JPWO2008018212A1 - 液晶表示装置および視野角制御モジュール - Google Patents

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Abstract

表示用液晶パネル（１）と視野角制御用液晶パネル（２）とを備え、視野角特性を切り替えることが可能な液晶表示装置（１０）において、上記表示用液晶パネル（１）と視野角制御用液晶パネル（２）との間に、視認制限方向を設定するための１／２波長板（７）を設ける。こうすれば、視認制限方向を任意に設定しうる液晶表示装置を実現することができる。

Description

本発明は、視野角特性の切り替えが可能な表示装置（例えば、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、より多くの視点から鮮明な画像を見ることができる視野角特性（広視野角特性）を有することが求められている。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を視認できないことが好ましい場合もある。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:Personal Data Assistant）、あるいは携帯電話等は、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が高い。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、本人（限定された視点から）だけ表示画像を視認でき、その周り（他の視点）からはこれを視認できないような視野角特性（狭視野角特性）をとることが望ましい。
このように、近年、１台の表示装置に、広視野角特性と狭視野角特性とを切り替え可能にもたせたいという要求が高まっている。
このような要求に対し、例えば、特許文献１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るとともに、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、視野角特性を制御する液晶表示装置が開示されている。
特開平１０−２６８２５１号公報（１９９８年１０月９日公開）
しかしながら、上記従来の液晶表示装置では、表示用液晶パネルを構成する基板のラビング方向（あるいは下側偏向板の偏向軸の向き）に応じて視野角制御用液晶パネルや上側偏向板を配置する必要がある。すなわち、表示用液晶パネルによって、狭視野角特性時における視認可能な方向と視認不可能な方向（視認制限方向）とが決定されることになり、視認制限方向を自由に設定することができないという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、視認制限方向を任意に設定することができる液晶表示装置を提供する点にある。
本液晶表示装置は、上記課題を解決するために、表示用液晶パネルと視野角制御用液晶パネルとを備え、視野角特性を切り替えることが可能な液晶表示装置であって、上記表示用液晶パネルと視野角制御用液晶パネルとの間に、視認制限方向を設定するための位相差部材が設けられていることを特徴とする。
上記構成によれば、上記表示用液晶パネルと視野角制御用液晶パネルとの間に適当な位相差部材（例えば、１／２波長板）を設けることで、表示用液晶パネルあるいは視野角制御用液晶パネルを透過した直線偏光の偏光方向（偏光軸の向き）を変えることができ、これによって視野角制御用液晶パネルによる視認制限方向を変えることができる。すなわち、適当な位相差部材を用い、その軸を適宜設定してやることで、狭視野角特性時の視認制限方向を任意に設定することが可能となる。
本液晶表示装置においては、上記表示用液晶パネルは第１の偏向部材、表示用液晶セル、および第２の偏向部材がこの順に重ねられて構成されるとともに、上記視野角制御用液晶パネルは第３の偏向部材、視野角制御用液晶セル、および第４の偏向部材がこの順に重ねられて構成されており、上記位相差部材は上記第２および第３の偏向部材の間に配されている構成としてもよい。
また、上記位相差部材は、１／２波長板（１／２λ板）であっても良い。この場合、上記第２および第３の偏向部材は、第２の偏向部材の透過軸と上記１／２波長板の軸とがなす角が、該１／２波長板の軸と第３の偏向部材の透過軸とがなす角に等しくなるように配する。こうすれば、表示用液晶パネルを透過した直線偏光の偏光方向（偏光軸の向き）を、その強度を維持しつつ変えることができる。
なお、上記位相差部材を、並行に（それぞれの軸が平行となるように）配された２枚の１／４波長板で構成することも可能である。
