JP7321867B2 - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、及び照明装置を有する表示装置に関するものである。

表示装置の一例として、液晶表示装置や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；ＥＬ）表示装置等がある。液晶表示装置は、基板上に形成された複数の画素の各々に液晶素子を有している。液晶素子は、一対の電極間に液晶層を有しており、一対の電極間に電圧を印加することで駆動される。

液晶表示装置用のバックライトは、液晶表示装置の一端部と重畳する位置に複数のＬＥＤ（発光素子ともいう）のマウント部を有するエッジライト方式が主流である。複数のＬＥＤによる点状の光を、導光板、拡散フィルム、及び反射フィルムによって、面状の光に換えて液晶表示装置に射出している。

特開２０１７－９７１５２号公報

従来の液晶表示装置におけるバックライトは、対向基板に設けられるカラーフィルタがバックライトからの射出された光の一部を吸収してしまうため、輝度が低下してしまうという問題があった。

そこで、本発明の一実施形態では、照明装置において、発光素子の発光輝度の低下を抑制することを目的の一つとする。

本発明の一実施形態に係る照明装置は、第１方向に沿って延びる隔壁に挟まれた第１導光領域と、第１波長帯域の光を出射する第１発光素子と、第１導光領域を覆う半透過反射膜と、を有し、第１導光領域は、第１突起と、第１突起及び隔壁の側面を覆う反射膜と、を含み、第１導光領域は、第１方向と交差する第２方向における第１の幅が一定である第１部分と、第１部分に隣接し第１の幅が第１部分から離れるに従い減少する第２部分と、を有し、第１発光素子は、第２部分に配置されている。

本発明の一実施形態に係る表示装置は、照明装置と、照明装置上に設けられた表示パネルと、を有し、照明装置は、第１方向に沿って延びる隔壁に挟まれた第１導光領域と、第１波長帯域の光を出射する第１発光素子と、第１導光領域を覆う半透過反射膜と、を有し、第１導光領域は、第１突起と、第１突起及び隔壁の側面を覆う反射膜と、を含み、第１導光領域は、第１方向と交差する第２方向における第１の幅が一定である第１部分と、第１部分に隣接し第１の幅が第１部分から離れるに従い減少する第２部分と、を有し、第１発光素子は、第２部分に配置され、表示パネルは、第１画素を含む表示領域及び表示領域を囲む周辺領域を含む第２基板と、第２基板の表示領域に対向して設けられた第３基板と、を有し、第１部分は、表示領域と重畳し、第２部分は、周辺領域と重畳する。

本発明の一実施形態に係る照明装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の一部を拡大した図である。 図２に示す照明装置のＡ１－Ａ２線に沿って切断したときの断面図である。 図２に示す照明装置のＢ１－Ｂ２線に沿って切断したときの断面図である。 （Ａ）導光領域の断面図であり、（Ｂ）導光領域の平面図である。 （Ａ）半透過反射膜の平面図であり、（Ｂ）半透過反射膜をＣ１－Ｃ２線に沿って切断したときの断面図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の一部を拡大した図である。 図８に示す照明装置のＥ１－Ｅ２線に沿って切断したときの断面図である。 （Ａ）本発明の一実施形態に係る照明装置の製造方法を説明する断面図であり、（Ｂ）本発明の一実施形態に係る照明装置の製造方法を説明する断面図である。 （Ａ）本発明の一実施形態に係る照明装置の製造方法を説明する断面図であり、（Ｂ）本発明の一実施形態に係る照明装置の製造方法を説明する断面図である。 （Ａ）本発明の一実施形態に係る照明装置の製造方法を説明する断面図であり、（Ｂ）本発明の一実施形態に係る照明装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の展開図である。 図１４に示す表示装置のＦ１－Ｆ２線に沿って切断したときの断面図である。 発光素子の発光スペクトル及びカラーフィルタの透過率スペクトルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式図である。 （Ａ）本発明の一実施形態に係る照明装置の平面図であり、（Ｂ）本発明の一実施形態に係る照明装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置と画素電極との位置関係について説明する図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置と画素電極との位置関係について説明する図である。

以下に、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、発明の趣旨を保っての適宜変更につ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、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態に係る照明装置１００について、図１乃至図１３を参照して説明する。

＜照明装置の概要＞
図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置１００の平面図である。図２は、照明装置１００の一部分１１０の拡大図である。図３は、図２に示す照明装置１００のＡ１－Ａ２線に沿って切断したときの断面図である。図４は、図２に示す照明装置１００のＢ１－Ｂ２線に沿って切断したときの断面図である。照明装置１００は、基板１０１上に設けられた隔壁１１２と、突起１１１と、反射膜１１３と、発光素子１１５と、半透過反射膜１１７と、を有する。

基板１０１上には、第１方向Ｄ１に沿って延びる複数の導光領域１１４＿１～１１４＿６が設けられている。基板１０１上には、複数の導光領域１１４＿１～１１４＿６のそれぞれの領域を挟むように、隔壁１１２が設けられている。つまり、複数の導光領域１１４＿１～１１４＿６は、基板１０１及び隔壁１１２によって画定された領域である。隔壁１１２の側面は、基板１０１の表面（導光領域１１４の底面）に対して略垂直になるように設けられる。以降の説明において、導光領域１１４＿１～１１４＿６のそれぞれを特に区別しない場合には、導光領域１１４と記載する。また、導光領域１１４が有する各構成要素についても同様である。

