CN112368634B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够实现窄边框化和提高生产性的显示装置。显示装置具备：具有第1主面和位于所述第1主面的相反侧的第2主面的第1透明基板、以及具有与所述第2主面相对置的第3主面的第2透明基板；呈矩阵状排列的像素，其设在所述第1透明基板与所述第2透明基板之间；密封材料，其位于所述第2主面与所述第3主面之间，且不中断地包围呈矩阵状排列的所述像素；聚合物分散液晶层，其在所述第2主面与所述第3主面之间由所述密封材料封固，包括聚合物以及液晶分子；粘接于所述第1主面的第3透明基板，其具有第1端部；以及第1光源，其位于所述第1主面侧，且与所述第1端部相对置。

Description

显示装置
技术领域
本发明的实施方式涉及显示装置。
背景技术
近年来，提出了使用了能够在使入射的光扩散的扩散状态与使入射的光透射的透射状态之间切换的聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal:以下有时称为“PDLC”)的照明装置。
在一例中，公开了通过导波管对从输入图像元件赋予的图像调制光进行导光的显示装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2014-132328号公报
发明内容
本实施方式的目的在于提供一种能够实现窄边框化和提高生产性的显示装置。
根据本实施方式提供一种显示装置，其具备：具有第1主面和位于所述第1主面的相反侧的第2主面的第1透明基板、以及具有与所述第2主面相对置的第3主面的第2透明基板；呈矩阵状排列的像素，其设在所述第1透明基板与所述第2透明基板之间；密封材料，其位于所述第2主面与所述第3主面之间，且不中断地包围呈矩阵状排列的所述像素；聚合物分散液晶层，其在所述第2主面与所述第3主面之间由所述密封材料封固，包括聚合物以及液晶分子；粘接于所述第1主面的第3透明基板，其具有第1端部；以及第1光源，其位于所述第1主面侧，且与所述第1端部相对置。
附图说明
图1是示出本实施方式的显示装置DSP的一构成例的俯视图。
图2是示出本实施方式的显示装置DSP的构成例的图。
图3是示出图1示出的显示面板PNL的一构成例的剖视图。
图4是示出本实施方式的显示装置DSP的剖视图。
图5是示出本实施方式的显示装置DSP的立体图。
图6是示出显示装置DSP的比较例的剖视图。
图7是示出本实施方式的显示装置DSP的变形例的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本实施方式。此外，本公开只不过为一例，对于本领域技术人员容易想到的在保持发明的主旨前提下进行的适当变更而得到的内容当然包含在本发明的范围内。另外，为了使说明更明确，有时与实际形态相比，示意性地示出附图的各部分宽度、厚度、形状等，但只不过为一例子，并非限定对本发明的解释。另外，在本说明书和各图中，针对与关于已经出现的附图说明的构成要素发挥相同或者类似的功能的构成要素标注同一附图标记，有时适当省略重复的详细说明。
图1是示出本实施方式的显示装置DSP的一构成例的俯视图。在一例中，第1方向X、第2方向Y、以及第3方向Z彼此正交，但也可以以90度以外的角度交叉。第1方向X以及第2方向Y相当于与构成显示装置DSP的基板的主面平行的方向，第3方向Z相当于显示装置DSP的厚度方向。在本说明书中，将从第1基板SUB1朝向第2基板SUB2的方向称为“上侧”(或者简称为上)，将从第2基板SUB2朝向第1基板SUB1的方向称为“下侧”(或者简称为下)。在言及“第1部件上的第2部件”以及“第1部件下的第2部件”的情况下，第2部件可以与第1部件接触，也可以从第1部件分离。另外，设为在表示第3方向Z的箭头的前端侧存在观察显示装置DSP的观察位置，将从该观察位置朝向由第1方向X以及第2方向Y规定的X-Y平面观察称为俯视。
在本实施方式中，作为显示装置DSP的一例，说明应用了聚合物分散液晶的液晶显示装置。显示装置DSP具备显示面板PNL、IC芯片1、布线基板2。
