JP2025009436A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像の輝度が均一、かつ、モアレの発生を抑制することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】 表示装置は、第１基板と、第２基板と、高分子分散液晶を有する液晶層と、を備える、表示パネルと、複数の発光素子と、導光素子と、を備え、前記導光素子は、第３基材と、前記第３基材の屈折率より低い屈折率を有する、透明層と、前記透明層と重畳して設けられる、透明接着層と、を備え、前記複数の発光素子は、前記第３基材の第１側面に隣接して配置され、前記透明層の第１厚さは、前記第１側面から前記第１側面の反対側の第２側面に向かって減少し、前記透明接着層の第２厚さは、前記第１側面から前記第２側面に向かって増大する。
【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。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。

このような問題を解決するために、二等辺三角形形状に設けられた低屈折率の透明層を有する導光素子を、液晶パネル上に設ける表示装置が開発されている（特許文献３及び特許文献４参照）。

しかしながら、特許文献３及び特許文献４に示される表示装置では、当該二等辺三角形形状の透明層及び画素の間でモアレを起こしてしまうという、新たな問題が発生している。

特開２０１９－０３２４１１号公報 特開２０２０－０１６７２４号公報 特開２０２２－１７４５５６号公報 国際公開第２０２２／１５８４７７号 国際公開第２０２２／１５８４７８号 国際公開第２０２０／０２２１１２号 特開２０２０－１４８９５５号公報

本実施形態の目的は、画像の輝度が均一、かつ、モアレの発生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。

一実施形態に係る表示装置は、
第１基板と、第２基板と、高分子分散液晶を有する液晶層と、を備える、表示パネルと、
複数の発光素子と、
導光素子と、
を備え、
前記導光素子は、
第３基材と、
前記第３基材の屈折率より低い屈折率を有する、透明層と、
前記透明層と重畳して設けられる、透明接着層と、
を備え、
前記複数の発光素子は、前記第３基材の第１側面に隣接して配置され、
前記透明層の第１厚さは、前記第１側面から前記第１側面の反対側の第２側面に向かって減少し、
前記透明接着層の第２厚さは、前記第１側面から前記第２側面に向かって増大する。

図１は、実施形態の表示装置の概略的な構成を示す平面図である。 図２は、図１に示した表示パネルの概略的な構成を示す断面図である。 図３は、表示装置の主要部を示す分解斜視図である。 図４は、表示装置の概略的な構成の一例を示す断面図である。 図５は、表示装置の概略的な構成の一例を示す断面図である。 図６は、低屈折率の材料層における、厚さ及び反射率の関係を示すシミュレーション結果である。 図７は、図６に示されるシミュレーション結果において、厚さ３００ｎｍ、６００ｎｍ、８００ｎｍ、及び１０００ｎｍのときの反射率との関係を示す図である。 図８は、光の波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ（λ）［ｎｍ］）、光の入射角（Ｉｎｃｉｄｅｎｔ Ａｎｇｌｅ［°］）、及び透過率（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）の関係を示す図である。 図９は、透明層の厚さ及び透過率の関係を示す図である。 図１０は、図９に基づいて得られた、透明層の厚さ及び透過率の関係を示す図である。 図１１は、透明層の概略的な構成例の一例を示す断面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、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、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。

本明細書で述べる実施形態は、一般的なものでなく、本発明の同一又は対応する特別な技術的特徴について説明する実施形態である。以下、図面を参照しながら一実施形態に係る表示装置について詳細に説明する。

本実施形態においては、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３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向を上又は上方と定義し、第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向とは反対側の方向を下又は下方と定義する。なお第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚを、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向と呼ぶこともある。

また、「第１部材の上方の第２部材」及び「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、又は第１部材から離れて位置していてもよい。後者の場合、第１部材と第２部材との間に、第３の部材が介在していてもよい。一方、「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部材に接している。

また、第３方向Ｚの矢印の先端側に表示装置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。第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ－Ｚ平面、あるいは第２方向Ｙ及び第３方向Ｚによって規定されるＹ－Ｚ平面における表示装置の断面を見ることを断面視という。

［実施形態］
図１は、実施形態の表示装置の概略的な構成を示す平面図である。
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ＩＣＰと、配線基板ＦＰＣ１と、を備えている。

