表示装置
【課題】高性能で高機能の表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、複数の光出射部と、複数の導光部と、複数の光取り出し部と、受光部と、を含む表示装置が提供される。複数の導光部は、光出射部から出射した光を導光する。複数の導光部のそれぞれは、側面と、第１端部と、第２端部と、を有する。側面は、第１方向に沿って延在する。第１端部は、導光部の第１方向における一方の端である。第２端部は、導光部の他方の端である。複数の導光部は、第１方向に対して垂直な第２方向に並ぶ。複数の光取り出し部のそれぞれは、複数の導光部の側面に対向する。光取り出し部は、複数の導光部中を導光された光を導光部の外に向けて出射可能である。受光部は、第１端部に対向する。受光部は、複数の導光部中を導光され第１端部のそれぞれから出射する光を受光する光電変換部を含む。
【解決手段】実施形態によれば、複数の光出射部と、複数の導光部と、複数の光取り出し部と、受光部と、を含む表示装置が提供される。複数の導光部は、光出射部から出射した光を導光する。複数の導光部のそれぞれは、側面と、第１端部と、第２端部と、を有する。側面は、第１方向に沿って延在する。第１端部は、導光部の第１方向における一方の端である。第２端部は、導光部の他方の端である。複数の導光部は、第１方向に対して垂直な第２方向に並ぶ。複数の光取り出し部のそれぞれは、複数の導光部の側面に対向する。光取り出し部は、複数の導光部中を導光された光を導光部の外に向けて出射可能である。受光部は、第１端部に対向する。受光部は、複数の導光部中を導光され第１端部のそれぞれから出射する光を受光する光電変換部を含む。
【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】
映像信号を可視化して映像情報として提示する表示装置において、さらなる高性能化と高機能化が求められている。例えば、有機ＥＬ表示装置の表示面の上に太陽電池を設けることにより、表示動作に加えて、発電機能を付加する構成がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０７７２６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、高性能で高機能の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、複数の光出射部と、複数の導光部と、複数の光取り出し部と、受光部と、を含む表示装置が提供される。前記複数の光出射部は、光を出射する。前記複数の導光部は、前記光を導光する。前記複数の導光部のそれぞれは、側面と、第１端部と、第２端部と、を有する。前記側面は、第１方向に沿って延在する。前記第１端部は、前記導光部の前記第１方向における一方の端である。前記第２端部は、前記導光部の他方の端である。前記複数の導光部は、前記第１方向に対して垂直な第２方向に並ぶ。前記複数の光取り出し部のそれぞれは、前記複数の導光部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、前記複数の導光部中を導光された光を前記導光部の外に向けて選択的に出射可能である。前記受光部は、前記第１端部に対向する。前記受光部は、光電変換部を含む。前記光電変換部は、前記複数の導光部中を導光され前記第１端部のそれぞれから出射する光を受光する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る表示装置の一部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の１つの動作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別の動作を示す模式図である。
【図５】第１の実施形態に係る表示装置の１つの動作を示す模式的平面図である。
【図６】第１の実施形態に係る表示装置の別の動作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の一部を示す模式図である。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置の一部の構成及び動作を示す模式図である。
【図９】第１の実施形態に係る別の表示装置を示す模式的断面図である。
【図１０】第１の実施形態に係る別の表示装置の１つの動作を示す模式図である。
【図１１】第１の実施形態に係る別の表示装置の別の動作を示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）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１３】第１の実施形態に係る別の表示装置の一部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の構成及び１つの動作を示す模式的断面図である。
【図１５】第２の実施形態に係る表示装置の別の動作を示す模式図である。
【図１６】第３の実施形態に係る表示装置の構成及び動作を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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、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（ａ）及び図１（ｂ）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１（ａ）は平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。 図１（ａ）に表したように、本実施形態に係る表示装置１１０は、複数の光出射部１０ｓと、複数の導光部２０と、複数の光取り出し部３０と、受光部４０と、を備える。
【０００９】
複数の光出射部１０ｓは、光を出射する。複数の導光部２０は、光出射部１０ｓから出射した光を導光する。複数の導光部２０のそれぞれは、Ｙ軸方向（第１方向）に延在する。複数の導光部２０は、Ｘ軸方向（第２方向）に並ぶ。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向に対して垂直である。Ｙ軸方向に対して垂直でＸ軸方向に対して垂直な方向をＺ軸方向（第３方向）とする。
【００１０】
図１（ｂ）に表したように、導光部２０は、側面２０ｓと、第１端部２１と、第２端部２２と、を有する。側面２０ｓは、Ｙ軸方向に沿って延在する。第１端部２１は、導光部２０の、Ｙ軸方向の一方の端である。第２端部２２は、導光部２０の、Ｙ軸方向の他方の端である。
【００１１】
例えば、側面２０ｓは、導光部２０の、Ｚ軸方向における一方の側面（便宜的に上側面２０ａと言うことにする）と、導光部２０の、Ｚ軸方向における他方の側面（便宜的に下側面２０ｂと言うことにする）と、を有する。
【００１２】
複数の光取り出し部３０のそれぞれは、導光部２０の側面２０ｓ（この例では、下側面２０ｂ）に対向する。
【００１３】
本願明細書において、「対向」は、直接面する場合に加え、間に別の要素が挟まれている状態で面する場合も含む。
【００１４】
光取り出し部３０は、導光部２０中を導光された光を側面２０ｓ（この例では、上側面２０ａ）から、導光部２０の外に向けて出射させる。光取り出し部３０は、導光部２０中を導光された光を、選択的に局所的に取り出す動作を実施することが可能である。
【００１５】
例えば、光取り出し部３０は、導光部２０中を導光された光を導光部２０からＺ軸方向に向けて出射させる。なお、導光部２０から出射する光は、Ｚ軸方向に厳密に平行な光線でなくてもよく、広がりを有していても良い。また、導光部２０から出射する光は、Ｚ軸方向に対して傾斜していても良い。
【００１６】
例えば、導光部２０の側面２０ｓのうちで、光取り出し部３０が対向する側面２０ｓ（この例では下側面２０ｂ）は、導光部２０の側面２０ｓのうちで、光が出射する面（この例では上側面２０ａ）とは反対の面である。
【００１７】
１つの導光部２０において、複数の光取り出し部３０が設けられる。１つの導光部２０の側面２０ｓに対向する複数の光取り出し部３０は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の光取り出し部３０のそれぞれは、複数の導光部２０のそれぞれの側面２０ｓ（例えば下側面２０ｂ）に対向して、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。
【００１８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、受光部４０は、第１端部２１に対向する。受光部４０は、光電変換部４１を含む。光電変換部４１は、複数の導光部２０中を導光され第１端部２１のそれぞれから出射する光を受光する。
【００１９】
この例では、受光部４０は、集光導光部４２をさらに含む。集光導光部４２は、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれから出射する光を導光して光電変換部４１に入射させる。集光導光部４２は、Ｘ軸方向に沿って延在する部分４２ａを含む。光電変換部４１は、例えば、集光導光部４２の端に配置されている。
【００２０】
この例では、受光部４０は、光路変更部４３をさらに含む。光路変更部４３は、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれに対向する。光路変更部４３は、第１端部２１のそれぞれから出射する光の光路を変えて集光導光部４２に入射させる。光路変更部４３は、光路を、導光部２０における導波方向（Ｙ軸方向）から、集光導光部４２における導波方向（Ｘ軸方向）に変更する。光路変更部４３の例については、後述する。
【００２１】
なお、この例においては、光電変換部４１の個数削減を目的とした構成としたが、上記の集光導光部４２及び光路変更部４３は必要に応じて設けられ、場合によっては省略しても良い。例えば、導光部２０の第１端部２１のそれぞれに対向して光電変換部４１を設置し、後述する制御部７１と各光電変換部４１とを電気的に接続した構成を用いても良い。
【００２２】
この例では、光出射部１０ｓは、第２端部２２に並置されている。光出射部１０ｓは、第２端部２２から導光部２０に光を入射させる。この例では、光出射部１０ｓは、第２端部２２の端面に対向しており、第２端部２２の端面から導光部２０に光を入射する。例えば、光出射部１０ｓは、第２端部２２の端面において、導光部２０と光学的に接続されている。ただし、実施形態はこれに限らず、光出射部１０ｓは、第２端部２２の側の例えば側面２０ｓの一部に対向しても良い。また、光出射部１０ｓは、第１端部２１（受光部４０が配置される側の端）の側に設けられても良い。
【００２３】
この例では、複数の光出射部１０ｓのそれぞれに、光源１０が用いられる。複数の光源１０のそれぞれが複数の導光部２０のそれぞれに並置されている。ただし、実施形態はこれに限らない。例えば、１つの光源１０が設けられ、その光源１０から出射する光が、光スイッチ（図示しない）により制御されて複数の出射部（光出射部１０ｓとなる）から出射し、その光が、複数の導光部２０のそれぞれに入射しても良い。以下では、光出射部１０ｓとして、光源１０を用いる例について説明する。
【００２４】
表示装置１１０において、表示部１５が設けられる。表示部１５は、複数の光出射部１０ｓ（光源１０）と、複数の導光部２０と、複数の光取り出し部３０と、を含む。表示部１５には、複数の画素が設けられる。１つの画素は、１つの光取り出し部３０に対応する。例えば、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の導光部２０が設けられ、１つの導光部２０にＮ個（Ｎは２以上の整数）の光取り出し部３０が設けられる。表示部１５は、Ｍ個×Ｎ個のマトリクス状に並んだ画素を有する。なお、図１（ａ）では、図を見やすくするために、Ｍ＝１１でＮ＝９の例が示されているが、実施形態において、Ｍ及びＮは任意である。複数の導光部２０と、複数の光取り出し部３０と、が対向する領域が、画素が配置された表示領域となる。
【００２５】
表示装置１１０は、走査駆動部６１と光源駆動部６２とをさらに含むことができる。走査駆動部６１は、配線（走査線６１ｗ）を介して複数の光取り出し部３０と接続される。走査駆動部６１は、複数の光取り出し部３０を駆動するための信号を光取り出し部３０に供給する。光源駆動部６２は、複数の光源１０と、光源配線６２ｗを介して接続される。光源駆動部６２は、複数の光源１０を駆動するための信号（電流を含む）を光源１０に供給する。
【００２６】
表示装置１１０に、回路部６０が設けられる。回路部６０は、光源１０及び光取り出し部３０の少なくともいずれかに電気信号を供給する。回路部６０は、走査駆動部６１及び光源駆動部６２の少なくともいずれかを含む。
【００２７】
表示装置１１０は、映像処理部６３をさらに含むことができる。映像処理部６３には、映像信号ＳＶが供給される。映像処理部６３は、走査駆動部６１に、走査のための信号を供給する。映像処理部６３は、光源駆動部６２に、光源１０を駆動するための信号を供給する。走査のための信号及び光源１０を駆動するための信号は、映像信号ＳＶに基づいて生成される。
【００２８】
表示装置１１０は、電源部６４をさらに含むことができる。電源部６４には、電力ＰＷが供給される。電源部６４は、電源系統配線ＰＬを介して、走査駆動部６１、光源駆動部６２及び映像処理部６３に、電流を供給する。
【００２９】
表示装置１１０は、蓄電部７２と制御部７１とをさらに含む。光電変換部４１が受光した光の少なくとも一部を光電変換部４１は電気エネルギーに変換する。蓄電部７２は、その電気エネルギーの少なくとも一部を蓄える。制御部７１は、光電変換部４１で得た電気エネルギーの蓄電部７２への供給を制御する。また、制御部７１は、蓄電部７２に蓄積された電気エネルギーの電源部６４への供給を制御する。すなわち、制御部７１は、光電変換部４１から蓄電部７２への電気エネルギーの供給と、蓄電部７２からの電気エネルギーの取り出しを制御する。制御部７１は、例えば、電源部６４と接続されている。電源部６４は、例えば制御部７１に電流を供給する。例えば、光電変換部４１が受光した光を光電変換部４１が変換して得られた電気エネルギーの少なくとも一部は、電源部６４に供給されることができる。
【００３０】
例えば、光電変換部４１は、導光部２０の中を導光された光を変換して電気的な出力４１ｓを生成する。制御部７１に、出力４１ｓが供給される。
【００３１】
この例では、表示装置１１０は、第１反射部５１をさらに含む。第１反射部５１は、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれと、受光部４０と、の間に設けられる。具体的には、第１反射部５１は、第１端部２１の端面のそれぞれと、受光部４０と、の間に設けられる。第１反射部５１の光反射率は、可変である。例えば、第１反射部５１は、反射状態と、透過状態と、を有する。反射状態における第１反射部５１の反射率は、透過状態における第１反射部５１の反射率よりも高い。透過状態における第１反射部５１の透過率は、反射状態における第１反射部５１の透過率よりも高い。
