JP2013190763A - 視野角制御パネルおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置の映像光の視野角を制御する視野角制御素子を、厚みを抑えて提供する。
【解決手段】視野角制御パネル１は、マイクロカプセル１１、電極１６ａ，１６ｂおよび電源１７を備える。マイクロカプセル１は、平面状に配列され、電荷を帯びた光拡散粒子１５と光拡散粒子１５を分散させる分散媒１Ｂとを有する。光拡散粒子１５の比重は、分散媒１Ｂの比重より大きい。１組の電極１６ａ，１６ｂは、マイクロカプセル１をマイクロカプセル１が配列された平面に垂直な方向から挟んで配置される。電源１７は、電極１６ａ，１６ｂに電圧を印加し、電圧を印加する第１のモードと電圧を切る第２のモードとの２種類の駆動モードを有する。第１のモードでは、電圧は交流で印加され、光拡散粒子１５は電極１６ａ，１６ｂ間を往復移動する。第２のモードでは、光拡散粒子１５は分散媒中１Ｂに沈殿する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、消費電力の低減を目的として視野角を制御する機能を有する素子及びそれを有した表示装置に関する。

液晶表示装置や投写型表示装置などの民生用の表示装置は、複数の鑑賞者がいることを想定している。そのため、表示装置は、広い視野角特性を持つように設計されている。しかし、消費電力の低減を目的とし、鑑賞者の人数や鑑賞している位置などに合わせて、挟視野角と広視野角との切り替えを可能とした表示装置が提案されている。

例えば、特許文献１の液晶表示装置は、広視野角モードの導光板と挟視野角モードの導光板とを備えている。特許文献１の液晶表示装置は、指向性の異なる２枚の導光板を切り替えて用いることで視野角モードを切り替えている。

特許第４１８６９０１号

しかしながら、特許文献１に記載された電気光学装置は、２枚の導光体を必要としている。第１の照明装置は第１の導光体を有する。第２の照明装置は第２の導光体を有する。第２の照明装置は、第１の照明装置の出射光よりも広い指向性の出射光を出射する。このため、特許文献１に記載された装置は、表示部分の厚みが厚くなり装置の薄型化が困難となる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、表示部分の薄型化を可能にする視野角制御素子を提供することにある。

本発明に係る視野角制御パネルは、平面状に配列されたマイクロカプセルと、前記マイクロカプセルを前記平面に垂直な方向から挟んで配置される１組の電極と、前記電極に電圧を印加する電源とを備え、前記マイクロカプセルは、電荷を帯びた光拡散粒子と前記光拡散粒子を分散させる分散媒とを有し、前記光拡散粒子の比重は、前記分散媒の比重より大きく、前記電源は、電圧を印加する第１のモードと電圧を切る第２のモードとの２種類の駆動モードを有し、前記第１のモードでは、前記電圧は交流で印加され、前記光拡散粒子は前記電極間を往復移動し、前記第２のモードでは、前記光拡散粒子は前記分散媒中に沈殿するものである。

本発明によれば、液晶表示装置の表示部分の厚みを抑えて視野角制御を行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係るマイクロカプセルの構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係るマイクロカプセルの駆動動作を示した説明図である。 本発明の実施の形態１に係る電極に印加する電圧と光拡散粒子の速度の時間的変化を示した図である。 本発明の実施の形態２に係るマイクロカプセルの駆動動作を示した説明図である。 本発明の実施の形態３に係るマイクロカプセルの駆動動作を示した説明図である。 本発明の実施の形態４に係る投写型表示装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態４に係るスクリーンの構成を示す構成図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置２００の構成を模式的に示す模式図である。図１中、液晶表示装置２００の表示面に平行な平面をｘｙ平面とする。ｘｙ平面に垂直な方向をｚ軸方向とする。液晶表示装置２００の上方向を＋ｘ軸方向とする。液晶表示装置２００の下方向を−ｘ軸方向とする。鑑賞者５から液晶表示装置２００を見て右方向を＋ｙ軸方向とする。鑑賞者５から液晶表示装置２００を見て左方向を−ｙ軸方向とする。液晶表示装置２００に対して鑑賞者５の方向を＋ｚ軸方向とする。鑑賞者５に対して液晶表示装置２００の方向を−ｚ軸方向とする。以下、この座標軸を基に説明する。