本液晶表示装置においては、第１の偏向部材と表示用液晶セルとの間および第２の偏向部材と表示用液晶セルとの間の少なくとも一方に、さらに位相差板が設けられていても良い。また、第３の偏向部材と視野角制御用液晶セルとの間および第４の偏向部材と視野角制御用液晶セルとの間の少なくとも一方に、さらに位相差板が設けられていても良い。このように偏光板および液晶セル間に位相差板を設けることで、液晶セルの複屈折によって生じる楕円偏光を光学補償することができ、光漏れを抑制することができる。
本液晶表示装置においては、該バックライトと上記視野角制御用液晶パネルとの間に表示用液晶パネルが設けられていても良いし、バックライトと上記表示用液晶パネルとの間に視野角制御用液晶パネルが設けられていても良い。
本液晶表示装置においては、バックライトから出射される光が指向性を有していることが好ましい。
また、本発明の視野角制御モジュールは、表示用液晶パネルと組み合わせることで視野角特性を切り替えることが可能な液晶表示装置を構成する視野角制御モジュールであって、表示用液晶パネル側から順に、視認制限方向を設定するための位相差部材、および視野角制御用液晶パネルが配されていることを特徴とする。
上記構成によれば、上記位相差部材によって、表示用液晶パネルあるいは視野角制御用液晶パネルを透過した直線偏光の偏光方向（偏光軸の向き）を変えることができ、これによって、視野角制御用液晶パネルによる視認制限方向を変えることができる。すなわち、適当な位相差部材を用い、その軸を適宜設定してやることで、視認制限方向を任意に設定することが可能となる。
本視野角制御モジュールにおいては、視野角制御用液晶パネルは、第１の偏向部材、視野角制御用液晶セル、および第２の偏向部材がこの順に重ねられて構成されていてもよい。
本視野角制御モジュールにおいては、上記位相差部材は、１／２波長板であってもよい。この場合、視野角制御モジュールに入射する、あるいは視野角制御モジュールから出射する光の偏向軸と上記１／２波長板の軸とがなす角が、該１／２波長板の軸と第１の偏向部材の透過軸とがなす角に等しくなるように構成する。こうすれば、表示用液晶パネルを透過した直線偏光の偏光方向（偏光軸の向き）を、その強度を維持しつつ変えることができる。
なお、上記位相差部材を、並行に（それぞれの軸が平行となるように）配された２枚の１／４波長板で構成することも可能である。
以上のように、本液晶表示装置によれば、上記表示用液晶パネルと視野角制御用液晶パネルとの間に適当な位相差部材（例えば、１／２波長板）を設けることで、表示用液晶パネルあるいは視野角制御用液晶パネルを透過した直線偏光の偏光方向（偏光軸の向き）を変えることができる。これにより、狭視野角特性時の視認制限方向を任意に設定することが可能となる。
本液晶表示装置の構成例を示す分解斜視図である。 本液晶表示装置の構成例を示す分解斜視図である。 本液晶表示装置の構成を示す断面図である。 λ／２板の作用を示す模式図である。 設定用位相差板の作用を示す模式図である。 設定用位相差板の作用を示す模式図である。 本液晶表示装置の他の構成を示す断面図である。 本液晶表示装置の変形例を示す断面図である。 視野角制御用液晶パネルに設定用位相差板を装着しておき、これに表示用液晶パネルを組み合わせる構成を示す断面図である。 表示用液晶パネルに設定用位相差板を装着しておき、これに視野角制御用液晶パネルを組み合わせる構成を示す断面図である。 本液晶表示装置における視野角制御用液晶パネルの配置例を示す断面図である。 狭視野角モードにおける視野角制御パネルの液晶分子の配列状態を示す斜視図である。 広視野角モードにおける視野角制御パネルの液晶分子の配列状態を示す斜視図である。 図１２（ａ）・図１２（ｂ）と同じ向きに配置された視野角制御パネルに対する複数の視点を２つの角（極角・方位角）で表すとともに、それぞれについて説明する模式図である。 視点Ｐ１から視たときの液晶分子と偏光板の透過軸との位置関係を示す図である。 視点Ｐ２から視たときの液晶分子と偏光板の透過軸との位置関係を示す図である。 視点Ｐ３から視たときの液晶分子と偏光板の透過軸との位置関係を示す図である。 狭視野角モードにおける視野角特性（輝度分布の極角および方位角依存性）を示すチャートである。 広視野角モードにおける視野角特性（輝度分布の極角および方位角依存性）を示すチャートである。 表示用液晶パネルの上面にλ／４板を１枚装着しておくとともに視野角制御用液晶パネル下面にλ／４板を１枚装着しておき、これらを組み合わせた構成を示す断面図である。
符号の説明
１ 表示用液晶パネル
２ 視野角制御用液晶パネル
