JPH11295507A - 光拡散素子及びそれを用いた画像表示システム - Google Patents
光拡散素子及びそれを用いた画像表示システムInfo
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- JPH11295507A JPH11295507A JP10106291A JP10629198A JPH11295507A JP H11295507 A JPH11295507 A JP H11295507A JP 10106291 A JP10106291 A JP 10106291A JP 10629198 A JP10629198 A JP 10629198A JP H11295507 A JPH11295507 A JP H11295507A
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- light diffusing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所定の入射角範囲に対しては散乱するがそれ
以外の角度では散乱することなく透過し、また、光分
散、波長選択性も極めて少ない光拡散素子。 【解決手段】 所定の入射角範囲を持った拡散光を厚み
のある感光材料に投射し、拡散光束内の光相互の干渉縞
５を感光材料１内に記録してなる光拡散素子。
以外の角度では散乱することなく透過し、また、光分
散、波長選択性も極めて少ない光拡散素子。 【解決手段】 所定の入射角範囲を持った拡散光を厚み
のある感光材料に投射し、拡散光束内の光相互の干渉縞
５を感光材料１内に記録してなる光拡散素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光拡散素子及びそ
れを用いた画像表示システムに関し、特に、プロジェク
ターの透過型スクリーンや液晶表示装置等の直視型ディ
スプレイの視野角拡大フィルムに代表される光散乱機能
を持った光拡散素子とその光拡散素子を用いた画像表示
システムに関するものである。
れを用いた画像表示システムに関し、特に、プロジェク
ターの透過型スクリーンや液晶表示装置等の直視型ディ
スプレイの視野角拡大フィルムに代表される光散乱機能
を持った光拡散素子とその光拡散素子を用いた画像表示
システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、光散乱機能を持った素子とし
て、以下のものが知られていた。 ａ．表面に微細な凹凸形状を付与した素子 ｂ．透明材料内部に屈折率の異なる微粒子を分散した素
子 ｃ．散乱光と参照光を干渉させて記録したホログラム素
子。
て、以下のものが知られていた。 ａ．表面に微細な凹凸形状を付与した素子 ｂ．透明材料内部に屈折率の異なる微粒子を分散した素
子 ｃ．散乱光と参照光を干渉させて記録したホログラム素
子。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ａ
及びｂの素子の光散乱の原理は、表面の微細な凹凸形状
や微粒子により光線がランダムに曲げられることによ
る。そのため、散乱量はある程度制御できるものの、特
定の角度に散乱光を集中するというように、散乱光を高
精度で制御することができず、本来不必要な方向へも散
乱してしまうために、光の利用効率が悪いという欠点が
あった。また、どの方向からの光も散乱してしまうた
め、透明度が悪かった。特に、「ある方向の光は散乱す
るが、それ以外からは透明に見せたい」というような用
途、例えば建物の窓ガラスに用いるような用途には適し
ていなかった。
及びｂの素子の光散乱の原理は、表面の微細な凹凸形状
や微粒子により光線がランダムに曲げられることによ
る。そのため、散乱量はある程度制御できるものの、特
定の角度に散乱光を集中するというように、散乱光を高
精度で制御することができず、本来不必要な方向へも散
乱してしまうために、光の利用効率が悪いという欠点が
あった。また、どの方向からの光も散乱してしまうた
め、透明度が悪かった。特に、「ある方向の光は散乱す
るが、それ以外からは透明に見せたい」というような用
途、例えば建物の窓ガラスに用いるような用途には適し
ていなかった。
【０００４】また、上記のｃの散乱光を記録したホログ
ラム素子の場合は、散乱角の制御は可能であり、また、
ホログラム特有の角度選択性により特定方向の光のみを
散乱させることは可能である。ところが、ホログラムに
は波長選択性と光分散性という特徴があり、これが欠点
として働く。波長選択性とは、特定の波長の光しか回折
しないという性質であり、このため、カラーの画像を扱
う場合、特定の波長の光が強調され、特定の色味がかっ
てしまうという問題があった。また、光分散性は、波長
毎に回折される角度が異なる性質であり、このため、見
る位置により色が変わってしまうという問題があった。
ラム素子の場合は、散乱角の制御は可能であり、また、
ホログラム特有の角度選択性により特定方向の光のみを
散乱させることは可能である。ところが、ホログラムに
は波長選択性と光分散性という特徴があり、これが欠点
として働く。波長選択性とは、特定の波長の光しか回折
しないという性質であり、このため、カラーの画像を扱
う場合、特定の波長の光が強調され、特定の色味がかっ
てしまうという問題があった。また、光分散性は、波長
毎に回折される角度が異なる性質であり、このため、見
る位置により色が変わってしまうという問題があった。
【０００５】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、所定の入射角範