導光領域１１４は、光射出部分１０３と光源部分１０２ａ、１０３ｂを有する。図２に示すように、光射出部分１０３は、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２における幅Ｌ１が一定である部分である。幅Ｌ１は、例えば、８０μｍ～２００μｍであり、または１０μｍ～４０μｍである。前者はＴＶ等の大型の表示装置に適用する場合であり、後者はスマートフォン、タブレット等の中小型の表示装置に適用する場合の数値例である。光源部分１０２ａは、光射出部分１０３に隣接し、基板１０１の辺１１に向かうほど幅Ｌ１が減少する部分である。また、光源部分１０２ａにおいて、第２方向Ｄ２における幅が最小となる部分を、幅Ｌ２で示す。幅Ｌ２は、例えば、４０μｍ～１００μｍであり、または５μｍ～２０μｍである。光源部分１０２ｂは、光射出部分１０３に隣接し、基板１０１の辺１１に対向する辺１２に向かうほど幅Ｌ１が減少する部分である。また、光源部分１０２ｂにおいて、第２方向Ｄ２における幅が最小となる部分は、幅Ｌ２である。また、隣り合う導光領域１１４＿１と導光領域１１４＿２との距離を幅Ｌ３で示す。幅Ｌ３は、幅Ｌ１よりも小さいことが好ましい。

光源部分１０２ａ＿１には、発光素子１１５＿１が設けられている。発光素子１１５＿１は、光源部分１０２ａ＿１において、第２方向Ｄ２における幅が最小（幅Ｌ２）となる部分に設けられる。発光素子１１５＿１は、光源部分１０２ａ＿１における隔壁１１２の側面１１２ａに、第１方向Ｄ１に第１波長帯域を有する第１の光を照射するように設けられている。例えば、第１波長帯域とは、６１０ｎｍ～７５０ｎｍであり、第１の光は赤色である。光源部分１０２ｂ＿１には、発光素子１１６＿１が設けられている。発光素子１１６＿１は、光源部分１０３ｂ＿１において、第２方向Ｄ２における幅が最小（幅Ｌ２）となる部分に設けられる。発光素子１１６＿１は、発光素子１１５＿１と向かい合うように設けられている。発光素子１１６＿１は、光源部分１０２ｂ＿１における隔壁１１２の側面に、第１方向Ｄ１とは反対側の第３方向Ｄ３に第１波長帯域を有する第１の光を照射するように設けられている。

発光素子１１５、１１６として、例えば、ミニＬＥＤ、マイクロＬＥＤを用いることが好ましい。ミニＬＥＤのチップサイズは、例えば、１００μｍ～２００μｍ程度であり、マイクロＬＥＤにチップサイズは、１００μｍ未満である。発光素子１１５、１１６は、光源部分１０２ａ、１０２ｂの幅Ｌ２に合わせてミニＬＥＤか、マイクロＬＥＤを選択すればよい。

導光領域１１４＿２は、導光領域１１４＿１に第２方向Ｄ２において隣接し、第１方向Ｄ１に沿って延びている。導光領域１１４＿２も、導光領域１１４＿１と同様に光射出部分１０３と光源部分１０２ａ＿２、１０３ｂ＿２を有する。導光領域１１４＿２の光源部分１０２ａ＿２には、発光素子１１５＿２が設けられ、光源部分１０２ｂ＿２には、発光素子１１６＿２が設けられる。発光素子１１５＿２及び発光素子１１６＿２は、第１波長帯域とは異なる第２波長帯域を有する第２の光を照射する。例えば、第２波長帯域とは、５００ｎｍ～５６０ｎｍであり、第２の光は緑色である。

導光領域１１４＿３は、導光領域１１４＿２に第２方向Ｄ２において隣接し、第１方向Ｄ１に沿って延びている。導光領域１１４＿３の光源部分１０２ａ＿３には、発光素子１１５＿３が設けられ、光源部分１０２ｂ＿３には、発光素子１１６＿３が設けられる。発光素子１１５＿３及び発光素子１１６＿３は、第１波長帯域及び第２波長帯域とは異なる第３波長帯域を有する第３の光を照射する。例えば、第３波長帯域とは、４３５ｎｍ～４８０ｎｍであり、第３の光は青色である。

光射出部分１０３には、複数の突起１１１が設けられている。複数の突起１１１は、光射出部分１０３において、ランダムに設けられている。突起１１１は、例えば、メニスカス状の形状、円錐状、三角錐、四角錐などの多角錐形状を有する。また、複数の突起１１１がメニスカス状の形状の場合、その直径は、数μｍ～１０数μｍであることが好ましい。複数の突起１１１が錐体形状の場合、底面の直径が数μｍ～１０数μｍであることが好ましい。そして、それらの直径は、光射出部分１０３の幅よりも十分に小さいことが好ましい。また、複数の突起１１１の高さは、数μｍ程度であることが好ましい。複数の突起１１１の面積や高さは、それぞれ同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。

図３に示すように、基板１０１、隔壁１１２、及び複数の突起１１１上に反射膜１１３が設けられている。反射膜１１３は、アルミニウム又は銀などの反射率が高い金属材料で形成される。反射膜１１３の膜厚は、例えば、１００ｎｍ～３００ｎｍであることが好ましい。反射膜１１３は、隔壁１１２の側面１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃにも設けられる。図４に示すように、発光素子１１５は、隔壁１１２の側面１１２ａに反射膜１１３を介して設けられる。

導光領域１１４、隔壁１１２、及び発光素子１１５上に、半透過反射膜１１７が設けられている。隔壁１１２上に半透過反射膜１１７が設けられることにより、基板１０１と、隔壁１１２と、半透過反射膜１１７とによって、空間１１９が形成される。半透過反射膜１１７は、反射膜１１３と同様に、アルミニウム又は銀などの反射率が高い金属材料で形成される。アルミニウム又は銀などの高い反射率を有する金属膜を薄膜化することにより、半透過反射膜１１７に光反射性及び光透過性を与えることができる。半透過反射膜１１７の反射率と透過率は、導光領域１１４の第１方向において連続的に変化している。半透過反射膜１１７は、光源部分１０２ａ、１０２ｂの近傍では、反射率が最大かつ透過率が最小であり、光源部分１０２ａ、１０２ｂから最も離れた領域では、反射率が最小かつ透過率が最大である。つまり、導光領域１１４において、発光素子１１５と発光素子１１６との中間における領域では、反射率が最小かつ透過率が最大であることが好ましい。また、反射膜１１３は、光源部分１０２ａ、１０３ｂにおいては、反射率をほぼ１００％とすることが好ましい。これにより、光源部分１０２ａにおける発光素子１１５の光漏れを抑制することができる。また、光漏れによって隣接する複数の発光素子１１５（例えば、発光素子１１５＿１、１１５＿２）による発光色の混合を抑制することができる。図３に示す通り、半透過反射膜１１７は、隔壁１１２上及び空間１１９上に亘って設けられるが、前述したような金属薄膜を用いる場合は、透明な基材、例えばガラス、樹脂等でなる薄板、フィルム表面に金属薄膜を形成したものを半透過反射膜１１７とし、貼り合わせ等によって設ければよい。

