JP5813549B2

JP5813549B2 - 表示装置及びその駆動方法

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Publication number: JP5813549B2
Application number: JP2012069569A
Authority: JP
Inventors: 日置　毅; 毅日置; 中井　豊; 豊中井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP2013200483A

Description

本発明の実施形態は、表示装置及びその駆動方法に関する。

例えば、光を導く複数の導光構造を用いた表示装置が提案されている。この表示装置においては、導光構造の所定の位置から導光構造外部に光を取り出すことで表示を行う。表示装置において、駆動電圧を低くすることが望まれる。

特開２００９−２３７４５６号公報

本発明の実施形態は、駆動電圧を低減した表示装置及びその駆動方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、光出射部と、複数の導光部と、複数の光取り出し部と、制御部と、を含む表示装置が提供される。前記光出射部は、光を出射する。前記複数の導光部は、第１方向に延在し前記光を導く。前記複数の導光部は、前記第１方向と交叉する第２方向に並ぶ。前記複数の光取り出し部は、第１電極と第２電極とを有し前記導光部に対向する。前記複数の光取り出し部は、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差により、前記光取り出し部と前記導光部とが接触状態または第１の非接触状態となることで前記導光部を導かれる光の導波状態を変化させて前記導光部からの光取り出し量が互いに異なる第１状態及び第２状態を形成可能である。前記制御部は、前記第１電極と前記第２電極とに接続される、前記制御部は、第１期間では前記第２電極の電位を第１電位に設定し、第２期間では前記第２電極の電位を前記第１電位よりも低い第２電位に設定する。前記制御部は、第１期間において、前記光取り出し部を前記第１状態にするときに前記第１電極の電位を前記第２電位に設定し、前記光取り出し部を前記第２状態にするときに前記第１電極の電位を前記第１電位に設定する。前記制御部は、第２期間において、前記光取り出し部を前記第１状態にするときに前記第１電極の電位を前記第１電位に設定し、前記光取り出し部を前記第２状態にするときに前記第１電極の電位を前記第２電位に設定する。前記制御部は、前記複数の光取り出し部のいずれかの光取り出し部を前記第１状態にする選択期間の前であって前記選択期間に連続する前置期間において、前記いずれかの光取り出し部を除く前記光取り出し部の少なくともいずれかを前記第２状態にしつつ、前記いずれかの光取り出し部の前記第１電極の電位を前記第１電位と前記第２電位との間の第３電位に設定する。
本発明の別の実施形態によれば、光を出射する光出射部と、第１方向に延在し前記光を導く複数の導光部であって、前記複数の導光部は前記第１方向と交叉する第２方向に並ぶ複数の導光部と、第１電極と第２電極とを有し前記導光部に対向する複数の光取り出し部であって、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差により、前記光取り出し部と前記導光部とが接触状態または非接触状態となることで前記導光部を導かれる光の導波状態を変化させて前記導光部からの光取り出し量が互いに異なる第１状態及び第２状態を形成可能な複数の光取り出し部と、を含む表示装置の駆動方法が提供される。前記駆動方法においては、第１期間では前記第２電極の電位を第１電位に設定し、第２期間では前記第２電極の電位を前記第１電位よりも低い第２電位に設定し、第１期間において、前記光取り出し部を前記第１状態にするときに前記第１電極の電位を前記第２電位に設定し、前記光取り出し部を前記第２状態にするときに前記第１電極の電位を前記第１電位に設定し、第２期間において、前記光取り出し部を前記第１状態にするときに前記第１電極の電位を前記第１電位に設定し、前記光取り出し部を前記第２状態にするときに前記第１電極の電位を前記第２電位に設定し、前記複数の光取り出し部のいずれかの光取り出し部を前記第１状態にする選択期間の前で前記選択期間に連続する前置期間において、前記いずれかの光取り出し部を除く前記光取り出し部の少なくともいずれかを前記第２状態にしつつ、前記いずれかの光取り出し部の前記第１電極の電位を前記第１電位と前記第２電位との間の第３電位に設定する。

第１の実施形態に係る表示装置を示す模式的平面図である。第１の実施形態に係る表示装置を示す模式的断面図である。第１の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式図である。第１の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式図である。第１の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式的断面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置の特性を示すグラフ図である。第２の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式図である。第２の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式的断面図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の特性を示すグラフ図である。

以下に、本発明の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、本願明細書と各図において、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）
図１は、第１の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的平面図である。
図１に表したように、本実施形態に係る表示装置１１０は、光出射部１０と、複数の導光部２０と、複数の光取り出し部３０と、制御部６０と、を含む。

