(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光源からの照明光を散乱もしくは透過させ、散乱光を観察者の瞳に入れることによってパターンを表示する液晶表示装置において、
散乱しない透過光を、照明光源方向に戻し、再度照明光として利用することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
散乱しない透過光を、ミラーにより照明光源方向に戻し、再度照明光として利用することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液晶表示装置に用いられる液晶用照明装置であって、
照明光源と、
光偏向要素とを備え、
照明光源から発した光が、光偏向要素によって照明光源の位置もしくはその近傍に戻り、
戻った光がミラーによって再度偏向され、照明光として再利用される構成であることを特徴とする液晶用照明装置。
【請求項４】
光偏向要素の一部もしくは全部に回折素子を用いることを特徴とする請求項３記載の液晶用照明装置。
【請求項５】
回折素子が、フォトポリマーや銀塩を用いた体積型回折素子であることを特徴とする請求項４記載の液晶用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明光を拡散もしくは透過させることによってパターンを表示する液晶とその照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在さまざまな分野で液晶表示素子が用いられてきている。特に小型化が要求されるような分野での応用が目覚しい。そのため、電池による連続駆動可能な時間を延ばすためにさまざまな、試みがなされている。液晶の消費電力のうち多くの部分を占めるのが、照明光源に必要な電力である。しかしながら、従来の液晶において、表示に利用しない部分の光は、吸収されたり、観察に利用されない方向に飛ばされたりして、そのエネルギーは利用されていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、液晶が表示に利用しない光を、再度液晶用の照明光として利用することにより、照明光源の省エネルギー化を図ることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、請求項１の発明による液晶表示装置は、
照明光源からの照明光を散乱もしくは透過させ、散乱光を観察者の瞳に入れることによってパターンを表示する液晶表示装置において、
散乱しない透過光を、照明光源方向に戻し、再度照明光として利用することを特徴とする。
【０００５】
請求項２の発明は、
散乱しない透過光を、ミラーにより照明光源方向に戻し、再度照明光として利用することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置である。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の液晶表示装置に用いられる液晶用照明装置であって、
照明光源と、
光偏向要素とを備え、
照明光源から発した光が、光偏向要素によって照明光源の位置もしくはその近傍に戻り、
戻った光がミラーによって再度偏向され、照明光として再利用される構成であることを特徴とする。
【０００７】
請求項４の発明は、
光偏向要素の一部もしくは全部に回折素子を用いることを特徴とする請求項３記載の液晶用照明装置である。
【０００８】
請求項５の発明は、
回折素子が、フォトポリマーや銀塩を用いた体積型回折素子であることを特徴とする請求項４記載の液晶用照明装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
【００１３】
図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。特殊な液晶を用いると、液晶セルのスイッチングにより、セル部分を透過する光を散乱させたり、セル部分を透明にさせたりすることが可能である。このような液晶では、光の吸収が少ない。例えば相変化を用いる液晶では、電圧無印加時の入射光は、セルを通過する時に、フォーカルコニック配列により散乱されセルは白濁を呈する。一方、しきい値を超える電圧を印加すると、コレステリック相のヘリカル構造が解消し、ホメオトロピック配列のネマッチック相に転移する。これにより電圧印加時のセルは透明化する。なお、初期分子配列がプレーナ配列のものによっても、同様の効果が得られる。
【００１４】
本発明では、このように光の吸収の少ないタイプの液晶を用いる。図１に示すように、照明光源１２から発した光は、液晶１４を照明する。液晶１４は、明るく観察したい部分を散乱状態に、暗くしたい部分を透明状態にドライブする。散乱状態の部分に入射した光は、そこで散乱を起こし散乱光１３として、観察者１０の瞳に入り、観察者１０は明るいと認識する。液晶１４の透明部分を透過した光は、ホログラム１５に入射し、回折光として入射した光と共役な光、言い換えれば入射光と反対向きの光を再生する。この回折光は、光源の位置に光を戻し、そして光源の後部に配置した凹面鏡１１で反射し、再度光源１２を通過した後、液晶１４を照明することになる。このように本発明では、表示に用いられなかった照明光は、再度光源位置から発する光として利用されるため、光のエネルギーのロスが少なくなり、液晶表示の省エネルギー化を図ることができる。
【００１５】
このような照明光を逆方向に戻すホログラム１５は、次のように作成する。図２に示すように、液晶を照明する光源と同じ位置２０から発散するレーザー光２１と、この発散位置にレンズ２３によって集光する集束レーザー光２４との干渉縞を、ホログラム感材２２に撮影することによって作成することができる。特にこのホログラム感剤として、体積形の感光材料たとえば、フォトポリマーや銀塩感光材料を用いることにより、高い回折効率を得ることが可能になる。
【００１６】
図１では、反射形のホログラム１５の例をあげたが、図３に示すように透過形のホログラムグラム３４とミラー３６の組み合わせによって本発明を実施することもできる。この方法では、液晶３５に対して照明光が垂直に入射するため、液晶３５の特性が向上し、また観察者３０も一層明るい像を観察できる。
【００１７】
また、図４に示すように照明光源４２を観察者４０に対して液晶４５の裏面に配置することも可能であり、この場合、液晶面の背面に光源を隠すことが可能になる。
【００１８】
また、今までの例ではすべてホログラムのような回折素子を用いた場合であったが、図５に示すようにミラーの組み合わせによっても実現可能である。ミラーには、色による偏向角の違いが少なく、また反射効率がよいため、より画質の良く明るい像を得ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、
照明光源からの照明光を散乱もしくは透過させ、散乱光を観察者の瞳に入れることによってパターンを表示する液晶表示装置において、
散乱しない透過光を、照明光源方向に戻し、再度照明光として利用することにより、照明光の利用効率を向上させ、照明エネルギーの省力化を図れるという効果がある。
また、照明光の偏向素子として、ホログラムなどの回折素子を用いることにより、偏向素子の薄形化が図れ、装置の小型化が可能になるという効果もある。
さらに、前記回折格子とした体積形回折素子を採用することにより、偏向される光の方向の選択性が生じ、より高い利用効率が可能になるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射型ホログラムを用い照明光源を観察者側に置いた場合の本発明の実施形態を説明する図面である。
【図２】図１に示す本発明の実施形態で使われる反射型ホログラムの作り方を説明する図面である。
【図３】透過型ホログラムとミラーを利用した本発明の実施形態を説明する図面である。
【図４】反射型ホログラムを用い照明光源を観察者から見て液晶の背後に隠した場合の本発明の実施形態を説明する図面である。
【図５】ミラーの組み合わせによる本発明の実施形態を説明する図面である。
【符号の説明】
１０…観察者  １１…凹面鏡  １２…照明光源
１３…拡散光  １４…液晶  １５…ホログラム
２０…液晶を照明する光源と同じ位置  ２１…レーザー光  ２２…感光材料
２３…レンズ  ２４…レーザー光
３０…観察者  ３１…凹面鏡  ３２…照明光源  ３３…拡散光
３４…ホログラム  ３５…液晶  ３６…ミラー
４０…観察者  ４１…凹面鏡  ４２…照明光源  ４３…拡散光
４４…ホログラム  ４５…液晶
５０…観察者  ５１…凹面鏡  ５２…照明光源  ５３…拡散光
５４…凹面鏡  ５５…液晶  ５６…ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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