專利名稱：視角控制元件和使用了該元件的影像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及將影像顯示裝置切換為寬視角模式和窄視角模式的視角控制元件和使用了該元件的可控制視角的影像顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為顯示器，迄今廣泛使用了液晶顯示裝置，液晶顯示裝置的特征是薄型、質(zhì)輕、功耗低，從而不僅在便攜式用途方面，而且在各種領域均在快速普及之中。
特別是，在移動電話用途方面，除了更加薄型、質(zhì)輕、功耗低之外，由于高精細化技術(shù)的進步，在移動電話中安裝了可視性非常優(yōu)越的液晶顯示裝置，從而火爆地得到普及。
另外，特別是在車輛導行系統(tǒng)、筆記本PC、監(jiān)視器和液晶電視等預計有被多個觀察者觀察的場景的領域中，隨著擴展視角膜的發(fā)展并且利用了垂直取向模式及IPS(面內(nèi)開關)取向模式的寬視角化技術(shù)取得進步，在最近，大屏幕液晶電視開始快速地得到普及。
除了利用上述那樣的寬視角化技術(shù)使液晶顯示裝置的圖像可被多人觀察的優(yōu)點外，由于最近IT技術(shù)的進展，在各種公共事務的狀況中，為了能夠取得并顯示各種信息，其他的觀察者看到了主要由液晶顯示裝置構(gòu)成的影像顯示裝置的圖像信息，涉及圖像的個人私密性的保護非常成問題，當務之急是要采取措施。
以下，說明現(xiàn)有的液晶顯示裝置。一般來說，液晶顯示裝置由相向的一對透明電極基板構(gòu)成，像素電極被設置成矩陣狀，另外，設置了對液晶施加電壓的選擇像素電極的開關裝置即薄膜晶體管等的有源元件。
另外，在一對透明電極基板的間隙中形成液晶層。作為液晶層取向模式，迄今一直在采用扭曲向列取向模式(以下，稱為TN)及超扭曲向列取向模式(以下，稱為STN)。此外，在最近具有非常寬的視角特性的液晶顯示裝置中，常用垂直取向取向模式(以下，稱為VA)及IPS(以下，稱為IPS)。
可是，在上述那樣的液晶顯示裝置，特別是在視角非常寬的VA模式及IPS模式的液晶顯示裝置中，如圖11所示，由于視角范圍非常寬，還由于從位于液晶顯示面的正面的主觀察者A以外的第三者B也可看到圖像，所以適合于多人的觀察。
可是，對于主觀察者A來說，即使在沒有向第三者B明示圖像信息的情況下，也由于液晶顯示裝置的視角寬，仍會發(fā)生主觀察者A的信息向第三者B泄漏的問題。因此，為了僅僅向主觀察者A提供所希望的圖像信息，而防止向第三者B的信息的泄漏，必須故意地收窄視角范圍。
上述那樣的供多人觀察圖像用的寬視角模式和以保護私密性為目的的視角窄的窄視角模式必須根據(jù)液晶顯示裝置的用戶的需要而分開使用，同時謀求用同一顯示器切換寬視角模式與窄視角模式。
鑒于上述那樣的問題，在日本國公開特許公報“特開平9-105907號公報(
公開日1997年4月22日)”中公布了可用同一液晶顯示裝置切換寬視角模式與窄視角模式的視角控制型液晶顯示裝置的技術(shù)。
以下，簡單地說明該文獻中所述的技術(shù)。
在圖12、圖13中示出了該視角控制型液晶顯示裝置的示意圖。在這些圖中，配置了顯示觀察者所希望的圖像信息的影像顯示裝置13。影像顯示裝置13由配置成矩陣狀的眾多像素構(gòu)成，各個像素可獨自調(diào)制控制來自配置在影像顯示裝置13背面的背光源單元11的光。
在影像顯示裝置13與背光源單元11的間隙中，配置了控制視角用的光學元件90。該光學元件90由相向的一對透明電極基板構(gòu)成，在其間隙中充填了高分子分散型液晶，具有利用電信號使來自背光源11的光分散和透射的性質(zhì)，其散射程度受施加于光學元件90的一對透明電極上的電壓控制。
另外，背光源單元11的結(jié)構(gòu)為通過控制施加于構(gòu)成其一部分的冷陰極管上的電壓，可任意地設定背光源單元11的亮度。
首先，用圖12說明低視角模式。此時，由于向背光源單元11的供電減少，減弱了背光源單元11的亮度，同時使對光學元件90的驅(qū)動電壓成為規(guī)定值，形成高分子分散型液晶的完全沒有分散性的狀態(tài)。
在這種情況下，如該圖所示，來自背光源單元11的光原樣透過光學元件90，不因光學元件90而改變其透射光的分散性，同時有圖中θn的擴展，并透過影像顯示裝置13。也就是說，視角控制型液晶顯示裝置的窄視角特性形成了與影像顯示裝置13的視角特性大致相等的視角。
在視角控制型液晶顯示裝置的前方，在防止向其他觀察者泄漏圖像信息的情況下，由于在該液晶顯示裝置中沒有寬視角特性的要求，所以通過采用該窄視角模式，可滿足上述要求。
接著，用圖13說明寬視角模式。
在寬視角模式的情況下，由于向背光源單元11的供電量增大，增強了背光源單元11的亮度，同時由于將對光學元件90的驅(qū)動電壓設定得比上述規(guī)定值低，提高了高分子分散型液晶的光散射性。
在這種情況下，如該圖所示，來自背光源單元11的光被光學元件90的高分子分散型液晶散射，以圖中θn的擴展透過影像顯示裝置13。也就是說，由于來自背光源11的光的漫射性因光學元件90而更加增強了的光來到影像顯示裝置13，所以視角控制型液晶顯示裝置的視角特性比起影像顯示裝置13所具有的視角特性具有大角度的視角特性。
在液晶顯示裝置的前方，在被多個觀察者觀察的情況下，由于作為液晶顯示裝置要求寬視角特性，所以可采用該模式。
這樣一來，作為視角控制用的元件，由于使用了高分子分散型液晶的光學元件90的光分散性受驅(qū)動電壓控制，可切換窄視角模式與寬視角模式。
在上述文獻所述的技術(shù)中，在整個顯示區(qū)形成高分子分散型液晶，采用了隨著所施加的電壓對光散射性的調(diào)整而調(diào)整視角的機構(gòu)。
