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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-189324(P2021-189324A)
(43)【公開日】2021年12月13日
(54)【発明の名称】表示装置及び照明装置
(51)【国際特許分類】
G02F 1/13357 20060101AFI20211115BHJP
G02F 1/1347 20060101ALI20211115BHJP
G02F 1/1334 20060101ALI20211115BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20211115BHJP
G02F 1/1343 20060101ALI20211115BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20211115BHJP
F21Y 113/13 20160101ALN20211115BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20211115BHJP
【ＦＩ】
G02F1/13357
G02F1/1347
G02F1/1334
G02F1/13 505
G02F1/1343
F21S2/00 441
F21Y113:13
F21Y115:10
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2020-95334(P2020-95334)
(22)【出願日】2020年6月1日
(71)【出願人】
【識別番号】502356528
【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】今井 貴之
(72)【発明者】
【氏名】小糸 健夫
【テーマコード（参考）】
2H088
2H092
2H189
2H391
3K244
【Ｆターム（参考）】
2H088EA33
2H088EA42
2H088EA45
2H088GA10
2H088HA02
2H088HA08
2H088JA04
2H088JA10
2H088JA11
2H088KA26
2H088MA20
2H092GA03
2H092GA13
2H092HA04
2H092NA25
2H092PA02
2H092QA06
2H092QA15
2H092RA03
2H189AA04
2H189AA22
2H189AA35
2H189CA08
2H189FA81
2H189HA16
2H189JA04
2H189JA10
2H189JA11
2H189LA03
2H189LA10
2H189LA20
2H189LA22
2H189MA15
2H391AA23
2H391AA25
2H391AB05
2H391AB14
2H391AC04
2H391AC05
2H391CB03
2H391CB12
2H391CB42
2H391CB43
2H391EA26
3K244AA01
3K244BA08
3K244BA23
3K244CA03
3K244DA01
3K244DA17
3K244DA19
3K244EA02
3K244EA12
3K244FA01
3K244FA03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】表示品位を向上することが可能な表示装置及び照明装置を提供する。【解決手段】表示装置ＤＳＰは、表示パネル１と、第３透明基板３０と、発光素子２と、変調素子４と、を備えている。表示パネルは、第１透明基板１０と、第１透明基板の上に配置された第２透明基板２０と、第１透明基板と第２透明基板との間に保持され、ポリマーＬｐ１と液晶分子Ｌｍ１とを含む高分子分散型の第１液晶層ＬＣ１と、を備えている。第３透明基板は、第２透明基板の上に配置され、第１端部Ｅ３０を有している。発光素子は、第１端部に対向している。変調素子は、発光素子と第１端部との間に配置された第４透明基板４０と、第４透明基板と第１端部との間に配置された第５透明基板５０と、第４透明基板と第５透明基板との間に保持された第２液晶層ＬＣ２と、第２液晶層に電圧を印加するための複数の制御電極ＥＬと、を備えている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１透明基板と、前記第１透明基板の上に配置された第２透明基板と、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に保持され、ポリマーと液晶分子とを含む高分子分散型の第１液晶層と、を備える表示パネルと、
前記第２透明基板の上に配置され、第１端部を有する第３透明基板と、
前記第１端部に対向する発光素子と、
前記発光素子と前記第１端部との間に配置された第４透明基板と、前記第４透明基板と前記第１端部との間に配置された第５透明基板と、前記第４透明基板と前記第５透明基板との間に保持された第２液晶層と、前記第２液晶層に電圧を印加するための複数の制御電極と、を備える変調素子と、
を備える、表示装置。
前記第２透明基板の上に配置され、第１端部を有する第３透明基板と、
前記第１端部に対向する発光素子と、
前記発光素子と前記第１端部との間に配置された第４透明基板と、前記第４透明基板と前記第１端部との間に配置された第５透明基板と、前記第４透明基板と前記第５透明基板との間に保持された第２液晶層と、前記第２液晶層に電圧を印加するための複数の制御電極と、を備える変調素子と、
を備える、表示装置。
【請求項2】
前記複数の制御電極は、前記第４透明基板の上に配置され、前記第４透明基板の長辺方向に沿って並び、前記第４透明基板の短辺方向に沿って延出している、請求項１に記載の表示装置。
【請求項3】
前記第４透明基板の前記長辺方向に沿って並んだ複数の前記発光素子を備え、
前記複数の制御電極は、第１ピッチで並び、
前記発光素子は、前記第１ピッチ以上である第２ピッチで並んでいる、請求項２に記載の表示装置。
前記複数の制御電極は、第１ピッチで並び、
前記発光素子は、前記第１ピッチ以上である第２ピッチで並んでいる、請求項２に記載の表示装置。
【請求項4】
前記第２ピッチは、前記第１ピッチの整数倍である、請求項３に記載の表示装置。
【請求項5】
前記第２透明基板は、前記第１端部の直下に第２端部を有し、
前記第５透明基板は、前記第１端部と向かい合い、且つ、前記第２端部とは向かい合っていない、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
前記第５透明基板は、前記第１端部と向かい合い、且つ、前記第２端部とは向かい合っていない、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項6】
前記発光素子及び前記制御電極と電気的に接続された配線基板をさらに備え、
前記第４透明基板は、前記第５透明基板よりも延出した延出部を有し、
前記配線基板は、前記延出部に接続されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
前記第４透明基板は、前記第５透明基板よりも延出した延出部を有し、
