JP3524822B2 - 光学素子および該光学素子を用いた表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光の利用効率を高
め、かつ取り出し光のコントラストを高めた光学素子お
よび該光学素子を用いた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】導光板と液晶とを用いた表示装置が従来
から知られている。その一例として、導光板と強誘電性
液晶を用い、この強誘電性液晶にゴールドストーンモー
ドの緩和周波数近傍の交流電界を印加することにより当
該液晶層に散乱性を生じさせる表示装置（特開平６−３
０５４３号公報）と、導光板と高分子分散液晶を用いた
表示装置（特開平６−３４７７９０号公報）が提案され
ている。

【０００３】しかし、上記特開平６−３０８５４３号公
報に開示される従来技術では、交流電圧の印加が必須で
あるため、単純マトリクス駆動、アクティブマトリクス
（ＴＦＴ）駆動によるビットマップ表示を行えないとい
う問題点があった。また、上記特開平６−３４７７９０
号公報の開示では、電圧を印加しない状態で散乱性を示
し、電圧を印加すると透過性を示す高分子分散液晶を使
用している。この場合、マトリクス駆動を行うと、電極
の間隙は常時散乱性を示すため、黒色の表示が困難とな
り、表示画像はきわめてコントラストが低い画像となっ
てしまうという問題点があった。上記の従来技術では、
散乱、透過により表示を制御しているため、表示装置を
見る人がいる側の照明により表示面が照らされ、その散
乱光が表示画像と重なり、光源の色だけではなく周囲の
照明光が表示画像に影響し画像が劣化するとともに、カ
ラー表示が困難であった。

【０００４】そこで、上記従来の問題点を解決するため
に、導光板とリバースモード高分子分散液晶を用いた表
示装置（特願平１０−２１２７８０号）が提案されてい
る。この特願平１０−２１２７８０号に記載されている
表示装置の概略的構成を図８に示す。この表示装置は、
構成要素として光学素子を有しており、この光学素子
は、透明電極２−１をつけた導光板３と、分割された鏡
面反射可能な電極２−３、２−３’が設けられた基板４
との間に光制御層１として薄膜を挟んだ構造を有する。
前記光制御層１は、例えば、電界を印加しないときに透
過状態、電界を印加したときに散乱状態となるリバース
モード高分子分散液晶（秋田大、佐藤等、テレビジョン
学会技術方向ＩＤＹ９６−５０、ｐ．１３７−１４２）
からなる。上記リバースモード高分子液晶は、例えばＵ
ＣＬ−００２（大日本インキ（株））のような紫外線重
合性液晶と、Ｅ−７（メルクジャパン（株））のような
ネマティック液晶の混合液に、紫外線を照射することに
よって容易に作成できる。

【０００５】上記高分子分散液晶は、電界を印加しない
ときは全面透明であり、入射した光８は透明電極２−１
をつけた導光板３と光制御層１とからなる導光領域内で
反射を繰り返して外部へ出射しないため非発光状態とな
る。また、電源から例えば電極２−３’に電圧をかけて
電界を印加すると、電極２−３’と透明電極２−１との
間にある高分子分散液晶の電界が印加された部分は、散
乱または回折状態となり、導波光は電圧が印加された電
極２−３’上では散乱または回折される。散乱または回
折された光は、導波する光とは異なる角度で導光板３と
素子外部との界面に入射するので、界面での全反射条件
は満たされず素子外部に出射（図中、矢印で示した）さ
れる。そのため、電圧が印加された電極２−３’に対応
する電界印加部分だけが発光状態となる。このように、
特願平１０−２４７８７１号では、導光板中を伝播する
光の取り出しを、高分子分散液晶の散乱透過特性を制御
することにより行っていた。また、光取り出し方向（出
射側）から入射する光１５（表示装置を見る視線方向か
ら入射する光）が取り出し方向へ戻ることを防ぐために
光吸収層を用いていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記構成の光
学素子には、光吸収層を用いることにより光吸収層側に
散乱または回折された光が吸収されてしまい、光の利用
効率が悪くなるという解決すべき課題があった。また、
単に光吸収層をなくし反射面とした場合には、外部から
の光を素子内で反射して再び出射するというノイズ光を
生じ、このノイズ光が取り出し光と一緒になって取り出
し光のコントラストを低下させるという解決すべき課題
があった。したがって、本発明は、光の利用効率を高
め、かつ取り出し光のコントラスト高めることのできる
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
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の光学素子および該光学素子を用いた表
示装置は以下のような特徴を有する。

【０００８】本発明の光学素子は、導光板と、該導光板
の下方に設けられた電界または磁場により光回折能また
は光散乱能が変化する光制御層と、該光制御層の下方に
設けられた反射面とを少なくとも有してなり、前記導光
板を伝播する光の方向を前記光制御層と前記反射面とに
より変えて出射する光学素子本体と、該光学素子本体の
出射側から該光学素子本体内に入射した光が前記反射面
により反射されて再び出射面から出射するノイズ光の発
生を防止するノイズ防止手段とを備え、前記光学素子本
体の前記光制御層が、配向方向をホモジニアス配向とし
て透明状態において複屈折性を発現させた高分子分散液
晶からなり、かつ前記光制御層の厚さを該光制御層によ
って生じる位相差が往復で１／２波長となるようにする
ことにより、前記入射した光と該入射した光に基づく前
記ノイズ光との偏光が直交するように構成されており、
前記光制御層と前記導光板の上方に設けられた偏光板と
から前記ノイズ防止手段が構成されていることを特徴と
する。

【０００９】また、前記高分子分散液晶は、リバースモ
ード高分子分散液晶、またはネマティック高分子分散液
晶であることを特徴とする。また、前記偏光板は、反射
型偏向板と該反射型偏向板の上面に設けられた吸収型偏
光板とからなることを特徴とする。また、導光板と、該
導光板の下方に設けられた電界または磁場により光回折
能または光散乱能が変化する光制御層と、該光制御層の
下方に設けられた反射面とを少なくとも有してなり、前
記導光板を伝播する光の方向を前記光制御層と前記反射
面とにより変えて出射する光学素子本体と、該光学素子
本体の出射側から該光学素子本体内に入射した光が前記
反射面により反射されて再び出射面から出射するノイズ
光の発生を防止するノイズ防止手段とを備え、前記ノイ
ズ防止手段が、前記導光板の上方に設けられた位相差板
と該位相差板の上方に設けられた偏光板とからなり、前
記偏光板は、反射型偏向板と該反射型偏向板の上面に設
けられた吸収型偏光板とからなることを特徴とする。

【００１０】また、導光板と、該導光板の下方に設けら
れた電界または磁場により光回折能または光散乱能が変
化する光制御層と、該光制御層の下方に設けられた反射
面とを少なくとも有してなり、前記導光板を伝播する光
の方向を前記光制御層と前記反射面とにより変えて出射
する光学素子本体と、該光学素子本体の出射側から該光
学素子本体内に入射した光が前記反射面により反射され
て再び出射面から出射するノイズ光の発生を防止するノ
イズ防止手段とを備え、前記ノイズ防止手段が、前記導
光板の上方に設られた偏光板と前記光学素子本体内の前
記反射面の上方に設けられた位相差板とからなり、前記
偏光板は、反射型偏向板と該反射型偏向板の上面に設け
られた吸収型偏光板とからなることを特徴とする。ま
た、前記光制御層は、高分子分散液晶を含むことを特徴
とする。

【００１１】なお、上記光制御層は、透光性の材料から
なる第１の電極と透光性の材料からなる第２の電極とに
よって狭持されているか、または上記第２の電極は、光
を鏡面反射する材料から構成され、該第２の電極が上記
反射面を兼ねていてもよい。

