(57)【要約】【課題】複数人が表示画像を識別できる第１表示モードと、偏光子を通した状態でのみ表示画像を識別できる第２表示モードとを切り換えた画像表示が可能な液晶表示装置、この液晶表示装置を備えた液晶表示システムおよびこの液晶表示システムの使用方法を提供する。【解決手段】液晶表示装置１は、液晶表示パネル３と、この液晶表示パネルに対向配置された偏光子４と、偏光制御素子５と、を備えている。偏光制御素子５は、液晶表示パネル３若しくは偏光子４から入射される光の右旋円偏光を右旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに左旋円偏光を反射させ、または、液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の左旋円偏光を左旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに右旋円偏光を反射させている。【選択図】      図１
2007052259.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液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに対向配置された偏光子と、
前記液晶表示パネルおよび偏光子に対して一方側に配置されているとともにこれら液晶表示パネルまたは偏光子から光が入射され、これら液晶表示パネルまたは偏光子と対向した側の反対側に表示面を有し、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の右旋円偏光を右旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに左旋円偏光を反射させ、または、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の左旋円偏光を左旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに右旋円偏光を反射させる偏光制御素子と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記偏光制御素子は、
前記対向基板に対向配置され、第１可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第１偏光制御素子と、
前記第１偏光制御素子に対して前記対向基板の反対側に位置しているとともにこの第１偏光制御素子に対向配置され、第２可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第２偏光制御素子と、
前記第２偏光制御素子に対して前記第１偏光制御素子の反対側に位置しているとともにこの第２偏光制御素子に対向配置され、第３可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第３偏光制御素子と、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３】
前記偏光制御素子は、
前記対向基板に対向配置され、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電極に重なった第２配向膜を有した第２基板と、前記第１基板および第２基板間に狭持され、ヘリカルピッチおよび平均屈折率の積が第１可視光領域であるカイラルネマティック液晶またはコレステリック液晶で形成された第１偏光制御液晶層と、を有し、前記第１可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第１偏光制御素子と、
前記第２基板に対向配置され、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電極に重なった第４配向膜を有した第４基板と、前記第３基板および第４基板間に狭持され、ヘリカルピッチおよび平均屈折率の積が第２可視光領域であるカイラルネマティック液晶またはコレステリック液晶で形成された第２偏光制御液晶層と、を有し、前記第２可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第２偏光制御素子と、
前記第４基板に対向配置され、第５電極および前記第５電極に重なった第５配向膜を有した第５基板と、前記第５基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第６電極および前記第６電極に重なった第６配向膜を有した第６基板と、前記第５基板および第６基板間に狭持され、ヘリカルピッチおよび平均屈折率の積が第３可視光領域であるカイラルネマティック液晶またはコレステリック液晶で形成された第３偏光制御液晶層と、を有し、前記第３可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第３偏光制御素子と、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４】
前記第１可視光領域は、赤色領域、緑色領域および青色領域のいずれかであり、
前記第２可視光領域は、前記第１可視光領域と異なる前記赤色領域、緑色領域および青色領域のいずれかであり、
前記第３可視光領域は、前記第１可視光領域および第２可視光領域と異なる前記赤色領域、緑色領域および青色領域のいずれかであることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記偏光制御素子は、
前記第１電極および第２電極間、前記第３電極および第４電極間、並びに前記第５電極および第６電極間にそれぞれ電位差が生じている状態で、前記第１偏光制御液晶層の第１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列させ、前記第２偏光制御液晶層の第２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列させ、並びに前記第３偏光制御液晶層の第３液晶分子を前記第５基板平面および第６基板平面に対して略垂直に配列させて、この偏光制御素子に入射される光の右旋円偏光若しくは左旋円偏光を偏光状態を維持して出射させ、かつ、前記電位差が生じていない状態で、前記第１液晶分子、第２液晶分子および第３液晶分子のそれぞれを捩れ角３６００°以上に配列させて、この偏光制御素子に入射される光の右旋円偏光および左旋円偏光の一方を直線偏光として出射させるとともにこれら右旋円偏光および左旋円偏光の他方を反射させ、または、
前記電位差が生じていない状態で、前記第１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列させ、前記第２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列させ、並びに前記第３液晶分子を前記第５基板平面および第６基板平面に対して略垂直に配列させて、この偏光制御素子に入射される光の右旋円偏光若しくは左旋円偏光を偏光状態を維持して出射させ、かつ、前記電位差が生じている状態で、前記第１液晶分子、第２液晶分子および第３液晶分子のそれぞれを捩れ角３６００°以上に配列させて、この偏光制御素子に入射される光の右旋円偏光および左旋円偏光の一方を直線偏光として出射させるとともにこれら右旋円偏光および左旋円偏光の他方を反射させる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６】
前記偏光制御素子は、出射させる光の有無を制御可能であるとともに、前記出射させる光が有る場合にはさらに出射させる光の偏光状態を独立して制御可能な複数の分割領域を備え、
前記第１電極、第２電極、第３電極、第４電極、第５電極および第６電極は、前記複数の分割領域に重なってそれぞれ分割されている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７】
前記第２基板および第３基板は第１共通基板を、前記第４基板および第５基板は第２共通基板をそれぞれ有している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８】
