JP7467688B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

近年、入射光を散乱する散乱状態と入射光を透過する透明状態とを切り替え可能な高分子分散液晶を用いた装置が提案されている。一例では、液晶パネルに重なる導光板の段差部に光源を備えた液晶モジュールにおいて、光源からの光を拡散する技術が開示されている。また、他の例では、第１表示パネルと第２表示パネルとの間に偏光板を備えた表示装置において、第１表示パネルの液晶層は筋状のポリマーと液晶分子とを含み、ポリマーの延出方向が偏光板の透過軸と直交する、技術が開示されている。

特開２０１１－１０７２２９号公報 特開２０１９－１７４５３１号公報

実施形態の目的は、輝度の均一性を向上することが可能な表示装置を提供することにある。

一実施形態によれば、
表示装置は、第１透明基板と、前記第１透明基板の上において複数の画素の各々に配置された画素電極と、を備えた第１基板と、第２透明基板と、前記複数の画素に亘って配置された共通電極と、を備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、筋状のポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、第１側面と、前記第１側面とは反対側の第２側面と、前記第１側面と前記第２側面とに交差し、かつ前記第１透明基板または前記第２透明基板に対向する側に位置する内面と、を有する第３透明基板と、前記内面に配置され、前記第３透明基板の屈折率よりも低い屈折率を有する透明層と、前記第１側面に沿って配置された発光素子と、を備え、前記透明層は、前記第１側面から前記第２側面に向かって延出した帯状部と、前記帯状部を囲む枠状に形成された枠状部と、を備え、前記帯状部は、前記枠状部から離間し、前記帯状部の前記第１側面の側の幅は、前記帯状部の前記第２側面の側の幅よりも大きい。

実施形態によれば、輝度の均一性を向上することが可能な表示装置を提供することができる。

図１は、実施形態の表示装置ＤＳＰの一構成例を示す平面図である。 図２は、図１に示した画素ＰＸの一例を示す平面図である。 図３は、図２に示した第１基板ＳＵＢ１に配置される絶縁膜ＩＬの一例を示す平面図である。 図４は、図３に示した第１基板ＳＵＢ１を含む表示パネルＰＮＬの一例を示す断面図である。 図５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。 図６は、図５に示した導光素子ＬＧと表示パネルＰＮＬとが重なった状態を示す平面図である。 図７は、帯状部４１の第１端部４１１を拡大した平面図である。 図８は、帯状部４１の第２端部４１２を拡大した平面図である。 図９は、表示装置ＤＳＰの第２方向Ｙに沿った断面図である。 図１０は、表示装置ＤＳＰの第１方向Ｘに沿った断面図である。 図１１は、第１画素電極ＰＥ１を含む表示装置ＤＳＰの断面図である。 図１２は、第２画素電極ＰＥ２を含む表示装置ＤＳＰの断面図である。 図１３は、導光素子ＬＧと第１基板ＳＵＢ１の主要部とが重なった状態の他の構成例を示す平面図である。 図１４は、入光部からの距離に対する輝度の関係を示す図である。 図１５は、他の構成例における表示装置ＤＳＰの第２方向Ｙに沿った断面図である。

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。本実施形態においては、第１方向Ｘ及び第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、高分子分散液晶層（以下、単に液晶層ＬＣと称する）を備えた表示パネルＰＮＬと、配線基板１と、ＩＣチップ２と、発光モジュール１００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平面に沿った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１方向Ｘに沿って延出した筋状に形成され、第２方向Ｙ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（初期配向状態）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ほぼ平行であり、液晶層ＬＣに入射した光は、液晶層ＬＣをほとんど透過する（透明状態）。液晶層ＬＣに電圧が印加された状態では、液晶分子３２の配向方向が変化し、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する。このため、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複数の画素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。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。画素電極ＰＥの各々は、第３方向Ｚにおいて共通電極ＣＥと対向している。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、及び、画素電極ＰＥと同電位の電極の間に形成される。

後に説明するが、第１基板ＳＵＢ１は、走査線Ｇ、信号線Ｓ、スイッチング素子ＳＷ、及び、画素電極ＰＥを備え、第２基板ＳＵＢ２は、共通電極ＣＥを備えている。第１基板ＳＵＢ１において、走査線Ｇ及び信号線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。

第１基板ＳＵＢ１は第１透明基板１０を備え、第２基板ＳＵＢ２は第２透明基板２０を備えている。第１透明基板１０は、第１方向Ｘに沿った側面１０１及び１０２と、第２方向Ｙに沿った側面１０３及び１０４と、を有している。第２透明基板２０は、第１方向Ｘに沿った側面２０１及び２０２と、第２方向Ｙに沿った側面２０３及び２０４と、を有している。図１に示す構成例では、平面視で、側面１０２及び２０２、側面１０３及び２０３、及び、側面１０４及び２０４は、それぞれ重畳しているが、重畳していなくてもよい。側面２０１は、平面視で、側面１０１と表示部ＤＡとの間に位置している。第１基板ＳＵＢ１は、側面１０１と側面２０１との間に延出部Ｅｘを有している。つまり、延出部Ｅｘは、第１基板ＳＵＢ１のうち第２基板ＳＵＢ２と重畳しない部分に相当する。

