(57)【要約】  視野角制御ユニット１１に電圧を印加しないと、視野角制御ユニット１１に入射された光は、偏光板１１３の矢印方向に振動する光のみを透過する。偏光板１１３を透過した光は、ねじれることなくそのままの状態で液晶層１２０を透過する。液晶層１２０を透過した光は、偏光板１１１も透過する。このため、視野角無制御モードでは、どの視野角でも（全方位で）表示は透明（白表示）となる。視野角制御ユニット１１に第１電源１３より電圧を印加すると、視野角制御ユニット１１に入射された光は、偏光板１１３の矢印方向に振動する光のみを透過する。偏光板１１３を透過した光は、液晶分子に沿って液晶層１２０を透過する。液晶層１２０を透過した光は、偏光板１１１も透過することができる。このため、視野角制御ユニット１１の中央部においては、表示は透明となる。視野角制御ユニット１１のサイド部においては、偏光板１１１の光軸と液晶分子の軸方向との間に所定の角度が生じるので、表示は黒になる。視野角制御モードでは、正面から表示パネルを見ると表示は見えるが、斜めから表示パネルを見ると表示が見えないようになる。
2007503603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像又は映像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイス上に配置された視野角制御ユニットとを含む表示装置であって、前記視野角制御ユニットは、少なくとも電極及び配向膜をそれぞれ有し、前記配向膜が対面するように互いに対向させた一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持された液晶層と、前記液晶層を挟持した一対の基板の外側に配置された一対の偏光板と、を含み、前記一対の基板上のそれぞれの配向膜のラビング方向が互いに略平行である表示装置。
【請求項２】
前記一対の偏光板がクロスニコルである請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
一方の偏光板の光軸と前記ラビング方向とが略直交し、他方の偏光板の光軸と前記ラビング方向とが略平行である請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記一対の偏光板が平行ニコルである請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
前記一対の偏光板の光軸と前記ラビング方向とが略平行である請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記電極に電圧を印加する電源を有し、前記電源の切り替えを制御する電源制御手段を含む請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記液晶層のリターデーション値が２００ｎｍから１０００ｎｍである請求項１から請求項６のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項８】
前記光軸は、吸収軸又は透過軸である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示デバイスは、発光型表示デバイス又は受光型表示デバイスである請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記表示デバイスが発光型表示デバイスである場合に、前記発光型表示デバイスの表示面上に前記視野角制御ユニットが配置される請求項９記載の表示装置。
【請求項１１】
前記表示デバイスが、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ装置及び陰極線管からなる群から選ばれたいずれかである請求項９又は請求項１０記載の表示装置。
【請求項１２】
少なくとも電極及び配向膜をそれぞれ有し、前記配向膜が対面するように互いに対向させた一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持された液晶層と、前記液晶層を挟持した一対の基板の外側に配置された一対の偏光板と、を含み、前記一対の基板上のそれぞれの配向膜のラビング方向が互いに略平行である視野角制御ユニット。
【請求項１３】
前記一対の偏光板がクロスニコルである請求項１２記載の視野角制御ユニット。
【請求項１４】
一方の偏光板の光軸と前記ラビング方向とが略直交し、他方の偏光板の光軸と前記ラビング方向とが略平行である請求項１３記載の視野角制御ユニット。
【請求項１５】
前記一対の偏光板が平行ニコルである請求項１２記載の視野角制御ユニット。
【請求項１６】
前記一対の偏光板の光軸と前記ラビング方向とが略平行である請求項１５記載の視野角制御ユニット。
【請求項１７】
前記電極に電圧を印加する電源を有し、前記電源の切り替えを制御する電源制御手段を含む請求項１２から請求項１６のいずれか一項に記載の視野角制御ユニット。