光出射部１０は、光を出射する。この例では、光出射部１０は、複数の光源１０ｓを含む。光源１０ｓには、例えば、発光ダイオードが用いられる。光源１０ｓから出射する光の主波長は、例えば、約４６０ナノメートル（ｎｍ）、約５３０ｎｍ及び約６６０ｎｍである。光源１０ｓから出射する光の主波長は、光の３原色によるフルカラー表示が可能なように設定される。

導光部２０は、第１方向に延在する。複数の導光部２０は、第１方向と交叉する第２方向に並ぶ。

第２方向は、例えば、第１方向に対して垂直である。ただし、第１方向と第２方向とにより平面が形成できれば良い。以下では、第２方向が第１方向に対して垂直である場合として説明する。

第１方向をＸ軸方向とする。第２方向をＹ軸方向とする。第１方向と第２方向とに対して垂直な方向を第３方向（Ｚ軸方向）とする。第３方向は、第１方向及び第２方向により形成される平面と交叉すれば良い。以下では、第３方向が第１方向と第２方向とに対して垂直である場合として説明する。

導光部２０は、一端２１と他端２２とを有する。導光部２０は、光出射部１０から出射した光を導くする。この例では、光源１０ｓは、導光部２０の一端２１に対向する。光源１０ｓは、導光部２０と光学的に接続されている。導光部２０内では、光は、例えば、一端２１から他端２２に向けて導かれる。

複数の光取り出し部３０のそれぞれは、導光部２０に対向する。

本明細書において、「対向」は、直接向かい合う状態に加え、間に別の要素が挟まれて向かい合う状態も含む。

光取り出し部３０は、例えば、Ｙ軸方向に延在する。導光部２０と光取り出し部３０とが互いに対向する部分が、画素に対応する。画素は、Ｘ−Ｙ平面内において、マトリクス状に並ぶ。光取り出し部３０の構成の例については後述する。

この例では、制御部６０は、走査駆動回路６１と、光源駆動回路６２と、映像処理回路６３と、を含む。走査駆動回路６１は、例えば走査線６１ｌ（例えば走査線６１ａ及び走査線６１ｂなど）により光取り出し部３０に接続されている。走査線６１ｌは、Ｙ軸方向に延在する。走査駆動回路６１は、光取り出し部３０をＸ軸方向に沿って走査する。光源駆動回路６２は、光源１０ｓに接続されており、光源１０ｓを駆動する。映像処理回路６３は、走査駆動回路６１及び光源駆動回路６２に接続される。映像処理回路６３には、表示装置１１０の外部から、映像信号ＳＶと外部電源ＰＷとが供給される。映像処理回路６３は、例えば映像信号ＳＶに基づいた信号を光源駆動回路６２に供給する。映像処理回路６３は、走査駆動回路６１と光源駆動回路６２とに、外部電源ＰＷに基づく電流（電圧）、及び、制御信号を供給する。

制御部６０は、例えば、Ｙ軸方向に並んだ光取り出し部３０を順次選択し、線順次駆動により画素を動作させ、表示動作を行う。

図２は、第１の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図２は、図１のＡ１−Ａ２線断面図である。
図２に表したように、導光部２０は、一端２１と他端２２との間の側面２０ｓを有する。側面２０ｓは、例えば、Ｘ−Ｙ平面に対して平行である。

光取り出し部３０は、側面２０ｓに対向する。光取り出し部３０のそれぞれは、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとを有する。この例では、光取り出し部３０は、変位層３１ｃと、光路変換層３３と、をさらに含む。変位層３１ｃは、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間に設けられる。光路変換層３３と第２電極３１ｂとの間に第１電極３１ａが配置される。第２電極３１ｂと導光部２０との間に、変位層３１ｃ、第１電極３１ａ及び光路変換層３３が配置されている。第１電極３１ａの位置と第２電極３１ｂと位置とは、互いに入れ替わっても良い。

変位層３１ｃのＺ軸方向の厚さ（例えば体積でも良い）は、第１電極３１ａ及び第２電極３１ｂとの間に印加される電位差（電圧）により変化する。変位層３１ｃには、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛のような強誘電体材料などが用いられる。

変位層３１ｃの厚さの変化により、例えば、１つの状態において、光路変換層３３（光取り出し部３０）は、導光部２０と離間し（第１の非接触状態に相当する）、別の状態においては、光路変換層３３（光取り出し部３０）は、導光部２０と接触する。

上記のように、光取り出し部３０の第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間に印加する電位差により変位層３１ｃを変位させて、光路変換層３３の導光部２０への接触状態または非接触状態（第１の接触状態）が制御される。

