JP7109957B2 - 表示装置 - Google Patents

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過状態とを切り替え可能な高分子分散液晶（Polymer Dispersed Liquid Crystal：以下、『ＰＤＬＣ』と称する場合がある）を用いた照明装置が種々提案されている。
一方で、ＰＤＬＣを用いた表示装置においては、表示品位の低下を抑制することが要望されている。

特許第５４６７３８９号公報 特開２０１０－９２６８２号公報 特開２０１６－５７３３８号公報

本実施形態の目的は、表示品位の低下を抑制することが可能な表示装置を提供することにある。

一実施形態によれば、
第１表示パネルと、前記第１表示パネルと対向し、直線偏光を透過する透過軸を有する偏光板と、を備え、前記第１表示パネルは、第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持され、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む第１液晶層と、を備え、前記ポリマーの延出方向は、前記透過軸と直交している、表示装置が提供される。
一実施形態によれば、
第１表示パネルと、前記第１表示パネルと対向する偏光板と、を備え、前記第１表示パネルは、第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持され、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む第１液晶層と、を備え、前記偏光板を透過した直線偏光は、前記第１表示パネルを透過し、その偏光状態は維持される、表示装置が提供される。

図１は、本実施形態における表示装置ＤＳＰの一構成例を示す斜視図である。 図２は、第１主面Ｍ１と平行なＸ－Ｙ平面内におけるポリマー３１の延出方向ＥＤと偏光板ＰＬの透過軸ＴＡとの関係を示す図である。 図３は、第１表示パネルＰＮＬ１における印加電圧と透過率との関係を示す図である。 図４は、図１に示した第１表示パネルＰＮＬ１の構成例を示す平面図である。 図５は、図４に示した第１表示パネルＰＮＬ１の断面図である。 図６は、図４に示した第１表示パネルＰＮＬ１を示す拡大断面図である。 図７は、オフ状態の第１液晶層３０を模式的に示す図である。 図８は、オン状態の第１液晶層３０を模式的に示す図である。 図９は、第１液晶層３０がオフ状態である場合の第１表示パネルＰＮＬ１を示す断面図である。 図１０は、第１液晶層３０がオン状態である領域を含む場合の第１表示パネルＰＮＬ１を示す断面図である。 図１１は、第２表示パネルＰＮＬ２からの表示光が第１表示パネルＰＮＬ１を透過する様子を模式的に示す図である。 図１２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１３Ａは、図１２に示した表示装置ＤＳＰの表示モードを説明するための図である。 図１３Ｂは、図１２に示した表示装置ＤＳＰの表示モードを説明するための図である。 図１３Ｃは、図１２に示した表示装置ＤＳＰの表示モードを説明するための図である。 図１４は、本実施形態における表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す斜視図である。 図１５は、本実施形態における表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す斜視図である。

以下、いくつかの実施形態について、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、本実施形態における表示装置ＤＳＰの一構成例を示す斜視図である。図中において、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、互いに９０度以外の角度で交差していてもよい。本明細書において、第３方向Ｚを示す矢印の先端側の位置を「上」と称し、矢印の先端とは逆側の位置を「下」と称する場合がある。「第１部材の上の第２部材」及び「第１部材の下の第２部材」とした場合、第２部材は、第１部材に接していてもよいし、第１部材から離間していてもよい。また、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ＯＶがあるものとし、この観察位置ＯＶから、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定されるＸ－Ｙ平面に向かってみることを平面視という。

表示装置ＤＳＰは、第１表示パネルＰＮＬ１と、第２表示パネルＰＮＬ２と、偏光板ＰＬと、光源ユニットＬＵと、コントローラＣＮＴと、を備えている。
第１表示パネルＰＮＬ１、第２表示パネルＰＮＬ２、及び、偏光板ＰＬは、Ｘ－Ｙ平面と平行な平板状に形成されている。第２表示パネルＰＮＬ２は、第１表示パネルＰＮＬ１と対向している。偏光板ＰＬは、第１表示パネルＰＮＬ１と第２表示パネルＰＮＬ２との間に位置している。第２表示パネルＰＮＬ２、偏光板ＰＬ、及び、第１表示パネルＰＮＬ１は、この順に第３方向Ｚに沿って並んでいる。光源ユニットＬＵは、第１表示パネルＰＮＬ１の端部ＰＮＬＥと対向している。端部ＰＮＬＥは、第１方向Ｘに沿って延出している。第１表示パネルＰＮＬ１及び光源ユニットＬＵは、この順に第２方向Ｙに沿って並んでいる。