【請求項１８】
前記液晶層のリターデーション値が２００ｎｍから１０００ｎｍである請求項１２から請求項１７のいずれか一項に記載の視野角制御ユニット。
【請求項１９】
前記光軸は、吸収軸又は透過軸である請求項１２から請求項１８のいずれか一項に記載の視野角制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関し、特に視野角制御ユニットを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置、特に液晶表示装置では、表示パネル正面だけでなく、その正面からずれた角度からでも表示が見えるようにするために、広い視野角があることが求められている。したがって、液晶表示装置では、広視野角特性を持つパネル開発がなされている。    
【０００３】
一方、近年、携帯電話やＰＤＡ（Portable Digital Assistant）でデータ通信を行う機会が増えてきており、それに対応して周りの人にそのデータを見られたくない場面も増えてきている。このため、このような用途に使用される液晶表示装置には、自分だけが見ることができ、周りの人が見ることのできない機能が要求されている。
【０００４】
しかしながら、従来の液晶表示装置では、表示が見える有効表示視角範囲を変えることができず、周りの人に見せたくない情報が表示されているときに対応することができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、特定の方向のみに表示を見せたり、特定の方向のみに表示を見せなくしたりできる表示装置を提供することである。また、このような機能を発揮する視野角制御ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の表示装置は、画像又は映像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイス上に配置された視野角制御ユニットとを含む表示装置であって、前記視野角制御ユニットは、少なくとも電極及び配向膜をそれぞれ有し、前記配向膜が対面するように互いに対向させた一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持された液晶層と、前記液晶層を挟持した一対の基板の外側に配置された一対の偏光板と、を含み、前記一対の基板上のそれぞれの配向膜のラビング方向が互いに略平行である。
【０００７】
本発明の表示装置においては、前記一対の偏光板がクロスニコル又は平行ニコルであることが好ましい。一対の偏光板がクロスニコルである場合、一方の偏光板の光軸と前記ラビング方向とが略直交し、他方の偏光板の光軸と前記ラビング方向とが略平行であることが好ましい。一対の偏光板が平行ニコルである場合、前記一対の偏光板の光軸と前記ラビング方向とが略平行であることが好ましい。
【０００８】
本発明の表示装置においては、前記電極に電圧を印加する電源を有し、前記電源の切り替えを制御する電源制御手段を含むことが好ましい。
【０００９】
本発明の表示装置においては、前記液晶層のリターデーション値が２００ｎｍから１０００ｎｍであることが好ましい。
【００１０】
本発明の表示装置においては、前記光軸は吸収軸又は透過軸であることが好ましい。
【００１１】
本発明の表示装置においては、前記表示デバイスは、発光型表示デバイス又は受光型表示デバイスであることが好ましい。表示デバイスが発光型表示デバイスである場合に、前記発光型表示デバイスの表示面上に前記視野角制御ユニットが配置されることが好ましい。表示デバイスとしては、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ装置及び陰極線管からなる群から選ばれたいずれかであることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
本実施の形態においては、視野角制御ユニットにより、パネル正面以外の方向から見たときに表示が見えるようにする場合について説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る表示装置の一部を示す概略図である。本発明に係る表示装置は、駆動用表示デバイス１２上に視野角制御ユニット１１が配置されてなる構成を有する。
【００１５】
駆動用表示デバイス１２としては、発光型及び受光型のいかなる表示デバイスをも用いることができる。例えば、駆動用表示デバイス１２としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬ）、プラズマディスプレイ装置（ＰＤＰ）、陰極線管（ＣＲＴ）などを挙げることができる。駆動用表示デバイス１２がＥＬ，ＰＤＰ，ＣＲＴのような発光型の表示デバイスである場合には、図１に示すように、駆動用表示デバイス１２の表示面上に視野角制御ユニット１１が配置される。駆動用表示デバイス１２が液晶表示装置である場合には、駆動用表示デバイス１２の表示面上に視野角制御ユニット１１が配置されても良く、駆動用表示デバイス１２の下方に視野角制御ユニット１１が配置されても良い。