光路変換層３３は、例えば、樹脂と、この樹脂中に分散された微粒子と、を含む。微粒子の屈折率は、樹脂の屈折率とは異なる。樹脂としてアクリル樹脂（屈折率は約１．４９）を用い、微粒子として酸化チタン（例えば屈折率が約２）などを用いる。光路変換層３３において、樹脂と微粒子との界面において光の進行方向を変化させることができる。光の進行方向の変化は、樹脂と微粒子の界面における屈折及び散乱の少なくともいずれかに基づく。これにより、光路変換層３３は、光路を変更する機能を有する。

導光部２０は、可視光域において透過性である。導光部２０には、例えば、アクリル樹脂が用いられる。アクリル樹脂を用いて、その周囲を大気が覆う場合には、導光部２０と大気との間の界面は、アクリル樹脂の屈折率（約１．４９）と空気の屈折率（約１）との界面となる。このため、この界面において全反射条件を満たす、光の導波が可能となる。

光源１０ｓから出射した光Ｌ１１は、例えば、導光部２０の一端２１から導光部２０内に導入する。光源１０ｓから出射する光の放射角を制御することにより、導光部２０内の導波光Ｌ１２は、導光部２０の側面２０ｓにおいて全反射を繰り返しながら導かれることが可能である。

図２に表したように、第ｎ（ｎは２以上の整数）の光取り出し部３０においては、光路変換層３３は導光部２０と接触している。第ｎの光取り出し部３０を選択状態光取り出し部ＳＳということにする。第ｎの光取り出し部３０を除く光取り出し部３０においては、光路変換層３３は導光部２０と非接触状態である。第ｎの光取り出し部３０を除く光取り出し部３０を、非選択光取り出し部ＮＳということにする。

選択状態光取り出し部ＳＳの第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間に印加される電位差は、非選択状態光取り出し部ＮＳの第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間に印加される電位差とは、異なる。導光部２０と光取り出し部３０とが非接触の部分（非選択光取り出し部ＮＳの部分）においては、導波光Ｌ１２は、導光部２０内を、介在する空気との屈折率差による全反射条件を満たしながら導かれる。導光部２０のうちで、光取り出し部３０と導光部２０とが接触している部分（選択状態光取り出し部ＳＳ）においては、導波光Ｌ１２は、導光部２０と接する光路変換層３３の屈折率が導光体２０と同等またはこれ以上となるため、屈折により、光路変換層３３に進入する。光路変換層３３に入射した光は、その進行方向が変えられ、取り出し光Ｌ１３として、導光部２０の外に取り出される。光取り出し部３０の動作に応じて、光源駆動回路６２により、所望の色合いや光強度に調整した光を光源１０ｓにおいて発光させることにより、局所的及び選択的に光を取り出す動作が可能となる。

このように、光取り出し部３０は、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間の電位差により、光取り出し部３０と導光部２０とが接触状態または非接触状態となることで導光部２０を導かれる光の導波状態を変化させて導光部２０からの光取り出し量が互いに異なる複数の状態（例えば第１状態及び第２状態）を形成可能である。

制御部６０は、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとに電気的に接続されている。この接続には、例えば、上記の走査線６１ｌが用いられる。制御部６０は、第１電極３１ａの電位と第２電極３１ｂの電位とを制御することにより、光取り出し部３０と導光部２０との距離を変化させることで導光部２０を導かれる光（導波光Ｌ１２）の導波状態を変化させて導光部２０からの光取り出し量が互いに異なる２つ以上の状態（第１状態及び第２状態）を形成する。

例えば、第１状態は、光取り出し部３０が導光部２０に接触している状態である。第２状態は、光取り出し部３０が導光部２０に非接触の状態である。これらの状態が互いに入れ替わり、第１状態は、光取り出し部３０が導光部２０に非接触の状態であり、第２状態は、光取り出し部３０が導光部２０に接触している状態でも良い。以下では、第１状態では、光取り出し部３０が導光部２０に接触し、第２状態では、光取り出し部３０が導光部２０に非接触の状態であるとして説明する。

このような構成を有する表示装置において、光取り出し部３０を動作させる走査線６１ｌの駆動電圧は、例えば２０ボルト（Ｖ）以上１２０Ｖなどの、比較的高いことが必要である。消費電力低減の観点や部品の信頼性の観点などから、走査線６１ｌの駆動電圧を低減することが望ましい。本実施形態に係る表示装置１１０においては、駆動電圧が低減される。

本実施形態に係る表示装置１１０においては、例えば、線順次駆動によって表示動作が行われる。以下では、線順次動作を行う場合として、制御部６０の動作（駆動方法）の例について説明する。線順次動作においては、一定期間において、１つの走査線６１ｌに接続されたに光取り出し部３０を光取り出し状態とし、これに応じた光を光源１０ｓから導光部２０に導入することで、ライン単位の光取り出し動作を行う。

