專利名稱：光源、顯示設(shè)備、便攜式終端設(shè)備和光束方向切換元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光源、 一種顯示設(shè)備、 一種便攜式終端設(shè)備和一 種光束方向切換元件，更具體地，涉及一種能夠改變照明光的照射角 度的光源、 一種能夠利用所述光源改變視場角的顯示設(shè)備、 一種利用 所述顯示設(shè)備的便攜式終端設(shè)備和一種包括在所述光源中的光束方向 切換元件。
背景技術(shù)：
隨著近年來技術(shù)的發(fā)展，具有較寬視場角(即在較寬的角度范圍 內(nèi)垂直可視)的液晶顯示設(shè)備(LCD)已經(jīng)投入使用。此外，安裝由 LCD的便攜式信息終端也得到了廣泛應(yīng)用。在這種便攜式信息終端中， 當(dāng)用戶與其他人一起觀看顯示在LCD上的信息時(shí)，需要LCD的視場角
較寬。另一方面，在便攜式信息終端中，用戶通常不希望其他人觀看 所顯示的信息。在這種情況下，需要LCD的視場角較窄。按照這種方 式，需要視場角根據(jù)使用LCD的狀態(tài)或?qū)捇蛘?。傳統(tǒng)上，已經(jīng)提出了 滿足這種需求的LCD。
圖24(a)和24(b)示意性地示出了日本專利未審公開No. 6-59287 中所描述的傳統(tǒng)液晶顯示設(shè)備。圖24 (a)示出了在未向其施加電壓 時(shí)的液晶顯示設(shè)備。圖24 (b)示出了在向其施加電壓時(shí)的液晶顯示 設(shè)備。如圖24 (a)和24 (b)所示，第一傳統(tǒng)液晶顯示設(shè)備包括液晶 板，其中通過透明基板102和108密封液晶材料(未示出)。將偏振板 101設(shè)置在液晶板的一個(gè)表面上。將客主液晶單元131設(shè)置在另一表
面上?？椭饕壕卧?31包括兩片透明基板114，在其表面上設(shè)置有 透明電極110。兩片透明基板114密封包括液晶分子131a和細(xì)長染料 分子131b的液晶材料。染料分子131b在分子的次軸方向上比主軸方 向上更多地吸收光。當(dāng)未向客主液晶單元131施加電壓時(shí)，液晶分子 131a和拉長染料分子131b沿縱向平行于透明基板114的表面排列。 當(dāng)向客主液晶單元131施加電壓時(shí)，液晶分子131a和拉長染料分子 131b沿縱向垂直于透明基板114的表面排列。偏振板101設(shè)置在液晶 板與客主液晶單元131相對的表面的相對側(cè)的表面上。
在這種第一傳統(tǒng)液晶顯示設(shè)備中，較寬角度范圍內(nèi)的光通過液晶 板，入射到客主液晶單元131上。當(dāng)以較寬的視場角顯示圖像時(shí)，未 向客主液晶單元131施加電壓，從而使客主液晶單元131的光吸收方 向與偏振板101的吸收方向相一致，由此光直接通過客主液晶單元 131。因此，能夠在較寬的角度范圍內(nèi)可視地識別顯示屏幕。
當(dāng)以較窄的視場角顯示圖像時(shí)，向客主液晶單元131施加電壓， 染料分子131b沿縱向處置于透明基板114的表面排列，并且光的入射 角較大地偏離與透明基板114的表面相垂直的方向。染料分子131b 吸收光，并且所述光不能通過客主液晶單元131。因此，即使入射到 顯示設(shè)備上的光的角度分布較寬，仍然能夠通過客主液晶的吸收將發(fā) 射光的角度分布變窄。因此，能夠減小可視識別的顯示平面的尺寸。
圖25是示意性地示出了日本專利未審公開No. 10-197844中所 描述的第二傳統(tǒng)液晶顯示設(shè)備的示意圖。第二傳統(tǒng)液晶顯示設(shè)備包括 背光113，如圖25所示。在背光113上設(shè)置將聚合物彌散液晶(PDLC) 層111夾在兩個(gè)透明基片109之間的PDLC單元136。將偏振板101設(shè) 置在PDLC單元136上，并將扭轉(zhuǎn)向列液晶顯示器(TN-LCD)設(shè)置在偏 振板101上。將客主液晶單元設(shè)置在TN-LCD上，并將偏振板101設(shè)置 在客主液晶單元上。此客主液晶單元具有與用在如日本專利未審公開 No. 6-59287中所描述的第一傳統(tǒng)液晶顯示設(shè)備中的客主液晶單元相 同的結(jié)構(gòu)。
在第二傳統(tǒng)液晶顯示設(shè)備中，通過開關(guān)施加到客主液晶單元上的 電壓來切換寬視場顯示和窄視場顯示。此外，通過開關(guān)施加到PDLC
單元上的電壓來切換光的透射和反射，以調(diào)整顯示屏幕的亮度。
曰本專利未審公開No. 11-142819公開了一種液晶顯示設(shè)備，其 中在光源和液晶板之間設(shè)置由棱鏡片構(gòu)成的會聚元件和由PDLC單元 構(gòu)成的光散射元件。日本專利未審公開No. 11-142819提及能夠通過 利用棱鏡片來增加光的方向性、然后利用PDLC單元透射或散射來自棱 鏡片的光、在窄視場角和寬視場角之間進(jìn)行切換。此外，日本專利未 審公開No. 9-105907公開了一種類似的液晶顯示設(shè)備，其中在光源和 液晶板之間設(shè)置由PDLC單元構(gòu)成的光學(xué)元件。
另一方面，傳統(tǒng)上，已經(jīng)提出了高度準(zhǔn)直的背光，其中固定了照 明光的照射角度，但提高了在如前方等特定方向上的方向性(例如， 參見月刊"Display", 2004年5月，第14 17頁)。圖26是示出了 在月刊"Display", 2004年5月，第14 17頁中所描述的傳統(tǒng)高度 準(zhǔn)直的背光213的透視圖。如圖26所示，在此傳統(tǒng)的高度準(zhǔn)直背光 213中，將LED 201設(shè)置在其中設(shè)置有光導(dǎo)板202的位置，以及將線 形微棱鏡以LED 201為中心地設(shè)置在光導(dǎo)板202中。將其中棱鏡結(jié)構(gòu) 同樣以LED 201為中心地進(jìn)行設(shè)置的棱鏡片203設(shè)置在光導(dǎo)板202的 發(fā)光表面上。此外，將反射片204設(shè)置在與光導(dǎo)板202設(shè)置有棱鏡片 203的表面相對側(cè)的表面上。
來自LED 201的輸出光入射到光導(dǎo)板202上，并通過形成在光導(dǎo) 板202中的線形微棱鏡沿光導(dǎo)板202的表面放射狀地發(fā)射。這里，將 LED設(shè)置在光導(dǎo)板202的一個(gè)位置上，并且設(shè)置形成在光導(dǎo)板202中 的線形微棱鏡的縱向，從而實(shí)質(zhì)上垂直于LED 201。因此，即使通過 光導(dǎo)板202導(dǎo)入的光與線形微棱鏡相撞，所述光線也不會沿線形微棱 鏡的縱向偏轉(zhuǎn)，而是線形地、放射狀地圍繞LED201傳播。棱鏡片203 折射從光導(dǎo)板202出射的光，并沿相對于光導(dǎo)板202的發(fā)光表面的垂 直方向偏轉(zhuǎn)。因此，實(shí)現(xiàn)了沿前方二維地改善了方向性的高度準(zhǔn)直背 光。
但是，上述傳統(tǒng)技術(shù)具有下述典型問題。在日本專利未審公開No. 6-59287中所描述的液晶顯示設(shè)備中，在位于客主液晶單元中的染料 分子的次軸方向和主軸方向上，光吸收量的差別較小。換句話說，染
料二色性比較低。此外，在透明基板附近的液晶分子在施加電壓時(shí)并 不站立，而且染料分子保持平行于透明基板排列。因此，在施加電壓 時(shí)的客主液晶單元中，吸收其入射角較大地偏離與透明基板的表面相 垂直的方向的光的效率下降，而且窄視場顯示時(shí)的視場角增加。
此外，在日本專利未審公開No. 10-197844中所描述的液晶顯示 設(shè)備中，也是通過施加到客主液晶單元上的電壓的開關(guān)來進(jìn)行寬視場 顯示和窄視場顯示之間的切換的。因此，存在與日本專利未審公開No. 6-59287中所描述的液晶顯示設(shè)備相同的問題。
此外，在日本專利未審公開No. 11-142819中所描述的液晶顯示 設(shè)備中，通過棱鏡片會聚來自光源的光，g卩，提高了光的方向性。高 度準(zhǔn)直的光直接通過PDLC單元，由此減小了可視覺識別的顯示屏幕的 尺寸。但是，由于棱鏡片并不具有足夠的提高光的方向性的效果，窄 視場顯示時(shí)的視場角增加。換句話說，其他人可以觀看所顯示的信息。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述典型的和其他問題，作出本發(fā)明，本發(fā)明的典型特征 在于提供一種具有較大可變寬度的照明光照射角的光源、 一種利用所 述光源、具有較大可變寬度的視場角的顯示設(shè)備、 一種利用所述顯示 設(shè)備的便攜式終端設(shè)備、以及一種包括在所述光源中的光束方向切換 元件。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)典型方案的光源包括背光，發(fā)出平面形的光； 光束方向調(diào)整元件，調(diào)整從背光入射的光的方向，并將所述光線射出， 其中沿垂直于其光調(diào)整方向的方向交替地形成透射光的透明區(qū)域和吸 收光的吸收區(qū)域；以及透明和散射切換元件，能夠在透射從光束方向 調(diào)整元件入射的光的狀態(tài)和散射光的狀態(tài)之間進(jìn)行切換。