３ バックライト
７ 設定用位相差板（λ／２板 位相差部材）
１０ 液晶表示装置
１１ 液晶セル
１２ 第２偏向板
１３ 第１偏向板
２１ 液晶セル
２２ 第４の偏光板
２３ 第３の偏光板
２４ 位相差板
２５ 位相差板
４９ 視野角制御モジュール
７７ａ λ／４板（位相差部材）
７７ｂ λ／４板（位相差部材）
Ｘ１２ 透過軸
Ｘ２２ 透過軸
Ｘ２３ 透過軸
Ａ 設定用位相差板（λ／２板）の軸
本発明の実施の一形態について図１〜図１７に基づいて説明すれば以下のとおりである。
図３は、本液晶表示装置１０の概略構成を示す断面図である。図３に示すように、本液晶表示装置１０は、画像の表示を行う表示用液晶パネル１、該液晶表示装置１０の視野角特性を切り替えるための視野角制御用液晶パネル２、表示用液晶パネル１と視野角制御用液晶パネル２との間に設けられ、視認制限方向を設定するための設定用位相差板（１／２λ板）７、およびバックライト３を備える。
表示用液晶パネル１では、第１偏向板１３、一対の透光性基板間に液晶を挟持した表示用液晶セル１１、および第２偏向板１２がこの順に配され、視野角制御用液晶パネル２では、第３偏向板２３、一対の透光性基板間に液晶を挟持した視野角制御用液晶セル２１、および第４偏向板２２がこの順に配され、上記第２偏向板１２と第３偏向板２３との間に設定用位相差板７が配されている。
液晶表示装置１０は、視野角制御用液晶セル２１が有する液晶のスイッチング動作によって、表示用液晶パネル１の画像をより多くの視点から視認できる広視野角モード（広視野角特性）と、表示用液晶パネル１の画像を限定された視点だけから視認できる狭視野角モード（狭視野角特性）とをとることができる。狭視野角モードは、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好適であり、広視野角モードは、通常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である。
表示用液晶パネル１の液晶モード、セル構造および駆動モードは任意である。すなわち、表示用液晶パネル１として、文字、画像、又は動画を表示できる任意の液晶パネル（例えば、ＴＮ液晶パネルやＡＳＶ液晶パネル）を用いることができる。また、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、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。バックライト３の構成も任意であり、例えば、指向性を有する光を出射するバックライトを用いることもできる。
視野角制御用液晶セル２１の液晶層は、例えばホモジニアス配向したポジ型ネマティック液晶からなる。また、第２偏向板１２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、第１偏向板１３は、表面処理を施していないいわゆるクリア偏光板である。
ついで、図１２（ａ）・図１２（ｂ）に基づいて、視野角制御用液晶パネル２の構成および動作について説明する。なお、図１２（ａ）・図１２（ｂ）は、主として視野角制御用液晶パネル２の構成を示す模式図であり、図１２（ａ）は狭視野角モードにおける視野角制御用液晶セル２１内の液晶分子の配列状態を示し、図１２（ｂ）は広視野角モードにおける視野角制御用液晶セル２１内の液晶分子の配列状態を示す。
図１２（ａ）・図１２（ｂ）に示すように、視野角制御用液晶セル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：インジウム錫酸化物）を用いて図示しない透明電極が形成されている。なお、表示用液晶セル１１は、例えば画素単位あるい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、視野角制御用液晶セル２１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１２（ａ）・図１２（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１２（ａ）・図１２（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に略平行かつ逆向きである。
