特開 2023-179933 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】P2023179933

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13357 20060101AFI20231213BHJP

   G02F 1/133 20060101ALI20231213BHJP

   G02F 1/1334 20060101ALI20231213BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20231213BHJP

【ＦＩ】

G02F1/13357

G02F1/133 535

G02F1/1334

G02F1/1335

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022092888

(22)【出願日】2022-06-08

(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】野口 通一

(72)【発明者】

【氏名】津田 幹

(72)【発明者】

【氏名】市原 一輝

【テーマコード（参考）】

2H189

2H193

2H291

2H391

【Ｆターム（参考）】

2H189AA04

2H189LA10

2H189LA20

2H189LA22

2H189MA15

2H193ZA04

2H193ZG04

2H193ZG05

2H193ZG14

2H193ZG27

2H193ZG34

2H193ZQ13

2H193ZR20

2H291FA71X

2H291FA71Z

2H291FA85X

2H291FA85Z

2H291GA19

2H291JA02

2H291MA20

2H291NA62

2H391AA15

2H391AA23

2H391AA25

2H391AB05

2H391AB14

2H391AB24

2H391CB03

2H391FA01

2H391FA02

(57)【要約】

【課題】装置の性能を向上させる。
【解決手段】表示パネル（表示装置）の光源部５０は、Ｘ方向に沿って配置される複数の発光ダイオード素子５１を備える。複数の発光ダイオード素子５１は、第１の色の光を出射可能な発光ダイオード素子５１ｒと、第１の色とは異なる第２の色の光を出射可能な発光ダイオード素子５１ｇと、第１の色および第２の色とは異なる第３の色の光を出射可能な発光ダイオード素子５１ｂと、を含む。Ｘ方向に沿って、複数個の発光ダイオード素子５１ｒ、１個または複数個の発光ダイオード素子５１ｇ、１個または複数個の発光ダイオード素子５１ｂが繰り返し配置されている。発光ダイオード素子５１ｒの総数は、発光ダイオード素子５１ｇの総数よりも多い。発光ダイオード素子５１ｒから出射される第１の色の光の光束は、発光ダイオード素子５１ｇから出射される第２の色の光の光束よりも低い。
【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る複数の発光ダイオード素子を備える光源部と、
を有し、
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、
前記第１の色および前記第２の色とは異なる第３の色の光を出射可能な第３発光ダイオード素子と、
を含み、
前記第１方向に沿って、複数個の前記第１発光ダイオード素子、１個または複数個の前記第２発光ダイオード素子、および１個または複数個の前記第３発光ダイオード素子が繰り返し配置され、
前記第１発光ダイオード素子の総数は、前記第２発光ダイオード素子の総数よりも多く、
前記第１発光ダイオード素子から出射される前記第１の色の光の光束は、前記第２発光ダイオード素子から出射される前記第２の色の光の光束よりも低い、表示装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記第１発光ダイオード素子の総数は、前記第３発光ダイオード素子の総数よりも多く、
前記第１発光ダイオード素子から出射される前記第１の色の光の光束は、前記第３発光ダイオード素子から出射される前記第３の色の光の光束よりも低い、表示装置。

【請求項3】

請求項２において、
前記第１方向において、隣り合う前記第１発光ダイオード素子の間には、前記第２発光ダイオード素子または前記第３発光ダイオード素子が交互に配置されている、表示装置。

【請求項4】

請求項１において、
前記第３発光ダイオード素子の総数は、前記第２発光ダイオード素子の総数よりも多く、
前記第３発光ダイオード素子から出射される前記第３の色の光の光束は、前記第２発光ダイオード素子から出射される前記第２の色の光の光束よりも低い、表示装置。

【請求項5】

請求項１～３のいずれか１項において、
前記複数の発光ダイオード素子の点灯および非点灯を制御する制御部をさらに有し、
前記制御部は、第１表示期間内に前記第１発光ダイオード素子、前記第２発光ダイオード素子、および前記第３発光ダイオード素子を、それぞれ異なるタイミングで発光させる、表示装置。

【請求項6】

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る複数の発光ダイオード素子を備える光源部と、
を有し、
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、
前記第１の色および前記第２の色とは異なる第３の色の光を出射可能な第３発光ダイオード素子と、
を含み、
前記第１方向に沿って、ｎ個の前記第１発光ダイオード素子、前記ｎ個よりも少ないｍ個の前記第２発光ダイオード素子、前記ｍ個以上の前記第３発光ダイオード素子が繰り返し配置され、
前記第１発光ダイオード素子から出射される前記第１の色の光の光束は、前記第２発光ダイオード素子から出射される前記第２の色の光の光束よりも低い、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】

