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JPH0895042A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

Info

Publication number
JPH0895042A
JPH0895042A JP6254388A JP25438894A JPH0895042A JP H0895042 A JPH0895042 A JP H0895042A JP 6254388 A JP6254388 A JP 6254388A JP 25438894 A JP25438894 A JP 25438894A JP H0895042 A JPH0895042 A JP H0895042A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
light
crystal panel
hologram
parallel light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6254388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Onda
正一 恩田
Kenichi Hanaki
健一 花木
Kazuma Matsui
数馬 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP6254388A priority Critical patent/JPH0895042A/en
Publication of JPH0895042A publication Critical patent/JPH0895042A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a thin type liquid crystal display device having a wide angle of visibility of a scattering type liquid crystal. CONSTITUTION: Parallel rays 14 are incident on a liquid crystal panel 200 from a hologram lens 300 serving as a parallel ray generating panel arranged beneath the scattering type liquid crystal panel 200. The light rays from a light source 7 are converged by means of the hologram lens 300, and the converged parallel light rays are directly incident on a pattern layer 11 (layer having a hologram pattern) on the side face of the hologram lens 300, so that the light rays cause diffraction on the pattern layer 11 and reflected parallel light rays 14 are formed. When light rays are scattered on the liquid crystal panel 200, the light rays to be scattered are scattered and directed in almost all directions from the liquid crystal panel 200 surface, and when voltage is impressed to a picture element electrode 2 the light rays transmit to advance straight and maintain the incident direction. Therefore, a picture element electrode area to which voltage is impressed becomes invisible and dark excepting the direction in which the light rays advance, and as a result, a contrast is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
特に散乱型液晶パネルを用いた薄型で直視タイプの液晶
表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device,
In particular, the present invention relates to a thin, direct-viewing type liquid crystal display device using a scattering type liquid crystal panel.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像を表示できる液晶表示装置におい
て、従来よりツイストネマティック(TN)液晶を用い
ている液晶パネルは視野角が狭く、左右または上下方向
から見ると、角度によって画質や色合いが大きく異な
り、表示品質が良くない現状がある。最近ではかなり改
善されているものの、なお適用範囲は狭く限られたもの
となっている。そこで特開平5-165019号公報に示される
ごとく、散乱型液晶(高分子分散型液晶、PDLC)を用い
て高輝度で視野角度の広い表示装置を得ることが試みら
れている。これは散乱型液晶の散乱光を直視することに
より広い視野を得ようというものである。
2. Description of the Related Art In a liquid crystal display device capable of displaying an image, a liquid crystal panel which has conventionally used a twisted nematic (TN) liquid crystal has a narrow viewing angle. However, the display quality is not good. Although it has been improved a lot recently, its scope of application is still narrow and limited. Therefore, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-165019, it has been attempted to obtain a display device having high brightness and a wide viewing angle by using a scattering type liquid crystal (polymer dispersion type liquid crystal, PDLC). This is to obtain a wide field of view by directly looking at the scattered light of the scattering type liquid crystal.

【0003】散乱型液晶(高分子分散型液晶、PDLC)
は、その名の如く、高分子の網目状の構造に低分子液晶
を含ませ分散させて、二枚の透明電極の挟持させたもの
で、電極に電圧を印加するに伴って、光散乱状態から光
透過状態へと変化させるものである。この性質を利用す
る場合、目視する散乱光として、液晶パネルを透過した
光と、液晶パネルの下に反射板を置いて反射した光とに
よる二つの方法がある。いずれの場合も問題となるの
は、散乱されないで直接到達する光成分(直達光)の除
去方法である。通常利用される方法は、平行光を斜め方
向から入射させて、観測者が直接その平行光を目視しな
い構成とすることである。
Scattering type liquid crystal (polymer dispersed type liquid crystal, PDLC)
As its name suggests, a low molecular weight liquid crystal is included in a polymer network structure and dispersed, and it is sandwiched between two transparent electrodes, and the light scattering state occurs as voltage is applied to the electrodes. To a light transmission state. When utilizing this property, there are two methods of visually observing scattered light: light transmitted through the liquid crystal panel and light reflected by placing a reflector under the liquid crystal panel. In either case, the problem is how to remove the light component (direct light) that directly arrives without being scattered. A commonly used method is to make parallel light incident from an oblique direction so that an observer does not directly see the parallel light.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな構成は、光源を液晶パネルから離して照射する必要
があり、光学系が大きくなってしまい、液晶パネルとい
う薄型を目指す特徴が失われてしまうという問題があ
る。
However, in such a configuration, it is necessary to irradiate the light source away from the liquid crystal panel, the optical system becomes large, and the characteristic of the liquid crystal panel aiming at thinness is lost. There is a problem.

