JP2001108971A - 光学素子および該光学素子を用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光制御層における光の散乱および回折時に出
射方向とは反対に向かう光の利用効率を高め、より高品
位な画像表示を可能とした光学素子および該光学素子を
用いた表示装置を提供する。 【解決手段】 端面から光を入射して導光させる透光性
の導光板と、該導光板の下面に設けられる透光性の第１
の電極と、該透光性の第１の電極の下面に設けられる光
制御層と、該光制御層の下面に設けられる光吸収層と、
該光吸収層の下面に設けられる第２の電極と、該第２の
電極の下面に設けられる基板とを少なくとも有してなる
光学素子において、光制御層を第１の電極と第２の電極
とに電圧を印加することにより生じる電界によって入射
光の特性を変化させる材料から構成し、光吸収層を第１
の電極と第２の電極とに電圧を印加することにより生じ
る電界によって吸収率を変化させる材料から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射した光の取り
出しを電気的に制御する光学素子、特に散乱または回折
時に光吸収層における光の吸収を改善し、光の利用効率
を高めた光学素子に関する。また、本発明はそのような
光学素子を用いた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像情報の表示手段となるフラッ
トパネルディスプレイの研究および開発において、設置
および運搬が容易である大面積表示装置に対する需要が
高まっている。従来の表示装置として、例えば導光板中
に光の取り出しを電気的に制御する光学素子を用いた表
示装置が知られている。その一例として、導光板と強誘
電性液晶からなる光制御層とを有する光学素子を用い、
この強誘電性液晶にゴールドストーンモードの緩和周波
数近傍の交流電界を印加することにより当該液晶層に散
乱性を表示させる液晶装置（特開平６−３０５４３号公
報）と、導光板と高分子液晶からなる光制御層とを有す
る光学素子を用いた表示装置（特開平６−３４７７９０
号公報）とが提案されている。

【０００３】特開平６−３０５４３号公報に開示された
液晶装置では、液晶層に該液晶のゴールドストーンモー
ドの緩和周波数近傍の交流電界を印加したときに現れる
ディスクリネーションラインによる光の散乱によって、
導光板の上面からの出射光を調節して画像を表示するこ
とができる。しかし、該発明ではＴＮ液晶などと異なり
交流駆動による電界の印加が必須となる。そのため、単
純マトリクス駆動、ＴＦＴ駆動のようなアクティブマト
リクス駆動が困難となり、ビットマップ表示が行えない
という欠点があった。また、散乱の指向性を制御できな
いために表示方向（一般に表示面の法線方向）の光強度
を高めることができない。さらに、大面積化における作
製の容易性、信号遅延などについて一切記載されていな
い。

【０００４】また、特開平６−３４７７９０号公報に開
示された表示装置は、表示部内を導光させ、表示部の散
乱・透過状態を制御させて表示するものであり、表示部
には相転移型液晶（これに関する具体的な記述はない）
または一般的なポリマー分散型液晶を用いている。ここ
で、一般的なポリマー分散型液晶は、電界を印加しない
時に散乱状態となり、電界を印加した時に透過状態とな
る。ところで、一般的な高分子分散型液晶はその散乱状
態において指向性がないために、表示方向の光強度を高
めることができない。また、その透過状態において、正
面方向から見た際には高透過率であるが、表示面に対し
て浅い角度から見た際には散乱性が高くなる。同様に側
面から見た際にはコントラストが低下し、その結果、散
乱・透過状態が反転することがある。さらにマトリクス
駆動を行った際には、電極の間隔が常時散乱性を示すた
めに黒色の表示が困難となり、表示画面は極めてコント
ラストが低い画像となってしまう。この公報にも、大面
積化における作製の容易性、信号遅延、などについては
一切記載されていない。

【０００５】さらに、米国特許第４６２６０７４号公報
では、液晶層による光散乱を用いた表示画面が開示され
ている。しかし、この場合、回折を用いないために出射
方向の制御ができない。また、該発明にもとづく表示装
置は背面に空隙が必要であり、大面積化における分割駆
動、作製の容易性、信号遅延、などの問題が解決されて
おらず、大面積化が困難となっている。

【０００６】上述した従来型の表示装置に関する技術の
いずれも、散乱・透過により表示を制御しているため、
表示装置を見る人がいる側の照明によって表示画面が照
らされることになる。その結果、散乱光が表示画像と重
なってしまい、光源の色だけでなく周囲の照明光が表示
画像に影響を及ぼし、表示画像を劣化させると共に、カ
ラー表示を困難とする。

