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Description
本発明は導光構造を用いた表示装置に関する。
近年、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイを始めとする表示装置は、地上デジタル放送開始やインターネット、携帯電話の普及によりますます需要が高まっている。これらのディスプレイの一部は小型ディスプレイとしてモバイル機器へ搭載されているが、一方、大画面テレビの需要も伸びている。
従来のディスプレイは、ガラス基板上にマトリクス配線を設け、特に液晶ディスプレイの場合はマトリクス配線の交点に薄膜トランジスタを設ける。薄膜加工は半導体加工プロセスを用いる。そのため、ディスプレイを大型化しようとすると、半導体加工プロセスに基づく大規模な装置を用いなければならず、生産ラインへの投資額は膨大になる。また、ディスプレイが大型化すると、配線が長くなるので配線抵抗が増加し、この配線を介した信号の伝達が遅延するという問題がある。
これらの問題を解決する方法として、導光構造を用いたディスプレイが提案されている。これは導光体の側面において光取り出し部の接触あるいは非接触を機械的に制御することで、導光体側面の任意位置から光を取り出すことで画像を表示する方式であり、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイより高効率な表示装置が実現できる。
例えば特許文献1においては、光を取り出すための構造体を導光体に接触させるために静電力を用いている。導光体には電極が設けられており、導光体と対向する構造体にも電極が設けられており、対向する2つの電極(導光体の電極と構造体の電極)の電圧差で静電力を発生させて構造体を導光体に接触させている。電極間に電圧が印加されていない場合、導光体と構造体は、電極同士の間に静電気が働く範囲内、すなわち極めて近い距離に設けられている必要がある。従って、構造体は高い精度で配置されることが求められる。
しかしながら、多数の構造体を精度良く均一に配置することは困難である。
また、導光体に設けられる電極は、光を取り出しやすいように透明である必要があるが、一般的に用いられるITO(酸化インジウムスズ合金)を代表とする透明電極でも、わずかながら光を吸収する。そのため、導光体内の光は一部が透明電極に吸収されるので、光取り出し効率が低下する。
本発明は、導光体と光取出し部との距離の精度が高く、光取出し効率が高い表示装置を得ることを目的とする。
本発明の表示装置は、光源と、前記光源からの光を一端側から他端側へ向かって導く導光体と、前記導光体の一側面と対向し、前記一側面に対して平行な平面内に設けられた第1の導電部と第2の導電部とを有し、前記第1の導電部から前記第2の導電部に向かう方向は、前記一側面に沿っており、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間に電圧が印加されると電圧が印加されない状態よりも前記一側面に接近して前記導光体内の光を取り出す光取り出し部と、前記第1の導電部と前記第2の導電部の間に電圧を印加する駆動回路と、を具備し、前記駆動回路は、前記第1の導電部と前記第2の導電部それぞれに互いに逆極性の電圧を印加し、前記導光体の前記第1の導電部、前記第2の導電部それぞれと対向する位置に、前記第1の導電部、前記第2の導電部と逆極性の電荷を誘起させて、静電力により、前記導光体の一側面へ前記光取り出し部を接近させることを特徴とする。
本発明によれば、表示装置の導光体と光取出し部との距離の精度を高めることができ、光取出し効率を高めることができる。
以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態である、導光体を用いた任意の位置で光を取り出して任意の画像を表示することのできる表示装置について、図1、図2を使って説明する。図1は、この表示装置の平面図である。図2は図1のII−II線断面図である。表示装置は、複数の平行に配置されたユニットを有する。各ユニットには複数の光取出し部2が設けられており、各光取り出し部2は走査線13a、13bを介して駆動回路5に接続されている。(図1では省略したが、各ユニットのすべての光取り出し部2は走査線13a、13bによって駆動回路5に接続されている。)
各ユニットは図2に示すように、光源11と、光源11を覆う筒23と、筒23に連結された柱状の導光体1とを備える。光源11は、接続部材22を介して筒23外にある電源21から電源が供給されて発光する。光源11は、たとえば発光ダイオード(LED)である。筒23は、光源11の光を内壁で効率よく反射させて導光体1に入射させる。
