JP4819122B2 - 液晶表示装置及び視野角制御パネル - Google Patents

Description

本発明は、表示パネルの視野角を広視野角と狭視野角との間で切替える視野角制御パネル、および、この視野角制御パネルを備えた液晶表示装置に関するものである。

表示装置は、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表示装置は、液晶そのものが視角依存性を有することから、広視野角化に関して様々な技術開発が行われてきた。

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、携帯型情報端末（ＰＤＡ:Personal Data Assistant）、又は携帯電話等は、電車や飛行機内等、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等の観点から、近傍の他人から表示内容を覗かれたくないので、表示装置の視野角が狭いことが望ましい。このように、近年、１台の表示装置の視野角を、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、液晶表示装置に限らず、任意の表示装置に対して共通の課題である。

このような要求に対して、例えば、特許文献１では、画像を表示する表示装置に加えて位相差制御用装置を備え、位相差制御用装置に印加する電圧を制御することによって視野角特性を変化させようとする技術が提案されている。この特許文献１では、位相差制御用液晶表示装置で用いる液晶モードとして、カイラルネマティック液晶、ホモジニアス液晶、ランダム配向のネマティック液晶等が例示されている。

また、例えば、特許文献２及び特許文献３には、表示用液晶パネル上部に、視野角制御用液晶パネルを設け、これらのパネルを２枚の偏光板で挟持し、視野角制御用液晶パネルヘの印加電圧を調整することによって、視野角制御を行う構成も開示されている。この特許文献２では、視野角制御用液晶パネルの液晶モードはツイストネマティック方式である。

また、例えば、特許文献４には、バックライトとディスプレイ装置との間に、第１の視野角範囲を提供する第１の状態と、第１の視野角範囲よりも狭い第２の視野角範囲を提供する第２の状態とで切替え可能な液晶装置を有するディスプレイが開示されている。
日本国公開特許公報「特開平１１−１７４４８９号公報（１９９９年７月２日公開）」 日本国公開特許公報「特開平１０−２６８２５１号公報（１９９８年１０月９日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００５−３０９０２０号公報（２００５年１１月４日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００５−３１６４７０号公報（２００５年１１月１０日公開）」 「日東電工技報」８４号（４１巻）、２６〜２９頁、２００３年

しかしながら、上記従来の特許文献１では、位相差制御用液晶装置を用いることによって広視野角と狭視野角との切替えが可能であると述べられているが、その効果は十分とは言えない。例えば特許文献１には、図１６に示すように、コントラスト比が１０：１の等コントラスト曲線が示されており、狭視野角モードでは、確かに広視野角方向のコントラストが低下している。しかしながら、この程度の変化では、隣にいる人から表示が十分に視認されてしまう。

一般に、コントラスト比が２：１まで低下しても、十分に表示を視認できるからである。

また、特許文献２〜特許文献４の技術も、視野角制御用液晶パネルヘの印加電圧を変化させてコントラストを調整することによって、広視野角と狭視野角との切替えを行うものであるが、その効果は十分とは言えない。

すなわち、特許文献１〜特許文献４のいずれの技術も、広視野角方向のコントラストを低下させることによって、広視野角と狭視野角との切替えを行う手法を採用しているが、このような手法では、狭視野角時に広視野角方向の遮蔽が十分ではなく、他人から画像が見られてしまう可能性があるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、遮蔽効果を増大し得る視野角制御パネルおよびそれを備える液晶表示装置を提供することにある。

本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、バックライトと、液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルの視野角を、第１の視野角と、上記第１の視野角内にあり第１の視野角よりも狭い第２の視野角との間で切替える視野角制御パネルとを備えた液晶表示装置において、上記視野角制御パネルは、第１の偏光板、液晶層、第２の偏光板がこの順に重ねられて構成されているとともに、上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、位相差板が少なくも１つ設けられており、上記液晶表示パネルの視野角が上記第１の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Ｒｅ１が、ｎλ／２−λ／４＜Ｒｅ１＜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）であり、上記液晶表示パネルの視野角が上記第２の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Ｒｅ２がｎλ／２−λ／４＜Ｒｅ２＜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）であり、上記液晶表示パネルの視野角が上記第２の視野角であるときの黒表示部のリタデーション値Ｒｅ３がｎλ−λ／４＜Ｒｅ３＜ｎλ＋λ／４（ｎは１以上の整数）であることを特徴とする。

上記の構成によれば、視野角のより狭い第２の視野角のときに、従来の視野角制御パネルと比較してより遮蔽領域の拡張された（すなわち、視認可能な視野角範囲がより狭くなった）液晶表示装置を提供することができる。したがって、特定の方向以外の方向からは視認不可能であり、プライバシー保護、セキュリティ性向上の観点において優れた性能を有する液晶表示装置を提供することができる。

ここで「白表示部」とは、光が透過されて表示を視認できる領域のことを意味し、「黒表示部」とは、光が遮蔽されて表示を視認できない領域のことを意味する。したがって、「白表示部」は「視認領域」と、「黒表示部」は「非視認領域」と言い換えることもできる。また、ここでリタデーション値とは、視野角制御パネルを通過した光の各成分間の位相のずれ（より具体的には、遅相軸を含む面内を進行する光の位相と、進相軸を含む面内を進行する光の位相のずれ）のことを意味する。

また、本発明の液晶表示装置は、リタデーション値Ｒｅ１がｎλ／２（ｎは１以上の整数）であり、リタデーション値Ｒｅ２がｎλ／２（ｎは１以上の整数）であり、リタデーション値Ｒｅ３がｎλ（ｎは１以上の整数）であることが好ましい。上記の構成によれば、第２の視野角において、視野角をさらに狭くすることができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記視野角制御パネルの表面の中央と視点とを結ぶ直線が、視野角制御パネルの表面の中央における法線となす角度を極角Φとし、Φ＝４５°を満足する任意の視点を第１の視点とし、第１の視点から上記視野角制御パネルの表面を含む平面へ下ろした垂線の足と上記視野角制御パネルの表面の中央とを結ぶ線からの回転角を方位角θとしたときに、θ＝９０°及びΦ＝４５°の視点を第２の視点とし、θ＝１８０°及びΦ＝４５°の視点を第３の視点とし、θ＝２７０°及びΦ＝４５°の視点を第４の視点とし、Φ＝０°方向からの視点を第５の視点とすると、上記第２の視野角のときに、上記第１の視点及び上記第５の視点でのリタデーション値がｎλ／２−λ／４〜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）となり、上記第２の視点、上記第３の視点、及び上記第４の視点でのリタデーション値がｎλ−λ／４〜ｎλ＋λ／４（ｎは１以上の整数）となることが好ましい。

上記の構成によれば、第２の視野角のときに、上記の５つの視点のうち第１の視点及び第５の視点という２つの視点でのみ表示を視認することができ、他の３つの視点では表示を視認することができない。そのため、第２〜第４の視点付近からの視認を確実に防止することができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記位相差板は、上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間に、それぞれ設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、第２の視野角のときに表示パネルの左右方向および下方向（図３に示す方位角θが９０°〜２７０°の範囲）を黒表示とすることができるため、これらの方向からの視認をより確実に防止することができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、上記位相差板が複数積層して設けられており、互いに積層された位相差板の屈折率は互いに異なっていることが好ましい。

