JP2009244409A - 表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】 見かけ上、画面エリアを囲む枠部の無い表示素子により表示されたような枠無し画像を表示する。
【解決手段】 予め定められた面積の画面エリアと前記画面エリアを囲む枠部とを有し、前記画面エリア内に画像を表示する表示素子１と、前記表示素子１の観察側に配置され、前記表示素子１の画面エリアよりも大きい外形を有する透明部材からなり、前記表示素子１の画面エリアからの出射光を、前記画面エリアの中心部に対応する位置を中心として外方に広がる方向に屈折させ、さらに前記方向に屈折された光を前記画面エリアからの出射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させて観察側へ出射する光学素子１２とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は表示パネルに関する。

液晶表示素子等の表示素子を備えた表示パネルとして、前記表示素子の観察側に、前記表示素子の表示画像を拡大するためのレンズを配置したものがある（特許文献１参照）。
特開２００１−１４２００７号公報

しかし、前記液晶表示素子等の表示素子は、予め定められた面積の画面エリアと、前記画面エリアを囲む枠部とを有し、前記画面エリア内に画像を表示するため、前記表示素子の観察側にレンズを配置した表示パネルの表示は、前記表示素子の画面エリア内の表示画像を拡大して観察可能とするものであり、前記画面エリアを囲む枠部を無くすか、または狭くすることはできない。

この発明は、実質的に枠無しまたは狭枠の画像を表示することができる表示パネルを提供することを目的としたものである。

この発明の請求項１に記載の表示パネルは、
予め定められた面積の画面エリアと、前記画面エリアを囲む枠部とを有し、前記画面エリア内に画像を表示する表示素子と、
前記表示素子の観察側に配置され、前記表示素子の画面エリアよりも大きい外形を有する透明部材からなり、前記表示素子の画面エリアからの入射光を、前記画面エリアの中心部に対応する位置を中心として、入射位置が外方に向かうに従って入射光を大きい角度で屈折させ、前記屈折された光を前記画面エリアからの入射光入射と実質的に平行な方向にへ出射する光学素子と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子は、前記表示素子の枠部の外形と実質的に同じか、それよりも大きい外形を有し、前記表示素子の画面エリアからの出射光を、前記枠部の外形以上の広さの範囲に広げて観察側へ出射することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子は、前記表示素子の画面エリアからの出射光を、その光の入射位置に応じて、前記光学素子の中心から前記入射位置までの距離が長くなるのに伴って前記入射位置とその位置から入射した光の出射位置とのずれ量が大きくなる角度で屈折させることを特徴とする請求項１または２に記載の表示パネル。

請求項４に記載の発明は、前記請求項１に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子は、前記表示素子の画面エリアよりも大きい外形を有し、前記外形により定められる領域が、前記画面エリアの中心部に対応する位置を中心として複数の部分に区画され、これらの複数の区画部毎に、前記表示素子に対向する入射面と観察側に対向する出射面とを有し、前記画面エリアからの出射光を、前記入射面により前記中心からの距離が大きくなる方向に屈折させ、その光を、前記出射面により前記画面エリアからの入射光と実質的に平行な方向へ出射する光屈折部が形成され、これらの複数の光屈折部の前記入射面における光の屈折角が、前記中心から前記複数の光屈折部それぞれまでの距離に応じて、前記距離が長くなるのにともなって順次大きく設定された透明部材からなっていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子の複数の光屈折部のうちの最も外側の光屈折部は、前記表示素子の画面エリア内と枠部の両方に跨って対向する幅に形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記請求項４または５に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子の複数の光屈折部はそれぞれ、前記入射面が、前記表示素子の観察側の面と平行な面に対して前記光学素子の中心から外方に向かって前記表示素子の方向に傾いた傾斜面に形成され、前記出射面が、前記入射面の傾き方向に傾いた傾斜面に形成され、前記入射面と前記出射面との間の前記表示素子の法線方向と平行な方向の厚みが予め定めた値に設定された板状の断面形状を有しており、前記複数の光屈折部の前記入射面の傾き角が、各光屈折部毎に、前記中心から前記複数の光屈折部それぞれまでの距離に応じて、前記距離が長くなるのにともなって順次大きく設定されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、前記請求項６に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子の複数の光屈折部は、前記光学素子の中心回りに同心円状に形成されており、前記複数の光屈折部の入射面と出射面がそれぞれ、前記光屈折部の全周にわたって、前記中心から外方に向かって前記表示素子側に突出する方向に傾斜していることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、前記請求項６に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子の複数の光屈折部は、予め定めた方向と平行なストライプ状に形成されており、前記複数の光屈折部のうちの前記光学素子の中心よりも一方の領域にストライプ状に形成された各光屈折部の入射面と出射面がそれぞれ、前記中心から前記一方の領域の外方に向かって前記表示素子側に突出する方向に傾斜し、他方の方向の領域にストライプ状に形成された各光屈折部の入射面と出射面がそれぞれ、前記中心から前記他方の領域の外方に向かって前記表示素子側に突出する方向に傾斜していることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、前記請求項６に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子の複数の光屈折部は、これらの光屈折部の中心をそれぞれ、前記表示素子の観察側の面と平行な１つの平面上に位置させ、且つ、隣合う前記光屈折部それぞれの入射面の端縁間及び出射面の端縁間に、前記表示素子の法線方向と平行な段差面を設けて形成されていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、前記請求項６に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子の複数の光屈折部は、これらの光屈折部の中心をそれぞれ、前記表示素子の観察側の面に対して中心側が観察側に膨らむ方向に湾曲した１つの曲面上に位置させ、且つ、隣合う前記光屈折部それぞれの入射面の端縁同士及び出射面の端縁同士を互いに一致させて形成されていることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、前記請求項６に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子の複数の光屈折部の入射面と出射面は、いずれも外部に露出した面であり、前記入射面と出射面の傾き角は、各光屈折部毎に同じ角度に設定されていることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、前記請求項６に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子は、前記複数の光屈折部が形成された透明部材と、前記透明部材の前記表示素子に対向する面と前記観察側に対向する面の少なくとも一方に前記複数の光屈折部を覆って設けられ、前記透明部材の屈折率よりも小さい屈折率よりも小さい屈折率を有し、外面が前記表示素子の観察側の面と平行な平坦面に形成された平坦化層とからなっていることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、前記請求項１２に記載の表示パネルにおいて、前記透明部材の前記表示素子に対向する面と前記観察側に対向する面の両方にそれぞれ、互いに等しい屈折率を有する平坦化層が設けられ、前記透明部材の複数の光屈折部の入射面と出射面の傾き角は、各光屈折部毎に同じ角度に設定されていることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、前記請求項１に記載の表示パネルにおいて、前記表示素子は、画面エリアを囲む枠状のシール材を介して接合された観察側とその反対側の一対の基板と、これらの基板間の間隙の前記シール材で囲まれた領域に封入された液晶層と、前記液晶層に電界を印加するための複数の電極と、前記一対の基板のうちの少なくとも観察側基板の外面側に配置された偏光板とからなる液晶表示素子であり、前記光学素子は、前記液晶表示素子の観察側基板とその外面側に配置された前記偏光板との間、または前記偏光板の外面側に配置されていることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、前記請求項１に記載の表示パネルにおいて、前記光学素子は、前記表示素子の観察側の面に対して中心側が観察側に膨らむ方向の凸状に湾曲した曲面からなる出射面と入射面とが形成された透明部材により形成されていることを特徴とする。

この発明の表示パネルによれば、実質的に枠無しまたは狭枠の画像を表示することができる。

（発明の第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施形態を示す表示パネルのハッチングを省略した断面図であり、この表示パネルは、予め定められた面積の画面エリア１ａと前記画面エリア１ａを囲む枠部１ｂとを有し（図２及び図３参照）、前記画面エリア１ａ内に画像を表示する表示素子１と、枠無しまたは狭枠の画像を表示するために前記表示素子１の観察側に配置された光学素子１２とを備えている。