在本發(fā)明中，在背光和液晶板之間設(shè)置用于控制光的方向的光束 方向調(diào)整元件和能夠根據(jù)所施加的電壓的通斷在透明和散射狀態(tài)之間 進(jìn)行切換的透明和散射切換元件，由此能夠增加光源中光的照射角度 的可變寬度。
優(yōu)選地，由背光射出的光的出射方向相對于與發(fā)射表面相垂直的
方向、以橢圓形、放射狀地?cái)U(kuò)展，并且沿平行于橢圓的長軸方向的方 向交替地形成光束方向調(diào)整元件的透明區(qū)域和吸收區(qū)域。
優(yōu)選地，由背光射出的光的出射方向相對于與發(fā)射表面相垂直的 方向、以橢圓形、放射狀地?cái)U(kuò)展，并且在光束方向調(diào)整元件中，沿平 行于橢圓的短軸方向的方向交替地形成光束方向調(diào)整元件的透明區(qū)域 和吸收區(qū)域。因此，通過光束方向調(diào)整元件的背光光量增加，能夠?qū)?現(xiàn)亮光源。
可以相對于與發(fā)射表面相垂直的方向、以圓形、放射狀地會聚由 背光射出的光的出射方向。因此，由于可以減少光束方向調(diào)整元件對 光的吸收損耗，能夠?qū)崿F(xiàn)亮顯示。此外，由于背光的方向性是二維的， 對于與交替排列光束方向調(diào)整元件的透明區(qū)域和吸收區(qū)域的方向正交 的方向，能夠在窄視場顯示和寬視場顯示之間進(jìn)行切換。
優(yōu)選地，在透明和散射切換元件中，將包括液晶分子和聚合物的 聚合物/液晶復(fù)合層夾在扁平電極對之間，當(dāng)在扁平電極間施加電壓 時(shí)，聚合物/液晶復(fù)合層處于其中聚合物/液晶復(fù)合層透射入射光的狀 態(tài)，而當(dāng)未在扁平電極間施加電壓時(shí)，聚合物/液晶復(fù)合層處于其中聚 合物/液晶復(fù)合層散射入射光的狀態(tài)。因此，由于在透明和散射切換元 件散射入射光的狀態(tài)下，透明和散射切換元件并不消耗電能，將電能 分配給背光光源。因此，能夠提高光源在散射狀態(tài)時(shí)的亮度。
在停止施加電壓之后，可以保持在向其施加電壓時(shí)液晶分子的定 向狀態(tài)。
可以一體地形成透明和散射切換元件和光束方向調(diào)整元件。因 此，由于能夠以透明和散射切換元件支撐光束方向調(diào)整元件，能夠?qū)?現(xiàn)高度穩(wěn)定的薄光源。
透明和散射切換元件和光束方向調(diào)整元件可以具有共用基板。 光束方向調(diào)整元件的基板可以只是由光束方向調(diào)整元件和透明 和散射切換元件所共用的基板。因此，能夠進(jìn)一步減小光源的厚度。 此外，優(yōu)選地，可以獨(dú)立設(shè)置背光的光量以及透明和散射切換元件的 透明和散射狀態(tài)。因此，能夠按照多種方式來設(shè)置從光源射出的光的 強(qiáng)度和方向性。 同樣可能的是，當(dāng)未在扁平電極之間施加電壓時(shí)，透明和散射切 換元件處于其中透明和散射切換元件散射入射光的狀態(tài)，而且當(dāng)透明 和散射切換元件在散射狀態(tài)下使用時(shí)，將電壓施加到透明和散射切換 元件上。因此，當(dāng)透明和散射切換元件在散射狀態(tài)下使用時(shí)，能夠增 加前方亮度，而不會顯著地減小斜方向上的亮度。
根據(jù)本發(fā)明另一典型方案的顯示設(shè)備包括背光，發(fā)出平面形的 光；光束方向調(diào)整元件，調(diào)整從背光入射的光的方向，并將所述光線 射出，其中沿垂直于其光調(diào)整方向的方向交替地形成透射光的透明區(qū) 域和吸收光的吸收區(qū)域；透明和散射切換元件，能夠在透射從光束方 向調(diào)整元件入射的光的狀態(tài)和散射光的狀態(tài)之間進(jìn)行切換；以及液晶 板，利用從透明和散射切換元件入射的光來顯示圖像。
在本發(fā)明中，在背光和液晶板之間設(shè)置用于控制光的方向的光束 方向調(diào)整元件和能夠根據(jù)所施加的電壓的通斷在透明和散射狀態(tài)之間 進(jìn)行切換的透明和散射切換元件，由此能夠增加顯示設(shè)備的視場角的 可變寬度。
優(yōu)選地，由背光射出的光的出射方向相對于與發(fā)射表面相垂直的 方向、以橢圓形、放射狀地?cái)U(kuò)展，并且在光束方向調(diào)整元件中，沿平 行于橢圓的長軸方向的方向交替地形成光束方向調(diào)整元件的透明區(qū)域 和吸收區(qū)域。
白光源可以由藍(lán)光LED和黃光磷光體構(gòu)成，以脈沖調(diào)制來調(diào)整光 量。因此，能夠在切換透明和散射的同時(shí)調(diào)整白光源的光量時(shí)，控制 顯示設(shè)備的色度改變。
交替地形成光束方向調(diào)整元件的透明區(qū)域和吸收區(qū)域的方向和 顯示板的像素排列方向不必彼此平行。因此，能夠減少由于光束方向 調(diào)整元件和顯示板而引起的波紋(Moire)。
顯示板可以是液晶板，以及液晶板可以是橫向電場模式、多域垂 直定向模式或薄膜補(bǔ)償TN模式的板。因此，能夠在透明和散射切換元 件處于散射狀態(tài)時(shí)，控制色調(diào)改變并提高可視性。
便攜式終端設(shè)備可以具有調(diào)整裝置，所述調(diào)整裝置能夠彼此獨(dú)立 地改變背光量和透明和散射切換元件的透明和散射狀態(tài)。因此，用戶可以根據(jù)使用便攜式終端設(shè)備的環(huán)境設(shè)置最佳狀態(tài)。
便攜式終端設(shè)備可以具有電能累積裝置、針對電能累積裝置中所 積累的電能的殘余量檢測裝置、以及控制裝置，所述控制裝置根據(jù)所 檢測到的殘余量信息自動改變背光量和透明和散射切換元件的透明和 散射狀態(tài)。當(dāng)使透明和散射切換元件處于透明狀態(tài)時(shí)，由于能夠降低 背光的光量，能夠減少在殘余電池電量較低時(shí)的功率消耗，并延長便 攜式終端設(shè)備的操作時(shí)間。
可以沿便攜式終端設(shè)備的橫向交替形成透明和散射切換元件的 透明區(qū)域和吸收區(qū)域。因此，能夠增加便攜式終端設(shè)備橫向上視場角 的可變寬度。
根據(jù)本發(fā)明的光束方向切換元件的特征在于一體地形成光束方 向調(diào)整元件和透明和散射切換元件，所述光束方向調(diào)整元件調(diào)整入射 光的方向，并將所述光線射出，所述透明和散射切換元件，能夠在透 射從光束方向調(diào)整元件入射的光的狀態(tài)和散射光的狀態(tài)之間進(jìn)行切 換。因此，由于能夠以透明和散射切換元件支撐光束方向調(diào)整元件， 能夠?qū)崿F(xiàn)高度穩(wěn)定的薄光束方向切換元件。
在光束方向切換元件中，可以在共用基板上形成透明和散射切換 元件和光束方向調(diào)整元件。光束方向調(diào)整元件的基板可以只是由光束 方向調(diào)整元件和透明和散射切換元件所共用的基板。
根據(jù)本發(fā)明的典型方案，在背光和液晶板之間設(shè)置用于控制光的 方向的光束方向調(diào)整元件和能夠根據(jù)所施加的電壓的通斷在透明和散 射狀態(tài)之間進(jìn)行切換的透明和散射切換元件。因此，能夠增加光源中 光的照射角度的可變寬度，并增加使用這種光源的液晶顯示設(shè)備的視 場角的可變寬度。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截面
圖2是示出了用在根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中 的背光的示例的透視圖；圖3是示出了從背光射出的光的方向的示意圖4是示出了用在根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中 的百葉窗(louver)的示例的平面圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備在寬視
場角時(shí)的光分布特性的示意圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備在窄視
