(57)【要約】【課題】視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、視野角制御液晶素子１と、液晶表示パネル３と、振動発生部５と、を備えている。液晶表示パネル３は、アレイ基板２１と、対向基板２２と、第２液晶層２３と、を有している。視野角制御液晶素子１は、第１基板１１と、第２基板１２と、第１基板および第２基板間に狭持され、これら第１基板および第２基板間を透過する光の視野角特性を制御する第１液晶層１３とを有している。振動発生部５は、視野角制御液晶素子１の第１基板１１の周縁部または第２基板１２の周縁部に設けられ、磁石５ａおよびボイスコイル５ｂを含み、ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる。【選択図】      図１
2007052260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された第１液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
第１電極および前記第１電極に重なった第１配向膜を有した第１基板と、前記第１基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第２電極および前記第２電極に重なっているとともに前記第１配向膜と対向した第２配向膜を含んだ第２基板と、前記第１基板および第２基板間に狭持され、前記第１基板および第２基板間を透過する光の視野角特性を制御する第２液晶層とを有し、前記アレイ基板または対向基板に対向配置された視野角制御液晶素子と、
前記視野角制御液晶素子の第１基板の周縁部または第２基板の周縁部に設けられ、磁石およびボイスコイルを含み、前記ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる振動発生部と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記視野角制御液晶素子の第１基板の周縁部または第２基板の周縁部に設けられ、他の磁石および他のボイスコイルを含み、前記他のボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる他の振動発生部を備え、
前記第１基板および第２基板の少なくとも１つは矩形状に形成され、
前記振動発生部および他の振動発生部は、矩形状の前記第１基板または第２基板の対向する一対の辺にそれぞれ設けられ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】
前記第２液晶層は、前記第１電極および第２電極間に電圧を印加している状態で、液晶分子を前記第１基板平面および第２基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加していない状態で、液晶分子を捩れ各３６０°以上に配向し、または、前記第１電極および第２電極間に電圧を印加していない状態で液晶分子を前記第１基板平面および第２基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加している状態で、液晶分子を捩れ各３６０°以上に配向するように制御され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４】
前記視野角制御液晶素子は前記第１基板を対向基板に対向して配置され、
前記アレイ基板に対向配置され、光をアレイ基板に出射するバックライトユニットと、
前記アレイ基板およびバックライトユニットの間に配置された第１偏光板と、
前記第２基板の外側に配置された第２偏光板と、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５】
前記視野角制御液晶素子は前記第２基板をアレイ基板に対向して配置され、
前記第１基板に対向配置され、光を第１基板に出射するバックライトユニットと、
前記アレイ基板および第２基板の間に配置された第１偏光板と、
前記対向基板の外側に配置された第２偏光板と、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６】
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された第１液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
第１電極および前記第１電極に重なった第１配向膜を有した第１基板と、前記第１基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第２電極および前記第２電極に重なっているとともに前記第１配向膜と対向した第２配向膜を含んだ第２基板と、前記第１基板および第２基板間に狭持され、前記第１基板および第２基板間を透過する光の視野角特性を制御する第２液晶層とを有し、前記第１基板を前記対向基板に対向して配置された視野角制御液晶素子と、
