JP2020016724A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位の低下を抑制することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】第１透明基板１０と、スイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、を備えた第１基板と、第２透明基板２０と、前記画素電極と対向する共通電極と、を備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持され、筋状のポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、第１方向に並んだ複数の発光素子と、主面と、前記複数の発光素子と対向する側面と、を備えた第３透明基板３０と、前記主面に配置され、前記第３透明基板より低い屈折率を有する透明層４０と、を備え、前記第３透明基板は、透明層４０を挟んで、前記第１透明基板または前記第２透明基板に接着され、透明層４０は、前記第１方向に並んだ複数の帯部４１を備え、帯部４１は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って延出している、表示装置。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

近年、様々な形態の表示装置が提案されている。導光板に接着された光変調素子内に、光学異方性を有したバルクおよび微粒子を含んだ光変調層を備える照明装置が開示されている。その他の例では、高分子分散型液晶層を含み、入射光の強度を変換する光変換部を備える光源装置が開示されている。

特開２０１０−９２６８２号公報 特開２０１６−５７３３８号公報

本実施形態の目的は、表示品位の低下を抑制することが可能な表示装置を提供することにある。

本実施形態によれば、
第１透明基板と、走査線と、前記走査線と交差する信号線と、前記走査線及び前記信号線と電気的に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、を備えた第１基板と、第２透明基板と、前記画素電極と対向する共通電極と、を備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持され、筋状のポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、第１方向に並んだ複数の発光素子と、主面と、前記複数の発光素子と対向する側面と、を備えた第３透明基板と、前記主面に配置され、前記第３透明基板より低い屈折率を有する透明層と、を備え、前記第３透明基板は、前記透明層を挟んで、前記第１透明基板または前記第２透明基板に接着され、前記透明層は、前記第１方向に並んだ複数の帯部を備え、前記帯部は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って延出している、表示装置が提供される。
本実施形態によれば、
第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面と、を備えた第１透明基板と、前記第２主面と対向する第３主面を備えた第２透明基板と、前記第２主面と前記第３主面との間に位置し、筋状のポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、第１方向に並んだ複数の発光素子と、前記第１主面に対向する第４主面と、前記複数の発光素子と対向する側面と、を備えた第３透明基板と、前記第１透明基板と前記第３透明基板とを接着する透明接着層と、前記第１主面と前記第４主面との間に位置し、前記第３透明基板より低い屈折率を有する透明層と、を備え、前記透明層は、前記第１方向に間隔をおいて並んだ複数の帯部を備えている、表示装置が提供される。

図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの一構成例を示す平面図である。 図２は、図１に示した表示パネルＰＮＬの一構成例を示す断面図である。 図３は、図１に示した表示装置ＤＳＰの主要部を示す分解斜視図である。 図４は、図３に示した導光素子ＬＧの一構成例を示す平面図である。 図５は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの一構成例を示す断面図である。 図６は、傾斜面における不所望な散乱を説明するための断面図である。 図７は、透明層４０と第１基板ＳＵＢ１とが重畳した状態の一構成例を示す平面図である。 図８は、透明層４０とシールＳＥとが重畳した状態の一構成例を示す平面図である。 図９は、図３に示した導光素子ＬＧの他の構成例を示す平面図である。 図１０は、図３に示した導光素子ＬＧの他の構成例を示す平面図である。 図１１は、隣接する帯部４１を拡大した平面図である。 図１２は、隣接する帯部４１を拡大した平面図である。 図１３は、透明層４０に起因した回折を説明するための断面図である。 図１４は、エバネッセント波を説明するための断面図である。 図１５は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す断面図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本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一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの一構成例を示す平面図である。一例では、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していてもよい。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、表示装置ＤＳＰを構成する基板の主面と平行な方向に相当し、第３方向Ｚは、表示装置ＤＳＰの厚さ方向に相当する。本明細書において、第１基板ＳＵＢ１から第２基板ＳＵＢ２に向かう方向を「上側」（あるいは、単に上）と称し、第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かう方向を「下側」（あるいは、単に下）と称する。「第１部材の上の第２部材」及び「第１部材の下の第２部材」とした場合、第２部材は、第１部材に接していてもよいし、第１部材から離間していてもよい。また、第３方向Ｚを示す矢印の先端側に表示装置ＤＳＰを観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ−Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。

本実施形態においては、表示装置ＤＳＰの一例として、高分子分散型液晶を適用した液晶表示装置について説明する。表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬと、ＩＣチップ１と、配線基板２と、を備えている。

表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、液晶層ＬＣと、シールＳＥと、を備えている。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、Ｘ−Ｙ平面と平行な平板状に形成されている。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、平面視で、重畳している。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、シールＳＥによって接着されている。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持され、シールＳＥによって封止されている。図１において、液晶層ＬＣ及びシールＳＥは、異なる斜線で示している。

