JP2008139583A - Display and viewing angle controller used for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディスプレイの視野角を広視野角と狭視野角との間で切替えられる視野角制御装置と、それを用いたディスプレイに関するものである。 The present invention relates to a viewing angle control device capable of switching a viewing angle of a display between a wide viewing angle and a narrow viewing angle, and a display using the viewing angle control device.
ディスプレイは、従来一般的には、どの視角から見ても鮮明な画像を見ることができるように、可能な限り広い視野角を有することが求められている。特に、最近広く普及している液晶ディスプレイは、液晶そのものが視角依存性を有することから、広視野角を実現するために、様々な技術開発がなされてきた。しかしながら、使用環境によっては、使用者本人にしか表示内容が視認できないよう、視野角が狭い方が好都合であることもある。特に、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話やＰＤＡなどの携帯型情報端末などは、電車内などの不特定多数の人間が存在し得る場所で使用される可能性も高い。そのような使用環境においては、機密保持やプライバシー保護などの観点から、近傍の他人から表示内容を覗かれたくないので、ディスプレイの視野角が狭いことが望ましい。このように、近年、１台のディスプレイの視野角を、使用状況に応じて広視野角と狭視野角との間で切り替えたいという要求が高まっている。なお、この要求は、液晶ディスプレイに限らず、任意のディスプレイに関して共通の課題である。 Conventionally, a display is generally required to have a viewing angle as wide as possible so that a clear image can be seen from any viewing angle. In particular, liquid crystal displays that have been widely used recently have been developed in various technologies to realize a wide viewing angle because the liquid crystal itself has a viewing angle dependency. However, depending on the usage environment, it may be more convenient for the viewing angle to be narrow so that only the user himself can view the display content. In particular, notebook personal computers, portable information terminals such as mobile phones and PDAs, and the like are highly likely to be used in places where an unspecified number of people can exist such as in trains. In such a use environment, it is desirable that the viewing angle of the display is narrow because it is not desired to look into the display contents from other people in the vicinity from the viewpoint of maintaining confidentiality and protecting privacy. Thus, in recent years, there has been an increasing demand for switching the viewing angle of one display between a wide viewing angle and a narrow viewing angle depending on the usage situation. This requirement is not limited to the liquid crystal display, but is a common problem with any display.
このような課題に対して、従来、画像を表示する表示装置に加えて、どの方向からでも表示装置の表示画像を視認できる広視野角モードと、特定の方向からのみ表示装置の表示画像を視認できる狭視野角モードとの電気的に切り替え可能な視野角制御装置を備えたディスプレイが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In response to such problems, conventionally, in addition to a display device that displays an image, a wide viewing angle mode in which the display image of the display device can be viewed from any direction, and a display image of the display device that can be viewed only from a specific direction There has been proposed a display including a viewing angle control device that can be electrically switched to a narrow viewing angle mode (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献１には、表示装置の前面あるいは背面に、両面テープなどの接着手段により固定される視野角制御装置を備えたディスプレイが開示されている。すなわち、表示装置または視野角制御装置の周辺部に両面テープなどの接着手段が配設され、表示装置と視野角制御装置とが接着手段により固定されているディスプレイが開示されている。
This
なお、特許文献２には、表示装置とタッチパネルとの間に、粗面化されているフィルムを挟むことにより、干渉縞を防止する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載のディスプレイでは、表示装置または視野角制御装置の周辺部に接着手段が配設され、表示装置と視野角制御装置とが接着手段により固定されているので、中心部がたわんでしまい、光の干渉による同心円状の干渉縞（ニュートンリングと称される）が発生し、画質が低下するという問題を生じる。
However, in the display described in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、観察者側より、視野角制御装置、片面または両面が複数の凸凹で形成されている光学フィルム、表示装置の順に配置することより、狭視野角モードにおいて視野角が広がることなく、干渉縞の発生を防止し、画質が向上するディスプレイおよびそれに用いられる視野角制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is, from the observer side, in the order of a viewing angle control device, an optical film having one or both surfaces formed with a plurality of irregularities, and a display device. By disposing the display device, it is an object of the present invention to provide a display capable of preventing generation of interference fringes and improving image quality without widening the viewing angle in the narrow viewing angle mode, and a viewing angle control device used therefor.
上記の目的を達成するために、本発明にかかるディスプレイは、表示すべき画像に応じて駆動される表示装置と、前記表示装置の視野角を制御する視野角制御装置とを備えたディスプレイであって、観察者側より、少なくとも、前記視野角制御装置、片面または両面が複数の凸凹で形成されている光学フィルム、前記表示装置の順に配置され、前記視野角制御装置は、一対の透光性基板間に液晶層を有する液晶セルと、前記液晶層へ電圧を印加する駆動回路とを有し、前記駆動回路が、前記視野角制御装置の液晶層の液晶分子の配列状態を変化させることにより、表示状態を、第１の視野角範囲を提供する第１の状態と、第１の視野角範囲内にあり第１の視野角範囲よりも狭い第２の視野角範囲を提供する第２の状態との間で切替え可能とすることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a display according to the present invention is a display including a display device that is driven according to an image to be displayed, and a viewing angle control device that controls the viewing angle of the display device. From the observer side, at least the viewing angle control device, an optical film having one or both surfaces formed with a plurality of irregularities, and the display device are arranged in this order, and the viewing angle control device is a pair of translucent A liquid crystal cell having a liquid crystal layer between substrates; and a drive circuit for applying a voltage to the liquid crystal layer, wherein the drive circuit changes an alignment state of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer of the viewing angle control device. A second state providing a second viewing angle range within the first viewing angle range and being narrower than the first viewing angle range; and a first state providing a first viewing angle range. Switchable between states It is characterized in.