上記の構成によれば、既存の位相差板を利用して、上述のようなリタデーション値を有する視野角制御パネルを容易に構成することができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記位相差板が、λ／４板、ネガティブＣプレート、および、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向に３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを有し、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙであり、かつ、（ｎｘ−ｎｚ）／|ｎｘ−ｎｙ|＝０．１の関係を有する二軸位相差板、からなる群から選択されることが好ましい。

上記ネガティブＣプレートとは、それぞれ互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向に３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを有する場合、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有するものである。
上記の構成によれば、上述のようなリタデーション値を有する位相差板をより確実に構成することができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、上記位相差板として、少なくともλ／４板及びネガティブＣプレートが設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、上述のようなリタデーション値を有する位相差板を得ることができ、より良好な狭視野角特性を得ることができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記位相差板として、ネガティブＣプレート、λ／４板、及び上記二軸位相差板を備え、上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、液晶層に隣接する側から、ネガティブＣプレート、λ／４板、上記二軸位相差板がこの順に積層されていることが好ましい。

上記の構成によれば、上述のようなリタデーション値を有する位相差板を得ることができ、より良好な狭視野角特性を得ることができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記視野角制御パネルを構成する第１の偏光板及び第２の偏光板の各偏光透過軸が、互いに直交していることが好ましい。つまり、視野角制御パネルにおいて、液晶層を挟んで対向配置された２枚の偏光板の偏光透過軸が互いに直交するように配置されていることが好ましい。ここで、各偏光透過軸が互いに直交しているとは、各偏光透過軸が互いに略直交していることを含む意味で用いられる。なお、ここで各偏光透過軸が互いに略直交しているとは、各偏光透過軸のなす角の範囲が、８０°〜１００°であることをいう。

上記の構成によれば、第１の視野角と第２の視野角との間で視野角範囲に十分な差を有する視野角切替えを行うことができる。

本発明にかかる視野角制御パネルは、上記の課題を解決するために、画像を表示する表示装置の背面および前面の少なくとも一方に配置され、上記表示装置の視野角を、第１の視野角と、上記第１の視野角内にあり第１の視野角よりも狭い第２の視野角との間で切替える視野角制御パネルであって、第１の偏光板、液晶層、第２の偏光板がこの順に重ねられて構成されているとともに、上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、位相差板が少なくも１つ設けられており、上記表示装置の視野角が上記第１の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Ｒｅ１が、ｎλ／２−λ／４＜Ｒｅ１＜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）であり、上記表示装置の視野角が上記第２の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Ｒｅ２がｎλ／２−λ／４＜Ｒｅ２＜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）であり、上記表示装置の視野角が上記第２の視野角であるときの黒表示部のリタデーション値Ｒｅ３がｎλ−λ／４＜Ｒｅ３＜ｎλ＋λ／４（ｎは１以上の整数）であることを特徴とする。

上記の構成によれば、視野角のより狭い第２の視野角のときに、従来の視野角制御パネルと比較してより遮蔽領域を拡張する（すなわち、視認可能な視野角範囲をより狭くする）ことができる。したがって、本発明の視野角制御パネルを表示装置の背面および前面の少なくとも一方に配置することによって、特定の方向以外の方向からは視認不可能であり、プライバシー保護、セキュリティ性向上の観点において優れた性能を有する表示装置を提供することができる。

ここで「白表示部」とは、光が透過されて表示を視認できる領域のことを意味し、「黒表示部」とは、光が遮蔽されて表示を視認できない領域のことを意味する。したがって、「白表示部」は「視認領域」と、「黒表示部」は「非視認領域」と言い換えることもできる。また、ここでリタデーション値とは、視野角制御パネルを通過した光の各成分間の位相のずれ（より具体的には、遅相軸を含む面内を進行する光の位相と、進相軸を含む面内を進行する光の位相のずれ）のことを意味する。

本発明にかかる視野角制御パネルは、リタデーション値Ｒｅ１がｎλ／２（ｎは１以上の整数）であり、リタデーション値Ｒｅ２がｎλ／２（ｎは１以上の整数）であり、リタデーション値Ｒｅ３がｎλ（ｎは１以上の整数）であることが好ましい。

上記の構成によれば、第２の視野角において、視野角をさらに狭くすることができる。

本発明の視野角制御パネルは、上記の構成に加え、上記視野角制御パネルの表面の中央と視点とを結ぶ直線が、視野角制御パネルの表面の中央における法線となす角度を極角Φとし、Φ＝４５°を満足する任意の視点を第１の視点とし、第１の視点から上記視野角制御パネルの表面を含む平面へ下ろした垂線の足と上記視野角制御パネルの表面の中央とを結ぶ線からの回転角を方位角θとしたときに、θ＝９０°及びΦ＝４５°の視点を第２の視点とし、θ＝１８０°及びΦ＝４５°の視点を第３の視点とし、θ＝２７０°及びΦ＝４５°の視点を第４の視点とし、Φ＝０°方向からの視点を第５の視点とすると、上記第２の視野角のときに、上記第１の視点及び上記第５の視点でのリタデーション値がｎλ／２−λ／４〜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）となり、上記第２の視点、上記第３の視点、及び上記第４の視点でのリタデーション値がｎλ−λ／４〜ｎλ＋λ／４（ｎは１以上の整数）となることが好ましい。

上記の構成によれば、第２の視野角のときに、上記の５つの視点のうち第１の視点及び第５の視点という２つの視点でのみ表示を視認することができ、他の３つの視点では表示を視認することができない。そのため、第２〜第４の視点付近からの視認を確実に防止することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本発明における液晶表示装置の実施の一形態を示すものであり、視野角制御パネルを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。 図１の視野角制御パネルの狭視野角時における液晶分子の配列状態を示す斜視図である。 図１の視野角制御パネルの広視野角時における液晶分子の配列状態を示す斜視図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）と同じ向きに配置された視野角制御パネルに対する、視角の定義を表すとともに、各視点について説明する模式図である。 視角に応じた液晶分子と偏光板の偏光透過軸との位置関係を示す図である。 視角に応じた液晶分子と偏光板の偏光透過軸との位置関係を示す図である。 視角に応じた液晶分子と偏光板の偏光透過軸との位置関係を示す図である。 視野角制御パネルに位相差板が設けられていない場合の、液晶表示装置の狭視野角時の輝度分布を示すチャートである。 視野角制御パネルに位相差板が設けられていない場合の、液晶表示装置の広視野角時の輝度分布を示すチャートである。 視野角制御パネルが１枚の位相差板を有する場合の構成を示す模式図である。 図７に示す視野角制御パネルの液晶分子の屈折率楕円体を示す。 図７に示す視野角制御パネルに設けられた位相差板の屈折率楕円体を示す。 比較例として、液晶表示装置の広視野角化のために従来用いられている位相差板の屈折率楕円体を示す模式図である。 図７に示す視野角制御パネルにおいて、偏光透過軸と、液晶分子の屈折率楕円体と、位相差板の屈折率楕円体との関係を示す模式図であり、方位角９０°付近からの視角である。 図７に示す視野角制御パネルにおいて、偏光透過軸と、液晶分子の屈折率楕円体と、位相差板の屈折率楕円体との関係を示す模式図であり、方位角０°付近からの視角である。 図１に示す液晶表示装置の視野角制御パネルの構成を示す断面図である。 位相差板の模式図を示す。 視野角制御パネルの位相差板を構成するＮＥＺ板の屈折率楕円体を示す。 視野角制御パネルの位相差板を構成するλ／４板の屈折率楕円体を示す。 視野角制御パネルの位相差板を構成するネガＣ板の屈折率楕円体を示す。 図２（ａ）および図２（ｂ）と同じ向きに配置された視野角制御パネルに対する、視角の定義を表すとともに、各視点について説明する模式図である。 図１０に示す視野角制御パネルが備えられた液晶表示装置の狭視野角時の輝度分布を示すチャートである。 図１０に示す視野角制御パネルが備えられた液晶表示装置の広視野角時の輝度分布を示すチャートである。 図１に示す液晶表示装置の視野角制御パネルの他の構成例を示す断面図である。 図１に示す液晶表示装置の視野角制御パネルの他の構成例を示す断面図である。 図１に示す液晶表示装置の視野角制御パネルの他の構成例を示す断面図である。 図１に示す液晶表示装置の変形例を示すものであり、視野角制御パネルの上側に表示用液晶パネルを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。 従来の視野角制御パネルを備えた液晶表示装置の視野角分布を示すチャートである。