在窄視角模式的情況下，由于通過向由高分子分散型液晶構(gòu)成的光學元件施加規(guī)定的電壓，不使來自背光源的光散射，從而不可能將影像顯示元件的視角特性原樣作為窄視角模式應用，不可能收窄影像顯示元件的視角特性。
特別是，以中型至大型尺寸的筆記本PC用途和監(jiān)視器為首，直至進入便攜式用途，現(xiàn)在，由于垂直取向模式及IPS模式等具有非常寬的視角的液晶模式是主流，所以用窄視角模式的視角與影像顯示用的液晶面板的視角特性對應的上述技術(shù)，已經(jīng)無法實現(xiàn)窄視角模式。
此外，在寬視角模式中，為了擴大視角，應用使用了高分子分散型液晶的光學元件90的光散射性。從而，為了擴大視角，越增加光散射性，視角就越增加，由于增大了來自背光源單元的光被光學元件反射的反射率，所以存在透射率減少、顯示用液晶面板的亮度降低、圖像品質(zhì)降低之類的問題。
另外，一般來說，在觀察液晶顯示元件的顯示時，用具有寬視角特性的圖像作為通常使用的畫面，一般考慮到視情況使用窄視角模式的使用環(huán)境，因而如上所述，存在在寬視角模式時因亮度降低而圖像品質(zhì)降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可實現(xiàn)寬視角和窄視角雙方，并且可防止因?qū)捯暯菚r的影像顯示元件的亮度降低引起的圖像品質(zhì)降低的視角控制元件和使用了該元件的影像顯示裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明的視角控制元件是一種配置在光源與觀察者之間，將影像顯示裝置切換為寬視角模式與窄視角模式的視角控制元件，其特征在于包括與一個像素相向，具有某種透射率T1的第1區(qū)和可切換為某種透射率T2與比T1和T2小的某種透射率T3的第2區(qū)。
按照上述結(jié)構(gòu)，如果在第2區(qū)將透射率形成為T2，則與某圖像對應的光(從某像素發(fā)出的光束)透過第1區(qū)和第2區(qū)，進行寬視角顯示。
如果在第2區(qū)將透射率形成為T3，則上述光以與在第2區(qū)將透射率形成為T2時相同的亮度透過第1區(qū)，而在第2區(qū)在減少了某種程度亮度的狀態(tài)下透過(也包含完全遮斷的情況)。于是，處于與看到通過了第1區(qū)的光的位置偏離的位置的觀察者無法看到該圖像(完全遮斷了的情形)，或者即使看到，也形成暗的顯示，從而難以判別圖像。這樣做可進行窄視角顯示。
即，在窄視角時以影像顯示元件原來的亮度和接近于這種亮度的亮度進行顯示，在寬視角時因漫射等而形不成寬視角；在寬視角時以影像顯示元件原來的亮度和接近于這種亮度的亮度進行顯示，在窄視角時因透射量受到抑制而形成窄視角。因此，在寬視角時能夠以影像顯示元件原來的亮度和接近于這種亮度的亮度進行顯示，能夠防止寬視角時影像顯示元件的亮度降低。所以，收到了可實現(xiàn)寬視角和窄視角雙方，并且可防止因?qū)捯暯菚r的影像顯示元件的亮度降低引起的圖像品質(zhì)降低的效果。
另外，本發(fā)明的視角控制元件除了上述結(jié)構(gòu)外，其特征還在于T1與T2互相相等。
按照上述結(jié)構(gòu)，T1與T2互相相等。因此，除了上述結(jié)構(gòu)造成的效果外，還收到了寬視角時的顯示變得均勻的效果。
另外，本發(fā)明的視角控制元件除了上述結(jié)構(gòu)外，其特征還在于上述第2區(qū)因光吸收而表現(xiàn)出透射率T3。
按照上述結(jié)構(gòu)，上述第2區(qū)因光吸收而表現(xiàn)出透射率T3。因此，除了上述結(jié)構(gòu)造成的效果外，還收到了可用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)視角控制元件的效果。
另外，本發(fā)明的視角控制元件除了上述結(jié)構(gòu)外，其特征還在于上述第2區(qū)是含有二色性色素的賓-主型液晶。
按照上述結(jié)構(gòu)，上述第2區(qū)是含有二色性色素的賓-主型液晶。因此，除了上述結(jié)構(gòu)造成的效果外，還收到了可用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)視角控制元件的效果。
另外，本發(fā)明的視角控制元件除了上述結(jié)構(gòu)外，其特征還在于上述第2區(qū)因光散射而表現(xiàn)出透射率T3。
按照上述結(jié)構(gòu)，上述第2區(qū)因光散射而表現(xiàn)出透射率T3。因此，除了上述結(jié)構(gòu)造成的效果外，還收到了可用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)視角控制元件的效果。
另外，本發(fā)明的視角控制元件除了上述結(jié)構(gòu)外，其特征還在于上述第2區(qū)是高分子分散型液晶。
按照上述結(jié)構(gòu)，上述第2區(qū)是高分子分散型液晶。因此，無需偏振片。所以，除了上述結(jié)構(gòu)造成的效果外，還收到了可用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)視角控制元件的效果。
另外，本發(fā)明的視角控制元件除了上述結(jié)構(gòu)外，其特征還在于在與一個像素相向的部位存在多個第1區(qū)，以致該多個上述第1區(qū)的每一個決定視角，該多個上述第1區(qū)的每1個像素的總面積決定亮度。
按照上述結(jié)構(gòu)，在與一個像素相向的部位存在多個第1區(qū)，以致該多個上述第1區(qū)的每一個決定視角，該多個上述第1區(qū)的每1個像素的總面積決定亮度。
