TWI330737B - Viewing angle control element and image display based on same - Google Patents

Description

裝置係包含相向之一對透明電極基板，以矩陣狀設置像素 電極 > -» ’且設置選擇施加電壓至液晶之像素電極之開關機構 之薄膜電晶體等之主動元件。 又’在一對透明電極基板之間隙形成液晶層。作為液晶 疋向模式’向來使用扭轉向列（Twisted Nematic ;以下稱TN) % 超扭轉向列（Super Twisted Nematic ;以下稱STN)模 式。另外，在最近具有非常寬之視角特性之液晶顯示裝置 tb 办 半使用垂直定向之定向模式（Vertical Alignment ;以 下稱VA)或1PS (In Plane Switching ;面内切換，以下稱ips)。 而，在如上所述之液晶顯示裝置，尤其是在視角非常寬 之VA模式或ips模式之液晶顯示裝置中，如圖u所示，由於 '角範圍非$寬，連位於液晶顯示面之正面之主觀察者A 以外之第三者B亦可辨識圖像，故適合於複數之人觀察。 但，對主觀察者A而言，即使在不希望讓第三者B知悉圖 像資訊之情形下，也由於液晶顯示裝置之視角較寬，而會 發生對第二者B浪漏主觀察者A之資訊之問題。因此，為了 僅對主觀察者A提供其所希望之資訊，防止對第三者b之資 訊茂漏’有必要刻意縮小視角範圍。 如上所述可供複數之人觀察用之寬視角時與以保護個人 隱私為目的之視肖㈣之窄視角模式有必要提供給液晶顯 不裝置之使用者依照需要分開使用，同時要求可利用同— 顯示器切換寬視角模式與窄視角模式。 有鑑於如上述之問題點’在日本國公開特許公報「特開 平9-H)59()7號公報（公開日而年4月22日）」曾揭示可在= 99338.doc 1330737 一液晶顯示裝置切換寬視角模式與窄視角模式之視角控制 型液晶顯示裝置。 以下’簡單地說明有關此文獻所載之技術。

此視角控制型液晶顯示裝置之模式圖如圖12、圖丨3所 示。在同圖中’配置有顯示觀察者希望之圖像資訊之影像 顯示裝置13°影像顯示裝置13係由配置成矩陣狀之複數之 像素所構成’各像素可獨自調變控制來自配置於影像顯示 裝置13之背面之背光源單元丨丨之光。 在影像顯示裝置13與背光源單元丨丨之間隙，配置控制視 角用之光學元件90。此光學元件90係由相向之一對透明電 極基板所構成，在其間隙充填高分子分散型液晶，具有可 利用電信號使來自背光源單元丨丨之光分散或透過之性質， 其散射程度係被施加至光學元件9〇之一對透明電極之電壓 所控制。 又’背光源單元Π係呈現可藉控制施加至構成其一部分

之冷陰極管之電壓，以任意設定背光源單元n之亮度之構 成0 首先’利用圖12說明有關低視角模式。此情形，係藉減 少對背光源單元11之電力供應，減弱背光源單元丨丨之亮 度’同時將對光學元件90之驅動電壓控制於特定值，而處 於完全無高分子分散型液晶之分散性之狀態》 在此種情形下，如同圖所示，來自背光源單元U之光可 直接透過光學元件90,而不會因光學元件9〇而改變透過光 之分散性，並以圖中θη之擴散角透過影像顯示裝置13。也 99338.doc 1330737 就是說’視角控制型液晶顯示襄置之窄視角特性呈現大致 等於影像顯示裝置13之窄視角特性之視角。 在視角控制型液晶顯示裝置之前方，欲防止對其他觀察 者之圖像資訊之$露時，由於在該液晶顯示裝置中並無寬 視角特性之要求’故使用作為此窄視角模式時，被認為可 滿足上述要求。 其次，利用圖13說明有關寬視角模式。

寬視角模式之情形，係藉增大對背光源單元i丨之電力供 應量，增強背光源單元11之亮度，同時將對光學元件9〇之 驅動電壓設定於低於前述特定值，以提高高分子分散型液 晶之分散性。 在此種情形下，如同圖所示，利用光學元件9〇之高分子 分散型液晶使來自背光源單元丨丨之光散射，並以圖中 之擴散角透過影像顯示裝置13»也就是說，藉光學元件9〇 使來自背光源單元11之光之擴散性更增強之光可到達影像 顯示裝置13，故視角控制型液晶顯示裝置之視角特性呈現 大於影像顯示裝置13之所具有之視角特性之角度之視角特 性0 在視角控制型液晶顯示裝置之前方，欲提供複數之觀察 者觀察時’作為液晶顯示裝置要求寬視角特性，故可使用 此模式β 如此’作為視角控制用之元件，可藉驅動電壓控制使用 高分子分散型液晶之光學元件90之光分散性，切換窄視角 模式與寬視角模式。 99338.doc ⑧ wu/37 在上述文獻所載之技術中’採用在顯示區域全域形成高 刀子分散型液晶，利用施加電壓調整光散射性，以調整視 野角度之機構。 在窄視角模式之情形，將特定電壓施加至高分子分散型 液晶構成之光學元件時，藉使來自背光源之光不擴散，而 直接將影像顯示元件之視角特性使用作為窄視角模式，故 不可能縮小影像顯示裝置之視角特性。 尤其，以由中型至大型尺寸之筆記型電腦用途及監視器 為首，至行動式機器用途，目前以垂直定向模式及Ips模式 等具有非常寬之視角之液晶模式為主流，故在窄視角模式 對應於影像顯不用之液晶面板之視角特性之上述技術中， 已無法達成窄視角模式。 另外，在寬視角模式中，為擴大視角，利用使用高分子 刀散型液晶之光學元件90之光散射性。因&，為擴大視角 @愈增大光散射性時’ I自背光源單元之光藉光學元件產 生之反射率也愈増大’故透過率會減少顯示用之液晶面 板之亮度會降低’而有晝質降低之問題。 又 般而s，在觀察液晶顯示元件時，一般採用以具 有寬視角特性之圖像作為通常使用畫面，並依狀況使用窄 ^模式之使料境’因此，如上所述，在寬視角模式時， 亮度降低引起畫質降低卻成問題。 【發明内容】 本發明之目的在於可—面實現寬視角與窄視角之兩種視 角’ 一面防止因寬視角時之影像顯示元件之亮度降低引起 99338.doc 1330737 之畫質之降低之視角控制元件及使用其之影像顯示裝置。 為達成上述目的’本發明之視角控制元件係置於光源與 觀察者之間’而可將影像顯示裝置切換於寬視角模式與窄 視角模式者，其特徵在於包含朝向一個像素而具有某透過 度Τ1之第1區域、及可切換於某透過度丁2、與小於丁丨及丁】 之某透過度Τ3之第2區域者。 依據上述之構成，第2區域將透過度設定為Τ2時，對應於

