JPH1164636A - 反射板、反射板製造方法および反射型カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多色表示の反射型カラー表示装置に用いるこ
とができる多色反射のホログラフィック反射板を提供す
る。 【解決手段】 透明基板１１の一面に反射層１２とし
て、それぞれ青、緑、赤の波長域を反射させる３層の体
積ホログラム層１３Ｂ，１４Ｇ，１５Ｒを積層形成す
る。体積ホログラム層１３Ｂ，１４Ｇ，１５Ｒは、それ
ぞれ十分に薄く形成し、それぞれの間に中間基板を介す
ることなく積層するとともに、同一光源からの光を回折
させる方向が、透明基板１１の正反射方向と異なり、反
射板１０に垂直な方向となるようにする。透明基板１１
の背面には光吸収層１６を形成する。このように構成し
た反射板１０を、透過型カラー表示素子２０の背後に設
置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、反射型カラー表
示装置などに用いる反射板、およびその反射板の製造方
法、およびその反射板を用いた反射型カラー表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】小型情報機器や携帯情報端末などの表示
装置として、図５に示すようにＴＮモードの液晶表示素
子６０の背後に反射板７０を設けた構成の反射型液晶表
示装置が用いられている。通常、その反射板７０として
は、図示するように凹凸のある基板７１の表面に反射層
７２としてＡｌを蒸着したものが用いられている。

【０００３】このような表示パネルでは、天井などの照
明からの入射光１は、液晶表示素子６０を透過した後、
反射光５として示すように、反射板７０で正反射方向に
反射し、再び液晶表示素子６０を透過して、観察者の目
に入る。したがって、照明の位置に対して観察者の目の
位置が、位置Ｐ１で示すような正反射方向にあるとき、
表示が最も明るく見える。

【０００４】しかし、このとき、液晶表示素子６０の基
板表面や偏光板などの界面においても、同一方向に正反
射を生じる。そのため、これらの正反射光が照明の映り
込み６となって、表示のコントラストが低下する。これ
を避けるためには、位置Ｐ２で示すような正反射方向に
対してずれた位置で表示を見る必要がある。しかし、そ
うすると、表示が暗く見える。

【０００５】これを解決する方法として、ＳＩＤ９５Ｄ
ＩＧＥＳＴ，ｐ１７６−１７９（１９９５）には、反射
板を体積ホログラムによって構成することが示されてい
る。これは、図６に示すように、液晶表示素子８０の背
後の反射板９０を、透明基板９１の一面に体積ホログラ
ム層９２を設け、背面には背後から光が入射しないよう
に光吸収層９６を設けた構造とする。この場合、体積ホ
ログラム層９２における干渉縞の方向は、透明基板９１
の面と平行にならないようにする。

【０００６】この表示パネルでは、天井などの照明から
の入射光１は、液晶表示素子８０を透過した後、反射光
７として示すように、ホログラフィック反射板９０でパ
ネルに垂直な方向に反射し、再び液晶表示素子８０を透
過して、観察者の目に入る。これに対して、照明の映り
込み８となる、液晶表示素子８０の基板表面や偏光板な
どの界面での正反射光は、パネルの下方向に反射するの
で、観察者の目に入らない。したがって、映り込みのな
い、視認性の高い表示が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たホログラフィック反射板９０の体積ホログラム層９２
は、透明基板９１の一面にフォトポリマーと液晶の混合
物からなる層を形成し、この混合物層に２方向からレー
ザ光を照射してフォトポリマーを重合させ、光強度が強
い部分ではポリマーリッチとなり、弱い部分では液晶リ
ッチとなるように、ポリマーと液晶を層分離させること
によって、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓ
ｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造のものとし
て得るため、屈折率差が小さいので、反射波長域が狭
く、単色の光しか反射しない。そのため、上述したホロ
グラフィック反射板９０は、多色表示の反射型カラー表
示装置には用いることができないという問題がある。

