(57)【要約】【課題】表示情報に応じて電気光学パネルを照射する光量を面内で部分的に可変可能とすることができる光制御素子及びそれを用いた電気光学装置を提供すること。【解決手段】光制御素子２０は、光出射面２０ａを有し、一端部２０ｂから光が入射される導光板２４と、導光板２４の光出射面２０ａと対向する面側に配置され、導光板２４に入射された光を散乱させる絶縁性の第１の液体３１と、第１の液体３１と非混合性の導電性の第２の液体２５とを有する複数の光散乱素子３６と、光散乱素子３６の第１の液体３１と第２の液体２５との界面を可逆的に変化させるため、複数の光散乱素子３６に対して印加する電圧を前記光散乱素子３６毎に制御する制御部とを具備する。【選択図】図１
2010072054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射面を有し、一端部から光が入射される導光板と、
前記導光板の光出射面と対向する面側に配置され、前記導光板に入射された光を散乱させる絶縁性の第１の液体と、該第１の液体と非混合性の導電性の第２の液体とを有する複数の光散乱素子と、
前記光散乱素子の第１の液体と第２の液体との界面を可逆的に変化させるため、前記複数の光散乱素子に対して印加する電圧を前記光散乱素子毎に制御する制御部と
を具備する光制御素子。
【請求項２】
請求項１記載の光制御素子であって、
電圧印加時における前記光散乱素子の第１の液体を、平面的に遮蔽するように、前記光散乱素子と記導光板との間に設けられた遮蔽層
を更に具備する光制御素子。
【請求項３】
請求項２記載の光制御素子であって、
隣り合う前記光散乱素子間を区画する仕切壁
を更に具備する光制御素子。
【請求項４】
共通基板と、
前記共通基板と対向して配置された蓋体と、
前記共通基板と前記蓋体とによって形成される空間内に設けられた、入射された光を散乱させる絶縁性の第１の液体と、該第１の液体と非混合性の導電性の第２の液体とを有する複数の光散乱素子と、
前記光散乱素子の第１の液体と第２の液体との界面を可逆的に変化させるため、前記複数の光散乱素子に対して印加する電圧を前記光散乱素子毎に制御する制御部と
を具備する光制御素子。
【請求項５】
電気光学パネルと、
前記電気光学パネルと隣接して配置される、光出射面を有する導光板と、
前記導光板の一端部に設けられた光源と、
前記導光板の光出射面と対向する面側に配置され、前記導光板に入射された前記光源からの光を散乱させる絶縁性の第１の液体と、該第１の液体と非混合性の導電性の第２の液体とを有する複数の光散乱素子と、
前記光散乱素子の第１の液体と第２の液体との界面を可逆的に変化させるため、前記複数の光散乱素子に対して印加する電圧を前記光散乱素子毎に制御する制御部と
を具備する電気光学装置。
【請求項６】
請求項５記載の電気光学装置であって、
前記制御部は、前記電気光学パネルの表示に応じて前記光散乱素子に印加する電圧を制御する
電気光学装置。
【請求項７】
電気光学パネルと、
前記電気光学パネルに隣接して配置される、入射された光を散乱させる絶縁性の第１の液体と、該第１の液体と非混合性の導電性の第２の液体とを有する複数の光散乱素子と、
前記光散乱素子の第１の液体と第２の液体との界面を可逆的に変化させるため、前記複数の光散乱素子に対して印加する電圧を前記光散乱素子毎に制御する制御部と
を具備する電気光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロウェッティング現象を利用した光制御素子及び電気光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電気光学装置としての液晶装置は、電気光学パネルとしての液晶パネルと該液晶パネルに光を照射するバックライトを有している。エッジライト式バックライトは、導光板と、該導光板の一端部に配置された光源と、導光板の光出射面側に配置されたプリズムシートや散乱シート等の光学シートと、導光板の光出射面とは反対の面となる裏面側に配置された反射層を有する。導光板の裏面には印刷された複数のドット状の光散乱部が設けられている。光源からの光は、導光板内を全反射し、光散乱部で散乱し、光出射面から出射される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−１１９３１７号公報（段落［００２３］、［００２４］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の導光板の場合、導光板に入射される光を散乱する光散乱部は印刷され固定されているため、導光板自身の光出射特性は変化することはない。そのため、このような導光板を有するバックライトを用いた液晶装置においては、表示情報に応じて面内で部分的に導光板の光出射量を変えることができず、原画像を忠実に再現できないという問題があった。
【０００４】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、表示情報に応じて電気光学パネルを照射する光量を面内で部分的に可変可能とすることができる光制御素子及びそれを用いた電気光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するにあたり、本発明の光制御素子は、光出射面を有し、一端部から光が入射される導光板と、前記導光板の光出射面と対向する面側に配置され、前記導光板に入射された光を散乱させる絶縁性の第１の液体と、該第１の液体と非混合性の導電性の第２の液体とを有する複数の光散乱素子と、前記光散乱素子の第１の液体と第２の液体との界面を可逆的に変化させるため、前記複数の光散乱素子に対して印加する電圧を前記光散乱素子毎に制御する制御部とを具備する。
【０００６】
本発明の光制御素子においては、複数の個別に電圧印加制御可能な光散乱素子を導光板に用いているので、光散乱素子に印加する電圧の大きさによって光散乱部となる第１の液体の平面形状の大きさを可変することができ、導光板から出射される光の量を面内で部分的に変えることが可能となる。
【０００７】
