CN101042489A

CN101042489A - 视角可控显示设备和具有该设备的终端

Info

Publication number: CN101042489A
Application number: CNA2007100878251A
Authority: CN
Inventors: 住吉研; 三村广二
Original assignee: NEC Corp; NEC LCD Technologies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2027-03-19
Also published as: JP4768480B2; US8203671B2; JP2007249125A; US20070229421A1; CN101042489B

Abstract

提供了一种能够改变视角范围并适用于减小厚度和重量的显示设备。一个补偿面板具有如下结构：具有双折射的两个聚合物薄膜附着在一起。聚合物薄膜的双折射方向与液晶曲线方向平行或正交。类似地，另一补偿面板具有如下结构：具有双折射的两个聚合物薄膜附着在一起。聚合物薄膜的双折射方向与液晶取向方向平行或正交。由于补偿面板不包括玻璃衬底而包括聚合物薄膜，所以显示设备可以是轻薄的。

Description

视角可控显示设备和具有该设备的终端

技术领域

本发明涉及一种能够改变可视角度范围的视角可控显示设备(下面简称为“显示设备”)和具有该设备的终端。

背景技术

随着近年来技术的发展，已经实际应用了广角范围内可视的液晶显示设备。另一方面，已经广泛应用了其中安装了液晶显示器(LCD)的便携式信息终端。对于这种便携式信息终端，当所获得的信息有其他人共享时，希望显示器可在较广角度可视。另一方面，当用于便携式信息终端时，用户也许不愿意其它人看到显示。因此，必须根据使用状态，使视角范围变宽或变窄。日本专利申请公开No.9-105958(专利文献1)公开了一种满足上述需求的显示设备。

图14和15示出了专利文献1中公开的显示设备。图14是补偿面板的横截面图，图15是显示设备的分解透视图。下面，根据这些附图来进行描述。

如图14所示，补偿面板101a配置使得透明电极层104和105形成在一对玻璃衬底102和103的相对表面上，并且在透明电极层104和105之上形成由聚酰亚胺或乙烯醇构成的取向膜106和107。在玻璃衬底102和103之间形成由向列型液晶等构成的液晶层108。补偿面板101b具有与补偿面板101a相同的配置。

如图15所示，补偿面板101a和101b与显示面板118以及偏振片109和110一起构成显示设备138。偏振片109和110设置在显示面板118的两侧，并且补偿面板101a和101b设置在显示面板118和偏振片109之间。

尽管未示出，显示面板118配置使得由向列型液晶等构成的液晶层填充在表面上形成了透明电极层和取向膜的一对玻璃衬底之间的空间，并且用由树脂等构成的密封构件密封。显示面板118的取向膜的每个表面都预先经过了摩擦处理，使得液晶分子以大约90°扭曲取向。由箭头119的方向示出了上侧上的玻璃衬底上的取向膜的摩擦方向。由与箭头119正交的箭头120的方向示出了下侧上的玻璃衬底上的取向膜的摩擦方向。

在补偿面板101a和101b中，在未施加电压时，液晶层108中的液晶分子的取向与玻璃衬底102和103的表面平行。与之平行的取向方向124和125的取向分别与显示面板118的一对玻璃衬底的摩擦方向平行和正交。以这种方式堆叠补偿面板101a和101b。

偏振片109的透过轴121和偏振片110的透过轴122设置为彼此正交，并且偏振片110的透过轴122和显示面板118的下侧上的取向膜的摩擦方向120彼此平行。因此，处于正常的白模式，当未向显示面板118的液晶层施加电压时，显示设备138发射光以执行白显示。

当未向补偿面板101a和101b施加电压时，通过显示面板118的光的振荡方向变为与补偿面板101a和101b的液晶分子的取向方向124和125平行或垂直。因此，当从正上方查看显示设备138时，即使通过显示面板118的光通过补偿面板101a和101b，也不会引起相差。因此，可辨认出与传统显示设备的图像相同的图像。

在这种情况下，与传统的显示设备相比，更倾斜地查看到随显示设备偏移的相位。然而，通过优化补偿面板101a和01b的液晶材料的折射率各向异性Δn或补偿面板101a和101b之间的单元间隙，可以以与传统显示设备的视角特性没有显著差别地显示图像。

另一方面，在向补偿面板101a和101b施加电压的状态下，补偿面板101a和101b的液晶层108内的液晶分子与玻璃衬底102和103垂直设置。因此，当从正上方查看显示设备138时，显示特性没有改变。然而，在从任意方向倾斜地查看显示设备时，当通过显示面板118的光通过补偿面板101a和101b时，引起相位延迟。因此，可以避免图像被辨认出。

