显示装置

技术领域

本发明涉及使用液晶层的显示装置。

背景技术

作为使用液晶层的显示装置，有专利文献1及专利文献2的那种观察者可将显示图像与背景重叠在一起进行识别的透明显示装置。

在专利文献1(日本特开2020-181050号公报)中，记载了为了在透明显示装置中抑制液晶层因紫外线而产生的损坏或劣化而设置覆盖液晶层的紫外线截止层。

在专利文献2(日本特开2021-092702号公报)中，记载了在透明显示装置中，通过使夹着液晶层的基板的光透射率提高来提高透明显示装置的透亮度的构造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-181050号公报

专利文献2：日本特开2021-092702号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本申请的发明人进行了观察者可将显示图像与背景重叠在一起进行识别的透明显示装置的开发。通常，透明显示装置的显示面板是无色透明的。因此，期望进一步扩展显示面板的设计性(设计的自由度)。

另外，在显示于透明显示装置的文字等图像被用白色表示的情况下，存在如下课题：在观察者隔着透明显示装置所看到的背景为白色的情况等下，图像的可视性较低。

本发明的目的在于提供使显示装置的性能提高的技术。

其它目的和新特征将通过本说明书的描述及附图加以明确。

用于解决课题的手段

如果对本申请所公开的实施方式中的有代表性的实施方式的概要进行简单说明，则如下所述。

一实施方式的显示装置具有：第一基板，具备第一前面以及处于所述第一前面的相反侧的第一背面；第二基板，具备与所述第一前面对置的第二背面以及处于所述第二背面的相反侧的第二前面；液晶层，配置于所述第一基板的所述第一前面与所述第二基板的所述第二背面之间；第一导光板，经由第一粘接层粘接固定在所述第一基板的所述第一背面上；第二导光板，经由第二粘接层粘接固定在所述第二基板的所述第二前面上；光源部，配置于与所述第二导光板的第一侧面对置的位置；以及着色膜，在所述第一基板、所述第二基板、所述液晶层、所述第一导光板及所述第二导光板的层叠方向上与所述液晶层重叠。

附图说明

图1是表示实施方式的透明显示装置的第一构成例的立体图。

图2是图1的A-A线处的剖面图。

图3是表示实施方式的透明显示装置的使用例的立体图。

图4是表示实施方式的透明显示装置的第二构成例的剖面图。

图5是表示实施方式的透明显示装置的第三构成例的剖面图。

图6是表示实施方式的透明显示装置的第四构成例的剖面图。

图7是表示实施方式的透明显示装置的第五构成例的剖面图。

图8是表示实施方式的透明显示装置的第五构成例的放大剖面图。

图9是表示实施方式的透明显示装置的第五构成例的放大剖面图。

图10是表示实施方式的透明显示装置的第六构成例的剖面图。

图11是表示实施方式的透明显示装置的变形例的使用例的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。此外，公开只不过是一个例子，本领域技术人员保持发明主旨不变地能够容易想到的适当变更当然包含在本发明的范围内。另外，附图有时为了使说明更加清楚而与实际的方式相比示意性地表示各部的宽度、厚度、形状等，但这只是一个例子，不对本发明的解释构成限定。另外，在本说明书和各图中，对于与就已经出现的图描述过的要素相同的要素，有时标注相同的或者关联的附图标记，并适当省略详细的说明。

在以下的实施方式中，作为与玻璃板组合利用的显示面板的例子，说明利用液晶分子对可见光的散射来显示图像的液晶显示装置。

另外，液晶显示装置是通过使液晶层所含的分子的取向变化来形成显示图像的装置，需要光源。在以下说明的实施方式中，光源与显示面板分开设置。因此，以下，将显示面板和向显示面板供给可见光的光源模块进行区别说明。

(实施方式)

＜第一构成例＞

对本实施方式的第一构成例的透明显示面板的特征进行说明。图1是表示本实施方式的显示装置的第一构成例的透明显示面板(透明显示装置)的立体图。在包含图1在内的以下的附图中，将沿着显示面板P1的厚度方向的方向作为Z方向进行说明，在与Z方向正交的X-Y平面中，将显示面板P1的一边的延伸方向作为X方向进行说明，将与X方向交叉的方向作为Y方向进行说明。图2是图1的A-A线处的剖面图。在图2中，为了容易理解光的传播的情况，省略了一部分阴影线的图示。

