表示装置
【課題】表示むらが少ない表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、複数の導光体と、複数の光源と、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。複数の導光体は、一端から他端に向かう第１方向に延在する側面を有する。複数の導光体は、第１方向と直交する第２方向に沿って、配設ピッチで並ぶ。光源は導光体中に光を入射させる。光取り出し部は、導光体の側面に対向し、第２方向に沿って並ぶ複数の光取り出し要素を含む。複数の光取り出し部は第１方向に沿って並ぶ。制御部は、光取り出し部に電気信号を供給し、導光体中を伝搬する光を電気信号に応じて導光体から外部に取り出させる。光取り出し要素の第２方向に沿った長さは、配設ピッチの２倍以上である。複数の光取り出し要素の間の位置は、第１方向と第２方向とを含む面内において一様に分布している。
【解決手段】実施形態によれば、複数の導光体と、複数の光源と、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。複数の導光体は、一端から他端に向かう第１方向に延在する側面を有する。複数の導光体は、第１方向と直交する第２方向に沿って、配設ピッチで並ぶ。光源は導光体中に光を入射させる。光取り出し部は、導光体の側面に対向し、第２方向に沿って並ぶ複数の光取り出し要素を含む。複数の光取り出し部は第１方向に沿って並ぶ。制御部は、光取り出し部に電気信号を供給し、導光体中を伝搬する光を電気信号に応じて導光体から外部に取り出させる。光取り出し要素の第２方向に沿った長さは、配設ピッチの２倍以上である。複数の光取り出し要素の間の位置は、第１方向と第２方向とを含む面内において一様に分布している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、導光構造を用いた表示装置が提案されている。この表示装置は、例えば一列に並べられた複数の光源と、各光源に１つずつ接続される複数の導光体と、各導光体表面に複数設けられた光取り出し部と、を有する。光取り出し部を物理的にあるいは化学的に変化させることにより、それぞれの導光体表面からの光取り出しと非取り出しとを制御する。これにより、表示装置は、画像を表示することができる。このような表示装置において、表示むらを低減し、均一な表示を行うことは重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２１５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、表示むらが軽減された表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、複数の導光体と、複数の光源と、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。前記複数の導光体のそれぞれは、一端と、前記一端とは反対側の他端と、前記一端から前記他端に向かう第１方向に沿って延在する側面と、を有する。前記複数の導光体のそれぞれは、前記第１方向に沿って延びる。前記複数の導光体は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って、配設ピッチで並ぶ。前記複数の光源のそれぞれは、前記複数の導光体のそれぞれの前記一端に並置される。前記複数の光源のそれぞれは、前記一端から前記複数の導光体中に光を入射させる。前記複数の光取り出し部のそれぞれは、前記複数の導光体のそれぞれの前記側面に対向する。前記複数の光取り出し部のそれぞれは、前記第２方向に沿って並ぶ複数の光取り出し要素を含む。前記複数の光取り出し部は、前記第１方向に沿って並ぶ。前記制御部は、前記複数の光取り出し部のそれぞれに電気信号を供給する。前記制御部は、前記複数の光取り出し部に、前記導光体中に入射され前記導光体中を伝搬する前記光を、前記電気信号に応じて前記導光体から前記導光体の外部に取り出させる。前記複数の光取り出し要素の前記第２方向に沿った長さは、前記配設ピッチの２倍以上である。前記複数の光取り出し要素の間の位置は、前記第１方向と前記第２方向とを含む面内において一様に分布している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】第１の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態に係る表示装置の一部を示す模式的平面図である。
【図５】第１参考例の表示装置を示す模式的平面図である。
【図６】第２参考例の表示装置を示す模式的平面図である。
【図７】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。
【図８】図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、表示装置における表示むらを示す模式図である。
【図９】図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）は、表示装置における表示むらを示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）は、表示装置における表示むらを示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、表示装置における表示むらを示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、表示装置における表示むらを示す模式図である。
【図１３】第２の実施形態に係る表示装置を示す模式的断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。
【図１５】第２の実施形態に係る表示装置の一部を示す模式的平面図である。
【図１６】第２の実施形態に係る別の表示装置の一部を示す模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、各実施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。
【０００８】
（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、複数の導光体１０と、複数の光源１３と、複数の光取り出し部２０と、制御部３０と、を含む。
【０００９】
複数の導光体１０のそれぞれは、第１方向に沿って延びる。複数の光源１３は、第２方向に沿って並ぶ。第２方向は、第１方向と直交する。第１方向に対して平行な軸をＸ軸とする。Ｘ軸方向に対して垂直な１つの軸をＹ軸とする。Ｘ軸とＹ軸とに対して垂直な軸をＺ軸とする。
【００１０】
導光体１０が延在する軸は、Ｘ軸である。複数の導光体１０は、Ｙ軸に沿って、例えば、配設ピッチｐｙで並ぶ。複数の導光体１０のそれぞれは、一端１０ａと、一端とは反対側の他端１０ｂと、側面１０ｓと、を有する。側面は、Ｘ軸に沿って延びる。一端１０ａから他端１０ｂに向かう方向はＸ軸方向である。
【００１１】
複数の光源１３のそれぞれは、複数の導光体１０のそれぞれの一端１０ａに並置される。例えば、光源１３は、一端１０ａに対向する。光源１３は、導光体１０の一端１０ａから導光体１０中に光９を入射させる。光９は、導光体１０中を一端１０ａから他端１０ｂに向けて伝搬する。
【００１２】
複数の光取り出し部２０のそれぞれは、例えば、Ｙ軸（第２方向）に沿って延びる。複数の光取り出し部２０のそれぞれは、複数の導光体１０のそれぞれの側面１０ｓに対向する。複数の光取り出し部２０のそれぞれは、複数の光取り出し要素２０ｅを含む。複数の光取り出し要素２０ｅのそれぞれは、Ｙ軸に沿って並ぶ。複数の光取り出し部２０は、Ｘ軸に沿って並ぶ。複数の光取り出し部２０は、例えば、配設ピッチｐｘで並ぶ。
【００１３】
制御部３０は、複数の光取り出し部２０のそれぞれに、例えば配線（後述する給電線３１を含む）などで、電気的に接続されている。制御部３０は、複数の光取り出し部２０のそれぞれに電気信号を供給する。
【００１４】
光取り出し部２０は、その電気信号に応じて、導光体１０中を伝搬する光９を、導光体１０から導光体１０の外部に取り出す。すなわち、制御部３０は、複数の光取り出し部２０に、導光体１０中に入射され導光体１０中を伝搬する光９を、電気信号に応じて導光体１０から導光体１０の外部に取り出させる。
【００１５】
このように、複数の光源１３は、一方向（Ｙ軸方向）に配列される。複数の導光体１０は、その方向とほぼ直交する方向（Ｘ軸方向）に延びる。導光体１０は、例えば、各光源１３に連結される。複数の導光体１０は、例えば、Ｘ軸に沿って延びる柱状である。複数の光取り出し部２０は、導光体１０のそれぞれの側面１０ｓに対向して設けられる。複数の光取り出し部２０のそれぞれの中心の間の間隔ｄ（Ｘ軸に沿ったピッチｐｘ）は、例えば、画素間隔に相当する。
【００１６】
本実施形態において、光取り出し部２０と複数の導光体１０との交差部のそれぞれが、１つの画素を形成する。ただし、実施形態はこれに限らず、１つの画素が、複数の交差部を含んでも良い。
【００１７】
たとえば、水平方向（Ｙ軸方向）に、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の光源１３が並ぶ。そして、垂直方向（Ｘ軸方向）に、導光体１０が延びる。光取り出し部２０のそれぞれは、水平方向に延びる。導光体１０のそれぞれに対して、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の光取り出し部２０が垂直方向に沿って配設される。これにより、水平方向の数がＭ個で、垂直方向の数がＮ個の画素が並ぶ。光取り出し部２０を１つのラインとする。例えば、垂直方向上部の第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て走査すると、画像を表示することができる。
【００１８】
第ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）ラインの表示においては、第ｉラインの画像データが光源１３に供給される。これにより、各光源１３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９を発光する。この光９は、対応する導光体１０内を垂直方向に伝播する。
【００１９】
この光９に同期して、制御部３０から、第ｉ番目の光取り出し部２０に駆動信号（電気信号）が供給される。駆動信号が供給された光取り出し部２０は、光取り出し状態となる。すなわち、垂直方向において第ｉ番目の光取り出し部２０が光取り出し状態となる。第ｉ番目を除く他の光取り出し部２０には、駆動信号が与えられず、他の光取り出し部２０は非取り出し状態である。
【００２０】
このような駆動信号を供給することで、導光体１０を伝播した光９（第ｉラインの画像データに対応）は、第ｉ番目の光取り出し部２０から取り出される。所定時間の後、第（ｉ＋１）ラインの画像データを光源１３に供給しつつ、制御部３０が第（ｉ＋１）番目の光取り出し部２０を選択して駆動信号を供給する。これにより、第（ｉ＋１）番目の画像データに対応する光９が、第（ｉ＋１）番目の光取り出し部２０から取り出される。
【００２１】
光取り出し部２０により導光体１０から導光体１０の外に取り出された光は、例えばＺ軸の成分を含む方向に沿って出射する。すなわち、複数の導光体１０と、複数の光取り出し部２０と、が交差するＸ−Ｙ平面が、表示面となる。
