特開 2023-167367 表示装置

(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】P2023167367

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13357 20060101AFI20231116BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20231116BHJP

   G02F 1/1334 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

G02F1/13357

G02F1/1335

G02F1/1334

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022078509

(22)【出願日】2022-05-12

(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】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】津田 幹

(72)【発明者】

【氏名】市原 一輝

(72)【発明者】

【氏名】野口 通一

【テーマコード（参考）】

2H189

2H291

2H391

【Ｆターム（参考）】

2H189AA04

2H189HA05

2H189LA07

2H189LA10

2H189LA18

2H189LA20

2H189LA22

2H189MA15

2H291FA56X

2H291FA56Y

2H291FA71X

2H291FA71Y

2H291FA85X

2H291FA85Y

2H291FA95X

2H291FA95Z

2H291GA19

2H291JA02

2H291LA03

2H291MA20

2H291NA62

2H391AA15

2H391AA23

2H391AA25

2H391AB04

2H391AB05

2H391AC05

2H391FA01

2H391FA02

(57)【要約】

【課題】装置の性能を向上させる。
【解決手段】表示装置は、導光板３０と、導光板３０の側面３０ｓ１と対向する位置に、Ｘ方向に沿って配置された複数の発光ダイオード素子５１を備える光源部５０と、導光板３０と光源部５０との間にＸ方向に沿って配置され、可視光透過性の接着層８５を介して互いに接着された複数のレンズ８１と、を有している。複数のレンズ８１のそれぞれは、光源部３０と対向する面８１ｂと、面８１ｂの反対側の面８１ｆと、面８１ｂおよび面８１ｆと交差し、かつ、接着層８５が接着された側面（レンズ側面）８１ｓと、を備えている。接着層８５は、互いに対向する側面８１ｓの間に設けられている。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１前面、および前記第１前面の反対側にある第１背面を備えている第１基板と、
前記第１基板の前記第１前面上に配置される液晶層と、
前記第１前面と対向する第１面、前記第１面の反対側にある第２面、および前記第１面および前記第２面と交差する第１側面を備えている導光板と、
前記導光板の前記第１側面と対向する位置に、第１方向に沿って配置された複数の発光ダイオード素子を備える光源部と、
前記導光板と前記光源部との間に前記第１方向に沿って配置され、可視光透過性の接着層を介して互いに接着された複数のレンズと、
を有し、
前記複数のレンズのそれぞれは、前記光源部と対向する第３面と、前記第３面の反対側の第４面と、前記第３面および前記第４面と交差し、かつ、前記接着層が接着されたレンズ側面と、を備え、
前記接着層は、互いに対向する前記レンズ側面の間に設けられている、表示装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記接着層の屈折率と前記レンズの屈折率との差は、前記接着層の屈折率と空気の屈折率との差よりも小さい、表示装置。

【請求項3】

請求項２において、
前記レンズ側面の表面粗さは、前記導光板の前記第２面の表面粗さよりも粗い、表示装置。

【請求項4】

請求項１において、
前記接着層は、前記レンズの前記レンズ側面の全体を覆うように接着されている、表示装置。

【請求項5】

請求項１において、
前記複数のレンズは、第１レンズ側面を備えた第１レンズと、前記接着層を介して前記第１レンズ側面と対向する第２レンズ側面を備えた第２レンズと、を含み、
前記複数の発光ダイオード素子は、第１の色の光を出射可能な第１発光ダイオード素子と、前記第１の色とは異なる第２の色の光を出射可能な第２発光ダイオード素子と、を含み、
前記複数の発光ダイオード素子のうち、前記第１レンズの前記第３面に対向し、かつ、前記第１レンズ側面に最も近い位置には前記第１発光ダイオード素子が配置され、
前記複数の発光ダイオード素子のうち、前記第２レンズの前記第３面に対向し、かつ、前記第２レンズ側面に最も近い位置には前記第２発光ダイオード素子が配置されている、表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶層を用いた表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の発光ダイオード素子と導光板との間に、レンズとして機能する導光板が配置された表示装置がある。例えば、特開２０２１－５６４７０号公報（特許文献１）には、プリズムレンズとして機能する導光板が複数個に分割され、各導光板が空気層を挟んで向かい合っている表示装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－５６４７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願発明者は、観察者が、表示画像と背景とを重ね合わせて認識することが可能な透明表示装置の開発を行っている。透明表示装置の場合、前面および背面のそれぞれが可視光を透過させる特性を備えている必要がある。このため、画像を表示するための光源部は、導光板の側面に配置される。光源部から出射された光を広く拡散させるため、導光板と光源部との間にレンズが配置されていることが好ましい。本願発明者は、レンズの汎用性、レンズのハンドリング、あるいは、レンズの製造効率の向上の観点からは、１個のレンズのサイズを小さくして、導光板と光源部との間に複数個のレンズを配列することが好ましい点に着目した。ところが、隣り合うレンズの間に隙間（空気層）が存在する場合、レンズの側面で生じる反射や散乱の影響により、意図しない光の挙動がみられることが判った。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様である表示装置は、第１前面、および前記第１前面の反対側にある第１背面を備えている第１基板と、前記第１基板の前記第１前面上に配置される液晶層と、前記第１前面と対向する第１面、前記第１面の反対側にある第２面、および前記第１面および前記第２面と交差する第１側面を備えている導光板と、前記導光板の前記第１側面と対向する位置に、第１方向に沿って配置された複数の発光ダイオード素子を備える光源部と、前記導光板と前記光源部との間に前記第１方向に沿って配置され、可視光透過性の接着層を介して互いに接着された複数のレンズと、を有している。前記複数のレンズのそれぞれは、前記光源部と対向する第３面と、前記第３面の反対側の第４面と、前記第３面および前記第４面と交差し、かつ、前記接着層が接着されたレンズ側面と、を備えている。前記接着層は、互いに対向する前記レンズ側面の間に設けられている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】透明表示パネル装置の一方の面側にいる視認者が、反対面側にある背景を、透明表示パネル装置を介して視認する場合の位置関係を示す説明図である。

