JP4438436B2

JP4438436B2 - 表示装置

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Publication number: JP4438436B2
Application number: JP2004027344A
Authority: JP
Inventors: 誠片瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-02-03
Also published as: JP2005221590A; US20050191020A1; US7592988B2

Description

本発明は、表示装置に関するものである。

従来の表示装置は、光導波路（光ファイバー）の外表面に屈折率変更手段を有する。この屈折率変更手段は、光導波路を挟み込み配置され、表示装置の駆動時にて、光導波路に対して電圧を印加する。すると、電圧を印加された光導波路の部分では、Ｋｅｒｒ効果により屈折率が変化して内部を伝播している光が外部に漏出し、これにより表示パネルが発光する（例えば、特許文献１参照）。

ここで、従来の表示装置では、上記のように光導波路の屈折率を変更させることにより、光導波路内の光を抽出していた。しかしながら、かかる構成では、抽出される光が光導波路の屈折率により特定の方向に指向性を持つため、表示パネルの視野角が狭くなるという課題がある。このため、かかる光導波路型の表示装置は、技術の歴史こそ古いものの未だかつて実用化・商品化されたことはない。

特開昭５９−１４８０３０号公報

本発明は、表示パネルの視角特性を向上できる表示装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の表示装置は、所定の表示データに応じて発光する発光手段と、
前記発光手段から入射した光を導く少なくとも１つの長尺状の光導波路と、前記所定の表示データに応じて前記光導波路内の光を取り出すアドレッシング手段とを有する表示パネルとを備えた表示装置であって、
前記光導波路は、前記光を導波させるコア層と、前記コア層の外殻に形成されたクラッド層とを有し、
前記コア層は、光散乱モード液晶により構成され、
前記クラッド層は、前記コア層よりも低い屈折率を有し、
前記アドレッシング手段は、前記光導波路の中心軸に埋設された列電極と、前記列電極と交差するように設けられた行電極とを有し、
前記列電極および前記行電極間に電圧を印加することにより、前記列電極および前記行電極の交差部に位置する前記光散乱液晶に光散乱作用を発揮させ、これにより、前記コア層の前記交差部に対応する位置にて前記光の散乱が発生し、発生した光が前記光導波路の外部へ放出されるよう構成されていることを特徴とする。
これにより、表示パネルの視覚特性や輝度特性が向上する。

本発明の表示装置では、前記光導波路は、前記列電極の外周に形成された内部クラッド層を有しているのが好ましい。

本発明の表示装置は、所定の表示データに応じて発光する発光手段と、
前記発光手段から入射した光を導く少なくとも１つの長尺状の光導波路と、前記所定の表示データに応じて前記光導波路内の光を取り出すアドレッシング手段とを有する表示パネルとを備えた表示装置であって、
前記光導波路は、前記光を導波させるコア層と、前記コア層の外殻に形成されたクラッド層とを有し、
前記コア層は、光散乱モード液晶により構成され、
前記クラッド層は、前記コア層よりも低い屈折率を有し、
前記アドレッシング手段は、前記光導波路と交差するように設けられた圧電ファイバーを有し、
前記圧電ファイバーは、行電極と、前記行電極の外周を覆うように形成された圧電材料から成る圧電層と、前記圧電層の外周を覆うように形成された外部電極とを有し、
前記行電極および前記外部電極に電圧を印加することにより前記圧電層を振動させ、前記振動を前記光導波路と前記圧電ファイバーとの交差部に伝達することにより前記交差部に位置する前記光散乱液晶に光散乱作用を発揮させ、これにより、前記コア層の前記交差部に対応する位置にて前記光の散乱が発生し、発生した光が前記光導波路の外部へ放出されるよう構成されていることを特徴とする。
本発明の表示装置では、複数の前記光導波路と、前記アドレッシング手段の少なくとも一部とがマトリックス状または織物状に配置されているのが好ましい。
複数の前記光導波路と、前記アドレッシング手段の少なくとも一部とがマトリックス状に配置されている場合には、表示領域を容易に構成することができ、織物状に配置されている場合には、表示パネルの製造にあたり繊維技術分野における既存の高度なインフラを活用できる。

本発明の表示装置では、前記表示パネルは、その表面が透明な材料で被覆されているのが好ましい。
これにより、表示パネルの光の散乱が抑制されるので、表示装置の表示品位（コントラスト、輝度の均一性、視認性など）が向上する。
本発明の表示装置では、前記表示パネルの背面には、光を吸収する背面層が設けられているのが好ましい。
これにより、表示パネルでの反射光（光散乱）が低減されるので、表示装置の表示品位（コントラスト、輝度の均一性、視認性など）が向上する。

