(57)【要約】【課題】光の利用効率が高い表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、第１方向及び第１方向と交差する第２方向に配列された複数の画素を有する表示パネルと、表示パネルと重ねて配置される光変調素子と、光変調素子の側面に配置された光源と、を含む照明装置と、を備え、光変調素子は、第１方向に伸びると共に、第２方向に沿って複数の画素が配列される第１ピッチより狭い第２ピッチで分割された複数の領域を有し、複数の領域は、表示パネルに光を照射する複数の光照射領域と、光を照射しない複数の非照射領域とを含み、複数の光照射領域は、複数の画素のうち、第１方向に沿って配列される複数の画素とそれぞれ重なり、かつ相互に離隔して配置されている。【選択図】図１
2020126120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向及び前記第１方向と交差する第２方向に配列された複数の画素を有する表示パネルと、
前記表示パネルと重ねて配置される光変調素子と、前記光変調素子の側面に配置された光源と、を含む照明装置と、
を備え、
前記光変調素子は、前記第１方向に伸びると共に、前記第２方向に沿って前記複数の画素が配列される第１ピッチより狭い第２ピッチで分割された複数の領域を有し、
前記複数の領域は、前記表示パネルに光を照射する複数の光照射領域と、光を照射しない複数の非照射領域とを含み、
前記複数の光照射領域は、前記複数の画素のうち、前記第１方向に沿って配列される複数の画素とそれぞれ重なり、かつ相互に離隔して配置されている、表示装置。
【請求項２】
前記光照射領域の前記第２方向に沿った長さは、前記画素の前記第２方向に沿った長さより短い、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記複数の画素のそれぞれの前記第１ピッチは、前記複数の領域のそれぞれの前記第２ピッチの整数倍である、
請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光変調素子は、電気的に光を透過する状態と光を散乱する状態とを切り替え可能である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記光変調素子は、高分子分散型液晶を含む、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記画素は、前記第１方向に沿って短辺を有し、前記第２方向に沿って長辺を有し、
前記表示パネルの走査方向と、前記第２方向とは、平行である、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記表示パネルは、液晶素子を含む、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第２ピッチは、３μｍ以上３０μｍ以下である、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトとを含んで構成される。例えば、特許文献１には、液晶表示パネルが表示する画像の書き換えに同期して、液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトを高分子分散型液晶パネルで構成し、当該高分子分散型液晶パネルで光を散乱させる周期に同期して、光を点滅させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶表示パネルは、バックライトの光を透過する画素が形成される領域と、画素の周辺を囲み、バックライトの光が透過しないようにする遮光部分とを含んで構成される。遮光部分には、走査線、信号線等の配線が設けられている。液晶表示パネルの高精細化を図ると、画素のサイズが縮小し、相対的に遮光部分の占める面積が増加する。その結果、バックライトから照射される光の有効利用を図ることができないという問題がある。
【０００５】
また、特許文献１に記載の液晶表示装置では、バックライトで液晶表示パネルを照明する領域を制御するようにしているが、バックライトによる照射領域は画素及び遮光領域を含む領域であり、依然として照射光の有効利用が図られていないことが問題となる。
【０００６】