【００３２】
第１反射部５１は、第１反射部５１に入射する光を反射する動作（反射動作）と、第１反射部５１に入射する光を透過させる動作（透過動作）と、を実施可能である。例えば、第１反射部５１は、第１端部２１のそれぞれから出射する光を反射して複数の導光部２０に入射させる動作と、第１端部２１のそれぞれから出射する光を透過して受光部４０に入射させる動作と、を実施可能である。第１反射部５１において、反射動作と透過動作とが切り替えて実施されることが可能である。導光部２０は、第１反射部５１を介して受光部４０と、例えば光学的に、接続される。第１反射部５１の例については後述する。
【００３３】
複数の導光部２０は、第１反射部５１と光路変更部４３とを介して集光導光部４２と光学的に接続されている。
【００３４】
例えば、表示装置１１０は、光源１０、導光部２０及び光取り出し部３０による表示動作と、導光部２０及び受光部４０による発電動作と、を実施することができる。表示装置１１０は、例えば発電機能を有する表示装置である。
【００３５】
導光部２０には、例えば、樹脂やガラスなどの可視光に対して透過性を有する材料が用いられる。導光部２０は、Ｙ軸方向に延在する柱状またはファイバ状の形状を有することができる。光源１０には、例えばＬＥＤなどの半導体発光素子を用いることができる。受光部４０の集光導光部４２には、例えば、樹脂やガラスなどの可視光に対して透過性を有する材料が用いられる。光電変換部４１には、例えば半導体を用いた素子が用いられる。
【００３６】
光取り出し部３０には、例えば、液晶素子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子などが用いられる。ただし、実施形態はこれに限らず、光取り出し部３０には、導光部２０の導光状態を変える（例えば全反射状態と、非全反射状態と、の間で変化させる）ことが可能な任意の素子を用いることができる。
【００３７】
以下、光取り出し部３０の１つの例について説明する。
図２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断面図である。図２は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面の一部を例示しており、光取り出し部３０の構成を導光部２０の一部と共に例示している。
【００３８】
図２に表したように、この例では、光取り出し部３０は、第１電極層３１ａと、第２電極層３１ｂと、反射層３２と、光取り出し層３３と、を含む。第１電極層３１ａと光取り出し層３３との間に第２電極層３１ｂが配置される。第２電極層３１ｂと光取り出し層３３との間に反射層３２が配置される。第１電極層３１ａと第２電極層３１ｂとの間には、変位層３１ｃが設けられている。第１電極層３１ａと第２電極層３１ｂとの間の距離（変位層３１ｃの厚さ）は、可変である。
【００３９】
光取り出し層３３は、導光部２０に対向している。すなわち、導光部２０と反射層３２との間に導光部２０が配置される。光取り出し層３３には、可視光に対して透過性の材料（例えばアクリル系樹脂など）が用いられる。反射層３２には、可視光に対して反射性の材料（例えば銀またはアルミニウムなど）が用いられる。光取り出し層３３と反射層３２との間の界面には凹凸（例えばプリズム状）が設けられている。光取り出し層３３に入射した光は、反射層３２で反射し、光取り出し層３３から出射する。
【００４０】
例えば、第１電極層３１ａと第２電極層３１ｂとの間に印加される電圧（電気信号）に応じて、例えば、変位層３１ｃに印加される電界に応じた変位動作により第１電極層３１ａと第２電極層３１ｂとの間の距離が変化する。これにより、光取り出し層３３は、導光部２０に接触している状態と、接触していない状態と、を有することができる。導光部２０を導光される光（導波光Ｌ１２）は、光取り出し層３３が導光部２０に接していない部分においては、全反射しつつ導光部２０内を伝播する。導光部２０に光取り出し層３３が接する部分において、導波光Ｌ１２は、導光部２０から光取り出し層３３に入射し、反射層３２で反射して、光取り出し層３３を経て、導光部２０の側面２０ｓ（この例では上側面２０ａ）から出射することが可能である。このように、光取り出し部３０は、導光部２０中を導光された光（導波光Ｌ１２）を導光部２０の外に向けて選択的に出射可能である。
上記は、光取り出し部３０の構成の１つの例であり、実施形態はこれに限らない。
【００４１】
図３は、第１の実施形態に係る表示装置の１つの動作を例示する模式図である。
図３は、表示装置１１０における表示動作を例示している。図３に表したように、光源１０から光Ｌ１１が出射する。光Ｌ１１は、光源駆動部６２によって光源１０が制御されることで発生する。光Ｌ１１は、例えば、導光部２０の第２端部２２の端面から導光部２０内に導かれる。光Ｌ１１は、導光部２０内では導波光Ｌ１２となる。導波光Ｌ１２は、例えば、全反射条件を満たしつつ導光部２０内を導光される。
【００４２】
走査駆動部６１は、複数の光取り出し部３０のいずれかを選択し、その光取り出し部３０を、（導光部２０からの）光取り出し状態にする。光取り出し状態の光取り出し部３０ａを、便宜的に選択状態光取り出し部３０ａということにする。そして、複数の光取り出し部３０のうちで、選択状態光取り出し部３０ａ以外の光取り出し部３０を、（全反射条件に従った導光部２０内での）導光状態にする。導光状態の光取り出し部３０を、便宜的に非選択状態光取り出し部３０ｂということにする。非選択状態光取り出し部３０ｂは、導光部２０のうちで、非選択状態光取り出し部３０ｂが対向する部分の導波光Ｌ１２の状態を全反射状態に保持する。一方、選択状態光取り出し部３０ａは、導光部２０のうちで、選択状態光取り出し部３０ａが対向する部分の導波光Ｌ１２の状態を非全反射状態にする。これにより、選択状態光取り出し部３０ａに対向する部分の導光部２０から光Ｌ１３が導光部２０の外に取り出される。光Ｌ１３は、例えば、上側面２０ａから出射する。
【００４３】
なお、表示動作においては、第１反射部５１は反射状態に設定される。これにより、導光部２０内を導光される光（導波光Ｌ１２）のうち、導光部２０から外に取り出される光Ｌ１３に寄与せずに導光部２０内をさらに導光する成分については、第１反射部５１において反射し、さらに導光部２０内を伝播し、選択状態光取り出し部３０ａに到達させることが可能となる。
【００４４】
選択状態光取り出し部３０ａにより、導光部２０内を導光される導波光Ｌ１２を、選択的、局所的に、導光部２０の外部に取り出すことが可能となる。
【００４５】
光源１０の動作と、光取り出し部３０の動作と、を制御することで、Ｘ−Ｙ平面内において、任意の位置から所望の光を出射させることで、任意の像を形成し、表示を行うことができる。複数の導光部２０は、表示装置１１０の表示面となる。
【００４６】
図４は、第１の実施形態に係る表示装置の別の動作を例示する模式図である。
図４は、表示装置１１０における発電動作を例示している。発電動作を実施しているときは、例えば、表示装置１１０は表示動作を行っていない。図４に表したように、例えば外部からの光（外光Ｌ２１）が、導光部２０内に入射する。外光Ｌ２１は、例えば太陽光などの表示装置の周囲の光である。外光Ｌ２１の少なくとも一部は、導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光される。例えば、光取り出し部３０の状態は、導光部２０内に入射した光を、導光部２０内の全反射条件に従って導光部２０内を導光するように設定される。これにより、導光部２０の外部から導光部２０の内部に進入した外光Ｌ２１（の一部）は、その進行方向が変化し、導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光される導波光Ｌ２２（導光する成分）となる。
【００４７】
導波光Ｌ２２は、全反射を繰り返しながら導光部２０内をＹ軸方向に沿って導光され、第１端部２１から出射し、出射光Ｌ２３となる。出射光Ｌ２３は、第１反射部５１を通過する。さらに、出射光Ｌ２３は、光路変更部４３を介して集光導光部４２に入射し、導波光Ｌ２４となる。導波光Ｌ２４は、Ｘ軸方向に沿って集光導光部４２内を、全反射条件を満たしつつ導光され、光電変換部４１に入射する。これにより、表示装置１１０の表示面（導光部２０）に入射した外光Ｌ２１を効率良く、光電変換部４１に導くことができる。
【００４８】
図５は、第１の実施形態に係る表示装置の１つの動作を例示する模式的平面図である。 図５は、表示装置１１０の表示動作における、導光部２０（表示領域）の導波経路を模式的に示している。
表示動作において、例えば、線順次駆動が実施される。図５に示された例では、Ｙ軸方向に沿って走査が行われる。複数の光取り出し部３０に、複数の走査線６１ｗのそれぞれが接続されている。走査線６１ｗの延在方向が行方向である。光源１０が配置される第２端部２２から、行方向に沿ってｉ行目（ｉは１以上Ｎ以下の整数）の走査線６１ｗが、ある時刻において選択される。これにより、ｉ行目の光取り出し部３０が光取り出し状態にされる。図５に示された例では、ｉ＝５である。
【００４９】
このとき、複数の導光部２０に接続された光源１０は、選択状態光取り出し部３０ａ（ｉ＝５の位置）のそれぞれに対応する画素で表示すべき状態（色調及び中間調状態を含む）で光Ｌ１１を出射させる。光Ｌ１１は、導光部２０中を導光する導波光Ｌ１２となり、そして、ｉ＝５の位置で、光Ｌ１３として導光部２０の外に取り出される。これにより、ｉ＝５の位置の光取り出し部３０（選択状態光取り出し部３０ａ）において、所望の出射光の状態（色調及び中間調状態を含む）が得られる。この動作を、ｉ＝１からｉ＝Ｎまで、順次繰り返して高速に行うことにより、所望の表示状態が得られる。
【００５０】
図６は、第１の実施形態に係る表示装置の別の動作を例示する模式的平面図である。
図６は、表示装置１１０の発電動作における、導光部２０の導波経路を模式的に示している。
図６に表したように、Ｚ軸方向に沿って導光部２０に外部から外光Ｌ２１が入射する。外光Ｌ２１の一部は、光取り出し部３０により進行方向が変換されて、導波光Ｌ２２となる。導波光Ｌ２２は、導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光される。導波光Ｌ２２は、出射光Ｌ２３として、導光部２０の第１端部２１から出射する。出射光Ｌ２３は、第１反射部５１及び光路変更部４３を介して集光導光部４２に入射し、導波光Ｌ２４となる。導波光Ｌ２４は、集光導光部４２内を、全反射条件を満たしつつ導光され、光電変換部４１に到達する。光電変換部４１において、光エネルギーが電気エネルギーに変換される。
【００５１】
すなわち、光電変換部４１は、導光部２０の側面２０ｓ（例えば上側面２０ａ）から導光部２０の内部に入射し、導光部２０中を導光され、第１端部２１のそれぞれから出射する光（出射光Ｌ２３）を受光する動作を実施可能である。
【００５２】
これにより、表示装置１１０は、表示動作に加え、発電動作を行うことができる。従来の表示装置においては、表示をしていないときは他の動作を行っていない。これに対して、表示装置１１０においては、表示をしていないときに、表示面に入射する外光Ｌ２１を効率良く電気エネルギーに変換し、発電動作を行うことができる。
【００５３】
表示装置１１０においては、導光部２０と光取り出し部３０とを組み合わせることで、高再現性で大面積の表示を容易に提供できる。そして、表示機能だけではなく、発電機能を有する表示装置を提供できる。このように、本実施形態においては、導光部２０を用いる表示装置において、その導光性を活用して発電の機能を付加することができる。本実施形態によれば、高性能で高機能の表示装置を提供できる。
【００５４】
表示装置１１０においては、光源１０と導光部２０と光取り出し部３０とを含む１つの表示要素が、Ｙ軸方向に沿って延在する。そして、複数の表示要素が、Ｘ軸方向に沿って並べられる。これにより、表示要素の数を増やすことで、大面積の表示装置が比較的容易に実現できる。このような大面積の表示装置は、特に屋外に設置することに適しており、発電機能を有することが、特に有効である。
【００５５】
ただし、実施形態は、これに限らず、表示装置１１０は表示面の大きさは任意であり、表示装置１１０は屋内に設置されても良く、また可搬型でも良い。
【００５６】
さらに、この例の表示装置１１０における発電動作においては、複数の導光部２０のそれぞれに入射する外光Ｌ２１が、集光導光部４２に集められ、光電変換部４１に導かれる。すなわち、例えば、表示面となる複数の導光部２０の全面に入射する外光Ｌ２１を、複数の光取り出し部３０により、導光部２０内を導光させる。さらに、この光を、集光導光部４２を導光させ、集光して光電変換部４１に導く。これにより、外光Ｌ２１を電気エネルギーに変化する効率が高まる。
【００５７】
すなわち、表示装置１１０においては、光電変換部４１の受光面の大きさを、表示面の大きさよりも小さくすることができる。例えば、光電変換部４１として、光電変換効率が高い素子を用いることができる。
【００５８】
例えば、一般的に、太陽電池などの光電変換素子では、外光が入射する面積を増大させることにより、その発電量を増大させている。例えば、表示装置の表示面の上、または、背面に太陽電池を設ける構成においても、太陽電池へ外光が入射する面積を増大させるように設計される。
【００５９】
これに対し、実施形態に係る表示装置１１０においては、導光部２０と、集光導光部４２を含む受光部４０と、を用いた構成により、集光機能が得られる。これにより、例えば単結晶を用いた素子などの、効率は高いが大面積化が難しい素子を、光電変換部４１として用いることが容易になる。このように、実施形態において、光電変換部４１は、単結晶半導体を含むことができる。これにより、高い発電効率が得易くなる。
【００６０】
表示装置１１０においては、マトリクス状に配置された複数の画素において、電気信号に基づき、光導波を利用した光信号を得る。表示装置１１０においては、光を導光する機構（例えば複数の導光部２０）が、表示面に設けられる。実施形態においては、この構成に基づく導波経路が、表示動作に用いられることに加えて、外光Ｌ２１の集光動作にも用いられる。すなわち、表示動作のための部材（例えば導光部２０）が、発電のための動作にも用いられる。これにより、少ない部材数により、発電機能を表示装置に付与できる。
【００６１】
図７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図である。
図７は、表示装置１１０の受光部４０に用いることができる光路変更部４３の構成を例示している。受光部４０に、複数の光路変更部４３が設けられる。図７では、１つの光路変更部４３の構成が例示されている。図７では、第１反射部５１は省略されている。
【００６２】
図７に表したように、光路変更部４３は、反射層４３ａをさらに含む。すなわち、光路変更部４３は、複数の反射層４３ａを含み、複数の反射層４３ａのそれぞれは、複数の導光部２０のそれぞれに対応して設けられる。複数の反射層４３ａのそれぞれは、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれに並置される。複数の反射層４３ａのそれぞれは、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれから出射する光（例えば出射光Ｌ２３）を反射して、集光導光部４２に入射させる。
