JP2024077811A - 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】 一実施形態に係る表示装置は、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルと重なり、第1側面を有する導光板と、前記第1側面に光を照射する光源と、を備え、前記導光板は、第1透明基板と、前記表示パネルと前記第1透明基板との間に設けられた第2透明基板と、前記第1透明基板と前記第2透明基板とを接着する第1接着層と、を有し、前記第2透明基板の厚さは、前記第1透明基板の厚さと異なる。【選択図】 図6

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。
近年、高分子分散液晶層(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)を有する表示パネルを備えた表示装置が提案されている(例えば、特許文献1乃至特許文献3)。高分子分散液晶層は、光を散乱する散乱状態と光を透過する透明状態とを切り替えることできる。表示パネルを散乱状態に切り替えることで、表示装置は画像を表示することが可能となる。一方、表示パネルを透明状態に切り替えることで、ユーザは、表示パネルを透かして背景を視認することが可能となる。
特開2011-107229号公報 特開2019-174531号公報 特開2021-33017号公報
本開示は、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を目的の一つとする。
一実施形態に係る表示装置は、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルと重なり、第1側面を有する導光板と、前記第1側面に光を照射する光源と、を備え、前記導光板は、第1透明基板と、前記表示パネルと前記第1透明基板との間に設けられた第2透明基板と、前記第1透明基板と前記第2透明基板とを接着する第1接着層と、を有し、前記第2透明基板の厚さは、前記第1透明基板の厚さと異なる。
図1は、一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に示す導光板の一構成例を示す平面図である。 図5は、導光板の他の構成例を示す平面図である。 図6は、表示装置の一構成例を模式的に示す断面図である。
以下に本発明の一実施形態につき、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、実際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。
本実施形態においては、各図に示すように第1方向X、第2方向Y、および第3方向Zを定義する。第1方向X、第2方向Y、および第3方向Zは互いに直交するが、90°以外の角度で交差してもよい。また、本実施形態において、第3方向Zを上または上方と定義し、第3方向Zと反対側の方向を下または下方と定義する。
「第1部材の上方の第2部材」および「第1部材の下方の第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く、第1部材から離れて位置していてもよい。以下、第1方向Xおよび第2方向Yで規定されるX-Y平面を見ることを平面視と称する。
本実施形態においては、表示装置の一例として、高分子分散型液晶を適用した、背景を視認可能な液晶表示装置を開示する。なお、本実施形態は、他種の表示装置に対する、本実施形態にて開示される個々の技術的思想の適用を妨げるものではない。
図1は、本実施形態に係る表示装置DSPの一構成例を示す平面図である。図1に示すように、表示装置DSPは、高分子分散液晶層(以下、単に液晶層LCと称する)を有する表示パネルPNLと、配線基板1と、ICチップ2と、光源ユニット100と、反射材RMと、を備えている。表示装置DSPは、後述の、導光板30と、カバー部材40と、をさらに備える。
表示パネルPNLは、アレイ基板ARと、アレイ基板ARと対向する対向基板CTと、液晶層LCと、シールSEと、を有している。アレイ基板ARおよび対向基板CTは、X-Y平面と平行な平板状に形成されている。アレイ基板ARおよび対向基板CTは、平面視で、重畳している。
アレイ基板ARおよび対向基板CTは、シールSEによって接着されている。液晶層LCは、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に配置され、シールSEによって封止されている。図1においては、液晶層LCにドットを付し、シールSEに斜線を付している。
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、を含んでいる。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2方向Yに沿って延出した筋状に形成され、第1方向Xに並んでいる。
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2方向Y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も低い。
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。
例えば、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)。すなわち、液晶層LCは、印加される電圧に応じて、透明状態と散乱状態とを切り替え可能である。
