特開 2024-81831 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】P2024081831

(43)【公開日】2024-06-19

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13357 20060101AFI20240612BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20240612BHJP

   G02F 1/1368 20060101ALI20240612BHJP

   G02F 1/1334 20060101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

G02F1/13357

G02F1/1335

G02F1/1368

G02F1/1334

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022195288

(22)【出願日】2022-12-07

(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】宮尾 諒

【テーマコード（参考）】

2H189

2H192

2H291

2H391

【Ｆターム（参考）】

2H189AA04

2H189HA16

2H189JA04

2H189LA02

2H189LA20

2H189LA22

2H189MA15

2H189NA09

2H192AA24

2H192EA22

2H192GD47

2H192JA53

2H192JB01

2H192JB03

2H291FA14Y

2H291FA48X

2H291FA51X

2H291FA60X

2H291FA71X

2H291FA85X

2H291GA02

2H291GA05

2H291GA19

2H291HA05

2H291JA02

2H291LA21

2H291MA20

2H291NA61

2H391AA23

2H391AA25

2H391AB05

2H391AD05

2H391AD13

2H391AD45

2H391CB03

2H391EA11

2H391EA26

2H391FA01

2H391FA02

(57)【要約】

【課題】表示装置の性能を向上させる。
【解決手段】表示パネル２０は、光源部２２と、導光部２６と、液晶層３２と、区画部４２と、表示部２８と、回折部５２と、を備える。光源部２２は、色の異なる複数の光を出射する。導光部２６は、光源部２２から出射された光が入射する。液晶層３２は、導光部２６を通った光が入射する。区画部４２は、液晶層３２を複数の画素領域ＰＳに区画する。区画部４２は、導光部２６の厚さ方向と交差する交差方向に間隔をあけて並ぶ複数の走査線ＧＬ、複数のブラックマトリクスＢＭを有する。表示部２８は、複数の画素領域ＰＳから放出された光によって形成される画像が表示される。回折部５２は、光源部２２から導光部２６に入射した複数の光を回折させる。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

色の異なる複数の光を出射可能な光源部と、
前記光源部から出射された光が入射する導光部と、
前記導光部を通った光が入射する液晶層と、
前記液晶層を複数の画素領域に区画する区画部であって、前記導光部の厚さ方向と交差する交差方向に間隔をあけて並ぶ複数の構造体を有する前記区画部と、
前記複数の画素領域から放出された光によって形成される画像が表示される表示部と、
前記光源部から前記導光部に入射した複数の光を回折させる回折部と、
を備える、表示装置。

【請求項2】

請求項１に記載の表示装置において、
前記表示部と前記液晶層との間には、前記表示部の屈折率よりも低い屈折率を有する透明部が設けられ、
前記回折部及び前記透明部は、前記交差方向に沿って並んでいる、表示装置。

【請求項3】

請求項２に記載の表示装置において、
前記導光部及び前記表示部は、一体に形成されている、表示装置。

【請求項4】

請求項３に記載の表示装置において、
前記回折部の屈折率は、前記透明部の屈折率と等しい、表示装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記複数の構造体は、前記交差方向に沿って第１ピッチで並んだ複数の配線であり、
前記回折部は、前記交差方向に沿って前記第１ピッチと等しい第２ピッチで並び、且つ前記厚さ方向及び前記交差方向のそれぞれと交差する幅方向に沿って延びる複数の回折板を有する、表示装置。

【請求項6】

請求項５に記載の表示装置において、
前記複数の構造体は、前記交差方向に前記第１ピッチで並んだ複数の遮光体を含み、
前記複数の遮光体は、前記複数の配線と前記厚さ方向に沿って対向している、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】

液晶層を用いた表示装置として、液晶層を挟む基板のうち一方の基板が低屈折領域を有する表示装置がある（特許文献１参照）。また、第１透明基材と第２透明基材との間に反射層を備えた装置がある（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１６０３２２号公報

【特許文献2】特開２０１９－２１１６６６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の表示装置の開発を行っている。透明の表示装置の表示部に画像を表示させる場合、光源部から導光部へ色の異なる複数の光が入射される。
本願発明者の検討によれば、光源部から導光部へ色の異なる複数の光を入射させた場合、表示領域のうち光源部に近い部分で色ムラが現れることが判った。

【0005】

本発明の目的は、表示装置の性能を向上させる技術を提供することにある。

【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、色の異なる複数の光を出射可能な光源部と、前記光源部から出射された光が入射する導光部と、前記導光部を通った光が入射する液晶層と、前記液晶層を複数の画素領域に区画する区画部であって、前記導光部の厚さ方向と交差する交差方向に間隔をあけて並ぶ複数の構造体を有する前記区画部と、前記複数の画素領域から放出された光によって形成される画像が表示される表示部と、前記光源部から前記導光部に入射した複数の光を回折させる回折部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の表示ユニットの表示パネルを介して視認される背景及び画像の一例を示す説明図である。

【図2】図１に示す表示パネルの平面図である。

【図3】図２に示す表示パネルの一例を示す斜視図である。

【図4】図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

【図5】図４の領域ＳＡの内側の部位を拡大した断面図である。

【図6】図２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7】図４の回折部を拡大した断面図である。

【図8】図２の表示パネル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9】第２実施形態の表示ユニットの断面図である。

【図10】図９の回折部を拡大した断面図である。

【図11】図９の回折部及び透明層をガラス板の背面側から見た底面図である。

【図12】図９の表示パネル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。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の各実施形態について、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、同一又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】

