(57)【要約】【課題】  簡便に視野角制御方向の遮光が可能な表示装置及び視野角制御素子を提供すること。【解決手段】  本発明の一態様における表示装置１００は、表示素子１０１と、視野角制御素子１０２とを備え、視野角制御方向へ向かう光を遮光する表示装置１００であって、視野角制御素子１０２はポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーからなる位相差素子と、位相差素子の視認側及び反視認側にそれぞれ設けられた偏光板とを備え、位相差素子の厚み方向の中心におけるポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーの分子は、位相差素子の法線方向に対して斜めに傾いており、分子の長軸方向と前記視野角制御方向とが略同一方向であるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示素子と、視野角制御素子とを備え、視野角制御方向へ向かう光を遮光する表示装置であって、
前記視野角制御素子はポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーからなる位相差素子と、
前記位相差素子の視認側及び反視認側にそれぞれ設けられた偏光板とを備え、
前記位相差素子の厚み方向の中心における前記ポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーの分子は、前記位相差素子の法線方向に対して斜めに傾いており、
前記分子の長軸方向と前記視野角制御方向とが略同一方向である表示装置。
【請求項２】
前記位相差素子は位相差板、位相差板の積層又はねじれ位相差板である請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記位相差素子の厚み方向の中心において、前記ポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーの分子の屈折率楕円体の長軸が前記位相差素子の法線方向に対して傾いており、その傾きが３０°以内である請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記位相差素子は、前記ポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーの分子のねじれ角が５０〜１２０°ツイストした素子である請求項１、２又は３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示素子は、液晶表示素子とバックライトユニットとを備え、
前記視野角制御素子は、前記液晶表示素子に対してバックライト側、または反バックライト側に配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
表示素子の視野角制御方向へ向かう光を遮光する視野角制御素子であって、
前記視野角制御素子はポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーからなる位相差素子と、
前記位相差素子の視認側及び反視認側にそれぞれ設けられた偏光板とを備え、
前記位相差素子の厚み方向の中心における前記ポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーの分子は、前記位相差素子の法線方向に対して斜めに傾いており、
前記分子の長軸方向と前記視野角制御方向とが略同一方向である視野角制御素子。
【請求項７】
前記位相差素子の厚み方向の中心において、前記ポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーの分子の屈折率楕円体の長軸が前記位相差素子の法線方向に対して傾いており、その傾きが３０°以内である請求項６に記載の視野角制御素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置及び視野角制御素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、表示装置は、人と機械とをつなぐインターフェースとして広く使用され、目ざましい進展を果たしている。多くの場合、表示装置の視野角は広いほうが好ましい。そのため、表示装置の開発は視野角を広げる方向で進められてきた。
【０００３】
