TW200530701A - Viewing angle control element, method of manufacturing the same, liquid crystal display device, and electronic apparatus - Google Patents

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200530701 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關視角控制元件及其製造方法、液晶顯示 裝置、電子機器’特別是有關可切換視角、窄視角的視角 控制元件、及具備此的液晶顯示裝置。 【先前技術】 液晶顯示裝置自以往既有的所謂視角窄的課題，而有 廣視角特性的要求。特別是以多人數觀看顯示的電視和汽 車導航器、數位相機等爲用途的裝置。一方面，也有使用 者一人觀看顯示時，他人無法窺視的要求，此時，相反 地，要求窄的視角特性。例如以在公共場所使用的筆記型 電腦和攜帶式電話等爲用途的裝置。近年例如像是以筆記 型電腦觀看電視節目，或以攜帶式電話玩遊戲，藉由以同 一機器使用的方式切換視角的廣/窄之要求提高。 針對此種要求，提供一增加於顯示用液晶元件而具備 位相差控制用液晶元件，以控制施加於位相差控制用液晶 元件的電壓，藉此改變視角特性（例如下述日本專利文獻 1 )。此日本·專利文獻1，是以旋光向列型液晶、水平配向 (homogeneous )液晶、隨機配向的向列型液晶等爲例表 示作爲位相差控制用液晶元件所用的液晶模式。 【曰本專利文獻1】日本特開平i—1 744 8 9號公報 【發明內容】 -4 - (2) 200530701 〔發明欲解決的課題〕 上述專利文獻1是藉由使用位相差控制用液晶元件， 而能切換視角之廣/窄所做描述，但其效果未充分言及。 例如曰本專利文獻1的第4圖是表示反差比爲1 0 : 1的等 反差曲線，窄視角化時廣視角方向的反差確實會降低。但 此程度的變化，鄰近的人能充分視認顯示。一般反差比下 降到2 : 1還是可充分地視認顯示。 p 本發明是爲了解決上述課題的發明，目的在於提供一 廣視角、窄視角之切換效果高的視角控制元件、以及藉由 使用此能適用於各種使用環境和用途旳液晶顯示裝置、電 子機器。 〔用以解決課題的手段〕 爲達成上述目的，本發明之視角控制元件係鄰接配置 使用於任意之顯示裝置，控制前述顯示裝置的視角之視角 φ 控制元件，具備：一對透光性基板，被挾持於前述一對透 光性基板間而使液晶分子混雜（hybrid )配向之液晶層， 及具有供對前述液晶層施加電場之電場施加手段的視角控 制用液晶胞（c e 11 );藉由來自前述電場施加手段的施加 電壓使前述液晶分子的配向狀態改變以控制前述顯示裝置 的視角爲其特徵。再者，本發明所謂的「混雜配向」是指 液晶分子的傾角由其中一方的基板側的界面直至另一方的 基板側的界面產生連續變化的配向狀態。此時，一般液晶 分子不會產生扭轉，亦即扭轉角爲〇。。 (3) 200530701 使用液晶胞進行視角控制的技術，如上述日本專利文 獻1爲已知的。但本發明人，於上述日本專利文獻1中， 對視角限制效果有一限度，考慮於視角控制用液晶胞採用 旋光向列型液晶、水平配向液晶、隨機配向的向列型液晶 等情形爲由來。亦可，此種液晶原本僅有助於顯示反差的 降低。對此，本發明人發現使用混雜配向於視角控制用液 晶胞的液晶，藉此於窄視角化（視角限制）時，透過光量 B 比廣視角側之顯示的反差下降還降低（變暗）的這方，可 得到較大的視角限制效果。藉由混雜配向之液晶的配向狀 態之變化，有關廣視角側之透過光量改變的理由，則在〔 用以實施發明的最佳形態〕這一項做一詳述。 上述本發明之視角控制元件中，希望於前述視角控制 用液晶胞的外面分別被配置偏光板，這些偏光板的吸收軸 係相互平行地被配設。 再者，於本明細書中，雖使用液晶胞和基板之「外 φ 面」、「內面」的表現，但所謂「內面」是指各基板之主 面中，朝向液晶層側的面，所謂「外面」是指與此面相反 側的面。 若根據此構成，藉由光射入側的偏光板的作用，對混 雜配向液晶層射入直線偏光，於此直線偏光於基板面之方 位角方向的指定方向產生旋光性，在平行偏光之下，顯示 變暗。 而前述偏光板的吸收軸是希望與由前述視角控制用液 晶胞的法線方向所見之前述液晶分子的遲相軸成平行或直 -6 - (4) 200530701 交地配置。 若根據此構成，對由視角控制用液晶胞的法線方向射 入的光’液晶層未出現複折射效果的關係，幾乎無損於顯 _ 不裝置所具有的顯示特性。 