JP5043019B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示パネルの視野角を制御するための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 Digital Assistant）、又は携帯電話等の電子機器は、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、後掲の特許文献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、表示装置の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、位相差制御用装置として機能させる液晶表示装置で用いる液晶のモードとして、カイラルネマティック液晶、ホモジニアス液晶、及びランダム配向のネマティック液晶等が例示されている。

しかし、上記特許文献１では、位相差制御用に液晶表示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、広視野角と狭視野角との切替えが必ず必要というわけではない。

表示装置のコストを下げる観点では、視野角を切替え可能とする場合には、装置が複雑となり、コスト高にもなるので、視野角の切替えが不可であっても狭視野角化はできる表示装置が望まれている。

このような広視野角と狭視野角との切替えのないもので、視野角を狭める技術としては例えば後掲の特許文献２に開示されたものがある。この特許文献２に開示された視野制御シートは、上記視野角切替可能な位相差制御用装置の代わりをする。図１９に示すように、ＴＮ液晶からなる液晶セル１１１を有する液晶パネル１０１の上側に、視野制御シートとして機能するルーバー状フィルム１０２が積層されている。このルーバー状フィルム１０２は、図２０に示すように、光透過性材料からなる基材部１２１と光吸収材料からなるルーバー状に配列された光吸収壁１２２とを含み、前記光吸収材料からなる光吸収壁１２２の屈折率が、前記光透過性材料からなる基材部１２１の屈折率より低くなっている。このルーバー状フィルム１０２では、特定の入射角度以上の光の出射が阻止される。したがって、覗き込み防止効果を発揮する視野制御シートが実現できる。

上記特許文献２に開示するルーバー状フィルム１０２は、最近では、広視野角と狭視野角との切替えなしの視野角制御パネルにおいて主流となってきている。
日本国公開特許公報「特開平１１−１７４４８９号公報（公開日：１９９９年７月２日）」 日本国公開特許公報「特開２０００−１３７２９４号公報（公開日：２０００年５月１６日）」

しかしながら、上記従来の特許文献２に開示するルーバー状フィルムでは、斜め方向の視認制限について、視認制限すべき方向を任意に設定することができないという問題点を有している。

本発明は、上記従来の間題点に鑑みなされたものであって、その目的は、反射型液晶パネルにおいて、視認制限すべき方向を自由に設定して狭視野角化を図り得る液晶表示装置を提供することにある。

本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、液晶パネル偏光板を有する反射型の液晶パネルと、上記液晶パネル偏光板に対して上記液晶パネルの光入射側に設けられた偏光板と、上記液晶パネル偏光板と偏光板との間に設けられた位相差部材であって、液晶パネルを、特定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの光路におけるリタデーションが、視認を制限すべき方向を定めるように、設定されている位相差部材とを含むことを特徴としている。

上記の構成によれば、反射型の液晶パネルにおける液晶パネル偏光板と偏光板との間には、視認制限すべき方向を定めるようにリタデーションが設定された位相差部材が設けられている。

液晶パネルの光入射側に設けられた偏光板を通過した直線偏光は、位相差部材および液晶パネル偏光板を通って、液晶パネルに入射した後、液晶パネル内で反射され、液晶パネル偏光板および位相差部材を再び通って、光入射側の偏光板に至る。このとき、液晶パネルを、特定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの光路について、偏光板に返ってくる光が偏光板から出射されるのを、位相差部材が制限する働きをする。

例えば、特定の極角Φｋの方向から液晶パネルを見たときの片道の光路について、位相差部材がλ／４の位相差を発生させるようなリタデーションを与えられていると、光入射側の偏光板から観察者の方へ出射される光量を著しく低下させることができる。

その理由は以下のとおりである。まず、光入射側の偏光板から特定の極角Φｋで位相差部材に入射した直線偏光は、位相差部材で円偏光に変換され、液晶パネル偏光板に入射する。このとき、液晶パネル偏光板は、円偏光の光量を１／√２低下させた直線偏光を生成する。次に、液晶パネル内で反射された光は、液晶パネル偏光板に戻ることによって直線偏光となり位相差部材に入射する。続いて、位相差部材に入射した直線偏光は、位相差部材で円偏光に変換され、光入射側の偏光板に帰る。光入射側の偏光板は、円偏光の光量をさらに１／√２低下させた直線偏光を、観察者の方へ出射する。

結局、光入射側の偏光板が自然光を直線偏光に変換するときの透過率を考慮しなければ、本発明の液晶表示装置に特定の極角Φｋで入射した光の光量は、１／√２×１／√２＝１／２に低下する。実際には、光入射側の偏光板が自然光を直線偏光に変換するときの透過率は数１０％であるから、上記光量は一層低下し、効果的な視認制限を達成することができる。

なお、位相差部材がλ／４の位相差を発生させる形態に限らず、例えば、液晶パネル偏光板および光入射側の偏光板の各吸収軸の方向が互いに平行（平行ニコル）な場合、特定の極角Φｋの方向から液晶パネルを見たときの片道の光路について、位相差部材がλ／２の位相差を発生させるようなリタデーションを与えられていてもよい。

この場合、光入射側の偏光板から特定の極角Φｋで位相差部材に入射した直線偏光は、位相差部材で偏波面が９０度回転した直線偏光に変換される。したがって、位相差部材に入射した直線偏光は、液晶パネル偏光板の透過軸を通過することができず、液晶パネル内に入射できない。このような作用により、同様に、視認制限を達成することができる。

さらに、液晶パネル偏光板および光入射側の偏光板の各吸収軸の方向が互いに直交（直交ニコル）している場合でも、例えば特定の極角Φｋの方向から液晶パネルを見たときの片道の光路について、位相差部材がλ／４の位相差を発生させるようなリタデーションを与えられていると、上記と全く同様の作用により、視認制限を達成することができる。

ただし、この場合、観察者の正面方向の視認を妨げないようにするには、液晶パネルの法線方向について、位相差部材のリタデーションを次のように設計することが好ましい。すなわち、光入射側の偏光板に垂直に入射した光の偏波面が、位相差部材を通過する間に、９０度回転して、液晶パネル偏光板に入射し、液晶パネル内に入射できるようにすれば、観察者の正面方向の視認を妨げることはない。

このように、位相差部材のリタデーションを特定の極角Φｋの方向の視認を制限するように設定することにより、その方向については、視認が制限される。したがって、その方向では、液晶パネルの表示が見えなくなり、狭視野角化を図ることができる。

この結果、反射型液晶パネルにおいて、位相差部材のリタデーションを自由に設定することにより、視認制限すべき方向を自由に設定して狭視野角化を図り得る液晶表示装置を提供することができる。

また、本発明の液晶表示装置では、前記位相差部材は、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚが、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ、またはｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係を有する第１の位相差板を含んでいることが好ましい。

さらに、上記偏光板および上記液晶パネル偏光板の各吸収軸は、上記第１の位相差板の主屈折率ｎｘ、ｎｙに関するｘｙ平面と平行であることが好ましい。

すなわち、第１の位相差板は、ｎｘ＝ｎｙの関係を有するので、ｚ軸方向に沿って進行する光に対して、位相差部材は光学的異方性を持たない。このため、観察者がｚ軸方向、つまり正面方向から液晶パネルを見たときには、視認が制限されない。

これに対し、特定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向に沿って進行する光に対しては、位相差部材は光学的異方性を持つので、位相差部材のリタデーションの設定の仕方によって、前述したように、視認を制限することができる。