かかる表示装置に、セキュリティ性の高い情報を表示する場合がある。このとき、広視野角の表示装置にセキュリティ性の高い情報を表示すると、第三者に表示を見られてしまう可能性がある。そこで、プライバシ−保護への要求から、視野角を特定の範囲に制御する必要性が高まっている。
【０００４】
また、近年、カーナビゲーション技術の発展に伴い、多くの車にカーナビゲーションシステムが装備されるようになった。一般的に、車載用表示装置は運転者の前方視野内に設けられ、運転者だけでなく、助手席及び後部座席の乗員からも視認可能に設けられる。また、運転者の運転視野を邪魔することのないような位置に配置される。しかし、このように配置された表示装置の画面に表示された画像が、フロントガラスに映り込んでしまうという問題があった。このフロントガラスに映り込んだ画像は、運転者の運転視野内に位置してしまうため、運転視野が狭くなり運転に支障が生じてしまう。また、映り込んだ画像は周りが暗いほどはっきりと認められるようになるため、夜間の運転は特に危険である。したがって、表示装置の画面に表示された画像が、フロントガラス方向へ出射しないように、やはり視野角を制御する必要性が高まっている。
【０００５】
そこで、このような問題を解決すべくさまざまな手段が開発されている（例えば、非特許文献１及び２参照。）。非特許文献１及び２では、映り込み防止手段として従来から広く知られている、ルーバーを用いる方法が示されている。図７に示すように、ライトコントロールフィルム（以下、ＬＣＦとする）１は、マイクロルーバーをＰＥＴ（polyethylene terephthalate）などのフィルムでラミネートした構造を有する。ＬＣＦ１を表示装置２の画面の視認側に配置することによって、特定の方向へ向かう光は遮光され、視野角を制限することができる。
【非特許文献１】松本正一・角田市良共著「液晶の基礎と応用」、工業調査会、１９９１年５月２０日、１０章  ９．２
【非特許文献２】「フラットパネル・ディスプレイ９３」、日経ＢＰ社、１９９２年１２月１０日、ｐ．１０７〜１０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１及び２に示されるルーバーは高価であり、ピッチ制御が必要であり、モアレなどが発生する問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、簡便に視野角制御方向の遮光が可能な表示装置及び視野角制御素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様にかかる表示装置は、表示素子と、視野角制御素子とを備え、視野角制御方向へ向かう光を遮光する表示装置であって、前記視野角制御素子はポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーからなる位相差素子と、前記位相差素子の視認側及び反視認側にそれぞれ設けられた偏光板とを備え、前記位相差素子の厚み方向の中心における前記ポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーの分子は、前記位相差素子の法線方向に対して斜めに傾いており、前記分子の長軸方向と前記視野角制御方向とが略同一方向であるものである。これによって、簡便に視野角制御方向の遮光を実現することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様にかかる表示装置は、上記の表示素装置において、前記位相差素子は位相差板、位相差板の積層またはねじれ位相差板であるものである。これによって、さらに簡便に視野角制御方向への遮光を実現することができる。
【００１０】
本発明の第３の態様にかかる表示装置は、上記の表示装置において、前記位相差素子の厚み方向の中心において、前記ポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーの分子の屈折率楕円体の長軸が前記位相差素子の法線方向に対して傾いており、その傾きが３０°以内であるものである。これによって、視野角制御方向への遮光率を向上することができる。
【００１１】
本発明の第４の態様にかかる表示装置は、上記の表示装置において、前記位相差素子は、前記ポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーの分子のねじれ角が５０〜１２０°ツイストした素子であるものである。これによって、視野角制御方向とそれ以外でのコントラスト比が高い表示装置を実現することができる。