前記液晶表示パネルおよび偏光子に対して前記偏光制御素子と反対側に設けられているとともに、前記液晶表示パネルまたは偏光子に光を出射させるバックライトユニット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９】
前記液晶表示パネルおよび偏光子に対して前記偏光制御素子と反対側に設けられているとともに、入射される外光を前記液晶表示パネルまたは偏光子に反射させる反射板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１０】
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液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに対向配置された偏光子と、
前記液晶表示パネルおよび偏光子に対して一方側に配置されているとともにこれら液晶表示パネルまたは偏光子から光が入射され、これら液晶表示パネルまたは偏光子と対向した側の反対側に表示面を有し、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の右旋円偏光を右旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに左旋円偏光を反射させ、または、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の左旋円偏光を左旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに右旋円偏光を反射させる偏光制御素子と、を具備した液晶表示装置と、
前記表示面を観察する観察者に使用され、前記偏光制御素子から出射される光の右旋円偏光または左旋円偏光を直線偏光として観察者に出射させる独立偏光子と、を備えていることを特徴とする液晶表示システム。
【請求項１１】
前記偏光制御素子は、
前記対向基板に対向配置され、第１可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第１偏光制御素子と、
前記第１偏光制御素子に対して前記対向基板の反対側に位置しているとともにこの第１偏光制御素子に対向配置され、第２可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第２偏光制御素子と、
前記第２偏光制御素子に対して前記第１偏光制御素子の反対側に位置しているとともにこの第２偏光制御素子に対向配置され、第３可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第３偏光制御素子と、を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示システム。
【請求項１２】
前記偏光制御素子は、
前記対向基板に対向配置され、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電極に重なった第２配向膜を有した第２基板と、前記第１基板および第２基板間に狭持され、ヘリカルピッチおよび平均屈折率の積が第１可視光領域であるカイラルネマティック液晶またはコレステリック液晶で形成された第１偏光制御液晶層と、を有し、前記第１可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第１偏光制御素子と、
前記第２基板に対向配置され、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電極に重なった第４配向膜を有した第４基板と、前記第３基板および第４基板間に狭持され、ヘリカルピッチおよび平均屈折率の積が第２可視光領域であるカイラルネマティック液晶またはコレステリック液晶で形成された第２偏光制御液晶層と、を有し、前記第２可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第２偏光制御素子と、
前記第４基板に対向配置され、第５電極および前記第５電極に重なった第５配向膜を有した第５基板と、前記第５基板に隙間を置いて対向配置され、かつ、第６電極および前記第６電極に重なった第６配向膜を有した第６基板と、前記第５基板および第６基板間に狭持され、ヘリカルピッチおよび平均屈折率の積が第３可視光領域であるカイラルネマティック液晶またはコレステリック液晶で形成された第３偏光制御液晶層と、を有し、前記第３可視光領域の光の右旋円偏光または左旋円偏光を選択的に反射させる第３偏光制御素子と、を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示システム。
【請求項１３】
前記第１可視光領域は、赤色領域、緑色領域および青色領域のいずれかであり、
前記第２可視光領域は、前記第１可視光領域と異なる前記赤色領域、緑色領域および青色領域のいずれかであり、
前記第３可視光波長領域は、前記第１可視光領域および第２可視光領域と異なる前記赤色領域、緑色領域および青色領域のいずれかであることを特徴とする請求項１１または１２に記載の液晶表示システム。
【請求項１４】
前記偏光制御素子は、
前記第１電極および第２電極間、前記第３電極および第４電極間、並びに前記第５電極および第６電極間にそれぞれ電位差が生じている状態で、前記第１偏光制御液晶層の第１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列させ、前記第２偏光制御液晶層の第２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列させ、並びに前記第３偏光制御液晶層の第３液晶分子を前記第５基板平面および第６基板平面に対して略垂直に配列させて、この偏光制御素子に入射される光の右旋円偏光若しくは左旋円偏光を偏光状態を維持して出射させ、かつ、前記電位差が生じていない状態で、前記第１液晶分子、第２液晶分子および第３液晶分子のそれぞれを捩れ角３６００°以上に配列させて、この偏光制御素子に入射される光の右旋円偏光および左旋円偏光の一方を直線偏光として出射させるとともにこれら右旋円偏光および左旋円偏光の他方を反射させ、または、
前記電位差が生じていない状態で、前記第１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列させ、前記第２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列させ、並びに前記第３液晶分子を前記第５基板平面および第６基板平面に対して略垂直に配列させて、この偏光制御素子に入射される光の右旋円偏光若しくは左旋円偏光を偏光状態を維持して出射させ、かつ、前記電位差が生じている状態で、前記第１液晶分子、第２液晶分子および第３液晶分子のそれぞれを捩れ角３６００°以上に配列して、この偏光制御素子に入射される光の右旋円偏光および左旋円偏光の一方を直線偏光として出射させるとともにこれら右旋円偏光および左旋円偏光の他方を反射させることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示システム。
【請求項１５】
前記偏光制御素子は、出射させる光の有無を制御可能であるとともに、前記出射させる光が有る場合にはさらに出射させる光の偏光状態を独立して制御可能な複数の分割領域を備え、
前記第１電極、第２電極、第３電極、第４電極、第５電極および第６電極は、前記複数の分割領域に重なってそれぞれ分割されていることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示システム。
【請求項１６】
前記第２基板および第３基板は第１共通基板を、前記第４基板および第５基板は第２共通基板をそれぞれ有していることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示システム。
【請求項１７】
前記液晶表示パネルおよび偏光子に対して前記偏光制御素子と反対側に設けられているとともに、前記液晶表示パネルまたは偏光子に光を出射させるバックライトユニットを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示システム。