図４は、発光素子１１５から射出された光の光路について説明する図である。図４に示すように、空間１１９内において、発光素子１１５から射出された光は、光源部分１０２では、半透過反射膜１１７によって反射される。半透過反射膜１１７によって反射された光は、突起１１１によってさらに反射されることで、光射出部分１０３から半透過反射膜１１７を通過して外部に射出される。

発光素子１１５の発光強度は、発光素子１１５から近いほど大きく、離れるほど小さくなる。そのため、発光素子１１５に近い領域では、１０００μｍ²当たりの複数の突起１１１の密度が小さく、発光素子１１５から離れた領域では、１０００μｍ²当たりの複数の突起１１１の密度が高いことが好ましい。発光素子１１５から離れた領域における複数の突起１１１の密度を、発光素子１１５に近い領域における複数の突起１１１の密度よりも高くすることにより、光射出部分１０３全体からの発光強度を均一化することができる。また、半透過反射膜１１７において、発光素子１１５から離れた領域の透過率を、発光素子１１５に近い領域の透過率よりも高くすることが好ましい。これにより、発光素子１１５から近い領域における光は半透過反射膜１１７によって反射され、空間１１９内を第１方向Ｄ１に進む。その後、発光素子１１５から離れた領域において、突起１１１によって反射された光を、半透過反射膜１１７から効率的に射出することができる。

半透過反射膜１１７の反射率及び透過率は、例えば、半透過反射膜１１７の領域内で膜厚を変化させることで調節することができる。光射出部分１０３の中間部における半透過反射膜１１７の膜厚は、光射出部分１０３の光源部分１０２ａ近傍における半透過反射膜１１７の膜厚よりも小さくする。例えば、光射出部分１０３の中間部における半透過反射膜１１７の膜厚を、５０ｎｍ未満とし、光射出部分１０３の光源部分１０２ａ近傍における半透過反射膜１１７の膜厚を、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とする。また、光源部分１０２ａと重畳する半透過反射膜１１７の膜厚は、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下とする。半透過反射膜１１７は、光源部分１０２ａにおいては、光を透過しなくてもよい。

または、半透過反射膜１１７の反射率及び透過率は、例えば、半透過反射膜１１７に複数の貫通孔を設け、貫通孔の密度を、光射出部分１０３の中間部と、光源部分１０２ａ近傍とで異ならせることで調節することができる。図６（Ａ）は、半透過反射膜１１７の上面図であり、図６（Ｂ）は、半透過反射膜１１７のＣ１－Ｃ２線に沿って切断したときの断面図である。半透過反射膜１１７に設けられる貫通孔１１８が円形の場合、貫通孔１１８の直径は、例えば、５μｍ以下とする。複数の貫通孔１１８において、５μｍ未満であれば、貫通孔１１８の直径が異なっていてもよい。半透過反射膜１１７は、導光領域１１４の中間部における１０００μｍ²当たりの貫通孔１１８が占める面積を、光源部分１０２ａ近傍における１０００μｍ²当たりの貫通孔１１８が占める面積よりも大きくする。または、複数の貫通孔１１８の直径が全て同じであってもよい。この場合は、半透過反射膜１１７は、導光領域１１４の中間部における１０００μｍ²当たりの貫通孔１１８の密度を、光源部分１０２ａ近傍における１０００μｍ²当たりの貫通孔１１８の密度よりも大きくする。これにより、半透過反射膜１１７の反射率及び透過率を調節することができる。

図５は、発光素子１１５から射出された光の光路について説明する図である。図５（Ａ）は、光射出部分１０３の断面図であり、図５（Ｂ）は、光源部分１０２ａ及び光射出部分１０３の平面図である。図５（Ａ）に示すように、発光素子１１５から射出された光は、基板１０１の表面に平行な光線成分ＨＣと、基板１０１に垂直な光線成分ＶＣとを有する。光源部分１０２ａの形状は、平行な光線成分ＨＣに作用する。

図５（Ｂ）に示すように、発光素子１１５から射出された光は、光源部分１０２ｂにおける隔壁１１２の側面１１２ｂにおいて反射を繰り返し、光射出部分１０３へと進む。図５において、光線成分ＨＣの方向を、第１方向Ｄ１とのなす角Φで示す。ｎ回目の反射後のΦをΦ（ｎ）とすると、Φ（ｎ）とΦ（ｎ－１）との関係は、｜Φ（ｎ）｜＝｜Φ（ｎ－１）－２θ｜となる。すなわち、光線成分ＨＣの方向は、一回の反射毎に溝状構造の伸長方向に対して２θ近づき、｜Φ（ｎ）｜がθ以下になると反射されなくなる。光射出部分１０３が十分に長い場合、側面１１２ａに設けられた発光素子１１５から射出された光は、｜Φ（ｎ）｜がθ以下になって光射出部分１０３の突起１１１に反射されて外部に射出される。例えば、発光素子１１５の側面から射出された光であっても、光源部分１０２ａにおいて、より多くの反射を繰り返すことにより、｜Φ（ｎ）｜がθ以下となる。

