JP2006139160A - 光学素子及びそれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
表示装置の画面を所定の方向から見え難くし、モアレによる画質の劣化を生じることがない光学素子を実現する。
【解決手段】
第１の偏光層と、第２の偏光層と、これら２枚の偏光層の間に配置する液晶層から構成される光学素子であって、第１及び第２の偏光層はその偏光の吸収軸が互いに平行であり、その液晶層はハイブリッド配向したディスコティック液晶からなり、その配向軸が、偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交していることを特徴とする光学素子。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置の画面の視野角を可変可能な光学素子、及びそれを備えた表示装置に関する。

表示装置の画面は、多人数で観察する場合に有効な広い視野角や、他人から覗き見されない狭い視野角など使用状況に応じてさまざまな状態が要求される。

表示装置の画面の視野角を狭くする光学素子としては、光吸収層と透明層を交互に配置してルーバー状にしたフィルム（以下、ルーバーフィルムと呼ぶ）が実用化されている。

ルーバーフィルムは３Ｍ社から商品名ライトコントロールフィルム（Light Control
Film）、あるいは信越ポリマー株式会社から商品名ビューコントロールフィルム(View
Control Film)として製品化されている。ルーバーフィルムはＡＴＭ（Automated Teller Machine）などの公共用途、或いは、携帯電話などのモバイル機器において、画面の覗き見防止などに利用されている。

このようにルーバーフィルムなどの光学素子により視野角を制限する表示装置のほかに、視野角が広い状態と、狭い状態を任意に切り替えることができる表示装置が提案されている。

例えば特許文献１には、面光源と、２枚の偏光板及びその間に配置するツイストネマチック液晶セルから構成される光シャッター板と、マイクロレンズアレイなどからなる光路制御板を表示用液晶セルの背面に備える表示装置が開示されている。

この場合、面光源からの光は光シャッター板により制限することで任意の位置に光通過領域を形成することができ、マイクロレンズの位置と光通過領域との位置関係を変化させることで光路が制御され視野角が切り替えられるというものである。

この他に視野角が切り替えられる液晶表示装置としては、２枚の偏光板の間に、表示用の液晶セルと視野角制御用の液晶セルを配置する表示装置が提案されている。

このような表示装置として特許文献２には表示用液晶セルの液晶層にツイストネマチック液晶層を備え、視野角制御用液晶セルの液晶層にもツイストネマチック液晶層を備える表示装置の制御方法が開示されている。この場合、視野角制御用液晶セルに適切な電圧を印加することで、コントラスト比が所定の値以上の値となる視野角範囲を変化させることができるとのことである。

また、特許文献３には、視野角制御用液晶セルの液晶分子が液晶セルを構成する基板に対して平行な方向に配向する状態、もしくは液晶を加熱して等方相状態とする場合に従来の液晶表示装置と同様な視野角特性が得られ、視野角制御用液晶セルの液晶分子が基板に対して垂直方向に配向する場合に視野角が狭くなる表示装置が開示されている。

特開平５−１０８０２３号公報 特開平１０−２６８２５１号公報 特開平９−１０５９５８号公報 国際公開番号：ＷＯ９５／２７９１９号

表示装置の画面の視野角を狭くする光学素子（以下、視野角制限素子とも呼ぶ）としてルーバーフィルムが実用化されている。ルーバーフィルムは光吸収層と透明層が交互に繰り返す周期構造をしている。

このため、表示素子の画素配列とルーバーフィルムの周期構造との間でモアレが発生し、画質を劣化するという課題を有する。さらに、ルーバーフィルムは光吸収層を備えるため正面方向であっても光の一部が吸収されて、透過率が低くなるという課題を有する。また、ルーバーフィルムは原理的に画面の上側と下側、または左側と右側など、相反する２方向への光の透過を制限する光学素子である。

本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その第１の目的はモアレの発生による画質劣化がない視野角制限素子を実現することにある。

また、液晶表示素子に適用する際に高い透過率が得られる視野角制限素子を実現することにある。

また、画面が暗くなる方向が２方向ではなく、所定の１方向のみを暗くできる視野角制御素子を実現することにある。

上記の通り、視野角が広い状態と、狭い状態を切り替えることができる表示装置としては、面状光源と光シャッター板と光路制御板を表示用液晶セルの背面に備える表示装置や、２枚の偏光板の間に表示用液晶セルと視野角制御用液晶セルを配置する表示装置が提案されている。

前者の表示装置の場合、光路制御板としてマイクロレンズアレイなどの高価な光学部材が必要となる。さらにマイクロレンズアレイと光シャッター板は正確に位置合わせする必要があるため製品コストが上昇するという問題がある。また、マイクロレンズアレイの周期構造と表示用液晶セルの画素配列との間でモアレが発生して画質の劣化を引き起こし易いという問題がある。

一方、後者の表示装置は斜め方向において画面のコントラスト比を低下、或いは階調を反転させることで画像を認識し難くしている。

この場合、斜め方向から観察した際の画像の視認性は悪くなるが画面から光の一部は漏れる。このため、特に、車載用の表示装置において夜間におけるフロントウィンドウへの画面の映り込みを抑制したいという用途では有効に機能しない。

また、例えば階調が反転することで画像の視認性が悪くなっても、文字情報などは読み取ることが可能であるため、覗き見防止の観点からは十分な効果が得られない場合がある。

また、液晶分子を液晶セルを構成する基板に対し垂直方向に配向した状態で狭視野角状態を実現する場合、垂直配向した液晶は実際にはこれに入射する直線偏光に対しては、偏光軸と平行な方位角と垂直な方位角に進む光には位相差が生じず、視野角が制御できない方位が４方向存在することになる。