すなわち、複数の光取り出し部３０がＸ軸方向に並んでいる場合において、制御部６０は、複数の光取り出し部３０をＸ軸方向に沿って順次、第１状態にする。そして、制御部６０は、第１状態にした光取り出し部３０を除く複数の光取り出し部３０を、第２状態にする。

図３は、第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
図３は、制御部６０（走査駆動回路６１）からの出力信号に関するタイミングチャートの例である。この例では、複数の光取り出し部３０の第２電極３１ｂを互いに接続する。すなわち、複数の光取り出し部３０の第２電極３１ｂには、共通の配線が接続される。第２電極３１ｂの電位を共通電位Ｖｃｏｍとする。複数の第２電極３１ｂに共通の電位を与えることで、走査駆動回路６１の構成を簡略化できる。また、第２電極３１ｂをパターン形成する際の工程の負荷が低減できる。

図３の横軸は、時間ｔである。図３には、例として、第（ｎ−１）の光取り出し部３０の第１電極３１ａの電位Ｖ（ｎ−１）と、第ｎの光取り出し部３０の第１電極３１ａの電位Ｖｎと、第（ｎ＋１）の光取り出し部３０の第１電極３１ａの電位Ｖ（ｎ＋１）とが示されている。

図３に表したように、第１期間Ｆ１と第２期間Ｆ２とが設定される。第１期間Ｆ１及び第２期間Ｆ２は、例えば、交互に繰り返される。第１期間Ｆ１及び第２期間Ｆ２のそれぞれは、例えば、表示のフレーム期間に対応する。ｔ_０からｔ_５までの間が第１期間Ｆ１である。ｔ_５からｔ_１０まで間が第２期間Ｆ２である。

ｔ_１からｔ_２までの期間、ｔ_２からｔ_３までの期間、及び、ｔ_３からｔ_４までの期間は、第１期間Ｆ１における、それぞれ、第（ｎ−１）、第ｎ、及び、第（ｎ＋１）の走査線６１ｌの線順次動作の選択期間ｔｓに対応する。ｔ_６からｔ_７までの期間、ｔ_７からｔ_８までの期間、及び、ｔ_８からｔ_９までの期間は、第２期間Ｆ２における、それぞれ、第（ｎ−１）、第ｎ、及び、第（ｎ＋１）の走査線６１ｌにおける線順次動作の選択期間ｔｓに対応する。例えば、光取り出し部３０のそれぞれが第１状態になるときを、光取り出し部３０のそれぞれの選択期間ｔｓとする。光取り出し部３０のそれぞれが第２状態になるときを、光取り出し部３０のそれぞれの非選択期間ｔｎとする。

すなわち、選択期間ｔｓは、複数の光取り出し部３０のいずれかの光取り出し部３０を第１状態にする期間であり、非選択期間ｔｎは、その光取り出し部３０を第２状態にする期間である。

図３に表したように、制御部６０は、第１期間Ｆ１では第２電極３１ｂの電位（この例では共通電位Ｖｃｏｍ）を第１電位Ｅ１に設定し、第２期間Ｆ２では第２電極３１ｂの電位（この例では共通電位Ｖｃｏｍ）を第１電位Ｅ１よりも低い第２電位Ｅ２に設定する。

この例では、第１電位Ｅ１は、Ｖａの電圧であり、第２電位Ｅ２は、−Ｖａの電圧である。この例では、Ｖａは正の電圧であり、−Ｖａは負の電圧である。Ｖａの絶対値は、−Ｖａの絶対値と実質的に等しい。Ｖａの絶対値は、例えば、−Ｖａの絶対値の９０％以上１１０％以下である。

そして、第１期間Ｆ１においては、第１電極３１ａに関する電位Ｖ（ｎ−１）、電位Ｖｎ、及び、電位Ｖ（ｎ＋１）は、それぞれの光取り出し部３０の選択期間ｔｓにおいては、第２電位Ｅ２に設定され、非選択期間ｔｎにおいては、第１電位Ｅ１に設定されている。そして、第２期間Ｆ２においては、電位Ｖ（ｎ−１）、電位Ｖｎ、及び、電位Ｖ（ｎ＋１）は、それぞれの光取り出し部３０の選択期間ｔｓにおいては、第１電位Ｅ１に設定され、非選択期間ｔｎにおいては、第２電位Ｅ２に設定されている。

換言すれば、制御部６０は、第１期間Ｆ１において、光取り出し部３０を第１状態にするときに第１電極３１ａの電位を第２電位Ｅ２に設定し、光取り出し部３０を第２状態にするときに第１電極３１ａの電位を第１電位Ｅ１に設定する。一方、第２期間Ｆ１においては、制御部６０は、光取り出し部３０を第１状態にするときに第１電極３１ａの電位を第１電位Ｅ１に設定し、光取り出し部３０を第２状態にするときに第１電極３１ａの電位を第２電位Ｅ２に設定する。

