WO2009122691A1 - 表示装置 - Google Patents

Abstract

　直視型の表示装置１００ａは、表示領域３１と表示領域の外側に形成された額縁領域３０とを有する表示パネル１０と、入射面２１ａと、出射面２１ｂと、入射面と出射面の間に形成された複数の導光路とを有する導光素子２１Ａとを備える。導光素子の入射面は、表示パネルの額縁領域に第１の軸に沿って隣接する周辺表示領域の一部３２に重なり、且つ、表示パネルの表面と平行になるように配置され、導光素子の出射面２１ｂは、第１の軸に沿って周辺表示領域の一部３２から額縁領域３０に向かって入射面２１ａからの距離が増大し、且つ、額縁領域３０と重なる位置まで延設されている。本発明によると、従来よりも簡便で軽量な構造で、表示パネルの額縁領域あるいはタイリングした場合の継ぎ目が見え難い直視型の表示装置が提供される。

Description

表示装置

　本発明は、表示装置、特に直視型の表示装置に関する。

　近年、テレビや情報表示用の表示装置において、大型化への強い要望がある。大型の表示装置の代表として、発光ダイオード（LED）などの自発光素子をマトリクス状に配列した表示装置や投射プロジェクション表示装置があるが、これらは画質の点で不利であり、高画質の表示が可能な直視型の液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）のさらなる大型化が望まれている。

　直視型の液晶表示装置やプラズマ表示装置は、基本的にガラス基板上に形成されるため、その画面の大きさは基板サイズに依存する。現在、液晶表示装置の製造に用いられているガラス基板（マザー基板）は、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）が最大であり、この基板を用いて対角約１００インチの液晶表示装置が製造されている。量産に使用できる基板はますます大型化していくものの、その速度は緩やかであり、現在の市場に要求されているさらに大面積の表示装置を今すぐ供給することは難しい。

　そこで、従来から表示装置の大画面化を実現する方法として、複数の表示装置を配列し（タイリングということがある）、大画面の表示装置を擬似的に実現する試みがなされている。しかしながら、タイリング技術を用いると、複数の表示装置の継ぎ目が見えるという問題がある。液晶表示装置を例にこの問題を説明する。

　なお、液晶表示装置は、主に、液晶表示パネルと、バックライト装置、液晶表示装置に各種の電気信号を供給する回路や電源およびこれらを収容する筐体を備えている。液晶表示パネルは、主に一対のガラス基板と、これらの間に保持された液晶層とから構成されている。一方のガラス基板には、カラーフィルタ層や対向電極が形成されており、他方のガラス基板には、ＴＦＴやバスラインおよびこれらに信号を供給するための駆動回路などが形成されている。直視型の液晶表示装置の画面サイズは、液晶表示パネルの画面サイズで決まる。また、液晶表示パネルは、複数の画素によって構成される表示領域と、その周辺の額縁領域とを有している。額縁領域には、一対の基板を互いに貼り合わせるとともに液晶層を密閉・保持するためのシール部や、画素を駆動するための駆動回路実装部等が形成されている。

　このように、液晶表示パネルには表示に寄与しない額縁領域が存在するので、複数の液晶表示パネルを配列することによって大画面を構成すると、画像に継ぎ目が生じてしまう。この問題は液晶表示装置に限らず、ＰＤＰ、有機ＥＬ表示装置、電気泳動表示装置など、直視型の表示装置に共通の問題である。

　特許文献１には、表示パネルの全面を覆う光ファイバーフェイスプレートを有し、表示領域から出射される光を、光ファイバーフェイスプレートによって非表示領域まで導光することによって継ぎ目の無い表示を行う構成が開示されている。

　また、特許文献２には、表示パネルの全面に光ファイバーフェイスプレート複合体を設け、表示領域から出射される光を、光ファイバーフェイスプレートによって非表示領域まで導光することによって継ぎ目の無い表示を行う構成が開示されている。

　また、特許文献３には、表示パネルのほぼ全面に、多数の傾斜薄膜とその傾斜薄膜の間に充填される透明体からなる光補償手段を有し、光補償手段で非表示領域まで導光させることによって、継ぎ目の無い表示を行う構成が開示されている。
特開平７－１２８６５２号公報 特開２０００－５６７１３号公報 特開２００１－５４１４号公報

　光ファイバーフェイスプレートは、光ファイバーの集合体であるために、大面積になるほど製造が難しく、多大なコストがかかる。特許文献１および特許文献２に記載されている従来技術では、表示パネルのほぼ全面を覆う光ファイバーフェイスプレートが必要であり、特に大型の表示装置においては、製造方法およびコストの観点から現実的ではない。

　また、特許文献３に記載の技術は、光ファイバーフェイスプレートに代えて多数の傾斜薄膜とその傾斜薄膜の間に充填される透明体からなる光補償手段を利用している点において、特許文献１および２の技術と異なるものの、表示パネルのほぼ全面を覆う光学補償手段を必要とし、特許文献１および特許文献２に記載の技術と同様の問題を有している。

　なお、特許文献２には、表示領域に配置される平行プレート（入射面と出射面とが平行なファイバーフェイスプレート）を省略し得ると記載されている。しかしながら、平行プレートを省略すると、表示領域の縁部に配置されたブロック状（断面が矩形）の光ファイバーフェイスプレートの端面部が表示領域内で段差を形成するので、画像が不連続になり、表示品位が損なわれる。

　本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、従来よりも製造が容易な、または従来よりも低コストの、表示パネルの額縁領域あるいはタイリングした場合の継ぎ目が見え難い直視型の表示装置を提供することを目的とする。

