CN103502882B - 照明装置和显示单元 - Google Patents

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Abstract

提供了一种能够提高三维显示中的显示亮度和显示质量的显示单元。包含块体和微粒的光调制层设置在粘合至导光板(10)的光调制装置(30)中。块体和微粒都具有光学各向异性,并且具有彼此不同的对电场的各响应速度。当向光调制层施加电场时,块体的光轴(AX1)和微粒的光轴(AX2)在光调制单元(30-1,30-2)中彼此正交。此时,块体的光轴(AX1)平行于背光侧上的偏振片(210B)的透光轴(AX10)。

Description

照明装置和显示单元
技术领域
本技术涉及一种能够执行二维显示(平面显示)和三维显示(立体显示)的显示单元,以及一种适当地适用于此显示单元的背光的照明装置。
背景技术
能够执行三维显示的显示单元包括观察者必须佩戴特殊眼镜的显示单元和观察者没有必要佩戴特殊眼镜的显示单元。后面一种显示单元使用柱状透镜或视差屏障以允许用肉眼直观观察立体图片。通过柱状透镜或视差屏障将图片信息划分为用于右眼的信息和用于左眼的信息,由此通过右眼和左眼来观察不同图片。结果,三维显示变得可能。
然而,在使用上述视差屏障的情况下,降低了二维显示的分辨率。因此,在PTL1中公开了在不损害二维显示的分辨率的情况下执行三维显示的技术。在PTL1中,视差屏障由液晶元件配置而成,该液晶元件通过制作非透射区域而变成三维显示的视差屏障。然后,在二维显示中,使整个表面透光防止液晶元件变成视差屏障,由此显示屏上的整个图片同等地进入观察者的右眼和左眼。
引用列表
专利文献
PTL1:日本未经审查的专利申请公开号H03-119889
PTL2:日本未经审查的专利申请公开号H11-285030
发明内容
然而,在PTL1中描述的方法中,光在三维显示中由视差屏障吸收,由此显示亮度不利地降低。
在PTL2中,公开了一种利用柱面透镜和聚合物分散液晶(PDLC)代替视差屏障来抑制亮度降低的技术。然而,在PTL2中描述的方法中,当观察者沿倾斜方向观察显示屏时,由于柱面透镜存在像差而不利地降低了显示质量。
因此,期望提供一种能够提高三维显示中的显示亮度和显示质量的显示单元,以及适当地适用于此显示单元的照明装置。
根据本技术实施例的显示单元包括:具有二维排列的多个像素的显示面板;显示面板介入其中地面向彼此的第一偏振片和第二偏振片;以及配置为通过第一偏振片照射显示面板的照明装置。所述照明装置包括:设置为有距离地面向彼此的第一透明基板和第二透明基板、配置为向第一透明基板的端面或第二透明基板的端面施加光的光源、以及设置在第一透明基板和第二透明基板之间的间隙中的光调制层。这里,所述光调制层被配置为根据电场的大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性。光调制层包括第一区域和第二区域,所述第一区域具有光学各向异性以及相对较高的对电场的响应性,所述第二区域具有光学各向异性以及相对较低的对电场的响应性。光调制层在光调制层表现出散射特性时生成偏振光,所述偏振光主要具有在平行于第一偏振片的透光轴的方向上的偏振分量。
在根据本技术实施例的显示单元中,照明装置中设置有根据电场的大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性的光调制层。因此,允许从表现出散射特性的区域(散射区域)提取传播通过导光板的光。而且,在本技术中,光调制层在光调制层表现出散射特性时生成偏振光,该偏振光主要具有在平行于第一偏振片的透光轴的方向上的偏振分量。因此,与同样亮度的非偏振光从照明装置发出的情况相比,可以允许照明装置的光更有效地进入显示面板。相应地,即使当利用数量小于二维显示中的数量的像素执行三维显示时,可以执行三维显示并以较高亮度显示。此外,在本技术中,没有必要设置用于三维显示的视差屏障。然而,即使视差屏障设置在照明装置的发光侧上,通过利用光调制层的一部分作为散射区域并允许散射区域与视差屏障的光透射区域对应,从光调制层发出的光被视差屏障吸收的比率也可被实现为极低。而且,在本技术的实施例中,没有必要设置用于三维显示的柱面透镜。因此,没有由柱面透镜导致的偏差发生的可能性。
根据本技术实施例的照明装置包括:设置为有距离地面向彼此的第一透明基板和第二透明基板;配置为向第一透明基板的端面或第二透明基板的端面施加光的光源。所述照明装置进一步包括设置在第一透明基板和第二透明基板之间的间隙中的光调制层,所述光调制层配置为根据电场的大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性。光调制层包括第一区域和第二区域,所述第一区域具有光学各向异性以及相对较高的对电场的响应性,所述第二区域具有光学各向异性以及相对较低的对电场的响应性。这里,当光调制层表现出散射特性时,光调制层生成主要具有在第一方向上的偏振分量的偏振光。
在根据本技术实施例的照明装置中,设置有根据电场的大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性的光调制层。因此,允许从表现出散射特性的区域(散射区域)提取传播通过导光板的光。另外,在本技术中,当光调制层表现出散射特性时,光调制层生成主要具有在第一方向上的偏振分量的偏振光。因此,当从照明装置发出的光的偏振轴在平行于设置在照明装置上的偏振片的透光轴的方向上具有主要分量时,与具有相同亮度的非偏振光从照明装置发出的情况相比,照明装置的光能够更有效地穿过偏振片。因此,当根据本技术的照明装置被用作使用偏振片的显示面板的背光时,允许照明装置的光更有效地进入显示面板。相应地,即使当利用数量小于二维显示中的数量的像素执行三维显示时,可以执行较高显示亮度的三维显示。此外,在本技术的实施例中,没有必要设置用于三维显示的视差屏障。然而,即使视差屏障设置在照明装置的发光侧上,通过利用光调制层的一部分作为散射区域并允许散射区域与视差屏障的光透射区域对应,使得从光调制层发出的光被视差屏障的吸收的比率可以是极低的。而且,在本技术的实施例中,没有必要设置用于三维显示的柱面透镜。因此,没有由柱面透镜导致的偏差发生的可能性。
在根据本技术的各实施例的照明装置和显示单元中,偏振光从照明装置发出,并允许光调制层的一部分被用作散射区域。因此,可以提高三维显示中的显示亮度和显示质量。
附图说明
图1是示出根据本技术的第一实施例的电视广播信号的发送和接收系统的实例的示图。
图2是示出了图1中的接收器的功能块的实例的示图。
图3是示出了图1中的接收器中的显示单元的结构的实例的截面图。
图4是示出了图3中的光调制装置的结构的实例的截面图。
图5是示出了图4中的电极结构的实例的透视图。
图6是示出了图4中的电极结构的第一修改例的顶视图。
图7是示出了图4中的电极结构的第二修改例的顶视图。
图8是示出了图4中的电极结构的第三修改例的顶视图。
图9是示出了图4中的电极结构的第四修改例的顶视图。
图10是示出了图4中的电极结构的第五修改例的顶视图。
图11是示出了图4中的电极结构的第六修改例的顶视图。
图12是示出了图4中的电极结构的第七修改例的顶视图。
图13是示出了ITO膜的光学特性和背光的色度变化的位置依赖性的实例的示图。
图14是示出了引导光光谱的位置依赖性的实例的示图。
图15是示出了图3中的显示单元的结构的另一实例的截面图。
图16是用于说明图4中的光调制层的功能的一个实例的示意图。
图17是用于说明图4中的光调制层的功能的另一实例的示意图。
图18是用于说明图3中的照明装置的功能的实例的示意图。
图19是示出了图4中的块体的条纹结构的实例的示图。
图20是示出了偏振片与光调制层的光轴之间的关系的一个实例的示图。
图21是示出了偏振片与光调制层的光轴之间的关系的另一个实例的示图。
图22是用于说明图4中的光调制装置的制造工艺的截面图。
图23是用于说明继图22的制造工艺之后的制造工艺的截面图。
图24是用于说明继图23的制造工艺之后的制造工艺的截面图。
图25是用于说明图3中的显示单元上的三维显示的示意图。
图26是用于说明图3中的显示单元上的二维显示的示意图。
图27是用于说明图4中的光调制层的功能的一个实例的示意图。
图28是用于说明图4中的光调制层的功能的另一实例的示意图。
图29是用于说明图4中的光调制层的作用和根据比较实例的光调制层的作用的示图。
图30是示出了测量光调制层的光学特性的设备的实例的示图。
图31是示出了图30中由设备测量的结果的一个实例的示图。
图32是示出了图30中由设备测量的结果的另一实例的示图。
图33是用于说明各向同性散射的概念图。
图34是用于说明各向异性散射的概念图。
图35是用于说明图4中的光调制层的修改例中的功能的一个实例的示意图。
图36是用于说明图4中的光调制层的修改例中的功能的另一实例的示意图。
图37是示出了图35中的偏振片与光调制层的光轴之间的关系的一个实例的示图。
图38是示出了图36中的偏振片与光调制层的光轴之间的关系的另一实例的示图。
图39是示出了根据本技术的第二实施例的接收器中的显示部的结构的实例的截面图。
图40是示出了图39中的光调制装置的结构的实例的截面图。
图41是用于说明图40中的光调制层的功能的一个实例的示意图。
图42是用于说明图40中的光调制层的功能的另一实例的示意图。
图43是示出了图41中的偏振片与光调制层的光轴之间的关系的一个实例的示图。
图44是示出了图42中的偏振片和光调制层的光轴之间的关系的另一实例的示图。
图45是用于说明图41中的光调制层的修改例的功能的一个实例的示意图。
图46是用于说明图42中的光调制层的修改例的功能的另一实例的示意图。
图47是示出了图45中的偏振片与光调制层的光轴之间的关系的一个实例的示图。
图48是示出了图46中的偏振片与光调制层的光轴之间的关系的另一实例的示图。
图49是示出了根据任意实施例的显示单元的结构的第一修改例的截面图。
图50是示出了根据任意实施例的显示单元的结构的第二修改例的截面图。
图51是示出了根据任意实施例的显示单元的结构的第三修改例的截面图。
图52是示出了根据任意实施例的显示单元的结构的第四修改例的截面图。
图53是示出了根据任意实施例的显示单元的结构的第五修改例的截面图。
图54是示出了根据任意实施例的显示单元的结构的第六修改例的截面图。
图55是示出了图54中的光学片连同散射区域的结构的一个实例的截面图。
图56是示出了背光的对比度与由突出部和线性照明光束形成的角之间的关系的示图。
图57是示出了图54中的光学片连同散射区域的结构的另一实例的截面图。
图58是示出了偏振片与光调制层的光轴之间的关系的一个实例的示图。
图59是示出了偏振片与光调制层的光轴之间的关系的另一实例的示图。
图60是示出了根据任意实施例的显示单元的结构的第七修改例的截面图。
图61是示出了图60中的视差屏障的结构的实例的截面图。
图62是示出了图4中的电极结构的第八修改例的透视图。
图63是示出了图4中的电极结构的第九修改例的透视图。
图64是示出了图4中的电极结构的第十修改例的透视图。
图65是示出了图4中的电极结构的第十一修改例的透视图。
图66是示出了图4中的电极结构的第十二修改例的平面图。
图67是示出了图4中的电极结构的第十三修改例的平面图。
图68是示出了显示面板像素与背光源的像素之间的关系的实例的示意图。
图69是示出了图4中的电极结构的第十四修改例的平面图。
图70是示出了显示面板像素和背光源像素之间的关系的实例的示意图。
图71是示出了图4中的电极结构的第十五修改例的平面图。
图72是示出了图4中的电极结构的第十六修改例的平面图。
图73是示出了图4中的电极结构的第十七修改例的平面图。
图74是示出了图4中的电极结构的第十八修改例的平面图。
图75是示出了图4中的电极结构的第十九修改例的平面图。
图76是示出了图4中的电极结构的第二十修改例的平面图。
图77是示出了每个电极结构的亮度分布的实例的示图。
图78是示出了图4中的电极结构的第二十一修改例的平面图。
图79是示出了图4中的电极结构的第二十二修改例的平面图。
图80是示出了图4中的电极结构的第二十三修改例的平面图。
图81是示出了图4中的电极结构的第二十四修改例的平面图。
图82是示出了图4中的电极结构的第二十五修改例的平面图。
图83是示出了图4中的电极结构的第二十六修改例的平面图。
图84是示出了图80至图83中的电极结构中的图案密度分布的实例的示图。
图85是示出了使用具有图84的图案密度的电极时的亮度分布的实例的示图。
图86是用于说明图80至图83任意一个中的具有电极结构的光调制装置的功能的一个实例的示意图。
图87是用于说明图80至图83任意一个中的具有电极结构的光调制装置的功能的另一实例的示意图。
图88是用于说明图80至图83任意一个中的具有电极结构的光调制装置的功能的又一实例的示意图。
图89是示出了根据任意实施例的光源的配置的实例的透视图。
图90是示出了根据任意实施例的导光板的配置的实例的透视图。
图91是分别示出了根据任意实施例的导光板的配置的另一实例的透视图和截面图。
图92是示出了图90或图91中的导光板的功能的实例的示意图。
图93是示出了图4中的电极结构的第二十七修改例的平面图。
图94是示出了图4中的电极结构的第二十八修改例的平面图。
图95是示出了图4中的电极结构的第二十九修改例的平面图。
图96是示出了图4中的电极结构的第三十修改例的平面图。
图97是示出了图80至图83和图93至图96任一个中的电极结构的图案密度分布的实例的示图。
图98是示出了使用具有图97中的图案密度的电极时的亮度分布的实例的示图。
图99是示出了图4中的电极结构的第三十一修改例的平面图。
图100是示出了显示面板像素与背光源像素之间的关系的实例的示意图。
图101是示出了显示面板像素与背光源像素之间的关系的第一修改的示意图。
图102是示出了显示面板像素与背光源像素之间的关系的第二修改例的示意图。
图103是示出了显示面板像素与背光源像素之间的关系的第三修改例的示意图。
图104是示出了显示面板像素与背光源像素之间的关系的第四修改例的示意图。
图105是示出了三维显示中的时分驱动的实例的示意图。
图106是示出了继图105之后的时分驱动的实例的示意图。
图107是示出了继图106之后的时分驱动的实例的示意图。
图108是示出了继图107之后的时分驱动的实例的示意图。
图109是示出了根据任意实施例的显示单元的结构的第七修改例的截面图。
图110是示出了根据实施例的电极布局的示图。
图111是按放大尺寸示出了图110中的电极布局的示图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图详细描述本发明的实施例。要注意的是将按以下顺序进行描述。
1.第一实施例
在背光中使用光调制装置(水平配向PDLC)的实例
2.第二实施例
在背光中使用光调制装置(垂直配向PDLC)的实例
3.修改
4.实例
<1.第一实施例>
(电视广播信号的发送和接收系统的配置)
图1是示出了根据本技术的第一实施例的包括接收器200的电视广播信号100A的发送和接收系统的配置实例的框图。发送和接收系统例如可以包括配置为通过有线通信(比如有线电视)或无线通信(比如地面数字波和卫星波)发送电视广播信号的发送器100,以及配置为通过上述有线或无线通信从发送器100接收电视广播信号的接收器200。要注意的是接收器200与本技术的“显示单元”的具体实例对应。
电视广播信号100A包含用于二维显示(平面显示)的图片数据或用于三维显示(立体显示)的图片数据。在这种情况下,用于二维显示的图片数据指示不包含视点信息的二维图片数据。而且,用于三维显示的图片数据指示包含视点信息的二维图片数据,用于三维显示的图片数据包括具有不同视点的多条二维图片数据。例如,发送器100可以是置于广播站中的电视广播信号发送器,或互联网上的服务器。
(接收器200的功能块)
图2是示出了接收器200的配置实例的框图。例如,接收器200可以是可连接至上述有线或无线通信的电视。接收器例如可以包括天线端子201、数字调谐器202、解复用器203、算法电路204和存储器205。另外,接收器200例如可以包括解码器206、图片信号处理电路207、图形生成电路208、面板驱动电路209、显示面板210、背光211、音频信号处理电路212、音频放大电路213和扬声器214。此外,接收器200例如可以包括远程控制接收电路215和远程控制发送器216。要注意的是,显示面板210与本技术的“显示面板”的具体实例对应,背光211与本技术的“照明装置”的具体实例对应。
天线端子201是接收由接收天线(未示出)接收的电视广播信号的端子。例如,数字调谐器202可以对输入天线端子201的电视广播信号进行处理,并输出与用户选择的频道对应的预定传送流。例如,解复用器203可以从数字调谐器202获得的传送流中提取与用户选择的频道对应的部分传送流(TS)。
算法电路204控制接收器200中的每个部分的操作。例如,算法电路204可以将解复用器203中获得的部分TS存储在存储器205中,或将从存储器205读取的部分TS发送至解码器206。另外,例如,算法电路204可以将指定二维显示或三维显示的控制信号204A发送至图片信号处理电路207和背光211。算法电路204例如基于存储器205中存储的设置信息、部分TS中包括的预定信息或从远程控制接收电路215输入的设置信息来设置上述控制信号204A。
例如,存储器205可以保持接收器200的设置信息并执行数据管理。例如,存储器205可以能够保持解复用器203中获得的部分TS和设置信息,比如显示方法。
例如,解码器206可以对解复用器203中获得的部分TS中包括的图片分包基本流(PES)执行解码处理,以获得图片数据。而且,例如,解码器206可以对解复用器203中获得的部分TS中包括的音频PES数据包执行解码处理,以获得音频数据。在这种情况下,图片数据指示用于二维显示的图片数据或用于三维显示的图片数据。
例如,图片信号处理电路207或图形生成电路208在必要时可以对解码器206中获得的图片数据执行多图像处理、图形数据的叠加处理等。
在指定三维显示的信号被作为来自算法电路204的控制信号204A输入且从解码器206输入的图片数据是用于三维显示的图片数据的情况下,例如,图片信号处理电路207可以利用从解码器206输入的用于三维显示的图片数据中包含的具有不同视点的多条二维图片数据来创建一条二维图片数据,并选择所创建的二维图片数据作为输出至图形生成电路208的图片数据。例如,在用于三维显示的图片数据包含具有不同视点的两条二维图片数据的情况下,图片信号处理电路207可以针对每行执行处理,以沿水平方向交替排列两条二维图片数据,并由此创建两条二维图片数据沿水平方向交替排列的一条图片数据。类似地,例如,在用于三维显示的图片数据包含具有不同视点的四条二维图片数据的情况下,图片信号处理电路207可以针对每行执行处理,以在水平方向定期地逐条排列四条二维图片数据,并由此创建四条二维图片数据沿水平方向定期地逐条排列的一条图片数据。
在指定二维显示的信号被作为来自算法电路204的控制信号204A输入且从解码器206输入的图片数据是用于三维显示的图片数据的情况下,例如,图片信号处理电路207可以选择从解码器206输入的用于三维显示的图片数据中包含的具有不同视点的多条二维图片数据中的一条图片数据,作为输出至图形生成电路208的图片数据。在指定二维显示的信号作为控制信号204A从算法电路204输入且从解码器206输入的图片数据是用于二维显示的图片数据的情况下,图片信号处理电路207选择从解码器206输入的用于二维显示的图片数据,作为输出至图形生成电路208的图片数据。
例如,图形生成电路208可以生成在屏幕显示中使用的用户界面(UI)荧幕。例如,面板驱动电路209可以基于从图形生成电路208输出的图片数据来驱动显示面板210。
稍后将描述显示面板210和背光211的配置。例如,音频信号处理电路212可以对解码器206中获得的音频数据执行诸如D/A转换等处理。例如,音频放大电路213可以放大从音频信号处理电路212输出的音频信号以便向扬声器214提供放大的音频信号。
例如,远程控制接收电路215可以接收从远程控制发送器216发送的远程控制信号,并将所接收的远程控制信号提供给算法电路204。例如,算法电路204可以根据远程控制信号控制接收器200中的每个部分。
(接收器200的截面结构)
图3示出了接收器200中的显示部的截面结构的实例。要注意的是,图3示意性地示出了截面结构,实际尺寸和实际形状不限于所示的尺寸和所示的形状。接收器200包括显示面板210和设置在显示面板210后面的背光211。
显示面板210包括二维排列的多个像素,并在驱动各像素或特定像素时显示图片。例如,显示面板210可以是响应于图片信号驱动各像素或特定像素的透射式液晶显示(LCD)面板,并且可以具有液晶层夹在一对透明基板之间的结构。显示面板210例如从背光211侧开始可以依次包括偏振片、透明基板、像素电极、配向膜、液晶层、配向膜、共用电极、滤色器、透明基板和偏振片。
要注意的是,背光211侧上的偏振片与本技术的“第一偏振片”的具体实例对应,图片显示表面侧上的偏振片与本技术的“第二偏振片”的具体实例对应。另外,背光211侧上的偏振片与稍后描述的偏振片210B(参见图20)对应,图片显示表面侧上的偏振片与稍后描述的偏振片210C(参见图20)对应。而且,显示面板210中的夹在这对偏振片之间的部分(更具体地,由透明基板、像素电极、配向膜、液晶层、配向膜、共用电极、滤色器和透明基板配置而成的堆叠部分)与稍后描述的液晶面板210A(参见图20)对应。
透明基板由对可见光透明的基板比如平板玻璃形成。要注意的是,虽然未示出,但背光211侧上的透明基板设置有包括与像素电极、接线等电连接的薄膜晶体管(TFT)的有源驱动电路。例如,像素电极和共用电极可以由铟锡氧化物(ITO)形成。像素电极二维排列在透明基板上,并且像素电极的每一个用作用于每个像素的电极。另一方面,共用电极形成在滤色器上的表面上,并用作面向各像素电极的共用电极。配向膜例如可以由聚合物材料比如聚酰亚胺形成,并对液晶执行配向。
