JPH11513814A - 液晶ディスプレイ内に組み込んだ、ホログラフ高コントラスト視野スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 視野の水平及び垂直方向の広がりを製造に先立って決定できる液晶ディスプレイからの光を成形するための方法及びシステム。ＬＣＤ装置が、第１電極（２０）を有する第１基体（１０）と、上記第１電極に接続された、第１の方向と第１の屈折率を有する光成形ホログラフ凹凸面拡散体（３０）と、上記第１の方向に直交する第２の方向を有し、上記ホログラフ凹凸面拡散体に隣接する整列層（６０）と、及び上記整列層に接続された第２電極（８０）を有する第２基体（１０）とを有し、上記液晶が、これに電圧が印加されないとき上記第１の屈折率に略等しい第２の屈折率を有し、これが上記駆動電圧の関数として変化する。

Description

【発明の詳細な説明】 液晶ディスプレイ内に組み込んだ、 ホログラフ高コントラスト視野スクリーン 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、視野スクリーンのフィールドに関するものである。本発明は特に、 ホログラフ高コントラスト視野スクリーンに関するものである。即ち、本発明の 好ましい実施例は、ホログラフ高コントラスト視野スクリーンを作るため、液晶 セル内にホログラフ的産物構成体を埋めた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に関する ものである。従って本発明は、液晶ディスプレイ内に埋めたことを特徴とする型 のホログラフ高コントラスト視野スクリーンに関するものである。２．従来技術の説明 液晶ディスプレイは、一般に良く知られている。このようなディスプレイは例 えばＥ．カネコの「液晶ＴＶディスプレイ」，及び１９８７年Ｄ．レデルＣｏ， 発行の「液晶クリスタルディスプレイの原理と適用」に記載されているが、以下 本発明の背景及び公知技術を説明する。 ネマテックと呼ばれる後述する型のねじれネマテック液晶は既知である。 従来の代表的ネマテック材料は に示す構成である。 ここで、Ｘ，Ｙはシアノ−ＣＮ，アルキル−ＣＨ₃（ＣＨ₂）_n及び／又はアル コキシ−ＣＨ₃（ＣＨ₂）_nＯである。Ａ−Ｂはビフエニル（−）又はエステル− ＣＯＯである。φはフエニル，シクロヘキシル又はビフエニルである。かかる化 合物は、夫々ＺＬＩ１６４６，ＺＬＩ２４５２，ＺＬＩ１１６７及びＥ７，Ｅ８ ，．．．Ｅ４４なる記号でメルク及びＢＤＨ等の販売会社から販売されている。 キラル添加物を有するベースネマテックスの特別な例は、 液晶をベースとするパネルディスプレイを通す光は、一般に緑又は直接背後に 置かれるバックライトとしての蛍光灯によって作られることは既知である。これ らの形態はラップ−トップコンピュータースクリーンや航空機のコックピットの ディスプレイ及び種々の科学装置で見られる。 液晶ディスプレイを通した光がどこにでも分配されるならば、ディスプレイの 輝度は１つまたは２つの観察部のみに光を送るように選択した場合に比べ小さく なることは既知である。従って、液晶ディスプレイからの出力を観察区域に成形 できないときはディスプレイが暗くなるという問題を生ずる。 然しながら、液晶ベース平板ディスプレイを通る光を特定の観察区域に指向せ しめることは極めて困難である。従って、かかるディスプレイにおいては輝度に ついては妥協することが多い。 即ち、液晶ベース平板ディスプレイからの光を成形することが必要となる。更 に、必要なことは特殊な液晶ディスプレイの光学特性の光学的最適な光の成形を 計ることである。従来、かかる要求は種々の欠点なしでは達成できなかった。 本発明の背景説明には以下に示す米国特許の内容を参照するがこれに限定され るものではない。米国特許第４，３０９，０９３号は拡散板の複製方法を示す。 米国特許第４，３３６，９７８号は拡散板の光学的作成方法を示す。米国特許第 ５，３６５，３５４号は体積ホログラフ材料をベースとする図形入力（ＧＲＩＮ ）タイプ拡散装置の作成方法を示す。 