TWI498596B - Display device - Google Patents

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TWI498596B
TWI498596B TW103109147A TW103109147A TWI498596B TW I498596 B TWI498596 B TW I498596B TW 103109147 A TW103109147 A TW 103109147A TW 103109147 A TW103109147 A TW 103109147A TW I498596 B TWI498596 B TW I498596B
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Masaya Adachi
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Description

顯示裝置
本發明係關於一種顯示裝置，尤其係關於一種於像素使用微機電系統之顯示裝置。
於資訊通信終端或電視接收機中廣泛使用薄型顯示裝置。此種顯示裝置中之一種即液晶顯示裝置用於較多之終端。液晶顯示裝置係藉由使封閉於液晶面板之2個基板之間之液晶分子之配向變化，而使自背光源照射至液晶面板之光之透射程度變化，從而顯示圖像之顯示裝置。
另一方面，利用稱為MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微機電系統)之細微加工技術之構造係於各領域中利用，於顯示裝置之領域中亦受到注目。專利文獻1揭示一種顯示裝置，其於各像素引入MEMS之快門機構，使快門機構內之快門移動，而進行通過孔徑而來之來自背光源之光之透射或阻斷來調整亮度，藉此顯示圖像。
專利文獻2揭示有為了實現視角之均一化，而於包含MEMS快門之顯示裝置中，將複數個孔徑呈幾何學上對稱之圖案配置於二維平面上。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-197668號公報
[專利文獻2]日本專利特開2011-209689號公報
MEMS快門之移動距離小於像素尺寸。因此，為了提高MEMS面板之透射率，孔徑(開口)之形狀較理想為形成為與MEMS快門之移動方向平行之方向之長度較短，且與此正交之方向之長度較長之各向異性之形狀。更具體而言，較理想為將孔徑之形狀形成為以與MEMS快門之移動方向平行之方向作為短邊之矩形，且設置複數個。再者，於本說明書中說明孔徑之形狀時，於與MEMS快門之移動方向平行之方向，將長度較短之方向稱為短軸方向，將與此正交之方向稱為長軸方向。於將孔徑之形狀形成為具有此種各向異性之形狀之情形時，於孔徑之短軸方向，產生視角變窄之問題。即，相較於在與孔徑之長軸方向平行之方位自傾斜觀察時之亮度，於與短軸方向平行之方位，自傾斜觀察時之亮度較低，視角較窄。即，於視角產生方位依存性。於專利文獻2中，雖實現視角之均一化，但由於難以不降低孔徑率而於相同像素內配置動作方向不同之快門，且於自傾斜觀察時，亮度不同之像素交替排列，故有讓觀察者感到不適之虞。
本發明係鑒於上述狀況而完成者，其目的在於提供一種顯示裝置，該顯示裝置係藉由MEMS快門進行顯示控制者，且與孔徑之短軸方向平行之方位之視角更寬，藉此，視角之方位依存性更小。
本發明之顯示裝置之特徵在於，其具備：背光源，其出射面狀之光；及顯示面板，其藉由各像素所具備之包含微機電系統之快門(MEMS快門)控制自上述背光源出射之光，藉此顯示圖像；且該顯示裝置具有：第1孔徑層，其於一像素中，具有形成為與MEMS快門之移動方向平行之方向(短軸方向)之長度較短，且與MEMS快門之移動方向正交之方向(長軸方向)之長度較長之各向異性之形狀之至少一個 開口；及第2孔徑層，其於上述一像素中，與上述第1孔徑層之開口對應配置，具備形成為與上述MEMS快門之移動方向平行之方向(短軸方向)之長度較短，且與MEMS快門之移動方向正交之方向(長軸方向)之長度較長之各向異性之形狀之至少一個開口；於上述一像素中，上述MEMS快門配置於上述第1孔徑層與上述第2孔徑層之間，且藉由開關元件電性驅動，藉此控制(切換)通過上述第1孔徑層之光之通過與不通過，上述第1孔徑層與上述第2孔徑層之間，且為具備上述MEMS快門之空間係充滿透明流體，於上述第2孔徑層之開口具備折射率高於上述透明流體且為透明之層之高折射率層，上述高折射率層係上述第2孔徑層之孔徑之中央部之厚度較上述第2孔徑層之開口之端部之厚度薄。
又，於本發明之顯示裝置中，上述第1孔徑層與上述第2孔徑層之開口均係其形狀為矩形，再者，亦可為複數個。
