WO2010035562A1 - 光量調整装置、バックライトユニット、液晶表示パネル、および液晶表示装置 - Google Patents

光量調整装置、バックライトユニット、液晶表示パネル、および液晶表示装置 Download PDF

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light
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壮史 石田
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light amount adjusting device, a backlight unit, a liquid crystal display panel, and a liquid crystal display device.
  • FIG. 12A a liquid crystal unit in which a light guide plate 151 that receives light from a light source 121 and converts the light into planar light is filled with a polymer-dispersed liquid crystal 111 (see FIGS. 12B and 12C).
  • a backlight unit (light quantity adjustment device) 129 that covers ut has been developed (see Patent Document 1).
  • the polymer dispersed liquid crystal 111 is sandwiched between the transparent electrode te1 and the transparent electrode te2, as shown in FIGS. 12B and 12C which are enlarged views of FIG. 12A.
  • the voltage is also applied to the polymer dispersed liquid crystal 111 by the voltage applied to the transparent electrode te1 and the transparent electrode te2.
  • the liquid crystal 112 in the polymer-dispersed liquid crystal 111 specifically, the liquid crystal molecules 113 in the liquid crystal 112 behave differently depending on the applied voltage as shown in FIGS. 12B and 12C.
  • a white arrow indicates incident light to the liquid crystal unit ut, and a colored arrow indicates light emitted from the liquid crystal unit ut).
  • the orientation of the linear liquid crystal molecules 113 becomes irregular (random), and the light from the light guide plate 151 Is diffused (scattered).
  • the linear liquid crystal molecules 113 are regularly directed in one direction (electric field direction) and do not diffuse the light from the light guide plate 151.
  • the amount of light that passes through the liquid crystal unit ut varies depending on the behavior of such light. More specifically, when only a relatively low voltage is applied to the polymer dispersed liquid crystal 111, light incident on the polymer dispersed liquid crystal 111 is diffused by the liquid crystal molecules 113 and directed toward the liquid crystal display panel 139 (see FIG. 12A). The amount of emitted light is small. On the other hand, when a relatively high voltage is applied to the polymer dispersed liquid crystal 111, the light incident on the polymer dispersed liquid crystal 111 travels without being diffused by the liquid crystal molecules 113 and is directed toward the liquid crystal display panel 139. A large amount of light is emitted.
  • the backlight unit 129 can change the brightness of the emitted light (backlight light) without changing the brightness (light quantity) of the light source 121.
  • the present invention has been made to solve the above problems.
  • the object is to provide a light amount adjustment device (for example, a backlight unit or a liquid crystal display panel) that can effectively use light, and an electronic device (for example, a liquid crystal display device) that includes such a light amount adjustment device. .
  • the light amount adjusting device is sandwiched between a first substrate including a first electrode to which a voltage is applied, a second substrate including a second electrode to which a voltage is applied, and the first electrode and the second electrode.
  • a polymer-dispersed liquid crystal that aligns liquid crystal molecules in the direction of the electric field between the electrodes in accordance with an increase in voltage; a light source that supplies light to the polymer-dispersed liquid crystal from the interval between the first electrode and the second electrode; including.
  • the amount of light traveling to the outside can be adjusted in accordance with the voltage applied to the polymer dispersed liquid crystal.
  • the light quantity device is a backlight unit mounted on, for example, a liquid crystal display device
  • a member that transmits light from the light source before reaching the liquid crystal display panel is mainly only a polymer dispersion type liquid crystal. . Therefore, the main cause of the loss of light from the light source is only the polymer dispersed liquid crystal.
  • such a light amount adjusting device improves the effective utilization efficiency of light (in short, this light amount adjusting device supplies light to the outside while suppressing light loss).
  • At least one of the first electrode and the second electrode includes a plurality of electrode pieces densely arranged in a planar shape, and the plurality of electrode pieces may be individually applied with a voltage.
  • the applied voltage to each electrode piece is different, and the applied voltage to the polymer dispersed liquid crystal in contact with the electrode piece is also different. Therefore, the orientation of the liquid crystal molecules varies depending on the electrode pieces, and the amount of emitted light varies in part for each part of the first substrate or the like overlapping the electrode pieces. That is, the light amount of the planar light from the first substrate or the like is controlled for each part of the surface.
  • the voltage applied to the polymer dispersed liquid crystal is higher as it is closer to the light source.
  • the liquid crystal molecules in the polymer dispersion type liquid crystal close to the light source follow the electric field direction and diffuse only a small amount of light. Therefore, excessive light is not emitted from the polymer dispersed liquid crystal close to the light source. As a result, luminance unevenness is not included in the light from the light amount adjusting device.
  • the density of the liquid crystal with respect to the polymer in the polymer dispersed liquid crystal may be lower as it is closer to the light source.
  • the light amount adjusting device there is a backlight unit in a liquid crystal display device or a liquid crystal display panel.
  • a liquid crystal display device including a backlight unit that is such a light amount adjusting device and a liquid crystal display panel that receives light from the backlight unit can also be said to be the present invention.
  • a liquid crystal display device equipped with a liquid crystal display panel which is a light amount adjusting device can also be said to be the present invention.
  • the light from the light source mainly passes through the polymer-dispersed liquid crystal and is emitted to the outside without passing through another member (for example, a light guide plate). Therefore, the light quantity adjusting device and the like according to the present invention improve the effective utilization efficiency of light.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device (the cross-sectional direction is the direction of arrow A-A ′ in FIG. 2).
  • FIG. 3 is an exploded perspective view simply showing a liquid crystal display device.
  • These are sectional views of a liquid crystal display device including a polymer dispersed liquid crystal to which a relatively high voltage is applied.
  • These are sectional views of a liquid crystal display device including a polymer dispersed liquid crystal to which a relatively low voltage is applied.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device (the cross-sectional direction is the direction of arrow A-A ′ in FIG. 2).
  • FIG. 3 is an exploded perspective view simply showing a liquid crystal display device.
  • These are
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display panel in addition to the backlight unit illustrated in FIG. 5.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device including a single sheet-like first transparent electrode. These are sectional views of a liquid crystal display device in which the applied voltage to the polymer dispersed liquid crystal is partially different. These are sectional drawings of the liquid crystal display device which made the density of the liquid crystal low as a part of the polymer dispersed liquid crystal near the LED. These are sectional views of a liquid crystal display device using a liquid crystal unit as a liquid crystal display panel. These are sectional drawings of the liquid crystal display device of a double-sided visual recognition type using a liquid crystal unit as a liquid crystal display panel.
  • FIG. 1 These are sectional drawings of the conventional liquid crystal display device. These are sectional views of a conventional liquid crystal display device including a polymer dispersed liquid crystal to which a relatively low voltage is applied. These are sectional views of a conventional liquid crystal display device including a polymer dispersed liquid crystal to which a relatively high voltage is applied.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device 49
  • FIG. 2 is an exploded perspective view simply showing the liquid crystal display device 49 (note that the cross-sectional direction of FIG. 1 is the direction of arrows AA ′ in FIG. Is).
  • the liquid crystal display device 49 includes a liquid crystal display panel 39 and a backlight unit 29 that supplies light to the liquid crystal display panel 39 (note that the liquid crystal display panel 39 and the backlight unit 29 are included).
  • Is also referred to as a light amount adjusting device in terms of adjusting the amount of light emitted
  • a liquid crystal display device 49 equipped with the liquid crystal display panel 39 and the backlight unit 29 is also referred to as a light amount adjusting device).
  • the liquid crystal display panel 39 adopts an active matrix method. Therefore, in this liquid crystal display panel 39, the liquid crystal 34 is composed of an active matrix substrate 32 to which an active element (switching element) such as a TFT (Thin Film Transistor) 31 is attached, and a counter substrate 33 facing the active matrix substrate 32. Sandwich. That is, the active matrix substrate 32 and the counter substrate 33 are substrates for sandwiching the liquid crystal 34 and are formed of transparent glass or the like.
  • an active element switching element
  • TFT Thin Film Transistor
  • a sealing material SS1 is attached to the outer edge of the active matrix substrate 32 and the counter substrate 33, and the sealing material SS1 seals the liquid crystal 34.
  • polarizing films PL and PL are attached so as to sandwich the active matrix substrate 32 and the counter substrate 33.
  • a gate signal line GL, a source signal line SL, a TFT 31, and a pixel electrode 35 are formed on one side facing the counter substrate 33.
  • the gate signal line GL is a line through which a gate signal (scanning signal) for controlling ON / OFF of the TFT 31 flows
  • the source signal line SL is a line through which a source signal (image signal) required for image display flows.
  • These both lines GL / SL are arranged in a line. More specifically, on the active matrix substrate 32, the gate signal lines GL arranged in a row intersect with the source signal lines SL arranged in a row, and both the lines GL and SL form a matrix pattern. A region divided by the gate signal line GL and the source signal line SL corresponds to a pixel of the liquid crystal display panel 39.
  • a gate signal flowing through the gate signal line GL is generated by a gate driver (not shown), and a source signal flowing through the source signal line SL is generated by a source driver (not shown).
  • the TFT 31 is located at the intersection of the gate signal line GL and the source signal line SL, and controls ON / OFF of each pixel in the liquid crystal display panel 39 (note that only a part of the TFT 31 is shown for convenience). That is, the TFT 31 controls ON / OFF of each pixel by the gate signal flowing through the gate signal line GL.
  • the pixel electrode 35 is an electrode connected to the drain of the TFT 31 and is arranged corresponding to each pixel (that is, the pixel electrode 35 is spread in a matrix on the active matrix substrate 32).
  • the pixel electrode 35 sandwiches the liquid crystal 34 together with a common electrode 36 described later.
  • a common electrode 36 and a color filter 37 are formed on one side facing the active matrix substrate 32.
  • the common electrode 36 is arranged corresponding to a plurality of pixels (that is, the common electrode 36 has an area that covers the plurality of pixels together on the counter substrate 33).
  • the common electrode 36 sandwiches the liquid crystal 34 together with the pixel electrode 35.
  • the color filter 37 is a filter that is interposed between the common electrode 36 and the counter substrate 33 and transmits light of a specific color.
  • the color filter 37 of red (R), green (G), and blue (B) which are the three primary colors of light is mentioned. Further, these color filters 37 are arranged in, for example, a stripe shape, a delta shape, or a square shape.
  • the source signal voltage in the source signal line SL is transmitted through the source / drain of the TFT 31. Is applied to the pixel electrode 35. Then, in accordance with the source signal voltage, the voltage of the source signal is written into a part of the liquid crystal 34 sandwiched between the pixel electrode 35 and the common electrode 36, that is, a part of the liquid crystal 34 corresponding to the pixel.
  • the TFT 31 is OFF, the source signal voltage is held by the liquid crystal and the capacitor (not shown).
  • the backlight unit 29 that supplies light to the liquid crystal display panel 39 will be described.
  • the backlight unit 29 is positioned so as to be covered with the liquid crystal display panel 39, and includes an LED (Light Emitting Diode) 21, a liquid crystal unit UT, a reflection sheet 22, a diffusion sheet 23, and lens sheets 24 and 25.