前記配線基板は、前記延出部に接続されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項7】
前記発光素子と前記第４透明基板との間に位置し、入射光を平行光に変換する光学素子をさらに備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項8】
前記変調素子を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記制御電極に電圧を印加し、前記第２液晶層の前記発光素子と対向する領域にレンズを形成する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
前記制御部は、前記制御電極に電圧を印加し、前記第２液晶層の前記発光素子と対向する領域にレンズを形成する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項9】
第１透明基板と、前記第１透明基板の上に配置された第２透明基板と、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に保持され、ポリマーと液晶分子とを含む高分子分散型の第１液晶層と、を備える表示パネルと、
発光素子と、
前記第２透明基板の上に配置され、第１端部と、前記発光素子と対向し前記第１端部よりも前記発光素子から離間する側にくぼんだ凹部と、を有する第３透明基板と、
前記第１端部及び前記凹部に対向する透明な封止基板と、
前記封止基板により前記凹部に封止された第２液晶層と、
を備える、表示装置。
発光素子と、
前記第２透明基板の上に配置され、第１端部と、前記発光素子と対向し前記第１端部よりも前記発光素子から離間する側にくぼんだ凹部と、を有する第３透明基板と、
前記第１端部及び前記凹部に対向する透明な封止基板と、
前記封止基板により前記凹部に封止された第２液晶層と、
を備える、表示装置。
【請求項10】
前記第２液晶層に電圧を印加するための第１制御電極及び第２制御電極をさらに備え、
前記第１制御電極は、前記凹部に配置され、
前記第２制御電極は、前記封止基板に配置されている、請求項９に記載の表示装置。
前記第１制御電極は、前記凹部に配置され、
前記第２制御電極は、前記封止基板に配置されている、請求項９に記載の表示装置。
【請求項11】
第１方向に沿って並ぶ発光素子と、
前記発光素子と向かい合う端部と、前記第１方向及び前記第１方向と交差する第２方向と平行な主面と、を有する第３透明基板と、
前記発光素子と前記端部との間に位置し、前記第２方向に沿って互いに向かい合う第４透明基板及び第５透明基板と、
前記第４透明基板と前記第５透明基板との間に保持された第２液晶層と、
前記第２液晶層に電圧を印加するための複数の制御電極と、
を備える、照明装置。
前記発光素子と向かい合う端部と、前記第１方向及び前記第１方向と交差する第２方向と平行な主面と、を有する第３透明基板と、
前記発光素子と前記端部との間に位置し、前記第２方向に沿って互いに向かい合う第４透明基板及び第５透明基板と、
前記第４透明基板と前記第５透明基板との間に保持された第２液晶層と、
前記第２液晶層に電圧を印加するための複数の制御電極と、
を備える、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、表示装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、入射した光を拡散する拡散状態と入射した光を透過させる透過状態とを切り替え可能な高分子分散型液晶（Polymer Dispersed Liquid Crystal：以下、『ＰＤＬＣ』と称する場合がある）を用いた表示装置が種々提案されている。ＰＤＬＣを用いた表示装置は、表示パネルに光を照射するための照明装置を備える場合が多い。照明装置の一例として、表示パネルと向かい合う導光板と、導光板の端部に配置された発光素子とを備える構成が知られている。
【0003】
このような表示装置では、照明装置から表示パネルに入射された光は、配線などによって散乱される場合がある。したがって、表示パネルにおいて、例えば部分的に画像が表示される場合、画像が表示されていない領域にまで光が入射されると、上記の散乱によって表示装置全体の透明性が損なわれるなどの表示品位の低下を招くおそれがある。しかしながら、このような表示装置において、表示パネルに入射する光の広がりを調整することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５４６７３８９号公報
【特許文献2】特開２０１０−９２６８２号公報
【特許文献3】特開２０１６−５７３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本実施形態の目的は、表示品位を向上することが可能な表示装置及び照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本実施形態の表示装置は、第１透明基板と、前記第１透明基板の上に配置された第２透明基板と、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に保持され、ポリマーと液晶分子とを含む高分子分散型の第１液晶層と、を備える表示パネルと、前記第２透明基板の上に配置され、第１端部を有する第３透明基板と、前記第１端部に対向する発光素子と、前記発光素子と前記第１端部との間に配置された第４透明基板と、前記第４透明基板と前記第１端部との間に配置された第５透明基板と、前記第４透明基板と前記第５透明基板との間に保持された第２液晶層と、前記第２液晶層に電圧を印加するための複数の制御電極と、を備える変調素子と、を備えている。
【0007】
本実施形態の表示装置は、第１透明基板と、前記第１透明基板の上に配置された第２透明基板と、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に保持され、ポリマーと液晶分子とを含む高分子分散型の第１液晶層と、を備える表示パネルと、発光素子と、前記第２透明基板の上に配置され、第１端部と、前記発光素子と対向し前記第１端部よりも前記発光素子から離間する側にくぼんだ凹部と、を有する第３透明基板と、前記第１端部及び前記凹部に対向する透明な封止基板と、前記封止基板により前記凹部に封止された第２液晶層と、を備えている。
【0008】
本実施形態の照明装置は、第１透明基板と、前記第１透明基板の上に配置された第２透明基板と、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に保持され、ポリマーと液晶分子とを含む高分子分散型の第１液晶層と、を備える表示パネルと、発光素子と、前記第２透明基板の上に配置され、第１端部と、前記発光素子と対向し前記第１端部よりも前記発光素子から離間する側にくぼんだ凹部と、を有する第３透明基板と、前記第１端部及び前記凹部に対向する透明な封止基板と、前記封止基板により前記凹部に封止された第２液晶層と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