又，於本發明之顯示裝置中，上述高折射率層亦可包含形成於上述第2孔徑層上之包含有機材料之第1高折射率層、及形成於上述第1高折射率層上之包含無機材料之第2高折射率層。
又，於本發明之顯示裝置中，上述高折射率層亦可包含自氧化矽、氧化鈦、氧化鈮及氮化矽選擇之材料。
又，於本發明之顯示裝置中，關於自上述背光源出射之光之強度之上述短軸方向之半值角，亦可小於上述長軸方向之半值角。
又，於本發明之顯示裝置中，上述背光源亦可包含具有沿上述第1及第2孔徑層之開口之上述長軸方向延伸之脊線之稜鏡片。
100‧‧‧MEMS快門顯示裝置
102‧‧‧發光控制電路
104‧‧‧系統控制電路
106‧‧‧顯示控制電路
108‧‧‧面板控制線
150‧‧‧背光源
151‧‧‧光源
152‧‧‧導光板
153‧‧‧反射片
154‧‧‧稜鏡片
155‧‧‧稜鏡脊線
156‧‧‧光取出構造
158‧‧‧擴散片
200‧‧‧MEMS面板
201‧‧‧信號輸入電路
202‧‧‧信號線
203‧‧‧掃描信號線驅動電路
204‧‧‧掃描信號線
206‧‧‧像素
210‧‧‧孔徑板
211‧‧‧透明基板
212‧‧‧第2孔徑層
213‧‧‧孔徑
214‧‧‧高折射率層
215‧‧‧高折射率層
216‧‧‧第1高折射率層
217‧‧‧第2高折射率層
220‧‧‧MEMS快門陣列
221‧‧‧MEMS快門層
222‧‧‧薄膜電晶體層
223‧‧‧反射抑制層
224‧‧‧光反射層
225‧‧‧第1孔徑層
226‧‧‧透明基板
227‧‧‧孔徑
228‧‧‧MEMS快門
229‧‧‧孔徑
234‧‧‧密封
235‧‧‧導電部
350‧‧‧背光源
354‧‧‧稜鏡片
450‧‧‧背光源
452‧‧‧導光板
454‧‧‧稜鏡片
455‧‧‧稜鏡片
456‧‧‧光取出構造
AL‧‧‧長軸方向
AR‧‧‧區域
C1‧‧‧中心軸
C2‧‧‧中心軸
D1‧‧‧間隔
D2‧‧‧間隔
L‧‧‧光
PL‧‧‧方向
Tc‧‧‧厚度
Te‧‧‧厚度
W1‧‧‧長度
W2‧‧‧長度
x‧‧‧方向
y‧‧‧方向
z‧‧‧方向
θ‧‧‧方位角
α‧‧‧出射角度
β‧‧‧行進角度
Φx‧‧‧半值角
Φy‧‧‧半值角
圖1係表示本發明之第1實施形態之顯示裝置之藉由各像素之快門機構進行顯示圖像之控制之MEMS快門顯示裝置之圖。
圖2係表示圖1之MEMS面板之控制構成之圖。
圖3係用以對MEMS快門顯示裝置之快門關閉狀態進行說明之剖面圖。
圖4係用以對MEMS快門顯示裝置之快門打開狀態進行說明之剖面圖。
圖5係擷取表示MEMS面板之一像素之控制來自背光源之光之透射之3個層之立體圖。
圖6係藉由來自顯示面之正面之視野表示MEMS面板之一像素之第1孔徑層及第2孔徑層之各孔徑之配置之概略俯視圖。
圖7係第2孔徑層之孔徑附近之概略剖面圖。
圖8係藉由與圖7相同之視野表示作為圖7之高折射率層之變化例之高折射率層之概略剖面圖。
圖9係概略性地表示MEMS面板與背光源之構成之分解立體圖。
圖10係概略性地表示第1實施形態之背光源之構成之俯視圖。
圖11係表示圖9之導光板之剖面形狀之一例之概略剖面圖。
圖12係表示圖9之背光源之稜鏡片之概略構成之一例之模式剖面圖。
圖13係表示背光源之亮度與視角之關係(亮度之視角特性)之一例之圖表。
圖14表示MEMS面板之概略剖面構造，且係用以說明快門打開時之光之狀態之圖。
圖15表示MEMS面板之概略剖面構造，且係用以說明快門關閉時之光之狀態之圖。
圖16係概略性地表示本發明之第2實施形態之顯示裝置之MEMS快門顯示裝置之MEMS面板與背光源之構成之分解立體圖。
圖17係表示圖16之背光源之稜鏡片之概略構成之模式剖面圖。
圖18係概略性地表示本發明之第3實施形態之顯示裝置之MEMS 快門顯示裝置之MEMS面板與背光源之構成之分解立體圖。
圖19係表示背光源之導光板之剖面構成之一例之概略剖面圖。
圖20係表示圖18之背光源之稜鏡片之概略構成之一例之模式剖面圖。
以下，針對本發明之實施形態，一面參照圖式一面進行說明。再者，於圖式中，對相同或同等之要素標註相同之符號，並省略重複之說明。
[第1實施形態]
圖1係表示本發明之第1實施形態之顯示裝置之藉由各像素之快門機構進行顯示圖像之控制之MEMS快門顯示裝置100之圖。如該圖1所示，MEMS快門顯示裝置100具有：背光源150，其出射面狀之光；MEMS面板200，其藉由MEMS快門228(後述)控制來自背光源150之光之透射；發光控制電路102，其控制構成背光源150之光源之發光動作；顯示控制電路106，其控制MEMS面板200之MEMS快門228之動作；及系統控制電路104，其進行發光控制電路102及顯示控制電路106之統括性之控制。