【0005】従って本発明の目的は、上記の課題を解決
すべく、散乱型液晶を用いた非常に視野角度の広い薄型
の液晶表示装置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a thin liquid crystal display device using a scattering type liquid crystal having a very wide viewing angle in order to solve the above problems.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、透過型の液晶パネルによる液晶表示
装置において、前記液晶パネルの背面側に、光源光学系
からの光を屈折させて平行光を発生する平行光発生パネ
ルを有し、該平行光発生パネルが前記液晶パネルに対し
て前記平行光を入射させることである。
In order to solve the above problems, the structure of the present invention is a liquid crystal display device using a transmissive liquid crystal panel, in which light from a light source optical system is refracted on the back side of the liquid crystal panel. Parallel light generating panel for generating parallel light, and the parallel light generating panel causes the parallel light to enter the liquid crystal panel.

【0007】本発明の構成はまた、前記平行光発生パネ
ルがホログラムレンズであることである。これに加えて
特徴ある構成はさらに、前記光源光学系が、前記ホログ
ラムレンズの側面より光学レンズで絞られた平行光を導
入する構成であることである。また前記光源光学系が、
前記ホログラムレンズの端部下面に設置された光学プリ
ズムにより、平行光を、該ホログラムレンズのホログラ
ムパターンを有する層に対して略平行に導入する構成と
なっていることである。あるいは前記ホログラムパター
ンを有する層が、該層の厚み方向において厚い部分と薄
い部分とを有する厚薄構造であり、前記光学系から離れ
るに従って前記ホログラムパターンが多く形成されてい
ることも特徴ある構成である。さらに別の構成として、
前記ホログラムパターンが、任意の波長で多重露光した
ホログラムパターンであることを特徴とし、全体とし
て、前記液晶パネルと前記平行光発生パネルとの間に、
冷却媒体を流す構造となっていることも特徴ある構成と
なっている。
The structure of the present invention is also that the parallel light generating panel is a hologram lens. In addition to this, the characteristic configuration is that the light source optical system further introduces parallel light focused by an optical lens from the side surface of the hologram lens. In addition, the light source optical system,
The optical prism installed on the lower surface of the end of the hologram lens introduces parallel light substantially parallel to the layer having the hologram pattern of the hologram lens. Alternatively, the layer having the hologram pattern has a thick and thin structure having a thick portion and a thin portion in the thickness direction of the layer, and the hologram pattern is formed in large numbers with increasing distance from the optical system. . As yet another configuration,
The hologram pattern is a hologram pattern that is multiple-exposure at any wavelength, as a whole, between the liquid crystal panel and the parallel light generation panel,
It has a characteristic structure that it has a structure in which a cooling medium flows.

【0008】[0008]

【作用】請求項1では、散乱型液晶パネルの下側に設置
された平行光発生パネルから、液晶パネルに向けて平行
光が入射する。液晶パネルで光が散乱されると、散乱さ
れる光は液晶パネル面からほぼあらゆる方向へ散乱され
て進み、画素電極に電圧が印加されると光は透過して直
進し、入射した方向を維持する。そのため、電圧が印加
された画素電極領域は光が進行する方向以外は見えずに
暗くなり、コントラストが形成される。
According to the first aspect of the present invention, the parallel light is incident on the liquid crystal panel from the parallel light generating panel provided below the scattering type liquid crystal panel. When the light is scattered by the liquid crystal panel, the scattered light is scattered and advances in almost all directions from the liquid crystal panel surface, and when a voltage is applied to the pixel electrode, the light is transmitted and goes straight, and the incident direction is maintained. To do. Therefore, the pixel electrode region to which the voltage is applied is invisible except in the direction in which light travels, and becomes dark, and contrast is formed.