【０００８】そこで、この発明の目的は、多色表示の反
射型カラー表示装置に用いることができる多色反射のホ
ログラフィック反射板を提供し、またそのようなホログ
ラフィック反射板を確実かつ容易に作成することができ
る反射板製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】反射板に関する請求項１
の発明では、透明基板の一面に互いに異なる波長域を反
射させる複数の体積ホログラム層を積層し、前記透明基
板の背面に光吸収層を設ける。

【００１０】この場合、複数の体積ホログラム層は、そ
れぞれの間に中間基板を介することなく積層することが
望ましい。

【００１１】また、複数の体積ホログラム層は、同一光
源からの光を回折させる方向が、透明基板の正反射方向
と異なり、かつそれぞれの体積ホログラム層の間では同
一方向となるようにすることが望ましい。

【００１２】さらに、複数の体積ホログラム層は、それ
ぞれ反射波長域が赤、緑、青の波長域である３層の体積
ホログラム層を含むものとすることが望ましい。

【００１３】反射板製造方法に関する請求項５の発明で
は、透明基板の一面側に、フォトポリマーと液晶の混合
物からなる層を形成して、この混合物層に可干渉の２方
向の面状光を照射することにより、前記フォトポリマー
を重合させて一層の体積ホログラム層を形成する工程
を、２回目以降の工程では直前に形成した体積ホログラ
ム層上に前記混合物層を形成し、かつ各工程ごとに前記
２方向の面状光の前記混合物層に対する照射角度を変え
て、複数回繰り返す。

【００１４】反射型カラー表示装置に関する請求項６の
発明では、上記のこの発明の反射板の前記複数の体積ホ
ログラム層からなる反射層側に透過型カラー表示素子を
設置する。

【００１５】

【作用】上記のように構成した請求項１の発明の反射板
においては、透明基板の一面に、それぞれは、反射波長
域が狭く、単色の光しか反射しない体積ホログラム層
が、それぞれの間では、互いに異なる波長域を反射させ
るものとして複数、例えば赤、緑、青の波長域を反射さ
せるものとして３層、積層されているので、その複数の
体積ホログラム層からなる反射層全体としては、広いス
ペクトルの入射光、例えば赤、緑、青の色光成分を含む
白色光を、所定の方向、例えば当該反射板を透過型カラ
ー表示素子の背後に設けて反射型カラー表示装置を構成
する場合には、その表示パネルの正反射方向と異なる方
向に反射させることができる。

【００１６】上記の方法による請求項５の発明の反射板
製造方法においては、透明基板の一面上に混合物層を形
成し、これに可干渉の２方向の面状光を、それぞれある
角度で照射することによって、第１層の体積ホログラム
層を形成する。このとき、２方向の面状光の照射角度に
より、第１層の体積ホログラム層における干渉縞の方向
と屈折率の変化の周期が決まり、その照射角度を選定す
ることによって、第１層の体積ホログラム層を、所定方
向に回折を生じ、かつ例えば青の波長域を反射させるも
のとすることができる。

【００１７】次に、この第１層の体積ホログラム層上に
混合物層を形成し、これに可干渉の２方向の面状光を、
それぞれ第１層の体積ホログラム層の形成時とは異なる
角度で照射することによって、第２層の体積ホログラム
層を形成する。このとき、２方向の面状光の照射角度を
第１層の体積ホログラム層の形成時と変えるので、照射
光が回折条件を満たすことはなく、第１層の体積ホログ
ラム層による回折は生じない。また、その２方向の面状
光の照射角度を選定することによって、第２層の体積ホ
ログラム層を、第１層の体積ホログラム層と同じ方向に
回折を生じ、かつ第１層の体積ホログラム層と異なる波
長域、例えば緑の波長域を反射させるものとすることが
できる。

【００１８】３層の体積ホログラム層を形成する場合に
は、次に、この第２層の体積ホログラム層上に混合物層
を形成し、これに可干渉の２方向の面状光を、それぞれ
第１層の体積ホログラム層の形成時および第２層の体積
ホログラム層の形成時とは異なる角度で照射することに
よって、第３層の体積ホログラム層を形成する。このと
き、第１層または第２層の体積ホログラム層による回折
は生じないとともに、第３層の体積ホログラム層を、第
１層および第２層の体積ホログラム層と同じ方向に回折
を生じ、かつ第１層および第２層の体積ホログラム層と
異なる波長域、例えば赤の波長域を反射させるものとす
ることができる。