圖2係表示圖1之MEMS面板200之控制構成之圖。於MEMS面板200之顯示區域以矩陣狀配置有像素206，於像素206沿列方向連接有掃描信號線204，且沿行方向連接有信號線202。於掃描信號線204之一端連接有掃描信號線驅動電路203，於信號線202之一端設置有信號輸入電路201。面板控制線108將信號輸入至信號輸入電路201，信號輸入電路201亦進行掃描信號線驅動電路203之控制。當自面板控制線108對MEMS面板200輸入有圖像資料時，信號輸入電路201一面以特定之時序控制掃描信號線驅動電路203，一面將快門之開閉時序輸入至信號線202。各像素206係以輸入至掃描信號線204之時序，自信號 線202接收開閉之指示。再者，本發明並不限定於該控制構成。
圖3及圖4係用以對MEMS快門顯示裝置100之快門關閉狀態與快門打開狀態進行說明之剖面圖。
如圖3及圖4所示，背光源150包含：光源151，其使用LED(Light Emitting Diode，發光二極體)等；及導光板152，其自側面被入射自光源151出射之光，且向MEMS面板200側出射。MEMS面板200包含：MEMS快門陣列220，其配置於背光源150側；及孔徑板210，其配置形成於顯示裝置之畫面之觀察者側。
MEMS快門陣列220包含：作為絕緣基板之透明基板226；第1孔徑層225，其形成於透明基板226上，具有孔徑(aperture)；開關元件層222，其具備包含薄膜電晶體等之開關元件及與其連接之配線等；及MEMS快門228。
孔徑板210具有：第2孔徑層212，其藉由成膜於作為絕緣基板之透明基板211上之具有孔徑之遮光膜形成；及高折射率層214，其以覆蓋該遮光膜之孔徑之方式形成。此處，MEMS快門陣列220及孔徑板210係以於該等之間填充透明流體221，並藉由密封234密封之方式重疊配置。因此，MEMS快門228於透明流體221內動作。作為透明流體221，可使用矽油等液體、或氮等惰性氣體、或空氣等氣體。於密封234之外側形成有包含導電材料之導電部235，以免於MEMS快門228與第2孔徑層212之間產生電位差。
第1孔徑層225係背光源側之面成為光之反射率較高之光反射層224，其相反側成為光之反射率較低之反射抑制層223。光反射層224只要包含反射率較高之金屬層即可，可使用例如銀(Ag)、鋁(Al)、或該等之合金。亦可根據需要而於透明基板226與光反射層224之間設置包含介電質多層膜之增反射層。增反射層使用周知之技術即可，例如只要使用交替積層有高折射率與低折射率之2種層者即可。具體而 言，於將光之波長設為λ，且將層之折射率設為n時，只要以成為λ/4n之光學厚度之方式積層高折射率與低折射率之層即可。再者，雖可藉由增加層之數量而進一步提高特定之波長之反射率，但若考慮成本及波段之寬度，則2層、或4層較為現實。
又，作為低折射率層可使用SiOx ，作為高折射率層可使用SiNx 、TiO2 、Nb2 O5 等。
反射抑制層223只要為可抑制光之反射率之層即可。例如，亦可於光反射層224上積層反射率較低之金屬材料或無機材料、或黑色之抗蝕劑等有機材料。或者，亦可形成如於與光反射層224之間利用光之干涉抑制反射率之積層膜。藉由MEMS快門228控制自背光源150出射之光中之通過第1孔徑層225之孔徑之光之通過及不通過，即根據圖像資訊進行快門之開閉而形成圖像。
第2孔徑層212具有藉由阻斷穿過MEMS快門228之光，或防止自外部入射之光之反射而提高顯示裝置之視認性或畫質之功能，並且具有阻斷自外部向內部侵入之光之功能。因此，第2孔徑層212較理想為背光源側及觀察者側之兩面之反射率較低，光不透射。雖只要包含例如黑色之抗蝕劑材料、或、金屬層及以於與該金屬層之間利用光之干涉抑制反射率之方式設計之積層膜等即可，但本發明並不限定於該等例。
圖5係擷取表示MEMS面板200之一像素206中之控制來自背光源150之光之透射之3個層之立體圖。於本發明之MEMS面板中，於第1孔徑層225具備與MEMS快門228之移動方向平行之方向(短軸方向)之長度較短，且與MEMS快門228之移動方向正交之方向(長軸方向)之長度較長之各向異性之開口。於本實施例中，如該圖所示，第1孔徑層225係於1個像素中，孔徑寬度W1即短軸方向之長度W1且長軸方向之長度L之2個大致矩形之孔徑227沿寬度方向隔開間隔D1而配置。又， MEMS快門228於中央部分具有1個孔徑229。第2孔徑層212係孔徑寬度W2即短軸方向之長度W2且長軸方向之長度L之2個大致矩形之孔徑213沿寬度方向隔開間隔D2而配置。