例如，對一個像素來說，當?shù)?區(qū)以條形被配置成多條時，通過使這些條逐一變窄，可實現(xiàn)窄視角。如果僅僅是1條，在進行窄視角化時，因透射面積變小，無論如何畫面也會變暗(亮度變小)，但如果是多條，由于透射面積由總體決定，所以可增加透射面積，可防止畫面不得已而變暗。
因此，除了上述結(jié)構(gòu)造成的效果外，還收到了增大透射率的可減少范圍，并且可抑制因變暗造成的圖像品質(zhì)降低的效果。
另外，本發(fā)明的視角控制元件除了上述結(jié)構(gòu)外，其特征還在于上述第1區(qū)為條形。
按照上述結(jié)構(gòu)，上述第1區(qū)為條形。因此，第1區(qū)在形成時的構(gòu)圖變得簡單。所以，除了上述結(jié)構(gòu)造成的效果外，還收到了可簡化制造工序的效果。
另外，本發(fā)明的視角控制元件除了上述結(jié)構(gòu)外，其特征還在于在與水平線平行的方向，排列上述第1區(qū)和第2區(qū)。
按照上述結(jié)構(gòu)，在與水平線平行的方向，排列上述第1區(qū)和第2區(qū)。因此，除了上述結(jié)構(gòu)造成的效果外，還收到了在左右方向可實現(xiàn)窄視角化的效果。
另外，本發(fā)明的視角控制元件除了上述結(jié)構(gòu)外，其特征還在于在與水平線平行的方向和與水平線垂直的方向，排列上述第1區(qū)和第2區(qū)。
按照上述結(jié)構(gòu)，在與水平線平行的方向和與水平線垂直的方向，排列上述第1區(qū)和第2區(qū)。
例如，第1區(qū)和第2區(qū)是鑲嵌形。
因此，除了上述結(jié)構(gòu)造成的效果外，還收到了在上下左右方向可實現(xiàn)窄視角化的效果。
另外，本發(fā)明的影像顯示裝置是一種具有寬視角模式和窄視角模式的影像顯示裝置，其特征在于利用上述任何條目中所述的視角控制元件，可切換寬視角模式與窄視角模式。
按照上述結(jié)構(gòu)，影像顯示裝置利用上述視角控制元件，可切換寬視角模式與窄視角模式。因此，在寬視角時能夠以影像顯示元件原來的亮度和接近于這種亮度的亮度進行顯示，能夠防止寬視角時影像顯示元件的亮度降低。所以，收到了可實現(xiàn)寬視角和窄視角雙方，并且可防止因?qū)捯暯菚r的影像顯示元件的亮度降低引起的圖像品質(zhì)降低的效果。
本發(fā)明的其它的目的、特征和優(yōu)點可依靠以下所示的記述而十分明白。另外，本發(fā)明的權(quán)益可在參照了附圖的下面的說明中而變得明白。


圖1是表示本發(fā)明的影像顯示裝置的一個結(jié)構(gòu)例的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的視角控制元件在窄視角時的顯示原理的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明的視角控制元件在寬視角時的顯示原理的剖面圖。
圖4是表示本發(fā)明的視角控制元件在窄視角時的顯示原理的剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明的視角控制元件在寬視角時的顯示原理的剖面圖。
圖6(a)和圖6(b)是表示本發(fā)明的視角控制元件的第1區(qū)和第2區(qū)的圖形的例子的圖，圖6(a)是平面圖，圖6(b)是剖面圖。
圖7(a)和圖7(b)是表示本發(fā)明的視角控制元件的第1區(qū)和第2區(qū)的圖形的例子的圖，圖7(a)是平面圖，圖7(b)是剖面圖。
圖8(a)和圖8(b)是表示本發(fā)明的視角控制元件的第1區(qū)和第2區(qū)的圖形的例子的圖，圖8(a)是平面圖，圖8(b)是剖面圖。
圖9(a)和圖9(b)是表示本發(fā)明的視角控制元件的第1區(qū)和第2區(qū)的圖形的例子的圖，圖9(a)是平面圖，圖9(b)是剖面圖。
圖10(a)和圖10(b)是表示本發(fā)明的視角控制元件的第1區(qū)和第2區(qū)的圖形的例子的圖，圖10(a)是平面圖，圖10(b)是剖面圖。
圖11是表示現(xiàn)有的視角控制元件的視角特性的圖。
圖12是表示現(xiàn)有的視角控制元件在窄視角時的形態(tài)的圖。
圖13是表示現(xiàn)有的視角控制元件在寬視角時的形態(tài)的圖。
具體實施例方式在本形態(tài)中，敘述使用了透射型液晶顯示裝置的例子，但除此以外，還可使用自發(fā)光元件的等離子體顯示器及EL(電致發(fā)光)顯示器等。另外，本發(fā)明還可應用于彩色顯示、黑白顯示的任何一種。
圖1是表示包括了本形態(tài)的視角控制元件的影像顯示裝置的概略的剖面圖。本形態(tài)的影像顯示裝置10包括具有視角控制功能的視角控制元件12、在視角控制元件12的背面?zhèn)?與觀察者側(cè)相反的一側(cè)，下同)所設置的影像顯示元件13、以及在比影像顯示元件13更靠背面?zhèn)扰渲玫谋彻庠磫卧?光源)11。再有，在本形態(tài)中，使用液晶顯示元件作為影像顯示元件13，但并未作特別限定，可使用任意的影像顯示元件。
視角控制元件12包括例如作為由包括了透明電極的玻璃等構(gòu)成的一對透明電極基板的上側(cè)基板21和下側(cè)基板22。這些基板在彼此相向的面上，根據(jù)需要具有經(jīng)過了取向處理的取向膜(未圖示)。
視角控制元件12在上側(cè)基板21與下側(cè)基板22的間隙內(nèi)具有使來自背光源單元11的光透過的由柱狀透光性樹脂層構(gòu)成的透光區(qū)(第1區(qū))23和吸收或散射來自背光源單元11的光(以下，稱為遮光)的遮光區(qū)(第2區(qū))24。