【請求項１８】
前記液晶表示パネルおよび偏光子に対して前記偏光制御素子と反対側に設けられているとともに、入射される外光を前記液晶表示パネルまたは偏光子に反射させる反射板を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示システム。
【請求項１９】
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液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに対向配置された偏光子と、
前記液晶表示パネルおよび偏光子に対して一方側に配置されているとともにこれら液晶表示パネルまたは偏光子から光が入射され、これら液晶表示パネルまたは偏光子と対向した側の反対側に表示面を有し、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の右旋円偏光を右旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに左旋円偏光を反射させ、または、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の左旋円偏光を左旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに右旋円偏光を反射させる偏光制御素子と、を具備した液晶表示装置と、
前記表示面を観察する観察者に使用され、前記偏光制御素子から出射される光の右旋円偏光または左旋円偏光を直線偏光として観察者に出射させる独立偏光子と、を備えた液晶表示システムの使用方法において、
前記偏光制御素子から直線偏光を出射させることにより、前記表示面に表示される表示画像を観察者の目で識別可能にするとともに、前記偏光制御素子から右旋円偏光または左旋円偏光を出射させることにより、前記表示面に表示される表示画像を前記独立偏光子を通した観察者の目でのみ識別可能にすることを特徴とする液晶表示システムの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置、この液晶表示装置を備えた液晶表示システムおよびこの液晶表示システムの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置はノートパソコン、モニター、カーナビゲーション、関数電卓、テレビジョン、携帯電話、電子手帳など様々な分野に応用されている。これら液晶表示装置は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）駆動の実現、およびＩＰＳ（インプレーンスイッチング）モードやＭＶＡ（マルチドメインバーティカルアライン）モード、ワイドビューフィルムを適用することによって、広い視野角特性および高いコントラスト特性を得ている。
【０００３】
また、液晶表示装置は、薄型、軽量および低消費電力の特性を生かし、電子手帳、ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）、携帯電話等のモバイル電子機器の表示部として広く用いられている。これらモバイル電子機器は屋外で使用する機会が多く、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。このような場合、他人には識別されず、本人（オペレータ）のみ識別可能な表示状態が望ましい。
【０００４】
このような要求に対して、状況に応じて液晶表示装置の視野角を制御することによって指向性を持たせ、本人以外には見えにくくする方法が提案されている。視野角の広狭の切り換えは、例えば着脱可能なルーバーシートを設けることにより行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。こ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。また、ルーバーシートに換わる技術として、光拡散機能を利用した光拡散制御素子を液晶表示装置に設けることで視野角を制御する技術も提案されている。
【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】
【０００５】
上記したように、液晶表示装置に光拡散制御素子を設けることにより、透過率の低下を招くことなく視野角を制御することが可能となる。しかしながら、光拡散制御素子はルーバーシートと同様に視野角を制御する手段である。このため、表示面の法線方向付近からのみ表示画像を識別されるように表示画像の視野角を狭くした場合でも、表示面の法線方向付近であれば本人に限らず、他人も表示画像を識別可能である。表示画像の視野角を狭くしても他人に表示画像を識別されてしまう危険が伴うため、本人のみ識別できる画像表示（完全な秘密保守）は約束されない。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、複数人が表示画像を識別できる第１表示モードと、独立偏光子を通した状態でのみ表示画像を識別できる第２表示モードとを切り換えた画像表示が可能な液晶表示装置、この液晶表示装置を備えた液晶表示システムおよびこの液晶表示システムの使用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに対向配置された偏光子と、
前記液晶表示パネルおよび偏光子に対して一方側に配置されているとともにこれら液晶表示パネルまたは偏光子から光が入射され、これら液晶表示パネルまたは偏光子と対向した側の反対側に表示面を有し、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の右旋円偏光を右旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに左旋円偏光を反射させ、または、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の左旋円偏光を左旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに右旋円偏光を反射させる偏光制御素子と、を備えていることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の他の態様に係る液晶表示システムは、
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液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに対向配置された偏光子と、
前記液晶表示パネルおよび偏光子に対して一方側に配置されているとともにこれら液晶表示パネルまたは偏光子から光が入射され、これら液晶表示パネルまたは偏光子と対向した側の反対側に表示面を有し、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の右旋円偏光を右旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに左旋円偏光を反射させ、または、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の左旋円偏光を左旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに右旋円偏光を反射させる偏光制御素子と、を具備した液晶表示装置と、
前記表示面を観察する観察者に使用され、前記偏光制御素子から出射される光の右旋円偏光または左旋円偏光を直線偏光として観察者に出射させる独立偏光子と、を備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の他の態様に係る液晶表示システムの使用方法は、
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液晶層と、を有した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに対向配置された偏光子と、
