JP2006146139A - 視角調節可能な液晶ディスプレイおよびその調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の視角モードを提供できる液晶ディスプレイとそれを調節する方法とを提供する。
【解決手段】ディスプレイパネルと、バックライトユニットと、サイドライトユニットとを含む視角調節可能な液晶ディスプレイ。バックライトユニットはサイドライトユニットの下に配置されており、サイドライトユニットはディスプレイパネルの下に配置されている。サイドライトユニットは第１サイドライト光源とライトガイドプレートとを含む。第１サイドライト光源は、ライトガイドプレートの一端に配置されている。ディスプレイ方法は、狭視角モード信号に応答してディスプレイパネルに直接光を提供することと、広視角モード信号に応答してディスプレイパネルに散乱光を提供することとを含む。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、概して、視角調節可能な液晶ディスプレイおよびその調節方法に関し、さらに詳細には、使用者が電気信号スイッチを切り替えることにより必要な視角モードを提供できる視角調節可能な液晶ディスプレイおよびその調節方法に関する。

本出願は、２００４年１１月１９日出願の台湾特許出願第９３，１３５，７６６号に基づき、同出願の内容は引用により本出願に組み込まれる。
テクノロジーの発達により、消費者が、携帯電話やノートパソコンのような液晶ディスプレイを備えた携帯装置を公衆のいる場所で使用する機会が増えてきた。携帯装置を公衆のいる場所で使用する場合、秘密を保つために、携帯装置が視角調節可能なディスプレイを有していることが消費者にとってしばしば必要となる。下記特許文献１に開示されているように、視角が傾いている場合に偏向した光学特性を補正することにより、液晶ディスプレイの視角特性を改善することが可能であった。現在、３種類の液晶ディスプレイ視角調節方法がよく知られている。

図１は、液晶ディスプレイ視覚を調節するためのシャッター構造の使用を示す図である。図１を参照して、シャッター構造１１０は、液晶ディスプレイ１００の前に配置されておりかつ平行に並べられたシャッターを有している。シャッター構造１１０の高さｈと隣接する２個のシャッター間の距離ｌとを調節することにより、ディスプレイ１００から出た光Ｌは、ある特定の視角において観察者の目に到達することが制限される。したがって、図１に示したように角θの視角範囲内でのみ光Ｌは吸収材１１０を通過することができ、そのためこれらの視角において観察者はディスプレイ１００上の像を見ることができるが、角θの視角範囲外に出た光Ｌは、吸収材１１０に吸収される。

しかしながら、この視角調節方法は、次のような欠点を有している。シャッター構造１１０は、使用時にはディスプレイの外部に配置されていなければならず、そのことは使用にあたって不便である。光Ｌの一部分がシャッター構造１１０に吸収されるので、ディスプレイの輝度は少なくとも２分の１に低下する。さらに、シャッター構造１１０は、左側視角モードまたは右側視角モードしか提供できないため、使用者の多様な視角モードの要求、たとえば正面からおよび左側から見る使用者のみがディスプレイ上のイメージを見ることができるという要求に応えられない。

図２Ａおよび図２Ｂは、先行技術の液晶ディスプレイ視角調節のための光散乱装置使用を示す概略図である。たとえば光散乱特性を調節できるポリマ分散液晶（ＰＤＬＣ）層のような光散乱装置２１０が、平行なバックライト（Ｌｂ）装置（図示せず）と液晶セル２００との間に配置されている。光散乱装置２１０に加える電圧を調節することにより、狭視角モードと広視角モードとを提供できる。図２Ａに示されるように、狭視角モードにおいては、光散乱装置２１０はパワーオン状態にあって透明に見え、バックライトＬｂは光散乱装置２１０を通過した後、平行に保たれて液晶セル２００に達する。したがって正面から見る観察者だけがディスプレイ上の像を見ることができる。図２Ｂに示されたように、広視角モードにおいては、光散乱装置２１０はパワーオフ状態にあって、バックライトＬｂは散乱して散乱光Ｌｓを形成し、液晶層２００に入るため、どの視角における観察者もディスプレイ上の像を見ることができる。

