(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子の表示面と反対の背面側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反射させる拡散反射型ホログラムを配置し、前記液晶表示素子としてＴＮ液晶セルを用い、前記拡散反射型ホログラムは、該液晶セルのコントラストが２以上である範囲に一致した範囲に均一に拡散反射を行う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】
液晶表示素子の表示面と反対の背面側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反射させる拡散反射型ホログラムを配置し、前記液晶表示素子としてＳＴＮ液晶セルを用い、前記拡散反射型ホログラムは、該液晶セルのコントラストが２以上である範囲に一致した範囲に均一に拡散反射を行う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３】
前記拡散反射型ホログラムの背面側に拡散反射板あるいは反射板を配置したことを特徴とする請求項１又は２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４】
前記拡散反射型ホログラムの背面側に自発光型バックライト装置を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の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、液晶ディスプレイ装置のバックライトに制限された拡散機能を有する反射型ホログムを用いることにより、明所にて自発光型光源を用いずに良好な表示が得られる液晶ディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ装置は、広い観察角がとれるよう、そのバックライトはある程度の拡散性を有していなければならない。従来の拡散板を用いたバックライトでは、拡散角が大きく、照明光を無駄にしている問題がある。
【０００３】
また、自発光型バックライトは、電力の消費が激しく、携帯用コンピュータ等においてはバッテリー駆動時間を著しく低下させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術の上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、拡散反射型ホログムをバックライトに用いることにより、明所で自発光型のバックライトを使用することなしに、明るい表示を可能にする液晶ディスプレイ装置を提供することである。本発明のもう１つの目的は、自発光型バックライトと併用して、明所においては自発光型バックライトの非点灯又は光量低下により、バッテリー駆動時間を延長でき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、液晶表示素子の表示面と反対の背面側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反射させる拡散反射型ホログラムを配置し、前記液晶表示素子としてＴＮ液晶セルを用い、前記拡散反射型ホログラムは、該液晶セルのコントラストが２以上である範囲に一致した範囲に均一に拡散反射を行うことを特徴とするものである。
【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、液晶表示素子の表示面と反対の背面側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反射させる拡散反射型ホログラムを配置し、前記液晶表示素子としてＳＴＮ液晶セルを用い、前記拡散反射型ホログラムは、該液晶セルのコントラストが２以上である範囲に一致した範囲に均一に拡散反射を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
これらの場合、拡散反射型ホログラムの背面側に拡散反射板あるいは反射板を配置するようにしてもよい。
【０００９】
また、拡散反射型ホログラムの背面側に自発光型バックライト装置を配置してもよい。
【００１０】
本発明においては、上記のように、液晶表示素子の表示面と反対の背面側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反射させる拡散反射型ホログラムを配置したので、明所で自発光型のバックライトを使用することなしに明るい表示が可能な液晶ディスプレイ装置を構成することができる。
【００１１】
【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。
本発明の原理は、バックライトとして用いる拡散反射型ホログラムの拡散範囲を、液晶ディスプレイ装置の実用観察域に合わせることにより、液晶ディスプレイ装置が有する観察域を狭めることなしに、明るい表示を可能にするものである。
