表示装置
【課題】表示画面の主視野角方向である正面方向からの視認に対しては、表示画面に表示された情報を良好に視認可能とし、それ以外の方向からの視認に対しては、表示画面の全領域において、表示された情報を視認困難とする表示装置を提供すること。
【解決手段】所望の情報が表示される表示パネル２と、前記表示パネル２に積層して配置された視野角制御パネル１とを備えてなる表示装置において、前記視野角制御パネル１を、電極１３が形成された一対の基板１２間に液晶層が配設された液晶表示素子１１とし、前記液晶層の液晶１７を平行配向とし、位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．３〜０．８μｍとする。
【解決手段】所望の情報が表示される表示パネル２と、前記表示パネル２に積層して配置された視野角制御パネル１とを備えてなる表示装置において、前記視野角制御パネル１を、電極１３が形成された一対の基板１２間に液晶層が配設された液晶表示素子１１とし、前記液晶層の液晶１７を平行配向とし、位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．３〜０．８μｍとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視野角制御パネルを備え、同一の表示画面に、視野角制御によって、所望の情報の視認が良好にできる領域（良好可視領域あるいは可視領域に相当）と、所望の情報の視認が困難な領域（不良可視領域あるいは不可視領域に相当）が形成されるように調整された表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話やＰＤＡ等に利用されている表示装置は、その画面サイズが大きくなるに従って広視野角化が要求されていた。
【０００３】
しかしながら、携帯電話やＰＤＡ等に利用されている表示装置には、メール等のようにセキュリティ性の高い情報が表示される場合が多く、広視野角の表示装置に当該セキュリティ性の高い情報を表示すると、表示画面を覗き見ることのできる位置にいる不特定者から表示を見られてしまう可能性がある。そこで、プライバシー保護の要求からは、視野角を特定の範囲に制御する必要性が高まってきている。
【０００４】
これまでの表示装置の視野角を所定の範囲に限る制御技術の１つとして、所望の情報を表示するための液晶層と前記液晶層を挟む配向膜とを具備し、表示画面に対応する全領域の配向膜を複数の領域に区画するとともに、隣接する前記領域の配向方向を複数の方向とすることで表示装置の視野角を異ならせる構成のものがある。
【０００５】
このように構成された表示装置は、配向膜上の配向処理方向によって液晶表示の視野角が異なることを応用するものであり、特定の方向から表示画面を見たときに一部の領域を、所望の情報の視認が極めて困難な不良可視領域（あるいは前記情報を全く視認することのできない不可視領域）とする（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６４７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この従来技術において、表示画面に対応する全領域の配向膜を複数の領域に区画し、隣接する領域の配向方向を異ならせるようにラビング等の配向処理が行われれば、前記不良可視領域は例えば市松模様に配列されることとなる。
【０００８】
しかしながら、市松模様を構成する各不良可視領域の大きさや濃度にもよるが、例えば、その市松模様に配列された不良可視領域と、表示画面全体に大きく映し出された所望の情報としての１つの物体の画像が重なった場合、前記画像のうち半分が前記市松模様よって部分的に視認不可となるとしても、前記画像の残り半分は前記不良可視領域によっては遮られずに視認可能であるため、前記画像全体のフォルムは容易に判別されてしまう。同様に、市松模様状に配列された不良可視領域と文章が重なった場合、前記文章の半分は不良可視領域によって文字の識別が困難であるとしても、残りの文章の半分は前記市松模様によって遮られずに文字は識別されるので、その文章の内容も、視認可能な文字を断片的に繋げれば容易に想像され、判別されてしまう可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、表示画面の主視野角方向である正面方向からの視認に対しては、表示画面に表示された情報を良好に視認可能とし、特に、左右方向からの視認に対しては、表示画面の全領域において、表示された情報を視認困難とする表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するため、本発明の第１の態様の表示装置は、所望の情報が表示される表示パネルと、前記表示パネルに積層して配置された視野角制御パネルとを備えてなる表示装置において、前記視野角制御パネルは電極が形成された一対の基板間に液晶層が配設された液晶表示素子であって、前記液晶層の液晶は平行配向であり、位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣが０．３〜０．８μｍであることを特徴とする。
【００１１】
本実施の態様によれば、視野角制御パネルに適正な電圧を与えることで左右の視野角方向においてダミーパターンが視認され、表示画面の上下方向においては良好可視領域が形成され、左右方向においてはダミーパターンを表示パネルに表示される情報と重ねた二重表示を行なう不良可視領域が形成され、該表示装置の使用者は良好な表示品位で情報を視認しつつ、プライベートな情報を不特定者の視認から保護することができる。
【００１２】
また、本発明の第２の態様の表示装置は、前記表示パネルは電極が形成された一対の透明基板間に液晶層が配設された液晶表示素子であり、本発明の第３の態様の表示装置は、第２の態様の表示装置において、前記視野角制御パネルおよび表示パネルはそれぞれ視認側および反視認側に偏光板を有していることを特徴とする。
【００１３】
これらの実施の態様によれば、簡単かつ安価に表示装置を構成することができ、また、偏光軸の軸角方向を調整することで、光の振動方向を規制することが可能となる。
【００１４】
そして、本発明の第４の態様の表示装置は、第２の態様の表示装置において、前記視野角制御パネルは前記表示パネルの上位に配置され、視認側には偏光板、反視認側には反射偏光板をそれぞれ有しており、前記表示パネルは視認側および反視認側に偏光板をそれぞれ有していることを特徴とする。
【００１５】
本実施の態様によれば、反射偏光板を配設したことにより、透過表示時においては、前述の第１の態様の効果を得ることができるとともに、外光を利用した反射表示時においては、前記反射偏光板の反射光を利用して不良可視領域を形成し、プライベートな情報を不特定者の視認から保護するとともに、特殊な表示効果（見栄え）を実現することができる。
【００１６】
また、本発明の第５の態様の表示装置は、第１乃至第４の態様の表示装置において、前記表示パネルと前記視野角制御パネルとの間には、光の偏光軸角を所定角度だけ回転誘導する旋光素子が配設されていることを特徴とする。
【００１７】
本実施の態様によれば、旋光素子により、下位に配置された表示パネルまたは視野角制御パネルを透過した光を上位に位置する視野角制御パネルまたは表示パネルへ導くことができる。特に、第３の態様の表示装置においては、下位に配置された表示パネルまたは視野角制御パネルを透過した光を、偏光板による吸光を最小限に抑えた状態で、上位に位置する視野角制御パネルまたは表示パネルへ導くことができ、また、第４の態様の表示装置においては、透過表示時において、下位に配置された表示パネルを透過した光を、反射偏光板による吸光を最小限に抑えた状態で、上位に位置する視野角制御パネルへ導くことができる。よって、表示装置は明るく良好な視認性を得ることができる。
【００１８】
そして、本発明の第６の実施の形態の表示装置は、前記第２乃至第５の態様の表示装置において、前記視野角制御パネルの液晶層と表示パネルの液晶層との間に光拡散層が配設されていることを特徴とする。
【００１９】
本実施の態様によれば、光拡散層が両液晶間を透過する光を拡散するので、前記光路をぼかしてライン状の着色部が視認されにくくし、良好な表示画面の視認性を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、表示画面の主視野角方向である正面方向からの視認に対しては、表示画面に表示された情報を良好に視認可能とし、側面方向からの視認に対しては、表示画面の全領域において、表示された情報を視認困難あるいは視認不可とすることができ、パーソナルな情報を不特定者の視認から保護することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明に係る表示装置の一実施の形態における模式的断面図である。
【００２２】
本実施形態の表示装置は、視野角制御パネル１、表示パネル２およびバックライトユニット３を備え、前記視野角制御パネル１は、前記表示パネル２の視認側に配設されている。また、前記表示パネル２の反視認側にはバックライトユニット３が配設されている。
【００２３】
本実施形態においては、前記視野角制御パネル１として液晶表示素子１１を用いる。
【００２４】
