(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層と第１の偏光板とを有した液晶表示素子と、
前記第１の偏光板を介して前記液晶層に光を照射する面光源と、
前記第１の偏光板と前記面光源との間に配置された視野角制限素子と、
を備え、
前記視野角制限素子は、
互いに対向するように且つ対向距離が可変可能に配置された第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板における前記第２の基板との対向面に該対向面から前記第２の基板に向かって突出するように配置され、透過光に対して１／２波長の位相差を与える第１の位相差層と、
前記第２の基板における前記第１の基板との対向面に該対向面から前記第１の基板に向かって突出するように配置され、透過光に対して１／２波長の位相差を与える第２の位相差層と、
透過軸が前記第１の偏光板の透過軸に直交するように配置された第２の偏光板と、
を備え、
前記第２の基板は、前記第１の基板と前記第２の偏光板との間に配置され、
前記第２の偏光板は、前記第２の基板と前記面光源との間に配置され、
所定の方向から平面視したときに前記第１の位相差層と前記第２の位相差層とが交互に並ぶように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１の基板と前記第２の基板との間の前記対向距離を制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記視野角制限素子は、前記第１の基板と前記第２の基板との間の前記対向距離が最も近接する状態に制御されたときに、前記第１の位相差層が前記第２の基板に接触するとともに前記第２の位相差層が前記第１の基板に接触するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１の位相差層の前記対向面からの突出高さと前記第２の位相差層の前記対向面からの突出高さとが等しいことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１の位相差層は、該第１の位相差層の遅相軸が、前記第２の位相差層の遅相軸に対して平行になるように且つ前記第２の偏光板の透過軸に対して４５°の角度になるように配置されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１の位相差層と前記第２の位相差層は、それぞれ、平面形状がストライプパターンとなるように配置されていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１の位相差層は、ストライプ幅とストライプ間の間隙幅とが等しいことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１の位相差層のストライプ幅と前記第２の位相差層のストライプ幅とが等しいことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記面光源は、
前記第２の偏光板に対して平行になるように配置された導光板と、
前記導光板の端面のうち前記ストライプパターンの延伸方向に対して平行な端面から光を入射させる発光素子と、
を備えていることを特徴とする請求項６から８の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記視野角制限素子は、前記第１の位相差層が前記第２の基板に接触するとともに前記第２の位相差層が前記第１の基板に接触する第１の状態から、前記第１の位相差層が前記第２の基板に非接触になり且つ前記第２の位相差層が前記第１の基板に非接触になる第２の状態へ、可変可能に形成されていることを特徴とする請求項１から９の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記視野角制限素子は、前記第２の状態から前記第１の状態へ可変可能に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
液晶層と第１の偏光板とを有した液晶表示素子と、
前記第１の偏光板を介して前記液晶層に光を照射する面光源と、
前記第１の偏光板と前記面光源との間に配置された視野角制限素子と、
を備え、
前記視野角制限素子は、
互いに対向するように且つ対向距離が可変可能に配置された第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板における前記第２の基板との対向面に該対向面から前記第２の基板に向かって突出するように配置された第１の位相差層と、
前記第２の基板における前記第１の基板との対向面に該対向面から前記第１の基板に向かって突出するように配置された第２の位相差層と、
透過軸が前記第１の偏光板の透過軸に直交するように配置された第２の偏光板と、
を備え、
前記第２の基板は、前記第１の基板と前記第２の偏光板との間に配置され、
前記第２の偏光板は、前記第２の基板と前記面光源との間に配置され、
前記第１の位相差層は、該第１の位相差層の遅相軸が、前記第２の位相差層の遅相軸に対して平行になるように且つ前記第２の偏光板の透過軸に対して４５°の角度になるように配置され、
所定の方向から平面視したときに前記第１の位相差層と前記第２の位相差層とが交互に並ぶように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、視野角を制限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、視野角が広い。そのため、その表示を斜め方向（液晶表示素子の法線方向に対して傾いた方向）から他者により覗き見されるおそれがある。
【０００３】