図２は前記表示素子１の一部分の拡大断面図である。この表示素子１は、例えば液晶表示素子であり、予め定めた間隙を設けて対向配置され、画面エリア１ａを囲む枠状のシール材４を介して接合された観察側（図１及び図２において上側）とその反対側の一対の透明基板２，３と、これらの基板２，３間の間隙の前記シール材４で囲まれた領域に封入された液晶層５と、前記液晶層５に電界を印加するための複数の透明電極６，７と、前記一対の基板２，３の外面側にそれぞれ配置された一対の偏光板９，１０とからなっている。

この液晶表示素子１は、前記一対の基板２，３のうちの一方の基板、例えば観察側とは反対側の基板３の前記液晶層５に対向する内面に、前記画面エリア１ａの略全域にマトリックス状に配列させて形成された複数の画素電極６が設けられ、観察側の基板２の前記液晶層５に対向する内面に、前記複数の画素電極６と対向する一枚膜状の対向電極７が設けられたアクティブマトリックス液晶表示素子であり、図２では省略しているが、前記反対側基板３の内面に、前記複数の画素電極６にそれぞれ接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）からなるアクティブ素子と、各行のＴＦＴにゲート信号を供給する複数の走査線と、各列のＴＦＴにデータ信号を供給する複数の信号線とが設けられている。

また、図２では省略しているが、前記観察側基板２の内面には、前記複数の画素電極６と前記対向電極７とが互いに対向する領域からなる複数の画素にそれぞれ対応させて赤、緑、青の３色のカラーフィルタが設けられており、前記対向電極７は、前記カラーフィルタの上に形成されている。

さらに、前記一対の基板２，３の内面にはそれぞれ前記電極７，６を覆って配向膜（図示せず）が形成されており、前記液晶層５の液晶分子は、前記一対の基板２，３間において、前記配向膜により規定される初期配向状態に配向している。

また、前記一対の偏光板９，１０は、前記観察側基板２の外形と同じ形状に形成されており、それぞれの透過軸を予め定めた方向に向けて前記一対の基板２，３の外面側に配置されている。

なお、この液晶表示素子１は、例えば、前記液晶層５の液晶分子を一対の基板２，３間において実質的に９０°のツイスト配向させたＴＮ型液晶表示素子であり、前記一対の偏光板９，１０は、それぞれの透過軸を実質的に互いに直交させるか或いは互いに平行にして配置されている。

図３は前記液晶表示素子１の偏光板９，１０を省略した平面図であり、前記一対の基板２，３のうちの前記画素電極７とＴＦＴと走査線及び信号線が設けられた反対側基板３は、その一端縁に、前記観察側基板２の外方に張出す端子配列部３ａを有しており、前記複数の走査線と信号線は、前記端子配列部３ａに形成された複数の駆動回路接続端子８にそれぞれ接続されている。なお、前記端子配列部３ａは、前記反対側基板３の周縁のうちの画面エリア１ａの左右方向（行方向）と平行な端部に形成されており、前記複数の走査線はそれぞれ、前記複数の画素電極７の配列領域と前記枠状のシール材４による基板接合部との間の領域を引き回されて前記駆動回路接続端子８に接続されている。

前記液晶表示素子１の画面エリア１ａは、前記複数の画素電極７と前記対向電極６とが互いに対向する領域からなる複数の画素の配列領域に対応する領域からなっており、前記画面エリア１ａを囲む枠部１ｂは、前記画面エリア１ａの外周縁と前記観察側基板２の外周縁との間の枠状領域からなっている。なお、図２では前記枠状のシール材４による基板接合部に対応する部分を枠部１ｂとしているが、前記観察側基板２の内面に、前記基板接合部を覆う枠状の遮光膜を形成し、この遮光膜に対応する部分を画面エリアを囲む枠部としてもよい。

さらに、この表示パネルは、図１のように、前記液晶表示素子１の観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａの全域に向けて照明光を照射する面光源１１を備えており、前記面光源１１から照明光を照射し、前記液晶表示素子１の複数の画素の光の透過を前記電極６，７間への電界の印加により制御して画像を表示する。

なお、図１では前記面光源１１を簡略化しているが、この面光源１１は、例えば、前記液晶表示素子１の略全体に対応する矩形板状の透明部材からなり、その一端面に光を入射させる入射面が形成され、２つの板面のうちの前記液晶表示素子１に対向する板面に前記入射面から入射した光を出射させる出射面が形成され、反対側の板面に前記入射面から入射した光を前記出射面に向けて反射する反射面が形成された導光板と、前記導光板の入射面に対向させて配置されたＬＥＤ（発光ダイオード）等の複数の発光素子とにより構成されている。

また、前記液晶表示素子１の観察側に配置された光学素子１２は、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａよりも大きい外形を有する透明部材からなっており、前記液晶表示素子１の観察側基板２と観察側偏光板９との間に、この光学素子１２の中心を前記液晶表示素子１の画面エリア１ａの中心部に対向させて配置されている。

図４は前記光学素子１２の特性を示しており、この光学素子１２は、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの出射光を、図に矢線で示したように、前記画面エリア１ａの中心部に対応する位置を中心として、入射位置が外方に向かうに従って入射光を大きい角度で屈折させ、さらに前記方向に屈折された光を前記画面エリア１ａからの入射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させて観察側へ出射する特性を有している。

すなわち、前記光学素子１２は、前記表示素子１の画面エリア１ａからの出射光を、前記画面エリア１ａよりも大きい範囲に広げ、その光を再び前記画面エリア１ａからの入射光の向きと実質的に平行な方向に向けて観察側へ出射する。

前記光学素子１２は、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形と実質的に同じか、それよりも大きい外形を有し、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの入射光を、前記枠部１ｂの外形以上の広さの範囲に広げて観察側へ出射するものが望ましい。

この実施形態の光学素子１２は、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形と実質的に同じ外形を有しており、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの入射光を、前記枠部１ｂの外形と実質的に同じ範囲に広げて前記光学素子１２の全体から観察側へ出射する。

さらに、前記光学素子１２は、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａの各部からの入射光を、これらの光の入射位置に応じて、前記光学素子１２の中心（液晶表示素子１の画面エリア１ａの中心部に対応する位置）Ｏから前記入射位置までの距離が長くなるのに伴って前記入射位置とその位置から入射した光の出射位置とのずれ量が大きくなるような角度で屈折させる。

なお、前記光学素子１２は、この光学素子１２の中心Ｏに入射した光を屈折させること無く透過させて観察側へ出射し、前記光学素子１２の中心Ｏ以外の部分に入射した光を上記のように屈折させて観察側へ出射する。

すなわち、前記光学素子１２は、この光学素子１２に入射した光の入射位置と出射位置とのずれ量をｄ、前記光学素子１２の各位置に入射した前記入射位置と出射位置とのずれ量ｄのうちの最大ずれ量、つまり前記光学素子１２の入射領域（液晶表示素子１の画面エリア１ａに対応する領域）の両端に入射し、前記光学素子１２の出射領域の両端からそれぞれ出射する光の入射位置と出射位置とのずれ量をｄ_０、前記出射領域の両端間の距離（この実施形態では、光学素子１２の両端間の長さと実質的に同じ距離）をＬとしたとき、前記中心Ｏからｘの距離に入射した光の入射位置と出射位置とのずれ量ｄはｘの関数として、
ｄ（ｘ）＝２ｄ_０・ｘ／Ｌ …(1)
の式で表される。