再有，作為柱狀透光性樹脂層的透光區(qū)23兼具使上側(cè)基板21與下側(cè)基板22的間隙保持恒定的作為襯墊的功能。
25是周邊密封材料。
影像顯示元件13包括例如作為由包括了透明電極的玻璃等構(gòu)成的一對透明電極基板的上側(cè)基板31和下側(cè)基板32。在其正面和背面中的一面上分別貼附偏振片40·33。然后，經(jīng)偏振片40，將視角控制元件12的下側(cè)基板22與影像顯示元件13的上側(cè)基板31結(jié)合在一起。
在本形態(tài)中，視角控制元件12被配置在影像顯示元件13的正面。但是，即使視角控制元件12與影像顯示元件13的前后配置反轉(zhuǎn)，也沒有什么妨礙。例如，也可從觀察者側(cè)起，按照影像顯示元件13、視角控制元件12、背光源單元11的順序配置。
作為視角控制元件12與影像顯示元件13組合的例子，可舉出(1)遮光區(qū)24由二色性色素的賓-主型液晶形成，而且，作為影像顯示元件13，使用需要偏振片的元件，例如液晶元件等的情形；(2)遮光區(qū)24由二色性色素的賓-主型液晶形成，而且，作為影像顯示元件13，使用無需偏振片的自發(fā)光元件，例如EL元件等的情形；(3)遮光區(qū)24由高分子分散型液晶形成，而且，作為影像顯示元件13，使用需要偏振片的元件，例如液晶元件等的情形；(4)遮光區(qū)24由高分子分散型液晶形成，而且，作為影像顯示元件13，使用無需偏振片的自發(fā)光元件，例如EL元件等的情形；如上述(4)那樣，在作為視角控制元件12的液晶層的遮光區(qū)24由高分子分散型液晶形成的情形，而且，作為影像顯示元件13，使用無需偏振片的自發(fā)光元件的情形中，在間隙內(nèi)無需使用偏振片40。
另外，在上述(1)至(3)的例子中，在視角控制元件12與影像顯示元件13之間需要偏振片40，但在任何情形中，其間的偏振片可以是一枚。
透光區(qū)23有某種透射率T1。遮光區(qū)24具有可根據(jù)來自觀察者的指令切換為某種透射率T2和因光吸收及光散射而比T1和T2小的某種透射率T3的性質(zhì)。再有，可使T1與T2互相相等。此時，可使寬視角時的顯示更加均勻?；蛘?，在設計時，可適當?shù)厥筎1＜T2，或者T1＞T2。T1、T2可以是100％，而T3也可以是0。如上所述，由于可進行切換，如果在整個影像顯示裝置10中看，則可切換為(1)透射率為T1的場所和為T2的場所所存在的狀態(tài)與(2)透射率為T1的場所和為T3的場所所存在的狀態(tài)。前者是寬視角模式，是通常的狀態(tài)。后者是窄視角模式，通過如此設定，在他人從斜方向看不到影像時，只有觀察者本人能夠看到鮮明的影像。
上述視角控制元件12的透光區(qū)23可能有各種圖形。首先，作為其中之一，圖6(a)是從垂直于影像顯示裝置10的顯示畫面的方向，即從觀察者一方看到的圖。即，圖6(a)與影像顯示裝置10的顯示畫面相對應，圖中，上下左右分別與影像顯示裝置10的顯示畫面的上下左右相對應。圖中，從左起，形成R(紅)、G(綠)、B(藍)的像素的縱列。圖6(b)是沿水平線剖斷影像顯示裝置10的顯示畫面的剖面。再有，這種關系示于圖7(a)至圖10(b)，其它的圖形也是共同的。
在圖6(a)·圖6(b)的例子中，對于顯示畫面的縱(上下)方向(在圖6(a)中，為上下方向)的位置相等的多個像素(未圖示)，共同的1條條形透光區(qū)23為縱向走向。而且，與各像素相向的區(qū)域被分為3個，中央部是透光區(qū)23，顯示畫面的橫(左右)方向(在圖6(a)中，為左右方向)的兩端部成為遮光區(qū)24。換言之，在各像素中，區(qū)域被分為3個，中央部與透光區(qū)23相向，顯示畫面的橫方向的兩端部與遮光區(qū)24相向。
通過使透光區(qū)23為條形，透光區(qū)23·遮光區(qū)24在形成時的構(gòu)圖變得簡單，從而相應地可簡化制造工序。
另外，由于在平行于水平線的方向排列了透光區(qū)23和遮光區(qū)24，所以在畫面的左右方向，可實現(xiàn)窄視角化。
圖7(a)·圖7(b)是在圖6(a)·圖6(b)的圖形中將透光區(qū)23的狹縫寬度收窄的圖。這樣，通過狹縫寬度的設定，任意的視角控制成為可能。
圖8(a)·圖8(b)是在圖7(a)·圖7(b)的圖形中使多個(此處，為條形的2條)透光區(qū)23與一個像素相對應。透光區(qū)23的狹縫寬度與圖7(a)·圖7(b)的相同。即，在與一個像素相向的部位，透光區(qū)23存在多個(此處，為2條)，使得多個透光區(qū)23的每一個決定視角，該多個透光區(qū)23的每個像素的總面積(此處，為2條部分的面積)決定透射率。
這樣，在狹縫寬度窄時，通過增加每個像素的狹縫條數(shù)，可增加從1個像素到達觀察者的光量，由此可不改變視角而改善亮度。再有，在本例中，透光區(qū)23雖然是條形，但通過如此增減與一個像素對應的透光區(qū)23的條數(shù)(個數(shù))來調(diào)節(jié)亮度者，例如也可以是鑲嵌形。
圖9(a)·圖9(b)與圖6(a)至圖8(b)那樣的狹縫圖形(條形)不同，是形成點狀圖形(鑲嵌形)的圖。
此時，由于在平行于水平線的方向也好在垂直于水平線的方向也好都排列了透光區(qū)23和遮光區(qū)24，所以除了顯示畫面的左右方向的控制外，上下方向的控制也成為可能。這是因為圖9(b)的剖面是在圖9(a)中進行橫剖的產(chǎn)物，但進行縱剖也可在一個像素上配置透光區(qū)23和遮光區(qū)24的緣故。