光源ユニットＬＵは、例えば、光源として発光素子ＬＳを備えている。発光素子ＬＳは、例えば発光ダイオードである。複数の発光素子ＬＳは、第１方向Ｘに沿って並んでいる。発光素子ＬＳからの出射光は、概略第２方向Ｙを示す矢印とは反対向きに進行し、端部ＰＮＬＥから第１表示パネルＰＮＬ１の内部に入射する。

第１表示パネルＰＮＬ１は、ＰＤＬＣを用いた液晶表示パネルであり、第１主面Ｍ１及び第２主面Ｍ２と、第１液晶層３０と、を備えている。第１主面Ｍ１及び第２主面Ｍ２は、例えばＸ－Ｙ平面と平行な面である。第１主面Ｍ１は偏光板ＰＬと対向し、第２主面Ｍ２は観察位置ＯＶ側に位置している。第１液晶層３０は、第１主面Ｍ１と第２主面Ｍ２との間に位置している。
第１液晶層３０は、図１中に拡大して示すように、ポリマー３１と、液晶分子３２と、を含む高分子分散液晶を備えている。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。ポリマー３１の延出方向ＥＤは、図中に点線の矢印で示したように、第１方向Ｘに平行である。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。液晶分子３２は、正の誘電率異方性を有するポジ型の液晶性分子であってもよいし、負の誘電率異方性を有するネガ型の液晶性分子であってもよい。ポリマー３１及び液晶分子３２の各々の電界に対する応答性は異なる。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。後に詳述するが、第１表示パネルＰＮＬ１は、第１液晶層３０において光源ユニットＬＵからの出射光を透過する透明状態と、第１液晶層３０において光源ユニットＬＵからの出射光を散乱する散乱状態と、を有する。例えば、透明状態は第１液晶層３０に電圧を印加しない状態で形成され、散乱状態は第１液晶層３０に電圧を印加した状態で形成される。

第２表示パネルＰＮＬ２は、光源ユニットＬＵからの出射光の有無にかかわらず、表示光を出射するものである。第２表示パネルＰＮＬ２は、例えば、照明装置からの照明光を選択的に反射または選択的に透過する液晶表示パネルであってもよいし、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを備えた自発光型の表示パネルであってもよい。

偏光板ＰＬは、直線偏光を透過する透過軸ＴＡを有している。図示した例では、透過軸ＴＡは、第２方向Ｙに平行である。つまり、第２表示パネルＰＮＬ２からの表示光は、偏光板ＰＬの透過光であり、第２方向Ｙと平行な振動方向を有する直線偏光である。ここで、表示光が第１表示パネルＰＮＬ１に入射する入射面ＩＰを図中に点線で示す。入射面ＩＰは、第１方向Ｘと第３方向Ｚとで規定されるＸ－Ｚ平面と平行であるものと想定する。この場合、偏光板ＰＬの透過光である直線偏光は、入射面ＩＰに垂直なｓ偏光と称される。なお、入射面ＩＰと平行な直線偏光は、ｐ偏光と称される。偏光板ＰＬの透過光には、ｐ偏光はほとんど含まれない。延出方向ＥＤは、透過軸ＴＡと直交している。なお、延出方向ＥＤは、第１方向Ｘと平行である場合に限らず、入射面ＩＰ、あるいは、第１表示パネルＰＮＬ１の法線を含むＸ－Ｚ平面と平行であればよい。

コントローラＣＮＴは、第１表示パネルＰＮＬ１、第２表示パネルＰＮＬ２、及び、光源ユニットＬＵを制御する。

図２は、第１主面Ｍ１と平行なＸ－Ｙ平面内におけるポリマー３１の延出方向ＥＤと偏光板ＰＬの透過軸ＴＡとの関係を示す図である。上記の通り、延出方向ＥＤは第１方向Ｘに平行であり、透過軸ＴＡは第２方向Ｙに平行であり、延出方向ＥＤと透過軸ＴＡとは互いに直交している。但し、延出方向ＥＤと透過軸ＴＡとのなす角度θは、９０°に限らず、９０°±１０°の範囲で許容される。

図３は、第１表示パネルＰＮＬ１における印加電圧と透過率との関係を示す図である。図中の横軸は第１液晶層３０に印加される印加電圧（Ｖ）であり、図中の縦軸は透過率（％）である。透過率は、図１に示した第１表示パネルＰＮＬ１の法線（第３方向Ｚ）に沿って進行する波長５５０ｎｍの光について、第１主面Ｍ１からの入射光に対する第２主面Ｍ２からの透過光の割合に相当する。
ｓ偏光についての透過率は、印加電圧の大きさにかかわらず、ほぼ一定である。一方、ｐ偏光についての透過率は、印加電圧が増加するにしたがって減少し、ｓ偏光の透過率の半分以下となる。図中のｎ偏光の透過率は、ｓ偏光の透過率とｐ偏光の透過率との平均値に相当する。