すなわち、視野角制御用液晶セル２１（以下、適宜液晶セル２１と略す）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１２（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１２（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１２（ａ）は、印加電圧ＶＬ（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１２（ｂ）は、印加電圧ＶＨ（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１２（ａ）に示すように、視野角制御用パネル２において液晶セル２１の下方に設けられた第３偏光板２３と液晶セル２１の上方に設けられた第４偏光板２２とは、それぞれの透過軸Ｘ２３および透過軸Ｘ２２が、互いに略直交するように配置されている。
このように、透過軸Ｘ２３及び透過軸Ｘ２２が互いに略直交するように配置されていれば（つまり、透過軸Ｘ２２と透過軸Ｘ２３とのなす角が、８０°〜１００°の範囲であれば）、視野角切り替えの十分な効果が得られる。第４偏光板２２の透過軸Ｘ２２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１２（ａ）・図１２（ｂ）に加えて、図１３および図１４（ａ）〜図１４（ｃ）を参照し、視野角制御用パネル２を用いて、液晶表示装置１０の視野角特性を広視野角モードおよび狭視野角モード間で切り替える原理について説明する。なお、以下の説明において、視野角制御用パネル２に対するある視点を、第４偏光板２２の中央を基準とした方位角θと極角Φとによって表す。ここで、方位角θとは、視点から第４偏光板２２の表面を含む平面へ下ろした垂線の足と第４偏光板２２の中央２２ｃとを結ぶ線の回転角であり、極角Φは、第４偏光板２２の中央２２ｃと視点とを結ぶ直線が第４偏光板２２の法線となす角度である。
図１３は、図１２（ａ）・図１２（ｂ）に示されるものと同じ向きに配置された視野角制御用パネル２に対する３つの視点Ｐ１〜Ｐ３を表したものである。なお、方位角θは、視点Ｐ１の方位角を０°として、第４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１３に示すように、視点Ｐ１は、方位角θ１＝０°、極角＝Φ１で表され、視点Ｐ２は、方位角θ２＝９０°、極角＝Φ２で表され、視点Ｐ３は、方位角θ３＝１８０°、極角＝Φ３で表される。
以下に、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）を参照しながら、液晶セル２１に対する印加電圧ＶＬによって、液晶分子２１ｃの分子長軸が透光性基板２１ａ・２１ｂの法線に対して微少角だけ傾いている場合（図１２（ａ）の場合）の、図１３に示す視点Ｐ１〜Ｐ３から観察される表示状態について説明する。なお、図１５は、狭視野角モードにおける視野角特性（輝度分布の極角および方位角依存性）を示すチャートであり、図１６は、広視野角モードにおける視野角特性（輝度分布の極角および方位角依存性）を示すチャートである。
まず、図１３の視点Ｐ１（方位角θ１＝０°、極角＝Φ１）からみると、図１４（ａ）に示すように、液晶分子２１ｃは、その分子長軸が視点方向（視点から分子に向かう方向）に並行するような状態となっている。これにより、第３偏光板２３を透過し、視点Ｐ１に向かって液晶セル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、第４偏光板２２で遮蔽される。したがって、視点Ｐ１からは黒表示となる。なお、液晶セル２１に対する印加電圧ＶＬが上述のとおり２．５Ｖ〜３．５Ｖ程度である場合、図１５に示すように、方位角θ１＝０°については、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。すなわち、第４偏光板２２の中央２２ｃに対して方位角θ１＝０°で表される方向は視認制限方向となる。
なお、図１５において、Ｌ１〜Ｌ８は、輝度が、５０ｃｄ／ｍ２、１００ｃｄ／ｍ２、１５０ｃｄ／ｍ２、２００ｃｄ／ｍ２、２５０ｃｄ／ｍ２、３００ｃｄ／ｍ２、３５０ｃｄ／ｍ２、及び４００ｃｄ／ｍ２の視角の分布を示す等位線である。
また、図１３に示す視点Ｐ２（方位角θ２＝９０°、極角＝Φ２）からみると、図１４（ｂ）に示すように、液晶分子２１ｃは、その分子長軸が第４偏光板２２の透過軸Ｘ２２および第３偏光板２３の透過軸Ｘ２３それぞれに対して若干傾いた状態となっている。これにより、第３偏光板２３を透過し、視点Ｐ２に向かって液晶セル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、第４偏光板２２で遮蔽される。したがって、視点Ｐ２からも黒表示となる。また、視点Ｐ２と対向する位置、すなわち方位角θが２７０°の場合も視点Ｐ２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ＶＬ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１５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。すなわち、第４偏光板２２の中央２２ｃに対して方位角θ１＝９０°および２７０°で表される方向は視認制限方向となる。