在圖9(a)·圖9(b)的例子中，圖形形狀為圓形。形狀不限于圓形，也可以是方形。圖10(a)·圖10(b)是將圖9(a)·圖9(b)的點狀圖形變更為方形的產(chǎn)物。這樣一來，除了顯示畫面的左右方向的控制外，上下方向的控制也成為可能。
接著，參照圖2和圖3，說明本形態(tài)的影像顯示裝置的顯示原理。再有，說明在本形態(tài)中，在遮光區(qū)24上用含有二色性色素的賓-主型液晶形成的賓主模式的情形。
圖2是表示在本形態(tài)的影像顯示裝置中，作為遮光區(qū)24使用了將二色性色素分散于液晶層中的賓-主模式時的窄視角模式的顯示原理的剖面放大圖?，F(xiàn)參照圖2說明顯示原理。
在遮光區(qū)24上所形成的液晶層使p型二色性色素分散于具有正的介電常數(shù)各向異性的向列液晶中，與基板平面方向平行地形成均勻取向的沿面取向。
從背光源單元11射出的光首先入射到由液晶顯示裝置構(gòu)成的影像顯示裝置13中，用在影像顯示裝置13上所形成的偏振片40變成線偏振光，入射到視角控制元件12上。在入射到視角控制元件12的由柱狀透光性樹脂層構(gòu)成的透光區(qū)23的光之中，圖中θn的角度范圍的光(a)不受遮光區(qū)24的影響而原樣射出。
另一方面，就圖中大于θn的角度范圍的光(b)而言，橫剖由柱狀透光性樹脂層3構(gòu)成的透光區(qū)23，必然入射到由分散了二色性色素的液晶層構(gòu)成的遮光區(qū)24上。此處，在遮光區(qū)24，由于混合了吸收特定的偏振方向的光的二色性色素，通過平行配置從影像顯示元件13射出的光的偏振方向與含有二色性色素的向列液晶的取向方向，大于上述角度θn的角度范圍的光被二色性色素吸收。
此外，直接入射到視角控制元件12的遮光區(qū)24的光(c)與上述情況同樣地全部被遮光區(qū)24的二色性色素吸收，而與其入射角度無關。
因此，在入射到視角控制元件12的線偏振光之中，只有入射到透光區(qū)23的達到角度θn的光(a)才透射到前方，但其它的光(b)、(c)卻不透射。
因此，可以控制入射到視角控制元件12的光的視角特性，利用視角控制元件12將視角控制到θn，可具有作為窄視角模式的功能。
圖3是表示本形態(tài)的影像顯示裝置的寬視角模式的顯示原理的放大剖面圖。現(xiàn)參照圖3說明顯示原理。
如上所述，遮光區(qū)24是分散了p型二色性色素的具有正的介電常數(shù)各向異性的向列液晶，由于當施加規(guī)定的電壓時，分子長軸方向向電場方向取向，所以這成為垂直取向狀態(tài)。因此，由于二色性色素的分子長軸方向與入射到視角控制元件12的全部光的偏振面垂直，所以不會引起二色性色素對偏振光的吸收。
所施加的上述規(guī)定電壓的通斷切換由觀察者即操作者根據(jù)要設定成寬視角模式·窄視角模式中的哪一種，通過使配備在影像顯示裝置10中的規(guī)定的開關(未圖示)通斷來進行。再有，由于其結(jié)構(gòu)可適當?shù)乩檬熘慕Y(jié)構(gòu)，故其說明從略。
因此，透光區(qū)23，當然也有遮光區(qū)24，通過施加電壓，二色性色素引起的光的吸收消失。其結(jié)果是，入射到視角控制元件12的光(a)、(b)、(c)不受視角控制元件的影響，以原樣的視角特性從視角控制元件射出，具有其視角比窄視角模式寬的作為寬視角模式的功能。
因此，本形態(tài)的視角控制元件12通過適當?shù)卦O定施加到視角控制元件12的遮光區(qū)24的電壓，可將在遮光區(qū)24上所形成的液晶層的二色性色素的狀態(tài)切換為吸收從背光源單元11入射到視角控制元件12的遮光區(qū)24的光的狀態(tài)和透過這種光的狀態(tài)。而且，利用該種切換，視角控制元件可使所射出的光的漫射狀態(tài)改變，從而可控制視角特性。
接著，參照圖4和圖5，說明本形態(tài)的影像顯示裝置的顯示原理。再有，說明在本形態(tài)中，用高分子分散型液晶形成遮光區(qū)24的情形。
圖4是表示本形態(tài)的影像顯示裝置中的窄視角模式的顯示原理的放大剖面圖?，F(xiàn)參照圖4說明顯示原理。
入射到視角控制元件12上的光作為非偏振光的漫射光，入射到視角控制元件12上。在入射到視角控制元件12的由柱狀透光性樹脂層構(gòu)成的透光區(qū)23的光之中，圖中θn的角度范圍的光(a)不受遮光區(qū)24上所形成的高分子分散型液晶的影響而原樣射出。
另一方面，就圖中θn以上的漫射性強的光(b)而言，在透過透光區(qū)23時，必然入射到由高分子分散型液晶構(gòu)成的遮光區(qū)24上。此處，由于高分子分散型液晶對入射光具有光散射性，所以大于上述角度范圍θn的角度范圍的光被高分子分散型液晶散射。其結(jié)果是，從視角控制元件12射出的光的透射率受到限制。
此外，直接入射到視角控制元件12的遮光區(qū)24的光(c)全部被高分子分散型液晶的遮光區(qū)24散射，而與其入射角度無關，從而從視角控制元件12射出的光的透射率受到限制。
因此，在入射到視角控制元件12的非偏振光的漫射光之中，只有入射到透光區(qū)23的角度范圍θn的光(a)才不受高分子分散型液晶的影響而透射到前方，但其它角度范圍的入射光(b)的透射率卻受到限制，相對地較低。另外，當然，由于直接入射到由高分子分散型液晶構(gòu)成的遮光區(qū)24的光(c)全部被散射，透射率受到限制，相對地較低。其結(jié)果是，在透過視角控制元件12的光之中，透過透光區(qū)23的角度范圍θn的光(a)起支配性作用。
因此，可以控制入射到視角控制元件12的光的視角特性，利用視角控制元件12將視角控制到θn，可具有作為窄視角模式的功能。
圖5是表示本形態(tài)的影像顯示裝置的窄視角模式的顯示原理的放大剖面圖?，F(xiàn)參照圖5說明顯示原理。