【０００７】さらに、特開平第６−２５８６４０号公報
（米国特許第５４５２３８５号）では、回折を利用して
導光板中を伝搬する光を取り出し、液晶でシャッターす
る表示装置が開示されている。しかし、該発明にもとづ
く表示装置は、その回折格子が常に回折状態となるため
に回折効率を変化させることができない。そのため、常
に導光板から光が漏れた状態となり、光利用効率が低下
するという問題点があった。

【０００８】このように、上述した従来型の光表示素子
および光表示装置には、コントラストの低下、表示画面
の劣化、光利用効率の低下および大画面における分割駆
動、作製の容易性、信号遅延などの解決すべき課題があ
る。そこで、本発明者はすでに特願平第１１−２１２８
９３号において、出射光強度の増大、表示コントラスト
の向上、外部光による散乱光の減少などの表示特性の向
上を可能とし、大画面化を容易にする光学素子および該
光学素子を用いた表示装置を開示している。その中で、
光取り出し方向（出射側）から入射する光を（表示装置
を見る視線方向から入射する光）が取り出し方向へ戻る
ことを防ぐために光吸収層を設けた表示装置および該表
示装置を用いた表示装置がある。このような光吸収層を
設けた光学素子について以下に説明する。

【０００９】図６（ａ）および図６（ｂ）は、特願平第
１１−２１２８９３号に開示された平行反射面型の光学
素子の一実施例を模式的に示す側面断面図であり、図６
（ａ）は光制御層となる薄膜（リバースモード高分子分
散液晶）が透過状態にある場合、図６（ｂ）は光制御層
となる薄膜（リバースモード高分子分散液晶）が散乱状
態にある場合を示す。すなわち、本例の光学素子は、図
６（ａ）および図６（ｂ）に示すようには光制御層（薄
膜）１６０と、該光制御層１６０の上面に設けられた透
明電極１６１と、前記光制御層１６０の下面に反射膜１
６２と該反射膜１６２の下面に設けられた光吸収膜１６
６とを介して設けられた電極１６３と、前記透明電極１
６１の上面に設けた導光板１６４と、前記電極１６３の
下面に設けられた基板１６５とを有する積層構造からな
る。

【００１０】このような光学素子は、電界を印加しない
ときには、光制御層（リバースモード高分子分散液晶）
１６０は透過状態であるため、図６（ａ）に示したよう
に、入射光１６７は透明電極１６１をつけた導光板１６
４と薄膜１６０の導光領域内で反射を繰り返し外へは出
ず、素子は非発光状態となる。また、電界を印加する
と、光制御層（リバースモード高分子分散液晶）は散乱
状態となるので、図６（ｂ）に示したように、導波して
きた光が散乱する。散乱された光は進行方向が変わるの
で、導波モードから外れ外部に出射され、素子は発光状
態となる。すなわち、電界によって光をｏｎ／ｏｆｆで
きるライトバルブが実現できる。なお、この場合の出射
光は散乱光であるので視野角が広くなるという利点が得
られる。

【００１１】また、前記反射膜１６２として、導光板１
６４より屈折率の低い低屈折率膜を用いても良い。この
場合、低屈折率膜は導波する光を全反射し、使用者の視
線１６８に対しては透過的に振るまうので、外部からみ
た場合、黒色表示時は光吸収膜１６６の色しか見えず、
高コントラスト表示が実現できる。また、視線１６８側
からみたときの反射を低減することができる。すなわ
ち、上記の構成によれば、光制御層において、散乱、回
折された光のうち、出射方向（光吸収層と反対側）に向
かう成分については有効に利用される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術の光
学素子では、光制御層で散乱または回折された光のう
ち、光吸収層と反対側に向かう成分については有効に利
用されたが、光吸収層に向かう成分については有効利用
されないという解決すべき課題があった。したがって、
本発明の課題は、光吸収層に向かう光を有効に利用し、
より高品位な画像表示を可能とした光学素子および該光
学素子を用いた表示装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための請求項１に記載の光学素子は、端面から光を入射
して導光させる透光性の導光板と、該導光板の下面に設
けられる透光性の第１の電極と、該透光性の第１の電極
の下面に設けられる光制御層と、該光制御層の下面に設
けられる光吸収層と、該光吸収層の下面に設けられる第
２の電極とを少なくとも有してなり、上記光制御層は、
上記第１の電極と上記第２の電極との間に電圧を印加す
ることにより生じる電界によって入射光の特性を変化さ
せる材料からなり、上記光吸収層は、上記第１の電極と
上記第２の電極との間に電圧を印加することにより生じ
る電界によって吸収率を変化させる材料からなることを
特徴とする。