例如,液晶层可以由垂直配向(VA)模式、扭曲向列(TN)模式或超扭曲向列(STN)模式形成,并具有响应于从驱动电路(未示出)施加的电压来改变来自用于每个像素的背光211的发射光的偏振轴的方向的功能。要注意的是,在多个步骤中改变液晶的排列允许在多个步骤中调整用于每个像素的透光轴的方向。滤色器通过排列将已经穿过液晶层的光分为红(R)、绿(G)和蓝(B)三个原色的滤色器、或将光分为R、G、B和白(W)四个颜色的滤色器配置而成,以对应于像素电极的排列。
偏振片是一种光阀,只允许沿一定方向振荡的光(偏振光)穿过其中。要注意的是,偏振片可以是吸收沿除透光轴之外的方向振荡的光(偏振光)的吸收型偏振元件,并且就亮度提高而言可以优选是朝向背光211侧反射光的反射偏振元件。两个偏振片经排列使得相应偏振轴彼此相差90度。相应地,来自背光211的发射光通过液晶层穿过偏振片,或者由偏振片屏蔽。
例如,背光211可以从其背面照射显示面板210,并且可以包括导光板10、设置在导光板的侧表面上的光源20、设置在导光板10后面的光调制装置30和反射器40、以及驱动光调制装置30的驱动电路50。要注意的是,导光板10与本技术的“第一透明基板”或“第二透明基板”的具体实例对应。光源20与本技术的“光源”的具体实例对应。
导光板10将光从设置在导光板的侧表面上的光源20引导至导光板10的顶表面。导光板10可以具有与设置在导光板10的顶表面上的显示面板210对应的形状,比如由顶表面、底表面和侧表面围成的长方体形状。要注意的是,在以下描述中,从导光板10的侧表面的光源20接收光的侧表面被称为光入射面10A。顺便,光入射面10A与本技术的“端面”的具体实例对应。例如,导光板10在顶表面或底表面或这两者上可以具有预定图案化形状,并且可以具有散射并均匀化从光入射面10A进入的光的功能。要注意的是,当亮度通过调制施加给背光211的电压来均匀化,不进行图案化处理的扁平导光板可以被用作导光板10。例如,导光板10主要可以包含透明热塑性树脂比如聚碳酸酯树脂(PC)和丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))。
光源20是线性光源,并且例如可以由热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)或排成一排的多个发光二极管(LED)配置而成。当光源20由多个LED配置而成时,就效率、厚度减小和均匀性而言,所有LED可以优选是白光LED。顺便,例如,光源20可以包括红光LED、绿光LED和蓝光LED。光源20可以设置在导光板10(参见图3)的一个侧表面上,或者可以设置在导光板10的两个侧表面、三个侧表面或所有侧表面上。
反射器40允许通过光调制装置30从导光板10的背面泄漏出来的光返回导光板10侧,并且例如可以具有反射、扩散和散射的功能。这使得可以有效利用来自光源20的发射光,且有助于提高前亮度。例如,反射器40可以由发泡聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、蒸发银膜、多层反射膜、白色PET等形成。要注意的是,例如,反射膜40在必要是可以被省略,如稍后所描述的一样。
在本实施例中,光调制装置30在没有空气层的情况下可以紧密粘附至导光板10的背面(底表面),并且可以粘合至导光板10的背面,且粘接层(未示出)介于其间。例如,如图4所示,光调制装置30可以通过从反射器40侧开始顺序排列透明基板31、下部电极32、配向膜33、光调制层34、配向膜35、上部电极36和透明基板37配置而成。要注意的是,下部电极32与本技术的“第一电极”的具体实例对应,上部电极36与本技术的“第二电极”的具体实例对应。
透明基板31和37支撑光调制层34,并且通常分别由对可见光透明的基板比如玻璃板和塑料膜形成。下部电极32设置在与透明基板37相对的透明基板31的表面上,并且可以由例如形成在整个平面上方的固态膜(单一平面电极)形成,如由图5中的光调制装置30的部分说明所示。而且,上部电极36设置在与透明基板31相对的透明基板37的表面上,并且可以由例如如图5所示的多个(两个或两个以上)部分电极36A配置而成。顺便,部分电极36A与本技术的“第一部分电极”的具体实例对应。
多个部分电极36A的每一个具有沿平面中的一个方向(沿平行于光入射面10A的方向)延伸的条带形状。当在接收器200中执行三维显示时,多个部分电极36A中的特定数量的部分电极36A(以下称为“部分电极36B”)用于生成线性照明光束。要注意的是,部分电极36B与本技术的“第二部分电极”的具体实例对应。多个部分电极36B按与像素的节距P2对应的节距P1(等于或接近像素的节距P2的节距(参见图25))排列以在接收器200中执行三维显示。多个部分电极36A中的除部分电极36B之外的多个部分电极36A(以下称为“部分电极36C”)与部分电极36B一起用于生成平面照明光束以便在接收器200中执行二维显示。换句话说,当在接收器200中执行二维显示时,所有部分电极36A用于生成平面照明光束。要注意的是,部分电极36C与本技术的“第三部分电极”的具体实例对应。多个部分电极36B和多个部分电极36C沿排列方向(沿与光入射面10A正交的方向)交替排列。部分电极36B的宽度W1小于部分电极36C的宽度W2,且小于显示面板210中像素的宽度。部分电极36B的宽度W1可以优选等于或小于(显示面板210中的像素的宽度-光调制层34的厚度*2)。
例如,如图6所示,部分电极36A的每一个可以具有块状,并且多个部分电极36A可以二维排列。在这种情况下,当一定数量的部分电极36A被视为一个线性电极36D时,线性电极36D的每一个可以被用作如上所述的部分电极36B或36C。例如,多个线性电极36D的特定数量的线性电极36D可以被用作部分电极36B。除被用作部分电极36B的的线性电极36D之外的多个线性电极36D被用作部分电极36C。此时,线性电极36D与本技术的“第一部分电极”的具体实例对应,部分电极36B与本技术的“第二部分电极”的具体实例对应,部分电极36C与本技术的“第三部分电极”的具体实例对应。
此外,在部分电极36A的每一个具有块状,并且多个部分电极36A二维排列的情况下,当在显示单元中执行三维显示时,部分电极36A的每一个可以用于生成点照明光束。而且,在部分电极36A的每一个具有块状且多个部分电极36A二维排列的情况下,当在接收器200中执行允许从两个视点感知到不同的二维图片的二维显示时,部分电极36A的每一个可以用于生成点照明光束。
另外,例如,如图7所示,部分电极36C的每一个可以由分别沿平面中的一个方向(沿平行于光入射面10A的方向)延伸的多个条带状部分电极36E配置而成。此时,部分电极36E的宽度可以等于部分电极36B的宽度。要注意的是,部分电极36E与被技术的“第三部分电极”的具体实例对应。而且,例如,如图8所示,被用作部分电极36C的线性电极36D可以由二维排列的多个部分电极36A配置而成。在这种情况下,当线性电极36D中包括的多个部分电极36A的一部分被视为一个线性电极36F时,每个线性电极36F可以沿平面中的一个方向(沿平行于光入射面10A的方向)延伸。此时,线性电极36F与本技术的“第三部分电极”的具体实例对应。
而且,例如,如图9所示,多个部分电极36A的每一个可以沿以除直角之外的角与光入射面10A斜交的方向延伸。此时,部分电极36A与本技术的“第一部分电极”的具体实例对应,部分电极36B与本技术的“第二部分电极”的具体实例对应,部分电极36C与本技术的“第三部分电极”的具体实例对应。而且,在部分电极36A的每一个具有块状且多个部分电极36A二维排列的情况下,多个部分电极36A的每一个可以沿以除直角之外的角与光入射面10A斜交的方向延伸,例如,如图10所示。在这种情况下,当多个部分电极36A被视为一个线性电极36D时,每个线性电极36D可以被用作如上所述的部分电极36B或36C。例如,多个线性电极36D中的特定数量的线性电极36D可以被用作部分电极36B,其除了被用作部分电极36B的部分电极36D之外的多个线性电极36D可以被用作部分电极36C。此时,线性电极36D与本技术的“第一部分电极”的具体实例对应,部分电极36B与本技术的“第二部分电极”的具体实例对应,部分电极36C与本技术的“第三部分电极”的具体实例对应。
而且,例如,如图11所示,部分电极36C中的每一个可以由分别沿以除直角之外的角与光入射面10A斜交的方向延伸的多个条带状部分电极36E配置而成。此时,部分电极36E的宽度可以等于部分电极36B的宽度。要注意的是,部分电极36E与被技术的“第三部分电极”的具体实例对应。而且,例如,如图12所示,在被用作部分电极36C的线性电极36D由二维排列的多个部分电极36A配置而成的情况下,当线性电极36D中的包括的多个部分电极36A的一部分被视为一个线性电极36F时,每个线性电极36F可以沿以除直角之外的角与光入射面10A斜交的方向延伸。此时,线性电极36F与本技术的“第三部分电极”的具体实例对应。
下部电极32和上部电极36中的至少上部电极36(背光211的顶表面侧上的电极)由透明导电膜配置而成。例如,透明导电膜可以优选具有用以下表达式表示的特性(参见图13的(A))。例如,透明导电膜可以由包含ITO的膜(以下称为“ITO膜”)形成。要注意的是,下部电极32和上部电极36可以由铟锌氧化物(IZO)、金属纳米线、碳纳米管、石墨烯等形成。
|A1-A2|≤2.00
A1:450nm至650nm范围内(包括两个端点)的最大光吸收率(%)
A2:450nm至650nm范围内(包括两个端点)的最小光吸收率(%)
可见光被用作照明光,因此透明导电膜的光吸收的差优选可以较小,在380nm至780nm的范围内(包括两个端点)。380nm至780nm的范围内(包括两个端点)的光吸收率的最大值和最小值之间的差优选可以为10.00以下,更优选7.00以下。具体地,当透明导电膜适用于背光等时,所用光源的波长区域范围内的光吸收率的最大值和最小值之间的差可以优选为2.00以下,更优选1.00以下。当典型的LED光源等被用作光源时,450nm至650nm的光波长范围内(包括两个端点)的光吸收率的最大值和最小值之间的差优选可以为2.00以下,更优选1.00以下。要注意的是,吸收率利用日本分光株式会社(JASCOCorporation)制造的V-550来测量,反射率和透射率在从基板法线方向入射的5度的条件下进行测量,且通过从100%中减去反射率和透射率的值得到的值被视为吸收率。
如上所述,在透明导电膜具有用上述表达式表示的特性的情况下,当从光源20发出的光在光在导光板10中传播期间重复穿过光调制装置30中的透明导电膜时,透明导电膜中的吸收的波长依赖性被抑制。当透明导电膜由典型的ITO膜形成时,例如,如图13的(B)和(C)中的虚线和图14的(A)中的箭头所示,长波长侧上的分量随距光源20的距离增加而增加。另一方面,当透明导电膜由膜质量提高的ITO膜形成且具有用上述表达式表示的特性时,例如,如图13的(B)和(C)中和图14的(B)中的实线所示,长波长侧上的分量根据距光源20的距离改变的比例降低。要注意的是,图13的(B)和(C)中的垂直轴上的Δu′v′是随长波长侧上的分量增加而增加的指数。
而且,例如,当光调制装置30中包括的这对下部电极32和上部电极36的一个或两个都由ITO膜形成,则在长波长侧上吸收光比在短波长侧上吸收光多的染料或颜料优选可以包含在引导光的光学路径的任意一部分中(例如,导光板10和光调制装置30的一个或两个)。作为上述染料或颜料,可以使用已知的材料。具体地,当紫外线照射的工艺包括在光调制层34的形成工艺中时,例如,在形成光调制装置30之后,包含染料或颜料的光调制装置30或导光板10优选可以彼此粘合或者包含染料或颜料的部分优选可以受紫外线吸收层的保护以免受紫外线的影响,从而防止染料或颜料被紫外线损坏。如上所述,当从光源20发出的光在光在导光板10中传播期间重复穿过光调制装置30时,将上述染料或颜料添加至引导光的光学路径的任意部分抑制了包含ITO膜的光调制装置30的吸收的波长依赖性。
此外,下部电极32(背光211的底表面侧上的电极)可不由透明材料形成,并且可以由例如金属等形成。要注意的是,当下部电极32由金属形成时,下部电极32还具有反射从导光板10的背面进入光调制装置30的光的功能,与反射器40一样。相应地,在这种情况下,例如,如图15所示,可以省略反射器40。
当从光调制装置30的法线方向观察下部电极32和上部电极36时,光调制装置30的与下部电极32和上部电极36面向彼此的部分对应的部分配置光调制单元30-1和30-2(参见图4)。光调制单元30-1是光调制装置30的对应于下部电极32与部分电极36B面向彼此的部分的部分,光调制单元30-2是光调制装置30的对应于下部电极32与部分电极36C彼此面向的部分的部分。光调制单元30-1和光调制单元30-2彼此相邻。
光调制单元30-1和30-2的每一个通过将预定电压施加给下部电极32和上部电极36(部分电极36A)来单独或独立驱动,并相对于来自光源20的光表现出透明性(光学透明性)或散射特性,这主要取决于下部电极32和上部电极36(部分电极36A)之间施加的电压的幅值。要注意的是,将在光调制层34的描述中详细描述透明性和散射特性。
例如,配向膜33和35可以对用于光调制层34的液晶和单体进行配向。配向膜的类型例如可以包括垂直配向膜和水平配向膜,在本实施例中,将水平配向膜用于配向膜33和35。水平配向膜的实例例如可以包括对聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇等进行摩擦处理而形成的配向膜,和通过转印、蚀刻等具有凹槽形状的配向膜。另外,水平配向膜的实例可以包括通过斜向沉积诸如氧化硅的无机材料而形成的配向膜、通过离子束照射形成的金刚石状碳配向膜以及设置有电极图案狭缝的配向膜。当塑料膜用作透明基板31和37时,在制造工艺上,在配向膜33和35施加至透明基板31和37之后烧制温度优选尽可能低,因此,优选地,将能够在100℃以下形成的聚酰胺酰亚胺用作配向膜33和35。
而且,垂直配向膜和水平配向膜具有对液晶和单体进行配向的功能就足够了,并且重复施加典型的液晶显示所需的电压的可靠性是不必要的。这是因为在制造装置后施加电压的可靠性由聚合的单体和液晶之间的界面确定。而且,例如,即使不使用配向膜,用于光调制层34的液晶和单体仍能够通过在下部电极32和上部电极36之间施加电场和磁场而被配向。换句话说,在下部电极32和上部电极36之间施加电场或磁场期间照射紫外线能够对电压施加状态下的液晶和单体的配向状态进行固定。当电压用于形成配向膜时,电极可以单独形成为用于配向使用和用于驱动使用,或者可以将双频液晶等(其中,介电各向异性的符号根据频率而被反转)用作液晶材料。而且,当磁场用于形成配向膜时,将具有较大磁化率各向异性的材料优选地用作配向膜,例如可以优选地使用具有大量苯环的材料。
光调制层34根据电场的大小对来自光源20的光表现出散射特性或透明性。当电场相对较小时,光调制层34对来自光源20的光表现出透明性,当电场相对较大时,其对来自光源20的光表现出散射特性。例如,如图4所示,光调制层34可以是包含块体34A和分散在块体34A中的多个微粒34B的复合层。块体34A和微粒34B具有光学各向异性。此外,块体34A与本技术的“第二区域”的具体实例对应,微粒34B与本技术的“第一区域”的具体实例对应。
图16的(A)示意性地示出了当下部电极32和上部电极36之间未施加电压时(下文中简称为“在不施加电压期间”)微粒34B中的配向状态的实例。要注意的是,在图16的(A)中省略了块体34A中的配向状态的说明。如本文所使用的用词“在不施加电压期间”是一种概念,其包含施加比使光调制层表现出散射特性的电压小并允许光调制层34表现出透射特性的电压时的时间段。
图16的(B)示出了在不施加电压期间表示块体34A和微粒34B的每一个的折射率各向异性的折射率椭球的实例。折射率椭球表示通过张量椭球从各个方向进入的线性偏振光的折射率,通过从光入射方向观察椭球的截面从几何学上表示折射率。图16的(C)示意性地示出了在不施加电压期间朝正面方向传播的光L1和朝倾斜方向传播的光L2穿过光调制层34的状态的实例。
图17的(A)示意性地示出了当下部电极32和上部电极36之间施加了电压时(下文中简称为“在施加电压期间”)微粒34B中的配向状态的实例。要注意的是,在图17的(A)中省略了块体34A中的配向状态的说明。如本文所使用的用词“在施加电压期间”指的是当施加使光调制层表现出散射特性的电压时的时间段。
图17的(B)示出了在施加电压期间表示块体34A和微粒34B的每一个的折射率各向异性的折射率椭球的实例。图17的(C)示意性地示出了在施加电压期间朝正面方向传播的光L1和朝倾斜方向传播的光L2在光调制层34中被散射的状态的实例。
例如,如图16的(A)和(B)所示,块体34A和微粒34B具有这样的配置,其中在不施加电压期间,块体34A的光轴AX1的方向和微粒34B的光轴AX2的方向彼此一致(平行)。此外,光轴AX1和AX2分别指示具有与偏振方向无关的固定折射率的平行于光束的传播方向的线。另外,光轴AX1的方向和光轴AX2的方向不必一定要彼此恒定一致,光轴AX1的方向和光轴AX2的方向可以由于例如制造误差等而有一定偏移。
而且,例如,微粒34B可以具有这样的配置,其中在不施加电压期间,光轴AX2平行于导光板10的光入射面10A。进一步地,例如,微粒34B可以具有这样的配置,其中在不施加电压期间,光轴AX2与透明基板31和37的表面以微小的角度θ1相交(参见图16的(B))。要注意的是,角度θ1将在描述形成微粒34B的材料时进行详细描述。
另一方面,例如,块体34A可以具有这样的配置,其中块体34A的光轴AX1是一个常量,与下部电极32和上部电极36之间存在的电压施加无关。具体地,例如,如图16的(A)和(B)以及图17的(A)和(B)所示,块体34A可以具有这样的配置,其中块体34A的光轴AX1平行于导光板10的光入射面10A并且以预定角度θ1与透明基板31和37的表面相交。换句话说,在不施加电压期间,块体34A的光轴AX1平行于微粒34B的光轴AX2。
要注意的是,光轴AX2不必一直平行于光入射面10A,也不必一直以角度θ1与透明基板31和37的表面相交,例如,由于制造误差等,光轴AX2可以以稍微不同于角度θ1的角度与透明基板31和37的表面相交。另外,光轴AX1和AX2不必一直平行于光入射面10A,例如,由于制造误差等,光轴AX1和AX2可以小角度与光入射面10A相交。
这时,可以优选的是,块体34A的寻常光折射率等于微粒34B的寻常光折射率,而块体34A的非寻常光折射率等于微粒34B的非寻常光折射率。在这种情况下,例如,如图16的(A)所示,在不施加电压期间,在包括正面方向和倾斜方向的所有方向上都很难存在折射率差异,从而能获得高透明性(透光性)。因此,例如,如图16的(C)所示,朝正面方向传播的光L1和朝倾斜方向传播的光L2穿过光调制层34而没有在光调制层34中被散射。结果,例如,如图18的(A)和(B)所示,来自光源20的光L(来自倾斜方向的光)被光调制层34的透明区域(透射区域30A)的界面(透明基板31的底表面和导光板10的顶表面)完全反射,透射区域30A的亮度(黑显示的亮度)与光从整个表面均匀发出的情况(图18的(B)中的点划线)相比降低。要注意的是,图18的(B)中的前亮度的曲线图通过在导光板10上设置扩散片41并通过扩散片41执行测量来获得。
要注意的是,导光板10的顶表面(其是透射区域30A的界面之一)与存在于显示面板210和导光板10之间的间隙接触,该间隙优选可以用折射率比导光板10的顶表面的折射率低的材料填充。虽然由此低折射率材料形成的层(低折射率材料层220(参见图3))一般是空气,但该层可以是有低折射率材料形成的粘附剂或粘合剂。
例如,如图17的(A)和(B)所示,在施加电压期间,块体34A和微粒34B可以具有这样的配置,其中,光轴AX1的方向与光轴AX2的方向不同(相交或基本上正交)。而且,例如,在施加电压期间,微粒34B可以具有这样的配置,其中微粒34B的光轴AX2平行于导光板10的光入射面10A,并且以大于角度θ1的角度θ2(例如,90度)与透明基板31和37的表面相交。要注意的是,角度θ2将在描述形成微粒34B的材料时进行详细描述。
因此,在施加电压期间,在光调制层34中,折射率在包括正面方向和倾斜方向的所有方向上增大,从而能够获得更高的散射特性。相应地,例如,如图17的(C)所示,朝正面方向传播的光L1和朝倾斜方向传播的光L2在光调制层34中被散射。结果,例如,如图18的(A)所示,来自光源20的光L(来自倾斜方向的光)穿过散射区域30B的界面(空气与透明基板31和导光板10之一之间的界面),并且传输到反射器40侧的光被反射器40反射,然后穿过光调制装置30。因此,散射区域30B的亮度与光从整个表面均匀发出的情况(图18的(B)中的点划线)相比非常高,局部白显示的亮度增加了透射区域30A的亮度的减小量(亮度增加)。
此外,块体34A的寻常光折射率和微粒34B的寻常光折射率可以由于制造误差等而稍有不同,例如,之间的差优选可以为0.1以下,更优选0.05以下。另外,块体34A的非寻常光折射率和微粒34B的非寻常光折射率可以由于制造误差等而稍有不同,例如,之间的差优选可以为0.1以下,更优选0.05以下。
另外,块体34A的折射率差(ΔnP=非寻常光折射率neP-寻常光折射率noP)和微粒34B的折射率差(ΔnL=非寻常光折射率neL-寻常光折射率noL)优选地可以尽可能的大,优选0.05以上,更优选0.1以上,更进一步优选0.15以上。这是因为,当块体34A和微粒34B的每一个的折射率差较大时,光调制层34的散射能力增加,导光条件很容易被破坏,并且容易提取来自导光板10的光。
而且,块体34A对电场的响应速度不同于微粒34B对电场的响应速度。块体34A可以具有条纹结构(参见图19的(A)和(B))、多孔结构、或棒状结构,其响应速度低于微粒34B的响应速度。此外,当向光调制装置30施加电场时,图19的(A)和(B)是偏振显微镜照片,图19的(A)和(B)中的条纹明亮部分与上述条纹结构对应。图19的(A)示出了液晶与单体之比被设为95:5时的块体34A的条纹结构的状态,图19的(B)示出了液晶与单体之比被设为90:10时的块体34A的条纹结构的状态,例如,块体34A可以由通过聚合低分子单体获得的聚合物材料形成。例如,块体34A可以由通过利用热或光或这两者而沿微粒34B的配向方向或配向膜33和35的配向方向进行配向并具有配向特性或可聚合特性的材料(例如,单体)聚合形成。
