CN110727139A - 开关设备及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以实现反射率高的白色外观的开关设备。本发明的开关设备具有：开关用液晶单元，其可以切换为对入射的偏振光的振动方向进行变换的开关模式、和不对入射的偏振光的振动方向进行变换的非开关模式；各向异性光散射层，其使入射光偏向特定方位而散射；以及偏振光反射层，其相对于上述开关用液晶单元，配置于与上述各向异性光散射层相反一侧、及上述各向异性光散射层侧中的至少一侧，上述各向异性光散射层，雾度为50％以上，并且，散射光的强度为最大的上述特定方位上的亮度的半值全角，比散射光的强度为最小的方位上的亮度的半值全角大，且小于它的10倍。

Description

开关设备及显示装置
技术领域
本发明涉及一种开关设备及显示装置。
背景技术
在液晶显示装置等显示装置中，由于在非显示时画面仅成为黑色，因此希望设计性的改善。与之相对，研究了通过在显示装置的前面侧配置半反射镜层，从而对显示装置赋予作为反射镜的功能的技术(例如参照专利文献1～3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/141350号
专利文献2：日本特开2003-202565号公报
专利文献3：日本特表2009-510513号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
从外观亲和性的观点，对于显示装置的非显示时的外观，强烈要求设为在家电产品的框体中多见的白色。例如，在上述专利文献1中，公开了依次具有液晶显示装置、作为半反射镜层的反射型偏振光板、以及光扩散部件的反射镜显示器。记载了根据这种反射镜显示器，在反射镜模式时具有扩散反射面而可以与周边环境调和。但是，本发明者们研究发现，在上述反射镜显示器中，在实现反射率高(即，充分明亮)的白色外观这方面存在改善的余地。另外，可知对于上述专利文献2、3，与上述专利文献1同样地也存在改善的余地。
本发明就是鉴于上述现状，其目的在于，提供一种可以实现反射率高的白色外观的开关设备、以及具有上述开关设备的显示装置。
解决问题的方案
本发明人在针对可实现反射率高的白色外观的开关设备进行各种研究时发现，如果将开关用液晶显示面板、偏振光反射层、及各向异性光散射层组合，则可以实现反射率高的白色外观。由此，想到可以彻底解决上述课题，实现本发明。
(1)本发明的一个实施方式是一种开关设备，其具有：开关用液晶单元，其可以切换为对入射的偏振光的振动方向进行变换的开关模式、和不对入射的偏振光的振动方向进行变换的非开关模式；各向异性光散射层，其使入射光偏向特定方位而散射；以及偏振光反射层，其相对于所述开关用液晶单元，配置于与所述各向异性光散射层的相反一侧、及所述各向异性光散射层侧中的至少一侧，所述各向异性光散射层，雾度为50％以上，并且，散射光的强度为最大的所述特定方位上的亮度的半值全角，比散射光的强度为最小的方位上的亮度的半值全角大，且小于它的10倍。
(2)本发明的一个实施方式中的某个方式的开关设备，在上述(1)的结构的基础上，所述偏振光反射层包含相对于所述开关用液晶单元，配置在与所述各向异性光散射层的相反一侧的第一偏振光反射层、和配置在所述各向异性光散射层侧的第二偏振光反射层。
(3)本发明的一个实施方式中的某个方式的开关设备，在上述(2)的结构的基础上，所述第一偏振光反射层及所述第二偏振光反射层分别包含至少1个直线偏振光反射板。
(4)本发明的一个实施方式中的某个方式的开关设备，在上述(3)的结构的基础上，所述第一偏振光反射层及所述第二偏振光反射层中的至少一个，包含彼此的反射轴所成的角度为0～40°的2个直线偏振光反射板的层叠体。
(5)本发明的一个实施方式中的某个方式的开关设备，在上述(2)的结构的基础上，所述第一偏振光反射层及所述第二偏振光反射层分别包含圆偏振光反射板。
(6)本发明的一个实施方式中的某个方式的开关设备，在上述(5)的结构的基础上，所述圆偏振光反射板由胆甾液晶构成。
(7)本发明的一个实施方式中的某个方式的开关设备，在上述(5)或者(6)的结构的基础上，在所述第一偏振光反射层的与所述开关用液晶单元相反一侧，配置有λ/4相位差板。
(8)本发明的一个实施方式中的某个方式的开关设备，在上述(1)至(7)中的任意一项的结构的基础上，所述各向异性光散射层由双凸透镜及各向同性光散射层构成。
(9)本发明的一个实施方式中的某个方式的开关设备，在上述(1)至(8)中的任意一项的结构的基础上，所述各向异性光散射层由各向异性微透镜阵列构成。
(10)本发明的一个实施方式中的某个方式的开关设备，在上述(1)至(9)中的任意一项的结构的基础上，所述各向异性光散射层由针状填料构成。