圖6係藉由來自顯示面之正面之視野表示MEMS面板200之一像素中之第1孔徑層225及第2孔徑層212之各孔徑之配置之概略俯視圖。如該圖所示，第2孔徑層212之孔徑213之寬度W2大於第1孔徑層225之孔徑227之寬度W1。其理由在於如下，即以免於第1孔徑層225與第2孔徑層212之位置偏移時正面方向之亮度急遽下降，或於與短軸方向平行之方位抑制斜角方向之亮度之下降等。又，於本實施形態中，第1孔徑層225之孔徑227之中心軸C1與第2孔徑層212之孔徑213之中心軸C2一致，但並不限於此，例如亦可使中心軸C2朝遠離像素中央部之方向，即朝像素之端部之方向偏移。
圖7係第2孔徑層212之孔徑213附近之概略剖面圖。第2孔徑層212係如上述般，可包含黑色之抗蝕劑材料、或金屬層及以於與該金屬層之間利用光之干涉抑制反射率之方式設計之積層膜等，其孔徑213只要使用光微影等現有之程序技術形成即可。於孔徑213形成有高折射率層214，其折射率高於設置於第1孔徑層225與第2孔徑層212之間之透明流體221，且包含可見光之透射率為90%以上之透明體。透明流體可使用矽油等液體、或氮等惰性氣體、或空氣等氣體。無論採用何者，由於高折射率層214之折射率必須高於透明流體，故較理想為至少大於矽油之折射率1.35左右。作為此種材料，可使用丙烯系之透明抗蝕劑等有機系透明材料、或氧化矽、氧化鈦、氧化鈮等氧化物或氮化矽等氮化物等無機之透明材料。
使用有機系之材料作為高折射率層214之情形時藉由塗佈步驟形成層，但藉由適當調整塗佈步驟時之材料之黏度，可如圖7所例示，使高折射率層214之厚度於孔徑213內不同。即，可形成為孔徑213之 中心之高折射率層214之厚度Tc較孔徑周緣之厚度Te薄之凹透鏡狀。尤其是於孔徑213之短軸方向，由於與長軸方向相比，孔徑之長度W2更窄，故高折射率層之表面係傾斜度不同之曲面狀之部分之比例變大。
另一方面，使用無機材料作為高折射率層214之情形時，一般使用CVD(Chemical Vapor Deposition；化學氣相沈積)或濺鍍法等成膜方法，但該情形時容易形成仿照基底之形狀之層。
圖8係藉由與圖7相同之視野表示作為圖7之高折射率層214之變化例之高折射率層215之概略剖面圖。如該圖所示，使用無機材料作為高折射率層之情形時，可藉由積層複數個高折射率層、例如高折射率層216及高折射率層217，實現孔徑之中心之高折射率層215之厚度Tc較孔徑周緣附近之厚度Te薄之狀態。於圖8中雖表示高折射率層215包含2層之情形，但該情形時，第1高折射率層216及第2高折射率層217之材料可為相同，亦可不同。
例如，當將第1高折射率層216設為有機系之材料，且將第2高折射率層217設為無機材料時，由於第1高折射率層216之表面成為曲面狀之透鏡形狀，故積層於其上之第2高折射率層217之表面形狀亦可成為曲面狀之透鏡形狀。或，第1高折射率層216亦可藉由僅去除相當於孔徑之中心之區域，而實現高折射率層整體之孔徑中心之厚度Tc較孔徑周緣之厚度Te薄之狀態。
再者，孔徑之高折射率層可包含3層以上之多層膜，該情形時亦可利用干涉效果減少於高折射率層之反射。該情形時，孔徑率之透射率提高，可獲得更明亮之圖像。又，本發明之高折射率層並不限定於該等例。
圖9係概略性地表示MEMS面板200與背光源150之構成之分解立體圖。圖10係概略性地表示背光源150之構成之俯視圖。如該圖所 示，背光源150具有導光板152、複數個光源151、反射片153、及稜鏡片154，亦可根據需要而於與MEMS面板200之間進而具備擴散片158(參照圖12)。導光板152係將光源151所發出之光轉換成面狀之照明光之透明之板狀之光學零件。導光板152配置於反射片153與稜鏡片154之間，採用使自光源151發出之光主要自與稜鏡片對向之矩形之面之區域AR出射之構成。
於以下說明中，將導光板152中與稜鏡片154對向之面稱為正面(正表面)或出光面，將與反射片153對向之面稱為背面。光出射面之區域AR之形狀係與照射對象物即MEMS面板之顯示區域相同之長方形。又，如圖9所示，將導光板152中接近配置有光源151之端面之長度方向稱為x方向，將與該端面垂直之方向稱為y方向，將垂直於顯示面(出光面)之出光方向稱為z方向。
光源151較理想為滿足小型、高發光效率、低發熱之條件者，作為此種光源151，例如舉出冷陰極螢光管或發光二極體(LED：Light Emitting Diodes)。於本實施形態中，雖舉出使用發光二極體作為光源151之情形，但本發明並不限定於此。使用發光二極體作為光源151之情形時，由於發光二極體為點狀之光源，故例如如圖9及圖10所示，沿著導光板152之端面排列配置複數個(於圖9及圖10中為4個)光源151。再者，光源151之數量及配置之方向可適當變更。
