專(zhuān)利名稱(chēng)：視角控制元件、顯示裝置及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于視角控制元件(部件)、顯示裝置及電子設(shè)備的發(fā)明。
背景技術(shù)：
配置在文字處理機(jī)和計(jì)算機(jī)等中的圖像顯示裝置會(huì)在畫(huà)面上顯示出各種信息，同時(shí)還會(huì)顯示出操作者的操作結(jié)果，一般要求這種圖像顯示裝置應(yīng)有一定的顯示亮度、對(duì)比度和視角廣度等，這些性能越高則越容易操作，而且還可減少因操作而引起的疲勞。另一方面，在一些需對(duì)操作內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格保密時(shí)，或在列車(chē)、公交車(chē)這些公共交通設(shè)施等公共場(chǎng)所使用計(jì)算機(jī)或手機(jī)等時(shí)，應(yīng)能對(duì)操作者本人外的周?chē)钠渌穗[蔽顯示的圖像，近年來(lái)對(duì)具有這樣功能的圖像顯示裝置的需求在日益增高。在應(yīng)對(duì)這種需求方面，目前的顯示裝置雖然具有很高的顯示性能，但往往要受到使用場(chǎng)所的制約，使用時(shí)不得不留意周?chē)?，令人感到很不方便。因此，本發(fā)明以提高圖像顯示的隱蔽性為目的，提出了控制顯示裝置視角的光學(xué)元件(部件)和裝有該元件的顯示裝置。(參考例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1、非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)[專(zhuān)利文獻(xiàn)1]特開(kāi)2002-297044號(hào)公報(bào)[非專(zhuān)利文獻(xiàn)1]住友3M株式會(huì)社“亮度控制薄膜”、[在線(xiàn)]、[2003年2月5日檢索]、因特網(wǎng)、<URLhttp//WWW.mmm.co.jp/display/light>
采用上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所記載的顯示裝置和在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所記載的薄膜時(shí)，是把窄視角的光學(xué)薄膜貼在液晶面板等顯示元件(部件)的前面，從而對(duì)上述的視角進(jìn)行控制。但采用粘貼這些光學(xué)薄膜的結(jié)構(gòu)時(shí)，總是要在窄視角下進(jìn)行操作，而且從正面觀(guān)看時(shí)使人感到所顯示的亮度有些暗。所以，雖然顯示圖像的隱蔽性是提高了，但卻又難免使通常使用狀態(tài)下的使用便利性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而提出的，目的是提供一種既不損失透射光的亮度又可獲得很好信息隱蔽性，并且可根據(jù)是否需要信息隱蔽的具體情況動(dòng)態(tài)變更視角的視角控制元件。
另外，本發(fā)明的目的還在于，提供一種不損失正面看的顯示特性而實(shí)現(xiàn)高的信息隱蔽性，同時(shí)可以根據(jù)是否需要信息隱蔽性來(lái)動(dòng)態(tài)地變更視角的顯示裝置。
本發(fā)明的視角控制元件的特征在于，具備能夠電氣控制的液晶層和設(shè)在該液晶層兩側(cè)、將該液晶層夾在中間的一對(duì)偏振層。
如果采用這種結(jié)構(gòu)，則可通過(guò)改變施加在上述液晶層上的電壓而隨意調(diào)整透過(guò)視角控制元件的光的射出角度，如果把相關(guān)的視角控制元件配置在顯示元件等顯示媒體的前面，那么就能隨意放大或縮小其視角的范圍。
在本發(fā)明的視角控制元件中，優(yōu)選地，把前述一對(duì)偏振層的光軸大致相互平行地配置。采用這樣的結(jié)構(gòu)可很容易地保持從正面觀(guān)看時(shí)的高透射性。
在本發(fā)明的視角控制元件中，優(yōu)選地，前述液晶層含有取向扭轉(zhuǎn)約180°的液晶，并且與前述偏振層鄰接的液晶分子的取向與該偏振層的光軸大致平行。采用這種結(jié)構(gòu)可制作出有效地利用了含有前述扭曲取向液晶的液晶層的光學(xué)特性的、可很好發(fā)揮視角控制功能的視角控制元件。
本發(fā)明的視角控制元件的特征在于，前述液晶層的取向軸與前述偏振層的吸收軸大致正交配置。采用這種結(jié)構(gòu)可在廣視角時(shí)全方位地獲得較高的透射率，而在窄視角時(shí)可有效地降低特定方位的透射率，因而可以制作出特別適合配置在顯示元件中的視角控制元件。
本發(fā)明的視角控制元件的特征在于，前述液晶層的取向軸與前述偏振層的吸收軸大致平行配置。采用這種結(jié)構(gòu)也可在廣視角時(shí)全方位地獲得較高的透射率，在窄視角時(shí)有效地降低特定方位的透射率，從而制作出特別適合配置在顯示元件中的視角控制元件。
本發(fā)明的視角控制元件的特征在于，前述液晶層的折射率各向異性Δn與液晶層厚度d的乘積Δnd為1.0(μm)或以上。把液晶層的Δnd設(shè)置在上述范圍可提高視角控制元件的正面方向的透射率，配置在顯示元件的前面可構(gòu)成從正面觀(guān)看時(shí)很明亮的顯示裝置。
本發(fā)明的視角控制元件的特征在于，前述液晶層的折射率各向異性Δn與液晶層厚度d的乘積Δnd為8.0(μm)或以下。如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，則在對(duì)視角進(jìn)行限制時(shí)能夠獲得充分的視角范圍。另外，當(dāng)驅(qū)動(dòng)上述的液晶層時(shí)，即使使用較低的電壓也能很好地控制透射光的射出角度，從而降低視角控制元件的電力消耗。
