JP2007052260A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、視野角制御液晶素子1と、液晶表示パネル3と、振動発生部5と、を備えている。液晶表示パネル3は、アレイ基板21と、対向基板22と、第2液晶層23と、を有している。視野角制御液晶素子1は、第1基板11と、第2基板12と、第1基板および第2基板間に狭持され、これら第1基板および第2基板間を透過する光の視野角特性を制御する第1液晶層13とを有している。振動発生部5は、視野角制御液晶素子1の第1基板11の周縁部または第2基板12の周縁部に設けられ、磁石5aおよびボイスコイル5bを含み、ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる。
【選択図】 図1
【解決手段】液晶表示装置は、視野角制御液晶素子1と、液晶表示パネル3と、振動発生部5と、を備えている。液晶表示パネル3は、アレイ基板21と、対向基板22と、第2液晶層23と、を有している。視野角制御液晶素子1は、第1基板11と、第2基板12と、第1基板および第2基板間に狭持され、これら第1基板および第2基板間を透過する光の視野角特性を制御する第1液晶層13とを有している。振動発生部5は、視野角制御液晶素子1の第1基板11の周縁部または第2基板12の周縁部に設けられ、磁石5aおよびボイスコイル5bを含み、ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる。
【選択図】 図1
Description
この発明は、液晶表示装置に関する。
近年、液晶表示装置は様々な分野に応用され、ノートパソコン、モニター、カーナビゲーション、関数電卓、中小型TV、大型TV、携帯電話、電子手帳等の電子機器に用いられている。
これら電子機器の中でも電子手帳、PDA(パーソナルデジタルアシスタント)、携帯電話、タブレットPC(パーソナルコンピュータ)、ノートPC等は、軽薄短小である特徴から携帯して利用される機会が多い。また、POP(point of purchase)用途、ATM(automated teller machine)用途、券売機用途に用いられる液晶表示装置は、公共の場で利用される機会が多い。
これらの用途では、使用状況によっては他人に表示内容を識別されては困る場合がある。例えば携帯電話やPDA、タブレットPCにプライベートな内容を公共の場において表示している場合である。こうした場合、視野角は狭いほうが望ましい。しかしながら、複数の人で表示画像を観察する機会もあることから視野角を制御できる機能を有していることが望まれている。視野角特性の問題は、携帯機器および公共情報端末機器に共通した問題である。
近年、液晶表示装置やブラウン管(CRT)の視野角を制御する手段として、着脱可能なルーバーシート(例えば3M製のライトコントロールフィルム)が利用されている(例えば、特許文献1参照)。
従来のルーバーシートは視野角を十分狭くさせるためにシート法線方向に数ミリ程度の遮光層を設けている。このため、ルーバーシートを用いた方法では、光の透過率が低い問題を有している。ルーバーシートの製造工程も複雑で製造コストも高い。ルーバーシートを着脱する際に手間がかかる問題も有している。
また、偏光板を用いる液晶表示装置においては、観察者側の偏光板を設けない構成とし、偏光メガネをかけたときのみ表示が識別できるシステムも応用されている。しかしながら、この方法では、不特定の人に表示画像を見せることができない問題が生じる。
特開2003−58066号公報
上記視野角特性の問題を解決するため、液晶表示装置に液晶表示パネルの他に視野角制御用の視野角制御液晶素子を設けて視野角を制御する液晶表示装置が開発されている。視野角制御液晶素子を設けることにより液晶表示装置の高機能化を図ることはできるが、視野角制御液晶素子の分だけ液晶表示装置の厚みや重量が増加するため、液晶表示装置の軽薄短小といった特徴、特に、軽量および薄型といったが損なわれてしまう。そこで、視野角制御液晶素子を設けた場合でも液晶表示装置全体での軽量および薄型といった特徴を損なうことの無いように液晶表示パネルの周辺機器を集積化する技術が要求されている。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を提供することにある。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示装置は、
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された第1液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
第1電極および前記第1電極に重なった第1配向膜を有した第1基板と、前記第1基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第2電極および前記第2電極に重なっているとともに前記第1配向膜と対向した第2配向膜を含んだ第2基板と、前記第1基板および第2基板間に狭持され、前記第1基板および第2基板間を透過する光の視野角特性を制御する第2液晶層とを有し、前記アレイ基板または対向基板に対向配置された視野角制御液晶素子と、
