JPH05323267A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】第３者に対して表示内容を秘匿する。 【構成】液晶パネル１の出射光は液晶パネル12を介して
出射し、観察者13は液晶パネル15及び検光子14を介して
液晶パネル１の出射光を観察する。液晶パネル12，15は
ランダム信号発生回路16からのランダム信号によって旋
光性が制御される。従って、液晶パネル12によって偏光
方向が変化した液晶パネル１の出射光は、液晶パネル12
に同期して制御される液晶パネル15によってもとの偏光
方向に戻される。すなわち、液晶パネル15を有する観察
者13のみが液晶パネル１の表示内容を観察することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、第３者に対して表示内
容を秘匿することを可能にした液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型軽量及び低消費電力等の利点
から液晶パネルを用いた液晶表示装置が普及してきてい
る。ツイストネマティック方式の従来の液晶表示装置に
おいては、光入射面側と出射面側とに偏向板を設けて、
液晶の偏光を利用して光の透過を制御するようにしてい
る。

【０００３】図６はこのような従来の液晶表示装置を示
す説明図である。また、図７はその動作を説明するため
の説明図である。図７では偏光子２及び検光子３に施し
た平行線によって、その偏光方向を模式的に示してい
る。

【０００４】液晶パネル１は１対のガラス板相互間にツ
イストネマティック型の液晶を封入して構成する。液晶
パネル１の背面側にはヨウ素系等の偏光子２を配設し、
前面側には偏光板によって構成される検光子３を配設す
る。偏光子２の背面側にはバックライト４を配設し、観
察者は検光子３の前面側から液晶パネル１及び検光子３
の透過光を観察する。

【０００５】図７（ａ）に示すように、液晶パネル１の
ガラス板５，６表面の配向処理によって、液晶分子７は
配列方向が液晶パネル１の背面側と前面側とで９０度ね
じれている。ガラス板５，６相互間に電圧を印加すると
液晶分子７の配列は変化し、図７（ｂ）に示すように、
ねじれは解除される。図７の平行線に示すように、偏光
子２の偏光方向と検光子３の偏光方向とは一致してお
り、液晶パネル１の背面側の液晶分子の長軸方向と同一
方向となっている。

【０００６】いま、バックライト４からの白色光を偏光
子２を介して液晶パネル１に照射するものとする。バッ
クライト４からの照明光は全偏光方向成分を有するラン
ダム光である。偏光子２は照明光のうち平行線で示す一
軸方向の直線偏光光のみを透過させて液晶パネル１に背
面側から入射する。ガラス板５，６の表面に設けた図示
しない透明電極に電圧を印加しない場合には、図７
（ａ）に示すように、液晶分子７はねじれ状態であり、
液晶は旋光性を有する。すなわち、液晶パネル１の入射
光は液晶分子７の分子軸に添って偏波面を９０度回転さ
せながら伝搬する。偏光子２と検光子３の偏光軸は一致
しているので、液晶を通過した光は検光子２を通過する
ことができない。このため、出力光は出射されず観察者
には黒表示が観察される。

【０００７】一方、ガラス板５，６に設けた透明電極に
電圧を印加すると、液晶分子７の配列が変化し、図７
（ｂ）に示すように、ねじれ状態が解除されて液晶パネ
ル１は旋光性が失われる。そうすると、入射光は偏光方
向が回転することなく液晶パネル１を通過する。この場
合には、液晶パネル１の通過光の偏光方向と検光子３の
偏光方向とが一致するので、出力光は検光子３を通過し
て出射し、表示面は白表示となる。

【０００８】透明電極として行電極と列電極とを採用
し、両電極の交差部を画素として機能させることによ
り、文字及び図形を表示すると共に、テレビジョン映像
を表示することも可能となる。この場合には、電極の交
差部においてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を設けてアク
ティブマトリクス方式の表示装置を構成することによっ
て高コントラストの表示を得ることができる。

【０００９】また、この液晶の偏光特性を利用して、特
開昭６３−６４０２６号公報においては、出射面側の偏
向板を設けずに観察させることによって画像情報を読取
不能にした不可視画像投影方法が提案されている。この
不可視画像投影方法では、例えば所定方向の偏光光を通
過させる偏光眼鏡等を使用することによって表示内容を
認識するようになっており、偏光眼鏡を有していない第
３者は表示内容を知ることができず、高い情報機密性を
有した表示装置が構成可能である。