以这种方式，通过向补偿面板101a和101b施加或不施加电压，可以改变液晶层108的取向状态，从而改变显示设备138的视角特性。

然而，专利文献1中公开的显示设备需要具有一对玻璃衬底的至少两个补偿面板，这引起设备变得非常厚重的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够改变视角范围并适用于减小厚度和重量的显示设备。

根据本发明的显示设备包括两个偏振器、置于两个偏振器之间的液晶显示面板以及置于两个偏振器与液晶显示面板之间的至少两个补偿面板，其中两个补偿面板中的至少一个包括一对聚合物薄膜(polymer)、置于该对聚合物薄膜之间并确定方向的液晶以及向液晶施加电压的电极；以及聚合物薄膜的双折射方向与液晶的取向方向彼此几乎平行或几乎正交。此外，可将另一偏振片插入在显示面板和两个补偿面板之间。

本发明可配置如下。

即，第一发明是一种视角可控显示设备，包括两个偏振器、置于两个偏振器之间的液晶显示面板以及置于两个偏振器和液晶显示面板之间的至少两个补偿面板，其中两个补偿面板中的至少一个包括一对聚合物薄膜、置于该对聚合物薄膜之间并确定方向的液晶以及向液晶施加电压的电极；以及聚合物薄膜的双折射方向与液晶的取向方向彼此几乎平行或几乎正交。通过使用第一发明，可以减小显示图像可视的视角范围，以便改善显示图像的保密性。此外，可提供一种更轻薄的显示设备。在这种情况下，可使用廉价的聚合物薄膜，而不会降低前面图像的质量，并且可使用显示器而无不舒服的感觉。

第二发明是根据第一发明的视角可控显示设备，其中，两个补偿面板中的至少一个具有补偿段，可独立地向每个补偿段施加电压。通过使用第二发明，当从倾斜方向查看时，可显示在屏幕内的显示图像上交迭的复杂图案。因此，进一步降低倾斜方向的可视性，以便改善显示图像的保密性。

第三发明是根据第一至第二发明之一的视角可控显示设备，其中，可按时间序列来选择两个补偿面板的操作或各个补偿段的操作。通过使用第三发明，可产生瞬时改变的图案，进一步降低倾斜方向的可视性。

第四发明是根据第一至第三发明之一的视角可控显示设备，其中两个补偿面板中的至少一个包括在未施加电压时处于平行方向的液晶层。第五发明是根据第一至第三发明之一的视角可控显示设备，其中，补偿面板中的至少一个包括在未施加电压时处于垂直方向的液晶层。通过使用第四或第五发明，可通过制造液晶面板的典型方法来形成补偿面板。

本发明的效果

根据本发明的显示设备，补偿面板包括聚合物薄膜。因此，可减小显示设备的厚度和重量。

附图说明

图1是示出了根据本发明的显示设备的第一实施例(第一示例)的分解透视图；

图2是示出了根据本发明的显示设备的第一实施例(第二示例)的分解透视图；

图3是示出了根据本发明的显示设备的第一实施例(第三示例)的分解透视图；

图4是示出了根据本发明的显示设备的第二实施例(第一示例)的分解透视图；

图5是示出了根据本发明的显示设备的第二实施例(第二示例)的分解透视图；

图6是示出了根据本发明的显示设备的第二实施例(第三示例)的分解透视图；

图7是示出了根据本发明的显示设备的第二实施例(第四示例)的分解透视图；

图8是示出了根据本发明的显示设备的第三实施例的分解透视图；

图9是示出了根据本发明的显示设备的第四实施例的分解透视图；

图10是示出了根据本发明的显示设备的第五实施例的分解透视图：

图11是示出了根据本发明的显示设备的第六实施例的示意横截面图；

图12是示出了第六实施例的操作的时序图；

图13是示出了根据本发明的终端实施例的透视图；

图14是示出了传统显示设备中的补偿面板的横截面图；以及

图15是示出了传统显示设备的分解透视图。

具体实施方式

图1是示出了根据本发明的显示设备的第一实施例(第一示例)的分解透视图。下面，根据图1来进行描述。

本实施例的显示设备10具有如下配置：显示面板16和两个补偿面板12A和12B的堆叠结构设置在两个偏振片11A和11B之间。补偿面板12A和12B设置使得在施加或未施加电压时液晶取向方向14A和14B彼此正交。换言之，补偿面板12A和12B的液晶取向方向14A和14B在未施加电压时彼此正交，或者在施加电压时彼此正交并且取向方向在表面内改变。为了简化该描述，假设在未施加电压时液晶取向方向14A和14B彼此正交。补偿面板12A的液晶取向方向14A是X方向，而补偿面板12B的液晶取向方向14B是Y方向。

