JP2022174556A - 表示装置 - Google Patents

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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透明基板と第２透明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、主面と、複数の発光素子と対向する第１側面と、前記第1側面と交差する第２側面及び第３側面と、を備えた第３透明基板と、前記主面に配置された透明層と、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透明基板又は前記第２透明基板に接着され、前記透明層は、前記第１方向に並び前記第２方向に延出した複数の帯部を備え、前記帯部は、前記発光素子側の第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部と、を備え、前記帯部は、第１帯部と、前記第１帯部と前記第２側面との間に位置する第２帯部と、前記第１帯部と前記第３側面との間に位置する第３帯部と、を含み、前記第２帯部及び前記第３帯部の前記第２端部の幅は、前記第１帯部の前記第２端部の幅より小さい、表示装置。【選択図】 図４

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。
高分子分散液晶（ＰＤＬＣ；Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）を用いて入射光を散乱する散乱状態と入射光を透過する透過状態とを切り替え可能な表示装置が提案されている。これは、映り込み防止などを目的としたものであり、ＰＤＬＣに対して部分的に電圧を印加して透過と散乱を切り替える技術である。ＰＤＬＣを使用した透明な表示装置には、導光板の端部に光源を配置するエッジライト方式が採用されている。しかし、エッジライト方式をＰＤＬＣ表示装置に用いると、光源から離れるにつれて表示面の輝度が低下するという問題があった。また、表示面の左右辺に近い程、光源から到達する光量が減少するため、表示面の中央と左右とで輝度差が生じるという問題があった。
特開２０１１－１０７２２９号公報 特開２０１９－１７４５３１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、複数の前記発光素子と対向する第１側面と、前記第1側面と交差する第２側面と、前記第1側面と交差し前記第２側面と対向する第３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透明基板の屈折率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透明基板又は前記第２透明基板に接着され、前記透明層は、前記第１方向に並び前記第１方向と交差する第２方向に延出した複数の帯部を備え、前記帯部は、前記発光素子側の第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２端部の幅は、前記第１端部の幅より小さく、前記帯部は、第１帯部と、前記第１帯部と前記第２側面との間に位置する第２帯部と、前記第１帯部と前記第３側面との間に位置する第３帯部と、を含み、前記第２帯部の前記第２端部の幅は、前記第１帯部の前記第２端部の幅より小さく、前記第３帯部の前記第２端部の幅は、前記第１帯部の前記第２端部の幅より小さい、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、複数の前記発光素子と対向する第１側面と、前記第１側面と交差する第２側面と、前記第１側面と交差し前記第２側面と対向する第３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透明基板の屈折率より低い屈折率を有する透明層と、を備え、前記透明層は、前記液晶層と前記第３透明基板との間に位置し、前記透明層は、前記第１方向に並び前記第１方向と交差する第２方向に延出した複数の帯部を備え、前記帯部は、前記発光素子側の第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部と、前記第１端部と前記第２端部との間の中間部と、を備え、前記第１端部の幅は、前記中間部の幅より大きく、前記第２端部の幅は、前記中間部の幅より大きく、前記帯部は、第１帯部と、前記第１帯部と前記第２側面との間に位置する第２帯部と、前記第１帯部と前記第３側面との間に位置する第３帯部と、を含み、前記第２帯部の前記中間部の幅は、前記第１帯部の前記中間部の幅より小さく、前記第３帯部の前記中間部の幅は、前記第１帯部の前記中間部の幅より小さい、表示装置が提供される。
図１は、本実施形態の表示装置の一構成例を示す平面図である。 図２は、図１に示した表示パネルの一構成例を示す断面図である。 図３は、図１に示した表示装置の主要部を示す分解斜視図である。 図４は、図３に示した導光素子の一構成例を示す平面図である。 図５は、図３に示した表示装置の第２方向に沿った概略的な断面図である。 図６は、図４に示した導光素子の他の構成例を示す平面図である。 図７は、図４に示した導光素子の他の構成例を示す平面図である。 図８は、図４に示した導光素子の他の構成例を示す平面図である。 図９は、図３に示した表示装置の他の構成例を示す分解斜視図である。 図１０は、図９に示した表示装置の第２方向に沿った概略的な断面図である。