この例では、共通電位Ｖｃｏｍに印加される波形の極性は、２つのフレーム間において、反転する。そして、第１電極３１ａの電位（電位Ｖ（ｎ−１）、電位Ｖｎ及び電位Ｖ（ｎ＋１））は、線順次動作の選択期間ｔｓを除く非選択期間ｔｎにおいて、共通電位Ｖｃｏｍと同様の電位である。そして、第１電極３１ａの電位は、それぞれの選択期間ｔｓにおいては、共通電位Ｖｃｏｍの極性とは異なる。

図４は、第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
図４は、図３に例示した動作を実施したときの、第（ｎ−１）の光取り出し部３０、第ｎの光取り出し部３０、及び、第（ｎ＋１）の光取り出し部３０における、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間の電位差Ｖｄ（ｎ−１）、Ｖｄｎ、及び、Ｖｄ（ｎ＋１）をそれ例示している。これらの電位差は、光取り出し部３０に印加される実効的な電圧に対応する。

図４に表したように、それぞれの光取り出し部３０における選択期間ｔｓにおいては、第１電極３１ａと第２電極３１ｂと間には、Ｖａの２倍の値である２Ｖａと、−Ｖａの２倍の値である−２Ｖａが印加される。

図５は、第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式的断面図である。
図５は、第１期間Ｆ１において、第ｎの光取り出し部３０が選択期間ｔｓであるときの電位の状態を例示している。
図５に表したように、第（ｎ−１）及び第（ｎ＋１）の光取り出し部３０においては、第１電極３１ａ及び第２電極３１ｂにＶａが印加されるため、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間には電位差を生じない。これに対して、第ｎの光取り出し部３０においては、第１電極３１ａに−Ｖａが印加され、第２電極３１ｂにＶａが印加されるため、第１電極３１ａと第２電極３１ｂの間には、２Ｖａの電位差（実効電圧）が印加される。第ｎの光取り出し部３０においては、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間に生じる電界により変位層３１ｃが変位し、第ｎの光取り出し部において、光路変換層３３は導光部２０に接触し、光取り出し動作が行われる。

一方、例えば、共通電位Ｖｃｏｍ（第２電極３１ｂの電位）を一定（例えば接地電位）とし、第１電極３１ａの電位を変化させる駆動方法が考えられる。このとき、第１電極３１ａの電位をＶａと−Ｖａとの間で変化させる。このときには、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間の電位差は、Ｖａである。

これに対して、本実施形態においては、共通電位Ｖｃｏｍ（第２電極３１ｂの電位）を変化させ、その変化に対応させて、逆の高低（極性）の電位に第１電極３１ａを設定することで、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間の電位差は、２Ｖａにできる。

換言すれば、実施形態においては、光取り出し部３０の動作に必要な第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間の電位差の１／２の電圧を供給することで、光取り出し部３０における所望の動作が実現できる。すなわち、走査線６１ｌの駆動電圧を半減できる。

このように、実施形態に係る表示装置１１０によれば、駆動電圧を低減した表示装置が提供できる。例えば、比較的安価な耐圧の低い走査駆動回路を用いても、駆動回路にて利用可能な電圧の２倍の実効電圧を光取り出し部３０に印加することができる。

実施形態においては、例えば、第１期間Ｆ１と第２期間Ｆ２とで、共通電位Ｖｃｏｍの極性（電位の高低関係）が入れ替えられる。これに伴い、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間の電位差の極性が反転する。このように、印加波形の極性を反転させることで、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間に極性の片寄った電圧が印加され続けることが抑制できる。これにより、例えば、変位層３１ｃの動作が安定し、例えば寿命が向上する。

以下、実施形態に係る表示装置１１０の光学応答特性を調べた結果の例について説明する。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置の特性を例示するグラフ図である。
これらの図は、１つの光取り出し部３０により導光部２０から取り出される光の応答特性の測定結果の一例を模式的に示している。
これらの図において、横軸は、時間ｔである。図６（ｂ）の縦軸は、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間に印加される電圧Ｖｏｐの波形を示している。図６（ａ）の縦軸は、取り出される光の光エネルギー量Ｉｅ（任意目盛）である。

図６（ｂ）に表したように、時刻ｔ_ｘよりも前の期間（非選択期間ｔｎに相当する）では電圧Ｖｏｐは０であり、時刻ｔ_ｘから時刻ｔ_ｘ＋１までの間の期間（選択期間ｔｓに相当する）において電圧Ｖｏｐは２Ｖａであり、時刻ｔ_ｘ＋１よりも後の期間（非選択期間ｔｎ）では電圧Ｖｏｐは０である。

