JP3626639B2

JP3626639B2 - 光学素子および該光学素子を用いた表示装置とその駆動方法

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Publication number: JP3626639B2
Application number: JP21933399A
Authority: JP
Inventors: 宗和伊達; 篤中平; 秀尚田中; 員丈上平
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2019-08-02
Also published as: JP2001042789A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大面積表示装置などに適用可能な光学素子および該光学素子の駆動方法に関する。
【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光制御層に散乱性を生じさせる表示装置（特開平６−３０５４３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号公報に開示では、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。
【０００４】
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。
【０００５】
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構成を図１２に示す。この表示装置は、光学素子として、透明電極１１をつけた導光板１０と、分割された鏡面反射可能な電極１４ａ、１４ｂ設けられた基板１３との間に光制御層１２となる薄膜を挟んだ構造を有する。この光制御層１２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ＵＣＬ−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。
【０００６】
上述の高分子分散液晶からなる光制御層１２は、電界を印加しないときは全面透明であり、入射した光１７は透明電極１１をつけた導光板１０と光制御層１２の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１６から例えば電極１５ｂに電圧をかけて電界を印加すると、電極１５ｂと透明電極１１との間にある高分子分散液晶の電界を印加した部分１９は、散乱または回折状態となり、導波光は電圧を印加した電極１５ｂ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１０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１８）される。そのため、電圧を印加した電極１５ｂに対応する部分だけが発光状態となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の表示装置に適用される光学素子は、透明電極１１と基板１４上の電極１５ａおよび１５ｂとの両方に電源１６の配線を必要としていた。そのため、複数の光学素子をタイル状にならべて大面積表示装置を実現する際に、透明電極１１からの配線を確保するための光学素子間の隙間を確保することの必要性や配線の複雑化をもたらし、高品位な画像を表示可能な大画面表示装置を普及させる上で、解像度等の特性のみならず、重量、生産コスト、生産性等の解決すべき課題がある。
【０００８】
したがって、本発明の課題は、電極への配線を簡素化して複数の光学素子の密集配列を容易にし、高品位な画像を表示可能な大画面表示装置を実現するための光学素子およびその駆動方法、さらに該光学素子を用いた表示装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１記載の発明は、透光性の材料からなる第１の電極が形成された、透光性の材料からなる第１の基板と、前記第１の電極と互いに対向するように配置された第２の電極が形成された第２の基板と、前記第１の電極および前記第２の電極との間に形成される光制御層とを有し、前記第１の基板を介して出射する光を前記光制御層で特性変化させることによって制御する光学素子であって、前記光制御層は、前記第１の電極と前記第２の電極とによって印加される電界により前記出射する光の特性を変化させる材料から構成され、前記第１の電極および前記第２の電極は、各々複数の電極から構成され、前記第１の電極の１つに対して前記第２の電極の複数個が電界形成上の対を構成し、かつ該電界形成上の対は、前記第２の電極の隣接する電極間で前記第１の電極の少なくとも１つを共用して構成され、前記第１の電極は、駆動回路に接続されずにその電位は浮遊し、かつ前記第２の電極のみが駆動回路と接続されて、前記第１の電極の電位が、該第１の電極と電界形成上の対を構成する前記第２の電極に印加する電圧によって定まることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の電極は、前記第１の基板上に該基板面内の第１の方向および該第１の方向と垂直な第２の方向に配列して設けられた、複数の電極から構成され、前記第２の電極は、前記第２の基板上に該基板面内の前記第１の方