本發(fā)明的視角控制元件的特征在于，前述液晶層的折射率各向異性Δn與液晶層厚度d的乘積Δnd大于等于2.0(μm)、小于等于5.0(μm)。如果采用這樣的范圍，則可制作出即可在視角控制元件的正面獲得高透射率，同時(shí)也可在低電壓下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)適宜控制透射光的射出角度的視角控制元件。
本發(fā)明的視角控制元件可設(shè)置為在前述一對(duì)偏振層之間設(shè)置相位差層這樣的結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步提高視角的限制功能。
在本發(fā)明的視角控制元件中，優(yōu)選地，將前述相位差層分別配置在前述液晶層的兩側(cè)而將其夾在中間。如果這樣配置前述相位差層，則可進(jìn)一步提高視角限制功能。
在本發(fā)明的視角控制元件中，優(yōu)選地，前述相位差層具有主要向透過(guò)自身的光的在厚度方向的分量提供相位差的光學(xué)特性。如果采用這種結(jié)構(gòu)，則當(dāng)把該視角控制元件配置在顯示裝置等前面時(shí)，可無(wú)需考慮視角特性的對(duì)稱(chēng)性等和面方向上的相位差，而使前述顯示裝置等的光學(xué)設(shè)計(jì)變得很容易。
本發(fā)明的顯示裝置的特征在于，具備前述任何一項(xiàng)中記載的視角控制元件和顯示元件，可通過(guò)前述視角控制元件對(duì)前述顯示元件的視角進(jìn)行調(diào)整。如果采用這種結(jié)構(gòu)，則通過(guò)采用前述視角控制元件的對(duì)透射光的射出角度進(jìn)行控制的功能，就可成為能隨意控制其視角的顯示裝置。從而可制作出這樣的顯示裝置當(dāng)出現(xiàn)需對(duì)信息進(jìn)行很好保密的情況時(shí)，可使視角控制元件處于窄視角化狀態(tài)，從而對(duì)第3者實(shí)施有效的信息隱蔽，而在其它情況下則使視角控制元件處于廣角化狀態(tài)，此時(shí)，操作者會(huì)感受到良好的視覺(jué)效果，使用起來(lái)非常方便。
本發(fā)明顯示裝置的特征在于，前述顯示元件是液晶顯示元件，前述視角控制元件被配置在該液晶顯示元件的前面或背面。如果采用這種結(jié)構(gòu)則可制作出這樣的液晶顯示裝置，即，當(dāng)需要高的信息隱蔽性的情況時(shí)，可使視角控制元件窄視角化，從而可有效地對(duì)第3者實(shí)施信息隱蔽，而在其他情況下，則令視角控制元件處于廣視角化狀態(tài)，此時(shí)，操作者會(huì)感受到良好視覺(jué)效果，使用起來(lái)非常方便。
本發(fā)明的顯示裝置的特征在于，前述視角控制元件的液晶顯示元件一側(cè)的偏振層作為前述液晶顯示元件的偏振層而發(fā)揮作用。與把分別配備的視角控制元件和液晶顯示元件組裝構(gòu)成顯示裝置的方式相比，采用這種結(jié)構(gòu)則可實(shí)現(xiàn)顯示裝置的薄型化。另外，由于能夠減少部件個(gè)數(shù)，所以也有助于生產(chǎn)成本的降低。
本發(fā)明的顯示裝置的特征為用旋光部件來(lái)調(diào)整在前述液晶顯示元件的視角控制元件的裝配面上設(shè)置的偏振層的光軸與該視角控制元件的偏振層的光軸之間的偏移，而該旋光部件設(shè)置在前述液晶顯示元件與視角控制元件之間。
如果采用這種結(jié)構(gòu)則可制作出這樣的顯示裝置，即，當(dāng)視角控制元件的偏振層的光軸與液晶顯示元件的光軸存在偏差時(shí)，也可通過(guò)前述旋光部件使透過(guò)一方的偏振層的光變換成偏振方向與另一方的偏振層的光軸平行的光之后再入射，因而可防止視角控制元件與液晶顯示元件之間產(chǎn)生光的吸收，可提供能獲得明亮顯示的顯示裝置。
在本發(fā)明的顯示裝置中，前述旋光部件可采用1/2波長(zhǎng)板的結(jié)構(gòu)或采用具有扭曲取向的液晶的結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)可以防止在視角控制元件與液晶顯示元件之間產(chǎn)生的光的吸收，從而制作出顯示明亮的顯示裝置。
本發(fā)明的顯示裝置的特征為前述顯示元件是EL顯示元件，在該EL顯示元件與前述視角控制元件之間設(shè)有圓偏振層，前述視角控制元件的EL顯示元件一側(cè)的偏振層成為前述圓偏振層的一部分。
采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以使配置在前述圓偏振層的偏振板作為視角控制元件的偏振層而發(fā)揮作用，故可很容易地實(shí)現(xiàn)元件的薄型化。另外，通過(guò)圓偏振層的作用，可以防止EL顯示元件的鏡面效應(yīng)，從而獲得高質(zhì)量的顯示。
本發(fā)明的電子設(shè)備的特征是具備前述本發(fā)明的視角控制元件。
另外，本發(fā)明的電子設(shè)備的特征是具備前述本發(fā)明的顯示裝置。
如果使用這樣的電子設(shè)備，則由于配置了前述本發(fā)明的視角控制元件或顯示裝置，所以能夠通過(guò)前述視角控制元件的視角控制功能對(duì)信息的觀(guān)看狀態(tài)隨意地進(jìn)行控制，從而能很容易地對(duì)第3者實(shí)行信息隱蔽，并且對(duì)操作者提供良好的信息可視性的視覺(jué)效果。


圖1(a)是表示第1實(shí)施方式的視角控制元件的基本結(jié)構(gòu)的示意剖面圖，圖1(b)是表示同上的結(jié)構(gòu)實(shí)例的示意剖面圖。
圖2是表示同上的基本結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示同上的視角控制元件的透射率分布的圖。
