KR100498870B1 - 홀로그램반사판과이를사용한반사형액정표시장치 - Google Patents

Abstract

조명광(5)이 외부에서 액정표시장치에 입사되면 편광필름(3)에 의해, 입사광 내 1방향의 편광성분의 빛만이 투과되고 액정디스플레이(2)에 도달한다. 액정디스플레이(2)에 도달한 빛은 액정디스플레이(2)에 표시되는 표시패턴에 맞추어 선광된 다음 편광필름(4)에 도달한다. 편광필름(4)을 투과한 빛은 홀로그램(6)으로 회절하지 않고 그대로 투과한다.

홀로그램(6)을 투과한 빛(7)은 홀로그램(6)의 배면에 있는 금속 반사층(8)으로 정반사하고 재차 홀로그램(6)에 입사한다. 이 입사광(반사광)(9)은 상기한 입사광(7)과는 정부역의 입사각도로 홀로그램(6)에 입사하고 홀로그램(6)이 갖는 각도 선택성과 합치하며, 회절광(10)으로서 특정각도로 투과회절한다. 이 회절광(10)은 재차 편광필름(4),액정디스플레이(2),편광필름(3)을 투과하여 관찰자의 눈(11)에 패턴표시광으로 도달한다.

Description

홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치

본 발명은 반사형 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 밝은 표시가 가능한 반사형 액정표시장치와 이에 사용하는 홀로그램반사판에 관한 것이다.

이 출원 내용은 1996년 5월 5일에 출원된 일본 특허출원 No.8-142895와, 1996년 7월 15일에 출원된 일본 특허출원 8-184446과, 1996년 11월 15일에 출원된 일본 특허출원 8-304626의 전체가 여기에 합쳐 있다.

액정표시장치에 있어서, 액정디스플레이의 배면에 반사층을 형성함으로써 백라이트를 필요로 하지 않는 반사형 액정표시장치가 알려져 있다. 이 반사형 액정표시장치에서는 관찰자측로부터의 빛(실내 조명과 일광등의 외광)이 액정디스플레이을 통과하여 상기 반사층에 의하여 반사되고, 이 액정디스플레이에 표시된 패턴에 따른 반사광이 관찰자로 조사된다.

특히 근래에는 상기 반사형 액정표시장치에 있어서, 기존의 금속반사층 대신에 반사형 홀로그램을 반사층에 적용하는 것이 시도되고 있다. 이러한 반사형 홀로그램을 적용한 반사형 액정표시장치에서는 시역이나, 반사광의 반사방향을 특정할 수 있고, 금속반사층을 적용한 표시장치와 비교하여, 특정방향으로의 밝은 표시를 할 수가 있다.

그러나 사용되는 반사형 홀로그램이 표면 릴리프헝 홀로그램인 경우 회절효율을 높게 하는 것이 어렵다. 또, 적용하는 홀로그램의 색분산에 의해 관찰자에 보여지는 색은 관찰하는 방향에 따라서 변화하는 문제가 있다.

또, 사용되는 반사형 홀로그램이 체적위상 반사형 홀로그램인 경우, 그 파장 선택성에 의해 반사회절하는 파장폭이 좁다. 이 때문에 착색(백색이나 은색이 아닌 특정색)된 반사광이 보여지거나, 가시파장역에 걸친 밝은 표시를 하는 것이 어렵다는 문제가 있다.

또, 액정표시장치에서의 컬러표시를 할 경우에는, 종래보다 잘 알려진 안료 분산형 등의 컬러필터를 액정디스플레이과 겸용하는 것을 채용하는 것이 알려졌으나, 반사형액정표시장치에서는 컬러필터에 의한 빛흡수에 의해 표시의 밝기가 저하되거나, 단가가 상승하는 등의 문제가 발생한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 마련된 것으로, 그 첫번째 목적은 홀로그램을 반사층으로서 사용하는 반사형 액정표시장치에 있어서, 밝은 표시를 실현할 수 있는 홀로그램 반사판과 이것을 사용한 반사형 액정표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 두번째 목적은 홀로그램을 반사층으로서 사용하는 반사형 액정표시장치에 있어서, 반사회절하는, 파장폭이 넓고 회절효율이 높은 빛을 미리 정해진 방향으로 밝은 표시를 하도록 제어가 가능한 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로, 각도선택성을 갖는 체적위상 투과형 홀로그램(6,12,13,14)과, 상기 체적위상 투과형 홀로그램의 일방면에 배치된 반사층(8)을 포함하는 홀로그램 반사판을 제공한다.

이와 같이 체적위상 투과형 홀로그램의 배면에 반사층을 배치한 구성을 함으로써 홀로그램 반사판으로서는 회절효율(외광의 반사율)이 높게, 회절하는 파장폭도 넓게 할 수 있는 것이 가능하다. 또, 홀로그램 렌즈의 집광 기능에 따른 일정 범위 내에서의 밝은 표시가 가능하다.

여기서는 홀로그램이 각도선택성을 갖는 체적위상 투과형 홀로그램이므로, 입사광(또는 반사층으로부터의 반사광)은 홀로그램에 의하여 투과회절을 받아, 그 결과로서, 입사광의 정반사방향이라는 상이한 방향으로 반사광을 출사하게 되고, 홀로그램 표면에서의 반사에 의한 입사광의 광원의 형상을 의식하지 않아도 되므로 시역이나 반사방향을 특정할 수가 있다.

각도선택성이란, 특정 각도(방향)으로부터의 입사광에 대해서만 특정각도(방향)에의 회절광을 출사하는 홀로그램의 광학특성이며, 홀로그램의 촬영기록시의 조건에 맞추어 상기 특정 각도(방향)가 결정된다.