上記の構成によれば、観察者側より、視野角制御装置、片面または両面が複数の凸凹で形成されている光学フィルム、表示装置の順に配置されているので、表示装置から観察者側へ出射する光や、視野角制御装置から表示装置側へ入射する光が散乱される。これにより、表示装置から観察者側へ出射する光と視野角制御装置から表示装置側へ入射する光との干渉による干渉縞の発生を防止することができる。また、上記の構成によれば、観察者側より、視野角制御装置、光学フィルム、表示装置の順に配置されている。一方、仮に、上記と逆に、観察者側より、表示装置、光学フィルム、視野角制御装置の順に配置されているものとする。すなわち、視野角制御装置の前面に光学フィルムが備えられているものとすると、視野角制御装置から観察者側へ出射する光が視野角制御装置の前面にて散乱される。視野角制御装置の前面にて光が散乱するので、第２の状態（狭視野角）における斜め方向から見た遮蔽特性が低下し、斜め方向から見た場合の視野角制御用液晶パネルのコントラストが低下する。このように、本発明にかかる上記の構成によれば、観察者側より、視野角制御装置、光学フィルム、表示装置の順に配置されているので、表示装置から観察者側へ出射する光が視野角制御装置の背面にて散乱される。視野角制御装置の背面にて光が散乱するので、コントラストが低下しない。この結果、第２の状態（狭視野角）において視野角が広がることなく、干渉縞の発生を防止し、ディスプレイの画質を向上することができる。なお、斜め方向から見た場合の視野角制御用液晶パネルのコントラストとは、斜め方向において、第１の状態（広視野角）における透過率と、第２の状態（狭視野角）における透過率との比で表される。このコントラストが高いほど、視野角制御用液晶パネルとして、第１の状態（広視野角）での斜め方向への良好な視認特性と、第２の状態（狭視野角）での斜め方向への高い遮蔽特性とを有する。つまり、視野角制御用液晶パネルのコントラストが高いほど、視野角制御用液晶パネルとして好ましい特性を有する。 According to the above configuration, the viewing angle control device, the optical film formed with a plurality of irregularities on one or both sides, and the display device are arranged in this order from the viewer side, so that the light is emitted from the display device to the viewer side. And light incident on the display device side from the viewing angle control device are scattered. Thereby, generation | occurrence | production of the interference fringe by interference with the light radiate | emitted from the display apparatus to the observer side and the light which injects into the display apparatus side from a viewing angle control apparatus can be prevented. Moreover, according to said structure, it arrange | positions in order of the viewing angle control apparatus, the optical film, and the display apparatus from the observer side. On the other hand, it is assumed that the display device, the optical film, and the viewing angle control device are arranged in this order from the observer side, contrary to the above. That is, if an optical film is provided on the front surface of the viewing angle control device, light emitted from the viewing angle control device to the viewer side is scattered on the front surface of the viewing angle control device. Since light is scattered on the front surface of the viewing angle control device, the shielding characteristic seen from the oblique direction in the second state (narrow viewing angle) is deteriorated, and the contrast of the liquid crystal panel for viewing angle control when seen from the oblique direction. Decreases. As described above, according to the above configuration according to the present invention, since the viewing angle control device, the optical film, and the display device are arranged in this order from the viewer side, the light emitted from the display device to the viewer side is the field of view. Scattered at the back of the angle controller. Since light is scattered on the back surface of the viewing angle control device, the contrast is not lowered. As a result, the occurrence of interference fringes can be prevented and the display image quality can be improved without widening the viewing angle in the second state (narrow viewing angle). Note that the contrast of the viewing angle control liquid crystal panel when viewed from an oblique direction refers to the transmittance in the first state (wide viewing angle) and the transmittance in the second state (narrow viewing angle) in the oblique direction. It is expressed as a ratio. The higher the contrast, the better the viewing characteristics in the oblique direction in the first state (wide viewing angle) and the oblique direction in the second state (narrow viewing angle) as the viewing angle control liquid crystal panel. High shielding properties. That is, the higher the contrast of the viewing angle control liquid crystal panel, the better the characteristics as the viewing angle control liquid crystal panel.
なお、観察者側より、視野角制御装置、光学フィルム、表示装置の順に配置されていれば、視野角制御装置と光学フィルムとの間、または、光学フィルムと表示装置との間には、任意の部材が備えられていても良い。 In addition, as long as the viewing angle control device, the optical film, and the display device are arranged in this order from the observer side, there is an arbitrary interval between the viewing angle control device and the optical film, or between the optical film and the display device. These members may be provided.
本発明にかかるディスプレイにおいて、前記液晶セルは、当該ディスプレイ内に配置された２枚の偏光板の間に位置し、前記２枚の偏光板のうち１枚が、前記表示装置の前面に設けられた偏光板であり、前記光学フィルムは、前記表示装置の前面に設けられた偏光板の前面に設けられている態様とするのが好ましい。 In the display according to the present invention, the liquid crystal cell is positioned between two polarizing plates disposed in the display, and one of the two polarizing plates is a polarization provided on the front surface of the display device. The optical film is preferably a plate provided on the front surface of a polarizing plate provided on the front surface of the display device.
