(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を所定方向、および所定範囲に反射して表示パターンを形成するために用いられる、ホログラムを備えた反射板において、
前記ホログラムが、背面に反射層を有する体積位相透過型ホログラムであり、かつ、
当該ホログラムが、ホログラム露光記録時に、拡散スクリーンにフレネルレンズを隣接配置し、ホログラム面上に配光分布を集光して形成し、当該拡散スクリーンの開口を、ホログラム反射板に垂直でない入射光に対して直角な直線で、かつ、ホログラム反射板に平行である直線方向を長辺とするストライプ形状としたことを特徴とするホログラム反射板。
【請求項２】
入射光を所定方向、および所定範囲に反射して表示パターンを形成するために用いられる、ホログラムを備えた反射板において、
前記ホログラムが、背面に反射層を有する体積位相透過型ホログラムであり、かつ、
当該ホログラムが、ホログラム露光記録時に、拡散スクリーンに複数のレンチキュラーレンズを直交するように隣接配置し、ホログラム面上に配光分布を集光して形成し、当該拡散スクリーンの開口を、ホログラム反射板に垂直でない入射光に対して直角な直線で、かつ、ホログラム反射板に平行である直線方向を長辺とするストライプ形状としたことを特徴とするホログラム反射板。
【請求項３】
請求項１または２に記載のホログラム反射板であって、当該ホログラムと反射層とを粘着層を介して積層一体化し、当該ホログラム反射板のホログラム側に偏光層を備え、さらに液晶パネルと第２の偏光層をこの順で一体化したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
入射光を所定方向、および所定範囲に反射して表示パターンを形成するために用いられる、ホログラムを備えた反射板において、
前記ホログラムが、背面に反射層を有する表面レリーフ型ホログラムであり、かつ、
当該ホログラムが、ホログラム露光記録時に、拡散スクリーンにフレネルレンズを隣接配置し、面上に配光分布を集光して形成し、当該拡散スクリーンの開口を、ホログラム反射板に垂直でない入射光に対して直角な直線で、かつ、ホログラム反射板に平行である直線方向を長辺とするストライプ形状としたことを特徴とするホログラム反射板。
【請求項５】
入射光を所定方向、および所定範囲に反射して表示パターンを形成するために用いられる、ホログラムを備えた反射板において、
前記ホログラムが、背面に反射層を有する表面レリーフ型ホログラムであり、かつ、
当該ホログラムが、ホログラム露光記録時に、拡散スクリーンに複数のレンチキュラーレンズを直交するように隣接配置し、面上に配光分布を集光して形成し、当該拡散スクリーンの開口を、ホログラム反射板に垂直でない入射光に対して直角な直線で、かつ、ホログラム反射板に平行である直線方向を長辺とするストライプ形状としたことを特徴とするホログラム反射板。
【請求項６】
前記ホログラムの反射層と反対側の表面に偏光層を設けたことを特徴とする、請求項４または５に記載のホログラム反射板。
【請求項７】
液晶パネルの観察者と反対面（背面）に、請求項６に記載のホログラム反射板の偏光層が位置するように一体化したことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶表示装置およびこの装置に用いるホログラム反射板に関し、特に、従来より明るい表示が可能であると共に、審美性、装飾性を向上したホログラム反射板、およびこれを用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置は、液晶パネルの背面側に反射層を有する構成で、バックライトを用いず、観察者側からの光を用い、反射層からの反射光を表示光として視覚するタイプの表示装置である。
近年では、前記表示装置において、単なる金属反射層に代わり、ホログラムを反射層として用いることが試みられている。このホログラムを反射層として採用することにより、視覚領域や反射方向を特定することができ、金属反射層に比較して、特定の方向へ明るい表示をすることが可能となる。
【０００３】
このホログラム反射板を用いた表示装置として、例えば体積位相反射ホログラムを用いた反射型液晶表示装置は、特表平８−５０５７１６号に示されている。
ホログラム反射板を構成するホログラムが体積位相反射型ホログラムの場合、その波長選択性により反射回折する波長幅が狭いことから、反射光が単色の波長（色）を持つ。この波長は、ホログラムの膜厚方向の干渉縞の間隔により決定される。
しかし、前記膜厚を制御することが困難であることから、波長を特定することが難しく、反射光の色調を制御することが難しい問題があった。
【０００４】