【００２２】
光取り出し部２０に駆動信号が供給されて光９が取り出される仕組みの例について説明する。
【００２３】
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に示すように、光取り出し部２０は、例えば、透明な第１基板８１と、透明な第２基板８２と、第１電極５１と、第２電極５２と、液晶分散層２７と、を含む。例えば、第２基板８２は、Ｚ軸に沿って第１基板８１と対向する。第１基板８１と第２基板８２との間に第１電極５１が配置される。第１電極５１と第２基板８２との間の第２電極５２が配置される。第１電極５１と第２電極５２との間に液晶分散層２７が配置される。
【００２４】
例えば、第１基板８１は、導光体１０の側面１０ｓに対向する。この例では、第１基板８１は、導光体１０の上に設けられる。第１電極５１は、第１基板８１の上に設けられる。液晶分散層２７は、第１電極５１の上に設けられる。第２電極５２は、液晶分散層２７の上に設けられる。第２基板８２は、第１電極５１の上に設けられる。本具体例では、シール材２４がさらに設けられる。シール材２４は、第１電極５１と第２電極５２との間（第１基板８１と第２基板８２との間でも良い）において、液晶分散層２７を囲む。
【００２５】
液晶分散層２７は、例えば、多孔質体２７ａと、高分子分散液晶部２７ｂと、を含む。多孔質体２７ａは、例えば、孔部２７ｃを有する。孔部２７ｃの径の平均は、例えば５００ナノメートル（ｎｍ）である。多孔質体２７ａは、光透過性である。高分子分散液晶部２７ｂは、多孔質体２７ａの孔部２７ｃ内に設けられる。液晶分散層２７においては、例えば、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）と呼ばれる液晶方式が採用される。
【００２６】
多孔質体２７ａとしては、例えば、フィルム状多孔質体などが用いられる。高分子分散液晶部２７ｂには、液晶材料と、熱や紫外線により硬化する透明材料と、が混合された材料が用いられる。これにより、液晶滴２７ｄが形成される。熱や紫外線により硬化する透明材料としては、例えば紫外線硬化型樹脂などが用いられる。紫外線硬化型樹脂は未硬化の状態で配置され、その後硬化される。液晶材料としては、電界内で液晶分子の配向が揃う材料が用いられ、例えばネマチック液晶が用いられる。液晶材料と透明材料との混合比は、それぞれの材料によって決められ、液晶材料が液晶滴２７ｄを形成しやすい範囲内とされる。
【００２７】
第１電極５１と第２電極５２とは、導光体１０の側面１０ｓに対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に沿って対向する。第１電極５１と第２電極５２とは、液晶分散層２７を保持する。第１電極５１及び第２電極５２には、例えば透明電極が用いられる。第１基板８１及び第２基板８２は、それぞれ第１電極５１及び第２電極５２を保持する。第１電極５１は、例えば制御部３０に接続され、第２電極５２は、接地される。制御部３０により、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加される。
【００２８】
多孔質体２７ａに設けられる孔部２７ｃは、多孔質体２７ａ内に分散して形成されている。孔部２７ｃの径の平均は、例えば平均５００ｎｍである。液晶滴２７ｄの平均は、例えば５０ｎｍである。電界Ｅが生じていない状態において、多孔質体２７ａの屈折率と、多孔質体２７ａの孔部２７ｃに存在する高分子分散液晶部２７ｂの平均的な屈折率と、が同等に設定される。この結果、高分子分散液晶部２７ｂは光散乱を生じず、液晶分散層２７は透明状態となる。
【００２９】
第１電極５１及び第２電極５２には、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透明な導電材料が用いられる。第１基板８１及び第２基板８２には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート及びアクリル樹脂などの透明な絶縁材料が用いられる。シール材２４には、例えば、エポキシ樹脂などの材料が用いられる。導光体１０には、例えばアクリル樹脂などが用いられる。
【００３０】
制御部３０によって光取り出し部２０が選択されると、光取り出し部２０の第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加され、液晶分散層２７に電界Ｅが生じる。
【００３１】
図２に示す右側の光取り出し部２０（第１状態ＳＴ１）においては、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加されていない。この第１状態ＳＴ１においては、液晶分散層２７は透明である。このとき、導光体１０内を全反射しながら進行する光９ｂが、導光体１０の側面１０ｓ上で光取り出し部２０が設けられた部分に到達すると、液晶分散層２７を通って第２基板８２で全反射される。全反射された光９ｄは、再び液晶分散層２７を通って導光体１０へ戻される。
【００３２】
一方、図２に示す左側の光取り出し部２０（第２状態ＳＴ２）においては、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加される。この第２状態ＳＴ２においては、液晶分散層２７に電界Ｅが生じ、液晶分子（の例えば長軸）はＺ軸に沿って配向する。このとき高分子分散液晶部２７ｂの屈折率は電界Ｅが生じないときの屈折率から変化する。これにより、高分子分散液晶部２７ｂの屈折率と、多孔質体２７ａの屈折率と、の間に差が生じ、液晶分散層２７は散乱状態となる。
【００３３】
この散乱状態において、導光体１０内を進行する光９ａは、導光体１０の側面１０ｓのうちで光取り出し部２０が設けられた部分に到達し、その光９ａは液晶分散層２７を通過する。このとき、液晶分散層２７で光散乱が生じる。液晶分散層２７で散乱された光のうちで、第２基板８２と外部との界面への入射角が臨界角よりも小さい光９ｃは、屈折して光取り出し部２０の外へ出射する。
【００３４】
このように、第１電極５１と第２電極５２との間の電圧を制御することで、液晶分散層２７の液晶材料の配向を制御し、導光体１０内を伝搬する光の取り出しと非取り出しとを切り替えることができる。
【００３５】
液晶材料の電界Ｅに対する応答速度は、高分子分散液晶部２７ｂ内の液晶滴２７ｄの径（サイズ）に依存する。液晶滴２７ｄの径の平均が１００ｎｍ以下の場合は、１００μｓｅｃ（マイクロ秒）以下の高速の応答が得られる。
【００３６】
制御部３０は、複数の光取り出し部２０に対して順次走査することで、複数の光取り出し部２０の光取り出しと非取り出しとを制御する。これにより、表示装置１１０において、画像が表示される。
【００３７】
なお、シール材２４は、液晶分散層２７が空気と触れて信頼性が低下することを抑制する。シール材２４は、必要に応じて設けられ、場合によっては省略できる。シール材２４として光吸収性材料を用いることで、光非取り出し状態において液晶分散層２７からシール材２４を通して漏れ出る光を抑制することができ、表示装置１１０の画質が向上する。
【００３８】
本願発明者は、上記のような構成を有する表示装置において、表示むらが発生することがあることを見出した。
【００３９】
例えば、光取り出し部２０の長さ（Ｙ軸方向に沿った長さ）が過度に長いと、光取り出し部２０の一方の端の側と他方の端の側とで表示状態が異なる場合があることが判明した。これを解析した結果、光取り出し部２０の一方の端から駆動電圧を供給すると、主に第１電極５１及び第２電極５２の電気抵抗と、液晶分散層２７の電気容量と、に起因する信号遅延が生じることが原因であることが分かった。すなわち、駆動電圧を印加している端部から離れるにつれて駆動電圧波形が鈍り、その結果、光取り出し部２０の光取り出しタイミングがずれる現象が発生する。この現象は、特に、電極として使用されるＩＴＯの電気抵抗が高いと、配線時定数が大きくなり、顕著に観察される。
【００４０】
実施形態に係る表示装置１１０においては、この信号遅延に起因した表示むらを抑制するために、液晶分散層２７に電圧を印加する電極（第１電極５１及び第２電極５２）に、電流を供給するための導電層（電極及び配線）が付与される。
【００４１】
図３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図である。
図３は、図１のＢ１−Ｂ２線断面を模式的に例示している。
図３に表したように、本実施形態に係る表示装置１１０においては、リード電極２５（第１リード電極２５ａ及び第２リード電極２５ｂ）が設けられる。第１リード電極２５ａは、第１電極５１の側面に接する。第２リード電極２５ｂは、第２電極５２の側面に接する。このような第１リード電極２５ａ及び第２リード電極２５ｂは、Ｙ軸方向に沿って複数設けられる。すなわち、光取り出し部２０の延在方向に沿って、光取り出し部２０の途中の複数の位置から、第１電極５１及び第２電極５２に電流を供給できるように、複数の第１リード電極２５ａ及び複数の第２リード電極２５ｂが設けられる。
【００４２】
第１リード電極２５ａのＹ軸に沿った位置は、複数の導光体１０どうしの間隙に位置する。複数の第１リード電極２５ａどうしの間隔は、複数の導光体１０のＹ軸方向に沿った配設ピッチｐｙよりも長い。複数の第１リード電極２５ａどうしの間隔は、複数の導光体１０のＹ軸方向に沿った配設ピッチｐｙの２以上の整数倍である。
【００４３】
同様に、第２リード電極２５ｂのＹ軸に沿った位置は、複数の導光体１０どうしの間隙に位置する。複数の第２リード電極２５ｂどうしの間隔は、複数の導光体１０のＹ軸方向に沿った配設ピッチｐｙよりも長い。複数の第２リード電極２５ｂどうしの間隔は、複数の導光体１０のＹ軸方向に沿った配設ピッチｐｙの２以上の整数倍である。
【００４４】
リード電極２５には、光取り出し部２０に併設される給電線３１が接続される。具体的には、第１リード電極２５ａには、光取り出し部２０に併設される第１給電線３１ａが接続される。第２リード電極２５ｂには、光取り出し部２０に併設される第２給電線３１ｂが接続される。給電線３１（第１給電線３１ａ及び第２給電線３１ｂ）は、複数の光取り出し要素２０ｅのそれぞれに電気信号を供給する。給電線３１には、例えば、低抵抗なアルミニウム及び銅などの金属配線を使うことができる。また光沢を抑制するために、これらの金属配線を樹脂等で被覆しても良い。
【００４５】
図４は、第１の実施形態に係る表示装置の一部の構成を例示する模式的平面図である。 図４は、図１の一部分ＰＡ１を拡大して例示している。
図４に表したように、この例では、第１給電線３１ａと第２給電線３１ｂとの間に光取り出し部２０が配置される。そして、第１リード電極２５ａと第２リード電極２５ｂとの間に、液晶分散層２７が配置される。
【００４６】
このようなリード電極２５及び給電線３１を設けることで、光取り出し部２０の電極の抵抗を低減することができ、配線時定数が小さくなり、光取り出しタイミングの遅れを抑えることができる。
【００４７】
例えば、液晶分散層２７は、第１電極５１と第２電極５２との間に浸透させて充填される。このとき、光取り出し部２０のＹ軸に沿った長さが過度に長いと、光取り出し部２０の端部から液晶を充填することは膨大な時間を要する。そこで、リード電極２５の位置のシール材２４にわずかな隙間を作り、その隙間から液晶を注入・充填した後、樹脂で隙間を封止することで、液晶充填に要する時間を削減することができる。