このような課題に鑑み、本発明は、光の利用効率が高い表示装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態の表示装置は、第１方向及び第１方向と交差する第２方向に配列された複数の画素を有する表示パネルと、表示パネルと重ねて配置される光変調素子と、光変調素子の側面に配置された光源と、を含む照明装置と、を備え、光変調素子は、第１方向に伸びると共に、第２方向に沿って複数の画素が配列される第１ピッチより狭い第２ピッチで分割された複数の領域を有し、複数の領域は、表示パネルに光を照射する複数の光照射領域と、光を照射しない複数の非照射領域とを含み、複数の光照射領域は、複数の画素のうち、第１方向に沿って配列される複数の画素とそれぞれ重なり、かつ相互に離隔して配置されていることを特徴としたものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る表示装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る照明装置を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る照明装置を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る照明装置を拡大した断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る表示装置の表示領域を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る表示装置の表示領域を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る表示装置の表示領域を示す平面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る表示装置のブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る照明装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る表示装置の表示領域を示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る表示装置の表示領域を示す断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る表示装置の表示領域の変形例を示す平面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る表示装置の表示領域の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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、同一の符号（又は数字の後にＡ、Ｂなどを付した符号）を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。
【００１０】
さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。
【００１１】
＜第１実施形態＞
（１−１．表示装置の構成）
以下に、本発明の実施形態に係る表示装置を示す。図１は、表示装置１０の斜視図である。図１において、表示装置１０は、表示パネル１００、照明装置２００、および制御装置３００を含む。
【００１２】
表示パネル１００は、基板１０１、表示領域１０２、画素１０３、駆動回路１０５、駆動回路１０６、フレキシブルプリント基板１０８および端子部１０９を有する。駆動回路１０５は、ゲートドライバとしての機能を有する。駆動回路１０６は、ソースドライバとしての機能を有する。表示領域１０２には、画素１０３が格子状に離間して複数配置される。画素１０３は、画像の構成要素として機能する。具体的には、画素１０３は後述する表示素子１３０を含んでいる。表示素子１３０は、光を透過または遮断する機能を有する。走査線１４５ｃは、駆動回路１０５と接続される。信号線１４７ｂは、駆動回路１０６と接続される。画素１０３は、走査線１４５ｃおよび信号線１４７ｂと接続される。
【００１３】
照明装置２００は、光変調素子２１０および光源２２０を有する。光源２２０は、光変調素子２１０の側面に隣接して配置されている。光源２２０は、発光素子を含む。この例では、発光素子として発光ダイオードが用いられる。光変調素子２１０は、光源２２０から入射された光を、光変調部材を用いて表示パネル２０に対して照射する。
【００１４】
制御装置３００は、演算素子および記憶素子を含む。演算素子にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）が用いられる。記憶素子には、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、またはハードディスクを含む。制御装置３００は、フレキシブルプリント基板１０８を介して端子部１０９において表示パネル１００と接続されている。また、制御装置３００は、フレキシブルプリント基板３１０を介して端子部３２０において照明装置２００と接続されている。
【００１５】
図２は、表示装置１０の機能ブロック図である。図２において、表示装置１０は、制御装置３００において、表示制御部５０、光源制御部５１、光変調制御部５３、表示駆動制御部５５および記憶部６０を含む。
【００１６】
