光制御板及びそれを用いたディスプレイ装置
【課題】本発明は、外部が十分に明るい環境においては、外部光を有効に利用し、表示体のパターンを鮮明に表示することが可能で、一方外部が暗い環境においては、内蔵バックライトのわずかの照明だけで表示できる、所謂内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、周辺環境光による外光照明でも、内蔵光源による照明でも明るいディスプレイが可能で、また光の利用効率の高く、省電力型のディスプレイ装置及びそれに用いる回折要素からなる光制御板を提供することを目的とする。
【解決手段】凹凸構造の断面形状が左右非対称であるブレーズド型回折格子の該凹凸を形成する２つの斜面のうち緩やかな斜面のみに全反射機能を持つ反射層を設けてなることを特徴とする光制御板及びそれを用いたディスプレイ装置である。
【解決手段】凹凸構造の断面形状が左右非対称であるブレーズド型回折格子の該凹凸を形成する２つの斜面のうち緩やかな斜面のみに全反射機能を持つ反射層を設けてなることを特徴とする光制御板及びそれを用いたディスプレイ装置である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】回折要素からなる光制御板及びそれを用いたディスプレイ装置に係わり、内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、特に外光照明での輝度を低下することなく内蔵照明も可能なディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、携帯電話やハンドヘルドＰＣ等のモバイル端末の表示部には液晶表示体が多く使用されており、最近では視認性を良くするために、透過型の液晶表示体とその後方より光を照射するバックライト装置とを組み合わせたバックライト内蔵タイプが主流になってきており、液晶表示体のより高い光の利用効率や省電力化が要求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、外部が十分に明るい環境においては、外部光を有効に利用し、表示体のパターンを鮮明に表示することが可能で、一方外部が暗い環境においては、内蔵バックライトのわずかの照明だけでパターンを表示できる、所謂内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、周辺環境光による外光照明でも、内蔵光源による照明でも明るいディスプレイが可能で、また光の利用効率の高く、省電力型のディスプレイ装置及びそれに用いる回折要素からなる光制御板を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、凹凸構造の断面形状が左右非対称であるブレーズド型回折格子の該凹凸を形成する２つの斜面のうち緩やかな斜面のみに全反射機能を持つ反射層を設けてなることを特徴とする光制御板である。
【０００５】また、請求項２の発明は、内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、その照明光を反射・透過させる前記光制御板を配置したことを特徴とするディスプレイ装置である。
【０００６】また、請求項３の発明は、内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、前記光制御板をバックライトと液晶パネルとの間に配置したことを特徴とする請求項２記載のディスプレイ装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態について図に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の光制御板の回折格子によって構成される構造を示した断面図である。本発明の光制御板２０は、一例として凹凸構造の断面形状が左右非対称であるブレーズド型回折格子１２の該凹凸を形成する２つの斜面Ｂ、Ｃのうち緩やかな斜面Ｂのみに全反射機能を持つ反射層１４を設けてなることを特徴とするものである。
【０００８】本発明で使用する左右非対称な断面をもつブレーズド型回折格子は、従来の正弦波状の断面をもつ回折格子と比較して非常に高い回折効率を得ることができ、また光の進行方向を厳密に制御できるので、光の利用効率が高いものである。
【０００９】図２は、本発明の光制御板の光学特性を説明する説明図である。図２に示すように、本発明の光制御板の光学特性は、特定の方向の観察域Ａから回折格子を観察した際に、回折格子の斜面Ｃは観察方向Ａへの回折光には関与しないので、斜面Ｃに反射層の有無に係わらず、観察方向Ａでは高輝度の回折光を観察することができる。そのため、斜面Ｃに反射層が設けられていなければ光を通過させる機能を持たせることができるため、回折格子の上面からの光を下面に、下面からの光を上面に透過させることができる。
【００１０】図３は、本発明の光制御板の光学的機能を説明する説明図である。図３に示すように、本発明の光制御板は、上部からの入射光に対し、反射層を設けた面が回折格子として機能し、特定の観察域Ａに強い回折光を生じさせる。このことは、外部からの外光照明により、表示パターンを鮮明に表示できる。屋外や蛍光灯下などの周囲が明るい場合は、表示パターンの輝度が上昇し、装置の省電力化を実現できる。
