特許 7159101 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-14

(45)【発行日】2022-10-24

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1335 20060101AFI20221017BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20221017BHJP

   G02F 1/1334 20060101ALI20221017BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20221017BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1335

G02F1/1333

G02F1/1334

G02F1/13357

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019077910

(22)【出願日】2019-04-16

(65)【公開番号】P2020177078

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2021-10-08

(73)【特許権者】

【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】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】遊津 元希

(72)【発明者】

【氏名】日向野 敏行

(72)【発明者】

【氏名】三木 啓央

【審査官】横井 亜矢子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／１６６８０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００８／０２９５５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－１０４２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０９４２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８６０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０８２２２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１３３－１／１３３６３

Ｇ０２Ｆ １／１３３９－１／１３４１，１／１３４７

Ｇ０２Ｆ １／１５－１／１９

Ｊａｐｉｏ－ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１プリズムと、
第２プリズムと、
前記第１プリズムと前記第２プリズムとの間に設けられた表示パネルと、を備え、
前記表示パネルは、
第１透明基板と、画素電極と、を備えた第１基板と、
第２透明基板と、前記画素電極と対向する共通電極と、を備えた第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、ポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、を備え、
前記第１プリズムは、前記第１透明基板に向かい合う第１頂部と、前記第１透明基板に対してほぼ垂直な第１面と、前記第１透明基板に対して傾斜した第１傾斜面と、を備え、前記第１面及び前記第１傾斜面が前記第１頂部を形成し、
前記第２プリズムは、前記第２透明基板に向かい合う第２頂部と、前記第２透明基板に対してほぼ垂直な第２面と、前記第２透明基板に対して傾斜した第２傾斜面と、を備え、前記第２面及び前記第２傾斜面が前記第２頂部を形成し、
前記第１傾斜面は、前記第２傾斜面とほぼ平行である、表示装置。

【請求項2】

前記第１頂部は、第１頂角を有し、
前記第２頂部は、前記第１頂角と同等の第２頂角を有している、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記第１頂角及び前記第２頂角は、１５°より大きく、２１°より小さい、請求項２に記載の表示装置。

【請求項4】

前記第１プリズムは第１方向に延出し、複数の前記第１プリズムは前記第１方向に交差する第２方向に並び、
前記第２プリズムは前記第１方向に延出し、複数の前記第２プリズムは前記第２方向に並んでいる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。

【請求項5】

複数の前記第１プリズムは、第１方向、及び、前記第１方向に交差する第２方向に並び、
複数の前記第２プリズムは、前記第１方向、及び、前記第２方向に並んでいる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。

【請求項6】

前記第１プリズムを覆う第１カバー部材と、
前記第２プリズムを覆う第２カバー部材と、を備えている、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】

前記第１透明基板と前記第１プリズムとを接着する第１透明接着層と、
前記第２透明基板と前記第２プリズムとを接着する第２透明接着層と、を備えている、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8】

発光素子を備え、
前記第２透明基板は、前記発光素子と対向する側面を備えている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、高分子分散液晶層を備えた表示装置が種々提案されている。一例では、電極基板と透明山形層との間に、高分子分散液晶層及び液晶層を備えたヘッドアップディスプレイが開示されている。これによれば、電圧無印加時には、外表面側から入射する光が透明山形層と液晶層との境界面で屈折され、高分子分散液晶層により散乱される。一方、電圧印加時には、外表面側から入射する光が屈折することなく、透明山形層、液晶層、及び、高分子分散液晶層を直進する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－１１９６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本実施形態の目的は、消費電力を低減することが可能な表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態によれば、
第１プリズムと、第２プリズムと、前記第１プリズムと前記第２プリズムとの間に設けられた表示パネルと、を備え、前記表示パネルは、第１透明基板と、画素電極と、を備えた第１基板と、第２透明基板と、前記画素電極と対向する共通電極と、を備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、ポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、を備えている、表示装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの一構成例を示す平面図である。

【図2】図２は、図１に示した表示パネルＰＮＬの一構成例を示す断面図である。

【図3】図３は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの第１構成例を示す断面図である。

【図4】図４は、表示パネルＰＮＬの透明状態及び散乱状態を説明するための図である。

【図5】図５は、本実施形態の表示装置ＤＳＰにおける透明状態を説明するための図である。

【図6】図６は、本実施形態の表示装置ＤＳＰにおける散乱状態を説明するための図である。

【図7】図７は、第２頂角θ２の最適な角度を説明するための一例を示す図である。

【図8】図８は、第２頂角θ２の最適な角度を説明するための他の例を示す図である。

【図9】図９は、第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２の一構成例を示す図である。

【図10】図１０は、第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２の他の構成例を示す図である。

【図11】図１１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの第２構成例を示す断面図である。

【図12】図１２は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの第３構成例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