表示パネルPNLは、画像を表示する表示領域DAと、表示領域DAを囲む周辺の周辺領域PAと、を有している。シールSEは、周辺領域PAに位置している。表示領域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を含んでいる。
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などを備えている。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、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。
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。共通電極CEは、複数の画素電極PEに対して共通に設けられている。液晶層LC(特に、液晶分子32)は、画素電極PEと共通電極CEとの間に生じる電界によって駆動される。容量CSは、例えば、共通電極CEと同電位の電極との間、および、画素電極PEと同電位の電極との間に形成される。
図2において説明するが、走査線G、信号線S、スイッチング素子SW、および画素電極PEはアレイ基板ARに設けられ、共通電極CEは対向基板CTに設けられている。アレイ基板ARにおいて、走査線Gおよび信号線Sは、配線基板1あるいはICチップ2と電気的に接続されている。
アレイ基板ARは、第1方向Xに延びる一対の側面E11,E12と、第2方向Yに延びる一対の側面E13,E14と、を有している。図1に示す例では、一対の側面E11,E12は表示パネルPNLの長辺に沿って形成された側面であり、一対の側面E13,E14は表示パネルPNLの短辺に沿って形成された側面である。
対向基板CTは、第1方向Xに延びる一対の側面E21,E22と、第2方向Yに延びる一対の側面E23,E24と、を有している。図1に示す例では、一対の側面E21,E22は長辺に沿って形成された側面であり、一対の側面E23,E24は短辺に沿って形成された側面である。
図1に示す例においては、平面視で、側面E11は側面E21と重畳しているが、重畳していなくてもよい。図1に示す例においては、平面視で、側面E12は側面E22と重畳しているが、重畳していなくてもよい。図1に示す例においては、平面視で、側面E14は側面E24と重畳しているが、重畳していなくてもよい。
アレイ基板ARは、対向基板CTの側面E23よりも延出した延出部Ex11を有している。他の観点からは、延出部Ex11は、対向基板CTと重畳していない。延出部Ex11は、側面E13と側面E23との間に位置している。配線基板1およびICチップ2は、延出部Ex11に実装されている。
配線基板1は、例えば折り曲げ可能なフレキシブルプリント回路基板である。ICチップ2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。なお、ICチップ2は、配線基板1に実装されてもよい。
図1に示す例では、表示装置DSPは単一の配線基板1を備えているが、複数の配線基板を備えてもよい。表示装置DSPは単一のICチップ2を備えているが、複数のICチップを備えてもよい。
図1に示す例において、光源ユニット100は、平面視で、延出部Ex11と重畳している。光源ユニット100は、複数の光源LSと、レンズLNと、支持部材SAと、を有している。複数の光源LSは、第2方向Yに沿って間隔をおいて並んでいる。
光源LSには、赤色LED、緑色LED、青色LEDのLEDが連続的に並んでいる。光源LSはそれぞれ異なる3色のLEDが連続的に並ぶ配置に限らず、例えば白色光を出射する白色光源のみが連続的に並ぶものであってもよい。
レンズLN(例えば、プリズムレンズ)は、透明な棒状に形成され、第2方向Yに延びている。レンズLNは、例えば樹脂製である。レンズLNは、例えば、複数の光源LSに対応する複数の曲面を有している。レンズLNは、複数のレンズから構成されてもよい。なお、光源LSの個数およびレンズLNの個数は、図示した例に限られない。
反射材RMは、第1方向Xにおいて、光源ユニット100と反対側に設けられている。反射材RMは、第2方向Yに沿って設けられている。反射材RMは、例えば、銀などの光反射性を有する金属材料によって形成される。反射材RMは、例えば、反射テープである。
図2は、図1に示す表示パネルPNLの一構成例を示す断面図である。アレイ基板ARは、透明基板10と、絶縁膜11,12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、を有している。透明基板10は、主面10Aと、主面10Aと反対側の主面10Bと、を有している。
スイッチング素子SWは、主面10Bに設けられている。絶縁膜11は、主面10Bに設けられ、スイッチング素子SWを覆っている。なお、図1を用いて説明した走査線Gおよび信号線Sは、透明基板10と絶縁膜11との間に設けられているが、ここでは図示を省略している。容量電極13は、絶縁膜11と絶縁膜12との間に設けられている。
画素電極PEは、絶縁膜12と配向膜AL1との間において、画素PX毎に設けられている。他の観点からは、容量電極13は、透明基板10と画素電極PEとの間に設けられている。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。
対向基板CTは、透明基板20と、共通電極CEと、配向膜AL2と、を有している。透明基板20は、主面20Aと、主面20Aと反対側の主面20Bと、を有している。透明基板20の主面20Aは、透明基板10の主面10Bと対向している。
共通電極CEは、主面20Aに設けられている。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および配向膜AL2と接している。