【図2】透明表示パネル装置を介して視認される背景の一例を示す説明図である。

【図3】図１に示す透明表示パネルの一例を示す斜視図である。

【図4】図３の表示パネルが備える回路の一例を示す回路ブロック図である。

【図5】図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

【図6】検討例である透明表示装置の光源部から出射された光の経路を模式的に示す説明図である。

【図7】図３に示す光源部およびレンズ部の構造例を示す平面図である。

【図8】図７に対する検討例を示す平面図である。

【図9】図８とは別の検討例を示す平面図である。

【図10】図７に対する変形例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

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、同一または関連する符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

【0008】

以下の実施の形態では、ガラス板と組み合わせて利用される表示パネルの例として、液晶分子による可視光の散乱を利用して画像を表示させる液晶表示装置を取り上げて説明する。

【0009】

また、液晶表示装置は、液晶層に含まれる分子の配向を変化させることにより、表示画像を形成する装置であるが、光源を必要とする。以下で説明する実施の形態では、光源が、表示パネルとは別に設けられる。このため、以下では、表示パネルと、表示パネルに可視光を供給する光源モジュールとを区別して説明する。

【0010】

＜透明表示パネル＞
まず、所謂、透明表示パネルの特徴について説明する。図１は、透明表示パネルの一方の面側にいる視認者が、反対面側にある背景を、透明表示パネルを介して視認する場合の位置関係を示す説明図である。図２は、透明表示パネルを介して視認される背景の一例を示す説明図である。

【0011】

図１に示すように、観察者１００が、表示パネルＰ１の一方から他方をみる場合、背景１０１が表示パネルＰ１を透過して視認される。図２に示すように、表示領域ＤＡおよび表示領域ＤＡの外側の周辺領域ＰＦＡが共に光を透過させる場合、背景１０１の全体を違和感なく視認することができる。一方、周辺領域ＰＦＡが光を透過させない遮光性を有している場合、表示パネルＰ１を介して視認される背景１０１の一部分が周辺領域ＰＦＡにより遮られるため、観察者１００（図１参照）に違和感を与える場合がある。このように、透明表示パネルである表示パネルＰ１の場合、表示領域ＤＡおよび周辺領域ＰＦＡのそれぞれが可視光透過性を備えていることが好ましい。また、背景１０１を違和感なく視認する観点からは、表示領域ＤＡおよび周辺領域ＰＦＡのそれぞれの可視光透過特性が同程度であることが特に好ましい。

【0012】

図３は、図１に示す透明表示パネルの一例を示す斜視図である。図３では、表示領域ＤＡと周辺領域ＰＦＡの境界を二点鎖線で示している。また、図３では、表示パネルＰ１が備える回路のうち、液晶を駆動するための信号を伝送する信号配線の一部（詳しくは、ゲート線ＧＬおよびソース線ＳＬ）を一点鎖線で模式的に示している。図３を含む以下の図面において、表示パネルＰ１の厚さ方向に沿った方向をＺ方向、Ｚ方向に直交するＸ－Ｙ平面において、表示パネルＰ１の一辺の延在方向をＸ方向、Ｘ方向に交差する方向をＹ方向として説明する。図５は、図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図６は、検討例である透明表示装置の光源部から出射された光の経路を模式的に示す説明図である。

【0013】

図３に示すように、本実施の形態の表示パネルＰ１は、基板（アレイ基板）１０、基板（対向基板）２０、導光板（第１導光板または第１カバーガラスともいう）３０、光源部（第１光源部）５０、駆動回路７０、およびレンズ部８０を有している。

【0014】

表示装置として構成する場合、図３に示す表示パネルＰ１が備える各部分の他、例えば制御回路、あるいは表示パネルＰ１に接続されるフレキシブル基板、あるいは筐体などが含まれる場合がある。図３では、表示パネルＰ１以外の部分は図示を省略している。