覗き見を防止する液晶表示装置としては、前記液晶表示素子の一方の面側に、その正面方向に対して傾いた方向からの視認性を低下させるための視野角制限素子を配置し、広視野角表示と、第３者により覗き見されるおそれの無いセキュリティ性の高い狭視野角表示とを行なうことができる液晶表示装置が提案されている。（特許文献１参照）
この視野角制限素子は、一対の基板の互いに対向する内面それぞれに、複数の区分領域を設け、各区分領域に対応させて、予め定めた形状の電極を形成し、これらの各区分領域毎に、一対の基板間に封入した液晶層の液晶分子を、前記液晶表示素子の法線方向に対して一方の方向に傾いた方向に視野角を有する配向状態と、その方向とは反対方向に傾いた方向に視野角を有する配向状態とに配向させるものである。
【０００４】
この液晶表示装置は、前記視野角制限素子の電極間への電圧の印加により、斜め方向からの視認性を低下させて前記液晶表示素子の表示画像の視野角を制限するものである。
【０００５】
すなわち、前記視野角制限素子の電極間に電圧を印加しないとき、つまり前記視野角制限素子が無表示状態のときは、前記液晶表示素子の表示画像が広い視野角で見える。これに対し、前記視野角制限素子の電極間に電圧を印加すると、前記正面方向に対して一方の方向に傾いた方向及びその反対方向に傾いた方向から見たときに、前記液晶表示素子の表示画像が、前記視野角制限素子の一方の方向に傾いた方向に視野角を有する各区分領域、及び反対方向に傾いた方向に視野角を有する各区分領域それぞれの前記予め定めた形状の電極に対応する表示があらわれ、この表示により隠される。そのため、前記一方の方向及び反対方向に傾いた方向からは前記液晶表示素子の表示画像を認識することができなくなり、前記表示画像の視野角が見かけ上制限され、前記表示画像の視野角が狭くなる。
【特許文献１】特開２００４―１３３３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、液晶表示素子の画面に対応する領域を複数に区分した各区分領域毎に液晶分子を異なる配向状態に配向させた視野角制限素子は、その一対の基板の内面にそれぞれ、前記各区分領域毎に方向を異ならせた複雑な配向処理（配向膜のラビング処理）を施さなければならないため、製造が難しい。
【０００７】
この発明の目的は、視野角を制限することができる液晶表示装置を提供することである。また、この発明の目的は、広視野角表示と狭視野角表示とに視野角を制御することができる液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するため、この発明の第１の観点による液晶表示装置は、
液晶層と第１の偏光板とを有した液晶表示素子と、
前記第１の偏光板を介して前記液晶層に光を照射する面光源と、
前記第１の偏光板と前記面光源との間に配置された視野角制限素子と、
を備え、
前記視野角制限素子は、
互いに対向するように且つ対向距離が可変可能に配置された第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板における前記第２の基板との対向面に該対向面から前記第２の基板に向かって突出するように配置され、透過光に対して１／２波長の位相差を与える第１の位相差層と、
前記第２の基板における前記第１の基板との対向面に該対向面から前記第１の基板に向かって突出するように配置され、透過光に対して１／２波長の位相差を与える第２の位相差層と、
透過軸が前記第１の偏光板の透過軸に直交するように配置された第２の偏光板と、
を備え、
前記第２の基板は、前記第１の基板と前記第２の偏光板との間に配置され、
前記第２の偏光板は、前記第２の基板と前記面光源との間に配置され、
所定の方向から平面視したときに前記第１の位相差層と前記第２の位相差層とが交互に並ぶように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明の第２の観点による液晶表示装置は、
液晶層と第１の偏光板とを有した液晶表示素子と、
前記第１の偏光板を介して前記液晶層に光を照射する面光源と、
前記第１の偏光板と前記面光源との間に配置された視野角制限素子と、
を備え、
前記視野角制限素子は、
互いに対向するように且つ対向距離が可変可能に配置された第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板における前記第２の基板との対向面に該対向面から前記第２の基板に向かって突出するように配置された第１の位相差層と、
前記第２の基板における前記第１の基板との対向面に該対向面から前記第１の基板に向かって突出するように配置された第２の位相差層と、
透過軸が前記第１の偏光板の透過軸に直交するように配置された第２の偏光板と、
を備え、
前記第２の基板は、前記第１の基板と前記第２の偏光板との間に配置され、
前記第２の偏光板は、前記第２の基板と前記面光源との間に配置され、
前記第１の位相差層は、該第１の位相差層の遅相軸が、前記第２の位相差層の遅相軸に対して平行になるように且つ前記第２の偏光板の透過軸に対して４５°の角度になるように配置され、
所定の方向から平面視したときに前記第１の位相差層と前記第２の位相差層とが交互に並ぶように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、広視野角表示と狭視野角表示とに視野角を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１〜図１０はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の分解斜視図、図２は前記液晶表示装置の側面図である。
【００２１】
この液晶表示装置は、光の透過を制御する複数の画素（図示せず）をマトリックス状に配列した画面領域１ａを有する液晶表示素子１と、前記液晶表示素子１の観察側（図１及び図２において上側）とは反対側に配置され、前記液晶表示素子１に向けて照明光を照射する面光源７と、前記液晶表示素子１と面光源７との間に配置された視野角制限素子１０とを備えている。
