CN101681572B - 显示器及其所使用的视野角控制元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示器及其所使用的视野角控制元件，提供在从倾斜方向看时能够可靠地对可见光的全波段进行遮光的显示器、及其所使用的视野角控制元件。视野角控制用液晶面板(2)包括液晶单元(21)和出射侧偏光板(22)作为第一遮蔽层起作用，在可见光的波段的至少一部分的波长成分(R、G)的光以规定的角度以上入射时，通过液晶单元(21)赋予相位差，而遮蔽使得R、G成分的光不透过出射侧偏光板(22)。此外，相位差板(4)和偏光板(5)作为辅助遮蔽层起作用，在透过所述第一遮蔽层的光以所述规定的角度以上入射时，通过相位差板(4)赋予相位差，而遮蔽使得该光的至少一部分的波长成分(B)的光不透过偏光板(5)。

Description

显示器及其所使用的视野角控制元件
技术领域
本发明涉及能够将显示器的视野角在广视野角与窄视野角之间切换的视野角控制元件和使用它的显示器。
背景技术
一般地说，为了从任何视角看都能够看到鲜明的图像，要求显示器具有尽可能大的广视野角。特别是，最近广为普及的液晶显示器中，液晶本身具有视角依赖性，因此关于广视野角化的各种技术逐渐被开发出来。但是，根据使用环境，也存在只有使用者本人才能够看到显示内容这样的适合视野角狭窄的情况。特别是，笔记本型个人计算机、便携型信息终端(PDA)、或便携式电话等，在电车和飞机内等存在不特定的很多人的场所使用的可能性很高。在这样的使用环境下，从保护机密和保护隐私等观点出发，不希望附近的其他人能够看到显示内容，因此优选显示器的视野角狭窄。这样，近年来，对于能够将一台显示器的视野角根据使用状况在广视野角与窄视野角之间切换的要求越来越强烈。另外，该要求并不限于在液晶显示器中，对于任意的显示器都是共存的课题。
对于这样的要求，提出有在显示图像的显示装置之外还具备相位差控制用装置，控制对相位差控制用装置施加的电压，从而使视野角特性变化的技术(例如日本专利第3322197号公报)。在该日本专利第3322197号公报中，作为在相位差控制用液晶显示装置中使用的液晶模式，举例表示了手性向列液晶、水平排列液晶(homogeneous liquidcrystal)、随机取向的向列液晶等。
此外，在现有技术中公开了在显示用液晶面板上部设置有视野角控制用液晶面板，以两块偏光板夹持这些面板，调整对视野角控制用液晶面板的施加电压，从而进行视野角控制的结构(例如日本特开平10-268251号公报，日本特开2005-316470号公报)。在日本特开平10-268251号公报中，视野角控制用液晶面板的液晶模式是扭曲向列方式。在日本特开2005-316470号公报中，公开的是在具有平行的透过轴的两块偏光板之间设置有视野角控制用液晶面板的结构。
发明内容
上述的现有的视野角控制用液晶面板，均利用液晶面板的相位差进行视野角控制。但是，在液晶面板产生的相位差依赖于波长，因此难以对可见光中包含的R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的整个波段同时进行遮光。
本发明鉴于上述问题提出，其目的在于提供一种在从倾斜方向看时能够可靠地对可见光的全波段进行遮光的显示器及其所使用的视野角控制元件。
为了达成上述目的，本发明的显示器包括：显示图像的图像显示装置；和叠层在上述图像显示装置上，控制该图像显示装置的视野角的视野角控制元件，该显示器的特征在于：上述视野角控制元件包括第一遮蔽层和至少一层辅助遮蔽层，其中，上述第一遮蔽层包括：具有双折射性的光学元件、和包括配置在上述光学元件的出射侧的出射侧偏光板的至少一块偏光板，在可见光的波段的至少一部分的波长成分的光以规定的角度以上入射时，通过上述光学元件赋予相位差，而遮蔽使得该波长成分的光不透过上述出射侧偏光板，上述辅助遮蔽层包括：具有双折射性的光学元件、和包括配置在上述光学元件的出射侧的出射侧偏光板的至少一块偏光板，在透过上述第一遮蔽层的光以上述规定的角度以上入射时，通过上述光学元件赋予相位差，而遮蔽使得该光的至少一部分的波长成分的光不透过上述出射侧偏光板，通过上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层，使以上述规定的角度以上入射至上述视野角控制元件的光中，至少三原色的波长成分被遮蔽。
根据本发明，能够提供一种显示器，其通过组合第一遮蔽层和辅助遮蔽层，将向上述视野角控制元件以上述规定的角度以上入射的光中至少三原色的波长成分遮蔽，因此在从倾斜方向看时能够可靠地对可见光的全波段进行遮光。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的显示器的概要结构的截面图。
图2是针对每个波长表示使第一实施方式的显示器为窄视野角状态的情况下的光学特性的示意图。
图3是表示第一实施方式的显示器的变形例的概要结构的截面图。
图4是表示第一实施方式的显示器的变形例的概要结构的截面图。
图5是表示本发明的第二实施方式的显示器的概要结构的截面图。
