(57)【要約】【課題】視野角が方位によらずより均一で広い表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、面状の光を出射するバックライトと、一画素において、第１アパーチャがバックライトからの光を通過させる第１アパーチャ層（２２５）と、薄膜トランジスタにより電気的に駆動され、第１アパーチャ層を通過した光の通過を制御する機械的シャッター（２２８）と、第１アパーチャ層の第１アパーチャに対応する第２アパーチャが機械的シャッターを通過した光を通過させる第２アパーチャ層（２１２）と、第２アパーチャ層の第２アパーチャを覆い、第1アパーチャ層と前記第２アパーチャ層との間に充填されている透明流体（２２１）よりも高い屈折率の透明な層である高屈折率層（２１４）と、を備え、第２アパーチャの中央部における高屈折率層の厚さは、第２アパーチャの端部における高屈折率層の厚さより薄く形成されている。【選択図】図１４
2014178489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状の光を出射するバックライトと、
前記バックライトから出射した光を各画素に備えられた微小電気機械的システムからなるシャッター(ＭＥＭＳシャッター)により制御することで画像を表示する表示パネルと、を備える表示装置であって、
一画素において、前記ＭＥＭＳシャッターの移動方向と略平行な方向の長さが短く、これと直交する方向の長さが長い異方性の形状をした少なくとも一つの開口を有する第１アパーチャ層と、
前記一画素において、前記第１アパーチャ層の開口に対応して配置され、前記ＭＥＭＳシャッターの移動方向と略平行な方向の長さが短く、これと直交する方向の長さが長い異方性の形状をした少なくともひとつの開口を備える第２アパーチャ層とを有し、
前記一画素において、前記ＭＥＭＳシャッターは前記第1アパーチャ層と前記第２アパーチャ層との間に備えられ、スイッチング素子により電気的に駆動することで前記第１アパーチャ層を通過した光の通過と不通過を制御する（切り替える）ものであり、
前記第1アパーチャ層と前記第２アパーチャ層との間であって、前記ＭＥＭＳシャッターが備えられる空間は透明流体で満たされており、
前記第２アパーチャ層の開口には前記透明流体よりも屈折率が高く透明な層である高屈折率層を備え、
前記高屈折率層は前記第２アパーチャ層の開口の中央部における厚さが、前記第２アパーチャ層の開口の端部における厚さより薄い、ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、前記第1のアパーチャ層と前記第２のアパーチャ層の開口は共にその形状が矩形であることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表示装置において、前記第1のアパーチャ層と前記第２のアパーチャ層の開口は共に２つ以上であることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の表示装置において、
前記高屈折率層は、
前記第２アパーチャ層上に形成された有機材料からなる第１高屈折率層と、
前記第１高屈折率層上に形成された無機材料からなる第２高屈折率層と、により構成されている、ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の表示装置において、
前記高屈折率層は、酸化シリコン、酸化チタン、酸化ニオブ及び窒化シリコンから選択された材料により形成されている、ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の表示装置において、
前記ＭＥＭＳシャッターの移動方向と略平行な方向であって、前記第１および第２アパーチャの開口形状の長さが短い方の方向を短軸方向、これと直交し、長さが長い方の方向を長軸方向とすると、
前記バックライトから出射される光の強さについての前記短軸方向の半値角は、前記長軸方向の半値角より小さい、ことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の表示装置において、
前記バックライトは、前記第１及び第２アパーチャの開口の前記長軸方向に延びる稜線を有するプリズムシートを有している、ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特に画素に微小電気機械システムを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信端末やテレビ受像機において薄型表示装置が広く用いられている。このような表示装置のうちの一つである液晶表示装置は多くの端末において利用されている。液晶表示装置は、液晶パネルの２つの基板の間に封じ込められた液晶分子の配向を変化させることにより、バックライトから液晶パネルに照射された光の透過度合いを変化させて、画像を表示させる表示装置である。
【０００３】
一方で、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム）と呼ばれる微細加工技術を利用した構造が各分野において利用されており、表示装置の分野においても注目されている。特許文献１は、各画素にＭＥＭＳのシャッター機構を取り入れ、シャッター機構内のシャッターを動かして、アパーチャを通過してくるバックライトからの光の透過又は遮断を行って明るさを調節することにより、画像を表示する表示装置を開示している。
【０００４】
