JP2021162767A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度の均一性を向上することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に配置され、筋状のポリマー３１と、液晶分子３２とを含む液晶層ＬＣと、を備え、液晶層ＬＣは、第１側面２０Ｃに近接する側の第１領域ＬＣＡと、第２側面２０Ｄに近接し、第２側面２０Ｄと第１領域ＬＣＡとの間に位置する第２領域ＬＣＢと、を有し、液晶層ＬＣに電圧が印加されていない状態において、第１領域ＬＣＡに含まれる液晶分子３２の第１ダイレクタとポリマー３１の第１延伸軸との第１交差角は、第２領域ＬＣＢに含まれる液晶分子３２の第２ダイレクタとポリマー３１の第２延伸軸との第２交差角とは異なる、表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

近年、入射光を散乱する散乱状態と入射光を透過する透明状態とを切り替え可能な高分子分散液晶を用いた表示装置が提案されている。一例では、第１表示パネルと第２表示パネルとの間に偏光板を備えた表示装置において、第１表示パネルの液晶層は筋状のポリマーと液晶分子とを含み、ポリマーの延出方向が偏光板の透過軸と直交する、技術が開示されている。

特開２０１９−１７４５３１号公報

本実施形態の目的は、輝度の均一性を向上することが可能な表示装置を提供することにある。

本実施形態の表示装置は、
第１透明基板と、前記第１透明基板の上において複数の画素の各々に配置された画素電極と、を備えた第１基板と、第１側面及び前記第１側面とは反対側に第２側面を有する第２透明基板と、前記複数の画素に亘って配置された共通電極と、を備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、を備え、前記液晶層は、前記第１側面に近接する側の第１領域と、前記第２側面に近接し、前記第２側面と前記第１領域との間に位置する第２領域と、を有し、前記液晶層に電圧が印加されていない状態において、前記第１領域に含まれる液晶分子の第１ダイレクタとポリマーの第１延伸軸との第１交差角は、前記第２領域に含まれる液晶分子の第２ダイレクタとポリマーの第２延伸軸との第２交差角とは異なる。
本実施形態の表示装置は、
第１透明基板と、前記第１透明基板の上において複数の画素の各々に配置された画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えた第１基板と、第１側面及び前記第１側面とは反対側に第２側面を有する第２透明基板と、前記複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極を覆う第２配向膜と、を備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、を備え、前記液晶層は、前記第１側面に近接する側の第１領域と、前記第２側面に近接し、前記第２側面と前記第１領域との間に位置する第２領域と、を有し、前記液晶層に電圧が印加されていない状態において、前記第１領域に含まれる第１ポリマーの第１延伸軸の前記第１透明基板に対する第１傾斜角は、前記第２領域に含まれる第２ポリマーの第２延伸軸の前記第１透明基板に対する第２傾斜角とは異なる。
本実施形態の表示装置は、
第１透明基板と、前記第１透明基板の上において複数の画素の各々に配置された画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えた第１基板と、第１側面及び前記第１側面とは反対側に第２側面を有する第２透明基板と、前記複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極を覆う第２配向膜と、を備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、を備え、前記液晶層は、前記第１側面に近接する側の第１領域と、前記第２側面に近接し、前記第２側面と前記第１領域との間に位置する第２領域と、を有し、前記液晶層に電圧が印加されていない状態において、前記第１領域に含まれる液晶分子の第１ダイレクタの前記第１透明基板に対する第１傾斜角は、前記第２領域に含まれる液晶分子の第２ダイレクタの前記第１透明基板に対する第２傾斜角とは異なる。

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は、図１に示した画素ＰＸの一例を示す平面図である。 図３は、図２に示した第１基板ＳＵＢ１に配置される絶縁膜ＩＬの一例を示す平面図である。 図４は、図３に示したＡ−Ｂ線に沿った表示パネルＰＮＬの一例を示す断面図である。 図５は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの一構成例を示す断面図である。 図６は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す断面図である。 図７は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す断面図である。 図８は、比較例における輝度の傾向を説明するための図である。 図９Ａは、図１に示した第１領域ＬＣＡにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。 図９Ｂは、図１に示した第２領域ＬＣＢにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。 図９Ｃは、図１に示した第３領域ＬＣＣにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。 図１０Ａは、図１に示した第１領域ＬＣＡにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。 図１０Ｂは、図１に示した第２領域ＬＣＢにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。 図１０Ｃは、図１に示した第３領域ＬＣＣにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。

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。

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。本実施形態においては、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ−Ｙ平面を見ることを平面視という。

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、高分子分散液晶層（以下、単に液晶層ＬＣと称する）を備えた表示パネルＰＮＬと、配線基板１と、ＩＣチップ２と、発光モジュール１００と、を備えている。

