JP2024054568A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置において駆動回路の誤動作を抑制すること。【解決手段】表示装置１は、画素Ｐおよび画素Ｐを駆動する駆動回路１１を有する表示パネル１０と、表示パネル１０に向けて出射光を出射する光源装置２０と、表示パネル１０と光源装置２０との間に配置され、出射光を分散して互いに波長が異なる複数の分離光ＳＲを画素に出射する色分離素子３０と、を備え、色分離素子３０は、分離光ＳＲを出射する分離領域ＳＡおよび駆動回路１１に向かう出射光を遮る遮光領域ＢＡを有する。【選択図】図２

Description

本開示は、表示装置に関する。

特許文献１の表示装置には、液晶素子を有する表示部を有し、ＩＣ（Integrated Circuit）が基板に配置されている。表示部には、バックライトの光が入射する。表示部は、光を変調することで画像を表示する。ＩＣは、表示部を駆動する駆動回路を有する。

特開２０２２－１２１４２４号公報

しかしながら、比較的強い光がＩＣにあたると、駆動回路が誤動作する可能性がある。

本開示は、表示装置において駆動回路の誤動作を抑制することを目的とする。

本開示の表示装置は、画素および前記画素を駆動する駆動回路を有する表示パネルと、前記表示パネルに向けて出射光を出射する光源装置と、前記表示パネルと前記光源装置との間に配置され、前記出射光を分散して互いに波長が異なる複数の分離光を前記画素に出射する色分離素子と、を備え、前記色分離素子は、前記分離光を出射する分離領域および前記駆動回路に向かう前記出射光を遮る遮光領域を有する。

図１は、本開示の第１実施形態に係る表示装置の平面図である。 図２は、表示装置の断面図である。 図３は、表示パネルの回路構成を示す図である。 図４は、表示パネルの断面図である。 図５は、色分離素子の平面図である。 図６は、色分離素子の拡大断面図である。 図７は、駆動回路の周辺における表示装置の部分拡大断面図である。 図８は、本開示の第２実施形態に係る表示装置における駆動回路の周辺の部分拡大断面図である。

以下に、本開示の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、本開示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、当然に本開示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、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、本開示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様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

図面で示すＸ方向およびＹ方向は、互いに直交し、表示装置１に含まれる基板の主面に平行な方向に相当する。Ｘ方向の＋Ｘ側、－Ｘ側、Ｙ方向の＋Ｙ側、－Ｙ側は、表示装置１の側方に相当する。Ｚ方向は、表示装置１の厚み方向に相当し、Ｘ方向およびＹ方向と直交する。Ｚ方向の＋Ｚ側は、表示装置１において画像が表示される前面側に相当し、Ｚ方向の－Ｚ側は、表示装置１の背面側に相当する。また、本明細書において、「平面視」は、Ｚ方向に沿って＋Ｚ側から－Ｚ側に向かって表示装置１を見ることである。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚの方向は一例であって、本開示はこれらの方向に限定されない。

＜第１実施形態＞
図１は、本開示の第１実施形態に係る表示装置１の平面図である。図２は、表示装置１の断面図である。表示装置１は、フレキシブル配線基板（不図示）を介して電気的に接続されている外部装置（不図示）から出力される画像信号に基づいて画像を表示する。

表示装置１は、例えばヘッドアップディスプレイに適用される。ヘッドアップディスプレイは、車両のフロントガラスなどの透光体に画像を投影してユーザに虚像を視認させる。表示装置１は、表示パネル１０、光源装置２０、色分離素子３０、第１接着剤部４０、および、筐体５０を備える。

表示パネル１０は、透過型の液晶ディスプレイである。なお、表示パネル１０は、例えば、有機ＥＬディスプレイおよび無機ＥＬディスプレイでもよい。図１に示すように、表示パネル１０の前面は、画像が表示される表示領域ＤＡを有している。表示パネル１０は、表示領域ＤＡにおいてＸ方向およびＹ方向に沿って行列状に配置されている複数の画素Ｐを有している。