また、図１３に示す視点Ｐ３（方位角θ３＝１８０°、極角＝Φ３）からみると、図１４（ｃ）に示すように、液晶分子２１ｃは、その分子長軸が、第４偏光板２２の透過軸Ｘ２２および第３偏光板２３の透過軸Ｘ２３のそれぞれに対して約４５°傾き、かつ、その分子短軸が視点方向（視点から分子に向かう方向）に並行するような状態となっている。これにより、第３偏光板２３を透過し、視点Ｐ３に向かって液晶セル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、第４偏光板２２の透過軸Ｘ２２に一致するようにその偏光軸（偏光方向）が回転され、第４偏光板２２を透過する。したがって、視点Ｐ３からは、良好な表示が得られる。なお、印加電圧ＶＬが上述のとおり２．５Ｖ〜３．５Ｖ程度である場合は、方位角θ３＝１８０°については、図１５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。すなわち、第４偏光板２２の中央２２ｃに対して方位角θ１＝１８０°で表される方向は視認可能方向となる。
以上のとおり、視野角制御用パネル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ＶＬを印加した場合（図１２（ａ）の場合）、方位角θ＝１８０°前後の狭い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内の偏光が第４偏光板２２で遮光され、黒表示となる。すなわち、液晶表示装置１０を、表示用液晶パネル１の画像を限定された視点だけから視認できる狭視野角モードとすることができる。
一方、視野角制御用パネル２の液晶セル２１に、図１２（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ＶＨを印加した場合は、図１３に示す視点Ｐ１〜Ｐ３のいずれの視点に向かう光についても、良好な表示が得られるような十分な複屈折が生じる。すなわち、図１６に示すように、第４偏光板２２の中央２２ｃに対してほぼ全方位角θが視認可能方向となる。これにより、液晶表示装置１０を、表示用液晶パネル１の画像をより多くの視点から視認できる広視野角モードとすることができる。なお、図１６において、Ｌ１〜Ｌ８は、輝度が、１３０ｃｄ／ｍ２、２４０ｃｄ／ｍ２、３５０ｃｄ／ｍ２、４６０ｃｄ／ｍ２、５７０ｃｄ／ｍ２、６８０ｃｄ／ｍ２、７９０ｃｄ／ｍ２、及び９００ｃｄ／ｍ２の各視角の分布を示す等位線である。
このように、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ＶＨまたは印加電圧ＶＬの少なくとも二段階で切り替えることにより、液晶表示装置１０の視野角特性を、広視野角モードと狭視野角モードとの間で切り替えることができる。
本液晶表示装置１０では、設定用位相差板７を設けることで第３偏光板２３の透過軸Ｘ２３の向きを適宜設定し、これによって、狭視野角モードにおける視認制限方向を任意に設定できるようにしている。ここで、設定用位相差板７は１／２λ（波長）板であり、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。すなわち、設定用位相差板７は、図４に示すように、設定用位相差板７の軸Ａに対して−αの角をなす偏光軸をもった直線偏光Ｌｉを、その強度を変えることなく、設定用位相差板７の軸Ａに対して＋αの角をなす偏光軸をもった直線偏光Ｌｏに変換することができる。これにより、図３において、第２偏光板１２の透過軸に対して設定用位相差板７の軸がなす角度を変えれば、第３偏光板２３の透過軸の向きを任意に設定することができる。
例えば、図６に示すように、第２偏光板１２の透過軸Ｘ１２に対して設定用位相差板７の軸Ａがなす角度を０度とすれば、第３偏光板２３の透過軸Ｘ２３の向きを、第２偏光板１２の透過軸Ｘ１２に対して０度とすることができる。また、第３偏光板２３の透過軸Ｘ２３と第４偏光板２２の透過軸Ｘ２２とは略直交するため、第４偏光板２２の透過軸Ｘ２２は図１３に示す透過軸Ｘ２２と同様になる。したがって、狭視野角モードにおいて、視点Ｐ１１（方位角０°）、視点Ｐ１２（方位角９０°）、および視点Ｐ１４（方位角２７０°）は視認制限方向となり、これらの視点からは黒表示となる。一方、視点Ｐ１３（方位角１８０°）からは良好な表示が得られる。この場合の本液晶表示装置１０の全体構成を図２に示す。同図に示すように、設定用位相差板７を、その軸Ａが第２偏向板１２の透過軸Ｘ１２と平行になるように配置することで、第３の偏光板２３の透過軸Ｘ２３を第２偏向板１２の透過軸Ｘ１２と平行になるように設定することができる。また、第４の偏光板２２は、その透過軸Ｘ２２が第３偏向板２３の透過軸Ｘ２３と略直交するように配置される。
