专利名称：光学元件、光源单元和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学元件、光源单元和显示装置。更具体地，本发明涉及一种具有端子连接结构的光学元件、一种使用这种光学元件的光源单元以及装备有这种光源单元的显示装置，其中所述光学元件在确保可靠性的同时具有提高的成品率。
背景技术：
液晶显示装置被设置在便携式或手持式终端(移动电话、笔记本式个人电脑等等)及其它装置上，并且由于液晶显示装置具有薄、重量轻及功率消耗低的特征而被广泛使用。液晶显示装置的这种特征使得手持式终端可以在各种环境下使用。
举例而言，在某些情况下，手持式终端的显示器可以在会议中被多人共享，并且在某些情况下，信息可以被输入公共场所(例如电车或飞机)的手持式终端中。
依此方式，手持式终端的显示器所需的性能根据使用环境而变化。举例而言，在前一种情况下，由于显示器被多人共享，所以需要从任何地方都可以看到手持式终端的显示器，即，显示装置的视角要尽可能宽。另一方面，在后一种情况中，从信息保存和隐私保护的观点来看需要视角不宽于使用户单独看到显示器。
因此，要求手持式终端的显示器，特别是视角可以受到控制以根据使用环境从宽视角状态到窄视角状态进行变化。举例而言，日本未审查的专利申请公开出版物第9-197405号(下文中被称作专利文件1)中披露一种符合这个要求的显示装置。
图1A和图1B每一个均示意性地说明专利文件1中所阐述的传统液晶显示装置，其中图1A和图1B分别显示宽视角状态和窄视角状态。
如图1A和图1B中所示，传统的液晶显示装置200包括液晶显示元件40、光源41、使来自光源41的光线大体准直的第一光学元件42、以及以电气方式控制从第一光学元件42射出的光线的漫射/直线传播的第二光学元件43。液晶显示装置200被配置成将光源41、第一光学元件42、第二光学元件43以及液晶显示元件40依此顺序自光源侧进行堆叠。
液晶显示装置200通过控制经由第二光学元件43进入液晶显示元件40的光线的直线传播/漫射来执行宽视角显示与窄视角显示之间的转换。
在依此方式执行宽视角显示与窄视角显示之间的转换的液晶显示装置200中，至少光学元件43必须被插入液晶显示元件40与光源41之间。
然而，在移动电话中，由于光源和光学元件以非常紧凑的方式被容纳，所以其内包含光学元件43的空间严格受限。尤其，因为显示部分的外壳呈整齐状的框架(在下文中被称作框架)非常窄，所以光学元件43与用于驱动光学元件43的外电路之间的端子连接部具有显著受到限制的空间。
为了将至少光学元件43插入液晶显示元件40与光源41之间，需要光学元件43很薄且重量轻。一种用于减小光学元件43的厚度和重量的可能方法是将膜用作基板。在这种情况下，如同传统液晶面板的情况，如果一对基板相对，一个基板的电极通过银胶(silver paste)电连接到另一基板的电极，并且仅有一个基板电连接到外电路，则银胶部分中的间隙会增加。这会对光学元件43的显示器造成不希望有的变化。因此，当使用变薄的基板时，需要不是仅电连接一个基板，而是将该对基板均连接到外电路。
日本未审查的专利申请公开出版物第2001-356360号(在下文中被称作专利文件2)和日本未审查的专利申请公开出版物第10-173304号(在下文中被称作专利文件3)中披露用于从该对基板取出各自的电极并将它们连接到外电路的方法。
专利文件2阐述了一种用于连接液晶装置和外电路的结构。
图2为显示液晶装置与外电路之间的连接结构的平面图，所述连接结构被披露在专利文件2中。液晶面板1包括第一基板2、第二基板3以及由置于第一与第二基板2和3之间的密封构件(图中未示出)所构成的单元，所述单元通过将液晶(图中未示出)密封于其内而形成。第一基板2具有形成为从与第二基板3相对的一部分凸出的第一连接部2a。电极图案(图中未示出)形成于第一连接部2a的表面上，并且第一集成电路5被安装在第一连接部2a的表面上。第二基板3具有形成为从与第一基板2相对的一部分凸出的第二连接部3a。第二连接部3a的表面上设有电极图案(图中未示出)。
柔性基板4包括第一端部4a和第二端部4d。电极图案和连接器部分(图中均未示出)形成于第一端部4a上，并且第二集成电路6被安装在第一端部4a上。电极图案(图中未示出)也形成于第二端部4d上。
柔性基板4的电极图案(图中未示出)被连接到第一基板2，并且柔性基板4的电极图案(图中未示出)还被连接到第二基板3。柔性基板4实质上在位于第一端部4a与第二端部4d之间的中间位置处的折叠部分处被在正交方向上折叠。
另一方面，专利文件3披露一种用于连接液晶装置和电路基板的结构。
