(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の材質からなる微小な構造を有した平面状の第１の材料層と、当該第１の材料層と異なった材質の光透過性の材質からなる微小な構造を有し前記第１の材料層に密着させて設けられた平面状の第２の材料層とを、可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極にて挟んで成り、
前記第１の材料層と前記第２の材料層の材質を、
前記第１の材料層と第２の材料層との間の相対的な屈折率差が、前記一対の透明電極間に電圧を印加することによって変化する材質としている光制御体を、
光の反射と散乱を利用した反射型表示体の前面側（表示面側）に対向させて配置し、
かつ前記光制御体の一側面側に、当該光制御体に照明光を入射させる内蔵光源を配設して成ることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
光透過性の材質からなる微小な構造を有した平面状の第１の材料層と、当該第１の材料層と異なった材質の光透過性の材質からなる微小な構造を有し前記第１の材料層に密着させて設けられた平面状の第２の材料層とを、
可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極にて挟んで成り、
前記第１の材料層または前記第２の材料層のうち一方の材料層の材質は、前記一対の透明電極間に電圧を印加することによって屈折率が変化する材質としている光制御体を、
光の反射と散乱を利用した反射型表示体の前面側（表示面側）に対向させて配置し、
かつ前記光制御体の一側面側に、当該光制御体に照明光を入射させる内蔵光源を配設して成ることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記請求項１または請求項２に記載の表示装置において、
前記可変電圧としては、互いに大きさが異なる第１の電圧または第２の電圧を前記一対の透明電極間に印加するようにし、
前記第１の材料層または前記第２の材料層の材質として、前記二つの電圧状態に対応する屈折率をそれぞれＮL0，ＮL1とした時、前記第２の材料層または前記第１の材料層の材質として、前記ＮL0またはＮL1のいずれか一方とほぼ同等の屈折率を有するものとしていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
前記請求項１または請求項２に記載の表示装置において、
前記第１の材料層および前記第２の材料層の二つの材質の分布としては、あらかじめ二つの材質の界面が局所的に平面状であり反射面（鏡面）を構成していることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
前記請求項１または請求項２に記載の表示装置において、
前記第１の材料層および前記第２の材料層の二つの材質の分布としては、あらかじめ二つの材質の境界の形状が回折格子を構成していることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記請求項４に記載の表示装置において、
前記反射面（鏡面）を細かく分割していることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
前記請求項５に記載の表示装置において、
前記回折格子としては、表面レリーフ型回折格子としていることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
前記請求項７に記載の表示装置において、
前記表面レリーフ型回折格子としては、ブレーズド回折格子としていることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
前記請求項５に記載の表示装置において、
前記回折格子の回折効率を局所的に変化させていることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
前記請求項１〜９のいずれかに記載の表示装置において、
前記内蔵光源の使用時には、前記第１の材料層の材質の屈折率と前記第２の材料層の材質の屈折率とが異なる屈折率となるように、また前記内蔵光源の未使用時（外部照明光の使用時）には、前記第１の材料層の材質の屈折率と前記第２の材料層の材質の屈折率とがほぼ同等の屈折率となるように、前記一対の透明電極間に前記二つの電圧を切り替えて印加するようにしていることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
前記請求項１０に記載の表示装置において、
前記表示体としては、液晶表示パネルを用いていることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
前記請求項１０又は１１に記載の表示装置において、
前記内蔵光源からの直接の照明光が前記光制御体の双方の透明電極面で全反射するように、前記内蔵光源からの照明光の入射角度を設定していることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を制御する光制御体を用いた表示装置に係り、特に明所での特性を変化させず、暗所での内蔵光源による表示ができるようにした光制御体を用いた表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、より高性能かつ小型・軽量な液晶表示装置を実現するため、消費電力の低減と軽量化・薄型化を目的として、バックライトを無くし、ライトを反射型とすること（フロントライト化）によって、これに対応しようとする傾向が強まってきている。