また、電圧印加時における前記光散乱素子の第１の液体を、平面的に遮蔽するように、前記光散乱素子と記導光板との間に設けられた遮蔽層を更に具備する。
【０００８】
このように遮蔽層を設けることにより、電圧印加時における第１の液体は平面的に遮蔽層によって遮蔽されて、第１の液体は見かけ上消失し、光散乱部が存在しない光制御素子となり、光の出射を完全に遮断することができる。
【０００９】
また、隣り合う前記光散乱素子間を区画する仕切壁を更に具備する。
【００１０】
このように仕切壁を設けることにより、隣りの光散乱素子に第１の液体が移動することがない。
【００１１】
本発明の他の光制御素子は、共通基板と、前記共通基板と対向して配置された蓋体と、前記共通基板と前記蓋体とによって形成される空間内に設けられた、入射された光を散乱させる絶縁性の第１の液体と、該第１の液体と非混合性の導電性の第２の液体とを有する複数の光散乱素子と、前記光散乱素子の第１の液体と第２の液体との界面を可逆的に変化させるため、前記複数の光散乱素子に対して印加する電圧を前記光散乱素子毎に制御する制御部とを具備する。
【００１２】
本発明の光制御素子においては、複数の個別に電圧印加制御可能な光散乱素子を有するので、光散乱素子に印加する電圧の大きさによって光散乱部となる第１の液体の平面形状の大きさを変えることができ、光制御素子の光学特性を面内で部分的に変えることができる。
【００１３】
本発明の電気光学装置は、電気光学パネルと、前記電気光学パネルと隣接して配置される、光出射面を有する導光板と、前記導光板の一端部に設けられた光源と、前記導光板の光出射面と対向する面側に配置され、前記導光板に入射された前記光源からの光を散乱させる絶縁性の第１の液体と、該第１の液体と非混合性の導電性の第２の液体とを有する複数の光散乱素子と、前記光散乱素子の第１の液体と第２の液体との界面を可逆的に変化させるため、前記複数の光散乱素子に対して印加する電圧を前記光散乱素子毎に制御する制御部とを具備する。
【００１４】
本発明の電気光学装置においては、複数の個別に電圧印加制御可能な光散乱素子を導光板に用いているので、光散乱素子に印加する電圧の大きさによって光散乱部となる第１の液体の平面形状の大きさを可変することができ、導光板から出射される光の量を面内で部分的に変えることが可能となる。従って、電気光学パネルの表示によって導光板から出射される光の輝度及び輝度分布を変えることができ、表示特性が向上した電気光学装置を得ることができる。
【００１５】
また、前記制御部は、前記電気光学パネルの表示に応じて前記光散乱素子に印加する電圧を制御する。
【００１６】
このように電気光学パネルの表示に応じて光散乱素子に印加する電圧を制御することにより、表示特性が向上した電気光学装置を得ることができる。
【００１７】
本発明の他の電気光学装置は、電気光学パネルと、前記電気光学パネルに隣接して配置される、入射された光を散乱させる絶縁性の第１の液体と、該第１の液体と非混合性の導電性の第２の液体とを有する複数の光散乱素子と、前記光散乱素子の第１の液体と第２の液体との界面を可逆的に変化させるため、前記複数の光散乱素子に対して印加する電圧を前記光散乱素子毎に制御する制御部とを具備する。
【００１８】
本発明の電気光学装置においては、複数の個別に電圧印加制御可能な光散乱素子を有するので、光散乱素子に印加する電圧の大きさによって光散乱部となる第１の液体の平面形状の大きさを変えて、光学特性を任意に面内で部分的に変えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、表示情報に応じて、出射光量を面内で部分的に可変可能とすることができる光制御素子及びそれを用いた電気光学装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の各実施形態に限定されることはなく、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。また、図面を見やすくするために、実際の構造と比較して、各構成の数を減らしたり、縮尺の度合いを各構成で異ならせている。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、電気光学装置としての液晶装置の概略断面図である。図２は図１の液晶装置の一部を構成する光散乱素子付き導光板の部分概略断面図であり、電圧印加前後の状態をそれぞれ示す。図３は図１の液晶装置の構成を示す図である。図４は図３に示す制御部及びメモリを示すブロック図である。図５は光散乱素子付き導光板における電圧印加前後の光散乱素子の状態を示す概略平面図である。
【００２２】
図１に示すように、液晶装置１は、映像を表示する電気光学パネルとしての液晶パネル１０と、液晶パネル１０の背面側に配置され、液晶パネル１０に対して光を照射するバックライト３０とを有している。
【００２３】
液晶パネル１０は、ツイステッドネマティック液晶が封入された液晶セル１１と、該液晶セル１１を挟み込むように設けられた一対の偏光板１２及び１３を有している。
【００２４】
図１及び図２に示すように、バックライト３０は、平面矩形状の光散乱素子付き導光板２０と、光散乱素子付き導光板２０の一端部である光入射端部２０ｂに沿って設けられた複数の光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）２１と、光散乱素子付き導光板２０の光出射面２０ａ側に設けられた３枚の光学シート２２、２３及び２８とを有する。３枚の光学シートは、第１プリズムシート２２、第２プリズムシート２３及び散乱シート２８からなる。
【００２５】
光散乱素子付き導光板２０は、導光板２４と、絶縁性の第１の液体３１と該第１の液体と非混合性の導電性の第２の液体２５とを有する複数の光散乱素子３６と、光散乱素子３６を挟みこむように配置された複数の第１電極３３及び第２電極３２と、第１反射層２６と、蓋体２７とを有する。更に、光散乱素子付き導光板２０には、図３に示すように、制御部５０からの信号が入力される複数の第１電極３３それぞれと電気的に接続する引出し配線３５と、制御部５０からの信号が入力される第２電極３２と電気的に接続する引出配線（図示せず）とが配置されている。本実施形態においては、光散乱素子付き導光板２０と制御部５０とにより光制御素子を構成する。