(11)本发明的另外的一个实施方式是一种显示装置，其具有显示模块和所上述(1)～(10)中的任一项所述结构的开关设备。
(12)本发明的另外的一个实施方式中的某个方式的显示装置，在上述(11)的结构的基础上，所述显示模块是朝向所述开关设备侧按顺序具有背光源及液晶显示面板的液晶显示模块。
(13)本发明的另外的一个实施方式中的某个方式的显示装置，上述(11)的结构的基础上，所述显示模块是有机电致发光显示面板。
(14)本发明的另外的一个实施方式中的某个方式的显示装置，在上述(11)至(13)中的任意一项的结构的基础上，在所述显示模块的显示区域，进行彼此不同颜色的显示的多个像素区域以条纹状配置，由所述各向异性光散射层引起的散射光的强度为最大的所述特定方位，与所述多个像素区域的条纹延伸的方位正交。
(15)本发明的另外的一个实施方式中的某个方式的显示装置，在上述(11)至(14)中的任意一项的结构的基础上，所述显示模块，在定义沿显示面的法线方向延伸的中心轴时，具有半值角为±15°以下的配光特性。
发明效果
根据本发明，可以提供一种可实现反射率高的白色外观的开关设备、以及具有上述开关设备的显示装置。
附图说明
图1是表示实施方式1的开关设备及显示装置的剖面示意图。
图2是表示各向异性光散射层的结构例1的剖面示意图。
图3是表示各向异性光散射层的结构例2的剖面示意图。
图4是表示各向异性光散射层的结构例3的斜视示意图。
图5是用于对实施方式1的显示装置的非显示时的动作原理进行说明的剖面示意图。
图6是用于对实施方式1的显示装置的显示时的动作原理进行说明的剖面示意图。
图7是用于对实施方式1的显示装置的显示时的动作原理进行说明的剖面示意图。
图8是用于对液晶显示模块及各向异性光散射层的优选的位置关系进行说明的平面示意图。
图9是表示实施方式2的开关设备及显示装置的剖面示意图。
图10是用于对实施方式2的显示装置的非显示时的动作原理进行说明的剖面示意图。
图11是用于对实施方式2的显示装置的显示时的动作原理进行说明的剖面示意图。
图12是用于对实施方式2的显示装置的显示时的动作原理进行说明的剖面示意图。
具体实施方式
以下举出实施方式，参照附图针对本发明更详细地进行说明，但本发明并不仅限定于这些实施方式。另外，各实施方式的结构，在不脱离本发明的要旨的范围内，可以适当组合，也可以变更。
本说明书中，“X～Y”表示“X以上，Y以下”。
[实施方式1]
图1是表示实施方式1的开关设备及显示装置的剖面示意图。如图1所示，显示装置1按顺序具有包含背光源10及液晶显示面板20在内的液晶显示模块、开关设备30。液晶显示模块朝向开关设备30侧而按顺序具有背光源10、液晶显示面板20。
＜背光源＞
作为背光源10，可以使用当前公知的结构。作为背光源10的方式，例如，可以举出边光方式、直下型方式等。作为背光源10的光源，例如可以举出发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)等。
＜液晶显示面板＞
液晶显示面板20从背光源10侧向开关设备30侧按顺序具有吸收型偏光板21a、液晶单元22、吸收型偏光板21b。
作为吸收型偏光板21a、21b，例如可以举出在聚乙烯醇薄膜中使碘络合物(或者染料)等各向异性材料染色及吸附从而延伸配向的偏振光件等。
作为液晶单元22，例如可以举出在一对基板间夹持液晶层的结构。作为一对基板的组合，例如可以举出当前公知的薄膜晶体管阵列基板及彩色滤光片基板的组合等。液晶单元22例如也可以是TN(Twisted Nematic)模式、VA(Vertical Alignm ent)模式、IPS(In-Plane Switching)模式、FFS(Fringe Field Switching)模式等液晶单元。
在液晶显示模块(液晶显示面板20)中，例如，通过将吸收型偏光板21a、21b的透过轴(吸收轴)的配置关系、液晶单元22(液晶层)中的液晶分子的配向状态组合而进行调整，从而可以切换为使从背光源10射出的光作为直线偏振光(显示光)向液晶显示面板20的开关设备30侧射出的显示模式、和不使从背光源10射出的光作为直线偏振光(显示光)向液晶显示面板20的开关设备30侧射出的非显示模式。例如，在液晶显示面板20为常黑方式的液晶显示面板的情况下，在向液晶单元22(液晶层)的电压施加状态下，直线偏振光向液晶显示面板20的开关设备30侧射出(显示模式)，但在向液晶单元22(液晶层)的无电压施加状态下，直线偏振光不向液晶显示面板20的开关设备30侧射出(非显示模式)。另外，例如，在液晶显示面板20是常白方式的液晶显示面板的情况下，在向液晶单元22(液晶层)的电压施加状态下，直线偏振光不向液晶显示面板20的开关设备30侧射出(非显示模式)，但在向液晶单元22(液晶层)的无电压施加状态下，直线偏振光(显示光)向液晶显示面板20的开关设备30侧射出(显示模式)。此外，在液晶显示面板20的非显示模式中，背光源10优选为熄灭状态，但也可以是点亮状态。