圖4是表示同上的視角控制元件的透射率分布的圖。
圖5是第2實(shí)施方式的視角控制元件的平面結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示同上的視角控制元件的透射率分布的圖。
圖7是表示同上的視角控制元件的透射率分布的圖。
圖8是表示在第3實(shí)施方式中的視角控制元件的亮度對(duì)Δnd的依存關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖9是表示同上的透射率分布對(duì)Δnd的依存關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖10是表示第4實(shí)施方式的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是表示第4實(shí)施方式的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖12是表示第5實(shí)施方式的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖13是表示第5實(shí)施方式的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖14是表示第6實(shí)施方式的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖15是表示第7實(shí)施方式的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖16是表示同上的顯示裝置的透射率分布的圖。
圖17是表示同上的顯示裝置的透射率分布的圖。
圖18是表示本發(fā)明的電子設(shè)備的一例的立體19是表示第8實(shí)施方式的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖20是表示同上的顯示裝置的透射率分布的圖。
圖21是表示第1實(shí)施方式的顯示裝置(Δnd＝2.0)中透射率分布的圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明10、20、50視角控制元件，11、13偏振層，12液晶層，14、15相位差層，21偏振板，35、35a、35b、37顯示元件，40旋光元件(旋光部件)具體實(shí)施方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，為了使附圖易于觀(guān)看，在下面所參照的各附圖中，適當(dāng)?shù)厥垢鹘M成要素的膜厚和尺寸的比例等不一樣。
(第1實(shí)施方式)圖1(a)是表示本發(fā)明的視角控制元件的基本結(jié)構(gòu)的示意剖面圖，圖1(b)是與上相同的、表示結(jié)構(gòu)的實(shí)例的示意剖面圖，圖2是與上相同的、表示基本結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)圖。如圖1(a)所示，本實(shí)施方式的視角控制元件10的基本結(jié)構(gòu)包括一對(duì)偏振層11、13和夾在其間的液晶層12。另外，如圖2所示，偏振層11、12的透射軸11p、13p相互平行配置，液晶層12由取向扭轉(zhuǎn)約180°的液晶構(gòu)成。與偏振層11相鄰接的液晶分子的取向方向12r1與偏振層11的透射軸11p相互平行配置，與偏振層13相鄰接的液晶分子的取向方向12r2與偏振層13的透射軸13p相互平行配置。另外，液晶層12的取向狀態(tài)被構(gòu)成為能夠電氣控制，對(duì)扭曲取向狀態(tài)下的液晶層12施加電場(chǎng)，可以使其轉(zhuǎn)換到其他的取向狀態(tài)。
本實(shí)施方式的視角控制元件10的結(jié)構(gòu)可以是，例如，在圖1(b)中所表示的那樣的結(jié)構(gòu)。
圖1(b)所示的視角控制元件20，把液晶層12夾在相互對(duì)置配置的一對(duì)基板24、25之間，偏振板(偏振層)21、23分別配置在基板24、25的外面一側(cè)。另外，在基板24的內(nèi)面?zhèn)?液晶層12一側(cè))依次形成了作為向液晶層12施加電壓的部件的電極層26和作為控制液晶層12的初始取向的取向限制部件的取向膜27，在基板25的內(nèi)面一側(cè)(液晶層12一側(cè))則依次形成了作為施加電壓部件的電極層28和作為取向限制部件的取向膜29。
基板24、25可以使用玻璃和塑料等透光性基板，電極層26、28可由例如ITO等透明的導(dǎo)電材料構(gòu)成。取向膜27、29可由聚酰亞胺等有機(jī)材料或氧化硅等無(wú)機(jī)材料構(gòu)成。當(dāng)用聚酰亞胺膜構(gòu)成取向膜27、29時(shí)，要將它們的摩擦方向與偏振板21、23的透射軸平行地配置。
另外，偏振板21、23也可作為偏振層形成在基板24、25的內(nèi)面?zhèn)?液晶層12側(cè))，即使把偏振板21、23自身作為基板來(lái)使用也行。
在上述結(jié)構(gòu)的視角控制元件20中，液晶層12被取向膜27、29限制在取向扭轉(zhuǎn)180°的狀態(tài)，通過(guò)施加在電極層26、28之間的電壓使液晶層12的取向狀態(tài)發(fā)生變化，從而能夠控制透射光的視角特性。
本發(fā)明人已經(jīng)驗(yàn)證，采用上述結(jié)構(gòu)的視角控制元件20是可以對(duì)透射光的射出角度進(jìn)行控制的，現(xiàn)參考圖3及圖4對(duì)該驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。