【００１９】したがって、請求項５の発明の反射板製造
方法によれば、透明基板の一面に互いに異なる波長域を
反射させる複数の体積ホログラム層が積層されて、その
複数の体積ホログラム層からなる反射層全体として、反
射波長域が広く、多色の光を所定方向に反射させる反射
板を、確実かつ容易に作成することができる。

【００２０】上記のように構成した請求項６の発明の反
射型カラー表示装置においては、透過型カラー表示素子
の背後に、上記のように複数の体積ホログラム層からな
る反射層を備える請求項１の発明の反射板が設置される
ので、映り込みがなく、視認性の高い表示が得られる、
多色表示の反射型カラー表示装置を実現することができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】

〔反射板および反射型カラー表示装置としての実施形
態〕図１は、この発明の反射板および反射型カラー表示
装置の一実施形態を示す。

【００２２】この実施形態の反射板１０は、透明基板１
１の一面に反射層１２として、それぞれ青、緑、赤の波
長域を反射させる３層の体積ホログラム層１３Ｂ，１４
Ｇ，１５Ｒを積層形成し、透明基板１１の背面に光吸収
層１６を形成したものである。また、この実施形態の反
射型カラー表示装置は、透過型カラー表示素子２０の背
後に上記の反射板１０を設置したものである。

【００２３】体積ホログラム層１３Ｂ，１４Ｇ，１５Ｒ
は、それぞれ十分に薄く形成するとともに、それぞれの
間に中間基板を介することなく積層する。

【００２４】後述するように、この表示パネルでは、天
井などの照明からの入射光１は、透過型カラー表示素子
２０を透過した後、反射光２として示すように、反射板
１０でパネルに垂直な方向に反射し、再び透過型カラー
表示素子２０を透過して、観察者の目に入る。このと
き、体積ホログラム層１３Ｂ，１４Ｇ，１５Ｒの厚みが
大きく、または体積ホログラム層１３Ｂ，１４Ｇ，１５
Ｒの間に中間基板が存在すると、各色の光が離れて反射
することになり、その距離に比べて解像度が十分に低い
場合には、問題ないが、その距離に対して解像度が同等
以上である場合には、色ずれや多重像となって表示画質
が劣化する。

【００２５】体積ホログラム層１３Ｂ，１４Ｇ，１５Ｒ
を十分に薄くし、かつそれぞれの間に中間基板を介在さ
せないことによって、このような色ずれや多重像は生じ
ない。

【００２６】図２に示すように、体積ホログラム層１３
Ｂ，１４Ｇ，１５Ｒは、同一光源からの光を回折させる
方向が、透明基板１１ないし表示パネルの正反射方向と
異なり、かつそれぞれの体積ホログラム層１３Ｂ，１４
Ｇ，１５Ｒの間では同一方向の、反射板１０ないし表示
パネルに垂直な方向となるようにする。ただし、図２で
は便宜上、同一にしたが、体積ホログラム層１３Ｂ，１
４Ｇ，１５Ｒにおける干渉縞の方向と屈折率の変化の周
期は互いに異ならせ、これにより上記のように体積ホロ
グラム層１３Ｂ，１４Ｇ，１５Ｒが、それぞれ青、緑、
赤の波長域を反射させるようにする。

【００２７】このようにすることによって、図１の表示
パネルでは、入射光１が透過型カラー表示素子２０を透
過して反射板１０に入射したとき、青、緑、赤の色光が
反射光２として示すように、反射板１０でパネルに垂直
な方向に反射する。これに対して、照明の映り込み３と
なる、透過型カラー表示素子２０の基板表面や偏光板な
どの界面での正反射光は、パネルの下方向に反射するの
で、観察者の目に入らない。したがって、映り込みのな
い、視認性の高い表示が得られる。