  • LED Light Emitting Diode
  • LED21 is a light source and is arranged in a row in a plurality. More specifically, the LEDs 21 are located on the side surface of the liquid crystal unit UT, and are arranged in a line along the longitudinal direction of the side surface (note that this LED 21 is arranged in the X direction). Further, the LED 21 directs light to the liquid crystal unit UT by directing its light emitting end toward the liquid crystal unit UT.
  • the liquid crystal unit UT converts light incident on the liquid crystal unit UT into planar light, and includes a polymer-dispersed liquid crystal 11, a light transmissive substrate PB, a sealing material SS2, and a transparent electrode TE.
  • the polymer-dispersed liquid crystal 11 is a mixed material in which droplet-like liquid crystals (liquid crystal droplets) 12 are dispersed in the polymer 14 (note that the droplet-like liquid crystal 12 is phase-separated by the polymer 14).
  • the polymer dispersed liquid crystal 11 when a voltage is applied, a plurality of linear (bar-shaped) liquid crystal molecules 13 included in the liquid crystal 12 are aligned in one direction. Therefore, the alignment vector of the liquid crystal molecules 13 is along one direction.
  • the orientation vector of the liquid crystal molecules 13 becomes irregular (in short, the polymer dispersed liquid crystal 11 is The orientation vector of the liquid crystal molecules 13 is changed).
  • linear liquid crystal molecules 13 are transparent, and proceed without diffusing the light incident substantially perpendicular to the direction of the liquid crystal molecules 13 (ie, the orientation vector). On the other hand, the linear liquid crystal molecules 13 diffuse light incident obliquely with respect to its direction in various directions.
  • the first light transmissive substrate PB1 and the second light transmissive substrate PB2, which are light transmissive substrates PB, are light transmissive substrates such as glass, for example, and sandwich the polymer dispersed liquid crystal 11 therebetween.
  • the sealing material SS2 closes the outer edge of the first light transmissive substrate PB1 and the second light transmissive substrate PB2 sandwiching the polymer dispersed liquid crystal 11. That is, the sealing material SS2 seals the polymer-dispersed liquid crystal 11 at an interval between the first light-transmitting substrate PB1 and the second light-transmitting substrate PB2.
  • the material of the sealing material SS2 is not particularly limited, but is desirably formed of a transparent material that transmits light. This is because the sealing material SS2 is positioned on the side surface of the polymer dispersed liquid crystal 11, and light is incident on the sealing material SS2.
  • the first transparent electrode TE1 and the second transparent electrode TE2 which are the transparent electrodes TE are light-transmitting electrodes formed of ITO (Indium Tin Oxide) or the like, and apply a voltage to the polymer dispersed liquid crystal 11. .
  • the first transparent electrode TE1 is attached to one surface of the first light-transmitting substrate (first substrate) PB1 facing the polymer dispersed liquid crystal 11, and the second transparent electrode TE2 faces the polymer dispersed liquid crystal 11.
  • the second transparent substrate (second substrate) PB2 is attached to one surface, and the transparent electrodes TE1 and TE2 face each other.
  • the first transparent electrode TE1 and the second transparent electrode TE2 sandwich the polymer dispersed liquid crystal 11 while being in contact with the polymer dispersed liquid crystal 11 (therefore, the polymer dispersed liquid crystal is layered, and the polymer dispersed liquid crystal 11 is in contact with the polymer dispersed liquid crystal 11). Also referred to as a type liquid crystal layer 11).
  • first transparent electrode (first electrode) TE1 includes a plurality of piece-like first transparent electrode pieces EP1, and these are arranged densely.
  • second transparent electrode (second electrode) TE2 also includes a plurality of piece-like second transparent electrode pieces EP2, and these are arranged densely.
  • the first transparent electrode piece EP1 and the second transparent electrode piece EP2 correspond to each pixel of the liquid crystal display panel 39 (in short, one first transparent electrode piece EP1 corresponds to one second transparent electrode piece EP2). And one pixel overlaps the first transparent electrode piece EP1).
  • the densely arranged first transparent electrode pieces EP1 and second transparent electrode pieces EP2 are also arranged in a matrix shape (note that the first transparent electrode pieces EP1 and the second transparent electrode pieces EP1 and EP2 that are set by facing each other).
  • the transparent electrode piece EP2 is also referred to as an electrode piece set ST).
  • the light of the LED 21 is supplied to the polymer dispersed liquid crystal 11 from between the first transparent electrode TE1 and the second transparent electrode TE2. Note that light incident on the polymer dispersed liquid crystal 11 is emitted as planar light from the liquid crystal unit UT (particularly, the first light-transmitting substrate PB1), and details of the behavior of the light will be described later.
  • the reflection sheet 22 is covered with the second light transmissive substrate PB2 in the liquid crystal unit UT.
  • one surface facing the second light transmissive substrate PB2 is a reflection surface. For this reason, the reflection surface reflects the light that is about to leak from the liquid crystal unit UT by passing through the second light-transmitting substrate PB2 so as to return to the liquid crystal unit UT.
  • the diffusion sheet 23 covers the first light-transmitting substrate PB1 in the liquid crystal unit UT, diffuses the emitted light (planar light) from the liquid crystal unit UT, and spreads the light throughout the liquid crystal display panel 49 (note that The diffusion sheet 23 and the lens sheets 24 and 25 are collectively referred to as an optical sheet group 26).
  • the lens sheets 24 and 25 are, for example, optical sheets that have a prism shape in the sheet surface and narrow the directivity of light, and are positioned so as to cover the diffusion sheet 23. Therefore, the optical sheets 24 and 25 collect the light traveling from the diffusion sheet 23 and improve the light emission luminance per unit area. However, the divergence directions of the respective lights condensed by the optical sheet 24 and the optical sheet 25 are in a relation of crossing each other.
  • this stacking direction is defined as the Y direction.
  • a direction that intersects the Y direction and the X direction that is the arrangement direction of the LEDs 21 is defined as a Z direction (the XYZ direction may be orthogonal).
  • the light from the LED 21 is emitted through the liquid crystal unit UT, and the emitted light passes through the optical sheet group 26. It is emitted as light with enhanced luminance (backlight). Further, the backlight light reaches the liquid crystal display panel 39, and the liquid crystal display panel 39 displays an image by the backlight light.
  • the light emitted from the liquid crystal unit UT will be described in detail with reference to the cross-sectional views of FIGS. Specifically, how the light incident on the polymer dispersed liquid crystal 11 travels according to the level of the voltage applied to the polymer dispersed liquid crystal 11 will be described.
  • “Hi” is given when the voltage applied to the polymer dispersed liquid crystal 11 is relatively high, while “Lo” is given when the voltage is relatively low (including the case of zero voltage).
  • the electrode piece set ST closest to the LED 21 may be given member numbers ST2 and ST3 as the distance from the LED 21 is increased.
  • “Li” is attached to a portion having a relatively high transmittance
  • “Da” is attached to a portion having a relatively low transmittance.
  • the transparent electrodes A relatively high voltage Hi is applied to the polymer-dispersed liquid crystal 11 sandwiched between TE1 and TE2, and the direction of the liquid crystal molecules 13 is in one direction as the applied voltage increases.
  • the direction of the liquid crystal molecules 13 is along the direction of the electric field generated in the polymer dispersed liquid crystal 11. Therefore, in the direction from the first transparent electrode TE1 to the second transparent electrode TE2 that is the electric field direction ⁇ the parallel direction of the first transparent electrode TE1 and the second transparent electrode TE2 (the same direction as the Y direction) ⁇ Will be along.
  • the light of the LED 21 enters from the side surface of the polymer dispersed liquid crystal 11, that is, from the interval between the first transparent electrode TE1 and the second transparent electrode TE2. Then, most of the light enters the liquid crystal molecules 13 aligned in the direction of the electric field substantially perpendicularly and further passes therethrough so as to travel without being diffused (see solid line arrows).
  • the second light-transmitting substrate PB2 is also directed toward the reflection sheet 22.
  • a large amount of light is not emitted). Therefore, only a small amount of light is emitted from the first light-transmitting substrate PB1 to the outside and reaches the diffusion sheet 23 (see colored arrows).
  • the first transparent electrode TE1 and the second transparent electrode are not applied to the opposing transparent electrodes TE1 and TE2 or only a relatively low voltage of almost zero voltage is applied. If only a small potential is generated between the electrode TE2 and the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the transparent electrodes TE1 and TE2, only a relatively low voltage Lo is applied, and the applied voltage (there may be zero voltage). ), The directions of the liquid crystal molecules 13 are irregular (random) without being aligned.
  • a part of the light diffused by the liquid crystal molecules 13 is emitted from the second light-transmitting substrate PB2 toward the reflecting sheet 22, but is reflected by the reflecting sheet 22 so that the liquid crystal passes through the second light-transmitting substrate PB2.
  • the light passes through the first light-transmitting substrate PB1 and proceeds to the diffusion sheet 23.
  • the backlight unit 29 supplies light to the polymer-dispersed liquid crystal 11 that aligns the direction of the liquid crystal molecules 13 with the electric field direction to a relatively high degree as the applied voltage increases.
  • the backlight unit 29 travels light substantially perpendicular to the electric field direction.
  • the member that transmits the light of the LED 21 until it reaches the liquid crystal display panel 39 is the liquid crystal unit UT and the optical sheet group 26, and does not need to transmit a member such as a light guide plate (mainly, The liquid crystal unit UT becomes a light transmitting member). For this reason, the light of the LED 21 is unlikely to be lost before reaching the liquid crystal display panel 39 (in short, the loss of light is reduced by the smaller number of transmitting members). Therefore, such a backlight unit 29, and thus the liquid crystal display device 49, improves the effective utilization efficiency of light.
  • the light from the liquid crystal unit UT is transmitted to the optical sheet group 26 after being adjusted to a required light quantity. Therefore, light diffusion and luminance improvement in the optical sheet group 26 are performed without excess or deficiency.
  • the liquid crystal unit since there are a plurality of electrode piece sets ST that are the first transparent electrode piece EP1 and the second transparent electrode piece EP2 facing each other, if the applied voltage differs for each electrode piece set ST, the liquid crystal unit The amount of light emitted from the surface of the first light-transmissive substrate PB1 in the UT also varies depending on the electrode piece set ST. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, it is not necessary that the applied voltage to the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between all the electrode piece sets ST is constant.
  • the applied voltage may be different between adjacent electrode piece sets ST. That is, in the polymer dispersed liquid crystal 11 that is divided into a matrix according to the electrode piece set ST, different voltages may be applied to a part of the divided polymer dispersed liquid crystal 11.
  • a relatively high voltage is applied to one electrode piece set ST, and a relatively low voltage is applied to the other electrode piece set ST.
  • a relatively high voltage is applied to the electrode piece set ST1 closest to the LED 21.
  • the light from the LED 21 first reaches the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1 to which a relatively high voltage is applied (see the white arrow).
  • the liquid crystal molecules 13 are directed in the direction of the electric field generated between the first transparent electrode TE1 and the second transparent electrode TE2. For this reason, most of the light reaching the polymer-dispersed liquid crystal 11 is incident almost perpendicularly to the linear liquid crystal molecules 13 and further transmitted, so that it is sandwiched between the electrode piece sets ST2 without diffusing much. It progresses to the polymer dispersed liquid crystal 11 (see solid line arrow). Therefore, a relatively small amount of light is emitted from the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1 to the outside through the first light-transmitting substrate PB1 (see colored arrows).