さらに、再生波長の異なる体積位相反射型ホログラムを多数枚重ねることで、所望の再生波長、特に白色を反射するようにした試みもあるが、材料が多量に要するうえ、製造工程も多くなり、生産性が悪いものとなってしまう。
【０００５】
また、ホログラム反射板を構成するホログラムとして、体積位相透過型ホログラムもしくは表面レリーフ型ホログラムを用い、そのホログラム反射板からの反射光を表示光として利用した反射型液晶表示装置については、例えば、特許第２８５４９８６号に示されている。
【０００６】
前記特許に記載された発明は、体積位相透過型ホログラム、もしくは表面レリーフ型ホログラムからの反射板として用いた場合、白色化（色消し）のために特定の視覚領域に反射光が拡散するように、色分散した光を重ね合わせて白色に観察できるようにしている。
【０００７】
しかし、重ね合わせる光を多くして、より白色に近い色合いとするためには、広い範囲に視覚領域に拡散させなければならず、視覚領域を広くすることで反射光の明るさが低下してしまうという問題がある。特に表面レリーフ型ホログラムでの回折効率は、体積位相透過型ホログラムと比較すると低いため、明るさの低下が著しい。
【０００８】
また、用途により、審美性、装飾性を必要とし、特定の色、特に中間色による表示光での視覚効果を必要とする場合がある。このような場合、視覚領域の範囲を狭くすることで、分光された純粋な色（色度図上でのスペクトル軌跡上の色）での反射光となる。しかし、上下方向の観察できる範囲が狭くなり、観察する方向に応じて表示される色が大きく変化して視覚される問題もある。
【０００９】
このように、これまでのホログラム反射板では、分光された純粋な色以外で、所望の中間調の色で明るい反射光であり、かつ観察できる範囲が広い反射光を作り出すことは困難であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、金属反射層に代えてホログラムを反射層とし、明るい表示が実現でき、しかも、所望の色調での表示光を得ることが可能なホログラム反射板、およびこのホログラム反射板を用いた反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１または２に記載の発明は、入射光を所定方向、および所定範囲に反射して表示パターンを形成するために用いられる、ホログラムを備えた反射板において、
前記ホログラムが背面に反射層を有する体積位相透過型ホログラムであり、かつ、ホログラムの出射光の方向を制御して、反射光の色調を所望の色に制御可能としたことを特徴とする、ホログラム反射板である。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、さらに、
前記ホログラムが、ホログラム露光記録時に、拡散スクリーンにフレネルレンズを隣接配置し、面上に配光分布を所望の形状で集光し、形成されたことを特徴とする、ホログラム反射板である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、さらに、
前記ホログラムが、ホログラム露光記録時に、拡散スクリーンに複数のレンチキュラーレンズを直交するように隣接配置し、面上に配光分布を所望の形状で集光し、形成されたことを特徴とする、ホログラム反射板である。
【００１４】
請求項１または２に記載の発明は、さらに、
前記ホログラムが、ホログラム露光記録時に、前記拡散スクリーンの開口を、ホログラム反射板に垂直でない入射光に対して直角な直線で、かつ、ホログラム反射板に平行である直線方向を長辺とするストライプ形状としたことを特徴とする、ホログラム反射板である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記ホログラムと反射層とを粘着層を介して積層一体化し、当該ホログラム反射板のホログラム側に偏光層を備え、さらに液晶パネルと第２の偏光層をこの順で一体化したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１６】
請求項４または５に記載の発明は、
入射光を所定方向、および所定範囲に反射して表示パターンを形成するために用いられる、ホログラムを備えた反射板において、
前記ホログラムが、背面に反射層を有する表面レリーフ型ホログラムであり、かつ、ホログラムの出射光の方向を制御して、反射光の色調を所望の色に制御可能としたことを特徴とする、ホログラム反射板である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、さらに、
前記ホログラムが、ホログラム露光記録時に、拡散スクリーンにフレネルレンズを隣接配置し、面上に配光分布を所望の形状で集光し、形成されたことを特徴とする、ホログラム反射板である。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、さらに、