なお、対向基板CTにおいて、スイッチング素子SW、走査線G、および信号線Sの直上にそれぞれ遮光層が設けられてもよい。透明基板20と共通電極CEとの間、あるいは、共通電極CEと配向膜AL2との間に、透明な絶縁膜が設けられてもよい。
共通電極CEは、複数の画素PXにわたって配置され、複数の画素電極PEと対向している。共通電極CEは、容量電極13とは同電位である。液晶層LCは、画素電極PEと共通電極CEとの間に位置している。
透明基板10,20は、例えばガラス基板であるが、プラスチック基板などの絶縁基板であってもよい。主面10A,10B、および主面20A,20Bは、X-Y平面とほぼ平行な面である。絶縁膜11は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物などの透明な無機絶縁膜、およびアクリル樹脂などの透明な有機絶縁膜を含んでいる。
絶縁膜12は、例えばシリコン窒化物などの透明な無機絶縁膜である。容量電極13、画素電極PE、および共通電極CEは、例えば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。
配向膜AL1,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,AL2は、第2方向Y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に示す表示装置DSPの主要部を示す分解斜視図である。図3においては、反射材RMなどを一部省略している。
図1を用いて説明したように、表示装置DSPは、表示パネルPNLおよび光源ユニット100を備えている。表示装置DSPは、表示パネルPNLと重なる、導光板30と、カバー部材40と、をさらに備えている。
導光板30は、透明基板51(第1透明基板)と、透明基板52(第2透明基板)と、低屈折層60と、を有している。透明基板52は、表示パネルPNLと透明基板51との間に設けられている。カバー部材40、アレイ基板AR、対向基板CT、透明基板52、および透明基板51は、この順で第3方向Zに沿って並んでいる。
透明基板51,52は、平板状に形成されている。透明基板51,52は、例えばガラス基板であるが、プラスチック基板などの絶縁基板であってもよい。透明基板52の透明度は、例えば、透明基板51の透明度とほぼ等しい。平面視において、透明基板51の大きさは、透明基板52の大きさとほぼ等しい。
透明基板51は、主面51A(第2主面)と、主面51Aと反対側の主面51B(第3主面)と、主面51Aと主面51Bとを接続する一対の側面51C,51Dと、を有している。
主面51A,51Bは、X-Y平面とほぼ平行な面である。主面51Aは、透明基板52と対向している。一対の側面51C,51Dは、第2方向Yおよび第3方向Zで規定されるY-Z平面とほぼ平行な面である。第1方向Xにおいて、側面51Dは、側面51Cと反対側の側面である。
透明基板52は、主面52A(第1主面)と、主面52Aと反対側の主面52Bと、主面52Aと主面52Bとを接続する一対の側面52C,52Dと、を有している。側面52Cは第2側面に相当し、側面52Dは第3側面に相当する。側面52Cから側面52Dに向かう方向は、第1方向Xに相当する。
主面52A,52Bは、X-Y平面とほぼ平行な面である。主面52Aは透明基板20の主面20Bと対向し、主面52Bは透明基板51の主面51Aと対向している。一対の側面52C,52Dは、Y-Z平面とほぼ平行な面である。第1方向Xにおいて、側面52Dは、側面52Cと反対側の側面である。
導光板30は、光源ユニット100側に位置する側面30C(第1側面)と、側面30Cと反対側の側面30Dと、をさらに有している。側面30Cは、透明基板51の側面51Cと、透明基板52の側面52Cと、を含んでいる。
側面30Dは、透明基板51の側面51Dと、透明基板52の側面52Dと、を含んでいる。図3に示す例において、側面51Cは側面52Cの直上に位置し、側面51Dは側面52Dの直上に位置している。
低屈折層60は、主面52Aに形成されている。低屈折層60の屈折率は、透明基板51,52の屈折率よりも小さい。低屈折層60は、例えば、シロキサン系樹脂などの有機材料によって形成されている。
低屈折層60は、基部61と、複数の帯部62と、複数の帯部62の間に形成された複数の開口部63と、を有している。低屈折層60は、複数の帯部62において、主面52Aと接している。複数の開口部63において、主面52Aが露出している。
カバー部材40は、第3方向Zにおいて、導光板30と反対側から表示パネルPNLと重なっている。カバー部材40は、平板状に形成されている。カバー部材40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。カバー部材40は、主面40Aと、主面40Aと反対側の主面40Bと、主面40Aと主面40Bとを接続する一対の側面40C,40Dと、を有している。
主面40A,40Bは、X-Y平面とほぼ平行な面である。主面40Bは、透明基板10の主面10Aと対向している。一対の側面40C,40Dは、Y-Z平面とほぼ平行な面である。導光板30およびカバー部材40は、第3方向Zにおいて、延出部Ex11と重畳していない。
図1を用いて説明したように、光源ユニット100は、光源LS、レンズLN、および支持部材SAを有している。光源ユニット100は、配線基板Fをさらに有している。複数の光源LSは、配線基板Fに実装されている。
配線基板Fは、例えば、プリント回路基板であり、図1に示した配線基板1よりも剛性が高い。配線基板Fは、上面F10を有している。上面F10は、複数の光源LSが実装された面と反対側の面である。