  • Electrode piece sets ST arranged in the electrode piece set ST3 so as to be separated from the LED 21.
  • the backlight unit 29 including the liquid crystal unit UT in which a plurality of electrode piece sets ST are densely packed in a planar shape
  • the electrode piece set ST is changed.
  • the amount of emitted light for each part of the overlapping first light transmitting substrate PB1 also varies. That is, the light amount of the planar light from the backlight unit 29 is controlled for each part of the surface (so-called area control type backlight unit 29 is completed).
  • the liquid crystal display device 49 equipped with such a backlight unit 29 not only the luminance adjustment is performed for each pixel (each area) in the liquid crystal display panel 39, but also the luminance adjustment for each area is performed in the backlight unit 29. It becomes possible.
  • a relatively small amount of backlight light reaches a portion Da having a relatively low transmittance or a relatively high transmittance. It is preferable that a relatively large amount of backlight light reaches the portion Li that it has. With this configuration, it is possible to easily adjust the luminance while suppressing light loss.
  • such a liquid crystal display device 49 can perform high-quality luminance adjustment (for example, a relatively high-quality contrast ratio), compared to the liquid crystal display device 49 that can only perform luminance adjustment using only the liquid crystal display panel 39. To provide high-quality images with excellent visibility.
  • the first transparent electrode TE1 is constituted by the dense first transparent electrode pieces EP1
  • the second transparent electrode TE2 is constituted by the dense second transparent electrode pieces EP2. That is, both the transparent electrodes TE1 and TE2 are configured by collecting the transparent electrode pieces EP1 and EP2.
  • first transparent electrode TE1 and the second transparent electrode TE2 may be composed of a collection of transparent electrode pieces EP.
  • a second transparent electrode TE2 configured by a plurality of second transparent electrode pieces EP2 and a first transparent electrode TE1 configured by a single electrode are provided. , You may face each other.
  • the second transparent electrode piece EP2 and a part of the first transparent electrode TE1 opposed to the second transparent electrode piece EP2 serve as the electrode piece set ST and sandwich the polymer dispersed liquid crystal 11 therebetween.
  • a voltage is applied to the type liquid crystal 11.
  • the applied voltage to the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST varies depending on the applied voltage for each second transparent electrode piece EP2 (in short, each second transparent electrode The applied voltage to the piece EP2 is different, and the applied voltage to the polymer dispersed liquid crystal 11 in contact with the second transparent electrode piece EP2 is also different).
  • the backlight unit 29 equipped with the liquid crystal unit UT including such an electrode piece set ST is an area control type backlight unit 29.
  • the liquid crystal unit UT at least one of the first transparent electrode TE1 and the second transparent electrode TE2 has a plurality of electrode pieces EP densely arranged in a plane, and the plurality of electrode pieces EP are individually separated. If a voltage is applied, the backlight unit 29 on which the liquid crystal unit UT is mounted becomes an area control type backlight unit 29.
  • the LED 21 supplies light from the side surface of the polymer dispersed liquid crystal 11
  • the amount of light received by the part of the polymer dispersed liquid crystal 11 closer to the LED 21 increases. Therefore, the amount of light emitted from the liquid crystal unit UT becomes larger as a part of the liquid crystal unit UT closer to the LED 21.
  • the amount of emitted light tends to be small. That is, when the light is incident from the side surface of the liquid crystal unit UT (edge light method), the light from the backlight unit 29 tends to include luminance unevenness (light intensity unevenness).
  • the applied voltage to the polymer dispersed liquid crystal 11 may be partially different as shown in FIG. More specifically, when the voltage values applied to the polymer dispersion type liquid crystal 11 by the electrode piece sets ST1 to ST3 are Hi1 to Hi3, the magnitude relationship between these voltage values Hi1 to Hi3 is Hi1> Hi2> Hi3. Suppose that
  • the amount of light that enters the liquid crystal molecules 13 substantially perpendicularly and passes therethrough becomes relatively large, and proceeds toward the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2 (see solid arrows). ). Therefore, the amount of light diffused in the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1 is small (see solid arrows). Then, excessive light is not emitted from a part of the liquid crystal unit UT corresponding to the electrode piece set ST1 (see colored arrows).
  • the light that has not been diffused in the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1 travels toward the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2.
  • the voltage Hi2 applied to the polymer dispersed liquid crystal 11 is lower than the voltage Hi1.
  • the orientation of the liquid crystal molecules 13 is less likely to align with the electric field direction as compared to the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1. Accordingly, light is more easily diffused in the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2 than in the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1 (see solid arrows).
  • the amount of light incident on the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2 is smaller than the amount of light incident on the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1. Therefore, even if the polymer-dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2 is more easily diffused than the polymer-dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1, the height of the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2 is high.
  • the amount of light emitted from the molecular dispersion type liquid crystal 11 and the amount of light emitted from the polymer dispersion type liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1 are likely to be approximately the same (see colored arrows).
  • the amount of light incident on the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST3 is smaller than the amount of light incident on the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2, the amount of light emitted is excessive. Do not (see colored arrows). Therefore, the amount of light emitted from the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST3 and the amount of light emitted from the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2 tend to be approximately the same.
  • the applied voltage to the polymer dispersed liquid crystal 11 is higher as it is closer to the LED 21, the amount of light diffused by the liquid crystal molecules 13 is reduced.
  • the light of the LED 21 traveling through the polymer dispersed liquid crystal 11 is more likely to travel away from the LED 21 as the voltage applied to the polymer dispersed liquid crystal 11 is higher.
  • the amount of light from a part of the liquid crystal unit UT close to the LED 21 does not increase excessively.
  • the brightness unevenness is not included (of course, if the backlight light does not include the brightness unevenness, the display image of the liquid crystal display panel 39 does not have the brightness unevenness).
  • a measure for preventing such luminance unevenness is not limited to partially changing the voltage applied to the polymer dispersed liquid crystal 11.
  • brightness unevenness can also be prevented by adjusting the density of the liquid crystal 12 in the polymer 14.
  • the polymer-dispersed liquid crystal 11 partially varies the density of the liquid crystal 12 (note that the density adjustment of the liquid crystal 12 is set by initial material adjustment). More specifically, as shown in FIG. 9, the density of the liquid crystal 12 is lower as the portion of the polymer dispersed liquid crystal 11 closer to the LED 21 (in other words, the portion of the polymer dispersed liquid crystal 11 that is farther from the LED 21 is higher in density. ).
  • the density of the liquid crystal 12 of the polymer dispersion type liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1 closest to the LED 21 Therefore, the amount of light diffused by the liquid crystal molecules 13 is also relatively small (see solid arrow). Accordingly, excessive light is not emitted from a part of the liquid crystal unit UT corresponding to the electrode piece set ST1 (see colored arrows).
  • the light that has not been diffused in the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1 travels toward the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2.
  • the density of the liquid crystal 12 of the polymer dispersed liquid crystal 11 is higher than the density of the liquid crystal 12 of the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1. Therefore, in the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2, light is more easily diffused than the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1 (see solid arrows).
  • the amount of light incident on the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2 is smaller than the amount of light incident on the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1. Therefore, even if the polymer-dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2 is easier to diffuse light than the polymer-dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1, the height of the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2 is high.
  • the amount of light emitted from the molecular dispersion type liquid crystal 11 and the amount of light emitted from the polymer dispersion type liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST1 are likely to be approximately the same (see colored arrows).
  • the amount of light incident on the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST3 is smaller than the amount of light incident on the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2, the amount of light emitted is excessive. Do not (see colored arrows). Therefore, the amount of light emitted from the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST3 and the amount of light emitted from the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the electrode piece sets ST2 tend to be approximately the same.
  • the density of the liquid crystal 12 with respect to the polymer 14 in the polymer dispersed liquid crystal 11 is lower as it is closer to the LED 21, the amount of light diffused by the liquid crystal molecules 13 is reduced.
  • the light of the LED 21 traveling through the polymer-dispersed liquid crystal 11 is more likely to travel away from the LED 21 as the density of the liquid crystal 12 is lower.
  • the liquid crystal unit close to the LED 21 is applied as in the case where the applied voltage to the polymer dispersed liquid crystal 11 is partially different.
  • the amount of light from a part of the UT does not increase excessively, and as a result, luminance unevenness is not included in the backlight light.
  • the liquid crystal unit UT in the backlight unit 29, is employed as a member for guiding the light of the LED 21.
  • the liquid crystal unit UT can also be used as the liquid crystal display panel 39 in the liquid crystal display device 49.
  • the liquid crystal display device 49 uses the liquid crystal unit UT as the liquid crystal display panel 39.
  • the liquid crystal display device 49 includes a liquid crystal unit UT, an LED 21, a reflection sheet 22, and an optical sheet group 26 as a liquid crystal display panel 39.
  • the liquid crystal unit UT adopts an active matrix system, similar to the liquid crystal display panel 39 described in the first embodiment. Therefore, in the liquid crystal unit UT, a second light-transmitting substrate PB2 to which an active element (not shown in FIG. 10) such as a TFT is attached, and a first light-transmitting substrate PB1 facing the second light-transmitting substrate PB2 Then, the polymer dispersed liquid crystal 11 is sandwiched.
  • a gate signal line and a source signal line (both signal lines are not shown in FIG. 10) connected to the TFT are formed on one side facing the first light transmissive substrate PB1, A second transparent electrode TE2 is also formed.
  • the region divided by the gate signal line and the source signal line corresponds to the pixel of the liquid crystal display panel 39, and the TFT located at the intersection of the gate signal line and the source signal line is a liquid crystal display. ON / OFF of each pixel in the display panel 39 is controlled.
  • the second transparent electrode TE2 includes a plurality of second transparent electrode pieces EP2. And this 2nd transparent electrode piece EP2 is an electrode connected to the drain of each TFT, and is arrange
  • the first transparent electrode TE1 and the color filter 37 are formed on the first light transmissive substrate PB1 on the one surface side facing the second light transmissive substrate PB2.
  • the first transparent electrode TE1 includes a plurality of first transparent electrode pieces EP1 like the second transparent electrode TE2, and each of the first transparent electrode pieces EP1 is arranged corresponding to each pixel. Therefore, the first transparent electrode pieces EP1 are spread in a matrix on the first light-transmitting substrate PB1.
  • the first transparent electrode TE1 composed of the dense first transparent electrode pieces EP1 sandwiches the polymer dispersed liquid crystal 11 together with the second transparent electrode TE2 of the second light-transmitting substrate PB2 (in short, one One first transparent electrode piece EP1 overlaps the second transparent electrode piece EP2, and the second transparent electrode piece EP2 and the first transparent electrode piece EP1 facing each other correspond to a pixel).
  • the orientation of the liquid crystal molecules 13 of the polymer dispersed liquid crystal 11 is controlled using the potential difference (by the applied voltage).
  • the color filter 37 is a filter that is interposed between the first transparent electrode TE1 and the first light-transmitting substrate PB1 and transmits light of a specific color.