しかしながら、この視角調節方法は次のような欠点を有する。光拡散装置２１０がパワーオン状態に切り替えられると、バックライトＬｂの一部は光拡散装置２１０を通過するときに反射され、その結果、ディスプレイパネル２００の輝度が低下する。さらに上記の例のようにこの視角調節方法は、狭視角モードを正面から見る観察者に対して提供するだけで他の視角の使用者には提供しないため、視角調節における選択可能性が小さくなる。

図３Ａおよび図３Ｂは、先行技術における付加的アラインメント層を用いた視角調節の概略図である。液晶ディスプレイ上に付加的に配置されたアラインメント層の摩擦（接触）方向を調節することにより、広視角モードおよび狭視角モードが提供できる。図３Ａに示したように、狭視角モードにおいては、正面から見る観察者はディスプレイ上の像３００を見ることができるが、図３Ｂに示したように光と陰とのチェック模様を有する特別の絵３１０が像３００を覆っているため、側方から見る観察者はディスプレイ上の像３００を見分けることができない。そのようにすることで、視角調節目的は達成できる。

しかしながら、上記３つの例に示されたように、現行の視角調整可能な液晶ディスプレイ構造は、視角モードが切り替えられる場合に輝度および明るさのコントラストに偏差が生じるという欠点を有する。また、これらの液晶ディスプレイ構造は、正面から見る使用者以外の他の視角における使用者に狭視角モードを提供できない。したがって、これらのような視角調節方法は満足できるものではない。
米国特許第５，８４４，６４９号明細書

したがって、本発明の目的は、上記の問題を解消できる、視角調節可能な液晶ディスプレイとそれを調節する方法とを提供することである。

本願発明の液晶ディスプレイにおいて、バックライトモジュールと液晶パネルとの間にライトバルブが配置されており、ライトバルブと液晶パネルとの間にサイドライトユニットが配置されている。ディスプレイが広視角モードで作動するとき、バックライトモジュールとサイドライトユニットとがパワーオン状態にされ、一方、狭視角モードで作動するとき、バックライトモジュールおよびサイドライトユニットの一方だけがパワーオン状態にされる。したがって、このディスプレイは、使用者に所望の視角モードを提供できる。

本発明は、ディスプレイパネルと、サイドライトユニットと、バックライトユニットとを含む視角調整可能な液晶ディスプレイを提供することにより、上記の目的を達成する。ディスプレイパネルの下に配置されたサイドライトユニットは、ライトガイドプレートと第1サイドライト光源とを含む。第１サイドライト光源はライトガイドプレートの一端に配置されている。バックライトユニットは、サイドライトユニットの下に配置されている。

本発明は、液晶ディスプレイの視角を調節する方法を提供することにより、上記の目的を達成する。この方法は、狭視角モード信号に応答してディスプレイパネルに直接光を当てることと、広視角モード信号に応答してディスプレイパネルに散乱光を当てることとを含む。
本発明の他の目的、特徴および利点は、下記の好ましいが非限定的な実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。下記の説明は添付図面を参照しておこなう。

下記の説明において、本発明による視角を調節できる液晶ディスプレイの例として2つの実施形態を取り上げる。
第１実施形態
図４Ａを参照すると、本発明の第１実施形態による液晶ディスプレイの概略横断面図が示されている。

液晶ディスプレイ４００は、バックライトモジュール４１０と、ライト（光）バルブ４２０と、サイドライトユニット４３０と、ディスプレイパネル４４０とを含む。バックライトモジュール４１０は、底部照明バックライトモジュールまたは側部照明バックライトモジュールであってもよい。ライトバルブ４２０は、通過光を特定の領域（角度範囲）に閉じ込めてほぼ平行な光を形成するための、光吸収材からなるシャッター構造であってもよい。サイドライトユニット４３０は、透明なライトガイドプレート４３２と、ランプまたは発光ダイオードのようなサイドライト光源４３４とを含む。散乱用ライトガイドプレート４３２は、バックライトモジュール４１０から出たバックライトを通過させることが可能であり、かつサイドライトユニット４３４から出た光をディスプレイパネル４４０へと散乱させるために使用することができる。

図４Ｂを参照すると、本発明の第１実施形態による液晶ディスプレイの視角を調節する方法のフローチャートが示されている。まず、ステップ４５０において、狭視角モード信号に応答して、サイドライト光源４３４のスイッチをオフにし、バックライトモジュール４１０とライトバルブ４２０とを用いて、ほぼ平行なバックライトをディスプレイパネル４４０に提供する。ステップ４６０において、広視角モード信号に応答して、サイドライト光源４３４から出たサイドライトを散乱させるライトガイドプレート４３２を用いて、散乱光をディスプレイパネル４４０に提供する。