前記液晶表示パネルおよび偏光子に対して一方側に配置されているとともにこれら液晶表示パネルまたは偏光子から光が入射され、これら液晶表示パネルまたは偏光子と対向した側の反対側に表示面を有し、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の右旋円偏光を右旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに左旋円偏光を反射させ、または、前記液晶表示パネル若しくは偏光子から入射される光の左旋円偏光を左旋円偏光若しくは直線偏光として出射させるとともに右旋円偏光を反射させる偏光制御素子と、を具備した液晶表示装置と、
前記表示面を観察する観察者に使用され、前記偏光制御素子から出射される光の右旋円偏光または左旋円偏光を直線偏光として観察者に出射させる独立偏光子と、を備えた液晶表示システムの使用方法において、
前記偏光制御素子から直線偏光を出射させることにより、前記表示面に表示される表示画像を観察者の目で識別可能にするとともに、前記偏光制御素子から右旋円偏光または左旋円偏光を出射させることにより、前記表示面に表示される表示画像を前記独立偏光子を通した観察者の目でのみ識別可能にすることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、複数人が表示画像を識別できる第１表示モードと、偏光子を通した状態でのみ表示画像を識別できる第２表示モードとを切り換えた画像表示が可能な液晶表示装置、この液晶表示装置を備えた液晶表示システムおよびこの液晶表示システムの使用方法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】
【００１０】
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システムおよびこの液晶表示システムの使用方法について詳細に説明する。始めに、液晶表示システムについて説明する。
【００１１】
図１に示すように、液晶表示システムは液晶表示装置１およびこの液晶表示装置とは独立した偏光子としての独立偏光子２を備えている。液晶表示装置１は、液晶表示パネル３、偏光子４、偏光制御素子５、バックライトユニット７および駆動部８を備えている。
【００１２】
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、アレイ基板１１、対向基板１２、および液晶層１３を備えている。アレイ基板１１は、透明な絶縁基板としてのガラス基板１４と、このガラス基板上に形成された複数の画素電極１５と、これら画素電極１５を含むガラス基板上に形成された配向膜１６と、を有している。また、アレイ基板１１は、ガラス基板１４上に形成された図示しない各種配線や複数のスイッチング素子として複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等を有している。
【００１３】
対向基板１２は、透明な絶縁基板としてのガラス基板１７と、このガラス基板上に形成された共通電極１８と、共通電極およびガラス基板上に形成された配向膜１９と、を有している。画素電極１５および共通電極１８は、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ている。配向膜１６および配向膜１９には、プレチルト角が５°となるようラビングが施されている。
【００１４】
アレイ基板１１および対向基板１２は、複数のスペーサとして、例えば複数の球状スペーサ２１により所定の隙間を保持して対向配置されている。アレイ基板１１および対向基板１２は、画素電極１５および共通電極１８が対向しているとともに、画像を表示する表示領域Ｒ１を有している。アレイ基板１１および対向基板１２は、両基板の周縁部（表示領域Ｒ１の外側）に配置されたシール材２２により互いに接合されている。液晶層１３は、アレイ基板１１、対向基板１２、およびシール材２２の間に狭持されている。
【００１５】
液晶層１３の層厚は、５．０μｍである。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。液晶材料の屈折率異方性（Δｎ）は、５９０ｎｍの波長に対して０．０９２である。液晶分子１３ａ（図２ないし図５参照）の捩れ角は９０°、ヘリカルピッチは６０μｍである。液晶分子１３ａの捩れは左回りである。
【００１６】
表示領域Ｒ１内において、アレイ基板１１および対向基板１２の一方の基板には、図示しない赤色、緑色、および青色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。
【００１７】
偏光子４は、偏光板４ａおよびλ／４板４ｂを有している。この実施の形態において、偏光板４ａはアレイ基板１１に対向配置され、λ／４板４ｂは対向基板１２に対向配置されている。より詳しくは、偏光板４ａはアレイ基板１１の外面に貼り付けられ、λ／４板４ｂは対向基板１２の外面に貼り付けられている。
【００１８】
偏光制御素子５は、第１偏光制御素子５ａ、第２偏光制御素子５ｂおよび第３偏光制御素子５ｃを有している。  
第１偏光制御素子５ａは、λ／４板４ｂに対向した第１基板３１、この第１基板に所定の隙間を保持して対向配置された第２基板３２および第１偏光制御液晶層としての第１液晶層３３を有している。
【００１９】
第１基板３１は、透明な絶縁基板として、例えばポリエステルフィルムやガラスからなる第１シート３４と、この第１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１電極３５と、この第１電極に重なって配設された第１配向膜３６とを有している。
【００２０】
第２基板３２は、透明な絶縁基板として、例えばポリエステルフィルムやガラスからなる第２シート３７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３８と、この第２電極に重なって配設された第２配向膜３９とを有している。
【００２１】
第１基板３１および第２基板３２は、第１配向膜３６および第２配向膜３９が対面するように対向配置され、複数のスペーサとして、複数の球状スペーサ４１により所定の隙間を置いて保持されている。球状スペーサ４１は、絶縁材料で形成されている。第１電極３５および第２電極３８は絶縁状態に維持されている。
【００２２】
第１基板３１および第２基板３２は、第１電極３５および第２電極３８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基板間に入射される光の偏光状態を制御可能な偏光制御領域Ｒ２を有している。この実施の形態において、偏光制御領域Ｒ２は、上述した表示領域Ｒ１と重なっている。
【００２３】
第１基板３１および第２基板３２は、第１電極３５および第２電極３８の周縁部に配置されたシール材４２により互いに接合されている。第１液晶層３３は、第１基板３１、第２基板３２およびシール材４２の間に狭持されている。第１液晶層３３は、例えば、誘電率異方性が正であるコレステリック液晶で形成されている。
【００２４】
次に、上記第１偏光制御素子５ａの製造方法について説明する。  
用意した第１シート３４上に第１電極３５を形成し、または第１電極付き第１シートを用意した後、印刷法を用いて第１電極上に第１配向膜３６を形成する。その後、第１配向膜３６に配向処理としてラビングを施して第１基板３１を形成する。一方、第２基板３２において、用意した第２シート３７上に第２電極３８を形成し、または第２電極付き第２シートを用意した後、印刷法を用いて第２電極上に第２配向膜３９を形成する。
【００２５】
次いで、第１基板３１または第２基板３２上に複数の球状スペーサ４１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４２を塗布する、続いて、シール材４２を介して第１基板３１および第２基板３２を貼り合せ、焼成する。これにより、第１基板３１および第２基板３２は接合される。その後、第１基板３１および第２基板３２間に液晶を注入する。注入する際、例えば、真空注入法を用い、シール材４２の一部に設けられた図示しない液晶注入口より液晶を注入する。その後、液晶注入口には、例えば紫外線硬化型樹脂からなる図示しない封止材を塗布する。そして、封止材に紫外線を照射することにより、液晶注入口は封止材で封止される。これにより、第１偏光制御素子５ａが完成する。