囲に対しては散乱するがそれ以外の角度では散乱するこ
となく透過し、また、光分散、波長選択性も極めて少な
い光拡散素子及びそれを用いた画像表示システムを提供
することである。
みてなされたものであり、その目的は、所定の入射角範
囲に対しては散乱するがそれ以外の角度では散乱するこ
となく透過し、また、光分散、波長選択性も極めて少な
い光拡散素子及びそれを用いた画像表示システムを提供
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光拡散素子は、所定の入射角範囲を持った拡散光を
厚みのある感光材料に投射し、拡散光束内の光相互の干
渉縞を前記感光材料内に記録してなること特徴とするも
のである。
明の光拡散素子は、所定の入射角範囲を持った拡散光を
厚みのある感光材料に投射し、拡散光束内の光相互の干
渉縞を前記感光材料内に記録してなること特徴とするも
のである。
【０００７】この場合、拡散光としては、感光材料に密
着するか若しくは所定の距離を介して配置された拡散板
からの拡散光を用いて、その干渉縞を感光材料内に記録
してなる場合、あるいは、感光材料に密着するか若しく
は所定の距離を介して配置されたマイクロレンズアレイ
からの発散光群を用いて、その干渉縞を感光材料内に記
録してなる場合等がある。
着するか若しくは所定の距離を介して配置された拡散板
からの拡散光を用いて、その干渉縞を感光材料内に記録
してなる場合、あるいは、感光材料に密着するか若しく
は所定の距離を介して配置されたマイクロレンズアレイ
からの発散光群を用いて、その干渉縞を感光材料内に記
録してなる場合等がある。
【０００８】また、入射光の角度を変換する機能を有す
る光偏向素子を入射側に配置してなっていてもよい。そ
の場合、光偏向素子といては、マイクロプリズムアレ
イ、透過型ホログラム等があり、透過型ホログラムの場
合は体積型であることが望ましい。
る光偏向素子を入射側に配置してなっていてもよい。そ
の場合、光偏向素子といては、マイクロプリズムアレ
イ、透過型ホログラム等があり、透過型ホログラムの場
合は体積型であることが望ましい。
【０００９】なお、本発明の光拡散素子は、記録時の拡
散光の中心光線が感光材料の法線方向に対して所定の角
度傾いているものであってもよい。
散光の中心光線が感光材料の法線方向に対して所定の角
度傾いているものであってもよい。
【００１０】本発明の光拡散素子を用いた画像表示シス
テムは、以上の光拡散素子を画像表示装置の観察側に密
着あるいは近接配置したものである。
テムは、以上の光拡散素子を画像表示装置の観察側に密
着あるいは近接配置したものである。
【００１１】その場合、画像表示装置は、透過型液晶表
示装置、反射型液晶表示装置等何れでもよい。
示装置、反射型液晶表示装置等何れでもよい。
【００１２】また、以上の光拡散素子上に画像を結像さ
せる画像表示システムであってもよい。
せる画像表示システムであってもよい。
【００１３】さらに、建物の窓ガラスに以上の光拡散素
子を設け、その一方の側からプロジェクターにより画像
をその上に結像させ、その他方の側から観察する画像表
示システムであってもよい。
子を設け、その一方の側からプロジェクターにより画像
をその上に結像させ、その他方の側から観察する画像表
示システムであってもよい。
【００１４】本発明においては、所定の入射角範囲を持
った拡散光を厚みのある感光材料に投射し、拡散光束内
の光相互の干渉縞を感光材料内に記録してなる光拡散素
子であり、所定の入射角範囲に対しては散乱するがそれ
以外の角度では散乱することなく透過し、また、光分
散、波長選択性も極めて少ない光拡散素子であるので、
見る方向により向こう側が透けて見えたり見えなかった
りする視線制御フィルム、投影スクリーン等に適用で
き、また、画像表示システムに適用する場合には、特定
の色味がかってしまったり、見る位置により色が変わっ
てしまうという問題が生じない。
った拡散光を厚みのある感光材料に投射し、拡散光束内
の光相互の干渉縞を感光材料内に記録してなる光拡散素
子であり、所定の入射角範囲に対しては散乱するがそれ
以外の角度では散乱することなく透過し、また、光分
散、波長選択性も極めて少ない光拡散素子であるので、
見る方向により向こう側が透けて見えたり見えなかった
りする視線制御フィルム、投影スクリーン等に適用で
き、また、画像表示システムに適用する場合には、特定
の色味がかってしまったり、見る位置により色が変わっ
てしまうという問題が生じない。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の光拡散素子の原理
とその実施例、適用例を図面を参照にして説明する。図
１及び図２を用いて本発明の光拡散素子の作製方法を説
明する。図１において、符号１は、フォトポリマー等の
厚み（体積）のある感光材料であって、体積型干渉縞
（ブラッグ格子）を記録できる感光材料である。また、
符号２は、すりガラス、オパール板等の透過拡散板であ
る。このような透過拡散板２を感光材料１に密着するか
（図１（ａ））、感光材料１から所定の距離離間して対
向するように配置して（図１（ｂ））、透過拡散板２の
感光材料１とは反対側からレーザー光３を入射させる
と、透過拡散板２の感光材料１側に拡散光（散乱光）４
が出る。この拡散光４は感光材料１に入射し、その拡散
光束内の光相互が干渉して多数の干渉縞が感光材料１内
に記録される。
とその実施例、適用例を図面を参照にして説明する。図
１及び図２を用いて本発明の光拡散素子の作製方法を説