但更理想是前述偏光板的吸收軸以與由前述視角控制 用液晶胞之法線方向觀看的前述液晶分子之遲相軸平行地 配置的這方爲佳。 • 這方面可將視角限有效限制在更廣的視角範圍。連此 也於後詳述。 前述液晶層的材料可使用介電率向異性爲負的液晶材 料、正的液晶材料的任一種，但使用介電率向異性爲負的 液晶材料較好。 使用介電率向異性爲負時，選擇電壓施加（電壓 ON )時的視角寛廣，無損於顯示裝置之具有的顯示特 性。 • 本發明的視角控制元件的製造方法以藉由調整前述視 角控制用液晶胞之液晶層的複折射率△ η與液晶層厚d之 積△ η · d，調整視角限制效果的程度爲其特徴。 藉由Δη· d的調整，改變基板面之極角方向的透過率 特性’故能對應用途選擇最適當的△ η · d之値。 本發明的液晶顯示裝置以具備：上述本發明的視角控 制元件，及被鄰接配置於前述視角控制元件的顯示用液晶 胞爲其特徴。 若根據此構成，藉由本發明的視角控制元件鄰接配置 -7- (5) (5)200530701 於滅不用液晶胞，得到廣視角、窄視角之切換效果高的顯 示’就可實現能適應於各種使用環境和用途的液晶顯示裝 置° 而前述液晶分子之遲相軸希望以一致於前述顯示用液 晶胞的顯不畫面的上下方向（1 2時- 6時方向）的方式配 置。 若根據此構成，特別是能有效切換顯示畫面的左右方 向（3時一 9時方向）的視角很理想。他人窺視顯示時， 通常是由左右方向窺視。 而本發明的液晶顯示裝置是具備：設於前述顯示用液 晶胞之被配置前述視角控制用液晶胞之側與相反側之外面 的第1偏光板，設於前述視角控制用液晶胞之被配置前述 顯示用液晶胞之側與相反側之外面的第2偏光板，及設於 前述顯示用液晶胞與前述視角控制用液晶胞之間的第3偏 光板的構成。 若根據此構成，第1偏光板與第3偏光板是挾持顯示 用液晶胞，這些偏光板是作爲顯示用液晶胞之偏光子與検 光子的功能。進而，第2偏光板與第3偏光板是挾持視角 控制用液晶胞，這些偏光板的吸收軸爲上述的關係，就可 得到更有效的視角限制效果。 或者是本發明的液晶顯示裝置是具備：設於前述顯示 用液晶胞之被配置前述視角控制用液晶胞之側與相反側之 外面的第1偏光板，及設於前述視角控制用液晶胞之被配 置前述顯示用液晶胞之側與相反側之外面的第2偏光板的 -8- (6) (6)200530701 構成。 若根據此構成，與上述之構成相比，偏光板僅減少1 枚，顯示就變明亮，具有所謂裝置全體薄型化的效果。加 上這個，在顯示用液晶胞與視角控制用液晶胞之間沒有偏 光板，藉此，就可藉由兩個液晶胞的相互作用得到與上述 之構成相異的作用、效果，視角可限制在更窄的範圍。有 關這個於後面之〔第3實施形態〕這項做詳述。 或者是，本發明之液晶顯示裝置，可爲於配置著前述 第2偏光板之前述視角控制用液晶胞之側與相反側，配置 具備聚光薄片之背光的構成。 若根據構成，藉由與利用聚光薄片之視角限制效果的 相乘作用，可得到更有效的視角限制效果。 或者是，本發明之液晶顯示裝置可爲將前述視角控制 用液晶胞配置於前述顯示用液晶胞之観察者側之相反側， 於前述視角控制用液晶胞與前述顯示用液晶胞之間具備散 射板的構成。 若根據此構成，藉由散佈間隔件等，具有所謂不易見 到視角限制用液晶胞發生漏光的效果。 而本發明的視角控制元件，係鄰接配置使用於任意之 顯示裝置，控制前述顯示裝置的視角之視角控制元件，具 備：使液晶性高分子混雜配向而成之層的構成。 若根據此構成，雖不能利用電場進行視角的控制，但 藉由與前述視角控制用液晶胞相同的原理，就可進行視角 限制。 (7) (7)200530701 而本發明的液晶顯不裝置具備：具備液晶性高分子之 層的前述視角控制元件，及被鄰接配置於前述視角控制元 件的顯示用液晶胞的構成。 右根據此構成’藉由限制特定方向的視角，就能實現 考慮到他人難以窺視的隱私的液晶顯示裝置。 本發明的電子機器以具備上述本發明的液晶顯示裝置 爲其特徴。 若根據此構成’具有視角控制效果高的液晶顯示部， 就能實現可適用於各種使用環境和用途的電子機器。 【實施方式】 〔用以實施發明的最佳形態〕 〔第1實施形態〕 以下將本發明之第1實施形態參照第1圖〜第9圖做 說明。 本實施形態之液晶顯示裝置是在顯示用液晶胞積層視 角控制用液晶胞，但因是利用視角控制用液晶胞將顯示用 液晶胞的視角特性限制在狹窄的角度範囲，故希望顯示用 液晶胞採用原來廣視角之液晶模式的 VAN ( Vertically Aligned Nematic 、垂直配向） 、IPS ( In-Plane Switching)等的模式。在此，取VAN爲例做說明。