(57)【要約】【課題】  特定利用時に特定方向からの表示画面の視認を確実に阻害して装置の利便性・安全性を高めることできる液晶表示装置を提供する。【解決手段】  表示装置では、画像を表示する第１の液晶表示部上に視野角を制御する第２の液晶表示装置が配置されている。第１の液晶表示部の偏光板上には、互いに対向配置された透明基板が設けられ、この透明基板の対向面上に夫々配向膜が形成され、配向膜間には、液晶層が充填されている。第２の液晶表示部の表示面には、第２の偏光板が設けられている。【選択図】    図１
2006171333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向された第１及び第２の基板であって、少なくとも表示面側の第２の基板が透明に形成されている第１及び第２の基板と、
この第１及び第２の基板に形成された複数の画素各々に対応する複数の第１及び第２の電極と、
前記第１及び第２の基板の互いに対向する内面に形成されている第１及び第２の配向膜と、
この第１及び第２の配向膜間に充填され、前記第１及び第２の配向膜の配向特性に従って配向される第１の液晶層と、及び
少なくとも表示面側の前記第２の基板に設けられている第１の偏光板と、
から構成される第１の液晶表示部と、
前記第１の偏光板上に設けられた第３の透明基板並びにこの第３の透明基板に対向配置される第４の透明基板と、
前記第１の液晶表示部の表示領域に対応して前記第３及び第４の基板の互いに対向する内面領域に形成されている第３及び第４の透明電極と、
前記第３及び第４の透明基板の対向面上に夫々形成されている第３及び第４の配向膜と、
この第３及び第４の配向膜間に充填され、前記第３及び第４の配向膜の配向特性に従って配向される第２の液晶層と、及び
前記第４の基板の表示面側に設けられている第２の偏光板と、
から構成される第２の液晶表示部と、
を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第１の偏光板に近接して配置される前記第３の配向膜のラビング方向が当該第１の偏光板の透過軸に対して略垂直であることを特徴とする請求項１の表示装置。
【請求項３】
前記第２の液晶部がＴＮ型液晶素子であることを特徴とする請求項２の表示装置。
【請求項４】
前記第１の基板は、透明であり、この透明基板の外表面に第３の偏光板が設けられ、この第３の偏光板を介して外部から照明用の光線が前記第１の液晶表示部に照射され、前記第２の液晶表示部の液晶層の厚みをｄμｍ並びに液晶層の屈折率異方性をΔｎとするとき、
Δｎｄ＝ａ×COS-1θ
（ａは０．５±０．１、θは、任意の設定された角度とする。）
で表される関係が成り立つことを特徴とする請求項３の表示装置。
【請求項５】
前記第２の液晶表示部の駆動時に、当該液晶表示部の飽和電圧の４０％から８０％の電圧で前記第２の液晶表示部を駆動する駆動部を具備することを特徴とする請求項１の表示装置。
【請求項６】
互いに対向された第１及び第２の基板であって、少なくとも表示面側の第２の基板が透明に形成されている第１及び第２の基板と、
この第１及び第２の基板に形成された複数の画素各々に対応する複数の第１及び第２電極と、
前記第１及び第２の基板の互いに対向する内面に形成されている第１及び第２の配向膜と、
この第１及び第２の配向膜間に充填され、前記第１及び第２の配向膜の配向特性に従って配向される第１の液晶層と、及び
少なくとも表示面側の前記第２の基板に設けられている第１の偏光板と、
から構成される第１の液晶表示部と、
前記第１の偏光板上に設けられた第３の透明基板並びにこの第３の透明基板に対向配置される第４の透明基板と、
前記第１の液晶表示部の表示領域に対応して前記第３及び第４の基板の互いに対向する内面領域に形成されている第３及び第４の透明電極と、
前記第３及び第４の透明基板の対向面上に夫々形成されている第３及び第４の配向膜と、
この第３及び第４の配向膜間に充填され、前記第３及び第４の配向膜の配向特性に従って配向される第２の液晶層と、及び
前記第４の基板の表示面側に設けられている第２の偏光板と、
から構成される第２の液晶表示部と、
前記第２の偏光板上に設けられた第５の透明基板並びにこの第５の透明基板に対向配置される第６の透明基板と、
前記第１の液晶表示部の表示領域に対応して前記第５及び第６の基板の互いに対向する内面領域に形成されている第５及び第６の透明電極と、
前記第５及び第６の透明基板の対向面上に夫々形成されている第５及び第６の配向膜と、
この第５及び第６の配向膜間に充填され、前記第５及び第６の配向膜の配向特性に従って配向される第３の液晶層と、及び
前記第６の基板の表示面側に設けられている第３の偏光板と、
から構成される第３の液晶表示部と、
を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
前記第１の偏光板に近接して配置される前記第３の配向膜のラビング方向が当該第１の偏光板の透過軸に対して略垂直であることを特徴とする請求項６の表示装置。
【請求項８】
前記第２の偏光板に近接して配置される前記第５の配向膜のラビング方向が当該第２の偏光板の透過軸に対して略垂直であることを特徴とする請求項６の表示装置。
【請求項９】
前記第１の偏光板に近接して配置される前記第３の配向膜のラビング方向が当該第１の偏光板の透過軸に対して略垂直であり、前記第２の偏光板に近接して配置される前記第５の配向膜のラビング方向が当該第２の偏光板の透過軸に対して略垂直であることを特徴とする請求項６の表示装置。
【請求項１０】
前記第２及び第３の液晶表示部の中間調表示時の透過率の視野角依存性の大きな方向が一致することを特徴とする請求項６の表示装置。
【請求項１１】
前記第２及び第３の液晶表示部の中間調表示時の透過率の視野角依存性の大きな方向が異なることを特徴とする請求項６の表示装置。
【請求項１２】
前記第２及び第３の液晶表示部の中間調表示時の透過率の視野角依存性の大きな方向が一致し、前記第２及び第３の液晶層を構成する液晶材料が互いに反対方向の捩れ構造を有することを特徴とする請求項８の表示装置。
【請求項１３】
前記第２及び第３の液晶層を構成する液晶材料に添加する光学活性物質が互いに反対方向の捩れ方向を誘起する異なる旋光性を有する光学活性物質であることを特徴とする請求項８の表示装置。
【請求項１４】
前記第２及び第３の液晶表示部の中間調表示時の透過率の視野角依存性の大きな方向が異なることを特徴とする請求項６、請求項７、請求項８及び請求項９の表示装置。
【請求項１５】
前記透過率の視野角依存性の大きな方向が直交することを特徴とする請求項１４の表示装置。
【請求項１６】
前記第２及び第３の液晶表示部の中間調表示時の透過率の視野角依存性の大きな方向が反対方向であることを特徴とする請求項１４の表示装置。
【請求項１７】
前記第３の液晶表示部の第３偏光板表面にハーフミラーが貼付されることを特徴とする請求項１又は請求項６の表示装置。
【請求項１８】
前記表示装置の表示部を照射してその表面から反射光線を特定方向に反射させる請求項１又は請求項６の表示装置。
【請求項１９】
自動車用ナビゲーションシステムに使用し、助手席側では常時前記表示装置の表示部が視認され、運転者側では所定時に前記表示装置の表示部を視認させないことを特徴とする請求項１又は請求項６の表示装置。
【請求項２０】
前記前記表示装置の表示部から射出される光線がフロントガラスに映りこむことを防止することを特徴とする請求項１又は請求項６の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置に係り、特に、覗き込みを防止することが可能な液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、現在コンピューター、携帯電話等の情報機器、大型ＴＶを始め大小の民生用表示装置及びＡＴＭ等の産業用装置等に応用が広がっている。これらの応用のうち、ノートＰＣ、携帯電話などの情報機器、またＡＴＭ・コンビニエンスストアー等における情報端末（キオスク情報端末）等の産業情報機器、ナビゲーション用表示素子等では、広い視野角が求められる一方で場合によっては他人の覗き込みを防止したい要求も高い。例えば、ＡＴＭでは未使用時は、視野角を広くして広告媒体として使用する一方で、ＡＴＭ使用時は、視野角を狭くし、他人からの覗き込みを防止する要求がある。また、車載用のナビゲーションシステムにおいても、停止時には、地図などの情報が運転手から見えるようにする一方、運転時は、運転席からは見えず、助手席のみから見えるシステムが望まれている。
【０００３】