第３電極および前記第３電極に重なった第３配向膜を有した第３基板と、前記第３基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第４電極および前記第４電極に重なっているとともに前記第３配向膜と対向した第４配向膜を含んだ第４基板と、前記第３基板および第４基板間に狭持され、前記第３基板および第４基板間を透過する光の視野角特性を制御する第３液晶層とを有し、前記第４基板を前記アレイ基板に対向して配置された他の視野角制御液晶素子と、
前記視野角制御液晶素子の第１基板の周縁部若しくは第２基板の周縁部または前記他の視野角制御液晶素子の第３基板の周縁部若しくは第４基板の周縁部に設けられ、磁石およびボイスコイルを含み、前記ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子または他の視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる振動発生部と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
前記視野角制御液晶素子の第１基板の周縁部若しくは第２基板の周縁部または前記他の視野角制御液晶素子の第３基板の周縁部若しくは第４基板の周縁部に設けられ、他の磁石および他のボイスコイルを含み、前記他のボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子または他の視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる他の振動発生部を備え、
前記第１基板、第２基板、第３基板および第４基板の少なくとも１つは矩形状に形成され、
前記振動発生部および他の振動発生部は、矩形状の前記第１基板、第２基板、第３基板または第４基板の対向する一対の辺にそれぞれ設けられている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２液晶層は、前記第１電極および第２電極間に電圧を印加している状態で、液晶分子を前記第１基板平面および第２基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加していない状態で、液晶分子を捩れ各３６０°以上に配向し、または、前記第１電極および第２電極間に電圧を印加していない状態で液晶分子を前記第１基板平面および第２基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加している状態で、液晶分子を捩れ各３６０°以上に配向するように制御され、
前記第３液晶層は、前記第３電極および第４電極間に電圧を印加している状態で、液晶分子を前記第３基板平面および第４基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加していない状態で、液晶分子を捩れ各３６０°以上に配向し、または、前記第３電極および第４電極間に電圧を印加していない状態で液晶分子を前記第３基板平面および第４基板平面に対して略垂直に配向するとともに、前記電圧を印加している状態で、液晶分子を捩れ各３６０°以上に配向するように制御されている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】
前記第３基板に対向配置され、光を第３基板に出射するバックライトユニットと、
前記アレイ基板および第４基板の間に配置された第１偏光板と、
前記第２基板の外側に配置された第２偏光板と、を備えていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は様々な分野に応用され、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、電子手帳等の電子機器に用いられている。
【０００３】
これら電子機器の中でも電子手帳、ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）、携帯電話、タブレットＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ノートＰＣ等は、軽薄短小である特徴から携帯して利用される機会が多い。また、ＰＯＰ（point of purchase）用途、ＡＴＭ（automated teller machine）用途、券売機用途に用いられる液晶表示装置は、公共の場で利用される機会が多い。
【０００４】
