JP5002854B2 - Backlight system for liquid crystal display - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置用バックライトシステムに関し、詳しくは、液晶表示装置の視野角を制御することができる液晶表示装置用バックライトシステムに関するものである。   The present invention relates to a backlight system for a liquid crystal display device, and more particularly to a backlight system for a liquid crystal display device capable of controlling a viewing angle of the liquid crystal display device.

昨今、携帯電話機が非常に普及し、国内における普及率は75%以上とも言われている。携帯電話機は、通話機能の他に、電子メール送受信機能、画像撮影表示機能、ゲーム機能等を備えている。これらの機能を使用した電子メールの作成や閲覧、画像の撮影や表示、ゲームのプレイなどにおいては文字、画像、及び、映像を表示する液晶表示装置が欠かすことができない。携帯電話機は生活のあらゆる場面にて使用されるに至っており、送信する電子メールを作成するためにユーザが単独で液晶表示装置を見る場面や、液晶表示装置に表示された画像を複数の人間が同時に見る場面等がある。また、ユーザが人目を気にせずに電子メールの内容や画像を閲覧できる場面もあれば、人に見られたくない電子メールの内容や画像を人ごみの中で人目を気にしながら閲覧する場面もある。   Recently, mobile phones have become very popular, and the penetration rate in Japan is said to be over 75%. In addition to the telephone call function, the mobile phone has an e-mail transmission / reception function, an image shooting display function, a game function, and the like. A liquid crystal display device that displays characters, images, and videos is indispensable for creating and viewing e-mails using these functions, taking and displaying images, playing games, and the like. Mobile phones have been used in every scene of daily life, and in order to create an e-mail to be sent, a user sees a liquid crystal display device alone, and images displayed on the liquid crystal display device can be viewed by multiple people. There are scenes to watch at the same time. In addition, there are scenes where users can browse the contents and images of e-mails without worrying about people's eyes, and scenes where users can view the contents and images of e-mails that they do not want to be seen by people while watching them in the crowd. is there.

そのため、携帯電話機の使用の場面に応じて液晶表示装置の視野角を変更可能とし、液晶表示装置の正面方向にのみ視野角を制限してユーザ以外の人間が横から液晶表示装置の表示が見えないようにしたり、正面方向を含めたより広い範囲を視野角に含めるようにしてユーザ以外の人間も横から液晶表示装置の表示を見ることが可能にしたりすることができることが望まれる。   Therefore, the viewing angle of the liquid crystal display device can be changed according to the usage situation of the mobile phone, and the viewing angle is limited only in the front direction of the liquid crystal display device, so that a person other than the user can see the display of the liquid crystal display device from the side. It is desirable that it is possible to prevent a person other than the user from seeing the display of the liquid crystal display device from the side by including a wider range including the front direction in the viewing angle.

このような視野角の制御を可能とした液晶表示装置として、特許文献1に記載の液晶表示装置が発明されている。特許文献1に記載の液晶表示装置は、携帯電話機に使用されるような、いわゆるバックライトを使用する透過型液晶による液晶表示装置である。この液晶表示装置は、図12に示すように、液晶表示パネル100とバックライトユニット300との間に、液晶素子を含む電界制御型パネル200を備える構成となっている。この液晶表示装置においては、電界を制御して電界制御型パネル200に含まれる液晶の配向を変化させることにより、電界制御型パネル200がバックライトユニット300から照射される光を屈折させることなく射出させ、又は、屈折させて射出させる。バックライトユニット300から照射される光が屈折されることなく射出された場合には、液晶表示装置の視野角は正面方向の狭い範囲となり、屈折させて射出された場合には、視野角は正面方向を含む広い範囲となる。
特開2006−119291号公報
As a liquid crystal display device capable of controlling the viewing angle, a liquid crystal display device described in Patent Document 1 has been invented. The liquid crystal display device described in Patent Document 1 is a liquid crystal display device using a transmissive liquid crystal that uses a so-called backlight, which is used in a mobile phone. As shown in FIG. 12, the liquid crystal display device includes an electric field control panel 200 including a liquid crystal element between the liquid crystal display panel 100 and the backlight unit 300. In this liquid crystal display device, the electric field control panel 200 emits light without being refracted by controlling the electric field to change the orientation of the liquid crystal contained in the electric field control panel 200. Or refracted and emitted. When the light emitted from the backlight unit 300 is emitted without being refracted, the viewing angle of the liquid crystal display device is a narrow range in the front direction. When the light is refracted and emitted, the viewing angle is the front. Wide range including direction.
JP 2006-119291 A

特許文献1に記載されたような構成の液晶表示装置では、光の屈折の有無を切り替える電界制御型パネル200は、液晶表示パネル100とバックライトユニット300との間に設けられるため、その光の射出面の面積は液晶表示パネル100とほぼ同一の大きさとする必要がある。この電界制御型パネル200のために液晶表示装置が厚くて重くなるという問題や、コストが高くなるという問題がある。また、視野角を連続的に変化させることが不可能であるという問題がある。   In the liquid crystal display device configured as described in Patent Document 1, the electric field control panel 200 that switches the presence / absence of light refraction is provided between the liquid crystal display panel 100 and the backlight unit 300. The area of the emission surface needs to be approximately the same size as the liquid crystal display panel 100. Due to the electric field control panel 200, there are problems that the liquid crystal display device is thick and heavy, and that the cost is high. In addition, there is a problem that it is impossible to continuously change the viewing angle.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、軽くて薄型であり、かつ、視野角の制御が可能な液晶表示装置を低コストで実現可能な液晶表示装置用バックライトシステムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a backlight system for a liquid crystal display device that can realize a liquid crystal display device that is light, thin, and capable of controlling the viewing angle at low cost. For the purpose.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の液晶表示装置用バックライトシステムは、光源と、前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、前記電気光学手段は、液晶層での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子であることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a backlight system for a liquid crystal display device according to claim 1, a light source, a light guide that propagates light emitted from the light source, and the inside of the light guide are propagated. A light extraction member that irradiates light to the outside of the light guide, and a light incident member that is provided between the light source and the light guide and that emits light incident from the light source on the light guide. Electro-optical means for controlling the distribution of the propagation angle of the light inside the light guide by controlling the light, and the electro-optical means includes light in the liquid crystal layer. It is a polymer-dispersed liquid crystal element utilizing the scattering phenomenon of .

この構成によれば、光源により光が照射され、導光体により光源から照射された光が伝搬され、光取り出し部材により導光体の内部を伝搬する光源からの光が外部に照射される。そして、光源と導光体との間に設けられた電気光学手段により、光源から照射される光の導光体への入射角度の分布が電気的に制御されて光源からの光の導光体の内部における伝搬角度の分布が制御される。   According to this configuration, light is emitted from the light source, light emitted from the light source is propagated by the light guide, and light from the light source propagating inside the light guide is emitted to the outside by the light extraction member. Then, the distribution of the incident angle of the light emitted from the light source to the light guide is electrically controlled by the electro-optical means provided between the light source and the light guide, and the light guide from the light source The distribution of the propagation angle inside is controlled.