【００２６】
第１液晶層３３の層厚ｄ１は、２．７９μｍである。第１液晶層３３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（Δｎ）は、５９０ｎｍの波長に対して０．２３（常光屈折率ｎｏは１．５０、異常光屈折率ｎｅは１．７３）である。第１液晶層３３の平均屈折率ｎは１．６２である。第１液晶層３３の第１液晶分子３３ａ（図２ないし図５参照）の捩れ角は３６９０°（第１液晶分子が１０回転とさらに９０°回転）、ヘリカルピッチＰ１は０．２７２μｍである。第１液晶層３３の第１液晶分子３３ａの捩れは右回りである。
【００２７】
第２偏光制御素子５ｂは、第２基板３２に対向した第３基板５１、この第３基板に所定の隙間を保持して対向配置された第４基板５２および第２偏光制御液晶層としての第２液晶層５３を有している。
【００２８】
第３基板５１は、透明な絶縁基板として、例えばポリエステルフィルムやガラスからなる第３シート５４と、この第３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３電極５５と、この第３電極に重なって配設された第３配向膜５６とを有している。第３シート５４は、第１シート３４に対向配置されている。
【００２９】
第４基板５２は、透明な絶縁基板として、例えばポリエステルフィルムやガラスからなる第４シート５７と、この第４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４電極５８と、この第４電極に重なって配設された第４配向膜５９とを有している。
【００３０】
第３基板５１および第４基板５２は、第３配向膜５６および第４配向膜５９が対面するように対向配置され、複数のスペーサとして、複数の球状スペーサ６１により所定の隙間を置いて保持されている。球状スペーサ６１は、絶縁材料で形成されている。第３電極５５および第４電極５８は絶縁状態に維持されている。
【００３１】
第３基板５１および第４基板５２は、第３電極５５および第４電極５８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基板間に入射される光の偏光状態を制御可能な偏光制御領域Ｒ２を有している。
【００３２】
第３基板５１および第４基板５２は、第３電極５５および第４電極５８の周縁部に配置されたシール材６２により互いに接合されている。第２液晶層５３は、第３基板５１、第４基板５２およびシール材６２の間に狭持されている。第２液晶層５３は、例えば、誘電率異方性が正であるコレステリック液晶で形成されている。第２偏光制御素子５ｂは、上記第１偏光制御素子５ａと同様の製造方法により形成されている。
【００３３】
第２液晶層５３の層厚ｄ２は、３．４９μｍである。第２液晶層５３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（Δｎ）は、５９０ｎｍの波長に対して０．２３（常光屈折率ｎｏは１．５０、異常光屈折率ｎｅは１．７３）である。第２液晶層５３の平均屈折率ｎは１．６２である。第２液晶層５３の第２液晶分子５３ａ（図２ないし図５参照）の捩れ角は３６９０°、ヘリカルピッチＰ２は０．３４０μｍである。第２液晶層５３の第２液晶分子５３ａの捩れは第１液晶層３３と同様右回りである。
【００３４】
第３偏光制御素子５ｃは、第４基板５２に対向した第５基板７１、この第５基板に所定の隙間を保持して対向配置された第６基板７２および第３偏光制御液晶層としての第３液晶層７３を有している。
【００３５】
第５基板７１は、透明な絶縁基板として、例えばポリエステルフィルムやガラスからなる第５シート７４と、この第５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５電極７５と、この第５電極に重なって配設された第５配向膜７６とを有している。第５シート７４は、第４シート５７に対向配置されている。
【００３６】
第６基板７２は、透明な絶縁基板として、例えばポリエステルフィルムやガラスからなる第６シート７７と、この第６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６電極７８と、この第６電極に重なって配設された第６配向膜７９とを有している。第６シート７７の外面は表示面Ｓとして機能する。
【００３７】
第５基板７１および第６基板７２は、第５配向膜７６および第６配向膜７９が対面するように対向配置され、複数のスペーサとして、複数の球状スペーサ８１により所定の隙間を置いて保持されている。球状スペーサ８１は、絶縁材料で形成されている。第５電極７５および第６電極７８は絶縁状態に維持されている。
【００３８】
第５基板７１および第６基板７２は、第５電極７５および第６電極７８が対向した領域であるとともに、これら第５基板および第６基板間に入射される光の偏光状態を制御可能な偏光制御領域Ｒ２を有している。
【００３９】
第５基板７１および第６基板７２は、第５電極７５および第６電極７８の周縁部に配置されたシール材８２により互いに接合されている。第３液晶層７３は、第５基板７１、第６基板７２およびシール材８２の間に狭持されている。第３液晶層７３は、例えば、誘電率異方性が正であるコレステリック液晶で形成されている。第３偏光制御素子５ｃは、上記第１偏光制御素子５ａと同様の製造方法により形成されている。
【００４０】
第３液晶層７３の層厚ｄ３は、３．９３μｍである。第３液晶層７３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（Δｎ）は、５９０ｎｍの波長に対して０．２３（常光屈折率ｎｏは１．５０、異常光屈折率ｎｅは１．７３）である。第３液晶層７３の平均屈折率ｎは１．６２である。第３液晶層７３の第３液晶分子７３ａ（図２ないし図５参照）の捩れ角は３６９０°、ヘリカルピッチＰ３は０．３８３μｍである。第３液晶層７３の第３液晶分子７３ａの捩れは第１液晶層３３および第２液晶層５３と同様右回りである。
【００４１】
バックライトユニット７は、液晶表示パネル３および偏光子４に対して偏光制御素子５と反対側に設けられているとともに、偏光板４ａに対向配置されている。バックライトユニット７は、偏光板４ａと対向しているとともに導光板を含む導光体７ａ、この導光体の一側縁に対向配置された光源７ｂおよび反射板７ｃを有している。バックライトユニット７は、偏光板４ａに向けて光を出射させる。
【００４２】
この実施の形態において、液晶表示装置１は透過型のためバックライトユニット７を設けているが、液晶表示装置は反射型でも良く、この場合はバックライトユニットの替わりに反射板を設ければ良い。なお、反射板は入射される外光を偏光板４ａに反射させる機能を有している。
【００４３】
駆動部８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８は、偏光制御素子５を駆動制御することにより、後述する第１表示モードまたは第２表示モードに切り換えた画像表示を可能とする。
【００４４】
独立偏光子２は、偏光板２ａと、この偏光板２ａおよび液晶表示装置１の表示面Ｓ間に配置されたλ／４板２ｂとを有している。独立偏光子２は、例えば眼鏡に適用することで観察者に使用される。この実施の形態において、偏光板２ａおよびλ／４板２ｂは互いに貼り合わされて形成されている。独立偏光子２は偏光制御素子５の表示面Ｓから出射される右旋円偏光または左旋円偏光を直線偏光として観察者に出射させる機能を有している。独立偏光子２は、第２表示モード時に表示面Ｓを観察する観察者に使用される。後述するが、観察者は、独立偏光子２を通した状態でのみ表示画像を識別することができる。
【００４５】
次に、上記第１液晶層３３、第２液晶層５３および第３液晶層７３を詳細に説明する。  
例えば、コレステリック液晶は、液晶分子がらせん状の周期構造となる分子配列を有している。
【００４６】