液晶显示模块(液晶显示面板20)的显示面也可以分割为由显示模式的显示区域和非显示模式的非显示区域构成的多个区域。作为实现这种状态的方法，例如，可以举出作为背光源10而使用区域调光背光源的方法。区域调光背光源将光源(发光区域)分割为多个区域而配置，具有可以对多个区域中的每一个设定光源的点亮状态(可以以任意的亮度点亮)及熄灭状态的功能。
根据区域调光背光源，可以提供下述功能，即，对于液晶显示模块(液晶显示面板20)，在同一时刻、同一显示面内，使某些区域作为显示模式(显示区域)而动作，使其它区域作为非显示模式(非显示区域)而动作。液晶显示模块(液晶显示面板20)只要能够构成这种状态即可，也可以不总是对由显示区域及非显示区域构成的多个区域分割显示面。在这里，显示面内的非显示区域是指显示面内切换为非显示模式的区域，不包括在显示面内总是为非显示状态的区域(例如，仅配置黑矩阵的区域等)、位于显示面的周围的边框区域等。
＜开关设备＞
开关设备30从液晶显示面板20侧按顺序具有直线偏振光反射板31a、开关用液晶单元32、直线偏振光反射板31b、各向异性光散射层33。
直线偏振光反射板31a、31b具有下述功能，即，反射入射光之中在与反射轴平行的方向上振动的直线偏振光，使在与其反射轴正交的方向(与透过轴平行的方向)上振动的直线偏振光透过。
作为直线偏振光反射板31a、31b，例如，可以举出金属线栅反射型偏振光板、多层型反射型偏振光板等的反射型偏振光板。
直线偏振光反射板31a的反射轴和直线偏振光反射板31b的反射轴，例如，在开关用液晶单元32为VA模式的液晶单元的情况下，优选彼此正交。由此，由于直线偏振光反射板31a、31b配置为正交尼科尔棱镜，因此可以有效地实现反射率高的状态。
开关用液晶单元32可以切换为对入射的偏振光的振动方向进行变换的开关模式、和不对入射的偏振光的振动方向进行变换的非开关模式。在实施方式1中，开关用液晶单元32对应于电压施加状态及无电压施加状态，可以切换为对透过了直线偏振光反射板31a或者直线偏振光反射板31b的直线偏振光，变换其振动方向的开关模式、和不变换其振动方向的非开关模式。开关用液晶单元32例如也可以是TN模式、VA模式等的液晶单元。例如，在开关用液晶单元32是VA模式的液晶单元的情况下，在电压施加状态下，作为使入射的直线偏振光的振动方向旋转180°的(赋予1/2波长(λ/2)的面内相位差的)开关模式起作用，在无电压施加状态下，作为不使入射的直线偏振光的振动方向旋转的非开关模式起作用。
各向异性光散射层33是使入射光偏向特定方位而散射的光散射层。本说明书中，所谓“使入射光偏向特定方位而散射”，表示至少使来自于法线方向的入射光偏向特定方位而散射，实现散射光的强度在该特定方位比其它方位相高的状态(散射光的强度依赖于方位角的状态)。在显示装置1的显示时，通过各向异性光散射层33观察由液晶显示模块(液晶显示面板20)得到的图像时，与通过各向同性光散射层观察时相比较，难以觉察到图像的模糊。
各向异性光散射层33的雾度是50％以上，优选是90％以上。另外，由各向异性光散射层33引起的散射光的强度为最大的上述特定方位上的亮度的半值全角，比散射光的强度为最小的方位上的亮度的半值全角大，且小于它的10倍，优选为1.2～8.0倍。由此，显示装置1的非显示时的外观容易看起来为白色。
各向异性光散射层33的雾度，使用以与开关设备30独立的单独状态下测定出的全光线透过率及扩散透过率，由下述式(H)定义。
“雾度”＝100ד扩散透过率”/“全光线透过率”(H)
在各向异性光散射层33的雾度比50％低的情况下，显示装置1的非显示时的外观看起来如同反射镜，难以看起来为白色。
由各向异性光散射层33得到的亮度的半值全角，例如，通过向各向异性光散射层33照射激光或者平行光源(例如，将卤素灯的射出光等通过光学系统变换为平行光)，并对该透过光的配光特性进行测定从而决定。作为测定装置，例如可以举出日本电色工业社制造的分光式变角色差计等。通过这种测定，从而可以判别散射光的强度为最大的上述特定方位、和散射光的强度为最小的方位。简单地说，在用激光指示器照射各向异性光散射层33时，其透过光更广的方位相当于上述特定方位。在由各向异性光散射层33引起的散射光的强度为最大的上述特定方位上的亮度的半值全角，为散射光的强度为最小的方位上的亮度的半值全角的10倍以上的情况下，视野角依赖性会过大，在显示装置1的非显示时的外观上，难以看起来为白色区域面积变大。其结果，显示装置1的非显示时的外观看起来如同反射镜，难以看起来为白色。
如上所述，通过在显示装置1中配置各向异性光散射层33，从而在非显示时实现白色的外观，在显示时抑制图像的模糊。