【0015】

表示パネルＰ１は、外部から供給される入力信号に応じて画像が形成される表示領域ＤＡと、表示領域ＤＡの周囲にある周辺領域（額縁領域）ＰＦＡを有する。なお、図３に示す表示パネルＰ１の表示領域ＤＡは四角形であるが、表示領域が多角形や円形など、四角形以外の形状であってもよい。表示領域ＤＡは、表示面を視た平面視において、表示パネルＰ１が画像を表示する有効領域である。基板１０、基板２０、および導光板３０のそれぞれは、平面視において表示領域ＤＡと重なる位置にある。図１に示す例では、光源部５０、駆動回路７０、およびレンズ部８０のそれぞれは、基板１０上に搭載されているが、変形例として、基板１０とは別に図示しない光源用基板が基板１０の周辺領域ＰＦＡに取り付けられ、光源部５０およびレンズ部８０が、図示しない光源用基板に搭載されている場合もある。

【0016】

まず、図３に示す表示パネルＰ１が備える回路の構成例について説明する。図４は、図３の表示パネルが備える回路の一例を示す回路ブロック図である。図４に示すコモン電極ＣＥに接続される配線経路は、例えば後述する図５に示す基板２０に形成されている。図４では、基板２０に形成された配線を点線で図示している。図４に示す例では、光源制御部５２が、駆動回路７０に含まれる。変形例としては、駆動回路７０とは別に光源部５０および光源制御部５２が設けられている場合がある。上記したように、基板１０とは別に図示しない光源用基板が図３に示す基板１０の周辺領域ＰＦＡに取り付けられ、光源部５０が、図示しない光源用基板に搭載されている場合がある。この場合、光源制御部５２は、例えば図示しない光源用基板に形成されている。あるいは、光源制御部５２は、図示しない光源用基板に搭載された電子部品に形成されている。

【0017】

図４に示す例では、駆動回路７０は、信号処理回路７１、画素制御回路７２、ゲート駆動回路７３、ソース駆動回路７４、およびコモン電位駆動回路７５を備える。また、光源部５０は、例えば、発光ダイオード素子５１ｒ、発光ダイオード素子５１ｇ、および発光ダイオード素子５１ｂを備える。なお、発光ダイオード素子５１ｒ、発光ダイオード素子５１ｇ、および発光ダイオード素子５１ｂの組み合わせについては、後で詳細に説明する。図３に示すように、基板１０は、基板２０よりも面積が大きいので、駆動回路７０は、基板１０上に設けられている。

【0018】

信号処理回路７１は、入力信号解析部（入力信号解析回路）７１１、記憶部（記憶回路）７１２、および信号調整部７１３を備える。表示パネルＰ１は、画像の表示を制御する制御回路を備える制御部９０を有し、信号処理回路７１の入力信号解析部７１１には、制御部９０から図示しないフレキシブル配線板などの配線経路を介して入力信号ＶＳが入力される。入力信号解析部７１１は、外部から入力された入力信号ＶＳに基づいて解析処理を行い、入力信号ＶＣＳを生成する。入力信号ＶＣＳは、例えば、入力信号ＶＳに基づいて、表示パネルＰ１（図３参照）の各画素ＰＩＸ（図３参照）にどのような階調値を与えるかを定める信号である。

【0019】

信号調整部７１３は、入力信号解析部７１１から入力された入力信号ＶＣＳから入力信号ＶＣＳＡを生成する。信号調整部７１３は、入力信号ＶＣＳＡを画素制御回路７２へ送出し、光源制御信号ＬＣＳＡを光源制御部５２へ送出する。光源制御信号ＬＣＳＡは、例えば、画素ＰＩＸへの入力階調値に応じて設定される光源部５０の光量の情報を含む信号である。

【0020】

画素制御回路７２は、入力信号ＶＣＳＡに基づいて水平駆動信号ＨＤＳと垂直駆動信号ＶＤＳとを生成する。例えば、本実施形態では、フィールドシーケンシャル方式で駆動されるので、水平駆動信号ＨＤＳと垂直駆動信号ＶＤＳとが光源部５０が発光可能な色毎に生成される。ゲート駆動回路７３は水平駆動信号ＨＤＳに基づいて１垂直走査期間内に表示パネルＰ１（図３参照）のゲート線ＧＬを順次選択する。ゲート線ＧＬの選択の順番は任意である。図３に示すように複数のゲート線（信号配線）ＧＬは、Ｘ方向に延び、かつ、Ｙ方向に沿って配列されている。

【0021】

ソース駆動回路７４は垂直駆動信号ＶＤＳに基づいて１水平走査期間内に表示パネルＰ１（図３参照）の各ソース線ＳＬに各画素ＰＩＸ（図３参照）の出力階調値に応じた階調信号を供給する。図３に示すように複数のソース線（信号配線）ＳＬは、Ｙ方向に延び、かつ、Ｘ方向に沿って配列されている。ゲート線ＧＬとソース線ＳＬとの交差毎に、一つの画素ＰＩＸが形成される。ゲート線ＧＬとソース線ＳＬとが交差する部分のそれぞれには、スイッチング素子Ｔｒ（図４参照）が形成されている。図３および図４に示す複数のゲート線ＧＬおよび複数のソース線ＳＬは、後述する図５（および図６）に示す液晶ＬＱを駆動する駆動信号を伝送する複数の信号配線に相当する。

