JP2012181245A

JP2012181245A - 表示素子および表示装置

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Publication number: JP2012181245A
Application number: JP2011042463A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hioki; 毅日置; Yutaka Nakai; 豊中井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: US20120218778A1; JP5666945B2; US9329382B2

Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、導光体から取り出す光の指向性を改善した表示素子および表示装置を提供することである。
【解決手段】
本発明の一態様による表示素子は、光透過性で一方向に延在する導光体と、電気信号により変位動作を行う変位層、前記変位層上に設けられた反射層、および前記反射層上に設けられ前記導光体と対向する光取り出し層、を有する光取り出し部と、を備え、前記光取り出し層の前記反射層と対向する一主面には、稜線と前記稜線を挟む２つの斜面とからなる複数のプリズムが形成されており、隣り合う前記稜線の間には谷線が形成されており、少なくとも、隣り合う２つの前記プリズムの対応する斜面同士は前記光取り出し層の前記導光体と対向する他主面との成す角が異なるか、あるいは前記プリズムの前記稜線と前記稜線間にある谷線とが非平行であるか、のいずれか一方である。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は表示素子および表示装置に関する。

現在、表示装置としては、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Display）といった表示面に対して奥行きの少ないＦＰＤ（Flat Panel Display）が、幅広い情報機器に搭載されている。これらＦＰＤの製造方法は、主として支持基板であるガラス基板を用いたものであり、その画面サイズについては、製造時に使用されるガラス基板のサイズにより限定されることになる。

これに対して、光源と光源からの光を導波する導光体と導光体内の導波光を局所的選択的に外部に取り出すための光取り出し部とを有する表示素子を、複数並べて表示面を形成する表示装置の検討が進められている。このような表示装置は、並べる表示素子数によりサイズの制限を受けずに製造できるという特徴がある。しかし、表示装置としての課題として、導光体から取り出す光の指向性を改善することが求められている。

米国特許６６５０８２２号公報

本発明が解決しようとする課題は、導光体から取り出す光の指向性を改善した表示素子および表示装置を提供することである。

本発明の一態様による表示素子は、光透過性で一方向に延在する導光体と、電気信号により変位動作を行う変位層、前記変位層上に設けられた反射層、および前記反射層上に設けられ前記導光体と対向する光取り出し層、を有する光取り出し部と、を備え、前記光取り出し層の前記反射層と対向する一主面には、稜線と前記稜線を挟む２つの斜面とからなる複数のプリズムが形成されており、隣り合う前記稜線の間には谷線が形成されており、少なくとも、隣り合う２つの前記プリズムの対応する斜面同士は前記光取り出し層の前記導光体と対向する他主面との成す角が異なるか、あるいは前記プリズムの前記稜線と前記稜線間にある谷線とが非平行であるか、のいずれか一方である。

本発明の他の態様による表示素子は、光透過性で一方向に延在する導光体と、電気信号により変位動作を行う変位層、前記変位層上に設けられた反射層、および前記反射層上に設けられ前記導光体と対向する光取り出し層、を有する光取り出し部と、を備え、前記光取り出し層の前記反射層と対向する一主面には、稜線と前記稜線を挟む２つの斜面とからなる複数のプリズムが形成されており、隣り合う前記稜線の間には谷線が形成されており、前記プリズムの前記稜線および前記谷線の少なくともいずれか一方は、前記光取り出し層の他主面に投影すると曲線部分を有する。

本発明の一態様による表示装置は、光透過性で一方向に延在する導光体と、電気信号により変位動作を行う変位層、前記変位層上に設けられた反射層、および前記反射層上に設けられ前記導光体と対向する光取り出し層、を有する光取り出し部と、を備え、前記光取り出し層の前記反射層と対向する一主面には、稜線と前記稜線を挟む２つの斜面とからなる複数のプリズムが形成されており、隣り合う前記稜線の間には谷線が形成されており、少なくとも、隣り合う２つの前記プリズムの対応する斜面同士は前記光取り出し層の前記導光体と対向する他主面との成す角が異なるか、あるいは前記プリズムの前記稜線と前記稜線間にある谷線とが非平行であるか、のいずれか一方である表示素子と、前記表示素子それぞれの一端に設けられた複数の光源と、前記光取り出し部に電気信号を与える駆動回路と、を有する。