某圖像之光（由某像素出射之光束）可透過第1區域與第2區 域，以施行寬視角顯示。 第2區域將透過度設定為Τ3時，上述光會以相同於第2區 域將透過度設定為Τ2時之亮度透過第1區域，另一方面，以 減少第2區域之程度亮度之狀態透過（亦含完全被阻斷之情 形）》如此一來，位於離開可看到通過第丨區域之光之位置 之位置之觀察者即無法看到該圖像（完全被阻斷之情形），或

即使看得到，也因顯示暗淡而難以判別圖像。利用如此方 式施行窄視角顯示。 即，在窄視角時，以影像顯示元件本來之亮度或接近其 之亮度顯示而非在寬視角時利用擴散等將其寬視角化，在 寬視角時，以影像顯示元件本來之亮度或接近其之亮度顯 不’藉以在窄視角時以抑制透過量將其窄視角化。因此， 在寬視角時，可以影像顯示元件本來之亮度或接近其之亮 度顯示’可防止寬視角時之影像顯示元件之亮度之降低。 是故，可發揮一面實現寬視角與窄視角之兩種視角，一面 防止因寬視角時之影像顯示元件之亮度降低引起之畫質之 99338.doc ⑧ -12· 1330737 降低之效果。 又，本發明之視角控制元件除上述之構成外，其特徵在 於T1與T2互等。 依據上述之構成，T1與T2互等。因此，除上述之構成產 生之效果外，亦可發揮使寬視角時之顯示均勻化之效果。 又，本發明之視角控制元件除上述之構成外，其特徵在 於上述第2區域係利用吸收顯示透過度T3。 依據上述之構成，上述第2區域係利用吸收顯示透過度 因此除上述之構成產生之效果外，亦可發揮可利 簡單之構成實現之效果。 利用 又，本發明之視角控制元件除上述之構成外，其特徵在 於上述第2區域係含有二色性色素之客-主型液晶。 依據上述之構成，上述第2區域係含有二色性色素之客· 主型液晶。因&，除上述之構成產生之效果外，亦可發揮 可利用簡早之構成實現之效果。 又’本發明之視角控制元件除上述之構成外，其特徵在 於上述第2區域係利用散射顯示透過度Τ3β 依據上述之構成’上述第2區域係利用散射顯示透過度 因此除上述之構成產生之效果外，亦可發揮可利用 簡單之構成實現之效果。 又本發明之視角控制元件除上述之構成外，其特徵在 於上述第2區域係高分子分散型液晶。 依據上述之構成，上述第2區域係高分子分散型液晶。因 此，不需要偏光板。是故’除上述之構成產生之效果外， 99338.doc •13- 1330737 亦可發揮可利用簡單之構成實現之效果。 又，本發明之視角控制元件除上述之構成外，其特徵在 於在與一個像素相向之部位存在複數個第丨區域，而由該複 數個上述第1區域分別決定視角，由該複數個第丨區域之每^ 個像素之總面積決定亮度。 依據上述之構成，在與一個像素相向之部位存在複數個 第1區域，而由該複數個上述第丨區域分別決定視角，由該

複數個第1區域之每1個像素之總面積決定亮度。 例如，對一個像素以條帶狀配置複數條第丨區域時，可利 用使該條帶1條帶1條帶地細化，以施行窄視角化。若僅有i 條，則在施行窄視角化時，由於透過面積會變小，無論如 何，畫面都會變暗（亮度變小），但若有複數條，則由於透過 面積申全體決定，故可增加透過面積，防止晝面無奈地變 暗0 從而，疋故，除上述之構成產生之效果外，亦可發揮一 面增大透過度之可能減少之範圍，一面抑制變暗引起之畫 質降低之效果。 又，本發明之視角控制元件除上述之構成外，其特徵在 於上述第1區域係條帶狀。 依據上述之構成，上述第1區域係條帶狀。因此，第工區 域形成時之圖案化較為簡單。是故，除上述之構成產生之 效果外，亦可發揮可簡化製造工序之效果。 又，本發明之視角控制元件除上述之構成外，其特徵在 於將上述第1區域與第2區域排列於與水平線平行之方向。 99338.doc •14- 1330737 依據上述之構成，將上述第1區域與第2區域排列於與水 平線平行之方向。因此，除上述之構成產生之效果外，亦 可發揮在左右方向窄視角化之效果。 又，本發明之視角控制元件除上述之構成外，其特徵在 於將上述第1區域與第2區域排列於與水平線平行之方向及 與水平線垂直之方向。