【0022】

図４に示すスイッチング素子Ｔｒとして例えば、薄膜トランジスタが用いられる。薄膜トランジスタの種類は特に限定されず、例えば、以下のようなものを例示できる。ゲートの位置で分類すると、ボトムゲート型トランジスタ又はトップゲート型トランジスタを挙げることができる。また、ゲートの数で分類すると、シングルゲート薄膜トランジスタと、ダブルゲート薄膜トランジスタとを挙げられる。スイッチング素子Ｔｒのソース電極及びドレイン電極のうち一方はソース線ＳＬに接続され、ゲート電極はゲート線ＧＬに接続され、ソース電極及びドレイン電極のうち他方は、高分子分散型液晶ＬＣ（図５および図６に示す液晶ＬＱ）の容量の一端に接続されている。高分子分散型液晶ＬＣの容量は、一端がスイッチング素子Ｔｒに画素電極ＰＥを介して接続され、他端がコモン電極ＣＥを介してコモン電位配線ＣＭＬに接続されている。また、画素電極ＰＥと、コモン電位配線ＣＭＬに電気的に接続されている保持容量電極との間には、保持容量ＨＣが生じる。なお、コモン電位配線ＣＭＬは、コモン電位駆動回路７５より供給される。

【0023】

次に、図３に示す表示パネルＰ１において、光源部５０から出射された光の光路について説明する。判り易さのため、図６に示すように単純化された構造の表示パネルＰ２を用いて説明する。なお、図６に示す表示パネルＰ２は、導光板３０を有していない点を除き、図５に示す表示パネルＰ１と同様である。表示パネルＰ２の場合、基板２０を導光板として用いている。したがって、表示パネルＰ２についての以下の説明は、図５に示す表示パネルＰ１にも適用できる。

【0024】

図６に示すように、表示パネルＰ２は、液晶層ＬＱＬを介して対向するように貼り合せられた基板１０および基板２０を有している。基板１０と基板２０とは、表示パネルＰ２の厚さ方向であるＺ方向に配列される。言い換えれば、基板１０と基板２０とは、表示パネルＰ２の厚さ方向（Ｚ方向）において互いに対向する。基板１０は、液晶層ＬＱＬ（および基板２０）と対向する前面（主面、面）１０ｆを有する。また基板２０は、基板１０の前面１０ｆ（および液晶層ＬＱＬ）と対向する背面（主面、面）２０ｂを有する。基板１０は、スイッチング素子（能動素子）Ｔｒ（図４参照）としての複数のトランジスタ（トランジスタ素子）がアレイ状に配置されたアレイ基板である。また、基板２０は、表示面側に設けられた基板である。基板２０は、アレイ基板に対向配置された基板という意味で、対向基板と言い換えることができる。

【0025】

液晶ＬＱを含む液晶層ＬＱＬは、基板１０の前面１０ｆと基板２０の背面２０ｂとの間にある。液晶層ＬＱＬは、光学変調素子である。表示パネルＰ２は、上記したスイッチング素子を介して液晶層ＬＱＬの周辺に形成される電界の状態を制御することにより、そこを通過する光を変調する機能を備えている。基板１０および基板２０にある表示領域ＤＡは、図６に示すように液晶層ＬＱＬと重畳する。

【0026】

また、基板１０と基板２０とは、シール部（シール材）ＳＬＭを介して接着される。図３および図６に示すように、シール部ＳＬＭ（図６参照）は、表示領域ＤＡの周囲を囲むように、周辺領域ＰＦＡに配置される。シール部ＳＬＭの内側には、図６に示すように液晶層ＬＱＬがある。シール部ＳＬＭは、基板１０と基板２０との間に液晶を封入するシールとしての役割を果たす。また、シール部ＳＬＭは、基板１０と基板２０とを接着する、接着材としての役割を果たす。

【0027】

光源部５０は、基板２０の側面２０ｓ１と対向する位置に配置される。図６に二点鎖線で模式的に示すように、光源部５０から出射された光源光Ｌ１は、基板１０の背面１０ｂおよび基板２０の前面２０ｆで反射しながら、側面２０ｓ１から遠ざかる方向に伝搬する。光源光Ｌ１の伝搬経路において、基板１０の背面１０ｂおよび基板２０の前面２０ｆは、屈折率の大きな媒質と、屈折率の小さな媒質との界面である。このため、光源光Ｌ１が前面２０ｆおよび背面１０ｂに入射する入射角が臨界角よりも大きい場合、光源光Ｌ１は、前面２０ｆおよび背面１０ｂにおいて全反射する。

