JP2014077932A - 表示装置 - Google Patents

表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2014077932A
JP2014077932A JP2012226347A JP2012226347A JP2014077932A JP 2014077932 A JP2014077932 A JP 2014077932A JP 2012226347 A JP2012226347 A JP 2012226347A JP 2012226347 A JP2012226347 A JP 2012226347A JP 2014077932 A JP2014077932 A JP 2014077932A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
scattering
region
scattering intensity
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012226347A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014077932A5 (ja
JP5954097B2 (ja
Inventor
Yasuzo Nishimura
泰三 西村
Kentaro Okuyama
健太郎 奥山
Tomoaki Suzuki
知明 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2012226347A priority Critical patent/JP5954097B2/ja
Priority to CN201310452235.XA priority patent/CN103728749B/zh
Priority to US14/044,570 priority patent/US9223160B2/en
Publication of JP2014077932A publication Critical patent/JP2014077932A/ja
Publication of JP2014077932A5 publication Critical patent/JP2014077932A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5954097B2 publication Critical patent/JP5954097B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/134309Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1323Arrangements for providing a switchable viewing angle
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13476Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which at least one liquid crystal cell or layer assumes a scattering state

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

【課題】高輝度でデュアルビューを行うことができ、しかも、デュアルビューから、正面方向への映像表示に切り替えたり、正面方向への映像表示からデュアルビューに切り替えたりすることの可能な表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置用の照明装置は、一対の基板の間隙に設けられた光変調層と、電圧が印加されたときに光変調層内に電場を発生させる電極とを有している。光変調層は、電極へ印加される電圧の大きさが切り替えられることにより、照明装置から出射される光の広角散乱強度および正面散乱強度を切り替えることの可能な構成となっている。駆動装置は、デュアルビューモードのときには、電極へ印加する電圧の大きさを切り替えることにより、散乱強度比を、ノーマルモードのときの散乱強度比よりも強くする。
【選択図】図12

Description

本技術は、正面右側の視点と正面左側の視点とに対して互いに異なる2次元映像を表示したり、正面方向を含む任意の視点に対して共通の2次元映像を表示したりすることの可能な表示装置に関する。
2視点に対して互いに異なる2次元映像を表示する表示装置(デュアルビューディスプレイ)が提案されている(特許文献1〜2参照)。例えば、特許文献1では、表示パネル上に視差バリアを設け、右側画像用画素と、左側画像用画素とを水平方向に交互に配置することが提案されている。また、例えば、特許文献2では、表示パネル上にレンチキュラーレンズを設け、右側画像用画素と、左側画像用画素とを水平方向に交互に配置することが提案されている。特許文献1,2に記載の方法では、映像情報が視差バリアやレンチキュラーレンズによって右側の観察者および左側の観察者に振り分けられることにより、右側の観察者と左側の観察者とで互いに異なる映像を観察することが可能である。
特開2008−40027 特開平09−46622
しかし、特許文献1に記載の方法では、視差バリアによる輝度のロスが非常に大きく、高輝度の映像を得ることが容易ではないという問題があった。また、特許文献2に記載の方法では、デュアルビューを行うことしかできず、正面方向から映像を観察することができないという問題があった。
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高輝度でデュアルビューを行うことができ、しかも、デュアルビューから、正面方向への映像表示に切り替えたり、正面方向への映像表示からデュアルビューに切り替えたりすることの可能な表示装置を提供することにある。
本技術の表示装置は、映像を表示する表示パネルと、表示パネルを照明する照明装置と、表示パネルおよび照明装置を駆動する駆動装置とを備えている。照明装置は、離間して互いに対向配置された一対の光透過性の基板と、一対の光透過性の基板の一方の基板のうち、正面右側の側面と正面左側の側面とにそれぞれ1つずつ配置された2つの光源とを有している。照明装置は、さらに、一対の光透過性の基板の間隙に設けられ、かつ電場の大きさに応じて、2つの光源からの光に対して散乱性もしくは透明性を示す光変調層と、電圧が印加されたときに光変調層内に電場を発生させる電極とを有している。光変調層は、電極へ印加される電圧の大きさが切り替えられることにより、照明装置から出射される光の広角散乱強度および正面散乱強度を切り替えることの可能な構成となっている。駆動装置は、デュアルビューモードのときには、電極へ印加する電圧の大きさを切り替えることにより、散乱強度比を、ノーマルモードのときの散乱強度比よりも強くする。ここで、デュアルビューモードとは、正面右側の視点と正面左側の視点とに対して互いに異なる2次元映像を表示するモードを指している。ノーマルモードとは、正面方向を含む任意の視点に対して共通の2次元映像を表示するモードを指している。散乱強度比とは、照明装置から出射される光の広角散乱強度を、照明装置から出射される光の正面散乱強度で除算することにより得られる比を指している。
本技術の表示装置では、デュアルビューモードのときには、電極への印加電圧の大きさの切り替えにより、散乱強度比がノーマルモードのときの散乱強度比よりも強くなる。このように本技術では、光変調層において散乱強度比の切り替えを行うことによりデュアルビューモードを実現することができるので、デュアルビューモードを実現するために視差バリアを用いる必要はない。さらに、本技術では、光変調層において散乱強度比の切り替えを行うことにより、デュアルビューモードからノーマルモードへ切り替えたり、ノーマルモードからデュアルビューモードへ切り替えたりすることができる。従って、本技術では、モードの切り替えが阻害される構造的な要因は何もない。
本技術による表示装置によれば、電極間への印加電圧の大きさの切り替えにより、散乱強度比を切り替えるようにしたので、高輝度でデュアルビューを行うことができる。さらに、散乱強度比の切り替えにより、デュアルビューから、正面方向への映像表示に切り替えたり、正面方向への映像表示からデュアルビューに切り替えたりすることもできる。
本技術の一実施の形態に係る表示装置の構成の一例を表す断面図である。 図1の表示パネルの構成の一例を表す上面図である。 図1の光変調素子の構成の一例を表す断面図である。 図3の部分電極と表示画素との位置関係の一例を表す図である。 図1の光変調素子の作用の一例を表す図である。 図1の光変調素子の作用の他の例を表す図である。 図1の光変調素子の作用のその他の例を表す図である。 図1のバックライトの作用の一例を表す図である。 デュアルビューモードのときの散乱分布の一例を表す図である。 デュアルビューモードのときの散乱分布の一例を表す図である。 図9または図10における散乱領域の散乱特性の一例を表す図である。 図9または図10における散乱領域の散乱特性の他の例を表す図である。 デュアルビューモードの一例を表す図である。 デュアルビューモードの他の例を表す図である。 デュアルビューモードのその他の例を表す図である。 ノーマルモードの一例を表す図である。 図15における散乱領域の散乱特性の一例を表す図である。 図15における散乱領域の散乱特性の他の例を表す図である。 図1のバックライトの構成の第1変形例を表す断面図である。 図1のバックライトの構成の第2変形例を表す断面図である。 図1のバックライトの構成の第3変形例を表す断面図である。
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

