JP2001042789A

JP2001042789A - 光学素子および該光学素子を用いた表示装置とその駆動方法

Info

Publication number: JP2001042789A
Application number: JP21933399A
Authority: JP
Inventors: Munekazu Date; 宗和伊達; Atsushi Nakahira; 篤中平; Hidenao Tanaka; 秀尚田中; Kazutake Kamihira; 員丈上平
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2001-02-16
Anticipated expiration: 2019-08-02
Also published as: JP3626639B2

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動電極に対向する電極の配線引出しが不要
な光学素子およびその駆動方法、さらに該光学素子を用
いた表示装置を提供する。【解決手段】透過性の第１の基板と、光制御層とを少
なくとも有し、第１の基板に入射した光を光制御層で特
性変化させた後、反射面で反射させることにより光を取
り出す光学素子であって、光制御層は、透光性の材料か
らなる少なくとも１つの電極で構成される第１の電極
と、複数の電極から構成される第２の電極とにより狭持
され、これら第１の電極および第２の電極とによって印
加される電界により前記入射光の特性を変化させる材料
から構成され、第１の電極は駆動回路に接続させずにそ
の電位は浮遊し、かつ第２の電極のみが駆動回路と接続
され、第１の電極の電位を該第１の電極と電界形成上の
対を構成する第２の電極とに印加する電圧によって定め
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、大面積表示装置な
どに適用可能な光学素子および該光学素子の駆動方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】導光板と液晶とを用いた表示装置が従来
から知られている。その一例として、導光板と強誘電性
液晶を用い、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
該光制御層に散乱性を生じさせる表示装置（特開平６−
３０５４３号公報）と、導光板と高分子分散液晶を用い
た表示装置（特開平６−３４７７９０号公報）が提案さ
れている。

【０００３】しかし、上記特開平６−３０８５４３号公
報に開示される従来技術では、交流電圧の印加が必須で
あるため、単純マトリクス駆動、アクティブマトリクス
（ＴＦＴ）駆動によるビットマップ表示を行えないとい
う問題点があった。また、上記特開平６−３４７７９０
号公報に開示では、電圧を印加しない状態で散乱性を示
し、電圧を印加すると透過性を示す高分子分散液晶を使
用している。この場合、マトリクス駆動を行うと、電極
の間隙は常時散乱性を示すため、黒色の表示が困難とな
り、表示画像はきわめてコントラストが低い画像となっ
てしまうという問題点があった。

【０００４】上記の従来技術では、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
明により表示面が照らされ、その散乱光が表示画像と重
なり、光源の色だけではなく周囲の照明光が表示画像に
影響し画像が劣化するとともに、カラー表示が困難であ
った。

【０００５】そこで、上記従来の問題点を解決するため
に、導光板とリバースモード高分子分散液晶を用いた表
示装置（特願平１０−２１２７８０号）が提案されてい
る。この特願平１０−２１２７８０号に記載されている
表示装置の概略構成を図１２に示す。この表示装置は、
光学素子として、透明電極１１をつけた導光板１０と、
分割された鏡面反射可能な電極１４ａ、１４ｂ設けられ
た基板１３との間に光制御層１２となる薄膜を挟んだ構
造を有する。この光制御層１２は、例えば、電界を印加
しないときに透過状態、電界を印加したときに散乱状態
となるリバースモード高分子分散液晶（秋田大、佐藤
等、テレビジョン学会技術方向ＩＤＹ９６−５０、ｐ．
１３７−１４２）からなる。上記リバースモード高分子
液晶は、例えばＵＣＬ−００２（大日本インキ（株））
のような紫外線重合性液晶と、Ｅ−７（メルクジャパン
（株））のようなネマティック液晶の混合液に、紫外線
を照射することによって容易に作成できる。

