JP2002023160A - Optical element and display device provided with the same - Google Patents

Optical element and display device provided with the same

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JP2002023160A
JP2002023160A JP2000211897A JP2000211897A JP2002023160A JP 2002023160 A JP2002023160 A JP 2002023160A JP 2000211897 A JP2000211897 A JP 2000211897A JP 2000211897 A JP2000211897 A JP 2000211897A JP 2002023160 A JP2002023160 A JP 2002023160A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element and a display device having excellent brightness in a wide angular range, improving viewing angle characteristics of dark brightness observed from the front side in a conventional display device and further improving undesirable reflection. SOLUTION: The optical element changes a direction of light propagating through a light transmission region with a light controlling layer and pulls the light out of the upper surface of a light transmission plate and is at least provided with the translucent light transmission plate making incident light from an end face guided to the light transmission region, the light controlling layer arranged on the lower side of the light transmission plate and varying optical characteristics of the incident light with an electric field, at least a pair of electrodes generating the electric field in the light controlling layer, a reflection surface reflecting the incident light and a wavelength transforming means transforming the light emitted to the outside of the light transmission region through the light controlling layer into light with a specified wavelength in the visible ray region. Also the display device is constructed with this kind of the optical element and an illuminating means.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、大画面カラー表示
などに適用可能な光学素子および該光学素子を用いた表
示装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an optical element applicable to a large-screen color display and the like and a display device using the optical element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から導光板と液晶とを用いた表示装
置が知られている。その一例として、導光板および強誘
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
り当該液晶層に散乱性を生じさせる表示装置(例えば、
特開平6−30543号公報を参照)と、導光板および
高分子分散液晶を用いた表示装置(例えば、公報特開平
6−347790号公報を参照)とが提案されている。
2. Description of the Related Art A display device using a light guide plate and a liquid crystal is conventionally known. As an example, a display device that uses a light guide plate and a ferroelectric liquid crystal and applies an AC electric field near the relaxation frequency of the goldstone mode to the ferroelectric liquid crystal to cause scattering in the liquid crystal layer (for example,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-347543) and a display device using a light guide plate and a polymer-dispersed liquid crystal (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-347790) have been proposed.

【0003】しかし、特開平6−30543号公報に開
示された表示装置では、交流電圧の印加が必須であるた
め、単純マトリクス駆動、薄膜トランジスタ(TFT)
駆動などのアクティブマトリクス駆動によるビットマッ
プ表示を行うことができないという問題がある。
However, in the display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-30543, since application of an AC voltage is indispensable, simple matrix driving, thin film transistors (TFTs)
There is a problem that bit map display cannot be performed by active matrix driving such as driving.

【0004】また、特開平6−347790号公報に開
示された表示装置では以下のような問題を有する。すな
わち、(1)高分子分散液晶を駆動させるためには高い
電圧が必要となるためにTFTを用いることが困難であ
る。(2)低電圧で動作する高分子分散液晶は、応答速
度が遅いため動画の表示には適さない。(3)高分子分
散液晶を用いた表示装置は、散乱の駆動電圧特性が急峻
でないために単純マトリクス駆動による多重化が困難で
ある。すなわち、多画素を駆動するための透明電極の作
製が困難であり、ビットマップ表示を行うことが難し
い。(4)高分子分散液晶を用いた表示装置は、モノト
ーン表示と比較して良好なカラー表示を実現することが
困難とされている。
[0004] The display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-347790 has the following problems. That is, (1) it is difficult to use a TFT because a high voltage is required to drive the polymer-dispersed liquid crystal. (2) A polymer dispersed liquid crystal that operates at a low voltage is not suitable for displaying a moving image because of its low response speed. (3) In a display device using a polymer-dispersed liquid crystal, multiplexing by simple matrix driving is difficult because the driving voltage characteristic of scattering is not steep. That is, it is difficult to manufacture a transparent electrode for driving multiple pixels, and it is difficult to perform a bitmap display. (4) It is said that it is difficult for a display device using a polymer-dispersed liquid crystal to achieve good color display as compared with a monotone display.

【0005】さらに、上述した表示装置のいずれにおい
ても、導光板の表面あるいは裏面によって形成される反
射面で観察者側の光が反射する(いわゆる、映り込み)
のため、表示特性が悪化するという問題がある。
Further, in any of the above-described display devices, light on the observer side is reflected by a reflection surface formed by the front surface or the back surface of the light guide plate (so-called reflection).
Therefore, there is a problem that display characteristics deteriorate.

【0006】ところで、特開平11−183902号公
報では、導光体および高分子分散液晶を用いてカラー表
示を実現する表示装置が開示されている。ここで開示さ
れた表示装置の一例を図9に示す。図9に示す表示装置
は、液晶表示器1の表面にカラーフィルタ2を備え、照
明手段3が設けられる導光体4の裏面には光吸収体5を
備え、液晶表示器1の任意の場所を所定の着色光に着色
すること特徴する。図から分かるように、液晶表示器1
は、高分子分散液晶6と、これを挟持する透明電極7
a,7bがそれぞれ形成された2枚の透明基板8a,8
bとから構成される。また、照明手段3は、光源9およ
び反射ミラー10から構成される。なお、参照符号11
はスモークフィルムを示す。導光体4の端面から入射し
た光は、透明基板8bおよび液晶表示器1内を導光し、
高分子分散液晶6の散乱領域(図中、Aの部分)に設定
された画像や文字の部分で散乱し、カラーフィルタ2で
着色光に変換されて出射する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-183902 discloses a display device which realizes color display using a light guide and a polymer dispersed liquid crystal. FIG. 9 illustrates an example of the display device disclosed here. The display device shown in FIG. 9 includes a color filter 2 on the surface of the liquid crystal display 1, a light absorber 5 on the back surface of the light guide 4 on which the illumination means 3 is provided, and Is colored with a predetermined colored light. As can be seen from the figure, the liquid crystal display 1
Is a polymer-dispersed liquid crystal 6 and a transparent electrode 7 sandwiching the
a and 7b are formed on each of the two transparent substrates 8a and 8
b. The illumination means 3 includes a light source 9 and a reflection mirror 10. Note that reference numeral 11
Indicates a smoked film. Light incident from the end face of the light guide 4 guides the light through the transparent substrate 8b and the liquid crystal display 1, and
The light is scattered in an image or a character set in a scattering region (portion A in the figure) of the polymer-dispersed liquid crystal 6, converted into colored light by the color filter 2, and emitted.

【0007】また、特開平11−183902号公報で
は、図10に示すように、液晶表示器1(図9を参照)
の表面に紫外線蛍光ガラス12を設け、液晶表示器1の
背面から紫外線を照射する表示装置も開示している。液
晶表示器1の裏面に設けられる紫外線ランプ13から発
した紫外光14は、高分子分散液晶の透明領域(図中、
Bの部分)に設定された画像や文字の部分を透過し、紫
外線蛍光ガラス12で所定の着色光15に変換されて出
射する。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-183902, as shown in FIG. 10, a liquid crystal display 1 (see FIG. 9)
A display device in which an ultraviolet fluorescent glass 12 is provided on the surface of the liquid crystal display and ultraviolet light is irradiated from the back of the liquid crystal display 1 is also disclosed. Ultraviolet light 14 emitted from an ultraviolet lamp 13 provided on the back surface of the liquid crystal display 1 is applied to a transparent region of the polymer dispersed liquid crystal (in the figure,
The light passes through the image or character portion set in (B portion), is converted into predetermined colored light 15 by the ultraviolet fluorescent glass 12, and is emitted.

【0008】しかし、このように構成される表示装置で
は、導光板よりも上面(すなわち、観察者からみて前
面)に液晶表示器を備えることになるため、液晶を駆動
させる電極として必ず透明電極および透明基板を用いな
ければならない。また、液晶表示器の光制御層に高分子
分散液晶を用いているが、高分子分散液晶を使用した際
に見られる上述の問題を回避する手段について何も記載
していない。したがって、背面から照明する表示装置に
おいて高分子分散液晶を用いた場合、液晶表示器を駆動
することはできるが、画素数が少ない、応答速度が遅
い、などの欠点を有し、精細度の高い動画表示を必要と
する表示装置として用いるのは実用的でない。
However, in the display device configured as described above, the liquid crystal display is provided on the upper surface (that is, the front surface as viewed from the observer) than the light guide plate. A transparent substrate must be used. Further, although a polymer-dispersed liquid crystal is used for the light control layer of the liquid crystal display, there is no description about a means for avoiding the above-mentioned problem that is observed when the polymer-dispersed liquid crystal is used. Therefore, when a polymer dispersed liquid crystal is used in a display device illuminated from the back, a liquid crystal display can be driven, but has disadvantages such as a small number of pixels, a low response speed, and a high definition. It is not practical to use it as a display device that requires moving image display.

【0009】そこで、上記従来の問題点を解決するため
に、本発明者による導光板および高分子分散液晶を用い
た表示装置(特願平11−212893号を参照)が提
唱されている。ここで開示された表示装置の一例を図1
1に示す。図11に示すように、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20の下面に、
透光性の第1の電極21と、光制御層22と、反射膜2
3と、光吸収膜24と、第2の電極25と、絶縁性の基
板26とを順次有する。さらに、前記光制御層22は、
前記第1の電極21と前記第2の電極25とに電圧を印
加したときに発生する電界によって散乱度が変化するよ
うな高分子分散液晶から作製される。光制御層22は、
液晶高分子中に低分子液晶を分散させることにより構成
されるリバースモード高分子分散液晶からなることが好
ましい。リバースモード高分子分散液晶の光制御層22
は、電界が印加されない状態では一様な複屈折性薄膜と
なり、電界が印加された状態では散乱状態(図中、Aの
部分)となる。このように構成される光学素子におい
て、第1の電極21または第2の電極25のいずれかを
画素単位毎に分割することで、アクティブマトリクス駆
動が可能となる。なお、図中、参照符号27は光源、参
照符号28はレンズを示し、表示装置における照明手段
29を構成する。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present inventors have proposed a display device using a light guide plate and a polymer dispersed liquid crystal (see Japanese Patent Application No. 11-212893). FIG. 1 shows an example of the display device disclosed here.
1 is shown. As shown in FIG. 11, the optical element is provided on a lower surface of a light-transmitting light guide plate 20 that receives light from an end face and guides the light.
Translucent first electrode 21, light control layer 22, reflection film 2
3, a light absorbing film 24, a second electrode 25, and an insulating substrate 26 in that order. Further, the light control layer 22 includes:
It is made of a polymer-dispersed liquid crystal whose scattering degree changes by an electric field generated when a voltage is applied to the first electrode 21 and the second electrode 25. The light control layer 22 includes
It is preferable to use a reverse mode polymer-dispersed liquid crystal composed of a low-molecular liquid crystal dispersed in a liquid crystal polymer. Light control layer 22 of reverse mode polymer dispersed liquid crystal
Becomes a uniform birefringent thin film when no electric field is applied, and becomes a scattering state (portion A in the figure) when an electric field is applied. In the optical element thus configured, active matrix driving can be performed by dividing either the first electrode 21 or the second electrode 25 for each pixel. In the drawings, reference numeral 27 indicates a light source, and reference numeral 28 indicates a lens, which constitutes an illuminating unit 29 in the display device.

