(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の偏光板の間に挟まれてなる液晶表示素子の表示面側直前に、特定の方向から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散させる拡散透過型ホログラムを配置したことを特徴とするホログラムを用いた液晶ディスプレイ装置。
【請求項２】
液晶表示素子とバックライトの間に散乱板を備えたことを特徴とする請求項１記載のホログラムを用いた液晶ディスプレイ装置。
【請求項３】
液晶表示素子とバックライトの間に、特定の方向から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散させる拡散透過型ホログラムであって、ホログラム乾板より大きい散乱板を用いて記録され、かつ、その散乱板の領域がその拡散透過型ホログラムの視野領域となる拡散透過型ホログラムを配置したことを特徴とするホログラムを用いた液晶ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記拡散透過型ホログラムは、色が異なる複数の波長域において観察域と定めた方向にのみ拡散させる特性を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載のホログラムを用いた液晶ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ装置に関し、特に、ホログラム拡散板を用いて液晶ディスプレイ装置の表示が観察できる視域を広げた液晶ディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直視型液晶ディスプレイ装置においては、その表示像の観察できる範囲（視域を）広げるため、図６に示すように、液晶表示素子２０のバックライト１１側に散乱板１２を配置してバックライト１１からの光を拡散させるようにするのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方式ではスリガラス等の一般的な散乱板を用いているため、光の利用効率が高くなく、また、視野角も限定されるという問題点があった。視野角については、散乱板を複数枚用いることにより広域化できるが、その場合は輝度が著しく低下するという問題があった。
【０００４】
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、視域を広域化できかつ輝度の低減を抑制して明るい表示像が得られる液晶ディスプレイ装置を提供することである。
【０００５】
【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ホログラムを用いた液晶ディスプレイ装置は、２枚の偏光板の間に挟まれてなる液晶表示素子の表示面側直前に、特定の方向から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散させる拡散透過型ホログラムを配置したことを特徴とするとするものである。
この場合、液晶表示素子とバックライトの間に散乱板を備えていてもよい。
【０００６】
本発明のもう１つのホログラムを用いた液晶ディスプレイ装置は、液晶表示素子とバックライトの間に、特定の方向から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散させる拡散透過型ホログラムであって、ホログラム乾板より大きい散乱板を用いて記録され、かつ、その散乱板の領域がその拡散透過型ホログラムの視野領域となる拡散透過型ホログラムを配置したことを特徴とするものである。
【０００７】
これらにおいて、拡散透過型ホログラムは、色が異なる複数の波長域において観察域と定めた方向にのみ拡散させる特性を有することが望ましい。
【０００８】
本発明においては、２枚の偏光板の間に挟まれてなる液晶表示素子の表示面側直前に、特定の方向から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散させる拡散透過型ホログラムを配置するか、液晶表示素子とバックライトの間に、特定の方向から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散させる拡散透過型ホログラムであって、ホログラム乾板より大きい散乱板を用いて記録され、かつ、その散乱板の領域がその拡散透過型ホログラムの視野領域となる拡散透過型ホログラムを配置したので、表示像が観察できる視域を広げることができかつ輝度の低減を抑制して明るい表示像が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のホログラムを用いた液晶ディスプレイ装置の実施例について説明する。