1.実施の形態
2.変形例
<1.実施の形態>
[構成]
図1は、本技術の一実施の形態に係る表示装置1の断面構成の一例を表したものである。なお、図1は、模式的に表したものであり、実際の寸法や形状と同一であるとは限らない。表示装置1は、映像を表示する表示パネル10と、表示パネル10を背後から照明するバックライト20と、表示パネル10およびバックライト20を駆動する駆動回路30とを備えている。
表示パネル10は、2次元配置された複数の画素を有しており、各画素が駆動されることにより映像を表示するものである。表示パネル10は、例えば、映像信号に応じて各画素または特定の画素が駆動される透過型の液晶表示パネル(LCD(Liquid Crystal Display))であり、液晶層を一対の光透過性の基板で挟み込んだ構造を有している。表示パネル10は、例えば、図示しないが、バックライト20側から順に、偏光板、透明基板、画素電極、配向膜、液晶層、配向膜、共通電極、カラーフィルタ、透明基板および偏光板を有している。
基板は、可視光に対して透明な基板、例えば板ガラスからなる。なお、バックライト20側の基板には、図示しないが、画素電極に電気的に接続されたTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)および配線などを含むアクティブ型の駆動回路が形成されている。画素電極および共通電極は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO;Indium Tin Oxide)からなる。画素電極は、透明基板上に2次元配列されたものであり、画素ごとの電極として機能する。他方、共通電極は、カラーフィルタ上に一面に形成されたものであり、各画素電極に対して対向する共通電極として機能する。配向膜は、例えばポリイミドなどの高分子材料からなり、液晶に対して配向処理を行う。
表示パネル10において、画素電極と対向する部分が画素として機能する。例えば、図2に示したように、デュアルビューモードのときには、表示パネル10内の複数の画素のうちの一部の画素が、正面右側の視点へ2次元映像を表示する複数の表示画素11として機能する。さらに、表示パネル10内の複数の画素のうち表示画素11を除いた複数の画素が、正面左側の視点へ2次元映像を表示する複数の表示画素12として機能する。つまり、表示パネル10は、デュアルビューモードのときには、複数の表示画素11と、複数の表示画素12とを有している。一方、ノーマルモードのときには、表示パネル10内の全ての画素(全ての表示画素11および全ての表示画素12)が、正面方向を含む任意の視点に対して共通の2次元映像を表示する表示画素として機能する。
デュアルビューモードとは、正面右側の視点と正面左側の視点とに対して互いに異なる2次元映像を表示するモードを指している。一方、ノーマルモードとは、正面方向を含む任意の視点に対して共通の2次元映像を表示するモードを指している。表示画素11が、本技術の「第1画素」の一具体例に相当し、表示画素12が、本技術の「第2画素」の一具体例に相当する。
複数の表示画素11と、複数の表示画素12とは、後述のバックライト20内の2つの光源40の対向方向に交互に配置されている。複数の表示画素11は、2つの光源40の対向方向と交差(例えば直交)する方向に並んで配置されている。複数の表示画素12は、2つの光源40の対向方向と交差(例えば直交)する方向に並んで配置されている。
液晶層は、例えば、VA(Vertical Alignment)モード、TN(Twisted Nematic)モードまたはSTN(Super Twisted Nematic)モードの液晶からなり、駆動回路30からの印加電圧により、バックライト20からの出射光の偏光軸の向きを画素ごとに変える機能を有する。なお、液晶の配列を多段階で変えることにより画素ごとの透過軸の向きが多段階で調整される。カラーフィルタは、液晶層を透過してきた光を、例えば、赤(R)、緑(G)および青(B)の三原色にそれぞれ色分離したり、または、R、G、Bおよび白(W)などの四色にそれぞれ色分離したりするカラーフィルタを、画素電極の配列と対応させて配列したものである。
偏光板は、光学シャッタの一種であり、ある一定の振動方向の光(偏光)のみを通過させる。なお、偏光板は、透過軸以外の振動方向の光(偏光)を吸収する吸収型の偏光素子であってもよいが、バックライト20側に反射する反射型の偏光素子であることが輝度向上の観点から好ましい。2枚の偏光板はそれぞれ、偏光軸が互いに90°異なるように配置されており、これによりバックライト20からの出射光が液晶層を介して透過し、あるいは遮断されるようになっている。バックライト20側の偏光板では、透過軸が、例えば、後述の光変調素子60内の配向膜62,65の配向方向(ラビング方向)と平行な方向を向いている。
バックライト20は、例えば、表示パネル10を背後から照明するものである。バックライト20は、例えば、導光板50と、導光板50の側面に配置した2つの光源40と、導光板50に接した光変調素子60と、導光板50の背後に配置した反射板70と、光変調素子60を駆動する駆動回路30とを備えている。導光板50は、「光透過性の基板」の一具体例に相当する。なお、光変調素子60は、例えば、図示しないが、導光板50の上面に空気層を介さずに密着して接合されていたり、導光板50の背後(下面)に空気層を介さずに密着して接合されていたりしてもよい。
導光板50は、導光板50の側面に配置した光源40からの光を導光板50の上面に導くものである。この導光板50は、導光板50の上面に配置された表示パネル10に対応した形状、例えば、上面、下面および側面で囲まれた直方体状となっている。なお、以下では、導光板50の側面のうち光源40からの光が入射する側面を光入射面50Aと称するものとする。導光板50は、例えば、上面および下面の少なくとも一方の面に、所定のパターン化された形状を有しており、光入射面50Aから入射した光を散乱し、均一化する機能を有している。なお、バックライト20に印加する電圧を変調することによって輝度の均一化を行う場合には、パターン化されていない平坦な導光板を導光板50として用いることも可能である。導光板50は、例えば、ポリカーボネート樹脂(PC)やアクリル樹脂(ポリメチルメタクリレート(PMMA)などの透明熱可塑性樹脂を主に含んで構成されている。
各光源40は、線状光源であり、例えば、熱陰極管(HCFL;Hot Cathode Fluorescent Lamp)、冷陰極管(CCFL;Cold Cathode Fluorescent Lamp)、または複数のLED(Light Emitting Diode)を一列に配置したものなどからなる。各光源40が複数のLEDからなる場合には、効率、薄型化、均一性の観点から、全てのLEDがホワイトLEDであることが好ましい。なお、各光源40が、例えば、赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDを含んで構成されていてもよい。
2つの光源40は、導光板50のうち、正面右側の側面と正面左側の側面とにそれぞれ1つずつ配置されている。光源40は、例えば、線状光源と、反射ミラーとにより構成されている。線状光源は、例えば、HCFL、またはCCFLからなる。反射ミラーは、線状光源から発せられた光のうち光入射面50Aに直接入射しない方向に向かう光を光入射面50A側に反射するものである。光源40は、例えば、複数の点状光源を一列に配置して構成されたものであってもよい。各点状光源は、光入射面50Aに向かって光を射出するようになっており、例えば、光入射面50Aとの対向面に発光スポットを有する発光素子からなる。そのような発光素子としては、例えば、LED、または、レーザダイオード(LD;Laser Diode)などが挙げられる。効率、薄型化、均一性の観点からは、各点状光源がホワイトLEDであることが好ましい。なお、光源40に含まれる複数の点状光源が、例えば、赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDを含んで構成されていてもよい。
反射板70は、導光板50の背後から光変調素子60を介して漏れ出てきた光を導光板50側に戻すものであり、反射機能を有している。これにより、光源40からの出射光を効率的に利用することができ、また、正面輝度の向上にも役立っている。この反射板70は、例えば、多層膜反射フィルム(例えば、ESR(Enhanced Specular Reflector))からなる。なお、反射板70は、例えば、必要に応じて省略することも可能である。
光変調素子60は、空気層を介さず導光板50に密着しており、例えば接着剤(図示せず)を介して導光板50に接着されている。光変調素子60は、例えば、図3に示したように、基板61、下側電極62、配向膜63、光変調層64、配向膜65、上側電極66および基板67を反射板70側から順に配置されたものである。
基板61,67は、光変調層64を支持するものであり、一般に、可視光に対して透明な基板(光透過性の基板)、例えば、ガラス板や、プラスチックフィルムによって構成されている。電極は、下側電極62および上側電極66間(以下、単に「電極間」と称する。)に電圧が印加されたときに光変調層64内に電場を発生させる。下側電極62は、光変調層64との関係で基板61側に設けられており、上側電極66は、光変調層64との関係で基板67側に設けられている。基板61,67が本技術の「光透過性の基板」の一具体例に相当する。下側電極62および上側電極66が本技術の「電極」の一具体例に相当する。