【００１２】また、上述した光学素子において上記第１
の電極および上記第２の電極の少なくとも一方は、複数
の枝部を有する櫛形形状の電極であることが好ましい。
さらに、上記第１の電極および上記第２の電極の少なく
一方が複数の短冊状に分割された電極群であるか、ある
いは上記第１の電極および上記第２の電極のいずれかの
電極が、表示画素単位に分割されていてもよい。また、
上記光制御層の下面に第１の電極と第２の電極が設けら
れ、これら第１の電極と第２の電極は複数の枝部を有す
る櫛形形状に形成され、上記第１の電極と上記第２の電
極は各々の複数の枝部が交互に組み合わされて配置され
ていてもよい。

【００１３】なお、上述した光学素子において、上記反
射面は、誘電体多層膜であることが好ましい。

【００１４】また、本発明の光学素子を用いた表示装置
は、導光板と、該導光板の下方に設けられた電界または
磁場により光回折能または光散乱能が変化する光制御層
と、該光制御層の下方に設けられた反射面とを少なくと
も有してなり、前記導光板を伝播する光の方向を前記光
制御層と前記反射面とにより変えて出射する光学素子本
体と、該光学素子本体の出射側から該光学素子本体内に
入射した光が前記反射面により反射されて再び出射面か
ら出射するノイズ光の発生を防止するノイズ防止手段と
を有してなり、前記光学素子本体の前記光制御層が、配
向方向をホモジニアス配向として透明状態において複屈
折性を発現させた高分子分散液晶からなり、かつ前記光
制御層の厚さを該光制御層によって生じる位相差が往復
で１／２波長となるようにすることにより、前記入射し
た光と該入射した光に基づく前記ノイズ光との偏光が直
交するように構成されており、前記光制御層と前記導光
板の上方に設けられた偏光板とから前記ノイズ防止手段
が構成されている光学素子を備えることを特徴とする。
また、本発明の光学素子を用いた表示装置は、導光板
と、該導光板の下方に設けられた電界または磁場により
光回折能または光散乱能が変化する光制御層と、該光制
御層の下方に設けられた反射面とを少なくとも有してな
り、前記導光板を伝播する光の方向を前記光制御層と前
記反射面とにより変えて出射する光学素子本体と、該光
学素子本体の出射側から該光学素子本体内に入射した光
が前記反射面により反射されて再び出射面から出射する
ノイズ光の発生を防止するノイズ防止手段とを有してな
り、前記ノイズ防止手段が、前記導光板の上方に設けら
れた位相差板と該位相差板の上方に設けられた偏光板と
からなり、前記偏光板は、反射型偏向板と該反射型偏向
板の上面に設けられた吸収型偏光板とからなる光学素子
を備えることを特徴とする。

【００１５】本発明の光学素子を用いた表示装置は、導
光板と、該導光板の下方に設けられた電界または磁場に
より光回折能または光散乱能が変化する光制御層と、該
光制御層の下方に設けられた反射面とを少なくとも有し
てなり、前記導光板を伝播する光の方向を前記光制御層
と前記反射面とにより変えて出射する光学素子本体と、
該光学素子本体の出射側から該光学素子本体内に入射し
た光が前記反射面により反射されて再び出射面から出射
するノイズ光の発生を防止するノイズ防止手段とを有し
てなり、前記ノイズ防止手段が、前記導光板の上方に設
られた偏光板と前記光学素子本体内の前記反射面の上方
に設けられた位相差板とからなり、前記偏光板は、反射
型偏向板と該反射型偏向板の上面に設けられた吸収型偏
光板とからなる光学素子を備えることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の光学素子は、端面から光
を入射して導光させる透光性の導光板と、電界または磁
場により光回折能または光散乱能が変化する光制御層
と、反射面とを少なくとも有してなり、前記導光板を伝
播する光の方向を前記光制御層と前記反射面とにより変
えて出射する光学素子本体と、前記光学素子本体の出射
側から該光学素子本体内に出射した光が前記反射面に反
射されて再び出射面から出射するノイズ光の発生を防止
するノイズ防止手段とを備える。本明細書中で使用する
「ノイズ防止手段」は、（１）偏光板を設けること、
（２）偏光板と位相差板とを設けることに大別できる。
偏光板として、吸収型偏光板と反射型偏光板とを組み合
わせて使用することもできる。また、位相差板は、偏光
板の内側（導光板の上方）に設けて偏光板と一体化して
も、光学素子本体内の反射面の上方に設けて偏光板と離
しても良い。さらに、上述したノイズ防止手段は、導光
板内を光が導光される構成と組み合わされることが望ま
しい。すなわち、導光している光（導光板に平行に近い
光）を反射し、導光板から出射する光（導光板に対して
垂直に近い光）を反射することが望ましい。導光板表面
において全反射（臨界角よりも平行に近い光を反射）さ
せるため、前記導光板の上方に空隙Ａ（気体からなる
「角度選択性反射体」）を設けても、また、例えばサイ
トップ（旭硝子（株）製）薄膜のような低屈折率薄膜
（固体からなる「角度選択性反射体」）を設けてもよ
い。さらに、例えば、誘電体多層膜のようにそれ自身の
反射率が角度によって異なる「角度選択性反射体」を設
けてもよい。

【００１７】ここで、「吸収型偏光板」とは、入射した
光のうち特定の偏光成分を吸収し、直交する偏光成分を
透過する光学素子を意味する。この場合、特定の偏光成
分は直線偏光に限らず、円偏光などであってもよい。円
偏光の場合は、左偏光と右偏光のどちらか一方を透過し
他方を吸収する。通常の偏光板はこの分類に属する。

【００１８】一方、「反射型偏光板」とは、入射した光
のうち特定の偏光成分を反射し、直交する偏光成分を透
過する光学素子を意味する。特定の偏光成分は直線偏光
に限らず、円偏光などであってもよい。円偏光の場合
は、左偏光と右偏光のどちらか一方を透過し他方を反射
する。円偏光を反射する材料としてはカイラルネマティ
ック配向した高分子液晶が挙げられ、直線偏光を反射す
る材料としては３Ｍ社製ＤＢＥＦ（Dual Brightness En
hancement Film）が挙げられる。

【００１９】また、「位相差板」とは、屈折率異方性を
有する光透過性の平板状または薄膜状の素子であり、か
かる位相差板に光線を透過させた場合、光線の直交する
偏光成分間での光の位相関係が入射前後で変化する光学
材料を意味する。但し、光制御層に高分子液晶中に低分
子液晶を分散させた高分子分散液晶を使用し、かつ配向
膜等でその配向方向をホモジニアス配向として高分子分
散液晶層に複屈折率を発現させることにより位相差板と
して機能させることもできる。この場合、高分子分散液
晶からなる光制御層を入射光に１／４の位相差を生じさ
せるように設定することにより、位相差板を省略するこ
とが可能となる。

【００２０】さらに、「反射面」とは、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のような金
属からなる膜または誘電体多層膜として別途光学素子に
設けるか、例えば電極を鏡面反射する材料から作製する
ことにより電極自体を反射面としてもよい。

【００２１】図１は本発明の光学素子の一例を示す側面
断面図である。光学素子は、光制御層１と、該光制御層
１を狭持するようにして設けられた第１の電極２−１お
よび複数に分割された電極群からなる第２の電極２−２
と、前記第１の電極の上面に設けられた導光板３と、前
記第２の電極２−２の下面に設けられた基板４と、該基
板４の下面に偏光を均一化するための位相差板５と、さ
らに該位相差板５を介して設けられた散乱度を向上させ
るための反射面６とを備えた光学素子本体１００と、前
記導光板３の上面に空隙Ａを介して設けられた偏光板７
とから構成される。この例の光学素子では、ノイズ防止
手段１０１は、前記導光板３の上方に設けられた偏光板
７と、前記光学素子本体内の前記反射面６の上面に設け
られた位相差板５とからなる。