第1の実施形態である、導光体を用いた任意の位置で光を取り出して任意の画像を表示することのできる表示装置について、図1、図2を使って説明する。図1は、この表示装置の平面図である。図2は図1のII−II線断面図である。表示装置は、複数の平行に配置されたユニットを有する。各ユニットには複数の光取出し部2が設けられており、各光取り出し部2は走査線13a、13bを介して駆動回路5に接続されている。(図1では省略したが、各ユニットのすべての光取り出し部2は走査線13a、13bによって駆動回路5に接続されている。)
各ユニットは図2に示すように、光源11と、光源11を覆う筒23と、筒23に連結された柱状の導光体1とを備える。光源11は、接続部材22を介して筒23外にある電源21から電源が供給されて発光する。光源11は、たとえば発光ダイオード(LED)である。筒23は、光源11の光を内壁で効率よく反射させて導光体1に入射させる。
導光体1の形状は、一方向に延びる柱状であり、その一端に入射面1aを持つ。導光体1は、入射面1aから光源11の光が入射するように配置される。入射面1aから入射した光は、導光体1内部で全反射を繰り返しながら、導光体1の他端へ向けて伝播する。
導光体1の側面(筒23で覆われていない範囲)はクラッド6で覆われている。このクラッド6上に、所定の間隔で光取り出し部2が複数設けられる。1つの光取り出し部2が1画素を形成しているので、これを2次元に配列することにより 1つの表示画面となる。
クラッド6は固体部分と液体部分8とを備える。このうち、各画素に対応する各光取り出し部2と対向する部分には、液体部分8が設けられている。このような液体部分8を設けることによって、導光体1と光取り出し部2との間の距離を高精度に制御することができる。クラッド6のうち、光取り出し部2と対向する部分以外の部分は、本実施形態においては固体で形成されていることとする。
図3は本発明の第1の実施形態に係る表示装置の1つの画素の構造を示している。すなわち、図3は、表示装置のうちの光取り出し部2が設けられた部分を拡大した図であり、図1におけるIII−III線断面を示す図である。光路9aは、導光体1側面で全反射を繰返しながら進行する光路の一例である。光路9bは、導光体1側面である液体部分8で光取り出し部2に取り出される光路の一例である。
クラッド6は、光取り出し部2と対向する液体部分8も、その他の固体部分も、導光体1よりも屈折率が低い。液体部分8としては、例えばジメチルシリコーンオイル(屈折率1.40)を用いることができる。液体部分8の厚さは1μmである。ジメチルシリコーンオイルは粘性が低く、室温において安定であり、電気抵抗も高いため、デバイスへ適用しやすい。
本実施の形態においては、クラッド6の液体部分8以外の部分には、ポリフロロアクリレート(Poly fluoro acrylate;PFA、屈折率1.40)を用いる。本実施の形態においては、導光体としてはPMMA(ポリメチルメタクリレート、屈折率1.49)を用いる。
光取出し部2は、第1の導電部3及び第2の導電部4とこれらを保持する保持部材16を有する。第1の導電部3及び第2の導電部4は保持部材16表面に形成されても良いし、保持部材16に埋め込まれるように形成されても良い。図3では保持部材16に埋め込まれるように形成されている。保持部材16は、接触面7で導光体1の液体部分8に接触している。なお、第1の導電部3と第2の導電部4は、導光体1側面に平行な平面内に形成されている。
第1の導電部3と第2の導電部4の材料は、導電性が高く光透過性が高いものを用いる。例えばインジウムティンオキサイド(ITO)を用いる。保持部材16の材料には絶縁性と光透過性が高いものを用いる。例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを用いる。
駆動回路5は第1の走査線13aによって第1の導電部3に、第2の走査線13bによって第2の導電部4に接続され、第1の導電部3、第2の導電部4それぞれに電圧を印加することができる。
第1の導電部3、第2の導電部4に電圧が印加されているか否かによって、光取り出し部2から導光体1内の光が取り出されるか否かが決まる。たとえば、第1の導電部3、第2の導電部4に電圧が印加されていないとき、導光体1を進行する光は導光体1と液体部分8の界面で全反射し、光損失は全く生じない。すなわち、導光体1内の光は液体部分8が設けられた側面部分で全反射し、導光体1の外部には取り出されない。
導光体1内の光を外部に取り出すためには、第1の導電部3と第2の導電部4それぞれに、互いに逆極性の電圧を印加する。図3においては第1の導電部3に正の電圧が、第2の導電部4に負の電圧が印加されている。
第1の導電部3、第2の導電部4にこのような電圧を印加すると、導光体1の第1の導電部3、第2の導電部4それぞれと対向する位置に、第1の導電部3、第2の導電部4と逆極性の電荷が誘起される。すなわち、導光体1の第1の導電部3と対向する位置には、第1の導電部3と逆極性の電荷(―)が誘起される。また、導光体1の第2の導電部4と対向する位置には、第2の導電部4と逆極性の電荷(+)が誘起される。従って、第1の導電部3と、導光体1のこれに対向する位置との間で互いに引き合う静電力が生じる。また、第2の導電部4と、導光体1のこれに対向する位置との間でも同様な静電力が生じる。