依據上述之構成，將上述第1區域與第2區域排列於與水 平線平行之方向及與水平線垂直之方向。 例如，第1區域與第2區域係鑲嵌狀。 因此，除上述之構成產生之效果外，亦可發揮在上下左 右方向窄視角化之效果。 又，本發明之影像顯示裝置係包含寬視角模式與窄視角 模式者，其特徵在於利用上述中之一項所記載之視角控制 元件切換寬視角模式與窄視角模式。 依據上述之構成，影像顯示裝置係利用上述之視角控制 元件切換寬視角模式與窄視角模式。因此，在寬視角時， 可以影像顯示元件本來之亮度或接近其之亮度顯示，可防 止寬視角時之影像顯示元件之亮度之降低。是故，可發揮 一面實現寬視角與窄視角之兩種視角，一面防止因寬視角 時之影像顯示元件之亮度降低引起之畫質之降低之效果。 本發明之更進一步之其他目的、特徵及優點可由以下之 記載充分獲得瞭解’且本發明之利益可由參照附圖之不列 說明獲得更明確之瞭解。 【實施方式】 99338.doc 15 1330737 [實施型態1] 在本型態中，係說明有關使用透過型之液晶顯示裝置之 例，但此外亦可使用自發光元件之電漿顯示器及π (electr〇luminescence ;電致發光）顯示器等。又本發明也 可適用於彩色顯示、黑白顯示中之任何一種顯示。 圖1係表示具備本型態之視角控制元件之影像顯示裝置 之概略之剖面圖。本型態之影像顯示裝置1〇具備有具有視

角控制機能之視角控制元件12、設於視角控制元件12之背 面側（與觀察者側相反之側，以下同）之影像顯示元件13、及 配置於比影像顯示元件13更接近於背面側之背光源單元 (光源）11。又，在本型態中，作為影像顯示元件13，係使用 液晶顯示元件，但並無特別限定，可使用任意之影像顯示 元件。 視角控制元件12具備有例如具有透明電極之玻璃等構成 之一對透明電極基板之上側基板21、下側基板22。此等基 | 板係在各相向之面，具有依照需要被施以定向處理之定向 膜（未圖示）。 視角控制元件12係在上側基板21、下側基板22之間隙具 .有可使來自背光源單元11之光透過之柱狀透光性樹脂層形 成之透光區域（第1區域）23、及吸收或散射（以下稱遮光）來 自背光源單元11之光之遮光區域（第2區域）24。 又’柱狀透光性樹脂層之透光區域23兼具作為將上側基 板21、下側基板22之間隙保持於一定之機能》 25係周邊密封材料。 99338.doc 1330737 影像顯示元件13具備有例如具有透明電極之玻璃等構成 之一對透明電極基板之上側基板31、下側基板32，在其前 面及背面之一面分別貼附偏光板4〇·33β而，介著偏光板 40接合視角控制元件12之下側基板22與影像顯示元件13之 上側基板3 1。 在本型態中，視角控制元件12係配置於影像顯示元件^ 之前面。但，將視角控制元件12與影像顯示元件13之前後 配置反轉亦無妨。例如，亦可由觀察者側依照影像顯示元 件13、視角控制元件】2、背光源單元η之順序配置。 作為視角控制元件12與影像顯示元件13之組合例，可 舉： (1) 利用二色性色素之客·主型液晶形成遮光區域24，且使 用需要偏光板之元件例如液晶元件等作為影像顯示元件U 之情形 (2) 利用二色性色素之客·主型液晶形成遮光區域24,且使 用不需要偏光板之自發光元件例如EL元件等作為影像顯示 元件13之情形 (3) 利用高分子分散型液晶形成遮光區域24，且使用需要 偏光板之元件例如液晶元件等作為影像顯示元件〗3之情形 ()利用咼刀子分散型液晶形成遮光區域24，且使用不需 要偏光板之自發光元件例如E L元件等作為影像顯示元件^ 3 之情形 〇 如上述（4)所示，在利用高分子分散型液晶形成視角控制 99338.doc -17- 1330737 元件12之液晶層之遮光區域24之情形，且使用不需要偏光 板之自發光元件作為影像顯示元件1 3之情形，在間隙中無 必要使用偏光板40。 又，在上述（1)或（3)之例中，在視角控制元件12與影像顯 示元件13之間需要偏光板40，但任何一種情形，該等之間 之偏光板均只要一個。

