JP2013064936A - 表示装置及び表示装置用バックライト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示装置は、導光体71と、光源73と、波長選択透過層20と、光制御層50と、を備える。導光体71は、第1主面71aと、第1主面とは反対側の第2主面71bと、前記第1主面と前記第2主面とを接続する側面71cと、を有する。前記光源は、前記側面から前記導光体の内部へ光を入射させる。前記波長選択透過層は、前記第2主面の上に設けられ、可視光のうち第1波長帯の光を透過させ前記第1波長帯を除く波長帯の光を反射させる第1領域20aと、可視光のうち前記第1波長帯とは異なる第2波長帯の光を透過させ前記第2波長帯を除く波長帯の光を反射させる第2領域20bと、を有する。前記光制御層は、前記波長選択透過層の上に設けられ、通過する光の強度を変化させる。前記第1主面は、前記第1主面に対して傾斜した傾斜面を有する複数の凹部74dを有する。
【選択図】図1
Description
また、このような携帯機器の表示装置として、例えば2枚の基板の間に液晶層を設けた液晶表示装置が使用される場合がある。液晶表示装置では、複数の画素のそれぞれに青、緑及び赤のカラーフィルタを設けることでカラー表示が行われる。カラーフィルタとして、特定の波長の光を吸収するカラーフィルタを用い、高い色再現性を得ようとすると、カラーフィルタによる光の吸収により、光の利用効率が低下し、表示が暗くなる。
このような表示装置において、色が綺麗で、表示が明るく、コントラストが良好なカラー表示を低消費電力で実現するために、光の利用効率を高めることが望まれる。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願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は適宜省略する。
以下、本実施形態に係る表示装置の例として、液晶を用いる液晶表示装置について説明する。
図1は、第1の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図2は、第1の実施形態に係る表示装置の導光体を例示する模式的平面図である。
なお、図2は、導光体71の第1主面71aを垂直にみたときの模式的平面図である。
反射膜72は、導光体71の第1主面71aおよび第2側面71dに設けられている。図1に表した表示装置110では、反射膜72と、導光体71の第1主面71aおよび第2側面71dと、の間には間隙が設けられているが、反射膜72と、導光体71の第1主面71aおよび第2側面71dと、は接していてもよい。
反射膜72は、導光体71の第1主面71aおよび導光体71の第2側面71dに付設されている。つまり、導光体71は、第1主面71aに付設された反射膜72と、第1基板11と、の間に配置されている。
なお、構造体74の形状や作用などについては、後に詳述する。
ここで、第1主面11aに対して垂直な方向をZ軸方向(第1方向)とする。Z軸方向に対して垂直な1つの軸をX軸方向(第2方向)とする。Z軸方向とX軸方向とに対して垂直な軸をY軸方向とする。
本願明細書において、上に設けられている状態は、接して上に配置される状態に加え、間に別の要素が挿入されて上に配置される状態を含む。
図4は、参考例に係る表示装置の動作を例示する模式的断面図である。
図5は、導光体から出射する光の指向角分布を例示するグラフ図である。
なお、図5の縦軸は、最大値で規格化した光度Luであり、図5の横軸は、導光体から出射した光の指向角Daである。また、図5に表したグラフ図は、波長選択透過層20に入射する前の光の光度Luおよび指向角Daを表している。言い換えれば、図5に表したグラフ図は、照明ユニット70から出射した直後の光の光度Luおよび指向角Daを表している。
波長選択透過層20は、特定の波長の光を透過し、その波長以外の波長の光を反射する。波長選択透過層20は、例えば、ファブリペロー型の干渉フィルタである。
あるいは、波長選択吸収層40が設けられていない表示装置においては、波長選択透過層20を透過する光の色が設計値からずれてしまう。そのため、波長選択透過層20を透過する光について所望の色を得るためには、照明ユニット70あるいは導光体71から出射する光の角度より小さくすることが望ましい。
なお、照明ユニット70あるいは導光体71から出射する光の角度は、波長選択透過層20に入射する光の角度、すなわち波長選択透過層20への入射角と等しい。
図1および図2に関して前述したように、実施形態にかかる表示装置110の凹部74dは、第1傾斜面74aおよび第2傾斜面74bを含み、V字型の溝の形状を有する。例えば、構造体74を長手方向(延在方向)にみたときの断面は、頂角θcが約96°の二等辺三角形の形状を有する。つまり、平坦部71eと第1傾斜面74aとの角度(以下、「第1傾斜面74aの傾斜角度」とも称する)θaおよび平坦部71eと第2傾斜面74bとの角度(以下、「第2傾斜面74bの傾斜角度」とも称する)θbは、約42°である。本発明者の検討の結果、第1傾斜面74aの傾斜角度θaおよび第2傾斜面74bの傾斜角度θbが約40°〜50°程度である場合には、導光体71から出射する光の角度がより小さくなることが分かった。これについては、後に詳述する。
図1および図2に関して前述したように、導光体71にはテーパ部75が形成されている。テーパ部75は、導光体71の内部を進行する光の指向角分布を導光体71の厚さ方向(Z軸方向)においてより小さくすることができる。