本発明の他の態様による表示装置は、光透過性で一方向に延在する導光体と、電気信号により変位動作を行う変位層、前記変位層上に設けられた反射層、および前記反射層上に設けられ前記導光体と対向する光取り出し層、を有する光取り出し部と、を備え、前記光取り出し層の前記反射層と対向する一主面には、稜線と前記稜線を挟む２つの斜面とからなる複数のプリズムが形成されており、隣り合う前記稜線の間には谷線が形成されており、前記プリズムの前記稜線および前記谷線の少なくともいずれか一方は、前記光取り出し層の他主面に投影すると曲線部分を有する表示素子と、前記表示素子それぞれの一端に設けられた複数の光源と、前記光取り出し部に電気信号を与える駆動回路と、を有する。

第１の実施形態に係る表示装置を示す平面概略図。図１の表示装置を構成する光源および表示素子を示す平面概略図。図２における光源および表示素子のIII−III線断面を示す図。図３における表示素子のIV−IV線断面を示す拡大図。光取り出し層と反射層のＹＺ断面図。比較例の光取り出し層と反射層のＹＺ断面図。表示素子の視野角依存性についての測定系を示すＹＺ面概略図。図７における角度θと表示素子から取り出される光の強度との関係を表す図。光取り出し層のＸＹ面の一部を示す図。比較例の光取り出し層のＸＹ面の一部を示す図。表示素子の視野角依存性についての測定系を示すＸＺ面概略図。図８における角度φと表示素子から取り出される光の強度との関係を表す図。第２の実施例に係る光取り出し層のＸＹ面を示す図。図１３における光取り出し層、および反射層のXIV−XIV線断面を示す図。図１３における光取り出し層、および反射層のXV−XV線断面を示す図。ＸＹ面における光取り出し部の光の広がりを表す図。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。

なお、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態である表示素子および表示装置について説明する。図１は表示装置の平面概略図を示す。表示装置は、映像信号が入力される映像駆動回路５００と、映像駆動回路５００に接続される光源駆動回路３１０および走査線駆動回路４００と、を有する。外部から映像信号（図示せず）が導入される映像駆動回路５００は、表示動作を行うために映像信号を信号変換し、映像信号に対応する光源駆動信号を光源駆動回路３１０に送り、映像信号に対応する走査駆動信号を走査駆動回路４００に送る。

また表示装置は、Ｘ方向に並べられた複数の光源３００と、光源３００それぞれに対向して設けられ、Ｙ方向に延在する複数の表示素子１と、走査線駆動回路４００に接続され、Ｘ方向に延在し、表示素子１と直交する走査配線４１０と、を有する。表示素子１は、Ｙ方向に延在する導光体１０と、導光体１０と走査配線４１０との交点それぞれに設けられた光取り出し部２０と、を有する。光取り出し部２０は、図１において導光体１０の裏面側に配置されていることとする。光源３００は、光源駆動回路３１０と光源配線３２０を介して接続されている。

光源３００は光源駆動回路３１０により制御された光を放出可能である。光源３００が放出する光は、導光体１０内を全反射しながら一端から他端に向かって進行する。

光取り出し部２０は、走査配線４１０を介して走査線駆動回路４００と接続されている。光取り出し部２０は、走査駆動信号に応じて導光体１０界面における全反射状態を局所的に変化させることが可能であり、これにより光取り出し状態と非光取り出し状態を選択することが可能となる。