图6是针对每个波长表示第二实施方式的显示器的光学特性的示意图。
图7是表示第一实施方式的显示器的变形例的概要结构的截面图。
具体实施方式
本发明的一个实施方式的显示器包括：显示图像的图像显示装置；和叠层在上述图像显示装置上，控制该图像显示装置的视野角的视野角控制元件，该显示器的特征在于：上述视野角控制元件包括第一遮蔽层和至少一层辅助遮蔽层，其中，上述第一遮蔽层包括：具有双折射性的光学元件、和包括配置在上述光学元件的出射侧的出射侧偏光板的至少一块偏光板，在可见光的波段的至少一部分的波长成分的光以规定的角度以上入射时，通过上述光学元件赋予相位差，而遮蔽使得该波长成分的光不透过上述出射侧偏光板，上述辅助遮蔽层包括：具有双折射性的光学元件、和包括配置在上述光学元件的出射侧的出射侧偏光板的至少一块偏光板，在透过上述第一遮蔽层的光以上述规定的角度以上入射时，通过上述光学元件赋予相位差，而遮蔽使得该光的至少一部分的波长成分的光不透过上述出射侧偏光板，通过上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层，使以上述规定的角度以上入射至上述视野角控制元件的光中，至少三原色的波长成分被遮蔽。
在上述显示器中，优选上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层分别包括液晶面板和相位差板中的至少一个作为上述光学元件。
在上述显示器中，优选上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的一方，对至少包含红色的波长和绿色的波长的波段的光进行遮蔽，上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的另一方，对包含蓝色的波长的波段的光进行遮蔽。在该情况下，也可以为上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的一方对包含深红的波长、红色的波长、和绿色的波长的波段的光进行遮蔽的结构。根据前者的结构，在使用所谓的三波长光源的情况下，能够在全波段可靠地遮蔽向倾斜方向的漏光。根据后者的结构，在使用所谓的四波长光源的情况下也能够可靠地遮蔽向倾斜方向的漏光。
在上述显示器中，也可以是上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的一方，对至少包含红色的波长的波段的光进行遮蔽，上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的另一方，对包含绿色的波长和蓝色的波长的波段的光进行遮蔽的结构。在该情况下，也可以是上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的一方，对包含深红的波长和红色的波长的波段的光进行遮蔽的结构。
在上述显示器中，也可以是上述辅助遮蔽层至少设置有两层，第一遮蔽层和上述两层的辅助遮蔽层的合计三层中的任一层，即第一层对包含红色的波长的波段的光进行遮蔽；上述合计三层中的除去上述第一层的两层中的任一层，即第二层对包含绿色的波长的波段的光进行遮蔽；上述合计三层中的除去上述第一层和第二层的第三层对包含蓝色的波长的波段的光进行遮蔽的结构。
在上述显示器中，优选采用下述结构：夹着上述第一遮蔽层的光学元件配置的偏光板的偏光吸收轴大致平行，设上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层的光学元件的延迟为R，设在上述各层中被遮蔽的光的波长为λ，设n为0以上的整数时，满足
nλ/2-λ/4＜R＜nλ/2+λ/4。
或者，在上述显示器中，优选采用下述结构：夹着上述第一遮蔽层的光学元件配置的偏光板的偏光吸收轴大致正交，设上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层的光学元件的延迟为R，设在上述各层中被遮蔽的光的波长为λ，设n为0以上的整数时，满足
nλ-λ/4＜R＜nλ+λ/4。
上述显示器可以是下述结构：上述图像显示装置是透过型液晶显示装置，上述显示器还具有背光源。在该情况下，上述视野角控制元件可以配置在上述背光源与上述透过型液晶显示装置之间，上述视野角控制元件也可以配置在上述透过型液晶显示装置的前面。
此外，上述显示器可以是下述结构：上述图像显示装置是反射型液晶显示装置或半透过型液晶显示装置，上述视野角控制元件配置在上述图像显示装置的前面。
或者，上述显示器可以是下述结构：上述图像显示装置是自发光型显示装置，上述视野角控制元件配置在上述自发光型显示装置的前面。