透光區域23具有某透過度τι。遮光區域24具有可依來自 觀察者之指示切換於某透過度T2、與因吸收或散射而小於 T1及T2之某透過度T3之性質。又，T1與T2可以互等。在該 清心了使寬視角時之顯示更均勻。或者，也可在設計時， 適當地使ΤΙ < T2或ΤΙ > T2。ΤΙ、T2可為100%，又T3也可 為〇。由於可利用上述方式切換，故就影像顯示裝置丨〇全體 觀之，可切換成（1)透過度為下丨之處與為丁2之處存在之狀 態、與（2)透過度為71之處與為T3之處存在之狀態。前者為 寬視角模式、通常之狀態。後者為窄視角模式，不希望他 人由斜方向看到影像時，利用如此設定，可以僅使觀察者 本人才能看到清晰之影像。 上述視角控制元件12之透光區域23可使用種種圖案。首 先，作為其一，圖6(a)係由垂直於影像顯示裝置10之顯示晝 面之方向，即觀察者方向所視之圖。即，圖6(a)係對應於影 像顯示裝置10之顯示畫面，圖中，上下左右分別對應於影 =示裝置10之上下左右。圓中，由左開始形成R(紅)、 G(綠）、B(M)之像素之縱列。圖6(b)係沿著水平線切剖影像 顯不裝置10之顯示畫面之剖面。又此關係亦共通應用於 99338.doc 1330737 圖7(a)至圖i〇(b)所示之其他圖案。 在圖6(a)、圖6(b)之例中，對顯示畫面之縱（上下）方向（圖 6(a)中之上下方向）之位置相等之複數之像素（未圖示）共通 之條帶狀之1條透光區域23向縱向行走。而，與各像素相向 之區域分成3部分，中央部為透光區域23,顯示晝面之橫（左 右方向）（圖6(a)中之左右方向）之兩端部為遮光區域24。換 5之，在各像素中，將區域分成3部分，中央部朝向透光區 域23，顯示畫面之橫向之兩端部朝向遮光區域以。 將透光區域23形成條帶狀時，在透光區域23 •遮光區域 24形成時之圖案化較為簡單，相對地可簡化製程。 且由於透光區域23與遮光區域24排列於與水平線平行之 方向，故可在晝面之左右方向施行窄視角化。 圖7⑷、圖7(b)係在圖6⑷、圖6(b)之圖案中將透光區 域23之縫隙寬細化。如此，可利用縫隙之設定，施行任意 之視角控制。

圖8(a)、圖8(b)係在圖7(a)、 此為條帶狀之2條）透光區域23對應於 圖7(b)之圖案中，使複數個（在 一個像素。透光區 域 23找隙寬與圖7⑷、圓7(b)相同。即，在與-個像素相向 之部位存在複數個透光區域23(在此為2條份），而由該複數 個透光區域23刀別決定視角，由該複數個透光區域^之每1 個像素之總面積（在此為2條份之面積）決定亮度。 如此縫隙較細時，可利用增加每1個像素之缝隙數，_ 加由1個像素到達觀察者處之光量，因此，可不必變更視角 而改善亮度 又在本例中，透光區域23雖呈條帶狀，但 99338.doc 1330737 如此利用對-個像切減對應之透光區域23之條數（個數） 以調節亮度之方法’例如亦可適用於鑲嵌狀之情形。 圖9(a)、® 9(b)異於如圖6⑷至圖8⑻之縫隙圖案（條帶 狀）’而係形成點圖案（鑲嵌狀）。 此情形，由於將透光區域23與遮光區域24排列於與水平 線平行之方向及與水平線垂直之方向，故除顯示晝面之左 右方向之控制外，亦可施行上下方向之控制。此係由於圖 9(b)之剖面係在圖9(a)中橫向切剖而成，但向縱向切剖時， 亦可在一個像素中配置透光區域23與遮光區域24之故。 在圖9(a)、圖9(b)之例中，圖案形狀係呈圓形。但形狀不 限於圓形’亦可為四角等形狀。圖1〇⑷、圖l〇(b)係將圖 9(a)、圖9(b)之點圖案變更為四角形。如此，除顯示畫面之 左右方向之控制外，亦可施行上下方向之控制。 其次，一面參照圖2及圖3，說明有關本型態之影像顯示 裝置之顯示原理。又，在本型態中，係說明有關利用含有 一色性色素之客-主型液晶形成於遮光區域24之客·主模式 之情形》 圖2係表示在本型態之影像顯示裝置中使用使二色性色 素分散於液晶層作為遮光區域24之客-主模式之際之窄視 角模式之顯示原理之刳面放大圖。茲一面參照圖2，一面說 明顯示原理。 形成於遮光區域24之液晶層係使p型二色性色素分散於 具有正電介質常數各向異性之向列液晶，呈現與基板平面 方向平行地均勻定向之均句性定向。 99338.doc -20- 1330737 由者光源單元11出射之光首先入射於液晶顯示裝置形成 之影像顯示元件13，利用形成於影像顯示元件13之偏光板 40變成直線偏光而入射於視角控制元件12。入射於視角控 制元件12之柱狀透光性樹脂層形成之透光區域23之光中， 圖中θ η之角度範圍之光不受遮光區域24之影響而照原 樣直接出射〃

另一方面’大於圖中011之角度範圍之光（b)會橫越柱狀 透光性樹脂層3形成之透光區域23而必定地入射於分散有 一色性色素之液晶層形成之遮光區域24。在此，由於遮光 區域24中混合有吸收特定之偏光方向之光之二色性色素， 故大於上述6> η之角度範圍之光，可藉將由影像顯示元件13 出射之光之偏光方向與含二色性色素之向列液晶之定向方 向平行配置’而被二色性色素所吸收。 另外，直接入射於視角控制元件12之遮光區域24之光（c) 不受其入射角度之影響而與上述同樣地完全被遮光區域24 之二色性色素所吸收。 因此，入射於視角控制元件12之直線偏光中，僅入射於 透光區域23之角度0η以内之光（a)會透過前方，其他之光 (b)(c)則不透過。 因此，可利用視角控制元件12將視角控制於視野角度0 η，使入射於視角控制元件12之光之視角特性具有作為窄視 角模式之機能。 圖3係表示本型態之影像顯示裝置之寬視模式之顯示原 理之放大剖面圖。茲一面參照圖3，一面說明顯示原理。 99338.doc •21 · ⑧ 1330737 形成於遮光區域24之液晶層如上所述，係使p型二色性色 素分散於具有正電介質常數各向異性之向列液晶，此在施 加特定電壓時，分子長轴方向會定向於電場方向，故成為 垂直定向狀態。因此’二色性色素之分子長軸方向會對入 射於視角控制元件12之全部光之偏光面垂直，故不會發生 二色性色素之偏光之吸收。