例如,块体34A的条纹结构、多孔结构或棒状结构在平行于导光板10的光入射面10A并且以微小的角度θ1与透明基板31和37的表面相交的方向上可以具有长轴。当块体34A具有条纹结构时,就提高引导光的散射特性而言,在短轴方向上的平均条纹组织大小优选可以为0.1μm以上10μm以下,更优选0.2μm以上2.0μm以下。当在短轴方向上的平均条纹组织大小为0.1μm以上10μm以下时,光调制装置30的散射能力在380-780nm(包括两个端点)的可见区域中基本上相等。因此,在平面上不会只增加或降低特定波长分量的光,由此在平面上实现可见区域的平衡。当在短轴方向上的平均条纹组织大小小于0.1μm或大于10μm时,光调制装置30的散射能力与波长的无关性很低,由此对光调制装置30来说难以用作光调制装置。
此外,就降低散射的波长依赖性而言,在短轴方向上的平均条纹组织大小优选可以为0.5μm以上5μm以下,更优选1μm-3μm(包括两个端点)。在这种情况下,当从光源20发出的光在光在导光板10中传播期间重复穿过光调制装置30中的块体34A时,块体34A中散射的波长依赖性被抑制。条纹组织的大小可通过偏振显微镜、共焦显微镜、电子显微镜等进行观察。
另一方面,例如,微粒34B主要可以包含液晶材料,并比块体34A具有更足够高的响应速度。包含在微粒34B中的液晶材料(液晶分子)例如可以是棒状分子。作为包含在微粒34B中的液晶分子,可以优选使用具有正介电常数各向异性的液晶分子(所谓的正液晶)。
在该实例中,在不施加电压期间,在微粒34B中,液晶分子的长轴方向平行于光轴AX2。此时,微粒34B中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射面10A,并以微小的角度θ1与透明基板31和37相交。换句话说,在不施加电压期间,在平行于导光板10的光入射面10A的平面内,微粒34B中的液晶分子在以角度θ1倾斜的状态下被配向。角度θ1是所谓的预倾角,并且例如可以优选为0.1度以上30度以下。角度θ1可以更优选为0.5度以上10度以下,并且更进一步优选0.7度以上2度以下。当角度θ1较大时,散射效率趋向于减小,原因如后所述。另外,当角度θ1过小时,在施加电压期间的液晶竖立的方位角发生变化。例如,液晶甚至可以以180度(相反倾斜)改变的方位角竖立。相应地,微粒34B和块体34A之间的折射率差没有被有效利用,从而,散射效率和亮度趋向于降低。
而且,在施加电压期间,在微粒34B中,液晶分子的长轴方向与光轴AX1相交或正交(或基本上正交)。此时,微粒34B中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射面10A,并且以大于角度θ1的角度θ2(例如,90度)与透明基板31和37的表面相交。换句话说,在施加电压期间,微粒34B中的液晶分子在平行于导光板10的光入射面10A的平面内在以角度θ2倾斜的状态被配向或处于保持在角度θ2(=90度)的状态。
作为具有配向特性和可聚合特性的上述单体,虽然具有光学各向异性且能够与液晶结合的材料是足够的,但在本实施例中,由紫外线固化的低分子单体可以是优选的。由于可以优选的是在不施加电压的状态下,液晶的光学各向异性方向与通过聚合低分子单体而形成的材料(聚合物材料)的光学各向异性方向一致,因此,液晶和低分子单体在紫外线固化之前优选可以在相同方向上被配向。在将液晶用作微粒34B的情况下,当液晶是棒状分子时,要使用的单体材料的形状优选的也是棒状。如上所述,可以优选使用具有可聚合特性和液晶性的材料作为单体材料,材料可以优选包含从由丙烯酸基、异丁烯酸基、丙烯酰氧基、异丁烯酰基氧基、乙烯醚基、环氧基组成的组中选择的一个或多个官能团来作为可聚合的官能团。这些官能团可以通过用紫外线、红外线或电子束照射或加热而进行聚合。在用紫外线照射的过程中,为了抑制配向度的降低,可以添加具有多官能团的液晶材料。当块体34A具有上述条纹结构时,作为块体34A的原材料,可以优选使用双官能团液晶单体。而且,为了调节进行液晶化的温度,可以将单官能团单体添加到块体34A的原材料中,为了改善交联密度,可以将三(更多)官能团的单体添加到块体34A的原材料中。
此外,如上所述,在不施加电压期间,块体34A的光轴AX1和微粒34B的光轴AX2主要在相同方向上具有相应光轴的分量。在不施加电压期间,如图20所示,光轴AX1和AX2都面向相同方向,例如,面向配向膜33和35的摩擦(rubbing)方向。另外,在不施加电压期间,光轴AX1和AX2平行于或基本上平行于光入射面10A,如图20所示。进一步地,在不施加电压期间,光轴AX1和AX2平行于或基本上平行于透明基板31,如图4和图20所示。换句话说,在不施加电压期间,在图20中,光轴AX1和AX2大致面向Y轴方向。
进一步地,在不施加电压期间,光轴AX1和光轴AX2具有主要在平行于背光211侧上的偏振片210B的透光轴AX10的方向上的相应光轴的分量。在不施加电压期间,光轴AX1和AX2都面向平行于透光轴AX10的方向,例如,如图20所示。透光轴AX10面向配向膜33和35的摩擦方向,例如,如图20所示。要注意的是,图片显示表面侧上的偏振片210C的透光轴AX11与背光211侧上的偏振片210B的透光轴AX10正交。
而且,如上所述,在施加电压期间,光轴AX1面向与不施加电压期间的方向相同或基本上相同的方向。在施加电压期间,光轴AX1主要包含在平行于偏振片210B的透光轴AX10的方向上的光轴的分量,并且例如,如图21所示,光轴AX1面向平行于透光轴AX10的方向。在施加电压期间,例如,光轴AX1平行于或基本上平行于光入射面10A,并进一步平行于或基本上平行于透明基板31。
另一方面,在施加电压期间,光轴AX2由于受到施加在下部电极32和上部电极36之间的电压生成的电场的影响而沿预定方向移位。例如,在施加电压期间,光轴AX2与透明基板31相交或正交(或基本上正交),如图4和图21所示。换句话说,光轴AX2沿由光轴AX2和透明基本31的法线形成的角被减小的方向通过在下部电极32和上部电极36之间施加电压而移位(即,竖立)。此时,光轴AX2与光轴AX1正交或基本上正交,并且与透明基板31正交或基本上正交。
块体34A和微粒34B在施加电压期间或在不施加电压期间的状态在光调制层30的平面中可以具有宏观分布。更具体地,条纹组织的长度、厚度和密度,预倾角度θ1,块体34A与微粒34B的重量比,施加电压期间块体34A的光轴AX1和微粒34B的光轴AX2之间的相交角,各向异性扩散的各向异性程度,平面中的配向角度,厚度方向上的配向角度,配向的螺旋角等在光调制层34中可以具有宏观面内分布。作为如上所述的提供分布的方法,可以设想对摩擦强度,紫外线照射量,配向膜厚度,基板厚度,光学配向情况下的配向偏振方向,紫外线照射期间施加电场,紫外线照射期间施加磁场等提供分布。例如,当液晶单体通过紫外线照射被聚合成聚合物时,可以允许一定量的条纹组织通过对紫外线强度提供分布而具有分布。相应地,当更靠近光源20的一侧上的条纹组织的量被减小以抑制在施加电压期间的散射且远离光源20的一侧上的条纹组织的量被增加以增强在施加电压期间的散射时,实现要发射的光的强度在平面中被均匀化。
例如,驱动电路50可以控制施加给每个光调制单元30-1和30-2中的一对电极(下部电极32和上部电极36)的电压的大小,使得在光调制单元30-2中微粒34B的光轴AX2平行于或基本上平行于块体34A的光轴AX1,而在光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1相交或正交。而且,例如,驱动电路50可以控制施加给每个光调制单元30-1和30-2中的一对电极(下部电极32和上部电极36)的电压的大小,使得在每个光调制单元30-1和30-2中微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1相交或正交。换句话说,驱动电路50允许块体34A和微粒34B的光轴AX1和AX2的方向彼此一致(或基本上一致)或通过电场控制而彼此不同(或彼此正交)。
在接收指定三维显示的信号作为控制信号204A时(在执行三维显示时),驱动电路50允许背光211输出多个线性照明光束。更具体地,在接收指定三维显示的信号作为控制信号204A时(在执行三维显示时),驱动电路50向多个部分电极36A中的特定数量的部分电极36B施加允许光调制层34表现出散射特性的电压,并向多个部分电极36A中的除部分电极36B之外的多个部分电极36C施加允许光调制层34表现出透明性的电压,由此允许背光211发射多个线性照明光束。换句话说,驱动电路50控制施加给每个光调制单元30-1和30-2中的一对电极(下部电极32和上部电极36A)的电压的大小,使得在每个光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1相交,而在每个光调制单元30-2中微粒34B的光轴AX2平行于块体34A的光轴AX1。
例如在部分电极36A的位置固定的状态下,在接收指定三维显示的信号作为控制信号204A时(在执行三维显示时),驱动电路50可以驱动部分电极36B中的每一个。此时,例如,驱动电路50可以进一步向部分电极36C和下部电极32的每一个施加允许光调制层34表现出透明性的电压(例如,相同的电压(比如接地电压))。
要注意的是,在部分电极36A按与显示面板210上执行三维显示的像素的节距对应的每个节距分组的情况下,在接收指定三维显示的信号作为控制信号204A时(在执行三维显示时),驱动电路50在一个帧周期内向部分电极36B依次分配每个组中包括的多个部分电极36A。此时,例如,驱动电路50可以进一步向部分电极36C的每一个施加允许光调制层34表现出透明性的电压(例如,相同的电压(比如接地电压))。
另外,在接收指定二维显示的信号作为控制信号204A时(在执行二维显示时),驱动电路50允许背光211发射多个平面照明光束。例如,驱动电路50可以向光调制单元30-1和30-2的每一个施加允许光调制层34表现出散射特性的电压。换句话说,驱动电路50控制施加给每个光调制单元30-1和30-2中的一对电极(下部电极32和上部电极36A)的电压的大小,使得在背光211中包括的所有光调制单元30-1和30-2中微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1相交或正交(基本上正交)。
而且,例如,在部分电极36A按与显示面板210上执行三维显示的像素的节距对应的每个节距分组的情况下,在接收指定二维显示的信号作为控制信号204A时(在执行二维显示时),驱动电路50在一个帧周期内可以依次驱动每个组中包括的多个部分电极36A。驱动电路50可以一个接一个地,或一次多个地依次驱动多组。
要注意的是,在接收指定二维显示的信号作为控制信号204A以及接收与图片数据有关的信号时,驱动电路50可以允许背光211发射具有与图片数据对应的亮度分布的平面照明光束(例如,在平面中局部较暗的平面照明光束)。此外,在这种情况下,上部电极36优选可以排列呈与显示面板210的像素对应的布局。当上部电极36排列呈与显示面板210的像素对应的布局时,驱动电路50根据图片数据向光调制单元30-1和30-2的一部分施加允许光调制层表现出散射特性的电压,并向光调制单元30-1和30-2的另一部分施加允许光调制层34表现出透明性的电压。
在下文中,将参照图22的(A)到(C)至图24的(A)到(C)描述根据本实施例的背光211的制造方法。
首先,在由玻璃基板或塑料膜基板配置而成的透明基板37上形成由ITO制成的透明导电膜36R(图22的(A))。然后,在其整个表面上形成抗蚀层之后,通过图案化在抗蚀层上形成电极图案。随后,通过曝光和显影形成上部电极36(部分电极36A),然后除去抗蚀层(图22的(B))。
作为图案化的方法,例如,可以使用光刻法、激光加工法、图案印刷法,丝网印刷法等。而且,例如,在执行丝网印刷之后可使用由美国默克集团生产的“超刻蚀”材料执行预定加热,然后可以执行冲洗以执行图案化。电极图案由驱动方法和局部驱动的划分数量来确定。例如,可以按所使用的显示单元的像素的节距或接近其的节距处理电极图案。就光提取效率而言,电极的加工宽度虽然取决于加工方法,但是可以优选尽可能小。电极的加工宽度例如可以为50μm以下,优选20μm以下,更优选5μm以下。而且,可以将ITO纳米颗粒进行图案印刷并随后进行烧制,从而形成电极图案。
随后,在整个表面涂敷了配向膜33之后,对产物进行干燥和烧制(图22的(C))。当聚酰亚胺材料用作配向膜35时,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)经常用作溶剂,此时,在大气压下大约200℃的温度是必须的。要注意的是,在这种情况下,当塑料基板用作透明基板37时,可对配向膜35进行真空干燥并在100℃进行烧制。之后,对配向膜35进行摩擦处理。结果,配向膜35用作用于水平配向的配向膜,进一步地,允许在配向膜35的摩擦方向上形成预倾斜。
类似地,在由玻璃基板或塑料膜基板配置而成的透明基板31上形成由ITO等制成的透明导电膜。然后,在整个表面上形成抗蚀层之后,通过图案化在抗蚀层上形成电极图案。随后,通过曝光和显影形成下部电极32,然后除去抗蚀层。之后,在整个表面涂敷了配向膜33之后,对产物进行干燥和烧制。此后,对配向膜33进行摩擦处理。结果,配向膜32用作用于水平配向的配向膜,进一步地,允许在配向膜33的摩擦方向上形成预倾斜。
接下来,采用干燥法或湿润法在配向膜35上分布用于形成单元间隙的隔离件38(图23的(A))。要注意的是,当通过真空粘合法形成光调制单元30-1或30-2时,可将隔离件38混合在要被滴下的混合物中。另外,代替隔离件38,可通过光刻法形成柱状隔离件。随后,例如,可以以框架形状用用于粘合并防止液晶泄漏的密封剂图案39涂敷配向膜33(图23的(B))。允许通过点胶法(dispensermethod)和丝网印刷法来形成密封剂图案39。
虽然下面将描述真空粘合法(滴下式注入法,ODF法),但是可以通过真空注入法,辊压粘合系统等形成光调制单元30-1和30-2。
首先,按照与由单元间隙、单元区域等确定的体积对应的量,将液晶和单体的混合物42均匀地滴在平面上(图23的(C))。尽管线性引导系统的精确点胶机可以优选用于使混合物42滴下,但可以使用作为腔体或染料槽等的密封剂图案39。
对于液晶和单体,可以使用上述材料,液晶和单体之间的重量比可以为98:2-50:50,优选为95:5-75:25,更优选为92:8-85:15。通过增加液晶的比例,可降低驱动电压。然而,如果液晶过度增加,则在施加电压期间白度有降低的趋势,由于在切断电压后的响应速度降低,透明性有劣化的趋势。
除了液晶和单体之外,混合物42还添加有聚合引发剂。根据要使用的紫外线波长,添加的聚合引发剂的单体比例在0.1wt%-10wt%的范围内调整。除此之外,混合物42还可以添加有聚合引发剂、增塑剂、粘性调节剂等。当单体在室温下处于固态或凝胶态时,可以优选对金属盖、注射器以及基板进行加热。
在将透明基板31和透明基板37置于真空粘合机(未示出)上之后,执行抽真空和粘合(图24的(A))。之后,将粘合体释放到空气中,并且在大气压下通过均匀加压使单元间隙均匀化。基于白色亮度(白度)与驱动电压之间的关系,可适当选择单元间隙的尺寸,单元间隙的尺寸可以为5μm-40μm(包括两个端点),优选可以为6μm-20μm(包括两个端点),更优选7μm-10μm(包括两个端点)。
在粘合之后,可以优选的是根据需要执行配向处理(未示出)。当在粘合单元被插入正交的尼科耳偏振片之间的粘合单元时产生光泄露时,对该单元进行一定时间的热处理,或在室温下对该单元进行配向。之后,照射紫外线L3以聚合单体,并由此形成聚合物(图24的(B))。通过这种方式,制造光调制装置30。
可以优选的是,在紫外线照射期间,防止单元的温度被改变。可以优选使用红外切割过滤器,或者使用UV-LED等作为光源。紫外线的照射度影响复合材料的结构,因此,基于要使用的液晶材料、要使用的单体材料以及其组合物,可以优选地适当调整照射度,紫外线的照射度优选可以在0.1-500mW/cm2(包括两个端点)的范围内,更优选在0.5-30mW/cm2(包括两个端点)的范围内。随着紫外线照射度更低,驱动电压趋向于更低,可根据生产率和特性选择优选的紫外线照度。
然后,光调制模块30被粘合至导光板10(图24的(C))。虽然粘合可以通过粘附或粘合来执行,但粘附或粘合可以优选利用折射率与导光板10的折射率和光调制装置30的基板材料的折射率尽可能接近的材料来执行。最后,将引线(未示出)附接至下部电极32和上部电极36。从而,制造本实施例的背光211。
如上所述,已经描述了形成光调制装置30及最后光调制装置30被粘合至导光板10的工艺。然而,在设置有配向膜35的透明基板37可以被预先粘合至导光板10的表面,之后,可以制造背光211。而且,可以通过单晶圆系统或辊对辊系统来制造背光211。
接下来,将描述本实施例的背光211的功能和效果。
在本实施例的背光211中,将电压施加至每个光调制单元30-1和30-2的一对电极(下部电极32和部分电极36A),使得在每个光调制单元30-1中微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1相交或正交(或基本上正交),而在每个光调制单元30-2中微粒34B的光轴AX2平行于或基本上平行于块体34A的光轴AX1。相应地,在光调制装置30中,每个光调制单元30-1变成散射区域30B,每个光调制单元30-2变成透射区域30A。结果,从光源20发出并进入导光板10的光穿过光调制装置30的透射区域30A,并在光调制装置30的散射区域30B中被散射(图25)。穿过散射区域30B的底表面的光由反射器40反射并再次返回到导光板10,然后从背光211的顶表面发出。另外,朝散射区域30B的顶表面传播的光穿过导光板10,然后从背光211的顶表面发出。如上所述,在三维显示中,光几乎不能从透射区域30A的顶表面发出,光从散射区域30B的顶表面发出。通过这种方式,例如,如图25所示,多个线性照明光束可以沿正面方向发出。
结果,沿正面方向发出的每个线性照明光束进入显示面板210的背面。因此,例如,当用于二维显示的二维图片数据由图片信号处理电路207生成使得每个像素行都成为与每个线性照明光束对应的像素排列中的二维像素210A时,每个线性照明光束以基本上相同的角度进入位于各三维像素210A(例如,在图25中,像素210-1、210-2、210-3或210-4)共用的位置的像素。结果,从位于各三维像素210A共用的位置的像素,由像素调制的图片光以预定角度发出。此时,观察者用他的右眼和左眼观察不同视差的图片。因此,观察者可在显示面板210上观看三维图片(立体图片)的显示。
而且,在本实施例的背光211中,将电压施加至每个光调制单元30-1和30-2的一对电极(下部电极32和部分电极36A),使得在二维显示中,在每个光调制单元30-1和30-2中微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1相交或正交(或基本上正交)。相应地,从光源20发出并进入导光板10的光在形成在整个光调制装置30中的散射区域30B中被散射(图26)。穿过散射光的散射区域30B的底表面的光由反射器40反射并再次返回到导光板10,然后从背光211的顶表面发出。另外,朝散射光的散射区域30B的顶表面传播的光穿过导光板10,然后从背光211的顶表面发出。如上所述,在二维显示中,例如,光可以从光调制装置30的整个顶表面发出,并且平面照明光束可以沿正面方向发出。
结果,沿正面方向发出的平面照明光束进入显示面板210的背面。因此,例如,当与每个像素210B对应的用于二维显示的二维图片数据由图片信号处理电路207生成时,平面照明光束从所有角度进入每个像素210B,并且从每个像素210B发出由每个像素210B调制的图片光。此时,观察者用双眼观察相同的图片,因此,观察者可在显示面板210上观看二维图片(平面图片)的显示。
而且,在本实施例中,当光调制层34表现出散射特性时,电场响应性较低的块体34A主要具有在平行于偏振片210B的透光轴AX10的方向上的光轴AX1的分量,电场响应性较高的微粒34B具有在与块体34A的光轴AX1相交或正交(或基本上正交)且与透明基板31相交或正交(或基本上正交)的方向上的光轴AX2。相应地,从背光211发出的光的偏振轴主要具有在平行于偏振片21B的透光轴AX10的方向上的分量,因此与具有相同亮度的非偏振光从背光211发出的情况相比,允许背光211的光更有效进入液晶面板210A。因此,甚至在利用比二维显示更少数量的像素执行三维显示的情况下,也允许执行高显示亮度的三维显示。另外,还允许执行高显示亮度的二维显示。
此外,在本实施例中,不需要在三维显示中设置视差屏障。另外,即使视差屏障设置在背光211的发光侧上,通过利用光调制层34的一部分作为散射区域30B并允许散射区域30B与视差屏障的光透射区域对应,允许从光调制层34发出的光被视差屏障吸收的比率极低。另外,在本实施例中,不需要在三维显示中设置柱面透镜。因此,没有由柱面透镜导致的偏差发生的可能性。
如上所述,在本实施例中,从背光211发出的光的偏振轴在平行于偏振片210B的透光轴AX10的方向上具有主要分量,并允许光调制层34的一部分是散射区域30B。因此,可以提高三维显示中的显示亮度和显示质量。
在本实施例中,如图5、图7、图9、图11和图62所示,当部分电极36A或部分电极32A具有线性形状时,可获得简化驱动模式并抑制电阻的优势,因为电极结构较简单。相反,如图6、图8、图10、图12、图65和图66所示,当部分电极36A或部分电极32A具有块状时,允许照明装置211的光输出图案基于像素相对于三维显示中的显示面板210的3D显示的像素布局在适当位置进行对齐。因此,允许防止显示面板210中的像素接收共用光,并允许抑制双像。