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平面に沿った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、を含んでいる。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、第２方向Ｙに並び、また、後述するように第３方向Ｚにも並んでいる。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。

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（初期配向状態）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ほぼ平行であり、液晶層ＬＣに入射した光は、液晶層ＬＣをほとんど透過する（透明状態）。液晶層ＬＣに電圧が印加された状態では、液晶分子３２の配向方向が変化し、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する。このため、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）。

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に位置している。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複数の画素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、第１基板ＳＵＢ１は、走査線Ｇ、信号線Ｓ、スイッチング素子ＳＷ、及び、画素電極ＰＥを備え、第２基板ＳＵＢ２は、共通電極ＣＥを備えている。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。

第１基板ＳＵＢ１は第１透明基板１０を備え、第２基板ＳＵＢ２は第２透明基板２０を備えている。第１透明基板１０は、第１方向Ｘに沿った側面１０Ｃ及び１０Ｄと、第２方向Ｙに沿った側面１０Ｅ及び１０Ｆと、を有している。第２透明基板２０は、第１方向Ｘに沿った側面２０Ｃ及び２０Ｄと、第２方向Ｙに沿った側面２０Ｅ及び２０Ｆと、を有している。図１に示す構成例では、平面視で、側面１０Ｄ及び２０Ｄ、側面１０Ｅ及び２０Ｅ、及び、側面１０Ｆ及び２０Ｆは、それぞれ重畳しているが、重畳していなくてもよい。側面２０Ｃは、平面視で、側面１０Ｃと表示部ＤＡとの間に位置している。第１基板ＳＵＢ１は、側面１０Ｃと側面２０Ｃとの間に延出部Ｅｘを有している。つまり、延出部Ｅｘは、第１基板ＳＵＢ１のうち第２基板ＳＵＢ２と重畳しない部分に相当する。

配線基板１及びＩＣチップ２は、延出部Ｅｘに実装されている。配線基板１は、例えば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、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、配線基板１に実装されてもよい。

発光モジュール１００は、複数の発光素子ＬＤと、点線で示す配線基板Ｆと、を備えている。発光素子ＬＤは、それぞれ配線基板Ｆに電気的に接続されている。発光モジュール１００は、表示パネルＰＮＬの側面（あるいは基板側面）に沿って配置されている。発光モジュール１００は、表示パネルＰＮＬの短辺に沿って配置されてもよいし、表示パネルＰＮＬの長辺に沿って配置されてもよい。

図１に示す構成例では、複数の発光素子ＬＤは、平面視で延出部Ｅｘに重畳している。これらの発光素子ＬＤは、第１方向Ｘに沿って間隔をおいて並んでいる。発光素子ＬＤは、例えば、発光ダイオードである。これらの発光素子ＬＤは、第２透明基板２０の側面（第１側面）２０Ｃに沿って配置され、側面２０Ｃに向けて光を出射する。なお、発光モジュール１００は、他の側面に沿って配置されてもよく、例えば、側面２０Ｃの反対側の側面（第２側面）２０Ｄに沿って配置されてもよいし、他の側面２０Ｅまたは２０Ｆに沿って配置されてもよい。発光モジュール１００が側面２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆに沿って配置される場合、発光モジュール１００は、第１透明基板１０及び第２透明基板２０のいずれかの側面に向かって発光してもよいし、第１透明基板１０及び第２透明基板２０の双方の側面に向かって発光してもよいし、さらに他の基板（例えば後述する第３透明基板）の側面に向かって発光してもよい。但し、発光モジュール１００が側面２０Ｅまたは２０Ｆに沿って配置される場合、液晶層ＬＣのポリマー３１は、第２方向Ｙに沿って延出した筋状に形成され、且つ、液晶分子３２は、その長軸が第２方向Ｙに沿うように配向される。

液晶層ＬＣは、発光モジュール１００から出射される光の進行方向に沿って少なくとも２つの領域を有し、これらの領域はポリマー３１及び液晶分子３２の少なくとも一方の初期配向状態が互いに異なる領域に相当する。図１に示す構成例では、液晶層ＬＣは、第２方向Ｙに並んだ３つの領域を有している。すなわち、液晶層ＬＣは、側面２０Ｃに近接する側（あるいは発光モジュール１００に近接する側）の第１領域ＬＣＡと、側面２０Ｄに近接する側（あるいは側面２０Ｄと第1領域ＬＣＡとの間）の第２領域ＬＣＢと、第１領域ＬＣＡと第２領域ＬＣＢとの間の第３領域ＬＣＣと、を有している。第１領域ＬＣＡ、第３領域ＬＣＣ、及び、第２領域ＬＣＢは、この順に第２方向Ｙに沿って並んでいる。第１領域ＬＣＡ、第３領域ＬＣＣ、及び、第２領域ＬＣＢの各々の初期配向状態については後述する。