明する。図１において、符号１は、フォトポリマー等の
厚み（体積）のある感光材料であって、体積型干渉縞
（ブラッグ格子）を記録できる感光材料である。また、
符号２は、すりガラス、オパール板等の透過拡散板であ
る。このような透過拡散板２を感光材料１に密着するか
（図１（ａ））、感光材料１から所定の距離離間して対
向するように配置して（図１（ｂ））、透過拡散板２の
感光材料１とは反対側からレーザー光３を入射させる
と、透過拡散板２の感光材料１側に拡散光（散乱光）４
が出る。この拡散光４は感光材料１に入射し、その拡散
光束内の光相互が干渉して多数の干渉縞が感光材料１内
に記録される。
【００１６】図３（ａ）はその干渉縞５を模式的に示し
た断面図であり、図１の配置では、拡散光４の中心光線
（主光線）は感光材料１に略垂直に入射するので、干渉
縞５は、感光材料１の面に垂直な干渉縞を中心に略±Δ
の角度範囲内に種々の傾きを持つ多数の干渉縞が多重記
録されてなるものである。もちろん、この略±Δの角度
範囲は図３（ａ）の断面だけでなく、その断面に角度を
なしているあらゆる断面についても同じである。
た断面図であり、図１の配置では、拡散光４の中心光線
（主光線）は感光材料１に略垂直に入射するので、干渉
縞５は、感光材料１の面に垂直な干渉縞を中心に略±Δ
の角度範囲内に種々の傾きを持つ多数の干渉縞が多重記
録されてなるものである。もちろん、この略±Δの角度
範囲は図３（ａ）の断面だけでなく、その断面に角度を
なしているあらゆる断面についても同じである。
【００１７】したがって、図３（ｂ）に示すように、こ
のようにして記録作製された本発明の光拡散素子１０
に、その面に垂直な法線を中心とする立体角Ω（この角
度範囲は、記録の際の拡散光４の角度範囲と略同じにな
る。）内に入射した光１１は、この多重干渉縞５によっ
て回折され、光拡散素子１０の面に垂直な法線を中心と
する立体角Φ内に分布する拡散光１２となる。一方、立
体角Ω外に入射した光１３は多重干渉縞５によって回折
されず、直通透過光１４となる。すなわち、本発明の光
拡散素子１０は、記録の際の拡散光４の角度範囲によっ
て決まる立体角Ω内に光１１が入射すると、回折されて
拡散するが、それ以外の角度から光１３が入射すると、
散乱されずに透過するため、透明になる。
のようにして記録作製された本発明の光拡散素子１０
に、その面に垂直な法線を中心とする立体角Ω（この角
度範囲は、記録の際の拡散光４の角度範囲と略同じにな
る。）内に入射した光１１は、この多重干渉縞５によっ
て回折され、光拡散素子１０の面に垂直な法線を中心と
する立体角Φ内に分布する拡散光１２となる。一方、立
体角Ω外に入射した光１３は多重干渉縞５によって回折
されず、直通透過光１４となる。すなわち、本発明の光
拡散素子１０は、記録の際の拡散光４の角度範囲によっ
て決まる立体角Ω内に光１１が入射すると、回折されて
拡散するが、それ以外の角度から光１３が入射すると、
散乱されずに透過するため、透明になる。
【００１８】また、干渉縞５中の平均した干渉縞の方向
は、光拡散素子１０の面に垂直な法線方向と一致するの
で、この方向を中心とする立体角Ω内に光１１が入射す
ると、光分散はほとんど発生せず、発生しても極めて少
ない。また、同じ理由で波長選択性も極めて小さい。
は、光拡散素子１０の面に垂直な法線方向と一致するの
で、この方向を中心とする立体角Ω内に光１１が入射す
ると、光分散はほとんど発生せず、発生しても極めて少
ない。また、同じ理由で波長選択性も極めて小さい。
【００１９】したがって、本発明の光拡散素子１０は、
特定角度の入射光は散乱し、それ以外の角度からの光
は透過し、透明に見える。散乱される画像の色再現性
はどこからでも良好で、色が着いて見えない、との特性
を同時に持つ光拡散スクリーンとして使用できる。
特定角度の入射光は散乱し、それ以外の角度からの光
は透過し、透明に見える。散乱される画像の色再現性
はどこからでも良好で、色が着いて見えない、との特性
を同時に持つ光拡散スクリーンとして使用できる。
【００２０】図２は、透過拡散板２の代わりに、マイク
ロレンズアレイ６を用いて、本発明の光拡散素子１０を
作製する方法を説明するための図であり、この場合は、
マイクロレンズアレイ６を感光材料１に密着するか、感
光材料１から所定の距離離間して対向するように配置し
て、マイクロレンズアレイ６の感光材料１とは反対側か
らレーザー光３を入射させ、マイクロレンズアレイ６の
各微小レンズから感光材料１側へ出る発散光束７の群を
感光材料１へ入射させ、その発散光束群内の光相互を干
渉させて、図１の場合と同様に多数の干渉縞を感光材料
１内に記録することにより本発明の光拡散素子１０を作
製する。
ロレンズアレイ６を用いて、本発明の光拡散素子１０を
作製する方法を説明するための図であり、この場合は、
マイクロレンズアレイ６を感光材料１に密着するか、感
光材料１から所定の距離離間して対向するように配置し
て、マイクロレンズアレイ６の感光材料１とは反対側か
らレーザー光３を入射させ、マイクロレンズアレイ６の
各微小レンズから感光材料１側へ出る発散光束７の群を
感光材料１へ入射させ、その発散光束群内の光相互を干
渉させて、図１の場合と同様に多数の干渉縞を感光材料
１内に記録することにより本発明の光拡散素子１０を作
製する。
【００２１】ところで、以上の光拡散素子１０は、光拡
散素子１０の面の法線を中心とする立体角Ω内に入射し
た光１１を光拡散素子１０の反対面側に拡散光１２とし
て散乱するものであったが、光拡散素子１０の斜め方向