表示制御部５０は、種々の論理回路によって構成される。表示制御部５０は、記憶部６０に記憶されたプログラムに基づいて、記憶部６０に記憶された情報（あるいは外部装置に記憶された情報）を表示する制御を行う。表示制御部５０は、操作部３０から入力された情報を受信することをきっかけとして表示制御処理を開始することができる。
【００１７】
光源制御部５１は、表示制御部５０からの指示に基づいて光源２２０を駆動するためのスイッチとしての機能を有する。光源２２０は、光源制御部５１により駆動すると、常時発光状態となる。光変調制御部５３は、表示制御部５０からの指示に基づいて、光変調素子２１０が出射する光の強度分布を制御する機能を有する。具体的には、光変調制御部５３は、後述する第１電極２１５、および第２電極２１９に印加する電圧を制御する機能を有する。表示駆動制御部５５は、表示制御部５０からの指示に基づいて駆動回路１０５および駆動回路１０６に対して表示制御信号を送信する。
【００１８】
図２において、ボタンやタッチセンサとして設けられた操作部３０から表示制御部５０に信号が送られると、表示制御部５０は光源制御部５１を介して光源２２０を駆動させる。また、表示制御部５０は、光変調制御部５３を介して光変調素子２１０を駆動させる。また、表示制御部５０は、表示駆動制御部５５およびフレキシブルプリント基板１０８を介して表示制御信号を駆動回路１０５および駆動回路１０６に入力する。次に、駆動回路１０５からの走査信号が走査線１４５ｃを介して表示領域１０２内の画素１０３に送信される。同様に、駆動回路１０６からの映像信号が信号線１４７ｂを介して表示領域１０２内の画素１０３に送信される。その結果、表示領域１０２において静止画および動画が表示される。
【００１９】
（１−２．照明装置の構成）
次に、照明装置２００の構成について説明する。図３は、照明装置２００の上面図である。図４は、照明装置２００のＡ１−Ａ２間の断面図である。図５は、照明装置２００のうち光変調素子２１０を拡大した断面図である。
【００２０】
図３に示すように、照明装置２００において、光源２２０は、光変調素子２１０の側面に隣接して配置されている。この例では、光源２２０は、光変調素子２１０と離れて配置されているが、接触して配置されてもよい。光源２２０は、複数の発光素子２２１（この例では発光ダイオード）を含み、発光素子２２１が光変調素子２１０の側面に沿って配置されている。
【００２１】
詳細は後述するが、光変調素子２１０は、図３に示す第２方向Ｄ２に沿って所定のピッチで分割された複数の分割領域２００ｄを有する。このため、複数の分割領域２００ｄは、第１方向Ｄ１に延びるとともに第２方向Ｄ２に並んで設けられている。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは交差している（この例では、直交している。）複数の分割領域２００ｄは、光照射領域２０１および非照射領域２０２を含む。光照射領域２０１は、表示パネル１００に対して光を照射（点灯）する領域をいう。非照射領域２０２は、表示パネル１００に対して光を照射しない領域をいう。光照射領域２０１および非照射領域２０２は、あらかじめ設定された周期に合わせて設けられている。
【００２２】
図４に示すように、光変調素子２１０は、基板２１１、基板２１３、第１電極２１５、光変調層２１７、および第２電極２１９を有する。光変調素子２１０は、電気的に光を透過する状態と光を散乱する状態とを切り替え可能である。光変調素子２１０は、光を散乱する領域において光変調素子２１０の外側に光を照射する。
【００２３】
基板２１１は、特に制限されないが、基板２１１に散乱された光を基板２１３側に反射できるように平坦であることが好ましい。例えば、基板２１１にはガラス基板が用いられる。なお、基板２１１は、ガラス基板に限定されず、シリコン基板でもよいし、ステンレス基板などの金属基板が用いられてもよい。
【００２４】
基板２１３は、光を透過する機能を有する。例えば、基板２１３には透光性を有する無機絶縁材料、有機絶縁材料または無機絶縁材料および有機絶縁材料の混合材料が用いられる。具体的には、基板２１３にはガラス基板が用いられる。基板２１１および基板２１３は、光変調素子２１０が剛性を有する程度の厚さを有することが好ましい。
【００２５】
第１電極２１５は、基板２１３の第１面２１３ａに離間して配置される。第１電極２１５は、図３の第１方向に延びて、分割領域２００ｄの分割方向（この場合図３の第２方向）に沿って配置される。第１電極２１５は、透光性を有する材料が用いられる。例えば、第１電極２１５にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の酸化物導電材料が用いられる。
【００２６】
光変調層２１７は、第１電極２１５と、第２電極２１９とに挟まれるように配置される。光変調層２１７は、光源２２０から入射された光の強度を変化（変調）させる機能を有する。この例では、光変調層２１７は光を透過する、または光を散乱させることにより、光変調素子２１０の複数の分割領域２００ｄのそれぞれから照射される光の強度を変調させる。光変調層２１７には高分子分散型液晶が用いられる。図５は、光変調素子２１０の拡大した断面図を示す。図５に示すように、高分子分散型液晶は、ポリマー２１６中に液晶分子２１８が分散したものである。