图3为显示一种用于连接LCD(液晶显示器)面板基板和电路基板(FFC)[扁平柔性电缆(flat flexible cable)]的方法，所述连接方法披露于专利文件3中。LCD面板基板32包括上部基板(第一基板)21和下部基板(第二基板)22、置于所述上部基板与所述下部基板之间的液晶(图中未示出)以及配置在所述上部基板和所述下部基板附近的密封部分23。透明电极24和端子28形成于上部基板21的表面上，导电性胶30形成于端子28的表面上。同样，透明电极25和端子29形成于下部基板22的表面上，导电性胶31形成于端子29的表面上。
此处，上部基板21连接到FFC的侧面被称作上部尾部26，而下部基板22连接到FFC的侧面被称作下部尾部27。
为了LCD面板基板与FFC之间的连接，首先通过夹持构件(pinchingmember)20利用上部尾部26和下部尾部27的侧面上的密封部分23夹持并固定上部基板21和下部基板22。接着，其内具有一开口16的夹具(jig)15被插入上部与下部尾部26和27之间；上部尾部26与下部尾部27之间的空间被打开；并且FFC 10的连接端子13被插入开口16内。连接端子13被覆盖物质12所覆盖。通过分别加热和熔合已涂敷并硬化于端子28和29上的导电性胶30和31，可以连接上部尾部26的端子28、下部尾部27的端子29以及FFC10的连接部13。然后，LCD面板32和FFC 10通过胶带粘合在一起。其后，夹持构件20被移除，且夹具15通过FFC 10的开口16被移除。
然而，上述传统技术包括下述问题。
在专利文件2中所阐述的液晶装置中，执行从液晶装置的两侧将第一和第二基板中的电极取出的操作。然而，这会不希望有地使侧部的框架变宽以取出电极。尤其，当液晶装置被组装到移动电话内时，光源或光学元件以非常紧凑的方式被容纳。结果，用于容纳光学元件43的空间很小而使得实质上通过一侧来执行与外部的连接。如果装置的结构保持不变，则将无法实现用于驱动光学元件43的与外电路的连接。
在专利文件3中所阐述的液晶显示装置中，试图通过打开装置的一部分来实现与外电路的连接。然而，在如移动电话内与外电路连接的部分很窄的情况下，没有用以产生用于打开的边缘部分的空间。结果，当端子互相连接时，开口部附近会发生密封剥落，从而造成成品率的下降。另外，由于端子被夹在上部尾部与下部尾部之间，所以端子连接部附近的间隙由于端子的厚度而增加。因此，难于控制显示面中的间隙，从而造成在显示上发生变化。此外，由于端子被夹在上部与下部基板之间的结构，密封材料附近的电极部必然会暴露出来。因此，存在电极之间将发生短路以基电极由于水或类似物的粘附而被腐蚀的可能性。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种可以解决上述问题的光学元件。
为了解决上述目的，已实施研究并获得下文中所述的结论。
根据本发明的第一方面提供一种光学元件。在所述光学元件中，每一个均具有电极的一对基板被粘合在一起且所述基板之间具有间隙，并且包括液晶的调光材料被装入所述间隙中。该对基板中的每一个均具有要连接到外电路的电极连接部。各基板的所述电极连接部的至少一部分位于与所述光学元件相同的侧面上。一个基板的电极连接部与另一基板的电极连接部具有位于彼此不相对的区域的各电极部。各所述电极连接部的所述电极部被连接到所述外电路。
由于根据第一方面的所述光学元件被配置成使一个基板上的电极连接部和另一基板上的电极连接部不会彼此重叠，所以不同于专利文件2中的情况，无需打开端子连接部即可以连接端子。这可以抑制在执行端子连接时由于密封剥落所造成的光学元件的成品率降低。此外，由于无需打开端子连接部即可以实现端子连接，所以可以减小用于端子连接的开口部的密封侧面上的边缘部分，从而使所述端子连接部的侧部框架变窄。另外，由于不同于传统技术，无需使用用于端子插入的夹持构件或夹具可实现所述端子连接，所以会提高工作效率。此外，由于一个基板的电极连接部和另一基板的电极连接部未彼此重叠，所以不需要由一对基板进行夹持来连接端子，从而消除了由于所述连接端子的厚度所造成的光学元件的间隙缺陷。
从前面所述清楚可见，根据第一方面的光学元件可以在确保其可靠性的同时提高其成品率，并且还可以以节省空间的方式来保存。
根据第二方面的一种光学元件的特征在于，电极部不从所述光学元件的侧面凸出。即，在根据第二方面的所述光学元件中，包括所述光学元件的所述电极部且与外电路相连的电极连接部的一侧实质上不会凸出。因此，即使一局部力(例如相对于具有外电路的连接端子的拉力)被施加到所述电极部，所施加的力由于除所述电极部之外还存在所述电极连接部而也可以被分散开。这会防止因所述电极部附近的密封剥落而造成光学元件的缺陷。