【0010】図12は、各画素単位毎に電極を設けてな
る画素電極群および電圧制御手段の一例を示す模式的平
面図であって、図11に示す構成からなる光学素子にお
いて第2の電極25を画素単位毎に設けてアクティブマ
トリクス駆動型にした場合の構成に対応する。図4に示
したように、画素単位(図中、点線で示す)毎に設けら
れた電極、すなわち画素電極25’には、電極への電圧
印加を選択的に行うためのスイッチング素子30がそれ
ぞれ設けられ、さらに各々のスイッチング素子30に独
立して電圧を印加できるように格子状に信号電極31と
走査電極32とが設けられている。このように光学素子
および該光学素子を用いた表示装置を構成することによ
り、特願平11−212893号に開示された表示装置
は、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といった表示特性の向上と、大画
面化を可能としている。
FIG. 12 is a schematic plan view showing an example of a pixel electrode group in which an electrode is provided for each pixel unit and a voltage control means. In the optical element having the structure shown in FIG. This corresponds to a configuration in which the active matrix drive type is provided by providing 25 for each pixel unit. As shown in FIG. 4, an electrode provided for each pixel (indicated by a dotted line in the figure), that is, a pixel electrode 25 'is provided with a switching element 30 for selectively applying a voltage to the electrode. Further, signal electrodes 31 and scanning electrodes 32 are provided in a grid pattern so that a voltage can be independently applied to each switching element 30. By configuring the optical element and the display device using the optical element as described above, the display device disclosed in Japanese Patent Application No. 11-212893 can increase the output light intensity, improve the display contrast, and scatter due to external light. This enables display characteristics to be improved such as light reduction and enlargement of the screen.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、光制御層の散
乱および透過特性を利用して導光板から光を取り出す従
来の表示装置では、どうしても前方散乱の大きい散乱特
性となる。表示特性を考えると、光制御層の散乱をより
等方的にすることが望ましいが、従来の表示装置におい
て光制御層の駆動電圧などの条件を満たしながら散乱特
性をより等方散乱に近づけることは現実的に困難であ
る。このように、従来の表示装置では、前方散乱が大き
くなるため、出射光は広角度で出射する比率が大きくな
り、正面方向への散乱強度が相対的に小さくなってしま
う(すなわち、広角度で輝度が明るく、正面で輝度が暗
い)という解決すべき課題がある。
However, in the conventional display device that extracts light from the light guide plate by utilizing the scattering and transmission characteristics of the light control layer, the scattering characteristics inevitably have large forward scattering. Considering the display characteristics, it is desirable to make the scattering of the light control layer more isotropic.However, in the conventional display device, the scattering characteristics should be made closer to isotropic scattering while satisfying the conditions such as the drive voltage of the light control layer. Is difficult in practice. As described above, in the conventional display device, the forward scattering increases, so that the ratio of the emitted light to be emitted at a wide angle increases, and the scattering intensity in the front direction relatively decreases (that is, at a wide angle). (The brightness is high and the brightness is low at the front).

【0012】したがって、本発明の課題は、従来の表示
装置における視野角特性を改善し、かつ映り込みを改善
することにより、より優れた表示特性を有する光学素子
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。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to improve the viewing angle characteristics and improve the reflection in a conventional display device, and thereby to provide an optical element having better display characteristics and a display device using the optical element. It is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
の問題点を克服する表示装置について鋭意検討した結
果、本発明者らによる特願平11−212893号に開
示された光学素子および表示装置の優れた特性を生かし
つつ、光制御層によって導光領域の外に出射される光を
等方散乱に近づけるための改良を加えることにより、表
示特性を著しく改善できることを見出した。
The present inventors have made intensive studies on a display device which overcomes the above-mentioned conventional problems, and as a result, have found that the optical device and the optical element disclosed in Japanese Patent Application No. 11-212893 by the present inventors. It has been found that display characteristics can be remarkably improved by making improvements to make light emitted outside the light guide region by the light control layer closer to isotropic scattering while making use of the excellent characteristics of the display device.

【0014】すなわち、本発明にもとづく光学素子は、
導光領域を伝播する光の方向を光制御層により変えて導
光板の上面から光を取り出す光学素子であって、端面か
らの入射光を導光領域に導光させる透光性の導光板と、
該導光板の下方に設けられ上記入射光の光学的特性を電
界によって変化させる光制御層と、該光制御層に電界を
発生させる少なくとも一対の電極と、上記入射光を反射
する反射面と、上記光制御層によって上記導光領域の外
に出射される光を可視光領域の所定の波長を有する光に
変換する波長変換手段とを少なくとも有することを特徴
とする。
That is, the optical element according to the present invention comprises:
An optical element for extracting light from the upper surface of the light guide plate by changing the direction of light propagating in the light guide region by the light control layer, and a light-transmitting light guide plate for guiding incident light from the end surface to the light guide region; ,
A light control layer provided below the light guide plate and changing the optical characteristics of the incident light by an electric field, at least one pair of electrodes that generate an electric field in the light control layer, and a reflection surface that reflects the incident light, Wavelength conversion means for converting light emitted outside the light guide region by the light control layer into light having a predetermined wavelength in a visible light region.

【0015】上記波長変換手段は、上記導光板の上面に
空隙を介して設けられるか、または上記導光板の上面に
該導光板の屈折率よりも低い屈折率を持つ層を介して設
けられるか、あるいは上記反射面の下面に設けられるこ
とが好ましい。
[0015] Whether the wavelength conversion means is provided on the upper surface of the light guide plate through a gap or is provided on the upper surface of the light guide plate via a layer having a refractive index lower than that of the light guide plate. Alternatively, it is preferably provided on the lower surface of the reflection surface.

【0016】上記波長変換手段は、上記光制御層によっ
て上記導光領域の外に出射される光により励起され蛍光
をそれぞれ発光する蛍光体であることが好ましい。
It is preferable that the wavelength conversion means is a phosphor which emits fluorescence when excited by light emitted outside the light guide region by the light control layer.

【0017】上記波長変換手段は、赤色、緑色および青
色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体から構成され、各蛍
光体が上記電極に対応して格子状に配列されることが好
ましい。
It is preferable that the wavelength converting means is composed of phosphors emitting red, green and blue fluorescent light, respectively, and that the respective phosphors are arranged in a lattice pattern corresponding to the electrodes.

【0018】上記入射光は、紫外線領域の波長を有する
光であることが好ましい。
The incident light is preferably light having a wavelength in the ultraviolet region.

【0019】上記光制御層は、高分子分散液晶からなる
ことが好ましく、さらに高分子分散液晶は、高分子液晶
と低分子液晶の複合体からなることが好ましい。
The light control layer is preferably made of a polymer dispersed liquid crystal, and the polymer dispersed liquid crystal is preferably made of a composite of a polymer liquid crystal and a low molecular liquid crystal.

【0020】本発明にもとづく表示装置は、光学素子
と、該光学素子に光を入射させるための照明手段とを備
え、光学素子として上述の光学素子のいずれかを用いる
ことを特徴とする。
A display device according to the present invention includes an optical element and illumination means for causing light to enter the optical element, and any one of the above-described optical elements is used as the optical element.

【0021】上記照明手段が、紫外線領域の波長を有す
る光を出射する光源を有することが好ましい。
It is preferable that the illumination means has a light source for emitting light having a wavelength in the ultraviolet region.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明にもとづく光学素子は、導
光領域を伝播する光の方向を光制御層により変えて導光
板の上面から光を取り出す光学素子であって、端面から
の入射光を導光領域に導光させる透光性の導光板と、該
導光板の下方に設けられ前記入射光の光学的特性を電界
によって変化させる光制御層と、該光制御層に電界を発
生させる少なくとも一対の電極と、前記入射光を反射す
る反射面と、前記光制御層によって前記導光領域の外に
出射される光を可視光領域の所定の波長を有する光に変
換する波長変換手段とを少なくとも有することを特徴と
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An optical element according to the present invention is an optical element for extracting light from the upper surface of a light guide plate by changing the direction of light propagating in a light guide region by a light control layer, the light being incident from an end face. A light-transmitting light-guiding plate that guides light to the light-guiding region, a light control layer provided below the light guide plate, and changing an optical characteristic of the incident light by an electric field, and generating an electric field in the light control layer. At least one pair of electrodes, a reflection surface that reflects the incident light, and a wavelength conversion unit that converts light emitted outside the light guide region by the light control layer into light having a predetermined wavelength in a visible light region. At least.

【0023】波長変換手段の設置箇所は任意であるが、
波長の変換を効率良く行うためには、導光板の上面(観
察者から見て前面)または反射面の下面に設けることが
好ましい。導光板の上面に波長変換手段を設ける場合
は、波長変換手段と導光板との間に該導光板の屈折率よ
りも低い屈折率を持つ層(例えば、誘電体多層膜)を挿
入して接着するか、単に空隙を介して両者を接着する。
The location of the wavelength conversion means is arbitrary,
In order to perform wavelength conversion efficiently, it is preferable to provide the light guide plate on the upper surface (the front surface as viewed from the observer) or the lower surface of the reflection surface. When wavelength conversion means is provided on the upper surface of the light guide plate, a layer having a refractive index lower than that of the light guide plate (for example, a dielectric multilayer film) is inserted between the wavelength conversion means and the light guide plate and bonded. Or simply glue them together through a gap.

【0024】ここで、「波長変換手段」とは、広義には
光の波長を別の波長に変換する手段を意味するが、本発
明では、特に表示装置の出射光成分、すなわち光制御層
によって導光領域の外に出射される光を可視光領域の所
定の波長を有する光に変換することができる手段を意味
する。より具体的には、紫外線などの出射光成分を等方
的な散乱特性を有する蛍光に変換するものを示す。した
がって、本発明において波長変換手段は、光制御層によ
って導光領域の外に出射される出射光成分によって励起
され蛍光を発光する蛍光体からなることが好ましい。こ
のような波長変換手段を光学素子に設けることによっ
て、広角度で輝度が明るく、正面で輝度が暗いといった
従来の視野角特性を改善することが可能となる。また、
波長変換手段として赤色(R)、緑色(G)、青色
(B)の蛍光を各々発光する蛍光体を使用することによ
り、良好なカラー表示を実現することが可能となる。
Here, the term "wavelength converting means" broadly means means for converting the wavelength of light to another wavelength. In the present invention, however, in particular, the output light component of the display device, that is, the light control layer is used. This means means capable of converting light emitted outside the light guide region into light having a predetermined wavelength in the visible light region. More specifically, a method of converting an outgoing light component such as ultraviolet light into fluorescence having isotropic scattering characteristics is shown. Therefore, in the present invention, it is preferable that the wavelength conversion means be made of a phosphor that emits fluorescence when excited by an emitted light component emitted outside the light guide region by the light control layer. By providing such a wavelength conversion means in the optical element, it is possible to improve the conventional viewing angle characteristics such that the brightness is bright at a wide angle and the brightness is dark at the front. Also,
By using phosphors that respectively emit red (R), green (G), and blue (B) fluorescent light as the wavelength converting means, it is possible to realize good color display.

【0025】蛍光体は、出射光成分で効率よく励起され
て等方的な明るい発光を示し、かつ長い時間の使用でも
輝度が低下しないものが好ましい。これらの使用形態は
特に限定されるものではないが、例えば、蛍光体を含有
する、または蛍光体を塗布した透光性のフィルム(以
下、蛍光性フィルムともいう)として、あるいは蛍光体
そのものを塗布して使用することができる。適当な蛍光
体としては、例えば、それぞれEXCITON社製のR
HODAMINE640(赤色)、COUMARIN5
40A(緑色)、COUMARIN460(青色)など
が挙げられる。
The phosphor is preferably one which is efficiently excited by the emitted light component, emits isotropic bright light, and does not decrease in luminance even after long use. Although these use forms are not particularly limited, for example, a phosphor-containing or light-transmitting film coated with a phosphor (hereinafter, also referred to as a fluorescent film) or a phosphor itself coated Can be used. Suitable phosphors include, for example, R, manufactured by EXCITON, respectively.
HODAMINE 640 (red), COUMARIN 5
40A (green) and COUMARIN 460 (blue).

【0026】以上のように構成される本発明の光学素子
は、導光板の上面(前面)から出射光成分を取り出す光
学素子に波長変換手段を備えることを特徴とするもので
あり、その他の構成については何ら限定されるものでは
ないが、以下に主な構成部材について簡単に説明する。
The optical element of the present invention configured as described above is characterized in that the optical element for extracting the emitted light component from the upper surface (front surface) of the light guide plate is provided with wavelength conversion means. Is not limited at all, but the main components will be briefly described below.