なお、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有する場合、主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを立体的に表示すると、高さ方向が扁平した楕円球体となる。また、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係を有する場合、主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを立体的に表示すると、卵を立てた状態の楕円球体となる。いずれの楕円球体にしても、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときには、一部の方位角を除き、均等な輝度表示となり、ひずみが生じる等のように、表示に悪影響を与えることはない。すなわち、斜めからの視認に、方位角による依存性の無い状態を確保した上で、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向、つまり該斜めの方向から液晶パネルを見たときの視認を制限することができる。

また、この設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの片路の位相差が、例えばλ／４となるようにするためには、特定の極角Φｋの斜め方向から液晶パネルを見たときに、第１の位相差板への入射光が、液晶パネルにて反射されて、再度、第１の位相差板を通過して、出射されるまでの光路において、λ／２の位相差が発生するように、第１の位相差板の厚さ、及び主屈折率ｎｘ（又はｎｙ）と主屈折率ｎｚとの比を設定すればよい。

また、本発明の液晶表示装置では、上記偏光板は、上記液晶パネル偏光板の吸収軸と平行な吸収軸を有していることが好ましい。

この場合、偏光板および液晶パネル偏光板を通って液晶パネルに入射する光の量を最大にすることができる。さらに、偏光板の吸収軸に直交する透過軸を通過した直線偏光に、位相差部材が、往復の光路においてほぼλ／２の位相差を与えた場合に、前述したとおり、偏光板に円偏光を返すことにより、視認を制限することができる。また、片道の光路においてほぼλ／２の位相差を与えた場合でも、上記のとおり視認を制限することができる。すなわち、液晶パネルを、特定の極角Φｋの方向から見たときの光路について、視認を制限するために、往復の光路においてほぼλ／２の位相差を与えたり、片道の光路においてほぼλ／２の位相差を与えたりするようなリタデーションを、位相差部材に設定しやすくなる。

また、本発明の液晶表示装置では、上記位相差部材は、ｎｘ＝ｎｙの関係を有している第１の位相差板に加えて、さらにλ／２板を含み、上記偏光板は、上記液晶パネル偏光板の吸収軸と直交する吸収軸を有していてもよい。

この場合、前述したように、λ／２板の作用によって、光入射側の偏光板に垂直に入射した光の偏波面が、位相差部材を通過する間に、９０度回転して、液晶パネル偏光板の透過軸を通って、液晶パネル内に入射できる。したがって、偏光板および液晶パネル偏光板を通って液晶パネルに入射する光の量をやはり最大にすることができる。

この場合、上記第１の位相差板とλ／２板とを合わせたリタデーションが、既に説明した位相差を発生させるように設定される。これにより、特定の極角Φｋの方向から液晶表示装置を見たときの光路について、同様に視認を制限することができる。

また、本発明の液晶表示装置では、前記第１の位相差板は、複数の位相差板からなっていることが好ましい。

また、本発明の液晶表示装置では、前記第１の位相差板を構成する複数の位相差板全体が、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させることが好ましい。

また、本発明の液晶表示装置では、前記第１の位相差板を構成する複数の位相差板には、互いに異なる一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）が設定され、それぞれの極角Φｋの方向から液晶パネルを見たときの片路の位相差として、複数の位相差板のそれぞれがλ／４を発生させることが好ましい。

すなわち、第１の位相差板を、複数の位相差板から構成することによって、２種類の効果が発生する。

１つ目は、複数の位相差板全体で、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの位相差が、片路λ／４となるように設定することができる。これにより、１枚の位相差板では、一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの位相差が片路λ／４とならないときに、複数枚で、この条件を満足させることが可能となる。

２つ目は、複数の位相差板ごとに設定された、互いに異なる一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの位相差を、複数の位相差板のそれぞれについて片路λ／４となるように設定することができる。これによって、複数の極角Φｋについて視認を制限できるので、広い斜め範囲で視認できないように制御することが可能となる。

また、本発明の液晶表示装置では、前記位相差部材は、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚが、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係を有する第２の位相差板からなり、上記第２の位相差板は、前記液晶パネルを、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させることが好ましい。

すなわち、第２の位相差板は、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係を有するので、主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを立体的に表示すると、卵を立てた状態の楕円球体となる。このため、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときには、一部の方位角を除き、均等な輝度表示となり、ひずみが生じる等のように、表示に悪影響を与えることはない。

このような斜めからの視認が確保されている状態において、本発明では、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの片路の位相差がλ／４となっている。このため、往路と復路とでは合計λ／２の位相差となるので、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向、つまり該斜めの方向から液晶パネルを見たときの視認が制限される。

また、この設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの片路の位相差がλ／４となるようにするためには、特定の極角Φｋの斜め方向から液晶パネルを見たときに、第２の位相差板への入射光が、液晶パネルにて反射されて、再度、第２の位相差板を通過して、出射されるまでの光路において、λ／２の位相差が発生するように、第２の位相差板の厚さ、及び主屈折率ｎｘ（又はｎｙ）と主屈折率ｎｚとの比を設定すればよい。

また、本発明の液晶表示装置では、前記第２の位相差板は、複数の位相差板からなっていることが好ましい。

また、本発明の液晶表示装置では、前記第２の位相差板を構成する複数の位相差板全体が、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させることが好ましい。

また、本発明の液晶表示装置では、前記第２の位相差板を構成する複数の位相差板には、互いに異なる一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）が設定され、それぞれの極角Φｋの方向から液晶パネルを見たときの片路の位相差として、複数の位相差板のそれぞれがλ／４を発生させることが好ましい。

すなわち、第２の位相差板を、複数の位相差板から構成することによって、２種類の効果が発生する。

１つ目は、複数の位相差板全体で、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの位相差が、片路λ／４となるように設定することができる。これにより、１枚の位相差板では、一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの位相差が片路λ／４とならないときに、複数枚で、この条件を満足させることが可能となる。

２つ目は、複数の位相差板ごとに設定された、互いに異なる一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの位相差を、複数の位相差板のそれぞれについて片路λ／４となるように設定することができる。これによって、複数の極角Φｋについて視認を制限できるので、広い斜め範囲で視認できないように制御することが可能となる。

また、本発明の液晶表示装置では、前記位相差部材は、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、ｎｚ＝ｎｘ＞ｎｙ、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ、又はｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの関係を有する第３の位相差板からなり、かつ、上記第３の位相差板は、上記ｎｘ、ｎｙのいずれかの軸方向と前記偏光板の吸収軸の方向とが平行になるように配置されていると共に、前記液晶パネルを、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させることが好ましい。

すなわち、ｎｘとｎｙとがイコールでなくても、ｎｘとｎｙのいずれかの軸の方向が偏光板の吸収軸の方向と平行になるように第３の位相差板を設置すれば、表示面に平行な面内では位相差が発生しなくなるので、ポジティブＡプレート(ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ)、ネガティブＡプレート(ｎｚ＝ｎｘ＞ｎｙ)、Ｘプレート(ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ)他、上記条件を満足するようなものは全て使用可能である。

また、本発明の液晶表示装置では、前記第３の位相差板は、複数の位相差板からなっていることが好ましい。

また、本発明の液晶表示装置では、前記第３の位相差板を構成する複数の位相差板全体が、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させることが好ましい。

また、本発明の液晶表示装置では、前記第３の位相差板を構成する複数の位相差板には、互いに異なる一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）が設定され、それぞれの極角Φｋの方向から液晶パネルを見たときの片路の位相差として、複数の位相差板のそれぞれがλ／４を発生させることが好ましい。