【００１２】
まず、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反射させる拡散反射型ホログラムについて説明する。散乱機能を持ったホログラムは、散乱板を被写体としたリップマンホログラムとして、また、論文名"Holographic and Interferometric Viewing Screens"(Dietrich Meyerhofer 著,APPLIED OPTICS/Vol.12,No.9/September 1973) 、米国特許第５，０４６，７９３号等で知られている。本発明において用いる拡散反射型ホログラムにおいて、観察域を限定させる方法としては、リップマンホログラムで通常用いられる方法を用いる。
【００１３】
その作製方法は、図３において、被写体であるスリガラスのような拡散板２の配置位置を液晶ディスプレイ装置のバックライト設置位置と想定し、そのときの実用観察域と定められる位置に、透過型ホログラム乾板５を配置し、散乱板２の背面から同一光源から２分された所定波長のコヒーレント光１で照明して散乱板２の前面に出た散乱光３を物体光として透過型ホログラム乾板５に入射させると同時に、同一光源から２分された所定波長の別のコヒーレント光４を参照光として、散乱光３と同じ面側から任意の角度で入射させることにより、透過型ホログラム乾板５に第１のホログラムである透過型ホログラムを記録する。
【００１４】
次に、この第１のホログラムを７とし、図４に示すように、元の透過型ホログラム乾板５の位置に配置すると共に、散乱板２の位置に今度はフォトポリマーのような反射型ホログラム乾板（リップマンホログラム乾板）１０を配置し、ホログラム７の実像をバックライト想定位置（図３の散乱板２の位置）に結像させるように、ホログラム７にその記録の際の参照光４と反対側に進む同じ波長の再生照明光６を照射して、ホログラム７からの回折光８を物体光として反射型ホログラム乾板１０に入射させると共に、液晶ディスプレイ装置で想定される入射光と反対方向に進む参照光９を反射型ホログラム乾板１０の反対側から入射させることにより、反射型ホログラム乾板１０に第２のホログラムである反射型ホログラムを記録する。
【００１５】
この方法により、観察域を第１のホログラム７の範囲に限定する拡散反射型ホログラムが作製できる。また、このホログラムを原版として、密着複製されたホログラムも原版の回折方向（散乱方向）が保持された拡散反射型ホログラムとなる。
【００１６】
具体例として、散乱板２及び反射型ホログラム乾板１０の寸法を上下１５５ｍｍ、左右２０５ｍｍとし、透過型ホログラム乾板５（第１のホログラム７）の寸法を上下２８０ｍｍ、左右３５０ｍｍとし、散乱板２に対して反射型ホログラム乾板１０を３００ｍｍ離して５°傾け、参照光９を反射型ホログラム乾板１０の法線に対して下方に２０°傾けて入射させると、上方約２０°からの入射した光を上方約２０°から下方約３０°、左右方向各約３０°の範囲に均一に拡散反射を行わせることができる。これは、ＳＴＮ液晶表示素子のコントストが２以上である観察範囲に略一致する。もちろん、撮影の際の配置を変更することにより、ＴＮ液晶表示素子のコントストが２以上である観察範囲に略一致させることができる。この場合は、上方約２０°からの入射した光を上方約１０°から下方約４０°、左右方向各約６０°の範囲に均一に拡散反射させるようにする。
【００１７】
なお、上記のような拡散反射型ホログラムを作製する際に用いるホログラム感材によっては、その作製工程において膨潤収縮が生じ、光学特性に変化が生じてしまうが、干渉縞の傾き、間隔変化を考慮した撮影角度の補正や記録波長の変更により、その変化は補正可能である。
【００１８】
また、ホログラムの多層化や、フォトポリマー等のリップマンホログラム乾板中にモノマー、可塑剤等を拡散させて回折波長を調節するカラーチューニングフィルムの密着・加熱（特開平３−４６６８７号）による回折波長の半値幅の増加によっても、拡散反射光を増加させ、表示の輝度向上を行うことができる。さらに、一層又は多層に異なる複数の波長を用いて記録することにより、フルカラー表示にも対応することができる。
【００１９】
以上のようにして得た拡散反射型ホログラム１１を、図１に断面を示すように、液晶表示素子２０のバックライト側に配置することにより、液晶表示素子２０の表示側から入射する照明光１２を液晶ディスプレイ装置の観察域に合致する角度範囲θにのみ拡散光１３として拡散反射させ、明所で自発光型のバックライトを使用することなしに明るい表示が可能な液晶ディスプレイ装置を構成することができる。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、拡散反射型ホログラム１１の背面側に拡散反射板あるいは反射板を設けることにより、より一層の輝度向上を行うことができる。
【００２０】