これらの用途では、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。例えば携帯電話やＰＤＡ、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、視野角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。視野角特性の問題は、携帯機器および公共情報端末機器に共通した問題である。
【０００５】
近年、液晶表示装置やブラウン管（ＣＲＴ）の視野角を制御する手段として、着脱可能なルーバーシート（例えば３Ｍ製のライトコントロールフィルム）が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
従来のルーバーシートは視野角を十分狭くさせるためにシート法線方向に数ミリ程度の遮光層を設けている。このため、ルーバーシートを用いた方法では、光の透過率が低い問題を有している。ルーバーシートの製造工程も複雑で製造コストも高い。ルーバーシートを着脱する際に手間がかかる問題も有している。
【０００７】
また、偏光板を用いる液晶表示装置においては、観察者側の偏光板を設けない構成とし、偏光メガネをかけたときのみ表示が識別できるシステムも応用されている。しかしながら、この方法では、不特定の人に表示画像を見せることができない問題が生じる。
【特許文献１】特開２００３−５８０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記視野角特性の問題を解決するため、液晶表示装置に液晶表示パネルの他に視野角制御用の視野角制御液晶素子を設けて視野角を制御する液晶表示装置が開発されている。視野角制御液晶素子を設けることにより液晶表示装置の高機能化を図ることはできるが、視野角制御液晶素子の分だけ液晶表示装置の厚みや重量が増加するため、液晶表示装置の軽薄短小といった特徴、特に、軽量および薄型といったが損なわれてしまう。そこで、視野角制御液晶素子を設けた場合でも液晶表示装置全体での軽量および薄型といった特徴を損なうことの無いように液晶表示パネルの周辺機器を集積化する技術が要求されている。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示装置は、
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された第１液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
第１電極および前記第１電極に重なった第１配向膜を有した第１基板と、前記第１基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第２電極および前記第２電極に重なっているとともに前記第１配向膜と対向した第２配向膜を含んだ第２基板と、前記第１基板および第２基板間に狭持され、前記第１基板および第２基板間を透過する光の視野角特性を制御する第２液晶層とを有し、前記アレイ基板または対向基板に対向配置された視野角制御液晶素子と、
前記視野角制御液晶素子の第１基板の周縁部または第２基板の周縁部に設けられ、磁石およびボイスコイルを含み、前記ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる振動発生部と、を備えていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の他の態様に係る液晶表示装置は、
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された第１液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
第１電極および前記第１電極に重なった第１配向膜を有した第１基板と、前記第１基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第２電極および前記第２電極に重なっているとともに前記第１配向膜と対向した第２配向膜を含んだ第２基板と、前記第１基板および第２基板間に狭持され、前記第１基板および第２基板間を透過する光の視野角特性を制御する第２液晶層とを有し、前記第１基板を前記対向基板に対向して配置された視野角制御液晶素子と、
第３電極および前記第３電極に重なった第３配向膜を有した第３基板と、前記第３基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第４電極および前記第４電極に重なっているとともに前記第３配向膜と対向した第４配向膜を含んだ第４基板と、前記第３基板および第４基板間に狭持され、前記第３基板および第４基板間を透過する光の視野角特性を制御する第３液晶層とを有し、前記第４基板を前記アレイ基板に対向して配置された他の視野角制御液晶素子と、