【００１４】ここで、上述した光学素子は、上記光吸収
層に二色性色素を含有することが好ましい。

【００１５】また、上記光制御層と上記光吸収層との間
に反射層を設けることが好ましい。

【００１６】さらに、上記光吸収層の下方に散乱面を設
けるか、または反射面を設けることが好ましい。なお、
上記第２の電極で反射面を兼ねてもよい。

【００１７】また、請求項７に記載の光学素子は、端面
から光を入射して導光させる透光性の導光板と、該導光
板の下面に設けられる光制御層と、該光制御層の下面に
設けられる光吸収層と、該光吸収層の下面に設けられる
少なくとも一対の第１の電極および第２の電極とを少な
くとも有してなり、上記光制御層は、上記少なくとも一
対の第１の電極および上記第２の電極との間に電圧を印
加することにより生じる電界によって入射光の特性を変
化させる材料からなり、上記光吸収層は、上記第１の電
極と上記第２の電極とに電圧を印加することにより生じ
る電界によって吸収率を変化させる材料からなることを
特徴とする。

【００１８】ここで、上述した光学素子は、上記光吸収
層に二色性色素を含有することが好ましい。

【００１９】また、上記光制御層と上記光吸収層との間
に反射層を設けることが好ましい。

【００２０】さらに、上記光吸収層の下方に散乱面を設
けるか、または反射面を設けることが好ましい。

【００２１】さらに、上記課題を解決するために、請求
項１２に記載の表示装置は、上述した光学素子のいずれ
かを備えることを特徴とする。

【００２２】なお、本明細書中に使用する「入射光の特
性を変化させる」という表現は、光制御層を狭持する電
極に印加された電圧により発生する電界によって光制御
層の散乱度、回折効率、屈折率、複屈折率または透過率
を変化することにより入射光を透過状態、散乱状態また
は回折状態のいずれかにすることを意味する。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の光学素子および表示装置
は、特願平第１１−２１２８９３号に開示された光学素
子および表示装置の改良発明である。すなわち、本発明
の光学素子および表示装置は、入射光が散乱して出射す
る際に、その一部が光吸収層に吸収されることを改善す
るために、光吸収層に電界により吸収率が変化する材料
を使用して光の利用効率を高めることを除き、特願平第
１１−２１２８９３号に記載の内容を適用することがで
きる。

【００２４】以下、本発明の光学素子および表示装置を
図面を参照しながら実施例により説明するが、本発明は
それらに限定されるものでない。また、実施例を説明す
るための全図において、同一機能を有するものには同一
符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００２５】（実施例１）図１は本実施例の光学素子の
一例を示す側面断面図である。本実施例の光学素子は、
導光板１と、該導光板１の下面に設けられた透光性の第
１の電極２と、該透光性の第１の電極２の下面に設けら
れた光制御層３と、該光制御層３の下面に設けられた光
吸収層４と、該光吸収層４の下面に設けられた透光性の
第２の電極５ａおよび５ｂと、該透光性の第２の電極５
ａおよび５ｂの下面に設けられた透光性の基板６と、該
基板６の下面に金属を蒸着することに形成された反射面
７とから構成される。なお、基板６の下面は金属からな
る反射面に限らず、例えば白色の板を用いて反射面７を
形成してもよい。また、反射面７は基板の下面に限ら
ず、基板の上面に設けてもよい。

【００２６】以下、本実施例の光学素子の作製方法に説
明する。先ず、紫外線硬化樹脂ＮＯＡ−６５（Norland
Products, Inc(米国)製）とネマティック液晶Ｅ−７
（メルクジャパン（株）製）との混合物に、二色性色素
と微小球からなるスペーサとを添加して二色性色素をド
ープした高分子分散液晶を調製する。透光性の第２の電
極５ａおよび５ｂが予め形成された基板６上に、先に調
製した高分子分散液晶を塗布し、その表面を透光性のフ
ィルムで被い、さらに紫外線を露光することにより光吸
収層４を形成する。また、基板６の電極が設けられてい
ない他面にアルミを蒸着して反射面７を形成する。な
お、二色性色素とは、分子の長軸方向と単軸方向によっ
て光の吸収特性が異なる色素をいう。かかる二色性色素
を光吸収層に使用して色素分子の配向方向を制御するこ
とにより、光に対する吸収率をより低い電圧で効率良く
変化させることができる。