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。

【0008】

図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの一構成例を示す平面図である。一例では、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。第３方向Ｚを示す矢印の先端側に表示装置ＤＳＰ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。

【0009】

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、配線基板１と、ＩＣチップ２と、発光素子ＬＤと、を備えている。

【0010】

表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、液晶層ＬＣと、シールＳＥと、を備えている。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、Ｘ－Ｙ平面と平行な平板状に形成されている。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、平面視で、重畳している。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、シールＳＥによって接着されている。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持され、シールＳＥによって封止されている。図１において、液晶層ＬＣ及びシールＳＥは、異なる斜線で示している。

【0011】

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３１と、液晶分子３２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３１は、液晶性ポリマーである。ポリマー３１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３２は、ポリマー３１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３１及び液晶分子３２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３１の電界に対する応答性は、液晶分子３２の電界に対する応答性より低い。

【0012】

一例では、ポリマー３１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３２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３１及び液晶分子３２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３１及び液晶分子３２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）。

【0013】

表示パネルＰＮＬは、画像を表示する表示部ＤＡと、表示部ＤＡを囲む額縁状の非表示部ＮＤＡと、を備えている。シールＳＥは、非表示部ＮＤＡに設けられている。表示部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、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。画素電極ＰＥの各々は、第３方向Ｚにおいて共通電極ＣＥと対向している。液晶層ＬＣ（特に、液晶分子３２）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。
後に説明するが、走査線Ｇ、信号線Ｓ、スイッチング素子ＳＷ、及び、画素電極ＰＥは、第１基板ＳＵＢ１に設けられ、共通電極ＣＥは、第２基板ＳＵＢ２に設けられている。第１基板ＳＵＢ１において、走査線Ｇ及び信号線Ｓは、配線基板１あるいはＩＣチップ２と電気的に接続されている。

【0014】

配線基板１は、第１基板ＳＵＢ１の延出部Ｅｘに電気的に接続されている。配線基板１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。ＩＣチップ２は、配線基板１に電気的に接続されている。ＩＣチップ２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。なお、ＩＣチップ２は、延出部Ｅｘに電気的に接続されてもよい。

【0015】

発光素子ＬＤは、平面視で延出部Ｅｘに重畳している。複数の発光素子ＬＤは、第１方向Ｘに沿って間隔をおいて並んでいる。

【0016】

図２は、図１に示した表示パネルＰＮＬの一構成例を示す断面図である。
第１基板ＳＵＢ１は、第１透明基板１０と、絶縁膜１１及び１２と、容量電極１３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。第１透明基板１０は、主面（下面）１０Ａと、主面１０Ａの反対側の主面（上面）１０Ｂと、を備えている。スイッチング素子ＳＷは、主面１０Ｂ側に配置されている。絶縁膜１１は、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。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。

【0017】

第２基板ＳＵＢ２は、第２透明基板２０と、遮光層ＢＭと、共通電極ＣＥと、オーバーコート層ＯＣと、配向膜ＡＬ２と、を備えている。第２透明基板２０は、主面（下面）２０Ａと、主面２０Ａの反対側の主面（上面）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。遮光層ＢＭ及び共通電極ＣＥは、主面２０Ａ側に配置されている。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Ｇ及び信号線Ｓの直上にそれぞれ配置されている。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、遮光層ＢＭを覆っている。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。オーバーコート層ＯＣは、共通電極ＣＥを覆っている。配向膜ＡＬ２は、オーバーコート層ＯＣを覆っている。

【0018】

液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に設けられ、配向膜ＡＬ１及びＡＬ２に接している。

【0019】

第１透明基板１０及び第２透明基板２０は、ガラス基板やプラスチック基板などの絶縁基板である。絶縁膜１１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、絶縁膜１１は、無機絶縁膜及び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。遮光層ＢＭは、例えば、共通電極ＣＥよりも低抵抗な導電層を備えている。一例では、遮光層ＢＭは、モリブデン、アルミニウム、タングステン、チタン、銀などの不透明な金属材料によって形成されている。共通電極ＣＥは、遮光層ＢＭに接しているため、遮光層ＢＭと電気的に接続される。これにより、共通電極ＣＥが低抵抗化される。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。