各向异性光散射层33可以由双凸透镜及各向同性光散射层构成，也可以由各向异性微透镜阵列构成，也可以由针状填料(例如，专利第4959307号公报所述的针状填料)构成，也可以由它们的组合构成。
在各向异性光散射层33由双凸透镜及各向同性光散射层构成的情况下，例如，也可以是图2、3所示的这种结构。图2是表示各向异性光散射层的结构例1的剖面示意图。在图2所示的这种结构中，在双凸透镜33a中包含各向同性光散射层33b。图3是表示各向异性光散射层的结构例2的剖面示意图。在图3所示的这种结构中，双凸透镜33a配置于各向同性光散射层33b的表面上。
在各向异性光散射层33由各向异性微透镜阵列构成的情况下，例如，也可以是图4所示的这种结构。图4是表示各向异性光散射层的结构例3的斜视示意图。在图4所示的这种结构中，俯视观察时的短轴及长轴的长度为A、B的微透镜33c，以偏移量A/2、B/2而铺满。例如，在微透镜33c是聚异丁烯酸甲基树脂制(折射率：1.49)，A＝100μm，B＝200μm的情况下，亮度的半值全角在散射光的强度为最大的X方向上为45°，比散射光的强度为最小的Y方向上的19°更大，且小于它的10倍，实现散射光的各向异性。
作为各向异性光散射层33，在使用由双凸透镜及各向同性光散射层构成的各向异性光散射层33、由各向异性微透镜阵列构成的各向异性光散射层33等在表面具有凹凸构造的各向异性光散射层33情况下，在同一面内(凹凸面内)散射变得有效，因此在显示装置1的非显示时，外观容易看起来为白色，在显示时不易察觉到图像的模糊。在该情况下，在各向异性光散射层33的凹凸构造与直线偏振光反射板31b之间也可以设置空气层，也可以填充折射率比凹凸构造高或者低的树脂。
在开关设备30中，在直线偏振光反射板31a与开关用液晶单元32之间，也可以配置与各向异性光散射层33具有同样的功能的其它各向异性光散射层。
下面，针对显示装置1的动作原理，以下进行说明。此外，以下，例示开关用液晶单元32为VA模式的液晶单元的情况。
＜非显示时＞
图5是用于对实施方式1的显示装置的非显示时的动作原理进行说明的剖面示意图。在图5中，为了方便起见，将液晶显示面板20、直线偏振光反射板31a、开关用液晶单元32、直线偏振光反射板31b、各向异性光散射层33分离而图示。
在显示装置1的非显示时，液晶显示模块(液晶显示面板20)设定为非显示模式。另一方面，如图5所示，向显示装置1的各向异性光散射层33侧入射的外界光40(无偏振光)，由各向异性光散射层33向直线偏振光反射板31b侧散射。
然后，在由各向异性光散射层33向直线偏振光反射板31b侧散射的外界光40之中，直线偏振光41a透过直线偏振光反射板31b，直线偏振光41b(在与直线偏振光41a正交的方向上振动的直线偏振光)由直线偏振光反射板31b向各向异性光散射层33侧反射。在这里，在直线偏振光反射板31b中，透过轴设定为与直线偏振光41a的振动方向平行(与直线偏振光41b的振动方向正交)，另一方面，反射轴设定为与直线偏振光41b的振动方向平行(与直线偏振光41a的振动方向正交)。
然后，透过了直线偏振光反射板31b的直线偏振光41a，在透过了设定为非开关模式(无电压施加状态)的开关用液晶单元32之后，由直线偏振光反射板31a向开关用液晶单元32侧反射。在这里，在直线偏振光反射板31a中，透过轴设定为与直线偏振光41a的振动方向正交(与直线偏振光41b的振动方向平行)，另一方面，反射轴设定为与直线偏振光41a的振动方向平行(与直线偏振光41b的振动方向正交)。即，直线偏振光反射板31a、31b配置为正交尼科尔棱镜。并且，由直线偏振光反射板31a向开关用液晶单元32侧反射后的直线偏振光41a，按顺序透过开关用液晶单元32及直线偏振光反射板31b之后，由各向异性光散射层33散射，其结果，从显示装置1射出。
另一方面，由直线偏振光反射板31b向各向异性光散射层33侧反射的直线偏振光41b，由各向异性光散射层33散射，其结果，从显示装置1射出。
通过以上所述，在显示装置1的非显示时，看到显示装置1的反射光(散射光)，显示装置1的外观看起来为白色。另外，在外界光40之中，由于直线偏振光41b由直线偏振光反射板31b反射，未由直线偏振光反射板31b反射的直线偏振光41a由直线偏振光反射板31a反射，因此实现反射率高的状态。由此，在显示装置1的非显示时，实现反射率高的白色的外观。本说明书中，所谓“反射率高的白色”，表示并不是正反射，而是接近朗伯型的反射状态(散射成分多的状态)，表示其反射率为40％以上的状态。
＜显示时＞
图6、7是用于对实施方式1的显示装置的显示时的动作原理进行说明的剖面示意图。在图6、7中，为了方便起见，将液晶显示面板20、直线偏振光反射板31a、开关用液晶单元32、直线偏振光反射板31b、各向异性光散射层33分离而进行图示。