此外，当根据第二方面的所述光学元件被安装为光源单元或显示装置的一个部件时，本光学元件可以通过双面胶带粘合到光束方向调节元件和液晶显示装置中的每一个。在这种情况下，通过使包括所述电极部的所述电极连接部具有存在于所述光学元件的一个整个侧面上的结构，可以增加与所述光束方向调节元件及液晶显示装置的粘合面积。因此，即使冲击或振动被施加到所述光源单元或显示装置，也不会发生密封剥落，从而能够防止所述光源单元和显示装置产生缺陷。
在根据本发明的第三方面的一种光学元件中，一个基板的电极连接部和另一基板的电极连接部具有彼此相对的区域。彼此相对的区域至少在一部分中粘合在一起。
根据第三方面的所述光学元件与根据第一方面的所述光学元件的不同之处在于，唯有用于外部连接的连接端子和一个所述电极连接部上的电极部相连的区域以及用于外部连接的所述连接端子和另一所述电极连接部上的电极部相连的区域未互相重叠。因此，一个电极连接部和另一电极连接部中每一个的未连接到各自连接端子的区域彼此相对。在这些区域上设有用于使所述一个电极连接部与所述另一电极连接部粘合在一起的粘合层。本发明通过这种配置可产生增加包括所述光学元件的所述一个及另一电极连接部的侧面的粘合强度的效果。此外，与根据第一方面的所述光学元件的情况相同，由于所述一个电极连接部连接到外电路的区域和所述另一电极连接部连接到外电路的区域彼此不相对，因此可以在确保所述光学元件的可靠性的同时增强其成品率，并且还可以以节省空间的方式保存所述光学元件。
在根据本发明的第四方面的一种光学元件中，每个电极连接部的电极部通过另外的电极部连接至外电路，并且保护膜设置在其中每个电极连接部的电极部与所述另外的电极部不彼此相对的区域上。
根据第四方面的所述光学元件可以解决的问题是，即使所述一个电极连接部上的电极部与所述另一电极连接部上的电极部被电连接到用于外部连接的连接端子，密封处附近的电极部和电极也会暴露出来。具体地，本发明通过根据第四方面的所述结构允许，即使存在电极的暴露部，用于防止短路和/或防腐蚀的保护膜也可以形成于电极的暴露部，这是因为所述暴露部不同于传统实例而未被两个基板覆盖。因此，通过根据第四方面的结构可以可靠地防止短路和防腐蚀。
在根据本发明的第五方面的一种光学元件中，在一对基板中的一个或每一个上，所述光学元件的一部分周边中或整个周边上具有没有电极的区域。所述光学元件具有在所述区域中的一部分或整个所述区域中与该对基板粘合在一起并使所述光学元件与外部相隔离的层。
如在根据第五方面的所述光学元件中，通过将不具有电极的区域设置在所述基板中的一个或每一个的周边区域的一部分或整个周边区域上，根据第五方面的毗连外部的整个光学元件部分变成绝缘层。这使得用于将上部和下部基板粘合在一起的密封材料之间的粘附力增加，从而提高所述光学元件的成品率。此外，电极没有被定位在所述基板的最外面的周边上，因此，举例而言，即使导电性物质(例如水滴)粘附到所述上部和下部基板的端部也不会造成短路。这会产生防止光学元件缺陷的效果。
根据本发明的第六方面的一种光源单元包括射出光线的背光源和光束方向调节元件，其中所述光束方向调节元件调节从所述背光源进入的光线的方向并射出光线。所述光源单元进一步包括根据第一至第五方面中任一方面的光学元件。所述光学元件被堆叠在所述光束方向调节元件上。
本发明通过这种堆叠结构可以在增加光学元件的成品率的同时将其保存在狭窄空间内。
此外，使用通过将混合液晶和聚合材料所制成的调光材料装入两个基板之间的间隙内而形成的所述光学元件，通过在经由外电路将电压施加到所述光学元件的状态与未这样做的状态之间进行转换使所述光学元件能够在透明状态与散射状态之间进行转换。这会产生使所述光源单元的照射角度范围可以变化的效果。
根据本发明的第七方面的一种显示装置包括射出光线的背光源和光束方向调节元件，所述光束方向调节元件调节从所述背光源进入的光线的方向并射出光线。所述显示装置进一步包括根据第一至第五方面中任一方面的光学元件。所述光学元件被堆叠在所述光束方向调节元件上。所述显示装置还包括堆叠在所述光学元件上的液晶显示元件。
通过这种特征可以在改善光学元件成品率的同时将其保存在狭窄空间内。此外，由于可以通过在经由外电路将电压施加到所述光学元件的状态与未这样做的状态之间进行转换使所述光学元件能够在透明状态与散射状态之间进行转换，因此使所述光源单元的照明角度范围可以发生变化。这可以提供一种可以在宽视角显示与窄视角显示之间进行转换的显示装置。
根据本发明的一种终端装置的特征在于装备有上述的光学元件、使用这种光学元件的光源单元或者使用这种光源单元的显示装置。这使得在增强所述光学元件的成品率的同时可以将其保存在狭窄空间内，并使所述光源单元的照明角度范围可以发生变化。此外，在所述液晶显示元件中，其光源单元具有可变照明角度范围，从而可以获得宽视角显示与窄视角显示之间的转换。另外，由于可以根据使用环境在宽视角显示与窄视角显示之间进行选择，所以装备有这种液晶元件装置的所述终端装置可以保护隐私、保存数据并共享显示器。