特許文献２は、視野角の均一化を図るために、ＭＥＭＳシャッターを含む表示装置において、複数のアパーチャを幾何学的に対称なパターンとして２次元平面上に配置することについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９７６６８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０９６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＭＥＭＳシャッターの移動距離は画素サイズと比較すると小さい。このためＭＥＭＳパネルの透過率を上げるためにアパーチャ（開口）の形状はＭＥＭＳシャッターの移動方向と平行な方向の長さが短く、これと直交する方向の長さが長い異方性の形状とすることが望ましい。より具体的にはアパーチャの形状をＭＥＭＳシャッターの移動方向と平行な方向を短辺とする矩形とし、複数個設けることが望ましい。尚、本明細書ではアパーチャの形状を説明する際、ＭＥＭＳシャッターの移動方向と平行な方向で、長さが短い方向を短軸方向、これと直交する方向を長軸方向と呼ぶこととする。アパーチャの形状をこのような異方性がある形状にする場合、アパーチャの短軸方向に関しては視野角が狭くなるという問題が生じる。すなわち、アパーチャの長軸方向と平行な方位において斜めから観察した時の輝度と比較すると短軸方向と平行な方位では、斜めから観察した時の輝度が低く、視野角が狭くなる。つまり、視野角に方位依存性が生じてしまう。特許文献２では、視野角の均一化を図っているが、開口率を下げずに同一画素内に動作方向の異なるシャッターを配置することは難しく、また、斜めから観察した際、明るさの異なる画素が交互に並ぶことになるため、観察者にとって違和感となる恐れがある。
【０００７】
本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、ＭＥＭＳシャッターにより表示制御を行う表示装置において、アパーチャの短軸方向と平行な方位の視野角がより広く、それにより視野角の方位依存性がより小さい表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の表示装置は、面状の光を出射するバックライトと、前記バックライトから出射した光を各画素に備えられた微小電気機械的システムからなるシャッター(ＭＥＭＳシャッター)により制御することで画像を表示する表示パネルと、を備える表示装置であって、一画素において、ＭＥＭＳシャッターの移動方向と平行な方向（短軸方向）の長さが短く、これと直交する方向（長軸方向）の長さが長い異方性の形状をした少なくとも一つの開口を有する第１アパーチャ層と、前記一画素において、前記第１アパーチャ層の開口に対応して配置され、前記ＭＥＭＳシャッターの移動方向と平行な方向（短軸方向）の長さが短く、これと直交する方向（長軸方向）の長さが長い異方性の形状をした少なくともひとつの開口を備える第２アパーチャ層とを有し、前記一画素において、前記ＭＥＭＳシャッターは前記第1アパーチャ層と前記第２アパーチャ層との間に備えられ、スイッチング素子により電気的に駆動することで前記第１アパーチャ層を通過した光の通過と不通過を制御する（切り替える）ものであり、前記第1アパーチャ層と前記第２アパーチャ層との間であって、前記ＭＥＭＳシャッターが備えられる空間は透明流体で満たされており、前記第２アパーチャ層の開口には前記透明流体よりも屈折率が高く透明な層である高屈折率層を備え、前記高屈折率層は前記第２アパーチャ層の開口の中央部における厚さが、前記第２アパーチャ層の開口の端部における厚さより薄い、ことを特徴とする表示装置である。
【０００９】
また、本発明の表示装置おいて、前記第1のアパーチャ層と前記第２のアパーチャ層の開口は共にその形状が矩形であり、さらに、複数であってもよい。
【００１０】
また、本発明の表示装置において、前記高屈折率層は、前記第２アパーチャ層上に形成された有機材料からなる第１高屈折率層と、前記第１高屈折率層上に形成された無機材料からなる第２高屈折率層と、により構成されていてもよい。
【００１１】
また、本発明の表示装置において、前記高屈折率層は、酸化シリコン、酸化チタン、酸化ニオブ及び窒化シリコンから選択された材料により形成されていてもよい。
【００１２】
また、本発明の表示装置において、前記バックライトから出射される光の強さについての前記短軸方向の半値角は、前記長軸方向の半値角より小さくてもよい。
【００１３】
また、本発明の表示装置において、前記バックライトは、前記第1及び第２アパーチャ層の開口の前記長軸方向に延びる稜線を有するプリズムシートを有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の表示装置に係る、各画素のシャッター機構により表示画像の制御を行うＭＥＭＳシャッター表示装置について示す図である。
【図２】図１のＭＥＭＳパネルの制御構成を示す図である。
【図３】ＭＥＭＳシャッター表示装置のシャッター閉状態について説明するための断面図である。
【図４】ＭＥＭＳシャッター表示装置のシャッター開状態について説明するための断面図である。
【図５】ＭＥＭＳパネルの一画素におけるバックライトからの光の透過を制御する３つの層について抽出して示す斜視図である。
【図６】ＭＥＭＳパネルの一画素における、第１アパーチャ層及び第２アパーチャ層の各アパーチャの配置について表示面の正面からの視野により示す概略平面図である。
【図７】第２アパーチャ層のアパーチャ付近の概略断面図である。
【図８】図７の高屈折率層の変形例である高屈折率層について、図７と同様の視野により示す概略断面図である。
【図９】ＭＥＭＳパネルとバックライトの構成について概略的に示す分解斜視図である。
【図１０】第１実施形態のバックライトの構成について概略的に示す平面図である。
【図１１】図９の導光板の断面形状の一例を示す概略断面図である。
【図１２】図９のバックライトのプリズムシートの概略構成の一例を示す模式断面図である。
【図１３】バックライトの輝度と視野角の関係（輝度の視野角特性）の一例を示すグラフである。
【図１４】ＭＥＭＳパネルの概略断面構造を示し、シャッター開時の光の状態を説明するための図である。
【図１５】ＭＥＭＳパネルの概略断面構造を示し、シャッター閉時の光の状態を説明するための図である。
【図１６】本発明の第２実施形態の表示装置に係る、ＭＥＭＳシャッター表示装置のＭＥＭＳパネルとバックライトの構成について概略的に示す分解斜視図である。
