CN111033368A - 光学装置、显示装置以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在多种屏幕模式下呈现出优异显示性能的显示装置。该显示装置具有：图像显示单元，其发射具有第一偏振轴的图像显示光；分束器，其透射图像显示光的一部分并反射图像显示光的另一部分；第一调光器构件，其能够在第一模式和第二模式之间进行切换，在该第一模式中具有第一偏振轴的第一光以第一透射率进行透射，并且同时具有第二偏振轴的第二光以低于第一透射率的第二透射率进行透射，并且在第二模式中，所述第一光和所述第二光以高于所述第一透射率的第三透射率进行透射；以及第二调光器构件，其能够依次调节通过其透射的透射光的散射强度。

Description

光学装置、显示装置以及电子设备
技术领域
本发明涉及一种在透射光的透射状态和反射光的镜面状态之间进行切换的光学装置，以及包括所述光学装置的显示装置和电子设备。
背景技术
已知一种显示装置，其被配置为能够通过重叠两个液晶面板而在正常屏幕状态(图像显示模式或外部光透射模式)和镜面状态(外部光反射模式)(例如，参见专利文献1和2)之间进行切换。
引证列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开第2001-318374号
专利文献2：日本未审查专利申请公开第2004-37943号
发明内容
顺便提及，近年来，这种显示装置的尺寸已经增加。因此，当将这样的显示装置安装在房间等内部的墙壁表面上时，相对于墙壁表面的面积，显示装置的面积容易变大，结果显示装置越来越影响房间等内部的外观。
因此，希望提供一种在多种屏幕模式下表现出优异显示性能的显示装置，以及适合用于所述显示装置的光学装置。
根据本公开的实施例的显示装置依次包括：图像显示部，其发射具有第一偏振轴的图像显示光；分束器，其透射图像显示光的一部分并反射图像显示光的另一部分；第一调光器构件，被配置为在第一模式和第二模式之间进行切换，所述第一模式使得具有所述第一偏振轴的第一光以第一透射率透射，并且使得具有第二偏振轴的第二光以低于所述第一透射率的第二透射率透射，所述第二模式使得所述第一光和所述第二光以高于所述第一透射率的第三透射率透射；以及第二调光器构件，其被配置为调节通过其透射的透射光的散射强度。
例如，在根据本公开的实施例的显示装置中，在第一调光器构件进入第一模式并且第二调光器构件进入透射状态以允许显示图像显示光的图像显示状态和第一调光器构件进入第二模式并且外部光在第二调光器构件中散射从而获得发白色的明亮显示状态之间执行切换。
根据本公开的实施例的光学装置依次包括：分束器，其透射一部分入射光并反射另一部分入射光；第一调光器构件，被配置为在第一模式和第二模式之间进行切换，所述第一模式使得具有第一偏振轴的第一光的第一透射率高于具有不同于所述第一偏振轴的第二偏振轴的第二光的第二透射率，所述第二模式使得所述第一透射率和所述第二透射率基本上彼此相等；以及第二调光器构件，被配置为调节透过其的显示光的散射强度。
在根据本公开的实施例的光学设备中，例如，在以下状态之间执行切换：背景显示状态，其中第一调光器构件进入第一模式并且第二调光器构件进入透射状态以显示背景；明亮显示状态，其中第一调光器构件进入第二模式并且外部光在第二调光器构件中散射，从而获得发白色；以及反射状态，其中第一调光器构件进入第二模式并且第二调光器构件进入透射状态，从而反射在分束器处从与第一调光器构件相对的一侧进入第二调光器构件的外部光。
根据本公开的实施例的光学设备，适当地执行在第一调光器构件中的第一模式和第二模式之间的切换以及在第二调光器构件中的散射强度的调整，从而使得可以实现多个期望的光学状态。此外，根据本公开的实施例的显示装置和电子设备，可以通过利用上述多个光学状态来实现优异的显示性能。
本公开的效果不限于此，并且可以是下文描述的任何效果。
附图说明
[图1]图1是根据本公开的第一实施例的显示装置的示意图。
[图2]图2是表示图1所示的显示装置的工作的第一说明图。
[图3]图3是表示图1所示的显示装置的工作的第二说明图。
[图4A]图4A是图1所示的显示装置的第一变形例的示意图。
[图4B]图4B是图1所示的显示装置的第二变形例的示意图。
[图5A]图5A是图1所示的显示装置的第三变形例的示意图。
[图5B]图5B是图1所示的显示装置的第四变形例的示意图。
[图6]图6是示出包括本公开的显示装置的电子设备的配置示例的概念图。
[图7]图7是示出根据本公开的第二实施例的光学装置及其工作的第一说明图。
[图8]图8是表示图7所示的显示装置的工作的第二说明图。
[图9]图9是表示图7所示的显示装置的工作的第三说明图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本公开的实施例。以下按顺序给出说明。
1.第一实施例(包括显示部分和两个调光器元件的显示装置的示例)
2.第一实施例的第一变形例
3.第一实施例的第二变形例
4.第一实施例的第三变形例(在平面内具有散射强度分布的调光器元件的示例)