複数の光源LSおよびレンズLNは、第1方向Xにおいて、側面30Cと対向している。複数の光源LSは、側面30Cに向けて光を照射する。レンズLNは、第1方向Xにおいて、導光板30と光源LSとの間に位置している。支持部材SAは、第3方向Zにおいて、延出部Ex11とレンズLNとの間に位置している。
支持部材SAは、第2方向Yに延びる棒状の部材である。支持部材SAは、一例としてアクリル樹脂やガラスなどで形成されるが、この例に限られない。支持部材SAは、透明でない不透明な材料で形成されることが好ましい。なお、支持部材SAは、単一の部材であってもよいし、複数の部材から構成されてもよい。
次に、低屈折層60の形状について、説明する。
図4は、図3に示す導光板30の一構成例を示す平面図である。図4を用いて説明するように、低屈折層60は、基部61と、基部61と接続された複数の帯部62と、複数の帯部62の間に形成された複数の開口部63と、を有している。基部61と複数の帯部62とは、例えば、一体的に形成されている。
基部61は、主面52Aにおいて側面30D側(側面52D側)に位置している。基部61は、第2方向Yに延びる、略長方形状である。平面視で、基部61は、第1方向Xに沿う一対の短辺と、第2方向Yに沿う一対の長辺と、を有している。
複数の帯部62は、第1方向Xに延びるとともに、第2方向Yに間隔をおいて並べられている。帯部62は、側面30C側(側面52C側)の第1端部621と、第1端部621と反対側の第2端部622と、第1エッジ623と、第2エッジ624と、を有している。
第2端部622は、複数の帯部62の側面30D側の部分に相当する。複数の帯部62は、第2端部622において、基部61の側面30C側の長辺と接続されている。第1端部621の第2方向Yに沿う長さを第1幅W1とし、第2端部622の第2方向Yに沿う長さを第2幅W2とする。図4に示す例において、第1幅W1は、第2幅W2よりも大きい(W1>W2)。
第1エッジ623および第2エッジ624は、第1端部621と第2端部622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1方向X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1方向X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1方向Xと方向D1とのなす角度θ1、および第1方向Xと方向D2とのなす角度θ1は例えば同一であるが、この例に限らず、第1方向Xと方向D1とのなす角度は、第1方向Xと方向D2とのなす角度と異なってもよい。
第1エッジ623は方向D1に沿って延び、第2エッジ624は方向D2に沿って延びている。図4に示す例において、第1エッジ623および第2エッジ624は、いずれも直線状に延びているが、曲線状に形成されてもよい。このように、帯部62は、第1方向Xに沿って、第1端部621から第2端部622に向かうにしたがい、一定の割合で、あるいは、任意の割合で減少する幅を有している。
開口部63は、隣り合う2つの帯部62の間に位置している。開口部63は、一方の帯部62の第1端部621と他方の帯部62の第1端部621との間の第3端部631と、一方の帯部62の第2端部622と他方の帯部62の第2端部622との間の第4端部632と、を有している。第4端部632は、例えば、基部61の側面30C側の長辺と接する部分である。
第3端部631の第2方向Yに沿う長さを第3幅W3とし、第4端部632の第2方向Yに沿う長さを第4幅W4とする。第3幅W3は、一方の帯部62の第1端部621と他方の帯部62の第1端部621との間隔に相当する。第4幅W4は、一方の帯部62の第2端部622と他方の帯部62の第2端部622との間隔に相当する。
第3幅W3は、第4幅W4よりも小さい(W3<W4)。開口部63は、第1方向Xに沿って、第3端部631から第4端部632にかけて、一定の割合で、あるいは、任意の割合で増加する幅を有している。
図4に示す例において、低屈折層60は、例えば、透明基板51,52の外形よりも内側に位置している。表示パネルPNLと導光板30とが重畳した際において、平面視で、複数の帯部62は表示領域DAと重畳し、基部61は周辺領域PAと重畳する。複数の帯部62は、表示領域DAにおいては、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623および第2エッジ624が表示領域DAと重畳する。
導光板30において、側面30C側は光源LSに近接した領域に相当し、側面30D側は光源LSから離間した領域に相当する。上述のように低屈折層60を構成することによって、透明基板52と複数の帯部62とが重畳する面積は、光源LSに近接した領域ほど大きく、光源LSから離間した領域ほど小さくなっている。
透明基板52と複数の帯部62とが重畳する領域は、導光板30に入射した光が表示パネルPNL側へほとんど入射しない領域に相当する。透明基板52と複数の開口部63とが重畳する領域は、導光板30に入射した光が表示パネルPNL側へ入射可能な領域に相当する。
図5は、導光板30の他の構成例を示す平面図である。図5に示す例において、低屈折層60は、複数の帯部62と、複数の帯部62を囲む枠部64と、開口部63と、を有している。複数の帯部62と枠部64とは、例えば、一体的に形成されている。
開口部63は、複数の帯部62の間、および帯部62と枠部64との間に形成されている。図5に示す低屈折層60は、基部61の代わりに、枠部64を有している点で図4を用いて説明した低屈折層60と異なっている。
枠部64の外形は、例えば、透明基板51,52の外形よりも内側に位置している。枠部64は、周辺領域PAと重畳し、枠部64よりも内側が表示領域DAに相当する。枠部64は、第2方向Yに沿って延びる第1部分641および第2部分642と、第1方向Xに沿って延びる第3部分643および第4部分644と、を有している。