如图1所示，本实施方式的显示面板P1具有基板(阵列基板)10、基板(对置基板)20、导光板(第一导光板、第一玻璃罩)30、导光板(第二导光板、第二玻璃罩)40、光源部50及驱动电路70。

在构成为显示装置的情况下，除了图1所示的显示面板P1所具备的各部分以外，有时还包含例如控制电路、与显示面板P1连接的柔性基板或者壳体等。在图1中，显示面板P1以外的部分省略了图示。

显示面板P1具有根据从外部供给的输入信号形成图像的显示区域DA。另外，显示面板P1具有在俯视时将显示区域DA的周围包围的周边区域。此外，图1所示的显示面板P1的显示区域DA为四边形，但显示区域也可以是多边形或圆形等四边形以外的形状。显示区域DA是在对显示面进行观察的俯视时显示面板P1显示图像的有效区域。基板10、基板20、导光板30及导光板40在俯视时分别处于与显示区域DA重叠的位置。

在图1所示的例子中，驱动电路70搭载在基板10上。另外，光源部50与导光板40的侧面相接触地设置，但只要是能够将从光源部50射出的光从导光板40的侧面向导光板40内导入的构造即可，光源部50的搭载部位不限于此。例如，光源部50也可以搭载在基板10上。光源部50具备例如多个发光二极管元件。

首先，在图2所示的显示面板P1中，对从光源部50出射的光的光路进行说明。如图2所示，光源部50具备由多个发光二极管元件构成的光源50a和透镜50b。显示面板P1具有以隔着液晶层LQL对置的方式贴合的基板10及基板20。基板10和基板20在显示面板P1的厚度方向即Z方向上排列。换句话说，基板10和基板20在显示面板P1的厚度方向(Z方向)上相互对置。基板10具有与液晶层LQL(及基板20)对置的前面(主面、面)。另外，基板20具有与基板10的前面(及液晶层LQL)对置的背面(主面、面)。

基板10是作为开关元件(有源元件)的多个晶体管(晶体管元件)被配置成阵列状的阵列基板。该晶体管是例如TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)。另外，基板20是相对于作为阵列基板的基板10而设于显示面侧的基板。基板20是与阵列基板对置配置的基板的意思，可以改称为对置基板。

包含液晶LQ的液晶层LQL处于基板10的前面与基板20的背面之间。液晶层LQL是光学调制元件。显示面板P1具备如下功能：通过经由上述的开关元件对形成于液晶层LQL的周边的电场的状态进行控制，对通过该处的光进行调制。处于基板10及基板20的显示区域DA在俯视时与液晶层LQL重叠。

另外，基板10和基板20经由密封部(密封材料)SLM粘接。如图2所示，密封部SLM以在俯视时包围显示区域DA的周围的方式配置。也就是说，在密封部SLM的内侧存在液晶层LQL。密封部SLM起到将液晶封闭在基板10与基板20之间的作为密封件的作用。另外，密封部SLM起到将基板10与基板20粘接的作为粘接材料的作用。

基板10的背面经由粘接层31粘接固定有导光板30。另外，基板20的前面经由粘接层41粘接固定于导光板40。导光板30具备与基板10的背面对置的前面以及前面的相反侧的背面。导光板30经由粘接层31粘接固定于基板10。至少在显示区域DA中，导光板30与基板10之间的间隙被粘接层31填塞。在图2所示的例子中，导光板30的整个前面粘接有粘接层31。

此处虽未图示，但也可以在粘接层41与导光板40之间形成保护膜。另外，也可以在粘接层41与导光板40之间形成低折射率层。即，在导光板40的背面与保护膜的前面之间的一部分区域，也可以夹设低折射率层(透明层)。保护膜由能够使可见光透射的透明的材料构成。保护膜的厚度为例如1μm左右。低折射率层是与基板10、基板20、导光板30、导光板40、粘接层31及粘接层41中的任一方相比折射率均低的层。低折射率层在俯视时与显示区域DA的一部分重叠，没有覆盖整个显示区域DA。

导光板40具备与基板20的前面对置的背面以及背面的相反侧的前面。另外，导光板40具备与光源部50对置的侧面和位于该侧面的相反侧的侧面。这些侧面分别是在导光板40的背面与前面之间将导光板40的背面与前面相连的面。这些侧面分别是沿着与导光板40的背面及前面分别垂直的方向(Z方向)的面。导光板40经由粘接层41粘接固定于基板20。至少在显示区域DA的一部分，导光板40与基板20之间的间隙被粘接层41填塞。即，导光板40经由粘接层41粘贴于基板20。