一方、垂直な光線成分ＶＣは、光源部分１０２ａの底面と、半透過反射膜１１７との間で反射を繰り返すが、光源部分１０２ａの底面と半透過反射膜１１７とは平行なので、光線成分ＶＣの進行方向は変化しない。光線成分ＶＣが基板１０１の法線方向に近い光は、光源部分１０２ａの底面と、半透過反射膜１１７との間で反射を繰り返すうちに光射出部分１０３に進み、突起１１１に反射されて外部に向かう。また、光線成分ＶＣの光射出部分１０３の第１方向Ｄ１に近い光線成分は、突起１１１で反射されて光射出部分１０３から外部に射出される。

以上説明した通り、本発明の一実施形態に係る照明装置１００では、光源部分１０２ａにおける隔壁１１２の形状と、反射性が高い半透過反射膜１１７とにより、光源部分１０２ａにおける発光素子１１５から射出された光を、効率的に光射出部分１０３へと進ませることができる。また、光射出部分１０３では、複数の突起１１１と、透過率が高い半透過反射膜１１７とにより、発光素子１１５から射出された光を、複数の突起１１１で反射させ、半透過反射膜１１７から外部に射出させることができる。これにより、光源部分１０２ａにおいて、半透過反射膜１１７から光が透過することを抑制し、光射出部分１０３において、光を効率的に射出することができる。このため、照明装置１００の輝度を向上させることができる。また、光源部分１０２ａからの光漏れを抑制することができるため、低消費電力化を図ることができる。

図７は、本発明の一実施形態に係る照明装置１００Ａの平面図である。照明装置１００Ａでは、光射出部分１０３に設けられた突起１１１Ａの形状が、突起１１１とは異なっている。具体的には、導光領域１１４の第２方向Ｄ２に延びた線状の凸状の構造である。光射出部分１０３には、複数の突起１１１Ａがランダムに分布している。

図８は、照明装置１００の一部分１１０Ａの拡大図である。図９は、図８に示す照明装置１００ＡのＥ１－Ｅ２線に沿って切断したときの断面図である。なお、図８に示す照明装置１００ＡのＢ１－Ｂ２線に沿って切断したときの断面図は、図４に示す断面図と同様であるため、詳細な説明は省略する。図８及び図９に示すように、突起１１１Ａの第２方向Ｄ２における長さは、光射出部分１０３の幅Ｌ１よりも長くてもよい。突起１１１Ａの第２方向Ｄ２における長さは、例えば、１０μｍ～２００μｍとする。また、突起１１１Ａは、隔壁１１２と重畳していてもよい。また、突起１１１Ａを第１方向Ｄ１に沿って切断したときの断面は、図４に示す突起１１１と同様に曲面を有している。この曲面によって、発光素子１１５から射出された光を反射させて、半透過反射膜１１７を介して外部に射出させることができる。

また、照明装置１００Ａにおいても、発光素子１１５に近い領域では、１００μｍ²当たりの複数の突起１１１Ａの密度が小さく、発光素子１１５から離れた領域では、１００μｍ²当たりの複数の突起の密度が高いことが好ましい。発光素子１１５から離れた領域における複数の突起１１１Ａの密度を、発光素子１１５に近い領域における複数の突起１１１Ａの密度よりも高くすることにより、光射出部分１０３全体からの発光強度を均一化することができる。また、半透過反射膜１１７において、発光素子１１５から離れた領域の透過率を、発光素子１１５に近い領域の透過率よりも高くすることが好ましい。これにより、発光素子１１５から近い領域における光は半透過反射膜１１７によって反射され、空間１１９内をＤ１方向に進む。その後、発光素子１１５から離れた領域において、突起１１１によって反射された光を、半透過反射膜１１７から効率的に射出することができる。また、複数の突起１１１Ａは、導光領域内でランダムに分布しているため、規則的な画素配列を有する表示装置に適用した場合であっても、モアレが発生することを抑制することができる。

＜照明装置の製造方法＞
次に、本発明の一実施形態に係る照明装置１００の製造方法について、図１０乃至図１３を参照して説明する。

まず、図１０（Ａ）に示すように、基板１０１上にポジレジスト１２１を成膜し、複数の突起１１１を形成する部分を除いて光照射する。図１０（Ｂ）に示すように、部分１２２＿１～１２２＿４以外の領域で分解されたポジレジスト１２１を除去する。

次に、図１１（Ａ）に示すように、残存した部分１２２＿１～１２２＿４のポジレジスト１２１を溶融固化してメニスカス状の突起１１１＿１～１１１＿４を形成する。図１１（Ｂ）に示すように、基板１０１上に、ネガレジスト１２３を厚膜塗布して隔壁１１２を形成する部分に選択的に光照射して、ネガレジスト１２３を重合させる。基板１０１上において、隔壁１１２によって囲まれた領域が導光領域１１４となる。

次に、図１２（Ａ）に示すように、光が照射された部分以外で未反応のネガレジストを除去することで、隔壁１１２を形成する。隔壁１１２の側面は、基板１０１の表面に対して垂直になるように設けられることが好ましい。また、隔壁１１２の高さは、５μｍ以上１００μｍ以下となるように形成する。基板１０１の図１２（Ｂ）に示すように、隔壁１１２及び複数の突起１１１上に、反射膜１１３を形成する。反射膜１１３は、アルミニウム又は銀などを用いて、膜厚が１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下となるように形成する。

最後に、図１３に示すように、隔壁１１２に、半透過反射膜１１７を貼り合わせる。これにより、基板１０１と、隔壁１１２と、半透過反射膜１１７とによって、空間１１９を形成することができる。以上の工程により、本発明の一実施形態に係る照明装置１００を製造することができる。

本実施形態に係る照明装置１００では、導光領域１１４の両端に発光素子１１５、１１６を設ける例について説明したが、本発明の一実施形態はこれに限定されない。例えば、照明装置１００の面積が小さい場合には、光源部分１０３ａ及び発光素子１１６を省略して、導光領域１１４の一端のみに発光素子１１５を設けてもよい。