显示面板PNL具有第1基板SUB1、第2基板SUB2、液晶层LC和密封材料SE。第1基板SUB1以及第2基板SUB2形成为与X-Y平面平行的平板状。第1基板SUB1以及第2基板SUB2在俯视时重叠。第1基板SUB1以及第2基板SUB2通过密封材料SE粘接在一起。密封材料SE通过单一的紫外线硬化性树脂而形成为环状，不包括液晶注入口以及封固材料。液晶层LC保持在第1基板SUB1与第2基板SUB2之间，通过密封材料SE封固。在图1中，液晶层LC以及密封材料SE以不同的斜线示出。
如在图1中放大地示意性示出那样，液晶层LC具备包括聚合物31和液晶分子32在内的聚合物分散液晶。在一例中，聚合物31为液晶性聚合物。聚合物31呈条纹状延伸出。聚合物31的延伸方向D1与第1方向X平行。液晶分子32分散在聚合物31的间隙内，且被取向为其长轴沿着第1方向X。聚合物31以及液晶分子32分别具有光学各方异性或折射率各方异性。聚合物31对电场的响应性比液晶分子32对电场的响应性低。
在一例中，聚合物31的取向方向无论有无电场都几乎不变化。另一方面，液晶分子32的取向方向在对液晶层LC施加了阈值以上的高电压的状态下，根据电场而发生变化。在没有对液晶层LC施加电压的状态下，聚合物31以及液晶分子32各自的光轴彼此平行，入射至液晶层LC的光在液晶层LC内几乎不发生散射地透射(透明状态)。在对液晶层LC施加了电压的状态下，聚合物31以及液晶分子32各自的光轴彼此交叉，入射至液晶层LC的光在液晶层LC内散射(散射状态)。
显示面板PNL具备显示图像的显示部DA、和包围显示部DA的边框状的非显示部NDA。显示部DA具有沿第1方向X以及第2方向Y呈矩阵状排列的像素PX。密封材料SE位于非显示部NDA，不间断地包围呈矩阵状排列的像素PX。
第1基板SUB1具有沿第1方向X延伸出的端部E11以及E12、和沿第2方向Y延伸出的端部E13以及E14。第2基板SUB2具有沿第1方向X延伸出的端部E21以及E22、和沿第2方向Y延伸出的端部E23以及E24。在图1示出的例子中，在俯视时，端部E12和E22、端部E13和E23、以及端部E14和E24分别重叠，但也可以不重叠。端部E21在俯视时位于端部E11与显示部DA之间。第1基板SUB1在端部E11与端部E21之间具有延出部Ex。
IC芯片1以及布线基板2分别与延出部Ex连接。IC芯片1例如内置有输出图像显示所需的信号的显示器驱动器等。在此的显示器驱动器包括后述的信号线驱动电路SD、扫描线驱动电路GD、以及共用电极驱动电路CD的至少一部分。布线基板2为能够折曲的柔性印刷基板。此外，IC芯片1可以与布线基板2连接。IC芯片1以及布线基板2也有读取来自显示面板PNL的信号的情况，但主要作为向显示面板PNL供给信号的信号源发挥作用。
在本实施方式中，液晶层LC通过滴下注入方式来形成。滴下注入方式也被称为ODF(One Drop Fill：液晶滴入)方式。ODF方式是指如下的方式：首先，在一方基板上用密封材料(紫外线硬化性树脂)形成连续的框，在该框的内侧滴下液晶材料。此后，在一方基板重合另一方基板，照射紫外线使密封材料硬化。液晶材料为液晶性单体和液晶分子的混合物。液晶性单体通过被照射紫外线而重合，形成条纹状的聚合物31。根据这种ODF方式，与在真空状态下从液晶注入口注入液晶材料的真空注入方式相比较，能够缩短液晶材料的注入时间，能够提高生产性。
图2是示出本实施方式的显示装置DSP的构成例的图。显示装置DSP在显示部DA中具备多条扫描线G(G1～Gn)、多条信号线S(S1～Sm)、共用电极CE等。多个扫描线G分别沿第1方向X延伸出，在第2方向Y上隔开间隔地排列。多个信号线S分别沿第2方向Y延伸出，在第1方向X上隔开间隔地排列。多个扫描线G被引出至非显示部NDA，与扫描线驱动电路GD1以及GD2连接。多个信号线S被引出至非显示部NDA，与信号线驱动电路SD连接。共用电极CE跨过多个像素PX地配置，与共用电极驱动电路CD连接。