〔第１実施形態の構成〕
図１に示すように、第１実施形態の表示ユニット１０は、カバー部１２と、表示パネル２０とを含む。カバー部１２は、表示パネル２０のうち表示部２８（図４）以外の部位を覆っている。なお、表示ユニット１０及び表示パネル２０は、それぞれ、表示装置の一例である。

【0010】

＜表示パネル＞
表示パネル２０は、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。図１では、画像の一例として、複数の四角形で構成された画像Ｇが示されている。なお、以降の説明では、表示パネル２０の厚さ方向をＺ方向とする。Ｚ方向は、後述する導光部２６の厚さ方向の一例でもある。さらに、Ｚ方向と直交するＸ－Ｙ面において、表示パネル２０の一辺の延在方向をＸ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向として説明する。Ｙ方向は、Ｚ方向と交差する交差方向の一例である。Ｘ方向は、Ｚ方向及びＹ方向のそれぞれと直交（交差）する幅方向の一例である。表示パネル２０のＹ方向の長さは、一例として、Ｘ方向の長さよりも長い。表示パネル２０をＺ方向の一方側から他方側に見た場合、背景２が表示パネル２０を透過して視認される。

【0011】

表示パネル２０をＺ方向の一方側から他方側に見た場合、画像Ｇを表示可能な領域を表示領域ＤＡとする。また、表示領域ＤＡよりも外側の領域を周辺領域ＰＦＡとする。表示領域ＤＡと周辺領域ＰＦＡとは、仮想線で示された境界Ｋによって区分されている。境界Ｋは、基本的に、表示パネル２０の使用状態に関わらず視認されない。

【0012】

表示領域ＤＡでは、一例として、外部から供給される入力信号に応じて画像Ｇが形成される。画像Ｇは、具体的には、後述する複数の画素領域ＰＳ（図２）から放出された光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ（図８）によって形成される。ここで、表示領域ＤＡ及び周辺領域ＰＦＡが共に光を透過させる場合、背景２の全体を違和感なく視認することができる。なお、表示領域ＤＡの一部であり、且つ後述する光源部２２（図２）に最も近い位置にある領域を入光領域ＤＢとする。

【0013】

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２０を介して視認される背景２の一部分が周辺領域ＰＦＡにより遮られることで、観察者に違和感を与える場合がある。このため、透明表示パネルである表示パネル２０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２を違和感なく視認する観点からは、表示領域ＤＡ及び周辺領域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。

【0014】

図２には、観察者Ｈ（図４）側からＺ方向に見た場合の表示パネル２０の平面図が示されている。表示領域ＤＡは、一例として、Ｘ方向の寸法（長さＬ１）よりもＹ方向の寸法（長さＬ２）が長い矩形状に形成されている。境界Ｋは、一例として、後述する複数のブラックマトリクスＢＭ（図４）のうち、Ｘ方向及びＹ方向の最も外側に位置するものに合わせて設定されている。境界Ｋのうち、後述する光源部２２に最も近く且つＸ方向に沿ったものを境界Ｋ１とする。また、境界Ｋのうち、光源部２２から最も遠く且つＸ方向に沿ったものを境界Ｋ２とする。

【0015】

図２では、表示パネル２０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複数の信号配線の一部（走査線ＧＬ及び信号線ＳＬ）が、それぞれ一点鎖線で示されている。複数の走査線ＧＬは、駆動信号を伝送する。複数の信号線ＳＬは、画素信号を伝送する。

【0016】

走査線ＧＬは、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、これらの積層体又はこれらの合金を含む配線である。複数の走査線ＧＬは、複数の構造体の一例であり、且つ複数の配線の一例である。複数の走査線ＧＬは、それぞれＸ方向に沿って延びている。また、複数の走査線ＧＬは、Ｙ方向に沿って第１ピッチＰ１で並んでいる。第１ピッチＰ１は、一の走査線ＧＬのＹ方向の中央位置から、Ｙ方向で隣り合う他の走査線ＧＬのＹ方向の中央位置までの長さ（一例として長さＬ４）に相当する。なお、第１ピッチＰ１は、製造時の走査線ＧＬの幅の誤差や、組立時の各走査線ＧＬの配置の誤差等の許容範囲の誤差を含んでいる。

【0017】

図３に示すように、表示パネル２０は、一例として、光源部２２と、ガラス板２４と、液晶層３２と、アレイ基板３４及び対向基板３６と、区画部４２（図４）と、カバーガラス４８と、回折部５２と、駆動回路５６と、を備える。表示ユニット１０を表示装置として構成する場合、表示パネル２０が備える各部分の他に、例えば制御回路、あるいは表示パネル２０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、カバー部１２を除いて、表示パネル２０以外の部分は図示を省略している。

【0018】

表示領域ＤＡの形状は、一例として、Ｚ方向から見て四角形状とされているが、多角形状や円形状など、四角形以外の形状であってもよい。液晶層３２、アレイ基板３４、対向基板３６及びカバーガラス４８のそれぞれは、Ｚ方向からの平面視においてガラス板２４の表示領域ＤＡと重なる。光源部２２及び駆動回路５６は、一例として、アレイ基板３４に搭載されている。変形例として、光源部２２及び駆動回路５６が、アレイ基板３４とは異なる基板の周辺領域ＰＦＡに取り付けられてもよい。