場角時(shí)的光分布特性的示意圖7是示出了用在根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的第一修改的液晶 顯示設(shè)備中的百葉窗(louver)的示例的平面圖8是示出了用在根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的第二修改的液晶 顯示設(shè)備中的百葉窗的示例的平面圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的第三修改的液晶顯示 設(shè)備在寬視場角時(shí)的光分布特性的示意圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的第三修改的液晶顯 示設(shè)備在窄視場角時(shí)的光分布特性的示意圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明第二典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截 面圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明第三典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截 面圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明第四典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截 面圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明第五典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截 面圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明第六典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截 面圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明第七典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截 面圖17是示出了根據(jù)本發(fā)明第八典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截 面圖18是示出了根據(jù)本發(fā)明第九典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截 面圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明第十典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截
面圖20是示出了將些許電壓施加到處于散射狀態(tài)的透明和散射切 換元件上以調(diào)整散射屬性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖21是示出了安裝有本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備的便攜式終端設(shè)備 的透視圖22是示出了根據(jù)本發(fā)明第十二典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的 透明和散射切換元件的平面圖23是示出了其中交替形成光束方向調(diào)整元件的透明區(qū)域和吸 收區(qū)域的方向與液晶顯示板的像素排列方向互不平行的液晶顯示設(shè)備 的平面圖24 (a)是示意性地示出了未向其施加電壓時(shí)的第一傳統(tǒng)液晶 顯示設(shè)備的示意圖24 (b)是示意性地示出了向其施加電壓時(shí)的第一傳統(tǒng)液晶顯 示設(shè)備的示意圖25是示意性地示出了第二傳統(tǒng)液晶顯示設(shè)備的示意圖；以及
圖26是示出了傳統(tǒng)高度準(zhǔn)直背光的透視圖。
具體實(shí)施例方式
此后，將參照附圖對本發(fā)明的典型實(shí)施例進(jìn)行具體解釋。首先， 將解釋本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖l是示出了根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施 例的液晶顯示設(shè)備的截面圖。圖2是示出了用在根據(jù)本發(fā)明第一典型 實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中的背光的示例的透視圖。圖3是示出了從背 光射出的光的方向的示意圖。圖4是示出了用在根據(jù)本發(fā)明第一典型 實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中的百葉窗的示例的平面圖。圖5是示出了根 據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備在寬視場角時(shí)的光分布特性 的示意圖。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備 在窄視場角時(shí)的光分布特性的示意圖。
如圖1所示，在根據(jù)第一實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中，設(shè)置了背光
13，并將百葉窗12 (光束方向調(diào)整元件)設(shè)置在背光13上。將透明 和散射切換元件22設(shè)置在百葉窗12上，并將液晶板21設(shè)置在透明和 散射切換元件22上。設(shè)置光源，包括背光、光束方向調(diào)整元件和透明 和散射切換元件。
如圖2所示，沿背光13的一個(gè)端面設(shè)置棱鏡形狀的線光源36， 并設(shè)置白光LED25，分布與其兩端相對。線光源36包括多個(gè)棱鏡(未 示出)，環(huán)狀排列，用于沿背光13與多個(gè)棱鏡實(shí)質(zhì)上正交的方向折射 從白光LED 25入射到線光源36上的光。按照這種方式，線光源36 沿背光13的方向從背光13的側(cè)面射出線形光。此外，背光13包括多 個(gè)棱鏡(未示出)，沿與平行于線光源36延伸且與線光源36相對的表 面正交的方向環(huán)狀排列。這些棱鏡沿與背光13的一個(gè)表面37正交的 方向折射從線光源36入射的線形光，并從整個(gè)表面37射出平面光。 背光13發(fā)光，從而使平行于線光源36的方向上的光具有比正交于線 光源36的方向上的光更寬的角度。
如圖3所示，通過極角e和方位角(()來定義從背光13射出的光的 方向35。極角e是由方向35和垂直于背光13的表面的方向34所形成 的角。在平行于背光13的投影表面33上，在采用X-Y矩形坐標(biāo)并將 方向34和投影表面33彼此相交的點(diǎn)作為原點(diǎn)0時(shí)，方位角(()是由連 接方向35與投影表面33彼此相交的交點(diǎn)和原點(diǎn)0的直線與X軸所形
成的角。按照這種方式，從背光13射出的光是漫射光，并且e和小
具有較寬的分布。
如圖1所示，百葉窗12是光束方向調(diào)整元件，用于提高從背光 13射出的光的方向性。百葉窗12將從背光13入射的展寬光調(diào)整到一
個(gè)方向上，并將所述光線射出。例如，此光調(diào)整方向是與百葉窗12 的表面垂直的方向。對于從百葉窗12射出的光，提高了光在垂直于百 葉窗12的表面的方向(光調(diào)整方向)上的方向性。在這種情況下，以 通過百葉窗12調(diào)整的方向射出的光稍有展寬，盡管極角e小于如圖3 所示的從背光13射出的光的極角。
例如，在百葉窗12中，沿平行于百葉窗12的表面的方向交替地 排列透射光的透明區(qū)域12a和吸收光的吸收區(qū)域12b。例如，交替排
列透明區(qū)域12a和吸收區(qū)域12b的方向等同于背光13射出寬角度光的 方向，即平行于線光源36的方向。如圖4所示，從垂直于百葉窗12 的表面的方向上看，帶形的透明區(qū)域12a和吸收區(qū)域12b交替排列。 例如，百葉窗12可以調(diào)整透明區(qū)域12a和吸收區(qū)域12b的排列間距和 吸收區(qū)域12b中的光吸收量，以調(diào)整射出入射光時(shí)的出射角。
將包括聚合物/液晶復(fù)合層的透明和散射切換元件夾在扁平電極 對之間。聚合物/液晶復(fù)合層包括液晶分子和聚合物。例如，可以將其 中液晶分組擴(kuò)散到聚合物膜中的聚合物擴(kuò)散液晶層、包括其中向液晶 中添加了聚合物纖維的LC層的混合物、包括其中向液晶中添加了小珠 的LC層的混合物、包括其中在聚合物中擴(kuò)散有液晶微囊的LC層的混 合物、或包括其中將液晶材料適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在聚合物矩陣中的LC層的混 合物用作聚合物/液晶復(fù)合層。