【００１２】
本発明の第５の態様にかかる表示装置は、上記の表示装置において、前記表示素子は、液晶表示素子とバックライトユニットとを備え、前記視野角制御素子は、前記液晶表示素子に対してバックライト側、または反バックライト側に配置されるものである。本発明は、それぞれの配置の特徴を生かした構成が可能である。
【００１３】
本発明の第６の態様にかかる視野角制御素子は、表示素子の視野角制御方向へ向かう光を遮光する視野角制御素子であって、前記視野角制御素子はポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーからなる位相差素子と、前記位相差素子の視認側及び反視認側にそれぞれ設けられた偏光板とを備え、前記位相差素子の厚み方向の中心における前記ポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーの分子は、前記位相差素子の法線方向に対して斜めに傾いており、前記分子の長軸方向と前記視野角制御方向とが略同一方向であるものである。これによって、簡便に視野角制御方向の遮光を実現することができる。
【００１４】
本発明の第７の態様にかかる視野角制御素子は、上記の視野角制御素子において、前記位相差素子の厚み方向の中心において、前記ポリマーを含む液晶又は液晶性ポリマーの分子の屈折率楕円体の長軸が前記位相差素子の法線方向に対して傾いており、その傾きが３０°以内であるものである。これによって、視野角制御方向の遮光率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡便に視野角制御方向の遮光が可能な表示装置及び視野角制御素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施例を説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１．
図１を参照して、実施の形態１にかかる表示装置について説明する。ここでは、表示装置に用いる表示素子の一例としてＴＮ（Twisted Nematic）型のアクティブマトリクス液晶表示素子を用いた例を説明する。本実施の形態にかかる表示装置は、車載用の表示装置であり、カーナビゲーションシステムにおいて用いられる。したがって、車載用液晶表示装置（以下、液晶表示装置とする）１００は、自動車の車内前方の中央部に設けられ、運転者だけでなく、助手席及び後部座席の乗員からも視認可能に設けられる。ここでは視認者に対して垂直方向の反射光の映り込み防止について説明するが、水平方向のサイドガラスやミラーへの映り込み防止や反射光を用いない直視方向からの視野角制御にも利用可能である。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る液晶表示装置１００を説明するための模式的断面図である。液晶表示装置１００は、液晶表示素子１０１と、視野角制御素子１０２と、バックライトユニット１０３とを備えている。図１において、上方が視認側、下方が反視認側である。バックライトユニット１０３の視認側には視野角制御素子１０２が設けられ、さらに視野角制御素子１０２の視認側に液晶表示素子１０１が配置されている。このように配置することによって、液晶表示素子１０１を直接視認することができるため、自然な表示を提供することが可能である。なお、図１に示す液晶表示装置１００では、視野角制御素子１０２を液晶表示素子１０１とバックライトユニット１０３との間に配置したが、液晶表示素子１０１の視認側に配置してもよい。このように配置することによって、視野角を制御したい方向での遮光率を高めることができる。
【００１９】
液晶表示素子１０１は、画像表示を行うものである。複数の画素から構成される表示領域を有する液晶表示素子１０１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイ基板（不図示）と対向配置される対向基板（不図示）との間に液晶を挟持した構成を有している。ＴＦＴアレイ基板には、水平方向にゲート線（走査線）、垂直方向にソース線（信号線）がそれぞれ形成されており、ゲート線とソース線の交差点付近にはＴＦＴが設けられている。また、ゲート線とソース線との間にマトリクス状に形成された複数の画素電極を有している。ＴＦＴのゲートがゲート線に、ソースがソース線に、ドレインが画素電極に、それぞれ接続される。