本発明の目的の一つは、このような従来技術の課題を解決し、所定の方位角及び極角範囲おける光の透過を制限し、さらに液晶表示パネルなどの表示素子と組み合わせてもモアレによる画質の劣化を生じることがなく、視野角を制御する視野角制御素子または、それを用いた表示装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、例えば以下の手段を採用する。

第１の偏光層と、第２の偏光層と、これら２枚の偏光層の間に配置する液晶層から構成される光学素子であって、第１及び第２の偏光層はその直線偏光の吸収軸が互いに平行となるように配置し、液晶層はハイブリッド配向したディスコティック液晶からなり、その配向軸が、第１及び第２の偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交している構成とする。

また、第１の偏光層と第２の偏光層と、これら２枚の偏光層の間に配置する液晶層から構成される光学素子であって、２枚の偏光層はその偏光の吸収軸が互いに平行であり、液晶層はハイブリッド配向したネマチック液晶からなり、その配向軸が、偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交しており、さらに液晶分子が垂直、あるいは垂直に近い状態で配向している側にＲｔｈの絶対値が１００ｎｍより大きな光学的に負の一軸性媒体を備える構成とする。尚、上記光学素子では所望の光学特性を得るために液晶層を２層以上積層するようにしてもよい。

また、本光学素子を液晶表示装置に適用する場合、照明装置と液晶表示パネルの間に光学素子を配置し、第１の偏光層と第２の偏光層の両方、もしくは少なくとも一方の光源側に反射型偏光層を配置するとよい。

或いは、第１の偏光層と第２の偏光層の両方、もしくは少なくとも一方を反射型偏光層とするよい。

さらに照明装置に戻る光が拡散反射するための拡散反射手段を備えると良い。

また、第１の偏光層と第２の偏光層と、これら２枚の偏光層の間に配置する液晶層から構成される光学素子であって、２枚の偏光層はその偏光の吸収軸が互いに直交しており、液晶層は棒状液晶分子からなり、その配向軸がそれぞれ近接する偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交する様にねじれており、さらに液晶分子が所定の方位角及び極角において、実効的な位相差が０となる配向状態に固定されている構成とする。

また、第１の偏光層，第２の偏光層及び第３の偏光層と、第１の液晶層及び第２の液晶層を備える光学素子であって、第１の液晶層は第１の偏光層と第２の偏光層の間に配置し、第２の液晶層は第２の偏光層と第３の偏光層の間に配置し、第１の偏光層と第３の偏光層の吸収軸は互いに平行とし、第２の偏光層の吸収軸は第１の偏光層及び第３の偏光層の吸収軸とは直交するように配置し、第１および第２の液晶層は棒状液晶分子からなり、その配向軸がそれぞれ近接する偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交する様にねじれており、さらに液晶分子が所定の方位角及び極角において、実効的な位相差が０となる配向状態に固定されている構成とする。

また、上記光学素子と、照明装置と、液晶表示パネルとを備える表示装置であって、液晶表示パネルは２つの偏光層と液晶層を有し、バックライトからの光の透過率を制御することで画像光を形成するものであり、上記光学素子はこれを構成する偏光層の１つを液晶表示パネルを構成する偏光層と兼用する構成とする。

また、対向する第１の透明基板と第２の透明基板と、これら基板間に液晶層を備える光学素子であって、第１及び第２の透明基板は各々の対向面に透明な電極と配向膜を備え、液晶層は液晶分子が第１の透明基板側において基板面に対して垂直もしくは垂直に近い状態で配向され、第２の基板側において基板面に対して平行、もしくは平行に近い状態で配向される誘電異方性が正のネマチック液晶であり、第１の透明基板側には光学的に負の一軸異方性媒体を備える。さらに液晶層の第１の透明基板及び第２の透明基板側にそれぞれ偏光層を備え、これら偏光層の吸収軸は互い平行であり、液晶層の第２の透明基板側における配向軸が、偏光層の吸収軸と平行、または直交している構成とする。

また、上記光学素子において、第１の偏光層と第２の偏光層の両方、もしくは少なくとも一方の偏光層の光源側に反射型偏光層を配置してもよい。或いは、第１の偏光層と第２の偏光層の両方、もしくは少なくとも一方を反射型偏光層としてもよい。さらに、視野角制御素子の背面に照明装置を備え、反射型偏光層で反射して照明装置に戻る光を拡散反射する拡散反射手段を備えると良い。

また、対向する第１の透明基板と第２の透明基板と、これら基板間に液晶層を備え、さらに液晶層の第１の透明基板側と第２の透明基板側にそれぞれ第１の偏光層と第２の偏光層を備える光学素子であって、２つの偏光層はその偏光の吸収軸が互いに直交しており、液晶層は誘電異方性が正のネマチック液晶からなり、その配向軸がそれぞれ近接する偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交する様にねじれており、さらに液晶層のΔｎｄの値が
２０００ｎｍ以上である構成とする。

また、この光学素子を複数層積層しても良い。この場合、上記ねじれ配向した液晶層の間に配置される２つの偏光層は一つの偏光層で兼用するようにすると良い。さらに、このとき液晶層の液晶分子の配向方向を複数の液晶層間で異なるように配置するとよい。また、液晶表示パネルと、その背面に配置する照明装置と、上記光学素子とを備える表示装置であって、液晶表示パネルは２つの偏光層と液晶層を有し、照明装置からの光の透過率を制御することで画像光を形成するものであり、視野角制御素子はこれを構成する偏光層の一つを液晶表示パネルを構成する偏光層と兼用する構成とする。

また、第２の偏光層の光源側に反射型偏光層を配置してもよい。或いは、第２の偏光層を反射型偏光層としてもよい。さらに、光学素子の背面に照明装置を備え、反射型偏光層で反射して照明装置に戻る光を拡散反射する拡散反射手段を備えても良い。