前記視野角制御液晶素子の第1基板の周縁部または第2基板の周縁部に設けられ、磁石およびボイスコイルを含み、前記ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる振動発生部と、を備えていることを特徴としている。
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された第1液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
第1電極および前記第1電極に重なった第1配向膜を有した第1基板と、前記第1基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第2電極および前記第2電極に重なっているとともに前記第1配向膜と対向した第2配向膜を含んだ第2基板と、前記第1基板および第2基板間に狭持され、前記第1基板および第2基板間を透過する光の視野角特性を制御する第2液晶層とを有し、前記アレイ基板または対向基板に対向配置された視野角制御液晶素子と、
前記視野角制御液晶素子の第1基板の周縁部または第2基板の周縁部に設けられ、磁石およびボイスコイルを含み、前記ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる振動発生部と、を備えていることを特徴としている。
また、本発明の他の態様に係る液晶表示装置は、
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された第1液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
第1電極および前記第1電極に重なった第1配向膜を有した第1基板と、前記第1基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第2電極および前記第2電極に重なっているとともに前記第1配向膜と対向した第2配向膜を含んだ第2基板と、前記第1基板および第2基板間に狭持され、前記第1基板および第2基板間を透過する光の視野角特性を制御する第2液晶層とを有し、前記第1基板を前記対向基板に対向して配置された視野角制御液晶素子と、
第3電極および前記第3電極に重なった第3配向膜を有した第3基板と、前記第3基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第4電極および前記第4電極に重なっているとともに前記第3配向膜と対向した第4配向膜を含んだ第4基板と、前記第3基板および第4基板間に狭持され、前記第3基板および第4基板間を透過する光の視野角特性を制御する第3液晶層とを有し、前記第4基板を前記アレイ基板に対向して配置された他の視野角制御液晶素子と、
前記視野角制御液晶素子の第1基板の周縁部若しくは第2基板の周縁部または前記他の視野角制御液晶素子の第3基板の周縁部若しくは第4基板の周縁部に設けられ、磁石およびボイスコイルを含み、前記ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子または他の視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる振動発生部と、を備えたことを特徴としている。
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された第1液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
第1電極および前記第1電極に重なった第1配向膜を有した第1基板と、前記第1基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第2電極および前記第2電極に重なっているとともに前記第1配向膜と対向した第2配向膜を含んだ第2基板と、前記第1基板および第2基板間に狭持され、前記第1基板および第2基板間を透過する光の視野角特性を制御する第2液晶層とを有し、前記第1基板を前記対向基板に対向して配置された視野角制御液晶素子と、
第3電極および前記第3電極に重なった第3配向膜を有した第3基板と、前記第3基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第4電極および前記第4電極に重なっているとともに前記第3配向膜と対向した第4配向膜を含んだ第4基板と、前記第3基板および第4基板間に狭持され、前記第3基板および第4基板間を透過する光の視野角特性を制御する第3液晶層とを有し、前記第4基板を前記アレイ基板に対向して配置された他の視野角制御液晶素子と、
前記視野角制御液晶素子の第1基板の周縁部若しくは第2基板の周縁部または前記他の視野角制御液晶素子の第3基板の周縁部若しくは第4基板の周縁部に設けられ、磁石およびボイスコイルを含み、前記ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子または他の視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる振動発生部と、を備えたことを特徴としている。