向および前記第２の方向に配列して設けられた、複数の電極から構成され、前記第１の電極の各々と前記第２の電極の各々とが、該電極が形成される基板面内の前記第１の方向および前記第２の方向にそれぞれ所定の割合だけ互いにずれた位置関係で対応する基板に配置され、前記第１の電極の１つに対して前記第２の電極の４つが電界形成上の対を構成し、かつ該電界形成上の対は、前記第２の電極の隣接する電極間で前記第１の電極の１つまたは２つを共用して構成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記第１の基板に光を伝播させ、伝播光の特性を前記光制御層によって変化させることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記第２の電極を構成する前記複数の電極は、前記第２の基板を貫通し、該第２の基板の上面に露出した第１の端部と前記第２の基板の下面に露出した第２の端部とをそれぞれ有し、該第２の端部のそれぞれを別個に電気的に接続することが可能であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、記光制御層は、液晶または該液晶と高分子樹脂とからなる高分子分散液晶のいずれかで構成することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記高分子分散液晶は、リバースモード高分子分散液晶であることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、出射光の特性を変化させて出射する光学素子を有してなる表示装置であって、前記光学素子が、透光性の材料からなる第１の電極が形成された、透光性の材料からなる第１の基板と、前記第１の電極と互いに対向するように配置された第２の電極が形成された第２の基板と、前記第１の電極および前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極とによって印加される電界により光の特性を変化させる光制御層とを有し、前記第１の基板を介して出射する光を前記光制御層で特性変化させることによって制御する光学素子であり、前記第１の電極および前記第２の電極は、各々複数の電極から構成され、前記第１の電極の１つに対して前記第２の電極の複数個が電界形成上の対を構成し、かつ該電界形成上の対は、前記第２の電極の隣接する電極間で前記第１の電極の少なくとも１つを共用して構成され、前記第１の電極は、駆動回路に接続されずにその電位は浮遊し、かつ前記第２の電極のみが駆動回路と接続されて、前記第１の電極の電位が、該第１の電極と電界形成上の対を構成する前記第２の電極に印加する電圧によって定まることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、透光性の材料からなる第１の電極が形成された、透光性の材料からなる第１の基板と、前記第１の電極と互いに対向するように配置された第２の電極が形成された第２の基板と、前記第１の電極および前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極とによって印加される電界により光の特性を変化させる光制御層とを有してなり、前記第１の電極および前記第２の電極は、各々複数の電極から構成され、前記第１の電極の１つに対して前記第２の電極の複数個が電界形成上の対を構成し、かつ該電界形成上の対は、前記第２の電極の隣接する電極間で前記第１の電極の少なくとも１つを共用して構成され、前記第１の電極は、駆動回路に接続されずにその電位は浮遊し、かつ前記第２の電極のみが駆動回路と接続されて、前記第１の電極の電位が、該第１の電極と電界形成上の対を構成する前記第２の電極に印加する電圧によって定まる光学素子の駆動方法であって、前記第１の電極の１つと電界形成上の対を構成する、前記第２の電極の複数個に印加する電位を各々選択し、前記複数個の電極に印加する電位の平均値と前記複数個の電極の各電位との差によって生じる電界で前記光制御層を所望の光学状態とし、前記第１の基板を介して出射する光を前記光制御層で特性変化させることによって制御することを特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記駆動回路によって前記第２の電極を駆動させる際に、多相交流を切り替えることを特徴とする。
【００１６】
なお、「所望の光学状態」とは、光制御層を狭持する電極に印加された電界により光制御層に入射した光に対する散乱度、回折効率、屈折率、複屈折率または透過率が変化することにより透過状態、散乱状態または回折状態のいずれかにすることを意味する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は、本発明にもとづく光学素子の第１の態様を説明するための模式的断面図である。光学素子は、導光板として機能する透光性の第１の基板１と、該第１の基板の下面に設けられた透光性の第１の電極２と、該第１の電極２の下面に設けられた光制御層３と、該光制御層３の下面に設けられた反射面４と、該反射面４の下面に設けられた複数の電極群からなる第２の電極５と、該第２の電極５の下面に設けられ、かつ前記第２の電極５が貫通した第２の基板６とから構成される。前記第２の電極５は、前記第２の基板６の上面に露出した第１の端部５’と前記第２の基板６の下面に露出した第２の端部５’’とをそれぞれ有し、該第２の端部５’’のそれぞれを別個に電気的に接続することが可能である。