本発明の表示装置では、前記表示パネルの背面には、背面層が配設され、
前記背面層は、外部から前記表示パネルに入射した光を透過する状態と、吸収する状態とを選択的に取り入れるよう構成されているのが好ましい。
これにより、背面層の特性を切り替えることにより表示装置に複数の機能を付与できるので、単一の表示装置によって、多様な使用シーンに応じた使い分けが可能となる。

以下、本発明の表示装置を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の表示装置の第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に記載した表示パネルの列要素を示す図である。同図では、（ａ）が列要素の斜視図を示しており、（ｂ）が列要素の断面図を示している。この表示装置１は、例えば、携帯情報端末、ゲーム機、携帯電話、パーソナルコンピュータ、テレビ等の機器に適用される平面表示装置である。

[表示装置の構成］
表示装置１は、発光手段２と、光導波手段３と、アドレッシング手段４と、制御手段５とを含み構成される。この表示装置１では、光導波手段３が後述する光散乱モード液晶７により構成されており、これにより、表示パネルの視角特性を向上させる点に特徴を有する。

発光手段２は、複数の発光素子２１を有している。これらの発光素子２１は、枠状部材２２上に一列に配列されており、後述する複数の光導波手段３に対応して設置されている（図１参照）。また、これらの発光素子２１には、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）や有機ＥＬ（organic electro luminescence）が採用される。この発光手段２は、制御手段５に接続されており、この制御手段５によってその駆動を制御される。そして、発光手段２は、所定の表示データに応じた発光信号に基づき発光素子２１を発光させて、その光を対応する光導波手段３内に入射させる。

ここで、表示データは、表示装置１に表示される画像のデータであり、２値データであっても良いし、階調データであっても良い。階調データの場合には、それに応じて発光素子２１の光度が調整される。装置によっては、あるいはフレーム単位で画面を重ね合わせる事で光量をコントロールするフレーム階調、あるいは選択期間中の発光時間の調整によるパルス階調でもよい。また、選択信号は、表示装置１の画素のうち、いずれの画素を点灯させるかの選択にかかる信号であり、アドレッシング手段４に入力された走査信号により走査される。これにより、画像信号である光が光導波手段３内から抽出されて画素が点灯し、表示装置１が駆動される。なお、この表示装置１の駆動については、後述する。

光導波手段３は、発光手段２から入射した光を導く長尺状の光導波路であり、表示パネルＰの列要素を構成する。この光導波手段３は、その一本一本が略角柱形状を有するファイバー状部材からなり、折り曲げや巻き取りが可能な可撓性を有する。この光導波手段３は、光を導波させるコア層３１と、コア層３１よりも低い屈折率を有すると共にコア層３１の外殻に形成されるクラッド層３２とからなる（図２参照）。光導波手段３は、発光素子２１の数に対応した複数本を一組として構成され、表示領域の全面に渡って規則正しく平面的に配列される（図１参照）。また、光導波手段３は、その一端部が対応する発光素子２１側に位置するように配置される。この光導波手段３は、発光手段２（対応する各発光素子２１）から内部に入射した光を導き、この光をその一端部から他端部まで伝播させる機能を有する。なお、光導波手段３に入射した光は、通常時にて光導波手段３内を全反射しつつ進行するので、光導波手段３の中途部から外部に漏れ出ることはない。

ここで、この表示装置１では、光導波手段３のコア層３１が光散乱モード液晶７により構成される。光散乱モード液晶７とは、外部からの電界の印加や振動の付加により、その内部を通過する光を散乱させる特性がある液晶材料をいうものとする。かかる液晶材料には、例えば、高分子分散型液晶(ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal)やポリマーネットワーク液晶（ＰＮＬＣ：Polymer Network Liquid Crystal)がある。

図３は、光散乱モード液晶７の特性を示す説明図である。この表示装置１では、一例として、光散乱モード液晶７が高分子分散型液晶により構成される場合について説明する。これらの図に示すように、光散乱モード液晶７は、高分子Ｐｏのマトリックス内に液晶分子ＬＣを相分離状態で分散させた構造を有する。
この光散乱モード液晶７は、電界が印加（または振動が付加。以下同じ）されていない状態では、分散した液晶分子ＬＣの滴ごとに配向ベクトルが不均一な方向を向いており、不透明な白色状態となっている（図３（ａ）参照）。かかる状態では、液晶分子ＬＣの屈折率が配向ベクトルに対して平行方向と垂直方向とで異なるため、高分子Ｐｏと液晶分子ＬＣとで光の屈折率が異なる。このため、高分子Ｐｏおよび液晶分子ＬＣ間の屈折率の差により、これらの界面にて光の散乱が生じる（光散乱作用）。

