(57)【要約】【課題】  視野角を制御することが可能な視野角制御装置及び表示装置を提供する。【解決手段】  視野角制御装置は、第１透過容易軸を有する第１偏光板ＰＬ１と、第２透過容易軸を有する第２偏光板ＰＬ２と、視野角制御パネルＶＰと、を備える。視野角制御パネルＶＰは、第１基板１１と、第１電極１２と、第１配向膜１３と、第２基板１５と、第２電極１６と、第２配向膜１７と、液晶層１９と、を有する。液晶層１９は、平面視にて各々の液晶分子の長軸が基準軸に平行となり、上記長軸が第１傾斜角を成す第１状態と、平面視にて各々の液晶分子の上記長軸が上記基準軸に平行となり、上記長軸が上記第１傾斜角より大きい第２傾斜角を成す第２状態と、の何れか一方に切替えられる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準軸に直交する第１透過容易軸を有する第１偏光板と、
前記基準軸に直交する第２透過容易軸を有し前記第１偏光板と対向した第２偏光板と、
前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置した第１基板と、前記第１基板と前記第２偏光板との間に位置した第１電極と、前記基準軸に平行な第１配向軸を有し前記第１電極と前記第２偏光板との間に位置した第１配向膜と、前記第２偏光板と前記第１配向膜との間に位置した第２基板と、前記第２基板と前記第１配向膜との間に位置した第２電極と、前記基準軸に平行な第２配向軸を有し前記第２電極と前記第１配向膜との間に位置した第２配向膜と、複数の液晶分子を含む液晶材料及び複数の二色性色素分子を含む二色性色素を有し前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に位置した液晶層と、を有する、視野角制御パネルと、を備え、
前記液晶層は、
平面視にて各々の前記液晶分子の長軸が前記基準軸に平行となり、前記長軸が前記基準軸に対して第１傾斜角を成す第１状態と、
平面視にて各々の前記液晶分子の前記長軸が前記基準軸に平行となり、前記長軸が前記基準軸に対して前記第１傾斜角より大きい第２傾斜角を成す第２状態と、
の何れか一方に切替えられる、
視野角制御装置。
【請求項２】
前記液晶層における前記二色性色素の濃度は、１乃至３％の範囲内である、
請求項１に記載の視野角制御装置。
【請求項３】
前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、それぞれ水平配向膜であり、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、ホモジニアス配向を採る、
請求項１に記載の視野角制御装置。
【請求項４】
前記液晶層が前記第２状態に切替えられた際、前記第２傾斜角は、６０°を超え、９０°未満である、
請求項３に記載の視野角制御装置。
【請求項５】
前記第１電極及び前記第２電極の駆動を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記液晶層が前記第１状態に切替えられる際、前記第１電極と前記第２電極との間に０Ｖの電圧を印加し、
前記液晶層が前記第２状態に切替えられる際、前記第１電極と前記第２電極との間に３乃至７Ｖの範囲内の電圧を印加する、
請求項３に記載の視野角制御装置。
【請求項６】
前記液晶層が前記第２状態に切替えられる際、前記電圧は、３．５乃至５Ｖの範囲内である、
請求項５に記載の視野角制御装置。
【請求項７】
基準軸に直交する第１透過容易軸を有する第１偏光板と、
前記基準軸に直交する第２透過容易軸を有し前記第１偏光板と対向した第２偏光板と、
前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置した第１基板と、前記第１基板と前記第２偏光板との間に位置した第１電極と、前記基準軸に平行な第１配向軸を有し前記第１電極と前記第２偏光板との間に位置した第１配向膜と、前記第２偏光板と前記第１配向膜との間に位置した第２基板と、前記第２基板と前記第１配向膜との間に位置した第２電極と、前記基準軸に平行な第２配向軸を有し前記第２電極と前記第１配向膜との間に位置した第２配向膜と、複数の液晶分子を含む液晶材料及び複数の二色性色素分子を含む二色性色素を有し前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に位置した液晶層と、を有する、視野角制御パネルと、
画像を表示する表示パネルと、を備え、
前記視野角制御パネルと前記表示パネルとの間に位置する偏光板は、前記第１偏光板及び前記第２偏光板の何れか一方であり、
前記液晶層は、
平面視にて各々の前記液晶分子の長軸が前記基準軸に平行となり、前記長軸が前記基準軸に対して第１傾斜角を成す第１状態と、
平面視にて各々の前記液晶分子の前記長軸が前記基準軸に平行となり、前記長軸が前記基準軸に対して前記第１傾斜角より大きい第２傾斜角を成す第２状態と、