第1方向Xにおいて、第1部分641は側面30Cと表示領域DAとの間に位置し、第2部分642は側面30Dと表示領域DAとの間に位置する。第1部分641には複数の帯部62の第1端部621が接続され、第2部分642には複数の帯部62の第2端部622が接続されている。
低屈折層60の形状は、図4および図5に示した例に限られず他の形状であってもよい。例えば、帯部62の形状を変更したり、帯部62の大きさを変更したりすることで、表示パネルPNL側へ入射する光の光量などを調整することができる。
図6は、表示装置DSPの一構成例を模式的に示す断面図である。図6においては、配線基板1、ICチップ2などを省略している。なお、表示パネルPNLについては、主要部のみを簡略化して図示している。図6に示す例において、低屈折層60は、図4を用いて説明した形状を有している。
図3を用いて説明したように、導光板30は、透明基板51,52、および低屈折層60を有している。低屈折層60は、透明基板52の主面52Aと接している。導光板30は、接着層AD0(第1接着層)をさらに有している。
第3方向Zにおいて、接着層AD0は、透明基板51と透明基板52との間に位置し、透明基板51と透明基板52とを接着している。他の観点からは、接着層AD0は、透明基板51の主面51Aおよび透明基板52の主面52Bと接している。接着層AD0によって透明基板51と透明基板52とを接着することで、透明基板51と透明基板52との間に空気層が形成されることを防止することができる。
接着層AD0は透明であり、例えば、Optical Clear Adhesive(OCA)で形成されている。接着層AD0は、Optical Clear Resin(OCR)で形成されてもよい。透明基板52、接着層AD0、および透明基板51は、この順で第3方向Zに沿って並んでいる。
表示装置DSPは、接着層AD1(第2接着層)と、接着層AD2と、をさらに備えている。第3方向Zにおいて、接着層AD1は表示パネルPNLと導光板30との間に位置し、接着層AD2は表示パネルPNLとカバー部材40との間に位置している。
接着層AD1は、低屈折層60を挟んで、透明基板52と表示パネルPNLとを接着している。他の観点からは、接着層AD1は、透明基板20の主面20B、および低屈折層60と接している。接着層AD1は、低屈折層60の複数の開口部63と重畳する領域において、透明基板52の主面52Aと接している。
接着層AD2は、表示パネルPNLとカバー部材40とを接着している。他の観点からは、接着層AD2は、透明基板10の主面10Aとカバー部材40の主面40Bと接している。
接着層AD1,AD2は透明であり、例えば、Optical Clear Adhesive(OCA)で形成されている。接着層AD1,AD2は、Optical Clear Resin(OCR)で形成されてもよい。
第3方向Zにおいて、側面30Cは側面E23の直上に位置し、側面30Dは側面E24の直上に位置している。第3方向Zにおいて、側面40Cは、側面30Cの直下に位置していないが、側面30Cの直下に位置してもよい。第3方向Zにおいて、側面40Dは、側面30Dの直下に位置している。
側面40D、側面E14、側面E24、および側面30Dは、第3方向Zに沿って並んでいるが、ずれてもよい。反射材RMは、第3方向Zに沿って、側面40Dから側面51Dにわたって、設けられている。
光源ユニット100は、延出部Ex11と重畳している。光源LSおよびレンズLNは、第3方向Zにおいて、延出部Ex11と配線基板Fとの間に設けられている。図6に示す例において、支持部材SAの断面は、矩形状である。支持部材SAは、上面SA1と、側面SA2と、を有している。
上面SA1は、レンズLNと対向している。側面SA2は、透明基板20の側面E23と対向している。上面SA1には、光を反射可能な反射材が設けられてもよい。反射材を上面SA1に設けることで、レンズLNからの光は、支持部材SAを介して側面E23に到達しにくくなる。
説明の都合上、図1に示す例においては、支持部材SAの大きさが平面視でレンズLNの大きさよりも小さく図示されていたが、支持部材SAの大きさは、平面視でレンズLNの大きさとほぼ等しいことが好ましい。
図6に示す例において、支持部材SAの上面SA1は、第3方向Zにおいて、透明基板20の主面20Bよりも上方に位置している。支持部材SAの上面SA1は、透明基板20の主面20Bと同一平面上に位置してもよい。
レンズLNは、接着材TPによって配線基板Fと接着されるとともに、接着材TPによって支持部材SAと接着されている。支持部材SAは、図示しない接着材によって主面10Bと接着されている。これらの接着材TPは、例えば両面テープなどである。
光源LS、レンズLN、および導光板30は、この順で第1方向Xに沿って並んでいる。光源LSおよびレンズLNは支持部材SAよりも上方に位置しており、側面E23と対向していない。そのため、光源LSから出射された光は、側面E23からはほとんど入射しない。
図6に示す例において、透明基板10、透明基板20、およびカバー部材40の各々の厚さは、ほぼ等しい。ここで、厚さとは、第3方向Zに沿う距離をいう。透明基板52の厚さT52は、例えば、透明基板10、透明基板20、およびカバー部材40の各々の厚さよりも小さい。
透明基板52の厚さT52は、例えば、透明基板51の厚さT51と異なっている。透明基板52の厚さT52は、例えば、透明基板51の厚さT51よりも小さい(T52<T51)。透明基板52の厚さT52は、例えば、光源LSの厚さTLSおよびレンズLNの厚さTLNよりも小さい(T52<TLS,T52<TLN)。透明基板51の厚さT51は、例えば、透明基板10、透明基板20、およびカバー部材40の各々の厚さよりも大きい。