图1A和图1B为根据第一传统实例的液晶装置的示意图；图2为根据第二传统实例的液晶装置的示意图；图3为根据第三传统实例的液晶装置的示意图；图4为根据本发明的第一实施例的光学元件的平面图；图5为沿图4的线A-A′所截得的截面图；图6A为根据本发明的第二实施例的光学元件的平面图，图6B和图6C中的每一个为显示图6A中所示的上部电极、下部电极以及透明电极之间的关系的平面图；图7为沿图6A中的线A-A′所截得的截面图；图8为根据本发明的第三实施例的光学元件的平面图，其中对应于图4中的上部电极的电极连接部附近的一部分特别被以放大形式示出；图9为根据本发明的第四实施例的光源单元的截面图；图10为根据本发明的第五实施例的显示装置的截面图；图11A和图11B分别为显示根据本发明的光学元件的散射状态和透明状态的截面图；和图12为在终端装置外将本发明特别地组装在移动电话内的一个实例。
具体实施例方式首先，将参照图4说明根据本发明的第一实施例的光学元件。图4为根据第一实施例的光学元件的平面图，图5为沿图4中的线A-A′所截得的截面图。此处，图4和图5显示用于帮助理解根据此实施例的这种光学元件的结构的仅必要的最小结构。因此，所描绘的结构与实际结构稍有不同。
如图4和图5中所示，在根据第一实施例的光学元件100中，上部基板50和下部基板51通过密封材料(图中未示)粘合在一起且所述上部基板与所述下部基板之间具有间隙，并且通过混合液晶和聚合物而制成的调光材料(图中未示)被装入所述间隙中。在第一实施例中，尽管液晶和聚合物的混合物被用作调光材料，然而也可以仅将液晶用作调光材料。
上部基板50和下部基板51中的每一个上均设有用于驱动调光材料的透明电极52。
用于与外电路建立电连接的电极连接部53和54分别被设置在上部基板50和下部基板51上。电极连接部53和54被设置在光学元件100的相同侧面上，并且它们被配置成实质上不会从光学元件100的侧面凸出，并且它们未彼此相对。
上部基板50和下部基板51中的每一个上的透明电极52朝向各基板的电极连接部53和电极连接部54中相对应的一个上的一部分凸出，并且这些凸出部形成用以连接用于外电路的电极的各电极部56和57。电极部56和57分别被电连接到连接端子55上的另外的电极部58和59，连接端子55电连接到外电路。连接端子55连接到外电路(图中未示出)，以能够经由电极部58和59将驱动波形信号施加到光学元件100。
上部基板50和下部基板51中的每一个上均环绕包括最外面的周边的外周边部分形成不具有透明电极52的区域。此外，密封材料(图中未示出)被施加到两个基板上除电极部56和57外的不具有透明电极52的区域，从而使上部基板50和下部基板51粘合在一起。
如上所述，在第一实施例中，由于上部电极50上的电极连接53和下部基板51上的电极连接54未彼此相对，所以无需打开端子连接部即可以连接端子。这可以抑制在执行端子连接时由于密封剥落而造成的光学元件的成品率降低。
此外，由于无需打开端子连接部即可以建立端子连接，所以可以减小用于端子连接的开口部的密封侧面上的边缘部分，从而防止电极之间发生短路或由于水或类似物对它们所造成的腐蚀。另外，不同于传统技术，由于无需使用用于端子插入的夹持构件和/或夹具也可以实现端子连接，因此提高了工作效率。
而且，在第一实施例中，由于电极连接部53和54未彼此相对，所以不需要由上部及下部基板夹持连接端子。这可以消除由于连接端子55的厚度而造成的显示部分的间隙缺陷。
此外，由于无需打开端子连接部即可以建立端子连接，所以在端子连接部中不需要为了防止密封剥落而设置边缘部分。这会使光学元件100的侧部框架变窄。
通过在上部基板50和下部基板51上的一部分周边区域或整个周边区域上设置不具有电极的区域，使光学元件100毗连外部的整个光学元件部分变为绝缘层。此外，电极未被定位在基板最外面的周边上，因此，举例而言，即使导电物质(例如水滴)粘附到上部及下部基板的端部，也不可能造成短路。这会产生防止光学元件缺陷的效果。
由于上部及下部基板50和51通过将密封构件置于环绕上部及下部基板且不具有电极的区域内而粘合在一起，所以密封材料与上部及下部基板之间的粘附力会增加，从而使光学元件的成品率提高。
此外，电极连接部53和54被配置成形成于光学元件100的相同侧面上，并且未从光学元件的侧面凸出。因此，即使局部力(例如相对于具有外电路的连接端子的拉力)被施加到电极部，所施加的力由于除电极部外还存在电极连接部53和54也可以被分散开。这可以防止由于电极部附近的密封剥落而造成的显示缺陷。