【００１１】また、図４は、本発明の光制御板の他の光学的機能を説明する説明図である。図４に示すように、本発明の光制御板は、下部からの入射光に対し、反射層を設けていない面を透過し、さらに反射面で反射することで光制御板の下部から光が上部からも観察可能である。このことは、ディスプレイ装置の背面に配置されたバックライトの内蔵照明光で表示パターンを照明することが可能であることを意味する。表示光となる光にはバックライトからの入射光が、反射面で反射されないで透過出射する成分も含まれる。内蔵照明により表示パターンを観察する必要がある周囲が暗い場合は表示パターンの視認性が向上する。また、ディスプレイ装置の背面の電極が本発明の光制御板であっても良い。
【００１２】図１（ｂ）は、本発明のディスプレイ装置において、光制御板を用いた一実施例を示す説明図である。本発明のディスプレイ装置１０は、内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、その照明光を反射・透過させるブレーズド型回折格子１２の凹凸を形成する２つの斜面のうち一方の斜面Ｂのみに設けられた全反射機能を持つ反射層１４を形成した回折要素からなる光制御板２０を配置したことを特徴とするもので、その光制御板２０をバックライト１３と液晶パネル１１との間に配置した構成のディスプレイ装置である。
【００１３】図１（ｂ）に示すように、周辺環境光からなる外光１５は、ブレーズド型回折格子１２上の反射面１４で回折反射した光１６が、液晶ディスプレイ１１を照明することにより、パターンの表示を行う。内蔵光源を用いる場合（図４参照）は、バックライト１３から出射した光が、ブレーズド型回折格子１２および反射面１４を経由して、液晶ディスプレイ１１を照明することにより、パターンの表示を行う。このように、反射面１４は、周辺光１５及びバックライト１３からの光を表示に寄与するように機能する。
【００１４】本発明におけるブレーズド回折格子を精密に成形するためには、半導体の製造工程に用いられるパターニング装置を用いれば良い。これらの装置は、電子ビームやレーザービームを集束させ、これを走査する事によってパターンを形成している。別の方法では、レーザー光による干渉縞を記録しても良い。
【００１５】図５は、電子ビームでのブレーズド型格子の描画の際、電子ビームの照射領域毎のエネルギー量を変化させて、深さを制御しながらブレーズド型回折格子を描画する方法を概念的に示す説明図である。同図では、矢印の太さがエネルギー量を表し、エネルギー量の大きい領域は、格子が深く形成される。電子ビームの照射強度を変調する方法としては、ドーズ量を直接制御する方法，走査スピード（時間）を変化させる方法，走査ピッチを変化させる方法，同一箇所を複数回走査する中で、走査回数を変化させる方法などがある。
【００１６】本発明の光制御板のブレーズド型回折格子の該凹凸を形成する２つの斜面のうち緩やかな斜面のみに全反射機能を持つ反射層を施ける方法は、アルミニウムなどの金属や誘電体の薄膜層を蒸着等の方法で設けることができ、特に限定されるものではない。
【００１７】
【発明の効果】本発明により、内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイ装置において、回折要素からなる光制御板を配置することにより、周辺環境光による外光照明でも、内蔵光源による照明でも明るいディスプレイが可能で、また光の利用効率の高く、省電力型のディスプレイ装置を提供することが可能となった。本発明のディスプレイ装置は、携帯電話やハンドヘルドＰＣ等のモバイル端末の表示部に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の光制御板のブレーズド型回折格子によって構成される構造を示した断面図。（ｂ）は、本発明のディスプレイ装置において、光制御板を用いた一実施例を示す説明図。
【図２】本発明の光制御板の光学特性を説明する説明図。
【図３】本発明の光制御板の光学的機能を説明する説明図。
【図４】本発明の光制御板の光学的機能を説明する説明図。
【図５】本発明の光制御板のブレーズド型回折格子である階段状格子のエッチング法による成形法の説明図。
【符号の説明】
１０・・・ディスプレイ装置
２０・・・光制御板
１１・・・液晶ディスプレイ
１２・・・ブレーズド型回折格子
１３・・・内蔵照明光源（バックライト）
１４・・・反射層
１５・・・周辺環境光
１６・・・周辺環境光による照明光
１７・・・内蔵照明による照明光
【０００１】