【0009】平行光発生パネルがホログラムレンズであ
る時、光源光学系としては、光源からの光をレンズで集
光して、ホログラムレンズの側面のパターン層(ホログ
ラムパターンを有する層)に対して、直接集光させた平
行光を入射させるのでパターン層で光が回折を起こす。
請求項4のように光源光学系に光学プリズムを用いる場
合は、屈折率の関係から斜め下からの入射がホログラム
レンズのパターン層にほぼ平行に屈折され、やはりパタ
ーン層に対して有効に光が広がる。請求項5において
は、光学系から離れる程ホログラムパターンが多くなる
ので、光量に対応して、干渉を受ける光の量が光学系か
ら離れる程多くなる。請求項6では露光した波長により
記録されたパターンに対しては、同じ波長が干渉を起こ
す。従って例えばRGBの波長で露光されたパターンで
は白色光が出てくる。請求項7の構成では、間を流れる
冷却媒体よってホログラムレンズ自体と液晶パネルとが
冷却される。この冷却媒体の屈折率がそれぞれの接する
界面(ガラス基板等)の屈折率とほぼ同じ場合は、その
面での反射が抑制される。
When the parallel light generating panel is a hologram lens, the light source optical system collects the light from the light source with the lens, and with respect to the pattern layer (layer having the hologram pattern) on the side surface of the hologram lens, Since collimated parallel light is made incident, the light is diffracted in the pattern layer.
When an optical prism is used in the light source optical system as in claim 4, the incident light from obliquely below is refracted substantially parallel to the pattern layer of the hologram lens because of the refractive index, and also the light is effectively emitted to the pattern layer. spread. According to the fifth aspect, since the hologram pattern increases as the distance from the optical system increases, the amount of light receiving interference increases corresponding to the amount of light as the distance from the optical system increases. In the sixth aspect, the same wavelength interferes with the pattern recorded by the exposed wavelength. Therefore, for example, white light comes out in a pattern exposed with RGB wavelengths. In the structure of claim 7, the hologram lens itself and the liquid crystal panel are cooled by the cooling medium flowing between them. When the refractive index of this cooling medium is almost the same as the refractive index of the interface (glass substrate or the like) in contact with each other, reflection on that surface is suppressed.

【0010】[0010]

【発明の効果】請求項1の構成によれば、平坦な平行光
発生パネルにより平行光を液晶パネルに入射させること
が容易で、散乱型液晶パネルによって広い視野角度の薄
型の液晶表示装置が形成される。また請求項2の構成に
よれば、光学系が簡素な構成とでき、装置全体をコンパ
クトにできる。請求項3や4の構成では、厚みの無いホ
ログラムレンズの側面に集光させずに幅のある平行光を
入射させればよいので製造上の制約が少なくて良い。請
求項5の構成によれば、ホログラムパターンから出てく
る平行光にムラが生じるのを抑制する効果がある。請求
項6によれば、バランスのとれた白色が得られるのでフ
ルカラー表示に適切となる効果がある。請求項7の構成
では、光照射による発熱を抑制して装置の信頼性を向上
させるとともに、無駄な反射を抑制して表示品質を向上
させる。
According to the structure of the first aspect, it is easy to allow parallel light to enter the liquid crystal panel by the flat parallel light generating panel, and a thin liquid crystal display device having a wide viewing angle is formed by the scattering type liquid crystal panel. To be done. Further, according to the structure of claim 2, the optical system can be made simple and the entire apparatus can be made compact. In the structures of claims 3 and 4, since it is sufficient to allow parallel light having a width to be incident on the side surface of the hologram lens having no thickness, it is possible to reduce manufacturing restrictions. According to the structure of claim 5, there is an effect of suppressing unevenness in the parallel light emerging from the hologram pattern. According to the sixth aspect, a well-balanced white color can be obtained, which is suitable for full-color display. In the structure of claim 7, heat generation due to light irradiation is suppressed to improve the reliability of the device, and unnecessary reflection is suppressed to improve display quality.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明をホログラムレンズ300を用
いた具体的な実施例に基づいて説明する。 (第一実施例)図1は、本発明の液晶表示装置100の
主要部分を示す模式的な構成見取り図である。液晶パネ
ル200の下部にホログラムレンズ300が配置され、
ホログラムレンズの端部側面に光を照射するための光学
系が構成されており、リフレクタ6を有する光源7から
の光が集光レンズ8、9によってホログラムレンズの側
面に平行に入射するようになっている。また液晶パネル
200とホログラムレンズ300の間はわずかに隙間を
設けてあり、その間を図示しない冷却媒体(冷却風もし
くは基板と同程度の屈折率の冷却用液体)が通過できる
機構が備わっている。これは光源7からの光によってホ
ログラムレンズ300や液晶パネル200が発熱してし
まい、干渉条件がずれることを防ぐための手段である。
EXAMPLES The present invention will be described below based on specific examples using the hologram lens 300. (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic structural sketch showing a main part of a liquid crystal display device 100 of the present invention. The hologram lens 300 is arranged below the liquid crystal panel 200,
An optical system for irradiating the end lens side surface of the hologram lens is configured so that the light from the light source 7 having the reflector 6 is incident on the side surface of the hologram lens in parallel by the condenser lenses 8 and 9. ing. A slight gap is provided between the liquid crystal panel 200 and the hologram lens 300, and a mechanism (not shown) through which a cooling medium (cooling air or a cooling liquid having a refractive index similar to that of the substrate) can pass is provided. This is a means for preventing the hologram lens 300 and the liquid crystal panel 200 from generating heat due to the light from the light source 7 and preventing the interference conditions from shifting.