圖3、圖4為改變測(cè)量角度進(jìn)行測(cè)量后所得到的視角控制元件20的透射率的分布圖。
測(cè)量方法是在如圖1(b)所示的視角控制元件20的背面一側(cè)(圖中的下面一側(cè))配置面狀光源，同時(shí)在視角控制元件20的圖示上方配置檢測(cè)器，在點(diǎn)亮前述面狀光源的狀態(tài)下，邊改變檢測(cè)器的測(cè)量角度(視角控制元件20的法線(xiàn)方向定為0°)，邊測(cè)量視角控制元件20的透射率。圖3顯示的是在如圖1(b)所示的電極層26、28上未施加電壓的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果，圖4顯示的是在前述電極層26、28上施加電壓，使液晶層12的液晶分子的取向大致與基板24、25垂直的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果。另外，在圖3、圖4中是用符號(hào)A來(lái)表示透射率高的區(qū)域，符號(hào)B、C、D所表示的區(qū)域的透射率則按其順序逐漸降低。
如圖3所示，當(dāng)未向電極層26、28施加電壓時(shí)，可以在視角控制元件20的正面，在上下約60°、左右約40°的范圍內(nèi)全方位地獲得很高的透射率。另一方面，如圖4所示，在對(duì)電極層施加了電壓時(shí)，在正面的上下方向的透射率分布情況和圖3大致相同，而正面的左右方向的高角度側(cè)的透射率則比圖3所示的狀態(tài)要低。從這些分布圖可知，在本實(shí)施方式的視角控制元件20中，通過(guò)改變施加到電極層26、28上的電壓的狀態(tài)，就可既不損失從視角控制元件20的正面的、在上下方向上的亮度，又能使左右方向的透射光的射出角度變窄。
因此，如果采用本實(shí)施方式的視角控制元件，則通過(guò)調(diào)整施加到液晶層的電壓的狀態(tài)即可隨意地?cái)U(kuò)大、縮小相對(duì)于射出角度的透射率的分布，所以如果要在透過(guò)相關(guān)的視角控制元件的狀態(tài)下顯示種種的信息，則可隨意改變前述信息的可視視角范圍，有效地對(duì)第3者隱蔽信息，同時(shí)又能夠給觀(guān)看者本人提供良好的顯示。
另外，在上述的實(shí)施方式中已對(duì)偏振層11、13的透射軸11p、13p分別和與液晶層的偏振層相鄰接的液晶分子的取向方向12r1、12r2相互平行的情況做了說(shuō)明，但對(duì)于制作視角控制元件時(shí)的這些軸和取向方向的配置來(lái)說(shuō)，只要在實(shí)用上不存在什么問(wèn)題的話(huà)，那么即使偏離了平行配置也不必介意。也就是說(shuō)，在透射率的射出角度范圍的確可控性和元件正面的透射率不會(huì)明顯受到損失等情況下，可以調(diào)整上述的透射軸和液晶分子的配置。具體地說(shuō)，就是如果透射軸11p與液晶分子的取向方向12r1所形成的角度以及透射軸13p與液晶分子的取向方向12r2所形成的角度是在±5°的范圍內(nèi)時(shí)，那么在實(shí)用上是不會(huì)有問(wèn)題的。另外，如果液晶層12的液晶的扭轉(zhuǎn)角是在180°±10°范圍內(nèi)，那么在實(shí)用上也沒(méi)問(wèn)題。
(第2實(shí)施方式)下面將參照?qǐng)D5至圖7對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖5表示的是本實(shí)施方式的視角控制元件的平面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式的視角控制元件30的基本結(jié)構(gòu)與圖1(a)所示的第一實(shí)施方式的視角控制元件10的基本結(jié)構(gòu)是一樣的。如圖5所示，偏振層11的透射軸11p、偏振層13的透射軸13P是相互平行配置的，與液晶層12的偏振層11相鄰接的液晶分子的取向方向12r1及與偏振層13相鄰接的液晶分子的取向方向12r2是正交配置的。
可以使用圖1(b)所示的結(jié)構(gòu)來(lái)作為本實(shí)施方式的視角控制元件30的具體結(jié)構(gòu)實(shí)例。即，在圖1(b)所示的結(jié)構(gòu)實(shí)例中，將偏振板21、23的透射軸從第1實(shí)施方式的配置位置旋轉(zhuǎn)90°，就可作為具有圖5所示的基本結(jié)構(gòu)的視角控制元件。
和前述第1實(shí)施方式的情況一樣，本發(fā)明人也對(duì)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了視角控制元件的透射率的角度分布的測(cè)量，其測(cè)量的方法也與第1實(shí)施方式相同。圖6是在未對(duì)液晶層施加電壓的狀態(tài)下的測(cè)量結(jié)果，圖7是在對(duì)液晶層施加了電壓的狀態(tài)下(液晶分子處于相對(duì)偏振層11、13垂直取向的狀態(tài))的測(cè)量結(jié)果。
另外，圖6及圖7顯示了A至D各區(qū)域的情況，如圖6所示，在與相鄰接的液晶分子的遲向軸平行地配置偏振層11、13時(shí)，在未對(duì)液晶層施加電壓的狀態(tài)下的透射光的射出角度的分布與圖3所示的分布是一樣的，能在較寬的角度范圍內(nèi)獲得高透射率的A區(qū)，如圖7所示，在對(duì)液晶層施加了電壓的狀態(tài)下，與圖6中所示的分布相比，高透射率的區(qū)域A大幅度變窄。因此，采用具有本實(shí)施方式結(jié)構(gòu)的視角控制元件也能隨意擴(kuò)大和縮小透射光的視角范圍。