このように、電気光学手段によって導光体の内部における伝搬角度の分布が制御されるので、光取り出し部材によって導光体の外部に照射される光の角度分布を制御することができ、引いては液晶表示装置の視野角を制御することができる。また、電気光学手段は、光源と導光体との間に設けられるので、電気光学手段は光源から照射されて導光体に入射する光の範囲のみの広がりをもつ大きさであればよい。このように、電気光学手段は導光体などに比べて小さいので、薄型で軽く安価であり、視野角を制御可能な液晶表示装置を実現することができる。また、電気光学手段の駆動条件を変化させることにより、バックライトシステムの出力光の角度分布を連続的に変化させる制御を行うことができる。   Thus, since the distribution of the propagation angle inside the light guide is controlled by the electro-optical means, the angle distribution of the light irradiated to the outside of the light guide can be controlled by the light extraction member. Can control the viewing angle of the liquid crystal display device. In addition, since the electro-optical means is provided between the light source and the light guide, the electro-optical means only needs to have a size that expands only the range of light that is irradiated from the light source and incident on the light guide. As described above, since the electro-optical means is smaller than a light guide or the like, it is possible to realize a liquid crystal display device that is thin, light and inexpensive and capable of controlling the viewing angle. Further, it is possible to perform control for continuously changing the angular distribution of the output light of the backlight system by changing the driving condition of the electro-optical means.

また、この構成によれば、電気光学手段として、液晶層での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができる。 Further, according to this configuration, as the electro-optical means, using existing technology called polymer-dispersed liquid crystal device utilizing scattering phenomenon of light in the liquid crystal layer, low cost backlight system for a liquid crystal display device can do.

請求項に記載の液晶表示装置用バックライトシステムは、光源と、前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、前記電気光学手段は、液晶層での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子であることを特徴としている。 The backlight system for a liquid crystal display device according to claim 2 , wherein a light source, a light guide that propagates light emitted from the light source, and light that propagates inside the light guide are external to the light guide. The light extraction member that irradiates the light, and is provided between the light source and the light guide, and electrically controls the distribution of the incident angle of the light emitted from the light source to the light guide. A backlight system for a liquid crystal display device comprising: an electro-optic means for controlling a distribution of propagation angles inside the light guide, wherein the electro-optic means uses a liquid crystal phase utilizing a light diffraction phenomenon in a liquid crystal layer. It is a diffractive element.

この構成によれば、電気光学手段として、液晶層での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができる。 According to this configuration, as the electro-optical means, with existing technology referred to as a liquid crystal phase diffraction element using a diffraction phenomenon of light at the liquid crystal layer, it is possible to inexpensively realize a backlight system for a liquid crystal display device .

請求項に記載の液晶表示装置用バックライトシステムは、光源と、前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、前記電気光学手段は、液晶層での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子であることを特徴としている。 The backlight system for a liquid crystal display device according to claim 3 , wherein a light source, a light guide that propagates light emitted from the light source, and light that propagates inside the light guide are external to the light guide. The light extraction member that irradiates the light, and is provided between the light source and the light guide, and electrically controls the distribution of the incident angle of the light emitted from the light source to the light guide. A backlight system for a liquid crystal display device, comprising: an electro-optic means for controlling a distribution of propagation angles inside the light guide of the liquid crystal, wherein the electro-optic means uses a light refraction phenomenon in a liquid crystal layer. It is an element.

この構成によれば、電気光学手段として、液晶層での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができる。 According to this configuration, as the electro-optical means, with existing technology referred to as a liquid crystal refractive element utilizing refraction phenomenon of light at the liquid crystal layer, it is possible to inexpensively realize a backlight system for a liquid crystal display device.

請求項に記載の液晶表示装置用バックライトシステムは、請求項乃至のいずれかに記載の液晶表示装置用バックライトシステムにおいて、前記光源から照射される光の前記光源と前記電気光学手段との間の光路中に設けられ、当該光に前記導光体の導光方向の指向性を与える指向性付与部材を備えることを特徴としている。 The backlight system for a liquid crystal display device according to claim 4 is the backlight system for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the light source emitted from the light source and the electro-optical means. And a directivity imparting member that imparts directivity in the light guide direction of the light guide to the light.

この構成によれば、光源から照射された光は、指向性付与部材によって導光体の導光方向の指向性を与えられて電気光学手段に入射するので、電気光学手段によって光源からの光を散乱、回折、又は、屈折させた場合の光の導光体への入射角度の分布と、散乱、回折、及び、屈折させない場合の光の導光体への入射角度の分布との差を大きくすることができる。したがって、液晶表示装置の視野角の変化を顕著なものとすることができる。   According to this configuration, the light emitted from the light source is given the directivity in the light guide direction of the light guide by the directivity imparting member and is incident on the electro-optical means. Increase the difference between the distribution of the incident angle of light on the light guide when scattered, diffracted, or refracted and the distribution of the incident angle of light on the light guide when not scattered, diffracted, or refracted can do. Therefore, the change in the viewing angle of the liquid crystal display device can be made remarkable.

請求項1乃至3に記載の液晶表示装置用バックライトシステムによれば、電気光学手段によって導光体の内部における伝搬角度の分布が制御されるので、光取り出し部材によって導光体の外部に照射される光の角度分布を制御することができ、引いては液晶表示装置の視野角を制御することができるという効果が得られる。また、電気光学手段は、光源と導光体との間に設けられるので、電気光学手段は光源から照射されて導光体に入射する光の範囲のみの広がりをもつ大きさであればよい。このように、電気光学手段は導光体などに比べて小さいので、薄型で軽く安価であり、視野角を制御可能な液晶表示装置を実現することができるという効果が得られる。また、電気光学手段の駆動条件を変化させることにより、バックライトシステムの出力光の角度分布を連続的に変化させる制御を行うことができるという効果が得られる。 According to the backlight system for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3 , since the distribution of the propagation angle inside the light guide is controlled by the electro-optical means, the light extraction member irradiates the outside of the light guide. The angle distribution of the emitted light can be controlled, so that the viewing angle of the liquid crystal display device can be controlled. In addition, since the electro-optical means is provided between the light source and the light guide, the electro-optical means only needs to have a size that expands only the range of light that is irradiated from the light source and incident on the light guide. As described above, since the electro-optical means is smaller than the light guide or the like, there is an effect that it is possible to realize a liquid crystal display device which is thin, light and inexpensive and capable of controlling the viewing angle. In addition, by changing the driving condition of the electro-optical means, it is possible to perform the control of continuously changing the angular distribution of the output light of the backlight system.

また、請求項に記載の液晶表示装置用バックライトシステムによれば、電気光学手段として、液晶層での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができるという効果が得られる。 In addition, according to the backlight system for a liquid crystal display device according to claim 1 , the electro-optical means is inexpensive by using an existing technology called a polymer dispersion type liquid crystal element that utilizes a light scattering phenomenon in a liquid crystal layer. there is an advantage that it is possible to realize a backlight system for a liquid crystal display device.

請求項に記載の液晶表示装置用バックライトシステムによれば、電気光学手段として、液晶層での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができるという効果が得られる。 According to the backlight system for a liquid crystal display device according to claim 2, as an electro-optical means, with existing technology referred to as a liquid crystal phase diffraction element using a diffraction phenomenon of light at the liquid crystal layer, low cost liquid crystal display The effect that the backlight system for apparatuses can be realized is obtained.