【0012】液晶パネル200は、透明なガラス基板
3、5の間に、透明なITO電極による画素電極2が形
成され、散乱型液晶(PDLC)4で充填されている。この散
乱型液晶は画素電極2に電圧を印加した場合に光を透過
させる働きをし、その電圧を印加した画素電極2の部分
だけ光が見えないようになる。
In the liquid crystal panel 200, a pixel electrode 2 made of a transparent ITO electrode is formed between transparent glass substrates 3 and 5, and is filled with a scattering type liquid crystal (PDLC) 4. The scattering type liquid crystal has a function of transmitting light when a voltage is applied to the pixel electrode 2, and the light cannot be seen only in the portion of the pixel electrode 2 to which the voltage is applied.

【0013】そしてホログラムレンズ300は透明な基
板10、12の間にゼラチン等から成る感光性の乾板1
1が挟み込んであり、所定のホログラムパターン(図示
しない)が焼き付けてある。このホログラムパターンは
干渉縞であって、入射してくる光を回折させ、屈折また
は反射させる。そのため、この乾板11がホログラムレ
ンズそのものの役割を果たす。ホログラムパターンは所
定の波長のコヒーレントな光を基に干渉パターンを乾板
に露光させて形成される。従ってどのような波長の干渉
パターンでもよい。視認性が良いのは白黒のコントラス
トであるため、白色光の平行光であると良い。
The hologram lens 300 is a photosensitive dry plate 1 made of gelatin or the like between transparent substrates 10 and 12.
1 is sandwiched and a predetermined hologram pattern (not shown) is printed. This hologram pattern is an interference fringe that diffracts incoming light and refracts or reflects it. Therefore, the dry plate 11 plays the role of the hologram lens itself. The hologram pattern is formed by exposing a dry plate to an interference pattern based on coherent light having a predetermined wavelength. Therefore, any wavelength interference pattern may be used. Since the visibility is good in black and white contrast, it is preferable to use parallel light of white light.

【0014】ここでは液晶パネル200の正面に対して
画像を表示することを目的とする構成を想定しているの
で、入射してくる光がホログラムレンズの垂直方向に対
して4°以上傾いて、回折されて反射するように出てい
く構成としてある(反射平行光14)。なお、反射とい
うのは光源からの光の入射方向に対して、回折して光が
出ていく方向が逆向き成分を持つためで、回折方向が9
0°以上ある場合を意味し、鏡のように反射することを
意味しない。
Since a structure intended to display an image on the front surface of the liquid crystal panel 200 is assumed here, the incident light is inclined by 4 ° or more with respect to the vertical direction of the hologram lens, It is configured so that it is diffracted and emerges so as to be reflected (reflected parallel light 14). Note that reflection is because the direction in which light is emitted after being diffracted is opposite to the incident direction of light from the light source, and the direction of diffraction is 9
It means a case of 0 ° or more, and does not mean to reflect like a mirror.

【0015】ここではホログラムパターンとして、RG
Bの三原色を回折するように干渉縞を焼き付けてある。
即ち、ホログラムレンズとしては、それぞれ赤、緑、青
の波長に対してそれぞれ独立に回折を起こし、それ以外
の波長は回折を起こさずに乾板11内を通過して、図1
の15のように通過してしまうような特性を持つ。その
ため反射平行光14は白色光でフルカラー成分を持ち、
画素電極をカラーフィルタ付きの構成とすれば、フルカ
ラー表示の液晶表示装置となる。通常の画素電極では、
白色表示の液晶パネルである。
Here, as the hologram pattern, RG is used.
Interference fringes are printed so as to diffract the three primary colors of B.
That is, the hologram lens independently diffracts wavelengths of red, green, and blue, and the other wavelengths pass through the inside of the dry plate 11 without diffracting.
It has a characteristic that it passes through like No. 15 of. Therefore, the reflected parallel light 14 is white light and has a full-color component,
When the pixel electrode has a structure with a color filter, a full-color liquid crystal display device is obtained. In a normal pixel electrode,
It is a liquid crystal panel displaying white.

【0016】光源7から放射された光は、直接もしくは
リフレクタ7によって反射されて集光レンズ8に入り、
集光レンズ8および集光レンズ9とで光を集光させて、
ホログラムレンズ300の側面に平行光を入射させる配
置としてある。ホログラムレンズ300に側面から平行
に入射させた光はホログラムレンズの干渉によって回折
を受け、図1に示すように、液晶パネル200に向かっ
て斜め方向に平行に進む反射平行光14となる。この
際、回折はホログラムパターンに対応する特定の波長で
生じる。
The light emitted from the light source 7 enters the condenser lens 8 either directly or after being reflected by the reflector 7.
The light is condensed by the condenser lens 8 and the condenser lens 9,
The arrangement is such that parallel light is incident on the side surface of the hologram lens 300. Light incident on the hologram lens 300 in parallel from the side is diffracted by the interference of the hologram lens, and becomes reflected parallel light 14 that travels in parallel in an oblique direction toward the liquid crystal panel 200, as shown in FIG. At this time, diffraction occurs at a specific wavelength corresponding to the hologram pattern.