【0019】

（光源部）
図６に示すように、光源部２２は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含む複数の発光部２３を有する。発光部２３は、第１色（例えば、赤色）の発光体２３Ｒと、第２色（例えば、緑色）の発光体２３Ｇと、第３色（例えば、青色）の発光体２３Ｂと、を備えている。つまり、光源部２２は、色の異なる複数の光を出射可能である。光源制御部６４は、光源制御信号ＬＣＳＡに基づいて、第１色の発光体２３Ｒ、第２色の発光体２３Ｇ及び第３色の発光体２３Ｂのそれぞれを時分割で（時間をずらして）発光するように制御する。このように、第１色の発光体２３Ｒ、第２色の発光体２３Ｇ及び第３色の発光体２３Ｂは、フィールドシーケンシャル方式で駆動される。なお、光源部２２は、後述する入射面２４Ｃ（図４）と対向配置されている。

【0020】

人間の眼には、時間的な分解能の制限があり、残像が発生する。このため、第１色の発光体２３Ｒ、第２色の発光体２３Ｇ及び第３色の発光体２３Ｂが、フィールドシーケンシャル方式で駆動された場合、１フレームの期間に３色の合成された画像が認識される。なお、フィールドシーケンシャル方式では、カラーフィルタを不要とすることができ、カラーフィルタでの光の吸収ロスが低減するので、高い透過率を実現できる。

【0021】

図７に示すように、光源部２２から出射された光であり且つ時分割で発光するものをまとめて光源光ＬＴとする。また、光源光ＬＴを具体的に区別する場合、第１色のものを光ＬＲ、第２色のものを光ＬＧ、第３色のものを光ＬＢとする。光ＬＲ、光ＬＧ及び光ＬＢは、色の異なる複数の光の一例である。

【0022】

（ガラス板）
図４に示すように、ガラス板２４は、後述する対向基板３６の前面３６Ｂに接着されている。ガラス板２４は、後述する導光部２６及び表示部２８を一体に備える導光板の一例である。換言すると、導光部２６及び表示部２８は、一体に形成されている。ガラス板２４は、Ｚ方向を厚さ方向としてＸ－Ｙ面に沿って広がっている。Ｘ－Ｙ面の面積で比較した場合、ガラス板２４は、アレイ基板３４の面積よりも小さく且つ対向基板３６の面積よりも大きい。ガラス板２４は、対向基板３６に対して液晶層３２とはＺ方向の反対側に位置しており、対向基板３６を保護している。また、ガラス板２４は、光源部２２に向けて、対向基板３６よりもＹ方向に延びている。ガラス板２４の屈折率は、１．５程度である。

【0023】

具体的には、ガラス板２４は、背面２４Ａと、前面２４Ｂと、入射面２４Ｃと、端面２４Ｄと、を有する。背面２４Ａは、後述する前面３６ＢとＺ方向に対向する。また、背面２４Ａは、Ｙ方向に沿って延びる平面の一例である。前面２４Ｂは、Ｚ方向で背面２４Ａとは反対側（観察者Ｈ側）に位置する。つまり、前面２４Ｂは、ガラス板２４の対向基板３６とは反対側に位置する。入射面２４Ｃは、光源部２２とＹ方向に対向する面であり、且つ光源部２２からの光源光ＬＴ（図７）が入射する面である。また、入射面２４Ｃは、一例として、Ｘ－Ｚ面に沿った平面である。端面２４Ｄは、Ｙ方向で入射面２４Ｃとは反対側に位置する面である。

【0024】

（（導光部））
導光部２６は、ガラス板２４のうち、光源部２２に向けて対向基板３６（端面３７）よりもＹ方向の外側へ延びた部位を含む。具体的には、導光部２６は、入射面２４Ｃから境界Ｋ１までの部位である。なお、端面３７の位置から入射面２４Ｃの位置までのＹ方向の長さをＬ７とする。導光部２６は、光源部２２から出射された光源光ＬＴ（図７）が入射する部位である。さらに、導光部２６は、光源光ＬＴを導光部２６の内部で反射させることで、光源光ＬＴをＹ方向の奥側へ進行させると共に、対向基板３６（液晶層３２含む）に導く部位である。

【0025】

（（表示部））
表示部２８は、画像Ｇ（図１）が表示される部位である。また、表示部２８は、一例として、ガラス板２４のうち、境界Ｋ１から端面２４Ｄまでの部位である。具体的には、表示部２８は、表示面２９を有する。表示面２９は、前面２４Ｂのうち、表示部２８に含まれる面である。表示面２９では、一例として、画像Ｇが表示される。なお、表示面２９は、カバー部１２よりも外側に露出されているため、観察者Ｈによる視認が可能である。

【0026】

ガラス板２４をＺ方向から見て、前面２４Ｂのうち、表示面２９よりもＹ方向の外側（光源部２２側）に位置する面を非表示面３１とする。非表示面３１は、カバー部１２によって覆われているため、観察者Ｈによる視認が困難な面である。

【0027】

（アレイ基板）
アレイ基板３４は、光を透過する透明基板である。アレイ基板３４は、液晶層３２とＺ方向で対向する前面３４Ａと、Ｚ方向で前面３４Ａとは反対側の背面３４Ｂと、を含む。アレイ基板３４は、スイッチング素子（能動素子）Ｔｒ（図６）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基板である。Ｘ－Ｙ面の面積で比較した場合、アレイ基板３４は、対向基板３６よりも大きい。具体的には、アレイ基板３４は、対向基板３６よりもＹ方向の光源部２２側へ延びた延出部３４Ｃを有する。延出部３４Ｃは、アレイ基板３４のうち境界Ｋ１よりもＹ方向の外側の部位である。