図１において拡大して模式的に示すように、液晶層ＬＣは、ポリマー３１と、液晶分子３２と、を含む高分子分散型液晶を備えている。一例では、ポリマー３１は、液晶性ポリマーである。ポリマー３１は、第１方向Ｘに沿って延出した筋状に形成されている。液晶分子３２は、ポリマー３１の隙間に分散され、その長軸が第１方向Ｘに沿うように配向される。ポリマー３１及び液晶分子３２の各々は、光学異方性あるいは屈折率異方性を有している。ポリマー３１の電界に対する応答性は、液晶分子３２の電界に対する応答性より低い。

一例では、ポリマー３１の配向方向は、電界の有無にかかわらずほとんど変化しない。一方、液晶分子３２の配向方向は、液晶層ＬＣにしきい値以上の高い電圧が印加された状態では、電界に応じて変化する。液晶層ＬＣに電圧が印加されていない状態では、ポリマー３１及び液晶分子３２のそれぞれの光軸は互いに平行であり、液晶層ＬＣに入射した光は、液晶層ＬＣ内でほとんど散乱されることなく透過する（透明状態）。液晶層ＬＣに電圧が印加されていない状態では、ポリマー３１及び液晶分子３２のそれぞれの光軸は互いに交差し、液晶層ＬＣに入射した光は、液晶層ＬＣ内で散乱される（散乱状態）。

表示パネルＰＮＬは、画像を表示する表示部ＤＡと、表示部ＤＡを囲む額縁状の非表示部ＮＤＡと、を備えている。シールＳＥは、非表示部ＮＤＡに位置している。表示部ＤＡは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に配列された画素ＰＸを備えている。

図１において拡大して示すように、各画素ＰＸは、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥ、液晶層ＬＣ等を備えている。スイッチング素子ＳＷは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成され、走査線Ｇ及び信号線Ｓと電気的に接続されている。走査線Ｇは、第１方向Ｘに並んだ画素ＰＸの各々におけるスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。信号線Ｓは、第２方向Ｙに並んだ画素ＰＸの各々におけるスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。画素電極ＰＥは、スイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。画素電極ＰＥの各々は、共通電極ＣＥと対向し、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に生じる電界によって液晶層ＬＣ（特に、液晶分子３２）を駆動している。容量ＣＳは、例えば、共通電極ＣＥと同電位の電極、及び、画素電極ＰＥと同電位の電極の間に形成される。

第１基板ＳＵＢ１は、第１方向Ｘに沿って延出した縁部Ｅ１１及びＥ１２と、第２方向Ｙに沿って延出した縁部Ｅ１３及びＥ１４とを有している。第２基板ＳＵＢ２は、第１方向Ｘに沿って延出した縁部Ｅ２１及びＥ２２と、第２方向Ｙに沿って延出した縁部Ｅ２３及びＥ２４とを有している。図１に示した例では、平面視で、縁部Ｅ１２及びＥ２２、縁部Ｅ１３及びＥ２３、及び、縁部Ｅ１４及びＥ２４は、それぞれ重畳しているが、重畳していなくてもよい。縁部Ｅ２１は、平面視で、縁部Ｅ１１と表示部ＤＡとの間に位置している。第１基板ＳＵＢ１は、縁部Ｅ１１と縁部Ｅ２１との間に延出部Ｅｘを有している。

ＩＣチップ１及び配線基板２は、それぞれ延出部Ｅｘに接続されている。ＩＣチップ１は、例えば、画像表示に必要な信号を出力するディスプレイドライバなどを内蔵している。配線基板２は、折り曲げ可能なフレキシブルプリント回路基板である。なお、ＩＣチップ１は、配線基板２に接続されていてもよい。ＩＣチップ１及び配線基板２は、表示パネルＰＮＬからの信号を読み出す場合もあるが、主として表示パネルＰＮＬに信号を供給する信号源として機能する。

図２は、図１に示した表示パネルＰＮＬの一構成例を示す断面図である。第１基板ＳＵＢ１は、透明基板１０と、絶縁膜１１及び１２と、容量電極１３と、スイッチング素子ＳＷと、画素電極ＰＥと、配向膜ＡＬ１と、を備えている。第１基板ＳＵＢ１は、さらに、図１に示した走査線Ｇ及び信号線Ｓを備えている。透明基板１０は、主面（下面）１０Ａと、主面１０Ａの反対側の主面（上面）１０Ｂと、を備えている。スイッチング素子ＳＷは、主面１０Ｂに配置されている。絶縁膜１１は、スイッチング素子ＳＷを覆っている。容量電極１３は、絶縁膜１１及び１２の間に位置している。画素電極ＰＥは、絶縁膜１２の上において、画素ＰＸ毎に配置されている。画素電極ＰＥは、容量電極１３の開口部ＯＰを介してスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。画素電極ＰＥは、絶縁膜１２を挟んで、容量電極１３と重畳し、画素ＰＸの容量ＣＳを形成している。配向膜ＡＬ１は、画素電極ＰＥを覆っている。