【0027】「導光板」には、例えば、導電率、透明
度、加工性に優れたITOを使用することができる。こ
のITOは液晶表示装置の分野で周知である。上述のよ
うに、本発明にもとづく光学素子では、導光板の上面
(前面)から出射光成分を取り出すことを特徴とするた
め、導光板が観察者から見て前面に配置される。そのた
め、比較的丈夫な導光板を用いれば液晶表示装置を外的
衝撃から保護することができ、表示装置としての信頼性
を高めることが可能となる。
For the "light guide plate", for example, ITO having excellent conductivity, transparency, and workability can be used. This ITO is well known in the field of liquid crystal display devices. As described above, in the optical element according to the present invention, since the emitted light component is extracted from the upper surface (front surface) of the light guide plate, the light guide plate is arranged on the front surface as viewed from the observer. Therefore, if a relatively durable light guide plate is used, the liquid crystal display device can be protected from external impact, and the reliability of the display device can be improved.

【0028】「光制御層」は、電界または磁場などの外
場により回折能または散乱能といった光学的特性が変化
する材料から構成される。光制御層を構成する好適な材
料の1つとして、高分子分散液晶が挙げられる。
The "light control layer" is made of a material whose optical characteristics such as diffractive ability or scattering ability change due to an external field such as an electric field or a magnetic field. One of suitable materials for forming the light control layer is a polymer-dispersed liquid crystal.

【0029】ここで、「高分子分散液晶」とは、高分子
樹脂と液晶とが複合してなる薄膜全般を示し、高分子樹
脂中に液晶滴が分布した高分子樹脂が連続領域となるド
ロップレットタイプでも、高分子樹脂と液晶との両方が
連続領域となるポリマーボールタイプでも、液晶中に液
晶粒が分散した樹脂領域が不連続なものであっても良
い。
The term "polymer-dispersed liquid crystal" as used herein refers to any thin film composed of a composite of a polymer resin and a liquid crystal, in which a polymer resin in which liquid crystal droplets are distributed is a continuous region. The ret type, the polymer ball type in which both the polymer resin and the liquid crystal are continuous regions, or the resin region in which liquid crystal particles are dispersed in the liquid crystal may be discontinuous.

【0030】光制御層に使用される適当な高分子分散液
晶としては、例えば、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、ホストゲスト液晶などが
挙げられるが、外場により光学的特性が変化する薄膜全
般を使用することができる。例えば、電極に電圧を印加
することにより光制御層に電界を発生させて光学的特性
を変化させる場合、一般的な高分子分散液晶からなる光
制御層は、電界が印加されない時に光を散乱させ、電界
が印加された時に光を透過させる。
Suitable polymer-dispersed liquid crystals used in the light control layer include, for example, nematic liquid crystals, smectic liquid crystals, cholesteric liquid crystals, and host-guest liquid crystals. Can be used. For example, when an electric field is generated in the light control layer by applying a voltage to the electrodes to change the optical characteristics, the light control layer made of a general polymer-dispersed liquid crystal scatters light when no electric field is applied. Transmit light when an electric field is applied.

【0031】一方、上述の高分子分散液晶と相反する動
作を示すリバースモード高分子分散液晶を用いて光制御
層を構成することもできる。リバースモード高分子分散
液晶は、液晶性高分子中に低分子液晶を分散させた薄膜
を示し、例えばE−7(メルクジャパン(株)製)など
の液晶と、例えばUCL002(大日本インキ(株)
製)などの液晶モノマーとからなる混合物に、紫外線を
照射し、液晶モノマーを重合させることによって作製す
ることができる。
On the other hand, the light control layer can be formed by using a reverse mode polymer dispersed liquid crystal which exhibits an operation opposite to that of the above polymer dispersed liquid crystal. The reverse mode polymer-dispersed liquid crystal indicates a thin film in which a low-molecular liquid crystal is dispersed in a liquid crystalline polymer. For example, a liquid crystal such as E-7 (manufactured by Merck Japan KK) and a liquid crystal such as UCL002 (Dainippon Ink Co., Ltd.) )
And the like. The mixture can be prepared by irradiating a mixture composed of a liquid crystal monomer such as a liquid crystal monomer and a liquid crystal monomer to polymerize the liquid crystal monomer.

【0032】リバースモード高分子分散液晶は、電界が
印加されない時には液晶性高分子と低分子液晶とが複屈
折性を持つために一様な屈折率分布を有する膜となり、
電界が印加された時には低分子液晶が電界によって配向
して液晶性高分子と屈折率差が生じる。すなわち、リバ
ースモード高分子分散液晶からなる光制御層は、電界が
印加されない時に光を透過させ、電界が印加された時に
光を散乱させる。光制御層の透過状態では、どの方向か
ら見ても散乱が生じないために斜め方向からでも視角特
性に優れたコントラストの高い表示が可能となる。上述
のように、リバースモード高分子分散液晶は、液晶性高
分子を低分子分散液晶とともに配向させる必要があるた
め、液晶層を挟持するように配向膜を設けて液晶分子の
配向方向を揃えることが好ましい。
The reverse mode polymer dispersed liquid crystal becomes a film having a uniform refractive index distribution because the liquid crystalline polymer and the low molecular liquid crystal have birefringence when no electric field is applied,
When an electric field is applied, the low-molecular liquid crystal is oriented by the electric field, and a difference in refractive index from the liquid crystalline polymer occurs. That is, the light control layer made of the reverse mode polymer dispersed liquid crystal transmits light when no electric field is applied, and scatters light when the electric field is applied. In the transmissive state of the light control layer, scattering does not occur in any direction, so that display with excellent viewing angle characteristics and high contrast can be performed even in an oblique direction. As described above, since the reverse mode polymer dispersed liquid crystal needs to align the liquid crystalline polymer together with the low molecular dispersed liquid crystal, an alignment film is provided so as to sandwich the liquid crystal layer and the alignment direction of the liquid crystal molecules is aligned. Is preferred.

【0033】リバースモード高分子分散液晶の応答特性
は、一般的な高分子分散液晶の応答特性と反転する。そ
のため、一般的な高分子分散液晶を光制御層に用いた光
学素子において電極を分割した場合に見られる電極の隙
間からの発光を防止し、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を実現することが可能と
なる。
The response characteristics of the reverse mode polymer dispersed liquid crystal are inverted from those of general polymer dispersed liquid crystals. Therefore, it is possible to prevent light emission from the gap between the electrodes, which is observed when the electrodes are divided in a general optical element using a polymer-dispersed liquid crystal for the light control layer, and display with high contrast is possible. Further, in the scattering state of the optical element using the reverse mode polymer-dispersed liquid crystal, there is a feature that scattering in the optical axis direction is small and scattering in the direction perpendicular to the optical axis direction is large. Therefore, when such an optical element is applied to a display screen, an efficient display in which directivity is provided in the direction of the user by making the optical axis direction perpendicular to the user's line of sight is made. The device can be realized.

【0034】なお、リバースモード高分子分散液晶の詳
細については、秋田大、佐藤らによる、テレビジョン学
会技術報告IDY96−50、137〜142頁を参照
されたい。
For details of the reverse mode polymer-dispersed liquid crystal, refer to the technical report of the Institute of Television Engineers of Japan, IDY 96-50, pp. 137-142, by Dai Akita and Sato.

【0035】上述のように構成される光制御層の厚さ
は、特に限定されるものではなく、目的とする光学的特
性に応じて変化させることが可能である。しかし、光制
御層の厚さは、全体にわたって均一でなければならな
い。均一な光制御層を得るために、表面が平滑な透明基
板を用いることは言うまでもないが、光制御層を構成す
る高分子分散液晶の中に、スペーサとして粒径の揃った
微小球を含有させてもよい。このようなスペーサは当業
界において周知である。
The thickness of the light control layer configured as described above is not particularly limited, and can be changed according to desired optical characteristics. However, the thickness of the light control layer must be uniform throughout. Needless to say, to obtain a uniform light control layer, a transparent substrate with a smooth surface is used, but microspheres with a uniform particle size are included as spacers in the polymer dispersed liquid crystal constituting the light control layer. You may. Such spacers are well-known in the art.

【0036】「電極」は、電極に電圧を印加することで
光制御層に電界を発生することが可能であれば、特に限
定されるものではない。光学素子の所望の位置から光を
取り出すことを可能とするために、一般的に、電極は任
意の形態で複数に分割される。なお、電極および分割さ
れた電極間からの発光を低減するために光吸収膜を設け
てもよい。また、上述したように、リバースモード高分
子分散液晶を用いて光制御層を構成することにより、電
極間からの発光を著しく改善することができる。
The “electrode” is not particularly limited as long as an electric field can be generated in the light control layer by applying a voltage to the electrode. Generally, the electrodes are divided into a plurality of pieces in an arbitrary form to enable light to be extracted from a desired position of the optical element. Note that a light absorbing film may be provided in order to reduce light emission between the electrode and the divided electrode. In addition, as described above, by forming the light control layer using the reverse mode polymer-dispersed liquid crystal, light emission between the electrodes can be significantly improved.

【0037】ところで、既に説明したように、本発明に
もとづく光学素子は、導光板の上面(前面)から光を取
り出す構造を有する。このような光学素子では、必ずし
も裏面側の電極および基板(駆動電極および駆動基板)
を透明にする必要がない。そのため、電極などの実装が
容易なプリント配線基板などを用いることができる。そ
の結果、貫通電極などを介して、裏面に電極を取り出す
ことが可能となり、光学素子の端面から配線を取り出す
必要がなくなる。また、貫通電極を介して裏面に駆動用
電子回路を実装することによりビットマップ表示を実現
することができる。さらに、複数の駆動基板をタイル状
に並べることができ、大型化が容易になる。なお、上述
の貫通電極および背面電極の詳細については後述する。
As described above, the optical element according to the present invention has a structure for extracting light from the upper surface (front surface) of the light guide plate. In such an optical element, the electrode and the substrate on the back side (the driving electrode and the driving substrate) are not necessarily required.
Need not be transparent. Therefore, a printed wiring board on which electrodes and the like can be easily mounted can be used. As a result, it is possible to take out the electrode on the back surface through the through electrode or the like, and it is not necessary to take out the wiring from the end face of the optical element. Also, by mounting a driving electronic circuit on the back surface via the through electrode, a bitmap display can be realized. Further, a plurality of drive boards can be arranged in a tile shape, which facilitates upsizing. The details of the through electrode and the back electrode will be described later.

【0038】「反射面」は、導光領域内を伝播する光を
鏡面反射させるためのものであり、例えば、アルミニウ
ムなどの金属からなる膜、誘電体多層膜、または導光板
を透過してきた光を全反射しない方向選択性を有する反
射膜(例えば、低屈折率単層膜)などを光学素子に別途
設ける。別の態様として、光を鏡面反射する材料から電
極を作製し、電極自体を反射面として光学素子を簡略化
してもよい。なお、反射面の上面または下面のいずれか
に光吸収膜を設けることにより、使用者から反射面が見
えることを防止することもできる。
The "reflection surface" is for mirror-reflecting light propagating in the light guide region, and is, for example, a film made of a metal such as aluminum, a dielectric multilayer film, or light transmitted through a light guide plate. A reflective film (for example, a low-refractive-index single-layer film) having direction selectivity that does not totally reflect light is provided separately on the optical element. As another mode, an electrode may be manufactured from a material that specularly reflects light, and the electrode itself may be used as a reflection surface to simplify the optical element. By providing a light absorbing film on either the upper surface or the lower surface of the reflection surface, it is possible to prevent the user from seeing the reflection surface.

【0039】誘電体多層膜を反射面とする場合、誘電体
多層膜の厚さを変えることにより、導波した光を反射
し、それ以外の光を透過することができるので、誘電体
多層膜の反射が外部から見えなくなり良好な特性を実現
できる。また、誘電体多層膜は電気伝導性を持たないた
め、電界を乱さずに光を反射することができる。
When the dielectric multilayer film is used as a reflection surface, by changing the thickness of the dielectric multilayer film, guided light can be reflected and other light can be transmitted. Reflection is not visible from the outside, and good characteristics can be realized. In addition, since the dielectric multilayer film has no electric conductivity, light can be reflected without disturbing the electric field.