表示パネルＰＮＬは、基板ＳＵＢ１と、基板ＳＵＢ２と、液晶層ＬＣと、シールＳＡＬと、を備えている。基板ＳＵＢ１及び基板ＳＵＢ２は、Ｘ－Ｙ平面と平行な平板状に形成されている。基板ＳＵＢ１及び基板ＳＵＢ２は、平面視で、重畳している。基板ＳＵＢ１及び基板ＳＵＢ２は、シールＳＡＬによって接着されている。液晶層ＬＣは、基板ＳＵＢ１と基板ＳＵＢ２との間に保持され、シールＳＡＬ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ＰＬＭと、液晶分子ＬＣＭ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ＰＬＭは、液晶性ポリマーである。ポリマーＰＬＭ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ＬＣＭは、ポリマーＰＬＭ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ＰＬＭ及び液晶分子ＬＣＭのそれぞれは、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ＰＬＭの電界に対する応答性は、液晶分子ＬＣＭの電界に対する応答性より低い。

一例では、ポリマーＰＬＭ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ＬＣＭ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ＰＬＭ及び液晶分子ＬＣＭ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ＰＬＭ及び液晶分子ＬＣＭ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領域ＤＡと、表示領域ＤＡを囲む額縁状の非表示領域ＮＤＡと、を備えている。シールＳＡＬは、非表示領域ＮＤＡに位置している。表示領域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、画素ＰＸのそれぞれは、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ＧＬ及び信号線ＳＬと電気的に接続されている。

図示はしないが、複数の走査線ＧＬは、第１方向Ｘに沿って延伸し、第２方向Ｙに沿って並んで配列されている。図１に示すように、１つの走査線ＧＬは、第１方向Ｘに並んだ画素ＰＸのそれぞれ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。

図示はしないが、複数の信号線ＳＬは、第２方向Ｙに平行な方向に沿って延伸し、第１方向Ｘに沿って並んで配列されている。図１に示すように、１つの信号線ＳＬは、第２方向Ｙに並んだ画素ＰＸのそれぞれ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ＳＬは、走査線ＧＬと交差している。

複数の画素ＰＸのそれぞれは、隣り合う２つの信号線ＳＬ及び隣り合う２つの走査線ＧＬで区画された領域を占めている。つまり、複数の画素ＰＸは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙそれぞれに沿って、所定のピッチで配列されている。第１方向Ｘに沿う画素ＰＸのピッチは、信号線ＳＬのピッチに等しい。第２方向Ｙに沿う画素ＰＸのピッチは、走査線ＧＬのピッチに等しい。

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のそれぞれは、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ＬＣＭ）を駆動している。

走査線ＧＬ、信号線ＳＬ、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥは、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。

基板ＳＵＢ１は、第１方向Ｘに沿って延伸する端部Ｅ１１及び端部Ｅ１４、第２方向Ｙに沿って延伸する端部Ｅ１２及び端部Ｅ１３を有している。基板ＳＵＢ２は、第１方向Ｘに沿って延伸する端部Ｅ２１及び端部Ｅ２４、第２方向Ｙに沿って延伸する端部Ｅ２２及び端部Ｅ２３を有している。

図１に示した例では、平面視で、端部Ｅ１２及び端部Ｅ２２、端部Ｅ１３及び端部Ｅ２３、並びに、端部Ｅ１４及び端部Ｅ２４は、それぞれ重畳しているが、重畳していなくてもよい。端部Ｅ２１は、平面視で、端部Ｅ１１及び表示領域ＤＡの間に位置している。基板ＳＵＢ１は、端部Ｅ１１及び端部Ｅ２１の間に延伸領域Ｅｘを有している。

ＩＣチップＩＣＰ及び配線基板ＦＰＣ１は、それぞれ延伸領域Ｅｘに接続されている。ＩＣチップＩＣＰ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ＦＰＣ１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ＩＣＰは、配線基板ＦＰＣ１に接続されていてもよい。ＩＣチップＩＣＰ及び配線基板ＦＰＣ１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の概略的な構成を示す断面図である。
基板ＳＵＢ１は、基材ＢＡ１と、絶縁層ＩＮＳ１と、絶縁層ＩＮＳ２と、容量電極ＣＳＥ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。基板ＳＵＢ１は、さらに、図１に示した走査線ＧＬ及び信号線ＳＬを備えている。

基材ＢＡ１は、透光性を有する材料で形成されている。基材ＢＡ１は、主面（下面）Ｂ１Ａと、主面１０Ａの反対側の主面（上面）Ｂ１Ｂと、を備えている。スイッチング素子ＳＷは、主面Ｂ１Ｂに配置されている。