(第3實(shí)施方式)在前述實(shí)施方式的視角控制元件20中，為使正面觀(guān)看時(shí)的顯示亮度(透射率)達(dá)到最佳化，本發(fā)明人對(duì)構(gòu)成視角控制元件20的液晶層12的液晶遲延Δnd作了變動(dòng)，然后測(cè)量了視角控制元件20的正面透射率，圖8就是表示其測(cè)量結(jié)果的曲線(xiàn)圖，橫軸為Δnd(μm)、縱軸為亮度(透射率)。如圖8所示，相對(duì)于Δnd，視角控制元件30的正面亮度在呈周期性反復(fù)升降的同時(shí)也在逐漸增大。而且，從同圖可知，如果Δnd大于等于1，則可在視角控制元件30的正面獲得充分的亮度。另外，如果Δnd大于等于2，則即使改變?chǔ)d，亮度也幾乎不再發(fā)生變化，所以在正面觀(guān)看的亮度穩(wěn)定性方面比較理想。
而且，本發(fā)明人對(duì)液晶層12的Δnd的改變所導(dǎo)致的前述視角限制效果(通過(guò)在液晶層12上施加電壓所產(chǎn)生的視角窄化的效果)的變化也做了驗(yàn)證。
圖9是表示對(duì)Δnd為1.0-8.0(μm)的8種液晶層12從視角控制元件的正面測(cè)量左右方向的亮度(透射率)所得到的結(jié)果的曲線(xiàn)圖。橫軸為從視角控制元件20的正面，在左右方向上的測(cè)量角度，縱軸為亮度(透射率)。另外，測(cè)量時(shí)施加在液晶層12上的電壓為7V。如圖9所示，在與本發(fā)明有關(guān)的視角控制元件20中，液晶層12的Δnd越大，明亮顯示的角度范圍就越窄，視角的限制效果得到增強(qiáng)。而另一方面，隨著Δnd的不斷增大，亮度的對(duì)稱(chēng)性(以0°為中心)有受到損害的趨勢(shì)，尤其是在正視角側(cè)的20°-30°附近亮度增大。因此，在進(jìn)行視角限制時(shí)能夠確保獲得充分的視角的Δnd的范圍在8.0μm或以下，而同時(shí)還能得到亮度對(duì)稱(chēng)性的Δnd的范圍在5.0μm或以下。
上述的亮度非對(duì)稱(chēng)性是由于液晶層12的Δnd的增大而使對(duì)應(yīng)于對(duì)液晶層12施加的電壓的取向變化量減小的緣故。因此在無(wú)需考慮視角控制元件20的電能消耗的場(chǎng)合，如果通過(guò)對(duì)液晶層12施加更高的電壓來(lái)確保亮度的對(duì)稱(chēng)性，那么當(dāng)使用大于等于5μm的Δnd的液晶時(shí)也能獲得良好的視角限制效果。
(第4實(shí)施方式)下面將參照?qǐng)D10和圖11對(duì)本發(fā)明的第4實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖10和圖11表示的是安有前述實(shí)施方式的視角控制元件20的顯示裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。圖10表示的是把視角控制元件20配置在顯示元件35a的前面一側(cè)(觀(guān)察者O側(cè))的實(shí)例，圖11表示的是把視角控制元件20配置在顯示元件35b的背面?zhèn)?觀(guān)察者O的反方向側(cè))的實(shí)例。
首先，在如圖10所示的顯示裝置中，使顯示元件35a的顯示光L透過(guò)視角控制元件20對(duì)觀(guān)察者O進(jìn)行顯示。因此，通過(guò)對(duì)前述實(shí)施方式的視角控制元件20的液晶層12進(jìn)行電控制，可隨意擴(kuò)大或縮小顯示光L的射出角度(即視角)。因此，如果采用本實(shí)施方式的顯示裝置，則在通過(guò)視角控制元件20使顯示光L處于窄視角的狀態(tài)下可非常容易對(duì)第3者進(jìn)行顯示信息的隱蔽，而且在不需要這種信息保密的場(chǎng)合，不通過(guò)視角控制元件20對(duì)視角進(jìn)行控制，所以可獲得良好的視覺(jué)效果。
上述的顯示元件35a可以采用CRT(陰極射線(xiàn)管)顯示元件、EL(電致發(fā)光)顯示元件、PDP(等離子體顯示面板)等發(fā)光型的顯示元件或液晶顯示元件等光柵型的顯示元件。如圖10所示，在把視角控制元件20配置在顯示元件35a的前面的情況下，將發(fā)光型的顯示元件或廣視角的液晶顯示元件作為顯示元件35a使用時(shí)有非常好的效果。
在如圖11所示的顯示裝置中，預(yù)先用視角控制元件20對(duì)從光源等供給的光進(jìn)行視角控制后使其入射到顯示元件35b，從而對(duì)觀(guān)察者O進(jìn)行顯示。本實(shí)施方式是采用液晶顯示元件等光柵型顯示元件作為顯示元件35b的。若采用這種結(jié)構(gòu)，則因?yàn)閺挠^(guān)察者O處看時(shí)顯示元件35b配置在最前面，所以具有無(wú)視覺(jué)差、顯示清晰的優(yōu)點(diǎn)。
(第5實(shí)施方式)下面現(xiàn)參照?qǐng)D12及圖13對(duì)本發(fā)明的第5實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖12所示的顯示裝置具有從圖示的上端開(kāi)始依次將偏振層11、液晶層12、偏振層13a、液晶層36、偏振層38疊層的結(jié)構(gòu)。即，圖示上端的偏振層11、13a和夾在其間的液晶層12構(gòu)成了具有與前述第1實(shí)施方式的視角控制元件10相同功能的視角控制元件，圖示下端的偏振層13a、38和夾在其間的液晶層36構(gòu)成了液晶顯示元件。因此，偏振層13a由前述視角控制元件和液晶顯示元件所共有。另外，在本實(shí)施方式中，示意性地示出的液晶顯示元件僅由液晶層36和把其夾在中間的偏振層38、13a所構(gòu)成，但實(shí)際上當(dāng)然還應(yīng)包含有用于驅(qū)動(dòng)控制液晶取向的取向膜及電極、相位差層等。