为了限制Y-Z方向的视角，向补偿面板12A施加电压。在这种情况下，X方向的液晶分子出现在补偿面板12A中，从而Y-Z面中的发光改变。另一方面，为了限制X-Z方向的视角，向补偿面板12B施加电压。在这种情况下，Y方向的液晶分子出现在补偿面板12B中，从而X-Z面中的发光改变。此外，当同时向补偿面板12A和12B施加电压时，补偿面板12A和12B的液晶分子都出现，从而X-Z方向的发光和Y-Z方向的发光同时改变。由于同时出现改变，所以与分别施加电压的情况相比，发光受限的范围变大。

补偿面板12A具有如下结构：具有双折射的两个聚合物薄膜17Aa和16Ab彼此附着在一起。聚合物薄膜17Aa和17Ab的光轴方向(双折射方向18Aa和18Ab)与液晶取向方向14A平行或正交。类似地，补偿面板12B具有如下结构：具有双折射的两个聚合物薄膜17Ba和16Bb彼此附着在一起。聚合物薄膜17Ba和17Bb的光轴方向(双折射方向18Ba和18Bb)与液晶取向方向14B平行或正交。

在专利文献1中公开的显示设备中，需要具有一对玻璃衬底的至少两组补偿面板。这使设备非常厚重。为了解决该问题，补偿面板可由极薄的聚合物薄膜构成。然而，聚合物薄膜通常具有较大的双折射。聚合物薄膜的双折射(迟滞)通常不小于1000nm。另一方面，补偿面板的液晶层的双折射是大约几百nm。因此，由于聚合物薄膜的双折射，也许会掩蔽液晶显示器的双折射。另一方面，近年来开始考虑具有较低双折射的聚合物薄膜，但是这种膜通常很昂贵。因此，希望有一种能够不受聚合物薄膜的较大双折射影响的使用廉价聚合物薄膜的薄配置。本实施例就提供这种配置。

本实施例的第一示例(图1)中的补偿面板12A配置如下：两个聚合物薄膜17Aa和17Ab经由液晶层(未示出)而彼此附着在一起，并且设置使得双折射方向18Aa和18Ab与液晶取向方向14A重合。类似地，补偿面板12B配置如下：两个聚合物薄膜17Ba和17Bb被设置使得双折射方向18Ba和18Bb与液晶取向方向14B重合。

本实施例的第二示例(图2)中的补偿面板12A配置如下：两个聚合物薄膜17Aa和17Ab经由液晶层(未示出)而彼此附着在一起，并且设置使得双折射方向18Aa和18Ab与液晶取向方向14A正交。类似地，补偿面板12B配置如下：两个聚合物薄膜17Ba和17Bb被设置使得双折射方向18Ba和18Bb与液晶取向方向14B正交。

本实施例的第三示例(图3)中的补偿面板12A配置如下：两个聚合物薄膜17Aa和17Ab的双折射方向18Aa和18Ab彼此正交，并且一个聚合物薄膜17Ab的双折射方向18Ab与液晶取向方向14A重合。类似地，类似地，补偿面板12B配置如下：两个聚合物薄膜17Ba和17Bb的双折射方向18Ba和18Bb彼此正交，并且一个聚合物薄膜17Bb的双折射方向18Bb与液晶取向方向14B重合。

通过如上所述设置聚合物薄膜17Aa、…，聚合物薄膜17Aa的双折射方向18Aa与位于其上的偏振片11A的透过轴15A重合或正交。因此，在补偿面板12A不工作时，不会改变前面图像。此外，当补偿面板12A工作时，仅其液晶层歪斜取向。基于光轴与衬底表面倾斜的双折射体，来确定倾斜查看时的透射属性。因此，在补偿面板12A工作时，聚合物薄膜17Aa、…的双折射不会影响前面图像。