　本発明の表示装置は、直視型の表示装置であって、表示領域と前記表示領域の外側に形成された額縁領域とを有する少なくとも１つの表示パネルと、入射面と、出射面と、前記入射面と前記出射面の間に形成された複数の導光路とを有する少なくとも１つの導光素子とを備え、前記少なくとも１つの導光素子の前記入射面は、前記少なくとも１つの表示パネルの前記額縁領域に第１の軸に沿って隣接する周辺表示領域の一部に重なり、且つ、前記少なくとも１つの表示パネルの表面と平行になるように配置され、前記少なくとも１つの導光素子の前記出射面は、前記第１の軸に沿って前記周辺表示領域の前記一部から前記額縁領域に向かって前記入射面からの距離が増大し、且つ、前記額縁領域と重なる位置まで延設されていることを特徴とする。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの導光素子の前記第１の軸に沿った断面の形状は三角形である。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの導光素子の前記第１の軸に沿った断面の形状は略二等辺三角形である。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの導光素子は、前記少なくとも１つの表示パネルの前記第１の軸に沿って互いに対向する２つの導光素子を含み、前記２つの導光素子の前記出射面を覆う光拡散層をさらに有する。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの導光素子は、前記少なくとも１つの表示パネルの前記第１の軸に沿って互いに対向する２つの導光素子を含み、前記表示領域と前記２つの導光素子の前記出射面とを覆う透光性カバーをさらに有する。前記透光性カバーの屈折率は前記複数の導光路の屈折率よりも高いことが好ましい。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの導光素子は、複数の光ファイバーを有する。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの導光素子は、複数の導光層を有する。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの表示パネルは前記表示領域の全体に亘って所定のピッチで配列された複数の画素を有し、前記周辺表示領域の前記一部に存在する複数の画素に供給される表示信号は、前記第１の軸に沿って圧縮されている。このとき、前記周辺表示領域の前記一部に存在する複数の画素に供給される表示信号は、導光素子による拡大率に応じて、前記第１の軸に沿って一定の圧縮率または異なる圧縮比で圧縮される。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの表示パネルから出射される表示光の輝度は、前記周辺表示領域の前記一部において、他の部分においてよりも高いことが好ましい。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの表示パネルは液晶表示パネルであって、バックライト装置を更に備える表示装置であって、前記バックライト装置から前記周辺表示領域の前記一部に向けて出射される光の強度は他の部分に向けて出射される光の強度よりも高い。もちろん、液晶表示パネルの表示領域内の画素の透過率を、前記周辺表示領域の前記一部の画素の透過率よりも低くしても良い。画素の透過率は、供給する信号電圧で制御すればよい。また、バックライト装置から出射される光の強度の制御とともに、これらを組み合わせても良い。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの表示パネルは、前記第１の軸に沿って配列された複数の表示パネルを含む。

　ある実施形態において、前記複数の表示パネルは、前記第１の軸に沿って互いに隣接する表示面の角度が１８０°未満の角度に設定されている。前記第１の軸に沿って互いに隣接する表示面の角度は例えば９０°である。

　前記複数の表示パネルは、前記第１の軸に沿って配列された少なくとも３枚の表示パネルを含み、前記少なくとも３枚の表示パネルは環状に配置されている。例えば、４枚の表示パネルを部屋の内壁に沿って環状に配置してもよい。

　ある実施形態において、前記複数の表示パネルは、前記第１の軸に沿って互いに隣接する表示面の角度が可変となるように固定されている。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの表示パネルは、前記第１の軸および前記第１の軸に交差する第２の軸に沿ってマトリクス状に配列された複数の表示パネルを含み、前記少なくとも１つの導光素子は、前記入射面が、前記少なくとも１つの表示パネルの前記額縁領域に前記第２の軸に沿って隣接する周辺表示領域の他の一部に重なり、且つ、前記少なくとも１つの表示パネルの表面と平行になるように配置され、前記出射面が、前記第２の軸に沿って前記周辺表示領域の前記他の一部から前記額縁領域に向かって前記入射面からの距離が増大し、且つ、前記額縁領域と重なる位置まで延設されている、導光素子を含む。前記第１の軸は例えば水平方向であり、前記第２の軸は垂直方向である。

　ある実施形態において、前記少なくとも１つの導光素子は、前記表示装置の角部に設けられたテーパー状の導光素子をさらに含む。

　本発明によると、従来よりも製造が容易な、または従来よりも低コストの、表示パネルの額縁領域あるいはタイリングした場合の継ぎ目が見え難い直視型の表示装置を提供することができる。

本発明による実施形態の液晶表示装置１００ａの模式的な断面図である。 液晶表示装置１００ａの端部の模式的な断面図である。 一列に配列された複数の液晶表示装置１００ａを備えた液晶表示装置１００Ａの模式的な斜視図である。 マトリクス状に配列された複数の液晶表示装置を備えた液晶表示装置１００Ｂの模式的な斜視図である。 テーパー状の導光素子２１Ｂの模式的な斜視図である。 本発明による実施形態の他の液晶表示装置１００Ｃの模式的な斜視図である。 本発明による実施形態の他の液晶表示装置１００ａ'の模式的な断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態の液晶表示装置に用いられる導光シート２０Ｂおよび２０Ｃの模式的な断面図である。 本発明による実施形態の他の液晶表示装置の模式的な断面図である。 均一なピッチで配列された画素を有する液晶表示パネル１０を備える液晶表示装置１００ａの模式的な断面図である。 画素ピッチを周辺表示領域において他の領域においてよりも狭くした液晶表示パネル１０ｂを備える液晶表示装置１００ｂの模式的な断面図である。 本発明による実施形態の表示装置の導光素子として用いられるシート積層体４０の構成を模式的に示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、シート積層体４０の製造方法を説明するための模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、シート積層体４０の他の製造方法を説明するための模式図である。 シート積層体４０のさらに他の製造方法を説明するための模式図である。 本発明による実施形態の他の表示装置２００の模式的な斜視図である。 本発明による実施形態の他の表示装置３００の模式的な斜視図である。 本発明による実施形態の他の表示装置４００の模式的な斜視図である。 本発明による実施形態の他の表示装置５００の模式的な断面図である。