又，進行彩色顯示之情形時，作為光源151，使用發出紅色、綠色、及藍色之三原色之發光二極體。或，亦可於發出三原色之發光二極體包含白色發光之光源。再者，光源151通過配線連接於電源及控制點亮/熄滅之發光控制電路102。
配置於導光板152之背面側之反射片153係用以使自導光板152之背面出射之光返回至導光板152而有效利用者。作為反射片153，例如可使用將具有高反射率之反射層形成於樹脂板或高分子薄膜等之支持 基材上者。反射層例如可以於支持基材上藉由蒸鍍法或濺鍍法等成膜鋁或銀等之反射率較高之金屬薄膜，於支持基材上以成為增反射膜之方式形成介電質多層膜，或於支持基材上塗佈光反射性之塗料等方法形成。又，反射片153例如亦可為藉由積層複數層折射率不同之透明媒體而作為反射機構發揮功能者。
配置於導光板152之表面側之稜鏡片154係具備改變自導光板152之出光面出射之光之行進方向之功能之光學片。稜鏡片154具備包含複數個稜鏡之稜鏡行，如圖9及圖10所示，稜鏡片154之稜鏡脊線155朝與導光板152之接近配置有光源151之端面之長度方向平行之方向延伸。
亦可自導光板152觀察而於稜鏡片154之上側根據需要配置擴散片158(參照圖12)。擴散片158係用以使通過稜鏡片154之光擴散，例如，調整自背光源150出射之光之出射角度之分佈，而提高背光源150之光出射面內之亮度分佈之均一性者。擴散片158係根據需要而設置者，只要為使用於周知之背光源者即可，省略具體之說明。
再者，一併記載於圖10之方位角θ被定義為將導光板152之接近配置有光源151之端面之長度方向設為0度，且將自出光面之上方觀察導光板152時之逆時針之角度設為正之角度。
圖11係表示圖9之導光板152之剖面形狀之一例之概略剖面圖。再者，圖11係與圖9所示之xyz座標系之yz平面平行之剖面之剖面圖。作為導光板152之材料，只要使用相對於可見光透明且光之損失較少者即可，例如可使用聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、環狀烯烴系樹脂、丙烯系樹脂等。
導光板152係例如如圖11所示，係具有一面使自光源151出射並自光源151側之端面入射之光L導波，一面使其一部分自出光面出射，藉此將光源光轉換成面狀之光之功能者。此時，導光板152包含相對於 可見光透明之大致矩形之板狀構件，且，具有用以使自端面入射並於導光板152導波之光L自出光面出射之傾斜部(光取出構造156)。於圖11中，作為光取出構造156之一例，顯示設置於導光板152之背面之V字型之構造。
再者，光取出構造156只要使用周知之技術即可，例如可藉由於導光板152之背面形成微細之階差、或凹凸形狀、透鏡形狀等，或實施利用白色顏料之點印刷等之改變於導光板152導波之光L之行進角度(入射至表面之入射角度)之構成而實現。再者，若考慮導光板152之製造成本或自導光板152出射之光之效率或指向性，則較理想為形成使導波至導光板152之背面之光之行進角度變化之微細之形狀。微細之形狀只要為具備可改變於導光體內導波之光之行進角度之傾斜面者即可，可藉由階差、凹凸、透鏡狀等形狀實現。
入射至導光板152之光L係一面於導光板152之正面及背面全反射，一面主要於y軸方向導波。此時，當光L於光取出構造反射時，反射之後之光之行進角度β(入射至表面之入射角度)小於反射前。此時，當行進角度β小於臨界角、即滿足全反射條件之最小之角度時，光L之一部分一面於表面折射，一面自導光板以出射角度α出射。
再者，於自光源151出射並入射至導光板152之光L中，如圖10所例示，亦包含行進方向不與y軸方向平行之成分。然而，大部分之光係自接近配置有光源151之導光板152之端面，向對向之端面之方向行進。即，於導光板152導波之光之主要行進方向係與導光板152之端面正交之方向(y軸方向)。
接下來，對本發明之稜鏡片154之構造進行詳細敍述。圖12係表示圖9之背光源150之稜鏡片154之概略構成之一例之模式剖面圖，且表示以與圖9所示之xyz座標系之yz平面平行之剖面、即與於導光板152導波之光之主要行進方向平行之剖面觀察之剖面構成。稜鏡片154 係如圖12所示，使用以透明之薄膜作為基材且於其表面以行狀形成稜鏡者，若考慮生產性等產業上之有用性則較為現實。但，本發明並不限定稜鏡片154之構造或製法，例如基材部分與稜鏡部分亦可為不可分之一體成型者。作為成為基材之透明薄膜，例如可使用聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、三乙醯纖維素薄膜、聚碳酸酯薄膜等之透明體。
本實施形態之稜鏡片154於導光板152側具有稜鏡行。該稜鏡行具有將自導光板152出射之光L之方向藉由以自稜鏡之頂點觀察相對遠離光源151之側之傾斜面進行全反射而改變成大致正面方向之功能。