【0020】

〔第１構成例〕
図３は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの第１構成例を示す断面図である。なお、表示パネルＰＮＬについては、主要部のみを図示している。

【0021】

第２透明基板２０は、第２方向Ｙにおいて、発光素子ＬＤと対向する側面２０Ｃを備えている。発光素子ＬＤは、配線基板Ｆに電気的に接続されている。発光素子ＬＤは、例えば、発光ダイオードであり、詳述しないが、赤発光部、緑発光部、及び、青発光部を備えている。なお、発光素子ＬＤと、側面２０Ｃとの間に、透明な導光体が配置されてもよい。

【0022】

表示装置ＤＳＰは、第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、を備えている。表示パネルＰＮＬは、第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２との間に設けられている。図３に示した例において、第１プリズムＰ１、第１透明基板１０、液晶層ＬＣ、第２透明基板２０、及び、第２プリズムＰ２は、第３方向Ｚに沿ってこの順に並んでいる。複数の第１プリズムＰ１は、第１透明基板１０の主面１０Ａにおいて、第２方向Ｙに並んでいる。同様に、複数の第２プリズムＰ２は、第２透明基板２０の主面２０Ｂにおいて、第２方向Ｙに並んでいる。

【0023】

第１プリズムＰ１は、第１頂部Ｔ１と、第１面Ｐ１１と、第１傾斜面Ｐ１２と、第１底面Ｐ１３と、を備えている。第１頂部Ｔ１は、第１透明基板１０に向かい合い、主面１０Ａに接している。隣接する第１プリズムＰ１の間の空間は、第１透明基板１０及び第１プリズムＰ１よりも低い屈折率を有し、一例では空気層である。つまり、主面１０Ａは、第１頂部Ｔ１と接する領域を除いて、空気層に接している。

【0024】

第１面Ｐ１１は、第１透明基板１０に対してほぼ垂直な面であり、第１方向Ｘに沿って延出している。つまり、第１面Ｐ１１は、第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ－Ｚ平面とほぼ平行な面である。第１傾斜面Ｐ１２は、第１透明基板１０に対して傾斜した面であり、第１方向Ｘに沿って延出している。第１傾斜面Ｐ１２は、第１プリズムＰ１において、第１面Ｐ１１よりも発光素子ＬＤに近接する側に位置している。第１面Ｐ１１及び第１傾斜面Ｐ１２は、第１頂部Ｔ１を形成している。第１頂部Ｔ１は、第１頂角θ１を有している。第１底面Ｐ１３は、第１頂部Ｔ１と向かい合い、Ｘ－Ｙ平面とほぼ平行な面である。

【0025】

第２プリズムＰ２は、第２頂部Ｔ２と、第２面Ｐ２１と、第２傾斜面Ｐ２２と、第２底部Ｐ２３と、を備えている。第２頂部Ｔ２は、第２透明基板２０に向かい合い、主面２０Ｂに接している。隣接する第２プリズムＰ２の間の空間は、第２透明基板２０及び第２プリズムＰ２よりも低い屈折率を有し、一例では空気層である。つまり、主面２０Ｂは、第２頂部Ｔ２と接する領域を除いて、空気層に接している。

【0026】

第２面Ｐ２１は、第２透明基板２０に対してほぼ垂直な面であり、第１方向Ｘに沿って延出している。つまり、第２面Ｐ２１は、第１面Ｐ１１と同様に、Ｘ－Ｚ平面とほぼ平行な面である。第２傾斜面Ｐ２２は、第２透明基板２０に対して傾斜した面であり、第１方向Ｘに沿って延出している。第２傾斜面Ｐ２２は、第１傾斜面Ｐ１２とほぼ平行である。第２傾斜面Ｐ２２は、第２プリズムＰ２において、第２面Ｐ２１よりも発光素子ＬＤから離間する側に位置している。第２面Ｐ２１及び第２傾斜面Ｐ２２は、第２頂部Ｔ２を形成している。第２頂部Ｔ２は、第２頂角θ２を有している。第２頂角θ２は、第１頂角θ２と同等の角度である。後述するが、第１頂角θ１及び第２頂角θ２は、１５°より大きく、２１°より小さい角度である。第２底面Ｐ２３は、第２頂部Ｔ２と向かい合い、Ｘ－Ｙ平面とほぼ平行な面である。