図４Ｃを参照すると、図４Ａの狭視角モードにおいて作動されている液晶ディスプレイの概略横断面図が示されている。狭視角モードにおいては、サイドライト光源４３４のスイッチがオフにされ、一方バックライトモジュール４１０のスイッチがオンにされる。バックライトモジュール４１０から出たバックライトＬｂがライトバルブ４２０に入ると、小さい視角領域（角度範囲）内のバックライトＬｂのみがライトバルブ４２０を通過することができ、ほぼ平行なバックライトＬｐを形成する。したがって、正面から見る観察者のみがディスプレイ４００上の情報を見ることができて、両側の観察者は何も見ることができない。

図４Ｄを参照すると、図４Ａの広視角モードにおいて作動されている液晶ディスプレイの概略横断面図が示されている。広視角モードにおいては、バックライトモジュール４１０とサイドライト光源４３４との両方のスイッチがオンにされる。バックライトＬｂがライトバルブ４２０を通過してほぼ平行なバックライトＬｐを形成し、一方、サイドライト光源４３４から出た光はライトガイドプレート４３２により散乱させられ散乱光Ｌｓを形成してディスプレイパネル４４０を介して観察者の目に入る。したがって、正面から見ても側方から見ても、観察者はディスプレイ４００上の情報を見ることができる。

さらに、ディスプレイ４００が狭視角モードで作動される場合、バックライトモジュール４１０のみがパワーオン状態にされるため、ディスプレイ４００の輝度は、広視角モードの場合よりも低くなる。バックライトモジュール４１０の作動電流を増すことにより、狭視角モードにおけるディスプレイ４００の輝度を広狭視角モードにおけるディスプレイ４００の輝度と等しくなるように調節できるので、使用者はこれらの２モード間の明確な輝度差を感じないであろう。
第２実施形態
図５Ａを参照すると、本発明の第２実施形態による液晶ディスプレイの概略横断面図が示されている。

液晶ディスプレイ５００は、バックライトモジュール５１０と、ライト（光）バルブ５２０と、サイドライトユニット５３０と、ディスプレイパネル５４０とを含む。バックライトモジュール５１０は、底部照明バックライトモジュールまたは側部照明バックライトモジュールであってもよい。ライトバルブ５２０は、通過光を特定の領域（角度範囲）に閉じ込めてほぼ平行な光を形成するための、光吸収材からなるシャッター構造であってもよい。サイドライトユニット５３０は、透明な指向性ライトガイドプレート５３２と、第１サイドライト光源５３４と、第２サイドライト光源５３６とを含む。第１サイドライト光源５３４と第２サイドライト光源５３６とは、たとえばランプまたは発光ダイオードであってもよい。バックライトモジュール５１０から出た光は、ライトガイドプレート５３２を通過することができる。さらに、図５Ｂに示されているように、ライトガイドプレート５３２は、第１薄膜５３１と第２薄膜５３３とを含む。第１薄膜５３１と第２薄膜５３３との特別の幾何学的構造を用いることにより、第１サイドライト光源５３４から出た光Ｌ１を、鉛直よりも左にずれた方向にディスプレイパネル５４０に入るように案内することができ、一方、第２サイドライト光源５３６から出た光Ｌ２を、鉛直よりも右にずれた方向にディスプレイパネル５４０に入るように案内することができる。

図５Ｃは、本発明の第２実施形態による液晶ディスプレイの視角を調節する方法のフローチャートである。まず、ステップ５５０において、広視角モード信号に応答して、バックライトモジュール５１０と、ライトバルブ５２０と、第１サイドライト光源５３４と、第２サイドライト光源５３６とをそれぞれ用いて、ほぼ平行なバックライトと、第１サイドライトＬ１と、第２サイドライトＬ２とをディスプレイパネル４４０に供給する。ステップ５６０において、狭視角モード信号に応答して、ほぼ平行なバックライトをディスプレイパネル５４０に供給し、ステップ５７０において、狭視角モード信号に応答して、バックライトモジュール５１０と、ライトバルブ５２０と、第１サイドライト光源５３４または第２サイドライト光源５３６とをそれぞれ用いて、第１サイドライトＬ１または第２サイドライトＬ２をディスプレイパネル５４０に供給する。

