CN105511157B - 显示元件、背光源及使用该显示元件的便携式信息装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示元件、背光源及使用该显示元件的便携式信息装置。本发明提供一种能够在其两侧显示图像的显示元件。在显示元件中，不始终在两侧进行显示操作，而根据需要将显示操作切换到仅在单侧显示，而不降低背光源或其他发光体的效率。该结构设置为：在能够在光反射状态和光透射状态之间从外部进行电力切换的两个控光元件之间，夹着能够在两个面的方向射出光的面状发光体。在这种结构中，在光反射状态下用作光反射面的控光元件的面朝向面状发光体，在两个液晶元件之间进一步夹着面状发光体和控光元件。

Description

显示元件、背光源及使用该显示元件的便携式信息装置
相关申请的交叉引用
本申请基于日本专利申请No.2014-209533，该日本专利申请的内容通过引入并入本文。
技术领域
本发明涉及显示元件，更具体地，涉及能够在第一面的方向、第二面的方面以及这两个方向之中电力切换其光出射方向的显示元件。另外，本发明还涉及包括显示元件而使得无论显示器的安装状态和使用状态如何，使用者都能够切换来自显示元件的光出射方向的便携式信息装置。
背景技术
现在，液晶元件作为使用液晶材料的显示面板，已经被广泛用于平面型显示元件。这种液晶元件已经被用于众多领域，这种液晶元件的应用产品的例子包括智能电话、便携式游戏机、平板电脑、笔记本型电脑、电视接收器。
然而，实际使用的平面型显示元件具有两个面(以下，为了说明的目的，称作“正面侧”和“背面侧”)。仅在正面侧显示图像，并且不能在背面侧进行显示操作(参照图8)。图8示出了使用液晶元件的情况。在液晶元件的情况下，在液晶元件801的背面设有背光源802，显示方向(光出射方向804)仅是两面的一个方向，由此液晶元件801被背光源802的光照射以进行显示操作。
由于显示元件仅在如上所述的一个方向上发光，使用这种显示元件的应用产品以光在一个方向上射出的条件下被设计。例如智能电话和平板电脑的被分类为便携式信息终端的产品中，以显示元件延伸在产品一侧的大致整个面而构成的信息终端(以下称作“板型终端”，参照图2A)，通常情况下不包括作为字符输入装置的键盘，因此不适于包括输入操作的目的。具有通常对可搬运的笔记本型电脑采用的并允许主要使用键盘进行输入操作的其他设计。具有这种设计的信息终端(以下，称作“翻开型终端”，参照图2B)设置为：在通常状态下，显示器和主体相互面对地折叠，并在需要时打开显示器进行使用。在使用翻开型终端的设计的情况下，在使用之前必须打开显示器。因此，翻开型终端不适于如板型终端在任何姿态下使用的目的，而基本上用于就坐姿态下。
如上所述，板型终端和翻开型终端双方均具有优点和缺点，将这两种类型的终端的优点结合的产品已经被实际应用。例如，具有采用将作为输入装置的键盘配置在板型终端的盖部上的结构的产品。但是，在使用具有这种结构的产品的情况下，较重的主体在竖立姿态下不稳定，并且具有在使用过程中引起倒塌等不良情况的可能性。因此，该产品不适于在膝盖上的作业等。
另一方面，当想要将翻开型终端像板型终端那样使用时，需要通过某种设备使显示器旋转180度。为了提供这种配置，已经提出以下的结构。
1)设有两个铰接件的结构，该两个铰接件包括使终端从关闭状态成为打开状态的铰接件以及用于使显示器旋转180度的铰接件；
2)以使终端从闭合状态成为打开状态，并使终端打开以使显示器旋转到主体的背面侧的方式设有两个铰接件的结构；以及
3)在主体的端部和显示器的中央部分别配置铰接件以使显示器旋转的结构。
在上述的任一情况下，需要附加地设置维持强度并包括用于电信号传输的复杂结构的至少一个铰接件。由于不可否认是的，与简单的翻开型便携式终端相比，上述任一情况为不合理的配置，因此存在强度下降和故障可能性增加的顾虑。而且，使用了具有复杂结构的特殊铰接件，导致成本提高。
这些问题是由于以下原因引起的。由于用于显示器的显示元件的光出射方向仅是来自正面侧的方向，当板型终端和翻开型终端的结合使用时，使显示器旋转的机构是必须的。