本実施形態においては各光取り出し部２０が１画素を形成していることとする。

たとえば、光源３００がＸ方向にＭ個配列され、Ｙ方向に延在する導光体１０ごとに光取出し部２０がＮ個ずつ設けられた表示装置について説明する。このような表示装置は、Ｘ方向にＭ画素、Ｙ方向にＮ画素のＭ×Ｎマトリックス画像を表示することができる。Ｘ方向に並んだＭ個の光取り出し部２０を１ラインとする。１ラインを構成する光取り出し部２０それぞれの光取り出しを制御し、Ｙ方向最上部の第１ラインから最下部の第Ｎラインまでライン単位で順次切り替える。例えばフレームレートを６０Ｈｚとなるような高速で走査動作を行うことにより、ラインスキャン駆動による画像表示が可能となる。

第ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）ラインを表示する際は、各光源３００は第ｉラインの画像データに対応する強さおよび色の光を放出する。これらの光は導光体１０に入射し、導光体１０内をＹ方向に伝播する。この発光に同期して、走査配線４１０を介して第iラインに接続された光取出し素子部２０に光取り出し動作のための走査駆動信号を与えると、光取り出し部２０は光取出し状態となる。このようにして、導光体１０を伝播する光は第ｉ番目の光取出し部２０から局所的に、かつ選択的に取り出される。

所定時間の後、第ｉ＋１ラインの画像データに対応するように光源３００が発光し、かつ走査駆動回路４００が第ｉ＋１番目の走査配線４１０を選択して走査駆動信号を供給することにより、第ｉ＋１番目の画像データに対応する光が第ｉ＋１番目の光取出し部２０から取り出される。

上記に示す走査線の切り換え動作を全走査ラインについて順次行うことにより、Ｍ×Ｎマトリクス画像を表示することができる。

図１の表示装置を構成する光源３００および表示素子１を示す平面概略図を図２に示す。図２は、図１のＸＹ軸を９０度回転させて示している。光源３００としては、例えば、Ｙ方向に指向性を持ち、可視光域の光を放出できるＬＥＤを用いる。導光体１０としては、光源３００から放出される波長域において光の透過性に優れた材料を用いる。例えば、ポリメタクリル酸メチルからなる樹脂（屈折率１．５）を用いる。

図３は、図２における光源３００および表示素子1のIII−III線断面を示す図である。光の導波経路の一例を模式的に破線矢印９０で示す。図４は、図３における表示素子のIV−IV線断面を示す拡大図である。光取り出し部２０は、1対の電極２１１、２１２と、１対の電極２１１、２１２に挟まれ、電気信号により変位動作を行う変位層２１と、一方の電極２１２上に設けられた反射層２２と、反射層２２上に設けられた光取り出し層２３と、を有する。光取り出し層２３は、導光体１０と対向して配置され、走査駆動信号に対応して変位動作を行い、導光体１０との接触と非接触を選択することができる。

図５は、光取り出し層２３と反射層２２のＹＺ断面を示す図である。光の導波経路の一例を模式的に破線矢印９１で示す。

光取り出し層２３の反射層２２と対向する面には、複数のプリズムが形成されている。光取り出し層２３のプリズムは、第１の斜面３３と、第２の斜面３４と、第１の斜面３３と第２の斜面３４で形成される山の稜線３１と、からなる。稜線３１間には谷線３２が形成されている。図２で光取り出し部２に表されている波線は稜線３１と谷線３２を示す。稜線３１と谷線３２は、ＸＹ平面に投影すると曲線である。また、稜線３１と谷線３２はＸ方向に延伸する。ここで、延伸方向とは、稜線３１と谷線３２をＸＹ面に投影したときの近似線（直線）が延伸する方向をいう。

光取り出し層２３の各プリズムは、ＹＺ断面において、対応する斜面３３、３４の向きが異なる。すなわち、図５に示す各プリズムの第１の斜面３３同士を比較すると、ＸＹ面と成す角が異なる。例えば図５に示す２つの第１の斜面３３１、３３２同士はＸＹ面と成す角が異なる。また、第２の斜面３４同士についても、ＸＹ面と成す角が異なる。例えば図５に示す２つの第２の斜面３４１、３４２同士はＸＹ面と成す角が異なる。