図１に示す構成例では、表示パネルＰＮＬは、第１方向Ｘに延びた長方形状に形成されている。つまり、側面１０１及び１０２、及び、側面２０１及び２０２は、表示パネルＰＮＬの長辺に沿って形成された側面であり、側面１０３及び１０４、及び、側面２０３及び２０４は、表示パネルＰＮＬの短辺に沿って形成された側面である。なお、表示パネルＰＮＬは、第２方向Ｙに延びた長方形状に形成されてもよいし、正方形状に形成されてもよいし、他の多角形状、あるいは、円形状、楕円形状などの他の形状に形成されてもよい。

配線基板１及びＩＣチップ２は、延出部Ｅｘ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に示す構成例では、複数の配線基板１が適用されているが、単一の配線基板１が適用されてもよい。また、複数のＩＣチップ２が適用されているが、単一のＩＣチップ２が適用されてもよい。

発光モジュール１００の詳細については後述するが、発光モジュール１００は、表示パネルＰＮＬの側面（あるいは基板側面）に沿って配置されている。図１に示す構成例では、発光モジュール１００は、平面視で延出部Ｅｘに重畳し、第２透明基板２０の側面２０１に沿って配置されている。

なお、発光モジュール１００は、表示パネルＰＮＬの他の側面に沿って配置されてもよく、例えば、他の側面１０２及び２０２に沿って配置されてもよいし、他の側面１０３及び２０３に沿って配置されてもよいし、他の側面１０４及び２０４に沿って配置されてもよい。
また、発光モジュール１００は、第１透明基板１０及び第２透明基板２０のいずれかの側面に向かって発光してもよいし、第１透明基板１０及び第２透明基板２０の双方の側面に向かって発光してもよいし、さらに他の基板（例えば後述する第３透明基板）の側面に向かって発光してもよい。但し、発光モジュール１００が側面１０３または１０４に沿って配置される場合、液晶層ＬＣのポリマー３１は、第２方向Ｙに沿って延出した筋状に形成され、且つ、液晶分子３２は、その長軸が第２方向Ｙに沿うように配向される。
また、表示装置ＤＳＰは、複数の発光モジュールを備えていてもよい。例えば、表示装置ＤＳＰは、図１に示す発光モジュール１００の他に、側面１０２及び２０２に沿って配置された他の発光モジュールを備えていてもよい。

図２は、図１に示した画素ＰＸの一例を示す平面図である。第１基板ＳＵＢ１は、複数の走査線Ｇと、複数の信号線Ｓと、スイッチング素子ＳＷと、一点鎖線で示す画素電極ＰＥと、を備えている。

複数の走査線Ｇは、第２方向Ｙに間隔を置いて並んでいる。複数の信号線Ｓは、複数の走査線Ｇと交差し、第１方向Ｘに間隔を置いて並んでいる。ここでは、走査線Ｇの延出方向を第１方向Ｘとし、信号線Ｓの延出方向を第２方向Ｙとする。本明細書において、画素ＰＸとは、隣接する２本の走査線Ｇと、隣接する２本の信号線Ｓとで規定された領域に相当する。

スイッチング素子ＳＷは、走査線Ｇ及び信号線Ｓの交差部に配置されている。スイッチング素子ＳＷは、半導体層ＳＣを備えている。半導体層ＳＣは、走査線Ｇと一体のゲート電極ＳＷＧに重畳している。信号線Ｓと一体のソース電極ＳＷＳ、及び、ドレイン電極ＳＷＤは、それぞれ半導体層ＳＣと電気的に接続されている。画素電極ＰＥは、隣接する走査線Ｇの間、及び、隣接する信号線Ｓの間に配置されている。画素電極ＰＥは、ドレイン電極ＳＷＤに重畳し、コンタクトホールＣＨ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。

図３は、図２に示した第１基板ＳＵＢ１に配置される絶縁膜ＩＬの一例を示す平面図である。絶縁膜ＩＬは、各画素ＰＸにおいて、開口部ＯＰを規定する格子状に形成されている。すなわち、絶縁膜ＩＬは、第１方向Ｘに沿って延出した部分ＩＬＸと、第２方向Ｙに沿って延出した部分ＩＬＹと、を有している。絶縁膜ＩＬは、走査線Ｇ、信号線Ｓ、及び、スイッチング素子ＳＷにそれぞれ重畳している。一点鎖線で示す画素電極ＰＥは、開口部ＯＰに重畳するように配置されている。画素電極ＰＥの周縁部は、部分ＩＬＸ及び部分ＩＬＹに重畳している。絶縁膜ＩＬは、例えば有機絶縁膜であるが、無機絶縁膜であってもよい。