【0017】この液晶パネル200に向かって斜め方向
に入射する反射平行光14は、液晶パネル200の使用
目的として、液晶パネル200の正面方向(観測者の視
認方向1)に対して表示をすることがあるために、液晶
パネル200の正面方向、即ち液晶パネル200の垂直
方向に平行光を入射することができないためである。従
ってこの平行光が透過していく方向に表示させることは
できない。しかし、目的によっては斜め方向に表示させ
たい場合があり、その場合には液晶パネル200に対し
て垂直に反射平行光14を回折させる構成であっても良
い。
The reflected parallel light 14 incident on the liquid crystal panel 200 in an oblique direction should be displayed in the front direction of the liquid crystal panel 200 (viewing direction 1 of the observer) for the purpose of using the liquid crystal panel 200. Therefore, parallel light cannot enter in the front direction of the liquid crystal panel 200, that is, in the vertical direction of the liquid crystal panel 200. Therefore, it cannot be displayed in the direction in which the parallel light is transmitted. However, depending on the purpose, it may be desired to display in an oblique direction, and in that case, the configuration may be such that the reflected parallel light 14 is diffracted perpendicularly to the liquid crystal panel 200.

【0018】なお図1の構成において、この液晶パネル
200に対する入射角度は、発明者らが調べた結果、4
°以上、垂直方向から傾いていれば、この平行光が認識
されないことが明らかに成った。つまり、ホログラムレ
ンズからの反射平行光14が、液晶パネル200の面に
対して4°以上傾いて回折されるように、ホログラムパ
ターンが形成されていれば良い。この角度は当然ながら
大きければ大きい程、正面からの認識がなされず、表示
の視認角度が広がることになる。しかし大きくとも当然
90°以下(90°の場合は液晶パネルに入射されない
ことになる)であって、90°近傍では、ホログラムレ
ンズ300から放射されにくいことと、液晶パネル20
0に入射する際に、ガラス基板5の表面での反射成分が
増大することから、少なくとも垂直方向から45°以下
とすることである。
In the structure shown in FIG. 1, the angle of incidence on the liquid crystal panel 200 was determined by the inventors to be 4
It became clear that this parallel light could not be recognized if it was tilted more than ° from the vertical direction. That is, the hologram pattern may be formed so that the reflected parallel light 14 from the hologram lens is diffracted at an angle of 4 ° or more with respect to the surface of the liquid crystal panel 200. Naturally, the larger this angle is, the more the recognition from the front is not performed, and the visual recognition angle of the display becomes wider. However, of course, it is at most 90 ° or less (in the case of 90 °, it does not enter the liquid crystal panel), and in the vicinity of 90 °, it is difficult to radiate from the hologram lens 300, and the liquid crystal panel 20
When entering 0, the reflection component on the surface of the glass substrate 5 increases, so that it is at least 45 ° or less from the vertical direction.

【0019】この入射角度は、図1では入射してくる光
路を含む垂直面上で回折されるように示してあるが、回
折される方向は必ずしも入射してくる方向とは関係がな
く、ホログラムレンズ面に垂直な方向からの角度が上記
の値であれば良く、光源7からの光路を含む垂直平面上
に回折されなくても良い。
Although this incident angle is shown as being diffracted on a vertical plane including the incoming optical path in FIG. 1, the diffracted direction is not necessarily related to the incoming direction, and the hologram is not shown. It suffices that the angle from the direction perpendicular to the lens surface is the above value, and it is not necessary to diffract on the vertical plane including the optical path from the light source 7.