於使用此種構造之背光源150中，出射之光之指向性因方位角而異。圖13係表示此種背光源150之亮度與視角之關係(亮度之視角特性)之一例之圖表。如圖所例示，亮度之半值角Φ係與稜鏡片154之稜鏡脊線之方向PL正交之方向、即y軸方向之半值角Φy較x軸方向之半值角Φx窄。於本實施形態中，如圖9或圖10所例示，使MEMS面板200之孔徑之長軸方向AL、與背光源150之稜鏡片154之稜鏡脊線之方向PL大致相等。換言之，以使MEMS面板200之孔徑之短軸方向、與背光源150之稜鏡片154之稜鏡脊線之方向PL大致正交之方式配置。藉由採用此種構造，於與孔徑之短軸方向平行之方位，亮度之視角較窄、即亮度之半值角Φ較窄之指向性較強之光入射。
圖14及15表示MEMS面板200之概略剖面構造，且係分別用以說明快門打開時與快門關閉時之光之狀態之圖。於圖14之快門打開狀態，通過第1孔徑層225之孔徑之光之一部分通過第2孔徑層212時，藉由設置於孔徑之高折射率層214使其行進方向變化，亮度之視角擴展。此時，藉由使用上述構成之背光源150，來自背光源150之出射光於孔徑之短軸方向成為指向性更強之光。因此，於使用先前之背光源(未將孔徑之短軸方向之亮度之半值角變窄之背光源)之情形時，相當於被第2孔徑層212阻斷而損失之光之光之一部分通過第2孔徑層212之 孔徑213。因此，自背光源出射之光之MEMS面板200之透射率更高，可將顯示裝置之斜角方向之亮度提高透射率變高之程度。
又，於圖15所例示之快門關閉之狀態，於先前之背光源(未將孔徑之短軸方向之亮度之半值角變窄之背光源)之情形時，通過第1孔徑層225之孔徑之光中之於MEMS快門228反射之光之一部分自鄰接之第2孔徑層212之孔徑213洩漏。相對於此，使用上述構成之背光源150之情形時，由於來自背光源150之出射光於孔徑213之短軸方向為指向性更強之光，故於MEMS快門228反射之光之大部分可被第2孔徑層212阻斷。因此，可抑制顯示黑(暗)時之斜角方向之漏光。即，於本發明之顯示裝置中，於與第1及第2孔徑層之孔徑之短軸方向平行之方位，由於斜角方向之顯示明之亮度提高，再者，顯示黑(暗)更暗，故可提高對比度比。
如以上說明般，根據本實施形態之顯示裝置，可於與先前視角較窄之孔徑之短軸方向平行之方位，提高斜角方向之亮度。再者，由於同方位之顯示黑時之漏光減少，故可提高對比度比。即，與孔徑之短軸方向平行之方位之視角變寬。因此，可實現視角之方位角依存性更小之顯示裝置。
[第2實施形態]
圖16係概略性地表示本發明之第2實施形態之顯示裝置之MEMS快門顯示裝置之MEMS面板200與背光源350之構成之分解立體圖。本實施形態之MEMS快門顯示裝置之構成係將第1實施形態之背光源150之構成變更為背光源350者，對其他之與第1實施形態相同之構成部分省略說明。背光源350與第1實施形態之稜鏡片154不同之點在於，稜鏡片354之稜鏡行設置於MEMS面板200側。
圖17係表示圖16之背光源350之稜鏡片354之概略構成之模式剖面圖，且係表示以與圖16所示之xyz座標系之yz平面平行之剖面，即 與於導光板導波之光之主要行進方向平行之剖面觀察之剖面構成。
稜鏡片354係如圖17所示，使用以透明之薄膜作為基材且於其表面以行狀形成稜鏡者，若考慮生產性等產業上之有用性則較為實際。但本發明並不限定稜鏡片354之構造或製法，例如基材部分與稜鏡部分亦可為不可分之一體成型者。作為成為基材之透明薄膜，例如可使用聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、三乙醯纖維素薄膜、聚碳酸酯薄膜等之透明體。
稜鏡片354於MEMS面板200側具有稜鏡行。該稜鏡行具有使自導光板152出射之光L藉由於自稜鏡之頂點觀察距離光源相對遠之側之傾斜面折射而朝向大致正面方向之功能。
於使用此種構造之背光源350中，出射之光之指向性因方位角而異。具體而言，亮度之半值角係與稜鏡片354之稜鏡脊線之方向PL正交之方向、即y軸方向較x軸方向窄。於本實施形態中，如圖16所例示，亦使MEMS面板200之孔徑213之長軸方向AL、與背光源350之稜鏡片354之稜鏡脊線之方向PL大致相等。換言之，以使MEMS面板200之孔徑213之短軸方向、與背光源350之稜鏡片354之稜鏡脊線之方向PL大致正交之方式配置。藉由採用此種構造，於與孔徑213之短軸方向平行之方位，亮度之視角較窄、即亮度之半值角Φ較窄之指向性較強之光入射。該情形時，於快門打開狀態，通過第1孔徑層225之孔徑之光之一部分通過第2孔徑層212時，由於藉由設置於孔徑之高折射率層214使其行進方向變化，故亮度之視角擴展。此時，由於來自背光源350之出射光於孔徑之短軸方向成為指向性更強之光，故於先前之背光源(未將孔徑之短軸方向之亮度之半值角變窄之背光源)之情形時，相當於被第2孔徑層212阻斷而損失之光之光之一部分藉由使用上述背光源350，而通過第2孔徑層212之孔徑213。因此，MEMS面板之透射率更高，可進一步提高顯示裝置之斜角方向之亮度。