【0040】次に、本発明にもとづく光学素子を適用し
た表示装置について説明する。図1は、本発明にもとづ
く表示装置の一例を模式的に示す側面断面図である。図
1に示す表示装置は、光学素子と照明手段とから概略構
成される。光学素子は、導光板100と、該導光板10
0の下面に透明基板101を介して設けられた透明電極
102と、該透明電極102の下面に設けられた光制御
層103と、該光制御層103の下面に設けられた反射
面104と、該反射面104の下面に設けられた光吸収
膜105と、該光吸収膜105の下面に設けられ、互い
に離間し、かつ平行に並んだ複数の電極106と、該電
極106の下面に設けられた基板107と、さらに前記
導光板100の上面に空隙を介して波長変換手段108
とを有する。ここで、前記光制御層103はリバースモ
ード高分子分散液晶からなり、反射面104は誘電体多
層膜からなり、波長変換手段108は蛍光性フィルムか
らなる。また、リバースモード高分子分散液晶からなる
光制御層103には、光制御層を挟持するようにそれぞ
れ配向膜(図中、太線で示す)が設けられている。
Next, a display device to which the optical element according to the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a side sectional view schematically showing one example of a display device based on the present invention. The display device shown in FIG. 1 is schematically composed of an optical element and illumination means. The optical element includes a light guide plate 100 and the light guide plate 10.
0, a transparent electrode 102 provided on the lower surface of the transparent electrode 101 via a transparent substrate 101, a light control layer 103 provided on the lower surface of the transparent electrode 102, a reflective surface 104 provided on the lower surface of the light control layer 103, A light absorbing film 105 provided on the lower surface of the reflecting surface 104; a plurality of electrodes 106 provided on the lower surface of the light absorbing film 105, spaced apart from each other and arranged in parallel; and provided on a lower surface of the electrode 106 Wavelength conversion means 108 on the upper surface of the light guide plate 100 via a gap.
And Here, the light control layer 103 is made of a reverse mode polymer dispersed liquid crystal, the reflection surface 104 is made of a dielectric multilayer film, and the wavelength conversion means 108 is made of a fluorescent film. The light control layer 103 made of the reverse mode polymer-dispersed liquid crystal is provided with an alignment film (shown by a thick line in the figure) so as to sandwich the light control layer.

【0041】図2は、波長変換手段となる蛍光性フィル
ムの一例を模式的に示す平面図である。図2に示すよう
に、波長変換手段は、赤色(R)、緑色(G)、青色
(B)の蛍光体を各々含む蛍光性フィルムを格子状に配
列して構成される。図中、参照符号200は1つの画素
単位を示し、それぞれの画素単位毎に分割電極(画素電
極)が対応するように配置される。このような波長変換
手段を導光板の上面または反射面の下面に設け、さらに
電極への電圧の印加を制御することにより、良好なカラ
ー表示を実現することができる。
FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of a fluorescent film serving as a wavelength conversion means. As shown in FIG. 2, the wavelength conversion means is configured by arranging fluorescent films each containing a red (R), green (G), and blue (B) phosphor in a lattice pattern. In the figure, reference numeral 200 denotes one pixel unit, and the divided electrodes (pixel electrodes) are arranged so as to correspond to each pixel unit. By providing such a wavelength conversion means on the upper surface of the light guide plate or the lower surface of the reflection surface and controlling the application of a voltage to the electrodes, a good color display can be realized.

【0042】図1に示す表示装置では、電極106より
も上面に反射面104を有するため、導光板100を導
光する光は電極106に達する前に反射され、電極10
6による光吸収や電極端による光損失を低減することが
できる。
In the display device shown in FIG. 1, since the reflection surface 104 is provided on the upper surface than the electrode 106, the light guided through the light guide plate 100 is reflected before reaching the electrode 106, and
6 and light loss due to electrode ends can be reduced.

【0043】なお、光学素子本体の構造を簡素化するた
めに、導光板100と透明基板101とを一体化しても
よい。また、下側の電極106を鏡面反射する材料から
構成して反射面を兼ねてもよい。また、導光板全部の端
面を滑面に研磨し、さらに光が入射する部分を除くこれ
らの端面に反射膜109を設けることにより、導光板内
への光の閉じ込め特性を向上させることができる。
Incidentally, in order to simplify the structure of the optical element body, the light guide plate 100 and the transparent substrate 101 may be integrated. Further, the lower electrode 106 may be made of a material that performs specular reflection, and may also serve as a reflection surface. In addition, by polishing the entire end surface of the light guide plate to a smooth surface and further providing the reflection film 109 on those end surfaces except for a portion where light enters, it is possible to improve the characteristics of confining light in the light guide plate.

【0044】光学素子を駆動させるための配線は任意で
あるが、本発明にもとづく光学素子では下側の電極10
6および基板107を透明にする必要がないため、図に
示すように貫通電極110を介して背面電極111から
高い電圧を印加することが可能となる。なお、貫通電極
110は、基板107を貫通する微細な穴をあけ、その
穴の内部に金属などの導電材料を充填することにより作
製され、電極106と背面電極111とを1対1の関係
で電気的に接続する。背面電極111の各々に、あるい
は複数の背面電極111に一括して、駆動回路を実装し
電圧の印加を制御することができる。
The wiring for driving the optical element is optional, but in the optical element according to the present invention, the lower electrode 10
Since it is not necessary to make the substrate 6 and the substrate 107 transparent, it is possible to apply a high voltage from the rear electrode 111 via the through electrode 110 as shown in the figure. Note that the penetrating electrode 110 is formed by making a fine hole penetrating the substrate 107 and filling the inside of the hole with a conductive material such as a metal. The electrode 106 and the back electrode 111 are in a one-to-one relationship. Make an electrical connection. A driving circuit can be mounted on each of the back electrodes 111 or collectively on the plurality of back electrodes 111 to control application of a voltage.

【0045】照明手段は、導光板の端面から光を入射さ
せるためのものであり、導光板100の端面に設けられ
る。図1に示した表示装置において、照明手段112
は、冷陰極管紫外線ランプの光源113と該光源113
からの光を上記端面に集光させるレンズ114とから構
成される。別の態様として、光源と該光源を取り囲む反
射板とから照明手段を構成してもよい。図1に示した表
示装置では、導光板の一端に照明手段を設けたが、導光
板の両端に照明手段を設けてもよい。このように照明手
段は、効率よく光を入射することができれば特に限定さ
れない。
The illuminating means is for allowing light to enter from the end face of the light guide plate, and is provided on the end face of the light guide plate 100. In the display device shown in FIG.
Are a light source 113 of a cold-cathode tube ultraviolet lamp and the light source 113
And a lens 114 for condensing light from the lens on the end face. As another mode, the lighting means may be constituted by a light source and a reflector surrounding the light source. In the display device shown in FIG. 1, the illuminating means is provided at one end of the light guide plate, but the illuminating means may be provided at both ends of the light guide plate. As described above, the illuminating means is not particularly limited as long as light can be efficiently incident.

【0046】照明手段によって導光板の端面から入射さ
れる光は、特に限定されるものではないが、波長変換手
段となる蛍光体を効率よく励起することができることが
好ましい。例えば、紫外線、特定波長を有する可視光、
赤外線などを入射光として使用することができるが、紫
外線が最も実用的である。紫外線を発する光源であれば
特に限定されないが、例えば、メタルハライドランプ、
冷陰極管紫外線ランプ、紫外線LEDなどを光源として
使用することができる。なお、入射光の種類に応じて波
長変換手段となる蛍光体を適宜選択することにより、効
率良く波長を変換することが可能となることは当業者に
容易に理解されるだろう。
The light incident from the end face of the light guide plate by the illuminating means is not particularly limited, but it is preferable that the fluorescent substance serving as the wavelength converting means can be efficiently excited. For example, ultraviolet light, visible light having a specific wavelength,
Infrared light or the like can be used as the incident light, but ultraviolet light is the most practical. There is no particular limitation as long as the light source emits ultraviolet light, for example, a metal halide lamp,
A cold cathode fluorescent lamp, an ultraviolet LED, or the like can be used as a light source. It will be easily understood by those skilled in the art that the wavelength can be efficiently converted by appropriately selecting the phosphor as the wavelength converting means according to the type of the incident light.

【0047】次に、上述のように構成される表示装置の
動作について図1を参照しながら簡単に説明する。
Next, the operation of the display device configured as described above will be briefly described with reference to FIG.

【0048】導光板100に入射する光の方向は様々で
あるが、ある特定方向の入射光に着目し、図中矢印で示
した。リバースモード高分子分散液晶を使用して光制御
層103を構成した場合、通常、光制御層103は透過
状態にある。したがって、対向する電極間に電圧を印加
しなければ、導光板100を導光する光は、導光板10
0と光制御層103とからなる導光領域内に閉じ込めら
れる。一方、対向する電極間に電圧を印加して光制御層
に電界を発生させると、光制御層は透過状態となる。そ
のため、導光板100を導光する光は散乱し導光板の上
面(表面)から出射する。
Although the direction of light incident on the light guide plate 100 is various, attention is focused on incident light in a specific direction, and the direction is indicated by an arrow in the figure. When the light control layer 103 is formed using a reverse mode polymer dispersed liquid crystal, the light control layer 103 is normally in a transmission state. Therefore, if no voltage is applied between the opposing electrodes, the light that guides the light guide plate 100 will
The light is confined in the light guide region including the light control layer 103 and the light control layer 103. On the other hand, when a voltage is applied between the opposing electrodes to generate an electric field in the light control layer, the light control layer enters a transmission state. Therefore, the light that guides the light guide plate 100 is scattered and emitted from the upper surface (front surface) of the light guide plate.

【0049】すなわち、電極106’のみに電圧を印加
した場合、電圧を印加した電極に対応する部分の光制御
層のみが散乱状態となり、その他の領域は全て透明状態
となる。したがって、入射光は反射面104で反射する
ことにより導光され、光制御層が透明である限り導光領
域内を伝播する。そして、散乱状態の高分子分散液晶領
域に到達して散乱することにより伝播方向を変化させ、
出射光成分を生成する。なお、図1に示した表示装置で
は、光制御層103を狭持する電極の一方を分割するこ
とにより光の取り出し位置を制御したが、電極の分割形
式は任意である。例えば、電極を短冊状または表示画素
単位に分割してもよい。
That is, when a voltage is applied only to the electrode 106 ', only the portion of the light control layer corresponding to the electrode to which the voltage is applied is in a scattering state, and all other regions are in a transparent state. Therefore, the incident light is guided by being reflected by the reflection surface 104, and propagates in the light guide region as long as the light control layer is transparent. Then, by reaching the polymer-dispersed liquid crystal region in the scattering state and scattering, the propagation direction is changed,
Generate an outgoing light component. In the display device shown in FIG. 1, the light extraction position is controlled by dividing one of the electrodes sandwiching the light control layer 103, but the electrode may be divided in any manner. For example, the electrodes may be divided into strips or display pixels.

【0050】図1に示す表示装置では、導光板100の
上面(観察者から見て前面)に波長変換手段108とし
て蛍光性フィルムを有する。導光板を伝播していた紫外
線などの光は、光制御層で光の方向を変えて導光板から
出射させると、その多くが導光板に近い角度で出射する
傾向が強い。そのため、視野角依存性が大きく、正面輝
度が低い表示特性になってしまう。しかし、本発明では
光学素子に蛍光性フィルムなどの波長変換手段を備える
ことにより、導光板からの出射光成分を等方的な散乱特
性を有する可視光領域の蛍光に変換することができる。
このように出射光成分を等方的な発光を示す可視光領域
の蛍光に変換することにより、視野角依存性がなく、広
範囲において輝度およびコントラストにむらのない、良
好な表示装置を実現することができる。
The display device shown in FIG. 1 has a fluorescent film as wavelength conversion means 108 on the upper surface of light guide plate 100 (the front surface as viewed by an observer). When light such as ultraviolet light that has propagated through the light guide plate is emitted from the light guide plate by changing the direction of the light in the light control layer, most of the light tends to be emitted at an angle close to the light guide plate. For this reason, the display characteristics are largely dependent on the viewing angle and the front luminance is low. However, in the present invention, by providing the optical element with wavelength conversion means such as a fluorescent film, it is possible to convert the emitted light component from the light guide plate into fluorescent light in the visible light region having isotropic scattering characteristics.
By converting the emitted light component into fluorescent light in the visible light region showing isotropic light emission in this way, a good display device having no viewing angle dependence and having no uneven brightness and contrast over a wide range can be realized. Can be.