第２透明基板２０の第２方向Ｙに沿った長さ（あるいは側面２０Ｃから側面２０Ｄまでの第２方向Ｙに沿った距離）をＬとしたとき、一例では、第１領域ＬＣＡ、第３領域ＬＣＣ、及び、第２領域ＬＣＢの各々の第２方向Ｙに沿った長さはＬ／３であるが、この例に限らない。例えば第１領域ＬＣＡの長さは、Ｌ／６であってもよいし、Ｌ／２であってもよい。

図２は、図１に示した画素ＰＸの一例を示す平面図である。第１基板ＳＵＢ１は、走査線Ｇ１及びＧ２と、信号線Ｓ１及びＳ２と、スイッチング素子ＳＷと、一点鎖線で示す画素電極ＰＥと、を備えている。
走査線Ｇ１及びＧ２は、第２方向Ｙに間隔を置いて並んでいる。信号線Ｓ１及びＳ２は、走査線Ｇ１及びＧ２と交差し、第１方向Ｘに間隔を置いて並んでいる。ここでは、走査線Ｇ１及びＧ２の延出方向を第１方向Ｘとし、信号線Ｓ１及びＳ２の延出方向を第２方向Ｙとする。図２に示す画素ＰＸは、隣接する走査線Ｇ１及びＧ２と、隣接する信号線Ｓ１及びＳ２とで規定された領域に相当する。
スイッチング素子ＳＷは、走査線Ｇ１及び信号線Ｓ１の交差部に配置されている。スイッチング素子ＳＷは、半導体層ＳＣを備えている。半導体層ＳＣは、走査線Ｇ１と一体のゲート電極ＳＷＧに重畳している。信号線Ｓ１と一体のソース電極ＳＷＳ、及び、ドレイン電極ＳＷＤは、それぞれ半導体層ＳＣと電気的に接続されている。画素電極ＰＥは、走査線Ｇ１及びＧ２の間、及び、信号線Ｓ１及びＳ２の間に配置されている。画素電極ＰＥは、ドレイン電極ＳＷＤに重畳し、コンタクトホールＣＨ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。

図３は、図２に示した第１基板ＳＵＢ１に配置される絶縁膜ＩＬの一例を示す平面図である。絶縁膜ＩＬは、各画素ＰＸにおいて、開口部ＯＰを規定する格子状に形成されている。すなわち、絶縁膜ＩＬは、第１方向Ｘに沿って延出した部分ＩＬＸと、第２方向Ｙに沿って延出した部分ＩＬＹと、を有している。絶縁膜ＩＬは、走査線Ｇ１及びＧ２、信号線Ｓ１及びＳ２、及び、スイッチング素子ＳＷにそれぞれ重畳している。一点鎖線で示す画素電極ＰＥは、開口部ＯＰに重畳するように配置されている。画素電極ＰＥの周縁部は、部分ＩＬＸ及び部分ＩＬＹに重畳している。絶縁膜ＩＬは、例えば有機絶縁膜であるが、無機絶縁膜であってもよい。

図４は、図３に示したＡ−Ｂ線に沿った表示パネルＰＮＬの一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、信号線Ｓ１及びＳ２と、絶縁膜ＩＬと、容量電極Ｃと、画素電極ＰＥと、第１配向膜ＡＬ１と、を備えている。絶縁膜１１は、第１透明基板１０の上面に配置されている。信号線Ｓ１及びＳ２は、絶縁膜１１の上に配置され、絶縁膜ＩＬの部分ＩＬＹによって覆われている。容量電極Ｃは、開口部ＯＰにおいて絶縁膜１１の上に配置され、絶縁膜１２によって覆われている。また、容量電極Ｃは、部分ＩＬＹの上に配置され、部分ＩＬＹを挟んで信号線Ｓ１及びＳ２と対向している。画素電極ＰＥは、開口部ＯＰにおいて絶縁膜１２の上に配置され、第１配向膜ＡＬ１によって覆われている。画素電極ＰＥは、絶縁膜１２を挟んで容量電極Ｃと対向し、画素ＰＸの容量ＣＳを形成している。なお、容量電極Ｃは、画素電極ＰＥの一部に重畳する開口部を有していてもよい。図２に示したコンタクトホールＣＨは、絶縁膜１２を貫通するものである。第１配向膜ＡＬ１は、液晶層ＬＣに接している。