この表示パネルは、前記液晶表示素子１の観察側に前記光学素子１２を配置しているため、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの入射光を、前記光学素子１２により、前記画面エリア１ａの中心部に対応する位置を中心として、入射位置が外方に向かうに従って入射光を大きい角度で屈折させ、さらに前記方向に屈折された光を前記画面エリア１ａからの入射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させて観察側へ出射し、観察者に対して、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａ内の表示画像を拡大した画像を表示することができる。

なお、この実施形態の表示パネルは、前記液晶表示素子１の観察側基板２と観察側偏光板９との間に前記光学素子１２を配置しているため、前記面光源１１から照射され、前記液晶表示素子１の反対側偏光板１０と液晶層５とを透過した光が、前記光学素子１２により上記のように屈折されて前記液晶表示素子１の観察側偏光板９に入射し、この観察側偏光板９での透過及び吸収により画像光とされて観察側に出射する。

また、前記光学素子１２は、その中心Ｏに入射した光を屈折させること無く透過させ、前記光学素子１２の中心Ｏ以外の部分に入射した光を、これらの光の入射位置に応じて、前記中心Ｏから前記入射位置までの距離が長くなるのに伴って前記入射位置と出射位置とのずれ量が大きくなるような角度で屈折させるため、前記液晶表示素子１の表示画像を、歪みをほとんど生じさせること無く拡大し、レンズによる拡大画像に近い品質の拡大画像を表示することができる。

さらに、前記光学素子１２は、前記表示素子１の画面エリア１ａからの出射光を、前記画面エリア１ａの中心部に対応する位置を中心として、入射位置が外方に向かうに従って入射光を大きい角度で屈折させ、その屈折された光を再び前記画面エリア１ａからの入射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させて観察側へ出射するため、前記画面エリア１ａからの出射光の広がりに伴う光強度の低下は僅かであり、したがって、前記液晶表示素子１の表示輝度に近い高輝度の拡大画像を表示することができる。

図５は、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形と実質的に同じ外形を有し、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの出射光を、前記枠部１ｂの外形と実質的に同じ範囲に広げて観察側へ出射する前記光学素子１２を備えた表示パネルの表示画像の大きさを示しており、この表示パネルの表示画像Ａは、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａ内の表示画像が、図の平行斜線を施した領域、つまり前記液晶表示素子１の画面エリア１ａを囲む枠部１ｂの外形と実質的に同じ画面サイズに拡大された画像である。

そのため、この表示パネルによれば、見かけ上、画面エリアを囲む枠部の無い表示素子により表示されたような枠無し画像を表示することができる。

なお、前記光学素子１２は、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形よりも大きい外形を有し、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの出射光を、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形以上の範囲に広げて観察側へ出射するものでもよく、その場合も、枠無し画像を表示することができる。

また、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの出射光の前記光学素子１２による広がり範囲は、前記枠部１ｂの外形よりもある程度小さくてもよく、その場合は、画面エリアを囲む枠部の幅が狭い表示素子により表示されたような狭枠画像を表示することができる。

（発明の第２の実施形態）
図６はこの発明の第２の実施形態を示す表示パネルのハッチングを省略した断面図であり、この表示パネルは、前記光学素子１２を、前記液晶表示素子１の観察側偏光板９の外面に配置したものである。なお、この表示パネルは、前記光学素子１２の配置位置が異なるだけで、他の構成は上述した第１の実施形態の表示パネルと同じである。

この実施形態の表示パネルは、前記液晶表示素子１の観察側偏光板９の外面側に前記光学素子１２を配置することにより、前記面光源１１から照射され、前記液晶表示素子１の反対側偏光板１０と液晶層５とを透過し、さらに観察側偏光板９での透過及び吸収により画像光とされた光を、前記光学素子１２により上記のように屈折させて観察側に出射するようにしたものであり、この表示パネルにおいても、画面エリアを囲む枠部の無い表示素子または前記枠部の幅が狭い表示素子により表示されたような枠無しまたは狭枠の画像を表示することができる。

（光学素子の実施例）
次に、前記液晶表示素子１の観察側に配置する光学素子の具体的な実施例を説明すると、この光学素子は、例えば、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａよりも大きい外形を有し、その外形によって定められる領域が、前記画面エリアの中心部に対応する位置を中心として複数の部分に区画され、これらの複数の区画部毎に、前記液晶表示素子１に対向する入射面と観察側に対向する出射面とを有し、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの入射光を、前記入射面により前記中心からの距離に応じた角度で屈折させ、その光を、前記出射面により前記液晶表示素子１からの入射光の向きと平行な方向に屈折させて前記観察側へ出射する光屈折部が形成され、これらの複数の光屈折部の前記入射面における光の屈折角が、各光屈折部毎に、前記中心から前記各光屈折部それぞれまでの距離に応じて、前記距離が長くなるのにともなって順次大きく設定された透明部材からなっており、この光学素子の前記複数の光屈折部のうちの最も外側の光屈折部は、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａ内と枠部１ｂの両方に跨って対向する幅に形成されている。

（光学素子の第１の実施例）
図７〜図１０は第１の実施例の光学素子を示しており、図７は前記光学素子の平面図、図８は前記光学素子のハッチングを省略した断面図、図９は前記光学素子の模式的な拡大断面図、図１０は前記光学素子の１つの光屈折部のハッチングを省略した断面図である。

この実施例の光学素子１２ａは、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形と実質的に同じ外形を有し、その全体が、前記画面エリア１ａの中心部に対応する位置を中心として予め定めたピッチで複数の部分に区画され、これらの複数の区画部毎に、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの出射光を屈折させる光屈折部１４が形成された透明部材（例えばアクリル樹脂等の成形品）１３からなっている。

そして、前記複数の光屈折部１４のうちの少なくとも最も外側の光屈折部１４は、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａ内の枠部１ｂの近傍から前記枠部１ｂの外縁に亘る領域に対向する幅に形成されている。

前記複数の光屈折部１４はそれぞれ、前記液晶表示素子１に対向する入射面１５と観察側に対向する出射面１６とを有し、前記入射面１５が、前記液晶表示素子１の観察側の面と平行な面に対して光学素子１２ａの中心から外方に向かって前記液晶表示素子１の方向に傾いた傾斜面に形成され、前記出射面１６が、前記入射面１５の傾き方向に傾いた傾斜面に形成され、前記入射面１５と出射面１６との間の前記液晶表示素子１の法線方向と平行な方向の厚みが予め定めた値に設定された板状の断面形状を有している。

そして、前記複数の光屈折部１４の入射面１５の傾き角は、各光屈折部１４毎に、前記光学素子１２ａの中心から前記各光屈折部１４それぞれまでの距離に応じて、前記距離が長くなるのにともなって順次大きく設定され、前記複数の光屈折部１４の出射面１６の傾き角は、各光屈折部１４毎に、その光屈折部１４の入射面１５の傾き角に対応した角度に設定されている。

さらに、この実施例の光学素子１２ａは、図７のように、前記複数の光屈折部１４を、光学素子１２ａの中心回りに同心円状に形成したものであり、これらの光屈折部１４のうちの中心部以外の光屈折部１４はそれぞれ実質的に同じ幅の環状部からなり、中心部の光屈折部１４は、前記環状の光屈折部１４の幅と実質的に同じ半径の円形部からなっている。

前記複数の光屈折部１４の入射面１５と出射面１６は、それぞれの光屈折部１４の全周にわたって、前記中心から外方に向かって前記液晶表示素子１側に突出する方向に傾斜している。すなわち、前記複数の光屈折部１４のうちの中心部の円形な光屈折部１４の入射面１５と出射面１６はそれぞれ円錐面状に形成され、他の円環状の平面形状の光屈折部１４の入射面１５と出射面１６はそれぞれ、円錐面を輪切りした面状に形成されている。