一方、この光散乱モード液晶７に電圧を印加すると、液晶分子ＬＣが電界方向に配列されて、光散乱モード液晶７が透明状態となる（図３（ｂ）参照）。すると、高分子Ｐｏと液晶分子ＬＣとの屈折率が略同等となるので、これらの境界における光散乱が弱まって光が透過する（光透過作用）。
アドレッシング手段４は、行電極４１と列電極４２とからなり、後述する作用によって、光導波手段３内の光（画像信号）を所定の位置から外部に放出させる。

行電極４１は、金属やカーボン等の導電性材料からなると共に、略板状のファイバー形状を有する。また、この行電極４１は、折り曲げや巻き取りが可能な可撓性を有する。また、行電極４１は、その長手方向が光導波手段３に対して交差（ここでは直交）するように、複数本が表示装置１の表示領域の全面に渡って規則正しく平面的に配列され、表示パネルＰ行側の要素を構成する（図１参照）。また、行電極４１は、制御手段５に接続されており、この制御手段５から走査信号である電圧を印加（入力）されて、その駆動を制御される。

一方、列電極４２は、透明な導電性材料からなり、各光導波手段３の表面上にそれぞれ１枚ずつ一体的に配置される（図１および図２参照）。また、この列電極４２は、折り曲げや巻き取りが可能な可撓性を有する。この列電極４２は、光導波手段３と共に表示パネルＰの列要素を構成する。また、列電極４２は、制御手段５に接続されており、この制御手段５側にて接地されている。これらの行電極４１および列電極４２は、光導波手段３を表示パネルＰの表裏から挟み込むように配置される。そして、所定の表示データに応じて行電極４１および列電極４２間に電界が印加されると、後述する作用によって行電極４１と列電極４２との交点から光導波手段３内の光が外部に漏出し、画像信号である光が抽出される。
制御手段５は、例えば、ＩＣチップその他の駆動回路を含み構成され、発光手段２およびアドレッシング手段４に接続されている。この制御手段５は、所定の表示データに応じた発光信号を発光手段２に入力し、また、後述する所定の駆動方式に応じた走査信号をアドレッシング手段４に入力して、これらの駆動を制御する。

［表示装置の作用］
図４および図５は、図１に記載した表示装置の作用を示す説明図である。ここでは、一例として、列要素数が４列（光導波手段３ａ〜３ｄおよび列電極４２ａ〜４２ｄ）であり、行側の要素数が３行（行電極４１ａ〜４１ｃ）である表示装置１について説明する。すなわち、この表示装置１は、４列×３行のマトリックスからなる１２画素（ａ〜ｌ）の表示領域を有する。また、この例では、画素ｄ，ｇ，ｊ，ｈ，ｆ，ｉ，ｌが点灯し、残りの画素ａ，ｂ，ｅ，ｋ，ｃが点灯していない状態の画像を、表示データとして表示装置１に与える。なお、表示装置１の画素は、光導波手段３上における行電極４１と列電極４２との交点にて構成され、これら４１、４２の交点数が表示装置１の画素数となる。

また、この表示装置１では、駆動方式としてマルチプレックス駆動（時分割駆動）が採用される。具体的には、マトリックスの走査行が３行なので、１周期Ｔが第１〜第３の走査期間ｔ１〜ｔ３に分割され（図４参照）、線順次駆動より走査が行われる。そして、第１走査期間ｔ１では画素ａ、ｄ、ｇ、ｊが走査され、第２走査期間ｔ２では画素ｂ、ｅ、ｈ、ｋが走査され、第３走査期間ｔ３では画素ｃ、ｆ、ｉ、ｌが走査される。

この表示装置１では、まず、初期状態にてアドレッシング手段４の列電極４２に基準電位（ここでは０［Ｖ］）が与えられている。そして、所定の表示データに基づく発光信号が発光手段２に入力されると、この発光信号により発光素子２１が点滅し、その光が光導波手段３内に入射されて光導波手段３内を全反射しつつ進行する。このとき、第１走査期間ｔ１にて制御手段５から行電極４１ａに走査信号が入力されると、画素ｄ，ｇ，ｊが選択されて点灯する。同様に、第２走査期間ｔ２では画素ｈが選択されて点灯し、第３走査期間ｔ３では画素ｆ，ｉ，ｌが選択されて点灯する。これにより、１サイクルが完結して、画像が４列×３行で構成された表示パネルＰ上に表示される（図４参照）。