5.第一实施例的第四变形例(在平面内具有散射强度分布的调光器元件的另一示例)
6.显示装置在第一实施例中的应用示例(电子设备)。
7.第二实施例(包括两个调光器元件的调光器装置的示例)
<1.第一实施例>
[显示装置1的结构]
图1示出了包括本公开的第一实施例的显示装置1的横截面的整体配置。此外，图2和图3分别是示出显示装置1的工作的概念图。显示装置1被配置为能够通过重叠两个液晶面板而在白色显示状态和图像显示状态之间进行切换。具体地，显示装置1包括四个部件，即图像显示部10、部分透射镜20、第一调光器元件30(以下简称为调光器元件30)和第二调光器元件40(以下简称为调光器元件40)，其中在图像显示部10中，主表面被顺序地布置成层以彼此重叠。在显示装置1中，在上述四个部件中，图像显示部10位于离观察者最远的位置，而调光器元件40位于离观察者最近的位置。
(图像显示部10)
图像显示部10向观察者发射形成预定显示实施例的图像显示光L3(见图3)，并且图像显示光L3可以优选地是例如具有第一偏振轴J1的线性偏振光。例如，图像显示部10包括：透射型液晶显示面板，其具有液晶层11夹在一对透明电极基板12和13之间的结构；背光灯14，其在背面侧(与观察者相反侧)设置有空气层；以及设置在透明电极基板12和13的相应表面上的偏振板15和16。在一对透明电极基板12和13中，例如，在玻璃(包含石英)等的透明基板中形成透明导电层。所述对透明电极基板12和13以预定距离(例如约1.5μm至10μm)彼此相对地布置，并且用密封材料等连接在一起。如上所述，图像显示部10被配置为使得一对透明电极基板12和13能够向液晶层11施加电场。作为图像显示部10的驱动模式，可以采用有源驱动模式，例如使用有源元件如TFT(薄膜晶体管)或TFD(薄膜二极管)的有源矩阵驱动，或者采用无源驱动模式，例如简单驱动或不使用上述有源元件的多路驱动。
作为液晶层11的液晶模式，可以使用例如TN(扭曲向列)模式、VA(垂直排列)模式、IPS(面内切换)模式、FFS(边缘场切换)模式、STN(超扭曲向列)模式或ECB(电控双折射)模式。具有这些液晶模式的液晶显示元件被配置为使用偏振板实现显示实施例，从而使得能够在具有相对低的驱动电压的同时获得高显示质量，因此是优选的。
偏振板15例如是吸收型偏振板，其具有沿着第一偏振轴J1的透射偏振轴J10(图3)，透射具有平行于透射偏振轴J10的振动平面的线性偏振光，并且吸收具有平行于与透射偏振轴J10相交(优选正交)的方向的振动平面的线性偏振光。作为偏振板15，例如可以使用这样的偏振板，其中将三乙酰基纤维素的各个保护层施加到膜的两个表面上，所述膜具有由碘在拉伸的聚乙烯醇中的吸收产生的偏振功能。偏振板16具有与偏振板15的偏振轴相交的透射轴。
只要背光源14能够以基本上均匀的照度从后面照亮包括液晶层11的上述透射型液晶显示面板，就可以使用任何背光源。其示例包括：端面发光型背光源和背面发光型背光源，端面发光型背光源包括导光板和设置在导光板的端面部分上的光源，背面发光型背光源包括扩散板和设置在扩散板的背面上的光源。
(部分透射镜20)
部分透射镜20是透射一部分图像显示光L3并反射另一部分图像显示光L3的分束器。部分透射镜20例如是所谓的半反射镜，其中在透明丙烯酸板的表面上形成金属薄膜，并且其对于入射光的反射率例如是60％。
(调光器元件30)
调光器元件30是被配置为能够在第一模式和第二模式之间进行切换的光学构件。第一模式是暗模式，其中具有第一偏振轴J1的线偏振光以第一透射率透射，并且其中具有垂直于第一偏振轴J1的第二偏振轴J2的线偏振光以低于第一透射率的第二透射率透射。第二模式是亮模式，其中具有第一偏振轴J1的线性偏振光和具有第二偏振轴J2的线性偏振光以高于第一透射率的第三透射率透射。
调光器元件30是宾主型液晶元件，其具有包括宾主(Guest Host)型液晶的宾主型液晶层31夹在两个透明电极基板32和33之间的结构。在调光器元件30中，宾主型液晶层31中的液晶分子在与透明电极基板32和透明电极基板33彼此相对的方向正交的方向上垂直取向。宾主型液晶层31例如包含诸如黑色颜料的颜料材料，并且在上述暗模式下，颜料材料的取向与宾主型液晶层31中所包括的液晶分子的取向相同。因此，例如，通过两个透明电极基板32和33向宾主型液晶层31施加电压，从而液晶分子沿单轴方向下落，产生平行于液晶分子下落的单轴方向、即沿第一偏振轴J1的方向的透射轴J30。并且产生沿着第二偏振轴J2的吸收轴。换句话说，调光器元件30的宾主型液晶层31表现出沿着透射轴J30的偏振，这通过施加电压来表示，并且对于沿着透射轴J30的线性偏振光表现出相对高的透射率。应当注意，透明电极基板32和33可以优选地具有类似于透明电极基板12和13的结构。
(调光器元件40)
