JP2021033017A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位を向上させることが可能な表示装置を提供すること。【解決手段】実施形態に係る表示装置は、第１透明基板と、走査線と、走査線と交差する信号線と、走査線および信号線と電気的に接続されたスイッチング素子と、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、画素電極と対向する共通電極と、を備えた第２基板と、第１基板と第２基板との間に保持され、筋状のポリマーおよび液晶分子を含む液晶層と、第１側面および第１主面を有する第３透明基板と、第１主面に配置され、第３透明基板より低い屈折率を有する第１透明層と、を備えた第１導光素子と、第１側面に対向する発光素子と、を備え、第３透明基板は、第１透明層を挟んで、第２透明基板に接着され、発光素子は、第２透明基板に配置される【選択図】 図５

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

近年、光源と、画素電極および共通電極を含む一対の基板と、これら基板の間に配置された高分子分散型の液晶層とを備えた表示装置が知られている。例えば、高分子分散型の液晶層は、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む。

高分子分散型の液晶層においては、画素電極および共通電極の間の電界により液晶分子を回転させることで、ポリマーの光軸に対する液晶分子の光軸の傾きを制御することができる。これにより、画素毎に光源からの光の散乱度を制御し、表示装置に任意の映像（画像）を表示させることが可能となる。

特開２０１０−９２６８２号公報 特開２０１６−５７３３８号公報

高分子分散型の液晶層を備える表示装置において、さらなる表示品位の改善が求められている。そこで、本開示は、表示品位を向上させることが可能な表示装置を提供することを目的の一つとする。

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、前記走査線およ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、筋状のポリマーおよび液晶分子を含む液晶層と、第１側面および第１主面を有する第３透明基板と、前記第１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第１透明層と、を備えた第１導光素子と、前記第１側面に対向する発光素子と、を具備し、前記第３透明基板は、前記第１透明層を挟んで、前記第２透明基板に接着され、前記発光素子は、前記第２透明基板に配置される、表示装置が提供される。

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、前記走査線およ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、筋状のポリマーおよび液晶分子を含む液晶層と、第１側面および第１主面を有する第３透明基板と、前記第１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第１透明層と、を備えた第１導光素子と、第２側面および第２主面を有する第４透明基板と、前記第２主面に配置され、前記第４透明基板より低い屈折率を有する第２透明層と、を備えた第２導光素子と、発光素子と、を具備し、前記第３透明基板は、前記第１透明層を挟んで、前記第２透明基板に接着され、前記第４透明基板は、前記第２透明層を挟んで、前記第１透明基板に接着され、前記第１側面および前記第２側面は、平面視で、重畳し、前記発光素子は、前記第１透明基板のうちの、平面視で、前記第１透明基板と前記第２透明基板とが重畳しない領域に配置され、かつ、前記第１側面と少なくとも一部が対向する、表示装置が提供される。

図１は実施形態に係る表示装置の一構成例を示す平面図である。 図２は図１に示す表示パネルの一構成例を示す断面図である。 図３は図１に示す表示装置の主要部を示す分解斜視図である。 図４は図３に示す導光素子の一構成例を示す平面図である。 図５は図１に示す表示装置の一構成例を模式的に示す断面図である。 図６は図５に示す構成例とは別の構成例を模式的に示す断面図である。 図７は図５に示す構成例とは別の構成例を模式的に示す断面図である。 図８は図５に示す構成例とは別の構成例を模式的に示す断面図である。 図９は図５に示す構成例とは別の構成例を模式的に示す断面図である。 図１０は図５に示す構成例とは別の構成例を模式的に示す断面図である。 図１１は図５に示す構成例とは別の構成例を模式的に示す断面図である。

いくつかの実施形態につき、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。また、図面は、説明をより明確にするため、実施の態様に比べ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。各図において、連続して配置される同一または類似の要素については符号を省略することがある。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また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、および第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良い。第１方向Ｘおよび第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」および「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良いし、第１部材から離間していても良い。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および第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言う。