此外，为了达成上述目的，本发明的一个实施方式的视野角控制元件叠层在显示图像的图像显示装置上，控制该图像显示装置的视野角，其特征在于：包括第一遮蔽层和至少一层辅助遮蔽层，其中，上述第一遮蔽层包括：具有双折射性的光学元件、和包括配置在上述光学元件的出射侧的出射侧偏光板的至少一块偏光板，在可见光的波段的至少一部分的波长成分的光以规定的角度以上入射时，通过上述光学元件赋予相位差，而遮蔽使得该波长成分的光不透过上述出射侧偏光板，上述辅助遮蔽层包括：具有双折射性的光学元件、和包括配置在上述光学元件的出射侧的出射侧偏光板的至少一块偏光板，在透过上述第一遮蔽层的光以上述规定的角度以上入射时，通过上述光学元件赋予相位差，而遮蔽使得该光的至少一部分的波长成分的光不透过上述出射侧偏光板，并且至少包括辅助遮蔽层，在透过上述第一遮蔽层的光以上述规定的角度以上入射时，通过上述光学元件赋予相位差，而遮蔽使得该光的至少一部分的波长成分的光不透过上述出射侧偏光板，通过上述第一遮蔽层和辅助遮蔽层，使以上述规定的角度以上入射至上述视野角控制元件的光中，至少三原色的波长成分被遮蔽。
以下，参照附图对本发明的更具体的实施方式进行说明。但是，在以下进行参照的各个图中，为了方便说明，仅简化表示本发明的实施方式的结构部件中为了说明本发明所必需的主要部件。因此，本发明的显示器能够由没有表示在本说明书所参照的各图的任意的结构部件构成。此外，各图中的部件的尺寸并非忠实表达实际的结构部件的尺寸和各部件的尺寸比率等。
[第一实施方式]
图1是表示本发明的第一实施方式的液晶显示器100的概要结构的截面图。如图1所示，液晶显示器100包括显示图像的显示用液晶面板1(显示装置)、和视野角控制用液晶面板2(第一遮蔽层)这两块液晶面板。本实施方式的显示用液晶面板1是透过型的，在其背面配置有使用三波长光源的背光源3。在图1所示的液晶显示器100中，视野角控制用液晶面板2配置在显示用液晶面板1的前面(观察者侧)。此外，液晶显示器100在视野角控制用液晶面板2的前面还设置有作为辅助遮蔽层起作用的相位差板4和偏光板5。
液晶显示器100通过使视野角控制用液晶面板2中的液晶进行开关动作，能够将显示状态在能够视认显示用液晶面板1的图像的视野角宽广的状态(广视野角)与视野角狭窄的状态(窄视野角)之间进行切换。窄视野角特别适于不希望他人看到显示用液晶面板1的图像的情况，广视野角适于此外的通常使用时，或希望多人同时观看显示用液晶面板1的图像等的情况。
显示用液晶面板1具有在一对透光性基板间夹持有液晶的液晶单元11、和设置在液晶单元11的正面背面的偏光板12、13。液晶单元11的液晶模式、单元构造是任意的。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，能够使用能够显示文字、图像、或动态图像的任意的液晶面板。因此，在图1中没有图示显示用液晶面板1的详细构造，并省略其说明。此外，显示用液晶面板1可以是能够进行彩色显示的面板，也可以是黑白显示专用的面板。而且，背光源3的结构没有任何限定，能够使用公知的任意的背光源，因此背光源3的详细构造的图示和说明也省略。
视野角控制用液晶面板2具有液晶单元21和叠层在液晶单元21的与显示用液晶面板1相反的一侧的主面上的偏光板22。作为液晶单元21，以通过偏光板12和偏光板22的组合能够实现窄视野角状态为条件，能够使用任意的液晶模式的液晶单元，其中窄视野角状态是，在0°～360°的方位角的至少一部分中，对以极角比规定的角度φ大的角度透过的规定波长范围的光进行遮蔽的状态。另外，上述角度φ根据液晶显示器100的用途等，能够采取例如30°或45°等任意的角度。此外，上述的“规定波长范围”优选是指包含RGB三原色中的两色的峰值波长的范围。在以下的说明中，液晶单元21以在窄视野角状态时能够遮蔽包含G的峰值波长(550nm附近)和R的峰值波长(650nm附近)的波长范围的方式构成。
在液晶显示器100中，偏光板12、22、5以使它们的偏光吸收轴一致的方式，配置为所谓的平行尼科耳状态。偏光板13，根据液晶单元11的液晶模式、显示用液晶面板1所能具备的其它光学部件(例如各种相位差板)的特性，相对于偏光板12可以是平行尼科耳配置，也可以是正交尼科耳配置。
图2是针对每个波长表示在使视野角控制用液晶面板2为窄视野角状态的情况下的液晶显示器100的光学特性的示意图。另外，在图2中，省略偏光板13和背光源3的图示。如图2所示，在使视野角控制用液晶面板2为窄视野角状态的情况下，对于正面方向，RGB的三原色的全部波长成分的光(R1、G1、B1)能够透过，被观察者视认。另一方面，对于极角比规定的角度大的倾斜方向，由于在液晶单元21被赋予的相位差，R的波长成分的光(R2)和G的波长成分的光(G2)不能够透过偏光板22而被遮蔽，仅B的波长成分的光(B2)透过偏光板22。但是，B的波长成分的光(B2)由于被相位差板4赋予的相位差，不能够透过偏光板5而被遮蔽。由此，在使视野角控制用液晶面板2为窄视野角状态的情况下，对于倾斜方向，RGB三原色的全部波长成分的光(R2、G2、B2)被遮蔽，不能够被观察者视认。结果，在使视野角控制用液晶面板2为窄视野角状态的情况下，能够可靠地防止从倾斜方向的窥视。
为了实现以上的光学特性，在使视野角控制用液晶面板2为窄视野角状态时，必须满足以下的(1)～(4)的条件。另外，此处，如上所述，偏光板12、22、5以它们的偏光吸收轴一致的方式配置为所谓的平行尼科耳状态。