【0028】

（対向基板）
対向基板３６は、光を透過する透明基板である。対向基板３６は、液晶層３２と対向する背面３６Ａと、Ｚ方向で背面３６Ａとは反対側の前面３６Ｂと、Ｙ方向の光源部２２側の端面３７と、を含む。対向基板３６は、液晶層３２に対して、アレイ基板３４とは反対側に位置している。アレイ基板３４及び対向基板３６は、液晶層３２をＺ方向に挟んでいる。

【0029】

（液晶層）
液晶ＬＱを含む液晶層３２は、前面３４Ａと背面３６Ａとの間に位置する。液晶層３２には、導光部２６を通った光ＬＲ、光ＬＧ、光ＬＢ（図７）が入射可能となっている。なお、「導光部２６を通った光」とは、導光部２６のみを通った光に限らず、導光部２６から対向基板３６等の他の部材を通った光も含む。

【0030】

液晶層３２は、光学変調素子である。換言すると、表示パネル２０は、既述のスイッチング素子を介して液晶層３２の周辺に形成される電界の状態を制御することにより、液晶層３２を通過する光を変調する機能を備えている。本実施形態において、液晶層３２での光の変調とは、透明状態と散乱状態とを切り替えることを意味する。透明状態及び散乱状態については、後述する。なお、アレイ基板３４及び対向基板３６のそれぞれの表示領域ＤＡは、Ｚ方向から見て液晶層３２と重なっている。

【0031】

液晶ＬＱは、高分子分散型液晶ＬＣ（図６）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も低い。液晶性ポリマーの配向方向は、電界の有無に関わらずほとんど変化しない。

【0032】

液晶分子の配向方向は、液晶ＬＱに閾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、互いに平行である。このため、液晶層３２に入射した光源光ＬＴ（図７）は、液晶層３２内でほとんど散乱されることなく、液晶層３２を透過する（透明状態）。

【0033】

一方、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する。このため、液晶ＬＱに入射した光源光ＬＴは、液晶層３２内で散乱される（散乱状態）。

【0034】

表示パネル２０では、光源光ＬＴ（図７）の伝搬経路における液晶ＬＱの配向が制御されることにより、透明状態と散乱状態とが制御される。散乱状態において、光源光ＬＴは、液晶ＬＱにより、前面２４Ｂから表示パネル２０の外部に出射される（画像光となる）。さらに、背面３６Ａ側から対向基板３６に入射した背景光は、ガラス板２４の前面２４Ｂから外部に出射される。つまり、前面２４Ｂ側にいる観察者Ｈは、画像光と背景光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Ｈが、画像Ｇ及び背景２（図１）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。

【0035】

アレイ基板３４と対向基板３６とは、シール部（シール材）ＳＬＭを介して接着されている。シール部ＳＬＭは、表示領域ＤＡの周囲を囲むように、周辺領域ＰＦＡに配置されている。シール部ＳＬＭの内側には、液晶層３２が位置している。つまり、シール部ＳＬＭは、アレイ基板３４と対向基板３６との間に液晶ＬＱ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、アレイ基板３４と対向基板３６とを接着する、接着材としての役割を果たす。

【0036】

（区画部）
区画部４２は、一例として、アレイ基板３４と液晶層３２との間、及び対向基板３６と液晶層３２との間に設けられている。また、区画部４２は、Ｚ方向から見て、液晶層３２を複数の画素領域ＰＳに区画する。１つの画素領域ＰＳは、画像信号に対して個別の制御が可能な最小単位の領域である。１つの画素領域ＰＳについて、Ｘ方向の長さＬ３、Ｙ方向の長さＬ４となっている。複数の画素領域ＰＳは、Ｘ方向及びＹ方向に沿って、マトリクス状に配置されている。後述する駆動回路５６が、外部から入力された制御信号に基づいて動作することで、複数の画素領域ＰＳでの画像の表示が制御される。

【0037】

図５には、液晶層３２及び区画部４２を含む層構造３０の一例が示されている。なお、図５に示されている層構造３０は、図４の領域ＳＡの内側の構造を拡大したものである。層構造３０は、アレイ基板３４から対向基板３６までの各層及び各部材を含む。層構造３０は、走査線ＧＬ、第１絶縁層３３Ａ、第２絶縁層３３Ｂ、第３絶縁層３３Ｃ、金属層ＴＭ、保持容量電極ＩＯ、第４絶縁層３３Ｄ、画素電極ＰＥ、第１配向膜ＡＬ１、液晶層３２、第２配向膜ＡＬ２、共通電極ＣＥ及びブラックマトリクスＢＭを有する。区画部４２は、一例として、ブラックマトリクスＢＭ及び走査線ＧＬを含んでいる。

【0038】

第１絶縁層３３Ａ、第２絶縁層３３Ｂ及び第４絶縁層３３Ｄは、一例として、窒化シリコンなどの透明な無機絶縁材料によって形成されている。第３絶縁層３３Ｃは、一例として、アクリル樹脂などの透光性を有する有機絶縁材料により形成されている。なお、走査線ＧＬについては、既述の通りである。

【0039】

金属層ＴＭは、例えば、モリブデン、アルミニウム等の配線である。保持容量電極ＩＯは、一例として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性導電材料によって形成されている。第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、垂直配向膜であり、液晶分子の配向を制御するために用いられる。画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、画素ＰＸ（図２）毎の光の散乱状態を制御するために用いられる。例えば、信号線ＳＬ（図２）に各画素ＰＸの出力階調値に応じた階調信号が供給された場合、当該階調信号に応じて、画素電極ＰＥへの印加電圧が変わる。画素電極ＰＥへの印加電圧が変わった場合、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間の電圧が変化することで、画素ＰＸ毎の液晶層３２の状態が変化する（透明状態、散乱状態）。