【００２２】
前記液晶表示素子１は、アクティブマトリックス液晶表示素子であり、その内部構造は図示しないが、枠状のシール材４を介して接合された一対の透明基板２，３の互いに対向する内面のうち、一方の基板、例えば観察側とは反対側の基板３の内面に、行方向（画面の左右方向）及び列方向（画面の上下方向）にマトリックス状に配列した複数の透明な画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、各行のＴＦＴにそれぞれ接続された複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれ接続されたデータ配線と、が設けられている。他方の基板、つまり観察側基板２の内面に、前記複数の画素電極と対向する一枚膜状の透明な対向電極と、前記複数の画素電極と対向電極とが互いに対向する領域からなる複数の画素にそれぞれ対応させて形成された赤、緑、青の３色のカラーフィルタが設けられている。前記一対の基板２，３間の前記シール材４により囲まれた領域に液晶層が封入されている。
【００２３】
また、この液晶表示素子１は、前記液晶層の液晶分子を一対の基板２，３間において実質的に９０°の捩れ角でツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）型液晶表示素子であり、観察側とその反対側に配置された一対の偏光板５，６を備えている。
【００２４】
なお、この実施例の液晶表示素子１はノーマリーホワイトモードのものである。前記一対の偏光板５，６のうち、観察側の偏光板５は、その透過軸５ａを、画面の横軸１００に対して一方の方向、例えば観察側から見て左回りに実質的に４５°傾いた方向に向けて配置され、反対側の偏光板６は、その透過軸６ａを、前記観察側偏光板５の透過軸５ａと実質的に直交させて配置されている。
【００２５】
前記面光源７は、板状の透明部材からなる導光板８と、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の複数の発光素子９と、から構成される。導光板８は、その１つの端面に光を入射させる入射端面８ａが形成され、２つの板面の一方に前記入射端面８ａから入射した光を出射する出射面８ｂが形成され、他方の板面に前記入射端面８ａから入射した光を前記出射面８ｂに向けて反射する反射面８ｃが形成される。発光素子９は、この導光板８の入射端面８ａに対向させて配置される。
【００２６】
この面光源７は、前記発光素子９からの光を前記導光板８にその入射端面８ａから入射させ、その光を前記導光板８の出射面８ｂの全域から、前記導光板８の法線方向に対してその全周方向に略均等な角度の広がり角範囲に出射する。
【００２７】
一方、前記視野角制限素子１０は、前記液晶表示素子１に対して、前記面光源７からの照明光を前記液晶表示素子１の法線方向に対して予め定めた角度範囲内の方向に向かう光を透過させ、前記法線方向に対して前記予め定めた角度範囲以外の角度で傾いた方向に向かう光の透過を制限することができる光学素子である。この視野角制限素子１０は、透過光に１／２波長の位相差を与える第１の位相差板と、透過光に１／２波長の位相差を与える第２の位相差板とにより構成されている。第１の位相差板は、前記液晶表示素子の画面領域に対応する領域に、予め定めた平面形状を有する複数の第１の位相差層が、平面上で間隔を隔てて配置される。第２の位相差板は、前記画素領域に対応する領域の、前記複数の第１の位相差層に対応する領域以外の領域に対応させて複数配置される。第１の位相差板と第２の位相差板は、これらの間に予め定めた間隙を設けて配置されている。
【００２８】
図３及び図４は前記視野角制限素子１０の一部分の断面図及び斜視図である。この視野角制限素子１０は、複数の第１の１／２位相差層１３が設けられた第１の透明板１１と、複数の１／２位相差層１４が設けられ、前記第１の透明板１１に対して予め定めた間隙を設けて対向する第２の透明板１２と、前記第１と第２の透明板１１，１２の一方の外面に偏光フィルム１５とからなっている。第１の透明板１１の第２の透明板１２と対向する内面に、透過光の常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与え、予め定めた平面形状を有する複数の１／２位相差層１３が平面的に間隔を隔てて配置されている。第２の透明板１２の内面には、前記複数の第１の１／２位相差層１３と対向しないように間隔を隔てて複数の第２の１／２位相差層１４が配置されている。すなわち、図３に示すように、この視野角制限素子１０の複数の１／２位相差層１３と１４とは、第１の透明板１１と第２の透明板１２とに交互に設けられており、液晶表示素子の法線方向から観察して、実質的に１枚の位相板として作用する。
【００２９】
この視野角制限素子１０の第１の透明板１１と第２の透明板１２とはそれぞれ、透過光に対してほとんど複屈折性を示さないガラス板等からなっている。
【００３０】
そして、この実施例では、前記１／２位相差層１３，１４は、一軸延伸フィルムまたは高分子液晶層等からなっており、これらの１／２位相差層１３，１４はそれぞれ、予め定めた方向に沿わせてストライプ状に形成されている。
【００３１】
なお、前記１／２位相差層１３，１４は、例えば、前記透明板１１，１２面に、前記一軸延伸フィルムを帯状にカットした複数の１／２位相差フィルムをストライプ状に並べて貼付けるか、あるいは、前記透明板１１，１２面に高分子液晶を塗布又は印刷し、その高分子液晶を予め定めた一方の方向に分子長軸が揃うようにストライプ状に配向させてポリマー化することにより形成することができる。
【００３２】
