JP2002296591A

JP2002296591A - 表示装置

Info

Publication number: JP2002296591A
Application number: JP2001103553A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nakahira; 篤中平; Munekazu Date; 宗和伊達; 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: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】中心部分の輝度が周辺部分の表示部分に大き
く依存してしまうことを解決して、導光板を伝播する光
を散乱させること。【解決手段】透光性の導光板１と、導光板１の下面に
透光性ガラス基板２を介して設けられた透明電極３と、
導光板を伝播する光を取り出すための高分子分散液晶な
どの光制御部分４と、光制御部分４に設けられた他方の
透明電極５と、高分子分散液晶４を駆動するために電子
回路を実装した基板６とから構成されている。照明部８
は、反射板８ａと、反射板８ａで覆われた光源８ｂとか
らなり、導光板１の両縁に配置されている。光を伝搬さ
せる導光板１は、光源８ｂからの照明光を入射させる縁
の部分に比べて、中央部分が薄い構造を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置に関し、
より詳細には、厚さの変化した又は内部に屈折率分布を
有する導光板を備えた薄型大画面用のカラー表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイに代表される薄型表示
装置では、マトリクス駆動を行う等の理由から映像信号
を送信するための配線等がパネル側面から取り出される
構造になっていた。このため、パネルとパネルとを密着
してつなぎ合わせることが難しいために、複数のパネル
を並べて大型化することが困難であった。そのため一枚
のパネルを大型化する努力がなされている。

【０００３】一方で、従来の表示装置として、例えば、
導光板中に光の取り出しを電気的に制御する光学素子を
用いた表示装置が知られている。その一例として、導光
板と高分子分散液晶からなる光制御層とを有する表示装
置が提案されている（例えば、特開平６−３４７７９０
号公報参照）。この表示装置は、光を表示部内に導光さ
せ、表示部の散乱・透過状態を制御させて表示するもの
であり、表示部には相転移型液晶または高分子分散型液
晶を用いている。

【０００４】そして、高分子分散液晶の散乱度等を変化
させる目的で電圧を印加する電極として、基板を貫通し
て設けられた電極を用いる表示装置が本出願人から提案
されている。この提案された表示装置は、光源光を伝搬
させる導光板と、この導光板の下面に透明電極からなる
第１の電極を介して設けられた光制御層と、この制御層
の下面に設けられた複数に分割された第２の電極と、こ
の第２の電極の下面に設けられた基板と、第２の電極の
複数の分割された電極の各々に１対１で対応しかつ上記
基板を貫通した第３の電極とを有し、上記光制御層は第
１の電極と第２の電極とによって印加される電界により
屈折率、吸収率、散乱度または回折能が変化し、複数の
第３の電極の各々は第２の電極側の面とは反対側の面に
露出した第２の端部を有し、ここに任意の数からなる群
に分けて基板側から電圧印加可能であることを特徴とす
る光学素子から構成されている（特願平１１−２１２８
９３号（特開２０００−１４７４９４号公報）の請求項
１９及び明細書段落［０１７３］から［０１７７］に記
載の実施例１８、ならびに図２２を参照）。

