JP3823972B2 - 視角制御素子、表示装置、及び電子機器 - Google Patents
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Description
また、本発明は正面視における表示特性を損なうことなく高い情報秘匿性を実現するとともに、情報秘匿性の要否に応じた動的な視角の変更が可能な表示装置を提供することを目的としている。
この構成によれば、視角制御素子を透過する光の射出角度を、上記液晶層に対して印加する電圧により自在に調整することができるので、係る視角制御素子を表示素子等の表示媒体の前面に配置するならば、その視角範囲を自在に拡大、縮小することが可能である。
この構成によれば、視角制御素子の偏光層の光軸と、液晶表示素子の光軸とがずれている場合にも前記旋光手段により一方の偏光層を透過した光を、他方の偏光層の光軸と平行な偏光方向を有する光に変換して入射させることができるので、視角制御素子と液晶表示素子との間で光の吸収が生じるのを防止でき、明るい表示が得られる表示装置を提供することができる。
このような構成とすることで、視角制御素子の偏光層と位相差層との作用によりEL表示素子の鏡面効果を防止することができ、高品質の表示が得られる。
また本発明の電子機器は、先に記載の本発明の表示装置を備えたことを特徴とする。
これらの電子機器によれば、先の本発明の視角制御素子又は表示装置を備えたことで、前記視角制御素子の視角制御機能によって情報の視認状態を自在に制御することができるので、第3者に対しては情報の秘匿を容易に行うことができ、操作者に対しては良好な情報視認性を提供することができる。
図1(a)は、本発明に係る視角制御素子の基本構成を示す模式断面図であり、図1(b)は、同、構成例を示す模式断面図であり、図2は、同、基本構成を平面的に示す構成図である。図1(a)に示すように、本実施形態の視角制御素子10は、一対の偏光層11,13と、それらに挟まれた液晶層12とを備えた基本構成とされている。また、図2に示すように偏光層11,12の透過軸11p、13pは、互いに平行に配置されており、液晶層12は180°ツイスト配向した液晶から構成されている。そして、偏光層11に隣接する液晶分子の配向方向12r1と、偏光層11の透過軸11pとが互いに平行に配置され、偏光層13に隣接する液晶分子の配向方向12r2と、偏光層13の透過軸13pとが互いに平行に配置されている。また、液晶層12は、その配向状態を電気的に制御可能に構成され、ツイスト配向状態の液晶層12に電界を印加することで、それ以外の配向状態へ移行させることができるようになっている。
また、偏光板21,23は、基板24,25の内面側(液晶層12側)に偏光層として形成することもでき、偏光板21,23自体を基板として用いて構成することもできる。
図3、図4は、視角制御素子20の透過率を、測定角度を変えて測定した分布図である。測定方法は、図1(b)に示す視角制御素子20の背面側(図示下面側)に面状光源を配置するとともに、視角制御素子20の図示上方に検出器を配置し、前記面状光源を点灯させた状態で検出器の測定角度(視角制御素子20法線方向を0°とする)を変化させながら、視角制御素子20の透過率を測定した。
また、図3は、図1(b)に示す電極層26,28に電圧を印加していない状態、図4は、前記電極層26,28に電圧を印加して液晶層12の液晶分子を基板24,25にほぼ垂直に配向させた状態でそれぞれ測定を行った結果を示している。また、図3、図4中、符号Aで示す領域が最も透過率が高い領域であり、符号B,C,Dで示す領域は、この順で透過率が低くなっている。
次に、本発明の第2の実施の形態について図5ないし図7を参照して説明する。図5は、本実施形態の視角制御素子の平面構成を示す図である。本実施形態の視角制御素子30の基本構成は、図1(a)に示した第1の実施形態の視角制御素子10と同様であるが、図5に示すように、偏光層11の透過軸11p、偏光層13の透過軸13pが互いに平行に配置され、液晶層12の偏光層11と隣接する液晶分子の配向方向12r1及び偏光層13と隣接する液晶分子の配向方向12r2とは、直交する向きに配置されている。
本実施形態の視角制御素子30の具体的な構成例としては、図1(b)に示す構成を適用することができる。すなわち、図1(b)に示す構成例において、偏光板21,23の透過軸を第1実施形態における配置から90°回転させることで図5に示す基本構成を備えた視角制御素子とすることができる。