为了解决这些问题，翻开型终端用作基本结构，并且输出的光不仅从显示器的正面侧射出，还从显示器的背面侧射出。通过这种结构，即使在显示器重叠于主体的状态(板状态)下、或者在显示器打开的状态下使用置于主体上的例如键盘的输入装置的状态(翻开状态)下，使用者也能够观察显示图像。
作为能够从显示元件的正面侧、背面侧的任一者进行观察的上述液晶元件，专利文献(PTL)1公开了具有背光源被夹在液晶元件之间的结构的双面液晶元件。
图9示出光不仅从正面侧还从背面侧射出的情况下的基本结构图。图9示出使用液晶元件的情况的基本结构，并且该结构形成为将向两侧发光的背光源902设置在中央并夹在液晶元件901a、901b之间。通过这种结构，设置在中央的背光源902的光能够透过第一液晶元件901a和第二液晶元件901b，能够在一个背光源被液晶元件901a、901b共用的状态下进行使光出射到两侧(光出射方向904)的操作。
作为另一相关技术，已经提出了能够在光透射状态和光反射状态之间切换的元件。作为这种能够在光透射状态和光反射状态之间电力切换的元件，已知一种控光镜(以下，称作“控光元件”)。
该控光元件的基本结构例如是非专利文献(NPL)1的图4中所示的结构。控光元件的原理如NPL3和PTL2所述，由阿姆斯特丹自由大学的吉森教授等发现。根据该操作原理，诸如钇(Y)和镧(La)的稀土的金属薄膜与氢键合，由此成为透明状态。在氢被除去之后，金属薄膜变化到具有金属光泽的状态(镜面状态)。在注入和除去氢时，钯作为催化剂起作用，因此在稀土金属薄膜的表面上形成略薄的钯层。
虽然控光元件使用氢气在透明状态和镜面状态之间切换，为了将控光元件作为电子装置使用，需要在不使用气体状态的氢的状态下将氢注入到金属层以及从金属层除去氢。另外，由于稀土金属的效率低下，后来对其他的金属膜进行了开发。
NPL1中公开的结构是如下的例子：通过采用在不使用气体的情况下能够将氢原子注入到镁-镍合金层并从镁-镍合金层去除氢原子的结构来实现全固体控光元件。NPL1记载了对于金属层可使用镁钛合金或镁铌合金。该控光元件需要大约几秒来改变其状态。但是，由于在约5V的直流下，这样的状态发生变化，因此在便携式信息装置等的情况下，即使在不能供给高电压的条件下，控光元件也能够进行操作。在作为本发明的目的之一的光反射方向变化时，大约几秒的状态变化时间不会产生任何问题。
全固体控光元件应用于显示装置的上述的常见实例包括如PTL3所述全固体控光元件应用于半透射型液晶元件的例子。PTL3记载了被构成为反射型液晶元件的元件。因此，控光元件在反射模式下用作镜子的一侧面向观察者。作为另一例，PTL6描述了控光元件用于在一个方向上显示和在双方向上显示之间切换显示的例子。在PTL6的结构中，设置为：在中央配置液晶元件，并在液晶元件夹在导光板和控光元件的对之间的状态下配置导光板(用于引导设置在端部的LED的光而以面状图案发光的部件)和控光元件的对。在该结构中，能够在显示元件的两个方向中的任意方向导引光。另外，出于不同应用的目的，PTL4记载了：装置配置为，通过配置作为显示元件的盖板玻璃的控光元件，在用于信息显示的状态和用作使观察者可观察自己的镜子的状态之间切换。根据PTL4，在表面上配置控光元件以阻断显示，由此提供镜子的功能。另外，虽然未应用于显示装置，但PTL5记载了控光元件作为投影显示的屏幕、用于漫反射－透射结构的常见示例。PTL5记载了散射－透射型控光元件和反射－透射型控光元件的组合。
引用文献列表
专利文献
【PTL 1】
日本专利公开第4806215号
【PTL 2】
US专利第5635729号
【PTL 3】
日本专利申请特开第2004-279669号
【PTL 4】
日本专利申请特开第2004-258400号
【PTL 5】
日本专利申请特开第2012-173449号
【PTL 6】
日本专利申请特开第2003-35893号
【非专利文献】
【NPL 1】
吉村和记(Kazuki Yoshimura)，“能量利用率高的可切换的镜面玻璃的研发(Development of switchable mirror glass with high energy efficiency)”，应用物理(Applied Physics)第79卷，第628-632页，2010
【NPL 2】