【００２６】
導光板２４は、平面が矩形状を有し、全周囲に沿って突出した側壁２４ａを有する。導光板２４及び蓋体２７によって形成される密閉性の液室２４ｂ内には光散乱素子３６を形成する絶縁性の第１の液体３１と導電性の第２の液体２５が充填されている。また、光散乱素子３６を挟み込むように第１電極３３と第２電極３２とが設けられている。第２電極３２は、導電性の第２の液体２５と電気的に接するように設けられている。
【００２７】
液室２４ｂを構成する導光板２４の底部２４上には、複数、本実施形態においては４０個の円形状の第１電極３３と、第１電極３３を覆うように底部全面に設けられた絶縁膜３４が設けられている。絶縁性の第１の液体３１は、絶縁膜３４上に各々の第１電極３３に対応して配置される。本実施形態（図３、図５参照）においては、説明の便宜上、光散乱素子３６を二次元的に縦４個、横１０個に配置し、その数を４０個とした。光散乱素子３６への電圧印加は第１電極３３及び第２電極３２を介して行われ、第２電極３２は複数の光散乱素子３６における共通電極として機能し、光散乱素子３６に印加する電圧の大きさの調整は、第１電極３３に印加する電圧を変えることによって行う。光散乱素子３６に電圧を印加することにより、光散乱素子３６を形成する第１の液体３１と第２の液体２５との界面を可逆的に変化させている。
【００２８】
蓋体２７は、導光板２４の側壁２４ａの上面に図示しない密閉部材を介して固定されている。蓋体２７は、導光板２４の外形とほぼ同じ大きさの外形状を有し、蓋体２７の液室２４ｂ側となる内面側には、ベタ膜からなる第１反射層２６と、ベタ膜からなる第２電極３２が順に積層されている。
【００２９】
図２に示すように、光散乱素子３６を形成する絶縁性の第１の液体３１は、光散乱素子付き導光板２０に入射された光のうち第１の液体３１に入射した光を散乱させる光散乱部として機能する。光散乱素子３６に印加する電圧を調整することにより、光散乱素子を構成する絶縁性の第１の液体３１のドット径を変化させて、光散乱素子付き導光板２０から出射する光量を調整することができる。
【００３０】
第１の液体３１としては、絶縁性を有する液体、例えばデカン、ドデカン、ヘキサデカンもしくはウンデカン等の炭化水素系の材料、シリコーンオイル、フッ素系の材料などの無極性溶媒に、光散乱材料を分散させたものを用いることができる。光散乱材料としては、白色インクや、導電性液体とは異なる屈折率の樹脂やガラスからなる散乱材などを用いることができる。
【００３１】
第２の液体２５としては、導電性の透明な液体、例えば、水、電解液（塩化カリウムや塩化ナトリウム、塩化リチウムなどの電解質の水溶液）、分子量の小さなメチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、常温溶融塩（イオン性液体）などの有極性液体を用いることができる。
【００３２】
第１、第２の液体３１、２５は、互いに混和することなく存在できる材料が選ばれる。例えば、本実施形態では、第１の液体３１として塩化リチウム水溶液（濃度３．６６ｗｔ％、屈折率１．３４）が用いられ、第２の液体２５としてシリコーンオイル（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製ＴＳＦ４３７、屈折率１．４９）が用いられる。また、第１、第２の液体３１、２５は互いに同等の比重をもつことが好ましい。また、第１、第２の液体３１、２５は、互いに屈折率が異なっていても、同じであってもよい。
【００３３】
導光板２４の材料には、例えばポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、その他の透明高分子材料を用いることができ、導光板２４は射出成形体あるいは切削加工体で構成することができる。蓋体２７は、電気絶縁性のプラスチック材料やガラス材料等で構成することができる。
【００３４】
第１電極３３及び第２電極３２の材料としては、金属、導電性酸化物、半導体材料などの透明電極を用いることができ、本実施形態においてはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いた。
【００３５】
絶縁膜３４は、電気絶縁性の物質であれば特に制限されず、好適には、誘電率が比較的高い物質が選択される。また、比較的大きな静電容量を得るために絶縁膜３４の膜厚は薄い方が好ましいが、絶縁強度を確保できる膜厚以上であることが必要である。誘電率の高い材料としては、例えば酸化タンタル、酸化チタン、シリコン酸化膜などの金属酸化物やポリパラキシリレン、フッ素系のポリマーであるＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの高分子膜を用いることができる。絶縁膜３４は撥水性を有することが好ましい。撥水性を得る方法としては、例えば金属酸化物上にポリパラキシリレン、フッ素系のポリマーであるＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの材料をコーティングすることができ、金属酸化物材料と撥水性材料とを積層した絶縁膜３４としてもよい。また、高誘電率材料と撥水性材料とを複数組み合わせた積層構造で絶縁膜３４を構成してもよい。また、撥水膜を第１電極３３の形状、すなわち電圧無印加時の第１の液体３１の平面形状に対応してドットパターン状にパターニングしてもよく、これにより絶縁性の第１の液体をドットパターン状に配置することが容易となる。
【００３６】
第１反射層２６の材料としては、例えば銀（Ａｇ）などの金属膜、白色ＰＥＴなどの樹脂フィルムを用いることができる。ＬＥＤ２１から出射された光のうち、第１の液体３１に入射した光は散乱し、光出射面２０ａから出射される。その他の光は、第１反射層２６によって光散乱素子付き導光板２０内を全反射する。全反射条件を満たすように、第２の液体２５の層厚や屈折率、絶縁膜３４の膜厚等が適宜設定される。