调光器元件40是能够调节通过其传输的光的散射强度的光学元件。例如，调光器元件40能够在呈现第一散射强度的散射模式和呈现第二散射强度的线性行进模式之间进行切换，所述第一散射强度对于通过其透射的的光相对较强，所述第二散射强度对于通过其透射的的光低于第一散射强度。具体地，调光器元件40是具有聚合物分散液晶层41夹在两个透明电极基板42和43之间的结构的聚合物分散液晶(Polymer Dispersed LiquidCryatal)元件。聚合物分散液晶层41例如是向列液晶分散在丙烯酸酯聚合物材料等的基质结构中的液晶层。透明电极基板42和43可以优选地具有类似于透明电极基板12和13的结构。在本实施例中，利用透明电极基板42和43向聚合物分散液晶层41施加电压允许切换到呈现第二散射强度的线性行进模式(透明模式)。另一方面，当没有向聚合物分散液晶层41施加电压时，切换到呈现第一散射强度的散射模式。这里描述的散射模式是对应于本公开的“第三模式”的特定示例，并且线性行进模式(近似透明模式)是对应于本公开的“第四模式”的特定示例。
显示装置1还包括控制部50、开关驱动部51、开关驱动部52和开关驱动部53。控制部50对开关驱动部51、开关驱动部52以及开关驱动部53进行操作控制。开关驱动部51耦合到调光器元件30，并且基于来自控制部50的命令执行在接通和断开施加到宾主型液晶层31的电压之间进行切换的操作。开关驱动部52耦合到调光器元件40，并且基于来自控制部50的命令执行在接通和断开施加到聚合物分散液晶层41的电压之间的切换操作。开关驱动部53耦合到图像显示部10，并且基于来自控制部50的命令执行图像显示部10的点亮和熄灭。
[显示装置1的操作]
上述显示装置1通过执行调光器元件30中的亮模式和暗模式之间的切换操作以及调光器元件40中的散射模式和线性行进模式之间的切换操作，使得可以实现多个期望的光学状态。例如，在调光器元件30进入暗模式并且调光器元件40进入线性行进模式以允许显示图像显示部10的图像显示光的图像显示状态和调光器元件30进入亮模式并且调光器元件40进入散射模式以散射外部光从而获得发白色的亮显示状态之间执行切换。
在下文中，作为显示装置1的操作的示例，详细描述了上述亮显示状态和图像显示状态这两种状态下的动作。
(处于明亮显示状态下的显示装置1的动作)
在显示装置1中，如图2所示，当既不将电压施加到调光器元件30的宾主型液晶层31也不施加到调光器元件40的聚合物分散液晶层41时(在关闭状态的情况下)，实现明亮的显示状态。在这种情况下，调光器元件30进入亮模式，在亮模式中，包括具有第一偏振轴J1的线性偏振光和具有第二偏振轴J2的线性偏振光的所有入射光束以高于暗模式中的第一透射率的第三透射率透射。同时，调光器元件40进入呈现第一散射强度的散射模式，所述第一散射强度对于通过其的透射光相对较高。此外，图像显示部10也切换为图像显示部10关闭的状态(关闭状态)。
在显示装置1中，在图2所示的明亮显示状态下，例如，从观察者一侧施加到调光器元件40的外部光L1以例如约95％的透射率透射通过调光器元件40，然后进入调光器元件30。已经进入调光器元件30的外部光L1以例如约74％的透射率透射通过调光器元件30，然后进入部分透射镜20。此外，已经进入调光器元件40的外部光L1的一部分是反向散射光LB，所述反向散射光LB被反射以朝向调光器元件40的观察者侧散射。例如，已经进入部分透射镜20的外部光L1的大约60％在部分透射镜20处被反射(即，在这种情况下，部分透射镜20呈现大约60％的反射率)，并且作为反射光L2返回到调光器元件30。应当注意，已经进入部分透射镜20的一部分外部光L1以例如约40％的透射率透射通过部分透射镜20，进入图像显示部10，并且在图像显示部10内被吸收。
从部分透射镜20返回到调光器元件30的反射光L2以约74％的透射率透射通过调光器元件30，然后进入调光器元件40。此外，从部分透射镜20进入调光器元件40的反射光L2以约95％的透射率透射通过调光器元件40，成为前向散射光LF。结果，在整个显示装置1中，已经进入调光器元件40的外部光L1的大约47％作为反射光(反向散射光LB和正向散射光LF)从调光器元件40输出到观察者一侧。此时，使观察者一侧的调光器元件40的表面进入乳状显示状态。壁纸的反射率通常假定为约40％至约70％；因此，在本公开的显示装置1安装在墙壁表面上的情况下，显示装置1可以实现明亮的显示状态，同时充分地减少相对于墙壁的不舒适感。
(处于图像显示状态下的显示装置1的动作)
在显示装置1中，在向调光器元件30的宾主型液晶层31和调光器元件40的聚合物分散液晶层41两者施加电压的情况下(在接通状态的情况下)，实现图像显示状态(图3)。在这种情况下，通过沿液晶分子取向的方向取向包含在宾主型液晶层31中的诸如黑色颜料的颜料材料，调光器元件30表现出沿着透射轴J30的偏振。因此，调光器元件30进入暗模式，其中具有第一偏振轴J1的线性偏振光以第一透射率透射，并且其中具有第二偏振轴J2的线性偏振光以低于第一透射率的第二透射率透射。同时，调光器元件40进入线性行进模式(近似透明模式)，所述线性行进模式对于通过其传输的光呈现低于第一散射强度的第二散射强度。此外，图像显示部10进入显示状态(接通状态)。