第２基板ＳＵＢ２は、透明基板２０と、遮光層ＢＭと、共通電極ＣＥと、配向膜ＡＬ２と、を備えている。透明基板２０は、主面（下面）２０Ａと、主面２０Ａの反対側の主面（上面）２０Ｂと、を備えている。透明基板２０の主面２０Ａは、透明基板１０の主面１０Ｂと向かい合っている。遮光層ＢＭ及び共通電極ＣＥは、主面２０Ａに配置されている。遮光層ＢＭは、例えば、スイッチング素子ＳＷの直上、及び、図示しない走査線Ｇ及び信号線Ｓの直上にそれぞれ位置している。共通電極ＣＥは、複数の画素ＰＸに亘って配置され、遮光層ＢＭを直接覆っている。共通電極ＣＥは、容量電極１３と電気的に接続されており、容量電極１３とは同電位である。配向膜ＡＬ２は、共通電極ＣＥを覆っている。液晶層ＬＣは、主面１０Ｂと主面２０Ａとの間に位置し、配向膜ＡＬ１及びＡＬ２に接している。第１基板ＳＵＢ１において、絶縁膜１１及び１２、容量電極１３、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥ、及び、配向膜ＡＬ１は、主面１０Ｂと液晶層ＬＣとの間に位置している。第２基板ＳＵＢ２において、遮光層ＢＭ、共通電極ＣＥ、及び、配向膜ＡＬ２は、主面２０Ａと液晶層ＬＣとの間に位置している。

透明基板１０及び２０は、ガラス基板やプラスチック基板などの絶縁基板である。主面１０Ａ及び１０Ｂ、主面２０Ａ及び２０Ｂは、Ｘ−Ｙ平面とほぼ平行な面である。絶縁膜１１は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アクリル樹脂などの透明な絶縁材料によって形成されている。一例では、絶縁膜１１は、無機絶縁膜及び有機絶縁膜を含んでいる。絶縁膜１２は、シリコン窒化物などの無機絶縁膜である。容量電極１３、画素電極ＰＥ、及び、共通電極ＣＥは、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成された透明電極である。遮光層ＢＭは、例えば、共通電極ＣＥよりも低抵抗な導電層である。一例では、遮光層ＢＭは、モリブデン、アルミニウム、タングステン、チタン、銀などの不透明な金属材料によって形成されている。配向膜ＡＬ１及びＡＬ２は、Ｘ−Ｙ平面に略平行な配向規制力を有する水平配向膜である。一例では、配向膜ＡＬ１及びＡＬ２は、第１方向Ｘに沿って配向処理されている。なお、配向処理とは、ラビング処理であってもよいし、光配向処理であってもよい。

図３は、図１に示した表示装置ＤＳＰの主要部を示す分解斜視図である。表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬの他に、導光素子ＬＧと、複数の発光素子ＬＤと、を備えている。導光素子ＬＧ、第１基板ＳＵＢ１、及び、第２基板ＳＵＢ２は、この順に第３方向Ｚに沿って並んでいる。複数の発光素子ＬＤは、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。複数の発光素子ＬＤは、配線基板Ｆに接続されている。発光素子ＬＤは、例えば、発光ダイオードである。発光素子ＬＤは、詳述しないが、赤発光部、緑発光部、及び、青発光部を備えている。発光素子ＬＤから出射される光は、第２方向Ｙを示す矢印の向きに沿って進行する。

導光素子ＬＧは、透明基板３０と、透明層４０と、を備えている。
透明基板３０は、ガラス基板やプラスチック基板などの絶縁基板であり、屈折率ｎ１を有している。一例では、透明基板３０は、複数の基板を貼り合わせたものではなく、単一基板である。透明基板３０は、主面（下面）３０Ａと、主面３０Ａの反対側の主面（上面）３０Ｂと、側面３０Ｃと、を備えている。主面３０Ａ及び３０Ｂは、Ｘ−Ｙ平面とほぼ平行な面である。主面３０Ｂは、透明基板１０の主面１０Ａと向かい合っている。側面３０Ｃは、第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ−Ｚ平面とほぼ平行な面である。側面３０Ｃは、複数の発光素子ＬＤと向かい合っている。透明基板３０は、後述するように、透明層４０を挟んで透明基板１０に接着される。図３に示した例では、側面３０Ｃは、第１基板ＳＵＢ１の縁部Ｅ１１の直下に位置しているが、延出部Ｅｘの直下に位置していてもよいし、縁部Ｅ１１よりもさらに外側に位置していてもよい。
透明層４０は、主面３０Ｂに配置されている。透明層４０は、透明基板３０の屈折率ｎ１より小さい屈折率ｎ２を有している。透明層４０は、第１方向Ｘに間隔をおいて並んだ複数の帯部４１を備えている。帯部４１の各々は、第２方向Ｙに沿って延出している。隣接する帯部４１の間では、主面３０Ｂが露出している。透明層４０の詳細な形状については後述する。

透明基板３０は、例えば、ガラスや、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート(ＰＣ)などの有機材料によって形成されている。透明層４０は、例えば、シロキサン系樹脂や、フッ素系樹脂などの有機材料によって形成されている。透明基板３０の屈折率ｎ１は約１．５程度であり、透明層４０の屈折率ｎ２は１．０〜１．４程度である。なお、図３に示した例では、透明基板３０の主面３０Ａは空気に接しているが、透明層４０と同等の屈折率を有する他の透明層が主面３０Ａの全面に配置されてもよい。