【００３７】
本実施形態の光散乱素子付き導光板２０においては、導電性を有する液体と電極との間に電圧を印加したときに電極表面と液体との固液界面のエネルギーが変化し、液体表面の形状が変化する現象を利用して、光出射量を制御している。
【００３８】
図２に示すように、電圧無印加状態では、導電性の第２の液体２５と絶縁膜３４との間の相互作用エネルギーは低いため第２の液体２５と絶縁膜３４との接触角は大きくなり、絶縁膜３４に対する、第１の液体３１と第２の液体２５の２液界面の接触角θ１が小さくなる。接触角θ１の大きさは、第１、第２の液体３１、２５の表面張力や絶縁膜３４の表面エネルギーなどの性質に依存する。
【００３９】
一方、図２に示すように、光散乱素子３６に所定電圧を印加すると、導電性の第２の液体２５側のイオンが絶縁膜３４表面へ集中することによって電荷二重層の帯電量変化が生じ、第２の液体２５の表面張力の変化が誘発される。この現象がエレクトロウェッティング効果であり、電圧を印加することにより第２の液体２５と絶縁膜との接触角が小さくなり、絶縁膜３４に対する、第１の液体３１と第２の液体２５の２液界面の接触角θ２が大きく変化し、図５に示すように、第１の液体３１のドット径は、電圧無印加時よりも小さくなる。すなわち、接触角θの変化は第１の液体３１のドット径の変化となる。
【００４０】
このように光散乱素子３６に印加する電圧の大きさによって、絶縁膜３４に対する、第１の液体３１と第２の液体２５の２液界面の接触角が変化し、第１の液体３１の表面形状（曲率）が変化する。従って、光散乱素子付き導光板２０における第１の液体３１の大きさ、言い換えると光散乱部として機能する領域の大きさを任意に可変することができ、光散乱素子付き導光板２０から出射される光の量を任意に可変することができる。電圧印加時では接触角θは最大９０度まで変化する。電圧無印加状態における２液界面の接触角θ１は３０度以下が望ましい。これは、最大接触角は９０度と上限があるため、接触角θ１を３０度以下とすることにより、接触角の変位幅を大きくとる、すなわち出射光量の制御幅を大きくとることができる。
【００４１】
本実施形態においては、光散乱素子付き導光板２０に用いられる複数の光散乱素子３６に印加する電圧を、各光散乱素子３６毎に制御可能であり、面内で部分的に輝度が異なるバックライト３０を得ることができる。バックライト３０の面内輝度分布は、例えば液晶パネル１０の映像情報に基づいて設定することができる。単純にいうと、例えば表示画面を２分割し、一方の領域を黒表示、他方の表示を白表示とする場合、黒表示領域に対応するバックライトの輝度を低く、白表示領域に対応するバックライトの輝度を高くするように、光散乱素子３６に印加する電圧を個別に制御している。すなわち、黒表示領域に対応するバックライトの輝度を低くするために第１の液体の平面形状の径が小さく、白表示領域に対応するバックライトの輝度を高くするために第１の液体の平面形状の径が大きくなるように光散乱素子毎に印加電圧を制御し、面内で部分的にバックライトの輝度を変化させることができる。以下、図３及び図４を用いて説明する。
【００４２】
上述の液晶装置１は、図３に示すように、液晶パネル１０と、バックライト３０と、バックライト３０及び液晶パネル１０に対して各種の制御を行う制御部５０と、メモリ４０とを備えている。液晶パネル１０は、映像を表示する表示部１１と、表示情報である映像信号に基づいて制御部５０から送出させる駆動信号を表示部１１に送出するためのソースドライバ１７及びゲートドライバ１８を有している。本実施形態においては、便宜上、液晶パネル１０は、その表示画面が複数の領域、例えば垂直方向に４分割、水平方向に１０分割してなる計４０個の領域Ａ１〜Ａ４０に分割された構成とした。バックライト３０は、上述したように４０個の光散乱素子３６を備え、各光散乱素子３６は、表示画面の４０個の領域Ａ１〜Ａ４０それぞれの真後ろに対応して配置されている。尚、表示画面の各領域Ａ１〜Ａ４０は、真後ろに位置する光散乱素子３６が位置する領域から出射された光が到達する領域として設定されたものではなく、各光散乱素子３６が位置する領域から出射された光は、対応する領域Ａ１〜Ａ４０のみに各別に照射されることはなく、他の領域以外にも照射され、当該他の領域における表示輝度にも寄与する。
【００４３】
制御部５０は、映像信号検出回路５９、発光輝度分布設定部５２、寄与率データ補正部２１、液晶パネル制御回路５４、バックライト点灯制御回路５３を備えている。メモリ４０は、発光輝度分布データ記憶部４２、寄与率データ記憶部４１を備えている。
【００４４】
映像信号検出回路５９は、映像信号のうち輝度信号を検出する輝度信号検出回路５５と、色信号を検出する色信号検出回路５６とを有する。
【００４５】
発光輝度分布設定部２２は、輝度信号検出回路５５で検出された輝度信号に応じた、各光散乱素子３６の発光輝度分布を設定する。発光輝度分布データ記憶部４２は、発光輝度分布設定部５２で設定された発光輝度分布のデータを記憶する。この発光輝度分布データ記憶部４２は、一時的なバッファとして機能することが多く、原理的には必ずしも必要でない。
【００４６】
寄与率データ記憶部４１は、各光散乱素子３６が各領域Ａ１〜Ａ４０に影響を及ぼす表示輝度の寄与率のデータを記憶する。寄与率データ補正部５１は、寄与率データ記憶部４１に予め記憶された寄与率データに所定の補正を加える。寄与率データは、寄与率データ記憶部４１に必ずしも予めデータとして記憶されている必要はなく、何らかの関数形等で演算により算出することができる。従って、寄与率データ記憶部４１はなくてもよいし、あるいは、寄与率データ記憶部４１は、一時的なバッファとして機能させてもよい。
【００４７】
液晶パネル制御回路５４は、映像信号検出回路５９に映像信号が入力されると、入力された映像信号に基づいて液晶パネル１０における表示駆動を行うための表示駆動信号を生成する。
【００４８】
生成された表示駆動信号は、液晶パネル１０のソースドライバ１７及びゲートドライバ１８に送出され、該ソースドライバ１７及びゲートドライバ１８を介して液晶パネル１０の各画素に入力される。表示駆動信号の入力は、入力される映像信号のフィールド周期またはフレーム周期に同期して１フィールド周期または１フレーム周期で行われる。