如上所述，在遮光區(qū)24上所形成的液晶層由高分子分散型液晶構(gòu)成，在未施加電壓的狀態(tài)下，對入射光具有散射性，但當施加規(guī)定的電壓時，由于分子長軸方向向電場方向均勻取向，成為垂直取向狀態(tài)。因此，由于高分子分散型液晶的分散性消失，入射到液晶層的光(b)、(c)原樣透過。
因此，透光區(qū)23，當然也有遮光區(qū)24，通過施加電壓，高分子分散型液晶引起的光的散射消失。其結(jié)果是，入射到視角控制元件12的光(a)、(b)、(c)不受視角控制元件的影響，以原樣的視角特性從視角控制元件12射出，具有其視角比窄視角模式寬的作為寬視角模式的功能。
因此，本形態(tài)的視角控制元件12通過適當?shù)卦O定施加到視角控制元件12的遮光區(qū)24的電壓，可將在遮光區(qū)24上所形成的液晶層的高分子分散型液晶的狀態(tài)切換為使從背光源單元11入射到視角控制元件12的遮光區(qū)24的光散射的狀態(tài)和透過的狀態(tài)。而且，利用該種切換，視角控制元件可使所射出的光的漫射狀態(tài)改變，從而可控制視角特性。
接著，說明在本發(fā)明的影像顯示裝置中所使用的視角控制元件12的制造方法。再有，對于圖2、圖3的結(jié)構(gòu)和圖4、圖5的結(jié)構(gòu)，這是共同的。首先，在下側(cè)基板22上，形成由ITO(銦錫氧化物)等構(gòu)成的透明電極(未圖示)。再有，為了說明的方便，以下側(cè)基板22為例進行說明，但對于上側(cè)基板21而言，也可與下側(cè)基板22同樣地制造。
透明電極可以是待構(gòu)圖的電極，在制造工序上最好采用未構(gòu)圖的整個面接觸(一整面)電極。另外，一般可采用能夠得到的鍍ITO的基板。對于形成了ITO的下側(cè)基板22，用轉(zhuǎn)涂法、層疊法等形成例如負型抗蝕劑的感光性丙烯酸系樹脂材料作為柱狀透光性樹脂層。在使用光掩模進行曝光后，通過用例如NaOH水溶液等進行顯影，再進行焙燒處理，可形成由具有襯墊功能的柱狀透光性樹脂層構(gòu)成的透光區(qū)23。透光區(qū)23由于兼具襯墊的功能，無需另外形成和散布襯墊，制造工序得到簡化。
在形成了透光區(qū)23后，在下側(cè)基板22上用印刷法涂敷由例如聚酰胺酸構(gòu)成的取向膜(未圖示)，并加以焙燒。進而，通過用例如摩擦法進行取向處理，可得到下側(cè)基板22。再有，也可根據(jù)需要，在取向膜與透明電極的間隙中形成絕緣膜。
在上側(cè)基板21和下側(cè)基板22的一方的基板上，用例如印刷法印刷周邊密封材料25，為了除去周邊密封材料25內(nèi)的溶劑成分，進行了預焙燒。
將上側(cè)基板21與下側(cè)基板22貼合后，通過從周邊密封材料25上所形成的注入口(未圖示)注入液晶材料，并封死注入口，形成由液晶層構(gòu)成的遮光區(qū)24。再有，也可以用散布方式代替該浸漬方式注入液晶材料。具體地說，也可在一方的基板上形成無注入口的周邊密封材料25，在將液晶材料滴到周邊密封圖形的框內(nèi)以后，貼合兩基板21、22，形成液晶層。經(jīng)過以上的工序，可得到視角控制元件12。
視角控制元件12由于使用在液晶顯示裝置的制造工藝中通常使用的光刻法，可形成由柱狀透光性樹脂層構(gòu)成的透光區(qū)23的圖形，所以可不必完全改變現(xiàn)有的液晶制造工藝而進行制造。具體地說，透光區(qū)23通過采用通常的光刻法，能以良好的尺寸精度形成微細的柱狀透光性樹脂層。另外，即使在要求對微細的柱狀透光性樹脂層進行構(gòu)圖時，由于無需對透明電極構(gòu)圖，所以不會發(fā)生固透明電極的斷線引起的遮光/透射的切換不良。
再有，關于柱狀透光性樹脂層的圖形，可任意地選擇條形(狹縫)圖形、矩陣(點陣)圖形、具有階梯狀開口的傾斜圖形等。此外，由于用光刻法形成，可以選擇直線的形狀，當然也可以選擇曲線形狀等任意的圖形形狀。
為了更加具體地說明本發(fā)明的視角控制元件12，現(xiàn)說明本發(fā)明的實施例。本實施例中的視角控制元件12用下述工序制造。首先，在由配備了ITO(未圖示)的玻璃構(gòu)成的基板2上，通過使基板在高溫下過熱將厚膜用負型抗蝕劑(“ASF系列”(商品名)，株式會社日立化成制)的層疊體復制到基板上。用光掩模進行曝光，使之形成視角控制元件12的所希望的柱狀透光性樹脂層圖形。這時，在曝光量為200mJ的條件下用紫外線曝光，在30℃的NaOH的2％水溶液中進行1分鐘顯影，并進行水洗，在清潔爐中在230℃下進行40分鐘焙燒，形成柱狀透光性樹脂層的膜厚為40μm、寬度為12μm的條形圖形。
接著，形成由聚酰胺酸構(gòu)成的取向膜，在清潔爐中在250℃下進行30分鐘焙燒。再有，在使用了二色性色素的賓主模式的情況下，通過摩擦等施行取向處理，使之形成沿面取向，在使用了高分子分散型液晶的情況下，不進行取向處理而得到下側(cè)基板22。與下側(cè)基板22同樣地，得到上側(cè)基板21。
框形的密封形狀使用經(jīng)過了構(gòu)圖的絲網(wǎng)板，在上側(cè)基板21形成周邊密封材料25(“XN-21S”(商品名)，株式會社三井化學制)。為了除去密封材料內(nèi)的殘留溶劑，，在清潔爐中在100℃下加熱30分鐘。將上下基板21、22貼合，在200℃下進行60分鐘焙燒。
通過在貼合了的上下基板21、22的間隙中注入液晶材料，在遮光區(qū)24形成液晶層賓-主型液晶或高分子分散型液晶。
接著，如上所述，對由所形成的視角控制元件12、顯示圖像用的影像顯示裝置13和背光源單元11構(gòu)成的影像顯示裝置的視角特性進行評價。再有，作為影像顯示裝置13，使用了VA模式的有源矩陣型液晶。再有，在本實施例中，雖然使用了透射型的液晶顯示裝置，但也可使用自發(fā)光元件的等離子體顯示器及EL顯示器等。再有，在使用自發(fā)光元件的情況下，無需使用背光源單元11。