在显示装置1的显示时，液晶显示模块(液晶显示面板20)被设定为显示模式。具体地说，如图6所示，从背光源10射出的光作为直线偏振光41b(显示光：由液晶显示模块(液晶显示面板20)得到的图像)向液晶显示面板20的直线偏振光反射板31a侧射出。直线偏振光41b是在与吸收型偏光板21b的透过轴平行的方向上振动的直线偏振光。
然后，从液晶显示面板20射出的直线偏振光41b，在透过直线偏振光反射板31a之后，透过设定为开关模式(电压施加状态)的开关用液晶单元32时，其振动方向旋转180°(赋予1/2波长(λ/2)的面内相位差)，其结果，变换为直线偏振光41a。并且，透过了开关用液晶单元32的直线偏振光41a，在透过了直线偏振光反射板31b之后，由各向异性光散射层33散射，其结果，从显示装置1射出。
通过以上所述，在显示装置1的显示时，看到由液晶显示模块(液晶显示面板20)得到的图像。此时，利用各向异性光散射层33的作用效果，抑制图像的模糊。
在显示装置1的显示时，从液晶显示面板20射出直线偏振光41b，另一方面，如图7所示，外界光40(无偏振光)向各向异性光散射层33侧入射。外界光40由各向异性光散射层33向直线偏振光反射板31b侧散射。
然后，在由各向异性光散射层33向直线偏振光反射板31b侧散射的外界光40之中，直线偏振光41a透过直线偏振光反射板31b，直线偏振光41b由直线偏振光反射板31b向各向异性光散射层33侧反射。
然后，透过了直线偏振光反射板31b的直线偏振光41a，在透过设定为开关模式(电压施加状态)的开关用液晶单元32时，其振动方向旋转180°(赋予1/2波长(λ/2)的面内相位差)，其结果，变换为直线偏振光41b。并且，透过了开关用液晶单元32的直线偏振光41b，在透过直线偏振光反射板31a之后，由液晶显示面板20及背光源10适当吸收。
另一方面，由直线偏振光反射板31b向各向异性光散射层33侧反射的直线偏振光41b，由各向异性光散射层33散射，其结果，从显示装置1射出。
如上所述，在显示装置1的显示时，外界光40的一部分成分(直线偏振光41b)由直线偏振光反射板31b反射，但由于几乎不存在由直线偏振光反射板31a的反射，因此将由外界光40对显示品质的影响抑制为最小限度。
在显示装置1中，由于配置使入射光偏向特定方位而散射的各向异性光散射层33，因此在非显示时实现白色的外观，在显示时抑制图像的模糊。从兼顾实现白色外观的实现和图像模糊的抑制的观点来看，优选如图8所示那样设定使由各向异性光散射层33得到的散射光的强度成为最大的上述特定方位。图8是用于对液晶显示模块及各向异性光散射层的优选的位置关系进行说明的平面示意图。
如图8所示，在液晶显示模块的显示区域，在液晶显示面板20(液晶单元22)上，将与红色的彩色滤光片23R对应的进行红色显示的像素区域、与绿色的彩色滤光片23G对应的进行绿色显示的像素区域、与蓝色的彩色滤光片23B对应的进行蓝色显示的像素区域，以黑矩阵24区分而以条纹状配置。在这里，如果将使由各向异性光散射层33得到的散射光的强度成为最大的上述特定方位，设定为与各像素区域(各彩色滤光片)的条纹延伸的Y方向正交的X方向，则利用各向异性光散射层33，入射光沿X方向较强地散射，沿Y方向较弱地散射。由于在X方向上，红色的彩色滤光片23R、绿色的彩色滤光片23G、及蓝色的彩色滤光片23B按顺序排列，不同的3色彩色滤光片交互地排列，因此即使X方向上的散射光的强度高，在显示装置1的显示时也不易察觉到图像的模糊，并且，在显示装置1的非显示时外观容易看起来为白色。另一方面，在Y方向上，红色的彩色滤光片23R、绿色的彩色滤光片23G、及蓝色的彩色滤光片23B分别独立地排列，相同颜色的彩色滤光片连续地排列，但由于Y方向上的散射光的强度低，因此在显示装置1的显示时不易察觉到图像的模糊。
从抑制显示装置1的显示时的图像的模糊的观点来看，优选使液晶显示模块的配光特性为窄指向性，具体地说，在定义沿液晶显示模块(液晶显示面板20)的显示面的法线方向延伸的中心轴时，优选使半值角为±15°以下。
在实施方式1中，直线偏振光反射板(直线偏振光反射板31a、31b)相对于开关设备30中的开关用液晶单元32，配置于与各向异性光散射层33的相反一侧及各向异性光散射层33侧这两侧，但也可以仅配置于任意一侧。
在实施方式1中，在开关设备30中的开关用液晶单元32的两侧各配置1个直线偏振光反射板(直线偏振光反射板31a、31b)，但为了提高反射率，也可以在开关用液晶单元32的至少一侧，将多个直线偏振光反射板的层叠体以与各自的直线偏振光反射板的反射轴错位的状态配置。例如，也可以在开关用液晶单元32的至少一侧，配置彼此的反射轴所成的角度为0～40°的2个直线偏振光反射板的层叠体。在代替直线偏振光反射板31a而配置2个直线偏振光反射板的层叠体的情况下，优选2个直线偏振光反射板各自的反射轴与直线偏振光反射板31a的反射轴呈0～20°的角度。在代替直线偏振光反射板31b而配置2个直线偏振光反射板的层叠体的情况下，优选2个直线偏振光反射板各自的反射轴与直线偏振光反射板31b的反射轴呈0～20°的角度。