  • the color filter 37 of red (R), green (G), and blue (B), which are the three primary colors of light, can be cited as in the first embodiment.
  • the source signal voltage in the source signal line is set to the second through the source / drain of the TFT. It is given to the transparent electrode TE2. Then, according to the source signal voltage, the source is supplied to a part of the polymer dispersed liquid crystal 11 sandwiched between the second transparent electrode TE2 and the first transparent electrode TE1, that is, a part of the polymer dispersed liquid crystal 11 corresponding to the pixel. The signal voltage is written. On the other hand, when the TFT is OFF, the source signal voltage is held by the polymer dispersed liquid crystal 11 and a capacitor (not shown).
  • the LED 21 faces the side surface of the liquid crystal unit UT as described above, and supplies light to the polymer dispersed liquid crystal 11 from between the first light transmissive substrate PB1 and the second light transmissive substrate PB2.
  • the reflection sheet 22 is positioned so as to be covered by the second light transmissive substrate PB2 in the liquid crystal unit UT. As in the first embodiment, the reflection sheet 22 reflects light that is about to leak from the liquid crystal unit UT by passing through the second light-transmitting substrate PB2 so as to return to the liquid crystal unit UT.
  • the optical sheet group 26 covers the first light-transmitting substrate PB1 in the liquid crystal unit UT, diffuses outgoing light (planar light) from the liquid crystal unit UT, and displays a liquid crystal display. Light is spread throughout the panel 49 and the luminance is improved.
  • liquid crystal display device 69 equipped with the liquid crystal unit UT as described above, first, light from the LED 21 enters the polymer dispersed liquid crystal 11.
  • the amount of light emitted from the polymer dispersed liquid crystal 11 changes according to the voltage applied to the polymer dispersed liquid crystal 11 by the first transparent electrode TE1 and the second transparent electrode TE2.
  • the direction of the linear liquid crystal molecules 13 is the electric field direction. , Most of the light enters the liquid crystal molecules 13 substantially perpendicularly and is transmitted. Therefore, the amount of light diffused by the liquid crystal molecules 13 is relatively small, and the amount of light emitted from the polymer dispersed liquid crystal 11 toward the outside is also reduced.
  • a part of the light diffused by the liquid crystal molecules 13 is emitted from the second light-transmitting substrate PB2 toward the reflecting sheet 22, but is reflected by the reflecting sheet 22 so that the liquid crystal passes through the second light-transmitting substrate PB2.
  • the light passes through the first light-transmitting substrate PB1 and proceeds to the diffusion sheet 23.
  • the amount of light traveling to the outside of the liquid crystal unit UT can be adjusted according to the voltage applied to the polymer dispersed liquid crystal 11. Further, since the light amount of the planar light from the liquid crystal unit UT is controlled for each part (for each pixel) in the surface, as in the first embodiment, an area control type liquid crystal display panel 39 capable of displaying complex images. become.
  • the effect of the liquid crystal display device 49 described in the first embodiment is also achieved by the liquid crystal display device 49 of the second embodiment.
  • the effective utilization efficiency of light as the liquid crystal display device 49 is particularly improved.
  • the light from the backlight unit 29 passes through the liquid crystal display panel 39 having a transmittance of about 3% to 10%. That is, the light of the backlight unit 29 is used only with an efficiency of about 3% to 10%.
  • the liquid crystal display device 49 in which the liquid crystal unit UT is the liquid crystal display panel 39 the light emitted from the polymer dispersed liquid crystal 11 due to diffusion by the liquid crystal molecules 13 passes through the optical sheet group 26 having a relatively high transmittance. , A member having a very low transmittance (for example, a conventional liquid crystal display panel) is not passed. Therefore, the effective utilization efficiency of light increases.
  • the effective use efficiency of light of the liquid crystal display device 49 in which the liquid crystal unit UT is the liquid crystal display panel 39 is relative to the effective use efficiency of light of the liquid crystal display device 49 on which the backlight unit 29 and the liquid crystal display panel 39 are mounted. 10 times to 33 times or more.
  • the backlight unit 29 is not necessary. Therefore, the number of parts of the liquid crystal display device 49 is reduced, and the cost of the liquid crystal display device 49 can be reduced.
  • the first transparent electrode TE1 is constituted by the dense first transparent electrode pieces EP1
  • the second transparent electrode TE2 is constituted by the dense second transparent electrode pieces EP2. That is, both the transparent electrodes TE1 and TE2 are configured by collecting the transparent electrode pieces EP1 and EP2.
  • it is not limited to this.
  • the liquid crystal unit UT at least one of the first transparent electrode TE1 and the second transparent electrode TE2 has a plurality of electrode pieces EP densely arranged in a planar shape, and the plurality of electrode pieces EP are individually connected to the voltage. Is applied, the liquid crystal unit UT also becomes an area control type liquid crystal display panel 39.
  • the optical sheet group 26 covered the first light-transmitting substrate PB1 of the liquid crystal unit UT. This is because the presence of such an optical sheet group 26 can improve the luminance of light emitted from the liquid crystal unit UT.
  • the optical sheet group 26 may be omitted if the light itself emitted from the liquid crystal unit UT has sufficient luminance in the liquid crystal display device 49 of FIG. In the case of the display device 49, the number of parts is reduced).
  • the first light transmitting substrate PB1 side in the liquid crystal unit UT is visually recognized by the user (Note that such a liquid crystal display device 49 is referred to as a single-sided viewing type liquid crystal display device 49. ). However, it may be a liquid crystal display device 49 as shown in FIG.