符号の説明

　　１０　液晶表示パネル
　　１１　対向基板
　　１２　ＴＦＴ基板
　　１３　液晶層
　　１４　シール部
　　１５、１６　光学フィルム部
　　２０Ａ　導光シート
　　２１Ａ　導光素子
　　２１ａ　入射面
　　２１ｂ　出射面
　　２１ｃ　側面
　　２５　樹脂層
　　２６　カバー
　　３０　額縁領域
　　３１　表示領域
　　３２　周辺表示領域の一部
　　５０　バックライト装置
　　１００ａ　液晶表示装置

　以下、図面を参照して本発明による実施形態を説明するが、本発明は例示する実施形態に限定されるものではない。

　図１から図３を参照して、本発明による実施形態の表示装置の構成と動作を説明する。以下では、表示パネルとして液晶表示パネルを用いた液晶表示装置を例示するが、これに限られずＰＤＰ用表示パネル、有機ＥＬ表示パネル、電気泳動表示パネル等を用いることができる。

　図１は、本発明による実施形態の液晶表示装置１００ａの模式的な断面図である。図２は液晶表示装置１００ａの端部の模式的な断面図である。図３は、複数の液晶表示装置１００ａを備えた液晶表示装置１００Ａの模式的な斜視図である。液晶表示装置１００ａは単独で用いることもできるし、図３に示すように複数の液晶表示装置１００ａをタイリングすることによって大型の液晶表示装置１００Ａを得ることもできる。なお、タイリングは公知の方法で行うことができる。

　図１に示すように、液晶表示装置１００ａは、液晶表示パネル１０と、液晶表示パネル１０の観察者側に配置され、第１の軸（ここでは水平方向）に沿って互いに対向する２つの導光素子２１Ａとを備えている。液晶表示装置１００ａは透過型であり、バックライト装置５０をさらに有し、バックライト装置５０から出射された光を液晶表示パネル１０で変調することによって表示を行う。

　液晶表示パネル１０は、公知の任意の液晶表示パネルであってよく、例えばＴＦＴ型のＶＡモードの液晶表示パネルである。液晶表示パネル１０は、カラーフィルタや対向電極が形成された対向基板１１と、ＴＦＴや画素電極が形成されたＴＦＴ基板１２と、シール部１４によって一対の基板１１と１２の間に封入された液晶層１３とを有している。基板１１および１２の液晶層１３とは反対側の表面には、それぞれ偏光板と必要に応じて設けられる位相差板とを含む光学フィルム部１５および１６が設けられている。

　液晶表示パネル１０は、マトリクス状に形成された複数の画素から構成される表示領域３１と、表示領域３１の外側に形成された額縁領域３０とを有する。額縁領域３０は、シール部１４や、各種配線の端子および駆動回路などが形成される領域を含み、額縁領域３０には一般に遮光膜が設けられている。従って、額縁領域３０は表示に寄与しない。

　バックライト装置５０としては公知のものを広く用いることができる。例えば、複数の冷陰極線管を平行に配列した直下型のバックライト装置を用いることができる。但し、後述するように、輝度の分布を調整できるものが好ましい。

　液晶表示パネル１０の観察者側に配置される導光素子２１Ａは、入射面２１ａと、出射面２１ｂと、入射面２１ａと出射面２１ｂの間に形成された複数の導光路とを有している。導光素子２１Ａの入射面２１ａは、液晶表示パネル１０の額縁領域３０に第１の軸に沿って隣接する周辺表示領域の一部３２に重なり、且つ、表示パネル１０の表面と平行になるように配置され、導光素子２１Ａの出射面２１ｂは、第１の軸に沿って周辺表示領域の一部３２から額縁領域３０に向かって入射面２１ａからの距離が増大し、且つ、額縁領域３０と重なる位置まで延設されている。特に、ここで例示するように、出射面２１ｂは液晶表示パネル１０の端と一致する位置まで延設されていることが好ましい。

　ここでは、第１の軸は水平方向に延びる軸であり、図１は第１の軸に沿った断面図である。導光素子２１Ａの第１の軸に沿った断面の形状は、入射面２１ａ、出射面２１ｂおよび側面２１ｃで規定される三角形である。導光素子２１Ａは、紙面に垂直な方向に延びており、全体の形状は三角柱である（図３参照）。

　導光素子２１Ａは、例えば光ファイバー郡から構成される光ファイバーフェイスプレートである。良く知られているように、個々の光ファイバーはコアとクラッドとを有し、コア内を光が伝播する。すなわち、個々のファイバーのコアが１つの導光路として機能する。光ファイバーフェイスプレートが有する光ファイバー群は、光ファイバーの長さ方向が平行に揃う様に形成されている。図１に示す断面図においては、導光素子２１Ａの面２１ｃに平行に光ファイバーが配列されている。導光素子２１Ａに入射面２１ａから入射した光は、側面２１ｃに平行に光ファイバー内を伝播し、出射面２１ｂから観察者側に向けて出射される。出射面２１ｂは、液晶表示パネル１０の額縁領域３０と重なるように設けられているので、液晶表示装置１００ａは、液晶表示パネル１０の額縁領域３０に対応する領域を表示に利用することができる。

　導光素子２１Ａとして用いられる光ファイバーフェイスプレートは、板状に形成された光ファイバーフェイスプレートから光ファイバーの長さ方向に対し、三角柱状になるように入射面および出射面を斜めに切り出すことで作製することができる。例えば、石英製の光ファイバーフェイスプレート（例えば、コアの屈折率は１．８、クラッドの屈折率は１．５）を好適に用いることが出来る。もちろんコアとクラッドの屈折率差が大きいほど、光ファイバーの開口数（NA）が大きくなるために、光透過率が高くなる点で好ましいが、特に制限されない。光ファイバーの材料は特に限定はなく、アクリル樹脂などの透明な樹脂材料を用いてもよい。また、コア内から漏れた光が、隣のコアに伝達するのを防ぐ光吸収体を備えたファイバーフェイスプレートを用いると、表示画像のぼけが防止される点で、さらに好ましい。