から入射する光を反対面側の法線を中心とする立体角Φ
内に散乱するものとするためには、光拡散素子１０の入
射側に光偏向素子を配置すればよい。その例を図４に示
す。図４（ａ）にマイクロプリズムアレイ１６からなる
光偏向素子を、図４（ｂ）に透過型ホログラム１７から
なる光偏向素子を示す。何れも光偏向素子の斜め上方向
から入射する光１５を透過側の正面方向に向かう光に角
度変換するものである。マイクロプリズムアレイ１６
は、屈折型あるいは反射型の微小なプリズムをアレイ状
に多数配置してなるものであり、透過型ホログラム１７
は、２つの平行光を同じ側から相互に角度をなして入射
させることにより作製されるものであり、特に、その記
録材料として、光拡散素子１０の場合と同様、厚みがあ
り体積型干渉縞を記録できる感光材料を用いる場合に
は、特定の斜め方向から入射する光のみを上記のように
角度変換し、他の方向から入射する光は直通するので望
ましい。
散素子１０の面の法線を中心とする立体角Ω内に入射し
た光１１を光拡散素子１０の反対面側に拡散光１２とし
て散乱するものであったが、光拡散素子１０の斜め方向
から入射する光を反対面側の法線を中心とする立体角Φ
内に散乱するものとするためには、光拡散素子１０の入
射側に光偏向素子を配置すればよい。その例を図４に示
す。図４（ａ）にマイクロプリズムアレイ１６からなる
光偏向素子を、図４（ｂ）に透過型ホログラム１７から
なる光偏向素子を示す。何れも光偏向素子の斜め上方向
から入射する光１５を透過側の正面方向に向かう光に角
度変換するものである。マイクロプリズムアレイ１６
は、屈折型あるいは反射型の微小なプリズムをアレイ状
に多数配置してなるものであり、透過型ホログラム１７
は、２つの平行光を同じ側から相互に角度をなして入射
させることにより作製されるものであり、特に、その記
録材料として、光拡散素子１０の場合と同様、厚みがあ
り体積型干渉縞を記録できる感光材料を用いる場合に
は、特定の斜め方向から入射する光のみを上記のように
角度変換し、他の方向から入射する光は直通するので望
ましい。
【００２２】このような光偏向素子１６あるいは１７を
光拡散素子１０の入射側に密着するか距離を置いて配置
すると（図４（ａ），（ｂ））、光拡散素子１０の斜め
上方向から入射する光１５を透過側の正面方向に向かう
拡散光１２とすることができる。以下、このような光偏
向素子１６あるいは１７と光拡散素子１０からなる素子
も、本発明においては光拡散素子１０と呼ぶ。なお、こ
のような構成において、光偏向素子として上記のような
体積型で透過型ホログラム１７を用いる場合には、所定
の角度範囲の斜め方向から入射する光１５は回折されて
拡散するが、それ以外の角度から入射する光は散乱され
ずに透過する特性を有する。
光拡散素子１０の入射側に密着するか距離を置いて配置
すると（図４（ａ），（ｂ））、光拡散素子１０の斜め
上方向から入射する光１５を透過側の正面方向に向かう
拡散光１２とすることができる。以下、このような光偏
向素子１６あるいは１７と光拡散素子１０からなる素子
も、本発明においては光拡散素子１０と呼ぶ。なお、こ
のような構成において、光偏向素子として上記のような
体積型で透過型ホログラム１７を用いる場合には、所定
の角度範囲の斜め方向から入射する光１５は回折されて
拡散するが、それ以外の角度から入射する光は散乱され
ずに透過する特性を有する。
【００２３】さて、本発明による光拡散素子１０は、液
晶表示装置等の画像表示装置の観察側に密着あるいは近
接配置することにより、観察可能な角度範囲を拡大する
ことができる。図５にその様子を示す。この図の例では
画像表示装置として透過型カラー液晶表示装置を用いて
いる。透過型カラー液晶表示装置２０は、ツイストネマ
チック液晶等の液晶層２６が透明ガラス板２１と２２の
間に挟まれてなり、観察側の透明ガラス板２１の液晶層
２６と接する面には、ストライプ状等に配置されたＲＧ
Ｂからなるカラーフィルター２３とその表面側に積層さ
れたＴＦＴを含む透明画素電極２４とが設けられ、バッ
クライト２７側の透明ガラス板２２の液晶層２６と接す
る面には、共通対向電極２５が設けられており、さらに
それら電極２４、２５表面には図示しない配向膜、ブラ
ックマトリックス等が設けられている。画素電極２４は
Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）画素毎に独立に制
御可能になっている。なお、透明画素電極２４、透明共
通対向電極２５の代わりに、一方を透明信号電極、他方
を透明走査電極とするマトリックス電極構造にすること
もできる。また、液晶表示装置２０の入射側及び射出側
には液晶表示素子の動作原理に応じて図示しない偏光板
が配置されている。
晶表示装置等の画像表示装置の観察側に密着あるいは近
接配置することにより、観察可能な角度範囲を拡大する
ことができる。図５にその様子を示す。この図の例では
画像表示装置として透過型カラー液晶表示装置を用いて
いる。透過型カラー液晶表示装置２０は、ツイストネマ
チック液晶等の液晶層２６が透明ガラス板２１と２２の
間に挟まれてなり、観察側の透明ガラス板２１の液晶層
２６と接する面には、ストライプ状等に配置されたＲＧ
Ｂからなるカラーフィルター２３とその表面側に積層さ
れたＴＦＴを含む透明画素電極２４とが設けられ、バッ
クライト２７側の透明ガラス板２２の液晶層２６と接す
る面には、共通対向電極２５が設けられており、さらに
それら電極２４、２５表面には図示しない配向膜、ブラ
ックマトリックス等が設けられている。画素電極２４は
Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）画素毎に独立に制
御可能になっている。なお、透明画素電極２４、透明共
通対向電極２５の代わりに、一方を透明信号電極、他方
を透明走査電極とするマトリックス電極構造にすること
もできる。また、液晶表示装置２０の入射側及び射出側
には液晶表示素子の動作原理に応じて図示しない偏光板
が配置されている。
【００２４】このような透過型カラー液晶表示装置２０
においては、図５（ａ）に示すように、正面側から見て
表示画像が観察できる角度範囲は図のθで示された狭い
角度範囲に限定され、その角度範囲θの外の位置から観
察すると、表示画像は見えない。
においては、図５（ａ）に示すように、正面側から見て
表示画像が観察できる角度範囲は図のθで示された狭い
角度範囲に限定され、その角度範囲θの外の位置から観
察すると、表示画像は見えない。
【００２５】しかし、図５（ｂ）に示すように、本発明
による光拡散素子１０をこの透過型カラー液晶表示装置
２０の観察側に密着あるいは近接配置すると、バックラ
イト２７から透過型カラー液晶表示装置２０の透明画素
を経た光は、上記原理により拡散されるため、観察可能
な角度範囲はθからα（α＞θ）に拡大され、正面側か
ら表示画像が見える角度範囲が広がる。
による光拡散素子１０をこの透過型カラー液晶表示装置
２０の観察側に密着あるいは近接配置すると、バックラ
イト２７から透過型カラー液晶表示装置２０の透明画素
を経た光は、上記原理により拡散されるため、観察可能
な角度範囲はθからα（α＞θ）に拡大され、正面側か
ら表示画像が見える角度範囲が広がる。
【００２６】次に、画像表示装置として反射型カラー液
晶表示装置を用いる場合に、観察可能角度範囲を拡大す
る例を示す。図６（ａ）において、反射型カラー液晶表
示装置３０は、ツイストネマチック液晶等の液晶層３６
が透明ガラス板３１とガラス板３２の間に挟まれてな
り、観察側の透明ガラス板３１の液晶層３６と接する面
には、ストライプ状等に配置されたＲＧＢからなるカラ
ーフィルター３３とその表面側に積層されたＴＦＴを含
む透明画素電極３４とが設けられ、観察側と反対側のガ
ラス板３２の液晶層３６と接する面には、共通対向電極
を兼ねる金属反射層３５が設けられており、さらにそれ
ら電極３４、３５表面には図示しない配向膜、ブラック
マトリックス等が設けられている。画素電極３４はＲ
（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）画素毎に独立に制御
可能になっている。なお、液晶表示装置３０の入射側に
は液晶表示素子の動作原理に応じて図示しない偏光板が
配置されている。
晶表示装置を用いる場合に、観察可能角度範囲を拡大す
る例を示す。図６（ａ）において、反射型カラー液晶表
示装置３０は、ツイストネマチック液晶等の液晶層３６
が透明ガラス板３１とガラス板３２の間に挟まれてな
り、観察側の透明ガラス板３１の液晶層３６と接する面
には、ストライプ状等に配置されたＲＧＢからなるカラ
ーフィルター３３とその表面側に積層されたＴＦＴを含
む透明画素電極３４とが設けられ、観察側と反対側のガ
ラス板３２の液晶層３６と接する面には、共通対向電極
を兼ねる金属反射層３５が設けられており、さらにそれ
ら電極３４、３５表面には図示しない配向膜、ブラック
マトリックス等が設けられている。画素電極３４はＲ
（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）画素毎に独立に制御
可能になっている。なお、液晶表示装置３０の入射側に
は液晶表示素子の動作原理に応じて図示しない偏光板が
配置されている。
【００２７】このような反射型カラー液晶表示装置３０
の観察側に本発明による光拡散素子１０を密着あるいは
近接配置する。ただし、この例の場合は、光拡散素子１
０を作製するときの拡散光の中心光線は感光材料に対し
て斜めに配置され（後記の図８参照）、図６（ａ）のａ
方向近傍に入射する光のみを拡散するものである。この
場合のａ方向は、光拡散素子１０の法線に対して１０〜
６０°の角度範囲内にあることが望ましい。
の観察側に本発明による光拡散素子１０を密着あるいは
近接配置する。ただし、この例の場合は、光拡散素子１
０を作製するときの拡散光の中心光線は感光材料に対し
て斜めに配置され（後記の図８参照）、図６（ａ）のａ
方向近傍に入射する光のみを拡散するものである。この
場合のａ方向は、光拡散素子１０の法線に対して１０〜
６０°の角度範囲内にあることが望ましい。
【００２８】このような配置であるので、反射型カラー
液晶表示装置３０のａ方向とは反対側の斜め前方から入
射した外光３８は、光拡散素子１０で散乱されずに透過
し、透明画素領域を通り、金属反射層３５で正反射さ
れ、再び透明画素領域を通ってａ方向に進み、光拡散素
子１０に入射して上記原理により拡散されるため、観察
可能な角度範囲がαに拡大される。
液晶表示装置３０のａ方向とは反対側の斜め前方から入
射した外光３８は、光拡散素子１０で散乱されずに透過
し、透明画素領域を通り、金属反射層３５で正反射さ
れ、再び透明画素領域を通ってａ方向に進み、光拡散素
子１０に入射して上記原理により拡散されるため、観察
可能な角度範囲がαに拡大される。
【００２９】図６（ｂ）は図６（ａ）の変形例であり、
この反射型カラー液晶表示装置３０’は、共通対向電極
を兼ねる金属反射層３５の代わりに、透明共通対向電極
３５’と、そのガラス板３２側に配置された断面鋸歯状
の反射層３７とを用い、また、光拡散素子１０はその面