【００２７】
第２電極２１９は、基板２１１の第１面２１１ａ上に平面状に広く配置される。第２電極２１９は、光変調素子２１０の第２電極としての機能を有する。第２電極２１９は、光反射性の高い材料が用いられる。この例では、第２電極２１９として、アルミニウム膜が用いられる。なお、アルミニウムに限定されず、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス、タングステン、錫、ニッケル、チタンなどの金属材料の単層膜または積層膜が用いられてもよい。
【００２８】
光変調素子２１０は、光変調層２１７に対して電圧が印加されていない状態で光を透過する性質を示す。一方で、第１電極２１５と第２電極２１９との間に電圧が印加された場合、光変調素子２１０は、光変調層２１７のうち第１電極２１５と電極と２１９とで挟まれた領域では、光を散乱する性質を有する。このとき、光２０３は基板２１３の外側（第２面２１３ｂ側）へ照射される。上記において、光変調素子２１０のうち第１電極２１５が配置されている領域を光照射領域２０１とし、第１電極２１５が配置されていない領域を非照射領域２０２とすることができる。光照射領域２０１に対しては光変調制御部５３から電圧を印加することができ、非照射領域２０２に対しては光変調制御部５３からの電圧は印加されない。
【００２９】
より具体的には、光変調層２１７に入射した光２０３は、非照射領域２０２において液晶分子２１８が配向しているために透過することができる。一方、光照射領域２０１においては、液晶分子２１８は配向しない状態となり、光２０３は散乱する。このとき、第２電極２１９がアルミニウムである場合、光２０３は基板２１１側から反射され、基板２１３の第２面２１３ｂ側に照射される。
【００３０】
なお、本実施形態では、光変調層２１７は電圧が印加された場合に光を散乱する例を示したが、これに限定さない。光変調層２１７は、電圧が印加されないときに光を散乱させ、電圧が印加されたときに光を透過させてもよい。この場合、光照射領域２０１において第１電極２１５が配置されず、非照射領域２０２に第１電極２１５が配置されてもよい。
【００３１】
（１−３．光照射領域と画素の関係について）
図６は、図１の表示パネル１００における表示領域１０２の一部の領域１０２ａ、および領域１０２ａと重畳する照明装置２００（光変調素子２１０）の拡大した上面図である。図７は、図６に示した表示パネル１００画素１０３（この例では赤色の画素１０３Ｒ）および照明装置２００のＢ１−Ｂ２間の断面図である。表示パネル１００および照明装置２００の断面構成の詳細は、後述する。
【００３２】
図６において、画素１０３は、第１方向Ｄ１および第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２（この例では直交する方向）に沿って配列されている。画素１０３は、第１方向Ｄ１に短辺１０３ｂを有し、第１方向Ｄ１に交差する方向に長辺１０３ａを有する。第２方向Ｄ２は、表示パネル１００において走査信号が順次送られる方向（走査方向）と平行する。上述したように、第２方向Ｄ２は、照明装置２００（光変調素子２１０）の分割方向と同じであることから、照明装置２００（光変調素子２１０）の分割方向と、走査方向とは平行であるということができる。
【００３３】
画素１０３は、第１方向Ｄ１に沿って赤色の画素１０３Ｒ、緑色の画素１０３Ｇ、および青色の画素１０３Ｂがこの順で繰り返し配置される。なお、画素１０３は、赤色の画素１０３Ｒ、緑色の画素１０３Ｇ、および青色の画素１０３Ｂの順番に限定されず、適宜変更してもよい。画素１０３は、第２方向Ｄ２に沿って同色の画素が配置される。上述の通り、光変調素子２１０は、複数の分割領域２００ｄに分割され、光照射領域２０１および非照射領域２０２を有している。
【００３４】
図６において、分割領域２００ｄ（光照射領域２０１および非照射領域２０２）は第１方向Ｄ１に延び、第２方向Ｄ２に並んで配置される。光照射領域２０１は、非照射領域２０２を介して相互に離隔して配置されている。このとき、光照射領域２０１は、第１方向Ｄ１に沿って配列される画素１０３とそれぞれ重なっている。具体的には、光照射領域２０１は、画素１０３のうち、短辺１０３ｂ方向に沿って配列される複数の画素１０３とそれぞれ重なっている。このとき、光照射領域２０１は一つ画素１０３の長辺１０３ａと重なるように配置されるということができる。光照射領域２０１の第２方向に沿った（具体的には短辺２０１ａの）長さＬ２０１ａ（図７に示す第１電極２１５の長さＬ２１５）は、一つの画素１０３の第２方向に沿った（長辺１０３ａの）長さＬ１０３ａ（図７に示す開口部１８５の長さＬ１８５）より小さくなるように配置される。このとき、光照射領域２０１の短辺の両端は、画素１０３の長辺１０３ａ（より具体的には開口部１８５の長辺１８５ａ）の両端部の間において重畳することが望ましい。