ここで、表示装置１の画素ａ〜ｌは、具体的には、以下の作用により点灯する。まず、表示装置１の駆動時にて、光導波手段３内には、発光信号にかかる光が全反射しつつ進行している。この状態では、光が光導波手段３から外部に漏出しないため、画素ａ〜ｌが非点灯状態となる。次に、アドレッシング手段４の行電極４１に走査信号が入力（電圧が印加）されると、光導波手段３内には、行電極４１と列電極４２との交点（画素ａ〜ｌ）にて電界が発生する。この電界は、行電極４１と列電極４２との交点を中心とする平行または放射状の電界強度を有する。そして、光導波手段３内では、電界が印加されると光散乱モード液晶７の特性によりコア層３１にて光の散乱が発生し、散乱した光が光導波手段３の外部に放出される（図５参照）。これにより、画像信号である光が表示パネルＰ上に抽出されて画素ａ〜ｌが点灯し、画像が表示パネルＰに表示される（図４参照）。

［表示装置の効果］
この表示装置１では、光散乱作用により光導波手段３内の光を抽出する構成なので、光導波手段の屈折率を変化させて光を抽出する従来の表示装置１と比較して、表示パネルＰの視角特性や輝度特性が向上する利点がある。また光散乱モード液晶は、低電圧で駆動できるため、低消費電力、低耐圧ドライバＩＣによるローコスト化が図れる。従って携帯機器のようなバッテリー駆動の表示装置にも応用ができる。

また、この表示装置１では、表示パネルＰを構成する光導波手段３およびアドレッシング手段４（圧電ファイバー４３）がいずれも可撓性を有するファイバー状部材により構成されるので、表示パネルＰが巻き取り及び引き伸ばし可能な構造を有する。すなわち、この表示装置１は、収納時には巻き取りにより小さくし得ると共に、使用時には引き延ばして広げ得る構造を有し、いわゆるロールアップディスプレイとして機能する。特に、かかる構造は、従来の液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、電気泳動式の表示装置等では、アクティブ素子が必要なため技術的なハードルが高いという理由から、実現が困難であった。この点において、この表示装置１は、画期的な構造を有する。

また、この表示装置１では、特許文献１に記載される従来の表示装置と比較して、表示パネルＰが簡素に構成されているため、例えば、（１）行電極４１と制御手段５との接続加工や（２）光導波手段３のコア層３１の形成が容易である。したがって、従来の表示装置と比較して、製品の製造コストを抑制できると共に大量生産を容易化できる利点がある。
また、この表示装置１によれば、ファイバー形状を有する光導波手段３に対して、その内部から画像信号である光を取り出すアドレッシング技術が提供される。かかるアドレッシング技術は、従来知られておらず、新規である。これにより、従来不可能であったファイバー形状の光導波手段３からなる表示パネルＰを実用化できる利点がある。

［付加的事項］
図６は、光導波手段を構成する光散乱モード液晶７の特性を示す説明図である。この表示装置１では、上記のように電界の印加により光散乱作用を奏する光散乱モード液晶７を採用する（ノーマルモード。図６（ａ）参照）。かかる表示装置１では、配向膜や偏光板が不要であり、また、一般的な反射型液晶表示装置が採用するノーマルモードにより構成されるので、その製造が容易な点で好ましい。駆動に関しては相補的な電圧印加が必要であり、選択部分が無印加状態であり、非選択部分が印加状態を作り出す必要がある。しかし、これに限らず、光散乱モード液晶７には、電界の非印加時にて光散乱作用を奏し、逆に、電界の印加時にて光透過作用を奏するものが採用されても良い（リバースモード。図６（ｂ）参照）。これにより、簡便に、所望の位置にて光を散乱させ得るので、より的確に光導波手段３から光を抽出できる点で好ましい。なお、かかるリバースモードを有する光散乱モード液晶７は、例えば、高分子Ｐｏおよび液晶分子ＬＣの配合比率を変更することにより構成される。本発明は、液晶の光学異方性を利用してある領域の屈折率を変化させ、光散乱と光透過の状態を切り替えることが要件であり、その液晶の散乱表示モードの方式を限定するものではない。