の何れか一方に切替えられる、
表示装置。
【請求項８】
前記液晶層における前記二色性色素の濃度は、１乃至３％の範囲内である、
請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、それぞれ水平配向膜であり、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、ホモジニアス配向を採る、
請求項７に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記液晶層が前記第２状態に切替えられた際、前記第２傾斜角は、６０°を超え、９０°未満である、
請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記第１電極及び前記第２電極の駆動を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記液晶層が前記第１状態に切替えられる際、前記第１電極と前記第２電極との間に０Ｖの電圧を印加し、
前記液晶層が前記第２状態に切替えられる際、前記第１電極と前記第２電極との間に３乃至７Ｖの範囲内の電圧を印加する、
請求項９に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記液晶層が前記第２状態に切替えられる際、前記電圧は、３．５乃至５Ｖの範囲内である、
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
第３偏光板と、
照明装置と、をさらに備え、
前記視野角制御パネルと前記表示パネルとの間に位置する前記偏光板は、前記第２偏光板であり、
前記表示パネルは、透過型の液晶表示パネルであり、前記第２偏光板と前記第３偏光板との間に位置し、
前記第１偏光板は、前記照明装置と前記視野角制御パネルとの間に位置している、
請求項７に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、視野角制御装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置はノートパソコン、モニター、カーナビゲーション、関数電卓、中小型ＴＶ、大型ＴＶ、携帯電話、電子手帳など様々な製品に応用されている。これらの製品の中でも、電子手帳、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、タブレットパソコン（ＰＣ）、ノートＰＣ等に用いる表示装置は軽薄短小のため、携帯して利用される機会が多い。また、ＡＴＭ（automated teller machine）用途、および券売機用途の製品の表示装置は公共の場で利用される機会が多い。
【０００３】
上記した製品において、使用状況によっては他人に表示内容を識別されては困る場合がある。例えば、携帯電話、ＰＤＡ、又はタブレットＰＣにプライベートな内容を公共の場において表示している場合である。こうした場合、表示装置の視野角特性は狭いほうが望ましい。しかしながら、複数の人で表示画像を観察する機会もあることから表示装置が視野角を制御できる機能を有していることが望まれている。これに限らず、携帯機器および公共情報端末機器も視野角を制御する機能を有していることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／１１４６７７号
【特許文献２】特開平６−５９２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本実施形態は、視野角を制御することが可能な視野角制御装置及び表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る視野角制御装置は、
基準軸に直交する第１透過容易軸を有する第１偏光板と、前記基準軸に直交する第２透過容易軸を有し前記第１偏光板と対向した第２偏光板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置した第１基板と、前記第１基板と前記第２偏光板との間に位置した第１電極と、前記基準軸に平行な第１配向軸を有し前記第１電極と前記第２偏光板との間に位置した第１配向膜と、前記第２偏光板と前記第１配向膜との間に位置した第２基板と、前記第２基板と前記第１配向膜との間に位置した第２電極と、前記基準軸に平行な第２配向軸を有し前記第２電極と前記第１配向膜との間に位置した第２配向膜と、複数の液晶分子を含む液晶材料及び複数の二色性色素分子を含む二色性色素を有し前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に位置した液晶層と、を有する視野角制御パネルと、を備え、前記液晶層は、平面視にて各々の前記液晶分子の長軸が前記基準軸に平行となり、前記長軸が前記基準軸に対して第１傾斜角を成す第１状態と、平面視にて各々の前記液晶分子の前記長軸が前記基準軸に平行となり、前記長軸が前記基準軸に対して前記第１傾斜角より大きい第２傾斜角を成す第２状態と、