【００６３】
この例では、光路変更部４３は、光路変更導光体４３ｃをさらに含む。光路変更導光体４３ｃは、Ｙ軸方向に対して傾斜した斜面を有しており、その斜面上に反射層４３ａが設けられている。出射光Ｌ２３が、光路変更導光体４３ｃの一端から光路変更導光体４３ｃに入射し、その光が、反射層４３ａで反射し、集光導光部４２に入射する。
【００６４】
図７に表したように、この例では、１つの光路変更部４３に、集光レンズ４３ｂが設けられる。すなわち、光路変更部４３は、複数の集光レンズ４３ｂをさらに含む。複数の集光レンズ４３ｂのそれぞれは、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれに対向する。複数の集光レンズ４３ｂのそれぞれで集光された光Ｌ２３ａが、複数の反射層４３ａのそれぞれに入射する。
【００６５】
光路変更導光体４３ｃには、樹脂やガラスなどの可視光に対して透過性を有する材料が用いられる。光路変更導光体４３ｃには、少なくとも可視光域の波長で透過性に優れたものが用いられる。
【００６６】
光Ｌ２３ａは、反射層４３ａの傾斜角度に応じて反射層４３ａで反射する。反射層４３ａでの反射で得られた光Ｌ２３ｂは、集光導光部４２に入射する。光Ｌ２３ｂの集光導光部４２への入射の角度は、導波光Ｌ２４が集光導光部４２内を全反射条件を満たしつつ導光されるために適した角度に設定される。
【００６７】
光路変更導光体４３ｃは、集光導光部４２と光学的に接続されている。集光導光部４２へ到達した光（導波光Ｌ２４）は、集光導光部４２内を導光されて、光Ｌ２５として光電変換部４１に到達する。
【００６８】
この例は、光路変更部４３の１つの例であり、実施形態はこれに限らない。実施形態において、受光部４０が、導光部２０から出射する出射光Ｌ２３を、効率良く（例えば、全反射条件を満たしながら導光させて）、光電変換部４１に導く構成を有していれば、受光部４０の構成は任意である。
【００６９】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置の一部の構成及び動作を例示する模式図である。
これらの図は、表示装置１１０の第１反射部５１の構成及び動作を例示している。これらの図に例示された構成は、後述する第２反射部にも適用できる。
【００７０】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に表したように、第１反射部５１は、第１電極５６ａと、第２電極５６ｂと、流体層５８と、有する。流体層５８は、第１電極５６ａと第２電極５６ｂとの間に設けられる。流体層５８は、可動性イオン５７を含む。流体層５８に含まれる可動性イオン５７には、例えば、銀イオンなどが用いられる。第１電極５６ａ及び第２電極５６ｂは、可視光に対して透過性である。
【００７１】
この例では、第１電極５６ａは、第１基板５５ａの主面上に設けられる。第２電極５６ｂは、第２基板５５ｂの主面上に設けられる。第１基板５５ａ及び第２基板５５ｂは、可視光に対して透過性を有する。第１基板５５ａ及び第２基板５５ｂの可視光域における透過性は高い。実施形態はこれに限らない。例えば、第１電極５６ａは、導光部２０の第１端部２１の端面上に設けられても良い。
【００７２】
図８（ａ）は、第１反射部５１の第１状態ＳＴａを例示している。図８（ｂ）は、第１反射部５１の第２状態ＳＴｂを例示している。
図８（ａ）に表したように、第１状態ＳＴａにおいては、例えば第１電極５６ａの電位は第２電極５６ｂの電位と同じ（例えば設置電位）に設定される。この場合、可動性イオン５７は、流体層５８中に分散された状態となる。このため、光（可視光域の波長の光）は、第１反射部５１を透過可能である。すなわち、第１状態ＳＴａにおいて、透過状態が形成される。
【００７３】
図８（ｂ）に表したように、第２状態ＳＴｂにおいては、第１電極５６ａは電源５９の一端に電気的に接続され、第２電極５６ｂは、電源５９の他端に電気的に接続される。これにより、流体層５８に電圧が印加される。流体層５８に印加される電位差により、可動性イオン５７（銀イオンなど）は、一方の電極（この例では第１電極５６ａ）に向かって泳動する。そして、可動性イオン５７は、第１電極５６ａの面上に蓄積される。これにより、可動性イオン５７の銀の性質に基づく反射面が形成される。第２状態ＳＴｂにおいて、反射状態が形成される。
【００７４】
このように、第１反射部５１において、反射状態（第２状態ＳＴｂ）と、透過状態（第１状態ＳＴａ）と、が得られる。すなわち、第１反射部５１の光反射率は、可変である。
【００７５】
なお、上記の構成は、第１反射部５１の例の１つであり、実施形態はこれに限らない。実施形態において、第１反射部５１は、光反射率が可変で、反射状態と透過状態とが得られれば、その構成は任意である。
【００７６】
図９は、第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図９は、本実施形態に係る別の表示装置１１１の構成を例示しており、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。以下、表示装置１１１に構成に関して、表示装置１１０の構成と異なる部分について説明する。
【００７７】
図９に表したように、表示装置１１１は、複数の光出射部１０ｓ（例えば光源１０）、複数の導光部２０、複数の光取り出し部３０、受光部４０及び第１反射部５１に加え、さらに第２反射部５２を含む。
【００７８】
第２反射部５２は、複数の導光部２０の第２端部２２のそれぞれに対向して設けられる。すなわち、複数の第２反射部５２が設けられ、複数の第２反射部５２のそれぞれが、第２端部２２のそれぞれに対向する。この例では、第２反射部５２は、第２端部２２の端面に対向する。第２反射部５２の光反射率は、可変である。
【００７９】
第２反射部５２は、第２反射部５２に入射する光を反射する動作（反射動作）と、第２反射部５２に入射する光を透過させる動作（透過動作）と、を実施可能である。第２反射部５２には、図８（ａ）及び図８（ｂ）に関して説明した構成を用いることができる。
【００８０】
例えば、第２反射部５２は、導光部２０の第２端部２２のそれぞれから出射する光を反射して複数の導光部２０に入射させる。第２反射部５２は、光源１０から出射した光を透過して、第２端部２２から導光部２０に入射させる。
【００８１】
図１０は、第１の実施形態に係る別の表示装置の１つの動作を例示する模式図である。
図１０は、表示装置１１１における表示動作を例示している。表示動作において、例えば、第２反射部５２は、透過状態に設定され、第１反射部５１は、反射状態に設定される。
【００８２】
図１０に表したように、光源１０から光Ｌ１１が出射する。光Ｌ１１は、第２反射部５２を通過して、導光部２０の第２端部２２の端面から導光部２０内に導かれる。光Ｌ１１は、導光部２０内で導波光Ｌ１２となる。導波光Ｌ１２は、全反射条件を満たしつつ導光部２０内を導光される。導波光Ｌ１２が、選択状態光取り出し部３０ａにより、導光部２０から外に取り出される。すなわち、所定の位置から、光Ｌ１３が導光部２０から出射する。
【００８３】
このとき、導波光Ｌ１２のうちで、選択状態光取り出し部３０ａの位置で導光部２０から外部に取り出されず導光部２０をさらに先に導光する成分が生じる場合がある。この成分は、さらに導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光され第１端部２１に到達する。この成分は、第１反射部５１で反射（例えば正反射）する。すなわち、導波光Ｌ１２の一部が、第１端部２１で反射し、導光部２０内を折り返して、導光部２０内を導光される。この光は、所定の位置の選択状態光取り出し部３０ａに到達し、導光部２０の外部に出射する。
【００８４】
このように、２つの反射部（第１反射部５１と第２反射部５２）を用いることで、光源１０から導光部２０に導入される光量に対する、導光部２０の外部へ出射（放出）される光量の割合を高めることができる。
【００８５】
図１１は、第１の実施形態に係る別の表示装置の別の動作を例示する模式図である。
図１１は、表示装置１１１における発電動作を例示している。発電動作において、第２反射部５２は、反射状態に設定され、第１反射部５１は、透過状態に設定される。
【００８６】
表示面（導光部２０）の外部から導光部２０に入射する外光Ｌ２１（の一部）は、導光部２０を介して光取り出し部３０へ到達する。その光は、進行方向が変更されて、導波光Ｌ２２となる。導波光Ｌ２２は、全反射条件を満たしつつ導光部２０内を導光される。導波光Ｌ２２の一部の光は、第１反射部５１を通過し、受光部４０の集光導光部４２に到達する。一方、導波光Ｌ２２の別の一部は、第２反射部５２で反射し、再び導光部２０に入射し、導光部２０内を導光され、第１反射部５１を介して集光導光部４２に到達する。集光導光部４２に到達したこれらの光は、効率良く、光電変換部４１に入射する。
【００８７】
このように、２つの反射部（第１反射部５１と第２反射部５２）を用いることで、発電動作においても、集光導光部４２に効率良く導波光Ｌ２２を導くことが可能となる。これにより、導光部２０に入射する外光Ｌ２１を効率良く光電変換部４１に到達させることができる。結果として、得られる電気エネルギー量を高めることができ、発電効率が向上する。
【００８８】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）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。
これらの図は、本実施形態に係る表示装置（例えば表示装置１１０、表示装置１１１及びその変形など）の２つの動作状態を例示している。図１２（ａ）は、表示動作（表示状態ＳＴ１）に対応し、図１２（ｂ）は、発電動作（発電状態ＳＴ２）に対応する。以下では、表示装置１１０に関する例として説明する。
【００８９】
図１２（ａ）に表したように、表示装置１１０において、開口部８２ｏを有する筐体８２が設けられ、開口部８２ｏに表示領域８１が配置されている。既に説明したように、表示領域８１は、複数の導光部２０（この図では図示せず）と複数の光取り出し部３０（この図では図示せず）とが対向する領域である。表示状態ＳＴ１において、上記の動作が実施され、表示領域８１において、任意の表示情報が提示される。
【００９０】
図１２（ｂ）に表したように、発電状態ＳＴ２においては、表示領域８１の複数の導光部２０（この図では図示せず）に外光Ｌ２１が入射する。すなわち、表示領域８１は、表示領域８１に照射される外光Ｌ２１の集光部として機能する。
【００９１】
このように、本実施形態に係る表示装置１１０（及び１１１など）は、表示動作時（表示状態ＳＴ１）においては、表示情報を観視者が視認する表示装置として使用できると共に、非表示動作時（発電状態ＳＴ２）においては、表示領域８１に照射する外光Ｌ２１を利用した発電装置として使用できる。特に、表示装置１１０（及び１１１など）を、屋外に設置されるパブリックディスプレイ等に応用すると、非表示動作時に発電動作を実施させ、表示動作時に必要な電気エネルギーを、例えば蓄電部７２に蓄えることが可能になり、消費電力削減に寄与できる。
【００９２】
例えば、蓄電部７２に蓄えられた電気エネルギーの少なくとも一部は、電源部６４に供給されることができる。
【００９３】
図１３は、第１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断面図である。
図１３は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面に対応する断面図である。
図１３は、本実施形態に係る別の表示装置１１２の導光部２０の一部を拡大して例示している。図１３に例示された部分を除く部分は、表示装置１１０または表示装置１１１と同様とすることができるので説明を省略する。
【００９４】
図１３に表したように、表示装置１１２は、複数のレンズ（導光部レンズ２８）をさらに含む。そして、複数の光取り出し部３０が設けられている。図１３では、１つの導光部レンズ２８と、１つの光取り出し部３０と、が拡大されて描かれている。
【００９５】
複数の光取り出し部３０のそれぞれは、複数の導光部２０のそれぞれの側面２０ｓ（例えば下側面２０ｂ）に対向してＹ軸方向に沿って並ぶ。複数の導光部レンズ２８のそれぞれと、複数の光取り出し部３０のそれぞれと、の間に、導光部２０が配置されている。
【００９６】
図１３に表したように、光取り出し部３０において、２つ以上の領域が設けられる。例えば、光取り出し部３０は、導光部レンズ２８が焦点を結ぶ第１領域３５と、第１領域３５以外の第２領域３６と、を有する。外部から導光部２０を経て光取り出し部３０に導かれる光は、主として第１領域３５に集光される。例えば、第１領域３５においては、図２に関して説明した光取り出し層３３と反射層３２との間に形成されるプリズム形状が、外光が導光部２０内を導光するのに適した形状とする。これにより、受光部４０子に到達する光量を高めることができる。すなわち、第１領域３５においては、外光から光取り出し部３０に到達する主たる入射角に対して、導光部２０における全反射角が浅くなるようにプリズム角を設定することができる。また、第２領域３６においては、光源１０から導光される光を外部に放射しやすいようにプリズム形状を定めることができる。すなわち、例えば、光源１０からの導波光が全反射角に近い角度にて導光する場合には、Ｚ軸方向に光の進行方向を変換するようにプリズム形状を定めることができる。これにより、レンズ効果による焦点位置を利用することで、光取り出し動作時及び集光動作時ともに、効率良く光を放射、集光することができる。
【００９７】
（第２の実施形態）
図１４は、第２の実施形態に係る表示装置の構成及び１つの動作を例示する模式的断面図である。
図１４は、本実施形態に係る表示装置１２０の構成を例示している。表示装置１２０の構成のうち、図１４に例示された部分を除く部分は、表示装置１１０または表示装置１１１と同様とすることができるので説明を省略する。
【００９８】
図１４に表したように、本実施形態に係る表示装置１２０においても、複数の光出射部１０ｓ（例えば光源１０）と、複数の導光部２０と、複数の光取り出し部３０と、受光部４０と、が設けられる。この例では、光源１０及び受光部４０が、導光部２０の第１端部２１と並置されている。受光部４０は、第１端部２１（具体的には第１端部２１の端面）に対向している。そして、光源１０は、導光部２０のうちの第１端部２１の側の部分から導光部２０に光Ｌ１１を入射させる。この例では、光源１０は、第１端部２１の近傍の側面２０ｓ（上側面２０ａ）から、導光部２０に光Ｌ１１を入射させる。このように、光源１０と受光部４０（集光導光部４２）とが、導光部２０の共通の端部に配置されている。
【００９９】
そして、表示装置１２０は、導光部２０の第２端部２２に対向して設けられた光反射層２７をさらに含む。光反射層２７は、例えば、第２端部２２の端面上に反射膜を形成することで形成される。光反射層２７には、例えば、真空蒸着法により形成された銀膜を用いることができる。
【０１００】