第１液晶層３３の第１液晶分子３３ａのヘリカルピッチＰ１は、バックライトユニット７から出射されるとともに液晶表示パネル３の青色の着色層を透過する光の波長に対応している。第１液晶分子３３ａの捩れは右回りであるため、第１液晶層３３は、第１液晶分子３３ａのらせん軸に平行な方向に入射した光のうち、バックライトユニット７から出射される光の青色の主波長λ１＝ｎ・Ｐ１・cosθ１（θ１；入射光の入射方向と第１液晶分子３３ａのらせん軸のなす狭角）を中心とした第１可視光波長領域としての波長幅（波長領域）Δλ１＝Δｎ・Ｐ１・cosθ１の光の左回りの円偏光（以下、左旋円偏光と称する）のみ選択的に反射させ、波長幅Δλ１以外（他の波長域）の左旋円偏光および全波長領域の光の右回りの円偏光（以下、右旋円偏光と称する）を透過させる。
【００４７】
ここで、第１偏光制御素子５ａは、電界制御型であり、第１電極３５および第２電極３８間に印加する電圧を調整することにより、出射させる光の有無を制御可能であるとともに、出射させる光が有る場合にはさらに出射させる光の偏光状態を制御可能である。
【００４８】
このため、第１電極３５および第２電極３８間に電圧を印加していない状態（第１電極および第２電極間に電位差が生じていない状態）では、第１液晶層３３の第１液晶分子３３ａは捩れ角３６９０°に配列するため、第１偏光制御素子５ａ（第１液晶層）は、この第１液晶層に入射される光の右旋円偏光および波長幅Δλ１以外の左旋円偏光を出射（透過）させ、また、同じく第１液晶層に入射される光の波長幅Δλ１の左旋円偏光を選択的に反射させる。
【００４９】
一方、第１電極３５および第２電極３８間に電圧を印加している状態（第１電極および第２電極間に電位差が生じている状態）では、第１液晶層３３の第１液晶分子３３ａは第１基板３１平面および第２基板３２平面に対して略垂直に配列するため、第１偏光制御素子５ａ（第１液晶層３３）は、この第１液晶層に入射される光の全波長領域の右旋円偏光および左旋円偏光を維持して出射（透過）させる。
【００５０】
第２液晶層５３の第２液晶分子５３ａのヘリカルピッチＰ２は、バックライトユニット７から出射されるとともに液晶表示パネル３の緑色の着色層を透過する光の波長に対応している。第２液晶分子５３ａの捩れは右回りであるため、第２液晶層５３は、第２液晶分子５３ａのらせん軸に平行な方向に入射した光のうち、バックライトユニット７から出射される光の緑色の主波長λ２＝ｎ・Ｐ２・cosθ２（θ２；入射光の入射方向と第２液晶分子５３ａのらせん軸のなす狭角）を中心とした第２可視光波長領域としての波長幅（波長領域）Δλ２＝Δｎ・Ｐ２・cosθ２の光の左旋円偏光のみ選択的に反射させ、波長幅Δλ２以外（他の波長域）の左旋円偏光および全波長領域の光の右旋円偏光を透過させる。
【００５１】
ここで、第２偏光制御素子５ｂは、電界制御型であり、第３電極５５および第４電極５８間に印加する電圧を調整することにより、出射させる光の有無を制御可能であるとともに、出射させる光が有る場合にはさらに出射させる光の偏光状態を制御可能である。
【００５２】
このため、第３電極５５および第４電極５８間に電圧を印加していない状態（第３電極および第４電極間に電位差が生じていない状態）では、第２液晶層５３の第２液晶分子５３ａは捩れ角３６９０°に配列するため、第２偏光制御素子５ｂ（第２液晶層）は、この第２液晶層に入射される光の右旋円偏光および波長幅Δλ２以外の左旋円偏光を出射（透過）させ、また、同じく第２液晶層に入射される光の波長幅Δλ２の左旋円偏光を選択的に反射させる。
【００５３】
一方、第３電極５５および第４電極５８間に電圧を印加している状態（第３電極および第４電極間に電位差が生じている状態）では、第２液晶層５３の第２液晶分子５３ａは第３基板５１平面および第４基板５２平面に対して略垂直に配列するため、第２偏光制御素子５ｂ（第２液晶層５３）は、この第２液晶層に入射される光の全波長領域の右旋円偏光および左旋円偏光を維持して出射（透過）させる。
【００５４】
第３液晶層７３の第３液晶分子７３ａのヘリカルピッチＰ３は、バックライトユニット７から出射されるとともに液晶表示パネル３の赤色の着色層を透過する光の波長に対応している。第３液晶分子７３ａの捩れは右回りであるため、第３液晶層７３は、第３液晶分子７３ａのらせん軸に平行な方向に入射した光のうち、バックライトユニット７から出射される光の赤色の主波長λ３＝ｎ・Ｐ３・cosθ３（θ３；入射光の入射方向と第３液晶分子７３ａのらせん軸のなす狭角）を中心とした第３可視光波長領域としての波長幅（波長領域）Δλ３＝Δｎ・Ｐ３・cosθ３の光の左旋円偏光のみ選択的に反射させ、波長幅Δλ３以外（他の波長域）の左旋円偏光および全波長領域の光の右旋円偏光を透過させる。
【００５５】
ここで、第３偏光制御素子５ｃは、電界制御型であり、第５電極７５および第６電極７８間に印加する電圧を調整することにより、出射させる光の有無を制御可能であるとともに、出射させる光が有る場合にはさらに出射させる光の偏光状態を制御可能である。
【００５６】
このため、第５電極７５および第６電極７８間に電圧を印加していない状態（第５電極および第６電極間に電位差が生じていない状態）では、第３液晶層７３の第３液晶分子７３ａは捩れ角３６９０°に配列するため、第３偏光制御素子５ｃ（第３液晶層）は、この第３液晶層に入射される光の右旋円偏光および波長幅Δλ３以外の左旋円偏光を出射（透過）させ、また、同じく第３液晶層に入射される光の波長幅Δλ３の左旋円偏光を選択的に反射させる。
【００５７】
一方、第５電極７５および第６電極７８間に電圧を印加している状態（第５電極および第６電極間に電位差が生じている状態）では、第３液晶層７３の第３液晶分子７３ａは第５基板７１平面および第６基板７２平面に対して略垂直に配列するため、第３偏光制御素子５ｃ（第３液晶層７３）は、この第３液晶層に入射される光の全波長領域の右旋円偏光および左旋円偏光を維持して出射（透過）させる。
【００５８】
次に、偏光制御素子５の光学特性について説明する。  
上記したように、カラーフィルタを有し、カラー表示が可能な液晶表示パネル３から出射される光の波長域（Δλ）は一般的な液晶材料の屈折率異方性（Δｎ）および平均屈折率（ｎ）から得られる波長域より広いため、偏光制御素子５は、可視光３原色の赤色、緑色および青色の３波長にそれぞれ対応したピッチを持つ第１偏光制御素子５ａ、第２偏光制御素子５ｂおよび第３偏光制御素子５ｃを有している。これにより、第１偏光制御素子５ａ、第２偏光制御素子５ｂおよび第３偏光制御素子５ｃは、左旋円偏光または右旋円偏光を選択的に反射させることができる。
【００５９】
第１偏光制御素子５ａの第１液晶分子３３ａ、第２偏光制御素子５ｂの第２液晶分子５３ｂおよび第３偏光制御素子５ｃの第３液晶分子７３ａはそれぞれ捩れ角３６９０°に配列する。すなわち、第１偏光制御素子５ａではｄ１／Ｐ１＞１０を満たし、第２偏光制御素子５ｂではｄ２／Ｐ２＞１０を満たし、第３偏光制御素子５ｃでは、ｄ３／Ｐ３＞１０を満たしている。このため、第１偏光制御素子５ａ、第２偏光制御素子５ｂおよび第３偏光制御素子５ｃは、偏光制御素子５に斜め方向（第１基板３１平面、第３基板５１平面および第３基板７１平面のそれぞれの法線方向から傾いた方向）から入射される光の左旋円偏光を選択的に十分に反射させることができる。また、第１偏光制御素子５ａの第１液晶分子３３ａ、第２偏光制御素子５ｂの第２液晶分子５３ａおよび第３偏光制御素子５ｃの第３液晶分子７３ａはそれぞれ捩れ角３６９０°に配列するため、通常の液晶表示パネル３とラビング方向の共通化を図ることができる。
【００６０】
上述したヘリカルピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、バックライトユニット７から出射される光の青色の主波長λ１＝４４０ｎｍ、緑色の主波長λ２＝５５０ｎｍ、赤色の主波長λ３＝６２０ｎｍに対応している。このため、ヘリカルピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、Ｐ１＝λ１／ｎ，Ｐ２＝λ２／ｎ，Ｐ３＝λ３／ｎの関係式によって求められている。
【００６１】
この実施の形態において、上述した第１液晶層３３の層厚ｄ１、第２液晶層５３の層厚ｄ２および第３液晶層７３の層厚ｄ３は、ｄ１／Ｐ１＝１０．２５，ｄ２／Ｐ２＝１０．２５，ｄ３／Ｐ３＝１０．２５の関係式を満たすように形成されている。
【００６２】