【００１６】
視野角制御ユニット１１は、第１電源１３に接続されており、駆動用表示デバイス１２は、第２電源１４に接続されている。第１電源１３には、電源制御部１５が接続されており、電源制御部１５は、ユーザの指示により若しくは自動的に視野角制御ユニット１１のモード切り替えを行うようになっている。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態１に係る表示装置の視野角制御ユニットを示す図である。
【００１８】
視野角制御ユニット１１は、一対の偏光板１１１，１１３と、この一対の偏光板１１１，１１３の間に挟持された液晶パネル１１２とから主に構成されている。液晶パネル１１２は、一対の基板１１４，１１５と、基板１１４，１１５上にそれぞれ設けられた電極１１６，１１７と、電極１１６，１１７上にそれぞれ設けられた配向膜１１８，１１９と、両基板１１４，１１５の間に挟持された液晶層１２０とから主に構成されている。なお、実際には、必要に応じてカラーフィルタやリターデーション膜などの光学素子が設けられるが、ここでは説明を簡単にするために省略する。
【００１９】
偏光板１１１，１１３は、その光軸（吸収軸又は透過軸）が略直交するように配置されている（クロスニコル）。したがって、偏光板１１１，１１３の吸収軸又は透過軸の方向が互いに略直交するように設定される。
【００２０】
基板１１４，１１５としては、ガラス基板、透明プラスチック基板、透明フィルムなどを用いることができる。
【００２１】
電極１１６，１１７としては、ＩＴＯなどの透明電極や金属電極などを用いることができる。この電極１１６，１１７が第１電源１３に接続されている。
【００２２】
配向膜１１８，１１９としては、ポリイミド膜などの高分子膜やＳｉＯ層などの無機材料層などを挙げることができる。配向膜として高分子膜を用いる場合には、成膜した高分子膜にラビング処理を施す。配向膜として無機材料層を用いる場合には、無機材料を斜方蒸着法で被着することにより形成する。本実施の形態では、配向膜として高分子膜を用いた場合について説明する。
【００２３】
配向膜１１８，１１９に対するラビング処理の方向は、偏光板１１１の光軸に対して略直交し、かつ、偏光板１１３の光軸に対して略平行である（図中の液晶パネル内の矢印方向）。このように、配向膜１１８，１１９のラビング方向が互いに略平行であるので、液晶分子のねじれ角はほぼ０°となる。
【００２４】
液晶層１２０においては、そのリターデーションを調整することにより、表示が見える方向を制御することが可能になる。リターデーション値を大きくすることにより、パネル正面（０°）からの角度が大きい位置で表示が見え、リターデーション値を小さくすることにより、パネル正面（０°）からの角度が小さい位置で表示が見える。例えば、パネル正面（０°）からの角度が約５°〜６０°の範囲で表示が見えるようにするためには、リターデーション値を２００ｎｍ〜１０００ｎｍに設定する。
【００２５】
次に、上記構成の視野角制御ユニット１１の動作について説明する。
【００２６】
まず、視野角制御ユニット１１に第１電源１３により電圧を印加しない状態（視野角無制御モード）について説明する。視野角無制御モードでは、電源制御部１５が第１電源１３に電圧を印加しない指示を行う（若しくは電圧印加に関する指示が無い）。
【００２７】
液晶パネル１１２の液晶層１２０内の液晶分子は、配向膜１１８，１１９に施されたラビング処理により、その長手方向をラビング方向に沿うように配向する。視野角制御ユニット１１に電圧を印加しないと、液晶分子は、その長手方向をラビング方向に沿った状態のままになる。また、偏光板１１１，１１３は、上述したように、その光軸が互いに略直交するように配置されている。
【００２８】
したがって、視野角制御ユニット１１に入射された光（図中下方から偏光板１１１に入射する光）は、偏光板１１３の矢印方向に振動する光のみを透過する。上述したように、配向膜１１８，１１９に施されたラビング処理のラビング方向が互いに略平行であり、ねじれ角が略０°である。このため、この偏光板１１３を透過した光は、ねじれることなくそのままの状態で液晶層１２０を透過する。
【００２９】
一方、偏光板１１１の光軸は、偏光板１１３の光軸と略直交であるので、液晶層１２０を透過した光は、偏光板１１１を透過することができない。このため、図１に示すように、視野角制御ユニット１１を駆動用表示デバイス１２上に配置した場合、視野角無制御モードでは、どの視野角でも（全方位で）表示は黒となる（図３における特性線Ｂ）。
【００３０】
次いで、視野角制御ユニット１１に第１電源１３により電圧を印加する状態（視野角制御モード）について説明する。視野角制御モードでは、電源制御部１５が第１電源１３に電圧を印加する指示を行う（ここでは、３．２Ｖ）。
