專利名稱：顯示裝置、終端裝置、光源裝置以及光學部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種關于特定方向增加顯示的方向性的顯示裝置，一種具有該顯示裝置的終端裝置，以及一種結合到前述的顯示裝置中的光源裝置和光學部件。
背景技術：
由于技術方面的新的發(fā)展，顯示板已在多種裝置范圍內使用，這些裝置包括監(jiān)視器、電視機和其它大型的終端裝置；筆記本型個人計算機、自動提款機、自動售貨機和其它中型的終端裝置；以及個人TV、PDA(個人數(shù)字助理個人信息終端)、移動電話、移動游戲裝置和用于各種場所的其它小型終端裝置。由于其薄型、輕重量、小尺寸、低能量消耗以及其它優(yōu)點，使用液晶的顯示裝置在終端裝置中尤其常用。
在這些終端裝置中，小到中型終端裝置特有地不僅用于緊密的安全性下的封閉空間，而且用于公共場所。因此，阻止保密信息和機密情報的顯示被第三方看到變得很重要。尤其在最近幾年，顯示保密信息和機密情報的機會隨同終端裝置的發(fā)展而增加，并增加了用于防竊視(eavesdropping prevention)技術的需求。已經與防竊視光學部件一起提出了一種顯示裝置，該光學部件應用于該顯示裝置，該顯示裝置中僅在前方或其它特定方向的位置上的使用者能夠看到顯示，并且通過窄的角度范圍防止其它方向的偷看，其中該角度范圍的顯示是可見的(例如參見日本未決公開專利申請2003-131202下文中稱為現(xiàn)有技術1)。
圖22是一剖面圖，示出了現(xiàn)有技術1中公開的防竊視裝置。該防竊視裝置附著在顯示裝置的顯示表面上，并被使用。在圖22中所示的該傳統(tǒng)的防竊視裝置中提供了薄防眩層1101，以及具有高透光性的薄粘合層1110成層并安裝在該防眩層1101的背表面上。硅酮粘合層1120也提供給防眩層1101的表面，以及透光性的薄透光層1130經由硅酮粘合層1120整體地粘合并成層。防眩層1101、粘合層1110以及透光層1130的每一個都是柔性片或膜的形式。在防眩層1101的相對側上的粘合層1110的表面是光滑的，透光性附著表面1111具有鏡面光潔度，并且是一附加表面，能夠可拆地粘貼到信息顯示裝置的液晶顯示器(圖中未示出)的顯示表面。
防眩層1101通過整化在平行于防眩層1101的表面的方向上以交替的方式設置的多個透明硅酮橡膠片1102和多個有色的硅酮橡膠片1103而形成。透明硅酮橡膠片1102和有色硅酮橡膠片1103的鄰接表面相互平行。透明硅酮橡膠片1102和有色硅酮橡膠片1103的寬度，具體地，在圖22橫向的厚度，以考慮到透明度和平行透光率由透明硅酮橡膠片1102的寬度對有色硅酮橡膠片1103的寬度的比率決定的事實，以及視角范圍由透明硅酮橡膠片1102的折射率和寬度以及防竊視裝置的總厚度決定的事實來選擇。在現(xiàn)有技術1中，透明硅酮橡膠片1102的寬度描述為例如是100至200μm，并且優(yōu)選120至150μm；以及有色硅酮橡膠片1103的寬度描述為例如是10至50μm，并且優(yōu)選10至30μm。根據(jù)現(xiàn)有技術1，通過對透明硅酮橡膠片1102和有色硅酮橡膠片1103的厚度設置這樣的值，能夠賦予防眩層1101以大約80％以上、最大85％以上的平行透光率，以及90至120度的可視范圍。根據(jù)現(xiàn)有技術1，考慮到可視角度范圍、透光性和操作，將防竊視裝置的厚度設置為約0.15至0.5mm，以及更優(yōu)選地設置為約0.15至0.3mm，以能夠安裝在小、薄的移動電話等等的液晶顯示器上。
由于以相對于防竊視裝置傾斜的方向入射的光線會被形成遮光柵格(louver)的有色硅酮橡膠片吸收，因此將該類型的防竊視裝置附著到顯示裝置的顯示表面，防止了光線從防竊視裝置射出。具體來說，用于信息顯示器的防竊視裝置的防眩層1101表現(xiàn)出防竊視作用。因此，當防竊視裝置安裝在信息顯示器的液晶顯示器上時，在使用者旁邊出現(xiàn)的第三方從邊上看或者讀取各種型式的顯示的信息是不可能的或者是及其困難的。從而，由于在信息顯示器上顯示的信息不會泄漏給第三方，信息顯示器的使用者能夠舒適地監(jiān)控并傳輸信息而不用擔心被偷看。
然而，現(xiàn)有技術1中描述的防竊視裝置有下面描述的那些問題。具體來說，當現(xiàn)有技術1中描述的防竊視裝置安裝在顯示裝置上時，在構成防竊視裝置的有色硅酮橡膠片和顯示裝置的像素之間，莫爾紋(moire)呈現(xiàn)顯著的程度，以及顯示質量嚴重降低。
用于抑制莫爾紋的技術在過去為了補償該問題已經得以發(fā)展，(例如參見日本專利No.2622762下文中稱為現(xiàn)有技術2)。圖23是一示意圖，示出了現(xiàn)有技術2中公開的具有光控制薄膜的常規(guī)光柵顯示裝置；圖24是一俯視圖，示出了光控制薄膜相對于顯示裝置的顯示表面的定位；以及圖25是一曲線圖，示出了角度β和間距p之間的關系，其中顯示裝置的光柵和光控制薄膜的條帶之間的角度β(度)繪制在水平軸線上，莫爾條紋的間距p(mm)繪制在垂直軸線上。
如圖23中所示，現(xiàn)有技術2中描述的光柵顯示裝置3102例如安置在車載(in-vehicle)信息顯示系統(tǒng)中，并且該車載信息顯示系統(tǒng)由車輛狀態(tài)檢測裝置3101、CRT(陰極射線管)顯示裝置或其它具有使得柵距為a排列的光柵的光柵顯示裝置3102、信息顯示控制器3103、用于控制光的傳輸方向的光控制薄膜3104、以及操作輸入裝置3106。光控制薄膜3104安裝在光柵顯示裝置3102的顯示表面上。使用者3105可通過光控制薄膜3104看到光柵顯示裝置3102。
光控制薄膜3104控制入射光的傳輸方向，并具有透光和遮光部分，以其中規(guī)定間距的條帶交替排列。光控制薄膜3104由玻璃板加固。光控制薄膜3104也相對于光柵顯示裝置3102偏置，使得控制薄膜3104的條帶的延伸方向相對于光柵顯示裝置的光柵方向傾斜規(guī)定的角度β，例如10度。
如圖24中所示，當從前面觀看顯示裝置3102和光控制薄膜3104時，間距為p的莫爾條紋出現(xiàn)在光柵(由直線A表示)和條帶(由直線B表示)之間的交叉點。該莫爾條紋由虛線C表示。在這種情況下，當角度相對小時，莫爾條紋的間距p可用下面的方程式1來計算，其中a為光柵的柵距，k是因數(shù)，(a×k)是條帶的間距，以及β(度)是由光柵的延伸方向和條帶的延伸方向形成的角度。
方程式1p=|a×kcosβ|(tanβ)2+(1-kcosβ)2]]>圖25是一曲線圖，其中作圖表示了上述的方程式1。如圖25中所示，莫爾條紋的間距p隨著角度β的增加而減小，而不考慮因數(shù)k的大小。通過使莫爾條紋的間距p與光柵的柵距a大致相同或者比光柵的柵距小，莫爾條紋可能對使用者來說不明顯。要求達到該結果的角度β大約是3度或者更大。
根據(jù)現(xiàn)有技術2中的描述，當為了防竊視等目的將控制薄膜安裝在圖像顯示裝置的顯示表面上時，莫爾條紋因此由控制薄膜的遮光部分的重疊以及圖像顯示裝置中的像素的布置而產生，其中透光條帶部分和遮光條帶部分以交替的方式排列在控制薄膜中，并且該控制薄膜用于控制光的透射方向，多個像素以二維方式周期性地排列在該圖像顯示裝置中，并且在該圖像顯示裝置中顯示任意圖像。然而，通過相對于圖像顯示裝置的像素的排列方向將控制薄膜條帶的延伸方向傾斜3度或更多，可使莫爾條紋的間距比像素的排列間距小，并且可將圖像上的莫爾紋效應減少至一定程度。
然而，上述的常規(guī)技術有下面描述的那些問題。如現(xiàn)有技術2中所描述的，可通過將控制薄膜條帶的延伸方向相對于圖像顯示裝置的像素的排列方向傾斜而將莫爾紋減少至一定程度。然而，莫爾紋仍然存在，并且莫爾紋減少的效果也還不夠。如同樣在現(xiàn)有技術2的圖3中描述的，當控制薄膜的不透光部分的間距與顯示裝置的像素間距接近時，莫爾紋的周期尤其增加。因此，即使當控制薄膜設置在傾斜位置時，充分減少莫爾紋也是不可能的。在這種情況下，當為了減少莫爾紋而增加控制薄膜的傾斜角度時，光受限制的方向，具體地，防竊視的方向，從水平方向傾斜，因此造成使用者的不便。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目標是提供一種顯示裝置，其能夠在具有增加的顯示方向性的顯示裝置中減少莫爾紋，并提供一種使用該顯示裝置的終端裝置，以及提供一種并入該顯示裝置中的光源裝置和光學部件。