符号の説明

１ 表示用液晶パネル（液晶表示パネル）
２ 視野角制御パネル
２ａ 視野角制御パネル
２ｂ 視野角制御パネル
２ｃ 視野角制御パネル
３ バックライト
１０ 液晶表示装置
１０ａ 液晶表示装置
１１ 液晶セル
１２ 液晶パネル上偏光板
１３ 液晶パネル下偏光板
２１ 液晶セル（液晶層）
２２ 制御パネル上偏光板（第１の偏光板）
２３ 制御パネル下偏光板（第２の偏光板）
２４ 上位相差板（位相差板）
２５ 下位相差板（位相差板）
３１ａ ＮＥＺ（位相差板）
３１ｂ ＮＥＺ（位相差板）
３２ａ λ／４板（位相差板）
３２ｂ λ／４板（位相差板）
３３ａ ネガティブＣプレート（位相差板）
３３ｂ ネガティブＣプレート（位相差板）
Ｘ_２２ 偏光透過軸
Ｘ_２３ 偏光透過軸

本発明の一実施形態について図１〜図１５に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

なお、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、本発明の液晶表示装置は、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及び各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

まず、本実施の形態の液晶表示装置１０の構成について図１に基づいて説明する。図１は、上記液晶表示装置１０の概略構成を示す断面図である。

図１に示すように、液晶表示装置１０は、画像を表示する表示パネルとしての表示用液晶パネル１（液晶表示パネル）と液晶セル２１を備えた視野角制御パネル２との２枚の液晶パネルを備えている。上記表示用液晶パネル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。

上記視野角制御パネル２は、例えば、同図に示すように、バックライト３と表示用液晶パネル１との間に設けられている。

液晶表示装置１０は、視野角制御パネル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である広視野角（第１の視野角）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である狭視野角（第２の視野角）との２つのモードの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等に好適に用いられる。

表示用液晶パネル１は、一対の透光性基板間に液晶を挟持した液晶セル１１と、液晶セル１１の表裏に設けられた液晶パネル上偏光板１２及び液晶パネル下偏光板１３とを有している。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、画像、又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及び説明も省略する。

上記視野角制御パネル２は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、一対の後述する透光性基板２１ａ・２１ｂの間に液晶層を挟持した液晶セル２１（液晶層）と、この液晶セル２１を挟み込んで配置された２枚の位相差板（上位相差板２４・下位相差板２５）と、上位相差板２４の上部、すなわち液晶セル２１の表示用液晶パネル１側に設けられた制御パネル上偏光板２２（第１の偏光板）と、下位相差板２５の下部、すなわち液晶セル２１のバックライト３側に設けられた制御パネル下偏光板２３（第２の偏光板）とを備えている。液晶セル２１の液晶層は、ホモジニアス配向したポジ型ネマティック液晶からなっている。

言い換えれば、視野角制御パネル２は、制御パネル下偏光板２３、液晶セル２１、制御パネル上偏光板２２がこの順に重ねられて配置された構成であるとともに、制御パネル下偏光板２３と液晶セル２１との間に下位相差板２５が設けられており、液晶セル２１と制御パネル上偏光板２２との間に上位相差板２４が設けられている。

上記制御パネル上偏光板２２は、表面に例えばＡＧ処理等の拡散処理が施されている。また、制御パネル下偏光板２３は、表面処理を施していないいわゆるクリア偏光板からなっている。なお、上記制御パネル上偏光板２２は、必ずしも必要ではなく、省略することが可能である。すなわち、視野角制御パネル２と表示用液晶パネル１との間に少なくとも１つの偏光板が存在すればよいので、表示用液晶パネル１の液晶パネル下偏光板１３を制御パネル上偏光板２２のために共用することが可能である。この場合、液晶パネル下偏光板１３は、本発明の偏光板に相当する。

次に、図２（ａ）および図２（ｂ）に基づいて、視野角制御パネル２の構成及び動作について説明する。なお、説明の便宜上、ここでは、視野角制御パネル２に位相差板が設けられていない構成について先ず説明し、本実施の形態にかかる視野角制御パネルに設けられた位相差板のより詳細な構造の説明については後述する。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、主として視野角制御パネル２の構成を示す模式図であり、図２（ａ）は狭視野角時における液晶分子の配列状態を示し、図２（ｂ）は広視野角時における液晶分子の配列状態を示す。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、視野角制御パネル２の液晶セル２１は、一対の透光性基板２１ａ・２１ｂを備えている。透光性基板２１ａ・２１ｂのそれぞれの表面には、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウムすず酸化物）を用いて図示しない透明電極が形成されている。なお、表示用液晶パネル１は、例えば画素単位又はセグメント単位等の表示単位で液晶を駆動す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。しかし、視野角制御パネル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２１ａ・２１ｂ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、他の任意の電極構造を取り得る。

透明電極の上層には、液晶分子２１ｃを配向させる図示しない配向膜が形成されている。配向膜には、公知の手法により、ラビング処理がなされている。図２（ａ）および図２（ｂ）において、透光性基板２１ａ・２１ｂのそれぞれにおけるラビング方向を、矢印Ｒａ・Ｒｂにより示した。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、透光性基板２１ａの配向膜に対するラビング方向Ｒａは、透光性基板２１ｂの配向膜に対するラビング方向Ｒｂに平行かつ逆向きである。

すなわち、液晶セル２１は、ツイスト角０（ねじれなし）のいわゆるパラレル型セルである。本実施の形態では、液晶セル２１に注入される液晶は、ホモジニアス配向した液晶である。したがって、液晶セル２１の液晶分子２１ｃは、電圧の無印加時には、透光性基板２１ａ・２１ｂの基板面に対して分子長軸が平行となるように配列する。液晶セル２１の液晶層のリタデーション値ｄ・△ｎ（ｄはセルの厚さ、△ｎは複屈折率）は、例えば、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍである。