图4至7是示出了根据本发明的显示设备的第二实施例(第一至第四示例)的分解透视图。下面，基于这些图来进行描述。

第一示例的显示设备20(图4)配置如下：偏振片11C插入在图1所示配置中的补偿面板12B与显示面板16之间。偏振片11C的透射轴15C沿X方向。

第二示例的显示设备20(图5)配置如下：偏振片11C插入在图2所示配置中的补偿面板12B与显示面板16之间。偏振片11C的透射轴15C沿X方向。

第三示例的显示设备20(图6)配置如下：偏振片11C插入在图3所示配置中的补偿面板12B与显示面板16之间。偏振片11C的透射轴15C沿X方向。

通常，聚合物薄膜17Aa、…的双折射非常大，因此在第一实施例的配置中(图1至3)前面图像的对比度降低，除非上下聚合物薄膜17Aa、…的附着精确度很高。为了避免该问题，希望有本实施例的配置(图4至6)。在本实施例的每个配置中，偏振片11A和11C插入在补偿面板12A和12B之上和之下。因此，补偿面板12A和12B的功能是仅用于产生发光的角度分布。另一方面，前面图像的对比度仅由上下具有偏振片11C和11B的显示面板16来确定。因此，即使在附着上下聚合物薄膜17Aa、…时引起角度偏移，发光的角度分布仅稍有改变，并且不会降低前面图像的对比度。

在图4至6的每个配置中，补偿面板12A和12B堆叠在显示面板16上。然而，如图7(第四示例)所示，即使补偿面板12A和12B堆叠在显示面板16之下，也可实现相同的效果。

图8是示出了根据本发明的显示设备的第三实施例的分解透视图。下面，基于图8来进行描述。

本实施例的显示设备30的补偿面板32与图5的配置不同。补偿面板32包括多个补偿段39，可独立地向每个补偿段39施加电压，从而可在补偿面板32的液晶层中产生电压分布。

在本实施例中，使聚合物薄膜37b的透明电极形成图案，使得可施加电压的部分和不可施加电压的部分分开。因此，通过向透明电极施加电压，可在面内产生液晶取向方向34的非均匀分布。将液晶取向方向34的单位改变称为补偿段39。在施加电压的部分中，如上所述，发光沿倾斜方向降低。另一方面，在未施加电压的部分中，发光沿倾斜方向不改变。因此，通过改变电极图案，可以产生具有更复杂发光改变的空间图案。如上所述，通过产生更复杂的发光改变，可产生不能够容易地从倾斜方向看见的图像。

注意，在图8中，用虚线示出了聚合物薄膜37a，以便示出补偿段39和液晶取向方向34。此外，即使在补偿面板12B中，补偿段也形成为与补偿面板32的补偿段相同。

图9是示出了根据本发明的显示设备的第四实施例的分解透视图。下面，基于图9来进行描述。

本实施例的显示设备40的补偿面板42与图8的不同。即，补偿面板42包括多个补偿段49，从而可按时间序列来选择两个补偿面板32和42的操作或各个补偿段39和49的操作。

在本实施例中，两个补偿面板32和42分布具有不同结构的补偿段39和49。因此，通过操作补偿面板32，在倾斜地查看时出现与补偿段39相对应的图案。另一方面，通过操作补偿面板42，在倾斜地查看时出现与补偿段49相对应的图案。当同时操作两个补偿面板32和42时，从倾斜方向看到两个补偿段39和49交迭的图案。如上所述，通过按时间序列改变在从倾斜方向观看时出现的图案，可将更复杂的图案添加到图像上。因此，使得更难以从倾斜方向看见。

图10是示出了根据本发明的显示设备的第五实施例的分解透视图。下面，基于图10来进行描述。

本实施例的显示设备50的补偿面板52与图9的配置不同。即，补偿面板52具有在未施加电压时垂直取向的液晶层(液晶取向方向54)。在这种情况下，在施加电压时液晶歪斜的板内取向角度相对于上偏振片11A的透射轴15A必须是0°或90°。本实施例具有与其它实施例相同的效果。

图11是示出了根据本发明的显示设备的第六实施例的示意横截面图。下面，基于图11来进行描述。

本实施例比先前实施例更加特殊。本实施例的显示设备60使用薄膜晶体管阵列驱动器的液晶显示设备，作为显示面板16。对于显示面板16的液晶层61C，可使用任意液晶显示模式。例如，可使用扭曲向列型液晶、横向电场驱动系统的液晶和垂直取向的液晶。