根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置具有顯示板，其中以矩陣形式排列了多個像素；光方向限制元件，其插入入射到顯示板上的光或從顯示板出射的光的路徑中，并且具有以交替的方式在與像素的排列方向不同的第一方向上排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域；以及各向異性散射單元，用于在顯示板和光方向限制元件之間產生的莫爾紋的排列方向上將入射光散射到比在第一方向上更大的程度。
在本發(fā)明中，光方向限制元件將光的方向限制在第一方向，以及各向異性散射單元在莫爾紋的排列方向上將光散射至比在第一方向上更大的程度，由此可使莫爾紋模糊，而不會損害光方向限制元件的光方向限制效應。
在這一情況下，各向異性散射單元的最大散射方向優(yōu)選是像素的排列方向中的一個方向。由于散射效應可關于構成顯示表面的顯示裝置的側面垂直設置，從而可以減少使用期間的不便。
替代地，各向異性散射單元的最大散射方向優(yōu)選是垂直于第一方向的方向。從而可更有效地防止損害光方向限制元件的光方向限制效應。
也可以是顯示板、光方向限制元件以及各向異性散射單元沿著光路徑按序排列。因此遮光柵格提供在顯示板的使用者側，以及各向異性散射結構形成在該遮光柵格中。從而使用者可根據(jù)情況容易地裝上或拆下配備有各向異性散射結構的遮光柵格。
也可以是顯示板、各向異性散射單元以及光方向限制元件沿著光路徑按序排列。各向異性散射單元可因此起各向異性散射粘合層的作用，而無需向光方向限制元件的表面提供不平的(textured)結構或其它各向異性散射單元，并能降低成本。
替代地，光方向限制元件、各向異性散射單元以及顯示板可沿著光路徑按序排列。該顯示板可因此盡可能地向著使用者來布置。因此可減少由下面這樣的顯示器引起的不便，該顯示器看起來相對于顯示裝置的最外面的表面凹進該裝置內一數(shù)量，該數(shù)量與提供至顯示板的前表面的部件的厚度同量。
此外，各向異性散射單元可包括透明基板和在一個方向延伸并形成在透明基板的表面上的凸起部。在這一情況下，各向異性散射單元可以是一維排列的棱鏡片，其中在一個方向上延伸的多個棱鏡相互平行排列；或者是雙凸透鏡，其中在一個方向上延伸的多個柱面透鏡相互平行排列。各向異性散射單元也可包括透明基板和在一個方向上延伸并形成在該透明基板的表面上的凹進部。
替代地，各向異性散射單元可以是形成在光方向限制元件的表面或顯示板的表面上的凸起部。在這一情況下，各向異性散射單元可以是一維排列的棱鏡結構，其中在一個方向上延伸的多個棱鏡相互平行排列；或者是雙凸透鏡結構，其中在一個方向上延伸的多個柱面透鏡相互平行排列。各向異性散射單元的散射各向異性可因此增強。各向異性散射單元也可以是形成在光方向限制元件的表面或顯示板的表面上的凹進部。因此透明基板是不必要的，并且顯示裝置的厚度可因此減小。各向異性散射單元和光方向限制元件或透射式液晶板還光學地相互粘合。因此，能夠防止出現(xiàn)干涉條紋，并且能更進一步增強顯示質量。
替代地，各向異性散射單元可以是各向異性散射粘合層，用于將光方向限制元件粘附到顯示板上。各向異性散射單元也可布置在顯示板的內部。在這一情況下，顯示板可具有光學薄膜，以及各向異性散射單元可以是各向異性散射粘合層，用于將光學薄膜固定在顯示板的基板上。因此無需將各向異性散射單元提供到光方向限制元件等的表面上，并能降低成本。
此外，根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置可包括透明/散射狀態(tài)切換元件，其能夠在用于透射入射光的狀態(tài)和用于散射該光的狀態(tài)之間切換，并插入在入射到顯示板上的光的路徑中。通過在透明狀態(tài)和散射狀態(tài)之間切換透明/散射狀態(tài)切換元件，顯示的可見范圍可因此改變。在這一情況下，特別地，莫爾紋在透明狀態(tài)能夠減少，并且能夠實現(xiàn)極好的顯示質量。
在這一情況下，各向異性散射元件優(yōu)選是各向異性散射粘合層，用于將透明/散射狀態(tài)切換元件粘附到光方向限制元件上。因此無需提供各向異性散射元件，并能實現(xiàn)薄型和低成本。
顯示板也可以是液晶板。在這一情況下，液晶顯示板優(yōu)選是這樣的液晶顯示板，其根據(jù)橫場(lateral field)原理、多疇垂直配向(multi-domain vertical alignment)原理或帶補償膜扭曲向列(film-compensated TN)原理來工作。當透明/散射狀態(tài)切換元件是在散射狀態(tài)時，顯示的對比度反轉可因此最小化，并且可見度可增強。
根據(jù)本發(fā)明的另一顯示裝置具有光方向限制元件，其具有在第一方向上以交替的方式排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域；透明/散射狀態(tài)切換元件，能夠在用于透射從光方向限制元件入射的光的狀態(tài)以及用于散射該光的狀態(tài)之間切換；以及顯示板，通過透射從透明/散射狀態(tài)切換元件入射的光來顯示圖像，并且其中多個像素在與第一方向不同的方向上以矩陣形式排列；其中在光透射狀態(tài)時，透明/散射狀態(tài)切換元件在顯示板和光方向限制元件之間產生的莫爾紋的排列方向上將入射光散射到比在第一方向上更大的程度。
根據(jù)本發(fā)明的終端裝置具有前述的顯示裝置。
通過各向異性散射單元或透明/散射狀態(tài)切換元件的光的最大散射方向優(yōu)選是垂直于終端裝置的屏幕的方向。因此在應用終端裝置時，能夠有效地防止從橫向上的偷看。
根據(jù)本發(fā)明的終端裝置可以是移動電話、個人信息終端、游戲裝置、數(shù)字照相機、攝像機、視頻播放機、筆記本型個人計算機、自動提款機或自動售貨機。
根據(jù)本發(fā)明的光源裝置具有平面光源，用于以平面形式發(fā)射光；光方向限制元件，其插入光的路徑中，并具有在第一方向上以交替的方式排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域；以及各向異性散射單元，用于在與第一方向不同的方向上將入射光散射至更大的程度。
該光源裝置可設置在顯示裝置中，并適合地用作用于防竊視并減少莫爾紋的顯示裝置的光源裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一光源裝置具有平面光源，用于以平面形式發(fā)射光；光方向限制元件，其插入光的路徑中，并具有在第一方向上以交替的方式排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域；以及透明/散射狀態(tài)切換元件，能夠在用于透射從光方向限制元件入射的光的狀態(tài)和用于散射該光的狀態(tài)之間切換；其中當在光透射狀態(tài)時，該透明/散射狀態(tài)切換元件在與第一方向不同的方向上將入射光散射至更大的程度。
根據(jù)本發(fā)明的光學部件具有光方向限制元件，其具有在第一方向上以交替的方式排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域；以及各向異性散射單元，其在與第一方向不同的方向上將入射光散射至更大的程度，并整體地形成在光方向限制元件的表面上。
在本發(fā)明中，當與顯示板結合使用時，獲得的光學部件能夠減少莫爾紋。
根據(jù)本發(fā)明的另一光學部件具有光方向限制元件，其具有在第一方向上以交替的方式排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域，并且在光透射狀態(tài)時，其在與第一方向不同的方向上將入射光散射至更大的程度。
根據(jù)本發(fā)明，能夠減少顯示裝置中的莫爾紋，且其中顯示的方向性提高。