【００２０】
一方、対向基板上にはコモン電極及びＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが形成されている。コモン電極は、実際には画素電極と対向するように対向基板の略全面に形成される透明電極である。また、ＴＦＴアレイ基板及び対向基板の内側には、ポリイミドなどからなる配向膜が形成されている。液晶分子は、配向膜の配向方向に沿って配列している。液晶分子は、ＴＦＴアレイ基板（反視認側）から対向基板（視認側）にかけて、所定の角度ねじれた状態で配列している。また、ＴＦＴアレイ基板及び対向基板の外側表面にはそれぞれ、配向方向に応じて透過軸を所定の方向に配置した偏光板（不図示）が貼着されている。
【００２１】
視野角制御素子１０２は、電気的制御により液晶表示装置１００の視野角を制御する素子であり、後にその構成及び機能について詳述する。この視野角制御素子１０２には、駆動回路（不図示）により一定の電圧が供給される。所定の電圧が供給されることにより、視野角を制御したい方向への液晶表示素子１０１から出射した光を遮光する。この視野角を制御したい方向を視野角制御方向とする。
【００２２】
バックライトユニット１０３は、液晶表示素子１０１の反視認側から液晶表示素子１０１に対して光を照射するものである。バックライトユニット１０３は、蛍光管（不図示）、導光板（不図示）などを備えた公知のものを用いることができる。なお、光源としてＬＥＤ（Laser Emitting Diode）や白色有機ＥＬ（Electro Luminescence)などの他の光源を用いてもよく、光の利用効率を向上させるために、拡散シート、反射シート、プリズムシートなどの複数の光学シートを有していてもよい。
【００２３】
液晶表示素子１０１、視野角制御素子１０２及びバックライトユニット１０３のそれぞれの間は、接着性の樹脂によって接着し、固定するようにしてもよい。これによりそれぞれの部材界面における反射が低減され、透過率の低下を防止でき、光の利用効率を向上させることができる。
また、液晶表示素子１０１の代わりにＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や有機ＥＬ素子などの自発光素子を用いる場合には、自発光素子の視認側に視野角制御素子１０２を配置する。
【００２４】
ここで、上述した液晶表示装置１００の駆動について説明する。ＴＦＴアレイ基板上に形成された各ゲート線には、ゲートドライバ（不図示）から走査信号が供給される。そして、各走査信号によって選択された１つのゲート線に接続されているすべてのＴＦＴが同時にオンとなる。そして、ソースドライバ（不図示）から各ソース線に表示信号が供給され、画素電極に表示信号に応じた電荷が蓄積される。
【００２５】
表示信号が書き込まれた画素電極とコモン電極との電位差に応じて、画素電極とコモン電極間の液晶の配列が変化する。反視認側の偏光板を透過した直線偏光は、液晶によって偏光方向が制御され、視認側偏光板を透過する光の透過率が制御される。これによって、バックライトユニット１０３から入射される光の透過量が制御される。液晶表示素子１０１の各画素は、透過する光量に応じた色の濃淡とＲＧＢいずれかの色表示によりさまざまな色合いの表示を行う。なお、モノクロ表示の場合は、カラーフィルタを設けなくてもよい。
【００２６】
図２は、液晶表示装置１００を自動車に搭載したときの液晶表示装置１００から出射した光と、運転者との位置関係を説明する図である。図２に示すように、液晶表示装置１００は、車内前方に配置されている。液晶表示装置１００から出射した光のうちの一部は、運転者の方向に直接向かう。また、一部はフロントガラス１０４に反射して運転者の方向に向かう。このフロントガラス１０４に映り込んだ画像は、運転者の運転視野内に位置してしまうため、運転視野が狭くなり運転に支障が生じてしまう。したがって、液晶表示装置１００から出射しフロントガラス１０４の方向に向かう光を遮光する必要がある。本実施の形態の場合、このフロントガラス１０４に向かう光の方向が視野角制御方向である。
【００２７】