【００３１】
視野角制御ユニット１１に第１電源１３より電圧を印加すると、配向膜１１８，１１９により配向していた液晶分子が電界方向に揃う（液晶分子の長手方向が液晶層１２０の厚さ方向に揃う）。
【００３２】
視野角制御ユニット１１に入射された光（図中下方から偏光板１１１に入射する光）は、偏光板１１３の矢印方向に振動する光のみを透過する。液晶層１２０における液晶分子は、上述したように、その長手方向が液晶層１２０の厚さ方向に揃う、すなわち立った状態になる。このため、この偏光板１１３を透過した光は、液晶分子に沿って液晶層１２０を透過する。
【００３３】
一方、偏光板１１１の光軸は、偏光板１１３の光軸と略直交であるので、液晶層１２０を透過した光は、偏光板１１１を透過することができない。このため、視野角制御ユニット１１の中央部においては（正面から表示パネルを見る場合）、表示は黒となる。
【００３４】
しかしながら、視野角制御ユニット１１のサイド部においては（正面から所定の角度を有して斜めから表示パネルを見る場合）、偏光板１１１の光軸と液晶分子の軸方向（長手方向）との間に所定の角度が生じるので、表示は透明（白表示）になる。したがって、図１に示すように、視野角制御ユニット１１を駆動用表示デバイス１２上に配置した場合、視野角制御モードでは、正面から表示パネルを見ると表示は見えないが、斜めから表示パネルを見ると表示が見えるようになる（図３における特性線Ａ）。
【００３５】
本実施の形態に係る表示装置によれば、ユーザによる又は自動的なモード切り替えにより、特定の方向のみに表示を見せたり、特定の方向のみに表示を見せなくしたりできる。これにより、表示を見せたくない人が表示パネルの正面にいる場合に有効に利用することができる。例えば車載用モニタに本実施の形態に係る表示装置を使用し、視野角制御モードにしてドライバには表示画面が見えないようにし、助手席の人に見えるようにすることができる。
【００３６】
（実施の形態２）
本実施の形態においては、視野角制御ユニットにより、パネル正面から見たときに表示が見えるようにする場合について説明する。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の視野角制御ユニットを示す図である。
【００３８】
視野角制御ユニット１１は、一対の偏光板１１１，１１３と、この一対の偏光板１１１，１１３の間に挟持された液晶パネル１１２とから主に構成されている。液晶パネル１１２は、一対の基板１１４，１１５と、基板１１４，１１５上にそれぞれ設けられた電極１１６，１１７と、電極１１６，１１７上にそれぞれ設けられた配向膜１１８，１１９と、両基板１１４，１１５の間に挟持された液晶層１２０とから主に構成されている。なお、実際には、必要に応じてカラーフィルタやリターデーション膜などの光学素子が設けられるが、ここでは説明を簡単にするために省略する。
【００３９】
偏光板１１１，１１３は、その光軸（吸収軸又は透過軸）が略平行になるように配置されている（平行ニコル）。したがって、偏光板１１１，１１３の吸収軸又は透過軸の方向が互いに略平行になるように設定される。
【００４０】
基板１１４，１１５、電極１１６，１１７及び配向膜１１８，１１９の材料としては、実施の形態１と同様のものを用いることができる。電極１１６，１１７が第１電源１３に接続されている。
【００４１】
配向膜１１８，１１９に対するラビング処理の方向は、偏光板１１１の光軸に対して略平行で、かつ、偏光板１１３の光軸に対して略平行である（図中の液晶パネル内の矢印方向）。このように、配向膜１１８，１１９のラビング方向が互いに略平行であるので、液晶分子のねじれ角はほぼ０°となる。
【００４２】
液晶層１２０においては、そのリターデーションを調整することにより、表示が見える方向を制御することが可能になる。リターデーション値を大きくすることにより、パネル正面（０°）からの角度が大きい位置で表示が見え、リターデーション値を小さくすることにより、パネル正面（０°）からの角度が小さい位置で表示が見える。例えば、パネル正面（０°）からの角度が約５°〜６０°の範囲で表示が見えるようにするためには、リターデーション値を２００ｎｍ〜１０００ｎｍに設定する。
【００４３】
次に、上記構成の視野角制御ユニット１１の動作について説明する。
【００４４】
まず、視野角制御ユニット１１に第１電源１３により電圧を印加しない状態（視野角無制御モード）について説明する。視野角無制御モードでは、電源制御部１５が第１電源１３に電圧を印加しない指示を行う（若しくは電圧印加に関する指示が無い）。
【００４５】
液晶パネル１１２の液晶層１２０内の液晶分子は、配向膜１１８，１１９に施されたラビング処理により、その長手方向をラビング方向に沿うように配向する。視野角制御ユニット１１に電圧を印加しないと、液晶分子は、その長手方向をラビング方向に沿った状態のままになる。また、偏光板１１１，１１３は、上述したように、その光軸が互いに略平行になるように配置されている。
【００４６】