発明の概要及び目的 本発明は屈折率が光成形ホログラフ凹凸面拡散体の屈折率に合致するねじれネ マテック液晶に直接接触できる光成形ホログラフ凹凸面拡散体を有する液晶セル に関するものである。本発明の効果は、ねじれネマテック液晶の屈折率を変える ため液晶セルの電極に電界を加えたとき液晶セルからの出力をホログラフ凹凸面 拡散体が成形できるということである。 本発明の目的は、視野を水平及び垂直方向に広げることができる液晶ディスプ レイを得るにある。本発明の他の目的は、観察者の眼が位置する既知のスペース に光を優先的に送ることができディスプレイの輝度を大きくした液晶ディスプレ イを得るにある。本発明の他の目的は、分解能とコントラストが極めて高い液晶 ディスプレイを得るにある。本発明の更に他の目的は、ダウン時間と操作コスト を減少できる、丈夫で信頼性のある液晶セル装置を得るにある。本発明の更に他 の目的は、上記特徴の１つまたはそれ以上を有する製造が容易で組立に用いる器 具が少ない液晶セル装置を得るにある。 本発明の上記目的は、第１の基体と、上記第１の基体に連結した第１の電極と 、第１の方向と第１の屈折率とを有する、上記第１の電極に接続された光成形ホ ログラフ凹凸面拡散体と、駆動電圧が印加されていないとき、上記 第１の屈折率に略等しい第２の屈折率を有する、上記光成形ホログラフ凹凸面拡 散体に隣接する液晶と、上記第１の方向と略直角な第２の方向を有する、上記液 晶に隣接する整列層と、上記整列層に接続された第２の電極と、及び上記第２の 電極に接続された第２の基体と、より成り、上記第２の屈折率が上記第１，第２ の電極間に印加される駆動電圧の関数として変化する、液晶ディスプレイ内に組 み込まれたホログラフ高コントラスト視野スクリーンによって達成できる。ある 実施例においては上記光成形ホログラフ凹凸面拡散体が第１面を区劃し、上記整 列層が上記第１面に略平行な第２面を区劃する。 本発明の他の目的は、液晶セルに印加される電圧を変えて、観察者が必要とす る量の光を拡散することなくゼロオーダーを直接通して液晶セル装置の拡散特性 を制御できる方法を得るにある。本発明の更に他の目的は、複製でき従って操作 コストも低い方法を得るにある。本発明の更に他の目的は、上記特徴の１つ以上 を有し、構造が簡単で熟練を要せずに操作できる方法を得るにある。 また、上記の目的は、液晶ディスプレイ内にホログラフ高コントラスト視野ス クリーンを埋め、スクリーンの第１及び第２の電極間に電圧を印加する方法によ って達成できる。 また、一つの実施例においては印加した電圧を時間の関数として周期的に変化 せしめる。 本発明の他の目的及び特徴は、以下図面の説明と共に明らかにならしめる。然 しながら、本発明は以下に示す好ましい実施例に限定されるものではなく、発明 の範囲内で種々変更できることは勿論である。 図面の簡単な説明 本発明の利益及び特徴、構成及び操作を以下図面に示す実施例と共に明らかな らしめるが本発明はこの実施例に限定されるものではない。 また、同一部分は同一の符号を付して示す。 図１ａは、ＯＦＦ状態における本発明の切り換え可能な液晶セルの単一素子の 説明図である。 図１ｂは、図１ａに示す単一素子のＯＮ状態の説明図である。 図１ｃは、本発明の切り換え可能な液晶セル構造の説明図である。 図２ａは、ＯＦＦ状態における本発明の切り換え可能な液晶セルの説明図であ る。 図２ｂは、図２ａに示す液晶セルのＯＮ状態の説明図である。 図３は、本発明装置のブロック線図である。 図４Ａは、ＯＦＦ状態における本発明の液晶セル装置からの出力をスカラ位置 の関数として示した線図である。 図４Ｂは、ＯＮ状態における図４Ａに示す本発明装置からの出力をスカラ位置 の関数として示した線図である。 図５は、本発明の光成形ホログラフ凹凸面拡散体のための記録装置の説明図で ある。 好ましい実施例の説明 以下図面によって本発明を限定的ではない実施例と種々の特徴及び利益と共に 説明する。１．システムの概要 本発明においては、液晶ディスプレイ内に埋めた、ホログラフ凹凸面拡散体（ 即ち、光成形ホログラフ凹凸面拡散体（ＬＣＤ））を用いることによって上述の 輝度の問題を解決したものである。