【０００５】ポリマー分散型液晶の散乱度等を変化させ
る方式の表示装置では、導光板として、平板導光板を用
いていた。導光板にポリマー分散型液晶を密着させた表
示装置において、散乱型のポリマー分散型液晶を用いる
場合、前方への散乱が強い特性の傾向がある。このた
め、散乱によって導光板外に取り出される光は、大きい
伝搬角度（図中θｒが大きい角度）で伝搬している光成
分の寄与が大きい。平板導光板を用いた場合、導光板内
で伝搬角度は基本的には変化しない。このため、光源に
近い領域で散乱状態が多いと、大きな伝搬角度の光成分
は光源に近い領域で消費され、光源から遠い部分では大
きな伝搬角度で伝播する光成分が弱くなり、表示が暗く
なると言う問題がある。この問題は表示装置がそれほど
大きくない場合にはあまり顕著にならないが、表示装置
が大型化するにつれて顕著になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、中心部分の輝度が周辺部分の表示部分に大きく依存
してしまうことを解決して、導光板を伝播する光を散乱
させるようにした表示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光源か
らの照明光を導く導光板の下面に、高分子分散液晶等の
光制御層を有する光制御パネルを密着させた表示装置で
あって、前記導光板の厚さを、照明光の入射部分を厚く
するとともに、前記入射部分から遠ざかるにつれて薄く
したことを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、光源から
の照明光を導く導光板の下面に、高分子分散液晶等の光
制御層を有する光制御パネルを密着させた表示装置であ
って、前記導光板が屈折率の異なる複数の層からなり、
少なくとも光制御パネルに密着する側に屈折率の大きい
層を設け、該屈折率の大きい層の厚さが導光板内で変化
していることを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載の発明において、前記導光板が屈折率の異なる２
層からなり、屈折率の大きい層の厚さを、照明光の入射
部分を厚くするとともに、前記入射部分から遠ざかるに
つれて薄くしたことを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項４に記載の発明は、請求項２
に記載の発明において、前記導光板が屈折率の異なる２
層からなり、屈折率の大きい層の厚さを、照明光の入射
部分を薄くするとともに、前記入射部分から遠ざかるに
つれて厚くしたことを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項５に記載の発明は、請求項２
に記載の発明において、前記複数の層が各々屈折率の異
なる３層であり、屈折率の小さい層が屈折率の大きい層
に挟まれていることを特徴とするものである。

【００１２】本発明は、厚さの変化又は内部に屈折率分
布を有する導光板を用いることを最も主要な特徴とする
もので、従来の技術とは導光板の形状もしくは導光板内
に屈折率分布をもつ点で大きく異なる。

【００１３】図１（ａ）に示すような従来の技術では、
平板導光板を利用している。平板導光板を伝播する光の
伝搬角度は、導光板への入射角度によって決まり、導光
板内では光の伝搬角度が変わらず一定である。このた
め、表示に大きく寄与する臨界角に近い角度で伝搬する
光が、照明光の入射部近くで多く消費されてしまうと、
照明光の入射部分から離れた領域では表示に寄与できる
光成分が極端に弱くなってしまう。このため、縁から照
明する本方式では、端の部分は明るく、中央に近い部分
は暗い表示となってしまう。

【００１４】一方、図１（ｂ）に示すように、導光板の
厚さが、照明光の入射部分から徐々に薄くなる形状（く
さび形）導光板では、導光板の界面で反射するたびに入
射角が徐々に大きくなる。このため、表示特性に大きく
寄与する大きい伝搬角の光成分が、薄い部分に向かって
次々と現れる。

【００１５】これに対して、図２（ａ）〜（ｃ）に示す
ような屈折率分布を有する導光板では、面内で厚さが変
化する同一屈折率の層を用いることによって、光が伝搬
するにつれて、導光板内で光の伝搬角度を変えることが
可能となり、入射に近い部分で臨界角に近い角度で伝播
している光を消費してしまっても、導光板内で臨界角に
近い角度で伝播する光成分を新たに生成することが出来
るため、本発明の目的である画像の均一性の向上を行う
ことができるようになる。

【００１６】また、本発明による導光板では、大きな角
度で伝搬する光成分が導光板面内において、平均化でき
るため、導光板中の光を取り出す素子として、回折型の
素子を用いた場合にも面内均一性の確保に有効である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。

【００１８】［実施例１］図３は、本発明の表示装置に
おける第１の実施形態の構成を示す概略図で、本実施形
態の光学素子は、透光性の導光板１と、この導光板１の
下面に透光性ガラス基板２を介して設けられた透明電極
３と、導光板１を伝播する光を取り出すための高分子分
散液晶などの光制御部分４と、光制御部分４に設けられ
た他方の電極５と、高分子分散液晶４を駆動するために
電子回路（図示せず）を実装した基板６とから構成され
ている。なお、符号７は誘電体多層膜を示している。