すなわち、第３の位相差板を、複数の位相差板から構成することによって、２種類の効果が発生する。

１つ目は、複数の位相差板全体で、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの位相差が、片路λ／４となるように設定することができる。これにより、１枚の位相差板では、一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの位相差が片路λ／４とならないときに、複数枚で、この条件を満足させることが可能となる。

２つ目は、複数の位相差板ごとに設定された、互いに異なる一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネルを見たときの位相差を、複数の位相差板のそれぞれについて片路λ／４となるように設定することができる。これによって、複数の極角Φｋについて視認を制限できるので、広い斜め範囲で視認できないように制御することが可能となる。

上述した液晶表示装置に関するそれぞれの限定事項は、任意に組み合わせることができ、それによってもまた、本発明の目的を達成することができる。

本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明によって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、液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。 上記液晶表示装置を構成する液晶セルの構成を示す要部平面図である。 上記液晶セルの構成を示す要部断面図である。 上記液晶表示装置の液晶パネルの構成を示す断面図である。 上記液晶パネルの電圧がオフの場合の偏光特性を示す図である。 上記液晶パネルの電圧がオンの場合の偏光特性を示す図である。 上記液晶パネルの電圧がオンの場合の表示特性を示す液晶パネルの平面図である。 ネガティブＣプレートの３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの関係を示す図である。 上記主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの関係を、屈折率楕円体によって示す図である。 液晶表示装置を斜めから見たときの視認を制御できる原理を示す斜視図である。 上記液晶表示装置に対する視角の定義を表す模式図である。 上記液晶表示装置における表示特性を示す平面図である。 液晶パネル偏光板及び偏光板の図１０に示す各吸収軸を−４５°回転したときの表示特性を示す平面図である。 液晶パネル偏光板及び偏光板の図１０に示す各吸収軸を４５°回転したときの表示特性を示す平面図である。 上記液晶表示装置の変形例の構成を示す断面模式図である。 上記液晶表示装置における他の変形例の構成を示す断面模式図である。 本発明における液晶表示装置の他の実施の一形態を示すものであり、液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。 ポジティブＣプレートの３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの関係を示す図である。 上記主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの関係を、屈折率楕円体によって示す図である。 上記液晶表示装置における表示特性を示す平面図である。 液晶パネル偏光板及び偏光板の図１６に示す各吸収軸を−４５°回転したときの表示特性を示す平面図である。 液晶パネル偏光板及び偏光板の図１６に示す各吸収軸を４５°回転したときの表示特性を示す平面図である。 本発明における液晶表示装置のさらに他の実施の一形態に使用し得る位相差板の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの関係を示す図であり、（ａ）は上記位相差板がポジティブＡプレートの場合、（ｂ）は上記位相差板がネガティブＡプレートの場合、（ｃ）は上記位相差板がＸプレートの場合、（ｄ）（ｅ）は上記位相差板が他の第３の位相差板の場合に対応している。 従来の視野角制御のためのルーバー状フィルムを備えた液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。 上記ルーバー状フィルムの視野角制御原理を示すためのルーバー状フィルムの断面図である。 本発明における液晶表示装置の他の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。

符号の説明

８ 反射電極
１０ 液晶セル
２０ 液晶パネル
２１ λ／４板
２２ 液晶パネル偏光板
３０ 液晶表示装置
３０ａ 液晶表示装置
３０ｂ 液晶表示装置
３１ ネガティブＣプレート（位相差部材、第１の位相差板）
３１ａ 第１ネガティブＣプレート（第１の位相差板）
３１ｂ 第２ネガティブＣプレート（第２の位相差板）
３２ 偏光板
３３ λ／２板（位相差部材）
４０ 液晶表示装置
４１ ポジティブＣプレート（位相差部材、第２の位相差板）

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図１３に基づいて説明すれば、以下の通りである。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３０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３０の構成を示す模式断面図である。

上記液晶表示装置３０は、反射型であり、図１に示すように、液晶パネル２０に、位相差部材及び第１の位相差板としてのネガティブＣプレート３１と、偏光板３２とがこの順に積層されている。また、上記液晶パネル２０は、液晶セル１０と光学補償のためのλ／４板２１と液晶パネル偏光板２２とを備えている。なお、液晶パネル偏光板２２の透過軸と偏光板３２の透過軸とは、互いに平行である。

上記液晶セル１０の構成について、図２及び図３に基づいて説明する。図２は、上記液晶セル１０の構成を示す平面図であり、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図である。

上記液晶セル１０においては、図２及び図３に示すように、例えばガラス等からなる絶縁性の基板１上に、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）等からなる複数のゲートバス配線２が互いに平行に設けられ、ゲートバス配線２からはゲート電極２ａが分岐している。ゲートバス配線２は、走査線として機能している。

基板１上の全面には、窒化シリコン（ＳｉＮx）、及び酸化シリコン（ＳｉＯx）等からなるゲート絶縁膜３が、上記ゲート電極２ａをも覆うように形成されている。ゲート電極２ａの上方のゲート絶縁膜３上には、非晶質シリコン、多結晶シリコン、又はＣｄＳｅ等からなる半導体層４ａが形成され、この半導体層４ａの両端部には、非晶質シリコン等からなるコンタクト電極４ｂ・４ｂが形成されている。一方のコンタクト電極４ｂ上にはチタン、モリブデン、又はアルミニウム等からなるソース電極５ａが重畳形成され、他方のコンタクト電極４ｂ上にはソース電極５ａと同様にチタン、モリブデン、及びアルミニウム等からなるドレイン電極５ｂが重畳形成されている。

上記ソース電極５ａには、図２に示すように、信号線として機能するソースバス配線５が接続されている。上記ソースバス配線５は、上記ゲート絶縁膜３を挟んでゲートバス配線２に交差している。このソースバス配線５も、ソース電極５ａと同様の金属で形成されている。上記ゲート電極２ａ、ゲート絶縁膜３、半導体層４ａ、ソース電極５ａ及びドレイン電極５ｂは、ＴＦＴ６を構成し、該ＴＦＴ６は、スイッチング素子の機能を有する。

一方、上記ゲートバス配線２、ソースバス配線５及びＴＦＴ６を覆って、基板１上の全面には、有機絶縁膜７が形成されている。反射電極８が形成される有機絶縁膜７の領域には、先細状で先端部の断面形状がドーナツ形又は円形の凸部７ａ…が形成されており、ドレイン電極５ｂ部分にはコンタクトホール８ａが形成されている。

上記有機絶縁膜７のドーナツ形又は円形の凸部７ａ…の形成領域上にはアルミニウム（Ａｌ）、又は銀（Ａｇ）等からなる上記反射電極８が形成され、反射電極８はコンタクトホール８ａにおいてドレイン電極５ｂと接続されている。さらにその上には配向膜９が形成されている。

他方の基板１１上には、カラーフィルタ１２が形成されている。カラーフィルタ１２における、反射電極８に対向する位置にはマゼンタ又は緑のフィルタ１２ａが形成され、反射電極８に対向しない位置にはブラックのフィルタ１２ｂが形成されている。カラーフィルタ１２上の全面にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウムすず酸化物）等からなる透明な対向電極１３が形成されており、さらにその上には配向膜１４が形成されている。

上述した両基板１・１１は、反射電極８とマゼンタ又は緑のフィルタ１２ａとが一致するように対向して貼り合わせられており、その間に液晶１５が注入されている。

なお、液晶セル１０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。

本実施の形態では、この液晶パネル２０の液晶セル１０は、例えば、表示モードがＶＡ（Vertical Alignment）モードとなっている。ただし、必ずしもこれに限らず、ツイスト配向したポジ型ネマティック液晶を用いたＴＮ（Twisted Nematic）液晶モードとしたり、他の表示モードとすることが可能である。また、液晶セル１０としては、文字、画像、又は動画を表示できる任意の液晶セルを用いることができる。さらに、液晶セル１０は、本発明では、カラー表示可能な液晶セルであっても良いし、モノクロ表示専用の液晶セルであっても良い。