【０００３】
この種のフロントライトは、光出射面／表示面の輝度の均一化等のために、その主要部を構成する矩形板状の導光板の水平な表面が梨地状の梨地面に形成されている。
【０００４】
しかしながら、かかるフロントライトでは、導光板表面における光の拡散・反射や輝度均一化のために梨地面は効果的である反面、梨地面は光の散乱のために液晶表示しようとする文字や画像等をぼけさせたり、コントラスト低下や輝度むらを起こして見にくくなり、特にカラー表示の時にそれが顕著となる、という問題点がある。
【０００５】
そこで、最近では、このような問題点を解決するものとして、例えば“特開平１１−２１８７５７号公報”に示されるような、反射型の液晶表示装置が提案されてきている。
【０００６】
すなわち、この反射型液晶表示装置は、液晶ディスプレイと、液晶ディスプレイの表示側に配置される導光板を含むフロントライトユニット、とを含む液晶表示装置において、導光板は、液晶ディスプレイに対面し得る導光板一面部と、それとは反対側の導光板他面部、とを含み、導光板一面部は、平面から成り、導光板他面部は、導光板一面部に対して所定角度傾いた少なくとも一つの傾斜面部を含むか、またはプリズムが鋸歯状に形成されて成るプリズムアレイから成るようにすることにより、導光板のような梨地面を必要とすることなく、輝度や見易さ等の面で、従来と同等もしくはそれ以上の良好性を得ることができるようにしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の従来の反射型液晶表示装置においては、フロントライトユニットの内蔵光源をオフにしている状態でも、外部からの光にフロントライト用光学素子が作用して、光の利用効率やコントラストの低下をもたらす等の解決すべき課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、外部からの光に作用を及ぼさず、光の利用効率やコントラストを高めて、明所での特性を変化させず暗所での内蔵光源による表示をすることが可能な構成が小型で安価でありしかも薄型かつ軽量な光制御体を用いた表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、
請求項１に対応する発明では、光透過性の材質からなる微小な構造を有した平面状の第１の材料層と、当該第１の材料層と異なった材質の光透過性の材質からなる微小な構造を有し第１の材料層に密着させて設けられた平面状の第２の材料層とを、可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極にて挟んで成り、第１の材料層と第２の材料層の材質を、当該第１の材料層と第２の材料層との間の相対的な屈折率差が、一対の透明電極間に電圧を印加することによって変化する材質としている。
【００１０】
従って、請求項１に対応する発明の光制御体においては、光透過性の材質からなる平面状の第１の材料層と、第１の材料層と異なった材質の光透過性の材質からなる第１の材料層に密着させて設けられた平面状の第２の材料層とを、可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極にて挟んで構成し、第１の材料層と第２の材料層の材質を、当該第１の材料層と第２の材料層との間の相対的な屈折率差が、一対の透明電極間に電圧を印加することによって変化する材質とすることにより、一対の透明電極間に電圧を印加して電圧の状態を変化させることで、二つの材料層の屈折率差を小さくしたり大きくしたりすることが可能となるため、二つの材料層の界面での反射率を制御することができる。
これにより、外部からの光による表示状態にある場合には、光制御体は単なる光透過板として作用して、表示像に影響を一切与えない。
一方、内蔵光源からの光による表示状態にある場合には、十分な光を表示像に与えることが可能となる。
【００１１】
また、請求項２に対応する発明では、光透過性の材質からなる微小な構造を有した平面状の第１の材料層と、当該第１の材料層と異なった材質の光透過性の材質からなる微小な構造を有し第１の材料層に密着させて設けられた平面状の第２の材料層とを、可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極にて挟んで成り、第１の材料層または第２の材料層のうち一方の材料層の材質は、一対の透明電極間に電圧を印加することによって屈折率が変化する材質としている。
【００１２】
従って、請求項２に対応する発明の光制御体においては、光透過性の材質からなる平面状の第１の材料層と、第１の材料層と異なった材質の光透過性の材質からなる第１の材料層に密着させて設けられた平面状の第２の材料層とを、可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極にて挟んで構成し、第１の材料層または第２の材料層のうち一方の材料層の材質は、一対の透明電極間に電圧を印加することで屈折率が変化する材質とすることにより、一対の透明電極間に可変電圧を印加して電圧の状態を変化させることで、二つの材料層の屈折率差を小さくしたり大きくしたりすることが可能となるため、二つの材料層の界面での反射率を制御することができる。