また、透光性基板２１ａ・２１ｂのそれぞれに設けられた図示しない電極間に電圧を印加すると、液晶分子２１ｃは、基板面に対して平行な状態から、図２（ａ）に示すような透光性基板２１ａ・２１ｂの法線に垂直かつ透光性基板２１ａの配向膜に対するラビング方向Ｒａ・Ｒｂに平行な面内で、印加電圧の大きさに応じて徐々に向きを変える。そして、印加電圧が所定値となると、液晶分子２１ｃは、図２（ｂ）に示すように、透光性基板２１ａ・２１ｂの基板面に対して分子長軸がほぼ垂直な状態で配列する。すなわち、図２（ａ）は、印加電圧Ｖ_Ｌ（例えば２．５Ｖ〜３．５Ｖ程度の電圧）によって、液晶分子２１ｃの分子長軸が、透光性基板２１ａ・２１ｂの法線に対してやや傾いた状態を示す。また、図２（ｂ）は、印加電圧Ｖ_Ｈ（例えば５．０Ｖ以上の電圧）によって、液晶分子２１ｃの分子長軸が、透光性基板２１ａ・２１ｂの基板面に略垂直になった状態を示す。

図２（ａ）に示すように、視野角制御パネル２において液晶セル２１の下方に設けられた制御パネル下偏光板２３と液晶セル２１の上方に設けられた制御パネル上偏光板２２とは、それぞれの偏光透過軸Ｘ_２３及び偏光透過軸Ｘ_２２が、互いに略直交するように配置されている。

このように、偏光透過軸Ｘ_２３及び偏光透過軸Ｘ_２２が互いに略直交するように配置されていれば（つまり、偏光透過軸Ｘ_２２と偏光透過軸Ｘ_２３とのなす角が、８０°〜１００°の範囲であれば）、視野角切替えの十分な効果が得られる。制御パネル上偏光板２２の偏光透過軸Ｘ_２２は、透光性基板２１ａの配向膜に対するラビング方向Ｒに対して、４０°〜５０°（好ましくは４５°）の傾きを持つ。

ここで、上述の図２（ａ）および図２（ｂ）に加えて、図３及び図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照し、上述の構成の視野角制御パネル２を用いて、視野角を広視野角と狭視野角との間で切替える原理について説明する。すなわち、上記視野角制御パネル２は、液晶セル２１に対する印加電圧を切替えることにより、視野角を広視野角と狭視野角との間で切替える。なお、以下の説明において、視野角制御パネル２に対する、ある視点からの視角を、制御パネル上偏光板２２の中央を基準とした方位角θ及び極角Φによって表す。図３は、図２（ａ）および図２（ｂ）と同じ向きに配置された視野角制御パネル２に対する、３つの視点Ｐ_１〜Ｐ_３からの視角を表したものである。

図３に示すように、方位角θとは、視点から制御パネル上偏光板２２の表面を含む平面へ下ろした垂線の足と、制御パネル上偏光板２２の中央２２ｃとを結ぶ線の回転角である。図３では、方位角θは、視点Ｐ_１の方向の方位角を０°として、制御パネル上偏光板２２の法線方向上側から見た場合に時計回りに増加するものとする。図３では、視点Ｐ_２の方位角θ_２は９０°、視点Ｐ_３の方位角θ_３は１８０°である。極角Φは、制御パネル上偏光板２２の中央２２ｃと視点とを結ぶ直線が、制御パネル上偏光板２２の法線となす角度である。

ここで、図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照しながら、液晶セル２１に対する印加電圧Ｖ_Ｌによって、図２（ａ）に示すように、液晶分子２１ｃの分子長軸が透光性基板２１ａ・２１ｂの法線に対して微少角だけ傾いている場合の、図３に示す視点Ｐ_１〜Ｐ_３のそれぞれの視角から観察される表示状態について説明する。

まず、図３に示す視点Ｐ_１からの視角（方位角θ_１＝０°）に対しては、図４（ａ）に示すように、液晶分子２１ｃの短軸側が視角方向に対向する状態となる。これにより、視点Ｐ_１からの視角に対しては、バックライト３から出射され、制御パネル下偏光板２３を透過して液晶セル２１内に入射した直線偏光は、液晶分子２１ｃによって複屈折が与えられず、制御パネル上偏光板２２で遮蔽される。したがって、視点Ｐ_１からの視角（方位角θ_１＝０°）に対しては、黒表示となる。なお、液晶セル２１に対する印加電圧Ｖ_Ｌが上述のとおり２．５Ｖ〜３．５Ｖ程度である場合、図５に示すように、方位角θ_１＝０°の位置で、極角Φについてはおよそ３０°≦Φ＜９０°の範囲で、他人からの覗き見を防止するに十分な遮光状態が得られる。なお、図５において、Ｌ_１〜Ｌ_８は、輝度が、５０ｃｄ／ｍ^２、１００ｃｄ／ｍ^２、１５０ｃｄ／ｍ^２、２００ｃｄ／ｍ^２、２５０ｃｄ／ｍ^２、３００ｃｄ／ｍ^２、３５０ｃｄ／ｍ^２、及び４００ｃｄ／ｍ^２の視角の分布を示す等位線である。

また、図３に示す視点Ｐ_２からの視角（方位角θ_２＝９０°）に対しては、図４（ｂ）に示すように、液晶分子２１ｃの分子長軸が、制御パネル上偏光板２２の偏光透過軸Ｘ_２２及び制御パネル下偏光板２３のそれぞれに対して若干傾いた状態となる。これにより、視点Ｐ_２からの視角に対しては、バックライト３から出射され、制御パネル下偏光板２３を透過して液晶セル２１内に入射した直線偏光は、液晶分子２１ｃによってごくわずかな複屈折が生じるが、制御パネル上偏光板２２で遮蔽される。したがって、視点Ｐ_２からの視角（方位角θ_２＝９０°）に対しても、黒表示となる。また、視点Ｐ_２と対向する位置、すなわち方位角θが２７０°の場合も視点Ｐ_２からの観察時と同様の原理により、黒表示となる。なお、液晶セル２１に対する印加電圧Ｖ_Ｌが上述のとおり２．５Ｖ〜３．５Ｖ程度である場合、方位角θ＝９０°及び方位角θ＝２７０°については、図５に示すように、極角Φについて約３０°≦Φ＜９０°の範囲で、他人からの覗き見を防止するに十分な遮光状態が得られる。

また、図３に示す視点Ｐ_３からの視角（方位角θ_３＝１８０°）に対しては、図４（ｃ）に示すように、液晶分子２１ｃの分子長軸が、制御パネル上偏光板２２の偏光透過軸Ｘ_２２及び制御パネル下偏光板２３の偏光透過軸Ｘ_２３のそれぞれに対して約４５°傾き、かつ、液晶分子２１ｃの長軸側が視角方向に対向する状態となる。これにより、視点Ｐ_３からの視角に対しては、バックライト３から出射され、かつ制御パネル下偏光板２３を透過して液晶セル２１内に入射した直線偏光は、液晶分子２１ｃによって複屈折が与えられ、制御パネル上偏光板２２の偏光透過軸Ｘ_２２に一致するよう偏光方向が回転され、制御パネル上偏光板２２を透過する。したがって、視点Ｐ_３からの視角に対しては、良好な表示が得られる。なお、印加電圧Ｖ_Ｌが上述のとおり２．５Ｖ〜３．５Ｖ程度である場合は、方位角θ_３＝１８０°については、図５に示すように、極角Φについておよそ０°≦Φ＜９０°の範囲で、良好な表示が得られる。