【０００６】上述の高分子分散液晶からなる光制御層１
２は、電界を印加しないときは全面透明であり、入射し
た光１７は透明電極１１をつけた導光板１０と光制御層
１２の導光領域内で反射を繰り返して外部へ出射しない
ため非発光状態となる。また、電源１６から例えば電極
１５ｂに電圧をかけて電界を印加すると、電極１５ｂと
透明電極１１との間にある高分子分散液晶の電界を印加
した部分１９は、散乱または回折状態となり、導波光は
電圧を印加した電極１５ｂ上では散乱または回折され
る。散乱または回折された光は、導波する光とは異なる
角度で導光板１０と素子外部との界面に入射するので、
界面での全反射条件は満たされず素子外部に出射（図
中、矢印１８）される。そのため、電圧を印加した電極
１５ｂに対応する部分だけが発光状態となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の表示装
置に適用される光学素子は、透明電極１１と基板１４上
の電極１５ａおよび１５ｂとの両方に電源１６の配線を
必要としていた。そのため、複数の光学素子をタイル状
にならべて大面積表示装置を実現する際に、透明電極１
１からの配線を確保するための光学素子間の隙間を確保
することの必要性や配線の複雑化をもたらし、高品位な
画像を表示可能な大画面表示装置を普及させる上で、解
像度等の特性のみならず、重量、生産コスト、生産性等
の解決すべき課題がある。

【０００８】したがって、本発明の課題は、電極への配
線を簡素化して複数の光学素子の密集配列を容易にし、
高品位な画像を表示可能な大画面表示装置を実現するた
めの光学素子およびその駆動方法、さらに該光学素子を
用いた表示装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の光学素子およびその駆動方法、さらに
該光学素子を用いた表示装置には、以下に示す特徴を有
する。すなわち、本発明の光学素子は、透光性の第１の
基板と、光制御層を少なくとも有し、上記第１の基板を
介して出射する光を上記光制御層で特性変化させること
によって制御するものであって、上記光制御層は、透光
性の材料からなる少なくとも１つの電極で構成される第
１の電極と、複数の電極から構成される第２の電極とに
より狭持され、これら第１の電極および第２の電極とに
よって印加される電界により上記入射光の特性を変化さ
せる材料から構成され、上記第１の電極は駆動回路に接
続されずにその電位は浮遊し、かつ上記第２の電極のみ
が駆動回路と接続されて、上記第１の電極の電位が、該
第１の電極と電界形成上の対を構成する上記第２の電極
とに印加する電圧によって定まるものである。

【００１０】ここで、上述した光学素子において、上記
第１の基板に光を伝播させ、伝播光の特性を上記光制御
層によって変化させることが好ましい。また、上記光制
御層は、上記透光性の第１の基板と、さらに第２の基板
とにより狭持され、上記第１の電極が上記第１の基板の
光制御層側に取り付けられるとともに、上記第２の電極
が上記第２の基板の光制御層側に取り付けられているこ
とが好ましい。さらに、上記第２の電極を構成する上記
複数の電極は、上記第２の基板を貫通し、該第２の基板
の上面に露出した第１の端部と上記第２の基板の下面に
露出した第２の端部とをそれぞれ有し、該第２の端部の
それぞれを別個に電気的に接続することが可能であるこ
とが好ましい。

【００１１】なお、上記第１の基板に設けられた上記少
なくとも１つの電極の１つに対して上記第２の基板に設
けられた上記複数の電極の複数個が電界形成上の対を構
成し、かつ上記第２の基板に設けられた上記複数の電極
の１つに対して上記第１の基板に設けられた上記少なく
とも１つの電極が電界形成上の対を構成し、上記第１の
基板に設けられた上記少なくとも１つの電極と上記第２
の基板に設けられた上記複数の電極とが基板の水平方向
に互いにずれた位置関係にあってもよい。

【００１２】また、上記光制御層は、液晶または該液晶
と高分子樹脂とからなる高分子分散液晶のいずれかであ
ってよく、リバースモード高分子分散液晶であることが
好ましい。