【００４９】
バックライト点灯制御回路５３は、液晶パネル制御回路５４に映像信号が入力されたときに、液晶パネル制御回路５４から光散乱素子３６ごとの個別の点灯制御信号を入力し、この点灯制御信号に応じて各光散乱素子３６の駆動を個別に制御する。
【００５０】
液晶装置１にあっては、各光散乱素子３の発光輝度が領域Ａ１〜Ａ４０の表示輝度に対してどの程度寄与しているのかが予め測定され、この測定値が演算する際のデータとして利用される。
【００５１】
次に、画面表示に関する制御の処理例について説明する。この制御は、制御部５０の液晶パネル制御回路５４及びバックライト点灯制御回路５３によって実行され、液晶パネル制御回路５４に１フィールドの映像信号が入力されるごとに行われる。
【００５２】
液晶パネル制御回路５４に１フィールドの映像信号が入力されると、入力された映像信号によって生成される１映像（原映像）の表示輝度分布が、輝度信号検出回路５５によって検出される。従って、各領域Ａ１〜Ａ４０の表示輝度、例えば、領域Ａ１〜Ａ４０毎の各部の表示輝度を平均した平均表示輝度が検出される。
【００５３】
一方、寄与率データ補正部５１は、寄与率データ記憶部４１に記憶された寄与率データを補正する。
【００５４】
発光輝度分布設定部５２は、上記補正された寄与率データを用いて、上記表示輝度分布に応じた、バックライト３０を構成する各光散乱素子３６の発光輝度分布を設定する。
【００５５】
次に、上記のように各光散乱素子３６の発光輝度が設定された上で、液晶パネル制御回路５４は、補正前の寄与率データを用いて、液晶パネル１０の表示画面の各領域Ａ１〜Ａ４０に対応する画素の表示輝度が最適化されるように生成された液晶パネル１０の駆動信号を生成する。
【００５６】
制御部５０は、設定された発光輝度分布に応じた発光駆動信号をバックライト点灯制御回路５３から各光散乱素子３６に送出し、バックライト３０を、設定した発光輝度で発光させる。また、このバックライト３０の動作に同期して、制御部５０は、生成された液晶パネル１０の駆動信号を液晶パネル制御回路５４から液晶パネル１０の各画素に送出し、各フィールドの映像を表示画面に表示させる。液晶パネル制御回路５４から液晶パネル１０の各画素に表示駆動信号が送出されると、１フィールドごとに各画素が表示駆動信号に応じて透過率が可変され、各光散乱素子３６で散乱して出射された光の各画素に対する透過状態が制御される。
【００５７】
従って、表示画面の各部において、入力された映像信号に応じた表示輝度が得られた状態で映像が表示される。このように、本実施の形態では、１つの光散乱素子の輝度が表示画面全体にどのような影響を及ぼすのかの表示輝度寄与率データが記憶されているので、原画像を忠実に再現できた高精細な画質を得ることができる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態においては、複数の個別に電圧印加制御可能な光散乱素子を導光板に用いることにより、面内で部分的に光の出射量が可変可能な光散乱素子付き導光板を得ることができる。そして、このような光散乱素子付き導光板を用いることにより高精細な画質を表示することが可能な液晶装置を得ることができる。
【００５９】
また、複数の個別に電圧印加制御可能な光散乱素子を光散乱部として導光板に設けることにより、エッジライト型バックライトにおいて部分駆動が可能となった。
【００６０】
（第２の実施形態）
上述の第１の実施形態においては、光散乱素子３６に最大電圧を印加しても、光散乱部となる第１の液体３１のドット径は小さくなるだけで、光散乱部がない状態になることはない。従って、第１の実施形態における光散乱素子付き導光板では、出射する光を完全に遮断することはできない。これに対し、第２の実施形態においては、光散乱素子に対して光出射面側に、各光散乱素子毎に遮蔽層としての第２反射層を設けることによって、光散乱素子駆動時において最大電圧をかけたときに第１の液体３１が第２反射層によって遮蔽され、光散乱部が見かけ上消失した状態となり、出射する光を完全に遮断することができる。以下、図６〜図１０を用いて説明する。図において、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。尚、最大電圧とは、接触角θが９０度となるときの電圧を指す。
【００６１】
第１の実施形態においては、導光板の外周に沿って側壁を設け、側壁により囲まれた空間に光散乱素子を設けた、導光板と光散乱素子とが一体化した構成とした。これに対し、本実施形態においては、導光板とは別に光散乱素子を収容した液体封入装置を設け、導光板と液体封入装置を組み合わせることにより光散乱素子付き導光板を構成した。
【００６２】
図６は、電気光学装置としての液晶装置の概略断面図である。図７は図６の液晶装置の一部を構成する導光板と液体封入装置を組み合わせてなる光散乱素子付き導光板の部分概略断面図であり、電圧印加前後の状態を示す図である。図８は図７の光散乱素子付き導光板の一部を構成する液体封入装置における部分概略平面図であり、第１電極１３３、第２反射層１３６及び壁部１３５の位置関係を説明する図である。図９は、図７の光散乱素子付き導光板における電圧印加前後の光散乱素子の状態を示す概略平面図である。図１０は図６に示す液晶装置の構成を示す図である。
【００６３】
図６に示すように、液晶装置１０１は、映像を表示する液晶パネル１０と、液晶パネル１０の背面側に配置され、液晶パネル１０に対して光を照射するバックライト１３０とを有している。
【００６４】
図６及び図７に示すように、バックライト１３０は、光散乱素子付き導光板１２０と、３枚の光学シート２２、２３及び２８とを有する。光散乱素子付き導光板１２０は、導光板１２４と、導光板１２４の一端部である光入射端部１２４ｂに沿って設けられた複数の光源としてのＬＥＤ２１と、導光板１２４の光出射面１２４ａと対向する面側に配置された液体封入装置１４０とを有する。
【００６５】