また、この表示装置１では、上記のように駆動方式として線順次駆動が採用される。これにより、例えば、電圧を印加する配線のCR時定数に対する要請が緩和されるので、周波数を下げることができる。しかし、これに限らず、駆動方式には、用途に応じて、ＣＲＴ（cathode ray tube）に代表されるような点順次駆動が採用されても良い。
また、この表示装置１において、例えば、発光手段２が赤色光、緑色光および青色光の三色の光にかかる発光素子２１をそれぞれ有し、これらの光が光導波手段３に入射される構成としても良い。これにより、表示装置１のカラー（フルカラー）表示が可能となる利点がある。

また、図７は、図２に記載した表示装置の列要素にかかる変形例を示す図である。同図では、（ａ）が列要素の斜視図を示しており、（ｂ）が列要素の断面図を示している。上記した表示装置１では、表示領域の列要素が略角柱形状に形成され、且つ、アドレッシング手段４の列電極４２が光導波手段３の表面に配置される（図１および図２参照）。これに対して、この変形例では、光導波手段３（例えば、汎用の光ファイバー）の中心軸にアドレッシング用の列電極４２が埋設される点に特徴を有する。すなわち、この変形例では、光導波手段３が略円柱形状を有するファイバー状部材からなり、且つ、アドレッシング手段４の列電極４２が光導波手段３のコア層３１内に形成されている。かかる構成により、列要素の製造が容易となる利点がある。なお、この列電極４２は、白金、カーボンファイバー、その他の導電性材料により構成される。

また、図８は、図７に記載した表示装置の列要素にかかる変形例を示す図である。同図では、（ａ）が列要素の斜視図を示しており、（ｂ）が列要素の断面図を示している。この変形例では、図７に記載した表示装置１の列要素において、さらに、列電極４２の外周に内部クラッド層３３が形成されている。かかる構成では、光導波手段３内に入射した光が、クラッド層３２と内部クラッド層３３との間で確実に全反射しつつ光導波手段３内を進行する。これにより、図７に記載した変形例と比較して、光導波手段３内における光の伝達損失を低減できる利点がある。

また、図９は、図１に記載した表示装置の変形例を示す図である。この変形例では、列要素３、４２を縦糸とすると共に行要素４１を横糸とし、これらを平織りすることによって表示装置１の表示パネルＰが構成される。かかる構成では、表示パネルＰの製造にあたり繊維技術分野における既存の高度なインフラを活用できるので、従来の表示装置と比較して、より容易かつ低コストにて製品を製造できる利点がある。また、列要素３、４２および行要素４１を、より正確かつきれいに配列して表示パネルＰを構成できる利点がある。特に、この表示装置１では、表示パネルＰを構成する光導波手段３およびアドレッシング手段４がいずれもファイバー状部材からなるので、かかる平織りによる表示パネルＰの形成が容易に実現可能である。これにより、新規な表示装置１（表示パネルＰ）の製造方法を提供できる利点がある。また、かかる表示装置１では、表示パネルＰが既存の織物と同様な製造工程により製造可能なので、その表示領域の面積に制限がなく、大面積の表示パネルＰを形成できる利点がある。

また、図１０は、図９に記載した表示装置の変形例を示す図である。この変形例では、縦糸（列要素３、４２）と横糸（行要素４１）の径に寸法差が設けられる点に特徴を有する。すなわち、縦糸と横糸の径が等しい場合には、縦糸である光導波手段３が横糸によって隠蔽されるため、表示パネルＰの表示性能が低減するおそれがある。この点において、この変形例では、横糸の径が縦糸よりも細く形成されるので、縦糸の隠蔽面積が減少して、表示領域の表示性能が向上する利点がある。

また、図１１は、図１０に記載した表示装置の変形例を示す図である。この変形例では、縦糸（列要素３、４２）間にさらにダミーファイバー３４が挿入されて織り込まれる。このダミーファイバー３４には、発光素子２１からの光が入射されない。かかる構成では、ダミーファイバー３４により縦糸が所定間隔を空けて配列されるので、表示パネルＰ上における画素ａ〜ｌがバランス良く配列される。これにより、横糸（行要素４１）が縦糸を隠蔽することによる表示むら（輝度の強弱の発生）を抑制できる利点がある。

また、図１２は、図９〜図１１に記載した表示装置の変形例を示す図である。図９〜図１１の変形例では、表示パネルＰが縦糸（列要素３、４２）と横糸（行要素４１）とを平織りして形成されるため、その表面に空気との界面が多数存在している。かかる構成では、外部からの光が表示パネルＰの光導波手段３もしくはアドレッシング手段４の界面にて反射（散乱）し易い。すると、反射光と映像信号の光（画素ａ〜ｌから抽出された光）とが重畳して表示装置１のＯＦＦレベルが上昇し、表示画像のコントラストが劣化するおそれがある。この点において、この表示装置１では、透明な樹脂材料その他の充填材料６が、表示パネルＰの界面に充填されている点に特徴を有する。言い換えれば、表示装置１の表示パネルＰは、その表面を充填材料６によって被覆されている。これにより、表示領域の界面が減少して光の散乱が抑制されるので、表示装置１の表示品位（コントラスト、輝度の均一性、視認性など）が向上する利点がある。