そして、前記１／２位相差層１３，１４はそれぞれ、その幅と同じ間隔だけ離間するように平行に形成されており、且つ、前記透明板１１，１２の法線方向から見たときに、隣接する前記第１の位相差層１３の側縁と第２の位相差層１４の側縁とが一致するような位置関係で形成される。
【００３３】
さらに、前記１／２位相差層１３，１４は、前記透明板１１，１２の法線方向に対して前記ストライプの幅方向に傾いた方向から見たときの第１の位相差層１３と第２の位相差層１４の側縁同士の重なりによる平行線状の縞模様を目立たなくするために、液晶表示素子１の複数個の画素に対応する幅程に、好ましくは１つの画素の幅程度にできるだけ小さい幅及び間隔で形成されている。
【００３４】
前記第１と第２の透明板１１，１２の間隔は、視認を制限する視野角に応じて予め設定され、この間隔に対応する厚さを持った枠状スペーサ１６により接合されている。前記スペーサは、第１の位相差層と第２の位相差層との互いの距離が、予め定めた視野角の範囲以外の視野制限角の範囲に入射した光を、前記第１、第２の位相差層の両方に透過させ、且つ、第１の位相差層の間に存在する位相差の無い領域と第２の透明板１２の位相差層の間に存在する位相差の無い領域とにそれぞれ透過させるための長さに対応する厚さを有している。
【００３５】
すなわち、前記第１と第２の透明板１１，１２の間隔は、例えば、前記液晶表示素子１の法線に対して４５゜より大きい角度で傾いた方向からの視認を制限する場合は、この実施例のように、前記第１と第２の透明板１１，１２の間隔を、前記１／２位相差層１３と１／２位相差層１４の間隔がそれらの幅及び間隔と同程度になるように設定する。また、視認可能な視野角を４５゜より小さい角度範囲とする場合は、前記１／２位相差層１３と１／２位相差層１４の間隔を、これらの１／２位相差層１３，１４の幅及び間隔より大きく設定する。これとは反対に、視認可能な視野角を４５゜より大きい角度範囲とする場合は、前記１／２位相差層１３と１／２位相差層１４の間隔を、これらの幅及び間隔より小さく設定すればよい。
【００３６】
また、これらの透明板１１，１２は、前記間隔を設けて対向する状態と、互いに密着する状態とに接離可能に設けるようにしてもよい。
【００３７】
この場合、前記第１と第２の透明板１１，１２のうち、第１の透明板１１に充分な強度を持たせ、且つ第２の透明板１２に板厚方向に撓み変形する弾性を持たせ、その周縁部において、これらの透明板１１，１２の間隔を規定する枠状スペーサ１６を介して気密状態に接合する。
【００３８】
そして、この視野角制限素子１０は、前記第１と第２の透明板１１，１２間の前記スペーサ１６により囲まれた密閉空間内の空気を前記空間外に吸引して前記第１と第２の透明板１１，１２を密着させる対向距離可変装置１７を備える。
【００３９】
図５は前記対向距離可変装置１７の構成図であり、図５（ａ）は第１と第２の透明板１１，１２を離間させた状態、図５（ｂ）は前記第１と第２の透明板１１，１２を密着させた状態を示している。
【００４０】
この対向距離可変装置１７は、前記第１と第２の透明板１１，１２の外側にその１つの縁部に沿わせて配置され、一端を前記枠状スペーサ１６の一部に設けられた吸気孔に接続されたシリンダ１８と、このシリンダ１８内にその長さ方向に移動可能に設けられたピストン１９と、モータ２０と、前記シリンダ１８の他端側に配置されモータ２０により回転駆動されるリール２１と、前記リール２１に巻付けられ、前記シリンダ１８内にその他端面に設けられた孔部から導入されてその先端を前記ピストン１９に連結されたワイヤ２２と、前記シリンダ１８の他端と前記リール２１との間に配置され、前記ワイヤ２２をロックするブレーキ機構２３と、保護カバー２４とからなっている。
【００４１】
この対向距離可変装置１７は、前記第１と第２の透明板１１，１２を密着させるときに、前記モータ２０により前記リール２１をワイヤ巻取り方向に回転させ、前記ワイヤ２２により前記ピストン１９を前記シリンダ１８の一端側から他端側に移動させて前記透明板１１，１２間の空間内の空気を前記シリンダ１８内に吸引する。これにより、前記空間内を外気圧に対して負圧にし、その圧力差により前記第２の透明板１２を撓み変形させて前記第１の透明板１１に密着させるものである。前記第１と第２の透明板１１，１２を密着させるのに必要な予め設定した量の空気を吸引したときに前記モータ２０を停止させ、図５（ｂ）のように前記ブレーキ機構２３により前記ワイヤ２２をロックして前記透明板１１，１２の密着状態を保持する。
【００４２】
また、この対向距離可変装置１７は、前記第１と第２の透明板１１，１２を離間させるときに、前記ブレーキ機構２３による前記ワイヤ２２のロックを解除する。前記ワイヤ２２のロックを解除すると、前記第２の透明板１２が、その弾性により前記第１の透明板１１に前記間隔をおいて対向する状態に復元し、それにともなって、前記シリンダ１８の空気が前記透明板１１，１２間に引込まれ、前記ピストン１９が、前記リール２１をワイヤ繰出し方向に回転させて図５（ａ）のように前記シリンダ１８の一端側に戻る。
【００４３】
なお、前記モータ２０の回転軸は、モータ２０の停止中（駆動力が無いとき）は実質的に無負荷状態にあり、したがって、前記第２の透明板１２の弾性による復元力で前記リール２１をワイヤ繰出し方向に回転させ、第１と第２の透明板１１，１２を離間させることができる。
【００４４】
図６は他の対向距離可変装置１７の構成図であり、この対向距離可変装置１７は、前記第１と第２の透明板１１，１２の外側にその１つの縁部に沿わせて配置され、一端を前記枠状スペーサ１６の一部に設けられた吸気孔に接続されたシリンダ２５と、外周にネジを有し、前記シリンダ２５内に、一端を前記シリンダ２５の他端面に設けられた孔部から突出させてシリンダ軸と平行に設けられ、その突出を前記シリンダ２５の他端側に配置された可逆回転モータ２７に連結された回転軸２６と、前記シリンダ２５内に前記回転軸２６に螺合させて設けられ、前記シリンダ２５により周方向への回転を阻止されて前記回転軸２６の回転により前記シリンダ２５の長さ方向に移動されるピストン２８と、前記回転軸２６をロックするブレーキ機構２９と、保護カバー２４とからなっている。