粘接层31及粘接层41分别由能够使可见光透射的透明的树脂材料构成。作为可见光透射性的粘接层31及粘接层41的例子，能够例示出形成为片状的被称为OCA(OpticalClear Adhesive)的透明粘接片或者使液体状的透明粘接剂固化而使用的OCR(OpticalClear Resin)等。

在图2所示的显示面板P1的情况下，为了确保前面及背面的可见光透射性，具备在不与显示区域DA重叠的位置配置光源部50的构造。另外，显示面板P1具备通过利用导光板30、导光板40、基板10及基板20与周围的空气层的折射率差使光源光L1反射而将光送向导光板40的侧面中的与光源部50对置的侧面的相反侧的侧面侧的机构。光源光L1是从光源部50照射的光。在包含导光板40的侧面中的与光源部50侧相反的一侧的侧面的显示面板P1的侧面、即包含基板10、基板20、导光板30、导光板40、粘接层31、粘接层41及密封部SLM的层叠体的侧面，以镜面与该侧面对置的方式粘贴有反射镜(反射带)43。

从光源部50出射的光源光L1在导光板30的背面及导光板40的前面反射，并且向远离光源部50侧的导光板40的侧面的方向传播。之后，由反射镜43反射的光源光L1在导光板30的背面及导光板40的前面反射并且向相反侧(包含光源部50侧的导光板40的侧面的显示面板P1的侧面侧)传播。

液晶LQ是高分子分散型液晶(PDLC：Polymer Dispersed Liquid Crystal)，包含液晶性聚合物和液晶分子。液晶性聚合物的取向方向无论有无电场都几乎不变化。另一方面，液晶分子的取向方向在对液晶LQ施加了的阈值以上的较高的电压的状态下根据电场而变化。在未对液晶LQ施加电压的状态下，液晶性聚合物及液晶分子各自的光轴相互平行，入射到液晶层LQL的光源光L1在液晶层LQL内几乎不散射地透射(透明状态)。在对液晶LQ施加了电压的状态下，液晶性聚合物及液晶分子各自的光轴相互交叉，入射到液晶LQ的光源光L1在液晶层LQL内散射(散射状态)。

在此，作为本实施方式的主要特征之一，显示面板P1具备在俯视时与显示区域DA的一部分或者整体重叠的着色膜1。在本构成例中，着色膜1以覆盖导光板40的前面的方式与导光板40的前面相接触。换句话说，着色膜1位于导光板40的前面侧。着色膜1由可通过粘贴或涂布而形成在导光板40的前面上的彩色抗蚀剂或者可通过粘贴而形成在导光板40的前面上的彩色膜构成。就着色膜1而言，在基板10、20、液晶层LQL、导光板30、40、粘接层31及41相互重叠的方向(Z方向、层叠方向)上，着色膜1与基板10、20、液晶层LQL、导光板30、40、粘接层31及41重叠。

着色膜1由仅使特定范围的波长的光透射的材料构成。换句话说，着色膜1由其它特定范围的波长的光难以透射的材料构成。即，着色膜1是滤色器这样的部件。就着色膜1的颜色而言，只要使着色膜1具有透光性即可，可以是任何颜色，但期望是与显示于显示面板P1的图像所包含的颜色不同的颜色。而且，也是为了简化制造工艺，优选地，着色膜1的颜色是仅使用单色/一色的颜色。例如，在显示面板P1是显示白色文字的面板的情况下，着色膜1的颜色是白色以外的颜色。由此，能够防止显示于显示面板P1的图像的可视性降低。

显示面板P1通过控制光源光L1的传播路径中的液晶LQ的取向来控制透明状态和散射状态。在散射状态下，光源光L1被液晶LQ作为放出光L2从导光板40的前面侧及导光板30的背面侧出射到显示面板P1的外部。放出光L2及背景光L3被处于例如导光板40的前面侧的观察者看到。观察者能够将放出光L2和背景光L3组合起来进行识别。这样，使用透明显示面板的观察者能够将显示图像和背景重叠起来进行识别。