第２基板ＳＵＢ２は、第２透明基板２０と、共通電極ＣＥと、第２配向膜ＡＬ２と、を備えている。共通電極ＣＥは、第２透明基板２０の第１基板ＳＵＢ１と対向する側に配置され、第２配向膜ＡＬ２によって覆われている。なお、第２基板ＳＵＢ２において、スイッチング素子ＳＷ、走査線Ｇ、及び、信号線Ｓの直上にそれぞれ遮光層が配置されてもよい。また、第２透明基板２０と共通電極ＣＥとの間、あるいは、共通電極ＣＥと第２配向膜ＡＬ２との間に、透明な絶縁膜が配置されてもよい。共通電極ＣＥは、液晶層ＬＣを挟んで複数の画素電極ＰＥと対向している。また、共通電極ＣＥは、容量電極Ｃと電気的に接続されており、容量電極Ｃとは同電位である。第２配向膜ＡＬ２は、液晶層ＬＣに接している。
液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に配置されている。

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、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物などの透明な無機絶縁膜である。絶縁膜ＩＬは、例えば、アクリル樹脂などの透明な有機絶縁膜である。絶縁膜１２は、シリコン窒化物などの透明な無機絶縁膜である。容量電極Ｃ、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。第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、例えば、Ｘ−Ｙ平面に沿った配向規制力を有する水平配向膜である。一例では、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜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。

図５は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの一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。
表示装置ＤＳＰは、さらに、第３透明基板３０を備えている。第３透明基板３０は、透明な接着層ＡＤにより第２透明基板２０に接着されている。第２透明基板２０は、第３方向Ｚにおいて、液晶層ＬＣと第３透明基板３０との間に位置している。なお、第３透明基板３０は、省略してもよい。

第３透明基板３０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。第３透明基板３０は、第１透明基板１０及び第２透明基板２０と同等の屈折率を有している。接着層ＡＤは、第２透明基板２０及び第３透明基板３０の各々と同等の屈折率を有している。なお、ここでの「同等」とは、屈折率差がゼロの場合に限らず、屈折率差が０．０３以下の場合を含む。第２透明基板２０と第３透明基板３０との間には、第３透明基板３０の屈折率よりも低屈折率の透明層が配置されてもよい。

第３透明基板３０は、側面３０Ｃ及び３０Ｄを有している。図５に示す構成例では、側面３０Ｃは、側面２０Ｃの直上に位置しているが、側面２０Ｃ及び側面３０Ｃが第２方向Ｙにずれて配置される場合もあり得る。また、側面２０Ｄは側面１０Ｄの直上に位置し、側面３０Ｄは側面２０Ｄの直上に位置している、側面１０Ｄ、側面２０Ｄ、及び、側面３０Ｄが第２方向Ｙにずれて配置される場合もあり得る。
発光モジュール１００は、側面２０Ｃに沿って配置されている。発光モジュール１００において、発光素子ＬＤは、第３方向Ｚにおいて、第１基板ＳＵＢ１と配線基板Ｆとの間に配置されている。発光素子ＬＤは、第２方向Ｙにおいて、側面２０Ｃ及び側面３０Ｃと対向している。なお、発光素子ＬＤと、側面２０Ｃ及び３０Ｃとの間に、透明な導光体が配置されてもよい。

次に、図５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及び３０Ｃ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から第２透明基板２０に入射するとともに、側面３０Ｃから第３透明基板３０に入射する。第２透明基板２０及び第３透明基板３０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。電圧が印加されていない液晶層ＬＣに入射した光Ｌ１のほとんどは、液晶層ＬＣを透過する。また、電圧が印加された液晶層ＬＣに入射した光Ｌ１は、液晶層ＬＣで散乱される。
表示装置ＤＳＰは、第１透明基板１０側から観察可能であるとともに、第３透明基板３０側からも観察可能である。また、表示装置ＤＳＰが第１透明基板１０側から観察された場合であっても、第３透明基板３０側から観察された場合であっても、表示装置ＤＳＰを介して、表示装置ＤＳＰの背景を観察可能である。

図６は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す断面図である。図６に示す構成例は、図５に示した構成例と比較して、第３透明基板３０を省略した点で相違している。発光素子ＬＤは、第２方向Ｙにおいて、側面２０Ｃと対向し、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、側面２０Ｃから第２透明基板２０に入射し、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。

図７は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す断面図である。図７に示す構成例は、図５に示した構成例と比較して、発光モジュール１００が第２透明基板２０の上に配置された点で相違している。発光モジュール１００は、側面２０Ｃに沿って配置されているが、発光素子ＬＤは、側面２０Ｃには対向していない。発光素子ＬＤは、第３方向Ｚにおいて、シールＳＥと重畳する領域に配置されている。発光素子ＬＤは、第２方向Ｙにおいて、側面３０Ｃと対向し、側面３０Ｃ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、側面３０Ｃから第３透明基板３０に入射し、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。

ところで、液晶層ＬＣの全域において、電圧が印加されていない透明状態が形成された場合であっても、必ずしもポリマー３１の光軸と液晶分子３２の光軸とが完全に平行になるとは限らない。ここで、ポリマー３１の光軸はポリマーの延伸軸に相当するものとし、また、液晶分子３２の光軸は液晶分子３２のダイレクタに相当するものとする。このようなポリマー３１及び液晶分子３２の光軸の不一致は、光の微小散乱を招く一因となりうる。