複数の画素Ｐは、それぞれ、第１副画素ＳＰ１、第２副画素ＳＰ２および第３副画素ＳＰ３を有している。第１副画素ＳＰ１は赤の副画素である。第２副画素ＳＰ２は緑の副画素である。第３副画素ＳＰ３は青の副画素である。第１副画素ＳＰ１、第２副画素ＳＰ２および第３副画素ＳＰ３は、Ｘ方向に沿ってこの順に並んでいる。第１副画素ＳＰ１、第２副画素ＳＰ２および第３副画素ＳＰ３の配列はいわゆるストライプ配列である。以下、第１副画素ＳＰ１、第２副画素ＳＰ２および第３副画素ＳＰ３を区別せずに説明する場合、単に「副画素ＳＰ」と記載する場合がある。なお、副画素ＳＰの配列がストライプ配列に限定されないこと、および、副画素ＳＰの色が上記の色に限定されないことは言うまでもない。

図３は、表示パネル１０の回路構成を示す図である。表示パネル１０は、駆動回路１１、ならびに、複数の副画素ＳＰそれぞれが有するスイッチング素子ＳＷ、副画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥ、液晶容量ＬＣ、および、保持容量ＣＳを備えている。

駆動回路１１は、画素Ｐを駆動する。駆動回路１１は、信号処理回路１１ａ、信号出力回路１１ｂ、および、走査回路１１ｃを備えている。

信号処理回路１１ａは、外部装置から送信される画像信号に基づいて、副画素ＳＰの階調を示す副画素信号を信号出力回路１１ｂに出力する。また、信号処理回路１１ａは、信号出力回路１１ｂの動作と走査回路１１ｃの動作とを同期させるクロック信号を信号出力回路１１ｂおよび走査回路１１ｃに出力する。

信号出力回路１１ｂは、副画素信号を副画素ＳＰに出力する。信号出力回路１１ｂと複数の副画素ＳＰとは、Ｙ方向に沿って延びる複数の信号線Ｌｂを介して電気的に接続されている。

走査回路１１ｃは、信号出力回路１１ｂによる副画素信号の出力と同期して、複数の副画素ＳＰを走査する。走査回路１１ｃと複数の副画素ＳＰとは、Ｘ方向に沿って延びる複数の走査線Ｌｃを介して電気的に接続されている。

スイッチング素子ＳＷは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成されている。スイッチング素子ＳＷにおいて、ソース電極と信号線Ｌｂとが電気的に接続され、ゲート電極と走査線Ｌｃとが電気的に接続されている。

副画素電極ＰＥは、スイッチング素子ＳＷのドレイン電極に接続されている。共通電極ＣＥは、複数の走査線Ｌｃに対応して複数配置されている。副画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥは、透光性を有する。

液晶容量ＬＣは、副画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間にある後述する液晶層１３の液晶材料の容量成分である。保持容量ＣＳは、共通電極ＣＥと同電位の電極と、副画素電極ＰＥと同電位の電極との間に配置されている。

図４は、表示パネル１０の断面図である。副画素ＳＰは、第１基板１２、液晶層１３、および、第２基板１４をさらに備えている。第１基板１２、液晶層１３、および、第２基板１４は、それぞれ透光性を有し、Ｚ方向に沿って－Ｚ側から＋Ｚ側に向けて、この順に配置されている。

第１基板１２は、平面視矩形状であり、複数の副画素ＳＰに対して１つ設けられている。第１基板１２の＋Ｚ側の主面１２ａには、共通電極ＣＥが配置されている。また、共通電極ＣＥの前面には絶縁層ＩＬが配置され、さらに、副画素電極ＰＥ、および、配向膜ＡＬがさらに配置されている。

副画素電極ＰＥは、絶縁層ＩＬと配向膜ＡＬとの間に配置されている。このように、共通電極ＣＥと副画素電極ＰＥは、第１基板１２に配置されている。つまり、表示パネル１０は、横電界方式の液晶ディスプレイである。