而舉 於顯示用液晶胞使用薄膜電晶體（Thin Film Diode，以下 略記爲TFD )的主動矩陣方式的透過型液晶顯示裝置作爲 畫素開關元件爲例子。再者，於各圖中，各層和各構件爲 了形成可在圖面上辨識之程度的大小，使每一各層和各構 -10· (8) 200530701 件爲不同比例。 桌1圖是針封本實施形態之液晶顯示裝置1 〇 〇的顯示 用液晶胞表不等效電路。此液晶顯示裝置1 〇 〇包括：掃插 訊號驅動電路Π 〇及資料訊號驅動電路1 2 0。於液晶顯示 裝置1 〇 〇設有：訊號線亦即複數掃描線1 3、以及與掃描線 1 3交叉的複數資料線9，掃描線1 3是藉由掃描訊號驅動 電路1 1 〇被驅動，資料線9是藉由資料訊號驅動電路1 2 〇 | 被驅動。而於各畫素區域1 5 0中，在掃描線1 3與資料線9 之間串列連接TFD元件40與液晶顯示要素160 (液晶 層）。再者，於第1圖’ TFD元件40是連接於掃描線13 側’液晶顯示要素1 6 0是連接於資料線9側，但與此相反 地’也可爲TFD元件40設於資料線9側，液晶顯示要素 1 6 0設於掃描線1 3側的構成。 其次’基於第2圖，針對本實施形態之液晶顯示裝置 1 00的顯示用液晶胞的電極的平面構造（畫素構造）做說 • 明。 如第2圖所示，本實施形態的顯示用液晶胞是矩陣狀 地設有中介著T F D元件4 0而連接於掃描線1 3的畫素電極 31’在紙面的垂直方向與畫素電極31面對面的方式，長 方形（條狀）地設有對向電極9。對向電極9是上述的資 料線’具有與掃描線丨3交叉之形狀的條紋形狀。本實施 形態中’形成各畫素電極3 1的各個區域爲1個點區域， 於每個被矩陣狀配置的各點區域具備TFD元件40，成爲 可在每個點區域顯示的構造。在第2圖是簡易的將各畫素 -11 - (9) (9)200530701 電極圖式成略矩形狀，但實際上如後述，具有島狀部與連 結部。在此，TFD元件40是電氣連接掃描線13與畫素電 極31的開關元件，TFD元件40爲具備：包括以Ta爲主 成份的第1導電膜、形成於第1導電膜之表面且以Ta2〇 3 爲主成份的絕緣膜、形成於絕緣膜之表面且以Cr爲主成 份的第 2導電膜的 MIM(Metal-Insulator-Metal)構造所 構成。而TFD元件40的第1導電膜是連接於掃描線13 ’ 第2導電膜是連接於畫素電極31。 其次，基於第3圖、第4圖，針對本實施形態的液晶 顯示裝置1 〇〇的畫素構成做說明。第3圖係是表示顯示用 液晶胞的畫素構成，特別是畫素電極3 1的平面構成的模 式圖。第4圖是包括視角控制用液晶胞的液晶顯示裝置全 體的斷面圖，沿著第3圖的A-A ’線的斷面圖。 本實施形態的液晶顯示裝置1 00，如第2圖所示，於 藉由資料線9及掃描線1 3等所圍住的區域的內側，設有 具備畫素電極3 1而成的點區域。於該點區域內，如第3 圖所示’對應1個點區域配設3原色中之不同色之1個著 色層，在鄰接的3個點區域（D1，D 2，D 3 )，形成包括 各著色層16B (藍色），；i6G (綠色），16R (紅色）之1 個畫素。 本實施形態之液晶顯示裝置丨〇 〇，如第4圖所示，由 上側（使用者側）觀看，依顯示用液晶胞1、視角控制用 液晶胞2、背光1 5的順序積層。在第4圖是各別將顯示用 液晶胞1、視角控制用液晶胞2、背光1 5分離而圖示，但 -12- (10) 200530701 實際上希望可採用任意的手段使其密著。 首先，針對顯示用液晶胞1做說明。 顯示用液晶胞1中，在上基板（対向基板）25與對向 配置於此的下基板（元件基板）1 0之間，挾持初期配向狀 態呈垂直配向，且由介電率向異性爲負的液晶材料製成的 液晶層5 0。再者，爲了提昇透過率，可於液晶層5 0添加 旋光劑。 p 上基板25在以玻璃、石英等之透光性材料製成的基 板本體25A的內面（基板本體25A的液晶層側），設置 具有紅色著色層16R、綠色著色層16G、藍色著色層16B 的彩色濾色片 1 6。在第 4圖雖省略圖示，但各著色層 16R ’ 16B，16G的周圍是以由金屬鉻等製成的黑色矩陣 BM圍住，且藉由黑色矩陣bm形成各點區域Dl，D2，D3 的邊界（參照第3圖）。於彩色濾色片1 6上形成由銦錫 氧化物（Indium Tin Oxide，以下略記爲ITO)等之透明 φ 導電膜製成的對向電極9，於對向電極9上形成由聚醯亞 胺等製成的配向膜（圖示省略）。配向膜是作爲使液晶分 子對著膜面而垂直配向的垂直配向膜的功能，未施行摩擦 等之配向處理。再者，於第4圖中，對向電極9是形成於 紙面橫向延伸之形式的條狀，於並列在紙面橫向的複數點 區域作爲共通之電極的功能。