各像素PX具备开关元件SW、像素电极PE、共用电极CE、液晶层LC等。开关元件SW例如由薄膜晶体管(TFT)构成，与扫描线G以及信号线S电连接。扫描线G与沿第1方向X排列的像素PX的每一个中的开关元件SW电连接。信号线S与沿第2方向Y排列的像素PX的每一个中的开关元件SW电连接。像素电极PE与开关元件SW电连接。像素电极PE的每一个与共用电极CE相对置，通过在像素电极PE与共用电极CE之间产生的电场驱动液晶层LC。电容CS例如形成在与共用电极CE同电位的电极以及与像素电极PE同电位的电极之间。
图3是示出图1所示的显示面板PNL的一构成例的剖视图。第1基板SUB1具备透明基板10、绝缘膜11和12、电容电极13、开关元件SW、像素电极PE、以及取向膜AL1。第1基板SUB1还具备图2示出的扫描线G以及信号线S。透明基板10具备主面(下表面)10A、和主面10A的相反侧的主面(上表面)10B。开关元件SW配置于主面10B。绝缘膜11覆盖开关元件SW。电容电极13位于绝缘膜11以及12之间。像素电极PE在绝缘膜12上针对每个像素PX而配置。像素电极PE经由电容电极13的开口部OP与开关元件SW电连接。取向膜AL1覆盖像素电极PE。
第2基板SUB2具备透明基板20、遮光层BM、共用电极CE、和取向膜AL2。透明基板20具备主面(下表面)20A、和主面20A的相反侧的主面(上表面)20B。透明基板20的主面20A面向透明基板10的主面10B。遮光层BM以及共用电极CE配置于主面20A。遮光层BM例如分别位于开关元件SW的正上方、以及未图示的扫描线G以及信号线S的正上方。共用电极CE跨过多个像素PX而配置，直接覆盖遮光层BM。共用电极CE与电容电极13电连接，与电容电极13为同电位。取向膜AL2覆盖共用电极CE。液晶层LC位于主面10B与主面20A之间，与取向膜AL1以及AL2接触。在第1基板SUB1中，绝缘膜11以及12、电容电极13、开关元件SW、像素电极PE、以及取向膜AL1位于主面10B与液晶层LC之间。在第2基板SUB2中，遮光层BM、共用电极CE、以及取向膜AL2位于主面20A与液晶层LC之间。
参照图1以及图2说明的像素PX设在透明基板10与透明基板20之间。透明基板10以及20为玻璃基板或塑料基板等的绝缘基板。主面10A以及10B、主面20A以及20B为与X-Y平面基本平行的面。绝缘膜11通过氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、丙烯酸树脂等透明的绝缘材料形成。绝缘膜12为氮化硅等的无机绝缘膜。电容电极13、像素电极PE以及共用电极CE为通过氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等透明导电材料形成的透明电极。遮光层BM例如为电阻比共用电极CE低的导电层。在一例中，遮光层BM通过钼、铝、钨、钛、银等不透明的金属材料形成。取向膜AL1以及AL2为具有与X-Y平面大致平行的取向控制力的水平取向膜。在一例中，取向膜AL1以及AL2被取向处理为沿着第1方向X。此外，取向处理可以为摩擦处理，也可以为光取向处理。
图4是示出本实施方式的显示装置DSP的剖视图。显示装置DSP还具备透明基板30和40、和光源单元LU。在此，针对显示面板PNL仅简化示出需要说明的部分。密封材料SE位于主面10B与主面20A之间。液晶层LC在主面10B与主面20A之间通过密封材料SE封固。IC芯片1以及布线基板2在密封材料SE的外侧的延出部Ex中位于主面10B上。IC芯片1位于布线基板2与密封材料SE之间。
透明基板30以及40例如由透明玻璃、或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯纤维(PC)等透明树脂形成。透明基板30具有主面(下表面)30A、主面30A的相反侧的主面(上表面)30B、端部E31、位于端部E31的相反侧的端部E32。透明基板30的主面30B面向主面10A，该透明基板30粘接于透明基板10。端部E11与端部E31相比位于外侧。在图示的例子中，端部E12位于端部E32的正上方，但也可以相对于端部E32偏移。透明基板40具备主面(下表面)40A、主面40A的相反侧的主面(上表面)40B、端部E41、位于端部E41的相反侧的端部E42。透明基板40的主面40A面向主面20B，与透明基板20粘接。在图示的例子中，端部E41位于端部E21的正上方，端部E42位于端部E22的正上方，但透明基板40也可以相对于透明基板20偏移。