本発明者は、先の実施形態の視角制御素子20において、正面視における表示輝度(透過率)を最適化するために、視角制御素子20の液晶層12を構成する液晶のリタデーションΔndを変化させて、視角制御素子20正面における透過率の測定を行った。図8はその測定結果を示すグラフであり、横軸はΔnd(μm)、縦軸は明るさ(透過率)を示している。図8に示すように、視角制御素子30正面における明るさは、Δndに対して周期的な昇降を繰り返しつつ、徐々に増加する。そして、同図から、Δndを1以上とすれば、視角制御素子正面において十分な明るさが得られることが分かる。また、Δndを2以上とするならば、Δndを変化させても明るさはほとんど変化しなくなるため、正面視明るさの安定性の点で好ましい。
次に、本発明の第4の実施形態について図10及び図11を参照して説明する。図10及び図11は、先の実施形態の視角制御素子20を備えた表示装置を示す模式構成図であり、図10は、視角制御素子20を表示素子35aの前面側(観察者O側)に配設した例を示し、図11は、視角制御素子20を表示素子35bの背面側(観察者Oと反対側)に配設した例を示している。
次に、図12及び図13を参照して本発明の第5の実施形態を説明する。図12に示す表示装置は、図示上側から偏光層11、液晶層12、偏光層13a、液晶層36、偏光層38を順次積層した構成を備えている。すなわち、図示上側の偏光層11,13aと、それらの間に挟持された液晶層12とが、先の第1実施形態の視角制御素子10と同等の機能を備えた視角制御素子を構成し、図示下側の偏光層13a、38と、それらの間に挟持された液晶層36とが、液晶表示素子を構成している。従って、前記視角制御素子と液晶表示素子とは、偏光層13aを共有している。尚、本実施形態では、液晶表示素子を液晶層36及びこれを挟持する偏光層38,13aのみからなるものとして模式的に示しているが、実際には、液晶の配向を駆動制御するための配向膜や電極、位相差層等を含むものであるのは勿論である。
次に、本発明の第6の実施形態について図14を参照して説明する。図14にその断面構造を示す本実施形態の表示装置は、表示素子37としてEL表示素子を備えており、このEL表示素子37上に、円偏光層13bと、液晶層12と、偏光層11とを積層配置した視角制御素子を配設した構成を備えている。前記EL表示素子37上に配置された視角制御素子は、その一方の面に円偏光層13bが設けられている以外は、先の第1実施形態の視角制御素子10と同等の機能を備えている。そして、EL表示素子37からの表示光Lを上記視角制御素子に入射させ、係る視角制御素子により視角制御を行った後に観察者Oに到達させることで、表示を行うようになっている。
次に、本発明の第7の実施形態を図15ないし図17を参照して説明する。図15に断面構造を示す本実施形態の表示装置は、偏光層11,13と、それらの間に挟持された液晶層12とを備えた視角制御素子10と、偏光層38,39と、それらの間に挟持された液晶層36をと備えた液晶表示素子35とが、旋光素子(旋光手段)40を介して積層配置されたものである。本実施形態の表示装置では、視角制御素子10に入射した光源等の光Lを、視角制御素子10により視角制御した後、旋光素子40に入射させる。そして、この旋光素子40により前記光Lの偏光方向を回転させて、液晶表示素子35の偏光層38の透過軸と前記偏光方向を一致させた状態で液晶表示素子35に入射させるようになっている。
従って、本実施形態の表示装置によれば、視角制御素子10を透過した光Lが液晶表示素子35に入射する際に偏光層38による吸収が生じないので、明るい表示が可能である。
また前記旋光素子40は、素子の厚さ方向でねじれ構造を有する液晶を備えたものとすることもできる。この場合には、前記ねじれ構造のツイスト角度は、視角制御素子10の偏光層11の光軸方向と、液晶表示素子35の偏光層38の光軸方向との成す角度とされ、上記液晶のΔnd(μm)は、前記偏光層11、38の光軸どうしの成す角度の1/200より大きくされる。