［第１実施形態］図１は、第１実施形態に係る表示装置ＤＳＰの外観の一例を示す平面図である。図に示す第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。本明細書において、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。
【0012】
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表示装置について説明する。表示装置ＤＳＰは、表示パネル１、発光素子２、光学素子３、変調素子４、制御基板５、中継基板６、ドライバＩＣ１乃至ＩＣ３、配線基板Ｆ１乃至Ｆ３、第３透明基板３０、などを備えている。
【0013】
表示パネル１は、一例では、四角形であり、図示した例では、第１方向Ｘと平行な辺の長さが第２方向Ｙと平行な辺の長さよりも大きい略長方形状である。表示パネル１は、第１透明基板１０と第２透明基板２０とを備えている。第１透明基板１０と第２透明基板２０とは、第３方向Ｚに重畳し、その間に高分子分散型の液晶層（後述する液晶層ＬＣ１）を保持している。第１透明基板１０は、第２透明基板２０よりも外側に延出した延出部（第１延出部）Ｅｘ１を有している。図示した例では、延出部Ｅｘ１は、第２透明基板２０の端部Ｅ２０と第１透明基板１０の端部Ｅ１０との間の領域に相当する。ここで、端部Ｅ２０及びＥ１０は、一例では、第１方向Ｘに延出している。
【0014】
表示パネル１は、液晶層が設けられた領域に、画像を表示する表示領域ＤＡを有している。表示パネル１は、表示領域ＤＡにおいて、複数の走査線Ｇ、及び、複数の信号線Ｓを備えている。一例では、複数の走査線Ｇは、それぞれ第１方向Ｘに延出し、第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。複数の信号線Ｓは、それぞれ第２方向Ｙに延出し、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。また、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。
【0015】
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ＬＣ１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。液晶層ＬＣ１（特に、液晶層ＬＣ１に含まれる液晶分子）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。
【0016】
ドライバＩＣ１乃至ＩＣ４は、一例では、延出部Ｅｘ１に実装されている。図示した例では、ドライバＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３及びＩＣ４は、この順で第１方向Ｘに並んでいる。信号線Ｓは、非表示領域ＮＤＡに引き出され、ドライバＩＣ２及びＩＣ３と接続されている。走査線Ｇは、非表示領域ＮＤＡに引き出され、ドライバＩＣ１及びＩＣ４と接続されている。なお、表示装置ＤＳＰが備えるドライバの数や、信号線Ｓ及び走査線ＧとドライバＩＣ１乃至ＩＣ４との接続関係は、図示した例に限らない。また、ドライバＩＣ１乃至ＩＣ４は、そのすべて、あるいは一部の機能が配線基板Ｆ１乃至Ｆ３、制御基板５、中継基板６などの他の基板に実装されていてもよい。
【0017】
発光素子２は、延出部Ｅｘ１と重畳している。図示した例では、発光素子２は、第１方向Ｘに沿って等間隔で並び、ドライバＩＣ１乃至ＩＣ４よりも第２透明基板２０に近接している。発光素子２の各々は、例えば、第１色の光を出射する第１発光部と、第２色の光を出射する第２発光部と、第３色の光を出射する第３発光部と、を備えている。一例では、第１色は赤色であり、第２色は緑色であり、第３色は青色である。
【0018】
光学素子３は、延出部Ｅｘ１と重畳している。より具体的には、光学素子３は、発光素子２と第３透明基板３０との間に位置している。図示した例では、光学素子３は、第１方向Ｘに沿って延出し、すべての発光素子２と対向している。光学素子３は、一例では、発光素子２から入射した光を平行光に変換する。なお、光学素子は、必要に応じて、発光素子２から入射した光を拡散してもよい。
【0019】
変調素子４は、延出部Ｅｘ１と重畳している。より具体的には、変調素子４は、光学素子３と第３透明基板３０との間に位置している。図示した例では、変調素子４は、光学素子３と同様に第１方向Ｘに沿って延出している。変調素子４は、入射された光の広がりを調整する。例えば、変調素子４は、光学素子３を介して入射された光を拡散させる。あるいは、変調素子４は、光学素子３を介して入射された光を変調することなく透過させる。
【0020】
第３透明基板３０は、第２透明基板２０に重畳している。図示した例では、第３透明基板３０は、第２透明基板２０と同形状である。第３透明基板３０は、表示パネル１を照明するために発光素子２から発せられた光を導光する導光板として機能する。発光素子２から発せられた光は、光学素子３及び変調素子４を介して端部Ｅ３０から第３透明基板３０に入射される。図示した例では、端部Ｅ３０は、第２透明基板２０の端部Ｅ２０と一致している。
【0021】
制御基板５は、画像処理部Ｃ５１、光源ドライバＣ５２、電源生成部Ｃ５３、変調制御部Ｃ５４、などを備えている。
【0022】
画像処理部Ｃ５１は、タイミングコントローラを含む。画像処理部Ｃ５１は、外部から入力された画像データや同期信号などに基づいて各種信号を生成する。一例では、画像処理部Ｃ５１は、画像データに所定の信号処理を行って生成した映像信号をドライバＩＣ２及びＩＣ３に出力する。また、画像処理部Ｃ５１は、同期信号に基づいて生成した制御信号を、ドライバＩＣ１乃至ＩＣ４、光源ドライバＣ５２、及び変調制御部Ｃ５４にそれぞれ出力する。
【0023】
光源ドライバＣ５２は、画像処理部Ｃ５１からの制御信号などに従い、発光素子２の点灯期間を制御する。１フレーム期間が複数のサブフレーム（フィールド）期間を有する駆動方式においては、各サブフレームにおいて上述の３つの発光部のうちの少なくとも１つが点灯し、サブフレーム毎に照明光の色が切り替えられる。
【0024】
変調制御部Ｃ５４は、画像処理部Ｃ５１からの制御信号などに従い、変調素子４を制御する。例えば、変調制御部Ｃ５４は、光学素子３から変調素子４へ入射された光の少なくとも一部を拡散させる。あるいは、変調制御部Ｃ５４は、光学素子３から変調素子４へ入射された光の少なくとも一部に対して、変調することなく透過させる。
【0025】
配線基板Ｆ１は、発光素子２及び変調素子４と電気的に接続されている。図示した例では、配線基板Ｆ１は、変調素子４、光学素子３、及び発光素子２と重なるとともに、第１透明基板１０よりも外側に延出ている。配線基板Ｆ１は、ケーブルＣＢ１を介して制御基板５と電気的に接続されている。したがって、発光素子２及び変調素子４は、配線基板Ｆ１及びケーブルＣＢ１を介して、光源ドライバＣ５２及び変調制御部Ｃ５４からそれぞれ供給される信号に基づいて制御される。
【0026】
配線基板Ｆ２及びＦ３は、延出部Ｅｘ１と中継基板６とを電気的に接続している。中継基板６は、ケーブルＣＢ２及びＣＢ３を介して制御基板５と電気的に接続されている。したがって、ドライバＩＣ１乃至ＩＣ４は、配線基板Ｆ２及びＦ３、中継基板６、ケーブルＣＢ２及びＣＢ３を介して、画像処理部Ｃ５１から供給される制御信号に基づいて制御される。