発光素子ＬＤから出射された光Ｌ１は、入光部である側面２０Ｃ及び３０Ｃからの距離が遠いほど減衰する。つまり、発光モジュール１００に近接する領域での散乱輝度は、発光モジュール１００から離間した領域での散乱輝度に比べて高い傾向にある。このため、液晶層ＬＣの全域に透明状態が形成された場合であっても、発光モジュール１００に近接する領域での微小散乱が目立つ場合がありうる。

図８は、比較例における輝度の傾向を説明するための図である。横軸は側面２０Ｃからの第２方向Ｙに沿った距離であり、縦軸は輝度である。比較例の表示装置ＤＳＰとしては、液晶層ＬＣの全域におけるポリマー３１の延伸軸がほぼ均一であり、且つ液晶分子３２のダイレクタ（初期配向方向）がほぼ均一である表示装置を想定している。このような表示装置ＤＳＰにおいて、発光モジュール１００の発光素子ＬＤを点灯した場合の輝度は、側面２０Ｃに近接する位置で輝度のピークが得られ、側面２０Ｄに向かうにしたがって輝度が低下する傾向が確認された。

側面２０Ｃから側面２０Ｄまでの距離をＬとした場合、側面２０Ｃからの距離がＬ／６の位置では、ピーク輝度の約２／３の輝度が得られる。また、側面２０Ｃからの距離がＬ／４の位置では、ピーク輝度の約５０%の輝度が得られる。側面２０Ｃからの距離がＬ／３の位置では、ピーク輝度の約３０%の輝度が得られる。側面２０Ｃからの距離がＬ／２の位置では、ピーク輝度の約１／６の輝度が得られる。
透明状態すなわち表示装置ＤＳＰの背景が視認できる状態で、表示装置ＤＳＰの面内での輝度の不均一性を改善することが要望されている。

以下、本実施形態の表示装置ＤＳＰにおける液晶層ＬＣの断面図を参照しながら、第１領域ＬＣＡ、第２領域ＬＣＢ、及び、第３領域ＬＣＣの各々の初期配向状態の相違について説明する。なお、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図１０Ａ、図１０Ｂ、及び、図１０Ｃの各図は、第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ−Ｚ面の断面図であり、液晶層ＬＣに電圧が印加されていない状態でのポリマー３１及び液晶分子３２の初期配向状態を示している。また、第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２については、各々の主要部のみを図示している。

筋状のポリマー３１は、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２の配向規制力によって配向されたモノマーが重合することで形成されるものであり、必ずしも一直線状に形成されるとは限らない。本明細書では、ポリマー３１の平均的な延出方向（あるいは、ポリマー３１の屈折率分布を考慮した際の光学軸）を延伸軸ＡＸとして規定する。
また、液晶分子３２は、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２の配向規制力によって配向されるが、液晶層ＬＣにおいて必ずしも一様に配向するとは限らない。本明細書では、液晶分子３２の長軸の平均的な配向方向（あるいは、液晶分子３２の屈折率分布を考慮した際の平均的な光学軸）をダイレクタＤＸとして規定する。

《第１実施例》
図９Ａは、図１に示した第１領域ＬＣＡにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。
第１領域ＬＣＡにおいて、ポリマー３１は第１延伸軸ＡＸ１を有し、液晶分子３２は第１ダイレクタＤＸ１を有している。第１延伸軸ＡＸ１と第１透明基板１０の主面（あるいは内面）１０Ａとのなす角度を第１傾斜角θＡと称する。第１傾斜角θＡは、０°以上の角度である。
第１延伸軸ＡＸ１と第１ダイレクタＤＸ１とのなす角度を第１交差角θ１と称する。第１交差角θ１は、０°以上の角度である。

図９Ｂは、図１に示した第２領域ＬＣＢにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。
第２領域ＬＣＢにおいて、ポリマー３１は第２延伸軸ＡＸ２を有し、液晶分子３２は第２ダイレクタＤＸ２を有している。第２延伸軸ＡＸ２と第１透明基板１０の主面１０Ａとのなす角度を第２傾斜角θＢと称する。第２傾斜角θＢは、第１傾斜角θＡとは異なり、９０°以下の角度である。つまり、Ｘ−Ｚ断面において、第２延伸軸ＡＸ２は、第１延伸軸ＡＸ１とは非平行である。あるいは、Ｘ−Ｚ断面において、第２領域ＬＣＢのポリマー３１は、第１領域ＬＣＡのポリマー３１とは異なる方向に延出している。例えば、第１傾斜角θＡは、第２傾斜角θＢより小さい。
第２延伸軸ＡＸ２と第２ダイレクタＤＸ２とのなす角度を第２交差角θ２と称する。第２交差角θ２は、第１交差角θ１とは異なり、９０°以下の角度である。例えば、第１交差角θ１は、第２交差角θ２より小さい。
なお、第２ダイレクタＤＸ２は、第１ダイレクタＤＸ１とほぼ平行である。つまり、Ｘ−Ｚ断面において、第２領域ＬＣＢの液晶分子３２は、第１領域ＬＣＡの液晶分子３２とほぼ平行に配向している。