従来、このような狭視野角化の技術として、画像表示用の液晶層と位相差制御用の液晶層を併せ持つ液晶表示装置を用いる方法が特許文献１、特許文献２及び特許文献３に開示されている。また、狭視野角化技術としてレンズシートを用いる方法が特許文献４に、拡散導光板を用いる液晶表示装置が特許文献３に開示されている。例えば、特許文献１では、液晶表示素子（ＬＣＤ）上に他の液晶素子が載置されている構造が開示されている。この構造においては、液晶表示素子と他の液晶素子との間に偏光板が介在させずにその両面に偏向板が配置されている。このように特許文献１に開示されている装置においては、液晶表示素子（ＬＣＤ）に付加する他の液晶素子は、一方の液晶表示素子の位相差を制御する機能を有し、液晶表示素子の複屈折をコントロール、即ち、視野角そのものをコントロールしている。
【０００４】
また、狭視野角化技術に拘泥せずに、液晶表示装置の正面からは、通常の液晶表示と同様に明瞭に表示画面を視認することができ、正面以外の特定方向からは、表示画面とは無関係な固定画像が視認されて正面以外の方向からの視認を阻害して覗き込みを防止する液晶表示装置が特許文献５に開示されている。
【０００５】
その他、非特許文献１〜３には、液晶表示素子の透過特性に関しての記述があるが、単に特性に関して報告されているにすぎず、何ら覗き込みを防止する液晶表示装置に関して検討されていない。
【特許文献１】特開平１１―１７４４８９
【特許文献２】特開平１１−００７０４５
【特許文献３】特開平０９−０１０５９８
【特許文献４】特開平１０−０９７１９９
【特許文献５】特開２００１−２６４７６８
【非特許文献１】高野・池崎・照屋・田嶋・鈴木  第１６回液晶討論会講演予稿集  p220 (1990)
【非特許文献２】久武・佐藤・山本・石川・羽藤  第１８回液晶討論会講演予稿集  p290 (1992)
【非特許文献３】H. Takano, M. Ikezaki, S. Suzuki the IV International Topical Meeting on Optics of Liquid Crystals, Oct.7-11, 1991, Cocoa Beach, Fla
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、特許文献１〜５に開示される狭視野角化の技術或いは特許文献５に開示される表示画面とは無関係な固定画像を視認させて覗き込みを防止する技術のように様々な覗き見防止技術が既に提案されている。しかし、特許文献１に開示される表示装置等においては、付加する他の液晶素子に入射される光線は、画像を形成せず、視野角のコントロールが限定的で、着色を生ずる虞もある。
【０００７】
このような従来技術に対して、より利便性が高く、また、より確実な覗き見防止技術の出現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、上記問題点を解決するためになされてものであり、その目的は、特定利用時に特定方向からの表示画面の視認を確実に阻害して装置の利便性・安全性を高めることできる液晶表示装置を提供することにある。
【０００９】
この発明によれば、
互いに対向された第１及び第２の基板であって、少なくとも表示面側の第２の基板が透明に形成されている第１及び第２の基板と、
この第１及び第２の基板に形成された複数の画素各々に対応する複数の第１及び第２の電極と、
前記第１及び第２の基板の互いに対向する内面に形成されている第１及び第２の配向膜と、
この第１及び第２の配向膜間に充填され、前記第１及び第２の配向膜の配向特性に従って配向される第１の液晶層と、及び
少なくとも表示面側の前記第２の基板に設けられている第１の偏光板と、
から構成される第１の液晶表示部と、
前記第１の偏光板上に設けられた第３の透明基板並びにこの第３の透明基板に対向配置される第４の透明基板と、
前記第１の液晶表示部の表示領域に対応して前記第３及び第４の基板の互いに対向する内面領域に形成されている第３及び第４の透明電極と、
前記第３及び第４の透明基板の対向面上に夫々形成されている第３及び第４の配向膜と、
この第３及び第４の配向膜間に充填され、前記第３及び第４の配向膜の配向特性に従って配向される第２の液晶層と、及び
前記第４の基板の表示面側に設けられている第２の偏光板と、
から構成される第２の液晶表示部と、
を具備することを特徴とする表示装置が提供される。
【００１０】
また、この発明によれば、
互いに対向された第１及び第２の基板であって、少なくとも表示面側の第２の基板が透明に形成されている第１及び第２の基板と、
この第１及び第２の基板に形成された複数の画素各々に対応する複数の第１及び第２電極と、
前記第１及び第２の基板の互いに対向する内面に形成されている第１及び第２の配向膜と、
この第１及び第２の配向膜間に充填され、前記第１及び第２の配向膜の配向特性に従って配向される第１の液晶層と、及び
少なくとも表示面側の前記第２の基板に設けられている第１の偏光板と、
から構成される第１の液晶表示部と、
前記第１の偏光板上に設けられた第３の透明基板並びにこの第３の透明基板に対向配置される第４の透明基板と、
前記第１の液晶表示部の表示領域に対応して前記第３及び第４の基板の互いに対向する内面領域に形成されている第３及び第４の透明電極と、
前記第３及び第４の透明基板の対向面上に夫々形成されている第３及び第４の配向膜と、
この第３及び第４の配向膜間に充填され、前記第３及び第４の配向膜の配向特性に従って配向される第２の液晶層と、及び
前記第４の基板の表示面側に設けられている第２の偏光板と、
から構成される第２の液晶表示部と、
前記第２の偏光板上に設けられた第５の透明基板並びにこの第５の透明基板に対向配置される第６の透明基板と、
前記第１の液晶表示部の表示領域に対応して前記第５及び第６の基板の互いに対向する内面領域に形成されている第５及び第６の透明電極と、
前記第５及び第６の透明基板の対向面上に夫々形成されている第５及び第６の配向膜と、
この第５及び第６の配向膜間に充填され、前記第５及び第６の配向膜の配向特性に従って配向される第３の液晶層と、及び
前記第６の基板の表示面側に設けられている第３の偏光板と、
から構成される第３の液晶表示部と、
を具備することを特徴とする表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の液晶表示装置によれば、特定利用時に特定方向からの表示画面の視認を確実に阻害して装置の利便性・安全性を高めることできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の実施の形態に係る液晶表示装置は、下記のような発明者の着想に基づきなされたものであり、この発明者らの着想について、具体的な実施形態の説明に先立ち説明する。
【００１３】
一般に、液晶素子は、液晶材料の電圧により光学異方性が変化することを利用し光線の透過率を調整して画像等を表示している。また、当該液晶材料の光学異方性を利用するため、その両側に配置された偏光板が配置されている。即ち、観察者が液晶素子を観察する場合、自然光ではなく偏光された光線が観察されている。従って、この偏光を適切にコントロールすることで液晶素子から出現される画像情報をさらにコントロールすることが可能となる。
【００１４】
この発明の液晶表示装置は、このような着想のもとになされたもので、画像表示用の第１の液晶表示素子から射出される偏光された光線をさらに第２の液晶表示素子の液昌層を通過させることにより液晶表示素子の視野角をコントロールしている。即ち、画像表示用の第１の液晶表示素子上に更に視野角コントロール用に第２の液晶表示素子が設けられることによって視野角が制限されて覗き見を防止することができる。
【００１５】
好ましくは、視野角をコントロールする第２の液晶表示素子では、この第１及び第２の液晶表示素子間に設けられる偏光板の透過軸に対して、当該液晶表示素子内に設けられる２枚の配向膜のラビング方向が偏光板の透過軸に対して略垂直に定められているｏモード（o-mode）が採用されて視野角がコントロールされる。
【００１６】
単純なＴＮモードの液晶表示素子では、一般にｅモード（e-mode）が採用されている。しかし、視野角をコントロールする第２の液晶表示素子では、このｅモード（e-mode）に代えてｏモード（o-mode）が採用されることが好ましい。ここで、ｅモード（e-mode）とは、偏光板の透過軸の方向に対してラビング方向が平行である液晶構造での光の透過モードを意味し、ｏモード（o-mode）は、偏光板の透過軸の方向に対してラビング方向が直交する液晶構造での光の透過モードを意味している。
【００１７】