この例では、光源１０は、指向性の高い光（光Ｌ１１）を出射する。光Ｌ１１は、導光部２０の延在方向（Ｙ軸方向）に対して傾斜して、導光部２０に入射する。光Ｌ１１の傾斜角（例えばＺ軸方向と光Ｌ１１との間の角度）は、光Ｌ１１が導光部２０に進入したときに、導光部２０内の導波光Ｌ１２の角度が、全反射角に近い値となるように設定される。
【０１０１】
このように、表示装置１２０においては、光源１０は、導光部２０の端面ではなく、端部（第１端部２１）に近い側面２０ｓに対向して配置される。この構成により、光源１０と受光部４０（集光導光部４２）が、同一の（共通の）端部に設置可能となる。
【０１０２】
表示装置１２０においては、光電変換部４１（図１４では図示しない）は、第１端部２１側に配置される。
【０１０３】
図１４は、表示装置１２０における表示動作も例示している。図１４に表したように、光源１０から光Ｌ１１が出射する。光Ｌ１１は、導光部２０の第２端部２２に近い側面２０ｓ（例えば上側面２０ａ）から導光部２０内に導かれる。導波光Ｌ１２は、全反射条件を満たしつつ導光部２０内を導光される。この場合も、所望の位置の光取り出し部３０（選択状態光取り出し部３０ａ）が光取り出し状態にされ、光Ｌ１３が導光部２０の外に取り出される。光Ｌ１３は、例えば、上側面２０ａから出射する。光Ｌ１１の一部は導波光Ｌ１２ａ（図１４中の破線）となり、導波光Ｌ１２ａは、第２端部２２に到達し、光反射層２７で反射（例えば正反射）され、導光部２０内を第１端部２１に向かって導光される。この導波光Ｌ１２ａが選択状態光取り出し部３０ａに到達し、導波光Ｌ１２ａの一部は、選択状態光取り出し部３０ａにより光路が変更され、光Ｌ１３として、導光部２０の外部へ取り出される。
【０１０４】
図１５は、第２の実施形態に係る表示装置の別の動作を例示する模式図である。
図１５は、表示装置１２０における発電動作を例示している。発電動作を実施しているときは、例えば、表示装置１２０は表示動作を行っていない。図１５に表したように、例えば外光Ｌ２１（例えば太陽光）が、導光部２０内に入射する。外光Ｌ２１の一部は、導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光される。導波光Ｌ２２は、全反射を繰り返しながら導光部２０をＹ軸方向に沿って導光され、第１端部２１から出射し、出射光Ｌ２３となる。外光Ｌ２１の別の一部は、導波光Ｌ２２ａ（図１５中の破線）となり、導波光Ｌ２２ａは、光反射層２７で反射（例えば正反射）し、再び導光部２０内を導光され、第１端部２１から出射し、出射光Ｌ２３となる。これらの出射光Ｌ２３は、光路変更部４３を介して集光導光部４２に入射し、導波光Ｌ２４となる。導波光Ｌ２４は、光電変換部４１に入射する。これにより、表示装置１２０の表示面（導光部２０）に入射した外光Ｌ２１を効率良く、光電変換部４１に導くことができる。
【０１０５】
表示装置１２０においては、光源１０から出射する光Ｌ１１のエネルギー量に対する取出光（光Ｌ１３）の光エネルギー量の割合を向上することができる。表示装置１２０においては、外光Ｌ２１が光電変換部４１へ到達する割合を高めることができ、これにより、光電変換の効率を向上することができる。さらに、表示装置１２０においては、光源１０及び受光部４０が、導光部２０の共通の端部（第１端部２１）に配置されるため、デバイス構成を簡素化できる。これにより、設計及びデザインの自由度が高まる。また、軽量化できると共に、外形を縮小し易くできる。
【０１０６】
（第３の実施形態）
図１６は、第３の実施形態に係る表示装置の構成及び動作を例示する模式的断面図である。
図１６は、本実施形態に係る表示装置１３０の構成を例示している。表示装置１３０の構成において、図１６に例示された部分を除く部分は、表示装置１１０、１１１、１１２及び１２０と同様とすることができるので説明を省略する。
【０１０７】
図１６に表したように、本実施形態に係る表示装置１３０においても、複数の光出射部１０ｓ（例えば光源１０）と、複数の導光部２０と、光取り出し部３０と、受光部４０と、が設けられる。この例では、受光部４０が第１端部２１に並置され、光源１０が第２端部２２と並置されている。ただし、光源１０及び受光部４０が第１端部２１に並置されても良い。以下では、受光部４０が第１端部２１に並置され、光源１０が第２端部２２と並置される場合について説明する。この例では、第１端部２１と受光部４０との間に第１反射部５１が設けられている。
【０１０８】
表示装置１３０においては、光電変換部４１を発電機能部として用いるのではなく、光電変換部４１を、光電変換部４１に到達する光量の検出機能部として用いる。この検出は、例えばリアルタイムに実施することもできる。光電変換部４１に到達する光量の検出結果に基づいて、例えば、光源１０の光量の経時変化や光取り出し部３０から出射される光量を推定することができる。そして、この推定に基づいて、光源１０及び光取り出し部３０の少なくともいずれかの動作を制御しても良い。
【０１０９】
図１６は、光量を検出する検出動作の例を示している。この場合、第１反射部５１は、透過状態に設定されている。図１６に表したように、光源１０から出射した光Ｌ１１は、導波光Ｌ１２となる。導波光Ｌ１２は、導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光される。導波光Ｌ１２の一部は、選択状態光取り出し部３０ａにより、導光部２０の外部に、光Ｌ１３として出射する。導波光Ｌ１２のうちで外部に出射しなかった光は導波光Ｌ１２ａとして、全反射条件を満たしながら導光部２０内を第１端部２１に向かって導光される。導波光Ｌ１２ａは、第１端部２１から出射し、出射光Ｌ２３は、第１反射部５１及び光路変更部４３を介して、集光導光部４２に入射する。導波光Ｌ２４が、集光導光部４２の内部を導光されて、光電変換部４１に到達する。導波光Ｌ２４は、光電変換部４１により、電気信号に変換される。
【０１１０】
例えば、光取り出し部３０の全てを非選択状態光取り出し部３０ｂの状態に設定する。これにより、例えば、光路中の損失（例えば導光部２０などの内部における散乱等に起因する損失）を除いて、導光部２０に入射した光のすべてが光電変換部４１に到達する。これにより、例えば、光源１０における光量の経時変化等がリアルタイムに検知可能となる。
【０１１１】
また、複数の光取り出し部３０のなかで選択状態光取り出し部３０ａがある場合には、選択状態光取り出し部３０ａによって導光部２０の外部に出射された光量に関する差分（例えば変動分）等を、リアルタイムに検知して推定することが可能となる。
【０１１２】
例えば、制御部７１は、光出射部１０ｓ（光源１０）から出射した光Ｌ１１のうちの導光部２０を導光され光電変換部４１に到達する光量と、光取り出し部３０によって導光部２０から導光部２０の外部へ出射した光Ｌ１３の光量と、の差を検出することができる。例えば、制御部７１は、光取り出し部３０の少なくともいずれかが、光取り出し状態（導光部２０中を導光された光を導光部の外に向けて出射させているとき）の、光出射部１０ｓから出射した光のうちで導光部２０を導光されて光電変換部４１に到達した光量と、上記の少なくともいずれかの光取り出し部３０が、導光状態（導光部２０中を導光された光を導光部２０の外に向けて出射させていないとき）の、光出射部１０ｓから出射した光のうちで導光部２０を導光されて光電変換部４１に到達した光量と、の差を検出することができる。そして、制御部７１は、この検出結果を出力することができる。この制御部７１の出力により、例えば、表示機能の変化に関する情報を得ることができる。
【０１１３】
例えば、ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）番目の光取り出し部３０において、光取り出し状態と導光状態とにおける光電変換部４１に到達した光量を検出し、その差を求める。また、例えば、ｊ（ｉ＝１〜Ｎ、Ｊはｉと異なる）番目の光取り出し部３０において、光取り出し状態と導光状態とにおける光電変換部４１に到達した光量を検出し、その差を求める。これらの差を比較しても良い。この比較により、ｉ番目の光取り出し部３０の特性、ｊ番目の光取り出し部３０の特性と、の差異が検出できる。
【０１１４】
そして、上記のような種々の検出結果に応じて、光出射部１０ｓ（例えば光源１０）及び光取り出し部３０の動作を制御しても良い。すなわち、表示装置１３０は、光出射部１０ｓ（例えば光源１０）及び光取り出し部３０の少なくともいずれかに電気信号を供給する回路部（走査駆動部６１及び光源駆動部６２の少なくともいずれか）を含むことができる。そして、光電変換部４１は、光出射部１０ｓ（光源１０）から出射され導光部２０の中を導光された光（導波光Ｌ１２ａ）を変換して電気的なモニタ信号（出力４１ｓ）を生成する。そして、回路部は、モニタ信号に応じて、光源１０及び光取り出し部３０の少なくともいずれかに供給される電気信号を変化させることができる。
【０１１５】
これにより、光源１０の経時変化や光取り出し部３０の動作などの変動に対応させて、光源１０及び光取り出し部３０の動作を適切に制御することができる。これにより、例えば、均一な表示を高い信頼性で提供することができる。
【０１１６】
上記のような検出機能は、表示動作における画質維持などに役立つ。表示装置１３０によれば、光量変動を検出するためのデバイス等を別途付与することなく、表示装置１３０に含まれる要素の特性の変化を検出することができる。そして、この検出は、リアルタイムで実施することができ、例えば、検出精度をより高めることができる。
【０１１７】
実施形態によれば、高性能で高機能の表示装置が提供される。
【０１１８】
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。例えば、表示装置に含まれる光源、導光部、光取り出し部、受光部、光電変換部、集光導光部、光路変更部及び反射部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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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】
【０１２１】
１０…光源、 １０ｓ…光出射部、 １５…表示部、 ２０…導光部、 ２０ａ…上側面、 ２０ｂ…下側面、 ２０ｓ…側面、 ２１…第１端部、 ２２…第２端部、 ２７…光反射層、 ２８…導光部レンズ、 ３０…光取り出し部、 ３０ａ…選択状態光取り出し部、 ３０ｂ…非選択状態光取り出し部、 ３１ａ…第１電極層、 ３１ｂ…第２電極層、 ３１ｃ…変位層、 ３２…反射層、 ３３…光取り出し層、 ３５…第１領域、 ３６…第２領域、 ４０…受光部、 ４１…光電変換部、 ４１ｓ…出力、 ４２…集光導光部、 ４２ａ…部分、 ４３…光路変更部、 ４３ａ…反射層、 ４３ｂ…集光レンズ、 ４３ｃ…光路変更導光体、 ５１…第１反射部、 ５２…第２反射部、 ５５ａ…第１基板、 ５５ｂ…第２基板、 ５６ａ…第１電極、 ５６ｂ…第２電極、 ５７…可動性イオン、 ５８…流体層、 ５９…電源、 ６０…回路部、 ６１…走査駆動部、 ６１ｗ…走査線、 ６２…光源駆動部、 ６２ｗ…光源配線、 ６３…映像処理部、 ６４…電源部、 ７１…制御部、 ７２…蓄電部、 ８１…表示領域、 ８２…筐体、 ８２ｏ…開口部、 １１０、１１１、１１２、１２０、１３０…表示装置、 Ｌ１１…光、 Ｌ１２、Ｌ１２ａ…導波光、 Ｌ１３…光、 Ｌ２１…外光、 Ｌ２２、Ｌ２２ａ…導波光、 Ｌ２３…出射光、 Ｌ２３ａ、Ｌ２３ｂ…光、 Ｌ２４…導波光、 Ｌ２５…光、 ＰＬ…電源系統配線、 ＰＷ…電力、 ＳＴ１…表示状態、 ＳＴ２…発電状態、 ＳＴａ…第１状態、 ＳＴｂ…第２状態、 ＳＶ…映像信号
【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】
映像信号を可視化して映像情報として提示する表示装置において、さらなる高性能化と高機能化が求められている。例えば、有機ＥＬ表示装置の表示面の上に太陽電池を設けることにより、表示動作に加えて、発電機能を付加する構成がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０７７２６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、高性能で高機能の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、複数の光出射部と、複数の導光部と、複数の光取り出し部と、受光部と、を含む表示装置が提供される。前記複数の光出射部は、光を出射する。前記複数の導光部は、前記光を導光する。前記複数の導光部のそれぞれは、側面と、第１端部と、第２端部と、を有する。前記側面は、第１方向に沿って延在する。前記第１端部は、前記導光部の前記第１方向における一方の端である。前記第２端部は、前記導光部の他方の端である。前記複数の導光部は、前記第１方向に対して垂直な第２方向に並ぶ。前記複数の光取り出し部のそれぞれは、前記複数の導光部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、前記複数の導光部中を導光された光を前記導光部の外に向けて選択的に出射可能である。前記受光部は、前記第１端部に対向する。前記受光部は、光電変換部を含む。前記光電変換部は、前記複数の導光部中を導光され前記第１端部のそれぞれから出射する光を受光する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る表示装置の一部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の１つの動作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別の動作を示す模式図である。
【図５】第１の実施形態に係る表示装置の１つの動作を示す模式的平面図である。
【図６】第１の実施形態に係る表示装置の別の動作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の一部を示す模式図である。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置の一部の構成及び動作を示す模式図である。
【図９】第１の実施形態に係る別の表示装置を示す模式的断面図である。
【図１０】第１の実施形態に係る別の表示装置の１つの動作を示す模式図である。
【図１１】第１の実施形態に係る別の表示装置の別の動作を示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）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１３】第１の実施形態に係る別の表示装置の一部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の構成及び１つの動作を示す模式的断面図である。
【図１５】第２の実施形態に係る表示装置の別の動作を示す模式図である。