在显示装置1中，在图3所示的图像显示状态下，例如，从观察者一侧施加到调光器元件40的外部光L1以例如大约98％的透射率透射通过调光器元件40，然后进入调光器元件30。沿着已经进入调光器元件30的外部光L1的第一偏振轴J1的线性偏振分量以例如大约46％的透射率透射通过调光器元件30，并且沿着第二偏振轴J2的线性偏振分量以大约10％的透射率透射通过调光器元件30，然后进入部分透射镜20。例如，已经进入部分透射镜20的外部光L1的大约60％在部分透射镜20处被反射，并且作为反射光L2返回到调光器元件30。应当注意，已经进入部分透射镜20的一部分外部光L1以例如约40％的透射率透射通过部分透射镜20，进入图像显示部10，并且在图像显示部10内被吸收。从部分透射镜20返回到调光器元件30的反射光L2顺序地透射通过调光器元件30和调光器元件40。结果，在整个显示装置1中，已经进入调光器元件40的外部光L1的大约12％作为反射光L2从调光器元件40输出到观察者一侧。此外，在图像显示部10处于关闭状态的情况下，或者从图像显示部10射出的图像显示光L3的亮度极低的情况下，将反射光L2视觉识别为观察者观察到的与黑色显示重叠的反射图像。
此外，从图像显示部10向部分透射镜20传播的图像显示光L3以约40％的透射率透射通过部分透射镜20，并进入调光器元件30。已经进入调光器元件30的图像显示光L3是具有第一偏振轴J1的线性偏振光。因此，在图像显示光L3以约46％的透射率透射通过调光器元件30之后，图像显示光L3进入调光器元件40，然后以约98％的透射率透射通过调光器元件40。结果，在整个显示装置1中，从图像显示部10发射的图像显示光L3的大约18％从调光器元件40输出到观察者一侧。这里，从图像显示部10发射的图像显示光L3的亮度被设置为高，从而使得可以向观察者传递具有足够亮度的图像显示光L3。应当注意，图像显示光L3的亮度被设置为高，并且反射光L2的影响由此被减小，并且因此不干扰观察者的观看。
[显示装置1的作用效果]
在本实施例的显示装置1中，如上所述，依次设置图像显示部10、部分透射镜20、调光器元件30和调光器元件40，并且在调光器元件30中执行在亮模式和暗模式之间进行切换的操作，并且在调光器元件40中调整散射强度。因此，在调光器元件30进入暗模式并且调光器元件40进入线性行进模式以允许显示图像显示光L3的图像显示状态和调光器元件30进入亮模式并且调光器元件40进入散射模式以散射外部光从而获得发白色的亮显示状态之间执行切换。结果，显示装置1使得可以实现多个期望的光学状态，从而通过利用光学状态来实现优异的显示性能。具体地，例如，当图像显示部10进入关闭状态时，允许显示装置1的屏幕具有发白色显示。因此，即使在显示装置1的屏幕尺寸增大的情况下，也可以减小与周围壁表面的纹理的间隙。因此，可以避免对房间内部外观的不利影响。此外，在图像显示部10处于开启状态的情况下，可以产生适于观看并且足够有利的图像显示。
<2.第一实施例的第一变形例>
图4A是显示装置1A的示意图，所述显示装置1A是根据上述第一实施例的显示装置1的第一变形例。显示装置1A包括调光器元件30A，其中在与透射图像显示光L3的透射方向相交的平面内的部分区域中选择性地允许调光器元件30中的暗模式和亮模式之间的切换。例如，调光器元件30A被划分为以矩阵形式布置的多个子区域，并且电极被布置在各个子区域中，由此部分地将电压施加到宾主型液晶层31。利用如上所述的结构，在显示装置1A中，可以在调光器元件30A中执行部分亮/暗控制，从而可以增加在图像显示部10中产生的显示图像的平面内的对比度。
<3.第一实施例的第二变形例>
图4B是作为根据上述第一实施例的显示装置1的第二变形例的显示装置1B的示意图。显示装置1B包括调光器元件40，其中在与透射外部光L1和反射光L2的透射方向相交的平面内的部分区域中选择性地允许散射模式和线性行进模式之间的切换。例如，调光器元件40A被分成布置成矩阵的多个子区域，并且电极布置在各个子区域中，由此部分地将电压施加到聚合物分散液晶层41。利用如上所述的结构，在显示装置1B中，可以对调光器元件40A执行部分光散射强度控制。因此，显示装置1B可以向在图像显示部10中产生的显示图像提供模糊(Bokeh)的部分印象，从而允许更宽的视觉表达。
<4.第一实施例的第三变形例>
图5A是作为根据上述第一实施例的显示装置1的第三变形例的显示装置1C的一部分的示意图。除了显示装置1C包括调光器元件40C而不是调光器元件40之外，显示装置1C具有与显示装置1基本相同的结构。调光器元件40C包括其中聚合物分散液晶层41具有厚度T1的区域R1和其中聚合物分散液晶层41具有厚度T2(＜T1)的区域R2。因此，在光透射通过区域R1的情况下，与光透射通过区域R2的情况相比，透射光(反射光L2和图像显示光L3)被相对强烈地散射。与已经透射通过区域R2的散射光LF2相比，已经透射通过区域R1的散射光LF1被强烈散射。因此，显示装置1C在与透射光透射的透射方向交叉的平面内具有散射强度分布，因此，在明亮的显示状态下，在发白色的画面中，由于散射强度的差异而产生明暗。换句话说，适当地设置区域R1和区域R2的布置位置使得可以在明亮的显示状态下在屏幕上绘制期望的图案。因此，在将显示装置1C安装在壁面等上的情况下，可以提高设计性。