前記ホログラムが、ホログラム露光記録時に、拡散スクリーンに複数のレンチキュラーレンズを直交するように隣接配置し、面上に配光分布を所望の形状で集光し、形成されたことを特徴とする、ホログラム反射板である。
【００１９】
請求項４または５に記載の発明は、さらに、
前記ホログラムが、ホログラム露光記録時に、前記拡散スクリーンの開口を、ホログラム反射板に垂直でない入射光に対して直角な直線で、かつ、ホログラム反射板に平行である直線方向を長辺とするストライプ形状としたことを特徴とする、ホログラム反射板である。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、さらに、
前記ホログラムの反射層と反対側の表面に偏光層を設けたことを特徴とする、ホログラム反射板である。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、さらに、
液晶パネルの観察者と反対面（背面）に、ホログラム反射板の偏光層が位置するように一体化したことを特徴とする液晶表示装置である。
【００２２】
＜作用＞
ホログラムの露光記録時に、拡散スクリーンにフレネルレンズを隣接して配置し、または、レンチキュラーレンズを直交するように隣接して配置することで、ホログラム面上に配光分布を所望の形状で集光することができ、ホログラムに拡散スクリーンのからの光を有効に記録することができるので、反射光を明るくできる。
【００２３】
また、拡散スクリーンの開口を、ホログラム反射板に垂直でない入射光と直角に、かつ、ホログラム反射板に平行である方向を長辺とするストライプ状の形状とすることにより、ホログラム観察時に、前記ストライプ状の欠く開口からの回折光の色分散が合成され、ホログラム反射板全体としては、分光された純粋な色（色度図上でのスペクトル軌跡上の色）ではなく、中間調の色を反射するものとなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例を示すもので、ホログラム反射板を作成する際の、体積位相透過型ホログラムを撮影する光学系を示す説明図である。
レーザー１から発振されたレーザービームは、ミラー２により反射し、ビームスプリッター３により２方向に分岐される。
【００２５】
分岐された１方のレーザービームＲ１は、ミラー４により反射し、レンズ５により球面波に広げられ、入射角度選択性を持たせたい角度θ１で参照光６として、感光材料７に照射される。
また、もう一方のレーザービームＲ２は、ミラー８で反射し、レンズ９により球面波に広げられ、フレネルレンズ１０に入射する。
【００２６】
フレネルレンズ１０は、感光材料７のホログラムを記録する領域に所望の形状で集光する焦点距離を持つように配置され、かつ、フレネルレンズ１０に隣接して、クロスレンチ１１（レンチキュラーレンズの方向が直交するように配置したレンズ）が配置されている。このクロスレンチ１１は、感光材料７に集光した領域を、方形に集光するようにする。そして、クロスレンチ１１に隣接して、例えばノングレアガラスからなる拡散板１２が配置されている。
ここで、拡散板１２としてノングレアガラスを用いた場合、通常の拡散板と比較して拡散性が小さいため、フレネルレンズ１０とクロスレンチ１１により、感光材料７の面上に集光するような波面として照射され、回折指向性を持たせたい角度θ２で物体光１３として方形に集光する。
【００２７】
ここで、フレネルレンズ１０とクロスレンチ１１で、拡散板１２がない状態で集光した場合は、感光材料７の面上に、クロスレンチ１１の強度分布により、明るさ斑の縞が記録されてしまうが、ノングレアガラスからなる拡散板１２を挿入することで、この強度分布が平均化され、全面の明るさが均一化となる。
【００２８】
図２は、従来から一般的に行われているホログラム反射板の作成方法を示すもので、ホログラムと拡散板スクリーンの位置関係を示す説明図である。
感光材料２１に、参照光２２を照射すると共に、スクリーン距離２３の位置に配置した拡散板スクリーン２４からの物体光２５を照射し、これらの干渉縞を記録する。
【００２９】
ここで、感光材料２１に記録したホログラムの横方向の視覚領域は、拡散板スクリーン２４の横視覚領域２６で決定され、縦方向の視覚領域は、拡散板スクリーン２４の横視覚領域２７で決定される。
前記ホログラムの反射光の色合いは、縦方向の視覚領域２７で決定する。
【００３０】
また、ホログラムの明るさは、一般に回折する範囲に反比例し、ある一点で観察した場合、広い範囲に回折した方が、狭い範囲に回折した場合より、明るさは暗いものとなる。このことから、感光材料２１に記録したホログラムの明るさは、横方向の視覚領域２６と縦方向の視覚領域２７による視覚領域の面積により決定される。