前記液晶表示素子１１には、主視野角方向においては前記表示パネル２に表示される所望の情報が視認され、主視野角以外の方向においてはダミー表示が視認されるように、外部からの電気信号により透過率および／または色が変化しうる部分が備えられている。
【００２５】
すなわち、本実施形態において、前記視野角制御パネル１を構成する液晶表示素子１１は、図２に示すように、間隔を隔ててほぼ平行に配置された２枚の透明基板１２（以下、視認側に配置される透明基板１２を第１透明基板１２ａ、反視認側に配置された透明基板１２を第２透明基板１２ｂという）を有しており、第１透明基板１２ａおよび第２透明基板１２ｂの内側表面には、それぞれ第１電極１３ａ、第２電極１３ｂが形成され、ダミー表示用のパターン（以下、ダミーパターンという）が形成されている。前記ダミーパターンとしては、例えば、連続して配列された任意の文字（意味のある繋がりとするならば文章）や、同じ模様を連続させて配列させたパターンなどを例示することができる。本実施形態においては、表示パネル２に表示される文字の大きさと略同等とされたひらがなの連続した文章がダミーパターンとして形成されている場合を例として、以下、説明する。
【００２６】
また、前記第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの上面には、それぞれ各電極間に印加される電圧に応じて液晶分子の配向を制御する第１配向膜１４ａ、第２配向膜１４ｂが形成されている。
【００２７】
そして、前記第１透明基板１２ａと第２透明基板１２ｂは、第１配向膜１４ａと第２配向膜１４ｂを対向させて配置され、その間にセルギャップを一定の距離に保つためのスペーサ１５を散布した状態で周囲をエポキシ樹脂等からなる周辺シール材１６によってシールされている。更に、第１透明基板１２ａ、第２透明基板１２ｂおよび周辺シール材１６によって囲繞され空間部には、液晶１７が封入され、液晶層とされている。本実施形態において、前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣは０．３〜０．８μｍの範囲内となるように調整されている。その理由については、後述する。
【００２８】
なお、前記第１透明基板１２ａおよび第２透明基板１２ｂとしては、それぞれ透光性の材料、例えばガラス、合成樹脂等を使用することができ、前記第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂとしては、透光性の導電膜、例えばＩＴＯ等を使用することができる。前記第１配向膜１４ａおよび第２配向膜１４ｂは、ポリイミドなどの高分子膜からなり、前記第１透明基板１２および第２透明基板１２の近傍の液晶を配向させるためにラビング処理が施され、配向異方性の膜として形成されている。そして、本実施形態においては、前記液晶層の液晶１７は前記第１配向膜１４ａ、第２配向膜１４ｂの配向方向に沿って平行配向とされている。
【００２９】
また、前記視野角制御パネル１の視認側および反視認側にはそれぞれ、光の振動方向を規制すべく、偏光軸（透過軸）を所定の方向に配置した第１偏光板４ａ、第２偏光板４ｂが配設されている。前記第１偏光板４ａ、第２偏光板４ｂは、偏光軸と吸収軸が直交する偏光板である。
【００３０】
図３には、視野角制御パネル１の配向膜のラビング方向、および第１偏光板４ａ並びに第２偏光板４ｂの偏光軸方向について示す。この図に示すように、視野角制御パネル１の配向膜のラビングは、視角に対して平行な方向で、視野角制御パネル１の視認側および反視認側で逆方向になるように施されており、前記第１偏光板４ａ、第２偏光板４ｂは共に、それぞれの偏光軸が視角と平行、または視角と直交するように配置されている。なお、本文中に用いる「偏光軸」は、「透過軸」と同意である。
【００３１】
また、本実施形態のように、視野角制御パネル１が表示パネル２の視認側に配設される場合、視野角制御パネル１の反視認側に配設される第２偏光板４ｂの軸角と表示パネル２の第１偏光板５ａの軸角が一致していればどちらかの偏光板を省略することも可能である。この場合に、第２偏光板４ｂの配設を省略することにより、偏光板４の吸光に伴う輝度の低下を防止することや、表示装置の厚さを薄くすることができる。
【００３２】
さらに、前記視野角制御パネル１は前記バックライトユニット３と表示パネル２との間に配設することも可能である。
【００３３】
また、前記表示パネル２は、電極（図示せず）が形成された一対の透明基板２２ａ、２２ｂ間に液晶層２７が配設された、ＴＮ型、ＳＴＮ型、ＩＰＳ型、ＶＡ型などの公知の液晶表示素子２１を用いるものとする。なお、ＴＮ液晶以外については、視認側の偏光板５ａと透明基板２２ａの間、および反視認側の偏光板５ｂと透明基板２２ｂとの間に位相差板を配設することがあるが、本実施形態においては省略している。液晶表示素子２１の構造については、前述の視野角制御パネル１として用いられる液晶表示素子１１と電極１３のパターン形状の点において相違するが、その他の構造については略同様であるので説明を省略する。
【００３４】
そして、前記表示パネル２の視認側および反視認側にはそれぞれ、光の振動方向を規制すべく、偏光軸を所定の方向に配置した第１偏光板５ａ、第２偏光板５ｂが配設されている。
【００３５】
前記バックライトユニット３は、蛍光管等の光源（図示せず）とこの光源の光を前記表示パネル２方向へ反射させるための導光板（図示せず）などを有する公知のものとし、説明を省略する。
【００３６】
このように構成された本実施形態の表示装置においては、バックライトユニット３の光源を出射された光は表示パネル２の第２偏光板５ｂと表示パネル２を透過し、前記表示パネル２の第１偏光板５ａおよび視野角制御パネル１の第２偏光板４ｂによって直線偏光とされ、そのまま視野角制御パネル１の液晶層へ入射する。
【００３７】
そして、視野角制御パネル１の第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂに電圧が印加されていないとき、液晶層中の液晶分子はこの入射する直線偏光と同じ向きおよび直交する向きに配向されている。従って、入射した光は複屈折効果が生じることなく、そのまま液晶層を透過することとなる。
【００３８】
そして、視野角制御パネル１の第１偏光板４ａの偏光軸の方向は、視野角制御パネル１の液晶層を透過した直線偏光と同じ向きに配設されているので、入射した光はそのまま透過することとなる。
【００３９】
また、視野角制御パネル１の第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂに電圧が印加されたとき、正の誘電率異方性を有する液晶分子は、第１透明基板１２ａと第２透明基板１２ｂに垂直（電界と同じ向き）に配列方向を変化させる。このとき、入射した光は表示画面と垂直方向では複屈折効果が生じることなく、そのまま液晶層を透過するが、斜め方向では複屈折が生じて透過率や色が変化する。この透過率や色の違いがダミーパターンとなって見えることとなる。
【００４０】
さらに、本実施形態の表示パネル２においては、表示パネル２に表示される文字の大きさと略同等とされたひらがなの連続した文章が前記視野角制御パネル１にダミーパターンとして形成されるため、前記視野角制御パネル１の第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂに電圧が印加されたとき、このダミーパターンが視野角制御パネル１に表示される。
【００４１】
そして、このダミーパターンは、表示画面の全領域において、主視野角方向となる正面方向からは、視野角制御パネル１内に入射した光がそのまま液晶層を透過するため視認されることはないが、正面以外の斜め方向からは、視野角制御パネル１内に入射した光は複屈折が生じて透過率や色が変化するため、表示パネル２に表示される情報と重なって視認されることとなる。
【００４２】
特に、本実施形態においては、前記ダミーパターンをひらがなが配列された文章としたことにより、表示パネル２に表示させる所望の情報が文字情報である場合には、特に、情報としての文字と、ダミーパターンの文字とが重なり合って表示されることにより、不特定者が情報としての文字を視認することも妨害することができる。
【００４３】
ここで、液晶層の液晶１７を平行配向とされた本実施形態の前記視野角制御パネル１における前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣと、前記第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂに印加される電圧値について説明する。
【００４４】