図４は、図３に示した導光素子ＬＧの一構成例を示す平面図である。透明層４０は、複数の帯部４１と、複数の帯部４１を囲む枠部４２と、を備えている。帯部４１及び枠部４２は、一体的に形成されている。
帯部４１は、発光素子ＬＤと対向する側の第１端部４１１と、第１端部４１１の反対側の第２端部４１２と、第１エッジ４１３と、第２エッジ４１４と、を備えている。第１端部４１１及び第２端部４１２は、それぞれ第１幅Ｗ１及び第２幅Ｗ２を有している。なお、本明細書での幅とは、第１方向Ｘに沿った長さに相当する。第１幅Ｗ１は、第２幅Ｗ２より大きい。一例では、第１幅Ｗ１が１つの発光素子ＬＤの幅ＷＬより小さく、１つの発光素子ＬＤは、第１方向Ｘに並んだ複数の帯部４１に跨って配置されている。また、第１幅Ｗ１は、１つの画素電極ＰＥの幅ＷＰ（あるいは、第１方向Ｘに並んだ画素電極ＰＥのピッチ）と同等以下である。なお、帯部４１において、第１幅Ｗ１は第２幅Ｗ２と同等であってもよく、帯部４１が均一な幅を有するように形成されていてもよい。

第１エッジ４１３及び第２エッジ４１４は、第１端部４１１と第２端部４１２との間において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙとは異なる方向に延出している。例えば、第２方向Ｙに対して時計回りに鋭角に交差する方向を方向Ｄ１と定義し、第２方向Ｙに対して反時計回りに鋭角に交差する方向を方向Ｄ２と定義する。なお、第２方向Ｙと方向Ｄ１とのなす角度θ１、及び、第２方向Ｙと方向Ｄ２とのなす角度θ１は、同一であるが、これに限らず、２方向Ｙと方向Ｄ１とのなす角度と第２方向Ｙと方向Ｄ２とのなす角度が異なっていても良い。第１エッジ４１３は方向Ｄ１に沿って延出し、第２エッジ４１４は方向Ｄ２に沿って延出している。ここでは、第１エッジ４１３及び第２エッジ４１４は、いずれも直線状に延出しているが、曲線状に形成されていてもよい。第１幅Ｗ１及び第２幅Ｗ２は、第１エッジ４１３と第２エッジ４１４との間隔に相当する。このような形状の帯部４１は、第１端部４１１から第２端部４１２に向かうにしたがって、一定の割合で、あるいは、任意の割合で徐々に減少する幅を有する。

隣接する２つの帯部４１に着目すると、第１端部４１１の間隙及び第２端部４１２の間隙は、それぞれ第３幅Ｗ３及び第４幅Ｗ４を有している。第３幅Ｗ３は第１幅Ｗ１より小さく、第４幅Ｗ４は第２幅Ｗ２より小さく、第３幅Ｗ３は第４幅Ｗ４より小さい。一例では、第２幅Ｗ２は第１幅Ｗ１の約２／３であり、第１幅Ｗ１は第３幅Ｗ３の約９倍であり、第２幅Ｗ２は第４幅Ｗ４の約１．５倍であり、第４幅Ｗ４は第３幅Ｗ３の約４倍である。隣接する帯部４１のピッチは、画素電極ＰＥの幅ＷＰ（あるいは、第１方向Ｘに並んだ画素電極ＰＥのピッチ）の２倍以下であることが望ましい。

画素電極ＰＥは、平面視で、隣接する２つの帯部４１に重畳している。画素電極ＰＥは、帯部４１の間において、透明基板３０の主面３０Ｂに重畳している。表示部ＤＡにおいて、発光素子ＬＤに最も近接した画素電極ＰＥ１と、発光素子ＬＤから最も離間した画素電極ＰＥ２とに着目する。画素電極ＰＥ１が帯部４１に重畳する面積は、画素電極ＰＥ２が帯部４１に重畳する面積より大きい。また、画素電極ＰＥ１が主面３０Ｂに重畳する面積は、画素電極ＰＥ２が主面３０Ｂに重畳する面積より小さい。後述するが、帯部４１に重畳する領域は発光素子ＬＤからの光がほとんど入射しない領域に相当し、主面３０Ｂに重畳する領域は発光素子ＬＤからの光が入射可能な領域に相当する。

図３に示した表示パネルＰＮＬ及び導光素子ＬＧが重畳した際には、平面視で、複数の帯部４１は表示部ＤＡに重畳し、枠部４２は非表示部ＮＤＡに重畳している。枠部４２は、第１方向Ｘに沿って延出した第１部分４２１及び第２部分４２２と、第２方向Ｙに沿って延出した第３部分４２３及び第４部分４２４と、を備えている。第１部分４２１は、発光素子ＬＤと表示部ＤＡとの間に位置している。第１部分４２１は、帯部４１の各々の第１端部４１１と繋がっている。図４に示した例では、帯部４１の各々の第２部分４２２は、第２端部４１２と繋がっているが、第２端部４１２から離間していてもよい。帯部４１は、表示部ＤＡにおいては、第１方向Ｘに平行なエッジは含まず、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに対して傾斜した第１エッジ４１３及び第２エッジ４１４のみが表示部ＤＡに重畳している。