また、反射型ホログラムの特定波長のみを回折し他の波長域の光は透過する特性を活かして、図２に示すように、拡散反射型ホログラム１１の背面側に自発光型バックライト１４を併用することにより、暗所ではこの自発光型バックライト１４からの光１５により照明し、明所では自発光型バックライト１１の輝度を落とすか消灯して、外光１２の拡散反射光１３により照明するようにすることにより、ポータブルコンピュータ等の液晶ディスプレイ装置を用いる装置のバッテリー駆動時間を延ばすことができる。
【００２１】
以下、拡散反射型ホログラム１１の作製方法の１例を説明する。この拡散反射型ホログラムは、ＳＴＮ液晶表示素子のバックライト用ホログラムである。
〔透過型ホログラム原版の記録〕
図３の配置で、次の条件で各波長毎に１枚、合計３枚の透過型ホログラムを記録する。
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【００２２】
〔反射型ホログラム原版の記録〕
上記で得た３枚の透過型ホログラムを用い、図４の光学配置で、下記の感材フィルム３種、各１層の構成の乾板にそれぞれの波長のホログラムを記録する。
【００２３】
0003776490.tif 000003
その後、記録後処理として、ＵＶ照射２００ｍＪ／ｃｍ2 、加熱１２０℃２時間を行い、図５のように積層する。すなわち、１ｔ（厚さ１ｍｍ）ガラス／光学接着剤Ｕ−４７１（協立化学（株）製）／ホログラムフィルム３層（ＨＲＦ７５０Ｘ１８０、ＨＲＦ７５０Ｘ１８１、ＨＲＦ７５０Ｘ１８２）／４ｔ（厚さ４ｍｍ）ガラス／光学接着剤Ｕ−４７１（協立化学（株）製）／ＮＤ（ニュートラルデンシティー）ガラスＮＧ４（ショット社製、厚さ４ｍｍ、透過率１％）の層構成とする。
【００２４】
〔反射型ホログラム原版の複製〕
上記の反射型ホログラムを原版として、図５に示すように、感材フィルムをその１ｔ（厚さ１ｍｍ）ガラス側に密着して、感材フィルム側から３つの波長を含む記録光を同時にあるいは順次入射させ、ホログラム層からの回折光と入射光とを感材フィルム中で干渉させて複製を行う。
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その後、記録後処理として、ＵＶ照射２００ｍＪ／ｃｍ2 、加熱１２０℃２時間を行い、下記の層構成に加工する。
【００２５】
〔液晶ディスプレイ背面板の層構成〕
液晶側から順に、
偏光板（サンリッツ（株）製ＬＬ−（８２）−１８）：２７（図１、図２）
粘着層（日東電工（株）製ＨＪ−９１５０Ｗ）
ホログラム
カラーチューニングフィルム（ＤｕＰｏｎｔ社製ＧＡ２−ＲＥＤ）
粘着層（日東電工（株）製ＨＪ−９１５０Ｗ）
アルミ蒸着粘着テープ（リンテック（社）製ＦＮＳケシＳ５０）
このようにして作製された偏光板２７を含む拡散反射型ホログラム１１を、図１に示すように、液晶表示素子２０のバックライト側に配置することにより、上方約２０°からの入射した光を上方約２０°から下方約３０°、左右方向各約３０°の範囲に均一に拡散反射を行わせることができ、明所で自発光型のバックライトを使用することなしに明るいカラー表示が可能な液晶ディスプレイ装置を得ることができた。
【００２６】
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いくつかの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。
【００２７】
【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によると、液晶表示素子の表示面と反対の背面側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反射させる拡散反射型ホログラムを配置したので、明所で自発光型のバックライトを使用することなしに明るい表示が可能な液晶ディスプレイ装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の拡散反射型ホログラムを用いた液晶ディスプレイ装置の１実施例の断面図である。
【図２】別の実施例の液晶ディスプレイ装置の断面図である。
【図３】拡散反射型ホログラム作製のための中間ホログラムを記録するための光学配置を示す図である。
【図４】中間ホログラムを用いて拡散反射型ホログラムを記録するための光学配置を示す図である。
【図５】拡散反射型ホログラム原版の１例の層構成とそれから複製する場合の配置を示す図である。
【符号の説明】
１…コヒーレント光
２…拡散板
３…散乱光（物体光）
４…コヒーレント光（参照光）
５…透過型ホログラム乾板
６…再生照明光
７…第１のホログラム
８…回折光（物体光）
９…参照光
１０…反射型ホログラム乾板（リップマンホログラム乾板）
１１…拡散反射型ホログラム
１２…照明光
１３…拡散光
１４…自発光型バックライト
１５…自発光型バックライトからの光
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
【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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