plate 22, it is possible to utilize all the angular component of light which propagates efficiently.

【0036】ただし、このようなφ分布の変化に伴って、分布のテールが全反射臨界角を超えて、導光板22 [0036] However, with such a change in φ distribution, and the distribution of tail is greater than the total reflection critical angle, the light guide plate 22
外に漏れる光を生じる場合がある。 It may occur the light leaking to the outside. この漏れ光は、光利用効率を低下させるほか、不要な散乱光を生じて表示コントラストを低下させるため、好ましくない。 The leakage light, in addition to decreasing the light utilization efficiency, to reduce the display contrast caused unnecessary scattered light, is not preferred.

【0037】漏れ光を発生させないためには、導光板2 [0037] in order to prevent the occurrence of light leakage, light guide plate 2
2への入射光をコリメートし、波打ちの曲率を小さくして伝播角φが0°近傍で変化するようにするか、あるいは全反射臨界角より小さい角度でBragg回折条件を満たして、漏れ光を生じる前に出射するように体積ホログラム23を設ければよい。 Collimates the incident light to 2, or propagation angle by reducing the curvature of the corrugation φ is to vary at near 0 °, or at an angle smaller than the total reflection critical angle satisfies the Bragg diffraction conditions, the leakage light it may be provided a volume hologram 23 to emit before occurring.

【0038】例えば、図1または図2に示すように、導光板22を導光方向に沿って厚みが薄くなる形状とした場合、その2つの反射面22a,22bのなす角をθw [0038] For example, .theta.w as shown in FIG. 1 or FIG. 2, when the thickness of the light guide plate 22 along the guide direction has a thinner shape, the two reflecting surfaces 22a, the angle 22b
gとすると、全反射を繰り返しながら導光板22内を伝播する光線は、1回の反射ごとに2θwgずつ離散的にφ分布を広げながら伝播し、例えば、θwg=22°とした場合、φ=−46°のときにBragg回折条件を満たして、全反射臨界角−48°に達する前に回折されて出射する。 When g, when light propagating in the light guide plate 22 while repeating total reflection, by 2θwg after each reflection propagates with an increasing discretely phi distributed, for example, that the θwg = 22 °, φ = -46 satisfy the Bragg diffraction condition at °, and emits diffracted prior to reaching the total reflection critical angle -48 °.

【0039】このようにして、漏れ光を生じることなく、効率的に回折光を生じさせることができる。 [0039] In this manner, without causing leakage light can be generated efficiently diffracted light. φ分布の変化は離散的なので、Bragg回折条件を満たす角度を飛び越えないように、θwgは十分に小さな値に設定した方が好ましい。 Since the change of φ distribution of discrete, so as not to jump over Bragg diffraction condition is satisfied angle, Shitawg is it is preferable to set to a sufficiently small value.

【0040】導光板22の傷や汚れに起因する光の漏れは、目立って表示品質を低下させる。 The leakage of light caused by scratches or dirt of the light guide plate 22 reduces the display quality noticeably. 図1の例のように導光板22に対して低屈折率層25,26を設けて、導光板22の内部に伝播光を閉じ込めることによって、導光板22の傷や汚れに起因する漏れ光を低減することができる。 Provided low refractive index layers 25 and 26 with respect to the light guide plate 22 as in the example of FIG. 1, by confining the propagating light in the light guide plate 22, light leakage caused by scratches or dirt of the light guide plate 22 it can be reduced.

【0041】低屈折率層25,26の材質は特に限定されないが、導光板22としては通常、屈折率が1.45 [0041] The material of the low refractive index layers 25 and 26 is not particularly limited, usually as a light guide plate 22, a refractive index of 1.45
〜1.6の範囲にあるものを用いるので、これより低屈折率の材料、例えばフッ素系樹脂やMgF 2などの、公知の低屈折率材料を用いることができる。 Since used as in the range of 1.6, which from a low refractive index of the material, for example, such as fluorine resin or MgF 2, may be a known low refractive index material. 低屈折率層2 Low refractive index layer 2
5,26の厚みは、エバネセント波がしみだしてこない程度に厚ければよく、一般には数〜数十μmあれば十分である。 5,26 of thickness, may be thicker to the extent that the evanescent wave does not come out stains, but is generally a sufficient number to several tens of μm.