本発明は所定の方位角及び極角範囲おける光の透過を制限し、さらに液晶表示パネルなどの表示素子と組み合わせてもモアレによる画質の劣化を生じることがなく、視野角を制御する光学素子または、それを用いた表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の光学素子の１実施例を示す一部断面図である。この光学素子は特定の方位及び視野角範囲において光の透過率を下げることができるものであり、表示装置に備えた場合、画面の視野角を制限することができる光学素子である。ここでは以下、このような機能を有する光学素子を視野角制限素子と呼ぶ。

本実施例の視野角制限素子３０は第１の偏光板２０００と第２の偏光板２１００と、これら偏光板の間にディスコティック液晶層１００を含む液晶フィルム１０００を積層するものである。

偏光板はこれに入射する光のうち互いに直交する直線偏光成分の一方を透過し、他方を吸収するものである。

第１の偏光板２０００としては例えば、ヨウ素や有機染料などの２色性の材料を染色あるいは吸着させたポリビニルアルコールなどからなる基材フィルムを延伸し、２色性の材料を配向させることで吸収２色性を発現する偏光層３１０をトリアセチルセルロースフィルムなどからなる２枚の保護フィルム２２０，２２１で挟んだ構造のものを用いることができる。

また、第２の偏光板２１００としては、第１の偏光板２０００と同じくポリビニルアルコールなどからなる基材フィルムを延伸し、２色性の材料を配向させることで吸収２色性を発現する偏光層３００をトリアセチルセルロースフィルムなどからなる２枚の保護フィルム２１０，２１１で挟んだ構造のものを用いることができる。

液晶フィルム１０００は基材フィルム２００とその上に形成する液晶層１００から構成される。

液晶フィルム１０００はそれぞれ粘着層４１０で第１の偏光板２０００と、粘着層400で第２の偏光板２１００と粘着する。粘着層はアクリル系などの透明な粘着剤から構成される。

図２は液晶フィルム１０００の構造を説明するための模式図である。液晶フィルム1000はトリアセチルセルロースなどの面内方向の位相差が小さく光学的に略等方な基材フィルム２００上にポリイミドなどからなる配向膜５００を設け、その上にトリフェニレン誘導体などのディスコティック液晶性を示すディスコティック化合物を成膜するものである。配向膜５００にラビング処理などによる配向処理を行い、その上にディスコティック化合物を塗布し、温度制御することでディスコティックネマチック相を形成させ、配向状態を固定することで非流動化した液晶層１００を形成する。

液晶層１００は空気界面付近でディスコティック液晶の円盤面が界面に対して垂直、或いは垂直に近い配向となり、基材フィルム２００側では円盤面が基材フィルム面に平行、あるいは平行に近い配向となるため、厚み方向で配向角度が連続的に変化するハイブリッド配向となる。

基材フィルム２００側でディスコティック液晶の円盤面が基材フィルム面となす角度をθ１，基材フィルム２００と反対側でディスコティック液晶の円盤面が基材フィルム面となす角度をθ２とすると、概ねθ１＝２〜５°，θ２＝６５〜７５°となる。

基材フィルム面に対するディスコティック液晶の円盤面の傾きは、配向膜５００に行う配向処理の方向に沿って生じるものであり、配向の方向に平行な軸を以下、配向軸と呼ぶ。尚、液晶層１００を非流動化するために、トリフェニレン誘導体などのディスコティック化合物の側鎖末端に重合性基を導入し、ハイブリッド配向状態で重合して配向状態を固定化する。

このような液晶フィルムは富士写真フィルムからＷＶフィルムという商品名で製品化されており、本発明の視野角制限素子を構成する液晶フィルムとして使用することができる。図３、及び図４は第１の偏光板２０００の偏光層３１０の吸収軸２０００Ａと、液晶フィルム１０００の液晶層１００の配向軸１０００Ａと、第２の偏光板２１００の偏光層
３００の吸収軸２１００Ａの関係を示す模式図である。

図示の通り、本実施例の視野角制限素子では第１の偏光板２０００と第２の偏光板2100の偏光層の吸収軸は互いに平行とし、液晶フィルムの液晶層の配向軸は偏光層の吸収軸と平行（図３）、もしくは直交（図４）するように配置する。

この場合、第２の偏光板２１００（または第１の偏光板２０００）側から入射する光は、第２の偏光板２１００（または第１の偏光板２０００）を通過した後、液晶フィルム
１０００を透過して第１の偏光板２０００（または第２の偏光板２１００）に入射する。

この際、液晶層１００の配向軸と直交する方位において液晶フィルム１０００を斜め方向に進む光には位相差が生じ、偏光状態が変化するため第１の偏光板２０００（または第２の偏光板２１００）で吸収されて透過率が低下する。

一方、液晶層１００の配向軸と平行な方位において液晶フィルム１０００を斜め方向に進む光には位相差がほとんど生じないので、第１の偏光板２０００（または第２の偏光板２１００）でほとんど吸収されることなく透過する。

つまり、液晶層の配向軸１０００Ａと直交する方位では液晶層の配向軸１０００Ａと平行な方位よりも、極角が大きい範囲において透過率が小さくなる光学素子が実現できる。換言すると液晶層の配向軸１０００Ａと直交する方位では液晶層の配向軸１０００Ａと平行な方位よりも、視野角が狭くなる視野角制限素子が実現できる。

図３や図４に例示する通り、液晶フィルムの液晶層の配向軸１０００Ａを、便宜上、上下方向と平行な方向とすると、上下方向よりも左右方向における視野角が小さい視野角制限素子が実現できる。