【００３５】
図６において、光照射領域２０１の短辺２０１ａは、一つの画素１０３の長辺１０３ａを均等に３分割した領域のうちの中央部分（具体的には開口部を多く含む領域）に設けられる。このとき、光照射領域２０１は、上記中央部分に配置されるようにあらかじめ設計されてもよい。上記において、画素１０３の長辺１０３ａのピッチ（長さ）Ｌ１０３ａは、光照射領域２０１の短辺２０１ａのピッチ（長さ）Ｌ２０１ａの３倍である。また、光照射領域２０１の短辺２０１ａの長さは、一つの画素１０３の長辺１０３ａの長さを３分割したもの限定されず、４分割したものでもよいし（つまり、一つの画素１０３の長辺１０３ａの長さＬ１０３ａが、光照射領域２０１の短辺２０１ａの長さＬ２０１ａの４倍であってもよい）、５分割されたものでもよい（つまり、一つの画素１０３の長辺１０３ａの長さＬ１０３ａが、光照射領域２０１の短辺２０１ａの長さＬ２０１ａの５倍である）。したがって、画素１０３のピッチは、分割領域２００ｄのピッチの整数倍であるということができる。上記における分割領域２００ｄのピッチ（光照射領域２０１の短辺２０１ａの長さＬ２０１ａ）は、３μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下であることが望ましい。この例では、光照射領域２０１の短辺２０１ａの長さＬ２０１ａは、２２μｍである。
【００３６】
（１−４．表示装置の断面構成）
次に、表示装置１０の断面構成について詳述する。図７に示すように、表示パネル１００の画素１０３は、トランジスタ１１０、容量素子１２０、容量素子１２１、平坦化層１５０、および表示素子１３０を含む。なお、表示パネル１００は、上記以外に走査線１４５ｃ、信号線１４７ｂ、基板１０１、絶縁層１４１、絶縁層１４９、接着層１６０、着色層１７０、遮光層１８０、基板１９０、偏光板１９１および偏光板１９３を含む。
【００３７】
トランジスタ１１０は、半導体層１４２、ゲート絶縁層１４３、ゲート電極１４５ａ、およびソース・ドレイン電極１４７ａを有する。トランジスタ１１０は、トップゲート・トップコンタクト構造を有しているが、これに限定されず、ボトムゲート構造としてもよいし、ボトムコンタクト構造としてもよい。
【００３８】
容量素子１２０には、ゲート絶縁層１４３を誘電体として半導体層１４２のソースまたはドレイン領域および容量電極１４５ｂが用いられる。また、容量素子１２１は、絶縁層１５４を誘電体として、導電層１５３および画素電極１５５が用いられる。
【００３９】
表示素子１３０には、画素電極１５５、液晶層１５７および対向電極１５９が用いられる。つまり、表示素子１３０は、液晶素子であるということができる。表示素子１３０は、照明装置２００が照射した光を対向電極１５９側に透過させる、または光を遮断する機能を有する。なお、この例では記載していないが、画素電極１５５と液晶層１５７との間、および対向電極１５９と液晶層１５７との間には配向膜が設けられてもよい。
【００４０】
平坦化層１５０は、平坦化膜としての機能を有し、絶縁層１４９上に設けられる。平坦化層１５０は、有機樹脂を含む。この例では、平坦化層１５０には、アクリル樹脂が用いられる。なお、アクリル樹脂に限定されずに、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などが用いられてもよい。また、有機樹脂と無機材料との積層が用いられてもよい。
【００４１】
基板１０１および基板１９０は、透光性を有する材料が用いられる。例えば、基板１０１および基板１９０にはガラス基板が用いられる。また、基板１０１には、石英基板が用いられてもよいし、有機樹脂基板が用いられてもよい。」
【００４２】
絶縁層１４１は、基板１０１上に設けられ、下地膜としての機能を有する。これにより、基板１０１から不純物、代表的にはアルカリ金属、水、水素等の半導体層１４２への拡散を抑制することができる。
【００４３】
半導体層１４２は、絶縁層１４１上に設けられる。半導体層１４２は、シリコン、酸化物半導体または有機物半導体などが用いられる。
【００４４】
ゲート絶縁層１４３は、絶縁層１４１、および半導体層１４２上に設けられる。ゲート絶縁層１４３には、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン或いはその他高誘電率の無機材料が用いられる。
【００４５】
ゲート電極１４５ａは、ゲート絶縁層１４３上に設けられる。ゲート電極１４５ａは、走査線１４５ｃと適宜接続される。なお、ゲート電極１４５ａと容量電極１４５ｂは、同じくゲート絶縁層１４３上に設けられる。ゲート電極１４５ａと容量電極１４５ｂとは、前述の導電材料の単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。ゲート電極１４５ａ、容量電極１４５ｂ、走査線１４５ｃは、共にタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム等から選ばれた導電材料で形成される。