吉村和记(Kazuki Yoshimura)，“智能窗和可切换的镜的基础和应用(Foundationand Application of Smart Window and switchable mirror)”，电子期刊(ElectronicJournal)No.1376，技术研讨会资料，2012
【NPL 3】
J.N.赫伊伯特(J.N.Huiberts)等，“具有可切换的光学性能的钇和镧氢化物膜(Yttrium and lanthanum hydride films with switchable optical properties)”，自然(Nature)第380卷，第231-234页，1996
发明内容
技术问题
相关技术的第一缺点是有可能发生信息泄漏和能量效率低。即，在上述引用的PTL1中，得到具有从来自正面侧和来自背面侧的任一方向射出光的结构的显示器。然而，在使用具有这种结构的显示器的情况下，从显示器始终向正面侧和背面侧射出光。因此，第三人能够从使用者未从其观察图像的其他方向观察显示图像，从而导致信息的泄漏。即使以使由液晶元件在使用者不期望显示图像的一侧进行的显示停止(黑色显示状态)或者使用物理隔断不在不需要显示的一侧显示图像的方式解决该问题，光能的一半向未利用的一侧导向。由此，引起浪费光能的问题。
相关技术的第二缺点是：即使在使用控光元件作为对抗第一缺点的对策的情况下，也不能根据观察者的利用场景，在来自正面侧的方向和来自背面侧的方向之间切换光从显示器的出射方向而显示高质量的图像。
在PTL3中，控光元件在反射模式下用作镜子的一侧面向观察者。由于未应用多个控光元件，因此不能切换显示方向。不能使光从正面侧和背面侧沿着任一方向选择性地射出。而且，在PTL3中，使用半透射型液晶元件，因此该结构是控光元件和背光源的组合。然而，在PTL3中，即使背光源的相对于包括液晶元件的部分的相反侧进一步设置包括液晶元件的另一部分，控光元件的在反射模式下用作光反射面的一侧面向观察者。由于控光元件的特性，即使在反射模式下，控光元件的两个面也不像镜子那样反射光，在相对于用作镜面的一侧的相反侧呈现蓝色。即使控光层是透明的，在控光层的下部形成有各种薄膜层，因此，在相对于用作镜面的一侧的相反侧不能获得充分的光反射。因此，即使在上述的结构中在背光源的另一侧也设置相同的液晶元件，也不能获得充分的特性。
另外，在PTL6的结构中，液晶元件设置在中央，并且背光源设置为夹着液晶元件。因此，不能考虑光透射状态下的光扩散，仅通过直射光显示图像，导致图像难以观察的状态。而且，在正面侧和背面侧同时显示图像的情况下，产生当从正面侧和背面侧中的一侧观察正确的图像时，从另一侧观察到的图像是镜像的问题。为了获得良好的显示图像，需要使从导光板射出的光具有扩散性。然而，为了使从背光源射出的光扩散，需要对导光板的表面涂覆扩散物质，或者在导光板的表面上设置散射片。在与液晶显示元件的面板表面平行地设置扩散片的情况下，透射的光被扩散，导致来自背面的光模糊。如果在背面侧形成显示图像，对这种图像的观察相当于透过磨砂玻璃对图像进行观察，因此，图像始终难以被观察到。因此，其不能实用化。要注意到，透明的导光板可具有这样的形状：如同用于反射型液晶元件的照明装置(前灯)的导光板，光可通过在导光板表面上形成楔形(这种板称作“楔形导光板”)进行投影。该情况下，反射光被反射型液晶元件的漫反射功能扩散，因此能够便于图像观察。要注意到，来自楔形导光板的光也具有低扩散性。因此，即使对PTL6的不使用反射型液晶元件的结构使用楔形导光板，事实仍然是不能获得自然的透射光并且图像难以观察到。另外，在该结构中，使用两个相对较重的导光板，因此，存在该结构比使用两个液晶面板的结构更重的问题。
另一方面，PTL4是通过在显示元件的表面上设置控光元件并阻挡显示来提供镜子功能。此外，PTL5记载了散射－透射型控光元件和反射－透射型控光元件的组合。因此，即使使用这两个技术，也不能根据观察者的使用场景在来自正面侧的方向和来自背面侧的方向之间切换光从显示器的出射方向而显示高质量的图像。
为了解决上述的问题，本发明的目的是提供一种不降低显示质量的液晶显示装置，该液晶显示装置能够根据观察者的使用场景在来自正面侧的方向、来自背面侧的方向以及在某些情况下在双方向之中，选择性地切换光从显示器的出射方向。最后，本发明的目的是提供机构简单、故障的可能性减小、可搬运的便携式信息装置。