また、前記複数の光屈折部１４の前記液晶表示素子１の法線方向と平行な方向の厚みは、全ての光屈折部１４において同じ値に設定されており、前記複数の光屈折部１４の入射面１５と出射面１６の傾き角が、各光屈折部１４毎に、光学素子１２ａの中心からの距離が長い位置に形成された光屈折部１４ほど大きく設定されている。

さらに、この光学素子１２ａは、前記複数の光屈折部１４を、これらの光屈折部１４の中心（光屈折部１４の幅方向の中心線と厚み方向の中心線との交点）をそれぞれ前記液晶表示素子１の観察側の面と平行な１つの平面上に位置させ、且つ、隣合う光屈折部１４，１４それぞれの入射面１５，１５の端縁間及び出射面１６，１６の端縁間に、前記液晶表示素子１の法線方向と平行な段差面１７，１８を設けて形成したものであり、平板の一方の板面と他方の板面とにそれぞれ前記複数の光屈折部１４の入射面１５と出射面１６が形成された形状を有している。

この光学素子１２ａは、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの入射光を、図９に矢線で示したように、前記複数の光屈折部１４の入射面１５により、前記光学素子１２ａの中心からの距離が大きくなる方向に屈折させ、その光を、前記複数の光屈折部１４の出射面１６により前記画面エリア１ａからの入射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させて前記観察側へ出射する。

なお、この光学素子１２ａの複数の光屈折部１４の入射面１５と出射面１６は、いずれも外部に露出した面であり、前記複数の光屈折部１４はそれぞれ、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの入射光を、前記入射面１５とこの入射面１５に接する空気層との界面で屈折させ、その光を、前記出射面１６とこの出射面１６に接する空気層との界面で屈折させて前記観察側へ出射する。

そのため、この実施例の光学素子１２ａでは、複数の光屈折部１４の入射面１５と出射面１６の傾き角を、各光屈折部１４毎に同じ角度に設定し、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａから出射し、前記入射面１５により屈折されて入射した光を、前記出射面１６により、前記画面エリア１ａからの入射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させて観察側へ出射するようにしている。

なお、この光学素子１２ａの同心円状に形成された複数の光屈折部１４のうちの入射面１５と出射面１６とが円錐面状に形成された中心部の光屈折部１４の中心に入射した光は、屈折されること無く前記光学素子１２ａを透過して観察側へ出射する。

この光学素子１２ａの複数の光屈折部１４それぞれにおける光の入射位置とその位置から入射した光の出射位置とのずれ量は、前記光屈折部１４の前記液晶表示素子１の法線方向と平行な方向の厚み及び前記入射面１５出射面１６前記液晶表示素子１の観察側の面と平行な面に対する傾き角と、前記光屈折部１４の入射面１５及び出射面１６にそれぞれ接する空気層の屈折率と、前記光学素子１２ａを形成する前記透明部材１３の屈折率とに依存する。

すなわち、この光学素子１２ａの複数の光屈折部１４のうちの１つの光屈折部１４について、図１０のように、前記液晶表示素子１の法線方向と平行な方向の厚みをｔ、前記光屈折部１４の入射面１５と出射面１６の前記液晶表示素子１の観察側の面と平行な面に対する傾き角をそれぞれα、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａから前記法線方向に出射し、前記光屈折部１４の入射面１５により屈折されて前記光屈折部１４に入射した光の向きと前記入射面１５及び出射面１６に垂直な方向とのなす角度をβ、前記入射面１５側及び出射面１６側の空気層の屈折率をそれぞれｎ_１（ｎ_１＝１．０）、前記光学素子１２ａを形成する前記透明部材１３の屈折率をｎ_２とすると、
ｔ＝｛ｄ／tan（α−β）｝＋（ｄ／tanα） …(2)
ｎ_１sinα＝ｎ_２sinβ …(3)
であるため、前記光屈折部１４における前記入射位置と出射位置とのずれ量ｄは、
ｄ＝ｆ（α，ｎ_１，ｎ_２）・ｔ …(4)
ここで、
ｆ（α，ｎ_１，ｎ_２）＝tanα・tan（α−β）／｛tanα＋tan（α−β）｝ …(5)
β＝sin^−１｛（ｎ_１／ｎ_２）sinα｝ …(6)
である。

そして、この光学素子１２ａは、前記複数の光屈折部１４の厚みｔがそれぞれ同じ値に設定され、前記複数の光屈折部１４の入射面１５と出射面１６の傾き角αが、各光屈折部１４毎に、前記光学素子１２ａの中心からの距離が長い位置に形成された光屈折部１４ほど大きく設定されているため、前記複数の光屈折部１４それぞれの前記入射位置と出射位置とのずれ量ｄが、前記光学素子１２ａの中心部から各光屈折部１４それぞれまでの距離に応じて、前記距離が長くなるのにともなって順次大きくなる。

すなわち、この光学素子１２ａの複数の光屈折部１４それぞれの入射面１５と出射面１６の傾き角αはそれぞれ、図９のように、前記入射位置と出射位置との最大ずれ量（最も外側の環状光屈折部１４における入射位置と出射位置とのずれ量）をｄ_０、前記光学素子１２ａの出射領域の両端間の距離（最も外側の環状光屈折部１４の外径と実質的に同じ距離）をＬとしたとき、前記入射位置と出射位置との最大ずれ量ｄ_０が、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの幅よりも大きく、且つ、前記光学素子１２ａの中心Ｏからｘの距離の光屈折部１４に入射した光の入射位置と出射位置とのずれ量ｄ（ｘ）が、前記(1)式、つまりｄ（ｘ）＝２ｄ_０・ｘ／Ｌの関係になるように設定されている。

なお、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの幅は１〜２ｍｍであり、前記光学素子１２ａの最も外側の光屈折部１４における入射位置と出射位置とのずれ量ｄ_０は、少なくとも２ｍｍよりも大きく設定されている。

この実施例の光学素子１２ａは、例えば、屈折率ｎ_２が１．８の透明部材１３からなっており、前記複数の光屈折部１４それぞれの前記液晶表示素子１の法線方向と平行な方向の厚みｔが８ｍｍ、前記複数の光屈折部１４それぞれの幅（但し、中心部の円形光屈折部１４では半径）が１０ｍｍ、複数の光屈折部１４それぞれの入射面１５と出射面１６の傾き角αが、前記最大ずれ量ｄ_０が３ｍｍになるように設定されている。

そして、この光学素子１２ａは、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形と実質的に同じ外形を有し、その全体に前記複数の光屈折部１４が形成され、前記複数の光屈折部１４のうちの最も外側の光屈折部１４が、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａ内の枠部１ｂの近傍から前記枠部１ｂの外縁に亘る領域に対向する幅に形成されているため、この光学素子１２ａを、前記液晶表示素子１の観察側（観察側基板２と観察側偏光板９との間、或いは観察側偏光板９の外面側）に配置することにより、画面エリアを囲む枠部の無い枠無の画像を表示することができる。

さらに、この光学素子１２ａは、前記複数の光屈折部１４を、前記光学素子１２ａの中心回りに同心円状に形成し、これらの光屈折部１４の入射面１５と出射面１６をそれぞれ、前記光屈折部１４の全周にわたって、前記中心から外方に向かって前記液晶表示素子１側に突出する方向に傾斜させているため、前記液晶表示素子１の表示画像を全周方向に拡大し、、画面エリアの全周に枠部が無い枠無し画像を表示することができる。

（光学素子の第２の実施例）
図１１及び図１２は第２の実施例の光学素子を示しており、図１１は前記光学素子のハッチングを省略した断面図、図１２は前記光学素子の模式的な拡大断面図である。