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および第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および第２基板ＳＵＢ２は、平面視で、重畳している。第１基板ＳＵＢ１および第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およびシール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および液晶分子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および液晶分子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に電圧が印加された状態では、ポリマー３１および液晶分子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および第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および信号線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、および、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およびＥ１２と、第２方向Ｙに沿って延出した縁部Ｅ１３および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およびＥ２２と、第２方向Ｙに沿って延出した縁部Ｅ２３およびＥ２４と、を有している。図１に示した例では、平面視で、縁部Ｅ１２およびＥ２２、縁部Ｅ１３およびＥ２３、および、縁部Ｅ１４およびＥ２４は、それぞれ重畳しているが、重畳していなくても良い。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。

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（第１透明基板）と、絶縁膜１１および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および信号線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および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（第２透明基板）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および共通電極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、および、図示しない走査線Ｇおよび信号線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およびＡＬ２に接している。第１基板ＳＵＢ１において、絶縁膜１１および１２、容量電極１３、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥ、および、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、および、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および２０は、ガラス基板やプラスチック基板等の絶縁基板である。主面１０Ａおよび１０Ｂ、主面２０Ａおよび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、アクリル樹脂等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、無機絶縁膜および有機絶縁膜を含んでいる。絶縁膜１２は、シリコン窒化物等の無機絶縁膜である。容量電極１３、画素電極ＰＥ、および、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）等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、銀等の不透明な金属材料によって形成されている。配向膜ＡＬ１およびＡＬ２は、Ｘ−Ｙ平面にほぼ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および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良いし、光配向処理であっても良い。

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。第１基板ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ２、および、導光素子ＬＧ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。詳述しないが、発光素子ＬＤは、赤発光部、緑発光部、および、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（第３透明基板）と、透明層４０（第１透明層）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等の絶縁基板であり、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および３０Ｂは、Ｘ−Ｙ平面とほぼ平行な面である。主面３０Ａは、透明基板２０の主面２０Ｂと向かい合っている。側面３０Ｃは、第１方向Ｘおよび第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２０に接着される。図３に示した例では、側面３０Ｃは、第２基板ＳＵＢ２の縁部Ｅ２１よりも内側に位置し、側面３０Ｃと向かい合う複数の発光素子ＬＤは、縁部Ｅ２１と側面３０Ｃとの間の領域に位置している。

透明層４０は、主面３０Ａ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。このため、透明層４０は低屈折率層と称されても良い。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３０Ａ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）やポリカーボネイト（ＰＣ）等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、フッ素系樹脂等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。

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および枠部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および第２端部４１２は、それぞれ第１幅Ｗ１および第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。

第１エッジ４１３および第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および第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、および、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、第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および第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良い。第１幅Ｗ１および第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の間隙および第２端部４１２の間隙は、それぞれ第３幅Ｗ３および第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３０Ａ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３０Ａに重畳する面積は、画素電極ＰＥ２が主面３０Ａ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３０Ａ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および導光素子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および第２部分４２２と、第２方向Ｙに沿って延出した第３部分４２３および第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良い。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および第２方向Ｙに対して傾斜した第１エッジ４１３および第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の一構成例を模式的に示す断面図である。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２基板ＳＵＢ２の透明基板２０に接着され、かつ、発光素子ＬＤが、透明基板２０の主面２０Ｂのうちの、平面視で、透明基板２０と透明基板３０とが重畳しない領域の上に配置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。図４に示したように、画素電極ＰＥが帯部４１に重畳する面積は、発光素子ＬＤに近接した領域ほど大きく、発光素子ＬＤから離間した領域ほど小さい。このため、図５に示すように、透明層４０が主面３０Ａに接する面積は、発光素子ＬＤに近接した領域ほど大きく、発光素子ＬＤから離間した領域ほど小さい。透明接着層ＡＤは、平面視で、透明基板２０と透明基板３０とが重畳する領域では主面２０Ｂに接し、また、透明層４０を覆うと共に、透明層４０が欠落した領域では主面３０Ａに接している。