而且,在本实施例中,如图6、图8、图10和图12所示,当部分电极36A或部分电极32A具有块状时,被视为一组线性电极的一系列区块可以彼此电连接。在这组线性电极中,各个块(部分电极36A或部分电极32A)可以通过薄电极彼此连接。另外,在本实施例中,如图9、图10、图11和图12所示,当部分电极36A、部分电极36D、部分电极36E或部分电极36F沿与光入射面10A相交的方向延伸时,允许在稍后描述的修改20中描述的三维显示中抑制偏置分辨率的劣化。
另外,在本实施例中,如图7、图8、图11和图12所示,当部分电极36C由多个部分电极配置而成时,驱动电路50可以执行如稍后描述的修改22中所示的时分驱动,或可以在一个帧周期内在二维显示中分四个像素行执行扫描驱动,如稍后描述的修改22中所示。而且,当部分电极36C由多个部分电极配置而成时,通过减小每个部分电极的宽度以减小每个部分电极的电极区域,可以抑制每个部分电极进行的光吸收。
下面将描述根据本实施例的接收器200的其他效果。
通常,PDLC通过将液晶材料和各向同性低分子材料相混合,并通过紫外线照射产生相分离,对溶剂进行干燥等而形成,并且PDLC是液晶材料的微粒分散在聚合物材料中的复合层。在不施加电压期间复合层中的液晶材料因为随机取向而表现散射特性。然而,在施加电压期间,液晶材料在电场方向上进行配向。相应地,当液晶材料的寻常光折射率等于聚合物材料的折射率时,复合层中的液晶材料在正面方向(PDLC的法线方向)上表现出高透明性。然而,在液晶材料中,液晶材料的非寻常光折射率和聚合物材料的折射率之间的差异在倾斜方向上显著。因此,即使在正面方向上表现出透明性,在倾斜方向上仍表现出散射特性。
通常,使用PDLC的光调制装置经常具有其中PDLC被夹在其前表面分别设置有透明导电膜的两个玻璃板之间的结构。当光穿过空气倾斜进入到具有上述结构的光调制装置时,沿倾斜方向进入的光由于空气和玻璃板之间的折射率差异而被折射,并且以较小的角进入PDLC。因此,在这样的光调制装置中,不会产生较大的散射。例如,当光以80度的角穿过空气进入光调制装置时,通过在玻璃界面的折射,入射到PDLC的光的入射角可以降低至约40度。
然而,在使用导光板的边缘发光系统中,由于光通过导光板进入。因此光以约80度的大角度穿过PDLC。因此,由于液晶材料的非寻常光折射率和聚合物材料的折射率之间的差大,并且光以较大角度穿过PDLC,所以经受散射的光学路径变得更长。例如,当寻常光折射率为1.5且非寻常光折射率为1.65的液晶材料的微粒分散在折射率为1.5的聚合物材料中时,在正面方向(PDLC的法线方向)上不存在折射率差,但在倾斜方向上折射率差增加。因此,这防止了倾斜方向上的散射特性降低引起的视角特性不好。进一步地,当将诸如漫射膜的光学膜设置在导光板上时,倾斜角泄漏的光通过漫射膜等在正面方向上也被漫射。因此在正面方向上泄漏的光增加,并且在正面方向上的调制率降低。
另一方面,在本实施例中,由于块体34A和微粒34B被形成为主要包含光学各向异性材料,因此在倾斜方向上散射特性降低而透明性提高。例如,当块体34A和微粒34B被配置为主要包含寻常光折射率彼此相等且非寻常光折射率也彼此相等的光学各向异性材料时并且在下部电极32和上部电极36之间未施加电压的区域中,它们的光轴方向彼此一致或基本上一致。因此,在包括正面方向(光调制装置30的法线方向)和倾斜方向的所有方向上的折射率差降低或消除,并能够获得较高的透明性。结果,允许降低或基本上消除在大视角区域中的光泄漏,并且允许改善视角特性。
例如,当将寻常光折射率为1.5且非寻常光折射率为1.65的液晶与寻常光折射率为1.5且非寻常光折射率为1.65的液晶单体混合,并且液晶单体以液晶和液晶单体通过配向膜或电场进行配向的状态进行聚合时,液晶的光轴与通过聚合液晶单体形成的聚合物的光轴一致。结果,折射率在所有方向上都一致,从而,在这种情况下,能够实现高透明状态,并且能够进一步改善视角特性。
另外,在本实施例中,例如,如图18的(A)和(B)所示,透射区域30A的亮度(黑显示的亮度)低于光从整个表面均匀发出的情况(图18的(B)中的点划线)下的亮度。另一方面,散射区域30B的亮度显著高于光从整个表面均匀发出的情况(图18的(B)中的点划线)下的亮度,并且通过透射区域30A的亮度的降低量来增加局部白显示的亮度(亮度增强)。
此外,相比于在整个白显示的情况,亮度增强是一种用来在执行局部白显示时改善亮度的技术。这样的技术经常用在CRT、PDP等中。然而,在液晶显示器中,背光均匀且整个地发射光而与图像无关,因此,难以局部增加亮度。此外,当背光由LED背光(其中多个LED二维排列)配置而成时,可以部分地关掉LED。然而,在这种情况下,来自LED被关掉的暗区的扩散光不存在,因此,相比于所有LED导通的情况,亮度降低。另外,虽然通过增加流过部分导通的LED的电流,可以增加亮度,但是在这种情况下,由于大电流在非常短的时间内流过LED,这对电路的负载和可靠性是不利的。
另一方面,在本实施例中,由于块体34A和微粒34B被形成为主要包含光学各向异性材料,因此抑制了在倾斜方向上的散射特性,并抑制了在暗状态下从导光板泄漏的光。因此,将光从局部暗区域引导至局部亮区域,因此能够实现亮度增强而不增加提供给背光211的电力。
而且,在本实施例中,在下部电极32和上部电极36之间未施加电压的区域中,微粒34B的光轴AX2平行于导光板10的光入射面10A,并且以微小的角度θ1与透明基板31和37的表面相交。具体地,包含在微粒34B中的液晶分子在平行于光入射面10A的平面内在以角度θ1被倾斜的状态下(在设置有预倾角的状态下)进行配向。因此,在施加电压期间,包含在微粒34B中的液晶材料在随机方向上并没有竖立,而是在平行于光入射面10A的平面内竖立。此时,在平行于光入射面10A的平面内,块体34A的光轴AX1与微粒34B的AX2相交或正交(或基本上正交)。在这种情况下,在光从光入射面10A进入导光板10时,垂直于透明基板31振动的光会受微粒34B的非寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差的影响。此时,由于微粒34B的非寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差大,所以垂直于透明基板31振动的光的散射效率增加。另一方面,平行于透明基板31振动的光会受微粒34B的寻常光折射率和块体34A的非寻常光折射率之间的差的影响。此时,由于微粒34B的寻常光折射率和块体34A的非寻常光折射率之间的差也大,平行于透明基板31振动的光的散射效率也增加。相应地,在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中传播的光包含许多倾斜分量。例如,当将丙烯酰基导光板用作导光板10时,在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中的光以41.8度以上的角度在该区域中进行传播。结果,折射率差在包括倾斜方向的所有方向上增加,并且能够获得高散射特性,因此能够改善显示亮度。另外,由于上述亮度增加的效果,所以能进一步改善显示亮度。
此外,例如,当在不施加电压期间块体34A的光轴AX1和微粒34B的光轴AX2被设置为垂直于导光板10的光入射面10A时,以及在施加电压期间在垂直于光入射面10A的平面内包含在微粒34B中的液晶材料被调整为竖立时,与上述情况一样,垂直于透明基板31振动的光会受微粒34B的非寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差的影响。然而,平行于透明基板31振动的光会受微粒34B的寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差的影响。在这种情况下,微粒34B的寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差为零或基本上为零。因此,在光从光入射面10A进入导光板10时,与上述情况一样,垂直于透明基板31振动的光在很大程度上受到折射率差的影响,同时平行于透明基板31振动的光不受或基本上不受折射率差的影响。结果,垂直于透明基板31振动的光的散射效率增加,同时平行于透明基板31振动的光的散射效率低或为零。因此,当光轴AX1和AX2被设置为垂直于光入射面10A时,散射效率低于光轴AX1和AX2被设置为平行于光入射面10A的情况下的散射效率。结果,从导光板10提取的亮度低于本实施例的光调制装置30的亮度。
如上所述,在本实施例中,能够改善显示亮度,同时减小或基本上消除高视角区域内的光泄漏。结果,能够增加在正面方向上的调制比例。
(各向异性扩散)
接下来,描述本实施例中的各向异性扩散。图27和图28分别示出了本实施例的光调制层34中的块体34A和微粒34B的折射率椭球的实例。图27示出了不施加电压期间的块体34A和微粒34B的折射率椭球的实例,图28示出了施加电压期间的块体34A和微粒34B的折射率椭球的实例。
再者,如图27所示,在不施加电压期间,块体34A的光轴AX1和微粒34B的光轴AX2面向与导光板10的光入射面10A平行且以角度θ1与透明基板31和37的表面相交的方向。另外,再者,如图28所示,在施加电压期间,块体34A的光轴AX1面向与不施加电压期间的方向相同的方向。进一步地,微粒34B的光轴AX2面向与导光板10的光入射面10A平行或基本上平行,且以大于角度θ1的角度θ2(例如,90度)与透明基板31和37的表面相交的方向。
如上所述,微粒34B中的液晶分子示出了如上所述的取决于施加电压和不施加电压的变化。在变化的过程中,块体34A不响应于电压变化或者低速响应,块体34A的条纹结构的长轴方向面向摩擦方向(平行于光入射面10A的方向(图27和图28中的Y轴方向))。因此,在施加电压期间,从光源20发出且传播通过光调制层34的光沿块体34A的条纹结构的短轴方向以条纹组织的平均大小的循环(cycle)进行传播,同时会受微粒34B的非寻常光折射率和块体34A的寻常光折射率之间的差或微粒34B的寻常光折射率和块体34A的非寻常光折射率之间的差的影响。结果,传播通过光调制层34的光沿光调制层34的厚度方向被大量散射且沿平行于光入射面10A的方向较少被散射。换句话说,在光调制层34中,在平行于光入射面10A的平面内(YZ平面),散射特性具有Y轴方向和Z轴方向上的各向异性。通过这种方式,光调制层34对从光源20发出的光表现出各向异性散射并传播通过光调制层34。
在光调制层34中,根据块体34A和微粒34B中的折射率椭球,在图28中的Z轴方向上传播的光中,Y轴方向(摩擦方向)上的偏振分量的散射能力比X轴方向上的偏振分量的散射能力高。换句话说,光调制层34相对于沿光调制层34的厚度方向传播的光在偏振方向上表现出各向异性散射特性。沿X轴方向偏振的光基于块体34A的寻常光折射率和微粒34B的非寻常光折射率之间的差被散射。然而,这些值彼此相似,因此散射特性较低。另一方面,沿Y轴方向偏振的光基于块体34A的非寻常光折射率和微粒34B的寻常光折射率之间的差被散射。然而,这些值之间的差异很大,因此散射特性较高。
下面将检查由光调制层34实际表现出的各向异性散射的程度。
图29的(A)和(B)示出了来自导光板的光的发射角特性的测量结果。图29的(A)示出了在使用光调制层34的情况下的结果,图29的(B)示出了在使用在平面内表现出光学各向同性的光调制层的情况下的结果。虽然在光调制层的底表面上通常使用白光反射器,但黑色吸收层设置在光调制层的底表面上,替代白光反射器,以便从光调制层和导光板精确获得发射特性。
在使用在平面内表现出光学各向同性的光调制层时,在从导光板提取的光中,与导光板接近的分量的量较大,正面方向上的分量的量较小。相反,在使用在平面内表现出光学各向同性的光调制层34时,正面方向上的光量在从导光板中提取时相对较大,并且此概况适用于照明装置。进一步地,在黑光状态下,在光学各向同性的光调制层的情况下倾斜泄漏的光的量大于各向异性光调制层中的光的量,因此在光调制比例性能方面同样是有利的。而且,当在导光板上使用光学片且空气界面介于其间时,可设想由于光学片和空气界面的反射而丢失的光的量较大,因此来自导光板的发射特性在正面方向上的分量中适当大。由于所使用的单体材料和所使用的液晶材料在检查中所使用的两个光调制层之间不同,因此难以比较其光提取强度。然而,在具有相同光学特性的材料被用作光调制层的情况下,在使用在平面内表现出光学各向异性的光调制层34时,允许光的使用效率被增强。
从上述结果可以看出,当使用两个光调制层时,其发射角特性彼此不同。因此,测量光调制层34自身的散射特性。在使用导光板的状态下,发生导光板的全反射和测量散射角特性是不可能的,因此散射角特性由图30的(A)和(B)中所示的设备进行测量。具体地,将匹配油310和光调制层34放入圆柱形玻璃容器300中,利用激光束L以允许光束L通过导光板引导的大入射角θ(例如,80度)来照射光调制层34,以评估散射角特性。图31的(A)示出了当激光束L以大入射角θ(例如,80度)进入光调制层34时投射在测量表面330上的亮度分布的状态。进一步地,图31的(B)示出了在使检测器320在垂直于摩擦方向的平面(与图27和图28中的ZX平面对应)内执行扫描时获得的光学强度分布,此时以平行于光调制层34中的块体34A的光轴AX1(未示出)的轴作为中心轴。光学强度分布此时与图31的(A)中的(1)方向上的分布对应。另外,图31的(C)示出了在使检测器320在平行于摩擦方向且平行于光调制层34的光入射面的平面(与图27和图28中的ZY平面对应)内执行扫描时获得的亮度分布,以与光调制层34中的块体34A的光轴AX1(未示出)正交的轴作为中心轴。光学强度分布此时与图31的(A)中的(2)方向上的分布对应。
如图31的(A)至(C)所示,在垂直于摩擦方向的平面(与图27和图28中的ZX平面对应)内的散射特性高于在平行于摩擦方向的平面内(在图27和图28中的ZY平面内)的散射特性,并且强度在正面方向相差大约50倍(0度的发射角)(在施加电压期间)。换句话说,例如,如图31的(A)至(C)所示,人们发现,光调制层34具有各向异性散射特性,其中光调制层34的厚度方向(Z轴方向)上的散射大于摩擦方向(平行于光入射面10A的方向(Y轴方向))的散射。由于这个原因,人们发现,微粒34B中的液晶分子在块体34A的条纹结构的长轴方向面向摩擦方向(平行于光入射面10A的方向(图27和图28中的Y轴方向))的状态下沿光调制层34的厚度方向进行配向,从而使光调制层34相对于从光源20发出的光表现出上述各向异性散射。
图32的(A)示出了光调制层34的散射特性。图32的(B)示出了被电压倾斜的液晶的方向不固定(90度的预倾斜)的光调制层的散射特性。图32的(C)示出了利用各向同性聚合物形成且不在平面内表现出光学各向异性的正常光调制层的散射特性。从图32的(A)至(C)可以看出,光调制层34中的入射光与其他光调制层相比很大程度上沿正面方向被散射,并且只有光调制层34表现出各向异性散射。
接下来,描述表现出各向异性散射的光调制层34为什么在提取光时优于导光板的原因。当设置光调制层、导光板和光源时,具有印刷的白色图案的导光板或上述常规光调制层表现出各向同性散射特性,例如如图33的(A)至(C)所示。因此,大量的光沿平行于导光板的平面的方向被散射,降低了导光条件被破坏之前改变角度的可能性。另一方面,当表现出光调制层34中的各向异性散射时,例如,如图34的(A)至(C)所示,入射光沿垂直于导光板的平面方向的方向很容易被散射,因此入射光优先在破坏导光条件的方向上被散射。出于这个原因,可以设想,表现出各向异性散射提高了导光板的光提取效率。
就提高引导光的散射特性而言,块体34A在短轴方向上的平均条纹组织大小优选可以为0.1μm以上10μm以下,更优选0.2μm以上2.0μm以下。
(修改)
在上述实施例中,光调制层34经配置使得在不施加电压期间光轴AX1和AX2面向与光入射面10A和透明基板31平行或基本上平行的方向,并且在施加电压期间光轴AX2沿与透明基板31正交或基本上正交(或相交)的方向移位。然而,光调制层34可以经配置使得在不施加电压期间光轴AX1和AX2面向与光入射面10A正交或基本上正交(或相交)且与透明基板31平行或基本上平行的方向,并且在施加电压期间光轴AX2沿与透明基板31正交或基本上正交(或相交)的方向移位。例如,光调制层34可以经配置使得在不施加电压期间光轴AX1和AX2面向与光入射面10A正交或基本上正交且与透明基板31平行或基本上平行的方向,如图35的(A)和(B)所示,并且在施加电压期间光轴AX2沿与透明基板31正交或基本上正交的方向移位,如图36的(A)和(B)所示。
在这种情况下,在不施加电压期间,例如,光轴AX1和AX2都面向配向膜33和35的摩擦方向。另外,在不施加电压期间,光轴AX1和AX2主要具有相同方向上的相应光轴的分量,并且例如,可以面向相同方向。在不施加电压期间,如图37所示,光轴AX1和AX2面向与光入射面10A相交或正交(或基本上正交)的方向。进一步地,在不施加电压期间,如图4和图37所示,光轴AX1和AX2与透明基板31平行或基本上平行。换句话说,在不施加电压期间,在图37中,光轴AX1和AX2大致面向X轴方向。
此外,在不施加电压期间,光轴AX1和光轴AX2主要具有在平行于背光211侧上的偏振片210B的透光轴AX10的方向上的相应光轴的分量。在不施加电压期间,如图37所示,光轴AX1和AX2面向平行于透光轴AX10的方向。例如,如图37所示,透光轴AX10可以面向配向膜33和35的摩擦方向。
而且,如上所述,在施加电压期间,光轴AX1面向与不施加电压期间的方向相同或基本上相同的方向。在施加电压期间,光轴AX1主要具有在平行于偏振片210B的透光轴AX10的方向上的光轴的分量,并且例如,如图38所示,可以面向平行于透光轴AX10的方向。在施加电压期间,例如,光轴AX1可以面向与光入射面10A相交或正交(或基本上正交)的方向,并且进一步地,可以平行于或基本上平行于透明基板31。
另一方面,在施加电压期间,光轴AX2由于受到施加在下部电极32和上部电极36之间的电压生成的电场的影响而沿预定方向移位。例如,如图4和图38所示,在施加电压期间,光轴AX2可以与透明基板31正交或基本上正交(或相交)。换句话说,光轴AX2沿由光轴AX2和透明基本31的法线形成的角被减小的方向通过在下部电极32和上部电极36之间施加电压而移位(即,竖立)。此时,光轴AX2与光轴AX1正交或基本上正交(或相交),并且与透明基板31正交或基本上正交(或相交)。
如上所述,在本修改中,与上述实施例一样,从背光211发出的光的偏振轴在平行于偏振片210B的透光轴AX10的方向上具有主要分量,并允许光调制层34的一部分是散射区域30B。因此,能够实现在三维显示中提高显示亮度和显示质量。
<2.第二实施例>
接下来,描述根据本技术的第二实施例的接收器200。如图39所示,本实施例的接收器200的配置与上述实施例的接收器200的不同之处在于本实施例的接收器200包括光调制装置60,而不包括光调制装置30。因此,在下文中,将适当省略有关上述实施例的配置的共同点的描述,主要描述与上述实施例的配置的不同点。
在光调制装置60中,垂直配向膜被用作配向膜33和35,并设置光调制层64,代替光调制层34,如图40所示。
当垂直配向膜被用作配向膜33和35时,由垂直配向膜形成块体64A和微粒64B(随后描述)相对于透明基板31倾斜配向的预倾斜。作为垂直配向膜,可以使用硅烷耦合材料、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺材料、表面活性剂等。例如,通过在涂敷和干燥这些材料之后执行摩擦处理,在摩擦方向上形成预倾斜。此外,当塑料膜用作透明基板31和37时,在制造工艺上,在配向膜33和35涂敷至透明基板31和37之后烧制温度优选尽可能低,因此,可以优选使用能够与乙醇溶剂一起使用的硅烷耦合材料作为配向膜33和35。要注意的是,可以对配向膜33和35不进行摩擦处理而形成预倾斜。实现如上所述预倾斜的方法包括这样的方法,在该方法中,在配向膜33和35中形成单元(cell),在对该单元格施加磁场或由狭缝电极导致的倾斜电场的同时用紫外线照射该单元。
此外,在使用垂直配向膜作为配向膜33和35时,作为包含在微粒64B中的液晶分子,可以优选使用具有负介电常数各向异性的液晶分子(所谓的负液晶)。
接下来,描述本实施例的光调制层64。光调制层64是包含块体64A和分散在块体64A中的多个微粒64B的复合层。块体64A和微粒64B具有光学各向异性。
图41的(A)示意性地示出了在不施加电压期间的微粒64B中的配向状态的实例。要注意的是,在图41的(A)中省略了块体64A中的配向状态的说明。图41的(B)示出了在不施加电压期间表示块体64A和微粒64B的每一个的折射率各向异性的折射率椭球的实例。图41的(C)示意性地示出了在不施加电压期间朝正面方向传播的光L1和朝倾斜方向传播的光L2穿过光调制层64的状态的实例。
图42的(A)示意性地示出了在施加电压期间的微粒64B中的配向状态的实例。要注意的是,在图42的(A)中省略了块体64A中的配向状态的说明。图42的(B)示出了在施加电压期间表示块体64A和微粒64B的每一个的折射率各向异性的折射率椭球的实例。图42的(C)示意性地示出了在施加电压期间朝正面方向传播的光L1和朝倾斜方向传播的光L2在光调制层64中被散射的状态的实例。
例如,如图41的(A)和(B)所示,块体64A和微粒64B具有这样的配置,其中在不施加电压期间,块体64A的光轴AX3的方向和微粒64B的光轴AX4的方向彼此一致(平行)。此外,光轴AX3和AX4分别指示固定折射率与偏振方向无关的平行于光束的传播方向的线。另外,光轴AX3的方向和光轴AX3的方向不必一定要彼此一致,光轴AX3的方向和光轴AX4的方向可以由于例如制造误差等而有一定偏移。
而且,例如,微粒34B可以具有这样的配置,其中在不施加电压期间,光轴AX4平行于导光板10的光入射面10A。进一步地,例如,微粒64B可以具有这样的配置,其中在不施加电压期间,光轴AX4与透明基板31和37的法线以微小的角度θ3相交(参见图41的(B))。顺便,角度θ3将在描述形成微粒64B的材料时进行详细描述。