なお、図１２に記載した変形例では、充填材料６が表示エリアに対してローラ６１により塗布されて充填される。また、充填材料６は、光導波手段３のクラッド層３２に近い屈折率を有することが好ましい。これにより、より表示性能を高め得る利点がある。また、充填材料６には、硬化後にある程度の柔軟性を有する樹脂材料が採用されることが好ましい。これにより、この表示装置１にて、表示パネルＰを柔軟に巻き取って収容できる利点がある。

また、図１３および図１４は、図１に記載した表示装置の変形例を示す図である。また、図１５および図１６は、図１３および図１４に記載した背面層の駆動制御を示す説明図である。この変形例では、表示装置１の表示パネルＰが透明構造を有し、且つ、表示パネルＰの背面に背面層Ｂが設置される。この背面層Ｂは、略板状のセル内に液晶材料を充填して構成され、その平面を透明状態および光吸収状態（黒色状態）の双方に切り替え可能な構造を有する。かかる背面層Ｂを表示パネルＰの背面に配置し、前面の表示パネルＰにて表示を行うことにより、表示装置１としての付加的な機能が高まる利点がある。なお、透明構造を有する表示パネルＰは、その構成要素３、４が透明材料により構成されてなる。

ここで、図１３〜図１６に記載した背面層Ｂには、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）液晶が採用される。ＴＮ液晶は、偏光作用および旋光作用により光シャッターとして機能する（図１５および図１６参照）。具体的には、背面層Ｂの電源がＯＦＦの状態（図１５（ａ）および図１６（ａ）参照）では、光が背面層Ｂを透過できるため背面層Ｂが透明状態にある。一方、背面層Ｂの電源がＯＮの状態（図１５（ｂ）および図１６（ｂ）参照）では、光が背面層Ｂを透過できず背面層Ｂが光吸収状態となる。このように、この表示装置１では、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、容易に背面層Ｂの特性を切り替え得る。

図１３〜図１６に記載した変形例によれば、背面層Ｂの特性を切り替えることにより表示装置１に複数の機能を付与できるので、単一の表示装置１によって、多様な使用シーンに応じた使い分けが可能となる利点がある。また、この変形例において、背面層Ｂが透明状態にある場合には、表示装置１がヘッドアップディスプレイとして機能する。これにより、表示装置１の画像がその背景と重畳した態様で表示されるので、表示装置１を使用するユーザーの視点移動や死角を低減できる利点がある。一方、この変形例において、背面層Ｂを光吸収状態にある場合には、外部から表示パネルＰに入射した光が背面層Ｂによって吸収される。これにより、表示領域での反射光（光散乱）が低減されるので、表示装置１の表示品位（コントラスト、輝度の均一性、視認性など）が向上する利点がある。この変形例ではＴＮ液晶を例としたが、もちろんＴＮ液晶以外の光シャッターとなる光学素子でも使用可能である。

＜第２実施形態＞
［表示装置の構成］
図１７は、本発明の表示装置の第２実施形態を示す斜視図である。図１８は、図１７に記載した表示パネルの列要素を示す図である。同図では、（ａ）が列要素（光導波手段３）の斜視図を示しており、（ｂ）が列要素の断面図を示している。また、図１９は、図１７に記載した表示パネルの行要素を示す図である。同図では、（ａ）が行要素（アドレッシング手段４）の斜視図を示しており、（ｂ）が行要素の断面図を示している。これらの図において、上記第１実施形態の表示装置１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。この表示装置１では、アドレッシング手段（表示パネルＰの列要素）４がアドレッシング用の行電極４１を内部に有する圧電ファイバー４３により構成されており、この圧電ファイバー４３の機械的振動によって、光導波手段３内から画像信号である光を抽出する点に特徴を有する。

アドレッシング手段４の圧電ファイバー４３は、行電極４１と、圧電層４４と、外部電極４５とにより構成される（図３参照）。圧電層４４は、電圧の印加により伸縮する圧電材料からなると共に、行電極４１の外周を覆うように形成される。外部電極４５は、圧電層の外周を覆うと共に、行電極４１に対向するように形成される。また、この外部電極４５は、接地されている。

