JP5002854B2 - 液晶表示装置用バックライトシステム - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置用バックライトシステムに関し、詳しくは、液晶表示装置の視野角を制御することができる液晶表示装置用バックライトシステムに関するものである。

昨今、携帯電話機が非常に普及し、国内における普及率は７５％以上とも言われている。携帯電話機は、通話機能の他に、電子メール送受信機能、画像撮影表示機能、ゲーム機能等を備えている。これらの機能を使用した電子メールの作成や閲覧、画像の撮影や表示、ゲームのプレイなどにおいては文字、画像、及び、映像を表示する液晶表示装置が欠かすことができない。携帯電話機は生活のあらゆる場面にて使用されるに至っており、送信する電子メールを作成するためにユーザが単独で液晶表示装置を見る場面や、液晶表示装置に表示された画像を複数の人間が同時に見る場面等がある。また、ユーザが人目を気にせずに電子メールの内容や画像を閲覧できる場面もあれば、人に見られたくない電子メールの内容や画像を人ごみの中で人目を気にしながら閲覧する場面もある。

そのため、携帯電話機の使用の場面に応じて液晶表示装置の視野角を変更可能とし、液晶表示装置の正面方向にのみ視野角を制限してユーザ以外の人間が横から液晶表示装置の表示が見えないようにしたり、正面方向を含めたより広い範囲を視野角に含めるようにしてユーザ以外の人間も横から液晶表示装置の表示を見ることが可能にしたりすることができることが望まれる。

このような視野角の制御を可能とした液晶表示装置として、特許文献１に記載の液晶表示装置が発明されている。特許文献１に記載の液晶表示装置は、携帯電話機に使用されるような、いわゆるバックライトを使用する透過型液晶による液晶表示装置である。この液晶表示装置は、図１２に示すように、液晶表示パネル１００とバックライトユニット３００との間に、液晶素子を含む電界制御型パネル２００を備える構成となっている。この液晶表示装置においては、電界を制御して電界制御型パネル２００に含まれる液晶の配向を変化させることにより、電界制御型パネル２００がバックライトユニット３００から照射される光を屈折させることなく射出させ、又は、屈折させて射出させる。バックライトユニット３００から照射される光が屈折されることなく射出された場合には、液晶表示装置の視野角は正面方向の狭い範囲となり、屈折させて射出された場合には、視野角は正面方向を含む広い範囲となる。
特開２００６−１１９２９１号公報

特許文献１に記載されたような構成の液晶表示装置では、光の屈折の有無を切り替える電界制御型パネル２００は、液晶表示パネル１００とバックライトユニット３００との間に設けられるため、その光の射出面の面積は液晶表示パネル１００とほぼ同一の大きさとする必要がある。この電界制御型パネル２００のために液晶表示装置が厚くて重くなるという問題や、コストが高くなるという問題がある。また、視野角を連続的に変化させることが不可能であるという問題がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、軽くて薄型であり、かつ、視野角の制御が可能な液晶表示装置を低コストで実現可能な液晶表示装置用バックライトシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の液晶表示装置用バックライトシステムは、光源と、前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、前記電気光学手段は、液晶層での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子であることを特徴としている。

この構成によれば、光源により光が照射され、導光体により光源から照射された光が伝搬され、光取り出し部材により導光体の内部を伝搬する光源からの光が外部に照射される。そして、光源と導光体との間に設けられた電気光学手段により、光源から照射される光の導光体への入射角度の分布が電気的に制御されて光源からの光の導光体の内部における伝搬角度の分布が制御される。

このように、電気光学手段によって導光体の内部における伝搬角度の分布が制御されるので、光取り出し部材によって導光体の外部に照射される光の角度分布を制御することができ、引いては液晶表示装置の視野角を制御することができる。また、電気光学手段は、光源と導光体との間に設けられるので、電気光学手段は光源から照射されて導光体に入射する光の範囲のみの広がりをもつ大きさであればよい。このように、電気光学手段は導光体などに比べて小さいので、薄型で軽く安価であり、視野角を制御可能な液晶表示装置を実現することができる。また、電気光学手段の駆動条件を変化させることにより、バックライトシステムの出力光の角度分布を連続的に変化させる制御を行うことができる。