下側電極62は、例えば、図3に示したように、複数の部分電極62Aによって構成されている。各部分電極62Aは、2つの光源40の対向方向と交差(例えば直交)する方向に延在する帯状の形状となっている。複数の部分電極62Aのうち特定の複数の部分電極62A(以下、「部分電極62B」と称する。)は、デュアルビューモードのときに、線状照明光の生成に用いられる。各部分電極62Bは、例えば、図4に示したように、表示画素11と表示画素12との境界Lbと対向する位置に配置されている。複数の部分電極62Aのうち部分電極62Bを除く複数の部分電極62A(以下、「部分電極62C」と称する。)は、ノーマルモードのときに、部分電極62Bと共に、面状照明光の生成に用いられる。つまり、ノーマルモードのときには、面状照明光を生成するために、全ての部分電極62Aが用いられる。各部分電極62Cは、部分電極62Bと同様に、例えば、境界Lbと対向する位置に配置されている。
1つの部分電極62Bおよび1または複数の部分電極62Cを一組として、複数組の部分電極群が、2つの光源40の対向方向に配列されている。図4には、1つの部分電極62Bおよび1つの部分電極62Cを一組として、複数組の部分電極群が、2つの光源40の対向方向に配列されている場合が例示されている。なお、部分電極群は、例えば、1つの部分電極62Bおよび2つの部分電極62Cで構成されていてもよいし、1つの部分電極62Bおよび3つ以上の部分電極62Cで構成されていてもよい。
上記の部分電極群は、表示画素11または表示画素12の、2つの光源40の対向方向の画素ピッチと同一ピッチで配列されている。また、複数の部分電極62Bについても同様に、表示画素11または表示画素12の、2つの光源40の対向方向の画素ピッチと同一ピッチで配列されている。部分電極62Bの幅は、表示パネル10の画素の幅よりも狭くなっている。なお、部分電極群が、1つの部分電極62Bおよび複数の部分電極62Cで構成されている場合には、部分電極62Cの幅は、部分電極62Bの幅と等しくなっていることが好ましい。また、部分電極群が、1つの部分電極62Bおよび1つの部分電極62Cで構成されている場合には、例えば、部分電極62Cの幅は、部分電極62Bの幅よりも太くなっていてもよいし、図示しないが、部分電極62Bの幅と等しくなっていてもよい。なお、部分電極62Bの延在方向が表示画素11,12の配列方向と平行となっている場合、表示パネル10の映像にモアレが発生する場合がある。そのため、モアレを低減する観点からは、部分電極62Bが、表示画素11,12の配列方向と若干、斜めに交差する方向に延在していることが好ましい。
上側電極66は、例えば、複数の部分電極66A(図示せず)によって構成されている。複数の部分電極66Aは、部分電極62Aと交差(例えば直交)する方向に延在する帯状の形状となっている。なお、上側電極66は、下側電極62全体と対向する1枚のシート状電極(ベタ膜)となっていてもよい。下側電極62および上側電極66は透明導電膜(例えば、ITO膜)によって構成されている。なお、下側電極62および上側電極66は、酸化インジウム亜鉛(IZO;Indium Zinc Oxide)、メタルナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェンなどによって構成されていてもよい。
下側電極62および上側電極66を光変調素子60の法線方向から見たときに、光変調素子60のうち下側電極62および上側電極66が互いに対向している箇所に対応する部分が光変調セル60a,60bを構成している(図3参照)。光変調セル60aは、光変調素子60のうち部分電極62Cおよび部分電極66Aが互いに対向している箇所に対応する部分である。光変調セル60bは、光変調素子60のうち部分電極62Bおよび部分電極66Aが互いに対向している箇所に対応する部分である。光変調セル60aと光変調セル60bとは互いに隣接している。なお、上側電極66がベタ膜となっている場合には、光変調セル60aは、光変調素子60のうち部分電極62Cおよび上側電極66が互いに対向している箇所に対応する部分である。また、上側電極66がベタ膜となっている場合には、光変調セル60bは、光変調素子60のうち部分電極62Bおよび上側電極66が互いに対向している箇所に対応する部分である。
各光変調セル60a,60bは、部分電極62Aおよび部分電極66Aに所定の電圧を印加することにより別個独立に駆動することの可能なものであり、部分電極62Aおよび部分電極66Aに印加される電圧の大きさに応じて、光源40からの光に対して透明性(光透過性)を示したり、散乱性を示したりする。なお、透明性、散乱性については、光変調層64を説明する際に詳細に説明する。
配向膜63,65は、例えば、光変調層64に用いられる液晶やモノマーを配向させるものである。配向膜の種類としては、例えば、垂直配向膜および水平配向膜があるが、本実施の形態では、配向膜63,65には水平配向膜が用いられる。水平配向膜としては、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルアルコールなどをラビング処理することにより形成された配向膜、転写やエッチングなどにより溝形状が付与された配向膜が挙げられる。また、他の水平配向膜としては、例えば、酸化ケイ素などの無機材料を斜方蒸着することにより形成された配向膜、イオンビーム照射により形成されたダイヤモンドライクカーボン配向膜、電極パターンスリットの形成された配向膜が挙げられる。
また、垂直、水平いずれの配向膜においても、液晶とモノマーを配向させる機能があれば十分であり、通常の液晶ディスプレイに要求される電圧の繰り返し印加による信頼性などは必要ない。デバイス作成後の電圧印加による信頼性は、モノマーを重合したものと液晶との界面で決まるためである。また、配向膜を用いなくても、例えば、電極間に電場や磁場を印加することによっても、光変調層64に用いられる液晶やモノマーを配向させることが可能である。つまり、電極間に電場や磁場を印加しながら、紫外線照射して電圧印加状態での液晶やモノマーの配向状態を固定させることができる。配向膜の形成に電圧を用いる場合には、配向用と駆動用とで別々の電極を形成するか、液晶材料に周波数によって誘電率異方性の符号が反転する二周波液晶などを用いることができる。また、配向膜の形成に磁場を用いる場合、配向膜として磁化率異方性の大きい材料を用いることが好ましく、例えば、ベンゼン環の多い材料を用いることが好ましい。
光変調層64は、基板61と基板67との間隙に設けられている。光変調層64は、電場の大きさに応じて、光源40からの光に対して散乱性もしくは透明性を示す。光変調層64は、電場が相対的に小さいときに、光源40からの光に対して透明性を示し、電場が相対的に大きいときに、光源40からの光に対して散乱性を示す。光変調層64は、例えば、図3に示したように、高分子領域64Aと、高分子領域64A内に分散された微粒子状の複数の液晶領域64Bとを含んだ複合層となっている。高分子領域64Aおよび液晶領域64Bは光学異方性を有している。高分子領域64Aは、本技術の「第2領域」の一具体例に相当する。液晶領域64Bは、本技術の「第1領域」の一具体例に相当する。
図5は、電極間に電圧が印加されていない時(以下、単に「電圧無印加時」と称する。)の、高分子領域64Aおよび液晶領域64Bの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。本明細書において、「電圧無印加時」とは、光変調層64が散乱性を示す電圧よりも小さな電圧であって、かつ光変調層64が透明性を示す電圧が印加されている時も含む概念である。この屈折率楕円体は、様々な方向から入射した直線偏光の屈折率をテンソル楕円体で表したものであり、光が入射する方向からの楕円体の断面を見ることによって、幾何的に屈折率を知ることができるものである。
図6、図7は、電極間に電圧が印加されている時(以下、単に「電圧印加時」と称する。)の、高分子領域64Aおよび液晶領域64Bの屈折率異方性を示す屈折率楕円体の一例を表したものである。本明細書において、「電圧印加時」は、光変調層64が散乱性を示す電圧が印加されている時を意味するものとする。図6には、電極間に印加される電圧(Va=V1)が相対的に小さなときの屈折率楕円体の一例が表わされており、図7は、電極間に印加される電圧(Va=V2>V1)が相対的に大きなときの屈折率楕円体の一例が表わされている。
高分子領域64Aおよび液晶領域64Bは、例えば、図5に示したように、電圧無印加時に、高分子領域64Aの光軸AX1および液晶領域64Bの光軸AX2の向きが互いに一致する(平行となる)構成となっている。なお、光軸AX1,AX2とは、偏光方向によらず屈折率が一つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。また、光軸AX1および光軸AX2の向きは常に互いに一致している必要はなく、光軸AX1の向きと光軸AX2の向きとが、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよい。
また、液晶領域64Bは、電圧無印加時に、例えば、光軸AX2が2つの光源40の対向方向と交差(または直交)する構成となっている。液晶領域64Bは、電圧無印加時に、光軸AX2が2つの光源40の対向方向と直交する構成となっていることが好ましい。なお、以下で、「2つの光源40の対向方向と交差(または直交)する」と書かれている場合に、その記載を、「2つの光源40の対向方向と直交する」と読み代えることが好ましい。液晶領域64Bは、さらに、電圧無印加時に、例えば、光軸AX2が基板61,67の表面と僅かな角度θ1で交差する構成となっている。なお、角度θ1については、液晶領域64Bを構成する材料を説明する際に詳述する。
一方、高分子領域64Aは、例えば、電極間への電圧印加の有無に拘らず、高分子領域64Aの光軸AX1が一定となる構成となっている。具体的には、高分子領域64Aは、例えば、高分子領域64Aの光軸AX1が2つの光源40の対向方向と交差(または直交)すると共に基板61,67の表面と所定の角度θ1で交差する構成となっている。つまり、高分子領域64Aの光軸AX1は、電圧無印加時に、液晶領域64Bの光軸AX2と平行となっている。