(1)对于正面方向(极角φ＝0°)，以R的峰值波长λR(约650nm)、G的峰值波长λG(约550nm)、和B的峰值波长λB(约450nm)下的液晶单元21的延迟值RLCDR0、RLCDG0、RLCDB0，在使n分别为0以上的整数的情况下，分别满足下述的条件式(f1)～(f3)的方式，控制液晶单元21中液晶分子的动作。另外，在下述的条件式(f1)～(f3)和以后表示的各条件式中，n可以是同一值，也可以是相互不同的值。
nλR-λR/4＜RLCDR0＜nλR+λR/4……(f1)
nλG-λG/4＜RLCDG0＜nλG+λG/4……(f2)
nλB-λB/4＜RLCDB0＜nλB+λB/4……(f3)
即，如果满足上述(f1)～(f3)的条件，则透过偏光板12并入射至液晶单元21的直线偏光的振动面，在通过液晶单元21时旋转约180°，因此能够透过偏光板22。
(2)对于正面方向(极角φ＝0°)，R的峰值波长λR、G的峰值波长λG、和B的峰值波长λB下的相位差板4的延迟值RPOLR0、RPOLG0、RPOLB0，在使n分别为0以上的整数的情况下，分别满足下述的条件式(f4)～(f6)。其中，相位差板4的延迟值由相位差板4的三维折射率(nx、ny、nz)和相位差板4的厚度(d)决定。
nλR-λR/4＜RPOLR0＜nλR+λR/4……(f4)
nλG-λG/4＜RPOLG0＜nλG+λG/4……(f5)
nλB-λB/4＜RPOLB0＜nλB+λB/4……(f5)
(3)对于倾斜方向(极角φ＝θ)，以R的峰值波长λR、和G的峰值波长λG下的液晶单元21的延迟值RLCDRθ、RLCDGθ，分别满足下述的条件式(f7)、(f8)的方式，控制液晶单元21中液晶分子的动作。
nλR/2-λR/4＜RLCDRθ＜nλR/2+λR/4……(f7)
nλG/2-λG/4＜RLCDGθ＜nλG/2+λG/4……(f8)
如果满足上述(f7)、(f8)的条件，透过偏光板12入射至液晶单元21的直线偏光的振动面在通过液晶单元21时旋转约90°，因此不能够透过偏光板22。
(4)对于倾斜方向(极角φ＝θ)，B的峰值波长λB下的相位差板4的延迟值RPOLBθ满足下述的条件式(f9)。
nλB/2-λB/4＜RPOLBθ＜nλB/2+λB/4……(f9)
如果满足上述(f9)的条件，透过偏光板22入射至相位差板4的直线偏光，其振动面通过相位差板4时旋转约90°，因此不能够透过偏光板5。由此，没有被视野角控制用液晶面板2遮蔽的B的波长成分的漏光能够通过相位差板4和偏光板5的组合而被遮蔽。
另外，在偏光板22相对偏光板12正交尼科耳配置的情况下，可以在上述式(f1)～(f3)中，将nλR、nλB、nλG各项置换为nλR/2、nλB/2、nλG/2，并且，在式(f7)、(f8)中，将nλR/2、nλB/2、nλG/2各项置换为nλR、nλB、nλG。
此外，在偏光板5相对偏光板22正交尼科尔配置的情况下，可以在上述式(f4)～(f5)中，将nλR、nλB、nλG各项置换为nλR/2、nλB/2、nλG/2，并且，在式(f9)中，将nλB/2项置换为nλB。
此外，为了得到更良好的窄视野角特性，优选将上述式(f7)～(f9)中的λR/4、λB/4、λG/4各项设定为例如λR/8、λB/8、λG/8，或者设定为更接近0的较小的值。
作为相位差板4，例如能够使用负C板(nx＝ny＞nz)。在该情况下，例如，对于极角φ＝45°，为了使包含B的峰值波长的波长范围的光不透过偏光板5，将相对于该极角的负C板(相位差板4)的延迟值设定为大致λB/2(λB＝450nm)即可。
如上所述，根据本实施方式的液晶显示器100，在使视野角控制用液晶面板2为窄视野角状态时，在视野角控制用液晶面板2中不能够完全遮蔽的蓝色成分的漏光，能够通过相位差板4和偏光板5的组合而被可靠地遮蔽。由此，能够遮蔽向倾斜方向出射的光的全部RGB成分。结果，能够实现在从倾斜方向的视角看时完全看不见显示用液晶面板1的显示内容的窄视野角状态。
另外，在上述的说明中，举例表示了下述结构：在视野角控制用液晶面板2为窄视野角状态时，遮蔽包含G的峰值波长(550nm附近)和R的峰值波长(650nm附近)的波长范围的光，通过组合相位差板4和偏光板5，在倾斜方向遮蔽B的峰值波长(450nm附近)。但是，本发明的实施方式并不限于该结构，还能够有以下的变形例。
例如，可以是在视野角控制用液晶面板2为窄视野角状态时，遮蔽包含B的峰值波长(450nm附近)和G的峰值波长(550nm附近)的波长范围的光，通过组合相位差板4和偏光板5，在倾斜方向遮蔽R的峰值波长(650nm附近)的结构。
此外，在上述说明中，举例表示了作为背光源3使用三波长光源的背光源，但是在使用在RGB的三原色之外还在700nm附近(深红)具有峰值波长的四波长光源的情况下，也能够应用本发明。在该情况下，采用视野角控制用液晶面板2，在倾斜方向遮蔽包含G的峰值波长(550nm附近)、R的峰值波长(650nm附近)、和深红的峰值波长(700nm附近)的波长范围的光，通过组合相位差板4和偏光板5，在倾斜方向遮蔽B的峰值波长(450nm附近)的结构即可。或者，也可以采用视野角控制用液晶面板2，在倾斜方向遮蔽包含R的峰值波长和深红的峰值波长的波长范围的光，通过组合相位差板4和偏光板5，在倾斜方向遮蔽G的峰值波长附近的波长成分和B的峰值波长附近的波长成分的结构。此外，此时，也可以采用利用相位差板4和另一块相位差板遮蔽G的峰值波长附近的波长成分和B的峰值波长附近的波长成分的结构。