この発明によれば、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を提供することができる。
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図1に示すように、液晶表示装置は、視野角制御液晶素子1、液晶表示パネル3、バックライトユニット6、第1偏光板7、第2偏光板8および駆動部9を備えている。
図1に示すように、液晶表示装置は、視野角制御液晶素子1、液晶表示パネル3、バックライトユニット6、第1偏光板7、第2偏光板8および駆動部9を備えている。
視野角制御液晶素子1は、第1基板11、この第1基板に所定の隙間を置いて対向配置された第2基板12および第1液晶層13を有している。第1基板11は、厚さ0.1mmないし2mm程度の透明な絶縁基板として、ガラスやアクリル等からなる第1シート14aと、この第1シート上に配設されているとともにITO(インジウム・ティン・オキサイド)等の透明な導電材料により形成された第1電極16aと、この第1電極上に配設された第1配向膜17aとを有している。
第2基板12は、厚さ0.1mmないし2mm程度の透明な絶縁基板として、ガラスやアクリル等からなる第2シート14bと、この第2シート上に配設されているとともにITO等の透明な導電材料により形成された第2電極16bと、この第2電極上に配設された第2配向膜17bとを有している。第1配向膜17aおよび第2配向膜17bには、プレチルト角が5°となるようにラビングが施されている。第1シート14aおよび第2シート14bの形状は矩形状である。
第1基板11および第2基板12は、第1配向膜17aおよび第2配向膜17bが対面するように対向配置され、複数の第1スペーサ18により所定の隙間を置いて保持されている。この実施の形態で、第1スペーサ18は球状スペーサであり、絶縁材料で形成されている。第1電極16aおよび第2電極16bは絶縁状態に維持されている。
第1基板11および第2基板12は、第1電極16aおよび第2電極16bが対向した領域であるとともに、これら第1基板および第2基板間を透過する光の視野角特性を制御制御可能な視野角制御領域R1を有している。第1基板11および第2基板12の視野角制御領域R1のサイズは15インチである。第1基板11および第2基板12は、これら両基板の視野角制御領域R1外側である両基板の周縁部に配置されたシール材19により互いに接合されている。第1液晶層13は、第1液晶層13は、第1基板11、第2基板12およびシール材19の間に狭持されている。ここで、第2基板12は、視野角制御領域R1と重なった表示面Sを有している。
第1液晶層13の層厚は、5.0μmである。第1液晶層13を構成する液晶材料には、以下に示す特性が得られるよう所定のカイラル材が添加されている。Δn(液晶材料の屈折率異方性の差)は、590nmの波長に対して0.072である。液晶分子の捩れ角は450°、捩れピッチは3.92μmである。液晶分子の捩れは左回りである。
第1液晶層13は、第1基板11および第2基板12間を透過する液晶表示パネル3から出射される光の視野角特性を制御する機能を有している。より詳しくは、第1液晶層13は、液晶分子の配向を制御することで光の視野角特性を制御している。第1液晶層13の液晶分子を制御する際は、視野角制御液晶素子1に電圧(電流)を印加して、第1電極16aおよび第2電極16b間の電位差を制御することで行う。
視野角制御液晶素子1の視野角制御領域R1外側であるとともに第2シート14bの周縁部であり、この第2シートの対向する一対の辺にはそれぞれ振動発生部5が設けられている。各振動発生部5は、磁石5a、ボイスコイル5bおよび音声信号入力端子5cを含んでいる。2つの振動発生部5は、それぞれ音声信号入力端子5cに入力された音声信号に基づいて、視野角制御液晶素子1を振動させて音声を出力させることができる。すなわち、視野角制御液晶素子1が振動板として機能する。上記したことから、振動発生部5を設けた視野角制御液晶素子はスピーカとして機能する。なお、振動発生部5は第1シート14aの周縁部に設けられていても良い。
次に、上記視野角制御液晶素子1の製造方法について説明する。
まず、第1電極16aが形成された第1シート14aを用意し、第1シートおよび第1電極上に第1配向膜17aを塗布する。その後、第1配向膜17aに配向処理としてラビングを施して第1基板11を形成する。一方、第2基板12において、第2電極16bが形成された第2シート14bを用意し、第2シートおよび第2電極上に第2配向膜17bを塗布する。その後、第2配向膜17bに配向処理としてラビングを施して第2基板12を形成する。
まず、第1電極16aが形成された第1シート14aを用意し、第1シートおよび第1電極上に第1配向膜17aを塗布する。その後、第1配向膜17aに配向処理としてラビングを施して第1基板11を形成する。一方、第2基板12において、第2電極16bが形成された第2シート14bを用意し、第2シートおよび第2電極上に第2配向膜17bを塗布する。その後、第2配向膜17bに配向処理としてラビングを施して第2基板12を形成する。
次いで、第1基板11または第2基板12上に、第1スペーサ18を散布した後、第1基板または第2基板周縁部に、例えば熱硬化型のシール材19を塗布する。続いて、第1基板11および第2基板12を対向配置し、焼成する。これにより、第1基板11および第2基板は接合される。