次に、図３を用いて視野角制御素子１０２の構成について説明する。図３は視野角制御素子１０２の模式的断面図である。図３において上方（＋Ｚ方向）は液晶表示素子１０１が配置された側、すなわち視認側であり、下方（−Ｚ方向）はバックライトユニット１０３が配置された側、すなわち反視認側である。また、Ｘ方向は、液晶表示装置１００の左右方向であり、Ｙ方向は上下方向である。
【００２８】
視野角制御素子１０２は、位相差素子１０５と、第１の偏光板１０６と、第２の偏光板１０７とを備える。位相差素子１０５の視認側には第１の偏光板１０６が、反視認側には第２の偏光板１０７がそれぞれ貼着されている。位相差素子１０５は、ポリマーを含む液晶１１０を備えている。ポリマーを含む液晶１１０は、液晶層中に高分子を分散させたものである。ポリマーを含む液晶１１０としては、例えば、ネマチック液晶と重合性モノマーとを含む組成物を重合させることによって得られる液晶／高分子複合体や、重合性部位を有する液晶分子を重合させることによって得られる高分子液晶とネマチック液晶との混合組成物などを用いることができる。また、ポリマーを含む液晶１１０に用いられる液晶は、公知の液晶を利用することができる。第１の偏光板１０６及び第２の偏光板１０７はそれぞれ透過軸が所定方向に設定されている。第１の偏光板１０６及び第２の偏光板として、薄型ＴＡＣ（triacetylcelluloseトリアセチルセルロース）偏光板を用いてもよい。
【００２９】
また、視野角制御素子１０２の視認側には図１に示されるように液晶表示素子１０１が設けられている。この液晶表示素子１０１においても、その視認側及び反視認側の双方に偏光板を設ける必要がある。そこで、位相差素子１０５の視認側に設けた第１の偏光板１０６を液晶表示素子１０１の反視認側に設けるべき偏光板と共用するようにしてもよい。すなわち、位相差素子１０５と液晶表示素子１０１との間には、１枚の偏光板が設けられる。このような構成とすることによって、液晶表示素子１０１と位相差素子１０５との間に、重複して２枚の偏光板を設けておらず、偏光板の数を減らすことができる。これによって、偏光板の吸光による透過率低下を抑制し、光の利用効率を向上させることができる。
【００３０】
また、視野角制御素子１０２が液晶表示素子１０１の視認側に配置されている場合、第２の偏光板１０７を液晶表示素子１０１の視認側に設けるべき偏光板と共用することができる。したがって、このような配置においても偏光板の吸光による透過率低下を防止し、光の利用効率を向上させることができる。
【００３１】
さらに、バックライトユニット１０３から出射される光が偏光性を有する場合には、バックライトユニット１０３に対して最も近接する偏光板（図３に示す本実施の形態においては、第２の偏光板１０７）を設けなくてもよい。これにより偏光板による透過率低下を低減し、光の利用効率を向上させることができる。
【００３２】
位相差素子１０５の第１の基板１０８と第２の基板１０９との間には、ポリマーを含む液晶１１０が挟持され、シ−ル材１１１によりその外周が封止されている。第１の基板１０８及び第２の基板１０９は、ガラスや透明樹脂により形成されている。第１の基板１０８、第２の基板１０９の片面上には、第１の電極１１２、第２の電極１１３がそれぞれ形成されている。第１の電極１１２及び第２の電極１１３は、例えば、ＩＴＯなどの透明電極により形成されている。第１の電極１１２と第２の電極１１３との間に駆動回路（不図示）により所定の一定の電圧を印加することによって、バックライトユニット１０３から視野角制御素子１０２に入射し、上述した視野角制御方向に透過する光を遮断することができる。
【００３３】
さらに第１の電極１１２及び第２の電極１１３上には、第１の配向膜１１４、第２の配向膜１１５がそれぞれ形成されている。第１の配向膜１１４及び第２の配向膜１１５は、ポリマーを含む液晶１１０の配向を制御するために設けられている。この第１の配向膜１１４、第２の配向膜１１５は、第１の電極１１２及び第２の電極１１３が形成された第１の基板１０８と第２の基板１０９の表面に、例えば、ＰＩ（ポリイミド）の有機膜を印刷し、かかる有機膜の表面にラビング処理を施すことによって、配向異方性を生じさせることにより形成される。
【００３４】
液晶表示素子１０１において、反視認側に設けられた偏光板（不図示）の透過軸と、位相差素子１０５の視認側に設けられた第１の偏光板１０６の透過軸とが異なる場合には、液晶表示素子１０１の偏光板と、視野角制御素子１０２の第１の偏光板１０６の間に位相差板（不図示）を配置してもよい。位相差板は、直線偏光の方向を回転させ、両偏光板の透過軸をそろえることができる。位相差板としては、例えば、λ／２波長板、ねじれ位相差板などを用いることができる。