而在對向電極9上以朝向液 晶層5 0突出的方式形成作爲後述之配向控制手段的突起 4 3。突起4 3是以樹脂等所形成，形成圓錐狀、圓錐梯 狀、多角錐狀、多角錐梯狀，或於這些加上圓形的半球狀 -13- (11) (11)200530701 等的形狀。 下基板1 〇是在以石英、玻璃等之透光性材料製成的 基板本體10A的內面，形成以IT0等之透明導電膜製成的 畫素電極31、以及以聚醯亞胺等製成之具有垂直配向功能 的配向膜（圖示省略）。再者，在第4圖省略TF D元件和 掃描線等的圖示。特別是在本實施形態，如第3圖所示， 畫素電極3 1是包括複數島狀部3 1 a，3 1 b，3 1 c所構成， 各島狀部3 1 a，3 1 b，3 1 c彼此是中介著連結部3 9而電氣 連接以構成畫素電極3 1。就是，本實施形態是將各點區域 D 1 ’ D2，D3，分割爲略相同形狀的複數（第3圖爲3 個）的副點區域S 1，S2，S3所構成。就是，下基板1 〇側 的畫素電極31是包括複數（第3圖爲3個）島狀部3 1 a， 3 1 b，3 1 c、以及鄰接的各島狀部爲相互電氣連接的連結部 3 9，3 9所構成，各島狀部3 1 a，3 1 b，3 1 c分別構成副點區 域 SI ， S2 ， S3 。 通常彩色液晶顯示裝置是成爲一個點區域的縱橫比約 3 : 1的關係’如本實施形態，於1個點區域d 1，D 2，D 3 設3個副點區域S1，S2，S3的話，1個副點區域的形狀 則成爲略圓形和略正多角形。各副點區域S 1，S2，S3 (島狀部3 1 a，3 1 b，3 1 c )的形狀，在第3圖爲略正八角 形狀’但並不限於此，例如可爲圓形狀、其他多角形狀。 而於畫素電極3 1的正八角形狀的各島狀部3〗a，3丨b，3 i c 的中央，配置前述的上基板25側的突起43。液晶層50的 液曰日分于5 0 B於非运擇電壓施加（電壓〇 jp f )時形成垂直 -14 - (12) (12)200530701 配向，但於選擇電壓施加（電壓ON )時，與利用此突起 4 3的形狀效果和畫素電極31之具有島狀部的邊界電場效 果相輔，液晶分子5 0 B就會3 6 0 °全方位傾倒。藉由進行 此種配向控制，達成廣視角化。或是取代突起4 3，將對向 電極9圖案化，設置多角形或圓形的開口部，均可得到同 樣的配向控制效果。 其次，針對視角控制用液晶胞2做說明。 視角控制用液晶胞2中，在上基板61與對向配置於 此的下基板1 〇之間，挾持著初期配向狀態呈混雜配向， 且以介電率向異性爲負的液晶材料製成的液晶層6 5。 上基板6 1是在以玻璃等之透光性材料製成的基板本 體61 A的內面，形成以ITO等之透明導電膜製成的上電極 63 (電場施加手段）。同樣地，下基板62側也是在以玻 璃等之透光性材料製成的基板本體62A的內面，形成以 ITO等之透明導電膜製成的下電極64 (電場施加手段）。 視角控制用液晶胞2中，這些上電極63、下電極64在每 個點區域並未分割，整面形成於各基板6 1，62上。 液晶層65是呈現在上基板6 1側界面略水平配向、在 下基板62側界面略垂直配向，在此期間，液晶分子的傾 角採取連續變化的混雜配向。此種初期配向狀態，例如一 方面在上基板6 1的上電極6 3上塗佈、燒成水平配向用聚 醯亞胺膜，並做摩擦處理，一方面在下基板62的下電極 64上塗佈、燒成垂直配向用聚醯亞胺膜，藉此所獲得。更 理想是將垂直配向用聚醯亞胺膜在與水平配向用聚醯亞胺 -15- (13) 200530701 的摩擦方向相反的平行方向做摩擦的這方面，在得到穩定 的配向上希望不易產生反噴範圍。而對上電極63、下電極 64間施加電壓，藉此使液晶層65之液晶分子略平行地傾 倒於基板面。再者，與本實施形態相反地，以呈現在上基 板6 1側界面略垂直配向、在下基板62側界面略水平配向 的方式形成亦可。如上述，於液晶層65使用介電率向異 性爲負的液晶材料，其複折射率△ η與液晶層d的積△ η · | d設定爲6·0μπι。 而在顯示用液晶胞1的上基板25的外面側設有第1 偏光板1 7，在視角控制用液晶胞2的下基板62的外面側 設有第2偏光板6 6，在顯示用液晶胞1的下基板1 0與視 角控制用液晶胞2的上基板6 1之間設有第3偏光板1 9。 第2偏光板6 6與第3偏光板1 9，如第5圖所示，相互的 吸收軸方向以平行的方式配置，由正面觀看顯示畫面時， 一致於畫面之上下方向（12時一 6時方向）的方式配置。 φ 而第2偏光板6 6及第3偏光板1 9的吸收軸與由視角控制 用液晶胞2的法線方向觀看的液晶層6 5的遲相軸的方向 以平行的方式配置。