另外，背光源3的光源并不限定于三波长光源和四波长光源。即，在使用在特定的波长具有亮度峰值的光源作为背光源的情况下，根据该波长的值、亮度峰值的数目，适当地设计液晶单元21和相位差板4的延迟、相位差板的数量等即可。
此外，在本实施方式中，举例表示了将由视野角控制用液晶面板2不能够完全遮蔽的波长成分，使用相位差板4进行遮蔽的结构，但也可以使用具有与相位差板4同等的延迟的液晶单元代替相位差板4。
此外，在本实施方式中，如图1所示，举例表示了偏光板12兼用作显示用液晶面板1的出射侧偏光板和视野角控制用液晶面板2的入射侧偏光板的结构。但是，如图3所示，在偏光板12的上层还设置有作为视野角控制用液晶面板2的入射侧偏光板的偏光板23的液晶显示器101，也是本发明的一个实施方式。但是，图1所示的液晶显示器100具有比图3所示的液晶显示器101偏光板的数目更少的优点。
而且，在本实施方式中，举例表示了在接近显示用液晶面板1的一侧配置遮蔽RG成分的视野角控制用液晶面板2，在其前面(观察者侧)配置相位差板4和偏光板5的结构。但是，遮蔽各色成分的液晶面板和相位差板的叠层顺序是任意的。例如，如图4所示，相位差板4和偏光板5与视野角控制用液晶面板2的叠层顺序也可以与图1所示的结构相反。
[第二实施方式]
以下说明本发明的第二实施方式。另外，对与第一实施方式中说明的结构具有相同功能的结构，标注与第一实施方式相同的参照符号，省略其详细说明。
图5是表示第二实施方式的液晶显示器102的概要结构的截面图。如图5所示，液晶显示器102在显示用液晶面板1的前面(观察者侧)设置有视野角控制膜6代替视野角控制用液晶面板2。
视野角控制膜6由相位差板61、偏光板62、相位差板63、偏光板64、相位差板65、和偏光板66构成。
在液晶显示器102中，偏光板12、62、64、66以使它们的偏光吸收轴一致的方式配置为所谓的平行尼科耳状态。偏光板13，根据液晶单元11的液晶模式、显示用液晶面板1所具备的其它光学部件(例如各种相位差板)的特性，相对于偏光板12可以为平行尼科耳配置，也可以为正交尼科耳配置。
图6是针对每个波长表示液晶显示器102的光学特性的示意图。另外，在图6中，省略了偏光板13和背光源3的图示。如图6所示，在液晶显示器102中，对于正面方向，RGB的三原色的全部的波长成分的光(R1、G1、B1)透过，能够被观察者视认。另一方面，对于极角比规定的角度大的倾斜方向，由于被相位差板61赋予的相位差，R的波长成分的光(R2)不能够透过偏光板62而被遮蔽。G的波长成分的光(G2)和B的波长成分的光(B2)能够透过偏光板62，但由于被相位差板63赋予的相位差，G的波长成分的光(G2)不能够透过偏光板64而被遮蔽。B的波长成分的光(B2)能够透过偏光板64，但由于被相位差板65赋予的相位差，不能够透过偏光板66而被遮蔽。即，根据图6的结构，相位差板61和偏光板62的组合作为第一遮光层起作用，相位差板63和偏光板64的组合、以及相位差板65和偏光板66的组合作为两层辅助遮光层起作用。根据该结构，对于倾斜方向，RGB三原色的全部的波长成分的光(R2、G2、B2)被遮蔽，观察者不能够视认。结果，液晶显示器102能够可靠地防止从倾斜方向的窥视。
为了实现以上的光学特性，需要满足以下的(1)～(6)的条件。另外，此处，如上所述，偏光板12、62、64、66以使它们的偏光吸收轴一致的方式配置为所谓的平行尼科耳状态。
(1)对于正面方向(极角φ＝0°)，R的峰值波长λR、G的峰值波长λG、和B的峰值波长λB下的相位差板61的延迟值RPOL61R0、RPOL61G0、RPOL61B0，在使n分别为0以上的整数的情况下，分别满足下述的条件式(f10)～(f12)。其中，相位差板61的延迟值由相位差板61的三维折射率(nx、ny、nz)和相位差板61的厚度(d)决定。
nλR-λR/4＜RPOL61R0＜nλR+λR/4……(f10)
nλG-λG/4＜RPOL6G0＜nλG+λG/4……(111)
nλB-λB/4＜RPOL61B0＜nλB+λB/4……(f12)
(2)对于正面方向(极角φ＝0°)，R的峰值波长λR、G的峰值波长λG、和B的峰值波长λB下的相位差板63的延迟值RPOL63R0、RPOL63G0、RPOL63B0，在使n分别为0以上的整数的情况下，分别满足下述的条件式(f13)～(f15)。
nλR-λR/4＜RPOL63R0＜nλR+λR/4……(f13)
nλG-λG/4＜RPOL63G0＜nλG+λG/4……(f14)
nλB-λB/4＜RPOL63B0＜nλB+λB/4……(f15)
(3)对于正面方向(极角φ＝0°)，R的峰值波长λR、G的峰值波长λG、和B的峰值波长λB下的相位差板65的延迟值RPOL65R0、RPOL65G0、RPOL65B0，在使n分别为0以上的整数的情况下，分别满足下述的条件式(f16)～(f18)。