上述結(jié)構(gòu)的顯示裝置是通過(guò)液晶層36對(duì)從圖示的下端(偏振層38的外側(cè))入射的光源等的光L進(jìn)行調(diào)制后生成構(gòu)成圖像的顯示光，然后對(duì)入射到液晶層12中的顯示光的射出角度(視角)進(jìn)行控制。與把作為不同的配件而準(zhǔn)備的視角控制元件和液晶顯示元件進(jìn)行疊層而構(gòu)成顯示裝置的情況相比，這種結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)顯示裝置的薄型化并可減少部件的個(gè)數(shù)，而且還能抑制因透過(guò)偏振層而造成的顯示光的衰減，故能以較低的成本制作出明亮的薄型的顯示裝置。
圖13所示的顯示裝置具有從圖示的上端開(kāi)始依次將偏振層38、液晶層36、偏振層11a、液晶層12、偏振層13疊層的結(jié)構(gòu)。即，圖示下端的偏振層11a、13以及夾在其間的液晶層12構(gòu)成了具有與前述第1實(shí)施方式的視角控制元件10相同功能的視角控制元件；圖示上端的偏振層38、11a以及夾在其間的液晶層36構(gòu)成了液晶顯示元件。因此，偏振層11a由前述液晶顯示元件及視角控制元件所共有。另外，在本實(shí)施方式中示意性地示出的液晶顯示元件僅由液晶層36及將其夾在中間的偏振層11a、39所構(gòu)成，但實(shí)際上當(dāng)然還應(yīng)包含有用于驅(qū)動(dòng)控制液晶取向的取向膜和電極、相位差板等。
上述結(jié)構(gòu)的顯示裝置是首先通過(guò)液晶層12對(duì)從圖示的下端(偏振層13的外側(cè))入射的光源等的光L的射出角度(視角)進(jìn)行控制，然后再使之入射到液晶層36中，通過(guò)液晶層36進(jìn)行調(diào)制而生成顯示光，從而對(duì)觀(guān)察者O進(jìn)行顯示。與把作為不同的部件而準(zhǔn)備的視角控制元件及液晶顯示元件進(jìn)行疊層而構(gòu)成顯示裝置的情況相比，這種結(jié)構(gòu)也能實(shí)現(xiàn)顯示裝置的薄型化并可減少部件的個(gè)數(shù)，而且還能夠抑制因透過(guò)偏振層而造成的顯示光的衰減，故能以較低成本制作出明亮的薄型的顯示裝置。
(第6實(shí)施方式)下面參照?qǐng)D14對(duì)本發(fā)明的第6實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖14中顯示有其剖面結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的顯示裝置是采用EL顯示元件作為顯示元件37的，在這EL顯示元件37上安裝有把圓偏振層13b、液晶層12和偏振層11進(jìn)行疊層配置的視角控制元件。在前述EL顯示元件37上所配置的視角控制元件除了將圓偏振層13b配置在其一側(cè)的面上外，其它的功能均和前述第1實(shí)施方式的視角控制元件10相同。這樣，使來(lái)自EL顯示元件37的顯示光L入射到上述的視角控制元件上，通過(guò)相關(guān)的視角控制元件進(jìn)行視角控制后到達(dá)觀(guān)察者O，從而進(jìn)行顯示。
在上述結(jié)構(gòu)的顯示裝置中，設(shè)置在EL顯示元件37和液晶層12之間的圓偏振層13b是用來(lái)消除EL顯示元件的鏡面效應(yīng)，從而起到提高顯示裝置的視覺(jué)效果的作用的。這個(gè)圓偏振層13b可以使用例如疊層有相位差層和偏振層的光學(xué)薄膜等材料，在本結(jié)構(gòu)中是把前述相位差層配置在EL顯示元件37一側(cè)，把上述的偏振層配置在液晶層12一側(cè)。
(第7實(shí)施方式)下面將參照?qǐng)D15至圖17對(duì)本發(fā)明的第7實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖15中顯示有其剖面結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的顯示裝置是把具有偏振層11、13以及夾在其間的液晶層12的視角控制元件10以及具有偏振層38、39及夾在其間的液晶層36的液晶顯示元件35隔著旋光元件(旋光部件)40疊層配置而成。本實(shí)施方式的顯示裝置是通過(guò)視角控制元件10對(duì)入射到視角控制元件10的光源等的光L進(jìn)行視角控制后使其入射到旋光元件40。然后，通過(guò)該旋光元件40使前述光L的偏振方向旋轉(zhuǎn)，在液晶顯示元件35的偏振層38的透射軸和前述偏振方向達(dá)到一致的狀態(tài)下向液晶顯示元件35入射。
因此，如果采用本實(shí)施方式的顯示裝置，則由于透過(guò)視角控制元件10的光L入射到液晶顯示元件35時(shí)不會(huì)因偏振層38而產(chǎn)生吸收，故可使顯示明亮。
在本實(shí)施方式的顯示裝置中，由于可對(duì)視角控制元件10的偏振層的透射軸的方向進(jìn)行任意取向而并不僅限于液晶顯示元件35的透射軸的方向，例如，即使把液晶顯示元件35的偏振層38、39配置成與能獲得高對(duì)比度顯示的方向相一致的方向，也可使進(jìn)行視角控制的視角控制元件10的偏振層11、13的方向與適宜進(jìn)行視角控制的方向一致，所以可以一并獲得顯示的高質(zhì)量和良好的視角控制功能。
在本實(shí)施方式中，對(duì)從觀(guān)察者O看把視角控制元件10配置在液晶顯示元件35的背面一側(cè)的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是，將這些視角控制元件10與液晶顯示元件35的位置關(guān)系顛倒也沒(méi)關(guān)系。為要獲得更加清晰的顯示效果，還是最好像本實(shí)施方式那樣，把液晶顯示元件35配置在觀(guān)察者O側(cè)較為理想，但由于采用視角控制元件10進(jìn)行的視角控制，需在用液晶顯示元件35進(jìn)行光調(diào)制之前進(jìn)行，因而在高角度側(cè)進(jìn)行的顯示稍有些暗，所以最好事先考慮好顯示的亮度和清晰度后再?zèng)Q定如何配置液晶顯示元件35和視角控制元件10。下面參照?qǐng)D片對(duì)采用這些配置的視角特性的區(qū)別進(jìn)行說(shuō)明。