図４は、図１に示した第１表示パネルＰＮＬ１の構成例を示す平面図である。第１表示パネルＰＮＬ１は、第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２を備えている。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表示パネルＰＮＬ１は、画像を表示する表示領域ＤＡ、及び、表示領域ＤＡを囲む額縁状の非表示領域ＮＤＡを備えている。表示領域ＤＡは、第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２が重畳している領域に位置している。第１表示パネルＰＮＬ１は、表示領域ＤＡにおいて、ｎ本の走査線Ｇ（Ｇ１～Ｇｎ）、及び、ｍ本の信号線Ｓ（Ｓ１～Ｓｍ）を備えている。なお、ｎ及びｍはいずれも正の整数であり、ｎがｍと等しくてもよいし、ｎがｍとは異なっていてもよい。複数の走査線Ｇは、それぞれ第１方向Ｘに延出し、第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。複数の信号線Ｓは、それぞれ第２方向Ｙに延出し、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。
第１基板ＳＵＢ１は、第１方向Ｘに沿って延出した端部Ｅ１１及びＥ１２と、第２方向Ｙに沿って延出した端部Ｅ１３及びＥ１４とを有している。第２基板ＳＵＢ２は、第１方向Ｘに沿って延出した端部Ｅ２１及びＥ２２と、第２方向Ｙに沿って延出した端部Ｅ２３及びＥ２４とを有している。図示した例では、平面視で、端部Ｅ１１及びＥ２１、端部Ｅ１３及びＥ２３、及び、端部Ｅ１４及びＥ２４は、それぞれ重畳しているが、重畳していなくてもよい。端部Ｅ２２は、平面視で、端部Ｅ１２と表示領域ＤＡとの間に位置している。第１基板ＳＵＢ１は、端部Ｅ１２と端部Ｅ２２との間に延出部Ｅｘを有している。

配線基板Ｆ１乃至Ｆ３は、それぞれ延出部Ｅｘに接続され、この順に第１方向Ｘに並んでいる。配線基板Ｆ１は、ゲートドライバＧＤ１を備えている。配線基板Ｆ２は、ソースドライバＳＤを備えている。配線基板Ｆ３は、ゲートドライバＧＤ２を備えている。なお、配線基板Ｆ１乃至Ｆ３は、単一の配線基板に置換されてもよい。
複数の信号線Ｓは、非表示領域ＮＤＡに引き出され、ソースドライバＳＤに接続されている。複数の走査線Ｇは、非表示領域ＮＤＡに引き出され、ゲートドライバＧＤ１及びＧＤ２に接続されている。図示した例では、奇数番目の走査線Ｇは、端部Ｅ１４と表示領域ＤＡとの間に引き出され、ゲートドライバＧＤ２に接続されている。また、偶数番目の走査線Ｇは、端部Ｅ１３と表示領域ＤＡとの間に引き出され、ゲートドライバＧＤ１に接続されている。なお、ゲートドライバＧＤ１及びＧＤ２と各走査線Ｇとの接続関係は図示した例に限らない。

図５は、図４に示した第１表示パネルＰＮＬ１の断面図である。ここでは、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚによって規定されるＹ－Ｚ平面における第１表示パネルＰＮＬ１の断面において、主要部のみを説明する。第１表示パネルＰＮＬ１は、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持された第１液晶層３０を備えている。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、シール４０によって接着されている。
光源ユニットＬＵにおいて、発光素子ＬＳは、配線基板Ｆ４に接続されている。図示した例では、発光素子ＬＳは、延出部ＥＸと配線基板Ｆ４との間に位置している。また、発光素子ＬＳは、配線基板Ｆ１乃至Ｆ３と第２基板ＳＵＢ２との間に位置している。発光素子ＬＳは、端部Ｅ２２と対向する発光部ＥＭを有している。発光素子ＬＳは、発光部ＥＭから端部Ｅ２２に向けて光を出射する。発光部ＥＭは、端部Ｅ２２に接触していてもよい。また、発光部ＥＭと端部Ｅ２２との間に、空気層、光学素子などが介在していてもよい。端部Ｅ２２は、発光部ＥＭからの光が入射する入光部に相当する。端部Ｅ２２から入射した光は、後述するように、第２方向Ｙを示す矢印とは逆向きに表示パネルＰＮＬを伝播する。なお、発光素子ＬＳは、第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２の両方の端部と対向していてもよく、例えば、端部Ｅ１１及びＥ２１と対向していてもよい。