導光板30の厚さT30は、透明基板10、透明基板20、およびカバー部材40の各々の厚さよりも大きい。ここで、導光板30の厚さT30とは、透明基板51の主面51Bから透明基板52の主面52Aまでの距離に相当する。他の観点からは、導光板30の厚さT30は、透明基板51の厚さT51と、透明基板52の厚さT52と、接着層AD0の厚さTA0との合計である。なお、導光板30の厚さT30は、低屈折層60の厚さを含んでもよい。
導光板30の厚さT30は、例えば、光源LSの厚さTLSおよびレンズLNの厚さTLNよりも大きい(T30>TLS,T30>TLN)。光源LSの出射面LS1の全面は、レンズLNを挟んで、導光板30の側面30Cと対向している。他の観点からは、第1方向Xにおいて、接着層AD0の側面30C側の一端は、レンズLNを挟んで、光源LSと対向している。配線基板Fの一端は、透明基板51の側面51Cと対向している。
光源ユニット100と導光板30との位置関係の観点から、第3方向Zにおいて、光源LSは、低屈折層60よりも上方に位置している。他の観点からは、第3方向Zにおいて、低屈折層60は、光源LSと表示パネルPNLとの間に位置している。
透明基板51の主面51Bは、光源LSよりも上方に位置している。さらに、透明基板51の主面51Bは、配線基板Fの上面F10よりも上方に位置している。他の観点からは、第3方向Zにおける透明基板20の主面20Bから透明基板51の主面51Bまでの距離は、第3方向Zにおける透明基板20の主面20Bから配線基板Fの上面F10までの距離よりも大きい。
透明基板52の厚さT52は、低屈折層60を成膜することが可能な厚さであることが好ましい。例えば、透明基板52の厚さT52は、700μm~1500μm(0.7mm~1.5mm)であり、最大で2750μm(2.75mm)である。
例えば、低屈折層60の厚さT60は1μm(0.001mm)である。例えば、接着層AD1の厚さTA1は、125μm(0.125mm)である。接着層AD0の厚さTA0は、例えば、接着層AD1の厚さTA1よりも大きい。
次に各部材の屈折率について、説明する。
透明基板52の屈折率は、透明基板51の屈折率と同等である。なお、ここでの「同等」とは、屈折率の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。接着層AD0の屈折率は、透明基板51,52の屈折率と同等であり、低屈折層60の屈折率よりも大きい。
接着層AD1の屈折率は、接着層AD0の屈折率と同等であり、低屈折層60の屈折率よりも大きい。他の観点からは、接着層AD1の屈折率は、透明基板51,52の屈折率と同等である。透明基板10,20、接着層AD2、およびカバー部材40の各々の屈折率は、透明基板51,52の屈折率と同等であり、低屈折層60の屈折率よりも大きい。
透明基板51,52の屈折率と低屈折層60の屈折率との差は、例えば、約0.1である。一例では、透明基板51,52の屈折率は1.5であり、接着層AD0の屈折率は1.5であり、低屈折層60の屈折率は1.41であり、接着層AD1,AD2の屈折率は1.474である。
次に、光源LSから照射される光について説明する。
光源LSから照射された光は、レンズLNにおいて適度に拡散され、側面30Cから導光板30に入射する。側面30Cから導光板30に入射した光は、透明基板51,52などを介して液晶層LCに到達する。
上述した通り低屈折層60の屈折率は、透明基板52の屈折率よりも低い。例えば、側面52Cから透明基板52に入射した光のうち、透明基板52から低屈折層60の複数の帯部62に向かって進行する光は、透明基板52と複数の帯部62との界面で反射される。
側面51Cから透明基板51に入射した光のうち、透明基板51から低屈折層60の複数の帯部62に向かって進行する光は、接着層AD0を介して透明基板52に入射し、透明基板52と複数の帯部62との界面で反射される。
透明基板51に入射した光のうち、主面51Bに向かって進行する光は、透明基板51と空気層との界面で反射される。透明基板52に入射した光のうち、透明基板52から透明基板51に向かって進行する光は、接着層AD0を介して透明基板51に入射し、透明基板51と空気層との界面で反射される。
接着層AD0の屈折率は、透明基板51,52の屈折率と同等であるため、透明基板51と接着層AD0との界面、および透明基板52と接着層AD0との界面において光は、ほとんど反射しない。
光は、透明基板52と低屈折層60の複数の帯部62とが重畳する領域では、繰り返し反射されながら透明基板51,52の内部を進行する。光のうち、透明基板52と低屈折層60の複数の開口部63とが重畳する領域に向かって進行する光は、透明基板52を透過し、接着層AD1を介して表示パネルPNLに入射する。
表示パネルPNLに入射した光は、透明基板20、液晶層LC、透明基板10を順に透過する。表示パネルPNLに入射した光のうち、透明基板10を透過した光は、接着層AD2を介してカバー部材40に入射する。この光は、主面40Aと空気層との界面で反射された後、表示パネルPNLに向かって進行する。
接着層AD1の屈折率は、透明基板20の屈折率と同等であるため、接着層AD1と透明基板20との界面において光は、ほとんど反射しない。接着層AD1の屈折率は、透明基板52の屈折率と同等であるため、接着層AD1と透明基板52との界面において光は、ほとんど反射しない。
接着層AD2の屈折率は、透明基板10の屈折率と同等であるため、接着層AD2と透明基板10の界面において光は、ほとんど反射しない。接着層AD2の屈折率は、カバー部材40の屈折率と同等であるため、接着層AD2とカバー部材40の界面において光は、ほとんど反射しない。