図５Ｄを参照すると、図５Ａの広視角モードにおいて作動されている液晶ディスプレイの概略横断面図が示されている。広視角モードにおいては、バックライトモジュール５１０と、第１サイドライト光源５３４と、第２サイドライト光源５３６とがすべてスイッチオンされる。バックライトモジュール５１０から出たバックライトＬｂがライトバルブ５２０を通過してほぼ平行なバックライトＬｐが形成され、このバックライトＬｐはさらに透明なライトガイドプレート５３２を通過してディスプレイパネル５４０に入る。第１サイドライト光源５３４から出た光Ｌ１はライトガイドプレート５３２に案内されて鉛直よりも左にずれた方向にディスプレイパネル５４０に入り、一方、第２サイドライト光源５３６から出た光Ｌ２はライトガイドプレート５３２に案内されて鉛直よりも右にずれた方向にディスプレイパネル５４０に入る。したがって、正面、左側および右側から見る観察者は、同時にディスプレイ５００上の情報を見ることができ、それによって広視角目的を達成することができる。

図５Ｅを参照すると、正面から見る観察者と左側から見る観察者とだけが像を見ることができる狭視角モードにおいて作動されている図５Ａの液晶ディスプレイの概略横断面図が示されている。狭視角モードにおいては、バックライトモジュール５１０と、第１サイドライト光源５３４と、第２サイドライト光源５３６とは、同時にはスイッチオンされない。図５Ｅに示したように、バックライトモジュール５１０と第１サイドライト光源５３４とはスイッチオンされ、一方、第２サイドライト光源５３６はスイッチオフされている。したがって、上記のように、第１サイドライト光源５３４から出た光Ｌ１とライトバルブ５２０を通過したバックライトＬｐとだけがディスプレイパネル５４０を通過できるので、正面から見る観察者と左側から見る観察者とだけがディスプレイ上の像を見ることができ、右側から見る観察者は何も見ることができないと言える。

図５Ｆを参照すると、左側から見る観察者だけが像を見ることができる狭視角モードにおいて作動されている液晶ディスプレイの概略横断面図が示されている。バックライトモジュール５１０と第２サイドライト光源５３６とはスイッチオフされ、一方、第１サイドライト光源５３４はスイッチオンされている。その結果、上記のように、第１サイドライト光源５３４から出た光Ｌ１だけがディスプレイパネル５４０を通過できるので、左側から見る観察者だけがディスプレイ上の像を見ることができ、正面から見る観察者と右側から見る観察者とは何も見ることができない。したがって、使用者が、バックライトモジュール５１０、第１サイドライト光源５３４および第２サイドライト光源５３６のスイッチのオン／オフをそれぞれ切り替えることにより、ディスプレイ５００は所望の視角モードを提供できる。

さらに、ディスプレイ５００が狭視角モードで作動されるとき、バックライトモジュール５１０と、第１サイドライト光源５３４と、第２サイドライト光源５３６とは同時にはスイッチオンされないため、ディスプレイ５００の輝度は広視角モードの場合よりも低くなる。バックライトモジュール５１０、第１サイドライト光源５３４または第２サイドライト光源５３６の作動電流を高めることにより、狭視角モードでのディスプレイ５００の輝度を広視角モードの輝度と同じに調節することができる。したがって、観察者は２モード間のディスプレイ輝度差を明確に感じることがない。

上記のように、本発明においては、ほぼ平行な光を形成するライトバルブを備えたバックライトモジュールを例として取り上げたが、本発明の液晶ディスプレイは、ほぼ平行な光を発する他の種類のバックライト装置も使用することができる。さらに、バックライト装置とサイドライトユニットとの相対的な位置関係は、図４Ａおよび図５Ａに示したようにサイドライトユニットがバックライト装置の上方に配置されている場合に限定されない。サイドライトユニットは、バックライト装置の下方に配置されていてもよい。ほぼ平行な光とサイドライトとを選択的に発することができて所望の狭視角モードおよび広視角モードを提供でき、視角調節目的を達成することができるので、このような位置関係は、本発明技術の範囲から逸脱するものではない。