【００１３】本発明の表示装置は、出射光の特性を変化
させて出射する光学素子を有してなり、上記光学素子
が、透光性の材料からなる少なくとも１つの電極で構成
される第１の電極を設けた透光性の材料からなる第１の
基板と、複数の電極から構成される第２の電極を設けた
第２の基板と、上記第１の電極および上記第２の電極を
介して上記第１の基板と上記第２の基板とによって挟持
され、上記第１の電極および上記第２の電極とによって
印加される電界により光の特性を変化させる光制御層と
を有してなり、上記第１の電極は駆動回路に接続されず
にその電位は浮遊し、かつ上記第２の電極のみが駆動回
路と接続されて、上記第１の電極の電位は、上記第１の
電極と電界形成上の対となる上記第２の電極とに印加す
る電圧によって定めることが可能である。ここで、本発
明の表示装置は、上述の光学素子を使用することが好ま
しい。

【００１４】本発明の光学素子の駆動方法は、透光性の
材料からなる少なくとも１つの電極で構成される第１の
電極を設けた透光性の材料からなる第１の基板と、複数
の電極から構成される第２の電極を設けた第２の基板
と、上記第１の電極および上記第２の電極を介して上記
第１の基板と上記第２の基板とによって挟持され、上記
第１の電極および上記第２の電極とによって印加される
電界により光の特性を変化させる光制御層とを有してな
り、上記第１の電極は駆動回路に接続されずにその電位
は浮遊し、かつ上記第２の電極のみが駆動回路と接続さ
れて、上記第１の電極の電位は、上記第１の電極と電界
形成上の対を構成する上記第２の電極とに印加する電圧
によって定まる光学素子を駆動するためのものであり、
上記第１の基板に設けられた少なくとも１つの電極の１
つと電界形成上の対を構成する上記第２の基板に設けら
れた複数の電極の各々とに印加する電位を選択し、上記
各々の電極に印加する電位の平均値と上記各々の電極の
各電位との差によって生じる電界で上記光制御層を所望
の光学状態とすることが可能となる。

【００１５】ここで、本発明の光学素子の駆動方法によ
り、上述した光学素子を駆動することが好ましい。ま
た、上記駆動回路によって上記第２の電極を駆動させる
際に、多相交流を切り替えてもよい。

【００１６】なお、「所望の光学状態」とは、光制御層
を狭持する電極に印加された電界により光制御層に入射
した光に対する散乱度、回折効率、屈折率、複屈折率ま
たは透過率が変化することにより透過状態、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。

【００１７】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は、本発明にも
とづく光学素子の第１の態様を説明するための模式的断
面図である。光学素子は、導光板として機能する透光性
の第１の基板１と、該第１の基板の下面に設けられた透
光性の第１の電極２と、該第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反
射面４と、該反射面４の下面に設けられた複数の電極群
からなる第２の電極５と、該第２の電極５の下面に設け
られ、かつ前記第２の電極５が貫通した第２の基板６と
から構成される。前記第２の電極５は、前記第２の基板
６の上面に露出した第１の端部５’と前記第２の基板６
の下面に露出した第２の端部５’’とをそれぞれ有し、
該第２の端部５’’のそれぞれを別個に電気的に接続す
ることが可能である。

【００１８】前記光制御層３は、前記第１の電極２と前
記複数の電極群からなる第２の電極５とによって印加さ
れる電界により入射した光の特性を変化させることがで
きる。また、図１に示すように前記第２の電極５は、前
記第２の基板６を貫通し、該第２の基板６の上面に露出
した第１の端部５’と前記第２の基板６の下面に露出し
た第２の端部５’’をそれぞれ有し、該第２の端部
５’’のそれぞれを別個に電気的に接続することができ
る。

【００１９】本実施例の光学素子において、前記第１の
電極２は、前記光制御層３の上面全体に設けられ、かつ
駆動回路に接続されていない電極となる。したがって、
第１の電極２と電界形成上の対を構成する各々の第２の
電極５との電位のみを制御することによって光学素子の
駆動制御を行うことができる。