図６は、図４に示した第１表示パネルＰＮＬ１を示す拡大断面図である。第１基板ＳＵＢ１は、透明基板１０、配線１１、絶縁層１２、画素電極１３、及び、配向膜１４を備えている。第２基板ＳＵＢ２は、透明基板２０、共通電極２１、及び、配向膜２２を備えている。なお、第２基板ＳＵＢ２は、配線１１と重畳する遮光層を備えていない。透明基板１０及び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。配線１１は、モリブデン、タングステン、アルミニウム、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。図示した配線１１は、第１方向Ｘに延出しているが、第２方向Ｙに延出していてもよい。絶縁層１２は、透明な絶縁材料によって形成されている。画素電極１３及び共通電極２１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ている。画素電極１３は、画素ＰＸ毎に配置されている。共通電極２１は、複数の画素ＰＸに亘って配置されている。配向膜１４及び２２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ってもよいし、第３方向Ｚに略平行な配向規制力を有する垂直配向膜であってもよい。
第１液晶層３０は、配向膜１４と配向膜２２との間に位置している。一例では、配向膜１４及び２２の配向処理方向は第１方向Ｘに平行であり、配向膜１４及び２２は第１方向Ｘに沿った配向規制力を有している。図１に示したポリマー３１は、例えば、液晶性モノマーが配向膜１４及び２２の配向規制力によって第１方向Ｘに配向した状態で重合されることにより、第１方向Ｘに沿って延びた筋状に形成される。第１液晶層３０は、画素電極１３と共通電極２１との間に位置している。図３に示した液晶印加電圧とは、画素電極１３と共通電極２１との電位差に相当する。

図７は、オフ状態の第１液晶層３０を模式的に示す図である。ここでは、光源ユニットＬＵからの光の進行方向である第２方向Ｙと交差するＸ－Ｚ平面における第１液晶層３０の断面を示している。オフ状態とは、第１液晶層３０に電圧が印加されていない状態（例えば画素電極１３と共通電極２１との間の電位差がほぼゼロである状態）に相当する。ポリマー３１の光軸Ａｘ１及び液晶分子３２の光軸Ａｘ２は、互いに平行である。図示した例では、光軸Ａｘ１及び光軸Ａｘ２は、いずれも第１方向Ｘに平行である。ポリマー３１及び液晶分子３２は、ほぼ同等の屈折率異方性を有している。つまり、ポリマー３１及び液晶分子３２のそれぞれの常光屈折率は互いにほぼ同等であり、また、ポリマー３１及び液晶分子３２のそれぞれの異常光屈折率は互いにほぼ同等である。このため、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚを含むあらゆる方向において、ポリマー３１と液晶分子３２との間にほとんど屈折率差がない。

図８は、オン状態の第１液晶層３０を模式的に示す図である。オン状態とは、第１液晶層３０に電圧が印加された状態（例えば画素電極１３と共通電極２１との間の電位差がしきい値以上である状態）に相当する。上記の通り、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（図１に示した延出方向ＥＤ）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、第１液晶層３０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。つまり、図示したように、光軸Ａｘ１は第１方向Ｘとほとんど平行であるのに対して、光軸Ａｘ２は第１方向Ｘに対して傾斜している。液晶分子３２がポジ型液晶性分子である場合には、液晶分子３２は、その長軸が電界に沿うように配向する。画素電極１３と共通電極２１との間の電界は、第３方向Ｚに沿って形成される。このため、液晶分子３２は、その長軸あるいは光軸Ａｘ２が第３方向Ｚに沿うように配向する。つまり、光軸Ａｘ１及びＡｘ２は、互いに交差する。したがって、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚを含むあらゆる方向において、ポリマー３１と液晶分子３２との間に大きな屈折率差が生ずる。

図９は、第１液晶層３０がオフ状態である場合の第１表示パネルＰＮＬ１を示す断面図である。発光素子ＬＳから照射された光Ｌ１１は、端部Ｅ２２から第１表示パネルＰＮＬ１に入射し、透明基板２０、第１液晶層３０、透明基板１０などを伝播する。第１液晶層３０がオフ状態である場合、光Ｌ１１は、第１液晶層３０でほとんど散乱されず透過する。光Ｌ１１は、透明基板１０の下面である第１主面Ｍ１、及び、透明基板２０の上面である第２主面Ｍ２からほとんど漏れ出すことなく、第１表示パネルＰＮＬ１を伝播する。つまり、第１液晶層３０は、透明状態である。