本発明にかかるディスプレイにおいて、前記表示装置が透過型液晶表示装置であり、バックライトをさらに備えた態様とするのが好ましい。例えば、前記表示装置が、前記バックライトの前面に配置された構成とすることができる。あるいは、前記表示装置が、反射型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置である態様とするのが好ましい。または、前記表示装置が、自発光型表示装置である構成であっても良い。 In the display according to the present invention, it is preferable that the display device is a transmissive liquid crystal display device and further includes a backlight. For example, the display device can be arranged in front of the backlight. Alternatively, it is preferable that the display device is a reflective liquid crystal display device or a transflective liquid crystal display device. Alternatively, the display device may be a self-luminous display device.
また、上記の目的を達成するために、本発明にかかる視野角制御装置は、表示すべき画像に応じて駆動される表示装置の前面に配置され、前記表示装置の視野角を制御するために用いられる視野角制御装置であって、一対の透光性基板間に液晶層を有する液晶セルと、前記液晶層へ電圧を印加する駆動回路とを備え、前記視野角制御装置の背面に、片面または両面が複数の凸凹で形成されている光学フィルムが備えられており、前記駆動回路が、前記液晶層の液晶分子の配列状態を変化させることにより、光の出射範囲を、第１の視野角範囲と、第１の視野角範囲内にあり第１の視野角範囲よりも狭い第２の視野角範囲との間で切替え可能とすることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a viewing angle control device according to the present invention is disposed in front of a display device driven according to an image to be displayed, and controls the viewing angle of the display device. A viewing angle control device used, comprising: a liquid crystal cell having a liquid crystal layer between a pair of translucent substrates; and a drive circuit for applying a voltage to the liquid crystal layer; Alternatively, an optical film having a plurality of irregularities on both sides is provided, and the driving circuit changes the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer, thereby changing the light emission range to the first viewing angle. It is possible to switch between a range and a second viewing angle range within the first viewing angle range and narrower than the first viewing angle range.
以上のように、本発明のディスプレイおよびそれに用いられる視野角制御装置は、観察者側より、視野角制御装置、片面または両面が複数の凸凹で形成されている光学フィルム、表示装置の順に配置することより、狭視野角モードにおいて視野角が広がることなく、干渉縞の発生を防止し、画質が向上するという効果を奏する。 As described above, the display of the present invention and the viewing angle control device used therefor are arranged in this order from the observer side: the viewing angle control device, the optical film formed with a plurality of irregularities on one or both sides, and the display device. As a result, in the narrow viewing angle mode, there is an effect that the viewing angle is not widened, the generation of interference fringes is prevented, and the image quality is improved.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の一実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明に係る液晶ディスプレイは、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率などを忠実に表したものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, in the drawings referred to below, for the convenience of explanation, among the constituent members of one embodiment of the present invention, only the main members necessary for explaining the present invention are shown in a simplified manner. Therefore, the liquid crystal display according to the present invention may include arbitrary constituent members that are not shown in the drawings referred to in this specification. Moreover, the dimension of the member in each figure does not faithfully represent the dimension of the actual component member, the dimension ratio of each member, or the like.