第２の液晶表示素子としての視野角コントロール用液晶表示素子が第１の液晶表示素子に表示される画像を広い視野角で見ることができる広視野角条件及び左右いずれかの１方向からのみ見ることのできる狭視野角条件を設定することができることが重要である。１例として、カーナビゲーションシステムに適応する場合には、狭視野角条件として、運転席を含む広い領域から見た場合に、十分に液晶表示素子の内容が見えない状態を実現しなければならない。実施例で詳細に述べるように、上述のｅモード（e-mode）に比べてｏモード（o-mode）では、広い方向からの観察で透過率が低下し、一部の範囲から見た場合以外、第１の液晶表示素子の内容を観察することはできなくなる駆動条件を実現することができる。ｅモード（e-mode）の場合には、逆に第２の液晶素子の透過率の低くなる領域が十分に広くすることができない。
【００１８】
更に、覗き見防止の特性を最大限引き出すためには、第２の液晶部及びこの第２液晶部に第３の液晶部が設けられ、第２の液晶部及び第３の液晶部がｏモード（o-mode）に設定されることが好ましく、第２の液晶部と第３の液晶部に関して、構成要素である液晶材料を、逆方向に捩れた構造与えることにより、第２の液晶部及び第３の液晶部をｏモード（o-mode）とすることができる。
【００１９】
ｏモード（o-mode）とするために、第２の液晶部と第３の液晶部を構成する配向膜上のラビング処理を逆の捩れ方向を誘起するように行うことが必要である。また、さらに効果的にこのことを実現するためには、第２の液晶部に用いる液晶材料に添加する光学活性材料と、第３の液晶部に用いる液晶材料に添加する光学活性材料を当該液晶材料に添加した場合逆方向の捩れを誘起するように異なる旋光性を有する光学活性物質を選択することが好ましい。
【００２０】
このように、液晶材料・ラビング方向について２つの液晶素子の液晶材料の捩れ方向が逆向きの捩れ構造を取る様に選択することで最も効率的な光学素子を構成することができる。
【００２１】
以下、図面を参照しながら、上述した着想に基づく、この発明の実施の形態に係る液晶表示装置を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置を示している。この液晶表示装置は、通常の画像を表示可能な第１の液晶表示部２及びこの表示装置の表示を切り替て表示をコントロールする第２の液晶表示部４から構成されている。
【００２３】
第１の液晶表示部２には、ＴＦＴ構造が採用され、このＴＦＴ構造では、よく知られるように第１及び第２の透明な基板６，８が互いに対向して配置され、その外面側には、第１及び第２の透過軸を有する第１及び第２の偏光板１０，１２が形成されている。第２基板８に対向する第１の基板６の内面には、ＴＦＴ等のアクティブ素子（図示せず）が形成され、このアクティブ素子に電圧を印加する為の素子駆動用配線（図示せず）が形成され、アクティブ素子に接続された透明な画素電極（ＩＴＯ電極）１４が第１電極として形成されている。これらアクティブ素子、素子駆動用配線及び画素電極１４上には、第１の配向膜１６が形成されている。第１の基板６外には、この第１の液晶表示部２の光源としてのバックライトが設けられ、このバックライトからのバックライト光線が第１の基板６から第２の基板８上に向けられている。第１の配向膜１６は、後に実施例として説明されるように所定の配向方向を与えるようにラビング処理されている。
【００２４】
また、第１基板６に対向する第２の基板８の内面には、透明な共通電極（ＩＴＯ電極）１８が第２電極として形成され、この共通電極１８上には、第２の配向膜２０が形成されている。第２の配向膜２０は、同様に後に実施例として説明されるように所定の配向方向を与えるようにラビング処理されている。第１及び第２の基板６，８の周囲には、基板６，８を支持するシール部２２が設けられ、互いに対向する第１及び第２の基板６，８の間には、均一な間隙が設けられ、この間隙に配置される第１及び第２の配向膜１６，２０間には、第１の液晶層２４が充填されている。このシール部２２及び基板６，８によって第１の液晶層２４は、第１の液晶表示部２内にシールされている。
【００２５】
この第１の液晶表示部２においては、外部の回路から液晶駆動回路３０に供給される画像信号に基づいて駆動電圧信号が液晶駆動回路３０から共通電極１８及び素子駆動用配線に与えられ、素子駆動用配線の電圧印加に従って選択的にアクティブ素子がアクティブとされて画素電極１４及び共通電極１８間に電圧が印加される。従って、第１の液晶２４内の各画素電極１４によって規定される各液晶セルの配向特性が変化され、液晶セル毎にバックライト光線の透過が制御されて第２基板８を介して画像信号に対応した画像が観察される。
【００２６】
ここで、第１の液晶部２は、偏光板１０，１２がその両面に配置される構造であれば特に限定されるものではなく、ＴＮ液晶・ＳＴＮ液晶・ＩＰＳ液晶・ＭＶＡ液晶の方式を用いることが可能である。
【００２７】
第２の液晶表示部４は、後に説明するように、第１の液晶表示部２で表示される画像の視認範囲を制限する視野制限モード及び第１の液晶表示部２で表示される画像を装置で定まる広い視野角に亘って表示する広視野モードに切り替えられる構造を備えている。即ち、第２の液晶表示部４は、第１の液晶表示部２の第２の偏光板１２上に透明な第３の基板４２が設けられ、この第３の基板４２に対向して同様に透明な第４の基板４４が配置されている。この第４の基板４４の外面には、同様に第３の偏光板４６が形成されている。
【００２８】
互いに対向する第３及び第４の基板４２、４４の内面上には、夫々透明な第３及び第４の電極４８，５０が形成され、この第３及び第４の電極４８，５０上には、第３及び第４の配向膜５２，５４が形成されている。第３及び第４の基板４２、４４によって規定される第３及び第４の配向膜５２，５４間の間隙には、第２の液晶５６が充填され、第３及び第４の基板４２、４４の周囲には、基板４２、４４を支持するシール部５８が設けられ、互いに対向する第３及び第４の基板４２、４４及びシール部５８によって第２の液晶５６は、第２の液晶表示部４内にシールされている。
【００２９】
ここで、この第２の液晶部４は、第１の液晶表示部２の表面の偏光板１２から射出される偏光をコントロールするために設けられ、視野角を制御しようとする方向に応じて後に具体的な実施例で説明されるように、液晶部４に適切な構造が与えられる。例えば、高い輝度で適切な視野を与える為には、第３の配向膜５２は、第２の偏光板１２の光透過軸に対してそのラビング方向が略直交するように定められ、第４の配向膜５４は、第３の偏光板４６の光透過軸に対してそのラビング方向が略直交するように定められることが好ましい。
【００３０】
また、第２の液晶部４は、特に、特定のタイプの液晶素子に限定されるものではないが、第３及び第４の基板４２、４４上の第３及び第４の配向膜５２，５４の配向（ラビング）方向を直交させたＴＮ方式、上下基板のラビング方向を平行にしたホモジニアス方式などを挙げることができる。これらの液晶素子の内、特にＴＮ型液晶素子が適している。
【００３１】
後に説明するように、第２の液晶表示部４は、第２の偏光板４６の透過軸の方向に応じて、表示切換回路６０から第３及び第４電極４８，５０間に中間調表示状態に対応する電圧を印加した際に視野制限モードに設定されるノーマリーホワイトのタイプと、第３及び第４電極４８，５０間に飽和電圧以上の電圧を印加した際に広視野モードに設定されるノーマリーブラックのタイプがある。
【００３２】
ノーマリーホワイトのタイプでは、第３及び第４電極４８，５０間に電圧が印加されない場合には、第１の液晶表示部２からの光線を制限せずに透過してそのまま通過させて広い視野で第１の液晶表示部２に表示された画像を外部から観察することができる。また、ノーマリーホワイトのタイプでは、制御信号に応じて表示切換回路６０から第３及び第４電極４８，５０間に電圧が印加されると、第１の液晶表示部２の液晶５６の配向特性が変化されて光線の透過分布が制限され、特定方向に向けた分布で第１の液晶表示部２からの光線が射出される。従って、第１の液晶表示部２に表示された画像を観察することができる領域が制限される。
【００３３】
ノーマリーブラックのタイプでは、第３及び第４電極４８，５０間に中間調に対応する電圧が印加された場合には、第１の液晶表示部２の液晶５６の配向特性に従って、光線の透過分布が制限され、特定方向に向けた分布で第１の液晶表示部２から光線が射出される。従って、第１の液晶表示部２に表示された画像を観察することができる領域が制限される。また、ノーマリーブラックのタイプでは、制御信号に応じて表示切換回路６０から第３及び第４電極４８，５０間に飽和電圧以上の電圧が印加されると、第２の液晶表示部４の液晶５６の配向特性が変化されて第１の液晶表示部２からの光線を制限せずに透過してそのまま通過させて広い視野で第１の液晶表示部２に表示された画像を外部から観察することができる。
【００３４】
尚、上述したように、ノーマリーホワイト及びノーマリーブラックは、通常状態において光線を制限せず及び通常状態において光線を制限するとの意味で用い、白或いは黒の意味を持たないことに注意されたい。
【００３５】