また、この構成によれば、電気光学手段として、液晶層での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができる。

請求項２に記載の液晶表示装置用バックライトシステムは、光源と、前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、前記電気光学手段は、液晶層での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子であることを特徴としている。

この構成によれば、電気光学手段として、液晶層での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができる。

請求項３に記載の液晶表示装置用バックライトシステムは、光源と、前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、前記電気光学手段は、液晶層での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子であることを特徴としている。

この構成によれば、電気光学手段として、液晶層での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができる。

請求項４に記載の液晶表示装置用バックライトシステムは、請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置用バックライトシステムにおいて、前記光源から照射される光の前記光源と前記電気光学手段との間の光路中に設けられ、当該光に前記導光体の導光方向の指向性を与える指向性付与部材を備えることを特徴としている。

この構成によれば、光源から照射された光は、指向性付与部材によって導光体の導光方向の指向性を与えられて電気光学手段に入射するので、電気光学手段によって光源からの光を散乱、回折、又は、屈折させた場合の光の導光体への入射角度の分布と、散乱、回折、及び、屈折させない場合の光の導光体への入射角度の分布との差を大きくすることができる。したがって、液晶表示装置の視野角の変化を顕著なものとすることができる。

請求項１乃至３に記載の液晶表示装置用バックライトシステムによれば、電気光学手段によって導光体の内部における伝搬角度の分布が制御されるので、光取り出し部材によって導光体の外部に照射される光の角度分布を制御することができ、引いては液晶表示装置の視野角を制御することができるという効果が得られる。また、電気光学手段は、光源と導光体との間に設けられるので、電気光学手段は光源から照射されて導光体に入射する光の範囲のみの広がりをもつ大きさであればよい。このように、電気光学手段は導光体などに比べて小さいので、薄型で軽く安価であり、視野角を制御可能な液晶表示装置を実現することができるという効果が得られる。また、電気光学手段の駆動条件を変化させることにより、バックライトシステムの出力光の角度分布を連続的に変化させる制御を行うことができるという効果が得られる。

また、請求項１に記載の液晶表示装置用バックライトシステムによれば、電気光学手段として、液晶層での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができるという効果が得られる。

請求項２に記載の液晶表示装置用バックライトシステムによれば、電気光学手段として、液晶層での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができるという効果が得られる。

請求項３に記載の液晶表示装置用バックライトシステムによれば、電気光学手段として、液晶層での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子という既存の技術を用いて、安価に液晶表示装置用バックライトシステムを実現することができるという効果が得られる。

請求項４に記載の液晶表示装置用バックライトシステムによれば、光源から照射された光は、指向性付与部材によって導光体の導光方向の指向性を与えられて電気光学手段に入射するので、電気光学手段によって光源からの光を散乱、回折、又は、屈折させた場合の光の導光体への入射角度の分布と、散乱、回折、及び、屈折させない場合の光の導光体への入射角度の分布との差を大きくすることができる。したがって、液晶表示装置の視野角の変化を顕著なものとすることができるという効果が得られる。

以下、本発明の液晶表示装置用バックライトシステムの実施形態の例について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る液晶表示装置用バックライトシステム１の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、液晶表示装置用バックライトシステム１は、透過型の液晶表示パネル６０のバックライトとして使用される。図１においては、説明の都合上、液晶表示装置用バックライトシステム１と液晶表示パネル６０との間隔を実際よりも大きくして示している。以下の図面においても、表記される各部材の相互の大きさの関係等は説明の都合によるものであり、実際の大きさの相互関係等を忠実に示すものではない。液晶表示装置用バックライトシステム１は、光源ユニット２と、光源ユニット２から照射された光を内部で反射させながら伝搬する導光体３と、導光体３の内部を伝搬する光を導光体３の外部に照射する光取り出し部材４とを備えている。光取り出し部材４は、例えば、導光体３の内部を伝搬する光を反射させて当該光の伝搬角度に応じた角度で導光体３の外部に射出する。図２は、液晶表示装置用バックライトシステム１の図１における紙面横方向の断面を示す模式図であり、図３は、液晶表示装置用バックライトシステム１の図１における破線円Ａで囲まれた部分の拡大図である。図２及び図３に示すように、光取り出し部材４は、空気層４ａと円筒状の突起構造を持つ導光体４ｂとから構成される。