上記構成を有する反射型の液晶パネル２０の表示原理について、図４、図５（ａ）及び図５（ｂ）に基づいて説明する。図４は、液晶パネル２０の構造を示す断面図であり、図５（ａ）は電源オフ時の外光の経路および偏光状態を示す図であり、図５（ｂ）は電源オン時の外光の経路および偏光状態を示す図である。

図４に示すように、反射型の液晶パネル２０では、入射光が入射時と反射時とを合わせて、１枚の液晶パネル偏光板２２を２回通過する平行ニコルの構成が採用されている。したがって、入射光が反射電極８にて反射する場合の偏光は、波長依存性の少ない円偏光が最適であるため、液晶セル１０と液晶パネル偏光板２２との間にλ／４板２１を設けることにより該偏光を調整するようになっている。

上記の液晶パネル２０では、電圧がオフのときには、図５（ａ）に示すように、上側から液晶パネル偏光板２２を経て直線偏光が入射すると、λ／４板２１により例えば左円偏光となる。この左円偏光は、反射電極８にて反射し、右円偏光となる。なお、円偏光の旋回方向は、光の進行方向側から旋回方向を観測したときの旋回方向として定義される。次いで、この右円偏光は、λ／４板２１を通して再度液晶パネル偏光板２２を通過しようとするときには、元の直線偏光にλ／２の位相差が与えられるので、元の直線偏光と直交する直線偏光となる。この結果、反射光は、液晶パネル偏光板２２を通過できない。

一方、図５（ｂ）に示すように、オン電圧を印加すると、ＶＡモードの液晶分子が倒れ、液晶セル１０は、倒れた液晶分子の複屈折により、λ／４板２１を通過した左円偏光を直線偏光に変換する。この変換された直線偏光の偏波面は、液晶パネル偏光板２２を経て入射した直線偏光の偏波面に対し９０度回転している。この変換された直線偏光は、反射電極８での反射後、再度、液晶層及びλ／４板２１を通過すると、位相差がλ（３６０°）ずれ、もとの直線偏光となる。したがって、もとに戻った直線偏光は、液晶パネル偏光板２２を通過することができる。

上述のように、本実施の形態の液晶パネル２０を含む一般的な液晶パネルでは、オン電圧の印加により、液晶パネル偏光板２２を通して直線偏光が出力される。これにより、図６に示すように、液晶パネル２０の表示画面を見たときに、上下左右のいずれの方向においても、液晶セル１０での表示が視認できることになる。なお、同図においては、Ｘ２２は液晶パネル偏光板２２の吸収軸を表しており、視認できる方向については、「白」として表示している。

次に、本実施の形態の特徴的な構成である、上記液晶パネル２０の上側に積層されたネガティブＣプレート３１及び偏光板３２について説明する。

本実施の形態のネガティブＣプレート３１は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、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を有し、かつｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有する位相差板となっている。

また、本実施の形態のネガティブＣプレート３１は、さらに、特定の極角Φｋ（図９に基づいて後述する）から見たときに、常光成分と異常光成分との間でλ／４の位相差を発生させるように構成されている。したがって、特定の極角Φｋが例えば１５°であるとすると、極角Φｋ＝１５°で進行する光に対して、ネガティブＣプレート３１はλ／４板として機能する。

図８に示すように、偏光板３２、及びλ／４板としてのネガティブＣプレート３１を通して反射型の液晶パネル２０に入射した光は、入射時と反射時とでネガティブＣプレート３１を２回通過することになる。この結果、λ／４＋λ／４＝λ／２の位相差が生じるので、結果的に、ネガティブＣプレート３１の表面側に設けられた偏光板３２を通過できないので、上記特定の極角Φｋ＝１５°の方向では、黒表示となる。

上記の理由を詳細に説明すると、以下のとおりである。まず、光入射側の偏光板３２に特定の極角Φｋで斜めに入射した外光は、偏光板３２によって直線偏光に変換され、ネガティブＣプレート３１に入射する。続いて、ネガティブＣプレート３１に入射した直線偏光は、ネガティブＣプレート３１によってλ／４の位相差を与えられるため、円偏光に変換され、液晶パネル偏光板２２に入射する。液晶パネル偏光板２２は、円偏光の光量を１／√２低下させた直線偏光を透過させる。

次に、液晶パネル２０内で反射された光は、液晶パネル偏光板２２に戻ることによって再び直線偏光となりネガティブＣプレート３１に入射する。続いて、ネガティブＣプレート３１に入射した直線偏光は、ネガティブＣプレート３１によって、再びλ／４の位相差を与えられるため、円偏光に変換され、偏光板３２に帰る。ここで、偏光板３２は、円偏光の光量をさらに１／√２低下させた直線偏光を、観察者の方へ出射する。

結局、偏光板３２が外光を直線偏光に変換するときの透過率を考慮しない場合でも、本発明の液晶表示装置に特定の極角Φｋで入射した光の光量は、１／√２×１／√２＝１／２に低下する。実際には、偏光板３２の上記透過率は数１０％であるから、上記光量は一層低下する。例えば、外光に対する偏光板３２の透過率が５０％である場合、本発明の液晶表示装置に特定の極角Φｋで入射した光の光量は１／４に低下する。これにより、効果的な視認制限を達成することができる。

なお、上記のように、視認制限の主たる役割をネガティブＣプレート３１が担っていることと、液晶パネル２０からネガティブＣプレート３１へ、直線偏光しか出射されないこととにより、斜め方向の視認制限の理由を理解するにあたって、液晶セル１０およびλ／４板２１のリタデーションを考慮しなくてもよいことがわかる。

一方、偏光板３２の法線方向に平行な光路では、ネガティブＣプレート３１は、視認制限に影響しない。偏光板３２の法線方向に平行な光路は、観察者の正面方向の光路であり、極角Φｋ＝０度の光路である。ネガティブＣプレート３１は、ｎｘ＝ｎｙの特性を有しているため、法線方向に平行に進行する光に対しては、光学的な異方性を持たない。この結果、ネガティブＣプレート３１は、往路についても復路についても、直線偏光をそのまま通過させる。

結局、偏光板３２の法線方向に平行な光路では、偏光板３２が外光を直線偏光に変換するときの透過率だけによって、光量が低下する。例えば、偏光板３２の透過率が５０％である場合、本発明の液晶表示装置に極角Φｋ＝０度で入射した光の光量は１／２に低下する。これにより、本発明の液晶表示装置に斜めに入射した光は、垂直に入射した光より、光量が、例えば１／２に低下することになる。

また、偏光板３２の吸収軸と液晶パネル偏光板２２の吸収軸とが平行な場合に、ネガティブＣプレート３１が、特定の極角Φｋから見たときに、λ／２の位相差を発生させるように構成してもよい。この場合、ネガティブＣプレート３１は、上記偏光板３２を通って入射した往路の直線偏光の偏波面を９０度回転させて、液晶パネル偏光板２２に入射させる。そうすると、液晶パネル偏光板２２は直線偏光を通過させず吸収してしまうため、液晶パネル２０に光が入射しない。これにより、特定の極角Φｋから見たときの視認を制限することができる。