【図１６】第３の実施形態に係る表示装置の構成及び動作を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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、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（ａ）及び図１（ｂ）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１（ａ）は平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。 図１（ａ）に表したように、本実施形態に係る表示装置１１０は、複数の光出射部１０ｓと、複数の導光部２０と、複数の光取り出し部３０と、受光部４０と、を備える。
【０００９】
複数の光出射部１０ｓは、光を出射する。複数の導光部２０は、光出射部１０ｓから出射した光を導光する。複数の導光部２０のそれぞれは、Ｙ軸方向（第１方向）に延在する。複数の導光部２０は、Ｘ軸方向（第２方向）に並ぶ。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向に対して垂直である。Ｙ軸方向に対して垂直でＸ軸方向に対して垂直な方向をＺ軸方向（第３方向）とする。
【００１０】
図１（ｂ）に表したように、導光部２０は、側面２０ｓと、第１端部２１と、第２端部２２と、を有する。側面２０ｓは、Ｙ軸方向に沿って延在する。第１端部２１は、導光部２０の、Ｙ軸方向の一方の端である。第２端部２２は、導光部２０の、Ｙ軸方向の他方の端である。
【００１１】
例えば、側面２０ｓは、導光部２０の、Ｚ軸方向における一方の側面（便宜的に上側面２０ａと言うことにする）と、導光部２０の、Ｚ軸方向における他方の側面（便宜的に下側面２０ｂと言うことにする）と、を有する。
【００１２】
複数の光取り出し部３０のそれぞれは、導光部２０の側面２０ｓ（この例では、下側面２０ｂ）に対向する。
【００１３】
本願明細書において、「対向」は、直接面する場合に加え、間に別の要素が挟まれている状態で面する場合も含む。
【００１４】
光取り出し部３０は、導光部２０中を導光された光を側面２０ｓ（この例では、上側面２０ａ）から、導光部２０の外に向けて出射させる。光取り出し部３０は、導光部２０中を導光された光を、選択的に局所的に取り出す動作を実施することが可能である。
【００１５】
例えば、光取り出し部３０は、導光部２０中を導光された光を導光部２０からＺ軸方向に向けて出射させる。なお、導光部２０から出射する光は、Ｚ軸方向に厳密に平行な光線でなくてもよく、広がりを有していても良い。また、導光部２０から出射する光は、Ｚ軸方向に対して傾斜していても良い。
【００１６】
例えば、導光部２０の側面２０ｓのうちで、光取り出し部３０が対向する側面２０ｓ（この例では下側面２０ｂ）は、導光部２０の側面２０ｓのうちで、光が出射する面（この例では上側面２０ａ）とは反対の面である。
【００１７】
１つの導光部２０において、複数の光取り出し部３０が設けられる。１つの導光部２０の側面２０ｓに対向する複数の光取り出し部３０は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の光取り出し部３０のそれぞれは、複数の導光部２０のそれぞれの側面２０ｓ（例えば下側面２０ｂ）に対向して、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。
【００１８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、受光部４０は、第１端部２１に対向する。受光部４０は、光電変換部４１を含む。光電変換部４１は、複数の導光部２０中を導光され第１端部２１のそれぞれから出射する光を受光する。
【００１９】
この例では、受光部４０は、集光導光部４２をさらに含む。集光導光部４２は、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれから出射する光を導光して光電変換部４１に入射させる。集光導光部４２は、Ｘ軸方向に沿って延在する部分４２ａを含む。光電変換部４１は、例えば、集光導光部４２の端に配置されている。
【００２０】
この例では、受光部４０は、光路変更部４３をさらに含む。光路変更部４３は、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれに対向する。光路変更部４３は、第１端部２１のそれぞれから出射する光の光路を変えて集光導光部４２に入射させる。光路変更部４３は、光路を、導光部２０における導波方向（Ｙ軸方向）から、集光導光部４２における導波方向（Ｘ軸方向）に変更する。光路変更部４３の例については、後述する。
【００２１】
なお、この例においては、光電変換部４１の個数削減を目的とした構成としたが、上記の集光導光部４２及び光路変更部４３は必要に応じて設けられ、場合によっては省略しても良い。例えば、導光部２０の第１端部２１のそれぞれに対向して光電変換部４１を設置し、後述する制御部７１と各光電変換部４１とを電気的に接続した構成を用いても良い。
【００２２】
この例では、光出射部１０ｓは、第２端部２２に並置されている。光出射部１０ｓは、第２端部２２から導光部２０に光を入射させる。この例では、光出射部１０ｓは、第２端部２２の端面に対向しており、第２端部２２の端面から導光部２０に光を入射する。例えば、光出射部１０ｓは、第２端部２２の端面において、導光部２０と光学的に接続されている。ただし、実施形態はこれに限らず、光出射部１０ｓは、第２端部２２の側の例えば側面２０ｓの一部に対向しても良い。また、光出射部１０ｓは、第１端部２１（受光部４０が配置される側の端）の側に設けられても良い。
【００２３】
この例では、複数の光出射部１０ｓのそれぞれに、光源１０が用いられる。複数の光源１０のそれぞれが複数の導光部２０のそれぞれに並置されている。ただし、実施形態はこれに限らない。例えば、１つの光源１０が設けられ、その光源１０から出射する光が、光スイッチ（図示しない）により制御されて複数の出射部（光出射部１０ｓとなる）から出射し、その光が、複数の導光部２０のそれぞれに入射しても良い。以下では、光出射部１０ｓとして、光源１０を用いる例について説明する。
【００２４】
表示装置１１０において、表示部１５が設けられる。表示部１５は、複数の光出射部１０ｓ（光源１０）と、複数の導光部２０と、複数の光取り出し部３０と、を含む。表示部１５には、複数の画素が設けられる。１つの画素は、１つの光取り出し部３０に対応する。例えば、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の導光部２０が設けられ、１つの導光部２０にＮ個（Ｎは２以上の整数）の光取り出し部３０が設けられる。表示部１５は、Ｍ個×Ｎ個のマトリクス状に並んだ画素を有する。なお、図１（ａ）では、図を見やすくするために、Ｍ＝１１でＮ＝９の例が示されているが、実施形態において、Ｍ及びＮは任意である。複数の導光部２０と、複数の光取り出し部３０と、が対向する領域が、画素が配置された表示領域となる。
【００２５】
表示装置１１０は、走査駆動部６１と光源駆動部６２とをさらに含むことができる。走査駆動部６１は、配線（走査線６１ｗ）を介して複数の光取り出し部３０と接続される。走査駆動部６１は、複数の光取り出し部３０を駆動するための信号を光取り出し部３０に供給する。光源駆動部６２は、複数の光源１０と、光源配線６２ｗを介して接続される。光源駆動部６２は、複数の光源１０を駆動するための信号（電流を含む）を光源１０に供給する。
【００２６】
表示装置１１０に、回路部６０が設けられる。回路部６０は、光源１０及び光取り出し部３０の少なくともいずれかに電気信号を供給する。回路部６０は、走査駆動部６１及び光源駆動部６２の少なくともいずれかを含む。
【００２７】
表示装置１１０は、映像処理部６３をさらに含むことができる。映像処理部６３には、映像信号ＳＶが供給される。映像処理部６３は、走査駆動部６１に、走査のための信号を供給する。映像処理部６３は、光源駆動部６２に、光源１０を駆動するための信号を供給する。走査のための信号及び光源１０を駆動するための信号は、映像信号ＳＶに基づいて生成される。
【００２８】
表示装置１１０は、電源部６４をさらに含むことができる。電源部６４には、電力ＰＷが供給される。電源部６４は、電源系統配線ＰＬを介して、走査駆動部６１、光源駆動部６２及び映像処理部６３に、電流を供給する。
【００２９】
表示装置１１０は、蓄電部７２と制御部７１とをさらに含む。光電変換部４１が受光した光の少なくとも一部を光電変換部４１は電気エネルギーに変換する。蓄電部７２は、その電気エネルギーの少なくとも一部を蓄える。制御部７１は、光電変換部４１で得た電気エネルギーの蓄電部７２への供給を制御する。また、制御部７１は、蓄電部７２に蓄積された電気エネルギーの電源部６４への供給を制御する。すなわち、制御部７１は、光電変換部４１から蓄電部７２への電気エネルギーの供給と、蓄電部７２からの電気エネルギーの取り出しを制御する。制御部７１は、例えば、電源部６４と接続されている。電源部６４は、例えば制御部７１に電流を供給する。例えば、光電変換部４１が受光した光を光電変換部４１が変換して得られた電気エネルギーの少なくとも一部は、電源部６４に供給されることができる。
【００３０】
例えば、光電変換部４１は、導光部２０の中を導光された光を変換して電気的な出力４１ｓを生成する。制御部７１に、出力４１ｓが供給される。
【００３１】
この例では、表示装置１１０は、第１反射部５１をさらに含む。第１反射部５１は、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれと、受光部４０と、の間に設けられる。具体的には、第１反射部５１は、第１端部２１の端面のそれぞれと、受光部４０と、の間に設けられる。第１反射部５１の光反射率は、可変である。例えば、第１反射部５１は、反射状態と、透過状態と、を有する。反射状態における第１反射部５１の反射率は、透過状態における第１反射部５１の反射率よりも高い。透過状態における第１反射部５１の透過率は、反射状態における第１反射部５１の透過率よりも高い。
【００３２】
第１反射部５１は、第１反射部５１に入射する光を反射する動作（反射動作）と、第１反射部５１に入射する光を透過させる動作（透過動作）と、を実施可能である。例えば、第１反射部５１は、第１端部２１のそれぞれから出射する光を反射して複数の導光部２０に入射させる動作と、第１端部２１のそれぞれから出射する光を透過して受光部４０に入射させる動作と、を実施可能である。第１反射部５１において、反射動作と透過動作とが切り替えて実施されることが可能である。導光部２０は、第１反射部５１を介して受光部４０と、例えば光学的に、接続される。第１反射部５１の例については後述する。
【００３３】
複数の導光部２０は、第１反射部５１と光路変更部４３とを介して集光導光部４２と光学的に接続されている。
【００３４】
例えば、表示装置１１０は、光源１０、導光部２０及び光取り出し部３０による表示動作と、導光部２０及び受光部４０による発電動作と、を実施することができる。表示装置１１０は、例えば発電機能を有する表示装置である。
【００３５】
導光部２０には、例えば、樹脂やガラスなどの可視光に対して透過性を有する材料が用いられる。導光部２０は、Ｙ軸方向に延在する柱状またはファイバ状の形状を有することができる。光源１０には、例えばＬＥＤなどの半導体発光素子を用いることができる。受光部４０の集光導光部４２には、例えば、樹脂やガラスなどの可視光に対して透過性を有する材料が用いられる。光電変換部４１には、例えば半導体を用いた素子が用いられる。
【００３６】
光取り出し部３０には、例えば、液晶素子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子などが用いられる。ただし、実施形態はこれに限らず、光取り出し部３０には、導光部２０の導光状態を変える（例えば全反射状態と、非全反射状態と、の間で変化させる）ことが可能な任意の素子を用いることができる。
【００３７】
以下、光取り出し部３０の１つの例について説明する。
図２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断面図である。図２は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面の一部を例示しており、光取り出し部３０の構成を導光部２０の一部と共に例示している。
【００３８】
図２に表したように、この例では、光取り出し部３０は、第１電極層３１ａと、第２電極層３１ｂと、反射層３２と、光取り出し層３３と、を含む。第１電極層３１ａと光取り出し層３３との間に第２電極層３１ｂが配置される。第２電極層３１ｂと光取り出し層３３との間に反射層３２が配置される。第１電極層３１ａと第２電極層３１ｂとの間には、変位層３１ｃが設けられている。第１電極層３１ａと第２電極層３１ｂとの間の距離（変位層３１ｃの厚さ）は、可変である。
【００３９】
光取り出し層３３は、導光部２０に対向している。すなわち、導光部２０と反射層３２との間に導光部２０が配置される。光取り出し層３３には、可視光に対して透過性の材料（例えばアクリル系樹脂など）が用いられる。反射層３２には、可視光に対して反射性の材料（例えば銀またはアルミニウムなど）が用いられる。光取り出し層３３と反射層３２との間の界面には凹凸（例えばプリズム状）が設けられている。光取り出し層３３に入射した光は、反射層３２で反射し、光取り出し層３３から出射する。
【００４０】
例えば、第１電極層３１ａと第２電極層３１ｂとの間に印加される電圧（電気信号）に応じて、例えば、変位層３１ｃに印加される電界に応じた変位動作により第１電極層３１ａと第２電極層３１ｂとの間の距離が変化する。これにより、光取り出し層３３は、導光部２０に接触している状態と、接触していない状態と、を有することができる。導光部２０を導光される光（導波光Ｌ１２）は、光取り出し層３３が導光部２０に接していない部分においては、全反射しつつ導光部２０内を伝播する。導光部２０に光取り出し層３３が接する部分において、導波光Ｌ１２は、導光部２０から光取り出し層３３に入射し、反射層３２で反射して、光取り出し層３３を経て、導光部２０の側面２０ｓ（この例では上側面２０ａ）から出射することが可能である。このように、光取り出し部３０は、導光部２０中を導光された光（導波光Ｌ１２）を導光部２０の外に向けて選択的に出射可能である。
上記は、光取り出し部３０の構成の１つの例であり、実施形態はこれに限らない。
【００４１】
図３は、第１の実施形態に係る表示装置の１つの動作を例示する模式図である。
図３は、表示装置１１０における表示動作を例示している。図３に表したように、光源１０から光Ｌ１１が出射する。光Ｌ１１は、光源駆動部６２によって光源１０が制御されることで発生する。光Ｌ１１は、例えば、導光部２０の第２端部２２の端面から導光部２０内に導かれる。光Ｌ１１は、導光部２０内では導波光Ｌ１２となる。導波光Ｌ１２は、例えば、全反射条件を満たしつつ導光部２０内を導光される。
【００４２】