図１は、本発明の一実施形態にかかる液晶ディスプレイ１００の概略構成を示す断面模式図である。図１に示すように、液晶ディスプレイ１００は、画像を表示する表示用液晶パネル（表示装置）１と視野角制御用液晶パネル（視野角制御装置）２との２枚の液晶パネルを備えている。視野角制御用液晶パネル２は、表示用液晶パネル１の前面（観察者３０側）に配置されている。本実施形態における表示用液晶パネル１は透過型であり、光源としてバックライト３が用いられる。また、表示用液晶パネル１と視野角制御用液晶パネル２との間に、アンチグレアフィルム（以下、「ＡＧフィルム」と称する）４が備えられている。さらに、表示用液晶パネル１と視野角制御用液晶パネル２とが、ＡＧフィルム４を挟んで両面テープなどの接着手段５により固定されている。なお、表示用液晶パネル１と視野角制御用液晶パネル２とが固定できれば、接着手段５は任意である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a
液晶ディスプレイ１００は、視野角制御用液晶パネル２における液晶をスイッチング動作させることにより、表示用液晶パネル１の画像が視認できる視野角が広い状態（広視野角）と、表示用液晶パネル１の画像が視認できる視野角が狭い状態（狭視野角）との間で、表示状態を切替えることができる。狭視野角は、他人に表示用液晶パネル１の画像を見られたくない場合に特に好適に用いられ、広視野角は、それ以外の通常の使用時や、表示用液晶パネル１の画像を複数人で同時に見たい場合などに好適に用いられる。
The
表示用液晶パネル１は、一対の透光性基板間に液晶を狭持した液晶セル１１と、液晶セル１１の前面および背面に設けられた偏光板１２，１３とを備えている。液晶セル１１の液晶モードやセル構造は任意である。また、表示用液晶パネル１の駆動モードも任意である。すなわち、表示用液晶パネル１としては、文字あるいは動画を表示できる任意の液晶パネルを用いることができる。したがって、図１においては表示用液晶パネル１の詳細な構造を図示せず、その説明も省略する。また、表示用液晶パネル１は、カラー表示可能なパネルであっても良いし、モノクロ表示専用のパネルであっても良い。さらに、バックライト３の構成にも何ら限定がなく、公知の任意のバックライトを用いることができるので、バックライト３の詳細な構造の図示および説明も省略する。なお、表示用液晶パネル１が反射型液晶パネルである場合は、バックライトは不要である。
The display
視野角制御用液晶パネル２は、一対の透光性基板間に液晶層を狭持した液晶セル２１と、液晶セル２１の前面に設けられた偏光板２２とを備えている。
The viewing angle control
ここで、図２を参照しながら、視野角制御用液晶パネル２の詳細な構成について説明する。
Here, a detailed configuration of the viewing angle control
図２に示すように、視野角制御用液晶パネル２の液晶セル２１は、一対の透光性基板２１０ａ，２１０ｂと、透明電極２１１ａ，２１１ｂと、配向膜２１２ａ，２１２ｂと、液晶層２１３とを備えている。また、視野角制御用液晶パネル２は、液晶セル２１の透明電極２１１ａ，２１１ｂ間の電圧を制御する駆動回路２３をさらに備えている。
As shown in FIG. 2, the
液晶セル２１において、配向膜２１２ａは垂直配向膜であり、配向膜２１２ｂは水平配向膜である。すなわち、液晶層２１３の液晶分子は、電圧が印加されない状態において、配向膜２１２ａとの界面近傍では、分子長軸が前記界面に対しておよそ７０°〜９０°の角度をなすよう配列し、配向膜２１２ｂとの界面近傍では、分子長軸が前記界面に対してほぼ０°〜３０°の角度をなすよう配列している。なお、図２では、表示用液晶パネル１側の配向膜２１２ｂを水平配向膜とし、もう一方の配向膜２１２ａを垂直配向膜とした構成を例示したが、これとは逆に、表示用液晶パネル１側の配向膜２１２ｂを垂直配向膜とし、配向膜２１２ａを水平配向膜とした構成であっても良い。
In the
透明電極２１１ａ，２１１ｂは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いて形成されている。なお、表示用液晶パネル１は、表示単位（画素単位またはセグメント単位）で液晶を駆動させることが必要であるので、表示単位に応じた電極構造を有しているが、視野角制御用液晶パネル２は、電極構造に関しては制限がない。例えば、表示面全体で一様なスイッチングを行うために、透光性基板２１０ａ，２１０ｂの全面に一様な透明電極が形成された構成としても良いし、狭視野角モードとした場合にロゴや固有のパターンが表示されるような電極構造を採用しても良い。
The
配向膜２１２ａ，２１２ｂのぞれぞれには、ラビング処理がなされている。図３は、配向膜２１２ａ，２１２ｂに対するラビング処理の方向と、偏光板１２，２２の偏向透過軸の方向との関係を示す模式図である。本実施形態では、図３の紙面に対する法線方向をｚ方向とし、配向膜２１２ａ，２１２ｂおよび偏光板１２，２２の表面に平行な平面をｘｙ平面とする。また、ラビング方向に平行な方向をｙ方向とする。図３に示すように、視野角制御用液晶パネル２の配向膜２１２ａ，２１２ｂに対するラビング処理の方向は、互いに平行かつ逆向き（アンチパラレル）である。ただし、視野角制御用液晶パネル２の配向膜２１２ａ，２１２ｂに対するラビング処理の方向は、互いに平行かつ同じ向き（パラレル）であっても良い。
Each of the
また、図３に示すように、偏光板１２，２２は、直線偏光板であり、それぞれの偏光透過軸がほぼ平行になり、かつ、偏光透過軸が配向膜２１２ａ，２１２ｂのラビング方向とほぼ直交するように配置されている。
As shown in FIG. 3, the
なお、上記では、偏光板１２，２２の偏光透過軸と、配向膜２１２ａ，２１２ｂのラビング方向とがほぼ直交している構成を例示したが、視野角制御用液晶パネル２においては、偏光板１２，２２の偏光透過軸と、配向膜２１２ａ，２１２ｂのラビング方向とがほぼ平行であっても良い。ただし、偏光板１２，２２の偏光透過軸と、配向膜２１２ａ，２１２ｂのラビング方向とがほぼ直交している構成の方が、遮蔽特性が向上する点において好ましい。
In the above description, the polarization transmission axes of the
液晶層２１３の材料としては、ポジ型のネマティック液晶が用いられる。液晶層２１３へ電圧が印加されない状態では、液晶層２１３の液晶分子は、図４（ａ）に示すように、配向膜２１２ａ（垂直配向膜）との界面近傍では、当該界面に対して分子長軸がほぼ垂直となり、配向膜２１２ｂ（水平配向膜）との界面近傍では、当該界面に対して分子長軸がほぼ水平となり、これらの界面の間で分子長軸の方向が漸次的に変化した状態に配列する。なお、ラビング処理によって、配向膜２１２ａ，２１２ｂとの界面に対してプレチルト角Ｐa、Ｐbがそれぞれ生じる。
As a material for the
駆動回路２３により液晶層２１３へ所定の電圧Ｖａが印加されると、液晶層２１３の液晶分子は、図４（ｂ）に示すように、ラビング方向に平行な面（ｙｚ平面）内で、分子長軸を電界の向きに揃えるように旋回する。なお、配向膜２１２ａ，２１２ｂの界面近傍では、配向膜のアンカリング強度が大きいので、液晶分子の向きはあまり変化せず、プレチルト角が保たれている。