또, 상이한 복수 종류의 홀로그램 렌즈가 (1) 동일 감광재에 다중기록되거나, (2) 중복하여 일체화하거나, (3) 동일 감광 재료에 패턴상으로 영역분할하여 기록되는 구성으로 할 수도 있다.

이로 인하여, 반사에 기여하는 입사광(외광)의 방향으로 제약을 받음이 적어지기도 하고, 또는 관찰자가 시점을 이동해도 반사광을 충분히 시작할 수 있는 등, 밝은 반사광을 시각할 수 있는 관찰 조건이 증가하게 된다.

이 경우 '상이한 복수 종류의 홀로그램 렌즈'로서는 (1) 동일의 재생 조명광에 대하여 초점위치가 틀리는 복수종류의 회절광을 발하는 경우와,(2) 상이한 재생 조명광에 대하여, 동일 초점 위치에 회절광을 발하는 경우가 있다.

이상에서와 같이 금속 반사층에 대신하여 홀로그램을 반사층으로서 사용하는 반사형 액정표시장치에 의하여 밝은 표시를 실현할 수 있는 홀로그램 반사판 및 이 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치가 실현된다.

이하 도면에 따라 본 발명의 실시예 등을 설명한다.

도 1 은 본 발명의 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시 장치의 개략적 구성을 보인 것이다. 홀로그램 반사판(1)은 액정디스플레이(2)의 배면에 배치되어 있으며, 도면에 표시된 바와 같은 각도선택성을 갖는 체적위상 투과형 홀로그램(6)과 금속 반사층(8)으로 구성된다.

이 각도선택성이란 특정각도(방향)으로부터의 입사광에 대해서만, 특정각도(방향)에의 회절광을 사출하는 홀로그램의 광학 특성을 나타낸다. 구체적으로는 홀로그램(6)에 대한 입사각이 정반대방향의 2 개의 입사광이고, 일방의 입사광은 회절없이 투과되고, 타측의 입사광은 소정방향(각도)으로 회절하는 특성을 의미한다. 또, 각도선택성은 적용하는 홀로그램의 촬영기록시의 각종 조건에 따라서 가변되고, 적용하는 홀로그램고유의 원하는 각도선택성을 갖도록 홀로그램을 작성할 수 있다.

그리고, 도 1 에서는 광학 특성(입사광 반사광의 광로)을 도식적으로 표시하기 위하여 홀로그램(6)과 반사층(8)등이 떨어져서 표시되어 있다. 그러나, 실제로는 양자가 적층 또는 증착으로 일체화되어 있어도 관계가 없고. 이러한 홀로그램과 반사층과의 관계는 이 명세서의 이후 설명에 대해서와 같다,

액정디스플레이(2)의 전후에는 1방향의 편광성분의 빛만을 투과하는 편광필름(3)(4)이 각각 배치되어 있다.

다음에 도 1 에 표시되는 반사형 액정표시장치에 조명광(5)이 입사된 경우의 동작에 대하여 설명한다.

조명광(5)이 외부에서 액정표시장치에 입사되면, 편광필름(3)에 의해 입사광의 안의 1방향의 편광성분의 빛만이 투과되고, 액정디스플레이(2)에 도달한다. 액정디스플레이(2)에 도달한 빛은 액정디스플레이(2)에 표시되는 표시패턴에 따라서 선광된 다음, 편광필름(4)에 도달한다.

편광필름(4)을 투과한 빛은 홀로그램 반사판(1)에 입사한다. 홀로그램 반사판(1)의 액정디스플레이(2)측은 각도선택성을 갖는 체적위상 투과형 홀로그램(6)이고,홀로그램(6)의 각도선택성에 의해 입사광은 홀로그램(6)에서 회절하지 않고 그대로 투과한다.

홀로그램(6)을 투과한 빛(7)은 홀로그램(6)의 배면에 있는 금속 반사층(8)으로 정반사하고, 재차 홀로그램(6)으로 입사한다.이 입사광(반사광)(9)은 앞의 입사광(7)과는 정부역의 입사각도로 홀로그램(6)에 입사하고, 홀로그램(6)이 갖는 각도 선택성과 합치하고, 회절광(10)으로서 특정각도로 투과 회절한다.

이 회절광(10)은 재차 편광필름(4),액정디스플레이(2), 편광필름(3)을 투과하여 관찰자의 눈(11)에 패턴 표시광으로서 도달한다.

그러나, 이 실시예에 있어서의 특정 각도(회절 후의 투과방향)은 상기 도 1에 표시된 바와 같이 회전광이 액정디스플레이(2)의 면에 대하여 수직이 되도록 설정되어 있다.

다음, 본 발명의 제 2 실시예를 도 2를 참조로 하여 설명하도록 한다.

도 2 는 체적위상 투과형 홀로그램(12)의 각도선택성이 상기 제 1 실시예의 홀로그램(6)과는 상이하게 설정되어 있으며, 기타의 구성은 상기 도 1 에 표시된 구성과 같다.

상기와 같이 각도선택성은 적용하는 홀로그램(6)의 촬영기록시의 조건에 따라서 소망 각도의 선택성을 이 홀로그램(6)에 갖게 할 수 있다.

상기 제 1 실시예에서는, 관찰자측으로부터 입사하는 입사광(5)은 홀로그램(6)으로 회절하지 않고 그대로 투과하고, 반사층(8)에서의 반사광(9)이 회절하도록 각도선택성이 설정되어 있다. 한편, 이 제 2 실시예에서는 입사광(5)은 회절하고, 반사광(9)은 회절하지 않고 투과하도록 간섭무늬가 촬영기록되고, 홀로그램(6)이 작성되어 있다.