【００１０】図８はこのような不可視画像投影方法を採
用した従来の液晶表示装置を示す説明図である。

【００１１】図８の従来例は表示側において図６の装置
から検光子を削除した点が異なる。検光子が除去されて
いるので、液晶パネル１を透過した光は、その偏光方向
に拘らず、観察者８の目に到達する。観察者８は各画素
の偏光方向を識別することはできず、従って、全画素は
白表示として観察され、画面情報は認識されない。一
方、観察者９については、液晶パネル１と目との間に検
光子10が設けてある。検光子10は例えば偏向板を用いた
眼鏡等によって構成する。観察者９の目には、液晶パネ
ル１を透過した光の偏光方向と検光子10の偏光方向に応
じて光が入射することになり、観察者９は画面情報を把
握することができる。

【００１２】こうして、図８の装置では、観察側におい
て検光子10を構成する眼鏡を使用した観察者のみが表示
内容を知ることができ、第３者に対する機密性に優れた
情報表示装置が得られる。図８の装置をコンピュータ及
びワードプロセッサの表示装置として採用すると、第３
者が近くにいる場合でも機密文書の編集を行うことがで
きる。また、テレビジョン受像機に応用すれば、契約者
のみの視聴を可能にした有料サービスを簡単な構成で可
能にすることができる。

【００１３】しかしながら、偏向板を用いた検光子を用
いることによって容易に画面内容を把握することが可能
であり、検光子の普及によって機密性が低下してしまう
という欠点があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の液晶表示装置においては、高い機密性が保障され
ないという問題点があった。

【００１５】本発明は、第３者の表示情報の知得を困難
にして高い機密性を維持することができる液晶表示装置
を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示装
置は、所定方向の偏光光のみを選択的に通過させる第１
の偏光選択手段と、この第１の偏光選択手段を通過した
偏光光の偏光方向を情報信号に基づいて変化させて出射
する情報表示部と、この情報表示部からの出射光の偏光
方向を変化させることが可能な第１の偏光方向可変手段
と、この第１の偏光方向可変手段によって偏光方向が制
御された前記情報表示部の出射光の偏光方向を前記第１
の偏光方向可変手段による偏光方向の制御に同期させて
変化させる第２の偏光方向可変手段と、前記第１及び第
２の偏光方向可変手段によって偏光方向が制御された前
記情報表示部の出射光のうち所定方向の偏光光のみを選
択的に通過させる第２の偏光選択手段とを具備したもの
である。

【００１７】

【作用】本発明においては、情報表示部によって、第１
の偏光選択手段を通過した光は映像信号に基づく偏光方
向に変化する。更に、第１の偏光方向可変手段は、情報
表示部の出射光の偏光方向を適宜変化させる。これによ
り、第１の偏光方向可変手段の作用を受けた情報表示部
の出射光の偏光方向は映像信号に対応しておらず、この
出射光を第２の偏光選択手段を通過させても映像を把握
することはできない。第２の偏光方向可変手段は第１の
偏光方向可変手段と同期して動作し、第１の偏光方向可
変手段により変化した情報表示部の出射光の偏光方向を
もとに戻す。こうして、第１及び第２の偏光可変手段に
よって偏光が制御された情報表示部の出射光を第２の偏
光選択手段を通過させることによって映像を観察するこ
とが可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明に係る液晶表示装置の一実施
例を示す説明図である。

【００１９】表示側において、情報表示用の液晶パネル
１は１対のガラス板相互間にツイストネマティック液晶
を封入して構成している。各ガラス板の表面には配向処
理を施しており、これにより、液晶分子の配列をガラス
板に平行で、且つ、入射面側のガラス板近傍と出射面側
のガラス板近傍とで配列方向が９０度相違するようにね
じれ状態にしている。ガラス板にはマトリクス状に画素
電極を設けており、各画素電極に電圧を印加することに
よって、液晶の分子配列を制御するようになっている。
これにより、液晶は画素単位で旋光性が制御されて、背
面側から入射した光の偏光方向を変化させて、各画素電
極に供給した信号に基づく偏光光を前面から出射するよ
うになっている。

【００２０】液晶パネル１の各画素電極は映像信号書き
込み回路11によって駆動する。映像信号書き込み回路11
は液晶パネル１の行電極に走査信号を供給すると共に、
列電極に映像信号を供給する。液晶パネル１の背面側に
は白色光を照射するバックライト４を配設し、液晶パネ
ル１とバックライト４相互間にはよう素系等の偏光板に
よって構成する偏光子２を配設している。偏光子２の偏
光方向は液晶パネル１背面側の液晶分子の長軸方向と一
致している。