絶縁層ＩＮＳ１は、スイッチング素子ＳＷを覆っている。容量電極ＣＳＥは、絶縁層ＩＮＳ１及び絶縁層ＩＮＳ２の間に位置している。画素電極ＰＥは、絶縁層ＩＮＳ２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ＣＳＥ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、絶縁層ＩＮＳ２を挟んで、容量電極ＣＳＥ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。

基板ＳＵＢ２は、基材ＢＡ２と、遮光層ＢＭと、共通電極ＣＥと、配向膜ＡＬ２と、を備えている。

基材ＢＡ２は、透光性を有する材料で形成されている。基材ＢＡ２は、主面（下面）Ｂ２Ａと、主面Ｂ２Ａの反対側の主面（上面）Ｂ２Ｂと、を備えている。基材ＢＡ２の主面Ｂ２Ａは、基材ＢＡ１の主面Ｂ２Ｂと向かい合っている。遮光層ＢＭ及び共通電極ＣＥは、主面Ｂ２Ａ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ＧＬ及び信号線ＳＬ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ＣＳＥと電気的に接続されており、容量電極ＣＳＥ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Ｂ１Ｂと主面Ｂ２Ａとの間に位置し、配向膜ＡＬ１及び配向膜ＡＬ２に接している。

基材ＢＡ１及び基材ＢＡ２は、ガラスやプラスチックなどの絶縁基材である。主面Ｂ１Ａ、主面Ｂ１Ｂ、主面Ｂ２Ａ、及び主面Ｂ２Ｂは、Ｘ－Ｙ平面とほぼ平行な面である。

絶縁層ＩＮＳ１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、絶縁層ＩＮＳ１は、無機絶縁層及び有機絶縁
層を含んでいる。絶縁層ＩＮＳ２は、シリコン窒化物などの無機絶縁層である。

容量電極ＣＳＥ、画素電極ＰＥ、及び、共通電極ＣＥは、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：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（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）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及び配向膜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及び配向膜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、表示装置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。基板ＳＵＢ１、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ＦＰＣ２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、赤発光素子、緑発光素子、及び、青発光素子を備えている。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、基材ＢＡ３と、透明層ＬＲＩと、を備えている。
基材ＢＡ３は、透光性を有する材料で形成されている。基材ＢＡ３は、ガラスやプラスチックなどの絶縁基材であり、屈折率ｎ１を有している。一例では、基材ＢＡ３は、複数の基材を貼り合わせたものではなく、単一基材である。

基材ＢＡ３は、主面（下面）Ｂ３Ａと、主面Ｂ３Ａの反対側の主面（上面）Ｂ３Ｂ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Ｂ３Ａ及び主面Ｂ３Ｂは、Ｘ－Ｙ平面とほぼ平行な面である。主面Ｂ３Ａは、基材ＢＡ２の主面Ｂ２Ｂ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。

基材ＢＡ３は、後述するように、透明層ＬＲＩを挟んで基材ＢＡ２に接着される。なお、図３に示す例では、第１側面ＳＳ１は、基板ＳＵＢ２の端部Ｅ２１の直上に位置しているが、延伸領域Ｅｘの直上に位置していてもよいし、端部Ｅ１１よりもさらに外側に位置していてもよい。

透明層ＬＲＩは、主面Ｂ３Ａに亘って配置されている。透明層ＬＲＩは、いわゆるベタ膜である。しかしながら、透明層ＬＲＩの厚さは、第１側面ＳＳ１から第４側面ＳＳ４に向かって変化している。透明層ＬＲＩの膜厚の詳細については後述する。

基材ＢＡ３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ＬＲＩ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。透明層ＬＲＩは、基材ＢＡ３の屈折率ｎ１より低い屈折率ｎ２を有している。基材ＢＡ３の屈折率ｎ１は約１．５程度であり、透明層ＬＲＩの屈折率ｎ２は１．０乃至１．４程度である。

図４は、表示装置の概略的な構成の一例を示す断面図である。図４の表示装置ＤＳＰにおいては、説明に必要な構成要素のみを示している。

基材ＢＡ２及び基材ＢＡ３の間に、透明層ＬＲＩ及び透明接着層ＴＭＳの積層体が設けられている。透明層ＬＲＩの厚さを、厚さｔｃとする。厚さｔｃは、第１側面ＳＳ１から第４側面ＳＳ４に向かって、大きくなる。第１側面ＳＳ１及び第４側面ＳＳ４における厚さｔｃを、それぞれ、厚さｔｃ１及び厚さｔｃ２とする。厚さｔｃ２は、厚さｔｃ１より大きい（ｔｃ２＞ｔｃ１）。