【００２２】前記光制御層１は、電界または磁場といっ
た外場により回折能または散乱能が変化する材料から構
成される。光制御層１には、例えば、等方的な高分子樹
脂中にネマティック液晶滴をランダムに分散させた一般
的な高分子分散液晶を使用することができるが、ホログ
ラフィック高分子分散液晶またはリバースモード高分子
分散液晶を使用した場合には特定の効果が得られる。す
なわち、光制御層１にホログラフィック高分子分散液晶
またはリバースモード高分子分散液晶を使用すると表示
装置のコントラストを高めることが可能となる。

【００２３】次に、図１を参照しながら光学素子の動作
について説明する。導光板３に入射する光の方向は様々
であるが、ある一方向の入射光８に着目し、図中の矢印
ので示した。一般的な高分子分散液晶を使用して光制御
層１を構成した場合、通常、高分子分散液晶は散乱状態
であるため、導光板３を導光する光は散乱し出射され
る。一方、対向する電極２−１と２−２との間に電界を
印加すると、高分子分散液晶は透明状態となり出射光は
抑制される。すなわち、図中、右側の上下２つの電極に
電圧を加えて、その部分の光制御層１に電界を印加した
場合、斜線を施した領域が散乱状態となり、斜線を施し
ていない領域は透明状態となる。入射光８は反射板の上
面で全反射し、反射板の下面に設けられた反射面６で反
射することにより導光され、高分子分散液晶が透明であ
る限り伝播する。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（図では出射光９として示した）を生成す
る。なお、図１に示すように光制御層１を狭持する電極
の一方を分割することにより光を取り出す場所を制御す
ることが可能となるが、分割の形式は任意である。分割
の形式は、例えば、短冊状または表示画素単位であって
よい。

【００２４】導光板３の光制御層１と反対側の面（出射
側界面）に接している媒質（図では空気）は、全反射を
起こすために導光板よりも屈折率が小さい。光制御層１
の屈折率が導光板３の屈折率とほぼ等しいか、または導
光板の屈折率よりも大きい方が入射光８は効率的に散乱
する。しかし、基本的にこれらの屈折率は任意である。

【００２５】光学素子本体１００の前面に偏光板７を設
けると、出射成分は該偏光板７の透過が容易となる軸方
向に限定されるが、出射光強度の制御性は損なわれな
い。一方、出射側からの入射光については、高分子分散
液晶が透明状態にある場合、偏光板７がない状態では光
学素子本体１００内の反射面６により反射されノイズ光
となって戻ってしまう。その結果、出射光とノイズ光と
の区別が付かずコントラストが低下する原因となる。し
かるに、位相差板５の軸方向を偏光板７の透過軸に対し
て４５度傾けて配置する構成においては、出射側から入
射した光が往復で半波長の位相差を受け偏光方向が９０
度回転し、偏光板７により吸収されるため、出射側から
入射した光の影響を完全に除去する事ができる。すなわ
ち、ノイズ光の発生を防止することができる。

【００２６】また、光制御層１として高分子液晶中に低
分子液晶を分散させた高分子分散液晶を用い、かつ配向
膜などでその配向方向をホモジニアス配向とし、高分子
分散液晶層に複屈折率を発現させることにより、高分子
分散液晶層を位相差板として機能させることができる。
この場合、位相差板５を省略することもでき、光学素子
および該光学素子を用いた表示装置を簡略化することが
可能となる。

【００２７】以下、本発明の光学素子を図面を参照しな
がら実施例により詳細に説明する。

【００２８】

【実施例】（実施例１）図２は本発明の光学素子の第１
の実施例を示すものであり、（ａ）は該光学素子の側面
断面図、（ｂ）は該光学素子を構成する光学素子本体１
００中に設けられている分割された電極を示す模式的平
面図である。光学素子は、光制御層１と、該光制御層１
を狭持するようにして設けられた透明電極２−１および
複数に分割された電極群からなる透明電極２−２と、前
記透明電極２−１の上面に設けられた導光板３と、前記
透明電極２−２の下面に設けられた基板４と、前記透明
電極２−１の上面に設けられた導光板３と、前記基板４
の下面に位相差板５と、さらに該位相差板５の下面に設
けられた反射板からなる反射面６とを有してなる光学素
子本体１００と、前記導光板３の上面に空隙Ａを介して
設けられた偏光板７とから構成される。本実施例におけ
るノイズ防止手段１０１は、偏光板７と光学素子本体１
００内の反射面６の上面に設けられた位相差板５とから
なる。

【００２９】このような構成からなる光学素子は、例え
ば以下のようにして作製される。

【００３０】まず、７０５９（ｃｏｒｎｉｎｇ社（米
国））等のガラス基板を２枚用意し、それぞれの基板上
にスパッタ等でＩＴＯ（Indium tin oxide）膜を形成す
る。次いで、例えばＥ−７（メルクジャパン（株））の
ような液晶と例えばＮＯＡ−６５（Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐ
ｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ（米国））のような光硬化樹脂
とからなる高分子分散液晶をＩＴＯ膜が形成された基板
で両側から挟む。この高分子分散液晶には、基板間の間
隙を一定にするために例えば直径２０ミクロン径程度の
微小球を含有させておく。このように、微小球を含有さ
せた高分子分散液晶に紫外線を露光することにより、微
小球の直径と等しい厚さの光制御層が形成される。次い
で、基板４の片面にフィルム状の位相差板を張り付けた
後、アルミニウムを蒸着して反射面６を形成する。さら
に、導光板３となる一方のガラス基板の上面に若干の隙
間をあけて偏光板７を設けることにより本実施例の光学
素子が構成される。

【００３１】このようにして構成された光学素子の動作
は図１を用いて先に説明したとおりである。図３に示し
たように一方の基板４上の電極２−２を分割することに
より光を取り出す場所を制御できる。樹脂と液晶との組
み合わせはこれに限定されるものではない。また、高分
子分散液晶からなる光制御層１の厚さは必要とする散乱
度によって変化するが、おおむね数ミクロンから、数１
００ミクロン程度である。

【００３２】本実施例では導光板３の導光特性を維持す
るため、導光板３と偏光板７との間に空隙Ａを存在させ
ているが、角度選択性反射体などを導光板３の表面に設
け該導光板３内の光を反射する構成をとれば導光板３と
偏光板７とを密着させても良い。

【００３３】また、本実施例では導光板３と基板４とを
兼用したが、これらを別々に設け互いを接着しても良
い。さらに、本実施例では反射面６および位相差板５を
それぞれ基板４の外側に設けたが、基板４の内側（光制
御層１のある側）に設けても良い。この場合、反射面６
と電極２−２を兼ねて光を鏡面反射する材料からなる電
極を使用してもよい。このような構成では、反射面を設
ける基板は透光性でなくても良い。その他、光学素子本
体の構成を種々変更できることは当業者であれば容易に
理解できる。

【００３４】（実施例２）図３は本発明の光学素子の第
２の実施例を示す側面断面図である。光学素子は、光制
御層１と、該光制御層１の上面に設けられた透明電極２
−１と、前記光制御層１の下面に設けられた誘電体多層
膜からなる反射面６と、該反射面６の下面に設けられた
電極２−３と、前記透明電極２−１の上面に設けられた
導光板３と、前記電極２−３の下面に設けられた基板と
を有してなる光学素子本体１００と、前記導光板３の上
方に空隙Ａを介して設けられた位相差板５と該位相差板
５の上面に設けられた偏光板７とから構成される。本実
施例におけるノイズ防止手段１０１は、偏光板７と該偏
光板の下面に設けられた位相差板５とからなる。