【００２０】このような構成からなる光学素子は、例え
ば以下のようにして作製される。まず、７０５９（ｃｏ
ｒｎｉｎｇ社（米国））等のガラス基板上にスパッタ等
でＩＴＯ（Indium tin oxide）膜を形成し、上面が第１
の基板１で下面が第１の電極（透明電極）２からなる第
１の積層体とする。また、ガラスエポキシ樹脂からなる
基板（第２の基板）６に複数のスルーホール加工を施
し、各スルーホールの上下を貫通するようにして電極
（第２の電極）５を設けることによって第２の積層体と
し、さらに第１の積層体と第２の積層体とによって高分
子分散液晶３を挟持させる。ここで、光制御層３は、直
径が約５０ミクロンの微小球を含有したＥ−７（メルク
ジャパン（株））のような液晶とＮＯＡ−６５（Ｎｏｒ
ｌａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ（米国））等の光
硬化樹脂とからなる高分子分散液晶から構成される。こ
のような高分子分散液晶に紫外線を露光することにより
硬化し、微小球の直径と等しい厚さの光制御層３が得ら
れる。

【００２１】上述したように光制御層３を構成する高分
子分散液晶は、第１の電極２と第２の電極５とによって
電界を印加することにより散乱状態または透過状態のい
ずれかになる。すなわち、高分子分散液晶から構成され
る光制御層３は、一定の閾値以下の電圧が印加されると
散乱状態となる。一方、閾値を上回る電圧が印加される
と透明となり光が透過可能な状態となる。

【００２２】図２は本実施例の構成からなる光学素子に
適用される第１の電極（光制御層３の上面全体にひろが
る電極）と第２の電極（複数の分割されたの電極）との
関係を説明するための模式的平面図である。ここでは、
説明を容易にするために第２の電極の数を１２個とす
る。

【００２３】一般に、第２の電極の電位をそれぞれ
ｖ₁，ｖ₂・・・ｖ_nとすると、電界形成上の対となる一
様な電極（第１の電極）の電位ｖ_tは、容量性結合によ
り電極電位の平均となり、下記の式（１）で示される。

【００２４】

【数１】

【００２５】例えば、図２に示すように、各々の第２の
電極に対して、電位ａＶ、０Ｖ、および−ａＶ（ａは任
意の整数）を印加する場合、散乱状態の領域に対応する
電極の電位を０Ｖとし、透明状態にする領域に対応する
電極の電位をａＶまたは−ａＶとする。電位がａＶであ
る電極数と電位が−ａＶである電極数とをほぼ等しくし
た場合、第１の電極の電位ｖ_tは、ほぼ０Ｖとなるので
透過状態とさせたい光制御層３の一部分に対応する第２
の電極と第１の電極との間に電界が生じる。

【００２６】（実施例２）図３は、本発明にもとづく光
学素子の第２の態様を説明するための模式的断面図であ
る。また、図４は本実施例の光学素子に適用される第１
の電極と第２の電極との配置を説明するための模式的平
面図である。

【００２７】本実施例の光学素子は、導光板として機能
する透光性の第１の基板の一面に設けられた第１の電極
を複数に分割された電極２１としたこと以外は、実施例
１の光学素子と同じ構成である。また、本実施例の光学
素子の駆動原理も実施例１と同様であるが、第１の電極
が分割されているため、各々の分割電極２１に対応する
複数の第２の電極５からなるブロックごとに電圧を決定
すればよい。

【００２８】図４では、１枚の第１の電極２１に対して
４枚の第２の電極５が対応して１つのブロックを形成し
ている場合について例示した。本実施例から構成される
光学素子は、駆動時の電圧をブロックごとに決定できる
ので、実施例と比較して駆動電圧の計算方法および駆動
回路の構成を簡略化することが可能となる。

【００２９】（実施例３）図５は、本発明にもとづく光
学素子の第３の態様を説明するための模式的断面図であ
る。また、図６は、本実施例の光学素子を上面から見た
模式的平面図である。さらに図７は、本実施例の光学素
子に適用される第１の電極と第２の電極との配置を説明
するための模式的平面図である。

