JP2011138682A - 光取り出し装置およびカラー表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバを導光体として用いた、光の取り出し効率が高い光取り出し装置を得るとともに、光の利用効率および色純度が高いカラー表示装置を得る。
【解決手段】光ファイバ１を導光体として用いた光取り出し装置であって、光ファイバ１の入光部に入射された光を伝達させるコア２と、コア２の周囲に設けられ、コア２との界面で光を反射させるクラッド３と、光ファイバ１の出光部に設けられ、出光部で光を反射させる端部反射板４とを備え、コア２は、光の伝達方向に対して所定の法線方向に、クラッド３から露出されている。また、この光取り出し装置を用いたカラー表示装置であって、液晶表示素子７と光取り出し装置が並べられて構成されたバックライト６とを備え、光ファイバ１のコア２が、液晶表示素子７の方向に露出されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、光ファイバを導光体として用いた光取り出し装置、およびこの光取り出し装置を用いたカラー表示装置に関する。

図１６は、光ファイバを導光体として用いた一般的な光取り出し装置を示す断面図である。図１６において、光ファイバ５１は、コア５２とコア５２の周囲を覆うクラッド５３とから構成されている。
この光取り出し装置では、光ファイバ５１の入光部（図の左側）に入射された入射光は、光ファイバ５１の内部において、コア５２とクラッド５３との界面で全反射されて進行する。そのため、出射光は、出光部（図の右側）のみから出射され、光の伝達方向に対して法線方向には出射されない。

すなわち、この光取り出し装置では、入光部に入射された入射光が出光部のみから点状の出射光として取り出される。
したがって、この光取り出し装置を線状または面状の照明装置やバックライト装置として使用することができないという問題があった。
なお、コアをクラッドで覆った光ファイバのみでなく、コアを直接反射板で覆った光ファイバを導光体として用いた光取り出し装置についても、同様の問題があった。

そこで、このような問題を解決するために、液晶表示装置のバックライトユニットにおいて、光を均一に側面発光させるサイドライトタイプの光ファイバを、導光板の周囲を取り囲むように配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
サイドライトタイプの光ファイバを用いることにより、線状または面状の照明装置やバックライト装置として使用可能な光取り出し装置を得ることができる。

また、図１７は、従来のカラー表示装置を示す説明図である。図１７（ａ）は、従来のカラー表示装置の斜視図を示し、図１７（ｂ）は、従来のカラー表示装置の断面図を示し、図１７（ｃ）は、液晶表示素子５５の平面図を示している。
図１７において、このカラー表示装置は、バックライトユニット５４と、液晶表示素子（非自発光表示素子）５５とから構成されている。

バックライトユニット５４は、白色の光源５６が設けられた光源基板５７が、導光板５８の端面部に取り付けられて構成されている。液晶表示素子５５は、偏光板５９、ＴＦＴ基板６０、液晶層６１、カラーフィルタ基板６２および偏光板６３が順に重ねられて構成されている。また、液晶表示素子５５は、ストライプ状の画素配列を有している。
このカラー表示装置において、バックライトユニット５４からの白色光が液晶表示素子５５に送り込まれ、カラーフィルタ基板６２を通して所望の色が表示される。

特開２００３−１９５２９７号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１に示されたサイドライトタイプの光ファイバを導光体として用いた光取り出し装置を構成した場合、光ファイバの側面の全方向に向けて光が出射されるので、照明装置やバックライト装置としての光の取り出し効率が低いという問題がある。また、サイドライトタイプの光ファイバの加工方法は、特許文献１には示されていない。

また、従来のカラー表示装置では、バックライトからの白色光を、液晶表示素子内に設けられたカラーフィルタにより、不要な光を吸収することで所望の色が表示されているので、光の損失が発生し、光の利用効率が低いという問題がある。また、カラーフィルタの特性が急峻ではないので、カラーフィルタの該当する色以外の色成分の漏れが発生し、色純度が低いという問題もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、光ファイバを導光体として用いた、光の取り出し効率が高い光取り出し装置を得るとともに、光の利用効率および色純度が高いカラー表示装置を得ることを目的とする。