【００２８】なお、透過型カラー表示素子２０は、ＴＮ
モードの液晶表示素子にカラーフィルタを組み合わせた
ものなど、公知のいずれのものでもよい。

【００２９】〔反射板製造方法としての実施形態〕図３
は、図１に示した反射板１０を製造する方法の一実施形
態を示す。まず、図３（Ａ）に示すように、透明基板１
１の一面上に、フォトポリマーと液晶の混合物からなる
層１３ａを形成し、透明基板１１の背面側および混合物
層１３ａの表面側から、面状としたレーザ光３１，３２
を、透明基板１１に垂直な方向に対して、θ１１，θ１
２の角度で照射して、混合物層１３ａ中のフォトポリマ
ーを重合させ、ポリマーと液晶を層分離させて、同図
（Ｂ）に示すように体積ホログラム層１３Ｂを形成す
る。

【００３０】このとき、角度θ１１，θ１２を選定する
ことによって、体積ホログラム層１３Ｂを、透明基板１
１に垂直な方向に回折を生じ、かつ青の波長域を反射さ
せるものとする。

【００３１】次に、同図（Ｂ）に示すように、上記のよ
うに形成した体積ホログラム層１３Ｂ上に、同様にフォ
トポリマーと液晶の混合物からなる層１４ａを形成し、
透明基板１１の背面側および混合物層１４ａの表面側か
ら、面状としたレーザ光３１，３２を、透明基板１１に
垂直な方向に対して、体積ホログラム層１３Ｂの形成時
とは異なるθ２１，θ２２の角度で照射して、混合物層
１４ａ中のフォトポリマーを重合させ、ポリマーと液晶
を層分離させて、同図（Ｃ）に示すように体積ホログラ
ム層１４Ｇを形成する。

【００３２】このとき、角度θ２１，θ２２を選定する
ことによって、体積ホログラム層１４Ｇを、透明基板１
１に垂直な方向に回折を生じ、かつ緑の波長域を反射さ
せるものとする。

【００３３】次に、同図（Ｃ）に示すように、上記のよ
うに形成した体積ホログラム層１４Ｇ上に、同様にフォ
トポリマーと液晶の混合物からなる層１５ａを形成し、
透明基板１１の背面側および混合物層１５ａの表面側か
ら、面状としたレーザ光３１，３２を、透明基板１１に
垂直な方向に対して、体積ホログラム層１３Ｂの形成時
および体積ホログラム層１４Ｇの形成時とは異なるθ３
１，θ３２の角度で照射して、混合物層１５ａ中のフォ
トポリマーを重合させ、ポリマーと液晶を層分離させ
て、同図（Ｄ）に示すように体積ホログラム層１５Ｒを
形成する。

【００３４】このとき、角度θ３１，θ３２を選定する
ことによって、体積ホログラム層１５Ｒを、透明基板１
１に垂直な方向に回折を生じ、かつ赤の波長域を反射さ
せるものとする。

【００３５】このように３層の体積ホログラム層１３
Ｂ，１４Ｇ，１５Ｒを間隔をおかずに積層形成した後、
同図（Ｄ）に示すように、透明基板１１の背面に光吸収
層１６を形成する。

【００３６】（反射板製造方法の実施例）図３の方法
で、透明基板１１上において混合物層１３ａ，１４ａ，
１５ａを、それぞれ所定の厚みに保持し、かつレーザ光
３１，３２を混合物層１３ａ，１４ａ，１５ａに対し
て、それぞれ所定の角度で照射するために、以下に示す
ようにスペーサ、透明樹脂基板およびプリズムを用いる
方法で、実際に反射板１０を製造した。

【００３７】フォトポリマーとしては、ＤＰＨＡ（日本
化薬製）６０％とＮ−ビニルピロリドン（和光純薬製）
２０％を混合し、これに液晶として、Ｅ−８（メルク社
製）２０％を混合し、さらに重合開始剤として、ローズ
ベンガル（和光純薬製）５ｍＭとＮ−フェニルグリシン
５０ｍＭを混合して、シロップを作製した。