凹凸面を直接ねじれネマテック液晶に接触せ しめることによって、光成形ホログラフ凹凸面拡散体は整列層の１つとして機能 する。 駆動電圧が零のとき、光成形ホログラフ凹凸面拡散体の屈折率が液晶の屈 折率に等しいならば、液晶セルがＯＦＦ状態のとき光成形ホログラフ凹凸面拡散 体からの光をそれたり拡散することなく液晶ディスプレイに通すことができる。 従って、凹凸面構造の効果を取り消すことができる。 これとは逆に、駆動電圧が零でなく、液晶セルがＯＮ状態のとき液晶の屈折率 を印加される駆動電圧の関数として変化でき、光成形ホログラフ凹凸面拡散体に よって光を拡散できるようになる。従って、凹凸面構造ディスプレイの出力にあ る効果を与えるようになる。２．好ましい実施例の詳細な説明 図面から明らかなように電圧を印加したとき（ＯＮ状態）光成形ホログラフ凹 凸面拡散体に比べて液晶の屈折率が変化し、その結果、拡散体が“活性化”し、 好ましい偏光が所定の出力分布となる。この所定の出力分布は種々の円錐光束を 定めるため円形，楕円形または矩形状となし得る。更に、所定の出力分布は印加 された駆動電圧の関数として連続的または不連続的に変化できる。 例えば、１００％拡散で最大電圧の場合には、拡散することなく（ゼロオーダ ー）を通して直進する光は零となる。電圧を減少することによって制御された量 の光をそらすことなく、また拡散することなくディスプレイを通すことができる 。 図１ａに示す、切り換え可能な液晶セルの単一素子はＯＦＦ状態である。図１ ａの左側の基体１０には偏光を入射する。基体１０は好ましくはガラスである。 第１電極２０を基体１０に接続する。第１電極２０は好ましくは基体１０に被せ たインジウム錫酸化物の層である。凹凸面拡散体３０の第１電極２０は、ポリビ ニルアルコール（ＰＶＡ）または液晶セルに多く用いられる他の型の整列層の何 れか一つで置換できる。スペーサ４０と５０によって整列層６０を光成形ホログ ラフ凹凸面拡散体３０から分離せしめる。整列層６０はポリビニルアルコールで 作ることができる。液晶セル７０を光成形ホ ログラフ凹凸面拡散体３０と整列層６０間及びスペーサ４０，５０間に配置する 。液晶７０はねじれネマテック液晶、例えばＰＰＭＥＯＢ及び／またはＰＰＰＯ Ｂとすることができる。光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０は整列層６０に対し て直交する向きに配置する。従って、液晶７０がねじれネマテック液晶の場合、 基体１０に入射した偏光は液晶７０を通るとき９０°回転する。第２電極８０を 整列層６０に接続する。他の基体１０を第２電極８０に接続する。駆動電源９０ を第１電極２０と第２電極８０間に接続する（図１ａでは光成形ホログラフ凹凸 面拡散体３０の凹凸面は説明上拡大して示したものである）。 楕円状出力を形成できる光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０の薄いフィルム（ 厚さ約１０ミクロン）を、従来の液晶セル内に液晶を配置するための第１のポリ ビニルアルコール層の代わりに用いる。液晶７０は、光成形ホログラフ凹凸面拡 散体と、これに対し直交する向きの従来のポリビニルアルコール層間に配置する 。 光成形ホログラフ凹凸面拡散体としてはホログラフ凹凸面拡散体の任意のもの を用い得る。例えば、米国特許第５，３６５，３５４号の体積ホログラフ材料を 例えばエッチングまたは膨潤して光成形ホログラフ凹凸面拡散体を作る。更に、 光成形ホログラフ凹凸面拡散体を周期的構造を必要としないものとすることがで きる。 図１ｂは、ＯＮ状態を示し、光成形ホログラフ凹凸面拡散体は所定の楕円部分 に光を配分する。この状態では、駆動電圧源９０からの電圧により液晶７０の屈 折率が変化する。従って、好ましい偏光に対しては液晶７０の屈折率は図１ｂに 示す光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０の屈折率とは異なるものとなる。