  • the liquid crystal display device 49 may be a double-sided viewing type liquid crystal display device 49 in which the first light transmissive substrate PB1 side and the second light transmissive substrate PB2 side in the liquid crystal unit UT are visually recognized by the user (the color filter 37 is a first filter). 2 may be interposed between the transparent electrode TE2 and the second light-transmitting substrate PB2.
  • the color filter 37 may be omitted.
  • LED21 was mentioned as an example and demonstrated as a light source above, it is not limited to this.
  • a light source such as a fluorescent tube (cold cathode tube or hot cathode tube) or a light source formed of a self-luminous material such as organic EL (electroluminescence) or inorganic EL may be used.
  • liquid crystal unit 11 polymer dispersed liquid crystal 12 liquid crystal 13 liquid crystal molecule 14 polymer PB light transmissive substrate PB1 first light transmissive substrate (first substrate) PB2 Second light transmitting substrate (second substrate) ST electrode set TE transparent electrode TE1 first transparent electrode (first electrode) TE2 Second transparent electrode (second electrode) EP Transparent electrode piece (electrode piece) EP1 1st transparent electrode piece EP2 2nd transparent electrode piece 21 LED (light source) 22 Reflective sheet 23 Diffusion sheet 24 Lens sheet 25 Lens sheet 29 Backlight unit (light quantity adjustment device) 31 TFT 32 active matrix substrate 33 counter substrate 34 liquid crystal GL gate signal line SL source signal line 35 pixel electrode 36 common electrode 37 color filter 39 liquid crystal display panel (light quantity adjusting device) 49 Liquid crystal display devices (light quantity adjustment devices, electronic equipment)

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Abstract

 第1光透過性基板(PB1)の第1透明電極(TE1)と、第2光透過性基板(PB2)の第2透明電極(TE2)とで、高分子分散型液晶(11)を挟む液晶ユニット(UT)では、LED(21)が、第1透明電極(TE1)と第2透明電極(TE2)との間隔から、高分子分散型液晶(11)に光を供給する。

Description

光量調整装置、バックライトユニット、液晶表示パネル、および液晶表示装置
 本発明は、光量調整装置、バックライトユニット、液晶表示パネル、および液晶表示装置に関する。
 昨今、図12Aに示すように、光源121の光を受け、その光を面状光に変換する導光板151に、高分子分散型液晶111(図12Bおよび図12C参照)を充填させた液晶ユニットutを覆い被せたバックライトユニット(光量調整装置)129が開発されている(特許文献1参照)。このようなバックライトユニット129における液晶ユニットutでは、図12Aの拡大図である図12Bおよび図12Cに示すように、高分子分散型液晶111は透明電極te1と透明電極te2とに挟まれる。
 そして、透明電極te1および透明電極te2に印加される電圧によって、高分子分散型液晶111にも電圧が印加される。高分子分散型液晶111における液晶112、詳説すると、液晶112内の液晶分子113は、図12Bおよび図12Cに示すように、印加される電圧に応じて、異なる挙動を示す(なお、図中の白色矢印は液晶ユニットutへの入射光、着色矢印は液晶ユニットutからの出射光を意味する)。
 具体的には、図12Bに示すように、印加電圧が比較的低いと(ゼロ電圧もあり得る)、線状の液晶分子113の向きが不規則(ランダム)になり、導光板151からの光を拡散(散乱)させる。一方で、図12Cに示すように、印加電圧が比較的高いと、線状の液晶分子113が規則的に一方向(電界方向)に向き、導光板151からの光を拡散させない。
 このような光の挙動により、液晶ユニットutを透過する出射光量は変わる。詳説すると、高分子分散型液晶111に比較的低い電圧しか印加されない場合、高分子分散型液晶111に入射した光は液晶分子113にて拡散し、液晶表示パネル139(図12A参照)に向けて出射する光は少量になる。一方で、高分子分散型液晶111に比較的高い電圧が印加される場合、高分子分散型液晶111に入射した光は液晶分子113にて拡散せずに進行し、液晶表示パネル139に向けて出射する光は大量になる。
 このようになっていると、バックライトユニット129は、光源121の輝度(光量)を変えることなく、出射光(バックライト光)の輝度を変えられる。
特開平7-311381号公報
 しかしながら、このようなバックライトユニット129では、光源121の光は、導光板151と液晶ユニットutとを透過する。すると、透過する部材が多ければ多いほど、液晶表示パネル139に到達するまでの光に損失が生じる。すなわち、バックライトユニット129(ひいては液晶表示装置149)にて、光が有効利用されていない。
 本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。そして、その目的は、光を有効利用可能な光量調整装置(例えば、バックライトユニットまたは液晶表示パネル)、および、そのような光量調整装置を搭載する電子機器(例えば、液晶表示装置)を提供する。
 光量調整装置は、電圧を印加される第1電極を含む第1基板と、電圧を印加される第2電極を含む第2基板と、第1電極と第2電極とに挟まれ、印加される電圧の増加に応じ、液晶分子の向きを電極間の電界方向に揃える高分子分散型液晶と、第1電極と第2電極との間隔から、高分子分散型液晶に光を供給する光源と、を含む。
 このようになっていると、第1電極と第2電極との間隔から、光が高分子分散型液晶に入射する。そのため、高分子分散型液晶への印加電圧が比較的高いと、電界方向(第1電極と第2電極との並列方向)に沿う液晶分子に対して、光はほぼ垂直に入射する。すると、光の大部分は液晶分子を透過し、例えば第1基板から外部に向かって出射しにくくなる。一方、高分子分散型液晶への印加電圧が比較的低いと(例えば、ゼロ電圧だと)、液晶分子の向きは不規則になり、光は液晶分子にて拡散する。すると、拡散する光は、例えば第1基板から外部に向かって出射しやすくなる。
 つまり、このような光量調整装置であれば、高分子分散型液晶への印加電圧に応じて、外部に進行する光量が調整可能となる。その上、この光量装置が、例えば液晶表示装置に搭載されるバックライトユニットであると、光源の光が液晶表示パネルに到達するまでに透過する部材は、主に高分子分散型液晶のみになる。したがって、光源の光が損失する主な原因は、高分子分散型液晶だけになる。その結果、このような光量調整装置は、光の有効利用効率を向上させる(要は、この光量調整装置は、光の損失を抑えつつ、外部に光を供給する)。
 また、第1電極および第2電極の少なくとも一方は、面状に密集させた複数の電極片を含み、それら複数の電極片は、個別に、電圧を印加されるとよい。
 このようになっていると、各々の電極片に対する印加電圧が種々異なることで、その電極片に接する高分子分散型液晶への印加電圧も異なる。そのため、液晶分子の向きが電極片によって異なり、その電極片に重なる第1基板等の一部毎における出射光量も種々変わる。つまり、第1基板等からの面状光が、面内の一部分毎に、光量制御される。
 また、高分子分散型液晶への印加電圧は、光源に近いほど高いと望ましい。
 このようになっていると、光源に近い高分子分散型液晶における液晶分子は電界方向に沿い、光を少量しか拡散させない。そのため、光源に近い高分子分散型液晶から過剰に光が出射しない。その結果、光量調整装置からの光に、輝度ムラが含まれない。
 また、輝度ムラ対策の別例として、高分子分散型液晶での高分子に対する液晶の密度が、光源に近いほど低くてもよい。
 このようになっていると、光源に近い高分子分散型液晶にて少量の液晶しか含まれないので、液晶分子に起因する拡散光は比較的少量になる。そのため、光源に近い高分子分散型液晶から過剰に光が出射せず、光量調整装置からの光に、輝度ムラが含まれない。
 ところで、光量調整装置の具体例としては、液晶表示装置におけるバックライトユニット、または、液晶表示パネルが挙げられる。そして、このような光量調整装置であるバックライトユニットと、そのバックライトユニットからの光を受ける液晶表示パネルと、を含む液晶表示装置も本発明といえる。また、光量調整装置である液晶表示パネルを搭載する液晶表示装置も本発明といえる。
 本発明によれば、光源からの光は、主に高分子分散型液晶を透過するだけで、その他別部材(例えば、導光板)を透過せずに外部に出射するので、損失しにくい。そのため、本発明に関する光量調整装置等は、光の有効利用効率を向上させる。
は、液晶表示装置の断面図である(なお、断面方向は図2におけるA-A’線矢視方向である)。 は、液晶表示装置を簡単に示す分解斜視図である。 は、比較的高電圧を印加される高分子分散型液晶を含む液晶表示装置の断面図である。 は、比較的低電圧を印加される高分子分散型液晶を含む液晶表示装置の断面図である。 は、比較的高電圧を印加される高分子分散型液晶の一部分と、比較的低電圧を印加される高分子分散型液晶の一部分とを含む液晶表示装置の断面図である。 は、図5に示されるバックライトユニットに加え、液晶表示パネルも図示される断面図である。 は、1枚状の第1透明電極を含む液晶表示装置の断面図である。 は、高分子分散型液晶に対する印加電圧が部分的に異なる液晶表示装置の断面図である。 は、LEDに近い高分子分散型液晶の一部分ほど、液晶の密度を低くした液晶表示装置の断面図である。 は、液晶ユニットを液晶表示パネルとして用いた液晶表示装置の断面図である。 は、液晶ユニットを液晶表示パネルとして用いた両面視認型の液晶表示装置の断面図である。 は、従来の液晶表示装置の断面図である。 は、比較的低電圧を印加される高分子分散型液晶を含む従来の液晶表示装置の断面図である。 は、比較的高電圧を印加される高分子分散型液晶を含む従来の液晶表示装置の断面図である。
 [実施の形態1]
 実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、便宜上、ハッチング、部材そのもの、および部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、図面上での黒丸は紙面に対し垂直方向を意味する。
 図1は液晶表示装置49の断面図であり、図2は液晶表示装置49を簡単に示す分解斜視図である(なお、図1の断面方向は、図2におけるA-A’線矢視方向である)。これらの図に示すように、液晶表示装置49は、液晶表示パネル39と、液晶表示パネル39に対して光を供給するバックライトユニット29とを含む(なお、液晶表示パネル39およびバックライトユニット29は、光の出射光量を調整する点から、光量調整装置とも称せる。また、液晶表示パネル39およびバックライトユニット29を搭載する液晶表示装置49も光量調整装置とも称せる)。
 液晶表示パネル39は、アクティブマトリックス方式を採用する。そのため、この液晶表示パネル39では、TFT(Thin Film Transistor)31等のアクティブ素子(スイッチング素子)を取り付けられるアクティブマトリックス基板32と、このアクティブマトリックス基板32に対向する対向基板33とで、液晶34を挟み込む。つまり、アクティブマトリックス基板32および対向基板33は、液晶34を挟むための基板であり、透明なガラス等で形成される。
 なお、アクティブマトリックス基板32と対向基板33との外縁には、シール材SS1が取り付けられ、このシール材SS1が液晶34を封止する。また、アクティブマトリックス基板32および対向基板33を挟むように、偏光フィルムPL・PLが取り付けられる。
 アクティブマトリックス基板32には、図2に示すように、対向基板33に向く一面側に、ゲート信号線GL、ソース信号線SL、TFT31、および画素電極35が形成される。
 ゲート信号線GLはTFT31のON/OFFを制御するゲート信号(走査信号)を流す線であり、ソース信号線SLは画像表示に要するソース信号(画像信号)を流す線である。そして、これら両線GL・SLは、各々、一列に並ぶ。詳説すると、アクティブマトリックス基板32にて、一列に並ぶゲート信号線GLと一列に並ぶソース信号線SLとが交差し、これら両線GL・SLはマトリックス模様を形成する。また、ゲート信号線GLとソース信号線SLとで区分けされる領域が、液晶表示パネル39の画素に対応する。
 なお、ゲート信号線GLに流れるゲート信号は、ゲートドライバー(不図示)によって生成され、ソース信号線SLに流れるソースト信号は、ソースドライバー(不図示)によって生成される。
 TFT31は、ゲート信号線GLとソース信号線SLとの交点に位置し、液晶表示パネル39における各画素のON/OFFを制御する(なお、TFT31は、便宜上、一部のみを図示)。つまり、このTFT31は、ゲート信号線GLに流れるゲート信号によって、各画素のON/OFFを制御する。