【００３８】図４（Ａ）に示すように、透明基板（ガラ
ス基板）１１の一面上に、２０μｍのスペーサ４１を散
布した後、上記のシロップを滴下した。さらに、その上
に表面にフッ素樹脂層を設けた透明樹脂基板４３を張り
合わせた。その結果、シロップは膜厚２０μｍの層１３
ａとなった。

【００３９】波長４８８ｎｍのＡｒレーザ光を、ビーム
エキスパンダで面状とし、さらにビームスプリッタで２
波に分けて、上記のレーザ光３１，３２とし、同図
（Ｂ）に示すように、そのレーザ光３１，３２を、上記
のように得られたセルの両面に、θ１１＝０°，θ１２
＝４０°の角度で５分間照射した。照射強度は１０ｍＷ
／ｃｍ²とした。このとき、レーザ光３１，３２は、シ
ロップ層１３ａに０°および２６°で入射する。

【００４０】さらに、透明樹脂基板４３を剥がすことに
よって、同図（Ｃ）に示すように、透明基板１１の一面
上に体積ホログラム層１３Ｂのみが形成された構成とし
た。透明樹脂基板４３の表面にフッ素樹脂層を設けるこ
とによって、透明樹脂基板４３を容易に剥がすことがで
きる。

【００４１】この体積ホログラム層１３Ｂに、白色光源
から透明基板１１に垂直な方向に対して４０度の角度で
白色光を照射したところ、透明基板１１に垂直な方向に
波長４７０ｎｍの光が８０％の効率で反射して、反射光
は青色を呈し、他の波長の色光は透過した。

【００４２】次に、この体積ホログラム層１３Ｂ上に、
２０μｍのスペーサを散布した後、同図（Ｄ）に示すよ
うに、上記のシロップを、膜厚２０μｍの層１４ａを形
成するように滴下し、さらに、その上に表面にフッ素樹
脂層を設けた透明樹脂基板４４を張り合わせた。

【００４３】さらに、透明樹脂基板４４上にプリズム５
４を配置して、上記の波長４８８ｎｍのＡｒレーザ光で
あるレーザ光３１，３２を、セルの両面に、θ１１＝１
５°，θ１２＝３６°の角度で５分間照射した。このと
き、レーザ光３１，３２は、シロップ層１４ａに１０°
および３６°で入射する。

【００４４】さらに、透明樹脂基板４４を剥がすことに
よって、透明基板１１の一面上に体積ホログラム層１３
Ｂおよび１４Ｇが形成された構成とした。

【００４５】この２層の体積ホログラム層１３Ｂ，１４
Ｇに、白色光源から透明基板１１に垂直な方向に対して
４０度の角度で白色光を照射したところ、透明基板１１
に垂直な方向に波長４７０ｎｍおよび５００ｎｍの光が
８０％の効率で反射して、反射光は青緑色を呈し、他の
波長の色光は透過した。

【００４６】次に、体積ホログラム層１４Ｇ上に、２０
μｍのスペーサを散布した後、同図（Ｅ）に示すよう
に、上記のシロップを、膜厚２０μｍの層１５ａを形成
するように滴下し、さらに、その上に表面にフッ素樹脂
層を設けた透明樹脂基板４５を張り合わせた。

【００４７】さらに、透明基板１１の背面にプリズム５
５を配置し、透明樹脂基板４５上にプリズム５６を配置
して、上記の波長４８８ｎｍのＡｒレーザ光であるレー
ザ光３１，３２を、セルの両面に、θ１１＝２８°，θ
１２＝５４°の角度で５分間照射した。このとき、レー
ザ光３１，３２は、シロップ層１５ａに２８°および５
４°で入射する。