nλR-λR/4＜RPOL65R0＜nλR+λR/4……(f16)
nλG-λG/4＜RPOL65G0＜nλG+λG/4……(f17)
nλB-λB/4＜RPOL65B0＜nλB+λB/4……(f18)
(4)对于倾斜方向(极角φ＝θ)，R的峰值波长λR下的相位差板61的延迟值RPOL61Rθ，在使n分别为0以上的整数的情况下，满足下述的条件式(f19)。
nλR/2-λR/4＜RPOL61Rθ＜nλR/2+λR/4……(f19)
(5)对于倾斜方向(极角φ＝θ)，G的峰值波长λG下的相位差板63的延迟值RPOL63Gθ，在使n分别为0以上的整数的情况下，满足下述的条件式(f20)。
nλG/2-λG/4＜RPOL63Gθ＜nλG/2+λG/4……(f20)
(6)对于倾斜方向(极角φ＝θ)，B的峰值波长λB下的相位差板65的延迟值RPOL65Bθ，在使n分别为0以上的整数的情况下，满足下述的条件式(f21)。
nλB/2-λB/4＜RPOL65Bθ＜nλB/2+λB/4……(f21)
如果满足上述(f19)～(f21)的条件，则在倾斜方向，R、G、B的波长成分分别被偏光板62、64、66遮蔽。由此，能够实现在从倾斜方向看时不能够视认显示用液晶面板1的显示内容的窄视野角状态。
另外，在偏光板62相对偏光板12正交尼科耳配置的情况下，可以在上述式(f10)～(f12)中，将nλR、nλB、nλG各项置换为nλR/2、nλB/2、nλG/2，并且，在式(f19)中，将nλR/2项置换为nλR。
此外，在偏光板64相对偏光板62正交尼科尔配置的情况下，可以在上述式(f13)～(f15)中，将nλR、nλB、nλG各项置换为nλR/2、nλB/2、nλG/2，并且，在式(f20)中，将nλG/2项置换为nλG。
此外，在偏光板66相对偏光板64正交尼科尔配置的情况下，可以在上述式(f16)～(f18)中，将nλR、nλB、nλG各项置换为nλR/2、nλB/2、nλG/2，并且，在式(f21)中，将nλB/2项置换为nλB。
此外，为了得到更良好的窄视野角特性，优选将上述式(f19)～(f21)中的λR/4、λB/4、λG/4各项设定为例如λR/8、λB/8、λG/8，或者设定为更接近0的较小的值。
作为相位差板61、63、65，例如能够使用负C板(nx＝ny＞nz)。在该情况下，例如，对于极角φ＝45°，为了使包含R的峰值波长的波长范围的光不透过偏光板62，将相对于该极角的负C板(相位差板61)的延迟值设定为大致λR/2(λR＝650nm)即可。此外，例如对于极角φ＝45°，为了使包含G的峰值波长的波长范围的光不透过偏光板64，将相对于该极角的负C板(相位差板63)的延迟值设定为大致λG/2(λG＝550nm)即可。此外，例如对于极角φ＝45°，为了使包含B的峰值波长的波长范围的光不透过偏光板66，将相对于该极角的负C板(相位差板65)的延迟值设定为大致λB/2(λB＝450nm)即可。
如上所述，根据本实施方式的液晶显示器100，对于倾斜方向的视角，能够可靠地遮蔽RGB全波长成分。由此，能够实现在从倾斜方向的视角看时完全看不见显示用液晶面板1的显示内容的窄视野角状态。
此外，在本实施方式中，与第一实施方式同样，作为背光源3，能够使用具有四波长光源或其它任意的光源以代替三波长光源的背光源。
此外，在本实施方式中，举例表示为了对各波长成分进行遮蔽，使用相位差板61、63、65的结构，但是也可以将这些相位差板中的至少一个使用具有与该相位差板同等的延迟的液晶单元。即，在使用相位差板61、63、65的结构中，不能够切换广视野角状态和窄视野角状态，但是，如果使用液晶单元代替这些相位差板，则通过切换液晶单元的驱动电压，能够动态切换广视野角状态和窄视野角状态。
此外，在本实施方式中，如图6所示，举例表示了偏光板12兼用作显示用液晶面板1的出射侧偏光板和视野角控制用液晶面板2的入射侧偏光板的结构。但是，与在第一实施方式中图3所示的液晶显示器101同样，也可以采用在偏光板12的上层还设置有作为视野角控制用液晶面板2的入射侧偏光板的偏光板23的结构。
而且，在本实施方式中，举例表示了叠层在最靠近显示用液晶面板1的位置的相位差板61与偏光板62组合而对R波长成分进行遮蔽，接着叠层的相位差板63与偏光板64组合而对G波长成分进行遮蔽，叠层在最靠近观察者的位置的相位差板65与偏光板66组合而对B波长成分进行遮蔽的结构。但是，遮蔽各色成分的相位差板的叠层顺序是任意的。
以上，针对本发明说明了几个实施方式，但本发明并不限定于上述具体的例子，在发明的范围内能够进行各种变更。
例如，第一和第二实施方式中，举例表示了仅在显示用液晶面板1的前面和背面的任一方设置有视野角控制元件的结构。但是，也可以在显示用液晶面板1的前面和背面两方都设置有视野角控制元件。此外，为了在窄视野角状态下遮蔽更广的范围，可以采用例如改变朝向地叠层多个视野角控制元件的结构。