図１は、本発明に基づく液晶ディスプレイ装置の１実施例の断面図であり、バックライト１１側から順に、バックライト１１、散乱板１２、液晶表示素子２０を配置する点は、図６の従来例と同じである。本発明に基づいて、液晶表示素子２０の表示面前方に透過型のホログラム散乱板１３を配置する。ホログラム散乱板１３は後記するような１ステップ露光あるいは２ステップ露光により作製されたものであるので、散乱板１２を経てある程度散乱された光を所定の広い視域内に限定的に散乱させるため、広い視域でかつ輝度の低減を抑制して明るい表示像を表示することができる。ここで、液晶表示素子２０は、例えば、２枚のガラス基板２１、２２の間に挟持されたツイストネマチック等の液晶層２５からなり、一方のガラス基板２２内表面には一様な透明対向電極２４が設けられ、他方のガラス基板２１内表面には液晶セルＲ、Ｇ、Ｂ毎に独立に透明表示電極２３と不図示のカラーフィルター、ブラック・マトリックスが設けられている。また、電極２３、２４の液晶層２５側には不図示の配向層も設けられており、さらに、ガラス基板２１外表面には偏光板２６が、観察側のガラス基板２２外表面には偏光板２７がそれぞれ貼り付けられており、例えばそれらの透過軸は相互に直交するように配置されている。このような液晶表示素子２０の画素毎に透明表示電極と透明表示電極間に印加する電圧を制御してその透過状態を変化させることにより、カラー表示が可能なものである。なお、図１の配置において、散乱板１２は省いてもよい。また、ホログラム散乱板１３はバックライト１１と液晶表示素子２０の間に配置してもよい。
【００１０】
次に、本発明において用いる透過型のホログラム散乱板１３の撮影方法について説明する。
液晶ディスプレイ装置の視域はホログラム散乱板１３の拡散角度に依存し、拡散角度が小さい場合にはより表示像が見え難くなる。これを改善するために、所望の視域を予め設定し、その視域のみに散乱・回折するようにホログラムを撮影する。
【００１１】
〔１ステップ露光〕
図２に示す方法は、ホログラム散乱板１３の垂直方向に視野（視域）を設定する場合の撮影のための配置を示す図であり、散乱板２の背面からレーザー光３を照射し、それにより散乱された光を物体光とし、散乱板２を散乱なしに透過した光を参照光４として、ホログラム乾板１中で干渉させて記録したものがホログラム散乱板１３として用いられる。この場合、散乱板２の方がホログラム乾板１より大きい必要あり、散乱板２の領域がホログラム乾板１の位置に配置したホログラム散乱板１３の視野領域（視域）となる。
【００１２】
図３に示す方法も、ホログラム散乱板１３の垂直方向に視野（視域）を設定する場合の撮影のための配置を示す図であり、散乱板２の背面からレーザー光３を照射し、それにより散乱された光を物体光とし、散乱板２とホログラム乾板１の間に配置したハーフミラー５を介し入射した光を参照光４として、ホログラム乾板１中で干渉させて記録したものもホログラム散乱板１３として用いられる。この場合も、散乱板２の方がホログラム乾板１より大きい必要あり、散乱板２の領域がホログラム乾板１の位置に配置したホログラム散乱板１３の視野領域（視域）となる。図３の方法は、図２の方法に比較して、物体光と参照光の光量比を調整したり、参照光４の平行度を上げることが容易であるメリットがある。
【００１３】
図４に示す方法は、ホログラム散乱板１３に対して傾いた方向に視野を設計する場合の撮影のための配置を示す図であり、ホログラム乾板１に対して軸外れの位置に１枚ないし複数枚の散乱板２、２’を配置し、それぞれの散乱板２、２’の背面からレーザー光３、３’を照射し、それにより散乱された光を物体光としてホログラム乾板１の斜め前方から入射させ、その正面から参照光４を入射させ、ホログラム乾板１中で両者を干渉させて記録したものがこのホログラム散乱板１３として用いられる。この場合も、散乱板２、２’の方がホログラム乾板１より大きい必要あり、散乱板２、２’の領域がホログラム乾板１の位置に配置したホログラム散乱板１３の視野領域（視域）となる。なお、図４の場合は、散乱板２と２’を同時に配置して露光したが、散乱板２と２’を順次に配置して多重露光により記録してもよい。
【００１４】
〔２ステップ露光〕
この方法を中間ホログラムＨ１を記録し、その中間ホログラムＨ１を用いて目的とする最終ホログラムＨ２であるホログラム散乱板１３を記録する方法である。すなわち、図５（ａ）において、中間ホログラムＨ１用のホログラム乾板１に対向して散乱板２を配置し、その背面からレーザー光３を照射し、それにより散乱された光を物体光としてホログラム乾板１前方から入射させ、同時にその斜め前方から参照光４を入射させ、ホログラム乾板１中で両者を干渉させて中間ホログラムＨ１を記録する。
【００１５】
次に、図５（ｂ）に示すように、上記の中間ホログラムＨ１を用いて、その再生散乱光と参照光を最終ホログラムＨ２用のホログラム乾板１’中で干渉させてホログラム散乱板１３を記録する。この場合は、ホログラム乾板１’に対する中間ホログラムＨ１の領域がホログラム乾板１’の位置に配置したホログラム散乱板１３の視野領域（視域）となる。記録は、中間ホログラムＨ１撮影時の参照光４と共役な光４’を再生照明光として中間ホログラムＨ１を照射し、それより再生された散乱光を物体光としてホログラム乾板１’に入射させ、同時にその正面から参照光４”を入射させ、ホログラム乾板１’中で両者を干渉させて目的とするホログラム散乱板１３が得られる。なお、最終ホログラムＨ２作製時の参照光４”としては、上記の１ステップ露光法と同様に、３通りの方法が考えられる（図２〜図４）。
【００１６】
次に、図２〜図５のホログラム散乱板１３の撮影に関する具体的な例を説明する。
（具体例１）
ホログラム感材（デュポン社製：オムニデックス３５２）をガラス基板に貼り付けてホログラム乾板１とした。ここに、図２の光学系で、以下の条件でホログラム記録を行った。
散乱板２の大きさ：６０ｃｍ×８０ｃｍ
ホログラム乾板１の大きさ：６ｃｍ×８ｃｍ