上述した第２の液晶部４は、利用目的に応じた特性を与えることができる。例えば、ＡＴＭ、キオスク情報端末のような用途では、正面方向の透過率を維持したまま、斜め方向の透過率を調整することができる。この様な用途では、液晶材料として値Δｎｄが１．５以上、好ましくは、２以上３以下に選定することが好ましい。ここで、Δｎは、屈折率異方性、ｄは、液晶層の厚さを表している。
【００３６】
また、ナビゲーションシステムのように、正面方向の透過率は、問題にならない用途では、液晶材料は、Δｎｄができるだけ小さいことが好ましい。これは、次のような理由に基づいている。
【００３７】
電圧印加時には、特定の角度での透過率が最小になるが、更に外側からパネルを観察すると、再度透過率が上昇する現象が認められる。即ち、電圧印加時には、特定の角度からの透過率が減少して第１の液晶表示部２が見えなくなっても、更に外側から観察すると第１の液晶表示部２が透けて見える現象が生ずる。結果として、第１の液晶表示部２が見えなくなる範囲が非常に狭くなる現象が生ずる。この現象は、下記式（１）で示されるΔｎｄが大きい場合に起こりやすい。従って、このΔｎｄは小さいほど好ましい。
【００３８】
ＴＮ型液晶素子としてこのΔｎｄには、好ましい最小値がある。この最小値をファーストミニマムのΔｎｄと称する。このファーストミニマムの値Δｎｄは、約０．５となり、表示素子正面の透過率を最大にする。しかし、自動車のカーナビゲーション用表示素子では、その正面の方向は、特に重要ではなく、助手席若しくは運転席に向かう方向の透過率が重要になる。換言すれば、助手席もしくは運転席からの透過率を最大にする条件が重要になる。
【００３９】
第２の液晶表示部４がＴＮ型液晶素子である場合には、第２の液晶素子の液晶層の厚みをｄμｍ液晶層の屈折率異方性をΔｎとするとき、
Δｎｄ＝ａ×COS-1θ．．．(1)
（ａは、０．５±０．１、θは、任意の設定された角度とする。）
で表される関係が成り立つ。ここで、自動車のナビゲーション用液晶表示装置においては、θは、正面方向に相当する垂線に対して成す角に相当し、この方向において最大の透過率を与えることができ、助手席、及び運転席からより明るい表示を見ることができる。
【００４０】
また、第２の液晶部４の液晶に印加する電圧は、目的及び用途に応じて選択する事が可能であるが、ＡＴＭ、キオスク情報端末等正面からの輝度を低下させることが出来ないものでは、液晶素子の飽和電圧に対して４０％から６０％の電圧を加えることが好ましい。それに対して、ナビゲーションシステム等正面の輝度低下を考慮することが必要のないものは、液晶素子の飽和電圧に対して６０％から８０％の電圧を印加することが好ましい。
【００４１】
一方、覗き込み防止が必要な場合、第１の液晶部２についても輝度を低下させることが好ましい。即ち、正面での視認性を維持する範囲でできるだけ正面の輝度を落とした方が覗き込まれにくくなる。更に、第１の液晶部２において覗き込み防止をしたい画面を中間調でのみ構成することが好ましい。即ち、諧調Ｌ０からＬ６３の諧調表示の場合、諧調Ｌ０付近或いは諧調Ｌ６３付近は避け、できるだけ中間調の諧調でのみ覗き込みをされたくない画面を構成することが好ましい。またその場合表示をモノトーンとしカラー表示をなるべく避けることが好ましい。
【００４２】
尚、図１に示される第１の液晶表示部２は、上述した説明では、アクティブマトリックス方式の表示部構造として説明しているが、当然にこの発明がパッシブマトリックス方式の表示部等の構造に適用することができることは明らかである。また、図１においては、バックライトからの透過光線で画像が表示される方式で説明されているが、当然に、外部から光線が図１に示される装置に入射され、その反射光線で画像が表示される方式であっても良いことは明らかである。この反射方式においては、画像を観察する側とは反対側の第１基板６は、透明基板でなくても良いことは明らかである。反射方式である場合には、第１基板６の外面上に設けられた偏光板１０は不要となることは明らかである。
【００４３】
図１に示された液晶表示装置の光学的配置及びその変形例をより詳細に種々の実施例を参照して説明する。尚、以下の実施例において、第２の液晶表示部４，第３の液晶表示部９に電圧を印加する場合、全て中間調表示に対応する電圧を印加するものである。このことは、特定の電圧値が示されている場合においても、あｍた、特定の電圧値が示されていない場合においても同様にある。
【００４４】
（実施例１）
図２は、図１に示された液晶表示装置において、ノーマリーホワイトのタイプに係る光学系の光学的配置を示す模式図である。図２に示すように、第１の液晶表示部２としての表示素子には、互いに対向された第１及び第２の偏光板１０，１２、同様に偏光板１０，１２間で対向されている第１及び第２の配向膜１６，２０及び配向膜１６，２０間に設けられた液晶からなる液晶層等の光学部品が配置されている。この第１の液晶表示素子２は、通常の液晶素子であり、ＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶、ＩＰＳ液晶、ＭＶＡ液晶等の中から選択することができ、また、それらの液晶素子に視角補償素子等をつけた液晶素子であっても良い。
【００４５】
この第１の液晶素子に接してＩＴＯ電極が形成されているガラス基板４２上にラビング処理を施した第３の配向膜５２としてポリイミド膜が形成され、基板４４上に第３の配向膜５２に対向して第４の配向膜５４として同様にポリイミド膜が形成されている。配向膜５２，５４間には、液晶層の厚みを５μｍとするようにＴＮ型液晶用液晶材料（例えば、メルク（株）社製ＺＬＩ４７９２）が充填され、シール剤５８によりその周囲が封止されて第１の液晶表示部３上に第２の液晶表示部４として液晶素子が作り付けられている。第２の液晶表示部４の外表面には、偏光板４６が設置されている。
【００４６】
図２において、第１、第２及び第３の偏光板１０、１２、４６に示される矢印Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、この偏光板１０、１２、４６を透過することができる偏光光線の透過軸を示し、第１、第２、第３及び第４の配向膜１６，２０，５２，５４に示される矢印Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、夫々ラビング処理の方向を示している。実線で示される矢印Ｒ１，Ｒ３は、基板６，４２の上面側の配向膜１６，５２がラビング処理されていることを示し、破線で示される矢印Ｒ２，Ｒ４は、基板８，４４の下面側の配向膜２０，５４がラビング処理されていることを示している。
【００４７】
図２に示される表示装置においては、第１の液晶表示部２においては、偏光板１０の透過軸Ｐ１に対してこれに近接する配向膜１６のラビング方向Ｒ１が平行に設定され、偏光板１２の透過軸Ｐ２に対してこれに近接する配向膜２０のラビング方向Ｒ２が平行に設定されている。
【００４８】
これに対して第２の液晶表示部４においては、偏光板１２の透過軸Ｐ２に対してこれに近接する配向膜５２のラビング方向Ｒ３が略直交するように設定され、偏光板４６の透過軸Ｐ３に対してこれに近接する配向膜５４のラビング方向Ｒ４が略直交するように設定されている。即ち、第２の液晶表示部４においては、配向膜５２、５４のラビング方向Ｒ３、Ｒ４が夫々近接する偏光板１２，４６の透過軸Ｐ２，Ｐ３に対して略垂直に定められているｏモード（o-mode）が採用され、この第２の液晶表示部４が視野制限モードでアクティブとされると、視野角がコントロールされる。
【００４９】
次に、図２に示される表示装置の使用態様について説明する。
【００５０】
図２に示される表示装置は、表示装置として用いるものであれば、とくに用途を限定されることなく利用することが可能である。図２に示される表示装置は、特に水平もしくは、それに近い状態に配置するＡＴＭ，デジタルキオスク端末、住民表発券機等の公共機器、電子投票箱などが特に適している。
【００５１】
ＡＴＭ、デジタルキオスク端末等の金融関連機器もしくは電子投票箱・住民票発券器などでは、預金残高・個人名・引出し額などの情報若しくは個人が投票した候補者名・住所などの個人情報が表示される。
【００５２】
図３は、図２に示される表示装置を使用する際の、装置６０、使用者６２、覗き見を行う者６３，６４の位置を示している。装置６０は、方位I、II、IIIの３方は、枠で囲われておりこの方位からは何人も装置６０を見ることは出来ない。使用者６２は、方位IVの方向に立ってディスプレイを観察することになる。一方、正規の観察者以外のものである覗き見をする者６３，６４は、正規の観察者６２に対してＩＶの方向を０度と定義すると−５０度から５０度の範囲で観察することになる。
【００５３】
次に、ディスプレイの使用者６２の視線方向とディスプレイ表面の法線方向のなす角を考えると、正規の観察者は、当該なす角が０度〜２０度程度の角度からの観察となるのに対して、覗き見る者の当該なす角は、一般的に６０−８０度の範囲となる。