将透明基板10以及30粘接的透明粘接层具有与透明基板10以及30同等的折射率。因此，在透明基板10与透明基板30之间，进行光学整合，抑制不期望的反射或折射。针对将透明基板20以及40粘接的透明粘接层也同样地，具有与透明基板20以及40同等的折射率。此外，虽省略了透明粘接层的图示，但透明粘接层几乎位于主面10A以及30B之间的整个面，另外，几乎位于主面20B以及40A之间的整个面。
在主面10A以及30B之间、以及主面20B以及40A之间不存在偏振片以及相位差板等的光学薄膜，也不存在空气层。另外，主面30A以及40B与空气相接，不被光学薄膜覆盖，另外，也不被壳体等不透明的部件覆盖。也就是说，如图所示，显示装置DSP能够从主面30A侧的观察位置VP1观察，并且还能够从主面40B侧的观察位置VP2观察。
光源单元LU具有布线基板F1和光源EM1。光源EM1例如具有发光二极管(LED)。此外，光源EM1也可以在发光二极管与透明基板30之间具有导光部件。光源EM1与布线基板F1电连接。虽然没有详细说明，但光源EM1在射出面EF中具有红色发光部、绿色发光部、以及蓝色发光部。此外，射出面EF也可以为与发光二极管的透明基板30接近的端面，也可以与导光部件的透明基板30接近的端面。从光源EM1射出的光L1沿表示第2方向Y的箭头的朝向行进。
光源EM1以及布线基板F1分别位于主面10A侧。光源EM1位于透明基板10与布线基板F1之间，与端部E31相对置。在图示的例子中，光源EM1从端部E31分离，在射出面EF与端部E31之间存在空气层。光源EM1通过粘接层50而粘接于主面10A。光源EM1隔着透明基板10与IC芯片1以及布线基板F1重叠。此外，布线基板F1也可以粘接于主面10A。
透明基板10在主面10A以及10B之间具有厚度T1，透明基板20在主面20A以及20B之间具有厚度T2，透明基板30在主面30A以及30B之间具有厚度T3，透明基板40在主面40A以及40B之间具有厚度T4。此外，在本说明书中的厚度是指，相当于沿第3方向Z的长度。
厚度T1和厚度T2为大致相等。在一例中，厚度T1以及T2分别约为0.13mm。因此，能够抑制在将透明基板10和透明基板20贴合后的、显示面板PNL的翘曲。
厚度T3比厚度T1以及厚度T2都厚。另外，厚度T3比厚度T4厚。而且，厚度T3比厚度T2与厚度T4的总和厚。在一例中，厚度T3约为1.6mm、厚度T4约为0.6mm。
光源EM1具有厚度T5。厚度T5与厚度T3相等或在其以下。而且，射出面EF的整个面面向端部E31。由此，从射出面EF射出的光L1几乎全部被导向端部E31。
光L1在端部E31发生折射，并入射至透明基板30。入射至透明基板30的光L1中的朝向主面30A行进的光在透明基板30与空气层的界面发生反射。光L1一边反复进行反射一边在透明基板30的内部行进。行进的光L1的一部分从主面10A入射至透明基板10，向显示面板PNL入射。入射至显示面板PNL的光L1将透明状态的像素透射，在散射状态的像素中散射。另外，显示装置DSP为所谓的透明显示器，在从观察位置VP1观察的情况下，在从观察位置VP2观察的情况下，均能够经由显示装置DSP而观察显示装置DSP的背景。
在图4示出的例子中，透明基板10相当于第1透明基板，透明基板20相当于第2透明基板，透明基板30相当于第3透明基板，透明基板40相当于第4透明基板，IC芯片1以及布线基板2相当于信号源，光源EM1相当于第1光源，布线基板F1相当于布线基板，主面10A相当于第1主面，主面10B相当于第2主面，主面20A相当于第3主面，主面20B相当于第4主面，主面30A相当于第5主面，主面40B相当于第6主面，端部E31相当于第1端部。