なお、説明では、分かり易くするために、「特定の極角Φｋ＝１５°の方向」の視認が制限されるとしているが、現実的には、特定の極角Φｋから見たときに、λ／４の位相差ができる場合には、特定の極角Φｋ±１０°の視認が制限されるものとなる。

本実施の形態の液晶表示装置３０では、ネガティブＣプレート３１における特定の極角Φｋの方向にλ／４の位相差を設けることが可能となっている。そのため、斜めから見たときの視認制限すべき方向を、ネガティブＣプレート３１の設計変更によって任意に設定できるようにしている。

具体的には、特定の極角Φｋの斜め方向から液晶パネル２０を見たときには、ネガティブＣプレート３１への入射光が、液晶パネル２０の反射電極８にて反射されて、再度、ネガティブＣプレート３１を通過して、出力されるまでの光路において、λ／２の位相差が発生するように設定されている。したがって、ネガティブＣプレート３１の厚さ、液晶パネル偏光板２２の厚さ、及び液晶パネル２０の厚さから光路の長さが決まるので、最終的に、全光路において、λ／２の位相差が発生するように、ネガティブＣプレート３１の厚さ、及び主屈折率ｎｘ（又はｎｙ）と主屈折率ｎｚとの比を設定することになる。

上記λ／４＋λ／４＝λ／２の位相差が生じるときに、視認方向がどのように制限されるかについて、詳述する。なお、以下の説明において、偏光板３２に対するある視点から液晶パネル２０の表示面に対して作られる視角を、偏光板３２の表面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９は、液晶表示装置３０の偏光板３２に対する５つの各視点Ｐ１〜Ｐ５からの視角を表したものである。

図９に示すように、方位角θとは、視点から偏光板３２の表面を含む平面へ下ろした垂線の足と、偏光板３２の中央３２ｃとを結ぶ線の回転角である。図９の例では、方位角θは、第１の視点Ｐ１の方位角を０°として、中央３２ｃの真上、すなわち偏光板３２の法線上に位置する視点Ｐ５から見た場合に時計回りに増加するものとする。また、図９の例では、第２の視点Ｐ２の方位角θ２は９０°、第３の視点Ｐ３の方位角θ３は１８０°、第４の視点Ｐ４の方位角θ４は２７０°である。

極角Φは、偏光板３２の中央３２ｃと視点とを結ぶ直線が、偏光板３２の法線となす角度である。ここでは極角Φ１〜Φ４は全て例えば４５°とする。また、第５の視点Ｐ５は、液晶パネル偏光板２２の法線方向上側からの視点ともいえる。

上記のネガティブＣプレート３１は、反射型の液晶パネル２０においては、特定の極角Φｋの方向、つまり特定の斜め方向について、往復する偏光に対しλ／２の位相差を発生させる。すなわち、直線偏光を２成分の正弦波に分解して考えた場合、入射した直線偏光の一方の成分の位相を半波長分（１８０度）ずらす作用を有する。その結果、例えば、図１０に示すように、視点Ｐ１（方位角０°）、視点Ｐ２（方位角９０°）、視点Ｐ３（方位角１８０°）、視点Ｐ４（方位角２７０°）、並びに方位角４５°及び方位角２２５°では、黒表示となる。これにより、上下方向及び左右方向の少なくとも４方向についての遮蔽が可能となる。ただし、正面方向である視点Ｐ５（極角Φ＝０°）、及び方位角１３５°及び方位角３０５°では、白表示となる。

なお、上記の黒表示および白表示とは、液晶セル１０に電圧を印加したときの表示状態を意味している。

上記正面方向である視点Ｐ５（極角Φ＝０°）が白表示となるのは、正面方向である視点Ｐ５（極角Φ＝０°）からネガティブＣプレート３１を通した光は、図７（ｂ）から分かるように円偏光となるためである。すなわち、ネガティブＣプレート３１は、ｎｘ＝ｎｙという関係によって、法線方向の光に対し複屈折の影響を与えないため、図５（ｂ）で説明したように、電圧オン時には、液晶パネル偏光板２２および偏光板３２を、帰路の直線偏光が通過できるからである。

また、方位角１３５°及び方位角３０５°が白表示となるのは、液晶パネル偏光板２２の吸収軸Ｘ２２及び偏光板３２の吸収軸Ｘ３２とネガティブＣプレート３１の遅相軸ＳＡとが平行（ネガティブＣプレート３１の主屈折率ｎｘ、ｎｙに関するｘｙ平面と吸収軸Ｘ２２・３２とが平行）になっており、かつ方位角１３５°及び方位角３０５°の方向は、液晶パネル偏光板２２の透過軸及び偏光板３２の透過軸と平行であるためである。なお、液晶パネル偏光板２２の吸収軸Ｘ２２及び偏光板３２の吸収軸Ｘ３２と、液晶パネル偏光板２２の透過軸及び偏光板３２の透過軸とは直交する。

ところで、液晶パネル１０の入射光量を最大にし、特定の極角Φｋの方向から入射する光に対する視認を制限する効果を最大にするには、上記のように、液晶パネル偏光板２２の透過軸及び偏光板３２の透過軸を互いに平行にすることが好ましい。しかしながら、液晶パネル偏光板２２の透過軸及び偏光板３２の透過軸をほぼ平行にした場合でも、従来より、視認を制限する効果を得ることができるので、上記透過軸が互いに平行であることは、本発明にとって必須ではない。

ここで、図１１（ａ）に示すように、液晶パネル偏光板２２の吸収軸Ｘ２２及び偏光板３２の吸収軸Ｘ３２を−４５°回転し、表示画面の上下方向と平行にすることにより、左右方向、及び正面方向である視点Ｐ５（極角Φ＝０°）に対して白表示となり、それ以外の方向では黒表示となる液晶表示装置３０が得られる。

一方、図１１（ｂ）に示すように、液晶パネル偏光板２２の吸収軸Ｘ２２及び偏光板３２の吸収軸Ｘ３２を＋４５°回転し、表示画面の左右方向と平行にすることにより、上下方向、及び正面方向である視点Ｐ５（極角Φ＝０°）に対して白表示となり、それ以外の方向では黒表示となる液晶表示装置３０が得られる。

したがって、液晶パネル偏光板２２の吸収軸Ｘ２２及び偏光板３２の吸収軸Ｘ３２を上下方向に平行、又は左右方向に平行になるようにして画素を配列させることにより、上下方向又は左右方向以外の斜め方向については、視認を制限できる液晶表示装置３０を形成することができる。

なお、上記の説明では、図１に示すように、ネガティブＣプレート３１は、１枚の位相差板にて形成されていた。しかし、本発明においては、必ずしもこれに限らず、例えば、図１２に示すように、位相差部材及び第１の位相差板としての位相差板を、例えば、第１ネガティブＣプレート３１ａと第２ネガティブＣプレート３１ｂとの例えば２枚の位相差板から構成することが可能である。これによっても、同様の効果を奏する。

また、この第１ネガティブＣプレート３１ａと第２ネガティブＣプレート３１ｂとについては、図１２に示すように、この２枚の第１ネガティブＣプレート３１ａ及び第２ネガティブＣプレート３１ｂによって、特定の極角Φｋの方向にλ／４の位相差を設けた液晶表示装置３０ａとすることが可能である。

一方、図１３に示すように、この２枚の第１ネガティブＣプレート３１ａ及び第２ネガティブＣプレート３１ｂのうち、第１ネガティブＣプレート３１ａによって特定の第１極角Φｋ１の方向にλ／４の位相差を生じさせると共に、第２ネガティブＣプレート３１ｂによって特定の第２極角Φｋ２の方向にλ／４の位相差を生じさせた液晶表示装置３０ｂとすることが可能である。これによって、斜め方向の視認制限すべき範囲を広げることが可能となる。