図１０は、第１液晶層３０がオン状態である領域を含む場合の第１表示パネルＰＮＬ１を示す断面図である。発光素子ＬＳから照射された光Ｌ２１は、端部Ｅ２２から第１表示パネルＰＮＬ１に入射し、透明基板２０、第１液晶層３０、透明基板１０などを伝播する。図示した例では、画素電極１３Ａと重畳する第１液晶層３０はオフ状態であり、画素電極１３Ｂと重畳する第１液晶層３０はオン状態である。このため、光Ｌ２１は、第１液晶層３０のうち画素電極１３Ａと重畳する領域でほとんど散乱されず透過し、画素電極１３Ｂと重畳する領域で散乱される。光Ｌ２１のうち、一部の散乱光Ｌ２１１は第１主面Ｍ１を透過し、一部の散乱光Ｌ２１２は第２主面Ｍ２を透過し、他の散乱光は第１表示パネルＰＮＬ１を伝播する。これらの散乱光Ｌ２１１及びＬ２１２は、第１表示パネルＰＮＬ１からの表示光に相当し、第１表示パネルＰＮＬ１の表示画像を形成する。

図１１は、第２表示パネルＰＮＬ２からの表示光が第１表示パネルＰＮＬ１を透過する様子を模式的に示す図である。ここでは、第２表示パネルＰＮＬ２からの表示光Ｄ２１及びＤ２２の進行方向である第３方向Ｘと、偏光板ＰＬの透過軸ＴＡと、を含むＹ－Ｚ平面における第１表示パネルＰＮＬ１の断面を示している。偏光板ＰＬを透過した第２表示パネルＰＮＬ２からの表示光Ｄ２１及びＤ２２は、上記の通りｓ偏光であり、第２方向Ｙに平行な振動方向を有する直線偏光である。

第１液晶層３０は、図中の左側に点線で示したオフ状態のオフ領域（第１領域）３０Ａと、図中の右側に点線で示したオン状態のオン領域（第２領域）３０Ｂと、を有している。オフ領域３０Ａでは、上記の通り、ポリマー３１の光軸Ａｘ１及び液晶分子３２の光軸Ａｘ２は第１方向Ｘに平行である。つまり、ポリマー３１及び液晶分子３２は、第１方向Ｘに沿った異常光屈折率を有する。オン領域３０Ｂでは、上記の通り、ポリマー３１の光軸Ａｘ１は第１方向Ｘに平行であり、液晶分子３２の光軸Ａｘ２は第３方向Ｚに平行である。つまり、ポリマー３１は第１方向Ｘに沿った異常光屈折率を有し、液晶分子３２は第３方向Ｚに沿った異常光屈折率を有する。
表示光Ｄ２１は、第１表示パネルＰＮＬ１においてオフ領域３０Ａを透過し、表示光Ｄ２２は、オン領域３０Ｂを透過する。表示光Ｄ２１及びＤ２２は、ｓ偏光であるため、第１表示パネルＰＮＬ１において、ポリマー３１及び液晶分子３２のそれぞれの異常光屈折率の影響をほとんど受けず、その偏光状態を維持して第２主面Ｍ２を透過する。つまり、図３を参照して説明したように、ｓ偏光の透過率は、第１液晶層３０の印加電圧の大きさにかかわらず一定である。換言すると、第２表示パネルＰＮＬ２から第１表示パネルＰＮＬ１に入射する表示光（ｓ偏光）Ｄ２１及びＤ２２は、第１表示パネルＰＮＬ１でほとんど散乱されることなく、ｓ偏光の偏光状態を維持して第１表示パネルＰＮＬ１を透過する。これらの表示光Ｄ２１及びＤ２２は、第２表示パネルＰＮＬ２の表示画像を形成する。

次に、より具体的な構成例について説明する。

図１２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。表示装置ＤＳＰは、第１表示パネルＰＮＬ１と、光源ユニットＬＵと、第２表示パネルＰＮＬ２と、照明装置ＩＬと、偏光板ＰＬ１及びＰＬ２と、コントローラＣＮＴと、を備えている。偏光板ＰＬ１は、照明装置ＩＬと第２表示パネルＰＮＬ２との間に位置している。偏光板ＰＬ２は、第１表示パネルＰＮＬ１と第２表示パネルＰＮＬ２との間に位置している。第２表示パネルＰＮＬ２は、偏光板ＰＬ２と照明装置ＩＬとの間に位置している。

第２表示パネルＰＮＬ２は、第３基板ＳＵＢ３と、第４基板ＳＵＢ４と、第２液晶層ＬＣと、を備えている。第４基板ＳＵＢ４は、第３基板ＳＵＢ３と対向している。第２液晶層は、第３基板ＳＵＢ３と第４基板ＳＵＢ４との間に保持されている。偏光板ＰＬ１は、第３基板ＳＵＢ３に接着されている。一例では、偏光板ＰＬ２は、第４基板ＳＵＢ４に接着されているが、第１基板ＳＵＢ１の第１主面Ｍ１に接着されていてもよい。偏光板ＰＬ２の透過軸は、例えば、Ｘ－Ｙ平面において偏光板ＰＬ１の透過軸と直交している。
第２表示パネルＰＮＬ２の詳細な構成について、ここでは説明を省略するが、第２表示パネルＰＮＬ２は、基板主面に沿った横電界を利用する表示モード、基板主面の法線に沿った縦電界を利用する表示モード、基板主面に対して斜め方向に傾斜した傾斜電界を利用する表示モード、さらには、上記の横電界、縦電界、及び、傾斜電界を適宜組み合わせて利用する表示モードに対応したいずれの構成を備えていてもよい。ここでの基板主面とは、Ｘ－Ｙ平面と平行な面である。