【0028】

液晶ＬＱは高分子分散型液晶ＬＣ（図４参照）であり、液晶性ポリマーと液晶分子を含んでいる。液晶性ポリマーは、筋状に形成され、液晶分子は、液晶性ポリマーの隙間に分散される。液晶性ポリマー及び液晶分子の各々は、光学異方性あるいは屈折率異方性を有している。液晶性ポリマーの電界に対する応答性は、液晶分子の電界に対する応答性より低い。液晶性ポリマーの配向方向は、電界の有無にかかわらずほとんど変化しない。一方、液晶分子の配向方向は、液晶ＬＱ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ＬＱに電圧が印加されていない状態では、液晶性ポリマー及び液晶分子のそれぞれの光軸は互いに平行であり、液晶層ＬＱＬに入射した光源光Ｌ１は、液晶層ＬＱＬ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ＬＱに電圧が印加された状態では、液晶性ポリマー及び液晶分子のそれぞれの光軸は互いに交差し、液晶ＬＱに入射した光源光Ｌ１は、液晶層ＬＱＬ内で散乱される（散乱状態）。表示パネルＰ２は、光源光Ｌ１の伝搬経路における液晶ＬＱの配向を制御することにより、透明状態と散乱状態とを制御する。散乱状態において光源光Ｌ１は液晶ＬＱにより放出光Ｌ２として前面２０ｆ側から表示パネルＰ２の外部に出射される。また、背面１０ｂ側から入射した背景光Ｌ３は、基板１０、液晶層ＬＱＬ、および基板２０を透過して、前面２０ｆから外部に出射される。放出光Ｌ２および背景光Ｌ３は、前面２０ｆ側にいる観察者に視認される。観察者は、放出光Ｌ２と、背景光Ｌ３とを組み合わせて認識することができる。このように観察者が、表示画像と背景とを重ね合わせて認識することが可能な表示パネルを透明表示パネルと呼ぶ。

【0029】

図５に示す表示パネルＰ１の場合、基板２０上に導光板３０が配置されている点と、導光板３０と光源部５０との間にレンズ部８０が配置されている点と、光源部５０から出射された光源光Ｌ５０が、レンズ部８０および導光板３０を介して液晶層ＬＱＬに入射する点と、で図６に示す表示パネルＰ２と相違する。表示パネル（表示装置）Ｐ１は、前面１０ｆ、および前面１０ｆの反対側にある背面１０ｂを備えている基板１０と、前面１０ｆと対向する背面２０ｂ、および背面２０ｂの反対側にある前面２０ｆを備えている基板２０と、基板１０の前面１０ｆと基板２０の背面２０ｂとの間に配置される液晶層ＬＱＬと、を有している。この点は、図６に示す表示パネルＰ２と同様である。表示パネルＰ１は、上記に加え、基板２０の前面２０ｆ上に接着層３１を介して接着固定された導光板３０と、複数の発光ダイオード素子５１（図４参照）を備え、基板１０の前面１０ｆ上に配置され、導光板３０の側面３０ｓ１と対向する位置に配置された光源部５０と、導光板３０と前記光源部５０との間に配置されたレンズ部８０と、を有している。

【0030】

導光板３０は、基板２０の前面２０ｆと対向する背面３０ｂおよび背面３０ｂの反対側の前面３０ｆを備えている。また、導光板３０は、レンズ部８０を介して光源部５０と対向する側面３０ｓ１、および側面３０ｓ１の反対側に位置する側面３０ｓ２を備えている。導光板３０は、接着層３１を介して基板２０に接着固定されている。少なくとも表示領域ＤＡでは、導光板３０と基板２０との間の隙間は、接着層３１により埋められている。図５に示す例では、導光板３０の背面３０ｂの全体に接着層３１が接着している。光源部５０から出射される光源光Ｌ５０は、レンズ部８０で拡散されて、側面３０ｓ１から導光板３０に入射し、反射しながら側面３０ｓ２に向かって進む。

【0031】

接着層３１は、可視光を透過させることのできる透明な樹脂材料からなる。可視光透過性の接着層３１の例として、シート状に形成されたＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）と呼ばれる透明接着シートや、液体状の透明接着剤を硬化させて用いるＯＣＲ（Optical Clear Resin）などを例示できる。基板１０、基板２０、および導光板３０の屈折率には種々の変形例があるが、これらの屈折率は、例えば１．５程度である。接着層３１の屈折率は、導光板３０の屈折率に近く、例えば１．３７～１．５程度である。

【0032】

上記の条件下では、光源光Ｌ５０の一部は接着層３１との界面で反射せず、基板２０内に侵入する。基板２０に侵入した光は、図６に示す光源光Ｌ１と同様に、液晶層ＬＱＬに向かって進み、液晶層ＬＱＬに侵入する。液晶層ＬＱＬで散乱された光は、放出光Ｌ２として前面２０ｆ側から表示パネルＰ１の外部に出射される。一方、液晶層ＬＱＬで散乱されなかった光は、基板１０の背面１０ｂおよび基板２０の前面２０ｆ（または導光板３０の前面３０ｆ）で反射して、光源部５０から遠ざかる方向に伝搬する。