【００３０】本実施例の光学素子は、実施例１および２
と同様の材料等を用いて、また同様の積層順序で各層が
設けることにより構成されるが、以下に説明する点が実
施例１および２と異なる。すなわち、本実施例の光学素
子は、複数の分割された電極（第１の電極）２２を一面
に設けたガラス等からなる透明な第１の基板１と、複数
の電極（第２の電極）５が貫通した第２の基板６と、高
分子分散液晶からなる光制御層３とを有し、さらに第１
の電極２が光制御層３に対向するような向きで第１の基
板１と第２の基板６とによって光制御層３が挟持された
構造を有する。

【００３１】また、図６に示すようにこの光学素子で
は、複数の第１の電極２２と複数の電極（第２の電極）
５とが同一平面上に規則正しく配列されている。しか
し、複数の第１の電極２２は駆動回路には接続されてい
ない。一方、複数の第２の電極５は、第１の電極２２の
配列パターンとｘおよびｙ軸方向にそれぞれ半周期ずれ
るようなかたちで配列し、かつ駆動回路に接続可能であ
る。したがって、第１の電極２２と電界形成上の対を構
成する各々の第２の電極５との電位のみを制御すること
によって光学素子の駆動制御を行うことができる。

【００３２】つぎに、このような構成からなる本実施例
の光学素子の駆動について説明する。説明を容易にする
ために、６相交流を使用した場合の電圧印加による駆動
例について図７、図８および図９を参照しながら説明す
る。また、図７の説明に用いる第１の電極および第２の
電極は、図７に示す電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、および５Ｄ
とこれらの電極がなす領域の中心に位置する電界形成上
の対となる第１の電極（対向電極）２２Ａである。

【００３３】図８は、電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、および５
Ｄに各々印加される電圧波形と、それらの電極に印加さ
れた電圧の平均値であるところの対向電極２２Ａの電位
波形を示す。これらの波形が示すように、電極５Ａ、５
Ｂ、５Ｃ、およびＤに印加される電圧波形間では位相が
３０度ずつ、また電極５Ｃと電極５Ｄとの間では６０度
ずれている。この場合、高分子分散液晶３に印加される
電圧は、電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、および５Ｄの各々と対
向電極２２Ａとの電位差になり、図９で示した波形とな
る。

【００３４】一般に高分子分散液晶や光制御層はある特
定の電圧（閾値電圧）以下では、電界に対して応答しな
い性質があるので、図９に示したような位置に閾値が来
るように駆動すれば、電極５Ａ、５Ｂ、および５Ｃによ
って印加される電圧の大きさは高分子分散液晶からなる
光制御層１の状態を変化させるほどのものではなく、非
動作状態となる。一方、電極５Ｄによって印加される電
圧のみが閾値を上回ることから、電極５Ｄのみが動作状
態となる。電極５Ａ、５Ｂ、および５Ｃについては、互
いに位相が異なるにも係らず、同一の非動作状態となっ
ている。すなわち、複数の対向電極を含んで駆動する場
合でも独立に駆動可能なことを示している。

【００３５】例えば、図１０に示すように、２つの対向
電極２２Ａ、２２Ｂについて考える。対向電極２２Ａが
電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃおよび５Ｄと重なっており、対向
電極２２Ｂが電極５Ｃ、５Ｄ、５Ｅおよび５Ｆと重なっ
ている場合、対向電極２２Ａの電位は、５Ａ、５Ｂ、５
Ｃおよび５Ｄの平均で決定されるが、対向電極２２Ｂに
ついては５Ｅおよび５Ｆの電位に依存し、対向電極２２
Ａの電位とは独立に制御できるので、電極５Ｃあるいは
電極５Ｄの対向電極２２Ａおよび２２Ｂと重なった部分
の動作状態は独立に制御できる。つまり、駆動電極の数
以上の画素を駆動することが実現できることになる。

【００３６】このようにして、位相差を変えることによ
り、自由に駆動領域を制御することが可能となる。ここ
では駆動波形の一例を示したにすぎず、駆動波形は一般
に正弦波ではなく矩形波等であっても良い。また、周期
関数に限らない。