第２基板１４は、第１基板１２を挟んで色分離素子３０と反対側に位置する。第２基板１４は、平面視矩形状であり、複数の副画素ＳＰに対して１つ設けられている。第２基板１４の背面には、カラーフィルタＣＦ、遮光膜ＳＭ、および、配向膜ＡＬが配置されている。遮光膜ＳＭおよびカラーフィルタＣＦは、第２基板１４と配向膜ＡＬとの間に配置されている。

カラーフィルタＣＦは、平面視矩形状であり、１つの副画素ＳＰに１つ配置されている。カラーフィルタＣＦは、透光性を有し、透過させる光のスペクトルのピークが予め定めされている。スペクトルのピークはカラーフィルタＣＦの色に対応する。カラーフィルタＣＦの色は副画素ＳＰの色と同じである。つまり、赤の第１副画素ＳＰ１は赤のカラーフィルタＣＦを有し、緑の第２副画素ＳＰ２は緑のカラーフィルタＣＦを有し、青の第３副画素ＳＰ３は青のカラーフィルタＣＦを有する。

遮光膜ＳＭは、遮光性を有し、複数の副画素ＳＰを区画する。つまり、遮光膜ＳＭは、Ｘ方向およびＹ方向において互いに隣接する複数の副画素ＳＰの境界と平面視で重なる。なお、図４において、信号線Ｌｂおよび走査線Ｌｃの図示は省略されている。

液晶層１３は、複数の液晶分子ＬＭを含んで構成されている。液晶層１３は、第１基板１２と第２基板１４との間にあり、平面視で表示領域ＤＡと重なる。具体的には、液晶層１３は、互いに対向する２つの配向膜ＡＬの間にある。液晶分子ＬＭの向きは、互いに対向する２つの配向膜ＡＬによって規制される。

また、図２および図４に示すように、表示パネル１０は、第１基板１２の背面に配置されている第１偏光板１５、および、第２基板１４の前面に配置されている第２偏光板１６をさらに備えている。

第１偏光板１５は、Ｚ方向と直交する透過軸を有している。第２偏光板１６は、第１偏光板１５の透過軸およびＺ方向と直交する透過軸を有している。

また、図１および図２に示すように、第１基板１２は、平面視で第２基板１４から露出する露出部１２ｂを有する。露出部１２ｂは第２基板１４より＋Ｘ側にある。また、露出部１２ｂの前面には、駆動回路１１を含むＩＣチップＴｉが配置されている。つまり、駆動回路１１は、第２基板１４と対向する第１基板１２の板面に配置されている。露出部１２ｂの前面は、第１基板１２の主面１２ａの一部である。駆動回路１１は、平面視で表示領域ＤＡより外側（具体的には＋Ｘ側）に位置する。

駆動回路１１が画像信号に基づいて副画素信号を副画素ＳＰに出力することで、液晶層１３に電界が発生し、液晶分子の向きが変化する。これにより、表示パネル１０を透過する光が変調されることで画像が表示される。

図２に示すように、光源装置２０は、表示パネル１０の背面側に配置されている。光源装置２０は、表示パネル１０に向けて光（以下、出射光と記載する）を出射する。光源装置２０は、例えば、直下型のバックライトであり、複数の発光ダイオード（不図示）を有する。なお、表示装置１がヘッドアップディスプレイに適用される場合、光源装置２０の輝度や光量は、表示装置１がモバイル端末に適用される場合と比べて極めて大きく、光源装置２０の出射光が駆動回路１１（ＩＣチップＴｉ）にあたることで駆動回路１１に及ぶ影響はより大きくなる。

図１および図２に示すように、色分離素子３０は、平面視で矩形状の板状である。色分離素子３０は、平面視で表示パネル１０より大きい。つまり、色分離素子３０の周縁は、表示パネル１０の周縁より平面視で外側に位置する。また、色分離素子３０は、駆動回路１１を含むＩＣチップＴｉと平面視で重なる。すなわち、色分離素子３０は、露出部１２ｂと平面視で重なる。なお、色分離素子３０の一部が表示パネル１０より平面視で外側に位置してもよい。