その後、第1基板11および第2基板12間に液晶を充填する。充填する際、真空注入法等の方法を用い、シール材19の一部に設けられた液晶注入口により液晶を注入して充填する。液晶注入口は封止材で封止する。その後、第2シート14bの周縁部に振動発生部5を取付けることにより視野角制御液晶素子1が完成する。
液晶表示パネル3は、TN(ツイステッドネマティック)モードの液晶表示パネルとして形成されている。液晶表示パネル3は、第3基板としてのアレイ基板21、第4基板としての対向基板22および第2液晶層23を備えている。アレイ基板21は、透明な絶縁基板としてのガラス基板24と、このガラス基板上に形成された複数の画素電極25と、これら画素電極を含みガラス基板上に形成された配向膜26とを有している。また、アレイ基板21は、ガラス基板24上に形成された図示しない各種配線やスイッチング素子としてのTFT(薄膜トランジスタ)等を有している。
対向基板22は、透明な絶縁基板としてのガラス基板27と、このガラス基板上に形成された共通電極28と、共通電極およびガラス基板上に形成された配向膜29とを有している。画素電極25および共通電極28は、ITO等の透明な導電材料により形成されている。配向膜26および配向膜29には、プレチルト角5°となるようラビングが施されている。
アレイ基板21および対向基板22は、複数の第2スペーサ30により所定の隙間を保持して対向配置されている。この実施の形態で、第2スペーサ30は球状スペーサであり、絶縁材料で形成されている。アレイ基板21および対向基板22は、画素電極25および共通電極28が対向しているとともに、画像を表示する表示領域R2を有している。この実施の形態において、表示領域R2は、上述した視野角制御領域R1と重なり、そのサイズは15インチである。アレイ基板21および対向基板22は、表示領域R2の外側で両基板の周縁部に配置されたシール材31により互いに接合されている。第2液晶層23は、アレイ基板21、対向基板22およびシール材31の間に狭持されている。
第2液晶層23の層厚は、5.0μmである。第2液晶層23を構成する液晶材料には、以下に示す特性が得られるよう所定のカイラル材が添加されている。液晶材料の屈折率異方性の差(Δn)は、590nmの波長に対して0.092である。液晶分子の捩れ角は90°、捩れピッチは60μmである。液晶分子の捩れは左回りである。
表示領域R2内において、アレイ基板21および対向基板22の一方の基板には、図示しない赤(R)、緑(G)、青(B)の複数の着色層を有したカラーフィルタが配置されている。このため、液晶表示パネル3は、カラー表示が可能である。
バックライトユニット6は、アレイ基板21の外面側に設けられている。バックライトユニット6は、アレイ基板21に対向配置された導光板を含む導光体6a、この導光体の一側縁に対向配置された光源6bおよび反射板6cを有している。バックライトユニット6はアレイ基板21に光を出射する。
第1偏光板7は、アレイ基板21および導光体6aの間に配置されている。より詳しくは、第1偏光板7は、アレイ基板21の外面に配置されている。第2偏光板8は、第2基板12の外面側(外面)に配置されている。第1偏光板7および第2基板12は、クロスニコル配置されている。このため、液晶表示パネル3は、電圧印加状態で黒色表示となるノーマリーホワイト表示となる。
駆動部9は、液晶表示パネル3を駆動して表示状態を制御する。駆動部9は、表示モードのパターンに対応して視野角制御液晶素子1を駆動する。駆動部9は、振動発生部5の音声信号入力端子5cに入力する音声信号を出力する。
ここで、本願発明者等は、視野角制御液晶素子1に駆動電圧を印加している状態と、視野角制御液晶素子に駆動電圧を印加していない状態と、の2パターンにおいて,液晶表示装置を用いて画像を表示し、輝度視角、コントラスト視角、正面輝度および正面コントラスト特性の各種表示特性を調査し、また、視野角制御液晶素子に音声信号を入力して音声再現性を確認した。
その際、駆動部9は、TFTを介して駆動電圧4Vにて液晶表示パネル3を駆動した。視野角制御液晶素子1に駆動電圧を印加する際、駆動部9は、駆動電圧10Vにて視野角制御液晶素子を駆動する。また、バックライトユニット6は光を出射した状態とし、液晶表示装置を照度0lx(ルクス)の環境下に配置した。
まず、視野角制御液晶素子1(第1電極16aおよび第2電極16b間)に駆動電圧を印加していない状態の第1パターン表示モードにおける各種表示特性および音声再現性について説明する。
30cd/m2以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±60°と広く、コントラスト比10:1以上の視野角も左右方向で±80°と十分広い。また、正面輝度は300cd/m2と十分高い。このことから、視野角制御液晶素子1を設けずに構成された液晶表示装置を用いて画像を表示した場合と同等の正面輝度、および輝度視角を得ていることが判る。また、正面コントラストは500:1であり、視野角制御液晶素子1を設けない構造と同等の高い値が得られる。音声信号は、ほぼ可聴帯域をカバーし、良好な指向性を示した。また、振動発生部5を2つ設けているため、視野角制御液晶素子1には2系統の音声信号が入力されるが、これら2系統の音声信号の干渉は確認されなかった。