コントローラＣＮＴは、第１表示パネルＰＮＬ１、光源ユニットＬＵ、第２表示パネルＰＮＬ２、照明装置ＩＬをそれぞれ制御する。例えば、コントローラＣＮＴは、第１映像信号を含む第１制御信号を第１表示パネルＰＮＬ１に供給する。また、コントローラＣＮＴは、第１制御信号を第１表示パネルＰＮＬ１に供給するのに同期して、光源制御信号を光源ユニットＬＵに供給する。一方で、コントローラＣＮＴは、第２映像信号を含む第２制御信号を第２表示パネルＰＮＬ２に供給する。また、コントローラＣＮＴは、照明制御信号を照明装置ＩＬに供給する。第２映像信号は、例えば第１映像信号とは異なる信号である。これにより、第１表示パネルＰＮＬ１には、第１映像信号に基づいた表示画像が表示され、また、第２表示パネルＰＮＬ２には、第２映像信号に基づいた表示画像が表示される。

第１表示パネルＰＮＬ１と第２表示パネルＰＮＬ２との間、偏光板ＰＬ２と第１表示パネルＰＮＬ１との間、あるいは、偏光板ＰＬ２と第２表示パネルＰＮＬ２との間には、空気層が介在してもよいし、第１基板ＳＵＢ１等と同等の屈折率を有する透明な部材が介在していてもよい。また、第１表示パネルＰＮＬ１について、その上下を入れ替えて、第１基板ＳＵＢ１と偏光板ＰＬ２との間に第２基板ＳＵＢ２が位置していてもよい。また、光源ユニットＬＵからの出射光をＸ－Ｙ平面内に伝播させるための導光体が第１表示パネルＰＮＬ１と第２表示パネルＰＮＬ２との間に配置されてもよい。

表示装置ＤＳＰにおいて、第１表示パネルＰＮＬ１の表示画像と、第２表示パネルＰＮＬ２の表示画像とで立体感（あるいは奥行き感）を付与することが要求される場合には、第１表示パネルＰＮＬ１と第２表示パネルＰＮＬ２とが第３方向Ｚに沿って所望の距離を置いて離間していることが望ましい。また、特に奥行き感を出したい時には、第１表示パネルＰＮＬ１と第２表示パネルＰＮＬ２の各々に表示される画像のエッジをずらすことが好ましい。

図１３Ａ乃至図１３Ｃは、図１２に示した表示装置ＤＳＰの表示モードを説明するための図である。

図１３Ａは、第２表示パネルＰＮＬ２のみが表示光Ｄ２１を出射する第１モードを示している。光源ユニットＬＵは、光を出射しない非点灯状態である。第１表示パネルＰＮＬ１には、コントローラＣＮＴから映像信号が供給されず、第１液晶層３０の全域がオフ領域３０Ａとなっている。照明装置ＩＬ及び第２表示パネルＰＮＬ２は、コントローラＣＮＴによって制御される。第２表示パネルＰＮＬ２は、コントローラＣＮＴからの映像信号に基づいて制御され、照明装置ＩＬからの照明光を選択的に透過することで、ｓ偏光である表示光Ｄ２１を出射する。
このような第１モードでは、表示光Ｄ２１は、その偏光状態を維持して第１表示パネルＰＮＬ１を透過する。したがって、ユーザは、観察位置ＯＶから表示装置ＤＳＰを観察した場合に、第１表示パネルＰＮＬ１を介して、第２表示パネルＰＮＬ２に表示された表示画像を観察することができる。

図１３Ｂは、第１表示パネルＰＮＬ１のみが表示光Ｄ１１を出射する第２モードを示している。照明装置ＩＬは、照明光を出射しない非点灯状態である。第２表示パネルＰＮＬ２には、コントローラＣＮＴから映像信号が供給されない。光源ユニットＬＵ及び第１表示パネルＰＮＬ１は、コントローラＣＮＴによって制御される。第１表示パネルＰＮＬ１は、コントローラＣＮＴからの映像信号に基づいて制御され、オフ領域３０Ａにおいて光源ユニットＬＵからの光を透過し、オン領域３０Ｂにおいて光源ユニットＬＵからの光を散乱することで、表示光Ｄ１１を出射する。
このような第２モードでは、ユーザは、観察位置ＯＶから表示装置ＤＳＰを観察した場合に、第１表示パネルＰＮＬ１に表示された表示画像を観察することができる。