　ここで、図２を参照して、液晶表示装置１００ａにおいて液晶表示パネル１０の額縁領域３０が見え難い理由を説明する。

　上述したように、導光素子２１Ａの入射面２１ａは、液晶表示パネル１０の額縁領域３０に第１の軸に沿って隣接する周辺表示領域の一部３２に重なるように配置されている。従って、周辺表示領域の一部３２から出射した光は、入射面２１ａから導光素子（光ファイバーフェイスプレート）２１Ａ内に入り、側面２１ｃに平行な個々の導光路（光ファイバー）内を伝播して、出射面２１ｂから出射される。出射面２１ｂは入射面２１ａと平行ではなく、額縁領域３０に向かって入射面２１ａからの距離が増大するように形成されているので、入射面２１ａに入射する表示光（画像情報）は、拡大されて出射面２１ｂから出射される。従って、液晶表示装置１００ａの使用者は、液晶表示パネル１０の非表示領域３０を含むほぼ全面に表示された画像を観察することになる。

　液晶表示装置１００ａを単独で用いる場合には、額縁領域の無い、あるいは液晶表示パネル１０の額縁領域３０よりも狭い、表示装置を得ることができる。もちろん、このとき、例示したように、水平方向において対向する２つの額縁領域に対して導光素子２１Ａを設ける場合に限られず、垂直方向において対向する他の２つの額縁領域に対しても導光素子２１Ａを設けて、液晶表示装置１００ａの４辺の全てにおいて額縁領域をなくす、あるいは、狭くする構成を採用しても良い。また、液晶表示装置１００ａの用途によっては、１辺だけまたは任意の２辺または３辺に導光素子２１Ａを設けても良い。

　また、複数の液晶表示装置１００ａをタイリングする場合には、隣接する液晶表示装置１００ａの辺に導光素子２１Ａを設けることによって、継ぎ目が見え難い表示装置を得ることができる。例えば、複数の液晶表示装置１００ａを一列に配列することによって、図３に示す液晶表示装置１００Ａを得ることができる。また、液晶表示装置１００ａと同様に導光素子２１Ａを４辺に設けた液晶表示装置をマトリクス状に配列することによって、図４に示す液晶表示装置１００Ｂを得ることができる。

　このとき、図５に拡大図を示すように、角の部分にテーパー状の導光素子２１Ｂを設けることによって、各液晶表示パネル１０の角部においても継ぎ目の無い表示を提供することができる。ここで、テーパー状とは、入射面から出射面に進むに従って、導光路の断面積（光の進行方向に直交する方向における）が増大する形状を指す。導光素子２１Ｂは、例えば、図５に模式的に示したように、入射面から出射面に向けて直径が次第に大きくなるファイバー２１ｔを用いて形成され得る。このようなテーパー状の導光素子２１Ｂは、通常の非テーパー状のファイバーフェイスプレートを、熱を加えながら各ファイバーの直径が場所により変化するよう延伸したものから、切り出すことによっても作製することができる。

　導光素子２１Ｂは、角を形成する互いに直交する２つの辺のそれぞれに直交する線に沿った断面および角を２等分する線に沿った断面（図５中のハッチング部分）が上述の条件を満足する同じ形状（ここでは三角形）を有するように形成されている。

　さらに、図６に示す液晶表示装置１００Ｃのように、液晶表示パネル１０の、導光素子２１Ａが設けられた辺同士が隣接するように、例えば１０度ずつ傾けて複数の液晶表示パネル１０を配置すれば、継ぎ目の無い曲面型の表示装置が実現できる。もちろん、複数の液晶表示パネル１０の表示面のなす角については、導光素子２１Ａの辺が接していれば特に制限はないが、なす角が１８０°未満であるほうが、導光素子２１Ａの頂角が目立たない点で好ましい。なお、原理的には、１８０°以上の角度でも継ぎ目の無い表示を行うことはできる。

　なお、図３、図４および図６においては、バックライト装置５０を省略している。例えば、複数の液晶表示装置１００ａをタイリングする場合には、バックライト装置５０を個々の液晶表示装置１００ａに個別に設けてもよいし、タイリングによって得られる液晶表示装置を構成する複数の液晶表示装置１００ａの一部または全部に共通なバックライト装置５０を設けてもよい。液晶表示パネル１０に代えて、有機ＥＬ表示パネルなどの自発光型の表示パネルを用いる場合に、バックライト装置５０が不要であることは言うまでも無い。

　液晶表示装置１００ａは、液晶表示パネル１０の額縁領域３０に隣接する周辺表示領域の一部３２および額縁領域３０に重なるように、導光素子２１Ａを有しているだけであり、周辺表示領域の一部３２を除く表示領域３１の大部分には導光素子２１Ａを有していない。従って、上述した特許文献１－３に記載されている従来の表示装置のように、大面積の光ファイバーフェイスプレートを必要としないので、製造が容易で、低コストという利点を有している。また、液晶表示装置１００ａは、タイリングによって超大画面の表示装置を実現することができるだけでなく、解体して容易に運搬できるために、取扱い性も高いという利点を有している。

　図１に示したように、液晶表示装置１００ａは、液晶表示パネル１０の表示領域３１と２つの導光素子２１Ａの出射面２１ａとを覆う透光性のカバー２６をさらに有している（図３、図４および図６では省略している）。カバー２６および導光素子２１Ａは、不図示の透明な接着剤層によって液晶表示パネル１０の表面に固定されている。導光素子２１Ａは、側面２１ｃと液晶表示パネル１０の表面との間に形成された樹脂層２５によってさらに固定されている。樹脂層２５は省略してもよいが、導光素子２１Ａをより安定に固定することができる。カバー２６は導光素子２１Ａの出射面２１ｂと接着剤層によって固定されている。また、導光素子２１Ａと液晶表示パネル１０との間の接着剤層も必ず必要なわけではなく、これらの間に空気層を介して固定しても良い。