【図１７】図１６のバックライトのプリズムシートの概略構成を示す模式断面図である。
【図１８】本発明の第３実施形態の表示装置に係る、ＭＥＭＳシャッター表示装置のＭＥＭＳパネルとバックライトの構成について概略的に示す分解斜視図である。
【図１９】バックライトの導光板の断面構成の一例を示す概略断面図である。
【図２０】図１８のバックライトのプリズムシートの概略構成の一例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の表示装置に係る、各画素のシャッター機構により表示画像の制御を行うＭＥＭＳシャッター表示装置１００について示す図である。この図１に示されるように、ＭＥＭＳシャッター表示装置１００は、面状の光を出射するバックライト１５０と、バックライト１５０からの光の透過をＭＥＭＳシャッター２２８（後述）により制御するＭＥＭＳパネル２００と、バックライト１５０を構成する光源の発光動作を制御する発光制御回路１０２と、ＭＥＭＳパネル２００のＭＥＭＳシャッター２２８の動作を制御する表示制御回路１０６と、発光制御回路１０２及び表示制御回路１０６の統括的な制御を行うシステム制御回路１０４と、を有している。
【００１７】
図２は、図１のＭＥＭＳパネル２００の制御構成を示す図である。ＭＥＭＳパネル２００の表示領域には画素２０６がマトリクス状に配置されており、画素２０６には行方向に走査信号線２０４、列方向に信号線２０２が接続されている。走査信号線２０４の一端には走査信号線駆動回路２０３が接続されており、信号線２０２の一端には信号入力回路２０１が設けられている。信号入力回路２０１にはパネル制御線１０８が入力され、信号入力回路２０１は走査信号線駆動回路２０３の制御も行っている。ＭＥＭＳパネル２００にパネル制御線１０８から画像データが入力されると、信号入力回路２０１は所定のタイミングで走査信号線駆動回路２０３を制御しつつ、シャッターの開閉のタイミングを信号線２０２に入力する。各画素２０６は走査信号線２０４に入力されるタイミングで、信号線２０２から開閉の指示を受信する。なお、本発明はこの制御構成に限定されるものではない。
【００１８】
図３及び図４は、ＭＥＭＳシャッター表示装置１００のシャッター閉状態とシャッター開状態について説明するための断面図である。
【００１９】
図３及び図４に示す通り、バックライト１５０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を用いた光源１５１と、光源１５１から出射された光が側面から入射され、ＭＥＭＳパネル２００側に出射する導光板１５２とから構成されている。ＭＥＭＳパネル２００は、バックライト１５０側に配置されたＭＥＭＳシャッターアレイ２２０と、表示装置の画面の観察者側に配置された形成されたアパーチャプレート２１０とにより構成されている。
【００２０】
ＭＥＭＳシャッターアレイ２２０は、絶縁基板である透明基板２２６と、透明基板２２６の上に形成され、アパーチャ（開口）を有する第１アパーチャ層２２５と、薄膜トランジスタなどから構成されるスイッチング素子やそれと接続される配線などを備えたスイッチング素子層２２２と、ＭＥＭＳシャッター２２８と、により構成されている。
【００２１】
アパーチャプレート２１０は、絶縁基板である透明基板２１１上に成膜されたアパーチャを有する遮光膜により形成された第２アパーチャ層２１２と、この遮光膜のアパーチャを覆うように形成された高屈折率層２１４と、を有している。ここで、ＭＥＭＳシャッターアレイ２２０及びアパーチャプレート２１０は、これらの間に透明流体２２１を充填して、シール２３４により封止するように重ねて配置されている。このため、ＭＥＭＳシャッター２２８は透明流体２２１内で動作することになる。透明流体２２１としては、シリコーンオイルなどの液体や、窒素などの不活性ガス、或いは空気などの気体を用いることができる。シール２３４の外側には導電材料からなる導電部２３５が形成され、ＭＥＭＳシャッター２２８と第２アパーチャ層２１２との間に電位差が発生しないようにしている。
【００２２】
第１アパーチャ層２２５はバックライト側の面が光の反射率が高い光反射層２２４となっており、その逆側は光の反射率が低い反射抑制層２２３となっている。光反射層２２４は反射率の高い金属層から構成すればよく、例えば銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、あるいはこれらの合金を用いることができる。必要に応じて透明基板２２６と光反射層２２４の間に誘電体多層膜からなる増反射層を設けてもよい。増反射層には公知の技術を用いればよく、例えば高屈折率と低屈折率の２種類の層を交互に積層したものを用いればよい。具体的には光の波長をλ、層の屈折率をｎとしたときに、λ／４ｎの光学的厚さとなるように高屈折率と低屈折率の層を積層すればよい。なお、層の数を増やすことで所定の波長における反射率をより高めることができるが、コスト及び波長帯域の広さを考慮すると、２層、または４層が現実的である。
【００２３】
また、低屈折率層としてはＳｉＯｘを用いることができ、高屈折率層としてはＳｉＮｘ、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５などを用いることができる。
【００２４】
反射抑制層２２３は光の反射率を抑制できる層であればよい。例えば、光反射層２２４の上に反射率が低い金属材料や無機材料、または黒色のレジストなどの有機材料を積層してもよい。或いは、光反射層２２４との間で光の干渉を利用して反射率を抑えるような積層膜を形成してもよい。バックライト１５０から出射した光のうち、第１アパーチャ層２２５のアパーチャを通過した光の通過及び不通過をＭＥＭＳシャッター２２８が制御することにより、すなわち画像情報に応じてシャッターの開閉を行うことにより画像が形成される。
【００２５】