図４は、図３に示した第１基板ＳＵＢ１を含む表示パネルＰＮＬの一例を示す断面図である。図４は、図３に示したＡ－Ｂ線に沿った断面図に相当する。

第１基板ＳＵＢ１は、第１透明基板１０と、絶縁膜１１及び１２と、信号線Ｓと、絶縁膜ＩＬと、容量電極Ｃと、画素電極ＰＥと、配向膜ＡＬ１と、を備えている。絶縁膜１１は、第１透明基板１０の上に配置されている。なお、図３等に示した走査線Ｇは、第１透明基板１０と絶縁膜１１との間に配置されている。信号線Ｓは、絶縁膜１１の上に配置され、絶縁膜ＩＬの部分ＩＬＹによって覆われている。容量電極Ｃは、開口部ＯＰにおいて絶縁膜１１の上に配置され、絶縁膜１２によって覆われている。また、容量電極Ｃは、部分ＩＬＹの上に配置され、部分ＩＬＹを挟んで信号線Ｓと対向している。画素電極ＰＥは、開口部ＯＰにおいて絶縁膜１２の上に配置され、配向膜ＡＬ１によって覆われている。画素電極ＰＥは、絶縁膜１２を挟んで容量電極Ｃと対向し、画素ＰＸの容量ＣＳを形成している。なお、容量電極Ｃは、画素電極ＰＥの一部に重畳する開口部を有していてもよい。図２に示したコンタクトホールＣＨは、絶縁膜１２を貫通するものである。配向膜ＡＬ１は、液晶層ＬＣに接している。

第２基板ＳＵＢ２は、第２透明基板２０と、共通電極ＣＥと、配向膜ＡＬ２と、を備えている。共通電極ＣＥは、第２透明基板２０の第１基板ＳＵＢ１と対向する側に配置され、配向膜ＡＬ２によって覆われている。なお、第２基板ＳＵＢ２において、スイッチング素子ＳＷ、走査線Ｇ、及び、信号線Ｓの直上にそれぞれ遮光層が配置されてもよい。また、第２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、透明な絶縁膜が配置されてもよい。共通電極ＣＥは、液晶層ＬＣを挟んで複数の画素電極ＰＥと対向している。また、共通電極ＣＥは、容量電極Ｃと電気的に接続されており、容量電極Ｃとは同電位である。配向膜ＡＬ２は、液晶層ＬＣに接している。
液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に配置されている。

第１透明基板１０及び第２透明基板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。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である。絶縁膜ＩＬは、例えば、アクリル樹脂などの透明な有機絶縁膜である。絶縁膜１２は、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Ｃ、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。配向膜ＡＬ１及びＡＬ２は、例えば、Ｘ－Ｙ平面に沿った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５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、点線で示す表示パネルＰＮＬの他に、導光素子ＬＧを備えている。導光素子ＬＧは、第３透明基板３０と、透明層４０と、を備えている。導光素子ＬＧは、第３方向Ｚにおいて表示パネルＰＮＬに対向している。

第３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、第３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。第３透明基板３０は、内面３０Ａと、内面３０Ａの反対側の外面３０Ｂと、側面３０１乃至３０４と、を有している。内面３０Ａ及び外面３０Ｂは、Ｘ－Ｙ平面とほぼ平行な面である。内面３０Ａは、表示パネルＰＮＬと向かい合っている。側面３０１は第１側面に相当し、側面３０２は第１側面とは反対側の第２側面に相当する。内面３０Ａは、側面３０１及び側面３０２と交差している。

図５に示す構成例では、第３透明基板３０は、表示パネルＰＮＬと同様に、第１方向Ｘに延びた長方形状に形成されている。つまり、側面３０１及び３０２は、第３透明基板３０の長辺に沿って形成された側面であり、第１方向Ｘに延出している。また、側面３０３及び３０４は、第３透明基板３０の短辺に沿って形成された側面であり、第２方向Ｙに延出している。

透明層４０は、内面３０Ａに配置されている。透明層４０は、屈折率ｎ２を有している。屈折率ｎ２は、屈折率ｎ１より低い（ｎ１＞ｎ２）。透明層４０は、第１方向Ｘに並んだ複数の帯状部４１と、複数の帯状部４１を囲む枠状部４２と、を有している。

帯状部４１の各々は、第２方向Ｙに延出している。あるいは、帯状部４１は、側面３０１の側から側面３０２の側に向かって先細るように延出している。つまり、帯状部４１の第１方向Ｘに沿った幅Ｗに関して、側面３０１の側の幅Ｗ１は、側面３０２の側の幅Ｗ２より大きい（Ｗ１＞Ｗ２）。このため、隣接する帯状部４１の第１方向Ｘに沿った間隔Ｄに関して、側面３０１の側の間隔Ｄ１は、側面３０２の側の間隔Ｄ２より小さい（Ｄ２＞Ｄ１）。隣接する帯状部４１に関して、側面３０１の側では互いに接していてもよいし、離間していてもよい。

枠状部４２は、側面３０１乃至３０４に沿って連続的に延びた枠状に形成されている。なお、枠状部４２の外縁４２Ａは、側面３０１乃至３０４よりも内側に位置している。図５に示す構成例では、枠状部４２の各部分の幅に関して、側面３０１に沿う部分の幅Ｗ１１は、側面３０２に沿う部分の幅Ｗ１２、側面３０３に沿う部分の幅Ｗ１３、及び、側面３０４に沿う部分の幅Ｗ１４の各々より大きい。幅Ｗ１２乃至Ｗ１４は、同等であってもよいし、互いに異なっていてもよい。なお、枠状部４２の幅とは、各部分の延出方向に直交する方向の長さに相当する。