　液晶表示パネル１０の観察者側の表面に設けられた、導光素子２１Ａ、カバー２６および樹脂層２５をまとめて、導光シート２０Ａということがある。カバー２６および樹脂層２５を設け、平坦な表面を有するシート状にすることによって、導光素子２１Ａや、液晶表示パネル１０の表示面を保護できる。また、液晶表示装置１００ａの表面が平坦になるので、見た目の違和感も軽減される。さらに、表面の汚れを拭き取り易いという利点も得られる。カバー２６は、例えば、導光素子２１Ａおよび液晶表示パネル１０の表示面の形状に沿うように予め成形された透明な樹脂板（例えばアクリル樹脂板）である。

　カバー２６を設けることで、正面輝度を高くできるという利点が得られる。図２と図７とを参照しながら、カバー２６の機能を説明する。

　図７に示す液晶表示装置１００ａ'は、図２に示した液晶表示装置１００ａの導光シート２０Ａに代えて、カバー２６を有しない導光シート２０Ａ'を有している。

　図７に示すように、導光素子２１Ａ内を伝播した光が出射面２１ｂから出射される際、出射面２１ｂと外部との屈折率差に応じて屈折する。ここで、カバー２６が無い場合、導光素子２１Ａの屈折率、例えば光ファイバーのコアの屈折率１．８と空気の屈折率１．０との比に応じて屈折し、図７に太い矢印で示したように、正面方向（液晶表示パネル１０の表示面法線方向）から大きく傾いた方向に出射されることになる。その結果、液晶表示装置１００ａ'の正面輝度は低下することになる。なお、カバー２６を設けない場合には、光ファイバーフェイスプレートの上、および液晶表示パネル１０の表示面の上に反射防止膜を形成することが好ましい。

　これに対し、図２に示したように、カバー２６を設けると、出射面２１ｂにおける屈折は、導光素子２１Ａの屈折率と、カバー２６の屈折率との比に応じて屈折することになる。従って、カバー２６が無い場合よりも、正面方向に出射される光の量が増える。このとき、カバー２６が、光ファイバーのコアの屈折率と同一の屈折率を有する材料である場合には、出射界面における屈折が無くなるために、正面輝度の低下は最も少なくなる。

　図１に示した液晶表示装置１００ａが有する導光シート２０Ａに代えて、図８（ａ）に示す導光シート２０Ｂや、図８（ｂ）に示す導光シート２０Ｃを用いることもできる。

　図８（ａ）に示す導光シート２０Ｂは、導光素子２１Ａの出射面上に形成された光拡散層２２を有している。光拡散層２２を設けることにより、出射面から出射する光が拡散され、視野角が広がるという効果を得ることができる。光拡散層２２としては公知の光拡散層または光拡散素子を用いることができる。例えば、巴川製紙所社製の拡散粘着シートに代表される微小粒子を含む散乱膜や、日東電工社製のアンチグレア処理に代表されるランダムに微小凹凸が形成された表面を有する拡散層や、スリーエム社のＢＥＦに代表されるプリズムシート、マイクロレンズアレイなどの光拡散素子を使用することができる。もちろん、光拡散素子は１種類だけではなく、例えばプリズムシートと拡散粘着シートとの組み合わせ等、複数の方法を併用してもよい。

　光拡散層２２を設けた場合には、導光素子２１Ａの出射面において光が正面方向に拡散するために、上述の正面輝度低下を少なくする効果がある。したがって、カバー２６を設けない場合でも、光拡散層２２を設けることが好ましい。また、導光素子２１Ａの出射面だけでなく表示領域をも覆うように光拡散層２２を設けてもよい。

　また、図８（ｂ）に示す導光シート２０Ｃのように、曲面を有する導光素子２１Ｃを用いることができる。導光素子２１Ｃは、液晶表示パネル１０の額縁領域に向かって厚さが増大するような形状であれば、形状は自由に設計できる。

　さらに、カバー２６の上に反射防止膜を形成することが好ましい。反射防止膜によって、外光の表面反射を低減し、視認性を向上させることができる。反射防止膜としては、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）薄膜や、フッ素を添加したアクリル樹脂等に代表される低屈折率樹脂を塗布した膜や、表面にサブ波長オーダーの微小凹凸を形成して表面反射を低減したモスアイ反射防止膜等が使用できる。

　なお、液晶表示パネル１０の液晶層１３（図１参照）と導光素子２１Ａとの距離が大きい場合や、その間に光拡散層がある場合には、導光素子２１Ａを通して見える画像がぼける場合がある。従って、液晶表示パネル１０の観察者側基板１１と光学フィルム部１５の厚さはできるだけ薄いことが好ましく、（例えば、基板１１の厚さが０．３ｍｍ、光学フィルム部１５の厚さが０．１ｍｍ）、平行光の透過率が高い（拡散が少ない）ことが好ましい。また、同様の理由から、光学フィルム部１５に含まれる粘着フィルムなど、液晶表示パネル１０の観察者側に設けられる接着剤（粘着剤を含む）は、光を拡散する粒子を含まない材料を用いることが好ましい。

　次に、さらに均一な表示を得るための構成を説明する。まず、輝度の均一化について説明する。

　液晶表示装置１００ａから出射される表示光のうち、導光素子２１Ａが配置される周辺表示領域の一部３２から出射される表示光は、導光素子２１Ａによって第１の軸に沿って（図では水平方向に）拡大されるので、その拡大率に応じて輝度が低下する。また、導光素子２１Ａの開口率（光ファイバーのコアの開口率）および光ファイバーの伝送損失によって、輝度が低下する。従って、導光素子２１Ａが設けられていない領域３３と、導光素子２１Ａが配置されている周辺表示領域の一部３２との間に輝度差が発生する。