光取り出し層２３については、導光体１０と同様に光源３００の波長域において光透過性に優れた材料、例えばポリメタクリル酸メチルならなる樹脂で形成することができる。光取り出し層２３は、導光体１０と屈折率が同程度の材料を用いることとする。光取り出し層２３と導光体１０を接触させたときに、導光体１０内の光が光取り出し層２３に侵入するようにする。反射層２２については、少なくとも光取り出し層２３と接する面に、光源３００の波長域において反射特性に優れる銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。銀やアルミニウムは、例えば、真空蒸着法により光取り出し層２３のプリズムに膜厚約３００ｎｍで成膜して形成することができる。この場合、反射層２２の銀やアルミニウム以外の部分は樹脂等で充填した構成とするができる。

電極１２１、１２２としては、金属を用いることができる。変位層２１については、例えばチタン酸ジルコン酸鉛のような強誘電性の材料を用いる。

次に、光取り出し動作方法について説明する。走査駆動回路４００からの制御信号としての走査駆動信号は、走査配線４１０を介して電極２１１に与えられる。ここで、電極２１２は例えば接地などに固定とした場合、電極２１１と電極２１２間の電位差を制御可能となる。ここで、変位層２１は、電位差により体積変化が可能であり、光取り出し層２３を変位させて導光体１０に接触させることができる。

図３に示す７つの光取り出し部２０のうち、左から５番目の光取り出し部２０は駆動信号が送られて変位層２１が変位することにより導光体１０に接触している状態（光取り出し状態）であり、他の光取り出し部２０は駆動信号が送られておらず変位層２１が導光体１０と非接触な状態（非取り出し状態）である。非取り出し状態においては、光取り出し層２３と導光体１０との間には間隙があり、導光体１０は、屈折率が約１の空気で覆われている。屈折率が大きい導光体１０と屈折率が小さい空気との界面において、屈折率が大きい導光体１０中を進行する光は全反射する性質を持つ。従って、導光体１０内の光は全反射を繰り返しながら進行する。

光取り出し部２０が光取り出し状態であるとき、光取り出し部２０から光を取り出す方法について説明する。導光体１０内を全反射しながら進行する光の一部は、図３の破線矢印９０に例示するように、光取り出し状態にある光取り出し部２０と導光体１０が接触する部位に到達する。この光は、導光体１０の表面で全反射せずに光取り出し層２３内に進入する。これは、光取り出し層２３と導光体１０の屈折率が同程度であるため、光取り出し層２３と導光体１０を光学的に連続体とみなすことができるためである。

光取り出し層２３に進入した光は、光取り出し層２３と反射層２２の界面において正反射される。ここで、光取り出し層２３には前述のようにプリズムが形成されているため、光取り出し層２３と反射層２２との界面で反射光の進行方向を変えることができる。反射光は導光体１０を通過し、導光体１０外に放出される。すなわち、光が取り出されるのは、導光体１０の光取り出し部２０と反対側の部分である。

光取り出し層２３と反射層２２の界面で反射される光の詳細について、ＹＺ面とＸＺ面に分けて説明する。

まず、ＹＺ面においてＹ方向に広がりつつＺ方向に進行する反射光について図５を用いて説明する。本説明においては光取り出し層２３に進入する光は平行であると仮定する。光取り出し層２３のプリズムの斜面３３、３４はそれぞれ異なる角度で傾斜するため、平行な光はこの斜面３３、３４ごとに異なる方向に反射される。すなわち、Ｙ方向に広がりを持つ反射光を得ることができる。

一方、比較例の光取り出し層１２３と反射層１２２のＹＺ断面図を図６に示す。光の導波経路の一例を模式的に破線矢印９２で示す。この光取り出し層１２３は、反射層１２２と対向する面に複数のプリズムを有する。プリズムそれぞれの対応する斜面１３３、１３４同士はどれも、ＸＹ平面と成す角が同じである。例えば図６に示す２つの第１の斜面３３３、３３４同士はＸＹ面と成す角が異なる。また２つの第２の斜面３４３、３４４同士はＸＹ面と成す角が異なる。そのため、平行な光は、このような光取り出し層１２３と反射層１２２の界面において同じ方向に正反射される。このように、反射光はＹ方向に広がりにくい。