請求項に記載の液晶表示装置用バックライトシステムによれば、電気光学手段として、液晶層での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができるという効果が得られる。 According to the backlight system for a liquid crystal display device according to claim 3, as an electro-optical means, with existing technology referred to as a liquid crystal refractive element utilizing refraction phenomenon of light at the liquid crystal layer, low cost liquid crystal display device The effect that a backlight system for a vehicle can be realized is obtained.

請求項に記載の液晶表示装置用バックライトシステムによれば、光源から照射された光は、指向性付与部材によって導光体の導光方向の指向性を与えられて電気光学手段に入射するので、電気光学手段によって光源からの光を散乱、回折、又は、屈折させた場合の光の導光体への入射角度の分布と、散乱、回折、及び、屈折させない場合の光の導光体への入射角度の分布との差を大きくすることができる。したがって、液晶表示装置の視野角の変化を顕著なものとすることができるという効果が得られる。 According to the backlight system for a liquid crystal display device according to claim 4 , the light emitted from the light source is given directivity in the light guide direction of the light guide by the directivity imparting member and is incident on the electro-optical means. Therefore, when the light from the light source is scattered, diffracted or refracted by the electro-optical means, the distribution of the incident angle of the light to the light guide and the light guide when the light is not scattered, diffracted or refracted It is possible to increase the difference from the distribution of the incident angle to. Therefore, the effect that the change in the viewing angle of the liquid crystal display device can be made remarkable is obtained.

以下、本発明の液晶表示装置用バックライトシステムの実施形態の例について図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る液晶表示装置用バックライトシステム1の全体構成を示す模式図である。図1に示すように、液晶表示装置用バックライトシステム1は、透過型の液晶表示パネル60のバックライトとして使用される。図1においては、説明の都合上、液晶表示装置用バックライトシステム1と液晶表示パネル60との間隔を実際よりも大きくして示している。以下の図面においても、表記される各部材の相互の大きさの関係等は説明の都合によるものであり、実際の大きさの相互関係等を忠実に示すものではない。液晶表示装置用バックライトシステム1は、光源ユニット2と、光源ユニット2から照射された光を内部で反射させながら伝搬する導光体3と、導光体3の内部を伝搬する光を導光体3の外部に照射する光取り出し部材4とを備えている。光取り出し部材4は、例えば、導光体3の内部を伝搬する光を反射させて当該光の伝搬角度に応じた角度で導光体3の外部に射出する。図2は、液晶表示装置用バックライトシステム1の図1における紙面横方向の断面を示す模式図であり、図3は、液晶表示装置用バックライトシステム1の図1における破線円Aで囲まれた部分の拡大図である。図2及び図3に示すように、光取り出し部材4は、空気層4aと円筒状の突起構造を持つ導光体4bとから構成される。   Hereinafter, an example of an embodiment of a backlight system for a liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a backlight system 1 for a liquid crystal display device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the backlight system 1 for a liquid crystal display device is used as a backlight of a transmissive liquid crystal display panel 60. In FIG. 1, for convenience of explanation, the interval between the backlight system 1 for the liquid crystal display device and the liquid crystal display panel 60 is shown larger than the actual distance. Also in the following drawings, the relationship between the sizes of the members shown is for convenience of explanation, and does not faithfully indicate the relationship between the actual sizes. A backlight system 1 for a liquid crystal display device includes a light source unit 2, a light guide 3 that propagates while irradiating light emitted from the light source unit 2, and light that propagates inside the light guide 3. A light extraction member 4 for irradiating the outside of the body 3 is provided. For example, the light extraction member 4 reflects light propagating in the light guide 3 and emits the light to the outside of the light guide 3 at an angle corresponding to the propagation angle of the light. 2 is a schematic diagram showing a cross section in the horizontal direction in FIG. 1 of the backlight system 1 for the liquid crystal display device, and FIG. 3 is surrounded by a broken-line circle A in FIG. 1 of the backlight system 1 for the liquid crystal display device. FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the light extraction member 4 includes an air layer 4a and a light guide 4b having a cylindrical protrusion structure.

図2に示すように、光源ユニット2は、LED(Light Emitting Diode)からなる光源5、光源5から照射される光に導光体3の導光方向、すなわち、図2における水平方向の指向性を与える指向性付与部材6、及び、光源5と導光体3との間に設けられ、光源5から照射される光の導光体3への入射角度の分布を電気的に制御することにより光源5からの光の導光体3の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段7を備えている。   As shown in FIG. 2, the light source unit 2 includes a light source 5 composed of an LED (Light Emitting Diode), and a light guide direction of the light guide 3 to light emitted from the light source 5, that is, horizontal directivity in FIG. 2. By directly controlling the distribution of the incident angle of the light emitted from the light source 5 to the light guide 3 provided between the light source 5 and the light guide 3. Electro-optical means 7 for controlling the distribution of the propagation angle of light from the light source 5 inside the light guide 3 is provided.

指向性付与部材6は、立方体の一面にお椀型の曲面6aが形成されたものである。曲面6aは光を反射する材料で形成されるか、又は、光を反射する材料による薄膜で被われている。光源5は、LEDの発光面が指向性付与部材6の曲面6aに向き、かつ、LEDの発光面が曲面6aの焦点に位置するように配置される。光源(LED)5の光は、曲面6aで反射して、曲面6aの焦点を通る軸に平行な方向、すなわち、図2における水平方向に一様に進む。以上の説明は簡略化したもので、実際には、ある角度分布を持って光が水平方向に進む。   The directivity imparting member 6 has a bowl-shaped curved surface 6a formed on one surface of a cube. The curved surface 6a is formed of a material that reflects light, or is covered with a thin film made of a material that reflects light. The light source 5 is disposed so that the light emitting surface of the LED faces the curved surface 6a of the directivity imparting member 6 and the light emitting surface of the LED is located at the focal point of the curved surface 6a. The light from the light source (LED) 5 is reflected by the curved surface 6a and travels uniformly in the direction parallel to the axis passing through the focal point of the curved surface 6a, that is, the horizontal direction in FIG. The above description is simplified, and actually light travels in the horizontal direction with a certain angular distribution.