【0020】液晶パネル200に斜めに入射した反射平
行光14は、画素電極2に電圧が印加されていないと、
その画素電極2の領域の散乱型液晶4によって散乱を受
けて、液晶パネル200の正面に対して一様な方向に散
乱され、散乱光13となる(なお図では簡単のために画
素電極2の直上やパネル表面で散乱されるように描いて
ある)。そして、画素電極2に電圧が印加されている
と、その領域の散乱型液晶4の配向が変わって光を透過
するようになる。そのため、ホログラムレンズから来た
反射平行光14のうち、電圧の印加されている画素電極
2を通過する光が透過光となり、液晶パネル200の観
測者(観測者方向1)に対して認識されないようにな
る。従って、他の散乱される電位のかかっていない電極
領域とのコントラストが生じて、観測者に画像として認
識されるようになる。
The reflected collimated light 14 obliquely incident on the liquid crystal panel 200 is as follows when no voltage is applied to the pixel electrode 2.
The light is scattered by the scattering type liquid crystal 4 in the area of the pixel electrode 2 and is scattered in a uniform direction with respect to the front surface of the liquid crystal panel 200 to become scattered light 13 (in the figure, for simplicity, the pixel electrode 2 It is drawn so that it may be scattered right above or on the panel surface). Then, when a voltage is applied to the pixel electrode 2, the orientation of the scattering type liquid crystal 4 in that region is changed and light is transmitted. Therefore, of the reflected collimated light 14 coming from the hologram lens, the light passing through the pixel electrode 2 to which the voltage is applied becomes the transmitted light and is not recognized by the observer (observer direction 1) of the liquid crystal panel 200. become. Therefore, contrast with other scattered electrode regions where no potential is applied is generated, and the image is recognized by an observer as an image.

【0021】以上のように、ホログラムレンズ300に
よって、液晶パネル200に対して斜め方向から平行光
を入射させることが容易にできるため、平坦なホログラ
ムレンズ300のみによって簡素な光学系の液晶表示装
置が構成される。
As described above, since the hologram lens 300 can easily make parallel light incident on the liquid crystal panel 200 from an oblique direction, a liquid crystal display device having a simple optical system can be provided only by the flat hologram lens 300. Composed.

【0022】(第二実施例)光学系からホログラムパタ
ーンに入射する光量は、干渉によって反射されて出てい
く量だけ減少するので、当然ながら距離が離れるに従っ
て減少し、光学系を設置してある側と反対の縁で最も光
量が少ないことになる。従って出てくる平行光も明るさ
に分布を生じることがある。これはホログラムレンズに
形成するホログラムパターンで、ある程度補正すること
ができるが、それでもなお不十分な場合には、ホログラ
ムパターンを有する層(パターン層)を厚薄構造にし
て、図2に示すような構成とすると、液晶パネル200
に対して均等な平行光を与えることができる。
(Second Embodiment) Since the amount of light entering the hologram pattern from the optical system is reduced by the amount reflected and emitted by interference, it naturally decreases as the distance increases, and the optical system is installed. The light amount will be the least at the edge opposite to the side. Therefore, the emitted parallel light may also have a brightness distribution. This is a hologram pattern formed on the hologram lens and can be corrected to some extent, but if it is still inadequate, the layer having the hologram pattern (pattern layer) is formed into a thick and thin structure, and the structure as shown in FIG. Then, the liquid crystal panel 200
It is possible to provide parallel parallel light to.

【0023】ここで示す図2のホログラムレンズ400
は、基板10、12の間のホログラムパターンを露光す
る乾板が、層厚の薄い部分11a、中間部分11b、最
も厚い部分11cと厚薄構造にしてあり、光学系から離
れる側、すなわち厚い部分11cに多くホログラムパタ
ーンが構成される。薄い部分11aは従ってホログラム
レンズの下層領域に下層側からほぼ1/3の範囲にホロ
グラムパターンを形成し、中間部分11bは下層からほ
ぼ2/3までの厚さの範囲に、厚い部分11cはすべて
の厚さにホログラムパターンを形成してある。また横方
向の広がりもほぼ1/3づつになるようにしてある。必
要であれば、もっと細かい厚薄構造にしたり、横方向の
分布も適切な不均等分布にしても構わない。
The hologram lens 400 shown in FIG. 2 is shown here.
Shows that the dry plate for exposing the hologram pattern between the substrates 10 and 12 has a thin and thick structure including a thin layer portion 11a, an intermediate portion 11b, and the thickest portion 11c, and the side away from the optical system, that is, the thick portion 11c. Many hologram patterns are constructed. Therefore, the thin portion 11a forms a hologram pattern in the lower layer region of the hologram lens in a range of about 1/3 from the lower layer side, the intermediate portion 11b has a thickness range of from the lower layer to about 2/3, and the thick portion 11c is all formed. The hologram pattern is formed in the thickness of. Further, the width in the lateral direction is set to be approximately 1/3. If necessary, a finer thickness structure may be used, and the lateral distribution may be an appropriate non-uniform distribution.