次に、視野角制御液晶素子1(第1電極16aおよび第2電極16b間)に10Vの電圧を印加している状態の第2パターン表示モードにおける各種表示特性および音声再現性について説明する。
30cd/m2以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±60°と上記視野角制御液晶素子1に電圧を印加した状態と同等であるが、コントラスト比10:1以上の視野角は左右方向で±15°と十分狭い。コントラスト比1:1以上の視野角は左右方向で±20°と十分狭い。
また、正面輝度は300cd/m2であり、上記視野角制御液晶素子1に電圧を印加した状態と同等であるが、正面コントラストは1000:1であり、視野角制御液晶素子1を設けない構造とした場合や、この視野角制御液晶素子に電圧を印加していない状態よりも高い値が得られる。これは、液晶表示装置の第1液晶層13の液晶分子および第2液晶層23の液晶分子が完全に垂直に配向していないことによる正面位相差の面内方位が直交するように、それぞれの液晶層の液晶分子の捩れ方位を定めていることによるものである。音声信号は、ほぼ可聴帯域をカバーし、良好な指向性を示した。また、上記したように2系統の音声信号の干渉は確認されなかった。
以上のように構成された液晶表示装置によれば、視野角制御液晶素子1は対向基板22に対向配置されている。視野角制御液晶素子1は第1液晶層13を有している。第1液晶層13は、液晶表示パネル3を透過したバックライト光の位相差や進行方向を制御できる。
このため、モバイルPC、携帯電話、PDA,電子手帳、およびタブレットPC等、公共の場で使用する場合であっても、他人に表示内容識別されては困る場合には視野角を狭く、また複数の観察者で表示画像を観察する場合には視野角を広くすることができる。これにより、他人に表示内容を覗かれる心配を排除することができる。また、複数の観察者が表示画面を同時に、かつ、良好に視認できるようにもできる。この際、第1電極16aおよび第2電極16b間に印加する電圧を制御することにより、容易に視野角を制御することができる。これにより、液晶表示装置の表示特性を制御する際は、スイッチやボリューム1つで制御することができる。
MVAモードやツイステッドネマティックモード(TNモード)、ホモジニアスモード(HOMOモード)、ハイブリッドアラインネマティックモード等、ネマティック液晶を略垂直から水平配向、傾斜配向およびこれらに捩れを有する配向へと制御する液晶表示装置において、第1偏光板7および第2偏光板8は、ネマティク液晶が略垂直に配向した状態(電圧印加状態)にて黒色表示となるように配置されている。この状態では、第2液晶層23は、光学的に見て、ほぼ正の一軸性結晶とみなすことができる。従って、表示画面の斜め方向への視野においては、表示画面の正面から観察する場合と比較してコントラスト比が低くなる。
また、第1液晶層13において、液晶材料のΔnは小さく、液晶分子の捩れピッチは短く、液晶分子の捩れ角は450°である。第1液晶層13は、第2液晶層23と比較しても十分に旋光性が小さい。このため、第1電極16aおよび第2電極16b間に電圧を印加していない状態において、第1液晶層13は、負の一軸性結晶とみなせる位相差板となる。
従って、この状態では、略垂直に配向した状態の第2液晶層23の位相差を第1液晶層13が補償することにより、斜め方向の視野におけるコントラストの低下を抑制することができる。特に、第2液晶層23の位相差の絶対値、および第1液晶層13の位相差の絶対値が一致しているとその効果は最大となる。また、第1液晶層13および第2液晶層23の捩れ方向を一致させることにより、第1液晶層13が液晶表示パネル3(TNモード)の左右視角を拡大するように作用する。
上記した効果は、第1液晶層13の液晶分子の捩れ角を以下のように制御した場合に効果的である。視野角制御液晶素子1に電圧を印加した状態で、液晶分子を第1基板11平面および第2基板12平面に対して略垂直に配向させるとともに、電圧を印加しない状態で、液晶分子を捩れ角360°以上に配向させる場合。若しくは、視野角制御液晶素子1に電圧を印加しない状態で液晶分子を第1基板11平面および第2基板12平面に対して略垂直に配向させるとともに、電圧を印加した状態で、液晶分子を捩れ角360°以上に配向させる場合である。
視野角制御液晶素子1は振動発生部5を有しスピーカとして機能する。音声を出力させる際は、振動発生部5が視野角制御液晶素子1を振動させて行う。視野角制御液晶素子1をスピーカと代替することで、液晶表示装置の総容量を従来のスピーカ付き液晶表示装置の総容量と同レベルに集積化することができる。一般的に、液晶表示装置の軽薄短小が生かされる応用製品には、携帯電話、タブレットPC、ノートPC、PDA等があり、いずれもスピーカを備えている。このため、上記応用製品が視野角制御液晶素子1を備えている場合は集積化が可能である。
液晶表示パネル3の周辺機器の集積化を図ることができるため、視野角制御液晶素子1を設けた場合でも液晶表示装置の総容量および総重量を低減することができるとともに薄型化が可能であり、これらを従来の液晶表示装置並まで低減することができる。