第２アパーチャ層２１２はＭＥＭＳシャッター２２８をすり抜けた光を遮断したり、外部から入射する光の反射を防止することで表示装置の視認性や画質を高める機能を有すると共に、外部から内部へ侵入する光を遮断する機能を有する。このため、第２アパーチャ層２１２は、バックライト側及び観察者側の両面の反射率が低く、光の透過が無いことが望ましい。例えば黒色のレジスト材料、或いは、金属層及びその金属層との間で光の干渉を利用して反射率を抑えるように設計された積層膜などから構成すればよいが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００２６】
図５は、ＭＥＭＳパネル２００の１画素２０６におけるバックライト１５０からの光の透過を制御する３つの層について抽出して示す斜視図である。本発明のＭＥＭＳパネルでは第１アパーチャ層２２５にＭＥＭＳシャッター２２８の移動方向に平行な方向（短軸方向）の長さが短く、これと直交する方向（長軸方向）の長さが長い異方性の開口を備える。本実施例では、この図に示されるように第１アパーチャ層２２５は、１つの画素に、アパーチャ幅Ｗ１すなわち短軸方向の長さＷ１で長軸方向の長さＬの２つの略矩形のアパーチャ２２７が幅方向に間隔Ｄ１を空けて配置されている。また、ＭＥＭＳシャッター２２８は、中央部分に１つのアパーチャ２２９を有している。第２アパーチャ層２１２は、アパーチャ幅Ｗ２すなわち短軸方向の長さＷ２で長軸方向の長さＬの２つの略矩形のアパーチャ２１３が幅方向に間隔Ｄ２を空けて配置されている。
【００２７】
図６は、ＭＥＭＳパネル２００の一画素における、第１アパーチャ層２２５及び第２アパーチャ層２１２の各アパーチャの配置について表示面の正面からの視野により示す概略平面図である。この図に示されるように、第２アパーチャ層２１２のアパーチャ２１３の幅Ｗ２は第１アパーチャ層２２５のアパーチャ２２７の幅Ｗ１よりも大きくする。これは、第１アパーチャ層２２５と第２アパーチャ層２１２の位置がずれたときに正面方向の明るさが急激に低下しないようにする、あるいは、短軸方向と平行な方位において斜め方向の輝度の低下を抑制する、などの理由による。また、本実施形態においては、第１アパーチャ層２２５のアパーチャ２２７の中心軸Ｃ１は、第２アパーチャ層２１２のアパーチャ２１３の中心軸Ｃ２と一致しているが、これに限られるものではなく、例えば、中心軸Ｃ２が画素中央部から遠ざかる方向、すなわち画素の端部の方向にずれていてもよい。
【００２８】
図７は、第２アパーチャ層２１２のアパーチャ２１３付近の概略断面図である。第２アパーチャ層２１２は上述のとおり、黒色のレジスト材料、或いは、金属層及びその金属層との間で光の干渉を利用して反射率を抑えるように設計された積層膜などから構成することができ、そのアパーチャ２１３はフォトリソグラフィーなど既存のプロセス技術を用いて形成すればよい。アパーチャ２１３には、第１アパーチャ層２２５及び第２アパーチャ層２１２の間に設けられる透明流体２２１よりも屈折率が高く、可視光の透過率が９０％以上の透明体から構成された高屈折率層２１４が形成されている。透明流体はシリコーンオイルなどの液体や、窒素などの不活性ガス、或いは空気などの気体を用いることができる。いずれにしても高屈折率層２１４は透明流体よりも屈折率が高い必要があるため、少なくともシリコーンオイルの屈折率１．３５程度より大きいことが望ましい。このような材料としてはアクリル系の透明レジストなどの有機系透明材料や、酸化シリコン、酸化チタン、酸化ニオブなどの酸化物や窒化シリコンなどの窒化物など無機の透明材料を用いることができる。
【００２９】
高屈折率層２１４として有機系の材料を用いる場合は塗布工程によって層を形成するが、塗布工程時の材料の粘度を適切に調整することで、図７に例示するように、高屈折率層２１４の厚さをアパーチャ２１３内において異ならせることができる。つまり、アパーチャ２１３の中心における高屈折率層２１４の厚さＴｃがアパーチャ周縁の厚さＴｅよりも薄い凹レンズ状に形成することができる。特にアパーチャ２１３の短軸方向では、長軸方向と比較して、アパーチャの長さＷ２が狭いため、高屈折率層の表面は傾きが異なる曲面状の部分の割合が広くなる。
【００３０】
一方、高屈折率層２１４として無機材料を用いる場合は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相成長）やスパッタリング法などの成膜方法を用いることが一般的だが、この場合は下地の形状に倣った層が形成されやすい。
【００３１】
図８は、図７の高屈折率層２１４の変形例である高屈折率層２１５について、図７と同様の視野により示す概略断面図である。この図に示されるように、高屈折率層として無機材料を用いる場合は、複数の高屈折率層、例えば高屈折率層２１６及び高屈折率層２１７を積層することで、アパーチャの中心の高屈折率層２１５の厚さＴｃがアパーチャ周縁近傍の厚さＴｅよりも薄い状態を実現してもよい。図８では高屈折率層２１５が２層で構成された場合を示すが、この場合、第１高屈折率層２１６及び第２高屈折率層２１７の材料は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３２】
例えば、第１高屈折率層２１６は有機系の材料とし、第２高屈折率層２１７は無機材料とすると、第１高屈折率層２１６の表面は曲面状のレンズ形状となるため、その上に積層する第２高屈折率層２１７の表面形状も曲面状のレンズ形状とすることができる。あるいは、第１高屈折率層２１６はアパーチャの中心に相当する領域のみ除去することで、高屈折率層全体のアパーチャ中心の厚さＴｃがアパーチャ周縁の厚さＴｅよりも薄い状態を実現してもよい。
【００３３】
尚、アパーチャの高屈折率層は３層以上の多層膜から構成してもよく、この場合は干渉効果を利用して高屈折率層での反射を低減するようにしてもよい。この場合、開口率の透過率が向上し、より明るい画像が得られるようになる。また、本発明の高屈折率層はこれらの例に限定されるものではない。
【００３４】