の何れか一方に切替えられる。
【０００７】
また、一実施形態に係る表示装置は、
基準軸に直交する第１透過容易軸を有する第１偏光板と、前記基準軸に直交する第２透過容易軸を有し前記第１偏光板と対向した第２偏光板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置した第１基板と、前記第１基板と前記第２偏光板との間に位置した第１電極と、前記基準軸に平行な第１配向軸を有し前記第１電極と前記第２偏光板との間に位置した第１配向膜と、前記第２偏光板と前記第１配向膜との間に位置した第２基板と、前記第２基板と前記第１配向膜との間に位置した第２電極と、前記基準軸に平行な第２配向軸を有し前記第２電極と前記第１配向膜との間に位置した第２配向膜と、複数の液晶分子を含む液晶材料及び複数の二色性色素分子を含む二色性色素を有し前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に位置した液晶層と、を有する視野角制御パネルと、画像を表示する表示パネルと、を備え、前記視野角制御パネルと前記表示パネルとの間に位置する偏光板は、前記第１偏光板及び前記第２偏光板の何れか一方であり、前記液晶層は、平面視にて各々の前記液晶分子の長軸が前記基準軸に平行となり、前記長軸が前記基準軸に対して第１傾斜角を成す第１状態と、平面視にて各々の前記液晶分子の前記長軸が前記基準軸に平行となり、前記長軸が前記基準軸に対して前記第１傾斜角より大きい第２傾斜角を成す第２状態と、
の何れか一方に切替えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示した表示パネルを示す断面図である。
【図３】図３は、図１に示した視野角制御パネル、第１偏光板、及び第２偏光板を示す断面図である。
【図４】図４は、第２偏光板、上記視野角制御パネルの液晶層、及び第１偏光板を示す分解斜視図である。
【図５】図５は、上記表示パネルの一部、第１偏光板、及び第２偏光板を示す断面図であり、液晶層に電圧が印加されていない状態を示す図である。
【図６】図６は、図５に示した液晶層を示す平面図である。
【図７】図７は、上記表示パネルの一部、第１偏光板、及び第２偏光板を示す断面図であり、液晶層に電圧が印加されている状態を示す図である。
【図８】図８は、図７に示した液晶層を示す平面図である。
【図９】図９は、液晶層におけるゲスト含有量が０％、１％、２％、及び３％であるそれぞれの場合において、上記表示装置の画面の正面方向から傾斜した角度に対するコントラスト比の変化をグラフで示す図である。
【図１０】図１０は、上記角度が５０°である場合において、上記含有量に対するコントラスト比の変化をグラフで示す図である。
【図１１】図１１は、上記含有量が１％、２％、及び３％であるそれぞれの場合において、上記角度に対する光の透過率の変化をグラフで示す図である。
【図１２】図１２は、上記正面方向（上記角度＝０°）において、上記含有量に対する光の透過率の変化を示すプロット図である。
【図１３】図１３は、上記第１の実施形態及び比較例２にて上記角度が５０°である場合において、上記液晶層に印加される電圧に対する明るさの変化をグラフで示す図である。
【図１４】図１４は、上記第１の実施形態及び上記比較例２にて上記電圧が４Ｖである場合において、上記角度に対する輝度レベルの変化をグラフで示す図である。
【図１５】図１５は、上記第１の実施形態の変形例１に係る表示装置の視野角制御パネル、第１偏光板、及び第２偏光板を示す断面図である。
【図１６】図１６は、上記第１の実施形態の変形例３に係る表示装置の視野角制御パネル、第１偏光板、第２偏光板、第３偏光板、及び第４偏光板を示す断面図である。
【図１７】図１７は、第２の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の各実施形態及び各変形例について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る表示装置ＤＳＰについて説明する。図１は、第１の実施形態に係る表示装置ＤＳＰを示す断面図である。  
図１に示すように、表示装置ＤＳＰは、第１偏光板ＰＬ１と、第２偏光板ＰＬ２と、視野角制御パネルＶＰと、画像を表示する表示パネルＰＮＬと、第３偏光板ＰＬ３と、照明装置ＢＵと、制御部ＣＯＮと、を備えている。
【００１１】