【００３７】（実施例４）図１１は、本発明にもとづく
表示装置の一例を説明するための模式的断面図である。

【００３８】この表示装置は、実施例３と同様の光学素
子と、該光学素子へ光を送る照明手段１００と、光学素
子を駆動するための電源２００とを備える。

【００３９】照明手段１００は、照明１０１と該照明１
０１からの光を導光板として機能する第１の基板１の一
端に集光させるレンズ１０２とを有する。

【００４０】電源２００は各々の電極５に接続され、か
つ各々の電極５の駆動は制御手段（不図示）によって制
御される。

【００４１】前述した実施例１から４では、導光板とし
て機能する第１の基板１としてガラスを用いた例を説明
したが、アクリル等の樹脂板であってもよい。アクリル
のような軽量安価な材料を導光板として用いることで、
軽量安価薄型の大面積表示装置を実現することが可能と
なる。

【００４２】また、前述した実施例１から４では、反射
面を誘電体多層膜から構成したが、例えばアルミニウム
のような金属からなる膜から構成するか、または電極を
鏡面反射する材料から作製し電極自体を反射面としても
よい。

【００４３】さらに、光制御層３を構成する材料は、限
定されるものでなく一般的な液晶または液晶と高分子樹
脂とからなる高分子分散液晶を使用することができる。
本発明にもとづき電極を構成すれば、リバースモード高
分子分散液晶、ネマティック液晶、スメクティック液
晶、コレステリック液晶、エレクトロクロミック材料、
ゲストホスト液晶、電歪素子等電界により特性が変化す
る薄膜の駆動全てに適用が可能である。

【００４４】ところで、光制御層にリバースモード高分
子分散液晶を使用した場合は特定の効果が得られるので
以下に説明する。最初に一般的な高分子分散液晶とリバ
ースモード高分子分散液晶との違いについて説明する。

【００４５】リバースモード高分子分散液晶は、液晶性
高分子樹脂中に低分子液晶を分散することにより構成さ
れる。このリバースモード高分子分散液晶から光制御層
を構成すると、電界を印加しない時、光制御層は液晶性
高分子樹脂と低分子液晶とが複屈折率を有する一様な膜
となり、透過状態となる。また、電界を印加した時、光
制御層は低分子液晶が電界によって配向して液晶性高分
子樹脂と屈折率差が生じ、散乱状態となる。

【００４６】このようなリバースモード高分子分散液晶
を用いて光学素子を構成すると、透過状態では、どの方
向の光に対しても一様な屈折率分布となる。したがっ
て、このような液晶を表示装置に適用した場合、透過状
態において散乱が生じないために、斜め方向からでもコ
ントラストの高い表示が可能となる。さらに、リバース
モード高分子分散液晶を用いた発光学素子の散乱状態で
は、光学軸方向の散乱が小さく、光学軸方向と垂直な方
向の散乱が大きくなるという特徴がある。そのため、こ
のような光学素子を表示画面に適用する場合、使用者の
視線と光学軸方向とが垂直にあるように作製することに
より、使用者の方向に指向性を持たせた効率の良い表示
装置が実現可能となる。

【００４７】以上、本発明で示した実施例では、第１の
基板に設けた透明電極への兵船は不要であり、かつ全面
にわたって電気的に導通している必要がない。つまり図
１２に示したように従来技術では透明な基板に設けられ
た透明電極の電位を制御するための配線が必要であり、
透明電極を複数に分割すると、それぞれの電極への配線
のため隙間が生じてしまった。しかし本発明では第１の
基板が分割可能であり、かつ周囲に配線のための空隙が
不要であるため、分割された第１の基板と第２の基板と
によって狭持された光制御層を１ブロックとして、該ブ
ロックをタイル状に隙間なく並べることにより、１００
インチまたはそれ以上の大画面のディスプレイを容易か
つ安価に実現することが可能である。