図４は、液晶層の液晶１７を平行配向とされた本実施形態の前記視野角制御パネル１における前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．５μｍとした場合における電圧変化（０Ｖ〜７Ｖ）と透過率の視野角依存性の実験結果を示している。また、図５は、前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを１．０μｍとした場合における電圧変化（０Ｖ〜７Ｖ）と透過率の視野角依存性の実験結果を示している。図４及び図５中、同心円とされ、２０°間隔で０〜８０°まで示された円状のラインは、液晶表示装置の表示面の法線からの傾き角（θ）を示しており、同図の中心点から放射線状に延在し、同図を１２分割するラインは、表示装置の表示画面の３時方向を０°と仮定した場合における時計回りの角度（φ）を示している。ここで、透過率は視野角制御パネル１に表示されるダミーパターンの電圧印加部分の透過率である。この透過率が小さくなると電圧無印加部分とのコントラストが大きくなり、ダミーパターンを視認しやすくなる。すなわち、透過率が小さい領域は、表示パネル２の表示とダミーパターンが重なり合って表示されることにより、情報を不特定者の視認から保護することができる。また、図４及び図５中、実線で示されるラインは、透過率を０．２とするラインであり、本実施形態においては、０．２以上の透過率を得られる領域を「良好可視領域」とする。また、長破線で示されるラインは、透過率を０．１とするラインであり、本実施形態においては、０．１以上０．２以下の透過率を得られる領域を「可視領域」とし、０．１以下のコントラストを得られる領域を「不良可視領域」とする。さらに、２点鎖線で示されるラインは、透過率を０．０５とするラインであり、本実施形態においては、０．０５以下のコントラストの領域を「不可視領域」とする。
【００４５】
なお、本実験に用いた前記視野角制御パネルの液晶は、大日本インキ化学工業社製のＲＤＰ−８６０３０である。
【００４６】
そして、前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．５μｍとした視野角制御パネル１は、図４に示すように、印加電圧を３．０〜４．０Ｖの範囲内とすることにより、透過率が０．２以上であって良好な表示を得られる良好可視領域を、表示画面に対する上下方向（１２時・６時方向）においては法線からの傾き角θを０〜６０°の範囲、左右方向（９時・３時方向）においては法線からの傾き角θを０〜３０°の範囲に形成することができる。そして、透過率が０．１以下の不良可視領域を、表示画面に対する上下方向においては法線からの傾き角θを７０°以上の範囲、左右方向においては法線からの傾き角θを４０°以上の範囲に形成し、さらには、透過率が０．０５以下の不可視領域を表示画面に対する左右方向において、法線からの傾き角θが５０°以上の範囲に形成することが可能となることが分かった。
【００４７】
携帯電話機などの表示画面を考えれば、該表示装置の使用者は表示画面の正面方向に位置し、不特定者は左右方向に位置する場合が多い。よって、図４に示す３．０〜４．０Ｖの電圧印加時のような視野角依存性を得ることができれば、正面方向からの視認に対しては、表示画面に表示された情報を良好に視認可能とし、正面以外の方向からの視認に対しては、前記不良可視領域または不可視領域においてダミーパターンを表示パネル２に表示される所望の情報と重ねることにより、前記情報を視認不良あるいは視認不可とすることができる。よって、プライベートな情報を不特定者の視認から保護することが可能となる。
【００４８】
本試験の条件下においては、印加電圧を３．０Ｖよりも低くすると、良好可視領域は左右方向においても法線からの傾き角θを０〜５５°とする範囲まで広がってしまい、不良可視領域は法線からの傾き角θを７０°以上とする範囲となって、殆ど存在しないような状態となり、携帯電話等の表示画面を不特定者の視認から保護することが期待できるものとはならなかった。また、印加電圧を４．０Ｖよりも高くすると、良好可視領域も、特に上半分（９時〜３時方向）の領域において、法線からの傾き角θを０〜６０°とする範囲まで広がってしまい、それに伴って、不良可視領域は、表示画面に対する左右方向において、法線からの傾き角θが７０°以上の範囲に狭まるため、やはり、携帯電話等の表示画面を不特定者の視認から保護することが充分には期待できるものにはならなかった。
【００４９】
さらに、液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを１．０μｍとした視野角制御パネル１には、図５に示すように、前述の液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．５μｍとした視野角制御パネル１と同様な効果を得られる印加電圧の適正範囲はなかった。
【００５０】
すなわち、液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを１．０μｍとした視野角制御パネル１は、印加電圧を３．０Ｖよりも低くすると、良好可視領域が上下方向においては、法線からの傾き角θを０〜６０°、左右方向においては法線からの傾き角θを０〜５５°とする範囲までと広がってしまい、不良可視領域は、表示画面に対する上下左右方向において、法線からの傾き角θが７０°以上の範囲に狭まってしまった。また、印加電圧を３．０Ｖとすると、良好可視領域は右上・左上方向（２時・１０時方向）において、法線からの傾き角θを０〜３０°とする範囲まで狭くなり、不良可視領域は法線からの傾き角θを４０°以上とする範囲で広がってはいるものの、下半分（３時〜９時方向）の領域において、相変わらず、良好可視領域は法線からの傾き角θを０〜６０°とする範囲であって広く、不良可視領域は法線からの傾き角θが７０°以上の範囲であって狭いため、携帯電話等の表示画面を不特定者の視認から保護することができるものとはならなかった。さらに、印加電圧を４．０Ｖ以上とすると、良好可視領域が上下方向においては、法線からの傾き角θを０〜６０°、左右方向においては法線からの傾き角θを０〜２０°とする範囲に形成される。そして、表示画面に対する左右方向における法線からの傾き角θを３０〜５０°とする範囲には、不良可視領域あるいは不可視領域が形成されるが、法線からの傾き角θを５０〜６０°とする範囲に、再び、可視領域が形成されるといった特徴を有する視野角依存性を示すようになった。携帯電話機などの表示画面を視認する不特定者は、表示画面の左右方向に位置する場合が多いので、表示画面の左右方向において、表示画面を視認可能な範囲が不可視領域中に光抜け状に形成されてしまうことは好ましくない。
【００５１】
また、液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．３μｍ未満とした視野角制御パネル１は、表示領域が全体的にグレーがかった透過率が低いものとなり、良好な視認性が得られない。
【００５２】
このような結果から、平行配向とされた液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．３μｍ〜０．８μｍとすることで、表示画面の上下方向においては良好可視領域が形成され、左右方向においてはダミーパターンを表示パネル２に表示される情報と重ねられた表示を行なう不良可視領域が形成され、該表示装置の使用者は良好な表示品位で情報を視認しつつ、プライベートな情報を不特定者の視認から保護することができる。
【００５３】
なお、前記電極に印加する電圧は、液晶層を構成する液晶１７の特性によっても異なる。しかしながら、本実施形態のように、前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．３μｍ〜０．８μｍとすることにより、適正な電圧を与えることで、必ず、本実施形態に示すような視野角制御を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態の表示装置においては、図６に示すように、前述の表示装置における下位に配置された表示パネル２と上位に配置された視野角制御パネル１との間に、前記表示パネル２の視認側に配置された第１偏光板５aの偏光軸の軸角から、視野角制御パネル１の反視認側に配置された第２偏光板４ｂ偏光軸の軸角へ、光の偏光軸角を回転誘導する旋光素子６を配設してもよい。特定の視野角方向（斜め方向）に液晶の複屈折を生じさせて透過率や色を変化させる大きなファクタとして視野角制御パネル１の配向方向がある。例えば、図７に示すように、左右方向から不特定者に情報が見えるのを防止するためには、視野角制御パネル１の配向方向を視野角制御方向（左右方向）と直交するように配置する必要がある。しかし、下位に配置する表示パネル２は、光学仕様によって、視野角制御パネル１の第２偏光板４ｂの偏光軸の軸角と表示パネル２の第１偏光板５ａの偏光軸の軸角とを一致させることができない場合がある。このような偏光板の偏光軸の軸角の不一致が生じると、バックライトから透過する光が減少し、表示の見栄えに悪影響を及ぼす。このような不具合を防止するために旋光素子６を配置することが好ましい。すなわち、旋光素子６を採用することで、視野角制御パネル１と表示パネル２の組み合わせの自由度が向上する、また、図７に示す本実施形態では、視野角制御パネル１の第１偏光板４ａ、第２偏光板４ｂの偏光軸の軸角と視野角制御パネル１の配向方向は一致しているが、第１偏光板４ａおよび第２偏光板４ｂの偏光軸の軸角を配向方向と直交するように配置しても左右方向の視野角を制御することができる。前記旋光素子６としては、例えば、水晶、ピッチ調整により旋光能が可変なコレステリック液晶を用いたセル、位相差値（リタデーション）がλ／２の位相差板などを例示することができる。
【００５５】