このような視野角特性は、携帯電話やノートＰＣ，ＰＤＡなどの携帯機器や、ＡＴＭなどの公共用機器の表示装置に適用する場合、横方向からの覗き込み防止に効果がある。

あるいは、液晶フィルム１０００の液晶層の配向軸を、左右方向と平行な方向とすると、左右方向よりも上下方向における視野角が小さくなる視野角制限素子が実現できる。このような視野角特性は車載用のモニターに適用する場合、自動車のフロントグラスへの画像光の映りこみ防止に効果がある。

尚、上記説明では液晶フィルム１０００の液晶層をハイブリッド配向したディスコティック液晶で構成する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば液晶フィルム１０００の液晶層としては棒状液晶分子をハイブリッド配向し、固定化したものを用いてもよい。

また、視野角制限素子を構成する部材の一部を共通化するようにしてもよい。図９は本発明の視野角制限素子の他の例を示す一部断面図である。この視野角制限素子は図１を参照して説明した素子において、第２の偏光板２１００を構成する保護フィルム２１０を省略し、液晶フィルム１０００を構成する基材フィルム２００で、第２の偏光板２１００を構成する保護フィルムの機能を兼用するものである。この場合、光学的な特性は上記実施例と大きく変わることがなく、粘着層４００と保護フィルム２１０の分だけ薄型，軽量で低コストな視野角制限素子を実現することができる。

また、所望の特性を得るために液晶層を複数層積層するようにしても良い。図１０は本発明の視野角制限素子の他の例を示す一部断面図である。この視野角制限素子は図９を参照して説明した視野角制限素子において、液晶フィルム１０００（図１０では１０００ａと表記）と第２の偏光板２１００の間に、さらに液晶フィルム１０００ｂ，１０００ｃを、透明な粘着層４２０，４３０を介して積層するものである。

液晶フィルム１０００ａ，１０００ｂ，１０００ｃはそれぞれ液晶層１００ａと基材フィルム２００ａ，液晶層１００ｂと基材フィルム２００ｂ，液晶層１００ｃと基材フィルム２００ｃとから構成される。

この場合、液晶フィルム１層では得られない視野角特性、例えばより視野角が狭い視野角特性を実現することができる。

次に本発明の表示装置の実施例について説明する。図５は本発明の表示装置の一実施例の概略構成を示す一部断面図である。

この表示装置は液晶表示パネル１０と、その背面に配置する照明装置２０と、液晶表示パネル１０と照明装置２０との間に配置する（実施例１）で説明した視野角制限素子３０とから構成される。

照明装置２０は液晶表示パネル１０の表示領域をその背面側から照明するものである。照明装置２０としてはエッジライト方式（導光体方式），直下方式（反射板方式），面状光源方式などがある。照明装置２０はこれらの方式やその他の方式の中から用途や目的，表示領域の大きさに合わせて最適な方式を選べばよい。ここでは、エッジライト方式のバックライトについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

照明装置２０は、裏面に白色顔料によるドット印刷、或いは微細な凹凸形状やレンズ形状等の光の進行方向を変える手段を形成した透明な樹脂からなる導光体２２と、導光体
２２の端面に配置した光源２１と、導光体２２の裏面側に配置した反射シート２３と、導光体２２の表面側に配置したプリズムシートや、拡散シートなどの光学フィルム２４，
２５とを有している。

光源２１としては冷陰極管や熱陰極管などの線状光源や発光ダイオード（ＬＥＤ）などの点状光源を使用することができる。ここでは以下、光源２１としてＬＥＤを使用する場合を説明するが本発明はこれに限定されるものではない。

光源２１としてＬＥＤを用いる場合は、光源からの光を導光体２２に効率よく入射させるため、図示しない反射体を設けたり、発光部の周囲に形成するモールド樹脂の形状を工夫すると良い。

この構成において、光源２１から出射し、導光体２２に入射する光は全反射しながら導光体２２内を伝播する。導光体２２内を伝播する光のうち導光体裏面に施された、光の進行方向を変える手段に至った光は、その進行方向が変わり、導光体２２の表面側から出射する。導光体２２から出射する光は、プリズムシートや拡散シートなどの光学フィルムにより出射角度の分布や、面内での輝度分布が調整された後、視野角制限素子３０を介して液晶表示パネル１０に照射される。

液晶表示パネル１０は照明装置２０からの光の透過光量を調整することで映像を表示する透過型、或いは半透過反射型の液晶表示パネルを用いる。

液晶表示パネル１０は偏光板を備え、液晶層に入射する光の偏光状態を制御することで映像表示を行うものが比較的低い駆動電圧でコントラスト比の高い映像が得られることから望ましい。このような液晶表示パネルでは直線偏光を映像光として利用している。

液晶表示パネル１０としては例えばＴＮ（Twisted Nematic）方式，ＳＴＮ（Super
Twisted Nematic）方式，ＥＣＢ(Electrical Controlled Birefringence)方式などを用いることができる。また、広視野角を特徴とするＩＰＳ（In Plane Switching）方式，ＶＡ（Vertical Alingned）方式を用いることができる。

あるいは液晶表示パネル１０として、上記方式を応用した半透過反射型の液晶表示パネルを用いることができる。

ここでは以下、液晶表示パネル１０としてＩＰＳ方式を用いる場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

液晶表示パネル１０は、平坦かつ透明で光学的に等方なガラス、あるいはプラスチックからなる表示パネル用の透明基板１１および透明基板１２とを有する。透明基板１１には、カラーフィルタや、ポリイミド系高分子からなる配向膜（いずれも不図示）が積層されている。透明基板１２には、配向膜，画素を形成する電極，信号電極，薄膜トランジスタ等からなるスイッチング素子等（いずれも不図示）が形成されている。

図６は本実施例の液晶表示パネル１０の１画素の構成を示す概略正面図である。液晶表示パネル１０の１画素は透明基板１２上に形成した共通電極３３及び走査信号電極３４と、これらの上層に図示しない絶縁膜を介して形成した映像信号電極３１００及び画素電極３２と、非晶質Ｓｉ膜もしくは多結晶Ｓｉ膜等により構成するスイッチング素子としてのＴＦＴ(Thin FilmTransistor)３５００を有する。