に垂直な方向近傍から入射する光のみを拡散するものと
している。この構成では、反射型カラー液晶表示装置３
０’の斜め前方から入射した外光３８は、光拡散素子１
０で散乱されずに透過し、透明画素領域を通り、反射層
３７で正面方向へ反射され、再び透明画素領域を通って
拡散素子１０に入射し、上記原理により拡散されるた
め、観察可能な角度範囲がαに拡大される。この場合、
外光３８の入射範囲は、光拡散素子１０の法線に対して
１０〜６０°の間にあり、また、観察可能な角度範囲α
は±３０°程度あることが望ましい。
この反射型カラー液晶表示装置３０’は、共通対向電極
を兼ねる金属反射層３５の代わりに、透明共通対向電極
３５’と、そのガラス板３２側に配置された断面鋸歯状
の反射層３７とを用い、また、光拡散素子１０はその面
に垂直な方向近傍から入射する光のみを拡散するものと
している。この構成では、反射型カラー液晶表示装置３
０’の斜め前方から入射した外光３８は、光拡散素子１
０で散乱されずに透過し、透明画素領域を通り、反射層
３７で正面方向へ反射され、再び透明画素領域を通って
拡散素子１０に入射し、上記原理により拡散されるた
め、観察可能な角度範囲がαに拡大される。この場合、
外光３８の入射範囲は、光拡散素子１０の法線に対して
１０〜６０°の間にあり、また、観察可能な角度範囲α
は±３０°程度あることが望ましい。
【００３０】また、本発明の光拡散素子１０は、プロジ
ェクターの透過型スクリーンに用いることができる。図
７は、窓ガラス４０に光拡散素子１０を貼り付け、室内
に設置したプロジェクター４１からこの光拡散素子１０
上に画像を投影し、窓ガラス４０の外側から見えるよう
にしたディスプレイであり、前記したように、光拡散素
子１０は所定の方向以外からは向こう側が透けて見える
ので、室内からは窓ガラス４０の外が見えるが、外の者
からはプロジェクター４１の投影画像が見え、覗き見防
止ができる。
ェクターの透過型スクリーンに用いることができる。図
７は、窓ガラス４０に光拡散素子１０を貼り付け、室内
に設置したプロジェクター４１からこの光拡散素子１０
上に画像を投影し、窓ガラス４０の外側から見えるよう
にしたディスプレイであり、前記したように、光拡散素
子１０は所定の方向以外からは向こう側が透けて見える
ので、室内からは窓ガラス４０の外が見えるが、外の者
からはプロジェクター４１の投影画像が見え、覗き見防
止ができる。
【００３１】図８に具体的に作製した光拡散素子の例を
示す。図８（ａ）に示すように、レーザー光源４２とし
て波長５１４ｎｍ、出力５Ｗのアルゴンレーザを用い、
透過拡散板２として粗さ１０００番、大きさ３０×５０
ｃｍのすりガラスを用い、感光材料１として大きさ３０
×５０ｃｍのデュポン社製ホログラム用フォトポリマー
ＨＲＦ６００Ｘを用いて、透過拡散板２に対して感光材
料１を３５ｃｍ離して１５°傾けて配置した。レーザー
光源４２からのレーザー光３を光学系４３により発散光
とし、透過拡散板２全面に照射し、透過した拡散光４を
感光材料１に照射し、その後所定の方法でフイックスす
ることにより光拡散素子１０が作製された。
示す。図８（ａ）に示すように、レーザー光源４２とし
て波長５１４ｎｍ、出力５Ｗのアルゴンレーザを用い、
透過拡散板２として粗さ１０００番、大きさ３０×５０
ｃｍのすりガラスを用い、感光材料１として大きさ３０
×５０ｃｍのデュポン社製ホログラム用フォトポリマー
ＨＲＦ６００Ｘを用いて、透過拡散板２に対して感光材
料１を３５ｃｍ離して１５°傾けて配置した。レーザー
光源４２からのレーザー光３を光学系４３により発散光
とし、透過拡散板２全面に照射し、透過した拡散光４を
感光材料１に照射し、その後所定の方法でフイックスす
ることにより光拡散素子１０が作製された。
【００３２】この光拡散素子１０に対して、図８（ｂ）
に示すように、光軸が１５°傾くようにプロジェクター
４１を設置し、光拡散素子１０上に画像を投影したとこ
ろ、明るさ、視域、色再現性共良好な画像が得られた。
また、この光拡散素子１０は透明性があり、横から見た
ときに向こう側を見ることができた。
に示すように、光軸が１５°傾くようにプロジェクター
４１を設置し、光拡散素子１０上に画像を投影したとこ
ろ、明るさ、視域、色再現性共良好な画像が得られた。
また、この光拡散素子１０は透明性があり、横から見た
ときに向こう側を見ることができた。
【００３３】以上、本発明の光拡散素子をその原理と実
施例、適用例に基づいて説明してきたが、本発明はこれ
ら実施例等に限定されず種々の変形、適用が可能であ
る。例えば、見る方向により向こう側が透けて見えたり
見えなかったりする覗き見防止等の用途に適した視線制
御フィルムにも適用できる。
施例、適用例に基づいて説明してきたが、本発明はこれ
ら実施例等に限定されず種々の変形、適用が可能であ
る。例えば、見る方向により向こう側が透けて見えたり
見えなかったりする覗き見防止等の用途に適した視線制
御フィルムにも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、所定の入射角範囲を持った拡散光を厚みのあ
る感光材料に投射し、拡散光束内の光相互の干渉縞を感
光材料内に記録してなる光拡散素子であり、所定の入射
角範囲に対しては散乱するがそれ以外の角度では散乱す
ることなく透過し、また、光分散、波長選択性も極めて
少ない光拡散素子であるので、見る方向により向こう側
が透けて見えたり見えなかったりする視線制御フィル
ム、投影スクリーン等に適用でき、また、画像表示シス
テムに適用する場合には、特定の色味がかってしまった