図２に示すように、色分離素子３０は、表示パネル１０と光源装置２０との間に配置されている。すなわち、光源装置２０、色分離素子３０および表示パネル１０はＺ方向に沿って－Ｚ側から＋Ｚ側に向けてこの順に並んでいる。色分離素子３０は透光性を有し、光源装置２０の出射光は色分離素子３０を介して表示パネル１０に入射する。

図５は、色分離素子３０の平面図である。図６は、色分離素子３０の拡大断面図である。色分離素子３０は、光源装置２０の出射光を分散して互いに波長が異なる複数の分離光ＳＲを画素Ｐに出射する。色分離素子３０は、分離領域ＳＡおよび遮光領域ＢＡを有している。分離領域ＳＡから分離光ＳＲが射出される。分離領域ＳＡは、表示パネル１０と対向する色分離素子３０の板面（色分離素子３０の前面）にあり、平面視で表示領域ＤＡと重なる。

図６に示すように、分離領域ＳＡから出射される分離光ＳＲは、第１副画素ＳＰ１の色と同じ赤の第１分離光ＳＲ１、第２副画素ＳＰ２の色と同じ緑の第２分離光ＳＲ２および第３副画素ＳＰ３の色と同じ青の第３分離光ＳＲ３を有する。分離領域ＳＡにおいて、色分離素子３０の前面は第１の凹凸状である。

第１の凹凸状は、平面視で第１副画素ＳＰ１より大きく第１副画素ＳＰ１と平面視で重なる第１範囲Ｈ１から第１分離光ＳＲ１が第１副画素ＳＰ１に集まる形状である。また、第１の凹凸状は、平面視で第２副画素ＳＰ２より大きく第２副画素ＳＰ２と平面視で重なる第２範囲Ｈ２から第２分離光ＳＲ２が第２副画素ＳＰ２に集まる形状である。さらに、第１の凹凸状は、平面視で第３副画素ＳＰ３より大きく第３副画素ＳＰ３と平面視で重なる第３範囲Ｈ３から第３分離光ＳＲ３が第３副画素ＳＰ３に集まる形状である。

第１範囲Ｈ１は第１副画素ＳＰ１に対応して複数ある。第２範囲Ｈ２は第２副画素ＳＰ２に対応して複数ある。第３範囲Ｈ３は第３副画素ＳＰ３に対応して複数ある。第１範囲Ｈ１、第２範囲Ｈ２および第３範囲Ｈ３は平面視で互いに重なる部分を有する。

このように、色分離素子３０は、光源装置２０の出射光をカラーフィルタＣＦの各色に対応する波長ごとに分離し、カラーフィルタＣＦに対応する波長の光（分離光ＳＲ）を各カラーフィルタＣＦそれぞれに入射し透過させる。これにより、表示装置１が色分離素子３０を備えずに光源装置２０の出射光が表示パネル１０に直接入射する場合と比べて、光源装置２０の出射光の損失を抑制でき、利用効率を向上させることができる。

遮光領域ＢＡの詳細は後述する。

図２に示すように、第１接着剤部４０は、表示パネル１０と色分離素子３０との間にある。第１接着剤部４０は、表示パネル１０と色分離素子３０と接着ている。図１に示すように、第１接着剤部４０は、平面視で表示領域ＤＡの周縁と第２基板１４の周縁との間にある。すなわち、第１接着剤部４０は、平面視で分離領域ＳＡの周縁と第２基板１４の周縁との間にある。第１接着剤部４０は、接着剤によって形成されている。接着剤は、例えばＵＶ硬化型接着剤である。なお、第１偏光板１５は、平面視で第１接着剤部４０の内側にある。

図７は、駆動回路１１の周辺における表示装置１の部分拡大断面図である。第１接着剤部４０は所定の大きさのギャップ部材４１を複数含有している。ギャップ部材４１は、接着剤に含有されている。ギャップ部材４１は例えば球状であり、所定の大きさに対応する所定の直径を有している。