【００４８】
以上述べた、光取り出し部２０へリード電極２５を付与することにより、光取り出し部２０に、微小ではあるが光学的に異質なものが付与されたことになる。また、上記のように、液晶注入箇所を付与した場合も同様である。
【００４９】
つまり、図３及び図４に表したように、光取り出し部２０は、光学的に異質なものによって区切られた複数の光取り出し要素２０ｅ（例えば第１光取り出し要素２０ｅａ及び第２光取り出し要素２０ｅｂなど）を有することになる。複数の光取り出し要素２０ｅは、電気的に、リード電極２５等で互いに接続される。このように、光取り出し部２０は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ複数の光取り出し要素２０ｅが接続された構造を有すると見ることができる。
【００５０】
このように、さらに、複数の光取り出し要素２０ｅを設けた場合において、表示むらが発生することがあることが判明した。この現象を解析すると、この表示むらは、複数の光取り出し要素２０ｅどうしの接続箇所の表示面内（Ｘ−Ｙ面内）の配置に依存することが分かった。この接続箇所は、例えば、上記のリード電極２５が設けられる場所である。すなわち、接続箇所に起因する表示上のむらが生じることが、新たな課題として発見された。
【００５１】
以下、光取り出し要素２０ｅの構成（接続位置の配置に対応する）と表示むらとの関係の例について説明する。
図５は、第１参考例の表示装置の構成を例示する模式的平面図である。
図５に表したように、第１参考例の表示装置１１９ａにおいては、光取り出し部２０に含まれる光取り出し要素２０ｅは、３画素分の長さを有する。光取り出し要素２０ｅどうしの接続箇所は、列方向（Ｙ軸方向）において共通の箇所である。その結果、表示面において、接続箇所に起因する縦方向（Ｘ軸方向）の強いストライプが視認されてしまう。
【００５２】
図６は、第２参考例の表示装置の構成を例示する模式的平面図である。
図６に表したように、第２参考例の表示装置１１９ｂにおいては、光取り出し要素２０ｅどうしの接続箇所は、一列ずつずらして配置されている。この場合は、斜め方向に強いストライプが発生する。
【００５３】
図７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７に表したように、本実施形態にかかる表示装置１１０においては、光取り出し要素２０ｅの間の接続箇所は列方向において一様に配置されている。例えば、光取り出し要素２０ｅ間の接続箇所は、不規則に配置されている。これにより、光取り出し要素２０ｅの間の接続箇所に起因するストライプ等の表示むらが抑制される。
【００５４】
ここで一様とは、表示面内に周期性などの規則性がなく、さらに局所的に存在密度に偏りがない状態を意味している。
【００５５】
図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図８（ｃ）は、表示装置における表示むらを例示する模式図である。
これらの図においては、光取り出し要素２０ｅの間の接続箇所の位置を変えて、その時に観察される表示むらの空間周波数特性をシミュレーションした結果を示している。
【００５６】
図８（ａ）に表したように、表示装置の表示面（ｘ−ｙ平面）において、画素のそれぞれは、縦線Ｌｖと横線Ｌｈとで区切られた領域に相当する。図８（ａ）では、接続箇所が設けられた画素がドットのハッチングで示される。後述するように、接続箇所が設けられていない画素はドットのハッチングが設けられない。図８（ｂ）は、ｘ軸方向における表示むらの空間周波数ｆｘと、ｙ軸方向における表示むらの空間周波数ｆｙと、を示している。図８（ｂ）において、濃度が高い部分は、空間周波数成分が大きいことに相当する。図８（ｃ）の縦軸は、空間周波数の強度を示す。
【００５７】
図８（ａ）〜図８（ｃ）に例示した第１計算例１１８ａは、全ての画素ごとに接続箇所が設けられた構成に相当する。この場合、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示したように、空間周波数ｆｘ及びｆｙは、直流成分だけ（ｆｘ＝ｆｙ＝０）となる。
【００５８】
図９（ａ）に表したように、第２計算例１１８ｂは、ｘ軸方向に沿って、３つの画素ごとに接続箇所が設けられた構成に相当する。図９（ａ）において、ドットのハッチングで示された画素は接続箇所が設けられた画素に相当し、ドットのハッチングが設けられていない画素は、接続箇所が設けられていない画素に相当する。この場合には、ｘ軸方向に沿って規則性がある。この場合、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示したように、空間周波数ｆｘ及びｆｙにおいては、直流成分（ｆｘ＝ｆｙ＝０）と、ｆｘ成分にピークが発生する。このときには、縦方向の縞状の表示むらが視認される。
【００５９】
図１０（ａ）に表したように、第３計算例１１８ｃは、斜め方向に沿って接続箇所が設けられた構成に相当する。この場合には、ｘ軸方向とｙ軸方向とに沿って規則性がある。この場合、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示したように、空間周波数ｆｘ及びｆｙにおいて、強いピークが発生する。このときは、斜め方向の縞状の表示むらが視認される。
【００６０】
図１１（ａ）に表したように、第４計算例１１８ｄは、ｙ軸方向に沿って接続箇所が設けられている。この場合、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に示したように、直流成分（ｆｘ＝ｆｙ＝０）と同等の強いｆｘ成分が発生する。このｆｘ成分は、広い周波数範囲で分布する。このときには、縦方向のすじ状の表示むらが視認されることになる。
【００６１】
図１２（ａ）に表したように、第５計算例１１８ｅは、接続箇所が不規則に配置されてた構成に相当する。この場合には、直流成分（ｆｘ＝ｆｙ＝０）が強く、他の複数の周波数成分の強度は、直流成分に比べて相対的に低い。
【００６２】
第５計算例１１８ｅのように、表示むらの分布（例えば輝度の分布）の空間周波数において、直流成分と、直流成分よりも相対的に強度が低い他の複数の周波数成分と、が発現する場合に、複数の周波数成分に起因する表示むらは視認されにくくなる。第５計算例１１８ｅの接続箇所の配置は、本実施形態のうちの１つである。
【００６３】
なお、第１計算例１１８ａのように、全ての画素ごとに接続箇所を設ける構成においては、接続が複雑になり、例えばコストの上昇に繋がる。
【００６４】
実施形態においては、複数の光取り出し要素２０ｅのＹ軸方向に沿った長さは、導光体１０の配設ピッチｐｙの２倍以上である。すなわち、複数の画素に対して１つの光取り出し要素２０ｅ（及び接続箇所）が設けられる。これにより、接合は簡単化され、製造が容易になる。そして、複数の光取り出し要素２０ｅの間の位置（すなわち接続箇所の位置）は、表示面内（Ｘ軸方向とＹ軸方向とを含む面内）において一様に分布している。一様に分布しているとき、例えば、表示むらの分布（例えば輝度の分布）の空間周波数において、直流成分と、直流成分よりも相対的に低い、他の複数の成分と、が発現する。
【００６５】
実施形態に係る表示装置１１０によれば、信号遅延に起因した表示むらを軽減し、さらに、リード電極２５の空間的な配置に起因した表示むらも軽減することができる。すなわち、表示むらや妨害感の少ない表示装置を提供できる。
【００６６】
以下、本実施形態に係る表示装置１１０の製造方法の１つの例について説明する。
図３及び図４に示すように、第１基板８１及び第２基板８２のそれぞれの主面上に、第１電極５１及び第２電極５２を設ける。第１電極５１を第２電極５２と対向させる。さらに、第１電極５１及び第２電極５２が光取り出し部２０の側面１０ｓから電気的に接続できるように、第１電極５１及び第２電極５２の側面部に、例えば、導電ペーストを塗布する。導電ペーストには、例えば銀ペーストが用いられる。導電ペーストの形状は例えばドット状であり、その径は、例えば約２００マイクロメートル（μｍ）である。この導電ペーストがリード電極２５となる。
【００６７】
第１電極５１と第２電極５２との距離の平均は、例えば１０μｍ以上５０μｍである。具体的には、例えば、３０μｍである。
【００６８】
第１電極５１及び第２電極５２の間に、枠状にシール材２４を形成する。枠状のシール材２４には、後述する多孔質体２７ａを充填するための入り口を設けておく。この入り口から、第１電極５１と第２電極５２とシール材２４とに囲まれた内部に、多孔質体２７ａを充填する。多孔質体２７ａには、例えばメンブレンフィルタのようなフィルム状多孔質体が用いられる。多孔質体２７ａの孔部２７ｃの平均径は、５００ｎｍ以上である。
【００６９】
さらに、シール材２４には、光取り出し部２０の延在方向に沿って所定の間隔で、液晶材料を注入するための間隙を開けておく。
【００７０】
次に、多孔質体２７ａ内に、高分子分散液晶部２７ｂとなる液晶材料を複数の注入用間隙から浸透させる。この後、液晶材料に紫外光を照射して、多孔質体２７ａ内部に高分子分散液晶部２７ｂが形成される。
【００７１】
これによる、多孔質体２７ａの孔部２７ｃ内において、平均径が５０ｎｍ以下の液晶滴２７ｄが形成される。これにより、液晶分散層２７が形成される。液晶分散層２７の厚さは、第１電極５１と第２電極５２との距離と実質的に同等である。すなわち、液晶分散層２７の厚さの平均は、例えば、１０〜５０μｍの範囲であり、具体的には例えば、３０μｍである。
【００７２】
この後、光取り出し部２０側面に形成されたリード電極２５（導電ペースト）を、金属配線（給電線３１）で接続する。
【００７３】
以下、さらに具体的な例を示す。
ネマチック液晶としてＥ７（Ｍｅｒｃｋ社製、ｎｏ＝１．５２２、ｎｅ＝１．７４６）を用いる。紫外線硬化型樹脂として、ＮＯＡ８１（Ｎｏｒｌａｎｄ社製、屈折率１．５６）を用いる。多孔質体２７ａとして、ポリカーボネート（屈折率１．５９〜１．６０）を用いる。液晶：樹脂の混合比は、３０：７０である。両者をよく混合し、ポリカーボネート製メンブレンフィルタ（平均孔径５００ｎｍ、厚さ２０μｍ）に浸透させる。その後、紫外光（３００ｍＷ／ｃｍ２）を照射して樹脂を硬化させ、樹脂内に微小な液晶滴２７ｄを形成した液晶分散層２７を得る。液晶滴２７ｄの平均径は５０ｎｍで、平均径が５００ｎｍの凝集体が形成される。液晶分散層２７は透明である。
【００７４】
得られた液晶分散層２７を、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）の透明電極が形成された一対の透明基板で挟み、光取り出し部２０が得られる。予め透明電極の側面部にはリード電極２５が、所定の間隔で形成されている。光取り出し部２０の形成後に、電極に、給電線３１となる０．３ｍｍ径のアルミニウム配線が接続される。この透明電極間に、２００Ｖの電圧を印加すると、液晶分散層２７は散乱状態になる。また、その応答速度は、約２０μｓｅｃである。
【００７５】
さらに、光取り出し部２０を、並置した複数のアクリル製の導光体１０に直交するように接触させる。導光体１０の接触部には、光取り出し部２０が導光体１０と光学的に接触するよう、屈折率１．５０のカップリングオイルが塗布される。導光体１０の一端には光源１３として発光ダイオードが配置される。発光ダイオードから導光体１０に光９が入射される。光取り出し部２０が透明な状態（電圧無印加状態）では、光は取り出されない。電極に電圧を印加して散乱状態にすると、導光体１０から光が取り出される。透明状態においては、光漏れは観察されず、光損失が殆どない。