如圖1所示，在透明和散射切換元件22中，將通過將液晶分組 lib散布在聚合物矩陣lla中形成的PDLC層11放入電極10中，并在 每個(gè)電極10上設(shè)置透明基板9。通過電極10向夾在電極10之間的PDLC 層ll施加電壓，由此改變PDLC層11中的液晶分子的定向狀態(tài)。例如， 通過將光固化樹脂和液晶材料曝光并硬化所述混合物來形成PDLC層 11。透明和散射切換元件22散射或透射從百葉窗12入射的光，并將 光射向液晶板21。
在液晶板21中，設(shè)置有對從透明和散射切換元件22入射的光進(jìn) 行偏振的偏振板1，并將透明基板8設(shè)置在偏振板1上。按照矩陣形 狀、在透明基板8上設(shè)置限定了像素區(qū)域的像素電極7。設(shè)置液晶層6 覆蓋像素電極7和透明基板8的表面。將用于向液晶層6施加電壓的 共用電極5設(shè)置在液晶層6上，并將透明電介質(zhì)層4設(shè)置在共用電極 5上。在透明電介質(zhì)層4中，在與透明基板8表面上未被像素電極7 覆蓋的區(qū)域相對應(yīng)的位置上形成溝槽，并在溝槽中設(shè)置用于防止外部 光投影到液晶板上的黑矩陣3。設(shè)置透明基板2以覆蓋透明電介質(zhì)層4 和黑矩陣3，并將用于對來自液晶板的出射光進(jìn)行偏振的偏振板1設(shè) 置在透明基板2上。
如圖5所示，從背光13射出的光具有在X方向上比在Y方向上
擴(kuò)展得更寬的橢圓形分布38。此出射光分布表明分布區(qū)域的面積越
大，光擴(kuò)展得越大。當(dāng)具有此分布的光38入射到百葉窗12上時(shí)，沿 X方向傳播的光被百葉窗12吸收，并將其變?yōu)榫哂懈叨葴?zhǔn)直的分布的 光39，其實(shí)質(zhì)上以圓形形狀分布。在寬視場顯示的情況下，當(dāng)具有這 種分布的光39入射到處于散射狀態(tài)的透明和散射切換元件22上時(shí)， 圓形分布的光被均勻散射，以變?yōu)閿U(kuò)展得更大的圓形分布光40。具有 此分布的光40透射過液晶板21，并被射出，以實(shí)現(xiàn)寬視場顯示。
如圖6所示，當(dāng)具有分布38的光入射到百葉窗12上時(shí)，沿X方 向傳播的光被百葉窗12吸收，并將其變?yōu)榫哂懈叨葴?zhǔn)直的分布的光 39，其實(shí)質(zhì)上以圓形形狀分布。在窄視場顯示的情況下，當(dāng)具有這種 分布的光39入射到處于透明狀態(tài)的透明和散射切換元件22上時(shí)，圓 形分布的光直接透射過透明和散射切換元件22，并射出具有分布39 的光。具有此分布的光39透射過液晶板21，并被射出，以實(shí)現(xiàn)窄視 場顯示。
接下來，將解釋如上形成的、根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示 設(shè)備的操作。首先，將解釋寬視場顯示的情況。如圖1所示，使從背 光13出射的光入射到百葉窗12上。如圖3所示，從背光13射出的光 是漫射光，且0和小具有較寬的分布。在如圖2所示的背光13中， 如圖5所示，從背光13射出的光在小接近0度或180度的情況下比小 接近90度或270度的情況下具有更大的e值。換句話說，從背光13 射出的光具有在X方向上比在Y方向上擴(kuò)展得更寬的橢圓形分布38。 當(dāng)具有此分布的光38入射到百葉窗12上時(shí)，具有較大e的光被百葉 窗12的吸收區(qū)域12b吸收。具有較小0的光透射過透明區(qū)域lla。因
此，在從百葉窗12射出的光中，去除了具有較大e的光，而射出具
有較小分布面積且高度準(zhǔn)直的分布光39。
如圖1所示，從百葉窗12射出的具有分布39的高度準(zhǔn)直光入射 到透明和散射切換元件22上。在寬視場顯示的情況下，未向PDLC層 ll施加電壓。因此，PDLC層ll處于其中液晶分子llb隨機(jī)分散在聚 合物矩陣lla中的狀態(tài)，并散射入射光。因此，如圖5所示，圓形分 布的光39被PDLC層11均勻散射，變?yōu)閿U(kuò)展得更大的圓形分布光40。換句話說，由透明和散射切換元件22散射通過百葉窗12提高了其方
向性的光，從而具有較低的方向性，并變?yōu)榫哂袑捊嵌鹊墓?。如圖1
所示，在較寬的范圍內(nèi)擴(kuò)展的分布光40入射到液晶板21上，并在保 持分布40的同時(shí)被射出。按照這種方式，以較寬的視場角顯示圖像。
接下來，將解釋窄視場顯示的情況。如圖6所示，與寬視場顯示 的情況相同，通過百葉窗12將從背光13射出的、具有橢圓形分布38 的光變?yōu)榫哂休^小分布面積且高度準(zhǔn)直的分布光39。
如圖1所示，具有分布39的高度準(zhǔn)直光入射到透明和散射切換 元件22上。在窄視場顯示的情況下，向PDLC層ll施加預(yù)定電壓。因 此，PDLC層11變?yōu)槠渲袑Ψ稚⒃诰酆衔锞仃噇la中的液晶分子lib 進(jìn)行定向的透明狀態(tài)。換句話說，PDLC層11直接透射入射光。因此， 如圖6所示，圓形分布的光39直接透射過PDLC層11。換句話說，通 過百葉窗12提高了其方向性的光以保持高度準(zhǔn)直的分布39的狀態(tài)從 透明和散射切換元件22射出。如圖l所示，具有高度準(zhǔn)直的分布的光 39入射到液晶板21上，并在保持分布39的同時(shí)被射出。按照這種方 式，以較窄的視場角顯示圖像。
按照這種方式，通過百葉窗12將從背光13射出的低方向性光轉(zhuǎn) 換為高度準(zhǔn)直光，并通過透明和散射切換元件透射或散射高度準(zhǔn)直光， 利用PDLC層，在窄視場顯示和寬視場顯示之間進(jìn)行切換。因此，能夠 增加光源中的光的照射角的可變寬度，以及增加使用該光源的液晶顯 示設(shè)備的視場角的可變寬度。
這里，利用傳統(tǒng)的棱鏡片代替百葉窗12來構(gòu)成與第一典型實(shí)施 例相同的液晶顯示設(shè)備，以測量在窄視場顯示的情況下、視場角和亮 度之間的關(guān)系。0度視場角的范圍(即獲得等于或大于從前方觀看液 晶顯示設(shè)備時(shí)的亮度的一半的亮度值的視場角)是向左右各30度。另 一方面，在第一實(shí)施例中，獲得等于或大于O度視場角的亮度的一半 的亮度值的視場角的范圍是向左右各20度。按照這種方式，在第一典 型實(shí)施例中，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，能夠有效地實(shí)現(xiàn)窄視場顯示。
接下來，將解釋本發(fā)明第一典型實(shí)施例的第一修改。圖7是示出 了用在根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的第一修改的液晶顯示設(shè)備中的百
葉窗的示例的平面圖。在上述第一典型實(shí)施例中，如圖4所示，當(dāng)從
垂直于表面的方向上觀察百葉窗12時(shí)，帶形的透明區(qū)域12a和吸收區(qū) 域12b交替排列。因此，只能在一個(gè)方向上提高入射到百葉窗12上的 光的方向性。另一方面，在第一典型實(shí)施例的第一修改中，如圖7所 示，當(dāng)從垂直于表面的方向上觀察百葉窗12時(shí)，按照矩陣形狀在吸收 區(qū)域12b中排列圓形透明區(qū)域12a。因此，能夠在多個(gè)方向上提高入 射到百葉窗12上的光的方向性。除上述以外，第一典型實(shí)施例的第一 修改的組件、操作和效果均與第一典型實(shí)施例相同。
接下來，將解釋本發(fā)明第一典型實(shí)施例的第二修改。圖8是示出 了用在根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的第二修改的液晶顯示設(shè)備中的百 葉窗的示例的平面圖。在第一典型實(shí)施例的第一修改中，如圖7所示， 將透明區(qū)域12a按照矩陣形狀排列在吸收區(qū)域12b中。另一方面，在 第一典型實(shí)施例的第二修改中，如圖8所示，當(dāng)從垂直于表面的方向 上觀察百葉窗12時(shí)，按照矩陣形狀在吸收區(qū)域12b中排列四邊形透明 區(qū)域12a。例如，透明區(qū)域12a是正方形或矩形的。除上述以外，第 一典型實(shí)施例的第二修改的組件、操作和效果均與第一典型實(shí)施例的 第一修改相同。
接下來，將解釋本發(fā)明第一典型實(shí)施例的第三修改。圖9是示出 了根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的第三修改的液晶顯示設(shè)備在寬視場角 時(shí)的光分布特性的示意圖。圖IO是示出了根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例 的第三修改的液晶顯示設(shè)備在窄視場角時(shí)的光分布特性的示意圖。