<5.第一实施例的第四变形例>
图5B是显示装置1D的一部分的示意图，所述显示装置1D是根据上述第一实施例的显示装置1的第四变形例。除了显示装置1D包括调光器元件40D而不是调光器元件40之外，显示装置1D具有与显示装置1基本相同的结构。调光器元件40D包括其中聚合物分散液晶层41由聚合物分散液晶41A构成的区域R3和其中聚合物分散液晶层41由聚合物分散液晶41B构成的区域R4。例如，包含在聚合物分散液晶41A中的聚合物中的聚合比不同于包含在聚合物分散液晶41B中的聚合物中的聚合比。因此，在光透射通过区域R3的情况下，与光透射通过区域R4的情况相比，透射光(反射光L2和图像显示光L3)被相对强烈地(或弱地)散射。例如，与透过区域R4的散射光LF4相比，透过区域R3的散射光LF3被强烈散射。因此，在显示装置1D中，由散射强度差引起的光和阴影在明亮显示状态下出现在发白的屏幕中。换言之，适当地设置区域R3和区域R4所处的位置使得可以在明亮显示状态下在屏幕上绘制期望的图案。因此，在显示装置1D安装在墙壁表面等上的情况下，可以增强设计性。
<6.应用例(电子设备)>
接下来，参考图6给出包括显示装置1的电子设备100的描述。图8是电子设备100的整体配置的示意图。
电子设备100包括上述第一实施例的显示装置1。图8是示意性地示出设置在电子设备100内的显示装置1的显示控制***的框图。电子设备100包括多个显示装置1。显示装置1包括作为开关驱动部53的显示驱动部531和照明驱动部532。在电子设备100中，控制部50对开关驱动部51至53进行控制。
显示驱动部531在设置于显示装置1的图像显示部10中的透明电极基板12和13之间提供驱动电压；例如，在多路复用驱动方法或有源驱动方法中，分别与液晶面板的公共端子(扫描线端子)和段端子(数据线端子)同步地提供扫描信号和对应于扫描信号的数据信号。诸如图像数据的显示数据从电子设备100的主电路通过控制部50馈送到显示驱动部531。
照明驱动部532驱动图像显示部10的背光源14。更具体地，照明驱动部532控制对背光源14的供电，并且例如用于在背光源14的照明状态和熄灭状态之间进行切换。
控制部50控制各开关驱动部51至53，对各开关驱动部51至53进行控制指令的供给、数据的供给等。例如，控制部50向开关驱动部51提供控制指令，从而执行调光器元件30中的暗模式和亮模式之间的切换操作，并且向开关驱动部52提供控制指令，以执行调光器元件40中的散射模式和线性行进模式之间的切换操作。
如上所述，根据本公开的电子设备100，提供了上述显示装置1，从而使得可以实现观察者视觉识别的多个期望光学状态，其结果是可以通过利用光学状态来实现优异的显示性能。
电子设备100的示例包括电视机、数码相机、笔记本个人计算机、移动电话、智能电话，诸如平板终端设备的便携式终端设备、摄像机等。换言之，上述显示装置可应用于在每个领域中作为图像或视频显示外部输入的视频信号或内部生成的视频信号的电子设备。
<7.第二实施例>
[调光器装置2的结构]
图7至图9各自是示出根据本公开的第二实施例的调光器装置2的示意图。在调光器装置2中，部分透射镜20、调光器元件30和调光器元件40从远离观察者的一侧依次设置。除了调光器装置2不包括图像显示部10之外，调光器装置2具有与上述第一实施例中描述的显示装置1中调光器装置的基本相同的结构。
[调光器装置2的操作]
调光器装置2执行调光器元件30中的暗模式和亮模式之间的切换操作以及调光器元件40中的散射模式和线性行进模式之间的切换操作，从而使得可以实现多个期望的光学状态。例如，在通过外部光L1在调光器元件40中的散射获得发白色的明亮显示状态、调光器元件30进入暗模式并且调光器元件40进入透射状态以显示背景的背景显示状态，以及其中外部光L1被反射并且反射光L2被观察者视觉识别的反射状态之间执行切换。
下面，作为调光器装置2的操作的示例，详细描述上述明亮显示状态、背景显示状态和反射状态这三种状态下的动作。
(调光器装置2在明亮显示状态下的动作)
在调光器装置2中，如图7所示，在既不向调光器元件30的宾主型液晶层31也不向调光器元件40的聚合物分散液晶层41施加电压的情况下(在关闭状态的情况下)，实现明亮显示状态。在这种情况下，调光器元件30进入亮模式，在亮模式中，包括具有第一偏振轴J1的线性偏振光和具有第二偏振轴J2的线性偏振光的所有入射光束以高于暗模式中的第一透射率的第三透射率透射。同时，调光器元件40进入呈现第一散射强度的散射模式，所述第一散射强度对于通过其透射的透射光相对较高。
在调光器装置2中，在图7所示的明亮显示状态下，例如，从观察者一侧施加到调光器元件40的外部光L1以例如大约95％的透射率透射通过调光器元件40，然后进入调光器元件30。已经进入调光器元件30的外部光L1以例如约74％的透射率透射通过调光器元件30，然后进入部分透射镜20。此外，已经进入调光器元件40的外部光L1的一部分是朝向调光器元件40的观察者一侧散射的弱反向散射光LB。例如，已经进入部分透射镜20的外部光L1的大约60％在部分透射镜20处被反射，并且作为反射光L2返回到调光器元件30。应当注意，已经进入部分透射镜20的一部分外部光L1以例如约40％的透射率透射通过部分透射镜20。