図２に示すように、光源ユニット２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる光源５、光源５から照射される光に導光体３の導光方向、すなわち、図２における水平方向の指向性を与える指向性付与部材６、及び、光源５と導光体３との間に設けられ、光源５から照射される光の導光体３への入射角度の分布を電気的に制御することにより光源５からの光の導光体３の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段７を備えている。

指向性付与部材６は、立方体の一面にお椀型の曲面６ａが形成されたものである。曲面６ａは光を反射する材料で形成されるか、又は、光を反射する材料による薄膜で被われている。光源５は、ＬＥＤの発光面が指向性付与部材６の曲面６ａに向き、かつ、ＬＥＤの発光面が曲面６ａの焦点に位置するように配置される。光源（ＬＥＤ）５の光は、曲面６ａで反射して、曲面６ａの焦点を通る軸に平行な方向、すなわち、図２における水平方向に一様に進む。以上の説明は簡略化したもので、実際には、ある角度分布を持って光が水平方向に進む。

電気光学手段７は、透明基板８及び透明基板９に挟まれた液晶層１０を含む液晶素子を用いて実現される。液晶素子は、液晶層１０が指向性付与部材６の曲面６ａで反射された光源５からの光の光路と垂直に交わるように配置される。図２からもわかるように、電気光学手段７は光源５と導光体３との間に設けられる。したがって、電気光学手段７は光源５から照射されて導光体３に入射する光の範囲にのみ広がりをもつ大きさであればよい。液晶素子としては、例えば、液晶層１０での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal、又は、ＰＮＬＣ：Polymer-Network Liquid Crystal）を用いることができる。図４の（ａ）及び（ｂ）は、高分子分散型液晶素子の液晶層１０を示す模式図である。図４の（ａ）に示すように、高分子分散型液晶素子の液晶層１０は、透明電極１１及び透明電極１２の間に挟まれた高分子１３中に液晶１４が分散された構成となっている。図４の（ａ）及び（ｂ）では、液晶の動作説明において一般的に行われているように、液晶分子を楕円体で模式的に表している。周知のように液晶分子には屈折率の異方性があり、異常光に対する屈折率ｎ_ｅを楕円の長軸で表し、常光に対する屈折率ｎ_０を楕円の短軸で表している（以下の図面において同じである。）。

透明電極１１と透明電極１２との間に電圧を印加しない状態では、液晶１４の中の液晶分子は、図４の（ａ）に示すように任意の方向を向いている。そのため、光源５から照射され指向性を与えられた光は、液晶層１０の液晶１４の中の液晶分子によって任意の方向に散乱される。したがって、液晶層１０から散乱されて射出される光は、広い入射角度範囲で導光体３に入射する。

一方、透明電極１１と透明電極１２との間に電圧を印加すると、液晶中の液晶分子は、図４の（ｂ）に示すように、楕円体の長軸が電界の方向に平行となるように配向される。そのため、光源５から照射され指向性を与えられた光は、液晶層１０の液晶１４の中の液晶分子によって散乱されることなく直進する。したがって、液晶層１０から射出される光は、狭い入射角度範囲で導光体３に入射する。