なお、図6の縦軸は、最大値で規格化した光度Luである。図6の横軸は、導光体から出射した光の指向角Daである。
図9は、第1の実施形態に係る表示装置のモデルを例示する模式的断面図である。
図10は、参考例に係る表示装置のモデルを例示する模式的断面図である。
なお、図8の縦軸は、取り出し光量Lqである。図8の横軸は、構造体の面積率Rasである。
構造体74のピッチPsは、導光体71の全体において略一定である。ここで、構造体74のピッチPsとは、隣り合うV字型の溝の頂点同士の間の距離をいうものとする。
第1の実施形態に係る表示装置140のモデルと同様に、反射膜72の反射率は、99%である。また、構造体74のピッチPsは、導光体71の全体において略一定である。構造体74のピッチPsは、例えば約70マイクロメートル(μm)〜100μm程度であることが好ましい。
図12は、第1の実施形態に係る表示装置のモデルを例示する模式的断面図である。
なお、図11の縦軸は、取り出し光量Lqである。図11の横軸は、構造体の面積率Rasである。
構造体74のピッチPsは、導光体71の全体において略一定である。構造体74のピッチPsは、例えば約70μm〜100μm程度であることが好ましい。
ここで、構造体74の深さDsとは、導光体71の第1主面71aと、V字型の溝の頂点と、の間の距離をいうものとする。
図14は、導光体のモデルおよび実験に用いた導光体を例示する模式的断面図である。
なお、図13の縦軸は、指向性値Vdである。図13の横軸は、傾斜角度θa(θb)である。また、図13(a)は、シミュレーション結果を例示するグラフ図である。図13(b)は、実験結果を例示するグラフ図である。
ここで、本願明細書において「指向性値」とは、導光体71から出射した全ての光の光量うちで導光体71から出射する光の角度が30°以下の光の光量が占める割合をいうものとする。したがって、指向性値がより高い場合には、導光体71から出射した光の指向角分布がより狭い範囲に抑えられていることを意味する。
なお、図15(a)は、図15(b)に表したA−A切断面における模式的断面図である。図15(b)は、導光体71の第1主面71aを垂直にみたときの模式的平面図である。
なお、図16(a)は、図16(b)に表したB−B切断面における模式的断面図である。図16(b)は、導光体71の第1主面71aを垂直にみたときの模式的平面図である。
以下、第2の実施形態に係る表示装置用バックライトについて、図面を参照しつつ説明する。
図17は、第2の実施形態に係る表示装置用バックライトの構成を例示する模式的断面図である。
なお、導光体71の第2側面71dは、第1主面71aに対して垂直であってもよい(図1参照)。
Claims (8)
- 第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、前記第1主面と前記第2主面とを接続する側面と、を有する導光体と、
前記側面から前記導光体の内部へ光を入射させる光源と、
前記第2主面の上に設けられ、可視光のうち第1波長帯の光を透過させ前記第1波長帯を除く波長帯の光を反射させる第1領域と、可視光のうち前記第1波長帯とは異なる第2波長帯の光を透過させ前記第2波長帯を除く波長帯の光を反射させる第2領域と、を有する波長選択透過層と、
前記波長選択透過層の上に設けられ、通過する光の強度を変化させる光制御層と、
を備え、
前記第1主面は、前記第1主面に対して傾斜した傾斜面を有する複数の凹部を有し、
前記第1主面の面積に対する、前記複数の凹部のそれぞれを前記第1主面に投影した合計の面積の比率は、8%〜25%であり、
前記複数の凹部は、前記第1主面に均一に設けられている表示装置。 - 前記傾斜面は、前記側面と非垂直に設けられ、前記側面と平行な辺を有する請求項1記載の表示装置。
- 前記波長選択透過層は、異なる屈折率を有する複数の誘電体膜が積層された構造を有し、
前記複数の誘電体膜の少なくともいずれかの主面は、前記導光体の前記第1主面と平行している請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記第1主面に対する前記傾斜面の角度は、40°〜50°である請求項1〜3のいずれか1つに記載の表示装置。
- 前記凹部は、V字型の溝の形状を有する請求項1〜4のいずれか1つの記載の表示装置。
- 前記凹部は、四角錐の溝の形状を有する請求項1〜4のいずれか1つの記載の表示装置。
- 前記第1主面に対して垂直な方向に沿ってみたときに、前記第1領域と重なる部分を有する第1吸収層と、
前記第1主面に対して垂直な方向に沿ってみたときに、前記第2領域と重なる部分を有し前記第1吸収層の吸収スペクトルとは異なる吸収スペクトルを有する第2吸収層と、
を含み前記光制御層の上に設けられた波長選択吸収層をさらに備えた請求項1〜6のいずれか1つに記載の表示装置。 - 第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、前記第1主面と前記第2主面とに接続された側面と、を有する導光体と、
前記側面から前記導光体の内部へ光を入射させる光源と、
を備え、
前記第1主面は、前記第1主面に対して傾斜した傾斜面を有する複数の凹部を有し、
前記第1主面の面積に対する、前記複数の凹部のそれぞれを前記第1主面に投影した合計の面積の比率は、8%〜25%であり、
前記複数の凹部は、前記第1主面に均一に設けられている表示装置用バックライト。
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