図５は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの一構成例を示す断面図である。なお、表示パネルＰＮＬについては、主要部のみを図示している。図５に示す構成例は、導光素子ＬＧの透明基板３０が透明接着層ＡＤによって第１基板ＳＵＢ１の透明基板１０に接着された例に相当する。帯部４１を含む透明層４０は、主面３０Ｂに接している。透明接着層ＡＤは、主面１０Ａのほぼ全面に接し、また、透明層４０を覆うとともに、透明層４０が欠落した領域では主面３０Ｂに接している。透明基板２０の主面２０Ｂは空気に接しているが、透明基板３０と同様の他の透明基板が主面２０Ｂに接着されていてもよい。

透明基板１０及び２０と、透明接着層ＡＤとの各々の屈折率は、透明基板３０の屈折率ｎ１と同等であり、透明層４０の屈折率ｎ２より高い。なお、ここでの「同等」とは、屈折率差がゼロの場合に限らず、屈折率差が０．０３以下の場合を含む。

透明基板１０は厚さＴ１を有し、透明基板２０は厚さＴ２を有し、透明基板３０は厚さＴ３を有している。なお、本明細書での厚さとは、第３方向Ｚに沿った長さに相当する。図示した例では、厚さＴ１は厚さＴ２と同等であり、厚さＴ３は厚さＴ１及びＴ２より厚い。なお、厚さＴ３は、厚さＴ１及びＴ２と同等であってもよい。一例では、厚さＴ３は、２００μｍ〜２０００μｍである。透明層４０の厚さＴ４については、後述する。透明接着層ＡＤの厚さＴ５は、４μｍ〜４０００μｍである。

次に、図５を参照しながら、発光素子ＬＤからの出射光について説明する。
発光素子ＬＤは、側面３０Ｃに向けて光Ｌ１を出射する。発光素子ＬＤと側面３０Ｃとの間に空気層が存在するため、発光素子ＬＤから出射された光Ｌ１は、側面３０Ｃで屈折し、透明基板３０に入射する。透明基板３０に入射した光Ｌ１のうち、透明基板３０から透明層４０に向かって進行する光は、透明基板３０と透明層４０との界面で反射される。また、透明基板３０に入射した光Ｌ１のうち、主面３０Ａに向かって進行する光は、透明基板３０と空気層との界面で反射される。このように、光Ｌ１は、側面３０Ｃの近傍（あるいは、透明層４０が存在する領域）では、繰り返し反射されながら透明基板３０の内部を進行する。進行する光Ｌ１のうち、透明層４０が存在しない領域、つまり、透明基板３０と透明接着層ＡＤとが接する領域に向かって進行する光は、透明基板３０を透過し、透明接着層ＡＤを介して透明基板１０を透過する。つまり、発光素子ＬＤに近接した領域においては、発光素子ＬＤからの光Ｌ１の表示パネルＰＮＬへの入射が抑制される一方で、発光素子ＬＤから離間した領域においては、光Ｌ１の表示パネルＰＮＬへの入射が促進される。なお、発光素子ＬＤに近接した領域においては、光Ｌ１が表示パネルＰＮＬに全く入射しないわけではなく、図４に示したように、隣接する帯部４１の隙間から光Ｌ１が表示パネルＰＮＬに入射する。表示パネルＰＮＬに入射した光Ｌ１は、透明状態の画素を透過し、散乱状態の画素で散乱される。表示装置ＤＳＰは、主面３０Ａ側から観察可能であるとともに、主面４０Ｂ側からも観察可能である。また、表示装置ＤＳＰは、いわゆる透明ディスプレイであり、主面３０Ａ側から観察した場合であっても、主面４０Ｂ側から観察した場合であっても、表示装置ＤＳＰを介して、表示装置ＤＳＰの背景を観察可能である。

ところで、一般的に、間隔をおいて並んだ複数の発光素子ＬＤからの出射光は、それぞれ拡散しながら進行するが、発光素子ＬＤの近傍では、隣接する発光素子ＬＤからのそれぞれの出射光が十分に混ざらないことがある。このため、このような光を照明光として利用した表示装置ＤＳＰでは、表示部ＤＡを平面視した際に、発光素子ＤＬに近接した領域において、輝度差に起因したスジ状のムラが視認されるおそれがある。照明光の輝度差は、発光素子ＬＤから離れた位置ほど低減される。しかしながら、表示部ＤＡと発光素子ＬＤとの距離を拡大することは、表示装置ＤＳＰの額縁幅の拡大を招く。