表示装置として、赤、緑、および青の発光ダイオード素子が一つずつパッケージ化された発光モジュールと、発光モジュールの発光点と対向する位置に設けられた導光体と、を備えた表示装置がある（特開２０２１－３３０４３号公報（特許文献１）参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－３３０４３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。光源部には、例えば赤（以下単にＲと記載する場合がある）、緑（以下単にＧと記載する場合がある）、および青（以下単にＢと記載する場合がある）のいずれかの光を発光する発光ダイオード素子が配列される。例えば、上記した特許文献１のように、ＲＧＢのそれぞれの光を出射する発光ダイオード素子を一つのモジュールとして、複数個のモジュールを光源部に配列する方法が考えられる。ところが、３種類の発光ダイオード素子を一つのモジュールとする方法には、以下の点で課題があることが判った。

【0005】

透明表示装置のホワイトバランスの調整を行う場合、ＲＧＢの各色の単色での色度を基に、各色の発光ダイオード素子の輝度（印加される電流や点灯時間）を調整する。発光ダイオード素子から出射される光の単色での色度の違いに起因する差がある場合、各色の発光ダイオード素子を効率的に使用することが難しい。例えば、一部の発光ダイオード素子は、輝度を低下させるために定格出力よりも低い値で使用することになる。あるいは、別の一部の発光ダイオード素子は、輝度を高めるため、印加される電流や点灯時間が長くなり、発熱量が増大する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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る複数の発光ダイオード素子を備える光源部と、を有する。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、前記第１の色および前記第２の色とは異なる第３の色の光を出射可能な第３発光ダイオード素子と、を含む。前記第１方向に沿って、複数個の前記第１発光ダイオード素子、１個または複数個の前記第２発光ダイオード素子、１個または複数個の前記第３発光ダイオード素子が繰り返し配置されている。前記第１発光ダイオード素子の総数は、前記第２発光ダイオード素子の総数よりも多い。前記第１発光ダイオード素子から出射される前記第１の色の光の光束は、前記第２発光ダイオード素子から出射される前記第２の色の光の光束よりも低い。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【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に示す光源部の内部に配置された複数のＬＥＤ素子の配列の一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７に示す３種類の発光ダイオード素子を駆動するタイミングの一例を示すチャート図である。

【図10】図７に示す発光ダイオード素子の配列に対する変形例を示す平面図である。

【図11】図７に示す発光ダイオード素子の配列に対する変形例を示す平面図である。

【図12】図７に示す発光ダイオード素子の配列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】

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

＜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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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、および駆動回路７０を有している。

【0015】

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。

【0016】

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、および駆動回路７０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ＰＡ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もある。

【0017】

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ＰＡ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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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、光源部５０から出射された光源光Ｌ５０は、導光板３０を介して液晶層ＬＱＬに入射する点で図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１０の背面１０ｂ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、を有している。

【0031】

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、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の前面３０ｆ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、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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

＜光源装置の構造＞
次に光源部の構造について説明する。図７は、図３に示す光源部の内部に配置された複数のＬＥＤ素子の配列の一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Ｚ方向を含むＸ－Ｚ平面であって、光源部５０を導光板３０の方向に向かって視た平面である。図８は、図７に対する検討例を示す平面図である。図７および図８は、平面図であるが、発光ダイオード素子５１の種類の識別を容易にするため、ハッチングを付している。図９は、図７に示す３種類の発光ダイオード素子を駆動するタイミングの一例を示すチャート図である。

【0035】

図７に示すように、光源部５０は、複数の発光ダイオード素子５１と、レンズ５３とを備えている。レンズ５３は、図３に示す導光板３０と図７に示す複数の発光ダイオード素子５１との間に配置されている。複数の発光ダイオード素子５１は、第１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、第１の色とは異なる第２の色（例えば緑色）の光を出射可能な発光ダイオード素子５１ｇと、第１の色および第２の色とは異なる第３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、を含んでいる。複数の発光ダイオード素子５１は、導光板３０の側面３０ｓ１に沿うようにＸ方向に沿って配列されている。図８に示す光源部５０Ａは、複数の発光ダイオード素子５１の配列が図７に示す光源部５０と異なっているが、他の構造は同様である。

【0036】

カラー表示を行う表示装置の場合、図４を用いて説明したように、複数の発光ダイオード素子５１の点灯および非点灯を制御する制御部（光源制御部５２）を有している。光源制御部５２は、図９に例示するように、一つの表示期間ＤＦ１において、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、それぞれ異なるタイミングで発光させる。詳しくは、光源制御部５２は、発光ダイオード素子５１ｒの点灯及び非点灯を制御する信号ＳＧｒを発光ダイオード素子５１ｒに出力し、発光ダイオード素子５１ｇの点灯及び非点灯を制御する信号ＳＧｇを発光ダイオード素子５１ｇに出力し、発光ダイオード素子５１ｂの点灯及び非点灯を制御する信号ＳＧｂを発光ダイオード素子５１ｂに出力する。図９に示す例では、信号ＳＧｒ、信号ＳＧｇ、および信号ＳＧｂのそれぞれはパルス信号である。