また、本実施形態に係る照明装置１００では、隔壁１１２の側面１１２ａに設ける例について説明したが、本発明の一実施形態はこれに限定されない。例えば、光源部分１０２ａの底面に、反射膜１１３を介して発光素子１１５を設けてもよい。発光素子１１５から射出された光は、側面１１２ａにおいて第１方向Ｄ１に反射させることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態で説明した照明装置１００を、表示装置３００に適用した場合について、図１４乃至図１７を参照して説明する。

図１４は、本発明の一実施形態に係る表示装置３００の展開図である。表示装置３００は、本発明の一実施形態に係る照明装置１００と、照明装置１００上に設けられた表示パネル２００とを有する。表示パネル２００として、例えば、液晶パネルを適用する場合について説明する。

表示パネル２００は、画素を含む表示領域２２０及び表示領域２２０を囲む周辺領域２３０を含む基板１０１と、基板１０１の表示領域２２０に対向して設けられた対向基板２０２と、を有する。表示領域２２０には、Ｍ行Ｎ列（Ｍ又はＮは自然数）のマトリクス状に配置された複数の画素２１０を有している。

周辺領域２３０は、走査線駆動回路２０４ａ、２０４ｂと、端子部２０７が設けられている。端子部２０７には、フレキシブルプリント基板２０６が接続されており、フレキシブルプリント基板２０６上には、ドライバＩＣ２０５が設けられている。走査線駆動回路２０４ａ、２０４ｂは、各画素２１０の階調に対応する走査信号を供給する行を選択する回路である。走査線駆動回路２０４ａ、２０４ｂには、第２方向Ｄ２に延在するゲート線２０８が接続されている。また、ドライバＩＣ２０５は、第１方向Ｄ１に延在するデータ線２０９が電気的に接続されている。ドライバＩＣ２０５は、走査線駆動回路２０４ａ、２０４ｂによって選択された行の画素２１０に対して、順次データ信号を供給する。対向基板２０２において、表示領域２２０に対向して設けられた面には、カラーフィルタが設けられている。本実施形態では、赤色、緑色、青色のカラーフィルタが、第１方向Ｄ１に沿ってストライプ状に配列されている。

照明装置１００は、第１実施形態で説明した通り、基板１０１上には、第１方向Ｄ１に沿って延びる複数の導光領域１１４が設けられている。基板１０１上には、複数の導光領域１１４のそれぞれの領域を囲むように、隔壁１１２が設けられている。隔壁１１２の側面は、基板１０１の表面に対して略垂直になるように設けられる。導光領域１１４は、光射出部分１０３と光源部分１０２ａ、１０３ｂを有する。図１４に示すように、光射出部分１０３は、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２における幅Ｌ１が一定である部分である。光源部分１０２ａは、光射出部分１０３に隣接し、基板１０１の辺１１に向かうほど幅Ｌ１が減少する部分である。光源部分１０２ｂは、光射出部分１０３に隣接し、基板１０１の辺１１に対向する辺１２に向かうほど幅Ｌ１が減少する部分である。

光源部分１０２ａには、発光素子１１５が設けられている。発光素子１１５は、光源部分１０２ａにおいて、第２方向Ｄ２における幅が最小（幅Ｌ２）となる部分に設けられる。発光素子１１５は、光源部分１０２ａにおける隔壁１１２の側面１１２ａに、第１方向Ｄ１に第１波長帯域を有する第１の光を照射するように設けられている。光源部分１０２ｂには、発光素子１１６が設けられている。発光素子１１６は、光源部分１０３ｂにおいて、第２方向Ｄ２における幅が最小（幅Ｌ２）となる部分に設けられる。発光素子１１６は、発光素子１１５と向かい合うように設けられている。発光素子１１６は、光源部分１０２ｂにおける隔壁１１２の側面に、第１方向Ｄ１とは反対側の第３方向Ｄ３に第１波長帯域を有する第１の光を照射するように設けられている。光射出部分１０３には、複数の突起１１１が設けられている。複数の突起１１１は、光射出部分１０３において、ランダムに設けられている。また、複数の突起１１１の配置については、第１実施形態を参照すればよい。

本発明の一実施形態に係る表示装置３００では、照明装置１００における光源部分１０２は、表示パネル２００の周辺領域２３０と重畳し、照明装置１００における光射出部分１０３は、表示パネル２００の表示領域２２０と重畳する。また、表示領域２２０のうちの画素２１０の一列は、導光領域１１４と重畳する。つまり、表示領域２２０における赤色を表示する画素２１０の一列には、赤色の発光素子１１５の発光が入射されるように、導光領域１１４と重畳している。また、緑色を表示する画素２１０の他の一列には、緑色の発光素子１１５の発光が入射されるように、導光領域１１４と重畳している。また、青色を表示する画素２１０の他の一列には、青色の発光素子１１５の発光が入射されるように、導光領域１１４と重畳している。隣接する画素２１０の間に、照明装置１００の隔壁１１２が設けられる。このように、照明装置１００を配置することで、各画素２１０にその発光色に対応した発光素子１１５の発光を入射することができる。このようにして、照明装置１００から照射された光は、表示パネル２００を透過して外部に射出される。

図１５は、表示装置３００をＦ１－Ｆ２線に沿って切断したときの断面図である。図１５に示す表示パネルとして、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶パネルを適用する例について説明するが、本発明の一実施形態はこれに限定されない。例えば、ＴＮ方式、ＶＡ方式、光散乱方式の液晶パネルを適用することができる。また、表示パネルとして、液晶パネルに代えてエレクトロクロミック型表示パネルを適用することができる。