【0027】

次に、図３を参照しながら、発光素子ＬＤから出射される光Ｌ１について説明する。
発光素子ＬＤは、側面２０Ｃに向けて光Ｌ１を出射する。発光素子ＬＤから出射された光Ｌ１は、第２方向Ｙを示す矢印の向きに沿って進行し、側面２０Ｃから透明基板２０に入射する。透明基板２０に入射した光Ｌ１は、繰り返し反射されながら、表示パネルＰＮＬの内部を進行する。

【0028】

図４は、表示パネルＰＮＬの透明状態及び散乱状態を説明するための図である。なお、表示パネルＰＮＬについては簡略化して図示している。

【0029】

図４の（Ａ）は、表示パネルＰＮＬの透明状態を説明するための図である。図１を参照しながら説明したように、液晶層ＬＣに電圧が印加されていない状態では、液晶層ＬＣに入射した光Ｌ１は、液晶層ＬＣ内でほとんど散乱されることなく透過する。このとき、表示パネルＰＮＬを、主面１０Ａ側から観察した場合であっても、主面２０Ｂ側から観察した場合であっても、表示パネルＰＮＬを介して、表示パネルＰＮＬの背景が観察可能である。

【0030】

図４の（Ｂ）は、表示パネルＰＮＬの散乱状態を説明するための図である。図１を参照しながら説明したように、液晶層ＬＣに電圧が印加された状態では、液晶層ＬＣに入射した光Ｌ１は、液晶層ＬＣ内で散乱される。液晶層ＬＣで散乱された光Ｌ１は、表示パネルＰＮＬから出射される。このような散乱光は、主面１０Ａ側から観察可能であるとともに、主面２０Ｂ側からも観察可能である。また、散乱状態のときも透明状態と同様に、表示パネルＰＮＬを介してその背景が観察可能である。

【0031】

図４の（Ｃ）は、散乱状態の表示パネルＰＮＬの輝度分布の一例を示す図である。横軸は表示パネルＰＮＬの法線Ｎに対する角度を示し、縦軸は輝度を示している。なお、図４の（Ｂ）に示すように、法線Ｎに対して発光素子ＬＤに向かって傾斜した角度を負の角度（－θ）とし、法線Ｎに対して発光素子ＬＤから離れる側に向かって傾斜した角度を正の角度（＋θ）としている。表示パネルＰＮＬの内部を進行する光Ｌ１のうち、散乱によって表示パネルＰＮＬから出射される光の輝度分布において、負の角度の範囲の輝度よりも、正の角度の範囲の輝度の方が高い傾向が確認できる。しかも、この輝度分布は、０°の角度（つまり、法線Ｎの方向）でピークを有しておらず、約７０°の角度においてピークを有することが確認できる。

【0032】

図５は、本実施形態の表示装置ＤＳＰにおける透明状態を説明するための図である。なお、表示パネルＰＮＬについては簡略化して図示している。表示パネルＰＮＬが透明状態であるため、第１プリズムＰ１を介して主面１０Ａ側から観察した場合であっても、第２プリズムＰ２を介して主面２０Ｂ側から観察した場合であっても、表示パネルＰＮＬを介してその背景が観察可能である。

【0033】

ここでは、第１プリズムＰ１から第２プリズムＰ２に向かって進行する光Ｌ２について説明する。表示パネルＰＮＬの法線Ｎに沿って進行する光Ｌ２は、第１プリズムＰ１の第１底面Ｐ１３から入射する。第１プリズムＰ１に入射した光Ｌ２は、第１傾斜面Ｐ１２で反射された後に、第１面Ｐ１１を透過する。第１プリズムＰ１を透過した光Ｌ２は、表示パネルＰＮＬを透過し、第２プリズムＰ２の第２面Ｐ２１から入射する。第２プリズムＰ２に入射した光Ｌ２は、第２傾斜面Ｐ２２で反射された後に、第２底面Ｐ２３を透過する。なお、第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２が空気層に接しているため、各面に入射する光、あるいは、各面を透過する光は屈折するが、ここでは詳細な図示を省略している。