この結 果、光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０は楕円形拡散パターン１００を作るよう になる。図１ｂに示す実施例のものは楕円形拡散パターン１００を作るが、光成 形ホログラフ凹凸面拡散体３０によって円形または矩形の拡散パターンを作るこ とは当業者にとって本発明から容易なことで ある。 駆動電圧は０〜１０ボルトの間とすることができる。また、例えば周波数約１ ＫＨｚの矩形波を用いることができる。 図１ｃは、本発明による液晶セルのための構造の一例を示す。基体１０は、好 ましくは厚さ約１ｍｍ〜２ｍｍのガラスにより形成する。第１電極２０は、厚さ 約１００〜３，０００オングストロームのインジウム錫酸化物によって作る。光 成形ホログラフ凹凸面拡散体３０は、厚さ１〜２ミクロンのアクリルまたは紫外 線硬化ポリマから作る。液晶７０は厚さ約１０ミクロンのネマテック液晶層とな し得る。整列層６０は厚さ約５００オングストロームのポリビニルアルコール整 列層となし得る。図１ｃにおける第２電極８０は約５０〜１００ミクロンの大き さのピクセルを有するピクセル化マトリックスとして示す。ピクセル間に電気的 絶縁を作るため整列層６０はピクセル間のギャップを埋めるよう第２電極８０を 通して延ばす。他の基体１０は他の液晶層をベースとして、または液晶ディスプ レイの外側に延びるようにする。 図２ａはＯＦＦ状態のピクセル化液晶セルを示す。この状態においては、液晶 は透明で光が妨害されることなく通るか、または、ねじれネマテック液晶の例で は回転するにもかかわらず、光成形ホログラフ凹凸面拡散体によって拡散する。 この条件では、光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０と液晶７０の屈折率は略等し く、例えば、約１．５０となる。従って、光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０の 効果は消えるようになる。更に、液晶からの光は偏光子１１０の向きに対して直 交するように回転するため、偏光子１１０を通る光は無くなる。 図２ｂは、ＯＮ状態のピクセル化液晶セルを示す。最大電圧が印加されたとき 、拡散も最大（１００％）となる。更に、液晶７０の屈折率は印加電圧の関数と して変化する。既に説明されたように、光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０の屈 折率は約１．５０とする。この値は、最大電圧を印加したとき の液晶の屈折率１．７０より小さい。即ち、最大電圧印加の場合に比べ屈折率が 約０．２０小さい。この屈折率の差によって光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０ は、入射光を所定の出力分布となるよう再拡散するようになる。図２ａに比べ、 図２ｂに示すシステムを通る光は、印加された電圧によって液晶７０は光を回転 しないため偏光子１１０を通るようになる。 図３は、本発明のための実験装置を示し、偏光ヘリウムネオンレーザ１２０か らの光をレンズ１３０に加える。レンズ１３０からの光は実験モジュール１４０ に加える。この実験モジュール１４０は、光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０と 液晶セル７０を有する。液晶７０に電圧が印加され、機能発生器が機能したとき 、液晶７０の屈折率が光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０の屈折率より増加し、 光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０のビームの形成特性によって光１５０が観察 面１６０に向って拡散される。検出器１７０が空間位置の関数として出力を測定 し、これを出力メーター１８０に送る。 図４Ａに示すように、実験モジュール１４０をＯＦＦ状態（電圧を印加しない とき）としたとき、図３に示す装置から予期しない良い結果が得られた。駆動電 圧は約１ＫＨｚの矩形波の約０〜１０ボルトとする。