図１に示すように、実施の形態１に係る液晶表示装置２００は、視野角制御パネル１、透過型の液晶表示パネル３１およびバックライトユニット３２を有している。バックライトユニット３２は、液晶表示パネル３１を背面から照明する。視野角制御パネル１および液晶表示パネル３１の配置位置については前後しても構わない。前後するとは、ｚ軸方向の配置の順番が変わることである。

バックライトユニット３２の光源は、例えばＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ、冷陰極蛍光ランプ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）、レーザーなどが採用される。光源にＬＥＤを用いる場合、直下式とサイドライト式との２つの方式がある。直下式バックライトユニットは、液晶表示パネル３１の裏側（−ｚ軸方向）にＬＥＤを平面状に配列している。サイドライト式バックライトユニットは、バックライトユニットの端部にＬＥＤを並べて、導光板の端面から光を入射させ、面状の光を生成している。以下、各実施の形態において、光源の種類は特に問わない。また、光源の配置は特に問わない。しかし、バックライトユニット３２より射出される照明光の角度分布は、狭い方が視野角制御パネル１による影響を受けやすく望ましい。角度分布の狭い光源は、例えばレーザーやＬＥＤである。

視野角制御パネル１は図１に示すように、１対の電極１６ａ，１６ｂおよびマイクロカプセル１１を有している。また、視野角制御パネル１は、支持シート１２も有している。マイクロカプセル１１は、バインダ材料１Ａにより支持シート１２の面上に保持される。バインダ材料１Ａは、接着剤などである。図１では、マイクロカプセル１１は、１層で支持シート１２上に配列している。しかし、マイクロカプセル１１は、２層以上で支持シート１２上に配列しても構わない。マイクロカプセル１１が保持された支持シート１２は、透明な電極１６ａと透明な電極１６ｂとの間に配置される。電極１６ａ，１６ｂは、透明な電極である。また、電極１６ａ，１６ｂは、透明で無くても、映像を乱さない程度に細い電極でも構わない。視野角制御パネル１は、電源１７を有する。電源１７は、電極１６ａ，１６ｂに電圧を供給する。

電源１７には、スイッチ１８が接続されている。スイッチ１８は、オン（ＯＮ）とオフ（ＯＦＦ）との２つの極性を有している。例えば、スイッチ１８がオンの場合に、電源１７は１６ａ，１６ｂに電圧をかけ、スイッチ１８がオフの場合に、電源１７は電極１６ａ，１６ｂへの電圧を切る。例えば、鑑賞者５はスイッチ１８のオンとオフとを選択できる。また、例えば、カメラ等が鑑賞者５の数や位置を検知した結果を基に、スイッチ１８のオンとオフとは選択される。なお、図１では、スイッチ１８は電源１７に接続されている。しかし、スイッチ１８の目的は、電極１６ａ，１６ｂに電圧をかけるか電圧を切るかの選択にある。このため、スイッチ１８を電極１６ａ，１６ｂと電源１７をつなぐ回路上に接続することもできる。

図２は、マイクロカプセル１１の構成を模式的に表した構成図である。図２に示すように、マイクロカプセル１１は、カプセル膜１３の中に分散液１４を有している。分散液１４は分散媒１Ｂと光拡散粒子１５とで構成されている。

カプセル膜１３は、例えばゼラチン、アラビアゴムの混合物、ウレタン樹脂、メラミン樹脂および尿素-ホルマリン樹脂などで構成される。分散媒１Ｂは、密度や粘性などが選択される。選択された密度や粘性などによって、光拡散粒子１５は分散液１４の中で移動しやすさが決まる。

光拡散粒子１５は、同じ符号に帯電している。これにより光拡散粒子１５は互いに反発する。そして、光拡散粒子１５は、分散液１４の中で凝集せずに分散している。

電極１６は、基材上に導電性物質を蒸着した電極シートであることが望ましい。または、蒸着の代わりに、基材上に導電性物質を塗工しても良い。塗工とは、インクや塗料などをコーティングしたり印刷したりすることである。ここでは、基材上に導電性物質を印刷することである。基材は、例えば、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｔｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）やＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）などである。導電性物質は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などの略透明な導電性物質である。電極１６は、構成される基材の材質や導電性物質に限定されず、略透明であればよい。略透明とは、材質自体が透明で無くても、例えば、映像を乱さない程度に細かく構成されることで、鑑賞者５には透明に近い状態で見えることである。