【0028】
表示パネル１は、第１透明基板１０、及び第２透明基板２０に加え、シールＳＥ１、及び液晶層ＬＣ１を備えている。第１透明基板１０と第２透明基板２０とは、シールＳＥ１によって貼り合わされている。液晶層ＬＣ１は、第１透明基板１０と第２透明基板２０との間で、シールＳＥ１によって囲まれた領域の内側に保持されている。液晶層ＬＣ１は、高分子化合物であるポリマーＬｐ１と、液晶分子Ｌｍ１と、を含む高分子分散型液晶によって形成されている。一例では、ポリマーＬｐ１は、液晶性ポリマーである。ポリマーは、例えば、液晶性モノマーが図示しない配向膜の配向規制力によって所定の方向に配向した状態で重合されることによって得られる。液晶分子Ｌｍ１は、ポリマーＬｐ１の隙間に分散され、その長軸が図示しない配向膜の配向規制力に沿うように配向される。なお、図中の拡大部分において、ポリマーＬｐ１は右下がりの斜線で示し、液晶分子Ｌｍ１は右上がりの斜線で示している。
【0029】
ポリマーＬｐ１及び液晶分子Ｌｍ２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Ｌｐ１の光軸と液晶分子Ｌｍ１の光軸とが、互いに平行である場合、ポリマーＬｐ１及び液晶分子Ｌｍ１の常光屈折率は互いにほぼ同等であり、ポリマーＬｐ１及び液晶分子Ｌｍ１の異常光屈折率は互いにほぼ同等である。このため、ポリマーＬｐ１と液晶分子Ｌｍ１との間にほとんど屈折率差がない。液晶層ＬＣ１に入射した光は、液晶層ＬＣ１内でほとんど散乱されることなく透過する。このような状態を『透明状態』と称する。一方、ポリマーＬｐ１の光軸と液晶分子Ｌｍ１の光軸とが、互いに平行でない場合、ポリマーＬｐ１と液晶分子Ｌｍ１との間に屈折率差が生じる。これにより、液晶層ＬＣ１に入射した光は、液晶層ＬＣ１内で散乱される。このような状態を『散乱状態』と称する。
【0030】
ポリマーＬｐ１の電界に対する応答性は、液晶分子Ｌｍ１の電界に対する応答性より低い。一例では、ポリマーＬｐ１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Ｌｍ１の配向方向は、液晶層ＬＣ１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。したがって、液晶層ＬＣ１の透明状態と散乱状態とは、液晶層ＬＣ１に印加される電圧を制御することによって制御することができる。
【0031】
第３透明基板３０は、表示パネル１と第３方向Ｚに重畳している。すなわち、第１透明基板１０、第２透明基板２０、及び第３透明基板３０は、この順で第３方向Ｚに並んでいる。第３透明基板３０は、第２透明基板２０と向かい合う主面３０Ａと、主面３０Ａと反対側の主面３０Ｂとを有している。主面３０Ａ及び３０Ｂは、一例では、Ｘ−Ｙ平面と平行である。第３透明基板３０の端部Ｅ３０は、第２透明基板２０の端部Ｅ２０の直上に位置している。
【0032】
変調素子４は、光学素子３と端部Ｅ３０との間に位置している。変調素子４は、第４透明基板４０、第５透明基板５０、液晶層ＬＣ２、シールＳＥ２、及び制御電極ＥＬを備えている。第４透明基板４０と第５透明基板５０とは、第２方向Ｙに沿って互いに向かい合い、シールＳＥ２によって貼り合わされている。図示した例では、第４透明基板４０は、光学素子３と端部Ｅ３０との間に配置され、第５透明基板５０は、第４透明基板４０と端部Ｅ３０との間に配置されている。液晶層ＬＣ２は、第４透明基板４０と第５透明基板５０との間で、シールＳＥ２によって囲まれた領域の内側に保持されている。制御電極ＥＬは、一例では、第４透明基板４０に配置されている。制御電極ＥＬは、液晶層ＬＣ２に電圧を印加する。液晶層ＬＣ２が含む液晶分子の配向は、液晶層ＬＣ２に印加される電圧によって制御され、液晶層ＬＣ２内には液晶分子の配向状態に応じた屈折率分布が生じる。液晶層ＬＣ２は、この屈折率分布によって、変調素子４に入射した光に対してレンズとして機能する。変調素子４の詳細については後述する。
【0033】
発光素子２、光学素子３、及び変調素子４は、この順で第２方向Ｙに沿って並び、延出部Ｅｘ１の直上に位置している。発光素子２は、一例では、上面発光型のＬＥＤ（light emitting diode）であり、配線基板Ｆ１に実装されている。配線基板Ｆ１は、第４透明基板４０に接続されている。図示した例では、配線基板Ｆ１は、３か所で約９０度に屈曲され、光学素子３の下方に位置するとともに、ドライバＩＣ１乃至ＩＣ４の上方に位置している。
【0034】
なお、本実施形態において、発光素子２、光学素子３、変調素子４、及び第３透明基板３０を、表示パネル１を照明する照明装置ＩＬとしてみなすことができる。すなわち、表示装置ＤＳＰは、表示パネル１と、表示パネル１と第３方向Ｚに対向する照明装置ＩＬと、を備えている。また、本実施形態では、発光素子２、光学素子３、変調素子４の配置は、第３透明基板３０の端部３０に配置されているが、これに限らず、他の透明基板の端部であっても良い。例えば、第３透明基板３０が無く、第１透明基板１０と第２透明基板２０のみの場合には、第２透明基板２０の端部Ｅ２０に発光素子２、光学素子３、変調素子４を配置してもよい。すなわち、第１透明基板に対向する透明基板の端部に発光素子２、光学素子３、変調素子４を配置すればよい。
【0035】
図３は、図２に示した表示パネル１の構成例を示す断面図である。表示パネル１は、第１透明基板１０、第２透明基板２０、シールＳＥ１、液晶層ＬＣ１、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥに加え、絶縁膜１１及び１２、容量電極１３、配向膜ＡＬ１及びＡＬ２を備えている。
【0036】
第１透明基板１０は、主面（外面）１０Ａと、主面１０Ａの反対側の主面（内面）１０Ｂと、を備えている。スイッチング素子ＳＷは、主面１０Ｂ側に形成されている。絶縁膜１１は、主面１０Ｂに形成され、スイッチング素子ＳＷを覆っている。なお、図１に示した走査線Ｇ及び信号線Ｓは、第１透明基板１０と絶縁膜１１との間に配置されているが、ここでは図示を省略している。容量電極１３は、絶縁膜１１及び１２の間に配置されている。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毎に配置されている。つまり、容量電極１３は、第１透明基板１０と画素電極ＰＥとの間に配置されている。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。
【0037】
第２透明基板２０は、主面（内面）２０Ａと、主面２０Ａの反対側の主面（外面）２０Ｂと、を備えている。第２透明基板２０の主面２０Ａは、第１透明基板１０の主面１０Ｂと向かい合っている。共通電極ＣＥは、主面２０Ａに配置されている。配向膜ＡＬ２は、共通電極ＣＥを覆っている。なお、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設けられてもよい。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、透明な絶縁膜が設けられてもよい。共通電極ＣＥは、複数の画素ＰＸに亘って配置され、第３方向Ｚにおいて、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１３と電気的に接続されており、容量電極１３とは同電位である。