前記視野角制御液晶素子の第１基板の周縁部若しくは第２基板の周縁部または前記他の視野角制御液晶素子の第３基板の周縁部若しくは第４基板の周縁部に設けられ、磁石およびボイスコイルを含み、前記ボイスコイルに入力された音声信号に基づいて、前記視野角制御液晶素子または他の視野角制御液晶素子を振動させて音声を出力させる振動発生部と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置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】
【００１２】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。  
図１に示すように、液晶表示装置は、視野角制御液晶素子１、液晶表示パネル３、バックライトユニット６、第１偏光板７、第２偏光板８および駆動部９を備えている。
【００１３】
視野角制御液晶素子１は、第１基板１１、この第１基板に所定の隙間を置いて対向配置された第２基板１２および第１液晶層１３を有している。第１基板１１は、厚さ０．１ｍｍないし２ｍｍ程度の透明な絶縁基板として、ガラスやアクリル等からなる第１シート１４ａと、この第１シート上に配設されているとともにＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電材料により形成された第１電極１６ａと、この第１電極上に配設された第１配向膜１７ａとを有している。
【００１４】
第２基板１２は、厚さ０．１ｍｍないし２ｍｍ程度の透明な絶縁基板として、ガラスやアクリル等からなる第２シート１４ｂと、この第２シート上に配設されているとともにＩＴＯ等の透明な導電材料により形成された第２電極１６ｂと、この第２電極上に配設された第２配向膜１７ｂとを有している。第１配向膜１７ａおよび第２配向膜１７ｂには、プレチルト角が５°となるようにラビングが施されている。第１シート１４ａおよび第２シート１４ｂの形状は矩形状である。
【００１５】
第１基板１１および第２基板１２は、第１配向膜１７ａおよび第２配向膜１７ｂが対面するように対向配置され、複数の第１スペーサ１８により所定の隙間を置いて保持されている。この実施の形態で、第１スペーサ１８は球状スペーサであり、絶縁材料で形成されている。第１電極１６ａおよび第２電極１６ｂは絶縁状態に維持されている。
【００１６】
第１基板１１および第２基板１２は、第１電極１６ａおよび第２電極１６ｂが対向した領域であるとともに、これら第１基板および第２基板間を透過する光の視野角特性を制御制御可能な視野角制御領域Ｒ１を有している。第１基板１１および第２基板１２の視野角制御領域Ｒ１のサイズは１５インチである。第１基板１１および第２基板１２は、これら両基板の視野角制御領域Ｒ１外側である両基板の周縁部に配置されたシール材１９により互いに接合されている。第１液晶層１３は、第１液晶層１３は、第１基板１１、第２基板１２およびシール材１９の間に狭持されている。ここで、第２基板１２は、視野角制御領域Ｒ１と重なった表示面Ｓを有している。
【００１７】
第１液晶層１３の層厚は、５．０μｍである。第１液晶層１３を構成する液晶材料には、以下に示す特性が得られるよう所定のカイラル材が添加されている。Δｎ（液晶材料の屈折率異方性の差）は、５９０ｎｍの波長に対して０．０７２である。液晶分子の捩れ角は４５０°、捩れピッチは３．９２μｍである。液晶分子の捩れは左回りである。
【００１８】
第１液晶層１３は、第１基板１１および第２基板１２間を透過する液晶表示パネル３から出射される光の視野角特性を制御する機能を有している。より詳しくは、第１液晶層１３は、液晶分子の配向を制御することで光の視野角特性を制御している。第１液晶層１３の液晶分子を制御する際は、視野角制御液晶素子１に電圧（電流）を印加して、第１電極１６ａおよび第２電極１６ｂ間の電位差を制御することで行う。
【００１９】
視野角制御液晶素子１の視野角制御領域Ｒ１外側であるとともに第２シート１４ｂの周縁部であり、この第２シートの対向する一対の辺にはそれぞれ振動発生部５が設けられている。各振動発生部５は、磁石５ａ、ボイスコイル５ｂおよび音声信号入力端子５ｃを含んでいる。２つの振動発生部５は、それぞれ音声信号入力端子５ｃに入力された音声信号に基づいて、視野角制御液晶素子１を振動させて音声を出力させることができる。すなわち、視野角制御液晶素子１が振動板として機能する。上記したことから、振動発生部５を設けた視野角制御液晶素子はスピーカとして機能する。なお、振動発生部５は第１シート１４ａの周縁部に設けられていても良い。
【００２０】
次に、上記視野角制御液晶素子１の製造方法について説明する。  
まず、第１電極１６ａが形成された第１シート１４ａを用意し、第１シートおよび第１電極上に第１配向膜１７ａを塗布する。その後、第１配向膜１７ａに配向処理としてラビングを施して第１基板１１を形成する。一方、第２基板１２において、第２電極１６ｂが形成された第２シート１４ｂを用意し、第２シートおよび第２電極上に第２配向膜１７ｂを塗布する。その後、第２配向膜１７ｂに配向処理としてラビングを施して第２基板１２を形成する。