【0040】

図２に示すように、複数のブラックマトリクスＢＭは、Ｚ方向から見た場合、Ｘ方向、Ｙ方向に沿った格子状に形成されている。複数のブラックマトリクスＢＭは、複数の構造体の他の一例であり、且つ光の透過を制限する複数の遮光体の一例である。複数のブラックマトリクスＢＭは、Ｙ方向に等しい間隔をあけて並んでいる。具体的には、複数のブラックマトリクスＢＭは、Ｙ方向に第１ピッチＰ１で並んでいる。第１ピッチＰ１は、一のブラックマトリクスＢＭのＹ方向の中央位置から、Ｙ方向で隣り合う他のブラックマトリクスＢＭのＹ方向の中央位置までの長さ（一例として長さＬ４）に相当する。なお、第１ピッチＰ１は、製造時のブラックマトリクスＢＭの幅の誤差や、組立時の各ブラックマトリクスＢＭの配置の誤差等の許容範囲の誤差を含んでいる。

【0041】

また、ブラックマトリクスＢＭは、導電性の金属材料で形成されている。ブラックマトリクスＢＭに含まれる金属材料の例として、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等が挙げられる。複数のブラックマトリクスＢＭの側面のうち、Ｘ方向から見て、光源部２２に最も近い位置にある側面を端面ＢＭＬ（図４）とする。端面ＢＭＬは、Ｚ方向に沿って延びている。また、端面ＢＭＬのＹ方向の位置は、境界Ｋ１の位置となっている。複数のブラックマトリクスＢＭは、複数の走査線ＧＬとＺ方向に沿って対向している。

【0042】

（駆動回路）
図６に示すように、駆動回路５６は、一例として、信号処理回路５７、画素制御回路５８、ゲート駆動回路５９、ソース駆動回路６１及び共通電位駆動回路６２を備えている。駆動回路５６は、延出部３４Ｃ（図４）に設けられている。

【0043】

信号処理回路５７には、一例として、表示パネル２０に対する外部の制御部９から、第１入力信号（ＲＧＢ信号等）ＶＳが入力される。信号処理回路５７は、入力信号解析部５７Ａと、記憶部５７Ｂと、信号調整部５７Ｃと、を備える。入力信号解析部５７Ａは、入力された第１入力信号ＶＳに基づいて、第２入力信号ＶＣＳを生成する。第２入力信号ＶＣＳは、第１入力信号ＶＳに基づいて、表示パネル２０の各画素ＰＸ（図２）にどのような階調値を与えるかを定める信号である。換言すると、第２入力信号ＶＣＳは、各画素ＰＸの階調値に関する階調情報を含む信号である。

【0044】

信号調整部５７Ｃは、第２入力信号ＶＣＳから第３入力信号ＶＣＳＡを生成する。信号調整部５７Ｃは、第３入力信号ＶＣＳＡを画素制御回路５８へ送出し、光源制御信号ＬＣＳＡを光源制御部６４へ送出する。光源制御信号ＬＣＳＡは、例えば、画素ＰＸへの入力階調値に応じて設定される発光部２３の光量の情報を含む信号である。発光部２３は、光源部２２に含まれている。

【0045】

画素制御回路５８は、第３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。本実施形態では、フィールドシーケンシャル方式の駆動が行われる。このため、水平駆動信号ＨＤＳと垂直駆動信号ＶＤＳとは、発光部２３が発光可能な色毎に生成される。

【0046】

ゲート駆動回路５９は、水平駆動信号ＨＤＳに基づいて、垂直走査期間内に表示パネル２０の走査線ＧＬを順次選択する。走査線ＧＬの選択の順番は任意である。ソース駆動回路６１は、垂直駆動信号ＶＤＳに基づいて、水平走査期間内に表示パネル２０の各信号線ＳＬに、各画素ＰＸの出力階調値に応じた階調信号を供給する。

【0047】

表示パネル２０は、アクティブマトリクス型パネルである。表示パネル２０は、平面視でＹ方向に延在する信号（ソース）線ＳＬ及びＸ方向に延在する走査（ゲート）線ＧＬを有する。信号線ＳＬと走査線ＧＬとの交差部には、スイッチング素子Ｔｒが設けられている。スイッチング素子Ｔｒとして、薄膜トランジスタが用いられている。

【0048】

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、信号線ＳＬに接続され、ゲート電極は、走査線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の容量の一端に接続されている。高分子分散型液晶ＬＣ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、他端が共通電極ＣＥを介してコモン電位配線ＣＯＭＬに接続されている。また、画素電極ＰＥと、コモン電位配線ＣＯＭＬに電気的に接続されている保持容量電極ＩＯとの間には、保持容量ＨＣが生じる。なお、コモン電位配線ＣＯＭＬには、共通電位駆動回路６２から電力が供給される。

【0049】

（カバーガラス）
図４に示すように、カバーガラス４８は、アレイ基板３４の背面３４Ｂに接着されている。カバーガラス４８は、アレイ基板３４を保護するガラスである。なお、カバーガラス４８は、アクリル等の樹脂製の透明部材であってもよい。

【0050】

（回折部）
図７に示すように、回折部５２は、導光部２６に固定されている。具体的には、回折部５２は、背面２４Ａのうち導光部２６に相当する部位に接着されている。回折部５２は、光源部２２から導光部２６に入射した光源光ＬＴ（光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ）を回折させる。換言すると、回折部５２は、液晶層３２に入射する前の光源光ＬＴを一次回折させる。回折部５２は、複数の回折板５４を有する。図７では、一例として、３つの回折板５４が示されている。なお、回折板５４の数は、３つに限らず、１つ、２つ、あるいは４つ以上の複数であってもよい。