【００７６】
一端に光源１３を有する複数の導光体１０を、図１に示すように並べる。さらに、導光体１０と直交するように、複数の給電線３１を並べる。光取り出し部２０と導光体１０との間にはカップリングオイルが配置される。カップリングオイルの代わりに紫外線硬化樹脂を用いて、組み立て後に光取り出し部２０と導光体１０とを固定しても良い。光取り出し部２０に形成したリード電極２５の位置を、面内で一様になるようにＹ軸方向にシフトして配置する。これにより、リード電極２５に起因するストライプ状のむらは観察されない。
【００７７】
制御部３０から、複数の給電線３１（走査線に対応する）に順次２００Ｖの電圧を印加し、光取り出し部２０を給電線３１ごとに光取り出し状態にする。それに同期して、複数の光源１３から、所定の強度と色とを有する光９を導光体１０に入射させる。制御部３０が選択した給電線３１に接続された光取り出し部２０において、光が取り出される。この動作を全ての給電線３１に対して、順次走査して表示が行われる。光取り出し部２０の信号遅延に起因する、画面内の明るさむら、または、動作不良は見られない。光取り出し部２０は２０μｓｅｃ程度で高速応答する。このため、動画に対しても十分に追随できる。
【００７８】
（第２の実施形態）
図１３は、第２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１３は、図１のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
本実施形態に係る表示装置１２０の全体の構成（平面構成）は、図１に例示した表示装置１１０と同等することができるので説明を省略する。
【００７９】
本実施形態に係る表示装置１２０においては、光取り出し動作において、静電力により微小変位が生じるフィルムと、導光体１０と、の接触状態の変化が用いられる。
【００８０】
図１３に表したように、導光体１０に接するように、透明な第１基板８１が配置される。第１基板８１の上には第１電極５１（例えばＩＴＯで、厚さが１００ｎｍ）が設けられる。さらに、第１電極５１の上に、絶縁膜２６が設けられる。絶縁膜２６には、例えばアクリル系絶縁性樹脂が用いられる。絶縁膜２６の厚さは、例えば３μｍである。
【００８１】
絶縁膜２６の上に、所定の形状を有するスペーサ２０ｓが設けられる。スペーサ２０ｓの高さは、例えば５μｍである。スペーサ２０ｓには、例えばレジスト材料などが用いられる。
【００８２】
一方、透明な第２基板８２の主面には、第２電極５２（例えばＩＴＯで、厚さが１００ｎｍ）が設けられている。第２基板８２には、例えば、厚さが１００μｍのＰＩ（ポリイミド）フィルムが用いられる。第２電極５２が、第１電極５１と対向するように、第２基板８２を配置する。第１基板８１と第２基板８２との間の距離は、スペーサ２０ｓの近傍では、スペーサ２０ｓの高さに保持される。この状態で、第２基板８２は、例えば、加熱圧着処理により、スペーサ２０ｓと接着される。スペーサ２０ｓは、第１電極５１と第２電極５２との間の間隔を規定する。スペーサ２０ｓは、例えば画素の間に設けられる。
【００８３】
一方、例えば、第２基板８２のＩＴＯが形成されていない面（上面）には、微小な凹凸部２２が形成されている。
【００８４】
図１３に示す右側の光取り出し部２０（第１状態ＳＴ１）においては、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加されていない。この第１状態ＳＴ１においては、導光体１０を伝播した光９ｂは、第１基板８１の表面の絶縁膜２６で全反射して、導光体１０に戻る（光９ｄ）。
【００８５】
一方、図１３に示す左側の光取り出し部２０（第２状態ＳＴ２）においては、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加される。この第２状態ＳＴ２においては、電極間の静電力により、第２基板８２が変位し、第２基板８２は、第１基板８１と（第２電極５１、絶縁膜２６及び第１電極５１を介して）接触する。導光体１０を伝播した光９ａは、第１基板８１を通過して第２基板８２に到達し、さらに凹凸部２２で光の進行方向を変えた後に、光９ｃとして、外部に出射する。すなわち、第１電極５１及び第２電極５２に供給する電気信号により、導光体１０からの光取り出しの状態を切り替えることができる。
【００８６】
図１４は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
図１４は、図１のＢ１−Ｂ２線断面に相当する断面を模式的に例示している。
静電力を用いた本実施形態においても、主に電極の抵抗に起因する配線遅延の影響で、光取り出し動作の遅延を招く可能性がある。そのため、給電線３１が設けられ、これにより、配線時定数が低減される。
【００８７】
第１電極５１及び第２電極５２のそれぞれの側面に、リード電極２５（第１リード電極２５ａ及び第２リード電極２５ｂ）が設けられる。そして、光取り出し部２０に併設して給電線３１（第１給電線３１ａ及び第２給電線３１ｂ）が設けられる。第１リード電極２５ａ及び第２リード電極２５ｂのそれぞれに、第１給電線３１ａ及び第２給電線３１ｂのそれぞれが接続される。
【００８８】
図１５は、第２の実施形態に係る表示装置の一部の構成を例示する模式的平面図である。
図１５は、図１の一部分ＰＡ１に相当する部分を拡大して例示している。
図１５に表したように、この例では、第１給電線３１ａと第２給電線３１ｂとの間に光取り出し部２０が配置される。
【００８９】
この結果、光取り出し部２０の電極のＹ軸に沿った抵抗を低減することができ、配線時定数が小さくなり、光取り出しタイミングの遅れを抑えることができる。
【００９０】
表示装置１２０において、例えば、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧を印加することで、光取り出しが可能である。２００Ｖの電圧を印加したときの応答速度は、約１００μｓｅｃである。
【００９１】
表示装置１２０においても、複数の光取り出し部２０を、複数の導光体１０と直交するように、例えば、カップリングオイルを介して接触させ、表示装置１１０と同様の動作が可能である。
【００９２】
図１６は、第２の実施形態に係る別の表示装置の一部の構成を例示する模式的平面図である。
図１６は、本実施形態に係る別の表示装置１３０に関して、図１の一部分ＰＡ１に相当する部分を拡大して例示している。図１６に例示したように、スペーサ２０ｓは画素の間に配置される。図１６においては、２つの画素に対して１つのスペーサ２０ｓが設けられている部分が示されている。スペーサ２０ｓは、複数の光取り出し要素２０ｅの区切りとなる。スペーサ２０ｓは、複数の光取り出し要素２０ｅの間に設けられる。
【００９３】
スペーサ２０ｓの位置（複数の光取り出し要素２０ｅの間の位置）を、表示面内（Ｘ軸方向とＹ軸方向とを含む面内）において一様に分布させる。これにより、表示むらが抑制できる。
【００９４】
第１及び第２の実施形態において、複数の光取り出し要素２０ｅの間の位置が、Ｘ−Ｙ平面内において一様に分布していれば良く、例えば、複数の光取り出し要素２０ｅのそれぞれのＹ軸方向に沿った長さは、互いに異なっても良い。
【００９５】
なお、第１及び第２の実施形態において、導光体１０の断面（Ｚ−Ｙ平面で切断したときの断面）は、例えば、四角、円、楕円などが適用できる。ただし、第１及び第２の実施形態はこれに限らず、導光体１０の断面の形状は、任意である。
【００９６】
実施形態によれば、表示むらが軽減された表示装置が提供される。
【００９７】
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ば良い。
【００９８】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施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。例えば、表示装置に含まれる導光体、光源、光取り出し部、制御部、リード電極、給電線、基板、電極、液晶分散層、絶縁膜及びスペーサ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。
【００９９】
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。
【０１００】
その他、本発明の実施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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【符号の説明】
【０１０３】
９、９ａ〜９ｄ…光、 １０…導光体、 １０ａ…一端、 １０ｂ…他端、 １０ｓ…側面、 １３…光源、 ２０…光取り出し部、 ２０ｅ…光取り出し要素、 ２０ｅａ…第１光取り出し要素、 ２０ｅｂ…第２光取り出し要素、 ２０ｓ…スペーサ、 ２２…凹凸部、 ２４…シール材、 ２５…リード電極、 ２５ａ…第１リード電極、 ２５ｂ…第２リード電極、 ２６…絶縁膜、 ２７…液晶分散層、 ２７ａ…多孔質体、 ２７ｂ…高分子分散液晶部、 ２７ｃ…孔部、 ２７ｄ…液晶滴、 ３０…制御部、 ３１…給電線、 ３１ａ、３１ｂ…第１及び第２給電線、 ５１…第１電極、 ５２…第２電極、 ８１…第１基板、 ８２…第２基板、 １１０、１１９ａ、１１９ｂ、１２０…表示装置、 １１８ａ〜１１８ｅ…第１〜第５計算例、 ＰＡ１…一部分、 ＳＴ１、ＳＴ２…第１及び第２状態、 ｄ…間隔、 ｐｘ…ピッチ、 ｐｙ…配設ピッチ、Ｌｈ…横線、Ｌｖ…縦線
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、導光構造を用いた表示装置が提案されている。この表示装置は、例えば一列に並べられた複数の光源と、各光源に１つずつ接続される複数の導光体と、各導光体表面に複数設けられた光取り出し部と、を有する。光取り出し部を物理的にあるいは化学的に変化させることにより、それぞれの導光体表面からの光取り出しと非取り出しとを制御する。これにより、表示装置は、画像を表示することができる。このような表示装置において、表示むらを低減し、均一な表示を行うことは重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２１５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、表示むらが軽減された表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、複数の導光体と、複数の光源と、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。前記複数の導光体のそれぞれは、一端と、前記一端とは反対側の他端と、前記一端から前記他端に向かう第１方向に沿って延在する側面と、を有する。前記複数の導光体のそれぞれは、前記第１方向に沿って延びる。前記複数の導光体は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って、配設ピッチで並ぶ。前記複数の光源のそれぞれは、前記複数の導光体のそれぞれの前記一端に並置される。前記複数の光源のそれぞれは、前記一端から前記複数の導光体中に光を入射させる。前記複数の光取り出し部のそれぞれは、前記複数の導光体のそれぞれの前記側面に対向する。前記複数の光取り出し部のそれぞれは、前記第２方向に沿って並ぶ複数の光取り出し要素を含む。前記複数の光取り出し部は、前記第１方向に沿って並ぶ。前記制御部は、前記複数の光取り出し部のそれぞれに電気信号を供給する。前記制御部は、前記複数の光取り出し部に、前記導光体中に入射され前記導光体中を伝搬する前記光を、前記電気信号に応じて前記導光体から前記導光体の外部に取り出させる。前記複数の光取り出し要素の前記第２方向に沿った長さは、前記配設ピッチの２倍以上である。前記複数の光取り出し要素の間の位置は、前記第１方向と前記第２方向とを含む面内において一様に分布している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】第１の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態に係る表示装置の一部を示す模式的平面図である。