次に、視野角制御パネル１の動作について述べる。図３は、視野角制御パネル１の動作を表す模式図である。図３（Ａ）は、狭視野角モードのときの状態を示している。図３（Ｂ）は、広視野角モードのときの状態を示している。図３（Ａ）の状態は、２つの電極１６ａ，１６ｂの間に電圧がかかっていない状態である。図３（Ｂ）の状態は、２つの電極１６ａ，１６ｂの間に電圧がかかっている状態である。つまり、実施の形態１では、狭視野角モードは電極１６ａ，１６ｂの間に電圧をかけない状態である。また、広視野角モードは電極１６ａ，１６ｂの間に電圧をかけた状態である。狭視野角モードと広視野角モードとの切り替えは、スイッチ１８によって行われる。電圧は、２つの電極１６ａ，１６ｂの間で時間的に方向を変化するように印加される。図３（Ｂ）の両方向を示す矢印は、電界の方向が時間的に変化することを示している。

図３（Ａ）の状態で、例えば、光拡散粒子１５の比重が分散媒１Ｂの比重より大きい場合、光拡散粒子１５はマイクロカプセル１１の中で沈殿する。この光拡散粒子１５の沈殿は、光拡散粒子１５と分散媒１Ｂとの比重差によって生じる。光拡散粒子１５が沈殿しているとき、液晶表示パネル３１から入射した光は、光拡散粒子１５により拡散されにくい。つまり、視野角制御パネル１に入射した光の多くは、入射角度の変化を受けずに視野角制御パネル１から出射する。

一方、図３（Ｂ）の状態では、電圧が２つの電極１６ａ，１６ｂに印加されている。この電圧は、２つの電極１６ａ，１６ｂの間で電界方向が時間的に逆転するように印加されている。帯電している光拡散粒子１５は、電界に応じて移動する。そのため、沈殿していた光拡散粒子１５は、マイクロカプセル１１の中で浮かび移動する。これにより、液晶表示パネル３１から入射した光は、光拡散粒子１５の影響を受けやすい状態となる。視野角制御パネル１に入射した光の多くは、視野角制御パネル１への入射角度より大きな角度で視野角制御パネル１から出射する。狭視野角モードの効果と広視野角モードの効果とにより、視野角を制御できる。

視野角制御パネル１への印加電圧について述べる。図４（Ａ）は、電圧の時間的な変化が正弦波の場合と矩形波の場合の電圧波形を示した図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の電圧の時間的な変化に対応した光拡散粒子１５の移動速度を示した図である。図４（Ａ）の縦軸は電極１６に加える電圧［Ｖ］を示している。横軸は時間［ｍｓｅｃ］を示している。破線は、電極１６に正弦波形の電圧を印加した場合の電圧の変化を示している。実線は、電極１６に矩形波形の電圧を印加した場合の電圧の変化を示している。図４（Ｂ）の縦軸は光拡散粒子１５の移動速度［μｍ／ｓｅｃ］を示している。横軸は時間［ｍｓｅｃ］を示している。破線は、電極１６に正弦波形の電圧を印加した場合の光拡散粒子１５の移動速度の変化を示している。実線は、電極１６に矩形波形の電圧を印加した場合の光拡散粒子１５の移動速度（粒子速度）の変化を示している。

図４（Ｂ）に示されるように、正弦波の印加電圧と比べて矩形波の印加電圧の場合に、光拡散粒子１５の移動速度は、短時間で一定速度となる。また、正弦波の印加電圧の場合、光拡散粒子１５の移動速度は正弦波に近づく。また、矩形波の印加電圧の場合、光拡散粒子１５の移動速度は矩形波に近づく。つまり、光拡散粒子１５の移動速度は、電極１６に印加される電圧の時間的な変化に対応している。電極１６に矩形波の電圧を加えられると、光拡散粒子１５の移動速度は、短い時間で一定速度となる。

正弦波の電圧では、光拡散粒子１５の移動速度の変化は、正弦波に近い形状となる。このことから、正弦波の印加電圧では、電圧の符号が反転するときに、光拡散粒子１５の移動速度が低下することが分かる。つまり、光拡散粒子１５の移動速度の絶対値が小さくなる。光拡散粒子１５の移動速度が低下すると、光拡散粒子１５はマイクロカプセル１１の中で沈み、沈殿しようとする。このことから、光拡散粒子１５の移動速度の低下に伴って、狭視野角モードの視野角特性と広視野角モードの視野角特性との差が小さくなる。これは、電圧の符号が反転するときに、広視野角モードの視野角が狭くなることを示している。