图5是示出本实施方式的显示装置DSP的立体图。多个光源EM1与端部E31相对置，沿第1方向X以大致等间隔排列。也就是说，多个光源EM1沿图1示出的聚合物31的延伸方向D1排列。光源EM1具有安装于布线基板F1的安装面FF。在图示的例子中，光源EM1为射出面EF与安装面FF正交的侧发光(side view)型LED。此外，光源EM1也可以为射出面EF与安装面FF相对置的顶发光(top view)型LED。另外，光源EM1也可以为射出面EF从第1方向X延伸出的单一光源。
接着，使用图6的比较例说明本实施方式的效果。
图6是示出显示装置DSP的比较例的剖视图。图示的比较例与图4示出的本实施方式的构成例相比，其不同点在于光源EM位于主面10B侧。光源EM在延出部Ex中通过粘接层50而粘接在密封材料SE与IC芯片1之间。光源EM与密封材料SE、端部E21以及E41分别相对置。从射出面EF射出的光分别入射至密封材料SE、端部E21以及端部E41。
若光入射至密封材料SE，则在密封材料SE中产生不期望的散射或吸收，由此，可能会招致光的利用效率的下降。另外，因密封材料SE中的散射而变得容易看到密封材料SE，从而可能会招致显示品位的下降。而且，因从光源EM射出的光中的、具有一部分波长的光在密封材料SE中被吸收，而可能会得不到期望的色度。特别是在为透明度低的密封材料SE的情况下，这些课题变得显著。因此，作为密封材料SE，需要选择具有高透明度的材料。
另一方面，在图4的本实施方式中，光源EM1位于透明基板10的主面10A侧，与粘接于主面10A的透明基板30的端部E31相对置。因此，从射出面EF射出的光几乎不入射至密封材料SE。由此，能够改善因光入射至密封材料SE而引起的上述课题。另外，提高形成密封材料SE的材料的自由度。
另外，在比较例中，从射出面EF射出的光在透明基板20以及40的内部行进。例如，若因透明基板20与透明基板40的对位偏移而导致端部E21与端部E41产生偏移，则可能会招致从光源EM向透明基板20以及40的入光效率下降。
另一方面，在图4的本实施方式中，从射出面EF射出的光在比较例这种并非贴合的部件的单一透明基板30的内部行进。因此，透明基板20与透明基板40的贴合精度没有比较例要求那么高。因此，能够提高生产性。
另外，光源EM1位于主面10A侧，IC芯片1以及布线基板2位于主面10B侧。因此，如比较例那样，不需要在IC芯片1与密封材料SE之间设置光源EM。因此，能够缩短沿延出部Ex的第2方向Y的宽度(也就是说，沿端部E11与端部E12之间的第2方向Y的长度)，能够实现显示面板PNL的窄边框化。
接着，说明本实施方式的变形例。
图7是示出本实施方式的显示装置DSP的变形例的剖视图。图示的变形例与图4示出的构成例相比，其不同点在于显示装置DSP还具备光源EM2。光源EM2为与光源EM1同样的发光二极管(LED)。光源EM2与布线基板F2电连接。从光源EM2射出的光沿与表示第2方向Y的箭头相反方向行进。
光源EM2位于主面10A侧，与端部E32相对置。光源EM2位于布线基板F2与透明基板10之间。光源EM2通过粘接层70而粘接于主面10A。光源EM2从端部E32分离。
在这种变形例中，也得到与上述同样的效果。在此基础上，从光源EM2射出的光从透明基板30的端部E32入射，因此，入射至显示面板PNL的光量增加。由此，即使显示面板PNL大型化、显示部DA被放大，也能够在显示部DA的全域范围内抑制亮度的下降，从而能够抑制显示品位的下降。
在图7示出的例子中，光源EM2相当于第2光源，端部E32相当于第2端部。
此外，说明了本发明的几种实施方式，但这些实施方式是作为例子而提出的，并非限定发明的范围。这些新的实施方式能够由其他各种各样的方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨内，并且包含在与记载在权利要求的范围内的发明均等的范围内。

Claims (11)

1.一种显示装置，其具备：