【００４５】
この対向距離可変装置１７は、前記第１と第２の透明板１１，１２を密着させるときに、前記モータ２７により前記回転軸２６を一方向に回転させ、前記ピストン２８を前記シリンダ２５の一端側から他端側に移動させて前記透明板１１，１２間の空間内の空気を前記シリンダ２５内に吸引する。これにより、前記空間内を外気圧に対して負圧にし、その圧力差により前記第２の透明板１２を撓み変形させて前記第１の透明板１１に密着させるものである。前記第１と第２の透明板１１，１２を密着させるのに必要な予め設定した量の空気を吸引したときに前記モータ２７を停止させ、前記ブレーキ機構２９により前記回転軸２６をロックして前記透明板１１，１２の密着状態を保持する。
【００４６】
また、この対向距離可変装置１７は、前記第１と第２の透明板１１，１２を離間させるときに、前記ブレーキ機構２９による前記回転軸２６のロックを解除して前記モータ２７により前記回転軸２６を逆回転させ、前記ピストン２８を逆方向に移動させて前記シリンダ２５内の空気を強制的に前記透明板１１，１２間に戻すことにより、その空気圧で前記第２の透明板１２を前記第１の透明板１１に前記間隔をおいて対向する状態に復元させるものである。前記ピストン２８を前記シリンダ２５の一端側の初期位置に移動させたとき、つまり前記第２の透明板１２が復元したときに、前記モータ２７を停止させ、前記ブレーキ機構２９により前記回転軸２６をロックして前記透明板１１，１２の離間状態を保持する。
【００４７】
なお、この液晶表示装置は、携帯電話機等の電子機器の表示部に実装されるものであり、前記対向距離可変装置１７は、例えば前記電子機器に設けられた視野角選択キー等による広視野角と狭視野角の選択に応じて、前記第１と第２の透明板１１，１２との距離を変化させる。具体的に、広視野角が選択されたときに前記第１と第２の透明板１１，１２を密着させ、狭視野角が選択されたときに前記第１と第２の透明板１１，１２を離間させるように構成されている。
【００４８】
前記視野角制限素子１０の偏光フィルム１５は、図１に示したように、前記第１と第２の透明板１１，１２のうち、第１の透明板１１の外面に貼付けられている。偏光フィルム１５は、その透過軸１５ａが、前記液晶表示素子１の一対の偏光板５，６のうち、観察側とは反対側の偏光板６の透過軸６ａと実質的に直交するように配置される。
【００４９】
そして、前記視野角制限素子１０の第１の透明板１１に形成された１／２位相差層（以下、第１の位相差層という）１３の遅相軸１３ａと、前記第２の透明板１２に形成された１／２位相差層（以下、第２の位相差層という）１４の遅相軸１４ａは、実質的に互いに平行で、且つ前記偏光フィルム１５の透過軸１５ａに対して実質的に４５°の角度で交差している。
【００５０】
この実施例では、前記第１の位相差層１３と第２の位相差層１４の遅相軸１３ａ，１４ａをそれぞれ、ストライプ状に形成された前記位相差層１３，１４の長さ方向、つまり前記液晶表示素子１の画面の横軸１００と実質的に直交する方向に一致させている。
【００５１】
前記視野角制限素子１０は、前記液晶表示素子１と面光源７との間に、前記偏光フィルム１５を前記面光源７に対向させて配置されている。
【００５２】
この液晶表示装置は、前記液晶表示素子１と面光源７との間に前記視野角制限素子１０を配置しているため、前記面光源７からの照明光のうち、前記液晶表示素子１の法線方向に対して予め定めた角度範囲内の視認可能な視野範囲の方向に向かう光を透過させ、前記法線方向に対して前記予め定めた角度範囲以外の視認を制限する視野制限範囲の方向に向かう光を遮断することにより、斜め方向から他者により表示を覗き見されるおそれの無いセキュリティ性の高い狭視野角表示を行なうことができる。
【００５３】
図７は、前記視野角制限素子１０の第１と第２の透明板１１，１２が間隔をおいて対向しているときの透過光の偏光状態を示す動作説明図である。前記面光源７からの照明光（非偏光の光）は、前記視野角制限素子１０に、この視野角制限素子１０の入射側（面光源７に対向する面側）の偏光フィルム１５によりその透過軸１５ａに平行な直線偏光Ｐとなって入射する。
【００５４】
そして、前記視野角制限素子１０の第１と第２の透明板１１，１２の内面の１／２位相差層１３，１４は、前記第１の透明板１１の各位相差層１３間の領域に前記第２の透明板の各位相差層１４を対向させて形成され、１／２位相差層１３と１／２位相差層１４の間隔が、それらの幅及び間隔と実質的に等しくされている。また、前記視野角制限素子１０の第１の透明板１１に形成された第１の位相差層１３の遅相軸１３ａと、前記第２の透明板１２に形成された第２の位相差層１４の遅相軸１４ａは、実質的に互いに平行で、且つ前記偏光フィルム１５の透過軸１５ａに対して実質的に４５°の角度で交差している。
【００５５】
そのため、前記視野角制限素子１０に入射した直線偏光Ｐのうち、前記視野角制限素子１０の第１の透明板１１の１／２位相差層１３と第２の透明板１２の１／２位相差層１４のいずれか一方を透過した光は、１／２位相差層１３，１４のいずれかによって偏光面が９０゜回転されて、前記偏光フィルム１５を透過した直線偏光Ｐに対して偏光面が直交する直線偏光Ｓとなって前記視野角制限素子１０から出射される。一方、前記視野角制限素子１０に入射した直線偏光Ｐのうち、前記視野角制限素子１０の第１の透明板１１の１／２位相差層１３と第２の透明板１２の１／２位相差層１４の両方を透過した光は、それぞれの１／２位相差層１３，１４によって偏光面が１８０゜回転され、前記偏光フィルム１５を透過した直線偏光Ｐに対して偏光面が平行な直線偏光Ｐとなって前記視野角制限素子１０から出射される。また、前記視野角制限素子１０の第１の透明板１１の１／２位相差層１３と第２の透明板１２の１／２位相差層１４のいずれも透過しない光は、偏光面が回転すること無く、直線偏光Ｐのまま前記視野角制限素子１０から出射される。