上述特定電壓之施加之接通或斷開之切換可依照作為觀 察者之操作者希望設定於寬視角模式•窄視角模式中之何 方而使設置於影像顯示裝置10之特定開關（未圖示）接通或 斷開之方式施行。又，其構成可適當地利用習知之構成， 故其說明從略。

因此，透光區域23自屬毋庸贅言，就連遮光區域24在施 加電壓時，亦無二色性色素之偏光之吸收現象。其結果， 入射於視角控制元件12之光（a)(b)(c)不受視角控制元件之 影響而照原來之視角特性由視角控制元件出射，而具有作 為視角比窄視角模式更寬之寬視角模式之機能。 因此，本型態之視角控制元件12可藉適當地設定對遮光 區域24之施加電壓，將形成於遮光區域24之液晶層之二色 性色素之狀態切換成對由背光源單元11入射於視角控制元 件12之遮光區域24之光之吸收狀態與透過狀態。而，可藉 其切換，改變由視角控制元件出射之光之擴散狀態，控制 視角特性。 [實施型態2] 其次，一面參照圖4及圖5，一面說明本型態之影像顯示 99338.doc -22· 1330737 裝置之顯示原理。又，在本型態中，係說明有關以高分子 分散型液晶形成遮光區域24之情形》 圖4係表示本型態之影像顯示裝置之窄視角模式之顯示 原理之放大剖面圖。一面參照圖4，一面說明顯示原理。 入射於視角控制元件12之光係以非偏光之擴散光入射於 視角控制元件12。入射於視角控制元件12之柱狀透光性樹 脂層形成之透光區域23之光中’圖中之角度範圍之光（a)

不受形成於遮光區域24之高分子分散型液晶之影響而照原 樣直接出射》 另一方面，圖中0n以上之光（b)在透過透光區域23之際 必定會入射於高分子分散型液晶構成之遮光區域24。在 此，由於高分子分散型液晶對入射光具有光散射性，故大 於上述0 η之角度範圍之光會被高分子分散型液晶所散 射。其結果’由視角控制元件12出射之光之透過率會被限 制。

另外’直接入射於視角控制元件12之遮光區域24之光（c) 不受其入射角度之影響而全部在高分子分散型液晶之遮光 區域24被散射，故由視角控制元件12出射之光之透過率會 受到限制。 因此’入射於視角控制元件丨2之非偏光之散射光中，僅 入射於透光區域23之角度範圍0 η之光（a)會不受高分子分 散型液晶之影響而向前方透過，其他角度範圍之入射光（b) 之透光率會受到限制，成為相對低之透光率。又，當然， 直接入射於高分子分散型液晶構成之遮光區域24之光（^會 99338.doc ⑧ 1330737 全部被散射’故透光率會受到限制，成為相對低之透光率， 其結果’透過視角控制元件12之光以透過透光區域23之角 度範圍θ η之光（a)較具有支配性。 因此’可利用視角控制元件12將視角控制於視野角度0 η’使入射於視角控制元件12之光之視角特性具有作為窄視 角模式之機能。

圖5係表示本型態之影像顯示裝置之窄視模式之顯示原 理之放大剖面圖。茲一面參照圖5，一面說明顯示原理。 形成於遮光區域24之液晶層如上所述，係高分子分散型 液晶構成，在無施加電壓狀態下，對入射光具有散射性， 但在施加特定電壓時，分子轴方向會均勻地定向於電場方 向’故成為垂直定向狀態。因此，高分子分散型液晶之散 射性消失，使入射於液晶層之光直接透過。 因此’透光區域23自屬毋庸贅言，就連遮光區域24在施 加電壓時’亦無高分子分散型之光之散射現象。其結果， 入射於視角控制元件12之光（a)(b)(c)不受視角控制元件12 之影響而照原來之視角特性由視角控制元件12出射，而具 有作為視角比窄視角模式更寬之寬視角模式之機能。 因此’本型態之視角控制元件12可藉適當地設定對視角 控制元件12之遮光區域24之施加電壓，將形成於遮光區域 24之液晶層之高分子分散型液晶之狀態切換成對由背光源 單元11入射於視角控制元件12之遮光區域24之光之散射狀 態與透過狀態。而，可藉其切換，改變由視角控制元件12 出射之光之擴散狀態，控制視角特性。 99338.doc •24- ⑧ 1330737 其次，說明有關使用於本發明之之影像顯示裝置之視角 控制元件I2之製造方法。又，此製造方法在圖2、圖3之構 成與圖4、圖5之構成中共通。首先，在下侧基板22上形成 ITO (銦錫氧化物）等構成之透明電極（未圖示）。又，為便於 說明，以下側基板22為例加以說明，但上侧基板21亦可利 用與下側基板22同樣方式製造。