【００５４】
図２に示されるノーマリーホワイトの第２の液晶素子４を無電圧状態とすると、全体の視野角は、第１の液晶素子の視野角とほぼ同じとなるため第１の液晶素子に表示された情報は、周囲にいる者からも読み取ることが可能になる。
【００５５】
一方、飽和電圧Ｖmaxが４Ｖに設定されている第２の液晶素子４に１．５Ｖから２Ｖの電圧Ｖが第２の液晶素子４に印加されると、第２の液晶素子４は、ディスプレイ正面において、正面から水平面内において、−４５度〜４５度の透過率が３０％以下となり正面の観察者以外のものが表示素子に表示された情報を視認することは困難となる。
【００５６】
第２の液晶素子４に印加する電圧Ｖは、表示情報のセキュリティーの程度、設置場所の明るさ、覗き込もうとする者が立ち得る位置によって調整できることが好ましいが液晶表示素子４の飽和電圧Ｖmaxの４０％から６０％の交流電圧（矩形波であれば最大電圧、正弦波であれば実効値）を印加することが好ましい。４０％以下の場合、通常の目的における十分な覗き込み防止効果を得ることが困難になり、６０％以上の電圧Ｖを印加させた場合、正面での輝度の減少が大きくなる。更に、−４５度〜４５度から観察した場合も、覗き見の防止が不十分となり内容が再度視認されるようになる現象が観察されることが判明している。そのため、飽和電圧Ｖmaxの４０％〜６０％の間の電圧Ｖで駆動することが好ましい。
【００５７】
以上のようにしても、尚使用者以外の周囲から覗き込むものに対する覗き見防止効果が不十分の場合がある。
【００５８】
その場合は、
1．覗き見防止が必要な場合、情報を表示している表示素子の輝度を最大輝度に対して８０％から５０％に落とす。
【００５９】
2．覗き見防止をしたい表示をモノトーンにするとともに、表示をできるだけ近い階調間で構成する。階調Ｌ０からＬ６３で表示できる液晶表示素子の場合、階調Ｌ０付近Ｌ６３付近での表示は避け、中間調の表示をすることが好ましい。また、色彩の使用は避けモノトーンとすることでさらに覗き見防止効果を高めることができる。
【００６０】
上記のごとき装置及び表示方法により正規の使用者には通常の通り表示内容が観察され、それ以外のものには表示内容が視認されない表示装置の実現が可能となる。
【００６１】
上述の如くこのような装置は、水平に設置されるＡＴＭ端末、デジタルキオスク端末、住民票発券機等の公共機器に対して利用することが可能となる。
【００６２】
尚、この方式が利用できるのは文字及び画像を表示している液晶表示素子の観察者側の偏光板の透過軸が上記の定義による４５度付近にあることが必要である。
【００６３】
（実施例２）
図４には、対角８インチの第１の液晶表示素子２の上に第２の液晶素子４を設置した第２の実施例に係る表示装置の光学系が概略的に示されている。
【００６４】
図４に示される表示装置については、図２に示される表示装置と同一箇所或いは同一部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。図４に示される表示装置においては、第２の表示部４において、配向膜５４のラビング処理方向Ｒ４が図２に示される配向膜５４のラビング処理方向Ｒ４とは反対方向に向けられている。
【００６５】
図４に示される表示装置がカーナビゲーションシステムとして使用される場合について図５を参照して説明する。
【００６６】
図５は、図４示される表示装置の使用態様を概略的に示し、カーナビゲーションシステムの表示部７１が車両のダッシュボードに取り付けられているものとする。
【００６７】
図４に示される表示装置では、自動車が停止している際には、第２の液晶表示部４の電極４８，５０間に電圧が印加され、運転者７２及び助手席の同乗者７３がカーナビゲーションシステムの表示部７１に表示された画像を同時に見ることが可能になる。
【００６８】
自動車が走行される際、即ち、運転者７２が運転中では、液晶５６に液晶素子の飽和電圧Ｖmaxの３０％から７０％の電圧Ｖが印加されるように第２の液晶表示部４の電極４８，５０間に電圧が印加される。従って、運転者７２の方向から見た第２の液晶表示部４の透過率が１０％以下に設定され、運転中に運転者７２から第２の液晶表示部４の画像を視認出来ないようにしている。その結果、運転中は運転者がナビゲーションシステムの表示内容を見ることが出来なくなり、脇見運転が防止される。
【００６９】
一方、助手席に座る同乗者７３は、常にカーナビゲーションシステムの表示部７１を視認することができるようになる。第２の液晶表示部４の電極４８，５０間に印加する電圧Ｖは、液晶５６の飽和電圧Ｖmaxの６０％から８０％とすることが好ましい。６０％以下の場合運転席からの視認も可能となり、８０％以上の場合助手席からの視認性が暗いものとなる。
【００７０】
尚、このシステムは自動車の運転状況に連動させて使用する事が効果的である。即ちエンジン停止時には、第２の液晶表示部４の電極４８，５０間に印加する電圧は、切断され、自動車が動く（もしくは前進する）と同時に電圧を印加することでより適切に使用することができるようにすることが好ましい。
【００７１】
（実施例３）
図６（ａ）及び（ｂ）は、ｅモード（e-mode）及びｏモード（o-mode）の構成を採用した第２の液晶表示部４の光学系の配置を概略的に示している。
【００７２】
図６（ａ）及び（ｂ）に示される第２の液晶表示素子４には、図２に示される表示装置と同一箇所或いは同一部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。図６（ａ）及び（ｂ）に示される第２の液晶表示素子４においては、第３の配向膜５２のラビング方向Ｒ３及び第４の配向膜５４のラビング方向Ｒ４が同一であるが、第２の偏光板１２の透過軸Ｐ２及び第３の偏光板４６の透過軸Ｐ３が互いに異なっている。即ち、ｅモード（e-mode）を採用する図６（ａ）に示される第２の液晶表示素子４では、第３の偏光板４６の透過軸Ｐ３が第４の配向膜５４のラビング方向Ｒ４に対して平行の関係にあるように設定されているが、ｏモード（o-mode）を採用する図６（ｂ）に示される第２の液晶表示素子４では、第３の偏光板４６の透過軸Ｐ３が第４の配向膜５４のラビング方向Ｒ４に対して直交の関係に設定されている。また、第２の偏光板１２の透過軸Ｐ２と第３の配向膜５２のラビング方向Ｒ３も同様に直交の関係に設定されている。
【００７３】
図６（ａ）及び（ｂ）に示される第２の液晶表示素子４では、液晶５６の材料としてメルク（株）社製ＺＬＩ４７９２（左巻き  螺旋ピッチ１００μｍ）が用いられ、液晶層の厚みは５μｍとしている。
【００７４】
図６（ａ）及び（ｂ）に示される第２の液晶表示素子４の液晶５６に２．４Ｖを印加した状態で、ライトボックス上に設置し、蛍光灯の光を拡散板で拡散させた全方位の光を照射したときの、液晶素子の中央部の輝度を各方位から測定した結果が図７（ａ）及び（ｂ）に示されている。この測定は、ＥＬＤＩＭ社製の輝度測定装置（ＥＺ−ＣＯＮＴＲＡＳＴ  １６０Ｄ）が用いられ、室温２５度の環境下において実施されている。
【００７５】
図７（ａ）及び（ｂ）は、第２の液晶表示部４におけるｏモード（o-mode）及び図６（ａ）に示されるような構造で実現されるｅモード（e-mode）における光の透過特性を示している。図７（ａ）及び（ｂ）において、第２の液晶表示部４上の表示面の中央部におけるある１点を基準にしてその表示面から周囲に向けられる光線の強度（輝度）が等高線で表されている。第２の液晶表示部４を観察する際には、この等高線で表される輝度を有する光線が観察者に向けられることとなる。また、等高線で表されている輝度分布の周囲には、観察者が位置する極角０°〜３６０°が付されている。更に、極角０°及び１８０°の破線上には、この第２の液晶表示部４の表示面を観察する観察角として方位角（表示面の垂線に対して成す角）１０°〜７０°が付され、この観察角１０°〜７０°に相当する基準円が破線で示す同心円で描かれている。各観察角で指定される基準円内の等高線がこの観察角で観察される表示面の輝度分布を示している。
【００７６】
図７（ａ）及び（ｂ）では、観察角（方位角）１０°〜７０°のいずれにおいても極角０°の方向から見ると、第２の液晶表示部４の表示面領域が比較的高い輝度で明るく表示される。輝度に関して、図７（ａ）と図７（ｂ）とを比較すると、比較例としてのｅモード（e-mode）に比べてｏモード（o-mode）では、十分に輝度が高く明瞭な表示が得られる。
【００７７】