また、図５に示すように、第２偏光板１２の透過軸Ｘ１２に対して設定用位相差板７の軸Ａがなす角度を＋２２．５度とすれば、第３偏光板２３の透過軸Ｘ２３の向きを、第２偏光板１２の透過軸Ｘ１２に対して＋４５度とすることができる。これにより、狭視野角モードにおいて、視点Ｐ２２（方位角４５°）、視点Ｐ２４（方位角２２５°）、および視点Ｐ２１（方位角３１５°）が視認制限方向となり、これらの視点からは黒表示となる。一方、視点Ｐ２３（方位角１３５°）からは良好な表示が得られる。この場合の本液晶表示装置１０の全体構成を図１に示す。同図に示すように、設定用位相差板７を、その軸Ａが第２偏向板１２の透過軸Ｘ１２に対して＋２２．５°をなすように配置することで、第３の偏光板２３の透過軸Ｘ２３を第２偏向板１２の透過軸Ｘ１２に対して＋４５°をなすように設定することができる。また、第４の偏光板２２は、その透過軸Ｘ２２が第３偏向板２３の透過軸Ｘ２３と略直交するように配置される。
このように、本液晶表示装置１０によれば、設定用位相差板７（１／２波長板）によって表示用液晶パネル１を透過した直線偏光の偏光方向（偏光軸の向き）を変えることができ、これによって視野角制御用液晶パネル２による視認制限方向を変えることができる。すなわち、設定用位相差板７（１／２波長板）の軸を適宜設定してやることで、視認制限方向を任意に設定することが可能となる。
本液晶表示装置１０の視野角制御パネル２においては、図３の設定用位相差板７（λ／２板）の代わりにλ／４板を２枚設けても構わない。すなわち、図７に示すように、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、２枚のλ／４板７７ａ・７７ｂを並行に（それぞれの軸が平行となるように）配置する。
また、本液晶表示装置１０の視野角制御パネル２においては、図８に示すように、第３の偏光板２３と液晶セル２１との間に位相差板２５を設け、液晶セル２１と第４の偏光板２２との間に位相差板２４を設けることもできる。また、第３の偏光板２３と液晶セル２１との間および液晶セル２１と第４の偏光板２２との間のいずれか一方に位相差板を設けても構わない。このように偏光板および液晶セル間に位相差板を設けることで、液晶セル２１の複屈折によって生じる楕円偏光を光学補償することができ、光漏れを抑制することができる。これにより、狭視野角モードにおける視野角特性を向上させることができる。なお、表示用液晶パネル１において、図８に示すように、第１の偏光板１３と液晶セル１１との間に位相差板２８を設け、液晶セル１１と第２の偏光板１２との間に位相差板２７を設けることもできる。
また、図３の液晶表示装置では、表示用液晶パネル１の上側に視野角制御パネル２が設けられているがこれに限定されない。例えば、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１１に示すように、バックライト３の上に視野角制御用液晶パネル２を積層し、さらにその上に表示用液晶パネル１を積層した液晶表示装置とすることも可能である。
また、視野角制御用液晶パネル２の液晶セル２１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ているがこれに限定されない。例えば、ネガ型ネマティック液晶を使用してもよい。なお、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、本実施の形態では、図９に示すように、視野角制御用液晶パネル２の下面に設定用位相差板７（λ／２板）を装着して視野角制御モジュール４９を構成しておき、この視野角制御モジュール４９に任意の表示用液晶パネル１を組み合わせることで本液晶表示装置を構成しても良い。
同様に、本実施の形態では、図１０に示すように、あらかじめ表示用液晶パネル１の上面に設定用位相差板７（λ／２板）を装着しておいても良い。すなわち、設定用位相差板７（λ／２板）が装着された表示用液晶パネル１と視野角制御用液晶パネル２とをそれぞれ別体で構成しておき、両者を組み合わせることで本液晶表示装置を構成しても良い。