したがって、視野角制御ユニット１１に入射された光（図中下方から偏光板１１１に入射する光）は、偏光板１１３の矢印方向に振動する光のみを透過する。上述したように、配向膜１１８，１１９に施されたラビング処理のラビング方向が互いに略平行であり、ねじれ角が略０°である。このため、この偏光板１１３を透過した光は、ねじれることなくそのままの状態で液晶層１２０を透過する。
【００４７】
一方、偏光板１１１の光軸は、偏光板１１３の光軸と略平行であるので、液晶層１２０を透過した光は、偏光板１１１も透過する。このため、図１に示すように、視野角制御ユニット１１を駆動用表示デバイス１２上に配置した場合、視野角無制御モードでは、どの視野角でも（全方位で）表示は透明（白表示）となる（図５における特性線Ｄ）。
【００４８】
次いで、視野角制御ユニット１１に第１電源１３により電圧を印加する状態（視野角制御モード）について説明する。視野角制御モードでは、電源制御部１５が第１電源１３に電圧を印加する指示を行う（ここでは、３．２Ｖ）。
【００４９】
視野角制御ユニット１１に第１電源１３より電圧を印加すると、配向膜１１８，１１９により配向していた液晶分子が電界方向に揃う（液晶分子の長手方向が液晶層１２の厚さ方向に揃う）。
【００５０】
視野角制御ユニット１１に入射された光（図中下方から偏光板１１１に入射する光）は、偏光板１１３の矢印方向に振動する光のみを透過する。液晶層１２０における液晶分子は、上述したように、その長手方向が液晶層１２０の厚さ方向に揃う、すなわち立った状態になる。このため、この偏光板１１３を透過した光は、液晶分子に沿って液晶層１２０を透過する。
【００５１】
一方、偏光板１１１の光軸は、偏光板１１３の光軸と略平行であるので、液晶層１２０を透過した光は、偏光板１１１も透過することができる。このため、視野角制御ユニット１１の中央部においては（正面から表示パネルを見る場合）、表示は透明となる。
【００５２】
しかしながら、視野角制御ユニット１１のサイド部においては（正面から所定の角度を有して斜めから表示パネルを見る場合）、偏光板１１１の光軸と液晶分子の軸方向（長手方向）との間に所定の角度が生じるので、表示は黒になる。したがって、図１に示すように、視野角制御ユニット１１を駆動用表示デバイス１２上に配置した場合、視野角制御モードでは、正面から表示パネルを見ると表示は見えるが、斜めから表示パネルを見ると表示が見えないようになる（図５における特性線Ｃ）。
【００５３】
本実施の形態に係る表示装置によれば、ユーザによる又は自動的なモード切り替えにより、特定の方向のみに表示を見せたり、特定の方向のみに表示を見せなくしたりできる。これにより、表示を見せたくない人が表示パネルの両側（正面から所定の角度を有した位置）にいる場合に有効に利用することができる。例えばＰＤＡに本実施の形態に係る表示装置を使用し、個人情報などを表示させているときに視野角制御モードにし、写真画像などを他の人にも見せるときに視野角無制御モードにする。
【００５４】
この視野角制御ユニットは、各構成要素をフィルム状にすることにより、厚さを数ミクロンオーダーにすることが可能である。このため、視野角制御ユニット全体をシート状に形成することができ、表示デバイスの厚さを増加させずに、表示面上に簡単に配置することが可能となる。
【００５５】
本発明は上記実施の形態１，２に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態１，２において挙げた材料や数値などは例示でありこれに限定されず、同種の効果を発揮するのであれば種々変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ＬＣＤ、ＥＬ、ＰＤＰ又はＣＲＴなどの発光型及び受光型の表示デバイスに有効に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る表示装置の一部を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る表示装置の視野角制御ユニットを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る表示装置の階調特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る表示装置の視野角制御ユニットを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る表示装置の階調特性を示す図である。
【図１】
2007503603.tif 000003
【図２】
2007503603.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007503603.tif 000007
【国際調査報告】
2007503603.tif 000008
2007503603.tif 000009
2007503603.tif 000010