【００２１】
次いで、第１基板１１または第２基板１２上に、第１スペーサ１８を散布した後、第１基板または第２基板周縁部に、例えば熱硬化型のシール材１９を塗布する。続いて、第１基板１１および第２基板１２を対向配置し、焼成する。これにより、第１基板１１および第２基板は接合される。
【００２２】
その後、第１基板１１および第２基板１２間に液晶を充填する。充填する際、真空注入法等の方法を用い、シール材１９の一部に設けられた液晶注入口により液晶を注入して充填する。液晶注入口は封止材で封止する。その後、第２シート１４ｂの周縁部に振動発生部５を取付けることにより視野角制御液晶素子１が完成する。
【００２３】
液晶表示パネル３は、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モードの液晶表示パネルとして形成されている。液晶表示パネル３は、第３基板としてのアレイ基板２１、第４基板としての対向基板２２および第２液晶層２３を備えている。アレイ基板２１は、透明な絶縁基板としてのガラス基板２４と、このガラス基板上に形成された複数の画素電極２５と、これら画素電極を含みガラス基板上に形成された配向膜２６とを有している。また、アレイ基板２１は、ガラス基板２４上に形成された図示しない各種配線やスイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等を有している。
【００２４】
対向基板２２は、透明な絶縁基板としてのガラス基板２７と、このガラス基板上に形成された共通電極２８と、共通電極およびガラス基板上に形成された配向膜２９とを有している。画素電極２５および共通電極２８は、ＩＴＯ等の透明な導電材料により形成されている。配向膜２６および配向膜２９には、プレチルト角５°となるようラビングが施されている。
【００２５】
アレイ基板２１および対向基板２２は、複数の第２スペーサ３０により所定の隙間を保持して対向配置されている。この実施の形態で、第２スペーサ３０は球状スペーサであり、絶縁材料で形成されている。アレイ基板２１および対向基板２２は、画素電極２５および共通電極２８が対向しているとともに、画像を表示する表示領域Ｒ２を有している。この実施の形態において、表示領域Ｒ２は、上述した視野角制御領域Ｒ１と重なり、そのサイズは１５インチである。アレイ基板２１および対向基板２２は、表示領域Ｒ２の外側で両基板の周縁部に配置されたシール材３１により互いに接合されている。第２液晶層２３は、アレイ基板２１、対向基板２２およびシール材３１の間に狭持されている。
【００２６】
第２液晶層２３の層厚は、５．０μｍである。第２液晶層２３を構成する液晶材料には、以下に示す特性が得られるよう所定のカイラル材が添加されている。液晶材料の屈折率異方性の差（Δｎ）は、５９０ｎｍの波長に対して０．０９２である。液晶分子の捩れ角は９０°、捩れピッチは６０μｍである。液晶分子の捩れは左回りである。
【００２７】
表示領域Ｒ２内において、アレイ基板２１および対向基板２２の一方の基板には、図示しない赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の複数の着色層を有したカラーフィルタが配置されている。このため、液晶表示パネル３は、カラー表示が可能である。
【００２８】
バックライトユニット６は、アレイ基板２１の外面側に設けられている。バックライトユニット６は、アレイ基板２１に対向配置された導光板を含む導光体６ａ、この導光体の一側縁に対向配置された光源６ｂおよび反射板６ｃを有している。バックライトユニット６はアレイ基板２１に光を出射する。
【００２９】
第１偏光板７は、アレイ基板２１および導光体６ａの間に配置されている。より詳しくは、第１偏光板７は、アレイ基板２１の外面に配置されている。第２偏光板８は、第２基板１２の外面側（外面）に配置されている。第１偏光板７および第２基板１２は、クロスニコル配置されている。このため、液晶表示パネル３は、電圧印加状態で黒色表示となるノーマリーホワイト表示となる。
【００３０】
駆動部９は、液晶表示パネル３を駆動して表示状態を制御する。駆動部９は、表示モードのパターンに対応して視野角制御液晶素子１を駆動する。駆動部９は、振動発生部５の音声信号入力端子５ｃに入力する音声信号を出力する。
【００３１】
ここで、本願発明者等は、視野角制御液晶素子１に駆動電圧を印加している状態と、視野角制御液晶素子に駆動電圧を印加していない状態と、の２パターンにおいて，液晶表示装置を用いて画像を表示し、輝度視角、コントラスト視角、正面輝度および正面コントラスト特性の各種表示特性を調査し、また、視野角制御液晶素子に音声信号を入力して音声再現性を確認した。
【００３２】
その際、駆動部９は、ＴＦＴを介して駆動電圧４Ｖにて液晶表示パネル３を駆動した。視野角制御液晶素子１に駆動電圧を印加する際、駆動部９は、駆動電圧１０Ｖにて視野角制御液晶素子を駆動する。また、バックライトユニット６は光を出射した状態とし、液晶表示装置を照度０ｌｘ（ルクス）の環境下に配置した。