このように、光取り出し部2と導光体1との間に引き合う静電気が生じると、光取り出し部2と導光体1とは液体部分8を挟んで接近することができる。
一般に、屈折率が高い材料中を進行する光が、屈折率が低い材料との境界で全反射する際は、高屈折率側から低屈折率側に光の波長程度の距離でわずかに光が浸透する現象が知られている。この光をエバネッセント光と呼ぶ。液体部分8は導光体1よりも屈折率が小さいので、導光体1内を進行する光が液体部分8が接している部分で全反射するとき、液体部分8側に光が浸透する。このとき、光が液体部分8に浸透する距離は光の波長程度である。
従って、光取り出し部2が液体部分8を圧縮して液体部分8の厚さが波長程度になると、浸透した光が光取り出し部2に伝播する。上述したように静電気力によって光取り出し部2を導光体1に近づけると、光取り出し部2はクラッド6の対向する液体部分8を押圧するので、液体部分8の厚さを薄くすることができる。このようにして液体部分8の厚さが光の波長程度以内に薄くなれば、導光体1側面で生じるエバネッセント光が光取り出し部2に伝播し、光路9bのように光が取り出される。圧縮された時の液体部分8の厚さは0.3μm以下、望ましくは0.1μm以下である。
このように、各画素に対応する、それぞれの光取り出し部2について、駆動回路5による印加電圧の有無によって、導光体1との接近・離間を制御することができる。これにより、2次元マトリックス状の任意の位置で光を取り出すことができ、表示装置全体として任意の画像を表示することができる。
光取り出し部2に電圧を印加しない状態での導光体1と光取出し部の間隙は、1μm程度が望ましい。導光体1と光取り出し部2の距離が遠いと静電力が働きにくくなり、より高い印加電圧が必要となる。また、光取り出し部2に電圧を印加しない状態でも、導光体1と光取り出し部2の距離が近づきすぎると、導光体1の光が漏れ出てくる。
本実施の形態においては、導光体1の光取り出し部2と対向する部分が液体部分8で覆われているため、光取り出し部2に電圧が印加されていない状態において、導光体1と光取り出し部2との距離を制御しやすい。光取り出し部2に電圧を印加しない状態での導光体1と光取り出し部2の距離は、液体部分8と光取り出し部2の濡れ性によってほぼ決定される。従って、濡れ性を考慮して液体部分8の材料と光取り出し部2の保持部材16の材料の組み合わせることによって、光取り出し部2を、導光体1からの距離が静電力が働く範囲内で、かつ、導光体1から光漏れしない距離に設けることができる。
例えば液体部分8がジメチルシリコーンオイルの場合、その表面張力は21dyne/cm程度であり、ほとんど全ての固体表面に対して良好に濡れる。光取り出し部2の保持部材16の材料によっては、光取り出し部2に電圧を印加していない状態でも両者の距離は0.1μm以下となる場合がある。すなわち、光取り出し部2に電圧が印加されていないのに、導光体1から光が取り出されてしまう虞がある。
この場合は、光取出し部2の保持部材16の表面(接触面7)に薄く撥水処理を施す。撥水性とは、光取り出し部2の接触面7と液体部分8との濡れ性の低さを表すものである。ここで、撥水処理を施した接触面7は、導光体1よりも液体部分8に対する撥水性を高くする。接触面7の撥水性を導光体1の撥水性よりも高くすることで、接触面7と液体部分8の濡れ性を若干低くすることができ、その結果、液体部分8の膜厚を厚くすることが可能である。すなわち、電圧が印加されていない状態で、光取り出し部2と導光体の距離を、静電力が働く範囲内、かつ、導光体1から光漏れしない距離に設けることができる。
具体的には、接触面7にサイトップ(旭硝子製)を0.1μm塗布形成することで撥水処理を施した結果、液体部分8の膜厚を1μm程度に調整できた。なお撥水処理は導光体1の液体部分8に接する側に施しても良く、導光体1及び光取り出し部2の両側に施しても良い。また、撥水処理面は1画素内で局所的に施しても良い。すなわち、導光体の液体部分8と接する部分、あるいは光取り出し部2の接触面7の一部に撥水処理を施すことにより、導光体1と光取り出し部2の距離を調整することも可能である。
本実施例に拠れば、予め撥水面を形成しておくことで、液体部分8の性質を十分に活用して自己整合的に導光体1と光取り出し部2の間隙を形成することが可能となり、光取り出し部2それぞれと導光体1との距離を精度良く形成できるので、画素間の均一性も大幅に向上する。すなわち、光取り出し部2それぞれで取り出される光量を均一にすることができる。
液体部分8の膜厚を1μm程度にした状態では、液体の表面直力で光取出し部2は液体部分8に付着する。光取り出し部2は画素サイズに相当するため、大きくても数ミリ程度であり、フィルムをベースとした軽量な部材であれば、重力よりも表面張力が勝るため、光取り出し部2は液体部分8に付着することになる。