本実施形態によれば、透明層４０が存在する領域においては、側面３０Ｃから入射した光Ｌ１が透明基板３０の内部で全反射されながら導光されるため、表示パネルＰＮＬへの入射が抑制される。一方で、透明層４０が存在しない領域においては、表示パネルＰＮＬへの光Ｌ１の入射が促進される。
表示部ＤＡにおいて、発光素子ＬＤに近接した画素電極ＰＥ１と、発光素子ＬＤから離間した画素電極ＰＥ２とにそれぞれ入射する光Ｌ１の照明光量を比較する。発光素子ＬＤからの光Ｌ１は、発光素子ＬＤから離間するにしたがって減衰する。発光素子ＬＤに近接した領域における光Ｌ１の輝度を第１輝度と称し、発光素子ＬＤから離間した領域における光Ｌ１の輝度を第２輝度と称する。第２輝度は、第１輝度より低い。画素電極ＰＥ１と透明層４０との重畳面積は、画素電極ＰＥ２と透明層４０との重畳面積より大きい。このため、光Ｌ１が画素電極ＰＥ１に入射可能な領域の面積は、光Ｌ１が画素電極ＰＥ２に入射可能な領域の面積より小さい。一方で、画素電極ＰＥ１に入射する光Ｌ１の第１輝度は、画素電極ＰＥ２に入射する光Ｌ１の第２輝度より高い。このため、画素電極ＰＥ１及び画素電極ＰＥ２における照明光量を同等化することができる。

また、表示部ＤＡにおいて、第２方向Ｙに並んだ画素電極ＰＥの各々と透明層４０との重畳面積は、光Ｌ１の輝度が第２方向Ｙに沿って低下するのに合わせて最適化されている。したがって、表示部ＤＡのほぼ全域に亘って、一画素電極ＰＥあたりの照明光量を均一化することができる。これにより、照明光のムラに起因した表示品位の低下を抑制することができる。

図６は、傾斜面における不所望な散乱を説明するための断面図である。図６に示したＹ−Ｚ平面における断面図は、透明層４０が第１方向Ｘに沿って延出した傾斜面４０Ｓを有する例に相当する。傾斜面４０Ｓは、主面３０Ｂの法線Ｎに対して発光素子ＬＤ側に傾斜している。あるいは、傾斜面４０Ｓは、法線Ｎに対して反時計回りに鋭角に交差する面である。発光素子ＬＤからの光Ｌ１が透明層４０に入射した場合には、傾斜面４０Ｓにおいて不所望な散乱が生じ、表示品位を低下させる。

本実施形態によれば、図４を参照して説明したように、透明層４０は、表示部ＤＡにおいて第１方向Ｘに沿って延出したエッジを含まず、また、第１方向Ｘに沿って延出した傾斜面も含んでいない。したがって、透明層４０における不所望な散乱を抑制することができる。

図１乃至図６に示した構成例において、透明基板１０は第１透明基板に相当し、主面１０Ａは第１主面に相当し、主面１０Ｂは第２主面に相当し、透明基板２０は第２透明基板に相当し、主面２０Ａは第３主面に相当し、透明基板３０は第３透明基板に相当し、主面３０Ｂは第４主面に相当する。

図７は、透明層４０と第１基板ＳＵＢ１とが重畳した状態の一構成例を示す平面図である。なお、ここでは、透明層４０のうちの枠部４２を図示し、帯部４１の図示を省略している。

第１基板ＳＵＢ１は、表示部ＤＡにおいて、複数の走査線Ｇと、複数の信号線Ｓと、電源線Ｐと、を備えている。複数の走査線Ｇは、それぞれ第１方向Ｘに延出し、第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。複数の信号線Ｓは、それぞれ第２方向Ｙに延出し、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。複数の走査線Ｇ、及び、複数の信号線Ｓは、非表示部ＮＤＡに引き出されている。例えば、奇数番目の走査線Ｇは縁部Ｅ１３と表示部ＤＡとの間に引き出され、偶数番目の走査線Ｇは縁部Ｅ１４と表示部ＤＡとの間に引き出されている。
電源線Ｐは、例えば、コモン電圧（Ｖｃｏｍ）を供給するための配線であり、図２に示した容量電極１３と電気的に接続されている。また、電源線Ｐは、第１基板ＳＵＢ１の角部において、給電端子ＰＴに接続されている。給電端子ＰＴは、図示しない導電材料を介して第２基板ＳＵＢ２の共通電極ＣＥと電気的に接続されている。電源線Ｐ及び給電端子ＰＴは非表示部ＮＤＡに位置し、詳述しないが、給電端子ＰＴは図１に示したシールＳＥの外側に位置している。電源線Ｐは、シールＳＥの内側に位置している場合もあるし、シールＳＥと重畳している場合もある。
複数の走査線Ｇ、複数の信号線Ｓ、及び、電源線Ｐは、縁部Ｅ１１と表示部ＤＡとの間において、図１に示したＩＣチップ１または配線基板２と電気的に接続されている。

平面視で、透明層４０の枠部４２のうち、第３部分４２３及び第４部分４２４は、非表示部ＮＤＡに位置する走査線Ｇに重畳している。また、第１部分４２１は、非表示部ＮＤＡの走査線Ｇ及び信号線Ｓに重畳している。また、枠部４２は、電源線Ｐ及び給電端子ＰＴに重畳している。
このような構成例によれば、発光素子ＬＤからの光が非表示部ＮＤＡに位置する各種配線に向かって入射するのを抑制することができ、各種配線での吸収あるいは各種配線での不所望な散乱による表示品位の低下を抑制することができる。