透明基板１０および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およびＴ２より厚い。一例では、厚さＴ３は、２００μｍ〜２０００μｍ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Ｌ１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との間には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３０Ｂ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。透明基板３０の内部を進行する光のうち、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２０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３０Ｂ側から観察可能であると共に、主面１０Ａ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３０Ｂ側から観察した場合であっても、主面１０Ａ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。

ここで、一般的な表示装置の構成として、本実施形態における導光素子ＬＧに相当する構成がなく、発光素子ＬＤが透明基板１０の側面（縁部Ｅ１１）または透明基板２０の側面（縁部Ｅ２１）と向かい合って配置される場合を想定する。この場合、発光素子ＬＤから出射された光は、向かい合って配置された透明基板１０または２０に入射し、透明基板１０と空気層との界面、および、透明基板２０と空気層との界面での反射を繰り返しながら進行する。

しかしながら、上記したように、透明基板１０と透明基板２０との間には、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥ、配向膜ＡＬ１、配向膜ＡＬ２、共通電極ＣＥ、および遮光層ＢＭ等が配置されているため、発光素子ＬＤから出射された光は、発光素子ＬＤから離間した領域に進行するにつれて、これら各種要素での不所望な吸収や散乱が発生し、減衰してしまう。これによれば、発光素子ＬＤから離間した領域においては急激に輝度が低下する恐れがある。本願発明者らの検討によれば、発光素子ＬＤから離間した領域の輝度は、発光素子ＬＤに近接した領域の輝度の約１／２０程度になる可能性がある。これは観察者にとって好ましいことではない。

これに対し、本実施形態における表示装置ＤＳＰには、導光素子ＬＧが設けられ、発光素子ＬＤが、当該導光素子ＬＧに含まれる透明基板３０の側面３０Ｃと同じ高さに配置されている。換言すれば、発光素子ＬＤの出射面全面が、透明基板３０の側面３０Ｃと対向するように、発光素子ＬＤが配置されている。
また、導光素子ＬＧには、透明基板３０の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ２の透明層４０が配置され、この透明層４０が主面３０Ａに接する面積は、発光素子ＬＤに近接した領域ほど大きく、発光素子ＬＤから離間した領域ほど小さくなっている。

これによれば、発光素子ＬＤから出射された光Ｌ１のほとんどを透明基板３０に入射させることが可能である。透明基板３０に入射した光Ｌ１は、透明基板３０と透明層４０との界面、および、透明基板３０と空気層との界面での反射を繰り返しながら進行するが、透明基板３０には、不所望な吸収や散乱を発生させる要素が配置されていないため、光Ｌ１は、減衰することなく透明基板３０内をそのまま進行することが可能である。つまり、発光素子ＬＤから出射され、透明基板３０に入射した光Ｌ１を減衰させることなく、発光素子ＬＤから離間した領域に進行させることが可能である。これによれば、発光素子ＬＤから離間した領域における急激な輝度の低下を抑制することが可能である。

また、本実施形態における表示装置ＤＳＰにおいては、発光素子ＬＤと、導光素子ＬＧに含まれる透明基板３０とを同じ高さに配置する（換言すると、発光素子ＬＤと、導光素子ＬＧとの高さを揃える）ために、一般的な構成に比べて、透明基板２０を非表示部ＮＤＡ側に延出させ、発光素子ＬＤを透明基板２０の上に配置する構成としている。これによれば、一般的な構成に比べて、発光素子ＬＤと第１基板ＳＵＢ１とを離間させることが可能である。発光素子ＬＤを第１基板ＳＵＢ１から離間させることができると、発光素子ＬＤにおいて発生する熱が第１基板ＳＵＢ１に伝導することを抑制することが可能である。一般的に、発光素子ＬＤにおいて発生する熱が第１基板ＳＵＢ１（特に、スイッチング素子ＳＷ）に伝導してしまうと、熱に起因したリーク電流が発生する恐れがあるが、本実施形態における表示装置ＤＳＰにおいては、発光素子ＬＤと第１基板ＳＵＢ１とを離間させることが可能であるため、熱に起因したリーク電流の発生を抑制することが可能である。