체적위상 투과형 홀로그램(12)을 제외한 기타의 구성요건은 상기 제 1 실시예와 같기 때문에 같은 참조 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

다음에 도 2 에 표시된 반사형 액정표시 장치에 조명광(5)이 입사된 경우의 동작에 대하여 설명한다.

조명광(5)이 외부로부터 액정표시장치에 입사되면, 편광필름(3)에 의해 입사광내 1방향의 편광성분의 빛만이 투과되어 액정디스플레이(2)에 도달한다. 액정디스플레이(2)에 도달한 빛은 액정디스플레이(2)에 표시되는 표시패턴에 따라서 편광된 다음 편광필름(4)에 도달한다.

편광필름(4)을 투과한 빛은 홀로그램 반사판(1)에 입사하나, 홀로그램 반사판(1)의 액정디스플레이(2)측은 상기한 각도선택성을 갖는 체적이상 투과형 홀로그램(12)이고, 홀로그램(12)의 각도선택성에 합치한 입사광은 홀로그램(12)으로 특정 방향으로 회절하여 투과한다. 홀로그램(12)을 투과한 빛(7)은 홀로그램(12)의 배면에 있는 금속 반사층(8)에서 정반사하고, 재차 홀로그램(12)에 입사한다.

이 입사광(반사광)(9)은 상기한 입사광(7)과 정부역의 입사각도로, 또는 상기 입사각(5)과는 입사각도가 상이하기 때문에 홀로그램(12)에서는 회절하지 않고 그대로 투과한다.

이 투과광(10)은 재차 편광필름(4), 액정디스플레이(2),편광필름(3)을 투과하여 관찰자의 눈(11)에 패턴 표시광으로서 도달한다.

이상 상기 제 1, 제 2 실시예에 표시되는 홀로그램 반사판 및 이 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치에 의하면 고회절 효율로 회절하는 파장폭을 넓게 할 수 있다.

특히, 홀로그램이 각도선택성을 갖는 체적위상 투과형 홀로그램이어서 입사광(또는 반사층으로부터의 반사광)은 홀로그램에 의하여 투과회절을 받는 것으로 그 결과로서, 입사광의 정반사 방향으로 상이한 방향으로 반사광을 출사하게 된다.

따라서 관찰자는 홀로그램 표면에서의 반사에 의한 입사광의 광원의 형상을 의식하지 않아도 되며, 표시장치로서의 시역이나 반사방향을 특정할 수 있다.

다음 본 발명에 의한 제 3 실시예를 도 3 을 참조로 하여 설명한다.

도 3 은 본 발명에 의한 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략 구성을 표시한다. 체적위상 투과형 홀로그램(13)(홀로그램 렌즈)을 제외한 기타의 구성요건은 상기 제 1 및 제 2 실시예와 같으므로 같은 참조부호를 붙이고상세한 설명은 생략한다.

이 제 3 실시예에 적용되어 있는 체적위상 투과형 홀로그램 렌즈(13)의 각도 선택성은, 상기한 제 1 및 제 2 실시예의 홀로그램(6)(12)과는 상이하도록 설정되어 있다.

이 제 3 실시예에서는 관찰자측에서 입사하는 입사광(5)은 회절하지 않고 투과하고, 반사층(8)측에서 입사하는 반사광(9)이 회절하는 각도선택성을 갖도록 간섭무늬가 촬영기록되고 홀로그램 렌즈(13)가 작성되어 있다, 그리고 이 홀로그램 렌즈(13)에는 회절하고 투과한 빛이 초점위치(F1)에 집광하도록 작성되어 있다.

다음 도 3 에 표시된 반사형 액정표시장치에 조명광(5)이 입사된 경우의 동작에 대하여 설명한다.

조명광(5)이 외부에서 액정표시장치에 입사되면, 편광필름(3)에 의하여 입사광내 1방향의 편광성분의 빛만이 투과되고, 액정디스플레이(2)에 도달된다. 액정디스플레이(2)에 도달한 빛은 액정디스플레이(2)에 표시되는 표시패턴에 맞추어 선광된 다음 편광필름(4)에 도달한다.

편광필름(4)을 투과한 빛은 홀로그램 반사판(1)에 입사하나, 홀로그램 반사판(1)의 액정디스플레이(2)측은 상기한 각도선택성을 갖는 체적위상 투과형 홀로그램 렌즈(13)이고, 홀로그램 렌즈(13)의 각도선택성에 의해 입사광은 홀로그램 렌즈(13)에서 회절하지 않고 그대로 투과한다.

홀로그램 렌즈(13)을 통과한 빛(7)은 홀로그램 렌즈(13)의 배면에 있는 금속반사층(8)에서 정반사하고, 재차 홀로그램 렌즈(13)에 입사한다. 이 입사광(반사광)(9)은 앞에서의 입사광(7)과는 정부역의 입사각도로 홀로그램 렌즈(13)에 입사하고, 홀로그램 렌즈(13)가 각도선택성을 합치하고, 회절광(10)으로서 특정각도로 투과회절한다.

투과회절광은 홀로그램 렌즈(13)의 초점위치(F1)에 집광하도록 진행하고, 재차 편광필름(4), 액정디스플레이(2), 편광필름(3)을 투과하여 관찰자의 눈(11)에 패턴표시광(10)으로서 도달한다.