印加電圧が零であるＯＦＦ 状態では（偏光はなく）図４Ａに示すように測定光の強度は観察面１６０を横切 るようになる。この出力は幅の狭いピーク状となる。このことは屈折率がマッチ し、光成形ホログラフ凹凸面拡散体３０の効果が失われることを示す。 図４Ｂに示すように、実験モジュール１４０をＯＮ状態としたとき、図３に示 す装置から予期しない良い結果が得られた。このＯＮ状態における測定光強度を 、図４Ａに示すＯＦＦ状態のサンプルと同様にして示す。 図４Ａ及び図４Ｂは予期しない改良された結果を示す。即ち、測定された拡散 出力は予期しない幅に広がっている。更に、スカラー位置の関数としての測定さ れた拡散出力における厳しさは予期しないほど低い。 特別な識別に限定されないが、本発明の好ましい実施例では、中心からの スカラ変位が大きい位置で中心ピークが滑らかで広く、振幅が小さくなるように するテストによって一度に識別することができる。このテストは複雑な実験によ ることなく図３に示す簡単な従来の出力特性実験装置によって行なうことができ る。 本発明の光成形ホログラフ凹凸面拡散体の好ましい製造方法を以下説明する。 一般に第１の工程は、マスター拡散体を作ることであり、第２の工程は、マスタ ー拡散体を通過した干渉光を感光性媒体に記録することであり、第３の工程は、 感光性媒体の表面組織を例えばエポキシに複写することである。第４及び必要と する工程は、量産のためエポキシから金属電鋳マスターを作ることである。他の 例においては、電鋳マスターをマスター拡散体から直接形成する。 図５に示す記録機構１６は干渉レーザ光源１８と、対物レンズ２００と、マス ター拡散体２２及び感光性媒体２４とより成る。干渉レーザ光源１８は基準のも のである。対物レンズ２００は基準のものであるが、感光性媒体２４の所望の特 性に応じて低または高倍率のものとする。対物レンズ２００はマスター拡散体２ ２から距離ｘだけ離間せしめる。マスター拡散体２２は基準のすりガラス拡散体 、レンズ状拡散体、アセテート拡散体、またはホログラフ拡散体より成る。すり ガラス、レンズ状拡散体及びアセテート拡散体は従来既知のものであり、従来既 知の方法で作られる。ホログラフマスター拡散体を使用する場合には、記録され るべきホログラフ拡散体を感光性媒体２４に配置し、従来のすりガラス拡散体を ２２に配置し、図５に示す記録機構によって記録する。次いでマスター拡散体を 本発明の光成形ホログラフ凹凸面拡散体として使用される他の感光性媒体に記録 するために用いる。 体積ホログラフ拡散体を記録するための関連機構は米国特許第５，３６５，３ ５４号に記載されている。これには従来のすりガラス拡散体を通過した干渉レー ザ光によってホログラフ板を記録し、ホログラフ体内に更にスペックルを形成す ることが記載されている。スペックルの寸法、形状及び方向が 調節され、ホログラフ拡散体から再生される散乱光の拡がり角度が制御される。 一般に散乱光の拡がり角度、即ち、散乱光の角度分布はスペックルの平均サイズ 及び形状に依存する。スペックルが小さければ、角度分布は広い。スペックルが 横方向の楕円形であれば、角度分布の形は縦方向の楕円形となる。従って、媒体 内に記録されるスペックルのサイズと形状は正しい出力または拡がり角度が得ら れるように制御するのが好ましい。 スペックルのサイズはマスター拡散体の孔のサイズに反比例する。若し、孔の サイズが大きくなれば、スペックルのサイズは減少し、記録された感光性媒体か らの散乱光の広がり角度が増加する。これとは反対に、マスター拡散体の孔のサ イズが減少すれば、拡散体内に記録したスペックルのサイズが増加し、記録され た感光性媒体からの散乱光の広がり角度が減少する。従って、マスター拡散体の 孔が細長い場合には、スペックルは細長く、その軸は孔の軸に直角となる。この ことは、体積ホログラフ記録媒体及び面ホログラフ記録媒体の双方に当てはまる 。 然しながら、米国特許第５，３６５，３５４号には体積ホログラフ記録媒体か ら作られた拡散体の体積効果が示されている。換言すると、媒体内部、または、 体積内に記録されたスペックルは、材料から得られるべき所望の効果を得るため にのみ考えられていた。