【0034】

図３を参照して説明した通り、第１傾斜面Ｐ１２及び第２傾斜面Ｐ２２が互いに平行であるため、第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２を透過する光Ｌ２の光路が光学的に補償される。つまり、法線Ｎに対して入射角θｉで第１プリズムＰ１に入射した光Ｌ２が法線Ｎに対して透過角θｔで第２プリズムＰ２を透過する場合、入射角θｉは透過角θｔに等しい。例えば、入射角θｉが０°の場合は、光Ｌ２が法線Ｎと平行な方向から入射する場合に相当する。この場合、透過角θｔも０°となる。第２プリズムＰ２から第１プリズムＰ１に向かって進行する光についても同様に、光路が光学的に補償される。

【0035】

このため、表示パネルＰＮＬが透明状態である場合に、第１プリズムＰ１を介して主面１０Ａ側から観察した場合であっても、第２プリズムＰ２を介して主面２０Ｂ側から観察した場合であっても、第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２を備えていない場合と同様に、違和感なく観察することができる。

【0036】

図６は、本実施形態の表示装置ＤＳＰにおける散乱状態を説明するための図である。なお、表示パネルＰＮＬについては簡略化して図示している。ここでは、表示パネルＰＮＬの内部で散乱された光のうち、主面２０Ｂ側から観察される光Ｌ３に着目して説明する。
主面２０Ｂを透過した光Ｌ３は、第２プリズムＰ２の第２面Ｐ２１から入射する。第２プリズムＰ２に入射した光Ｌ３は、第２傾斜面Ｐ２２で反射された後に、第２底面Ｐ２３を透過する。法線Ｎに対して透過角θ０で表示パネルＰＮＬの主面２０Ｂを透過した光Ｌ３が透過角θｔで第２プリズムＰ２を透過する場合、透過角θｔは透過角θ０より小さい。つまり、第２プリズムＰ２を設けた本実施形態の表示装置ＤＳＰによれば、第２プリズムＰ２を設けない比較例の表示装置ＤＳＰと比較して、法線Ｎの方向に透過する光の輝度が増加する。このため、表示装置ＤＳＰを法線Ｎの方向から観察した場合に、高輝度の画像を視認することができる。
換言すると、法線Ｎの方向で同一輝度の画像を観察しようとする場合に、本実施形態の表示装置ＤＳＰは、比較例の表示装置ＤＳＰよりも、発光素子ＬＤの輝度を低減することができる。したがって、消費電力を低減することができる。

【0037】

本実施形態においては、第２プリズムＰ２の第２頂角θ２を最適化することにより、表示装置ＤＳＰの輝度分布が法線Ｎの方向に輝度のピークを有するように設計することが可能である。以下に、その具体例について説明する。

【0038】

図７は、第２頂角θ２の最適な角度を説明するための一例を示す図である。ここでは、透過角θ０で第２透明基板２０の主面２０Ｂを透過した光Ｌ３が第２プリズムＰ２の第２底面Ｐ２３を法線Ｎと平行な方向に透過する場合を想定する。以下、図７に示した角度θ０、θ２、θ２１、θ２２、ｉ０の各々の関係について説明する。なお、空気層の屈折率をｎ１とし、第２プリズムＰ２の屈折率をｎ２とする。
角度θ０及びθ２１の関係は次の通りである。
θ２１＝θ０…（１）
角度θ２１及びθ２２の関係は次の通りである。
ｎ１＊ｓｉｎ（θ２１）＝ｎ２＊ｓｉｎ（θ２２）…（２）
角度θ２、θ２２、ｉ０の関係は次の通りである。
θ２２＝θ２－ｉ０＋９０°…（３）
角度θ２２及びｉ０の関係は次の通りである。

【0039】

θ２２＋２＊ｉ０＝１８０°…（４）
角度θ２２及びｉ０の関係は、式（３）及び（４）に基づき次の通りである。
θ２２＝２＊θ２…（５）
角度θ０及びθ２の関係は、式（１）、（２）、（５）に基づき次の通りである。
ｎ１＊ｓｉｎ（θ０）＝ｎ２＊ｓｉｎ（２＊θ２）…（６）

【0040】

ここで、屈折率ｎ１を１とし、屈折率ｎ２を１．５としたとき、式（６）に基づいて透過角θ０に対する第２頂角θ２を算出すると、次の通りである。
透過角θ０が５０°のとき、第２頂角θ２は１５．４°である。
透過角θ０が６０°のとき、第２頂角θ２は１７．６°である。
透過角θ０が７０°のとき、第２頂角θ２は１９．４°である。
透過角θ０が８０°のとき、第２頂角θ２は２０．５°である。