【００３５】このような構成からなる光学素子は、例え
ば以下のようにして作製される。まず、７０５９（ｃｏ
ｒｎｉｎｇ社（米国））などのガラス基板上にスパッタ
などでＩＴＯ膜を形成する。また、通常のプリント基板
を作製するようにガラスエポキシ基板の上に銅などの電
極を加工し、次いで電極の上に蒸着により誘電体多層膜
からなる反射面を形成する。次いで、例えばＥ−７（メ
ルクジャパン（株））のような液晶と例えばＮＯＡ−６
５（Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ（米
国））のような光硬化樹脂とからなる高分子分散液晶を
上述した２枚の基板で両側から挟む。この高分子分散液
晶には、基板間の間隔を一定にするために例えば直径１
００ミクロン程度の微小球を含有させておく。このよう
に、微小球を含有させた高分子分散液晶に紫外線を露光
することにより、微小球の直径と等しい厚さの光制御層
が形成される。次いで、導光板となるガラス基板の上方
に空隙Ａを介して位相差板５と、さらに該位相差板５の
上面に偏光板７とを設けることにより本実施例の光学素
子が構成される。

【００３６】このようにして構成された光学素子の動作
は図１を用いて先に説明したとおりである。図３に示し
たように一方の基板上の電極を分割することにより光を
取り出す場所を制御できる。樹脂と液晶との組み合わせ
はこれに限らない。また、光制御層１となる高分子分散
液晶領域の厚さは、必要とする散乱度によって変化する
おおむね数ミクロンから、数１００ミクロン程度であ
る。

【００３７】本実施例では導光板３の導光特性を維持す
るため、導光板３と位相差板５との間に空隙Ａを存在さ
せているが、導光板３と位相差板５との間に角度選択性
反射体などを設け導光板内の光を反射するように構成し
てもよい。

【００３８】また、本実施例では導光板と基板とを兼用
したが、これらを別々に設け互いを接着しても良い。さ
らに、本実施例では反射面６を基板の内側に設けたが、
基板４および電極２−３を透光性の材料から構成するこ
とにより実施例１で示したように反射面６を基板の外側
に設けてもよい。その他、光学素子本体１００の構成を
種々変更できることは当業者であれば容易に理解でき
る。

【００３９】偏光板を使用すると回転した成分の光を除
くことができ、コントラストを向上することが可能とな
るが、偏光方向が変化しなかった成分については取り除
くことができない。実施例１および実施例２の光学素子
では、ノイズ防止手段１０１として偏光板７と位相差板
５とを併用して用いる。位相差板５を使用し、光が入射
して反射するまでの位相差が半波長となるように制御す
ることにより、さらにコントラストを向上させることが
可能となる。

【００４０】なお、実施例２では位相差板５が光学素子
本体１００と独立して設けられているため、位相差板の
パラメータを自由に設定できる。

【００４１】（実施例３）図４は本発明の光学素子の第
３の実施例を示す側面断面図である。光学素子は、偏光
板７を反射型偏光板７ａと吸収型偏光板７ｂとから構成
することを除いて実施例２と同様に構成される。すなわ
ち、実施例２と同様にして構成された光学素子本体１０
０と、該光学素子本体１００の最上層となる導光板３の
上面に空隙Ａを介して設けられた位相差板５と、該位相
差板５の上面に設けられた反射型偏光板７ａと、さらに
反射型偏光板７ａの上面に設けられた吸収型偏光板７ｂ
とから構成される。本実施例におけるノイズ防止手段１
０１は、位相差板５と反射型偏光板７ａと吸収型偏光板
７ｂとからなる。反射型偏光板７ａと吸収型偏光板７ｂ
の透過容易偏光方向を一致させた場合が最適条件とな
る。

【００４２】このような構成からなる光学素子は、偏光
板７を反射型偏光板７ａと吸収型偏光板７ｂとから構成
することを除いて実施例２に示した方法と同様にして作
製される。すなわち、まず、７０５９（ｃｏｒｎｉｎｇ
社（米国））などのガラス基板上にスパッタなどでＩＴ
Ｏ膜を形成する。また、通常のプリント基板を作製する
ようにガラスエポキシ基板の上に銅などの電極を加工
し、次いで電極の上に蒸着により誘電体多層膜からなる
反射面を形成する。次いで、例えばＥ−７（メルクジャ
パン（株））のような液晶と例えばＮＯＡ−６５（Ｎｏ
ｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ（米国））のよ
うな光硬化樹脂とからなる高分子分散液晶を上述した２
枚の基板で両側から挟む。この高分子分散液晶には、基
板間の間隔を一定にするために例えば直径１００ミクロ
ン程度の微小球を含有させておく。このように、微小球
を含有させた高分子分散液晶に紫外線を露光することに
より、微小球の直径と等しい厚さの光制御層が形成され
る。次いで、導光板３となるガラス基板の上方に空隙を
介して位相差板５と該位相差板５の上面に反射型偏光板
７ａと、さらに該反射型偏光板７ａの上面に吸収型偏光
板７ｂとを設けることにより本実施例の光学素子が構成
される。

【００４３】このようにして構成された光学素子の動作
は図１を用いて先に説明したとおりである。図４に示し
たように一方の基板４上の電極２−３を分割することに
より光を取り出す場所を制御できる。樹脂と液晶との組
み合わせはこれに限らない。また、光制御層１となる高
分子分散液晶領域の厚さは、必要とする散乱度によって
変化するおおむね数ミクロンから、数１００ミクロン程
度である。

【００４４】本実施例では導光板３の導光特性を維持す
るため、導光板３と位相差板５との間に空隙Ａを存在さ
せているが、導光板３と位相差板５との間に角度選択性
反射体などを設け導光板内の光を反射するように構成し
てもよい。

【００４５】また、本実施例では導光板と基板とを兼用
したが、これらを別々に設け互いを接着しても良い。さ
らに、本実施例では反射面６を基板の内側に設けたが、
基板４および電極２−３を透光性の材料から構成するこ
とにより実施例１で示したように反射面６を基板４の外
側に設けてもよい。その他、光学素子本体１００の構成
を種々変更できることは当業者であれば容易に理解でき
る。

【００４６】実施例１または２では偏光板３を通して光
を取り出す際に透過軸と直交する成分の損失が生じる
が、本実施例では、導光板３側に反射型偏光板７ａを設
けることにより損失となる成分を導光板に戻すことが可
能となる。その結果、実施例１および２と比較して光利
用効率の向上が期待できる。

【００４７】以上、本発明の特徴であるノイズ防止手段
について実施例１から３に従って詳しく説明してきた。
本発明の光学素子において、光学素子本体の構造は本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形可能であ
る。そのような変形例のいくつかを以下の実施例に示
す。

【００４８】実施例１から３に記載の光学素子では、Ｅ
−７（メルクジャパン（株））のような液晶と例えばＮ
ＯＡ−６５（Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎ
ｃ（米国））のような光硬化樹脂とからなる高分子分散
液晶を使用して光制御層１を構成した。光制御層１に使
用する材料は、これらに限定されるものではなく一般的
な高分子分散樹脂を使用してもよい。特に、ホログラフ
ィック高分子分散液晶またはリバースモード高分子分散
液晶を使用した場合には後述するように特別の効果が得
られる。これらについて以下、実施例４および５に示
す。