視野角制御液晶素子1を構成する第1シート14aおよび第2シート14bの材質は何でも良く、上記ガラスやアクリルに限定しないが、高ヤング率、高内部損失を有した材質が、スピーカの振動材として好適である。第1シート14aの厚さおよび第2シート14bの厚さは0.1mmないし2mm程度あればスピーカとして十分に機能する。液晶表示パネル3のサイズにも依存するが、視野角制御液晶素子1の第1シート14aおよび第2シート14bのサイズは、数インチ程度の比較的小型の平板を用いた場合でも、スピーカとしての機能を十分に果たすことができる。
また、視野角制御液晶素子1に振動発生部5を2つ設けることにより、2系統の音声信号入力が可能となり、ステレオスピーカが実現できる。ただしこの場合、1つの平面(第2シート14b)で異なる振動を発生させるため、第2シート14bにある程度の面積がないと互いに干渉してしまう可能性がある。いずれにしても、第1シート14aおよび第2シート14bの材質、厚さ、面積等に対して、磁石5aおよびボイスコイル5bの容量を最適化し、要求される音質、帯域および志向性等を満たすように視野角制御液晶素子1を設計すれば良い。なお、視野角制御を目的とした視野角制御液晶素子1としては、第1電極16aおよび第2電極16bをスパッタ法等によって形成でき、第1シート14aおよび第2シート14bを光透過性の高い材料で形成することが好適である。これらは、応用製品の用途の優先させる項目によって選定すれば良い。
視野角制御液晶素子1は、液晶表示パネル3および第2偏光板8の間に位置するよう配置されている。これにより、第2偏光板8は、偏光子の役割を果たす。この場合、表示画面側である第1シート14a外面上に図示しない糊を介して貼り付けることが望ましい。貼り付けない場合、視野角制御液晶素子1および第2偏光板8間に空気が存在するため、視野角制御液晶素子および空気間、並びに第2偏光板および空気間に界面が存在し、また、間隙狭いとニュートンリング縞が視認されるようになり問題となる。逆に、視野角制御液晶素子1および第2偏光板8間の隙間が広いと、間隙を維持するスペーサなどが必要となるほか、液晶表示装置全体の厚みを増大させることとなる。
上記したことから、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を得ることができる。
上記したことから、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を得ることができる。
次に、比較例として、上記視野角制御液晶素子1を除いた液晶表示装置を用いて、上述した実施の形態と同様に画像を表示した場合の輝度視角、コントラスト視角、正面輝度および正面コントラスト特性の各種表示特性について説明する。
30cd/m2以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±60°と広く、コントラスト比10:1以上の視野角も左右方向で±40°と広くも狭くもない特性が得られる。また、正面輝度は300cd/m2と十分高い。また、正面コントラストは500:1である。
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、図3に示すように、視野角制御液晶素子1はアレイ基板21に対向配置されていても良い。バックライトユニット6は第1基板11に対向配置され、光を第1基板に出射する。第1偏光板7はアレイ基板21および第2基板12間に配置されている。第2偏光板8は対向基板22の外側に配置されている。この場合でも、スピーカとしての機能し、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を得ることができる。
また、図4に示すように、バックライトユニット6および液晶表示パネル3間に他の視野角制御液晶素子4を設けて液晶表示装置を形成しても良い。他の視野角制御液晶素子4は、第3基板41と、この第3基板に所定の隙間を置いて対向配置された第4基板42と、第3基板および第4基板間に狭持され、第3基板および第4基板間を透過する光の視野角特性を制御する第3液晶層43と、複数の第3スペーサ48と、シール材49とを有している。第3基板41は、厚さ0.1mmないし2mm程度の透明な絶縁基板として、ガラスやアクリル等からなる第3シート44a、この第3シート上に形成された第3電極46a、およびこの第3電極に重なった第3配向膜47bを有している。
第4基板42は、厚さ0.1mmないし2mm程度の透明な絶縁基板として、ガラスやアクリル等からなる第4シート44b、この第4シート上に形成された第4電極46b、およびこの第4電極に重なっているとともに第3配向膜47aと対向した第4配向膜47bを有している。第3シート44aおよび第4シート44bの形状は矩形状である。第3基板41および第4基板42は、第3電極46aおよび第4電極46bが対向した領域であるとともに、これら第3基板および第4基板間を透過する光の視野角特性を制御制御可能な視野角制御領域R1を有している。第3基板41は導光体6aに対向配置され、第4基板42は第1偏光板7に対向配置されている。他の視野角制御液晶素子4は、振動発生部5が設けられていない以外、上述した視野角制御液晶素子1と同様に構成されている。