走査駆動部６１は、複数の光取り出し部３０のいずれかを選択し、その光取り出し部３０を、（導光部２０からの）光取り出し状態にする。光取り出し状態の光取り出し部３０ａを、便宜的に選択状態光取り出し部３０ａということにする。そして、複数の光取り出し部３０のうちで、選択状態光取り出し部３０ａ以外の光取り出し部３０を、（全反射条件に従った導光部２０内での）導光状態にする。導光状態の光取り出し部３０を、便宜的に非選択状態光取り出し部３０ｂということにする。非選択状態光取り出し部３０ｂは、導光部２０のうちで、非選択状態光取り出し部３０ｂが対向する部分の導波光Ｌ１２の状態を全反射状態に保持する。一方、選択状態光取り出し部３０ａは、導光部２０のうちで、選択状態光取り出し部３０ａが対向する部分の導波光Ｌ１２の状態を非全反射状態にする。これにより、選択状態光取り出し部３０ａに対向する部分の導光部２０から光Ｌ１３が導光部２０の外に取り出される。光Ｌ１３は、例えば、上側面２０ａから出射する。
【００４３】
なお、表示動作においては、第１反射部５１は反射状態に設定される。これにより、導光部２０内を導光される光（導波光Ｌ１２）のうち、導光部２０から外に取り出される光Ｌ１３に寄与せずに導光部２０内をさらに導光する成分については、第１反射部５１において反射し、さらに導光部２０内を伝播し、選択状態光取り出し部３０ａに到達させることが可能となる。
【００４４】
選択状態光取り出し部３０ａにより、導光部２０内を導光される導波光Ｌ１２を、選択的、局所的に、導光部２０の外部に取り出すことが可能となる。
【００４５】
光源１０の動作と、光取り出し部３０の動作と、を制御することで、Ｘ−Ｙ平面内において、任意の位置から所望の光を出射させることで、任意の像を形成し、表示を行うことができる。複数の導光部２０は、表示装置１１０の表示面となる。
【００４６】
図４は、第１の実施形態に係る表示装置の別の動作を例示する模式図である。
図４は、表示装置１１０における発電動作を例示している。発電動作を実施しているときは、例えば、表示装置１１０は表示動作を行っていない。図４に表したように、例えば外部からの光（外光Ｌ２１）が、導光部２０内に入射する。外光Ｌ２１は、例えば太陽光などの表示装置の周囲の光である。外光Ｌ２１の少なくとも一部は、導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光される。例えば、光取り出し部３０の状態は、導光部２０内に入射した光を、導光部２０内の全反射条件に従って導光部２０内を導光するように設定される。これにより、導光部２０の外部から導光部２０の内部に進入した外光Ｌ２１（の一部）は、その進行方向が変化し、導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光される導波光Ｌ２２（導光する成分）となる。
【００４７】
導波光Ｌ２２は、全反射を繰り返しながら導光部２０内をＹ軸方向に沿って導光され、第１端部２１から出射し、出射光Ｌ２３となる。出射光Ｌ２３は、第１反射部５１を通過する。さらに、出射光Ｌ２３は、光路変更部４３を介して集光導光部４２に入射し、導波光Ｌ２４となる。導波光Ｌ２４は、Ｘ軸方向に沿って集光導光部４２内を、全反射条件を満たしつつ導光され、光電変換部４１に入射する。これにより、表示装置１１０の表示面（導光部２０）に入射した外光Ｌ２１を効率良く、光電変換部４１に導くことができる。
【００４８】
図５は、第１の実施形態に係る表示装置の１つの動作を例示する模式的平面図である。 図５は、表示装置１１０の表示動作における、導光部２０（表示領域）の導波経路を模式的に示している。
表示動作において、例えば、線順次駆動が実施される。図５に示された例では、Ｙ軸方向に沿って走査が行われる。複数の光取り出し部３０に、複数の走査線６１ｗのそれぞれが接続されている。走査線６１ｗの延在方向が行方向である。光源１０が配置される第２端部２２から、行方向に沿ってｉ行目（ｉは１以上Ｎ以下の整数）の走査線６１ｗが、ある時刻において選択される。これにより、ｉ行目の光取り出し部３０が光取り出し状態にされる。図５に示された例では、ｉ＝５である。
【００４９】
このとき、複数の導光部２０に接続された光源１０は、選択状態光取り出し部３０ａ（ｉ＝５の位置）のそれぞれに対応する画素で表示すべき状態（色調及び中間調状態を含む）で光Ｌ１１を出射させる。光Ｌ１１は、導光部２０中を導光する導波光Ｌ１２となり、そして、ｉ＝５の位置で、光Ｌ１３として導光部２０の外に取り出される。これにより、ｉ＝５の位置の光取り出し部３０（選択状態光取り出し部３０ａ）において、所望の出射光の状態（色調及び中間調状態を含む）が得られる。この動作を、ｉ＝１からｉ＝Ｎまで、順次繰り返して高速に行うことにより、所望の表示状態が得られる。
【００５０】
図６は、第１の実施形態に係る表示装置の別の動作を例示する模式的平面図である。
図６は、表示装置１１０の発電動作における、導光部２０の導波経路を模式的に示している。
図６に表したように、Ｚ軸方向に沿って導光部２０に外部から外光Ｌ２１が入射する。外光Ｌ２１の一部は、光取り出し部３０により進行方向が変換されて、導波光Ｌ２２となる。導波光Ｌ２２は、導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光される。導波光Ｌ２２は、出射光Ｌ２３として、導光部２０の第１端部２１から出射する。出射光Ｌ２３は、第１反射部５１及び光路変更部４３を介して集光導光部４２に入射し、導波光Ｌ２４となる。導波光Ｌ２４は、集光導光部４２内を、全反射条件を満たしつつ導光され、光電変換部４１に到達する。光電変換部４１において、光エネルギーが電気エネルギーに変換される。
【００５１】
すなわち、光電変換部４１は、導光部２０の側面２０ｓ（例えば上側面２０ａ）から導光部２０の内部に入射し、導光部２０中を導光され、第１端部２１のそれぞれから出射する光（出射光Ｌ２３）を受光する動作を実施可能である。
【００５２】
これにより、表示装置１１０は、表示動作に加え、発電動作を行うことができる。従来の表示装置においては、表示をしていないときは他の動作を行っていない。これに対して、表示装置１１０においては、表示をしていないときに、表示面に入射する外光Ｌ２１を効率良く電気エネルギーに変換し、発電動作を行うことができる。
【００５３】
表示装置１１０においては、導光部２０と光取り出し部３０とを組み合わせることで、高再現性で大面積の表示を容易に提供できる。そして、表示機能だけではなく、発電機能を有する表示装置を提供できる。このように、本実施形態においては、導光部２０を用いる表示装置において、その導光性を活用して発電の機能を付加することができる。本実施形態によれば、高性能で高機能の表示装置を提供できる。
【００５４】
表示装置１１０においては、光源１０と導光部２０と光取り出し部３０とを含む１つの表示要素が、Ｙ軸方向に沿って延在する。そして、複数の表示要素が、Ｘ軸方向に沿って並べられる。これにより、表示要素の数を増やすことで、大面積の表示装置が比較的容易に実現できる。このような大面積の表示装置は、特に屋外に設置することに適しており、発電機能を有することが、特に有効である。
【００５５】
ただし、実施形態は、これに限らず、表示装置１１０は表示面の大きさは任意であり、表示装置１１０は屋内に設置されても良く、また可搬型でも良い。
【００５６】
さらに、この例の表示装置１１０における発電動作においては、複数の導光部２０のそれぞれに入射する外光Ｌ２１が、集光導光部４２に集められ、光電変換部４１に導かれる。すなわち、例えば、表示面となる複数の導光部２０の全面に入射する外光Ｌ２１を、複数の光取り出し部３０により、導光部２０内を導光させる。さらに、この光を、集光導光部４２を導光させ、集光して光電変換部４１に導く。これにより、外光Ｌ２１を電気エネルギーに変化する効率が高まる。
【００５７】
すなわち、表示装置１１０においては、光電変換部４１の受光面の大きさを、表示面の大きさよりも小さくすることができる。例えば、光電変換部４１として、光電変換効率が高い素子を用いることができる。
【００５８】
例えば、一般的に、太陽電池などの光電変換素子では、外光が入射する面積を増大させることにより、その発電量を増大させている。例えば、表示装置の表示面の上、または、背面に太陽電池を設ける構成においても、太陽電池へ外光が入射する面積を増大させるように設計される。
【００５９】
これに対し、実施形態に係る表示装置１１０においては、導光部２０と、集光導光部４２を含む受光部４０と、を用いた構成により、集光機能が得られる。これにより、例えば単結晶を用いた素子などの、効率は高いが大面積化が難しい素子を、光電変換部４１として用いることが容易になる。このように、実施形態において、光電変換部４１は、単結晶半導体を含むことができる。これにより、高い発電効率が得易くなる。
【００６０】
表示装置１１０においては、マトリクス状に配置された複数の画素において、電気信号に基づき、光導波を利用した光信号を得る。表示装置１１０においては、光を導光する機構（例えば複数の導光部２０）が、表示面に設けられる。実施形態においては、この構成に基づく導波経路が、表示動作に用いられることに加えて、外光Ｌ２１の集光動作にも用いられる。すなわち、表示動作のための部材（例えば導光部２０）が、発電のための動作にも用いられる。これにより、少ない部材数により、発電機能を表示装置に付与できる。
【００６１】
図７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図である。
図７は、表示装置１１０の受光部４０に用いることができる光路変更部４３の構成を例示している。受光部４０に、複数の光路変更部４３が設けられる。図７では、１つの光路変更部４３の構成が例示されている。図７では、第１反射部５１は省略されている。
【００６２】
図７に表したように、光路変更部４３は、反射層４３ａをさらに含む。すなわち、光路変更部４３は、複数の反射層４３ａを含み、複数の反射層４３ａのそれぞれは、複数の導光部２０のそれぞれに対応して設けられる。複数の反射層４３ａのそれぞれは、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれに並置される。複数の反射層４３ａのそれぞれは、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれから出射する光（例えば出射光Ｌ２３）を反射して、集光導光部４２に入射させる。
【００６３】
この例では、光路変更部４３は、光路変更導光体４３ｃをさらに含む。光路変更導光体４３ｃは、Ｙ軸方向に対して傾斜した斜面を有しており、その斜面上に反射層４３ａが設けられている。出射光Ｌ２３が、光路変更導光体４３ｃの一端から光路変更導光体４３ｃに入射し、その光が、反射層４３ａで反射し、集光導光部４２に入射する。
【００６４】
図７に表したように、この例では、１つの光路変更部４３に、集光レンズ４３ｂが設けられる。すなわち、光路変更部４３は、複数の集光レンズ４３ｂをさらに含む。複数の集光レンズ４３ｂのそれぞれは、複数の導光部２０の第１端部２１のそれぞれに対向する。複数の集光レンズ４３ｂのそれぞれで集光された光Ｌ２３ａが、複数の反射層４３ａのそれぞれに入射する。
【００６５】
光路変更導光体４３ｃには、樹脂やガラスなどの可視光に対して透過性を有する材料が用いられる。光路変更導光体４３ｃには、少なくとも可視光域の波長で透過性に優れたものが用いられる。
【００６６】
光Ｌ２３ａは、反射層４３ａの傾斜角度に応じて反射層４３ａで反射する。反射層４３ａでの反射で得られた光Ｌ２３ｂは、集光導光部４２に入射する。光Ｌ２３ｂの集光導光部４２への入射の角度は、導波光Ｌ２４が集光導光部４２内を全反射条件を満たしつつ導光されるために適した角度に設定される。
【００６７】
光路変更導光体４３ｃは、集光導光部４２と光学的に接続されている。集光導光部４２へ到達した光（導波光Ｌ２４）は、集光導光部４２内を導光されて、光Ｌ２５として光電変換部４１に到達する。
【００６８】
この例は、光路変更部４３の１つの例であり、実施形態はこれに限らない。実施形態において、受光部４０が、導光部２０から出射する出射光Ｌ２３を、効率良く（例えば、全反射条件を満たしながら導光させて）、光電変換部４１に導く構成を有していれば、受光部４０の構成は任意である。
【００６９】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置の一部の構成及び動作を例示する模式図である。
これらの図は、表示装置１１０の第１反射部５１の構成及び動作を例示している。これらの図に例示された構成は、後述する第２反射部にも適用できる。
【００７０】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に表したように、第１反射部５１は、第１電極５６ａと、第２電極５６ｂと、流体層５８と、有する。流体層５８は、第１電極５６ａと第２電極５６ｂとの間に設けられる。流体層５８は、可動性イオン５７を含む。流体層５８に含まれる可動性イオン５７には、例えば、銀イオンなどが用いられる。第１電極５６ａ及び第２電極５６ｂは、可視光に対して透過性である。
【００７１】
この例では、第１電極５６ａは、第１基板５５ａの主面上に設けられる。第２電極５６ｂは、第２基板５５ｂの主面上に設けられる。第１基板５５ａ及び第２基板５５ｂは、可視光に対して透過性を有する。第１基板５５ａ及び第２基板５５ｂの可視光域における透過性は高い。実施形態はこれに限らない。例えば、第１電極５６ａは、導光部２０の第１端部２１の端面上に設けられても良い。
【００７２】
図８（ａ）は、第１反射部５１の第１状態ＳＴａを例示している。図８（ｂ）は、第１反射部５１の第２状態ＳＴｂを例示している。
図８（ａ）に表したように、第１状態ＳＴａにおいては、例えば第１電極５６ａの電位は第２電極５６ｂの電位と同じ（例えば設置電位）に設定される。この場合、可動性イオン５７は、流体層５８中に分散された状態となる。このため、光（可視光域の波長の光）は、第１反射部５１を透過可能である。すなわち、第１状態ＳＴａにおいて、透過状態が形成される。
【００７３】
図８（ｂ）に表したように、第２状態ＳＴｂにおいては、第１電極５６ａは電源５９の一端に電気的に接続され、第２電極５６ｂは、電源５９の他端に電気的に接続される。これにより、流体層５８に電圧が印加される。流体層５８に印加される電位差により、可動性イオン５７（銀イオンなど）は、一方の電極（この例では第１電極５６ａ）に向かって泳動する。そして、可動性イオン５７は、第１電極５６ａの面上に蓄積される。これにより、可動性イオン５７の銀の性質に基づく反射面が形成される。第２状態ＳＴｂにおいて、反射状態が形成される。
【００７４】
このように、第１反射部５１において、反射状態（第２状態ＳＴｂ）と、透過状態（第１状態ＳＴａ）と、が得られる。すなわち、第１反射部５１の光反射率は、可変である。
【００７５】
なお、上記の構成は、第１反射部５１の例の１つであり、実施形態はこれに限らない。実施形態において、第１反射部５１は、光反射率が可変で、反射状態と透過状態とが得られれば、その構成は任意である。
【００７６】
図９は、第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図９は、本実施形態に係る別の表示装置１１１の構成を例示しており、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。以下、表示装置１１１に構成に関して、表示装置１１０の構成と異なる部分について説明する。
【００７７】