【0051】ところで、本願発明者らによる特願平11
−212893号では、導光板と高分子分散液晶から構
成される様々な光学素子および表示装置が開示されてい
る。本発明の波長変換手段は、それらの光学素子および
表示装置についても適用可能であり同様の効果が得られ
ることは当業者に容易に理解されるであろう。
By the way, the present inventors have filed Japanese Patent Application No.
No. 2,128,933 discloses various optical elements and display devices composed of a light guide plate and a polymer dispersed liquid crystal. It will be readily understood by those skilled in the art that the wavelength conversion means of the present invention can be applied to such optical elements and display devices, and similar effects can be obtained.

【0052】以下、本発明にもとづく表示装置の実施態
様を実施例としてさらに具体的に説明するが、これらは
本発明を限定するものではない。したがって、本発明は
以下に示す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であることは言
うまでもない。
Hereinafter, embodiments of the display device according to the present invention will be described more specifically by way of examples, but these do not limit the present invention. Therefore, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments described below, but can be variously modified without departing from the gist thereof.

【0053】(実施例1)図3は、本実施例にもとづく
表示装置を模式的に示す側面断面図である。本実施例に
もとづく表示装置は、先に説明した図1の表示装置と概
略同じ構造を有するが、以下の点が異なる。すなわち、
照明手段112が紫外線LEDの光源113と該光源1
13を取り囲む反射膜115とから構成され、このよう
な照明手段112が導光板100の両端面に設けられて
いる。また、光学素子では、光制御層の下面が基板ごと
に分割されてタイル状に並べられている。
Embodiment 1 FIG. 3 is a side sectional view schematically showing a display device according to this embodiment. The display device according to this embodiment has substantially the same structure as the display device of FIG. 1 described above, but differs in the following points. That is,
The illuminating means 112 is a light source 113 of an ultraviolet LED and the light source 1
The illumination means 112 is provided on both end faces of the light guide plate 100. In the optical element, the lower surface of the light control layer is divided for each substrate and arranged in a tile shape.

【0054】図3に示すように、表示装置に適用される
光学素子は、図1と同様に、導光板100と、該導光板
100の下面に透明基板101を介して設けられた透明
電極102と、該透明電極102の下面に設けられた光
制御層103とが一体になっている。しかし、本実施例
では、前記光制御層103の下面は分割された基板ごと
に積層された構造を有する。また、各電極106から基
板を貫通して配線を取り出し、さらに多層基板300を
用いて集配線されている。
As shown in FIG. 3, the optical element applied to the display device includes a light guide plate 100 and a transparent electrode 102 provided on the lower surface of the light guide plate 100 via a transparent substrate 101, as in FIG. And the light control layer 103 provided on the lower surface of the transparent electrode 102 are integrated. However, in this embodiment, the lower surface of the light control layer 103 has a structure in which the light control layer 103 is stacked for each of the divided substrates. Further, wiring is taken out from each electrode 106 through the substrate, and the wiring is collected and wired using the multilayer substrate 300.

【0055】本実施例の表示装置は以下のようにして作
製することができる。
The display device of this embodiment can be manufactured as follows.

【0056】先ず、ガラス基板7059(cornin
g社(米国)製)の上にスパッタなどで導光板となるI
TO膜を形成する。別の基板上に格子状電極を配し、各
電極から基板を貫通して配線を取り出し、さらに多層基
板を用いて集配線するとともに駆動回路を裏面に実装す
る。その反対面にブラックレジストを塗布することによ
り光吸収膜を設け、さらに誘電体多層膜を蒸着し反射面
を形成する。
First, a glass substrate 7059 (cornin
g (manufactured in the United States) on a light guide plate by sputtering or the like.
A TO film is formed. A grid-like electrode is arranged on another substrate, wiring is taken out from each electrode by penetrating the substrate, and wiring is collected using a multilayer substrate, and a drive circuit is mounted on the back surface. A light absorbing film is provided by applying a black resist on the opposite surface, and a dielectric multilayer film is deposited to form a reflecting surface.

【0057】次に、ガラス基板上に、例えば50ミクロ
ン径程度の微小球を含有した、E−7(メルクジャパン
(株)製)の液晶と、液晶モノマーUCL002(大日
本インキ(株)製)とを含む混合物を塗布し、その上に
裏面に駆動回路を実装した基板を隙間なく密着させる。
このようにガラス基板と駆動回路を実装した基板とによ
って挟まれた液晶と液晶モノマーとからなる混合物をガ
ラス基板側から紫外線露光することによりリバースモー
ド高分子分散液晶の光制御層を作製する。なお、光制御
層を上下で挟持する透明電極と誘電体多層膜の表面には
予め配向処理を施す。このようにして得られた積層体に
導光板を密着させる。最後に、他方の基板表面(導光板
の表面)に若干の空隙を設けて、蛍光体を塗布したフィ
ルムを配置する。なお、本実施例では、波長変換手段と
導光板との間に空隙を設けたが、波長変換手段と導光板
との間に導光板の屈折率よりも低い屈折率を有する層を
挿入してもよい。
Next, a liquid crystal of E-7 (manufactured by Merck Japan KK) containing microspheres having a diameter of, for example, about 50 microns on a glass substrate, and a liquid crystal monomer UCL002 (manufactured by Dainippon Ink KK) Is applied, and a substrate on which a drive circuit is mounted on the back surface is adhered on the mixture without gaps.
The light control layer of the reverse mode polymer-dispersed liquid crystal is manufactured by exposing the mixture of the liquid crystal and the liquid crystal monomer sandwiched between the glass substrate and the substrate on which the driving circuit is mounted to ultraviolet light from the glass substrate side. The surfaces of the transparent electrode and the dielectric multilayer film sandwiching the light control layer vertically are subjected to an orientation treatment in advance. The light guide plate is brought into close contact with the thus obtained laminate. Finally, a slight gap is provided on the other substrate surface (the surface of the light guide plate), and a film coated with a phosphor is arranged. In this embodiment, the gap is provided between the wavelength conversion means and the light guide plate, but a layer having a lower refractive index than the light guide plate is inserted between the wavelength conversion means and the light guide plate. Is also good.

【0058】このようにして構成される表示装置の動作
は、先に説明したとおりである。電圧が印加される電極
106’に対応する領域では、リバースモード高分子分
散液晶が散乱状態となるため、導光板を伝播している紫
外線は、導光板から出射し、蛍光性フィルム108を照
射する。波長変換手段となる蛍光性フィルム108が導
光板100からの出射光成分に照射されると、蛍光性フ
ィルムの蛍光体が励起され可視光領域の蛍光を発光す
る。蛍光性フィルムからの蛍光は等方的であるため、視
野角依存性がなく、広範囲において輝度およびコントラ
ストにむらのない、良好な表示特性を実現することがで
きる。また、波長変換手段として、図2に示したような
赤、緑、青の三色の蛍光体から構成される蛍光性フィル
ムを使用することにより、カラー表示を実現できる。さ
らに、反射面104の下面に設けられた光吸収膜105
によって映り込みを抑えることができるため、暗室下で
もコントラストの低下を抑えることが可能となる。
The operation of the display device thus configured is as described above. In the region corresponding to the electrode 106 ′ to which the voltage is applied, the reverse mode polymer dispersed liquid crystal is in a scattering state, so that the ultraviolet light propagating through the light guide plate is emitted from the light guide plate and irradiates the fluorescent film 108. . When the fluorescent film 108 serving as the wavelength conversion means is irradiated with the light emitted from the light guide plate 100, the phosphor of the fluorescent film is excited to emit fluorescent light in the visible light region. Since the fluorescent light from the fluorescent film is isotropic, it is possible to realize good display characteristics that are not dependent on the viewing angle and have uniform brightness and contrast over a wide range. In addition, a color display can be realized by using a fluorescent film composed of phosphors of three colors of red, green and blue as shown in FIG. 2 as the wavelength converting means. Further, a light absorbing film 105 provided on the lower surface of the reflection surface 104
Thus, reflection can be suppressed, so that a decrease in contrast can be suppressed even in a dark room.

【0059】なお、本実施例では、例示的に駆動に使用
する基板(駆動基板)107を2つに分割した場合につ
いて図示したが、分割形式は必要に応じて変化させるこ
とができる。また、光制御層として、リバースモード高
分子分散液晶などの接着性のある高分子分散液晶を使用
することで、分割した駆動基板をタイル状に接着して並
べることが可能となる。このように接着してタイル状に
並べることにより、駆動基板が固定され、ずれにくくな
る。また、大画面化の際に導光板を共有することによ
り、継ぎ目を隠すことが可能である。
In the present embodiment, the case where the substrate (drive substrate) 107 used for driving is divided into two is illustrated, but the division type can be changed as required. In addition, by using an adhesive polymer-dispersed liquid crystal such as a reverse mode polymer-dispersed liquid crystal as the light control layer, the divided drive substrates can be tiled and arranged in a tile shape. By bonding and arranging in a tile shape in this manner, the drive substrate is fixed and hardly displaced. Further, by sharing the light guide plate when the screen is enlarged, the joint can be hidden.

【0060】(実施例2)図4は、本実施例にもとづく
表示装置を示す側面断面図である。本実施例にもとづく
表示装置に適用される光学素子は、導光板100と、該
導光板100の下面に透明基板101を介して設けられ
た透明電極102と、該透明電極102の下面に設けら
れた光制御層103と、該光制御層103の下面に設け
られ、互いに離間し、かつ平行に並んだ複数の電極10
6と、該電極106の下面に設けられた基板107と、
該基板の下面に設けられた反射面104と、該反射面1
04の下面に設けられた光吸収膜105と、さらに前記
導光板100の上面に空隙を介して波長変換手段108
とを有する。ここで、前記光制御層103はリバースモ
ード高分子分散液晶からなり、反射面104は誘電体多
層膜からなり、波長変換手段108は導光板の上面に設
けられた蛍光性フィルムからなる。なお、リバースモー
ド高分子分散液晶からなる光制御層103を挟持するよ
うに配向膜(図中、太線で示す)が設けられている。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a side sectional view showing a display device according to this embodiment. An optical element applied to the display device according to the present embodiment includes a light guide plate 100, a transparent electrode 102 provided on a lower surface of the light guide plate 100 via a transparent substrate 101, and a lower surface of the transparent electrode 102. Light control layer 103 and a plurality of electrodes 10 provided on the lower surface of the light control layer 103 and spaced apart from each other and arranged in parallel.
6, a substrate 107 provided on the lower surface of the electrode 106,
A reflecting surface 104 provided on a lower surface of the substrate;
A light absorbing film 105 provided on the lower surface of the light guide plate 04 and a wavelength converting means 108 on the upper surface of the light guide plate 100 via a gap.
And Here, the light control layer 103 is made of a reverse mode polymer-dispersed liquid crystal, the reflection surface 104 is made of a dielectric multilayer film, and the wavelength conversion means 108 is made of a fluorescent film provided on the upper surface of the light guide plate. Note that an alignment film (shown by a thick line in the figure) is provided so as to sandwich the light control layer 103 made of the reverse mode polymer-dispersed liquid crystal.

【0061】本実施例にもとづく表示装置に適用される
照明手段112は、メタルハライドランプ400から光
ファイバ401を介して紫外線が導入される光源113
と、該光源113を取り囲む反射膜115とから構成さ
れ、このような照明手段112が導光板の一端に設けら
れている。
The illumination means 112 applied to the display device according to the present embodiment is a light source 113 to which ultraviolet rays are introduced from a metal halide lamp 400 via an optical fiber 401.
And a reflective film 115 surrounding the light source 113, and such an illuminating means 112 is provided at one end of the light guide plate.