例えば、図７に示すように、上位に位置する平行配向モードの視野角制御パネル１の反視認側に配設された第２偏光板４ｂの偏光軸の軸角が３時方向から９０°、下位に位置する表示パネル２の視認側に配設された第１偏光板５ａの偏光軸の軸角は３時方向から１３５°とした場合、その間に、旋光素子６として、位相差値がλ／２の位相差板を３時方向から１１２．５°の角度で配設する。
【００５６】
これにより、下位に位置する表示パネル２を透過した光を偏光板４、５による吸光を最小限に抑えた状態で上位に位置する視野角制御パネル１へ導くことができるので、表示装置は良好な視認性を得ることができる。なお、位相差値がλ／２の位相差板を２枚使用することにより、光の波長差を原因とする表示画面の着色も補正することが可能となる。また、視野角制御パネル１と表示パネル２の位置関係（上位・下位）が逆の場合も同様である。
【００５７】
また、視野角制御パネル１が表示パネル２の視認側に配設される場合、視野角制御パネル１の反視認側に配設される第２偏光板４ｂとして、偏光軸と吸収軸とを直交させた通常の偏光板ではなく、偏光軸と反射軸とを直交させた反射偏光板４ｂ’を用いることもできる。
【００５８】
図８には、前述の図３に示した視野角制御パネル１における第２偏光板４ｂを前記反射偏光板４ｂ’に置き換えた場合における視野角制御パネル１の配向膜のラビング方向、反射偏光板４’の偏光軸および反射軸の軸角方向を示す。前述のように、視野角制御パネル１における第２偏光板４ｂを前記反射偏光板４ｂ’に置き換える場合においては、反射偏光板４ｂ’をその偏光軸が前記第２偏光板４ｂの偏光軸と同じ方向となるようにして配置するようにする。つまり、本実施形態においては、図８に示すように、視野角制御パネル１の配向膜のラビングは、視角に対して平行な方向で、視野角制御パネル１の視認側および反視認側で逆方向になるように施されている。そして、前記第１偏光板４ａおよび反射偏光板４ｂ’は、それぞれの偏光軸が視角と平行となるように配置されている。このように配置することで、反射偏光板４ｂ’の反射軸は視角と直交するように配置される。なお、前記第１偏光板４ａおよび反射偏光板４ｂ’をそれぞれの偏光軸が視角と直交するように配置し、反射偏光板４ｂ’の反射軸を視角と平行に配置させてもよい。
【００５９】
このような反射偏光板４’を有する表示装置においては、前記旋光素子６により、透過表示時においては、下位に配置された表示パネル２を透過した光を、反射偏光板４ｂ’による吸光を最小限に抑えた状態で、上位に位置する視野角制御パネル１へ導くことができるので、明るく良好な視認性を得ることができる。また、外光を利用した反射表示時においては、前記反射偏光板４’の反射光を利用して不良可視領域を形成し、プライベートな情報を不特定者の視認から保護するとともに、特殊な表示効果（見栄え）を実現することができる。
【００６０】
さらに、前記視野角制御パネル１の液晶層と表示パネル２の液晶層との間に表面が微細な凹凸により粗面化され光拡散層７を配設してもよい。
【００６１】
また、図９に示すように、上位に位置する視野角制御パネル１の反視認側に配設された第２透明基板１２ｂと第２偏光板４ｂとの間に光拡散層７を配設したり、図１０に示すように、上位に位置する視野角制御パネル１の第２偏光板１２ｂの直下に光拡散層７を配設することができる。
【００６２】
これらの構成を備えた表示装置によれば、前記光拡散層７によって両液晶間を透過する光を拡散することができる。すなわち、表示パネル２としてストライプ状のカラーフィルタが形成された液晶表示素子を用い、さらに、図１１に示すように、前記視野角制御パネルに形成されたダミーパターンに前記カラーフィルタのストライプと同方向に延びる直線パターン（図１１においては「Ｐ」の文字のダミーパターンを示す）が形成されている場合、前記ダミーパターンの内外で光の屈折率が異なることを原因として、前記ダミーパターンのアウトライン部分にライン状の着色部（図１１中、ハッチで示す）が視認されること（以下、パターン見えという）が懸念される。しかしながら、本実施形態のように光拡散層７を配設することで、両液晶間を透過する光を拡散し、前記光路を暈かすことで、ライン状の着色部を視認されにくくすることができる。
【００６３】
例えば、図９に示す構成を有する本実施形態の表示装置においては、表１に示すように、パターン見えはヘイズ値が１０または２０のときに視認され、画像ぼけはヘイズ値が６０、７０、８０のときに発生した。よって、前記光拡散層のヘイズ値を３０〜５０とすることにより、所望の情報の表示状態に画像ぼけが発生せず、しかも、パターン見えが発生しないようにすることができる。
【００６４】
【表１】
【００６５】
また、図１０に示す構成を有する本実施形態の表示装置においては、表２に示すように、パターン見えはヘイズ値が１０または２０のときに視認され、画像ぼけはヘイズ値が８０のときに発生した。よって、前記光拡散層のヘイズ値を３０〜７０とすることにより、所望の情報の表示状態に画像ぼけが発生せず、しかも、パターン見えが発生しないようにすることができる。
【００６６】
【表２】
【００６７】
さらに、図３に示す反射偏光板４’を有する表示装置において、前記視野角制御パネル１の液晶層と前記反射偏光板４’との間に光拡散層７を配設する場合には、白っぽい拡散反射の表示を得ることができる。
【００６８】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、旋光素子６の視野角制御パネル１と表示パネル２との間に配置した態様において、旋光素子６の両側に偏光板４ｂ、５ａを２枚配置したが、偏光板４ｂ、５ａのどちらか一方を省略してもよい。偏光板４ｂ、５ａの配設を省略することにより、偏光板４ｂ、５ａの吸光に伴う透過率の低下を防止することができるとともに、表示装置の厚みを薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態の表示装置の模式的断面図
【図２】本発明の実施形態の表示装置における視野角制御パネルの模式的断面図
【図３】本発明の実施形態の表示装置における視野角制御パネルの配向膜のラビング方向、および第１偏光板並びに第２偏光板の偏光軸方向を示す説明図
【図４】本発明の実施形態の表示装置における視野角制御パネルの液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．５μｍとした場合における電圧変化（０Ｖ〜７Ｖ）とコントラストの視野角依存性の実験結果を示す説明図
【図５】本発明の実施形態の表示装置における視野角制御パネルの液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを１．０μｍとした場合における電圧変化（０Ｖ〜７Ｖ）とコントラストの視野角依存性の実験結果を示す説明図
【図６】本発明の実施形態の表示装置において、旋光素子を配設した場合を示す模式的断面図
【図７】本発明の実施形態の表示装置における旋光素子の配設例を示す説明図
【図８】本発明の実施形態の表示装置において、図３の第２偏光板を反射偏光板に置き換えた場合の偏光軸および反射軸の軸角方向を示す説明図
【図９】本発明の実施形態の表示装置において、光拡散層を配設した場合を示す模式的断面図
【図１０】本発明の実施形態の表示装置において、光拡散層を配設した他の場合を示す模式的断面図
【図１１】パターン見えの具体例を示す説明図
【符号の説明】
【００７０】
１ 視野角制御パネル
２ 表示パネル
３ バックライトユニット
４ （視野角制御パネルの）偏光板
４ａ 第１偏光板
４ｂ 第２偏光板
４ｂ’反射偏光板
５ （表示パネルの）偏光板
６ 旋光素子
７ 光拡散層
１１ 液晶表示素子
１２ （視野角制御パネルの）透明基板
１３ 電極
１４ 配向膜
１５ スペーサ
１６ 周辺シール材
１７ 液晶
２２ （視野角制御パネルの）透明基板
２７ （視野角制御パネルの）液晶
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視野角制御パネルを備え、同一の表示画面に、視野角制御によって、所望の情報の視認が良好にできる領域（良好可視領域あるいは可視領域に相当）と、所望の情報の視認が困難な領域（不良可視領域あるいは不可視領域に相当）が形成されるように調整された表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話やＰＤＡ等に利用されている表示装置は、その画面サイズが大きくなるに従って広視野角化が要求されていた。
【０００３】
しかしながら、携帯電話やＰＤＡ等に利用されている表示装置には、メール等のようにセキュリティ性の高い情報が表示される場合が多く、広視野角の表示装置に当該セキュリティ性の高い情報を表示すると、表示画面を覗き見ることのできる位置にいる不特定者から表示を見られてしまう可能性がある。そこで、プライバシー保護の要求からは、視野角を特定の範囲に制御する必要性が高まってきている。
【０００４】
これまでの表示装置の視野角を所定の範囲に限る制御技術の１つとして、所望の情報を表示するための液晶層と前記液晶層を挟む配向膜とを具備し、表示画面に対応する全領域の配向膜を複数の領域に区画するとともに、隣接する前記領域の配向方向を複数の方向とすることで表示装置の視野角を異ならせる構成のものがある。
【０００５】