帯状部４１の各々は、枠状部４２から離間している。隣接する帯状部４１の間（特に側面３０２の側）、及び、帯状部４１と枠状部４２との間では、内面３０Ａが透明層４０から露出している。

第３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。第３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。第３透明基板３０は、後述する透明接着層ＡＤにより、透明層４０を挟んで表示パネルＰＮＬ（第１透明基板１０または第２透明基板２０）に接着される。

発光モジュール１００は、複数の発光素子ＬＤと、配線基板Ｆと、を備えている。発光素子ＬＤは、それぞれ配線基板Ｆに電気的に接続されている。複数の発光素子ＬＤは、第１方向Ｘに沿って間隔をおいて並び、第２方向Ｙにおいて側面３０１と向かい合っている。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は、側面３０１に向かって発光し、出射された光は、第２方向Ｙを示す矢印の向きに沿って進行する。

図６は、図５に示した導光素子ＬＧと表示パネルＰＮＬとが重なった状態を示す平面図である。ここでは、表示パネルＰＮＬのうち、第１基板ＳＵＢ１の主要部を図示している。

帯状部４１は、側面３０１の側の第１端部４１１と、側面３０２の側の第２端部４１２と、エッジ４１３及び４１４と、を有している。第１端部４１１は、第１方向Ｘに延出している。エッジ４１３及び４１４は、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。図６に示す構成例では、帯状部４１は、第１端部４１１を底辺とし、第２端部４１２を頂点とし、エッジ４１３及び４１４を斜辺とする三角形状に形成されている。第１方向Ｘに並んだ複数の帯状部４１は、それぞれ同様の三角形状に形成されている。隣接する帯状部４１の第１端部４１１は接しているが、離間していてもよい。

なお、エッジ４１３及び４１４は、直線状に形成されてもよいし、曲線状に形成されてもよい。また、帯状部４１は、三角形状に限らず、他の多角形状に形成されてもよい。

ここで、導光素子ＬＧと表示パネルＰＮＬとが重なった状態において、特に、第１基板ＳＵＢ１の主要部と透明層４０の各部との関係に着目する。平面視において、複数の帯状部４１は表示部ＤＡに重なり、枠状部４２は非表示部ＮＤＡに重なっている。

第１基板ＳＵＢ１は、枠状部４２で囲まれた内側において、複数の走査線Ｇと、複数の画素電極ＰＥと、を備えている。複数の走査線Ｇは、第２方向Ｙにおいて、一定の間隔をおいて並んでいる。複数の画素電極ＰＥは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにおいて、それぞれ一定の間隔をおいて並んでいる。

複数の走査線Ｇは、側面３０１の側において枠状部４２に最も近接する第１走査線Ｇ１と、側面３０２の側において枠状部４２に最も近接する第２走査線Ｇ２と、第１走査線Ｇ１に隣接する走査線Ｇ３と、第２走査線Ｇ２に隣接する走査線Ｇ４と、を有している。複数の画素電極ＰＥは、側面３０１の側において枠状部４２に最も近接する第１画素電極ＰＥ１と、側面３０２の側において枠状部４２に最も近接する第２画素電極ＰＥ２と、を有している。

第１画素電極ＰＥ１は、第１走査線Ｇ１と走査線Ｇ３との間に位置している。第２画素電極ＰＥ２は、走査線Ｇ４と第２走査線Ｇ２との間に位置している。第１走査線Ｇ１は、側面３０１の側において枠状部４２と第１画素電極ＰＥ１との間に位置している。第２走査線Ｇ２は、側面３０２の側において第２画素電極ＰＥ２と枠状部４２との間に位置している。

なお、第１走査線Ｇ１及び第２走査線Ｇ２のいずれか一方は、表示部ＤＡに位置するスイッチング素子の制御に関与しないダミー線の場合があり得る。例えば、第１走査線Ｇ１が第１画素電極ＰＥ１を制御するスイッチング素子と電気的に接続されている場合、第２画素電極ＰＥ２を制御するスイッチング素子は、走査線Ｇ４と電気的に接続され、第２走査線Ｇ２はダミー線に相当する。

帯状部４１の各々は、複数の走査線Ｇ及び複数の画素電極ＰＥと交差している。画素電極ＰＥの各々は、隣接する２つの帯状部４１に重なっている。換言すると、１つの帯状部４１は、第１方向Ｘに隣接する２つの画素電極ＰＥに跨って配置されている。また、画素電極ＰＥの各々は、透明層４０が存在しない透明層４０の開口部４０Ａに重なっている。開口部４０Ａとは、隣接する帯状部４１の隙間、あるいは、内面３０Ａのうち透明層４０から露出した領域に相当する。