次に、印加電圧の波形が矩形波である場合を検討する。電圧の符号が反転するときに、光拡散粒子１５は逆方向に移動を開始する。しかし、光拡散粒子１５の移動速度の絶対値は、短時間で最大となる。つまり、光拡散粒子１５の移動速度の低下する時間は短い。この場合、光拡散粒子１５の移動速度は低下しないため、光拡散粒子１５はマイクロカプセル１１の中で沈む程度は小さくなる。このために、広視野角モードの視野角が狭くなることがあったとしても、その時間は極めて短い。光拡散粒子１５は、マイクロカプセル１１の中で乱雑に動く。そして、視野角制御パネル１は、均一で大きな光拡散特性を得ることができる。

光拡散粒子１５は、例えばポリマー系樹脂やシリカなどで構成される。ポリマー系樹脂は、アクリル、ウレタンおよびシリコンなどである。また、光拡散粒子１５は、略球形をしている。また、光拡散粒子１５は、分散媒１Ｂとの屈折率との関係により選定される。光拡散粒子１５の屈折率と分散媒１Ｂの屈折率との差が大きくなると、入射した光の拡散が大きくなる。一方、光拡散粒子１５の屈折率と分散媒１Ｂの屈折率との差が小さくなると、入射した光の拡散が小さくなる。この屈折率差による光拡散粒子１５と分散媒１Ｂとの選定は、広視野角モードの視野角特性を決定する一つの要件である。

光拡散粒子１５の大きさは、０．５μｍ程度から１０μｍ程度までの範囲が望ましい。微小粒子に光が照射されると、その粒子から様々な方向に光が発せられる。様々な方向とは、前後の方向、上下の方向および左右の方向である。これが回折散乱光と呼ばれている。

回折散乱光の強さは、光が発せられる方向に一定の光強度分布パターンを描く。光強度分布パターンは、粒子の大きさによって様々な形に変化する。粒子径が小さくなるにつれて、側方の光および後方の光が強くなってくる。側方とは上下の方向および左右の方向である。後方とは光の進行に対して逆向きの方向である。つまり、光はマユのような形や瓢箪のような形になってあらゆる方向に広がっていく。

光拡散粒子１５の直径が０．５μｍより小さい場合、散乱光の強度分布の後方に散乱する割合は無視できない。この場合、視野角制御パネル１を透過する光量は減少し、光利用効率は低下する。光利用効率はバックライトユニット３２から出射した光量のうち、視野角制御パネル１を透過して出射した光量の比である。このため、液晶表示装置での画面は暗くなる。

また、光拡散粒子１５の直径が一方直径が１０μｍ以上の場合、狭視野角モードのときに入射する光に当たる光拡散粒子１５の数が増える。そして、散乱する光量が増加する。また、分散媒１Ｂから受ける光拡散粒子１５の抵抗が大きくなる。これにより、光拡散粒子１５の移動速度が低下する。これらにより、視野角制御パネル１による視野角の切り替え効果が低下する。

また、マイクロカプセル１１の直径が大きくなると、視野角制御パネル１の厚みが大きくなり、光の透過率が低下する。これにより、液晶表示装置２００の解像度が低下する。また、鑑賞者５は、マイクロカプセル１１を認識できるようになる。これにより、液晶表示装置２００の外観が劣化する。これらのことからも、マイクロカプセル１１の直径は２００μｍ程度以下が望ましい。

実施の形態２．
実施の形態２に係る視野角制御パネル１０は、実施の形態１に対してマイクロカプセルが異なる。実施の形態２に係るマイクロカプセル１１１は、泳動性粒子２３をさらに有する。泳動性粒子２３は、光拡散粒子１５とは異なる粒子である。実施の形態１で説明した視野角制御パネル１の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。つまり、実施の形態２に係る視野角制御パネル１０は、実施の形態１に係る視野角制御パネル１と、次の構成要素が同一である。同一の構成要素は、支持シート１２、カプセル膜１３、電極１６ａ，１６ｂ、電源１７、バインダ材料１Ａおよび分散媒１Ｂである。分散液１４０は、光拡散粒子１５、分散媒１Ｂおよび泳動性粒子２３を有する。光拡散粒子１５０は、実施の形態１と異なり帯電していない。