このように構成された表示装置は、配向膜上の配向処理方向によって液晶表示の視野角が異なることを応用するものであり、特定の方向から表示画面を見たときに一部の領域を、所望の情報の視認が極めて困難な不良可視領域（あるいは前記情報を全く視認することのできない不可視領域）とする（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６４７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この従来技術において、表示画面に対応する全領域の配向膜を複数の領域に区画し、隣接する領域の配向方向を異ならせるようにラビング等の配向処理が行われれば、前記不良可視領域は例えば市松模様に配列されることとなる。
【０００８】
しかしながら、市松模様を構成する各不良可視領域の大きさや濃度にもよるが、例えば、その市松模様に配列された不良可視領域と、表示画面全体に大きく映し出された所望の情報としての１つの物体の画像が重なった場合、前記画像のうち半分が前記市松模様よって部分的に視認不可となるとしても、前記画像の残り半分は前記不良可視領域によっては遮られずに視認可能であるため、前記画像全体のフォルムは容易に判別されてしまう。同様に、市松模様状に配列された不良可視領域と文章が重なった場合、前記文章の半分は不良可視領域によって文字の識別が困難であるとしても、残りの文章の半分は前記市松模様によって遮られずに文字は識別されるので、その文章の内容も、視認可能な文字を断片的に繋げれば容易に想像され、判別されてしまう可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、表示画面の主視野角方向である正面方向からの視認に対しては、表示画面に表示された情報を良好に視認可能とし、特に、左右方向からの視認に対しては、表示画面の全領域において、表示された情報を視認困難とする表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するため、本発明の第１の態様の表示装置は、所望の情報が表示される表示パネルと、前記表示パネルに積層して配置された視野角制御パネルとを備えてなる表示装置において、前記視野角制御パネルは電極が形成された一対の基板間に液晶層が配設された液晶表示素子であって、前記液晶層の液晶は平行配向であり、位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣが０．３〜０．８μｍであることを特徴とする。
【００１１】
本実施の態様によれば、視野角制御パネルに適正な電圧を与えることで左右の視野角方向においてダミーパターンが視認され、表示画面の上下方向においては良好可視領域が形成され、左右方向においてはダミーパターンを表示パネルに表示される情報と重ねた二重表示を行なう不良可視領域が形成され、該表示装置の使用者は良好な表示品位で情報を視認しつつ、プライベートな情報を不特定者の視認から保護することができる。
【００１２】
また、本発明の第２の態様の表示装置は、前記表示パネルは電極が形成された一対の透明基板間に液晶層が配設された液晶表示素子であり、本発明の第３の態様の表示装置は、第２の態様の表示装置において、前記視野角制御パネルおよび表示パネルはそれぞれ視認側および反視認側に偏光板を有していることを特徴とする。
【００１３】
これらの実施の態様によれば、簡単かつ安価に表示装置を構成することができ、また、偏光軸の軸角方向を調整することで、光の振動方向を規制することが可能となる。
【００１４】
そして、本発明の第４の態様の表示装置は、第２の態様の表示装置において、前記視野角制御パネルは前記表示パネルの上位に配置され、視認側には偏光板、反視認側には反射偏光板をそれぞれ有しており、前記表示パネルは視認側および反視認側に偏光板をそれぞれ有していることを特徴とする。
【００１５】
本実施の態様によれば、反射偏光板を配設したことにより、透過表示時においては、前述の第１の態様の効果を得ることができるとともに、外光を利用した反射表示時においては、前記反射偏光板の反射光を利用して不良可視領域を形成し、プライベートな情報を不特定者の視認から保護するとともに、特殊な表示効果（見栄え）を実現することができる。
【００１６】
また、本発明の第５の態様の表示装置は、第１乃至第４の態様の表示装置において、前記表示パネルと前記視野角制御パネルとの間には、光の偏光軸角を所定角度だけ回転誘導する旋光素子が配設されていることを特徴とする。
【００１７】
本実施の態様によれば、旋光素子により、下位に配置された表示パネルまたは視野角制御パネルを透過した光を上位に位置する視野角制御パネルまたは表示パネルへ導くことができる。特に、第３の態様の表示装置においては、下位に配置された表示パネルまたは視野角制御パネルを透過した光を、偏光板による吸光を最小限に抑えた状態で、上位に位置する視野角制御パネルまたは表示パネルへ導くことができ、また、第４の態様の表示装置においては、透過表示時において、下位に配置された表示パネルを透過した光を、反射偏光板による吸光を最小限に抑えた状態で、上位に位置する視野角制御パネルへ導くことができる。よって、表示装置は明るく良好な視認性を得ることができる。
【００１８】
そして、本発明の第６の実施の形態の表示装置は、前記第２乃至第５の態様の表示装置において、前記視野角制御パネルの液晶層と表示パネルの液晶層との間に光拡散層が配設されていることを特徴とする。
【００１９】
本実施の態様によれば、光拡散層が両液晶間を透過する光を拡散するので、前記光路をぼかしてライン状の着色部が視認されにくくし、良好な表示画面の視認性を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、表示画面の主視野角方向である正面方向からの視認に対しては、表示画面に表示された情報を良好に視認可能とし、側面方向からの視認に対しては、表示画面の全領域において、表示された情報を視認困難あるいは視認不可とすることができ、パーソナルな情報を不特定者の視認から保護することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明に係る表示装置の一実施の形態における模式的断面図である。
【００２２】
本実施形態の表示装置は、視野角制御パネル１、表示パネル２およびバックライトユニット３を備え、前記視野角制御パネル１は、前記表示パネル２の視認側に配設されている。また、前記表示パネル２の反視認側にはバックライトユニット３が配設されている。
【００２３】
本実施形態においては、前記視野角制御パネル１として液晶表示素子１１を用いる。
【００２４】
前記液晶表示素子１１には、主視野角方向においては前記表示パネル２に表示される所望の情報が視認され、主視野角以外の方向においてはダミー表示が視認されるように、外部からの電気信号により透過率および／または色が変化しうる部分が備えられている。
【００２５】
すなわち、本実施形態において、前記視野角制御パネル１を構成する液晶表示素子１１は、図２に示すように、間隔を隔ててほぼ平行に配置された２枚の透明基板１２（以下、視認側に配置される透明基板１２を第１透明基板１２ａ、反視認側に配置された透明基板１２を第２透明基板１２ｂという）を有しており、第１透明基板１２ａおよび第２透明基板１２ｂの内側表面には、それぞれ第１電極１３ａ、第２電極１３ｂが形成され、ダミー表示用のパターン（以下、ダミーパターンという）が形成されている。前記ダミーパターンとしては、例えば、連続して配列された任意の文字（意味のある繋がりとするならば文章）や、同じ模様を連続させて配列させたパターンなどを例示することができる。本実施形態においては、表示パネル２に表示される文字の大きさと略同等とされたひらがなの連続した文章がダミーパターンとして形成されている場合を例として、以下、説明する。
【００２６】
また、前記第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの上面には、それぞれ各電極間に印加される電圧に応じて液晶分子の配向を制御する第１配向膜１４ａ、第２配向膜１４ｂが形成されている。
【００２７】
そして、前記第１透明基板１２ａと第２透明基板１２ｂは、第１配向膜１４ａと第２配向膜１４ｂを対向させて配置され、その間にセルギャップを一定の距離に保つためのスペーサ１５を散布した状態で周囲をエポキシ樹脂等からなる周辺シール材１６によってシールされている。更に、第１透明基板１２ａ、第２透明基板１２ｂおよび周辺シール材１６によって囲繞され空間部には、液晶１７が封入され、液晶層とされている。本実施形態において、前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣは０．３〜０．８μｍの範囲内となるように調整されている。その理由については、後述する。
【００２８】
なお、前記第１透明基板１２ａおよび第２透明基板１２ｂとしては、それぞれ透光性の材料、例えばガラス、合成樹脂等を使用することができ、前記第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂとしては、透光性の導電膜、例えばＩＴＯ等を使用することができる。前記第１配向膜１４ａおよび第２配向膜１４ｂは、ポリイミドなどの高分子膜からなり、前記第１透明基板１２および第２透明基板１２の近傍の液晶を配向させるためにラビング処理が施され、配向異方性の膜として形成されている。そして、本実施形態においては、前記液晶層の液晶１７は前記第１配向膜１４ａ、第２配向膜１４ｂの配向方向に沿って平行配向とされている。