【0037】

表示装置のホワイトバランスの調整を行う場合、ＲＧＢの各色の単色での色度を基に、各色の発光ダイオード素子の輝度を調整する。詳しくは、ホワイトバランスの調整では、表示期間ＤＦ１におけるＲＧＢの各色の輝度のバラつきが少なくなるように、発光ダイオード素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂのそれぞれに入力される電流や点灯時間が調整される。

【0038】

ここで、図８に示す光源部５０Ａの場合、Ｘ方向に沿って１個の発光ダイオード素子５１ｒ、１個の発光ダイオード素子５１ｇ、および１個の発光ダイオード素子５１ｂが、繰り返し配列さている。このため、光源部５０Ａが備える発光ダイオード素子５１ｒの総数、発光ダイオード素子５１ｇの総数、および発光ダイオード素子５１ｂの総数は、それぞれ等しい。ところが、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から出力される光の光束は必ずしも一致しない。光の光束は、発光ダイオード素子５１の仕様により異なるが、以下では、発光ダイオード素子５１ｒから出射される赤色の光束が、発光ダイオード素子５１ｇから出射され緑色の光束よりも低い場合について、例示的に説明する。

【0039】

発光ダイオード素子５１ｒから出射される赤色の光束が、発光ダイオード素子５１ｇから出射され緑色の光束よりも低い場合、発光ダイオード素子５１ｒおよび発光ダイオード素子５１ｇに同じ電流を供給し、点灯時間も同じとすると、赤色の輝度が不足する。このため、ホワイトバランスを調整するには、以下の２つの対策のうち、少なくとも一方または両方を実施する必要がある。一つ目の対策は、表示期間ＤＦ１内において、発光ダイオード素子５１ｒに供給される電流が発光ダイオード素子５１ｇに供給される電流よりも多くなるように調整することである。二つ目の対策は、表示期間ＤＦ１における発光ダイオード素子５１ｒの点灯時間（言い換えれば信号ＳＧｒのパルス数）発光ダイオード素子５１ｇの点灯時間（言い換えれば信号ＳＧｇのパルス数）よりも多くなるように調整することである。発光ダイオード素子５１ｒから出射される赤色の光束と、発光ダイオード素子５１ｇから出射され緑色の光束との差が大きい場合、発光ダイオード素子５１ｒは定格出力の１００％に近い値で使用され、発光ダイオード素子５１ｇは、定格出力よりも大幅に低い値で使用される。このような使用方法は、効率的とは言えない。

【0040】

そこで、本願発明者は、発光ダイオード素子５１の色による光束の違いが大きい場合に着目し、相対的に色度の低い色（言い換えれば光束が低い色）の発光ダイオード素子５１の総数が、色度の高い色（言い換えれば光束が高い色）の発光ダイオード素子５１の総数よりも多くなるように配列する方法について検討した。

【0041】

図７に示すように、光源部５０の場合、Ｘ方向に沿って、複数個（図７では２個）の発光ダイオード素子５１ｒ、１個または複数個（図７では１個）の発光ダイオード素子５１ｇ、および１個または複数個（図７では１個）の発光ダイオード素子５１ｂが繰り返し配置されている。詳しくは、光源部５０の場合、２個の発光ダイオード素子５１ｒ、１個の発光ダイオード素子５１ｇ、および１個の発光ダイオード素子５１ｂを一つの配列セットとし、この配列セットが繰り返し配置されている。発光ダイオード素子５１ｒの総数は、発光ダイオード素子５１ｇの総数よりも多い。また、発光ダイオード素子５１ｒから出射される赤色の光の光束（赤色の光の色度）は、発光ダイオード素子５１から出射される緑色の光の光束（緑色の光の色の色度）よりも低い。

【0042】

光源部５０の場合、相対的に色度が低い光を出射する発光ダイオード素子５１ｒの総数を発光ダイオード素子５１ｇの総数よりも多くすることにより、発光ダイオード素子５１ｇの出力を大幅に低下させることなくホワイトバランスの調整を行うことができる。言い換えれば、本実施の形態によれば、複数の発光ダイオード素子５１のそれぞれを、効率的に使用することができる。

【0043】

また、図７に示す例の場合、発光ダイオード素子５１ｒから出射される赤色の光の光束は、発光ダイオード素子５１ｂから出射される青色の光の光束よりも低い。また、発光ダイオード素子５１ｒの総数は、発光ダイオード素子５１ｇの総数よりも多い。この場合、発光ダイオード素子５１ｂの出力を大幅に低下させることなくホワイトバランスの調整を行うことができる。