【0038】
液晶層ＬＣ１は、配向膜ＡＬ１と配向膜ＡＬ２との間に保持され、両者に接している。換言すると、液晶層ＬＣ１は、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に位置している。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電圧が印加されていない場合、液晶層ＬＣ１に含まれるポリマーの光軸と液晶分子の光軸とが互いに平行であり、液晶層ＬＣ１は、透明状態となる。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電圧が印加されている場合、液晶層ＬＣ１に含まれるポリマーの光軸と液晶分子の光軸とが互いに交差し、液晶層ＬＣ１は、散乱状態となる。液晶層ＬＣ１は、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。
【0039】
第１透明基板１０及び第２透明基板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。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、及び、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、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、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、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。
【0040】
図４は、表示パネル１の動作を説明するための断面図である。画素電極ＰＥ（ＰＥ１、ＰＥ２）と共通電極ＣＥとは、液晶層ＬＣ１を間に挟み、互いに向かい合っている。以下では、画素電極ＰＥ１と共通電極ＣＥとの間には、電圧が印加されず、画素電極ＰＥ２と共通電極ＣＥとの間に電圧が印加されているものとする。
【0041】
発光素子２から光学素子３、及び変調素子４を介して第３透明基板３０に照射された光Ｌ１は、第２透明基板２０側から表示パネル１に入射し、第２透明基板２０、液晶層ＬＣ１、第１透明基板１０などを伝播する。画素電極ＰＥ１と重畳する液晶層ＬＣ１は透明状態である。このため、光Ｌ１は、液晶層ＬＣ１のうち画素電極ＰＥ１と重畳する領域でほとんど散乱されない。一方、画素電極ＰＥ２と重畳する液晶層ＬＣ１は散乱状態である。このため、光Ｌ１は、液晶層ＬＣ１のうち画素電極ＰＥ２と重畳する領域で散乱される。光Ｌ１のうち、一部の散乱光Ｌ１１は、第２透明基板２０の主面２０Ｂを透過し、一部の散乱光Ｌ１２は、第１透明基板１０の主面１０Ｂを透過し、他の散乱光は表示パネル１内を伝播する。
【0042】
画素電極ＰＥ１と重畳する領域では、表示パネル１に入射する外部光Ｌ２は、液晶層ＬＣ１でほとんど散乱されることなく透過される。画素電極ＰＥ２と重畳する領域では、主面１０Ｂから入射した外部光Ｌ３は、液晶層ＬＣ１で散乱された後に、その一部の光Ｌ３１が主面２０Ｂを透過する。また、主面２０Ｂから入射した外部光Ｌ４は、液晶層ＬＣ１で散乱された後に、その一部の光Ｌ４１が主面１０Ｂを透過する。
【0043】
このため、ユーザは、表示パネル１を主面２０Ｂ側から観察した場合には、画素電極ＰＥ２と重畳する領域で光Ｌ１の色を視認することができる。加えて、一部の外部光Ｌ３１が表示パネル１を透過するため、ユーザは、表示パネル１を透かして主面１０Ｂ側の背景を視認することもできる。同様に、ユーザは、表示パネル１を主面１０Ｂ側から観察した場合には、画素電極ＰＥ２と重畳する領域で光Ｌ１の色を視認することができる。加えて、一部の外部光Ｌ４１が表示パネル１を透過するため、ユーザは、表示パネル１を透かして主面２０Ｂ側の背景を視認することもできる。なお、画素電極ＰＥ１と重畳する領域では、液晶層ＬＣ１が透明状態であるため、光Ｌ１の色はほとんど視認されず、ユーザは、表示パネル１を透かして背景を視認することができる。
【0044】
図５は、図２に示す変調素子４の近傍を拡大して示す表示装置ＤＳＰの断面図である。第４透明基板４０は、第５透明基板５０と向かい合う主面４０Ａと、光学素子３と向かい合う主面４０Ｂとを有している。また、第４透明基板４０は、延出部Ｅｘ１側の端部Ｅ４０１と、端部Ｅ４０１と反対側の端部Ｅ４０２を有している。第５透明基板５０は、第４透明基板４０と向かい合う主面５０Ａと、端部Ｅ３０と向かい合う主面５０Ｂとを有している。また、第５透明基板５０は、延出部Ｅｘ１側の端部Ｅ５０１と、端部Ｅ５０１と反対側の端部Ｅ５０２とを有している。主面４０Ａ、４０Ｂ、５０Ａ、及び５０Ｂは、一例では、Ｘ−Ｚ平面と平行である。
【0045】
本実施形態において、主面５０Ｂは、端部Ｅ３０と対向しているが、端部Ｅ２０とは対向していない。図示した例では、第３方向Ｚにおける端部Ｅ５０２の位置は、第３透明基板３０の主面３０Ｂの位置と一致し、第３方向Ｚにおける端部Ｅ５０１の位置は、第３透明基板３０の主面３０Ａの位置と一致している。また、第３方向Ｚにおける端部Ｅ４０２の位置は、端部Ｅ５０２の位置と一致している。一方、端部Ｅ４０１は、端部Ｅ５０１よりも延出部Ｅｘ１に近接している。換言すると、第４透明基板４０は、端部Ｅ５０１よりも延出部Ｅｘ１側に延出した延出部（第２延出部）Ｅｘ２を有している。
【0046】
配線基板Ｆ１は、延出部Ｅｘ２に接続され、制御電極ＥＬと電気的に接続されている。すなわち、配線基板Ｆ１は、第４透明基板４０と向かい合う面に導電層を有している。また、第４透明基板４０は、制御電極ＥＬが配置された面と同じ側に、制御電極ＥＬと電気的に接続された端子を有している。配線基板Ｆ１の導電層が第４透明基板４０の端子と接続されることで、制御電極ＥＬと配線基板Ｆ１とが電気的に接続される。
【0047】
図示した例では、表示装置ＤＳＰは、接着剤ＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ３、ＡＤ４を備えている。接着剤ＡＤ１は、第３透明基板３０の主面３０Ａと第２透明基板２０の主面２０Ｂと接着している。接着剤ＡＤ２は、第５透明基板５０の主面５０Ｂと第３透明基板３０の端部Ｅ３０とを接着している。接着剤ＡＤ３は、光学素子３と第４透明基板４０の主面４０Ｂとを接着している。接着剤ＡＤ４は、発光素子２と光学素子３とが向かい合う状態で配線基板Ｆ１と光学素子３とを接着している。図示した例では、接着剤ＡＤ４は、配線基板Ｆ１の発光素子２が実装とされた面に接しており、発光素子２と光学素子３との間には介在していない。接着剤ＡＤ１乃至ＡＤ３は、一例では、透明であり、それぞれが接する部材の屈折率と等しい屈折率を有していることが望ましい。
【0048】
図６Ａ及び６Ｂは、図５に示す第４透明基板４０の構成例を示す平面図である。図６Ａ及び６Ｂは、Ｘ−Ｚ平面と平行な面を示している。第４透明基板４０は、第１方向Ｘと平行な長辺ＬＬ１及びＬＬ２と、第３方向Ｚと平行な短辺ＳＳ１及びＳＳ２とを有する略長方形状である。制御電極ＥＬの各々は、一例では、帯状に形成されている。すなわち、制御電極ＥＬは、短辺ＳＳ１に沿って延出し、長辺ＬＬ１沿って第１ピッチＰ１で等間隔に並んでいる。ここで、第１ピッチＰ１は、第１方向Ｘにおける制御電極ＥＬの中心間の距離に相当する。また、第４透明基板４０は、制御電極ＥＬの各々と電気的に接続された端子ＴＥを備えている。図示した例では、端子ＴＥは、制御電極ＥＬと長辺ＬＬ１との間に位置している。配線基板Ｆ１は、端子ＴＥの各々と重畳し、端子ＴＥと電気的に接続されている。