一般的なバックライト光の赤色、緑色および青色の波長幅（バンド幅）は、２０ｎｍないし４０ｎｍであるが、この実施の形態での波長幅Δλ１（＝Δｎ・Ｐ１）、Δλ２（＝Δｎ・Ｐ２）、Δλ３（＝Δｎ・Ｐ３）は全てこれより大きくなることが分かる。
【００６３】
次に、バックライトユニット７から出射される光の光路について説明する。  
ここで、図２ないし図５に示すように、偏光板４ａの透過容易軸の方向は第１方向ａ１であり、偏光板２ａの透過容易軸の方向は第１方向と直交する第２方向ａ２である。すなわち、偏光板４ａおよび偏光板２ａはクロスニコル配置されている。λ／４板４ｂおよびλ／４板２ｂの光軸の方向は、それぞれ偏光板４ａおよび偏光板２ａの透過容易軸に対して４５°の角度を為すとともに、それらの光軸が互いに直交する方向である。なお、偏光制御素子５に駆動電圧を印加した状態において、第１液晶分子３３ａの長軸方向、第２液晶分子５３ａの長軸方向および第３液晶分子７３ａの長軸方向は、第１方向ａ１および第２方向ａ２に直交する第３方向ａ３にほぼ平行である。
【００６４】
まず、液晶表示パネル３に駆動電圧が印加されているとともに、偏光制御素子５に駆動電圧が印加されていない状態である第１表示モードにおける光路について説明する。  
図１および図２に示すように、バックライトユニット７から拡散した光が出射されると、偏光板４ａは第１方向ａ１の偏光（直線偏光）として液晶表示パネル３の液晶層１３に出射させる。液晶層１３は、第１方向ａ１の直線偏光を維持し、λ／４板４ｂに出射させ、このλ／４板４ｂは右旋円偏光を出射させる。
【００６５】
偏光制御素子５の第１液晶層３３、第２液晶層５３および第３液晶層７３は、λ／４板４ｂから入射される右旋円偏光を通過させ、第２方向の偏光（直線偏光）として出射させる。上記したことから、観察者は、表示画像を表示面Ｓの正面方向および斜め方向ともに目で識別することができる表示状態となる。
【００６６】
次に、液晶表示パネル３および偏光制御素子５に駆動電圧が印加されている状態である第２表示モードにおける光路について説明する。  
図１および図３に示すように、バックライトユニット７から拡散した光が出射されると、偏光板４ａは第１方向ａ１の偏光（直線偏光）として液晶表示パネル３の液晶層１３に出射させる。液晶層１３は、第１方向ａ１の直線偏光を維持し、λ／４板４ｂに出射させ、このλ／４板４ｂは右旋円偏光を出射させる。
【００６７】
偏光制御素子５の第１液晶層３３、第２液晶層５３および第３液晶層７３は、λ／４板４ｂから入射される右旋円偏光を維持して通過させる。λ／４板２ｂは、第３液晶層７３から入射される右旋円偏光を通過させ、第２方向ｄ２の偏光（直線偏光）として偏光板４ａに出射させる。このため、偏光板４ａからは第２方向ｄ２の直線偏光が出射される。上記したことから、独立偏光子２を使用した特定の観察者のみが表示面Ｓに表示された表示画像を識別できる表示状態となる。
【００６８】
ここで、本願発明者等は、液晶表示パネル３に駆動電圧が印加されているとともに、偏光制御素子５に駆動電圧が印加されていない状態（０Ｖ印加状態）と、液晶表示パネル３および偏光制御素子５に駆動電圧が印加されている状態との２通りの表示モードにおいて、液晶表示装置１を用いて画像を表示し、輝度視角等の表示特性を調査した。
【００６９】
その際、駆動部８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。偏光制御素子５に駆動電圧を印加する際、駆動部８は、駆動電圧６０Ｖにて偏光制御素子５を駆動する。このため、第１偏光制御素子５ａ、第２偏光制御素子５ｂおよび第３偏光制御素子５ｃは、それぞれ駆動電圧２０Ｖにて駆動される。また、バックライトユニット７は光を出射した状態とし、液晶表示装置１を照度０ｌｘ（ルクス）の環境下に配置した。
【００７０】
まず、図２に示すように、液晶表示パネル３（画素電極１５および共通電極１８間）に駆動電圧が印加されているとともに、偏光制御素子５（第１電極３５および第２電極３８間、第３電極５５および第４電極５８間、第５電極７５および第６電極７８間）に駆動電圧が印加されていない状態である第１表示モードにおける液晶表示システムの使用方法および液晶表示装置１の表示特性について説明する。
【００７１】
表示面Ｓに表示された表示画像を観察した場合、観察者は、表示画像を表示面の正面方向および斜め方向ともに目で識別することができる。観察者は独立偏光子２を使用せずに表示画像を識別できる。このため、表示面Ｓに表示された表示画像は、複数人が識別できる状態となる。また、正面輝度は３００ｃｄ／ｍ２と十分高い値を示した。
【００７２】
次に、図３に示すように、液晶表示パネル３および偏光制御素子５に駆動電圧が印加されている状態である第２表示モードにおける液晶表示システムの使用方法および液晶表示装置１の表示特性について説明する。
【００７３】
表示面Ｓに表示された表示画像を観察した場合、観察者は、表示画像を表示面の正面方向および斜め方向ともに目で識別することができない。表示面Ｓに表示された表示画像は、独立偏光子２を通した観察者の目でのみ識別することができる。このため、表示面Ｓに表示された表示画像は、独立偏光子２を使用した特定の観察者のみ識別できる状態となる。また、正面輝度は５００ｃｄ／ｍ２であり、偏光制御素子５に駆動電圧が印加されていない状態よりも高い値が得られる。
【００７４】
また、本願発明者等は、液晶表示パネル３および偏光制御素子５に駆動電圧が印加されていない状態と、液晶表示パネル３に駆動電圧が印加されていないとともに、偏光制御素子５に駆動電圧が印加されている状態との２通りにおいても、液晶表示装置１を用いて画像を表示し、表示特性を調査した。
【００７５】
図１および図４に示すように、液晶表示パネル３および偏光制御素子５に駆動電圧が印加されていない状態では、偏光制御素子５に左旋円偏光が入射される。左旋円偏光が入射されると、第１液晶層３３は青色領域の左旋円偏光を選択的に反射し、第２液晶層５３は緑色領域の左旋円偏光を選択的に反射させ、第３液晶層７３は赤色領域の左旋円偏光を選択的に反射させる。このため、液晶表示装置１は非表示モードとなり、表示面Ｓに表示された表示画像を観察した場合、黒色表示となる。
【００７６】
なお、図５に示すように、液晶表示パネル３に駆動電圧が印加されていないとともに、偏光制御素子５に駆動電圧が印加されている状態では、第３液晶層７３から光が左旋円偏光として出射される。このため、バックライトユニット７を用いて光を出射させた場合や、反射型の液晶表示装置を用いた場合は、液晶表示装置は非表示状態とならず、白色表示となってしまう。
【００７７】
以上のように構成された、液晶表示システムおよびこの液晶表示システムの使用方法によれば、駆動部８によって偏光制御素子５を駆動制御することによりこの偏光制御素子５は、λ／４板４ｂから入射される光の右旋円偏光を右旋円偏光または直線偏光として出射させている。
【００７８】
偏光制御素子５に駆動電圧が印加されていない状態である第１表示モードにおいて、偏光制御素子５は、光を第２方向の直線偏光として出射させる。このため、観察者は、表示画像を表示面Ｓの正面方向および斜め方向ともに目で識別することができる表示状態となる。偏光制御素子５に駆動電圧が印加されている状態である第２表示モードにおいて、偏光制御素子５は、光を右旋円偏光として出射させる。このため、独立偏光子２を使用した特定の観察者のみが表示面Ｓに表示された表示画像を識別できる表示状態となる。上記したことから、複数人が表示画像を識別できる第１表示モードと、独立偏光子を通した状態でのみ表示画像を識別できる第２表示モードとを切り換えた画像表示が可能な液晶表示システムを得ることができる。これにより、電子手帳、ＰＤＡ、携帯電話等、公共の場で使用する場合であっても他人に表示画像を識別される（表示内容を覗かれる）心配を排除できる。
【００７９】
第１偏光制御素子５ａは、ヘリカルピッチＰ１と平均屈折率ｎの積が青色領域であるコレステリック液晶で形成された第１液晶層３３を有している。第１液晶分子３３ａの捩れは右回りである。このため、第１偏光制御素子５ａは、青色領域の光の左旋円偏光のみ選択的に反射させる。第２偏光制御素子５ｂは、ヘリカルピッチＰ２と平均屈折率ｎの積が緑色領域であるコレステリック液晶で形成された第２液晶層５３を有している。第２液晶分子５３ａの捩れは右回りである。このため、第２偏光制御素子５ｂは、緑色領域の光の左旋円偏光のみ選択的に反射させる。