When a predetermined voltage Va is applied to the
図５（ａ）および図５（ｂ）は、駆動回路２３が、液晶層２１３への印加電圧を０Ｖ（図４（ａ）の状態）と所定電圧Ｖａ（図４（ｂ）の状態）とで切り替えた場合の、視野角制御用液晶パネル２の透過率を示すチャートである。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）は、液晶層２１３のリタデーションを１５００ｎｍとして測定を行った。
5 (a) and 5 (b), the
なお、本実施形態では、視野角制御用液晶パネル２のパネル面に対する、ある視点からの視角を、パネル面中央を基準とした方位角φおよび仰角θによって表す。図６は、方位角φおよび仰角θの定義を示す説明図である。図６に示すように、方位角φとは、視点からパネル面へ下ろした垂線の足と、パネル面の中央とを結ぶ線の回転角である。図６の例では、パネル面をｘｙ平面とすると、パネル面中央を基準とする方位角φは、ｘ軸の正方向を０°として、ｚ軸方向上側から見た場合に反時計回りに増加するものとする。また、仰角θは、視点とパネル面の中央とを結ぶ線とｚ軸がなす角度である。
In the present embodiment, the viewing angle from a certain viewpoint with respect to the panel surface of the viewing angle control
図５（ａ）に示すように、電圧無印加時には、液晶ディスプレイ１００の画面に対して、方位角０°および１８０°の視角から見た場合、およそ６０°の仰角まで、十分な輝度が得られるので、表示用液晶パネル１の表示内容が視認できる。一方、図５（ｂ）に示すように、電圧Ｖａの印加時には、図５（ａ）に示す電圧無印加時よりも、方位角０°および１８０°の視角から見た場合、十分な輝度が得られる仰角の範囲が、およそ３０°までであることが分かる。したがって、液晶ディスプレイ１００において、視野角制御用液晶パネル２の液晶層２１３への印加電圧を０Ｖとすれば、表示用液晶パネル１の表示内容を比較的広い範囲から視認できる広視野角モードが実現でき、印加電圧を所定電圧Ｖａとすれば、表示用液晶パネル１の表示内容を視認できる範囲を、仰角０°を中心とした比較的狭い範囲に制限した狭視野角モードが実現できる。なお、印加電圧Ｖａは、約１．０Ｖ〜４．０Ｖ程度である。また、図５（ａ）において、Ｌ1〜Ｌ5は、輝度が、５０ｃｄ／m2、１００ｃｄ／m2、２００ｃｄ／m2、３００ｃｄ／m2、４００ｃｄ／m2の視角の分布を示す等位線である。さらに、図５（ｂ）において、Ｌ11〜Ｌ15は、輝度が、５０ｃｄ／m2、１００ｃｄ／m2、２００ｃｄ／m2、３００ｃｄ／m2、４００ｃｄ／m2の視角の分布を示す等位線である。
As shown in FIG. 5A, when no voltage is applied, sufficient luminance is obtained up to an elevation angle of about 60 ° when viewed from a viewing angle of 0 ° and 180 ° with respect to the screen of the
ＡＧフィルム（光学フィルム）４は、表示用液晶パネル１の偏光板１２の前面に備えられており、片面または両面が複数の凸凹で形成されている光学フィルムである。図７（ａ）は、ＡＧフィルム４の片面が複数の凸凹で形成されている一例を示す断面模式図、図７（ｂ）は、ＡＧフィルム４の両面が複数の凸凹で形成されている一例を示す断面模式図である。図７に示すように、ＡＧフィルム４は、片面または両面が複数の凸凹で形成されているので、表示用液晶パネル１から観察者３０側へ出射する光や、視野角制御用液晶パネル２から表示用液晶パネル１側へ入射する光が散乱（拡散）される。これにより、表示用液晶パネル１から観察者３０側へ出射する光と、視野角制御用液晶パネル２から表示用液晶パネル１側へ入射する光との干渉による干渉縞の発生を防止することができる。なお、ＡＧフィルム４は、例えば、サンドプラスト方式やエンボス加工方式などによる粗面化方式、透明微粒子の配合方式、コーティングなどの任意の方式を用い、透明フィルムに微細な凸凹を付与することにより形成することができる。また、ＡＧフィルム４に形成されている複数の凸凹は、ランダムに形成されていても良いし、一定の規則に従って形成されていても良い。さらに、ＡＧフィルム４に形成されている複数の凸凹の間隔や凸凹の高低差などは任意である。
The AG film (optical film) 4 is an optical film provided on the front surface of the
ところで、上記では、偏光板１２の前面にＡＧフィルム４が備えられている例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、偏光板１２の片面または両面に複数の凸凹を形成し、偏光板１２において、表示用液晶パネル１から観察者３０側へ出射する光や、視野角制御用液晶パネル２から表示用液晶パネル１側へ入射する光を散乱させるようにしても良い。このような場合は、偏光板１２が、特許請求の範囲に記載の光学フィルムに相当する。
In the above description, the example in which the
ＡＧフィルム４は、上記のように、光を散乱する機能（拡散機能）を有している。この拡散機能は、ＡＧフィルム４の光学的な特性に依存する。ＡＧフィルム４の光学的な特性を示す物性値の１つとして、ヘイズ（Ｈａｚｅ）値がある。ヘイズ値は、ＡＧフィルム４に光を照射したときの全透過光に対する拡散透過光の割合で表される。すなわち、ＡＧフィルム４は、ヘイズ値が高いほど拡散機能が強い。なお、本実施形態における液晶ディスプレイ１００は、ヘイズ値が７．５〜５０％であるＡＧフィルム４が用いられている。
The
図８は、ＡＧフィルム４のヘイズ値を０％，７．５％，１１％，１２％，２０％，２５％，３０％，４０％，４４％，６０％，７０％，８０％のそれぞれに設定した場合の、本実施形態（図１０）および比較例１（図１１）における視野角制御用液晶パネルのコントラストの測定結果を表で示した説明図である。図９は、図８の測定結果をグラフで示した説明図である。なお、図９に示す◇印は、本実施形態における視野角制御用液晶パネルのコントラストの測定結果を示す。図９に示す□印は、比較例１における視野角制御用液晶パネルのコントラストの測定結果を示す。
FIG. 8 shows haze values of
図１０は、本実施形態における視野角制御用液晶パネル２のコントラストの測定方法を示す断面模式図である。図１１は、比較例１として示すものであり、視野角制御用液晶パネル８０の前面にＡＧフィルム４を備えた構成における、視野角制御用液晶パネル８０のコントラストの測定方法を示す断面模式図である。図１２は、比較例２として示すものであり、視野角制御用液晶パネル９０にＡＧフィルム４を備えない構成における、視野角制御用液晶パネル９０のコントラストの測定方法を示す断面模式図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a method for measuring the contrast of the viewing angle control