【0049】
図６Ａ及び６Ｂは、第４透明基板４０と対向する発光素子２を示している。発光素子２は、第１方向Ｘに沿って第２ピッチＰ２で等間隔に並んでいる。ここで、第２ピッチＰ２は、第１方向Ｘにおける発光素子２の中心間の距離に相当する。本実施形態において、第２ピッチＰ２は、第１ピッチＰ１以上である。さらに、第２ピッチＰ２は、第１ピッチＰ１の整数倍の大きさであることが望ましい。
【0050】
図６Ａに示す例は、第２ピッチＰ２と第１ピッチＰ１とが等しい場合に相当する。図６Ａに示すように、第２ピッチＰ２が第１ピッチＰ１の奇数倍である場合、第１方向Ｘにおいて、発光素子２は、隣り合う制御電極ＥＬ間のほぼ中央と対向している。図６Ｂに示す例は、第２ピッチＰ２が第１ピッチＰ１の２倍である場合に相当する。図６Ｂに示すように、第２ピッチＰ２が第１ピッチＰ１の偶数倍である場合、第１方向Ｘにおいて、発光素子２の中央の位置と、発光素子２と対向する制御電極ＥＬの中央の位置とは、互いに一致している。以上のような構成にすることにより、図６Ａ及び図６Ｂのいずれの場合であっても、１つの発光素子２に対して、１つのレンズＬＮＳを形成することが可能になる。
【0051】
図７は、図６Ａに示すＡ−Ｂ線に沿った変調素子４の断面図である。図７は、Ｘ−Ｙ平面と平行な面を示している。変調素子４は、第４透明基板４０、第５透明基板５０、シールＳＥ１、液晶層ＬＣ２、及び制御電極ＥＬ（ＥＬ１、ＥＬ２）に加え、配向膜４１及び配向膜５１を有している。
【0052】
第４透明基板４０及び第５透明基板５０は、透明であり、例えばガラス又は樹脂によって形成されている。制御電極ＥＬは、主面４０Ａにおいて、第１方向Ｘに沿って並んでいる。制御電極ＥＬ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ている。
【0053】
配向膜４１は、制御電極ＥＬを覆っている。配向膜５１は、主面５０Ａを覆っている。液晶層ＬＣ２は、配向膜４１と配向膜５１との間に保持され、両者と接している。液晶層ＬＣ２は、一例では、主面４０Ａ及び５０Ａと垂直な方向、すなわち第２方向Ｙと平行な方向に初期配向されている。液晶層ＬＣ２は、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。すなわち、液晶層ＬＣ２に含まれる液晶分子Ｌｍ２は、電界が形成された状態ではその長軸が電界に沿うように配向される。
【0054】
以下では、隣り合う制御電極ＥＬ１及びＥＬ２に極性の異なる電圧が供給される場合について説明する。例えば、制御電極ＥＬ１には６Ｖの電圧が供給され、制御電極ＥＬ２には−６Ｖの電圧が供給されているものとする。制御電極ＥＬ１と制御電極ＥＬ２との間には、主に第１方向Ｘに沿った電界が形成されるため、液晶層ＬＣ２に含まれる液晶分子Ｌｍ２は、その長軸が第１方向Ｘに沿うように配向する。制御電極ＥＬ１及びＥＬ２の近傍において、第３方向Ｚに対して傾斜した電界が形成されるため、液晶分子Ｌｍ２は、その長軸が第３方向Ｚに対して傾斜するように配向する。
【0055】
液晶分子Ｌｍ２は、屈折率異方性Δｎを有している。このため、液晶層ＬＣ２は、液晶分子Ｌｍ２の配向状態に応じた屈折率分布を有する。あるいは、液晶層ＬＣ２は、液晶層ＬＣ２の第２方向Ｙに沿った厚さをｄとしたとき、Δｎ・ｄで表されるリタデーションの分布、または、位相分布を有する。図中に点線で示したレンズＬＮＳは、このような屈折率分布、リタデーションの分布、または、位相分布によって形成されるものである。図示したレンズＬＮＳは、凸レンズとして機能する。
【0056】
ここで、図において第２方向Ｙを示す矢印とは逆向きに進行する光のうち、第１方向Ｘに沿った振動面を有する直線偏光を第１直線偏光ＰＯＬ１と称し、第３方向Ｚに沿った振動面を有する直線偏光を第２直線偏光ＰＯＬ２と称する。本実施形態のレンズＬＮＳは、第１直線偏光ＰＯＬ１及び第２直線偏光ＰＯＬ２に対してそれぞれ異なる作用を有する。例えば、自然光が第４透明基板４０の側から変調素子４へ入射した場合、レンズＬＮＳは、自然光のうち、第２直線偏光ＰＯＬ２をほとんど屈折することなく透過し、第１直線偏光ＰＯＬ１を屈折する。つまり、レンズＬＮＳは、主として第１直線偏光ＰＯＬ１対して集束作用を発揮する。
【0057】
したがって、発光素子２から発せられる光は、一例では、第１直線偏光ＰＯＬ１であることが望ましい。あるいは、発光素子２と変調素子４との間に、第１方向Ｘと平行な透過軸を有する偏光板が設けられていてもよいし、第２直線偏光ＰＯＬ２を第１直線偏光ＰＯＬ１へ変換する変換素子が設けられていてもよい。
【0058】
なお、本実施形態では、レンズＬＮＳを備える変調素子４の一例として、基板主面とほぼ垂直に初期配向する液晶層ＬＣ２と、基板主面と平行な方向、及び交差する方向に沿った電界とを組み合わせた方式について説明したが、これに限らない。例えば、基板主面に沿って初期配向する液晶層が組み合わされてもよいし、基板主面と垂直な電界と組み合わせてもよく、液晶層に印加される電界に応じて屈折率分布を可変する方式であれば、レンズＬＮＳを備える変調素子が実現できる。ここでの基板主面とは、Ｘ−Ｚ平面である。
【0059】
図８は、変調素子４の動作を説明するための図である。図８は、８個の制御電極ＥＬ（ＥＬ１乃至ＥＬ８）と、７個の発光素子２（２１乃至２７）とを示している。発光素子２は、点光源としてみなされる。図８に示す例は、制御電極ＥＬの第１ピッチＰ１が発光素子２の第２ピッチＰ２と等しい場合に相当する。
【0060】
変調素子４は、変調制御部Ｃ５４によって制御される。より具体的には、変調制御部Ｃ５４は、制御電極ＥＬに供給する電圧を制御することにより、液晶層ＬＣ２にレンズＬＮＳを形成した第１モードと、液晶層ＬＣ２にレンズを形成しない第２モードとを切り替えることができる。また、変調制御部Ｃ５４は、制御電極ＥＬの各々に供給する電圧を制御することにより、レンズＬＮＳの形成位置を制御することができる。すなわち、変調制御部Ｃ５４は、液晶層ＬＣ２の第１位置にレンズＬＮＳを形成した第３モードと、液晶層ＬＣ２の第１位置とは異なる第２位置にレンズＬＮＳを形成した第４モードとを切り替えることができる。
【0061】
図示した例では、液晶層ＬＣ２の発光素子２１乃至２３と対向する位置にレンズＬＮＳ１乃至ＬＮＳ３がそれぞれ形成されている。この場合、隣り合う制御電極ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、及びＥＬ４には、それぞれ極性の異なる電圧が交互に印加されている。また、制御電極ＥＬ４乃至ＥＬ８には、同一の電圧が印加されている。なお、変調制御部Ｃ５４は、制御電極ＥＬの各々に供給する電圧を制御することにより、液晶層ＬＣ２に形成されるレンズＬＮＳの形状及び大きさ制御してもよい。
【0062】