在第一典型實(shí)施例中，如圖5所示，從背光13射出的光具有在X 方向上比在Y方向上擴(kuò)展得更寬的橢圓形分布38。當(dāng)具有此分布的光 38入射到百葉窗12上時(shí)，沿X方向傳播的光被百葉窗12吸收，并將 其變?yōu)榫哂懈叨葴?zhǔn)直的分布的光39，其實(shí)質(zhì)上以圓形形狀分布。在寬 視場顯示的情況下，當(dāng)具有這種分布的光39入射到處于散射狀態(tài)的透 明和散射切換元件22上時(shí)，圓形分布的光被均勻散射，以變?yōu)閿U(kuò)展得 更大的圓形分布光40。具有此分布的光40透射過液晶板21，并被射 出，以實(shí)現(xiàn)寬視場顯示。此外，如圖6所示，當(dāng)具有分布38的光入射 到百葉窗12上時(shí)，沿X方向傳播的光被百葉窗12吸收，并將其變?yōu)?br> 具有高度準(zhǔn)直的分布的光39，其實(shí)質(zhì)上以圓形形狀分布。在窄視場顯 示的情況下，當(dāng)具有這種分布的光39入射到處于透明狀態(tài)的透明和散 射切換元件22上時(shí)，圓形分布的光直接透射過透明和散射切換元件 22，并射出具有分布39的光。具有此分布的光39透射過液晶板21, 并被射出，以實(shí)現(xiàn)窄視場顯示。
另一方面，在第一典型實(shí)施例的第三修改中，如圖9所示，從背 光13射出的光具有在Y方向上比在X方向上擴(kuò)展得更寬的橢圓形分布 41。當(dāng)具有此分布的光41入射到百葉窗12上時(shí)，通過百葉窗12進(jìn)一 步提高沿X方向傳播的光的方向性，具體地，將分布在X方向上的光 變?yōu)榫哂懈叨葴?zhǔn)直的分布42的光。在寬視場顯示的情況下，當(dāng)具有這 種分布的光42入射到處于散射狀態(tài)的透明和散射切換元件22上時(shí)， 光被散射，從而沿X方向擴(kuò)展，變?yōu)榉植脊?3。具有此分布的光43 透射過液晶板21，并被射出，以實(shí)現(xiàn)寬視場顯示。此外，如圖10所 示，當(dāng)從背光13射出的具有分布41的光入射到百葉窗12上時(shí)，通過 百葉窗12進(jìn)一步提高沿X方向傳播的光的方向性，具體地，將分布在 X方向上的光變?yōu)榫哂懈叨葴?zhǔn)直的分布42的光。在窄視場顯示的情況 下，當(dāng)具有這種分布的光42入射到處于透明狀態(tài)的透明和散射切換元 件22上時(shí)，具有沿X方向分布的光的高度準(zhǔn)直分布的光直接透射過透 明和散射切換元件22，并射出具有分布42的光。具有此分布的光42 透射過液晶板21，并被射出，以實(shí)現(xiàn)針對X方向的窄視場顯示。
在第一典型實(shí)施例的第三修改中，與第一典型實(shí)施例相比，由于 能夠減少從背光13射出和由百葉窗12吸收的光量，能夠?qū)崿F(xiàn)亮寬視 角顯示。具體地，由于背光13的光量是有限的，第三修改在只須實(shí)現(xiàn) X方向上的視場角切換的情況下是有效的。除上述以外，第一典型實(shí) 施例的第三修改的組件、操作和效果均與第一典型實(shí)施例相同。
接下來，將解釋本發(fā)明的第二典型實(shí)施例。圖11是示出了根據(jù) 本發(fā)明第二典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖。在上述第一典型實(shí) 施例中，如圖1所示，將其中帶形透明區(qū)域12a和吸收區(qū)域12b交替 排列的一個(gè)百葉窗12設(shè)置在背光13和透明和散射切換元件22之間。 另一方面，在第二典型實(shí)施例中，如圖11所示，堆疊百葉窗15和百
葉窗14，以設(shè)置在背光13和透明和散射切換元件22之間。對于百葉 窗15，沿一個(gè)方向交替排列透明區(qū)域15a和吸收區(qū)域15b。對于百葉 窗14，沿與百葉窗15的排列方向正交的方向交替排列帶形透明區(qū)域 14a和吸收區(qū)域(未示出)。
因此，在第二典型實(shí)施例中，不僅能夠沿一個(gè)方向、而且能夠沿 與之正交的方向提高入射到百葉窗12上的光的方向性。因此，例如， 不僅能夠在水平方向上、而且能夠在垂直方向上有效地實(shí)現(xiàn)窄視場顯 示。除上述以外，第二典型實(shí)施例的組件、操作和效果均與第一典型 實(shí)施例相同。
接下來，將解釋本發(fā)明的第三典型實(shí)施例。圖12是示出了根據(jù) 本發(fā)明第三典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖。在上述第一典型實(shí) 施例中，如圖1所示，將其中液晶分子llb均勻地散布到聚合物矩陣 lla中的傳統(tǒng)PDLC層11用作平面透明和散射切換元件22。另一方面， 在第三典型實(shí)施例中，如圖12所示，使用對其進(jìn)行調(diào)制從而使散布到 聚合物矩陣16a中的液晶分子16b的分布具有環(huán)狀不均勻的PDLC層 16。在調(diào)制PDLC層16中，例如，沿一個(gè)方向環(huán)狀地重復(fù)液晶分子lib 稠密的部分和液晶分子lib稀疏的部分。調(diào)制PDLC層16沿環(huán)狀重復(fù) 液晶分子lib稠密的部分和液晶分子lib稀疏的部分的方向強(qiáng)烈散射 入射光。因此，能夠增加這一方向上的視場角。
可以通過針對PDLC層使用與傳統(tǒng)PDLC層相同的材料、并通過光 掩模對PDLC層進(jìn)行曝光和光固化來制造這種調(diào)制PDLC層16。在固化 之前，通過環(huán)狀地形成了線形圖案的光掩模將光照射到PDLC層上。被 光照射的部分開始硬化。此時(shí)，在硬化區(qū)域和非硬化區(qū)域之間發(fā)生液 晶分子16b的濃度梯度。在通過光掩模對PDLC層曝光預(yù)定時(shí)間之后， 對PDLC層的整個(gè)表面進(jìn)行曝光，由此獲得調(diào)制PDLC層16。在此調(diào)制 PDLC層16中，可以將具有不同大小的兩種或更多種液晶分子的混合 物用作液晶分子16b。除上述以外，第三典型實(shí)施例的組件、操作和 效果均與第一典型實(shí)施例相同。
接下來，將解釋本發(fā)明的第四典型實(shí)施例。圖13是示出了根據(jù) 本發(fā)明第四典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖。在第四典型實(shí)施例
種，如圖13所示，除根據(jù)第一典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)之外，
液晶顯示設(shè)備還包括光源光強(qiáng)控制單元26以及透明和散射切換元件 控制單元27。光源光強(qiáng)控制單元26控制要提供給白光LED 25的電流 量，并調(diào)整光量(即白光LED 25的亮度)。透明和散射切換元件控制 單元27接通和斷開透明和散射切換元件22的電壓。彼此相關(guān)聯(lián)地構(gòu) 成光源光強(qiáng)控制單元26和透明和散射切換元件控制單元27。除上述 以外，第四典型實(shí)施例的組件與第一典型實(shí)施例相同。
接下來，將解釋如上構(gòu)成的根據(jù)第四典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備 的操作。如圖13所示，在寬視場顯示的情況下，透明和散射切換元件 控制單元27并未向透明和散射切換元件22施加電壓。因此，散射從 百葉窗12入射到透明和散射切換元件22上的光。此時(shí)，光源光強(qiáng)控 制單元26向白光LED25提供電流，從而使前方亮度(即在液晶板21 的0度視場角的亮度)取預(yù)定值。在窄視場顯示的情況下，透明和散 射切換元件控制單元27向透明和散射切換元件22施加電壓。因此， 從百葉窗12入射到透明和散射切換元件22上的光直接透射過透明和 散射切換元件22。因此，當(dāng)提供給白光LED 25的電流量相同(即從 背光13射出的光量相同)時(shí)，液晶板21的前方亮度將過大。因此， 調(diào)整提供給白光LED 25的電流量，從而使液晶板21在窄視場顯示情 況下的前方亮度取與寬視場顯示情況下相同的數(shù)值。因此，在第四典 型實(shí)施例中，使液晶板21的前方亮度保持恒定。應(yīng)當(dāng)注意，在其中白 光LED 25由藍(lán)光LED和黃光磷光體構(gòu)成的情況下，可以通過電流的脈 沖寬度調(diào)制來調(diào)整白光LED 25的光量。在由藍(lán)光LED和黃光磷光體構(gòu) 成的白光LED25的情況下，通過由藍(lán)光LED射出的部分藍(lán)光來激勵黃 光磷光體以發(fā)出黃光，并將藍(lán)光和黃光混合，產(chǎn)生白光。當(dāng)調(diào)整電流 量，從而使液晶板21在窄視場顯示情況下的前方亮度取與寬視場顯示 情況下等效的數(shù)值時(shí)，由于藍(lán)光和黃光的發(fā)射率發(fā)生波動，發(fā)生了液 晶板21的色度改變。另一方面，當(dāng)通過脈沖調(diào)制來調(diào)整光量時(shí)，通過 調(diào)整發(fā)光時(shí)間的比例來實(shí)現(xiàn)光量調(diào)整，從而能夠控制液晶板21的色度 改變。除上述以外，第四典型實(shí)施例的操作和效果均與第一典型實(shí)施 例相同。