 画素電極35は、TFT31のドレインにつながる電極で、各画素に対応して配置される(つまり、画素電極35は、アクティブマトリックス基板32にて、マトリックス状に敷き詰められる)。そして、画素電極35は、後述のコモン電極36とともに、液晶34を挟み込む。
 対向基板33には、アクティブマトリックス基板32に向く一面側に、コモン電極36とカラーフィルタ37とが形成される。
 コモン電極36は、画素電極35とは異なって、複数画素に対応して配置される(つまり、コモン電極36は、対向基板33にて、複数画素をまとめて覆う面積を有する)。そして、コモン電極36は、画素電極35とともに、液晶34を挟む。その結果、コモン電極36と画素電極35との間での電位差が生じると、その電位差を用いて、液晶34は自身の透過率を制御する。
 カラーフィルタ37は、コモン電極36と対向基板33との間に介在し、特定色の光を透過させるフィルタである。一例として、光の三原色である、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)のカラーフィルタ37が挙げられる。また、これらのカラーフィルタ37は、例えば、ストライプ状、デルタ状、正方状に配置される。
 そして、以上のような液晶表示パネル39では、ゲート信号線GLを介して与えられるゲート信号電圧でTFT31がONされる場合、そのTFT31のソース・ドレインを介して、ソース信号線SLにおけるソース信号電圧が画素電極35に与えられる。そして、そのソース信号電圧に応じて、画素電極35およびコモン電極36に挟持される液晶34の一部分、すなわち画素に相当する液晶34の一部分に、ソース信号の電圧が書き込まれる。一方、TFT31がOFFの場合、ソース信号電圧は液晶とコンデンサ(不図示)とによって保持されたままである。
 次に、液晶表示パネル39に対して光を供給するバックライトユニット29について説明する。バックライトユニット29は、液晶表示パネル39に覆われるように位置し、LED(Light Emitting Diode)21、液晶ユニットUT、反射シート22、拡散シート23、レンズシート24・25を含む。
 LED21は、光源で、複数個になって列状に並ぶ。詳説すると、LED21は、液晶ユニットUTの側面に位置し、その側面の長手方向に沿って、列状に並ぶ(なお、このLED21の並び方向をX方向とする)。また、LED21は、自身の発光端を液晶ユニットUTに向けることで、その液晶ユニットUTに光を入射させる。
 液晶ユニットUTは、自身に入射する光を面状の光に変換するものであり、高分子分散型液晶11、光透過性基板PB、シール材SS2、および透明電極TEを含む。
 高分子分散型液晶11は、滴状の液晶(液晶滴)12を高分子14に分散させた混合物質である(なお、滴状の液晶12は高分子14にて相分離する)。そして、この高分子分散型液晶11では、電圧が印加されることで、液晶12に含まれる線状(棒状)の複数の液晶分子13が一方向に揃う。そのため、液晶分子13の配向ベクトルが一方向に沿うことになる。一方で電圧(電場)を印加されていない高分子分散型液晶11では、液晶分子13の配向ベクトルは不規則になる(要は、高分子分散型液晶11は、印加される電圧に応じて、液晶分子13の配向ベクトルを変化させる)。
 なお、線状の液晶分子13は透明であり、自身の向き(すなわち、配向ベクトル)に対してほぼ垂直に入射する光を拡散させることなく進行させる。一方で、線状の液晶分子13は、自身の向きに対して斜め入射する光を種々方向へ拡散させる。
 光透過性基板PBである第1光透過性基板PB1および第2光透過性基板PB2は、例えばガラスのような光透過性の基板であり、高分子分散型液晶11を挟む。
 シール材SS2は、高分子分散型液晶11を挟む第1光透過性基板PB1と第2光透過性基板PB2との外縁を塞ぐ。つまり、シール材SS2は、高分子分散型液晶11を、対向する第1光透過性基板PB1と第2光透過性基板PB2との間隔に封止する。なお、シール材SS2の材料は特に限定されないが、光を透過させる透明材料で形成されると望ましい。なぜなら、高分子分散型液晶11の側面にシール材SS2が位置し、そのシール材SS2に向けて光が入射されるためである。
 透明電極TEである第1透明電極TE1および第2透明電極TE2は、ITO(Indium Tin Oxide)等で形成される光透過性の電極であり、高分子分散型液晶11に対して電圧を印加する。そのために、第1透明電極TE1は高分子分散型液晶11に面する第1光透過性基板(第1基板)PB1の一面に取り付けられ、第2透明電極TE2は高分子分散型液晶11に面する第2光透過性基板(第2基板)PB2の一面に取り付けられ、さらに、互いの透明電極TE1・TE2は対向する。
 つまり、第1透明電極TE1と第2透明電極TE2とが、高分子分散型液晶11に接しながらその高分子分散型液晶11を挟む(したがって、高分子分散型液晶は層状になり、高分子分散型液晶層11とも称せる)。
 なお、第1透明電極(第1電極)TE1は、片状の第1透明電極片EP1を複数含み、それらを密集させて配置させる。同様に、第2透明電極(第2電極)TE2も、片状の第2透明電極片EP2を複数含み、それらを密集させて配置させる。そして、第1透明電極片EP1および第2透明電極片EP2は、液晶表示パネル39の画素毎に対応する(要は、1つの第2透明電極片EP2に、1つの第1透明電極片EP1が重なり、さらに、その第1透明電極片EP1に、1つの画素が重なる)。
 したがって、画素がマトリックス状であれば、密集する第1透明電極片EP1および第2透明電極片EP2の配置もマトリックス状になる(なお、向かい合うことでセットになる第1透明電極片EP1および第2透明電極片EP2を、電極片セットSTとも称する)。
 そして、以上の液晶ユニットUTでは、高分子分散型液晶11に対し、第1透明電極TE1と第2透明電極TE2との間から、LED21の光が供給される。なお、高分子分散型液晶11に入射した光は、液晶ユニットUT(特に、第1光透過性基板PB1)から面状光として出射するが、その光の挙動についての詳細は後述する。
 反射シート22は、液晶ユニットUTにおける第2光透過性基板PB2によって覆われる。そして、この反射シート22において、第2光透過性基板PB2に対向する一面が反射面になる。そのため、この反射面が、第2光透過性基板PB2を透過することで液晶ユニットUTから漏れようとする光を、その液晶ユニットUTに戻すように反射させる。
 拡散シート23は、液晶ユニットUTにおける第1光透過性基板PB1を覆い、液晶ユニットUTからの出射光(面状光)を拡散させて、液晶表示パネル49全域に光をいきわたらせている(なお、この拡散シート23とレンズシート24・25とを、まとめて光学シート群26とも称する)。
 レンズシート24・25は、例えばシート面内にプリズム形状を有し、光の指向性を狭くする光学シートであり、拡散シート23を覆うように位置している。そのため、この光学シート24・25は、拡散シート23から進行してくる光を集光させ、単位面積あたりの発光輝度を向上させている。ただし、光学シート24と光学シート25とによって集光される各光の発散方向は交差する関係にある。
 なお、バックライトユニット29では、反射シート22、液晶ユニットUT、拡散シート23、レンズシート24、およびレンズシート25が、この順で積み重なる。そこで、この積み重ね方向をY方向とする。さらに、このY方向とLED21の並び方向であるX方向とに対して交差する方向をZ方向とする(XYZ方向が直交関係になっていてもよい)。
 以上のようなバックライトユニット29および液晶表示パネル39を搭載する液晶表示装置69では、LED21からの光が、液晶ユニットUTを介して出射し、その出射光が光学シート群26を通過することで発光輝度を高めた光(バックライト光)になって出射する。さらに、このバックライト光は、液晶表示パネル39に到達し、そのバックライト光によって、液晶表示パネル39は画像を表示させる。
 ここで、液晶ユニットUTが出射する光について、図3~図9の断面図を用いて詳説する。具体的には、高分子分散型液晶11に印加される電圧の高低に応じて、その高分子分散型液晶11に入射した光が、どのように進行するかについて説明する。
 なお、これらの図面では、高分子分散型液晶11に印加される電圧が比較的高い場合に“Hi”と付す一方、電圧が比較的低い場合(ゼロ電圧の場合も含む)に“Lo”と付すこともある。また、これらの図面では、場合によっては便宜上、LED21に最も近い電極片セットSTをST1、LED21から離れるにしたがって、ST2、ST3という部材番号を付すこともある。さらに、図6では、液晶表示パネル39における液晶34にて、比較的高い透過率を有する部分に“Li”を付し、比較的低い透過率を有する部分に“Da”を付す。
 例えば、図3に示すように、対向する両透明電極TE1・TE2に比較的高電圧が印加され、第1透明電極TE1と第2透明電極TE2との間に大きな電位差が生じると、両透明電極TE1・TE2間に挟まれる高分子分散型液晶11に比較的高電圧Hiが印加されることになり、その印加電圧の増加に応じて液晶分子13の向きは、一方向に沿う。
 詳説すると、高分子分散型液晶11に印加される電圧が大きければ大きいほど(印加電圧に比例して)、液晶分子13の向きは、高分子分散型液晶11に生じる電界方向に沿う。そのため、電界方向である第1透明電極TE1から第2透明電極TE2に至る方向{第1透明電極TE1と第2透明電極TE2との並列方向(Y方向と同方向)}に、液晶分子13は沿うことになる。
 そして、このような高分子分散型液晶11の側面、すなわち、第1透明電極TE1と第2透明電極TE2との間隔から、LED21の光(白色矢印参照)が入射する。すると、その光の大部分は、電界方向に揃った液晶分子13に対してほぼ垂直に入射し、さらに透過することで、拡散せずに進行する(実線矢印参照)。
 このように、LED21の光が拡散しなければ、第1光透過性基板PB1から外部に向けて、光は大量に出射しない(もちろん、第2光透過性基板PB2からも、反射シート22に向けて、光は大量に出射しない)。したがって、少量の光のみが、第1光透過性基板PB1から外部に出射し、拡散シート23に到達する(着色矢印参照)。
 一方で、図4に示すように、対向する両透明電極TE1・TE2に電圧が印加されず、または、ほぼゼロ電圧な比較的低電圧しか印加されずに、第1透明電極TE1と第2透明電極TE2との間に小さな電位しか生じなければ、両透明電極TE1・TE2間に挟まれる高分子分散型液晶11には比較的低電圧Loしか印加されず、その印加電圧(ゼロ電圧もあり得る)に応じて液晶分子13の向きは、揃うことなく不規則(ランダム)になる。
 そして、このような高分子分散型液晶11に対する側面から、LED21の光(白色矢印参照)が入射すると、その光の大部分は、ランダムな液晶分子13に対して斜めに入射し、拡散される(実線矢印参照)。すると、この光の拡散に起因して、第1光透過性基板PB1から外部に向けて、光が大量に出射する(着色矢印参照)。したがって、比較的大量の光が、第1光透過性基板PB1から拡散シート23に到達する。
 なお、液晶分子13により拡散した光の一部は、第2光透過性基板PB2から反射シート22に向かって出射するが、反射シート22で反射することで、第2光透過性基板PB2を通じて液晶ユニットUTに戻り、第1光透過性基板PB1を透過して拡散シート23へ進む。
 以上を踏まえると、以下のようなことがいえる。まず、バックライトユニット29は、印加電圧の増加に応じて、比較的高い度合いで液晶分子13の向きを電界方向に揃える高分子分散型液晶11に対し、光を供給する。特に、このバックライトユニット29は、電界方向に対してほぼ垂直に光を進行させる。
 そして、高分子分散型液晶11に比較的高電圧が印加されていると、高分子分散型液晶11に入射した光は、規則的に並ぶ液晶分子13によって拡散されず、外部に出射しにくくなる。一方で、高分子分散型液晶11に電圧が印加されず、または比較的低電圧しか印加されていないと、高分子分散型液晶11に入射した光は、ランダムに並ぶ液晶分子13によって拡散され、外部に出射しやすくなる。つまり、このようなバックライトユニット29であれば、高分子分散型液晶11への印加電圧の高低に応じて、液晶ユニットUTの外部に進行する光量が調整可能となる。
 その上、LED21の光が液晶表示パネル39に到達するまでに透過する部材は、液晶ユニットUT、光学シート群26になり、導光板のような部材を透過しなくてもよい(主には、液晶ユニットUTが光の透過する部材になる)。そのため、LED21の光は、液晶表示パネル39に至るまでの間に損失しにくい(要は、透過する部材点数が少ない分だけ、光の損失が低減される)。したがって、このようなバックライトユニット29、ひいては、液晶表示装置49は、光の有効利用効率を向上させる。
 また、このようなバックライトユニット29では、液晶ユニットUTからの光は、必要とされる光量に調整された後に、光学シート群26を透過する。そのため、光学シート群26での光の拡散および輝度向上が、過不足なく行われる。
 例えば、拡散シート23によって光が過剰に拡散させられたり、レンズシート24・25によって光が十分に集光されず輝度不足になったりという事態は起きない。つまり、液晶ユニットUTからの光が調整されることで、バックライトユニット29にて光が適切かつ有効に利用される。
 また、バックライトユニット29では、向かい合う第1透明電極片EP1および第2透明電極片EP2である電極片セットSTが複数有るので、電極片セットST毎に、印加される電圧が異なると、液晶ユニットUTにおける第1光透過性基板PB1の面からの出射光量も、電極片セットST毎に応じて異なる。そのため、図3および図4に示すように、全ての電極片セットSTに挟まれる高分子分散型液晶11への印加電圧が、一定である必要はない。
 例えば、電極片セットSTがマトリックス配置されている場合に、隣り合う電極片セットSTにて、印加電圧が異なっていてもよい。すなわち、電極片セットSTに応じてマトリックス状に区分けされる高分子分散型液晶11にて、区分けされた高分子分散型液晶11の一部同士が、互いに異なる電圧を印加されてもよい。
 例えば、図5に示すように、隣り合う電極片セットSTにて、一方の電極片セットSTには比較的高電圧が印加され、他方の電極片セットSTには比較的低電圧が印加されるとする(例えば、ほぼゼロ電圧だとする)。特に、LED21に最も近い電極片セットST1には比較的高電圧が印加されるとする。すると、LED21からの光は、まず、比較的高電圧を印加される電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11に到達する(白色矢印参照)。