さらに、本実施形態における表示装置ＤＳＰにおいては、上記したように、一般的な構成に比べて、透明基板２０を非表示部ＮＤＡ側に延出させ、発光素子ＬＤを透明基板２０の上に配置する構成としている。このため、透明基板２０より下方に位置する各層のうち、透明基板１０を除いた各層もまた、非表示部ＮＤＡ側に延出させる構成としている。これによれば、一般的な構成に比べて、非表示部ＮＤＡ側に延出した各層の端部（つまり、平面視で、縁部Ｅ２１に重畳する各層の端部）と、第１基板ＳＵＢ１に含まれるスイッチング素子ＳＷとを離間させることが可能である。非表示部ＮＤＡ側に延出した各層の端部をスイッチング素子ＳＷから離間させることができると、各層の端部から水分が侵入したとしても、この水分がスイッチング素子ＳＷに到達する可能性を抑制することができる。これによれば、スイッチング素子ＳＷの水分による腐食を抑制することが可能である。

以下、図面を参照しながら、種々様々な変形例について説明する。
図６は、図５に示した表示装置ＤＳＰとは異なる構成例を模式的に示す断面図である。図６に示す構成例は、図５に示した構成例と比較して、透明基板３０が厚い点、つまり、透明基板３０の厚さが発光素子ＬＤの厚さより厚い点で相違している。

このような構成例においても、図６に示すように、発光素子ＬＤの出射面全面が透明基板３０の側面３０Ｃと対向している点、透明基板３０を含む導光素子ＬＧに透明基板３０より屈折率の低い透明層４０が設けられている点、発光素子ＬＤが透明基板２０の上に配置されている点、に変わりはないので、図５に示した構成例の場合と同様の効果を得ることが可能である。

図７は、図５に示した表示装置ＤＳＰとは異なる構成例を模式的に示す断面図である。図７に示す構成例は、図５に示した構成例と比較して、第１基板ＳＵＢ１の下方に導光素子ＬＧ’（第２導光素子）がさらに設けられている点、具体的には、導光素子ＬＧ’の透明基板５０が透明接着層ＡＤ１によって第１基板ＳＵＢ１の透明基板１０に接着されている点で相違している。

導光素子ＬＧ’は、透明基板５０（第４透明基板）と、透明層６０（第２透明層）と、を備えている。
透明基板５０は、ガラス基板やプラスチック基板等の絶縁基板であり、透明基板１０〜３０、透明接着層ＡＤおよびＡＤ１の屈折率ｎ１と同等の屈折率を有している。一例では、透明基板５０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５０は、主面（下面）５０Ａと、主面５０Ａの反対側の主面（上面）５０Ｂと、側面５０Ｃと、を備えている。主面５０Ａおよび５０Ｂは、Ｘ−Ｙ平面とほぼ平行な面である。主面５０Ｂは、透明基板１０の主面１０Ａと向かい合っている。側面５０Ｃは、Ｘ−Ｚ平面とほぼ平行な面である。透明基板５０は、後述するように、透明層６０を挟んで透明基板１０に接着される。図７に示した例では、側面５０Ｃは、透明基板３０の側面３０Ｃの直下に位置している（つまり、側面３０Ｃおよび５０Ｃは、平面視で、重畳している）。

透明層６０は、主面５０Ｂに配置されている。透明層６０は、透明基板５０の屈折率ｎ１より小さく、導光素子ＬＧに含まれる透明層４０の屈折率ｎ２と同等の屈折率を有している。透明層６０は、上記した透明層４０と同様に、第１方向Ｘに並んだ複数の帯部６１を備えており、帯部６１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６１の間では、主面５０Ｂが露出している。なお、透明層６０の形状は、上記した透明層４０と同様であるため、ここではその詳しい説明を省略する。