この発明に係る光取り出し装置は、光ファイバを導光体として用いた光取り出し装置であって、光ファイバの入光部に入射された光を伝達させるコアと、コアの周囲に設けられ、コアとの界面で光を反射させる反射材と、光ファイバの出光部に設けられ、出光部で光を反射させる端部反射板とを備え、コアは、光の伝達方向に対して所定の法線方向に、反射材から露出されているものである。

また、この発明に係るカラー表示装置は、上述したこの発明に係る光取り出し装置を用いたカラー表示装置であって、ストライプ状の画素配列を有する非自発光表示素子または光シャッター素子と、非自発光表示素子または光シャッター素子と重ねて配置され、非自発光表示素子または光シャッター素子の同色画素列の列数分の光取り出し装置が並べられて構成されたバックライトとを備え、バックライトの各光ファイバの入光部には、発光素子から非自発光表示素子または光シャッター素子の各画素列の表示色に対応した色の光が入射され、コアは、非自発光表示素子または光シャッター素子の方向に露出されているものである。

この発明に係る光取り出し装置によれば、光ファイバの入光部に入射された光を伝達させるコアは、光の伝達方向に対して所定の法線方向に、コアの周囲に設けられてコアとの界面で光を反射させる反射材から露出されている。また、光ファイバの出光部には、光を反射させる端部反射板が設けられている。そのため、入光部に入射された光は、光の伝達方向に対して所定の法線方向のみから取り出される。
したがって、光ファイバを導光体として用いた、光の取り出し効率が高い光取り出し装置を得ることができる。

また、この発明に係るカラー表示装置によれば、ストライプ状の画素配列を有する非自発光表示素子または光シャッター素子と、非自発光表示素子または光シャッター素子と重ねて配置され、非自発光表示素子または光シャッター素子の同色画素列の列数分の光取り出し装置が並べられて構成されたバックライトとを備え、バックライトの各光ファイバの入光部には、発光素子から非自発光表示素子または光シャッター素子の各画素列の表示色に対応した色の光が入射され、コアは、非自発光表示素子または光シャッター素子の方向に露出されている。そのため、カラーフィルタを用いることなく、所望の色を表示することができる。
したがって、光の利用効率および色純度が高いカラー表示装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る光ファイバを導光体として用いた光取り出し装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る光ファイバを導光体として用いた別の光取り出し装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る光ファイバを導光体として用いた光取り出し装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る光ファイバを導光体として用いた別の光取り出し装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係るカラー表示装置を示す説明図である。 図５に示した液晶表示素子およびバックライトユニットを示す平面図である。 この発明の実施の形態４に係るカラー表示装置を示す説明図である。 図７に示した液晶表示素子およびバックライトユニットを示す平面図である。 この発明の実施の形態５に係るカラー表示装置の縦方向断面を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係る別のカラー表示装置の縦方向断面を示す断面図である。 この発明の実施の形態６に係るカラー表示装置のバックライトユニットを示す平面図である。 この発明の実施の形態７に係るカラー表示装置のバックライトユニットの縦方向断面を示す断面図である。 この発明の実施の形態８に係るカラー表示装置のバックライトユニットの縦方向断面を示す断面図である。 この発明の実施の形態９に係るカラー表示装置を示す説明図である。 この発明の実施の形態１０に係るカラー表示装置を示す説明図である。 光ファイバを導光体として用いた一般的な光取り出し装置を示す断面図である。 従来のカラー表示装置を示す説明図である。

以下、この発明の光取り出し装置及びカラー表示装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る光ファイバを導光体として用いた光取り出し装置を示す断面図である。
図１において、光ファイバ１は、コア２とコア２の周囲に設けられたクラッド（反射材）３とから構成されている。また、光ファイバ１の出光部（図の右側）には、端部反射板４が設けられている。