【0042】低屈折率層は、必ずしも導光板22の両面に設ける必要はなく、必要に応じて片面にだけ設けてもよい。 The low refractive index layer is not necessarily provided on both sides of the light guide plate 22 may be provided only on one side if desired. 照明装置20は反射型表示体11と観察者との間に置かれるので、汚れによる表示品質の劣化に対する対策は重要である。 Since the lighting device 20 is placed between the reflective display 11 and a viewer, measures against deterioration in display quality due to contamination is important. 低屈折率層25または26を設けることによって、表示品質の劣化を防止できるとともに、製造工程におけるハンドリングを極めて容易にすることができる。 By providing a low refractive index layer 25 or 26, it is possible to prevent deterioration of display quality, it can be very easy handling in the manufacturing process.

【0043】〔第2の実施形態〕図5は、この発明の第2の実施形態を示す。 [0043] Second Embodiment FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.

【0044】この実施形態は、特に反射型液晶表示素子などの反射型表示素子を照明する場合に、この発明を適用した例である。 [0044] This embodiment, especially when illuminating a reflection type display device such as a reflective liquid crystal display device, an example of applying the present invention.

【0045】液晶表示装置などでは、図示するように、 [0045] In the liquid crystal display device or the like, as shown in the figure,
2枚の基板13,14間に、それぞれ赤、緑、青の原色を表示する3種の微小画素15R,15G,15Bを並置してカラー表示を行う反射型表示素子12が広く使われている。 Between the two substrates 13 and 14, respectively red, green, three micro pixel 15R that displays the primary colors blue, 15G, the reflection type display device 12 that performs color display by juxtaposing 15B is widely used .

【0046】このような反射型表示素子12を白色光で一様に照明した場合には、光利用効率が低く、表示が暗いという問題がある。 [0046] When such a reflection type display device 12 is uniformly illuminated with white light, light use efficiency is low, there is a display problem that dark. これは、例えば、赤色の画素15 This, for example, a red pixel 15
Rに入射した緑色や青色の色光は、全く利用されずに、 Green or blue color light incident on the R include, but are not used at all,
カラーフィルタで吸収されてしまうことに起因する。 Due to the fact that is absorbed by the color filter.

【0047】この実施形態は、この場合に光利用効率を向上させて明るい表示が得られるようにしたものである。 [0047] This embodiment is obtained by such a bright display can be obtained to improve the light use efficiency in this case.

【0048】この実施形態のフロントライト照明装置は、照明装置20として示すように、基本的に図1に示したものと同様に構成することができる。 The front light illumination device of this embodiment, as shown as a lighting device 20 can be configured similarly to that basically shown in Fig. ただし、図5 However, FIG. 5
では光源を省略している。 In are omitted light.

【0049】そして、この実施形態では、体積ホログラム23の高い波長選択性とレンズ機能とを利用して、図示するように、導光板22内を伝播して体積ホログラム23で回折される照明光の、赤色成分27Rは赤色画素15Rに、青色成分27Gは青色画素15Gに、緑色成分27Bは緑色画素15Bに、というように、照明光を色ごとに分光し、集光することによって、光利用効率を著しく向上させることができる。 [0049] Then, in this embodiment, by utilizing a high wavelength selectivity and a lens function of the volume hologram 23, as shown, the illumination light propagating through the light guide plate 22 is diffracted by the volume hologram 23 , the red component 27R of the red pixel 15R, the blue component 27G blue pixel 15G, the green component 27B is in the green pixel 15B, and so on, and dispersing the illumination light for each color, by condensing the light use efficiency it can be greatly improved.

【0050】このように異なる位置に異なる色光を集光する体積ホログラム23としては、一つのホログラム媒体に異なる波長でホログラムを多重記録したもの、反射波長が異なる複数のホログラム媒体を積層したもの、または一つのホログラム媒体に異なる波長でモザイク状にホログラムを記録したもの、などを用いることができる。 [0050] The volume hologram 23 thus condensing the different color light at different positions, that the hologram at different wavelengths into a single hologram medium multiplex recording, which reflection wavelength by stacking a plurality of different holograms medium, or a recording of the hologram to mosaic at different wavelengths into one hologram medium, or the like can be used.

【0051】TN型やSTN型の液晶表示素子など、偏光を利用した反射型表示素子の場合には、特定の直線偏光成分で照明した方が光利用効率を高くすることができる。 [0051] such as TN type, and STN type liquid crystal display device, in the case of a reflective display device using the polarized light can be better to illuminate a specific linearly polarized light component a high light use efficiency. R. R. L. L. Sutherland(SPIE vo Sutherland (SPIE vo
l. l. 2152,pp303−313(1994))によって開示されているように、光重合性モノマーと液晶との混合液をレーザ露光して作製した体積ホログラムは、 2152, as disclosed by pp303-313 (1994)), a volume hologram where the liquid mixture of photopolymerizable monomers and a liquid crystal manufactured by laser exposure,
特定の直線偏光成分に対して高い回折効率を示すので、 Exhibits a high diffraction efficiency for specific linearly polarized light component,
この実施形態の体積ホログラム23として好適に利用することができる。 It can be suitably used as a volume hologram 23 of this embodiment.