図９に表したように、表示装置１１１は、複数の光出射部１０ｓ（例えば光源１０）、複数の導光部２０、複数の光取り出し部３０、受光部４０及び第１反射部５１に加え、さらに第２反射部５２を含む。
【００７８】
第２反射部５２は、複数の導光部２０の第２端部２２のそれぞれに対向して設けられる。すなわち、複数の第２反射部５２が設けられ、複数の第２反射部５２のそれぞれが、第２端部２２のそれぞれに対向する。この例では、第２反射部５２は、第２端部２２の端面に対向する。第２反射部５２の光反射率は、可変である。
【００７９】
第２反射部５２は、第２反射部５２に入射する光を反射する動作（反射動作）と、第２反射部５２に入射する光を透過させる動作（透過動作）と、を実施可能である。第２反射部５２には、図８（ａ）及び図８（ｂ）に関して説明した構成を用いることができる。
【００８０】
例えば、第２反射部５２は、導光部２０の第２端部２２のそれぞれから出射する光を反射して複数の導光部２０に入射させる。第２反射部５２は、光源１０から出射した光を透過して、第２端部２２から導光部２０に入射させる。
【００８１】
図１０は、第１の実施形態に係る別の表示装置の１つの動作を例示する模式図である。
図１０は、表示装置１１１における表示動作を例示している。表示動作において、例えば、第２反射部５２は、透過状態に設定され、第１反射部５１は、反射状態に設定される。
【００８２】
図１０に表したように、光源１０から光Ｌ１１が出射する。光Ｌ１１は、第２反射部５２を通過して、導光部２０の第２端部２２の端面から導光部２０内に導かれる。光Ｌ１１は、導光部２０内で導波光Ｌ１２となる。導波光Ｌ１２は、全反射条件を満たしつつ導光部２０内を導光される。導波光Ｌ１２が、選択状態光取り出し部３０ａにより、導光部２０から外に取り出される。すなわち、所定の位置から、光Ｌ１３が導光部２０から出射する。
【００８３】
このとき、導波光Ｌ１２のうちで、選択状態光取り出し部３０ａの位置で導光部２０から外部に取り出されず導光部２０をさらに先に導光する成分が生じる場合がある。この成分は、さらに導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光され第１端部２１に到達する。この成分は、第１反射部５１で反射（例えば正反射）する。すなわち、導波光Ｌ１２の一部が、第１端部２１で反射し、導光部２０内を折り返して、導光部２０内を導光される。この光は、所定の位置の選択状態光取り出し部３０ａに到達し、導光部２０の外部に出射する。
【００８４】
このように、２つの反射部（第１反射部５１と第２反射部５２）を用いることで、光源１０から導光部２０に導入される光量に対する、導光部２０の外部へ出射（放出）される光量の割合を高めることができる。
【００８５】
図１１は、第１の実施形態に係る別の表示装置の別の動作を例示する模式図である。
図１１は、表示装置１１１における発電動作を例示している。発電動作において、第２反射部５２は、反射状態に設定され、第１反射部５１は、透過状態に設定される。
【００８６】
表示面（導光部２０）の外部から導光部２０に入射する外光Ｌ２１（の一部）は、導光部２０を介して光取り出し部３０へ到達する。その光は、進行方向が変更されて、導波光Ｌ２２となる。導波光Ｌ２２は、全反射条件を満たしつつ導光部２０内を導光される。導波光Ｌ２２の一部の光は、第１反射部５１を通過し、受光部４０の集光導光部４２に到達する。一方、導波光Ｌ２２の別の一部は、第２反射部５２で反射し、再び導光部２０に入射し、導光部２０内を導光され、第１反射部５１を介して集光導光部４２に到達する。集光導光部４２に到達したこれらの光は、効率良く、光電変換部４１に入射する。
【００８７】
このように、２つの反射部（第１反射部５１と第２反射部５２）を用いることで、発電動作においても、集光導光部４２に効率良く導波光Ｌ２２を導くことが可能となる。これにより、導光部２０に入射する外光Ｌ２１を効率良く光電変換部４１に到達させることができる。結果として、得られる電気エネルギー量を高めることができ、発電効率が向上する。
【００８８】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）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。
これらの図は、本実施形態に係る表示装置（例えば表示装置１１０、表示装置１１１及びその変形など）の２つの動作状態を例示している。図１２（ａ）は、表示動作（表示状態ＳＴ１）に対応し、図１２（ｂ）は、発電動作（発電状態ＳＴ２）に対応する。以下では、表示装置１１０に関する例として説明する。
【００８９】
図１２（ａ）に表したように、表示装置１１０において、開口部８２ｏを有する筐体８２が設けられ、開口部８２ｏに表示領域８１が配置されている。既に説明したように、表示領域８１は、複数の導光部２０（この図では図示せず）と複数の光取り出し部３０（この図では図示せず）とが対向する領域である。表示状態ＳＴ１において、上記の動作が実施され、表示領域８１において、任意の表示情報が提示される。
【００９０】
図１２（ｂ）に表したように、発電状態ＳＴ２においては、表示領域８１の複数の導光部２０（この図では図示せず）に外光Ｌ２１が入射する。すなわち、表示領域８１は、表示領域８１に照射される外光Ｌ２１の集光部として機能する。
【００９１】
このように、本実施形態に係る表示装置１１０（及び１１１など）は、表示動作時（表示状態ＳＴ１）においては、表示情報を観視者が視認する表示装置として使用できると共に、非表示動作時（発電状態ＳＴ２）においては、表示領域８１に照射する外光Ｌ２１を利用した発電装置として使用できる。特に、表示装置１１０（及び１１１など）を、屋外に設置されるパブリックディスプレイ等に応用すると、非表示動作時に発電動作を実施させ、表示動作時に必要な電気エネルギーを、例えば蓄電部７２に蓄えることが可能になり、消費電力削減に寄与できる。
【００９２】
例えば、蓄電部７２に蓄えられた電気エネルギーの少なくとも一部は、電源部６４に供給されることができる。
【００９３】
図１３は、第１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断面図である。
図１３は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面に対応する断面図である。
図１３は、本実施形態に係る別の表示装置１１２の導光部２０の一部を拡大して例示している。図１３に例示された部分を除く部分は、表示装置１１０または表示装置１１１と同様とすることができるので説明を省略する。
【００９４】
図１３に表したように、表示装置１１２は、複数のレンズ（導光部レンズ２８）をさらに含む。そして、複数の光取り出し部３０が設けられている。図１３では、１つの導光部レンズ２８と、１つの光取り出し部３０と、が拡大されて描かれている。
【００９５】
複数の光取り出し部３０のそれぞれは、複数の導光部２０のそれぞれの側面２０ｓ（例えば下側面２０ｂ）に対向してＹ軸方向に沿って並ぶ。複数の導光部レンズ２８のそれぞれと、複数の光取り出し部３０のそれぞれと、の間に、導光部２０が配置されている。
【００９６】
図１３に表したように、光取り出し部３０において、２つ以上の領域が設けられる。例えば、光取り出し部３０は、導光部レンズ２８が焦点を結ぶ第１領域３５と、第１領域３５以外の第２領域３６と、を有する。外部から導光部２０を経て光取り出し部３０に導かれる光は、主として第１領域３５に集光される。例えば、第１領域３５においては、図２に関して説明した光取り出し層３３と反射層３２との間に形成されるプリズム形状が、外光が導光部２０内を導光するのに適した形状とする。これにより、受光部４０子に到達する光量を高めることができる。すなわち、第１領域３５においては、外光から光取り出し部３０に到達する主たる入射角に対して、導光部２０における全反射角が浅くなるようにプリズム角を設定することができる。また、第２領域３６においては、光源１０から導光される光を外部に放射しやすいようにプリズム形状を定めることができる。すなわち、例えば、光源１０からの導波光が全反射角に近い角度にて導光する場合には、Ｚ軸方向に光の進行方向を変換するようにプリズム形状を定めることができる。これにより、レンズ効果による焦点位置を利用することで、光取り出し動作時及び集光動作時ともに、効率良く光を放射、集光することができる。
【００９７】
（第２の実施形態）
図１４は、第２の実施形態に係る表示装置の構成及び１つの動作を例示する模式的断面図である。
図１４は、本実施形態に係る表示装置１２０の構成を例示している。表示装置１２０の構成のうち、図１４に例示された部分を除く部分は、表示装置１１０または表示装置１１１と同様とすることができるので説明を省略する。
【００９８】
図１４に表したように、本実施形態に係る表示装置１２０においても、複数の光出射部１０ｓ（例えば光源１０）と、複数の導光部２０と、複数の光取り出し部３０と、受光部４０と、が設けられる。この例では、光源１０及び受光部４０が、導光部２０の第１端部２１と並置されている。受光部４０は、第１端部２１（具体的には第１端部２１の端面）に対向している。そして、光源１０は、導光部２０のうちの第１端部２１の側の部分から導光部２０に光Ｌ１１を入射させる。この例では、光源１０は、第１端部２１の近傍の側面２０ｓ（上側面２０ａ）から、導光部２０に光Ｌ１１を入射させる。このように、光源１０と受光部４０（集光導光部４２）とが、導光部２０の共通の端部に配置されている。
【００９９】
そして、表示装置１２０は、導光部２０の第２端部２２に対向して設けられた光反射層２７をさらに含む。光反射層２７は、例えば、第２端部２２の端面上に反射膜を形成することで形成される。光反射層２７には、例えば、真空蒸着法により形成された銀膜を用いることができる。
【０１００】
この例では、光源１０は、指向性の高い光（光Ｌ１１）を出射する。光Ｌ１１は、導光部２０の延在方向（Ｙ軸方向）に対して傾斜して、導光部２０に入射する。光Ｌ１１の傾斜角（例えばＺ軸方向と光Ｌ１１との間の角度）は、光Ｌ１１が導光部２０に進入したときに、導光部２０内の導波光Ｌ１２の角度が、全反射角に近い値となるように設定される。
【０１０１】
このように、表示装置１２０においては、光源１０は、導光部２０の端面ではなく、端部（第１端部２１）に近い側面２０ｓに対向して配置される。この構成により、光源１０と受光部４０（集光導光部４２）が、同一の（共通の）端部に設置可能となる。
【０１０２】
表示装置１２０においては、光電変換部４１（図１４では図示しない）は、第１端部２１側に配置される。
【０１０３】
図１４は、表示装置１２０における表示動作も例示している。図１４に表したように、光源１０から光Ｌ１１が出射する。光Ｌ１１は、導光部２０の第２端部２２に近い側面２０ｓ（例えば上側面２０ａ）から導光部２０内に導かれる。導波光Ｌ１２は、全反射条件を満たしつつ導光部２０内を導光される。この場合も、所望の位置の光取り出し部３０（選択状態光取り出し部３０ａ）が光取り出し状態にされ、光Ｌ１３が導光部２０の外に取り出される。光Ｌ１３は、例えば、上側面２０ａから出射する。光Ｌ１１の一部は導波光Ｌ１２ａ（図１４中の破線）となり、導波光Ｌ１２ａは、第２端部２２に到達し、光反射層２７で反射（例えば正反射）され、導光部２０内を第１端部２１に向かって導光される。この導波光Ｌ１２ａが選択状態光取り出し部３０ａに到達し、導波光Ｌ１２ａの一部は、選択状態光取り出し部３０ａにより光路が変更され、光Ｌ１３として、導光部２０の外部へ取り出される。
【０１０４】
図１５は、第２の実施形態に係る表示装置の別の動作を例示する模式図である。
図１５は、表示装置１２０における発電動作を例示している。発電動作を実施しているときは、例えば、表示装置１２０は表示動作を行っていない。図１５に表したように、例えば外光Ｌ２１（例えば太陽光）が、導光部２０内に入射する。外光Ｌ２１の一部は、導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光される。導波光Ｌ２２は、全反射を繰り返しながら導光部２０をＹ軸方向に沿って導光され、第１端部２１から出射し、出射光Ｌ２３となる。外光Ｌ２１の別の一部は、導波光Ｌ２２ａ（図１５中の破線）となり、導波光Ｌ２２ａは、光反射層２７で反射（例えば正反射）し、再び導光部２０内を導光され、第１端部２１から出射し、出射光Ｌ２３となる。これらの出射光Ｌ２３は、光路変更部４３を介して集光導光部４２に入射し、導波光Ｌ２４となる。導波光Ｌ２４は、光電変換部４１に入射する。これにより、表示装置１２０の表示面（導光部２０）に入射した外光Ｌ２１を効率良く、光電変換部４１に導くことができる。
【０１０５】
表示装置１２０においては、光源１０から出射する光Ｌ１１のエネルギー量に対する取出光（光Ｌ１３）の光エネルギー量の割合を向上することができる。表示装置１２０においては、外光Ｌ２１が光電変換部４１へ到達する割合を高めることができ、これにより、光電変換の効率を向上することができる。さらに、表示装置１２０においては、光源１０及び受光部４０が、導光部２０の共通の端部（第１端部２１）に配置されるため、デバイス構成を簡素化できる。これにより、設計及びデザインの自由度が高まる。また、軽量化できると共に、外形を縮小し易くできる。
【０１０６】
（第３の実施形態）
図１６は、第３の実施形態に係る表示装置の構成及び動作を例示する模式的断面図である。
図１６は、本実施形態に係る表示装置１３０の構成を例示している。表示装置１３０の構成において、図１６に例示された部分を除く部分は、表示装置１１０、１１１、１１２及び１２０と同様とすることができるので説明を省略する。
【０１０７】
図１６に表したように、本実施形態に係る表示装置１３０においても、複数の光出射部１０ｓ（例えば光源１０）と、複数の導光部２０と、光取り出し部３０と、受光部４０と、が設けられる。この例では、受光部４０が第１端部２１に並置され、光源１０が第２端部２２と並置されている。ただし、光源１０及び受光部４０が第１端部２１に並置されても良い。以下では、受光部４０が第１端部２１に並置され、光源１０が第２端部２２と並置される場合について説明する。この例では、第１端部２１と受光部４０との間に第１反射部５１が設けられている。
【０１０８】
表示装置１３０においては、光電変換部４１を発電機能部として用いるのではなく、光電変換部４１を、光電変換部４１に到達する光量の検出機能部として用いる。この検出は、例えばリアルタイムに実施することもできる。光電変換部４１に到達する光量の検出結果に基づいて、例えば、光源１０の光量の経時変化や光取り出し部３０から出射される光量を推定することができる。そして、この推定に基づいて、光源１０及び光取り出し部３０の少なくともいずれかの動作を制御しても良い。
【０１０９】
図１６は、光量を検出する検出動作の例を示している。この場合、第１反射部５１は、透過状態に設定されている。図１６に表したように、光源１０から出射した光Ｌ１１は、導波光Ｌ１２となる。導波光Ｌ１２は、導光部２０内を、全反射条件を満たしつつ導光される。導波光Ｌ１２の一部は、選択状態光取り出し部３０ａにより、導光部２０の外部に、光Ｌ１３として出射する。導波光Ｌ１２のうちで外部に出射しなかった光は導波光Ｌ１２ａとして、全反射条件を満たしながら導光部２０内を第１端部２１に向かって導光される。導波光Ｌ１２ａは、第１端部２１から出射し、出射光Ｌ２３は、第１反射部５１及び光路変更部４３を介して、集光導光部４２に入射する。導波光Ｌ２４が、集光導光部４２の内部を導光されて、光電変換部４１に到達する。導波光Ｌ２４は、光電変換部４１により、電気信号に変換される。