図９は、ＭＥＭＳパネル２００とバックライト１５０の構成について概略的に示す分解斜視図である。図１０は、バックライト１５０の構成について概略的に示す平面図である。この図に示されるように、バックライト１５０は、導光板１５２、複数の光源１５１、反射シート１５３、プリズムシート１５４を有し、必要に応じてＭＥＭＳパネル２００との間にさらに拡散シート１５８（図１２参照）を備えてもよい。導光板１５２は、光源１５１が発した光を面状の照明光に変換する透明な板状の光学部品である。導光板１５２は反射シート１５３とプリズムシート１５４との間に配置されており、光源１５１から発した光を主としてプリズムシートと対向する矩形の面の領域ＡＲから出射させる構成になっている。
【００３５】
以下の説明では、導光板１５２においてプリズムシート１５４に対向している面を表面（おもてめん）または出光面と呼び、反射シート１５３に対向している面を裏面と呼ぶ。光出射面の領域ＡＲの形状は、照射対象物であるＭＥＭＳパネルの表示領域と同様の長方形である。また、図９に示されるように、導光板１５２において光源１５１が近接配置される端面の長手方向をｘ方向、この端面と垂直な方向をｙ方向とし、表示面（出光面）に垂直な出光方向をｚ方向とする。
【００３６】
光源１５１は、小型、高発光効率、低発熱といった条件を満たすものが望ましく、このような光源１５１としては、たとえば、冷陰極蛍光管や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diodes）が挙げられる。本実施形態においては、光源１５１として発光ダイオードを用いた場合を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。光源１５１として発光ダイオードを用いる場合、発光ダイオードは点状の光源であるため、たとえば、図９および図１０に示すように、導光板１５２の端面に沿って複数個（図９および図１０では４個）の光源１５１を並べて配置する。なお、光源１５１の数および配置の方法は、適宜変更可能である。
【００３７】
また、カラー表示を行う場合は、光源１５１として、赤色、緑色、および青色の三原色を発光する発光ダイオードを用いる。あるいは、三原色を発光する発光ダイオードに白色発光の光源を含めてもよい。尚、光源１５１は、配線を通じて電源および点灯／消灯を制御する発光制御回路１０２に接続されている。
【００３８】
導光板１５２の裏面側に配置された反射シート１５３は、導光板１５２の裏面から出射した光を導光板１５２に戻して有効利用するためのものである。反射シート１５３としては、たとえば、高い反射率を有する反射層を、樹脂板または高分子フィルム等の支持基材上に形成したものを用いることができる。反射層は、たとえば、支持基材上にアルミニウムや銀等の反射率の高い金属薄膜を蒸着法やスパッタリング法等により成膜する、支持基材上に増反射膜となるように誘電体多層膜を形成する、あるいは支持基材上に光反射性の塗料をコートするなどの方法で形成することができる。また、反射シート１５３は、たとえば、屈折率の異なる透明媒体を複数層積層することで反射手段として機能するようにしたものであってもよい。
【００３９】
導光板１５２の表面側に配置されたプリズムシート１５４は、導光板１５２の出光面から出射した光の進行方向を変える機能を備える光学シートである。プリズムシート１５４は、複数のプリズムからなるプリズム列を備えており、図９および図１０に示されるように、プリズムシート１５４のプリズム稜線１５５は、導光板１５２の光源１５１を近接配置した端面の長手方向と平行な方向に延びている。
【００４０】
導光板１５２から見てプリズムシート１５４の上側に必要に応じて拡散シート１５８（図１２参照）を配置してもよい。拡散シート１５８はプリズムシート１５４を通過した光を拡散させて、たとえば、バックライト１５０から出射する光の出射角度の分布を調整したり、バックライト１５０の光出射面内の輝度分布の均一性を向上するためのものである。拡散シート１５８は、必要に応じて設けるものであり、公知のバックライトにおいて用いられているものでよく、具体的な説明は省略する。
【００４１】
なお、図１０に併記されている方位角θは、導光板１５２の光源１５１が近接配置される端面の長手方向を０度とし、導光板１５２を出光面の上から見たときの反時計回りの角度を正とする角度として定義される。
【００４２】
図１１は、図９の導光板１５２の断面形状の一例を示す概略断面図である。なお、図１１は、図９に示したｘｙｚ座標系におけるｙｚ平面と平行な断面における断面図である。導光板１５２の材料としては、可視光に対して透明で光の損失が少ないものを用いればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂等を用いることができる。
【００４３】
導光板１５２は、たとえば、図１１に示すように、光源１５１から出射して光源１５１側の端面から入射した光Ｌを導波させつつ、その一部を出光面から出射させることで、光源光を面状の光に変換する機能を有するものである。このとき、導光板１５２は可視光に対して透明な略矩形の板状部材から構成され、かつ、端面から入射して導光板１５２を導波する光Ｌを出光面から出射させるための傾斜部（光取り出し構造１５６）を有する。図１１には、光取り出し構造１５６の一例として、導光板１５２の裏面に設けたＶ字型の構造が示されている。
【００４４】
なお、光取り出し構造１５６は公知の技術を用いればよく、たとえば、導光板１５２の裏面に微細な段差や、凹凸形状、レンズ形状などを形成したり、あるいは白色顔料によるドット印刷を施したりするなどの、導光板１５２を導波する光Ｌの進行角度（表面への入射角度）を変える構造により実現することができる。なお、導光板１５２の製造コストや導光板１５２から出射する光の効率や指向性を考慮すると、導光板１５２の裏面に導波する光の進行角度を変化させる微細な形状を形成することが望ましい。微細な形状は、導光体内を導波する光の進行角度を変えることができる傾斜面を備えるものであればよく、段差、凹凸、レンズ状などの形状により実現できる。
【００４５】