另一方面,例如,块体64A可以具有这样的配置,其中块体64A的光轴AX4是一个常量,与下部电极32和上部电极36之间存在的电压施加无关。具体地,例如,如图41的(A)和(B)以及图42的(A)和(B)所示,块体64A可以具有这样的配置,其中块体64A的光轴AX3平行于导光板10的光入射面10A并且以微小的角度θ3与透明基板31和37的法线相交。换句话说,在不施加电压期间,块体64A的光轴AX3平行于微粒64B的光轴AX4。
要注意的是,光轴AX4不必一直平行于导光板10的光入射面10A,也不必一直以角度θ3与透明基板31和37的法线相交,例如,由于制造误差等,光轴AX4可以以稍微不同于角度θ3的角度与透明基板31和37的法线相交。另外,光轴AX3和AX4不必不断平行于导光板10的光入射面10A,例如,由于制造误差等,光轴AX3和AX4可以小角度与导光板10的光入射面10A相交。
此时,可以优选的是,块体64A的寻常光折射率等于微粒64B的寻常光折射率,而块体64A的非寻常光折射率等于微粒64B的非寻常光折射率。在这种情况下,例如,如图41的(A)所示,在不施加电压期间,在包括正面方向和倾斜方向的所有方向上都很难存在折射率差异,从而能获得高透明性。因此,例如,如图41的(C)所示,朝正面方向传播的光L1和朝倾斜方向传播的光L2可以穿过光调制层64而没有在光调制层64中被散射。结果,例如,如图18的(A)和(B)所示,与上述实施例一样,来自光源20的光L(来自倾斜方向的光)被透射区域30A的界面(空气和透明基板31或导光板10之间的界面)完全反射,透射区域30A的亮度(黑显示的亮度)与光从整个表面均匀发出的情况(图18的(B)中的交替长虚线和短虚线)相比降低。
而且,例如,在施加电压期间,如图42的(A)所示,块体64A和微粒64B可以具有这样的配置,其中,光轴AX3的方向与光轴AX4的方向不同(与此相交)。另外,例如,在施加电压期间,微粒64B可以具有这样的配置,其中微粒64B的光轴AX4平行于导光板10的光入射面10A,并且以大于角度θ3的角度θ4与透明基板31和37的法线相交。要注意的是,角度θ4将在描述形成微粒64B的材料时进行详细描述。
因此,在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中传播的光包含大量倾斜分量。例如,当将丙烯酰基导光板用作导光板10时,在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中的光以41.8度以上的角度进行传播。结果,在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中传播的光中,折射率差增加,并且能获得高的散射特性。相应地,例如,如图42的(C)所示,朝正面方向传播的光L1和朝倾斜方向传播的光L2在光调制层64中可以被散射。结果,与上述实施例一样,例如,如图18的(A)和(B)所示,来自光源20的光L(来自倾斜方向的光)穿过散射区域30B的界面(空气与透明基板31或导光板10之间的界面),并且传输到反射器40侧的光被反射器40反射,然后穿过光调制装置30。因此,散射区域30B的亮度与光从整个表面均匀发出的情况(图18的(B)中的交替长虚线和短虚线)相比非常高,通过透射区域30A的亮度的减小量增加了局部白显示的亮度(亮度增加)。
顺便,块体64A的寻常光折射率和微粒64B的寻常光折射率可以由于制造误差等而稍有不同,之间的差优选可以为0.1以下,更优选0.05以下。另外,块体64A的非寻常光折射率和微粒64B的非寻常光折射率可以由于制造误差等而稍有不同,例如,之间的差优选可以为0.1以下,更优选0.05以下。
另外,块体64A的折射率差(ΔnP=非寻常光折射率neP-寻常光折射率noP)和微粒64B的折射率差(ΔnL=非寻常光折射率neL-寻常光折射率noL)优选地可以尽可能的大,优选0.05以上,更优选0.1以上,更进一步优选0.15以上。这是因为,当块体64A和微粒64B的每一个的折射率差较大时,光调制层64的散射能力增加,导光条件很容易被破坏,并且容易提取来自导光板10的光。
而且,块体64A对电场的响应速度不同于微粒64B对电场的响应速度。块体64A例如可以具有不对电场响应的条纹结构或多孔结构,或可以具有棒状结构,其响应速度低于微粒64B的响应速度。例如,块体34A可以通过利用热或光或这两者聚合具有配向特性或可聚合特性(例如,沿微粒64B的配向方向或配向膜33和35的配向方向进行配向)的材料(例如,单体)形成。
另一方面,例如,微粒64B主要可以包含液晶材料,并比块体64A具有更足够高的响应速度。包含在微粒64B中的液晶材料(液晶分子)例如可以是棒状分子。作为包含在微粒64B中的液晶分子,使用具有负介电常数各向异性的液晶分子(所谓的负液晶)。
在该实例中,在不施加电压期间,在微粒64B中,液晶分子的长轴方向平行于光轴AX3。此时,微粒64B中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射面10A,并以微小的角度θ3与透明基板31和37的法线相交。换句话说,在不施加电压期间,在平行于导光板10的光入射面10A的平面内,微粒64B中的液晶分子在以角度θ3倾斜的状态下被配向。角度θ3是所谓的预倾角,并且例如可以优选为0.1度以上30度以下。角度θ3可以更优选为0.5度以上10度以下,并且更进一步优选0.7度以上2度以下。当角度θ3较小时,散射效率趋向于减小,原因如后所述。另外,当角度θ3过大(例如,大约90度)时,在施加电压期间的液晶降低的方位角发生变化。例如,液晶甚至可以以180度(相反倾斜)改变的方位角降低。因此,微粒64B和块体64A之间的折射率差没有被有效利用,从而,散射效率和亮度趋向于降低。
而且,在施加电压期间,在微粒64B中,液晶分子的长轴方向与光轴AX3相交(或正交)。此时,微粒64B中的液晶分子的长轴平行于导光板10的光入射面10A,并且以大于角度θ3的角度θ4与透明基板31和37的法线相交。换句话说,在施加电压期间,微粒64B中的液晶分子在平行于导光板10的光入射面10A的平面内在以角度θ4倾斜的状态被配向或处于保持在角度θ4(=90度)的状态。
作为具有配向特性和可聚合特性的上述单体,虽然具有光学各向异性且能够与液晶结合的材料是足够的,但在本实施例中,由紫外线固化的低分子单体可以是优选的。由于可以优选的是在不施加电压的状态下,液晶的光学各向异性方向与通过聚合低分子单体而形成的材料(聚合物材料)的光学各向异性方向一致,因此,液晶和低分子单体在紫外线固化之前优选可以在相同方向上被配向。在将液晶用作微粒64B的情况下,当液晶是棒状分子时,要使用的单体材料的形状优选的也是棒状。如上所述,可以优选使用具有可聚合特性和结晶性的材料作为单体材料,单体材料优选包含从由丙烯酸基、异丁烯酸基、丙烯酰氧基、异丁烯酰基氧基、乙烯醚基、环氧基组成的组中选择的一个或多个官能团来作为可聚合的官能团。这些官能团可以通过用紫外线、红外线或电子束照射或加热而进行聚合。在用紫外线照射的过程中,为了抑制配向度的降低,可以添加具有多官能团的液晶材料。当块体64A具有上述条纹结构时,作为块体64A的原材料,可以优选使用双官能团液晶单体。而且,为了调节表现出液体结晶度的温度,可以将单官能团单体添加到块体64A的原材料中,为了改善交联密度,可以将三(更多)官能团的单体添加到块体64A的原材料中。
顺便,如上所述,在不施加电压期间,块体64A的光轴AX3和微粒64B的光轴AX4主要在相同方向上具有各光轴的分量。在不施加电压期间,例如,如图40和图43所示,光轴AX3和AX4都面向相同方向,且面向与透明基板31正交或基本上正交的方向。另外,如图43所示,在不施加电压期间,光轴AX3和AX4都面向与光入射面10A平行或基本上平行且与透明基板31正交或基本上正交的方向。换句话说,在不施加电压期间,在图43中,光轴AX3和AX4大致面向Z轴方向。
进一步地,如上所述,在施加电压期间,光轴AX3面向与在不施加电压期间的方向相同或基本上相同的方向。在施加电压期间,光轴AX3主要包含在平行于偏振片210B的透光轴AX10的方向上的光轴的分量,并且例如,如图44所示,光轴AX3可以面向平行于透光轴AX10的方向。例如,在施加电压期间,光轴AX3可以面向与光入射面10A平行或基本上平行且与透明基板31正交或基本上正交的方向。
另一方面,在施加电压期间,光轴AX4由于受到施加在下部电极32和上部电极36之间的电压生成的电场的影响而沿预定方向移位。例如,如图40和图44所示,在施加电压期间,光轴AX4可以面向与光入射面10A平行或基本上平行且与透明基板31平行或基本上平行的方向。换句话说,光轴AX4沿由光轴AX4和透明基本31的法线形成的角被增大的方向通过在下部电极32和上部电极36之间施加电压而移位(即,位于)。此时,光轴AX4与光轴AX3正交或基本上正交,并且与透明基板31正交或基本上正交。
例如,驱动电路50可以控制施加给每个光调制单元30-1和30-2中的一对电极(下部电极32和上部电极36)的电压的大小,使得在光调制单元30-2中微粒34B的光轴AX4平行于或基本上平行于块体34A的光轴AX3,而在光调制单元30-1中微粒64B的光轴AX4与块体64A的光轴AX3相交或正交。而且,例如,驱动电路50可以控制施加给每个光调制单元30-1和30-2中的一对电极(下部电极32和上部电极36)的电压的大小,使得在每个光调制单元30-1和30-2中微粒64B的光轴AX4与块体64A的光轴AX3相交或正交。换句话说,驱动电路50允许块体64A和微粒64B的光轴AX3和AX4的方向彼此一致(或基本上一致)或通过电场控制而彼此不同(或彼此正交)。
在接收指定三维显示的信号作为控制信号204A时,驱动电路50允许背光211输出多个线性照明光束。更具体地,驱动电路50向包括部分电极36B的光调制单元30-1施加允许光调制层64表现出散射特性的电压,并向包括部分电极36C的光调制单元30-2施加允许光调制层64表现出透明性的电压。换句话说,驱动电路50控制施加给每个光调制单元30-1和30-2中的一对电极(下部电极32和上部电极36A)的电压的大小,使得在背光211中包括的所有光调制单元30-1中微粒64B的光轴AX4与块体64A的光轴AX3相交,而在背光211中包括的所有光调制单元30-2中微粒64B的光轴AX4平行于块体64A的光轴AX3。
而且,在接收指定二维显示的信号作为控制信号204A时,驱动电路50允许背光211输出平面照明光束。更具体地,驱动电路50向光调制单元30-1和30-2的每一个施加允许光调制层64表现出散射特性的电压。换句话说,驱动电路50控制施加给每个光调制单元30-1和30-2中的一对电极(下部电极32和上部电极36A)的电压的大小,使得在背光211中包括的所有光调制单元30-1和30-2中微粒64B的光轴AX4与块体64A的光轴AX3相交或正交(基本上正交)。
要注意的是,在接收指定二维显示的信号作为控制信号204A和与图片数据相关的信号时,驱动电路50可以允许背光211输出亮度分布与图片数据对应的平面照明光束(例如,平面部分较暗的平面照明光束)。然而,在这种情况下,上部电极36优选可以排列呈与显示面板210的像素对应的布局。当上部电极36排列呈与显示面板210的像素对应的布局时,驱动电路50根据图片数据向光调制单元30-1和30-2的一部分施加允许光调制层64表现出散射特性的电压,并向光调制单元30-1和30-2的另一部分施加允许光调制层64表现出透光性的电压。
接下来,将描述本实施例的背光211的功能和效果。
在本实施例的背光211中,在三维显示中,将电压施加至每个光调制单元30-1和30-2的一对电极(下部电极32和上部电极36),使得在每个光调制单元30-1中微粒64B的光轴AX4与块体64A的光轴AX3相交或正交(或基本上正交),而在每个光调制单元30-2中微粒64B的光轴AX4平行于或基本上平行于块体64A的光轴AX3。结果,从光源20发出并进入导光板10的光穿过光轴AX3与光轴AX4平行或基本上平行的透射区域30A(图18)。另外,从光源20发出并进入导光板10的光在光轴AX3与光轴AX4相交或正交的散射区域30B中被散射(图18)。穿过散射区域30B的底表面的光由反射器40反射并再次返回到导光板10,然后从背光211的顶表面发出。另外,朝散射区域30B的顶表面传播的光穿过导光板10,然后从背光211的顶表面发出。如上所述,在三维显示中,光几乎不能从透射区域30A的顶表面发出,光从散射区域30B的顶表面发出。通过这种方式,例如,如图25所示,多个线性照明光束可以沿正面方向发出。
结果,沿正面方向发出的每个线性照明光束进入显示面板210的背面。因此,例如,当用于二维显示的二维图片数据由图片信号处理电路207生成使得每个像素行都成为与每个线性照明光束对应的像素排列中的二维像素210A时,每个线性照明光束以基本上相同的角度进入位于各三维像素210A(例如,在图25中,像素210-1、210-2、210-3或210-4)共用的位置的像素。结果,从位于各三维像素210A共用的位置的像素,由像素调制的图片光以预定角度发出。此时,观察者用他的右眼和左眼观察不同视差的图片。因此,观察者可在显示面板210上观看三维图片(立体图片)的显示。
而且,在本实施例的背光211中,在二维显示中,例如,可以将电压施加至每个光调制单元30-1和30-2的一对电极(下部电极32和部分电极36A),使得在每个光调制单元30-1和30-2中微粒64B的光轴AX4与块体64A的光轴AX3相交或正交。相应地,从光源20发出并进入导光板10的光在形成在整个装置中的散射区域30B中被散射(图26)。穿过散射光的散射区域30B的底表面的光由反射器40反射并再次返回到导光板10,然后从背光211的顶表面发出。另外,朝散射光的散射区域30B的顶表面传播的光穿过导光板10,然后从背光211的顶表面发出。通过这种方式,在二维显示中,例如,光可以从光调制装置60的整个顶表面发出,并且平面照明光束可以沿正面方向发出。
结果,沿正面方向发出的平面照明光束进入显示面板210的背面。因此,例如,当与每个像素210B对应的用于二维显示的二维图片数据由图片信号处理电路207生成时,平面照明光束从所有角度进入每个像素210B,并且从每个像素210B发出由每个像素210B调制的图片光。此时,观察者用双眼观察相同的图片,因此,观察者可在显示面板210上观看二维图片(平面图片)的显示。
顺便,同样在本实施例中,当光调制层64表现出散射特性时,电场响应性较低的块体64B具有主要在平行于偏振片210B的透光轴AX10的方向上的光轴AX3的分量,电场响应性较高的微粒64A具有在与块体64B的光轴AX3相交或正交的方向上的光轴AX4。相应地,从背光211发出的光的偏振轴具有在平行于偏振片21B的透光轴AX10的方向上的主要分量。因此,与具有相同亮度的非偏振光从背光211发出的情况相比,允许背光211的光更有效进入液晶面板210A。因此,甚至在利用比二维显示更少数量的像素执行三维显示的情况下,也允许执行高显示亮度的三维显示。而且,还允许执行高显示亮度的二维显示。
另外,在三维显示中,不需要设置视差屏障。而且,如果视差屏障设置在背光211的发光侧上,则光调制层64此时只输出线性光束。因此,从光调制层64输出的每个线性照明光束都由视差屏障以极低速率吸收。进一步地,在本实施例中,在三维显示中,不需要设置柱面透镜。因此,没有由柱面透镜导致的偏差发生的可能性。
如上所述,在本实施例中,从背光211发出的光的偏振轴在平行于偏振片210B的透光轴AX10的方向上具有主要分量,并允许光调制层64的一部分是散射区域30B。因此,可以提高三维显示中的显示亮度和显示质量。
顺便,在本实施例中,由于块体64A和微粒64B被形成为主要包含光学各向异性材料,因此在倾斜方向上散射特性降低而改善了透明性。例如,当块体64A和微粒64B被配置为主要包含寻常光折射率彼此相等且非寻常光折射率也彼此相等的光学各向异性材料时并且在下部电极32和上部电极36之间未施加电压的区域中,它们的光轴方向彼此一致或基本上一致。相应地,在包括正面方向(光调制装置60的法线方向)和倾斜方向的所有方向上的折射率差降低或消除,并能够获得较高的透明性。结果,允许降低或基本上消除在大视角区域中的光泄漏,并且允许改善视角特性。
例如,当将寻常光折射率为1.5且非寻常光折射率为1.65的液晶与寻常光折射率为1.5且非寻常光折射率为1.65的液晶单体混合,并且液晶单体以液晶和液晶单体通过配向膜或电场进行配向的状态进行聚合时,液晶的光轴与通过聚合液晶单体形成的聚合物的光轴一致。结果,折射率在所有方向上都一致,从而,在这种情况下,能够实现高透明状态,并且能够进一步改善视角特性。
另外,在本实施例中,例如,如图18的(A)和(B)所示,透射区域30A的亮度(黑显示的亮度)低于光从整个表面均匀发出的情况(图18的(B)中的交替长虚线和短虚线)下的亮度。另一方面,散射区域30B的亮度显著高于光从整个表面均匀发出的情况(图18的(B)中的交替长虚线和短虚线)下的亮度,并且通过透射区域30A的亮度的降低量来增加局部白显示的亮度(亮度增加)。这是因为块体64A和微粒64B被形成为主要包含光学各向异性材料,因此抑制了在倾斜方向上的散射特性,并抑制了在暗状态下从导光板泄漏的光的量。因此,将光从局部暗区域引导至局部亮区域,因此能够实现亮度增加而不增加提供给背光的电力。
另外,在本实施例中,在下部电极32和上部电极36之间未施加电压的区域中,微粒64B的光轴AX4平行于导光板10的光入射面10A,并且以微小的角度θ3与透明基板31和37的法线相交。具体地,包含在微粒64B中的液晶分子在平行于光入射面10A的平面内在以角度θ3被倾斜的状态下(在施加有预倾角的状态下)进行配向。因此,在施加电压期间,包含在微粒64B中的液晶材料在随机方向上并没有降低,而是在平行于光入射面10A的平面内降低。此时,在平行于光入射面10A的平面内,块体64A的光轴AX3与微粒64B的AX4相交或正交。在这种情况下,在光从光入射面10A进入导光板10时,垂直于透明基板31振动的光会受微粒64B的寻常光折射率和块体64A的非寻常光折射率之间的差的影响。此时,由于微粒64B的寻常光折射率和块体64A的非寻常光折射率之间的差大,所以垂直于透明基板31振动的光的散射效率增加。另一方面,平行于透明基板31振动的光会受微粒64B的非寻常光折射率和块体64A的寻常光折射率之间的差的影响。此时,由于微粒64B的非寻常光折射率和块体64A的寻常光折射率之间的差也大,平行于透明基板31振动的光的散射效率也增加。相应地,在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中传播的光包含许多倾斜分量。例如,当将丙烯酰基导光板用作导光板10时,在下部电极32和上部电极36之间施加了电压的区域中的光以41.8度以上的角度在该区域中进行传播。结果,折射率差增加,并且能够获得高散射特性,因此能够改善显示亮度。另外,由于上述亮度增加的效果,所以能进一步改善显示亮度。
顺便,例如,当在不施加电压期间块体64A的光轴AX3和微粒64B的AX4被设置为垂直于导光板10的光入射面10A时,以及在施加电压期间在垂直于光入射面10A的平面内包含在微粒64B中的液晶材料适于降低时,与上述情况一样,垂直于透明基板31振动的光会受微粒64B的寻常光折射率和块体64A的非寻常光折射率之间的差的影响。然而,平行于透明基板31振动的光会受微粒64B的寻常光折射率和块体64A的寻常光折射率之间的差的影响。在这种情况下,微粒64B的寻常光折射率和块体64A的寻常光折射率之间的差为零或基本上为零。因此,在光从光入射面10A进入导光板10时,与上述情况一样,垂直于透明基板31振动的光在很大程度上受到折射率差的影响,同时平行于透明基板31振动的光不受或基本上不受折射率差的影响。结果,垂直于透明基板31振动的光的散射效率增加,同时平行于透明基板31振动的光的散射效率低或为零。因此,当光轴AX3和AX4被设置为垂直于光入射面10A时,散射效率低于光轴AX3和AX4被设置为平行于光入射面10A的情况下的散射效率。因此,从导光板10提取的亮度低于本实施例的光调制装置60的亮度。
而且,当没有形成预倾斜时或当预倾斜角基本上为90度时,液晶在其上降低的方向是随机的。因此,折射率差变成了在块体64A的光轴AX3和微粒64B的光轴AX4平行于导光板10的光入射面10A时的折射率差和在块体64A的光轴AX3和微粒64B的光轴AX4与导光板10的光入射面10A正交时的折射率差的平均值。因此,同样在这种情况下,提取的亮度变得低于在块体63A的光轴AX3和微粒64B的光轴AX4被设置为平行于导光板10的光入射面10A的情况下的提取亮度。
如上所述,在本实施例中,能够改善显示亮度,同时减小或基本上消除高视角区域内的光泄漏。结果,能够增加在正面方向上的调制比例。
(修改)
在上述第二实施例中,光调制层64经配置使得在不施加电压期间光轴AX3和AX4面向与透明基板31相交或正交(或基本上正交)的方向,并且在施加电压期间光轴AX4沿与光入射面10A和透明基板31平行或基本上平行的方向移位。然而,光调制层64可以经配置使得在不施加电压期间光轴AX3和AX4面向与透明基板31相交或正交(或基本上正交)的方向,并且在施加电压期间光轴AX4沿与透明基板31平行或基本上平行且与光入射面10A相交或正交(或基本上正交)的方向移位。光调制层64可以经配置使得在不施加电压期间光轴AX3和AX4面向与透明基板31(未示出)相交或正交(或基本上正交)的方向,例如,如图45的(A)和(B)所示,并且在施加电压期间光轴AX4沿与透明基板31平行或基本上平行且与光入射面10A相交或正交(或基本上正交)的方向移位,例如,如图46的(A)和(B)所示。
在这种情况下,在不施加电压期间,光轴AX3和AX4主要包含相同方向上的各光轴的分量,并且例如,可以面向相同方向。在不施加电压期间,例如,如图40和图47所示,光轴AX3和AX4可以面向与透明基板31正交或基本上正交的方向。换句话说,在不施加电压期间,在图40中,光轴AX3和AX4大致面向Z轴方向。
而且,如上所述,在施加电压期间,光轴AX3面向与不施加电压期间的方向相同或基本上相同的方向。在施加电压期间,光轴AX3主要具有在平行于偏振片210B的透光轴AX10的方向上的光轴的分量,并且可以面向平行于透光轴AX10的方向,例如,如图48所示。例如,如图40和图48所示,在施加电压期间,光轴AX3可以面向与透明基板31正交或基本上正交的方向。