透明電極也可使用被圖案化之透明電極，但在製程上以 使用未被圖案化之單面（同一面）電極較為理想。又，也可使 用一般可獲得之附有ITO之電極。對成IT〇之下側基板22， 可利用自旋式塗敷法、層壓法等形成例如負光阻型之感光 性丙烯酸系樹脂材料作為柱狀透光性樹脂層。使用光罩施 行曝光後，例如以NaOH水溶液等施行顯影，再施行煅燒處 理，藉以形成具有隔層機能之柱狀透光性樹脂層構成之透 光區域23。由於透光區域23兼具隔層機能，故無需另外形 成隔層，而可簡化製程。 透光區域23形成後，利用印刷法，例如將聚醯胺基酸形 成之定向膜（未圖示）塗敷於下側基板22，加以锻燒。再利用 例如摩擦法施行定向處理而可獲得下側基板22。又必要 時’也可在定向膜與透明電極之間隙形成絕緣膜。 在上側基板21或下側基板22之一方基板，例如利用印刷 法印刷周邊密封材料25，並為除去周邊密封材料25内之溶 劑成分，施行假煅燒。 貼合上側基板21與下側基板22後，由形成周邊密封材料 25之注入口（未圖示）注入液晶材料，封閉注入口時即可形 99338.doc •25· 1330737 成液BB層構成之遮光區域24。又，也可利用計量分配方式 取代浸塗方式注入液晶材料。具體上，也可在一方基板形 成無注入口之周邊密封材料25，將液晶材料滴在周邊密封 圖案之框内後，貼合兩基板21、22而形成液晶層。經以上 製程，可獲得視角控制元件12。

視角控制元件12由於可利用在液晶顯示裝置之製程中一 般使用之光微影技術形成柱狀透光性樹脂層形成之透光區 域23之圖案，故可完全不改變既有之液晶製程而加以製 造。具體上，透光區域23可使用一般之光微影技術以高尺 寸晶度形成微細之柱狀透光性樹脂層圖案。又，在需要施 行柱狀透光性樹脂層之圖案化時，亦無需將透明電極圖案 化’故不會發生透明電極斷線引起之遮光/透過不良。

又，有關柱狀透光性樹脂層之圖案，可任意選擇條帶（縫 隙）圖案、矩陣（點）圖案、具有階梯狀開口之斜圖案等。更 由於可利用光微影法形成，故直線的形狀當然毋庸贅言， 連曲線形狀等任意圖案形狀均可選擇。 [實施例] 為更具體說明本發明之視角控制元件12，說明本發明之 之實施例。本實施例之視角控制元件12係利用下列工序製 造：首先，在具有ΙΤΟ(未圖示）之玻璃構成之基板2上，以 厚膜用負光阻劑（「ASF系列」（商品名）株式會社曰立化成） 之層片轉印於基板上。利用光罩將其曝光成為視角控制元 件12之希望之柱狀透光性樹脂層圖案。此時，在曝光量2〇〇 mJ之條件下曝光紫外線，以30°C之NaOH之2%水溶液顯像 99338.doc • 26 · 一分鐘，施行水洗，以潔淨爐在23(rc施行40分鐘煅燒形 成柱狀透光性樹脂層之膜厚40 4„1寬12 μιη之條狀圖案。 其次，成膜聚醯胺基酸形成之定向膜，以潔淨爐在25〇 °C施行30分鐘煅燒。又，在使用二色性色素之客主模式之 情形，利用摩擦等施以定向處理使其成為均勻定向，在使 用高分子分散型液晶時，不必施行定向處理，即可獲得下 側基板22。並利用與下側基板22同樣方式獲得上側基板21。 使用圖案化成框狀之密封形狀之絲網印刷版，在上側基 板21形成周邊密封材料25 (「XN_21S」（商品名）株式會社三 井化學製）。為除去密封材料内之殘留溶劑，以潔淨爐在1〇〇 °C加熱30分鐘。貼合上下基板2卜22 ’㈣吖施行煅燒⑽ 分鐘。 在貼合之上下基板21、22之間隙注入液晶材料，藉以在 遮光區域24形成液晶層客-主型液晶或高分子分散型液晶。 其次，對如上所述方式形成視角控制元件12、顯示圖像 之影像顯示元件13與背光源單元_成之影像顯示裝置之 視角特性進行評估。又，使用VA模式之主動矩陣型液晶作 為影像顯示元件13。又’在本實施例中，雖使用透過型之 液晶顯示裝置’但亦可使用自發光元件之電㈣示器或此 顯示器等。又，使用自發光元件時，無使用背光源單元^ 之必要。 影像顯示7G件13非自發光型之顯示元件例如液晶顯示 元件時’最好it纟具備有比前述視角控制元件12及前述 影像顯示元件13更遠離觀察者配置之光源。作為光源，可 99338.doc -27· 1330737 W舉將冷陰極管等之燈配置於視角控制元件ι2及影像顯示 元件13之面下方之區域燈方式背光源、及將燈配置於導光 板之端面之端緣燈方式背光源等。

視角控制το件12係配置於影像顯示元件13之觀察者側， 在視角控制70件12與影像顯示元件丨3之間隙配置偏光板。 又如刖所述，視角控制元件12之液晶層由高分子分散型 液晶形成之情形，且使用不需要偏光板之自發光元件例如 ELtc件等作為影像顯示元件13之情形時，在間隙無使用偏 光板之必要《•在影像顯示元件13之背面形成背光源單元 11。也就是說，由背光源單元^出射之光可依照背光源單 几11、影像顯示元件13、視角控制元件12之順序透過。 在此，視角控制元件12之窄視角模式時之視角之設定可 利用形成於透光區域23之柱狀透光性樹脂層之膜厚D與寬 L任意設定。也就是說，以視角0 n=2tan_ 〗（L/D)加以設定。 在本實施例中，柱狀透光性樹脂層之膜厚=4〇 μιη、寬Μ β m ’故設定之視角約33。。 表1係表示使用影像顯示元件13單體之視角特性與視角 控制元件12之情形之寬視角時與窄視角時之視角特性之實 際評估結果。可知：液晶層不管使用客主模式之情形或使 用高分子分散型液晶之情形，寬視角時，顯示與影像顯示 裝置單體之視角特性大致相同之特性，可原原本本地保持 影像顯示元件13具有之寬視角特性。 其次’在窄視角時，在使用二色性色素之客主模式，可 獲得接近於上式所獲得之視角特性之視角特性，可知可利 99338.doc -28· 1330737 用控制元件將影像顯示元件13具有之視角特性窄視角化。 又，使用高分子分散型液晶之情形，與上式所獲得之視 角特性相比，實測值相當寬，但此係高分子分散型液晶對 觀察者側之前方散射成分所致，可利用增大高分子分散型 液晶之液晶層容易地加以調整。 表1