電気光学手段7は、透明基板8及び透明基板9に挟まれた液晶層10を含む液晶素子を用いて実現される。液晶素子は、液晶層10が指向性付与部材6の曲面6aで反射された光源5からの光の光路と垂直に交わるように配置される。図2からもわかるように、電気光学手段7は光源5と導光体3との間に設けられる。したがって、電気光学手段7は光源5から照射されて導光体3に入射する光の範囲にのみ広がりをもつ大きさであればよい。液晶素子としては、例えば、液晶層10での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal、又は、PNLC:Polymer-Network Liquid Crystal)を用いることができる。図4の(a)及び(b)は、高分子分散型液晶素子の液晶層10を示す模式図である。図4の(a)に示すように、高分子分散型液晶素子の液晶層10は、透明電極11及び透明電極12の間に挟まれた高分子13中に液晶14が分散された構成となっている。図4の(a)及び(b)では、液晶の動作説明において一般的に行われているように、液晶分子を楕円体で模式的に表している。周知のように液晶分子には屈折率の異方性があり、異常光に対する屈折率nを楕円の長軸で表し、常光に対する屈折率nを楕円の短軸で表している(以下の図面において同じである。)。 The electro-optical means 7 is realized using a liquid crystal element including a liquid crystal layer 10 sandwiched between a transparent substrate 8 and a transparent substrate 9. The liquid crystal element is arranged so that the liquid crystal layer 10 intersects the optical path of the light from the light source 5 reflected by the curved surface 6a of the directivity imparting member 6 perpendicularly. As can be seen from FIG. 2, the electro-optical means 7 is provided between the light source 5 and the light guide 3. Accordingly, the electro-optical means 7 only needs to have a size that expands only in the range of light that is irradiated from the light source 5 and incident on the light guide 3. As the liquid crystal element, for example, a polymer dispersed liquid crystal element (PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal or PNLC: Polymer-Network Liquid Crystal) using a light scattering phenomenon in the liquid crystal layer 10 can be used. 4A and 4B are schematic views showing the liquid crystal layer 10 of the polymer dispersion type liquid crystal element. As shown in FIG. 4A, the liquid crystal layer 10 of the polymer dispersion type liquid crystal element has a configuration in which the liquid crystal 14 is dispersed in the polymer 13 sandwiched between the transparent electrode 11 and the transparent electrode 12. ing. In FIGS. 4A and 4B, liquid crystal molecules are schematically represented by ellipsoids, as is generally done in the description of liquid crystal operation. The liquid crystal molecules as is known there is anisotropy of refractive index, the refractive index n e for extraordinary light of the ellipse long axis represents the refractive index n 0 at the minor axis of the ellipse with respect to ordinary light (less It is the same in the drawings.)

透明電極11と透明電極12との間に電圧を印加しない状態では、液晶14の中の液晶分子は、図4の(a)に示すように任意の方向を向いている。そのため、光源5から照射され指向性を与えられた光は、液晶層10の液晶14の中の液晶分子によって任意の方向に散乱される。したがって、液晶層10から散乱されて射出される光は、広い入射角度範囲で導光体3に入射する。   In a state where no voltage is applied between the transparent electrode 11 and the transparent electrode 12, the liquid crystal molecules in the liquid crystal 14 are oriented in an arbitrary direction as shown in FIG. Therefore, the light irradiated from the light source 5 and given directivity is scattered in an arbitrary direction by the liquid crystal molecules in the liquid crystal 14 of the liquid crystal layer 10. Therefore, the light scattered and emitted from the liquid crystal layer 10 enters the light guide 3 in a wide incident angle range.

一方、透明電極11と透明電極12との間に電圧を印加すると、液晶中の液晶分子は、図4の(b)に示すように、楕円体の長軸が電界の方向に平行となるように配向される。そのため、光源5から照射され指向性を与えられた光は、液晶層10の液晶14の中の液晶分子によって散乱されることなく直進する。したがって、液晶層10から射出される光は、狭い入射角度範囲で導光体3に入射する。   On the other hand, when a voltage is applied between the transparent electrode 11 and the transparent electrode 12, the liquid crystal molecules in the liquid crystal are arranged such that the long axis of the ellipsoid is parallel to the direction of the electric field, as shown in FIG. Oriented. Therefore, the light irradiated from the light source 5 and given directivity travels straight without being scattered by the liquid crystal molecules in the liquid crystal 14 of the liquid crystal layer 10. Therefore, the light emitted from the liquid crystal layer 10 enters the light guide 3 in a narrow incident angle range.

このような高分子分散型液晶素子の効果は次のような実験により確認される。図5及び図6は実験の方法を示す模式図である。この実験では、図5に示すように、図示しないパーソナルコンピュータによって回転が制御されるターンテーブル50に電気光学手段7としての高分子分散型液晶素子が配置される。図6に示すように、高分子分散型液晶素子(電気光学手段7)の背面には、光源5としてのLEDが配置され、高分子分散型液晶素子と光源5との間には、光源5から照射される光に指向性を与えるためのオプティカル・フィルム15が設けられる。そして、ターンテーブル50から所定の距離を置いてテーブルスタンド51が配置され、テーブルスタンド51の上面には、高分子分散型液晶素子から射出される光を測定するためのセンサーとしてのフォト・ダイオード52が設置される。フォト・ダイオード52の出力は図示しないパーソナルコンピュータに入力される。高分子分散型液晶素子は、光源5から照射された光を液晶層10を介して射出し、フォト・ダイオード52が、高分子分散型液晶素子から射出される光を感知する。そして、パーソナルコンピュータにより、フォト・ダイオード52が感知した光量が高分子分散型液晶素子の回転角度毎に計算される。   The effect of such a polymer dispersion type liquid crystal element is confirmed by the following experiment. 5 and 6 are schematic views showing the experimental method. In this experiment, as shown in FIG. 5, a polymer-dispersed liquid crystal element as the electro-optical means 7 is arranged on a turntable 50 whose rotation is controlled by a personal computer (not shown). As shown in FIG. 6, an LED as the light source 5 is disposed on the back surface of the polymer dispersed liquid crystal element (electro-optical means 7), and the light source 5 is interposed between the polymer dispersed liquid crystal element and the light source 5. An optical film 15 is provided for giving directivity to the light emitted from the light source. A table stand 51 is arranged at a predetermined distance from the turntable 50, and a photodiode 52 as a sensor for measuring light emitted from the polymer dispersion type liquid crystal element is disposed on the upper surface of the table stand 51. Is installed. The output of the photo diode 52 is input to a personal computer (not shown). The polymer dispersed liquid crystal element emits light emitted from the light source 5 through the liquid crystal layer 10, and the photodiode 52 senses the light emitted from the polymer dispersed liquid crystal element. The amount of light sensed by the photodiode 52 is calculated by the personal computer for each rotation angle of the polymer dispersed liquid crystal element.

図7は、上記実験の結果における高分子分散型液晶素子の回転角度とフォト・ダイオード52の出力との関係を示すグラフである。このグラフにおいては、高分子分散型液晶素子がフォト・ダイオード52の正面を向いている角度を「0」度としている。また、高分子分散型液晶素子に電圧を印加していない場合(電圧オフ)のグラフを点線で示し、電圧を印加している場合(電圧オン)のグラフを実線で示している。図7からわかるように、電圧が印加されていない場合(電圧オフ)は、電圧が印加されている場合(電圧オン)に比べ、高分子分散型液晶素子の回転角度30度から60度、及び、−30度から−60度にかけてフォト・ダイオード52の出力が大きくなる。このことから、高分子分散型液晶素子に電圧を印加しないと液晶層10は光源からの光を液晶分子によって散乱させ、電圧を印加すると液晶層10は光源からの光を散乱させずそのまま透過させることがわかる。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the polymer dispersed liquid crystal element and the output of the photodiode 52 as a result of the above experiment. In this graph, the angle at which the polymer-dispersed liquid crystal element faces the front of the photodiode 52 is “0” degrees. Further, a graph when no voltage is applied to the polymer dispersed liquid crystal element (voltage off) is indicated by a dotted line, and a graph when a voltage is applied (voltage on) is indicated by a solid line. As can be seen from FIG. 7, when the voltage is not applied (voltage off), the rotation angle of the polymer-dispersed liquid crystal element is 30 to 60 degrees, compared to when the voltage is applied (voltage on), and The output of the photodiode 52 increases from -30 degrees to -60 degrees. Therefore, when no voltage is applied to the polymer dispersed liquid crystal element, the liquid crystal layer 10 scatters light from the light source by liquid crystal molecules, and when a voltage is applied, the liquid crystal layer 10 transmits the light from the light source without scattering. I understand that.