【００３５】
次に、図４を参照して、視野角制御素子１０２における各光学系の軸配置の一例について説明する。図４（ａ）は第１の偏光板１０６の吸収軸方向を示す図である。また、図４（ｂ）は位相差素子１０５におけるポリマーを含む液晶１１０の配向方向、すなわち第１及び第２の配向膜１１４、１１５の配向方向を示している。そして、図４（ｃ）は第２の偏光板１０７の吸収軸方向を示す図である。なお、軸角は位相差素子１０５の中心におけるポリマーを含む液晶１１０の分子の長軸を基準線（図４中、点線）とし、これに対して左回りを正数としている。また、位相差素子１０５の軸配置を示す図４（ｂ）においてＦは視認側の第１の配向膜１１４の配向軸を示し、Ｒは反視認側の第２の配向膜１１５の配向軸を表す。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、第１の偏光板１０６の吸収軸角をθ１とすると、θ１は４０〜４５°若しくは１３５〜１４０°に設定され、より好ましくは４０〜４３°若しくは１３７〜１４０°に設定される。
【００３７】
また、図４（ｂ）に示されるように、位相差素子１０５の視認側における第１の配向膜１１４の配向軸の軸角をθ２とすると、θ２は３０〜７５°に設定され、より好ましくは、４５〜５５°に設定される。また、視認側の配向方向から反視認側の配向方向に至るねじれ角をφ２とすると、φ２は５０〜１２０°に設定され、より好ましくは７０〜９０°に設定される。また、ポリマーを含む液晶１１０の分子の屈折率異方性（測定光波長５８９ｎｍ、以下同じ）Δｎ２とポリマーを含む液晶１１０の層の厚みｄ２の積であるリタデ−ション値Δｎ２・ｄ２は、第１の範囲０．３〜０．５μｍ、第２の範囲０．９〜１．３μｍ又は第３の範囲１．３〜１．９μｍのいずれかに設定され、より好ましくは第２の範囲０．９〜１．３μｍに設定される。
【００３８】
図４（ｃ）に示されるように、第２の偏光板１０７の軸角をθ３とすると、θ３は１３５〜１４０°若しくは４０〜４５°に設定され、より好ましくは１３７〜１４０°若しくは４０〜４３°に設定される。すなわち、視野角制御素子１０２は、ノーマリーホワイトモードとなっている。
【００３９】
通常、偏光板の吸収軸の交差角は９０°であるが、斜め方向から見ると交差角が実効的に９０°以上になる。これが光漏れの要因となるため、第１の偏光板１０６及び第２の偏光板１０７の吸収軸の交差角を９０°未満に設定する。このような構成とすることによって、上方向（＋Ｙ方向）からの遮光度を改善することができる。特に、第１及び第２の偏光板１０６、１０７の吸収軸の交差角は、８０°〜８６°であることが好ましい。
【００４０】
上述の視野角制御素子１０２に、図示しない駆動回路により一定の電圧を供給することによって、上方向（＋Ｙ方向）の視野角を制限することができる。すなわち、図２に示すように、液晶表示素子１０１から出射しフロントガラス１０４に向かう方向（視野角制御方向）への光を遮光することができる。これによって、フロントガラス１０４での画像の映り込みを効果的に抑制することができる。
【００４１】
上述の視野角制御素子１０２は、本実施の形態において説明したように、上方向（＋Ｙ方向）への視野角を制御する場合の一例であり、これに限定されない。ポリマーを含む液晶１１０のねじれ角及び、２つの偏光板１０６、１０７の吸収軸方向などは、視野角制御方向に応じて、任意に設定することが可能である。
【００４２】
ここで、図５を参照して、視野角制御状態（位相差素子１０５に所定の一定電圧を供給している状態）におけるポリマーを含む液晶層の液晶分子の配列について説明する。図５は、ポリマーを含む液晶層の液晶分子１１６の方向を説明するための概略図である。ここでは、位相差素子１０５の厚み（Ｚ方向）中央における、１つのポリマーを含む液晶層の液晶分子１１６について図示している。位相差素子１０５の厚み（Ｚ方向）中央におけるポリマーを含む液晶層の液晶分子１１６は、図５に示すように、一般的に知られている棒状の細長い分子である。ポリマーを含む液晶層の液晶分子１１６の長軸方向は、位相差素子１０５の法線方向から所定の角度θ４傾いた状態で配列している。ここで、位相差素子１０５の法線方向とは、光の出射面に対する法線方向であり、図５におけるＺ方向である。
【００４３】