液体封入装置１４０は、共通基板１３７と蓋体２７とによって形成される密閉性の液室１４０ａ内に、絶縁性の第１の液体１３１と第１の液体１３１と非混合性の導電性の第２の液体１２５とを有する光散乱素子１３６が複数配置されてなる。また、光散乱素子１３６を挟み込むように第１電極１３３と第２電極１３２とが設けられている。第２電極１３２は、導電性の第２の液体１２５と電気的に接するように設けられている。
【００６６】
共通基板１３７は、平面が矩形状を有し、全周囲に沿って突出した側壁１３７ａを有する。共通基板１３７及び蓋体２７によって形成される密閉性の液室１４０ａ内には光散乱素子１３６を形成する絶縁性の第１の液体１３１と導電性の第２の液体１２５が充填されている。
【００６７】
液室１４０ａを構成する共通基板１３７の底部１３７ｂ上には、図８に示すように、矩形の一角が１／４円状に欠けた形状をした複数の第１電極１３３と、第１電極１３３以外の基板全面に設けられた第２反射層１３８と、これら第１電極１３３及び第２反射層１３８を覆うように基板全面に設けられた絶縁膜１３４と、絶縁膜１３４上に設けられた隣接する光散乱素子１３６間を区画し、第２反射層１３８の一部と平面的に重なり合う格子状に形成された仕切壁１３５が設けられている。本実施形態においては、図９及び図１０に示すように、便宜上、第１電極１３３を、二次元的に縦４個、横４個に配置し、その数を１６個とした。光散乱素子１３６への電圧印加は第１電極１３３及び第２電極１３２を介して行われ、第２電極１３２は複数の光散乱素子１３６における共通電極として機能し、光散乱素子１３６に印加する電圧の大きさの調整は、第１電極１３３に印加する電圧を変えることによって行う。また、光散乱素子１３６に対して最大電圧を印加した場合の第１の液体１３１が、平面的に第２反射層１３８が形成された領域内に収まるように第２反射層１３８は設けられている。
【００６８】
更に、光散乱素子付き導光板１２０には、図３に示すように、制御部５０からの信号が入力される複数の第１電極１３３それぞれと電気的に接続する引出し配線１４１と、制御部５０からの信号が入力される第２電極３２と電気的に接続する引出配線（図示せず）とが配置されている。本実施形態においては、光散乱素子付き導光板１２０と制御部５０とにより光制御素子が構成されている。
【００６９】
蓋体２７は、共通基板１３７の側壁１３７ａの上面に図示しない密閉部材を介して固定されている。蓋体２７は、共通基板１３７の外形とほぼ同じ大きさの外形状を有し、蓋体２７の液室側となる内面側には、ベタ膜からなる第１反射層２６と、ベタ膜からなる第２電極３２が順に積層されている。
【００７０】
第１の液体１３１、第２の液体１２５、第１電極１３３、絶縁膜１３４の材料としては、第１実施形態に記載した第１の液体３１、第２の液体２５、第１電極３３、絶縁膜３４に用いられる材料とそれぞれ同様のものを用いることができる。
【００７１】
共通基板１３７の材料としては、電気絶縁性のプラスチック材料やガラス材料等を用いることができる。
【００７２】
第２反射層１３８の材料としては、例えば銀（Ａｇ）などの金属膜、白色ＰＥＴなどの樹脂膜を用いることができる。ＬＥＤ２１から出射され、第２反射層１３８で反射した光が、導光板２０内で全反射するように、第２反射層１３８は設けられる。
【００７３】
仕切壁１３５の材料としては、例えば撥水性を有する樹脂膜を用いることができる。仕切壁１３５の高さは光散乱素子１３６の高さよりも小さく、液体封入装置１４０において、第２の液体１２５は隣り合う光散乱素子１３６間で流通可能となっている。このように仕切壁１３５を設けることにより、第１の液体１３１の移動範囲を制限することができる。
【００７４】
本実施形態においても、ＬＥＤ２１から出射された光のうち、第１の液体１３１に入射した光は散乱し、光出射面１２４ａから出射される。その他の光は、光散乱素子付き導光板１２０内を全反射するように第１反射層２６が設けられ、また全反射条件を満たすように、第２の液体１２５の層厚や屈折率、絶縁膜１３４の膜厚等が適宜設定される。
【００７５】
本実施形態の光散乱素子付き導光板１２０においても、第１の実施形態と同様に、エレクトロウェッティング現象を利用している。
【００７６】
図７に示すように、電圧無印加状態では、導電性の第２の液体１２５と絶縁膜１３４との間の相互作用エネルギーは低いため第２の液体１２５と絶縁膜１３４との接触角は大きくなり、絶縁膜１３４に対する、第１の液体１３１と第２の液体１２５の２液界面の接触角が小さくなる。本実施形態においては、電圧無印加状態で、仕切壁１３５によって区画された領域に第１の液体１３１が位置するようになっている。
【００７７】
一方、光散乱素子１３６に所定電圧を印加すると、導電性の第２の液体１２５側のイオンが絶縁膜１３４表面へ集中することによって電荷二重層の帯電量変化が生じ、第２の液体１２５の表面張力の変化が誘発される。これにより、第２の液体１２５と絶縁膜１３４との接触角が小さくなり、絶縁膜１３４に対する、第１の液体１３１と第２の液体１２５の２液界面の接触角が大きく変化し、図７及び図９に示すように、第１の液体１３１の接触面積が小さくなっていき、第１の液体１３１は、最終的に第１電極１３１が形成されていない第２反射層１３８上に集まっていく。この際、隣り合う光散乱素子１３６間を区画するように仕切壁１３５が設けられているため、隣接する光散乱素子に第１の液体１３１が移動することはない。これにより、第１の液体１３１は平面的に第２反射層１３８によって遮蔽され、第１の液体１３１は見かけ上消失し、光散乱部が存在しない光散乱素子付き導光板１２０となり、光の出射を完全に遮断することができる。
【００７８】
本実施形態においても、光散乱素子付き導光板１２０に用いられる複数の光散乱素子１３６に印加する電圧を各光散乱素子１３６毎に制御可能であり、面内で部分的に輝度が異なるバックライト１３０を得ることができる。バックライト１３０の面内輝度分布は、例えば液晶パネル１０の映像情報に基づいて設定することができる。以下、図１０を用いて説明するが、映像信号に基づいて液晶パネル及びバックライトを制御する方法は第１の実施形態と同様のため、詳細については説明を省略する。