【００１８】
前記光制御層３は、前記第１の電極２と前記複数の電極群からなる第２の電極５とによって印加される電界により入射した光の特性を変化させることができる。また、図１に示すように前記第２の電極５は、前記第２の基板６を貫通し、該第２の基板６の上面に露出した第１の端部５’と前記第２の基板６の下面に露出した第２の端部５’’をそれぞれ有し、該第２の端部５’’のそれぞれを別個に電気的に接続することができる。
【００１９】
本実施例の光学素子において、前記第１の電極２は、前記光制御層３の上面全体に設けられ、かつ駆動回路に接続されていない電極となる。したがって、第１の電極２と電界形成上の対を構成する各々の第２の電極５との電位のみを制御することによって光学素子の駆動制御を行うことができる。
【００２０】
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（ｃｏｒｎｉｎｇ社（米国））等のガラス基板上にスパッタ等でＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ）膜を形成し、上面が第１の基板１で下面が第１の電極（透明電極）２からなる第１の積層体とする。また、ガラスエポキシ樹脂からなる基板（第２の基板）６に複数のスルーホール加工を施し、各スルーホールの上下を貫通するようにして電極（第２の電極）５を設けることによって第２の積層体とし、さらに第１の積層体と第２の積層体とによって高分子分散液晶３を挟持させる。ここで、光制御層３は、直径が約５０ミクロンの微小球を含有したＥ−７（メルクジャパン（株））のような液晶とＮＯＡ−６５（ＮｏｒｌａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ（米国））等の光硬化樹脂とからなる高分子分散液晶から構成される。このような高分子分散液晶に紫外線を露光することにより硬化し、微小球の直径と等しい厚さの光制御層３が得られる。
【００２１】
上述したように光制御層３を構成する高分子分散液晶は、第１の電極２と第２の電極５とによって電界を印加することにより散乱状態または透過状態のいずれかになる。すなわち、高分子分散液晶から構成される光制御層３は、一定の閾値以下の電圧が印加されると散乱状態となる。一方、閾値を上回る電圧が印加されると透明となり光が透過可能な状態となる。
【００２２】
図２は本実施例の構成からなる光学素子に適用される第１の電極（光制御層３の上面全体にひろがる電極）と第２の電極（複数の分割されたの電極）との関係を説明するための模式的平面図である。ここでは、説明を容易にするために第２の電極の数を１２個とする。
【００２３】
一般に、第２の電極の電位をそれぞれｖ_１，ｖ_２・・・ｖ_ｎとすると、電界形成上の対となる一様な電極（第１の電極）の電位ｖ_ｔは、容量性結合により電極電位の平均となり、下記の式（１）で示される。
【００２４】
【数１】

【００２５】
例えば、図２に示すように、各々の第２の電極に対して、電位ａＶ、０Ｖ、および−ａＶ（ａは任意の整数）を印加する場合、散乱状態の領域に対応する電極の電位を０Ｖとし、透明状態にする領域に対応する電極の電位をａＶまたは−ａＶとする。電位がａＶである電極数と電位が−ａＶである電極数とをほぼ等しくした場合、第１の電極の電位ｖ_ｔは、ほぼ０Ｖとなるので透過状態とさせたい光制御層３の一部分に対応する第２の電極と第１の電極との間に電界が生じる。
【００２６】
（実施例２）
図３は、本発明にもとづく光学素子の第２の態様を説明するための模式的断面図である。また、図４は本実施例の光学素子に適用される第１の電極と第２の電極との配置を説明するための模式的平面図である。
【００２７】
本実施例の光学素子は、導光板として機能する透光性の第１の基板の一面に設けられた第１の電極を複数に分割された電極２１としたこと以外は、実施例１の光学素子と同じ構成である。また、本実施例の光学素子の駆動原理も実施例１と同様であるが、第１の電極が分割されているため、各々の分割電極２１に対応する複数の第２の電極５からなるブロックごとに電圧を決定すればよい。
【００２８】
図４では、１枚の第１の電極２１に対して４枚の第２の電極５が対応して１つのブロックを形成している場合について例示した。本実施例から構成される光学素子は、駆動時の電圧をブロックごとに決定できるので、実施例と比較して駆動電圧の計算方法および駆動回路の構成を簡略化することが可能となる。
【００２９】
（実施例３）
図５は、本発明にもとづく光学素子の第３の態様を説明するための模式的断面図である。また、図６は、本実施例の光学素子を上面から見た模式的平面図である。さらに図７は、本実施例の光学素子に適用される第１の電極と第２の電極との配置を説明するための模式的平面図である。
【００３０】
本実施例の光学素子は、実施例１および２と同様の材料等を用いて、また同様の積層順序で各層が設けることにより構成されるが、以下に説明する点が実施例１および２と異なる。すなわち、本実施例の光学素子は、複数の分割された電極（第１の電極）２２を一面に設けたガラス等からなる透明な第１の基板１と、複数の電極（第２の電極）５が貫通した第２の基板６と、高分子分散液晶からなる光制御層３とを有し、さらに第１の電極２が光制御層３に対向するような向きで第１の基板１と第２の基板６とによって光制御層３が挟持された構造を有する。