なお、上記の図１２及び図１３においては、第１ネガティブＣプレート３１ａと第２ネガティブＣプレート３１ｂとの２枚の位相差板を例示したが、必ずしも２枚の位相差板に限らず、さらに３枚、４枚…等の複数枚を用いることも可能である。

このように、本実施の形態の液晶表示装置３０・３０ａ・３０ｂでは、反射型の液晶パネル２０における液晶パネル偏光板２２と偏光板３２との間には、視認制限すべき方向を設定する位相差部材としてのネガティブＣプレート３１、又は第１ネガティブＣプレート３１ａ及び第２ネガティブＣプレート３１ｂが設けられている。

このため、ネガティブＣプレート３１、又は第１ネガティブＣプレート３１ａ及び第２ネガティブＣプレート３１ｂにて視認制限すべき方向を設定することにより、その方向については、視認が制限される。したがって、その方向では、液晶パネル２０の表示が見えなくなり、狭視野角化を図ることができる。

この結果、反射型の液晶パネル２０において、視認制限すべき方向を、ネガティブＣプレートの設計次第で自由に設定して狭視野角化を図り得る液晶表示装置３０・３０ａ・３０ｂを提供することができる。

また、本実施の形態の液晶表示装置３０では、第１の位相差板としてのネガティブＣプレート３１は、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有するので、主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを立体的に表示すると、高さ方向が扁平した球体となる。このため、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネル２０を見たときには、一部の方位角を除き、均等な輝度表示となり、ひずみが生じる等のように、表示に悪影響を与えることはない。

このような斜めからの視認が確保されている状態において、本実施の形態では、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネル２０を見たときの片路の位相差がλ／４となっている。このため、往路と復路とでは合計λ／２の位相差となるので、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向、つまり該斜めの方向から液晶パネル２０を見たときの視認が制限される。

また、本実施の形態の液晶表示装置３０ａ・３０ｂでは、第１の位相差板を、複数の位相差板から構成することによって、２種類の効果が発生する。

一つ目は、複数の位相差板全体で、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネル２０を見たときの位相差が、片路λ／４となるように設定することができる。これにより、１枚の位相差板では、一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネル２０を見たときの位相差が片路λ／４とならないときに、複数枚である第１ネガティブＣプレート３１ａ及び第２ネガティブＣプレート３１ｂによって、この条件を満足させることが可能となる。

２つ目は、各位相差板としての第１ネガティブＣプレート３１ａ及び第２ネガティブＣプレート３１ｂのそれぞれについて互いに異なる一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）が設定され、それぞれの極角Φｋの方向から液晶パネル２０を見たときの位相差を、片路λ／４となるように設定することができる。これによって、斜め方向の広い範囲で視認できないように表示を制御することが可能となる。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図１４ないし図１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１４に示すように、本実施の形態の液晶表示装置４０は、前記実施の形態１の液晶表示装置３０のネガティブＣプレート３１に代えて、ポジティブＣプレート４１（第２の位相差板）を有するものとなっている。

すなわち、ポジティブＣプレート４１は、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、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を有し、かつｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係を有する位相差板となっている。また、本実施の形態のポジティブＣプレート４１は、さらに、特定の極角Φｋから見たときに、λ／４の位相差ができるものとなっている。

したがって、特定の極角Φｋが例えば１５°であるとすると、極角Φｋ＝１５°においては、前記図８に示したと同様に、偏光板３２、及びλ／４板としてのポジティブＣプレート４１を通して反射型の液晶パネル２０に入射した光は、入射時と反射時とでポジティブＣプレート４１を２回通過することになる。この結果、λ／４＋λ／４＝λ／２の位相差が生じるので、結果的に、ポジティブＣプレート４１の表面側に設けられた偏光板３２を通過する光の光量が著しく低下する。この結果、上記特定の極角Φｋ＝１５°の方向では、黒表示となる。なお、このポジティブＣプレート４１では、ネガティブＣプレート３１よりも視認制限可能な極角の範囲を広くすることが可能である。

本実施の形態の液晶表示装置４０では、ポジティブＣプレート４１における特定の極角Φｋの方向にλ／４の位相差を設けることが可能となっている。そのため、斜めから見たときの視認制限すべき方向を任意に設定できるようにしている。具体的には、特定の極角Φｋの斜め方向から液晶パネル２０を見たときには、ポジティブＣプレート４１への入射光が、液晶パネル２０の反射電極８にて反射されて、再度、ポジティブＣプレート４１を通過して、出力されるまでの光路において、λ／２の位相差が発生するように、ポジティブＣプレート４１が設計されている。

上記λ／４＋λ／４＝λ／２の位相差が生じるときに、視認方向がどのように制限されるかについて、詳述する。

上記のポジティブＣプレート４１は、反射型の液晶パネル２０においては、特定の極角Φｋの方向、つまり特定の斜め方向についてλ／２の位相差を発生させる。すなわち、直線偏光を２成分の正弦波に分解して考えた場合、入射した直線偏光の一方成分の位相を半波長分（１８０度）ずらす作用を有する。その結果、例えば、図１６に示すように、視点Ｐ１（方位角０°）、視点Ｐ２（方位角９０°）、視点Ｐ３（方位角１８０°）、視点Ｐ４（方位角２７０°）、並びに方位角１３５°及び方位角３０５°では、黒表示となる。これにより、上下方向及び左右方向の４方向についての遮蔽が可能となる。ただし、正面方向である視点Ｐ５（極角Φ＝０°）、及び方位角４５°及び方位角２２５°では、白表示となる。

なお、上記の黒表示および白表示とは、液晶セル１０に電圧を印加したときの表示状態を意味している。

上記正面方向である視点Ｐ５（極角Φ＝０°）が白表示となるのは、正面方向である視点Ｐ５（極角Φ＝０°）からポジティブＣプレート４１を通した光は、図１５（ｂ）から分かるように円偏光となるためである。すなわち、ポジティブＣプレートは、ｎｘ＝ｎｙという関係によって、法線方向の光に対し複屈折の影響を与えないため、図５（ｂ）で説明したように、電圧オン時には、液晶パネル偏光板２２および偏光板３２を、帰路の直線偏光が通過できるからである。

また、方位角４５°及び方位角２２５°が白表示となるのは、液晶パネル偏光板２２の吸収軸Ｘ２２及び偏光板３２の吸収軸Ｘ３２とポジティブＣプレート４１の遅相軸ＳＡとが直交しており、かつ方位角１３５°及び方位角３０５°の方向は、液晶パネル偏光板２２の吸収軸Ｘ２２及び偏光板３２の吸収軸Ｘ３２と平行であるためである。なお、ポジティブＣプレート４１の遅相軸ＳＡは、ｚ軸に平行である。

ここで、図１７（ａ）に示すように、液晶パネル偏光板２２の吸収軸Ｘ２２及び偏光板３２の吸収軸Ｘ３２を−４５°回転することにより、上下方向、及び正面方向である視点Ｐ５（極角Φ＝０°）に対して白表示となり、それ以外の方向では黒表示となる液晶表示装置４０が得られる。

一方、図１７（ｂ）に示すように、液晶パネル偏光板２２の吸収軸Ｘ２２及び偏光板３２の吸収軸Ｘ３２を＋４５°回転することにより、左右方向、及び正面方向である視点Ｐ５（極角Φ＝０°）に対して白表示となり、それ以外の方向では黒表示となる液晶表示装置４０が得られる。