【００５６】
したがって、前記液晶表示素子１の法線方向に対して予め定めた角度範囲内の視認可能な視野範囲の方向に向かう光のうち、第１の透明板１１の１／２位相差層１３と第２の透明板１２の位相差層の間に存在する位相差の無い領域とを通るか、あるいは前記第１の透明板１１の位相差層の間に存在する位相差の無い領域と第２の透明板１２の１／２位相差層１４とを通る光（以下、視野角光Ｌ１という）は偏光面が９０°回転された直線偏光Ｓになって前記液晶表示素子１に入射する。この直線偏光Ｓは、その偏光面が反対側偏光板６の透過軸６ａと実質的に平行であるから、前記液晶表示素子１を透過し、観察者に観察される。
【００５７】
そして、前記液晶表示素子１の法線方向に対して予め定めた角度範囲内の視認可能な視野範囲の方向に向かう光のうち、第１の透明板１１の１／２位相差層１３と第２の透明板１２の位相差層の両方を透過した光Ｌ２、及び第１の透明板１１の位相差層の間に存在する位相差の無い領域と第２の透明板１２の位相差層の間に存在する位相差の無い領域とを透過し、前記２つの位相差層の両方を透過しない光Ｌ３は、直線偏光Ｐとなって前記液晶表示素子１に入射する。この直線偏光Ｐは、その偏光面が反対側偏光板６の透過軸６ａと実質的に直交しているため、この反対側偏光板６により吸収され観察側に出射されない。
【００５８】
また、前記液晶表示素子１の法線方向に対して前記１／２位相差層１３，１４の長さ方向と交差する方向に前記予め定めた角度範囲より大きい角度で傾いた視認を制限する視野制限範囲の方向に向かう光（以下、視野制限角光Ｌ２，Ｌ３という）は、前記第１と第２の透明板１１，１２の両方の１／２位相差層１３，１４を通るか、あるいは前記第１と第２の透明板１１，１２の両方の位相差層１３，１３間の位相差の無い領域及び１４，１４間の位相差の無い領域を通る。従って、これらの視野制限角光Ｌ２，Ｌ３は、前記第１の透明板１１の１／２位相差層１３により偏光面を９０°回転され、前記第２の透明板１２の１／２位相差層１４により偏光面をさらに９０°回転されるか、あるいは、前記第１と第２の透明板１１，１２の両方の位相差層１３，１３間及び１４，１４間の領域を偏光状態を変えずに直線偏光Ｐとして透過する。
【００５９】
この直線偏光Ｐは、その偏光面が反対側偏光板６の透過軸６ａと実質的に直交しているため、この反対側偏光板６により吸収され観察側に出射されない。
【００６０】
従って、前記視野角制限素子１０の第１と第２の透明板１１，１２が間隔を設けて配置されている場合は、前記視野角光Ｌ１だけが図２に矢線で示したように前記液晶表示素子１を透過して観察側に予め定めた角度範囲の小さい広がり角θ１（この実施例では４５゜）の範囲で出射する。従って、前記液晶表示素子１の法線に対して前記角度範囲の方向、つまり正面方向からは前記液晶表示素子１の表示を見ることができる。この場合、前記液晶表示素子１の法線方向に対して予め定めた角度範囲内の視認可能な視野範囲の方向に向かう光のうちでも、第１の透明板１１の１／２位相差層１３と第２の透明板１２の位相差層の両方を透過した光、及び第１の透明板１１の位相差層の間に存在する位相差の無い領域と第２の透明板１２の位相差層の間に存在する位相差の無い領域とを透過する光は、反対側偏光板６により吸収されるから、前記視野角光Ｌ１は、正面方向の光強度が最も強く、法線から傾くに伴って光強度が低くなる。そして、前記液晶表示素子１の正面方向からより大きい角度で傾いた視野制限範囲の方向から見ると画面全体が黒になる。
【００６１】
このように、この液晶表示装置は、前記視野角制限素子１０の偏光フィルム１５の透過軸１５ａを、前記液晶表示素子１の観察側とは反対側の偏光板６の透過軸６ａと実質的に直交させ、前記視野角制限素子１０の第１の透明板１１の複数の１／２位相差層１３の遅相軸１３ａと、第２の透明板１２の複数の１／２位相差層１４の遅相軸１４ａと実質的に互いに平行にし、且つ、これらの１／２位相差層１３，１４の遅相軸１３ａ，１４ａを前記偏光フィルム１５の透過軸１５ａに対して実質的に４５°の角度で交差させているため、斜め方向から見たときに画面全体が黒になる狭視野角表示を行なうことができる。
【００６２】
また、この液晶表示装置は、前記視野角制限素子１０の第１と第２の透明板１１，１２の内面の１／２位相差層１３，１４を、予め定めた方向に沿わせてストライプ状に形成しているため、前記ストライプ状の１／２位相差層１３，１４の長さ方向と交差する方向の視野角を狭くすることができる。
【００６３】
しかも、この液晶表示装置は、間隔をおいて対向する第１と第２の透明板１１，１２の対向する内面にそれぞれ、複数の１／２位相差層１３，１４を、前記第１の透明板１１の各位相差層１３間の領域に前記第２の透明板１２の各位相差層１４を対向させて形成し、前記第１と第２の透明板１１，１２の一方の外面に偏光フィルム１５を設けた視野角制限素子１０により狭視野角表示を行なう。従って、前記視野角制限素子１０は、その構造が簡単であり、容易に製造することができるため、液晶表示装置のコストを低減することができる。
【００６４】
そして、この液晶表示装置は、前記視野角制限素子１０の第１と第２の透明板１１，１２の内面の１／２位相差層１３，１４をストライプ状の単純な形状に形成しているため、前記視野角制限素子１０の製造をさらに容易にし、液晶表示装置のコストをさらに低減することができる。
【００６５】
またさらに、この液晶表示装置は、前記視野角制限素子１０の第１と第２の透明板１１，１２を、間隔をおいて対向する状態と、互いに密着する状態とに接離可能に設けることにより、前記狭視野角表示と、斜め方向からも表示を見ることができる広視野角表示とを行なうことができる。