図５は、視野角制御パネル１０の動作を表す模式図である。図５（Ａ）は、狭視野角モードのときの状態を示している。図５（Ｂ）は、広視野角モードのときの状態を示している。図５に示すように、電極１６ａ，１６ｂに電圧を印加すると挟視野角モードになる。電極１６ａ，１６ｂに電圧を印加しないと広視野角モードになる。つまり、実施の形態２では、狭視野角モードは電極１６ａ，１６ｂの間に電圧を印加した状態である。また、広視野角モードは電極１６ａ，１６ｂの間に電圧を印加しない状態である。狭視野角モードと広視野角モードとの切り替えは、スイッチ１８によって行われる。

電圧の印加と視野角モードの関係は、実施の形態１と逆になる。つまり、実施の形態２の視野角制御パネル１０は、電源を切っているときに広視野角モードとなる。このため、視野角制御パネル１０は、広視野角モードの使用頻度が高い場合、より消費電力を抑えることができる。例えば、家庭用テレビなどは、広視野角モードの使用頻度が高いと言える。

光拡散粒子１５０は、電荷を帯びていない。このため、光拡散粒子１５０は、自ら電界によってマイクロカプセル１１１の中を泳動しない。光拡散粒子１５０の比重は、分散媒１Ｂの比重とほぼ同一である。つまり、光拡散粒子１５０と分散媒１Ｂとの比重差を小さい。このため、広視野角モードの際、光拡散粒子１５０は分散媒１B中に分散している。

泳動性粒子２３は、分散媒１Ｂと近い屈折率をもつ。このため、泳動性粒子２３が入射光を拡散する量は少ない。また、泳動性粒子２３は電荷をもつ。このため、泳動性粒子２３は、電界によりマイクロカプセル１１１の中を移動する。つまり、泳動性粒子２３の移動による視野角の変化は少ない。

実施の形態２における広視野角モードは、電源１７の出力を切った状態である。電源１７の出力を切った状態では、マイクロカプセル１１１へ電界が印加されていない。このため、マイクロカプセル１１１の中で光拡散粒子１５０および泳動性粒子２３の両方の粒子が均一に分散している。マイクロカプセル１１１に入射した光は、光拡散粒子１５０により光拡散作用を受けて散乱する。つまり、マイクロカプセル１１１から射出する光は様々な方向に出射する。これにより、視野角制御パネル１０は、視野角を広げることができる。

一方、挟視野角モードは、電源１７が電圧を出力している状態である。実施の形態１と同様に、電源１７は電極１６ａ，１６ｂへの電圧を矩形波状に変化させる。電極１６ａ，１６ｂに電圧を印加することにより、マイクロカプセル１１１に電界が発生する。矩形波状に変化する電界により、泳動性粒子２３は、マイクロカプセル１１１の中を移動する。つまり、泳動性粒子２３は、印加電圧の周波数に応じてマイクロカプセル１１１の中を移動する。

このとき、泳動性粒子２３は、マイクロカプセル１１１の中の中心付近を通って電極１６ａ，１６ｂ間を移動する。なぜなら、電極１６ａ，１６ｂの近くでは、泳動性粒子２３は、マイクロカプセル１１１のｘ軸方向の中心付近に集まり、その後ｚ軸方向に移動する。この泳動性粒子２３の動きは、ｙ軸方向でも同様である。このため、泳動性粒子２３は、マイクロカプセル１１１の中の中心付近をｚ軸方向に往復運動する。

図５（Ａ）のように、泳動性粒子２３は、マイクロカプセル１１１の中で往復運動して、分散媒１Ｂに流れを引き起こす。光拡散粒子１５０は、分散媒１Ｂの流れに流されて移動を始める。最終的に、光拡散粒子１５０は分散媒１Ｂの流れが遅くなる領域に集まる。つまり、光拡散粒子１５０は分散媒１Ｂのよどんでいる領域に集まる。分散媒１Ｂのよどんでいる領域は、マイクロカプセル１１１のｘｙ平面上のカプセル膜１３の付近である。ここで示すｘｙ平面は、マイクロカプセル１１１の中心点を通る面である。この現象により、電源１７が電圧を出力している状態では、光拡散粒子１５０は、ｘｙ平面上でリング状となり、膜１３の付近に集中する。このため、入射した多くの光は、拡散粒子１５による光拡散作用を受けず射出する。つまり、光は入射したときの方向に直進して出射する。このために、視野角制御パネル１０は、挟視野角の照明が可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る視野角制御パネル１００は、実施の形態１の視野角制御パネル１に対して光拡散粒子１５００、透明電極１６０および透明電極１６０の駆動方法が異なる。実施の形態１で説明した視野角制御パネル１の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。つまり、実施の形態３に係る視野角制御パネル１００は、実施の形態１に係る視野角制御パネル１と、次の構成要素が同一である。同一の構成要素は、支持シート１２、カプセル膜１３、分散液１４、電源１７、バインダ材料１Ａおよび分散媒１Ｂである。