ここで、コントラストとは、斜め方向において、電圧無印加時（広視野角モード）における視野角制御用液晶パネルの透過率と、所定電圧Ｖａ印加時（狭視野角モード）における視野角制御用液晶パネルの透過率との比で表す。すなわち、斜め方向から見た場合の視野角制御用液晶パネルのコントラストが高いほど、視野角制御用液晶パネルとして高い遮蔽特性を有する。つまり、視野角制御用液晶パネルのコントラストが高いほど、視野角制御用液晶パネルとして好ましい特性を有する。 Here, contrast refers to the transmittance of the liquid crystal panel for viewing angle control when no voltage is applied (wide viewing angle mode) in the oblique direction, and the liquid crystal for viewing angle control when a predetermined voltage Va is applied (narrow viewing angle mode). It is expressed as a ratio to the transmittance of the panel. That is, the higher the contrast of the viewing angle control liquid crystal panel when viewed from an oblique direction, the higher the shielding characteristics of the viewing angle control liquid crystal panel. That is, the higher the contrast of the viewing angle control liquid crystal panel, the better the characteristics as the viewing angle control liquid crystal panel.
本実施形態において、図１０〜図１２に示すように、バックライトのような拡散光源５０から視野角制御用液晶パネル２，８０，９０に光を照射し、視野角制御用液晶パネル２，８０，９０から出射される光を受光部５１が受光することにより、視野角制御用液晶パネル２，８０，９０のコントラストを測定した。具体的には、視野角制御用液晶パネル２，８０，９０の駆動回路２３が、液晶層２１３への印加電圧を０Ｖと所定電圧Ｖａとで切り替えることにより、視野角制御用液晶パネル２，８０，９０のコントラストを測定した。本実施形態においては、仰角θ＝４５°とし、視野角制御用液晶パネル２，８０，９０の前面および背面に偏光板２２，２４を備えて測定した。
In this embodiment, as shown in FIGS. 10 to 12, the viewing angle control
図９に示す◇印のように、本実施形態における視野角制御用液晶パネル２の場合（図１０に示す場合）には、ＡＧフィルム４のヘイズ値に関わらず、視野角制御用液晶パネル２のコントラストはおおむね２２〜２４．５となった。一方、図９に示す□印のように、比較例１における視野角制御用液晶パネル８０の場合（図１１に示す場合）には、ＡＧフィルム４のヘイズ値が高くなるほど、視野角制御用液晶パネル２のコントラストは低下した。
In the case of the viewing angle control
ところで、比較例２における視野角制御用液晶パネル９０の場合（図１２に示す場合）には、視野角制御用液晶パネル９０のコントラストは２３．０となった。これにより、本実施形態における視野角制御用液晶パネル２の場合は、比較例２における視野角制御用液晶パネル９０の場合とほぼ同等の、良好な遮光特性が得られた。一方、比較例１における視野角制御用液晶パネル８０の場合は、比較例２における視野角制御用液晶パネル９０の場合と比較して、ＡＧフィルム４のヘイズ値が高くなるほど、視野角制御用液晶パネル８０のコントラストが低下した。
By the way, in the case of the viewing angle control
ここで、本実施形態における視野角制御用液晶パネル２の場合には、視野角制御用液晶パネル２のコントラストが低下せずに、比較例１における視野角制御用液晶パネル８０の場合には、視野角制御用液晶パネル８０のコントラストが低下する原理について説明する。
Here, in the case of the viewing angle control
本実施形態における視野角制御用液晶パネル２の場合、図１３に示すように、拡散光源５０から視野角制御用液晶パネル２に照射される光は、視野角制御用液晶パネル２の背面に備えられているＡＧフィルム４によって拡散される。ＡＧフィルム４によって拡散された光は、視野角制御用液晶パネル２に入射するが、視野角制御用液晶パネル２の偏光板２２においては拡散しない。このため、受光部５１は、ＡＧフィルム４によって拡散された光を受光せずに、視野角制御用液晶パネル２から出射された光を受光する。それゆえ、視野角制御用液晶パネル２のコントラストは低下しない。この結果、図９に示す◇印のような特性が得られる。
In the case of the viewing angle control
一方、比較例１における視野角制御用液晶パネル８０の場合、図１４に示すように、拡散光源５０から視野角制御用液晶パネル８０に照射される光は、視野角制御用液晶パネル８０に入射し、視野角制御用液晶パネル８０の前面に備えられているＡＧフィルム４によって拡散される。ＡＧフィルム４によって拡散された光は、そのまま受光部５１により受光される。それゆえ、視野角制御用液晶パネル８０のコントラストが低下する。ところで、ＡＧフィルム４は、ヘイズ値が高いほど拡散機能が強い。このため、ＡＧフィルム４のヘイズ値が高くなるほど、ＡＧフィルム４によって多くの光が拡散されるようになる。このため、ＡＧフィルム４のヘイズ値が高くなるほど、視野角制御用液晶パネル８０のコントラストは低下する。この結果、図９に示す□印のような特性が得られる。
On the other hand, in the case of the viewing angle control
以上のとおり、比較例１における視野角制御用液晶パネル８０よりも、本実施形態における視野角制御用液晶パネル２の方が好ましい。すなわち、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、表示用液晶パネル１が視野角制御用液晶パネル８０の前面（観察者３０側）に配置されている液晶ディスプレイ２００，３００よりも、図１に示すように、視野角制御用液晶パネル２が表示用液晶パネル１の前面（観察者３０側）に配置されている液晶ディスプレイ１００の方が好ましい。これにより、狭視野角モードにおいて視野角が広がることなく、干渉縞の発生を防止し、液晶ディスプレイ１００の画質を向上することができる。なお、図１５（ａ）は、表示用液晶パネル１が備える偏光板１３を、視野角制御用液晶パネル８０の偏光板として共用する液晶ディスプレイ２００を示す。また、図１５（ｂ）は、視野角制御用液晶パネル８０が備える偏光板２２を、表示用液晶パネル１の偏光板として共用する液晶ディスプレイ３００を示す。