また、観察角（方位角）１０°〜７０°のいずれにおいても極角１８０°の方向から見ると、第２の液晶表示部４の表示面領域が、図７（ａ）及び図７（ｂ）のいずれも輝度が低下して表示される。従って、極角１８０度では、明瞭な表示が得られず、第２の液晶表示部４の表示面を視認することができない。この方位角０°を基準とした視認の範囲は、ｏモード（o-mode）では、極角の全範囲内で比較的狭い範囲となるに対して、比較例としてのｅモード（e-mode）においては、極角の全範囲内で比較的広い範囲となる。換言すれば、ｅモード（e-mode）に比べてｏモード（o-mode）では、許容する視認範囲が比較的狭く、結果として、広い範囲に亘り表示情報を保護することが可能になる。更に、方位角について考察すると、ｅモード（e-mode）に比べてｏモード（o-mode）では、同様に視認される方位角の範囲が比較的狭く、結果として、広い範囲に亘り表示情報を保護することが可能になる。
【００７８】
図８（ａ）及び（ｂ）は、図６（ａ）に示されるｅモード（e-mode）の第２の液晶表示部４に２．４Ｖを印加した際における左右方向及び上下方向の輝度の視野角依存性を示し、図８（ｃ）及び（ｄ）は、図６（ｂ）に示されるｏモード（o-mode）の第２の液晶表示部４に２．４Ｖを印加し際における左右方向及び上下方向の輝度の視野角依存性を示している。
【００７９】
尚、図８（ａ）及び（ｂ）並びに図８（ｃ）及び（ｄ）においては、最高輝度が等しくなるように描かれていることに注意されたい。
【００８０】
図８（ａ）及び（ｂ）並びに図８（ｃ）及び（ｄ）に示される測定結果から次のことが判明する。ｅモード（e-mode）及びｏモード（o-mode）において、１方向、例えば、助手席側から観察する際には、図８（ａ）及び（ｃ）に示すように、ｅモード（e-mode）では、輝度の低くなる範囲が狭いのに対して、ｏモード（o-mode）では、輝度の低くなる範囲が広範囲に渡ることとなる。また、図８（ｂ）及び（ｄ）に示すように、ｅモード（e-mode）では、上下方向の輝度も広範囲に渡り低くならないのに対して、ｏモード（o-mode）では、輝度の低くなる範囲が広範囲に渡り上下からみた場合も広い範囲で輝度が低くなることが判る。
【００８１】
このように、ｅモード（e-mode）に比べてｏモード（o-mode）では、保護できる範囲が広くなり、より好ましい特性となることがわかる。
【００８２】
（実施例４）
図９は、第４の実施例に係る液晶表示装置を示している。図９に示される表示装置においては、図４に示される対角８インチの第２の液晶表示部４上に第２の液晶表示部４と略同様の構造を有する第３の液晶表示部９が配置固定されている。第１及び第２の液晶表示部２，４については、図４に示される構造と略同一であるので、図４に示される部品或いは箇所に関しては同一符号を付してその説明を省略する。
【００８３】
尚、図９において、第４の偏光板９６に示される矢印Ｐ４は、この偏光板９６を透過することができる偏光光線の透過軸を示し、第５及び第６の配向膜９２，９４に示される矢印Ｒ５，Ｒ６は、夫々ラビング処理の方向を示している
第３の液晶表示部９は、第２の液晶表示部４と同様に第１の液晶表示部２で表示される画像の視認範囲を制限する視野制限モード及び第１の液晶表示部２で表示される画像を装置で定まる広い視野角に亘って表示する広視野モードに切り替えられる構造を備えている。即ち、第３の液晶表示部９は、第２の液晶表示部４の第３の偏光板４６上に透明な第５の基板（図示せず）が設けられ、この第５の基板に対向して同様に透明な第６の基板（図示せず）が配置されている。この第６の基板の外面には、同様に第４の偏光板９６が形成されている。
【００８４】
互いに対向する第５及び第６の基板の内面上には、夫々透明な第５及び第６電極（図示せず）が形成され、この第５及び第６の電極上には、第５及び第６の配向膜９２，９４が形成されている。第５及び第６の基板によって規定される第５及び第６の配向膜９２，９４間の間隙には、第３の液晶（図示せず）が充填され、第５及び第６の基板の周囲には、第５及び第６の基板を支持するシール部（図示せず）が設けられ、互いに対向する第５及び第６の基板及びシール部によって第３の液晶５６は、第３の液晶表示部９内にシールされている。
【００８５】
第３の液晶表示部９においては、第５の配向膜９２は、第３の偏光板４６の透過軸Ｐ３に直交する方向Ｒ５に沿ってラビング処理され、このラビング方向Ｒ５に直交する方向Ｒ６に沿って第６の配向膜９４は、ラビング処理されている。また、第４の偏光板９６の透過軸Ｐ４は、第６の配向膜９４のラビング方向Ｒ６に対して直交するように設定されている。
【００８６】
図９に示される液晶表示装置がカーナビゲーションシステムとして使用される場合について説明する。
【００８７】
図９に示される液晶表示装置においては、車両の非走行時等に助手席及び運転席双方から表示装置を見る場合には、第２及び第３の液晶表示部４、９には、電圧が印加されない。一方、車両の走行時には、表示装置を助手席からのみ見え、運転席からは見えないようにする場合には、第２及び第３の液晶表示部４、９には、夫々２．６Ｖ乃至２．８Ｖの電圧が印加される。
【００８８】
このような液晶表示装置では、第２及び第３の表示部４，９を電圧無印加にしておくと、第１の液晶表示部２の特性は特に変化することはない。但し、装置全体の透過率は、７０％程度となる。しかし、２つの第２及び第３の表示部４，９に同時に電圧を印加すると図中右方向から見た場合の透過率が第１の表示部２の輝度を１００とした時、正面からの傾き角３０°〜６０°の範囲で０．１以下とすることができる。
【００８９】
後に説明するように、第２の表示部４或いは第３の表示部９のみでは、３０°で１％程度まで減少しても５０−６０°では４％程度まで上昇し下の第１の液晶表示部２の表示が透けて見える可能性もある。
【００９０】
また、図９に示される表示装置において、第２及び第３の表示部４，９に印加する印加電圧を等しくすることも可能であり、また、異なる電圧を印加することも可能である。液晶素子は、印加電圧により最も輝度が低下する角度が異なる。そのため、例えば、正面に対して２０°から４０°傾いた角度からの覗き込みを防止したい場合、液晶表示部４，９の内の一方の最も暗くなる角度を２０°に設定し、他方の液晶素子の最も暗くなる角度を４０°に設定して目的の条件が得られるようになる。また、構成に関しても第２及び第３の液晶表示部４，９の構成を異なる構成とすることも可能である。また、２つの液晶素子のΔｎｄを異なる値を与えるようにして、より多様な要求に答えられるようにすることも可能である。
【００９１】
図１０は、第２及び第３の液晶表示部４、９の夫々における透過率の視野角依存性を示している。図１０において、縦軸は、透過率（相対値％）を表し、横軸は、視野角を表している。液晶に電圧Ｖが印加されない状態は、ノーマリーホワイトに相当し、透過率分布Ｔ０で示されるように、視野角０°で透過率最大で、視野角±７０°まで緩やかに透過率が減衰される。液晶に電圧２．６Ｖが印加される場合には、透過率分布Ｔ１で示されるように、視野角−３０°で透過率最大で、視野角＋３０°及び視野角−７０°まで緩やかに４％程度まで透過率が減衰される。また、液晶に電圧２．８Ｖが印加される場合には、透過率分布Ｔ２に示されるように、視野角−３０°で透過率最大（電圧２．６Ｖの透過率分布Ｔ１に比べて最大透過率が低下されている。）で、同様に視野角＋３０°及び視野角−７０°まで緩やかに４％程度まで透過率が減衰される。
【００９２】
このように、第２の液晶表示部４のみが単体で表示装置に設けられる場合には、視野角６０°付近で４％程度までにしか透過率が減少されない。この４％程度の透過率は、通常の使用条件では問題は生じないが、夜間での使用など周囲の輝度が低い環境下では下の第１の液晶表示部２に表示される画像が透けて見える虞がある。例えば、カーナビゲーション用途で夜間室内灯なしで走行する場合など、上記の構成では、第１の液晶表示素子２の表示が透けて見える場合がある。
【００９３】
図１１は、図９に示されるように第２及び第３の液晶表示部４，９が設けられている表示装置における透過率の視野角依存性を示している。また、図１２は、図１１に示される透過率分布の一部を拡大して示している。
【００９４】
液晶に電圧Ｖが印加されない状態では、第２の液晶表示部４の透過率分布Ｔ０１で透過された光線が第３の液晶表示部９で減衰され、装置自体の透過率分布は、曲線Ｔ０２で示されるような透過率分布となる。また、液晶に電圧２．６Ｖが印加される場合には、第２の液晶表示部４の透過率分布Ｔ１で透過された光線が第３の液晶表示部９で減衰され、装置自体の透過率分布は、曲線Ｔ３で示されるような透過率分布となる。同様に、液晶に電圧２．８Ｖが印加される場合には、第２の液晶表示部４の透過率分布Ｔ２で透過された光線が第３の液晶表示部９で減衰され、装置自体の透過率分布は、曲線Ｔ４で示されるような透過率分布となる。
【００９５】
図１１に示される透過率分布Ｔ３，Ｔ４から明らかなように視野角３０°以上で透過率を０．１％以下に抑えることが可能になる。透過率０．１％の透過率の場合には、夜間の走行中であっても表示内容が透けて見えることはなく、完全に運転手側からの視認を防止することができる。夜間の走行中における視認防止の機能は、図１１の分布を拡大して示される図１２を参照すれば、視野角を制御するための第２及び第３の液晶表示部４，９が設けられてパネルが２重化されることで、透過率が０．１％以下に抑えられることがより明らかとなる。