実施の形態１に係る１５の比重は、分散媒１Ｂの比重とほぼ等しい。つまり、光拡散粒子１５の比重は、分散媒１Ｂの比重と差が小さい。それに対して、実施の形態３に係る光拡散粒子１５００の比重は、分散媒１Ｂの比重と差が小さい。このため、光拡散粒子１５００は、常時分散媒１Ｂ中に分散している。また、光拡散粒子１５００は電荷を帯びている。つまり、光拡散粒子１５００は帯電している。

図６は、実施の形態３に係る電極１６０の形状を示す模式図である。図６は、−ｚ軸方向から見た図である。図６に示すように、電極１６０は、網目状をしている。電極１６０は細く、電極１６０間の隙間から光は透過する。このため、電極１６０は鑑賞者５にとってはほぼ透明に見える。電極１６０は、導電性金属でできており、基材の表面にパターニングされている。パターニングとは、基材の表面上の任意の領域に導電性金属を配置もしくは積層することである。本実施の形態では、基材の表面を法線方向から見たとき、基材の表面に導電性金属を格子状に配置することを表している。例えば、導電性金属は銀や銅などである。例えば、基材は樹脂でできている。

図６では、直線状の電極１６０が、上下左右方向に周期的に配置されている。上下方向とは、ｘ軸方向である。左右方向とは、ｙ軸方向である。しかし、電極１６０のパターンは、これに限定されない。電極１６０の電極間のピッチは、少なくとも、マイクロカプセル１１の粒径以下である。粒径とは、マイクロカプセル１１の外径である。マイクロカプセル１１が球形の場合、粒径は直径である。電極１６０の太さは光拡散粒子１５００の直径以上である。

視野角制御パネル１００の動作について述べる。図６（Ａ）は、電源１７が電圧を出力している状態である。つまり、マイクロカプセル１１に電界が発生している状態である。図６（Ｂ）は、電源１７の出力を切った状態である。つまり、マイクロカプセル１１に電界が発生していない状態である。

図６（Ａ）に示すように、電源１７が電圧を出力している状態の場合、光拡散粒子１５００は、自己が帯電している電荷と逆の極性の電極１６０に引き寄せられる。このため、光拡散粒子１５００は、マイクロカプセル１１の中を移動して電極に沿うように集まる。その結果、光軸方向（ｚ軸方向）から見ると、光拡散粒子１５００は電極１６０の影に隠れるように集まる。電極１６０の影に隠れるとは、ｘｙ平面上において、光拡散粒子１５００の位置が電極１６０の位置と一致するということである。

この場合、マイクロカプセル１１に入射した光は、光拡散粒子１５００の影響を受けることなく、マイクロカプセル１１から出射する。つまり、光は入射したときの方向に直進して出射する。このために、視野角制御パネル１００は、挟視野角の照明が可能となる。

図６（Ｂ）に示すように、電源１７の出力を切った状態の場合、光拡散粒子１５００はマイクロカプセル１１の中で均一に分散している。これにより、マイクロカプセル１１に入射した光は、光拡散粒子１５００により光拡散作用を受けて散乱する。つまり、マイクロカプセル１１から射出する光は様々な方向に出射する。これにより、視野角制御パネル１００は、視野角を広げることができる。

つまり、実施の形態３では、狭視野角モードは電極１６ａ，１６ｂの間に電圧をかけた状態である。また、広視野角モードは電極１６ａ，１６ｂの間に電圧をかけない状態である。狭視野角モードと広視野角モードとの切り替えは、スイッチ１８によって行われる。