【図５】第１参考例の表示装置を示す模式的平面図である。
【図６】第２参考例の表示装置を示す模式的平面図である。
【図７】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。
【図８】図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、表示装置における表示むらを示す模式図である。
【図９】図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）は、表示装置における表示むらを示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）は、表示装置における表示むらを示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、表示装置における表示むらを示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、表示装置における表示むらを示す模式図である。
【図１３】第２の実施形態に係る表示装置を示す模式的断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。
【図１５】第２の実施形態に係る表示装置の一部を示す模式的平面図である。
【図１６】第２の実施形態に係る別の表示装置の一部を示す模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、各実施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。
【０００８】
（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、複数の導光体１０と、複数の光源１３と、複数の光取り出し部２０と、制御部３０と、を含む。
【０００９】
複数の導光体１０のそれぞれは、第１方向に沿って延びる。複数の光源１３は、第２方向に沿って並ぶ。第２方向は、第１方向と直交する。第１方向に対して平行な軸をＸ軸とする。Ｘ軸方向に対して垂直な１つの軸をＹ軸とする。Ｘ軸とＹ軸とに対して垂直な軸をＺ軸とする。
【００１０】
導光体１０が延在する軸は、Ｘ軸である。複数の導光体１０は、Ｙ軸に沿って、例えば、配設ピッチｐｙで並ぶ。複数の導光体１０のそれぞれは、一端１０ａと、一端とは反対側の他端１０ｂと、側面１０ｓと、を有する。側面は、Ｘ軸に沿って延びる。一端１０ａから他端１０ｂに向かう方向はＸ軸方向である。
【００１１】
複数の光源１３のそれぞれは、複数の導光体１０のそれぞれの一端１０ａに並置される。例えば、光源１３は、一端１０ａに対向する。光源１３は、導光体１０の一端１０ａから導光体１０中に光９を入射させる。光９は、導光体１０中を一端１０ａから他端１０ｂに向けて伝搬する。
【００１２】
複数の光取り出し部２０のそれぞれは、例えば、Ｙ軸（第２方向）に沿って延びる。複数の光取り出し部２０のそれぞれは、複数の導光体１０のそれぞれの側面１０ｓに対向する。複数の光取り出し部２０のそれぞれは、複数の光取り出し要素２０ｅを含む。複数の光取り出し要素２０ｅのそれぞれは、Ｙ軸に沿って並ぶ。複数の光取り出し部２０は、Ｘ軸に沿って並ぶ。複数の光取り出し部２０は、例えば、配設ピッチｐｘで並ぶ。
【００１３】
制御部３０は、複数の光取り出し部２０のそれぞれに、例えば配線（後述する給電線３１を含む）などで、電気的に接続されている。制御部３０は、複数の光取り出し部２０のそれぞれに電気信号を供給する。
【００１４】
光取り出し部２０は、その電気信号に応じて、導光体１０中を伝搬する光９を、導光体１０から導光体１０の外部に取り出す。すなわち、制御部３０は、複数の光取り出し部２０に、導光体１０中に入射され導光体１０中を伝搬する光９を、電気信号に応じて導光体１０から導光体１０の外部に取り出させる。
【００１５】
このように、複数の光源１３は、一方向（Ｙ軸方向）に配列される。複数の導光体１０は、その方向とほぼ直交する方向（Ｘ軸方向）に延びる。導光体１０は、例えば、各光源１３に連結される。複数の導光体１０は、例えば、Ｘ軸に沿って延びる柱状である。複数の光取り出し部２０は、導光体１０のそれぞれの側面１０ｓに対向して設けられる。複数の光取り出し部２０のそれぞれの中心の間の間隔ｄ（Ｘ軸に沿ったピッチｐｘ）は、例えば、画素間隔に相当する。
【００１６】
本実施形態において、光取り出し部２０と複数の導光体１０との交差部のそれぞれが、１つの画素を形成する。ただし、実施形態はこれに限らず、１つの画素が、複数の交差部を含んでも良い。
【００１７】
たとえば、水平方向（Ｙ軸方向）に、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の光源１３が並ぶ。そして、垂直方向（Ｘ軸方向）に、導光体１０が延びる。光取り出し部２０のそれぞれは、水平方向に延びる。導光体１０のそれぞれに対して、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の光取り出し部２０が垂直方向に沿って配設される。これにより、水平方向の数がＭ個で、垂直方向の数がＮ個の画素が並ぶ。光取り出し部２０を１つのラインとする。例えば、垂直方向上部の第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て走査すると、画像を表示することができる。
【００１８】
第ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）ラインの表示においては、第ｉラインの画像データが光源１３に供給される。これにより、各光源１３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９を発光する。この光９は、対応する導光体１０内を垂直方向に伝播する。
【００１９】
この光９に同期して、制御部３０から、第ｉ番目の光取り出し部２０に駆動信号（電気信号）が供給される。駆動信号が供給された光取り出し部２０は、光取り出し状態となる。すなわち、垂直方向において第ｉ番目の光取り出し部２０が光取り出し状態となる。第ｉ番目を除く他の光取り出し部２０には、駆動信号が与えられず、他の光取り出し部２０は非取り出し状態である。
【００２０】
このような駆動信号を供給することで、導光体１０を伝播した光９（第ｉラインの画像データに対応）は、第ｉ番目の光取り出し部２０から取り出される。所定時間の後、第（ｉ＋１）ラインの画像データを光源１３に供給しつつ、制御部３０が第（ｉ＋１）番目の光取り出し部２０を選択して駆動信号を供給する。これにより、第（ｉ＋１）番目の画像データに対応する光９が、第（ｉ＋１）番目の光取り出し部２０から取り出される。
【００２１】
光取り出し部２０により導光体１０から導光体１０の外に取り出された光は、例えばＺ軸の成分を含む方向に沿って出射する。すなわち、複数の導光体１０と、複数の光取り出し部２０と、が交差するＸ−Ｙ平面が、表示面となる。
【００２２】
光取り出し部２０に駆動信号が供給されて光９が取り出される仕組みの例について説明する。
【００２３】
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に示すように、光取り出し部２０は、例えば、透明な第１基板８１と、透明な第２基板８２と、第１電極５１と、第２電極５２と、液晶分散層２７と、を含む。例えば、第２基板８２は、Ｚ軸に沿って第１基板８１と対向する。第１基板８１と第２基板８２との間に第１電極５１が配置される。第１電極５１と第２基板８２との間の第２電極５２が配置される。第１電極５１と第２電極５２との間に液晶分散層２７が配置される。
【００２４】
例えば、第１基板８１は、導光体１０の側面１０ｓに対向する。この例では、第１基板８１は、導光体１０の上に設けられる。第１電極５１は、第１基板８１の上に設けられる。液晶分散層２７は、第１電極５１の上に設けられる。第２電極５２は、液晶分散層２７の上に設けられる。第２基板８２は、第１電極５１の上に設けられる。本具体例では、シール材２４がさらに設けられる。シール材２４は、第１電極５１と第２電極５２との間（第１基板８１と第２基板８２との間でも良い）において、液晶分散層２７を囲む。
【００２５】
液晶分散層２７は、例えば、多孔質体２７ａと、高分子分散液晶部２７ｂと、を含む。多孔質体２７ａは、例えば、孔部２７ｃを有する。孔部２７ｃの径の平均は、例えば５００ナノメートル（ｎｍ）である。多孔質体２７ａは、光透過性である。高分子分散液晶部２７ｂは、多孔質体２７ａの孔部２７ｃ内に設けられる。液晶分散層２７においては、例えば、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）と呼ばれる液晶方式が採用される。
【００２６】
多孔質体２７ａとしては、例えば、フィルム状多孔質体などが用いられる。高分子分散液晶部２７ｂには、液晶材料と、熱や紫外線により硬化する透明材料と、が混合された材料が用いられる。これにより、液晶滴２７ｄが形成される。熱や紫外線により硬化する透明材料としては、例えば紫外線硬化型樹脂などが用いられる。紫外線硬化型樹脂は未硬化の状態で配置され、その後硬化される。液晶材料としては、電界内で液晶分子の配向が揃う材料が用いられ、例えばネマチック液晶が用いられる。液晶材料と透明材料との混合比は、それぞれの材料によって決められ、液晶材料が液晶滴２７ｄを形成しやすい範囲内とされる。
【００２７】
第１電極５１と第２電極５２とは、導光体１０の側面１０ｓに対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に沿って対向する。第１電極５１と第２電極５２とは、液晶分散層２７を保持する。第１電極５１及び第２電極５２には、例えば透明電極が用いられる。第１基板８１及び第２基板８２は、それぞれ第１電極５１及び第２電極５２を保持する。第１電極５１は、例えば制御部３０に接続され、第２電極５２は、接地される。制御部３０により、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加される。
【００２８】
多孔質体２７ａに設けられる孔部２７ｃは、多孔質体２７ａ内に分散して形成されている。孔部２７ｃの径の平均は、例えば平均５００ｎｍである。液晶滴２７ｄの平均は、例えば５０ｎｍである。電界Ｅが生じていない状態において、多孔質体２７ａの屈折率と、多孔質体２７ａの孔部２７ｃに存在する高分子分散液晶部２７ｂの平均的な屈折率と、が同等に設定される。この結果、高分子分散液晶部２７ｂは光散乱を生じず、液晶分散層２７は透明状態となる。