然しながら、同様の記録機構により重クロム酸化ゼラチ ン（ＤＣＧ）のような体積ホログラフの広がり角を記録することにより以下のよ うに模写できる山と谷の表面効果を得ることを発見した。 感光性媒体２４内に記録した表面組織のサイズ、形状及び方向は、用いられた 対物レンズ２００とマスター拡散体２２の型及びこれら互に及び感光性媒体２４ との相対位置を含む多数の変数の関数となる。結局、所望の結果は経験的テスト によって得られる。本発明の光成形ホログラフ凹凸面拡散体を有する、模写可能 な特別な表面組織を有する記録された感光性媒体を得るためには、所望の形の光 出力を得るように以下に記載のパラメータを調節する 必要がある。 対物レンズ２００は干渉光源１８からの光を拡散し、対物レンズ２００からマ スター拡散体２２に向かう投射光の面積（または“みかけの孔”）は、レーザビ ーム自身の断面積よりも大きくなる。この光ビームは対物レンズ２００の倍率に 応じて広がる。 従って、倍率が例えば５Ｘのように小さい対物レンズ２００を用いた場合には 、マスター拡散体２２に入射する光の孔は、倍率が例えば６０Ｘのように大きい 対物レンズ２００を用いた場合より小さくなり、従って感光性媒体２４内に記録 された表面組織のサイズは大きくなり、マスター拡散体２２に入射する光の孔の サイズは感光性媒体２４内に記録された表面組織のサイズに反比例するようにな る。 感光性媒体２４内に所望の彫刻表面組織を記録するためには対物レンズ２００ とマスター拡散体２２間の距離を考慮しなければならない。対物レンズ２００と マスター拡散体２２間の距離がｘのように減少したとき、スペックルのサイズは 増加する。この結果、対物レンズ２００がマスター拡散体２２に近づくため、マ スター拡散体２２に入射する光のみかけの孔は小さくなる。感光性媒体２４内に 記録されたスペックルのサイズはマスター拡散体２２のみかけの孔のサイズに逆 比例するため、スペックルは大きくなる。一方、感光性媒体２４内に記録された スペックルのサイズが増加すれば、光成形ホログラフ凹凸面拡散体による拡散が 減少される。 これとは反対に、距離ｘが増加すればマスター拡散体２２に対する入射光のみ かけの孔が増加し、従って感光性媒体２４内に記録されたスペックルのサイズが 減少し、光成形ホログラフ凹凸面拡散体の広がり角が増加する。 マスター拡散体２２と感光性媒体２４間の距離ｙがスペックルのサイズに影響 する。距離ｙが減少すれば、感光性媒体２４内に記録されたスペックルのサイズ もまた減少する。このことは感光性媒体２４がマスター拡散体２２に接近したと きの対物レンズ２００における光束の広がりを考えれば、マス ター拡散体２２内の不規則部分の夫々から放射された光束の広がりは、感光性媒 体２４に達する迄の時間に応じて減少し、その結果スペックルが小さくなる。こ れとは逆に、距離ｙが増加すれば、記録されたスペックルのサイズが増加する。 従って、感光性媒体２４内に望ましいサイズのスペックルを得るためこれら距離 ｘ，ｙ間の単純な関係と対物レンズ２００の倍率を経験に基づいて総て調節する 。 拡散体の正常な軸に対する“外れた軸”における所定の出力エリアは、感光性 媒体２４を面に対して直角な軸の回りに傾けることによって得ることができる。 例えば２０°傾いた軸の拡散体は感光性媒体２４を約２０°傾けることによって 得られる。 マスター拡散体２２としてすりガラス拡散体を用いた場合には、感光性媒体２ ４内に記録されたスペックルの形状は、感光性媒体２４から得られた光成形ホロ グラフ凹凸面拡散体の角度的出力の形状のように略丸くなる。丸い出力はマスタ ー拡散体２２としてレンズ状またはアセテートシートを用いたときにも得られる 。レンズ状シートは機械加工した極めて小さいレンズ状素子をその内部に有する 。アセテート拡散体は略丸いスペックルを得る押し出し及び型押しプロセスによ って作られる。アセテート拡散体内に所望の不規則部分を作りまたは制御するこ とは困難である。レンズ状拡散体に関しては、出力形状を変えるために必要な表 面効果は複雑に機械加工した視認できる組織である。