解决技术问题的方案
本发明的一个方面的显示元件包括：如图1所示的基本结构那样形成为面状、并且能够向其两个面的方向射出光的面状发光体(以下，称作“背光源”)；设置为夹着所述面状发光体并且能够在光反射状态和光透射状态之间从外部进行电力切换的两个控光元件；以及以夹着所述面状发光体和所述控光元件的方式设置在所述控光元件的外部的两个液晶元件。各控光元件是通过施加于其上的电压能够将光出射方向切换至一个方向或两个方向、由此能够选择性地切换显示方向的显示元件。
通过上述的结构，可采用下面的方式将沿着非期望方向射出的光引导到使用者侧。当使用者期望从正面侧观察显示图像时，将设置在正面侧的控光元件切换到透射模式，并且将设置在背面侧的控光元件切换到反射模式。另一方面，当使用者期望从背面侧观察显示图像时，将设置在正面侧的控光元件切换到反射模式，并将设置在背面侧的控光元件切换到透射模式。
本发明的一个方面的用于显示元件的面状发光体例如在其表面以外的部分上包括点状白浊部或折射率不均匀的部分，并在面状发光体的侧部设置光源。
本发明的一个方面的用于显示元件的各控光元件设置为：使用面状发光体作为基板，从面状发光体侧依次形成反射控光层、催化剂层、固体电解质层、离子贮存层、以及透明导电层。
通过使用本发明的一个方面的显示元件，能够提供便携式信息装置，该便携式信息装置具有搬运性并包括可兼用翻开型终端和板型终端的显示器，而不降低显示亮度，且不存在由沿着非期望方向的显示操作引起的信息泄漏以及由较重的显示器引起的倒塌的担忧。
本发明的有利效果
根据本发明，能够提供一种显示元件，该显示元件能够通过单个显示元件在正面侧和背面侧中的每一侧分别显示图像，并选择性地确定显示方向。具有可搬运性并包括本发明的显示元件的便携式信息装置能够通过简单的结构在板型终端和翻开型终端之间切换。因此，便携式信息装置的重量减小，并且不需要复杂的铰接件。因此，能够降低成本。而且，由于光不向非期望的方向射出，因此例如能够减小电力消耗并且能够防止信息泄露。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的显示器的基本结构的剖视图。
图2A是示出具有可搬运性并包括本发明的第一实施方式的显示器的便携式信息终端的板结构的立体图。
图2B是示出具有可搬运性并包括本发明的第一实施方式的显示器的便携式信息终端的翻开结构的立体图。
图3是示出本发明的第一实施方式的控光元件的层结构的剖视图。
图4A是示出使用本发明的第一实施方式的控光元件形成背光源的方法以及这种背光源的结构的第一剖视图。
图4B是示出形成背光源的方法的第二剖视图。
图4C是示出形成背光源的方法的第三剖视图。
图5是示出在使用本发明的第一实施方式的控光元件的导光板内使用激光形成白浊部的方法的图。
图6是示出在使用本发明的第一实施方式的控光元件的背光源的结构中使用直下型背光源作为光源的情况的图。
图7是在使用本发明的第一实施方式的控光元件的背光源的结构中使用面发射型背光源作为光源的情况的图。
图8是示出常见的平面显示元件的结构的剖视图。
图9是示出常见的实例中光的传播的剖视图。
具体实施方式
[第一实施方式]
本发明的第一实施方式具有使用图1所示的液晶元件104a、104b的结构。以下参照图1进行说明。
在本实施方式中，结构为：如图1所示，在中央设置背光源103，两个液晶元件104a、104b设置为夹着背光源103。第一控光元件101a具有以下结构：在光反射模式下第一控光元件101a的用作光反射侧的面面向背光源103的状态下，在背光源103和液晶元件104a之间设置第一控光元件101a。第二控光元件101b具有以下结构：在光反射模式下第二控光元件101b的用作光反射侧的面面向背光源103的状态下，在背光源103和液晶元件104b之间设置第二控光元件101b。以下，第一控光元件101a和第二控光元件101b有时简称为控光元件101。
控光元件101能够通过施加电压在光透射模式和光反射模式之间切换。将要施加的电压是DC电压，由此通过极性反转能够在光透射模式和光反射模式之间切换。这种切换机构包括电压控制部105a、105b。当对光反射面侧施加正电压时，控光镜切换到光反射模式。另一方面，当对光反射面侧施加负电压时，控光镜切换到光透射模式。在正电压和负电压中的任一情况下，此时施加的电压是大约1V(反应结束后，可以切断电压)。