【００４９】（実施例４）本実施例の光学素子は、光制
御層にホログラフィック高分子分散液晶を使用すること
を除いて前述した実施例３と同じ構成である。本実施例
におけるノイズ防止手段１０１は、図４に示すように位
相差板５と、該位相差板５の上面に設けられた反射型偏
光板７ａと、さらに該反射型偏光板７ａの上面に設けら
れた吸収型偏光板７ｂとからなる。

【００５０】このような構成からなる光学素子は、例え
ば以下のようにして作製される。まず、７０５９（ｃｏ
ｒｎｉｎｇ社（米国））などのガラス基板上にスパッタ
などでＩＴＯ膜を形成する。また、通常のプリント基板
を作製するようにガラスエポキシ基板の上に銅などの電
極を加工し、次いで電極の上に蒸着により誘電体多層膜
からなる反射面６を形成する。次いで、上述のガラス基
板と透過性のフィルムとを用いて、例えばＥ−７（メル
クジャパン（株））のような液晶と例えばＮＯＡ−６５
（Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ（米
国））のような光硬化樹脂とからなる高分子分散液晶を
上述した２枚の基板で両側から挟む。この高分子分散液
晶には、基板間の間隔を一定にするために例えば直径１
００ミクロン程度の微小球を含有させておく。このよう
に、微小球を含有させた高分子分散液晶にレーザ光で生
成される干渉縞を露光することにより、微小球の直径と
等しい厚さの光制御層１（ホログラフィック高分子分散
液晶層）が形成される。次いで、透過性フィルムを剥離
し、上述のガラスエポキシ基板を接着する。さらに、導
光板となるガラス基板の上方に空隙Ａを介して位相差板
と該位相差板の上面に反射型偏光板７ａを介して設けら
れた吸収型偏光板７ｂとを設けることにより本実施例の
光学素子が構成される。

【００５１】本実施例では、高分子樹脂中に分散された
液晶滴の分布により反射型ホログラムを形成するため、
高分子分散液晶領域の両面から光を照射する必要があ
り、作製時には非透光性のガラスエポキシ基板の代わり
に透光性フィルムを用いた。しかし、本実施例では透過
型ホログラム構造を高分子分散液晶中に作製しても良
い。この場合、高分子分散液晶領域への入射は片側から
であるので、フィルム基板を用いずにガラス基板とガラ
スエポキシ基板とで混合物を挟んだ状態で干渉縞を露光
しても良い。

【００５２】このようにして構成された光学素子の動作
は図１を用いて先に説明したとおりである。図４に示し
たように一方の基板上の電極を分割することにより光を
取り出す場所を制御できる。樹脂と液晶との組み合わせ
はこれに限らない。また、光制御層１となる高分子分散
液晶領域の厚さは、必要とする散乱度によって変化する
おおむね数ミクロンから、数１００ミクロン程度であ
る。

【００５３】本実施例では導光板３の導光特性を維持す
るため、導光板３と位相差板５との間に空隙Ａを存在さ
せているが、導光板３と位相差板５との間に角度選択性
反射体などを設け導光板３内の光を反射するように構成
してもよい。

【００５４】また、本実施例では導光板と基板とを兼用
したが、これらを別々に設け互いを接着しても良い。さ
らに、本実施例では反射面６を基板４の内側に設けた
が、基板４および電極２−３を透光性の材料から構成す
ることにより、実施例１で示したように反射面６を基板
４の外側に設けてもよい。その他、光学素子本体１００
の構成を種々変更できることは当業者であれば容易に理
解できる。

【００５５】本実施例では光制御層の回折能を変化させ
るため、光源が白色であっても特定の色を表示できる。
また、回折を用いることにより出射光の指向性の強い方
向を制御できる。

【００５６】本実施例では、導光板３側に反射型偏光板
７ａを設けることにより損失となる成分を導光板に戻す
ことが可能となる。その結果、実施例１および２と比較
して光利用効率の向上が期待できる。

【００５７】本実施例の別の態様として、反射型偏光板
７ａと吸収型偏光板７ｂとを組み合わせて使用する代わ
りに実施例１または２に示したように通常の偏光板を使
用して光学素子を構成してもよい。

【００５８】（実施例５）本実施例の光学素子は、光制
御層にリバースモード高分子分散液晶を使用することを
除いて前述した実施例３とほぼ同じ構成である。リバー
スモード高分子分散液晶を使用して光制御層１を構成し
た場合は、後述するように位相差板５を省略することが
可能となる。

【００５９】光学素子は、図４に示すように光制御層１
と、該光制御層１の上面に設けられた透明電極２−１
と、前記光制御層１の下面に設けられた誘電体多層膜か
らなる反射面６と、該反射面６の下面に設けられた電極
２−３と、前記透明電極２−１の上面に設けられた導光
板３と、前記電極２−３の下面に設けられた基板とを有
してなる光学素子本体１００と、前記導光板３の上方に
空隙Ａを介して設けられた反射型偏光板７ａと該反射型
偏光板７ａの上面に設けられた吸収型偏光板７ｂからな
る偏光板７から構成される。本実施例におけるノイズ防
止手段１０１は、反射型偏光板７ａと該反射型偏光板７
ａの上面に設けられた吸収型偏光板７ｂとからなる。反
射形偏光板７ａと吸収型偏光板７ｂの透過容易偏光方向
を一致させた場合が最適条件となる。

【００６０】このような構成からなる光学素子は、例え
ば以下のようにして作製される。まず、７０５９（ｃｏ
ｒｎｉｎｇ社（米国））などのガラス基板上にスパッタ
などでＩＴＯ膜を形成する。また、通常のプリント基板
を作製するようにガラスエポキシ基板の上に銅などの電
極を加工し、次いで電極の上に蒸着により誘電体多層膜
からなる反射面６を形成する。次いで、例えばＥ−７
（メルクジャパン（株））のような液晶と例えばＵＣＬ
−００２（大日本インキ（株））のような液晶モノマー
とからなる高分子分散液晶を上述した２枚の基板で両側
から挟む。この高分子分散液晶には、基板間の間隔を一
定にするために例えば直径１００ミクロン程度の微小球
を含有させておく。このように、微小球を含有させた高
分子分散液晶に紫外線を露光することにより、微小球の
直径と等しい厚さの光制御層１（リバースモード高分子
分散液晶層）が形成される。次いで導光板３となるガラ
ス基板の上方に空隙Ａを介して反射型偏光板７ａと、さ
らに該反射型偏光板７ａの上面に吸収型偏光板７ｂとを
設けることにより本実施例の光学素子が得られる。この
場合、光制御層１の位相差がｎ＋１／４（ｎは整数）波
長位相差となるようにリバースモード高分子分散液晶層
の厚さを調節することにより位相差板５を省略すること
ができる。また、光制御層１の配向方向を偏光板の透過
軸に対して４５度傾けるようにした場合が最良となる。

【００６１】ここで、リバースモード高分子分散液晶と
は、液晶性高分子樹脂中に低分子液晶を分散させること
により構成される。このリバースモード高分子分散液晶
を用いて光制御層を構成すると、電界を印加しない時、
光制御層は液晶性高分子樹脂と低分子液晶とが複屈折性
を有する一様な膜となり、透過状態となる。また、電界
を印加した時には低分子液晶が電界によって配向して液
晶性高分子樹脂と屈折率差が生じ、散乱状態となる。こ
のようなリバースモード高分子分散液晶を用いて光学素
子を構成すると、透過状態では、どの方向の光に対して
も一様な屈折率分布となる。したがって、このような液
晶を表示装置に適用した場合、透過状態において散乱が
生じないために、斜め方向からでもコントラストの高い
表示が可能となる。