透明接着層ＴＭＳの厚さを、厚さｔｋとする、厚さｔｋは、第１側面ＳＳ１から第４側面ＳＳ４に向かって、小さくなる。第１側面ＳＳ１及び第４側面ＳＳ４における厚さｔｋを、それぞれ、厚さｔｋ１及び厚さｔｋ２とする。厚さｔｋ２は、厚さｔｋ１より小さい（ｔｃ２＜ｔｃ１）。

透明層ＬＲＩの厚さｔｃ及び透明接着層ＴＭＳの厚さｔｋの和は、第１側面ＳＳ１及び第４側面ＳＳ４に亘って一定である。すなわち、表示パネルＰＮＬ及び基材ＢＡ３の間隔は一定である。

ここで、透明層ＬＲＩの機能について説明する。透明層ＬＲＩは、発光素子ＬＤから出射され、第１側面ＳＳ１に入射した光を、第４側面ＳＳ４側に導光させる機能を有している。

図５は、表示装置の概略的な構成の一例の断面構成を示す図である。図５に示す表示装置ＤＳＰでは、透明層ＬＲＩは、発光素子ＬＤからの距離に応じて、密度が変化する。以下詳細に説明する。

発光素子ＬＤから出射した光ＬＴは、基材ＢＡ３の第１側面ＳＳ１に入射する。第１側面ＳＳ１に入射した光ＬＴは、主面Ｂ３Ｂ及び透明層ＬＲＩで反射しながら、基材ＢＡ３内部を導光する。主面Ｂ３Ｂは、基材ＢＡ３及び空気層との界面である。

上述の通り、光ＬＴは、主面Ｂ３Ｂ及び透明層ＬＲＩで反射する。しかし、主面Ｂ３Ａのうち、透明層ＬＲＩが設けられていない領域ＮＬＲを通る場合は、領域ＮＬＲを通って表示パネルＰＮＬに入射する。なお光ＬＴは、透明層ＬＲＩを通って表示パネルＰＮＬに入射することもある。

透明層ＬＲＩで反射することにより、光ＬＴを、入射面である第１側面ＳＳ１から、第１側面ＳＳ１に対向する第４側面ＳＳ４まで導光させることができる。領域ＮＬＲで表示パネルＰＮＬに入射した光ＬＴは、表示パネルＰＮＬの液晶層ＬＣで拡散又は透過する。これにより、表示装置ＤＳＰに画像が表示される。

発光素子ＬＤからの距離に応じて、透明層ＬＲＩの密度を変化させる。具体的には、発光素子ＬＤに近ければ近いほど、透明層ＬＲＩの面積を大きくする。これにより、発光素子ＬＤに近い領域では、透明層ＬＲＩで反射する光ＬＴの量が、表示パネルＰＮＬに入射する光ＬＴの量より大きくなる。

一方、上述の通り、発光素子ＬＤから遠い領域では、透明層ＬＲＩの面積が小さくなる。これにより、発光素子ＬＤから遠い領域では、表示パネルＰＮＬに入射する光ＬＴの量の方が、透明層ＬＲＩにより反射する光ＬＴの量より大きくなる。

透明層ＬＲＩの面積を変えるためには、透明層ＬＲＩを、例えば、三角形状の帯部として設けることが好適である。発光素子ＬＤに近い領域に、当該三角形の底辺を配置する。発光素子ＬＤに遠い領域に、当該三角形の頂点を配置する。

上記の構成により、発光素子ＬＤに遠い領域にまで、光ＬＴを導光することができ、表示装置ＤＳＰに表示される画像の輝度を均一にすることができる。

しかしながら、上述の通り、透明層ＬＲＩ及び画素ＰＸの間でモアレが発生するという、新たな問題が生じている。

そこで、本実施形態では、図４に示すように、透明層ＬＲＩをいわゆるベタ膜として形成し、かつ、発光素子ＬＤから遠くなるにつれ、透明層ＬＲＩの厚さｔｃを小さくする。これにより、透明層ＬＲＩの面積を変化させる効果と同じ効果を得ることができる。さらに、透明層ＬＲＩは、ベタ膜であるので、モアレは発生しない。以上から、本実施形態の表示装置ＤＳＰは、表示される画像の輝度を均一にすることができるだけでなく、モアレの発生を抑制することが可能である。