在图1的情况下，对第一控光元件101a的光反射面侧施加来自电压控制部105a的负电压，并对第二控光元件101b的光反射面侧施加来自电压控制部105b的负电压。因此，第一控光元件101a处于光透射模式，第二控光元件101b处于光透射模式。因此，产生来自背光源103的光透过第一控光元件101a和第二控光元件101b、之后光从液晶元件104a、104b射出到外部的状态。因此，在该状态下，显示图像从两侧都能观察到。
当切换电压控制部105a、105b中的任一控制部的开关以改变将要施加的电压的方向时，例如，当从电压控制部105a施加到光反射面侧的电压变化到正侧时，与电压控制部105a连接的第一控光元件101a变化到光反射模式。因此，来自背光源103的光不能到达液晶元件104a，因此在靠近液晶元件104a的一侧不能观察到显示图像。当从电压控制部105b施加到光反射面侧的电压变化到正侧时，与电压控制部105b连接的第二控光元件101b变化到光反射模式。因此，来自背光源103的光不能到达液晶元件104b，因此在靠近液晶元件104b的一侧不能观察到显示图像。这允许在能够从两侧观察到显示图像的状态与仅从一侧能够看到光的状态之间进行切换。
在本实施方式的结构中，为了确认上述的状态，以将形成在玻璃上的第一控光元件101a插入背光源103和液晶元件104a之间、并将形成在玻璃上的第二控光元件101b插入背光源103和液晶元件104b之间的方式，确认了实现本发明的目的的操作。
图3是具体示出第一控光元件101a和第二控光元件101b的结构的图。第一控光元件101a和第二控光元件101b分别按照如下步骤形成。玻璃基板301用作基板。在玻璃基板301上通过溅射法将作为透明导电膜302的ITO气相沉积到100nm。然后，将以使用钨作为靶、将氧气导入到大气中进行溅射的方式形成WO3层，之后WO3层气相沉积到1000nm，作为离子贮存层303。然后，使用硫酸进行氢导入处理，由此形成H:WO3层。然后，在H:WO3层上，使用Ta靶，通过氧导入反应性溅射法，将固体电解质层304形成为400nm。在固体电解质层304上将作为催化剂层305的钯(pd)气相沉积到4nm后，使用镁和镍作为靶进行气相沉积。由此，形成反射型控光层306。镁和镍的合金用作上述处理中的靶，其通过设置以镁镍面积比率为1：2的细分靶块或条状靶物，便可在上述的一次气相沉积中，将该两种金属形成合金。
如上所述形成的控光元件300设为图1所示的第一控光元件101a和第二控光元件101b，使得反射型控光层306面向背光源103设置。
在本实施方式中，通过使用控光元件，能够在离开正面侧的方向和离开背面侧的方向之间切换光出射方向。然而，控光元件通常不能如液晶元件那样进行高速切换，并且需要一定量的时间(大约几秒)进行切换。
因此，当光出射方向正在被切换时，在某些情况下，光可沿着两个方向射出。由于非期望的光泄漏，有可能使观察者震惊。为了避免这种情形，期望在光出射方向的切换时段的过程中进行控制，使得光不沿着任何方向射出。
下面对基于上述考虑的控光元件的切换进程的例子进行说明。
1)显示方向的切换开始；
2)使夹着背光源103而设置的两个液晶元件104a、104b二者为黑显示状态；
3)开始改变控光元件101的状态(切换设置在期望射出光的一侧的电压控制部105a或105b的电压。例如，若要在液晶元件104a上显示图像，则将与电压控制部105a连接的第一控光元件101a的光反射面侧切换到负电压，并且，将与电压控制部105b连接的第二控光元件101b的光反射面侧切换到正电压。)；
4)控光元件101的状态改变结束；
5)使第一控光元件101a为光透射状态的一侧的液晶元件104a上的显示操作、或使第二控光元件101b为光透射状态的一侧的液晶元件104b上的显示操作开始(上述3的例子中，液晶元件104a上的显示操作开始)；
6)使控光元件101a、101b为光反射状态的一侧的液晶元件104a、104b上的显示操作停止(上述3的例子中，液晶元件104b上的显示操作停止。电力消耗在一定程度上增加，但是，当液晶元件104b仍处于黑显示状态时，这种电力消耗的增加不会引起任何问题；以及