透明基板52と複数の帯部62とが重畳する面積は、光源LSに近接した領域ほど大きく、光源LSから離間した領域ほど小さくなっている。そのため、光源LSに近接した領域(側面30C側)においては、光源LSからの光の表示パネルPNLへの入射が抑制されている。
一方、光源LSから離間した領域(側面30D側)においては光の表示パネルPNLへの入射が促進されている。なお、光源LSに近接した領域においては、光が表示パネルPNLに全く入射しないわけではなく、図4に示したように、開口部63から光が表示パネルPNLへ入射する。
光源ユニット100と反対側には反射材RMが設けられているため、反射材RMまで到達した光は、反射材RMによって散乱、反射され、第1方向Xと反対側の方向に向けて進行する。反射材RMを設けることで、光が外部に漏れ出すことを抑制し、光を再利用することで光の利用効率が向上する。
電圧が印加されていない液晶層LCに入射した光は、ほとんど散乱されることなく液晶層LCを透過する。一方、電圧が印加された液晶層LCに入射した光は、液晶層LCで散乱される。表示装置DSPは、画像を主面51B側から観察可能であるとともに、主面40A側からも観察可能である。
表示装置DSPは、いわゆる透明ディスプレイであり、表示装置DSPが主面51B側から観察された場合であっても、主面40A側から観察された場合であっても、表示装置DSPを介して、表示装置DSPの背景を観察することができる。
以上のように構成された表示装置DSPによれば、導光板30は、透明基板51と、透明基板51の厚さT51と異なる厚さT52を有する透明基板52と、透明基板51と透明基板52とを接着する接着層AD0と、を有している。
導光板30において、低屈折層60は、透明基板52の主面52Aに形成されている。低屈折層60を透明基板に成膜する際の条件は、透明基板の厚さ、透明基板を形成するガラスの種類などによって異なる。
そのため、低屈折層60が成膜される透明基板の厚さを一定にすることで、低屈折層60を透明基板に成膜する際の条件を統一することが可能である。つまり、低屈折層60が形成される透明基板52の厚さT52を一定にすることで、低屈折層60を成膜する際の条件の調整が不要となる。
さらに、導光板30は、透明基板51とは分離した透明基板52を有するため、透明基板51の厚さT51を変更することで、所望の厚さを有する導光板30を形成することが可能である。
より具体的には、透明基板52のみの場合と比較して、導光板30を透明基板51と透明基板52とを有する構造にすることによって、低屈折層60を有するとともに、導光板30の厚さT30を大きくすることが可能である。
他の観点からは、低屈折層60を透明基板52に成膜する際の条件を変更することなく、導光板30の厚さT30を大きくすることが可能である。これにより、表示装置DSPの厚さを大きくすることが可能である。ここで、表示装置DSPの厚さは、カバー部材40の主面40Aから透明基板51の主面51Bまでの距離である。
透明基板10および透明基板20の間に配置された、スイッチング素子SW、画素電極PE、配向膜AL1,AL2、および共通電極CEなどによって、表示パネルPNLに入射した光は、光源LSから離間した領域に進行するにしたがい、これらの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。
これらの不所望な吸収や散乱は、光源LSから離間した領域における輝度の低下の原因となり得る。そのため、光源LSに近接した領域と光源LSから離間した領域との間で輝度の差が生じ、表示装置DSPにおける輝度傾斜が発生する。
導光板30の厚さT30を大きくし、表示装置DSPの厚さが大きくなることによって、表示装置DSPにおける光の反射回数は減少する。これにより、アレイ基板ARおよび対向基板CTに配置された各種要素での不所望な吸収や散乱が減少することで光が減衰しにくくなり、光源LSから離間した領域に光を進行させることが可能である。
その結果、光源LSから離間した領域における輝度の低下を抑制し、光源LSに近接した領域と光源LSから離間した領域における輝度の差を小さくすることが可能である。本実施形態であれば、表示装置DSPの表示品位の低下を抑制することが可能である。
また、単一の透明基板によって導光板30の厚さT30を大きくすると、導光板30の品質を確保することが困難となる。そのため、透明基板51と透明基板52とによって、導光板30の厚さT30を大きくすることで、単一の透明基板によって導光板30の厚さT30を大きくする場合と比較して、安定した品質を有する導光板30を提供することが可能である。
本実施形態であれば、導光板30は低屈折層60によって、光源LSに近接した領域において光源LSからの光の表示パネルPNLへの入射が抑制され、光源LSから離間した領域においては光の表示パネルPNLへの入射が促進されている。
これにより、光源LSから離間した領域における輝度の低下を抑制し、光源LSに近接した領域と光源LSから離間した領域における輝度の差をより小さくすることが可能である。その結果、表示装置DSPの表示品位の低下をより抑制することが可能である。
本実施形態であれば、透明基板51,52、および接着層AD0の屈折率は、それぞれ同等である。そのため、透明基板51,52、および接着層AD0を光学的に一体化させ、透明基板51と透明基板52とを単一の基板として扱うことが可能である。
本実施形態であれば、主面52Bは光源LSよりも上方に位置し、接着層AD0は光源LSと対向している。他の観点からは、導光板30の厚さT30は、光源LSの厚さTLSよりも大きい。さらに、光源LSは、低屈折層60よりも上方に位置している。これにより、光源LSの出射面LS1の全面を側面30Cと対向させ、光源LSから出射された光のほとんどを側面30Cから導光板30へ入射させることが可能である。