このような高分子分散型液晶素子の効果は次のような実験により確認される。図５及び図６は実験の方法を示す模式図である。この実験では、図５に示すように、図示しないパーソナルコンピュータによって回転が制御されるターンテーブル５０に電気光学手段７としての高分子分散型液晶素子が配置される。図６に示すように、高分子分散型液晶素子（電気光学手段７）の背面には、光源５としてのＬＥＤが配置され、高分子分散型液晶素子と光源５との間には、光源５から照射される光に指向性を与えるためのオプティカル・フィルム１５が設けられる。そして、ターンテーブル５０から所定の距離を置いてテーブルスタンド５１が配置され、テーブルスタンド５１の上面には、高分子分散型液晶素子から射出される光を測定するためのセンサーとしてのフォト・ダイオード５２が設置される。フォト・ダイオード５２の出力は図示しないパーソナルコンピュータに入力される。高分子分散型液晶素子は、光源５から照射された光を液晶層１０を介して射出し、フォト・ダイオード５２が、高分子分散型液晶素子から射出される光を感知する。そして、パーソナルコンピュータにより、フォト・ダイオード５２が感知した光量が高分子分散型液晶素子の回転角度毎に計算される。

図７は、上記実験の結果における高分子分散型液晶素子の回転角度とフォト・ダイオード５２の出力との関係を示すグラフである。このグラフにおいては、高分子分散型液晶素子がフォト・ダイオード５２の正面を向いている角度を「０」度としている。また、高分子分散型液晶素子に電圧を印加していない場合（電圧オフ）のグラフを点線で示し、電圧を印加している場合（電圧オン）のグラフを実線で示している。図７からわかるように、電圧が印加されていない場合（電圧オフ）は、電圧が印加されている場合（電圧オン）に比べ、高分子分散型液晶素子の回転角度３０度から６０度、及び、−３０度から−６０度にかけてフォト・ダイオード５２の出力が大きくなる。このことから、高分子分散型液晶素子に電圧を印加しないと液晶層１０は光源からの光を液晶分子によって散乱させ、電圧を印加すると液晶層１０は光源からの光を散乱させずそのまま透過させることがわかる。

このような高分子分散型液晶素子によれば、印加する電圧をオン、又は、オフするなど調節することによって、高分子分散型液晶素子から射出する光源５からの光の射出角度分布を連続的に変化させることができる。さらに、ここでは図示しなかったが、印加電圧を変化させると、出力光強度の角度分布が連続的に変化する。したがって、この高分子分散型液晶素子を電気光学手段７として使用すれば、光源５から照射される光の導光体３への入射角度の分布を電気的に制御して、導光体３の内部における光の伝搬角度の分布を制御することができる。

高分子分散型液晶素子に印加する電圧をオンにして、導光体３に入射する光の入射角度分布を狭い範囲に制限すると、導光体３の内部における伝搬角度も制限されるので、光取り出し部材４によって取り出される光の射出角度も液晶表示パネル１００の正面近傍の角度に制限される。したがって、液晶表示装置の視野角を狭くすることができる。一方、高分子分散型液晶素子に印加する電圧をオフにして、導光体３に入射する光の入射角度分布を広くすると、導光体３の内部を伝搬する光の伝搬角度に幅が出るので、光取り出し部材４によって取り出さされる光の射出角度も幅をもったものとなる。したがって、液晶表示装置の視野角を広くすることができる。

なお、高分子分散型液晶素子は上述した構成に限定されるものではなく、印加する電圧の調節により液晶層１０において光を散乱させ、又は、散乱させないことにより、光源５から照射される光の導光体３への入射角度の分布を制御できる構成であればよい。

導光体３への光の入射角度分布を制御する電気光学手段７としては、上述の高分子分散型液晶素子の他に、液晶層１０での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子（ＬＣＰＧ：Liquid Crystal Phase Grating）を用いることができる。この液晶位相回折素子は、液晶層１０に電圧を印加することにより、液晶分子による回折格子を形成し、この回折格子によって液晶層１０に入射された光を回折させて射出するものである。