【００９６】
図９に示される表示構造では、第２及び第３の液晶表示部４，９に与えられる電圧は、等しくても良く、或いは、異なっていても良いことは明らかであり、夜間の使用においては、第２及び第３の液晶表示部４，９の両方に電圧が与えられてアクティブとされて視野角が制限され、昼間の使用においては、第２及び第３の液晶表示部４，９の一方に電圧が与えられてその一方のみがアクティブとされて視野角が制限されても良い。第２及び第３の液晶表示部４，９の一方のみがアクティブとされて視野角が制限される場合には、図１１及び図１２から明らかなように透過率を大きく設定することができ、外光に対しても十分な輝度で表示装置が画像等の情報を表示することができる。
【００９７】
また、例えば、液晶表示部４，９の一方を視野角３０°の所に極小点を持つように設定し、液晶表示部４，９の他方を視野角５０°の所に極小点を有するように組み合わせることにより視野角を狭くし、表示情報を保護する範囲を広くすることができる表示装置を実現することができる。また、液晶表示部４，９において、液晶セルの厚み或いは液晶材料などの構成を変えても同様の効果を期待することができる。
【００９８】
更に、液晶表示部４，９が重ね合わされた構造では、少なくとも１つの液晶表示部４，９は、ｏモード（o-mode）で構成することが好ましい。液晶表示部４，９が重ね合わされた構造においては、２つの液晶表示部４，９に異なる電圧を印加し調整することで広い角度の範囲を保護することが可能であるが、ｅモード（e-mode）だけで構成した場合は、十分に広い角度を確保すること困難となる。
【００９９】
（実施例５）
図１３は、この発明の第５の実施例に係る液晶表示装置を示している。図１３に示される表示装置においては、図９に示される表示装置と同様に、対角８インチの第２の液晶表示部４上に第２の液晶表示部４と略同様の構造を有する第３の液晶表示部９が配置固定されている。図１３においては、図９に示されると同一部品或いは箇所に関しては同一符号を付してその説明を省略する。
【０１００】
図１３に示される液晶表示装置においては、図９に示される表示装置異なり、第２の液晶表示部４においては、第３の配向膜５２のラビング方向Ｒ３が第２の偏光板１２の透過軸Ｐ２に平行に設定され、第４の配向膜５４のラビング方向Ｒ４がまた第３の偏光板４６の透過軸Ｐ３に平行に設定されている。即ち、この第２の液晶表示部４は、第１の液晶表示部２と実質的に同様な配向に設定されている。第３の液晶表示部９においては、第５の配向膜９２のラビング方向Ｒ５が第３の偏光板４６の透過軸Ｐ３に垂直に設定されている。第３の液晶表示部９において、図９と同様に第６の配向膜９４のラビング方向Ｒ６が第４の偏光板９６の透過軸Ｐ４に直交するように設定されている。ここで、第４の偏光板９６の透過軸Ｐ４及び第６の配向膜９４のラビング方向Ｒ６は、図９とは異なっていることに注意されたい。
【０１０１】
図１３に示される表示装置をカーナビゲーションシステムとして使用する場合について説明する。図１３に示される表示装置においては、第３の表示部は、第１の表示装置２上に表示された画像の上下方向の視野角制御を担っている。このような光学的な配置では、走行中に運転席から液晶表示画面の内容を見ることが出来なくすることができると同時に、車のフロントガラスへの写りこみを防止することができる。
【０１０２】
また、第２の液晶表示部４のみに電圧を掛けて第３の表示部９には、電圧を印加せずに使用することで、液晶表示部の輝度を高く保って使用することができる。逆に非走行時、第３の表示部９のみに電圧を印加し、第２の表示部４に電圧印加せずに使用することで車のフロントガラスへの写りこみ防止機能のみを働かせることも可能である。
【０１０３】
第２及び第３の液晶表示部４、９は、独立で働くものではなく、第２の液晶表示部４に電圧を印加することにより、第３の液晶表示部９の効果を高めることもでき、第３の液晶表示部９に電圧を印加することにより、第２の液晶表示部４の機能を高めることもできる。従って、目的に応じた使用が可能になる。
【０１０４】
（実施例６）
図１４は、この発明の第６の実施例に係る液晶表示装置を示している。図１４に示される表示装置においては、対角１５インチの第１の液晶表示部２の上に第２及び第３の液晶表示部４，６が設置されている。図１４に示される表示装置においては、図９に示されると同一部品或いは箇所に関しては同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０５】
図１４に示される表示装置は、一例としてゲームとして使用する場合に好適する。図１４に示される表示装置は、図１３に示される表示装置と異なり、第２の液晶表示部４においては、第３の配向膜５２のラビング方向Ｒ３が第２の偏光板１２の透過軸Ｐ２に直交するように設定され、第４の配向膜５４のラビング方向Ｒ４がまた第３の偏光板４６の透過軸Ｐ３に直交するように設定されている。第３の液晶表示部９においては、第５の配向膜９２のラビング方向Ｒ５が第３の偏光板４６の透過軸Ｐ３に直交するように設定されている。第３の液晶表示部９において、第６の配向膜９４のラビング方向Ｒ６が第４の偏光板９６の透過軸Ｐ４に直交するように設定されている。ここで、図９に示す表示装置との比較では、第１及び第２の表示部２，４のラビング方向Ｒ１〜Ｒ４並びに透過軸Ｐ１〜Ｐ３の方向が同一であるが、第５及び第６のラビング方向Ｒ５、Ｒ６は、図９とは反対方向となっていることに注意されたい。
【０１０６】
このような配置を有する表示装置では、第３の表示部９の視野角を制御する方向は、第２の表示部４の視野角を制御する方向と逆の方向とな、例えば、右方向からの覗き込み、左方向からの覗き込みをそれぞれ独立に制御することができる。この様な機能により、例えばアーケードゲームの機能の多用性を高めることが可能になる。
【０１０７】
（実施例７）
図１５は、この発明の第７の実施例に係る液晶表示装置を示している。図１５に示される表示装置においては、図４に示される表示装置と同様の構造を有し、対角１５インチの第１の液晶表示部２の上に第２の液晶表示部４が設置され、更に、第２の液晶表示部４上にハーフミラー９８が配置されている。図１５に示される表示装置においては、図４に示されると同一部品或いは箇所に関しては同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０８】
図１５に示される表示装置において、第１の液晶表示部２は、図１５において手前方向に透過率の視野角依存性の大きな方向をとっており、第２の液晶表示部４は、手前方向に透過率の視野角依存性の大きな方向を向けている。
【０１０９】
覗き見する者から視認されず使用者からのみ視認される状態を作り出すため、左右の透過率の比を大きくしている。他の方法として、液晶表示装置の表示を覗き見する者から見づらくすることが考えられる。いま、視認限界を、視認することのできる装置の透過光の強度の最小値と定義する。視認限界を左右の透過率の間に安定に来るように調整（一般には高くする）ことが有効である。このためには、入射した光を透過させることなく反射させることが有効であり、そのためにはハーフミラー９８を使用することが有効である。
【０１１０】
ハーフミラー９８が第２の表示部４上に張ったところ、電圧印加時に覗き見する者の側への光漏れがなくなり、第１の表示部２で表示される情報は全く視認されなくなった。
【０１１１】
また、図１５に示される表示装置は、ＡＴＭとして使用することができる。実施例１で示す表示装置では、本来隠蔽したい方向からも十分に表示内容が隠蔽されない場合がある。この様な場合液晶表示表面にハーフミラーを貼付することにより隠蔽効果を高めることが可能になる。ハーフミラーとしては、三菱レイヨングループ（株）菱晃製  アクリルハーフミラーＭＲＨ−００１  Ｔ１０等を使用することができる。このように、ハーフミラーを貼ることにより表面の反射光を一定値以上に保つことが可能となり視野角を制御する液晶素子を２重にすることなく、十分な隠蔽効果を発揮することが可能となる。
【０１１２】
上述した表示装置は、ＡＴＭに使用する場合の例示であり、電圧無印加時は通常の視野角であり周辺から表示内容を見ることができる。一方、電圧印加時には、電圧を適正に選択することにより前方正面を中心として左右４５度付近まで覗きこみを防止することが可能となる。ハーフミラーを貼らない場合は、電圧印加時の隠蔽効果が十分ではなく、覗きこみ防止効果は十分ではないが、ハーフミラーを貼付することで十分な覗きこみ防止の効果を向上することが可能となる。
【０１１３】
（実施例８）