【００３１】
また、図６に示すようにこの光学素子では、複数の第１の電極２２と複数の電極（第２の電極）５とが同一平面上に規則正しく配列されている。しかし、複数の第１の電極２２は駆動回路には接続されていない。一方、複数の第２の電極５は、第１の電極２２の配列パターンとｘおよびｙ軸方向にそれぞれ半周期ずれるようなかたちで配列し、かつ駆動回路に接続可能である。したがって、第１の電極２２と電界形成上の対を構成する各々の第２の電極５との電位のみを制御することによって光学素子の駆動制御を行うことができる。
【００３２】
つぎに、このような構成からなる本実施例の光学素子の駆動について説明する。説明を容易にするために、６相交流を使用した場合の電圧印加による駆動例について図７、図８および図９を参照しながら説明する。また、図７の説明に用いる第１の電極および第２の電極は、図７に示す電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、および５Ｄとこれらの電極がなす領域の中心に位置する電界形成上の対となる第１の電極（対向電極）２２Ａである。
【００３３】
図８は、電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、および５Ｄに各々印加される電圧波形と、それらの電極に印加された電圧の平均値であるところの対向電極２２Ａの電位波形を示す。これらの波形が示すように、電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、およびＤに印加される電圧波形間では位相が３０度ずつ、また電極５Ｃと電極５Ｄとの間では６０度ずれている。この場合、高分子分散液晶３に印加される電圧は、電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、および５Ｄの各々と対向電極２２Ａとの電位差になり、図９で示した波形となる。
【００３４】
一般に高分子分散液晶や光制御層はある特定の電圧（閾値電圧）以下では、電界に対して応答しない性質があるので、図９に示したような位置に閾値が来るように駆動すれば、電極５Ａ、５Ｂ、および５Ｃによって印加される電圧の大きさは高分子分散液晶からなる光制御層１の状態を変化させるほどのものではなく、非動作状態となる。一方、電極５Ｄによって印加される電圧のみが閾値を上回ることから、電極５Ｄのみが動作状態となる。電極５Ａ、５Ｂ、および５Ｃについては、互いに位相が異なるにも係らず、同一の非動作状態となっている。すなわち、複数の対向電極を含んで駆動する場合でも独立に駆動可能なことを示している。
【００３５】
例えば、図１０に示すように、２つの対向電極２２Ａ、２２Ｂについて考える。対向電極２２Ａが電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃおよび５Ｄと重なっており、対向電極２２Ｂが電極５Ｃ、５Ｄ、５Ｅおよび５Ｆと重なっている場合、対向電極２２Ａの電位は、５Ａ、５Ｂ、５Ｃおよび５Ｄの平均で決定されるが、対向電極２２Ｂについては５Ｅおよび５Ｆの電位に依存し、対向電極２２Ａの電位とは独立に制御できるので、電極５Ｃあるいは電極５Ｄの対向電極２２Ａおよび２２Ｂと重なった部分の動作状態は独立に制御できる。つまり、駆動電極の数以上の画素を駆動することが実現できることになる。
【００３６】
このようにして、位相差を変えることにより、自由に駆動領域を制御することが可能となる。ここでは駆動波形の一例を示したにすぎず、駆動波形は一般に正弦波ではなく矩形波等であっても良い。また、周期関数に限らない。
【００３７】
（実施例４）
図１１は、本発明にもとづく表示装置の一例を説明するための模式的断面図である。
【００３８】
この表示装置は、実施例３と同様の光学素子と、該光学素子へ光を送る照明手段１００と、光学素子を駆動するための電源２００とを備える。
【００３９】
照明手段１００は、照明１０１と該照明１０１からの光を導光板として機能する第１の基板１の一端に集光させるレンズ１０２とを有する。
【００４０】
電源２００は各々の電極５に接続され、かつ各々の電極５の駆動は制御手段（不図示）によって制御される。
【００４１】
前述した実施例１から４では、導光板として機能する第１の基板１としてガラスを用いた例を説明したが、アクリル等の樹脂板であってもよい。アクリルのような軽量安価な材料を導光板として用いることで、軽量安価薄型の大面積表示装置を実現することが可能となる。
【００４２】
また、前述した実施例１から４では、反射面を誘電体多層膜から構成したが、例えばアルミニウムのような金属からなる膜から構成するか、または電極を鏡面反射する材料から作製し電極自体を反射面としてもよい。
【００４３】
さらに、光制御層３を構成する材料は、限定されるものでなく一般的な液晶または液晶と高分子樹脂とからなる高分子分散液晶を使用することができる。本発明にもとづき電極を構成すれば、リバースモード高分子分散液晶、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、エレクトロクロミック材料、ゲストホスト液晶、電歪素子等電界により特性が変化する薄膜の駆動全てに適用が可能である。
【００４４】