　これは、周辺表示領域の一部３２から出射される表示光の輝度を、その他の表示領域３３よりも相対的に高めることにより改善できる。

　ここで例示した液晶表示装置１００ａの場合には、以下の２つの方法を採り得る。
　方法ａ：導光素子２１Ａが配置されていない表示領域３３に含まれる画素の透過率を下げる。
　方法ｂ：導光素子２１Ａが配置されている周辺表示領域の一部３２に向けて出射される光の強度を他の部分３３に向けて出射される光の強度よりも高くする。

　方法ａは、画素に供給する電圧を調整することによって容易に実現できる。方法ｂは、例えば、図９に示すバックライト装置５０のように、液晶表示パネル１０の周辺表示領域の一部３２に対応して配置される冷陰極線管群５１および５２を他の冷陰極線管よりも明るく点灯させればよい。また、発光ダイオード（ＬＥＤ）を並べて配置したバックライト装置についても、同様の方法で改善できる。もちろん上記の方法ａおよびｂを組み合わせて、輝度の均一化を行ってもよい。

　また表示パネルが、プラズマ表示パネル（ＰＤＰ）や有機ＥＬ表示パネル（ＯＬＥＤ）のような自発光型の表示パネルの場合は、導光素子２１Ａが配置されていない表示領域３３に含まれる画素の輝度を相対的に小さくすればよい。

　次に、画像の均一化について説明する。

　上述したように、液晶表示装置１００ａから出射される表示光のうち、導光素子２１Ａが配置される周辺表示領域の一部３２から出射される表示光は、導光素子２１Ａによって第１の軸に沿って（図では水平方向に）拡大（または縮小）される。従って、正常な表示を得るために、周辺表示領域の一部３２に表示される画像を、導光素子２１Ａによって拡大される比率に応じて予め圧縮（または拡大）しておくことが好ましい。画像を圧縮して表示する方法としては、以下の２種類がある。画像を拡大して表示する方法は、逆にすればよいので、説明を省略する。
　方法１：図１０に示す液晶表示装置１００ａのように、液晶表示パネル１０ａの表示領域の全体（３３および３２ａ）に亘って画素１７および１７ａのピッチは一定としつつ、信号処理によって周辺表示領域の一部３２ａに圧縮画像を表示する方法。すなわち、周辺表示領域の一部３２ａに存在する複数の画素に供給される表示信号を第１の軸に沿って圧縮する。このとき、周辺表示領域の一部３２ａに存在する画素１７ａに供給される表示信号は、導光素子２１Ａによる拡大率に応じて、第１の軸に沿って一定の圧縮率または異なる圧縮比で圧縮される。
　方法２：図１１に示す液晶表示装置１００ｂのように、液晶表示パネル１０ｂの画素１７のピッチを、周辺表示領域の一部３２ｂの画素１７ｂについては他の領域３３の画素１７のピッチよりも狭くし（圧縮し）、信号処理を行うことなく圧縮画像を表示する方法。方法２は、特別な信号処理が不要であるものの、予め専用の表示パネルを製造する必要があり、汎用性に劣る、コストが掛かる、等の問題がある。

　これに対し、方法１は、信号処理が必要になるものの、一般的な表示パネルを使用することができるという利点を有している。特に、上述したように、本発明による実施形態の表示装置は、筐体に収められた表示ユニットを用いて簡易な構造でタイリング技術を適用できるという利点を有しているので、方法１が特に有利である。方法１は、例えばソフトウェアで実行することができる。また、導光素子２１Ａの出射面２１ｂが平面（断面が直線）の場合には、画像が均等に拡大されるために、圧縮画像も均等に圧縮すればよく、信号処理を簡単に行える利点がある。もちろん、図８（ｂ）に示した曲面を有する導光素子２１Ｃを用いる場合には、導光素子２１Ｃによる拡大率に応じて画像を圧縮すればよい。

　なお、画像が拡大（または縮小）される程度は、導光素子２１Ａの入射面および出射面の第１の軸に沿った長さに依存する。すなわち、出射面の第１の軸に沿った長さが、入射面の第１の軸に沿った長さよりも長い場合に画像は拡大され、逆の場合に縮小される。従って、特殊な場合として、入射面と出射面とで第１の軸に沿った長さが等しい場合、すんわち、導光素子２１Ａの第１の軸に沿った断面の形状が略２等辺三角形の場合には、画像は拡大も縮小もされず等倍で表示されるので、画像圧縮は不要である（図１９参照）。

　上記の実施形態では、導光素子２１Ａとして、複数の光ファイバーを有するファイバーフェイスプレートを用いた構成を例示したが、導光素子２１Ａとして、図１２に示す複数の導光層を有するシート積層体４０を用いることもできる。

　シート積層体４０は、少なくとも２種類以上の屈折率の異なる透光層の積層体である。透光層は長さ方向（光の伝播方向）に直交する方向に互いに平行に積層されている。図１における導光素子２１Ａと同様に、表示領域３１の端の部分と、シート積層体４０の端（つまり表示装置の端と同意）の部分とを結ぶ直線の傾き方向に、透光層４３および４４の長さ方向が一致するように配置され、導光素子２１Ａとして機能する。例えば、図１２に示す、２種類の透光層４３および４４からなるシート積層体４０を用いることが出来る。