図１６は、覗き込み防止効果を高めるために表示部の前面にランプを設置したこの発明の第８の実施例に係る液晶表示装置を示している。液晶表示装置１００は、図１に示すような構造に限らず、図２、図４及び図１３〜図１５に示した実施例に係る表示装置の構造を備えている。覗き込み防止は、既に説明したように、表示素子の一方から見た場合の透過光量を他方から見た場合の透過光量に対して十分に小さくすることで実現できる。しかし、他の要因として、透過光線と表面の反射光線の比を適切とすることで実現することができる。反射光線の非常に小さくなる夜間等の場合には、透過光線が弱くなっても、表示内容が視認される場合がある。例えば、ナビゲーションシステムの夜間での使用では、ハーフミラー９８が貼付されても運転席から見た場合、第１の表示部２が透けて見える虞がある。液晶パネルを２重にしても、わずかではあるが下の液晶パネルが透けて見える虞がある。この現象は、運転席とは反対側の光学素子の表面近傍に小型蛍光管もしくはＬＥＤなどの光源を配置することにより解消することができる。即ち、表示部に対して覗きこみを防止したい方向と反対側に反射光線を発生する光源としてランプ１０２を設置し、反射光線を発生させて液晶表示装置１００の内容を視認できなくすることができる。
【０１１４】
（実施例９）
図１７(a)に示される１つの第２の液晶表示部４及び図１７(b)に示される１つの液晶表示部９を用い、図９に示される構造を有する表示装置（試作装置（Ａ）とする。）を作成した。図１７（ａ）に示される第２の液晶表示部４には、液晶材料としてはＺＬＩ−４７９２（ＵＲ００９）を用い、図１９（ｂ）に示される第３の液晶表示部９には、液晶材料としてはＺＬＩ−４７９２（ＵＳ００９）を用いている。２つの材料は、添加している光学活性物質の旋光性の向きのみが異なっている。
【０１１５】
また、比較のために、図１７（ａ）に示される２つの第２の液晶表示部４により図１８に示す構造の表示装置（試作装置（Ｂ）とする。）を作成した。図９に示される表示装置（試作装置（Ａ））では、ラビング方向Ｒ５がラビング方向Ｒ３とは異なり、また、ラビング方向Ｒ６がラビング方向Ｒ４とは異なるに対して図１８に示される表示装置（試作装置（Ｂ））では、ラビング方向Ｒ５，Ｒ６が夫々ラビング方向Ｒ３、Ｒ４に略同一である点が異なっている。
【０１１６】
第１の液晶表示素子部２としては市販のカーナビゲーション用８インチワイドの液晶モニター（表面輝度  ４００ｃｄ／ｍ２）を使用した。液晶表示部４、９の大きさは、表示領域が第１の表示装置２としての液晶モニターの表示領域と等しくなるように選択した。
【０１１７】
水平に設置した試作装置（Ａ）及び（Ｂ）の第１の液晶表示部２に通常の画像（自然画）を表示させ、観察者は、パネル正面から左右３０°傾いた位置からパネルに表示されている画像を観察した。電圧を印加しない場合、試作装置（Ａ）及び（Ｂ）ともに画面の画像は、良好に観察することができた。次に、液晶表示部４は、右側３０°から見た場合８インチパネルの左端に最暗部がくるように信号電圧を印加し、液晶表示部９は、右側３０°から見た場合に右端に最暗部がくるように信号電圧を印加した。このような条件でパネル中央部の画像を観察した。
【０１１８】
試作装置（Ｂ）は、蛍光灯下或いは昼中窓際においては、左３０°からは良好に画像が観察されたが、右３０°からは全く画像が観察されなかった。一方部屋を暗室にした場合（夜の走行中に相当）画像によっては（明るい画像の場合は）内容を見分けることができた。試作装置（Ａ）の場合は、部屋を暗室にした場合でも、いかなる画像も内容を見分けることはできなかった。（１分以上見つめた場合を除く）
このように、第２、第３の表示部４，９に用いられている光学活性物質及びラビングの方向を変えて２つの液晶素子のねじれ角の方向を異なるようにすることで覗き見防止の性能を大きく向上させることができる。即ち、第２、第３の表示部４，９に用いられている液晶材料が適切に選定されることによって互いに反対方向の捩れ構造を第２、第３の表示部４，９に与えることができる。また、第２、第３の表示部４，９の液晶材料に添加する光学活性物質によって互いに反対方向の捩れ方向を誘起する異なる旋光性を有する光学活性物質とすることができる。
【０１１９】
上述した実施例では、透過型について記述しているが、反射型に応用できることは明らかである。即ち、この発明の適用に関しては、適応する液晶表示装置（ＬＣＤ）が透過型か反射型による差はない。但し、液晶表示装置（ＬＣＤ）が反射型の場合には入射してきた偏光が液晶層を通過しそのまま反射した後、再度液晶層を通過するので２度液晶層を通過することになる。このため、リタデーション・セルの厚みを１／２にするなど調整が必要となる。また、この発明の液晶表示装置（ＬＣＤ）にあっては、入射光は、液晶素子を通過した後、偏光板を通して一旦液晶素子から抜けた後液晶表示装置（ＬＣＤ）に入り、さらに偏光板を通して直線偏光が液晶素子に入ってくる。このため、反射型の場合も液晶素子の機能は透過型と変わず、そのため、液晶素子の構造も透過型・反射型で変わらないこととなる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示された液晶表示装置の光学的配置を概略的に示す模式図である。
【図３】図２に示される表示装置を使用する際の表示装置、使用者、覗き見を行う者の位置を概略的に示す模式図である。
【図４】この発明の第２の実施例に係る表示装置の光学配置を概略的に示す模式図である。
【図５】図４に示される表示装置をカーナビゲーションシステムに適用した際の表示部、運転者及び同乗者の位置関係を説明する為の模式図である。
【図６】図４に示される表示装置において、ｅモード（e-mode）及びｏモード（o-mode）の構成を採用した第２の液晶表示部の光学配置を概略的に示す模式図である。
【図７】図６に示された液晶表示装置において、ｅモード（e-mode）及びｏモード（o-mode）に構成した液晶表示部の光の透過特性を示す等高線図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、図６（ａ）及び（ｂ）に示される第２の液晶表示部における左右方向及び上下方向の輝度の視野角依存性を示すグラフである。
【図９】この発明の第４の実施例に係る液晶表示装置を概略的に示す模式図である。
【図１０】図９に示される液晶表示部の夫々における透過率の視野角依存性を示すグラフである。
【図１１】図９に示されるように第２及び第３の液晶表示部が設けられている表示装置における透過率の視野角依存性を示すグラフである。
【図１２】図１１に示される透過率分布の一部を拡大して示すグラフである。
【図１３】この発明の第５の実施例に係る液晶表示装置を概略的に示す模式図である。
【図１４】この発明の第６の実施例に係る液晶表示装置を概略的に示す模式図である。
【図１５】この発明の第７の実施例に係る液晶表示装置を概略的に示す模式図である。
【図１６】この発明の第８の実施例に係る液晶表示装置を概略的に示す模式図である。
【図１７】（ａ）及び（ｂ）は、この発明の第９の実施例に係る表示装置に組み込まれる異なるラビング方向を有する液晶表示部を示す平面図である。
【図１８】この発明の第９の実施例に係る液晶表示装置を概略的に示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２１】
２．．．第１の液晶表示部、４．．．第２の液晶表示部、６，８、４２、４４．．．透明基板、９．．．第３の液晶表示部、１０，１２、４６．．．偏光板、１４、４８，５０．．．透明電極、１６、２０、５２，５４．．．配向膜、１８．．．共通電極、２４．．．液晶層、３０．．．液晶駆動回路、
【図１】
2006171333.tif 000003
【図２】
2006171333.tif 000004
【図３】
2006171333.tif 000005
【図４】
2006171333.tif 000006
【図５】
2006171333.tif 000007
【図６】
2006171333.tif 000008
【図７】
2006171333.tif 000009
【図８】
2006171333.tif 000010
【図９】
2006171333.tif 000011
【図１０】
2006171333.tif 000012
【図１１】
2006171333.tif 000013
【図１２】
2006171333.tif 000014
【図１３】
2006171333.tif 000015
【図１４】
2006171333.tif 000016
【図１５】
2006171333.tif 000017
【図１６】
2006171333.tif 000018
【図１７】
2006171333.tif 000019
【図１８】
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