導光板１５２に入射した光Ｌは、導光板１５２の表面および裏面で全反射をしながら、主としてｙ軸方向に導波する。このとき、光Ｌが光取り出し構造で反射すると、反射した後の光の進行角度β（表面への入射角度）は反射前よりも小さくなる。このとき、進行角度βが臨界角、すなわち全反射条件を満たす最小の角度よりも小さくなると、光Ｌの一部は表面で屈折しながら導光板から出射角度αで出射する。
【００４６】
なお、光源１５１から出射して導光板１５２に入射する光Ｌには、図１０に例示したように、進行方向がｙ軸方向と平行でない成分も含まれている。しかしながら、大部分の光は光源１５１が近接配置される導光板１５２の端面から、対向する端面の方向に向かって進行する。すなわち、導光板１５２を導波する光の主たる進行方向は、導光板１５２の端面に直交する方向（ｙ軸方向）である。
【００４７】
次に、本発明のプリズムシート１５４の構造について詳細に述べる。図１２は、図９の
バックライト１５０のプリズムシート１５４の概略構成の一例を示す模式断面図であり、図９に示したｘｙｚ座標系におけるｙｚ平面と平行な断面、すなわち導光板１５２を導波する光の主たる進行方向と平行な断面で見た断面構成を示している。プリズムシート１５４は、図１２に示されるように、透明なフィルムを基材とし、その表面にプリズムを列状に形成したものを用いることが生産性など産業上の有用性を考慮すると現実的である。但し、本発明はプリズムシート１５４の構造や製法を限定するものではなく、例えば基材部分とプリズム部分が不可分な一体成型されたものでもよい。基材となる透明フィルムとしては、たとえば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、ポリカーボネートフィルムなどの透明体を用いることができる。
【００４８】
本実施形態のプリズムシート１５４は、導光板１５２側にプリズム列を有する。このプリズム列は導光板１５２から出射した光Ｌの方向をプリズムの頂点からみて相対的に光源１５１から遠い側の傾斜面で全反射することで略正面方向に変える機能を有する。
【００４９】
この様な構造を用いたバックライト１５０では、出射する光の指向性が方位角によって異なる。図１３は、このようなバックライト１５０の輝度と視野角の関係（輝度の視野角特性）の一例を示すグラフである。図に例示する通り、輝度の半値角φは、プリズムシート１５４のプリズム稜線の方向ＰＬと直交する方向、すなわち、ｙ軸方向の半値角φｙがｘ軸方向の半値角φｘよりも狭くなる。本実施形態においては、図９や図１０に例示する通り、ＭＥＭＳパネル２００のアパーチャの長軸方向ＡＬと、バックライト１５０のプリズムシート１５４のプリズム稜線の方向ＰＬを略等しくする。換言するとＭＥＭＳパネル２００のアパーチャの短軸方向と、バックライト１５０のプリズムシート１５４のプリズム稜線の方向ＰＬが略直交するように配置する。このような構造とすることで、アパーチャの短軸方向と平行な方位では、輝度の視野角が狭い、つまり、輝度の半値角φが狭い、指向性が強い光が入射するようになる。
【００５０】
図１４及び１５はＭＥＭＳパネル２００の概略断面構造を示し、それぞれシャッター開時とシャッター閉時の光の状態を説明するための図である。図１４のシャッター開状態では、第１アパーチャ層２２５のアパーチャを通過した光の一部は第２アパーチャ層２１２を通過する際、アパーチャに設けられた高屈折率層２１４によってその進行方向が変わり、輝度の視野角が広がる。この際、上記構成のバックライト１５０を用いることで、バックライト１５０からの出射光はアパーチャの短軸方向においてより指向性が強い光となっている。このため、従来のバックライト（アパーチャの短軸方向の輝度の半値角を狭めていないバックライト）を用いた場合に、第２アパーチャ層２１２で遮断され損失となっていた光に相当する光の一部が第２アパーチャ層２１２のアパーチャ２１３を通過するようになる。このため、バックライトから出射する光のＭＥＭＳパネル２００の透過率はより高くなり、透過率が高くなった分、表示装置の斜め方向の輝度を向上することができるようになる。
【００５１】
また、図１５に例示するシャッター閉の状態では、従来のバックライト（アパーチャの短軸方向の輝度の半値角を狭めていないバックライト）の場合には第１アパーチャ層２２５のアパーチャを通過した光のうち、ＭＥＭＳシャッター２２８で反射した光の一部が隣接する第２アパーチャ層２１２のアパーチャ２１３から漏れていた。これに対し、上記構成のバックライト１５０を用いる場合、バックライト１５０からの出射光はアパーチャ２１３の短軸方向においてより指向性が強い光であるため、ＭＥＭＳシャッター２２８で反射した光の大部分は第２アパーチャ層２１２で遮断できるようになる。このため、黒（暗）表示時の斜め方向の光漏れが抑制される。つまり、本発明の表示装置では、第1及び第２のアパーチャ層のアパーチャの短軸方向と平行な方位において、斜め方向における明表示の明るさは向上し、さらに、黒（暗）表示はより暗くなるためコントラスト比が向上する。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の表示装置によれば、従来、視野角が狭かったアパーチャの短軸方向と平行な方位において、斜め方向の輝度を高められる。さらに、同方位における黒表示時の光漏れが低減するためコントラスト比が向上する。つまり、アパーチャの短軸方向と平行な方位の視野角が広くなる。このため、視野角の方位角依存性がより小さい表示装置を実現できる。。
【００５３】
［第２実施形態］
図１６は、本発明の第２実施形態の表示装置に係る、ＭＥＭＳシャッター表示装置のＭＥＭＳパネル２００とバックライト３５０の構成について概略的に示す分解斜視図である。本実施形態におけるＭＥＭＳシャッター表示装置の構成は、第１実施形態のバックライト１５０の構成をバックライト３５０に変更したものであり、その他の第１実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。バックライト３５０は、プリズムシート３５４のプリズム列がＭＥＭＳパネル２００側に設けられている点で第１実施形態のプリズムシート１５４と異なっている。
【００５４】