次に、本発明の第8の実施形態を図19ないし図21を参照して説明する。図19に断面構造を示す本実施形態の視角制御素子は、偏光層11,13と、それらの間に挟持された位相差層14,15及び液晶層12とを備えており、先の実施形態と同様に、例えば液晶表示素子20の前面側に配設可能なものである。液晶層12は、180°ツイスト配向した液晶からなり、偏光層11,13の透過軸は互いに平行である。また、液晶層12の偏光層11側の液晶分子は、偏光層11の透過軸と平行に配置され、偏光層13側の液晶分子は、偏光層13の透過軸と平行に配置されている。つまり本実施形態の視角制御素子50は、位相差層14,15を設けた以外は、上記第1の実施形態の視角制御素子と同様の構成を備えている。
また、このような位相差フィルムを用いることで、偏光層11,13との光軸合わせが不要になり、製造容易性が向上するという利点も得られる。
図18は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話1300は、本発明の表示装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。
上記各実施の形態の表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、広視角、狭視角の切替を極めて容易に行うことができ、情報秘匿性に優れ、かつ高品質の表示が可能になっている。
Claims (16)
- 電気的に制御可能に構成された液晶層と、該液晶層を挟んで両側に設けられた一対の偏光層とを備え、
前記一対の偏光層の光軸が互いに略平行に配置され、
前記液晶層が略180°にツイスト配向した液晶分子を含んでおり、
前記偏光層側に位置する前記液晶分子が、当該偏光層の光軸と略平行に配向していることを特徴とする視角制御素子。 - 前記液晶層の屈折率異方性Δnと、液晶層の厚さdとの積Δndが、1.0(μm)以上であることを特徴とする請求項1に記載の視角制御素子。
- 前記液晶層の屈折率異方性Δnと、液晶層の厚さdとの積Δndが、8.0(μm)以下であることを特徴とする請求項1に記載の視角制御素子。
- 前記液晶層の屈折率異方性Δnと、液晶層の厚さdとの積Δndが、2.0(μm)以上5.0(μm)以下であることを特徴とする請求項1に記載の視角制御素子。
- 前記一対の偏光層の間に、位相差層が設けられていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の視角制御素子。
- 前記位相差層が、前記液晶層を挟んで両側にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項5に記載の視角制御素子。
- 前記位相差層が、自身を透過する光の層厚方向成分に対して主に位相差を付与する光学特性を有していることを特徴とする請求項5又は6に記載の視角制御素子。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の視角制御素子と、表示素子とを備え、前記視角制御素子により前記表示素子の視角を調整可能とされたことを特徴とする表示装置。
- 前記表示素子が液晶表示素子とされ、該液晶表示素子の前面又は背面に前記視角制御素子が配設されていることを特徴とする請求項8に記載の表示装置。
- 前記視角制御素子の液晶表示素子側の偏光層が、前記液晶表示素子の偏光層として機能することを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
- 前記液晶表示素子の視角制御素子配設面に設けられた偏光層の光軸と、該視角制御素子の偏光層の光軸とのずれを調整する旋光手段が、前記液晶表示素子と視角制御素子との間に設けられていることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
- 前記旋光手段が、1/2波長板であることを特徴とする請求項11に記載の表示装置。
- 前記旋光手段が、ツイスト配向の液晶を有することを特徴とする請求項11に記載の表示装置。
- 前記表示素子が、EL表示素子とされ、該EL表示素子と前記視角制御素子との間に、前記視角制御素子を構成する偏光層と位相差層とが配置されている特徴とする請求項8に記載の表示装置。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の視角制御素子を備えたことを特徴とする電子機器。
- 請求項8ないし14のいずれか1項に記載の表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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