コア２は、光ファイバ１の入光部（図の左側）に入射された入射光を伝達させる。クラッド３は、コア２の屈折率よりも低い屈折率を有し、コア２との界面で光を反射させる。端部反射板４は、光ファイバ１の出光部において、入光部に入射されてコア２内を伝達された光を反射させる。なお、光ファイバ１の入光部に別の端部反射板を設けてもよい。

ここで、コア２は、光の伝達方向（図の右方向）に対して所定の法線方向（図の上方向）に、光ファイバ１の全長にわたってクラッド３から露出されている。具体的には、クラッド３は、例えば図の上方から平面的かつ均一に、コア２がむき出しになるまで切削され、コア２は、図の上方に向けて露出されている。

図１に示した光取り出し装置において、光ファイバ１の入光部に入射された入射光は、コア２の露出された箇所から、光の伝達方向に対して法線方向に出射される。すなわち、入光部に入射された入射光が、実線状の出射光として、光の伝達方向に対して所定の法線方向に取り出される。そのため、この実線状の光取り出し装置を、照明装置やバックライト装置等として使用することができる。また、実線状の光取り出し装置を複数本使用することにより、薄くてフレキシビリティのある面状の光源として使用することもできる。

以上のように、実施の形態１によれば、光ファイバの入光部に入射された光を伝達させるコアは、光の伝達方向に対して所定の法線方向に、コアの周囲に設けられてコアとの界面で光を反射させる反射材から露出されている。また、光ファイバの出光部には、光を反射させる端部反射板が設けられている。そのため、入光部に入射された光は、光の伝達方向に対して所定の法線方向のみから取り出される。
したがって、光ファイバを導光体として用いた、光の取り出し効率が高い光取り出し装置を得ることができる。

なお、上記実施の形態１では、コア２が、光の伝達方向に対して所定の法線方向に、光ファイバ１の全長にわたってクラッド３から露出されていると説明した。しかしながら、これに限定されず、コア２は、光の伝達方向に対して所定の法線方向に、光ファイバ１の全長に対して部分的にクラッド３から露出されていてもよい。以下、このような光ファイバ１を導光体として用いた光取り出し装置について説明する。

図２は、この発明の実施の形態１に係る光ファイバを導光体として用いた別の光取り出し装置を示す断面図である。
図２において、コア２は、光の伝達方向（図の右方向）に対して所定の法線方向（図の上方向）に、光ファイバ１の全長に対して部分的にクラッド３から露出されている。具体的には、クラッド３は、例えば図の上方から選択的に、コア２がむき出しになるまで切削され、コア２は、図の上方に向けて部分的に露出されている。なお、その他の構成は、図１と同様なので、説明を省略する。

図２に示した光取り出し装置において、光ファイバ１の入光部に入射された入射光は、コア２の露出された箇所から、光の伝達方向に対して法線方向に出射される。すなわち、入光部に入射された入射光が、破線状の出射光として、光の伝達方向に対して所定の法線方向に取り出される。そのため、この破線状の光取り出し装置を、照明装置やバックライト装置等として使用することができる。また、破線状の光取り出し装置を複数本使用することにより、薄くてフレキシビリティのある面状の光源として使用することもできる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る光ファイバを導光体として用いた光取り出し装置を示す断面図である。
図３において、光ファイバ１は、コア２とコア２の周囲に設けられた側面反射板（反射材）５とから構成されている。また、光ファイバ１の出光部（図の右側）には、端部反射板４が設けられている。

コア２は、光ファイバ１の入光部（図の左側）に入射された入射光を伝達させる。側面反射板５は、入光部に入射された入射光をコア２との界面で反射させる。端部反射板４は、光ファイバ１の出光部において、入光部に入射されてコア２内を伝達された光を反射させる。

ここで、コア２は、光の伝達方向（図の右方向）に対して所定の法線方向（図の上方向）に、光ファイバ１の全長にわたって側面反射板５から露出されている。具体的には、側面反射板５は、例えば図の上方から平面的かつ均一に、コア２がむき出しになるまで切削され、コア２は、図の上方に向けて露出されている。なお、側面反射板５は、あらかじめコア２がむき出しになるように形成されてもよい。