これにより、外部からの光による表示状態にある場合には、光制御体は単なる光透過板として作用して、表示像に影響を一切与えない。
また、内蔵光源からの光による表示状態にある場合には、十分な光を表示像に与えることが可能となる。
【００１３】
一方、請求項３に対応する発明では、上記請求項１または請求項２に対応する発明の光制御体において、可変電圧としては、互いに大きさが異なる第１の電圧または第２の電圧を一対の透明電極間に印加するようにし、第１の材料層または第２の材料層の材質として、二つの電圧状態に対応する屈折率をそれぞれＮL0，ＮL1とした時、第２の材料層または第１の材料層の材質として、ＮL0またはＮL1のいずれか一方とほぼ同等の屈折率を有するものとしている。
【００１４】
従って、請求項３に対応する発明の光制御体においては、可変電圧として、大きさが異なる第１の電圧または第２の電圧を一対の透明電極間に印加し、第１の材料層または第２の材料層の材質として二つの電圧状態に対応する屈折率をＮL0，ＮL1とした時、第２の材料層または第１の材料層の材質としてこのいずれか一方の屈折率とほぼ同等の屈折率を有するものとすることにより、一対の透明電極間に印加する電圧の状態を変化させることで、二つの材料層の屈折率差を同一としたり異ならせたりすることが可能となるため、二つの材料層の界面での反射率を制御することができる。
これにより、外部からの光による表示状態にある場合には、光制御体は単なる光透過板として作用して、表示像に影響を一切与えない。
一方、内蔵光源からの光による表示状態にある場合には、十分な光を表示像に与えることが可能となる。
【００１５】
一方、請求項４に対応する発明では、上記請求項１または請求項２に対応する発明の光制御体において、第１の材料層および第２の材料層の二つの材質の分布としては、あらかじめ二つの材質の界面が局所的に平面状であり反射面（鏡面）を構成している。
【００１６】
従って、請求項４に対応する発明の光制御体においては、第１の材料層および第２の材料層の二つの材質の分布として、二つの材質の界面が局所的に平面状であり反射面（鏡面）を構成するものとすることにより、二つの材質の屈折率が異なる状態では、材質間の屈折率の違いによって二つの材質の界面で反射光が発生し（屈折率が同一の場合には反射光は発生しない）、内蔵光源からの光を反射して表示体へ導き、表示体からの反射した散乱光を外部（特に表示体に対して垂直方向付近）へ射出することができる。
【００１７】
また、請求項５に対応する発明では、上記請求項１または請求項２に対応する発明の光制御体において、第１の材料層および第２の材料層の二つの材質の分布としては、あらかじめ二つの材質が回折格子を構成している。
【００１８】
従って、請求項５に対応する発明の光制御体においては、第１の材料層および第２の材料層の二つの材質の分布として、二つの材質が回折格子を構成するものとすることにより、二つの材質の屈折率が異なる状態では、材質間の屈折率の違いによって回折光が発生し（屈折率が同一の場合には回折光は発生しない）、内蔵光源からの光を回折して表示体へ導き、表示体からの反射した散乱光を外部（特に表示体に対して垂直方向付近）へ射出することができる。
【００１９】
一方、請求項６に対応する発明では、上記請求項４に対応する発明の光制御体において、反射面（鏡面）を細かく分割している。
【００２０】
従って、請求項６に対応する発明の光制御体においては、反射面（鏡面）を細かく分割することにより、光制御体を薄くすることができ、もつて軽くすることもできる。
【００２１】
また、請求項７に対応する発明では、上記請求項５に対応する発明の光制御体において、回折格子としては、表面レリーフ型回折格子としている。
【００２２】
従って、請求項７に対応する発明の光制御体においては、回折格子を表面レリーフ型回折格子とすることにより、一方の材質でエンボス等の方法により安価に量産し、レリーフ面にもう一方の材質を流し込むことによって容易に光制御体を作製することができる。
【００２３】
さらに、請求項８に対応する発明では、上記請求項７に対応する発明の光制御体において、表面レリーフ型回折格子としては、ブレーズド回折格子としている。
【００２４】
従って、請求項８に対応する発明の光制御体においては、表面レリーフ型回折格子をブレーズド回折格子とすることにより、回折格子として機能する際の光の利用効率をより一層高くすることができる。
【００２５】
さらにまた、請求項９に対応する発明では、上記請求項５に対応する発明の光制御体において、回折格子の回折効率を局所的に変化させている。
【００２６】
従って、請求項９に対応する発明の光制御体においては、回折格子の回折効率を局所的に変化させることにより、光制御体面内で均一な光強度の射出光を容易に作ることができる。
【００２７】
一方、請求項１乃至９に対応する発明では、上記請求項１乃至請求項９のいずれか１項に対応する発明の光制御体を、光の反射と散乱を利用した反射型表示体の前面側（表示面側）に対向させて配置し、かつ光制御体の一側面側に、当該光制御体に照明光を入射させる内蔵光源を配設して成る。
【００２８】
従って、請求項１乃至９に対応する発明の表示装置においては、前述の作用を奏する光制御体を、光の反射と散乱を利用した反射型表示体の前面側（表示面側）に対向配置し、光制御体の一側面側に、光制御体に照明光を入射させる内蔵光源を配設することにより、外部からの光による表示状態と、内蔵光源からの光による表示状態を簡便に実現することができる。