此外，例如，图7表示作为第一实施方式的液晶显示器100的变形例的液晶显示器200的结构。比较图1和图7可知，液晶显示器100和液晶显示器200的显示用液晶面板1和视野角控制用液晶面板2的叠层顺序是相反的。即，如图7所示，液晶显示器200采用在背光源3与显示用液晶面板1之间配置视野角控制用液晶面板2的结构。在液晶显示器200中，显示用液晶面板1也可以是半透过型液晶面板。
另外，液晶显示器200在背光源3与视野角控制用液晶面板2之间设置有直线偏光板26。即，图1所示的液晶显示器100的情况下，显示用液晶面板1的偏光板12作为设置在向视野角控制用液晶面板2的光的入射侧的偏光板起作用，但图7所示的液晶显示器200的情况下，则需要在背光源3侧设置直线偏光板。但是，在图7所示的液晶显示器200中，作为显示用液晶面板1的入射侧偏光板的偏光板13能够省略。另外，在图7所示的液晶显示器200中，也可以采用设置有第二实施方式的视野角控制膜6以代替视野角控制用液晶面板2、相位差板4和偏光板5的结构。
此外，在上述说明中，作为图像显示装置的具体例子举出了透过型液晶面板，但图像显示装置并不限定于此。例如，也能够使用反射型或半透过型的液晶显示面板作为图像显示装置。此外，并不限于液晶显示面板这样的非发光型显示装置，例如，也能够使用CRT(CathodeRay Tube：阴极射线管)、等离子体显示器、有机EL(ElectronicLuminescence：电发光)元件、无机EL元件、LED(Light Emitting Diode：发光二极管)显示器、荧光显示管(Vacuum Fluorescent Display)、场发射显示器(Field Emission Display)、表面电场显示器(Surface-conduction Electron-emitter Display)等自发光型显示装置。
另外，在上述第一实施方式中，在显示器的显示状态为窄视野角时，也可以将用于向用户通知该意思的消息、图像或图标等显示在显示装置的画面上。
此外，在上述第一实施方式中，也可以是视野角控制装置的驱动电路根据显示在显示装置的图像的内容而动作，自动地切换窄视野角和广视野角。例如，在显示器用于浏览因特网的网页的情况下，可以根据网页的内容，参照与各页面相关联的软件标记，在为优选不被他人看见的内容等的情况下，自动地切换为窄视野角的显示状态。此外，可以在浏览器以加密模式启动的情况下，切换为窄视野角的显示状态。
此外，在显示器为数据输入装置的一部分的情况下，或者在显示器与数据输入装置相关联，输入的数据类型或将要输入的数据类型具有机密性等的情况下，也能够进行调整，使显示器的显示状态切换为窄视野角。例如，在用户输入某些个人识别编号等时，显示器自动地切换为窄视野角即可。
另外，在上述第一实施方式中，视野角控制装置也可以形成为能够从图像显示装置卸下的组件或盖。这样的能够卸下的组件安装在图像显示装置上时，与图像显示装置电连接，从而能够得到适当的电力和控制信号。
此外，在上述第一实施方式中，优选还设置有测定显示器的周围光的光学传感器(ambient sensor：环境光传感器)，在光学传感器的测定值低于规定的阈值时，使显示器的显示状态为窄视野角。
另外，第二实施方式的液晶显示器102，总是为窄视野状态，不能够像第一实施方式的液晶显示器那样切换广视野角状态和窄视野角状态。但是，与第一实施方式相比，具有装置结构简单，能够薄且轻地形成显示装置整体、透过率高等优点。从而，优选根据用途灵活应用第一实施方式和第二实施方式。
例如，像便携式电话机、移动PC等这样希望根据周围的状态切换广视野角状态和窄视野角状态而进行使用的显示装置的情况下，优选应用第一实施方式。另一方面，作为例如现金自动存取款机(ATM)用显示面板这样总是希望防止来自斜后方的他人的窥视的显示装置，可考虑适用第二实施方式。此外，对于车载监视器，通过应用第二实施方式，能够防止监视器画面倒映在车辆的前玻璃、侧玻璃上。而且，在第二实施方式中说明的视野角控制膜6的用途并不限定于显示装置。例如，能够考虑粘贴在车辆、建筑物的玻璃窗、屏风等各种物品上，以遮蔽来自外部的视线。
此外，本发明的显示器和视野角控制元件的用途有很多种。例如，不仅能够应用于笔记本型个人计算机、便携型信息终端(PDA)、便携型游戏机、或便携式电话等的显示器中，还能够应用于ATM、设置在公共场所的信息终端、售票机、和车载用显示器等各种设备的显示器。
此外，本发明的视野角控制元件能够以被组装在显示器中的状态加以实施，也能够作为显示器的部件制造成视野角控制元件单体进行流通。
产业上的可利用性
本发明能够作为能够通过切换广视野角和窄视野角而适用于各种使用环境和用途的显示器、以及在该显示器中使用的视野角控制元件，在产业上加以利用。

Claims (14)

1.一种显示器，其包括：显示图像的图像显示装置；和叠层在所述图像显示装置上，控制该图像显示装置的视野角的视野角控制元件，该显示器的特征在于：
所述视野角控制元件包括：第一遮蔽层和至少一层辅助遮蔽层，其中，
所述第一遮蔽层包括：具有双折射性的光学元件、和包括配置在所述光学元件的出射侧的出射侧偏光板的至少一块偏光板，在可见光的波段的至少一部分的波长成分的光以规定的角度以上入射时，通过所述光学元件赋予相位差，而遮蔽使得该波长成分的光不透过所述出射侧偏光板，