表示部ＤＡにおいて、第１画素電極ＰＥ１及び第２画素電極ＰＥ２に着目する。第１画素電極ＰＥ１が帯状部４１に重なる面積は、第２画素電極ＰＥ２が帯状部４１に重なる面積より大きい。また、第１画素電極ＰＥ１が開口部４０Ａに重なる面積は、第２画素電極ＰＥ２が開口部４０Ａに重なる面積より小さい。後述するが、帯状部４１を含む透明層４０に重なる領域は発光素子ＬＤからの光がほとんど入射しない領域に相当し、開口部４０Ａに重なる領域は発光素子ＬＤからの光が入射可能な領域に相当する。

図７は、帯状部４１の第１端部４１１を拡大した平面図である。第１端部４１１は、第１走査線Ｇ１に重なっている。すなわち、第１走査線Ｇ１は、第１方向Ｘに沿ったエッジＧ１Ａ及びＧ１Ｂを有している。第１走査線Ｇ１の中心線Ｇ１Ｃは、エッジＧ１Ａ及びエッジＧ１Ｂの各々から等距離に位置している。第１方向Ｘに延出する第１端部４１１は、エッジＧ１ＡとエッジＧ１Ｂとの間に位置している。また、第１端部４１１は、中心線Ｇ１Ｃに重なる場合もあり得る。
第２方向Ｙにおいて、第１端部４１１と枠状部４２との間隔Ｄ１１は、隣接する走査線Ｇ１及びＧ３の間隔Ｄ１０より小さい。

図８は、帯状部４１の第２端部４１２を拡大した平面図である。第２端部４１２は、第２走査線Ｇ２に重なっている。すなわち、第２走査線Ｇ２は、第１方向Ｘに沿ったエッジＧ２Ａ及びＧ２Ｂを有している。第２走査線Ｇ２の中心線Ｇ２Ｃは、エッジＧ２Ａ及びエッジＧ２Ｂの各々から等距離に位置している。第２端部４１２は、エッジＧ２ＡとエッジＧ２Ｂとの間に位置している。また、第２端部４１２は、中心線Ｇ２Ｃに重なる場合もあり得る。なお、第２端部４１２は、走査線Ｇ４に重なっていてもよい。
第２方向Ｙにおいて、第２端部４１２と枠状部４２との間隔Ｄ１２は、隣接する走査線Ｇ２及びＧ４の間隔Ｄ１０より小さい。

図９は、表示装置ＤＳＰの第２方向Ｙに沿った断面図である。図９は、図６に示したＣ－Ｄ線に沿った断面図に相当する。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９に示す構成例は、第３透明基板３０が透明接着層ＡＤにより第２透明基板２０に接着された例に相当する。つまり、内面３０Ａは、第３方向Ｚにおいて第２透明基板２０に対向している。帯状部４１及び枠状部４２を含む透明層４０は、第２透明基板２０と第３透明基板３０との間に位置し、内面３０Ａに接している。透明接着層ＡＤは、第２透明基板２０のほぼ全面に接し、また、透明層４０を覆っている。枠状部４２の外縁４２Ａと側面３０１との間、外縁４２Ａと側面３０２との間、及び、帯状部４１と枠状部４２との間においては、透明接着層ＡＤは、内面３０Ａに接している。

シールＳＥは、第３方向Ｚにおいて枠状部４２に重なっている。第２透明基板２０は、第２方向Ｙにおいて、シールＳＥから側面３０１に向かって延出した第１部分２１１と、シールＳＥから側面３０２に向かって延出した第２部分２１２と、を有している。側面３０１は、側面２０１の直上に位置している。第１部分２１１は、第２透明基板２０のうち、側面２０１とシールＳＥとの間の領域に相当する。側面３０２は、側面１０２及び２０２の直上に位置している。第２部分２１２は、第２透明基板２０のうち、側面２０２とシールＳＥとの間の領域に相当する。

側面３０１の側においては、枠状部４２は、液晶層ＬＣ、シールＳＥ、及び、第１部分２１１に重なっている。また、外縁４２Ａと側面３０１との間の透明接着層ＡＤは、第１部分２１１に重なっている。第１部分２１１と第１透明基板１０との間には空気層が介在している。

側面３０２の側においては、枠状部４２は、第２部分２１２に重なることなく、液晶層ＬＣ及びシールＳＥに重なっている。また、外縁４２Ａと側面３０２との間の透明接着層ＡＤは、第２部分２１２に重なっている。第２部分２１２と第１透明基板１０との間には空気層が介在している。

表示部ＤＡでは、複数の画素電極ＰＥ、液晶層ＬＣ、及び、共通電極ＣＥは、第３方向Ｚおいて帯状部４１に重なっている。非表示部ＮＤＡには、表示に寄与しないダミーの画素電極が配置される場合があるが、図示を省略している。

第１透明基板１０、第２透明基板２０、及び、透明接着層ＡＤの各々の屈折率は、第３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。

発光モジュール１００において、発光素子ＬＤは、第２方向Ｙにおいて側面３０１と対向している。図９に示す構成例では、発光素子ＬＤは、側面２０１と対向することなく側面３０１と対向しているが、側面２０１及び側面３０１の双方と対向していてもよい。