第1の導電部3及び第2の導電部4の形状は図4(a)に示すように、略矩形薄膜上で互いに僅かな間隙を有して配置しても良い。間隙が小さいほど静電力は高まる。また第1の導電部3及び第2の導電部4は図4(b)に示すように櫛歯状に形成して、互いにかみ合うように配置しても良い。第1の導電部3及び第2の導電部4が隣接する長さをより長くすることで、静電力は増大する。他に図4(c)に示すスパイラル状などが考えられる。
ここで第1の導電部3、第2の導電部4間に±80Vを印加した。保持されていた光取り出し部2と導光体1のギャップは狭くなり、光取出し部材2が導光体1に接近した結果、導光体1からの光取出しが確認できた。
電圧の印加を止めると、導光体1と光取り出し部2は元の間隔に戻った。
なお、光取出し部2に取り出された光は、光取出し部2の内部、あるいは上面に光散乱部材あるいは光屈折部材を設けることによって、より導光体1長手方向に対して垂直な方向に配光することが可能であり、視角特性に優れた表示装置を実現できる。
また、第1の導電部3及び第2の導電部4の電圧を切った場合、導光体1と光取り出し部2の距離が電圧を印加する前の状態に戻るまでに、導光体1の電極と対向する位置に誘起された電荷が中和されるまでの緩和時間が必要となる。すなわち、電圧を切っても緩和時間が経過するまでは光取り出しが行われる。そこで、印加していた電圧を切る前に、短時間、印加していた電圧と逆極性の電圧を両導電部3、4に印加して電荷の中和を早めることで、光取出しの応答速度は改善する。また、光取り出しを行なう際の導電部3,4への印加電圧の極性を取り出し動作ごとに変えることで、導光体1の帯電を防ぎ安定した動作を実現することが出来る。
なお、表示装置の導光体1の数及び光取り出し部2の数は、図1に限定されない。
(第2の実施形態)
図5は本発明の第2の実施形態に係る表示装置の1つの画素の構造を示している。第2の実施形態が第1の実施形態と違うところは、導光体1側面と光取り出し部2との間の空間100内にスペーサ部10が設けられている点である。第2の実施例においては、導光体1側面と光取り出し部2との間の、2つのスペーサによって挟まれた内側の領域に空間100が形成されている。たとえば、空間100は、導光体1のクラッド6を一定間隔隔ごとにクラッド6の一部を除いて形成される。
図5は本発明の第2の実施形態に係る表示装置の1つの画素の構造を示している。第2の実施形態が第1の実施形態と違うところは、導光体1側面と光取り出し部2との間の空間100内にスペーサ部10が設けられている点である。第2の実施例においては、導光体1側面と光取り出し部2との間の、2つのスペーサによって挟まれた内側の領域に空間100が形成されている。たとえば、空間100は、導光体1のクラッド6を一定間隔隔ごとにクラッド6の一部を除いて形成される。
第1の導電部3と第2の導電部4に電圧が印加されていない場合に、このスペーサ部10によって、導光体1と光取り出し部2との距離が設計された距離に保たれる。
光源11からの光は導光体1の一端から入射され、導光体1内を光路9aのように導光体1側面で全反射を繰返しながら進行する。導光体1側面にはクラッド6が設けられているが、第1の実施形態とは異なり、画素に対応する(液体部分8に相当する)箇所のクラッド6は除かれている。
光取り出し部材2には第1の導電部3と第2の導電部4が、導光体1側面に平行な平面内に形成されている。前記導電部3、4は保持部材16表面に形成されても良いし、保持部材16に埋め込まれるように形成されても良い。図5では保持部材16に埋め込まれるように形成している。駆動回路5は第1の導電部3、第2の導電部4に、互いに逆極性の電圧を印加する。
導光体1と光取り出し部2の接触面7との間には凸状のスペーサ部10が高さ1μmで形成されており、導光体1の側面と光取り出し部2の間隙を維持している。すなわち、第2の実施形態においては、導光体1と光取り出し部2との間には、2つのスペーサ部10が設けられており、導光体1と光取り出し部2と2つのスペーサ部10とによって囲まれた内側には空間100が形成されている。
スペーサ部10の材料としては、絶縁性が高いものを用いる。光透過性を有するものであれば、導光体1との接触部からスペーサ部へ光が漏れ出ないよう、屈折率がクラッド6と同じか、それ以下のものが好ましく、フッ素系樹脂が適当である。光を透過しない材料であれば、着色樹脂、金属などが適当である。
また、光取り出し部2の保持部材16としては、絶縁性と光透過性が高く、弾性変形しやすいものを用いる。例えば、アクリル樹脂、シリコン樹脂などを用いる。
第1の導電部3と第2の導電部4に電圧を印加すると、導光体1の、各導電部3、4に対向する位置に、各導電部3、4それぞれと逆極性の電荷が誘起され、その結果導光体1と導電部3、4の間に静電力が生じ、両者は引き付け合う。すなわち、第1の導電部3と、導光体1の第1の導電部3と対向する部分との間に静電気力が生じ、また、第2の導電部4と、導光体1の第2の導電部4と対向する部分との間に静電気力が生じ、光取り出し部2と導光体1は引き付けあう。
このとき、光取り出し部2の両端はスペーサ部10によって支持されているので、