另一方面,在施加电压期间,光轴AX4由于受到施加在下部电极32和上部电极36之间的电压生成的电场的影响而沿预定方向移位。例如,如图48所示,在施加电压期间,光轴AX4可以沿与光入射面10A正交或基本上正交的方向移位。换句话说,光轴AX4沿由光轴AX4和透明基本31的法线形成的角被增大的方向通过在下部电极32和上部电极36之间施加电压而移位(即,位于)。此时,光轴AX4与光轴AX3正交或基本上正交。
如上所述,在本修改中,与上述第二实施例一样,从背光211发出的光的偏振轴在平行于偏振片210B的透光轴AX10的方向上具有主要分量,并允许光调制层64的一部分是散射区域30B。因此,允许在三维显示中提高显示亮度和显示质量。
<3.修改>
(修改1)
在上述各实施例中,光调制装置30或60紧密粘合至导光板10的背面(底表面)而无需空气层。然而,例如,如图49所示,光调制装置30或60可以紧密粘合至导光板10的顶表面而无需空气层。另外,例如,如图50所示,光调制装置30或60可以设置在导光板10内部。然而,同样在这种情况下,需要光调制装置30或60紧密粘合至导光板10而无需空气层。
(修改2)
在上述各实施例及其修改中,设置有导光板10。然而,例如,如图51所示,可以省略导光板10。顺便,在这种情况下,透明基板31或透明基板37用作导光板10。因此,光源20设置在透明基板31或透明基板37的侧表面上。
(修改3)
在上述各实施例及其修改中,设置有反射器40。然而,例如,如图15所示,可以省略反射器40。在这种情况下,例如,如图52所示,可以省略导光板10。
(修改4)
在上述各实施例及其修改中,在导光板10上未进行任何具体设置。然而,例如,如图53和图54所示,可以设置光学片70(例如,扩散板、扩散片、透镜膜、偏振分割片等)。在这种情况下,从导光板10沿倾斜方向发出的部分光在正面方向上上升,因此能够有效改善前亮度。要注意的是,在图53和图54中,当透明基板31或透明基板37用作导光板10时,可以省略导光板10。在这种情况下,光源20设置在透明基板31或透明基板37的侧表面上。
例如,假设具有设置在其顶表面上的多个条带状突出部70A的透镜膜被用作光学片70,如图55所示。在这种情况下,例如,如图55所示,当突出部70A的截面具有三角棱镜形状时,突出部70A可以优选沿与条带状散射区域30B的延伸方向相交或正交的方向延伸,该条带状散射区域30B生成线性照明光束或包括大量点照明光束的线性照明光束(以下简称“线性照明光束”)。在这种情况下,透镜膜允许进入透镜膜的线性照明光束直接穿过其中。要注意的是,突出部70A的截面形状严格来说可以不具有如图52所示的三角形状,并且例如可以具有包括略圆顶端或略圆倾斜表面的三角形状。
图56示出了突出部70A的截面具有顶角为90度的三角形状的情况下的背光的对比度和由突出部70A和线性照明光束形成的角之间的关系。在图56中,“无”表示没有设置光学片70。另外,在图53中,“0度”表示突出部70A的延伸方向和条带状照明光束的延伸方向彼此一致,“90度”表示突出部70A的延伸方向和线性照明光束的延伸方向彼此正交。从图56可以看出,当突出部70A的延伸方向和线性照明光束的延伸方向彼此正交时该对比度最高。另外,从图56还可以看出,对比度变化较小,在80度至90度的范围内。因此,就对比度而言,人们发现可以优选的是,由突出部70A的延伸方向和线性照明光束的延伸方向形成的角在90度±10度的范围内。
另外,例如,如图57的(A)至(C)所示,当突出部70A具有条带状圆柱形状时,突出部70A可以优选沿与生成线性照明光束的条带状散射区域30B的延伸方向平行的方向延伸。然后,如图57的(A)至(C)所示,线性照明光束的节距可以优选为透镜膜的节距的整数倍(一倍,两倍,三倍,……),并且进一步地,线性照明光束的位置可以优选位于与突出部70A的顶点对应的位置(例如,突出部70A顶点的正下方)。在这种情况下,可以提高进入透镜膜的线性照明光束的方向性。
顺便,上述透镜膜的延迟可以优选较小。在光调制装置30生成主要沿摩擦方向偏振的光,且显示面板210的背光211侧上的偏振片210B的透光轴AX10沿此方向被配向的情况下,改变偏振状态的延迟可以优选在光调制装置30和显示面板210之间消除(或较小)。作为上述透镜膜的材料,可以优选环烯经聚合物(COP)树脂、环烯烃共聚物(COC)树脂、三醋酸纤维素(TAC)树脂、聚碳酸酯树脂等。另外,上述透镜膜的偏振轴可以优选与摩擦方向平行或正交。在这种情况下,沿摩擦方向偏振的光基本上不受上述透镜膜的延迟的影响。
(修改5)
另外,在上述第一实施例及其修改中,例如,如图58和图59所示,背光211的光轴AX1和偏振片21的透光轴AX10可以面向彼此正交或相交的各方向。然而,在这种情况下,发送器100可以优选包括位于背光211和偏振片210B之间的1/2λ板217,其在平行于由光轴AX1和透光轴AX10形成的角的平分线的方向上具有光轴AX12。在这种情况下,可以利用1/2λ板217使从背光211发出的偏振光的偏振方向沿平行于透光轴AX10的方向旋转。结果,可以增加光的使用效率。
(修改6)
而且,在上述各实施例及其修改中,例如,如图60所示,视差屏障80可以设置在背光211的发光侧上。在三维显示中,视差屏障80将背光211的光输出区域限制为与多个部分电极36B相对的区域或与此对应的区域,并阻挡可以从与散射区域30B相邻的区域(例如,透射区域30A的一端)输出的噪声光。而且,在执行二维显示时,视差屏障80将背光211的光输出区域扩展至与下部电极32和上部电极36面向彼此的区域相对的区域或与此对应的区域,并允许从光调制装置30发出的光穿过其中。
例如,如图61所示,视差屏障80从导光板10侧开始可以依次包括偏振片81、透明基板82、透明电极83、配向膜84、液晶层85、配向膜86、透明电极87、透明基板88以及偏振片89。
透明基板82和88可以分别由对可见光透明的基板,例如板玻璃形成。要注意的是,虽然未示出,例如,但导光板10侧上的透明基板上可以形成有包括与像素电极83电连接的TFT、接线等的有源驱动电路。透明电极83和87可以分别由ITO等形成。例如,如图61所示,透明电极83可以由多个部分电极83A配置而成。多个部分电极83A形成在透明基板82上。
多个部分电极83A分别具有沿平面内的一个方向(平行于光入射面10A的方向)延伸的条带形状。多个部分电极83A的特定数量的部分电极83B的宽度W5小于多个部分电极83A中除多个部分电极83B之外的多个部分电极83C的宽度W6。当在接收器200上执行三维显示时,多个部分电极83B用于发送并阻挡线性照明光束。多个部分电极83B按与接收器200上的三维显示的像素的节距P2(参见图25)对应的节距P4(等于或接近像素的节距P2的节距)排列。多个部分电极83B和多个部分电极83C沿排列方向(与光入射面10A)正交的方向)交替排列。要注意的是,当在接收器200上执行二维显示时,所有部分电极83A都用于生成平面照明光束。
透明电极87形成在透明基板88的一个表面上,并用作面向部分电极83A的共用电极。配向膜84和86可以分别由例如聚合物材料比如聚酰亚胺形成,并且可以对液晶执行配向处理。例如,液晶层85可以由VA模式、TN模式或STN模式的液晶形成,并且可以具有通过从驱动电路50施加的电压改变来自面向部分电极73A的每个部分的导光板10侧的光的偏振轴的方向的功能。偏振片81和89的每一个是一种光阀,并允许沿一定方向振荡的光(偏振光)穿过其中。顺便,偏振片81和89可以是吸收沿除透光轴之外的方向振荡的光(偏振光)的吸收型偏振装置,或者可以是向导光板10侧反射光的反射偏振装置。偏振片81和89经排列使得各偏振轴彼此相差90度或彼此平行。这使得来自导光板10的光通过液晶层85穿过偏振片81和89或者被阻挡。
当接收指定三维显示的信号作为控制信号204A时,驱动电路50允许视差屏障80用作狭缝状光透射部。具体地,驱动电路50向多个部分电极73A中的特定数量的部分电极83B施加允许视差屏障80表现出透明性的电压,并向多个部分电极83A中除多个部分电极83B之外的多个部分电极83C施加允许视差屏障80表现出遮光效果的电压。
另外,当接收指定二维显示的信号作为控制信号204A时,驱动电路50允许整个视差屏障80用作光透射部。具体地,驱动电压50向部分电极83A的每一个施加允许视差屏障80表现出透明性的电压。
在本修改中,由于视差屏障80设置在背光211的发光侧上,因此当多个线性照明光束从光调制装置30输出时,能够阻挡可以从靠近散射区域30B的区域输出的噪声光。因此,在三维显示中,能够减少以与线性照明光束的角不同的角进入每个像素210-1、210-2、210-3或210-4(参见图25)的光。结果,可以获得清晰的三维图像。
(修改7)
在上述各实施例及其修改中,下部电极32是形成在整个表面上的固态膜(单一平面电极),上部电极36由多个条带状部分电极36A配置而成。然而,例如,如图62所示,下部电极32可以由多个(两个或两个以上)条带状部分电极32A配置而成,上部电极36可以是形成在整个表面上的固态膜(单一平面电极)。在这种情况下,部分电极32A的每一个的配置都类似于部分电极36A的每一个的配置(参见图5至图12)。例如,如图62所示,部分电极32A的一部分是与上述部分电极36B对应的部分电极32B,其他部分电极32A是与上述部分电极36C对应的部分电极32C。
(修改8)
例如,如图63的(A)和(B)所示,下部电极32可以由多个部分电极32A配置而成,上部电极36也可以由多个部分电极36A配置而成。此时,部分电极32A和部分电极36A沿与光入射面10A平行的方向延伸(图63的(A)和(B)),或沿与光入射面10A倾斜相交的方向延伸(图64的(A)和(B))。进一步地,部分电极32A和部分电极36A可以优选沿相同方向延伸。在图63的(A)和图64的(A)中,部分电极32C由沿平面内的一个方向(平行于光入射面10A的方向)延伸的条带状部分电极32E配置而成。另外,在图63的(B)和图64的(B)中,部分电极32C由分别沿平面内的一个方向(平行于光入射面10A的方向)延伸的多个(两个)条带状部分电极32E配置而成。
要注意的是,当部分电极32A和部分电极36A都沿平行于光入射面10A的方向延伸时,部分电极32A与本技术的“第四部分电极”的具体实例和“第五部分电极”的具体实例对应。另外,当部分电极32A和部分电极36A都沿与光入射面10A倾斜相交的方向延伸时,部分电极32A与本技术的“第五部分电极”的具体实例对应。
在本修改中,部分电极32A和部分电极36A可以优选排列以便面向彼此,更优选排列以便精确面向彼此(即,彼此重叠)。在这种情况下,可以减少不利于光调制层34的透明性和散射之间的切换的不必要部分。结果,可以在光调制层34的透明性和散射之间执行切换,同时抑制部分电极32A和部分电极36A的光吸收。进一步地,如图63的(B)和图64的(B)所示,部分电极32A的宽度和部分电极36A的宽度可以减小,而部分电极32A之间的间隙或部分电极36A之间的间隙可以增大。在这种情况下,可以进一步抑制部分电极32A和部分电极36A的光吸收。
另外,虽然未示出,但部分电极32A的宽度可以比部分电极36A的宽度宽大约5μm,或者部分电极36A的宽度可以比部分电极32A的宽度宽大约5μm。在这种情况下,即使在部分电极32A和部分电极36A排列以便面向彼此时发生配向误差,也可以将宽度较小的部分电极精确排列在面向宽度较大的部分电极的位置。
(修改9)
例如,下部电极32可以是形成在整个表面上的固态膜(单一平面电极),上部电极36可以由呈矩阵排列的多个块状部分电极36A配置而成。在这种情况下,例如,如图65所示,平行于光入射面10A的特定数量的列中包括的部分电极36A的每一个是上述部分电极36B,平行于光入射面10A的其他列中包括的部分电极36A的每一个是上述部分电极36C。
而且,在本实施例中,TFT的源极或漏极可以与部分电极36A的每一个连接,扫描线可以与TFT的栅极连接,不与部分电极36A连接的TFT的源极或漏极可以与数据线连接。在这种情况下,驱动电路50可以顺序选择多根扫描线,并且可以向每根数据线施加与图片信号对应的信号电压。换句话说,驱动电路50可以对部分电极36A的每一个执行有源矩阵驱动。
(修改10)
与上述修改9相反,上部电极36可以是形成在整个表面上的固态膜(单一平面电极),下部电极32可以由呈矩阵排列的多个块状部分电极32A配置而成。在这种情况下,例如,如图66所示,平行于光入射面10A的特定数量的列中包括的部分电极32A的每一个是部分电极32B,平行于光入射面10A的其他列中包括的部分电极32A的每一个是部分电极32C。
而且,在本实施例中,TFT的源极或漏极可以与部分电极32A的每一个连接,扫描线可以与TFT的栅极连接,不与部分电极32A连接的TFT的源极或漏极可以与数据线连接。在这种情况下,驱动电路50可以顺序选择多根扫描线,并且可以向每根数据线施加与图片信号对应的信号电压。换句话说,驱动电路50可以对部分电极32A的每一个执行有源矩阵驱动。
(修改11)
在上述各实施例及其修改中,下部电极32和上部电极36中的一个由多个条带状部分电极配置而成,或者下部电极32和上部电极36中的两个都由沿相同方向延伸的多个条带状部分电极配置而成。然而,下部电极32和上部电极36中的两个都可以由多个条带状部分电极配置而成,并且下部电极32中包括的多个条带状部分电极32A和上部电极36中包括的多个条带状部分电极36A可以沿彼此相交的方向延伸。例如,如图67所示,下部电极32可以由沿与光入射面10A平行的方向延伸的多个条带状部分电极32A配置而成,并且上部电极36可以由沿与光入射面10A正交的方向延伸的多个条带状部分电极36A配置而成。
在本修改中,在当从透明基板31的法线方向观察时(参见图68),部分电极32A的每一个和部分电极36A的每一个彼此相交的部分与用于显示面板210的3D显示的像素布局对应的情况下,可以抑制共用光进入显示面板210中的不同像素。结果,可以减少双像。
在执行二维显示或三维显示的情况下,当多个部分电极32A或多个部分电极36A沿平行于光入射面10A的方向延伸时,驱动电路50可以基于预定单位(例如,一个接一个)顺序驱动多个部分电极32A和多个部分电极36A之中沿平行于光入射面10A的方向延伸的多个部分电极。在这种情况下,可以部分增强或部分抑制平面亮度。要注意的是,在图67中,举例说明了部分电极32A沿平行于光入射面10A的方向延伸的情况。
在不需要部分增强或部分抑制平面亮度的情况下,在执行二维显示或三维显示时,驱动电路50可以向各部分电极32A施加相同的电压。在执行二维显示或三维显示时,驱动电路50可以向多个部分电极32A施加与距光源20的距离对应的具有电压值、频率或占空比的电压。
在这种情况下,驱动电路50可以优选执行前述多个部分电极的扫描,与显示面板210的像素的扫描同步,条件是多个部分电极32A和多个部分电极36A之中沿平行于光入射面10A的方向延伸的多个部分电极的扫描方向与显示面板210的像素的扫描方向是同一个方向。在这种情况下,可以实现高亮度显示并改善动态图片响应性(抑制模糊)。
(修改12)
例如,如图69所示,在上述修改11中,下部电极32可以由沿平行于光入射面10A的方向延伸的多个条带状部分电极32A配置而成,上部电极36可以由沿以除90度之外的角与光入射面10A相交的方向延伸的多个条带状部分电极36A配置而成。
在本修改中,在当从透明基板31的法线方向观察时(参见图70),部分电极32A的每一个和部分电极36A的每一个彼此相交的部分与用于显示面板210的3D显示的像素布局对应的情况下,可以抑制共用光进入显示面板210中的不同像素。结果,可以减少双像。
在执行二维显示或三维显示的情况下,当多个部分电极32A或多个部分电极36A沿平行于光入射面10A的方向延伸时,驱动电路50可以基于预定单位(例如,一个接一个)顺序驱动多个部分电极32A和多个部分电极36A之中沿平行于光入射面10A的方向延伸的多个部分电极。在这种情况下,可以部分增强或部分抑制平面亮度。要注意的是,在图69中,举例说明了部分电极32A沿平行于光入射面10A的方向延伸的情况。
在不需要部分增强或部分抑制平面亮度的情况下,在执行二维显示或三维显示时,驱动电路50可以向各部分电极32A施加相同的电压。在执行二维显示或三维显示时,驱动电路50可以向多个部分电极32A施加与距光源20的距离对应的具有电压值、频率或占空比的电压。
在这种情况下,驱动电路50可以优选执行上述多个部分电极的扫描,与显示面板210的像素的扫描同步,条件是多个部分电极32A和多个部分电极36A之中沿平行于光入射面10A的方向延伸的多个部分电极的扫描方向与显示面板210的像素的扫描方向是同一个方向。在这种情况下,可以实现高亮度显示并改善动态图片响应性(抑制模糊)。
(修改13)
在上述修改11中,例如,如图71、图72和图73所示,部分电极36C可以由沿与光入射面10A正交的方向延伸的多个条带状部分电极36E配置而成。类似地,在上述修改12中,例如,如图74、图75和图76所示,部分电极36C可以由沿以除90度之外的角与光入射面10A相交的方向延伸的多个条带状部分电极36E配置而成。
例如,如图71、图73、图74和图76所示,各部分电极36E可以通过接线36G彼此电连接。进一步地,例如,如图71、图73、图74和图76所示,各部分电极36B可以通过接线36H彼此电连接。
而且,例如,如图72和图75所示,各部分电极36C中包括的部分电极36E可以彼此电气隔离。此时,例如,部分电极36E可以一个接一个地与彼此电气隔离的接线36电连接。进一步地,例如,如图72和图75所示,各部分电极36B可以通过接线36H彼此电连接。
例如,如图71、图72、图74和图75所示,部分电极36E的宽度可以等于部分电极36B的宽度。另外,例如,如图73和图76所示,部分电极36E的宽度可以小于部分电极36B的宽度。
在这种情况下,当部分电极36E的宽度可以小于部分电极36B的宽度时,部分电极36E的面积比部分电极36B的面积小较小宽度量。因此,在执行二维显示的情况下,当驱动电路50向部分电极36B和36E施加相同电压值的电压以使光调制层36和64的分别面向部分电极36B和36E的部分成为散射区域30B时,接近部分电极36E的散射强度弱于接近部分电极36B的散射强度。结果,当执行二维显示时,接近部分电极36E的亮度低于接近部分电极36B的亮度。通过这种方式,当平面亮度不均匀时,可以观察到不均匀性。因此,驱动电路50可以优选调节施加给部分电极36B的电压的电压值、占空比或频率,使得平面亮度在二维显示中变得均匀。例如,当执行二维显示时,驱动电路50可以优选向部分电极36B施加电压值小于施加给部分电极36E的电压的电压值的电压。而且,例如,当执行二维显示时,驱动电路50可以优选向部分电极36B施加占空比小于施加给部分电极36E的电压的占空比的电压。另外,例如,当执行二维显示时,驱动电路50可以优选向部分电极36B施加频率小于施加给部分电极36E的电压的频率的电压。在这种情况下,为了使平面亮度更接近均匀,当部分电极36E的宽度是部分电极36B的宽度的X%时,接近部分电极36B的散射强度可以优选是接近部分电极36B的散射强度的X%。顺便,例如,接近部分电极36B的散射强度可以通过调节施加给部分电极36B的电压的电压值、占空比或频率来进行调节。
而且,在部分电极36A按与显示面板210上的三维显示的像素的节距对应的每个节距分组并且组的数量(即,三维显示中的视差数量)用n表示的情况下,部分电极36B的宽度可以优选是部分电极36B的宽度的1/n或略大于1/n。此时,当执行二维显示时,例如,驱动电路50可以优选向部分电极36B和36E施加相同电压值的电压,并且向部分电极36B施加电压的周期可以优选是向部分电极36E施加电压的周期的1/n或略大于1/n。在这种情况下,可以使二维显示的平面亮度更接近均匀。
接下来,描述平面亮度的相对均匀性。图77的(A)示出了当部分电极36E的宽度和部分电极36B的宽度彼此相等,且驱动电路50向部分电极36B和36E施加相同电压时的亮度分布的实例。图77的(B)示出了当部分电极36E的宽度小于部分电极36B的宽度,且驱动电路50向部分电极36B和36E施加相同电压时的亮度分布的实例。图77的(C)示出了当部分电极36E的宽度小于部分电极36B的宽度,且驱动电路50向部分电极36B施加电压的周期被设为短于驱动电路50向部分电极36E施加电压的周期时的亮度分布的实例。图77的(D)示出了当部分电极36E的宽度是部分电极36B的宽度的1/n(其中n是视差数量),且驱动电路50向部分电极36B施加电压的周期被设为是驱动电路50向部分电极36E施加电压的周期的1/n时的亮度分布的实例。
在图77的(A)中,由于二维显示的散射面积是三维显示的散射面积的n倍(其中n是视差数量),因此在光源20侧提取大量光。在图77的(B)中,二维显示的平面亮度分布用部分电极36E的宽度与部分电极36B的宽度的减少量光滑化。在图77的(C)中,二维显示的平面亮度分布除电极宽度之外还可以用施加电压的占空比的调节量进行平滑。在图77的(D)中,由于电极宽度和施加电压的占空比被优化,因此二维显示的平面亮度分布非常均匀。
(修改14)
在上述各实施例及其修改中,下部电极32和上部电极36分布具有线性侧部,但也可以具有非线性侧部。例如,在部分电极36B和36C的每一个中,部分电极36B与部分电极36C相邻的侧部可以具有不均匀形状。类似地,在部分电极36B和36C的每一个中,部分电极36C与部分电极36B相邻的侧部可以具有不均匀形状。而且,例如,在部分电极32B和32C的每一个中,部分电极32B与部分电极32C相邻的侧部可以具有不均匀形状。类似地,在部分电极32B和32C的每一个中,部分电极32C与部分电极32B相邻的侧部可以具有不均匀形状。
在部分电极32B、32C、36B和36C的每一个中形成的不均匀形状可以具有锯齿形、波形、斜坡形、梯形或任意形状等,如图78的(A)至(E)所示。顺便,在图78的(A)至(E)中,36B(32B)表示36B或32B,这同样适于其他参考符号。