【００４６】
絶縁層１４９には、ゲート絶縁層１４３と同様の材料が用いられる。絶縁層１４９は、ゲート絶縁層１４３、ゲート電極１４５ａ、および容量電極１４５ｂ上に設けられる。なお、絶縁層１４９は、単層としてもよいし、上記材料の積層構造としてもよい。
【００４７】
ソース・ドレイン電極１４７ａは、絶縁層１４９上に設けられる。ソース・ドレイン電極１４７ａは、信号線１４７ｂと適宜接続される。ソース・ドレイン電極１４７ａおよび信号線１４７ｂには、ゲート電極１４５ａの材料例として挙げたものと同様の材料が用いられる。このとき、ソース・ドレイン電極１４７ａにゲート電極１４５ａと同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。
【００４８】
導電層１５３は、平坦化層１５０上に設けられる。導電層１５３には、透光性を有する材料が用いられる。例えば、導電層１５３には、ＩＴＯやＩＺＯ等の酸化物導電材料が用いられる。導電層１５３に加え、特に図示していないが、前述のソース・ドレイン電極１４７ａと接合される他の配線も同じ導電材料を用いて形成される。
【００４９】
絶縁層１５４は、平坦化層１５０および導電層１５３上に設けられる。絶縁層１５４は、ゲート絶縁層１４３と同様の材料が用いられる。
【００５０】
画素電極１５５は、表示素子１３０の第１電極としての機能を有する。画素電極１５５には、透光性を有する導電材料が用いられる。例えば、画素電極１５５には、ＩＴＯやＩＺＯ等の酸化物導電材料が用いられる。
【００５１】
液晶層１５７は、画素電極１５５上に設けられる。液晶層１５７は、適宜最適な液晶材料が用いられる。この例では、液晶層１５７としてＴＮ（Ｔｗｉｓｔ  Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶が用いられる。なお、表示素子１３０としてはＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）液晶素子が用いられてもよい。また、液晶層１５７には、スペーサ１５８が設けられる。スペーサ１５８によって、画素電極１５５と、対向電極１５９との間の距離が保持される。
【００５２】
対向電極１５９は、表示素子１３０の第２電極としての機能を有する。対向電極１５９は、複数の画素電極１５５に跨って、画素電極１５５を連続的に覆うように設けられている。対向電極１５９には、透光性を有しかつ導電性を有する材料が設けられる。例えば、対向電極１５９には、ＩＴＯやＩＺＯ等の酸化物導電材料が用いられる。
【００５３】
接着層１６０には、無機材料、有機材料、または有機材料と無機材料の複合材料が用いられる。例えば、接着層１６０にはアクリル樹脂が用いられる。
【００５４】
着色層１７０は、遮光層１８０の開口部１８５に設けられる。着色層１７０は、特定の波長帯域の光を透過する機能を有する。例えば、赤色、緑色、青色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。
【００５５】
遮光層１８０は、基板１９０側に対して光が照射されるのを遮断する機能を有する。遮光層１８０には、非透光性の樹脂材料が設けられる。例えば、遮光層１８０には、黒色の樹脂材料が用いられる。上述したトランジスタ１１０、容量素子１２０、走査線１４５ｃ、信号線１４７ｂは、遮光層１８０と重畳する。
【００５６】
ここで、照明装置に分割領域が設けられず、導光部材の全面から光が照射される場合、遮光膜において光が遮断されてしまい、光源から照射された光の利用効率が低くなってしまう。特に、画素が高精細化された場合にはこの影響を受けやすく、遮光膜によって遮光される光量に対し、画素を透過して出射される光量の割合が低下してしまう。そのため、表示される画像の輝度を補うためには照明装置から出射される光の強度を高くする必要があり、消費電力が高くなってしまう。
【００５７】
一方、本実施形態に係る表示装置によれば、照明装置２００（光変調素子２１０）は、画素１０３のピッチよりも狭いピッチを有して設けられた複数の分割領域２００ｄを有している。また、分割領域２００ｄのうち光照射領域２０１（より具体的には第１電極２１５）が開口部１８５と重畳し、非照射領域２０２が遮光層１８０と重畳している。さらに、第２方向に沿った光照射領域２０１のピッチ（長さ）が第２方向に沿った画素１０３の開口部１８５のピッチ（長さ）よりも狭くなっている。これにより、遮光層１８０に照射される光の面積が低減することができるとともに、開口部１８５に照射される光量を増やすことができる。したがって、光源から照射される光の利用効率を高めることができ、表示パネルにおいて表示される画像の輝度を高めることができる。特に、本実施形態の構成は、精細度が高い表示装置においてより有効である。以上により、表示装置における消費電力を低下させることができる。