　シート積層体４０は、以下の方法で容易に作製することができる。

　図１３（ａ）に示すように、アクリル樹脂またはガラスのような透光性の材料からなる基材４３の片側表面に、基材４３よりも屈折率の低い、例えばＪＳＲ社製のオプスター（商品名）等のフッ素系化合物を含む低屈折率の樹脂４４を塗布し、乾燥・硬化させる。次に、これらの基材を粘着性または接着性を有する層を介して、複数層積層した後に、各層が剥離しないように硬化させる。粘着性または接着性を有する材料としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、または紫外線硬化性の樹脂材料等が使用できるが、透光性が高く、光散乱性が少なく、さらに硬化後の強度が十分得られる範囲で、膜厚は薄い方が好ましい。基材４３または樹脂４４が粘着性・接着性を有する場合には、特に別途粘着層または接着層を配置する必要はない。

　次に、図１３（ｂ）に示すように、上述のようにして得られた積層体を、破線６１、６２で示すように、基材４３および樹脂４４の面に対して斜め方向に切断し、必要によって切断面を研磨し、外観を整えることによって、図１２に示したシート積層体４０が得られる。

　切断の方向は、非表示領域３０の幅と、シート積層体４０を配置する領域３２（例えば図２参照）の面積により決定されるパラメータであって、破線６１と基材４３および樹脂４４の面方向とのなす角を６５度、破線６２と基材４３および樹脂４４の面方向とのなす角を３０度とした。

　また、基材４３が樹脂材料からなるフィルム基材のように、フレキシブルに湾曲可能な場合には、図１４（ａ）および（ｂ）や図１５に示すように、ロールツーロールによる方法を用いて、さらに容易に作製することができる。

　図１４（ａ）および（ｂ）は、ロールツーロール法による第１の方法を示す。

　まず、図１４（ａ）に示すように、透光性のフレキシブルな材料からなるフィルム基材４３の片側表面に、基材４３よりも屈折率の低い樹脂材料４４をスリットコータ等の塗布装置を用いて、ノズル４５から樹脂を吐出させて基材４３上に均一に塗布し、乾燥・硬化させ、その後ロールで巻き取る。フィルム基材４３としては例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやアクリルフィルムを用いることができる。屈折率の低い樹脂材料としては、例えばＪＳＲ社製のオプスター（商品名）等のフッ素系化合物を含む樹脂を用いることができる。次に、このロールをオーブン等でフィルム基材４３の軟化点以上に加熱し、フィルム同士を融着させる。

　次に、図１４（ｂ）に示すように、上述のようにして得られた積層体を、破線６１、６２で示すように、基材４３および樹脂４４の面に対して斜め方向に切断し、必要によって切断面を研磨し、外観を整えることによって、図１２に示したシート積層体４０が得られる。

　ここで、基材４３および樹脂４４の面は厳密には曲面であるが、ロールの径を、シート積層体４０の厚さよりも十分大きく（例えば６インチ径等）すると、基材の面は略平面と近似することができる。また、実際に曲面であったとしても、フィルム材料内を十分導光する範囲であれば得られる効果は特に変わらない。また、積層体をロールから剥離した後、熱を加えながらプレス機等により平板になるように圧力を加えることによって、曲面形状から平面形状に変形させることもできる。

　フィルムを融着させる方法の他に、接着性（粘着性を含む）を有する層を介してロールに巻き取ることで、各層が剥離しないように硬化させてもよい。

　粘着性または接着性を有する材料としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、または紫外線硬化性の樹脂材料等が使用できるが、透光性が高く、光散乱性が少なく、さらに硬化後の強度が十分得られる範囲で、膜厚は薄い方が好ましい。

　図１５に、ロールツーロールによる第２の方法を示す。

　ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやアクリルフィルムのような透光性の材料からなるフィルム基材４３と、基材４３よりも屈折率の低い、例えばダイキン工業社製のネオフロン等のフッ素系化合物からなるフィルム基材４４とを、重ねるようにロールで巻き取る。

　次に、このロールをオーブン等でフィルム基材４３またはフィルム基材４４の軟化点以上に加熱し、フィルム同士を融着させる。

　この後、上述と同様にして、図１２に示したシート積層体４０が得られる。ここでもフィルムを融着させる方法の他に、粘着性または接着性を有する層を介してロールに巻き取ることで、各層が剥離しないように硬化させてもよい。

　例えば、ロールツーロールの第１の方法で作製したシート積層体４０は、ＰＥＴ層の屈折率１．６５とフッ素系化合物含有低屈折率樹脂層の屈折率１．４の界面で光が導光する。すなわち、光ファイバーで言うところの、ＰＥＴ層がコアに相当し、低屈折率樹脂層がクラッドに相当する。もちろんコアとクラッドの屈折率差が大きいほど、シート積層体の開口数（ＮＡ）が大きくなるために、光透過率が高くなる点で好ましい。また、ＰＥＴ層から漏れた光が隣接するＰＥＴ層に入射するのを防ぐために、低屈折率樹脂層の更に外側に光吸収層を積層することが好ましい。ＰＥＴ層から漏れた光が隣接するＰＥＴ層に入射すると、表示画像のぼけが発生することがある。光吸収層としては、例えば、着色材料を含んだＰＥＴフィルム等を用いることができる。

　次に、図１６～図１９を参照して、本発明による実施形態の表示装置の種々の具体例を示す。

　例えば、図１６に示す表示装置２００のように、２つの表示パネル１０の、導光素子２１が設けられた縁（辺）同士が接するように、９０度傾けてＬ字型に並べて配置することで、継ぎ目の無いＬ字型の表示領域７０ａ、７０ｂを有する表示装置を実現することができる。これは、例えば立て掛け型のデジタルフォトフレームや、車載型の情報表示機器等、今までにないデザイン形状の表示装置に応用することができる。もちろん、２つの表示パネル１０の表示面が成す角は９０度に限られない。