【００１９】また照明部８は、反射板８ａと、この反射
板８ａで覆われた光源８ｂとからなり、導光板１の両縁
に配置されている。ここで、光を伝搬させる導光板１
は、光源８ｂからの照明光を入射させる縁の部分に比べ
て、中心部分が薄い構造を有している。つまり、導光板
１の厚さは、両縁に位置する照明光の入射部分を厚くし
てあるとともに、入射部分から遠ざかるにつれて中心部
分が薄くなるような形状で構成されている。

【００２０】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。まず、ガラス基板２上にスパッ
タ法などで透明電極３となるＩＴＯ膜を形成する。別の
基板６上に格子状電極５を配し、各電極から基板を貫通
して配線を取りだし、さらに多層基板を用いて集配線す
ると共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。

【００２１】次に、ガラス基板上に、例えば２０ミクロ
ン系程度の微小球を含有したＥ−７（登録商標）の液晶
と、紫外線硬化樹脂ＮＯＡ６５（登録商標）からなる混
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、樹脂の混
合物をガラス基板側から紫外線露光することにより高分
子分散液晶の光制御層４を作製する。

【００２２】導光板として平行平板を用いた場合では、
照明光が入射される近辺から、照明から遠い中心部分に
向かうに従って、急激な正面輝度の低下が見られたのに
対して、この実施例の導光板を用いた場合では、前面に
わたってほぼ均一な正面輝度が得られる表示装置を作製
することが可能となった。

【００２３】［実施例２］図４は、本発明の表示装置に
おける第２の実施形態の構成を示す概略図で、本実施形
態の光学素子は、透光性のある２層の透明体１１ａ，１
１ｂからなる導光板１１と、この導光板１１の下面に透
光性ガラス基板１２を介して設けられた透明電極１３
と、導光板１１を伝播する光を取り出すための高分子分
散液晶などの光制御部分１４と、光制御部分１４に設け
られた他方の電極１５と、高分子分散液晶を駆動するた
めに電子回路（図示せず）を実装した基板とから構成さ
れている。なお、符号１７は誘電体多層膜を示してい
る。

【００２４】また照明部１８は、反射板１８ａと、この
反射板１８ａで覆われた光源１８ｂとからなり、導光板
１１の縁に配置されている。一方の透明体１ａの厚さ
は、実施例１と同様に、両縁に位置する照明光の入射部
分を厚くするとともに、入射部分から遠ざかるにつれて
中心部分が薄くなるように構成されていて、他方の透明
体１１ｂの形状は、一方の透明体１１ａの形状と貼り合
わせるような形状、つまりくさび形の形状で構成されて
いる。

【００２５】また、この２層の透明体の有する屈折率の
関係は、透明体１１ａの屈折率が透明体１１ｂの屈折率
よりも大きい関係を有しており、２枚の屈折率の異なる
透明体１１ａ，１１ｂを張り合わせて導光板１１が構成
されている。

【００２６】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。まず実施例１と同様に、ＩＴＯ
膜を形成したガラス基板と格子状に配した電極上に反射
面を形成し、裏面に駆動回路を実装した基板を用意す
る。つまり、ガラス基板１２上にスパッタ法などで透明
電極１３となるＩＴＯ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だ
し、さらに多層基板を用いて集配線すると共に駆動回路
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。

【００２７】次に、ガラス基板上に、例えば、２０ミク
ロン系程度の微小球を含有したＥ−７の液晶と、液晶モ
ノマーＵＣＬ００２（登録商標）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、樹脂の混合物をガラ
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１４を作製する。

【００２８】導光板として平行平板を用いた場合では、
照明光が入射される近辺から、照明から遠い中心部分に
向かうに従って、急激な正面輝度の低下が見られたのに
対して、本実施例で示した屈折率分布を有する導光板を
用いた場合では、全面にわたってほぼ均一な正面輝度が
得られる表示装置を作製することが可能となった。

【００２９】［実施例３］図５は、本発明の表示装置に
おける第３の実施形態の構成を示す概略図で、本実施形
態の光学素子は、透光性のある２層の透明体２１ａ，２
１ｂからなる導光板２１と、この導光板２１の下面に透
光性ガラス基板２２を介して設けられた透明電極２３
と、導光板２１を伝播する光を取り出すための高分子分
散液晶などの光制御部分２４と、光制御部分２４に設け
られた他方の鏡面電極２５と、高分子分散液晶２４を駆
動するために電子回路（図示せず）を実装した基板２６
とから構成されている。