さらに、透明基板52の厚さT52が光源LSの厚さTLSよりも小さい場合であっても、接着層AD0を介して透明基板52と透明基板51とを接着することで、導光板30の厚さT30を大きくし、光源LSの出射面LS1の全面を側面30Cと対向させること可能である。
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DSPを提供することができる。
なお、本実施形態において、導光板30は低屈折層60を有しているが、導光板30は低屈折層60を有さなくてもよい。本実施形態において、透明基板52の厚さT52は透明基板51の厚さT51よりも小さいが、透明基板52の厚さT52は透明基板51の厚さT51よりも大きくてもよい。導光板30の厚さT30を大きくするために、透明基板51の主面51Bに接着層を挟んで、他の透明基板をさらに設けてもよい。
以上、本発明の実施形態として説明した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。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、上述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略も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、30…導光板、30C…側面(第1側面)、51…透明基板(第1透明基板)、51A…主面(第2主面)、51B…主面(第3主面)、52…透明基板(第2透明基板)、52A…主面(第1主面)、52C…側面(第2側面)、52D…側面(第3側面)、60…低屈折層、61…基部、62…帯部、63…開口部、AD0…接着層(第1接着層)、AD1…接着層(第2接着層)、F…配線基板、LC…液晶層(高分子分散液晶層)、LS…光源。

Claims (15)

  1. 画像を表示する表示パネルと、
    前記表示パネルと重なり、第1側面を有する導光板と、
    前記第1側面に光を照射する光源と、を備え、
    前記導光板は、第1透明基板と、前記表示パネルと前記第1透明基板との間に設けられた第2透明基板と、前記第1透明基板と前記第2透明基板とを接着する第1接着層と、を有し、
    前記第2透明基板の厚さは、前記第1透明基板の厚さと異なる、
    表示装置。
  2. 前記第2透明基板は、前記表示パネルと対向する第1主面を有し、
    前記導光板は、前記第1主面に形成され、前記第2透明基板よりも屈折率が小さい低屈折層をさらに備える、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第2透明基板の厚さは、前記第1透明基板の厚さよりも小さい、
    請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記第2透明基板の屈折率は、前記第1透明基板の屈折率と同等である、
    請求項1に記載の表示装置。
  5. 前記第1接着層の屈折率は、前記第1透明基板および前記第2透明基板の屈折率と同等である、
    請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記第2透明基板と前記表示パネルとを接着する第2接着層をさらに備え、
    前記第2接着層の屈折率は、前記第1接着層の屈折率と同等である、
    請求項5に記載の表示装置。
  7. 前記第1透明基板および前記第2透明基板は、ガラス基板である、
    請求項1に記載の表示装置。
  8. 前記第1透明基板は、前記第2透明基板と対向する第2主面と、前記第2主面と反対側の第3主面を有し、
    前記第3主面は、前記光源よりも上方に位置している、
    請求項1に記載の表示装置。
  9. 前記光源が実装された配線基板をさらに備え、
    前記光源は、前記配線基板と前記表示パネルとの間に位置し、
    前記第3主面は、前記配線基板よりも上方に位置している、
    請求項8に記載の表示装置。
  10. 前記第1接着層は、前記光源と対向し、
    前記第2透明基板の厚さは、前記光源の厚さよりも小さい、
    請求項8に記載の表示装置。
  11. 前記光源は、前記低屈折層よりも上方に位置している、
    請求項2に記載の表示装置。
  12. 前記導光板の厚さは、前記光源の厚さよりも大きい、
    請求項1に記載の表示装置。
  13. 前記第2透明基板は、前記第1主面と接続された第2側面と、第2側面と反対側の第3側面と、を有し、
    前記第2側面は、前記第1側面に含まれ、
    前記低屈折層は、前記第2側面から前記第3側面に向かう第1方向に延びるとともに、前記第1方向と直交する第2方向に間隔をおいて並べられた複数の帯部を有し、
    前記第2側面側における前記帯部の前記第2方向に沿う長さは、前記第3側面側における前記帯部の前記第2方向に沿う長さよりも大きい、
    請求項2に記載の表示装置。
  14. 前記低屈折層は、前記第2方向に延び、前記複数の帯部の前記第3側面側の部分が接続された基部をさらに有している、
    請求項13に記載の表示装置。
  15. 前記表示パネルは、高分子分散液晶層を有し、
    前記高分子分散液晶層は、印加される電圧に応じて、前記高分子分散液晶層に入射した光を透過させる状態と散乱させる状態とを切り替え可能である、
    請求項1乃至14のいずれか1項に記載の表示装置。
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