着色膜1是被着色为规定的颜色并且具有透光性的膜。因而，放出光L2及背景光L3透过着色膜1而被观察者看到。因此，观察者隔着显示面板P1看到被着色膜1着色的背景。这在显示面板P1未动作时等未向显示面板P1显示图像的情况下也相同。

＜第二构成例＞

图4示出了本实施方式的第二构成例的透明显示面板的剖面图。在图2中，记载了着色膜1位于导光板40的前面上的构造，但如图4所示，着色膜1也可以配置于导光板40与粘接层41之间。

＜第三构成例＞

图5示出了本实施方式的第三构成例的透明显示面板的剖面图。如图5所示，着色膜1也可以以与导光板30的背面相接触的方式配置。也就是说，在此，着色膜1位于导光板30的背面侧。

＜第四构成例＞

图6示出了本实施方式的第四构成例的透明显示面板的剖面图。如图6所示，着色膜1也可以配置于粘接层31与导光板30之间。

＜第五构成例＞

图7示出了本实施方式的第五构成例的透明显示面板的剖面图。如图7所示，着色膜1也可以配置于基板20与液晶LQ之间。图8及图9分别示出了该情况下的具体例子的剖面图。图8及图9分别是表示其它例子的剖面图。

虽然在图2、图4～图7中省略了图示，但如图8所示，在液晶LQ(未图示)与基板20之间，从液晶LQ侧按顺序依次配置有配光膜60、保护膜61、电极膜62及遮光层BM。配光膜60、保护膜61、电极膜62均由透光性材料构成。如专利文献2所记载，遮光层BM以与设于基板10(TFT基板)的、与未图示的TFT连接的配线以及TFT重叠的方式设置，为了取出放出光L2(图2)而具有多个开口部。在图8所示的例子中，在遮光层BM与基板20之间配置有着色膜1。另外，在遮光层BM的多个开口部成为着色膜1与电极膜62相接触的配置。虽然图8及图9未示出，但在配光膜60的背面侧(下侧)经由液晶LQ(液晶层LQL)配置有基板10。

配光膜60具有对在显示面板P1内传导的光源光L1(参照图2)进行配光的作用。配光膜60是具有与X-Y平面大致平行的取向限制力的水平取向膜。保护膜61是例如硅氮化物等透明的无机绝缘膜。电极膜62是由例如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)等构成的透明电极。遮光层BM由黑色的树脂等光吸收率高的材料形成。

在图9所示的例子中，在配光膜60与电极膜62之间配置有着色膜1。在此，在图9所示的例子中，着色膜1具有图8所示的保护膜61的作用。即，也可以设置着色膜1来代替保护膜61。在遮光层BM的多个开口部，成为基板20的背面与电极膜62相接触的配置，基板20、电极膜62、着色膜1及取向膜60层叠。

＜第六构成例＞

图10示出了本实施方式的第六构成例的透明显示面板的剖面图。如图6所示，着色膜1也可以配置于基板20与粘接层41之间。

＜本实施方式的效果＞

图3的立体图示出了本实施方式的透明显示装置的使用例。如图3所示，显示面板P1被基座BS支承，相对于配置该显示面板P1的面(地面、水平面)是直立的。也就是说，显示面板P1的显示区域DA的面(显示面)向着横向(水平方向、前方及后方)。光源部50位于基座BS内，光源部50将光源光从下侧向显示区域DA传导。通过在使液晶显示的状态下这样传导光源光，使光散射，分别向前方及后方显示图像。在图3中，作为例子，在显示面板P1上显示了“Yes”这个文字。该文字例如用白色显示。显示面板P1是透明显示装置，因此来自显示面板P1的背景侧的光透射而到达观察者。即，观察者不仅能够看到显示于显示面板P1的图像，还能够隔着显示面板P1看到位于对面的一侧的背景。显示于显示面板P1的图像不但能够从前方看到，还能够从后方看到。

在本实施方式中，设有与显示面板P1重叠的着色膜1。由此，背景光L3(参照图2)被着色。因此，无论是在显示图像时，还是在不显示图像时(例如电源未接通的关闭状态)，隔着显示面板P1看到的背景都是着色的。因而，能够扩展显示面板P1的设计性(设计的自由度)。

在图3中，如标注阴影线表示的那样，显示面板P1的显示面整体被着色膜1着色。不过，被着色膜1着色的区域也可以是显示面板P1的显示面的一部分。例如，被着色膜1着色的区域也可以示出插图或文字等。另外，也可以通过排列相互不同颜色的多个着色膜1而示出由多个颜色构成的插图等。