【0062】本実施例の表示装置は以下のようにして作
製することができる。
The display device of this embodiment can be manufactured as follows.

【0063】先ず、ガラス基板7059(cornin
g社(米国)製)の上にスパッタなどで導光板となるI
TO膜を形成する。この基板と、さらにもう一枚の基板
とを用いて、例えば50ミクロン径程度の微小球を含有
したE−7(メルクジャパン(株)製)の液晶と、液晶
モノマーUCL002(大日本インキ(株)製)とを含
む混合物を挟み、さらに紫外線露光することにより液晶
モノマーを重合させる。このようにして、高分子液晶と
低分子液晶の複合体からなるリバースモード高分子分散
液晶の光制御層を作製する。なお、光制御層を上下で挟
持する各々の透明電極表面には予め配向処理を施す。次
いで、一方の基板表面に誘電体多層膜を蒸着することに
より反射面を形成する。さらに、上述のようにして得ら
れた多層膜の上に、例えばブラックレジストを塗布する
ことにより光吸収膜を形成する。最後に、他方の基板表
面(導光板の表面)に若干の空隙を設けて、蛍光体を塗
布したフィルムを配置する。なお、本実施例では、波長
変換手段と導光板との間に空隙を設けたが、波長変換手
段と導光板との間に導光板の屈折率よりも低い屈折率を
有する層を挿入してもよい。
First, a glass substrate 7059 (cornin
g (manufactured in the United States) on a light guide plate by sputtering or the like.
A TO film is formed. Using this substrate and another substrate, for example, a liquid crystal of E-7 (manufactured by Merck Japan KK) containing microspheres having a diameter of about 50 μm and a liquid crystal monomer UCL002 (Dainippon Ink Co., Ltd.) )), And the mixture is exposed to ultraviolet light to polymerize the liquid crystal monomer. In this way, a light control layer of a reverse mode polymer dispersed liquid crystal composed of a composite of a polymer liquid crystal and a low molecular liquid crystal is manufactured. The surface of each transparent electrode sandwiching the light control layer vertically is subjected to an alignment treatment in advance. Next, a reflective surface is formed by depositing a dielectric multilayer film on one substrate surface. Further, a light absorbing film is formed on the multilayer film obtained as described above, for example, by applying a black resist. Finally, a slight gap is provided on the other substrate surface (the surface of the light guide plate), and a film coated with a phosphor is arranged. In this embodiment, the gap is provided between the wavelength conversion means and the light guide plate, but a layer having a lower refractive index than the light guide plate is inserted between the wavelength conversion means and the light guide plate. Is also good.

【0064】このように構成される表示装置に配線(図
1を参照)を施し、導光板から紫外線を入射させると、
電圧が印加される電極106’に対応する領域では、リ
バースモード高分子分散液晶が散乱状態となるため、導
光板を伝播している紫外線は、導光板から出射し、蛍光
性フィルム108を照射する。蛍光性フィルム108に
紫外線が照射されると、蛍光体は等方的な可視光領域の
蛍光を発する。以上のようにして、導光板に近い角度で
出射した紫外線を等方的に散乱する蛍光に変換すること
により、視野角依存性がなく、広範囲において輝度およ
びコントラストにむらのない、良好な表示特性を実現す
ることが可能となる。また、波長変換手段として、図2
に示したような赤、緑、青の三色の蛍光体から構成され
る蛍光性フィルムを使用することにより、カラー表示を
実現できる。さらに、基板の下面に設けられた光吸収層
により、映り込みを抑えることができ、暗室下でもコン
トラストの低下を抑えることが可能となる。
When wiring (see FIG. 1) is applied to the display device configured as described above and ultraviolet rays are incident from the light guide plate,
In the region corresponding to the electrode 106 ′ to which the voltage is applied, the reverse mode polymer dispersed liquid crystal is in a scattering state, so that the ultraviolet light propagating through the light guide plate is emitted from the light guide plate and irradiates the fluorescent film 108. . When the fluorescent film 108 is irradiated with ultraviolet light, the fluorescent material emits fluorescent light in an isotropic visible light region. As described above, by converting ultraviolet light emitted at an angle close to the light guide plate into fluorescent light that isotropically scatters, there is no viewing angle dependency, and there is no unevenness in brightness and contrast over a wide range, and good display characteristics. Can be realized. As a wavelength conversion means, FIG.
Color display can be realized by using a fluorescent film composed of phosphors of three colors of red, green and blue as shown in FIG. Further, the light absorption layer provided on the lower surface of the substrate can suppress glare, and can suppress a decrease in contrast even in a dark room.

【0065】(実施例3)図5は、本実施例にもとづく
表示装置を示す側面断面図である。本実施例にもとづく
表示装置に適用される光学素子は、反射面104が基板
に蒸着されたアルミ膜から形成されることを除き、実施
例2の表示装置に適用される光学素子と概略同じように
して構成される。ここで、前記光制御層103は通常モ
ードの高分子分散液晶からなり、波長変換手段108は
導光板100の上面に空隙を介して設けられた蛍光性フ
ィルムからなる。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a side sectional view showing a display device according to this embodiment. The optical element applied to the display device according to the present embodiment is substantially the same as the optical element applied to the display device of Embodiment 2 except that the reflection surface 104 is formed from an aluminum film deposited on a substrate. It is composed. Here, the light control layer 103 is made of a polymer dispersed liquid crystal in a normal mode, and the wavelength conversion means 108 is made of a fluorescent film provided on the upper surface of the light guide plate 100 with a gap.

【0066】本実施例にもとづく表示装置において、照
明手段112は、冷陰極管紫外線ランプの光源113
と、該光源113を取り囲む反射膜115とから構成さ
れ、このような照明手段112が導光板100の両端面
に設けられている。
In the display device according to this embodiment, the illuminating means 112 comprises a light source 113 of a cold cathode fluorescent lamp.
And a reflection film 115 surrounding the light source 113. Such illumination means 112 are provided on both end surfaces of the light guide plate 100.

【0067】本実施例の表示装置は以下のようにして作
製することができる。
The display device of this embodiment can be manufactured as follows.

【0068】先ず、ガラス基板7059(cornin
g社(米国)製)の上にスパッタなどにより導光板とな
るITO膜を形成する。この基板と、さらにもう一枚の
基板とを用いて、20ミクロン径程度の微小球を含有し
たE−7(メルクジャパン(株)製)の液晶と、NOA
−63(Norland Products,Inc
(米国)製)のような紫外線硬化樹脂とを含む混合物を
挟み、さらに紫外線露光する。このようにして、微小球
の直径と等しい厚さを有する高分子分散液晶の光制御層
を作製する。
First, a glass substrate 7059 (cornin
g (made in the United States) is formed by sputtering or the like to form an ITO film serving as a light guide plate. Using this substrate and another substrate, a liquid crystal of E-7 (manufactured by Merck Japan Ltd.) containing microspheres having a diameter of about 20 microns, and a NOA
-63 (Norland Products, Inc.)
(U.S.A.) and a mixture containing an ultraviolet-curable resin, and then further subjected to ultraviolet exposure. In this way, an optical control layer of a polymer dispersed liquid crystal having a thickness equal to the diameter of the microsphere is manufactured.

【0069】次いで、一方の基板表面にアルミを蒸着す
ることにより反射面を形成する。また、他方の基板表面
(導光板の表面)に若干の空隙を設けて蛍光体を塗布し
たフィルムを設置する。なお、ここでは、波長変換手段
と導光板との間に空隙を設けたが、波長変換手段と導光
板との間に導光板の屈折率よりも低い屈折率を有する層
を挿入してもよい。
Next, a reflective surface is formed by evaporating aluminum on the surface of one of the substrates. In addition, a film is provided on the other substrate surface (the surface of the light guide plate) with a slight gap provided with a phosphor. Note that, here, the gap is provided between the wavelength conversion unit and the light guide plate, but a layer having a lower refractive index than the light guide plate may be inserted between the wavelength conversion unit and the light guide plate. .

【0070】このように構成される表示装置は、光制御
層として一般的な高分子分散液晶を用いているため、先
に示したリバースモード高分子分散液晶を用いた表示装
置とは応答特性が反転する。すなわち、本実施例の表示
装置に配線(図1を参照)を施し、導光板から紫外線を
入射させると、電圧が印加されていない電極106’に
対応する領域では、光制御層103は散乱状態となり導
光板を伝播している紫外線は、導光板から出射し、蛍光
性フィルム108を照射する。蛍光性フィルム108に
紫外線が照射されると、蛍光体は等方的な可視光領域の
蛍光を発する。以上のようにして、導光板に近い角度で
出射した紫外線を等方的に散乱する蛍光に変換すること
により、視野角依存性がなく、広い範囲において輝度お
よびコントラストにむらのない、良好な表示特性を実現
することが可能となる。また、波長変換手段として、図
2に示したような赤、緑、青の三色の蛍光体から構成さ
れる蛍光性フィルムを使用することにより、カラー表示
を実現できる。さらに、鏡面反射可能な材料から電極を
作製して反射面104を兼ねることにより、表示装置に
適用される光学素子を簡略化することができる。
The display device thus constructed uses a general polymer-dispersed liquid crystal as the light control layer, and therefore has a response characteristic different from that of the display device using the reverse mode polymer-dispersed liquid crystal described above. Invert. That is, when wiring (see FIG. 1) is applied to the display device of this embodiment and ultraviolet light is incident from the light guide plate, the light control layer 103 is in a scattering state in a region corresponding to the electrode 106 ′ to which no voltage is applied. The ultraviolet light propagating through the light guide plate is emitted from the light guide plate and irradiates the fluorescent film 108. When the fluorescent film 108 is irradiated with ultraviolet light, the fluorescent material emits fluorescent light in an isotropic visible light region. As described above, by converting the ultraviolet light emitted at an angle close to the light guide plate into fluorescent light that isotropically scatters, there is no viewing angle dependency, and there is no unevenness in brightness and contrast in a wide range, and a good display is achieved. Characteristics can be realized. In addition, a color display can be realized by using a fluorescent film composed of phosphors of three colors of red, green and blue as shown in FIG. 2 as the wavelength converting means. Further, by forming an electrode from a material capable of mirror reflection and also serving as the reflection surface 104, the optical element applied to the display device can be simplified.

【0071】以上、実施例1から3では、導光板の上面
(前面)に波長変換手段を有する表示装置について例示
したが、波長変換手段を反射面の下面に設けた場合も同
様の効果が得られる。そのような表示装置について以下
の実施例で例示する。
As described above, in the first to third embodiments, the display device having the wavelength conversion means on the upper surface (front surface) of the light guide plate is exemplified. However, the same effect can be obtained when the wavelength conversion means is provided on the lower surface of the reflection surface. Can be Such a display device will be exemplified in the following embodiments.

【0072】(実施例4)図6は、本実施例にもとづく
表示装置を示す側面断面図である。本実施例にもとづく
表示装置に適用される光学素子は、波長変換手段が反射
面の下面に設けられたことを除き、図1の表示装置に適
用される光学素子と概略同じようにして構成される。こ
こで、前記光制御層はリバースモード高分子分散液晶か
らなり、反射面は誘電体多層膜からなり、波長変換手段
は反射面の下面に塗布される蛍光体からなる。なお、リ
バースモード高分子分散液晶からなる光制御層103を
挟持するように配向膜(図中、太線で示す)が設けられ
ている。
(Embodiment 4) FIG. 6 is a side sectional view showing a display device according to this embodiment. The optical element applied to the display device according to the present embodiment is configured in substantially the same manner as the optical element applied to the display device of FIG. 1 except that the wavelength conversion means is provided on the lower surface of the reflection surface. You. Here, the light control layer is made of a reverse mode polymer-dispersed liquid crystal, the reflection surface is made of a dielectric multilayer film, and the wavelength conversion means is made of a phosphor applied to the lower surface of the reflection surface. Note that an alignment film (shown by a thick line in the figure) is provided so as to sandwich the light control layer 103 made of the reverse mode polymer-dispersed liquid crystal.