【００７９】
図１０に示すように、液晶装置１０１は、電気光学パネルとしての液晶パネル１０と、バックライト１３０と、バックライト１３０及び液晶パネル１０に対して各種の制御を行う制御部５０と、メモリ４０とを備えている。バックライト１３０及び制御部５０によりバックライト駆動装置が構成される。液晶パネル１０は、映像を表示する表示部１１と、映像信号に基づいて制御部５０から送出させる駆動信号を表示部１１に送出するためのソースドライバ１７及びゲートドライバ１８を有している。本実施形態においては、便宜上、液晶パネル１０は、その表示画面が複数の領域、例えば垂直方向に４分割、水平方向に４分割してなる計１６個の領域Ｂ１〜Ａ１６に分割された構成とした。バックライト１３０は、上述したように１６個の光散乱素子１３６を備え、各光散乱素子１３６は、表示画面の１６個の領域Ｂ１〜Ｂ１６それぞれの真後ろに対応して配置されている。本実施形態においても、第１の実施形態と同様の方法で映像信号に基づいて液晶パネル及びバックライト輝度が制御され、高精細な画質を得ることができる。
【００８０】
（その他の実施形態）
上述の実施形態においては、各光散乱素子３６、１３６に対応する第１電極３６、１３６への電圧印加を、第１電極それぞれに電気的に接続する引出配線３５、１４１を用いて行ったが、図１１に示すように各光散乱素子に対応する第１電極２３３毎にスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin  Film  Transistor）を設けて、各第１電極２３３への電圧印加を制御してもよい。
【００８１】
図１１は、第２の実施形態の液体封入装置にスイッチング素子を設けた場合の共通基板の構成を示す概略平面図であり、第２の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【００８２】
図１１に示すように、共通基板上には、複数の走査線２３４と、該走査線２３４と交わる信号線２３５と、これら走査線２３４と信号線２３５との交差部毎に設けられた第１電極２３３及びＴＦＴ２３１と、第２反射層２３２とを有している。第２反射層２３２は、第２の実施形態の第２反射層１３８と同様に、最大電圧印加時の第１の液体を遮蔽し、散乱部を見かけ上消失させるものである。本実施形態においては、各第１電極２３３への電圧入力はＴＦＴ２３１によって制御され、図示しない第２電極と第１電極によって各光散乱素子への電圧印加の制御を行う。
【００８３】
以上のようにスイッチング素子を設けて光散乱部となる光散乱素子の第１の液体の平面形状の大きさを制御することもできる。
【００８４】
また、上述の実施形態においては、いずれも、第２電極をベタ膜からなる電極とし、第１電極を各光散乱素子に対応した島状としたが、図１２に示すように、第１電極３３３及び第２電極３３２をそれぞれストライプ状に設け、たがいが直交するように配置し、第１電極３３３及び第２電極３３２との交差部分に対応して光散乱素子を配置する構成としてもよい。
【００８５】
また、上述の実施形態においては、映像信号に伴ってバックライトの輝度調整を行っているが、映像信号に係らず、光散乱素子に印加する電圧を個別に調整して導光板の面内における輝度を均一にし、バックライトの面内における輝度むらの調整に適用しても良い。
【００８６】
また、上述の実施形態の透過型液晶装置において、複数の光散乱素子を導光板から光を出射させるための光散乱部として機能させ、光散乱部となる光散乱素子の第１の液体の平面形状の大きさを個別に変化させることにより、導光板からの光出射量を面内で部分的に制御している。これに対し、バックライトを用いない反射型液晶装置に複数の光散乱素子を用いて光制御することもでき、以下図１３を用いて説明する。尚、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【００８７】
図１３は、他の実施形態における液晶装置の概略断面図及び構成を示す図である。
【００８８】
図１３に示すように、電気光学装置としての反射型液晶装置２０１は、映像を表示する電気光学パネルとしての液晶パネル２１０と、液晶パネル２１０の表示面と対向する面側に配置された液体封入装置２４０とを有する。液晶パネル２１０は、ツイステッドネマティック液晶が封入された液晶セル２１１と、該液晶セル２１１の表示面側に配置された偏光板２１２を有している。更に、反射型液晶装置２０１は、液体封入装置２４０及び液晶パネル２１０に対して各種の制御を行う制御部２５０を備えている。液晶パネル２１０は、映像を表示する表示部（図示せず）と、映像信号に基づいて制御部２５０から送出させる駆動信号を送出するためのソースドライバ（図示せず）及びゲートドライバ（図示せず）を有している。本実施形態においても、液体封入装置２４０を構成する複数の光散乱素子１３６は、個別に制御部２５０によって、その電圧印加を制御されている。本実施形態においては、液体封入装置２４０と制御部２５０とにより光制御素子が構成されている。
【００８９】
液体封入装置２４０は、共通基板１３７と蓋体２７とによって形成される密閉性の液室２４０ａ内に、絶縁性の第１の液体１３１と第１の液体１３１と非混合性の導電性の第２の液体１２５とを有する光散乱素子１３６が複数配置されてなる。
【００９０】
共通基板１３７は、平面が矩形状を有し、全周囲に沿って突出した側壁１３７ａを有する。共通基板１３７及び蓋体２７によって囲まれた液室２４０ａには、光散乱素子１３６を形成する絶縁性の第１の液体１３１と導電性の第２の液体１２５が収容される。図１３に示すように、光散乱素子１３６を形成する絶縁性の第１の液体１３１は、液体封入装置２４０に入射された光のうち第１の液体１３１に入射した光を散乱させるものである。光散乱素子１３６は液体封入装置２４０の平面内に二次元的に複数設けられており、光散乱素子１３６に印加する電圧を調整することにより光散乱素子１３６を構成する絶縁性の第１の液体１３１のドット径を変化させて、液体封入装置２４０に入射される光の散乱量を調整することができる。
【００９１】