したがって、液晶表示装置４０における液晶パネル２０の液晶パネル偏光板２２の吸収軸Ｘ２２及び偏光板３２の吸収軸Ｘ３２を上下方向に平行、又は左右方向に平行になるようにして画素を配列させることにより、上下方向又は左右方向以外の斜め方向については、視認を制限できる液晶表示装置４０を形成することができる。

なお、上記の説明では、図１４に示すように、ポジティブＣプレート４１は、１枚の位相差板にて形成されていた。しかし、本発明においては、必ずしもこれに限らず、ポジティブＣプレート４１を例えば２枚の位相差板から構成することが可能である。これによっても、同様の効果を奏する。また、２枚の位相差板に限らず、さらに３枚、４枚…等の複数枚を用いることも可能である。

このように、本実施の形態の液晶表示装置４０では、第２の位相差板としてのポジティブＣプレート４１は、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係を有するので、主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを立体的に表示すると、図１５（ｂ）のように、卵を立てた状態の楕円球体となる。このため、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネル２０を見たときには、一部の方位角を除き、均等な輝度表示となり、ひずみが生じる等のように、表示に悪影響を与えることはない。

このような斜めからの視認が確保されている状態において、本実施の形態では、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネル２０を見たときの片路の位相差がλ／４となっている。このため、往路と復路とでは位相差が合計λ／２となるので、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向、つまり該斜めの方向から液晶パネル２０を見たときの視認が制限される。

また、この設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネル２０を見たときの片路の位相差がλ／４となるようにするためには、特定の極角Φｋの斜め方向から液晶パネル２０を見たときに、第２の位相差板への入射光が、液晶パネルにて反射されて、再度、第２の位相差板を通過して、出射されるまでの光路において、λ／２の位相差が発生するように、第２の位相差板の厚さ、及び主屈折率ｎｘ（又はｎｙ）と主屈折率ｎｚとの比を設定すればよい。

また、本実施の形態の液晶表示装置４０では、第２の位相差板としてのポジティブＣプレート４１は、複数の位相差板からなっているとすることが可能である。

すなわち、ポジティブＣプレート４１を、複数の位相差板から構成することによって、２種類の効果が発生する。

１つ目は、複数の位相差板全体で、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネル２０を見たときの位相差が、片路λ／４となるように設定することができる。これにより、１枚の位相差板では、一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネル２０を見たときの位相差が片路λ／４とならないときに、複数枚で、この条件を満足させることが可能となる。

２つ目は、各位相差板のそれぞれについて互いに異なる一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）が設定され、それぞれの極角Φｋの方向から液晶パネル２０を見たときの位相差を、それぞれ片路λ／４となるように設定することができる。これによって、斜め方向の広い範囲で視認できないように表示を制御することが可能となる。

〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１８に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１８の（ａ）〜（ｅ）に示すように、本実施の形態の液晶表示装置は、前記実施の形態１の液晶表示装置３０のネガティブＣプレート３１、及び前記実施の形態２のポジティブＣプレート４１に代えて、位相差部材及び第３の位相差板としてのポジティブＡプレート(ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ)、ネガティブＡプレート(ｎｚ＝ｎｘ＞ｎｙ)、Ｘプレート(ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ)等を使用している。

また、これら各種の第３の位相差板は、上記ｎｘ、ｎｙのいずれかの軸方向と偏光板３２の吸収軸Ｘ３２の方向とが平行になるように配置する。さらに、各第３の位相差板では、前記液晶パネル２０を、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの片路の位相差がλ／４となっている。

すなわち、ｎｘとｎｙとが等しくなくても、いずれかの軸の方向が偏光板３２の吸収軸Ｘ３２の方向と平行になるように第３の位相差板を設置すれば、表示面に平行な面内では位相差が発生しなくなる。したがって、ポジティブＡプレート(ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ)、ネガティブＡプレート(ｎｚ＝ｎｘ＞ｎｙ)、Ｘプレート(ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ)他、上記条件を満足するようなものは全て使用可能である。

ここで、上記ポジティブＡプレートは、図１８の（ａ）に示すように、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を有している。また、ネガティブＡプレートは、図１８の（ｂ）に示すように、ｎｚ＝ｎｘ＞ｎｙの関係を有している。Ｘプレートは、図１８の（ｃ）に示すように、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を有している。

また、本実施の形態では、ｎｘ、ｎｙのいずれかの軸の方向が偏光板３２の吸収軸Ｘ３２の方向と平行になるように第３の位相差板として、さらに、図１８の（ｄ）に示すように、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を有するプレート、又は、図１８の（ｅ）に示すように、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの関係を有するプレートを使用することが可能である。

一方、上記各第３の位相差板は、本実施の形態においても前記実施の形態１及び実施の形態２と同様に、複数の位相差板からなっているとすることが可能である。

すなわち、各第３の位相差板を、複数の位相差板から構成することによって、２種類の効果が発生する。

１つ目は、複数の位相差板全体で、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネル２０を見たときの位相差が、片路λ／４となるように設定することができる。これにより、１枚の位相差板では、一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から液晶パネル２０を見たときの位相差が片路λ／４とならないときに、複数枚で、この条件を満足させることが可能となる。

２つ目は、各位相差板のそれぞれについて互いに異なる１種類の一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）が設定され、それぞれの極角Φｋの方向から液晶パネル２０を見たときの位相差を、それぞれ片路λ／４となるように設定することができる。これによって、斜め方向の広い範囲で視認できないように表示を制御することが可能となる。

〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について図２１に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態１〜３では、偏光板３２の吸収軸と、液晶パネル偏光板２２の吸収軸とを平行に配置した平行ニコルの形態を採用した。この形態では、前述したとおり、観察者の正面方向の光路に対して、位相差を生じないネガティブＣプレート３１などの各種位相差部材を採用することができ、後述するクロスニコルの形態に比べて、構成を簡素化することができる。

一方、偏光板３２の吸収軸と、液晶パネル偏光板２２の吸収軸とを直交するように配置したクロスニコルの形態では、λ／２板を追加することによって、既に説明した視認制限を実現することができる。

図２１は、クロスニコルの形態を採用した本発明の液晶表示装置の構成を示している。この構成では、偏光板３２と液晶パネル偏光板２２との間に、ネガティブＣプレート３１に加えてλ／２板３３を設けている。なお、λ／２板３３を、偏光板３２とネガティブＣプレート３１との間に設けてもよいし、ネガティブＣプレート３１と液晶パネル偏光板２２との間に設けてもよい。

また、ネガティブＣプレート３１に代えて、実施の形態１〜３で説明した位相差部材の各種変形例を採用することができる。

λ／２板３３は、偏光板３２を透過してきた直線偏光にλ／２の位相差を与えるので、当該直線偏光の偏波面を９０度回転させる。したがって、観察者の正面方向の光路では、当該直線偏光は、ネガティブＣプレート３１から光学的影響を受けないため、偏光板３２とクロスニコルの関係にある液晶パネル偏光板２２を全透過することができる。したがって、観察者の正面方向における視認は制限されない。

これに対し、特定の極角Φｋの方向から液晶表示装置を見たときの光路については、ネガティブＣプレート３１等の位相差部材とλ／２板３３との全体が、視認を制限する本発明の位相差部材として機能するように、リタデーションが設定されている。したがって、既に説明した理由によって、特定の極角Φｋの方向について、視認を制限することができる。