以上のとおり、視野角制御パネル２の液晶セル２１に、液晶分子２１ｃの分子長軸を基板法線に対して微少角だけ傾ける印加電圧Ｖ_Ｌを印加した場合、方位角θ＝１８０°前後の狭い視角範囲についてのみ良好な表示が得られ、その他の方位角については、液晶セル２１内の偏光光が液晶パネル下偏光板１３で遮光され、黒表示となる。したがって、視野角制御パネル２の液晶セル２１に印加電圧Ｖ_Ｌを印加することによって、広視野角方向に対しては、バックライト３からの出射光を遮蔽できる。すなわち、広視野角方向からは表示用液晶パネル１の表示画像を視認できなくなり、液晶表示装置１０を狭視野角とすることができる。

一方、視野角制御パネル２の液晶セル２１に、図２（ｂ）に示すように、液晶分子２１ｃの分子長軸を基板に略垂直に傾ける印加電圧Ｖ_Ｈを印加した場合は、図３に示す視点Ｐ_１〜Ｐ_３のいずれの視角に対しても、図６に示すように、全方位角θに対して良好な表示が得られるような十分な複屈折が生じることにより、液晶表示装置１０を広視野角とすることができる。なお、図６において、Ｌ_１〜Ｌ_８は、輝度が、１３０ｃｄ／ｍ^２、２４０ｃｄ／ｍ^２、３５０ｃｄ／ｍ^２、４６０ｃｄ／ｍ^２、５７０ｃｄ／ｍ^２、６８０ｃｄ／ｍ^２、７９０ｃｄ／ｍ^２、及び９００ｃｄ／ｍ^２の各視角の分布を示す等位線である。

本実施の形態の液晶表示装置１０では、視野角制御パネル２の液晶セル２１に印加する電圧を、印加電圧Ｖ_Ｈ又は印加電圧Ｖ_Ｌの少なくとも二段階で切替えることにより、液晶表示装置１０の表示状態を広視野角と狭視野角との間で切替えることが可能となる。

ところで、プライバシー保護およびセキュリティ性向上の観点から、近年、上述した図２（ａ）および図２（ｂ）に示すような位相差板を設けない視野角制御パネルにおける狭視野角モードにおいて得られる輝度分布では、狭視野角特性は不十分であり、より狭視野角モードにおける遮蔽領域を拡張したいとの要望が高まってきている。

そこで、本実施の形態にかかる視野角制御パネル２は、図１に示すように、２枚の位相差板（上位相差板２４及び下位相差板２５）が、液晶セル２１と偏光板（上偏光板２２または下偏光板２３）との間にそれぞれ設けられている。なお、本発明は、必ずしもこのような構成に限定はされず、制御パネル上偏光板２２と液晶セル２１との間及び制御パネル下偏光板２３と液晶セル２１との間の少なくとも一方に位相差板が設けられていればよい。

ここで、視野角制御パネルの偏光板と液晶層との間に位相差板を設けることによって得られる光学的な効果について、図７を用いて説明する。図７は、位相差板が１枚設けられている視野角制御パネル２’の構成を示す模式図である。

図７に示すように、視野角制御パネル２’は、液晶セル２１の透光性基板２１ａと制御パネル上偏光板２２との間に位相差板２４ａをさらに備えている。液晶セル２１に電圧Ｖ_Ｌを印加することによって狭視野角とした場合、図３に示す方位角１８０°付近以外の視角（例えば方位角０°付近、９０°付近、２７０°付近）から見た場合、バックライト３から出射し制御パネル下偏光板２３を透過した後の直線偏光は、液晶分子２１ｃの屈折率（ｎ_ｅ，ｎ_ｏ）により、液晶セル２１の液晶層において複屈折が生じて楕円偏光となる。これにより、制御パネル上偏光板２２を透過する成分が生じ、光漏れの原因となる。位相差板２４ａは、その楕円偏光を光学補償するために設けられるものである。つまり、狭視野角時において、液晶セル２１の液晶層において生じる楕円偏光を相殺するような楕円偏光を生じる位相差板を、位相差板２４ａとして使用する。なお、図７に示すように、位相差板２４ａの３次元屈折率軸Ｎ_Ｘ、Ｎ_Ｙ、Ｎ_Ｚを定義する。すなわち、Ｎ_Ｘは、制御パネル上偏光板２２の偏光透過軸Ｘ_２２に垂直な成分、Ｎ_Ｙは、制御パネル上偏光板２２の偏光透過軸Ｘ_２２に平行な成分、Ｎ_Ｚは、制御パネル上偏光板２２の法線に平行な成分である。

図８（ａ）は、液晶セル２１の液晶分子２１ｃの屈折率楕円体であり、ｎ_ｅ＞ｎ_ｏである。図８（ｂ）は、位相差板２４ａの屈折率楕円体であり、Ｎ_Ｘ＞Ｎ_Ｚ＞Ｎ_Ｙである。また、図８（ｃ）は、比較例として示すものであり、液晶表示装置の広視野角化のために従来用いられている位相差板（ネガティブＡプレートフィルム）の屈折率楕円体であり、Ｎ_Ｘ＝Ｎ_Ｚ＞Ｎ_Ｙである。

図９（ａ）は、図３に示す視点Ｐ_２（方位角θ＝９０°）付近から見た場合の、制御パネル上偏光板２２・制御パネル下偏光板２３の偏光透過軸Ｘ_２２，Ｘ_２３と、液晶分子２１ｃの屈折率楕円体Ｆ_２１と、位相差板２４ａの屈折率楕円体Ｆ_４との関係を示す模式図である。図９（ａ）に、液晶分子２１ｃの屈折率楕円体Ｆ_２１のｎ_ｅ、ｎ_ｏを、制御パネル上偏光板２２の偏光透過軸Ｘ_２２に平行な成分ｎ_Ｘ２２と、制御パネル下偏光板２３の偏光透過軸Ｘ_２３に平行な成分ｎ_Ｘ２３とに分解して示す。また、位相差板２４ａの屈折率楕円体Ｆ_４のＮ_Ｘ、Ｎ_Ｙを、制御パネル上偏光板２２の偏光透過軸Ｘ_２２に平行な成分Ｎ_Ｘ２２と、制御パネル下偏光板２３の偏光透過軸Ｘ_２３に平行な成分Ｎ_Ｘ２３とに分解して示す。図９（ａ）からわかるように、ｎ_Ｘ２２とＮ_Ｘ２２とは大きさがほぼ等しく、ｎ_Ｘ２３とＮ_Ｘ２３とは大きさがほぼ等しい。従って、図３に示す視点Ｐ_２（方位角θ＝９０°）付近の視角に対して、液晶セル２１の液晶層で生じる位相差が位相差板２４ａによって相殺され、光漏れを防止することができる。なお、方位角θ＝２７０°付近の視角から見た場合も、上記と同じ原理により、光漏れが防止される。

また、図９（ｂ）は、図３に示す視点Ｐ_１（方位角θ＝０°）付近から見た場合の、制御パネル上偏光板２２・制御パネル下偏光板２３の偏光透過軸Ｘ_２２，Ｘ_２３と、液晶分子２１ｃの屈折率楕円体Ｆ_２１と、位相差板２４ａの屈折率楕円体Ｆ_４との関係を示す模式図である。図９（ｂ）に示すように、方位角θ＝０°付近の視角から見た場合は、位相差がほとんど発生しないので、光漏れは生じない。