表示パネル２００は、基板２０１と、対向基板２０２との間に、素子形成層２５０及び液晶層２２２が設けられる。素子形成層２５０は、トランジスタ２４０及び表示素子２６０を含む。トランジスタ２４０は、下地膜２１１上に設けられている。トランジスタ２４０は、半導体層２１２、ゲート絶縁膜２１３、ゲート絶縁膜２１３ゲート電極２１４、及びソース電極又はドレイン電極２１６を少なくとも含む。ゲート電極２１４上には、層間絶縁膜２１５が設けられており、層間絶縁膜２１５上には、ソース電極又はドレイン電極２１６が設けられている。ソース電極又はドレイン電極２１６は、層間絶縁膜２１５に設けられた開口部を介して、半導体層２１２と接続されている。

層間絶縁膜２１５上には、平坦化膜２１７が設けられており、平坦化膜２１７上には表示素子２６０が設けられている。表示素子２６０は、画素電極２１８、絶縁膜２１９、共通電極２２１を有する。画素電極２１８は、ソース電極又はドレイン電極２１６と電気的に接続されている。ここで、画素電極２１８及び共通電極２２１は、光を透過する透明電極を用いる。

対向基板２０２には、ブラックマトリクス２３１が設けられている。ブラックマトリクス２３１は、照明装置１００が有する隔壁１１２と重畳している。また、ブラックマトリクス２３１の開口部には、カラーフィルタ２３２、２３３、２３４が設けられている。対向基板２０２に、カラーフィルタ２３２、２３３、２３４が第１方向Ｄ１に沿ってストライプ状に配置されている。

照明装置１００は、導光領域１１４における光射出部分１０３の断面図を示している。光射出部分１０３＿１～１０３＿３のそれぞれには、複数の突起１１１が設けられている。また、導光領域１１４を囲むように、隔壁１１２が設けられている。ここで、隔壁１１２は、基板１０１の表面に対して、略垂直となるように設けられている。基板１０１全体を覆うように、反射膜１１３が設けられている。また、光射出部分１０３＿１～１０３＿１を覆うように、半透過反射膜１１７が設けられている。半透過反射膜１１７の透過率及び反射率については、第１実施形態を参照すればよい。図１５に示すように、カラーフィルタ２３２は光射出部分１０３＿１と重畳しており、カラーフィルタ２３３は光射出部分１０３＿２と重畳しており、カラーフィルタ２３４は光射出部分１０３＿３と重畳している。

図１６は、発光素子１１５＿１～１１５＿３の発光スペクトル及びカラーフィルタ２３２、２３３、２３４の透過率スペクトルを示す図である。カラーフィルタ２３２は、第１波長帯域において透過率が極大となり、発光素子１１５＿１が発光する第１の光を透過させる。また、カラーフィルタ２３３は、第２波長帯域において透過率が極大となり、発光素子１１５＿２が発光する第２の光を透過させる。カラーフィルタ２３４は、第３波長帯域において透過率が極大となり、発光素子１１５＿３が発光する第３の光を透過させる。このように、カラーフィルタ２３２、２３４、２３５のそれぞれの波長帯域において、透過率が極大となる第１の光、第２の光、第３の光をそれぞれ選択的に入射させることで、カラーフィルタの吸収による輝度の減衰を低減させることができる。したがって、透過型の表示パネル２００に、照明装置１００を適用することにより、高輝度化や低消費電力化を図ることができる。発光素子１１５＿１～１１５＿３の発光色は高色純度であるため、対向基板２０２からカラーフィルタ２３２、２３３、２３４を省略することも可能である。この場合、表示装置３００の製造コストを低減することも可能である。

また、発光素子１１５から射出された光を、光射出部分１０３に設けられた突起１１１によって反射させることによって、輝度の面内均一化を図ることができる。また、光射出部分１０３と光源部分１０２ａ、１０２ｂとによって透過率が異なる半透過反射膜１１７を用いることにより、さらに輝度の面内均一化を図ることができる。また、光源部分１０２ａ、１０２ｂにおいては、光漏れを抑制することができるため、高輝度化が図れる。

本実施形態において、照明装置１００を赤、緑、青の三色の発光素子１１５を用いて構成する例について説明したが、本発明の一実施形態はこれに限定されない。例えば、照明装置１００を、赤、黄、緑、青の四色の発光素子１１５を用いて構成してもよい。発光素子１１５＿４は、第１波長帯域乃至第３波長帯域とは異なる第４波長帯域の第４の光を照射する。第４波長帯域は、５７０ｎｍ～５９０ｎｍである。

図１７は、照明装置１００と、表示パネル２００が有する画素２１０の画素電極２１８とが重畳する様子を示す図である。本実施形態では、画素電極２１８は、長方形の形状である。図１７において、照明装置１００では、赤、黄、緑、青の四色の発光素子１１５＿１～１１５＿４が繰り返し配置されている。また、画素電極２１８＿１には、発光素子１１５＿１の光が入射するように配置されている。発光素子１１５＿４として、黄色に相当する波長５８０ｎｍの波長域近傍では、色相が最も急激に変化するが、黄色とその周辺の色のよりわずかな色相変化を表現することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、本開示の一実施形態に係る照明装置１００を複数用いることにより、大面積の照明装置１００Ｂを構成する例について、図１８及び図１９を参照して説明する。

図１８（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る照明装置１００Ｂの平面図であり、図１８（Ｂ）は、照明装置１００ＢのＥ１－Ｅ２線に沿って切断したときの断面図である。照明装置１００Ｂは、複数の照明装置１００＿１～１００＿４を有する。複数の照明装置１００は、第２方向Ｄ２に隣接する照明装置１００の光源部分１０２と重畳するように配置されている。例えば、照明装置１００＿１は、照明装置１００＿２の光源部分１０２ａ＿２１と重畳しており、照明装置１００＿２は、照明装置１００の光射出部分１０３＿３１と重畳しており、照明装置１００＿３は、照明装置１００＿４の光源部分１０２ａ＿４１と重畳している。