【００６２】上述した光学素子本体１００の前面に偏光
板７を設けると、出射成分は該偏光板７透過容易軸方向
に限定されるが、出射光強度の制御性は損なわれない。
また、出射しようとした光成分のうち偏光板７を透過で
きなかった成分も偏光板７により反射され、導光板中に
戻され導波中に偏光が回転した後に出射されるので、光
利用効率を著しく高めることが可能となる。一方、出射
側から入射した光については、リバースモード高分子分
散液晶の位相差により配向方向を偏光板７の透過軸と４
５度傾けて配置する構成においては、入射した光が往復
で半波長の位相差を受け偏光方向が９０度回転し偏光板
により反射されるため、出射側から入射した光の影響を
完全に除去する事ができる。

【００６３】このようにして構成された光学素子の動作
は図１を用いて先に説明したとおりである。図４に示し
たように一方の基板４上の電極２−３を分割することに
より光を取り出す場所を制御できる。樹脂と液晶との組
み合わせはこれに限らない。また、光制御層１となる高
分子分散液晶領域の厚さは、必要とする散乱度によって
変化するおおむね数ミクロンから、数１００ミクロン程
度である。

【００６４】本実施例では導光板の導光特性を維持する
ため、導光板と位相差板との間に空隙Ａを存在させてい
るが、導光板と位相差板との間に角度選択性反射体など
を設け導光板内の光を反射するように構成してもよい。

【００６５】また、本実施例では導光板と基板とを兼用
したが、これらを別々に設け互いを接着しても良い。さ
らに、本実施例では反射面６を基板４の内側に設けた
が、基板４および電極２−３を透光性の材料から構成す
ることにより、実施例１で示したように反射面６を基板
４の外側に設けてもよい。その他、光学素子本体１００
の構成を種々変更できることは当業者であれば容易に理
解できる。

【００６６】本実施例では、導光板３側に反射型偏光板
７ａを設けることにより損失となる成分を導光板に戻す
ことが可能となる。その結果、実施例１および２と比較
して光利用効率の向上が期待できる。また、光制御層１
にリバースモード高分子分散液晶を使用することにより
多重散乱による漏れ光を軽減できるので実施例３と比較
して光利用効率の向上が期待できる。さらに、本実施例
では、リバースモード高分子分散液晶の散乱液晶の散乱
方向に偏光依存性があるため、該散乱光の強度が大きい
偏光に、偏光板の偏光透過方向をあわせることにより、
効率を向上させることができる。

【００６７】本実施例の別の態様として、反射型偏光板
７ａと吸収型偏光板７ｂとを組み合わせて使用する代わ
りに実施例１または２に示したように通常の偏光板を使
用して光学素子を構成してもよい。

【００６８】なお、本実施例では、リバースモード高分
子分散液晶を使用して位相差板５を省略できることを例
示した。しかし、位相差がｎ＋１／４（ｎは整数）波長
となるように、厚さを調節したリバースモード高分子分
散液晶層（光制御層）と位相差板とを組み合わせてもよ
い。

【００６９】また、光制御層１に使用する高分子分散液
晶は、リバースモード高分子分散液晶に限らない。リバ
ースモード高分子分散液晶以外の例としては、ネマティ
ック液晶をホモジニアス配向させ、無電界状態で一様な
複屈折性薄膜とし、低周波交流電圧を印加することによ
りウイリアムズドメインを誘起して散乱状態とする場合
でも同様に位相差板を省略することができる。

【００７０】以上、実施例１から５では、光制御層１を
狭持する第１の電極２−１および第２の電極２−２、２
−３の一方を分割して光学素子を構成したが、光制御層
１を狭持する電極の種類および形状はどのようなもので
あってもよい。以下に光制御層の光回折能または光散乱
能を変化させるために使用する電極の変形例を示す。

【００７１】（実施例６）図５は本発明の光学素子の第
６の実施例を示すものであり、（ａ）は該光学素子の側
面断面図、（ｂ）は該光学素子を構成する光学素子本体
１００中に設けられている櫛形電極を示す平面図であ
る。本実施例の光学素子は、光制御層１を狭持する電極
の一方を櫛形形状にしたことおよび光制御層１にネマテ
ィック液晶を使用したこと以外は実施例３と同じ構成で
ある。

【００７２】すなわち、光学素子は、ガラスなどの透光
性基板に例えばＩＴＯ（Indium tinoxide）のような透
明電極２−１を設けた基板（導光板３）と、例えばガラ
スのような一般的な基板に例えばアルミニウムからなる
櫛形電極２−４を設け、その上に誘電体多層膜からなる
反射面６を形成した基板４を作製し、これら２枚の基板
の電極でネマティック液晶としてＥ−７（メルクジャパ
ン（株））を挟むことにより構成される。さらに図５
（ａ）に示すように透光性の基板（導光板３）には空隙
Ａを介して位相差板５と反射型偏光板７ａと吸収型偏光
板７ｂとが設置されている。反射形偏光板７ａと吸収型
偏光板７ｂとの透過容易偏光方向を一致させた場合が最
適条件となる。

【００７３】図５（ｂ）に示すように櫛形電極２−４
は、櫛状に枝分かれした複数の枝部を有し、該複数の枝
部は１カ所以上の領域で電気的に接続することにより全
体が等電位となる。また、前記複数の枝部は光を回折す
るような微細な周期構造を光制御層中に誘起できる程度
の寸法で周期的に分布している。なお、この櫛形電極
は、例えばガラスのような基板上にアルミなどの電極を
一様の厚さに蒸着し、フォトリソグラフィの手法に従い
パターニングすることで容易に作製できる。

【００７４】このようにして構成された光学素子の動作
は図１を用いて先に説明したとおりであるが、光制御層
１を狭持する透明電極２−１と櫛形電極２−４との間に
電界を印加させると、光制御層１を構成する液晶中に櫛
形電極２−４に対応した屈折率分布を誘起することが可
能となる。このような屈折率分布による回折を用いるこ
とにより光の取り出しを制御することが可能となる。

【００７５】本実施例の光学素子についても実施例３と
同様に変形することが可能である。しかし、本実施例で
は、高分子分散液晶の多重散乱による漏れ光を軽減でき
るので実施例３と比較して光利用効率の向上が期待でき
る。

【００７６】本実施例の別の態様として、反射型偏光板
７ａと吸収型偏光板７ｂとを組み合わせて使用する代わ
りに、実施例１または２に示したように通常の偏光板を
使用して光学素子を構成してもよい。

【００７７】（実施例７）図６は本発明の光学素子の第
７の実施例を示すものであり、（ａ）は該光学素子の側
面断面図、（ｂ）は該光学素子を構成する光学素子本体
１００中に設けられている櫛形電極を示す平面図であ
る。本発明の光学素子は、光制御層１と、光制御層１の
下面に誘電体多層膜からなる反射面６を介して基板４の
同一平面上に設けられた櫛形電極２−４ａおよび２−４
ｂと、光制御層１の上面に設けられた導光板３とを有し
てなる光学素子本体１００と、前記導光板３の上面に空
隙Ａを介して設けられた位相差板５と、位相差板５の上
面に設けられた反射型偏光板７ａと該反射型偏光板７ａ
の上面に設けられた吸収型偏光板７ｂとからなる偏光板
７とから構成されるノイズ防止手段１０１とを有する。
前記櫛形電極２−４ａおよび２−４ｂは、実施例７で使
用した櫛形電極と同様のものである。

【００７８】本実施例では、図６（ｂ）に示すように、
双方の電極の枝部が交互にくみ合わさるようにして同一
基板上に設けられている。このような電極によって周期
的な電界を形成できるため、光制御層に周期的に屈折率
分布を誘起することが可能となる。本実施例は実施例７
と本質的に同じであるため、他の記載は省略する。