また、請求項１０に対応する発明では、上記請求項１乃至９に対応する発明の表示装置において、内蔵光源の使用時には、第１の材料層の材質の屈折率と第２の材料層の材質の屈折率とが異なる屈折率となるように、また内蔵光源の未使用時（外部照明光の使用時）には、第１の材料層の材質の屈折率と第２の材料層の材質の屈折率とがほぼ同等の屈折率となるように、一対の透明電極間に二つの電圧を切り替えて印加するようにしている。
【００２９】
従って、請求項１０に対応する発明の表示装置においては、内蔵光源の使用時には、第１の材料層の材質の屈折率と第２の材料層の材質の屈折率とが異なる屈折率となるように、また内蔵光源の未使用時（外部照明光の使用時）には、第１の材料層の材質の屈折率と第２の材料層の材質の屈折率とがほぼ同等の屈折率となるように、一対の透明電極間に二つの電圧を切り替えて印加することにより、内蔵光源からの光が表示体を照明し、外部へ射出する状態（内蔵光源により表示像を観察可能な状態;周囲が暗い場合等に表示像を観察する際に有効）と、外部からの光が表示体を照明し、外部へ射出する状態（外部照明により表示像を観察可能な状態;屋外や蛍光灯下等の周囲が明るい場合に電力消費を抑えられる）とを切り替えることができる。
【００３０】
特に、外部からの光による表示状態にある場合には、光制御体は単なる光透過板として作用して、表示像に影響を一切与えない。
一方、内蔵光源からの光による表示状態にある場合には、十分な光を表示像に与えることができる。
【００３１】
さらに、請求項１１に対応する発明では、上記請求項１０に対応する発明の表示装置において、表示体としては、液晶表示パネルを用いている。
【００３２】
従って、請求項１１に対応する発明の表示装置においては、表示体として液晶表示パネルを用いることにより、表示体と光制御体との間にある電極を共用することができる。
【００３３】
さらにまた、請求項１２に対応する発明では、上記請求項１０又は１１に対応する発明の表示装置において、内蔵光源からの直接の照明光が光制御体の透明電極面で全反射するように、内蔵光源からの照明光の入射角度を設定している。
【００３４】
従って、請求項１２に対応する発明の表示装置においては、内蔵光源からの直接の照明光が光制御体の透明電極面で全反射するように、内蔵光源からの照明光の入射角度を設定することにより、内蔵光源からの光の利用効率をより一層高くすることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の光を制御する光制御体は、光透過性の材質からなる平面状の第１の材料層と、第１の材料層と異なった材質の光透過性の材質からなる第１の材料層に密着させて設けられた平面状の第２の材料層とを、可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極にて挟んで構成し、第１の材料層と第２の材料層の材質を、当該第１の材料層と第２の材料層との間の相対的な屈折率差が、一対の透明電極間に電圧を印加することによって変化する材質とすることにより、一対の透明電極間に電圧を印加して電圧の状態を変化させることで、二つの材料層の間の相対的な屈折率差を変化して（第１の材料層、第２の材料層のうちの少なくとも一方の屈折率が電圧の印加により変化する。また、屈折率が変化して差が生じる場合、変化して差が０％になる場合も含む）、二つの材料層の界面での反射率を制御し、この界面での特定方向への反射光強度を制御することを可能とすることを骨子としている。
【００３６】
すなわち、より具体的には、光透過性の材質からなる微小な構造を有した平面状の第１の材料層と、当該第１の材料層と異なった材質の光透過性の材質からなる微小な構造を有し第１の材料層に密着させて設けられた平面状の第２の材料層とを、可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極にて挟んで成り、第１の材料層は、一対の透明電極間に電圧を印加することによって屈折率が変化する材質としている光学要素であり、例えば光の反射と散乱を利用した反射型表示体と組み合わせることにより、外部からの光による表示状態と、内蔵光源からの光による表示状態とを電気的に切り替えて、明所での特性を変化させず、暗所での内蔵光源による表示ができる表示装置を構成可能とすることを主旨としている。
【００３７】
以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３８】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）（ｂ）は、本実施の形態による光制御体およびそれを用いた反射型表示装置の構成例を示す縦断面図である。
【００３９】
すなわち、図１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態による光制御体１は、光透過性の材質からなる微小な構造を有した平面状の第１の材料層２と、この第１の材料層２と異なった材質の光透過性の材質からなる微小な構造を有し、第１の材料層２に密着させて設けられた平面状の第２の材料層３とを、図示しない可変電圧源からの可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極４にて挟んで成り、第１の材料層２または第２の材料層３のうち一方の材料層（本例では、第１の材料層２）の材質は、一対の透明電極４間に電圧を印加することによって屈折率が変化する材質として構成している（本例では、第１の材料層２を液晶層２、第２の材料層３をレリーフ層３としている）。
【００４０】