この実施例の光学素子１２ｂは、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形と実質的に同じ外形を有し、その全体に複数の光屈折部２４が形成され、前記複数の光屈折部２４のうちの最も外側の光屈折部２４が前記液晶表示素子１の画面エリア１ａ内の枠部１ｂの近傍から前記枠部１ｂの外縁に亘る領域に対向する幅に形成された透明部材２３と、前記透明部材２３の前記液晶表示素子１に対向する面と観察側に対向する面の両方にそれぞれ複数の光屈折部２４を覆って設けられ、前記透明部材２３の屈折率よりも小さい屈折率よりも小さい屈折率を有し、外面が前記液晶表示素子１の観察側の面と平行な平坦面に形成された平坦化層２９，３０とからなっている。

前記透明部材２３は、前記複数の光屈折部２４を、上記第１の実施例の光学素子１２ａと同様に、前記透明部材２３の中心回りに同心円状に形成したものであり、これらの光屈折部２４のうちの中心部以外の光屈折部２４はそれぞれ実質的に同じ幅の環状部からなり、中心部の光屈折部２４は、前記環状の光屈折部２４の幅と実質的に同じ半径の円形部からなっている。

また、前記複数の光屈折部２４はそれぞれ、上記第１の実施例の光学素子１２ａの複数の光屈折部１４と実質的に同じ断面形状を有しており、前記液晶表示素子１に対向する面に、前記液晶表示素子１の観察側の面と平行な面に対して前記透明部材２３の中心（光学素子１２ｂの中心）から外方に向かって前記液晶表示素子１の方向に傾いた入射面２５が形成され、前記観察側に対向する面に、前記入射面２５の傾き方向に傾いた出射面２６が形成されている。

そして、前記複数の光屈折部２４の前記入射面２５と出射面２６との間の前記液晶表示素子１の法線方向と平行な方向の厚みは、全ての光屈折部２４において同じ値に設定され、前記複数の光屈折部２４の前記入射面２５と出射面２６の傾き角が、各光屈折部２４毎に、前記透明部材２３の中心からの距離が長い位置に形成された光屈折部２４ほど大きく設定されている。

さらに、前記透明部材２３は、前記複数の光屈折部２４を、これらの光屈折部２４の中心（光屈折部２４の幅方向の中心線と厚み方向の中心線との交点）をそれぞれ前記液晶表示素子１の観察側の面と平行な１つの平面上に位置させ、且つ、隣合う光屈折部２４，２４それぞれの入射面２５，２５の端縁間及び出射面２６，２６の端縁間に、前記液晶表示素子１の法線方向と平行な段差面２７，２８を設けて形成したものであり、平板の一方の板面と他方の板面とにそれぞれ前記複数の光屈折部２４の入射面２５と出射面２６が形成された形状を有している。

また、前記透明部材２３の前記液晶表示素子１に対向する面と観察側に対向する面の両方にそれぞれ複数の光屈折部２４を覆って設けられた平坦化層２９，３０はそれぞれ、前記透明部材２３の屈折率よりも小さい屈折率を有する透明樹脂により形成されている。

前記平坦化層２９，３０は、互いに等しい屈折率を有しており、前記透明部材２３の複数の光屈折部２４の入射面２５と出射面２６の傾き角は、各光屈折部２４毎に同じ角度に設定されている。

この実施例の光学素子１２ｂは、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの入射光を、図１２に矢線で示したように、前記透明部材２３の複数の光屈折部２４の入射面２５と前記液晶表示素子１に対向する面の平坦化層２９との界面により、前記光学素子１２ｂの中心からの距離が大きくなる方向に屈折させ、その光を、前記透明部材２３の複数の光屈折部２４の出射面２６と前記観察側に対向する面の平坦化層３０との界面により、前記画面エリア１ａからの入射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させて前記観察側へ出射する。

すなわち、この光学素子１２ｂは、前記複数の光屈折部２４が形成された透明部材２３の前記液晶表示素子１に対向する面と前記観察側に対向する面の両方にそれぞれ前記複数の光屈折部を覆って設けられた前記平坦化層２９，３０が、前記透明部材２３の屈折率よりも小さい屈折率よりも小さい屈折率を有しており、且つ、これらの平坦化層２９，３０が互いに等しい屈折率を有し、前記透明部材２３の複数の光屈折部２４の入射面２５と出射面２６の傾き角が、各光屈折部毎に同じ角度に設定されているため、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａから出射し、前記液晶表示素子１に対向する面の平坦化層２９を透過した光を、前記透明部材２３の複数の光屈折部２４の入射面２５により、前記光学素子１２ｂの中心からの距離が大きくなる方向に屈折させ、さらにその光を、前記透明部材２３の複数の光屈折部２４の出射面２６により、前記画面エリア１ａからの出射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させ、前記観察側に対向する面の平坦化層３０を透過させて前記観察側へ出射する。

そして、前記複数の光屈折部２４の入射面２５と出射面２６の傾き角はそれぞれ、前記透明部材２３と前記平坦化層２９，３０との屈折率の差に応じて、最も外側の光屈折部２４における入射位置と出射位置とのずれ量（最大ずれ量）ｄ_０が前記液晶表示素子１の枠部１ｂの幅よりも大きくなるように設定されている。

したがって、この光学素子１２ｂを、前記液晶表示素子１の観察側（観察側基板２と観察側偏光板９との間、或いは観察側偏光板９の外面側）に配置することにより、画面エリアを囲む枠部の無い枠無し画像を表示することができる。

しかも、この光学素子１２ｂは、前記複数の光屈折部２４が形成された透明部材２３の前記液晶表示素子１に対向する面と前記観察側に対向する面の両方にそれぞれ前記複数の光屈折部２４を覆って平坦化層２９，３０を設けているため、前記複数の光屈折部２４の入射面２５及び出射面２６を、前記平坦化層２９，３０によって傷等がつかないように保護し、前記入射面２５及び出射面２６での光の屈折性を維持することができるとともに、上記第１の実施例の複数の光屈折部１４が形成された透明部材１３のみからなる光学素子１２ｂに比べて強度を向上させることができる。

なお、この実施例の光学素子１２ｂでは、前記透明部材２３の両方にそれぞれ平坦化層２９，３０を設けているが、前記透明部材２３のいずれか一方の面だけに平坦化層を設け、前記複数の光屈折部２４の入射面２５と出射面２６のうちの一方の面と前記平坦化層との界面で光を屈折させ、他方の面と空気層との界面で光を屈折させるようにしてもよく、その場合は、前記入射面２５と出射面２６の傾き角を、前記平坦化層と前記空気層の屈折率の差に応じて異ならせ、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの出射光を、前記入射面２５により前記光学素子１２ｂの中心からの距離が大きくなる方向に屈折させ、その光を、前記出射面２６により前記画面エリア１ａからの出射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させて前記観察側へ出射するようにすればよい。

（光学素子の第３の実施例）
図１３及び図１４は第３の実施例の光学素子を示しており、図１３は前記光学素子のハッチングを省略した断面図、図１４は前記光学素子の模式的な拡大断面図である。

この実施例の光学素子１２ｃは、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形と実質的に同じ外形を有し、その全体に複数の光屈折部３４が形成され、前記複数の光屈折部３４のうちの最も外側の光屈折部３４が前記液晶表示素子１の画面エリア１ａ内の枠部１ｂの近傍から前記枠部１ｂの外縁に亘る領域に対向する幅に形成された透明部材３３からなっている。

この光学素子１２ｃは、前記複数の光屈折部３４を、上記第１の実施例の光学素子１２ａと同様に、前記光学素子１２ｃの中心回りに同心円状に形成したものであり、これらの光屈折部３４のうちの中心部以外の光屈折部３４はそれぞれ実質的に同じ幅の環状部からなり、中心部の光屈折部３４は、前記環状の光屈折部３４の幅と実質的に同じ半径の円形部からなっている。