図８は、透明層４０とシールＳＥとが重畳した状態の一構成例を示す平面図である。なお、透明層４０のうちの枠部４２を図示し、帯部４１の図示を省略している。平面視で、透明層４０の枠部４２は、シールＳＥに重畳している。
このような構成例によれば、発光素子ＬＤからの光が非表示部ＮＤＡに位置するシールＳＥに向かって入射するのを抑制することができ、シールＳＥでの不所望な散乱による表示品位の低下を抑制することができる。

図９は、図３に示した導光素子ＬＧの他の構成例を示す平面図である。図９に示した構成例は、図４に示した構成例と比較して、帯部４１の第１エッジ４１３及び第２エッジ４１４が曲線状に形成されている点で相違している。帯部４１の幅Ｗ１０は、第１端部４１１から第２端部４１２に向かって漸次減少する。図９に示した例では、幅Ｗ１０は、第１端部４１１に近接する側で、第２端部４１２に近接する側よりも大きく変化する。
このような構成例においても、図４に示した構成例と同様の効果が得られる。

図１０は、図３に示した導光素子ＬＧの他の構成例を示す平面図である。図１０に示した構成例は、図９に示した構成例と比較して、帯部４１の幅Ｗ１０が、第２端部４１２に近接する側で、第１端部４１１に近接する側よりも大きく変化する点で相違している。
このような構成例においても、図４に示した構成例と同様の効果が得られる。

図１１は、隣接する帯部４１を拡大した平面図である。帯部４１と枠部４２の第１部分４２１との接続部Ｃは、隣接する帯部４１の第１エッジ４１３と第２エッジ４１４とが繋がってＶ字状に形成されている。このような構成例においては、第１部分４２１は、隣接する帯部４１の間に、図６に示した傾斜面４０Ｓを含まない。このため、第１部分４２１での不所望な散乱を抑制することができる。また、第１部分４２１と表示部ＤＡとが接近した場合であっても、散乱に起因した表示品位の低下を抑制することができる。

図１２は、隣接する帯部４１を拡大した平面図である。図１２に示した構成例は、図１１に示した構成例と比較して、接続部ＣがＵ字状に形成された点で相違している。このような構成例においても、図１１に示した構成例と同様の効果が得る。

図１３は、透明層４０に起因した回折を説明するための断面図である。上記の通り、透明層４０は、透明基板３０及び透明接着層ＡＤよりも低い屈折率を有している。このため、透明基板３０を透過した光のうち、透明層４０を透過した光Ｌ１１と、透明層４０を透過せずに透明接着層ＡＤを透過した光Ｌ１２とでは、位相が異なる。光Ｌ１１と光Ｌ１２との位相差は、透明層４０の厚さＴ４が厚いほど、大きくなる。導光素子ＬＧの透過光は、このような位相差に起因して回折する。位相差が大きい場合には、回折像が視認されてしまい、表示品位の低下を招くおそれがある。
発明者が検討したところでは、厚さＴ４が、導光素子ＬＧを透過する光の最大波長以下であれば、回折像の視認を抑制できることが確認された。このため、厚さＴ４は、８００ｎｍ以下であることが望ましい。これにより、回折像に起因した表示品位の低下を抑制することができる。

図１４は、エバネッセント波を説明するための断面図である。透明基板３０から透明層４０に向かう光のうち、一部の光は透明層４０に進入する。透明層４０に進入した光波は、エバネッセント波と称される。図１４の（Ａ）に示すように、透明層４０の厚さＴ４がエバネッセント波の透明層４０への進入長Ｌ２０より十分に大きい場合には、透明層４０に向かった光は全反射される。図１４の（Ｂ）に示すように、透明層４０の厚さＴ４が進入長Ｌ２０より小さい場合には、エバネッセント波の一部が透明層４０を透過してしまい、ロスとなる。このため、透明基板３０を伝播される光の輝度の低下を招く。
進入長Ｌ２０は、透明基板３０と透明層４０との界面での入射角θ１１によって異なる。発明者は、入射角θ１１に対する進入長Ｌ２０、本実施形態の導光素子ＬＧにおいて想定される入射角θ１１の分布、発光素子ＬＤからの出射光の発散角に対する輝度分布等に基づき、厚さＴ４の下限値を２５０ｎｍとした。

以上の検討結果に基づき、厚さＴ４は、２５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下であることが望ましく、４００ｎｍ以上、５５０ｎｍ以下であることがより望ましい。