また、画素電極３２は共通電極３３と一部重なり合い、保持容量を形成する。共通電極３３、及び画素電極３２は一画素を４つの領域に分割しており、互いに略一定の間隙を保ちながら、ジクザク型になっている。また、液晶表示パネルの画面上下方向に対する共通電極３３、および画素電極３２のジグザグの傾き角度γは約±１０°である。さらにこれらの上層には保護層が形成され、その上に配向膜が形成される。

２枚の透明基板１１，１２は配向膜形成面を向かい合わせ、図示しないスペーサーにより一定の間隙を設けた状態で枠状のシール材で周囲を接着して内部に空間を形成する。この空間に誘電異方性が正のネマチック液晶を封入し、封止することで液晶層１３が設けられる。

液晶層１３は２枚の透明基板１１，１２上に形成された配向膜に施される配向処理により、その液晶分子長軸の配向方向が規定される。液晶層１３の液晶配向方向は、２枚の透明基板１１，１２の間で捩じれのない、いわゆるホモジニアス配向とする。

透明基板１１の前面と透明基板１２の背面にはそれぞれ偏光板２２００及び偏光板2000を備える。

図７は本実施例の表示装置の縦断面構造を説明するための概略断面図であり、特に液晶表示パネル１０と視野角制限素子３０の光学的な動作に関与する主な構成部材を描いたものである。

本表示装置は照明装置側から順に、視野角制限素子３０と液晶表示パネル１０を配置するもので、視野角制限素子３０を構成する第１の偏光板２０００は液晶表示パネル１０の照明装置側に配置する偏光板と兼用するものである。

尚、視野角制限素子３０に関しては上記実施例で説明しているため、同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。

視野角制限素子３０は粘着層４２０により液晶表示パネル１０を構成する表示パネル用の透明基板１２に粘着する。粘着層はアクリル系などの透明な粘着剤を用いればよい。また、透明基板１１と１２の間には表示パネル用の液晶層１３を有し、透明基板１１の表面側には第３の偏光板を粘着層４３０により粘着する。

第３の偏光板２２００は、第１の偏光板２０００と同じくポリビニルアルコールなどからなる基材フィルムを延伸し、２色性の材料を配向させることで吸収２色性を発現する偏光層３２０をトリアセチルセルロースフィルムなどからなる２枚の保護フィルム２３０，
２４０で挟んだ構造のものを用いることができる。

図８は本実施例の表示装置に係る偏光板の吸収軸や、表示パネル用液晶層の配向軸や、液晶フィルムを構成する液晶層の配向軸などの光学軸の一例を示す図である。

ここでは以下、図示の通り、表示パネル用液晶層１３の配向軸１３Ａと第３の偏光板
２２００の直線偏光の吸収軸２２００Ａを画面の上下方向と平行とし、第１の偏光板2000の直線偏光の吸収軸２０００Ａと第２の偏光板２１００の吸収軸２１００Ａと液晶フィルム１０００の液晶層の配向軸１０００Ａが画面の上下方向と直交する場合を説明する。

照明装置２０から出射する光は第２の偏光板２１００を通過した後、液晶フィルム1000を透過して第１の偏光板２０００に入射する。

この際、液晶フィルム１０００の液晶層の配向軸１０００Ａと直交する方位では液晶フィルム１０００を斜め方向に進む光には位相差が生じ、偏光状態が変化してその一部が第１の偏光板２０００で吸収される。一方、液晶フィルム１０００の液晶層の配向軸1000Aと平行な方位では液晶フィルム１０００を斜め方向に進む光には位相差がほとんど生じないので、偏光状態はほぼ維持され第１の偏光板２０００でほとんど吸収されることなく透過する。

第１の偏光板２０００を透過する光は、液晶層１３を通過して第３の偏光板２２００に入射する。この際、映像情報発生部(不図示)から伝えられる映像情報に対応した電圧を共通電極および画素電極に印加することで液晶層１３を通過する光の偏光状態を制御し、偏光板２２００を透過する光の量を調整することで所望の映像光を形成することができる。この場合、液晶フィルム１０００を構成する液晶層１００の配向軸１０００Ａと直交する方位では液晶層の配向軸１０００Ａと平行な方位よりも、極角（視野角）が大きい領域において画面が暗く視認性が悪い表示装置が実現できる。図８に例示する光学軸配置の場合には、画面の上下方向における映像光の漏れが小さくできるため、車載用のモニターに適用する場合、自動車のフロントグラスへの画像光の映りこみを防止する表示装置が実現できる。

また、本実施例の表示装置では視野角制限素子を構成する偏光層を含む偏光板と液晶表示パネルを構成する偏光層を含む偏光板を一つの偏光板で兼用している。

この場合、視野角制限素子で有効に利用される光と液晶表示パネルで有効に利用される光は同じ直線偏光であり、光損失の原因となる偏光層の数は減るため、より明るい表示の表示装置を実現できる。或いは同じ明るさの表示であればより低電力な表示装置が実現できる。

さらに、視野角制限素子の面内には液晶表示パネルの画素配列との間にモアレを生じるような規則性のある配列はないのでモアレによる画質の劣化のない表示が実現できる。

図１１は本実施例の表示装置に係る偏光板の吸収軸や、表示パネル用液晶層の配向軸や、液晶フィルムを構成する液晶層の配向軸などの光学軸の他の一例を示す図である。ここでは図示の通り、表示パネル用液晶層１３の配向軸１３Ａと第１の偏光板２０００の直線偏光の吸収軸２０００Ａと第２の偏光板２１００の吸収軸２１００Ａと液晶フィルム1000の液晶層の配向軸１０００Ａを画面の上下方向と平行とし、第３の偏光板２２００の直線偏光の吸収軸２２００Ａを画面の上下方向と直交する。

