JP2007334106A

JP2007334106A - 表示素子

Info

Publication number: JP2007334106A
Application number: JP2006167164A
Authority: JP
Inventors: Kisako Ninomiya; 希佐子二ノ宮; Hideki Ito; 秀樹伊藤; Masaki Koo; 正樹小尾; Yuzo Hisatake; 雄三久武; Yasushi Kawada; 靖川田; Akio Murayama; 昭夫村山
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】視野角を制御できる表示素子11を提供する。
【解決手段】画像を表示する表示デバイス21と、表示デバイス21の画像が視認可能な視野角を制御する液晶層32を有する光学デバイス22とを組み合わせる。液晶層32を光散乱状態に切り換えれば、液晶層32で表示デバイス21の画像を遮断し、視野角を狭くする。液晶層32を光透過状態に切り換えれば、液晶層32を透過した表示デバイス21の画像を視認可能とし、視野角を広くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像が視認可能な視野角を制御できる表示素子に関する。

従来、表示素子であるディスプレイの視野角特性に関しては、視野角を広げる方向での改善が主になされてきた。これは、複数の人が同じディスプレイで同じ画像を同時に見ることが前提とされてきたからである。しかし、ディスプレイの用途が多岐にわたるのに伴い、最近では異なる視野角設計のディスプレイが要求されるようになってきた。

その視野角設計の１つがマルチプルビューと呼ばれ、視角方向によって異なる画像が見えるようにしたものであり、各視角方向に視野角が一定に設定されている（例えば、特許文献１参照）。

視野角設計のもう１つが視野角を用途に応じて切り換える機能を備えたディスプレイであり、視野角制御ディスプレイあるいは視野角可変ディスプレイ等と称されている。このようなディスプレイへの要求は、特にセキュリティやプライバシー保護が重視される分野で強い。例えば、銀行に設置されたＡＴＭ（現金自動預入支払機）の場合、ＡＴＭ利用者以外の人からＡＴＭ画面が覗き込まれるのを防止するために視野角は狭い方が望ましい。しかし、もし視野角を任意に変えることができれば、利用者が居ない場合には視野角を広げて広告媒体として使用するなど多様な使い方が可能になる。近年では、コンビニエンスストア等、設置される場所も多岐にわたっており、１台で多くの用途に対応できるディスプレイは省スペース、低コストの面からも重要である。

また、携帯用情報端末やタブレットＰＣの普及も本技術への要求を高めている。例えば、電車内など不特定多数に表示内容を見られたくない場面では視角を狭くして個人情報を保護し、個人や複数の人で見る場合には視野角を広げて使う等、利用シーンの幅が大きく広がるためである。
特開２００５−７８０９４号公報

しかしながら、視野角制御ディスプレイについては、利点が大きく要求の高い技術であるが、コストや性能面で課題を抱えており、本格的な実用化には至っていない。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、視野角を制御できる表示素子を提供することを目的とする。

本発明は、画像を表示する表示素子本体と、この表示素子本体の画像が視認可能な視野角を規定する視野角切換層とを具備し、前記視野角切換層は、光の透過と非透過のいずれか一方に切換可能とするものである。

そして、視野角切換層が光の透過に切り換わることにより、視野角切換層を透過して表示素子本体の画像を視認可能で、視野角が広くなり、また、視野角切換層が光の非透過に切り換わることにより、視野角切換層で表示素子本体の画像が遮断され、視野角が狭くなる。なお、本明細書においては、光の散乱（による不透明状態）等を含めて光の非透過と称する。

本発明によれば、視野角切換層を光の透過と非透過のいずれか一方に切り換えるだけで、視野角を容易に制御できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１に示すように、表示装置としての視野角制御ディスプレイ10は、表示素子11、およびこの表示素子11の背面側から照明するバックライト12を備えている。

表示素子11は、画像を表示する表示素子本体としての表示デバイス21、およびこの表示デバイス21で表示する画像の視野角を規定するための光学素子としての光学デバイス22を備えている。

表示デバイス21には、一般的なＲＧＢストライプ構造のアクティブマトリクス型ＴＦＴ液晶表示素子が用いられる。この表示デバイス21は、スペーサにより一定の間隔で保持されたアレイ基板24と対向基板25との間に液晶を挟持した構造である。アレイ基板24には、透明なガラス製の基板26上に、走査線、信号線、画素電極、およびスイッチング素子としてのＴＦＴ等が形成されて、複数の画素27がマトリクス状に形成されている。対向基板25には、透明なガラス製の基板28上に、ＲＧＢ各色のストライプ状のカラーフィルター、およびＩＴＯ電極等が形成されている。これらアレイ基板24と対向基板25とを合わせて複数の画素27を有する画素部としての画素ピクセル29が構成されている。そして、この表示デバイス21は、図示しない駆動回路により、例えば、複数のインターレースされた画像を表示可能としている。

一方、光学デバイス22は、透明なガラス製の基板31を有し、この基板31には、視野角を制御する方向に沿って、視差バリア層である視野角切換層としての液晶層32と透明層33とが交互に形成されている。これら液晶層32および透明層33によって視野角切換部34が形成されている。