另一方面，作为补偿面板12A，使用其中两个聚合物薄膜17Aa和17Ab经由液晶层61A彼此附着在一起的补偿面板。类似地，作为补偿面板12B，使用其中两个聚合物薄膜17Ba和17Bb经由液晶层61B彼此附着在一起的补偿面板。对于聚合物薄膜17Aa、…，可选择任意材料。

形成使用聚合物薄膜17Aa和17Ab的补偿面板12A的方法可以遵循形成液晶面板的典型方法。即，如果将平行取向的液晶层用作补偿面板12A，可在聚合物薄膜17Aa和17Ab上形成取向膜，并且对其执行例如摩擦的取向处理。另一方面，如果将垂直取向的液晶层用作补偿面板12A，则在聚合物薄膜17Aa和17Ab上形成引起垂直取向的取向膜。然后，将两个聚合物薄膜17Aa和17Ab经由隔离物附着在一起，并将液晶层61A填充在其中。此时，使聚合物薄膜17Aa和17Ab的双折射方向和摩擦方向重合。此外，当聚合物薄膜17Aa和17Ab附着在一起时，还使两个双折射方向重合。这同样适用于补偿面板12B。

在聚合物薄膜17Aa和17Ab上，制备已经形成图案的透明电极(在本实施例中是公共电极62A和段电极63A)。此外，两个补偿面板12A和12B被设置使得其段电极63A和63B彼此正交。

接下来，描述显示设备60的操作。在通常使用中，不向两个补偿面板12A和12B施加电压。因此，显示图像的角度依赖性主要由显示面板16自身的角度依赖性确定。通过使用横向电场系统或多域垂直取向作为显示面板16，产生可在较广视角范围内辨认出的显示图像。

另一方面，当向两个补偿面板12A和12B施加电压时，在与各个补偿面板12A和12B的补偿段相对应的部分中，倾斜方向的发光降低。因此，当从倾斜方向查看图像时，看到其中补偿面板12A和12B的各个补偿段与原始显示图像交迭的复杂显示图像。具体地，在补偿面板12A和12B的各个补偿段交迭的部分中，取向特性表现出较高的方向性。因此，当从倾斜方向查看时，该区域的图像消失了。从上述两个效果可见，从倾斜方向查看显示图像变得非常难。

此外，可使向各个补偿面板12A和12B施加电压的时序如图12所示。在这种情况下，在周期I中，仅补偿面板12A工作，在周期II中，仅补偿面板12B工作，并且在周期III中，补偿面板12A和12B工作。通过将每个周期设置为大约1秒，从倾斜方向看到的图像发生改变。如上所述，通过调节向补偿面板12A和12B施加电压的时序，可在时间轴上产生更复杂的图案。因此，观看者很难从倾斜方向读取显示图像。

图13是示出了根据本发明的终端实施例的透视图。下面，基于图13来进行描述。

本实施例的终端70包括图11的显示设备60以及包括键盘、微计算机等的主体71。显示设备60和主体71可彼此进行有线或无线的通信。通过在终端70上安装显示设备60，可以在显示秘密信息时操作补偿面板，从而避免终端用户之外的其它人看见图像。作为终端70，可使用例如ATM和EWS的固定设备或例如PDA和移动电话的便携式设备。

Claims

1.一种视角可控显示设备，包括：

两个偏振器；

置于两个偏振器之间的液晶显示面板；以及

置于两个偏振器和液晶显示面板之间的至少两个补偿面板，其中

两个补偿面板中的至少一个包括：一对聚合物薄膜、置于该对聚合物薄膜之间并确定方向的液晶以及向液晶施加电压的电极；以及

聚合物薄膜的双折射方向与液晶的取向方向彼此几乎平行或几乎正交。

2.根据权利要求1所述的视角可控显示设备，还包括插入在显示面板和两个补偿面板之间的另一偏振片。

3.根据权利要求1所述的视角可控显示设备，其中，两个补偿面板中的至少一个具有多个补偿段，可独立地向每个补偿段施加电压。

4.根据权利要求1所述的视角可控显示设备，其中，两个补偿面板按时间序列不同地工作。

5.根据权利要求3所述的视角可控显示设备，其中，多个补偿段按时间序列不同地工作。

6.根据权利要求1所述的视角可控显示设备，其中，在未施加电压时，两个补偿面板中的至少一个的液晶处于平行取向。

7.根据权利要求1所述的视角可控显示设备，其中，在未施加电压时，两个补偿面板中的至少一个的液晶处于垂直取向。

8.一种终端，具有根据权利要求1所述的视角可控显示设备。