ギャップ部材４１は、表示パネル１０および色分離素子３０によって挟持されている。これにより、表示パネル１０と色分離素子３０との間のＺ方向距離は、所定の直径でほぼ一定となる。所定の直径は、分離光ＳＲが副画素ＳＰに集まる大きさに定められている。

図１および図２に示すように、筐体５０は、＋Ｚ側を開放している平面視で矩形状の箱状であり、表示パネル１０、色分離素子３０および光源装置２０を収納する。筐体５０と表示パネル１０との間には平面視で隙間Ｓがある。光源装置２０は、筐体５０の底壁５１に配置されている。

筐体５０は、色分離素子３０の周縁部を保持する。具体的には、筐体５０は、側壁５２の内側に色分離素子３０の周縁部が嵌まる溝部５２ａを有する。溝部５２ａには、色分離素子３０の周縁部が全周に亘って嵌まっている。つまり、筐体５０は、色分離素子３０の周縁部を全周に亘って保持する。色分離素子３０と溝部５２ａとの間には、第２接着剤部６０がある。第２接着剤部６０は、色分離素子３０と溝部５２ａとを接着し、筐体５０に色分離素子３０を固定している。第２接着剤部６０は、例えば粘着テープや熱硬化型の接着剤によって形成されている。

次に、色分離素子３０の遮光領域ＢＡについて説明する。図５に示すように、遮光領域ＢＡは、図５にハッチングにて示す領域であり、表示パネル１０と対向する色分離素子３０の板面にある。遮光領域ＢＡは、平面視において分離領域ＳＡの周囲にある。また、遮光領域ＢＡは、分離領域ＳＡの周縁から色分離素子３０と筐体５０とが重なる位置まで分離領域ＳＡの周囲の全周に亘って配置されている。

また、図２に示すように、遮光領域ＢＡは、平面視において表示パネル１０と筐体５０との間の隙間Ｓと重なる。隙間Ｓは、平面視で表示パネル１０の全周に亘っている。遮光領域ＢＡは、－Ｚ側から見た平面視において筐体５０と表示パネル１０との隙間Ｓを覆っている。

具体的には、図５に示すように、遮光領域ＢＡは、平面視において分離領域ＳＡの周縁から色分離素子３０の周縁まで全体に亘っている。また、図２および図７に示すように、遮光領域ＢＡは、露出部１２ｂと平面視で重なっており、ＩＣチップＴｉすなわち駆動回路１１と平面視で重なる。

図７に示すように、色分離素子３０は、遮光領域ＢＡに遮光性の印刷体３１を有する。印刷体３１は、遮光性を有する塗料が印刷（例えばスクリーン印刷）されることで形成されている。塗料は、例えば黒の塗料である。印刷体３１は、遮光領域ＢＡの全体に亘って配置されている。

遮光領域ＢＡにおいて、駆動回路１１に向かう光源装置２０の出射光が遮られる。具体的には、実線の矢印にて示すように、印刷体３１は、光源装置２０から駆動回路１１（ＩＣチップＴｉ）に直接向かう第１の出射光Ｒ１を遮る。また、破線の矢印にて示すように、印刷体３１は、色分離素子３０の板面および第１接着剤部４０などで反射して駆動回路１１に向かう第２の出射光Ｒ２を遮る。換言すれば、遮光領域ＢＡは、第１の出射光Ｒ１および第２の出射光Ｒ２を遮る位置にある。

このように遮光領域ＢＡの印刷体３１が駆動回路１１に向かう出射光を遮ることで、駆動回路１１に出射光があたることを防止することができる。よって、出射光が比較的強い場合においても、駆動回路１１の誤動作を防止することができる。

さらに、印刷体３１は、表示パネル１０と筐体５０との隙間Ｓに向かう第３の出射光Ｒ３を遮る。なお、第３の出射光Ｒ３は、色分離素子３０の板面および第１接着剤部４０などで反射して隙間Ｓに向かう出射光を含む。これにより、表示パネル１０と筐体５０との隙間Ｓから出射光が漏れることを防止することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本開示の第２実施形態に係る表示装置１について、主として上記の第１実施形態と異なる部分について説明する。