又’作為上述實測之視角之定義，對影像顯示裝置1〇之 基板平面將法線方向設定為正面亮度L(0=〇。）時，將角度 範圍 0 η之亮度L(0 =n。）在 O1L(0 =(r)gL(0 =rr)$L(0 =0 )之角度範圍0 n定義為視角。

如上所述’本發明之視角控制元件係控制影像顯示裝置 具有之視角特性之視角控制元件，而在互相相向配置之一 對透明電極基板之間隙，作為吸收或散射來自背光源單元 之光用之液晶層與透過來自背光源單元之光用之透過窗， 由折射率略各向同性且透光性之柱狀透光性樹脂層之2個 區域所形成，藉以控制影像顯示裝置之視角特性，達成窄 視角化。 即’可獲得將具有非常寬之視角特性之顯示用液晶面板 之視角特性設定為任意之視角之窄視角之視角控制元件及 使用其之視角控制型影像顯示裝置。 又’可在寬視角模式時不發生顯示用液晶面板之亮度等 之畫質降低之情況下’獲得顯示良好畫質且可顯示窄視角 99338.doc -29- 1330737 模式之視角控制型影像顯示裝置。 又’在本發明之視角控制元件中，作為吸收來自背光源 單元之光用之第2區域之液晶層如上所述可形成含有二色 . 性色素之客-主型液晶，可藉有效吸收特定之視角範圍之入 : 射光’以控制影像顯示裝置之視角特性。 又，在本發明之視角控制元件中，作為散射來自背光源 .單元之光用之第2區域之液晶層如上所述可形成高分子分 | 散型液晶，可藉有效吸收特定之視角範圍之入射光，以控 制影像顯示裝置之視角特性。 又，在本發明之視角控制元件之液晶層由於可電性切換 來自背光源單元之光之吸收或散射狀態與透過狀態，故可 電性切換並顯示寬視角模式與窄視角模式。 又，形成在本發明之視角控制元件具有之一對透明電極 基板間之柱狀透光性樹脂層可直接利用通常之液晶顯示裝 置之製程中常用之光微影技術形成。因此，無必要引進任 | 何新製程，可利用非常簡便之製程製造。 又，依據本發明之視角控制元件，由於並無將透明電極 基板之透明電極圖案化之必要性，故在形成微細之阻檔圖 案時，也不會引起斷線不良等問題，因此，可提高製造良 率。 又，本發明之視角控制元件係在控制影像顯示裝置具有 之視角特性之視角控制元件中，視角控制元件係構成在互 相相向配置之一對透明電極基板之間挖：，作為吸收或散射 對視角控制7C件之入射光用之液晶層與透過對視角控制元 99338.doc 1330737 件之入射光用之透過窗，由折射率略各向同性且透光性之 柱狀透光性樹脂層之2個區域所形成。