다음 본 발명의 제 4 실시예를 도 4 에 따라 설명한다. 도 4 는 본 발명의 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성을 표시하며, 체적 위상 투과형 홀로그램(6)(홀로그램 렌즈)(14)을 제외한 기타의 구성요건은 상기 제 3 실시예와 같으므로 같은 참조 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다. 이 제 4 실시예에 적용되어 있는 체적위상 투과형 홀로그램(4)의 각도선택성은 상기한 홀로그램(6)(12)(13)과는 상이하도록 설정되어 있다.

이 제 4 실시예에서는 관찰자측에서 입사하는 입사광(5)과, 회절하는 반사층(8)측에서 입사하는 반사광(9)이 회절하지 않고 통과하는 각도선택성을 갖도록 간섭무늬가 촬영기록되는 홀로그램 렌즈(14)가 장착되어 있다. 또, 이 홀로그램 렌즈(14)에서는 회절하고 투과한 빛이 홀로그램 렌즈(14)의 본래의 초점위치F(도시없음)와 대칭위치(거울면 허상)F2에 집광하도록 작성되어 있다.

다음에 도 4 에서와 같이 반사형 액정표시장치에 조명광(5)이 입사된 경우의 동작에 대하여 설명한다.

조명광(5)이 외부에서 액정표시장치에 입사되면 편광필름(3)에 의해 입사광내 1 방향의 편광성분 빛만이 투과되고, 액정디스플레이(2)에 도달한다.액정디스플레이(2)에 도달한 빛은 액정디스플레이(2)에 표시되는 표시패턴에 따라서 편광된 다음, 편광필름(4)에 도달한다.

편광필름(4)을 통과한 빛은 홀로그램 반사판(1)에 입사하나, 홀로그램 반사판(1)의 액정디스플레이(2)측은 상기한 각도선택성을 가진 체적 위상 투과형 홀로그램 렌즈(14)이고, 홀로그램 렌즈(14)의 각도선택성과 합치하는 입사광은 홀로그램 렌즈(14)에서 특정방향으로 회절하여 회절하여 투과한다. 홀로그램 렌즈(14)를 투과한 빛(7)은 홀로그램 렌즈(14)의 배면에 있는 금속 반사층(8)을 정반사하고 재차 홀로그램 렌즈(14)에 입사한다. 이 입사광(반사광)(9)은 앞서의 입사광(7)이 정부역의 입사각도로, 또, 상기 입사광(4)와는 입사각도가 상이하기 때문에 홀로그램렌즈(14)에서는 회절하지 않고 그대로 투과한다.

투과회절광은 홀로그램 렌즈(14)의 초점위치(F)와 대상인 위치(F2)에 집광하도록 진행하고, 재차 편광필름(4),액정디스플레이(2), 편광필름(3)을 투과하여 관찰자의 눈(11)에 패턴 표시광(10)으로서 도달한다.

이상 설명한 바와 같이 이 제 3 및 제 4 실시예에 표시되는 홀로그램 반사판 및 이 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치에 의하면 회절효율(외광의 반사율)이 높고, 회절하는 파장폭을 넓게 할 수가 있다. 또, 적용하는 홀로그램에 집광기능을 갖게 함으로써 일정 범위내에서의 밝은 표시가 가능해진다.

홀로그램이 각도선택성을 갖는 체적위상 투과형 홀로그램이므로, 입사광(또는 반사층에서의 반사광)은 홀로그램에 의하여 투과회절을 받는 것으로, 그 결과로 입사광의 정반사 방향과는 상이한 방향으로 반사광을 출사하게 된다. 따라서 관찰자는 홀로그램 표면에서의 반사에 의한 입사광의 광원의 형상을 의식하지 않고 끝까지 표시장치로서의 시역이나 반사방향을 특정할 수 있게 된다.

다음 제 5 실시예를 도 5 에 따라 설명한다. 도 5 는 공간 주파수가 상이한 3 종류의 간섭무늬로 된 체적위상 투과형 홀로그램(15a)(15b)(15c)이 중합된 구성의 홀로그램을 적용한 반사형 액정표시 장치의 개략 구성도를 표시한다. 체적위상 투과형 홀로그램(15a)(15b)(15c)을 제외한 기타의 구성요건은 상기 제 1 실시예와 같으므로 같은 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

체적위상 투과형 홀로그램(15a)(15b)(15c)은 각각 관찰자의 방향으로 적색, 녹색, 청색의 빛을 투과회절하도록 작성되어 있으며, 이들의 각도선택성은 상기한 제 1 실시예와 같이 관찰자측으로부터의 입사광을 투과하고, 반사층(8)에서의 입사광을 투과회절하도록 설정되어 있다.

이 제 5 실시예에 표시된 홀로그램 반사판 및 이 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치에 의하면, 홀로그램이 갖는 색분산의 특성에 의하여 색에 따라서 회절 각도가 변환하지 않도록 3 종류의 홀로그램을 조합하여 3 색광의 회절각도가 일치하도록 하는 것으로 표시장치를 관찰할 경우에, 보는 각도에 따라서 색이 변화하는 것이 관찰되지 않는다.

그리고 제 5 실시예에서는 상기에 한정되는 것은 아니고, 복수 종류의 간섭 무늬를 1 매의 감광재료에 대응기록함으로써 작성된 홀로그램을 적용할 수 있고. 같은 작용 효과를 얻게 된다.이 경우에는 홀로그램 자체는 상이하지만 개략구성은 상기 도 1 과 같은 구성이 된다.

또, 체적위상 투과형 홀로그램(15a)(15b)(15c)의 각도선택성은 상기 제 2 실시예와 같이 관찰자측으로부터의 입사광이 홀로그램으로 투과회절 받도록 설정해도 된다.