【発明が属する技術分野】回折要素からなる光制御板及びそれを用いたディスプレイ装置に係わり、内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、特に外光照明での輝度を低下することなく内蔵照明も可能なディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、携帯電話やハンドヘルドＰＣ等のモバイル端末の表示部には液晶表示体が多く使用されており、最近では視認性を良くするために、透過型の液晶表示体とその後方より光を照射するバックライト装置とを組み合わせたバックライト内蔵タイプが主流になってきており、液晶表示体のより高い光の利用効率や省電力化が要求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、外部が十分に明るい環境においては、外部光を有効に利用し、表示体のパターンを鮮明に表示することが可能で、一方外部が暗い環境においては、内蔵バックライトのわずかの照明だけでパターンを表示できる、所謂内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、周辺環境光による外光照明でも、内蔵光源による照明でも明るいディスプレイが可能で、また光の利用効率の高く、省電力型のディスプレイ装置及びそれに用いる回折要素からなる光制御板を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、凹凸構造の断面形状が左右非対称であるブレーズド型回折格子の該凹凸を形成する２つの斜面のうち緩やかな斜面のみに全反射機能を持つ反射層を設けてなることを特徴とする光制御板である。
【０００５】また、請求項２の発明は、内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、その照明光を反射・透過させる前記光制御板を配置したことを特徴とするディスプレイ装置である。
【０００６】また、請求項３の発明は、内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、前記光制御板をバックライトと液晶パネルとの間に配置したことを特徴とする請求項２記載のディスプレイ装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態について図に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の光制御板の回折格子によって構成される構造を示した断面図である。本発明の光制御板２０は、一例として凹凸構造の断面形状が左右非対称であるブレーズド型回折格子１２の該凹凸を形成する２つの斜面Ｂ、Ｃのうち緩やかな斜面Ｂのみに全反射機能を持つ反射層１４を設けてなることを特徴とするものである。
【０００８】本発明で使用する左右非対称な断面をもつブレーズド型回折格子は、従来の正弦波状の断面をもつ回折格子と比較して非常に高い回折効率を得ることができ、また光の進行方向を厳密に制御できるので、光の利用効率が高いものである。
【０００９】図２は、本発明の光制御板の光学特性を説明する説明図である。図２に示すように、本発明の光制御板の光学特性は、特定の方向の観察域Ａから回折格子を観察した際に、回折格子の斜面Ｃは観察方向Ａへの回折光には関与しないので、斜面Ｃに反射層の有無に係わらず、観察方向Ａでは高輝度の回折光を観察することができる。そのため、斜面Ｃに反射層が設けられていなければ光を通過させる機能を持たせることができるため、回折格子の上面からの光を下面に、下面からの光を上面に透過させることができる。
【００１０】図３は、本発明の光制御板の光学的機能を説明する説明図である。図３に示すように、本発明の光制御板は、上部からの入射光に対し、反射層を設けた面が回折格子として機能し、特定の観察域Ａに強い回折光を生じさせる。このことは、外部からの外光照明により、表示パターンを鮮明に表示できる。屋外や蛍光灯下などの周囲が明るい場合は、表示パターンの輝度が上昇し、装置の省電力化を実現できる。
【００１１】また、図４は、本発明の光制御板の他の光学的機能を説明する説明図である。図４に示すように、本発明の光制御板は、下部からの入射光に対し、反射層を設けていない面を透過し、さらに反射面で反射することで光制御板の下部から光が上部からも観察可能である。このことは、ディスプレイ装置の背面に配置されたバックライトの内蔵照明光で表示パターンを照明することが可能であることを意味する。表示光となる光にはバックライトからの入射光が、反射面で反射されないで透過出射する成分も含まれる。内蔵照明により表示パターンを観察する必要がある周囲が暗い場合は表示パターンの視認性が向上する。また、ディスプレイ装置の背面の電極が本発明の光制御板であっても良い。
【００１２】図１（ｂ）は、本発明のディスプレイ装置において、光制御板を用いた一実施例を示す説明図である。本発明のディスプレイ装置１０は、内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、その照明光を反射・透過させるブレーズド型回折格子１２の凹凸を形成する２つの斜面のうち一方の斜面Ｂのみに設けられた全反射機能を持つ反射層１４を形成した回折要素からなる光制御板２０を配置したことを特徴とするもので、その光制御板２０をバックライト１３と液晶パネル１１との間に配置した構成のディスプレイ装置である。
【００１３】図１（ｂ）に示すように、周辺環境光からなる外光１５は、ブレーズド型回折格子１２上の反射面１４で回折反射した光１６が、液晶ディスプレイ１１を照明することにより、パターンの表示を行う。内蔵光源を用いる場合（図４参照）は、バックライト１３から出射した光が、ブレーズド型回折格子１２および反射面１４を経由して、液晶ディスプレイ１１を照明することにより、パターンの表示を行う。このように、反射面１４は、周辺光１５及びバックライト１３からの光を表示に寄与するように機能する。