圖1是一透視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的顯示裝置；圖2是一俯視圖，示出了作為圖1中所示的顯示裝置的光方向限制元件的遮光柵格；圖3是一俯視圖，示出了圖1中所示的顯示裝置的各向異性散射片；圖4是一俯視圖，示出了遮光柵格的光限制方向與各向異性擴散片的散射方向之間的關系；圖5是一透視圖，示出了根據(jù)本實施例的終端裝置；圖6是一俯視圖，示出了本實施例中的遮光柵格的光限制方向與透射式液晶板的像素排列方向之間的關系；圖7是一曲線圖，其中為角度α繪制了上述的方程式3，其中角度α繪制在水平軸線上而角度β繪制在垂直軸線上；圖8是一透視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的顯示裝置；圖9是一俯視圖，示出了形成在遮光柵格的表面上的各向異性散射結構；圖10是一俯視圖，示出了遮光柵格與各向異性散射結構之間的位置關系；圖11是一俯視圖，示出了在本實施例中的遮光柵格的光限制方向與透射式液晶板的像素排列方向之間的關系；圖12是一透視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的顯示裝置；圖13是一俯視圖，示出了圖12中所示的顯示裝置的各向異性散射結構；圖14是一俯視圖，示出了在圖12中所示的顯示裝置中的遮光柵格的光限制方向與各向異性散射結構的散射方向之間的關系；圖15是一透射圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的顯示裝置；圖16是一透視圖，示出了圖15中所示的顯示裝置的各向異性散射片；圖17是一透視圖，示出了第四實施例的變型的各向異性散射片；圖18是一剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的顯示裝置；圖19是一剖視圖，示出了圖18中所示的顯示裝置中的透明/散射狀態(tài)切換元件；圖20是一剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的顯示裝置；圖21是一曲線圖，示出了在X軸方向和Y軸方向上的PNLC層的濁度(haze)的電壓相關性，其中施加給PNLC的電壓繪制在水平軸線上，PNLC層的混濁度繪制在垂直軸線上；圖22是一剖視圖，示出了現(xiàn)有技術1中描述的常規(guī)防竊視裝置；圖23是一示意圖，示出了現(xiàn)有技術2中描述的具有常規(guī)光控制薄膜的光柵顯示裝置；圖24是一俯視圖，示出了光控制薄膜相對于顯示裝置的顯示表面的位置；以及圖25是一曲線圖，示出了角度β和間距p之間的關系，其中由光柵與顯示裝置的光控制薄膜的條帶形成的角度β繪制在水平軸線上，莫爾條紋的間距p繪制在垂直軸線上。
具體實施例方式
下文中將參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示裝置、終端裝置、光源裝置以及光學部件。首先將描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的顯示裝置、終端裝置、光源裝置以及光學部件。圖1是一透視圖，示出了根據(jù)本實施例的顯示裝置；圖2是一俯視圖，示出了作為圖1中所示的顯示裝置的光方向限制元件的遮光柵格；圖3是一俯視圖，示出了圖1中所示的顯示裝置的各向異性散射片；圖4是一俯視圖，示出了遮光柵格的光限制方向與各向異性擴散片的散射方向之間的關系；以及圖5是一透視圖，示出了根據(jù)本實施例的終端裝置。
如圖1中所示，根據(jù)第一實施例的顯示裝置2中提供了光源裝置1，以及光源裝置1上提供了透射式液晶板7。光源裝置1具有光波導3；在光波導3的側面上提供的光源51；布置在光波導3前表面?zhèn)?具體地為使用者側)的作為光方向限制元件的遮光柵格112；以及布置在遮光柵格112的前表面?zhèn)?具體地為使用者側)的作為各向異性散射元件的各向異性散射片61。具體來說，光波導3、遮光柵格112、各向異性散射片61以及透射式液晶板7在顯示裝置2中向著使用者按序成層。
在本說明書中，為了方便，如下面所述來建立XYZ直角坐標系。從光源51到光波導3的方向是+X方向，而相反的方向是-X方向。+X方向和-X方向統(tǒng)稱為X軸方向。在平行于光波導3的光出射表面43的方向內，正交于X軸方向的方向是Y軸方向。此外，正交于X軸方向和Y軸方向的方向是Z軸方向；并且在Z軸方向內，從光波導3到遮光柵格112的方向是+Z方向，而相反的方向是-Z方向。+Z方向是前面的方向，具體地是向著觀看者的方向。+Y方向是建立右手坐標系的方向。具體來說，當人的右手拇指在+X方向，而食指在+Y方向時，中指在+Z方向。
光源51是點光源，其發(fā)射在+X方向的光。在光源的一個例子中，例如沿著Y軸方向提供四個LED(發(fā)光二極管)。光波導3是板形部件，例如由玻璃或其它透明材料構成，并且其主表面垂直于Z軸方向，并排列該光波導3以使從光源51發(fā)射的光在面向-X方向的表面上入射。光波導3從光出射表面43，具體地從面向+Z方向的主表面以一平面基本上均勻地發(fā)射光，同時在主表面之間反射從-X方向側的表面入射的光，并在+X方向傳播該光。
在如圖2中所示的遮光柵格112中，用于透射光的光透射透明區(qū)域112a和用于吸收光的吸收區(qū)域112b例如在平行于遮光柵格112的表面的方向上以交替的方式形成和排列。如從垂直于遮光柵格112的表面的方向，具體地從Z軸方向看時，該透明區(qū)域112a和吸收區(qū)域112b是相互平行延伸的帶形區(qū)域，并且其延伸方向從+X方向向-Y方向傾斜角度α。具體地，其中透明區(qū)域112a和吸收區(qū)域112b以交替方式排列的方向從+Y方向向+X方向傾斜角度α。角度α例如設置為20度。吸收區(qū)域112b排列的間距例如設置為140μm。
如圖3中所示，各向異性散射結構611形成在各向異性散射片61的面向+Z方向的表面上。該各向異性散射結構611是在Y軸方向延伸的帶形凸起部，并且多個形成在各向異性散射片61的表面上。許多各向異性散射結構因此被面向+Z方向的各向異性散射片61的表面上在X軸方向描繪的線而橫切。該表面因此在X軸方向具有很多不規(guī)則性。相反，沿著該表面在Y軸方向描繪的線與各向異性散射結構611很少相交或不相交。該表面因此在Y軸方向具有很少的不規(guī)則性。
在更一般的條件下，各向異性散射片61的表面在特定方向具有很多不規(guī)則性，而在正交于該特定方向的方向上具有很少的不規(guī)則性。在本實施例中，具有更多不規(guī)則性的前述特定方向設為X軸方向。
因此，遮光柵格112的透明區(qū)域112a和吸收區(qū)域112b以交替的方式排列的方向，相對于各向異性散射片61的各向異性散射結構611的縱向(Y軸方向)傾斜20度，如圖4中所示。
透射式液晶板7利用由光源裝置1發(fā)射的光來顯示信息，從使用者側看時該光源裝置1布置在液晶板的后面，并且具有透明顯示區(qū)域的許多像素71(參見圖6)在圖1中所示的X軸方向和Y軸方向以矩陣形式布置在其中。該像素71的排列間距例如是150μm。
如圖5中所示，根據(jù)本實施例的終端裝置是移動電話9。前述的顯示裝置2安裝在該移動電話9中。顯示裝置2的X軸方向相應于移動電話的屏幕的縱向，以及Y軸方向相應于移動電話9的屏幕的橫向。
下面將描述由此構造的根據(jù)本實施例的顯示裝置的操作。如圖1中所示，光源51在+X方向發(fā)射光，該光從面向-X方向側進入光波導3，并在通過光波導3的表面全反射時通過光波導3傳播。在這個時刻，光的一部分從光波導3的光出射表面43發(fā)射。結果，光從光波導3的整個光出射表面43以一平面基本上均勻地發(fā)射。
從光波導3發(fā)射的光進入遮光柵格112。在進入遮光柵格112的光中間，在吸收區(qū)域112b上(參見圖2)入射的光由吸收區(qū)域112b吸收或者阻擋。僅通過透明區(qū)域112a而未進入吸收區(qū)域112b來傳播的光從遮光柵格112發(fā)射。因而，在遮光柵格112上入射的光線中間，從+Z方向傾斜一定角度的光線通常在吸收區(qū)域112b入射，而不通過遮光柵格112，該角度等于或大于透明區(qū)域112a和吸收區(qū)域112b交替排列的方向上(下文中稱為光調節(jié)方向)的特定角度。結果，在光限制方向，從遮光柵格112發(fā)射的光的方向的+Z方向傾斜的角度保持在一定角度范圍內，該角度小于特定角度。具體來說，增加了方向性。相反，由于該類型的限制不對正交于光限制方向的方向來操作，因此該方向的方向性沒有增加。