上述のように、透明層ＬＲＩの屈折率は、基材ＢＡ３の屈折率より低い。このように屈折率の差がある材料間で電磁波が全反射するとき、高屈折率の材料から低屈折率の材料に、電磁波が染み出す現象が発生する。当該染み出す電磁波を、エバネッセント波と呼ぶ。当該電磁波が光である場合は、エバネッセント光と呼ぶ。

図６は、低屈折率の材料層における、厚さ及び反射率の関係を示すシミュレーション結果である。図６において、横軸は、低屈折率の材料層の厚さｔｃ（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ［ｎｍ］）であり、縦軸は、規格化された反射率（Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）である。当該シミュレーションに用いられた光は、波長λが５５０ｎｍであり、低屈折率の材料層に視角７０°で入射するのものとする。

図７は、図６に示されるシミュレーション結果において、厚さ３００ｎｍ、６００ｎｍ、８００ｎｍ、及び１０００ｎｍのときの反射率との関係を示す図である。

図７では、例えば、透明層ＬＲＩ厚さｔｃ３００ｎｍ及び視角７０°付近の透過率は、４８％である。他の視角成分を考慮すると、透過率が高いところと低いところが存在するが、透明層ＬＲＩ全体に亘り、視角７０°とする。このときの透過率を、透明層ＬＲＩ全体の透過率とする。

図６及び図７に示されるように、低屈折率の材料層、すなわち、透明層ＬＲＩの厚さが大きくなると、反射率が上がる。換言すると、透明層ＬＲＩの厚さが小さくなると、反射率が下がる。透明層ＬＲＩの厚さが小さいと、透明層ＬＲＩに入射した光が、エバネッセント光として染み出てしまうので、反射率が下がってしまうからである。

しかしながら、このようなエバネッセント光の染み出し効果を利用することにより、発光素子ＬＤに遠い領域、すなわち第４側面ＳＳ４に近い領域で光を染み出させ、透過率を向上させることができる。一方、発光素子ＬＤに近い領域、すなわち第１側面ＳＳ１に近い領域では、光を全反射させる。これにより、透明層ＬＲＩにより、表示パネルＰＮＬの液晶層ＬＣに届く光の光量を調整することができる。

図８は、光の波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ（λ）［ｎｍ］）、光の入射角（Ｉｎｃｉｄｅｎｔ Ａｎｇｌｅ［°］）、及び透過率（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）の関係を示す図である。図８の透過率は規格化された透過率であり、１から規格化された反射率を引いたものである（透過率＝１－反射率）。

図８では、入射角７０°付近で、透過率０．７（７０％）であることが示されている。すなわち、透明層ＬＲＩに入射角７０°で光が入射すると、反射する光の割合は０．３（３０％）であり、割合０．７（７０％）の光は透過する。

図９は、透明層の厚さ及び透過率の関係を示す図である。図１０は、図９に基づいて得られた、透明層の厚さ及び透過率の関係を示す図である。図９及び図１０からも、透明層ＬＲＩの厚さｔｃが大きくなると、透過率が小さくなり、透明層ＬＲＩの厚さが小さくなると、透過率が大きくなることが分かる。

図６乃至図１０において上述したように、透明層ＬＲＩの厚さｔｃが大きくなると、反射率が高くなる。すなわち、透明層ＬＲＩの厚さｔｃが大きくなると、透過率が小さくなる。一方、透明層ＬＲＩの厚さが小さくなると、反射率が小さくなる。すなわち、透明層ＬＲＩの厚さが小さくなると、透過率が大きくなる。

したがって、図４に示す表示装置ＤＳＰのように、発光素子ＬＤに近い領域で透明層ＬＲＩの厚さｔｃが大きければ、透明層ＬＲＩは透過率より反射率の方が高いので、発光素子ＬＤに近い領域では、透明層ＬＲＩで反射される光の量が多くなる。発光素子ＬＤに近い領域では、透明層ＬＲＩの透過率が小さいので、表示パネルＰＮＬの液晶層ＬＣに届く光の量は小さくなる。