このような高分子分散型液晶素子によれば、印加する電圧をオン、又は、オフするなど調節することによって、高分子分散型液晶素子から射出する光源5からの光の射出角度分布を連続的に変化させることができる。さらに、ここでは図示しなかったが、印加電圧を変化させると、出力光強度の角度分布が連続的に変化する。したがって、この高分子分散型液晶素子を電気光学手段7として使用すれば、光源5から照射される光の導光体3への入射角度の分布を電気的に制御して、導光体3の内部における光の伝搬角度の分布を制御することができる。   According to such a polymer-dispersed liquid crystal element, the emission angle distribution of light from the light source 5 emitted from the polymer-dispersed liquid crystal element is continuously adjusted by adjusting the voltage to be applied on or off. Can be changed. Further, although not shown here, when the applied voltage is changed, the angular distribution of the output light intensity continuously changes. Therefore, if this polymer dispersion type liquid crystal element is used as the electro-optical means 7, the distribution of the incident angle of the light irradiated from the light source 5 to the light guide 3 is electrically controlled, and the light guide 3 It is possible to control the distribution of the light propagation angle inside.

高分子分散型液晶素子に印加する電圧をオンにして、導光体3に入射する光の入射角度分布を狭い範囲に制限すると、導光体3の内部における伝搬角度も制限されるので、光取り出し部材4によって取り出される光の射出角度も液晶表示パネル100の正面近傍の角度に制限される。したがって、液晶表示装置の視野角を狭くすることができる。一方、高分子分散型液晶素子に印加する電圧をオフにして、導光体3に入射する光の入射角度分布を広くすると、導光体3の内部を伝搬する光の伝搬角度に幅が出るので、光取り出し部材4によって取り出さされる光の射出角度も幅をもったものとなる。したがって、液晶表示装置の視野角を広くすることができる。   When the voltage applied to the polymer dispersed liquid crystal element is turned on and the incident angle distribution of the light incident on the light guide 3 is limited to a narrow range, the propagation angle inside the light guide 3 is also limited. The emission angle of light extracted by the extraction member 4 is also limited to an angle near the front of the liquid crystal display panel 100. Therefore, the viewing angle of the liquid crystal display device can be narrowed. On the other hand, when the voltage applied to the polymer dispersed liquid crystal element is turned off and the incident angle distribution of the light incident on the light guide 3 is widened, the propagation angle of the light propagating through the light guide 3 is increased. Therefore, the emission angle of the light extracted by the light extraction member 4 also has a width. Therefore, the viewing angle of the liquid crystal display device can be widened.

なお、高分子分散型液晶素子は上述した構成に限定されるものではなく、印加する電圧の調節により液晶層10において光を散乱させ、又は、散乱させないことにより、光源5から照射される光の導光体3への入射角度の分布を制御できる構成であればよい。   The polymer-dispersed liquid crystal element is not limited to the above-described configuration, and the light applied from the light source 5 can be scattered by or not scattering light in the liquid crystal layer 10 by adjusting the applied voltage. Any configuration that can control the distribution of the incident angles on the light guide 3 may be used.

導光体3への光の入射角度分布を制御する電気光学手段7としては、上述の高分子分散型液晶素子の他に、液晶層10での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子(LCPG:Liquid Crystal Phase Grating)を用いることができる。この液晶位相回折素子は、液晶層10に電圧を印加することにより、液晶分子による回折格子を形成し、この回折格子によって液晶層10に入射された光を回折させて射出するものである。   As the electro-optical means 7 for controlling the incident angle distribution of light to the light guide 3, in addition to the polymer dispersed liquid crystal element described above, a liquid crystal phase diffractive element using a light diffraction phenomenon in the liquid crystal layer 10 ( LCPG (Liquid Crystal Phase Grating) can be used. This liquid crystal phase diffraction element forms a diffraction grating by liquid crystal molecules by applying a voltage to the liquid crystal layer 10, and diffracts and emits light incident on the liquid crystal layer 10 by this diffraction grating.

図8の(a)及び(b)は、液晶位相回折素子の液晶層10を示す模式図である。図8の(a)及び(b)に示すように、液晶層10は、配向膜16、配向膜17、配向膜16及び配向膜17の間に保持される液晶18、並びに、液晶層10の一方の配向膜側(例えば、光を射出する配向膜16側)に周期的に設けられた透明電極19及び透明電極20を備えている。図8の(a)に示すように、配向膜16及び配向膜17は、透明電極19と透明電極20との間に電圧が印加されていない状態の時に、液晶分子が、その長軸が配向膜16及び配向膜17に垂直な方向に配向するように材料が選択される。そのため、透明電極19と透明電極20との間に電圧が印加されていない場合には、光源5から照射され指向性を与えられた光は、液晶層10の液晶18の中を直進して導光体3に入射する。   8A and 8B are schematic views showing the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal phase diffraction element. As shown in FIGS. 8A and 8B, the liquid crystal layer 10 includes an alignment film 16, an alignment film 17, a liquid crystal 18 held between the alignment film 16 and the alignment film 17, and the liquid crystal layer 10. A transparent electrode 19 and a transparent electrode 20 are provided periodically on one alignment film side (for example, the alignment film 16 side that emits light). As shown in FIG. 8A, the alignment film 16 and the alignment film 17 are arranged such that when no voltage is applied between the transparent electrode 19 and the transparent electrode 20, the liquid crystal molecules are aligned with their major axes. The material is selected so as to be aligned in a direction perpendicular to the film 16 and the alignment film 17. Therefore, when no voltage is applied between the transparent electrode 19 and the transparent electrode 20, the light irradiated from the light source 5 and given directivity travels straight through the liquid crystal 18 of the liquid crystal layer 10 and is guided. Incident on the light body 3.