接下來，將解釋本發(fā)明的第五典型實(shí)施例。圖14是示出了根據(jù) 本發(fā)明第五典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖。在上述第四實(shí)施例
中，如圖13所示，使用了白光LED25和線光源36。另一方面，在第 五典型實(shí)施例中，如圖14所示，使用其中線形、環(huán)狀排列了紅光LED 28、綠光LED29和藍(lán)光LED30的光源來代替線光源36。液晶顯示設(shè) 備包括光源光強(qiáng)控制單元26，用于控制要提供給紅光LED 28、綠光 LED 29和藍(lán)光LED 30的電流量，并調(diào)整光量(即LED的亮度)。除上 述以外，第五典型實(shí)施例的組件與第四典型實(shí)施例相同。
接下來，將解釋如上構(gòu)成的根據(jù)第五典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備 的操作。如圖14所示，從紅光LED 28、綠光LED 29和藍(lán)光LED 30 射出的光入射到背光13上。紅色、綠色和藍(lán)色是光的三原色，并且這 三種顏色的光彼此重疊，形成白光。背光13將入射光轉(zhuǎn)換為平面光。 在寬視場顯示的情況下，此光入射到透明和散射切換元件22上，并被 散射。此時(shí)，由于光的散射程度依賴于光的波長，具有較短波長的光 被更強(qiáng)烈地散射，而具有較長波長的光較少被散射。換句話說，藍(lán)光 更容易被散射，而紅光較少被散射。因此，當(dāng)從前方觀看液晶板時(shí)， 顯示圖像偏紅。
因此，當(dāng)通過透明和散射切換元件22散射光時(shí)，例如，增加提 供給藍(lán)光LED30的電流量，以增強(qiáng)更容易被散射的藍(lán)光，而減少提供 給紅光LED 28的電流量，以漸弱較少被散射的紅光。按照這種方式， 在寬視場顯示和窄視場顯示中，與是否向透明和散射切換元件22施加 電壓相關(guān)聯(lián)地調(diào)整紅光LED 28、綠光LED 29和藍(lán)光LED 30所發(fā)出的 光的強(qiáng)度，由此能夠使從前方觀看液晶板時(shí)、顯示圖像的色彩保持恒 定。除上述以外，第五典型實(shí)施例的操作和效果均與第四典型實(shí)施例 相同。
接下來，將解釋本發(fā)明的第六典型實(shí)施例。圖15是示出了根據(jù) 本發(fā)明第六典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖。在第六典型實(shí)施例 中，除根據(jù)第一典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)之外，在百葉窗12 的兩側(cè)均設(shè)置透明基板121。在一個(gè)示例中，透明基板121的材料是 聚對苯二甲酸乙二醇酯。除上述以外，第六典型實(shí)施例的組件與第一
典型實(shí)施例相同。
在如上構(gòu)成的根據(jù)第六典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中，由于在百 葉窗12的兩側(cè)設(shè)置透明基板121，具有能夠提高百葉窗12對溫度和 濕度變化的耐受度的效果，從而提高了液晶顯示設(shè)備的可靠性。除上 述以外，第六典型實(shí)施例的操作和效果均與第一典型實(shí)施例相同。此 外，也可以將第六典型實(shí)施例應(yīng)用于第二到第五典型實(shí)施例。
接下來，將解釋本發(fā)明的第七典型實(shí)施例。圖16是示出了根據(jù) 本發(fā)明第七典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖。雖然在第六典型實(shí) 施例中，用雙面膠帶固定百葉窗以及透明和散射切換元件，但在第七
典型實(shí)施例中，粘接兩側(cè)均具有透明基板121的百葉窗12與透明和散 射切換元件22，結(jié)果， 一體地形成。除上述以外，第七典型實(shí)施例的 組件與第六典型實(shí)施例相同。
在如上構(gòu)成的根據(jù)第七典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中，將透明基 板121設(shè)置在百葉窗12的兩側(cè)，此外， 一體地形成百葉窗12和透明 和散射切換元件22。因此，能夠提高百葉窗12對溫度和濕度變化的 耐受度，并能提高液晶顯示設(shè)備的可靠性。還能夠減小液晶顯示設(shè)備 的厚度。除上述以外，第七典型實(shí)施例的操作和效果均與第六典型實(shí) 施例相同。
接下來，將解釋本發(fā)明的第八典型實(shí)施例。圖17是示出了根據(jù) 本發(fā)明第八典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖。與根據(jù)第七典型實(shí)
施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)相比，第八典型實(shí)施例的特征在于 一體
地形成百葉窗12和透明和散射切換元件22，并且其具有共用基板。 在此示例中，百葉窗12具有位于其兩側(cè)的透明基板121，并且百葉窗 12的基板121還用作透明和散射切換元件22側(cè)的透明基板。因此， 透明和散射切換元件22并不具有位于百葉窗12側(cè)的透明基板9。除 上述以外，第八典型實(shí)施例的組件與第七典型實(shí)施例相同。
如上所述，在根據(jù)第八典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中，不僅能夠 與根據(jù)第七典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備一樣提高可靠性，而且能夠減 小液晶顯示設(shè)備的厚度。此外，由于能夠減少構(gòu)成液晶線上設(shè)備的基 板數(shù)，還能夠減輕液晶顯示設(shè)備的重量。除上述以外，第八典型實(shí)施
例的操作和效果均與第七典型實(shí)施例相同。
接下來，將解釋本發(fā)明的第九典型實(shí)施例。圖18是示出了根據(jù) 本發(fā)明第九典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖。與根據(jù)第八典型實(shí) 施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)相比，在第九典型實(shí)施例中，百葉窗12
只具有由百葉窗12和透明和散射切換元件22所共用的透明基板121， 而不具有位于背光13側(cè)的透明基板。除上述以外，第九典型實(shí)施例的 組件與第八典型實(shí)施例相同。
在如上構(gòu)成的根據(jù)第九典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中，由于未設(shè) 置百葉窗12位于背光13側(cè)的透明基板，可靠性低于根據(jù)第八典型實(shí) 施例的液晶顯示設(shè)備的可靠性。但是，由于在透明和散射切換元件22 側(cè)設(shè)置有透明基板121，與第一典型實(shí)施例相比，能夠提高可靠性。 此外，與根據(jù)第八典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備相比，在第九典型實(shí)施 例中，由于能夠去除百葉窗12的透明基板，能夠進(jìn)一步降低液晶顯示 設(shè)備的厚度和重量。除上述以外，第九典型實(shí)施例的操作和效果均與 第八典型實(shí)施例相同。
接下來，將解釋本發(fā)明的第十典型實(shí)施例。圖19是示出了根據(jù) 本發(fā)明第十典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖。與根據(jù)第一典型實(shí) 施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)相比，根據(jù)第十典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè) 備的不同之處在于使用了在月刊"Display"、 2004年5月、第14 到17頁中描述的高度準(zhǔn)直的背光213。在此傳統(tǒng)的高度準(zhǔn)直背光213 中，將LED設(shè)置在其中設(shè)置有光導(dǎo)板的位置，以及將線形微棱鏡以LED 為中心地設(shè)置在光導(dǎo)板中。將其中棱鏡結(jié)構(gòu)同樣以LED為中心地進(jìn)行 設(shè)置的棱鏡片設(shè)置在光導(dǎo)板的發(fā)光表面上。此外，將反射片設(shè)置在與 光導(dǎo)板設(shè)置有棱鏡片的表面相對側(cè)的表面上。除上述以外，第十典型 實(shí)施例的組件與第一典型實(shí)施例相同。