一方、発光素子ＬＤに遠い領域まで透明層ＬＲＩの厚さｔｃが小さければ、透明層ＬＲＩは反射率より透過率の方が高いので、発光素子ＬＤに遠い領域では、透明層ＬＲＩを透過する光の量が多くなる。したがって、発光素子ＬＤに遠い領域では、表示パネルＰＮＬの液晶層ＬＣに届く光の量が大きくなる。

以上のように、図４に示す構成では、透明層ＬＲＩの厚さｔｃを変えることにより、表示パネルＰＮＬに入射する光を調整することができる。

透明層ＬＲＩの厚さｔｃの変化に伴い、厚さを補償するため、透明接着層ＴＭＳを設ける。これにより、表示パネルＰＮＬ及び基材ＢＡ３の間隔を一定に保つことができる。

透明層ＬＲＩの厚さｔｃは、図４に示すように、連続的に変化することが好適である。しかしながら、製造上の理由で、厚さｔｃを連続的に変化させることは難しい場合がある。その場合は、厚さｔｃを段階的に変化させることが考えられる。

図１１は、透明層の概略的な構成例の一例を示す断面図である。図１１に示す透明層ＬＲＩは、第１側面ＳＳ１から第４側面ＳＳ４に向かって、段階的に厚さが小さくなっている。図１１では、第１側面ＳＳ１から第４側面ＳＳ４まで、透明層ＬＲＩの厚さを１１段階で変化させている。

第１側面ＳＳ１での透明層ＬＲＩの厚さｔｃを、上述のように厚さｔｃ１とする。第２方向Ｙに平行な方向に沿う、厚さｔｃ１の透明層ＬＲＩの領域Ｒ０１１の長さを、長さｌｃ０１１とする。

第４側面ＳＳ４での透明層ＬＲＩの厚さｔｃを、上述のように厚さｔｃ２とする。第２方向Ｙに平行な方向に沿う、厚さｔｃ２の透明層ＬＲＩの領域Ｒ０２１の長さを、長さｌｃ０２１とする。

領域Ｒ０１１から領域Ｒ０２１まで、厚さｔｃ及び長さｌｃが異なる、領域Ｒ０１２、領域Ｒ０１３、領域Ｒ０１４、領域Ｒ０１５、領域Ｒ０１６、領域Ｒ０１７、領域Ｒ０１８、領域Ｒ０１９、及び領域Ｒ０２０を設ける。

領域Ｒ０１２、領域Ｒ０１３、領域Ｒ０１４、領域Ｒ０１５、領域Ｒ０１６、領域Ｒ０１７、領域Ｒ０１８、領域Ｒ０１９、及び領域Ｒ０２０それぞれの厚さｔｃを、厚さｔｃ０１２、厚さｔｃ０１３、厚さｔｃ０１４、厚さｔｃ０１５、厚さｔｃ０１６、厚さｔｃ０１７、厚さｔｃ０１８、厚さｔｃ０１９、及び厚さｔｃ０２０とする。

領域Ｒ０１２、領域Ｒ０１３、領域Ｒ０１４、領域Ｒ０１５、領域Ｒ０１６、領域Ｒ０１７、領域Ｒ０１８、領域Ｒ０１９、及び領域Ｒ０２０それぞれの長さｌｃを、長さｌｃ０１２、長さｌｃ０１３、長さｌｃ０１４、長さｌｃ０１５、長さｌｃ０１６、長さｌｃ０１７、長さｌｃ０１８、長さｌｃ０１９、及び長さｌｃ０２０とする。

厚さｔｃ０１１、厚さｔｃ０１２、厚さｔｃ０１３、厚さｔｃ０１４、厚さｔｃ０１５、厚さｔｃ０１６、厚さｔｃ０１７、厚さｔｃ０１８、厚さｔｃ０１９、厚さｔｃ０２０、及び厚さｔｃ０２１の全体に対する割合を、それぞれ、例えば、５％、１０％、１０％、１０％、１０％、１０％、１０％、１０％、１０％、１０％、５％とする。より具体的な例として、厚さｔｃ０１１、厚さｔｃ０１２、厚さｔｃ０１３、厚さｔｃ０１４、厚さｔｃ０１５、厚さｔｃ０１６、厚さｔｃ０１７、厚さｔｃ０１８、厚さｔｃ０１９、厚さｔｃ０２０、及び厚さｔｃ０２１を、それぞれ、１０００ｎｍ、７２５ｎｍ、５２４ｎｍ、４４３ｎｍ、３６２ｎｍ、２８７ｎｍ、２２９ｎｍ、１７２ｎｍ、１１５ｎｍ、５７ｎｍ、及び０ｎｍとしてもよい。