圖16及圖17是改變測(cè)量角度進(jìn)行測(cè)量后所得到的本實(shí)施方式的顯示裝置的透射率的分布圖。測(cè)量方法與前述第1實(shí)施方式相同。圖16是在液晶層12上未施加電壓的狀態(tài)下的測(cè)量結(jié)果，圖17是對(duì)液晶層12施加了電壓的狀態(tài)下的測(cè)量結(jié)果。如這些圖所示，在本實(shí)施方式的顯示裝置中，也可以通過(guò)改變施加于液晶層12的電壓狀態(tài)，很容易地進(jìn)行寬視角、窄視角的顯示的切換。
與此相對(duì)，在把視角控制元件10配置在液晶顯示元件35的前面一側(cè)(觀(guān)察者O側(cè))的場(chǎng)合可以獲得如圖3、4所示的視角特性，因此，如果把圖3和圖16做一比較的話(huà)，則可看出在不施加電壓的狀態(tài)下將視角控制元件10配置在液晶顯示元件35的前面一側(cè)時(shí)，可以在很寬的視角范圍內(nèi)獲得明亮的顯示。但由于是把視角控制元件10配置在前面一側(cè)，所以顯示的清晰度會(huì)下降。
作為與本實(shí)施方式相關(guān)的旋光元件40可以使用，例如，具有面內(nèi)相位差的相位差薄膜或由這樣的相位差薄膜的疊層體所構(gòu)成的1/2波長(zhǎng)板。
另外，前述旋光元件40也可使用配置有在元件的厚度方向上具有扭曲結(jié)構(gòu)的液晶的元件。在這種場(chǎng)合，前述扭曲結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)角度是指視角控制元件10的偏振層11的光軸方向與液晶顯示元件35的偏振層38的光軸方向所形成的夾角，上述液晶的Δnd(μm)要大于前述偏振層11、38的光軸相互之間所形成的夾角的1/200。
(第8實(shí)施方式)
下面參照?qǐng)D19至圖21對(duì)本發(fā)明的第8實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖19中顯示有其剖面結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的視角控制元件具有偏振層11、13及夾在其間的相位差層14、15及液晶層12，和前面的實(shí)施方式一樣，例如，可以配置在液晶顯示元件20的前面一側(cè)。液晶層12是由取向扭轉(zhuǎn)180°的液晶所構(gòu)成的，偏振層11、13的透射軸相互平行。另外，液晶層12的偏振層11一側(cè)的液晶分子與偏振層11的透射軸平行配置，偏振層13一側(cè)的液晶分子與偏振層13的透射軸平行配置。也就是說(shuō)，除配置了相位差層14、15之外，本實(shí)施方式的視角控制元件50的其它結(jié)構(gòu)均與上述第1實(shí)施方式的視角控制元件相同。
對(duì)于上述的相位差層14、15來(lái)說(shuō)，最理想的是使用在其面方向上設(shè)有相位差而僅在層厚方向上有相位差，且層厚方向的折射率比面方面的折射率小的相位差薄膜(膜厚方向上有光軸的相位差薄膜、即所謂的C片)。若將這樣的相位差層的層厚方向的折射率具體表示的話(huà)，那么當(dāng)把相位差薄膜的面方向上的折射率表示為nx、ny，把層厚(垂直)方向上的折射率表示為nz時(shí)，則層厚方向上的相位差就是層厚d×((nx+ny)/2-nz)。
另外，采用這樣的相位差薄膜時(shí)，不必非要和偏振層11、13的光軸一致，有更加容易制作的優(yōu)點(diǎn)。
另外，在本實(shí)施方式中，作為最理想的配置方式，說(shuō)明了把液晶層12夾在相位差層14、15的中間，將相位差層14、15分別配置在其兩側(cè)的配置方式，但前述配置方式并非僅限于此。也就是說(shuō)，可以把單一的相位差層14配置在液晶層12與偏振層11之間，也可以在液晶層12與偏振層11之間重疊配置兩層相位差層14、15。如果使用兩層或以上的相位差層，則可在擴(kuò)大視角控制范圍的同時(shí)，還能使面方向上的相位差互相補(bǔ)償，使視角特性的對(duì)稱(chēng)性得到提高。而且還可根據(jù)情況使用設(shè)置有3層或以上相位差層的方式。
由于在配有上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的視角控制元件50中設(shè)置了上述的相位差層14、15，所以特別是可將視角限制時(shí)的視角范圍收得很窄。
圖20顯示了把本實(shí)施方式的視角控制元件50配置在前述液晶顯示元件20的前面一側(cè)的狀態(tài)下所測(cè)得的透射率的分布。圖21是為了進(jìn)行對(duì)比而示出的和第1實(shí)施方式相關(guān)的視角控制元件10的液晶層的Δnd為2.0時(shí)的透射率分布的圖。圖20和圖21中用符號(hào)E表示的空白區(qū)域是透射率(亮度)在正面方向(分布圖的中心)透射率成為10％或以下的區(qū)域，因此，在這些E區(qū)域的顯示非常暗，幾乎看不清背面?zhèn)鹊囊壕э@示元件20的顯示內(nèi)容。
在圖20及圖21中所顯示的透射率分布的測(cè)量方法與前述第1實(shí)施方式的測(cè)量方法相同，測(cè)量時(shí)所用的偏振層14、15是在厚度方向上的相位差為200nm的C片。通過(guò)對(duì)2種透射率分布進(jìn)行的比較可知，擁有將相位差層14、15配置在偏振層11、12內(nèi)側(cè)的視角控制元件50(圖20)的顯示裝置，它的E區(qū)要比擁有前述實(shí)施方式的視角控制元件10的顯示裝置的E區(qū)大，所以能夠在更寬的視角范圍內(nèi)對(duì)顯示內(nèi)容進(jìn)行隱蔽，視角的控制性能更加出色。