依據上述之構成’上述視角控制元件可利用形成於視角 控制元件之液晶層吸收或散射入射於視角控制元件之光， 藉以相對地降低通過液晶層之光之透過率。又，透光性之 柱狀透光性樹脂層形成之透過窗可使入射於視角控制元件 之光中與柱狀樹脂層之高度方向（對一對透明電極基板之 法線方向）大致平行之光透過柱狀透光性樹脂層，相對地， 由於在橫越柱狀樹脂層之方向入射之擴散性之光也會入射 於液晶層’故會被液晶層吸收或散射，並以在接近於柱狀 樹脂層之尚度方向入射之平行光較具有支配性，故可使入 射於視角控制元件之光之視角特性變化至窄視角側。 又本發明之視角控制元件也可在上述構成中，將吸收 入射於前述視角控制元件之光用之液晶層構成含有二色性 色素之客-主型液晶。 依據上述之構成’本發明之視角控制元件可在液晶中混 合二色性色素，可吸收在平行於二色性色素之分子長軸方 向之方向具有偏光面之偏光’故可使入射於視角控制元件 之光之視角特性變化至窄視角側。 又’本發明之視角控制元件也可在上述構成中，將散射 入射於前述視角控制元件之光用之液晶層構成高分子分散 塑液晶。 依據上述之構成’本發明之視角控制元件由於利用液晶 層與高分子分散型液晶形成，藉液晶層散射由視角控制元 99338.doc -31- 1330737 件入射之光，故可對透過柱狀樹脂層之光之透過率，相對 地降低透過液晶層之光之透過率，故可使入射於視角控制 元件之光之視角特性變化至窄視角側。 又’在本發明之視角控制元件係也可在上述構成中，將 刖述視角控制元件之液晶層構成可電性切換入射於前述視 角控制元件之光之吸收或散射狀態與透過狀態。 依據上述之構成’本發明之視角控制元件之液晶層係以 含有二色性色素之液晶層形成’可藉電信號使液晶層之定 向方向變化，使二色性色素之定向方向也隨此被切換，故 可切換二色性色素產生之偏光之吸收與透過，而可電性切 換透過角控制元件之光之擴散狀態，控制視角。 又，本發明之視角控制元件之液晶層可利用高分子分散 型液晶形成，可藉電信號使液晶層之散射狀態變化，故可 電性切換透過角控制元件之光之擴散狀態，控制視角。 又，本發明之影像顯示裝置也可由背光源單元、顯示圖 像^像顯示it件及前述視角控制元件所構成，且構成利 用前述視角控制元件控制前述影像顯*元件之視角。 依據上述之構成’在來自背光源單元之光透過視角控制 元件之際可藉對視角控制元件施加或無施加適當之電壓 方式’電性控制入射於視角控制元件之光之視角特性，而 電性切換透過角控制元件之視角特性。 本發明除薄型化·輕量化·低耗電化以外，藉著高精細 化技術之進步，也可經由辨識性非常優異之顯示裝置適用 於手機之類之用途。 99338.doc ⑧ •32· 1330737 又’本發明在實施方式之項中所述之具體的實施態樣或 實施例畢竟係在於敘述本發明之技術内容，本發明並不應 僅限定於該種具體例而作狹義之解釋，在不脫離本發明之 精神與下述請求項中所載之範圍内，可作種種變更而予以 實施。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之影像顯示裝置之-構成例之剖面圖。 圖2係表示本發明之視角控制元件之窄視角時之顯示原 理之剖面圖。 ' 圖3係表示本發明之視角控制元件之寬視角時之顯示原 理之剖面圖。 圖4係表示本發明之視角控制元件之窄視角時之顯示原 理之剖面圖。 圖5係表不本發明之視角控制元件之寬視角時之顯示原 理之剖面圖。 圖6(a)及圖6(b)係表示本發明之視角控制元件之第丨區域 與第2區域之圖案之例，圖6(a)係平面圖，圖6(b)係剖面圖。 圖7(a)及圖7(b)係表示本發明之視角控制元件之第〖區域 與第2區域之圖案之例，圖7⑷係平面圖，圖7(b)係剖面圖。 圖8(a)及圖8(b)係表示本發明之視角控制元件之第丨區域 與第2區域之圖案之例，圖8(a)係平面圖，圖8(b)係剖面圖。 圖9(a)及圖9(b)係表示本發明之視角控制元件之第丨區域 與第2區域之圖案之例，圖9(幻係平面圖，圖9(b)係剖面圖。 圖10(a)及圖l〇(b)係表示本發明之視角控制元件之第【區 99338.doc •33- 1330737 域與第2區域之圖案之例，圖1〇(a)係平面圖，圖1〇(b)係剖 面圖。 圖11係表示之視角·控制元件之視角特性之圖。 圖12係表示之視角控制元件之窄視角時之情況之圖。 圖13係表示之視角控制元件之寬視角時之情況之圖。 【主要元件符號說明】

10 影像顯示裝置 11 背光源單元 12 視角控制元件 13 影像顯示元件 21 上側基板 22 下側基板 23 透光區域 24 遮光區域 25 周邊密封材料 31 上侧基板 32 下側基板 33 偏光板 40 偏光板 99338.doc -34* ⑧

Claims (1)

1330737

第〇941〇3767號專利申請案 又;' 中文申晴專利範圍替換本(99年6月），广 十、申請專利範圍： 一種視角控制元件，其係置於光源與觀察者之間而將 影像顯示裝置切換於寬視角模式與窄視角模式者，其特 徵在於包含： 朝向一個像素而 具有某透過度T1之第1區域；及 可切換於某透過度T2、與小於Τ1&Τ2之某透過度丁3之 第2區域者；

上述第1區域係為包含透光性樹脂層之透光區域； 上述第二區域係由液晶所成； 上述第一及第二區域係於共同的面上相互鄰接； 更包含面對光源之第一基板（21)及第二基板（22); 上述第一及第二區域係配置成由將上述兩基板彼此予 以連結的界面所區分； 上述第一及第二區域係由不同的材料所成。 2.如請求項1之視角控制元件，其中^與^^互等者。 3 ·如請求項1之視角控制元件，其中上述第2區域係利用吸 收顯示透過度Τ3者。 4·如請求項3之視角控制元件，其中上述第2區域係含有二 色性色素之客-主型液晶者。 5-如請求項1之視角控制元件，其中上述第2區域係利用散 射顯示透過度Τ3者。 6.如請求項5之視角控制元件，其中上述第2區域係高分子 分散型液晶者。 99338-990625.doc 1330737 7·如請求項1之視角控制元件，复中在I ^ /、τ在與一個像素相向之部 位存在複數個第丨區域， 叩由。玄複數個上述第1區域分別 決疋視角，由該複數個上诚笛1皮q 徊上述第1區域之對每丨個像素之總 面積決定亮度者。 8·如請求項1之視角控制元件，JL中Ηα / /、甲上迹第1區域係條帶狀 者。 9. 如請求項1之視角控制元件，1中將卜什埜,广u 松 上述第1區域與第2區 域排列於與水平線平行之方向者。

10. 如请求項9之視角控制元件，其中將上述第】區域與第2區 域排列於與水平線平行之方向及與水平線垂直之方向 者0 11. 如明求項1之視角控制元件，其中未被圖案化之單面電極 係於上述兩基板上面對上述第一及第二區域而設置，並 被¥作為對上述第二區域施加電壓用之電極。 12. 如請求項1之視角控制元件，其中上述第】區域係具有作 為使上述兩基板間之距離保持為一定之間隔件之功能。 13. —種影像顯示裝置，其係包含寬視角模式與窄視角模式 _ 者’其特徵在於： 利用如請求項1至12中任一項之視角控制元件切換寬視 角模式與窄視角模式者。 · 99338-990625.doc