なお、光軸AX2が常に、2つの光源40の対向方向と交差(または直交)すると共に基板61,67の表面と角度θ1で交差している必要はなく、例えば製造誤差などによって基板61,67の表面と、角度θ1とは若干異なる角度で交差していてもよい。また、光軸AX1,AX2が常に2つの光源40の対向方向と直交している必要はなく、例えば製造誤差などによって、2つの光源40の対向方向と直交する方向と、小さな角度で交差していてもよい。
ここで、高分子領域64Aおよび液晶領域64Bの常光屈折率が互いに等しく、かつ高分子領域64Aおよび液晶領域64Bの異常光屈折率が互いに等しいことが好ましい。この場合に、例えば、電圧無印加時には、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差がほとんどなく、高い透明性(光透過性)が得られる。これにより、例えば、正面方向に向かう光および斜め方向に向かう光は、光変調層64内で散乱されることなく、光変調層64を透過する。その結果、例えば、図8に示したように、光源40からの光L(斜め方向からの光)は、例えば、導光板50のうち、光変調層64において透明な領域(透明領域60A)の上側および下側の界面において全反射される。そして、透明領域60Aの輝度(黒表示の輝度)が、全面を均一に発光させている場合(図8(B)中の一点鎖線)と比べて下がる。なお、図8(B)の正面輝度のプロファイルは、導光板50上に拡散シートを設置し、その拡散シートを介して測定することにより得られたものである。
なお、透明領域60Aの界面の1つである導光板50の上面は、表示パネル10と導光板50との間に存在する間隙と接しているが、その間隙は、導光板50の上面の屈折率よりも低い屈折率の材料で満たされていることが好ましい。そのような低屈折率材料からなる層は、典型的には空気であるが、低屈折率材料からなる粘着剤もしくは接着剤であってもよい。
高分子領域64Aおよび液晶領域64Bは、例えば、電圧印加時には、図6,図7に示したように、光軸AX1および光軸AX2の向きが互いに異なる(交差またはほぼ直交する)構成となっている。また、液晶領域64Bは、例えば、電圧印加時に、液晶領域64Bの光軸AX2が2つの光源40の対向方向と交差(または直交)すると共に基板61,67の表面と角度θ1よりも大きな角度θ2で交差する構成となっている。Va=V1の電圧が印加されている場合には、Va=V2の電圧が印加されている場合よりも、角度θ2の大きさが小さくなっている。なお、角度θ2については、液晶領域64Bを構成する材料を説明する際に詳述する。
したがって、電圧印加時には、光変調層64において、正面方向および斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が大きくなり、高い散乱性が得られる。これにより、例えば、正面方向に向かう光および斜め方向に向かう光は、光変調層64内で散乱される。その結果、例えば、図8に示したように、光源40からの光L(斜め方向からの光)は、導光板50のうち、光変調層64において散乱性を示す領域(散乱領域60B)の上側および下側の界面を透過する。さらに、反射板70側に透過した光は反射板70で反射され、光変調素子60を透過する。従って、散乱領域60Bの輝度は、全面を均一に発光させている場合(図8(B)中の一点鎖線)と比べて極めて高くなり、しかも、透明領域60Aの輝度が低下した分だけ、部分的な白表示の輝度(輝度突き上げ)が大きくなる。
なお、高分子領域64Aおよび液晶領域64Bの常光屈折率は、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、0.1以下であることが好ましく、0.05以下であることがより好ましい。また、高分子領域64Aおよび液晶領域64Bの異常光屈折率についても、例えば製造誤差などによって多少ずれていてもよく、例えば、0.1以下であることが好ましく、0.05以下であることがより好ましい。
また、高分子領域64Aの屈折率差(ΔnP=異常光屈折率neP−常光屈折率noP)や、液晶領域64Bの屈折率差(ΔnL=異常光屈折率neL−常光屈折率noL)は、できるだけ大きいことが好ましく、0.05以上であることが好ましく、0.1以上であることがより好ましく、0.15以上であることがさらに好ましい。高分子領域64Aおよび液晶領域64Bの屈折率差が大きい場合には、光変調層64の散乱能が高くなり、導光条件を容易に破壊することができ、導光板50からの光を取り出しやすいからである。
また、高分子領域64Aおよび液晶領域64Bは、電場に対する応答速度が互いに異なっている。高分子領域64Aは、例えば、液晶領域64Bの応答速度よりも遅い応答速度を有する筋状構造、多孔質構造、または棒状構造となっている。高分子領域64Aは、例えば、低分子モノマーを重合化することにより得られた高分子材料によって形成されている。高分子領域64Aは、例えば、液晶領域64Bの配向方向または配向膜63,65の配向方向に沿って配向した、配向性および重合性を有する材料(例えばモノマー)を熱および光の少なくとも一方によって重合させることにより形成されている。
高分子領域64Aの筋状構造、多孔質構造もしくは棒状構造は、例えば、2つの光源40の対向方向と交差(または直交)すると共に基板61,67の表面と僅かな角度θ1で交差する方向に長軸を有している。高分子領域64A内の筋状構造、多孔質構造もしくは棒状構造の短軸方向の平均的なピッチは、導光光の散乱性を高くするという観点からは、0.1μm以上5μm以下となっていることが好ましい。また、後述する広角散乱強度を強くするという観点からは、上述のピッチは、1μm以上5μm以下の範囲であることが好ましい。従って、導光光の散乱性を高くし、かつ広角散乱強度を強くするという観点からは、上述のピッチは、1μm以上5μm以下の範囲であることが好ましい。
上述のピッチが0.1μm以上10μm以下となっている場合には、光変調素子60内での散乱能が、380〜780nmの可視領域において略等しくなる。そのため、面内で、ある特定の波長成分の光のみが増加したり、減少したりすることがないので、可視領域でのバランスを面内で取ることができる。上述のピッチが0.1μm未満である場合や、10μmを超える場合には、波長に関係なく、光変調素子60の散乱能が低く、光変調素子60が光変調素子として機能しにくい。
また、散乱の波長依存性を少なくするという観点からは、上述のピッチは、0.5μm以上5μm以下の範囲であることが好ましく、1〜3μmの範囲であることがより好ましい。このようにした場合には、光源40から出射された光が導光板50内を伝播していく過程で光変調素子60内の高分子領域64Aを繰り返し通過したときに、高分子領域64Aにおける、散乱の波長依存性が抑制される。高分子領域64Aの筋状構造、多孔質構造もしくは棒状構造は、偏光顕微鏡、共焦点顕微鏡、電子顕微鏡などで観察することができる。
一方、液晶領域64Bは、例えば、液晶材料を主に含んで構成されており、高分子領域64Aの応答速度よりも十分に早い応答速度を有している。液晶領域64B内に含まれる液晶材料(液晶分子)は、例えば棒状分子である。液晶領域64B内に含まれる液晶分子として、正の誘電率異方性を有するもの(いわゆるポジ型液晶)を用いることが好ましい。
ここで、電圧無印加時には、液晶領域64B内において、液晶分子の長軸方向は、光軸AX1と平行となっている。このとき、液晶領域64B内の液晶分子の長軸は、2つの光源40の対向方向と交差(または直交)すると共に基板61,67の表面と僅かな角度θ1で交差している。つまり、液晶領域64B内の液晶分子は、電圧無印加時には、2つの光源40の対向方向と交差(または直交)する面内において角度θ1だけ傾斜した状態で配向している。この角度θ1は、プレチルト角と呼ばれるもので、例えば0.1°以上30°以下の範囲であることが好ましい。この角度θ1は、0.5°以上10°以下の範囲であることがより好ましく、0.7°以上2°以下の範囲であることがさらにより好ましい。角度θ1を大きくすると、後述するような理由から散乱の効率が低下する傾向にある。また、角度θ1を小さくし過ぎると、電圧印加時に液晶の立ち上がる方位角がばらつく。例えば、180°反対側の方位(リバースチルト)に液晶が立ち上がることもある。これにより、液晶領域64Bと高分子領域64Aとの屈折率差を有効に利用できないので、散乱効率が低くなり、輝度が小さくなる傾向にある。
また、電圧印加時には、液晶領域64B内において、液晶分子の長軸方向は、光軸AX1と交差または直交(もしくはほぼ直交)している。このとき、液晶領域64B内の液晶分子の長軸は、2つの光源40の対向方向と交差(または直交)すると共に基板61,67の表面と角度θ1よりも大きな角度θ2(例えば90°)で交差している。つまり、液晶領域64B内の液晶分子は、電圧印加時には、2つの光源40の対向方向と交差(または直交)する面内において角度θ2だけ傾斜した状態もしくは角度θ2(=90°)で真っ直ぐ立った状態で配向している。
上記した、配向性および重合性を有するモノマーとしては、光学的に異方性を有しており、かつ液晶と複合する材料であればよいが、本実施の形態では紫外線で硬化する低分子モノマーであることが好ましい。電圧無印加の状態で、液晶と、低分子モノマーを重合化することにより形成されたもの(高分子材料)との光学的異方性の方向が一致していることが好ましいので、紫外線硬化前において、液晶と低分子モノマーが同一方向に配向していることが好ましい。液晶領域64Bとして液晶が用いられる場合に、その液晶が棒状分子であるときには、使用するモノマー材料の形状も棒状であることが好ましい。以上のことから、モノマー材料としては重合性と液晶性を併せ持つ材料を用いることが好ましく、例えば、重合性官能基として、アクリレート基、メタクリレート基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基およびエポキシ基からなる群から選ばれた少なくとも1つの官能基を有することが好ましい。これらの官能基は、紫外線、赤外線または電子線を照射したり、加熱したりすることによって重合させることができる。紫外線照射時の配向度低下を抑制するために、多官能基をもつ液晶性材料を添加することもできる。高分子領域64Aを上述した筋状構造とする場合には、高分子領域64Aの原料として、2官能液晶性モノマーを用いることが好ましい。また、高分子領域64Aの原料に対して、液晶性を示す温度の調整を目的に単官能モノマーを添加したり、架橋密度向上を目的に3官能以上のモノマーを添加したりすることもできる。