【００２７】次に、透光性のフィルムを剥離した後、光
吸収層４の上面に液晶性紫外線硬化樹脂とネマティック
液晶との混合物にスペーサを添加したものを塗布し、そ
の上から透光性の第１の電極２を設ける。なお、液晶性
紫外線硬化樹脂として、大日本インキ化学工業（株）か
ら市販されているＵＶキュアラブル液晶（商品名）ＵＣ
Ｌ−００１またはＵＣＬ−００２を使用する。さらに第
１の電極２の上に配向処理を施した導光板１を設け、次
いで紫外線を照射し、リバースモード高分子分散液晶か
らなる光制御層３を形成することにより本発明の光学素
子が得られる。

【００２８】得られた光学素子の動作について以下に説
明する。電界を印加しないときはリバースモード高分子
分散液晶が透明状態となるため、入射光は導光板１の上
面と基板の下面に設けられた反射面７との間の導光領域
内で反射を繰り返す。そのため、光学素子は非発光状態
となり、黒色を呈する。

【００２９】一方、電界が印加されるとリバースモード
高分子分散液晶は散乱状態となり、入射光（図中、矢印
で示す）は出射され光学素子は発光状態となる。すなわ
ち、図１に示すように、電圧を印加していない第２の電
極５ａに対応する部分の光制御層３は透過状態となり、
入射光は導光を繰り返すが、電圧を印加した第２の電極
５ｂに対応する部分の光制御層３は散乱状態となり、入
射光は出射する。

【００３０】ところで、電極に電圧を印加して電界を発
生させると、近傍の光吸収層４にも電界が印加されるこ
とになる。本発明の光学素子は、電界により吸収率が変
化する材料を用いて光吸収層４を構成するため、光吸収
層４に電界が印加されることにより吸収率が変化する。
すなわち、電界が印加されないときは散乱状態となり、
電界が印加されると透過状態となる通常の高分子分散液
晶を使用して光吸収層を構成すると、図１に示すように
電圧を加えていない透光性の第２の電極５ａに対応する
部分の光吸収層４は散乱状態となる。一方、電圧を加え
た第２の電極５ｂに対応する部分の光吸収層４は透明に
なる。

【００３１】そのことにより、光制御層３における光の
散乱または回折時に光の一部が透明な光吸収層４および
透光性の第２の電極５ｂを通り抜けるが、通り抜けた光
は基板６の上面または下面に設けられた反射面７で反射
され光制御層３側へと戻るため、出射効率を向上するこ
とが可能となる。すなわち、本実施例のように光学素子
を構成して光を出射する箇所に対応する光吸収層４を透
明にすることにより、光を有効利用することが可能とな
る。その際、側方に散乱された光はそのまま導光される
ので、効率の良い出射が実現できる。また、反射面７で
反射された光が、再度散乱される多重散乱も起こるが、
その散乱光も光吸収層４で吸収することがないため出射
効率を高めることが可能となる。

【００３２】なお、光吸収層４の下方に通常の物質で界
面を構成しても、ある程度は光制御層３側に光が戻るの
で、出射効率は向上するが、本実施例に例示したように
アルミなどの金属によって基板の下面を覆い反射面７を
設けるか、または光を吸収しない散乱体からなる散乱面
を設けるかすることにより、よりいっそう出射効率を高
めることができる。また、入射光の導光を良好に行わせ
るために光制御層３と光吸収層４との間に反射層を設け
てもよい。反射層は、低屈折率膜または誘電体多層膜な
どから構成することが適当である。

【００３３】（実施例２）図２は本実施例の光学素子の
一例を示す側面断面図である。本実施例の光学素子は、
基板６の下面に反射面７を設ける代りに第２の電極を鏡
面反射可能なアルミ電極５’ａおよび５’ｂとして反射
面をも兼ねること、光制御層３と光吸収層４との間に反
射層８として低屈折率膜を設けることを除いて実施例１
と同様に構成される。なお、光吸収層の表面に各電極を
直接形成し、電極に直接配線することにより基板を省略
することも可能である。