[实施方式2]
图9是表示实施方式2的开关设备及显示装置的剖面示意图。实施方式2除了开关设备的结构以外，与实施方式1相同，因此对于重复的内容，省略说明。
＜开关设备＞
如图9所示，开关设备30从液晶显示面板20侧按顺序具有λ/4相位差板34、圆偏振光反射板35a、开关用液晶单元32、圆偏振光反射板35b、以及各向异性光散射层33。
λ/4相位差板34是针对波长λ的入射光赋予1/4波长(λ/4)的面内相位差的相位差板。
作为λ/4相位差板34的材料，例如，可以举出光聚合性液晶材料等。作为光聚合性液晶材料的构造，例如，可以举出在液晶分子的骨架的末端具有丙烯酸酯基、异丁烯酸基等光聚合性基的构造。
λ/4相位差板34例如可以由下述的方法形成。首先，将光聚合性液晶材料溶于丙二醇甲醚醋酸酯等有机溶剂中。然后，将获得的溶液涂布于基材(例如，聚对苯二甲酸乙二酯薄膜)的表面上，形成溶液的涂膜。然后，通过针对该溶液的涂膜，按顺序进行预烧制、光照射(例如紫外线照射)、及主烧制，从而形成λ/4相位差板34。
作为λ/4相位差板34，除了上述以外，也可以使用延伸处理后的高分子薄膜。作为高分子薄膜的材料，例如可以举出环烯烃多聚物、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚乙烯醇、降冰片烯、三醋酸纤维素、二苯乙烯纤维素等。
圆偏振光反射板35a、35b，具有将入射光之中的右圆偏振光成分及左圆偏振光成分之中的一个反射，使右圆偏振光成分及左圆偏振光成分之中的另一个透过的功能。
圆偏振光反射板35a、35b优选由胆甾液晶构成。胆甾液晶具有螺旋构造，可以通过在向列液晶中添加手性剂而形成。在这里，作为手性剂，使用光反应性的，如果与光聚合开始剂同时地使其发生光反应，则可以形成具有任意的螺旋间距(螺旋周期)的胆甾液晶。根据胆甾液晶，波长与螺旋间距相同、旋转方向与螺旋的扭转方向相同的圆偏振光被选择性地反射。
下面，针对显示装置1的动作原理，以下进行说明。此外，以下，例示开关用液晶单元32是VA模式的液晶单元，圆偏振光反射板35a、35b由胆甾液晶构成的情况。
＜非显示时＞
图10是用于对实施方式2的显示装置的非显示时的动作原理进行说明的剖面示意图。在图10中，为了方便起见，将液晶显示面板20、λ/4相位差板34、圆偏振光反射板35a、开关用液晶单元32、圆偏振光反射板35b、各向异性光散射层33分离而图示。
在显示装置1的非显示时，液晶显示模块(液晶显示面板20)设定为非显示模式。另一方面，如图10所示，向显示装置1的各向异性光散射层33侧入射的外界光40(无偏振光)，由各向异性光散射层33向圆偏振光反射板35b侧散射。
然后，由各向异性光散射层33向圆偏振光反射板35b侧散射的外界光40之中，圆偏振光42a(右圆偏振光及左圆偏振光之中的一个)透过圆偏振光反射板35b，圆偏振光42b(右圆偏振光及左圆偏振光之中的另一个)由圆偏振光反射板35b向各向异性光散射层33侧反射。在这里，在圆偏振光反射板35b中，胆甾液晶的螺旋的扭转方向设定为与圆偏振光42a的旋转方向不同，另一方面，设定为与圆偏振光42b的旋转方向相同。
然后，透过了圆偏振光反射板35b的圆偏振光42a，透过了设定为非开关模式(无电压施加状态)的开关用液晶单元32之后，由圆偏振光反射板35a向开关用液晶单元32侧反射。在这里，在圆偏振光反射板35a中，胆甾液晶的螺旋的扭转方向设定为与圆偏振光42a的旋转方向相同，另一方面，设定为与圆偏振光42b的旋转方向不同。并且，由圆偏振光反射板35a向开关用液晶单元32侧反射的圆偏振光42a，按顺序透过开关用液晶单元32及圆偏振光反射板35b之后，由各向异性光散射层33散射，其结果，从显示装置1射出。
另一方面，由圆偏振光反射板35b向各向异性光散射层33侧反射的圆偏振光42b，由各向异性光散射层33散射，其结果，从显示装置1射出。
通过以上所述，在显示装置1的非显示时，看到显示装置1的反射光(散射光)，显示装置1的外观看起来为白色。另外，由于在外界光40之中，圆偏振光42b由圆偏振光反射板35b反射，未由圆偏振光反射板35b反射的圆偏振光42a由圆偏振光反射板35a反射，因此实现反射率高的状态。由此，在显示装置1的非显示时，实现反射率高的白色的外观。
＜显示时＞
图11、12是用于对实施方式2的显示装置的显示时的动作原理进行说明的剖面示意图。在图11、12中，为了方便起见，将液晶显示面板20、λ/4相位差板34、圆偏振光反射板35a、开关用液晶单元32、圆偏振光反射板35b、各向异性光散射层33分离而图示。