図５において、ポリマーを含む液晶層の液晶分子１１６の長軸方向と位相差素子１０５の法線方向とがなす角をθ４とすると、θ４は、３０度以内であることが好ましい。また、ポリマーを含む液晶層の液晶分子１１６の長軸方向は、視野角制御方向と略同一方向であることが好ましい。すなわち、本実施形態の場合、ポリマーを含む液晶層の液晶分子１１６の長軸方向は、＋Ｙ方向に向かって傾斜している。このような配列とすることによって、確実に視野角制御方向への遮光を行うことが可能である。
【００４４】
視野角制御方向（図５中、矢印）よりもＹ方向側（ポリマーを含む液晶層の液晶分子１１６の長軸方向と位相差素子１０５の法線方向とがなす角θ４以上）から、液晶表示装置１００を視認すると、ポリマーを含む液晶１１０の複屈折性により、位相遅延が増加し、透過率が低くなる。すなわち、正面（位相差素子１０５の法線方向）から見た場合では、ポリマーを含む液晶１１０の屈折率異方性は比較的大きいが、視認方向を＋Ｙ方向に傾けるに従ってポリマーを含む液晶１１０の屈折率異方性は小さくなる。そして、ポリマーを含む液晶層の液晶分子１１６の長軸方向から観察した場合のポリマーを含む液晶１１０の屈折率異方性が最も小さく、それよりも＋Ｙ方向側では再び屈折率異方性が大きくなるためである。つまり、一般的によく知られているＴＮ（Twisted Nematic）型液晶表示装置における明暗の階調反転現象が起こる。つまり、液晶表示装置１００をＹ方向側の一定の角度θ４（視野角制御方向）以上から視認すると、白階調は黒階調に反転する。
【００４５】
本発明においては、少なくとも位相差素子１０５の厚み中央におけるポリマーを含む液晶層の液晶分子１１６の長軸方向が、位相差素子１０５の法線方向（Ｚ方向）から傾いて配列していることが肝要である。これを満たせば、位相差素子１０５としては、本実施の形態に限定されず、様々なねじれ角のポリマーを含む液晶１１０の分子配列を用いることが可能である。
【００４６】
また、ここでは、正の屈折率異方性を有するネマチック液晶を用いた例について説明したが、負の屈折率異方性をもつディスコチック液晶などを用いることも可能である。
【００４７】
実施の形態２．
次に、図６を参照して、実施の形態２にかかる液晶表示装置１００について説明する。図６は、本実施の形態に係る液晶表示装置１００を説明するための模式的断面図である。本実施の形態において、実施の形態１と異なる点は、位相差素子１０５の代わりにねじれ位相差板１１７を設けた点である。図６において、図２と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
液晶表示装置１００は、液晶表示素子１０１と、視野角制御素子１０２と、バックライトユニット１０３とを備えている。図１において、上方が視認側、下方が反視認側である。バックライトユニット１０３の視認側には視野角制御素子１０２が設けられ、さらに視野角制御素子１０２の視認側に液晶表示素子１０１が配置されている。
【００４９】
本実施の形態における視野角制御素子１０２は、ねじれ位相差板１１７を２枚の偏光板１０６、１０７で挟んだ構成を有している。ねじれ位相差板１１７は、液晶性ポリマーからなり、液晶性ポリマーの分子が実施の形態１において説明したように５０〜１２０°ツイストしたようなねじれ構造を有している。また、ねじれ位相差板１１７の厚み中央の分子の長軸方向は、ねじれ位相差板１１７の法線方向から所定の角度傾いた状態で配列している。すなわち、ねじれ位相差板１１７の内部構造は、視野角制御状態（位相差素子１０５に一定の電圧を供給した状態）のポリマーを含む液晶層の液晶分子１１６の配列と略同一の構造である。
【００５０】
ねじれ位相差板１１７に用いられる液晶性ポリマーとしては、公知のものを利用することができる。例えば、芳香環を有するモノマーをエステル結合で縮合したもので、メソゲンがパラヒドロキシ安息香酸からなるものやハイドロキシテレフタレートからなるものなどを用いることが可能である。液晶性ポリマーの分子がツイステッドネマチック配向しているものが好適である。また、内面反射型や外面反射型の液晶性ポリマーと位相差板などを組み合わせて用いてもよい。複数の位相差板を積層してねじれ位相差板を構成することも可能である。
【００５１】
また、ねじれ位相差板１１７のねじれ角、液晶性ポリマーの分子の配列方向、ねじれ位相差板１１７を挟む２枚の偏光板１０６、１０７の吸収軸角度などは、図４及び図５において説明したような配置とする。このような構成とすることによって、確実に視野角制御方向の光の遮光を実現することができる。したがって、フロントガラス１０４への画像の映り込みを抑制することが可能である。