図３に示した光取り出し装置において、光ファイバ１の入光部に入射された入射光は、コア２の露出された箇所から、光の伝達方向に対して法線方向に出射される。すなわち、入光部に入射された入射光が、実線状の出射光として、光の伝達方向に対して所定の法線方向に取り出される。そのため、この実線状の光取り出し装置を、照明装置やバックライト装置等として使用することができる。また、実線状の光取り出し装置を複数本使用することにより、薄くてフレキシビリティのある面状の光源として使用することもできる。

以上のように、実施の形態２によれば、光ファイバの入光部に入射された光を伝達させるコアは、光の伝達方向に対して所定の法線方向に、コアの周囲に設けられてコアとの界面で光を反射させる反射材から露出されている。また、光ファイバの出光部には、光を反射させる端部反射板が設けられている。
そのため、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、上記実施の形態２では、コア２が、光の伝達方向に対して所定の法線方向に、光ファイバ１の全長にわたって側面反射板５から露出されていると説明した。しかしながら、これに限定されず、コア２は、光の伝達方向に対して所定の法線方向に、光ファイバ１の全長に対して部分的に側面反射板５から露出されていてもよい。以下、このような光ファイバ１を導光体として用いた光取り出し装置について説明する。

図４は、この発明の実施の形態２に係る光ファイバを導光体として用いた別の光取り出し装置を示す断面図である。
図４において、コア２は、光の伝達方向（図の右方向）に対して所定の法線方向（図の上方向）に、光ファイバ１の全長に対して部分的に側面反射板５から露出されている。具体的には、側面反射板５は、例えば図の上方から選択的に、コア２がむき出しになるまで切削され、コア２は、図の上方に向けて部分的に露出されている。なお、その他の構成、作用および効果は、図３と同様なので、説明を省略する。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係るカラー表示装置を示す説明図である。図５（ａ）は、カラー表示装置の斜視図を示し、図５（ｂ）は、カラー表示装置の横方向断面図を示し、図５（ｃ）は、カラー表示装置の縦方向断面図を示す。また、図６は、図５に示した液晶表示素子７およびバックライトユニット６を示す平面図である。図６（ａ）は、液晶表示素子７の平面図を示し、図６（ｂ）は、バックライトユニット６の平面図を示している。

図５において、このカラー表示装置は、バックライトユニット６と、液晶表示素子（非自発光表示素子）７とから構成されている。
バックライトユニット６は、発光ダイオード等の発光素子からなる光源８と、複数の光ファイバ１が並べてられて構成された光ファイバ群９と、光ファイバ群９の出光部に設けられた端部反射板４とから構成されている。複数の光ファイバ１のそれぞれと端部反射板４とは、上記実施の形態１で示した光取り出し装置を構成している（図１参照）。

液晶表示素子７は、バックライトユニット６と重ねて配置され、偏光板１０、ＴＦＴ基板１１、液晶層１２、ブラックマトリクス基板１３および偏光板１４が順に重ねられて構成されている。なお、液晶表示素子７に代えて、他の非自発光表示素子または光シャッター素子を用いてもよい。

図６において、液晶表示素子７は、ストライプ状の画素配列を有している。また、バックライトユニット６は、液晶表示素子７の同色画素列の列数分の光ファイバ１（光取り出し装置）が並べられて構成されている。また、各光ファイバ１の入光部には、光源８から液晶表示素子７の各画素列の表示色（赤、緑、青）に対応した色の光が入射される。ここで、各光ファイバ１のコア２は、液晶表示素子７の方向に露出されている（図５も参照）。

このカラー表示装置において、各光ファイバ１の入光部に入射された光は、図５（ｂ）、（ｃ）に示されるように、液晶表示素子７の各画素列の表示色に対応した色の光として、液晶表示素子７の画素開口部に送り込まれる。これにより、所望の色が表示され、カラー表示装置として動作することが分かる。