【0033】

＜光源部およびレンズの構造＞
次に光源部およびレンズの構造について説明する。図７は、図３に示す光源部およびレンズ部の構造例を示す平面図である。図７に示す平面は、図３に示すＸ方向およびＹ方向を含むＸ－Ｙ平面であって、導光板３０、レンズ部８０、および光源部５０を上方から視た平面である。図８および図９は、図７に対する検討例を示す平面図である。以下では、図５に示す表示パネルＰ１のように基板２０とは別に基板２０の前面側に導光板３０が配置された例を取り上げて説明する。ただし、以下で説明する技術は、図６に示す表示パネルＰ２のように、導光板３０が設けられず、基板２０を導光板と見做して使用する場合にも適用することができる。この場合、図６に示す基板２０と光源部５０との間に図５に示すレンズ部８０が配置される。また、この場合、以下で説明する導光板３０という記載を基板２０と読み替えて適用することができる。

【0034】

図７に示すように、導光板３０と光源部５０との間には、複数のレンズ８１が配置されている。複数のレンズ８１のそれぞれは、光源部５０と対向する面８１ｂと、面８１ｂの反対側の面８１ｆと、面８１ｂおよび面８１ｆと交差し、かつ、接着層８５が接着された側面８１ｓと、を備えている。レンズとは、可視光を透過させる導光部材のうち、屈折率の違いを利用して光を発散または収束させる機能を備えた光学部材である。レンズ８１は導光板の一種であるが、本実施の形態では、表示領域ＤＡ（図３参照）に配置された導光板３０と、レンズ８１とを区別して説明する。

【0035】

図７は、Ｘ方向に配列される複数のレンズ８１のうち、互いに隣り合ように配置されたレンズ８１Ａと、レンズ８１Ｂとを図示する拡大平面図である。本実施の形態のレンズ部８０場合、図７に示すように、Ｘ方向に沿って、接着層８５とレンズ８１とが交互に配列されている。図７では、隣り合うレンズ８１の間に接着層８５が存在することを明示するため、接着層８５にハッチングを付している。また、図７では、赤色の光、緑色の光、青色の光、および白色光を識別するため、発光ダイオード素子５１ｒから出射された赤色の光を一点鎖線の矢印で、発光ダイオード素子５１ｇから出射された緑色の光を点線の矢印で、発光ダイオード素子５１ｂから出射された青色の光を二点鎖線の矢印で、白色光を実線でそれぞれ模式的に図示している。

【0036】

本実施の形態の場合、導光板３０と光源部５０との間に配置されるレンズ８１は、点光源である発光ダイオード素子５１から出射された光を広げて（言い換えれば発散させて）導光板３０に入射する機能を備えている。また、レンズ８１は、赤色の光、緑色の光、および青色の光を混色させて、白色光を出射する機能を備えている。

【0037】

図示は省略するが、本実施の形態に対する検討例として、レンズ部８０を分割されていない１個のレンズで構成する方法が考えられる。この場合、表示装置の仕様（サイズ等）に応じてそれぞれ対応するレンズを製造する必要があるので、レンズの汎用性が低下する。また、レンズのハンドリングのし易さという点では、レンズ部８０が複数個のレンズ８１により構成されていることが好ましい。また、レンズの汎用性を向上させることにより、小型のレンズ８１を量産することができるので、レンズ８１の製造効率を向上させることができる。このように、レンズ部８０を複数のレンズ８１の集合体とすることには、上記のような利点がある。

【0038】

ところが、本願発明者の検討によれば、単にレンズ部８０を複数のレンズ８１の集合体とするのみでは光学的な課題があることが判った。図８に示す検討例および図９に示す検討例の場合、複数のレンズ８１のそれぞれが、空気層を介して互いに離間して配置されている。また、図９に示す検討例の場合、側面８１ｓの表面粗さが、図８に示す側面８１ｓの表面粗さよりも粗い。

【0039】

図８に示す検討例のように、複数のレンズ８１のそれぞれが、空気層を介して互いに離間して配置されている場合、側面８１ｓに到達した光が側面８１ｓで反射してしまう場合がある。この場合、空気層の周辺では光の混色が発生せず、全体として色ムラが生じ、白色光を出射することが困難になる。

【0040】

一方、図９に示す検討例のように、複数のレンズ８１のそれぞれが、空気層を介して互いに離間して配置され、かつ、側面８１ｓの表面に微小な凹凸が存在し、表面粗さが粗い場合、側面８１ｓに到達した光が側面８１ｓの微細な凹凸により散乱させられる。この場合、空気層の周辺における混色に不具合が生じる他、空気層の部分が意図しない状態で光ってしまう場合がある。

【0041】

そこで、本願発明者は、レンズ８１を複数個に分割するメリットを得つつ、かつ、上記した光学的な課題が生じることを抑制する技術について検討した。図７に示すように、本実施の形態の場合、互いに対向するレンズ８１の側面８１ｓの間に接着層８５が設けられている。接着層８５は可視光透過性の樹脂材料から成る。接着層８５の屈折率は、レンズ８１の屈折率に近い値となるように調整されている。