每个部分电极36B的不均匀形状由沿侧部排列的多个凸部36-1构成,每个部分电极36C的不均匀形状由沿侧部排列的多个凸部36-2构成。多个凸部36-1和多个凸部36-2可以交替排列,例如,如图78的(A)至(E)所示。类似地,每个部分电极32B的不均匀形状由沿侧部排列的多个凸部32-1构成,每个部分电极32C的不均匀形状由沿侧部排列的多个凸部32-2构成。多个凸部32-1和多个凸部32-2可以交替排列,例如,如图78的(A)至(E)所示。
每个部分电极36B的具有不均匀形状的侧部和每个部分电极36C的具有不均匀形状的侧部之间的间隙(狭缝)的宽度等于或小于预定宽度。类似地,每个部分电极32B的具有不均匀形状的侧部和每个部分电极32C的具有不均匀形状的侧部之间的间隙(狭缝)的宽度等于或小于预定宽度。例如,如图78的(A)至(E)所示,每个凸部36-1的前端36-3可以设置在两个相邻凸部36-2之间形成的凹部36-4外侧。类似地,例如,如图78的(A)至(E)所示,每个凸部32D的前端32-3可以设置在两个相邻凸部32-3之间形成的凹部32-4外侧。
要注意的是,例如,如图79的(A)至(E)所示,每个凸部36-1的前端36-3可以排列在凹部36-4中。类似地,例如,如图79的(A)至(E)所示,每个凸部32-1的前端32-3可以排列在凹部32-4中。在图79的(A)至(E)所示的布局中,狭缝的宽度与图79的(A)至(E)所示的布局中的宽度相比可以减小。
在电极的侧部上提供不均匀形状会造成线性照明光束的亮度剖面(profile)的边缘模糊。然而,在需要抑制线性照明光束的亮度剖面的边缘模糊时,狭缝的宽度优选可以尽可能小。另一方面,在必定需要线性照明光束的亮度剖面的边缘模糊时,狭缝的宽度优选不可以太小。当线性照明光束的亮度剖面的边缘被模糊时,例如,在观察者(未示出)移动时可以消除显示图片的突变。
要注意的是,在每个部分电极36B和每个部分电极36C中,不一定要在彼此相邻的两个侧部中设置不均匀形状,可以在侧部之一中设置不均匀形状。类似地,在每个部分电极32B和每个部分电极32C中,不需要在彼此相邻的两个侧部中设置不均匀形状,可以在侧部之一中设置不均匀形状。
(修改15)
在上述各实施例及其修改中,在下部电极32和上部电极36的内侧不执行图案化。然而,可以在下部电极32内侧或上部电极36内侧或这两个内侧执行图案化。在这种情况下,在下部电极32和上部电极36范围外的进行图案化处理的电极的图案密度可以根据距光源20的距离来改变。
当下部电极32或上部电极36由平面电极配置而成时,例如,如图80和图81所示,多个开口部H可以设置在下部电极32或上部电极36中,并且对整个上部电极36或整个下部电极32来说开口部H的密度可以根据距光源20(光入射面10A)的距离来改变。顺便,下部电极32和上部电极36的每一个可以是具有多个开口部H的平面电极,并且开口部H的密度在下部电极32和上部电极36中可以根据距光源20的距离来改变。开口部H的形状可以是圆形,如图80和图81所示。要注意的是,开口部H的形状可以是其他形状,例如椭圆形或多边形。在图80所示的实例中,开口部H的直径r是固定的(r=a1),与距光源20的距离无关,并且每单位面积的开口部H的数量随距光源20的距离增加而逐渐减小。另外,在图81所示的实例中,每单位面积的开口部H的数量是固定的,与距光源20的距离无关,并且开口部H的直径r随距光源20的距离增加而逐渐减小。顺便,在图81中,举例说明了位于光源20附近的开口部H的直径r为a2,且位于光源20最远端的开口部H的直径r为a3(<a2)的情况。因此,在图80和图81的任意实例中,开口部H的密度(每单位面积的开口部H的占用率)随距光源20的距离增加而变得更稀疏(逐渐减小)。换句话说,上部电极36或下部电极32的图案密度(除上部电极36或下部电极32中的开口部H之外的每单位面积的区域的占用率)随距光源20的距离增加而变得更密集(逐渐增大)。
当下部电极32或上部电极36由多个部分电极配置而成时,例如,如图82和图83所示,多个开口部H设置在部分电极32A或36A中,并且对每个部分电极32A和36A来说开口部H的密度根据距光源20(光入射面10A)的距离来改变。对于每个部分电极32A和36A而言,开口部H的密度可以根据距光源20的距离来改变,或者可以是固定的,与距光源20的距离无关。此外,每个部分电极32A和36A可以具有多个开口部H,并且对每个部分电极32A和36A来说每个部分电极32A和36A中的开口部H的密度可以根据距光源20的距离来改变。开口部H的形状可以是其他形状,例如椭圆形或多边形。在图82所示的实例中,开口部H的直径r是固定的(r=a1),与距光源20的距离无关,并且每单位面积的开口部H的数量随距光源20的距离增加而逐渐减小。另外,在图83所示的实例中,每单位面积的开口部H的数量是固定的,与距光源20的距离无关,并且开口部H的直径r随距光源20的距离增加而逐渐减小。顺便,在图83中,举例说明了位于光源20附近的开口部H的直径r为a2,且位于光源20最远端的开口部H的直径r为a3(<a2)的情况。因此,在图82和图83的任意实例中,开口部H的密度(每单位面积的开口部H的占用率)随距光源20的距离增加而变得更稀疏(逐渐减小)。换句话说,部分电极32A和36A的图案密度(除部分电极32A和36A中的开口部H之外的每单位面积的区域的占用率)随距光源20的距离增加而变得更密集(逐渐增大)。
在本修改中,在下部电极32内侧或上部电极36内侧或这两个内侧执行图案化。进一步地,在下部电极32和上部电极36中的进行图案化处理的电极的图案密度可以相对于整个电极根据距光源20的距离来改变。因此,使得发光区域中的透射区域30A和散射区域30B的密度分布是预定分布。相应地,允许抑制背光211的发光区域的光源20侧的区域中的亮度低于不设置光调制装置30和60的情况下的亮度,与不设置光调制装置30和60的情况相比,允许增加背光211的发光区域的远离光源20的区域中的亮度。结果,例如,不但在背光211的整个发光区域处于暗状态的情况下,而且在背光211的整个发光区域处于亮状态的情况下,允许平面亮度被均匀化。因此,例如,当在位于光源20附近的区域和位于光源20远端的区域中执行白显示时,允许这两个区域的白亮度彼此相等。而且,例如,当黑显示在比执行白显示的区域更靠近光源20的区域中和在比执行白显示的区域更远离光源20的区域中执行时,允许区域中的黑亮度彼此相等。如上所述,在被修改中,可以增加调制比例并同时均匀化平面亮度。
进一步地,在本修改中,示出了图案化密度分布的设计实例和计算实例。例如,下部电极32和上部电极36中的一个可以具有用图84中的A表示的图案化密度分布。要注意的是,图84中的B表示不对下部电极32和上部电极36执行取决于距光源20的距离的图案化时的图案密度分布。
当下部电极32和上部电极36中的一个具有用图84中的A表示的图案化密度分布时,可以均匀化用图85中的A表示的背光211的平面亮度。要注意的是,图85中的B表示不对下部电极32和上部电极36执行取决于距光源20的距离的图案化时的平面亮度分布。
(修改16)
在上述各实施例及其修改中,在执行三维显示或二维显示时,驱动电路50可以向部分电极36A施加相同电压,而与距光源20的距离无关,或者可以向部分电极36A施加与距光源20的距离对应的电压。类似地,在上述各实施例及其修改中,在执行三维显示或二维显示时,驱动电路50可以向部分电极32A施加相同电压,而与距光源20的距离无关,或者可以向部分电极32A施加与距光源20的距离对应的电压。
如上所述,在向部分电极36A或部分电极32A施加与距光源20的距离对应的电压的情况下,当输出允许背光211的整个顶表面处于白亮度下的照明光时,允许光调制层34和64中的散射在靠近光源20的区域中较弱而在远离光源20的区域中较强。结果,可获得背光211的整个顶表面上的均匀亮度分布。而且,如上所述,在向部分电极36A或部分电极32A施加与距光源20的距离对应的电压的情况下,当输出允许背光211的一部分顶表面处于白亮度下的照明光时,可以降低白亮度的强度差可能发生在靠近光源20的处于白亮度下的部分和远离光源20的处于白亮度下的部分之间的可能性。进一步地,与输出允许背光211的整个顶表面处于白亮度下的照明光的情况相比,可以增加亮度(可以实现亮度增强)。此外,利用亮度增加来减少光源20的光量可以节能。
要注意的是,当施加与距光源20的距离对应的电压时,驱动电路50可以向部分电极36A或部分电极32A施加与距光源20的距离对应的具有频率、电压值或占空比的电压。另外,当施加与距光源20的距离对应的电压时,驱动电路50可以向部分电极36A或部分电极32A施加与距光源20的距离对应的频率、电压值和占空比中的一个或多个被调制的电压。
(修改17)
在上述各实施例及其修改中,例如,每个部分电极36A可以由多个微电极配置而成。类似地,每个部分电极32A可以由多个微电极配置而成。
(修改18)
在上述各实施例及其修改中,驱动电路50可以向下部电极32和上部电极36施加电压以便沿与光入射面10A正交的方向扫描散射区域30B。例如,如图86、图87和图88依次所示,驱动电路50可以基于预定单位(例如,一个接一个)顺序驱动多个部分电极32A和多个部分电极36A以允许散射区域30B向光源20侧过渡或沿远离光源20的方向过渡。要注意的是,当驱动电路50一次并联地顺序驱动多个部分电极32A和多个部分电极36A时,施加给部分电极32A束或部分电极36A束的电压的频率、电压值或占空比可以根据距光源20的距离来改变。
在这种情况下,驱动电路50可以优选执行多个部分电极32A或多个部分电极36A的扫描,与显示面板210中的像素的扫描同步。在这种情况下,可以执行高亮度显示并改善活动图片响应性(抑制模糊)。另外,散射区域30B沿与光入射面10A正交的方向进行扫描使得从照明部件1或2的顶表面发出的光沿与光入射面10A正交的方向进行扫描。此时,光源20发出的光在透明区域30A中几乎没有被散射。因此,透明区域30A几乎不会发生漏光。相应地,将光源20发出的光从透明块区域30A引导至散射区域30B,因此,与光源20被部分打开并对打开区域进行扫描(扫描驱动)的典型方法相比,可以获得高亮度。
(修改19)
在上述各实施例及其修改中,例如,如图89的(A)所示,光源20可以由线性光源21和反射镜22配置而成。例如,线性光源21可以由HCFL或CCFL配置而成。反射镜22朝向光入射面10A反射线性光源21发出的光中朝向一定方向传播不直接进入光入射面10A的光。例如,如图89的(B)或(C)所示,光源20可以通过将多个点光源23排成一行来配置。点光源23的每一个都朝向光入射面10A发射光,并且可以由在面向光入射面10A的表面上具有发射点的发光装置等配置而成。此发光装置的实例可以包括LED和激光二极管(LD)。就效率、厚度减小和均匀性而言,点光源23的每一个优选可以为白光LED。要注意的是,光源20中包括的多个点光源23可以包括红光LED、绿光LED和蓝光LED等。
例如,如图89的(B)和(C)所示,多个点光源23可以两个两个地或多个地设置在各共用基板24上。在这种情况下,光源块25由一个基板24和设置在这个基板24上的多个点光源23配置而成。例如,基板24可以是设置有将点光源23电连接至驱动电路50的接线的电路板,所有点光源23都安装在电路板上。设置在共用基板24上的各点光源23(光源块25中的各点光源23)由驱动电路50共同(非独立地)驱动,并且例如,虽然未示出,但可以彼此并联连接或串联连接。另外,设置在不同基板24上的点光源23(各光源块25中的点光源23)可以由驱动电路50单独驱动。此时,例如,如图89的(C)所示,设置在不同基板24上的点光源23(各光源块25中的点光源23)可以与不同电流路径连接。
如图89的(A)至(C)所示,光源20可以设置在导光板10的一个侧表面上,或者虽然未示出,但可以设置在导光板10的两个侧表面、三个侧表面或所有侧表面上。另外,在光源20设置在三个侧表面或所有侧表面上的情况下,设置在彼此相对的两个侧表面上的光源20只可以在执行局部照明时才能打开,所有光源20可以在执行整个表面照明时打开。
(修改20)
在上述各实施例及其修改中,例如,如图90的(A)所示,导光板10可以包括其顶表面上的多个条带状突出部11。顺便,例如,如图90的(B)所示,导光板10可以包括其底表面上的多个条带状突出部11。另外,虽然未示出,例如,但导光板10可以包括导光板10中的多个条带状突出部11。而且,导光板的内侧可以为空或者可以密集地填满。
突出部11分别沿与光入射面10A的法线平行的方向延伸,并且例如,如图90的(A)和(B)所示,从导光板10的一个侧表面至面向该侧表面的另一个侧表面可以依次形成突出部11。每个突出部11的排列方向上的截面可以为矩形、梯形或三角形等。当每个突出部11的排列方向上的截面为矩形时,光的直线传播特性极高,具有此等突出部11的导光板10适于大型背光。当每个突出部11的排列方向上的截面为梯形时,通过注塑成型、挤压成型、热压成型等处理用于形成每个突出部11的模具比较容易,成型过程中的可脱模性较高,由于误差减少而可以提高产量和成型速度。
平坦表面可以设置或不设置在相邻突出部11之间。每个突出部11的高度在平面内可以是均匀的或不均匀的。例如,如图91的(A)和(B)所示,当导光板10的一个侧表面是光入射面10A时,每个突出部11的高度在光入射面10A侧可以相对较小,而在面向光入射面10A的侧表面侧可以相对较高。而且,例如,当导光板10的侧表面中的一对相对侧表面是光入射面10A时,每个突出部11的高度在光入射面10A处或在光入射面10A附近可以相对较低,而在其他区域相对较高。每个突出部11的光入射面10A处或在每个突出部11的光入射面10A附近的高度可以为零或基本上为零。例如,如图91的(A)和(B)所示,每个突出部11的高度可以随距光入射面10A的距离增加而从光入射面10A侧开始增加。此时,每个突出部11的高度在从光入射面10A至面向光入射面10A的侧表面侧的中间可能是均匀的。顺便,如图91的(A)所示具有不均匀高度的多个突出部11可以设置在除导光板10的顶表面之外的区域中,并且例如,可以设置在导光板10的底表面上或导光板10中。
如上所述,改变每个突出部11的高度(换句话说,改变突出部11之间形成的凹槽的深度)可以改变光的直线传播特性。例如,如图90的(A)和(B)所示,在突出部11设置在光入射面10A上和附近的情况下,当打开一个光源块25时,例如,如图92的(A)所示,光源块25发出的光L1传播通过导光板10同时不会沿横向(宽度方向)传播太多。在这种情况下,光入射面10A附近的点光源23之间可以生成暗区域,并且在这种情况下,可以降低图像质量。因此,在这种情况下,例如,如图91的(A)和(B)所示,每个突出部11的高度可以优选设置为在光入射面10A处和在光入射面10A附近相对较低或为零。通过这样做,例如,如图92的(B)所示,允许光源块23发出的光L1沿横向(宽度方向)以点光源23的发散角在光入射面10A处和在光入射面10A附近传播,因此,允许光L1在远离光入射面10A的区域中按基本上均匀的宽度传播。
(修改21)
在上述修改7中,光源20可以由排成一行的多个光源块25配置而成,例如,如图89的(B)或图90的(C)所示。在这种情况下,当两个相邻光源块25之间的间隙较宽时,在平行于光入射面10A的方向上,每单位面积的开口部H的密度在更靠近光源块25的区域中可以相对较大,而在更远离光源块25的区域中可以相对较小。例如,如图93和图94所示,在平行于光入射面10A的方向上,每单位面积的开口部H(其半径是固定的)的数量在更靠近光源块25的区域中可以相对较大,而在更远离光源块25的区域中可以相对较小。而且,例如,如图95和图96所示,在平行于光入射面10A的方向上,开口部H的半径在更靠近光源块25的区域中可以相对较大,而在更远离光源块25的区域中可以相对较小。在这种情况下,在平行于光入射面10A的方向上,与不设置开口部H的情况相比,可以抑制更靠近光源块25的区域中的亮度,与不设置开口部H的情况相比,可以增加更远离光源块25的区域中的亮度。结果,例如,在使背光1或2的整个发光区域处于亮状态之后,可以使平面亮度被均匀化。例如,在离光入射面10A2mm的区域中的图案化密度具有用图97中的A表示的分布的情况下,可以沿平行于光入射面10A的方向均匀化平面亮度,如图98的A所表示的。另一方面,例如,在离光入射面10A2mm的区域中的图案化密度具有用图97中的B表示的平坦分布的情况下,平面亮度沿平行于光入射面10A的方向差异很大,如图98的B所表示的。要注意的是,在本修改中,当使用点光源23替代光源块25时,在平行于光入射面10A的方向上,每单位面积的开口部H的密度在更靠近点光源23的区域中可以相对较大,而在更远离点光源23的区域中可以相对较小。同样在这种情况下,可以沿平行于光入射面10A的方向均匀化平面亮度。
(修改22)
在上述各实施例及其修改中,当每个部分电极36C由沿平面内的一个方向(平行于光入射面10A的方向)延伸的多个条带状部分电极36E配置而成时,部分电极36B的宽度W1和部分电极36E的宽度W3可以根据距光源20的距离来改变。例如,如图99所示,部分电极36B的宽度W1和部分电极36E的宽度W3在更靠近光源20的区域中可以相对较小,而在更远离光源20的区域中可以相对较大。在这种情况下,例如,在使背光1或2的整个发光区域处于亮状态之后,可以使平面亮度被均匀化。而且,例如,在与光入射面10A正交的方向上,当在更靠近光源20的区域中且在更远离光源20的区域中执行显示时,使白亮度在这两个区域中等效。
(修改23)
在上述各实施例及其修改中,在三维显示中,例如,如图100的(A)中的加粗边框所示,显示面板210的四个像素210-1至210-4被作为一个三维像素210D进行驱动。此时,例如,如图100的(B)所示,背光211为每个三维像素210D形成散射区域30B,并允许背光以不同入射角进入每个像素210-1至210-4。相应地,条带状照明光束以基本上相同的角度进入位于三维像素210D(例如,在图100中,像素210-1、210-2、210-3或210-4)共用的位置的各像素。结果,由像素调制的图片光从位于三维像素210D共用的位置的各像素以预定角度输出。此时,例如,观察者可以用他的右眼观察来自图100的(C)中所示的像素210a的图片光,并且可以用他的左眼观察来自图100的(D)中所示的像素210a的图片光。换句话说,观察者用他的右眼和左眼观察其间具有视差的不同图片。结果,观察者可在显示面板210上观看三维图片(立体图片)的显示。
在这种情况下,在比较横向上的像素的节距Px和垂直方向上的像素的节距Py时,垂直方向上的像素的节距Py比横向上的像素的节距Px大几倍。因此,观察者观察像素的节距在垂直方向上和在横向上差异很大的图片。此时,观察者可能感到图片质量正降低。
因此,例如,如图101的(A)所示,通过沿横向(Y轴方向)关于相邻散射区域30B移位像素210a的宽度量来排列各散射区域30B。在这种情况下,如图101的(B)所示,与图101的(C)和(D)所示的像素的节距相比,允许横向上的像素的节距Px和垂直方向上的像素的节距Py彼此接近。结果,可以抑制图片质量降低。
此外,如图102的(A)所示,散射区域30B可以设置成斜条带形状。甚至在这种情况下,如图102的(B)所示,与图100的(C)和(D)所示的像素的节距相比,允许横向上的像素的节距Px和垂直方向上的像素的节距Py彼此接近。结果,可以抑制图片质量降低。要注意的是,就面板尺寸为3.5英寸和800*480*三个(RGB)像素的显示面板而言,散射区域30B的倾斜角在四个视差下为71.57度。
(修改24)
在上述修改20中,例如,如图101和图102所示,背光211为每个像素210B形成散射区域30B。例如,如图103和图104所示,可替代地,背光211可以为每两个像素210B形成一个散射区域30B。此外,上述两个像素210B可以是沿RGB排列方向彼此相邻的具有不同颜色的两个像素210B。在这种情况下,即使显示面板210在高清晰度方面有进展,且每个像素210B被缩小,也可轻易实现像素210B和散射区域30B之间的配向。
(修改25)
而且,在上述各实施例及其修改中,驱动显示面板210的驱动电路(未示出)可以以时分方式驱动显示面板210。在这种情况下,驱动电路50切换来自背光211的线性照明光束的发射区域,与在像素行中一个像素行接一个像素行地依次切换显示面板210的显示同步,像素行的数量等于视差的数量。例如,如图105、图106、图107和图108所示,驱动电路50切换来自背光211的线性照明光束的发射区域,与在一个帧周期(1/60秒)内在四个像素行中一个像素行接一个像素行地依次切换显示面板210的显示同步。此时,驱动显示面板210的驱动电路(未示出)向每个像素施加与图片信号对应的电压,使得显示面板210的显示在一个帧周期内(1/60秒)在像素行中一个像素行接一个像素行地依次切换,像素行的数量等于视差的数量。通过这种方式,高速执行切换使观察者可以观看为此刻发射光的像素的数量的四倍的像素,由此提高实质分辨率。
此外,在本修改中,例如,如图7和图11所示,部分电极36C可以由多个部分电极36E配置而成。此时,在三维显示中,驱动电路50可以驱动每个部分电极32B,而在二维显示中,多个部分电极36A可以按与三维显示中的视差数量相等的数量进行分组,驱动电路50可以在一个帧周期(1/60秒)内一组一组地依次驱动所述组以切换线性照明光束的发射区域。在这种情况下,即使三维显示中的线性照明光束的发射区域不同于二维显示中的线性照明光束的发射区域,也允许三维显示中的显示亮度和二维显示中的显示亮度彼此相等。结果,当驱动电路50将驱动模式从三维显示的驱动模式切换至二维显示的驱动模式,或从二维显示的驱动模式切换至三维显示的驱动模式时,可以消除显示亮度的平面分布的变化。
(修改26)