【0052】しかし、一偏光成分だけを選択的に回折する体積ホログラム23を用いても、回折されなかった偏光成分を利用しなければ、高い光利用効率は得られない。 [0052] However, even with the volume hologram 23 selectively diffracts only one polarization component, unless using polarization component which has not been diffracted, high light use efficiency can not be obtained.

【0053】これに対して、この実施形態のように導光板22と複屈折層24を設けることによって、回折されなかった偏光成分が導光板22内を伝播するうちに徐々に偏光状態を変化させるので、偏光成分を効率的に利用することができるようになる。 [0053] In contrast, by providing the light guide plate 22 and the birefringent layer 24 as in this embodiment gradually changes the polarization state of the polarization component which has not been diffracted to propagate within the light guide plate 22 since, it is possible to use the polarization components efficiently.

【0054】複屈折層24としては、水晶や雲母などの結晶の薄片、ポリエステルやポリカーボネートなどの延伸高分子フィルム、または配向した液晶材料などの、公知の複屈折材料を用いることができる。 [0054] As the birefringent layer 24 can be used crystalline flakes such as quartz and mica, stretched polymer films such as polyester or polycarbonate, such as a liquid crystal material or oriented, the known birefringent materials. 図の例は、導光板22の観察者側の面22aに複屈折層24を設けた場合であるが、体積ホログラム23側の面22bに複屈折層を設けてもよい。 Examples of figures, is a case in which the birefringent layer 24 on a surface 22a of the viewer side of the light guide plate 22 may be provided birefringent layer on the surface 22b of the volume hologram 23 side. あるいは、導光板22の内部に複屈折性フィルムを埋め込んでもよい。 Alternatively, it may be embedded birefringent film in the light guide plate 22. また、複屈折性フィルム自身が導光板22を兼ねてもよい。 Also, birefringent film itself may serve as the light guide plate 22.

【0055】 [0055]

【発明の効果】この発明によれば、反射型表示体と観察者との間に体積ホログラムを備える照明装置を配置することによって、明所では照明を点灯しなくても表示が可能であり、暗所では照明を点灯することにより表示が可能となる。 Effects of the Invention According to the present invention, by arranging the lighting device comprising a volume hologram between the reflective display element and the observer, but may be displayed without lighting the illumination in the light, thereby enabling display by lighting the illumination in the dark. また、反射型表示体の反射率が低いことに起因する表示の暗さを、照明により補助することによって、明るい表示が可能になるとともに、外光の不足分を補うだけの光量を補えばよいので、バックライト型表示装置より低消費電力化を期待できる。 Further, the darkness of the display due to the low reflectivity of the reflective display element, by aiding the illumination, bright display with becomes possible, should be compensated quantity of only compensate for the shortage of the external light because, it is expected power consumption than backlit display device. さらに、反射型表示素子そのものでは実現困難な透明感のある表示が得られる。 Moreover, display can be obtained with difficulty clarity achieved in the reflective type display element itself.

【0056】さらに、この発明によれば、体積ホログラムを用いることによって、表示品質を犠牲にすることなしに上記の効果を実現することができるとともに、従来以上に高い光利用効率を得ることができる。 [0056] Further, according to the present invention, by using the volume hologram, it is possible to it is possible to realize the above effects without sacrificing the display quality to obtain a high light use efficiency than conventional .

【0057】また、請求項2の発明によれば、体積ホログラムを導光板と一体に形成することによって、フロントライト照明装置を極めて薄型にすることが可能となる。 Further, according to the invention of claim 2, by forming the volume hologram in the light guide plate integrally, it is possible to the front light illumination apparatus extremely thin.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】この発明の一実施形態を示す図である。 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の照明装置の作用の説明に供する図である。 2 is a diagram for explaining the action of the lighting device of Fig.

【図3】Bragg回折条件を満たす伝播角φと波長λ [Figure 3] Bragg diffraction conditions are met propagation angle φ and wavelength λ
との関係を示す図である。 Is a diagram showing the relationship between.

【図4】導光板の形状と導光板内を伝播する光線の伝播角度分布の変化を示す図である。 Is a graph showing changes in the propagation angular distribution of light rays propagating Figure 4 light guide plate shape and the light guide plate.