從遮光柵格112發(fā)射的光入射到各向異性散射片61。如前所述，在Y軸方向延伸的帶形各向異性散射結構611(參見圖3)形成在各向異性散射片61中，并且各向異性散射片61的表面中的不規(guī)則度在X軸方向高而在Y軸方向低。入射到各向異性散射片61上的光因此由各向異性散射結構611散射，但是該散射在X軸方向具有高的各向異性而在Y軸方向具有低的各向異性。
主要在X方向散射并從各向異性散射片61發(fā)射的光入射到透射式液晶板7上。該光通過透射式液晶板7，憑此通過透射式液晶板7顯示的圖像與該光關聯(lián)，并且該光從液晶顯示裝置2發(fā)射。因此能夠顯示圖像。
以下是該操作更詳細的描述，通過該操作各向異性散射片61防止莫爾紋的出現(xiàn)，該莫爾紋通常傾向于在遮光柵格112和透射式液晶板7之間出現(xiàn)。圖6是一俯視圖，示出了遮光柵格的光限制方向與透射式液晶板的像素排列方向之間的關系。如前所述，遮光柵格112的透明區(qū)域112a和吸收區(qū)域112b的延伸方向從X軸方向傾斜一角度α。因此，透明區(qū)域112a和吸收區(qū)域112b的排列方向(光限制方向)從Y軸方向傾斜一角度α。該角度α例如是20度，以及吸收區(qū)域的排列間距例如是140μm。同樣如前所述，顯示板7的像素71在X軸方向和Y軸方向以矩陣形式排列，并且其排列間距設為150μm。
如圖6中所示，如果假設像素71的(+X，-Y)側上的角為點A，以及從Z軸方向看時，吸收區(qū)域112b的中心線通過該點A，那么點B將是面向+Y方向并與該吸收區(qū)域112b相鄰的吸收區(qū)域112b和在Y軸方向延伸的該像素71的邊之間的交點，點C將是像素71的(+X，+Y)側上的角部，以及點D將是從點B到包括點A的吸收區(qū)域112b的中心線上向下畫出的垂直線的垂點。如果未提供各向異性散射片61，連接點A和點B的直線8會是莫爾紋延伸的方向。直角三角形ABC的斜邊AB與直角三角形ABD的斜邊AB相同，給出下面的方程式2，其中β是由該莫爾紋的方向和X軸方向形成的角度，Pv是遮光柵格112的吸收區(qū)域112b的排列間距，以及Px是像素71的排列間距。此外，在解開方程式2時，角度β由下面的方程式3表示。圖7是一曲線圖，其中為角度α繪制了上述的方程式3，其中角度α繪制在水平軸線上而角度β繪制在垂直軸線上。圖7中，吸收區(qū)域的間距Pv是140μm，以及像素間距Px是150μm。
方程式2
方程式3β=arctan(Px×sinαPx×cosα-Pv)]]>當將代表角度α的20度、代表遮光柵格的吸收區(qū)域的間距Pv的140μm以及代表像素間距Px的150μm代入上述方程式3時，莫爾紋方向(直線8的延伸方向)與X軸方向之間的角度β計算為89度。具體來說，莫爾紋方向基本上平行于Y軸方向。因此，如果未提供各向異性散射片61，使用者將分辨出基本上在X軸方向排列并基本上在Y軸方向延伸的莫爾紋。具體來說，在移動電話9中(參見圖5)，可能會看到在屏幕的基本上水平的方向延伸并在基本上垂直的方向排列的莫爾紋。
在遮光柵格112和顯示板7之間出現(xiàn)的莫爾紋因此基本上在Y軸方向延伸并基本上在X軸方向排列。在另一方面，各向異性散射片61能夠主要在X軸方向散射光。具體來說，各向異性散射片61的光的最大散射方向垂直于移動電話9的屏幕。結果，光能夠在莫爾紋的排列方向散射，并且能夠使該莫爾紋變模糊。由于光散射效應在不是莫爾紋的排列方向的方向上最小，因此由遮光柵格112限制的光的方向性稍微降低。
由于遮光柵格112的光限制方向從各向異性散射片61的散射效應為最小值的Y軸方向傾斜20度，因此遮光柵格112的光方向限制效應稍微受到損害。由于遮光柵格112的光限制方向從Y軸方向，具體地從移動電話9的屏幕的水平方向傾斜20度，遮光柵格112的光限制效應對左邊和右邊變得非對稱。然而，各向異性散射效應關于X軸方向對稱，并且因此在移動電話9的屏幕上對左邊和右邊對稱。因此，遮光柵格112的光限制效應的左右非對稱度可補充到一定程度，并且能夠減少由遮光柵格的傾斜放置引起的不便。
如圖6表現(xiàn)的，當角度α為0度時，莫爾紋的排列方向與Y軸方向一致。在這種情況下，為了使莫爾紋通過各向異性散射片61變模糊，光同樣必須在Y軸方向散射，并且消除了遮光柵格112的光限制效應。然而，如圖7中所示，當角度α不是0度時，具體來說，當遮光柵格112的光限制方向相對于透射式液晶板7中的像素排列方向傾斜時，角度β不等于0度，并且莫爾紋的排列方向相對于光限制方向傾斜。因此，通過提供各向異性散射片61并各向異性地散射光，可在保持了光限制效應的同時使莫爾紋變模糊。角度α優(yōu)選盡可能地小，以及優(yōu)選使遮光柵格112的光限制方向接近Y軸方向，以便在移動電話9中有效地獲得防竊視效果。然而，如圖7中所示，當角度α大約是20度時，角度β最接近90度，以及莫爾紋的排列方向接近X軸方向。角度α因此優(yōu)選大于0度并小于或等于20度，并例如優(yōu)選20度。
下面將描述本實施例的效果。如前所述，如果未提供各向異性散射片61，則在遮光柵格112和液晶板7之間出現(xiàn)莫爾紋。相反，在本實施例中，通過傾斜遮光柵格112的光限制方向遠離液晶板7的像素排列方向，可使莫爾紋的排列方向不同于遮光柵格112的光限制方向。而且，通過提供各向異性散射片61，可使沿著Y軸方向形成的各向異性散射結構611各向異性地散射入射光，并在莫爾紋的排列方向上將該光散射至大的范圍，而在光限制方向上僅散射至小的度數(shù)。莫爾紋可因此而減少而不會顯著損害遮光柵格112的光限制效應。結果，可提高正面的方向上的光的方向性，并獲得極好的顯示質量而不會顯著損害防竊視效果。
本實施例中的遮光柵格的吸收區(qū)域的間距、光限制方向、液晶板的像素間距以及各向異性散射片的各向異性散射結構的延伸方向并不局限于上述的值，并可在具有相同效果的范圍內適當?shù)匦薷?，如上所述。具體來說，如果根據(jù)上述的方程式3計算出角度β是大約90度的值時角度α的值，即使吸收區(qū)域的間距Pv和液晶板的像素間距Px設置為不是上面所述的那些值，也能獲得與本實施例相同的效果。
本實施例中描述了一例子，其中組成部分在+Z方向，即，從使用者側看時，按照“透射式液晶板”→“各向異性散射片”→“遮光柵格”的順序排列。然而，本發(fā)明無需限制該順序，并且組成部分的排列的合適的順序可以改變，只要獲得相同的效果。除了上述的順序之外這種排列的例子包括順序“各向異性散射片”→“透射式液晶板”→“遮光柵格”；順序“各向異性散射片”→“遮光柵格”→“透射式液晶板”；順序“遮光柵格”→“各向異性散射片”→“透射式液晶板”或其它順序。然而，在這種情況下，當透射式液晶板布置得盡可能接近使用者側時，可進一步減少由以下這樣的顯示器引起的不便，該顯示器看起來相對于顯示裝置的最外側的表面凹進顯示器中與提供給顯示板的前表面的部件的厚度同量的數(shù)量。
此外，本實施例中描述了一例子，其中各向異性散射結構611是形成在各向異性散射片61的面向+Z方向的表面上的凸起部。然而，各向異性散射結構611可形成在各向異性散射片611的面向-Z方向的表面上，并可以是凹的而不是凸的。任何各向異性散射片都可使用，只要它以各向異性方式散射光。例如，可配備模板，其中加工了各向異性散射圖案，并可使用薄膜，其中模板的圖案通過熱壓法或2P法轉印到該薄膜上；可使用全息擴散體，其中形成一維全息圖案；或者可使用普通的各向同性散射片，將其拉伸以產生各向異性。
本實施例中描述了一例子，其中透射式液晶板用作顯示板。然而，本發(fā)明并不局限于該配置，并且可使用任何在每一像素中具有透射區(qū)域的板。還可使用在每一像素區(qū)的一部分具有反射區(qū)域的半穿透半反射式(transflective)液晶板、處處可見的半穿透半反射式液晶板或者微反射式液晶板。顯示板也不局限于液晶板，并且可使用任何使用光源裝置的顯示板。
在本實施例中還描述了作為移動電話的終端裝置，但是本發(fā)明并不局限于該配置，并可應用于PDA、個人TV、游戲裝置、數(shù)字照相機、數(shù)字攝像機、筆記本型個人計算機以及各種其它類型的移動終端裝置。顯示裝置可不僅安裝在移動終端裝置中，而且可安裝在自動提款機、自動售貨機、監(jiān)視器、電視接收機和其它各種類型的固定終端裝置中。