ところで、光制御層にリバースモード高分子分散液晶を使用した場合は特定の効果が得られるので以下に説明する。最初に一般的な高分子分散液晶とリバースモード高分子分散液晶との違いについて説明する。
【００４５】
リバースモード高分子分散液晶は、液晶性高分子樹脂中に低分子液晶を分散す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から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率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、光制御層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。
【００４６】
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。さらに、リバースモード高分子分散液晶を用いた発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が実現可能となる。
【００４７】
以上、本発明で示した実施例では、第１の基板に設けた透明電極への兵船は不要であり、かつ全面にわたって電気的に導通している必要がない。つまり図１２に示したように従来技術では透明な基板に設けられた透明電極の電位を制御するための配線が必要であり、透明電極を複数に分割すると、それぞれの電極への配線のため隙間が生じてしまった。しかし本発明では第１の基板が分割可能であり、かつ周囲に配線のための空隙が不要であるため、分割された第１の基板と第２の基板とによって狭持された光制御層を１ブロックとして、該ブロックをタイル状に隙間なく並べることにより、１００インチまたはそれ以上の大画面のディスプレイを容易かつ安価に実現することが可能である。
【００４８】
以上、本発明を実施例により具体的に示したが、本発明は上述した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あることは言うまでもない。例えば、本発明の実施例では、導光板を伝播する光を出射させる光学素子および表示装置について述べたが、照明の手段はこれに限らず、周囲の光を照明として用いこれを反射する反射型液晶表示装置などにも適用可能である。
【００４９】
【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該光学素子の駆動方法、さらに該光学素子を用いた表示装置を構成することにより以下のような効果が得られる。
【００５０】
（１）光制御層に電界を印加するための電極のうちの一部の電極（第１の電極）を駆動回路に接続する必要がないので、一枚の電極を複数に分割した電極構造とすることができ、また電極への配線を簡素化して複数の光学素子の密集配列を容易にし、高品位な画像を表示可能な大画面表示装置を提供することが可能となる。
【００５１】
（２）電界形成上の対を構成する第１の電極と第２の電極とを互いにずれた位置に配置することで、１電極内であっても領域によって印加電位を変えることができる。
【００５２】
（３）高分子分散液晶あるいはリバースモード高分子分散液晶を用いることで、高品位な画像の表示が可能となる。
【００５３】
（４）駆動回路に接続されていない電極の電位を、該電極と電界形成上の対となる電極とに印加する電圧を制御することにより、光学素子の駆動を実現するとともに、大画面表示装置を構成する際に隙間なく複数の光学素子を並べることが可能となる。
【００５４】
（５）駆動可能とした第２の電極を駆動する際に多相交流を切り替えて使用することが可能な駆動手段を適用することで、駆動電源および回路の構成を簡略化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にもとづく光学素子の第１の態様を説明するための模式的断面図である。
【図２】図１に示す光学素子に適用される第１の電極と第２の電極との関係を説明するための模式的平面図である。
【図３】本発明にもとづく光学素子の第２の態様を説明するための模式的断面図である。
【図４】図３に示す光学素子に適用される第１の電極と第２の電極との配置を説明するための模式的平面図である。
【図５】本発明にもとづく光学素子の第３の態様を説明するための模式的断面図である。
【図６】本発明にもとづく光学素子の平面図である。
【図７】図５に示す光学素子に適用される第１の電極と第２の電極との配置を説明するための模式的平面図である。
【図８】本発明にもとづく光学素子の駆動方法の一例を説明するための波形図である。
【図９】本発明にもとづく光学素子の駆動方法の一例を説明するための波形図である。
【図１０】本発明にもとづく光学素子に適用される第１の電極と第２の電極との配置を説明するための模式的平面図である。
【図１１】本発明にもとづく表示装置の一例を説明するための模式的断面図である。
【図１２】従来の表示装置の一例を説明するための模式的断面図である。
【符号の説明】
１第１の基板
２第１の電極
３光制御層
４反射面
５第２の電極
５’ 第１の端部
５’’ 第２の端部
６第２の基板
２１第１の電極
２２第１の電極
１００照明手段
１０１照明
１０２レンズ
２００電源

Claims

透光性の材料からなる第１の電極が形成された、透光性の材料からなる第１の基板と、前記第１の電極と互いに対向するように配置された第２の電極が形成された第２の基板と、前記第１の電極および前記第２の電極との間に形成される光制御層とを有し、前記第１の基板を介して出射する光を前記光制御層で特性変化させることによって制御する光学素子であって、