図９Ｃは、図１に示した第３領域ＬＣＣにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。
第３領域ＬＣＣにおいて、ポリマー３１は第３延伸軸ＡＸ３を有し、液晶分子３２は第３ダイレクタＤＸ３を有している。第３延伸軸ＡＸ３と第１透明基板１０の主面１０Ａとのなす角度を第３傾斜角θＣと称する。第３傾斜角θＣは、第１傾斜角θＡ及び第２傾斜角θＢとは異なる角度である。つまり、Ｘ−Ｚ断面において、第３延伸軸ＡＸ３は、第１延伸軸ＡＸ１及び第２延伸軸ＡＸ２とは非平行である。例えば、第３傾斜角θＣは、第１傾斜角θＡより大きく、第２傾斜角θＢより小さい。
第３延伸軸ＡＸ３と第３ダイレクタＤＸ３とのなす角度を第３交差角θ３と称する。第３交差角θ３は、第１交差角θ１及び第２交差角θ２とは異なる角度である。例えば、第３交差角θ３は、第１交差角θ１より大きく、第２交差角θ２より小さい。
なお、第３ダイレクタＤＸ３は、第２ダイレクタＤＸ２とほぼ平行である。

液晶層ＬＣのポリマー３１の延伸軸ＡＸに関しては、第１側面２０Ｃに近接する側から、第２側面２０Ｄに近接する側に向かって連続的に変化してもよい。つまり、延伸軸ＡＸの第１透明基板１０に対する傾斜角は、第１側面２０Ｃに近接する側から、第２側面２０Ｄに近接する側に向かって次第に大きくなるように変化してもよい。

上記したような傾斜角の相違は、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２のプレチルト角や、モノマーをポリマー化する際に液晶層ＬＣに印加する電圧などを調整することで実現可能である。
例えば、第１領域ＬＣＡに接する第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２の配向規制力（Ｘ−Ｙ平面に沿って配向させる力）は、第２領域ＬＣＢに接する第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２の配向規制力より大きい。
あるいは、第１領域ＬＣＡに接する第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、第２領域ＬＣＢに接する第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２よりもプレチルト角が小さくなるように配向処理されている。
あるいは、第１領域ＬＣＡのポリマー３１が形成される際の液晶層ＬＣへの印加電圧は、第２領域ＬＣＢのポリマー３１が形成される際の液晶層ＬＣへの印加電圧より小さい。

このような第１実施例においては、液晶層ＬＣに電圧が印加されていない初期配向状態において、第１領域ＬＣＡ、第２領域ＬＣＢ、及び、第３領域ＬＣＣの各々の液晶分子３２のダイレクタＤＸは、ほぼ平行である。一方で、第１領域ＬＣＡ、第２領域ＬＣＢ、及び、第３領域ＬＣＣの各々のポリマー３１の延伸軸ＡＸは、第１透明基板１０に対して異なる傾斜角をもって傾いている。このため、第１領域ＬＣＡ、第２領域ＬＣＢ、及び、第３領域ＬＣＣの各々において、ダイレクタＤＸと延伸軸ＡＸとの交差角は、互いに異なっている。

第１側面２０Ｃあるいは発光モジュール１００に近接する第１領域ＬＣＡでの交差角は、第２側面２０Ｄに近接する第２領域ＬＣＢでの交差角より小さい。このため、発光モジュール１００の発光素子ＬＤが点灯した際、第１領域ＬＣＡでの微小散乱が抑制される一方で、第２領域ＬＣＢでの微小散乱が誘発されやすくなる。一方で、上記の通り、発光モジュール１００に近接する領域での散乱輝度は、発光モジュール１００から離間した領域での散乱輝度に比べて高い傾向にある。つまり、散乱輝度が高くなる傾向の領域での微小散乱が抑制され、散乱輝度が低くなる傾向の領域での微小散乱が誘発される。したがって、表示装置ＤＳＰの面内での輝度の均一性を向上することができる。

《第２実施例》
図１０Ａは、図１に示した第１領域ＬＣＡにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。
第１領域ＬＣＡにおいて、ポリマー３１は第１延伸軸ＡＸ１を有し、液晶分子３２は第１ダイレクタＤＸ１を有している。第１ダイレクタＤＸ１と第１透明基板１０の主面１０Ａとのなす角度を第１傾斜角θａと称する。第１傾斜角θａは、０°以上の角度である。
第１延伸軸ＡＸ１と第１ダイレクタＤＸ１とのなす角度を第１交差角θ１と称する。第１交差角θ１は、０°以上の角度である。