このアドレッシング手段４では、所定の表示データに応じて行電極４１に電圧が印加されると圧電層４４が振動し、その振動を光導波手段３に伝達する。これにより、後述する作用によって、アドレッシング手段４と光導波手段３の交点から光導波手段３内の光が外部に漏出し、画像信号である光が抽出される。
なお、この表示装置１では、アドレッシング手段４が略板状形状を有するが、これに限らず、略円柱形状を有しても良い（図２０参照）。また、アドレッシング手段４の外部は、絶縁材料により被覆されることが好ましい（図示省略）。

［表示装置の作用］
図２１および図２２は、図１７に記載した表示装置の作用を示す説明図である。この表示装置１では、表示パネルＰの画素ａ〜ｌが、以下の作用により点灯する。まず、表示装置１の駆動時にて、光導波手段３内には、発光信号にかかる光が全反射しつつ進行している。この状態では、光が光導波手段３から外部に漏出しないため、画素ａ〜ｌが非点灯状態となる。次に、アドレッシング手段４（圧電ファイバー４３）の行電極４１に走査信号が入力（電圧が印加）されると圧電層４４が振動して、その振動が光導波手段３とアドレッシング手段４との交点（画素ａ〜ｌ）に伝達される。すると、光導波手段３内では、光散乱モード液晶７の作用により光散乱モード液晶７の特性によりコア層３１にて光の散乱が発生し、散乱した光が光導波手段３の外部に放出される（図２２参照）。これにより、画像信号である光が表示パネルＰ上に抽出されて画素ａ〜ｌが点灯し、画像が表示パネルＰに表示される（図２１参照）。
［表示装置の効果］
この表示装置１では、アドレッシング手段４が圧電ファイバー４３により構成され、その機械的振動によって光導波手段３内から画像信号である光を抽出する。これにより構造を簡易なものとすることができる利点がある。

＜第３実施形態＞
図２３は、本発明の表示装置の第３実施形態を示す斜視図である。図２４は、図２３に記載した表示装置の作用を示す説明図である。これらの図において、上記第１実施形態の表示装置１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。この表示装置１では、図１に記載した複数の列電極４２に代えて、これらを結合した単一の列電極４７が設置される点に特徴を有する。

この列電極４７は、透明な導電性材料からなり、表示パネルＰの略全面に渡って設置される（図２３および図２４参照）。また、この列電極４２は、折り曲げや巻き取りが可能な可撓性を有する。なお、この列電極４７と行電極４２および光導波手段３との関係、ならびに、その作用については、上記した第１実施形態と同様なので、その説明を省略する。
この列電極４７は、光導波手段３上にて一時に形成できる点で好ましい。これにより、列電極４７の製造工程を短縮化できる利点がある。

＜第４実施形態＞
図２５は、本発明の表示装置の第４実施形態の構成および作用を示す説明図である。同図において、上記第１実施形態の表示装置１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。この表示装置１では、表示パネルＰの画素ａ〜ｌ上に蛍光層８が設置される点に特徴を有する。発光素子２１からの光は励起光として働き、所定の蛍光を得るためのエネルギーを蛍光層８に与える働きを行う。

蛍光層８は、赤色、緑色および青色の三種類の色彩の蛍光材料からなり、表示パネルＰの画素ａ〜ｌ上にいずれかの色彩のものがそれぞれ配置される（図２５および図４参照）。これにより、表示装置１の手段とは別の手段によるカラー表示が可能となる利点がある。また、かかる蛍光層８を配置することにより、その蛍光作用（残像作用）によって、表示パネルＰの視認性を向上できる利点がある。

なお、蛍光層８は、本実施形態では、クラッド層３２と、列電極４２との間に設けられる（図２５参照）。電極間距離を短くして、電界強度を上げ印加電圧を下げるために、クラッド層３２と、列電極４２との外に蛍光層８を配置してもよい。図５、図６のような場合にはクラッド層３２の外に蛍光層８が配置される。また、蛍光層８の色彩は、上記の三種類に限定されない。したがって、任意の色彩の蛍光層８を配置することにより、表示画像の色彩を任意に変更し得る利点がある。