光取り出し部2の両端においては導光体1との距離は変わらない。光取り出し部2の中央部分であるスペーサ部10で保持されていない部分は、上述の静電気力により導光体1に近づく。すなわち、光取り出し部2は弾性変形を生じ、導光体1側に凸状に突き出すようにして、中央部分が導光体1に近づく。
光取り出し部2の両端においては導光体1との距離は変わらない。光取り出し部2の中央部分であるスペーサ部10で保持されていない部分は、上述の静電気力により導光体1に近づく。すなわち、光取り出し部2は弾性変形を生じ、導光体1側に凸状に突き出すようにして、中央部分が導光体1に近づく。
駆動回路5にて導電部3、4それぞれに±150Vを印加した状態では、導光体1と光取り出し部2はほぼ接触した。この状態で導光体1からの光取出しを確認した。
導電部3、4に電圧を印加するのを止めると、導電部3、4は電荷を持たないので、導光体1にも電荷は誘起されず、光取り出し部2と導光体1との間に静電気が生じない。したがって、光取り出し部2の中央部分は弾性変形を生じる前の形状に戻り、導光体1から離れる。したがって、光取り出し部2と導光体1の距離は離れて、導光体1内の光は取り出されない。
(第3の実施形態)
図6は本発明の第3の実施形態に係る光取り出し部の構造を示している。図6(a)は断面図を示しており、図6(b)は平面図を示している。図6(a)は図6(b)のAA線断面を示す。光取り出し部2はレンチキュラーの凹凸形状マイクロレンズ12を有している。マイクロレンズ12の凹部には第1の導電部3、第2の導電部4が櫛歯状に設けられている。すなわち、第1の導電部3と第2の導電部4の櫛歯状の部分がマイクロレンズ12の凹部に沿って設けられている。第1の真空蒸着、スパッタのような薄膜プロセスで導電膜を成膜した後にパターニングしても良いし、有機導電膜を塗布あるいはインクジェット印刷により凹部に選択的に塗布しても良い。水溶性インクであれば、凹部に選択的にインクが塗布される。マイクロレンズ12の凹凸の差Lは1μm程度の微小なものとする。また、導光体1と光取り出し部2の間の液体部分8には、ジメチルシリコーンオイルを薄く充填した。
図6は本発明の第3の実施形態に係る光取り出し部の構造を示している。図6(a)は断面図を示しており、図6(b)は平面図を示している。図6(a)は図6(b)のAA線断面を示す。光取り出し部2はレンチキュラーの凹凸形状マイクロレンズ12を有している。マイクロレンズ12の凹部には第1の導電部3、第2の導電部4が櫛歯状に設けられている。すなわち、第1の導電部3と第2の導電部4の櫛歯状の部分がマイクロレンズ12の凹部に沿って設けられている。第1の真空蒸着、スパッタのような薄膜プロセスで導電膜を成膜した後にパターニングしても良いし、有機導電膜を塗布あるいはインクジェット印刷により凹部に選択的に塗布しても良い。水溶性インクであれば、凹部に選択的にインクが塗布される。マイクロレンズ12の凹凸の差Lは1μm程度の微小なものとする。また、導光体1と光取り出し部2の間の液体部分8には、ジメチルシリコーンオイルを薄く充填した。
この状態で第1の導電部3、第2の導電部4に互いに逆極性の電圧を±100V印加したところ、マイクロレンズ12凸部と導光体が接し、導光体1を進行する光の一部がエバネッセント波として光取出し部2に伝播し、光取出しが観察された。電圧印加を止めたところ、液体部分8の表面張力により、光取出し部2と導光体1の間の距離は1μm程度に戻った。
電極間3、4距離は3μmとした。電極間3、4距離が短いほど、誘起される静電力は強くなるが、電極3、4間の電界強度が強くなるため、耐圧の問題が生じる。電極3、4をエッチングで形成した場合は、エッチング残渣に起因するリーク、あるいは絶縁破壊が生じやすいが、本構造では隣接する電極3、4間に別の部材、この場合はマイクロレンズ12の凸部が挿入されており、絶縁耐圧も高いという利点がある。
マイクロレンズ12凸部から入射した光は、レンズ界面で全反射等の効果により図の上方向(V方向)に配光する。例えば、図中に示すような浅い入射光9は、レンズの側面での全反射の効果により、図の上方向に進行方向が変わる。従って、マイクロレンズ12によると、光取り出し部2で取り出した光をより多く図の上方向、すなわち観察者側に光を到達させることができる。
(第4の実施形態)
図7は第4の実施形態に係るマトリクスの等価回路を3行×3列示している。
図7は第4の実施形態に係るマトリクスの等価回路を3行×3列示している。
複数並べられた導光体1のうちの1N−1、1N、1N+1列目の導光体1を示している。マトリクス状に配置された光取り出し部2に対応して、櫛歯状の第1の電極3及び第2の電極4が設けられている。同じ行(第N行)に設けられた第1の電極3同士は第1の走査線13aNで接続されている。また、同じ行(第N行)に設けられた第2の電極4同士は第2の走査線13bNで接続されている。
第N−1ラインから第N+1ラインまでの走査線に順次信号を印加することで、マトリクス内の光取り出し部2それぞれを制御し、画素を動作させる。