ところで、上述したように、電圧無印加時には、高分子領域64Aの光軸AX1および液晶領域64Bの光軸AX2はともに、同一の方向に光軸の成分を主に有している。電圧無印加時には、光軸AX1,AX2はともに、図5に示したように、同一の方向を向いており、例えば、配向膜63,65のラビング方向を向いている。また、電圧無印加時には、光軸AX1,AX2はともに、図5に示したように、2つの光源40の対向方向と交差(または直交)する面と平行またはほぼ平行となっている。さらに、電圧無印加時には、光軸AX1,AX2は、基板61と平行またはほぼ平行となっている。つまり、電圧無印加時には、光軸AX1,AX2は、概ね図5中のY軸方向を向いている。
さらに、電圧無印加時には、光軸AX1,AX2は、バックライト20側の偏光板の透過軸AX10(図示せず)と平行な方向に光軸の成分を主に有している。電圧無印加時には、光軸AX1,AX2は、例えば、透過軸AX10と平行な方向を向いている。透過軸AX10は、例えば、配向膜63,65のラビング方向を向いている。なお、映像表示面側の偏光板の透過軸AX11(図示せず)は、透過軸AX10と直交している。
また、上述したように、電圧印加時には、光軸AX1は、電圧無印加時と同一またはほぼ同一の方向を向いている。電圧印加時には、光軸AX1は、バックライト20側の偏光板の透過軸AX10と平行な方向に光軸の成分を主に有しており、例えば、図6、図7に示したように、透過軸AX10と平行な方向を向いている。電圧印加時には、光軸AX1は、例えば、2つの光源40の対向方向と交差(または直交)する面と平行またはほぼ平行となっており、さらに、基板61と平行またはほぼ平行となっている。
一方、光軸AX2は、電圧印加時には、電極間に印加された電圧によって生成される電場の影響を受けて所定の方向に変位している。例えば、電圧印加時には、光軸AX2は、図6、図7に示したように、基板61と交差または直交(もしくはほぼ直交)している。つまり、光軸AX2は、電極間への電圧印加により、光軸AX2と基板61の法線とのなす角度が小さくなる方向に変位している(すなわち立ち上がっている)。このとき、光軸AX2は、光軸AX1と交差、直交、またはほぼ直交しており、基板61と交差、直交、またはほぼ直交している。
次に、光変調層64に対する印加電圧の大きさを切り替えたときの散乱特性の変化について説明する。光変調層64は、部分電極62Aおよび上側電極66間に電圧が印加されることにより、部分電極62Aと平行な方向に延在する帯状の散乱領域60Bを形成する。なお、上側電極66が複数の部分電極66Aからなる場合には、光変調層64は、部分電極62Aと平行な方向に並んで形成された複数のブロック状の散乱領域60Bを形成する。このとき、部分電極62Aと平行な方向に並んで形成された複数のブロック状の散乱領域60Bは、マクロ的には、1本の帯状の散乱領域60Bと等価である。
光変調層64は、Va=V1の電圧が印加されている場合と、Va=V2の電圧が印加されている場合とで、異なる散乱特性を示す。光変調層64は、電極間に印加される電圧の大きさが切り替えられることにより、バックライト20から出射される光の広角散乱強度および正面散乱強度を切り替えることの可能な構成となっている。
具体的には、光変調層64は、部分電極62Bおよび上側電極66間に電圧(Va=V1)を印加しているときに、図9に示したように、正面右側の側面に配置された光源40からの光が散乱領域60Bに入射したときに当該散乱領域60Bから出射される光の散乱強度が、正面左側に隣接する他の散乱領域60Bと対向する表示画素12の方向またはそれよりも大きな角度方向にピークを有する構成となっている。さらに、光変調層64は、部分電極62Bおよび上側電極66間に電圧(Va=V1)を印加しているときに、図10に示したように、正面左側の側面に配置された光源40からの光が散乱領域60Bに入射したときに当該散乱領域60Bから出射される光の散乱強度が、正面右側に隣接する他の散乱領域60Bと対向する表示画素11の方向またはそれよりも大きな角度方向にピークを有する構成となっている。
図11Aは、部分電極62Aおよび上側電極66(または部分電極66A)間に、光変調層64が散乱性を示す電圧(Va=V1)が印加されるとともに、一方の光源40からだけ光が出射されている場合に、散乱領域60Bから出射される光の散乱強度の一例を表したものである。図11Aには、上述のピッチが1μm程度となっているときの散乱強度の一例が示されている。図11Bには、上述のピッチが1μmを下回っている(具体的には0.5μmとなっている)ときの散乱強度の一例が示されている。図11A、図11Bには、バックライト20側の偏光板の透過軸と平行な偏光成分の輝度が示されている。図11Aでは、散乱領域60B(またはバックライト20)から出射される光の散乱強度比(広角散乱強度/正面散乱強度)が3程度となっている。一方、図11Bでは、上述の散乱強度比が1.5程度となっている。以上のことから、上述の散乱強度比が3以上であることが好ましい。
駆動回路30は、例えば、光変調セル60aにおいて液晶領域64Bの光軸AX2が高分子領域64Aの光軸AX1と平行もしくはほぼ平行となり、さらに、光変調セル60bにおいて液晶領域64Bの光軸AX2が高分子領域64Aの光軸AX1と交差もしくは直交するように、各光変調セル60a,60bの一対の電極(部分電極62A、部分電極66A)間へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。また、駆動回路30は、例えば、各光変調セル60a,60bにおいて液晶領域64Bの光軸AX2が高分子領域64Aの光軸AX1と交差もしくは直交するように、各光変調セル60a,60bの一対の電極(部分電極62A、部分電極66A)間へ印加する電圧の大きさを制御するようになっている。つまり、駆動回路30は、電場制御によって、高分子領域64Aおよび液晶領域64Bの光軸AX1,AX2の向きを互いに一致(もしくはほぼ一致)させたり、互いに異ならせたり(もしくは直交させたり)することができるようになっている。
駆動回路30は、制御信号30Aとしてデュアルビューモードを指定する信号が入力されたときには、バックライト20から複数の線状照明光を出力させる。具体的には、駆動回路30は、部分電極62Bおよび上側電極66(または部分電極66A)間に、光変調層64が散乱性を示す電圧(Va=V1)を印加するとともに、部分電極62Cおよび上側電極66(または部分電極66A)間に、光変調層64が透明性を示す電圧を印加する。このとき、駆動回路30は、さらに、2つの光源40の双方をオンする。これにより、部分電極62Bを含む光変調セル60bが帯状の散乱領域60Bとなり、部分電極62Cを含む光変調セル60aが帯状の透明領域60Aとなる。その結果、例えば、図12に示したように、各散乱領域60Bから、正面左側に隣接する他の散乱領域60Bと対向する表示画素12の方向と、正面右側に隣接する他の散乱領域60Bと対向する表示画素11の方向とに、光が出射される。このとき、駆動回路30が表示画素11,12における表示をオンしている場合には、左側観察者PRが、表示画素12によって形成された画像を観察し、右側観察者PLが、表示画素11によって形成された画像を観察する。駆動回路30は、右側観察者PRが観察する画像と、左側観察者PLが観察する画像とを互いに異ならせることにより、デュアルビューを実現することができる。
駆動回路30は、制御信号30Aとしてデュアルビューモードを指定する信号が入力されたときに、2つの光源40を交互にオンオフしてもよい。このとき、駆動回路30は、さらに、各表示画素11と各表示画素12とを交互にオンオフしてもよい。具体的には、駆動回路30は、デュアルビューモードのときに、正面右側の側面に配置された光源40および各表示画素12における表示をオンするとともに、正面左側に配置された光源40および各表示画素11における表示をオフする。このとき、例えば、図13に示したように、左側観察者PLは、各表示画素12によって形成された画像を観察することができる一方で、右側観察者PRは、この瞬間には、表示画素11から光が出射されないので、画像を観察できない。続いて、駆動回路30は、デュアルビューモードのときに、正面左側の側面に配置された光源40および各表示画素11における表示をオンするとともに、正面右側に配置された光源40および各表示画素12における表示をオフする。このとき、例えば、図14に示したように、右側観察者PRは、各表示画素11によって形成された画像を観察することができる一方で、左側観察者PLは、この瞬間には、表示画素12から光が出射されないので、画像を観察できない。駆動回路30は、これらのプロセスを交互に繰り返し実行することによっても、デュアルビューを実現することができる。
なお、上述の散乱強度比(広角散乱強度/正面散乱強度)があまり高くない場合には、デュアルビューにおけるクロストークを防止する観点からは、駆動回路30は、後者のプロセス(図13、図14に記載のプロセス)で、デュアルビューを実現することが好ましい。