第２偏光板ＰＬ２は、第１偏光板ＰＬ１と対向して配置されている。視野角制御パネルＶＰは、第１偏光板ＰＬ１と第２偏光板ＰＬ２との間に配置されている。表示パネルＰＮＬは、視野角制御パネルＶＰに対向して配置されている。視野角制御パネルＶＰと表示パネルＰＮＬとの間に位置する偏光板は、第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２の何れか一方である。本実施形態において、視野角制御パネルＶＰと表示パネルＰＮＬとの間に位置する偏光板は、第２偏光板ＰＬ２である。表示パネルＰＮＬは、第２偏光板ＰＬ２と第３偏光板ＰＬ３との間に位置している。第１偏光板ＰＬ１は、照明装置ＢＵと視野角制御パネルＶＰとの間に位置している。
【００１２】
制御部ＣＯＮは、視野角制御パネルＶＰ、表示パネルＰＮＬ、及び照明装置ＢＵのそれぞれに電気的に接続され、視野角制御パネルＶＰ、表示パネルＰＮＬ、及び照明装置ＢＵのそれぞれの駆動を制御するように構成されている。
【００１３】
本実施形態の照明装置ＢＵは、バックライトユニットである。照明装置ＢＵは、拡散光を出射する。視野角制御パネルＶＰは、第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２とともに照明装置ＢＵ側から入射される光を、拡散光として出射する第１状態と、集光して出射する第２状態と、の何れか一方に切替える。なお、上記集光して出射とは、第２偏光板ＰＬ２の表示パネルＰＮＬ側の表面の法線方向に集光して出射することを言う。
【００１４】
表示パネルＰＮＬには、拡散光又は上記拡散光より指向性の高い光が入射される。拡散光が表示パネルＰＮＬに入射されると、表示装置ＤＳＰは視野角θを広くして画像を表示する。一方、上記拡散光より指向性の高い光が表示パネルＰＮＬに入射されると、表示装置ＤＳＰは視野角θを狭くして画像を表示する。ここで、第１偏光板ＰＬ１、視野角制御パネルＶＰ、及び第２偏光板ＰＬ２が並ぶ方向であり基準軸ＲＡに直交する方向は表示装置ＤＳＰの正面方向である。基準軸ＲＡが上下に延びるように表示装置ＤＳＰが配置されている場合、視野角θは、画面に向かって左右の有効視野の角度である。上記正面方向の視野角θは０°とする。本実施形態では、正面方向より左側の視野角θを正（＋θ）とし、正面方向より右側の視野角θを負（−θ）として表すものとする。
【００１５】
第１偏光板ＰＬ１、視野角制御パネルＶＰ、第２偏光板ＰＬ２、表示パネルＰＮＬ、及び第３偏光板ＰＬ３は、これらの間に介在した接着層にて接着されている。但し、第１偏光板ＰＬ１、視野角制御パネルＶＰ、第２偏光板ＰＬ２、表示パネルＰＮＬ、及び第３偏光板ＰＬ３の間には、接着層が介在していなくともよく、空気の層が介在していてもよい。  
なお、表示装置ＤＳＰのうち、第１偏光板ＰＬ１、第２偏光板ＰＬ２、視野角制御パネルＶＰ、及び制御部ＣＯＮは、視野角制御装置を構成している。
【００１６】
次に、表示パネルＰＮＬの構成について説明する。図２は、図１に示した表示パネルＰＮＬを示す断面図である。  
図１及び図２に示すように、表示パネルＰＮＬは、透過型の液晶表示パネルである。そのため、本実施形態の表示装置ＤＳＰは、液晶表示装置である。表示パネルＰＮＬは、透過型の液晶表示パネルであり、第２偏光板ＰＬ２と第３偏光板ＰＬ３との間に位置している。表示パネルＰＮＬは、アレイ基板２０と、アレイ基板２０に隙間を置いて対向配置された対向基板３０と、アレイ基板２０と対向基板３０との間に保持された液晶層４０と、を備えている。
【００１７】
アレイ基板２０は、透明な絶縁基板２１を有している。絶縁基板２１上には、スイッチング素子としての複数の薄膜トランジスタ２２、複数の画素電極２３、配向膜２６等が設けられている。対向基板３０は、透明な絶縁基板３１を有している。絶縁基板３１のアレイ基板２０と対向する側に、カラーフィルタ５０、対向電極３２、及び配向膜３３が設けられている。カラーフィルタ５０は、遮光部５１と、周辺遮光部５２と、赤色、緑色、青色の複数の着色層５３、５４、５５とを有している。アレイ基板２０と対向基板３０との隙間は、スペーサ２５により保持されている。アレイ基板２０及び対向基板３０は、両基板の周縁部に配設されたシール材４１により互いに接合されている。液晶層４０は、アレイ基板２０及び対向基板３０間に保持され、シール材４１で囲まれている。
【００１８】
次に、第１偏光板ＰＬ１、視野角制御パネルＶＰ、及び第２偏光板ＰＬ２の構成について説明する。図３は、図１に示した視野角制御パネルＶＰ、第１偏光板ＰＬ１、及び第２偏光板ＰＬ２を示す断面図である。図４は、第２偏光板ＰＬ２、視野角制御パネルＶＰの液晶層１９、及び第１偏光板ＰＬ１を示す分解斜視図である。
【００１９】
図３及び図４に示すように、第１偏光板ＰＬ１は、基準軸ＲＡに平行な第１吸収軸Ａ１ａを有している。第１偏光板ＰＬ１は直線偏光板である。なお、第１偏光板ＰＬ１の第１透過容易軸Ａ１ｂは第１吸収軸Ａ１ａに直交している。第２偏光板ＰＬ２は、基準軸ＲＡに平行な第２吸収軸Ａ２ａを有している。第２偏光板ＰＬ２は直線偏光板である。なお、第２偏光板ＰＬ２の第２透過容易軸Ａ２ｂは第２吸収軸Ａ２ａに直交している。なお、上記第３偏光板ＰＬ３（図１）は、表示パネルＰＮＬの表示モードに基づいて所定の方向に第３透過容易軸及び第３吸収軸を有している。