図８は、本開示の第２実施形態に係る表示装置１における駆動回路１１の周辺の部分拡大断面図である。本第２実施形態の遮光領域ＢＡにおいて、色分離素子３０の前面は出射光が拡散する第２の凹凸状である。第２の凹凸状は、不規則に並ぶ複数の凸形状および複数の凹形状を有する。第２の凹凸状は、サンドブラスト加工およびエッチング加工などによって形成される。

遮光領域ＢＡにおける色分離素子３０の表面は、第１の出射光Ｒ１、第２の出射光Ｒ２および第３の出射光Ｒ３を拡散する。よって、駆動回路１１にあたる出射光の強さを抑制することができる。したがって、駆動回路１１の誤動作を抑制することができる。また、表示パネル１０と筐体５０との間の隙間Ｓから出射光が漏れることを抑制することができる。なお、第２の凹凸状は、複数の溝が並列に配置されている形状でもよい。

以上、本開示の好適な実施の形態を説明したが、本開示はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本開示の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本開示の技術的範囲に属する。

例えば、上記の表示パネル１０は、複数の副画素電極ＰＥと対向する状態で共通電極ＣＥが第２基板１４に配置される縦電界方式の液晶ディスプレイでもよい。

また、露出部１２ｂは、平面視で第２基板１４より＋Ｘ側以外の側から露出していてもよい。

また、遮光領域ＢＡは、色分離素子３０の背面すなわち光源装置２０と対向する色分離素子３０の板面にあってもよい。また、遮光領域ＢＡは、平面視で分離領域ＳＡの周囲の一部にあってもよい。

また、筐体５０の側壁５２は、平面視で色分離素子３０の周囲の一部にあってもよい。この場合、筐体５０は、色分離素子３０の周縁部の一部を保持する。

また、本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記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本開示によりもたらされるものと解される。

１ 表示装置
１０ 表示パネル
１１ 駆動回路
２０ 光源装置
３０ 色分離素子
５０ 筐体
ＢＡ 遮光領域
Ｐ 画素
Ｓ 隙間
ＳＡ 分離領域
ＳＲ 分離光
Ｒ１ 第１の出射光
Ｒ２ 第２の出射光
Ｒ３ 第３の出射光

Claims (8)

1. 画素および前記画素を駆動する駆動回路を有する表示パネルと、
   前記表示パネルに向けて出射光を出射する光源装置と、
   前記表示パネルと前記光源装置との間に配置され、前記出射光を分散して互いに波長が異なる複数の分離光を前記画素に出射する色分離素子と、を備え、
   前記色分離素子は、前記分離光を出射する分離領域および前記駆動回路に向かう前記出射光を遮る遮光領域を有する、
   表示装置。
2. 前記色分離素子は、前記遮光領域に遮光性の印刷体を有する、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記遮光領域において、前記色分離素子の表面は前記出射光が拡散する凹凸状である、
   請求項１に記載の表示装置。
4. 前記遮光領域は、前記表示パネルと対向する前記色分離素子の板面にある、
   請求項１に記載の表示装置。
5. 前記遮光領域は、前記駆動回路と平面視で重なる、
   請求項１に記載の表示装置。
6. 前記表示パネル、前記色分離素子および前記光源装置を収納し、前記色分離素子の周縁部を保持する筐体をさらに備え、
   前記遮光領域は、平面視において前記表示パネルと前記筐体との間の隙間と重なる、
   請求項１に記載の表示装置。
7. 前記色分離素子は、平面視において前記表示パネルより大きく、
   前記筐体は、前記色分離素子の周縁部を全周に亘って保持する、
   請求項６に記載の表示装置。
8. 前記遮光領域は、平面視において、前記分離領域の周縁から前記色分離素子と前記筐体とが重なる位置まで前記分離領域の周囲の全周に亘って配置されている、
   請求項６または７に記載の表示装置。

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