図６（ａ）に表したように、光エネルギー量Ｉｅは、時刻ｔ_ｘの後の時刻ｔ_ｘｄ１において、所定の値Ｉｓに到達する。一方、時刻ｔ_ｘ＋１から後においては、光エネルギー量Ｉｅは、比較的速く変化する。このように、光学応答の立ち上がりにおける遅れは、立ち下がりにおける遅れよりも大きいことがわかった。

非選択期間ｔｎから選択期間ｔｓへの移行は、光取り出し部３０が導光部２０から非接触の状態から接触状態への移行に相当する。選択期間ｔｓから非選択期間ｔｎへの移行は、光取り出し部３０が導光部２０に接触している状態から非接触状態への移行に相当する。光取り出し部３０が導光部２０から少しでも離間すると、光取り出し状態が直ぐに解消されるため、光エネルギー量Ｉｅが急激に低下し、上記のように立ち下がりの遅れは小さいと考えられる。これに対して、光取り出し部３０が一定の距離で導光部２０から離れている状態から、接触状態に移行するためには、一定の距離の移動が必要である。このために、上記のように立ち上がりにおける遅れの時間は比較的長いと考えられる。

光学応答の遅れが長いと、例えば、表示輝度が低下し、表示品位が低下する。この光学応答の特性については、新たに見出された課題である。
以下の実施形態においては、この光学応答の遅れを抑制する。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
図７は、本実施形態に係る表示装置１１０における、制御部６０（走査駆動回路６１）からの出力信号に関するタイミングチャートの例である。以下では、第１の実施形態とは異なる点に関して説明し、第１の実施形態と同様な部分についての説明は省略する。

制御部６０は、選択期間ｔｓの前の前置期間ｔｐにおいて、第１電極３１ａを第３電位Ｅ３に設定する。上記のように、選択期間ｔｓは、複数の光取り出し部３０のいずれかの光取り出し部３０を第１状態にする期間である。前置期間ｔｐは、選択期間ｔｓの前であり、選択期間ｔｓに連続する期間である。この前置期間ｔｐにおいては、今着目している光取り出し部３０を除く光取り出し部３０（の少なくともいずれか）は第２状態である。第３電位Ｅ３は、第１電位Ｅ１と第２電位Ｅ２との間の電位である。

この例では、第１電位Ｅ１は、Ｖａであり、第２電位Ｅ２は、−Ｖａであり、第３電位Ｅ３は、例えば、接地電位（０ボルトの電位）である。例えば、第１電位Ｅ１と第３電位Ｅ３との差の絶対値は、第２電位Ｅ２と第３電位Ｅ３との差の絶対値と実質的に等しい。例えば、第１電位Ｅ１と第３電位Ｅ３との差の絶対値は、第２電位Ｅ２と第３電位Ｅ３との差の絶対値の９０％以上１１０％以下である。

図８は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
図８は、図４に例示した動作を実施したときの、第（ｎ−１）の光取り出し部３０、第ｎの光取り出し部３０、及び、第（ｎ＋１）の光取り出し部３０における、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間の電位差Ｖｄ（ｎ−１）、Ｖｄｎ、及び、Ｖｄ（ｎ＋１）をそれ例示している。

図８に表したように、それぞれの光取り出し部３０における選択期間ｔｓにおいては、第１電極３１ａと第２電極３１ｂと間には、２Ｖａまたは−２Ｖａが印加される。そして、前置期間ｔｐにおいては、第１電極３１ａと第２電極３１ｂと間には、Ｖまたは−Ｖが印加される。

例えば、第（ｎ−１）の光取り出し部３０が選択期間ｔｓにあるときに、第ｎの光取り出し部３０の選択期間ｔｓに関する前置期間ｔｐを設ける。そして、前置期間ｔｐにおいて、所定の電圧を第ｎの光取り出し部３０に予め印加する。これにより、前置期間ｔｐにおいて、第ｎの光取り出し部３０は、選択期間ｔｓの前の予備動作が行われる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式的断面図である。
図９（ａ）は、第（ｎ−１）の光取り出し部３０が選択期間ｔｓで、第ｎの光取り出し部３０が前置期間ｔｐで、第（ｎ＋１）の光取り出し部３０が非選択期間ｔｎであるときの状態を例示している。図９（ｂ）は、第（ｎ−１）の光取り出し部３０が非選択期間ｔｎで、第ｎの光取り出し部３０が選択期間ｔｓで、第（ｎ＋１）の光取り出し部３０が非選択期間ｔｎであるときの状態を例示している。