【００３４】以下、本実施例の光学素子の作製方法につ
いて説明する。先ず、実施例１と同様に高分子分散液晶
を調製し、予めアルミ電極５’ａおよび５’ｂが形成さ
れた基板６上に先に調製した高分子分散液晶を塗布す
る。その表面を透光性のフィルムで被い、さらに紫外線
を露光することにより光吸収層４を形成する。

【００３５】次に、透光性のフィルムを剥離した後、光
吸収層４の上面にサイトップのような低屈折率膜をスピ
ンコートすることにより反射層８を形成する。反射層８
の表面をラビングなどによって配向処理した後、液晶性
紫外線硬化樹脂とネマティック液晶との混合物にスペー
サを添加したものを塗布し、その上から透光性の第１の
電極２を設ける。なお、液晶性紫外線硬化樹脂として、
大日本インキ化学工業（株）から市販されているＵＶキ
ュアラブル液晶（商品名）ＵＣＬ−００１またはＵＣＬ
−００２を使用する。さらに第１の電極２の上に配向処
理を施した導光板１を設け、次いで紫外線を照射し、リ
バースモード高分子分散液晶からなる光制御層３を形成
することにより本発明の光学素子が得られる。

【００３６】得られた光学素子の動作について以下に説
明する。図２に示すように、電圧を印加していない第２
の電極５’ａの領域では、リバースモード高分子分散液
晶からなる光制御層３は透過状態となり、入射光（図
中、矢印で示す）は導光板１の上面と低屈折率層８との
間の導光領域内で反射を繰り返す。そのため光学素子は
非発光状態となり、黒色を呈する。また、リバースモー
ド高分子分散液晶からなる光制御層３に、第２の電極
５’ｂに電圧を印加して電界を発生させると、電界が印
加された領域は散乱状態となり、入射光は出射する。

【００３７】一方、吸収率が変化する材料から構成され
る光吸収層４は、図２に示すように、電圧を印加してい
ない第２の電極５’ａの領域では散乱状態となり、電圧
を印加して電界を発生させた第２の電極５’ｂの領域は
透過状態となる。

【００３８】そのため、光制御層３における光の散乱ま
たは回折時に光の一部は、低屈折率膜からなる反射層８
および透明な光吸収層４を透過するが、透過した光は反
射面をも兼ねる第２の電極（アルミ電極）５’ｂの表面
で反射され光制御層３側へと戻るため、出射効率を向上
することが可能となる。さらに、電極を通り抜けた光は
基板の下面で反射され光制御層側へ戻るので出射効率が
向上できる。

【００３９】（実施例３）図３は本発明の光学素子の一
例を示す側面断面図である。本実施例の光学素子は、導
光板１と、該導光板１の下面に設けられた光制御層３
と、該光制御層３の下面に設けられた誘電体多層膜から
なる反射層８と、該反射層８の下面に設けられた電界を
形成するように対になった第１の電極９ａ，９ｂおよび
第２の電極１０ａ，１０ｂと、該第１の電極９ａ，９ｂ
および第２の電極１０ａ，１０ｂの下面に設けられた基
板６とから構成される。図３に示したように第１の電極
９ａ，９ｂと第２の電極１０ａ，１０ｂとは基板６の同
一平面上に交互に配置されている。それぞれの電極に電
圧を印加することにより電極間に平行な電界が生じる。
第１の電極および第２の電極は、透光性のものであって
も鏡面反射するものであってもよい。また、電極が鏡面
反射するものである場合、光吸収層の表面に各電極を直
接形成し、電極に直接配線することにより基板を省略す
ることも可能である。

【００４０】なお、第１の電極および第２の電極をそれ
ぞれ複数の枝部を有するように形成し、さらに各々の複
数の枝部が互いに交互になるように配置することも可能
である。このような複数の枝部を有する電極の詳細につ
いては、本発明者による特願平第１１−２１２８９３号
を参照されたい。

【００４１】以下に本実施例の光学素子の作製方法につ
いて説明する。先ず、実施例１と同様に高分子分散液晶
を調製し、第１の電極９ａ，９ｂと第２の電極１０ａ，
１０ｂとが予め形成された基板６上に先に調製した高分
子分散液晶を塗布する。その表面を透光性のフィルムで
被い、さらに紫外線を露光することにより光吸収層を形
成する。