実施の形態３に係る視野角制御パネル１００の電圧の印加方法は、電圧を時間的に変化させる必要がない。つまり、挟視野角モードの際に印加される電圧は時間的に一定である。電圧は、光拡散粒子１５００を電極１６０に集めるために印加される。このため、実施の形態３に係る視野角制御パネル１００の電源１７の駆動回路は、実施の形態１に係る視野角制御パネル１の電源１７の駆動回路に比べて簡単な構成となる。

実施の形態４．
実施の形態１では、主に液晶表示装置２００の視野角制御について述べた。実施の形態４では、投写型表示装置２１０について述べる。図７は、実施の形態４に係る投写型表示装置２１０の構成を模式的に示した構成図である。図８は、スクリーン４の構成を模式的に示した断面図を示す。

図７は、実施の形態４に係る投写型表示装置２１０の光学系の構成を概略的に示した構成図である。図７に示されるように、実施の形態４に係る投写型表示装置２１０は、光源部６、照明光学系７、ＤＭＤ素子９、投写部８およびスクリーン４を有している。ＤＭＤ素子９は、反射型のライトバルブである。ライトバルブとは、入射光を変調して変調光（画像光）を出射する素子である。照明光学系７は、ＤＭＤ素子９の被照明領域（画像形成領域）９ａを照明する。ＤＭＤ素子９は、光を変調して画像光を生成する。投写部８は、画像光をスクリーンに拡大投写する。なお、ライトバルブは、入力された画像信号に応じて入射光を変調して変調光（画像光）を出射できる素子であれば、ＤＭＤ素子以外の素子（例えば、液晶素子など）であってもよい。

光源部６は、光源としてランプ光源、ＬＥＤ光源およびレーザー光源などを採用できる。特に、光源の種類は限定されない。また、図８中では、光源部６は簡略して表されている。光源部６は、ライトバルブを均一に照明する光学系が組み込まれている。均一に照明する光学系は、光強度均一化素子やリレーレンズ系を有している。光強度均一化素子は、ライトパイプなどである。リレーレンズ系は、光を光強度均一化素子導く光学系である。また、光源が広帯域な発光波長特性をもつ場合、光源部６は色を分割するカラーフィルタなどを有してもよい。広帯域な発光波長特性をもつ光源は、例えばランプ光源やＬＥＤ光源などである。光源が狭い発光波長特性をもつ場合、光源部６は白色化を目指した各色のカップリング光学系を有してもよい。狭い発光波長特性をもつ光源は、例えばレーザー光源などである。

照明光学系７は、リレーレンズ群７２とミラー群７３とを有している。リレーレンズ群７２は、２つのレンズ７２ａ，７２ｂから構成される。ミラー群７３は、第１ミラー７３ａおよび第２ミラー７３ｂから構成される。図７において、リレーレンズ群７２は、レンズ７２ａ，７２ｂの２枚のレンズで構成されている。しかし、レンズの枚数は２枚に限定されるものではない。同様に、ミラー群７３を構成するミラーの枚数も、２枚に限定されるものではない。また、照明光学系７は、色分離などを防ぐために回転拡散板などを有してもよい。リレーレンズ群７２とミラー群７３とは、光源部６から出射した光束を、ＤＭＤ素子２に導いている。ＤＭＤ素子９によって生成された映像光は、投写部８によってスクリーン４全体に拡大投写される。これにより鑑賞者５は、映像を観ることができる。

図８にスクリーン４の構成を模式的に示す。スクリーン４は、視野角制御パネル１、フレネルレンズスクリーン４１およびレンチキュラーレンズスクリーン４２を有する。フレネルレンズスクリーン４１は、投写部８によって拡大された光を鑑賞者５の方向へと変換する。レンチキュラーレンズスクリーン４２は、外光を吸収して映像のコントラストを出す。外光とは、例えば蛍光灯や太陽光などである。レンチキュラーレンズの構造は、特に限定されない。レンチキュラーレンズの構造は、円柱を半分にした構造であっても良い。レンチキュラーレンズの構造は、台形プリズムの構造であっても良い。レンチキュラーレンズスクリーン４２は、ティントと呼ばれる外光を吸収するための吸収体を含んでおり、この濃度は問わない。

スクリーン４は、さらに構成要素としてガラス板を有してもよい。ガラス板は、視野角制御パネル１、フレネルレンズスクリーン４１およびレンチキュラーレンズスクリーン４２を構造的に支える機能を有する。また、視野角制御パネル１、フレネルレンズスクリーン４１およびレンチキュラーレンズスクリーン４２の各要素は、ＵＶ硬化樹脂や乾燥樹脂などで貼合してもよい。これにより、光利用効率が向上する。また、スクリーン４の強度が向上する。