【００３１】
図３は、本発明のホログラム反射板を作製する際の、ホログラムと拡散板スクリーンの位置関係を示す説明図である。
感光材料３１に参照光３２を照射すると共に、スクリーン距離３３の位置に配置した拡散板スクリーン３４からの物体光３５を照射し、干渉縞を記録する。
【００３２】
ここで、拡散板スクリーン３４には、遮蔽マスク３６が配置され、この遮蔽マスク３６により作られる開口３７と、開口３８の部分からの物体光のみが、物体光３５として感光材料３１に照射され、参照光３２との干渉縞として記録される。
この開口３７と開口３８は、参照光３２と垂直な直線、かつ、感光材料３１に平行である直線方向（観察者から見て横方向）を長辺とする、水平方向にストライプ状の形状とする。
【００３３】
図４は、本発明のホログラム反射板からの再生光の再生状態を側面から見た図である。ホログラム４０は、図３における遮蔽マスク３６を用いて、物体光３５と参照光３２を、感光材料に記録した体積位相透過型ホログラムで、背面に金属反射層４１を配置したものである。
【００３４】
ホログラム４０の観察部分４３に、白色照明４２を照射することにより、金属反射層４１により反射した白色光が、ホログラム４０で拡散し、色分散範囲４４と色分散範囲４５の範囲に色分散される。
【００３５】
色分散範囲４４に広がる光は、図３における開口３７により記録された干渉縞で回折された光で、開口３７の位置を中心にスペクトル分光されて、色分散範囲４４の範囲に拡散する。
色分散範囲４５に広がる光は、図３における開口３８により記録された干渉縞で回折された光で、開口３８の位置を中心にスペクトル分光されて、色分散範囲４５の範囲に拡散する。
【００３６】
ここで、観察位置４６からこのホログラム４０の観察部分４３を観察すると、色分散範囲４４と色分散範囲４５のスペクトル分光の位置が異なる色を観察することとなり、各範囲に分光された２つの再生色による加法混色の再生色となる。
つまり、ホログラム４０の再生色は、開口３７と開口３８の縦方向（開口の短辺方向）の位置と、開口の短辺方向の大きさにより決定される。
【００３７】
このように、各開口からの回折光の色分散が合成され、ホログラム反射板全体としては、分光された純粋な色（色度図上でのスペクトル軌跡上の色）ではなく、中間調の色を反射するものとなる。
【００３８】
また、ホログラム４０の全体の明るさとしては、拡散スクリーン３４の全面を用いて作製した場合（遮蔽マスク３６を用いない）と比較して、遮蔽マスクにより記録する面積を狭くしたことにより、より明るい反射光を得ることができる。
【００３９】
なお、遮蔽マスクにおける開口を、前述のように２本でなく、多数の開口からなる遮蔽マスクを用いることによって、上下方向の視覚領域を広くすることができ、明るい反射光を得ることができる。
【００４０】
図５は、本発明の一実施例を示すものであり、ホログラム層５７は、図４におけるホログラム４０である。金属反射層５９は、図４における金属反射層４１であり、粘着層５８により、ホログラム層５７に貼着される。
【００４１】
ホログラム層５７の金属反射層５９と反対面に、偏光層５５を粘着層５６により貼着し、さらに粘着層５４を設ける。金属反射層５９から、粘着層５４までを、ホログラム反射板５１とする。
さらに、このホログラム反射板５１に、偏光層５５２設けた液晶パネル５３を、粘着層５４で貼着し、液晶表示装置とする。
【００４２】
＜実施形態２＞
図６は、本発明のホログラム反射板として、表面レリーフ型ホログラムを用いた具体例である。
【００４３】
表面レリーフ型ホログラムであるホログラム層６７は、図１に示した体積位相透過型ホログラムを用いた反射板と同様の撮影光学系により作製される。
ただし、ホログラムの干渉縞が、ホログラム表面の凹凸として記録される、表面レリーフ型として記録する。
【００４４】
拡散スクリーンに配置する遮蔽マスクとしては、開口部と遮蔽部の面積が、等しいものを用いる。これにより拡散スクリーンの面積が半分となり、体積位相透過型ホログラムより、回折効率が低い表面レリーフ型ホログラムの再生光を明るくすることができる。
【００４５】
感光材料としては、フォトレジストを用い、表面レリーフとして記録したフォトレジストからエンボススタンパーを作製し、樹脂にエンボス成形し、ホログラム層６７を作製する。
【００４６】
ホログラム層６７は、ポリエステル、アセテート、ポリカーボネート等の材料に、回折格子パターン形成層として、例えば、酸価を有したアクリル系樹脂、ニトロセルロス系樹脂を主成分とし、その厚さを０．５〜２μｍの範囲とし、バーコート、エアナイフコート、グラビアコート、ロールコート法などのソルベントコート法、あるいは、スクリーン印刷法等の既知の塗布方法により形成後、乾燥して樹脂層を形成する。