【００３０】また照明部２８は、反射板２８ａと、この
反射板２８ａで覆われた光源２８ｂとからなり、導光板
２１の縁に配置されている。一方の透明体２１ａの厚さ
は、両縁に位置する照明光の入射部分を薄くするととも
に、入射部分から遠ざかるにつれて中心部分が厚くなる
ようなくさび型に構成されていて、他方の透明体２１ｂ
の形状は、一方の透明体２１ａの形状と貼り合わせるよ
うな形状で構成されている。

【００３１】また、この２層の透明体の有する屈折率の
関係は、透明体２１ａの屈折率が透明体２１ｂの屈折率
よりも大きい関係を有しており、２枚の屈折率の異なる
透明体２１ａ，２１ｂを張り合わせて導光板２１が構成
されている。

【００３２】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。まず実施例１と同様に、ガラス
基板２２上にスパッタ法などで透明電極２３となるＩＴ
Ｏ膜を形成する。別の基板上に格子状の鏡面電極を配
し、各電極から基板を貫通して配線を取りだし、さらに
多層基板を用いて集配線すると共に駆動回路を裏面に実
装する。

【００３３】次に、ガラス基板上に、例えば、２０ミク
ロン系程度の微小球を含有したＥ−７の液晶と、紫外線
硬化樹脂ＮＯＡ６５からなる混合物を塗布し、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、樹脂の混合物をガラス基板側から
紫外線露光することにより高分子分散液晶の光制御層２
４を作製する。

【００３４】導光板として平行平板を用いた場合では、
照明光が入射される近辺から、照明から遠い中心部分に
向かうに従って、急激な正面輝度の低下が見られたのに
対して、本実施例で示した屈折率分布を有する導光板を
用いた場合では、全面にわたってほぼ均一な正面輝度が
得られる表示装置を作製することが可能となった。

【００３５】[実施例４]図６は、本発明の表示装置にお
ける第４の実施形態の構成を示す概略図で、本実施形態
の光学素子は、透光性のある３層の透明体３１ａ，３１
ｂ，３１ｃからなる導光板３１と、この導光板３１の下
面に透光性ガラス基板３２を介して設けられた透明電極
３３と、導光板３１を伝播する光を取り出すための高分
子分散液晶などの光制御部分３４と、光制御部分３４に
設けられた他方の鏡面電極３５と、高分子分散液晶３４
を駆動するために電子回路（図示せず）を実装した基板
３６とから構成されている。

【００３６】また照明部３８は、反射板３８ａと、この
反射板３８ａで覆われた光源３８ｂとからなり、導光板
３１の縁に配置されている。透明体３１ａの厚さは、両
縁に位置する照明光の入射部分を厚くするとともに、入
射部分から遠ざかるにつれて中心部分が薄くなるような
形状に構成されている。また透明体３１ｃの形状は、両
縁に位置する照明光の入射部分を薄くするとともに、入
射部分から遠ざかるにつれて中心部分が厚くなるような
くさび形の形状に構成されている。さらに透明体３１ｂ
の形状は、透明体３１ａ透明体３１ｃに挟まれる形状に
構成されている。このように導光板３１は、３層の透明
体３１ａ，３１ｂ，３１ｃを貼り合わせるようにして構
成されている。なお、この実施例では、透明体３１ｃを
くさび形としているが、透明体３１ａをくさび形とした
逆配置にすることも可能である。また、本実施例では透
明体３１ｂの厚さは、入射部から遠ざかるにつれて薄く
なっているが、入射部から遠ざかるにつれて厚くなって
もよく、必ずしも厚さは変化しなくてもよい。

【００３７】また、この３層の透明体の有する屈折率の
関係は、透明体３１ａ，３１ｃの屈折率が、少なくとも
透明体３１ｂの屈折率よりも大きい関係を有しており、
各々屈折率の異なる透明体３１ａ，３１ｃが透明体３１
ｂを挟むようにして張り合わせて導光板３１が構成され
ている。なお、透明体３１ａ，３１ｂの屈折率は等しく
てもかまわない。