以上、本発明の表示装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

本発明の表示装置の第１実施形態を示す斜視図である。図１に記載した表示パネルの列要素を示す図である。光散乱モード液晶の特性を示す説明図である。図１に記載した表示装置の作用を示す説明図である。図１に記載した表示装置の作用を示す説明図である。光導波手段を構成する光散乱モード液晶の特性を示す説明図である。図２に記載した表示装置の列要素にかかる変形例を示す図である。図７に記載した表示装置の列要素にかかる変形例を示す図である。図１に記載した表示装置の変形例を示す図である。図９に記載した表示装置の変形例を示す図である。図１０に記載した表示装置の変形例を示す図である。図９〜図１１に記載した表示装置の変形例を示す図である。図１に記載した表示装置の変形例を示す図である。図１に記載した表示装置の変形例を示す図である。背面層の駆動制御を示す説明図である。背面層の駆動制御を示す説明図である。本発明の表示装置の第２実施形態を示す斜視図である。図１７に記載した表示パネルの列要素を示す図である。図１７に記載した表示パネルの行要素を示す図である。図１７に記載したアドレッシング手段の変形例を示す図である。図１７に記載した表示装置の作用を示す説明図である。図１７に記載した表示装置の作用を示す説明図である。本発明の表示装置の第３実施形態を示す斜視図である。図２３に記載した表示装置の作用を示す説明図である。本発明の表示装置の第４実施形態の構成および作用を示す説明図である。

符号の説明

１表示装置、２発光手段、２１発光素子、２２枠状部材、３光導波手段（列要素）、３１コア層、３２クラッド層、３３内部クラッド層、３４ダミーファイバー、４アドレッシング手段、４１行電極（行要素）、４２列電極（列要素）、４３圧電ファイバー、４４圧電層、４５外部電極、４７列電極、５制御手段、６充填材料、７光散乱モード液晶、８蛍光層、６１ローラ、ａ〜ｌ画素、Ｂ背面層、ＬＣ液晶分子、Ｐ表示パネル、Ｐｏ高分子、Ｔ周期、ｔ１〜ｔ３走査期間

Claims

所定の表示データに応じて発光する発光手段と、
前記発光手段から入射した光を導く少なくとも１つの長尺状の光導波路と、前記所定の表示データに応じて前記光導波路内の光を取り出すアドレッシング手段とを有する表示パネルとを備えた表示装置であって、
前記光導波路は、前記光を導波させるコア層と、前記コア層の外殻に形成されたクラッド層とを有し、
前記コア層は、光散乱モード液晶により構成され、
前記クラッド層は、前記コア層よりも低い屈折率を有し、
前記アドレッシング手段は、前記光導波路の中心軸に埋設された列電極と、前記列電極と交差するように設けられた行電極とを有し、
前記列電極および前記行電極間に電圧を印加することにより、前記列電極および前記行電極の交差部に位置する前記光散乱液晶に光散乱作用を発揮させ、これにより、前記コア層の前記交差部に対応する位置にて前記光の散乱が発生し、発生した光が前記光導波路の外部へ放出されるよう構成されていることを特徴とする表示装置。
前記光導波路は、前記列電極の外周に形成された内部クラッド層を有している請求項１に記載の表示装置。
所定の表示データに応じて発光する発光手段と、
前記発光手段から入射した光を導く少なくとも１つの長尺状の光導波路と、前記所定の表示データに応じて前記光導波路内の光を取り出すアドレッシング手段とを有する表示パネルとを備えた表示装置であって、
前記光導波路は、前記光を導波させるコア層と、前記コア層の外殻に形成されたクラッド層とを有し、
前記コア層は、光散乱モード液晶により構成され、
前記クラッド層は、前記コア層よりも低い屈折率を有し、
前記アドレッシング手段は、前記光導波路と交差するように設けられた圧電ファイバーを有し、
前記圧電ファイバーは、行電極と、前記行電極の外周を覆うように形成された圧電材料から成る圧電層と、前記圧電層の外周を覆うように形成された外部電極とを有し、
前記行電極および前記外部電極に電圧を印加することにより前記圧電層を振動させ、前記振動を前記光導波路と前記圧電ファイバーとの交差部に伝達することにより前記交差部に位置する前記光散乱液晶に光散乱作用を発揮させ、これにより、前記コア層の前記交差部に対応する位置にて前記光の散乱が発生し、発生した光が前記光導波路の外部へ放出されるよう構成されていることを特徴とする表示装置。
複数の前記光導波路と、前記アドレッシング手段の少なくとも一部とがマトリックス状または織物状に配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の表示装置。
前記表示パネルは、その表面が透明な材料で被覆されている請求項４に記載の表示装置。
前記表示パネルの背面には、光を吸収する背面層が設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載の表示装置。
前記表示パネルの背面には、背面層が配設され、
前記背面層は、外部から前記表示パネルに入射した光を透過する状態と、吸収する状態とを選択的に取り入れるよう構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の表示装置。