次に、図９を参照しながら、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、側面３０１に向けて光Ｌ１を出射する。発光素子ＬＤと側面３０１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、側面３０１で屈折し、第３透明基板３０に入射する。第３透明基板３０に入射した光Ｌ１のうち、第３透明基板３０から透明層４０に向かって進行する光は、第３透明基板３０と透明層４０との界面で反射される。また、第３透明基板３０に入射した光Ｌ１のうち、外面３０Ｂに向かって進行する光は、第３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、透明層４０が存在する領域では、繰り返し反射されながら第３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（図６に示した開口部４０Ａ）、つまり、第３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、第３透明基板３０の内面３０Ａから出射し、透明接着層ＡＤを介して第２透明基板２０を透過する。つまり、このような光Ｌ１の一部は、表示パネルＰＮＬに入射する。

発光素子ＬＤに近接した領域（側面３０１の側）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（側面３０２の側）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６に示したように、隣接する帯状部４１の隙間から光Ｌ１が表示パネルＰＮＬに入射可能である。

表示パネルＰＮＬに入射した光Ｌ１は、透明状態の画素（画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間の電位差がしきい値未満である画素）を透過し、散乱状態の画素（画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間の電位差がしきい値以上である画素）で散乱される。

このように第２透明基板２０に導光素子ＬＧが接着された表示装置ＤＳＰにおいては、第１透明基板１０の側から観察可能であるとともに、第３透明基板３０の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、第１透明基板１０の側から観察した場合であっても、第３透明基板３０の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。

図１０は、表示装置ＤＳＰの第１方向Ｘに沿った断面図である。図１０は、図６に示したＥ－Ｆ線に沿った断面図に相当する。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。
シールＳＥは、第３方向Ｚにおいて枠状部４２に重なっている。第２透明基板２０は、第１方向Ｘにおいて、シールＳＥから側面３０３に向かって延出した第３部分２１３と、シールＳＥから側面３０４に向かって延出した第４部分２１４と、を有している。側面３０３は、側面１０３及び２０３の直上に位置している。第３部分２１３は、第２透明基板２０のうち、側面２０３とシールＳＥとの間の領域に相当する。側面３０４は、側面１０４及び２０４の直上に位置している。第４部分２１４は、第２透明基板２０のうち、側面２０４とシールＳＥとの間の領域に相当する。

側面３０３の側においては、枠状部４２は、第３部分２１３に重なることなく、液晶層ＬＣ及びシールＳＥに重なっている。また、外縁４２Ａと側面３０３との間の透明接着層ＡＤは、第３部分２１３に重なっている。第３部分２１３と第１透明基板１０との間には空気層が介在している。

側面３０４の側においては、枠状部４２は、第４部分２１４に重なることなく、液晶層ＬＣ及びシールＳＥに重なっている。また、外縁４２Ａと側面３０４との間の透明接着層ＡＤは、第４部分２１４に重なっている。第４部分２１４と第１透明基板１０との間には空気層が介在している。

ここで、発光素子ＬＤからの光Ｌ１に関して、表示パネルＰＮＬへの入射の抑制、及び、入射の促進について図１１及び図１２を参照しながら説明する。

図１１は、第１画素電極ＰＥ１を含む表示装置ＤＳＰの断面図である。図１１は、図６に示したＧ－Ｈ線に沿った断面図に相当する。
第１画素電極ＰＥ１は、第３方向Ｚにおいて２つの帯状部４１と重なっている。また、第１画素電極ＰＥ１は、第３方向Ｚにおいて開口部４０Ａと重なっている。開口部４０Ａは、第１方向Ｘに沿った幅Ｗ２１を有している。幅Ｗ２１は、隣接する帯状部４１の間隔に相当する。

図１２は、第２画素電極ＰＥ２を含む表示装置ＤＳＰの断面図である。図１２は、図６に示したＩ－Ｊ線に沿った断面図に相当する。
第２画素電極ＰＥ２は、第３方向Ｚにおいて２つの帯状部４１と重なっている。また、第２画素電極ＰＥ２は、第３方向Ｚにおいて開口部４０Ａと重なっている。開口部４０Ａは、第１方向Ｘに沿った幅Ｗ２２を有している。幅Ｗ２２は、幅Ｗ２１より大きい。換言すると、第２画素電極ＰＥ２に重なる帯状部４１の面積は、第１画素電極ＰＥ１に重なる帯状部４１の面積より小さい。

第３透明基板３０を第２方向Ｙに沿って伝播する光Ｌ１は、上記の通り、第３透明基板３０と透明層４０との界面で全反射され、開口部４０Ａにおいて液晶層ＬＣに入射可能となる。このため、比較的小さな開口部４０Ａと第１画素電極ＰＥ１との間の液晶層ＬＣへの光Ｌ１の入射が抑制され、比較的大きな開口部４０Ａと第２画素電極ＰＥ２との間の液晶層ＬＣへの光Ｌ１の入射が促進される。