散乱板２と乾板１の距離：３０ｃｍ
レーザー光３、４：波長５１４．５ｎｍ（アルゴンレーザー）
露光量：６０ｍＪ／ｃｍ2 （１ｍＷ／ｃｍ2 の強度にて）
物体光と参照光４の強度比：略１：１
このような条件で記録されたホログラムに１００ｍＪ／ｃｍ2 で紫外線照射をし、１２０℃で２時間加熱処理して、指定方向の視野を有し明るい散乱が得られるホログラム散乱板を得た。
【００１７】
（具体例２）
ホログラム感材（デュポン社製：オムニデックス７０６）をガラス基板に貼り付けてホログラム乾板１とした。ここに、図３の光学系で、以下の条件でホログラム記録を行った。
0003700948.tif 000002
このような条件で記録されたホログラムに１００ｍＪ／ｃｍ2 で紫外線照射をし、１２０℃で２時間加熱処理して、指定方向の視野を有し明るい白色散乱が得られるホログラム散乱板を得た。
【００１８】
（具体例３）
ホログラム感材（デュポン社製：オムニデックス３５２）をガラス基板に貼り付けてホログラム乾板１とした。ここに、図４の光学系で、以下の条件でホログラムの多重記録を行った。
0003700948.tif 000003
このような条件で記録されたホログラムに１００ｍＪ／ｃｍ2 で紫外線照射をし、１２０℃で２時間加熱処理して、２つの指定方向の視野を有し明るい散乱が得られるホログラム散乱板を得た。
【００１９】
（具体例４）
ホログラム感材（ＡＧＦＡ社製：８Ｅ５６）をホログラム乾板として使用した。ここに、図５（ａ）の光学系で、以下の条件で中間ホログラムＨ１の記録を行った。
散乱板２の大きさ：６ｃｍ×８ｃｍ
ホログラム乾板１の大きさ：６０ｃｍ×８０ｃｍ
散乱板２と乾板２の距離：３０ｃｍ
レーザー光３、４：波長５１４．５ｎｍ（アルゴンレーザー）
参照光４：４０°入射／平行光
物体光  ：垂直入射／散乱板２で散乱された光
露光量：１５０μＪ／ｃｍ2 （１ｍＷ／ｃｍ2 の強度にて）
物体光と参照光４の強度比：略１：１
次いで、ホログラム感材（デュポン社製：オムニデックス３５２）をガラス基板に貼り付けてホログラム乾板１’とした。ここに、図５（ｂ）の光学系で、以下の条件で最終ホログラムＨ２の記録を行った。
【００２０】
中間ホログラムＨ１の大きさ：６０ｃｍ×８０ｃｍ
ホログラム乾板１’の大きさ：６ｃｍ×８ｃｍ
中間ホログラムＨ１とホログラム乾板１’の距離：３０ｃｍ
レーザー光４’、４”：波長５１４．５ｎｍ（アルゴンレーザー）
参照光４”：垂直入射／平行光
物体光    ：４０°入射／中間ホログラムＨ１から再生された光
露光量：６０ｍＪ／ｃｍ2 （１ｍＷ／ｃｍ2 の強度にて）
物体光と参照光４”の強度比：略１：１
このような条件で記録されたホログラムに１００ｍＪ／ｃｍ2 で紫外線照射をし、１２０℃で２時間加熱処理して、指定方向の視野を有し明るい散乱が得られるホログラム散乱板を得た。
【００２１】
以上、本発明のホログラムを用いた液晶ディスプレイ装置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のホログラムを用いた液晶ディスプレイ装置は、２枚の偏光板の間に挟まれてなる液晶表示素子の表示面側直前に、特定の方向から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散させる拡散透過型ホログラムを配置するか、液晶表示素子とバックライトの間に、特定の方向から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散させる拡散透過型ホログラムであって、ホログラム乾板より大きい散乱板を用いて記録され、かつ、その散乱板の領域がその拡散透過型ホログラムの視野領域となる拡散透過型ホログラムを配置したので、表示像が観察できる視域を広げることができかつ輝度の低減を抑制して明るい表示像が得られる。なお、本発明によると、視域が任意に設定でき、異なる複数の方向からのみ観察できるようにすることもできる。また、バックライト側の散乱板が必ずしも設ける必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく液晶ディスプレイ装置の１実施例の断面図である。
【図２】１ステップ露光法でホログラム散乱板を記録する光学配置を示す図である。
【図３】１ステップ露光法でホログラム散乱板を記録する別の光学配置を示す図である。
【図４】１ステップ露光法でホログラム散乱板を記録するさらに別の光学配置を示す図である。
【図５】２ステップ露光法でホログラム散乱板を記録する光学配置を示す図である。
【図６】従来の液晶ディスプレイ装置の断面図である。
【符号の説明】
１、１’…ホログラム乾板
２、２’…散乱板
３、３’…レーザー光
４、４”…参照光
４’…再生照明光
５…ハーフミラー
１１…バックライト
１２…散乱板
１３…ホログラム散乱板
２０…液晶表示素子
２１、２２…ガラス基板
２３…透明表示電極
２４…透明対向電極
２５…液晶層
２６、２７…偏光板
Ｈ１…中間ホログラム
Ｈ２…最終ホログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003700948.tif 000006
【図４】
0003700948.tif 000007
【図５】
0003700948.tif 000008
【図６】
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