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に電圧が印加された状態では、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。信号線Ｓは、走査線Ｇと交差している。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。走査線Ｇ、信号線Ｓ、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥは、第１基板ＳＵＢ１に備えられている。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Ｅ１４と、第２方向Ｙに沿って延出した縁部Ｅ１２及びＥ１３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Ｅ２４と、第２方向Ｙに沿って延出した縁部Ｅ２２及びＥ２３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（第１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（第２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、画素電極ＰＥと対向している。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。
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、複数の発光素子ＬＤと、導光素子ＬＧと、を備えている。第１基板ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ２、及び、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。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（第３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、第１側面ＳＳ１と、第２側面ＳＳ２と、第３側面ＳＳ３と、第４側面ＳＳ４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３０Ａは、透明基板２０の主面２０Ｂと対向している。第１側面ＳＳ１は、複数の発光素子ＬＤと対向している。第１側面ＳＳ１及び第４側面ＳＳ４は、第１方向Ｘに延出している。第２側面ＳＳ２及び第３側面ＳＳ３は、第２方向Ｙに延出している。第１側面ＳＳ１及び第４側面ＳＳ４は、互いに対向している。第２側面ＳＳ２及び第３側面ＳＳ３は、互いに対向している。第２側面ＳＳ２及び第３側面ＳＳ３は、第１側面ＳＳ１と交差している。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。なお、図３に示した例では、第１側面ＳＳ１は、第２基板ＳＵＢ２の縁部Ｅ２１の直上に位置しているが、延出部Ｅｘの直上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より低い屈折率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３０Ａが露出している。また、透明層４０は、複数の帯部４１を囲む枠部４２を備えている。なお、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。また、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、上述したように、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。
それぞれの帯部４１は、発光素子ＬＤ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、枠部４２から離間している。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２端部４１２の第２幅Ｗ２は、第１端部４１１の第１幅Ｗ１より小さい。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、図４に示す第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、図示した例では、第１端部４１１及び第２端部４１２は、枠部４２から離間しているが、第１端部４１１及び第２端部４１２の少なくとも一方が枠部４２と繋がっていてもよい。