【0044】

ところで、複数の発光ダイオード素子５１は、Ｘ方向に沿って配列されるので、同色の光が出射される発光ダイオード素子５１が連続して配置されている場合、特定の色の光線の幅（例えば赤色の光線の幅）が太くなる。これを回避する観点からは、複数の発光ダイオード素子５１が以下のように配列されていることが特に好ましい。すなわち、図７に示すように、Ｘ方向において、隣り合う発光ダイオード素子５１ｒの間には、発光ダイオード素子５１ｇまたは発光ダイオード素子５１ｂが交互に配置されている。この場合、赤色の光線の幅が緑色の光線の幅および青色の光線の幅と比較して太くなることを防止できる。

【0045】

＜変形例＞
次に、図７に示す発光ダイオード素子５１の配列に対する変形例について説明する。図１０～図１２のそれぞれは、図７に示す発光ダイオード素子の配列に対する変形例を示す平面図である。

【0046】

図１０に示す光源部５０Ｂの場合、２個の発光ダイオード素子５１ｒが隣り合って配列されている点で図７に示す光源部５０と相違する。発光ダイオード素子５１ｒの総数、発光ダイオード素子５１ｇの総数、および発光ダイオード素子５１ｂの総数は、図７に示す例と同じである。光源部５０Ｂの場合、赤色の発光ダイオード素子５１ｒが隣り合って配置されているので、赤色の光線の幅が緑色の光線の幅および青色の光線の幅より太い。ただし、光源部５０Ｂの場合でも、相対的に色度が低い赤色の発光ダイオード素子５１ｒの総数を発光ダイオード素子５１ｇの総数および発光ダイオード素子５１ｂの総数よりも多くすることで、複数の発光ダイオード素子５１を効率的に使用することができる。

【0047】

図１１に示す光源部５０Ｃの場合、以下の点で、図７に示す光源部５０と相違する。すなわち、発光ダイオード素子５１ｂから出射される青色の光の光束は、発光ダイオード素子５１ｇから出射される緑色の光の光束よりも低い。このため、光源部５０Ｃの場合、発光ダイオード素子５１ｂの総数は、発光ダイオード素子５１ｇの総数よりも多い。

【0048】

さらに、図１２に示す光源部５０Ｄのように、例えば３個の発光ダイオード素子５１ｒ、１個の発光ダイオード素子５１ｇ、および２個の発光ダイオード素子５１ｂが繰り返し配列されている場合もある。この場合、一つの配列セットに含まれる発光ダイオード素子５１の数が多い（例えば６個）ので、図７や図１０に示す例（一つの配列セットに含まれる発光ダイオード素子５１の数が４個）と比較すると、画素サイズが大きくなる。ただし、発光ダイオード素子５１ｒから出射される光の色度、発光ダイオード素子５１ｇから出射される光の色度、および発光ダイオード素子５１ｂから出射される光の色度に応じて、一つの配列セットに含まれる各色の発光ダイオード素子５１の個数を調整することにより、複数の発光ダイオード素子５１を全体として効率的に使用することができる。

【0049】

図１０～図１２に示す発光ダイオード素子５１の配列を一般化すると、以下のように表現することができる。すなわち、Ｘ方向に沿って、ｎ個の発光ダイオード素子５１ｒ、ｎ個よりも少ないｍ個の発光ダイオード素子５１ｇ、ｍ個以上の発光ダイオード素子５１ｂが繰り返し配置されている。この時、発光ダイオード素子５１ｒから出射される赤色の光の光束は、発光ダイオード素子５１ｇから出射される緑色の光の光束よりも低い。

【0050】

また、図示は総略するが、上記したように、各色の光の光束は、発光ダイオード素子５１の仕様により異なる。したがって、上記では、赤色の光の色度が緑色の光の色度よりも低い場合について説明したが、発光ダイオード素子５１の仕様によっては、緑色の光の色度が赤色の光の色度よりも低い場合がある。この場合には、例えば図７を用いて説明した発光ダイオード素子５１ｒの総数と、発光ダイオード素子５１ｇの総数の関係を入れ替えて適用することにより、複数の発光ダイオード素子５１を全体として効率的に使用することができる。

【0051】

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。

【0052】

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】

【0053】

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】

【0054】

１０，２０ 基板
１０ｂ，２０ｂ，３０ｂ 背面（主面、面）
１０ｆ，２０ｆ，３０ｆ 前面（主面、面）
１０ｓ１，１０ｓ２，２０ｓ１，２０ｓ２，３０ｓ１，３０ｓ２ 側面
３０ 導光板
３１ 接着層
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ 光源部
５１，５１ｂ，５１ｇ，５１ｒ 発光ダイオード素子
５２ 光源制御部
５３ レンズ
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 反射膜
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
ＣＭＦ１，ＣＭＦ２ 給電部
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
ＲＦ 光反射膜
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】

【図11】

【図12】