このような構成例において、発光素子ＬＤから出射された光Ｌ１のうち、発光素子ＬＤに近接した領域において、隣接する２つの透明層４０の間を通過した光は、表示パネルＰＮＬに入射し、透明接着層ＡＤ、第２基板ＳＵＢ２、液晶層ＬＣ、第１基板ＳＵＢ１を順に透過する。第１基板ＳＵＢ１を透過する光のうち、隣接する２つの透明層６０の間をさらに通過する光は、透明接着層ＡＤ１を介して透明基板５０に入射する。この光は、主面５０Ａに向かって進行し、透明基板５０と空気層との界面で反射された後、透明層６０に向かって進行する。透明層６０に向かって進行する光は、透明基板５０と透明層６０との界面で反射され、主面５０Ａに向かって再度進行する。このように、発光素子ＬＤから出射された光Ｌ１のうち、隣接する２つの透明層４０の間を通過し、かつ、隣接する２つの透明層６０の間をさらに通過した光は、側面５０Ｃの近傍（あるいは、透明層６０が存在する領域）では、繰り返し反射されながら、透明基板５０の内部を進行する。透明基板５０の内部を進行する光のうち、透明層６０が存在しない領域、つまり、透明基板５０と透明接着層ＡＤ１とが接する領域に向かって進行する光は、透明基板５０を透過し、透明接着層ＡＤ１を介して透明基板１０を透過する。

図５に示した構成例においては、発光素子ＬＤに近接した領域において、隣接する２つの透明層４０の間を通過してしまった光は、基本的には、透明基板１０と空気層との界面、および、透明層４０と透明接着層ＡＤとの界面での反射を繰り返しながら進行するため、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２に配置された各種要素での不所望な吸収や散乱により減衰してしまう。

これに対し、図７に示した構成例においては、発光素子ＬＤに近接した領域において、隣接する２つの透明層４０の間を通過してしまった光のうち、隣接する２つの透明層６０の間をさらに通過する光を、透明基板５０と空気層との界面、および、透明基板５０と透明層６０との界面で繰り返し反射させながら、透明基板５０の内部を進行させることが可能である。透明基板５０には、不所望な吸収や散乱を発生させる要素が配置されていないため、透明基板５０に入射した光は、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２を一度透過したことによる減衰以外では減衰することなく、透明基板５０内をそのまま進行することが可能である。つまり、透明基板５０に入射した光を減衰させることなく、側面５０Ｃから離間した領域、換言すると、発光素子ＬＤから離間した領域に進行させることが可能である。これによれば、発光素子ＬＤから離間した領域における急激な輝度の低下をさらに抑制することが可能である。

なお、図７に示す構成例においては、導光素子ＬＧ’が設けられた分だけ、表示装置ＤＳＰの厚さが増すため、表示装置ＤＳＰの物理的な強度を向上させることも可能である。
また、図７に示す構成例においても、発光素子ＬＤの出射面全面が透明基板３０の側面３０Ｃと対向している点、透明基板３０を含む導光素子ＬＧに透明基板３０より屈折率の低い透明層４０が設けられている点、発光素子ＬＤが透明基板２０の上に配置されている点、に変わりはないので、図５に示した構成例の場合と同様の効果を得ることも可能である。

なお、図７では、導光素子ＬＧ’に含まれる透明層６０が、導光素子ＬＧに含まれる透明層４０と同様に、第１方向Ｘに並んだ複数の帯部６１を備えており、これら帯部６１の各々が、第２方向Ｙに沿って延出している場合を想定した。しかしながら、導光素子ＬＧ’に含まれる透明層６０は、導光素子ＬＧに含まれる透明層４０とは異なり、図８に示すように、透明基板５０の主面５０Ｂ全体を覆うように配置されていても良い。

この場合、隣接する２つの透明層４０の間を通過してしまった光は、基本的には、透明層６０と透明接着層ＡＤ１との界面、および、透明層４０と透明接着層ＡＤとの界面での反射を繰り返しながら進行するが、ある一定の条件下で全反射条件が揃わないような場合、図８のように透明層６０で反射されずに、透明層６０を通過してしまうことがある。この場合、透明層６０を通過してしまった光は、全反射条件が揃わないような場合が再度生じない限り、図８に示すように、透明基板５０の主面５０Ａと空気層との界面、および、透明基板５０の主面５０Ｂと透明層６０との界面での反射を繰り返しながら進行する。