从部分透射镜20返回到调光器元件30的反射光L2以约74％的透射率透射通过调光器元件30，然后进入调光器元件40。此外，从部分透射镜20进入调光器元件40的反射光L2以约95％的透射率透射通过调光器元件40，成为前向散射光LF。结果，在整个显示装置1中，已经进入调光器元件40的外部光L1的大约47％作为反射光(反向散射光LB和正向散射光LF)从调光器元件40输出到观察者一侧。此时，使观察者一侧的调光器元件40的表面进入乳状显示状态。壁纸的反射率一般假定为约40％-70％；因此，在本公开的调光器装置2安装在墙壁表面上的情况下，调光器装置2可以实现明亮的显示状态，同时充分减小墙壁的不舒适感。
(调光器装置2在背景显示状态下的动作)
在调光器装置2中，在向调光器元件30的宾主型液晶层31和调光器元件40的聚合物分散液晶层41两者施加电压的情况下(在接通状态的情况下)，实现背景显示状态(图8)。在这种情况下，通过沿液晶分子取向的方向取向包含在宾主型液晶层31中的诸如黑色颜料的颜料材料，调光器元件30表现出沿着透射轴J30的偏振。因此，调光器元件30进入暗模式，其中具有第一偏振轴J1的线性偏振光以第一透射率透射，并且其中具有第二偏振轴J2的线性偏振光以低于第一透射率的第二透射率透射。同时，调光器元件40进入线性行进模式(近似透明模式)，所述线性行进模式对于通过其透射的透射光呈现低于第一散射强度的第二散射强度。
在调光器装置2中，在图8所示的背景显示状态下，例如，从观察者一侧施加到调光器元件40的外部光L1以例如大约98％的透射率透过调光器元件40，然后进入调光器元件30。沿着已经进入调光器元件30的外部光L1的第一偏振轴J1的线性偏振分量以例如大约46％的透射率透射通过调光器元件30，并且沿着第二偏振轴J2的线性偏振分量以大约10％的透射率透射通过调光器元件30，然后进入部分透射镜20。例如，已经进入部分透射镜20的外部光L1的大约60％在部分透射镜20处被反射，并且作为反射光L2返回到调光器元件30。应当注意，已经进入部分透射镜20的一部分外部光L1以例如约40％的透射率透射通过部分透射镜20。从部分透射镜20返回到调光器元件30的反射光L2顺序地透射通过调光器元件30和调光器元件40。结果，在整个显示装置1中，已经进入调光器元件40的外部光L1的大约12％作为反射光L2从调光器元件40输出到观察者一侧。
此外，当从部分透射镜20观察时，从与调光器元件30相对的一侧进入部分透射镜20的外部光L4以约40％的透射率透射通过部分透射镜20，并进入调光器元件30。已经进入调光器元件30的外部光L4通常不具有偏振，因此被等分为第一偏振轴J1和第二偏振轴J2。因此，外部光L4以大约28％的透射率透射通过调光器元件30，所述透射率是具有第一偏振轴J1的偏振光的大约46％的透射率和具有第二偏振轴J2的偏振光的大约10％的透射率的平均值，并且此后进入调光器元件40。已经进入调光器元件40的外部光L4以约98％的透射率透射通过调光器元件40。结果，在整个显示装置1中，已经进入部分透射镜20的外部光L4的大约11％从调光器元件40输出到观察者侧。因此，在外部光L4的亮度低的情况下，观察者在背景显示状态下将调光器装置2视觉识别为黑色显示器。另一方面，在外部光L4的亮度高的情况下，例如外部光L4是室外光的情况下，观察者能够在背景显示状态下视觉识别外部光L4。
(调光器装置2在反射状态下的动作)
此外，在调光器装置2中，在没有向调光器元件30的宾主型液晶层31施加电压的情况下(在断开状态的情况下)和向调光器元件40的聚合物分散液晶层41施加电压的情况下(在接通状态的情况下)，实现反射状态(图9)。在图9所示的反射状态中，例如，从观察者一侧施加到调光器元件40的外部光L1以例如大约98％的透射率透射通过调光器元件40，然后进入调光器元件30。已经进入调光器元件30的外部光L1以例如约74％的透射率透射通过调光器元件30，然后进入部分透射镜20。例如，已经进入部分透射镜20的外部光L1的大约60％在部分透射镜20处被反射，并且作为反射光L2返回到调光器元件30。应当注意，已经进入部分透射镜20的一部分外部光L1以例如约40％的透射率透射通过部分透射镜20。从部分透射镜20返回到调光器元件30的反射光L2以约74％的透射率透射通过调光器元件30，然后进入调光器元件40。此外，从部分透射镜20进入调光器元件40的反射光L2以大约98％的透射率透射通过调光器元件40而不被散射。结果，在整个显示装置1中，已经进入调光器元件40的外部光L1的大约32％作为反射光L2从调光器元件40输出到观察者一侧。因此，观察者能够利用调光器装置2作为反射镜。
[调光器装置2的工作和效果]
在本实施例的调光器装置2中，如上所述，依次设置部分透射镜20、调光器元件30和调光器元件40，在调光器元件30中执行亮模式和暗模式之间的切换操作，并且在调光器元件40中调节散射强度。因此，在调光器元件30进入暗模式且调光器元件40进入线性行进模式以显示背景的背景显示状态、调光器元件30进入亮模式且外部光在调光器元件40中散射从而获得发白色的亮显示状态，以及调光器元件30进入暗模式且调光器元件40进入线性行进模式以允许显示图像显示部10的图像显示光的反射状态以及明亮显示状态之间执行切换，在明亮显示状态中调光器元件30进入明亮模式并且调光器元件40进入线性行进模式以由此反射在部分透射镜20处从与调光器元件30相对的一侧进入调光器元件40的外部光L1。结果，调光器装置2可以实现多个期望的光学状态，从而通过利用光学状态来实现优异的显示性能。
虽然已经通过参考实施例和变形例给出了本公开的描述，但是本公开不限于前述实施例等，并且可以以多种方式修改。例如，通过具体参考显示装置1、电子设备100和调光器装置2的配置，在前述实施例等中给出了说明。然而，这些配置不需要包括上述所有组件，并且可以包括其他组件。
此外，在前述实施例中描述的反射率和透射率等是说明性的，并且本公开不限于这样的数值。此外，尽管在前述实施例等中给出了调光器元件30包含颜料材料的情况的描述，但是在本公开中，第一调光器元件或第二调光器元件中的至少一个可以包含颜料材料。此外，在本公开中，可以在与图像显示光被透射的透射方向相交的平面内的部分区域中选择性地实现第一调光器构件中的第一模式和第二模式之间的切换，并且可在与透射光被透射的透射方向相交的平面内的部分区域中选择性地实现第二调光器构件中的第三模式和第四模式之间的切换。
应当注意，本说明书中描述的效果仅仅是说明性的，而不限于上述效果，并且可以包括其他效果。此外，本技术可以包括以下配置。
(1)
一种显示装置，依次包括：
图像显示部，发射具有第一偏振轴的图像显示光；
分束器，透射图像显示光的一部分并反射图像显示光的另一部分；
第一调光器构件，被配置为在第一模式和第二模式之间进行切换，所述第一模式使得具有所述第一偏振轴的第一光以第一透射率透射，并且使得具有第二偏振轴的第二光以低于第一透射率的第二透射率透射，第二模式使得第一光和第二光以高于第一透射率的第三透射率透射；以及
第二调光器构件，被配置为调节通过其透射的的透射光的散射强度。
(2)
根据(1)的显示装置，其中透射过分束器的图像显示光的部分具有第一偏振轴。
(3)
根据(1)或(2)所述的显示装置，其中所述第二调光器构件被配置为在第三模式和第四模式之间进行切换，所述第三模式对于通过其透射的的透射光呈现第一散射强度，所述第四模式对于通过其透射的的透射光呈现第二散射强度，所述第二散射强度低于所述第一散射强度。
(4)
根据(1)至(3)中任一项所述的显示装置，其中，所述第一调光器构件具有第一透明电极、包括宾主型液晶的宾主型液晶层和第二透明电极依次堆叠的结构。
(5)
根据(1)至(4)中任一项所述的显示装置，其中所述第二调光器构件具有其中第三透明电极、聚合物分散液晶层和第四透明电极依次堆叠的结构。
(6)
根据(5)的显示装置，其中第二调光器构件包括其中聚合物分散液晶层具有第一厚度的第一区域和其中聚合物分散液晶层具有第二厚度的第二区域。
(7)
根据(1)至(6)中任一项所述的显示装置，其中，所述第二调光器构件在与透射所述透射光的透射方向相交的平面内具有散射强度分布。
(8)
根据(1)至(7)中任一项所述的显示装置，其中所述第一调光器构件或所述第二调光器构件中的至少一个包含颜料材料。
(9)
根据(1)至(8)中任一项所述的显示装置，其中，在与透射所述图像显示光的透射方向相交的平面内的部分区域中能够选择性地实现所述第一调光器构件中的所述第一模式和所述第二模式之间的切换。
(10)
根据(3)所述的显示装置，其中，在与透射光的透射方向相交的平面内的部分区域中能够选择性地实现第二调光器构件中的第三模式和第四模式之间的切换。
(11)
根据(3)所述的显示装置，其中，
在与所述图像显示光透射的透射方向相交的平面内的部分区域中能够选择性地实现所述第一调光器构件中的所述第一模式与所述第二模式之间的切换，并且
在与透射光的透射方向相交的平面内的部分区域中能够选择性地实现第二调光器构件中的第三模式和第四模式之间的切换。
(12)
一种光学装置，依次包括：
分束器，透射一部分入射光并反射另一部分入射光；
第一调光器构件，被配置为在第一模式和第二模式之间进行切换，所述第一模式使得具有第一偏振轴的第一光的第一透射率高于具有不同于所述第一偏振轴的第二偏振轴的第二光的第二透射率，所述第二模式使得所述第一透射率和所述第二透射率基本上彼此相等；以及
第二调光器构件，被配置为调节通过其透射的的透射光的散射强度。
(13)
一种包括显示装置的电子设备，所述显示装置依次包括：
图像显示部，其发射具有第一偏振轴的图像显示光；
分束器，透射图像显示光的一部分并反射图像显示光的另一部分；
第一调光器构件，被配置为在第一模式和第二模式之间进行切换，所述第一模式使得具有所述第一偏振轴的第一光以第一透射率透射，并且使得具有第二偏振轴的第二光以低于所述第一透射率的第二透射率透射，所述第二模式使得所述第一光和所述第二光以高于所述第一透射率的第三透射率透射，以及