駆動部9の制御により、第3液晶層43の液晶分子の配向は第1液晶層の液晶分子の配向と同じ状態に制御されている。より詳しくは、第3液晶層43は、第3電極46aおよび第4電極46b間に電圧を印加している状態で、液晶分子を第3基板41平面および第4基板42平面に対して略垂直に配向するとともに、電圧を印加していない状態で、液晶分子を捩れ各360°以上に配向し、または、第3電極および第4電極間に電圧を印加していない状態で液晶分子を第3基板平面および第4基板平面に対して略垂直に配向するとともに、電圧を印加している状態で、液晶分子を捩れ各360°以上に配向するように制御されている。
上記した場合でも、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を得ることができる。なお、上記した効果は、視野角制御液晶素子1と他の視野角制御液晶素子4の配置する位置を入れ替えた場合であっても得ることができる。また、振動発生部5は第2シート14bの周縁部に限らず、第1シート14aの周縁部、第2シート14bの周縁部、第3シート44aの周縁部、および第4シート44bの周縁部のいずれかに設ければ良い。これにより、振動発生部5が設けられた視野角制御液晶素子1または他の視野角制御液晶素子4をスピーカとして機能させることができる。他の視野角制御液晶素子4に振動発生部5が設けられた場合、要求される音質、帯域および志向性等を満たすように他の視野角制御液晶素子を設計すれば良く、第3シート44aおよび第4シート44bを上述した実施の形態の第1シート14aおよび第2シート14bと同様に形成すれば良い。振動発生部5は、第1シート14a、第2シート14b、第3シート44a、または第4シート44bに少なくとも1つ設けられていれば視野角制御液晶素子1または他の視野角制御液晶素子4をスピーカとして機能させることができる。
1…視野角制御液晶素子、3…液晶表示パネル、4…他の視野角制御液晶素子、5…振動発生部、6…バックライトユニット、5a…磁石、5b…ボイスコイル、5c…音声信号入力端子、7…第1偏光板、8…第2偏光板、11…第1基板、12…第2基板、13…第1液晶層、16a…第1電極、16b…第2電極、17a,17b…配向膜、21…アレイ基板、22…対向基板、23…第2液晶層、41…第3基板、42…第4基板、43…第3液晶層、46a…第3電極、46b…第4電極、47a,47b…配向膜。
Claims (9)
- アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された第1液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
第1電極および前記第1電極に重なった第1配向膜を有した第1基板と、前記第1基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第2電極および前記第2電極に重なっているとともに前記第1配向膜と対向した第2配向膜を含んだ第2基板と、前記第1基板および第2基板間に狭持され、前記第1基板および第2基板間を透過する光の視野角特性を制御する第2液晶層とを有し、前記アレイ基板または対向基板に対向配置された視野角制御液晶素子と、
前記視野角制御液晶素子の第1基板の周縁部または第2基板の周縁部に設けられ、磁石およびボイスコイルを含み、前記ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる振動発生部と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記視野角制御液晶素子の第1基板の周縁部または第2基板の周縁部に設けられ、他の磁石および他のボイスコイルを含み、前記他のボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる他の振動発生部を備え、
前記第1基板および第2基板の少なくとも1つは矩形状に形成され、
前記振動発生部および他の振動発生部は、矩形状の前記第1基板または第2基板の対向する一対の辺にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第2液晶層は、前記第1電極および第2電極間に電圧を印加している状態で、液晶分子を前記第1基板平面および第2基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加していない状態で、液晶分子を捩れ各360°以上に配向し、または、前記第1電極および第2電極間に電圧を印加していない状態で液晶分子を前記第1基板平面および第2基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加している状態で、液晶分子を捩れ各360°以上に配向するように制御されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記視野角制御液晶素子は前記第1基板を対向基板に対向して配置され、
前記アレイ基板に対向配置され、光をアレイ基板に出射するバックライトユニットと、
前記アレイ基板およびバックライトユニットの間に配置された第1偏光板と、