図８の（ａ）及び（ｂ）は、液晶位相回折素子の液晶層１０を示す模式図である。図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように、液晶層１０は、配向膜１６、配向膜１７、配向膜１６及び配向膜１７の間に保持される液晶１８、並びに、液晶層１０の一方の配向膜側（例えば、光を射出する配向膜１６側）に周期的に設けられた透明電極１９及び透明電極２０を備えている。図８の（ａ）に示すように、配向膜１６及び配向膜１７は、透明電極１９と透明電極２０との間に電圧が印加されていない状態の時に、液晶分子が、その長軸が配向膜１６及び配向膜１７に垂直な方向に配向するように材料が選択される。そのため、透明電極１９と透明電極２０との間に電圧が印加されていない場合には、光源５から照射され指向性を与えられた光は、液晶層１０の液晶１８の中を直進して導光体３に入射する。

一方、透明電極１９と透明電極２０との間に電圧が印加されると、図８の（ｂ）に示すように、透明電極１９と透明電極２０との間に存在する液晶分子は、電界に沿って配向する。図９は、透明電極１９及び透明電極２０の構成例を示す模式図である。図９に示すように、透明電極１９と透明電極２０とはそれぞれ櫛状に形成され、櫛の歯部分が所定の間隔をもって周期的に位置するように配置される。したがって、図８の（ｂ）に示すように、透明電極１９と透明電極２０との間に発生する電界に沿って配向する液晶分子も周期的に存在する。その結果、電界に沿って配向する液晶分子と透明電極１９及び透明電極２０に対して垂直に配向する液晶分子とが回折格子を形成する。そのため、透明電極１９と透明電極２０との間に電圧が印加された場合には、光源５から照射され指向性を与えられた光は、液晶層１０内で、配向膜１６及び配向膜１７に対して垂直に配向する液晶分子と電界に沿って配向する液晶分子とが形成する回折格子によって回折され、透明電極１９と透明電極２０とが周期的に並ぶ方向に、様々な回折角度をもって射出され、導光体３に入射する。

このような液晶位相回折素子の効果は上述した実験と同様の実験により確認される。先に図５及び図６を用いて説明した実験において、電気光学手段７として液晶位相回折素子を用いる。その他の点については、先の実験と同じである。なお、液晶位相回折素子は、配向膜１６及び配向膜１７に対して垂直に配向する液晶分子と電界に沿って配向する液晶分子とが形成する周期構造の方向がターンテーブル５０のテーブルに対して水平となる向き、つまり、図９に示す透明電極１９及び透明電極２０が、図９において９０度だけ横方向に回転した向きでターンテーブル５０上に配置される。図１０は、この実験の結果得られる液晶位相回折素子の回転角度とフォト・ダイオード５２の出力の関係を表すグラフである。このグラフにおいては、液晶位相回折素子に電圧を印加していない場合（電圧オフ）のグラフを点線で示し、電圧を印加している場合（電圧オン）のグラフを実線で示している。図１０からわかるように、電圧が印加されている場合（電圧オン）は、電圧が印加されていない場合（電圧オフ）に比べ、液晶位相回折素子の回転角度３０度から６０度、及び、−３０度から−６０度にかけてフォト・ダイオード５２の出力が大きくなる。このことから、液晶位相回折素子に電圧を印加しないと液晶層１０は光源からの光を回折させずそのまま透過させ、電圧を印加すると液晶層１０は光源からの光を液晶分子によって形成された回折格子によって回折させることがわかる。

このような液晶位相回折素子によれば、印加する電圧をオン、又は、オフするなど調節することによって、液晶位相回折素子から射出する光源５からの光の射出角度分布を連続的に変化させることができる。したがって、この液晶位相回折素子を電気光学手段７として使用すれば、光源５から照射される光の導光体３への入射角度の分布を電気的に制御して、導光体３の内部における光の伝搬角度の分布を制御することができる。

なお、液晶位相回折素子は上述した構成に限定されるものではなく、印加する電圧の調整により液晶層１０において光を回折させ、又は、回折させないことにより、光源５から照射される光の導光体３への入射角度の分布を制御できる構成であればよい。