另外，在影像顯示元件13不是自發(fā)光型的顯示元件，例如液晶顯示元件的情況下，還希望配備離開觀察者比離開上述視角控制元件12和上述影像顯示元件13遠而配置的光源。作為光源，可舉出將冷陰極熒光管等的燈配置在視角控制元件12及影像顯示裝置13的面的下方的區(qū)域光方式背光源、將燈配置在導光板的端面的邊緣光方式背光源等。
視角控制元件12配置在影像顯示元件13的觀察者側(cè)，在視角控制元件12與影像顯示元件13的間隙中配置偏振片。再有，如上所述，在視角控制元件12的液晶層由高分子分散型液晶形成的情況下，并且在作為影像顯示裝置13使用無需偏振片的自發(fā)光元件例如EL元件等的情況下，在間隙中無需使用偏振片。在影像顯示裝置13的背面，形成背光源單元11。也就是說，從背光源單元11射出的光按背光源單元、影像顯示裝置13、視角控制元件12的順序透過。
在這里，視角控制元件12的窄視角模式時的視角的設定，可由在透光區(qū)23上所形成的柱狀透光性樹脂層的膜厚D和寬度L任意地設定。也就是說，視角可按θn＝2tan-1(L/D)設定。
在本實施例中，由于在柱狀透光性樹脂層的膜厚＝40μm時，寬度為12μm，所以得到視角為33°。
在表1中示出了對影像顯示裝置13單體的視角特性和使用了視角控制元件12的情況下的寬視角時和窄視角時的視角特性進行了實際評價的結(jié)果?？芍壕邮褂昧速e主模式的情形也好，使用了高分子分散型液晶的情形也好，在寬視角時均示出了與影像顯示裝置單體的視角特性大致相同的特性，原樣保持影像顯示元件13所具有的寬視角特性。
接著，可知在窄視角時，在使用了二色性色素的賓主模式中，得到接近于在上式中所得到的視角特性的視角特性，可用視角控制元件使影像顯示元件13所具有的視角特性窄視角化。
再有，在使用了高分子分散型液晶的情況下，如與在上式中所得到的視角特性相比，實測值擴展得很寬，但這是高分子分散型液晶的向觀察者側(cè)的前方散射成分所得到的結(jié)果，通過增大高分子分散型液晶層的液晶層厚，可容易地進行調(diào)整。
表1

再有，作為上述實測到的視角的定義，對影像顯示裝置10的基板平面，以法線方向為正面亮度L(θ＝0°)時，以角度范圍θn的亮度L(θ＝n)為0.1L(θ＝0°)≤L(θ＝n)≤L(θ＝0°)的角度范圍θn定義視角。
如上所述，本發(fā)明的視角控制元件是控制影像顯示裝置所具有的視角特性的視角控制元件，在互相相向配置的一對透明電極基板的間隙中由吸收或散射來自背光源單元的光用的液晶層和作為透過來自背光源單元的光用的透射窗的折射率大致為各向同性且透光性的柱狀透光性樹脂層的2個區(qū)域形成，由此可控制影像顯示裝置的視角特性，實現(xiàn)窄視角化。
即，可將具有非常寬的視角特性的顯示用的液晶面板的視角特性設定為任意的視角的窄視角，可得到視角控制元件和使用了視角控制元件的視角控制型影像顯示裝置。
另外，在寬視角模式時，可以不引起顯示用的液晶顯示面板的亮度等的圖像品質(zhì)下降而顯示出良好的圖像，并且得到顯示窄視角模式而得到的視角控制型液晶顯示裝置。
另外，在本發(fā)明的視角控制元件中，作為吸收來自背光源單元的光用的第2區(qū)的液晶層，可像上述那樣定為含有二色性色素的賓-主型液晶，通過高效地吸收特定的視角范圍的入射光，可控制影像顯示裝置的視角特性。
另外，在本發(fā)明的視角控制元件中，作為散射來自背光源單元的光用的第2區(qū)的液晶層，可像上述那樣定為高分子分散型液晶，通過高效地吸收特定的視角范圍的入射光，可控制影像顯示裝置的視角特性。
另外，本發(fā)明的視角控制元件的液晶層由于可在電學上切換吸收或散射來自背光源單元的光的狀態(tài)與透過來自背光源單元的光的狀態(tài)，所以可在電學上切換寬視角模式與窄視角模式而進行顯示。
另外，本發(fā)明的視角控制元件所具有的在一對透明電極基板間形成的柱狀透光性樹脂層可原封不動地利用在通常的液晶顯示裝置的制造工藝中常用的光刻技術(shù)來形成。因此，無需引入任何新的工藝，可用非常簡便的工藝制造。
按照本發(fā)明的視角控制元件，由于無需特意對透明電極基板的透明電極構(gòu)圖，即使在形成微細的阻擋層圖形的情況下，也不會引起斷線缺陷等。因此，可提高制造成品率。
再有，本發(fā)明的視角控制元件可被構(gòu)成為在控制影像顯示裝置所具有的視角特性的視角控制元件中，該視角控制元件在互相相向配置的一對透明電極基板的間隙中由吸收或散射向視角控制元件的入射光用的液晶層和作為透過向視角控制元件的入射光用的透射窗、折射率大致為各向同性且為柱狀透光性透光性樹脂層的2個區(qū)域形成。
按照上述結(jié)構(gòu)，上述視角控制元件通過將入射到視角控制元件中的光被視角控制元件上所形成的液晶層吸收或散射，可相對地降低通過液晶層的光的透射率。另外，由于由透光性的柱狀樹脂層構(gòu)成的透射窗使入射到視角控制元件上的光之中與柱狀樹脂層的高度方向(對一對透明電極基板平面來說，為法線方向)大致平行的光原樣透過柱狀樹脂層，而在橫剖柱狀樹脂層的方向，所入射的漫射性的光也入射到液晶層中，還由于被液晶層吸收或散射、在接近于柱狀樹脂層的高度方向的方向所入射的平行光起支配性作用，所以可使入射到視角控制元件中的光的視角特性向窄視角側(cè)變化。
另外，本發(fā)明的視角控制元件也可被構(gòu)成為，在上述結(jié)構(gòu)中，吸收入射到上述視角控制元件的光用的液晶層為含有二色性色素的賓-主型液晶。