【0073】本実施例にもとづく表示装置において、照
明手段112は、メタルハライドランプ400から光フ
ァイバ401を介して紫外線が導入される光源113
と、該光源113を取り囲む反射膜115とから構成さ
れ、このような照明手段が導光板の一端に設けられてい
る。
In the display device according to this embodiment, the illuminating means 112 is a light source 113 to which ultraviolet rays are introduced from a metal halide lamp 400 via an optical fiber 401.
And a reflection film 115 surrounding the light source 113, and such an illumination means is provided at one end of the light guide plate.

【0074】本実施例の表示装置は以下のようにして作
製することができる。
The display device of this embodiment can be manufactured as follows.

【0075】先ず、ガラス基板7059(cornin
g社(米国)製)の上にスパッタなどで導光板となるI
TO膜を形成する。この基板と、さらにもう一枚の基板
とを用いて、50ミクロン径程度の微小球を含有したE
−7(メルクジャパン(株)製)のような液晶と、液晶
モノマーUCL002(大日本インキ(株)製)とから
なる混合物を挟み、さらに紫外線露光することにより液
晶モノマーを重合させる。このようにして、高分子液晶
と低分子液晶の複合体からなるリバースモード高分子分
散液晶の光制御層を作製する。なお、光制御層を上下で
挟持する透明電極および誘電体多層膜の表面には予め配
向処理が施される。
First, a glass substrate 7059 (cornin
g (manufactured in the United States) on a light guide plate by sputtering or the like.
A TO film is formed. Using this substrate and another substrate, E containing microspheres having a diameter of about 50 microns was used.
A mixture of liquid crystal such as -7 (manufactured by Merck Japan KK) and a liquid crystal monomer UCL002 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) is sandwiched, and is further exposed to ultraviolet light to polymerize the liquid crystal monomer. In this way, a light control layer of a reverse mode polymer dispersed liquid crystal composed of a composite of a polymer liquid crystal and a low molecular liquid crystal is manufactured. The surfaces of the transparent electrode and the dielectric multilayer film sandwiching the light control layer vertically are subjected to an alignment treatment in advance.

【0076】次いで、一方の基板表面に電極を形成した
後、例えばブラックレジストを塗布することにより光吸
収膜を形成する。さらに、光吸収膜の表面に蛍光体を塗
布した後、誘電体多層膜を蒸着させ反射面を形成する。
最後に、光ファイバを介してメタルハライドランプと接
続された光源を備えた照射手段を導光板の一端に設け
る。
Next, after forming an electrode on the surface of one of the substrates, a light absorbing film is formed by applying, for example, a black resist. Further, after a phosphor is applied to the surface of the light absorption film, a dielectric multilayer film is deposited to form a reflection surface.
Finally, irradiating means having a light source connected to the metal halide lamp via an optical fiber is provided at one end of the light guide plate.

【0077】このようにして構成された表示装置に配線
(図1を参照)を施し、導光板から紫外線を入射させる
と、電圧が印加された電極106’に対応する領域のリ
バースモード高分子分散液晶は散乱状態となり、導光領
域を伝播している紫外線が反射面の下面に漏れる。この
導光領域から漏れた紫外線が反射面の下面に設けられた
蛍光体によって可視光領域の蛍光に変換される。すなわ
ち、反射面から漏れた紫外線が蛍光体を照射し、蛍光体
が励起されることにより蛍光を発生する。このようにし
て発生した蛍光が導光板を介して表示装置の外に到達す
る。
When wiring (see FIG. 1) is applied to the display device constructed as described above and ultraviolet rays are incident from the light guide plate, the reverse mode polymer dispersion in the region corresponding to the electrode 106 'to which the voltage is applied is obtained. The liquid crystal is in a scattering state, and ultraviolet light propagating in the light guide region leaks to the lower surface of the reflection surface. The ultraviolet light leaking from the light guide region is converted into fluorescent light in the visible light region by a phosphor provided on the lower surface of the reflection surface. That is, the ultraviolet light leaking from the reflecting surface irradiates the phosphor, and the phosphor is excited to generate fluorescence. The fluorescent light generated in this way reaches the outside of the display device via the light guide plate.

【0078】以上のようにして、導光領域を伝播する紫
外線を等方的に散乱する蛍光に変換して出射することに
より、視野角依存性がなく、広い範囲において輝度およ
びコントラストにむらのない、良好な表示特性を実現す
ることが可能となる。また、波長変換手段として、図2
に示したような赤、緑、青の三色の蛍光体から構成され
る蛍光性フィルムを使用することにより、カラー表示を
実現できる。さらに、基板の裏面に設けられた光吸収層
により、映り込みを抑えることが可能となり、暗室下で
もコントラストの低下を抑えることが可能となる。
As described above, since the ultraviolet light propagating through the light guide region is converted into isotropically scattered fluorescence and emitted, there is no dependency on the viewing angle, and there is no unevenness in brightness and contrast in a wide range. And good display characteristics can be realized. As a wavelength conversion means, FIG.
Color display can be realized by using a fluorescent film composed of phosphors of three colors of red, green and blue as shown in FIG. Further, the light absorbing layer provided on the back surface of the substrate makes it possible to suppress glare, and to suppress a decrease in contrast even in a dark room.

【0079】(実施例5)図7は、本実施例にもとづく
表示装置を示す側面断面図である。本実施例にもとづく
表示装置に適用される光学素子は、導光板100と、該
導光板100の下面に透明基板101を介して設けられ
た光制御層103と、該光制御層103の下面に設けら
れた反射面104と、該反射面104の下面に設けられ
た波長変換手段108と、該波長変換手段108の下面
に設けられた光吸収膜105と、該光吸収膜105の下
面に設けられ分割単位毎に対をなす複数の電極700a
および700bと、該電極700aおよび700bの下
面に設けられた基板107とから構成される。本実施例
で使用される電極は、画素単位毎に同一平面で対をなす
電極であり、これらに電圧を印加すると面内方向で電界
が発生する。
(Embodiment 5) FIG. 7 is a side sectional view showing a display device according to this embodiment. An optical element applied to the display device according to the present embodiment includes a light guide plate 100, a light control layer 103 provided on the lower surface of the light guide plate 100 via a transparent substrate 101, and a light control layer 103 on the lower surface of the light control layer 103. A reflecting surface 104 provided; a wavelength converting means 108 provided on a lower surface of the reflecting surface 104; a light absorbing film 105 provided on a lower surface of the wavelength converting means 108; A plurality of electrodes 700a forming a pair for each divided unit
And 700b, and a substrate 107 provided on the lower surface of the electrodes 700a and 700b. The electrodes used in this embodiment are paired electrodes on the same plane for each pixel unit, and when a voltage is applied to these electrodes, an electric field is generated in the in-plane direction.

【0080】このような電極の一例として、1つの画素
に設けられた櫛形電極800aおよび800bを図8に
示す。図中、参照符号801は基板107を貫通して電
極800aおよび800bに各々接続された貫通電極を
示す。この貫通電極801を介して背面電極を設けるこ
とで、背面駆動を実現することが可能となる。なお、こ
のような櫛形電極は、基板上にアルミなどの電極を一様
に蒸着し、フォトリソグラフィーの手法に従いパターニ
ングすることで容易に作製できる。
As an example of such an electrode, comb electrodes 800a and 800b provided in one pixel are shown in FIG. In the drawing, reference numeral 801 denotes a through electrode that penetrates through the substrate 107 and is connected to the electrodes 800a and 800b, respectively. By providing a back electrode via this through electrode 801, back drive can be realized. Note that such a comb-shaped electrode can be easily manufactured by uniformly depositing an electrode such as aluminum on a substrate and patterning the electrode according to a photolithography technique.

【0081】ここで、前記光制御層はリバースモード高
分子分散液晶からなり、反射面は誘電体多層膜からな
り、波長変換手段は反射面の下面に塗布される蛍光体か
らなる。
Here, the light control layer is made of a reverse mode polymer dispersed liquid crystal, the reflection surface is made of a dielectric multilayer film, and the wavelength conversion means is made of a phosphor applied on the lower surface of the reflection surface.

【0082】本実施例にもとづく表示装置において、照
明手段112は、冷陰極管紫外線ランプの光源113
と、該光源113を取り囲む反射膜115とから構成さ
れ、このような照明手段が導光板の両端面に設けられて
いる。
In the display device according to this embodiment, the illuminating means 112 comprises a light source 113 of a cold cathode fluorescent lamp.
And a reflective film 115 surrounding the light source 113, and such illumination means are provided on both end surfaces of the light guide plate.

【0083】本実施例の表示装置は以下のようにして作
製することができる。
The display device of this embodiment can be manufactured as follows.

【0084】先ず、配向処理を施した7059(cor
ning社(米国)製)等のガラス基板と、同一平面上
で対をなす電極が形成された基板を用いて、50ミクロ
ン径程度の微小球を含有した、液晶E−7(メルクジャ
パン(株)製)と、液晶モノマーUCL002(大日本
インキ(株)製)からなる混合物を挟み、さらに紫外線
露光することにより液晶モノマーを重合させる。このよ
うにして、高分子分散液晶と低分子液晶の複合体からな
るリバースモード高分子分散液晶の光制御層を作製す
る。電極を形成した基板表面には、例えばブラックレジ
ストを塗布することにより光吸収層を形成し、引き続き
蛍光体を塗布し、さらに配向処理を施した誘電体多層膜
を蒸着させることにより反射面を形成する。最後に、光
源として冷陰極管紫外線ランプを備えた照射手段を導光
板の両端に設ける。
First, an alignment-treated 7059 (cor)
A liquid crystal E-7 (Merck Japan Co., Ltd.) containing microspheres having a diameter of about 50 μm was formed using a glass substrate such as Ning Co. (U.S.A.) and a substrate on which electrodes forming a pair on the same plane were formed. )) And a liquid crystal monomer UCL002 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), and the mixture is exposed to ultraviolet light to polymerize the liquid crystal monomer. In this way, a light control layer of a reverse mode polymer dispersed liquid crystal composed of a composite of a polymer dispersed liquid crystal and a low molecular liquid crystal is manufactured. On the substrate surface on which the electrodes are formed, for example, a light absorption layer is formed by applying a black resist, a phosphor is subsequently applied, and a reflective multilayer is formed by depositing an oriented dielectric multilayer film. I do. Finally, irradiation means provided with a cold-cathode tube ultraviolet lamp as a light source is provided at both ends of the light guide plate.

【0085】このように構成された表示装置に配線(図
1を参照)を施し、導光板から紫外線を入射させると、
電圧が印加されている領域ではリバースモード高分子分
散液晶は散乱状態となり、導光領域を伝播している紫外
線が反射面の下面に漏れる。この導光領域から漏れた紫
外線が反射面の下面に設けられた蛍光体によって可視光
領域の蛍光に変換される。すなわち、反射面から漏れた
紫外線が蛍光体を照射し、蛍光体が励起されることによ
り蛍光を発生する。このようにして発生した蛍光が導光
板を介して表示装置の外に到達する。
When wiring (see FIG. 1) is applied to the display device configured as described above and ultraviolet rays are incident from the light guide plate,
In the region where the voltage is applied, the reverse mode polymer dispersed liquid crystal is in a scattering state, and ultraviolet light propagating in the light guide region leaks to the lower surface of the reflection surface. The ultraviolet light leaking from the light guide region is converted into fluorescent light in the visible light region by a phosphor provided on the lower surface of the reflection surface. That is, the ultraviolet light leaking from the reflecting surface irradiates the phosphor, and the phosphor is excited to generate fluorescence. The fluorescent light generated in this way reaches the outside of the display device via the light guide plate.