【0024】このような構成であると、側面から入射し
た平行光が、層厚の薄い部分11aでは初めのうちはあ
まり干渉を受けずに通過するのみであり、光源側から離
れた領域で多く干渉して液晶パネル側に反射平行光14
を出す。すなわち、薄い部分11aでは入射量の約1/
3の光量の何割かが干渉を起こして反射され、中間部分
の11bの領域では平行光の約2/3の光量の何割かが
干渉を起こし、最も厚い部分11cではホログラムパタ
ーン層全体にわたる平行光の何割かが干渉を起こす。こ
のようにして反射平行光14の分布を均一化させること
ができる。
With such a configuration, the parallel light incident from the side surface passes through the thin portion 11a with little interference at the beginning, and is mostly transmitted in the area away from the light source side. Collimated and reflected on the liquid crystal panel side
Give out. That is, in the thin portion 11a, about 1 / l of the incident amount
Some of the light quantity of 3 causes interference and is reflected, some of the light quantity of about 2/3 of the parallel light causes interference in the area 11b in the middle portion, and the parallel light over the entire hologram pattern layer in the thickest portion 11c. Some of them cause interference. In this way, the distribution of the reflected parallel light 14 can be made uniform.

【0025】(第三実施例)図3は、ホログラムレンズ
300に対して平行光を入射する別の手段を示す模式的
な構成断面図で、ホログラムレンズ300の端部の下側
に光学プリズム17を設置し、その一面から平行光を入
射させる。図3の光学系ではレンズを用いていないが、
光源7から出る光を平行光にできるように必要に応じた
光源光学系とすれば良い。
(Third Embodiment) FIG. 3 is a schematic structural sectional view showing another means for making parallel light incident on the hologram lens 300. The optical prism 17 is provided below the end of the hologram lens 300. Is installed, and collimated light is made incident from one surface thereof. Although the optical system of FIG. 3 does not use a lens,
A light source optical system may be provided as necessary so that the light emitted from the light source 7 can be collimated.

【0026】光源7から出た光はリフレクタ6でほぼ平
行光となり、光学プリズム17の一つの面17aに入射
する。光学プリズム17はホログラムレンズの基板10
に密着させてあり、面17aから入射した平行光は基板
10に入射する。光学プリズム17とガラス基板10と
は同じガラス材料で屈折率がほぼ同じことから、屈折は
ほとんど起こらずにそのまま進み、ガラス基板10から
ホログラムパターンのある乾板11に入射する時点で、
屈折率の差から大きく屈折して、図3に示すように乾板
11にほぼ平行になるように入射していく。ただし完全
に乾板11に対して平行にはならず、従って基板10、
12の間である範囲の角度を持って反射を繰り返すこと
になる。この角度は光学プリズム17が決まっていれば
ほぼ一定の範囲の角度となるので、ホログラムパターン
もこの入射してくる角度に対応して、ホログラムレンズ
300の各領域で、同一方向に平行光となって回折され
るようにパターンを形成しておけばよい。このようなパ
ターン形成はパターン露光の光学系を同じ光学プリズム
17を用いることで実現する。
The light emitted from the light source 7 is converted into almost parallel light by the reflector 6 and is incident on one surface 17a of the optical prism 17. The optical prism 17 is the substrate 10 of the hologram lens.
The parallel light incident from the surface 17a is incident on the substrate 10. Since the optical prism 17 and the glass substrate 10 are made of the same glass material and have substantially the same refractive index, refraction hardly occurs, and the optical prism 17 and the glass substrate 10 proceed as they are, and when they enter the dry plate 11 having the hologram pattern from the glass substrate 10,
Due to the difference in refractive index, the light is largely refracted and enters the dry plate 11 so as to be substantially parallel to the dry plate 11, as shown in FIG. However, it is not completely parallel to the dry plate 11, so that the substrate 10,
The reflection is repeated with an angle in a range between 12. Since this angle is within a substantially constant range if the optical prism 17 is determined, the hologram pattern also becomes parallel light in the same direction in each region of the hologram lens 300 corresponding to this incident angle. The pattern may be formed so as to be diffracted by the light. Such pattern formation is realized by using the same optical prism 17 as the pattern exposure optical system.

【0027】入射する平行光がある一定の範囲の角度を
もっているので、液晶パネル200に対しても、ある程
度の広がりを持った角度で斜めに入射する。しかし画素
電極2で散乱される方向はほぼ一様な全方向であること
から、ある角度範囲で透過する透過光とは、十分区別さ
れ、液晶パネル200の正面側におけるコントラストの
認識には影響がない。
Since the incident parallel light has an angle within a certain range, the parallel light is also obliquely incident on the liquid crystal panel 200 at an angle having a certain spread. However, since the directions scattered by the pixel electrode 2 are almost uniform in all directions, they are sufficiently distinguished from the transmitted light transmitted in a certain angle range, and the recognition of the contrast on the front side of the liquid crystal panel 200 is affected. Absent.