図１０及び図１１に示されるように、厚さｔｃ０１１乃至厚さｔｃ０２１が、それぞれ、１０００ｎｍ、７２５ｎｍ、５２４ｎｍ、４４３ｎｍ、３６２ｎｍ、２８７ｎｍ、２２９ｎｍ、１７２ｎｍ、１１５ｎｍ、５７ｎｍ、０ｎｍの場合、領域Ｒ０１１、領域Ｒ０１２、領域Ｒ０１３、領域Ｒ０１４、領域Ｒ０１５、領域Ｒ０１６、領域Ｒ０１７、領域Ｒ０１８、領域Ｒ０１９、領域Ｒ０２０、及び領域Ｒ０２１の透過率は、それぞれ、０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、及び１．０となる。

長さｌｃ０１１、長さｌｃ０１２、長さｌｃ０１３、長さｌｃ０１４、長さｌｃ０１５、長さｌｃ０１６、長さｌｃ０１７、長さｌｃ０１８、長さｌｃ０１９、長さｌｃ０２０、及び長さｌｃ０２１の比率は、厚さｌｃの比率と同様に決定すればよい。

上述した長さｌｃ及び厚さｔｃの値や割合は、例示であって、適宜変更可能である。表示装置ＤＳＰの大きさ、透明層ＬＲＩの材料等に基づいて、適宜変えればよい。

透明接着層ＴＭＳについても、透明層ＬＲＩと同様に、段階的に厚さｔｋを変化させる。ただし、上述のように、透明層ＬＲＩ及び透明接着層ＴＭＳの厚さの和が一定となるように、透明接着層ＴＭＳの厚さｔｋを決定すればよい。

本実施形態の表示装置ＤＳＰでは、発光素子ＬＤからの距離が遠くなるにしたがい、透明層ＬＲＩの厚さを小さくする。発光素子ＬＤに近い領域では、透明層ＬＲＩにより光を反射する。発光素子ＬＤに遠い領域では、エバネッセント光の染み出し効果により、透過する光の量が増大する。これにより、表示装置ＤＳＰに表示される画像の輝度を均一にすることができる。

透明層ＬＲＩは、いわゆるベタ膜であるので、画素ＰＸ、特に信号線ＳＬとの間にモアレが生じない。よって、本実施形態の表示装置ＤＳＰでは、画像の輝度を均一にするだけでなく、モアレの発生を抑制することが可能である。

本開示では、第１側面ＳＳ１及び第４側面ＳＳ４を、それぞれ、第１側面及び第２側面ともいう。透明層ＬＲＩの厚さｔｃ及び透明接着層ＴＭＳの厚さｔｋを、それぞれ、第１厚さ及び第２厚さともいう。

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。

ＢＡ３…基材、ＤＳＰ…表示装置、ＬＤ…発光素子、ＬＧ…導光素子、ＬＲＩ…透明層、ＬＴ…光、ＰＮＬ…表示パネル、ＳＳ１…第１側面、ＳＳ２…第２側面、ＳＳ３…第３側面、ＳＳ４…第４側面、ＴＭＳ…透明接着層。

Claims (5)

1. 第１基板と、第２基板と、高分子分散液晶を有する液晶層と、を備える、表示パネルと、
   複数の発光素子と、
   導光素子と、
   を備え、
   前記導光素子は、
   第３基材と、
   前記第３基材の屈折率より低い屈折率を有する、透明層と、
   前記透明層と重畳して設けられる、透明接着層と、
   を備え、
   前記複数の発光素子は、前記第３基材の第１側面に隣接して配置され、
   前記透明層の第１厚さは、前記第１側面から前記第１側面の反対側の第２側面に向かって減少し、
   前記透明接着層の第２厚さは、前記第１側面から前記第２側面に向かって増大する、表示装置。
2. 前記第１厚さ及び前記第２厚さの和は、前記第１側面から前記第２側面に亘って一定である、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１厚さは、前記第１側面から前記第２側面に向かって、段階的に減少する、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記透明層は、シロキサン系樹脂又はフッ素系樹脂である、請求項１に記載の表示装置。
5. 前記第３基材の屈折率は１．５であり、前記透明層の屈折率は１．０乃至１．４である、請求項１に記載の表示装置。

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