以上のように、実施の形態３によれば、カラー表示装置は、ストライプ状の画素配列を有する非自発光表示素子または光シャッター素子と、非自発光表示素子または光シャッター素子と重ねて配置され、非自発光表示素子または光シャッター素子の同色画素列の列数分の光取り出し装置が並べられて構成されたバックライトとを備え、バックライトの各光ファイバの入光部には、発光素子から非自発光表示素子または光シャッター素子の各画素列の表示色に対応した色の光が入射され、コアは、非自発光表示素子または光シャッター素子の方向に露出されている。そのため、カラーフィルタを用いることなく、光源として赤、緑、青等の単色光を使用して、所望の色を表示することができる。
したがって、光の利用効率および色純度が高いカラー表示装置を得ることができる。

また、カラーフィルタを使用しないことにより、液晶表示素子の低コスト化および低消費電力化を実現することができる。
また、非自発光表示素子または光シャッター素子を用いた従来のカラー表示装置は、バックライトとしてアクリル等の樹脂で形成された導光板を使用しており、所望の輝度と均一性とを確保するためにある程度の厚みと硬さが必要となるが、上記実施の形態１で示した光取り出し装置をバックライトに用いることにより、カラー表示装置を薄型化することができる。

なお、上記実施の形態３では、バックライトユニット６が、上記実施の形態１で示した光取り出し装置を用いて構成されていると説明したが、これに限定されない。バックライトユニットは、上記実施の形態２で示した光取り出し装置（図３参照）を用いて構成されてもよい。この場合も上記実施の形態３と同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４に係るカラー表示装置を示す説明図である。図７（ａ）は、カラー表示装置の斜視図を示し、図７（ｂ）は、カラー表示装置の横方向断面図を示し、図７（ｃ）は、カラー表示装置の縦方向断面図を示す。また、図８は、図７に示した液晶表示素子７およびバックライトユニット６を示す平面図である。図８（ａ）は、液晶表示素子７の平面図を示し、図８（ｂ）は、バックライトユニット６の平面図を示している。

図７において、このカラー表示装置は、バックライトユニット６と、液晶表示素子（非自発光表示素子）７とから構成されている。
バックライトユニット６は、ＬＥＤ等の発光素子からなる光源８と、複数の光ファイバ１が並べてられて構成された光ファイバ群９と、光ファイバ群９の出光部に設けられた端部反射板４とから構成されている。複数の光ファイバ１のそれぞれと端部反射板４とは、上記実施の形態１で示した光取り出し装置を構成している（図２参照）。

液晶表示素子７は、バックライトユニット６と重ねて配置され、偏光板１０、ＴＦＴ基板１１、液晶層１２、ブラックマトリクス基板１３および偏光板１４が順に重ねられて構成されている。なお、液晶表示素子７に代えて、他の非自発光表示素子または光シャッター素子を用いてもよい。

図８において、液晶表示素子７は、ストライプ状の画素配列を有している。また、バックライトユニット６は、液晶表示素子７の同色画素列の列数分の光ファイバ１（光取り出し装置）が並べられて構成されている。また、各光ファイバ１の入光部には、光源８から液晶表示素子７の各画素列の表示色（赤、緑、青）に対応した色の光が入射される。

ここで、各光ファイバ１のコア２は、液晶表示素子７の方向に、液晶表示素子７の画素開口部Ｗに対応して露出されている（図７も参照）。すなわち、各光ファイバ１のクラッド３は、液晶表示素子７の画素開口部Ｗに相当する部分だけ、コア２がむき出しになるまで切削されている。また、画素開口部Ｗのピッチｐは、コア２の露出されている部分のピッチｐ（クラッド３の選択的切削ピッチｐ）と等しくされている。

このカラー表示装置において、各光ファイバ１の入光部に入射された光は、図７（ｂ）、（ｃ）に示されるように、液晶表示素子７の各画素列の表示色に対応した色の光として、液晶表示素子７の画素開口部Ｗに送り込まれる。これにより、所望の色が表示され、カラー表示装置として動作することが分かる。また、コア２が液晶表示素子７の画素開口部Ｗに対応して露出されているので、ブラックマトリクス基板１３で損失される光が存在しない。