【００５８】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、本発明の第１実施形態と光照射領域２０１と画素の重畳の仕方が異なる例を示す。具体的には、光照射領域２０１（光照射領域２０１の短辺２０１ａ）は、一つの画素１０３と、画素１０３の短辺１０３ｂの方向において重畳するように配置される。
【００５９】
図８は、表示パネル１００Ａにおける表示領域１０２Ａの一部の領域１０２Ａａと重畳する照明装置２００Ａ（光変調素子２１０Ａ）の上面図である。
【００６０】
図８において、画素１０３は、第１方向Ｄ１および第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２（この例では直交する方向）に沿って配列されている。このとき、画素１０３は、第１方向Ｄ１に短辺１０３ｂを有し、第２方向Ｄ２に長辺１０３ａを有している。
【００６１】
光変調素子２１０Ａは、第１方向Ｄ１に沿って分割された複数の分割領域２００Ａｄを有する。複数の分割領域２００Ａｄは、光照射領域２０１Ａと非照射領域２０２Ａを含んでいる。図８に示すように、光照射領域２０１Ａは、画素１０３のうち、第２方向Ｄ２に沿って配列される複数の画素１０３とそれぞれ重なり、かつ相互に離隔して配置されている。より具体的には、光照射領域２０１Ａの長辺２０１Ａｂは、遮光層１８０を含めた複数の画素１０３と画素１０３の長辺１０３ａ方向において重なって配置される。言い換えれば、光照射領域２０１Ａの短辺２０１Ａａは、遮光層１８０を含めた一つの画素１０３と画素１０３の短辺１０３ｂと重なって配置される。
【００６２】
図８において、光照射領域２０１Ａの短辺２０１Ａａは、一つの画素１０３の短辺１０３ｂを均等に３分割したうちの中央部分に設けられる。このとき、一つの画素１０３の短辺１０３ｂの長さＬ１０３ｂ）は、光照射領域２０１Ａの短辺２０１Ａａの長さＬ２０１Ａａの３倍である。上記において、光照射領域２０１Ａの短辺２０１Ａａは、一つの画素１０３の長辺１０３ａを３分割したもの限定されず、４分割したものでもよいし、５分割されたものでもよい。つまり、第１方向Ｄ１の画素１０３のピッチは、分割領域２００Ａｄの整数倍であるということができる。上記における光照射領域２０１Ａの短辺２０１Ａａの長さＬ２０１Ａａは、３μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上１０μｍ以下であることが望ましい。この例では、光照射領域２０１Ａの短辺２０１Ａａの長さＬ２０１Ａａは、７μｍである。
【００６３】
＜第３実施形態＞
本実施形態では、外的環境の照度に応じて、表示パネルに表示される画像の輝度を変化させる表示装置について説明する。なお、本発明の第１実施形態と同様の構成については、その説明を援用する。
【００６４】
図９は、表示装置１０Ｂの機能ブロック図である。図９において、表示装置１０Ｂは、制御装置３００Ｂにおいて、表示制御部５０、光源制御部５１、光変調制御部５３、表示駆動制御部５５および記憶部６０に加えて照度検知部５７を含む。
【００６５】
照度検知部５７は、外的環境光の照度情報を検知する機能を有する。照度検知部５７には、環境光センサなどを用いることができる。照度検知部５７は、検知された照度情報を表示制御部５０に送信する。
【００６６】
図１０は、照明装置２００Ｂのうち光変調素子２１０Ｂの断面図である。図１０に示すように、光変調素子２１０Ｂは、基板２１１、基板２１３、第１電極２１５Ｂ、光変調層２１７、および第２電極２１９を有する。第１電極２１５Ｂは、基板２１３の第１面２１３ａ上において分割された領域のそれぞれに設けられる。光変調素子２１０Ｂの分割領域２００Ｂｄのうち、光照射領域２０１Ｂは、図６のような構成において、一つの画素１０３の長辺１０３ａを均等に３分割したうちの中央部分（開口部１８５を多く含む領域）に設けられる。このとき、分割領域２００Ｂｄのうち中央部分に設けられた部分を光照射領域２０１Ｂとして光変調制御部５３と接続し、光変調制御部５３からの電圧印加の有無により設定されてもよく、また光照射領域２０１Ｂはパターンニングなどの手法により上記中央部分に予め形成される設計としてもよい。
【００６７】
＜第４実施形態＞
本発明の第１実施形態では、表示パネル１００と、照明装置２００との間に空間が設けられているが、これに限定されない。本実施形態では、表示パネル１００と、照明装置が接着されている例を示す。
【００６８】
図１１は、表示装置１０Ｃの断面図である。表示装置１０Ｃは、表示パネル１００Ｃ、照明装置２００Ｃを含む。表示パネル１００Ｃは、トランジスタ１１０、容量素子１２０、容量素子１２１、平坦化層１５０、表示素子１３０、走査線１４５ｃ、信号線１４７ｂ、基板１０１、絶縁層１４１、絶縁層１４９、接着層１６０、着色層１７０、遮光層１８０および基板１９０を含む。照明装置２００Ｃ（光変調素子２１０Ｃ）は、基板２１１、基板２１３Ｃ、第１電極２１５、光変調層２１７、および第２電極２１９を有する。表示装置１０Ｃにおいて、基板１０１Ｃおよび基板２１３Ｃは薄膜の有機材料または無機材料でもよい。これにより、表示装置と照明装置との間の空間が不要となる。したがって、本実施形態を用いることにより、光の利用効率が高くなるとともに、より薄型化した表示装置を提供することができる。