　また、少なくとも３枚の表示パネル１０を１つの軸に沿って環状に配置することによって、内面全体を表示面とすることができる。例えば図１７に示す表示装置３００のように、４枚の表示パネル１０を部屋の内壁に沿って環状に配置し、角に対応して導光素子２１を配置することによって、部屋の内壁全体を表示装置で覆うこともできる。部屋の壁一面を継ぎ目の無い表示装置で覆うことによって、単体の表示装置では不可能な、超高臨場感を実現する表示装置を提供することができる。もちろん、天井部分または床部分も表示装置とすることで、臨場感がさらに増すことは言うまでも無い。なお、表示パネル１０に代えて、例えば図１に示した液晶表示装置１００ａを用いることもできる。

　さらに、図１８に示す表示装置４００のように、隣接する表示パネル１０の接触部を軸７２の回りに回転可能な可動部とすることで、隣接する表示面７０ａと７０ｂとの角度を可変にできる。従って、２つ画面を有する携帯電話やゲーム機、電子ブック等のディスプレイの表示を継ぎ目無く表示できる。このように、本発明は、小型の機器でも大画面の表示装置を搭載でき、非常に有用である。

　上記の表示装置２００～４００において正常に画像を表示するためには、上述したように一般に、画像を圧縮（または拡大）して表示する必要がある。しかしながら、図１９に示す表示装置５００のように、隣接する表示パネル１０の角度によっては、断面形状が略２等辺三角形の導光素子２１Ａを用いることができる。この場合には、導光素子２１Ａの入射面と出射面との長さがほぼ等しいので、画像は拡大も縮小もされず等倍で表示される。

　本発明は、種々の直視型の表示装置に好適に用いられる。

Claims (17)

1. 　表示領域と前記表示領域の外側に形成された額縁領域とを有する少なくとも１つの表示パネルと、
   　入射面と、出射面と、前記入射面と前記出射面の間に形成された複数の導光路とを有する少なくとも１つの導光素子と
   を備え、
   　前記少なくとも１つの導光素子の前記入射面は、前記少なくとも１つの表示パネルの前記額縁領域に第１の軸に沿って隣接する周辺表示領域の一部に重なり、且つ、前記少なくとも１つの表示パネルの表面と平行になるように配置され、
   　前記少なくとも１つの導光素子の前記出射面は、前記第１の軸に沿って前記周辺表示領域の前記一部から前記額縁領域に向かって前記入射面からの距離が増大し、且つ、前記額縁領域と重なる位置まで延設されている、直視型の表示装置。
2. 　前記少なくとも１つの導光素子の前記第１の軸に沿った断面の形状は三角形である、請求項１に記載の表示装置。
3. 　前記少なくとも１つの導光素子の前記第１の軸に沿った断面の形状は略二等辺三角形である、請求項１に記載の表示装置。
4. 　前記少なくとも１つの導光素子は、前記少なくとも１つの表示パネルの前記第１の軸に沿って互いに対向する２つの導光素子を含み、
   　前記２つの導光素子の前記出射面を覆う光拡散層をさらに有する、請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
5. 　前記少なくとも１つの導光素子は、前記少なくとも１つの表示パネルの前記第１の軸に沿って互いに対向する２つの導光素子を含み、
   　前記表示領域と前記２つの導光素子の前記出射面とを覆う透光性カバーをさらに有する、請求項１から４のいずれかに記載の表示装置。
6. 　前記少なくとも１つの導光素子は、複数の光ファイバーを有する、請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
7. 　前記少なくとも１つの導光素子は、複数の導光層を有する、請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
8. 　前記少なくとも１つの表示パネルは前記表示領域の全体に亘って所定のピッチで配列された複数の画素を有し、
   　前記周辺表示領域の前記一部に存在する複数の画素に供給される表示信号は、前記第１の軸に沿って圧縮されている、請求項１から７のいずれかに記載の表示装置。
9. 　前記周辺表示領域の前記一部に存在する複数の画素に供給される表示信号は、前記第１の軸に沿って異なる圧縮比で圧縮されている、請求項８に記載の表示装置。
10. 　前記少なくとも１つの表示パネルから出射される表示光の輝度は、前記周辺表示領域の前記一部において、他の部分においてよりも高い、請求項１から９のいずれかに記載の表示装置。
11. 　前記少なくとも１つの表示パネルは液晶表示パネルであって、バックライト装置を更に備える表示装置であって、
    　前記バックライト装置から前記周辺表示領域の前記一部に向けて出射される光の強度は他の部分に向けて出射される光の強度よりも高い、請求項１０に記載の表示装置。
12. 　前記少なくとも１つの表示パネルは、前記第１の軸に沿って配列された複数の表示パネルを含む、請求項１から１１のいずれかに記載の表示装置。
13. 　前記複数の表示パネルは、前記第１の軸に沿って互いに隣接する表示面の角度が１８０°未満の角度に設定されている、請求項１２に記載の表示装置。
14. 　前記複数の表示パネルは、前記第１の軸に沿って配列された少なくとも３枚の表示パネルを含み、前記少なくとも３枚の表示パネルは環状に配置されている、請求項１３に記載の表示装置。
15. 　前記複数の表示パネルは、前記第１の軸に沿って互いに隣接する表示面の角度が可変となるように固定されている、請求項１３に記載の表示装置。
16. 　前記少なくとも１つの表示パネルは、前記第１の軸および前記第１の軸に交差する第２の軸に沿ってマトリクス状に配列された複数の表示パネルを含み、
    　前記少なくとも１つの導光素子は、前記入射面が、前記少なくとも１つの表示パネルの前記額縁領域に前記第２の軸に沿って隣接する周辺表示領域の他の一部に重なり、且つ、前記少なくとも１つの表示パネルの表面と平行になるように配置され、前記出射面が、前記第２の軸に沿って前記周辺表示領域の前記他の一部から前記額縁領域に向かって前記入射面からの距離が増大し、且つ、前記額縁領域と重なる位置まで延設されている、導光素子を含む、請求項１から１１のいずれかに記載の表示装置。
17. 　前記少なくとも１つの導光素子は、前記表示装置の角部に設けられたテーパー状の導光素子をさらに含む、請求項１６に記載の表示装置。

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