以上のような作用によって、偏光板と液晶層との間に位相差板を設けることによって、狭視野角モードにおける狭視野角特性を向上させることができる。

さらに、本発明の視野角制御パネル２においては、第１の視野角となる広視野角モードにおける白表示部のリタデーション値Ｒｅ１が、ｎλ／２−λ／４＜Ｒｅ１＜ｎλ／２＋λ／４となり、第２の視野角となる狭視野角モードにおける白表示部での視野角制御パネル通過光のリタデーション値Ｒｅ２がｎλ／２−λ／４＜Ｒｅ２＜ｎλ／２＋λ／４なり、狭視野角モードにおける黒表示部での視野角制御パネル通過光のリタデーション値Ｒｅ３がｎλ−λ／４＜Ｒｅ３＜ｎλ＋λ／４となる。なお、上記ｎは全て１以上の整数（ｎ＝１，２，３，・・・）であり、Ｒｅ１、Ｒｅ２、Ｒｅ３における各ｎは同一であっても異なっていてもよい。

本実施の形態では、上記のような各リタデーション値となるように、位相差板２４・２５の設定が行われる。なお、ここで「白表示部」とは、光が透過されて表示を視認できる部分のことを意味し、「黒表示部」とは、光が遮蔽されて表示を視認できない部分のことを意味する。また、ここでリタデーション値とは、位相差板を通過した光の各成分間の位相のずれのことを意味する。また、ここで視野角制御パネル通過光とは、視野角制御パネルを通過する光のうち特に波長３８０〜７８０μｍのもの（可視光領域）を意味する。

また、より良好な狭視野角特性を得るためには、各リタデーション値Ｒｅ１、Ｒｅ２、Ｒｅ３は、それぞれｎλ／２−λ／８＜Ｒｅ１＜ｎλ／２＋λ／８、ｎλ／２−λ／８＜Ｒｅ２＜ｎλ／２＋λ／８、ｎλ−λ／８＜Ｒｅ３＜ｎλ＋λ／８に設定されることが好ましく、Ｒｅ１がλ／２の整数倍に、Ｒｅ２がλ／２の整数倍に、Ｒｅ３がλの整数倍に限りなく近くなるように設定されることがより好ましく、Ｒｅ１＝ｎλ／２、Ｒｅ２＝ｎλ／２、Ｒｅ３＝ｎλに設定されることがさらに好ましい。ここで、ｎは全て１以上の整数であり、Ｒｅ１、Ｒｅ２、Ｒｅ３における各ｎは同一であっても異なっていてもよい。

本発明では、屈折率の異なる複数の位相差板を組み合わせて用いることが好ましい。これによれば、既存の位相差板を利用して、上記のようなリタデーション値を有する視野角制御パネルを構成することができる。

本実施の形態では、上記のような条件を満たす位相差板の構成の一例として、図１０に示す構成を挙げて詳細に説明する。図１０には、液晶表示装置１０に設けられた視野角制御パネル２のより詳細な構成を示す。

本実施の形態における視野角制御パネル２は、制御パネル下偏光板２３、下位相差板２５、液晶セル２１、上位相差板２４、及び制御パネル上偏光板２２をこの順に積層した構成を有している。さらに、各位相差板（上位相差板２４及び下位相差板２５）は、図１０に示すように、上位相差板２４及び下位相差板２５として、ネガティブＣプレート３３ａ・３３ｂ、λ／４板３２ａ・３２ｂ、ＮＥＺ（商品名、非特許文献１参照）３１ａ・３１ｂ（二軸位相差板）を備え、液晶セル２１（液晶層）に隣接する側から、ネガティブＣプレート３３ａ・３３ｂ、λ／４板３２ａ・３２ｂ、ＮＥＺ３１ａ・３１ｂがこの順にそれぞれ配置された構造を有している。

ここで、位相差板２４・２５を構成する各位相差板について説明する。各位相差板の特性を説明するにあたり、各位相差板は、図１１（ａ）に示すように、厚さｄを有し、それぞれ互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向に３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを有するものとする。

図１１（ｂ）は、ＮＥＺ３１ａ・３１ｂの屈折率楕円体を示し、図１１（ｃ）は、λ／４板３２ａ・３２ｂの屈折率楕円体を示し、図１１（ｄ）は、ネガティブＣプレート（ネガＣ）３３ａ・３３ｂの屈折率楕円体を示す。ＮＥＺは、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙであり、かつ、（ｎｘ−ｎｚ）／|ｎｘ−ｎｙ|＝０．１の関係を有する二軸位相差板である。λ／４板は、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙであり、かつ、|ｎｘ−ｎｙ|・ｄで与えられる面内方向のリタデーション値がλ／４〔ｎｍ〕（３８０ｎｍ＜λ＜７８０ｎｍ）となるものである。ネガティブＣプレートは、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有し、|ｎｘ−ｎｚ|・ｄで与えられるリタデーション値が、一般的に、９０ｎｍ〜２４０ｎｍのものである。

また、本実施の形態にかかる上位相差板２４及び下位相差板２５には使用されないが、本発明に使用可能な位相差板として他には、ＴＡＣフィルム、ポジティブＡプレートなどを挙げることができる。ＴＡＣフィルムは、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有し、|ｎｘ−ｎｚ|・ｄで与えられるリタデーション値が、一般に、５０ｎｍ〜６０ｎｍのものである。ポジティブＡプレートは、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を有するものである。さらに他の位相差板としては、例えば、非特許文献１に記載されているものが挙げられる。

なお、本発明において、位相差板を構成するために使用される位相差板は、複数枚組み合わせて上述したようなリタデーション値Ｒｅ１、Ｒｅ２、Ｒｅ３が得られるものであれば、特に限定されることはなく、従来公知の種々の位相差板を使用することが可能である。

また、図１０に示す視野角制御パネル２に使用される各位相差板の配置方向について説明する。上位相差板２４のＮＥＺ３１ａ及びネガＣ３３ａ、並びに下位相差板２５のネガＣ３３ｂは、そのｘ軸が方位角θ＝１３５°（図１２参照）となる位置（制御パネル上偏光板２２の偏光透過軸Ｘ_２２と直交する方向）に配置される。上位相差板２４のλ／４板３２ａ及び下位相差板２５のλ／４板３２ｂは、そのｘ軸が方位角θ＝１８０°（図１２参照）となる位置にともに配置される。下位相差板２５のＮＥＺ３１ｂは、そのｘ軸が方位角θ＝２２５°（図１２参照）となる位置（制御パネル上偏光板２２の偏光透過軸Ｘ_２２と同じ方向）に配置される。

続いて、図１０に示す構成を有する視野角制御パネル２を備えた液晶表示装置１０において、狭視野角モードのときに各視点で検出される波長のリタデーション値（Ｒｅ値）について説明する。