マスター拡散体２２として あらかじめ記録したホログラフマスター拡散体を使用すれば、以下説明するよう にマスター拡散体は任意の形状、サイズ及び方向を実質的に有するスペックルと 共にあらかじめ記録できるため、記録の自由度を大きくできる。スペックルの特 性はホログラフマスター拡散体を用いることによってより容易に制御できる。 図５に示す記録機構においては、マスター拡散体により対物レンズ２００から 感光性媒体２４迄光を伝達する必要がある。従って、ホログラフマスター拡散体 を用いた場合のようにマスター拡散体２２の一部として基質が必要 な場合にはこの基質は光を効率的に伝達できることが必要である。ガラス基質は 好ましいものである。マスター拡散体としてあらかじめ記録した体積または面ホ ログラフを用いることによって自由度を増し得ることに加えて、ホログラフマス ター拡散体２２の使用は、感光性媒体２４内で均一な輝度を形成し、マスター拡 散体２２の光伝導度を高め、すりガラス拡散体よりも後方散乱が少ないため好ま しい。一世代ホログラフ体積マスター拡散体はすりガラスまたはアセテート拡散 体を使用して作ることができる。このホログラフ拡散体は、大きく制御できる２ 世代体積または面ホログラフマスター拡散体を作るため使用できる。 理論によって制限されることはないが、本発明に関して下記のことが認識でき る。水平及び垂直方向の視野の広がりは製造に先立って定める。ディスプレイの 輝度は、観察者の眼の占める既知のスペースに光を優先的に送ることによって大 きくすることができる。ホログラフ凹凸面拡散体は液晶内のピクセルよりも小さ いミクロ組織を有するため分解能及びコントラストが極めて高い。拡散特性は、 液晶セルに印加する電圧を変え、光を拡散することなくゼロオーダーを通して直 進せしめる量を所定値とすることによって制御する。 以上説明した実施例は、液晶ディスプレイに入射される白色光のため、プロジ ェクションディスプレイ（例えば赤，緑，青（ＲＧＢ））に入射されるレーザー のため、レーザースキャンプロジェクションディスプレイ（ＲＧＢ）のため、切 り換え可能なＬＣ／ＬＳＤの重なりを用いる体積３次元（３Ｄ）ディスプレイ、 その他のために指向視野スクリーンと共に用いられる。本発明のための実際の多 くの用途は省略する。本発明は難しい実験なしに実用化可能である。 以上本発明の好ましい実施例を述べたが、本発明はこれに限定されるものでは ない。本発明の精神及び範囲を逸脱することなく種々の付加及び変更をなし得る こと勿論である。 例えば、拡散特性をより透ぐれた光成形ホログラフ凹凸面拡散体を作ることに よって改良することができる。同様にして、液晶は好ましいが、代わりに好まし い電子光学材料を用いることができる。更に、個々の成分を上記材料以外の好ま しい材料で形成することができる。 また、個々の成分は上記形状及び組み合せ以外として切り換え可能な拡散体を 形成しすることもできる。更に、液晶セルとディスプレイを物理的に分離したモ ジュールとして示したが、セル及びディスプレイを一体に形成しても良い。更に また、上記各実施例を組み合せ、または、相互に排他的なものを除いて他の実施 例に置換しても良い。 特許請求の範囲はこのような付加，変更，再配置をカバーするものである。本 発明の好ましい実施例は従属項で示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アイ ティン エム. アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92691 ミッション ビィエジョ カブリ ロ ドライブ 24202 (72)発明者 レーナー ジェリミイー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90232 カルバー シィティ マリエッタ アベニュー 10861