り、見る位置により色が変わってしまうという問題が生
じない。
によると、所定の入射角範囲を持った拡散光を厚みのあ
る感光材料に投射し、拡散光束内の光相互の干渉縞を感
光材料内に記録してなる光拡散素子であり、所定の入射
角範囲に対しては散乱するがそれ以外の角度では散乱す
ることなく透過し、また、光分散、波長選択性も極めて
少ない光拡散素子であるので、見る方向により向こう側
が透けて見えたり見えなかったりする視線制御フィル
ム、投影スクリーン等に適用でき、また、画像表示シス
テムに適用する場合には、特定の色味がかってしまった
り、見る位置により色が変わってしまうという問題が生
じない。
【図１】本発明による光拡散素子の１つの作製方法を説
明するための図である。
明するための図である。
【図２】本発明による光拡散素子の別の作製方法を説明
するための図である。
するための図である。
【図３】本発明による光拡散素子の原理と作用を説明す
るための図である。
るための図である。
【図４】光偏向素子と組み合わせた光拡散素子を説明す
るための図である。
るための図である。
【図５】透過型カラー液晶表示装置に本発明の光拡散素
子を適用した場合の構成と作用を説明するための図であ
る。
子を適用した場合の構成と作用を説明するための図であ
る。
【図６】反射型カラー液晶表示装置に本発明の光拡散素
子を適用した場合の構成と作用を説明するための図であ
る。
子を適用した場合の構成と作用を説明するための図であ
る。
【図７】本発明の光拡散素子を窓ガラスに適用した場合
の作用を説明するための図である。
の作用を説明するための図である。
【図８】本発明の光拡散素子の１つの具体例を説明する
ための図である。
ための図である。
１…感光材料 ２…透過拡散板 ３…レーザー光 ４…拡散光 ５…干渉縞 ６…マイクロレンズアレイ ７…発散光束 １０…光拡散素子 １１…入射光 １２…拡散光 １３…入射光 １４…直通透過光 １５…入射光 １６…マイクロプリズムアレイ（光偏向素子） １７…透過型ホログラム（光偏向素子） ２０…透過型カラー液晶表示装置 ２１、２２…透明ガラス板 ２３…カラーフィルター ２４…透明画素電極 ２６…液晶層 ２５…共通対向電極 ２７…バックライト ３０、３０’…反射型カラー液晶表示装置 ３１…透明ガラス板 ３２…ガラス板 ３３…カラーフィルター ３４…透明画素電極 ３５…共通対向電極を兼ねる金属反射層 ３５’…透明共通対向電極 ３６…液晶層 ３８…外光 ３７…断面鋸歯状の反射層 ４０…窓ガラス ４１…プロジェクター ４２…レーザー光源 ４３…光学系
Claims (13)
- 【請求項１】 所定の入射角範囲を持った拡散光を厚み
のある感光材料に投射し、拡散光束内の光相互の干渉縞
を前記感光材料内に記録してなること特徴とする光拡散
素子。 - 【請求項２】 前記拡散光として、前記感光材料に密着
するか若しくは所定の距離を介して配置された拡散板か
らの拡散光を用いて、前記干渉縞を前記感光材料内に記
録してなること特徴とする請求項１記載の光拡散素子。 - 【請求項３】 前記拡散光として、前記感光材料に密着
するか若しくは所定の距離を介して配置されたマイクロ
レンズアレイからの発散光群を用いて、前記干渉縞を前
記感光材料内に記録してなること特徴とする請求項１記
載の光拡散素子。 - 【請求項４】 入射光の角度を変換する機能を有する光
偏向素子を入射側に配置してなることを特徴とする請求
項１から３の何れか１項記載の光拡散素子。 - 【請求項５】 前記光偏向素子がマイクロプリズムアレ
イからなることを特徴とする請求項４記載の光拡散素
子。 - 【請求項６】 前記光偏向素子が透過型ホログラムから
なることを特徴とする請求項４記載の光拡散素子。 - 【請求項７】 前記透過型ホログラムが体積型であるこ
とを特徴とする請求項６記載の光拡散素子。 - 【請求項８】 記録時の拡散光の中心光線が感光材料の
法線方向に対して所定の角度傾いていることを特徴とす
る請求項１記載の光拡散素子。 - 【請求項９】 請求項１から８の何れか１項記載の光拡
散素子を画像表示装置の観察側に密着あるいは近接配置
したことを特徴とする画像表示システム。 - 【請求項１０】 前記画像表示装置が透過型液晶表示装
置であることを特徴とする請求項９記載の画像表示シス
テム。 - 【請求項１１】 前記画像表示装置が反射型液晶表示装
置であることを特徴とする請求項９記載の画像表示シス
テム。 - 【請求項１２】 請求項１から８の何れか１項記載の光
拡散素子上に画像を結像させることを特徴とする画像表
示システム。 - 【請求項１３】 建物の窓ガラスに請求項１から８の何
れか１項記載の光拡散素子を設け、その一方の側からプ
ロジェクターにより画像をその上に結像させ、その他方
の側から観察することを特徴とする画像表示システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10629198A JP4270412B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 光拡散素子複合体及びそれを用いた画像表示システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10629198A JP4270412B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 光拡散素子複合体及びそれを用いた画像表示システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295507A true JPH11295507A (ja) | 1999-10-29 |