図５の光取り出し層２３および反射層２２を有する光取り出し部２０、および図６の光取り出し層１２３および反射層１２２を有する光取り出し部２０を用いた、ＹＺ面における表示素子１の視野角依存性についての評価結果を以下に示す。表示素子１の視野角依存性についての測定系を示すＹＺ面概略図を図７に示す。いずれの光取り出し部２０も、光取り出し層２３、１２３のプリズムが延伸する方向がＸ方向になるように設けられている。光取り出し層２３、１２３はＸＹ面に平行である。導光体１０には、光取り出し部２０が接触している。光取り出し層２３、１２３の中心を通るＺ方向の線を軸とし、この軸と角度θをなすように受光素子６００が配置されている。ＹＺ面において受光素子６００を移動させ、様々な角度θについて、導光体１０から取り出される光の強度を測定した。

図８は、図７における角度θと表示素子から取り出される光の強度との関係を表す図である。横軸を角度θ、縦軸を光の強度とし、光のＹ方向の広がりを表す。実線は図５の光取り出し部２０を用いた場合のものである。一点破線は、図６に表される比較例の光取り出し部２０を用いた場合のものである。

図５の場合の測定結果において、光強度がピーク値の半分となるときの角度θ（指向性半値角）をθ１とする。図６場合の測定結果において指向性半値角をθ２とする。θ１とθ２はθ１＞θ２の関係にある。すなわち、図５の取り出し部２０により、Ｙ方向に広がる光を得ることができる。従って、Ｙ方向に沿ったいずれの角度から表示装置を観察しても光強度が変化しにくい。このように、表示装置のＹ軸方向の視野角依存性を低減することができる。

なお、ここで、図６の光取り出し部２０の場合に、視野角依存性に広がりがあるのは、光源３００として用いたＬＥＤの指向性によるものである。

次に、ＸＺ面においてＸ方向に広がりつつＺ方向に進行する反射光について説明する。

図９は、光取り出し層２３のＸＹ面の一部を示す図である。谷線３２を一点破線で示し、稜線３１を二点破線で示す。光の導波経路の一例をＸＹ面に投影して模式的に破線矢印９３で示す。図９の紙面裏側にプリズムが形成されている。このプリズムを形成する第１の斜面３３、第２の斜面３４は、部分によってはＹ方向、Ｚ方向だけでなくＸ方向の成分を有する。

このような光取り出し層２３の紙面裏側に、反射層２２を設け、光取り出し層２３上から、ＹＺ面に平行な光を進入させる。その光は、光取り出し層２３と反射層２２の界面で正反射される。ここでは、光取り出し層２３の中央部分で正反射された光は、Ｚ方向に進行することとする。他の部分で正反射された光は、Ｚ方向だけでなくＸ方向の成分も有する。斜面３３、３４の曲率は、位置によって異なるので、正反射する位置によって反射光のＸ方向成分の大きさが異なる。すなわち、位置によって、Ｘ方向に広がりを持つ反射光を得ることができる。

一方、比較例の光取り出し層１２３のＸＹ面の一部を図１０に示す。光の導波経路の一例をＸＹ面に投影して模式的に破線９４で示す。この光取り出し層１２３は、プリズムの稜線１３１および谷線１３２がＸ方向に直線状に延伸する。

このような光取り出し層１２３の紙面裏側に、反射層１２２を配置して、光取り出し層１２３上からＹＺ面に平行な光を進入させる。その光は、光取り出し層１２３と反射層１２２の界面で一方向に正反射される。ここでは、正反射された光はＺ方向に進行することとする。