【００４２】次に、透光性のフィルムを剥離した後、光
吸収層４の上面に誘電体多層膜を設けることにより反射
層８を形成する。反射層８の表面をラビングなどによっ
て配向処理した後、液晶性紫外線硬化樹脂とネマティッ
ク液晶との混合物にスペーサを添加したものを塗布し、
その上から配向処理を施した導光板１を設ける。なお、
液晶性紫外線硬化樹脂として、大日本インキ化学工業
（株）から市販されているＵＶキュアラブル液晶（商品
名）ＵＣＬ−００１またはＵＣＬ−００２を使用する。
次いで紫外線を照射し、リバースモード高分子分散液晶
からなる光制御層３を形成することにより本発明の光学
素子が得られる。

【００４３】得られた光学素子の動作について以下に説
明する。図３に示すように、電圧を印加していない第１
の電極９ａと第２の電極１０ａとの領域では、リバース
モード高分子分散液晶からなる光制御層３は透過状態と
なる。そのため入射光（図中、矢印で示す）は導光板１
の上面と反射層８との間の導光領域内で反射を繰り返
す。また、リバースモード高分子分散液晶からなる光制
御層３に、第１の電極９ｂと１０ｂとの間に電圧を印加
して電界を発生させると、電界が印加された領域は散乱
状態となり、入射光は出射する。

【００４４】一方、前述の実施例と同様に電界により吸
収率が変化する材料から構成される光吸収層４は、図３
に示すように、電圧を印加していない第１の電極９ａと
第２の電極１０ａとの領域では散乱状態となり、電圧を
印加して電界を発生させた第１の電極９ｂと第２の電極
１０ｂとの間の領域では透過状態となる。そのため、光
制御層３における光の散乱または回折時に入射光の一部
は誘電体多層膜からなる反射層８および透明な光吸収層
４を透過するが、透過した光が基板６の界面上で反射さ
れ光制御層３側へと戻るため、出射効率を向上すること
が可能となる。その際、出射効率をより高めるため、光
吸収層４の下方に反射面または散乱面を設けることが好
ましい。

【００４５】（実施例４）図４は本発明の光学素子の一
例を示す側面断面図である。本実施例の光学素子は、同
一平面上に設けられた第１の電極９ａ，９ｂおよび第２
の電極１０ａ，１０ｂと、基板６との間に散乱面１１を
設けることを除き、実施例３と同様にして構成される。
すなわち、基板６の上面に水などで溶いた硫酸バリウム
を塗布して乾燥させることにより散乱面１１を設け、次
いで第１の電極９ａ，９ｂおよび第２に電極１０ａ，１
０ｂを設けたものに実施例１と同様にして調製された高
分子分散液晶を塗布することを除き、実施例３の光学素
子と同様にして作製される。なお、散乱面１１は基板６
の上面に限らず、基板の下面に設けても同様な効果が得
られる。また、散乱面１１の代りに反射面を設けてもよ
い。

【００４６】本実施例の光学素子は光吸収層４の下方に
散乱面１１を設けているため、光吸収層４を通り抜けた
光を効率良く光制御層３側に戻すことが可能となり、実
施例３と比較して光の利用効率をよりいっそう高めた光
学素子を実現することが可能となる。

【００４７】上述の実施例１から４では、光吸収層とし
て電界により吸収率が変化する、二色性色素を添加した
液晶を用い、さらに光制御層としてリバースモード高分
子分散液晶を用いた場合を例にして説明した。しかし、
光学素子の構成および使用する材料に関して、その要旨
を逸脱しない範囲において種々変更可能なことは当業者
には容易に理解できる。

【００４８】本発明の別の態様として、例えば、光吸収
層として二色性色素を添加した液晶を用いる代りに、酸
化タングステン系などのエレクトロクロミック材料、希
土類金属ジフタロシアニン系、酸化ニッケル系、酸化ク
ロム系、プルシアンブルーなどのエレクトロクロミック
材料を用いても同様の効果が得られる。光吸収層は、紫
外線硬化樹脂中に上述のエレクトロクロミック材料を分
散させたものをスピンコートなどで基板に塗布し、紫外
線を照射して硬化させることにより形成することが可能
である。また、当業者に公知である慣用の方法にしたが
ってエレクトロクロミック材料のみで光吸収層を形成し
てもよい。なお、光吸収層にエレクトロクロミック材料
を使用することを除き、上述の各実施例と同様にして光
学素子を作製することが可能である。

【００４９】また、散乱または回折光に偏光依存性があ
る場合には、偏光板に挟まれたＴＮ（ねじれネマティッ
ク）液晶のような一偏光成分に関してのみ吸収率が変化
する材料を用い、吸収率が変化する偏光方向と散乱また
は回折光の偏光方向を一致させる方向に配置してもよ
い。