また、上記構成を有する光制御体１を、光の反射と散乱を利用して文字や画像等を表示する反射型表示体５の前面側、すなわち表示面側に対向させて配置し、さらに上記光制御体１の一側面側に、光制御体１に照明光を入射させる内蔵光源６を配設して、反射型表示装置全体を構成している。
【００４１】
ここで、光制御体１において、可変電圧源からの可変電圧としては、互いに大きさが異なる第１の電圧Ｅ１または第２の電圧Ｅ２を、一対の透明電極４間に印加するようにし、第１の材料層２または第２の材料層３の材質として、上記二つの電圧状態Ｅ１，Ｅ２に対応する屈折率をそれぞれＮL0，ＮL1とした時、第２の材料層３または第１の材料層２の材質として、上記ＮL0またはＮL1のいずれか一方とほぼ同等の屈折率を有するものとしている。
【００４２】
また、第１の材料層２および第２の材料層３の二つの材質の界面における屈折率差による反射率としては、上記二つの材質の屈折率差が最大の場合に５０％、屈折率差が最小の場合に０％となるようにすることが好ましい。
【００４３】
さらに、上記第１の材料層２および第２の材料層３の二つの材質の分布としては、あらかじめ二つの材質の界面が局所的に平面状であり反射面（鏡面）を構成している。
【００４４】
なお、上記反射面（鏡面）は、細かく分割していることが好ましい。
【００４５】
一方、反射型表示装置において、上記内蔵光源６の使用時には、第１の材料層２の材質の屈折率と第２の材料層３の材質の屈折率とが異なる屈折率となるように、また内蔵光源６の未使用時（外部照明光の使用時）には、第１の材料層２の材質の屈折率と第２の材料層３の材質の屈折率とがほぼ同等の屈折率となるように、可変電圧源から一対の透明電極４間に上記二つの電圧Ｅ１，Ｅ２を切り替えて印加するようにしている。
【００４６】
また、上記内蔵光源６からの直接の照明光が、上記光制御体１の透明電極４面で全反射するように、内蔵光源６からの照明光の入射角度を設定するようにしている。
【００４７】
さらに、上記反射型表示体５としては、液晶表示パネルを用いている（なお、通常の印刷物を用いてもよい）。
【００４８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による光制御体１およびそれを用いた反射型表示装置においては、光透過性の材質からなる平面状の第１の材料層２と、第１の材料層２と異なった材質の光透過性の材質からなる第１の材料層２に密着させて設けられた平面状の第２の材料層３とを、可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極４にて挟んで構成し、第１の材料層２は、一対の透明電極４間に電圧を印加することで屈折率が変化する材質（液晶）としていることにより、一対の透明電極４間に可変電圧を印加して電圧の状態を変化させることで、二つの材料層２，３の屈折率差を小さくしたり大きくしたりすることが可能となる。
【００４９】
これにより、二つの材料層２，３の界面での反射率を容易に制御することができる。
【００５０】
すなわち、具体的には、可変電圧源からの可変電圧として、大きさが異なる第１の電圧Ｅ１または第２の電圧Ｅ２を一対の透明電極４間に印加し、第１の材料層２または第２の材料層３の材質として、二つの電圧状態Ｅ１，Ｅ２に対応する屈折率をＮL0，ＮL1とした時、第２の材料層３または第１の材料層２の材質として、このいずれか一方の屈折率とほぼ同等の屈折率を有するものとしていることにより、一対の透明電極４間に印加する電圧の状態を変化させることで、二つの材料層２，３の屈折率差を同一としたり異ならせたりすることが可能となるため、二つの材料層２，３の界面での反射率を制御することができる。
【００５１】
これにより、光の反射と散乱を利用した反射型表示体５と組み合わせることにより、一対の透明電極４間の電圧の制御によって、外部からの光による表示状態（外部からの照明光が反射型表示体５を照明し、外部へ射出する表示状態であり、外部照明により表示像を観察可能な状態;屋外や蛍光灯下など周囲が明るい場合に電力消費を抑えられる）と、内蔵光源６からの光による表示状態（内蔵光源６からの光が反射型表示体５を照明し、外部へ射出する表示状態であり、内蔵光源６により表示像を観察可能な状態;周囲が暗い場合等に表示像を観察する際に有効）とを、電気的に簡便に切り替えることができる。
【００５２】
すなわち、外部からの光による表示状態にある場合には、光制御体１は単なる光透過板として作用して、表示像に影響を一切与えない。
【００５３】
一方、内蔵光源６からの光による表示状態にある場合には、十分な光を表示像に与えることが可能となる。
【００５４】
また、第１の材料層２および第２の材料層３の二つの材質の界面における屈折率差による反射率として、二つの材質の屈折率差が最大の場合に５０％、屈折率差が最小の場合に０％となるようにしていることにより、光の利用効率を最大とすることができる。
【００５５】
一方、第１の材料層２および第２の材料層３の二つの材質の分布として、二つの材質の界面が局所的に平面状であり反射面（鏡面）を構成するものとしていることにより、二つの材質の屈折率が異なる状態では、材質間の屈折率の違いによって二つの材質の界面で反射光が発生し（屈折率が同一の場合には反射光は発生しない）、内蔵光源６からの光を反射して反射型表示体５へ導き、反射型表示体５からの反射した散乱光を外部（特に反射型表示体５に対して垂直方向付近）へ射出することができる。
【００５６】