図１０Ｂは、図１に示した第２領域ＬＣＢにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。
第２領域ＬＣＢにおいて、ポリマー３１は第２延伸軸ＡＸ２を有し、液晶分子３２は第２ダイレクタＤＸ２を有している。第２ダイレクタＤＸ２と第１透明基板１０の主面１０Ａとのなす角度を第２傾斜角θｂと称する。第２傾斜角θｂは、第１傾斜角θａとは異なり、９０°以下の角度である。つまり、Ｘ−Ｚ断面において、第２ダイレクタＤＸ２は、第１ダイレクタＤＸ１とは非平行である。あるいは、Ｘ−Ｚ断面において、第２領域ＬＣＢの液晶分子３２の配向方向は、第１領域ＬＣＡの液晶分子３２の配向方向とは異なる。例えば、第１傾斜角θａは、第２傾斜角θｂより小さい。
第２延伸軸ＡＸ２と第２ダイレクタＤＸ２とのなす角度を第２交差角θ２と称する。第２交差角θ２は、第１交差角θ１とは異なり、９０°以下の角度である。例えば、第１交差角θ１は、第２交差角θ２より小さい。
なお、第２延伸軸ＡＸ２は、第１延伸軸ＡＸ１とほぼ平行である。つまり、Ｘ−Ｚ断面において、第２領域ＬＣＢのポリマー３１の延出方向は、第１領域ＬＣＡのポリマー３１の延出方向とほぼ平行である。

図１０Ｃは、図１に示した第３領域ＬＣＣにおけるポリマー３１及び液晶分子３２を示す断面図である。
第３領域ＬＣＣにおいて、ポリマー３１は第３延伸軸ＡＸ３を有し、液晶分子３２は第３ダイレクタＤＸ３を有している。第３ダイレクタＤＸ３と第１透明基板１０の主面１０Ａとのなす角度を第３傾斜角θｃと称する。第３傾斜角θｃは、第１傾斜角θａ及び第２傾斜角θｂとは異なる角度である。つまり、Ｘ−Ｚ断面において、第３ダイレクタＤＸ３は、第１ダイレクタＤＸ１及び第２ダイレクタＤＸ２とは非平行である。例えば、第３傾斜角θｃは、第１傾斜角θａより大きく、第２傾斜角θｂより小さい。
第３延伸軸ＡＸ３と第３ダイレクタＤＸ３とのなす角度を第３交差角θ３と称する。第３交差角θ３は、第１交差角θ１及び第２交差角θ２とは異なる角度である。例えば、第３交差角θ３は、第１交差角θ１より大きく、第２交差角θ２より小さい。
なお、第３延伸軸ＡＸ３は、第２延伸軸ＡＸ２とほぼ平行である。

液晶層ＬＣの液晶分子３２のダイレクタＤＸに関しては、第１側面２０Ｃに近接する側から、第２側面２０Ｄに近接する側に向かって連続的に変化してもよい。つまり、ダイレクタＤＸの第１透明基板１０に対する傾斜角は、第１側面２０Ｃに近接する側から、第２側面２０Ｄに近接する側に向かって次第に大きくなるように変化してもよい。

このような第２実施例においては、液晶層ＬＣに電圧が印加されていない初期配向状態において、第１領域ＬＣＡ、第２領域ＬＣＢ、及び、第３領域ＬＣＣの各々のポリマー３１の延伸軸ＡＸは、ほぼ平行である。一方で、第１領域ＬＣＡ、第２領域ＬＣＢ、及び、第３領域ＬＣＣの各々の液晶分子３２のダイレクタＤＸは、第１透明基板１０に対して異なる傾斜角をもって傾いている。このため、第１領域ＬＣＡ、第２領域ＬＣＢ、及び、第３領域ＬＣＣの各々において、ダイレクタＤＸと延伸軸ＡＸとの交差角は、互いに異なっている。
このような第２実施例においても、第１実施例と同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施形態によれば、輝度の均一性を向上することが可能な表示装置を提供することができる。

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。

ＤＳＰ…表示装置 ＰＮＬ…表示パネル １００…発光モジュール ＬＤ…発光素子
ＳＵＢ１…第１基板 １０…第１透明基板 ＰＥ…画素電極 ＡＬ１…第１配向膜
ＳＵＢ２…第２基板 ２０…第２透明基板 ２０Ｃ…第１側面 ２０Ｄ…第２側面
ＣＥ…共通電極 ＡＬ２…第２配向膜
ＬＣ…液晶層 ３１…ポリマー ＡＸ…延伸軸 ３２…液晶分子 ＤＸ…ダイレクタ
ＬＣＡ…第１領域 ＬＣＢ…第２領域 ＬＣＣ…第３領域