ここで、第１画素電極ＰＥ１の上の液晶層ＬＣに入射する光Ｌ１の照明光量と、第２画素電極ＰＥ２の上の液晶層ＬＣに入射する光Ｌ１の照明光量とを比較する。発光素子ＬＤに近接した領域における光Ｌ１の輝度を第１輝度と称し、発光素子ＬＤから離間した領域における光Ｌ１の輝度を第２輝度と称する。発光素子ＬＤからの光Ｌ１は発光素子ＬＤから離間するにしたがって減衰するため、第２輝度は第１輝度より低い。

上記の通り、第１画素電極ＰＥ１と透明層４０とが重なる面積は、第２画素電極ＰＥ２と透明層４０とが重なる面積より大きい。つまり、光Ｌ１が第１画素電極ＰＥ１の上に入射可能な開口部４０Ａの面積は、光Ｌ１が第２画素電極ＰＥ２の上に入射可能な開口部４０Ａの面積より小さい。一方で、第１画素電極ＰＥ１の上に入射可能な光Ｌ１の第１輝度は、第２画素電極ＰＥ２に入射可能な光Ｌ１の第２輝度より高い。このため、第１画素電極ＰＥ１及び第２画素電極ＰＥ２における照明光量を同等化することができる。

このように、本実施形態によれば、側面３０１に近接する領域では、画素電極ＰＥに重なる透明層４０の面積が大きく、表示パネルＰＮＬへの入射が抑制される。一方で、側面３０２の近接する領域では、画素電極ＰＥに重なる透明層４０の面積が小さく、表示パネルＰＮＬへの光Ｌ１の入射が促進される。

また、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とが重なる面積は、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、表示部ＤＡのほぼ全域に亘って、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。つまり、表示装置ＤＳＰの面内での輝度の均一性を向上することができる。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。

また、本実施形態によれば、透明層４０のうち、帯状部４１は、枠状部４２から離間している。このため、透明層４０をパターニングする際、帯状部４１の各々を所望の形状に加工しやすくなる。また、帯状部４１の形状のばらつきに起因した輝度ムラの発生を抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、枠状部４２の外縁４２Ａは、第３透明基板３０の側面３０１乃至３０４の各々よりも内側に位置している。このため、透明層４０をパターニングした後に、第３透明基板３０をカットする際、透明層４０の影響を受けずに、スムースにカットすることができる。

また、外縁４２Ａと側面３０１乃至３０４との間には、透明接着層ＡＤが存在するもの、透明層４０が存在しない。しかしながら、このような透明層４０が存在しない領域においては、第１透明基板１０と第２透明基板２０と間に空気層が介在している。このため、透明接着層ＡＤを透過して第２透明基板２０に到達した光Ｌ１は、第２透明基板２０と空気層との界面で反射される。つまり、光Ｌ１の外部への漏れ出しを抑制することができ、光の損失が抑制される。

また、本実施形態によれば、透明層４０のうち、枠状部４２が非表示部ＮＤＡに配置されているため、光Ｌ１が非表示部ＮＤＡに位置する各種配線やシールに向かって入射するのを抑制することができる。このため、非表示部ＮＤＡでの不所望な散乱や、不所望な吸収による光の損失が抑制される。

図１３は、導光素子ＬＧと第１基板ＳＵＢ１の主要部とが重なった状態の他の構成例を示す平面図である。
図１３に示す構成例は、図６に示した構成例と比較して、帯状部４１の各々が台形状に形成された点で相違している。すなわち、第１端部４１１及び第２端部４１２の各々は、第１方向Ｘに延出している。第１端部４１１が台形の下底に相当し、第２端部４１２が台形の上底に相当する。このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。

図１４は、入光部からの距離に対する輝度の関係を示す図である。図の横軸は、入光部である側面３０１からの第２方向Ｙに沿った距離を示している。図の縦軸は、全画素ＰＸを散乱状態に設定した場合の散乱輝度を示している。

図中のＲｅｆで示す線は、透明層４０を備えていない導光素子ＬＧを適用した比較例に相当する。側面３０１の近傍において、輝度のピークが出現し、側面３０１から離れるにしたがって急激に輝度が低下している。側面３０１の近傍と、側面３０２の近傍とでは、大きな輝度差が生じていることが確認された。

図中のＡで示す線は、図６に示したような三角形状の帯状部４１を備えた導光素子ＬＧを適用した構成例に相当する。図中のＢで示す線は、図１３に示したような台形状の帯状部４１を備えた導光素子ＬＧを適用した構成例に相当する。いずれの場合も、側面３０１の近傍に大きな輝度のピークは出現せず、また、急激な輝度の低下も抑制されている。そして、側面３０１の近傍と、側面３０２の近傍との輝度差は、比較例より低減されていることが確認された。