【0086】以上のようにして、導光領域を伝播する紫
外線を等方的に散乱する可視光領域の蛍光に変換して出
射することにより、視野角依存性がなく、広い範囲にお
いて輝度およびコントラストにむらのない、良好な表示
特性を実現することが可能となる。また、波長変換手段
として、図2に示したような赤、緑、青の三色の蛍光体
から構成される蛍光性フィルムを使用することにより、
カラー表示を実現できる。また、基板裏面の光吸収層に
より、映り込みを抑えることが可能となり、暗室下でも
コントラストの低下を抑えることが可能となる。さら
に、同一平面上に設けられた電極を使用するため、表示
装置に適用される光学素子を簡略化できる。
As described above, by converting the ultraviolet light propagating in the light guide region into the fluorescent light in the visible light region that isotropically scatters and emitting the fluorescent light, there is no dependency on the viewing angle, and the luminance and the contrast are wide. Good display characteristics without unevenness can be realized. Further, by using a fluorescent film composed of three color phosphors of red, green and blue as shown in FIG.
Color display can be realized. In addition, the light absorption layer on the back surface of the substrate makes it possible to suppress glare, and to suppress a decrease in contrast even in a dark room. Further, since the electrodes provided on the same plane are used, the optical element applied to the display device can be simplified.

【0087】[0087]

【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
光学素子および表示装置によれば、主に以下のような効
果が得られる。
As described above, according to the optical element and the display device according to the present invention, the following effects are mainly obtained.

【0088】(1)出射光成分を等方的な発光である蛍
光に変換することにより、視野角依存性を解消し、広範
囲で輝度およびコントラストにむらのない良好な表示特
性を実現することが可能となる。
(1) By converting outgoing light components into fluorescent light, which is an isotropic light emission, it is possible to eliminate the dependence on the viewing angle and to realize good display characteristics without uneven brightness and contrast over a wide range. It becomes possible.

【0089】(2)光学素子に光吸収層を設けるか、反
射面を形成する誘電体多層膜の厚さを調節することによ
り観察者からの映り込みを防止することが可能となる。
(2) It is possible to prevent reflection from an observer by providing a light absorbing layer on the optical element or adjusting the thickness of the dielectric multilayer film forming the reflection surface.

【0090】(3)導光板の上面から光を取り出すた
め、駆動電極および駆動基板を必ずしも透明にする必要
がないため、電極などの実装が容易なプリント配線基板
などを使用することができ、さらに貫通電極を介して駆
動基板の背面に駆動回路を設けることが可能となる。
(3) Since light is extracted from the upper surface of the light guide plate, the drive electrodes and the drive substrate do not necessarily need to be transparent, so that a printed wiring board or the like on which electrodes and the like can be easily mounted can be used. A drive circuit can be provided on the back surface of the drive substrate via the through electrode.

【0091】(4)複数の駆動基板をタイル状に並べて
容易に大画面化が実現できるため、マトリクス駆動およ
びTFT駆動によるカラーのビットマップ表示が可能と
なる。
(4) Since a large screen can be easily realized by arranging a plurality of driving substrates in a tile shape, a color bitmap display by matrix driving and TFT driving becomes possible.

【0092】(5)導光板の上面から光を取り出す構造
を有するため、比較的丈夫な導光板を用いれば液晶表示
装置を外的衝撃から保護することができ、表示装置とし
ての信頼性を高めることが可能となる。
(5) Since the light guide plate has a structure for taking out light from the upper surface, the use of a relatively strong light guide plate can protect the liquid crystal display device from external impact, thereby improving the reliability of the display device. It becomes possible.

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

【図1】本発明にもとづく表示装置の一例を模式的に示
す側面断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view schematically showing an example of a display device according to the present invention.

【図2】本発明にもとづく光学素子に適用される波長変
換手段の一例を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a wavelength conversion unit applied to an optical element according to the present invention.

【図3】本発明にもとづく表示装置の一例を模式的に示
す側面断面図である。
FIG. 3 is a side sectional view schematically showing an example of a display device according to the present invention.

【図4】本発明にもとづく表示装置の一例を模式的に示
す側面断面図である。
FIG. 4 is a side sectional view schematically showing an example of a display device according to the present invention.

【図5】本発明にもとづく表示装置の一例を模式的に示
す側面断面図である。
FIG. 5 is a side sectional view schematically showing an example of a display device according to the present invention.

【図6】本発明にもとづく表示装置の一例を模式的に示
す側面断面図である。
FIG. 6 is a side sectional view schematically showing one example of a display device according to the present invention.

【図7】本発明にもとづく表示装置の一例を模式的に示
す側面断面図である。
FIG. 7 is a side sectional view schematically showing an example of a display device according to the present invention.

【図8】本発明にもとづく光学素子に適用される画素単
位で対をなす電極の一例を模式的に示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view schematically showing an example of a pair of electrodes in a pixel unit applied to the optical element according to the present invention.

【図9】従来の表示装置の一例を模式的に示す側面断面
図である。
FIG. 9 is a side sectional view schematically showing one example of a conventional display device.

【図10】従来の表示装置の一例を模式的に示す側面断
面図である。
FIG. 10 is a side sectional view schematically showing an example of a conventional display device.

【図11】従来の表示装置の一例を模式的に示す側面断
面図である。
FIG. 11 is a side sectional view schematically showing an example of a conventional display device.

【図12】従来の光学素子に適用される画素単位毎に設
けられた電極を模式的に示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view schematically showing an electrode provided for each pixel applied to a conventional optical element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 液晶表示器 2 カラーフィルタ 3 照明手段 4 導光体 5 光吸収体 6 高分子分散液晶 7a、7b 透明電極 8a、8b 透明基板 9、27、113 光源 10 反射ミラー 11 スモークフィルム 12 紫外線蛍光ガラス 13 紫外線ランプ 14 紫外線 15 着色光 20、100 導光板 21、102 第1の電極(透明電極) 22、103 光制御層 23、104 反射面 24、105 光吸収膜 25、106 第2の電極 26、107 基板 28、114 レンズ 29、112 照明手段 30 スイッチング素子 31 信号電極 32 走査電極 101 透明基板 108 波長変換手段 109、115 反射膜 110、801 貫通電極 111 背面電極 200 画素単位 300 多層基板 400 メタルハライドランプ 401 光ファイバ 700a、700b 電極 800a、800b 櫛形電極 Reference Signs List 1 liquid crystal display 2 color filter 3 lighting means 4 light guide 5 light absorber 6 polymer dispersed liquid crystal 7a, 7b transparent electrode 8a, 8b transparent substrate 9, 27, 113 light source 10 reflection mirror 11 smoke film 12 ultraviolet fluorescent glass 13 Ultraviolet lamp 14 Ultraviolet 15 Colored light 20, 100 Light guide plate 21, 102 First electrode (transparent electrode) 22, 103 Light control layer 23, 104 Reflective surface 24, 105 Light absorbing film 25, 106 Second electrode 26, 107 Substrate 28, 114 Lens 29, 112 Illumination means 30 Switching element 31 Signal electrode 32 Scan electrode 101 Transparent substrate 108 Wavelength conversion means 109, 115 Reflective film 110, 801 Through electrode 111 Back electrode 200 Pixel unit 300 Multilayer substrate 400 Metal halide lamp 401 Light Fiber 700a, 7 0b electrode 800a, 800b comb-shaped electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 9/30 G02F 1/1335 530 5G435 (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) 2H038 AA55 BA06 2H089 HA04 JA04 KA04 KA08 2H091 FA14X FA23X FA34X FA41X FA43X FD01 LA16 LA19 5C058 AA06 AB01 BA31 BA35 5C060 BA04 BA07 BC01 BE05 BE10 DA04 DB03 HD00 JA00 JA08 5G435 AA01 AA04 BB12 BB16 CC09 CC12 DD11 EE22 FF08 FF11 FF14 FF15 GG24 HH02 HH06──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 9/30 G02F 1/1335 530 5G435 (72) Inventor Hidetaka Tanaka 2-3-3 Otemachi 2-chome, Chiyoda-ku, Tokyo No. 1 Within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Katojo Uehira 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 2H038 AA55 BA06 2H089 HA04 JA04 KA04 KA08 2H091 FA14X FA23X FA34X FA41X FA43X FD01 LA16 LA19 5C058 AA06 AB01 BA31 BA35 5C060 BA04 BA07 BC01 BE05 BE10 DA04 DB03 HD00 JA00 JA08 5G435 AA01 AA04 BB12 BB16 CC09 CC12 DD11 EE22 FF08 HFF11 FF14 H15

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導光領域を伝播する光の方向を光制御層
により変えて導光板の上面から光を取り出す光学素子で
あって、 端面からの入射光を導光領域に導光させる透光性の導光
板と、該導光板の下方に設けられ前記入射光の光学的特
性を電界によって変化させる光制御層と、該光制御層に
電界を発生させる少なくとも一対の電極と、前記入射光
を反射する反射面と、前記光制御層によって前記導光領
域の外に出射される光を可視光領域の所定の波長を有す
る光に変換する波長変換手段とを少なくとも有すること
を特徴とする光学素子。
1. An optical element for extracting light from an upper surface of a light guide plate by changing a direction of light propagating through a light guide region by a light control layer, and transmitting incident light from an end surface to the light guide region. A light guide plate, a light control layer provided below the light guide plate and changing the optical characteristics of the incident light by an electric field, at least one pair of electrodes for generating an electric field in the light control layer, and the incident light. An optical element having at least a reflecting surface for reflecting light and wavelength conversion means for converting light emitted outside the light guide region by the light control layer into light having a predetermined wavelength in a visible light region. .
【請求項2】 前記波長変換手段が前記導光板の上面に
空隙を介して設けられることを特徴とする請求項1に記
載の光学素子。
2. The optical element according to claim 1, wherein the wavelength conversion means is provided on an upper surface of the light guide plate via a gap.
【請求項3】 前記波長変換手段が前記導光板の上面に
該導光板の屈折率よりも低い屈折率を持つ層を介して設
けられることを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
3. The optical element according to claim 1, wherein the wavelength conversion means is provided on an upper surface of the light guide plate via a layer having a refractive index lower than that of the light guide plate.
【請求項4】 前記波長変換手段が前記反射面の下面に
設けられることを特徴とする請求項1に記載の光学素
子。
4. The optical element according to claim 1, wherein said wavelength conversion means is provided on a lower surface of said reflection surface.
【請求項5】 前記波長変換手段が前記光制御層によっ
て前記導光領域の外に出射される光により励起され蛍光
を発光する蛍光体であることを特徴とする請求項1から
4のいずれかに記載の光学素子。
5. The light-emitting device according to claim 1, wherein the wavelength conversion means is a phosphor that emits fluorescence when excited by light emitted outside the light guide region by the light control layer. An optical element according to item 1.
【請求項6】 前記波長変換手段が赤色、緑色および青
色の蛍光をそれぞれ発光する蛍光体から構成され、各蛍
光体は前記電極に対応して格子状に配列されることを特
徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光学素子。
6. The apparatus according to claim 1, wherein said wavelength converting means comprises phosphors respectively emitting red, green and blue fluorescence, and each phosphor is arranged in a lattice corresponding to said electrode. 6. The optical element according to any one of 1 to 5.
【請求項7】 前記入射光が紫外線領域の波長を有する
光であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに
記載の光学素子。
7. The optical element according to claim 1, wherein the incident light is light having a wavelength in an ultraviolet region.
【請求項8】 前記光制御層が高分子分散液晶からなる
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の光
学素子。
8. The optical element according to claim 1, wherein the light control layer is made of a polymer dispersed liquid crystal.
【請求項9】 前記高分子分散液晶が高分子液晶と低分
子液晶の複合体からなることを特徴とする請求項8に記
載の光学素子。
9. The optical element according to claim 8, wherein the polymer dispersed liquid crystal comprises a composite of a polymer liquid crystal and a low molecular liquid crystal.
【請求項10】 光学素子と、該光学素子に光を入射さ
せるための照明手段とを備えた表示装置であって、前記
光学素子が請求項1から9のいずれかに記載の光学素子
であることを特徴とする表示装置。
10. A display device comprising an optical element and an illuminating unit for making light incident on the optical element, wherein the optical element is the optical element according to claim 1. A display device characterized by the above-mentioned.
【請求項11】 前記照明手段が、紫外線領域の波長を
有する光を出射する光源を有することを特徴とする請求
項10に記載の表示装置。
11. The display device according to claim 10, wherein said illumination means has a light source for emitting light having a wavelength in an ultraviolet region.
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