As described above, the viewing angle control
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は、本発明を限定するものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are not intended to limit the present invention, and various modifications can be made within the scope of the claims.
例えば、図１では、表示用液晶パネル１が備える偏光板１２を、視野角制御用液晶パネル２の偏光板として共用する構成を例示したが、例えば、図１０〜図１２に示すように、表示用液晶パネル１が備える偏光板１２とは別に、視野角制御用液晶パネル２の偏光板２４を備えていても良い。
For example, in FIG. 1, the configuration in which the
また、上記の実施形態では、表示装置として透過型液晶パネルを備えた例を挙げたが、本発明のディスプレイに適用可能な表示装置はこれに限定されない。例えば、反射型または半透過型の表示用液晶パネルを表示装置として用いることもできる。また、液晶パネル以外に、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ、蛍光表示管（Vacuum Fluorescent Display）、電界放出ディスプレイ（Field Emission Display）、表面電界ディスプレイ（Surface-conduction Electron-emitter Display）などの自発光型表示装置を用いることもできる。表示装置として、例えば有機ＥＬディスプレイなどの自発光型表示装置を用いる場合は、バックライトは不要である。 In the above embodiment, an example in which a transmissive liquid crystal panel is provided as a display device has been described. However, a display device applicable to the display of the present invention is not limited thereto. For example, a reflective or transflective display liquid crystal panel can be used as the display device. In addition to liquid crystal panels, for example, CRT (Cathode Ray Tube), plasma display, organic EL (Electronic Luminescence) display, inorganic EL display, LED (Light Emitting Diode) display, fluorescent display (Vacuum Fluorescent Display), field emission A self-luminous display device such as a display (Field Emission Display) or a surface-conduction electron-emitter display can also be used. When a self-luminous display device such as an organic EL display is used as the display device, a backlight is not necessary.
なお、上記の実施形態においては、表示状態が狭視野角であるときに、ユーザにその旨を知らせるためのメッセージ、画像、またはアイコンなどを、ディスプレイの画面に表示するようにしても良い。 In the above-described embodiment, when the display state is a narrow viewing angle, a message, an image, an icon, or the like for informing the user may be displayed on the display screen.
また、上記の実施形態においては、表示装置で表示される画像の内容に応じて視野角制御用液晶パネル２の駆動回路２３が動作し、狭視野角と広視野角とを自動的に切り替えるようにしても良い。例えば、インターネットのウェブページを見るために用いられる場合、ウェブページの内容に応じて各ページに関連付けられたフラグを参照し、他人から見られないことが好ましい内容である場合などに、狭視野角の表示状態に自動的に切り替えるように、駆動回路２３を制御しても良い。また、例えば、ブラウザが暗号化モードで起動された場合に、狭視野角の表示状態へ切り替えるようにしても良い。
Further, in the above embodiment, the driving
また、表示装置がデータ入力装置の一部である場合、またはデータ入力装置と関連して動作する場合、入力されているデータタイプまたは入力されようとするデータタイプが機密性を有するものである場合などに、表示状態を狭視野角に切り替えるよう調整することも可能である。例えば、ユーザが何らかの個人識別番号を入力したときなどに、自動的に狭視野角に切替わるように、駆動回路２３を制御すれば良い。
In addition, when the display device is a part of the data input device, or operates in connection with the data input device, the data type being input or the data type to be input is confidential. For example, the display state can be adjusted to be switched to a narrow viewing angle. For example, when the user inputs some personal identification number, the
なお、上記の実施形態においては、視野角制御装置は、ディスプレイから取り外しが可能なモジュールまたはカバーとして形成されても良い。そのような取り外し可能なモジュールは、ディスプレイに取り付けられたときに、ディスプレイに電気的に接続されることによって、適切な電力と制御信号とを得ることができる。 In the above embodiment, the viewing angle control device may be formed as a module or a cover that can be detached from the display. Such removable modules can be properly connected to the display when attached to the display to obtain appropriate power and control signals.