上記２つの実施形態により開示された本発明の液晶ディスプレイは、次の利点を有する。サイドライトユニットは、バックライトを通過させてディスプレイパネルに入光させることができるだけでなく、サイドライトを案内して種々の視角で観察者に到達させることができる。したがって、広視角モードにおいては、正面から見る観察者と両側から見る観察者とがディスプレイ上の情報を見ることができ、一方、狭視角モードにおいては、正面から見る観察者、左側から見る観察者、または右側から見る観察者がディスプレイ上の情報を見ることができるので、視角調節目的を効果的に達成できる。

例示により、そして２つの好ましい実施形態により本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。逆に本発明は種々の変更ならびに類似の構成および工程を含むことが意図されており、したがって添付の特許請求の範囲は、このような変更ならびに類似の構成および工程を含むように最も広く解釈されるべきである。

液晶ディスプレイの視角を調節するためのシャッター構造の使用を示す概略図である。 液晶ディスプレイの視角を調節するための光散乱装置の使用を示す概略図である。 液晶ディスプレイの視角を調節するための光散乱装置の使用を示す概略図である。 付加的アラインメント層を用いた視角の調節を示す概略図である。 付加的アラインメント層を用いた視角の調節を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による液晶ディスプレイの概略横断面図である。 本発明の第１実施形態による液晶ディスプレイの視角を調節する方法のフローチャートである。 狭視角モードにおいて作動されている図４Ａの液晶ディスプレイの概略横断面図である。 広視角モードにおいて作動されている図４Ａの液晶ディスプレイの概略横断面図である。 本発明の第２実施形態による液晶ディスプレイの概略横断面図である。 図５Ａに示したライトガイドプレートの幾何学的構造の概略図である。 本発明の第２実施形態による液晶ディスプレイの視角調節方法のフローチャートである。 広視角モードにおいて作動されている図５Ａの液晶ディスプレイの概略横断面図である。 正面から見る観察者と左側から見る観察者だけが像を見ることができる、狭視角モードにおいて作動されている図５Ａの液晶ディスプレイの概略横断面図である。 左側から見る観察者だけが像を見ることができる、狭視角モードにおいて作動されている液晶ディスプレイの概略横断面図である。

Claims (13)

1. ディスプレイパネルと、
   ライトガイドプレート、および前記ライトガイドプレートの一端に配置された第１サイドライト光源を含み、前記ディスプレイパネルの下に配置されたサイドライトユニットと、
   前記サイドライトユニットの下に配置されたバックライトユニットとを含む視角調節可能な液晶ディスプレイ。
2. 前記バックライトユニットが、バックライトモジュールと、前記バックライトモジュールと前記サイドライトユニットとの間に配置されたライトバルブとを含む、請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
3. 前記ライトバルブが光吸収材から形成されている、請求項２に記載の液晶ディスプレイ。
4. 前記ライトバルブがシャッター構造を有する、請求項２または３に記載の液晶ディスプレイ。
5. 前記サイドライトユニットが、前記ライトガイドプレートの前記一端とは反対側の他端に配置された第２サイドライト光源をさらに含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の液晶ディスプレイ。
6. 前記ライトガイドプレートが指向性ライトガイドプレートを含む、請求項５に記載の液晶ディスプレイ。
7. ディスプレイパネルと、バックライトユニットと、サイドライトユニットとを有する液晶ディスプレイの視角を調節する方法であって、
   狭視角モード信号に応答して、前記ディスプレイパネルに直接光を提供することと、
   広視角モード信号に応答して、前記ディスプレイパネルに散乱光を提供することとを含む方法。
8. 前記直接光の方向は、前記ディスプレイパネルに対して実質的に垂直でない、請求項７に記載の方法。
9. 前記狭視角モード信号に応答して、実質的な平行光を前記ディスプレイパネルに提供することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記狭視角モード信号に応答して、実質的な平行光を前記ディスプレイパネルに提供することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
11. 前記散乱光を提供することは、実質的な平行光とサイドライトとを提供することを含む、請求項７ないし１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記狭視角モード信号に応答して、前記バックライトユニットに流す電流を増すことにより、前記ディスプレイパネルの輝度を調節することをさらに含む、請求項７ないし１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記狭視角モード信号に応答して、前記サイドライトユニットに流す電流を増すことにより、前記ディスプレイパネルの輝度を調節することをさらに含む、請求項７ないし１２のいずれかに記載の方法。

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