駆動回路30は、制御信号30Aとしてノーマルモードを指定する信号が入力されたときには、バックライト20から面状照明光を出力させる。具体的には、駆動回路30は、部分電極62Aおよび上側電極66(または部分電極66A)間に、光変調層64が散乱性を示す電圧(Va=V2)を印加する。このとき、駆動回路30は、さらに、2つの光源40の双方をオンする。これにより、光変調層64全体が散乱領域60Bとなる。その結果、例えば、図15に示したように、光変調層64全体から、ランバートに近い光が出射される。このとき、駆動回路30が表示画素11,12における表示をオンしている場合には、左側観察者PRや、右側観察者PL、さらには、正面方向の観察者(正面観察者PC)は、表示画素11,12によって形成された共通の画像を観察することができる。従って、駆動回路30は、電極間に印加する電圧の大きさを切り替ることにより、デュアルビューモードからノーマルモードに切り替えたり、ノーマルモードからデュアルビューモードに切り替えたりすることができる。
図16Aは、部分電極62Aおよび上側電極66(または部分電極66A)間に、光変調層64が散乱性を示す電圧(Va=V2)が印加されるとともに、一方の光源40からだけ光が出射されている場合に、散乱領域60Bから出射される光の散乱強度の一例を表したものである。図16Aには、高分子領域64A内の筋状構造、多孔質構造もしくは棒状構造の短軸方向の平均的なピッチが1μm程度となっているときの散乱強度の一例が示されている。図16Bには、上述のピッチが1μmを下回っている(具体的には0.5μmとなっている)ときの散乱強度の一例が示されている。図16A、図16Bには、バックライト20側の偏光板の透過軸と平行な偏光成分の輝度が示されている。図16Aでは、上述の散乱強度比が3.0程度から1.5程度にまで低くなっている。一方、図16Bでは、上述の散乱強度比が1.5程度から1より少し大きな値にまで低くなっている。以上のことから、上述の散乱強度比の変化量が1.5以上となっていることが好ましい。
このように、駆動装置30は、デュアルビューモードのときには、上述の散乱強度比が相対的に大きくなる電圧を電極間へ印加し、ノーマルモードのときには、上述の散乱強度比が相対的に小さくなる電圧を電極間へ印加する。駆動装置30は、ノーマルモードからデュアルビューモードに切り替えるときには、電極間に印加する電圧の大きさを切り替えることにより、上述の散乱強度比を、ノーマルモードのときの散乱強度比よりも強くすることができる。また、駆動装置30は、デュアルビューモードからノーマルモードに切り替えるときには、電極間に印加する電圧の大きさを切り替えることにより、上述の散乱強度比を、デュアルビューモードのときの散乱強度比よりも弱くすることができる。
なお、上記において、「表示画素11,12における表示をオンする」とは、画素電極に対して、映像信号に応じた信号電圧が印加されていることを示している。また、上記において、「表示画素11,12における表示をオフする」とは、画素電極に対して、映像信号とは無関係の基準電圧(固定電圧)が印加されていることを示している。
次に、本実施の形態の表示装置1の作用および効果について説明する。
本実施の形態の表示装置1では、デュアルビューモードのときには、電極間への印加電圧の大きさ等の切り替えにより、散乱強度比がノーマルモードのときの散乱強度比よりも強くなる。このように本実施の形態では、光変調層64において散乱強度比の切り替えを行うことによりデュアルビューモードを実現することができるので、デュアルビューモードを実現するために視差バリアを用いる必要はない。さらに、本実施の形態では、光変調層64において散乱強度比の切り替えを行うことにより、デュアルビューモードからノーマルモードへ切り替えたり、ノーマルモードからデュアルビューモードへ切り替えたりすることができる。従って、本実施の形態では、モードの切り替えが阻害される構造的な要因は何もない。従って、高輝度でデュアルビューを行うことができ、しかも、デュアルビューから、正面方向への映像表示に切り替えたり、正面方向への映像表示からデュアルビューに切り替えたりすることもできる。
<2.変形例>
[第1変形例]
上記実施の形態では、光変調素子60は、導光板50に接着されていたが、例えば、導光板50の上面に空気層を介さずに密着して接合されていてもよく、内部に設けられていてもよい。また、光変調素子60は、例えば、導光板50の背後(下面)に空気層を介さずに密着して接合されていてもよい。
[第2変形例]
また、上記実施の形態およびその変形例において、基板61および基板67のうち少なくとも一方が、導光板50と一体に形成されたものであってもよい。例えば、上記実施の形態およびその変形例において、基板67が導光板50と接している場合には、図17に示したように、基板67が導光板50と一体に形成されていてもよい。このとき、基板67は、本技術の「基板」の一具体例に相当する。また、例えば、上記実施の形態およびその変形例において、基板61が導光板50と接している場合には、図18に示したように、基板61が導光板50と一体に形成されていてもよい。このとき、基板61は、本技術の「基板」の一具体例に相当する。また、例えば、上記実施の形態およびその変形例において、基板61,67がともに導光板50と接している場合には、図19に示したように、基板61,67が導光板50と一体に形成されていてもよい。このとき、基板61および基板67が、本技術の「基板」の一具体例に相当する。
また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
(1)
映像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルを照明する照明装置と、
前記表示パネルおよび前記照明装置を駆動する駆動装置と
を備え、
前記照明装置は、
離間して互いに対向配置された一対の光透過性の基板と、
前記一対の光透過性の基板の一方の基板のうち、正面右側の側面と正面左側の側面とにそれぞれ1つずつ配置された2つの光源と、
前記一対の光透過性の基板の間隙に設けられ、かつ電場の大きさに応じて、前記2つの光源からの光に対して散乱性もしくは透明性を示す光変調層と、
電圧が印加されたときに前記光変調層内に電場を発生させる電極と
を有し、
前記光変調層は、前記電極へ印加される電圧の大きさが切り替えられることにより、前記照明装置から出射される光の広角散乱強度および正面散乱強度を切り替えることの可能な構成となっており、
前記駆動装置は、正面右側の視点と正面左側の視点とに対して互いに異なる2次元映像を表示するデュアルビューモードのときには、前記電極へ印加する電圧の大きさを切り替えることにより、前記照明装置から出射される光の散乱強度比(広角散乱強度/正面散乱強度)を、正面方向を含む任意の視点に対して共通の2次元映像を表示するノーマルモードのときに前記照明装置から出射される光の散乱強度比(広角散乱強度/正面散乱強度)よりも強くする
表示装置。
(2)
前記表示パネルは、2次元配置された複数の画素を有し、
前記複数の画素は、前記正面右側の視点へ2次元映像を表示する複数の第1画素と、前記正面左側の視点へ2次元映像を表示する複数の第2画素とを含み、
前記複数の第1画素と、前記複数の第2画素とは、前記2つの光源の対向方向において交互に配置され、
前記電極は、前記2つの光源の対向方向と交差する方向に延在する複数の部分電極を有し、
前記複数の部分電極のうち特定の複数の部分電極は、前記第1画素と前記第2画素との境界と対向する位置に配置されている
(1)に記載の表示装置。
(3)
前記光変調層は、前記部分電極に電圧が印加されることにより、前記部分電極と平行な方向に延在する帯状の散乱領域を形成し、
前記光変調層は、正面右側の側面に配置された光源からの光が前記散乱領域に入射したときに当該散乱領域から出射される光の散乱強度が、前記正面左側に隣接する他の散乱領域と対向する第2画素の方向またはそれよりも大きな角度方向にピークを有する構成となっており、
前記光変調層は、正面左側の側面に配置された光源からの光が前記散乱領域に入射したときに当該散乱領域から出射される光の散乱強度が、前記正面右側に隣接する他の散乱領域と対向する第1画素の方向またはそれよりも大きな角度方向にピークを有する構成となっている
(1)または(2)に記載の表示装置。
(4)
前記光変調層は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が相対的に高い第1領域と、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が相対的に低い第2領域とを含み、
前記第2領域は、前記2つの光源の対向方向と交差する方向に延在する筋状構造もしくは多孔質構造となっており、
前記筋状構造もしくは前記多孔質構造のピッチが、1μm以上5μm以下となっている
(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の表示装置。
(5)
前記駆動装置は、前記デュアルビューモードのときには、前記2つの光源を交互にオンオフし、前記ノーマルモードのときには、前記2つの光源の双方をオンする
(3)または(4)に記載の表示装置。
(6)
前記駆動装置は、前記デュアルビューモードのときは、各第1画素と各第2画素とを交互にオンオフし、前記ノーマルモードのときは、各画素をオンする
(3)または(4)に記載の表示装置。
(7)
前記駆動装置は、前記デュアルビューモードおよび前記ノーマルモードのいずれのモードにおいても、前記2つの光源の双方をオンするとともに各画素をオンし、
前記駆動装置は、前記デュアルビューモードのときには、前記散乱強度比が相対的に大きくなる電圧を前記電極へ印加し、前記ノーマルモードのときには、前記散乱強度比が相対的に小さくなる電圧を前記電極へ印加する
(3)または(4)に記載の表示装置。
1…表示装置、10…表示パネル、20…バックライト、20A…光出射面、30…駆動回路、30A…制御信号、40…光源、50…導光板、50A…光入射面、60…光変調素子、60A…透明領域、60B…散乱領域、61,67…基板、62…下側電極、63,65…配向膜、64…光変調層、64A…高分子領域、64B…液晶領域、66…上側電極、164A,164B…屈折率楕円体、L…光、PC…正面観察者、PL…左側観察者、PR…右側観察者。