また、上記の実施形態においては、ディスプレイの周囲光を測定する光学センサ（アンビエントセンサ）をさらに備え、光学センサの測定値が所定の閾値を下回るときに、ディスプレイの表示状態を狭視野角とすることも好ましい。 In the above-described embodiment, an optical sensor (ambient sensor) that measures the ambient light of the display is further provided, and the display state of the display is set to a narrow viewing angle when the measured value of the optical sensor falls below a predetermined threshold. It is also preferable.
なお、本発明にかかるディスプレイおよび視野角制御装置の用途は多岐に亘る。例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型情報端末（ＰＤＡ）、携帯型ゲーム機、または携帯電話などのディスプレイに適用されるだけでなく、ＡＴＭ（現金自動受け払い機）、公共の場に設置される情報端末、券売機、および車載用ディスプレイなど、様々な機器のディスプレイに適用される。 The display and the viewing angle control device according to the present invention have a wide variety of uses. For example, it is not only applied to a display of a notebook personal computer, a portable information terminal (PDA), a portable game machine, or a mobile phone, but also installed in an ATM (automatic cash dispenser) or a public place. It is applied to displays of various devices such as information terminals, ticket vending machines, and in-vehicle displays.
また、本発明にかかる視野角制御装置は、ディスプレイに組み込まれた状態で実施されることもあるが、ディスプレイの部品として、視野角制御装置単体で製造され、流通する可能性もある。 In addition, the viewing angle control device according to the present invention may be implemented in a state of being incorporated in a display, but as a display component, the viewing angle control device may be manufactured and distributed as a single unit.
以上のように、本発明は、広視野角と狭視野角とを切り替えることにより様々な使用環境や用途に適応可能なディスプレイと、これに用いられる視野角制御装置として、産業上利用可能である。 As described above, the present invention is industrially applicable as a display that can be adapted to various usage environments and applications by switching between a wide viewing angle and a narrow viewing angle, and a viewing angle control device used therefor. .
１ 表示用液晶パネル（表示装置）
１２ 偏光板
２ 視野角制御用液晶パネル（視野角制御装置）
２１ 液晶セル
２２ 偏光板
２３ 駆動回路
２４ 偏光板
２１０ａ ２１０ｂ 透光性基板
２１３ 液晶層
３ バックライト
４ ＡＧフィルム（光学フィルム）
１００ 液晶ディスプレイ（ディスプレイ）
２００ 液晶ディスプレイ
３００ 液晶ディスプレイ
1 LCD panel for display (display device)
12
21
100 Liquid crystal display (display)
200
Claims (7)
前記表示装置の視野角を制御する視野角制御装置とを備えたディスプレイであって、
観察者側より、前記視野角制御装置、片面または両面が複数の凸凹で形成されている光学フィルム、前記表示装置の順に配置され、
前記視野角制御装置は、一対の透光性基板間に液晶層を有する液晶セルと、前記液晶層へ電圧を印加する駆動回路とを有し、
前記駆動回路が、前記視野角制御装置の液晶層の液晶分子の配列状態を変化させることにより、表示状態を、第１の視野角範囲を提供する第１の状態と、第１の視野角範囲内にあり第１の視野角範囲よりも狭い第２の視野角範囲を提供する第２の状態との間で切替え可能とすることを特徴とするディスプレイ。 A display device driven according to an image to be displayed;
A display comprising a viewing angle control device for controlling a viewing angle of the display device,
From the viewer side, the viewing angle control device, one side or both sides of the optical film formed with a plurality of irregularities, arranged in the order of the display device,
The viewing angle control device includes a liquid crystal cell having a liquid crystal layer between a pair of translucent substrates, and a drive circuit for applying a voltage to the liquid crystal layer,
The driving circuit changes the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer of the viewing angle control device, thereby changing the display state to a first state providing a first viewing angle range and a first viewing angle range. A display that is switchable between a second state that is within and provides a second viewing angle range that is narrower than the first viewing angle range.
前記２枚の偏光板のうち１枚が、前記表示装置の前面に設けられた偏光板であり、
前記光学フィルムは、前記表示装置の前面に設けられた偏光板の前面に設けられている、請求項１に記載のディスプレイ。 The liquid crystal cell is located between two polarizing plates arranged in the display,
One of the two polarizing plates is a polarizing plate provided on the front surface of the display device,
The display according to claim 1, wherein the optical film is provided on a front surface of a polarizing plate provided on a front surface of the display device.
一対の透光性基板間に液晶層を有する液晶セルと、
前記液晶層へ電圧を印加する駆動回路とを備え、
前記視野角制御装置の背面に、片面または両面が複数の凸凹で形成されている光学フィルムが備えられており、
前記駆動回路が、前記液晶層の液晶分子の配列状態を変化させることにより、光の出射範囲を、第１の視野角範囲と、第１の視野角範囲内にあり第１の視野角範囲よりも狭い第２の視野角範囲との間で切替え可能とすることを特徴とする視野角制御装置。 A viewing angle control device that is disposed in front of a display device that is driven according to an image to be displayed and is used to control the viewing angle of the display device,
A liquid crystal cell having a liquid crystal layer between a pair of translucent substrates;
A drive circuit for applying a voltage to the liquid crystal layer,
On the back surface of the viewing angle control device, an optical film having one or both surfaces formed with a plurality of irregularities is provided,
The drive circuit changes the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer, so that the light emission range is within the first viewing angle range and the first viewing angle range, and from the first viewing angle range. A viewing angle control device capable of switching between a narrow second viewing angle range.
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