【００５０】本発明のさらに別の態様として、光制御層
にリバースモード高分子分散液晶をと使用する代りに、
例えば、ホログラフィック高分子分散液晶、ノーマルモ
ード（無電界で散乱状態）の高分子分散液晶といった高
分子分散液晶を使用してもよい。また、液晶の欠陥によ
る散乱状態、動的散乱モード、ウィリアムズドメインな
どを使用してもよい。但し、ノーマルモードの高分子分
散液晶を用いて光制御層を構成すると、光制御層は電界
を印加したときに透過状態となり、電界を印加しないと
きには散乱状態となる。したがって、光制御層に通常モ
ードの高分子分散液晶を使用する場合、光の利用効率を
高めるために、電界を印加したときに散乱状態となり、
電界を印加しないときは透過状態となるリバースモード
高分子分散液晶を使用して光吸収層を構成することが望
ましい。

【００５１】以上、本発明の光学素子について実施例に
より説明した。続いて、本発明の光学素子を用いて構成
する本発明の表示装置の一例を以下の実施例で説明す
る。

【００５２】（実施例５）図５は本発明の光学素子を用
いた表示装置の概略を示す側面断面図である。本実施例
５に示す表示装置は、光学素子と、該光学素子へ光を送
る照明手段と、光学素子を駆動するための電源（不図
示）とを有する。

【００５３】表示装置に適用される光学素子は、実施例
２に記載の光学素子と同じように構成されるため、ここ
では説明を省略する。照明手段は、導光板１の端面から
光を入射するためのもので、光源１２と該光源１２から
の光を上記端面に集光させるレンズ１３とを有する。な
お、導光板１の全ての端面のうち、光源１２から光が入
射し、レンズ１３により集光した光が入る部分以外の端
面には、光が反射するように金属膜などを蒸着する。電
源（不図示）を上記第１の電極２および第２の電極５に
接続して電圧を印加し、光学素子に電界を発生させる。

【００５４】本実施例では、光制御層３にリバースモー
ド高分子分散液晶を使用しているため、電極間の発光が
生じることなくコントラストの高い表示装置が実現でき
る。また、電界により吸収率が変化する材料を用いて光
吸収層４を構成しているため、光制御層おける光の散乱
および回折時に出射方向とは反対に向かう光を有効利用
することで表示装置の出射効率を高めることが可能とな
る。

【００５５】ところで、本実施例では実施例２に記載の
光学素子を用いて表示装置を構成したが、この光学素子
に限らず本発明に係る光学素子であればどれを適用して
もよい。その際、光制御層３および光吸収層４を第１の
電極２と第２の電極５とで狭持するように構成された光
学素子（実施例１および実施例２を参照されたい）につ
いて、以下に示す駆動方法を適用することができる。す
なわち、（ｉ）第１の電極２および第２の電極５の各々
を短冊状に分割し、かつ短冊状に分割された第１の電極
２および第２の電極５を短冊の長手方向が互いに直交す
るように配置して駆動することにより、単純マトリクス
駆動が可能となる。（ii）第１の電極２と第２の電極５
のいずれかを表示画素単位に分割し、分割した各画素に
スイッテング素子を設けて駆動することにより、ＴＦＴ
駆動のようなアクティブマトリクス駆動が可能となる。
さらに（iii）第２の電極５を表示画素単位ごとに分割
し、分割された各々の電極５に電圧を独立して印加でき
るように電源に配線して駆動することにより、セグメン
ト駆動が可能となる。なお、これらの駆動方法（ｉ）か
ら（iii）の詳細については、本発明者による特願平第
１１−２１２８９３号を参照されたい。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のよれば以
下のような効果が得られる。

【００５７】（１）電極に電圧を印加することにより生
じる電界によって吸収率が変化する材料を用いて光吸収
層を構成し、散乱または回折時だけ吸収率を下げること
により、光の利用効率を高めることが可能となる。

【００５８】（２）光吸収層の下方に反射面または散乱
面を設けることにより、光吸収層を透過した光を効率よ
く反射または散乱して光を有効利用することが可能とな
る。

【００５９】（３）二色性色素をドープした液晶または
液晶高分子複合体を用いて光吸収層を構成することによ
り、低電圧で吸収率可変な吸収層を構成し、低電圧で動
作させることが可能な光学素子を容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学素子の一実施例を示す側面断面図
である。