【0042】

互いに対向する側面８１ｓの間に可視光透過性の接着層８５が介在する場合、側面８１ｓまで到達した光は、図８や図９に示す検討例と比較して側面８１ｓにおいて反射し難く、かつ、散乱し難い。図７に示す例の場合、例えば、発光ダイオード素子５１ｂから出射され、レンズ８１Ａの側面８１ｓ１に到達した光は、接着層８５を通過して隣のレンズ８１Ｂの側面８１ｓからレンズ８１Ｂに入射する。一方、発光ダイオード素子５１ｒから出射され、レンズ８１Ｂの側面８１ｓ２に到達した光は、接着層８５を通過して隣のレンズ８１Ａの側面８１ｓ１からレンズ８１Ａに入射する。これにより、接着層８５の周辺においても光の混色が行われ、全体としてムラの少ない白色光がレンズ８１から出射される。

【0043】

図７に示すように、接着層８５とレンズ８１の界面における光の反射を抑制するためには、接着層８５の屈折率はレンズ８１の屈折率に近い方が好ましい。例えば本実施の形態の場合、接着層８５の屈折率（例えば１．３７～１．５程度）とレンズ８１の屈折率との差は、接着層８５の屈折率と空気の屈折率（１）との差よりも小さい。

【0044】

また、接着層８５は、少なくとも発光ダイオード素子５１から出射される光が到達する位置に配置されていれば足りる。このため、図示しない変形例として、側面８１ｓの一部分だけが接着層８５に覆われている場合もある。ただし、光の反射を確実に防止する観点からは、図７に示すように、接着層８５は、レンズ８１の側面８１ｓの全体を覆うように接着されていることが好ましい。この場合、接着層８５の周辺において複数の色の光を確実に混色させることができる。

【0045】

本実施の形態の場合、接着層８５の近くに互いに異なる色の光を出射する発光ダイオード素子５１が配置されている。例えば、図７に示すように、赤、緑、青の順で発光ダイオード素子５１を配列した場合、異なる色の光を出射する発光ダイオード素子５１が必ず隣り合っている。このように、異なる色を出射する発光ダイオード素子５１が隣り合うように配列されることで、異なる色の光の混色を容易に行うことができる。このような構成を以下のように表現することができる。複数のレンズ８１は、側面（レンズ側面）８１ｓ１を備えたレンズ８１Ａと、接着層８５を介して側面（レンズ側面）８１ｓ１と対向する側面（レンズ側面）８１ｓ２を備えたレンズ８１Ｂと、を含んでいる。複数の発光ダイオード素子５１は、第１の色（例えば青色）の光を出射可能な発光ダイオード素子５１ｂと、第１の色とは異なる第２の色（例えば赤色）の光を出射可能な発光ダイオード素子５１ｒと、を含んでいる。レンズ８１Ａの面８１ｂに対向し、かつ、レンズ８１Ａの側面８１ｓ１に最も近い位置には発光ダイオード素子５１ｂが配置されている。レンズ８１Ｂの面８１ｂに対向し、かつ、レンズ８１Ｂの側面８１ｓ２に最も近い位置には発光ダイオード素子５１ｒが配置されている。

【0046】

なお、図７では、赤、緑、青の順に配列される例を示しているが、発光ダイオード素子５１の配列は図７に示す態様に限定されず、種々の変形例がある。また、図７に示す例では、１個のレンズの面８１ｂと対向する位置に、発光ダイオード素子５１ｒ，５１ｇおよび５１ｂが配置された例を示している。ただし、１個のレンズ８１と対向する発光ダイオード素子５１の数は３個には限定されない。なお、発光ダイオード素子５１ｒ，５１ｇおよび５１ｂがそれぞれ１個ずつ配置され、かつ、封止されたパッケージを用いる場合がある。この場合には、レンズ８１のサイズとパッケージ化された３個の発光ダイオード素子５１のサイズとをそろえる観点から図７に示すような態様が好ましい。

【0047】

また、別の変形例として、複数の発光ダイオード素子５１は、全て白色の発光ダイオードにより構成されている場合がある。また、図７に示す例では、赤色用、緑色用、および青色用の発光ダイオード素子５１の数が例えば同数であるが、別の変形例として例えば赤色用、赤色用、緑色用、青色用などのように一部の色用の発光ダイオード素子５１の数が他の色用の発光ダイオード素子５１よりも多い場合がある。言い換えれば、複数の発光ダイオード素子５１ｒの総数、複数の発光ダイオード素子５１ｇの総数、および複数の発光ダイオード素子５１ｂの総数が互いに異なっている場合がある。さらに、図７に対する別の変形例として、同色用の発光ダイオード素子５１間にレンズ８１Ａの側面８１ｓおよび接着層８５が配置されている場合がある。

【0048】

次に図１０を用いて図７に対する変形例について説明する。図１０は、図７に対する変形例であるレンズ部の構造例を示す平面図である。図１０に示すレンズ８１は、側面８１ｓの表面粗さが図５に示す前面３０ｆの表面粗さよりも粗い点で、図７に示すレンズ８１と相違する。その他の点は、図７に示すレンズ８１と同様である。