在显示装置1的显示时，液晶显示模块(液晶显示面板20)被设定为显示模式。具体地说，如图11所示，从背光源10射出的光作为直线偏振光41b(显示光：由液晶显示模块(液晶显示面板20)得到的图像)，向液晶显示面板20的λ/4相位差板34侧射出。直线偏振光41b是在与吸收型偏光板21b的透过轴平行的方向上振动的直线偏振光。
然后，从液晶显示面板20射出的直线偏振光41b，通过透过λ/4相位差板34变换为圆偏振光42b。圆偏振光42b也可以是右圆偏振光及左圆偏振光之中的任一个，但通过吸收型偏光板21b的透过轴与λ/4相位差板34的面内迟相轴之间的配置关系(两者所成的角度：大致45°)而适当设定。
然后，透过了λ/4相位差板34的圆偏振光42b，在透过了圆偏振光反射板35a之后，在透过设定为开关模式(电压施加状态)的开关用液晶单元32时，其振动方向旋转180°(赋予1/2波长(λ/2)的面内相位差)，其结果，变换为圆偏振光42a。并且，透过了开关用液晶单元32的圆偏振光42a，在透过了圆偏振光反射板35b后，由各向异性光散射层33散射，其结果，从显示装置1射出。
通过以上所述，在显示装置1的显示时，看到由液晶显示模块(液晶显示面板20)得到的图像。此时，利用各向异性光散射层33的作用效果，抑制图像的模糊。
在显示装置1的显示时，直线偏振光41b从液晶显示面板20射出，另一方面，如图12所示，外界光40(无偏振光)向各向异性光散射层33侧入射。外界光40由各向异性光散射层33向圆偏振光反射板35b侧散射。
然后，由各向异性光散射层33向圆偏振光反射板35b侧散射的外界光40之中，圆偏振光42a透过圆偏振光反射板35b，圆偏振光42b由圆偏振光反射板35b向各向异性光散射层33侧反射。
然后，透过了圆偏振光反射板35b的圆偏振光42a，透过设定为开关模式(电压施加状态)的开关用液晶单元32时，其振动方向旋转180°(赋予1/2波长(λ/2)的面内相位差)，其结果，变换为圆偏振光42b。并且，透过了开关用液晶单元32的圆偏振光42b，在透过圆偏振光反射板35a后，通过透过λ/4相位差板34从而变换为直线偏振光41b。其后，透过了λ/4相位差板34的直线偏振光41b，由液晶显示面板20及背光源10适当吸收。
另一方面，由圆偏振光反射板35b向各向异性光散射层33侧反射的圆偏振光42b，由各向异性光散射层33散射，其结果，从显示装置1射出。
如上所述，在显示装置1的显示时，外界光40的一部分的成分(圆偏振光42b)由圆偏振光反射板35b反射，但由圆偏振光反射板35a的反射几乎不存在，因此可以将由外界光40对显示品质的影响抑制为最小限度。
在实施方式1、2中，例示了液晶显示模块(液晶显示面板20)射出的显示光是直线偏振光(直线偏振光41b)的情况，但作为显示光，除了直线偏振光以外，也可以是圆偏振光、椭圆偏振光等。显示光可以是这种偏振光状态，也可以是随机地包含各种偏振光状态的状态、即所谓无偏振光状态。
在实施方式1、2中，例示了相对于开关设备30，组合具有背光源10及液晶显示面板20的液晶显示模块的情况，但也可以组合有机电致发光显示面板、LED显示面板等自发光型显示面板。另外，开关设备30并不是以与液晶显示模块等显示模块组合使用为前提，例如，也可以与黑色薄膜(遮光板)组合而使用。在该情况下，通过将开关用液晶单元32切换为开关模式和非开关模式，从而可以设为黑色薄膜本来的黑色的外观、或反射率高的白色的外观。
[评价1]
对于在实施方式1的显示装置(图1)中使各向异性光散射层的雾度变化时的非显示时的外观进行感官评价。将结果示于表1。另外，判定基准如下所述。
○：看起来与家电产品的框体等为同等水平的白色。
△：看起来泛白。
×：未看出白色。
此外，在本评价时，由各向异性光散射层引起的散射光的强度为最大的方位上的亮度的半值全角，是散射光的强度为最小的方位上的亮度的半值全角的1.2倍。
[表1]
Figure BDA0002128920160000211
如表1所示，显示装置的非显示时的外观容易看起来为白色的是各向异性光散射层的雾度为50％以上，优选90％以上的情况。
[评价2]
对于在实施方式1的显示装置(图1)中，在使相对于由各向异性光散射层引起的散射光的强度为最小的方位上的亮度的半值全角的、散射光的强度为最大的方位上的亮度的半值全角的比率(以下简称为“亮度的半值全角的比率”)，即，“散射光的强度为最大的方位上的亮度的半值全角”/“散射光的强度为最小的方位上的亮度的半值全角”变化时的、(1)非显示时的外观看起来为白色区域的面积(以下简称为“非显示时的白色区域的面积”)、和(2)显示时的图像的模糊进行感官评价。将结果示于表2。另外，判定基准如下所述。
(1)非显示时的白色区域的面积
○：与亮度的半值全角的比率为1.0的情况相同。
△：与上述“○”的情况相比缩小。