まず、視野角制御パネル２に対する、各視点Ｐ_１〜Ｐ_５について図１２を用いて説明する。図１２に示すように、方位角θとは、視点から制御パネル上偏光板２２の表面を含む平面へ下ろした垂線の足と、制御パネル上偏光板２２の中央２２ｃとを結ぶ線の回転角である。図１２では、方位角θは、視点Ｐ_１（第１の視点）の方向の方位角を０°として、制御パネル上偏光板２２の法線方向上側から見た場合に時計回りに増加するものとする。図１２では、視点Ｐ_２（第２の視点）の方位角θ_２は９０°、視点Ｐ_３（第３の視点）の方位角θ_３は１８０°、視点Ｐ_４（第４の視点）の方位角θ_４は２７０°である。極角Φは、制御パネル上偏光板２２の中央２２ｃと視点とを結ぶ直線が、制御パネル上偏光板２２の法線となす角度であるが、ここではΦ_１〜Φ_４は全て４５°とする。また、視点Ｐ_５（第５の視点）は、制御パネル上偏光板２２の法線方向上側からの視点である。

図１３（ａ）には、図１０に示す視野角制御パネルが備えられた液晶表示装置の狭視野角時の輝度分布を示す。なお、図１３（ａ）において、Ｌ_１〜Ｌ_８は、輝度が、５０ｃｄ／ｍ^２、１００ｃｄ／ｍ^２、１５０ｃｄ／ｍ^２、２００ｃｄ／ｍ^２、２５０ｃｄ／ｍ^２、３００ｃｄ／ｍ^２、３５０ｃｄ／ｍ^２、及び４００ｃｄ／ｍ^２の視角の分布を示す等位線である。また、図１３（ａ）では、図１２に示す方位角と一致する角度を示している。

視点Ｐ_１及びＰ_５においては、Ｒｅ値がλ／２に近い値（すなわち、λ／２−λ／４〜λ／２＋λ／４）となる。この場合、視点Ｐ_１及びＰ_５は、図１３（ａ）にも示されるように、表示を視認できる「白表示部」となる。また、視点Ｐ_２、Ｐ_３、およびＰ_４においては、Ｒｅ値がλに近い値（すなわち、λ−λ／４〜λ＋λ／４）となる。この場合、視点Ｐ_２、Ｐ_３、およびＰ_４は、図１３（ａ）にも示されるように、表示を視認できない「黒表示部」となる。

一方、広視野角モードの場合、５．００Ｖの電圧を印加することによって液晶分子が略垂直に配列しており、液晶セル２１においてリタデーションはほとんど発生しない。したがって、図１０に示す構成を有する視野角制御パネル２は、広視野角モードの場合、上位相差板２４及び下位相差板２５のみで、視野角制御パネル２を通過した光が視野全体においてＲｅ値がλ／２に近くなるように設定されている。

図１３（ｂ）には、図１０に示す視野角制御パネルが備えられた液晶表示装置の広視野角時の輝度分布を示す。なお、図１３（ｂ）において、Ｌ_１〜Ｌ_８は、輝度が、１３０ｃｄ／ｍ^２、２４０ｃｄ／ｍ^２、３５０ｃｄ／ｍ^２、４６０ｃｄ／ｍ^２、５７０ｃｄ／ｍ^２、６８０ｃｄ／ｍ^２、７９０ｃｄ／ｍ^２、及び９００ｃｄ／ｍ^２の各視角の分布を示す等位線である。また、図１３（ｂ）では、図１２に示す方位角と一致する角度を示している。

図１３（ｂ）に示すように、視野全体（すなわち、視点Ｐ_１〜Ｐ_５の全て）において適度な輝度を有し、各視点において表示を視認可能であることがわかる。

なお、上記のようなリタデーション値の設定は、狭視野角時において遮蔽したい領域と視認したい領域を決定し、液晶層、位相差板、偏光板の最適な組合せをシミュレーションすることによって行うことができる。

なお、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すような輝度分布が得られる場合、液晶層は、その厚さｄが６．７５μｍであり、液晶の種類は、ＭＳ９９１０３２（複屈折率Δｎが０．０６１５）である。また、この場合の印加電圧は、狭視野角モードの場合２．９５Ｖであり、広視野角モードの場合５．００Ｖである。

ここで説明した液晶表示装置における液晶層の厚さ及び複屈折率は本発明の一例であって、本発明は上記のものに限定されることはない。本発明の視野角制御パネルに使用される液晶層は、視野角制御用に使用される液晶層として一般的に用いられているものを使用することができる。但し、上記のような好ましいリタデーション値を得るためには、上記液晶層の複屈折率Δｎが０．０８以下であり、層厚ｄが５μｍ以上７μｍ以下であることが好ましい。これによれば、狭視野角モードと広視野角モードのとの間のリタデーション値の差をλ／２以上とすることができる。そのため、既存の位相差板での光学補償が容易となり、既存の位相差板を複数組み合わせるなどして、上記のようなリタデーション値の設定を容易に行うことができる。

ここで説明した位相差板２４・２５の構成は、本発明の一例であって本発明は必ずしもこれに限定されることはない。図１４（ａ）〜図１４（ｃ）には、本発明の液晶表示装置の視野角制御パネルの他の例を示す。これらの視野角制御パネルを使用した場合にも、狭視野角モードにおいて視認可能範囲がより制限された視野角特性を得ることができる。

図１４（ａ）に示す視野角制御パネル２ａは、制御パネル上偏光板２２とＮＥＺ３１ａとの間にＴＡＣフィルム３４ａが設けられている点、および、制御パネル下偏光板２３とＮＥＺ３１ｂとの間にＴＡＣフィルム３４ｂが設けられている点が、視野角制御パネル２の構成とは異なる。図１４（ｂ）に示す視野角制御パネル２ｂは、上位相差板２４および下位相差板２５が、液晶セル２１に隣接する側から、ネガティブＣプレート３３ａ（または３３ｂ）、およびλ／４板３２ａ（または３２ｂ）をこの順に配置した構造をそれぞれ有している点が、視野角制御パネル２の構成とは異なる。図１４（ｃ）に示す視野角制御パネル２ｃは、上位相差板２４および下位相差板２５が、液晶セル２１に隣接する側から、λ／４板３２ａ（または３２ｂ）、およびＮＥＺ３１ａ（または３１ｂ）をこの順に配置した構造をそれぞれ有している点が、視野角制御パネル２の構成とは異なる。

上記のように、狭視野角モードにおいて図１３（ａ）に示すような輝度分布を有する視野角特性を有するためには、位相差板が、ＮＥＺ、λ／４板、ネガティブＣプレートからなる群から選択されることが好ましく、また、位相差板として、λ／４板及びネガティブＣプレートを少なくとも含むことが好ましい。

また、上記の各構成例は何れも、液晶層２１と２枚の偏光板（制御パネル上偏光板２２及び制御パネル下偏光板２３）との間に位相差板（上位相差板２４及び下位相差板２５）がそれぞれ設けられている構造を有しているが、本発明は必ずしもこのような構成に限定されない。しかしながら、狭視野角モードのときに、図１２に示す視点Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４において十分な遮蔽効果が得られるような状態（例えば、図１３（ａ）に示すような輝度分布を有する状態）を実現するためには、２枚の位相差板が液晶層と２つの偏光板との間にそれぞれ設けられていることが好ましい。

なお、上述の液晶表示装置１０は、図１に示すように、表示用液晶パネル１の下側に視野角制御パネル２が設けられたものからなっているが、本発明は必ずしもこれに限定されず、表示用液晶パネル１と視野角制御パネル２との積層順序を逆にしてもよい。すなわち、例えば、図１５に示すように、バックライト３の上に表示用液晶パネル１を積層し、さらにその上に視野角制御パネル２を積層した液晶表示装置１０ａのような構成とすることも可能である。また、この場合、表示用液晶パネル１は、半透過型液晶パネルであっても良い。