【００５２】
ねじれ位相差板１１７の液晶性ポリマーの分子の長軸方向と法線方向とがなす角は、３０度以内であることが好ましい。このような配列とすることによって、確実に視野角制御方向への遮光を行うことが可能である。また、ねじれ位相差板１１７のねじれの大きさ、リタデーションについては任意に設定することができる。したがって、これらのパラメータを調整することによって、簡便に視野角制御方向を任意の方向に設定することが可能である。
【００５３】
本発明においては、少なくともねじれ位相差板１１７の厚み中央における分子の長軸方向が、ねじれ位相差板の法線方向から傾いて配列していることが肝要である。これを満たせば、ねじれ位相差板１１７としては、本実施の形態に限定されず、様々なねじれ角の液晶性ポリマーの分子の配列を有するねじれ位相差板や位相差板を用いることが可能である。
【００５４】
また、ねじれ位相差板１１７の厚み中央における分子の長軸方向は、視野角制御方向と略同一方向であることが好ましい。このような構成とすることによって、視野角制御方向の遮光をさらに確実に実行することができる。
【００５５】
このようなねじれ位相差板１１７は、例えば特開２００１−５１１２０号公報、特開２００１−５１１１９号公報などに示されるような方法を用いて簡単に作ることができる。
【００５６】
なお、ここでは、液晶表示素子１０１として、ＴＮ型のアクティブマトリックス液晶表示素子を用いた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、他の液晶表示素子の型式として、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型の液晶表示素子、画素電極とコモン電極が同一基板上に形成されたＩＰＳ（In Plane Switching）型の液晶表示素子などを用いることができる。本発明は、これらのような様々な型式の液晶表示素子を適用することが可能である。また、有機ＥＬ素子など、液晶表示素子以外の表示素子を用いることも可能である。
【００５７】
また、ここでは、車載用液晶表示装置を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射防止の効果は、航空機や鉄道などの開口部や鏡面部をはじめ、ショーケースや間仕切りなどへの応用も可能である。さらに、個人向け情報提供に用いられるＡＴＭや航空機、鉄道などの各座席のディスプレイなど表示する方向を限定することが望ましい場合において、簡便に視野角を制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態１にかかる車載用液晶表示装置の構成の一例を説明するための模式的断面図である。
【図２】液晶表示装置から運転者の目に入射する光の軸方向を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる視野角制御素子の構成の一例を説明するための模式的断面図である。
【図４】実施の形態１にかかる視野角制御素子における各光学系の軸配置図である。
【図５】実施の形態１にかかる位相差素子のポリマーを含む液晶の分子の配列を説明するための模式的概略図である。
【図６】実施の形態２にかかる車載用液晶表示装置の構成の一例を説明するための模式的断面図である。
【図７】従来の視野角制御素子を用いた車載用表示装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００  車載用液晶表示装置
１０１  液晶表示素子
１０２  視野角制御素子
１０３  バックライトユニット
１０４  フロントガラス
１０５  位相差素子
１０６  第１の偏光板
１０７  第２の偏光板
１０８  第１の基板
１０９  第２の基板
１１０  ポリマーを含む液晶
１１１  シール材
１１２  第１の電極
１１３  第２の電極
１１４  第１の配向膜
１１５  第２の配向膜
１１６  ポリマーを含む液晶層の液晶分子
１１７  ねじれ位相差板
【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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