【0051】

図２及び図７に示すように、回折板５４は、Ｘ方向の寸法（長さＬ５）がＹ方向の寸法（長さＬ６）よりも長い矩形状に形成されている。また、回折板５４は、Ｘ方向から見て、Ｙ方向の寸法がＺ方向の寸法よりも長い矩形状の断面を有する。複数の回折板５４は、一例として、Ｘ方向に沿って延びると共に、Ｙ方向に沿って第２ピッチＰ２で並んでいる。第２ピッチＰ２は、一の回折板５４のＹ方向の中央位置から、Ｙ方向で隣り合う他の回折板５４のＹ方向の中央位置までの長さに相当する。また、第２ピッチＰ２は、一例として、第１ピッチＰ１（図２）と等しい長さＬ４を有する。なお、第１ピッチＰ１と第２ピッチＰ２が等しい場合とは、それぞれの長さが同じ場合に限らず、それぞれの長さが許容される誤差の範囲内で異なる場合も含む。

【0052】

[第１実施形態の作用]
図８を参照して、表示パネル２０について、光源部２２から出射された光源光ＬＴの光路について説明する。図８では、各構成及び光を判り易く示すため、一部の部材のハッチングを消している。なお、光源光ＬＴは太い実線の矢印、光ＬＲは細い実線の矢印、光ＬＧは破線の矢印、光ＬＢは一点鎖線の矢印で区別されている。

【0053】

光源部２２から出射された光源光ＬＴは、入射面２４Ｃから導光部２６（ガラス板２４）に入射する。ガラス板２４に入射した光源光ＬＴは、背面２４Ａ及び前面２４Ｂで反射されながら、入射面２４Ｃから遠ざかる方向に伝搬する。具体的には、背面２４Ａ及び前面２４Ｂは、屈折率の大きな媒質（ガラス）と、屈折率の小さな媒質（空気）との界面である。このため、光源光ＬＴが背面２４Ａ及び前面２４Ｂに入射するときの入射角が、臨界角よりも大きい場合、光源光ＬＴは、背面２４Ａ及び前面２４Ｂで全反射する。なお、光源光ＬＴの一部は、対向基板３６を通って液晶層３２に入射する。

【0054】

ここで、導光部２６の背面２４Ａには、回折部５２が設けられている。このため、光源光ＬＴが回折部５２に到達した場合、回折部５２の複数の回折板５４では、光源光ＬＴの反射型の回折が行われる。つまり、回折部５２では、光源光ＬＴが一次回折される。一次回折された光源光ＬＴ（光ＬＲ、光ＬＧ、光ＬＢ）の一部は、導光部２６又は表示部２８から対向基板３６を通って液晶層３２に入射する。なお、カバー部１２が存在するため、観察者Ｈが光源光ＬＴを視認することはない。

【0055】

図１、図２、図５、図８に示すように、液晶層３２の画素ＰＸでは、信号に応じて画素電極ＰＥへの印加電圧が変わる。画素電極ＰＥへの印加電圧が変わる場合、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間の電圧が変化する。そして、画素電極ＰＥへの印加電圧に応じて、画素ＰＸ毎の液晶層３２の散乱状態が制御される。つまり、画素ＰＸ内の光の散乱割合が変化する。画像Ｇに対応する画素ＰＸでは、光ＬＲ、光ＬＧ、光ＬＢが散乱される。これにより、表示部２８では、画像Ｇの表示が行われる。観察者Ｈは、表示された画像Ｇを背景２と共に視認可能となる。

【0056】

図８に示すように、区画部４２（複数の走査線ＧＬ及び複数のブラックマトリクスＢＭ）は、光ＬＲ、光ＬＧ、光ＬＢを回折させる回折格子となる可能性がある。つまり、表示面２９から出射された光ＬＲ、光ＬＧ、光ＬＢは、回折光を含む可能性がある。ここで、既述の通り、回折部５２では光源光ＬＴの一次回折が既に行われている。このため、表示面２９から出射された光ＬＲ、光ＬＧ、光ＬＢは、二次以上のＮ次回折光となっている。

【0057】

観察者Ｈに視認される二次以上のＮ次回折光は、既述の一次回折光と比べて、混色の可能性が高くなる。このため、観察者Ｈが一次回折光を視認した場合の色ムラ（赤色、緑色、青色の各光線がそれぞれ単独で目立つ、グラデーション状の虹ムラ）が、視認されにくくなる。特に、回折の次数が小さい光が出射される入光領域ＤＢ（図１）の内側では、観察者Ｈが色ムラを視認する可能性が低くなる。このように、表示パネル２０の性能を向上させることができる。

【0058】

表示パネル２０では、区画部４２の一部である複数の走査線ＧＬが、Ｙ方向に沿って第１ピッチＰ１で並んでいる。また、複数の回折板５４は、Ｙ方向に沿って、第１ピッチＰ１と等しい第２ピッチで並んでいる。このため、回折部５２で行われる光の回折の状態と、区画部４２で行われる光の回折の状態とを同様の状態に近づけることができる。つまり、回折部５２と区画部４２とで光の回折の状態が異なるものと比べて、表示面２９に表示される画像Ｇに色ムラが生じる可能性を低減させることができる。