さらに、導光体３への光の入射角度分布を制御する電気光学手段７としては、液晶層１０での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子を用いることもできる。この液晶屈折素子は、液晶層１０の中に、例えば、ポリマー材料によって形成されたポリマー部材を封入配置したものであり、このポリマー部材の屈折率、及び、電圧を印加した場合の液晶の屈折率と電圧を印加しない場合の液晶の屈折率との違いを利用して、液晶層１０に入射された光を屈折させ、又は、屈折させずに射出するものである。

図１１の（ａ）及び（ｂ）は、液晶屈折素子の液晶層１０を示す模式図である。図１１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、液晶層１０は、配向膜２１、配向膜２２、配向膜２１及び配向膜２２の間に保持される液晶２３、配向膜２１の外側に配置される透明電極２４、配向膜２２の外側に配置される透明電極２５、及び、液晶層１０の一方の配向膜側（例えば、光を射出する配向膜２１側）に設けられた円筒状のレンズ形状のポリマー部材２６を備えている。図１１の（ａ）に示すように、配向膜２１及び配向膜２２は、透明電極２４と透明電極２５との間に電圧が印加されていない状態の時に、液晶分子が、その長軸が配向膜２１及び配向膜２２に平行な方向に配向するように材料が選択される。ポリマー部材２６の屈折率はｎ_ｅである。ここで、光源５から照射され指向性を与えられた光のうち、図１１の（ａ）の縦方向に振動する偏光成分は一様な屈折率ｎ_ｅを感じるので屈折せずに液晶層１０を透過する。しかし、図１１の（ａ）の紙面垂直方向に振動する偏光成分は、屈折率ｎ_０の液晶２３と屈折率ｎ_ｅのポリマー部材２６の境界で屈折する。したがって、透明電極２４と透明電極２５との間に電圧が印加されていない場合には、光源５から照射され指向性を与えられた光のうちの一方の偏光成分は液晶層１０の中を直進し、他方の偏光成分は屈折される。そして、液晶層１０から射出された光は導光体３に入射する。

一方、透明電極２４と透明電極２５との間に電圧を印加すると、液晶分子は、図１１の（ｂ）に示すように、長軸の方向が電界の方向と平行になるように配向される。このとき、光源５から照射され指向性を与えられた両方向の偏光成分の光が感じる液晶２３の屈折率はｎ_０である。ポリマー部材２６の屈折率はｎ_ｅであり、屈折率ｎ_０と屈折率ｎ_ｅとの関係は、ｎ_ｅ＞ｎ_０である。そのため、透明電極２４と透明電極２５との間に電圧を印加されている場合には、光源５から照射され指向性を与えられて液晶層１０に入射した光の中の両方向の偏光成分は、液晶２３からポリマー部材２６に入射する際に、より屈折率が大きいポリマー部材２６の方に曲がるため液晶層１０から屈折して射出される。そして、液晶層１０から射出された光は導光体３に入射する。

このような液晶屈折素子によれば、印加する電圧をオン、又は、オフするなど調節することによって、液晶屈折素子から射出する光源５からの光の射出角度分布を連続的に変化させることができる。したがって、この液晶屈折素子を電気光学手段７として使用すれば、光源５から照射される光の導光体３への入射角度の分布を電気的に制御して、導光体３の内部における光の伝搬角度の分布を制御することができる。

なお、液晶屈折素子は上述した構成に限定されるものではなく、印加する電圧の調節により液晶層１０において光を屈折させ、又は、屈折させないことにより、光源５から照射される光の導光体３への入射角度の分布を制御できる構成であればよい。したがって、液晶層１０における液晶の配向は、図１１の（ａ）及び（ｂ）に示す配向に限らず、ホモジニアス配向と垂直配向とが並存するハイブリッド配向、等であってもよい。