【００２０】
視野角制御パネルＶＰは、第１基板１１、第１電極１２、第１配向膜１３、第２基板１５、第２電極１６、第２配向膜１７、及び液晶層１９を有している。  
第１基板１１は、第１偏光板ＰＬ１と第２偏光板ＰＬ２との間に位置している。第１基板１１は、ガラスや樹脂などの透明な絶縁基板で形成されている。第１電極１２は、第１基板１１と第２偏光板ＰＬ２との間に位置している。本実施形態において、第１電極１２は、第１基板１１の上に形成されている。第１電極１２は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電材料で形成されている。また、第１電極１２は、第１基板１１の上に形成されている。第１配向膜１３は、第１電極１２と第２偏光板ＰＬ２との間に位置している。本実施形態において、第１配向膜１３は、第１電極１２の上に形成され、液晶層１９に接している。第１配向膜１３は、基準軸ＲＡに平行な第１配向軸ＡＡ１を有している。
【００２１】
第２基板１５は、第２偏光板ＰＬ２と第１配向膜１３との間に位置している。第２基板１５は、ガラスや樹脂などの透明な絶縁基板で形成されている。第２電極１６は、第２基板１５と第１配向膜１３との間に位置している。本実施形態において、第２電極１６は、第２基板１５の第１配向膜１３と対向する側に形成されている。第２電極１６は、ＩＴＯ等の透明な導電材料で形成されている。第２配向膜１７は、第２電極１６と第１配向膜１３との間に位置している。本実施形態において、第２配向膜１７は、第２電極１６の第１配向膜１３と対向する側に設けられ、液晶層１９に接している。第２配向膜１７は、基準軸ＲＡに平行な第２配向軸ＡＡ２を有している。
【００２２】
液晶層１９は、第１配向膜１３と第２配向膜１７との間に位置している。液晶層１９は、複数の液晶分子Ｍ１を含む液晶材料及び複数の二色性色素分子Ｍ２を含む二色性色素を有している。言い換えると、液晶層１９は、液晶材料に二色性色素を添加して形成されている。本実施形態において、液晶層１９における二色性色素の濃度は、２％である。言い換えると、二色性色素の含有量は２％である。また、本実施形態において、二色性色素（二色性染料）はＧ４７２である。但し、上記Ｇ４７２は二色性色素の例示であり、二色性色素は上記Ｇ４７２に限定されるものではない。
【００２３】
液晶分子Ｍ１は長軸ＬＡを有している。二色性色素分子Ｍ２は、液晶分子Ｍ１と同じく棒状構造の化合物である。液晶分子Ｍ１は、第１配向膜１３及び第２配向膜１７による配向規制力により初期配向している。上記制御部ＣＯＮは、例えば、第１電極１２及び第２電極１６の駆動を制御するように構成されている。第１電極１２と第２電極１６との間に電圧が印加されると、液晶層１９に印加される電界（縦電界）により液晶分子Ｍ１の配向方向が制御される。二色性色素分子Ｍ２は、液晶分子Ｍ１と方向を揃えて配列する。そのため、二色性色素分子Ｍ２は、液晶分子Ｍ１のスイッチングに伴って方向が変化する。上記のことから、視野角制御パネルＶＰは、ゲスト−ホストモードの液晶パネルで構成されている。
【００２４】
本実施形態において、複数の液晶分子Ｍ１の配列方向ｄａは、第１電極１２と第２電極１６との間に電圧が印加されていない状態（第１状態）において一様である。言い換えると、複数の液晶分子Ｍ１の長軸ＬＡは、第１状態において、実質的に一方向に揃っている。
【００２５】
次に、視野角制御パネルＶＰの液晶層１９に電圧が印加されていない状態について説明する。図５は、表示パネルＰＮＬの一部、第１偏光板ＰＬ１、及び第２偏光板ＰＬ２を示す断面図であり、液晶層１９に電圧が印加されていない状態を示す図である。図５に示す液晶層１９は、第１状態に切替えられている。図６は、図５に示した液晶層１９を示す平面図である。なお、図６において、液晶層１９を第２偏光板ＰＬ２側からみている。
【００２６】
図５及び図６に示すように、第１配向膜１３及び第２配向膜１７は、それぞれ水平配向膜である。第１配向膜１３及び第２配向膜１７の各々には、配向処理が施されている。本実施形態において、第１配向膜１３には、第１配向軸ＡＡ１と平行である第１方向ｄ１にラビングが行われている。第２配向膜１７には、第２配向軸ＡＡ２と平行であり、第１方向ｄ１と逆向きの第２方向ｄ２にラビングが行われている。液晶層１９は、正の誘電率異方性を有している。そのため、液晶層１９は、第１状態においてホモジニアス配向を採っている。
【００２７】
平面視にて、各々の液晶分子Ｍ１の長軸ＬＡは、基準軸ＲＡに平行となっている（図６）。また、各々の液晶分子Ｍ１の長軸ＬＡは、基準軸ＲＡに対して第１傾斜角φ１を成している。第１状態において、第１配向膜１３近傍の液晶分子Ｍ１の第１傾斜角φ１と、第２配向膜１７近傍の液晶分子Ｍ１の第１傾斜角φ１と、液晶層１９のうち第１配向膜１３と第２配向膜１７の中間に位置する中間層の液晶分子Ｍ１の第１傾斜角φ１とは、実質的に同一である。  