【００４８】以上、本発明を実施例により具体的に示し
たが、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能あ
ることは言うまでもない。例えば、本発明の実施例で
は、導光板を伝播する光を出射させる光学素子および表
示装置について述べたが、照明の手段はこれに限らず、
周囲の光を照明として用いこれを反射する反射型液晶表
示装置などにも適用可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
光学素子および該光学素子の駆動方法、さらに該光学素
子を用いた表示装置を構成することにより以下のような
効果が得られる。

【００５０】（１）光制御層に電界を印加するための電
極のうちの一部の電極（第１の電極）を駆動回路に接続
する必要がないので、一枚の電極を複数に分割した電極
構造とすることができ、また電極への配線を簡素化して
複数の光学素子の密集配列を容易にし、高品位な画像を
表示可能な大画面表示装置を提供することが可能とな
る。

【００５１】（２）電界形成上の対を構成する第１の電
極と第２の電極とを互いにずれた位置に配置すること
で、１電極内であっても領域によって印加電位を変える
ことができる。

【００５２】（３）高分子分散液晶あるいはリバースモ
ード高分子分散液晶を用いることで、高品位な画像の表
示が可能となる。

【００５３】（４）駆動回路に接続されていない電極の
電位を、該電極と電界形成上の対となる電極とに印加す
る電圧を制御することにより、光学素子の駆動を実現す
るとともに、大画面表示装置を構成する際に隙間なく複
数の光学素子を並べることが可能となる。

【００５４】（５）駆動可能とした第２の電極を駆動す
る際に多相交流を切り替えて使用することが可能な駆動
手段を適用することで、駆動電源および回路の構成を簡
略化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく光学素子の第１の態様を説明
するための模式的断面図である。

【図２】図１に示す光学素子に適用される第１の電極と
第２の電極との関係を説明するための模式的平面図であ
る。

【図３】本発明にもとづく光学素子の第２の態様を説明
するための模式的断面図である。

【図４】図３に示す光学素子に適用される第１の電極と
第２の電極との配置を説明するための模式的平面図であ
る。

【図５】本発明にもとづく光学素子の第３の態様を説明
するための模式的断面図である。

【図６】本発明にもとづく光学素子の平面図である。

【図７】図５に示す光学素子に適用される第１の電極と
第２の電極との配置を説明するための模式的平面図であ
る。

【図８】本発明にもとづく光学素子の駆動方法の一例を
説明するための波形図である。

【図９】本発明にもとづく光学素子の駆動方法の一例を
説明するための波形図である。

【図１０】本発明にもとづく光学素子に適用される第１
の電極と第２の電極との配置を説明するための模式的平
面図である。

【図１１】本発明にもとづく表示装置の一例を説明する
ための模式的断面図である。

【図１２】従来の表示装置の一例を説明するための模式
的断面図である。

【符号の説明】

１第１の基板２第１の電極３光制御層４反射面５第２の電極５’ 第１の端部５’’ 第２の端部６第２の基板２１第１の電極２２第２の電極１００照明手段１０１照明１０２レンズ２００電源