この場合、画面の左右方向における映像光を暗くできるため、携帯電話やノートＰＣ，ＰＤＡなどの携帯機器や、ＡＴＭなどの公共用機器の表示装置に適用する場合、横方向からの覗き込み防止に効果がある表示装置が実現できる。

尚、ここでは視野角制限素子を液晶表示パネル１０と照明装置２０の間に配置する場合を述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、視野角制限素子を液晶表示パネルの表面側に配置するようにしてもよい。

図１５はこのような本発明の表示装置の一実施例の概略構成を示す一部断面図である。この表示装置は液晶表示パネル１０と、その背面に配置する照明装置２０と、液晶表示パネル１０の表面側に配置する（実施例１）で説明した視野角制限素子３０とから構成されるものであり、上記実施例と同じ部材には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。

図１６はこの表示装置の縦断面構造を説明するための概略断面図であり、特に液晶表示パネル１０と視野角制限素子３０の光学的な動作に関与する主な構成部材を描いたものである。この表示装置は照明装置側から順に、液晶表示パネル１０と視野角制限素子３０を配置するもので、視野角制限素子３０を構成する第２の偏光板２１００は液晶表示パネル１０の照明装置側に配置する偏光板と兼用するものである。視野角制限素子３０は粘着層４２０により液晶表示パネル１０を構成する表示パネル用の透明基板１１に粘着する。

図１７はこの表示装置に係る偏光板の吸収軸や、表示パネル用液晶層の配向軸や、液晶フィルムを構成する液晶層の配向軸などの光学軸の一例を示す図である。

ここでは図示の通り、液晶表示パネル１０の液晶層１３の配向軸１３Ａと第２の偏光板２１００の直線偏光の吸収軸２１００Ａと、液晶フィルム１０００の液晶層の配向軸
１０００Ａと、第１の偏光板２０００の直線偏光の吸収軸２０００Ａとを画面上下方向と平行とし、第３の偏光板２２００の吸収軸２２００Ａを画面上下方向と直交させる。

この場合も視野角制限素子３０の作用により上記実施例と同様の特性の表示特性が得られる。つまり、液晶フィルム１０００を構成する液晶層１００の配向軸１０００Ａと直交する方位では液晶層の配向軸１０００Ａと平行な方位よりも、極角（視野角）が大きい領域において画面が暗く視認性が悪い表示装置が実現できる。

この場合は特に液晶表示パネルとして半透過反射型の液晶表示パネルを用いる際、透過表示モードだけでなく、反射表示モードにおいても視野角を制限することができる表示装置が実現できる。

次に本発明の表示装置の他の実施例について説明する。図１２は本発明の表示装置の一実施例の概略構成を示す一部断面図である。

この表示装置は液晶表示パネル１０と、その背面に配置する照明装置２０と、液晶表示パネル１０と照明装置２０との間に配置する視野角制限素子３１とから構成される。

本実施例は図５を参照して説明した上記実施例において、視野角制限素子に新に反射型偏光板を設けたものである。このため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。

本実施例の表示装置は上記実施例において、第１の偏光板２０００と液晶フィルム1000の間、及び第２の偏光板２１００の裏面側にそれぞれ反射型偏光板３０００と反射型偏光板３１００を配置するものである。

図１３は本実施例の表示装置の縦断面構造を説明するための概略断面図であり、特に液晶表示パネル１０と視野角制限素子３１の光学的な動作に関与する主な構成部材を描いたものである。

本表示装置は照明装置側から順に、視野角制限素子３１と液晶表示パネル１０を配置するもので、視野角制限素子３１を構成する第１の偏光板２０００は液晶表示パネル１０の照明装置側に配置する偏光板と兼用するものである。

尚、視野角制限素子３１は第１の偏光板２０００と液晶フィルム１０００との間に第１の反射型偏光板３０００を配置し、それぞれ透明な粘着層４４０、及び４１０で粘着する。また、第２の偏光板２１００の照明装置側には透明な粘着層４５０で第２の反射型偏光板３１００を粘着する。

反射型偏光板としては、互いに直交する直線偏光成分を反射と透過で分離できるものを用いる。

このような反射型偏光板としては例えば特許文献４に開示されている異なる複屈折性を有する高分子フィルムを複数層積層した複屈折反射型偏光フィルム、もしくはコレステリック液晶フィルムの表と裏に位相差フィルムを配置したもの、もしくは屈折率の異なる誘電体を積層した誘電体多層膜、もしくは金属ワイヤーグリッドによる偏光フィルタを用いることができる。

複屈折反射型偏光フィルムの場合、これに入射する光のうち所定の直線偏光成分は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は反射するフィルムが３Ｍ社（米国）からDBEFという商品名で製品化されており、これを反射型偏光板として使用することが可能である。金属ワイヤーグリッドによる偏光フィルタは透明基材上に千数百オングストロームのピッチで、銀，アルミニウム，クロムなどの導電性の金属線状パターンを形成するもので、透明基材を平板とすれば平板タイプの反射型偏光板を実現できる。

図１４は本実施例の表示装置に係る偏光板の吸収軸や、表示パネル用液晶層の配向軸や、液晶フィルムを構成する液晶層の配向軸，反射型偏光板の反射軸などの光学軸の一例を示す図である。

ここでは以下、図示の通り、表示パネル用液晶層１３の配向軸１３Ａと第３の偏光板
２２００の直線偏光の吸収軸２２００Ａを画面の上下方向と平行とし、第１の偏光板2000の直線偏光の吸収軸２０００Ａと第２の偏光板２１００の吸収軸２１００Ａと液晶フィルム１０００の液晶層の配向軸１０００Ａと、第１の反射型偏光板３０００の直線偏光の反射軸３０００Ａと第２の反射型偏光板３１００の直線偏光の反射軸３１００Ａが画面の上下方向と直交する場合を説明する。