Claims (7)

  1. 映像を表示する表示パネルと、
    前記表示パネルを照明する照明装置と、
    前記表示パネルおよび前記照明装置を駆動する駆動装置と
    を備え、
    前記照明装置は、
    離間して互いに対向配置された一対の光透過性の基板と、
    前記一対の光透過性の基板の一方の基板のうち、正面右側の側面と正面左側の側面とにそれぞれ1つずつ配置された2つの光源と、
    前記一対の光透過性の基板の間隙に設けられ、かつ電場の大きさに応じて、前記2つの光源からの光に対して散乱性もしくは透明性を示す光変調層と、
    電圧が印加されたときに前記光変調層内に電場を発生させる電極と
    を有し、
    前記光変調層は、前記電極へ印加される電圧の大きさが切り替えられることにより、前記照明装置から出射される光の広角散乱強度および正面散乱強度を切り替えることの可能な構成となっており、
    前記駆動装置は、正面右側の視点と正面左側の視点とに対して互いに異なる2次元映像を表示するデュアルビューモードのときには、前記電極へ印加する電圧の大きさを切り替えることにより、前記照明装置から出射される光の散乱強度比(広角散乱強度/正面散乱強度)を、正面方向を含む任意の視点に対して共通の2次元映像を表示するノーマルモードのときに前記照明装置から出射される光の散乱強度比(広角散乱強度/正面散乱強度)よりも強くする
    表示装置。
  2. 前記表示パネルは、2次元配置された複数の画素を有し、
    前記複数の画素は、前記正面右側の視点へ2次元映像を表示する複数の第1画素と、前記正面左側の視点へ2次元映像を表示する複数の第2画素とを含み、
    前記複数の第1画素と、前記複数の第2画素とは、前記2つの光源の対向方向において交互に配置され、
    前記電極は、前記2つの光源の対向方向と交差する方向に延在する複数の部分電極を有し、
    前記複数の部分電極のうち特定の複数の部分電極は、前記第1画素と前記第2画素との境界と対向する位置に配置されている
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記光変調層は、前記部分電極に電圧が印加されることにより、前記部分電極と平行な方向に延在する帯状の散乱領域を形成し、
    前記光変調層は、正面右側の側面に配置された光源からの光が前記散乱領域に入射したときに当該散乱領域から出射される光の散乱強度が、前記正面左側に隣接する他の散乱領域と対向する第2画素の方向またはそれよりも大きな角度方向にピークを有する構成となっており、
    前記光変調層は、正面左側の側面に配置された光源からの光が前記散乱領域に入射したときに当該散乱領域から出射される光の散乱強度が、前記正面右側に隣接する他の散乱領域と対向する第1画素の方向またはそれよりも大きな角度方向にピークを有する構成となっている
    請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記光変調層は、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が相対的に高い第1領域と、光学異方性を有すると共に電場に対する応答速度が相対的に低い第2領域とを含み、
    前記第2領域は、前記2つの光源の対向方向と交差する方向に延在する筋状構造もしくは多孔質構造となっており、
    前記筋状構造もしくは前記多孔質構造のピッチが、1μm以上5μm以下となっている
    請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記駆動装置は、前記デュアルビューモードのときには、前記2つの光源を交互にオンオフし、前記ノーマルモードのときには、前記2つの光源の双方をオンする
    請求項3に記載の表示装置。
  6. 前記駆動装置は、前記デュアルビューモードのときは、各第1画素と各第2画素とを交互にオンオフし、前記ノーマルモードのときは、各画素をオンする
    請求項3に記載の表示装置。
  7. 前記駆動装置は、前記デュアルビューモードおよび前記ノーマルモードのいずれのモードにおいても、前記2つの光源の双方をオンするとともに各画素をオンし、
    前記駆動装置は、前記デュアルビューモードのときには、前記散乱強度比が相対的に大きくなる電圧を前記電極へ印加し、前記ノーマルモードのときには、前記散乱強度比が相対的に小さくなる電圧を前記電極へ印加する
    請求項3に記載の表示装置。
JP2012226347A 2012-10-11 2012-10-11 表示装置 Expired - Fee Related JP5954097B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012226347A JP5954097B2 (ja) 2012-10-11 2012-10-11 表示装置
CN201310452235.XA CN103728749B (zh) 2012-10-11 2013-09-27 显示器
US14/044,570 US9223160B2 (en) 2012-10-11 2013-10-02 Display