帯部４１は、複数の第１帯部４１Ａと、第１帯部４１Ａより第２側面ＳＳ２側に位置する複数の第２帯部４１Ｂと、第１帯部４１Ａより第３側面ＳＳ３側に位置する複数の第３帯部４１Ｃと、第２帯部４１Ｂより第２側面ＳＳ２側に位置する複数の第４帯部４１Ｄと、第３帯部４１Ｃより第３側面ＳＳ３側に位置する複数の第５帯部４１Ｅと、を含んでいる。
第２帯部４１Ｂの第２端部４１２の第２幅Ｗ２は、第１帯部４１Ａの第２端部４１２の第２幅Ｗ２より小さい。第３帯部４１Ｃの第２端部４１２の第２幅Ｗ２は、第１帯部４１Ａの第２端部４１２の第２幅Ｗ２より小さい。第４帯部４１Ｄの第２端部４１２の第２幅Ｗ２は、第２帯部４１Ｂの第２端部４１２の第２幅Ｗ２より小さい。第５帯部４１Ｅの第２端部４１２の第２幅Ｗ２は、第３帯部４１Ｃの第２端部４１２の第２幅Ｗ２より小さい。第１帯部４１Ａ、第２帯部４１Ｂ、第３帯部４１Ｃ、第４帯部４１Ｄ、第５帯部４１Ｅのそれぞれの第１端部４１１の第１幅Ｗ１は同一である。
１本の第１帯部４１Ａは、透明基板３０の第１方向Ｘの幅の中心Ｏに位置している。第２帯部４１Ｂの第２端部４１２の第２幅Ｗ２は、第３帯部４１Ｃの第２端部４１２の第２幅Ｗ２と同等である。第４帯部４１Ｄの第２端部４１２の第２幅Ｗ２は、第５帯部４１Ｅの第２端部４１２の第２幅Ｗ２と同等である。また、例えば、第２帯部４１Ｂの本数と第３帯部４１Ｃの本数とは互いに等しく、第４帯部４１Ｄの本数と第５帯部４１Ｅの本数とは互いに等しい。例えば、帯部４１のパターンは、中心Ｏに対して線対称となるように形成されている。つまり、第２帯部４１Ｂと第３帯部４１Ｃとは同一形状であり、第４帯部４１Ｄと第５帯部４１Ｅとは同一形状である。なお、第１帯部４１Ａ、第２帯部４１Ｂ、第３帯部４１Ｃ、第４帯部４１Ｄ、第５帯部４１Ｅのそれぞれの本数は、限定されず、単数であってもよいし２本以上であってもよい。
第１エッジ４１３及び第２エッジ４１４は、第１端部４１１及び第２端部４１２に繋がっている。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。また、第１帯部４１Ａ、第２帯部４１Ｂ、及び、第４帯部４１Ｄのそれぞれの第１エッジ４１３は、互いに異なる方向に延出している。第１帯部４１Ａ、第３帯部４１Ｃ、及び、第５帯部４１Ｅのそれぞれの第２エッジ４１４は、互いに異なる方向に延出している。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。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している。
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、隣り合う帯部４１の間隙ＧＰにも重畳している。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非透過領域に相当し、間隙ＧＰに重畳する領域は発光素子ＬＤからの光が入射可能な透過領域に相当する。
画素電極ＰＥは、第１側面ＳＳ１側に位置する程、帯部４１と重畳する面積が大きく、第４側面ＳＳ４側に位置する程、帯部４１と重畳する面積が小さい。換言すると、画素電極ＰＥは、第１側面ＳＳ１側に位置する程、透過領域と重畳する面積が小さく、第４側面ＳＳ４側に位置する程、透過領域と重畳する面積が大きい。
また、画素電極ＰＥは、中心Ｏより第２側面ＳＳ２側に位置するほど帯部４１と重畳する面積が段階的に小さくなるとともに、中心Ｏより第３側面ＳＳ３側に位置するほど帯部４１と重畳する面積が段階的に小さくなる。換言すると、画素電極ＰＥは、中心Ｏより第２側面ＳＳ２側に位置するほど透過領域と重畳する面積が段階的に大きくなるとともに、中心Ｏより第３側面ＳＳ３側に位置するほど透過領域と重畳する面積が段階的に大きくなる。
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の外形は、透明基板３０の外形より内側に位置している。また、枠部４２より内側が表示部ＤＡに相当する。
図５は、図３に示した表示装置ＤＳＰの第２方向Ｙに沿った概略的な断面図である。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。また、上述したスイッチング素子ＳＷ、絶縁膜１１及び１２、容量電極１３などの層を総称して構成層５０とする。
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。透明層４０は、液晶層ＬＣと透明基板３０との間に位置している。
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。透明接着層ＡＤの厚さＴ５は、４μｍ～４０００μｍである。
次に、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、第１側面ＳＳ１に向けて光Ｌ１を出射する。発光素子ＬＤと第１側面ＳＳ１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、第１側面ＳＳ１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、第１側面ＳＳ１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の間隙ＧＰ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ともに、主面３０Ａ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３０Ａ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。
次に、図４及び図５を参照して、本実施形態によって得ることができる効果について説明する。
発光素子ＬＤから出射された光Ｌ１は、表示装置ＤＳＰを構成する部材によって吸収・散乱され、発光素子ＬＤから離間するにしたがって光量が減少する。そのため、発光素子ＬＤから離間するにしたがって表示面の輝度が低下する恐れがある。また、表示面の第２側面ＳＳ２及び第３側面ＳＳ３に近い程、発光素子ＬＤから到達する光量が減少するため、表示面の中心と左右とで輝度差が生じる恐れがある。すなわち、中心Ｏには、左右の発光素子ＬＤからも光が到達するが、第２側面ＳＳ２より左側及び第３側面ＳＳ３より右側には発光素子ＬＤが存在しないため、中心Ｏよりも到達する光量が少ない。特に、表示パネルＰＮＬの大型化に伴って、発光素子ＬＤの第１方向Ｘの幅が大きくなるほど、第１方向Ｘにおける輝度差が生じ易い。
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、第１側面ＳＳ１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。図４に示したように、画素電極ＰＥは、第１側面ＳＳ１側に位置する程、帯部４１と重畳する面積が大きく、第４側面ＳＳ４側に位置する程、帯部４１と重畳する面積が小さい。つまり、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、第２方向Ｙにおいて、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。
また、本実施形態によれば、画素電極ＰＥは、中心Ｏより第２側面ＳＳ２側に位置するほど帯部４１と重畳する面積が段階的に小さくなるとともに、中心Ｏより第３側面ＳＳ３側に位置するほど帯部４１と重畳する面積が段階的に小さくなる。つまり、表示部ＤＡにおいて、第１方向Ｘ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１方向Ｘ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、第１方向Ｘにおいて、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。
以上より、表示部ＤＡの第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿った面内の輝度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。
なお、図５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。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。
図６は、図４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６に示す構成例は、図４に示した構成例と比較して、第４帯部４１Ｄ及び第５帯部４１Ｅが形成されていない点で相違している。
すなわち、図４に示した帯部４１は、第２端部４１２の第２幅Ｗ２が中心Ｏから第２側面ＳＳ２にかけて３段階に変化していたのに対して、図６に示す帯部４１は、第２端部４１２の第２幅Ｗ２が中心Ｏから第２側面ＳＳ２にかけて２段階に変化している。同様に、図４に示した帯部４１は、第２端部４１２の第２幅Ｗ２が中心Ｏから第３側面ＳＳ３にかけて３段階に変化していたのに対して、図６に示す帯部４１は、第２端部４１２の第２幅Ｗ２が中心Ｏから第３側面ＳＳ３にかけて２段階に変化している。
このような構成例においても、上記したのと同様の効果を得ることができる。
図７は、図４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７に示す構成例は、図４に示した構成例と比較して、第２端部４１２の第２幅Ｗ２が相違している。
複数の帯部４１は、中心Ｏより第２側面ＳＳ２側に位置するほど第２端部４１２の第２幅Ｗ２が小さくなるとともに、中心Ｏより第３側面ＳＳ３側に位置するほど第２端部４１２の第２幅Ｗ２が小さくなる。
このような構成例においても、上記したのと同様の効果を得ることができる。
図８は、図４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８に示す構成例は、図４に示した構成例と比較して、帯部４１の幅が、第１端部４１１と第２端部４１２との間の中間部４１５で低減されている点で相違している。
第１端部４１１の第１幅Ｗ１は、中間部４１５の幅Ｗ４１５より大きく、第２端部４１２の第２幅Ｗ２は、中間部４１５の幅Ｗ４１５より大きい。帯部４１の幅は、第１端部４１１から中間部４１５にかけて減少する。また、帯部４１の幅は、第２端部４１２から中間部４１５にかけて減少する。例えば、１つの帯部４１について、第１幅Ｗ１と第２幅Ｗ２とは互いに等しい。