一方、透明電極19と透明電極20との間に電圧が印加されると、図8の(b)に示すように、透明電極19と透明電極20との間に存在する液晶分子は、電界に沿って配向する。図9は、透明電極19及び透明電極20の構成例を示す模式図である。図9に示すように、透明電極19と透明電極20とはそれぞれ櫛状に形成され、櫛の歯部分が所定の間隔をもって周期的に位置するように配置される。したがって、図8の(b)に示すように、透明電極19と透明電極20との間に発生する電界に沿って配向する液晶分子も周期的に存在する。その結果、電界に沿って配向する液晶分子と透明電極19及び透明電極20に対して垂直に配向する液晶分子とが回折格子を形成する。そのため、透明電極19と透明電極20との間に電圧が印加された場合には、光源5から照射され指向性を与えられた光は、液晶層10内で、配向膜16及び配向膜17に対して垂直に配向する液晶分子と電界に沿って配向する液晶分子とが形成する回折格子によって回折され、透明電極19と透明電極20とが周期的に並ぶ方向に、様々な回折角度をもって射出され、導光体3に入射する。   On the other hand, when a voltage is applied between the transparent electrode 19 and the transparent electrode 20, the liquid crystal molecules existing between the transparent electrode 19 and the transparent electrode 20 are applied to the electric field as shown in FIG. Orient along. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the transparent electrode 19 and the transparent electrode 20. As shown in FIG. 9, the transparent electrode 19 and the transparent electrode 20 are each formed in a comb shape, and are arranged so that the tooth portions of the comb are periodically positioned at a predetermined interval. Therefore, as shown in FIG. 8B, liquid crystal molecules aligned along the electric field generated between the transparent electrode 19 and the transparent electrode 20 also exist periodically. As a result, the liquid crystal molecules aligned along the electric field and the liquid crystal molecules aligned perpendicular to the transparent electrode 19 and the transparent electrode 20 form a diffraction grating. Therefore, when a voltage is applied between the transparent electrode 19 and the transparent electrode 20, the light irradiated from the light source 5 and given directivity is applied to the alignment film 16 and the alignment film 17 in the liquid crystal layer 10. On the other hand, it is diffracted by the diffraction grating formed by the liquid crystal molecules aligned vertically and the liquid crystal molecules aligned along the electric field, and is emitted with various diffraction angles in the direction in which the transparent electrode 19 and the transparent electrode 20 are periodically arranged. , Enters the light guide 3.

このような液晶位相回折素子の効果は上述した実験と同様の実験により確認される。先に図5及び図6を用いて説明した実験において、電気光学手段7として液晶位相回折素子を用いる。その他の点については、先の実験と同じである。なお、液晶位相回折素子は、配向膜16及び配向膜17に対して垂直に配向する液晶分子と電界に沿って配向する液晶分子とが形成する周期構造の方向がターンテーブル50のテーブルに対して水平となる向き、つまり、図9に示す透明電極19及び透明電極20が、図9において90度だけ横方向に回転した向きでターンテーブル50上に配置される。図10は、この実験の結果得られる液晶位相回折素子の回転角度とフォト・ダイオード52の出力の関係を表すグラフである。このグラフにおいては、液晶位相回折素子に電圧を印加していない場合(電圧オフ)のグラフを点線で示し、電圧を印加している場合(電圧オン)のグラフを実線で示している。図10からわかるように、電圧が印加されている場合(電圧オン)は、電圧が印加されていない場合(電圧オフ)に比べ、液晶位相回折素子の回転角度30度から60度、及び、−30度から−60度にかけてフォト・ダイオード52の出力が大きくなる。このことから、液晶位相回折素子に電圧を印加しないと液晶層10は光源からの光を回折させずそのまま透過させ、電圧を印加すると液晶層10は光源からの光を液晶分子によって形成された回折格子によって回折させることがわかる。   The effect of such a liquid crystal phase diffraction element is confirmed by an experiment similar to the experiment described above. In the experiment described above with reference to FIGS. 5 and 6, a liquid crystal phase diffraction element is used as the electro-optical means 7. The other points are the same as the previous experiment. In the liquid crystal phase diffraction element, the direction of the periodic structure formed by the liquid crystal molecules aligned perpendicular to the alignment film 16 and the alignment film 17 and the liquid crystal molecules aligned along the electric field is relative to the table of the turntable 50. The transparent electrode 19 and the transparent electrode 20 shown in FIG. 9 are arranged on the turntable 50 in the horizontal direction, that is, the direction rotated in the horizontal direction by 90 degrees in FIG. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the liquid crystal phase diffraction element and the output of the photodiode 52 obtained as a result of this experiment. In this graph, a graph when a voltage is not applied to the liquid crystal phase diffraction element (voltage off) is indicated by a dotted line, and a graph when a voltage is applied (voltage on) is indicated by a solid line. As can be seen from FIG. 10, when the voltage is applied (voltage on), the rotation angle of the liquid crystal phase diffractive element is 30 to 60 degrees, compared to when the voltage is not applied (voltage off), and − The output of the photodiode 52 increases from 30 degrees to -60 degrees. Therefore, when no voltage is applied to the liquid crystal phase diffractive element, the liquid crystal layer 10 transmits the light from the light source without diffracting it, and when a voltage is applied, the liquid crystal layer 10 diffracts the light from the light source formed by liquid crystal molecules. It can be seen that it is diffracted by the grating.

このような液晶位相回折素子によれば、印加する電圧をオン、又は、オフするなど調節することによって、液晶位相回折素子から射出する光源5からの光の射出角度分布を連続的に変化させることができる。したがって、この液晶位相回折素子を電気光学手段7として使用すれば、光源5から照射される光の導光体3への入射角度の分布を電気的に制御して、導光体3の内部における光の伝搬角度の分布を制御することができる。   According to such a liquid crystal phase diffractive element, the emission angle distribution of light from the light source 5 emitted from the liquid crystal phase diffractive element can be continuously changed by adjusting the applied voltage to be on or off. Can do. Therefore, if this liquid crystal phase diffractive element is used as the electro-optical means 7, the distribution of the incident angle of the light emitted from the light source 5 to the light guide 3 is electrically controlled, so that the inside of the light guide 3 is controlled. The distribution of the propagation angle of light can be controlled.

なお、液晶位相回折素子は上述した構成に限定されるものではなく、印加する電圧の調整により液晶層10において光を回折させ、又は、回折させないことにより、光源5から照射される光の導光体3への入射角度の分布を制御できる構成であればよい。   The liquid crystal phase diffractive element is not limited to the above-described configuration, and the light guided from the light source 5 can be guided by diffracting or not diffracting light in the liquid crystal layer 10 by adjusting the applied voltage. Any configuration that can control the distribution of the incident angles on the body 3 may be used.

さらに、導光体3への光の入射角度分布を制御する電気光学手段7としては、液晶層10での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子を用いることもできる。この液晶屈折素子は、液晶層10の中に、例えば、ポリマー材料によって形成されたポリマー部材を封入配置したものであり、このポリマー部材の屈折率、及び、電圧を印加した場合の液晶の屈折率と電圧を印加しない場合の液晶の屈折率との違いを利用して、液晶層10に入射された光を屈折させ、又は、屈折させずに射出するものである。   Further, as the electro-optical means 7 for controlling the incident angle distribution of light to the light guide 3, a liquid crystal refraction element using a light refraction phenomenon in the liquid crystal layer 10 can be used. In this liquid crystal refractive element, for example, a polymer member formed of a polymer material is encapsulated in the liquid crystal layer 10, and the refractive index of the polymer member and the refractive index of the liquid crystal when voltage is applied. The light incident on the liquid crystal layer 10 is refracted or emitted without being refracted using the difference between the refractive index of the liquid crystal when no voltage is applied.