参照图9和图10稍后将详细说明，当光学元件86被安装为光源单元或显示装置的一个部件时，光学元件86通过双面胶带粘合到光束方向调节元件72和液晶显示装置85中的每一个并被固定。在这种情况下，造成包括电极部的电极连接部53和54具有存在于光学元件100的一个整个侧面上的结构，从而可以增加光束方向调节元件72与液晶显示装置85的粘合面积。因此，即使冲击或振动施加到光源单元或显示装置，也不会发生密封剥落，从而能够防止光源单元和显示装置出现缺陷。
此处，将说明根据第一实施例的光学元件100的操作。
从外电路发送的驱动波形信号经由连接端子55上的电极部58和59传送到上部及下部透明电极52并驱动调光材料。
在第一实施例中，如图11A和11B中所示，由液晶和聚合材料的混合物所构成的聚合物散布液晶层(polymer dispersion liquid crystal layer)75被用作调光材料。聚合物散布液晶层75被夹在电极74与76之间，且还夹在电极73与77之间。聚合物散布液晶层75被配置成使液晶分子75b以微滴形式分散在聚合物膜75a中。聚合物膜75a的折射率与液晶分子75b的寻常折射率(ordinary refractive index)彼此近似于一致，而液晶分子75b的非寻常折射率(extraordinary refractive index)高于聚合物膜75a的折射率。
如图11A中所示，当没有电压施加到电极74和76时，微滴状液晶分子75b由于未受到定向处理而被定向成沿任意方向。结果，微滴的折射率变为液晶分子75b的寻常折射率与其非寻常折射率之间的平均值，从而超过聚合物膜75a的折射率。微滴与聚合物膜75a之间的折射率的不同使聚合物散布液晶层75成为散射状态。因为折射率的不同不是各向异性，所以光线会以各向同性方式散射。
另一方面，如图11B中所示，在电压施加到电极74和76时，呈微滴的液晶分子75b被定向成沿电场方向。即，液晶分子75b的主轴(具有非寻常折射率的方向)与平行于元件法线方向(图式中的向上方向)的方向互相对准。因此，在元件表面中，液晶分子75b的折射率变为其寻常折射率，从而与聚合物膜75a的折射率相一致。这使得聚合物散布液晶层75成为透明状态。
从前面所述清楚呈现，本发明通过根据第一实施例的结构可以在确保光学元件的可靠性的同时增强其成品率，并且能够以节省空间的方式储存光学元件，还能够驱动光学元件。
接着，将说明根据本发明的第二实施例。
图6A为根据第二实施例的光学元件的平面图，图6B和图6C中的每一个均为显示这个光学元件中的上部电极、下部电极以及透明电极之间关系的平面图。图7为沿图6中的线A-A′所截得的截面图。此处，图6A至图6C仅显示其用以帮助理解根据此实施例的光学元件结构的必要的最小构造。因此，所描绘的结构略微不同于实际结构。
根据第二实施例的光学元件与第一实施例的光学元件的不同之处在于，如下设置使电极连接部53和54彼此不相对的区域。电极部56和58在电极连接部53外相连的区域以及电极部57和59在电极连接部54外相连的区域被配置成彼此不相对。结果，电极连接部53的两个侧部区域(参看图6B)和电极连接部54的两个侧部区域(参看图6C)彼此相对。这些相对的部分各自设有用于粘合电极连接部53和54的粘合层60a和60b。本发明通过这个特征可产生增加包括光学元件的电极连接部53和54的侧面的粘合强度的效果。
由于电极连接部53要连接到外电路的区域和电极连接部54要连接到外电路的区域彼此不相对，所以如根据第一方面的光学元件的情况，可以在确保光学元件的可靠性的同时提高光学元件的成品率，并且还可以以节省空间的方式保存光学元件。
此外，除第二实施例中的前述内容之外的构造、操作和效果与上述第一实施例中的构造、操作和效果相似。
现在将说明根据本发明的第三实施例的光学元件。
根据第三实施例的光学元件的特征在于每一个均具有电极的一对基板粘合在一起，并且所述基板之间具有间隙；至少包括液晶的调光材料被装入所述间隙内；该对基板中的每一个均具有要连接到外电路的电极连接部；以及保护膜被设置包括每个电极连接部的电极部的每一个区域的至少部分上。即，根据第三实施例的光学元件与第一和第二实施例的光学元件的不同之处在于，保护膜56a形成于电极部56、57和电极部58、59分别不彼此相对的部分中的每一个上(图8仅显示位于其中电极部56和电极部58不彼此相对的区域上的保护膜)。
图8为图4中的上部基板50上的电极连接部53附近的平面图，这个平面图以放大形式示出，用以表现根据第三实施例的光学元件的特征。从图8清楚可见，从透明电极52朝着电极连接部53凸出的电极部56以及连接端子55(图中未示)的电极部58互相电连接。