また、本実施の形態で説明した視野角制御パネルの液晶層には、ホモジニアス配向したポジ型ネマティック液晶を使用したが、本発明は必ずしもこれに限定されず、ネガ型ネマティック液晶を使用してもよい。ネガ型ネマティック液晶を使用した場合、ポジ型ネマティック液晶とは液晶分子の挙動が異なり、電圧無印加時は液晶分子が基板に対して垂直となり、印加電圧に応じて液晶分子が基板と平行となる方向に傾斜する。したがって、広視野角時は、視野角制御パネルの液晶セルに電圧を印加せず、狭視野角時は所定の電圧を印加すればよい。

また、本発明は、上記した主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更、プロセスは、全て本発明の範囲内のものである。

産業上の利用の可能性

本発明は、バックライトと、表示パネルと、上記表示パネルの視野角を制御する視野角制御パネルとを備えた液晶表示装置に適用できる。本発明の液晶表示装置を用いれば、狭視野角時の遮蔽効果を増大することができるため、プライバシー保護およびセキュリティ性向上を考慮した表示装置に適用できる。

Claims (10)

1. バックライトと、液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルの視野角を、第１の視野角と、上記第１の視野角内にあり第１の視野角よりも狭い第２の視野角との間で切替える視野角制御パネルとを備えた液晶表示装置において、
   上記視野角制御パネルは、第１の偏光板、液晶層、第２の偏光板がこの順に重ねられて構成されているとともに、
   上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、位相差板が複数積層して設けられているとともに、互いに積層された位相差板の屈折率は互いに異なっており、
   上記位相差板として、ネガティブＣプレート、λ／４板、および、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向に３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを有し、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙであり、かつ、（ｎｘ−ｎｚ）／|ｎｘ−ｎｙ|＝０．１の関係を有する二軸位相差板を備え、
   上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、液晶層に隣接する側から、ネガティブＣプレート、λ／４板、上記二軸位相差板がこの順に積層されており、
   上記液晶表示パネルの視野角が上記第１の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Ｒｅ１が、ｎλ／２−λ／４＜Ｒｅ１＜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）であり、
   上記液晶表示パネルの視野角が上記第２の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Ｒｅ２がｎλ／２−λ／４＜Ｒｅ２＜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）であり、
   上記液晶表示パネルの視野角が上記第２の視野角であるときの黒表示部のリタデーション値Ｒｅ３がｎλ−λ／４＜Ｒｅ３＜ｎλ＋λ／４（ｎは１以上の整数）であることを特徴とする液晶表示装置。
2. リタデーション値Ｒｅ１がｎλ／２（ｎは１以上の整数）であり、リタデーション値Ｒｅ２がｎλ／２（ｎは１以上の整数）であり、リタデーション値Ｒｅ３がｎλ（ｎは１以上の整数）であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 上記視野角制御パネルの表面の中央と視点とを結ぶ直線が、視野角制御パネルの表面の中央における法線となす角度を極角Φとし、Φ＝４５°を満足する任意の視点を第１の視点とし、第１の視点から上記視野角制御パネルの表面を含む平面へ下ろした垂線の足と上記視野角制御パネルの表面の中央とを結ぶ線からの回転角を方位角θとしたときに、
   θ＝９０°及びΦ＝４５°の視点を第２の視点とし、θ＝１８０°及びΦ＝４５°の視点を第３の視点とし、θ＝２７０°及びΦ＝４５°の視点を第４の視点とし、Φ＝０°方向からの視点を第５の視点とすると、
   上記第２の視野角のときに、上記第１の視点及び上記第５の視点でのリタデーション値がｎλ／２−λ／４〜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）となり、上記第２の視点、上記第３の視点、及び上記第４の視点でのリタデーション値がｎλ−λ／４〜ｎλ＋λ／４（ｎは１以上の整数）となることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 上記位相差板は、上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間に、それぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 上記視野角制御パネルを構成する第１の偏光板及び第２の偏光板の各偏光透過軸が、互いに直交していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 画像を表示する表示装置の背面および前面の少なくとも一方に配置され、上記表示装置の視野角を、第１の視野角と、上記第１の視野角内にあり第１の視野角よりも狭い第２の視野角との間で切替える視野角制御パネルであって、
   第１の偏光板、液晶層、第２の偏光板がこの順に重ねられて構成されているとともに、
   上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、位相差板が複数積層して設けられているとともに、互いに積層された位相差板の屈折率は互いに異なっており、
   上記位相差板として、ネガティブＣプレート、λ／４板、および、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向に３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを有し、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙであり、かつ、（ｎｘ−ｎｚ）／|ｎｘ−ｎｙ|＝０．１の関係を有する二軸位相差板を備え、
   上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、液晶層に隣接する側から、ネガティブＣプレート、λ／４板、上記二軸位相差板がこの順に積層されており、
   上記表示装置の視野角が上記第１の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Ｒｅ１が、ｎλ／２−λ／４＜Ｒｅ１＜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）であり、
   上記表示装置の視野角が上記第２の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Ｒｅ２がｎλ／２−λ／４＜Ｒｅ２＜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）であり、
   上記表示装置の視野角が上記第２の視野角であるときの黒表示部のリタデーション値Ｒｅ３がｎλ−λ／４＜Ｒｅ３＜ｎλ＋λ／４（ｎは１以上の整数）であることを特徴とする視野角制御パネル。
7. リタデーション値Ｒｅ１がｎλ／２（ｎは１以上の整数）であり、リタデーション値Ｒｅ２がｎλ／２（ｎは１以上の整数）であり、リタデーション値Ｒｅ３がｎλ（ｎは１以上の整数）であることを特徴とする請求項６に記載の視野角制御パネル。
8. 上記視野角制御パネルの表面の中央と視点とを結ぶ直線が、視野角制御パネルの表面の中央における法線となす角度を極角Φとし、Φ＝４５°を満足する任意の視点を第１の視点とし、第１の視点から上記視野角制御パネルの表面を含む平面へ下ろした垂線の足と上記視野角制御パネルの表面の中央とを結ぶ線からの回転角を方位角θとしたときに、
   θ＝９０°及びΦ＝４５°の視点を第２の視点とし、θ＝１８０°及びΦ＝４５°の視点を第３の視点とし、θ＝２７０°及びΦ＝４５°の視点を第４の視点とし、Φ＝０°方向からの視点を第５の視点とすると、
   上記第２の視野角のときに、上記第１の視点及び上記第５の視点でのリタデーション値がｎλ／２−λ／４〜ｎλ／２＋λ／４（ｎは１以上の整数）となり、上記第２の視点、上記第３の視点、及び上記第４の視点でのリタデーション値がｎλ−λ／４〜ｎλ＋λ／４（ｎは１以上の整数）となることを特徴とする請求項６または７に記載の視野角制御パネル。
9. 上記位相差板は、上記第１の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第２の偏光板と上記液晶層との間に、それぞれ設けられていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の視野角制御パネル。
10. 上記第１の偏光板及び第２の偏光板の各偏光透過軸が、互いに直交していることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の視野角制御パネル。

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