另外，在用白色对显示于透明显示装置的文字等图像进行表示的情况下，若透明显示装置的显示面板为无色透明，观察者隔着显示面板看到的背景为白色，则存在图像的可视性变低的课题。例如，在显示面板中显示白色的文字，观察者隔着显示面板看到的背景为白色的情况下，该文字难以被观察者看见。此处所说的背景是例如桌子、墙壁、文件或衣服等。

相对于此，在本实施方式中，通过设置着色膜1，对观察者透过显示面板P1观察的背景光L3进行着色。由此，观察者能够容易地区别例如白色的显示图像(例如文字)与被着色的背景，能够提高图像的可视性。

上述的效果在使用图1～图10说明的构成例1～6中均可获得。即，无论在构成显示面板P1的层叠构造中的哪个位置设置着色膜1，都可获得上述效果。

＜变形例＞

在图3中，作为例子，示出了将文字向着显示面板P1的一个方向(例如前方)示出的情况。也就是说，在观察者从相反方向(例如后方)观察显示面板P1的情况下，文字变为左右反转的状态，因此难以读出。

在此，图11示出了作为本变形例的透明显示装置的显示面板P1的立体图。在本变形例中，将显示面板P1的显示区域分为区域1A及区域1B，在区域1A中朝向前方显示文字，在区域1B中朝向后方显示文字。也就是说，在显示面板P1上，同时显示未反转的文字和反转的文字。换句话说，在与排列配置的多个着色膜中的一方重叠的位置显示规定的文字，在与排列配置的多个着色膜中的另一方重叠的位置显示左右反转的文字。由此，能够向隔着显示面板P1面对面的多名(例如2名)观察者分别显示未反转的文字。也就是说，通过让一方的观察者观察区域1A的文字(图像)，让与该观察者相对的另一方的观察者观察区域1B的文字(图像)，所有的观察者都能够看到未反转的文字。

在图11中，在区域1A及区域1B分别显示了相同的文字列，但区域1A及区域1B分别显示的文字也可以相互不同。例如，也可以在区域1A中用特定的语言显示文字列，在区域1B中显示对该文字列进行翻译的文字列。

在此，在本变形例中，在区域1A及区域1B分别设有相互不同颜色的着色膜。这些着色膜彼此在Z方向上相互不重叠，在X方向或者Y方向上相互邻接或者分离。即，着色膜从基板10、20、液晶层LQL、导光板30、40、粘接层31及41(参照图1)相互重叠的方向(Z方向、层叠方向)观察排列设置有多个，多个着色膜分别具有相互不同的颜色。不过，虽未图示，但这些着色膜彼此也可以在Z方向上使相互的一部分彼此重叠。区域1A及区域1B分别设置的着色膜可以配置在使用图1～图10说明的构造例的任何位置，也可以配置在相互不同的构造例的位置。

这样，通过利用相互不同颜色的着色膜分别对区域1A及区域1B进行颜色区分，能够容易知道隔着显示面板P1面对面的多名(例如2名)观察者分别应注视显示面板P1的哪个位置。

以上，对实施方式及代表性的变形例进行了说明，但上述的技术能够应用于例示的变形例以外的各种变形例。例如，也可以将上述的变形例彼此组合。

上述各构成例中虽未记载，但着色膜1也可以形成在基板10与液晶LQ之间或者基板10与基板10之下的粘接层31之间。

在本发明的思想范畴中，本领域技术人员能够想到各种变更例及修正例，这些变更例及修正例也被理解为属于本发明的范围。例如，本领域技术人员对前述各实施方式适当进行构成要素的追加、删除或设计变更而得的技术方案、或者进行工序的追加、省略或条件变更而得的技术方案，只要具备本发明的主旨，就包含于本发明的范围。

工业实用性

本发明能够用于显示装置、组装有显示装置的电子设备。

附图标记说明

1着色膜

1A、1B区域

10、20基板

30、40导光板

31、41粘接层

43反射镜

50光源部

50a光源

50b透镜

60配光膜

61保护膜

62电极膜

70驱动电路

BM遮光层

BS基座

DA显示区域

L1光源光

L2放出光

L3背景光

LQ液晶

LQL液晶层

P1显示面板

SLM密封部