具体的な表示動作について説明すると、例えば第N−1ライン(第N−1行)の2本の走査線13aN−1、13bN−1に相互に逆特性の電圧を印加し、第N−1ラインにある光取り出し部2の第1の電極3および第2の電極4に電圧を印加して導光体1に接近させる光取出し動作を行なう。列方向には1列ごとに導光体1N−1、1N、1N+1と、それらに対応する光源11N−1,11N,11N+1が配置されており、これらの光源11N−1,11N,11N+1それぞれが、任意の強度または色の光を光源11から導光体1へ導入する。その結果、第N−1ラインで光取出し状態になった画素(光取り出し部2)から適切な光が出射される。他の行の画素(光取り出し部2)は電圧が印加されておらず光取出し状態になっていないので、光は漏れ出ない(取り出されない)。
第N−1ラインの画素からの光取出しが完了した後、第N−1ラインと同様に第Nライン、第N+1ラインについても、走査線13a、13bに電圧を印加して順次光取出し状態を切り替え、さらに光源11から適切な強度または色の光を導光体1へ導入して、画素から光を取り出す。
以上の動作を高速に繰返すことで動画像を表示することができ、1秒間に60回、あるいはその倍数のスピードでの表示動作を行うことができる。
また、第1ラインから最終ラインまで光取り出し部2から光を取り出し(1走査期間)、再び第1ラインから光を取り出す際(次の走査期間)は、走査線13a、13bに印加した電圧の極性を前の走査期間と正負逆にすることで、導光体1の帯電を防ぎ正常な動作を保つことが出来る。
(第5の実施形態)
図8は第5の実施形態に係るマトリクスの等価回路を3行×3列示している。すなわち、図8においては3行×3列の光取り出し部2それぞれに設けられた第1の導電部3及び第2の導電部4とこれらを接続する走査線13が示されている。第4の実施形態に比較して、図6の第N−1ラインの走査線13bN−1と、13aNが共通になって図8の13Nになっており、同様に13bNと13aN+1が共通になって図8の13N+1になっている点に相違がある。すなわち、第Nラインの第1の導電部3と第N−1ラインの第2の導電部4が共通の走査線13Nで接続されている。また第Nラインの第2の導電部4と第N+1ラインの第1の導電部3が共通の走査線13N+1で接続されている。
図8は第5の実施形態に係るマトリクスの等価回路を3行×3列示している。すなわち、図8においては3行×3列の光取り出し部2それぞれに設けられた第1の導電部3及び第2の導電部4とこれらを接続する走査線13が示されている。第4の実施形態に比較して、図6の第N−1ラインの走査線13bN−1と、13aNが共通になって図8の13Nになっており、同様に13bNと13aN+1が共通になって図8の13N+1になっている点に相違がある。すなわち、第Nラインの第1の導電部3と第N−1ラインの第2の導電部4が共通の走査線13Nで接続されている。また第Nラインの第2の導電部4と第N+1ラインの第1の導電部3が共通の走査線13N+1で接続されている。
隣接するライン間で走査線13を共通化することで、これら走査線13に駆動電圧を供給する走査線駆動回路の出力数を半分にすることができ、パネルコストが大幅に低減できる。
第5の実施形態に係る、各走査線13に供給される駆動電圧のタイムチャートを図9に示す。まず、走査線13N−1に電圧+Vを印加し、他の走査線13N、13N+1、13N+2には電圧0が印加されている。この状態では第N−1ラインの光取り出し部2の第1の導電部3には電圧+Vが印加されているが第2の導電部4に印加されている電圧は0であるため、導光体1に接触しないので、第N−1ラインの画素は十分な電圧が印加されず光取出し状態にない。
次に走査線13N−1の電圧を+Vに保ったまま、走査線13Nを−Vに変える。その結果第N−1ライン画素は2Vの電圧が印加され、光取出し状態となる。すなわち、第N−1ラインの光取り出し部2の第1の導電部3には電圧+Vが印加され、第2の導電部4には電圧−Vが印加された状態となるため、第N−1ラインの光取り出し部2と導光体1との間に静電力が働いて、光取り出し部2は導光体1に接触する。第Nライン画素にはVの電圧が印加されており、光取出し状態にはない。
次に走査線13N−1の印加電圧を0に戻し、走査線13Nの印加電圧は−Vのままにし、走査線13N+1の印加電圧を+Vに変える。その結果第N−1ラインの画素14N−1は非選択状態(非光取り出し状態)に、第Nラインの画素14Nは選択状態(光取り出し状態)に、第N+1ラインの画素14N+1は非選択状態(非光取り出し状態)になり、選択ライン(光取り出し状態にあるライン)が第N−1ラインから第Nラインに移行する。
なお、上述したように、第N−1ラインをゼロに戻す際、僅かの時間、逆極性パルス15を印加することで、導光体1に誘起された電荷の中和を促進することができ、結果的に導光体1から光取り出し部材2が早く離れることが出来、応答速度が改善する。
第N−1ラインの画素からの光取出しが完了した後、第Nライン、第N+1ラインと順次光取出し状態を切り替え、さらに光源11から適切な強度または色の光を導光体1へ導入する。