所述辅助遮蔽层包括：具有双折射性的光学元件、和包括配置在所述光学元件的出射侧的出射侧偏光板的至少一块偏光板，在透过所述第一遮蔽层的光以所述规定的角度以上入射时，通过所述光学元件赋予相位差，而遮蔽使得该光的至少一部分的波长成分的光不透过所述出射侧偏光板，
通过所述第一遮蔽层和辅助遮蔽层，使以所述规定的角度以上入射至所述视野角控制元件的光中，至少三原色的波长成分被遮蔽，
所述辅助遮蔽层至少设置有两层，
第一遮蔽层和所述两层的辅助遮蔽层的合计三层中的任一层，即第一层对包含红色的波长的波段的光进行遮蔽；所述合计三层中的除去所述第一层的两层中的任一层，即第二层对包含绿色的波长的波段的光进行遮蔽；所述合计三层中的除去所述第一层和第二层的第三层对包含蓝色的波长的波段的光进行遮蔽。
2.如权利要求1所述的显示器，其特征在于：
所述第一遮蔽层和辅助遮蔽层分别包括液晶面板和相位差板中的至少一个作为所述光学元件。
3.如权利要求1或2所述的显示器，其特征在于：
所述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的一方，对至少包含红色的波长和绿色的波长的波段的光进行遮蔽，所述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的另一方，对包含蓝色的波长的波段的光进行遮蔽。
4.如权利要求3所述的显示器，其特征在于：
所述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的一方，对包含深红的波长、红色的波长、和绿色的波长的波段的光进行遮蔽。
5.如权利要求1或2所述的显示器，其特征在于：
所述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的一方，对至少包含红色的波长的波段的光进行遮蔽，所述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的另一方，对包含绿色的波长和蓝色的波长的波段的光进行遮蔽。
6.如权利要求5所述的显示器，其特征在于：
所述第一遮蔽层和辅助遮蔽层中的一方，对包含深红的波长和红色的波长的波段的光进行遮蔽。
7.如权利要求1所述的显示器，其特征在于：
夹着所述第一遮蔽层的光学元件配置的偏光板的偏光吸收轴大致平行，夹着所述辅助遮蔽层的光学元件配置的偏光板的偏光吸收轴大致平行，设所述第一遮蔽层和辅助遮蔽层的光学元件的对倾斜方向的延迟为R，设在所述各层中被遮蔽的光的波长为λ，设n为0以上的整数时，满足
nλ/2-λ/4＜R＜nλ/2+λ/4。
8.如权利要求1所述的显示器，其特征在于：
夹着所述第一遮蔽层的光学元件配置的偏光板的偏光吸收轴大致正交，夹着所述辅助遮蔽层的光学元件配置的偏光板的偏光吸收轴大致正交，设所述第一遮蔽层和辅助遮蔽层的光学元件的对倾斜方向的延迟为R，设在所述各层中被遮蔽的光的波长为λ，设n为0以上的整数时，满足
nλ-λ/4＜R＜nλ+λ/4。
9.如权利要求1所述的显示器，其特征在于：
所述图像显示装置是透过型液晶显示装置，所述显示器还具备背光源。
10.如权利要求9所述的显示器，其特征在于：
所述视野角控制元件配置在所述背光源与所述透过型液晶显示装置之间。
11.如权利要求9所述的显示器，其特征在于：
所述视野角控制元件配置在所述透过型液晶显示装置的前面。
12.如权利要求1所述的显示器，其特征在于：
所述图像显示装置是反射型液晶显示装置或半透过型液晶显示装置，
所述视野角控制元件配置在所述图像显示装置的前面。
13.如权利要求1所述的显示器，其特征在于：
所述图像显示装置是自发光型显示装置，
所述视野角控制元件配置在所述自发光型显示装置的前面。
14.一种视野角控制元件，其叠层在显示图像的图像显示装置上，控制该图像显示装置的视野角，该视野角控制元件的特征在于：
其包括第一遮蔽层和至少一层辅助遮蔽层，其中，
所述第一遮蔽层包括：具有双折射性的光学元件、和包括配置在所述光学元件的出射侧的出射侧偏光板的至少一块偏光板，在可见光的波段的至少一部分的波长成分的光以规定的角度以上入射时，通过所述光学元件赋予相位差，而遮蔽使得该波长成分的光不透过所述出射侧偏光板，
所述辅助遮蔽层包括：具有双折射性的光学元件、和包括配置在所述光学元件的出射侧的出射侧偏光板的至少一块偏光板，在透过所述第一遮蔽层的光以所述规定的角度以上入射时，通过所述光学元件赋予相位差，而遮蔽使得该光的至少一部分的波长成分的光不透过所述出射侧偏光板，
通过所述第一遮蔽层和辅助遮蔽层，使以所述规定的角度以上入射至所述视野角控制元件的光中，至少三原色的波长成分被遮蔽，
所述辅助遮蔽层至少设置有两层，
第一遮蔽层和所述两层的辅助遮蔽层的合计三层中的任一层，即第一层对包含红色的波长的波段的光进行遮蔽；所述合计三层中的除去所述第一层的两层中的任一层，即第二层对包含绿色的波长的波段的光进行遮蔽；所述合计三层中的除去所述第一层和第二层的第三层对包含蓝色的波长的波段的光进行遮蔽。
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