【００３３】
まず、視野角制御液晶素子１（第１電極１６ａおよび第２電極１６ｂ間）に駆動電圧を印加していない状態の第１パターン表示モードにおける各種表示特性および音声再現性について説明する。
【００３４】
３０ｃｄ／ｍ２以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±６０°と広く、コントラスト比１０：１以上の視野角も左右方向で±８０°と十分広い。また、正面輝度は３００ｃｄ／ｍ２と十分高い。このことから、視野角制御液晶素子１を設けずに構成された液晶表示装置を用いて画像を表示した場合と同等の正面輝度、および輝度視角を得ていることが判る。また、正面コントラストは５００：１であり、視野角制御液晶素子１を設けない構造と同等の高い値が得られる。音声信号は、ほぼ可聴帯域をカバーし、良好な指向性を示した。また、振動発生部５を２つ設けているため、視野角制御液晶素子１には２系統の音声信号が入力されるが、これら２系統の音声信号の干渉は確認されなかった。
【００３５】
次に、視野角制御液晶素子１（第１電極１６ａおよび第２電極１６ｂ間）に１０Ｖの電圧を印加している状態の第２パターン表示モードにおける各種表示特性および音声再現性について説明する。
【００３６】
３０ｃｄ／ｍ２以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±６０°と上記視野角制御液晶素子１に電圧を印加した状態と同等であるが、コントラスト比１０：１以上の視野角は左右方向で±１５°と十分狭い。コントラスト比１：１以上の視野角は左右方向で±２０°と十分狭い。
【００３７】
また、正面輝度は３００ｃｄ／ｍ２であり、上記視野角制御液晶素子１に電圧を印加した状態と同等であるが、正面コントラストは１０００：１であり、視野角制御液晶素子１を設けない構造とした場合や、この視野角制御液晶素子に電圧を印加していない状態よりも高い値が得られる。これは、液晶表示装置の第１液晶層１３の液晶分子および第２液晶層２３の液晶分子が完全に垂直に配向していないことによる正面位相差の面内方位が直交するように、それぞれの液晶層の液晶分子の捩れ方位を定めていることによるものである。音声信号は、ほぼ可聴帯域をカバーし、良好な指向性を示した。また、上記したように２系統の音声信号の干渉は確認されなかった。
【００３８】
以上のように構成された液晶表示装置によれば、視野角制御液晶素子１は対向基板２２に対向配置されている。視野角制御液晶素子１は第１液晶層１３を有している。第１液晶層１３は、液晶表示パネル３を透過したバックライト光の位相差や進行方向を制御できる。
【００３９】
このため、モバイルＰＣ、携帯電話、ＰＤＡ，電子手帳、およびタブレットＰＣ等、公共の場で使用する場合であっても、他人に表示内容識別されては困る場合には視野角を狭く、また複数の観察者で表示画像を観察する場合には視野角を広くすることができる。これにより、他人に表示内容を覗かれる心配を排除することができる。また、複数の観察者が表示画面を同時に、かつ、良好に視認できるようにもできる。この際、第１電極１６ａおよび第２電極１６ｂ間に印加する電圧を制御することにより、容易に視野角を制御することができる。これにより、液晶表示装置の表示特性を制御する際は、スイッチやボリューム１つで制御することができる。
【００４０】
ＭＶＡモードやツイステッドネマティックモード（ＴＮモード）、ホモジニアスモード（ＨＯＭＯモード）、ハイブリッドアラインネマティックモード等、ネマティック液晶を略垂直から水平配向、傾斜配向およびこれらに捩れを有する配向へと制御する液晶表示装置において、第１偏光板７および第２偏光板８は、ネマティク液晶が略垂直に配向した状態（電圧印加状態）にて黒色表示となるように配置されている。この状態では、第２液晶層２３は、光学的に見て、ほぼ正の一軸性結晶とみなすことができる。従って、表示画面の斜め方向への視野においては、表示画面の正面から観察する場合と比較してコントラスト比が低くなる。
【００４１】
また、第１液晶層１３において、液晶材料のΔｎは小さく、液晶分子の捩れピッチは短く、液晶分子の捩れ角は４５０°である。第１液晶層１３は、第２液晶層２３と比較しても十分に旋光性が小さい。このため、第１電極１６ａおよび第２電極１６ｂ間に電圧を印加していない状態において、第１液晶層１３は、負の一軸性結晶とみなせる位相差板となる。
【００４２】
従って、この状態では、略垂直に配向した状態の第２液晶層２３の位相差を第１液晶層１３が補償することにより、斜め方向の視野におけるコントラストの低下を抑制することができる。特に、第２液晶層２３の位相差の絶対値、および第１液晶層１３の位相差の絶対値が一致しているとその効果は最大となる。また、第１液晶層１３および第２液晶層２３の捩れ方向を一致させることにより、第１液晶層１３が液晶表示パネル３（ＴＮモード）の左右視角を拡大するように作用する。