【００２９】
第１電極５１及び第２電極５２には、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透明な導電材料が用いられる。第１基板８１及び第２基板８２には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート及びアクリル樹脂などの透明な絶縁材料が用いられる。シール材２４には、例えば、エポキシ樹脂などの材料が用いられる。導光体１０には、例えばアクリル樹脂などが用いられる。
【００３０】
制御部３０によって光取り出し部２０が選択されると、光取り出し部２０の第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加され、液晶分散層２７に電界Ｅが生じる。
【００３１】
図２に示す右側の光取り出し部２０（第１状態ＳＴ１）においては、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加されていない。この第１状態ＳＴ１においては、液晶分散層２７は透明である。このとき、導光体１０内を全反射しながら進行する光９ｂが、導光体１０の側面１０ｓ上で光取り出し部２０が設けられた部分に到達すると、液晶分散層２７を通って第２基板８２で全反射される。全反射された光９ｄは、再び液晶分散層２７を通って導光体１０へ戻される。
【００３２】
一方、図２に示す左側の光取り出し部２０（第２状態ＳＴ２）においては、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加される。この第２状態ＳＴ２においては、液晶分散層２７に電界Ｅが生じ、液晶分子（の例えば長軸）はＺ軸に沿って配向する。このとき高分子分散液晶部２７ｂの屈折率は電界Ｅが生じないときの屈折率から変化する。これにより、高分子分散液晶部２７ｂの屈折率と、多孔質体２７ａの屈折率と、の間に差が生じ、液晶分散層２７は散乱状態となる。
【００３３】
この散乱状態において、導光体１０内を進行する光９ａは、導光体１０の側面１０ｓのうちで光取り出し部２０が設けられた部分に到達し、その光９ａは液晶分散層２７を通過する。このとき、液晶分散層２７で光散乱が生じる。液晶分散層２７で散乱された光のうちで、第２基板８２と外部との界面への入射角が臨界角よりも小さい光９ｃは、屈折して光取り出し部２０の外へ出射する。
【００３４】
このように、第１電極５１と第２電極５２との間の電圧を制御することで、液晶分散層２７の液晶材料の配向を制御し、導光体１０内を伝搬する光の取り出しと非取り出しとを切り替えることができる。
【００３５】
液晶材料の電界Ｅに対する応答速度は、高分子分散液晶部２７ｂ内の液晶滴２７ｄの径（サイズ）に依存する。液晶滴２７ｄの径の平均が１００ｎｍ以下の場合は、１００μｓｅｃ（マイクロ秒）以下の高速の応答が得られる。
【００３６】
制御部３０は、複数の光取り出し部２０に対して順次走査することで、複数の光取り出し部２０の光取り出しと非取り出しとを制御する。これにより、表示装置１１０において、画像が表示される。
【００３７】
なお、シール材２４は、液晶分散層２７が空気と触れて信頼性が低下することを抑制する。シール材２４は、必要に応じて設けられ、場合によっては省略できる。シール材２４として光吸収性材料を用いることで、光非取り出し状態において液晶分散層２７からシール材２４を通して漏れ出る光を抑制することができ、表示装置１１０の画質が向上する。
【００３８】
本願発明者は、上記のような構成を有する表示装置において、表示むらが発生することがあることを見出した。
【００３９】
例えば、光取り出し部２０の長さ（Ｙ軸方向に沿った長さ）が過度に長いと、光取り出し部２０の一方の端の側と他方の端の側とで表示状態が異なる場合があることが判明した。これを解析した結果、光取り出し部２０の一方の端から駆動電圧を供給すると、主に第１電極５１及び第２電極５２の電気抵抗と、液晶分散層２７の電気容量と、に起因する信号遅延が生じることが原因であることが分かった。すなわち、駆動電圧を印加している端部から離れるにつれて駆動電圧波形が鈍り、その結果、光取り出し部２０の光取り出しタイミングがずれる現象が発生する。この現象は、特に、電極として使用されるＩＴＯの電気抵抗が高いと、配線時定数が大きくなり、顕著に観察される。
【００４０】
実施形態に係る表示装置１１０においては、この信号遅延に起因した表示むらを抑制するために、液晶分散層２７に電圧を印加する電極（第１電極５１及び第２電極５２）に、電流を供給するための導電層（電極及び配線）が付与される。
【００４１】
図３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図である。
図３は、図１のＢ１−Ｂ２線断面を模式的に例示している。
図３に表したように、本実施形態に係る表示装置１１０においては、リード電極２５（第１リード電極２５ａ及び第２リード電極２５ｂ）が設けられる。第１リード電極２５ａは、第１電極５１の側面に接する。第２リード電極２５ｂは、第２電極５２の側面に接する。このような第１リード電極２５ａ及び第２リード電極２５ｂは、Ｙ軸方向に沿って複数設けられる。すなわち、光取り出し部２０の延在方向に沿って、光取り出し部２０の途中の複数の位置から、第１電極５１及び第２電極５２に電流を供給できるように、複数の第１リード電極２５ａ及び複数の第２リード電極２５ｂが設けられる。
【００４２】
第１リード電極２５ａのＹ軸に沿った位置は、複数の導光体１０どうしの間隙に位置する。複数の第１リード電極２５ａどうしの間隔は、複数の導光体１０のＹ軸方向に沿った配設ピッチｐｙよりも長い。複数の第１リード電極２５ａどうしの間隔は、複数の導光体１０のＹ軸方向に沿った配設ピッチｐｙの２以上の整数倍である。
【００４３】
同様に、第２リード電極２５ｂのＹ軸に沿った位置は、複数の導光体１０どうしの間隙に位置する。複数の第２リード電極２５ｂどうしの間隔は、複数の導光体１０のＹ軸方向に沿った配設ピッチｐｙよりも長い。複数の第２リード電極２５ｂどうしの間隔は、複数の導光体１０のＹ軸方向に沿った配設ピッチｐｙの２以上の整数倍である。
【００４４】
リード電極２５には、光取り出し部２０に併設される給電線３１が接続される。具体的には、第１リード電極２５ａには、光取り出し部２０に併設される第１給電線３１ａが接続される。第２リード電極２５ｂには、光取り出し部２０に併設される第２給電線３１ｂが接続される。給電線３１（第１給電線３１ａ及び第２給電線３１ｂ）は、複数の光取り出し要素２０ｅのそれぞれに電気信号を供給する。給電線３１には、例えば、低抵抗なアルミニウム及び銅などの金属配線を使うことができる。また光沢を抑制するために、これらの金属配線を樹脂等で被覆しても良い。
【００４５】
図４は、第１の実施形態に係る表示装置の一部の構成を例示する模式的平面図である。 図４は、図１の一部分ＰＡ１を拡大して例示している。
図４に表したように、この例では、第１給電線３１ａと第２給電線３１ｂとの間に光取り出し部２０が配置される。そして、第１リード電極２５ａと第２リード電極２５ｂとの間に、液晶分散層２７が配置される。
【００４６】
このようなリード電極２５及び給電線３１を設けることで、光取り出し部２０の電極の抵抗を低減することができ、配線時定数が小さくなり、光取り出しタイミングの遅れを抑えることができる。
【００４７】
例えば、液晶分散層２７は、第１電極５１と第２電極５２との間に浸透させて充填される。このとき、光取り出し部２０のＹ軸に沿った長さが過度に長いと、光取り出し部２０の端部から液晶を充填することは膨大な時間を要する。そこで、リード電極２５の位置のシール材２４にわずかな隙間を作り、その隙間から液晶を注入・充填した後、樹脂で隙間を封止することで、液晶充填に要する時間を削減することができる。
【００４８】
以上述べた、光取り出し部２０へリード電極２５を付与することにより、光取り出し部２０に、微小ではあるが光学的に異質なものが付与されたことになる。また、上記のように、液晶注入箇所を付与した場合も同様である。
【００４９】
つまり、図３及び図４に表したように、光取り出し部２０は、光学的に異質なものによって区切られた複数の光取り出し要素２０ｅ（例えば第１光取り出し要素２０ｅａ及び第２光取り出し要素２０ｅｂなど）を有することになる。複数の光取り出し要素２０ｅは、電気的に、リード電極２５等で互いに接続される。このように、光取り出し部２０は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ複数の光取り出し要素２０ｅが接続された構造を有すると見ることができる。
【００５０】
このように、さらに、複数の光取り出し要素２０ｅを設けた場合において、表示むらが発生することがあることが判明した。この現象を解析すると、この表示むらは、複数の光取り出し要素２０ｅどうしの接続箇所の表示面内（Ｘ−Ｙ面内）の配置に依存することが分かった。この接続箇所は、例えば、上記のリード電極２５が設けられる場所である。すなわち、接続箇所に起因する表示上のむらが生じることが、新たな課題として発見された。
【００５１】
以下、光取り出し要素２０ｅの構成（接続位置の配置に対応する）と表示むらとの関係の例について説明する。
図５は、第１参考例の表示装置の構成を例示する模式的平面図である。
図５に表したように、第１参考例の表示装置１１９ａにおいては、光取り出し部２０に含まれる光取り出し要素２０ｅは、３画素分の長さを有する。光取り出し要素２０ｅどうしの接続箇所は、列方向（Ｙ軸方向）において共通の箇所である。その結果、表示面において、接続箇所に起因する縦方向（Ｘ軸方向）の強いストライプが視認されてしまう。
【００５２】
図６は、第２参考例の表示装置の構成を例示する模式的平面図である。
図６に表したように、第２参考例の表示装置１１９ｂにおいては、光取り出し要素２０ｅどうしの接続箇所は、一列ずつずらして配置されている。この場合は、斜め方向に強いストライプが発生する。
【００５３】
図７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７に表したように、本実施形態にかかる表示装置１１０においては、光取り出し要素２０ｅの間の接続箇所は列方向において一様に配置されている。例えば、光取り出し要素２０ｅ間の接続箇所は、不規則に配置されている。これにより、光取り出し要素２０ｅの間の接続箇所に起因するストライプ等の表示むらが抑制される。
【００５４】
ここで一様とは、表示面内に周期性などの規則性がなく、さらに局所的に存在密度に偏りがない状態を意味している。
【００５５】
図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図８（ｃ）は、表示装置における表示むらを例示する模式図である。
これらの図においては、光取り出し要素２０ｅの間の接続箇所の位置を変えて、その時に観察される表示むらの空間周波数特性をシミュレーションした結果を示している。
【００５６】
図８（ａ）に表したように、表示装置の表示面（ｘ−ｙ平面）において、画素のそれぞれは、縦線Ｌｖと横線Ｌｈとで区切られた領域に相当する。図８（ａ）では、接続箇所が設けられた画素がドットのハッチングで示される。後述するように、接続箇所が設けられていない画素はドットのハッチングが設けられない。図８（ｂ）は、ｘ軸方向における表示むらの空間周波数ｆｘと、ｙ軸方向における表示むらの空間周波数ｆｙと、を示している。図８（ｂ）において、濃度が高い部分は、空間周波数成分が大きいことに相当する。図８（ｃ）の縦軸は、空間周波数の強度を示す。