このように、透明層６０が透明基板５０の主面５０Ｂ全体を覆うように配置されていることにより、全反射条件が揃わずに透明層６０を通過してしまった光が第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２に戻ることを抑制することが可能である。これによれば、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２に配置された各種要素での不所望な散乱が発生し、表示品位が低下する可能性を抑制することが可能である。

図９は、図５に示した表示装置ＤＳＰとは異なる構成例を模式的に示す断面図である。図９に示す構成例は、図５に示した構成例と比較して、透明基板３０の厚さが発光素子ＬＤの厚さより薄い点と、導光素子ＬＧの上方にカバー部材７０がさらに設けられている点、具体的には、カバー部材７０が透明接着層ＡＤ２によって導光素子ＬＧの透明基板３０に接着されている点と、で相違している。

カバー部材７０は、ガラス基板やプラスチック基板等の絶縁基板であり、透明基板１０〜３０、透明接着層ＡＤおよびＡＤ２の屈折率ｎ１と同等の屈折率を有している。一例では、カバー部材７０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。カバー部材７０は、主面（下面）７０Ａと、主面７０Ａの反対側の主面（上面）７０Ｂと、側面７０Ｃと、を備えている。主面７０Ａおよび７０Ｂは、Ｘ−Ｙ平面とほぼ平行な面である。主面７０Ａは、透明基板３０の主面３０Ｂと向かい合っている。側面７０Ｃは、Ｘ−Ｚ平面とほぼ平行な面である。カバー部材７０は、透明接着層ＡＤ２を介して透明基板３０に接着される。図９に示した例では、側面７０Ｃは、透明基板３０の側面３０Ｃの直上に位置している（つまり、側面３０Ｃおよび７０Ｃは、平面視で、重畳している）。

このような構成例においても、図９に示すように、発光素子ＬＤの出射面全面が、不所望な吸収や散乱を発生させる要素が配置されていない透明基板と対向している点、つまり、透明基板３０の側面３０Ｃおよびカバー部材７０の側面７０Ｃと対向している点、透明基板３０を含む導光素子ＬＧに透明基板３０より屈折率の低い透明層４０が設けられている点、発光素子ＬＤが透明基板２０の上に配置されている点、に変わりはないので、図５に示した構成例の場合と同様の効果を得ることが可能である。

図１０は、図５に示した表示装置ＤＳＰとは異なる構成例を模式的に示す断面図である。図１０に示す構成例は、図５に示した構成例と比較して、第１基板ＳＵＢ１の下方に導光素子ＬＧ’がさらに設けられている点と、透明基板３０の厚さが発光素子ＬＤの厚さより薄い点と、導光素子ＬＧの上方にカバー部材７０がさらに設けられている点と、で相違している。

換言すれば、図１０に示す構成例は、図７に示した構成例と図９に示した構成例とを組み合わせた構成例である。このため、このような構成例においても、図７および図９に示した構成例と同様の効果、つまり、図５に示した構成例と同様の効果と、図７に示した構成例固有の効果とを得ることが可能である。

図１１は、図５に示した表示装置ＤＳＰとは異なる構成例を模式的に示す断面図である。図１１に示す構成例は、図５に示した構成例と比較して、第１基板ＳＵＢ１の下方に導光素子ＬＧ’がさらに設けられている点と、透明基板３０の厚さが発光素子ＬＤの厚さより薄い点と、発光素子ＬＤが透明基板１０の上に配置されている点と、で相違している。

このような構成例においては、図１１に示すように、発光素子ＬＤの出射面全面が、不所望な吸収や散乱を発生させる要素が配置されていない透明基板のみと対向しているわけではないものの、第１基板ＳＵＢ１の下方に設けられた導光素子ＬＧ’により、発光素子ＬＤから透明基板２０に向けて出射された光の一部であって、透明基板５０に入射した光を、必要以上に減衰させることなく、発光素子ＬＤから離間した領域に進行させることが可能である。これによれば、図１１に示す構成例であっても、発光素子ＬＤから離間した領域における急激な輝度の低下を抑制することが可能である。