図９（ａ）に表したように、選択期間ｔｓの状態である第（ｎ−１）の光取り出し部３０は、導光部２０と接触状態である。非選択期間ｔｎの状態である第（ｎ＋１）の光取り出し部３０は、導光部２０と第１の非接触状態である。前置期間ｔｐの状態である第ｎの光取り出し部３０は、導光部２０と第２の非接触状態である。第２の非接触状態における光取り出し部３０と導光部２０との距離は、第１の非接触状態における光取り出し部３０と導光部２０との距離よりも短い。前置期間ｔｐにおいて、第ｎの光取り出し部３０が予備動作状態にある。

そして、図９（ｂ）に表したように、第ｎの光取り出し部３０が選択期間ｔｓであるときにおいては、第ｎの光取り出し部３０は導光部２０と接触する。光取り出し部３０と導光部２０との間の距離が前置期間ｔｐにおいて予め短くされているため、移動の距離が短く、応答時間が短縮される。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の特性を例示するグラフ図である。
これらの図に示されている時刻ｔ_ｘ、時刻ｔ_ｘｄ１、及び、時刻ｔ_ｘ＋１は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に関して説明しものと同じである。

図１０（ｂ）に表したように、時刻ｔ_ｘから時刻ｔ_ｘ＋１までの間の期間（選択期間ｔｓに相当する）の前の前置期間ｔｐにおいて、第１電極３１ａと第２電極３１ｂとの間の電圧Ｖｏｐは、例えばＶａである。そして、選択期間ｔｓにおいて、電圧Ｖｏｐは、２Ｖａとなる。

図１０（ａ）に表したように、光エネルギー量Ｉｅの変化は、選択期間ｔｓの開始である時刻ｔ_ｘから時刻ｔ_ｄｘ２までの短い時間で完了する。このように、本実施形態においては、光学応答の立ち上がりにおける遅れが短縮できる。

例えば、ｔ_ｘｄ１−ｔ_ｘ＝ｔ_ｘ−ｔ_ｘｐとなるようにｔ_ｘｐを設定することにより光学応答は、その飽和までの期間をｔ_ｘｄ２−ｔ_ｘまで短縮することが可能となる。これは、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、第ｎの光取り出し部３０に２Ｖａの電位差を与えている期間において、第（ｎ＋１）の光取り出し部３０にｖａとなる電位差を事前に与えて、変位動作に対する予備駆動を行うことができるためである。

本実施形態によれば、（ｔ_ｘｄ１−ｔ_ｘ）／（ｔ_ｘ＋１−ｔ_ｘ）が１／３程度となることが確認された。例えば、ｔ_ｘｐをｔ_ｘ−ｔ_ｘｐ＝ｔ_ｘｄ１−ｔ_ｘ＝（ｔ_ｘ＋１−ｔ_ｘ）／３となるように設定することにより、図１０（ａ）における光学応答を得ることができる。例えば、（ｔ_ｄ２−ｔ_ｘ）／（ｔ_ｘｄ１−ｔ_ｘ）は、１／４以下、すなわち、立ち上がり時の応答速度を４倍以上高速化することが可能になる。

（第３の実施形態）
本実施形態は、表示装置の駆動方法に係る。本駆動方法が適用される表示装置は、例えば上記の表示装置１１０である。
本駆動方法は、第１期間Ｆ１では第２電極３１ｂの電位を第１電位Ｅ１に設定し、第２期間Ｆ２では第２電極３１ｂの電位を第１電位Ｅ１よりも低い第２電位Ｅ２に設定する。そして、第１期間Ｆ１において、光取り出し部３０を第１状態にするときに第１電極３１ａの電位を第２電位Ｅ２に設定し、光取り出し部３０を第２状態にするときに第１電極３１ａの電位を第１電位Ｅ１に設定する。第２期間Ｆ２において、光取り出し部３０を第１状態にするときに第１電極３１ａの電位を第１電位Ｅ１に設定し、光取り出し部３０を第２状態にするときに第１電極３１ａの電位を第２電位Ｅ２に設定する。
これにより、駆動電圧を低減することができる。

また、本駆動方法は、さらに上記の予備動作を実施しても良い。すなわち、複数の光取り出し部３０のいずれかの光取り出し部を第１状態にする選択期間ｔｓの前で選択期間ｔｓに連続する前置期間ｔｐにおいて、その光取り出し部３０を除く光取り出し部３０の少なくともいずれかを第２状態にしつつ、第１電極３１ａの電位を第１電位Ｅ１と第２電位Ｅ２との間の第３電位Ｅ２に設定する。
これにより、光学応答の遅れを短縮でき、より高品位の表示を提供できる。

実施形態によれば、駆動電圧を低減した表示装置及びその駆動方法が提供できる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。