按照上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的視角控制元件由于通過將二色性色素混合到液晶中，可吸收在與二色性色素的分子長軸方向平行的方向具有偏振面的偏振光，所以可使入射到視角控制元件中的光的視角特性向窄視角側(cè)變化。
另外，本發(fā)明的視角控制元件也可被構(gòu)成為，在上述結(jié)構(gòu)中，散射入射到上述視角控制元件中的光用的液晶層為高分子分散型液晶。
按照上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的視角控制元件由于通過用液晶層和高分子分散型液晶形成，通過由液晶層散射從視角控制元件入射的光，相對于透過柱狀樹脂層的光的透射率，可降低透過液晶層的光的透射率，所以可使入射到視角控制元件中的光的視角特性向窄視角側(cè)變化。
另外，本發(fā)明的視角控制元件也可被構(gòu)成為，在上述結(jié)構(gòu)中，上述視角控制元件的液晶層可在電學上切換吸收或散射入射到上述視角控制元件中的光的狀態(tài)與透過入射到上述視角控制元件中的光的狀態(tài)。
按照上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的視角控制元件的液晶層由于用含有二色性色素的液晶層形成，還由于利用電信號改變液晶層的取向方向，也追隨這種變化而切換二色性色素的取向方向，又由于可切換因二色性色素造成的偏振光的吸收與透射，所以可在電學上切換透過視角控制元件的光的漫射狀態(tài)，可控制視角。
另外，本發(fā)明的視角控制元件的液晶層由于用高分子分散型液晶形成，還由于可利用電信號改變液晶層的散射狀態(tài)，所以可在電學上切換透過視角控制元件的光的散射狀態(tài)，可控制視角。
另外，本發(fā)明的影像顯示裝置也可由背光源單元、顯示圖像用的影像顯示元件和上述視角控制元件構(gòu)成，可由上述視角控制元件來控制上述視角控制元件的視角。
按照上述結(jié)構(gòu)，在來自背光源單元的光透過本視角控制元件時，通過對視角控制元件施加或不施加適當?shù)碾妷?，通過在電學上控制入射到視角控制元件中的光的視角特性，可在電學上切換影像顯示元件的視角特性。
本發(fā)明除了薄型·質(zhì)輕·低功耗外，隨著高精細化技術(shù)的進步，利用可視性非常優(yōu)越的顯示裝置，也可應用于移動電話之類的用途。
再有，在發(fā)明的詳細的說明事項中所進行的具體實施形態(tài)或?qū)嵤├冀K是為了闡明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容的，不應僅限定于那樣的具體例作狹義的解釋，可在本發(fā)明的宗旨與下面所述的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)進行種種變更而付諸實施。
權(quán)利要求
1.一種視角控制元件，它是配置在光源與觀察者之間，將影像顯示裝置切換為寬視角模式與窄視角模式的視角控制元件，其特征在于包括與一個像素相向，具有某種透射率T1的第1區(qū)；以及可切換為某種透射率T2與比T1和T2小的某種透射率T3的第2區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的視角控制元件，其特征在于T1與T2互相相等。
3.如權(quán)利要求1所述的視角控制元件，其特征在于上述第2區(qū)因光吸收而表現(xiàn)出透射率T3。
4.如權(quán)利要求3所述的視角控制元件，其特征在于上述第2區(qū)是含有二色性色素的賓-主型液晶。
5.如權(quán)利要求1所述的視角控制元件，其特征在于上述第2區(qū)因光散射而表現(xiàn)出透射率T3。
6.如權(quán)利要求5所述的視角控制元件，其特征在于上述第2區(qū)是高分子分散型液晶。
7.如權(quán)利要求1所述的視角控制元件，其特征在于在與一個像素相向的部位存在多個第1區(qū)，以致該多個上述第1區(qū)的每一個決定視角，該多個上述第1區(qū)的每1個像素的總面積決定亮度。
8.如權(quán)利要求1所述的視角控制元件，其特征在于上述第1區(qū)為條形。
9.如權(quán)利要求1所述的視角控制元件，其特征在于在與水平線平行的方向，排列上述第1區(qū)和第2區(qū)。
10.如權(quán)利要求9所述的視角控制元件，其特征在于在與水平線平行的方向和與水平線垂直的方向，排列上述第1區(qū)和第2區(qū)。
11.一種影像顯示裝置，它是一種具有寬視角模式和窄視角模式的影像顯示裝置，其特征在于利用權(quán)利要求1至10的任一項中所述的視角控制元件，可切換寬視角模式與窄視角模式。
全文摘要
本發(fā)明的課題是一種視角控制元件，它由于包括與一個像素相向、具有某種透射率T1的透光區(qū)23；以及可根據(jù)來自外部的信號，切換為某種透射率T2與比T1和T2小的某種透射率T3的遮光區(qū)24，所以在窄視角時以影像顯示元件原來的亮度和接近于這種亮度的亮度進行顯示，在寬視角時因漫射等而形不成寬視角；在寬視角時以影像顯示元件原來的亮度和接近于這種亮度的亮度進行顯示，在窄視角時因透射量受到抑制而形成窄視角。既可實現(xiàn)寬視角和窄視角雙方，又可防止因?qū)捯暯菚r的影像顯示元件的亮度降低引起的圖像品質(zhì)降低。
文檔編號G09F9/00GK1651981SQ200510007968
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月5日
發(fā)明者福島浩, 藪田浩志, 高谷知男, 和田正一 申請人:夏普株式會社