図９の光取り出し層２３を有する光取り出し部２０、および図１０の光取り出し層１２３を有する光取り出し部２０を用いて、ＸＺ面における表示素子１の視野角依存性についての評価結果を以下に示す。表示素子１の視野角依存性についての測定系を示すＸＺ面概略図を図１１に示す。いずれの光取り出し部２０も、光取り出し層２３、１２３のプリズムがＸ方向に延伸するように設けられている。導光体１０には光取り出し部２０が接触している。光取り出し層２３、１２３はＸＹ面に平行に設けられている。光取り出し層２３、１２３の中心を通るＺ方向の線を軸とし、この軸と角度φとなるように受光素子６００を配置されている。この測定系により、様々な角度φについて、受光素子６００を使って導光体１０から取り出される光の強度を測定した。

図１２は、図８における角度φと表示素子１から取り出される光の強度との関係を表す図である。横軸を角度φ、縦軸を光の強度とし、Ｘ方向の光の広がりを表す。実線は図９に表される光取り出し部２０を用いた場合のものである。一点破線は、図１０に表される光取り出し部２０を用いた場合のものである。

図９の場合の測定結果において、指向性半値角をφ１とする。図１０の場合の測定結果において指向性半値角をφ２とする。φ１とφ２はφ１＞φ２の関係にある。すなわち、光取り出し層２３のプリズムの稜線３１および谷線３２を、ＸＹ面に投影すると曲線となる形状にすることにより、Ｘ方向に広がる光を得ることができる。図９の光取り出し層２３を有する光取り出し部２０によると、表示装置のＸ軸方向の視野角依存性を低減することができる。

以上のように、本実施形態における光取り出し層２３の反射層２２と対向する面は、ＸＹ面に投影すると曲線となる稜線３１と谷線３２を有するプリズムが形成されており、このプリズムを形成する斜面３３、３４の角度がそれぞれ異なるため、Ｘ方向にもＹ方向にも成分を有する反射光を得ることができる。従って、光取り出し部２０により取り出される光は、ＸＹ平面に広がりを持ち、Ｘ方向についてもＹ方向についても視野角依存性が少ない。すなわち、光取り出し部２０から取り出される光の指向性を改善することができる。

なお、光取り出し層２３は、プリズムの延伸方向が導光体１０の延在方向と７５°以上１０５°以下の略垂直に配置されることが好ましい。

また、視野角依存性については、光取り出し層２３のプリズムの間隔、及び、曲線形状の周期や幅を調整することにより調整可能である。

（第２の実施形態）
以下に第２の実施形態の表示素子について説明する。

この表示素子１は、光取り出し層と反射層の界面の形状以外は、第１の実施形態と同じである。光取り出し層２２３と反射層２２２との界面の形状について説明する。

図１３は、第２の実施例に係る光取り出し層２２３のＸＹ面を示す図である。紙面裏側にプリズムが形成されている。光取り出し層２２３のプリズムが設けられた主面の下には、この反射層が設けられている。なお、谷線２３２を一点破線で示し、稜線２３１を二点破線で示す。谷線２３２はＸ軸に平行な直線であり、稜線２３１はＸＹ平面に投影されると曲線である。プリズム２３０は、稜線２３１を挟む第１の斜面２３３と第２の斜面２３４とを有する。また２つの稜線２３１の間には谷線２３２が形成されている。

図１４は図１３における光取り出し層２２３、および反射層２２２のXIV−XIV線断面を示す図であり、図１５は図１３における光取り出し層２２３、および反射層２２２のXV−XV線断面を示す図である。一断面においては、光取り出し層２２３のそれぞれのプリズムの対応する斜面２３３、２３４同士が平行である。例えば図１４においては、２つの第１の斜面３３５、３３６同士は平行である。また２つの第２の斜面３４５、３４６同士は平行である。図１５においては、２つの第１の斜面３３７、３３８同士は平行である。また２つの第２の斜面３４７、３４８同士は平行である。したがって、図１４や図１５に示す一断面においては、これらのプリズム２３０で反射する光の進行方向は同じである。