下面將描述本發(fā)明的第二實施例。圖8是一透視圖，示出了根據(jù)本實施例的顯示裝置；圖9是一俯視圖，示出了形成在遮光柵格的表面上的各向異性散射結構；以及圖10是一俯視圖，示出了遮光柵格與各向異性散射結構之間的位置關系。在前述的第一實施例中，遮光柵格與各向異性散射單元布置在光源裝置和透射式液晶板之間。與此不同，在第二實施例中，遮光柵格與各向異性散射單元整體形成和布置在透射式液晶板的使用者側。遮光柵格中各向異性散射單元沒有形成在其上的、透射式液晶板側的表面成形為具有鏡面光潔度的光滑粘合表面，并且光學粘合至透射式液晶板。此外，各向異性散射單元的縱向相對于像素的排列方向傾斜。遮光柵格的吸收區(qū)域的間距也設為160μm 。
具體來說，在如圖8中所示的根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置21中，提供光源裝置11，并且該光源裝置11具有光波導3和提供在該光波導3側面的光源51。透射式液晶板7同樣提供在光源裝置11的使用者側，具體來說，在+Z方向側。光源51、光波導3以及透射式液晶板7的結構與前述的第一實施例中的相同。此外，作為光方向限制元件的遮光柵格212提供得面向該透射式液晶板7的+Z方向。該遮光柵格212例如光學粘合至透射式液晶板7。各向異性散射結構621直接形成在遮光柵格212面向+Z方向的表面上。
如圖9中所示，各向異性散射結構621具有在一方向延伸的帶形凸起部，該方向相對于+Y方向向著+X方向傾斜一角度α。因此，其排列方向相對于+X方向向著-Y方向傾斜一角度α。遮光柵格212面向+Z方向的表面因此在特定方向(排列方向)具有許多不規(guī)則性，并在正交于該特定方向的方向(各向異性散射結構621的縱向)上具有很小的不規(guī)則性，其中該特定方向相對于+X方向在-Y方向傾斜一角度α。
遮光柵格212中除了各向異性散射結構621的構造方面與前述第一實施例的遮光柵格112中的相同。具體來說，如圖10中所示的遮光柵格212中，透明區(qū)域212a和吸收區(qū)域212b以交替的方式排列，并且其排列方向，具體來說，其光限制方向，相對于+X方向向著-Y方向傾斜一角度α。因此遮光柵格212的光限制方向和各向異性散射結構621的縱向相互平行。該角度α例如設為20度。本實施例的構造的其它方面與前述的第一實施例中的相同。
下面將描述由此構成的本實施例的顯示裝置的操作。如圖8中所示，當光源51發(fā)射光時，該光入射到光波導3，并從光波導3的光出射表面43以一平面發(fā)射。該光通過透射式液晶板7，憑此一圖像與該光關聯(lián)。從透射式液晶板7發(fā)射的光然后進入遮光柵格212，該光的方向被限制，并且光的方向性得以提高。這些操作與前述的第一實施例中的相同。該光由形成在遮光柵格212的+Z方向側的各向異性散射結構621各向異性地散射，并從顯示裝置21發(fā)射。
下文中將更詳細的描述該操作，通過該操作由各向異性散射結構621來消除莫爾紋。圖11是一俯視圖，示出了遮光柵格22的光限制方向與透射式液晶板7的像素排列方向之間的關系。如前所述，用于透射光的透明區(qū)域212a和用于吸收光的吸收區(qū)域212b在一定方向上以交替的方式排列，該方向從+X方向向著-Y方向傾斜一角度α。該角度α例如是20度，以及吸收區(qū)域的間距例如設為160μm。同樣如前所述，許多像素71在X軸方向和Y軸方向以矩陣形式排列，并且其排列間距設為150μm。具體來說，本實施例中遮光柵格的吸收區(qū)域的間距大于像素間距。
如圖6中所示，由于在前述的第一實施例中遮光柵格的吸收區(qū)域的間距比像素間距小，因此莫爾紋相對于X軸方向傾斜的方向與遮光柵格的吸收區(qū)域相對于X軸方向傾斜的方向相同。相反，在圖11中所示的本實施例中，莫爾紋方向相對于X軸方向向與遮光柵格的吸收區(qū)域相對于X軸方向傾斜的方向的相反側傾斜。
如果假設像素71的(+X，+Y)側上的角為點B，以及從Z軸方向看時，吸收區(qū)域212b的中心線通過該點B，那么點A將是面向-Y方向并與該吸收區(qū)域212b相鄰的吸收區(qū)域212b和在Y軸方向延伸的該像素71的邊之間的交點，點C將是該像素71的(+X，-Y)側上的角部，以及點D將是從點B到包括點A的吸收區(qū)域212b的中心線上向下畫出的垂直線的垂點。如果未提供各向異性散射片61，連接點A和點B的直線8會是莫爾紋延伸的方向。直角三角形ABC的斜邊AB與直角三角形ABD的斜邊AB相同，給出方程式4，其中β是由該莫爾紋的方向和X軸方向形成的角度，Pv是遮光柵格212的吸收區(qū)域212b的排列間距，以及Px是像素71的排列間距。此外，在解開方程式4時，角度β由下面的方程式5表示。
方程式4
方程式5β=arctan(Px×sinαPv-Px×cosα)]]>當將代表角度α的20度、代表遮光柵格的吸收區(qū)域的間距Pv的160μm以及代表像素間距Px的150μm代入上述方程式5時，莫爾紋從X軸方向的角度β計算為70度。具體來說，莫爾紋的方向從+X方向向著+Y方向傾斜70度的角度，如圖11中所示。由于角度α為20度，因此吸收區(qū)域212b的延伸方向從+X方向向著-Y方向傾斜20度。由莫爾紋的方向和吸收區(qū)域的延伸方向形成的角度因此變?yōu)?0度。由于莫爾紋的排列方向正交于莫爾紋的方向，因此該方向從+X方向向著-Y方向傾斜20度。由于遮光柵格212的光限制方向同樣正交于吸收區(qū)域的延伸方向，因此該方向從+X方向向著+Y方向傾斜70度。莫爾紋的排列方向因此正交于遮光柵格212的光限制方向。
如前所述，在各向異性散射結構621中的不規(guī)則性為最大值的方向，具體來說，最大散射的方向，從+X方向向著-Y方向傾斜一角度α(例如20度)。由于該方向與莫爾紋的排列方向相同，因此莫爾紋模糊效應最大化。在各向異性散射結構621中的不規(guī)則性為最小值的方向，具體地，最小散射的方向，從+X方向向著+Y方向傾斜一角度β(具體為70度)。由于該方向與遮光柵格212的光限制方向相同，因此損害遮光柵格212的光限制效應的作用被最小化。莫爾紋可因此最大效能地減少，同時遮光柵格的光方向限制效應上的不利影響被最小化。
下面將描述本實施例的效果。如上所述，在本實施例中莫爾紋可最大效能地減少，同時遮光柵格的光方向限制效應上的不利影響被最小化。由于不需要各向異性散射片，因此顯示裝置還可以薄型制成。此外，由于各向異性散射單元、遮光柵格以及透射性液晶板光學地粘合，因此能夠防止來自空氣層的干涉條紋的出現(xiàn)，并能實現(xiàn)更好的顯示質量。遮光柵格同樣提供在顯示板的使用者側，并且各向異性散射結構形成在該遮光柵格中。使用者因此能夠根據(jù)情況容易地裝上或拆下裝配有各向異性散射結構的遮光柵格。本實施例的其它效果與前述的第一實施例的相同。
上面描述了一種情況，其中角度α為20度，遮光柵格的吸收區(qū)域的間距Pv為160μm，以及像素間距Px為150μm，但本實施例并不局限于這種配置。當任意值選取為間距Pv和Px時，通過基于上述的方程式5來設置角度α，其中(α+β)的值為90度，能夠獲得與上述的例子相同的效果。
本實施例中還描述了一例子，其中各向異性散射結構形成在遮光柵格的面向使用者的面上，但是本發(fā)明并不局限于該配置。例如，遮光柵格可通過具有長的導向纖維的各向異性散射粘合層固定在透射式液晶板上，并且各向異性散射層可嵌入透射式液晶板中。作為后一種結構的例子，各向異性散射結構可形成在透射式液晶板上的面向光源裝置的表面上，以及透射式液晶板的偏振板或其它光學片可通過各向異性散射粘合層固定至透射式液晶板的玻璃基板。通過該類型的構造能夠獲得與根據(jù)本實施例的相同的效果。當粘合層被賦予各向異性散射效應時，無需向光方向限制元件的表面提供各向異性散射單元，并能降低成本。
此外，在本實施例中，由于遮光柵格和各向異性散射結構布置在顯示板的使用者側，因此顯示板并不局限于透射式液晶板，并且可使用反射式液晶板，而不具有形成在每一像素中的透明區(qū)域。[該顯示板]也不局限于液晶板，并且可使用未使用背光的自發(fā)光顯示板。這種自發(fā)光顯示板的例子包括有機電致發(fā)光顯示板、等離子顯示板、CRT顯示板、LED顯示板、場致發(fā)射顯示板、PALC(等離子尋址液晶)顯示板等等。
下面將描述本發(fā)明的第三實施例。圖12是一透視圖，示出了根據(jù)本實施例的顯示裝置；圖13是一俯視圖，示出了圖12中所示的顯示裝置的各向異性散射結構；以及圖14是一俯視圖，示出了在圖12中所示的顯示裝置中的遮光柵格的光限制方向與各向異性散射結構的散射方向之間的關系。根據(jù)本實施例的顯示裝置與前述的第二顯示裝置的不同之處在于，各向異性散射結構的縱向是Y軸方向，與第一實施例中的相同。
