JP2010092682A - 照明装置、表示装置および光変調素子の製造方法 - Google Patents
照明装置、表示装置および光変調素子の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】導光板10に接着された光変調素子30内に、バルク34Aおよび微粒子34Bを含んだ光変調層34が設けられている。バルク34Aおよび微粒子34Bは共に光学異方性を有しており、これらの電場に対する応答速度が互いに異なっている。これにより、電場制御によって、バルク34Aおよび微粒子34Bの光軸の向きを互いに一致させたり、互いに異ならせたりすることが可能となる。
【選択図】図1
Description
1.実施の形態(バックライト)
2.変形例(バックライト、光変調素子の位置、光学シートの追加)
3.適用例(表示装置)
上記実施の形態では、光変調素子30は、導光板10の背後(下面)に空気層を介さずに密着して接合されていたが、例えば、図10に示したように、導光板10の上面に空気層を介さずに密着して接合されていてもよい。また、光変調素子30は、例えば、図11に示したように、導光板10の内部に設けられていてもよい。ただし、この場合でも、光変調素子30は、導光板10と空気層を介さずに密着して接合されていることが必要である。
次に、上記実施の形態のバックライト1の一適用例について説明する。
以下、本発明の実施例について説明する。なお、下記の実施例は例示であり、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
ITOを塗布したガラス基板(125mm角)に、レーザーアブレーション法にて10mm幅の電極パターンを形成した。アルカリ洗浄液で超音波印加洗浄をした後、超純水でリンスし、ブロー乾燥することにより電極パターン基板を得た。電極パターン基板にポリイミド系の垂直配向膜をスピンコータにて塗布した後、200℃で焼成して垂直配向膜を形成した。配向膜を形成した電極パターン基板上に平均粒子径7μmのプラスチックビーズを散布した後、熱硬化シール剤を周辺に塗布した。さらに対向となる電極パターン基板を重ねて硬化処理を行い、空セルを作成した。予め、液晶と、紫外線硬化性の液晶性モノマーと、重合開始剤とを所定組成になるように混合した溶液(以下、モノマー混合液晶と称する。)を空セルに注入した。必要に応じて加熱しながらモノマー混合液晶を注入した。クロスニコル偏光子の間に、モノマー混合液晶を注入したセルを挿入して、透過光にて配向状態を目視にて確認した。その後、紫外線を照射して液晶中のノマーを硬化させた。さらに、液晶を用いずにモノマーと開始剤とを混合した溶液を用いて同様に異方性評価用セルを作成し、エリプソメータを用いてリタデーションの存在および光軸方向を評価した。
(1)屈折率
液晶およびモノマーの屈折率を、アッベ屈折計を用いて測定した。ガラスステージ下面および上部ガラスブロックに垂直配向膜を塗布し液晶またはモノマーを配向させ、接眼鏡筒部に偏光子を貼り付け、射出した偏光成分を変えて、常光屈折率(no)、異常光屈折率(ne)を求めた。入射する白色光にバンドパスフィルターを付け、入射波長を589nmとして、25℃にて評価した。
(2)変調比
作成したセルの上層に10mm厚みのアクリル製導光板を屈折率1.51のマッチングオイルで貼り付けて、エッジ部分から白色LEDの光を照射した。作成したセルの下面には空気層を介してミラー反射板を置き、導光板上部には光学フィルムをのせた。光学フィルムの種類や組み合わせを変えながら、セル基板の法線方向の正面輝度を測定した。輝度計としてトプコン製のSR-UL1を用いた。このとき、距離を50cm、測定角を1°とした。セルに電圧を印加しない場合を黒輝度とし、電圧印加した場合を白輝度として、白輝度/黒輝度の値を変調比とした。印加する電圧は80V(1kHzパルス)とした。
(3)輝度突き上げ
作成したセルのうち、LED照射側の端面から最も離れた10mm幅の3ラインの輝度に関して、その3ライン以外のラインのセルに電圧を印加した場合の輝度をLaとし、そのセルに電圧を印加しなかった場合の輝度をLbとし、Lb/Laを輝度突き上げとした。
液晶材料、モノマー材料の種類、これらの組成が表1に記載の組み合わせとなるようにセルを作成した。いずれの実施例のセルも、電圧無印加時の外観は透明、電圧印加時の外観は白濁であった。電圧無印加状態では、クロスニコル偏光子での観察において光りの漏れはなかった。いずれの異方性評価用セルにもリタデーションが存在し、光軸方向が基板法線方向であった。
比較例1では、DIC社製の高分子分散液晶材料(“PNM-170”)を用いた。また、比較例2では、メルク社製の液晶材料とモノマー材料(PN393)とを80:20となるよう混合したモノマー混合液晶を用いた。そしていずれの比較例にも配向膜を用いなかった。なお、それぞれの比較例において、それ以外の要素については、実施例同様にセルを作成した。作成したセルでは、電圧無印加時の外観は白濁しており、電圧印加時の外観は基板法線方向で透明であったが、斜め方向では白濁していた。異方性評価セルにはリタデーションはなかった。
Claims (15)
- 導光板と、
前記導光板の側面に配置された光源と、
前記導光板の表面または内部に配置されると共に前記導光板と接着された光変調素子と
を備え、