視角控制用液晶胞2的液晶層65的 遲相軸的方向因一致於視角控制用液晶胞2的上基板6 1 側的摩擦方向，換句話就是，第2偏光板66及第3偏光 板1 9的吸收軸與視角控制用液晶胞2的上基板6 1的摩擦 方向設定爲平行（第5圖中標記爲第2液晶胞上基板的摩 擦方向）。因而，上基板61的摩擦方向，如第5圖所 示，在畫面的上下方向，朝向12時至6時的方向，或是 -16- (14) (14)200530701 朝向6時至12時的方向。再者，第1偏光板1 7的吸收軸 與第2偏光板6 6及第3偏光板1 9的吸收軸正交，顯示用 液晶胞爲常黑的構成。進而，在視角控制用液晶胞2之外 面側的第2偏光板6 6的外側，設有屬於透過顯示用光源 的背光1 5。 再者，視角控制用液晶胞2的液晶層65因一般的液 晶之Δη的上限爲0.25左右，爲了得到Δη· ο!=6·0μιη， 至少需要25μιη的液晶層厚d。供維持25μιη之液晶層厚的 間隔件，此爲球形的情形是理所當然，即使是圓柱狀的間 隔件，直徑也需要2 5 μιη左右，這些是形成亮點能以肉眼 看淸的大小。由於不易看見此種亮點，也可在顯示用液晶 胞1的下基板1 0與第3偏光板1 9之間，或是在視角控制 用液晶胞2的上基板6 1與第3偏光板1 9之間，更具備散 射板。此散射板希望前方散射比後方散射還大’例如透明 珠子混入黏著劑中的就很適合。 於上述構成的液晶顯示裝置中，具備有呈現混雜配向 的液晶層6 5的視角控制用液晶胞2，藉此於非選擇電壓施 加（電壓OFF )時，顯示用液晶胞1原本具有的視角變 窄，可發揮視角限制效果。 針對其作用做以下說明。 例如於第5圖所示的光軸配置，若由視角控制用液晶 胞2的法線方向觀看混雜配向的液晶層65 ’即如第6圖 (a )所示，液晶分子50a的遲相軸方向由液晶層65的上 部至下部重疊於直線上而觀看。對此’因對前述法線方向 -17- (15) (15)200530701 由右側傾斜地觀看混雜配向的液晶層65，即如第6圖 (b )所示，液晶分子5 0 a〜5 0 d的遲相軸方向由液晶層6 5 上部的液晶分子50a直到下部的液晶分子50d，看見由紙 面的上下方向於左右方向扭轉。此情形是對視角控制用液 晶胞2的法線方向，取得由右側或左側傾斜射入的光，液 晶層6 5外觀上產生9 0 °扭轉配向的意思。亦即，傾斜射 入的光會發生旋光性，由背光1 5射出之後，透過第2偏 光板6 6的直線偏光形成旋光，藉由第3偏光板1 9的吸收 軸被吸收。因而，在平行偏光之下，由傾斜觀看時，宛如 常黑型的TN模式，一方面顯示變暗，一方面由正面觀看 時，因不會產生旋光性，故可維持顯示用液晶胞1之顯示 的明亮度。 一方面，選擇電壓施加（電壓ON )時，混雜配向狀 態崩壞，因液晶層65使用介電率向異性爲負的液晶材 料，故所有的液晶分子對基板面略水平地傾倒。此時，視 角控制用液晶胞2之法線方向的光當然連取得由右側或左 側傾斜射入的光也不會發生旋光性。因而，顯示用液晶胞 1之顯示的明亮大致度維持在所有的視角範圍。 像這樣，本實施形態的液晶顯示裝置中，如習知技 術，並未在廣視角方向使反差降低，採用使明亮度降低之 方法的緣故，可得到更有效的視角限制效果。 僅用本實施形態之視角控制用液晶胞與第2偏光板、 第3偏光板來測定視角特性的結果於第7圖’第8圖示 之。第7圖是表不電壓OFF時，第8圖是表不電壓ON時 -18- (16) (16)200530701 (施加電壓：± 1 GV、頻率：l〇〇Hz的矩形波交流電壓施 加時）的等透過率曲線，縱軸、橫軸是相對於液晶胞法線 方向的極角（° )。但這終究只是視角控制用液晶胞的視 角特性，液晶顯示裝置全體的視角特性在此加乘顯示用液 晶胞的視角特性。 電壓ON時，如第8圖所示，在所有的視角區域，透 過率爲4 8〜5 0 %，亦即，全部透過其中一方之直線偏光的 緣故，仍然保持顯示用液晶胞之寬廣的視角特性。其中一 方，於電壓OFF時，如第7圖所示，透過率低的區域，特 別是在左右方向（3時一 9時方向），透過率0〜10%的區 域，擴大到圖之中央的緣故，可有效防止由左右方向的窺 視。 而第9圖是表示第7圖，第8圖之左右方向（3時一 9 時方向）的透過率的座標圖。第 9圖的橫軸是極角 (°)、縱軸是透過率（％)。而第7圖，第8圖是將複 折射率△ η與液晶層厚d的積△ η · d固定於6 · 0 μηι，但 在此△ η · d變爲1 · 5μιη (實線）、3 · Ομηι (虛線）、 4 · 5 μ m (中心線）。△ η · d爲6 · 0 μ m (假想線）時，極 角4 0 °附近，透過率降低到面板法線方向透過率（極角 〇 °的透過率）的一成，不易從該以上極角大的視角方向 辨識顯示。