【００７９】以上、本発明の光学素子について実施例に
より説明した。続いて、前述した本発明の光学素子によ
り構成する本発明の光表示装置の実施例を以下に説明す
る。

【００８０】（実施例８）図７は本発明の光学素子を用
いた表示装置の概略を示す側面断面図である。本実施例
８に示す表示装置は、配向膜１−２で狭持された光制御
層１−１と、光制御層１−１の上面に配向膜１−２を介
して設けられた透明電極２−１と、光制御層１−１の下
面に配向膜１−２を介して設けられた誘電体多層膜から
なる反射面６と、該反射面６の下面に設けられた電極２
−３と、該電極２−３の下面に設けられた基板４と、基
板４を貫通し、かつ前記電極２−３に接続する第１の端
部と基板４から露出する第２の端部とを有する電極（背
面電極）２−５とを有してなる光学素子本体１００と、
前記導光板３の上方に設けられた誘電体多層膜１０と、
該誘電体多層膜の上面に設けられた反射型偏光板７ａ
と、該反射型偏光板７ａの上面に設けられた吸収型偏光
板７ｂとを有し、さらに導光板３および透明電極２−１
の側面に冷陰極管１１と該冷陰極管１１の周囲を取り囲
むようにして設けられた反射板１２とからなる照射手段
１０２とから構成される。この実施例９の表示装置にお
けるノイズ防止手段１０１は、反射型偏光板７ａと該反
射型偏光板７ａの上面に設けられた吸収型偏光板７ｂと
からなる偏光板７とから構成される。

【００８１】本実施例の表示装置は以下のようにして作
製できる。まず、例えばガラスエポキシ基板にスルーホ
ール加工を行い画素電極が裏面から接続できる基板４を
作製し表面に反射面６となる誘電体多層膜および配向膜
１−２をつけ配向処理を行なう。また、透明なアクリル
板を導光板３とし透明電極２−１および配向膜１−２を
設け配向処理を行う。これら２枚の基板（導光板３およ
び基板４）でリバースモード高分子分散液晶を両側から
挟み、導光板３の上面に誘電体多層膜１０を設け、該誘
電体多層膜１０の上面に反射型偏光板７ａを設け、さら
に該反射型偏光板７ａの上面に吸収型偏光板７ｂを設け
る。さらに冷陰極管１１と反射板１２とからなる照明手
段１０２を設ける。

【００８２】ところで、本実施例の表示装置に適用した
光学素子は、導光板３の導光特性を維持するために導光
板３と位相差板５との間に誘電体多層膜１０を設けた
が、該誘電体多層膜１０の代りに空隙を存在させてもよ
い。

【００８３】本実施例の表示装置は、電極に印加する電
圧を制御することにより画素ごとに導光板から出射する
光強度を制御することが可能となる。また、背面電極２
−５により駆動することが可能となるため、駆動基板を
隙間なく並べることが可能となり、表示装置の大画面化
が容易となる。さらに、光制御層にリバースモード高分
子分散液晶を使用することにより、非点灯状態の画素に
ついて良好な黒色表示が実現できる。

【００８４】なお、本実施例の表示装置に用いた光学素
子は、実施例５に記載の光学素子であったが、もちろん
これらの光学素子に限らず本発明に係る光学素子であれ
ばどれを用いてもよい。

【００８５】以上、実施例１から８の実施例は、基板類
をすべて平板として記述したが、導光板を伝播する光の
漏洩が極度に大きくならない状況においては、曲面を構
成することもできる。その際は、フレキシブルプリント
基板などの柔軟性を有する基板が適している。また、電
極表面に反射膜を形成している実施例においては、電極
自体を反射面として反射膜を省略しても良い。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような効果が得られる。なお、ノイズ防止手段によ
る効果を概略説明し、その後にさらに本発明の効果を詳
しく述べることにする。

【００８７】（１）偏光板を設けることにより外部から
入射後出射するまでに偏光面が回転した成分の光を除く
ことができ、コントラストを向上することが可能とな
る。

【００８８】（２）位相差板を設けることにより入射し
て反射するまでの位相差が半波長になるように制御で
き、コントラストを向上することが可能となる。

【００８９】（３）導光板側に反射型偏光板を設けるこ
とにより損失となる成分を導光板に戻すことができ、光
利用効率を高めることが可能となる。

【００９０】（４）電界などで取り出し光の強度を制御
できるため制御性を向上することができ、反射面を設け
ることにより偏光板の効果を良好に利用することが可能
となる。

【００９１】（５）透明状態で位相差が１／４波長であ
るような光制御層を用いることにより、外部から入射し
た光は光制御層で１／２波長の位相差を得るため偏光面
がちょうど９０度回転するので、位相差板を用いなくて
もコントラストを向上することが可能となる。

【００９２】（６）高分子分散液晶は複屈折性粒子が分
散した薄膜であるため偏光を乱す特性が強いので、散乱
状態で外部から偏光板によって偏光された光が入射して
も出射時にはほぼ無偏光状態にできるので、散乱状態に
おけるノイズ光も大幅に削減することが可能となる。

【００９３】（７）ホログラフィック高分子分散液晶を
使用することにより、導光された光を取り出す状態にお
いても高分子分散液晶が散乱状態とならないようにする
ことができ、コントラストを高くすることが可能とな
る。また、取り出し光の指向性を制御することが可能と
なる。

【００９４】（８）櫛形電極を使用して駆動することに
より、導光された光を取り出す状態においても液晶が散
乱状態とならないようにすることができ、コントラスト
を高くすることが可能となる。また、取り出し光の指向
性を制御することが可能となる。

【００９５】（９）リバースモード高分子分散液晶を使
用することにより、透明状態における複屈折性を制御し
て位相差板を省略することができ、素子の簡略化が可能
となる。

【００９６】（１０）本発明に係る光学素子を使用する
ことによりコントラストが高い表示素子を実現すること
が可能となる。

【００９７】（１１）駆動基板を複数並べることにより
表示装置の大画面化を容易にすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学素子の実施例の動作を示すを示す
概略図である。