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012226347A JP5954097B2 (ja) 2012-10-11 2012-10-11 表示装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2014077932A true JP2014077932A (ja) 2014-05-01
JP2014077932A5 JP2014077932A5 (ja) 2015-11-12
JP5954097B2 JP5954097B2 (ja) 2016-07-20

Family

ID=50452894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012226347A Expired - Fee Related JP5954097B2 (ja) 2012-10-11 2012-10-11 表示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9223160B2 (ja)
JP (1) JP5954097B2 (ja)
CN (1) CN103728749B (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6165591B2 (ja) * 2013-10-31 2017-07-19 株式会社東芝 画像処理装置、治療システム、及び画像処理方法
TW201525568A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 Chunghwa Picture Tubes Ltd 透明顯示器及其製造方法
JP2016057338A (ja) 2014-09-05 2016-04-21 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置及び光源装置
US9633710B2 (en) 2015-01-23 2017-04-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for operating semiconductor device
CN104880844A (zh) * 2015-05-22 2015-09-02 重庆捷尔士显示技术有限公司 一种新型液晶显示器及制作方法
JP2017076006A (ja) 2015-10-13 2017-04-20 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
RU2617003C1 (ru) * 2015-11-05 2017-04-19 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Световодная пластина и содержащее ее устройство задней подсветки
JP6671940B2 (ja) 2015-12-07 2020-03-25 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
CN105759528B (zh) * 2016-05-19 2019-01-18 京东方科技集团股份有限公司 显示面板组件、显示装置及其驱动方法
DE102016113269A1 (de) * 2016-07-19 2018-01-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtvorrichtung für ein mobiles endgerät
JP6800641B2 (ja) 2016-07-22 2020-12-16 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
KR20180052356A (ko) * 2016-11-10 2018-05-18 삼성전자주식회사 액정 광 편향기 및 디스플레이 장치
KR102437389B1 (ko) * 2016-12-13 2022-08-26 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
KR102353701B1 (ko) * 2017-04-02 2022-01-20 레이아 인코포레이티드 이중 뷰 존 백라이트, 이중-모드 디스플레이, 및 방법
JP2019114921A (ja) 2017-12-22 2019-07-11 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置及び制御方法
CN108983463B (zh) 2018-08-29 2021-03-23 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及显示装置
US11024681B2 (en) * 2019-08-15 2021-06-01 Sharp Kabushiki Kaisha Parallax optics for top emitting electroluminescent displays

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005078094A (ja) * 2003-08-30 2005-03-24 Sharp Corp マルチプルビュー方向性ディスプレイ
JP2007514273A (ja) * 2003-11-07 2007-05-31 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 自動立体ディスプレイ用の導波管
JP2011222237A (ja) * 2010-04-07 2011-11-04 Sony Corp 照明装置および表示装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2951264B2 (ja) * 1995-05-24 1999-09-20 三洋電機株式会社 2次元映像/3次元映像互換型映像表示装置
JPH0946622A (ja) 1995-07-25 1997-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 2画面表示装置
KR100779306B1 (ko) * 2000-03-23 2007-11-23 다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 투과형 광산란 쉬이트 및 액정 표시 장치
JP4374482B2 (ja) * 2000-11-02 2009-12-02 ミネベア株式会社 面状照明装置
JP2003162915A (ja) * 2001-11-28 2003-06-06 Alps Electric Co Ltd 面発光体および液晶表示装置
JP2005266215A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置および抵抗検出式タッチパネル
JP4934974B2 (ja) * 2005-03-17 2012-05-23 エプソンイメージングデバイス株式会社 画像表示装置
KR101255306B1 (ko) * 2006-06-28 2013-04-15 엘지디스플레이 주식회사 듀얼 뷰 표시 장치와 그 구동 방법
JP2008040027A (ja) 2006-08-03 2008-02-21 Sharp Corp 多重画像表示装置
JP2008046387A (ja) * 2006-08-17 2008-02-28 Nec Saitama Ltd 情報処理装置
JP5109887B2 (ja) * 2008-09-12 2012-12-26 エプソンイメージングデバイス株式会社 液晶表示装置
BRPI0919739A2 (pt) * 2008-09-25 2015-12-08 Sharp Kk dispositivo de controle de quantidade de luz, unidade de luz de fundo, painel de exibição de cristal líquido, e dispositivo de exibição de cristal líquid
JP5467388B2 (ja) * 2010-04-06 2014-04-09 ソニー株式会社 照明装置および表示装置
US20130077154A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Milan Momcilo Popovich Autostereoscopic display
CN103827736B (zh) * 2011-09-30 2017-09-12 3M创新有限公司 电子可切换式保密膜和具有电子可切换式保密膜的显示器件
US8760600B2 (en) * 2011-10-28 2014-06-24 Sharp Laboratories Of America, Inc. Area active backlight with spatiotemporal backlight

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005078094A (ja) * 2003-08-30 2005-03-24 Sharp Corp マルチプルビュー方向性ディスプレイ
JP2007514273A (ja) * 2003-11-07 2007-05-31 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 自動立体ディスプレイ用の導波管
JP2011222237A (ja) * 2010-04-07 2011-11-04 Sony Corp 照明装置および表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103728749A (zh) 2014-04-16
CN103728749B (zh) 2018-09-21
JP5954097B2 (ja) 2016-07-20
US20140104521A1 (en) 2014-04-17
US9223160B2 (en) 2015-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5954097B2 (ja) 表示装置
CN107037632B (zh) 显示装置
JP5679308B2 (ja) 照明装置および表示装置
JP5991053B2 (ja) 表示装置および照明装置
JP4752911B2 (ja) 照明装置、表示装置、およびエッジライト方式のバックライトに用いる光変調素子の製造方法
JP5263593B2 (ja) 照明装置および表示装置
JP5467389B2 (ja) 照明装置および表示装置
JP6112108B2 (ja) 照明装置および表示装置
US9618790B2 (en) Display and illumination unit
JP5467388B2 (ja) 照明装置および表示装置
JP5906649B2 (ja) 表示装置
WO2012081497A1 (ja) 照明装置、表示装置および3次元表示装置
JP2010157475A (ja) 照明装置および表示装置
WO2012153779A1 (ja) 照明装置および表示装置
WO2012053411A1 (ja) 照明装置および表示装置
WO2013018560A1 (ja) 照明装置および表示装置
JP5910042B2 (ja) 照明装置および表示装置
JP6035866B2 (ja) 照明装置および表示装置
JP2011221196A (ja) ファイバ状光変調素子、照明装置および表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150928

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150928

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160420

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160517

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160530

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5954097

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees