CN101405643A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，其具备背光源(3)、显示用液晶面板(1)和控制显示用液晶面板(1)的视野角的视野角控制面板(2)。在背光源(3)和显示用液晶面板(1)之间，设置有透镜片(41)。由此，提供一种能够增大遮蔽效果的显示装置系统。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及具备控制显示面板的视野角的视野角控制面板的液晶显示装置。
背景技术
显示装置，一般地，为了无论从哪个视角观看都能够看见清晰的图像，要求具有尽可能广阔的视野角。特别是，最近正在广泛普及的液晶显示装置，因为液晶本身具有视角依赖性，所以正在开发与广视野角化有关的各种技术。
但是，根据使用环境，也存在只有使用者本人能够视认显示内容的那种视野角窄的情形是适合的情况。特别是，在电车和飞机内等会存在不特定的许多人的场所中使用笔记本型个人计算机，携带式型信息终端(PDA：Personal Data Assistant：个人数据助理)或携带式电话等电子设备的可能性也很高。在这种使用环境中，因为从保持机密和保护隐私等的观点出发，不想让近旁的别人窥视显示内容，所以希望显示装置的视野角窄。这样，近年来，想要与使用状况相应地在广视野角和窄视野角之间切换1台显示装置的视野角的要求正在增高。此外，该要求，并不限于液晶显示装置，对于任意的显示装置都是共同的课题。
对于这种要求，例如，在专利文献1中，提出了除了显示图像的显示装置之外还具备相位差控制用装置，通过控制加在该相位差控制用装置上的电压来改变视野角特性的技术。在该专利文献1中，作为在相位差控制用液晶显示装置中使用的液晶模式，例示了手性向列液晶，均匀液晶和随机取向的向列液晶等。
此外，例如，在专利文献2和专利文献3中，也公开了在显示用液晶面板上部，设置视野角控制用液晶面板，由两块偏光板夹持这些面板，通过调整施加到视野角控制用液晶面板上的电压，控制视野角的结构。在该专利文献2中，视野角控制用液晶面板的液晶模式是绞合向列方式。
专利文献1：日本国公开专利公报“日本特开平11-174489号公报(1999年7月2日公开)
专利文献2：日本国公开专利公报“日本特开平10-268251号公报(1998年10月9日公开)
专利文献3：日本国公开专利公报“日本特开2005-309020号公报(2005年11月4日公开)
发明内容
但要，在上述现有的专利文献1中，叙述了通过使用相位差控制用液晶显示元件可以进行广视野角模式和窄视野角模式的切换的情况，但是不能够说它的效果是充分的。例如在专利文献1中，如图20所示，表示了对比度比为10∶1等的对比度曲线，在窄视野角模式中，确实地降低广视野角方向的对比度。但是，在这种程度的变化中，相邻的人仍然可以充分地视认显示。其理由是因为即便对比度比降低到例如2∶1，一般地，也能够充分地视认显示的缘故。
此外，专利文献2和专利文献3的技术也通过改变施加到视野角控制用液晶面板上的电压调整对比度，进行广视野角和窄视野角的切换，但是不能够说它的效果是充分的。例如，与在广视野角模式中，得到图21(a)(b)(c)所示的视野角分布相对，在窄视野角模式中，形成图22(a)(b)(c)所示的视野角分布。
即，专利文献1～专利文献3中任一个的技术也采用通过降低广视野角方向的对比度，进行广视野角模式和窄视野角模式的切换的方法，但是在这种方法中，存在当窄视野角模式时对广视野角方向即没有成为窄视野角方向的遮蔽不充分，别人可以看到图像的问题。
本发明是鉴于上述现有问题而提出的，其目的在于提供一种能够增大窄视野角效果的液晶显示装置。
为了解决上述课题，本发明的液晶显示装置是具备背光源、显示面板和控制上述显示面板的视野角的视野角控制面板，设置透镜片，上述透镜片设置在上述背光源和较上述视野角控制面板更接近背光源一侧的上述显示面板之间，或者在上述背光源和较上述显示面板更接近背光源一侧的上述视野角控制面板之间。
根据上述发明，在背光源和与上述视野角控制面板相比设置在背光源侧的显示面板之间，或者在背光源和与上述显示面板相比设置在背光源侧的视野角控制面板之间，设置有透镜片。因此，通过利用透镜片会聚从背光源射出的光，能够实现窄视野角化。
所以，能够提供可以增大窄视野角效果的液晶显示装置。
此外，为了解决上述课题，本发明的液晶显示装置是具备背光源、显示面板和控制上述显示面板的视野角的视野角控制面板，设置透镜片，上述透镜片设置在上述背光源和较上述视野角控制面板更接近背光源一侧的上述显示面板之间，或者在上述背光源和较上述显示面板更接近背光源一侧的上述视野角控制面板之间。
由此，与透镜片为单层相比，通过叠层多个单层，能够更狭窄地会聚从背光源射出的光。
此外，在本发明的液晶显示装置中，上述透镜片也可以由设置在背光源侧，并且相对于显示面板具有纵条纹状的棱镜棱线图案的第一透镜片、和叠层在上述第一透镜片上，并且相对于显示面板具有横条纹状的棱镜棱线图案的第二透镜片这样两块透镜片构成。
由此，利用具有纵条纹状的棱镜棱线图案的第一透镜片，能够以在左右方向实现窄视野角化的方式会聚从背光源射出的光。此外，利用具有横条纹状的棱镜棱线图案的第二透镜片，能够以在前后方向实现窄视野角化的方式会聚从背光源射出的光。
结果，使用第一透镜片和第二透镜片这样两块透镜片，能够在左右和前后方向有效率地实现窄视野角化。
此外，在本发明的液晶显示装置中，也可以上述显示面板和视野角控制面板，分别包括液晶单元，并且在上述显示面板的液晶单元和视野角控制面板的液晶单元之间，设置有没有经过扩散处理的至少1块偏光板。
由此，因为在显示面板的液晶单元和视野角控制面板的液晶单元之间，存在着没有经过扩散处理的至少1块偏光板，所以不会妨碍窄视野角化的效果。即，例如，当在显示面板的液晶单元和视野角控制面板的液晶单元之间，存在着经过了扩散处理的偏光板时，会妨碍窄视野角化的效果。
此外，在本发明的液晶显示装置中，优选上述视野角控制面板具备液晶单元和驱动电路，其中，上述液晶单元在一对透光性基板之间具有使液晶分子垂直取向的液晶层、上述驱动电路向上述液晶层施加电压，上述液晶单元配置在以偏振光透过轴相互大致正交的方式对置配置的两块偏光板之间，上述驱动电路，通过改变上述液晶单元的液晶层的液晶分子的排列状态，在第一视野角范围和处于第一视野角范围内并且比第一视野角范围窄的第二视野角范围之间切换显示状态。
根据上述发明，以夹着视野角控制面板的液晶单元的方式配置有偏振光透过轴大致正交的两块偏光板。此外，视野角控制面板和上述两块偏光板，不一定需要邻接，也可以在它们之间插入任何结构要素。
在上述结构中，如果在液晶层上施加预定的电压而使液晶分子的排列状态变化，利用液晶的双折射，使从视野角控制面板的液晶单元射出的光的偏振状态变化，则配置在视野角控制面板的观察者侧的偏光板作为检光子起作用，能够与视野角相应地透过或遮蔽从视野角控制面板射出到观察者侧的光。即，可以将显示状态切换到提供第一视野角范围的广视野角和提供处于第一视野角范围内并且比第一视野角范围窄的第二视野角范围的窄视野角中的任一个。此外，“广视野角”和“窄视野角”，不意味着特定的绝对的角度范围，而是意味着相对广的视野角和相对窄的视野角。
此外，在上述结构中，通过利用使液晶分子垂直取向的液晶单元，可以实现能够视认只在受到限制的视野角中的显示的窄视野角状态。由此，如现有的视野角控制技术那样，能够不降低广视野角侧的显示对比度，通过切换光的透过和遮蔽来控制视野角。结果，能够提供当切换到窄视野角模式时，可以增大窄视野角效果的液晶显示装置。
此外，为了解决上述课题，本发明的液晶显示装置是具备背光源、显示面板和控制上述显示面板的视野角的视野角控制面板，设置透镜片，上述透镜片设置在上述背光源和较上述视野角控制面板更接近背光源一侧的上述显示面板之间，或者在上述背光源和较上述显示面板更接近背光源一侧的上述视野角控制面板之间。
根据上述发明，在液晶显示装置中，具备背光源、显示面板和控制上述显示面板的视野角的视野角控制面板。
但是，在本发明中，因为显示面板和视野角控制面板，分别包括液晶单元，并且在上述显示面板的液晶单元和视野角控制面板的液晶单元之间，设置有至少1块的没有经过扩散处理的偏光板，所以即便不设置透镜片，只用该结构，也能够提供可以增大窄视野角效果的液晶显示装置。
从下面所示的记载可以充分知道本发明的更多的其它目的、特征和优点。此外，通过参照附图的下列说明，本发明的有利之处变得很明白了。
附图说明
图1是表示本发明中的液晶显示装置的一实施方式的图，是表示具备视野角控制面板的液晶显示装置的结构的截面图。
图2是表示上述液晶显示装置的变形例的图，是表示在显示用液晶面板的上侧设置有视野角控制面板的液晶显示装置的结构的截面图。
图3(a)是表示上述视野角控制面板的窄视野角模式时的液晶分子的排列状态的立体图，(b)是表示上述视野角控制面板的广视野角模式时的液晶分子的排列状态的立体图。
图4是表示对配置在与图3(a)(b)相同方向上的视野角控制面板和第二偏光板的叠层体的视角定义的模式图。
图5(a)(b)(c)是表示与视角相应的液晶分子和偏光板透过轴的位置关系的图。
图6是表示上述液晶显示装置的窄视野角模式时的亮度分布的图。
图7是表示上述液晶显示装置的广视野角模式时的亮度分布的图。
图8是表示在上述液晶显示装置中，在透光性基板和偏光板之间设置有相位差膜的视野角控制面板的结构的模式图。
图9(a)是表示作为透镜片设置有第一透镜片和第二透镜片这样两块透镜片的液晶显示装置的结构的截面图。
图9(b)是表示上述第一透镜片和第二透镜片的叠层状态的分解立体图。
图10(a)是表示没有透镜片时的一般的液晶显示装置的亮度分布的图，(b)是表示具有第一透镜片时的一般的液晶显示装置的亮度分布的图，(c)是表示具有第二透镜片时的一般的液晶显示装置的亮度分布的图，(d)是表示叠层第一透镜片和第二透镜片时的一般的液晶显示装置的亮度分布的图。
图11(a)是表示图10(a)～(d)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，(b)是表示图10(a)～(d)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。
图12是表示在叠层有第一透镜片和第二透镜片的液晶显示装置中的窄视野角模式时的亮度分布的图。
图13是表示本发明中的液晶显示装置的其它实施方式的图，是表示将在视野角控制面板和显示用液晶面板之间的偏光板作为清洁偏光板，并且设置有透镜片的液晶显示装置的截面图。
图14是表示上述液晶显示装置的变形例的图，是表示在图13所示的液晶显示装置中，令透镜片为第一透镜片和第二透镜片这样两块透镜片的液晶显示装置的截面图。
图15(a)是表示图14所示的液晶显示装置中的广视野角模式时的亮度分布的图，(b)是表示(a)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，(c)是表示(a)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。
图16(a)是表示图14所示的液晶显示装置中的窄视野角模式时的亮度分布的图，(b)是表示(a)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，(c)是表示(a)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。
图17是表示本发明中的液晶显示装置的另外的其它实施方式的图，是表示将在视野角控制面板和显示用液晶面板之间的偏光板作为清洁偏光板，不设置透镜片的液晶显示装置的截面图。
图18(a)是表示图17所示的液晶显示装置中的广视野角模式时的亮度分布的图，(b)是表示(a)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，(c)是表示(a)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。
图19(a)是表示图17所示的液晶显示装置中的窄视野角模式时的亮度分布的图，(b)是表示(a)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，(c)是表示(a)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。
图20是表示现有的具备视野角控制面板的液晶显示装置的视野角分布的图。
图21(a)是表示现有的具备视野角控制面板的其它液晶显示装置中的广视野角模式时的亮度分布的图，(b)是表示(a)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，(c)是表示(a)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。
图22(a)是表示在上述现有的具备视野角控制面板的其它液晶显示装置中的窄视野角模式时的亮度分布的图，(b)是表示(a)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，(c)是表示(a)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。
符号说明
1  显示用液晶面板(显示面板)
2  视野角控制面板
3  背光源
10 液晶显示装置(显示装置)
10a液晶显示装置(显示装置)
10b液晶显示装置(显示装置)
11 液晶单元
12 液晶面板上偏光板(偏光板)
13 液晶面板下偏光板
21 液晶单元
21a透光性基板
21b透光性基板
21c液晶分子
22 控制面板上偏光板
23 控制面板下偏光板(偏光板)
50 液晶显示装置(显示装置)
50a液晶显示装置(显示装置)
60 液晶显示装置(显示装置)
X22偏振光透过轴
X23  偏振光透过轴
具体实施方式
[实施方式1]
如果根据图1～图12说明本发明的一实施方式，则如下所示。此外，为了说明方便起见，下面参照的各图，在本发明的一实施方式的结构部件中，只简略化地表示为了说明本发明所必需的主要部件。所以，本发明的液晶显示装置可以具备在本说明书参照的各图中没有表示的任意的结构部件。此外，各图中的部件尺寸没有如实地表示实际的结构部件的尺度和各部件的尺度比率等。
首先，根据图1说明本实施方式的液晶显示装置10的结构。图1是表示上述液晶显示装置10的概略结构的截面图。
如图1所示，液晶显示装置的10具备作为显示图像的显示面板的显示用液晶面板1和设置在该显示用液晶面板1上的视野角控制面板2这样两块面板。上述显示用液晶面板1是透过型的，作为光源使用背光源3。此外，在本实施方式中，在背光源3和视野角控制面板2之间，叠层地设置有透镜片41和扩散片42。
上述显示用液晶面板1具有在一对透光性基板之间夹持着液晶的液晶单元11，和设置在液晶单元11的表里的液晶面板上偏光板12和液晶面板下偏光板13。上述液晶面板上偏光板12由对表面施加了例如AG(Anti Glare：去光辉)处理等的扩散处理的板构成。该AG处理意味着防止闪光(反射)处理。例如，作为一种避免玻璃表面等的镜面反射的方法，使液晶面板上偏光板12的表面稍微粗糙面化，或者进行贴附粗糙面膜等的处理。结果，例如能够防止写入背景。
此外，液晶面板下偏光板13由没有实施表面处理的所谓的清洁偏光板构成。
此外，显示用液晶面板1的液晶单元11的液晶模式和单元结构是任意的。此外，显示用液晶面板1的驱动模式也是任意的。即，作为显示用液晶面板1，可以使用能够显示文字、图像或动画的任意的液晶面板。进一步，显示用液晶面板1既可以是能够进行彩色显示的面板，也可以是单色显示专用面板。所以，在图1中，没有图示显示用液晶面板1的详细结构，也省略了对它的说明。
上述背光源3从下依次具有反射片31、导光板32和扩散片33。在该导光板32的侧面设置有未图示的光源。此外，该背光源3的结构是一般的结构，能够使用众所周知的任意的背光源。
上述视野角控制面板2，例如，如同图所示，设置在显示用液晶面板1的下侧。但是，不一定限于此，例如，如图2所示，也可以设置成视野角控制面板2存在于显示用液晶面板1的上侧的液晶显示装置10a。
本实施方式的液晶显示装置10，通过使视野角控制面板2中的液晶开关动作，能够切换在能够视认显示用液晶面板1的图像的视野角广的状态下的广视野角和在能够视认显示用液晶面板1的图像的视野角窄的状态下的窄视野角这样两个模式的显示状态。窄视野角特别适合用于使别人不能够看到显示用液晶面板1的图像的情况，广视野角适合用于除此以外的通常使用时和数人同时想要看到显示用液晶面板1的图像的情况等。
上述视野角控制面板2，如图1所示，具备：在一对后述的透光性基板21a·21b之间夹持着液晶层的液晶单元21；设置在该液晶单元21的显示用液晶面板1侧的控制面板上偏光板22；和设置在该液晶单元21的显示用液晶面板1侧的控制面板下偏光板23。液晶单元21的液晶层由使它垂直取向(各向同性取向)的向列液晶结构。
上述控制面板上偏光板22，在表面实施例如AG处理等的扩散处理。此外，控制面板下偏光板23由没有实施表面处理的所谓的清洁偏光板构成。此外，上述控制面板下偏光板23，不一定需要，可以省略。即，因为只要在视野角控制面板2和显示用液晶面板1之间存在至少一块偏光板即可，所以液晶面板下偏光板23可以共用显示用液晶面板1的液晶面板上偏光板12。
这里，基于图3(a)(b)，说明视野角控制面板2的详细结构和动作。图3(a)(b)是主要表示视野角控制面板2的结构的模式图，(a)表示窄视野角模式时的液晶分子的排列状态，(b)是表示广视野角模式时的液晶分子的排列状态。
如图3(a)(b)所示，视野角控制面板2的液晶单元21具备一对透光性基板21a·21b。在各个透光性基板21a·21b的表面上，例如用ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)形成未图示的透明电极。此外，显示用液晶面板1，因为需要以例如象素单位或分段单位等的显示单位驱动液晶，所以具有与显示单位对应的电极结构。但是，视野角控制面板2，对电极结构没有限制。例如，为了在整个显示面上进行一样的开关，也可以具有在透光性基板21a·21b的整个面上形成一样的透明电极的结构，能够采取其它任意的电极结构。
在透明电极的上层，形成有使液晶分子21c取向的未图示的取向膜。用众所周知的方法对取向膜进行研磨处理。在图3(a)(b)中，用箭头Ra·Rb表示各个透光性基板21a·21b的研磨方向。如图3(a)(b)所示，相对于透光性基板21a的取向膜的研磨方向Ra，与相对于透光性基板21b的取向膜的研磨方向Rb平行并且方向相反。
即，视野角控制面板2的液晶单元21是扭转角为0(没有扭转)的所谓的平行型单元。在本实施方式中，注入到液晶单元21的液晶是带有负的介电各向异性的负型向列液晶。所以，液晶单元21的液晶分子21c，在没有施加电压时，以分子长轴相对于透光性基板21a·21b的基板面垂直的方式进行排列。液晶单元21的液晶层的延迟d·Δn，例如，为200nm～350nm。
当对设置在上述各个透光性基板21a·21b上的未图示的电极之间施加电压时，如图3(a)所示，液晶分子21c，从相对于基板面垂直的状态，在与透光性基板21a·21b的法线平行并且与相对于透光性基板21a的取向膜的研磨方向Ra·Rb平行的面内，与所施加电压的大小对应渐渐地改变方向。而且，当所施加电压成为预定值时，液晶分子21c，如图3(b)所示，在分子长轴相对于透光性基板21a·21b的基板面平行的状态下进行排列。即，图3(a)表示由于所施加电压VL(例如约2.5V～3.5V的电压)，液晶分子21c的分子长轴相对于透光性基板21a·21b的法线倾斜的状态。此外，图3(b)表示由于所施加电压VH(例如5.0V以上的电压)，液晶分子21c的分子长轴与透光性基板21a·21b的基板面大致平行的状态。
如图3(a)所示，在视野角控制面板2中设置在液晶单元21下方的控制面板下偏光板23和控制面板上偏光板22，以各自的偏振光透过轴X23和偏振光透过轴X22大致正交的方式进行配置。
此外，只要偏振光透过轴X23与偏振光透过轴X22所成的角度在80°～100°的范围内，就能够得到视野角切换的充分效果。控制面板上偏光板22的偏振光透过轴X22，相对于透光性基板21a的取向膜的研磨方向R，具有40°～50°(优选为45°)的倾斜。
这里，除了上述图3(a)(b)之外，还参照图4和图5，说明使用上述结构的视野角控制面板2，在广视野角和窄视野角之间切换视野角的原理。即，上述视野角控制面板2，通过切换施加到液晶单元21上的电压，在广视野角和窄视野角之间切换视野角。此外，在下面的说明中，用以控制面板上偏光板22的中央作为基准的方位角θ和极角Φ表示相对于视野角控制面板2的，从某个视点看的视角。图4是表示相对于配置在与图3(a)(b)相同方向上的视野角控制面板2的，从3个视点P1～P3看的视角的图。
如图4所示，方位角θ是连接从视点到包括控制面板上偏光板22的表面的平面向下的垂线的足，和控制面板上偏光板22的中央22c的线的旋转角。在图4的例子中，当令视点P1的方向的方位角为0°，从控制面板上偏光板22的法线方向上侧看时，方位角θ沿顺时针方向增加。
在图4的例子中，视点P2的方位角θ2为90°，视点P3的方位角θ3为180°。极角Φ是连接控制面板上偏光板22的中央22c和视点的直线与控制面板上偏光板22的法线所成的角度。
这里，一面参照图5(a)～(c)，一面说明当由于施加到液晶单元21上的电压VL，图3(a)所示的液晶分子21c的分子长轴相对于透光性基板21a·21b的法线仅倾斜微小角度时的，从图4所示的视点P1～P3的各个视角进行观察的显示状态。
首先，相对于来自图4所示的视点P1的视角(方位角θ1＝0°)，如图5(a)所示，液晶分子21c的短轴侧成为与视角方向相对的状态。由此，相对于来自视点P1的视角，从背光源3射出，透过控制面板下偏光板23入射到液晶单元21内的直线偏振光，不受到由液晶分子21c所引起的双折射，被控制面板上偏光板22遮蔽。所以，相对于来自视点P1的视角(方位角θ1＝0°)，成为黑显示。此外，当施加到液晶单元21上的电压VL如上述那样约为2.5V～3.5V时，如图5所示，在方位角θ1＝0°，极角Φ大致在30°≤Φ＜90°的范围内，能够得到防止别人窥看的充分的遮光效果。此外，在图6中，L1～L8是表示亮度为50cd/m2、100cd/m2、150cd/m2、200cd/m2、250cd/m2、300cd/m2、350cd/m2和400cd/m2的视角分布的等位线。此外，图6是不存在透镜片41，或者第一透镜片41a和第二透镜片41b时的亮度分布图。
此外，相对于来自图4所示的视点P2的视角(方位角θ2＝90°)，如图5(b)所示，液晶分子21c的分子长轴成为相对于控制面板上偏光板22的偏振光透过轴X22和控制面板下偏光板23的各个稍微倾斜的状态。
由此，相对于来自视点P2的视角，从背光源3射出，透过控制面板下偏光板23入射到液晶单元21内的直线偏振光，虽然由于液晶分子21c而产生特别微小的双折射，但是被控制面板上偏光板22遮蔽。所以，即便相对于来自视点P2的视角(方位角θ2＝90°)，也成为黑显示。
此外，与视点P2相对的位置，即方位角θ为270°时也根据与来自视点P2的观察时同样的原理，成为黑显示。此外，当施加到液晶单元21上的电压VL如上述那样约为2.5V～3.5V时，如图6所示，在方位角θ＝90°和方位角θ＝270°，极角Φ约在30°≤Φ＜90°的范围内，能够得到防止别人窥看的充分的遮光状态。
此外，相对于来自图4所示的视点P3的视角(方位角θ3＝180°)，如图5(c)所示，液晶分子21c的分子长轴成为相对于各个控制面板上偏光板22的偏振光透过轴X22和控制面板下偏光板23的偏振光透过轴X23倾斜约45°，并且，液晶分子21c的长轴侧成为与视角方向相对的状态。由此，相对于来自视点P3的视角，从背光源3射出，并且透过控制面板下偏光板23入射到液晶单元21内的直线偏振光，由于液晶分子21c而产生双折射，以与控制面板上偏光板22的偏振光透过轴X22一致的方式使偏振方向旋转，透过控制面板上偏光板22。所以，相对于来自视点P3的视角，能够得到良好的显示。此外，当施加电压VL如上述那样约为2.5V～3.5V时，如图6所示，在方位角θ3＝180°，极角Φ约在0°≤Φ＜90°的范围内，能够得到良好的显示。
如上所述，当对视野角控制面板2的液晶单元21施加使液晶分子21c的长轴相对于基板法线倾斜微小角度的电压VL时，仅在方位角θ＝180°前后的视角范围内能够得到良好的显示，对于其它的方位角，液晶单元21内的偏振光被控制面板上偏光板22遮蔽，成为黑显示。
因此，通过对视野角控制面板2的液晶单元21施加电压VL，对于广视野角方向，能够遮蔽来自背光源3的射出光。即，从广视野角方向不能够视认显示用液晶面板1的显示图像，能够使液晶显示装置10成为窄视野角。
另一方面，如图3(b)所示，当对视野角控制面板2的液晶单元21上施加使液晶分子21c的分子长轴与基板大致平行地倾斜的电压VH时，即便相对于图4所示的视点P1～P3中的任一个的视角，如图7所示，通过以相对于全部方位角θ能够得到良好显示的方式生成充分的双折射，能够使液晶显示装置10成为广视野角。此外，在图7中，L1～L8是表示亮度为130cd/m2、240cd/m2、350cd/m2、460cd/m2、570cd/m2、680cd/m2、790cd/m2和900cd/m2的各视角分布的等位线。此外，图7是不存在透镜片41，或者第一透镜片41a和第二透镜片41b时的亮度的分布图。
在本实施方式的液晶显示装置10中，通过以施加电压VH或施加电压VL的至少二阶段切换施加到视野角控制面板2的液晶单元21上的电压，可以在广视野角模式和窄视野角模式之间切换液晶显示装置10的显示状态。
此外，如图8所示，上述视野角控制面板2也可以形成在控制面板上偏光板22和液晶单元21的透过性基板21a之间进一步具备相位差膜4的结构。当通过将施加电压VL加在液晶单元21上成为窄视野角时，当从图4所示的方位角θ＝180°附近以外的视角(例如，方位角θ＝0°附近，90°附近和270°附近)看时，从背光源3射出，透过控制面板下偏光板23后的直线偏振光，由于液晶分子21c的折射率(ne，no)，在液晶单元21的液晶层中生成双折射而成为椭圆偏振光。
由此，生成透过控制面板上偏光板22的成分，成为光泄漏的原因。为了光学补偿该椭圆偏振光而设置相位差膜4。即，将当窄视野角模式时，以抵消在液晶单元21的液晶层中生成的椭圆偏振光的方式生成椭圆偏振光的相位差膜用作相位差膜4。此外，相位差膜4的3维折射率轴NX·NY·NZ，如图7所示地定义。即，3维折射率轴NX是与控制面板上偏光板22的偏振光透过轴X22垂直的成分，3维折射率轴NY是与控制面板上偏光板22的偏振光透过轴X22平行的成分，3维折射率轴NZ是与控制面板上偏光板22的法线平行的成分。
可是，在上述结构中，在视野角控制面板2的窄视野角模式中，窄视野角特性是不充分的。
因此，在本实施方式中，如图1所示，在背光源3和视野角控制面板2之间，设置有透镜片41。而且，利用透镜片41，使来自背光源3的光变窄，在窄视野角模式中能够增大窄视野角特性。上述透镜片41例如具有纵条纹状的棱镜棱线图案。此外，在透镜片41上，设置有扩散片42。
此外，上述透镜片41，与单层相比多层的窄视野角特性增大。而且，例如当为2层时，如图9(a)和图9(b)所示，优选由设置在背光源3侧并且相对于显示用液晶面板1具有纵条纹状的棱镜棱线图案的第一透镜片41a、和叠层在该第一透镜片41a上，并且相对于显示用液晶面板1具有横条纹状的棱镜棱线图案的第二透镜片41b这样两块透镜片结构。
根据图10(a)～(d)和图11(a)(b)说明具备上述第一透镜片41a和第二透镜片41b的液晶显示装置10的视野角特性的改善效果。即，图10(a)是表示没有透镜片41时的一般的液晶显示装置的亮度分布的图，图10(b)是表示仅具有第一透镜片41a时的一般的液晶显示装置的亮度分布的图，图10(c)是表示具有第二透镜片41b时的一般的液晶显示装置的亮度分布的图，图10(d)是表示叠层第一透镜片41a和第二透镜片41b时的一般的液晶显示装置的亮度分布的图。此外，图11(a)是表示图10(a)～(d)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，图11(b)是表示图10(a)～(d)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。
如从上述图10(a)(b)和图11(a)(b)可知道的那样，当仅插入相对于显示用液晶面板1具有纵条纹状的棱镜棱线图案的第一透镜片41a时，水平方向的极角变小。另一方面，如从上述图10(a)(c)和图11(a)(b)可知道的那样，当仅插入相对于显示用液晶面板1具有横条纹状的棱镜棱线图案的第二透镜片41b时，垂直方向的极角变小。此外，如从上述图10(a)(d)和图11(a)(b)可知道的那样，当插入相对于显示用液晶面板1具有纵条纹状的棱镜棱线图案的第一透镜片41a和相对于显示用液晶面板1具有横条纹状的棱镜棱线图案的第二透镜片41b两者时，水平方向和垂直方向两者的极角都变小。
结果，可知通过插入透镜片41，增大窄视野角特性，并且当叠层上述第一透镜片41a和第二透镜片41b时，进一步增大窄视野角特性。
实际上，在本实施方式的液晶显示装置10中，关于叠层第一透镜片41a和第二透镜片41b，求得窄视野角模式时的亮度分布，结果得到图12所示的亮度分布。
当将图12所示的亮度分布与上述图6相比时，能够确认窄视野角模式时的窄视野角特性增大。
这样，本实施方式的液晶显示装置10，在背光源3和显示用液晶面板1或视野角控制面板2之间，设置有透镜片41或第一透镜片41a和第二透镜片41b。因此，通过用透镜片41或第一透镜片41a和第二透镜片41b，会聚从背光源3射出的光，实现窄视野角化。所以，能够提供可以增大窄视野角效果的液晶显示装置10·10a。
此外，在本实施方式的液晶显示装置10b中，优选透镜片叠层有多个片。由此，与透镜片为单层相比，通过叠层有多个单层，能够更窄地会聚从背光源3射出的光。
此外，在本实施方式的液晶显示装置10b中，透镜片由设置在背光源3侧，并且相对于显示用液晶面板1具有纵条纹状的棱镜棱线图案的第一透镜片41a、和叠层在该第一透镜片41a上，并且相对于显示用液晶面板1具有横条纹状的棱镜棱线图案的第二透镜片41b这样两块透镜片结构。此外，相对于显示用液晶面板1为纵条纹状是指当在通常的方向看显示用液晶面板1时，相对于该显示用液晶面板1成为纵方向。
由此，利用具有纵条纹状的棱镜棱线图案的第一透镜片41a，能够以在左右方向实现窄视野角化的方式会聚从背光源3射出的光。此外，利用具有横条纹状的棱镜棱线图案的第二透镜片41b，能够以在前后方向实现窄视野角化的方式会聚从背光源3射出的光。
结果，能够用第一透镜片41a和第二透镜片41b这样两块透镜片，在左右和前后方向有效率地实现窄视野角化。此外，在本实施方式中，通过实验可知，如图9(b)所示，在背光源3侧设置相对于显示用液晶面板1具有纵条纹状的棱镜棱线图案的第一透镜片41a，在其上面叠层相对于显示用液晶面板1具有横条纹状的棱镜棱线图案的第二透镜片41b，与更换纵横的配置相比具有遮蔽效果。
此外，在本实施方式的液晶显示装置10·10a·10b中，视野角控制面板2具备在一对透光性基板21a·21b之间具有使液晶分子21c垂直取向的液晶层的液晶单元21、和将电压施加到上述液晶层上的驱动电路，将液晶单元21配置在以偏振光透过轴X22和偏振光透过轴X23大致正交的方式对置配置的两块控制面板上偏光板22和控制面板下偏光板23之间，上述驱动电路，通过改变液晶单元21的液晶层的液晶分子21c的排列状态，在第一视野角范围和处于第一视野角范围内并且比第一视野角范围窄的第二视野角范围之间切换显示状态。
由此，配置在视野角控制面板2的观察者侧的控制面板上偏光板22作为检光子起作用，能够与视野角相应地透过或遮蔽从视野角控制面板2射出到观察者侧的光。
结果，能够提供当切换到窄视野角模式时，可以增大窄视野角效果的10·10a·10b。
[实施方式2]
如果根据图13到图16说明本发明的其它实施方式，则如下所示。另外，本实施方式中说明以外的结构与上述实施方式1相同。此外，为了说明方便起见，在具有与上述实施方式1的图面中所示的部件相同功能的部件上附加相同的标号，并省略对它们的说明。
在本实施方式的液晶显示装置50中，如图13所示，与上述实施方式1的液晶显示装置10相比，显示用液晶面板1的液晶面板上偏光板12和视野角控制面板2的控制面板下偏光板23都不经过扩散处理(图13中表示为“上偏光板(清洁)12”，“下偏光板(清洁)23”)。此外，在同图13中，将液晶面板上偏光板12设置在显示用液晶面板1上，并且将控制面板下偏光板23设置在视野角控制面板2上，它们都不经过扩散处理，但是不一定限于此。例如，也可以设置在显示用液晶面板1的液晶单元11和视野角控制面板2的液晶单元21之间共通的偏光板，不对该偏光板进行扩散处理。
此外，在同图中，揭示了在显示用液晶面板1的上侧设置有视野角控制面板2的情形，但是不一定限于此。即，也可以改换显示用液晶面板1和视野角控制面板2的叠层顺序，形成在视野角控制面板2的上侧设置显示用液晶面板1的结构。
即，在本实施方式的液晶显示装置50中，除了视野角控制面板2的控制面板下偏光板23为不经过扩散处理的偏光板之外，显示用液晶面板1的液晶面板上偏光板12也为不经过扩散处理的偏光板。即便在这种结构中，也能够增大窄视野角效果。
此外，即便关于该液晶显示装置50，如图14所示，也可以将透镜片41作为叠层有第一透镜片41a和第二透镜片41b的液晶显示装置50a。
根据图15(a)(b)(c)和图16(a)(b)(c)说明上述液晶显示装置50a的性能。这里，图15(a)是表示当广视野角模式时的液晶显示装置50a的亮度分布的图，图15(b)是表示图15(a)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，图15(c)是表示图15(a)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。此外，图16(a)是表示当窄视野角模式时的液晶显示装置50a中的亮度分布的图，图16(b)是表示图16(a)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，图16(c)是表示图16(a)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。
如从上述图16(a)(b)(c)可知道的那样，与上述实施方式1的图12所示的窄视野角模式时的亮度分布相比视野角变得更窄。此外，即便相比上述实施方式1的图7所示的广视野角模式时的亮度分布和本实施方式的图15(a)所示的广视野角模式时的亮度分布，也能够知道该窄视野角增大效果是使视野角变得更窄。
这样，在本实施方式的液晶显示装置50·50a中，在显示用液晶面板1的液晶单元11和视野角控制面板2的液晶单元21之间，设置有不经过扩散处理的控制面板下偏光板23和液晶面板上偏光板12。即，控制面板下偏光板23和液晶面板上偏光板12都由不经过扩散处理的偏光板构成。
由此，因为在显示用液晶面板1的液晶单元11和视野角控制面板2的液晶单元21之间存在着不经过扩散处理的控制面板下偏光板23和液晶面板上偏光板12，所以不妨碍窄视野角化的效果。即，例如，当对液晶面板上偏光板12进行扩散处理时，妨碍窄视野角化的效果。
[实施方式3]
如果根据图17到图19说明本发明的另外的其它实施方式，则如下所示。此外，在本实施方式中说明以外的结构与上述实施方式1相同。此外，为了说明方便起见，在具有与上述实施方式1的图面中所示的部件相同功能的部件上附加相同的标号，并省略对它们的说明。
在上述实施方式2中的液晶显示装置50和液晶显示装置50a中，附加在具有透镜片41或第一透镜片41a和第二透镜片41b的结构中，在显示用液晶面板1和视野角控制面板2之间，设置有不经过扩散处理的偏光板。
但是，不一定限于此，即便没有透镜片41或第一透镜片41a和第二透镜片41b，在显示用液晶面板1的液晶单元11和视野角控制面板2的液晶单元21之间设置不经过扩散处理的偏光板的结构，具有增大窄视野角效果的效果。
即，本实施方式的液晶显示装置60，如图17所示，在背光源3上设置有显示用液晶面板1，进一步在显示用液晶面板1上设置有视野角控制面板2，不存在透镜片41或第一透镜片41a和第二透镜片41b。
此外，在同图中，也揭示了在显示用液晶面板1的上侧设置有视野角控制面板2的情形，但是不一定限于此。即，也可以形成通过改换显示用液晶面板1和视野角控制面板2的叠层顺序，在视野角控制面板2的上侧设置有显示用液晶面板1的结构。
根据图18(a)(b)(c)和图19(a)(b)(c)说明上述液晶显示装置60的性能。这里，图18(a)是表示当广视野角模式时的液晶显示装置60的亮度分布的图，图18(b)是表示图18(a)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，图18(c)是表示图18(a)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。此外，图19(a)是表示当窄视野角模式时的液晶显示装置60的亮度分布的图，图19(b)是表示图19(a)中的水平方向的亮度-极角特性的曲线图，图19(c)是表示图19(a)中的垂直方向的亮度-极角特性的曲线图。
如从上述图19(a)(b)(c)可知道的那样，与上述实施方式1的图6所示的窄视野角模式时的亮度分布相比视野角变得更窄。此外，即便相比上述实施方式1的图7所示的广视野角模式时的亮度分布和图18(a)所示的广视野角模式时的亮度分布，也能够知道该窄视野角的增大效果是使视野角变得更窄。
这样，在本实施方式的液晶显示装置60中，不设置透镜片41或第一透镜片41a和第二透镜片41b。
但是，在本实施方式中，因为在显示用液晶面板1的液晶单元11和视野角控制面板2的液晶单元21之间，设置有不经过扩散处理的控制面板上偏光板12和控制面板下偏光板23，所以即便只用该结构也能够提供可以增大窄视野角效果的液晶显示装置60。
此外，通过本实施方式1～3，显示用液晶面板1也可以是透过型液晶显示面板、反射型液晶显示面板、或半透过型液晶显示面板中的任一个。
产业上的可利用性
本发明能够应用于具备背光源、显示面板、控制上述显示面板的视野角的视野角控制面板的液晶显示装置。此外，液晶显示装置也可以应用于例如，透过型液晶显示装置、反射型液晶显示装置、或半透过型液晶显示装置中的任一个。

Claims (9)

1.一种液晶显示装置，其具备背光源、显示面板和控制所述显示面板的视野角的视野角控制面板，其特征在于：
设置透镜片，所述透镜片设置在所述背光源和较所述视野角控制面板更接近背光源一侧的所述显示面板之间，或者在所述背光源和较所述显示面板更接近背光源一侧的所述视野角控制面板之间。
2.一种液晶显示装置，其具备背光源、显示面板和控制所述显示面板的视野角的视野角控制面板，其特征在于：
叠层设置多个透镜片，所述透镜片在所述背光源和较所述视野角控制面板更接近背光源一侧的所述显示面板之间，或者在所述背光源和较所述显示面板更接近背光源一侧的所述视野角控制面板之间。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述透镜片由设置在背光源侧，并且相对于显示面板具有纵条纹状的棱镜棱线图案的第一透镜片；和叠层在所述第一透镜片上，并且相对于显示面板具有横条纹状的棱镜棱线图案的第二透镜片这样两块透镜片构成。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述显示面板和视野角控制面板，分别包括液晶单元，并且在所述显示面板的液晶单元和视野角控制面板的液晶单元之间，设置有没有经过扩散处理的至少1块偏光板。
5.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述显示面板和视野角控制面板，分别包括液晶单元，并且在所述显示面板的液晶单元和视野角控制面板的液晶单元之间，设置有没有经过扩散处理的至少1块偏光板。
6.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述显示面板和视野角控制面板，分别包括液晶单元，并且在所述显示面板的液晶单元和视野角控制面板的液晶单元之间，设置有没有经过扩散处理的至少1块偏光板。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述视野角控制面板具备液晶单元和驱动电路，其中，所述液晶单元在一对透光性基板之间具有使液晶分子垂直取向的液晶层，所述驱动电路向所述液晶层施加电压，
所述液晶单元配置在以偏振光透过轴相互大致正交的方式对置配置的两块偏光板之间，
所述驱动电路，通过改变所述液晶单元的液晶层的液晶分子的排列状态，在第一视野角范围和处于第一视野角范围内并且比第一视野角范围窄的第二视野角范围之间切换显示状态。
8.一种液晶显示装置，其具备背光源、显示面板和控制所述显示面板的视野角的视野角控制面板，其特征在于：
所述显示面板和视野角控制面板，分别包括液晶单元，并且在所述显示面板的液晶单元和视野角控制面板的液晶单元之间，设置有至少1块的没有经过扩散处理的偏光板。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述视野角控制面板具备液晶单元和驱动电路，其中，所述液晶单元在一对透光性基板之间具有使液晶分子垂直取向的液晶层，所述驱动电路向所述液晶层施加电压，
所述液晶单元配置在以偏振光透过轴相互大致正交的方式对置配置的两块偏光板之间，
所述驱动电路，通过改变所述液晶单元的液晶层的液晶分子的排列状态，在第一视野角范围和处于第一视野角范围内并且比第一视野角范围窄的第二视野角范围之间切换显示状态。
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