以上の動作を高速に繰返すことで動画像を表示することができ、1秒間に60回、あるいはその倍数のスピードで表示動作が一般的である。
また次の走査期間では、走査線13a、13bに印加した電圧の極性を正負逆にすることで、導光体1の帯電を防ぎ正常な動作を保つことが出来る。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
1 ・・・導光体
2 ・・・光取り出し部
3 ・・・第1の導電部
4 ・・・第2の導電部
5 ・・・駆動回路
6 ・・・クラッド
7 ・・・接触面
8 ・・・液体部分
9 ・・・光路
10 ・・・スペーサ
11 ・・・光源
12 ・・・マイクロレンズ
13 ・・・走査線
14 ・・・画素
15 ・・・逆極性パルス
16 ・・・保持部材
21 ・・・電源
22 ・・・接続部材
23 ・・・筒
1a ・・・導光体の入射面
100 ・・・空間
2 ・・・光取り出し部
3 ・・・第1の導電部
4 ・・・第2の導電部
5 ・・・駆動回路
6 ・・・クラッド
7 ・・・接触面
8 ・・・液体部分
9 ・・・光路
10 ・・・スペーサ
11 ・・・光源
12 ・・・マイクロレンズ
13 ・・・走査線
14 ・・・画素
15 ・・・逆極性パルス
16 ・・・保持部材
21 ・・・電源
22 ・・・接続部材
23 ・・・筒
1a ・・・導光体の入射面
100 ・・・空間
Claims (9)
- 光源と、
前記光源からの光を一端側から他端側へ向かって導く導光体と、
前記導光体の一側面と対向して設けられた第1の導電部と第2の導電部とを有し、前記第1の導電部から前記第2の導電部に向かう方向は、前記一側面に沿っており、前記第1の導電部と前記第2の導電部とに電圧が印加されると電圧が印加されない状態よりも前記一側面に接近して前記導光体内の光を取り出す光取り出し部と、
前記第1の導電部と前記第2の導電部の間に電圧を印加する駆動回路と、
を具備し、
前記駆動回路は、前記第1の導電部と前記第2の導電部それぞれに互いに逆極性の電圧を印加し、前記導光体の前記第1の導電部、前記第2の導電部それぞれと対向する位置に、前記第1の導電部、前記第2の導電部と逆極性の電荷を誘起させて、静電力により、前記導光体の一側面へ前記光取り出し部を接近させることを特徴とする表示装置。 - 前記導光体が複数並行に並べられ、前記光取り出し部がマトリクス状に設けられており、
前記導光体の長軸方向と垂直な行方向に並んだ前記光取り出し部が有する前記第1の導電部同士と前記駆動回路とを接続する第1の走査線と、前記第2の導電部同士と前記駆動回路とを接続する第2の走査線とを更に具備することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記導光体の前記一側面には前記導光体よりも屈折率が低いクラッドで覆われており、
前記クラッドの前記光取り出し部と対向する部分は、厚さが可変であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記クラッドの前記光取り出し部と対向する部分は、前記クラッド以下の屈折率を有する液体で形成されていることを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
- 前記光取出し部材の前記液体と接する面の少なくとも一部は、前記導光体の前記液体と接している面に比較して高い撥水性を有することを特徴とする請求項4記載の表示装置。
- 前記行方向に平行な第N行目の第1の走査線は第N−1行目の第2の走査線と共通に形成され、第N行目の第2の走査線は第N+1行目の第1の走査線と共通に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
- 前記駆動回路は、前記第1の導電部と前記第2の導電部に互いに異なる極性の電圧を一定時間ごとに印加し、かつ、印加するごとに前記第1の導電部及び前記第2の導電部それぞれの前記極性を反対にすることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
- 前記液体は、ジメチルシリコーンオイルであることを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
- 前記光取り出し部と前記導光体一側面の間に、空間と、前記空間を維持するためのスペーサ部を有し、前記光取り出し部は前記第1および第2の導電部への電圧印加に応じて、弾性変形により前記導光体一側面に接近することを特徴とする請求項1記載の表示装置。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02254405A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 空間光変調器 |
JP2002148533A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光変調素子および露光ヘッドならびに画像記録装置 |