×：与上述“△”的情况相比缩小。
(2)显示时的图像的模糊
○：无法觉察。
△：可以稍微觉察。
×：可以充分觉察。
此外，本评价时，各向异性光散射层的雾度为90％。
[表2]
Figure BDA0002128920160000221
Figure BDA0002128920160000231
如表2所示，显示装置的非显示时的外观容易看起来为白色、显示时难以觉察到图像的模糊的是各向异性光散射层的亮度的半值全角的比率比1.0大、比10小、优选1.2～8.0的情况。
根据评价1、2的结果可知，通过使用雾度为50％以上，并且亮度的半值全角的比率比1.0大、比10小的各向异性光散射层，从而在显示装置的非显示时外观容易看起来为白色，在显示时难以觉察到图像的模糊。
附图标记说明
1：显示装置
10：背光源
20：液晶显示面板
21a、21b：吸收型偏光板
22：液晶单元
23R：红色的彩色滤光片
23G：绿色的彩色滤光片
23B：蓝色的彩色滤光片
24：黑矩阵
30：开关设备
31a、31b：直线偏振光反射板
32：开关用液晶单元
33：各向异性光散射层
33a：双凸透镜
33b：各向同性光散射层
33c：微透镜
34：λ/4相位差板
35a、35b：圆偏振光反射板
40：外界光
41a、41b：直线偏振光
42a、42b：圆偏振光
A：微透镜的短轴的长度
B：微透镜的长轴的长度

Claims (15)

1.一种开关设备，其特征在于，具有：
开关用液晶单元，其可以切换为对入射的偏振光的振动方向进行变换的开关模式、和不对入射的偏振光的振动方向进行变换的非开关模式；
各向异性光散射层，其使入射光偏向特定方位而散射；以及
偏振光反射层，其相对于所述开关用液晶单元，配置于与所述各向异性光散射层的相反一侧、及所述各向异性光散射层侧中的至少一侧，
所述各向异性光散射层，雾度为50％以上，并且，散射光的强度为最大的所述特定方位上的亮度的半值全角，比散射光的强度为最小的方位上的亮度的半值全角大，且小于它的10倍。
2.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，
所述偏振光反射层包含相对于所述开关用液晶单元，配置在与所述各向异性光散射层的相反一侧的第一偏振光反射层、和配置在所述各向异性光散射层侧的第二偏振光反射层。
3.根据权利要求2所述的开关设备，其特征在于，
所述第一偏振光反射层及所述第二偏振光反射层分别包含至少1个直线偏振光反射板。
4.根据权利要求3所述的开关设备，其特征在于，
所述第一偏振光反射层及所述第二偏振光反射层中的至少一个，包含彼此的反射轴所成的角度为0～40°的2个直线偏振光反射板的层叠体。
5.根据权利要求2所述的开关设备，其特征在于，
所述第一偏振光反射层及所述第二偏振光反射层分别包含圆偏振光反射板。
6.根据权利要求5所述的开关设备，其特征在于，
所述圆偏振光反射板由胆甾液晶构成。
7.根据权利要求5所述的开关设备，其特征在于，
在所述第一偏振光反射层的与所述开关用液晶单元相反一侧，配置有λ/4相位差板。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的开关设备，其特征在于，
所述各向异性光散射层由双凸透镜及各向同性光散射层构成。
9.根据权利要求1至7中的任意一项所述的开关设备，其特征在于，
所述各向异性光散射层由各向异性微透镜阵列构成。
10.根据权利要求1至7中的任意一项所述的开关设备，其特征在于，
所述各向异性光散射层由针状填料构成。
11.一种显示装置，其特征在于，
具有显示模块、以及权利要求1至10中的任意一项所述的开关设备。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，
所述显示模块是朝向所述开关设备侧按顺序具有背光源及液晶显示面板的液晶显示模块。
13.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，
所述显示模块是有机电致发光显示面板。
14.根据权利要求11至13中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，
在所述显示模块的显示区域，进行彼此不同颜色的显示的多个像素区域以条纹状配置，
由所述各向异性光散射层引起的散射光的强度为最大的所述特定方位，与所述多个像素区域的条纹延伸的方位正交。
15.根据权利要求11至13中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，
所述显示模块，在定义沿显示面的法线方向延伸的中心轴时，具有半值角为±15°以下的配光特性。
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