前記第2基板の外側に配置された第2偏光板と、を備えていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記視野角制御液晶素子は前記第2基板をアレイ基板に対向して配置され、
前記第1基板に対向配置され、光を第1基板に出射するバックライトユニットと、
前記アレイ基板および第2基板の間に配置された第1偏光板と、
前記対向基板の外側に配置された第2偏光板と、を備えていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された第1液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
第1電極および前記第1電極に重なった第1配向膜を有した第1基板と、前記第1基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第2電極および前記第2電極に重なっているとともに前記第1配向膜と対向した第2配向膜を含んだ第2基板と、前記第1基板および第2基板間に狭持され、前記第1基板および第2基板間を透過する光の視野角特性を制御する第2液晶層とを有し、前記第1基板を前記対向基板に対向して配置された視野角制御液晶素子と、
第3電極および前記第3電極に重なった第3配向膜を有した第3基板と、前記第3基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第4電極および前記第4電極に重なっているとともに前記第3配向膜と対向した第4配向膜を含んだ第4基板と、前記第3基板および第4基板間に狭持され、前記第3基板および第4基板間を透過する光の視野角特性を制御する第3液晶層とを有し、前記第4基板を前記アレイ基板に対向して配置された他の視野角制御液晶素子と、
前記視野角制御液晶素子の第1基板の周縁部若しくは第2基板の周縁部または前記他の視野角制御液晶素子の第3基板の周縁部若しくは第4基板の周縁部に設けられ、磁石およびボイスコイルを含み、前記ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子または他の視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる振動発生部と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記視野角制御液晶素子の第1基板の周縁部若しくは第2基板の周縁部または前記他の視野角制御液晶素子の第3基板の周縁部若しくは第4基板の周縁部に設けられ、他の磁石および他のボイスコイルを含み、前記他のボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子または他の視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる他の振動発生部を備え、
前記第1基板、第2基板、第3基板および第4基板の少なくとも1つは矩形状に形成され、
前記振動発生部および他の振動発生部は、矩形状の前記第1基板、第2基板、第3基板または第4基板の対向する一対の辺にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。 - 前記第2液晶層は、前記第1電極および第2電極間に電圧を印加している状態で、液晶分子を前記第1基板平面および第2基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加していない状態で、液晶分子を捩れ各360°以上に配向し、または、前記第1電極および第2電極間に電圧を印加していない状態で液晶分子を前記第1基板平面および第2基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加している状態で、液晶分子を捩れ各360°以上に配向するように制御され、
前記第3液晶層は、前記第3電極および第4電極間に電圧を印加している状態で、液晶分子を前記第3基板平面および第4基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加していない状態で、液晶分子を捩れ各360°以上に配向し、または、前記第3電極および第4電極間に電圧を印加していない状態で液晶分子を前記第3基板平面および第4基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加している状態で、液晶分子を捩れ各360°以上に配向するように制御されていることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。 - 前記第3基板に対向配置され、光を第3基板に出射するバックライトユニットと、
前記アレイ基板および第4基板の間に配置された第1偏光板と、
前記第2基板の外側に配置された第2偏光板と、を備えていることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
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-
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