【0028】なおホログラムレンズ300に対して光を
入射する手段として、上記の二つの実施例を示したが、
上記の方法に限定されることなく、光源から放射された
光を平行光にしてホログラムレンズ等の平行光発生パネ
ルに導入する構成であれば良い。また、請求項1に言う
平行光発生パネルとしては、他に格子干渉を利用した格
子干渉レンズ等がある。
The above two embodiments have been shown as means for making light incident on the hologram lens 300.
The method is not limited to the above-mentioned method, and may be a configuration in which light emitted from a light source is converted into parallel light and introduced into a parallel light generation panel such as a hologram lens. In addition, as the parallel light generating panel described in claim 1, there is a grating interference lens utilizing grating interference.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ホログラムレンズを用いた液晶表示装置の模式
的構成見取り図。
FIG. 1 is a schematic configuration sketch of a liquid crystal display device using a hologram lens.

【図2】第二実施例のホログラムレンズ部分の模式的構
成断面図。
FIG. 2 is a schematic configuration sectional view of a hologram lens portion of a second embodiment.

【図3】第三実施例のホログラムレンズ部分の模式的構
成断面図。
FIG. 3 is a schematic configuration sectional view of a hologram lens portion of a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 液晶表示装置 200 液晶パネル 300 ホログラムレンズ 400 厚薄構成のホログラムレンズ 1 観測者の視認方向 2 画素電極 3 基板 4 散乱型液晶(高分子分散液晶、PDLC) 5 基板 6 リフレクタ 7 光源 8、9 集光レンズ 10 基板 11 乾板(ホログラムパターン) 12 基板 13 散乱光 14 透過光 15 通過光 17 光学プリズム 100 Liquid crystal display device 200 Liquid crystal panel 300 Hologram lens 400 Thick hologram lens 1 Viewing direction of observer 2 Pixel electrode 3 Substrate 4 Scattering liquid crystal (polymer dispersed liquid crystal, PDLC) 5 Substrate 6 Reflector 7 Light source 8, 9 Focusing Lens 10 Substrate 11 Dry Plate (Hologram Pattern) 12 Substrate 13 Scattered Light 14 Transmitted Light 15 Passed Light 17 Optical Prism

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透過型の液晶パネルによる液晶表示装置に
おいて、 前記液晶パネルの背面側に、光源光学系からの光を屈折
させて平行光を発生する平行光発生パネルを有し、 該平行光発生パネルが前記液晶パネルに対して前記平行
光を入射させることを特徴とする液晶表示装置。
1. A liquid crystal display device using a transmissive liquid crystal panel, comprising a parallel light generation panel on the back side of the liquid crystal panel for refracting light from a light source optical system to generate parallel light. A liquid crystal display device, wherein a generation panel makes the parallel light incident on the liquid crystal panel.
【請求項2】前記平行光発生パネルがホログラムレンズ
であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装
置。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the parallel light generating panel is a hologram lens.
【請求項3】前記光源光学系が、前記ホログラムレンズ
の側面より光学レンズで絞られた平行光を導入する構成
であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the light source optical system is configured to introduce parallel light focused by an optical lens from a side surface of the hologram lens.
【請求項4】前記光源光学系が、前記ホログラムレンズ
の端部下面に設置された光学プリズムにより、平行光
を、該ホログラムレンズのホログラムパターンを有する
層に対して略平行に導入する構成であることを特徴とす
る請求項2に記載の方法。
4. A structure in which the light source optical system introduces parallel light substantially parallel to a layer having a hologram pattern of the hologram lens by an optical prism provided on a lower surface of an end portion of the hologram lens. The method according to claim 2, wherein
【請求項5】前記ホログラムパターンを有する層が、該
層の厚み方向において厚い部分と薄い部分とを有する厚
薄構造であり、前記光学系から離れるに従って前記ホロ
グラムパターンが多く形成されていることを特徴とする
請求項2乃至4いずれか一つに記載の液晶表示装置。
5. The layer having the hologram pattern has a thick and thin structure having a thick portion and a thin portion in the thickness direction of the layer, and the hologram pattern is formed in a large number with increasing distance from the optical system. The liquid crystal display device according to any one of claims 2 to 4.
【請求項6】前記ホログラムパターンは、任意の波長で
多重露光したホログラムパターンであることを特徴とす
る請求項2乃至5いずれか一つに記載の液晶表示装置。
6. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the hologram pattern is a hologram pattern subjected to multiple exposure at an arbitrary wavelength.
【請求項7】前記液晶パネルと前記平行光発生パネルと
の間に、冷却媒体を流す構造であることを特徴とする請
求項1乃至6いずれか一つに記載の液晶表示装置。
7. The liquid crystal display device according to claim 1, having a structure in which a cooling medium is flown between the liquid crystal panel and the parallel light generating panel.
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