如图8中所示，即使电极连接部53上的电极部56电连接到连接端子55的电极部58，密封部分附近的电极部56也可能会暴露出来。然而，通过如第三实施例的构造，即使电极仍存在暴露部分，本发明也能够在电极的暴露部分上形成用以防止短路和/或防腐蚀的保护膜56a，这是因为所述暴露部分不同于传统实例而不会被上部及下部基板覆盖。因此，使用根据第三实施例的结构可以可靠地防止短路及防腐蚀。另外，可以设置保护膜56a以覆盖电极部56、57的全部区域的每一个，如图7和8中的虚线所示。
此外，除第三实施例中前述内容外的构造、操作和效果与上述第一和第二实施例中的构造、操作和效果相似。
接着，将说明根据本发明的第四实施例的光源单元。
根据本发明的第四实施例的光源单元的特征在于，上述光学元件被堆叠在射出光线的背光源以及调节从背光源入射的光线的方向并射出光线的光束方向调节元件上。
图9为根据本发明的第四实施例的光源单元的截面图。此处，为了易于理解而分别说明部件。如图9中所示，在根据第四实施例的光源单元中，光束方向调节元件72被设置在背光源70上，上述的光学元件86被设置在光束方向调节元件72上。从这个构造可以看出，所述光源单元包括发光部、光束方向调节元件以及光学元件，并且所述光源单元不同于参照图1A和图1B所说明的光源41。参照图1A和图1B所说明的光源41对应于本发明的光源单元外的背光源70。
如图9中所示，光源元件70a被设置在背光源70的侧面上，并使从光源元件70a射出的光线入射到导光板70c上。导光板70c折射并反射入射光，以通过设置在导光板70c的一平面内的多个棱镜(图中未示)及设置在所述导光板背面上的光反射器70b改变入射角度，并且从导光板70c的整个表面射出光线。出射光线以绕着元件表面的法线方向(即，在图9中为图式的向上方向)的宽角度呈角形分布扩展。
此处，为了增强背光光束的使用率，需要使背光光束的扩展变窄至最小。
如图9中所示，举例而言，光束方向调节元件72被配置成将通过光线的透明区域72a和吸收光线的吸收区域72b沿平行于光束方向调节元件72的表面的方向(即，图式的右-左方向)交替排列。在从背光源射出的光线范围外，来自前方的窄角度光线通过透明区域72a并射出。然而，宽角度光线无法通过透明区域72a，而是被吸收到吸收区域72b中。这会限制来自背光源70的出射光的光线扩展。
如图9中所示，光学元件86具有一结构，举例而言，其中聚合物散布液晶层75被夹在电极74和76之间，且还夹在电极73和77之间。聚合物散布液晶层75被配置成使液晶分子75b以微滴形式分散在聚合物膜75a中。聚合物膜75a的折射率和液晶分子75b的寻常折射率彼此近似于一致，而液晶分子75b的非寻常折射率高于聚合物膜75a的折射率。
如参照图11A所述，当未施加电压时，微滴状液晶分子75b由于未受到定向处理而被定向成沿任意方向。结果，微滴的折射率变为液晶分子75b的寻常折射率与其非寻常折射率之间的平均值，从而超过聚合物膜75a的折射率。微滴与聚合物膜75a之间折射率的不同使聚合物散布液晶层75成为散射状态。因此，进入光束方向调节元件72内的光线在通过光学元件86时被散射，从而将出射光扩展。此外，因为折射率的差异不是各向异性，所以光线会以各向同性方式散射。因此，出射光的扩展也变为各向同性。
另一方面，如参照图11B所述，在电压施加到电极74和76时，呈微滴的液晶分子75b被定向成沿电场方向。即，液晶分子75b的主轴(具有非寻常折射率的方向)与平行于元件法线方向(图式中的向上方向)的方向互相对准。因此，在元件表面中，液晶分子75b的折射率变为其寻常折射率，从而与聚合物膜75a的折射率相一致。这使得聚合物散布液晶层75成为透明状态。因此，来自光束方向调节元件72的出射光在通过光学元件86时不会被散射，从而限制光线的扩展。
如在第四实施例中，使用通过将液晶和聚合材料混合制成的调光材料装入一对基板之间而形成的光学元件，通过在经由外电路将电压施加到光学元件的状态与未这样做的状态之间进行转换可以使光学元件在透明状态和散射状态之间进行转换。这会产生使光源单元的照射角度范围可变化的效果。
此外，除第四实施例中前述内容外的构造、操作和效果与上述第一至第三实施例中的构造、操作和效果相似。
现在，将说明根据本发明的第五实施例的显示装置。
根据本发明的第五实施例的显示装置的特征在于，上述光学元件被堆叠在射出光线的背光源以及调节从背光源射入的光线的方向并射出光线的光束方向调节元件上，并且液晶显示装置进一步被堆叠在光学元件上。即，根据第五实施例的显示装置与第四实施例的显示装置的不同之处在于液晶显示装置被堆叠在光学元件上。