而且,在上述各实施例及其修改中,透明基板31和透明基板37中的一个或两个可以一体设置有导光板10。例如,在上述各实施例及其修改中,当透明基板37与导光板10接触时,透明基板37可以一体设置有导光板10。此时,透明基板37与权利要求中的“第一透明基板”或“第二透明基板”的具体实例对应。而且,例如,在上述各实施例及其修改中,当透明基板31与导光板10接触时,透明基板31可以一体设置有导光板10。此时,透明基板31与权利要求中的“第一透明基板”或“第二透明基板”的具体实例对应。另外,例如,在上述各实施例及其修改中,当透明基板31和37都与导光板10接触时,透明基板31和37可以一体设置有导光板10。此时,透明基板31或透明基板37与权利要求中的“第一透明基板”或“第二透明基板”的具体实例对应。
(修改27)
而且,在上述各实施例及其修改中,可以设置反射抑制层来替代反射器40。例如,反射抑制层可以通过在基材表面上涂敷低反射率材料或通过在基材表面上涂敷光吸收材料而形成。例如,如图109所示,可以设置反射抑制层90来替代反射器40。例如,反射抑制层90通过在基材表面上涂敷低反射率材料或通过在基材表面上涂敷光吸收材料而形成。以这样的方式,通过设置反射抑制层90,可以将反射器40反射的通过透射区域30A进入显示面板210的光的比例抑制到较低。结果在设置反射器40的情况下,可以增强对比度。
<4.实例>
接下来,将描述根据上述各实施例及其修改的背光211的实例。要注意的是,以下实例是纯粹的实例,且本技术不以任何方式限于这些实例。
图110示出了根据实例和比较实例的背光211的下部电极32和上部电极36的布局的实例。图111以放大方式示出了实例1-10和比较实例1和2中的上部电极36的一部分。在每个实例和每个比较实例中,一个部分电极36B和一个部分电极36C被视为一组,且上部电极36通过排列多个组来配置。进一步地,在每个实例和每个比较实例中,至于上部电极36而言,与部分电极36B的每一个连接的接线36H和与部分电极36C的每一个连接的接线36G设置在显示区域外部。在每个实例和每个比较实例中,下部电极32由固态膜配置而成。
在每个实例和每个比较实例中,在下部电极32和上部电极36的每一个的表面上涂敷聚酰亚胺配向膜之后,配向膜沿预定方向接受摩擦处理(参见图110),将隔离件分布在下部电极32上的配向膜的表面上,并在上部电极36上的配向膜的表面上涂布(draw)环状密封剂。之后,平面电极32S设置在面向部分电极36B和36H的区域中,下部电极32和上部电极36经粘合使得平面电极32S位于面向接线36G或接线36H的区域中并尽可能远离光源20。然后,将事先形成的混合物(液晶、液晶单体和聚合引发剂)真空注入下部电极32和上部电极36之间的间隙中,然后执行紫外线照射以完成光调制装置。为了形成由像素尺寸确定的所需间隙,将导光板粘合在光调制装置的顶表面上。要注意的是,玻璃基板自身可以被用作导光板,而无需粘合导光板。将具有稍后描述的表1中所示的特性的反射器设置在光调制装置的背面上。然后,按预定距离将LED光源设置在端面(光入射面)上以完成背光。
(评估方法)
(1)显示功率
以下列方式评估三维显示性能。将100V和60Hz的AC脉冲电压施加在所制造的背光的下部电极32和上部电极36之间以执行条带显示。之后,对TFT液晶显示面板和条带图案进行配向并固定以便提供最优质的三维显示,同时将三维显示信号输入TFT液晶显示面板。三维显示性能在此状态下通过目测进行评估。
另一方面,在下部电极32和上部电极36之间施加电压使得光从所制造的背光的整个表面发出,并将二维显示信号输入TFT液晶显示面板,通过目测来评估二维显示性能。六视差显示被执行作为3D显示方法。
(2)对比率
三维显示中的背光的发光部和不发光部的光量的亮度由显微分光镜测量。发光部和不发光部的亮度比被视为对比率。
(3)明暗度
将偏振膜安装在所制造的背光上,正面方向上的亮度被作为明暗度进行测量。
表1示出了实例1-8和比较实例1中的配置和评估结果。
【表1】
(实例1)
ITO膜在下文描述的布局中被图案化在尺寸为160mm*125mm的玻璃基板(厚度:0.7mm)上,以形成上部电极36。
部分电极36C的宽度(L_2D):299.6μm
部分电极36B的宽度(L_3D):83μm
空间宽度(L_B):60μm
节距(P):502.6μm
由部分电极36B或36C和基板侧部形成的角:71.56度
进一步地,ITO膜以平面形状形成在另一个玻璃基板上以形成下部电极32。两个玻璃基板经粘合使得单元间隙为7μm且摩擦方向平行于光入射面,以形成光调制装置。进一步地,厚度为2.0mm的丙烯酰基导光板粘合至光调制装置的上部电极36侧上的玻璃基板,黑色反射片以反射器的形式设置在光调制装置的下部电极32侧上的玻璃基板上。使用尺寸为10.4英寸和800*600*RGB的显示用液晶面板。
(实例2)
使用与实例1中的配置相同的配置,除了部分电极36B的宽度(L_3D)被设为63μm且空间宽度(L_B)被设为70μm。
(实例3)
使用与实例2中的配置相同的配置,除了单元间隙被设为4μm。
(实例4)
使用与实例1中的配置相同的配置,除了由3M公司制造的ESR镜被用作反射器。
(实例5)
使用与实例3中的配置相同的配置,除了偏振膜设置在所制造的背光的顶部上使得摩擦方向与偏振膜的透光轴方向平行。
(实例6)
使用与实例3中的配置相同的配置,除了偏振膜设置在所制造的背光的顶部上使得摩擦方向与偏振膜的透光轴方向以45度相交。
(实例7)
使用与实例3中的配置相同的配置,除了偏振膜设置在所制造的背光的顶部上使得摩擦方向与偏振膜的透光轴方向正交。
(实例8)
使用与实例5中的配置相同的配置,除了摩擦方向与光入射面垂直且偏振膜设置在所制造的背光的顶部上使得摩擦方向与偏振膜的透光轴方向平行。
(比较实例1)
按照该顺序层叠反射片、注塑成型导光板、扩散片、棱镜片、DBEF片和固定屏障(通过在玻璃基板上图案化铬使得透射区域的宽度为83μm,节距为502.6μm而形成)以获得条带发射图案。
(讨论)
在比较实例1中,可获得三维显示,但不能获得二维显示,因为显示较暗且使用了固定屏障。另一方面,在实例1-3中,可获得二维显示和三维显示,且明度处于可行等级。另外,在实例1中的部分电极36B的宽度从83μm变窄至63μm的实例2中,减少三维显示中的双像。在实例1中,当用显微镜观察背光的发射图案宽度时,发射图案宽度大于电极宽度,并且进一步地,发射图案宽度大于由显示面板确定的用于三维显示的条带显示宽度。另一方面,在实例2中,当用显微镜观察背光的发射图案宽度时,虽然发射图案宽度大于电极宽度,但发射图案宽度小于由显示面板确定的用于三维显示的条带显示宽度。因此,可设想的是,调整部分电极36B的宽度使得背光的发射图案宽度小于由显示面板确定的用于三维显示的条带显示宽度,这样可以减少三维显示中的双像。
在单元间隙被设为4μm(较小)的实例3中,与实例1相比提高了三维显示特性和对比率。可设想的是,因为上述发射图案的宽度延展是由电极边缘的边缘场导致的,所以通过减小单元厚度来降低影响。进一步地,可设想的是,光调制层中的透明状态不是完整的且具有轻微散射特性,因此实际上减小了单元厚度以通过在透明状态下进行散射来抑制光泄漏。
在比较实例5到7时,可以发现明度根据安装在背光上的偏振膜的透光轴方向改变。因此,可设想的是,从光调制装置发出的光沿摩擦方向进行偏振。从结果可以看出,当明度具有重要性时,摩擦方向和显示液晶面板的背光侧上的偏振片的透光轴优选彼此平行。另外,当比较实例5和实例7时,实例5中的显示比实例7中的显示亮。因此,人们发现,当明度具有重要性时,摩擦方向优选尽可能平行于光入射面。另外,实例5中的亮度高于实例8中的亮度。因此,人们发现,摩擦方向(即,不施加电压期间的块体和微粒的配向方向)优选平行于光入射面。在各向异性扩散部分中描述了这个原因。
表2示出了实例9和10和比较实例2中的配置和评估结果。
【表2】
(实例9)
ITO膜在下文描述的布局中被图案化在尺寸为60mm*85mm的玻璃基板(厚度:0.7mm)上,以形成上部电极36。
部分电极36C的宽度(L_2D):209.4μm
部分电极36B的宽度(L_3D):50.2μm
空间宽度(L_B):3.2μm
节距(P):266.0μm
由部分电极36B或36C和基板侧部形成的角:71.56度
进一步地,ITO膜以平面形状形成在另一个玻璃基板上以形成下部电极32。两个玻璃基板经粘合使得单元间隙为7μm且摩擦方向平行于光入射面。进一步地,玻璃基板之一在液晶注入之前在空单元的状态下进行抛光且厚度减小至0.2mm,并执行液晶注入以形成光调制装置。进一步地,黑色反射片以反射器的形式设置在光调制装置的下部电极32侧上的玻璃基板上。使用尺寸为3.7英寸和800*360*RGB的显示用液晶面板。四视差显示被执行作为3D显示方法。
(实例10)
使用与实例9中的配置相同的配置,除了部分电极36B的宽度(L_3D)被设为42.2μm且空间宽度(L_B)被设为11.2μm。
(实例11)
使用与实例10中的配置相同的配置,除了部分电极36C的宽度(L_2D)被划分为三个,所划分的宽度被设为42.2μm,等于部分电极36B的宽度(L_3D),各电极之间的空间宽度被设为24.3μm。
(实例12)
对下部电极32执行图案化,将电极宽度(L_2D)和(L_3D)设为50.2μm,将各电极之间的空间宽度(L_B)设为14.3μm,并执行配向使得电极的中心线与部分电极36C的中心线重叠,以形成光调制装置。除了这些点,该配置与实例11中的配置相同。
(实例13)
部分电极36C的宽度(L_2D)被划分为三个,所划分的宽度被设为18.0μm。在二维显示中,100V、60Hz、100%占空比的AC脉冲电压适用于三个所划分的宽度(L_2D),且100V、60Hz、25%占空比的AC脉冲电压适用于宽度(L_3D)之一以驱动电极。除了这些点,该配置与实例10中的配置相同。
(比较实例2)
按照该顺序层叠反射片、注塑成型导光板、扩散片、棱镜片、DBEF片和固定屏障(通过在玻璃基板上图案化铬使得透射区域的宽度为50.2μm,节距为266.0μm而形成)以获得条带发射图案。
(讨论)
在比较实例2中,可获得三维显示,但不能获得二维显示,因为显示较暗且使用了固定屏障。另一方面,在实例9和实例10中,可获得二维显示和三维显示,且明度处于可行等级。另外,在实例9中的部分电极36B的宽度从50.2μm变窄至42.2μm的实例10中,减少三维显示中的双像。原因与实例3中的原因相同。
在实例11中,可以将电极宽度(L_2D)的ITO面积减小33%。因此,二维显示中的明度提高了大约4%。
在实例12中,减小了切换透明性和散射特性的光调制区域不涉及的ITO面积的一部分,因此与实例11相比亮度增加2%。这可能是因为使用了不必要的吸收。另外,由于下部电极32的线宽设计为比上部电极36的线宽大4μm,尽管出现大约2μm的配向误差,但这并不影响结果。
在实例13中,与实例11相比,二维显示中平面亮度分布与平均值的偏差被抑制49%。这是因为电极宽度(L_2D)的线宽减小,将无电压状态临时插入到电极宽度(L_3D)的75%,以降低二维显示中的散射强度。
而且,例如,本技术的配置可以如下。
(1)
一种显示单元,包括:
显示面板,具有二维排列的多个像素;
第一偏振片和第二偏振片,有显示面板介入其间地彼此面向;以及
照明装置,被配置为通过第一偏振片照射显示面板,照明装置包括:
第一透明基板和第二透明基板,被设置为有距离地面向彼此,
光源,被配置为向第一透明基板的端面或第二透明基板的端面施加光,以及
光调制层,被设置在第一透明基板和第二透明基板之间的间隙中,光调制层被配置为根据电场的大小而对来自光源的光表现出散射特性或透明性,其中,
光调制层包括第一区域和第二区域,第一区域具有光学各向异性以及相对较高的对电场的响应性,第二区域具有光学各向异性以及相对较低的对电场的响应性,并且
光调制层在光调制层表现出散射特性时生成偏振光,偏振光主要具有在平行于第一偏振片的透光轴的方向上的偏振分量。
(2)
根据(1)的显示单元,其中
当光调制层表现出散射特性时,第二区域主要具有在第一方向上的光轴分量,第一区域具有在与第二区域的光轴相交或正交的方向上的光轴,并且
当光调制层表现出散射特性时,第二区域的光轴面向平行于第一偏振片的透光轴的方向。
(3)
根据(1)或(2)的显示单元,其中,
第一区域主要包含液晶材料,
第二区域主要包含聚合物材料,并具有条纹结构、多孔结构或棒状结构,并且
条纹结构、多孔结构或棒状结构的纵向方向与偏振光的偏振方向一致或基本上一致。
(4)
根据(1)到(3)的显示单元,其中,当光调制层表现出散射特性时,第二区域的光轴面向平行于端面的方向。
(5)
根据(1)到(4)的显示单元,其中,照明装置进一步包括设置在第一透明基板的表面上的第一电极,以及设置在第二透明基板的表面上的第二电极。
(6)
根据(5)的显示单元,还包括输出多个线性照明光束的驱动部,其中,
第二电极包括分别沿第一方向延伸且分别具有条带形状或阶梯形状的多个第一部分电极,并且,
驱动部在执行三维显示时,向多个第一部分电极中的特定的多个第二部分电极施加允许光调制层相对表现出散射特性的电压,并向多个第一部分电极中的除了多个第二部分电极的多个第三部分电极施加允许光调制层相对表现出透明性的电压,由此输出多个线性照明光束。
(7)
根据(6)的显示单元,其中,多个第二部分电极按与用于显示面板上的三维显示的像素的节距对应的节距排列。
(8)
根据(7)的显示单元,其中,第一方向为与端面斜交的方向。
(9)
根据(7)或(8)的显示单元,其中,驱动部在执行三维显示时,在固定各个第二部分电极的位置的状态下驱动第二部分电极中的每一个。
(10)
根据(7)或(8)的显示单元,其中,当多个第一部分电极按每个节距分组时,驱动部在执行三维显示时,在一个帧周期内,向第二部分电极依次分配每个组中包括的多个第一部分电极,节距与显示面板上的三维显示的像素的节距对应。
(11)
根据(7)到(10)的显示单元,其中,当多个第一部分电极按每个节距分组时,驱动部在执行二维显示时,在一个帧周期内,依次驱动每个组中包括的多个第一部分电极,节距与显示面板上的三维显示的像素的节距对应。
(12)
根据(7)到(10)的显示单元,其中,第一电极包括分别在平行于端面的方向延伸的多个第四部分电极。
(13)
根据(12)的显示单元,其中,多个第四电极按与显示面板上的端面正交的方向的像素的节距对应的节距排列。
(14)
根据(12)或(13)的显示单元,其中,驱动部在执行三维显示时向所有第四部分电极施加相同电压。
(15)
根据(12)或(13)的显示单元,其中,驱动部在执行二维显示时在一个帧内按每个预定单位依次驱动多个第四部分电极。
(16)
根据(12)或(13)的显示单元,其中,驱动部在二维显示时向多个第四部分电极施加具有与距光源的距离对应的频率、电压值或占空比的电压。
(17)
根据(6)到(10)中的任一项的显示单元,其中,
第二电极包括分别在第一方向延伸且分别具有条带形状或阶梯形状的多个第五部分电极,并且
多个第五部分电极与多个第一部分电极彼此重叠。
(18)
根据(6)到(9)的显示单元,其中,第三部分电极的电极宽度小于第二部分电极的电极宽度。
(19)
根据(19)的显示单元,其中,在执行二维显示时,驱动部向第二部分电极施加电压值小于向第三部分电极施加的电压的电压值的电压、占空比小于向第三部分电极施加的电压的占空比的电压、或频率小于向第三部分电极施加的电压的频率的电压。
(20)
一种照明装置,包括:
第一透明基板和第二透明基板,被设置为有距离地面向彼此;
光源,被配置为向第一透明基板的端面或第二透明基板的端面施加光;以及
光调制层,被设置在第一透明基板和第二透明基板之间的间隙中,光调制层被配置为根据电场的大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性,其中,
光调制层包括第一区域和第二区域,第一区域具有光学各向异性以及相对较高的对电场的响应性,第二区域具有光学各向异性以及相对较低的对电场的响应性,并且
光调制层在光调制层表现出散射特性时生成偏振光,偏振光主要具有在第一方向上的偏振分量。
本申请基于并要求2011年5月10日提交的日本专利申请No.2011-105559,和2011年8月8日提交的日本专利申请No.2011-173349的优先权的权益,这两项专利申请都被提交给日本专利局,其内容通过引用并入本文。

Claims (18)

1.一种显示单元,包括:
显示面板,具有二维排列的多个像素;
第一偏振片和第二偏振片,有所述显示面板介入其间地彼此面向;以及
照明装置,被配置为通过所述第一偏振片照射所述显示面板,所述照明装置包括:
第一透明基板和第二透明基板,被设置为有距离地面向彼此,
光源,被配置为向所述第一透明基板的端面或所述第二透明基板的端面施加光,以及
光调制层,被设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的间隙中,所述光调制层被配置为根据电场的大小而对来自所述光源的光表现出散射特性或透明性,其中,
所述光调制层包括第一区域和第二区域,所述第一区域具有光学各向异性以及相对较高的对所述电场的响应性,所述第二区域具有光学各向异性以及相对较低的对所述电场的响应性,并且
所述光调制层在所述光调制层表现出散射特性时生成偏振光,所述偏振光主要具有在平行于所述第一偏振片的透光轴的方向上的偏振分量;
其中,所述照明装置进一步包括设置在所述第一透明基板的表面上的第一电极,以及设置在所述第二透明基板的表面上的第二电极;
其中,所述显示单元还包括输出多个线性照明光束的驱动部,所述第二电极包括分别沿所述第一方向延伸且分别具有条带形状或阶梯形状的多个第一部分电极,并且,
所述驱动部在执行三维显示时,向所述多个第一部分电极中的特定的多个第二部分电极施加允许所述光调制层相对表现出散射特性的电压,并向所述多个第一部分电极中的除了所述多个第二部分电极的多个第三部分电极施加允许所述光调制层相对表现出透明性的电压,由此输出所述多个线性照明光束。
2.根据权利要求1所述的显示单元,其中
当所述光调制层表现出散射特性时,所述第二区域主要具有在第一方向上的光轴分量,所述第一区域具有在与所述第二区域的光轴相交或正交的方向上的光轴,并且
当所述光调制层表现出散射特性时,所述第二区域的光轴面向平行于所述第一偏振片的透光轴的方向。
3.根据权利要求1所述的显示单元,其中,
所述第一区域主要包含液晶材料,
所述第二区域主要包含聚合物材料,并具有条纹结构、多孔结构或棒状结构,并且
所述条纹结构、所述多孔结构或所述棒状结构的纵向方向与所述偏振光的偏振方向一致或基本上一致。
4.根据权利要求1所述的显示单元,其中,当所述光调制层表现出散射特性时,所述第二区域的光轴面向平行于所述端面的方向。
5.根据权利要求1所述的显示单元,其中,所述多个第二部分电极按与用于所述显示面板上的三维显示的像素的节距对应的节距排列。
6.根据权利要求5所述的显示单元,其中,所述第一方向为与所述端面斜交的方向。
7.根据权利要求5所述的显示单元,其中,所述驱动部在执行所述三维显示时,在固定各个所述第二部分电极的位置的状态下驱动所述第二部分电极中的每一个。
8.根据权利要求5所述的显示单元,其中,当所述多个第一部分电极按与所述显示面板上的所述三维显示的所述像素的节距对应的每个节距分组时,所述驱动部在执行三维显示时,在一个帧周期内,向所述第二部分电极依次分配每个组中包括的所述多个第一部分电极。
9.根据权利要求5所述的显示单元,其中,当所述多个第一部分电极按与所述显示面板上的所述三维显示的所述像素的节距对应的每个节距分组时,所述驱动部在执行二维显示时,在一个帧周期内,依次驱动每个组中包括的所述多个第一部分电极。
10.根据权利要求5所述的显示单元,其中,所述第一电极包括分别在平行于所述端面的方向延伸的多个第四部分电极。
11.根据权利要求10所述的显示单元,其中,所述多个第四电极按与所述显示面板上的所述端面正交的方向的像素的节距对应的节距排列。
12.根据权利要求10所述的显示单元,其中,所述驱动部在执行所述三维显示时向所有所述第四部分电极施加相同电压。
13.根据权利要求10所述的显示单元,其中,所述驱动部在执行二维显示时在一个帧内按每个预定单位依次驱动所述多个第四部分电极。
14.根据权利要求10所述的显示单元,其中,所述驱动部在二维显示时向所述多个第四部分电极施加具有与距所述光源的距离对应的频率、电压值或占空比的电压。
15.根据权利要求1所述的显示单元,其中,
所述第二电极包括分别在所述第一方向延伸且分别具有条带形状或阶梯形状的多个第五部分电极,并且
所述多个第五部分电极与所述多个第一部分电极彼此重叠。
16.根据权利要求5所述的显示单元,其中,所述第三部分电极的电极宽度小于所述第二部分电极的电极宽度。
17.根据权利要求16所述的显示单元,其中,在执行二维显示时,所述驱动部向所述第二部分电极施加电压值小于向所述第三部分电极施加的电压的电压值的电压、占空比小于向所述第三部分电极施加的电压的占空比的电压、或频率小于向所述第三部分电极施加的电压的频率的电压。
18.一种照明装置,包括:
第一透明基板和第二透明基板,被设置为有距离地面向彼此;
光源,被配置为向所述第一透明基板的端面或所述第二透明基板的端面施加光;以及
光调制层,被设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的间隙中,所述光调制层被配置为根据电场的大小对来自所述光源的光表现出散射特性或透明性,其中,
所述光调制层包括第一区域和第二区域,所述第一区域具有光学各向异性以及相对较高的对所述电场的响应性,所述第二区域具有光学各向异性以及相对较低的对所述电场的响应性,并且
所述光调制层在所述光调制层表现出散射特性时生成偏振光,所述偏振光主要具有在第一方向上的偏振分量;
其中,所述照明装置进一步包括设置在所述第一透明基板的表面上的第一电极,以及设置在所述第二透明基板的表面上的第二电极;
其中,还包括输出多个线性照明光束的驱动部,所述第二电极包括分别沿所述第一方向延伸且分别具有条带形状或阶梯形状的多个第一部分电极,并且,
所述驱动部在执行三维显示时,向所述多个第一部分电极中的特定的多个第二部分电极施加允许所述光调制层相对表现出散射特性的电压,并向所述多个第一部分电极中的除了所述多个第二部分电极的多个第三部分电极施加允许所述光调制层相对表现出透明性的电压,由此输出所述多个线性照明光束。
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