JP2005227324A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 表示素子および表示装置 |
JP2008542992A (ja) * | 2005-05-27 | 2008-11-27 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 照明装置 |
Family Cites Families (18)
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---|---|---|---|---|
EP0413387A1 (de) * | 1989-08-16 | 1991-02-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Polarisationshaltige einwellige optische Faser |
EP0595647B1 (en) * | 1992-10-29 | 2002-12-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical address type display device |
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US5999307A (en) * | 1997-09-04 | 1999-12-07 | The University Of British Columbia | Method and apparatus for controllable frustration of total internal reflection |
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AU5477299A (en) * | 1998-08-12 | 2000-03-06 | Rofin Australia Pty Ltd | Fluid light guide |
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US6898335B2 (en) * | 2000-11-15 | 2005-05-24 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical modulator, exposure head and image recording apparatus |
AU2002348840A1 (en) * | 2001-12-10 | 2003-06-23 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Display panel comprising a light guide |
DE60304165T2 (de) | 2002-05-21 | 2006-11-09 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Anzeigevorrichtung mit lichtleitplatte |
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EP1614095A1 (en) * | 2003-04-02 | 2006-01-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Foil display |
US7123796B2 (en) * | 2003-12-08 | 2006-10-17 | University Of Cincinnati | Light emissive display based on lightwave coupling |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02254405A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 空間光変調器 |
JP2002148533A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光変調素子および露光ヘッドならびに画像記録装置 |
JP2005227324A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 表示素子および表示装置 |
JP2008542992A (ja) * | 2005-05-27 | 2008-11-27 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 照明装置 |
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