이상 상기 제 5 실시예에 표시되는 홀로그램 반사판 및 이 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치에 의하면, 각기 공간 주파수가 상이한 복수 종류의 간섭 무늬가 기록된 감광재료를 중합하여 일체화함으로써, 홀로그램의 색분산에 의한 영향이 낮추어지고 상이한 다방향으로의 관찰에 대해서도 홀로그램에서 회절 재생되는 색에 변화가 적게 된다.

다음에 본 발명에 관한 제 6 실시예를 도 6 및 도 7 에 따라 설명한다.

도 6 는 제 6 실시예에 적용되는 홀로그램(16)(홀로그램 렌즈)의 일례를 도식적으로 표시하고 있다. 여기서는 상이한 2 종류의 홀로그램 렌즈가 상이한 2 종류의 간섭무늬(17)(18)로 된 체적위상 투과형 홀로그램으로서 동일 감광 재료에 다중 기록되어 있다.

각 홀로그램(17)(18)은 촬영기록시의 물체광(19)(20)(점광원으로부터의 빛이 감광재료에 퍼져서 반사되는 물체광)이 도시된 동일 참조광과 감광재료로 간섭하는 것으로 기록된다.

이 체적위상 투과형 홀로그램(16)이 적용된 홀로그램 반사판(1)을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성을 도 7 에 표시한다. 체적위상 투과형 홀로그램(16)을 제외한 기타 구성요건은 상기 제 3 실시예와 같으므로 같은 참조부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

상기한 홀로그램(16)이 적용되어 있어서, 홀로그램(16)을 재생하면, 기록시의 참조광과 공동역할한 입사광(외광)에 대하여 촬영기록시의 물체광의 광도에 상당한 초점위치(촬영기록시의 점광원의 위치)의 상이한 2 개의 집광성 회절광이 투과회절된다.

이 때문에 조명광(5)이 조사된 경우의 상기 제 3 실시예와 달리 이하의 동작이 발생한다.조명광(5)이 홀로그램(16)을 회절없이 투과한 다음, 반사층(8)에 의해 반사되고, 재차 홀로그램(16)에 입사된다. 이 입사광이 기록시의 참조광과 공동역할인 경우 상이한 초점위치(F3)(F4)에 대하여 2 개의 집광 회절광(10a)(10b)가 투과회절하여 사출된다.

그리고 홀로그램(16)을 상기 도 4 에 표시된 제 4 실시예에서와 같이 관찰자측에 입사되는 조명광(5)을 투과회절하고 반사층(8)측에서 입사하는 입사광(9)을 회절없이 투과하도록 작성할 수도 있다. 이 경우 액정표시장치에서 사출되는 빛은 홀로그램(16)의 촬영기록시의 물체광의 광도에 상당하는 초점위치(촬영기록시의 점광원의 위치)에 대하여 정면 허상의 위치에 집광하게 된다. 또, 감광재료에 기록되는 홀로그램 렌즈의 수도 원하는 수로 변경할 수도 있다.

또, 도 7 에서는 도명의 관계상 초점위치(F3)(F4)가 액정표시장치의 상하 방향만에 처저서 설정된 것으로 보이지만, 실제로는 회절투과광을 좌우, 경사 방향으로도 설정가능하다. 즉, 3차원에서의 집광설정이 가능하다.

그리고 상이한 복수 종류의 홀로그램 렌즈의 제작방법으로서, 다중기록에 한하지 않고 홀로그램 렌즈의 중합이나 패턴상의 영역 분할한 기록에서도 같이 실현할 수 있다.

이상, 이 제 6 실시예에 의하면 반사에 기여한 입사광(외광)의 방향으로 받는 제약을 낮출 수가 있게 된다. 또, 관찰자가 시점을 이동해도 반사광을 충분히 시각할 수 있는 등 밝은 반사광을 시각할수 있는 관찰조건을 늘릴 수가 있다.

다음에 본 발명의 제 7 실시예를 도 8 에 따라 설명한다. 도 8 은 본 발명의 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략 구성을 표시한다. 체적위상 투과형 홀로그램(21)을 제외한 기타 구성요건은 상기 제 3 실시예와 같으므로 같은 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

또, 체적위상 투과형 홀로그램(21)은 상기 제 6 실시예에서의 홀로그램(16)의 다중 기록의 기타 예이다. 이 홀로그램(21)은 단독한 물체광을 복수 방향에서의 참조광과 감광재료로 간섭시키는 것으로, 상이한 2 종류의 홀로그램 렌즈가 상이한 2 종류의 간섭무늬로 된 체적위상 투과형 홀로그램으로서 기록된다. 상기 홀로그램 렌즈(17)을 재생하면, 기록시의 참조광과 공동역할한 복수 방향으로부터의 입사광(외광)에 대하여 1 개의 집광성 회절광이 투과회절된다.

이 때문에 조명광(5)이 조사된 경우의 상기 제 3 실시예와 상이한 점은 이하와 같다. 상이한 조명광(5a)(5b)이 홀로그램(21)을 회절없이 투과한 다음 반사층(8)에 의하여 반사되고 재차 홀로그램(21)에 입사된다. 이 입사광(9a)(9b)은 기록시의 참조광과 공동역할인 경우, 동일 초점 위치(F5)에 대하여 1 개의 집광성 회절광(10)이 투과회절하여 사출된다.

그리고 홀로그램(21)은 상기 도 4 에 표시되는 제 4 실시예와 같이 관찰자측에서 입사되는 조명광(5)을 투과회절한다. 반사층(8) 측에서 입사되는 입사광(9)은 회절없이 투과하도록 작성할 수도 있다. 이 경우 액정표시장치로부터 사출되는 빛은 홀로그램(21)의 촬영기록시의 물체광의 광도에 상당한 초점위치(촬영기록시의 점광원의 위치)에 대하여 정면 허상의 위치도 집광하게 된다.