又，於快門關閉之狀態，通過第1孔徑層225之孔徑227之光係於先前之背光源(未將孔徑之短軸方向之亮度之半值角變窄之背光源)之情形時，以快門反射而自鄰接之第2孔徑層212之孔徑213洩漏。相對於此，使用上述背光源350之情形時，由於來自背光源350之出射光於孔徑之短軸方向為指向性更強之光，故可被第2孔徑層212阻斷。因此，可抑制顯示黑時之斜角方向之漏光。即，於本實施例中，於與第1及第2孔徑層之孔徑之短軸方向平行之方位，由於斜角方向之顯示明之亮度提高，再者，顯示黑(暗)更暗，故亦可提高對比度比。即，與孔徑之短軸方向平行之方位之視角變寬，可實現視角之方位角依存性更小之顯示裝置。
[第3實施形態]
圖18係概略性地表示本發明之第3實施形態之顯示裝置之MEMS快門顯示裝置之MEMS面板200與背光源450之構成之分解立體圖。本實施形態之MEMS快門顯示裝置之構成係將第1實施形態之背光源150之構成變更為背光源450者，對與第1實施形態相同之構成部分省略說明。背光源450具有導光板452、複數個光源151、反射片153、2片稜鏡片454及455，亦可根據需要而於MEMS面板200與稜鏡片454之間進而具備擴散片158。於本實施形態中，尤其與第1實施形態不同的是，配置於導光板452之表面側之稜鏡片有2片，再者，2片稜鏡片454及455之稜鏡行設置於MEMS面板200側。
圖19係表示背光源450之導光板452之剖面構成之一例之概略剖面圖。再者，於圖19中，表示以與圖18所示之xyz座標系之yz平面平行之剖面觀察之剖面構成、及於該剖面之深度方向觀察之構成。作為導光板452之材料，只要使用相對於可見光透明且光之損失較少者即可，例如可使用聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、環狀烯烴系樹脂、丙烯系樹脂等。
導光板452係具有一面使自光源151出射並自一側之端面入射之光L導波，一面使其一部分自表面出射，藉此將光L轉換成面狀之功能者。此時，導光板452包含相對於可見光透明之大致矩形之板狀構件，且具有用以使自端面入射並於導光板452導波之光L自正面出射之傾斜部(光取出構造456)。該光取出構造456雖可如第1實施形態之導光板152般採用設置於背面側之光取出構造156，但亦可如圖19所示，採用設置於導光板452之表面側之V字型之光取出構造456。
圖20係表示圖18之背光源450之稜鏡片454及455之概略構成之一例之模式剖面圖，且表示以與圖18所示之xyz座標系之yz平面平行之剖面、即與於導光板導波之光之主要行進方向平行之剖面觀察之剖面構成。
本實施形態之稜鏡片454及455係如圖20所示，使用以透明之薄膜作為基材且於其表面以行狀形成稜鏡者，若考慮生產性等產業上之有用性則較為現實。但稜鏡片454及455並不限定其構造或製法，例如基材部分與稜鏡部分亦可為不可分之一體成型者。作為成為基材之透明薄膜，例如可使用聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、三乙醯纖維素薄膜、聚碳酸酯薄膜等之透明體。
2片稜鏡片454及455中之配置於導光板側之稜鏡片455係以使其稜鏡脊線之方向PL與y軸方向大致平行(θ=約90°)之方式配置。又，2片稜鏡片454及455中之配置於MEMS面板側之稜鏡片454係以使其稜鏡脊線之方向PL與x軸方向大致平行(θ=約0°)之方式配置。於使用此種構造之背光源450中，出射之光之指向性因方位角而異。具體而言，亮度之半值角係與配置於MEMS面板200側之稜鏡片454之稜鏡脊線之方向PL正交之方向、即y軸方向較x軸方向窄。於本實施形態中，如圖18所示，使MEMS面板200之孔徑之長軸方向AL、與配置於MEMS面板200側之稜鏡片454之稜鏡脊線之方向PL大致相等。換言 之，以使MEMS面板200之孔徑之短軸方向、與配置於MEMS面板200側之稜鏡片454之稜鏡脊線之方向PL大致正交之方式配置。藉由採用此種構造，於與孔徑之短軸方向平行之方位，亮度之視角較窄、即亮度之半值角Φ較窄之指向性較強之光入射。該情形時，於快門打開狀態，通過第1孔徑層225之孔徑之光之一部分通過第2孔徑層212時，由於藉由設置於孔徑之高折射率層214使其行進方向變化，故亮度之視角擴展。此時，藉由使用上述背光源450，來自背光源450之出射光於孔徑之短軸方向成為指向性更強之光。因此，於先前之背光源(未將孔徑之短軸方向之亮度之半值角變窄之背光源)之情形時，相當於以第2孔徑層212阻斷而損失之光之光之一部分通過第2孔徑層212之孔徑213。因此，MEMS面板之透射率更高，可進一步提高顯示裝置之斜角方向之亮度。