【０１１０】
例えば、光取り出し部３０の全てを非選択状態光取り出し部３０ｂの状態に設定する。これにより、例えば、光路中の損失（例えば導光部２０などの内部における散乱等に起因する損失）を除いて、導光部２０に入射した光のすべてが光電変換部４１に到達する。これにより、例えば、光源１０における光量の経時変化等がリアルタイムに検知可能となる。
【０１１１】
また、複数の光取り出し部３０のなかで選択状態光取り出し部３０ａがある場合には、選択状態光取り出し部３０ａによって導光部２０の外部に出射された光量に関する差分（例えば変動分）等を、リアルタイムに検知して推定することが可能となる。
【０１１２】
例えば、制御部７１は、光出射部１０ｓ（光源１０）から出射した光Ｌ１１のうちの導光部２０を導光され光電変換部４１に到達する光量と、光取り出し部３０によって導光部２０から導光部２０の外部へ出射した光Ｌ１３の光量と、の差を検出することができる。例えば、制御部７１は、光取り出し部３０の少なくともいずれかが、光取り出し状態（導光部２０中を導光された光を導光部の外に向けて出射させているとき）の、光出射部１０ｓから出射した光のうちで導光部２０を導光されて光電変換部４１に到達した光量と、上記の少なくともいずれかの光取り出し部３０が、導光状態（導光部２０中を導光された光を導光部２０の外に向けて出射させていないとき）の、光出射部１０ｓから出射した光のうちで導光部２０を導光されて光電変換部４１に到達した光量と、の差を検出することができる。そして、制御部７１は、この検出結果を出力することができる。この制御部７１の出力により、例えば、表示機能の変化に関する情報を得ることができる。
【０１１３】
例えば、ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）番目の光取り出し部３０において、光取り出し状態と導光状態とにおける光電変換部４１に到達した光量を検出し、その差を求める。また、例えば、ｊ（ｉ＝１〜Ｎ、Ｊはｉと異なる）番目の光取り出し部３０において、光取り出し状態と導光状態とにおける光電変換部４１に到達した光量を検出し、その差を求める。これらの差を比較しても良い。この比較により、ｉ番目の光取り出し部３０の特性、ｊ番目の光取り出し部３０の特性と、の差異が検出できる。
【０１１４】
そして、上記のような種々の検出結果に応じて、光出射部１０ｓ（例えば光源１０）及び光取り出し部３０の動作を制御しても良い。すなわち、表示装置１３０は、光出射部１０ｓ（例えば光源１０）及び光取り出し部３０の少なくともいずれかに電気信号を供給する回路部（走査駆動部６１及び光源駆動部６２の少なくともいずれか）を含むことができる。そして、光電変換部４１は、光出射部１０ｓ（光源１０）から出射され導光部２０の中を導光された光（導波光Ｌ１２ａ）を変換して電気的なモニタ信号（出力４１ｓ）を生成する。そして、回路部は、モニタ信号に応じて、光源１０及び光取り出し部３０の少なくともいずれかに供給される電気信号を変化させることができる。
【０１１５】
これにより、光源１０の経時変化や光取り出し部３０の動作などの変動に対応させて、光源１０及び光取り出し部３０の動作を適切に制御することができる。これにより、例えば、均一な表示を高い信頼性で提供することができる。
【０１１６】
上記のような検出機能は、表示動作における画質維持などに役立つ。表示装置１３０によれば、光量変動を検出するためのデバイス等を別途付与することなく、表示装置１３０に含まれる要素の特性の変化を検出することができる。そして、この検出は、リアルタイムで実施することができ、例えば、検出精度をより高めることができる。
【０１１７】
実施形態によれば、高性能で高機能の表示装置が提供される。
【０１１８】
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。例えば、表示装置に含まれる光源、導光部、光取り出し部、受光部、光電変換部、集光導光部、光路変更部及び反射部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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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】
【０１２１】
１０…光源、 １０ｓ…光出射部、 １５…表示部、 ２０…導光部、 ２０ａ…上側面、 ２０ｂ…下側面、 ２０ｓ…側面、 ２１…第１端部、 ２２…第２端部、 ２７…光反射層、 ２８…導光部レンズ、 ３０…光取り出し部、 ３０ａ…選択状態光取り出し部、 ３０ｂ…非選択状態光取り出し部、 ３１ａ…第１電極層、 ３１ｂ…第２電極層、 ３１ｃ…変位層、 ３２…反射層、 ３３…光取り出し層、 ３５…第１領域、 ３６…第２領域、 ４０…受光部、 ４１…光電変換部、 ４１ｓ…出力、 ４２…集光導光部、 ４２ａ…部分、 ４３…光路変更部、 ４３ａ…反射層、 ４３ｂ…集光レンズ、 ４３ｃ…光路変更導光体、 ５１…第１反射部、 ５２…第２反射部、 ５５ａ…第１基板、 ５５ｂ…第２基板、 ５６ａ…第１電極、 ５６ｂ…第２電極、 ５７…可動性イオン、 ５８…流体層、 ５９…電源、 ６０…回路部、 ６１…走査駆動部、 ６１ｗ…走査線、 ６２…光源駆動部、 ６２ｗ…光源配線、 ６３…映像処理部、 ６４…電源部、 ７１…制御部、 ７２…蓄電部、 ８１…表示領域、 ８２…筐体、 ８２ｏ…開口部、 １１０、１１１、１１２、１２０、１３０…表示装置、 Ｌ１１…光、 Ｌ１２、Ｌ１２ａ…導波光、 Ｌ１３…光、 Ｌ２１…外光、 Ｌ２２、Ｌ２２ａ…導波光、 Ｌ２３…出射光、 Ｌ２３ａ、Ｌ２３ｂ…光、 Ｌ２４…導波光、 Ｌ２５…光、 ＰＬ…電源系統配線、 ＰＷ…電力、 ＳＴ１…表示状態、 ＳＴ２…発電状態、 ＳＴａ…第１状態、 ＳＴｂ…第２状態、 ＳＶ…映像信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する複数の光出射部と、
前記光出射部から出射した前記光を導光する複数の導光部であって、前記複数の導光部のそれぞれは第１方向に沿って延在する側面と前記第１方向における一方の端の第１端部と他方の端の第２端部とを有し、前記複数の導光部は前記第１方向に対して垂直な第２方向に並ぶ、前記複数の導光部と、
それぞれが前記複数の導光部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、前記複数の導光部中を導光された光を前記導光部の外に向けて選択的に出射可能な、前記複数の光取り出し部と、
前記第１端部に対向する受光部であって、前記複数の導光部中を導光され前記第１端部のそれぞれから出射する光を受光する光電変換部を含む受光部と、
を備えた表示装置。
【請求項２】
前記複数の導光部の前記第１端部のそれぞれと前記受光部との間に設けられ、光反射率が可変の第１反射部をさらに備え、
前記第１反射部は、前記第１反射部に入射する光を反射する動作と、前記第１反射部に入射する光を透過させる動作と、を実施可能である請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記複数の導光部の前記第２端部のそれぞれに対向して設けられ、光反射率が可変の第２反射部をさらに備え、
前記第２反射部は、前記第２反射部に入射する光を反射する動作と、前記第２反射部に入射する光を透過させる動作と、を実施可能である請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記受光部は、前記複数の導光部の前記第１端部のそれぞれから出射する光を導光して前記光電変換部に入射させる集光導光部をさらに含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項５】
前記受光部は、前記複数の導光部の前記第１端部のそれぞれに対向し前記第１端部のそれぞれから出射する光の光路を変えて前記集光導光部に入射させる光路変更部をさらに含む請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記光電変換部は、前記第１端部のそれぞれから出射する前記光を受光し、前記受光した光を電気エネルギーに変換する動作が可能である請求項１〜５のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項７】
前記光電変換部は、前記導光部の前記側面から前記導光部の内部に入射し、前記導光部中を導光され前記第１端部のそれぞれから出射する前記光を受光し、前記受光した光を電気エネルギーに変換する動作が可能である請求項１〜６のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項８】
前記電気エネルギーを蓄える蓄電部と、
前記光電変換部から前記蓄電部への電気エネルギーの供給と、前記蓄電部からの電気エネルギーの取り出しを制御する制御部と、
をさらに備えた請求項６または７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記複数の光取り出し部の少なくともいずれかが、前記導光部中を導光された光を前記導光部の外に向けて出射させているときの、前記光出射部から出射した光のうちで前記導光部を導光されて前記光電変換部に到達した光量と、
前記複数の光取り出し部の前記少なくともいずれかが、前記導光部中を導光された光を前記導光部の外に向けて出射させていないときの、前記光出射部から出射した光のうちで前記導光部を導光されて前記光電変換部に到達した光量と、
の差を検出し、前記検出の結果を出力する制御部をさらに備えた請求項１〜８のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光出射部及び前記光取り出し部の少なくともいずれかに電気信号を供給する回路部をさらに備え、
前記光電変換部は、前記光出射部から出射され前記導光部の中を導光された光を変換して電気的なモニタ信号を生成し、
前記回路部は、前記モニタ信号に応じて前記電気信号を変化させる請求項１〜９のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１】
光を出射する複数の光出射部と、
前記光出射部から出射した前記光を導光する複数の導光部であって、前記複数の導光部のそれぞれは第１方向に沿って延在する側面と前記第１方向における一方の端の第１端部と他方の端の第２端部とを有し、前記複数の導光部は前記第１方向に対して垂直な第２方向に並ぶ、前記複数の導光部と、
それぞれが前記複数の導光部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、前記複数の導光部中を導光された光を前記導光部の外に向けて選択的に出射可能な、前記複数の光取り出し部と、
前記第１端部に対向する受光部であって、前記複数の導光部中を導光され前記第１端部のそれぞれから出射する光を受光する光電変換部を含む受光部と、
を備えた表示装置。
【請求項２】
前記複数の導光部の前記第１端部のそれぞれと前記受光部との間に設けられ、光反射率が可変の第１反射部をさらに備え、
前記第１反射部は、前記第１反射部に入射する光を反射する動作と、前記第１反射部に入射する光を透過させる動作と、を実施可能である請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記複数の導光部の前記第２端部のそれぞれに対向して設けられ、光反射率が可変の第２反射部をさらに備え、
前記第２反射部は、前記第２反射部に入射する光を反射する動作と、前記第２反射部に入射する光を透過させる動作と、を実施可能である請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記受光部は、前記複数の導光部の前記第１端部のそれぞれから出射する光を導光して前記光電変換部に入射させる集光導光部をさらに含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項５】
前記受光部は、前記複数の導光部の前記第１端部のそれぞれに対向し前記第１端部のそれぞれから出射する光の光路を変えて前記集光導光部に入射させる光路変更部をさらに含む請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記光電変換部は、前記第１端部のそれぞれから出射する前記光を受光し、前記受光した光を電気エネルギーに変換する動作が可能である請求項１〜５のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項７】
前記光電変換部は、前記導光部の前記側面から前記導光部の内部に入射し、前記導光部中を導光され前記第１端部のそれぞれから出射する前記光を受光し、前記受光した光を電気エネルギーに変換する動作が可能である請求項１〜６のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項８】
前記電気エネルギーを蓄える蓄電部と、
前記光電変換部から前記蓄電部への電気エネルギーの供給と、前記蓄電部からの電気エネルギーの取り出しを制御する制御部と、
をさらに備えた請求項６または７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記複数の光取り出し部の少なくともいずれかが、前記導光部中を導光された光を前記導光部の外に向けて出射させているときの、前記光出射部から出射した光のうちで前記導光部を導光されて前記光電変換部に到達した光量と、
前記複数の光取り出し部の前記少なくともいずれかが、前記導光部中を導光された光を前記導光部の外に向けて出射させていないときの、前記光出射部から出射した光のうちで前記導光部を導光されて前記光電変換部に到達した光量と、
の差を検出し、前記検出の結果を出力する制御部をさらに備えた請求項１〜８のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光出射部及び前記光取り出し部の少なくともいずれかに電気信号を供給する回路部をさらに備え、
前記光電変換部は、前記光出射部から出射され前記導光部の中を導光された光を変換して電気的なモニタ信号を生成し、
前記回路部は、前記モニタ信号に応じて前記電気信号を変化させる請求項１〜９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８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−７２９２９（Ｐ２０１３−７２９２９Ａ）
【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２０１１−２１０３１６（Ｐ２０１１−２１０３１６）
【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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