以上のように、実施の形態４によれば、カラー表示装置は、ストライプ状の画素配列を有する非自発光表示素子または光シャッター素子と、非自発光表示素子または光シャッター素子と重ねて配置され、非自発光表示素子または光シャッター素子の同色画素列の列数分の光取り出し装置が並べられて構成されたバックライトとを備え、バックライトの各光ファイバの入光部には、発光素子から非自発光表示素子または光シャッター素子の各画素列の表示色に対応した色の光が入射され、コアは、非自発光表示素子または光シャッター素子の方向に、非自発光表示素子または光シャッター素子の画素開口部に対応して露出されている。
そのため、上記実施の形態３と同様の効果を得ることができるとともに、上記実施の形態３のものよりも光の利用効率を向上させることができる。

なお、上記実施の形態４では、バックライトユニット６が、上記実施の形態１で示した光取り出し装置を用いて構成されていると説明したが、これに限定されない。バックライトユニットは、上記実施の形態２で示した光取り出し装置（図４参照）を用いて構成されてもよい。この場合も上記実施の形態４と同様の効果を得ることができる。

実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５に係るカラー表示装置の縦方向断面を示す断面図である。
図９において、各光ファイバ１の、液晶表示素子７の画素開口部に対応してコア２が露出された箇所には、コア２の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率体１５が、クラッド３面よりも突出して充填され、液晶表示素子７に密着されている。なお、その他の構成は、上述した実施の形態４と同様なので、説明を省略する。

以上のように、実施の形態５によれば、光ファイバの、非自発光表示素子または光シャッター素子の画素開口部に対応してコアが露出された箇所に、コアの屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率体が充填されている。
そのため、コアの界面で発生する全反射量が低減され、光の伝達方向に対して法線方向に取り出される光が多くなるので、より多くの光を非自発光表示素子または光シャッター素子に送り込むことができる。

なお、上記実施の形態５では、光ファイバ１が、上記実施の形態１で示したコア２およびクラッド３からなるものである場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。光ファイバ１は、上記実施の形態２で示したように、コア２および側面反射板５からなるものであってもよい。このとき、カラー表示装置の縦方向断面は、図１０に示されるようになる。この場合も、上記実施の形態５と同様の効果を得ることができる。

実施の形態６．
図１１は、この発明の実施の形態６に係るカラー表示装置のバックライトユニット６を示す平面図である。
図１１において、発光ダイオード等の発光素子からなる光源８は、赤光源、緑光源および青光源を含んでいる。ここで、互いに同色の光が入射される光ファイバ１は、束ねて並列接続されており、束ねられた光ファイバ１に対して、それぞれ１つの光源から光が入射されている。なお、その他の構成は、上述した実施の形態３、４と同様なので、説明を省略する。また、発光ダイオードに代えて、半導体レーザを用いてもよい。

以上のように、実施の形態６によれば、発光素子は、赤、緑および青の発光ダイオードまたは半導体レーザであり、互いに同色の光が入射される光ファイバは束ねて接続され、それぞれ１つの発光素子から光が入射される。
そのため、光源の数を減らすことができるとともに、光源の配置場所の自由度を向上させることができる。

実施の形態７．
図１２は、この発明の実施の形態７に係るカラー表示装置のバックライトユニット６の縦方向断面を示す断面図である。
図１２において、コア２内には、液晶表示素子（図示せず）の画素開口部に対応する位置に、コア２が露出された箇所と対向するように、くさび形の反射構造体１６が設けられている。なお、その他の構成は、上述した実施の形態３、４と同様なので、説明を省略する。

以上のように、実施の形態７によれば、コア内の非自発光表示素子または光シャッター素子の画素開口部に対応する位置に、コアが露出された箇所と対向するように、くさび形の反射構造体が設けられている。
そのため、光の伝達方向に対して法線方向に取り出される光が多くなるので、より多くの光を非自発光表示素子または光シャッター素子に送り込むことができる。
なお、反射構造体１６の高さを光源８から遠くなるほど高くすることにより、光の伝達方向に対して法線方向に取り出される光を均一にすることができる。