7)进程结束。
而且，在切换时可以如下关闭背光源。
1)显示方向的切换开始；
2)背光源103的发光停止，并且液晶元件104a、104b的期望进行显示的一侧的一个液晶元件或者液晶元件104a、104b二者上的显示操作开始；
3)开始改变控光元件101的状态(切换设置在期望发光的一侧的电压控制部105a或电压控制部105b的电压。例如，若要在液晶元件104a上显示图像，则将与电压控制部105a连接的第一控光元件101a的光反射面侧切换到负电压，并且，将与电压控制部105b连接的第二控光元件101b的光反射面侧切换到正电压。)；
4)控光元件101的状态改变结束；
5)背光源103的发光开始；以及
6)进程结束。
上述的进程已经作为实例描述，必要的是，在控光元件101的状态发生变化时，不从显示器向观察者发光。在某些情况下，在维持背光源103和液晶元件104a、104b的状态时，例如，可使光透射状态下的第一控光元件101a和第二控光元件101b中的一者变换到光反射状态，然后可将另一控光元件切换到光透射状态。可替选地，可采用通过主动地利用控光元件101的状态正发生变化的期间的时间来产生设计性和广告效果的利用方法，例如在状态变化期间，特定图案在显示器上的显示。
[第二实施方式]
在本实施方式中，将第一实施方式中安装为单独的部件的控光元件101和背光源103集成在一起以实现薄型化。
在该结构中，如果在背光源103上仅形成控光元件101，因为不存在将光引导至外部的引导机构，所以由于全反射光会在形成背光源103的导光板中透过，因此，背光源103不能用作通常的背光源。在本实施方式中，通过图4所示的方法形成背光源407。
图4A、图4B、图4C示出了示出在本实施方式中采用的背光源407的制造方法的图。图4A至图4C中用于形成控光元件401的方法与第一实施方式的不同之处在于：对基板不使用玻璃而使用亚克力材料；以及形成控光元件部时，如图3所示的形成各膜的加工顺序颠倒。即，在亚克力基板403上依次形成反射控光层、催化剂层、固体电解质层、离子贮存层、透明导电层。形成各膜的制造方法与第一实施方式的制造方法相同。另外，在本实施方式中，亚克力基板403的形成控光元件部的面是没有凹凸的平面。参照图4A，通过上述的制造方法，在亚克力基板403上分别形成两个控光元件401。然后，在亚克力基板403的形成有控光元件401的面的相反侧的面上，通过印刷法，将白色墨水402涂覆成预定的形状。之后，参照图4B，将形成有白色墨水402的基板和未形成有白色墨水402的基板彼此重叠，使得控光元件部面向外侧。参照图4B，基板之间的间隙被填充粘接剂404。对此，使用在较低的温度下可固化的热固化型粘接剂404。以使用紫外线固化型粘接剂使控光元件成为光透射状态并对紫外线固化型粘接剂照射紫外线的方式，能够获得同样的效果。另外，不使用粘接剂贴合，而使用以3M公司制造的OCA片为代表的胶粘剂(粘接片)贴合，也能够获得相同的效果。
如上所述地形成的背光源407具有控光元件401夹着通过将基板粘接在一起所形成的导光板部408的结构。在控光元件401具有镜面的情况下，从光源405射出的光在导光板部408内全反射的同时向前传播。当白色墨水402位于传播路径上的情况下，由于光的扩散，导致不满足全反射条件，然后光经由基板表面射出到外部。在本实施方式中，即使是通常情形下不满足全反射条件的光，也被控光元件401反射。因此，确认了光源附近处光强度很高的不良情况。因此，在本实施方式中，如图4C所示，对背光源的光均一性来说，重要的是在离光源一定距离(在本实施方式中为5mm，但优选更长的距离，因为更长的距离使不满足全反射条件的光进一步消失)的位置设置控光元件401。由于在端部也产生类似的状态，因此同样优选地，在端部附近不形成控光元件401(例如，优选在非安装部406中的那样的结构。在没有该非安装部406的情况下，在背光源的操作中不会产生问题)。