而隨著△ n · d的變化，透過率特性也會變化， 出現△ η · d變大的程度、視角限制效果大的傾向。因而， 在視角控制用液晶胞的設計上，對應用途選擇最適當的 △ η · d之値，就能適當調整視角限制效果的程度。 -19- (17) (17)200530701 〔第2實施形態〕 以下將本發明的第2實施形態邊參照第1 0圖、第1 1 圖邊說明。 本實施形態的液晶顯示裝置的基本構成與第1實施形 態相同，僅視角控制用液晶胞的光軸關係與第1實施形態 相異。因而，以下只說明其部分，共通的說明省略。 於第1實施形態中，如第5圖所示，第2偏光板66 與第3偏光板1 9的吸收軸方向，畫面的上下方向（1 2時 - 6時方向）以平行的方式配置，進而視角控制用液晶胞 2的液晶層65的遲相軸的方向以平行的方式配置。對此， 本實施形態中，如第1 〇圖所示，第2偏光板66與第3偏 光板1 9的吸收軸方向雖相互平行，但配置在畫面的左右 方向（3時一 9時方向）。而視角控制用液晶胞2的液晶 層6 5的遲相軸的方向，亦即視角控制用液晶胞2的上基 板6 1的摩擦方向配置在畫面的上下方向（1 2時一 6時方 向）。因而，第2偏光板66及第3偏光板1 9的吸收軸方 向與視角控制用液晶胞2的液晶層6 5的遲相軸的方向爲 直交。亦即，本實施形態只由第1實施形態的光軸配置使 第2偏光板66及第3偏光板19的吸收軸方向旋轉90°。 僅用本實施形態的視角控制用液晶胞與第2偏光板、 第3偏光板來測定視角特性的結果於第1 1圖示之。第1 1 圖是對應第1實施形態的第7圖的圖，表示電壓OFF時的 等透過率曲線。 -20- (18) 200530701 如第1 1圖所示，電壓OFF時，在左右方向（3時一 9 時方向）爲透過率低的區域，得知連本實施形態也能有效 防止由左右方向的窺視。因而，第2偏光板66及第3偏 光板1 9的吸收軸，如第1實施形態，也可爲與視角控制 用液晶胞2的遲相軸平行地配置，如本實施形態也可爲直 交地配置。但傾斜配置的話，液晶層出現複折射效果，有 損於顯示用液晶胞的顯示特性很不理想。 但與第1實施形態之第7圖比較的話，在第1 1圖於 傾斜方向可限制視角的區域變窄。因而，在本實施形態由 正橫窺視雖然效果很大，但由傾斜方向的窺視，效果變薄 弱，用途受限。其意思是採用第1實施形態之光軸配置的 這方爲佳。 〔第3實施形態〕 以下將本發明的第3實施形態邊參照第1 2圖邊說 • 明。 本實施形態的液晶顯示裝置係顯示用液晶胞、視角控 制用液晶胞的構成本身與第1實施形態相同，僅偏光板的 構成與第1實施形態相異。第1 2圖是本實施形態的液晶 顯示裝置的斷面圖，但於第1 2圖中，與第4圖共通的構 成要素附上相同的符號，說明省略。 於本實施形態之液晶顯示裝置，如第1 2圖所示，於 顯示用液晶胞1的上基板25的外面側設有第1偏光板 1 7，於視角控制用液晶胞2的下基板62的外面側設有第2 -21 - (19) 200530701 偏光板6 6。第1實施形態中，在顯示用液晶胞1的下基板 1 〇與視角控制用液晶胞2的上基板6 1之間設有第3偏光 板1 9，但本實施形態中，未設第3偏光板1 9。因而，本 實施形態中，黏著顯示用液晶胞的下基板與視角控制用液 晶胞的上基板，或者也可兼做1枚基板使用。像這樣，就 可達成液晶顯示裝置之薄型化和零件數量的削減。 像這樣，連不使用第3偏光板1 9的情形，由法線方 p 向觀看視角控制用液晶胞2的話，由於存在遲相軸，若遲 相軸與第2偏光板66的吸收軸直交或平行地配置，就無 損於法線方向的顯示特性。而視角控制用液晶胞2，於電 壓ON時，由於液晶分子爲光學式地約略一軸配向，就不 會影響到視角特性。一方面，於電壓Ο F F時，藉由視角控 制用液晶胞2與顯示用液晶胞1的相互作用，可實現與第 1實施形態相異的作用、效果。亦即，在本實施形態，由 於未利用第3偏光板19的檢光，於第1實施形態，在以 φ 視角控制用液晶胞2變暗的視角範圍例如第9圖之左右方 向的極角40°附近，引起顯示的正負反轉。 本實施形態之液晶顯示裝置中，可藉由如上述的作用 來限制視角。連反轉顯示，也十分難以看見顯示，但認爲 因場合發生反轉的顯示也能辨識。若考慮這個，例如像是 左右方向之極角20 °附近，發生中途半端反轉之區域（顯 示產生反轉的邊界附近的區域）的這方，反差會降低且變 得難以視認。此時，如由第9圖判斷，本實施形態比第1 實施形態能以更小的Δ η · d使視角限制在更窄的範圍。進 -22- (20) (20)200530701 而，本實施形態時，僅1枚偏光板’顯示就變明亮’也有 所謂達成裝置之薄型化、零件數量之削減的效果。 