(電子設(shè)備)圖18是表示與本發(fā)明有關(guān)的一例電子設(shè)備的立體圖。圖中所示的便攜式電話(huà)1300是把本發(fā)明的顯示裝置作為小尺寸的顯示部1301而安裝的，它擁有多個(gè)操作鍵1302、接聽(tīng)口1303和送話(huà)口1304。
上述的各實(shí)施方式的顯示裝置并不僅限于用在上述的便攜式電話(huà)，可用作像電子圖書(shū)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、液晶電視、取景器型或監(jiān)控直視型視頻信號(hào)記錄器、汽車(chē)駕駛向?qū)аb置、傳呼機(jī)、電子記事本、計(jì)算器、文字處理機(jī)、工作站、可視電話(huà)、POS終端、帶觸摸面板的設(shè)備等的圖像顯示部件，不管用于哪種電子設(shè)備，都能很容易地實(shí)現(xiàn)廣視角與窄視角之間的切換，可以獲得出色的信息隱蔽性及高質(zhì)量的顯示。
權(quán)利要求
1.一種視角控制元件，其特征在于，具備能夠電氣控制的液晶層和配置在該液晶層兩側(cè)而將該液晶層夾在中間的一對(duì)偏振層。
2.如權(quán)利要求1所述的視角控制元件，其特征在于，前述一對(duì)偏振層的光軸大致相互平行地配置。
3.如權(quán)利要求2所述的視角控制元件，其特征在于，前述液晶層含有取向扭轉(zhuǎn)約180°的液晶；與前述偏振層鄰接的液晶分子的取向與該偏振層的光軸大致平行。
4.如權(quán)利要求2或3所述的視角控制元件，其特征在于，前述液晶層的取向軸與前述偏振層的吸收軸大致正交配置。
5.如權(quán)利要求2或3所述的視角控制元件，其特征在于，前述液晶層的取向軸與前述偏振層的吸收軸大致平行地配置。
6.如權(quán)利要求1所述的視角控制元件，其特征在于，前述液晶層的折射率各向異性Δn與液晶層厚度d的乘積Δnd大于等于1.0μm。
7.如權(quán)利要求1所述的視角控制元件，其特征在于，前述液晶層的折射率各向異性Δn與液晶層厚度d的乘積Δnd小于等于8.0μm。
8.如權(quán)利要求1所述的視角控制元件，其特征在于，前述液晶層的折射率各向異性Δn與液晶層厚度d的乘積Δnd大于等于2.0μm、小于等于5.0μm。
9.如權(quán)利要求1所述的視角控制元件，其特征在于，在前述一對(duì)偏振層之間設(shè)置有相位差層。
10.如權(quán)利要求9所述的視角控制元件，其特征在于，前述相位差層分別配置在前述液晶層的兩側(cè)而把液晶層夾在中間。
11.如權(quán)利要求9或10所述的視角控制元件，其特征在于，前述相位差層具有主要向透過(guò)自身的光的層厚方向的分量提供相位差的光學(xué)特征。
12.一種顯示裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1至11中任意一項(xiàng)所述的視角控制元件和顯示元件，能夠通過(guò)前述視角控制元件對(duì)前述顯示元件的視角進(jìn)行調(diào)整。
13.如權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于，前述顯示元件是液晶顯示元件，前述視角控制元件配置在該液晶顯示元件的前面或背面。
14.如權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，位于前述視角控制元件的液晶顯示元件一側(cè)的偏振層起前述液晶顯示元件的偏振層的作用。
15.如權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，在前述液晶顯示元件與視角控制元件之間，設(shè)置有調(diào)整設(shè)置在前述液晶顯示元件的視角控制元件的裝配面上的偏振層的光軸與該視角控制元件的偏振層的光軸之間的偏移的旋光部件。
16.如權(quán)利要求15所述的顯示裝置，其特征在于，前述旋光部件是1/2波長(zhǎng)板。
17.如權(quán)利要求15所述的顯示裝置，其特征在于，前述旋光部件具有扭曲取向的液晶。
18.如權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于，前述顯示元件是EL顯示元件，在該EL顯示元件與前述視角控制元件之間配置有圓偏振層，前述視角控制元件的EL顯示元件一側(cè)的偏振層構(gòu)成前述圓偏振層的一部分。
19.一種電子設(shè)備，其特征在于，具備權(quán)利要求1至11中任意一項(xiàng)所述的視角控制元件。
20.一種電子設(shè)備，其特征在于，具備權(quán)利要求12至18中任意一項(xiàng)所述的顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種視角控制元件，其能夠不損失透射光亮度而獲得高的信息隱蔽性，且可根據(jù)信息隱蔽性的要求與否動(dòng)態(tài)變更視角。本發(fā)明的視角控制元件包括含有取向扭轉(zhuǎn)約180°的液晶、可進(jìn)行電控制的液晶層12和配置在該液晶層12上下而將其夾在中間的一對(duì)偏振層11、13，前述兩個(gè)偏振層11、13的光軸11p、13p大致相互平行地配置，與前述偏振層11、13鄰接的前述液晶層12的液晶分子的取向大致與該偏振層的光軸11p、13p平行。
文檔編號(hào)H01L51/50GK1550840SQ20041003473
公開(kāi)日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者松島壽治 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社