上記のように視野角制御パネルＶＰを第１状態に切替えることにより、表示装置ＤＳＰは視野角θを広くして画像を表示することができる。
【００２８】
次に、視野角制御パネルＶＰの液晶層１９に電圧が印加されている状態について説明する。図７は、表示パネルＰＮＬの一部、第１偏光板ＰＬ１、及び第２偏光板ＰＬ２を示す断面図であり、液晶層１９に電圧が印加されている状態を示す図である。図７に示す液晶層１９は、第２状態に切替えられている。図８は、図７に示した液晶層１９を示す平面図である。なお、図８において、液晶層１９を第２偏光板ＰＬ２側からみている。
【００２９】
図７及び図８に示すように、第２状態の液晶層１９において、液晶分子Ｍ１には、第１配向膜１３及び第２配向膜１７による配向規制力と、液晶層１９に印加される電界とが作用している。平面視にて、各々の液晶分子Ｍ１の長軸ＬＡは、基準軸ＲＡに平行となっている（図８）。また、各々の液晶分子Ｍ１の長軸ＬＡは、基準軸ＲＡに対して第１傾斜角φ１より大きい第２傾斜角φ２を成している。
【００３０】
液晶層１９のうち中間層の液晶分子Ｍ１は、第１配向膜１３近傍の液晶分子Ｍ１及び第２配向膜１７近傍の液晶分子Ｍ１より上記配向規制力の影響を受け難い。そのため、第２状態における第２傾斜角φ２のうち、中間層の液晶分子Ｍ１の第２傾斜角φ２が最も大きい。視野角θを狭くする観点から、液晶層１９が第２状態に切替えられた際、液晶分子Ｍ１において、第２傾斜角φ２は、６０°を超え、９０°未満である方が望ましい（６０°＜φ２＜９０°）。言い換えると、第２傾斜角φ２が９０°を超えないよう、制御部ＣＯＮは、第１電極１２と第２電極１６との間に印加する電圧（液晶層１９に印加する電圧）を調整した方が望ましい。
上記のように液晶層１９を第２状態に切替えることにより、表示装置ＤＳＰは視野角θを狭くして画像を表示することができる。
【００３１】
次に、コントラスト特性に関し、視野角θ及びゲスト（二色性色素）の濃度の依存性について説明する。図９は、液晶層１９におけるゲストの濃度が０％、１％、２％、及び３％であるそれぞれの場合において、視野角θに対するコントラスト比の変化をグラフで示す図である。図１０は、視野角θが５０°である場合において、上記ゲストの濃度に対するコントラスト比の変化をグラフで示す図である。
【００３２】
ここでは、液晶層１９におけるゲストの濃度が０％である表示装置を比較例１の表示装置として説明する。また、図９及び図１０に示すコントラスト比とは、液晶層１９を第１状態と第２状態を切り替えた場合の第２偏光板ＰＬ２から出射する光の輝度の比を言う。本実施形態の表示装置ＤＳＰ、及び比較例１の表示装置を含む各種の表示装置は、液晶層１９におけるゲストの濃度のみ異なるが、上記ゲストの濃度以外、同様に構成されている。
【００３３】
図９に示すように、大まかに｜θ｜＜２０°の範囲内において、コントラスト比が実質的に１となることが分かる。そのため、画面の正面方向において、液晶層１９を第１状態から第２状態に切替えても、画像の輝度レベルの低下を抑制することができる。  
また、大まかに４０°＜｜θ｜＜７０°の範囲内において、コントラスト比を高くすることができる。例えば、｜θ｜＝５０°において、高コントラストを得ることができる。そのため、液晶層１９を第２状態に切替えることにより、視野角θが狭くなることが分かる。
【００３４】
また、コントラスト特性は、視野角θだけではなく、ゲスト（二色性色素）の濃度にも依存していることが分かる。液晶層１９にゲストを添加した場合、液晶層１９にゲストを添加しない場合と比較して、コントラスト比を高くすることができる。また、液晶層１９へのゲストの添加量を増やすほど、コントラスト比を高くすることができる。例えば、｜θ｜＝５０°において、液晶層１９におけるゲストの濃度が、２％である場合と３％である場合とで、コントラスト比は実質的に同一であった。複屈折干渉による視野角制御は、液晶層１９をゲストホスト化することで性能を向上させることができるものである。
【００３５】
図１０に示すように、｜θ｜＝５０°において、コントラスト比が右肩上がりに高くなるものではない。コントラスト比はゲストの濃度を２％とすることでピークに達し、ゲストの濃度を２％から３％に変えてもコントラスト比が高くなるものではないことが分かる。
【００３６】
次に、光の透過率に関し、視野角θ及びゲスト（二色性色素）の濃度の依存性について説明する。図１１は、液晶層１９におけるゲストの濃度が１％、２％、及び３％であるそれぞれの場合において、視野角θに対する光の透過率の変化をグラフで示す図である。図１２は、画面の正面方向（θ＝０°）において、液晶層１９におけるゲストの濃度に対する光の透過率の変化を示すプロット図である。なお、図１１及び図１２において、比較例１の表示装置の光の透過率を１とし、光の透過率を規格化して示している。