具體來說，在根據(jù)本實施例的顯示裝置22中，以與第二實施例中相同的方式，在+Z方向上，具體地在向著使用者的方向上，按序提供光波導3、透射式液晶板7和遮光柵格213，如圖12中所示。光源51提供在光波導3的側面。遮光柵格213的光限制方向相對于像素排列方向傾斜。例如，相對于Y軸方向傾斜20度。各向異性散射結構631同樣形成在遮光柵格213的在+Z方向取向的表面上。然而，各向異性散射結構631的縱向與Y軸方向一致，如圖13中所示。結果，由各向異性散射結構631的縱向和遮光柵格213的光限制方向形成的角度例如為20度，如圖14中所示。本實施例的構造的其它方面與前述的第二實施例中的相同。
以與前述的第一實施例相同的方式，在本實施例中，通過將遮光柵格213的光限制方向傾斜得遠離液晶板7的像素排列方向，能夠使莫爾紋的排列方向不同于遮光柵格213的光限制方向。而且，各向異性散射結構631使入射光在莫爾紋的排列方向上散射至的大的范圍，而不引起光限制方向上的顯著的散射。莫爾紋因此能夠減少，而不會顯著損害遮光柵格的光限制效果。結果，能夠提高正面的方向上的光的方向性，并能實現(xiàn)極好的顯示質量，同時有效地防竊視。
由于各向異性散射結構631的各向異性散射效應同樣關于X軸方向對稱，因此可對遮光柵格213的光限制效果的左右非對稱提供一定補償，并減少由遮光柵格的傾斜配置引起的不便。
此外，以與前述的第二實施例相同的方式，在本實施例中，由于未提供各向異性散射片，因此能夠減小顯示裝置的厚度。此外，各向異性散射單元、遮光柵格以及透射式液晶板光學地粘合。因此，能夠防止來自空氣層的干涉條紋的出現(xiàn)，并能夠更進一步增強顯示質量。遮光柵格同樣提供在顯示板的使用者側，并且各向異性散射結構形成在該遮光柵格中。使用者因此能夠根據(jù)情況容易地裝上或拆下裝配有各向異性散射結構的遮光柵格。
下面將描述本發(fā)明的第四實施例。圖15是一透射圖，示出了根據(jù)本實施例的顯示裝置；以及圖16是一透視圖，示出了圖15中所示的顯示裝置的各向異性散射片。如圖15和16中所示，根據(jù)第四實施例的顯示裝置23與前述的第一實施例的不同之處在于，各向異性散射片是一維棱鏡片64，并且各向異性散射結構是一維排列的棱鏡結構641。在棱鏡片64中，棱鏡的延伸方向與Y軸方向一致。棱鏡的排列方向因此與X軸方向一致。本實施例的構造的其它方面與前述的第一實施例中的相同。
在如此構造的第四實施例中，一維排列的棱鏡結構641具有一維上的散射效應，設置表現(xiàn)出散射效應的方向以便減少莫爾紋。莫爾紋因此能夠減少而不會顯著損害防竊視效果，并且能夠實現(xiàn)極好的顯示質量。與前述的第一實施例中的各向異性散射片相比，由于在棱鏡的縱向上沒有散射效應，因此該散射具有極高的各向異性程度。結果，在遮光柵格的光方向限制效果上具有最小的不利效果。本實施例中除了上述之外的操作和效果與前述的第一實施例中的相同。
下面將描述第四實施例的變型。圖17是一透視圖，示出了在本變型中的各向異性散射片。如圖17中所示，提供雙凸透鏡65作為本變型中的各向異性散射片，該雙凸透鏡65中一維排列了作為各向異性散射結構的柱面透鏡651。在這種情況下，假定柱面透鏡651在期望的散射效應的方向上排列是充分的。例如，在本變型中，柱面透鏡651的排列方向與X軸方向一致，其是莫爾紋的排列方向。因此能夠獲得與前述的第四實施例相同的效果。本變型中的構造的其它方面、操作和效果與前述的第四實施例中的相同。
在第四實施例及其變型中描述了一例子，其中棱鏡片或雙凸透鏡與遮光柵格分開提供，但是一維排列的棱鏡結構641可直接形成在遮光柵格的表面上，以及柱面透鏡651也可直接形成在遮光柵格的表面上。
下面將描述本發(fā)明的第五實施例。圖18是一剖視圖，示出了根據(jù)本實施例的顯示裝置；以及圖19是一剖視圖，示出了圖18中所示的顯示裝置中的透明/散射狀態(tài)切換元件。如圖18中所示，本實施例的顯示裝置24與第一實施例的不同之處在于，透明/散射狀態(tài)切換元件122提供在各向異性散射片61和透射式液晶板7之間。通過透明/散射狀態(tài)切換元件122在透明和散射狀態(tài)之間的切換操作，本實施例的顯示裝置能夠在窄視角顯示狀態(tài)和寬視角顯示狀態(tài)之間切換，該窄視角顯示狀態(tài)用于縮小顯示視野的角度范圍和防竊視，該寬視角顯示狀態(tài)用于放寬顯示視野的角度范圍以及能夠使信息被許多人同時觀看和共享。本實施例的構造的除了透明/散射狀態(tài)切換元件122之外的方面與第一具體來說，根據(jù)本實施例，光源裝置14提供給顯示裝置24，并且光波導3、遮光柵格112、各向異性散射片61以及透明/散射狀態(tài)切換元件122在該光源裝置14中按序提供在+Z方向上，以及光源51提供在光波導3的側面。透射式液晶板7同樣面向光源裝置14的+Z方向提供。
如圖19中所示，相互間隔開并相互平行排列的一對透明基板109提供給透明/散射狀態(tài)切換元件122，以及電極110提供給各透明基板109，從而覆蓋面向另一透明基板109的整個表面。PDLC(聚合物分散液晶)層111提供在該對透明基板109之間。液晶分子111b分散在PDLC層111中的聚合母體111a中。PDLC層111例如通過將光固化樹脂和液晶材料的混合物通過曝光固化而形成。
下面將描述如此構造的根據(jù)本實施例的顯示裝置的操作。在本實施例中，直到從光源51發(fā)射的光通過各向異性散射片61的操作都與第一實施例中的相同。具體來說，從光源51發(fā)射的光從光波導3的光出射表面43以一平面發(fā)射，遮光柵格112的光限制方向上的光的方向性提高，并且該光在各向異性散射片61中在X軸方向上選擇性地散射。從各向異性散射片61發(fā)射的光然后入射到透明/散射狀態(tài)切換元件122上。
在透明/散射狀態(tài)切換元件122中，通過使用一對電極110向夾在電極之間的PDLC層111施加電壓，來改變PDLC層111中的液晶分子111b的定向狀態(tài)。透明/散射狀態(tài)切換元件122因此透射或散射沒有變化的入射光，并發(fā)射光至透射式液晶板7。
首先描述寬視角顯示的情況。在寬視角顯示的情況下，不向PDLC層111施加電壓。液晶分子111b因此在PDLC層111中的聚合母體111a中隨機分布，并且入射光通過液晶分子111b散射。因此高方向性光通過PDLC層111均勻地散射并分散在寬的視角范圍。具體來說，由遮光柵格112提高了方向性的光通過透明/散射狀態(tài)切換元件122散射，并變成具有降低了的方向性的寬視角光。該光具有覆蓋寬范圍的分布，并進入透射式液晶板7，圖像與該光關聯(lián)，并且該光作為寬視角光沒有改變地發(fā)射。圖像因此以寬的視角顯示。
下面描述窄視角顯示的情況。在窄視角顯示的情況下，直到光進入透明/散射狀態(tài)切換元件122的處理都與寬視角顯示的情況下的相同。在窄視角顯示的情況下，向PDLC層111施加規(guī)定的電壓。PDLC層111因此設置在透明狀態(tài)，其中分布在聚合母體111a中的液晶分子111b是定向的。結果，入射至透明/散射狀態(tài)切換元件122的高方向性光通過透明/散射狀態(tài)切換元件122透射而沒有變化。具體來說，在光的調節(jié)方向上由遮光柵格112提高了方向性的光以保持有高方向性的分布狀態(tài)從透明/散射狀態(tài)切換元件122發(fā)射。具有高方向性分布的該光進入透射式液晶板7，圖像與該光關聯(lián)，并且該光以其高方向性的初始狀態(tài)發(fā)射。因此以窄的視角顯示圖像。
在如此構造的第五實施例中，在遮光柵格和透射式液晶顯示板之間產生的莫爾紋通過各向異性散射片而減少，并增強了顯示質量。而且，能夠在寬視角顯示和窄視角顯示之間切換，該寬視角顯示具有寬的視角范圍，能夠由許多人同時觀看，該窄視角顯示具有窄的視角范圍，僅對使用者可見。本實施例中的其它效果與第一實施例中的相同。
本實施例中描述了一例子，其中各向異性散射片布置在透明/散射狀態(tài)切換元件和遮光柵格之間，但是不必局限于該排列順序，并且組成部分的適當?shù)呐帕许樞蚩筛淖?，只要獲得相同的效果。例如，透射式液晶板、各向異性散射片、透明/散射狀態(tài)切換元件以及遮光柵格可從使用者側按序提供。各向異性散射結構也可形成在遮光柵格或透明/散射狀態(tài)切換元件的表面上，如第二實施例中一樣。此外，遮光柵格和透明/散射狀態(tài)切換元件可通過各向異性散射粘合層相互固定。