使用如上所述形成的在其面上包括控光元件层的背光源407取代背光源103，由此形成具有图1所示的结构的显示器(此时，在背光源和液晶元件之间，与通常的液晶元件相同，设置有扩散片、集光片等，但由于这些部件不是本发明的必须的部件，因此图中未示出)。下面的结果得到确认：控制正面侧和背面侧的控光元件的状态，使光射出侧的液晶元件处于激活状态，使相反侧的液晶元件处于遮光状态，由此能够高效地进行显示操作。另外，也得到确认：使一个液晶元件的结构与另一个液晶元件的结构相反，由此能够在两侧形成相似的显示图像。
在上述的结构中，将白色墨水印刷在一个导光板的中央部分上，然后将导光板贴合在一起。以这种方式，在导光板部408中全反射的光的全反射条件变得不满足，由此，能够实现光向外部射出。图5中示出由从外部使用激光等在用作导光板的亚克力板的中央部分形成白浊部分的激光点实现的白浊部分形成方法。该情况下，从外部利用经由聚光镜504聚集的激光束501向由亚克力制成的透明导光体503的体积部分聚集照射，由此，在透明导光体503的体积部分上形成白浊部502。即使取代使用图4中所示的导光体部而使用这种如上所述形成的透明导光体503，在操作上也没有差异。
在本实施方式中，对使用亚克力板作为形成导光体部的材料的例子进行了说明。但是，本发明的有利效果不限于亚克力板，无论是无机材料还是有机材料，任何板状的透明材料都可适用。
在图4A的结构中，对所谓的侧光型结构进行了描述：光源设置在导光板的侧部，并且以使从光源射出的光在导光板内多重反射使得光的一部分射出到外部的方式构成面状光源。但是，作为光源，不仅可以使用图4C的结构，而且可以使用通过如图6所示在光源壳体602内设置的光源603而能够作为面状光源操作的直下型光源。在这种情况下，控光元件601设置为，在控光元件的在反射模式下用作光反射面的面朝向光源壳体602的状态下夹着光源壳体602。
可替选地，作为光源，也可以使用设置为如电致发光(EL)元件那样其自身以面状发光的光源。在使用这种光源时，可在中央设置面状发光元件702(例如，EL元件)，并可在控光元件701之间设置面状发光元件702，使得控光元件701的在反射模式下用作光反射面的面朝向面状发光元件702。
在上述的结构中，在形成面状光源部的部分和形成液晶元件部的部分之间，与通常的液晶元件同样地，设置扩散片、集光片等片组，但由于这些部件不是本发明的必须的部件，因此未图示。另外，不用多说，这种片组不仅可设置在控光元件401、601、701和液晶元件之间，而且可设置在控光元件401、601、701和光源壳体602之间。
当对本实施方式中使用的液晶元件使用常黑模式(以面内开关(IPS)模式或垂直取向(VA)模式为代表)时，液晶元件在无电压施加状态下处于遮光状态。因此，减小漏光。在使分别设置在液晶元件的背光源侧的偏光片的偏光方向相互垂直而能够从两侧观察图像的情况下，能够防止从外部照射到液晶元件的诸如直射日光的强光从相反侧的面射出。因此，减小了画质的下降。
[第三实施方式]
参照图2B对本发明的第三实施方式进行说明。
图2B是示出包括第一实施方式或第二实施方式中形成的显示器的可搬运型信息终端的结构的示图。本实施方式的可搬运型信息终端设置为：设有显示器201和主体202并且通过铰接件203将显示器201和主体202连接在一起(显示器和主体可以相互分离，并可无线连接在一起)。
在本发明的包括显示器的图2的可搬运型信息终端中，可在主体202上安装大型电池、电源装置、键盘和其他的较重的主要部件。另外，由于显示器201可实质上仅由显示元件和用于确保强度的部件形成，因此能够减轻显示器201的重量。另外，本发明的显示器能够在正面侧和背面侧上选择性地显示图像。因此，当显示器和主体相互重叠时，使背面侧上的显示有效，以使搬运型信息终端如板型终端那样操作。在该情况下，实质上仅通过屏幕触摸来输入指令。然而，主要考虑的是信息保存，这种类型的终端具有充分的利用价值。
在将显示器201从主体202翻开之后使用显示器201的情况下，正面侧上的显示有效。在此时用于切换的开关设置在将显示器201和主体202连接在一起的铰接件上，在将显示器201翻开的情况下，在第一实施方式中所述的显示切换的进程开始。另一方面，对于光向双方向射出的状态，需要操作者的指令。因此，通过操作软件或单独设置的开关(无论是硬开关还是软开关)，使如第一实施方式中所述的显示切换的进程开始。以这种方式，进行显示切换。通过如上所述的切换机构，可将显示器201从主体202翻开来使用在主体202上设置的诸如键盘或鼠标垫的输入装置。因此，具有允许高速输入的优点。另外，由于较重的部件被保存在主体202中，因此能够降低重心。因此，具有包括能够避免倒塌等风险的许多优点。