───────────────────────────────────────────────────── 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） 2H092 GA05 GA13 HA04 NA25 PA01 PA05 PA12 PA13 QA15 RA10 2H093 NA06 NA21 NA79 ND43 ND60 NF11 5C094 AA05 AA14 AA15 BA48 CA19 DA14 EA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性の第１の基板と、光制御層を少な
くとも有し、前記第１の基板を介して出射する光を前記
光制御層で特性変化させることによって制御する光学素
子であって、前記光制御層は、透光性の材料からなる少なくとも１つ
の電極で構成される第１の電極と、複数の電極から構成
される第２の電極とにより狭持され、これら第１の電極
および第２の電極とによって印加される電界により前記
入射光の特性を変化させる材料から構成され、前記第１の電極は駆動回路に接続されずにその電位は浮
遊し、かつ前記第２の電極のみが駆動回路と接続され
て、前記第１の電極の電位が、該第１の電極と電界形成
上の対を構成する前記第２の電極とに印加する電圧によ
って定まることを特徴とする光学素子。
【請求項２】前記第１の基板に光を伝播させ、伝播光
の特性を前記光制御層によって変化させることを特徴と
する請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】前記光制御層は、前記透光性の第１の基
板と、さらに第２の基板とにより狭持され、前記第１の
電極が前記第１の基板の光制御層側に取り付けられると
ともに、前記第２の電極が前記第２の基板の光制御層側
に取り付けられてい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。
【請求項４】前記第２の電極を構成する前記複数の電
極は、前記第２の基板を貫通し、該第２の基板の上面に
露出した第１の端部と前記第２の基板の下面に露出した
第２の端部とをそれぞれ有し、該第２の端部のそれぞれ
を別個に電気的に接続することが可能であることを特徴
する請求項２または３に記載の光学素子。
【請求項５】前記第１の基板に設けられた前記少なく
とも１つの電極の１つに対して前記第２の基板に設けら
れた前記複数の電極の複数個が電界形成上の対を構成
し、かつ前記第２の基板に設けられた前記複数の電極の
１つに対して前記第１の基板に設けられた前記少なくと
も１つの電極が電界形成上の対を構成し、前記第１の基板に設けられた前記少なくとも１つの電極
と前記第２の基板に設けられた前記複数の電極とが基板
の水平方向に互いにずれた位置関係にあることを特徴と
する請求項２から４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】前記光制御層は、液晶または該液晶と高
分子樹脂とからなる高分子分散液晶のいずれかで構成す
ることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の
光学素子。
【請求項７】前記高分子分散液晶は、リバースモード
高分子分散液晶であることを特徴とする請求項６に記載
の光学素子。
【請求項８】出射光の特性を変化させて出射する光学
素子を有してなる表示装置であって、前記光学素子が、透光性の材料からなる少なくとも１つ
の電極で構成される第１の電極を設けた透光性の材料か
らなる第１の基板と、複数の電極から構成される第２の
電極を設けた第２の基板と、前記第１の電極および前記
第２の電極を介して前記第１の基板と前記第２の基板と
によって挟持され、前記第１の電極および前記第２の電
極とによって印加される電界により光の特性を変化させ
る光制御層とを有してなり、前記第１の電極は駆動回路に接続されずにその電位は浮
遊し、かつ前記第２の電極のみが駆動回路と接続され
て、前記第１の電極の電位は、前記第１の電極と電界形
成上の対となる前記第２の電極とに印加する電圧によっ
て定めることができる光学素子であることを特徴とする
表示装置。
【請求項９】前記光学素子が、請求項２から７のいず
れかに記載の光学素子であることを特徴とする請求項８
に記載の表示装置。
【請求項１０】透光性の材料からなる少なくとも１つ
の電極で構成される第１の電極を設けた透光性の材料か
らなる第１の基板と、複数の電極から構成される第２の
電極を設けた第２の基板と、前記第１の電極および前記
第２の電極を介して前記第１の基板と前記第２の基板と
によって挟持され、前記第１の電極および前記第２の電
極とによって印加される電界により光の特性を変化させ
る光制御層とを有してなり、前記第１の電極は駆動回路
に接続されずにその電位は浮遊し、かつ前記第２の電極
のみが駆動回路と接続されて、前記第１の電極の電位
は、前記第１の電極と電界形成上の対を構成する前記第
２の電極とに印加する電圧によって定まる光学素子の駆
動方法であって、前記第１の基板に設けられた少なくとも１つの電極の１
つと電界形成上の対を構成する前記第２の基板に設けら
れた複数の電極の各々とに印加する電位を選択し、前記
各々の電極に印加する電位の平均値と前記各々の電極の
各電位との差によって生じる電界で前記光制御層を所望
の光学状態とすることを特徴とする光学素子の駆動方
法。
【請求項１１】前記光学素子が、請求項２から７のい
ずれかに記載の光学素子であることを特徴とする請求項
１０に記載の駆動方法。
【請求項１２】前記駆動回路によって前記第２の電極
を駆動させる際に、多相交流を切り替えることを特徴と
する請求項１０または１１に記載の駆動方法。