第２帯部４１Ｂの中間部４１５の幅Ｗ４１５は、第１帯部４１Ａの中間部４１５の幅Ｗ４１５より小さい。第３帯部４１Ｃの中間部４１５の幅Ｗ４１５は、第１帯部４１Ａの中間部４１５の幅Ｗ４１５より小さい。第４帯部４１Ｄの中間部４１５の幅Ｗ４１５は、第２帯部４１Ｂの中間部４１５の幅Ｗ４１５より小さい。第５帯部４１Ｅの中間部４１５の幅Ｗ４１５は、第３帯部４１Ｃの中間部４１５の幅Ｗ４１５より小さい。例えば、第１帯部４１Ａ、第２帯部４１Ｂ、第３帯部４１Ｃ、第４帯部４１Ｄ、第５帯部４１Ｅのそれぞれの第１端部４１１の第１幅Ｗ１は同一である。例えば、第１帯部４１Ａ、第２帯部４１Ｂ、第３帯部４１Ｃ、第４帯部４１Ｄ、第５帯部４１Ｅのそれぞれの第２端部４１２の第２幅Ｗ２は同一である。
１本の第１帯部４１Ａは、中心Ｏに位置している。第２帯部４１Ｂの中間部４１５の幅Ｗ４１５は、第３帯部４１Ｃの中間部４１５の幅Ｗ４１５と同等である。第４帯部４１Ｄの中間部４１５の幅Ｗ４１５は、第５帯部４１Ｅの中間部４１５の幅Ｗ４１５と同等である。また、例えば、第２帯部４１Ｂの本数と第３帯部４１Ｃの本数とは互いに等しく、第４帯部４１Ｄの本数と第５帯部４１Ｅの本数とは互いに等しい。例えば、帯部４１のパターンは、中心Ｏに対して線対称となるように形成されている。つまり、第２帯部４１Ｂと第３帯部４１Ｃとは同一形状であり、第４帯部４１Ｄと第５帯部４１Ｅとは同一形状である。
発光素子ＬＤは、第４側面ＳＳ４と対向する位置にも配置されている。帯部４１の幅を中間部４１５で低減させることで、導光素子ＬＧの両側面から入光される場合に、より多くの光を表示パネルの中央まで到達させることができる。よって、表示部ＤＡの第２方向Ｙに沿った面内の輝度を均一化することができる。また、帯部４１の単位領域当たりの面積は、中心Ｏより第２側面ＳＳ２側に位置するほど段階的に小さくなるとともに、中心Ｏより第３側面ＳＳ３側に位置するほど段階的に小さくなる。よって、図４に示したのと同様に、表示部ＤＡの第１方向Ｘに沿った面内の輝度を均一化することができる。
このような構成例においても、上記したのと同様の効果を得ることができる。
図９は、図３に示した表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す分解斜視図である。図９に示す構成例は、図３に示した構成例と比較して、導光素子ＬＧが表示パネルＰＮＬの下方に位置している点で相違している。
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。
透明基板３０の主面３０Ｂは、透明基板１０の主面１０Ａと対向している。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９に示した例では、第１側面ＳＳ１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。図３と同様に、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。また、透明層４０は、複数の帯部４１を囲む枠部４２を備えている。
なお、図９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。また、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。
図１０は、図９に示した表示装置ＤＳＰの第２方向Ｙに沿った概略的な断面図である。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１０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。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。
このような構成例においても、上記したのと同様の効果を得ることができる。
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得ることができる。
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、１０、２０、３０…透明基板、
Ｇ…走査線、Ｓ…信号線、ＳＷ…スイッチング素子、ＰＥ…画素電極、
ＳＵＢ１…第１基板、ＳＵＢ２…第２基板、ＣＥ…共通電極、ＬＣ…液晶層、
ＬＤ…発光素子、３０Ａ、３０Ｂ…主面、
ＳＳ１…第１側面、ＳＳ２…第２側面、ＳＳ３…第３側面、
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、
Ｗ１…第１幅、Ｗ２…第２幅、
４１Ａ…第１帯部、４１Ｂ…第２帯部、４１Ｃ…第３帯部、
４１Ｄ…第４帯部、４１Ｅ…第５帯部、
Ｏ…中心、４１５…中間部、Ｗ４１５…幅、
ＤＡ…表示部、ＮＤＡ…非表示部、４０…枠部。

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、複数の前記発光素子と対向する第１側面と、前記第1側面と交差する第２側面と、前記第1側面と交差し前記第２側面と対向する第３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透明基板の屈折率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透明基板又は前記第２透明基板に接着され、