那麼，先敘述降低透過光量（變暗）比降低反並的這 方，可得到較大的視角限制效果。本實施形態的液晶顯示 裝置，是降低反差比透過光量之效果的這方較大。於是爲 了得到更大的視角限制效果，與具有聚光薄片的背光組合 爲佳。聚光薄片例如可利用由住友3M (股）發售之稱爲 BEF的稜鏡薄片。這是並列頂角 90度之微小稜鏡的薄 片，具有擴散光於一方向聚光的效果。 第13圖是當在射出擴散光的背光上配置1枚BEF 時，表示度度之角度分佈的圖。若使用 BEF，朝向較大之 極角方向射出的光會在較小的極角方向彎曲的緣故，可提 高正面的亮度。進而’藉由與利用視角控制用液晶胞之視 角限制效果的相乘作用，可得到更有效果的視角限制效 果。 當然此種聚光薄片也適用於第1實施形態和第2實施 形態的液晶顯示裝置’此時可得到更確實的視角限制效 果0 〔第4實施形態〕 以下，將本發明之第4實施形態邊參照第〗4圖邊說 明。 本貫施形態的液晶顯示裝置，顯示用液晶胞的構成本 身是與第1實施形態相同’但取代視角控制用液晶胞，利 -23- (21) 200530701 用視角控制用液晶性高分子薄片的這點與第1 異。第1 4圖是本實施形態的液晶顯示裝置的 於第14圖中，在與第4圖共通的構成要素 號，說明省略。 本實施形態的液晶顯示裝置中，如第14 接於顯示用液晶胞1，而具備由混雜配向的液 層75及其支持基板71、第3偏光板66製成的 | 液晶性高分子薄片3。此液晶性高分子層，是 日本特開平10 - 186356號公報中，將正或負 晶性高分子稀釋於於適當的溶媒而塗佈於施以 塑膠基板上，且藉由加熱、冷卻的方法而獲得〖 像這樣所構成的話，藉由與第1實施形態 即可限制視角方向。當然無法利用電場控制視 以部分薄型、複數枚重疊使用，進而也能限制 多方面利用。而若爲此高分子液晶薄片配置在 0 胞之前面的構成，使用者可配合需要而貼上或 也能選擇視角的廣/窄。 〔電子機器〕 其次，針對具備本發明之上述實施形態的 置的電子機器的具體例做說明。 第15圖是表示攜帶式電話之其中一例的 15圖中，符號1〇〇〇是表示攜帶式電話本體，η 表示使用上述液晶顯示裝置的顯示部。在此種 實施形態相 斷面圖，但 附上相同符 圖所示，鄰 晶性高分子 視角控制用 例如揭示於 的一軸性液 摩擦處理的 丨勺。 相同原理， 角，但由於 視角，故可 顯示用液晶 撕下，藉此 液晶顯示裝 〔體圖。第 號1001是 I帶式電話 -24- (22) 200530701 等之電子機器的顯示部，使用上述實施形態之液 置時’具有廣視角、窄視角之切換效果高的液晶 能實現適用於各種使用環境和用途的電子機器。 子機器則能適當應用於電子書、個人電腦、數位 晶電視、觀景窗型或監視直視型的錄影機、汽 置、呼叫器、電子記事簿、計算機、文書處理 站' 影像電話機、POS終端、具備觸控面板的機 再者’本發明之技術範圍並不限於上述實施 不脫離本發明之主旨的範圍，可加上各種變更。 實施形態中，於視角控制用液晶胞使用介電率向 的液晶材料，但這是由於擴大電壓ON時的視角 顯示用液晶胞的視角特性。一方面，也能在視角 晶胞使用介電率向異性爲正的液晶材料。此時由 液晶胞的視角特性有略損及之虞，例如也可一倂 板等之視角補償用薄膜。 上述實施形態中，由使用者側觀看視角控 胞，雖是配置在顯示用液晶胞的背面側（背光側 可配置在顯示用液晶胞的前面側（使用者側）。 表上產生深度感，但可得到同樣的視角限制效果 述實施形態，於顯示用液晶胞使用透過型液晶顯 但也可使用反射型液晶顯示裝置、半透過反射型 裝置。特別是這些液晶顯不裝置，爲了防止視差 反射板內裝於顯示用液晶胞，希望將視角控制用 置於顯示用液晶胞的前面側（使用者側）。而本 :晶顯示裝 I顯示部， 其他的電 :相機、液 車導航裝 器、工作 器等。 形態，在 例如上述 異性爲負 ，無損於 控制用液 於顯示用 使用C面 制用液晶 )，但也 此時，顯 。而在上 示裝置， 液晶顯示 ，多半將 液晶胞配 發明的視 -25- (23) (23)200530701 角控制元件不光是液晶顯示裝置，可組合於C R T (陰極射 線管）、E L (有機電激發光）顯示器、p D Ρ (電漿顯示面 板）等使用。 【圖式簡單說明】 [第1圖]爲本發明的第1實施形態的液晶顯示裝置的 等效電路圖。 [第2圖]表示同一液晶顯示裝置的點區域的構造的平 面圖。 [第3圖]表示同一液晶顯示裝置之一個畫素的平面 圖。 [第4圖]沿著第3圖的Α— Α5線的斷面圖。 [第5圖]表示同一液晶顯示裝置的各偏光板與摩擦方 向之關係的圖。 [第6圖]供說明本發明之視角控制的原理的圖。 [第7圖]表示同一液晶顯示裝置的電壓OFF時的視角 特性的圖。 [第8圖]表示同一液晶顯示裝置的電壓ON時的視角 特性的圖。 [第9圖]表示同一液晶顯示裝置的左右（3時一 9時） 方向的透過率的圖。 [第1 〇圖]表示本發明的第2實施形態的液晶顯示裝置 的各偏光板與摩擦方向的關係的圖。 [第1 1圖]表示同一液晶顯示裝置的電壓〇FF時的視 -26- (24) 200530701 角特性的圖。 [第1 2圖]爲本發明的第3實施形態的液晶顯示裝置的 斷面圖。 - [第圖]表示本發明之第3實施形態所用的聚光薄片 的特性的圖。 [第1 4圖]本發明的第4實施形態的液晶顯示裝置的斷 面圖。 % [第1 5圖]表示本發明的電子機器的其中一例的立體 圖。 【主要元件符號說明】 1…顯不用液晶胞、2…視角控制用液晶胞、1 7…第1 偏光板、I9…第3偏光板、61…上基板、62···下基板、 63 ···上電極（電場施加手段）、64…下電極（電場施加手 段）、65…液晶層、65B…液晶分子、66…第2偏光板。 -27-

Claims (1)

1. 200530701 (1) 十、申請專利範圍 1. 一種視角控制元件，係鄰接配置使用 示裝置，控制前述顯示裝置的視角之視角控制 徵爲： 具備：一對透光性基板，被挾持於前述一 板間而使液晶分子混雜（hybrid )配向之液晶 供對前述液晶層施加電場之電場施加手段的視 晶胞（c e Π ); 1 藉由來自前述電場施加手段的施加電壓使 子的配向狀態改變以控制前述顯示裝置的視角 2 ·如申請專利範圍第1項之視角控制元件 前述視角控制用液晶胞之外面分別被配置 些偏光板之吸收軸係相互平行地被配設。 3 ·如申請專利範圍第2項之視角控制元件 前述偏光板的吸收軸，係被配置爲與由前 $ 用液晶胞的法線方向所見之前述液晶分子的遲 或者直交。 4 ·如申請專利範圍第3項之視角控制元件 前述偏光板的吸收軸，係被配置爲與由前 用液晶胞的法線方向所見之前述液晶分子的； 行。 5.如申請專利範圍第1至4項之任一項 元件，其中， 前述液晶層，係由介電率向異性爲負之液 於任意之顯 元件，其特 對透光性基 層，及具有 角控制用液 前述液晶分 〇 ，其中， 偏光板，這 ，其中， 述視角控制 相軸成平行 ，其中， 述視角控制 喔相軸成平 之視角控制 晶材料所構 -28- 200530701 (2) 成。 6. 一種視角控制元件的製造方法，係申請專利範圍 第1項至第5項之任一項之視角控制元件的製造方法，其 特徵爲： 藉由調整前述視角控制用液晶胞的液晶層之複折射率 △ η與液晶層厚d之積△ η · d，調整視角限制效果的程 度。 7. 一種液晶顯示裝置，其特徵爲具有：申請專利範 圍第1項至第5項之任一項之視角控制元件，及被鄰接配 置於前述視角控制元件的顯示用液晶胞（cell )。 8. 如申請專利範圍第7項之任一項之液晶顯示裝 置，其中， 前述液晶分子的遲相軸，以一致於前述顯示用液晶胞 的顯示畫面的上下方向的方式配置。 9. 如申請專利範圔第7或8項之液晶顯示裝置，其 中， 具備：設於前述顯示用液晶胞之被配置前述視角控制 用液晶胞之側與相反側之外面的第1偏光板，設於前述視 角控制用液晶胞之被配置前述顯示用液晶胞之側與相反側 之外面的第2偏光板，及設於前述顯示用液晶胞與前述視 角控制用液晶胞之間的第3偏光板。 10. 如申請專利範圍第7或8項之液晶顯示裝置，其 中， 具備··設於則述顯不用液晶胞之被配置前述視角控制 -29- 200530701 (3) 用液晶胞之側與相反側之外面的第1偏光板，設於前述視 角控制用液晶胞之被配置前述顯示用液晶胞之側與相反側 之外面的第2偏光板。 1 1 .如申請專利範圍第9項之液晶顯示裝置，其中， 於前述第2偏光板之被配置前述視角控制用液晶胞之 側與相反側，配置具備聚光薄片之背光。 1 2 .如申請專利範圍第9項之液晶顯示裝置，其中， 將前述視角控制用液晶胞配置於前述顯示用液晶胞之 觀察者側之相反側，於前述視角控制用液晶胞與前述顯示 用液晶胞之間具備散射板。 1 3 . —種視角控制元件，係鄰接配置使用於任意之顯 示裝置，控制前述顯示裝置的視角之視角控制元件，其特 徵爲： 具備：使液晶性高分子混雜（hybrid )配向而成之 層。 1 4 · 一種液晶顯示裝置，其特徵爲具備：申請專利範 圍第1 3項所記載之視角控制元件，及被鄰接配置於前述 視角控制元件的顯示用液晶胞。 1 5 · —種電子機器，其特徵爲具備申請專利範圍第7 至1 2或第1 4項之任一項之液晶顯示裝置。 -30 -