與本發(fā)明的光源裝置結合使用的液晶板優(yōu)選具有對視角的最小依賴性。由此能夠抑制在寬的視角顯示期間的對比度反轉。這樣的液晶板的模式的例子包括在橫場模式中的IPS(板內切換)、FFS(邊緣場切換)、AFFS(超級邊緣場切換)等等。垂直配向模式包括MVA(多疇垂直配向)，其是多區(qū)域的并且具有降低的視角依賴性，以及PVA(圖形垂直配向)、ASV(高級超視野Advanced Super V)等等。此外，帶補償膜扭曲向列(TN)液晶顯示板也可適當?shù)厥褂谩?br>
透明/散射狀態(tài)切換元件也不局限于具有PDLC層，并且可以使用能夠在透明狀態(tài)和散射狀態(tài)之間切換的任何元件。其例子可包括使用聚合物網(wǎng)絡液晶(PNLC)的元件，或使用動態(tài)散射(DS)的元件。在本實施例中，使用PDLC層，當未施加電壓時是在散射狀態(tài)，而當施加了電壓時是在透明狀態(tài)。從而透明/散射狀態(tài)切換元件在散射狀態(tài)時不再消耗能量。因此，將會消耗的能量可被分配給背光源，并且在散射狀態(tài)期間能夠增強光源裝置的亮度。也可使用PDLC層，其在未施加電壓時是在透明狀態(tài)，而當施加電壓時是在散射狀態(tài)。這種類型的PDLC層可通過將光固化樹脂和液晶材料的混合物曝光并固化該混合物同時施加一電壓而獲得。因此，在經常使用窄視角顯示的移動信息終端中，無需向PDLC層施加電壓，并能夠抑制能量消耗。膽甾醇型(cholesteric)液晶、鐵電液晶等等也可用作用于PDLC層的液晶分子。即使當不再施加電壓時，這些液晶也保有施加電壓時其所具有的方向性，并具有記憶特性。通過使用該類型的PDLC層，減少能量損耗變得可能。
下面將描述本發(fā)明的第六實施例。圖20是一剖視圖，示出了根據(jù)本實施例的顯示裝置。如圖20中所示，本實施例的顯示裝置25與第五實施例的不同之處在于，未提供各向異性散射片，并且透明/散射狀態(tài)切換元件222代替為具有各向異性散射特性。具體來說，至少在透明狀態(tài)，通過透明/散射狀態(tài)切換元件222在X軸方向的散射比在Y軸方向的散射更顯著。這種類型的透明/散射狀態(tài)切換元件222可使用聚合物網(wǎng)絡液晶(PNLC)層形成，其中聚合物和液晶的比例例如在Y軸方向和X軸方向之間變化。透明/散射狀態(tài)切換元件222也可由PDLC層組成，其中液晶滴在聚合物中沿Y軸方向細長地延伸。本實施例的構造的其它方面與第五實施例中的相同。
下面將描述如此構造的根據(jù)本實施例的顯示裝置的操作。圖21是一曲線圖，示出了X和Y軸方向上的PNLC層的濁度的電壓相關性，其中施加給PNLC的該電壓繪制在水平軸線上，以及PNLC層的濁度(HAZE濁度值)繪制在垂直軸線上。如圖21中所示，在未施加電壓期間，PNLC層的濁度在X軸方向和Y軸方向上均最高，并且濁度隨著施加的電壓的增加而降低。在整個電壓范圍，濁度的絕對值在X軸方向上比在Y軸方向上高。具體來說，散射的程度在X軸方向上比在Y軸方向上大，而與施加的電壓無關。
本實施例中，透明/散射狀態(tài)切換元件222主要在X軸方向散射光。因此，能夠使在遮光柵格和透射式液晶板的像素之間產生的在X軸方向排列的莫爾紋模糊，而沒有顯著損害遮光柵格112的光方向限制效應。在根據(jù)本實施例的顯示裝置中，自由地在寬視角顯示和窄視角顯示之間切換是可能的，特別在窄視角顯示期間出現(xiàn)的莫爾紋能夠減少，并能夠增強顯示質量。由于在本實施例的顯示裝置中，透明/散射狀態(tài)切換元件起到各向異性散射元件的作用，因此無需提供各向異性散射片等等，并能實現(xiàn)薄型化和低成本。
本發(fā)明可適于用作移動電話、PDA、游戲裝置、數(shù)字照相機、攝像機、視頻播放機、筆記本型個人計算機或其它移動終端裝置的顯示裝置，并可用作自動提款機、自動售貨機、監(jiān)視器、電視接收機或其它固定安裝的終端裝置的顯示裝置。
權利要求
1.一種顯示裝置，其包括顯示板，其中以矩陣形式排列了多個像素；光方向限制元件，插入在入射到顯示板上的光或從顯示板出射的光的路徑中，并且具有以交替的方式在與所述像素的排列方向不同的第一方向上排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域；以及各向異性散射單元，用于在所述顯示板和所述光方向限制元件之間產生的莫爾紋的排列方向上將入射光散射到比在所述第一方向上更大的程度。
2.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中所述各向異性散射單元的最大散射方向是所述像素的排列方向中的一個方向。
3.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中所述各向異性散射單元的最大散射方向是垂直于所述第一方向的方向。
4.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中所述顯示板、所述光方向限制元件以及所述各向異性散射單元沿著所述光路徑按序排列。
5.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中所述顯示板、所述各向異性散射單元以及所述光方向限制元件沿著所述光路徑按序排列。
6.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中所述光方向限制元件、所述各向異性散射單元以及所述顯示板沿著所述光路徑按序排列。
7.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，包括平面光源，用于以平面形式發(fā)射所述光。
8.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中，所述各向異性散射單元包括透明基板；以及在一個方向延伸并形成在所述透明基板的表面上的凸起部。
9.根據(jù)權利要求8的顯示裝置，其中，所述各向異性散射單元是一維排列的棱鏡片，其中在一個方向上延伸的多個棱鏡相互平行排列。
10.根據(jù)權利要求8的顯示裝置，其中，所述各向異性散射片是雙凸透鏡，其中在一個方向上延伸的多個柱面透鏡相互平行排列。
11.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中，所述各向異性散射單元包括透明基板；以及在一個方向上延伸并形成在所述透明基板的表面上的凹進部。
12.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中所述各向異性散射單元是形成在所述光方向限制元件的表面或所述顯示板的表面上的凹進部。
13.根據(jù)權利要求12的顯示裝置，其中，所述各向異性散射單元是一維排列的棱鏡結構，其中在一個方向上延伸的多個棱鏡相互平行排列。
14.根據(jù)權利要求12的顯示裝置，其中，所述各向異性散射單元是雙凸透鏡結構，其中在一個方向上延伸的多個柱面透鏡相互平行排列。
15.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中所述各向異性散射單元是形成在所述光方向限制元件的表面上或所述顯示板的表面上的凹進部。
16.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中，所述各向異性散射單元是各向異性散射粘合層，用于將所述光方向限制元件粘附到所述顯示板上。
17.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中所述各向異性散射單元布置在所述顯示板的內部。
18.根據(jù)權利要求17的顯示裝置，其中，所述顯示板具有光學薄膜，并且所述各向異性散射單元是各向異性散射粘合層，用于將所述光學薄膜固定在所述顯示板的基板上。
19.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，包括透明/散射狀態(tài)切換元件，其能夠在用于透射入射光的狀態(tài)和用于散射該光的狀態(tài)之間切換，并插入在入射到所述顯示板上的光的路徑中。