照明装置２０から出射する光は一般的に非偏光である。このため、照明装置２０から出射し、第２の反射型偏光板３１００に入射する光のうち、第２の反射型偏光板の反射軸に対応する直線偏光は反射し、これと偏光方向が直交する直線偏光は透過する。

第２の反射型偏光板２１００で反射する光は照明装置２０に戻り、照明装置２０で反射される際その偏光状態が変化して再び第２の反射型偏光板２１００に入射する。このさい、一部の光は第２の反射型偏光板で反射するが一部は透過する。これを繰り返すことで、照明装置２０から出射する光の多くが第２の反射型偏光板を透過することになる。

第２の反射型偏光板を透過する光は第２の偏光板２１００及び液晶フィルム１０００を透過して、第１の反射型偏光板３０００に入射する。

この際、液晶フィルム１０００の液晶層の配向軸と直交する方位では液晶フィルム1000を斜め方向に進む光には位相差が生じ、偏光状態が変化するためその光の一部が第１の反射型偏光板３０００で反射して、透過する光が小さくなる。

一方、液晶フィルム１０００の液晶層の配向軸と平行な方位では液晶フィルム１０００を斜め方向に進む光には位相差がほとんど生じないので、偏光状態はほぼ維持され第１の反射型偏光板３０００でほとんど反射することなく透過し、第１の偏光板２０００も透過する。

第１の偏光板２０００を透過する光は、液晶層１３を通過して第３の偏光板２２００に入射する。この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した電圧を共通電極および画素電極に印加することで液晶層１３を通過する光の偏光状態を制御し、偏光板２２００を透過する光の量を調整することで所望の映像光を形成することができる。

つまり、液晶フィルム１０００を構成する液晶層の配向軸１０００Ａと直交する方位では液晶層の配向軸１０００Ａと平行な方位よりも、極角が大きい領域において画面が暗い表示装置が実現できる。

尚、第１の反射型偏光板で反射した光は、再び液晶フィルム１０００を通過する際、位相差を生じ、偏光状態が変化して第２の偏光板２１００及び第２の反射型偏光板３１００を透過して、照明装置２０へ戻る。

照明装置２０は拡散シートなどの光を拡散反射する部材を備えるため、照明装置２０に戻る光の一部は再び液晶表示パネル１０の正面方向に向かって反射し、再利用されるため、正面方向の輝度が向上するという効果も得られる。

図１４に例示する光学軸配置の場合には、画面の上下方向における映像光の漏れが小さくできるため、車載用のモニターに適用する場合、自動車のフロントグラスへの画像光の映りこみを防止する表示装置が実現できる。

また、本実施例の表示装置では視野角制限素子に反射型偏光板を備えることで、偏光板で吸収され損失となる光の量を減らすことができるため、光の利用効率が高く、明るい表示が得られる表示装置、或いは同じ明るさの表示であればより低電力な表示装置が実現できる。

尚、表示装置に係る偏光板の吸収軸や、表示パネル用液晶層の配向軸や、液晶フィルムを構成する液晶層の配向軸などの光学軸を変更することで画面の左右方向において映像光が暗い表示装置を実現できることは上記実施例から明らかだろう。

また、本実施例の表示装置において、第１の偏光板２０００と第２の偏光板２１００の両方、または片方を省略してもよい。この場合も視野角制限素子は機能するが、一般に反射型偏光板の偏光度は吸収タイプの偏光板よりも低いため、光の遮蔽効果が小さくなる。しかし、この場合は光を吸収する部材が減る分より明るい表示装置が実現できるようになる。

次に本発明の視野角制限素子の他の実施例について説明する。図１８は本発明の視野角制御素子の概略構成を示す一部断面図である。この視野角制限素子は図１を参照して説明した視野角制限素子において、主に液晶層の構成を変更したものであるため、基本的に上記実施例と同じ構成部材には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。

本実施例の視野角制限素子３２は第１の偏光板２０００と第２の偏光板２１００と、これら偏光板の間に液晶フィルム１１００を備えるものである。

液晶フィルム１１００は透明な基材フィルム２５０，２５１及びその間に形成する液晶層１１０から構成される。

液晶フィルム１１００はそれぞれ粘着層４１０で偏光板２０００と、粘着層４５０で第２の偏光板２１００と粘着する。粘着層はアクリル系などの透明な粘着剤から構成される。

図１９は液晶フィルム１１００の構造を説明するための模式図である。この図には液晶層１１０の配向状態を固定する際の電極及び電源を合わせて模式的に示している。

液晶フィルム１１００はトリアセチルセルロースなどの面内方向の位相差が小さく光学的に略等方な基材フィルム２５０及び基材フィルム２５１上にポリイミドなどからなる配向膜５２０，５１０をそれぞれ設け、これらの間に棒状の液晶分子からなる液晶層１１０を備えるものである。

液晶層１１０は基本的には配向膜５２０，５１０への配向処理により２枚の基材フィルム２５０，２５１の間で９０°ねじれた配向とする。

尚、液晶層は非流動化するために液晶性化合物の側鎖末端に重合性基を導入し、電極
５０００，５１００の間に電源５２００を接続し、液晶層に所定の電圧を印加した状態で重合して配向状態を固定化することが重要である。

液晶層の配向状態を固定化する際の電界強度を制御することで、視野角制限素子の視野角特性は変えることができる。

図２０は第１の偏光板２０００の偏光層の吸収軸２０００Ａと、液晶フィルム１１００の液晶層の第１の偏光板側の配向軸１１００ＯＡと第２の偏光板側の配向軸１１００ＬＡと、第２の偏光板２１００の偏光層の吸収軸２１００Ａの関係を示す模式図である。