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の基体と、 上記第１の基体に連結した第１の電極と、 第１の方向と第１の屈折率とを有する、上記第１の電極に接続された光成形 ホログラフ凹凸面拡散体と、 駆動電圧が印加されていないとき、上記第１の屈折率に略等しい第２の屈折 率を有する、上記光成形ホログラフ凹凸面拡散体に隣接する液晶と、上記第１の 方向と略直角な第２の方向を有する、上記液晶に隣接する整列層と、 上記整列層に接続された第２の電極と、及び 上記第２の電極に接続された第２の基体と、 より成り、上記第２の屈折率が上記第１，第２の電極間に印加される駆動電 圧の関数として変化する、液晶ディスプレイ内に組み込まれたホログラフ高コン トラスト視野スクリーン。 ２．上記光成形ホログラフ凹凸面拡散体が第１面を区劃し、上記整列層が上記第 １面に略平行な第２面を区劃する請求項１記載の液晶ディスプレイ内に組み込ま れたホログラフ高コントラスト視野スクリーン。 ３．上記光成形ホログラフ凹凸面拡散体がアクリルを含む請求項１記載の液晶デ ィスプレイ内に組み込まれたホログラフ高コントラスト視野スクリーン。 ４．上記整列層がポリビニルアルコールを含む請求項１記載の液晶ディスプレイ 内に組み込まれたホログラフ高コントラスト視野スクリーン。 ５．上記第１及び第２の電極がインジュウム錫酸化物を含む請求項１記載の液晶 ディスプレイ内に組み込まれたホログラフ高コントラスト視野スクリーン。 ６．上記液晶がＰＰＭＥＯＢとＰＰＰＯＢより成る群から選んだ少くとも１つの 材料を含む請求項１記載の液晶ディスプレイ内に組み込まれたホログラフ 高コントラスト視野スクリーン。 ７．上記基体に上記第１の電極を被覆させる工程と、 上記光成形ホログラフ凹凸面拡散体を上記第１の電極に取り付ける工程と、 及び 上記光成形ホログラフ凹凸面拡散体と上記整列層間に上記液晶を入れる工程 と、 より成る 請求項１記載のホログラフ高コントラスト視野スクリーンの製造方法。 ８．請求項１のホログラフ高コントラストを用いる入射光拡散方法。 ９．基体と、 上記第１の基体に連結した第１の電極と、 第１の方向と第１の屈折率とを有する、上記第１の電極に接続された光成形 ホログラフ凹凸面拡散体と、 駆動電圧が印加されていないとき、上記第１の屈折率に略等しい第２の屈折 率を有する、上記光成形ホログラフ凹凸面拡散体に隣接する液晶と、上記第１の 方向と略直角な第２の方向を有する、上記液晶に隣接する整列層と、及び 上記整列層に接続された第２の電極とより成り、 上記第２の屈折率が上記第１，第２の電極間に印加される駆動電圧の関数と して変化する 液晶セル。 10．上記光成形ホログラフ凹凸面拡散が第１面を区劃し、上記整列層が上記第１ 面に略平行な第２面を区劃する請求項９記載の液晶セル。 11．上記整列層がポリビニルアルコールを含む請求項９記載の液晶セル。 12．上記第１及び第２の電極がインジュウム錫酸化物を含む請求項９記載の液晶 セル。 13．上記液晶がＰＰＭＥＯＢとＰＰＰＯＢより成る群から選んだ少くとも１つ の材料を含む請求項９記載の液晶セル。 14．上記基体に上記第１の電極を被覆させる工程と、 上記光成形ホログラフ凹凸面拡散体を上記第１の電極に取り付ける工程と、 及び 上記光成形ホログラフ凹凸面拡散体と上記整列層間に上記液晶を入れる工 程と、 より成る 請求項９記載の液晶セルの製造方法。 15．請求項９の液晶セルを用いる光拡散方法。 16．第１の基体と、 上記第１の基体に連結した第１の電極と、 第１の方向と第１の屈折率とを有する、上記第１の電極に接続された光成形 ホログラフ凹凸面拡散体と、 駆動電圧が印加されていないとき、上記第１の屈折率に略等しい第２の屈折 率を有する、上記光成形ホログラフ凹凸面拡散体に隣接する液晶と、上記第１の 方向と略直角な第２の方向を有する、上記液晶に隣接する整列層と、 上記整列層に接続された第２の電極と、及び 上記第２の電極に接続された第２の基体と、 を有する、液晶ディスプレイ内にホログラフ高コントラスト視野スクリーン を埋める工程と、上記第１及び第２電極間に駆動電圧を印加する工程とを有し、 上記第２屈折率が駆動電圧の関数として変化する方法。 17．上記電圧が時間の関数として周期的に変化する請求項１６記載の方法。 18．請求項１６の方法によって作成した製品。