前記光変調素子は、離間して互いに対向配置された一対の透明基板と、前記一対の透明基板のそれぞれの表面に設けられた一対の電極と、前記一対の透明基板の間隙に設けられた光変調層とを有し、
前記光変調層は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第一領域および第二領域を含む照明装置。 - 前記第一領域および前記第二領域は、前記一対の電極の間に電圧が印加されていない時に当該第一領域および当該第二領域の光軸が互いに平行となり、前記一対の電極の間に電圧が印加されている時に当該第一領域および当該第二領域の光軸が互いに交差するような構造となっている請求項1に記載の照明装置。
- 前記第一領域は、前記一対の電極の間に電圧が印加されていない時に当該第一領域の光軸が前記透明基板の表面と直交し、前記一対の電極の間に電圧が印加されている時に当該第一領域の光軸が前記透明基板の表面と90度以外の角度で交差するか、または平行となるような構造となっており、
前記第二領域は、前記一対の電極の間への電圧印加の有無に拘らず、当該第二領域の光軸が前記透明基板の表面と直交するような構造となっている請求項1に記載の照明装置。 - 前記光変調素子は、前記電極と前記光変調層との間に垂直配向膜を有する請求項1に記載の照明装置。
- 前記第一領域は、液晶材料を主に含んで構成され、
前記第二領域は、配向した重合性材料を熱および光の少なくとも一方によって重合させることにより形成されている請求項1に記載の照明装置。 - 前記第二領域は、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または前記第一領域の応答速度よりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている請求項1に記載の照明装置。
- 前記第一領域および前記第二領域の常光屈折率が互いに等しくなっており、かつ前記第一領域および前記第二領域の異常光屈折率が互いに等しくなっている請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記光変調素子は、前記一対の電極を複数有し、
前記光変調素子のうち、一方の透明基板側に設けられた電極と他方の透明基板側に設けられた電極との対向部分が光変調セルを構成し、
一の光変調セルにおいて前記第一領域の光軸が前記第二領域の光軸と平行となり、他の光変調セルにおいて前記第一領域の光軸が前記第二領域の光軸と交差するように各光変調セルの一対の電極へ印加する電圧の大きさを制御する駆動部を備える請求項1に記載の照明装置。 - 前記一対の電極のうち少なくとも当該照明装置の上面側の電極は透明な導電性材料からなる請求項1に記載の照明装置。
- 前記一対の電極のうち当該照明装置の底面側の電極は金属からなる請求項1に記載の照明装置。
- 当該照明装置の底面側に反射板を備える請求項1に記載の照明装置。
- 導光板と、
前記導光板の側面に配置された光源と、
前記導光板の表面または内部に配置されると共に前記導光板と接着された光変調素子と
を備え、
前記光変調素子は、離間して互いに対向配置された一対の透明基板と、前記一対の透明基板のそれぞれの表面に設けられた一対の電極と、前記一対の透明基板の間隙に設けられた光変調層とを有し、
前記光変調層は、電場に対する応答速度が互いに異なる複数の領域を含み、かつ、前記一対の電極に電圧が印加されている時に前記光源からの光に対して散乱性を示し、前記一対の電極に電圧が印加されていない時に前記光源からの光に対して透明性を示す照明装置。 - マトリクス状に配置された複数の画素を有すると共に、前記複数の画素が画像信号に基づいて駆動される表示パネルと、
前記表示パネルを照明する照明装置と
を備え、
前記照明装置は、導光板と、前記導光板の側面に配置された光源と、前記導光板の表面または内部に配置されると共に前記導光板と接着された光変調素子とを前記表示パネル側から順に有し、
前記光変調素子は、離間して互いに対向配置された一対の透明基板と、前記一対の透明基板のそれぞれの表面に設けられた一対の電極と、前記一対の透明基板の間隙に設けられた光変調層とを有し、
前記光変調層は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が互いに異なる第一領域および第二領域を含む表示装置。 - 前記光変調素子は、前記一対の電極を複数有し、
前記光変調素子のうち、一方の透明基板側に設けられた電極と他方の透明基板側に設けられた電極との対向部分が光変調セルを構成し、
複数の光変調セルのうち黒表示の画素位置に対応するセルにおいて前記第一領域の光軸が前記第二領域の光軸と平行となり、複数の光変調セルのうち白表示の画素位置に対応するセルにおいて前記第一領域の光軸が前記第二領域の光軸と交差するように各光変調セルの一対の電極へ印加する電圧の大きさを制御する駆動部を備える請求項13に記載の表示装置。 - 表面上に電極および配向膜が順に形成された2つの透明基板を、それぞれ配向膜が互いに向き合うように配置する共に、液晶材料と、配向性および重合性を有する材料とを複合した複合層を間にして重ね合わせたのち、前記配向性および重合性を有する材料を熱および光の少なくとも一方によって重合させる光変調素子の製造方法。
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