在本发明的实施方式中，在附图内，为了说明，未示出薄膜晶体管(TFT)等有源元件(三端子元件、两端子元件)。本发明的有利效果与显示元件是有源型还是无源型无关，有源元件的有无不是关键的。因此，在图中未示出有源元件。当然，无论液晶元件的驱动方法是有源驱动还是无源驱动，本发明的有利效果都不会减小。
工业实用性
本发明的应用例包括用于笔记本电脑PC、平板终端、智能终端、移动电话、数码相机、液晶电视等的液晶显示装置。
附图标记列表
101 控光元件
101a 第一控光元件
101b 第二控光元件
103 背光源(面状发光体)
104a 液晶元件
104b 液晶元件
105a 电压控制部
105b 电压控制部
201 显示器
202 主体
203 铰接件
300 控光元件
301 玻璃基板
302 透明导电膜
303 离子贮存层
304 固体电解质层
305 催化剂层
306 反射控光层
401 控光元件
402 白色墨水
403 亚克力基板
404 粘接剂
405 光源
406 非安装部
407 背光源
408 导光板部
501 激光束
502 白浊部
503 透明导光体
504 集光镜
601 控光元件
602 光源壳体
603 光源
701 控光元件
702 EL发光部
801 液晶元件
802 背光源
804 光出射方向
901a、901b 液晶元件
902 背光源
904 光出射方向

Claims (6)

1.一种显示元件，包括：
面状发光体，所述面状发光体形成为面状并且能够向其两个面的方向射出光；
两个控光元件，所述两个控光元件设置为夹着所述面状发光体，并且能够在光反射状态和光透射状态之间从外部进行电力切换；以及
两个液晶元件，所述两个液晶元件以夹着所述面状发光体和所述控光元件的方式设置在所述控光元件的外部，
其中，各所述控光元件具有通过施加于其上的电压将光出射方向切换至一个方向或两个方向从而选择性地切换显示方向的功能，
所述面状发光体具有将第一面状透明体和第二面状透明体贴合在一起的结构，
所述第一面状透明体包括在所述第一面状透明体的一个面上的白色墨水部，并且包括在所述第一面状透明体的另一面上的一个所述控光元件，
所述第二面状透明体包括在所述第二面状透明体的一个面上的另一所述控光元件，以及
使用粘接剂或胶粘剂将所述第一面状透明体和所述第二面状透明体贴合在一起，使得所述第一面状透明体和所述第二面状透明体的设有所述控光元件的面朝向外侧。
2.根据权利要求1所述的显示元件，其中，
各所述控光元件设置为从面状发光体侧依次形成反射控光层、催化剂层、固体电解质层、离子贮存层、以及透明导电层。
3.根据权利要求1所述的显示元件，其中，
所述面状发光体在其表面以外的部分上包括点状白浊部，并在所述面状发光体的侧部设置光源。
4.根据权利要求1所述的显示元件，其中，
对所述液晶元件使用常黑的液晶模式。
5.一种背光源，包括：
贴合在一起的第一面状透明体和第二面状透明体，
所述第一面状透明体包括在所述第一面状透明体的一个面上的白色墨水部以及在所述第一面状透明体的另一个面上的一个控光元件，
所述第二面状透明体包括在所述第二面状透明体的一个面上的另一控光元件，以及
使用粘接剂或胶粘剂将所述第一面状透明体和所述第二面状透明体贴合在一起，使得所述第一面状透明体和所述第二面状透明体的设有所述控光元件的面朝向外侧，以及
其中，各所述控光元件能够在光反射状态和光透射状态之间从外部进行电力切换，并具有通过施加于其上的电压将光出射方向切换至一个方向或两个方向的功能。
6.一种便携式信息装置，包括：
包括根据权利要求1所述的显示元件的显示器；以及
包括输入装置的主体，其中，
当所述显示器和所述主体重叠在一起时，对光进行控制使光向所述显示器的外侧方向射出，以及
当将所述显示器从所述主体翻开时，进行控制使得图像能够显示在所述显示器的内侧方向。
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