如图10中所示，显示装置150被配置成将光学元件86堆叠在背光源70上且所述光学元件与所述背光源之间具有光束方向调节元件72，并且通过将液晶层81夹在基板79与83之间而形成的液晶显示元件85被堆叠在光学元件86上。另外在图10中，为了易于理解分别说明部件。在基板79和83上，用于确定液晶的定向方向的定向膜(图中未示)以及用于独立地驱动像素的电极80和83形成于液晶层81的侧面上。此外，吸收型偏光板(absorptive polarizer)78和84分别被粘合到基板79和83的表面(远离液晶层81的表面)。此处，优选地，吸收型偏光板78和84的表面，尤其是吸收型偏光板84的表面，未受到目的是通过散射达到防眩光效果的防眩光处理。
在图10中，为了帮助理解第五实施例的效果仅示出液晶显示元件85的最小构造。因此，实际的液晶显示元件包括除图10中所示的元件之外的组成元件。图10中未示出的组成元件的实例包括薄膜晶体管(TFT)、彩色滤光片、黑底等等。
通过将电压施加到液晶层81使液晶显示元件85的液晶分子的方向产生变化。已通过吸收型偏光板78的偏振光由于液晶分子的方向变化而通过双折射作用或光学活性在偏振状态方面发生变化，并且通过吸收型偏光板84的光线量会发生变化。此处，根据逐像素基础(pixel-by-pixel basis)调节出射光的量，从而实现显示器的对比度调节。
液晶显示元件85的视角特征视液晶显示模式而定。为了在本发明中实现宽视角状态和窄视角状态，优选地采用宽视角模式作为液晶显示模式。具体地，宽视角模式包括横向电场模式，例如用以利用横向电场来操纵液晶显示元件85的平面中的液晶分子的面内切换(IPS)模式(in-planeswitching mode)和边缘电场转换(FES)模式(fringe field switching mode)；以及膜补偿模式(film compensation mode)，例如用以使用垂直定向模式或各向异性光学膜来执行光学补偿的垂直配向(VA)模式(verticalalignment mode)、图像垂直调整(PVA)模式(patterned vertical alignment)以及新型超视觉(ASV)模式(advanced super V mode)。
因此，通过使用能够宽视角显示的液晶显示元件85使光学元件在透明状态和散射状态之间进行转换，使液晶显示元件85的视角可以在窄视角状态与宽视角状态之间进行转换。
接着，将说明如上所述而形成的根据第五实施例的显示装置的操作。如图10中所示，从背光源70射出的光线为漫射光并具有自显示装置前方的宽角形分布。从背光源70射出的光被限制在光束方向调节元件72所射出的光线的角形范围内。具体地，如图10中所示，来自漫射光的宽角度光线无法通过透射区域72a，而是被吸收到吸收区域72b中。从光束调节元件72射出的光会造成具有高指向性的出射光。
当这个出射光进入光学元件86时，由于如参照图11A所述没有电压施加到光学元件86，所以入射光会以各向同性方式散射。因此，从光学元件86射出的光线的指向性会降低，并且具有各向同性的宽角形分布。
如图10中所示，在宽范围内以各向同性方式扩展的出射光进入液晶显示元件85，并以未变化的角形分布射出。因为液晶显示元件85在宽视角模式下使用液晶，所以图像以宽视角示出。
接着将说明窄视角的情况。如同宽视角情况，从背光源70射出的光线通过光束调节元件72，并且具有高指向性的出射光进入光学元件86。
如参照图11B所述，通过将电压施加到用作透射/散射转换元件的光学元件86以及通过对液晶分子75b进行定向使光学元件86变成透明状态。在这种情况下，入射光被射出而未发生散射。换句话说，从光学元件86射出的光线的指向性仍然保持很高。具有高指向性的此出射光进入光学元件85并以未发生变化的角形分布射出。因此，会以窄视角示出图像。
如上所述，本发明通过根据第五实施例的配置可以在提高光学元件成品率的同时将光学元件保存在狭窄空间内。另外，光学元件86通过在将电压施加到光学元件86的状态与未这样做的状态之间进行装换可以在透明状态和散射状态之间进行转换，由此使液晶显示装置85可在光源单元的照明角度范围内发生变化。这将允许在宽视角显示与窄视角显示之间进行转换。
根据本发明，进一步提供包含上述光学元件的终端装置、使用这种光学元件的光源单元或者使用这种光源单元的显示装置，尤其是手持式或便携式终端。
图12为在终端装置外将本发明特定地组装在移动电话中的一个实例。如图12中所示，移动电话被配置成使接收单元160和传输单元170以一铰接部(hinge portion)H相连。接收单元160具有显示装置150，传输单元170具有多个按键开关180。