図１７は、図１６のバックライト３５０のプリズムシート３５４の概略構成を示す模式断面図であり、図１６に示したｘｙｚ座標系におけるｙｚ平面と平行な断面、すなわち導光板を導波する光の主たる進行方向と平行な断面で見た断面構成を示している。
【００５５】
プリズムシート３５４は、図１７に示されるように、透明なフィルムを基材とし、その表面にプリズムを列状に形成したものを用いることが生産性など産業上の有用性を考慮すると現実的である。但し、本発明はプリズムシート３５４の構造や製法を限定するものではなく、例えば基材部分とプリズム部分が不可分な一体成型されたものでもよい。基材となる透明フィルムとしては、たとえば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、ポリカーボネートフィルムなどの透明体を用いることができる。
【００５６】
プリズムシート３５４はＭＥＭＳパネル２００側にプリズム列を有する。このプリズム列は導光板１５２から出射した光Ｌをプリズムの頂点からみて相対的に光源から遠い側の傾斜面で屈折させることで略正面方向に向ける機能を有する。
【００５７】
このような構造を用いたバックライト３５０では、出射する光の指向性が方位角によって異なる。具体的には輝度の半値角はプリズムシート３５４のプリズム稜線の方向ＰＬと直交する方向、すなわち、ｙ軸方向がｘ軸方向よりも狭くなる。本実施形態においても、図１６に例示する通り、ＭＥＭＳパネル２００のアパーチャ２１３の長軸方向ＡＬと、バックライト３５０のプリズムシート３５４のプリズム稜線の方向ＰＬを略等しくする。換言するとＭＥＭＳパネル２００のアパーチャ２１３の短軸方向と、バックライト３５０のプリズムシート３５４のプリズム稜線の方向ＰＬが略直交するように配置する。この様な構造とすることで、アパーチャ２１３の短軸方向と平行な方位では、輝度の視野角が狭い、つまり、輝度の半値角φが狭い、指向性が強い光が入射するようになる。この場合、シャッター開状態では、第１アパーチャ層２２５のアパーチャを通過した光の一部は第２アパーチャ層２１２を通過する際、アパーチャに設けられた高屈折率層２１４によってその進行方向が変わるため、輝度の視野角が広がる。この際、バックライト３５０からの出射光はアパーチャの短軸方向においてより指向性が強い光となっているため、従来のバックライト（アパーチャの短軸方向の輝度の半値角を狭めていないバックライト）の場合に、第２アパーチャ層２１２で遮断され損失となっていた光に相当する光の一部が、上記バックライト３５０を用いることにより、第２アパーチャ層２１２のアパーチャ２１３を通過するようになる。このため、ＭＥＭＳパネルの透過率はより高くなり、表示装置の斜め方向の輝度をより高めることができるようになる。
【００５８】
また、シャッター閉の状態では、第１アパーチャ層２２５のアパーチャ２２７を通過した光のうち、従来のバックライト（アパーチャの短軸方向の輝度の半値角を狭めていないバックライト）の場合に、シャッターで反射して隣接する第２アパーチャ層２１２のアパーチャ２１３から漏れていた。これに対し、上記バックライト３５０を用いた場合、バックライト３５０からの出射光はアパーチャの短軸方向においてより指向性が強い光となっているため、第２アパーチャ層２１２で遮断できるようになる。このため、黒表示時の斜め方向の光漏れが抑制される。つまり、本実施例においても、第1及び第２のアパーチャ層のアパーチャの短軸方向と平行な方位において、斜め方向における明表示の明るさは向上し、さらに、黒（暗）表示はより暗くなるためコントラスト比が向上する。すなわち、アパーチャの短軸方向と平行な方位の視野角が広くなり、視野角の方位角依存性がより小さな表示装置を実現できる。
【００５９】
［第３実施形態］
図１８は、本発明の第３実施形態の表示装置に係る、ＭＥＭＳシャッター表示装置のＭＥＭＳパネル２００とバックライト４５０の構成について概略的に示す分解斜視図である。本実施形態におけるＭＥＭＳシャッター表示装置の構成は、第１実施形態のバックライト１５０の構成をバックライト４５０に変更したものであり、第１実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。バックライト４５０は、導光板４５２、複数の光源１５１、反射シート１５３、２枚のプリズムシート４５４及び４５５を有し、必要に応じてＭＥＭＳパネル２００とプリズムシート４５４との間にさらに拡散シート１５８を備えてもよい。本実施形態では、特に導光板４５２の表面側に配置したプリズムシートが２枚あることが第１実施形態と異なっており、さらに２枚のプリズムシート４５４及び４５５のプリズム列はＭＥＭＳパネル２００側に設けられている。
【００６０】
図１９は、バックライト４５０における導光板４５２の断面構成の一例を示す概略断面図である。なお、図１９には、図１８に示したｘｙｚ座標系におけるｙｚ平面と平行な断面で見た断面構成、および当該断面の奥行き方向に見える構成を示している。導光板４５２の材料としては、可視光に対して透明で光の損失が少ないものを用いればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂等を用いることができる。
【００６１】
導光板４５２は、光源１５１から出射し、一方の端面から入射した光Ｌを導波させつつ、その一部を表面から出射させることで、光Ｌを面状に変換する機能を有するものである。このとき、導光板４５２は可視光に対して透明な略矩形の板状部材から構成され、かつ、端面から入射して導光板４５２を導波する光Ｌを表面から出射させるための傾斜部（光取り出し構造４５６）を有する。この光取り出し構造４５６は、第１実施形態の導光板１５２のように裏面側に設けられた光取り出し構造１５６としてもよいが、図１９に示すように、導光板４５２の表面側に設けたＶ字型の光取り出し構造４５６としてもよい。
【００６２】
図２０は、図１８のバックライト４５０のプリズムシート４５４及び４５５の概略構成の一例を示す模式断面図であり、図１８に示したｘｙｚ座標系におけるｙｚ平面と平行な断面、すなわち導光板を導波する光の主たる進行方向と平行な断面で見た断面構成を示している。