【００２９】
また、前記視野角制御パネル１の視認側および反視認側にはそれぞれ、光の振動方向を規制すべく、偏光軸（透過軸）を所定の方向に配置した第１偏光板４ａ、第２偏光板４ｂが配設されている。前記第１偏光板４ａ、第２偏光板４ｂは、偏光軸と吸収軸が直交する偏光板である。
【００３０】
図３には、視野角制御パネル１の配向膜のラビング方向、および第１偏光板４ａ並びに第２偏光板４ｂの偏光軸方向について示す。この図に示すように、視野角制御パネル１の配向膜のラビングは、視角に対して平行な方向で、視野角制御パネル１の視認側および反視認側で逆方向になるように施されており、前記第１偏光板４ａ、第２偏光板４ｂは共に、それぞれの偏光軸が視角と平行、または視角と直交するように配置されている。なお、本文中に用いる「偏光軸」は、「透過軸」と同意である。
【００３１】
また、本実施形態のように、視野角制御パネル１が表示パネル２の視認側に配設される場合、視野角制御パネル１の反視認側に配設される第２偏光板４ｂの軸角と表示パネル２の第１偏光板５ａの軸角が一致していればどちらかの偏光板を省略することも可能である。この場合に、第２偏光板４ｂの配設を省略することにより、偏光板４の吸光に伴う輝度の低下を防止することや、表示装置の厚さを薄くすることができる。
【００３２】
さらに、前記視野角制御パネル１は前記バックライトユニット３と表示パネル２との間に配設することも可能である。
【００３３】
また、前記表示パネル２は、電極（図示せず）が形成された一対の透明基板２２ａ、２２ｂ間に液晶層２７が配設された、ＴＮ型、ＳＴＮ型、ＩＰＳ型、ＶＡ型などの公知の液晶表示素子２１を用いるものとする。なお、ＴＮ液晶以外については、視認側の偏光板５ａと透明基板２２ａの間、および反視認側の偏光板５ｂと透明基板２２ｂとの間に位相差板を配設することがあるが、本実施形態においては省略している。液晶表示素子２１の構造については、前述の視野角制御パネル１として用いられる液晶表示素子１１と電極１３のパターン形状の点において相違するが、その他の構造については略同様であるので説明を省略する。
【００３４】
そして、前記表示パネル２の視認側および反視認側にはそれぞれ、光の振動方向を規制すべく、偏光軸を所定の方向に配置した第１偏光板５ａ、第２偏光板５ｂが配設されている。
【００３５】
前記バックライトユニット３は、蛍光管等の光源（図示せず）とこの光源の光を前記表示パネル２方向へ反射させるための導光板（図示せず）などを有する公知のものとし、説明を省略する。
【００３６】
このように構成された本実施形態の表示装置においては、バックライトユニット３の光源を出射された光は表示パネル２の第２偏光板５ｂと表示パネル２を透過し、前記表示パネル２の第１偏光板５ａおよび視野角制御パネル１の第２偏光板４ｂによって直線偏光とされ、そのまま視野角制御パネル１の液晶層へ入射する。
【００３７】
そして、視野角制御パネル１の第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂに電圧が印加されていないとき、液晶層中の液晶分子はこの入射する直線偏光と同じ向きおよび直交する向きに配向されている。従って、入射した光は複屈折効果が生じることなく、そのまま液晶層を透過することとなる。
【００３８】
そして、視野角制御パネル１の第１偏光板４ａの偏光軸の方向は、視野角制御パネル１の液晶層を透過した直線偏光と同じ向きに配設されているので、入射した光はそのまま透過することとなる。
【００３９】
また、視野角制御パネル１の第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂに電圧が印加されたとき、正の誘電率異方性を有する液晶分子は、第１透明基板１２ａと第２透明基板１２ｂに垂直（電界と同じ向き）に配列方向を変化させる。このとき、入射した光は表示画面と垂直方向では複屈折効果が生じることなく、そのまま液晶層を透過するが、斜め方向では複屈折が生じて透過率や色が変化する。この透過率や色の違いがダミーパターンとなって見えることとなる。
【００４０】
さらに、本実施形態の表示パネル２においては、表示パネル２に表示される文字の大きさと略同等とされたひらがなの連続した文章が前記視野角制御パネル１にダミーパターンとして形成されるため、前記視野角制御パネル１の第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂに電圧が印加されたとき、このダミーパターンが視野角制御パネル１に表示される。
【００４１】
そして、このダミーパターンは、表示画面の全領域において、主視野角方向となる正面方向からは、視野角制御パネル１内に入射した光がそのまま液晶層を透過するため視認されることはないが、正面以外の斜め方向からは、視野角制御パネル１内に入射した光は複屈折が生じて透過率や色が変化するため、表示パネル２に表示される情報と重なって視認されることとなる。
【００４２】
特に、本実施形態においては、前記ダミーパターンをひらがなが配列された文章としたことにより、表示パネル２に表示させる所望の情報が文字情報である場合には、特に、情報としての文字と、ダミーパターンの文字とが重なり合って表示されることにより、不特定者が情報としての文字を視認することも妨害することができる。
【００４３】
ここで、液晶層の液晶１７を平行配向とされた本実施形態の前記視野角制御パネル１における前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣと、前記第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂに印加される電圧値について説明する。
【００４４】
図４は、液晶層の液晶１７を平行配向とされた本実施形態の前記視野角制御パネル１における前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．５μｍとした場合における電圧変化（０Ｖ〜７Ｖ）と透過率の視野角依存性の実験結果を示している。また、図５は、前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを１．０μｍとした場合における電圧変化（０Ｖ〜７Ｖ）と透過率の視野角依存性の実験結果を示している。図４及び図５中、同心円とされ、２０°間隔で０〜８０°まで示された円状のラインは、液晶表示装置の表示面の法線からの傾き角（θ）を示しており、同図の中心点から放射線状に延在し、同図を１２分割するラインは、表示装置の表示画面の３時方向を０°と仮定した場合における時計回りの角度（φ）を示している。ここで、透過率は視野角制御パネル１に表示されるダミーパターンの電圧印加部分の透過率である。この透過率が小さくなると電圧無印加部分とのコントラストが大きくなり、ダミーパターンを視認しやすくなる。すなわち、透過率が小さい領域は、表示パネル２の表示とダミーパターンが重なり合って表示されることにより、情報を不特定者の視認から保護することができる。また、図４及び図５中、実線で示されるラインは、透過率を０．２とするラインであり、本実施形態においては、０．２以上の透過率を得られる領域を「良好可視領域」とする。また、長破線で示されるラインは、透過率を０．１とするラインであり、本実施形態においては、０．１以上０．２以下の透過率を得られる領域を「可視領域」とし、０．１以下のコントラストを得られる領域を「不良可視領域」とする。さらに、２点鎖線で示されるラインは、透過率を０．０５とするラインであり、本実施形態においては、０．０５以下のコントラストの領域を「不可視領域」とする。
【００４５】
なお、本実験に用いた前記視野角制御パネルの液晶は、大日本インキ化学工業社製のＲＤＰ−８６０３０である。
【００４６】
そして、前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．５μｍとした視野角制御パネル１は、図４に示すように、印加電圧を３．０〜４．０Ｖの範囲内とすることにより、透過率が０．２以上であって良好な表示を得られる良好可視領域を、表示画面に対する上下方向（１２時・６時方向）においては法線からの傾き角θを０〜６０°の範囲、左右方向（９時・３時方向）においては法線からの傾き角θを０〜３０°の範囲に形成することができる。そして、透過率が０．１以下の不良可視領域を、表示画面に対する上下方向においては法線からの傾き角θを７０°以上の範囲、左右方向においては法線からの傾き角θを４０°以上の範囲に形成し、さらには、透過率が０．０５以下の不可視領域を表示画面に対する左右方向において、法線からの傾き角θが５０°以上の範囲に形成することが可能となることが分かった。
【００４７】
携帯電話機などの表示画面を考えれば、該表示装置の使用者は表示画面の正面方向に位置し、不特定者は左右方向に位置する場合が多い。よって、図４に示す３．０〜４．０Ｖの電圧印加時のような視野角依存性を得ることができれば、正面方向からの視認に対しては、表示画面に表示された情報を良好に視認可能とし、正面以外の方向からの視認に対しては、前記不良可視領域または不可視領域においてダミーパターンを表示パネル２に表示される所望の情報と重ねることにより、前記情報を視認不良あるいは視認不可とすることができる。よって、プライベートな情報を不特定者の視認から保護することが可能となる。