すなわち、図１（ａ）に示すように、内蔵光源６の使用時には、第１の材料層２の材質の屈折率と第２の材料層３の材質の屈折率とが異なる屈折率となるように、また図１（ｂ）に示すように、内蔵光源６の未使用時（外部照明光の使用時）には、第１の材料層２の材質の屈折率と第２の材料層３の材質の屈折率とがほぼ同等の屈折率となるように、一対の透明電極４間に二つの電圧を切り替えて印加していることにより、内蔵光源６からの光が反射型表示体５を照明し、外部へ射出する表示状態（内蔵光源６により表示像を観察可能な状態;周囲が暗い場合等に表示像を観察する際に有効）と、外部からの光が反射型表示体５を照明し、外部へ射出する表示状態（外部照明により表示像を観察可能な状態;屋外や蛍光灯下等の周囲が明るい場合に電力消費を抑えられる）とを、容易に切り替えることができる。
【００５７】
また、反射面（鏡面）を細かく分割していることにより、光制御体１を薄くすることができ、もつて軽くすることもできる。
【００５８】
さらに、内蔵光源６からの直接の照明光が光制御体１の透明電極４面で全反射するように、内蔵光源６からの照明光の入射角度を設定していることにより、光の利用効率をより一層高くすることができる。
【００５９】
さらにまた、反射型表示体５として液晶表示パネルを用いていることにより、反射型表示体５と光制御体１との間にある電極（好ましくは、アース電極）を共用することができる。
【００６０】
なお、第１の材料層（液晶層）２と第２の材料層（レリーフ層）３の屈折率差による正反射光を用いる際には、図１に示す反射面の角度θに依存して、第１の材料層２−第２の材料層３界面における全反射光が反射型表示体５に入射する角度、および当該界面における光制御体１からの射出側への屈折角度が変化することから、使用状態に応じて、上記角度θを適切に設定すればよい。
【００６１】
ここで、通常の表示体に用いる場合には、射出光の大部分が正面付近に分布することが好ましいので、正面方向に射出光が向かうように上記角度θを設定する。
【００６２】
また、正反射光を用いる場合には、第１の材料層２−第２の材料層３界面における屈折率差による反射率の分だけ、内蔵光源６からの照明光を反射型表示体５に入射することができる。
【００６３】
よって、十分な屈折率差を設定することにより、十分な効率で反射型表示体５を照明することができる。
【００６４】
さらに、本実施の形態の光制御体１を全反射しつつ導波する光を利用することにより、光制御体１をより一層薄くすることができる。
【００６５】
上述したように、本実施の形態では、外部からの光に作用を及ぼさず、光の利用効率やコントラストを高めて、明所での特性を変化させず、暗所での内蔵光源６による表示をすることが可能な構成が小型で安価でありしかも薄型かつ軽量な光制御体およびそれを用いた反射型表示装置を得ることが可能となる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
図２（ａ）（ｂ）は、本実施の形態による光制御体およびそれを用いた反射型表示装置の構成例を示す縦断面図であり、図１（ａ）（ｂ）と同一要素には同一符号を付して示している。
【００６７】
すなわち、図２（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態による光制御体１は、光透過性の材質からなる微小な構造を有した平面状の第１の材料層２と、この第１の材料層２と異なった材質の光透過性の材質からなる微小な構造を有し、第１の材料層２に密着させて設けられた平面状の第２の材料層３とを、図示しない可変電圧源からの可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極４にて挟んで成り、第１の材料層２または第２の材料層３のうち一方の材料層（本例では、第１の材料層２）は、一対の透明電極４間に電圧を印加することによって屈折率が変化する材質として構成している（本例では、第１の材料層２を液晶層２、第２の材料層３をレリーフ層３としている）。
【００６８】
また、上記構成を有する光制御体１を、光の反射と散乱を利用して文字や画像等を表示する反射型表示体５の前面側、すなわち表示面側に対向させて配置し、さらに上記光制御体１の一側面側に、光制御体１に照明光を入射させる内蔵光源６を配設して、反射型表示装置全体を構成している。
【００６９】
ここで、光制御体１において、可変電圧源からの可変電圧としては、互いに大きさが異なる第１の電圧Ｅ１または第２の電圧Ｅ２を、一対の透明電極４間に印加するようにし、第１の材料層２または第２の材料層３の材質として、上記二つの電圧状態Ｅ１，Ｅ２に対応する屈折率をそれぞれＮL0，ＮL1とした時、第２の材料層３または第１の材料層２の材質として上記ＮL0またはＮL1のいずれか一方とほぼ同等の屈折率を有するものとしている。
【００７０】
また、第１の材料層２および第２の材料層３の二つの材質の界面における屈折率差による反射率としては、上記二つの材質の屈折率差が最大の場合に５０％、屈折率差が最小の場合に０％となるようにすることが好ましい。
【００７１】
さらに、上記第１の材料層２および第２の材料層３の二つの材質の分布としては、あらかじめ二つの材質が回折格子を構成している。
【００７２】
なお、上記回折格子としては、体積型でもよいが、表面レリーフ型の回折格子とすることが好ましい。
【００７３】
この時、表面レリーフの溝深さを適切に設定することにより、反射時の回折効率を最大にし、透過時の回折効率を最小にすることができる。
【００７４】
勿論、反射時／透過時の回折効率のバランスは、適宜・任意に設定することができる。