実施の形態８．
図１３は、この発明の実施の形態８に係るカラー表示装置のバックライトユニット６の縦方向断面を示す断面図である。
図１３において、コア２内には、液晶表示素子（図示せず）の画素開口部に対応する位置に、光の入射方向に対して鈍角をなす角度で、ハーフミラー構造体１７が設けられている。なお、その他の構成は、上述した実施の形態３、４と同様なので、説明を省略する。

以上のように、実施の形態８によれば、コア内の非自発光表示素子または光シャッター素子の画素開口部に対応する位置に、光の入射方向に対して鈍角を成す角度で、ハーフミラー構造体が設けられている。
そのため、光の伝達方向に対して法線方向に取り出される光が多くなるので、より多くの光を非自発光表示素子または光シャッター素子に送り込むことができる。

実施の形態９．
図１４は、この発明の実施の形態９に係るカラー表示装置を示す説明図である。図１４（ａ）は、カラー表示装置の斜視図を示し、図１４（ｂ）は、集光シートがない場合の光の出射状態を示し、図１４（ｃ）は、集光シートがある場合の光の出射状態を示している。
図１４において、液晶表示素子７とバックライトユニット６との間には、光ファイバ１の隣接方向（図の左右方向）に光を絞り込む集光シート１８が挿入されている。なお、その他の構成は、上述した実施の形態３、４と同様なので、説明を省略する。

集光シートがない場合、画素列ピッチに対して液晶表示素子７の厚みｔが大きいと、光ファイバ１の隣接方向に出射した光が隣接する画素列に入り込むので、色の混色が発生し、色純度およびコントラストが低下するという問題がある（図１４（ｂ）参照）。
これに対して、集光シートがある場合、光ファイバ１の隣接方向に出射した光が存在するときであっても、光ファイバ１の隣接方向に光が絞り込まれるので、光が隣接する画素列に入り込むことがない（図１４（ｃ）参照）。そのため、色純度およびコントラストの低下を防止することができる。

以上のように、実施の形態９によれば、非自発光表示素子または光シャッター素子とバックライトとの間に、光ファイバの隣接方向に光を絞り込む集光シートが設けられている。
そのため、色純度およびコントラストの低下を防止することができる。

実施の形態１０．
図１５は、この発明の実施の形態１０に係るカラー表示装置を示す説明図である。図１５（ａ）は、カラー表示装置の斜視図を示し、図１５（ｂ）は、カラー表示装置の横方向断面図を示し、図１５（ｃ）は、カラー表示装置の縦方向断面図を示す。また、図１５（ｂ）、（ｃ）の上下段には、それぞれフレキシビリティのない液晶表示素子を用いた場合、およびフレキシビリティのある液晶表示素子を用いた場合のカラー表示装置の断面図を示す。

図１５において、このカラー表示装置は、上記実施の形態１、２に示された光取り出し装置を用いたフレキシビリティのあるバックライトユニット６と、フレキシビリティのある液晶表示素子（非自発光表示素子）７とから構成されている。なお、その他の構成は、上述した実施の形態３、４と同様なので、説明を省略する。

以上のように、実施の形態１０によれば、上記実施の形態１、２に示された光取り出し装置を用いたフレキシビリティのある面状の光源と、フレキシビリティのある非自発光表示素子または光シャッター素子とを組み合わせることにより、横方向および縦方向ともにフレキシビリティのあるカラー表示装置を得ることができる。

１ 光ファイバ、２ コア、３ クラッド、４ 端部反射板、５ 側面反射板、６ バックライトユニット、７ 液晶表示素子、８ 光源、９ 光ファイバ群、１０ 偏光板、１１ ＴＦＴ基板、１２ 液晶層、１３ ブラックマトリクス基板、１４ 偏光板、１５ 高屈折率体、１６ 反射構造体、１７ ハーフミラー構造体、１８ 集光シート。