또, 감광 재료에 기록되는 홀로그램 렌즈의 수도 원하는 수로 변경시킬 수 있다.

그리고 상이한 복수 종류의 홀로그램 렌즈의 제작방법으로서, 다중 기록에 한하지 않고, 홀로그램 렌즈의 중합이나 패턴상으로 영역 분할한 기록에서도 같이 실현될 수 있다.

이상 본 발명의 제 7 실시예에 의하면 관찰자의 시점에 대하여 충분히 밝은 반사광을 공급할 수 있게 된다.

또, 상기 제 6 실시예와 조합함으로써 관찰자의 시점에 대하여 충분히 밝은 반사광을 공급함과 동시에 관찰자가 시점을 이동해도 밝은 반사광을 공급함이 가능하다.

다음에 본 발명에 관한 제 8 실시예를 도 9 및 도 10을 따라 설명한다. 도 9 는 이 제 8 실시예의 홀로그램 반사판의 홀로그램(22)(공간 주파수가 상이한 복수 종류의 간섭 무늬로 된 홀로그램이 특정패턴상으로 배열된 구성)을 정면에서 본 개략도이다. 도면에서 보인 바와 같이 공간 주파수의 상이한 체적 위상 투과형 홀로그램(23)(24)(25)을 어떤 특정패턴으로 어레이상으로 배치하고 (이 도면에서는 스트라이프 패턴) 이웃한 3 개의 홀로그램 셀(23)(24)(25)로 각각 적색, 녹색, 청색을 투과회절하도록 구성되어 있다. 즉, 홀로그램 셀(23)(24)(25)으로 사용하는 액정디스플레이(2)의 1 파소에 대응된다.

도 9 에 표시된 패턴은 특정패턴의 일례이며, 이 발명의 홀로그램 반사판은 도시 패턴에 한정되는 것은 아니고, 사용하는 액정디스플레이의 파소 배열에 합치시키면 스트라이프 배열에서도 델타 배열 혹은 그 외의 패턴에서도 사용가능하다.

또, 도 10 에 표시된 바와 같이 특정 패턴으로서 3 종류의 홀로그램(26)(27)(28)을 각각 원형, 사각, 3 각에 대응시켜서 배치하고, 각 도형이 상이한 색채로 관찰토록 해도 되며, 이로서 특정의 문자 혹은 도형을 특정색으로 착색시켜서 표시하는 것도 가능하다.

이러한 홀로그램으로 착색시켜서 표시하는 것도 가능하다. 이러한 홀로그램(22)을 갖는 홀로그램 반사판 및 이 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치는 상기한 제 1 및 제 2 실시예에 표시되는 개략 구성과 같으므로 구성 및 동작의 설명은 생략한다.

이상 제 8 실시예의 홀로그램 반사판 및 이 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시 장치에 의하면 공간 주파수가 상이한 복수 종류의 간섭무늬로 된 상기 홀로그램이 다중 기록을 포갬으로써 일체화된 구성으로 함으로써 특정 방향에서의 관찰로 모든 색채의 표시가 가능하게 된다.

다음에 본 발명의 제 9 실시예를 도 11 내지 도 14 에 따라 설명한다. 도 11 내지 도 14 에는 이 제 9 실시예에 관한 홀로그램 반사판이 이 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략 구성이 표시되어 있다.

도 11 내지 도 14 까지 각 도면은 반사층(20)을 제외한 상기 제 1 내지 제 4 실시예의 반사형 액정표시장치에 대응한다. 따라서 같은 구성요건에는 상기 실시예와 같은 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

상기 제 1 내지 제 4 실시예에서는 반사층(8)이 정면이었음에 대하여 도 11 내지 도 14 에 표시된 제 9 실시예에서는 반사층(29)에 산란 반사면이 사용되어 있다. 따라서 상기 제 1 내지 제 4 실시예와 이하 동작이 상이하다.

홀로그램 반사판(1)의 홀로그램(6)(12)(13)(14)을 투과회절 또는 회절없이 투과한 빛은 반사층(29)에 있어서 산란 반사한다.

상기 제 1 및 제 3 실시예에 대응하는 표시장치에서는 산란 반사된 빛만 홀로그램(6)(13)의 각도선택성에 합치한 빛만이 투과회절하게 된다.(도 11 및 도 13 참조)

상기 제 2 및 제 3 실시예에 대응하는 표시장치에서는 산란반사된 빛 모두가 홀로그램(12)(14)을 투과한다. (도 12 및 도 14 참조)

이상 이 제 9 실시예에 관한 홀로그램 반사판 및 이 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치에 의하면 반사층이 산란 반사면을 가짐으로써 반사광이 집광되는 범위를 넓힐 수가 있다. 따라서 시역(반사방향)을 한정된 좁은 범위로 한정됨이 없이 넓혀진 일정범위내에서 밝은 표시가 가능해진다. 상기한 반사층이 산란 반사면을 갖는 홀로그램 반사판은 앞서 설명한 바와 같이 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 적용될 뿐만 아니라 상기 제 5 내지 제 8 실시예에도 적용할 수 있다.

다음은 본 발명에 관한 제 10 실시예로 도 15 에 따라 설명한다. 도 15 는 이 제 10 실시예에 관한 홀로그램 반사판 및 이 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성을 표시한다.