図１３Ｃは、第１表示パネルＰＮＬ１が表示光Ｄ１１を出射するとともに、第２表示パネルＰＮＬ２が表示光Ｄ２１及びＤ２２を出射する第３モードを示している。光源ユニットＬＵ及び第１表示パネルＰＮＬ１は、コントローラＣＮＴによって制御される。また、照明装置ＩＬ及び第２表示パネルＰＮＬ２は、コントローラＣＮＴによって制御される。第１表示パネルＰＮＬ１は、第２モードと同様に、オフ領域３０Ａにおいて光源ユニットＬＵからの光を透過し、オン領域３０Ｂにおいて光源ユニットＬＵからの光を散乱することで、表示光Ｄ１１を出射する。第２表示パネルＰＮＬ２は、第１モードと同様に、照明装置ＩＬからの照明光を選択的に透過することで、ｓ偏光である表示光Ｄ２１及びＤ２２を出射する。
表示光Ｄ２１は、その偏光状態を維持して第１表示パネルＰＮＬ１のオフ領域３０Ａを散乱されることなく透過する。表示光Ｄ２２は、その偏光状態を維持して第１表示パネルＰＮＬ１のオン領域３０Ｂを散乱されることなく透過する。つまり、第１表示パネルＰＮＬ１において、オン領域３０Ｂでは、表示光Ｄ１１が出射されるとともに表示光Ｄ２２も出射される。
このような第３モードでは、ユーザは、観察位置ＯＶから表示装置ＤＳＰを観察した場合に、第１表示パネルＰＮＬ１に表示された表示画像を観察することができ、しかも、第１表示パネルＰＮＬ１を介して、第２表示パネルＰＮＬ２に表示された表示画像を観察することができる。

以上の本実施形態によれば、第１表示パネルＰＮＬ１に含まれる筋状のポリマー３１の延出方向ＥＤは、第１表示パネルＰＮＬ１の第１主面Ｍ１から入射する直線偏光の振動方向と直交している。この直線偏光は、第１表示パネルＰＮＬ１において第１液晶層３０の印加電圧の大きさにかかわらず、第１液晶層３０でほとんど散乱されることなく、その偏光状態を維持して第１表示パネルＰＮＬ１の第２主面Ｍ２を透過する。つまり、第１表示パネルＰＮＬ１の背面側に位置する第２表示パネルＰＮＬ２からの表示光の不所望な散乱を抑制することができる。したがって、表示品位の低下を抑制することができる。このような表示装置ＤＳＰにおいて、第１表示パネルＰＮＬ１を介して第２表示パネルＰＮＬ２を観察した際には、第２表示パネルＰＮＬ２の表示画像がクリアに視認される。

次に、他の構成例について説明する。
図１４は、本実施形態における表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す斜視図である。図１４に示した構成例は、図１に示した構成例と比較して、第１表示パネルＰＮＬ１の観察位置ＯＶ側に位相差板ＲＴが配置された点で相違している。第１表示パネルＰＮＬ１は、偏光板ＰＬと位相差板ＲＴとの間に位置している。位相差板ＲＴは、所定の波長（例えばλ＝５５０ｎｍ）の透過光にλ／４の位相差を付与する。位相差板ＲＴの遅相軸Ｄと、偏光板ＰＬの透過軸ＴＡとのなす角度は、Ｘ－Ｙ平面において４５°である。このため、第１表示パネルＰＮＬ１を透過した直線偏光（ｓ偏光）は、位相差板ＲＴを透過したのちに、円偏光に変換される。
このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。加えて、ユーザが観察位置ＯＶにおいて偏光サングラスを着用して表示装置ＤＳＰを観察した際に、第１表示パネルＰＮＬ１の表示画像及び第２表示パネルＰＮＬ２の表示画像の双方を視認することができる。
また、上記位相差板の他に視野角補償フィルムを追加することにより、斜めからパネルに入射する光に対して画質の改善ができる。この視野角補償フィルムは、上記位相差板を配置することなく単体で用いても良い。