前記光制御層は、前記第１の電極と前記第２の電極とによって印加される電界により前記出射する光の特性を変化させる材料から構成され、
前記第１の電極および前記第２の電極は、各々複数の電極から構成され、
前記第１の電極の１つに対して前記第２の電極の複数個が電界形成上の対を構成し、かつ該電界形成上の対は、前記第２の電極の隣接する電極間で前記第１の電極の少なくとも１つを共用して構成され、
前記第１の電極は、駆動回路に接続されずにその電位は浮遊し、かつ前記第２の電極のみが駆動回路と接続されて、前記第１の電極の電位が、該第１の電極と電界形成上の対を構成する前記第２の電極に印加する電圧によって定まることを特徴とする光学素子。
前記第１の電極は、前記第１の基板上に該基板面内の第１の方向および該第１の方向と垂直な第２の方向に配列して設けられた、複数の電極から構成され、前記第２の電極は、前記第２の基板上に該基板面内の前記第１の方向および前記第２の方向に配列して設けられた、複数の電極から構成され、前記第１の電極の各々と前記第２の電極の各々とが、該電極が形成される基板面内の前記第１の方向および前記第２の方向にそれぞれ所定の割合だけ互いにずれた位置関係で対応する基板に配置され、前記第１の電極の１つに対して前記第２の電極の４つが電界形成上の対を構成し、かつ該電界形成上の対は、前記第２の電極の隣接する電極間で前記第１の電極の１つまたは２つを共用して構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
前記第１の基板に光を伝播させ、伝播光の特性を前記光制御層によって変化させ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。
前記第２の電極を構成する前記複数の電極は、前記第２の基板を貫通し、該第２の基板の上面に露出した第１の端部と前記第２の基板の下面に露出した第２の端部とをそれぞれ有し、該第２の端部のそれぞれを別個に電気的に接続することが可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学素子。
前記光制御層は、液晶または該液晶と高分子樹脂とからなる高分子分散液晶のいずれかで構成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学素子。
前記高分子分散液晶は、リバースモード高分子分散液晶であることを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
出射光の特性を変化させて出射する光学素子を有してなる表示装置であって、
前記光学素子が、
透光性の材料からなる第１の電極が形成された、透光性の材料からなる第１の基板と、
前記第１の電極と互いに対向するように配置された第２の電極が形成された第２の基板と、
前記第１の電極および前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極とによって印加される電界により光の特性を変化させる光制御層とを有し、
前記第１の基板を介して出射する光を前記光制御層で特性変化させることによって制御する光学素子であり、
前記第１の電極および前記第２の電極は、各々複数の電極から構成され、
前記第１の電極の１つに対して前記第２の電極の複数個が電界形成上の対を構成し、かつ該電界形成上の対は、前記第２の電極の隣接する電極間で前記第１の電極の少なくとも１つを共用して構成され、
前記第１の電極は、駆動回路に接続されずにその電位は浮遊し、かつ前記第２の電極のみが駆動回路と接続されて、前記第１の電極の電位が、該第１の電極と電界形成上の対を構成する前記第２の電極に印加する電圧によって定まることを特徴とする表示装置。
透光性の材料からなる第１の電極が形成された、透光性の材料からなる第１の基板と、前記第１の電極と互いに対向するように配置された第２の電極が形成された第２の基板と、前記第１の電極および前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極とによって印加される電界により光の特性を変化させる光制御層とを有してなり、前記第１の電極および前記第２の電極は、各々複数の電極から構成され、前記第１の電極の１つに対して前記第２の電極の複数個が電界形成上の対を構成し、かつ該電界形成上の対は、前記第２の電極の隣接する電極間で前記第１の電極の少なくとも１つを共用して構成され、
前記第１の電極は、駆動回路に接続されずにその電位は浮遊し、かつ前記第２の電極のみが駆動回路と接続されて、前記第１の電極の電位が、該第１の電極と電界形成上の対を構成する前記第２の電極に印加する電圧によって定まる光学素子の駆動方法であって、
前記第１の電極の１つと電界形成上の対を構成する、前記第２の電極の複数個に印加する電位を各々選択し、
前記複数個の電極に印加する電位の平均値と前記複数個の電極の各電位との差によって生じる電界で前記光制御層を所望の光学状態とし、
前記第１の基板を介して出射する光を前記光制御層で特性変化させることによって制御することを特徴とする光学素子の駆動方法。
前記駆動回路によって前記第２の電極を駆動させる際に、多相交流を切り替えることを特徴とする請求項８に記載の駆動方法。