已叙述几个实施例来说明本发明，要理解的是本发明的光学元件、光源单元、显示装置以及终端装置不限于上述实施例，而可以对它们的构造做各种变更及修改。另外，要理解的是已做过这种变更及修改的光学元件、光源单元、显示装置和终端装置也包括在本发明的范围内。
举例而言，不仅透明基板，而且其电极连接部是不透明的基板以及其显示部分为部分不透明的基板均可以用作用于光学元件86的基板。
另外，在没有被施加电压时是透明的而在被施加电压时则处于散射状态的光学元件可以用作光学元件86。因此，如上述实施例中，通过在将电压施加到光学元件的状态与未这样做的状态之间进行转换可以改变光源单元的照明角度范围或显示装置的视角范围。
此外，可以将具有记忆能力的聚合物散布液晶层用作光学元件86来代替聚合物散布液晶层75。在这种情况下，液晶聚合物分子75b可以包括铁电液晶和胆甾醇型液晶(cholesteric liquid crystal)。即使在所施加的电压被切断时，这些液晶仍会保持它们在被施加电压时所产生的方向，从而表现出记忆能力。这会产生减小功率消耗的效果。
根据本发明提供一种光学元件，其中每一个均具有电极的一对基板粘合在一起且所述基板之间具有间隙，并且其中至少包括液晶的调光材料被装入所述间隙内，该对基板中的每一个均具有连接到外电路的电极连接部。尤其，两个基板的电极连接部与光学元件的电极连接部位于相同的侧面上；所述基板中的一个的电极连接部和所述基板中的另一个的电极连接部具有位于彼此不相对的区域的各电极部；以及各电极连接部的电极部被连接到外电路。这使得可以在确保光学元件可靠性的同时提高光学元件的成品率，并且以节省空间的方式储存光学元件，以及驱动光学元件。
权利要求
1.一种光学元件，其中每一个均具有电极的一对基板被粘合在一起且所述基板之间具有间隙，并且其中包括液晶的调光材料被装入所述间隙中，所述一对基板中的每一个均具有要连接到外电路的电极连接部，其中各所述基板的所述电极连接部的至少一部分位于与所述光学元件相同的侧面上；其中一个基板的所述电极连接部与另一基板的所述电极连接部在彼此不相对的区域具有各自电极部；并且其中各所述电极连接部的所述电极部被连接到所述外电路。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述电极部未从所述光学元件的所述侧面凸出。
3.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述一个基板的所述电极连接部与所述另一基板的所述电极连接部具有彼此相对的区域；并且其中彼此相对的所述区域在至少一个部分中粘合在一起。
4.根据权利要求1所述的光学元件，其中每个电极连接部的电极部通过另外的电极部连接至外电路，并且保护膜设置在其中每个电极连接部的电极部与所述另外的电极部不彼此相对的区域上。
5.根据权利要求1所述的光学元件，其中，在该对基板中的一个或每一个上，所述光学元件的一部分周边中或整个周边上具有没有电极的区域；并且其中所述光学元件具有在所述区域中的一部分或整个所述区域中与所述一对基板粘合在一起并使所述光学元件与外部相隔离的层。
6.一种光源单元，包括射出光线的背光源；光束方向调节元件，所述光束方向调节元件调节从所述背光源进入的光线的方向并射出光线；和根据权利要求1所述的光学元件，所述光学元件被堆叠在所述光束方向调节元件上。
7.一种显示装置，包括射出光线的背光源；光束方向调节元件，所述光束方向调节元件调节从所述背光源进入的光线的方向并射出光线；根据权利要求1所述的光学元件，所述光学元件被堆叠在所述光束方向调节元件上；和堆叠在所述光学元件上的液晶显示元件。
8.一种包括根据权利要求1所述的光学元件的终端装置。
9.一种包括根据权利要求6所述的光源单元的终端装置。
10.一种包括根据权利要求7所述的显示装置的终端装置。
全文摘要
一种光学元件，所述光学元件包括每一个均具有电极的一对基板，所述基板被粘合在一起且所述基板之间具有间隙，并且包括液晶的调光材料被装入所述间隙中。该对基板中的每一个均具有要连接到外电路的电极连接部。各基板的电极连接部的至少一部分位于与光学元件的电极连接部相同的侧面上。一个基板的电极连接部与另一基板的电极连接部具有位于彼此不相对的区域的各自电极部。各电极连接部的电极部被连接到外电路。
文档编号G02F1/1335GK1920631SQ20061012184
公开日2007年2月28日 申请日期2006年8月25日 优先权日2005年8月25日
发明者三村广二, 住吉研, 奥村藤男, 早田茂敏, 内野多美夫, 古屋吉启, 斋藤洋平, 石井克久, 金森贵彦 申请人:日本电气株式会社, Nec液晶技术株式会社, 株式会社正兴电机制作所