Claims (13)

1. 光ファイバを導光体として用いた光取り出し装置であって、
   前記光ファイバの入光部に入射された光を伝達させるコアと、
   前記コアの周囲に設けられ、前記コアとの界面で光を反射させる反射材と、
   前記光ファイバの出光部に設けられ、前記出光部で光を反射させる端部反射板と、を備え、
   前記コアは、光の伝達方向に対して所定の法線方向に、前記反射材から露出されている
   ことを特徴とする光取り出し装置。
2. 前記反射材は、前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドであることを特徴とする請求項１に記載の光取り出し装置。
3. 前記反射材は、入射された光を反射させる側面反射板であることを特徴とする請求項１に記載の光取り出し装置。
4. 前記コアは、前記光ファイバの全長にわたって露出されていることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の光取り出し装置。
5. 前記コアは、前記光ファイバの全長に対して部分的に露出されていることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の光取り出し装置。
6. 請求項４に記載の光取り出し装置を用いたカラー表示装置であって、
   ストライプ状の画素配列を有する非自発光表示素子または光シャッター素子と、
   前記非自発光表示素子または光シャッター素子と重ねて配置され、前記非自発光表示素子または光シャッター素子の同色画素列の列数分の前記光取り出し装置が並べられて構成されたバックライトと、を備え
   前記バックライトの各光ファイバの入光部には、発光素子から前記非自発光表示素子または光シャッター素子の各画素列の表示色に対応した色の光が入射され、
   前記コアは、前記非自発光表示素子または光シャッター素子の方向に露出されている
   ことを特徴とするカラー表示装置。
7. 請求項５に記載の光取り出し装置を用いたカラー表示装置であって、
   ストライプ状の画素配列を有する非自発光表示素子または光シャッター素子と、
   前記非自発光表示素子または光シャッター素子と重ねて配置され、前記非自発光表示素子または光シャッター素子の同色画素列の列数分の前記光取り出し装置が並べられて構成されたバックライトと、を備え、
   前記バックライトの各光ファイバの入光部には、発光素子から前記非自発光表示素子または光シャッター素子の各画素列の表示色に対応した色の光が入射され、
   前記コアは、前記非自発光表示素子または光シャッター素子の方向に、前記非自発光表示素子または光シャッター素子の画素開口部に対応して露出されている
   ことを特徴とするカラー表示装置。
8. 前記光ファイバの、前記非自発光表示素子または光シャッター素子の画素開口部に対応して前記コアが露出された箇所に、前記コアの屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率体が充填されていることを特徴とする請求項７に記載のカラー表示装置。
9. 前記発光素子は、赤、緑および青の発光ダイオードまたは半導体レーザであり、
   互いに同色の光が入射される前記光ファイバは束ねて接続され、それぞれ１つの前記発光素子から光が入射される
   ことを特徴とする請求項６から請求項８までの何れか１項に記載のカラー表示装置。
10. 前記コア内の、前記非自発光表示素子または光シャッター素子の画素開口部に対応する位置に、前記コアが露出された箇所と対向するように、くさび形の反射構造体が設けられたことを特徴とする請求項６から請求項９までの何れか１項に記載のカラー表示装置。
11. 前記コア内の、前記非自発光表示素子または光シャッター素子の画素開口部に対応する位置に、光の入射方向に対して鈍角を成す角度で、ハーフミラー構造体が設けられたことを特徴とする請求項６から請求項９までの何れか１項に記載のカラー表示装置。
12. 前記非自発光表示素子または光シャッター素子と前記バックライトとの間に、前記光ファイバの隣接方向に光を絞り込む集光シートが設けられたことを特徴とする請求項６から請求項１１までの何れか１項に記載のカラー表示装置。
13. 前記非自発光表示素子または光シャッター素子は、フレキシブルな材料で構成されていることを特徴とする請求項６から請求項１２までの何れか１項に記載のカラー表示装置。

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