また、前記複数の光屈折部３４はそれぞれ、上記第１の実施例の光学素子１２ａの複数の光屈折部１４と実質的に同じ断面形状を有しており、前記液晶表示素子１に対向する面に、前記液晶表示素子１の観察側の面と平行な面に対して前記光学素子１２cの中心から外方に向かって前記液晶表示素子１の方向に傾いた入射面３５が形成され、前記観察側に対向する面に、前記入射面３５の傾き方向に傾いた出射面３６が形成されている。

そして、前記複数の光屈折部３４の前記入射面３５と出射面３６との間の前記液晶表示素子１の法線方向と平行な方向の厚みは、全ての光屈折部３４において同じ値に設定され、前記複数の光屈折部３４の前記入射面３５と出射面３６の傾き角が、各光屈折部３４毎に、前記光学素子１２ｃの中心からの距離が長い位置に形成された光屈折部３４ほど大きく設定されている。なお、図１４において二点鎖線は、隣合う光屈折部３４，３４の境界を示している。

この光学素子１２ｃは、前記液晶表示素子１の観察側の面に対して中心側が観察側に膨らむ方向の凸状に湾曲した１つの曲面からなる出射面と入射面とが形成された透明部材３３により形成してもよい。

また、この光学素子１２ｃの複数の光屈折部３４の入射面３５と出射面３６は、いずれも外部に露出した面であり、前記複数の光屈折部３４はそれぞれ、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの出射光を、前記入射面３５とこの入射面３５に接する空気層との界面で屈折させ、その光を、前記出射面３６とこの出射面３６に接する空気層との界面で屈折させて前記観察側へ出射する。

そのため、この実施例の光学素子１２ｃでは、複数の光屈折部３４の入射面３５と出射面３６の傾き角を、各光屈折部３４毎に同じ角度に設定し、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａから出射し、前記入射面３５により屈折されて入射した光を、前記出射面３６により、前記画面エリア１ａからの出射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させて観察側へ出射するようにしている。

この光学素子１２ｃは、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの出射光を、図１４に矢線で示したように、前記複数の光屈折部３４の入射面３５により、前記光学素子１２ｃの中心からの距離が大きくなる方向に屈折させ、その光を、前記複数の光屈折部１４の出射面１６により前記画面エリア１ａからの出射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させて前記観察側へ出射する。

そして、前記複数の光屈折部３４の入射面３５と出射面３６の傾き角はそれぞれ、前記光学素子１２ｃを形成する透明部材３３の屈折率に応じて、最も外側の光屈折部３４における入射位置と出射位置とのずれ量（最大ずれ量）ｄ_０が前記液晶表示素子１の枠部１ｂの幅よりも大きくなるように設定されている。

したがって、この光学素子１２ｃを、前記液晶表示素子１の観察側（観察側基板２と観察側偏光板９との間、或いは観察側偏光板９の外面側）に配置することにより、画面エリアを囲む枠部の無い枠無し画像を表示することができる。

しかも、この光学素子１２ｃは、前記複数の光屈折部３４を、これらの光屈折部２４の中心をそれぞれ前記液晶表示素子１の観察側の面に対して中心側が観察側に膨らむ方向に湾曲した１つの曲面上に位置させ、且つ、隣合う前記光屈折部３４，３４それぞれの入射面２５，２５の端縁同士及び出射面２６，２６の端縁同士を互いに一致させて形成したものであるため、隣合う光屈折部３４，３４の境界が目立たず、したがって、上述した第１及び第２の実施例の光学素子１２ａ，１２ｂに比べて、液晶表示素子１の表示画像をほとんど品質を低下させることなく拡大することができる。

（光学素子の第４の実施例）
図１５及び図１６は第４の実施例の光学素子を示しており、図１５は前記光学素子のハッチングを省略した断面図、図１６は前記光学素子の模式的な拡大断面図である。

この実施例の光学素子１２ｄは、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形と実質的に同じ外形を有し、その全体に複数の光屈折部４４が形成され、前記複数の光屈折部４４のうちの最も外側の光屈折部４４が前記液晶表示素子１の画面エリア１ａ内の枠部１ｂの近傍から前記枠部１ｂの外縁に亘る領域に対向する幅に形成された透明部材４３と、前記透明部材４３の前記液晶表示素子１に対向する面と観察側に対向する面の両方にそれぞれ複数の光屈折部４４を覆って設けられ、前記透明部材４３の屈折率よりも小さい屈折率よりも小さい屈折率を有し、外面が前記液晶表示素子１の観察側の面と平行な平坦面に形成された平坦化層４９，５０とからなっている。

前記透明部材４３は、前記複数の光屈折部４４を、上記第１の実施例の光学素子１２ａと同様に、前記透明部材４３の中心回りに同心円状に形成したものであり、これらの光屈折部４４のうちの中心部以外の光屈折部４４はそれぞれ実質的に同じ幅の環状部からなり、中心部の光屈折部４４は、前記環状の光屈折部４４の幅と実質的に同じ半径の円形部からなっている。

また、前記複数の光屈折部４４はそれぞれ、上記第１の実施例の光学素子１２ａの複数の光屈折部１４と実質的に同じ断面形状を有しており、前記液晶表示素子１に対向する面に、前記液晶表示素子１の観察側の面と平行な面に対して前記透明部材４３の中心（光学素子１２ｄの中心）から外方に向かって前記液晶表示素子１の方向に傾いた入射面４５が形成され、前記観察側に対向する面に、前記入射面４５の傾き方向に傾いた出射面４６が形成されている。

そして、前記複数の光屈折部４４の前記入射面４５と出射面４６との間の前記液晶表示素子１の法線方向と平行な方向の厚みは、全ての光屈折部４４において同じ値に設定され、前記複数の光屈折部４４の前記入射面４５と出射面４６の傾き角が、各光屈折部４４毎に、前記透明部材４３の中心からの距離が長い位置に形成された光屈折部４４ほど大きく設定されている。なお、図１６において二点鎖線は、隣合う光屈折部４４，４４の境界を示している。

前記透明部材４３は、前記液晶表示素子１の観察側の面に対して中心側が観察側に膨らむ方向の凸状に湾曲した１つの曲面からなる出射面と入射面とが形成された透明部材３３により形成してもよい。

また、前記透明部材４３の前記液晶表示素子１に対向する面と観察側に対向する面の両方にそれぞれ複数の光屈折部４４を覆って設けられた平坦化層４９，５０はそれぞれ、前記透明部材４３の屈折率よりも小さい屈折率を有する透明樹脂により形成されている。

さらに、前記平坦化層４９，５０は、互いに等しい屈折率を有しており、前記透明部材４３の複数の光屈折部４４の入射面４５と出射面４６の傾き角は、各光屈折部４４毎に同じ角度に設定されている。

この実施例の光学素子１２ｄは、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの出射光を、図１６に矢線で示したように、前記透明部材４３の複数の光屈折部４４の入射面４５と前記液晶表示素子１に対向する面の平坦化層４９との界面により、前記光学素子１２ｄの中心からの距離が大きくなる方向に屈折させ、その光を、前記透明部材４３の複数の光屈折部４４の出射面４６と前記観察側に対向する面の平坦化層５０との界面により、前記画面エリア１ａからの出射光の向きと実質的に平行な方向に屈折させて前記観察側へ出射する。

そして、前記複数の光屈折部４４の入射面４５と出射面４６の傾き角はそれぞれ、前記透明部材４３と前記平坦化層４９，５０との屈折率の差に応じて、最も外側の光屈折部４４における入射位置と出射位置とのずれ量（最大ずれ量）ｄ_０が前記液晶表示素子１の枠部１ｂの幅よりも大きくなるように設定されている。