 この高分子分散型液晶11では、液晶分子13が第1透明電極TE1と第2透明電極TE2との間に生じる電界方向に向く。そのため、この高分子分散型液晶11に到達する光の大部分は、線状の液晶分子13に対してほぼ垂直に入射し、さらに透過することで、あまり拡散せずに電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11に進行する(実線矢印参照)。したがって、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11から第1光透過性基板PB1を経て外部に出射する光は、比較的少量になる(着色矢印参照)。
 一方、電極片セットST2は、電極片セットST1に比べて低電圧しか印加されていない。そのため、この電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11では、線状の液晶分子13の向きはランダムである。すると、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11に到達した光の大部分は、線状の液晶分子13に斜め入射し、反射することで拡散される(実線矢印参照)。その結果、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11から第1光透過性基板PB1を経て外部に出射する光は、比較的大量になる(着色矢印参照)。
 なお、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11から、電極片セットST3に挟まれる高分子分散型液晶11に到達する光ももちろん存在する。そして、このような光も、到達した高分子分散型液晶11を挟む電極片セットST3の印加電圧に応じて、第1光透過性基板PB1を経て外部に出射する。
 すなわち、電極片セットST3への印加電圧が比較的高電圧であれば、図5に示すように、少量の光(着色矢印参照)しか外部に出射されず、大部分の光(実線矢印参照)は、そのまま隣りの電極片セットST(LED21から離れるように、電極片セットST3に並ぶ電極片セットST)に挟まれる高分子分散型液晶11に進行する。
 以上を踏まえると、複数の電極片セットSTを面状に密集させている液晶ユニットUTを含むバックライトユニット29で、各々の電極片セットSTへの印加電圧が種々異なると、電極片セットSTに重なる第1光透過性基板PB1の一部毎における出射光量も種々変わる。つまり、バックライトユニット29からの面状光が、面内の一部分毎に、光量制御される(いわゆる、エリアコントロール型バックライトユニット29が完成する)。
 そのため、このようなバックライトユニット29を搭載する液晶表示装置49では、液晶表示パネル39における画素毎(エリア毎)で輝度調整が行われるだけでなく、バックライトユニット29でもエリア毎の輝度調整が可能になる。
 例えば、図6に示すように、液晶表示パネル39における液晶34にて、比較的低い透過率を有する部分Daに、比較的少量のバックライト光が到達するようにしたり、比較的高い透過率を有する部分Liに、比較的大量のバックライト光が到達するようにしたりするとよい。このようになっていると、光の損失を抑えつつ、容易に輝度調整が行える。
 このことから、このような液晶表示装置49は、液晶表示パネル39のみでの輝度調整しか行えない液晶表示装置49に比べて、高品質な輝度調整を行え(例えば、比較的高品質なコントラスト比を実現し)、ひいては視認性の優れる高品質な画像を提供する。
 なお、以上では、第1透明電極TE1は密集する第1透明電極片EP1によって構成され、第2透明電極TE2は密集する第2透明電極片EP2によって構成されていた。つまり、両方の透明電極TE1・TE2ともに、透明電極片EP1・EP2が集まることで構成されていた。しかし、これに限定されるものではない。
 例えば、第1透明電極TE1および第2透明電極TE2のうち、一方のみが透明電極片EPの集まりで構成されていてもよい。一例を挙げると、図7に示すように、複数の第2透明電極片EP2が集まることで構成される第2透明電極TE2と、1枚状の電極で構成される第1透明電極TE1とが、向かい合ってもよい。
 このようになっていても、第2透明電極片EP2とこれに対向する第1透明電極TE1の一部とが、電極片セットSTとなって高分子分散型液晶11を挟み、その高分子分散型液晶11に対して電圧を印加する。その上、第2透明電極片EP2毎の印加電圧に応じて、各々の電極片セットSTに挟まれる高分子分散型液晶11への印加電圧も異なってくる(要は、各々の第2透明電極片EP2に対する印加電圧が種々異なることで、その第2透明電極片EP2に接する高分子分散型液晶11への印加電圧も異なる)。
 すなわち、このような電極片セットSTを含む液晶ユニットUTを搭載するバックライトユニット29であっても、エリアコントロール型バックライトユニット29となる。要は、液晶ユニットUTにおいて、第1透明電極TE1および第2透明電極TE2の少なくとも一方が、複数の電極片EPを平面状に密集させており、それらの複数の電極片EPが、個別に、電圧を印加されるようになっていれば、その液晶ユニットUTを搭載するバックライトユニット29は、エリアコントロール型のバックライトユニット29となる。
 ところで、高分子分散型液晶11の側面からLED21が光を供給する場合、LED21に近い高分子分散型液晶11の一部分ほど、受ける光量は大量になる。そのため、液晶ユニットUTからの出射光量は、LED21に近い液晶ユニットUTの一部分ほど大量になる。一方で、LED21から離れる液晶ユニットUTの一部分では、出射光量は少量になりやすい。つまり、液晶ユニットUTの側面から光を入射させる方式(エッジライト方式)であると、バックライトユニット29からの光は輝度ムラ(光量ムラ)を含みやすい。
 このような輝度ムラを防止のためには、図8に示すように、高分子分散型液晶11に対する印加電圧が部分的に異なるとよい。詳説すると、電極片セットST1~ST3によって高分子分散型液晶11に印加される電圧の値をHi1~Hi3とする場合、それらの電圧値Hi1~Hi3の大小関係が、Hi1>Hi2>Hi3になっているとする。
 このような場合、LED21に最も近い電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11には、比較的高電圧Hi1が印加される。そのため、この高分子分散型液晶11では、線状の液晶分子13の大部分が電界方向に向く。
 すると、この液晶分子13に対してほぼ垂直に入射し、さらに透過する光の量は比較的大量になり、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11に向かって進行する(実線矢印参照)。そのため、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11にて、拡散される光の量は少量になる(実線矢印参照)。すると、この電極片セットST1に対応する液晶ユニットUTの一部分では、光が過剰に出射しない(着色矢印参照)。
 一方で、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11にて、拡散されなかった光は、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11に向かって進む。そして、この高分子分散型液晶11に印加され電圧Hi2は、電圧Hi1よりも低い。
 そのため、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11では、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11に比べて、液晶分子13の向きが電界方向に揃いにくい。したがって、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11では、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11に比べて、光が拡散されやすい(実線矢印参照)。
 ただし、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11に入射する光量は、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11に入射する光量に比べて少ない。そのため、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11が、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11に比べて光を拡散させやすかったとしても、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11から出射する光量と、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11から出射する光量とは同程度になりやすい(着色矢印参照)。
 また、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11と電極片セットST3に挟まれる高分子分散型液晶11との間でも、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11と電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11とでの現象が起きる。
 すなわち、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11にて、拡散されなかった光は、電極片セットST3に挟まれる高分子分散型液晶11に向かって進む。そして、電圧Hi2よりも低電圧なHi3が印加される高分子分散型液晶11の液晶分子13によって、光は拡散され、外部に出射する。
 ただし、電極片セットST3に挟まれる高分子分散型液晶11に入射する光量は、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11に入射する光量に比べて少ないために、過剰な出射光量にはならない(着色矢印参照)。そのため、電極片セットST3に挟まれる高分子分散型液晶11から出射する光量と、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11から出射する光量とは同程度になりやすい。
 以上を踏まえると、高分子分散型液晶11への印加電圧が、LED21に近いほど高くなっていると、液晶分子13による光の拡散量は少なくなる。一方で、高分子分散型液晶11を進行するLED21の光は、高分子分散型液晶11への印加電圧が高いほど、LED21から乖離する方向に進行しやすくなる。
 そのため、このような高分子分散型液晶11を含む液晶ユニットUTを搭載するバックライトユニット29では、LED21に近い液晶ユニットUTの一部分からの光量が過剰に増加せず、その結果、バックライト光に輝度ムラが含まれない(もちろん、バックライト光に輝度ムラが含まれないと、液晶表示パネル39の表示画像にも輝度ムラは生じない)。
 なお、このような輝度ムラを防止する方策は、高分子分散型液晶11に対する印加電圧を部分的に異ならせることだけに限らない。例えば、高分子14における液晶12の密度を調整することでも、輝度ムラは防止される。
 すなわち、高分子分散型液晶11は、部分的に液晶12の密度を異ならせる(なお、液晶12の密度調整は、初期の材料調整により設定される)。詳説すると、図9に示すように、LED21に近い高分子分散型液晶11の一部分ほど液晶12の密度が低い(いいかえると、LED21から離れる高分子分散型液晶11の一部分ほど液晶12の密度が高い)。
 そして、印加される電圧を比較的低くした電極片セットST1~3に挟まれる高分子分散型液晶11では、LED21に最も近い電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11の液晶12の密度が最も低いので、液晶分子13によって拡散される光量も比較的少なくなる(実線矢印参照)。したがって、電極片セットST1に対応する液晶ユニットUTの一部分からは、光が過剰に出射しない(着色矢印参照)。
 一方で、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11にて、拡散されなかった光は、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11に向かって進む。この高分子分散型液晶11の液晶12の密度は、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11の液晶12の密度よりも高い。そのため、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11では、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11に比べて、光が拡散されやすい(実線矢印参照)。
 ただし、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11に入射する光量は、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11に入射する光量に比べて少ない。したがって、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11が、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11に比べて光を拡散させやすかったとしても、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11から出射する光量と、電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11から出射する光量とは同程度になりやすい(着色矢印参照)。
 また、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11と電極片セットST3に挟まれる高分子分散型液晶11との間でも、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11と電極片セットST1に挟まれる高分子分散型液晶11とでの現象が起きる。
 すなわち、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11にて、拡散されなかった光は、電極片セットST3に挟まれる高分子分散型液晶11に向かって進み、その高分子分散型液晶11における高密度の液晶12(電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11での液晶12の密度よりも高い密度の液晶12)によって拡散され、外部に出射する。