液室２４０ａを構成する共通基板１３７の底部１３７ｂ上には、複数の第１電極１３３と、複数の第１電極１３３毎に第１電極１３３と接して設けられた遮蔽層２３８と、これら第１電極１３３及び遮蔽層２３８を覆うように基板全面に設けられた絶縁膜１３４と、絶縁膜１３４上に設けられた隣接する光散乱素子１３６間を区画する格子状に形成された仕切壁１３５が設けられている。光散乱素子１３６への電圧印加は、第１電極１３３及び第２電極１３２を用いて、制御部２５０によって制御される。また、光散乱素子１３６に対して最大電圧を印加した場合の第１の液体１３１は、平面的に遮蔽層２３８が形成される領域内に収まるように、遮蔽層２３８は設けられ、第１の液体１３１は遮蔽層２３８によって平面的に遮蔽された状態となる。
【００９２】
本実施形態においても、液体封入装置２４０を構成する第１の液体１３１は光散乱部として機能する。光散乱素子１３６に対して電圧を印加していない状態では、反射型液晶装置２０１に入射される外光は、液晶パネル２１０を通過し、液体封入装置２４０の光散乱部となる第１の液体１３１に入射して散乱し、再度液晶パネル２１０を通過して、反射型液晶装置２０１の外部に出射され、表示に用いられる。これに対し、光散乱素子１３６に対して最大電圧を印加した状態では、第１の液体１３１は遮蔽層２３８によって遮蔽され、見かけ上光散乱部が消失した状態となる。従って、反射型液晶装置２０１に入射される外光は、液晶パネル２１０を通過した後、再度液晶パネル２１０を通過することはなく、表示に用いられない。
【００９３】
例えば表示画面を２分割し、一方の領域を黒表示、他方の表示を白表示とする映像信号が入力された場合、制御部２５０は、液体封入装置２４０に対して、黒表示領域に対応する光散乱素子１３６に最大電圧が印加され、白表示領域に対応する光散乱素子には電圧が印加されないように駆動信号を出力する。これにより、液体封入装置２４０の白表示に相当する光散乱素子１３６は第１の液体１３１の平面積が最も大きい状態となり、白表示に相当する領域に入射された外光は、第１の液体１３１によって散乱し、再度液晶パネル２１０を透過して表示に用いられる。これに対し、液体封入装置２４０の黒表示に相当する領域の光散乱素子１３６は電圧が印加されることにより、第１の液体１３１の平面積が小さくなり、遮蔽層２３８によって第１の液体１３１は遮蔽され、液体封入装置２４０の黒表示に相当する領域には見かけ上光散乱部がない状態となる。これにより、黒表示に相当する領域に入射された外光は、再度液晶パネル２１０に入射することはなく、黒と白のコントラストが高い表示を得ることができる。すなわち、液体封入装置２４０の黒表示に相当する領域の光散乱素子１３６に電圧を印加しない場合においても、液晶パネルの液晶を制御することによって黒表示は可能ではあるが、この場合、液体封入装置２４０の第１の液体１３１で散乱した光が液晶パネル２１０から多少もれる。これに対し、液体封入装置２４０の黒表示に相当する領域の光散乱素子１３６に最大電圧を印加することにより、液体封入装置２４０における光散乱機能が消失されるので、より黒い表示が可能となり、高いコントラストの表示を得ることができる。
【００９４】
以上のように、複数の光散乱素子の電圧印加を個別に制御することによって、複数の光散乱素子を備える液体封入装置の光学特性を面内で部分的に制御できる。
【００９５】
また、上述の実施形態においては、第１電極の形状を円形状又は略矩形状としたが、これらに限定される任意の形状とすることができる。また、複数の第１電極の大きさも面内で均一としたが、これに限られるものではなく、輝度特性に応じて大きさを変化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】第１の実施形態に係る液晶装置の概略断面図である。
【図２】電圧無印加及び印加時の、図１の液晶装置に組み込まれる光散乱素子付き導光板の概略部分断面図である。
【図３】図１に示す液晶装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示す制御部及びメモリを示すブロック図である。
【図５】図２の光散乱素子付き導光板における電圧印加前後の光散乱素子の状態を示す概略平面図である。
【図６】第２の実施形態に係る液晶装置の概略断面図である。
【図７】電圧無印加及び印加時の、図６の液晶装置に組み込まれる光散乱素子付き導光板の概略部分断面図である。
【図８】図７の光散乱素子付き導光板の一部を構成する液体封入装置における部分概略平面図であ。
【図９】図７の光散乱素子付き導光板における電圧印加前後光散乱素子の状態を示す概略平面図である。
【図１０】図６に示す液晶装置の構成を示す図である。
【図１１】他の実施形態に係る液体封入装置の部分概略平面図である。
【図１２】更に他の実施形態に係る光散乱素子付き導光板の部分構成図である。
【図１３】更に他の実施形態に係る液晶装置の概略断面図及び構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１、１０１、２０１…液晶装置
１０、２１０…液晶パネル
２０、１２０…光散乱素子付き導光板
２０ａ、１２４ａ…光出射面
２０ｂ、１２４ｂ…光入射端部
２４、１２４…導光板
２５、１２５…導電性の第２の液体
３１、１３１…絶縁性の第１の液体
３６、１３６…光散乱素子
３７、１３７…共通基板
５０、２５０…制御部
１２４…導光板
１３５…仕切壁
１３８、２３２…第２反射層
１４０，２４０…液体封入装置
２３８…遮蔽層
【図１】
2010072054.tif 000003
【図２】
2010072054.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010072054.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010072054.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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