【図5】この発明の他の実施形態を示す図である。 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

【図6】従来のフロントライト照明装置を示す図である。 6 is a diagram illustrating a conventional front light illumination device.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

11 反射型表示体 12 反射型表示素子 20 照明装置 21 光源 22 導光板 23 体積ホログラム 24 複屈折層 25,26 低屈折率層 11 reflective display 12 the reflection type display device 20 illumination device 21 light source 22 light guide plate 23 volume hologram 24 birefringent layers 25 and 26 low-refractive index layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐川 清水 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 二宮 正伸 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 鈴木 貞一 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Sagawa Shimizu Kanagawa Prefecture ashigarakami district Nakai-cho, Sakai 430 Green Tech a paddle Fuji Xerox Co., Ltd. in the (72) inventor Ninomiya Masanobu Kanagawa Prefecture Minamiashigara Takematsu 1600 address Fuji zero box within Co., Ltd. ( 72) inventor Teiichi Suzuki Kanagawa Prefecture ashigarakami district Nakai-cho, Sakai 430 Green Tech a paddle Fuji Xerox Co., Ltd. in

Claims (9)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】反射型表示体の表示面側に配置されて反射型表示体を照明するものであって、 光源と、この光源からの光線を回折して、その回折光で前記反射型表示体を照明する体積ホログラムとを備えることを特徴とするフロントライト照明装置。 1. A intended to illuminate the reflection type display body is disposed on the display surface side of the reflective display element, a light source and diffracts the light beam from the light source, the reflective display in the diffracted light front light illumination apparatus characterized by comprising a volume hologram which illuminates the body.
  2. 【請求項2】請求項1のフロントライト照明装置において、 前記体積ホログラムの前記反射型表示体側とは反対側に、前記体積ホログラムと一体に、前記光源からの光線を取り入れて前記体積ホログラムに導光する導光板を設けたことを特徴とするフロントライト照明装置。 2. A front light illumination apparatus according to claim 1, on the opposite side to the reflective display side of the volume hologram, together with the volume hologram, guiding the volume hologram incorporating light from the light source front light illumination apparatus characterized in that a light guide plate for light.
  3. 【請求項3】請求項2のフロントライト照明装置において、 前記導光板が導光方向に厚みの変化を有することを特徴とするフロントライト照明装置。 In the front light illumination apparatus 3. The method of claim 2, the front light illumination device, characterized in that the light guide plate has a change in thickness in the light guide direction.
  4. 【請求項4】請求項2のフロントライト照明装置において、 前記導光板に対して複屈折層を設けたことを特徴とするフロントライト照明装置。 In the front light illumination device 4. The method of claim 2, the front light illumination apparatus characterized in that a birefringent layer with respect to the light guide plate.
  5. 【請求項5】請求項2のフロントライト照明装置において、 前記導光板に対して当該導光板より低屈折率の層を設けたことを特徴とするフロントライト照明装置。 In the front light illumination apparatus 5. The method of claim 2, the front light illumination apparatus characterized in that a layer of low refractive index than the light guide plate to the light guide plate.
  6. 【請求項6】請求項1または2のフロントライト照明装置において、 前記反射型表示体は、互いに異なる色を表示する複数種の画素が並置されたものであり、前記体積ホログラムは、その各画素の位置に、その画素の表示色に対応した色光の像を生じさせるものであることを特徴とするフロントライト照明装置。 In the front light illumination device 6. The method of claim 1 or 2, wherein the reflective display element has been juxtaposed plural kinds of pixels displaying different colors from each other, said volume hologram, each pixel front light illumination device, characterized in that the on position, is intended to generate an image of the color light corresponding to the display color of the pixel.
  7. 【請求項7】請求項1または2のフロントライト照明装置において、 前記体積ホログラムは特定の偏光成分を主として回折することを特徴とするフロントライト照明装置。 7. The front light illumination apparatus according to claim 1 or 2, wherein the volume hologram front light illumination apparatus characterized by mainly diffracts specified polarized component.
  8. 【請求項8】請求項1または2のフロントライト照明装置において、 前記光源は輝線スペクトルを有することを特徴とするフロントライト照明装置。 In the front light illumination apparatus according to claim 8 according to claim 1 or 2, wherein the light source front light illumination apparatus characterized by having a bright line spectrum.
  9. 【請求項9】反射型表示素子と、その表示面側に配された照明装置とを備え、その照明装置は、光源と、この光源からの光線を回折して、その回折光で前記反射型表示素子を照明する体積ホログラムとを有することを特徴とする反射型表示装置。 9. A reflection type display device, an illumination device disposed on the display surface side, the illumination device diffracts a light source, a light beam from the light source, the reflective in the diffracted light reflective display device characterized by having a volume hologram for illuminating the display device.
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