【図２】本発明の光学素子の実施例を示すものであり、
（ａ）は側面断面図、（ｂ）は分割された電極を示す模
式的平面図である。

【図３】本発明の光学素子の実施例を示す側面断面図で
ある。

【図４】本発明の光学素子の実施例を示す側面断面図で
ある。

【図５】本発明の光学素子の実施例を示すものであり、
（ａ）は光学素子の側面断面図、（ｂ）は（ａ）に適用
される櫛形電極を示す平面図である。

【図６】本発明の光学素子の実施例を示すものであり、
（ａ）は光学素子の側面断面図、（ｂ）は（ａ）に適用
される櫛形電極を示す平面図である。

【図７】本発明の表示装置の実施例を示す側面断面図で
ある。

【図８】従来の光学素子の一例を示す側面断面図であ
る。

【符号の説明】

１，１−１ 光制御層 １−２ 配向膜 ２−１ 第１の電極（透明電極） ２−２ 第２の電極（透明電極） ２−３ 第２の電極（電極） ２−３’ 電界が印加された電極 ２−４ 第２の電極（櫛形電極） ２−４ａ，２−４ｂ 櫛形電極 ２−５ 背面電極 ３ 導光板 ４ 基板 ５ 位相差板 ６ 反射面 ７ 偏光板 ７ａ 反射型偏光板 ７ｂ 吸収型偏光板 ８ 入射光 ９ 出射光 １０ 誘電体多層膜 １１ 冷陰極管 １２ 反射板 １００ 光学素子本体 １０１ ノイズ防止手段 １０２ 照明手段 Ａ 空隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０ 1/13363 1/13363 1/1343 1/1343 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３２２ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３２２Ｚ (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 (56)参考文献 特開 平７−28054（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−218905（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−281475（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−133591（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−221677（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−239668（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−24052（ＪＰ，Ａ) 特開2000−75272（ＪＰ，Ａ) 特開2000−162581（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導光板と、該導光板の下方に設けられた
   電界または磁場により光回折能または光散乱能が変化す
   る光制御層と、該光制御層の下方に設けられた反射面と
   を少なくとも有してなり、前記導光板を伝播する光の方
   向を前記光制御層と前記反射面とにより変えて出射する
   光学素子本体と、 該光学素子本体の出射側から該光学素子本体内に入射し
   た光が前記反射面により反射されて再び出射面から出射
   するノイズ光の発生を防止するノイズ防止手段とを備
   え、前記光学素子本体の前記光制御層が、 配向方向をホモジニアス配向として透明状態において複
   屈折性を発現させた高分子分散液晶からなり、 かつ前記光制御層の厚さを該光制御層によって生じる位
   相差が往復で１／２波長となるようにすることにより、 前記入射した光と該入射した光に基づく前記ノイズ光と
   の偏光が直交するように構成されており、 前記光制御層と前記導光板の上方に設けられた偏光板と
   から前記ノイズ防止手段が構成されている ことを特徴と
   する光学素子。
2. 【請求項２】 前記高分子分散液晶は、 リバースモード高分子分散液晶、またはネマティック高
   分子分散液晶であることを特徴とする請求項１に記載の
   光学素子。
3. 【請求項３】 前記偏光板は、 反 射型偏向板と該反射型偏向板の上面に設けられた吸収
   型偏光板とからなることを特徴とする請求項１または２
   に記載の光学素子。
4. 【請求項４】 導光板と、該導光板の下方に設けられた
   電界または磁場により光回折能または光散乱能が変化す
   る光制御層と、該光制御層の下方に設けられた反射面と
   を少なくとも有してなり、前記導光板を伝播する光の方
   向を前記光制御層と前記反射面とにより変えて出射する
   光学素子本体と、 該光学素子本体の出射側から該光学素子本体内に入射し
   た光が前記反射面により反射されて再び出射面から出射
   するノイズ光の発生を防止するノイズ防止手段とを備
   え、前記ノイズ防止手段が、 前記導光板の上方に設けられた位相差板と該位相差板の
   上方に設けられた偏光板とからなり、 前記偏光板は、 反射型偏向板と該反射型偏向板の上面に設けられた吸収
   型偏光板とからなる ことを特徴とする光学素子。
5. 【請求項５】 導光板と、該導光板の下方に設けられた
   電界または磁場により光回折能または光散乱能が変化す
   る光制御層と、該光制御層の下方に設けられた反射面と
   を少なくとも有してなり、前記導光板を伝播する光の方
   向を前記光制御層と前記反射面とにより変えて出射する
   光学素子本体と、 該光学素子本体の出射側から該光学素子本体内に入射し
   た光が前記反射面により反射されて再び出射面から出射
   するノイズ光の発生を防止するノイズ防止手段とを備
   え、前記ノイズ防止手段が、 前記導光板の上方に設られた偏光板と前記光学素子本体
   内の前記反射面の上方に設けられた位相差板とからな
   り、 前記偏光板は、 反射型偏向板と該反射型偏向板の上面に設けられた吸収
   型偏光板とからなる ことを特徴とする光学素子。
6. 【請求項６】 前記光制御層は、 高分子分散液晶を含むことを特徴とする請求項４または
   ５に記載の光学素子。
7. 【請求項７】 前記光制御層は、透光性の材料からなる
   第１の電極と透光性の材料からなる第２の電極とによっ
   て狭持されてい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。
8. 【請求項８】 前記第２の電極は、光を鏡面反射する材
   料から構成され、該第２の電極が前記反射面を兼ねてい
   ることを特徴とする請求項７に記載の光学素子。
9. 【請求項９】 前記第１の電極および前記第２の電極の
   少なくとも一方は、複数の枝部を有する櫛形形状の電極
   であることを特徴とする請求項７または８に記載の光学
   素子。
10. 【請求項１０】 前記第１の電極および前記第２の電極
    の少なく一方が複数の短冊状に分割された電極群である
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の光
    学素子。
11. 【請求項１１】 前記第１の電極および前記第２の電極
    のいずれかの電極が、表示画素単位に分割されているこ
    とを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の光学
    素子。
12. 【請求項１２】 前記光制御層の下面に第１の電極と第
    ２の電極が設けられ、これら第１の電極と第２の電極は
    複数の枝部を有する櫛形形状に形成され、前記第１の電
    極と前記第２の電極は各々の複数の枝部が交互に組み合
    わされて配置されてい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。
13. 【請求項１３】 前記反射面は、誘電体多層膜であるこ
    とを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の光
    学素子。
14. 【請求項１４】 導光板と、該導光板の下方に設けられ
    た電界または磁場により光回折能または光散乱能が変化
    する光制御層と、該光制御層の下方に設けられた反射面
    とを少なくとも有してなり、前記導光板を伝播する光の
    方向を前記光制御層と前記反射面とにより変えて出射す
    る光学素子本体と、 該光学素子本体の出射側から該光学素子本体内に入射し
    た光が前記反射面により反射されて再び出射面から出射
    するノイズ光の発生を防止するノイズ防止手段とを有し
    てなり、前記光学素子本体の前記光制御層が、 配向方向をホモジニアス配向として透明状態において複
    屈折性を発現させた高分子分散液晶からなり、 かつ前記光制御層の厚さを該光制御層によって生じる位
    相差が往復で１／２波長となるようにすることにより、 前記入射した光と該入射した光に基づく前記ノイズ光と
    の偏光が直交するように構成されており、 前記光制御層と前記導光板の上方に設けられた偏光板と
    から前記ノイズ防止手段が構成されている 光学素子を備
    えることを特徴とする表示装置。
15. 【請求項１５】 導光板と、該導光板の下方に設けられ
    た電界または磁場により光回折能または光散乱能が変化
    する光制御層と、該光制御層の下方に設けられた反射面
    とを少なくとも有してなり、前記導光板を伝播する光の
    方向を前記光制御層と前記反射面とにより変えて出射す
    る光学素子本体と、 該光学素子本体の出射側から該光学素子本体内に入射し
    た光が前記反射面により反射されて再び出射面から出射
    するノイズ光の発生を防止するノイズ防止手段とを有し
    てなり、 前記ノイズ防止手段が、 前記導光板の上方に設けられた位相差板と該位相差板の
    上方に設けられた偏光板とからなり、 前記偏光板は、 反射型偏向板と該反射型偏向板の上面に設けられた吸収
    型偏光板とからなる光学素子を備えることを特徴とする
    表示装置。
16. 【請求項１６】 導光板と、該導光板の下方に設けられ
    た電界または磁場により光回折能または光散乱能が変化
    する光制御層と、該光制御層の下方に設けられた反射面
    とを少なくとも有してなり、前記導光板を伝播する光の
    方向を前記光制御層と前記反射面とにより変えて出射す
    る光学素子本体と、 該光学素子本体の出射側から該光学素子本体内に入射し
    た光が前記反射面により反射されて再び出射面から出射
    するノイズ光の発生を防止するノイズ防止手段とを有し
    てなり、 前記ノイズ防止手段が、 前記導光板の上方に設られた偏光板と前記光学素子本体
    内の前記反射面の上方に設けられた位相差板とからな
    り、 前記偏光板は、 反射型偏向板と該反射型偏向板の上面に設けられた吸収
    型偏光板とからなる光学素子を備えることを特徴とする
    表示装置。