【００４７】
光反射層としては、ホログラム層６７の表面上に、金属反射層６６が蒸着形成されており、かつ、このレリーフ形状と同形状となるようにする。
反射性金属材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇなどが適当であるあ。
偏光層６２を設けた液晶パネル６３に、粘着層６４により、偏光層６５を貼着し、さらに、金属反射層６６側が、偏光層６５に面するようにホログラム層６７を配置する。
【００４８】
ここで、金属反射層６６を、粘着層により貼着すると、レリーフ表面凹凸に粘着剤が入り、屈折率の差がなくなることで、ホログラムの再生光が暗くなってしまう。このため、粘着層を用いず近傍に配置する構成とした。
【００４９】
＜実施形態３＞
図７は、本発明のホログラム反射板に、表面レリーフ型ホログラムを用いた例を示す説明図である。
【００５０】
表面レリーフ型ホログラムであるホログラム層７７は、図１に示した体積位相透過ホログラムを用いた反射板と同様の撮影光学系で表面レリーフ型として記録する。
拡散スクリーンに配置する遮蔽マスクとしては、実施形態２と同様に開口部と遮蔽部の面積が等しいものを用いることで、再生光を明るくすることができる。
【００５１】
光反射層としては、ホログラム層７７の表面上に金属反射層７８が蒸着形成されており、かつ、このレリーフ形状と同形となるようにする。
偏光層７２を設けた液晶パネル７３に、粘着層７４により偏光層７５を貼着する。さらに、金属反射層７８側が偏光層７５と反対の面になるように、ホログラム層７７を粘着層７６で偏光層７５に貼着する。
【００５２】
ホログラム層７７の材料としては、透明で、等方性のプラスチック材料、例えば、トリアセテートセルロースなどが適当である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明により、単なる金属反射層に代えて、ホログラムを反射層として使用する、反射型液晶表示装置にあって、明るい表示を実現でき、所望の色調での表示光を得ることができる、審美性、装飾性を向上したホログラム反射板が得られる。
【００５４】
反射光の色調を制御することが難しい、体積位相反射型ホログラムを反射板として用いた反射型液晶表示装置に対して、本発明のホログラム反射板を用いた反射型液晶表示装置によれば、所望の中間調の明るい背景色とすることができる。
【００５５】
また、表面レリーフホログラムを反射板として用いた反射型液晶表示装置では、その輝度が低いという問題があったが、本発明のホログラム反射板を用いた反射型液晶表示装置によって、分光された純粋な色以外で、所望の中間調の色で、かつ、観察できる範囲が広く明るい背景色を作りだすことが実現することができる。
【００５６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のホログラム反射板を作製する際の、体積位相透過型ホログラムを撮影する光学系の一実施例を示す説明図。
【図２】一般的なホログラム反射板を作製する際の、ホログラムと拡散板スクリーンの位置関係を示す説明図。
【図３】本発明のホログラム反射板を作製する際の、ホログラムと拡散板スクリーンの位置関係を示す説明図。
【図４】本発明のホログラム反射板からの再生光の再生状態を側面から見た説明図。
【図５】本発明のホログラム反射板の一実施例を示す断面図。
【図６】本発明のホログラム反射板の他の実施例を示す断面図。
【図７】本発明のホログラム反射板の他の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１…レーザー
２、４、８…ミラー
３…ビームスプリッター
５、９…レンズ
６、２２、３２…参照光
７、２１、３１…感光材料
１０…フレネルレンズ
１１…クロスレンチ
１２…拡散板
１３、２５、３５…物体光
２３、３３…スクリーン距離
２４、３４…拡散板スクリーン
２６…横視覚領域
２７…縦視覚領域
３６…遮蔽マスク
３７、３８…開口
４０…ホログラム
４１…金属反射層
４２…白色照明光
４３…観察部分
４４、４５…色分散範囲
４６…視点
５１…ホログラム反射板
５２、５５、６２、６５、７２、７５…偏光層
５３、６３、７３…液晶パネル
５４、５６、５８、６４、７４、７６…粘着層
５７、６７、７７…ホログラム層
５９、６６、７８…金属反射層
【図１】
0004560931.tif 000002
【図２】
0004560931.tif 000003
【図３】
0004560931.tif 000004
【図４】
0004560931.tif 000005
【図５】
0004560931.tif 000006
【図６】
0004560931.tif 000007
【図７】
0004560931.tif 000008