【図２】本発明の光学素子の一実施例を示す側面断面図
である。

【図３】本発明の光学素子の一実施例を示す側面断面図
である。

【図４】本発明の光学素子の一実施例を示す側面断面図
である。

【図５】本発明の表示装置の一実施例を示す側面断面図
である。

【図６】従来の表示装置の一例を示す側面断面図であ
り、（ａ）は光制御層が透過状態にある場合を示す図、
（ｂ）は光制御層が散乱状態にある場合を示す図であ
る。

【符号の説明】 １ 導光板 ２ 第１の電極 ３ 光制御層 ４ 光吸収層 ５ 第２の電極 ５ａ 第２の電極（電圧を印加していない透明電極） ５ｂ 第２の電極（電圧を印加した透明電極） ５’ａ 第２の電極（電圧を印加していないアルミ電
極） ５’ｂ 第２の電極（電圧を印加したアルミ電極） ６ 基板 ７ 反射面 ８ 反射層 ９ａ 第１の電極（電圧の印加なし） ９ｂ 第１の電極（電圧の印加あり） １０ａ 第２の電極（電圧の印加なし） １０ｂ 第２の電極（電圧の印加あり） １１ 散乱面 １２ 光源 １３ レンズ １６０ 光制御層 １６１ 透明電極 １６２ 反射膜 １６３ 電極 １６４ 導光板 １６５ 基板 １６６ 光吸収膜 １６７ 入射光 １６８ 視線

フロントページの続き (72)発明者 田中 秀尚 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 上平 員丈 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H089 JA04 KA08 LA07 PA06 QA05 QA11 QA12 QA13 RA04 RA06 TA13 2H091 FA50Y FB02 FC10 FC23 FC25 FD06 FD12 FD22 GA11 HA07 HA08 LA11 LA13 LA18 5G435 AA00 BB12 BB16 CC12 EE23 EE33 FF03 FF08 FF14 HH12 KK05

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端面から光を入射して導光させる透光性
   の導光板と、該導光板の下面に設けられる透光性の第１
   の電極と、該透光性の第１の電極の下面に設けられる光
   制御層と、該光制御層の下面に設けられる光吸収層と、
   該光吸収層の下面に設けられる第２の電極とを少なくと
   も有してなり、 前記光制御層は、前記第１の電極と前記第２の電極との
   間に電圧を印加することにより生じる電界によって入射
   光の特性を変化させる材料からなり、 前記光吸収層は、前記第１の電極と前記第２の電極との
   間に電圧を印加することにより生じる電界によって吸収
   率を変化させる材料からなることを特徴とする光学素
   子。
2. 【請求項２】 前記光吸収層は、二色性色素を含有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 【請求項３】 前記光制御層と前記光吸収層との間に反
   射層を設けることを特徴とする請求項１または２に記載
   の光学素子。
4. 【請求項４】 前記光吸収層の下方に散乱面を設けるこ
   とを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学
   素子。
5. 【請求項５】 前記光吸収層の下方に反射面を設けるこ
   とを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学
   素子。
6. 【請求項６】 前記第２の電極が反射面を兼ねることを
   特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学素
   子。
7. 【請求項７】 端面から光を入射して導光させる透光性
   の導光板と、該導光板の下面に設けられる光制御層と、
   該光制御層の下面に設けられる光吸収層と、該光吸収層
   の下面に設けられる少なくとも一対の第１の電極および
   第２の電極とを少なくとも有してなり、 前記光制御層は、前記少なくとも一対の第１の電極およ
   び前記第２の電極との間に電圧を印加することにより生
   じる電界によって入射光の特性を変化させる材料からな
   り、 前記光吸収層は、前記第１の電極と前記第２の電極とに
   電圧を印加することにより生じる電界によって吸収率を
   変化させる材料からなることを特徴とする光学素子。
8. 【請求項８】 前記光吸収層は、二色性色素を含有する
   ことを特徴とする請求項７に記載の光学素子。
9. 【請求項９】 前記光制御層と前記光吸収層との間に反
   射層を設けることを特徴とする請求項７または８に記載
   の光学素子。
10. 【請求項１０】 前記光吸収層の下方に散乱面を設ける
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の光
    学素子。
11. 【請求項１１】 前記光吸収層の下方に反射面を設ける
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の光
    学素子。
12. 【請求項１２】 照明手段と、請求項１から１１に記載
    のいずれかの光学素子とを備えることを特徴とする表示
    装置。