【００６３】
本実施形態のプリズムシート４５４及び４５５は、図２０に示されるように、透明なフィルムを基材とし、その表面にプリズムを列状に形成したものを用いることが生産性など産業上の有用性を考慮すると現実的である。但し、プリズムシート４５４及び４５５は、その構造や製法を限定するものではなく、例えば基材部分とプリズム部分が不可分な一体成型されたものでもよい。基材となる透明フィルムとしては、たとえば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、ポリカーボネートフィルムなどの透明体を用いることができる。
【００６４】
２枚のプリズムシート４５４及び４５５のうち、導光板側に配置するプリズムシート４５５はそのプリズム稜線の方向ＰＬをｙ軸方向と略平行（θ＝約９０°）となる様に配置する。また、２枚のプリズムシート４５４及び４５５のうち、ＭＥＭＳパネル側に配置するプリズムシート４５４はそのプリズム稜線の方向ＰＬをｘ軸方向と略平行（θ＝約０°）となるように配置する。このような構造を用いたバックライト４５０では、出射する光の指向性が方位角によって異なる。具体的には輝度の半値角はＭＥＭＳパネル２００側に配置したプリズムシート４５４のプリズム稜線の方向ＰＬと直交する方向、すなわち、ｙ軸方向がｘ軸方向よりも狭くなる。本実施形態では、図１８に示される通り、ＭＥＭＳパネル２００のアパーチャの長軸方向ＡＬと、ＭＥＭＳパネル２００側に配置するプリズムシート４５４のプリズム稜線の方向ＰＬを略等しくする。換言するとＭＥＭＳパネル２００のアパーチャの短軸方向と、ＭＥＭＳパネル２００側に配置するプリズムシート４５４のプリズム稜線の方向ＰＬが略直交するように配置する。このような構造とすることで、アパーチャの短軸方向と平行な方位では、輝度の視野角が狭い、つまり、輝度の半値角φが狭い、指向性が強い光が入射するようになる。この場合、シャッター開状態では、第１アパーチャ層２２５のアパーチャを通過した光の一部は第２アパーチャ層２１２を通過する際、アパーチャに設けられた高屈折率層２１４によってその進行方向が変わるため、輝度の視野角が広がる。この際、上記バックライト４５０を用いることにより、バックライト４５０からの出射光はアパーチャの短軸方向においてより指向性が強い光となっている。このため、従来のバックライト（アパーチャの短軸方向の輝度の半値角を狭めていないバックライト）の場合に、第２アパーチャ層２１２で遮断され損失となっていた光に相当する光の一部は第２アパーチャ層２１２のアパーチャ２１３を通過するようになる。このため、ＭＥＭＳパネルの透過率はより高くなり、表示装置の斜め方向の輝度をより高くすることができるようになる。
【００６５】
また、シャッター閉の状態では、第１アパーチャ層２２５のアパーチャを通過した光のうち、従来のバックライト（アパーチャの短軸方向の輝度の半値角を狭めていないバックライト）の場合に、シャッターで反射して隣接する第２アパーチャ層２１２のアパーチャ２１３から漏れていた光の一部は、上記バックライト４５０を用いることにより、バックライト４５０からの出射光がアパーチャの短軸方向においてより指向性が強い光となっているため、第２アパーチャ層２１２で遮断できるようになる。このため、黒表示時の斜め方向の光漏れが抑制される。つまり、本実施例においても、第1及び第２のアパーチャ層のアパーチャの短軸方向と平行な方位において、斜め方向における明表示の明るさは向上し、さらに、黒（暗）表示はより暗くなるためコントラスト比が向上する。すなわち、アパーチャの短軸方向と平行な方位の視野角が広くなり、視野角の方位角依存性がより小さな表示装置を実現できる。
【００６６】
［第４実施形態］
第１実施形態から第３実施形態までは、バックライト側にＭＥＭＳシャッターアレイ２２０が配置され、ＭＥＭＳシャッターアレイ２２０のバックライトとは反対側にアパーチャプレート２１０が配置される構成になっている。しかし、上述の構成に限定されるものではなく、上述の配置に対して、ＭＥＭＳシャッターアレイ２２０とアパーチャプレート２１０の上下関係が逆の状態、つまりバックライト側にアパーチャプレート２１０が配置される構成にしてもよい。
【００６７】
バックライト側にアパーチャプレート２１０が配置され、アパーチャプレート２１０のバックライトとは反対側にＭＥＭＳシャッターアレイ２２０が配置される構成においても、上述の第１実施形態から第３実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６８】
１００  ＭＥＭＳシャッター表示装置、１０２  発光制御回路、１０４  システム制御回路、１０６  表示制御回路、１０８  パネル制御線、１５０  バックライト、１５１  光源、１５２  導光板、１５３  反射シート、１５４  プリズムシート、１５５  プリズム稜線、１５６  光取り出し構造、１５８  拡散シート、２００  ＭＥＭＳパネル、２０１  信号入力回路、２０２  信号線、２０３  走査信号線駆動回路、２０４  走査信号線、２０６  画素、２１０  アパーチャプレート、２１１  透明基板、２１２  アパーチャ、２１３  アパーチャ、２１４  高屈折率層、２１５  高屈折率層、２１６  第１高屈折率層、２１７  第２高屈折率層、２２０  ＭＥＭＳシャッターアレイ、２２１  ＭＥＭＳシャッター層、２２２  薄膜トランジスタ層、２２３  反射抑制層、２２４  光反射層、２２６  透明基板、２２７  アパーチャ、２２８  ＭＥＭＳシャッター、２２９  アパーチャ、２３４  シール、２３５  導電部、３５０  バックライト、３５４  プリズムシート、４５０  バックライト、４５２  導光板、４５４  プリズムシート、４５５  プリズムシート、４５６  光取り出し構造。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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