在如上構(gòu)成的根據(jù)第十典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中，由于使用 了在其發(fā)光表面上二維地提高了方向性的高度準(zhǔn)直背光213，能夠降 低百葉窗12對光的吸收損耗，并實(shí)現(xiàn)亮顯示。此外，由于背光的方向 性是二維的，還能夠表現(xiàn)出針對與交替排列百葉窗12的透明區(qū)域和吸 收區(qū)域的方向相正交的方向、切換視場角的效果。應(yīng)當(dāng)注意，適合于 用在此典型實(shí)施例中的高度準(zhǔn)直的背光并不局限于月刊"Display"、 2004年5月、第14到17頁中所描述的高度準(zhǔn)直的背光，只要二維地 提高其方向性，可以將任何背光應(yīng)用于液晶顯示設(shè)備。
圖20是示出了在根據(jù)第十典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中、將些 許電壓施加到處于散射狀態(tài)的透明和散射切換元件22上以調(diào)整散射 屬性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。在該曲線圖中，水平軸表示視場角，而垂 直軸表示亮度。由虛線表示的結(jié)果是在未將電壓施加到構(gòu)成了透明和 散射切換元件的PDLC層上時(shí)的亮度分布，由實(shí)線表示的結(jié)果是在將些 許電壓(在一個(gè)示例中，l伏特)施加到PDLC層上時(shí)的亮度分布。應(yīng) 當(dāng)注意，在上下文中，些許電壓表示與將透明和散射切換元件帶入透 明狀態(tài)的電壓相比的小電壓。雖然在未向PDLC層施加電壓的情況下， 前方亮度(0。方向上的亮度)是75cd/m2，但在向其施加些許電壓的 情況下，前方亮度提高到120cd/m2。另一方面，在傾斜方向，更具體 地，在從+25°到+80°的范圍內(nèi)或者在-25°到-80。的范圍內(nèi)，盡管在向 其施加些許電壓的情況下的亮度下降，但電壓下降的程度非常小，確 保了實(shí)質(zhì)上與未施加電壓的情況下相同程度的亮度。這表明通過在 透明和散射切換元件進(jìn)行散射時(shí)，施加些許電壓，稍微降低散射屬性， 能夠顯著地提高前方的亮度，而不會顯著地降低傾斜方向的亮度。由 于背光的有限光量，在前方亮度落入寬視場顯示中的情況下，此結(jié)果 是有效的。盡管對第十典型實(shí)施例進(jìn)行了解釋，上述解釋并不局限于 第十典型實(shí)施例，也可以將其應(yīng)用于其他典型實(shí)施例。除上述以外， 第十典型實(shí)施例的操作和效果均與第一典型實(shí)施例相同。
接下來，將解釋本發(fā)明的第十一典型實(shí)施例。圖21是示出了安 裝有本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備的便攜式終端設(shè)備的透視圖。如圖21所 示，將本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備100安裝在如蜂窩電話90等上。
可以將本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備應(yīng)用于如蜂窩電話等便攜式設(shè)備， 使其能夠?qū)崿F(xiàn)切換視場角的顯示。具體地，在將本發(fā)明的液晶顯示設(shè) 備安裝在蜂窩電話上的情況下，至少沿蜂窩電話的橫向交替排列用作 光束方向調(diào)整元件的百葉窗的透明區(qū)域和吸收區(qū)域，由此使其能夠針 對蜂窩電話的橫向、在寬視場顯示和窄視場顯示之間進(jìn)行切換。這樣
能夠在公共交通設(shè)施等地方防止其他人從橫向觀看。應(yīng)當(dāng)注意，便攜 式設(shè)備并不局限于蜂窩電話，可以將液晶顯示設(shè)備應(yīng)用于如個(gè)人數(shù)字
助理(PDA)、游戲機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)等多
種便攜式終端設(shè)備。此外，安裝有本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備的便攜式設(shè) 備可以具有用于在寬視場顯示和窄視場顯示時(shí)、彼此獨(dú)立地改變光源 數(shù)量的設(shè)置，并能夠在這兩種情況下設(shè)置光源的發(fā)光率。因此，用戶 能夠根據(jù)使用環(huán)境來設(shè)置最佳視場角。此外，便攜式終端可以具有用 于檢測殘余電池電量的裝置，并具有能夠根據(jù)所檢測到的殘余電池電 量來自動改變視場角的控制裝置。如上所述，在本發(fā)明的液晶顯示設(shè) 備中，由于能夠在窄視場顯示時(shí)比寬視場顯示時(shí)減少更多的電能，能 夠通過在殘余電池電量較低時(shí)、將寬視場顯示自動變?yōu)檎晥鲲@示來 降低功率消耗，并延長便攜式設(shè)備的操作時(shí)間。
接下來，將解釋本發(fā)明的第十二實(shí)施例。圖22是示出了根據(jù)本 發(fā)明第十二典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備的透明和散射切換元件22的
平面圖。與第一典型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相比，第十二典型實(shí)施例的不同之 處在于將透明和散射切換元件22的電極10的至少一側(cè)加工成線形。 除上述以外，第十二典型實(shí)施例的組件與第一典型實(shí)施例相同。
在如上構(gòu)成的根據(jù)第十二典型實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中，能夠通 過向透明和散射切換元件22的加工成線形的電極10施加不同的電壓，
能夠在平面內(nèi)局部地進(jìn)行透明和散射的切換。因此，例如，能夠根據(jù) 要顯示在液晶顯示設(shè)備上的圖像信息，只針對顯示秘密信息的部分， 將透明和散射切換元件22變?yōu)橥该?，以?shí)現(xiàn)窄視場顯示。應(yīng)當(dāng)注意， 透明和散射切換元件22的電極10的形狀并不局限于線形，也可以是塊形。
因此，能夠以塊形在窄視場顯示和寬視場顯示之間進(jìn)行切換。此 外，在設(shè)置在TOLC層上下的兩個(gè)透明基板中，可以將電極分別加工成 線形，并進(jìn)行排列，從而使其縱向彼此正交。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)針對透明 和散射切換元件22的無源矩陣驅(qū)動，并能夠切換屏幕上任意部分的視 場角。除上述以外，第十二典型實(shí)施例的操作和效果均與第一典型實(shí) 施例相同。應(yīng)當(dāng)注意，作為用在各個(gè)典型實(shí)施例和各個(gè)修改中的PDLC層， PDLC層在未向其施加電壓時(shí)處于散射狀態(tài)而在向其施加電壓時(shí)處于 透明狀態(tài)。因此，當(dāng)透明和散射切換元件處于其中透明和散射切換元 件散射入射光的狀態(tài)時(shí)，透明和散射切換元件并不消耗電能。因此， 由于將電能分配給背光電源，能夠提高光源在散射狀態(tài)時(shí)的亮度。但 是，PDLC層的形式并不局限于此，也可以使用在未向其施加電壓時(shí)處 于透明狀態(tài)而在向其施加電壓時(shí)處于散射狀態(tài)的PDLC層。通過在向其 施加電壓的同時(shí)對材料進(jìn)行曝光以硬化所述材料來獲得這種PDLC層。 因此，在便攜式信息終端中，不必向PDLC層施加電壓，并能夠控制頻 繁使用的窄視場顯示中的功率消耗。
此外，可以將膽甾型液晶、鐵電型液晶等用作PDLC層中的液晶 分子。即使斷開所施加的電壓，液晶仍然保持向其施加了電壓時(shí)的定 向狀態(tài)，并具有記憶屬性。通過使用這種PDLC層，能夠降低功率消耗。
如圖23所示，其中交替形成光束方向調(diào)整元件的透明區(qū)域和吸 收區(qū)域的方向與液晶顯示板的像素排列方向可以互不平行。因此，能 夠減少由于光束方向調(diào)整元件和顯示板而形成的條紋，并提高液晶顯 示設(shè)備的圖像質(zhì)量。
用于與本發(fā)明的光源進(jìn)行組合的顯示板并不局限于透明液晶板。