Claims (16)

1. 第１透明基板と、前記第１透明基板の上において複数の画素の各々に配置された画素電極と、を備えた第１基板と、
   第１側面及び前記第１側面とは反対側に第２側面を有する第２透明基板と、前記複数の画素に亘って配置された共通電極と、を備えた第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、を備え、
   前記液晶層は、前記第１側面に近接する側の第１領域と、前記第２側面に近接し、前記第２側面と前記第１領域との間に位置する第２領域と、を有し、
   前記液晶層に電圧が印加されていない状態において、前記第１領域に含まれる液晶分子の第１ダイレクタとポリマーの第１延伸軸との第１交差角は、前記第２領域に含まれる液晶分子の第２ダイレクタとポリマーの第２延伸軸との第２交差角とは異なる、表示装置。
2. さらに、前記第１側面に沿って配置された発光モジュールを備え、
   前記第１交差角は、前記第２交差角より小さい、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１延伸軸の前記第１透明基板に対する第１傾斜角は、前記第２延伸軸の前記第１透明基板に対する第２傾斜角とは異なる、請求項１に記載の表示装置。
4. さらに、前記第１側面に沿って配置された発光モジュールを備え、
   前記第１傾斜角は、前記第２傾斜角より小さい、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第１ダイレクタは、前記第２ダイレクタとほぼ平行である、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記液晶層は、前記第１領域と前記第２領域との間に第３領域を有し、
   前記第３領域に含まれるポリマーの第３延伸軸の前記第１透明基板に対する第３傾斜角は、前記第１傾斜角より大きく、前記第２傾斜角より小さい、請求項４に記載の表示装置。
7. 前記第１ダイレクタの前記第１透明基板に対する第１傾斜角は、前記第２ダイレクタの前記第１透明基板に対する第２傾斜角とは異なる、請求項１に記載の表示装置。
8. さらに、前記第１側面に沿って配置された発光モジュールを備え、
   前記第１傾斜角は、前記第２傾斜角より小さい、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記第１延伸軸は、前記第２延伸軸とほぼ平行である、請求項８に記載の表示装置。
10. 前記液晶層は、前記第１領域と前記第２領域との間に第３領域を有し、
    前記第３領域に含まれる液晶分子の第３ダイレクタの前記第１透明基板に対する第３傾斜角は、前記第１傾斜角より大きく、前記第２傾斜角より小さい、請求項８に記載の表示装置。
11. 第１透明基板と、前記第１透明基板の上において複数の画素の各々に配置された画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えた第１基板と、
    第１側面及び前記第１側面とは反対側に第２側面を有する第２透明基板と、前記複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極を覆う第２配向膜と、を備えた第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、を備え、
    前記液晶層は、前記第１側面に近接する側の第１領域と、前記第２側面に近接し、前記第２側面と前記第１領域との間に位置する第２領域と、を有し、
    前記液晶層に電圧が印加されていない状態において、前記第１領域に含まれる第１ポリマーの第１延伸軸の前記第１透明基板に対する第１傾斜角は、前記第２領域に含まれる第２ポリマーの第２延伸軸の前記第１透明基板に対する第２傾斜角とは異なる、表示装置。
12. さらに、前記第１側面に沿って配置された発光モジュールを備え、
    前記第１傾斜角は、前記第２傾斜角より小さい、請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記第１領域に含まれる液晶分子の第１ダイレクタは、前記第２領域に含まれる液晶分子の第２ダイレクタとほぼ平行である、請求項１２に記載の表示装置。
14. 第１透明基板と、前記第１透明基板の上において複数の画素の各々に配置された画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えた第１基板と、
    第１側面及び前記第１側面とは反対側に第２側面を有する第２透明基板と、前記複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極を覆う第２配向膜と、を備えた第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、を備え、
    前記液晶層は、前記第１側面に近接する側の第１領域と、前記第２側面に近接し、前記第２側面と前記第１領域との間に位置する第２領域と、を有し、
    前記液晶層に電圧が印加されていない状態において、前記第１領域に含まれる液晶分子の第１ダイレクタの前記第１透明基板に対する第１傾斜角は、前記第２領域に含まれる液晶分子の第２ダイレクタの前記第１透明基板に対する第２傾斜角とは異なる、表示装置。
15. さらに、前記第１側面に沿って配置された発光モジュールを備え、
    前記第１傾斜角は、前記第２傾斜角より小さい、請求項１４に記載の表示装置。
16. 前記第１領域に含まれるポリマーの第１延伸軸は、前記第２領域に含まれるポリマーの第２延伸軸とほぼ平行である、請求項１５に記載の表示装置。

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