以上説明した一実施形態によれば、表示品位を向上させ得る表示装置を提供することが可能である。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、上述の各実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、または当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

ＤＳＰ…表示装置、ＰＮＬ…表示パネル、ＳＵＢ１…第１基板、１０…透明基板、ＰＥ…画素電極、ＡＬ１…配向膜、ＬＣ…液晶層、ＳＥ…シール、ＳＵＢ２…第２基板、ＡＬ２…配向膜、ＣＥ…共通電極、２０…透明基板、ＡＤ…透明接着層、ＬＧ…導光素子、４０…透明層、４１…帯部、３０…透明基板、ＬＤ…発光素子。

Claims (10)

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、前記走査線およ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、筋状のポリマーおよび液晶分子を含む液晶層と、
   第１側面および第１主面を有する第３透明基板と、前記第１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第１透明層と、を備えた第１導光素子と、
   前記第１側面に対向する発光素子と、
   を具備し、
   前記第３透明基板は、前記第１透明層を挟んで、前記第２透明基板に接着され、
   前記発光素子は、前記第２透明基板に配置される、
   表示装置。
2. 前記発光素子は、前記第２透明基板のうちの、平面視で、前記第２透明基板と前記第３透明基板とが重畳しない領域に配置される、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１透明層が前記第１主面に接する面積は、前記発光素子に近接した領域ほど大きく、前記発光素子から離間した領域ほど小さい、
   請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第１透明基板、前記第２透明基板および前記第３透明基板は、平面視で、各々重畳し、
   前記第２透明基板は、平面視で、前記第１透明基板より小さく、前記第３透明基板より大きい、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記第３透明基板の厚さは、前記発光素子の厚さと同等である、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記第３透明基板の厚さは、前記発光素子の厚さより厚い、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記第３透明基板と同等の屈折率を有するカバー部材、
   をさらに具備し、
   前記カバー部材は、前記第１透明層が配置される第１主面とは反対側の第１主面において前記第３透明基板に接着され、
   前記第３透明基板の厚さは、前記発光素子の厚さより薄く、
   前記第３透明基板および前記カバー部材の厚さの和は、前記発光素子の厚さと同等である、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 第２側面および第２主面を有する第４透明基板と、前記第２主面に配置され、前記第４透明基板より低い屈折率を有する第２透明層と、を備えた第２導光素子、
   をさらに具備し、
   前記第４透明基板は、前記第２透明層を挟んで、前記第１透明基板に接着され、
   前記第１側面および前記第２側面は、平面視で、重畳する、
   請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記第４透明基板は、前記第３透明基板と同等の屈折率を有し、
   前記第２透明層は、前記第１透明層と同等の屈折率を有し、
   前記第２透明層が前記第２主面に接する面積は、前記発光素子に近接した領域ほど大きく、前記発光素子から離間した領域ほど小さい、
   請求項８に記載の表示装置。
10. 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、前記走査線およ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、筋状のポリマーおよび液晶分子を含む液晶層と、
    第１側面および第１主面を有する第３透明基板と、前記第１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第１透明層と、を備えた第１導光素子と、
    第２側面および第２主面を有する第４透明基板と、前記第２主面に配置され、前記第４透明基板より低い屈折率を有する第２透明層と、を備えた第２導光素子と、
    発光素子と、
    を具備し、
    前記第３透明基板は、前記第１透明層を挟んで、前記第２透明基板に接着され、
    前記第４透明基板は、前記第２透明層を挟んで、前記第１透明基板に接着され、
    前記第１側面および前記第２側面は、平面視で、重畳し、
    前記発光素子は、前記第１透明基板のうちの、平面視で、前記第１透明基板と前記第２透明基板とが重畳しない領域に配置され、かつ、前記第１側面と少なくとも一部が対向する、
    表示装置。

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