可以使用任何顯示板，只要該顯示板使用背光。具體地，可以適當(dāng)?shù)?使用較小依賴于視場角的液晶板。作為這種液晶板的模式的示例，在 橫電場模式下，存在IPS (面內(nèi)切換)系統(tǒng)、FFS (彌散場切換)系統(tǒng)、 AFFS (高級彌散場切換)系統(tǒng)等。此外，在垂直定向模式下，存在MVA (多域垂直對準(zhǔn))系統(tǒng)、PVA (圖案垂直對準(zhǔn))系統(tǒng)、ASV (高級超級 V)系統(tǒng)等，其中將液晶板劃分為多個(gè)區(qū)域，以降低對視場角的依賴性。 還可以將本發(fā)明適當(dāng)?shù)赜迷谀ぱa(bǔ)償TN模式的液晶顯示板中。通過使用 這些較小依賴于視場角的液晶板，能夠在透明和散射切換元件處于散 射狀態(tài)時(shí)，控制顯示器的色調(diào)改變，并提高可視性。此外，液晶板并 不局限于透射液晶板，可以使用任何板，只要所述板在每個(gè)像素中具 有透射區(qū)域。還可以使用半透射液晶板、微透射液晶板和微反射液晶 板，其在每個(gè)像素的一部分中具有反射區(qū)域。應(yīng)當(dāng)注意，為了減小對 視場角的依賴性，并不總是需要反射區(qū)域，只有透射區(qū)域也可以減小 對視場角的依賴性。
提供前述對實(shí)施例的描述，以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠做出 并使用本發(fā)明。此外，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，對這些實(shí)施 例的多種修改是顯而易見的，而且可以將這里所限定的一般原理和具 體示例應(yīng)用于其他實(shí)施例，而無需創(chuàng)造性勞動。因此，并不傾向于將 本發(fā)明局限在這里所描述的實(shí)施例，而是符合由權(quán)利要求及其等價(jià)物 的限制而限定的最寬范圍。
此外，應(yīng)當(dāng)注意的是，即使在申請過程中，對權(quán)利要求進(jìn)行修改， 發(fā)明人的意圖仍然是限制所要求保護(hù)的發(fā)明的所有等價(jià)物。
權(quán)利要求
1、一種光源，包括背光；光束方向調(diào)整元件，調(diào)整從背光入射的光的方向，并將所述光線射出，其中沿垂直于其光調(diào)整方向的方向交替地形成透射光的透明區(qū)域和吸收光的吸收區(qū)域，所述光調(diào)整方向是垂直于光束方向調(diào)整元件的表面的方向；以及透明和散射切換元件，接收從光束方向調(diào)整元件發(fā)出的入射光，并且將該入射光切換到被透射的狀態(tài)和被散射的狀態(tài)；其中，在光束方向調(diào)整元件中，當(dāng)從光調(diào)整方向觀察光束方向調(diào)整元件時(shí)，按照矩陣形狀設(shè)置透明區(qū)域。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其特征在于當(dāng)從光調(diào)整方向 觀察透明區(qū)域時(shí)，透明區(qū)域的形狀是圓形、橢圓形、正方形或矩形的。
3、 一種光源，包括 背光；光束方向調(diào)整元件，調(diào)整從背光入射的光的方向，并將所述光線 射出，其中沿垂直于其光調(diào)整方向的方向交替地形成透射光的透明區(qū) 域和吸收光的吸收區(qū)域，所述光調(diào)整方向是垂直于光束方向調(diào)整元件 的表面的方向；以及透明和散射切換元件，接收從光束方向調(diào)整元件發(fā)出的入射光， 并且將該入射光切換到被透射的狀態(tài)和被散射的狀態(tài)；其中， 一體地形成透明和散射切換元件和光束方向調(diào)整元件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光源，其特征在于透明和散射切換 元件和光束方向調(diào)整元件具有共用基板。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源，其特征在于光束方向調(diào)整元 件的基板包括只由光束方向調(diào)整元件和透明和散射切換元件所共用的 基板。
6、 一種顯示設(shè)備，包括 背光，發(fā)出平面形的光；光束方向調(diào)整元件，調(diào)整從背光入射的光的方向，并將所述光線 射出，其中沿垂直于其光調(diào)整方向的方向交替地形成透射光的透明區(qū) 域和吸收光的吸收區(qū)域，所述光調(diào)整方向是垂直于光束方向調(diào)整元件 的表面的方向；透明和散射切換元件，能夠切換從光束方向調(diào)整元件入射的光，從而透射所述光和對所述光進(jìn)行散射；以及液晶板，利用從透明和散射切換元件入射的光來顯示圖像， 其中，在光束方向調(diào)整元件中，當(dāng)從光調(diào)整方向觀察光束方向調(diào)整元件時(shí)，按照矩陣形狀設(shè)置透明區(qū)域。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示設(shè)備，其特征在于當(dāng)從光調(diào)整 方向觀察透明區(qū)域時(shí)，透明區(qū)域的形狀是圓形、橢圓形、正方形或矩 形的。
8、 一種顯示設(shè)備，包括 背光，發(fā)出平面形的光；光束方向調(diào)整元件，調(diào)整從背光入射的光的方向，并將所述光線 射出，其中沿垂直于其光調(diào)整方向的方向交替地形成透射光的透明區(qū) 域和吸收光的吸收區(qū)域，所述光調(diào)整方向是垂直于光束方向調(diào)整元件 的表面的方向；透明和散射切換元件，能夠切換從光束方向調(diào)整元件入射的光，從而透射所述光和對所述光進(jìn)行散射；以及液晶板，利用從透明和散射切換元件入射的光來顯示圖像， 其中，其中交替地形成光束方向調(diào)整元件的透明區(qū)域和吸收區(qū)域的方向和顯示板的像素排列方向并不彼此平行。
9、 一種便攜式終端設(shè)備，包括 光源；調(diào)整裝置，所述調(diào)整裝置能夠彼此獨(dú)立地改變背光量和透明和散 射切換元件的透明和散射狀態(tài)； 電能累積裝置；針對電能累積裝置中所積累的電能的殘余量的檢測裝置；以及控制裝置，所述控制裝置根據(jù)所檢測到的殘余量信息，自動改變 背光量、和透明和散射切換元件的透明和散射狀態(tài)， 所述光源包括 背光；光束方向調(diào)整元件，調(diào)整從背光入射的光的方向，并將所述光 線射出，其中沿垂直于其光調(diào)整方向的方向交替地形成透射光的透明 區(qū)域和吸收光的吸收區(qū)域，所述光調(diào)整方向是垂直于光束方向調(diào)整元 件的表面的方向；以及透明和散射切換元件，接收從光束方向調(diào)整元件發(fā)出的入射 光，并且將該入射光切換到被透射的狀態(tài)和被散射的狀態(tài)。
10、 一種包括光源的便攜式終端設(shè)備，所述光源包括 背光；光束方向調(diào)整元件，調(diào)整從背光入射的光的方向，并將所述光線 射出，其中沿垂直于其光調(diào)整方向的方向交替地形成透射光的透明區(qū) 域和吸收光的吸收區(qū)域，所述光調(diào)整方向是垂直于光束方向調(diào)整元件 的表面的方向；以及透明和散射切換元件，接收從光束方向調(diào)整元件發(fā)出的入射光， 并且將該入射光切換到被透射的狀態(tài)和被散射的狀態(tài)；其中，沿便攜式終端設(shè)備的橫向交替形成透明和散射切換元件的 透明區(qū)域和吸收區(qū)域。
11、 一種光束方向切換元件，其中一體地形成光束方向調(diào)整元 件和透明和散射切換元件，所述光束方向調(diào)整元件調(diào)整入射光的方向， 并將所述光線射出；以及透明和散射切換元件，切換從光束方向調(diào)整 元件入射的光，從而透射所述光和對所述光進(jìn)行散射。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光束方向切換元件，其特征在于在 共用基板上形成透明和散射切換元件和光束方向調(diào)整元件。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光束方向切換元件，其特征在于光 束方向調(diào)整元件的基板包括只由光束方向調(diào)整元件和透明和散射切換 元件所共用的基板。
全文摘要
提出了一種光源，包括背光，發(fā)出平面形狀的光；光束方向調(diào)整元件，調(diào)整從背光入射的光的方向，并將所述光線射出，其中沿垂直于其光調(diào)整方向的方向交替地形成透射光的透明區(qū)域和吸收光的吸收區(qū)域；以及透明和散射切換元件，能夠在透射從光束方向調(diào)整元件入射的光的狀態(tài)和散射光的狀態(tài)之間進(jìn)行切換。
文檔編號F21V11/02GK101354120SQ20081021346
公開日2009年1月28日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月24日
發(fā)明者上原伸一, 住吉研, 奧村藤男, 鈴木照晃 申請人:日本電氣株式會社