図１４の断面と図１５の断面を比べると、プリズムを形成する斜面２３３、２３４のＸＹ面に対する傾斜角度が異なるため、各断面で反射光の進行方向は異なる。たとえば図１４の第１の斜面３３５と図１５の第１の斜面３３７のＸＹ面に対する傾斜角度は異なる。また、図１４の第２の斜面３４５と図１５の第２の斜面３４７のＸＹ面に対する傾斜角度は異なる。従って、１つの光取り出し部２０内において、ＹＺ面の視野角依存性を低減することができる。また、プリズムの稜線２３１はＸＹ平面に投影されると曲線であるため、第１の実施形態と同様に、ＸＺ面において視野角依存性を低減することができる。

谷線２３２と稜線２３１間のピッチ間距離や、ＸＹ面における曲線形状、プリズムの高さなどを変えることにより、反射光のＸ方向およびＹ方向における視野角依存性を調節することができる。

本実施形態の表示素子1を用いて、Ｘ方向およびＹ方向の視野角依存性を評価する。Ｘ方向については図１１と同様にして角度φと光強度の関係を測定し、Ｙ方向については図７と同様にして角度θと光強度の関係を測定する場合について説明する。比較として、図６および図１０に示した光取り出し部を用いた表示素子１についても評価を行う。

図１６に横軸を角度θ、縦軸を角度φとし、指向性半値角となる（θ、φ）の軌跡を示す。すなわち、図１６はＸＹ面における光取り出し部２０の光のＸＹ面の広がりを表す。実線は第２の実施形態の表示素子1であり、破線は比較例の表示素子を表す。第２の実施形態の表示素子１においてφ＝０のときのＹ方向の指向性半値角をθ３、および−θ３、θ＝０のときのＸ方向の指向性半値角をφ３、および−φ３とする。また、比較例の表示素子１においてφ＝０のときのＹ方向の指向性半値角をθ４、および−θ４、θ＝０のときのＸ方向の指向性半値角をφ４、および−φ４とする。

図１６に示すように、θ３＞θ４、φ３＞φ４であり、実線の範囲の内側に破線の範囲がある。すなわち、比較例の表示素子１よりも第２の実施例の表示素子１のほうが、Ｘ方向およびＹ方向に視野角依存性が少ない。このように、第２の実施例によっても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

第２の実施例においては、谷線２３２を直線とし稜線２３１を曲線としたが、少なくともいずれか一方が曲線部分を含めばよく、谷線２３２を曲線とし稜線２３１を直線としても良い。他に、谷線２３２稜線２３１を非平行の直線としたり、非平行の曲線としたりすることも可能である。

なお、第１の実施例、第２の実施例においては、光取り出し層２３、２２３のプリズムが導光体１０の延在方向に垂直に延伸することとしたが、他の方向としても同様の効果を得ることができる。

また、第１の実施例、第２の実施例においては、ＹＺ断面における各プリズムを形成する第１の斜面および第２の斜面を直線で表したが、曲線としても実施可能である。ＹＺ断面においてプリズムの第１の斜面および第２の斜面が曲線で表される場合には、光取り出し層２３、２２３と反射層２２、２２２の界面のうち、光が反射される部分の接線の傾斜角度がプリズムごとに異なることが好ましい。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

1 表示素子、１０導光体、２０光取り出し部、２１変位層、２２反射層、２３光取り出し層、３１稜線、３２谷線、３３第１の斜面、３４第２の斜面、９０光の導波経路の一例を模式的に示す破線矢印、９１光の導波経路の一例をＸＹ面に投影して模式的に示す破線矢印、９２光の導波経路の一例をＸＹ面に投影して模式的に示す破線矢印、９３光の導波経路の一例を模式的に示す破線矢印、９４光の導波経路の一例を模式的に示す破線、１２２反射層、１２３光取り出し層、１３３斜面、１３４斜面、２１１電極、２１２電極、２２２反射層、２２３光取り出し層、２３１稜線、２３２谷線、２３３第１の斜面、２３４第２の斜面、３００光源、３１０光源駆動回路、３２０光源配線、３３１第１の斜面、３３２第１の斜面、３４１第２の斜面、３４２第２の斜面、４００走査線駆動回路、４１０走査配線、５００映像駆動回路、６００受光素子