이 반사형 액정표시장치에 적용되고 있는 홀로그램(6)의 각도선택성은 상기한 제 1 실시예의 것과 같다. 다만 이 반사형 액정표시장치가 상기 상기한 제 1 실시예의 장치와 상이한 점은 액정디스플레이(2)의 홀로그램 반사판(1) 측에 형성되어 있는 편광필름(4)이 없고, 홀로그램(6)의 액정디스플레이(2)측에 편광층(30)이 형성되어 있다는 점이다. 그 외의 구성요건은 같으므로 상기 실시예와 같은 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

편광층(30)은 홀로그램(6)의 보호층으로서 기능함과 동시에 액정표시장치에 내장하는 경우에는 액정디스플레이(2)에 필요한 편광층을 겸하도록 형성된다. 따라서 이 제 10 실시예의 홀로그램 반사판(1)에서는 홀로그램(6)에 촬영기록된 간섭무늬가 보호되고, 액정표시장치에 내장할 때 또는 액정표시장치를 운반할 때에 홀로그램(6)이 상처받는 것을 방지할 수 있다. 또, 표시패널(2)의 반사층(8)측의 편광필름을 작성할 필요가 없어지므로 액정표시장치에 있어서의 홀로그램 반사판(1)을 제외한 구성을 간략화할 수 있다.

그리고 도 15 에서는 상기 제 1 실시예에 의한 실시예를 도시하였으나, 상기한 기타 실시예에 대하여도 편광층(30)을 형성한 홀로그램 반사판을 적용할 수 있다.

상기한 제 1 내지 제 10 실시예에 표시되는 홀로그램 반사판은 전체를 필름상의 형태에 형성토록 해도 무방하다. 이에 따르면 홀로그램 반사판을 액정 표시 장치에 내장하는 작업이 용이해진다.

일반적으로 체적위상 반사형 홀로그램으로 체적위상 투과형 홀로그램과 같은 넓은 회전 파장폭을 억기 위해서는 굴절율 변조도가 투과형으로부터 요구되는 것으로부터 수배 필요하며 감광재료에 요구되는 성능이 임해진다. 체적위상 투과형 홀로그램의 회전 파장 폭이 체적위상 반사형 홀로그램의 그것에 비하여 넓은 것은 당해 기술분야에 있어서, 주지하는 사실이고, 이 명세서에 상세한 설명은 생략하였으나, 예를 들면 The bell system technical journal November 1969 volume 48 number 9의 논문에 개제되어 있다. [결합파 이론]에 의해 설명된다.

또, 상기한 제 1 내지 10 실시예에서의 홀로그램과 이와 조합하는 반사층을 투과성을 같이 보유하도록, 예를 들면 허프 밀러를 적용함으로써 필요에 따라 백라이트에서의 조사가 가능하다.

이 상기 제 1 내지 제 10 실시예에 있어서의 체적 위상 투과형 홀로그램은 통상의 2 광속 홀로그램 촬영 광착계에 의해 체적 위상형 홀로그램용 감광재료를 사용하여 기록할 수 있다. 상기 감광 재료로서는 중크롬산 제라틴이나 은염감광재료, 호트 폴리마 등이 사용되며 예를 들면 AGFA사제의 홀로그램용 은염감광재료 8E56필름을 사용할 수 있다.

상기 제 1 ,제 2 및 제 5 실시예의 홀로그램의 촬영기록은 공지의 2 스텝의 촬영공정에 의한 광원인 레저는 아르곤 이온 레저(파장 514.5 mm)을 적용할 수 있다. 먼저 제 1 스텝으로서 확산판(젖빛 유리)을 피사체로 한 프레넬 홀로그램 촬영 후 제 2 스탭에서 이 프레넬홀로그램으로부터 재생한 회절판의 실상을 이미지 타입의 홀로그램으로 재차 투영한다.제 2 스텝의 홀로그램 촬영후 CWC2 현상액으로 현상하고, PBQ 2 표백액으로 표백을 하고 수세건조하에 체적위상 투과형 홀로그램을 얻는다. 이 홀로그램의 이면 베이스측으로 반대층으로서 알루미늄을 증착(산란 반사판을 갖는 박상의 알루미늄을 라미네이트 해도 무방하다)하여 홀로그램 반사판이 된다.

또, 상기 제 3, 제4, 제6 및 제 7 실시예에서의 홀로그램의 촬영기록에는 사용되는 2 광속내, 점광원으로 확산되는 발산광을 물체광으로 하고 평행광을 참조광으로서 쌍방의 입사각을 소망하는 정도로 벌어지게 하여 촬영 기록한다. 이에 따라 체적 위상 투과형 홀로그램을 얻었다.

상기 설명에서 2 스텝째의 촬영시의 감광재료의 앞근방에 소망한 마스크 패턴을 배치하고 촬영파장을 바꿀 때마다 마스크 패턴을 스텝이동하여 반복촬영을 하면 상기 제 8 실시예에 적용되는 홀로그램 반사판이 된다.

또,파장이 없는 참조광을 변화해도 같은 효과가 얻어진다.

이상 제 1 내지 10 실시예에 표시한 본 발명에 의하면 금속 반사층에 대신하여 홀로그램을 반사층으로서 사용하는 반사형 액정표시장치로서, 밝은 표시로 실현할 수 있는 홀로그램 반사판을 제공할 수 있다. 금속 반사층을 갖던 반사형 표시장치에서는 액정표시패턴의 배경이 불선명한 회색이었으나 본 발명의 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치에 의하면 백색 또는 모두 컬러의 배경색으로 할 수 있다.