 ただし、電極片セットST3に挟まれる高分子分散型液晶11に入射する光量は、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11に入射する光量に比べて少ないために、過剰な出射光量にはならない(着色矢印参照)。そのため、電極片セットST3に挟まれる高分子分散型液晶11から出射する光量と、電極片セットST2に挟まれる高分子分散型液晶11から出射する光量とは同程度になりやすい。
 以上を踏まえると、高分子分散型液晶11での高分子14に対する液晶12の密度が、LED21に近いほど低くなっていると、液晶分子13による光の拡散量は少なくなる。一方で、高分子分散型液晶11を進行するLED21の光は、液晶12の密度が低いほど、LED21から乖離する方向に進行しやすくなる。
 そのため、このような高分子分散型液晶11を含む液晶ユニットUTを搭載するバックライトユニット29では、高分子分散型液晶11に対する印加電圧を部分的に異ならせる場合と同様に、LED21に近い液晶ユニットUTの一部分からの光量が過剰に増加せず、その結果、バックライト光に輝度ムラが含まれない。
 なお、高分子14における液晶12の密度調整と、電極片セットSTへの印加電圧調整とを併用するバックライトユニット29であっても、バックライト光に輝度ムラを含ませないようにできる。
 [実施の形態2]
 実施の形態2について説明する。なお、実施の形態1で用いた部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付記し、その説明を省略する。
 実施の形態1では、バックライトユニット29において、LED21の光を導光させる部材として、液晶ユニットUTを採用した。ただし、この液晶ユニットUTは、液晶表示装置49における液晶表示パネル39としても利用可能である。
 例えば、図10の断面図に示すように、液晶ユニットUTを液晶表示パネル39として用いた液晶表示装置49が挙げられる。この図10に示すように、この液晶表示装置49は、液晶表示パネル39としての液晶ユニットUT、LED21、反射シート22、および光学シート群26を含む。
 液晶ユニットUTは、実施の形態1で説明した液晶表示パネル39と同様に、アクティブマトリックス方式を採用する。そのため、この液晶ユニットUTでは、TFT等のアクティブ素子(図10では不図示)を取り付けられる第2光透過性基板PB2と、この第2光透過性基板PB2に対向する第1光透過性基板PB1とで、高分子分散型液晶11を挟み込む。
 第2光透過性基板PB2には、第1光透過性基板PB1に向く一面側に、TFTにつながるゲート信号線およびソース信号線(両信号線ともに図10では不図示)が形成され、さらに、第2透明電極TE2も形成される。また、実施の形態1同様、ゲート信号線とソース信号線とで区分けされる領域が、液晶表示パネル39の画素に対応し、ゲート信号線とソース信号線との交点に位置するTFTが、液晶表示パネル39における各画素のON/OFFを制御する。
 第2透明電極TE2は、複数の第2透明電極片EP2を含む。そして、この第2透明電極片EP2は、各TFTのドレインにつながる電極で、各画素に対応して配置される(つまり、第2透明電極片EP2は、第2光透過性基板PB2にて、マトリックス状に敷き詰められる)。そして、密集する第2透明電極片EP2で構成される第2透明電極TE2は、第1光透過性基板PB1の第1透明電極TE1とともに、高分子分散型液晶11を挟み込む。
 第1光透過性基板PB1には、第2光透過性基板PB2に向く一面側に、第1透明電極TE1とカラーフィルタ37とが形成される。
 第1透明電極TE1は、第2透明電極TE2同様に、複数の第1透明電極片EP1を含み、それら第1透明電極片EP1の各々を各画素に対応して配置させる。したがって、第1透明電極片EP1は、第1光透過性基板PB1にて、マトリックス状に敷き詰められる。
 そして、密集する第1透明電極片EP1で構成される第1透明電極TE1は、第2光透過性基板PB2の第2透明電極TE2とともに、高分子分散型液晶11を挟み込む(要は、1つの第2透明電極片EP2に、1つの第1透明電極片EP1が重なり、向かい合う第2透明電極片EP2および第1透明電極片EP1が、画素に対応する)。その結果、第1透明電極TE1と第2透明電極TE2との間での電位差が生じると、その電位差を用いて(印加電圧によって)、高分子分散型液晶11の液晶分子13の向きが制御される。
 カラーフィルタ37は、第1透明電極TE1と第1光透過性基板PB1との間に介在し、特定色の光を透過させるフィルタである。一例として、実施の形態1同様、光の三原色である、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)のカラーフィルタ37が挙げられる。
 そして、以上のような液晶ユニットUTでは、ゲート信号線を介して与えられるゲート信号電圧でTFTがONされる場合、そのTFTのソース・ドレインを介して、ソース信号線におけるソース信号電圧が第2透明電極TE2に与えられる。そして、そのソース信号電圧に応じて、第2透明電極TE2および第1透明電極TE1に挟持される高分子分散型液晶11の一部分、すなわち画素に相当する高分子分散型液晶11の一部分に、ソース信号の電圧が書き込まれる。一方、TFTがOFFの場合、ソース信号電圧は高分子分散型液晶11とコンデンサ(不図示)とによって保持されたままである。
 LED21は、以上のような液晶ユニットUTの側面に対向し、第1光透過性基板PB1と第2光透過性基板PB2との間から、高分子分散型液晶11に対して光を供給する。
 反射シート22は、液晶ユニットUTにおける第2光透過性基板PB2によって覆われるように位置する。そして、この反射シート22は、実施の形態1同様に、第2光透過性基板PB2を透過することで液晶ユニットUTから漏れようとする光を、その液晶ユニットUTに戻すように反射させる。
 光学シート群26(拡散シート23、レンズシート24・25)は、液晶ユニットUTにおける第1光透過性基板PB1を覆い、液晶ユニットUTからの出射光(面状光)を拡散させて、液晶表示パネル49全域に光をいきわたらせるとともに、輝度を向上させる。
 以上のような液晶ユニットUTを搭載する液晶表示装置69では、まず、LED21からの光が高分子分散型液晶11に入射する。そして、第1透明電極TE1および第2透明電極TE2による高分子分散型液晶11への印加電圧に応じて、その高分子分散型液晶11から出射する光量が変わる。
 すなわち、実施の形態1同様、第1透明電極TE1および第2透明電極TE2によって、高分子分散型液晶11に比較的高い電圧が印加されていると、線状の液晶分子13の向きは電界方向に沿い、その液晶分子13に対して光の大部分がほぼ垂直に入射し、透過する。そのため、液晶分子13で拡散する光量は比較的少量になり、高分子分散型液晶11から外部に向かって出射する光量も少なくなる。
 逆に、第1透明電極TE1および第2透明電極TE2によって、高分子分散型液晶11に比較的低い電圧(ゼロ電圧もあり得る)が印加されていると、線状の液晶分子13の向きはランダムになり、ランダムな液晶分子13に対して光の大部分が斜めに入射し、拡散する。そのため、液晶分子13で拡散する光量は比較的大量になり、高分子分散型液晶11から外部に向かって出射する光量も多くなる。
 なお、液晶分子13により拡散した光の一部は、第2光透過性基板PB2から反射シート22に向かって出射するが、反射シート22で反射することで、第2光透過性基板PB2を通じて液晶ユニットUTに戻り、第1光透過性基板PB1を透過して拡散シート23へ進む。
 以上を踏まえると、以下のようなことがいえる。すなわち、液晶ユニットUTが液晶表示パネル39として利用された場合であっても、高分子分散型液晶11での光の挙動は、実施の形態1と変わらない。
 つまり、このような液晶ユニットUTを液晶表示パネル39として用いれば、高分子分散型液晶11への印加電圧に応じて、液晶ユニットUTの外部に進行する光量が調整可能となる。また、液晶ユニットUTからの面状光は、面内の一部分毎(画素毎)に、光量制御されることから、実施の形態1同様、複雑な画像表示可能なエリアコントロール型の液晶表示パネル39になる。
 また、高分子分散型液晶11における液晶12の密度、または、電極片セットSTの印加電圧が調整されることで、実施の形態1同様、輝度ムラが防止される。要は、実施の形態1で説明した液晶表示装置49の作用効果が実施の形態2の液晶表示装置49にも奏ずる。
 その上、このような液晶ユニットUTを液晶表示パネル39として用いると、液晶表示装置49としての光の有効利用効率が特に向上する。例えば、バックライトユニット29と液晶表示パネル39とを搭載する液晶表示装置49の場合、バックライトユニット29からの光は、透過率3%~10%程度の液晶表示パネル39を通過する。つまり、バックライトユニット29の光は、3%~10%程度の効率でしか利用されない。
 しかしながら、液晶ユニットUTを液晶表示パネル39としている液晶表示装置49では、液晶分子13による拡散によって高分子分散型液晶11から出射する光は、透過率の比較的高い光学シート群26を通過するものの、透過率の極めて低い部材(例えば、従来の液晶表示パネル)を通過させない。したがって、光の有効利用効率が高まる。
 例えば、液晶ユニットUTを液晶表示パネル39としている液晶表示装置49の光の有効利用効率は、バックライトユニット29と液晶表示パネル39とを搭載する液晶表示装置49の光の有効利用効率に対して、10倍~33倍程度以上になる。
 また、液晶ユニットUTを液晶表示パネル39としている液晶表示装置49では、バックライトユニット29が不要になる。そのため、液晶表示装置49の部品点数が削減され、液晶表示装置49のコストダウンが図れる。
 なお、以上では、第1透明電極TE1は密集する第1透明電極片EP1によって構成され、第2透明電極TE2は密集する第2透明電極片EP2によって構成されていた。つまり、両方の透明電極TE1・TE2ともに、透明電極片EP1・EP2が集まることで構成されていた。しかし、実施の形態1同様、これに限定されるものではない。
 すなわち、液晶ユニットUTにおいて、第1透明電極TE1および第2透明電極TE2の少なくとも一方が、複数の電極片EPを平面状に密集させており、それらの複数の電極片EPが、個別に、電圧を印加されるようになっていれば、その液晶ユニットUTも、エリアコントロール型の液晶表示パネル39となる。
 [その他の実施の形態]
 なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
 例えば、液晶ユニットUTを液晶表示パネル39としている液晶表示装置49では、図10に示すように、光学シート群26が液晶ユニットUTの第1光透過性基板PB1を覆っていた。このような光学シート群26が存在すると、液晶ユニットUTから出射する光の輝度を向上させられるためである。しかしながら、図10の液晶表示装置49にて、液晶ユニットUTから出射する光そのものが十分な輝度を有しているのであれば、光学シート群26が省略されてもよい(なお、このような液晶表示装置49であれば、部品点数が削減される)。
 また、図10の液晶表示装置49では、液晶ユニットUTにおける第1光透過性基板PB1側がユーザーに視認される(なお、このような液晶表示装置49は、片面視認型の液晶表示装置49といわれる)。しかしながら、図11に示されるような、液晶表示装置49であってもよい。
 すなわち、液晶ユニットUTにおける第1光透過性基板PB1側および第2光透過性基板PB2側がユーザーに視認される両面視認型の液晶表示装置49であってもよい(なお、カラーフィルタ37は、第2透明電極TE2と第2光透過性基板PB2との間にも介在するとよい)。
 また、以上の液晶表示装置49にて、カラー表示を要さない液晶表示装置49であれば、カラーフィルタ37が省略されてもよい。また、光源として、以上ではLED21を例に挙げて説明してきたが、これに限定されるものではない。例えば、蛍光管(冷陰極管または熱陰極管)のような光源、または、有機EL(electroluminescence)あるいは無機ELのような自発光材料で形成される光源であってもかまわない。
   UT   液晶ユニット
   11   高分子分散型液晶
   12   液晶
   13   液晶分子
   14   高分子
   PB   光透過性基板
   PB1  第1光透過性基板(第1基板)
   PB2  第2光透過性基板(第2基板)
   ST   電極セット
   TE   透明電極
   TE1  第1透明電極(第1電極)
   TE2  第2透明電極(第2電極)
   EP   透明電極片(電極片)
   EP1  第1透明電極片
   EP2  第2透明電極片
   21   LED(光源)
   22   反射シート
   23   拡散シート
   24   レンズシート
   25   レンズシート
   29   バックライトユニット(光量調整装置)
   31   TFT
   32   アクティブマトリックス基板
   33   対向基板
   34   液晶
   GL   ゲート信号線
   SL   ソース信号線
   35   画素電極
   36   コモン電極
   37   カラーフィルタ
   39   液晶表示パネル(光量調整装置)
   49   液晶表示装置(光量調整装置、電子機器)

Claims (8)

  1.   電圧を印加される第1電極を含む第1基板と、
      電圧を印加される第2電極を含む第2基板と、
      上記第1電極と上記第2電極とに挟まれ、印加される電圧の増加に応じ、液晶分子の向きを電極間の電界方向に揃える高分子分散型液晶と、
      上記第1電極と上記第2電極との間隔から、上記高分子分散型液晶に光を供給する光源と、
    を含む光量調整装置。
  2.  上記第1電極および上記第2電極の少なくとも一方は、面状に密集させた複数の電極片を含み、
     上記の複数の電極片は、個別に、電圧を印加される請求項1に記載の光量調整装置。
  3.  上記高分子分散型液晶への印加電圧は、上記光源に近いほど高い請求項2に記載の光量調整装置。
  4.  上記高分子分散型液晶での高分子に対する液晶の密度は、上記光源に近いほど低い請求項1~3のいずれか1項に記載の光量調整装置。
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載の上記光量調整装置が、液晶表示パネルに対して光を供給するバックライトユニットである。
  6.  請求項1~4のいずれか1項に記載の上記光量調整装置が、液晶表示パネルである。
  7.  請求項5に記載のバックライトユニットと、
     上記バックライトユニットからの光を受ける液晶表示パネルと、
    を含む液晶表示装置。
  8.  請求項6に記載の液晶表示パネルを搭載する液晶表示装置。
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