発光素子２から発せられた光は、光学素子３によって、第２方向Ｙとほぼ平行な平行光に変換されている。光学素子３を介して変調素子４に入射した光のうち、レンズＬＮＳ１乃至ＬＮＳ３が形成された領域を通る光は、レンズＬＮＳ１乃至ＬＮＳ３によって拡散される。一方、レンズが形成されていない領域、すなわち、制御電極ＥＬ４と制御電極ＥＬ８との間の領域を通る光は、ほとんど拡散されることなく、つまり、ほぼ平行光のまま、変調素子４を透過する。
【0063】
図９Ａは、本実施形態の効果を説明するための図であり、図９Ｂは、比較例の図である。本実施形態によれば、表示装置ＤＳＰは、発光素子２と第３透明基板３０との間に位置する変調素子４を備えている。変調素子４において、制御電極ＥＬに印加する電圧を制御することにより、液晶層ＬＣ２において、任意の位置にレンズＬＮＳを形成することができる。換言すると、発光素子２の各々に向かい合うレンズＬＮＳを形成することができる。したがって、表示パネル１の表示状態に応じて、発光素子２から光学素子３及び変調素子４を介して第３透明基板３０に入射される光の広がりを制御することができる。
【0064】
例えば、図９Ａに示すように、表示パネル１において、部分的に画像が表示される場合、画像に対応した発光素子２ａ及び２ｂが点灯される。本実施形態によれば、発光素子２ａ及び２ｂと向かい合う位置に部分的にレンズＬＮＳを形成することで、第３透明基板３０のうち画像が表示される領域に対応した領域にのみ平行光を入射することができる。換言すると、表示パネル１を照射する照射領域ＩＡを必要最低限の面積にすることができる。したがって、画像が表示されていない領域への光の侵入が抑制され、配線などに起因した光の散乱が抑制される。この結果、表示装置ＤＳＰの透明性を向上することができる。なお、表示パネル１において、表示領域ＤＡの全面に画像が表示される場合、発光素子２の各々に対してレンズＬＮＳを形成することにより、照射領域ＩＡを表示パネル１の全体に亘って形成することができる。この結果、表示パネル１を均一に照射することができる。
【0065】
一方、図９Ｂに示すように、変調素子４を備えていない場合、表示パネル１の表示状態に応じて照射領域ＩＡの位置や面積を制御することは困難である。したがって、発光素子２ａ及び２ｂのみを点灯した場合であっても、画像が表示されていない領域まで光が広がることによって、画像が表示されていない領域においても光の散乱が生じ、表示パネル１の透明性が損なわれるおそれがある。
【0066】
以上のように、本実施形態によれば、表示品位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。
【0067】
[第２実施形態]図１０は、第２実施形態に係る表示装置ＤＰＳの概略を示す平面図である。第２実施形態は、第３透明基板３０が凹部ＣＣを有している点で、第１実施形態と相違している。凹部ＣＣは、第３透明基板３０の端部Ｅ３０よりも発光素子２から離間する側に窪んでいる。ここで、端部Ｅ３０は、第３透明基板３０のうち、発光素子２に最も近接した端部である。図示した例では、凹部ＣＣは、半円形状であるが、円弧以外の曲線からなる形状であってもよい。凹部ＣＣは、第１方向Ｘに沿って並び、発光素子２の各々と向かい合っている。より具体的には、第１方向Ｘにおいて、凹部ＣＣの中央の位置と発光素子２の中央の位置とは、一致している。また、表示装置ＤＳＰは、光学素子３を有していないが、凹部ＣＣと向かい合う封止基板６０を有している。本実施形態において、凹部ＣＣと封止基板６０とが変調素子４として機能する。
【0068】
図１１Ａは、図１０に示す凹部ＣＣの近傍を拡大して示す表示装置ＤＳＰの断面図である。表示装置ＤＳＰは、表示パネル１、発光素子２、第３透明基板３０、封止基板６０、及び配線基板Ｆ１に加え、液晶層ＬＣ２、シールＳＥ２、制御電極ＥＬ３０、及び制御電極ＥＬ６０を備えている。
【0069】
凹部ＣＣは、主面３０Ａと主面３０Ｂとの間に形成されている。換言すると、第３透明基板３０は、主面３０Ａを含む下板部３０１と、主面３０Ｂを含む上板部３０２と、下板部３０１と上板部３０２とを接続する面３０Ｓを有している。図示した例では、面３０Ｓは、端部Ｅ３０よりも発光素子２から離間している。
【0070】
封止基板６０は、第３透明基板３０の端部Ｅ３０と第２方向Ｙに沿って向かい合い、シールＳＥ２によって貼り合わされている。封止基板６０は、透明であり、例えばガラス又は樹脂によって形成されている。液晶層ＬＣ２は、封止基板６０、下板部３０１、上板部３０２、及び面３０Ｓによって囲まれた領域内に保持されている。すなわち、凹部ＣＣは、液晶層ＬＣ２によって充填されている。
【0071】
制御電極ＥＬ３０は、面３０Ｓに形成されている。制御電極ＥＬ６０は、封止基板６０の第３透明基板３０と向かい合う面６０Ｓに形成されている。制御電極ＥＬ３０及びＥＬ６０は、液晶層ＬＣ２に電圧を印加する。液晶層ＬＣ２に含まれる液晶分子の配向は、制御電極ＥＬ３０と制御電極ＥＬ６０との間に印加される電圧によって制御され、液晶層ＬＣ２内には液晶分子の配向状態に応じた屈折率分布が生じる。制御電極ＥＬ３０及びＥＬ６０は、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電材料によって形成されている。
【0072】
図示した例では、封止基板６０は、主面３０Ｂよりも上方に延出した延出部Ｅｘ３を有している。配線基板Ｆ１は、延出部Ｅｘ３に接続され、封止基板６０の上方を通って延出している。配線基板Ｆ１は、制御基板ＥＬ３０及び制御基板ＥＬ６０の双方と電気的に接続されている。すなわち、配線基板Ｆ１は、封止基板６０と向かい合う面に導電層を有している。また、封止基板６０は、制御電極ＥＬ６０が配置された面と同じ側に、制御電極ＥＬ６０と電気的に接続された端子を有している。第３透明基板３０は、制御電極ＥＬ３０と電気的に接続された配線を有している。この配線は、例えば第３透明基板３０の側面まで引き出され、導電性部材を介して封止基板６０の端子と電気的に接続される。配線基板Ｆ１の導電層が封止基板６０の端子と接続されることで、制御電極ＥＬ３０、制御電極ＥＬ６０、及び配線基板Ｆ１が電気的に接続される。
【0073】
発光素子２は、配線基板Ｆ１に実装されるとともに、封止基板６０と向かい合っている。図示した例では、発光素子２と封止基板６０との間に他の部材は介在していないが、配線基板Ｆ１と封止基板６０とは、透明な接着剤ＡＤ２によって接着されている。
【0074】
なお、図１１Ｂに示すように、延出部Ｅｘ３は、主面３０Ａよりも下方に延出してもよい。配線基板Ｆ１は、延出部Ｅｘ３に接続され、封止基板６０の下方、すなわち封止基板６０と第１透明基板１０との間を通って延出している。図示した例では、配線基板Ｆ１は、第１透明基板１０の延出部Ｅｘ１と接している。配線基板Ｆ１と延出部Ｅｘ１との間には、接着剤が介在していてもよい。図１１Ｂに示す例においても、配線基板Ｆ１は、封止基板６０と向かい合う面に導電層を有し、封止基板６０が備える端子と電気的に接続されている。図１１Ｂに示す例では、液晶層ＬＣ２の下方には第２透明基板２０は配置されていない。換言すると、液晶層ＬＣ２は、第２透明基板２０よりも外側に位置している。つまり、第３透明基板３０の端部Ｅ３０は、第２透明基板２０の端部Ｅ２０よりも外側に位置している。
【0075】