したがって、この光学素子１２ｄを、前記液晶表示素子１の観察側（観察側基板２と観察側偏光板９との間、或いは観察側偏光板９の外面側）に配置することにより、画面エリアを囲む枠部の無い枠無し画像を表示することができる。

しかも、この光学素子１２ｄは、前記複数の光屈折部４４が形成された透明部材４３の前記液晶表示素子１に対向する面と前記観察側に対向する面の両方にそれぞれ前記複数の光屈折部４４を覆って平坦化層４９，５０を設けているため、前記複数の光屈折部４４の入射面４５及び出射面４６を、前記平坦化層４９，５０によって傷等がつかないように保護し、前記入射面４５及び出射面４６での光の屈折性を維持することができるとともに、上記第１の実施例の複数の光屈折部１４が形成された透明部材１３のみからなる光学素子１２ｂに比べて強度を向上させることができる。

なお、この実施例の光学素子１２ｄでは、前記透明部材２３の両方にそれぞれ平坦化層４９，５０を設けているが、前記透明部材４３のいずれか一方の面だけに平坦化層を設け、前記複数の光屈折部４４の入射面４５と出射面４６のうちの一方の面と前記平坦化層との界面で光を屈折させ、他方の面と空気層との界面で光を屈折させるようにしてもよい。

（光学素子の第５の実施例）
なお、上記第１〜第４の実施例の光学素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはそれぞれ、複数の光屈折部１４，２４，３４，４４を同心円状に形成したものであるが、前記光学素子は、複数の光屈折部を、予め定めた方向と平行なストライプ状に形成したものでもよい。

図１７は第５の実施例の光学素子の平面図であり、この実施例の光学素子１２ｅは、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形と実質的に同じ外形を有し、その全体に複数の光屈折部５４が、予め定めた方向、例えば前記液晶表示素子１の画面エリア１ａの上下方向と平行なストライプ状に形成された透明部材５３からなっている。

この実施例の光学素子１２ｅにおいて、前記ストライプ状に形成された複数の光屈折部５４はそれぞれ、上記第１の実施例の光学素子１２ａの複数の光屈折部１４と実質的に同じ断面形状を有しており、前記液晶表示素子１に対向する面に入射面が形成され、前記観察側に対向する面に出射面が形成されている。

そして、前記複数の光屈折部５４のうちの前記光学素子１２ｅの中心よりも一方の領域にストライプ状に形成された各光屈折部５４の入射面と出射面はそれぞれ、前記中心から前記一方の領域の外方に向かって前記液晶表示素子１側に突出する方向に傾斜し、他方の方向の領域にストライプ状に形成された各光屈折部５４の入射面と出射面はそれぞれ、前記中心から前記他方の領域の外方に向かって前記液晶表示素子１側に突出する方向に傾斜しており、さらに、前記複数の光屈折部５４の前記入射面の傾き角が、各光屈折部５４毎に、前記中心から前記複数の光屈折部５４それぞれまでの距離に応じて、前記距離が長くなるのにともなって順次大きく設定されている。

この光学素子１２ｅは、複数の光屈折部５４を予め定めた方向と平行なストライプ状に形成したものであるため、この光学素子１２ｅを、前記液晶表示素子１の観察側（観察側基板２と観察側偏光板９との間、或いは観察側偏光板９の外面側）に配置することにより、見かけ上、画面エリア１ａを囲む枠部１ｂのうちの前記ストライプ状の光屈折部５４の長さ方向に対して直交する方向の枠部分（光屈折部５４の長さ方向が画面エリア１ａの上下方向と平行である場合は、画面エリア１ａの左右の枠部分）が無い枠無し画像を表示することができる。

なお、この実施例の光学素子１２ｅは、前記複数の光屈折部５４を、これらの光屈折部５４の中心をそれぞれ、前記液晶表示素子１の観察側の面と平行な１つの平面上に位置させ、且つ、隣合う前記光屈折部５４それぞれの入射面の端縁間及び出射面の端縁間に、前記液晶表示素子１の法線方向と平行な段差面を設けて形成したものでも、前記複数の光屈折部５４を、これらの光屈折部５４の中心をそれぞれ、前記液晶表示素子１の観察側の面に対し、前記光屈折部５４の長さ方向に対して直交する方向に沿って中心側が観察側に膨らむ方向に湾曲した１つの曲面上に位置させ、且つ、隣合う前記光屈折部５４それぞれの入射面の端縁同士及び出射面の端縁同士を互いに一致させて形成したものでもよい。

さらに、この実施例の光学素子１２ｅは、前記複数の光屈折部５４の入射面と出射面がそれぞれ外部に露出したものでも、前記液晶表示素子１に対向する面と観察側に対向する面の少なくとも一方に前記平坦化層を備えたものでもよい。

（光学素子の他の実施例）
なお、上記第１〜第５の実施例の光学素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅにおいて、前記複数の光屈折部１４，２４，３４，４４，５４の幅は、枠無しまたは狭枠の画像をすることができる範囲で、できるだけ小さくするのが望ましく、このようにすることにより、複数の光屈折部を、それぞれの中心を１つの平面上に位置させ、且つ、隣合う光屈折部それぞれの入射面の端縁間及び出射面の端縁間に前記液晶表示素子１の法線方向と平行な段差面を設けて形成した光学素子における隣合う光屈折部の境界を目立たなくすることができ、また、前記複数の光屈折部を、それぞれの中心を１つの曲面上に位置させ、且つ、隣合う前記光屈折部それぞれの入射面の端縁同士及び出射面の端縁同士を互いに一致させて形成した光学素子においては、前記隣合う光屈折部の境界をさらに目立たなくすることができる。

また、上記第１〜第５の実施例の光学素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅはそれぞれ、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形と実質的に同じ外形を有し、その全体に複数の光屈折部１４，２４，３４，４４，５４が形成されたものであるが、前記光学素子は、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形よりも大きい外形を有し、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａからの出射光を、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの外形以上の範囲に広げて観察側へ出射するものでもよく、その場合も、枠無し画像を表示することができる。

さらに、前記光学素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅの最も外側の光屈折部における入射位置と出射位置とのずれ量ｄ_０は、前記液晶表示素子１の枠部１ｂの幅以下でもよく、その場合でも、前記最も外側の光屈折部を、前記液晶表示素子１の画面エリア１ａ内と枠部１ｂの両方に跨って対向する幅に形成することにより、画面エリアを囲む枠部の幅が狭い表示素子により表示されたような狭枠画像を表示することができる。

（発明の他の実施形態）
なお、上記実施形態の表示パネルは、表示素子として、ＴＮ型の液晶表示素子１を備えたものであるが、前記液晶表示素子は、液晶分子を一対の基板間において１８０°〜２７０°のねじれ角でツイスト配向させたＳＴＮ型、液晶分子を基板面に対して実質的に垂直に配向させた垂直配向型、液晶分子を分子長軸を一方向に揃えて基板面と実質的に平行に配向させた非ツイストの水平配向型、液晶分子をベンド配向させるベンド配向型のいずれかの液晶表示素子、或いは強誘電性または反強誘電性液晶表示素子でもよく、さらに、一対の基板の内面にそれぞれ電極を設けたものに限らず、一対の基板のいずれか一方の内面に、複数の画素を形成するための第１の電極と、それよりも液晶層側に前記第１の電極と絶縁して形成された複数の細長電極部を有する第２の電極とを設け、これらの電極間に横電界（基板面に沿う方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる横電界制御型の液晶表示素子でもよい。

また、前記液晶表示素子は、その観察側とは反対側に配置された面光源１１からの照明光を利用して表示する透過型のものに限らず、観察側だけに偏光板を備え、観察側から入射し、液晶層を透過した光を反射膜により観察側へ反射して表示する反射型の液晶表示素子でもよい。