第二调光器构件，被配置为调节通过其透射的的透射光的散射强度。
本申请要求2017年9月6日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2017-170961的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (13)

1.一种显示装置，依次包括：
图像显示部，所述图像显示部发射具有第一偏振轴的图像显示光；
分束器，所述分束器透射所述图像显示光的一部分并反射所述图像显示光的另一部分；
第一调光器构件，所述第一调光器构件被配置为在第一模式和第二模式之间进行切换，所述第一模式使得具有所述第一偏振轴的第一光以第一透射率进行透射，并且使得具有第二偏振轴的第二光以低于所述第一透射率的第二透射率进行透射，所述第二模式使得所述第一光和所述第二光以高于所述第一透射率的第三透射率进行透射；以及
第二调光器构件，所述第二调光器构件被配置为调节通过所述第二调光器构件透射的透射光的散射强度。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，透射过所述分束器的所述图像显示光的一部分具有所述第一偏振轴。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第二调光器构件被配置为在第三模式和第四模式之间进行切换，所述第三模式对于通过所述第二调光器构件透射的所述透射光呈现出第一散射强度，所述第四模式对于通过所述第二调光器构件透射的所述透射光呈现出第二散射强度，所述第二散射强度低于所述第一散射强度。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一调光器构件具有依次堆叠有第一透明电极、包括宾主型液晶的宾主型液晶层以及第二透明电极的结构。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第二调光器构件具有依次堆叠有第三透明电极、聚合物分散型液晶层以及第四透明电极的结构。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述第二调光器构件包括第一区域以及第二区域，在所述第一区域中所述聚合物分散型液晶层具有第一厚度；在所述第二区域中所述聚合物分散型液晶层具有第二厚度。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第二调光器构件在与所述透射光透射的透射方向相交的平面内具有散射强度分布。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一调光器构件和所述第二调光器构件中的至少一个包含颜料材料。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中，在与透射所述图像显示光的透射方向相交的平面内的部分区域中能够选择性地实现所述第一调光器构件的所述第一模式和所述第二模式之间的切换。
10.根据权利要求3所述的显示装置，其中，在与透射所述透射光的透射方向相交的平面内的部分区域中能够选择性地实现所述第二调光器构件的所述第三模式与所述第四模式之间的切换。
11.根据权利要求3所述的显示装置，其中，
在与透射所述图像显示光的透射方向相交的平面内的部分区域中能够选择性地实现所述第一调光器构件的所述第一模式与所述第二模式之间的切换，并且
在与透射所述透射光的透射方向相交的平面内的部分区域中能够选择性地实现所述第二调光器构件的第三模式和第四模式之间的切换。
12.一种光学装置，依次包括：
分束器，所述分束器透射入射光中的一部分并反射所述入射光中的另一部分；
第一调光器构件，所述第一调光器构件被配置为在第一模式和第二模式之间进行切换，所述第一模式使得具有第一偏振轴的第一光的第一透射率高于具有不同于所述第一偏振轴的第二偏振轴的第二光的第二透射率，所述第二模式使得所述第一透射率和所述第二透射率基本上彼此相等；以及
第二调光器构件，被配置为调节通过所述第二调光器构件透射的透射光的散射强度。
13.一种包括显示装置的电子设备，所述显示装置依次包括：
图像显示部，所述图像显示部发射具有第一偏振轴的图像显示光；
分束器，所述分束器透射所述图像显示光的一部分并反射所述图像显示光的另一部分；
第一调光器构件，所述第一调光器构件被配置为在第一模式和第二模式之间进行切换，所述第一模式使得具有所述第一偏振轴的第一光以第一透射率进行透射，并且使得具有第二偏振轴的第二光以低于所述第一透射率的第二透射率进行透射，所述第二模式使得所述第一光和所述第二光以高于所述第一透射率的第三透射率进行透射；以及
第二调光器构件，被配置为调节通过所述第二调光器构件透射的透射光的散射强度。
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