【００３７】
図１１に示すように、視野角θの範囲に関係無しに、液晶層１９へのゲストの添加量を増やすほど、光の透過率が低くなることが分かる。  
図１２に示すように、画面の正面方向（θ＝０°）において、光の透過率が右肩下がりに低くなることが分かる。
【００３８】
上記のように図９乃至図１２の記載に基づくと、視野角特性の観点から、液晶層１９における二色性色素の濃度は、１乃至３％の範囲内である方が望ましい。上記濃度は、２乃至３％の範囲内である方がより望ましい。上記濃度は、２％であるとさらに望ましい。
【００３９】
次に、明るさ（光の透過率）に関し、液晶層１９に印加される電圧の依存性について説明する。図１３は、本実施形態及び比較例２にて｜θ｜が５０°である場合において、液晶層１９に印加される電圧に対する明るさの変化をグラフで示す図である。なお、比較例２の表示装置は、視野角制御パネルＶＰが第３偏光板ＰＬ３より表示装置の画面側に位置し、表示装置が第２偏光板ＰＬ２無しに構成されている点で、本実施形態の表示装置ＤＳＰと相違している。
【００４０】
図１３に示すように、｜θ｜＝５０°において、液晶層１９に印加される電圧を０Ｖとすることで画像の明るさを明るくすることができ、液晶層１９に電圧を僅かに印加することで画像の明るさを暗くすることができることが分かる。画像の明るさを暗くするため、液晶層１９に印加される電圧としては、３乃至７Ｖの範囲内である方が望ましい。そのため、上記制御部は、液晶層１９が第１状態に切替えられる際、第１電極１２と第２電極１６との間に０Ｖの電圧を印加し、液晶層１９が第２状態に切替えられる際、第１電極１２と第２電極１６との間に３乃至７Ｖの範囲内の電圧を印加した方が望ましい。コントラスト特性（視野角特性）の観点から、液晶層１９が第２状態に切替えられる際、第１電極１２と第２電極１６との間に印加される電圧は、３．５乃至５Ｖの範囲内である方がより望ましい。上記のことから、本実施形態では、低電圧で高効率に視野角θを可変化することができる。
【００４１】
次に、輝度レベル（光の透過率）に関し、視野角θの依存性について説明する。図１４は、本実施形態及び上記比較例２にて液晶層１９に印加される電圧が４Ｖである場合において、視野角θに対する輝度レベルの変化をグラフで示す図である。  
図１４に示すように、本実施形態の表示装置ＤＳＰの視野角制御の方が、比較例２の表示装置ＤＳＰの視野角制御より優れていることが分かる。そのため、図１に示したように、上記視野角制御装置及び表示装置ＤＳＰは、第２偏光板ＰＬ２を備えていた方がよい。言い換えると、第２偏光板ＰＬ２無しに上記視野角制御装置及び表示装置ＤＳＰが構成されていない方がよい。
【００４２】
上記のように構成された第１の実施形態に係る視野角制御装置及び表示装置ＤＳＰによれば、表示装置ＤＳＰ（視野角制御装置）は、第１吸収軸Ａ１ａ及び第１透過容易軸Ａ１ｂを有する第１偏光板ＰＬ１と、第２吸収軸Ａ２ａ及び第２透過容易軸Ａ２ｂを有し第１偏光板ＰＬ１と対向した第２偏光板ＰＬ２と、ゲスト−ホストモードの液晶パネルで構成された視野角制御パネルＶＰと、を備えている。視野角制御パネルＶＰは、第１基板１１と、第１電極１２と、第１配向軸ＡＡ１を有する第１配向膜１３と、第２基板１５と、第２電極１６と、第２配向軸ＡＡ２を有する第２配向膜１７と、液晶層１９と、を有している。
【００４３】
液晶層１９は、複数の液晶分子Ｍ１を含む液晶材料及び複数の二色性色素分子Ｍ２を含む二色性色素を有している。液晶層１９は、第１状態と、第２状態と、の何れか一方に切替えられる。第１状態は、平面視にて各々の液晶分子Ｍ１の長軸ＬＡが基準軸ＲＡに平行となり、長軸ＬＡが基準軸ＲＡに対して第１傾斜角φ１を成す状態である。第２状態は、平面視にて各々の液晶分子Ｍ１の長軸ＬＡが基準軸ＲＡに平行となり、長軸ＬＡが基準軸ＲＡに対して第２傾斜角φ２を成す状態である。
【００４４】
そのため、表示装置ＤＳＰは、第１状態にて視野角θを広くして画像を表示し、第２状態にて視野角θを狭くして画像を表示することができる。視野角制御装置は、第１状態にて拡散光を出射することができ、第２状態にて集光して光を出射することができる。
【００４５】
さらに、本実施形態の表示装置ＤＳＰは、画面の正面方向において、画像の輝度レベルの低下を抑制することができる。本実施形態の表示装置ＤＳＰは、比較例１の表示装置と比較し、画面に向かって左右の方向において高コントラストを得ることができる。視野角制御に関し、本実施形態の表示装置ＤＳＰの方が、比較例２の表示装置ＤＳＰより優れている。  
上記のことから、視野角θを制御することが可能な視野角制御装置及び表示装置ＤＳＰを得ることができる。
【００４６】
（第１の実施形態の変形例１）
次に、第１の実施形態の変形例１に係る視野角制御装置及び表示装置ＤＳＰについて説明する。図１５は、上記第１の実施形態の変形例１に係る表示装置ＤＳＰの視野角制御パネルＶＰ、第１偏光板ＰＬ１、及び第２偏光板ＰＬ２を示す断面図である。