スクリーン４において、図８では、図８右側から視野角制御パネル１、レンチキュラーレンズスクリーン４２の配置順序となっているが、これに限定されない。

実施の形態４に係る投写型表示装置２１０のスクリーン４は、実施の形態１に係る視野角制御パネル１を採用できる。また、スクリーン４は、実施の形態２に係る視野角制御パネル１０を採用できる。また、スクリーン４は、実施の形態３に係る視野角制御パネル１００を採用できる。光がスクリーン４を透過する際、視野角制御パネル１，１０，１００により、光の散乱状態は変化する。これにより、投写型表示装置２１０は、狭視野角モードと広視野角モードとを有することができる。

１，１０，１００ 視野角制御パネル、 １１，１１１ マイクロカプセル、 １２ 支持シート、 １３ カプセル膜、 １４，１４０ 分散液、 １５，１５０，１５００ 光拡散粒子、 １６，１６０，１６ａ，１６ｂ，１６０ａ，１６０ｂ 電極、 １７ 電源、 １８ スイッチ、 １Ａ バインダ材料、 １Ｂ 分散媒、 ２３ 泳動性粒子、 ３１ 液晶表示パネル、 ３２ バックライトユニット、 ４ スクリーン、 ４１ フレネルレンズスクリーン、 ４２ レンチキュラーレンズスクリーン、 ５ 鑑賞者、 ６ 光源部、 ７ 照明光学系、 ７２ リレーレンズ、 ７３ ミラー群、 ８ 投写部、 ９ ＤＭＤ素子、 ９a 被照明面、 ２００ 液晶表示装置、 ２１０ 投写型表示装置。

Claims (4)

1. 平面状に配列されたマイクロカプセルと、
   前記マイクロカプセルを前記マイクロカプセルが配列された平面に垂直な方向から挟んで配置される１組の電極と、
   前記電極に電圧を印加する電源と
   を備え、
   前記マイクロカプセルは、電荷を帯びた光拡散粒子と前記光拡散粒子を分散させる分散媒とを有し、
   前記光拡散粒子の比重は、前記分散媒の比重より大きく、
   前記電源は、電圧を印加する第１のモードと電圧を切る第２のモードとの２種類の駆動モードを有し、
   前記第１のモードでは、前記電圧は交流で印加され、前記光拡散粒子は前記電極間を往復移動し、
   前記第２のモードでは、前記光拡散粒子は前記分散媒中に沈殿する
   視野角制御パネル。
2. 平面状に配列されたマイクロカプセルと、
   前記マイクロカプセルを前記マイクロカプセルが配列された平面に垂直な方向から挟んで配置される１組の電極と、
   前記電極に電圧を印加する電源と
   を備え、
   前記マイクロカプセルは、電荷を帯びた光拡散粒子と前記光拡散粒子を分散させる分散媒とを有し、
   前記光拡散粒子の比重は、前記分散媒の比重と略等しく、
   前記電源は、網目状の形状しており、
   前記電源は、電圧を印加する第１のモードと電圧を切る第２のモードとの２種類の駆動モードを有し、
   前記第１のモードでは、前記電圧は直流で印加され、前記光拡散粒子は前記電極部に集まり、
   前記第２のモードでは、前記光拡散粒子は前記分散媒中に分散する
   視野角制御パネル。
3. 平面状に配列されたマイクロカプセルと、
   前記マイクロカプセルを前記マイクロカプセルが配列された平面に垂直な方向から挟んで配置される１組の電極と、
   前記電極に電圧を印加する電源と
   を備え、
   前記マイクロカプセルは、電荷を帯びていない光拡散粒子、前記光拡散粒子を分散させる分散媒および電荷を帯びた泳動性粒子を有し、
   前記光拡散粒子の比重は、前記分散媒の比重と略等しく、
   前記泳動性粒子の屈折率は、分散媒の屈折率と略等しく、
   前記電源は、電圧を印加する第１のモードと電圧を切る第２のモードとの２種類の駆動モードを有し、
   前記第１のモードでは、前記電圧は交流で印加され、前記泳動性粒子は前記電極間を往復移動し、
   前記第２のモードでは、前記光拡散粒子は前記分散媒中に分散する
   視野角制御パネル。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の視野角制御パネルを備えた表示装置。

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