図１８（Ｂ）に示すように、照明装置１００＿１～１００＿４を配置することにより、光射出部分１０３＿１１、１０３＿２１、１０３＿３１、１０３＿４１を連続して配置することができる。このように、照明装置１００＿１～１００＿４を配置することにより、照明装置１００Ｂを大面積化することができる。また、照明装置１００を、第２方向Ｄ２だけでなく、第１方向Ｄ１及び第３方向Ｄ３にも隣接して配置することで、照明装置１００Ｂをさらに大面積化することができる。このような照明装置１００Ｂを、大面積の液晶パネルに適用することにより、大面積の表示装置を製造することができる。

図１９は、照明装置１００Ｂを大面積の表示パネル２００Ａに適用した表示装置３００Ａについて説明する図である。照明装置１００Ｂ上には、透過型の表示パネル２００Ａが設けられている。表示パネル２００Ａの構成の詳細については、第２実施形態で説明した表示パネル２００と同様である。表示パネル２００の表示領域２２０の画素２１０の一列は、光射出部分１０３＿１１、１０３＿２１、１０３＿３１、１０３＿４１と重畳する。照明装置１００Ｂが有する複数の照明装置１００＿１～１００＿４は、表示パネル２００Ａが表示する明るさに合わせて、発光強度を調節することができる。したがって、明るい画像はより明るく、暗い画像はより暗くできるため、高コントラストの画像表示を得ることができる。

（変形例１）
第２実施形態では、画素電極２１８を長方形の形状であるとして説明したが、画素電極２１８の形状は他の形状であってもよい。図２０及び図２１を参照して、照明装置１００と画素電極２１８との位置関係について説明する。図２０及び図２１では、ＩＰＳ方式又はＦＦＳ方式の液晶パネルに、本発明の一実施形態に係る照明装置１００を組み合わせた例を示す。

図２０では、中小型の液晶パネルに適用される画素構造であり、図２１では、大型の液晶パネルに適用される画素構造である。ＩＰＳ方式やＦＦＳ方式では、液晶パネルの電荷印加時に液晶層が平面方向に回転するように配向変化する。このとき、液晶分子の長軸方向を含む方位では視野角方向において、リタデーションが減少するため、白表示が青色を帯び、短軸方向を含む方位ではリタデーションが増大するため、黄色を帯びる。そこで、液晶パネルへの電界印加時に液晶分子が時計回りに回転する部分と、反時計回りに回転する部分を組み合わせることで、青色と黄色とを加法混色することで、視野角方向の着色を解消している。

図２０は、本発明の一実施形態に係る照明装置１００と画素電極２１８Ａとの位置関係について説明する図である。なお、図２０では、照明装置１００の一部を拡大した図であり、図２に示す照明装置１００の一部分１１０の構造と同様である。図２０では、画素電極２１８Ａ＿１、２１８Ａ＿２は平行四辺形の形状を有している。液晶パネルへの電圧印加時に、画素電極２１８Ａ＿１において、液晶分子が時計回りに回転し、画素電極２１８Ａ＿２において、液晶分子が反時計回りに回転する。この場合、液晶表示装置が白表示状態のときに、斜めから見ると、平行四辺形の向きが異なる画素電極２１８Ａ＿１と、画素電極２１８Ａ＿２とは異なる色に色づく。これにより、画素電極２１８Ｂの上半分と下半分とで、視野角に対する色変化を互いに補償し合うことで、色づきを低減できる。図２０に示すように、画素電極２１８Ａ＿１、２１８Ａ＿２の幅Ｌ４は、導光領域１１４＿１の幅Ｌ１よりも大きくすることが好ましい。これにより、照明装置１００の面発光光源の透過率を画像信号に従って制御することができ、コントラスト比の低下を抑制することができる。

図２１は、本発明の一実施形態に係る照明装置と画素電極との位置関係について説明する図である。なお、図２１では、照明装置１００の一部を拡大した図であり、図２に示す照明装置１００の一部分１１０の構造と同様である。図２１では、一画素を分割するように、画素電極２１８Ｂは屈曲した形状を有している。液晶パネルへの電圧印加時に、画素電極２１８Ｂの上半分において、液晶分子が時計回りに回転し、下半分において、液晶分子が反時計周りに回転する。この場合、液晶表示装置が白表示状態のときに、斜めから見ると、画素電極２１８Ｂにおける上半分と下半分とは異なる色に色づく。これにより、画素電極２１８Ｂの上半分と下半分とで、視野角に対する色変化を互いに補償し合うことで、色づきを低減できる。図２１に示すように、画素電極２１８Ｂの幅Ｌ５は、導光領域１１４＿１の幅Ｌ１よりも大きくすることが好ましい。これにより、照明装置１００の面発光光源の透過率を画像信号に従って制御することができ、コントラスト比の低下を抑制することができる。

本発明の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に相当し得るものであり、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。

１１：辺、１２：辺、１００：照明装置、１００Ａ：照明装置、１０１：基板、１０２：光源部分、１０２ａ：光源部分、１０２ｂ：光源部分、１０３：光射出部分、１１０：一部分、１１１：突起、１１２：隔壁、１１２ａ：側面、１１２ｂ：側面、１１２ｃ：側面、１１３：反射膜、１１４：導光領域、１１５：発光素子、１１６：発光素子、１１７：半透過反射膜、１１８：貫通孔、１１９：空間、１２１：ポジレジスト、１２２：部分、１２３：ネガレジスト、２００：表示パネル、２００Ａ：表示パネル、２０１：基板、２０２：対向基板、２０４ａ：走査線駆動回路、２０４ｂ：走査線駆動回路、２０５：ドライバＩＣ、２０６：フレキシブルプリント基板、２０７：端子部、２０８：ゲート線、２０９：データ線、２１０：画素、２１１：下地膜、２１２：半導体層、２１２ａ：チャネル領域、２１２ｂ：不純物領域、２１３：ゲート絶縁膜、２１４：ゲート電極、２１５：層間絶縁膜、２１６：ソース電極又はドレイン電極、２１７：平坦化膜、２１８：画素電極、２１９：絶縁膜、２２０：表示領域、２２１：共通電極、２２２：液晶層、２３０：周辺領域、２３１：ブラックマトリクス、２３２～２３４：カラーフィルタ、２４０：トランジスタ、２５０：素子形成層、３００：表示装置、３００Ａ：表示装置