| JP4270412B2 JP4270412B2 (ja) | 2009-06-03 |
Family
ID=14429961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10629198A Expired - Fee Related JP4270412B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 光拡散素子複合体及びそれを用いた画像表示システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4270412B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002258408A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-11 | Dainippon Printing Co Ltd | ホログラム投影スクリーン及びそれを用いた投影表示装置 |
| JP2002258054A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-11 | Dainippon Printing Co Ltd | 透過型ホログラム光学散乱素子及びそれを用いた反射型ホログラム光学散乱素子 |
| JP2006011176A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Tohoku Univ | リアプロジェクションディスプレイ用スクリーン |
| JPWO2004034145A1 (ja) * | 2002-10-11 | 2006-02-09 | 内田 龍男 | リアプロジェクションディスプレイ用スクリーン |
| JP2008225300A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Seiko Epson Corp | 映像表示装置及び映像スクリーン装置 |
| JP2016212298A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | 大日本印刷株式会社 | プライバシー保護装置 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5589806A (en) * | 1978-12-27 | 1980-07-07 | Canon Inc | Optical making method of diffusion plate |
| JPH04195030A (ja) * | 1990-11-28 | 1992-07-15 | Hitachi Ltd | プロジェクタ |
| JPH0682625A (ja) * | 1992-09-03 | 1994-03-25 | Ricoh Co Ltd | 透過型投射スクリーン及び透過型投射スクリーン用のホログラム素子作製方法 |
| JPH07234374A (ja) * | 1994-02-22 | 1995-09-05 | Yazaki Corp | 透過型ホログラムスクリーンを用いた表示装置 |
| JPH08123300A (ja) * | 1994-10-18 | 1996-05-17 | Dainippon Printing Co Ltd | 反射型拡散性ホログラムとその製造方法 |
| JPH08201718A (ja) * | 1995-01-31 | 1996-08-09 | Nippondenso Co Ltd | ディスプレイ装置 |
| JPH08313712A (ja) * | 1995-05-17 | 1996-11-29 | Toppan Printing Co Ltd | 回折格子パターンおよびその作製方法 |
| JPH1068946A (ja) * | 1996-08-26 | 1998-03-10 | Asahi Glass Co Ltd | 液晶ディスプレイ装置 |
-
1998
- 1998-04-16 JP JP10629198A patent/JP4270412B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002258054A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-11 | Dainippon Printing Co Ltd | 透過型ホログラム光学散乱素子及びそれを用いた反射型ホログラム光学散乱素子 |
| JP4521744B2 (ja) * | 2001-03-05 | 2010-08-11 | 大日本印刷株式会社 | 透過型ホログラム光学散乱素子及びそれを用いた反射型ホログラム光学散乱素子 |
| JPWO2004034145A1 (ja) * | 2002-10-11 | 2006-02-09 | 内田 龍男 | リアプロジェクションディスプレイ用スクリーン |
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| JP2016212298A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | 大日本印刷株式会社 | プライバシー保護装置 |
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