【００５７】
図８（ａ）〜図８（ｃ）に例示した第１計算例１１８ａは、全ての画素ごとに接続箇所が設けられた構成に相当する。この場合、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示したように、空間周波数ｆｘ及びｆｙは、直流成分だけ（ｆｘ＝ｆｙ＝０）となる。
【００５８】
図９（ａ）に表したように、第２計算例１１８ｂは、ｘ軸方向に沿って、３つの画素ごとに接続箇所が設けられた構成に相当する。図９（ａ）において、ドットのハッチングで示された画素は接続箇所が設けられた画素に相当し、ドットのハッチングが設けられていない画素は、接続箇所が設けられていない画素に相当する。この場合には、ｘ軸方向に沿って規則性がある。この場合、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示したように、空間周波数ｆｘ及びｆｙにおいては、直流成分（ｆｘ＝ｆｙ＝０）と、ｆｘ成分にピークが発生する。このときには、縦方向の縞状の表示むらが視認される。
【００５９】
図１０（ａ）に表したように、第３計算例１１８ｃは、斜め方向に沿って接続箇所が設けられた構成に相当する。この場合には、ｘ軸方向とｙ軸方向とに沿って規則性がある。この場合、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示したように、空間周波数ｆｘ及びｆｙにおいて、強いピークが発生する。このときは、斜め方向の縞状の表示むらが視認される。
【００６０】
図１１（ａ）に表したように、第４計算例１１８ｄは、ｙ軸方向に沿って接続箇所が設けられている。この場合、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に示したように、直流成分（ｆｘ＝ｆｙ＝０）と同等の強いｆｘ成分が発生する。このｆｘ成分は、広い周波数範囲で分布する。このときには、縦方向のすじ状の表示むらが視認されることになる。
【００６１】
図１２（ａ）に表したように、第５計算例１１８ｅは、接続箇所が不規則に配置されてた構成に相当する。この場合には、直流成分（ｆｘ＝ｆｙ＝０）が強く、他の複数の周波数成分の強度は、直流成分に比べて相対的に低い。
【００６２】
第５計算例１１８ｅのように、表示むらの分布（例えば輝度の分布）の空間周波数において、直流成分と、直流成分よりも相対的に強度が低い他の複数の周波数成分と、が発現する場合に、複数の周波数成分に起因する表示むらは視認されにくくなる。第５計算例１１８ｅの接続箇所の配置は、本実施形態のうちの１つである。
【００６３】
なお、第１計算例１１８ａのように、全ての画素ごとに接続箇所を設ける構成においては、接続が複雑になり、例えばコストの上昇に繋がる。
【００６４】
実施形態においては、複数の光取り出し要素２０ｅのＹ軸方向に沿った長さは、導光体１０の配設ピッチｐｙの２倍以上である。すなわち、複数の画素に対して１つの光取り出し要素２０ｅ（及び接続箇所）が設けられる。これにより、接合は簡単化され、製造が容易になる。そして、複数の光取り出し要素２０ｅの間の位置（すなわち接続箇所の位置）は、表示面内（Ｘ軸方向とＹ軸方向とを含む面内）において一様に分布している。一様に分布しているとき、例えば、表示むらの分布（例えば輝度の分布）の空間周波数において、直流成分と、直流成分よりも相対的に低い、他の複数の成分と、が発現する。
【００６５】
実施形態に係る表示装置１１０によれば、信号遅延に起因した表示むらを軽減し、さらに、リード電極２５の空間的な配置に起因した表示むらも軽減することができる。すなわち、表示むらや妨害感の少ない表示装置を提供できる。
【００６６】
以下、本実施形態に係る表示装置１１０の製造方法の１つの例について説明する。
図３及び図４に示すように、第１基板８１及び第２基板８２のそれぞれの主面上に、第１電極５１及び第２電極５２を設ける。第１電極５１を第２電極５２と対向させる。さらに、第１電極５１及び第２電極５２が光取り出し部２０の側面１０ｓから電気的に接続できるように、第１電極５１及び第２電極５２の側面部に、例えば、導電ペーストを塗布する。導電ペーストには、例えば銀ペーストが用いられる。導電ペーストの形状は例えばドット状であり、その径は、例えば約２００マイクロメートル（μｍ）である。この導電ペーストがリード電極２５となる。
【００６７】
第１電極５１と第２電極５２との距離の平均は、例えば１０μｍ以上５０μｍである。具体的には、例えば、３０μｍである。
【００６８】
第１電極５１及び第２電極５２の間に、枠状にシール材２４を形成する。枠状のシール材２４には、後述する多孔質体２７ａを充填するための入り口を設けておく。この入り口から、第１電極５１と第２電極５２とシール材２４とに囲まれた内部に、多孔質体２７ａを充填する。多孔質体２７ａには、例えばメンブレンフィルタのようなフィルム状多孔質体が用いられる。多孔質体２７ａの孔部２７ｃの平均径は、５００ｎｍ以上である。
【００６９】
さらに、シール材２４には、光取り出し部２０の延在方向に沿って所定の間隔で、液晶材料を注入するための間隙を開けておく。
【００７０】
次に、多孔質体２７ａ内に、高分子分散液晶部２７ｂとなる液晶材料を複数の注入用間隙から浸透させる。この後、液晶材料に紫外光を照射して、多孔質体２７ａ内部に高分子分散液晶部２７ｂが形成される。
【００７１】
これによる、多孔質体２７ａの孔部２７ｃ内において、平均径が５０ｎｍ以下の液晶滴２７ｄが形成される。これにより、液晶分散層２７が形成される。液晶分散層２７の厚さは、第１電極５１と第２電極５２との距離と実質的に同等である。すなわち、液晶分散層２７の厚さの平均は、例えば、１０〜５０μｍの範囲であり、具体的には例えば、３０μｍである。
【００７２】
この後、光取り出し部２０側面に形成されたリード電極２５（導電ペースト）を、金属配線（給電線３１）で接続する。
【００７３】
以下、さらに具体的な例を示す。
ネマチック液晶としてＥ７（Ｍｅｒｃｋ社製、ｎｏ＝１．５２２、ｎｅ＝１．７４６）を用いる。紫外線硬化型樹脂として、ＮＯＡ８１（Ｎｏｒｌａｎｄ社製、屈折率１．５６）を用いる。多孔質体２７ａとして、ポリカーボネート（屈折率１．５９〜１．６０）を用いる。液晶：樹脂の混合比は、３０：７０である。両者をよく混合し、ポリカーボネート製メンブレンフィルタ（平均孔径５００ｎｍ、厚さ２０μｍ）に浸透させる。その後、紫外光（３００ｍＷ／ｃｍ２）を照射して樹脂を硬化させ、樹脂内に微小な液晶滴２７ｄを形成した液晶分散層２７を得る。液晶滴２７ｄの平均径は５０ｎｍで、平均径が５００ｎｍの凝集体が形成される。液晶分散層２７は透明である。
【００７４】
得られた液晶分散層２７を、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）の透明電極が形成された一対の透明基板で挟み、光取り出し部２０が得られる。予め透明電極の側面部にはリード電極２５が、所定の間隔で形成されている。光取り出し部２０の形成後に、電極に、給電線３１となる０．３ｍｍ径のアルミニウム配線が接続される。この透明電極間に、２００Ｖの電圧を印加すると、液晶分散層２７は散乱状態になる。また、その応答速度は、約２０μｓｅｃである。
【００７５】
さらに、光取り出し部２０を、並置した複数のアクリル製の導光体１０に直交するように接触させる。導光体１０の接触部には、光取り出し部２０が導光体１０と光学的に接触するよう、屈折率１．５０のカップリングオイルが塗布される。導光体１０の一端には光源１３として発光ダイオードが配置される。発光ダイオードから導光体１０に光９が入射される。光取り出し部２０が透明な状態（電圧無印加状態）では、光は取り出されない。電極に電圧を印加して散乱状態にすると、導光体１０から光が取り出される。透明状態においては、光漏れは観察されず、光損失が殆どない。
【００７６】
一端に光源１３を有する複数の導光体１０を、図１に示すように並べる。さらに、導光体１０と直交するように、複数の給電線３１を並べる。光取り出し部２０と導光体１０との間にはカップリングオイルが配置される。カップリングオイルの代わりに紫外線硬化樹脂を用いて、組み立て後に光取り出し部２０と導光体１０とを固定しても良い。光取り出し部２０に形成したリード電極２５の位置を、面内で一様になるようにＹ軸方向にシフトして配置する。これにより、リード電極２５に起因するストライプ状のむらは観察されない。
【００７７】
制御部３０から、複数の給電線３１（走査線に対応する）に順次２００Ｖの電圧を印加し、光取り出し部２０を給電線３１ごとに光取り出し状態にする。それに同期して、複数の光源１３から、所定の強度と色とを有する光９を導光体１０に入射させる。制御部３０が選択した給電線３１に接続された光取り出し部２０において、光が取り出される。この動作を全ての給電線３１に対して、順次走査して表示が行われる。光取り出し部２０の信号遅延に起因する、画面内の明るさむら、または、動作不良は見られない。光取り出し部２０は２０μｓｅｃ程度で高速応答する。このため、動画に対しても十分に追随できる。
【００７８】
（第２の実施形態）
図１３は、第２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１３は、図１のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
本実施形態に係る表示装置１２０の全体の構成（平面構成）は、図１に例示した表示装置１１０と同等することができるので説明を省略する。
【００７９】
本実施形態に係る表示装置１２０においては、光取り出し動作において、静電力により微小変位が生じるフィルムと、導光体１０と、の接触状態の変化が用いられる。
【００８０】
図１３に表したように、導光体１０に接するように、透明な第１基板８１が配置される。第１基板８１の上には第１電極５１（例えばＩＴＯで、厚さが１００ｎｍ）が設けられる。さらに、第１電極５１の上に、絶縁膜２６が設けられる。絶縁膜２６には、例えばアクリル系絶縁性樹脂が用いられる。絶縁膜２６の厚さは、例えば３μｍである。
【００８１】
絶縁膜２６の上に、所定の形状を有するスペーサ２０ｓが設けられる。スペーサ２０ｓの高さは、例えば５μｍである。スペーサ２０ｓには、例えばレジスト材料などが用いられる。
【００８２】
一方、透明な第２基板８２の主面には、第２電極５２（例えばＩＴＯで、厚さが１００ｎｍ）が設けられている。第２基板８２には、例えば、厚さが１００μｍのＰＩ（ポリイミド）フィルムが用いられる。第２電極５２が、第１電極５１と対向するように、第２基板８２を配置する。第１基板８１と第２基板８２との間の距離は、スペーサ２０ｓの近傍では、スペーサ２０ｓの高さに保持される。この状態で、第２基板８２は、例えば、加熱圧着処理により、スペーサ２０ｓと接着される。スペーサ２０ｓは、第１電極５１と第２電極５２との間の間隔を規定する。スペーサ２０ｓは、例えば画素の間に設けられる。
【００８３】
一方、例えば、第２基板８２のＩＴＯが形成されていない面（上面）には、微小な凹凸部２２が形成されている。
【００８４】