【００６９】
＜第５実施形態＞
本発明の第１実施形態では、表示パネル１００、および照明装置２００がそれぞれ２枚の基板を有する表示装置の例を示したが、これに限定されない。本実施形態では、表示パネル１００および照明装置２００に用いられる基板の枚数を削減した例を示す。
【００７０】
図１２は、表示装置１０Ｄの断面図である。表示装置１０Ｄは、表示パネル１００Ｄ、照明装置２００Ｄを含む。表示パネル１００Ｄは、トランジスタ１１０、容量素子１２０、容量素子１２１、平坦化層１５０、表示素子１３０、走査線１４５ｃ、信号線１４７ｂ、絶縁層１４１、絶縁層１４９、接着層１６０、着色層１７０、遮光層１８０、および基板１９０を含む。照明装置２００Ｄ（光変調素子２１０Ｄ）は、基板２１１、基板２１３Ｄ、第１電極２１５、光変調層２１７、および第２電極２１９を有する。表示装置１０Ｄにおいて、基板２１３Ｄが基板１０１を兼用している。この場合、表示装置１０に用いられる基板の枚数を減らすことができる。したがって、本実施形態を用いることにより、光の利用効率が高くなるとともに、より安価に、且つより薄型化した表示装置を提供することができる。
【００７１】
（変形例１）
本発明の一実施形態においては、開示例として液晶表示装置の場合を例示したが、その他の適用例として、電気泳動表示素子等を有するフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能であることは言うまでもない。
【００７２】
（変形例２）
本発明の一実施形態においては、画素１０３が長方形の形状を有しているがこれに限定されない。図１３および図１４は、本発明の一実施形態に係る表示装置の表示領域を示す平面図の変形例である。例えば、図１３に示すように、画素１０３の形状が長方形の一部が凹んだ形状でもよいし、図１４に示すように、画素１０３の長辺１０３ａが第２方向Ｄ２に対して斜めに設けられてもよい。
【００７３】
（変形例３）
本発明の一実施形態においては、光源２２０が常時照射される例を示したが、これに限定されない。光源２２０は、デューティー駆動させてもよい。これにより消費電力の削減が可能となる。
【００７４】
なお、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例およ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。
【符号の説明】
【００７５】
１０・・・表示装置，２０・・・表示パネル，３０・・・操作部，５０・・・表示制御部，５１・・・光源制御部，５３・・・光変調制御部，５５・・・表示駆動制御部，５７・・・照度検知部，６０・・・記憶部，１００・・・表示パネル，１０１・・・基板，１０２・・・表示領域，１０３・・・画素，１０５・・・駆動回路，１０６・・・駆動回路，１０８・・・フレキシブルプリント基板，１１０・・・トランジスタ，１２０・・・容量素子，１２１・・・容量素子，１３０・・・表示素子，１４１・・・絶縁層，１４２・・・半導体層，１４３・・・ゲート絶縁層，１４５ａ・・・ゲート電極，１４５ｂ・・・容量電極，１４５ｃ・・・走査線，１４７ａ・・・ドレイン電極，１４７ｂ・・・信号線，１４９・・・絶縁層，１５０・・・平坦化層，１５３・・・導電層，１５４・・・絶縁層，１５５・・・画素電極，１５７・・・液晶層，１５８・・・スペーサ，１５９・・・対向電極，１６０・・・接着層，１７０・・・着色層，１８０・・・遮光層，１８５・・・開口部，１９０・・・基板，１９１・・・偏光板，１９３・・・偏光板，２００・・・照明装置，２０１・・・光照射領域，２０２・・・非照射領域，２１０・・・光変調素子，２１１・・・基板，２１３・・・基板，２１５・・・第１電極，２１７・・・光変調層，２１９・・・第２電極，２２０・・・光源，２２１・・・発光素子，３００・・・制御装置
【図１】
2020126120.tif 000003
【図２】
2020126120.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020126120.tif 000009
【図８】
2020126120.tif 000010
【図９】
2020126120.tif 000011
【図１０】
2020126120.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2020126120.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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