【００４８】さらに、透明樹脂基板４５を剥がすことに
よって、透明基板１１の一面上に体積ホログラム層１３
Ｂ，１４Ｇおよび１５Ｒが形成された構成とした。

【００４９】こうして得られた３層の体積ホログラム層
１３Ｂ，１４Ｇ，１５Ｒに、白色光源から透明基板１１
に垂直な方向に対して４０度の角度で白色光を照射した
ところ、透明基板１１に垂直な方向に波長４７０ｎｍ，
５００ｎｍおよび６１０ｎｍの光が８０％の効率で反射
して、反射光は白色となった。

【００５０】最後に、同図（Ｆ）に示すように、透明基
板１１の背面に、黒色樹脂を塗布して光吸収層１６を形
成した。

【００５１】

【発明の効果】上述したように、請求項１の発明によれ
ば、多色反射のホログラフィック反射板を得ることがで
きる。

【００５２】請求項２の発明によれば、色ずれや多重像
を生じない、多色反射のホログラフィック反射板を得る
ことができる。

【００５３】請求項３の発明によれば、反射型カラー表
示装置に用いたとき、映り込みがなく、視認性の高い表
示が得られる、多色反射のホログラフィック反射板を得
ることができる。

【００５４】請求項４の発明によれば、白色のホログラ
フィック反射板を得ることができる。

【００５５】請求項５の発明によれば、多色反射のホロ
グラフィック反射板を確実かつ容易に作成することがで
きる。

【００５６】請求項６の発明によれば、映り込みがな
く、視認性の高い表示が得られる、多色表示の反射型カ
ラー表示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の反射板および反射型カラー表示装置
の一例を示す図である。

【図２】それぞれの体積ホログラム層における回折の説
明に供する図である。

【図３】この発明の反射板製造方法の一例を示す図であ
る。

【図４】この発明の反射板製造方法の実施例を示す図で
ある。

【図５】従来の反射型液晶表示装置の一例を示す図であ
る。

【図６】ホログラフィック反射板を用いた従来の反射型
液晶表示装置を示す図である。

【符号の説明】

１０ 反射板 １１ 透明基板 １２ 反射層 １３Ｂ，１４Ｇ，１５Ｒ 体積ホログラム層 １３ａ，１４ａ，１５ａ 混合物層（シロップ層） １６ 光吸収層 ２０ 透過型カラー表示素子 ３１，３２ レーザ光 ４１ スペーサ ４３，４４，４５ 透明樹脂基板 ５４，５５，５６ プリズム

───────────────────────────────────────────────────── 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 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 (72)発明者 馬場 和夫 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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板の一面に互いに異なる波長域を反
   射させる複数の体積ホログラム層が積層され、前記透明
   基板の背面に光吸収層が設けられた反射板。
2. 【請求項２】請求項１の反射板において、 前記複数の体積ホログラム層は、それぞれの間に中間基
   板を介することなく積層されていることを特徴とする反
   射板。
3. 【請求項３】請求項１または２の反射板において、 前記複数の体積ホログラム層は、同一光源からの光を回
   折させる方向が、前記透明基板の正反射方向と異なり、
   かつそれぞれの体積ホログラム層の間では同一方向とさ
   れたことを特徴とする反射板。
4. 【請求項４】請求項１，２または３の反射板において、 前記複数の体積ホログラム層は、それぞれ反射波長域が
   赤、緑、青の波長域である３層の体積ホログラム層を含
   むことを特徴とする反射板。
5. 【請求項５】透明基板の一面側に、フォトポリマーと液
   晶の混合物からなる層を形成して、この混合物層に可干
   渉の２方向の面状光を照射することにより、前記フォト
   ポリマーを重合させて一層の体積ホログラム層を形成す
   る工程を、 ２回目以降の工程では直前に形成した体積ホログラム層
   上に前記混合物層を形成し、かつ各工程ごとに前記２方
   向の面状光の前記混合物層に対する照射角度を変えて、
   複数回繰り返すことを特徴とする反射板製造方法。
6. 【請求項６】請求項１〜４のいずれかの反射板の前記複
   数の体積ホログラム層からなる反射層側に透過型カラー
   表示素子を設置した反射型カラー表示装置。