【００７５】
また、表面レリーフ型の回折格子を用いる場合には、ブレーズド回折格子とすることが好ましい。
【００７６】
さらに、上記回折格子の回折効率を局所的に変化させている（回折格子の深さを替える等で実現可能である）。
【００７７】
さらにまた、上記回折格子の断面形状としては、鋸歯状としている。
【００７８】
一方、反射型表示装置において、上記内蔵光源６の使用時には、第１の材料層２の材質の屈折率と第２の材料層３の材質の屈折率とが異なる屈折率となるように、また内蔵光源６の未使用時（外部照明光の使用時）には、第１の材料層２の材質の屈折率と第２の材料層３の材質の屈折率とがほぼ同等の屈折率となるように、可変電圧源から一対の透明電極４間に上記二つの電圧Ｅ１，Ｅ２を切り替えて印加するようにしている。
【００７９】
また、上記内蔵光源６からの直接の照明光が、上記光制御体１の透明電極４面で全反射するように、内蔵光源６からの照明光の入射角度を設定するようにしている。
【００８０】
さらに、上記反射型表示体５としては、液晶表示パネルを用いている（なお、通常の印刷物を用いてもよい）。
【００８１】
次に、以上のように構成した本実施の形態による光制御体１およびそれを用いた反射型表示装置においては、光透過性の材質からなる平面状の第１の材料層２と、第１の材料層２と異なった材質の光透過性の材質からなる第１の材料層２に密着させて設けられた平面状の第２の材料層３とを、可変電圧が印加される平面状の一対の透明電極４にて挟んで構成し、第１の材料層２は、一対の透明電極４間に電圧を印加することで屈折率が変化する材質（液晶）としていることにより、一対の透明電極４間に可変電圧を印加して電圧の状態を変化させることで、二つの材料層２，３の屈折率差を小さくしたり大きくしたりすることが可能となる。
【００８２】
これにより、二つの材料層２，３の界面での反射率を容易に制御することができる。
【００８３】
すなわち、具体的には、可変電圧源からの可変電圧として、大きさが異なる第１の電圧Ｅ１または第２の電圧Ｅ２を一対の透明電極４間に印加し、第１の材料層２または第２の材料層３の材質として、二つの電圧状態Ｅ１，Ｅ２に対応する屈折率をＮL0，ＮL1とした時、第２の材料層３または第１の材料層２の材質として、このいずれか一方の屈折率とほぼ同等の屈折率を有するものとしていることにより、一対の透明電極４間に印加する電圧の状態を変化させることで、二つの材料層２，３の屈折率差を同一としたり異ならせたりすることが可能となるため、二つの材料層２，３の界面での反射率を制御することができる。
【００８４】
これにより、光の反射と散乱を利用した反射型表示体５と組み合わせることにより、一対の透明電極４間の電圧の制御によって、外部からの光による表示状態（外部からの照明光が反射型表示体５を照明し、外部へ射出する表示状態であり、外部照明により表示像を観察可能な状態;屋外や蛍光灯下など周囲が明るい場合に電力消費を抑えられる）と、内蔵光源６からの光による表示状態（内蔵光源６からの光が反射型表示体５を照明し、外部へ射出する表示状態であり、内蔵光源６により表示像を観察可能な状態;周囲が暗い場合等に表示像を観察する際に有効）とを、電気的に簡便に切り替えることができる。
【００８５】
すなわち、外部からの光による表示状態にある場合には、光制御体１は単なる光透過板として作用して、表示像に影響を一切与えない。
【００８６】
一方、内蔵光源６からの光による表示状態にある場合には、十分な光を表示像に与えることが可能となる。
【００８７】
また、第１の材料層２および第２の材料層３の二つの材質の界面における屈折率差による反射率として、二つの材質の屈折率差が最大の場合に５０％、屈折率差が最小の場合に０％となるようにしていることにより、光の利用効率を最大とすることができる。
【００８８】
一方、第１の材料層２および第２の材料層３の二つの材質の分布として、二つの材質が回折格子を構成するものとしていることにより、二つの材質の屈折率が異なる状態では、材質間の屈折率の違いによって回折光が発生し（屈折率が同一の場合には回折光は発生しない）、内蔵光源６からの光を回折して反射型表示体５へ導き、反射型表示体５からの反射した散乱光を外部（特に反射型表示体５に対して垂直方向付近）へ射出することができる。
【００８９】
すなわち、図２（ａ）に示すように、内蔵光源６の使用時には、第１の材料層２の材質の屈折率と第２の材料層３の材質の屈折率とが異なる屈折率となるように、また図２（ｂ）に示すように、内蔵光源６の未使用時（外部照明光の使用時）には、第１の材料層２の材質の屈折率と第２の材料層３の材質の屈折率とがほぼ同等の屈折率となるように、一対の透明電極４間に二つの電圧を切り替えて印加していることにより、内蔵光源６からの光が反射型表示体５を照明し、外部へ射出する表示状態（内蔵光源６により表示像を観察可能な状態;周囲が暗い場合等に表示像を観察する際に有効）と、外部からの光が反射型表示体５を照明し、外部へ射出する表示状態（外部照明により表示像を観察可能な状態;屋外や蛍光灯下等の周囲が明るい場合に電力消費を抑えられる）とを、容易に切り替えることができる。
【００９０】
また、回折格子を表面レリーフ型回折格子としていることにより、一方の材質でエンボス等の方法により安価に量産し、レリーフ面に液晶を流し込むことによって容易に光制御体１を作製することができる。
【００９１】
さらに、表面レリーフ型回折格子をブレーズド回折格子としていることにより、光の利用効率をより一層高くすることができる。