또, 금속 반사층에 대신하여 홀로그램 반사판을 사용한 종래의 표시장치에서는 백색 또는 모든 컬러의 배경색으로 할 수 있고 그 휘도도 낮다는 문제가 있었으나 본 발명에 의하여 가시 파장역에 걸쳐서 밝은 컬러 표시도 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 각도 선택성을 갖는 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성표시도.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 각도 선택성을 갖는 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성표시도.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 관한 집광 기능을 갖는 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성표시도.

도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 관한 집광 기능을 갖는 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성표시도.

도 5는 볼 발명의 제 5 실시예에 관한 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성표시도.

도 6은 본 발명의 제 6 실시예에 관한 홀로그램 반사판의 홀로그램이 기록된 간섭무늬를 설명하기 위한 도면.

도 7은 상기 도 6 에 표시된 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성표시도.

도 8은 본 발명의 제 7 실시예에 관한 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성표시도.

도 9는 본 발명의 제 8 실시예에 관한 홀로그램 반사판의 홀로그램에 설정되는 특정 패턴의 일예시도.

도 10은 본 발명의 제 8 실시예에 관한 홀로그램 반사판의 홀로그램에 설정된 특정패턴의 일예시도.

도 11은 본 발명의 제 9 실시예에 관한 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성 일예시도.

도 12은 본 발명의 제 9 실시예에 관한 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성 일예시도,

도 13은 본 발명의 제 9 실시예에 관한 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성 일예시도.

도 14는 본 발명의 제 9 실시예에 관한 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성 일예시도.

도 15는 본 발명의 제 10 실시예에 관한 홀로그램 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략구성 일예시도.

Claims (18)

1. 액정 디스플레이 장치에 있어서,

   전후측부를 구비한 액정 디스플레이 패널(2, 3, 4);

   전후측부를 구비하는 한편, 상기 전측부는 상기 액정 디스플레이 패널(2, 3, 4)의 후측부에 대향하도록 배치되어 있는 용적형 전송 홀로그램; 및

   상기 용적형 전송 홀로그램(6)의 후측부에 배치되어 있는 반사층(8)으로 구성되어 있고;

   상기 용적형 전송 홀로그램(6)은 상기 액정 디스플레이 패널(2, 3, 4)로부터 수신된 광을 회절없이 전송하며 또한 회절되고 집속된 광을 소정의 방향으로 보내기 위해 반사층(8)으로 부터 수신된 광을 회절 및 집속시키는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전송 홀로그램(6)은 상기 액정 디스플레이 장치에 직각인 방향이 아닌 소정의 비스듬한 방향으로 상기 회절광을 정향 및 집속시키는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 전송 홀로그램(6)은 다른 공간 주파수를 가진 간섭 줄무늬들이 기록된 다수의 홀로그램 요소들(15a, 15b, 15c)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   다른 공간 주파수를 가진 상기 간섭 무늬들은 상기 전송 홀로그램에 기록되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   다른 공간 주파수와 다른 촛점을 가진 상기 간섭 무늬들은 상기 전송 홀로그램에 기록되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 전송 홀로그램은 그 위에 형성된 간섭 무늬들을 갖고, 상기 전송 홀로그램(22)은 다른 영역들로 분할되며, 또한 상기 간섭 무늬들은 다른 영역들에 있는 다른 공간 주파수들을 가지는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 반사층(29)은 상기 전송 홀로그램의 후측부에 대향하는 분산 반사면을 가진 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 액정 디스플레이 패널(2, 3, 4)의 전면에 배열된 편광 필름(30)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 전송 홀로그램(6)의 전면에 배열된 편광 필름(30)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
10. 액정 디스플레이 장치에 있어서,

    전후측부를 구비한 액정 디스플레이 패널(2, 3, 4);

    전후측부를 구비하는 한편, 상기 전측부는 상기 액정 디스플레이 패널(2, 3, 4)의 후측부에 대향하도록 배치되어 있는 용적형 전송 홀로그램(14); 및

    상기 용적형 전송 홀로그램(6)의 후측부에 배치되어 있는 반사층(8)로 구성되어 있고;

    상기 용적형 전송 홀로그램(14)은 상기 반사층으로 부터 수신된 광을 회절없이 전송하며 또한 전송된 광을 소정의 방향으로 보내기 위해 상기 액정 디스플레이 패널로부터 수신된 광을 회절 및 집속시키는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 전송 홀로그램은 상기 액정 디스플레이 장치에 직각인 방향이 아닌 소정의 비스듬한 방향으로 상기 전송광을 정향 및 집속시키는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 전송 홀로그램은 다른 공간 주파수를 가진 간섭 줄무늬들이 기록된 다수의 홀로그램 요소들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
13. 제 11 항에 있어서,

    다른 공간 주파수를 가진 상기 간섭 무늬들은 상기 전송 홀로그램에 기록되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
14. 제 11 항에 있어서,

    다른 공간 주파수와 다른 촛점을 가진 상기 간섭 무늬들은 상기 전송 홀로그램에 기록되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
15. 제 11 항에 있어서,

    상기 전송 홀로그램은 그 위에 형성된 간섭 무늬들을 갖고, 상기 전송 홀로그램은 다른 영역들로 분할되며, 또한 상기 간섭 무늬들은 다른 영역들에 있는 다른 공간 주파수들을 가지는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
16. 제 11 항에 있어서,

    상기 반사기는 상기 전송 홀로그램의 후측부에 대향하는 분산 반사면을 가진 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
17. 제 11 항에 있어서,

    상기 액정 디스플레이 패널의 전면에 배열된 편광 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사형 액정표시장치.
18. 제 11 항에 있어서,

    상기 전송 홀로그램의 전면에 배열된 편광 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 반사판과 이를 사용한 반사헝 액정표시장치.

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