【００４８】
本試験の条件下においては、印加電圧を３．０Ｖよりも低くすると、良好可視領域は左右方向においても法線からの傾き角θを０〜５５°とする範囲まで広がってしまい、不良可視領域は法線からの傾き角θを７０°以上とする範囲となって、殆ど存在しないような状態となり、携帯電話等の表示画面を不特定者の視認から保護することが期待できるものとはならなかった。また、印加電圧を４．０Ｖよりも高くすると、良好可視領域も、特に上半分（９時〜３時方向）の領域において、法線からの傾き角θを０〜６０°とする範囲まで広がってしまい、それに伴って、不良可視領域は、表示画面に対する左右方向において、法線からの傾き角θが７０°以上の範囲に狭まるため、やはり、携帯電話等の表示画面を不特定者の視認から保護することが充分には期待できるものにはならなかった。
【００４９】
さらに、液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを１．０μｍとした視野角制御パネル１には、図５に示すように、前述の液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．５μｍとした視野角制御パネル１と同様な効果を得られる印加電圧の適正範囲はなかった。
【００５０】
すなわち、液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを１．０μｍとした視野角制御パネル１は、印加電圧を３．０Ｖよりも低くすると、良好可視領域が上下方向においては、法線からの傾き角θを０〜６０°、左右方向においては法線からの傾き角θを０〜５５°とする範囲までと広がってしまい、不良可視領域は、表示画面に対する上下左右方向において、法線からの傾き角θが７０°以上の範囲に狭まってしまった。また、印加電圧を３．０Ｖとすると、良好可視領域は右上・左上方向（２時・１０時方向）において、法線からの傾き角θを０〜３０°とする範囲まで狭くなり、不良可視領域は法線からの傾き角θを４０°以上とする範囲で広がってはいるものの、下半分（３時〜９時方向）の領域において、相変わらず、良好可視領域は法線からの傾き角θを０〜６０°とする範囲であって広く、不良可視領域は法線からの傾き角θが７０°以上の範囲であって狭いため、携帯電話等の表示画面を不特定者の視認から保護することができるものとはならなかった。さらに、印加電圧を４．０Ｖ以上とすると、良好可視領域が上下方向においては、法線からの傾き角θを０〜６０°、左右方向においては法線からの傾き角θを０〜２０°とする範囲に形成される。そして、表示画面に対する左右方向における法線からの傾き角θを３０〜５０°とする範囲には、不良可視領域あるいは不可視領域が形成されるが、法線からの傾き角θを５０〜６０°とする範囲に、再び、可視領域が形成されるといった特徴を有する視野角依存性を示すようになった。携帯電話機などの表示画面を視認する不特定者は、表示画面の左右方向に位置する場合が多いので、表示画面の左右方向において、表示画面を視認可能な範囲が不可視領域中に光抜け状に形成されてしまうことは好ましくない。
【００５１】
また、液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．３μｍ未満とした視野角制御パネル１は、表示領域が全体的にグレーがかった透過率が低いものとなり、良好な視認性が得られない。
【００５２】
このような結果から、平行配向とされた液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．３μｍ〜０．８μｍとすることで、表示画面の上下方向においては良好可視領域が形成され、左右方向においてはダミーパターンを表示パネル２に表示される情報と重ねられた表示を行なう不良可視領域が形成され、該表示装置の使用者は良好な表示品位で情報を視認しつつ、プライベートな情報を不特定者の視認から保護することができる。
【００５３】
なお、前記電極に印加する電圧は、液晶層を構成する液晶１７の特性によっても異なる。しかしながら、本実施形態のように、前記液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．３μｍ〜０．８μｍとすることにより、適正な電圧を与えることで、必ず、本実施形態に示すような視野角制御を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態の表示装置においては、図６に示すように、前述の表示装置における下位に配置された表示パネル２と上位に配置された視野角制御パネル１との間に、前記表示パネル２の視認側に配置された第１偏光板５aの偏光軸の軸角から、視野角制御パネル１の反視認側に配置された第２偏光板４ｂ偏光軸の軸角へ、光の偏光軸角を回転誘導する旋光素子６を配設してもよい。特定の視野角方向（斜め方向）に液晶の複屈折を生じさせて透過率や色を変化させる大きなファクタとして視野角制御パネル１の配向方向がある。例えば、図７に示すように、左右方向から不特定者に情報が見えるのを防止するためには、視野角制御パネル１の配向方向を視野角制御方向（左右方向）と直交するように配置する必要がある。しかし、下位に配置する表示パネル２は、光学仕様によって、視野角制御パネル１の第２偏光板４ｂの偏光軸の軸角と表示パネル２の第１偏光板５ａの偏光軸の軸角とを一致させることができない場合がある。このような偏光板の偏光軸の軸角の不一致が生じると、バックライトから透過する光が減少し、表示の見栄えに悪影響を及ぼす。このような不具合を防止するために旋光素子６を配置することが好ましい。すなわち、旋光素子６を採用することで、視野角制御パネル１と表示パネル２の組み合わせの自由度が向上する、また、図７に示す本実施形態では、視野角制御パネル１の第１偏光板４ａ、第２偏光板４ｂの偏光軸の軸角と視野角制御パネル１の配向方向は一致しているが、第１偏光板４ａおよび第２偏光板４ｂの偏光軸の軸角を配向方向と直交するように配置しても左右方向の視野角を制御することができる。前記旋光素子６としては、例えば、水晶、ピッチ調整により旋光能が可変なコレステリック液晶を用いたセル、位相差値（リタデーション）がλ／２の位相差板などを例示することができる。
【００５５】
例えば、図７に示すように、上位に位置する平行配向モードの視野角制御パネル１の反視認側に配設された第２偏光板４ｂの偏光軸の軸角が３時方向から９０°、下位に位置する表示パネル２の視認側に配設された第１偏光板５ａの偏光軸の軸角は３時方向から１３５°とした場合、その間に、旋光素子６として、位相差値がλ／２の位相差板を３時方向から１１２．５°の角度で配設する。
【００５６】
これにより、下位に位置する表示パネル２を透過した光を偏光板４、５による吸光を最小限に抑えた状態で上位に位置する視野角制御パネル１へ導くことができるので、表示装置は良好な視認性を得ることができる。なお、位相差値がλ／２の位相差板を２枚使用することにより、光の波長差を原因とする表示画面の着色も補正することが可能となる。また、視野角制御パネル１と表示パネル２の位置関係（上位・下位）が逆の場合も同様である。
【００５７】
また、視野角制御パネル１が表示パネル２の視認側に配設される場合、視野角制御パネル１の反視認側に配設される第２偏光板４ｂとして、偏光軸と吸収軸とを直交させた通常の偏光板ではなく、偏光軸と反射軸とを直交させた反射偏光板４ｂ’を用いることもできる。
【００５８】
図８には、前述の図３に示した視野角制御パネル１における第２偏光板４ｂを前記反射偏光板４ｂ’に置き換えた場合における視野角制御パネル１の配向膜のラビング方向、反射偏光板４’の偏光軸および反射軸の軸角方向を示す。前述のように、視野角制御パネル１における第２偏光板４ｂを前記反射偏光板４ｂ’に置き換える場合においては、反射偏光板４ｂ’をその偏光軸が前記第２偏光板４ｂの偏光軸と同じ方向となるようにして配置するようにする。つまり、本実施形態においては、図８に示すように、視野角制御パネル１の配向膜のラビングは、視角に対して平行な方向で、視野角制御パネル１の視認側および反視認側で逆方向になるように施されている。そして、前記第１偏光板４ａおよび反射偏光板４ｂ’は、それぞれの偏光軸が視角と平行となるように配置されている。このように配置することで、反射偏光板４ｂ’の反射軸は視角と直交するように配置される。なお、前記第１偏光板４ａおよび反射偏光板４ｂ’をそれぞれの偏光軸が視角と直交するように配置し、反射偏光板４ｂ’の反射軸を視角と平行に配置させてもよい。
【００５９】
このような反射偏光板４’を有する表示装置においては、前記旋光素子６により、透過表示時においては、下位に配置された表示パネル２を透過した光を、反射偏光板４ｂ’による吸光を最小限に抑えた状態で、上位に位置する視野角制御パネル１へ導くことができるので、明るく良好な視認性を得ることができる。また、外光を利用した反射表示時においては、前記反射偏光板４’の反射光を利用して不良可視領域を形成し、プライベートな情報を不特定者の視認から保護するとともに、特殊な表示効果（見栄え）を実現することができる。
【００６０】