【００９２】
また、回折格子の回折効率を局所的に変化させていることにより、光制御体１面内で均一な光強度の射出光を容易に作ることができる。
【００９３】
さらに、回折格子の断面形状を鋸歯状としていることにより、内部光源６からの入射光に対する射出光の割合を増やすことができる。
【００９４】
一方、内蔵光源６からの直接の照明光が光制御体１の透明電極４面で全反射するように、内蔵光源６からの照明光の入射角度を設定していることにより、光の利用効率をより一層高くすることができる。
【００９５】
また、反射型表示体５として液晶表示パネルを用いていることにより、反射型表示体５と光制御体１との間にある電極（好ましくは、アース電極）を共用することができる。
【００９６】
なお、第１の材料層（液晶層）２と第２の材料層（レリーフ層）３の屈折率差による反射に基づく回折光を用いる際には、図２に示す回折格子の格子間隔ｄに依存して、第１の材料層２−第２の材料層３界面における回折光が反射型表示体５に入射する角度、および当該界面における光制御体１からの射出側への回折角度が変化することから、使用状態に応じて、上記回折格子の格子間隔ｄを適切に設定すればよい。
【００９７】
ここで、通常の表示体に用いる場合には、射出光の大部分が正面付近に分布することが好ましいので、正面方向に射出光が向かうように上記回折格子の格子間隔ｄを設定する。
【００９８】
また、回折光を用いる場合には、レリーフ形状の形状を非常に小さくすることができ（典型的には、０．５μｍ以下）、光制御体１を極めて薄くすることができ、もって軽くすることもできる。
【００９９】
さらに、第１の材料層２である液晶層を薄くすることも可能となるため、消費電力を低く抑えることができる。
【０１００】
さらに、本実施の形態の光制御体１を全反射しつつ導波する光を利用することにより、光制御体１をより一層薄くすることができる。
【０１０１】
上述したように、本実施の形態でも、外部からの光に作用を及ぼさず、光の利用効率やコントラストを高めて、明所での特性を変化させず、暗所での内蔵光源６による表示をすることが可能な構成が小型で安価でありしかも薄型かつ軽量な光制御体およびそれを用いた反射型表示装置を得ることが可能となる。
【０１０２】
（第３の実施の形態）
図３は、本実施の形態による光制御体およびそれを用いた反射型表示装置の構成例を示す縦断面図であり、図１（ａ）（ｂ）と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１０３】
すなわち、図３に示すように、本実施の形態による光制御体１およびそれを用いた反射型表示装置は、前記図１（ａ）（ｂ）における第１の材料層２および第２の材料層３の厚さを、光制御体１の厚さが一定の条件の下で、光制御体１の一端側から他端側にかけて連続的に変化させた構成としている。
【０１０４】
本例では、第１の材料層２の厚さが光制御体１の上端側から下端側にかけて連続的に薄くなるようにし、第２の材料層３の厚さが光制御体１の上端側から下端側にかけて連続的に厚くなるように変化させている。
【０１０５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による光制御体１およびそれを用いた反射型表示装置においては、前述した第１の実施の形態の場合と同様の作用効果を奏することができるのに加えて、内蔵光源６からの光を、上端から下端までほぼ同条件で反射することができ、反射型表示体５への照明をより一層均一に行なうことができる。
【０１０６】
上述したように、本実施の形態では、外部からの光に作用を及ぼさず、光の利用効率やコントラストを高めて、明所での特性を変化させず、暗所での内蔵光源６による表示をすることが可能な構成が小型で安価でありしかも薄型かつ軽量な光制御体およびそれを用いた反射型表示装置をきわめて容易に製作して得ることが可能となる。
【０１０７】
（その他の実施の形態）
前記各実施の形態では、第１の材料層２を液晶層２、第２の材料層３をレリーフ層３とした場合について説明したが、これに限らず、第１の材料層２または第２の材料層３を、一対の透明電極４間に電圧を印加することによって屈折率差が変化する材質とするようにすれば、これら以外の材質で構成してもよい。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、外部からの光に作用を及ぼさず、光の利用効率やコントラストを高めて、明所での特性を変化させず暗所での内蔵光源による表示をすることが可能な構成が小型で安価でありしかも薄型かつ軽量な光制御体を用いた表示装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による光制御体およびそれを用いた反射型表示装置の第１の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】  本発明による光制御体およびそれを用いた反射型表示装置の第２の実施の形態を示す縦断面図。
【図３】  本発明による光制御体およびそれを用いた反射型表示装置の第３の実施の形態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…光制御体
２…第１の材料層
３…第２の材料層
４…透明電極
５…反射型表示体
６…内蔵光源。
【図１】
0004622072.tif 000002
【図２】
0004622072.tif 000003
【図３】
0004622072.tif 000004