また、上述の例では、図１１の（ａ）及び（ｂ）に示したように、液晶屈折素子の液晶層１０の中に封入配置したポリマー部材２６は円筒状のレンズ形状としたが、ポリマー部材２６の形状は円筒状のレンズ形状に限らず、液晶層１０に電圧が印加され、又は、印加されないときに、液晶層１０の液晶中を透過する光を屈折させ、又は、屈折させない働きをするものであればどのような形状であってもよい。

以上に説明したように、本発明に係る液晶表示装置用バックライトシステム１によれば、液晶層での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子、液晶層での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子、又は、液晶層での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子のいずれかである電気光学手段７を光源５と導光体３との間に配置する。そして、電気光学手段７は、光源５から照射される光を散乱、回折、又は、屈折させ、又は、散乱、回折、及び、屈折させないことにより、光源から照射される光の導光体３への入射角度の分布を電気的に制御し、当該光の導光体３の内部における伝搬角度の分布を制御する。このことにより、光取り出し部材４によって導光体３から取り出させて外部に照射される光の角度分布が制御され、引いては液晶表示装置の視野角が制御される。

また、液晶表示装置の視野角の制御のために設けられる電気光学手段７は、光源５と導光体３との間に配置される。そのため、電気光学手段７は、光源５から照射されて導光体３に入射する光の範囲のみに広がりをもつ大きさであればよく、その大きさは、図１２に示した従来の液晶表示装置に使用される電界制御型パネル２００に比べてはるかに小さい。それゆえ、本発明の液晶表示装置用バックライトシステム１によれば、視野角の制御が可能な液晶表示装置を薄型にして軽くし、安価に実現することができる。

なお、本発明の実施形態は上述の形態に限らず、本発明の技術的思想の範囲内で種々に変更して実施することができる。

本発明は、液晶表示装置の視野角を制御することができる液晶表示装置用バックライトシステムに適用可能である。

本発明に係るバックライトシステム１の全体構成を示す模式図である。 バックライトシステム１の図１における紙面横方向の断面を示す模式図である。 バックライトシステム１の図１におけるＡ部分の拡大図である。 高分子分散型液晶素子の液晶層１０を示す模式図である。 高分子分散型液晶素子及び液晶位相回折素子の効果の実験の方法を示す模式図である。 高分子分散型液晶素子及び液晶位相回折素子の効果の実験の方法を示す模式図である。 高分子分散型液晶素子についての実験の結果を示すグラフである。 液晶位相回折素子の液晶層１０を示す模式図である。 液晶位相回折素子の透明電極１９及び透明電極２０の構造を示す模式図である。 液晶位相回折素子についての実験の結果を示すグラフである。 液晶屈折素子の液晶層１０を示す模式図である。 視野角の制御が可能な従来の液晶表示装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１ バックライトシステム
５ 光源
６ 指向性付与部材
７ 電気光学手段（高分子分散型液晶素子、液晶位相回折素子、液晶屈折素子）
１０ 液晶層

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、
   前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、
   前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、
   前記電気光学手段は、液晶層での光の散乱現象を利用した高分子分散型液晶素子であることを特徴とする液晶表示装置用バックライトシステム。
2. 光源と、
   前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、
   前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、
   前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、
   前記電気光学手段は、液晶層での光の回折現象を利用した液晶位相回折素子であることを特徴とする液晶表示装置用バックライトシステム。
3. 光源と、
   前記光源から照射される光を伝搬する導光体と、
   前記導光体の内部を伝搬する光を前記導光体の外部に照射する光取り出し部材と、
   前記光源と前記導光体との間に設けられ、前記光源から照射される光の前記導光体への入射角度の分布を電気的に制御することにより当該光の導光体の内部における伝搬角度の分布を制御する電気光学手段とを備える液晶表示装置用バックライトシステムであって、
   前記電気光学手段は、液晶層での光の屈折現象を利用した液晶屈折素子であることを特徴とする液晶表示装置用バックライトシステム。
4. 前記光源から照射される光の前記光源と前記電気光学手段との間の光路中に設けられ、当該光に前記導光体の導光方向の指向性を与える指向性付与部材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置用バックライトシステム。

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