【0041】

図４の（Ｃ）を参照して説明したように、表示パネルＰＮＬの輝度分布は透過角θ０が７０°の付近でピークを有するため、第２頂角θ２は、１５°より大きく、２１°より小さいことが望ましく、さらには１７．６°以上２０．５°以下であることがより望ましい。以上の通り、第２頂角θ２が設定された表示装置ＤＳＰによれば、その輝度分布は、法線Ｎの方向に輝度のピークを有するようになる。

【0042】

ここでは、第２頂角θ２について説明したが、図３を参照して説明したように、第１頂角θ１は、第２頂角θ２と同等の角度である。

【0043】

図８は、第２頂角θ２の最適な角度を説明するための他の例を示す図である。図８に示した例は、図７に示した例と比較して、第２透明基板２０と第２プリズムＰ２との間に透明層ＴＬが介在する点で相違している。透明層ＴＬは、例えば第２プリズムＰ２を第２透明基板２０に接着する接着層である。
図８の（Ａ）に示すように、第２透明基板２０及び透明層ＴＬを透過する光Ｌ４に着目する。角度θ０’、θ３１、θ４１の各々の関係は次の通りである。なお、空気層の屈折率をｎ１とし、第２透明基板２０の屈折率をｎ３とし、透明層ＴＬの屈折率をｎ４とする。
ｎ３＊ｓｉｎ（θ３１）＝ｎ４＊ｓｉｎ（θ４１）＝ｎ１＊ｓｉｎ（θ０’）…（７） 角度θ３１が図７に示した例と同一であれば、角度θ０’は、図７に示した角度θ０と等しくなる。このため、図８の（Ｂ）に示すように、第２透明基板２０と第２プリズムＰ２との間に透明層ＴＬが介在する場合であっても、光Ｌ３の光路は、実質的に図７に示した系と同一となる。ゆえに、上記の式（６）の関係が成り立つ。つまり、第２頂角θ２の最適な角度は、図７に示した例と同一となる。

【0044】

次に、本実施形態の表示装置ＤＳＰに適用可能な第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２の構成例について説明する。

【0045】

図９は、第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２の一構成例を示す図である。第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２の各々は、第１方向Ｘに延出している。複数の第１プリズムＰ１は、第１透明基板１０の主面１０Ａにおいて、第２方向Ｙに並んでいる。複数の第２プリズムＰ２は、第２透明基板２０の主面２０Ｂにおいて、第２方向Ｙに並んでいる。第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２は、ほぼ同一形状を有している。
ここでは、第２プリズムＰ２の一つに着目してより、その形状を具体的に説明する。すなわち、第２面Ｐ２１は、Ｘ－Ｚ平面に平行な長方形の面である。第２底面Ｐ２３は、Ｘ－Ｙ平面に平行な長方形の面である。第２面Ｐ２１及び第２底面Ｐ２３のなす角度は、ほぼ９０°である。第２傾斜面Ｐ２２は、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚに交差する長方形の面である。このような第２プリズムＰ２のＹ－Ｚ平面における断面は、直角三角形である。

【0046】

図１０は、第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２の他の構成例を示す図である。複数の第１プリズムＰ１は、第１透明基板１０の主面１０Ａにおいて、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに並んでいる。複数の第２プリズムＰ２は、第２透明基板２０の主面２０Ｂにおいて、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに並んでいる。第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２は、ほぼ同一形状を有している。
ここでは、第２プリズムＰ２の一つに着目してより、その形状を具体的に説明する。すなわち、第２面Ｐ２１は、Ｘ－Ｚ平面に平行な三角形の面である。第２傾斜面Ｐ２２は、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚに交差する三角形の面である。第２面Ｐ２１と第２傾斜面Ｐ２２との間には、２つの三角形の面Ｐ２４及びＰ２５が形成される。このような第２プリズムＰ２のＹ－Ｚ平面における断面は、直角三角形である。

【0047】

〔第２構成例〕
図１１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの第２構成例を示す断面図である。図１１に示す第２構成例は、図３に示した第１構成例と比較して、第１プリズムＰ１を覆う第１カバー部材ＣＶ１、及び、第２プリズムＰ２を覆う第２カバー部材ＣＶ２が設けられた点で相違している。第１カバー部材ＣＶ１及び第２カバー部材ＣＶ２は、ガラス基板やプラスチック基板などの透明な基材である。第１プリズムＰ１は、第１透明基板１０と第１カバー部材ＣＶ１との間に設けられている。第２プリズムＰ２は、第２透明基板２０と第２カバー部材ＣＶ２との間に設けられている。第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２は、図９及び図１０のいずれの構成例も適用可能である。
このような第２構成例においても、第１構成例と同様の効果が得られる。加えて、第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２を保護することができる。