【００６６】
図８は、前記視野角制限素子１０の第１と第２の透明板１１，１２を密着させたときの透過光の偏光状態を示す動作説明図である。このときは、前記第１と第２の透明板１１，１２の内面の１／２位相差層１３，１４が同じ面上に連続して並ぶため、前記視野角光Ｌ１１も、視野制限角光Ｌ１２，Ｌ１３も、前記視野角制限素子１０の第１と第２の透明板１１，１２の１／２位相差層１３，１４のいずれか一方だけを通る。
【００６７】
そのため、このときは、前記視野角光Ｌ１１も視野制限角光Ｌ１２，Ｌ１３も、前記視野角制限素子１０にその入射側の偏光フィルム１５を透過して入射した直線偏光Ｐに対して偏光面を９０°回転された直線偏光Ｓとなって前記液晶表示素子１側に出射し、これらの光Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３が前記液晶表示素子１にその反対側偏光板６を透過して入射する。
【００６８】
したがって、前記視野角制限素子１０の第１と第２の透明板１１，１２を密着させたときは、前記視野角光Ｌ１１と視野制限角光Ｌ１２，Ｌ１３とが前記液晶表示素子１を透過して観察側に出射し、前記液晶表示素子１自体が有する視野角特性に応じた広がり角で出射するため、前記液晶表示素子１の表示を、正面方向からも、前記液晶表示素子１の法線方向に対して傾いた方向からも見ることができる。
【００６９】
図９は前記液晶表示装置の狭視野角表示のときの出射光の強度分布図であり、図９（ａ）は、前記液晶表示素子１の画面の左右方向と平行な方向における光強度分布を示し、図９（ｂ）は、前記画面の上下方向と平行な方向の光強度分布を示している。また、図１０は前記液晶表示装置の広視野角表示のときの出射光の強度分布図であり、図１０（ａ）は、前記液晶表示素子１の画面の左右方向と平行な方向における光強度分布を示し、図１０（ｂ）は、前記画面の上下方向と平行な方向の光強度分布を示している。これらの図において、光強度比は、図１０（ｂ）に示した広視野角表示のときの正面方向の出射光の強度を１００として、それぞれの比率を示している。
【００７０】
なお、図９（ａ），図１０（ａ）において、正の角度は前記液晶表示素子１の法線方向（０°の方向）に対して前記画面の右方向の傾き角、負の角度は前記法線方向に対して前記画面の左方向の傾き角である。また、図９（ｂ），図１０（ｂ）において、正の角度は前記法線方向に対して前記画面の上方向の傾き角、負の角度は前記法線方向に対して前記画面の下方向の傾き角である。
【００７１】
前記液晶表示装置の狭視野角表示のときの出射光は、前記画面の左右方向における５０％以上の強度比の光の広がり角範囲が、図９Ａのように前記液晶表示素子１の法線方向に対して±１２°〜１７°の範囲で、前記画面の上下方向における前記５０％以上の強度比の光の広がり角範囲が、図９Ｂのように前記法線方向に対して±２０°〜２２°の範囲の光である。したがって、前記画面の左右方向（視野角制限素子１０のストライプ状位相差層１３，１４の長さ方向と交差する方向）の視野角を充分に狭くすることができる。
【００７２】
また、前記液晶表示装置の広視野角表示のときの出射光は、前記画面の左右方向における５０％以上の強度比の光の広がり角範囲が、図１０Ａのように前記液晶表示素子１の法線方向に対して±２３°〜２５°の範囲で、前記画面の上下方向における前記５０％以上の強度比の光の広がり角範囲が、図１０Ｂのように前記法線方向に対して±２０°〜２２°の範囲の光である。したがって、前記画面の左右方向及び上下方向の視野角を充分に広くすることができる。
【００７３】
なお、上記第１の実施例の視野角制限素子１０は、第１と第２の透明板１１，１２枠状スペーサ１６を介して気密状態に接合し、前記第１と第２の透明板１１，１２間の前記スペーサ１６により囲まれた密閉空間内の空気を前記空間外に吸引して前記第１と第２の透明板１１，１２を密着させる対向距離可変装置１７を備えたものであるが、視野角制限素子１０は、他の構成のものでもよい。
【００７４】
実施の形態２．
図１１はこの発明の第２の実施例を示す視野角制限素子１０の一部分の断面図であり、この視野角制限素子１０は、第１と第２の透明板１１、１２の両方を充分な強度を有するガラス板等により形成し、前記第１の透明板１１と第２の透明板１２とを、上記第１の実施例の対向距離可変装置１７とは異なる構成の対向距離可変装置３０により接離させるようにしたものである。前記第１と第２の透明板１１，１２の対向する内面にそれぞれ形成された複数の１／２位相差層１３，１４と、前記第１と第２の透明板１１，１２の一方の外面に設けられた偏光フィルム１５は上記第１の実施例と同じである。
【００７５】
この視野角制限素子１０の対向距離可変装置３０は、前記第１と第２の透明板１１，１２の周縁部にそれぞれ固定された一対の補強枠３１，３２と、これらの補強枠３１，３２に互いに対向させて設けられた孔部（図示せず）に挿通され、一端に設けられた鍔部３３ａを一方の補強枠３１の外面に当接させ、他端側を他方の補強枠３２の外面から突出させて設けられたロッド３３と、このロッド３３の他端に前記ロッド３３に対して直角に形成された楔部材当接部３３ｂと、前記ロッド３３に嵌装して前記一対の補強枠３１，３２間に設けられたばね部材（コイルばね）３４と、前記他方の補強枠３２の外面にスライド可能に設けられた楔部材３５とからなっている。
【００７６】
前記楔部材３５は、前記補強枠３２の外面に摺接する面とは反対面の一端側と他端側とに、高さの異なる２つの水平面（補強枠３３の外面と平行な面）３５ａ，３５ｂを形成し、その間に前記２つの水平面３５ａ，３５ｂをつなぐ傾斜面３５ｃを形成したものであり、前記２つの水平面３５ａ，３５ｂの高さの差は、前記第１と第２の透明板１１，１２を離間させたときの前記透明板１１，１２の間隔と同じに設定されている。
【００７７】