図11の(a)及び(b)は、液晶屈折素子の液晶層10を示す模式図である。図11の(a)及び(b)に示すように、液晶層10は、配向膜21、配向膜22、配向膜21及び配向膜22の間に保持される液晶23、配向膜21の外側に配置される透明電極24、配向膜22の外側に配置される透明電極25、及び、液晶層10の一方の配向膜側(例えば、光を射出する配向膜21側)に設けられた円筒状のレンズ形状のポリマー部材26を備えている。図11の(a)に示すように、配向膜21及び配向膜22は、透明電極24と透明電極25との間に電圧が印加されていない状態の時に、液晶分子が、その長軸が配向膜21及び配向膜22に平行な方向に配向するように材料が選択される。ポリマー部材26の屈折率はnである。ここで、光源5から照射され指向性を与えられた光のうち、図11の(a)の縦方向に振動する偏光成分は一様な屈折率nを感じるので屈折せずに液晶層10を透過する。しかし、図11の(a)の紙面垂直方向に振動する偏光成分は、屈折率nの液晶23と屈折率nのポリマー部材26の境界で屈折する。したがって、透明電極24と透明電極25との間に電圧が印加されていない場合には、光源5から照射され指向性を与えられた光のうちの一方の偏光成分は液晶層10の中を直進し、他方の偏光成分は屈折される。そして、液晶層10から射出された光は導光体3に入射する。 11A and 11B are schematic views showing the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal refractive element. As shown in FIGS. 11A and 11B, the liquid crystal layer 10 is disposed outside the alignment film 21, the alignment film 22, the liquid crystal 23 held between the alignment film 21 and the alignment film 22, and the alignment film 21. A transparent electrode 24 arranged, a transparent electrode 25 arranged outside the alignment film 22, and a cylindrical shape provided on one alignment film side of the liquid crystal layer 10 (for example, the alignment film 21 side emitting light). A lens-shaped polymer member 26 is provided. As shown in FIG. 11A, the alignment film 21 and the alignment film 22 have liquid crystal molecules aligned in the major axis when no voltage is applied between the transparent electrode 24 and the transparent electrode 25. The material is selected so as to be aligned in a direction parallel to the film 21 and the alignment film 22. Refractive index of the polymer member 26 is n e. Here, of the light given irradiated directional light source 5, the liquid crystal layer 10 without being refracted because the vertical polarization component oscillating in the direction feel uniform refractive index n e of FIG. 11 (a) Transparent. However, the polarization component oscillating in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 11 (a) is refracted at the boundary of the polymer member 26 having a refractive index n e of the liquid crystal 23 of refractive index n 0. Therefore, when no voltage is applied between the transparent electrode 24 and the transparent electrode 25, one polarized component of the light irradiated from the light source 5 and given directivity travels straight in the liquid crystal layer 10. The other polarization component is refracted. Then, the light emitted from the liquid crystal layer 10 enters the light guide 3.

一方、透明電極24と透明電極25との間に電圧を印加すると、液晶分子は、図11の(b)に示すように、長軸の方向が電界の方向と平行になるように配向される。このとき、光源5から照射され指向性を与えられた両方向の偏光成分の光が感じる液晶23の屈折率はnである。ポリマー部材26の屈折率はnであり、屈折率nと屈折率nとの関係は、n>nである。そのため、透明電極24と透明電極25との間に電圧を印加されている場合には、光源5から照射され指向性を与えられて液晶層10に入射した光の中の両方向の偏光成分は、液晶23からポリマー部材26に入射する際に、より屈折率が大きいポリマー部材26の方に曲がるため液晶層10から屈折して射出される。そして、液晶層10から射出された光は導光体3に入射する。 On the other hand, when a voltage is applied between the transparent electrode 24 and the transparent electrode 25, the liquid crystal molecules are aligned so that the major axis direction is parallel to the electric field direction, as shown in FIG. . At this time, the refractive index of the liquid crystal 23 where the light of the polarization components in both directions given the irradiated directional light source 5 feel is n 0. Refractive index of the polymer member 26 is n e, the relation between the refractive index n e and the refractive index n 0, a n e> n 0. Therefore, when a voltage is applied between the transparent electrode 24 and the transparent electrode 25, the polarization components in both directions in the light irradiated from the light source 5 and given directivity and incident on the liquid crystal layer 10 are: When entering the polymer member 26 from the liquid crystal 23, the liquid crystal layer 10 is bent and refracted from the liquid crystal layer 10 because it bends toward the polymer member 26 having a higher refractive index. Then, the light emitted from the liquid crystal layer 10 enters the light guide 3.

このような液晶屈折素子によれば、印加する電圧をオン、又は、オフするなど調節することによって、液晶屈折素子から射出する光源5からの光の射出角度分布を連続的に変化させることができる。したがって、この液晶屈折素子を電気光学手段7として使用すれば、光源5から照射される光の導光体3への入射角度の分布を電気的に制御して、導光体3の内部における光の伝搬角度の分布を制御することができる。   According to such a liquid crystal refracting element, the emission angle distribution of light from the light source 5 emitted from the liquid crystal refracting element can be continuously changed by adjusting the voltage to be applied on or off. . Therefore, if this liquid crystal refracting element is used as the electro-optical means 7, the distribution of the incident angle of the light irradiated from the light source 5 to the light guide 3 is electrically controlled, so that the light inside the light guide 3 can be controlled. It is possible to control the distribution of the propagation angle.

なお、液晶屈折素子は上述した構成に限定されるものではなく、印加する電圧の調節により液晶層10において光を屈折させ、又は、屈折させないことにより、光源5から照射される光の導光体3への入射角度の分布を制御できる構成であればよい。したがって、液晶層10における液晶の配向は、図11の(a)及び(b)に示す配向に限らず、ホモジニアス配向と垂直配向とが並存するハイブリッド配向、等であってもよい。   The liquid crystal refracting element is not limited to the above-described configuration, and a light guide body for light emitted from the light source 5 by refracting or not refracting light in the liquid crystal layer 10 by adjusting an applied voltage. Any configuration can be used as long as the distribution of the incident angles on the light source 3 can be controlled. Therefore, the alignment of the liquid crystal in the liquid crystal layer 10 is not limited to the alignment shown in FIGS. 11A and 11B, and may be a hybrid alignment in which homogeneous alignment and vertical alignment coexist.

また、上述の例では、図11の(a)及び(b)に示したように、液晶屈折素子の液晶層10の中に封入配置したポリマー部材26は円筒状のレンズ形状としたが、ポリマー部材26の形状は円筒状のレンズ形状に限らず、液晶層10に電圧が印加され、又は、印加されないときに、液晶層10の液晶中を透過する光を屈折させ、又は、屈折させない働きをするものであればどのような形状であってもよい。   In the above-described example, as shown in FIGS. 11A and 11B, the polymer member 26 encapsulated in the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal refractive element has a cylindrical lens shape. The shape of the member 26 is not limited to a cylindrical lens shape, and functions to refract or not refract the light transmitted through the liquid crystal of the liquid crystal layer 10 when a voltage is applied to the liquid crystal layer 10 or not. Any shape can be used.