【００４３】
上記した効果は、第１液晶層１３の液晶分子の捩れ角を以下のように制御した場合に効果的である。視野角制御液晶素子１に電圧を印加した状態で、液晶分子を第１基板１１平面および第２基板１２平面に対して略垂直に配向させるとともに、電圧を印加しない状態で、液晶分子を捩れ角３６０°以上に配向させる場合。若しくは、視野角制御液晶素子１に電圧を印加しない状態で液晶分子を第１基板１１平面および第２基板１２平面に対して略垂直に配向させるとともに、電圧を印加した状態で、液晶分子を捩れ角３６０°以上に配向させる場合である。
【００４４】
視野角制御液晶素子１は振動発生部５を有しスピーカとして機能する。音声を出力させる際は、振動発生部５が視野角制御液晶素子１を振動させて行う。視野角制御液晶素子１をスピーカと代替することで、液晶表示装置の総容量を従来のスピーカ付き液晶表示装置の総容量と同レベルに集積化することができる。一般的に、液晶表示装置の軽薄短小が生かされる応用製品には、携帯電話、タブレットＰＣ、ノートＰＣ、ＰＤＡ等があり、いずれもスピーカを備えている。このため、上記応用製品が視野角制御液晶素子１を備えている場合は集積化が可能である。
【００４５】
液晶表示パネル３の周辺機器の集積化を図ることができるため、視野角制御液晶素子１を設けた場合でも液晶表示装置の総容量および総重量を低減することができるとともに薄型化が可能であり、これらを従来の液晶表示装置並まで低減することができる。
【００４６】
視野角制御液晶素子１を構成する第１シート１４ａおよび第２シート１４ｂの材質は何でも良く、上記ガラスやアクリルに限定しないが、高ヤング率、高内部損失を有した材質が、スピーカの振動材として好適である。第１シート１４ａの厚さおよび第２シート１４ｂの厚さは０．１ｍｍないし２ｍｍ程度あればスピーカとして十分に機能する。液晶表示パネル３のサイズにも依存するが、視野角制御液晶素子１の第１シート１４ａおよび第２シート１４ｂのサイズは、数インチ程度の比較的小型の平板を用いた場合でも、スピーカとしての機能を十分に果たすことができる。
【００４７】
また、視野角制御液晶素子１に振動発生部５を２つ設けることにより、２系統の音声信号入力が可能となり、ステレオスピーカが実現できる。ただしこの場合、１つの平面（第２シート１４ｂ）で異なる振動を発生させるため、第２シート１４ｂにある程度の面積がないと互いに干渉してしまう可能性がある。いずれにしても、第１シート１４ａおよび第２シート１４ｂの材質、厚さ、面積等に対して、磁石５ａおよびボイスコイル５ｂの容量を最適化し、要求される音質、帯域および志向性等を満たすように視野角制御液晶素子１を設計すれば良い。なお、視野角制御を目的とした視野角制御液晶素子１としては、第１電極１６ａおよび第２電極１６ｂをスパッタ法等によって形成でき、第１シート１４ａおよび第２シート１４ｂを光透過性の高い材料で形成することが好適である。これらは、応用製品の用途の優先させる項目によって選定すれば良い。
【００４８】
視野角制御液晶素子１は、液晶表示パネル３および第２偏光板８の間に位置するよう配置されている。これにより、第２偏光板８は、偏光子の役割を果たす。この場合、表示画面側である第１シート１４ａ外面上に図示しない糊を介して貼り付けることが望ましい。貼り付けない場合、視野角制御液晶素子１および第２偏光板８間に空気が存在するため、視野角制御液晶素子および空気間、並びに第２偏光板および空気間に界面が存在し、また、間隙狭いとニュートンリング縞が視認されるようになり問題となる。逆に、視野角制御液晶素子１および第２偏光板８間の隙間が広いと、間隙を維持するスペーサなどが必要となるほか、液晶表示装置全体の厚みを増大させることとなる。  
上記したことから、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を得ることができる。
【００４９】
次に、比較例として、上記視野角制御液晶素子１を除いた液晶表示装置を用いて、上述した実施の形態と同様に画像を表示した場合の輝度視角、コントラスト視角、正面輝度および正面コントラスト特性の各種表示特性について説明する。
【００５０】
３０ｃｄ／ｍ２以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±６０°と広く、コントラスト比１０：１以上の視野角も左右方向で±４０°と広くも狭くもない特性が得られる。また、正面輝度は３００ｃｄ／ｍ２と十分高い。また、正面コントラストは５００：１である。