なお、偏光板３２の吸収軸と、液晶パネル偏光板２２の吸収軸とをほぼ直交するように配置しても、視認制限の効果を得ることができる。
なお、本発明に係る液晶表示装置を以下のように構成してもよい。
〔構成１〕
液晶パネル偏光板を有する反射型の液晶パネルと、
上記液晶パネル偏光板に対して上記液晶パネルの光入射側に設けられた偏光板と、
上記液晶パネル偏光板と偏光板との間に設けられた位相差部材であって、液晶パネルを、特定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの光路におけるリタデーションが、視認を制限すべき方向を定めるように、設定されている位相差部材とを含み、
上記偏光板は、上記液晶パネル偏光板の吸収軸と平行な吸収軸を有しており、
上記位相差部材は、
前記液晶パネルを、設定された第１極角Φｋ１（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させる第１の位相差板と、
前記液晶パネルを、上記第１極角Φｋ１と異なるように設定された第２極角Φｋ２（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させる第２の位相差板とを含んでいることを特徴とする液晶表示装置。
〔構成２〕
液晶パネル偏光板を有する反射型の液晶パネルと、
上記液晶パネル偏光板に対して上記液晶パネルの光入射側に設けられた偏光板と、
上記液晶パネル偏光板と偏光板との間に設けられた位相差部材であって、液晶パネルを、特定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの光路におけるリタデーションが、視認を制限すべき方向を定めるように、設定されている位相差部材とを含み、
上記偏光板は、上記液晶パネル偏光板の吸収軸と平行な吸収軸を有しており、
前記位相差部材は、
互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、ｎｚ＝ｎｘ＞ｎｙ、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ、又はｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの関係を有する第３の位相差板からなり、かつ、
上記第３の位相差板は、上記ｎｘ、ｎｙのいずれかの軸方向と前記偏光板の吸収軸の方向とが平行になるように配置されていると共に、前記液晶パネルを、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から前記液晶パネルを見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させることを特徴とする液晶表示装置。
〔構成３〕
前記第３の位相差板は、複数の位相差板からなっていることを特徴とする構成２に記載の液晶表示装置。
〔構成４〕
前記第３の位相差板を構成する複数の位相差板全体が、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から前記液晶パネルを見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させることを特徴とする構成２に記載の液晶表示装置。
〔構成５〕
前記第３の位相差板を構成する複数の位相差板には、互いに異なる一定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）が設定され、それぞれの極角Φｋの方向から前記液晶パネルを見たときの片路の位相差として、複数の位相差板のそれぞれがλ／４を発生させることを特徴とする構成２に記載の液晶表示装置。
〔構成６〕
液晶パネル偏光板を有する反射型の液晶パネルと、
上記液晶パネル偏光板に対して上記液晶パネルの光入射側に設けられた偏光板と、
上記液晶パネル偏光板と偏光板との間に設けられた位相差部材であって、液晶パネルを、特定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの光路におけるリタデーションが、視認を制限すべき方向を定めるように、設定されている位相差部材とを含み、
上記位相差部材は、さらにλ／２板を含み、
上記偏光板は、上記液晶パネル偏光板の吸収軸と直交する吸収軸を有していることを特徴とする液晶表示装置。
〔構成７〕
液晶パネル偏光板を有する反射型の液晶パネルと、
上記液晶パネル偏光板に対して上記液晶パネルの光入射側に設けられた偏光板と、
上記液晶パネル偏光板と偏光板との間に設けられた位相差部材であって、液晶パネルを、特定の極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの光路におけるリタデーションが、視認を制限すべき方向を定めるように、設定されている位相差部材とを含み、
上記位相差部材は、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚが、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ、またはｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係を有する第１の位相差板を含んでいることを特徴とする液晶表示装置。
〔構成８〕
上記偏光板は、上記液晶パネル偏光板の吸収軸と平行な吸収軸を有していることを特徴とする構成７に記載の液晶表示装置。
〔構成９〕
上記位相差部材は、前記液晶パネルを、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させることを特徴とする構成７に記載の液晶表示装置。
〔構成１０〕
上記位相差部材は、前記液晶パネルを、設定された極角Φｋ（０°＜Φｋ＜９０°）の方向から見たときの片路の位相差として、λ／２を発生させることを特徴とする構成８に記載の液晶表示装置。

発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内において、いろいろと変更して実施することができるものである。また、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、液晶パネルを備えた反射型液晶表示装置に適用できる。

Claims (10)

1. 液晶パネル偏光板を有する反射型の液晶パネルと、
   上記液晶パネル偏光板に対して上記液晶パネルの光入射側に設けられた偏光板と、
   上記液晶パネル偏光板と偏光板との間に設けられた位相差部材であって、上記反射型の液晶パネルを、特定の極角Φｋ（０°<Φｋ＜９０°）の方向から見たときの光路におけるリタデーションが、視認を制限すべき方向を定めるように、設定されている位相差部材とを含み、
   上記偏光板は、上記液晶パネル偏光板の吸収軸と平行な吸収軸を有しており、
   上記位相差部材は、
   上記液晶パネルを、設定された極角Φｋ（０°<Φｋ＜９０°）の方向から見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させ、
   上記位相差部材は、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚが、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有する第１の位相差板を含んでいる
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 液晶パネル偏光板を有する反射型の液晶パネルと、
   上記液晶パネル偏光板に対して上記液晶パネルの光入射側に設けられた偏光板と、
   上記液晶パネル偏光板と偏光板との間に設けられた位相差部材であって、上記反射型の液晶パネルを、特定の極角Φｋ（０°<Φｋ＜９０°）の方向から見たときの光路におけるリタデーションが、視認を制限すべき方向を定めるように、設定されている位相差部材とを含み、
   上記偏光板は、上記液晶パネル偏光板の吸収軸と平行な吸収軸を有しており、
   上記位相差部材は、
   上記液晶パネルを、設定された極角Φｋ（０°<Φｋ＜９０°）の方向から見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させ、
   上記位相差部材は、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸方向の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚが、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係を有する第２の位相差板を含んでいる
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 上記偏光板および上記液晶パネル偏光板の各吸収軸は、上記第１の位相差板の主屈折率ｎｘ、ｎｙに関するｘｙ平面と平行である請求項１記載の液晶表示装置。
4. 上記第１の位相差板は、複数の位相差板からなっている請求項１記載の液晶表示装置。
5. 上記偏光板および上記液晶パネル偏光板の各吸収軸を、情報を表示する画面の上下方向に平行、又は左右方向に平行に設定した請求項３記載の液晶表示装置。
6. 前記第１の位相差板を構成する複数の位相差板全体が、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°<Φｋ＜９０°）の方向から前記液晶パネルを見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させる請求項４記載の液晶表示装置。
7. 前記第１の位相差板を構成する複数の位相差板には、互いに異なる一定の極角Φｋ（０°<Φｋ＜９０°）が設定され、それぞれの極角Φｋの方向から前記液晶パネルを見たときの片路の位相差として、複数の位相差板のそれぞれがλ／４を発生させる請求項４記載の液晶表示装置。
8. 前記第２の位相差板は、複数の位相差板からなっている請求項２記載の液晶表示装置。
9. 前記第２の位相差板を構成する複数の位相差板全体が、設定された１種類の一定の極角Φｋ（０°<Φｋ＜９０°）の方向から前記液晶パネルを見たときの片路の位相差として、λ／４を発生させる請求項２記載の液晶表示装置。
10. 前記第２の位相差板を構成する複数の位相差板には、互いに異なる一定の極角Φｋ（０°<Φｋ＜９０°）が設定され、それぞれの極角Φｋ（０°<Φｋ＜９０°）の方向から前記液晶パネルを見たときの片路の位相差として、複数の位相差板のそれぞれがλ／４を発生させる請求項２記載の液晶表示装置。

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