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、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、表示装置に含まれる光出射部、光源、導光部、光取り出し部、第１電極、第２電極、変位層、光路変換層、制御部、走査駆動回路、光源駆動回路及び映像処理回路などの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及び駆動方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置及び駆動方法も、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。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…光出射部、１０ｓ…光源、２０…導光部、２０ｓ…側面、２１…一端、２２…他端、３０…光取り出し部、３１ａ…第１電極、３１ｂ…第２電極、３１ｃ…変位層、６０…制御部、６１…走査駆動回路、６１ａ、６１ｂ、６１ｌ…走査線、６２…光源駆動回路、６３…映像処理回路、１１０…表示装置、Ｅ１〜Ｅ３…第１〜第３電位、Ｆ１、Ｆ２…第１及び第２期間、Ｉｅ…光エネルギー量、Ｉｓ…値、Ｌ１１…光、Ｌ１２…導波光、Ｌ１３…光、ＮＳ…非選択状態光取り出し部、ＰＷ…外部電源、ＳＳ…選択状態光取り出し部、ＳＶ…映像信号、Ｖｃｏｍ…共通電位、Ｖｏｐ…電圧、ｔｎ…非選択期間、ｔｐ…前置期間、ｔｓ…選択期間

Claims

光を出射する光出射部と、
第１方向に延在し前記光を導く複数の導光部であって、前記複数の導光部は前記第１方向と交叉する第２方向に並ぶ複数の導光部と、
第１電極と第２電極とを有し前記導光部に対向する複数の光取り出し部であって、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差により、前記光取り出し部と前記導光部とが接触状態または第１の非接触状態となることで前記導光部を導かれる光の導波状態を変化させて前記導光部からの光取り出し量が互いに異なる第１状態及び第２状態を形成可能な複数の光取り出し部と、
前記第１電極と前記第２電極とに接続された制御部と、
を備え、
前記制御部は、第１期間では前記第２電極の電位を第１電位に設定し、第２期間では前記第２電極の電位を前記第１電位よりも低い第２電位に設定し、
前記制御部は、第１期間において、前記光取り出し部を前記第１状態にするときに前記第１電極の電位を前記第２電位に設定し、前記光取り出し部を前記第２状態にするときに前記第１電極の電位を前記第１電位に設定し、
前記制御部は、第２期間において、前記光取り出し部を前記第１状態にするときに前記第１電極の電位を前記第１電位に設定し、前記光取り出し部を前記第２状態にするときに前記第１電極の電位を前記第２電位に設定し、
前記制御部は、前記複数の光取り出し部のいずれかの光取り出し部を前記第１状態にする選択期間の前であって前記選択期間に連続する前置期間において、前記いずれかの光取り出し部を除く前記光取り出し部の少なくともいずれかを前記第２状態にしつつ、前記いずれかの光取り出し部の前記第１電極の電位を前記第１電位と前記第２電位との間の第３電位に設定する表示装置。
前記前置期間においては、前記いずれかの前記光取り出し部は前記導光部と第２の非接触状態であり、前記第２の非接触状態における前記いずれかの前記光取り出し部と前記導光部との距離は、前記第１の非接触状態における前記いずれかの前記光取り出し部と前記導光部との距離よりも短い請求項１記載の表示装置。
前記第１電位と前記第３電位との差の絶対値は、前記第２電位と前記第３電位との差の絶対値と等しい請求項１または２に記載の表示装置。
光を出射する光出射部と、第１方向に延在し前記光を導く複数の導光部であって、前記複数の導光部は前記第１方向と交叉する第２方向に並ぶ複数の導光部と、第１電極と第２電極とを有し前記導光部に対向する複数の光取り出し部であって、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差により、前記光取り出し部と前記導光部とが接触状態または非接触状態となることで前記導光部を導かれる光の導波状態を変化させて前記導光部からの光取り出し量が互いに異なる第１状態及び第２状態を形成可能な複数の光取り出し部と、を含む表示装置の駆動方法であって、
第１期間では前記第２電極の電位を第１電位に設定し、第２期間では前記第２電極の電位を前記第１電位よりも低い第２電位に設定し、
第１期間において、前記光取り出し部を前記第１状態にするときに前記第１電極の電位を前記第２電位に設定し、前記光取り出し部を前記第２状態にするときに前記第１電極の電位を前記第１電位に設定し、
第２期間において、前記光取り出し部を前記第１状態にするときに前記第１電極の電位を前記第１電位に設定し、前記光取り出し部を前記第２状態にするときに前記第１電極の電位を前記第２電位に設定し、
前記複数の光取り出し部のいずれかの光取り出し部を前記第１状態にする選択期間の前で前記選択期間に連続する前置期間において、前記いずれかの光取り出し部を除く前記光取り出し部の少なくともいずれかを前記第２状態にしつつ、前記いずれかの光取り出し部の前記第１電極の電位を前記第１電位と前記第２電位との間の第３電位に設定する表示装置の駆動方法。