具有第1主面和位于所述第1主面的相反侧的第2主面的第1透明基板、以及具有与所述第2主面相对置的第3主面和位于所述第3主面的相反侧的第4主面的第2透明基板；
呈矩阵状排列的像素，其设在所述第1透明基板与所述第2透明基板之间；
密封材料，其位于所述第2主面与所述第3主面之间，且不中断地包围呈矩阵状排列的所述像素；
聚合物分散液晶层，其在所述第2主面与所述第3主面之间由所述密封材料封固，包括聚合物以及液晶分子；
粘接于所述第1主面的第3透明基板，其具有第1端部；
第1光源，其位于所述第1主面侧，且与所述第1端部相对置；
粘接于所述第4主面的第4透明基板；以及
开关元件、与所述开关元件电连接的像素电极、与所述像素电极相对置的共用电极、和信号源，
所述第3透明基板比所述第4透明基板厚，
所述第3透明基板比所述第2透明基板以及所述第4透明基板各自的厚度的总和厚，
在所述第1透明基板与所述第3透明基板之间、以及在所述第2透明基板与所述第4透明基板之间不存在偏振片，
所述开关元件以及所述像素电极位于所述第2主面与所述聚合物分散液晶层之间，
所述共用电极位于所述第3主面与所述聚合物分散液晶层之间，
所述信号源在所述密封材料的外侧位于所述第2主面上，
所述第1光源隔着所述第1透明基板与所述信号源重叠，
所述第1光源粘接于所述第1主面。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述第3透明基板比所述第1透明基板以及所述第2透明基板的任一方都厚。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述第3透明基板在与所述第1透明基板相反的一侧具有第5主面，
所述第4透明基板在与所述第2透明基板相反的一侧具有第6主面，
所述第5主面以及所述第6主面与空气接触。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
还具备与所述第1光源电连接的布线基板，
所述第1光源位于所述第1透明基板与所述布线基板之间。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，
所述聚合物呈条纹状延伸出，
所述第1光源沿所述聚合物的延伸方向排列。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，
还具备第2光源，
所述第3透明基板具有位于所述第1端部的相反侧的第2端部，
所述第2光源位于所述第1主面侧，与所述第2端部相对置。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其中，
所述密封材料利用紫外线硬化性树脂而形成为环状。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
还具备开关元件、与所述开关元件电连接的像素电极、与所述像素电极相对置的共用电极、和信号源，
所述开关元件以及所述像素电极位于所述第2主面与所述聚合物分散液晶层之间，
所述共用电极位于所述第3主面与所述聚合物分散液晶层之间，
所述信号源在所述密封材料的外侧位于所述第2主面上，
所述第1光源隔着所述第1透明基板而与所述信号源重叠。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述聚合物呈条纹状延伸出，
所述第1光源沿所述聚合物的延伸方向排列。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
还具备第2光源，
所述第3透明基板具有位于所述第1端部的相反侧的第2端部，所述第2光源位于所述第1主面侧，与所述第2端部相对置。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述密封材料利用紫外线硬化性树脂而形成为环状。
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