図１５は、他の構成例における表示装置ＤＳＰの第２方向Ｙに沿った断面図である。図１５は、図６に示したＣ－Ｄ線に沿った断面図に相当する。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１５に示す構成例は、第３透明基板３０が透明接着層ＡＤにより第１透明基板１０に接着された例に相当する。つまり、内面３０Ａは、第３方向Ｚにおいて第１透明基板１０に対向している。帯状部４１及び枠状部４２を含む透明層４０は、第１透明基板１０と第３透明基板３０との間に位置し、内面３０Ａに接している。透明接着層ＡＤは、第１透明基板１０のほぼ全面に接し、また、透明層４０を覆っている。枠状部４２の外縁４２Ａと側面３０１との間、外縁４２Ａと側面３０２との間、及び、帯状部４１と枠状部４２との間においては、透明接着層ＡＤは、内面３０Ａに接している。

このように第１透明基板１０に導光素子ＬＧが接着された表示装置ＤＳＰにおいては、第２透明基板２０の側から観察可能であるとともに、第３透明基板３０の側からも観察可能である。また、表示装置ＤＳＰは、第２透明基板２０の側から観察した場合であっても、第３透明基板３０の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。

このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施形態によれば、輝度の均一性を向上することが可能な表示装置を提供することができる。

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 ＰＮＬ…表示パネル
ＤＡ…表示部 ＮＤＡ…非表示部 ＰＸ…画素
ＳＵＢ１…第１基板 ＰＥ…画素電極 ＳＵＢ２…第２基板 ＣＥ…共通電極
ＬＣ…液晶層 ３１…ポリマー ３２…液晶分子
ＬＧ…導光素子 ＡＤ…透明接着層
１０…第１透明基板 ２０…第２透明基板 ３０…第３透明基板
３０Ａ…内面 ３０１乃至３０４…側面
４０…透明層 ４１…帯状部 ４１１…第１端部 ４１２…第２端部
４２…枠状部 ４２Ａ…外縁
１００…発光モジュール ＬＤ…発光素子

Claims (12)

1. 第１透明基板と、前記第１透明基板の上において複数の画素の各々に配置された画素電極と、を備えた第１基板と、
   第２透明基板と、前記複数の画素に亘って配置された共通電極と、を備えた第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、筋状のポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、
   第１側面と、前記第１側面とは反対側の第２側面と、前記第１側面と前記第２側面とに交差し、かつ前記第１透明基板または前記第２透明基板に対向する側に位置する内面と、を有する第３透明基板と、
   前記内面に配置され、前記第３透明基板の屈折率よりも低い屈折率を有する透明層と、
   前記第１側面に沿って配置された発光素子と、を備え、
   前記透明層は、前記第１側面から前記第２側面に向かって延出した帯状部と、前記帯状部を囲む枠状に形成された枠状部と、を備え、
   前記帯状部は、前記枠状部から離間し、
   前記帯状部の前記第１側面の側の幅は、前記帯状部の前記第２側面の側の幅よりも大きい、表示装置。
2. 前記第１基板は、平面視において、前記枠状部で囲まれた内側に複数の走査線を備え、
   前記複数の走査線は、それぞれ第１方向に延出し、前記第１方向と交差する第２方向に間隔をおいて並び、
   前記帯状部は、前記第１側面の側に第１端部を有し、
   前記第２方向において、前記第１端部と前記枠状部との間隔は、前記走査線の間隔より小さい、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記複数の走査線は、前記第１側面の側において前記枠状部に最も近接する第１走査線を有し、
   前記第１端部は、前記第１走査線に重なっている、請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第１基板は、平面視において、前記枠状部で囲まれた内側に複数の走査線を備え、
   前記複数の走査線は、それぞれ第１方向に延出し、前記第１方向と交差する第２方向に間隔をおいて並び、
   前記帯状部は、前記第２側面の側に第２端部を有し、
   前記第２方向において、前記第２端部と前記枠状部との間隔は、前記走査線の間隔より小さい、請求項１に記載の表示装置。
5. 前記複数の走査線は、前記第２側面の側において前記枠状部に最も近接する第２走査線を有し、
   前記第２端部は、前記第２走査線に重なっている、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記帯状部は、前記第１側面の側の底辺と、前記第２側面の側の頂点とを有し、三角形状に形成されている、請求項１に記載の表示装置。
7. 前記枠状部の外縁は、前記第１側面及び前記第２側面よりも内側に位置している、請求項１に記載の表示装置。
8. さらに、前記透明層を覆う透明接着層を備え、
   前記透明接着層は、前記外縁と前記第１側面との間、及び、前記外縁と前記第２側面との間において前記内面に接している、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記透明接着層は、前記第２透明基板に接着されている、請求項８に記載の表示装置。
10. 前記透明接着層は、前記第１透明基板に接着されている、請求項８に記載の表示装置。
11. さらに、前記第１基板と前記第２基板とを接着し前記液晶層を封止するシールを備え、
    前記第２透明基板は、前記シールから前記第１側面に向かって延出した第１部分を有し、
    前記枠状部は、前記シール及び前記第１部分に重なっている、請求項７に記載の表示装置。
12. さらに、前記第１基板と前記第２基板とを接着し前記液晶層を封止するシールを備え、
    前記第２透明基板は、前記シールから前記第２側面に向かって延出した第２部分を有し、
    前記枠状部は、前記第２部分に重なることなく、前記シールに重なっている、請求項７に記載の表示装置。

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