    前記透明層は、前記第１方向に並び前記第１方向と交差する第２方向に延出した複数の帯部を備え、
    前記帯部は、前記発光素子側の第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２端部の幅は、前記第１端部の幅より小さく、
    前記帯部は、第１帯部と、前記第１帯部と前記第２側面との間に位置する第２帯部と、前記第１帯部と前記第３側面との間に位置する第３帯部と、を含み、
    前記第２帯部の前記第２端部の幅は、前記第１帯部の前記第２端部の幅より小さく、
    前記第３帯部の前記第２端部の幅は、前記第１帯部の前記第２端部の幅より小さい、表示装置。
  2. 前記第１帯部は、前記第３透明基板の前記第１方向の幅の中心に位置し、
    前記第２帯部の前記第２端部の幅は、前記第３帯部の前記第２端部の幅と同等である、請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記帯部は、前記第２帯部より前記第２側面側に位置する第４帯部と、前記第３帯部より前記第３側面側に位置する第５帯部と、を含み、
    前記第４帯部の前記第２端部の幅は、前記第２帯部の前記第２端部の幅より小さく、
    前記第５帯部の前記第２端部の幅は、前記第３帯部の前記第２端部の幅より小さい、請求項１又は２に記載の表示装置。
  4. 前記第１帯部は、前記第３透明基板の前記第１方向の幅の中心に位置し、
    前記第２帯部の前記第２端部の幅は、前記第３帯部の前記第２端部の幅と同等であり、
    前記第４帯部の前記第２端部の幅は、前記第５帯部の前記第２端部の幅と同等である、請求項３に記載の表示装置。
  5. 複数の前記帯部は、前記第３透明基板の前記第１方向の幅の中心より前記第２側面側に位置するほど前記第２端部の幅が小さくなるとともに、前記中心より前記第３側面側に位置するほど前記第２端部の幅が小さくなる、請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示装置。
  6. 前記帯部は、さらに、前記第１端部及び前記第２端部に繋がる第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１乃至５の何れか１項に記載の表示装置。
  7. 前記第１帯部の前記第１エッジ、及び、前記第２帯部の前記第１エッジは、互いに異なる方向に延出し、
    前記第１帯部の前記第２エッジ、及び、前記第２帯部の前記第２エッジは、互いに異なる方向に延出している、請求項６に記載の表示装置。
  8. 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、複数の前記発光素子と対向する第１側面と、前記第１側面と交差する第２側面と、前記第１側面と交差し前記第２側面と対向する第３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透明基板の屈折率より低い屈折率を有する透明層と、を備え、
    前記透明層は、前記液晶層と前記第３透明基板との間に位置し、
    前記透明層は、前記第１方向に並び前記第１方向と交差する第２方向に延出した複数の帯部を備え、
    前記帯部は、前記発光素子側の第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部と、前記第１端部と前記第２端部との間の中間部と、を備え、
    前記第１端部の幅は、前記中間部の幅より大きく、
    前記第２端部の幅は、前記中間部の幅より大きく、
    前記帯部は、第１帯部と、前記第１帯部と前記第２側面との間に位置する第２帯部と、前記第１帯部と前記第３側面との間に位置する第３帯部と、を含み、
    前記第２帯部の前記中間部の幅は、前記第１帯部の前記中間部の幅より小さく、
    前記第３帯部の前記中間部の幅は、前記第１帯部の前記中間部の幅より小さい、表示装置。
  9. 前記第１帯部は、前記第３透明基板の前記第１方向の幅の中心に位置し、
    前記第２帯部の前記中間部の幅は、前記第３帯部の前記中間部の幅と同等である、請求項８に記載の表示装置。
  10. 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９の何れか１項に記載の表示装置。
  11. 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、複数の前記帯部を囲む枠部を備え、
    平面視で、複数の前記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１０の何れか１項に記載の表示装置。
  12. 前記第１端部及び前記第２端部は、前記枠部から離間している、請求項１１に記載の表示装置。
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