【0048】

〔第３構成例〕
図１２は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの第３構成例を示す断面図である。図１２に示す第３構成例は、図３に示した第１構成例と比較して、第１透明基板１０と第１プリズムＰ１とを接着する第１透明接着層ＴＬ１、及び、第２透明基板２０と第２プリズムＰ２とを接着する第２透明接着層ＴＬ２が設けられた点で相違している。このように第１透明接着層ＴＬ１及び第２透明接着層ＴＬ２が設けられた場合の第２頂角θ２の最適な角度は、図８を参照して説明した通りである。第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２は、図９及び図１０のいずれの構成例も適用可能である。
このような第３構成例においても、第１構成例と同様の効果が得られる。

【0049】

以上説明したように、本実施形態によれば、消費電力を低減することが可能な表示装置を提供することができる。

【0050】

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。

【0051】

本明細書にて開示した構成から得られる表示装置の一例を以下に付記する。
（１）
第１プリズムと、
第２プリズムと、
前記第１プリズムと前記第２プリズムとの間に設けられた表示パネルと、を備え、
前記表示パネルは、
第１透明基板と、画素電極と、を備えた第１基板と、
第２透明基板と、前記画素電極と対向する共通電極と、を備えた第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、ポリマー及び液晶分子を含む液晶層と、を備えている、表示装置。
（２）
前記第１プリズムは、前記第１透明基板に向かい合う第１頂部を備え、
前記第２プリズムは、前記第２透明基板に向かい合う第２頂部を備えている、（１）に記載の表示装置。
（３）
前記第１頂部は、第１頂角を有し、
前記第２頂部は、前記第１頂角と同等の第２頂角を有している、（２）に記載の表示装置。
（４）
前記第１頂角及び前記第２頂角は、１５°より大きく、２１°より小さい、（３）に記載の表示装置。
（５）
前記第１プリズムは、前記第１透明基板に対してほぼ垂直な第１面と、前記第１透明基板に対して傾斜した第１傾斜面と、を備え、前記第１面及び前記第１傾斜面が前記第１頂部を形成し、
前記第２プリズムは、前記第２透明基板に対してほぼ垂直な第２面と、前記第２透明基板に対して傾斜した第２傾斜面と、を備え、前記第２面及び前記第２傾斜面が前記第２頂部を形成し、
前記第１傾斜面は、前記第２傾斜面とほぼ平行である、（２）に記載の表示装置。
（６）
前記第１プリズムは第１方向に延出し、複数の前記第１プリズムは前記第１方向に交差する第２方向に並び、
前記第２プリズムは前記第１方向に延出し、複数の前記第２プリズムは前記第２方向に並んでいる、（１）乃至（５）のいずれか１項に記載の表示装置。
（７）
複数の前記第１プリズムは、第１方向、及び、前記第１方向に交差する第２方向に並び、
複数の前記第２プリズムは、前記第１方向、及び、前記第２方向に並んでいる、（１）乃至（５）のいずれか１項に記載の表示装置。
（８）
前記第１プリズムを覆う第１カバー部材と、
前記第２プリズムを覆う第２カバー部材と、を備えている、（１）乃至（７）のいずれか１項に記載の表示装置。
（９）
前記第１透明基板と前記第１プリズムとを接着する第１透明接着層と、
前記第２透明基板と前記第２プリズムとを接着する第２透明接着層と、を備えている、（１）乃至（７）のいずれか１項に記載の表示装置。
（１０）
発光素子を備え、
前記第２透明基板は、前記発光素子と対向する側面を備えている、（１）乃至（９）のいずれか１項に記載の表示装置。

【符号の説明】

【0052】

ＤＳＰ…表示装置 ＰＮＬ…表示パネル
ＳＵＢ１…第１基板 ＳＵＢ２…第２基板
ＬＣ…液晶層 ３１…ポリマー ３２…液晶分子
ＳＥ…シール ＬＤ…発光素子
ＰＥ…画素電極 ＣＥ…共通電極
１０…透明基板 ２０…透明基板 ３０…透明基板
ＲＬ…反射層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】