【００１４】本発明におけるブレーズド回折格子を精密に成形するためには、半導体の製造工程に用いられるパターニング装置を用いれば良い。これらの装置は、電子ビームやレーザービームを集束させ、これを走査する事によってパターンを形成している。別の方法では、レーザー光による干渉縞を記録しても良い。
【００１５】図５は、電子ビームでのブレーズド型格子の描画の際、電子ビームの照射領域毎のエネルギー量を変化させて、深さを制御しながらブレーズド型回折格子を描画する方法を概念的に示す説明図である。同図では、矢印の太さがエネルギー量を表し、エネルギー量の大きい領域は、格子が深く形成される。電子ビームの照射強度を変調する方法としては、ドーズ量を直接制御する方法，走査スピード（時間）を変化させる方法，走査ピッチを変化させる方法，同一箇所を複数回走査する中で、走査回数を変化させる方法などがある。
【００１６】本発明の光制御板のブレーズド型回折格子の該凹凸を形成する２つの斜面のうち緩やかな斜面のみに全反射機能を持つ反射層を施ける方法は、アルミニウムなどの金属や誘電体の薄膜層を蒸着等の方法で設けることができ、特に限定されるものではない。
【００１７】
【発明の効果】本発明により、内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイ装置において、回折要素からなる光制御板を配置することにより、周辺環境光による外光照明でも、内蔵光源による照明でも明るいディスプレイが可能で、また光の利用効率の高く、省電力型のディスプレイ装置を提供することが可能となった。本発明のディスプレイ装置は、携帯電話やハンドヘルドＰＣ等のモバイル端末の表示部に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の光制御板のブレーズド型回折格子によって構成される構造を示した断面図。（ｂ）は、本発明のディスプレイ装置において、光制御板を用いた一実施例を示す説明図。
【図２】本発明の光制御板の光学特性を説明する説明図。
【図３】本発明の光制御板の光学的機能を説明する説明図。
【図４】本発明の光制御板の光学的機能を説明する説明図。
【図５】本発明の光制御板のブレーズド型回折格子である階段状格子のエッチング法による成形法の説明図。
【符号の説明】
１０・・・ディスプレイ装置
２０・・・光制御板
１１・・・液晶ディスプレイ
１２・・・ブレーズド型回折格子
１３・・・内蔵照明光源（バックライト）
１４・・・反射層
１５・・・周辺環境光
１６・・・周辺環境光による照明光
１７・・・内蔵照明による照明光
【特許請求の範囲】
【請求項１】凹凸構造の断面形状が左右非対称であるブレーズド型回折格子の該凹凸を形成する２つの斜面のうち緩やかな斜面のみに全反射機能を持つ反射層を設けてなることを特徴とする光制御板。
【請求項２】内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、その照明光を反射・透過させる前記光制御板を配置したことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３】内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、前記光制御板をバックライトと液晶パネルとの間に配置したことを特徴とする請求項２記載のディスプレイ装置。
【請求項１】凹凸構造の断面形状が左右非対称であるブレーズド型回折格子の該凹凸を形成する２つの斜面のうち緩やかな斜面のみに全反射機能を持つ反射層を設けてなることを特徴とする光制御板。
【請求項２】内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、その照明光を反射・透過させる前記光制御板を配置したことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３】内蔵照明と外光照明双方の照明光で観察可能なディスプレイであって、前記光制御板をバックライトと液晶パネルとの間に配置したことを特徴とする請求項２記載のディスプレイ装置。
【図５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００２−４０２２１（Ｐ２００２−４０２２１Ａ）
【公開日】平成１４年２月６日（２００２．２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−２２６７８０（Ｐ２０００−２２６７８０）
【出願日】平成１２年７月２７日（２０００．７．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年２月６日（２００２．２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年７月２７日（２０００．７．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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