さらに、本実施の形態では、図１７に示すように、あらかじめ表示用液晶パネル１の上面に設定用位相差板７７ａ（λ／４板）を装着するとともに視野角制御用液晶パネル２の下面に設定用位相差板７７ｂ（λ／４板）を装着しておいても良い。すなわち、設定用位相差板７７ｂ（λ／４板）が装着された表示用液晶パネル１と設定用位相差板７７ａ（λ／４板）が装着された視野角制御用液晶パネル２とをそれぞれ別体で構成しておき、両者を組み合わせることで本液晶表示装置を構成しても良い。
本発明の液晶表示装置は、プライバシー保護およびセキュリティ性向上が求められる液晶表示装置に好適である。

Claims (15)

  1. 表示用液晶パネルと視野角制御用液晶パネルとを備え、視野角特性を切り替えることが可能な液晶表示装置であって、
    上記表示用液晶パネルと視野角制御用液晶パネルとの間に、視認制限方向を設定するための位相差部材が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 上記表示用液晶パネルは第１の偏向部材、表示用液晶セル、および第２の偏向部材がこの順に重ねられて構成されるとともに、上記視野角制御用液晶パネルは第３の偏向部材、視野角制御用液晶セル、および第４の偏向部材がこの順に重ねられて構成されており、
    上記位相差部材は上記第２および第３の偏向部材の間に配されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 上記位相差部材は、１／２波長板であることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
  4. 上記位相差部材は、並行に配された２枚の１／４波長板であることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
  5. 上記第２および第３の偏向部材は、第２の偏向部材の透過軸と上記１／２波長板の軸とがなす角が、該１／２波長板の軸と第３の偏向部材の透過軸とがなす角に等しくなるように配されていることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
  6. 第１の偏向部材と表示用液晶セルとの間および第２の偏向部材と表示用液晶セルとの間の少なくとも一方に、位相差板がさらに設けられていることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
  7. 第３の偏向部材と視野角制御用液晶セルとの間および第４の偏向部材と視野角制御用液晶セルとの間の少なくとも一方に、位相差板がさらに設けられていることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
  8. バックライトを備え、該バックライトと上記視野角制御用液晶パネルとの間に表示用液晶パネルが設けられていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  9. バックライトを備え、該バックライトと上記表示用液晶パネルとの間に視野角制御用液晶パネルが設けられていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  10. バックライトを備え、該バックライトから出射する光が指向性を有していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  11. 表示用液晶パネルと組み合わせることで、視野角特性を切り替えることが可能な液晶表示装置を構成する視野角制御モジュールであって、
    表示用液晶パネル側から順に、視認制限方向を設定するための位相差部材、および視野角制御用液晶パネルが配されていることを特徴とする視野角制御モジュール。
  12. 視野角制御用液晶パネルは、第１の偏向部材、視野角制御用液晶セル、および第２の偏向部材がこの順に重ねられて構成されることを特徴とする請求項１１記載の視野角制御モジュール。
  13. 上記位相差部材は、１／２波長板であることを特徴とする請求項１２記載の視野角制御モジュール。
  14. 視野角制御モジュールに入射する、あるいは視野角制御モジュールから出射する光の偏向軸と上記１／２波長板の軸とがなす角が、該１／２波長板の軸と第１の偏向部材の透過軸とがなす角に等しいことを特徴とする請求項１３記載の視野角制御モジュール。
  15. 上記位相差部材は、並行に配された２枚の１／４波長板であることを特徴とする請求項１２記載の視野角制御モジュール。
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