【0059】

表示パネル２０では、区画部４２の他の一部である複数のブラックマトリクスＢＭが、Ｙ方向に沿って第１ピッチＰ１で並んでいる。そして、複数のブラックマトリクスＢＭは、複数の走査線ＧＬとＺ方向に沿って対向している。これにより、複数の走査線ＧＬで行われる光の回折の状態と、複数のブラックマトリクスＢＭで行われる光の回折の状態とを同様の状態に近づけることができる。

【0060】

〔第２実施形態の構成〕
図９には、第２実施形態の表示ユニット７０が示されている。なお、以降は、第１実施形態で説明した構成要素について、当該構成要素の符号と同じ符号を付すことで、説明を省略する場合がある。

【0061】

表示ユニット７０は、カバー部１２と、表示パネル８０と、を含む。カバー部１２は、表示パネル８０のうち表示部２８以外の部位を覆っている。なお、表示ユニット７０及び表示パネル８０は、それぞれ、表示装置の一例である。表示パネル８０は、表示パネル２０（図４）に透明層８２が追加された部分が異なる。透明層８２以外の構成は、表示パネル２０と同様であるため、説明を省略する。

【0062】

（透明層）
図９及び図１０に示すように、透明層８２は、透明部の一例であり、表示部２８と液晶層３２との間に設けられている。具体的には、透明層８２は、Ｚ方向を厚さ方向とする板状に形成されている。透明層８２は、例えば、シロキサン系樹脂や、フッ素樹脂等の有機材料によって形成されている。透明層８２は、背面２４Ａ及び前面３６Ｂと密着している。なお、「密着」とは、透明層８２と、背面２４Ａ及び前面３６Ｂとが直接、接触する状態に限らず、透明層８２と、背面２４Ａ及び前面３６Ｂとの間に接着層が介在する状態も含む。

【0063】

透明層８２は、ガラス板２４の屈折率よりも小さい屈折率を有する。つまり、透明層８２は、表示部２８の屈折率よりも低い屈折率を有する。透明層の屈折率は、１．０から１．４までの間に設定されている。なお、本実施形態では、一例として、透明層８２の一部が導光部２６の一部まで延びている。

【0064】

回折部５２及び透明層８２は、Ｙ方向に沿って並んでいる。また、回折部５２及び透明層８２は、背面２４Ａに設けられている。回折部５２の複数の回折板５４の屈折率は、一例として、透明層８２の屈折率と等しい。なお、「屈折率が等しい」とは、屈折率の値が同じである場合に限らず、屈折率の値が、許容される測定誤差の範囲内で異なっている場合も含むことを意味する。回折部５２と透明層８２を同じ材料で形成し且つ同じ厚さにする場合、回折部５２と透明層８２とをまとめて背面２４Ａに形成することが可能である。

【0065】

図１１に示すように、透明層８２は、Ｘ方向に間隔をあけて並んだ複数の帯部８４を備える。それぞれの帯部８４は、Ｙ方向に延びている。帯部８４は、Ｚ方向から見て、光源部２２側を下底とし、光源部２２とは反対側を上底とする台形状に形成されている。帯部８４は、台形の下底に相当する第１端面８４Ａと、台形の上底に相当する第２端面８４Ｂと、台形の斜辺に相当する側面８４Ｃ、８４Ｄと、を備える。第１端面８４Ａは、Ｘ方向の幅である第１幅Ｗ１を有する。第２端面８４Ｂは、Ｘ方向の幅である第２幅Ｗ２を有する。第１幅Ｗ１は、第２幅Ｗ２よりも大きい。このように、帯部８４は、光源部２２からＹ方向に遠ざかるほど、Ｘ方向の幅が狭くなっている。換言すると、隣り合う帯部８４のＸ方向の間隔は、光源部２２からＹ方向に遠ざかるほど、広がっている。

【0066】

[第２実施形態の作用]
図１２を参照して、表示パネル８０について、光源部２２から出射された光源光ＬＴの光路について説明する。図１１では、各構成及び光を判り易く示すため、一部の部材のハッチングを消している。なお、第１実施形態と同様の構成及び同様の作用については、説明を省略する。

【0067】

光源部２２から出射された光源光ＬＴは、ガラス板２４（導光部２６）に入射する。そして、導光部２６の内部で伝搬する光源光ＬＴは、回折部５２の複数の回折板５４で一次回折される。一次回折された光源光ＬＴは、ガラス板２４から対向基板３６を通って液晶層３２に入射する。液晶層３２では、既述の通り、表示対象の画素ＰＸ（図２）で光源光ＬＴが散乱される。これにより、観察者Ｈは、背景２と共に画像Ｇ（図１）を視認可能となる。ここで、回折部５２では、既に、光源光ＬＴの一次回折が行われている。これにより、表示面２９から出射された光ＬＲ、光ＬＧ、光ＬＢは、二次以上のＮ次回折光となる可能性が高い。このため、観察者Ｈが色ムラを視認しにくくなる。このように、表示パネル８０の性能を向上させることができる。

【0068】

表示パネル８０では、層構造３０（図５）の各構成要素が複数存在している。このため、光源光ＬＴは、光源部２２から離れた領域に進行するにつれて、吸収や散乱による減衰（輝度の低下）の可能性がある。ここで、表示パネル８０の光源部２２に近い側の部位では、透明層８２が多く存在している。このため、光源光ＬＴは、表示パネル８０の光源部２２に近い側の部位では、液晶層３２に入射しにくい。換言すると、光源光ＬＴがＹ方向の奥側へ進行しやすい。一方、表示パネル８０の光源部２２から遠い側の部位では、空気層８５が多く存在している。このため、光源光ＬＴは、液晶層３２へ入射しやすい。