【００２１】本実施例の表示側においては、液晶パネル
１の前面側に偏光方向制御用の液晶パネル12を配設して
いる。液晶パネル12は液晶パネル１と同様の構成であ
り、液晶パネル１の出射光を入射する。液晶パネル12は
各画素電極に電圧が印加されない場合には入射光を９０
度旋光させて出射面から出射し、電圧が印加されると入
射光を旋光させることくそのまま出射面から出射するよ
うになっている。

【００２２】一方、本実施例の観察側においては、観察
者13は目と液晶パネル12との間に検光子14及び偏光方向
制御用の液晶パネル15を配置するようになっている。検
光子14は偏光板によって構成し、その偏光方向は偏光子
２の偏光方向と一致している。液晶パネル15は液晶パネ
ル１と同様の構成であり、画素電極に電圧が印加されな
い場合には液晶パネル12の出射光を９０度旋光させて検
光子14を介して観察者13側に出射し、画素電極に電圧を
印加すると入射光を旋光させることなくそのまま出射す
るようになっている。液晶パネル12，15にはランダム信
号発生回路16から信号を供給する。ランダム信号発生回
路16は液晶パネル12，15の旋光特性を１秒間に数回乃至
数十回ランダムに切換えるためのランダム信号を発生し
て液晶パネル12，15の画素電極に供給するようになって
いる。

【００２３】なお、図１においては、目と液晶パネル12
との間に検光子14と同一構成の検光子19を配設した観察
者18についても図示している。

【００２４】次に、このように構成された実施例の動作
について図２乃至図５を参照して説明する。図２乃至図
５（ａ）は表示側を示し、図２乃至図５（ｂ）は観察側
を示している。図２乃至図５において、図１中の液晶パ
ネル１はガラス板５，６相互間に封入した液晶によって
構成し、液晶パネル１２はガラス板21，22相互間に封入
した液晶によって構成し、液晶パネル15はガラス板24，
25相互間に封入した液晶によって構成している。また、
図２乃至図５では液晶パネル１，12，15の各液晶分子
７，23，26の配列方向も示し、平行線によって偏光子２
及び検光子３の偏光方向を模式的に示している。図２及
び図３は液晶パネル12，15の画素電極に電圧を印加しな
い場合を示し、図４及び図５は液晶パネル12，15の画素
電極に電圧を印加した場合を示している。

【００２５】映像信号書き込み回路11は走査信号及び映
像信号を出力して、液晶パネル１の各画素電極に映像信
号を供給する。液晶パネル１の液晶は映像信号に基づく
旋光性で入射された光を出射面側に伝搬する。いま、各
画素電極に電圧を印加しないものとする。この場合に
は、液晶パネル１は入射光を９０度旋光させて出射す
る。バックライト４からの照明光は、図２の矢印Ａに示
すように、全方向の偏光光を有するランダム光である。
この照明光は偏光子２によって、図２の矢印Ｂにて示す
偏光方向の偏光光となって液晶パネル１の入射面に入射
する。液晶分子７は、長軸方向が入射面側と出射面側と
で９０度変化しており、液晶パネル１は入射光を９０度
旋光させて出射する。液晶パネル１の出射光の偏光方向
は図２の矢印Ｃに示すものとなる。

【００２６】一方、ランダム信号発生回路16は液晶パネ
ル12の各画素電極の印加電圧を制御する。いま、ランダ
ム信号発生回路16のランダム信号によって液晶パネル12
の画素電極に電圧が印加されない場合には、図２に示す
ように、液晶パネル12の液晶分子23は長軸方向が９０度
ねじれ、液晶パネル12は入射した光を９０度旋光させて
出射する。すなわち、液晶パネル１の出射光の偏光方向
は９０度変化して、図２の矢印Ｃから矢印Ｄに変化す
る。

【００２７】ランダム信号発生回路16の出力は観察側の
液晶パネル15にも供給している。従って、この場合に
は、液晶パネル15は、液晶パネル12と同様に、液晶分子
26の長軸方向が９０度ねじれ、入射光を９０度旋光させ
て出射する。すなわち、図２の矢印Ｃ，Ｄ，Ｅに示すよ
うに、液晶パネル15は液晶パネル12の出射光の偏光方向
Ｄを液晶パネル１の出射光の偏光方向Ｃに戻す。液晶パ
ネル15の出射光は検光子14を介して観察者13に出射す
る。検光子14の偏光方向は偏光子２の偏光方向と同一で
あり、液晶パネル15の出射光は検光子14を通過すること
ができず、観察者13には黒表示が観察される。液晶パネ
ル12，15によって液晶パネル１の出射光の偏光方向は変
化することなく検光子14に入射することになり、観察者
13にとって、液晶パネル１と検光子14との間に液晶パネ
ル12，15が介在していないことと同様の表示が行われ
る。