図１５は、本実施形態における表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す斜視図である。図１５に示した構成例は、図１に示した構成例と比較して、第１表示パネルＰＮＬ１が垂直配向型のＰＤＬＣを用いた液晶表示パネルである点で相違している。
第１表示パネルＰＮＬ１は、図６を参照して説明したのと同様の断面構造を有している。但し、配向膜１４及び２２は、垂直配向膜である。このような第１表示パネルＰＮＬ１では、オフ領域３０Ａにおいてポリマー３１及び液晶分子３２は、いずれも第３方向Ｚに沿って配向しており、それぞれの光軸Ａｘ１及び光軸Ａｘ２は第３方向Ｚに平行である。オン領域３０Ｂにおいては、液晶分子３２の配向方向のみが変化し、光軸Ａｘ２は第１方向Ｘに平行である。このようなオン領域３０Ｂでの液晶分子３２の配向方向は、例えば以下のような手法で制御可能である。
一例では、画素電極１３と共通電極２１との間に形成される電界には、第３方向Ｚに対して傾斜した傾斜電界が含まれる。このような傾斜電界は、例えば、突起を設けたり、画素電極１３及び共通電極２１にスリットを設けたりすることで形成可能である。液晶分子３２は、傾斜電界により、Ｘ－Ｙ平面において第１方向Ｘに配向される。
また他の例では、垂直配向膜である配向膜１４及び２２に予めラビング処理などを施すことにより、配向膜１４及び２２の近傍に位置する液晶分子３２は、プレチルト配向する。このような液晶分子３２のプレチルトと、画素電極１３及び共通電極２１の間に形成される電界との相互作用により、液晶分子３２は、第１方向Ｘに配向される。

発光素子ＬＳからオフ領域３０Ａに到達した光は、散乱されることなく第１表示パネルＰＮＬ１を第２方向Ｙに沿って伝播する。また、オフ領域３０Ａでは、第２表示パネルＰＮＬ２からの表示光（ｓ偏光）Ｄ２１は、ポリマー３１及び液晶分子３２のいずれの異常光屈折率の影響も受けず、散乱されることなく偏光状態を維持して第１表示パネルＰＮＬ１を透過する。
発光素子ＬＳからオン領域３０Ｂに到達した光は、散乱され、第１表示パネルＰＮＬ１から出射される。また、オン領域３０Ｂでは、オフ領域３０Ａと同様に、第２表示パネルＰＮＬ２からの表示光（ｓ偏光）Ｄ２２は、散乱されることなく偏光状態を維持して第１表示パネルＰＮＬ１を透過する。
このような構成例においても、上記の構成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、表示品位の低下を抑制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、この発明は、上記各実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

ＤＳＰ…表示装置 ＰＮＬ１…第１表示パネル ＰＮＬ２…第２表示パネル
ＰＬ…偏光板 ＬＵ…光源ユニット ＩＬ…照明装置
ＲＴ…位相差板
ＳＵＢ１…第１基板 １３…画素電極 １４…配向膜
ＳＵＢ２…第２基板 ２１…共通電極 ２２…配向膜
３０…第１液晶層 ３１…ポリマー ３２…液晶分子

Claims (5)

1. 第１表示パネルと、
   前記第１表示パネルと対向し、直線偏光を透過する透過軸を有する偏光板と、を備え、
   前記第１表示パネルは、
   第１基板と、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に保持され、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む第１液晶層と、
   前記第１表示パネルの端部と対向した光源ユニットと、を備え、
   前記ポリマーの延出方向は、前記透過軸と直交し、
   前記端部は、前記延出方向に沿って延出している、表示装置。
2. さらに、第２表示パネルと、照明装置と、を備え、
   前記偏光板は、前記第１表示パネルと前記第２表示パネルとの間に位置し、
   前記第２表示パネルは、前記偏光板と前記照明装置との間に位置し、
   前記第２表示パネルは、
   第３基板と、前記第３基板と対向する第４基板と、前記第３基板と前記第４基板との間に保持された第２液晶層と、を備えている、請求項１に記載の表示装置。
3. さらに、コントローラを備え、
   前記コントローラは、前記第１表示パネルに第１映像信号を供給し、前記光源ユニットに光源制御信号を供給し、前記第２表示パネルに第２映像信号を供給し、前記照明装置に照明制御信号を供給する、請求項２に記載の表示装置。
4. 第１表示パネルと、
   前記第１表示パネルと対向する偏光板と、を備え、
   前記第１表示パネルは、
   第１基板と、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に保持され、筋状のポリマーと、液晶分子とを含む第１液晶層と、
   前記第１表示パネルの端部と対向した光源ユニットと、を備え、
   前記偏光板を透過した直線偏光は、前記第１表示パネルを透過し、その偏光状態は維持され、
   前記第１液晶層は、電圧が印加された第１領域と、電圧が印加されていない第２領域とを有し、
   前記直線偏光について、前記第１領域における透過率と、前記第２領域における透過率とが同等であり、
   前記光源ユニットからの出射光は、前記第１領域において散乱されて前記第１表示パネルから外部に出射され、前記第２領域を透過して前記第１表示パネルを伝播する、表示装置。
5. さらに、位相差板を備え、
   前記第１表示パネルは、前記偏光板と前記位相差板との間に位置している、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。

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