さらに、前記表示素子は、液晶表示素子に限らず、予め定められた面積の画面エリアと、前記画面エリアを囲む枠部とを有し、前記画面エリア内に画像を表示するものであれば、液晶表示素子１に限らず、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示素子や、プラズマ表示素子等でもよい。

この発明の第１の実施形態を示す表示パネルのハッチングを省略した断面図。 前記表示パネルを構成する液晶表示素子の一部分の拡大断面図。 前記液晶表示素子の偏光板を省略した平面図。 前記液晶表示素子の観察側に配置された光学素子の特性を示す図。 前記表示パネルの表示画像の大きさを示す図。 この発明の第２の実施形態を示す表示パネルのハッチングを省略した断面図。 第１の実施例の光学素子の平面図。 第１の実施例の光学素子のハッチングを省略した断面図。 第１の実施例の光学素子の模式的な拡大断面図。 第１の実施例の光学素子の１つの光屈折部のハッチングを省略した断面図。 第２の実施例の光学素子のハッチングを省略した断面図。 第２の実施例の光学素子の模式的な拡大断面図である。 第３の実施例の光学素子のハッチングを省略した断面図。 第３の実施例の光学素子の模式的な拡大断面図。 第４の実施例の光学素子のハッチングを省略した断面図。 第４の実施例の光学素子の模式的な拡大断面図。 第５の実施例の光学素子の平面図。

符号の説明

１…液晶表示素子、１ａ…画面エリア、１ｂ…枠部、２，３…基板、４…シール材、５…液晶層、６，７…電極、９，１０…偏光板、１１…面光源、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ…光学素子、１３，２３，３３，４３，５３…透明部材、１４，２４，３４，４４，５４…光屈折部、１５，２５，３５，４５…入射面、１６，２６，３６，４６…出射面、１７，１８，２７，２８…段差面、２９，３０，４９．５０…平坦化層。

Claims (15)

1. 予め定められた面積の画面エリアと、前記画面エリアを囲む枠部とを有し、前記画面エリア内に画像を表示する表示素子と、
   前記表示素子の観察側に配置され、前記表示素子の画面エリアよりも大きい外形を有する透明部材からなり、前記表示素子の画面エリアからの入射光を、前記画面エリアの中心部に対応する位置を中心として、入射位置が外方に向かうに従って入射光を大きい角度で屈折させ、前記屈折された光を前記画面エリアからの入射光入射と実質的に平行な方向にへ出射する光学素子と、
   を備えることを特徴とする表示パネル。
2. 光学素子は、表示素子の枠部の外形と実質的に同じか、それよりも大きい外形を有し、前記表示素子の画面エリアからの出射光を、前記枠部の外形以上の広さの範囲に広げて観察側へ出射することを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
3. 光学素子は、表示素子の画面エリアからの出射光を、その光の入射位置に応じて、前記光学素子の中心から前記入射位置までの距離が長くなるのに伴って前記入射位置とその位置から入射した光の出射位置とのずれ量が大きくなる角度で屈折させることを特徴とする請求項１または２に記載の表示パネル。
4. 光学素子は、表示素子の画面エリアよりも大きい外形を有し、前記外形により定められる領域が、前記画面エリアの中心部に対応する位置を中心として複数の部分に区画され、これらの複数の区画部毎に、前記表示素子に対向する入射面と観察側に対向する出射面とを有し、前記画面エリアからの出射光を、前記入射面により前記中心からの距離が大きくなる方向に屈折させ、その光を、前記出射面により前記画面エリアからの入射光と実質的に平行な方向へ出射する光屈折部が形成され、これらの複数の光屈折部の前記入射面における光の屈折角が、前記中心から前記複数の光屈折部それぞれまでの距離に応じて、前記距離が長くなるのにともなって順次大きく設定された透明部材からなっていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
5. 光学素子の複数の光屈折部のうちの最も外側の光屈折部は、表示素子の画面エリア内と枠部の両方に跨って対向する幅に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の表示パネル。
6. 光学素子の複数の光屈折部はそれぞれ、入射面が、表示素子の観察側の面と平行な面に対して前記光学素子の中心から外方に向かって前記表示素子の方向に傾いた傾斜面に形成され、出射面が、前記入射面の傾き方向に傾いた傾斜面に形成され、前記入射面と前記出射面との間の前記表示素子の法線方向と平行な方向の厚みが予め定めた値に設定された板状の断面形状を有しており、前記複数の光屈折部の前記入射面の傾き角が、各光屈折部毎に、前記中心から前記複数の光屈折部それぞれまでの距離に応じて、前記距離が長くなるのにともなって順次大きく設定されていることを特徴とする請求項４または５に記載の表示パネル。
7. 光学素子の複数の光屈折部は、前記光学素子の中心回りに同心円状に形成されており、前記複数の光屈折部の入射面と出射面がそれぞれ、前記光屈折部の全周にわたって、前記中心から外方に向かって表示素子側に突出する方向に傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の表示パネル。
8. 光学素子の複数の光屈折部は、予め定めた方向と平行なストライプ状に形成されており、前記複数の光屈折部のうちの前記光学素子の中心よりも一方の領域にストライプ状に形成された各光屈折部の入射面と出射面がそれぞれ、前記中心から前記一方の領域の外方に向かって前記表示素子側に突出する方向に傾斜し、他方の方向の領域にストライプ状に形成された各光屈折部の入射面と出射面がそれぞれ、前記中心から前記他方の領域の外方に向かって前記表示素子側に突出する方向に傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の表示パネル。
9. 光学素子の複数の光屈折部は、これらの光屈折部の中心をそれぞれ、表示素子の観察側の面と平行な１つの平面上に位置させ、且つ、隣合う前記光屈折部それぞれの入射面の端縁間及び出射面の端縁間に、前記表示素子の法線方向と平行な段差面を設けて形成されていることを特徴とする請求項６に記載の表示パネル。
10. 光学素子の複数の光屈折部は、これらの光屈折部の中心をそれぞれ、表示素子の観察側の面に対して中心側が観察側に膨らむ方向に湾曲した１つの曲面上に位置させ、且つ、隣合う前記光屈折部それぞれの入射面の端縁同士及び出射面の端縁同士を互いに一致させて形成されていることを特徴とする請求項６に記載の表示パネル。
11. 光学素子の複数の光屈折部の入射面と出射面は、いずれも外部に露出した面であり、前記入射面と出射面の傾き角は、各光屈折部毎に同じ角度に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の表示パネル。
12. 光学素子は、複数の光屈折部が形成された透明部材と、前記透明部材の表示素子に対向する面と観察側に対向する面の少なくとも一方に前記複数の光屈折部を覆って設けられ、前記透明部材の屈折率よりも小さい屈折率よりも小さい屈折率を有し、外面が前記表示素子の観察側の面と平行な平坦面に形成された平坦化層とからなっていることを特徴とする請求項６に記載の表示パネル。
13. 透明部材の表示素子に対向する面と観察側に対向する面の両方にそれぞれ、互いに等しい屈折率を有する平坦化層が設けられ、前記透明部材の複数の光屈折部の入射面と出射面の傾き角は、各光屈折部毎に同じ角度に設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の表示パネル。
14. 表示素子は、画面エリアを囲む枠状のシール材を介して接合された観察側とその反対側の一対の基板と、これらの基板間の間隙の前記シール材で囲まれた領域に封入された液晶層と、前記液晶層に電界を印加するための複数の電極と、前記一対の基板のうちの少なくとも観察側基板の外面側に配置された偏光板とからなる液晶表示素子であり、光学素子は、前記液晶表示素子の観察側基板とその外面側に配置された前記偏光板との間、または前記偏光板の外面側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
15. 光学素子は、表示素子の観察側の面に対して中心側が観察側に膨らむ方向の凸状に湾曲した曲面からなる出射面と入射面とが形成された透明部材により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。

Images