さらに、前記視野角制御パネル１の液晶層と表示パネル２の液晶層との間に表面が微細な凹凸により粗面化され光拡散層７を配設してもよい。
【００６１】
また、図９に示すように、上位に位置する視野角制御パネル１の反視認側に配設された第２透明基板１２ｂと第２偏光板４ｂとの間に光拡散層７を配設したり、図１０に示すように、上位に位置する視野角制御パネル１の第２偏光板１２ｂの直下に光拡散層７を配設することができる。
【００６２】
これらの構成を備えた表示装置によれば、前記光拡散層７によって両液晶間を透過する光を拡散することができる。すなわち、表示パネル２としてストライプ状のカラーフィルタが形成された液晶表示素子を用い、さらに、図１１に示すように、前記視野角制御パネルに形成されたダミーパターンに前記カラーフィルタのストライプと同方向に延びる直線パターン（図１１においては「Ｐ」の文字のダミーパターンを示す）が形成されている場合、前記ダミーパターンの内外で光の屈折率が異なることを原因として、前記ダミーパターンのアウトライン部分にライン状の着色部（図１１中、ハッチで示す）が視認されること（以下、パターン見えという）が懸念される。しかしながら、本実施形態のように光拡散層７を配設することで、両液晶間を透過する光を拡散し、前記光路を暈かすことで、ライン状の着色部を視認されにくくすることができる。
【００６３】
例えば、図９に示す構成を有する本実施形態の表示装置においては、表１に示すように、パターン見えはヘイズ値が１０または２０のときに視認され、画像ぼけはヘイズ値が６０、７０、８０のときに発生した。よって、前記光拡散層のヘイズ値を３０〜５０とすることにより、所望の情報の表示状態に画像ぼけが発生せず、しかも、パターン見えが発生しないようにすることができる。
【００６４】
【表１】
【００６５】
また、図１０に示す構成を有する本実施形態の表示装置においては、表２に示すように、パターン見えはヘイズ値が１０または２０のときに視認され、画像ぼけはヘイズ値が８０のときに発生した。よって、前記光拡散層のヘイズ値を３０〜７０とすることにより、所望の情報の表示状態に画像ぼけが発生せず、しかも、パターン見えが発生しないようにすることができる。
【００６６】
【表２】
【００６７】
さらに、図３に示す反射偏光板４’を有する表示装置において、前記視野角制御パネル１の液晶層と前記反射偏光板４’との間に光拡散層７を配設する場合には、白っぽい拡散反射の表示を得ることができる。
【００６８】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、旋光素子６の視野角制御パネル１と表示パネル２との間に配置した態様において、旋光素子６の両側に偏光板４ｂ、５ａを２枚配置したが、偏光板４ｂ、５ａのどちらか一方を省略してもよい。偏光板４ｂ、５ａの配設を省略することにより、偏光板４ｂ、５ａの吸光に伴う透過率の低下を防止することができるとともに、表示装置の厚みを薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態の表示装置の模式的断面図
【図２】本発明の実施形態の表示装置における視野角制御パネルの模式的断面図
【図３】本発明の実施形態の表示装置における視野角制御パネルの配向膜のラビング方向、および第１偏光板並びに第２偏光板の偏光軸方向を示す説明図
【図４】本発明の実施形態の表示装置における視野角制御パネルの液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを０．５μｍとした場合における電圧変化（０Ｖ〜７Ｖ）とコントラストの視野角依存性の実験結果を示す説明図
【図５】本発明の実施形態の表示装置における視野角制御パネルの液晶層の位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣを１．０μｍとした場合における電圧変化（０Ｖ〜７Ｖ）とコントラストの視野角依存性の実験結果を示す説明図
【図６】本発明の実施形態の表示装置において、旋光素子を配設した場合を示す模式的断面図
【図７】本発明の実施形態の表示装置における旋光素子の配設例を示す説明図
【図８】本発明の実施形態の表示装置において、図３の第２偏光板を反射偏光板に置き換えた場合の偏光軸および反射軸の軸角方向を示す説明図
【図９】本発明の実施形態の表示装置において、光拡散層を配設した場合を示す模式的断面図
【図１０】本発明の実施形態の表示装置において、光拡散層を配設した他の場合を示す模式的断面図
【図１１】パターン見えの具体例を示す説明図
【符号の説明】
【００７０】
１ 視野角制御パネル
２ 表示パネル
３ バックライトユニット
４ （視野角制御パネルの）偏光板
４ａ 第１偏光板
４ｂ 第２偏光板
４ｂ’反射偏光板
５ （表示パネルの）偏光板
６ 旋光素子
７ 光拡散層
１１ 液晶表示素子
１２ （視野角制御パネルの）透明基板
１３ 電極
１４ 配向膜
１５ スペーサ
１６ 周辺シール材
１７ 液晶
２２ （視野角制御パネルの）透明基板
２７ （視野角制御パネルの）液晶
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の情報が表示される表示パネルと、前記表示パネルに積層して配置された視野角制御パネルとを備えてなる表示装置において、
前記視野角制御パネルは電極が形成された一対の基板間に液晶層が配設された液晶表示素子であって、前記液晶層の液晶は平行配向であり、位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣが０．３〜０．８μｍであることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルは電極が形成された一対の透明基板間に液晶層が配設された液晶表示素子である請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記視野角制御パネルおよび表示パネルはそれぞれ視認側および反視認側に偏光板を有している請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記視野角制御パネルは前記表示パネルの上位に配置され、視認側に偏光板、反視認側に反射偏光板をそれぞれ有しており、前記表示パネルは視認側および反視認側に偏光板をそれぞれ有している請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示パネルと前記視野角制御パネルとの間には、光の偏光軸角を所定角度だけ回転誘導する旋光素子が配設されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記視野角制御パネルの液晶層と表示パネルの液晶層との間には光拡散層が配設されている請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１】
所望の情報が表示される表示パネルと、前記表示パネルに積層して配置された視野角制御パネルとを備えてなる表示装置において、
前記視野角制御パネルは電極が形成された一対の基板間に液晶層が配設された液晶表示素子であって、前記液晶層の液晶は平行配向であり、位相差値ΔｎＬＣ・ｄＬＣが０．３〜０．８μｍであることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルは電極が形成された一対の透明基板間に液晶層が配設された液晶表示素子である請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記視野角制御パネルおよび表示パネルはそれぞれ視認側および反視認側に偏光板を有している請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記視野角制御パネルは前記表示パネルの上位に配置され、視認側に偏光板、反視認側に反射偏光板をそれぞれ有しており、前記表示パネルは視認側および反視認側に偏光板をそれぞれ有している請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示パネルと前記視野角制御パネルとの間には、光の偏光軸角を所定角度だけ回転誘導する旋光素子が配設されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記視野角制御パネルの液晶層と表示パネルの液晶層との間には光拡散層が配設されている請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１４８２７８（Ｐ２００７−１４８２７８Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４６０６３（Ｐ２００５−３４６０６３）
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（０００１０３７４７）オプトレックス株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（０００１０３７４７）オプトレックス株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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