以上に説明したように、本発明に係る液晶表示装置用バックライトシステム1によれば、液晶層での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子、液晶層での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子、又は、液晶層での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子のいずれかである電気光学手段7を光源5と導光体3との間に配置する。そして、電気光学手段7は、光源5から照射される光を散乱、回折、又は、屈折させ、又は、散乱、回折、及び、屈折させないことにより、光源から照射される光の導光体3への入射角度の分布を電気的に制御し、当該光の導光体3の内部における伝搬角度の分布を制御する。このことにより、光取り出し部材4によって導光体3から取り出させて外部に照射される光の角度分布が制御され、引いては液晶表示装置の視野角が制御される。   As described above, according to the backlight system 1 for a liquid crystal display device according to the present invention, the polymer-dispersed liquid crystal element using the light scattering phenomenon in the liquid crystal layer, and the light diffraction phenomenon in the liquid crystal layer. An electro-optical means 7, which is either a liquid crystal phase diffraction element used or a liquid crystal refraction element using a light refraction phenomenon in a liquid crystal layer, is disposed between the light source 5 and the light guide 3. Then, the electro-optical means 7 scatters, diffracts, or refracts the light emitted from the light source 5 or does not scatter, diffract, and refract the light to the light guide 3 of the light emitted from the light source. The distribution of the incident angle of the light is electrically controlled, and the distribution of the propagation angle of the light within the light guide 3 is controlled. As a result, the angular distribution of the light that is extracted from the light guide 3 by the light extraction member 4 and irradiated to the outside is controlled, and the viewing angle of the liquid crystal display device is controlled.

また、液晶表示装置の視野角の制御のために設けられる電気光学手段7は、光源5と導光体3との間に配置される。そのため、電気光学手段7は、光源5から照射されて導光体3に入射する光の範囲のみに広がりをもつ大きさであればよく、その大きさは、図12に示した従来の液晶表示装置に使用される電界制御型パネル200に比べてはるかに小さい。それゆえ、本発明の液晶表示装置用バックライトシステム1によれば、視野角の制御が可能な液晶表示装置を薄型にして軽くし、安価に実現することができる。   The electro-optical means 7 provided for controlling the viewing angle of the liquid crystal display device is disposed between the light source 5 and the light guide 3. For this reason, the electro-optical means 7 only needs to have a size that expands only in the range of light irradiated from the light source 5 and incident on the light guide 3, and the size is the conventional liquid crystal display shown in FIG. It is much smaller than the electric field control panel 200 used in the apparatus. Therefore, according to the backlight system 1 for a liquid crystal display device of the present invention, the liquid crystal display device capable of controlling the viewing angle can be made thin and light and can be realized at low cost.

なお、本発明の実施形態は上述の形態に限らず、本発明の技術的思想の範囲内で種々に変更して実施することができる。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the technical idea of the present invention.

本発明は、液晶表示装置の視野角を制御することができる液晶表示装置用バックライトシステムに適用可能である。   The present invention is applicable to a backlight system for a liquid crystal display device that can control the viewing angle of the liquid crystal display device.

本発明に係るバックライトシステム1の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the backlight system 1 which concerns on this invention. バックライトシステム1の図1における紙面横方向の断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the paper surface horizontal direction in FIG. バックライトシステム1の図1におけるA部分の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1 of the backlight system 1. 高分子分散型液晶素子の液晶層10を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the liquid crystal layer 10 of a polymer dispersion type liquid crystal element. 高分子分散型液晶素子及び液晶位相回折素子の効果の実験の方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the method of the experiment of the effect of a polymer dispersion type liquid crystal element and a liquid crystal phase diffraction element. 高分子分散型液晶素子及び液晶位相回折素子の効果の実験の方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the method of the experiment of the effect of a polymer dispersion type liquid crystal element and a liquid crystal phase diffraction element. 高分子分散型液晶素子についての実験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the experiment about a polymer dispersion type liquid crystal element. 液晶位相回折素子の液晶層10を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the liquid crystal layer 10 of a liquid crystal phase diffraction element. 液晶位相回折素子の透明電極19及び透明電極20の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the transparent electrode 19 and the transparent electrode 20 of a liquid crystal phase diffraction element. 液晶位相回折素子についての実験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the experiment about a liquid crystal phase diffraction element. 液晶屈折素子の液晶層10を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the liquid crystal layer 10 of a liquid crystal refractive element. 視野角の制御が可能な従来の液晶表示装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the conventional liquid crystal display device which can control a viewing angle.

符号の説明Explanation of symbols

1 バックライトシステム
5 光源
6 指向性付与部材
7 電気光学手段(高分子分散型液晶素子、液晶位相回折素子、液晶屈折素子)
10 液晶層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Backlight system 5 Light source 6 Directionality provision member 7 Electro-optical means (polymer dispersion type liquid crystal element, liquid crystal phase diffraction element, liquid crystal refraction element)
10 Liquid crystal layer

Claims (4)

光源と、
前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、
前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、
前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、
前記電気光学手段は、液晶層での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子であることを特徴とする液晶表示装置用バックライトシステム。
A light source;
A light guide that propagates light emitted from the light source;
A light extraction member for irradiating the outside of the light guide with light propagating inside the light guide;
Propagation of the light inside the light guide by electrically controlling the distribution of the incident angle of the light radiated from the light source to the light guide provided between the light source and the light guide A backlight system for a liquid crystal display device comprising electro-optic means for controlling the distribution of angles ,
The backlight system for a liquid crystal display device , wherein the electro-optical means is a polymer dispersion type liquid crystal element utilizing a light scattering phenomenon in a liquid crystal layer .
光源と、
前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、
前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、
前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、
前記電気光学手段は、液晶層での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子であることを特徴とする液晶表示装置用バックライトシステム。
A light source;
A light guide that propagates light emitted from the light source;
A light extraction member for irradiating the outside of the light guide with light propagating inside the light guide;
Propagation of the light inside the light guide by electrically controlling the distribution of the incident angle of the light radiated from the light source to the light guide provided between the light source and the light guide A backlight system for a liquid crystal display device comprising electro-optic means for controlling the distribution of angles,
The electro-optical device includes a backlight system for a liquid crystal display device you being a liquid crystal phase diffraction element utilizing a diffraction phenomenon of light at the liquid crystal layer.
光源と、
前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、
前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、
前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、
前記電気光学手段は、液晶層での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子であることを特徴とする液晶表示装置用バックライトシステム。
A light source;
A light guide that propagates light emitted from the light source;
A light extraction member for irradiating the outside of the light guide with light propagating inside the light guide;
Propagation of the light inside the light guide by electrically controlling the distribution of the incident angle of the light radiated from the light source to the light guide provided between the light source and the light guide A backlight system for a liquid crystal display device comprising electro-optic means for controlling the distribution of angles,
The electro-optical device includes a backlight system for a liquid crystal display device you being a liquid crystal refractive element utilizing refraction phenomenon of light at the liquid crystal layer.
前記光源から照射される光の前記光源と前記電気光学手段との間の光路中に設けられ、当該光に前記導光体の導光方向の指向性を与える指向性付与部材をさらに備え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液晶表示装置用バックライトシステム。 Provided on an optical path, further comprising a directional applying member to provide the directivity of the light guiding direction of the light guide to the light Rukoto between the light source and the electro-optical means of the light emitted from the light source The backlight system for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3 .
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