【００８０】
第３偏光制御素子５ｃは、ヘリカルピッチＰ３と平均屈折率ｎの積が赤色領域であるコレステリック液晶で形成された第３液晶層７３を有している。第３液晶分子７３ａの捩れは右回りである。このため、第３偏光制御素子５ｃは、赤色領域の光の左旋円偏光のみ選択的に反射させる。また、第１液晶分子３３ａ、第２液晶分子５３ａおよび第３液晶分子７３ａの捩れ角は３６９０°である。
【００８１】
このため、偏光制御素子５に斜め方向から光が入射された場合でも、偏光制御素子５は左旋円偏光を十分に反射することができる。このため、黒色表示となる上記非表示モードを得ることができる。また、バックライトユニット７の替わりに反射板を設けた場合でも上記非表示モード時においては黒色表示を得ることができる。
【００８２】
上記した効果は、第１液晶分子３３ａ、第２液晶分子５３ａおよび第３液晶分子７３ａのそれぞれの捩れ角を以下のように制御した場合に効果的である。  
偏光制御素子５に駆動電圧を印加していない状態で、第１液晶分子３３ａ、第２液晶分子５３ａおよび第３液晶分子７３ａのそれぞれの捩れ角３６００°以上に配列させて、この偏光制御素子に入射される光の右旋円偏光を直線偏光として出射させるとともに左旋円偏光を反射させる場合である。
【００８３】
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６に示すように、第２基板３２および第３基板５１は第１共通基板９１を有し、それぞれ同一の基板で構成されている。第４基板５２および第５基板７１は第２共通基板９２を有し、それぞれ同一の基板で構成されている。このため、液晶表示装置全体の厚みおよび重量を軽減することができる。
【００８４】
偏光制御素子５は、出射させる光の有無を制御可能であるとともに、前記出射させる光が有る場合にはさらに出射させる光の偏光状態を独立して制御可能な複数の分割領域を有していても良い。
【００８５】
例えば、図７および図８に示すように、偏光制御素子５の第１偏光制御素子５ａが、第１分割領域Ｒ３、第２分割領域Ｒ４、第３分割領域Ｒ５および第４分割領域Ｒ６を有している場合、第１電極３５および第２電極３８は、第１分割領域Ｒ３ないし第４分割領域Ｒ６に重なってそれぞれ分割されている。分割された第１電極３５および第２電極３８にそれぞれ独立して駆動電圧を印加することができる。
【００８６】
なお、この場合、第２偏光制御素子５ｂおよび第３偏光制御素子５ｃも、第１分割領域Ｒ３、第２分割領域Ｒ４、第３分割領域Ｒ５および第４分割領域Ｒ６を有している。第３電極５５、第４電極５８、第５電極７５および第６電極７８も、第１分割領域Ｒ３ないし第４分割領域Ｒ６に重なってそれぞれ分割されている。分割された第３電極５５および第６電極７８にもそれぞれ独立して駆動電圧を印加することができる。これにより、液晶表示装置１の表示面Ｓに、上記第１表示モードを行う領域と第２表示モードを行う領域とを混在させることができるため、多用な画像表示を行うことができる。
【００８７】
第１液晶分子３３ａ、第２液晶分子５３ａおよび第３液晶分子７３ａの捩れは右回りに限らず、全て左周りでも良い。第１液晶分子３３ａ、第２液晶分子５３ａおよび第３液晶分子７３ａのそれぞれの捩れ角を以下のように制御した場合に効果的である。
【００８８】
偏光制御素子５に駆動電圧を印加していない状態で、第１液晶分子３３ａ、第２液晶分子５３ａおよび第３液晶分子７３ａのそれぞれの捩れ角３６００°以上に配列させて、この偏光制御素子に入射される光の左旋円偏光を直線偏光として出射させるとともに左旋円偏光を反射させる場合である。
【００８９】
第１液晶層３３はヘリカルピッチＰ１と平均屈折率ｎの積が青色領域であるカイラルネマティック液晶で形成され、第２液晶層５３はヘリカルピッチＰ２と平均屈折率ｎの積が緑色領域であるカイラルネマティック液晶で形成され、第３液晶層７３はヘリカルピッチＰ３と平均屈折率ｎの積が赤色領域であるカイラルネマティック液晶で形成されても良い。
【００９０】
第１液晶分子３３ａ、第２液晶分子５３ａおよび第３液晶分子７３ａの捩れは右回りおよび左回りのどちらかであれば良い。第１液晶分子３３ａ、第２液晶分子５３ａおよび第３液晶分子７３ａのそれぞれの捩れ角を以下のように制御した場合でも効果的である。
【００９１】
偏光制御素子５に駆動電圧を印加していないで、第１液晶分子３３ａを第１基板３１平面および第２基板３２平面に対して略垂直に配列させ、第２液晶分子５３ａを第３基板５１平面および第４基板５２平面に対して略垂直に配列させ、並びに第３液晶分子７３ａを第５基板７１平面および第６基板７２平面に対して略垂直に配列させて、この偏光制御素子に入射される光の右旋円偏光若しくは左旋円偏光を偏光状態を維持して出射させ、かつ、偏光制御素子に駆動電圧を印加している状態で、第１液晶分子、第２液晶分子および第３液晶分子のそれぞれを捩れ角３６００°以上に配列させて、この偏光制御素子に入射される光の右旋円偏光および左旋円偏光の一方を直線偏光として出射させるとともにこれら右旋円偏光および左旋円偏光の他方を反射させる場合である。
【００９２】
液晶表示パネル３の表示モードは、ＴＮモードに限らず、ＯＣＢモード等の他の表示モードであっても良い。λ／４板４ｂは、偏光板４ａおよびアレイ基板１１間に配置されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】この発明の実施の形態に係る液晶表示システムの概略構成を示す断面図。
【図２】図１に示した液晶表示パネルに駆動電圧が印加されているとともに、偏光制御素子に駆動電圧が印加されていない状態における液晶表示装置の断面構造およびバックライトユニットから出射される光の光路を説明するための図。
【図３】図１に示した液晶表示パネルおよび偏光制御素子に駆動電圧が印加されている状態における液晶表示システムの断面構造およびバックライトユニットから出射される光の光路を説明するための図。
【図４】図１に示した液晶表示パネルおよび偏光制御素子に駆動電圧が印加されていない状態における液晶表示装置の断面構造およびバックライトユニットから出射される光の光路を説明するための図。
【図５】図１に示した液晶表示パネルに駆動電圧が印加されていないとともに、偏光制御素子に駆動電圧が印加されている状態における液晶表示装置の断面構造およびバックライトユニットから出射される光の光路を説明するための図。
【図６】上記液晶表示システムの変形例を示す断面図。
【図７】上記液晶表示システムの他の変形例を示す第１偏光制御素子の第１基板の平面図。
【図８】上記液晶表示システムの他の変形例を示す第１偏光制御素子の第２基板の平面図。
【符号の説明】
【００９４】
１…液晶表示装置、２…独立偏光子、２ａ…偏光板、２ｂ…λ／４板、３…液晶表示パネル、４…偏光子、４ａ…偏光板、４ｂ…λ／４板、５…偏光制御素子、５ａ…第１偏光制御素子、５ｂ…第２偏光制御素子、５ｃ…第３偏光制御素子、７…バックライトユニット、８…駆動部、１１…アレイ基板、１２…対向基板、１３…液晶層、３１…第１基板、３２…第２基板、３３…第１液晶層、３３ａ…第１液晶分子、３５…第１電極、３６…第１配向膜、３８…第２電極、３９…第２配向膜、５１…第３基板、５２…第４基板、５３…第２液晶層、５３ａ…第２液晶分子、５５…第３電極、５６…第３配向膜、５８…第４電極、５９…第４配向膜、７１…第５基板、７２…第６基板、７３…第３液晶層、７３ａ…第３液晶分子、７５…第５電極、７６…第５配向膜、７８…第６電極、７９…第６配向膜、９１…第１共通基板、９２…第２共通基板、ｄ１，ｄ２，ｄ３…層厚、ｎ…平均屈折率、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…ヘリカルピッチ、Ｒ３…第１分割領域、Ｒ４…第２分割領域、Ｒ５…第３分割領域、Ｒ６…第４分割領域、Ｓ…表示面、Δλ１，Δλ２，Δλ３…波長幅。
【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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