【0049】

小型のレンズ８１を製造する場合、大面積のレンズを用いてレンズの面８１ｂおよび面８１ｆを形成した後、大面積のレンズを切断することにより、小型のレンズ８１を取得する方法が考えられる。この場合、面８１ｂおよび面８１ｆを切断前に加工できるので、高い製造効率が期待できる。小型のレンズを取得するための切断工程では、例えばブレードダイシングやレーザダイシングなどの方法を例示することができる。

【0050】

図１０に示す側面８１ｓは、上記した切断工程により形成されるが、切断面の表面粗さは、側面８１ｓに対して研磨などの平滑化処理を施して図７に示すように平坦な面を形成する方法もあるが、全ての切断面に対して平滑化する作業が必要となり、製造効率低下の原因になる。一方、図５に示す導光板３０の前面３０ｆは、光が意図しない方向に反射、あるいは散乱することを防ぐため、平坦性が要求される。また図３に示す側面３０ｓ３のように、図５に示す側面３０ｓ１および側面３０ｓ２と交差する側面３０ｓ３（図３参照）は、光源光Ｌ５０が側面３０ｓ２から外部に出射されることを抑制する観点から、平滑化処理を施すことが好ましい。このため、側面８１ｓに対して平滑化処理を施さない場合、図１０に示す側面８１ｓの表面粗さは、図５に示す前面３０ｆの表面粗さよりも粗い。同様に、図１０に示す側面８１ｓの表面粗さは、図３に示す側面３０ｓ３の表面粗さよりも粗い。

【0051】

また、レンズ８１の平滑化処理は、基板１０（図５参照）の前面１０ｆ（図５参照）に対向するレンズ８１（図７～図１０参照）の面（背面、主面）８１ｂ（図７～図１０参照）、およびＺ方向において面８１ｂの反対側の面（前面、主面）８１ｆに対して行われる場合がある。この場合、平滑化処理後のレンズ８１の側面８１ｓの表面粗さは、レンズ８１の面８１ｂおよび面８１ｆよりも粗い。

【0052】

図９に示すように、互いに対向する側面８１ｓの間に空気層が配置されている場合には、側面８１ｓの凹凸に起因して光が散乱する可能性がある。一方、図１０に示すように、互いに対向する側面８１ｓの間に接着層８５が設けられている場合、微細な凹凸面を構成するレンズ８１の屈折率と接着層８５との屈折率の差が小さい。このため、図１０に示すように、側面８１ｓと接着層８５との界面における光の散乱を抑制することができる。この結果、図７に示す例と同様に、接着層８５の周辺において複数の色の光を確実に混色させることができる。また、本変形例の場合、図９に示す検討例と比較して、側面８１ｓにおいて意図しない光が発生する現象を抑制することができる。さらに、本変形例の場合、側面８１ｓの表面粗さが粗い状態でレンズ８１を使用することができるので、側面８１ｓに平滑化処理を施す場合と比較して製造効率を向上させることができる。

【0053】

以上、実施の形態および代表的な変形例について説明したが、上記した技術は、例示した変形例以外の種々の変形例に適用可能である。例えば、上記した変形例同士を組み合わせてもよい。

【0054】

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若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。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本発明は、表示装置や表示装置が組み込まれた電子機器に利用可能である。

【符号の説明】

【0056】

１０，２０ 基板
１０ｂ，２０ｂ，３０ｂ 背面（主面、面）
１０ｆ，２０ｆ，３０ｆ 前面（主面、面）
２０ｓ１，２０ｓ２，３０ｓ１，３０ｓ２ 側面
３０ 導光板
３１ 接着層
５０ 光源部
５１，５１ｂ，５１ｇ，５１ｒ 発光ダイオード素子
５２ 光源制御部
７０ 駆動回路
７１ 信号処理回路
７２ 画素制御回路
７３ ゲート駆動回路
７４ ソース駆動回路
７５ コモン電位駆動回路
８０ レンズ部
８１ レンズ
８１ｂ,８１ｆ 面（レンズ主面）
８１ｓ,８１ｓ１，８１ｓ２ 側面（レンズ側面）
９０ 制御部
１００ 観察者
１０１ 背景
７１１ 入力信号解析部（入力信号解析回路）
７１２ 記憶部（記憶回路）
７１３ 信号調整部
ＣＥ コモン電極
ＣＭＬ コモン電位配線
ＤＡ 表示領域
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５ 表示パネル（表示装置）
ＧＬ ゲート線（信号配線）
ＨＣ 保持容量
ＨＤＳ 水平駆動信号
Ｌ１，Ｌ５０ 光源光
Ｌ２ 放出光
Ｌ３ 背景光
ＬＣＳＡ 光源制御信号
ＬＱ 液晶
ＬＱＬ 液晶層
ＰＥ 画素電極
ＰＦＡ 周辺領域（額縁領域）
ＰＩＸ 画素
ＳＬ ソース線（信号配線）
ＳＬＭ シール部
Ｔｒ スイッチング素子
ＶＣＳ，ＶＣＳＡ，ＶＳ 入力信号
ＶＤＳ 垂直駆動信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】