【００５１】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、図３に示すように、視野角制御液晶素子１はアレイ基板２１に対向配置されていても良い。バックライトユニット６は第１基板１１に対向配置され、光を第１基板に出射する。第１偏光板７はアレイ基板２１および第２基板１２間に配置されている。第２偏光板８は対向基板２２の外側に配置されている。この場合でも、スピーカとしての機能し、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を得ることができる。
【００５２】
また、図４に示すように、バックライトユニット６および液晶表示パネル３間に他の視野角制御液晶素子４を設けて液晶表示装置を形成しても良い。他の視野角制御液晶素子４は、第３基板４１と、この第３基板に所定の隙間を置いて対向配置された第４基板４２と、第３基板および第４基板間に狭持され、第３基板および第４基板間を透過する光の視野角特性を制御する第３液晶層４３と、複数の第３スペーサ４８と、シール材４９とを有している。第３基板４１は、厚さ０．１ｍｍないし２ｍｍ程度の透明な絶縁基板として、ガラスやアクリル等からなる第３シート４４ａ、この第３シート上に形成された第３電極４６ａ、およびこの第３電極に重なった第３配向膜４７ｂを有している。
【００５３】
第４基板４２は、厚さ０．１ｍｍないし２ｍｍ程度の透明な絶縁基板として、ガラスやアクリル等からなる第４シート４４ｂ、この第４シート上に形成された第４電極４６ｂ、およびこの第４電極に重なっているとともに第３配向膜４７ａと対向した第４配向膜４７ｂを有している。第３シート４４ａおよび第４シート４４ｂの形状は矩形状である。第３基板４１および第４基板４２は、第３電極４６ａおよび第４電極４６ｂが対向した領域であるとともに、これら第３基板および第４基板間を透過する光の視野角特性を制御制御可能な視野角制御領域Ｒ１を有している。第３基板４１は導光体６ａに対向配置され、第４基板４２は第１偏光板７に対向配置されている。他の視野角制御液晶素子４は、振動発生部５が設けられていない以外、上述した視野角制御液晶素子１と同様に構成されている。
【００５４】
駆動部９の制御により、第３液晶層４３の液晶分子の配向は第１液晶層の液晶分子の配向と同じ状態に制御されている。より詳しくは、第３液晶層４３は、第３電極４６ａおよび第４電極４６ｂ間に電圧を印加している状態で、液晶分子を第３基板４１平面および第４基板４２平面に対して略垂直に配向するとともに、電圧を印加していない状態で、液晶分子を捩れ各３６０°以上に配向し、または、第３電極および第４電極間に電圧を印加していない状態で液晶分子を第３基板平面および第４基板平面に対して略垂直に配向するとともに、電圧を印加している状態で、液晶分子を捩れ各３６０°以上に配向するように制御されている。
【００５５】
上記した場合でも、視野角制御に優れ、軽量および薄型の液晶表示装置を得ることができる。なお、上記した効果は、視野角制御液晶素子１と他の視野角制御液晶素子４の配置する位置を入れ替えた場合であっても得ることができる。また、振動発生部５は第２シート１４ｂの周縁部に限らず、第１シート１４ａの周縁部、第２シート１４ｂの周縁部、第３シート４４ａの周縁部、および第４シート４４ｂの周縁部のいずれかに設ければ良い。これにより、振動発生部５が設けられた視野角制御液晶素子１または他の視野角制御液晶素子４をスピーカとして機能させることができる。他の視野角制御液晶素子４に振動発生部５が設けられた場合、要求される音質、帯域および志向性等を満たすように他の視野角制御液晶素子を設計すれば良く、第３シート４４ａおよび第４シート４４ｂを上述した実施の形態の第１シート１４ａおよび第２シート１４ｂと同様に形成すれば良い。振動発生部５は、第１シート１４ａ、第２シート１４ｂ、第３シート４４ａ、または第４シート４４ｂに少なくとも１つ設けられていれば視野角制御液晶素子１または他の視野角制御液晶素子４をスピーカとして機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図。
【図２】図１に示した視野角制御液晶素子の平面図。
【図３】上記液晶表示装置の変形例を示す断面図。
【図４】上記液晶表示装置の他の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【００５７】
１…視野角制御液晶素子、３…液晶表示パネル、４…他の視野角制御液晶素子、５…振動発生部、６…バックライトユニット、５ａ…磁石、５ｂ…ボイスコイル、５ｃ…音声信号入力端子、７…第１偏光板、８…第２偏光板、１１…第１基板、１２…第２基板、１３…第１液晶層、１６ａ…第１電極、１６ｂ…第２電極、１７ａ，１７ｂ…配向膜、２１…アレイ基板、２２…対向基板、２３…第２液晶層、４１…第３基板、４２…第４基板、４３…第３液晶層、４６ａ…第３電極、４６ｂ…第４電極、４７ａ，４７ｂ…配向膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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