図１３に示す右側の光取り出し部２０（第１状態ＳＴ１）においては、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加されていない。この第１状態ＳＴ１においては、導光体１０を伝播した光９ｂは、第１基板８１の表面の絶縁膜２６で全反射して、導光体１０に戻る（光９ｄ）。
【００８５】
一方、図１３に示す左側の光取り出し部２０（第２状態ＳＴ２）においては、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧が印加される。この第２状態ＳＴ２においては、電極間の静電力により、第２基板８２が変位し、第２基板８２は、第１基板８１と（第２電極５１、絶縁膜２６及び第１電極５１を介して）接触する。導光体１０を伝播した光９ａは、第１基板８１を通過して第２基板８２に到達し、さらに凹凸部２２で光の進行方向を変えた後に、光９ｃとして、外部に出射する。すなわち、第１電極５１及び第２電極５２に供給する電気信号により、導光体１０からの光取り出しの状態を切り替えることができる。
【００８６】
図１４は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
図１４は、図１のＢ１−Ｂ２線断面に相当する断面を模式的に例示している。
静電力を用いた本実施形態においても、主に電極の抵抗に起因する配線遅延の影響で、光取り出し動作の遅延を招く可能性がある。そのため、給電線３１が設けられ、これにより、配線時定数が低減される。
【００８７】
第１電極５１及び第２電極５２のそれぞれの側面に、リード電極２５（第１リード電極２５ａ及び第２リード電極２５ｂ）が設けられる。そして、光取り出し部２０に併設して給電線３１（第１給電線３１ａ及び第２給電線３１ｂ）が設けられる。第１リード電極２５ａ及び第２リード電極２５ｂのそれぞれに、第１給電線３１ａ及び第２給電線３１ｂのそれぞれが接続される。
【００８８】
図１５は、第２の実施形態に係る表示装置の一部の構成を例示する模式的平面図である。
図１５は、図１の一部分ＰＡ１に相当する部分を拡大して例示している。
図１５に表したように、この例では、第１給電線３１ａと第２給電線３１ｂとの間に光取り出し部２０が配置される。
【００８９】
この結果、光取り出し部２０の電極のＹ軸に沿った抵抗を低減することができ、配線時定数が小さくなり、光取り出しタイミングの遅れを抑えることができる。
【００９０】
表示装置１２０において、例えば、第１電極５１と第２電極５２との間に電圧を印加することで、光取り出しが可能である。２００Ｖの電圧を印加したときの応答速度は、約１００μｓｅｃである。
【００９１】
表示装置１２０においても、複数の光取り出し部２０を、複数の導光体１０と直交するように、例えば、カップリングオイルを介して接触させ、表示装置１１０と同様の動作が可能である。
【００９２】
図１６は、第２の実施形態に係る別の表示装置の一部の構成を例示する模式的平面図である。
図１６は、本実施形態に係る別の表示装置１３０に関して、図１の一部分ＰＡ１に相当する部分を拡大して例示している。図１６に例示したように、スペーサ２０ｓは画素の間に配置される。図１６においては、２つの画素に対して１つのスペーサ２０ｓが設けられている部分が示されている。スペーサ２０ｓは、複数の光取り出し要素２０ｅの区切りとなる。スペーサ２０ｓは、複数の光取り出し要素２０ｅの間に設けられる。
【００９３】
スペーサ２０ｓの位置（複数の光取り出し要素２０ｅの間の位置）を、表示面内（Ｘ軸方向とＹ軸方向とを含む面内）において一様に分布させる。これにより、表示むらが抑制できる。
【００９４】
第１及び第２の実施形態において、複数の光取り出し要素２０ｅの間の位置が、Ｘ−Ｙ平面内において一様に分布していれば良く、例えば、複数の光取り出し要素２０ｅのそれぞれのＹ軸方向に沿った長さは、互いに異なっても良い。
【００９５】
なお、第１及び第２の実施形態において、導光体１０の断面（Ｚ−Ｙ平面で切断したときの断面）は、例えば、四角、円、楕円などが適用できる。ただし、第１及び第２の実施形態はこれに限らず、導光体１０の断面の形状は、任意である。
【００９６】
実施形態によれば、表示むらが軽減された表示装置が提供される。
【００９７】
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ば良い。
【００９８】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施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。例えば、表示装置に含まれる導光体、光源、光取り出し部、制御部、リード電極、給電線、基板、電極、液晶分散層、絶縁膜及びスペーサ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。
【００９９】
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。
【０１００】
その他、本発明の実施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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【符号の説明】
【０１０３】
９、９ａ〜９ｄ…光、 １０…導光体、 １０ａ…一端、 １０ｂ…他端、 １０ｓ…側面、 １３…光源、 ２０…光取り出し部、 ２０ｅ…光取り出し要素、 ２０ｅａ…第１光取り出し要素、 ２０ｅｂ…第２光取り出し要素、 ２０ｓ…スペーサ、 ２２…凹凸部、 ２４…シール材、 ２５…リード電極、 ２５ａ…第１リード電極、 ２５ｂ…第２リード電極、 ２６…絶縁膜、 ２７…液晶分散層、 ２７ａ…多孔質体、 ２７ｂ…高分子分散液晶部、 ２７ｃ…孔部、 ２７ｄ…液晶滴、 ３０…制御部、 ３１…給電線、 ３１ａ、３１ｂ…第１及び第２給電線、 ５１…第１電極、 ５２…第２電極、 ８１…第１基板、 ８２…第２基板、 １１０、１１９ａ、１１９ｂ、１２０…表示装置、 １１８ａ〜１１８ｅ…第１〜第５計算例、 ＰＡ１…一部分、 ＳＴ１、ＳＴ２…第１及び第２状態、 ｄ…間隔、 ｐｘ…ピッチ、 ｐｙ…配設ピッチ、Ｌｈ…横線、Ｌｖ…縦線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが、一端と、前記一端とは反対側の他端と、前記一端から前記他端に向かう第１方向に沿って延在する側面と、を有し、前記第１方向に沿って延びる複数の導光体であって、前記複数の導光体は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って、配設ピッチで並ぶ、前記複数の導光体と、
それぞれが、前記複数の導光体のそれぞれの前記一端に並置され、前記一端から前記複数の導光体中に光を入射させる複数の光源と、
それぞれが、前記複数の導光体のそれぞれの前記側面に対向する複数の光取り出し部であって、前記複数の光取り出し部のそれぞれは、前記第２方向に沿って並ぶ複数の光取り出し要素を含み、前記複数の光取り出し部は、前記第１方向に沿って並ぶ、前記複数の光取り出し部と、
前記複数の光取り出し部のそれぞれに電気信号を供給し、前記複数の光取り出し部に、前記導光体中に入射され前記導光体中を伝搬する前記光を、前記電気信号に応じて前記導光体から前記導光体の外部に取り出させる制御部と、
を備え、
前記複数の光取り出し要素の前記第２方向に沿った長さは、前記配設ピッチの２倍以上であり、前記複数の光取り出し要素の間の位置は、前記第１方向と前記第２方向とを含む面内において一様に分布している表示装置。
【請求項２】
前記複数の光取り出し要素の前記第２方向に沿った前記長さは、前記配設ピッチの２以上の整数倍である請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記複数の光取り出し部のそれぞれに併設され、前記複数の光取り出し要素のそれぞれに電気信号を供給する給電線をさらに備えた請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記給電線は、前記複数の光取り出し要素のそれぞれに、前記複数の前記光取り出し要素の間で給電する請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記複数の光取り出し部は、
第１電極と、
前記第１電極と対向する第２電極と、
前記光取り出し要素間に設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔を規定する複数のスペーサと、
を含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１】
それぞれが、一端と、前記一端とは反対側の他端と、前記一端から前記他端に向かう第１方向に沿って延在する側面と、を有し、前記第１方向に沿って延びる複数の導光体であって、前記複数の導光体は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って、配設ピッチで並ぶ、前記複数の導光体と、
それぞれが、前記複数の導光体のそれぞれの前記一端に並置され、前記一端から前記複数の導光体中に光を入射させる複数の光源と、
それぞれが、前記複数の導光体のそれぞれの前記側面に対向する複数の光取り出し部であって、前記複数の光取り出し部のそれぞれは、前記第２方向に沿って並ぶ複数の光取り出し要素を含み、前記複数の光取り出し部は、前記第１方向に沿って並ぶ、前記複数の光取り出し部と、
前記複数の光取り出し部のそれぞれに電気信号を供給し、前記複数の光取り出し部に、前記導光体中に入射され前記導光体中を伝搬する前記光を、前記電気信号に応じて前記導光体から前記導光体の外部に取り出させる制御部と、
を備え、
前記複数の光取り出し要素の前記第２方向に沿った長さは、前記配設ピッチの２倍以上であり、前記複数の光取り出し要素の間の位置は、前記第１方向と前記第２方向とを含む面内において一様に分布している表示装置。
【請求項２】
前記複数の光取り出し要素の前記第２方向に沿った前記長さは、前記配設ピッチの２以上の整数倍である請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記複数の光取り出し部のそれぞれに併設され、前記複数の光取り出し要素のそれぞれに電気信号を供給する給電線をさらに備えた請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記給電線は、前記複数の光取り出し要素のそれぞれに、前記複数の前記光取り出し要素の間で給電する請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記複数の光取り出し部は、
第１電極と、
前記第１電極と対向する第２電極と、
前記光取り出し要素間に設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間の間隔を規定する複数のスペーサと、
を含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−７２９２８（Ｐ２０１３−７２９２８Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０３１５（Ｐ２０１１−２１０３１５）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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