又，於快門關閉之狀態下，由於通過第1孔徑層225之孔徑之光中之、於先前之背光源(未將孔徑之短軸方向之亮度之半值角變窄之背光源)之情形時於快門反射並自鄰接之第2孔徑層212之孔徑213洩漏之光之一部分藉由使用上述背光源450，使來自背光源450之出射光於孔徑之短軸方向成為指向性更強之光，故可被第2孔徑層212阻斷。因此，可抑制顯示黑時之斜角方向之漏光。即，於本實施例中，於與第1及第2孔徑層之孔徑之短軸方向平行之方位，由於斜角方向之顯示明之亮度提高，再者，顯示黑(暗)更暗，故亦可提高對比度比。即，與孔徑之短軸方向平行之方位之視角變寬，可實現視角之方位角依存性更小之顯示裝置。
[第4實施形態]
於第1實施形態至第3實施形態中，採用於背光源側配置MEMS快門陣列220，於MEMS快門陣列220之與背光源相反側配置孔徑板210之構成。但，並不限定於上述構成，亦可相對於上述配置，採用 MEMS快門陣列220與孔徑板210之上下關係相反之狀態、即於背光源側配置孔徑板210之構成。
即便採用於背光源側配置孔徑板210，於孔徑板210之與背光源相反側配置MEMS快門陣列220之構成，亦可獲得與上述第1實施形態至第3實施形態相同之效果。
150‧‧‧背光源
151‧‧‧光源
152‧‧‧導光板
200‧‧‧MEMS面板
210‧‧‧孔徑板
211‧‧‧透明基板
212‧‧‧第2孔徑層
214‧‧‧高折射率層
220‧‧‧MEMS快門陣列
221‧‧‧MEMS快門層
222‧‧‧薄膜電晶體層
223‧‧‧反射抑制層
224‧‧‧光反射層
225‧‧‧第1孔徑層
226‧‧‧透明基板
228‧‧‧MEMS快門
234‧‧‧密封
235‧‧‧導電部

Claims (7)

  1. 一種顯示裝置，其特徵在於包含：背光源，其出射面狀之光；及顯示面板，其藉由使用各像素所具備之微機電系統(MEMS)快門控制自上述背光源出射之光，藉此顯示圖像；其中：一像素具有第1孔徑層，其至少具有一個開口，該開口形成為一各向異性之形狀，該各向異性之形狀具有與上述MEMS快門之移動方向大致平行之方向之一第一長度，且具有與上述MEMS快門之移動方向正交之方向之較該第一長度長之一第二長度；及包括一光阻斷薄膜之第2孔徑層，其具有通過該光阻斷薄膜之至少一個開口，該開口與上述第1孔徑層之開口對應配置，形成為各向異性之形狀；且於上述一像素中，上述MEMS快門係配置於上述第1孔徑層與上述第2孔徑層之間，且藉由一開關元件電性驅動，藉此控制通過上述第1孔徑層之光之通過與不通過；上述第1孔徑層與上述第2孔徑層之間的一空間，而且該空間為上述MEMS快門所在之處且係充滿透明流體；於上述第2孔徑層之開口具備折射率高於上述透明流體且為透明之層之高折射率層；及上述高折射率層於上述第2孔徑層之孔徑之中央部之厚度較上述第2孔徑層之開口之端部之厚度薄。
  2. 如請求項1之顯示裝置，其中上述第1孔徑層與上述第2孔徑層之開口均係其形狀為矩形。
  3. 如請求項1之顯示裝置，其中上述第1孔徑層與上述第2孔徑層之開口均為2個或2個以上。
  4. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置，其中上述高折射率層包含：第1高折射率層，其包含有機材料，且形成於上述第2孔徑層上；及第2高折射率層，其包含無機材料，且形成於上述第1高折射率層上。
  5. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置，其中上述高折射率層係包含自氧化矽、氧化鈦、氧化鈮及氮化矽選擇之材料。
  6. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置，其中當將與上述MEMS快門之移動方向大致平行之方向定義為一第一方向，將與上述MEMS快門之移動方向正交之方向定義為一第二方向時，關於自上述背光源出射之光之強度之上述第一方向之半值角小於上述第二方向之半值角。
  7. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置，其中上述背光源包含具有沿上述第1及第2孔徑層之開口之上述第一方向延伸之脊線之稜鏡片。
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