【００４７】
図１５に示すように、変形例１の表示装置ＤＳＰにおいて、第１配向膜１３及び第２配向膜１７の一方は、垂直配向膜であってもよい。本変形例１において、第１配向膜１３は垂直配向膜である。第１配向膜１３には、第１方向ｄ１にラビングが行われている。そのため、第１状態において、第１配向膜１３近傍の液晶分子Ｍ１の長軸ＬＡは、第１配向膜１３の表面の法線に平行ではない。
【００４８】
第１状態において、第１配向膜１３近傍の液晶分子Ｍ１の第１傾斜角φ１は９０°未満である。また、第１の実施形態と同様、平面視にて、各々の液晶分子Ｍ１の長軸ＬＡは、基準軸ＲＡに平行となっている。液晶層１９は、正の誘電率異方性を有している。そのため、液晶層１９は、第１状態においてハイブリッド配向を採っている。  
上記のように構成された変形例１に係る視野角制御装置及び表示装置ＤＳＰにおいても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
（第１の実施形態の変形例２）
次に、第１の実施形態の変形例２に係る視野角制御装置及び表示装置ＤＳＰについて説明する。図示しないが、液晶層１９は、第１状態において垂直配向を採っていてもよい。第１配向膜１３及び第２配向膜１７は、どちらも垂直配向膜である。第１配向膜１３には第１方向ｄ１にラビングが行われ、第２配向膜１７には第２方向ｄ２にラビングが行われている。液晶層１９は、負の誘電率異方性を有している。  
上記のように構成された変形例２に係る視野角制御装置及び表示装置ＤＳＰにおいても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（第１の実施形態の変形例３）
次に、第１の実施形態の変形例３に係る表示装置ＤＳＰについて説明する。図１６は、上記第１の実施形態の変形例３に係る表示装置ＤＳＰの視野角制御パネルＶＰ、第１偏光板ＰＬ１、第２偏光板ＰＬ２、第３偏光板ＰＬ３、及び第４偏光板ＰＬ４を示す断面図である。
【００５１】
図１６に示すように、表示装置ＤＳＰは、第４偏光板ＰＬ４をさらに備えていてもよい。第４偏光板ＰＬ４は、第２偏光板ＰＬ２と表示パネルＰＮＬとの間に位置している。第４偏光板ＰＬ４は、直線偏光板であり、第２吸収軸Ａ２ａに平行な第４吸収軸Ａ４ａを有している。上述した第１の実施形態のように、視野角制御パネルＶＰと表示パネルＰＮＬとで単個の第２偏光板ＰＬ２を共用してもよいが、本変形例３のように、視野角制御パネルＶＰとセットで使用する偏光板と、表示パネルＰＮＬとセットで使用する偏光板とを分けてもよい。  
上記のように構成された変形例３に係る表示装置ＤＳＰにおいても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る表示装置ＤＳＰについて説明する。図１７は、第２の実施形態に係る表示装置ＤＳＰを示す断面図である。  
図１７に示すように、表示装置ＤＳＰは、第１偏光板ＰＬ１と、第２偏光板ＰＬ２と、視野角制御パネルＶＰと、画像を表示する表示パネルＰＮＬと、制御部ＣＯＮと、を備えている。視野角制御パネルＶＰは、表示パネルＰＮＬより画面側に位置していてもよい。視野角制御パネルＶＰと表示パネルＰＮＬとの間に位置する偏光板は、第１偏光板ＰＬ１である。
【００５３】
表示パネルＰＮＬには、有機ＥＬ（electroluminescent）表示パネル、マイクロＬＥＤ（light-emitting diode）表示パネルなど、各種の自発光型の表示パネルを適用することができる。又は、表示パネルＰＮＬには、液晶表示パネルなどの各種の非自発光型の表示パネルを適用することも可能である。その場合、表示装置ＤＳＰは、上記照明装置ＢＵをさらに備えていてもよい。  
上記のように構成された第２の実施形態に係る表示装置ＤＳＰにおいても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、視野角制御パネルＶＰは、ゲスト−ホストモード以外のモードの液晶パネルで構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
ＤＳＰ…表示装置、ＰＮＬ…表示パネル、ＣＯＮ…制御部、
ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４…偏光板ＰＬ、ＶＰ…視野角制御パネル、
１１，１５…基板、１２，１６…電極、１３，１７…配向膜、１９…液晶層、
Ｍ１…液晶分子、Ｍ２…二色性色素分子、ＬＡ…長軸、ＲＡ…基準軸、
Ａ１ａ，Ａ２ａ，Ａ４ａ…吸収軸、Ａ１ｂ，Ａ２ｂ…透過容易軸、
ＡＡ１，ＡＡ２…配向軸、θ…視野角、φ１，φ２…傾斜角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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