【0069】

このように、表示パネル８０では、輝度の低下の可能性が高いＹ方向の奥側で、液晶層３２への光源光ＬＴの入射が確保されている。さらに、輝度の低下の可能性が低いＹ方向の手前側で、液晶層３２への光源光ＬＴの入射が抑制されている。これにより、表示パネル８０では、Ｙ方向の奥側での画像光の輝度と、Ｙ方向の手前側での画像光の輝度との差を小さくすることができる。

【0070】

表示パネル８０では、回折部５２及び透明層８２がＹ方向に並んでいる。換言すると、回折部５２のＺ方向の位置と、透明層８２のＺ方向の位置とが揃っている。このため、回折部５２と透明層８２がＹ方向に並んでいない構成と比べて、表示パネル８０がＺ方向に大型化することを抑制できる。

【0071】

表示パネル８０では、導光部２６及び表示部２８がガラス板２４として一体に形成されている。このため、導光部２６と表示部２８が別体とされた構成と比べて、表示部２８のＹ方向の位置が、導光部２６のＹ方向の位置に対して相対的にずれることを抑制できる。

【0072】

表示パネル８０では、回折部５２の屈折率が、透明層８２の屈折率と等しい。このため、回折部５２と透明層８２とに同じ材料を用いることができるので、回折部５２及び透明層８２を一度の工程で形成することができる。

【0073】

〔変形例〕
本実施の形態は、上記の第１、第２実施形態に限定されない。以下、変形例について説明する。

【0074】

表示パネル２０では、区画部４２の第１ピッチＰ１と、回折板５４の第２ピッチＰ２とが異なる値であってもよい。つまり、光源光ＬＴ（光ＬＲ、光ＬＧ、光ＬＢ）が区画部４２で回折される前に、導光部２６で一次回折が行われる構成であれば、区画部４２と回折部５２とでピッチが異なっていてもよい。走査線ＧＬのＹ方向のピッチと、ブラックマトリクスＢＭのＹ方方向のピッチとは、一部が異なる値であってもよい。

【0075】

表示パネル８０では、回折部５２と透明層８２が、Ｙ方向に並んでいなくてもよい。導光部２６と表示部２８が別々に設けられてもよい。回折部５２の屈折率と透明層８２の屈折率とは、異なっていてもよい。回折部５２及び透明層８２は、背面２４Ａと密着していなくてもよい。

【0076】

以上、各実施形態及び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。

【0077】

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、又は工程の追加、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】

【0078】

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】

【0079】

２ 背景、９ 制御部、１０ 表示ユニット、１２ カバー部、２０ 表示パネル、
２２ 光源部、２３ 発光部、２３Ｂ 発光体、２３Ｇ 発光体、２３Ｒ 発光体、
２４ ガラス板、２４Ａ 背面、２４Ｂ 前面、２４Ｃ 入射面、２４Ｄ 端面、
２６ 導光部、２８ 表示部、２９ 表示面、３０ 層構造、３１ 非表示面、
３２ 液晶層、３３Ａ 第１絶縁層、３３Ｂ 第２絶縁層、３３Ｃ 第３絶縁層、
３３Ｄ 第４絶縁層、３４ アレイ基板、３４Ａ 前面、３４Ｂ 背面、
３４Ｃ 延出部、３６ 対向基板、３６Ａ 背面、３６Ｂ 前面、３７ 端面、
４２ 区画部、４８ カバーガラス、５２ 回折部、５４ 回折板、５６ 駆動回路、
５７ 信号処理回路、５７Ａ 入力信号解析部、５７Ｂ 記憶部、
５７Ｃ 信号調整部、５８ 画素制御回路、５９ ゲート駆動回路、
６１ ソース駆動回路、６２ 共通電位駆動回路、６４ 光源制御部、
７０ 表示ユニット、８０ 表示パネル、８２ 透明層、８４ 帯部、
８４Ａ 第１端面、８４Ｂ 第２端面、８４Ｃ 側面、８４Ｄ 側面、８５ 空気層、
ＡＬ１ 第１配向膜、ＡＬ２ 第２配向膜、ＢＭ ブラックマトリクス、
ＢＭＬ 端面、ＣＥ 共通電極、ＣＯＭＬ コモン電位配線、ＤＡ 表示領域、
ＤＢ 入光領域、Ｇ 画像、ＧＬ 走査線、Ｈ 観察者、ＨＣ 保持容量、
ＨＤＳ 水平駆動信号、ＩＯ 保持容量電極、Ｋ 境界、Ｋ１ 境界、Ｋ２ 境界、
Ｌ１ 長さ、Ｌ２ 長さ、Ｌ３ 長さ、Ｌ４ 長さ、Ｌ５ 長さ、Ｌ６ 長さ、
Ｌ７ 長さ、ＬＢ 光、ＬＣ 高分子分散型液晶、ＬＣＳＡ 光源制御信号、
ＬＧ 光、ＬＱ 液晶、ＬＲ 光、ＬＴ 光源光、Ｐ１ 第１ピッチ、
Ｐ２ 第２ピッチ、ＰＥ 画素電極、ＰＦＡ 周辺領域、ＰＳ 画素領域、ＰＸ 画素、
ＳＡ 領域、ＳＬ 信号線、ＳＬＭ シール部、ＴＭ 金属層、
Ｔｒ スイッチング素子、ＶＣＳ 第２入力信号、ＶＣＳＡ 第３入力信号、
ＶＤＳ 垂直駆動信号、ＶＳ 第１入力信号、Ｗ１ 第１幅、Ｗ２ 第２幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】