Claims (18)

1. 第１方向に沿って延びる隔壁に挟まれた第１導光領域と、
   第１波長帯域の光を出射する第１発光素子と、
   前記第１導光領域を覆う半透過反射膜と、を有し、
   前記第１導光領域は、
   第１突起と、
   前記第１突起及び前記隔壁の側面を覆う反射膜と、を含み、
   前記第１導光領域は、
   前記第１方向と交差する第２方向における第１の幅が一定である第１部分と、
   前記第１部分に隣接し前記第１の幅が前記第１部分から離れるに従い減少する第２部分と、を有し、
   前記第１発光素子は、前記第２部分に配置されている、照明装置。
2. 前記第１導光領域において、前記第１部分に隣接し前記第１の幅が前記第１部分から離れるに従い減少する第３部分に設けられ、前記第１方向とは反対側の第３方向に向かって前記第１波長帯域の光を照射する第２発光素子をさらに有する、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第１導光領域に前記第２方向において隣接し、前記第１方向に沿って延びる前記隔壁に挟まれた第２導光領域と、
   前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の光を照射する第３発光素子と、をさらに有し、
   前記第２導光領域は、第２突起を含み、
   前記第２導光領域は、
   前記第２方向における前記第１の幅が一定である第４部分と、
   前記第４部分と隣接し前記第１の幅が前記第１部分から離れるに従い減少する第５部分と、を有し、
   前記第３発光素子は、前記第５部分に配置されている、請求項１に記載の照明装置。
4. 前記第１突起は、前記第１導光領域から前記第２方向に向かって延びて前記第２導光領域に設けられる、請求項３に記載の照明装置。
5. 前記隔壁の側面は、前記第１導光領域の底面に対して垂直である、請求項１に記載の照明装置。
6. 前記半透過反射膜は、前記第１部分と重畳する第１透過率よりも、前記第２部分と重畳する第２透過率の方が低い、請求項１における照明装置。
7. 前記半透過反射膜は、前記反射膜と同じ金属材料からなり、前記第１部分と重畳する第１の膜厚は、前記第２部分と重畳する第２の膜厚よりも小さい、請求項６における照明装置。
8. 前記半透過反射膜は、前記反射膜と同じ金属材料からなり、前記第１部分と重畳する１００μｍ²当たりの貫通孔が占める面積は、前記第２部分と重畳する１００μｍ²当たりの貫通孔が占める面積よりも低い、請求項６における照明装置。
9. 照明装置と、前記照明装置上に設けられた表示パネルと、を有し、
   前記照明装置は、
   第１方向に沿って延びる隔壁に挟まれた第１導光領域と、
   第１波長帯域の光を出射する第１発光素子と、
   前記第１導光領域を覆う半透過反射膜と、を有し、
   前記第１導光領域は、
   第１突起と、
   前記第１突起及び前記隔壁の側面を覆う反射膜と、を含み、
   前記第１導光領域は、
   前記第１方向と交差する第２方向における第１の幅が一定である第１部分と、
   前記第１部分に隣接し前記第１の幅が前記第１部分から離れるに従い減少する第２部分と、を有し、
   前記第１発光素子は、前記第２部分に配置され、
   前記表示パネルは、
   第１画素を含む表示領域及び前記表示領域を囲む周辺領域を含む第２基板と、
   前記第２基板の前記表示領域に対向して設けられた第３基板と、を有し、
   前記第１部分は、前記表示領域と重畳し、
   前記第２部分は、前記周辺領域と重畳する、表示装置。
10. 前記第１導光領域において、前記第１部分に隣接し前記第１の幅が前記第１部分から離れるに従い減少する第３部分に設けられ、前記第１方向とは反対側の第３方向に向かって前記第１波長帯域の光を照射する第２発光素子をさらに有する、請求項９に記載の表示装置。
11. 前記第１導光領域に前記第２方向において隣接し、前記第１方向に沿って延びる前記隔壁に挟まれた第２導光領域と、
    前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の光を照射する第３発光素子と、をさらに有し、
    前記第２導光領域は、第２突起を含み、
    前記第２導光領域は、
    前記第２方向における前記第１の幅が一定である第４部分と、
    前記第４部分と隣接し前記第１の幅が前記第１部分から離れるに従い減少する第５部分と、を有し、
    前記第３発光素子は、前記第５部分に配置されている、請求項９に記載の表示装置。
12. 前記第１突起は、前記第１導光領域から前記第２方向に向かって延びて前記第２導光領域に設けられる、請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記隔壁の側面は、前記第１導光領域の底面に対して垂直である、請求項９に記載の表示装置。
14. 前記半透過反射膜は、前記第１部分と重畳する第１透過率よりも、前記第２部分と重畳する第２透過率の方が低い、請求項９における表示装置。
15. 前記半透過反射膜は、前記反射膜と同じ金属材料からなり、前記第１部分と重畳する第１の膜厚は、前記第２部分と重畳する第２の膜厚よりも小さい、請求項１４における表示装置。
16. 前記半透過反射膜は、前記反射膜と同じ金属材料からなり、前記第１部分と重畳する１００μｍ²当たりの貫通孔が占める面積は、前記第２部分と重畳する１００μｍ²当たりの貫通孔が占める面積よりも低い、請求項１４における表示装置。
17. 前記第３基板は、前記表示領域に対向して設けられ、前記第１波長帯域の光を透過する第１カラーフィルタを有し、
    前記第１カラーフィルタは、前記第１部分と重畳する、請求項９に記載の表示装置。
18. 前記第３基板は、前記表示領域に対向して設けられ、前記第２波長帯域の光を透過する第２カラーフィルタをさらに有し、
    前記第２カラーフィルタは、前記第５部分と重畳する、請求項１１に記載の表示装置。

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