【００２８】次に、映像信号書き込み回路11によって液
晶パネル１の画素電極に映像信号を供給して、図３に示
すように、液晶パネル１の液晶分子７のねじれ状態を解
除するものとする。この場合には、図３の矢印Ｂ，Ｃに
示すように、偏光子２を通過した光の偏光方向は液晶パ
ネル１によって変化しない。ランダム信号発生回路16に
よって液晶パネル12，15の画素電極に電圧が印加されて
いないものとすると、図３の矢印Ｄに示すように、液晶
パネル１の出射光は液晶パネル12によって９０度旋光す
る。更に、観察側の液晶パネル15に入射した光は、図３
の矢印Ｅに示すように、９０度旋光して液晶パネル１の
出射光の偏光方向に戻る。液晶パネル15の出射光の偏光
方向と検光子14の偏光方向とは一致しており、液晶パネ
ル15の出射光は検光子14を通過して観察者13の目に到達
する。こうして、この場合には、観察者には白表示が観
察される。観察者13にとっては、液晶パネル12，15が介
在していない場合と同様の表示が観察される。

【００２９】次に、ランダム信号発生回路16からのラン
ダム信号を変化させて、液晶パネル12，15の画素電極に
電圧を印加して、図４及び図５に示すように、液晶パネ
ル12，15の液晶分子23，26の配列方向のねじれ状態を解
除するものとする。映像信号書き込み回路11によって液
晶パネル１の画素電極に電圧が印加されていない場合に
は、図４に示すように、液晶パネル１の液晶分子７は９
０度ねじれた状態となる。偏光子２を通過した光は液晶
パネル１によって９０度旋光する。液晶パネル１の出射
光は、図４の矢印Ｃ，Ｄに示すように、液晶パネル12に
よって旋光されることなく伝搬される。観察側の液晶パ
ネル15に入射した光も旋光することなく検光子14に入射
する。この場合には、液晶パネル15の出射光は検光子14
を通過せず、観察者13には黒表示が観察される。

【００３０】また、映像信号書き込み回路11からの映像
信号によって、図５に示すように、液晶パネル１の液晶
分子７のねじれ状態を解除するものとする。この場合に
は、偏光子２の出射光は旋光することなく液晶パネル１
から出射し、また、液晶パネル12においても旋光するこ
となく出射する（図の矢印Ｂ，Ｃ，Ｄ）。観察側の液晶
パネル15は液晶パネル12の出射光を旋光させることなく
検光子14に与え、検光子14は液晶パネル15の出射光を通
過させて観察者13の目に供給する。こうして、観察者13
には白表示が観察される。

【００３１】図２乃至図５のいずれの場合でも、ランダ
ム信号発生回路16によって、液晶パネル12，15の各液晶
分子23，26の配列状態が相互に同一の状態となるように
制御しており、観察者13にとっては液晶パネル１に供給
する映像信号に基づく表示が観察される。

【００３２】一方、図１の観察者18は目と液晶パネル12
との間に検光子19のみを配置している。いま、液晶パネ
ル１に供給する映像信号によって黒表示を行うものとす
る。すなわち、表示側は図２又は図４の状態となる。図
２に示すように、ランダム信号発生回路16によって液晶
パネル12の液晶分子23がねじれ状態である場合には、液
晶パネル12の出射光の偏光方向（矢印Ｄ）と検光子19の
偏光方向とが一致するので、観察者18には白表示が観察
される。次いでランダム信号発生回路16からのランダム
信号が変化すると、液晶パネル12の液晶分子23は、図４
に示すように、ねじれ状態が解除され、液晶パネル12の
出射光の偏光方向は液晶パネル１の出射光の偏光方向と
一致する（矢印Ｃ，Ｄ）。この場合には、液晶パネル12
の出射光は検光子19を通過せず、観察者18には黒表示が
観察される。