図１５は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す断面図である。なお、表示パネルＰＮＬについては、主要部のみを図示している。図１５に示す構成例は、導光素子ＬＧの透明基板３０が透明接着層ＡＤによって第２基板ＳＵＢ２の透明基板２０に接着された例に相当する。帯部４１を含む透明層４０は、主面３０Ａに接している。透明接着層ＡＤは、主面２０Ｂのほぼ全面に接し、また、透明層４０を覆うとともに、透明層４０が欠落した領域では主面３０Ａに接している。なお、図１５に示した例では、透明基板３０の主面３０Ｂは空気に接しているが、透明層４０と同等の屈折率を有する他の透明層が主面３０Ｂの全面に配置されてもよい。表示パネルＰＮＬの構成については、先に説明した通りである。透明基板１０の主面１０Ａは空気に接しているが、透明基板３０と同様の他の透明基板が主面１０Ａに接着されていてもよい。
このような構成例においても、図５に示した構成例と同様の効果が得られる。

図１５に示した構成例において、透明基板２０は第１透明基板に相当し、主面２０Ｂは第１主面に相当し、主面２０Ａは第２主面に相当し、透明基板１０は第２透明基板に相当し、主面１０Ｂは第３主面に相当し、透明基板３０は第３透明基板に相当し、主面３０Ａは第４主面に相当する。

以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の低下を抑制することが可能な表示装置を提供することができる。

なお、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。これらの新規な実施形態は、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。これらの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。

ＤＳＰ…表示装置 ＰＮＬ…表示パネル ＳＥ…シール
ＤＡ…表示部 ＮＤＡ…非表示部 ＰＸ…画素
ＬＣ…液晶層 ３１…ポリマー ３２…液晶分子
ＬＧ…導光素子 ＬＤ…発光素子
ＳＷ…スイッチング素子 ＰＥ…画素電極 ＣＥ…共通電極
Ｇ…走査線 Ｓ…信号線
ＡＤ…透明接着層
１０…透明基板 ２０…透明基板 ３０…透明基板
４０…透明層 ４１…帯部 ４１１…第１端部 ４１２…第２端部
４１３…第１エッジ ４１４…第２エッジ
４２…枠部 ４２１…第１部分 ４２２…第２部分
４２３…第３部分 ４２４…第４部分

Claims (12)

1. 第１透明基板と、走査線と、前記走査線と交差する信号線と、前記走査線及び前記信号線と電気的に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、を備えた第１基板と、
   第２透明基板と、前記画素電極と対向する共通電極と、を備えた第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に保持され、筋状のポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、
   第１方向に並んだ複数の発光素子と、
   主面と、前記複数の発光素子と対向する側面と、を備えた第３透明基板と、
   前記主面に配置され、前記第３透明基板より低い屈折率を有する透明層と、を備え、
   前記第３透明基板は、前記透明層を挟んで、前記第１透明基板または前記第２透明基板に接着され、
   前記透明層は、前記第１方向に並んだ複数の帯部を備え、
   前記帯部は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って延出している、表示装置。
2. 前記帯部は、前記発光素子と対向する側の第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部と、を備え、
   前記第１端部の第１幅は、前記第２端部の第２幅より大きい、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記帯部は、さらに、第１エッジ及び第２エッジを備え、
   前記第１エッジ及び前記第２エッジの各々は、前記第１端部と前記第２端部との間において、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる方向に延出している、請求項２に記載の表示装置。
4. 隣接する前記第１端部の間隙の第３幅は、前記第１幅より小さく、
   隣接する前記第２端部の間隙の第４幅は、前記第２幅より小さく、
   前記第３幅は、前記第４幅より小さい、請求項２または３に記載の表示装置。
5. 平面視で、前記画素電極は、隣接する前記帯部に重畳している、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. さらに、画像を表示する表示部と、前記表示部を囲む非表示部と、を備え、
   前記透明層は、さらに、前記複数の帯部を囲む枠部を備え、
   平面視で、前記複数の帯部は前記表示部に重畳し、前記枠部は前記非表示部に重畳している、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記枠部は、前記第１方向に沿って延出した第１部分及び第２部分と、前記第２方向に沿って延出した第３部分及び第４部分と、を備え、
   前記第１部分は前記第１端部と繋がり、前記第２部分は前記第２端部と繋がり、
   前記第３部分及び前記第４部分は、平面視で、前記非表示部に位置する前記走査線に重畳している、請求項６に記載の表示装置。
8. さらに、前記第１基板と前記第２基板とを接着し前記液晶層を封止するシールを備え、
   前記シールは、前記非表示部に位置し、
   前記枠部は、平面視で、前記シールに重畳している、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記透明層の厚さは、２５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記透明層は、前記第１方向に沿って延出した傾斜面を含まない、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示装置。
11. １つの前記発光素子は、前記複数の帯部に跨って配置されている、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表示装置。
12. 第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面と、を備えた第１透明基板と、
    前記第２主面と対向する第３主面を備えた第２透明基板と、
    前記第２主面と前記第３主面との間に位置し、筋状のポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、
    第１方向に並んだ複数の発光素子と、
    前記第１主面に対向する第４主面と、前記複数の発光素子と対向する側面と、を備えた第３透明基板と、
    前記第１透明基板と前記第３透明基板とを接着する透明接着層と、
    前記第１主面と前記第４主面との間に位置し、前記第３透明基板より低い屈折率を有する透明層と、を備え、
    前記透明層は、前記第１方向に間隔をおいて並んだ複数の帯部を備えている、表示装置。

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