【００３８】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。まず実施例３と同様に、ＩＴＯ
膜を形成したガラス基板と格子状に配した鏡面電極を形
成し、裏面に駆動回路を実装した基板を用意する。

【００３９】次に、ガラス基板上に、例えば、２０ミク
ロン系程度の微小球を含有したＥ−７の液晶と、液晶モ
ノマーＵＣＬ００２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、樹脂の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３４を作製する。

【００４０】導光板として平行平板を用いた場合では、
照明光が入射される近辺から、照明から遠い中心部分に
向かうに従って、急激な正面輝度の低下が見られたのに
対して、本実施例で示した屈折率分布を有する導光板を
用いた場合では、全面にわたってほぼ均一な正面輝度が
得られる表示装置を作製することが可能となった。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
源からの照明光を導く導光板の下面に、高分子分散液晶
等の光制御層を有する光制御パネルを密着させた表示装
置であって、導光板の厚さが、照明光の入射部分を厚く
するとともに、入射部分から遠ざかるにつれて薄くする
とともに、導光板として厚さの変化又は内部に屈折率分
布を有しているため、導光板の光入射端面から遠ざかる
中心部分においても伝搬角度が大きい光強度があり、導
光板に高分子分散液晶を密着させた方式の表示装置にお
いて、光源から遠くなる中心部分でも正面輝度の低下を
抑える効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の平板及びくさび形の導光板内の伝搬光を
模式的に表した図である。

【図２】屈折率分布を有する導光板内の伝搬光を模式的
に表した図である。

【図３】本発明の表示装置における第１の実施例を模式
的に示す図である。

【図４】本発明の表示装置における第２の実施例を模式
的に示す図である。

【図５】本発明の表示装置における第３の実施例を模式
的に示す図である。

【図６】本発明の表示装置における第４の実施例を模式
的に示す図である。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１透光性の導光板２，１２，２２，３２透光性ガラス基板３，１３，２３，３３透明電極４，１４，２４，３４光制御部分５，１５透明電極６，１６，２６，３６基板７，１７誘電体多層膜８，１８，２８，３８照明部８ａ，１８ａ，２８ａ，３８ａ反射板８ｂ，１８ｂ，２８ｂ，３８ｂ光源１１ａ，１１ｂ透明体２１ａ，２１ｂ透明体２５，３５鏡面電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃ透明体

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｂ // Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆ２１Ｙ 103:00 (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 QA16 TA12 TA13 TA18 TA20 2H091 FA05Y FA23X FA34Z FA41X JA02 LA18 5G435 AA02 BB12 BB16 DD14 EE22 FF06 FF08 HH04 KK07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの照明光を導く導光板の下面
に、高分子分散液晶等の光制御層を有する光制御パネル
を密着させた表示装置であって、前記導光板の厚さを、
照明光の入射部分を厚くするとともに、前記入射部分か
ら遠ざかるにつれて薄くしたことを特徴とする表示装
置。
【請求項２】光源からの照明光を導く導光板の下面
に、高分子分散液晶等の光制御層を有する光制御パネル
を密着させた表示装置であって、前記導光板が屈折率の
異なる複数の層からなり、少なくとも光制御パネルに密
着する側に屈折率の大きい層を設け、該屈折率の大きい
層の厚さが導光板内で変化していることを特徴とする表
示装置。
【請求項３】前記導光板が屈折率の異なる２層からな
り、屈折率の大きい層の厚さを、照明光の入射部分を厚
くするとともに、前記入射部分から遠ざかるにつれて薄
くしたことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】前記導光板が屈折率の異なる２層からな
り、屈折率の大きい層の厚さを、照明光の入射部分を薄
くするとともに、前記入射部分から遠ざかるにつれて厚
くしたことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】前記複数の層が各々屈折率の異なる３層
であり、屈折率の小さい層が屈折率の大きい層に挟まれ
ていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。