Claims

光透過性で一方向に延在する導光体と、
電気信号により変位動作を行う変位層、前記変位層上に設けられた反射層、および前記反射層上に設けられ前記導光体と対向する光取り出し層、を有する光取り出し部と、
を備え、
前記光取り出し層の前記反射層と対向する一主面には、稜線と前記稜線を挟む２つの斜面とからなる複数のプリズムが形成されており、隣り合う前記稜線の間には谷線が形成されており、
少なくとも、隣り合う２つの前記プリズムの対応する斜面同士は前記光取り出し層の前記導光体と対向する他主面との成す角が異なるか、あるいは前記プリズムの前記稜線と前記稜線間にある谷線とが非平行であるか、のいずれか一方である表示素子。
前記プリズムの前記稜線および前記谷線の少なくともいずれか一方は、前記光取り出し層の前記他主面に投影すると曲線部分を有する請求項１に記載の表示素子。
前記プリズムは、前記導光体の延在する方向に略垂直に延伸する請求項２に記載の表示素子。
前記プリズムの隣り合う前記稜線と前記谷線のうち、一方は直線であり、他方は前記光取り出し層の前記他主面に投影すると曲線である請求項２に記載の表示素子。
光透過性で一方向に延在する導光体と、
電気信号により変位動作を行う変位層、前記変位層上に設けられた反射層、および前記反射層上に設けられ前記導光体と対向する光取り出し層、を有する光取り出し部と、
を備え、
前記光取り出し層の前記反射層と対向する一主面には、稜線と前記稜線を挟む２つの斜面とからなる複数のプリズムが形成されており、隣り合う前記稜線の間には谷線が形成されており、
前記プリズムの前記稜線および前記谷線の少なくともいずれか一方は、前記光取り出し層の他主面に投影すると曲線部分を有する表示素子。
光透過性で一方向に延在する導光体と、電気信号により変位動作を行う変位層、前記変位層上に設けられた反射層、および前記反射層上に設けられ前記導光体と対向する光取り出し層、を有する光取り出し部と、を備え、前記光取り出し層の前記反射層と対向する一主面には、稜線と前記稜線を挟む２つの斜面とからなる複数のプリズムが形成されており、隣り合う前記稜線の間には谷線が形成されており、少なくとも、隣り合う２つの前記プリズムの対応する斜面同士は前記光取り出し層の前記導光体と対向する他主面との成す角が異なるか、あるいは前記プリズムの前記稜線と前記稜線間にある谷線とが非平行であるか、のいずれか一方である表示素子と、
前記表示素子それぞれの一端に設けられた複数の光源と、
前記光取り出し部に電気信号を与える駆動回路と、
を有する表示装置。
前記プリズムの前記稜線および前記谷線の少なくともいずれか一方は、前記光取り出し層の他主面に投影すると曲線部分を有する請求項６に記載の表示装置。
光透過性で一方向に延在する導光体と、電気信号により変位動作を行う変位層、前記変位層上に設けられた反射層、および前記反射層上に設けられ前記導光体と対向する光取り出し層、を有する光取り出し部と、を備え、前記光取り出し層の前記反射層と対向する一主面には、稜線と前記稜線を挟む２つの斜面とからなる複数のプリズムが形成されており、隣り合う前記稜線の間には谷線が形成されており、前記プリズムの前記稜線および前記谷線の少なくともいずれか一方は、前記光取り出し層の他主面に投影すると曲線部分を有する表示素子と、
前記表示素子それぞれの一端に設けられた複数の光源と、
前記光取り出し部に電気信号を与える駆動回路と、
を有する表示装置。