液晶層32は、例えば、高分子分散型液晶であって、ポリマー分散液晶とも呼ばれ、液晶小滴を高分子ポリマー中に分散させたものが用いられる。そして、液晶層32は、表示デバイス21の隣接する画素27間に対向する位置に対応して形成され、その液晶層32の形状は、視野角を制御（変化）する方向に対して平行な方向を幅とし、表示デバイス21の正面に対して垂直な方向を高さとした場合に幅＜高さの寸法関係にあり、つまり表示デバイス21の正面に対して垂直に立ち上がった壁状に形成されている。

そして、光学デバイス22が表示デバイス21の正面側に配設され、液晶層32および透明層33が表示デバイス21に連続して形成されている。表示デバイス21の背面および光学デバイス22の正面には、偏光層36がそれぞれ設けられている。

また、バックライト12は、図示しない光源、およびこの光源の光を入射して表示素子11の背面側に対向する面から出射する導光板41を備えている。

次に、視野角制御ディスプレイ10の作用を説明する。

光学デバイス22を製造するには、まず、基板31上に透明樹脂レジストを塗布し、所定のマスクを用いて露光、現像し、透明層33をパターニング形成する。その後、透明層33間のスリット部分に高分子ポリマーに液晶を分散させた混合溶液を充填し、所定の光照射により高分子ポリマーを硬化させることにより、高分子分散型の液晶層32を形成する。

この光学デバイス22と表示デバイス21とを組み合わせ、さらに、バックライト12を組み合わせて視野角制御ディスプレイ10を構成する。

また、図２および図３に高分子分散型液晶の動作原理を示す。図２に示すように、電圧を印加していないオフ状態では、液晶分子51の光軸はランダム状態であり、入射光は散乱してしまい、不透明白色となる。しかし、図３に示すように、電圧を印加するオン状態においては、液晶分子51の光軸は電界方向に配列され、ポリマーの屈折率と略一致すると透明となる。

この動作原理を液晶層32に利用したもので、図１に示すように、光学デバイス22に電圧を印加していないオフ状態の場合には、液晶層32は不透明白色を示し、視差バリア層として作用するため、所定の視角方向ＬθからＲθの範囲内でしか、表示デバイス21で表示される画像を視認できない。

一方、光学デバイス22に電圧を印加したオン状態の場合には、液晶層32は透明層となるため、所定の視角方向Ｌθ、Ｒθを超えた視角方向であって例えば視角方向Ｒθ1からでも、表示デバイス21で表示される画像を視認できる。

このように、視野角制御ディスプレイ10によれば、液晶層32が光の透過に切り換わることにより、液晶層32を透過して表示デバイス21の画像を視認可能で、視野角が広くなり、また、液晶層32が光の散乱（非透過）に切り換わることにより、液晶層32で表示デバイス21の画像が遮断され、視野角が狭くなり、液晶層32を光の透過と散乱（非透過）とに切り換えるだけで、視野角を任意に切り換えることができる視野角制御ディスプレイ10を容易に実現できる。

また、液晶層32の形状は、視野角を制御（変化）する方向に対して平行な方向を幅とし、表示デバイス21の正面に対して垂直な方向を高さとした場合に幅＜高さの寸法関係としているため、液晶層32の幅を表示デバイス21の画素27間のブラックマトリクス（ＢＭ）サイズと同程度に小さくすることが可能となるため、液晶層32間の開口率が向上し、正面から見た場合に、十分明るく、解像度が高く良好な表示品位が得られる。

また、液晶層32を表示デバイス21に連続して形成でき、そのため、視野角を容易に規定できる。

なお、光学デバイス22の液晶層32および透明層33は、表示デバイス21の内部に一体に設けてもよい。すなわち、対向基板25の基板28上に液晶層32および透明層33を形成し、その上層にカラーフィルター層、ＩＴＯ電極を形成する。この対向基板25とアレイ基板24とを組み合わせて表示素子11を形成する。この表示素子11を用いた視野角制御ディスプレイ10においても、前記実施の形態と同様の作用効果が得られる。

また、前記実施の形態では、一例として視野角切換層に高分子分散型液晶を用いたが、透過と非透過との切り換えが可能であれば、他材料を用いても同様の視角制御効果が得られる。

また、表示デバイス21としては、アクティブマトリクス型ＴＦＴ液晶表示素子に限らず、他の表示素子を用いることもできる。

本発明の一実施の形態を示す表示素子の一部の断面図である。同上表示素子の液晶層の光散乱状態を模式的に示す説明図である。同上表示素子の液晶層の光透過状態を模式的に示す説明図である。

符号の説明

11 表示素子
21 表示素子本体としての表示デバイス
32 視野角切換層としての液晶層

Claims

画像を表示する表示素子本体と、
この表示素子本体の画像が視認可能な視野角を規定する視野角切換層とを具備し、
前記視野角切換層は、光の透過と非透過のいずれか一方に切換可能とする
ことを特徴とする表示素子。
前記視野角切換層は、液晶分子の配列制御により光の透過と非透過のいずれか一方を切り換える液晶層である
ことを特徴とする請求項１記載の表示素子。
前記視野角切換層は、前記視野角を制御する方向に対して平行な方向を幅、前記表示素子本体に対して垂直な方向を高さとした場合に、幅＜高さの寸法関係にある
ことを特徴とする請求項１または２記載の表示素子。
前記視野角切換層は、前記表示素子本体内に形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の表示素子。