【００３３】また、液晶パネル１に供給する映像信号に
よって白表示を行う場合には、表示側は図３又は図５の
状態となる。いま、ランダム信号によって液晶パネル12
の液晶分子23がねじれ状態である場合には、図３矢印
Ｃ，Ｄに示すように、液晶パネル１の出射光は９０度旋
光して検光子19に与えられる。この場合には、観察者18
には黒表示が観察される。また、ランダム信号によって
液晶パネル12の液晶分子23のねじれ状態を解除した場合
には、図５の矢印Ｃ，Ｄに示すように、液晶パネル１の
出射光は旋光されることなく検光子19に与えられ、観察
者18には白表示が観察される。

【００３４】すなわち、観察者18には、ランダム信号に
応じて、正常な表示とその反転表示とが連続的に切換わ
って観察されることになる。そうすると、脳の積分効果
によって、観察者18は全面灰色の表示と認識する可能性
がある。また、正常な表示とその反転表示とが高速に切
換わるので、観察者18は表示がちらついて内容を判別す
ることが困難となる。なお、検光子19の偏光方向を変化
させても観察者18には同様の表示が観察されることは明
らかである。

【００３５】また、検光子を有していない観察者には、
従来と同様に、映像信号に拘らず白表示が観察され、表
示内容を判別不能である。

【００３６】また、液晶パネル15と同一構成の他の液晶
パネルと検光子とを組合わせて観察を行った場合でも、
ランダム信号発生回路16との同期が取れないので、表示
内容を判別することはできない。

【００３７】このように本実施例は、表示側において情
報表示用の液晶パネル１の出射光を液晶パネル12によっ
てランダム信号に応じて旋光させて出射し、観察側にお
いて液晶パネル12に同期して旋光特性が変化する液晶パ
ネル15を介して表示側からの光を検光子14に入射させて
おり、液晶パネル15及び検光子14を有する観察者のみが
正常な表示を観察することを可能にしている。

【００３８】本実施例をパソコン、ワードプロセッサ及
び電子手帳等の情報機器の表示装置として採用すると、
電車の中等の公共の場所においてこれらの機器を使用す
る場合においても、第３者に表示内容を知られることは
ない。また、イベント用シアター、街頭テレビ及びテレ
ビゲーム機等に適用すると、料金を支払った場合にのみ
これらの表示を視聴可能にすることができる。また、特
定の生徒のみに画面を見せて教育効果を向上させる教育
用大画面機器に適用することも有効である。

【００３９】なお、観察側を検光子と液晶パネルとの組
合わせた特殊眼鏡によって構成し、観察者がこの眼鏡を
使用することにより観察の自由度を向上させることがで
きる。この特殊眼鏡にランダム信号を供給する場合には
有線又は無線のいずれでもよく、ワイヤレスにすること
により、操作性が一層向上する。

【００４０】また、情報表示用の液晶パネルの出射光が
入射される偏光方向制御用の液晶パネルを省略し、観察
者の眼前に配置する偏光方向制御用液晶パネルを制御す
るランダム信号によって情報表示用の液晶パネルを制御
して、情報表示用の液晶パネルの表示を通常表示とその
反転表示に切換えた場合でも同様の作用を呈することは
明らかである。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
３者の表示情報の知得を困難にして高い機密性を得るこ
とができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の一実施例を示す説
明図。

【図２】実施例の動作を説明するための説明図。

【図３】実施例の動作を説明するための説明図。

【図４】実施例の動作を説明するための説明図。

【図５】実施例の動作を説明するための説明図。

【図６】従来の液晶表示装置を示す説明図。

【図７】従来例の動作を説明するための説明図。

【図８】不可視画像投影方法を採用した従来の液晶表示
装置を示す説明図。

【符号の説明】

１…液晶パネル、２…偏光子、11…映像信号書き込み回
路、12，15…液晶パネル、14…検光子、16…ランダム信
号発生回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定方向の偏光光のみを選択的に通過さ
   せる第１の偏光選択手段と、 この第１の偏光選択手段を通過した偏光光の偏光方向を
   情報信号に基づいて変化させて出射する情報表示部と、 この情報表示部からの出射光の偏光方向を変化させるこ
   とが可能な第１の偏光方向可変手段と、 この第１の偏光方向可変手段によって偏光方向が制御さ
   れた前記情報表示部の出射光の偏光方向を前記第１の偏
   光方向可変手段による偏光方向の制御に同期させて変化
   させる第２の偏光方向可変手段と、 前記第１及び第２の偏光方向可変手段によって偏光方向
   が制御された前記情報表示部の出射光のうち所定方向の
   偏光光のみを選択的に通過させる第２の偏光選択手段と
   を具備したことを特徴とする液晶表示装置。