図１２Ａは、変調素子４の構成例を示す平面図である。変調素子４は、第３透明基板３０、封止基板６０、液晶層ＬＣ２、制御電極ＥＬ３０、制御電極ＥＬ６０に加え、配向膜３１及び６１を備えている。
【0076】
制御電極ＥＬ３０は、凹部ＣＣ内に配置され、配向膜３１によって覆われている。より具体的には、凹部ＣＣの各々に対して個別の制御電極ＥＬ３０がそれぞれ形成されている。すなわち、制御電極ＥＬ３０は、端部Ｅ３０に配置されず、図示した例では、配向膜３１が端部Ｅ３０と接している。
【0077】
制御電極ＥＬ６０は、第１方向Ｘに沿って並び、凹部ＣＣの各々と向かい合っている。制御電極ＥＬ６０は、配向膜６１によって覆われている。
【0078】
液晶層ＬＣ２は、配向膜３１と配向膜６１との間に保持され、両者と接している。配向膜３１及び６１は、例えば、水平配向膜であり、いずれも第１方向Ｘに沿って配向処理されている。液晶層ＬＣ２は、第１実施形態と同様、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。
【0079】
図１２Ｂは、変調素子４の他の構成例を示す平面図である。図１２Ｂに示す例では、制御電極ＥＬ３０は、複数の凹部ＣＣに対して共通に設けられている。すなわち、制御電極ＥＬ３０は、凹部ＣＣ内に配置されるとともに、端部Ｅ３０にも配置されている。なお、制御電極ＥＬ３０は、２つ以上の凹部ＣＣに対して共通に設けられていればよく、単一の制御電極ＥＬ３０がすべての凹部ＣＣに対して設けられていてもよい。
【0080】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、液晶層ＬＣ２に含まれる液晶分子Ｌｍ２の配向の様子を示す図である。図１３Ａは、制御電極ＥＬ３０と制御電極ＥＬ６０との間に電圧が印加されていない場合の液晶分子Ｌｍ２の配向の様子を示している。図１３Ａに示す例では、液晶分子Ｌｍ２は、その長軸が第１方向Ｘに沿うように配向する。このとき、凹部ＣＣ内の液晶層ＬＣ２は、第３方向Ｚに沿った振動面を有する第２直線偏光ＰＯＬ２をほとんど屈折することなく透過し、第１方向Ｘに沿った振動面を有する第１直線偏光ＰＯＬ１を屈折する。一例では、凹部ＣＣは、封止基板６０側から入射する第１直線偏光ＰＯＬ１に対してシリンドリカルレンズとして機能する。
【0081】
図１３Ｂは、制御電極ＥＬ３０と制御電極ＥＬ６０との間に電圧が印加されている場合の液晶分子Ｌｍ２の配向の様子を示している。電圧印加時では、液晶分子Ｌｍ２は、その長軸が電界に沿うように配向する。図１３Ｂに示す例では、液晶分子Ｌｍ２の長軸は、第２方向Ｙとほぼ平行である。このとき、凹部ＣＣ内の液晶層ＬＣ２は、第１直線偏光ＰＯＬ１及び第２直線偏光ＰＯＬ２のいずれもほとんど屈折することなく透過する。
【0082】
図１４は、変調素子４の動作を説明するための図である。図１４は、７つの発光素子２１乃至２７と、発光素子２１乃至２７と向かい合う凹部ＣＣ１乃至ＣＣ７と、凹部ＣＣ１乃至ＣＣ７にそれぞれ設けられた制御電極ＥＬ３０と、凹部ＣＣ１乃至ＣＣ７とそれぞれ向かい合う制御電極ＥＬ６０とを示している。変調制御部Ｃ５４は、制御電極ＥＬ３０及びＥＬ６０に供給する電圧を制御することにより、液晶層ＬＣ２に含まれる液晶分子Ｌｍ２の配向方向を制御する。
【0083】
図示した例では、凹部ＣＣ１乃至ＣＣ３において、制御電極ＥＬ３０と制御電極ＥＬ６０との間に電圧が印加されている。発光素子２１乃至２３から発せられた光は、凹部ＣＣ１乃至ＣＣ３内の液晶層ＬＣ２によってほとんど屈折されることなく、凹部ＣＣ１乃至ＣＣ３を透過する。すなわち、発光素子２１乃至２３から発せられた光は、拡散されたまま、凹部ＣＣ１乃至ＣＣ３を透過する。一方、凹部ＣＣ４乃至ＣＣ７において、制御電極ＥＬ３０と制御電極ＥＬ６０との間に電圧が印加されていない。図示した例では、発光素子２４乃至２７から発せられた光は、凹部ＣＣ４乃至ＣＣ４において屈折され、平行光に変換されている。
【0084】
以上のように、第２実施形態においても、表示パネル１の表示状態に応じて、発光素子２の各々に対して第３透明基板３０に入射される光の広がりを制御することができるため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、凹部ＣＣがシリンドリカルレンズとして機能するため、液晶層ＬＣ２の厚さが均一である場合と比較して、液晶層ＬＣ２と第３透明基板３０との間に大きな屈折率差を生じさせることができる。このため、他の光学素子を配置することなく、入射光の光路を大きく変換することが可能になる。
【0085】
[第３実施形態]図１５は、第３実施形態に係る表示装置ＤＳＰの概略を示す平面図である。第３実施形態は、表示装置ＤＳＰが発光素子２の各々とそれぞれ向かい合う光学素子３と、発光素子２と光学素子３との間に位置するアクチュエータ７とを備えている点で、第１実施形態と相違している。また、表示装置ＤＳＰは、アクチュエータ７を制御するアクチュエータ制御部Ｃ５５を備えている。アクチュエータ制御部Ｃ５５は、一例では、制御基板５に実装されている。
【0086】
図１６は、光学素子３の近傍を拡大して示す表示装置ＤＳＰの断面図である。光学素子３は、第３透明基板３０の端部Ｅ３０と向かい合っている。換言すると、光学素子３と端部Ｅ３０との間には、他の部材は介在していない。アクチュエータ７は、一例では、一端側が発光素子２に固定され、他端側が光学素子３に固定されている。アクチュエータ７は、光学素子３の第２方向Ｙにおける位置を調整することで、発光素子２と光学素子３との距離を調整する。図示した例では、配線基板Ｆ１は、発光素子２、アクチュエータ７、及び光学素子３の上に位置するとともに、第３透明基板３０に固定されている。
【0087】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、アクチュエータ７の動作を説明するための平面図である。図１７Ａ及び図１７Ｂは、Ｘ−Ｙ平明と平行な面を示している。本実施形態において、光学素子３は、例えば発光素子２から離間する側に凸面を有するシリンドリカルレンズである。
【0088】
図１７Ａに示す例では、発光素子２と光学素子３との距離は、光学素子３の焦点距離よりも大きい。この場合、発光素子２から発せられた光は、発光素子２から放射状に広がるとともに、光学素子３によっても拡散される。一方、図１７Ｂに示す例では、発光素子２と光学素子３との距離は、光学素子３の焦点距離とほぼ等しい。この場合、発光素子２から発せられた光は、光学素子３によって平行光に変換される。以上のように、第３実施形態においても、表示パネル１の表示状態に応じて、発光素子２の各々に対して第３透明基板３０に入射される光の広がりを制御することができるため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0089】
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。
【符号の説明】
【0090】
１…表示パネル、２…発光素子、３…光学素子、４…変調素子、５…制御基板、Ｆ１…配線基板、１０…第１透明基板、２０…第２透明基板、３０…第３透明基板、４０…第４透明基板、５０…第５透明基板、６０…封止基板、Ｅ２０，Ｅ３０…端部、Ｅｘ１，Ｅｘ２…延出部、ＬＣ１，ＬＣ２…液晶層、ＳＥ１，ＳＥ２…シール、ＥＬ，ＥＬ３０，ＥＬ６０…制御電極、Ｃ５４…変調制御部。