そして、前記楔部材３５は、その一端側の低い水平面３５ａが前記ロッド３３の楔部材当接部３３ｂに当接する位置と、他端側の高い水平面３５ｂが前記ロッド３３の楔部材当接部３３ｂに当接する位置とにスライド可能に設けられている。
【００７８】
なお、前記ロッド３３とばね部材３４と楔部材３５とは、前記補強枠３１，３２の複数箇所、例えば４つの角部に設けられており、その各箇所の楔部材３５は、それぞれの一端側を同じ方向に向けて配置され、その各箇所の楔部材３５は、前記ロッド３３の楔部材当接部３３ｂに対して同じ側に、それぞれの楔部材３５の一端側を同じ方向に向けて配置され、前記他方の補強枠３２の外面に前記楔部材３５のスライド方向に往復移動可能に設けられた図示しない枠状部材に、この枠状部材の移動により一体的にスライドされるように固定されている。
【００７９】
すなわち、この対向距離可変装置３０は、前記楔部材３５を、その一端側の低い水平面３５ａが前記ロッド３３の楔部材当接部３３ｂに当接する位置にスライドさせることにより、前記ばね部材３４のばね力で前記第１と第２の透明板１１，１２を、間隔をおいて対向する状態に離間させ、前記楔部材３５を、その他端側の高い水平面３５ｂが前記ロッド３３の楔部材当接部３３ｂに当接する位置にスライドさせることにより、前記第１と第２の透明板１１，１２を密着させるようにしたものである。
【００８０】
この実施例の液晶表示装置においては、その液晶表示装置を実装した携帯電話機等の電子機器に広視野角と狭視野角とを選択するためのスライド摘みを設け、そのスライド摘みのスライド操作により、前記対向距離可変装置３０の前記各箇所の楔部材３５を固定した前記枠状部材を移動させるようにするのが好ましく、このようにすることにより、電力を使用せずに前記視野角制限素子１０の第１と第２の透明板１１，１２を接離させることができる。
【００８１】
なお、上記実施例の視野角制限素子１０は、第１と第２の透明板１１，１２の１／２位相差層１３，１４をストライプ状に形成したものであるが、前記１／２位相差層１３，１４は、他の形状、例えば市松状に形成してもよい。
【００８２】
また、上記実施例の液晶表示装置は、ノーマリーホワイトモードの液晶表示素子１を備えたものであるが、前記液晶表示素子１は、ノーマリーブラックモードのものでもよい。また、ＴＮ型に限らず、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型、液晶分子を基板面に対して実質的に垂直に配向させた垂直配向型、液晶分子をツイストさせることなく基板面に対して実質的に平行に配向させた水平配向型、液晶分子をベンド配向させるベンド配向型のいずれかの液晶表示素子であってもよい。さらに、強誘電性または反強誘電性液晶表示素子、一対の基板のいずれか一方の内面に複数の画素を形成する例えば櫛状の第１と第２の電極を設け、これらの電極間に横電界（基板面に沿う方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる横電界制御型のものでもよい。
【００８３】
さらに、前記液晶表示素子１は、二色性染料を添加した液晶からなる液晶層を有し、観察側とその反対側とのいずれか一方にコントラストを高くするための偏光板を配置したＧＨ（ゲストホスト）型液晶表示素子でもよい。観察側とは反対側に偏光板を配置したＧＨ型液晶表示素子の場合は、前記視野角制限素子１０の偏光フィルム１５の透過軸１５ａを前記ＧＨ液晶表示素子の偏光板の透過軸と実質的に直交させ、観察側に偏光板を配置したＧＨ型液晶表示素子の場合は、前記視野角制限素子１０の偏光フィルム１５の透過軸１５ａを前記ＧＨ液晶表示素子の偏光板の透過軸と実質的に平行にすることにより、斜め方向から見たときに画面全体が黒になる狭視野角表示を行なうことができる。
【００８４】
また、上記実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子１を、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えたカラー画像表示素子としたものであるが、この発明は、カラーフィルタを備えない液晶表示素子を用いたフィールドシーケンシャル液晶表示装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図２】前記液晶表示装置の側面図。
【図３】視野角制限素子の一部分の断面図。
【図４】前記視野角制限素子の一部分の斜視図。
【図５】前記視野角制限素子の対向距離可変装置の構造を示す、第１と第２の透明板を離間させた状態と、前記第１と第２の透明板を密着させた状態の動作説明図。
【図６】他の対向距離可変装置の構成図。
【図７】前記視野角制限素子の第１と第２の透明板が間隔をおいて対向しているときの透過光の偏光状態を示す動作説明図。
【図８】前記視野角制限素子の第１と第２の透明板を密着させたときの透過光の偏光状態を示す動作説明図。
【図９】前記液晶表示装置の狭視野角表示のときの出射光の強度分布を示す、液晶表示素子の画面の左右方向と平行な方向と、前記画面の上下方向と平行な方向の光強度分布図。
【図１０】前記液晶表示装置の広視野角表示のときの出射光の強度分布を示す、液晶表示素子の画面の左右方向と平行な方向と、前記画面の上下方向と平行な方向の光強度分布図。
【図１１】この発明の第２の実施例を示す視野角制限素子の一部分の断面図。
【符号の説明】
【００８６】
１…液晶表示素子、５，６…偏光板、５ａ，６ａ…透過軸、７…面光源、１０…視野角制限素子、１１，１２…位相差板、１１ａ，１２ａ…透明板、１３，１４…１／２位相差層、１３ａ，１４ａ…遅相軸、１６…偏光フィルム、１６ａ…透過軸、１７，３０…位相差板接離手段。
【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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