20.根據(jù)權利要求19的顯示裝置，其中，所述各向異性散射元件是各向異性散射粘合層，用于將所述透明/散射狀態(tài)切換元件粘附到所述光方向限制元件上。
21.根據(jù)權利要求1的顯示裝置，其中所述顯示板是液晶板。
22.根據(jù)權利要求21的顯示裝置，其中，所述液晶顯示板是根據(jù)橫場原理、多疇垂直配向原理或帶補償膜扭曲向列原理來工作的液晶顯示板。
23.一種顯示裝置，其包括光方向限制元件，具有在第一方向上以交替的方式排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域；透明/散射狀態(tài)切換元件，能夠在用于透射從光方向限制元件入射的光的狀態(tài)以及用于散射該光的狀態(tài)之間切換；以及顯示板，通過透射從所述透明/散射狀態(tài)切換元件入射的光來顯示圖像，并且其中多個像素在與所述第一方向不同的方向上以矩陣形式排列；其中在光透射狀態(tài)時，所述透明/散射狀態(tài)切換元件在所述顯示板和所述光方向限制元件之間產生的莫爾紋的排列方向上將入射光散射到比在所述第一方向上更大的程度。
24.根據(jù)權利要求23的顯示裝置，其中所述顯示板是液晶板。
25.根據(jù)權利要求24的顯示裝置，其中，所述液晶顯示板是一根據(jù)橫場原理、多疇垂直配向原理或帶補償膜扭曲向列原理來工作的液晶顯示板。
26.一種終端裝置，其包括根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置。
27.根據(jù)權利要求26的終端裝置，其中通過所述各向異性散射單元的光的最大散射方向是垂直于所述終端裝置的屏幕的方向。
28.一種終端裝置，其包括根據(jù)權利要求23所述的顯示裝置。
29.根據(jù)權利要求28的終端裝置，其中，當所述透明/散射狀態(tài)切換元件在所述光透射狀態(tài)時，通過所述透明/散射狀態(tài)切換元件的光的最大散射方向是垂直于所述終端裝置的屏幕的方向。
30.根據(jù)權利要求26的終端裝置，包括移動電話、個人信息終端、游戲裝置、數(shù)字照相機、攝像機、視頻播放機、筆記本型個人計算機、自動提款機或自動售貨機。
31.根據(jù)權利要求28的終端裝置，包括移動電話、個人信息終端、游戲裝置、數(shù)字照相機、攝像機、視頻播放機、筆記本型個人計算機、自動提款機或自動售貨機。
32.一種光源裝置，其包括平面光源，用于以平面形式發(fā)射光；光方向限制元件，其插入所述光的路徑中，并具有在第一方向上以交替的方式排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域；以及各向異性散射單元，用于在與所述第一方向不同的方向上將入射光散射至更大的程度。
33.根據(jù)權利要求32的光源裝置，其中，所述平面光源的光發(fā)射表面具有矩形形狀，并且所述各向異性散射單元的最大散射方向平行于所述矩形的任意邊的延伸方向。
34.根據(jù)權利要求32的光源裝置，其中所述各向異性散射單元的最大散射方向是正交于所述第一方向的方向。
35.根據(jù)權利要求32的光源裝置，其中所述平面光源、所述光方向限制元件和所述各向異性散射單元按序排列。
36.根據(jù)權利要求32的光源裝置，其中，所述各向異性散射單元包括透明基板；以及凸起部，該凸起部在一個方向上延伸，并形成在所述透明基板的表面上。
37.根據(jù)權利要求36的光源裝置，其中，所述各向異性散射單元是一維排列的棱鏡片，其中在一個方向上延伸的的多個棱鏡相互平行排列。
38.根據(jù)權利要求32的光源裝置，其中，所述各向異性散射單元是雙凸透鏡，其中在一個方向上延伸的多個柱面透鏡相互平行排列。
39.根據(jù)權利要求32的光源裝置，其中，所述各向異性散射單元包括透明基板；以及凹進部，該凹進部在一個方向上延伸，并形成在所述透明基板的表面上。
40.根據(jù)權利要求32的光源裝置，其中所述各向異性散射單元是形成在所述光方向限制元件的表面上的凸起部。
41.根據(jù)權利要求40的光源裝置，其中，所述各向異性散射單元是一維排列的棱鏡結構，其中在一個方向上延伸的的多個棱鏡相互平行排列。
42.根據(jù)權利要求40的光源裝置，其中，所述各向異性散射單元是雙凸透鏡結構，其中在一個方向上延伸的多個柱面透鏡相互平行排列。
43.根據(jù)權利要求32的光源裝置，其中所述各向異性散射單元是形成在所述光方向限制元件的表面上的凹進部。
44.根據(jù)權利要求32的光源裝置，包括透明/散射狀態(tài)切換元件，其能夠在用于透射入射光的狀態(tài)和用于散射該光的狀態(tài)之間切換，并插入由所述平面光源發(fā)射的光的路徑中。
45.根據(jù)權利要求44的光源裝置，其中，所述各向異性散射單元是各向異性散射粘合層，用于將所述透明/散射狀態(tài)切換元件粘附到所述光方向限制元件上。
46.一種光源裝置，其包括平面光源，以平面形式發(fā)射光；光方向限制元件，其插入所述光的路徑中，并具有在第一方向上以交替的方式排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域；以及透明/散射狀態(tài)切換元件，能夠在用于透射從光方向限制元件入射的光的狀態(tài)和用于散射該光的狀態(tài)之間切換；其中當在所述光透射的狀態(tài)時，所述透明/散射狀態(tài)切換元件在與所述第一方向不同的方向上將入射光散射至更大的程度。
47.一種光學部件，其包括光方向限制元件，具有在第一方向上以交替的方式排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域；以及各向異性散射單元，在與所述第一方向不同的方向上將入射光散射至更大的程度，并整體地形成在所述光方向限制元件的表面上。
48.根據(jù)權利要求47的光學部件，其中，所述光方向限制元件的外部形狀是矩形，并且所述各向異性散射單元的最大散射方向平行于所述矩形的任意邊的延伸方向。
49.根據(jù)權利要求47的光學部件，其中所述各向異性散射單元的最大散射方向是正交于所述第一方向的方向。
50.根據(jù)權利要求47的光學部件，其中所述各向異性散射單元是形成在所述光方向限制元件的表面上的凸起部。
51.根據(jù)權利要求47的光學部件，其中所述各向異性散射單元是形成在所述光方向限制元件的表面上的凹進部。
52.根據(jù)權利要求47的光學部件，其中，所述各向異性散射單元是一維排列的棱鏡結構，其中在一個方向上延伸的的多個棱鏡相互平行排列。
53.根據(jù)權利要求47的光學部件，其中，所述各向異性散射單元是雙凸透鏡結構，其中在一個方向上延伸的多個柱面透鏡相互平行排列。
54.根據(jù)權利要求47的光學部件，其中所述各向異性散射單元是各向異性散射粘合層。
55.根據(jù)權利要求47的光學部件，包括透明/散射狀態(tài)切換元件，能夠在用于透射入射光的狀態(tài)和用于散射該光的狀態(tài)之間切換。
56.根據(jù)權利要求55的光學部件，其中，所述各向異性散射單元是各向異性散射粘合層，并且所述光方向限制元件和所述透明/散射狀態(tài)切換元件通過所述各向異性散射粘合層相互粘附。
57.一種光學部件，其包括光方向限制元件，具有在第一方向上以交替的方式排列的多個透明區(qū)域和多個光吸收區(qū)域，并且在光透射狀態(tài)時，在與所述第一方向不同的方向上將入射光散射至更大的程度。
全文摘要
一種顯示裝置，其包括光源，并沿著從光源發(fā)射的光的路徑具有光波導、遮光柵格、各向異性散射片以及透射式液晶板。遮光柵格的光限制方向從Y軸方向傾斜角度α。設置角度α的值，使得在遮光柵格和液晶板之間產生的莫爾紋的排列方向接近X軸方向。在Y軸方向延伸的多個帶形凸起部形成在各向異性散射片的表面上，并構造為使得光的散射方向具有各向異性。具體來說，在X軸方向的散射增加，并且在Y軸方向的散射降低。在具有增加的顯示方向性的顯示裝置中，莫爾紋可因此減少。
文檔編號G02F1/133GK1854864SQ20061007731
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權日2005年4月26日
發(fā)明者上原伸一, 新岡真也, 今井雅雄 申請人:日本電氣株式會社, Nec液晶技術株式會社