図示の通り、本実施例の視野角制限素子では第１の偏光板と第２の偏光板の偏光層の吸収軸は互いに直交し、液晶フィルムの液晶層の配向軸は偏光層の吸収軸と平行となるように配置する。

ここでは、図示の通り、便宜上、画面右側方向の方位角を０°とし、反時計回りに角度を定義すると、第１の偏光板２０００の偏光層の吸収軸２０００Ａは４５°、液晶フィルム１１００の液晶層の第１の偏光板側の配向軸１１００Ａは２２５°、第２の偏光板側の配向軸１１００ＬＡと、第２の偏光板２１００の偏光層の吸収軸２１００Ａは１３５°とする。

この場合、第２の偏光板２１００（または第１の偏光板２０００）側から液晶フィルムの液晶層に入射する光は、正面方向、すなわち方位角及び極角が０°の方向では液晶層を通過する際、偏光面が９０°回転し、第１の偏光板２０００（または第２の偏光板2100）を透過する。

一方、第２の偏光板２１００（または第１の偏光板２０００）側から液晶フィルムの液晶層に入射する光のうち、液晶層１１０の実効的な位相差が０、あるいは小さくなる所定の方位角及び極角の範囲では、第１の偏光板２０００（または第２の偏光板２１００）に吸収される。

つまり、所定の方位角及び極角の範囲において光を遮蔽できる視野角制限素子が実現できる。

例えば、図２０に例示する光学軸配置であって、液晶フィルムを構成する液晶層が屈折率異方性Δｎが０.１、誘電率異方性Δεが９.９のネマチック液晶化合物を用い、液晶層膜厚２０μｍ、プレチルト角約３度、電界強度７０ＫＶ／ｍの状態で配向状態を固定すると、図２１に例示する特性の視野角制限素子が実現できる。

つまり、左右方向や下方向の視野角は広く、上方向のみ画面から発する光の量を小さくできる視野角制限素子が実現できる。このような視野角特性は車載用のモニターに適用する場合、自動車のフロントグラスへの画像光の映りこみ防止に効果がある。

尚、視野角制限素子を構成する部材はその一部を共通化するようにしてもよい。図２２は本発明の視野角制限素子の他の例を示す一部断面図である。この視野角制限素子は図
１８を参照して説明した素子において、第２の偏光板２１００を構成する保護フィルム
２１０と第１の偏光板を構成する保護フィルム２２１を省略し、それぞれ液晶フィルム
１１００を構成する基材フィルム２５０及び２５１で、偏光板の保護フィルムの機能を兼用するものである。この場合、光学的な特性は上記実施例と大きく変わることがなく、粘着層や保護フィルムの分だけ薄型，軽量で低コストな視野角制限素子を実現することができる。

尚、所望の特性を得るために視野角制限素子を複数層積層するようにしても良い。この場合は複数の視野角制限素子を構成する液晶フィルムどうしの間に配置される２枚の偏光板（偏光層）を１枚で兼用することで、単純に２つの視野角制限素子を積層する場合よりも低コストで、薄型，軽量な視野角制限素子を実現できる。

具体的には、第１の偏光層，第２の偏光層及び第３の偏光層と、第１の液晶層及び第２の液晶層を備える視野角制限素子であって、第１の液晶層は第１の偏光層と第２の偏光層の間に配置し、第２の液晶層は第２の偏光層と第３の偏光層の間に配置し、第１の偏光層と第３の偏光層の吸収軸は互いに平行とし、第２の偏光層の吸収軸は第１の偏光層及び第３の偏光層の吸収軸とは直交するように配置する。

第１および第２の液晶層は棒状液晶分子からなり、その配向軸がそれぞれ近接する偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交する様にねじれており、さらに液晶分子が所定の方位角及び極角において、実効的な位相差が０となる配向状態に固定する。

この場合、２つの液晶層のそれぞれで実効的な位相差が０となる所定の方位角及び極角において透過率が低い光学素子が実現できる。つまり、所定の２つの方位角及び極角において光を遮蔽できる視野角制限素子が実現できる。

この場合は、液晶フィルム１層では得られない視野角特性、例えばより視野角が狭い視野角特性や、複数の方位角及び極角の範囲において光の透過を制限できる視野角制限素子を実現することができる。

次に本発明の表示装置の実施例について説明する。図２３は本発明の表示装置の一実施例の概略構成を示す一部断面図である。

この表示装置は液晶表示パネル１０と、その背面に配置する照明装置２０と、液晶表示パネル１０と照明装置２０との間に配置する（実施例４）で説明した視野角制限素子３２とから構成される。このため、上記実施例と同じ部材には同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。

液晶表示パネル１０は照明装置２０からの光の透過光量を調整することで映像を表示する透過型、或いは半透過反射型の液晶表示パネルを用いる。

液晶表示パネル１０は偏光板を備え、液晶層に入射する光の偏光状態を制御することで映像表示を行うものが比較的低い駆動電圧でコントラスト比の高い映像が得られることから望ましい。このような液晶表示パネルでは直線偏光を映像光として利用している。

液晶表示パネル１０としては例えばＴＮ（Twisted Nematic ）方式，ＳＴＮ(Super
Twisted Nematic) 方式，ＥＣＢ（Electrical Controlled Birefringence）方式などを用いることができる。また、広視野角を特徴とするＩＰＳ（In Plane Switching）方式，
ＶＡ(Vertical Alingned）方式を用いることができる。

あるいは液晶表示パネル１０として、上記方式を応用した半透過反射型の液晶表示パネルを用いることができる。

ここでは以下、液晶表示パネル１０として画素ごとに薄膜トランジスタなどのスイッチング素子を備えるアクティブマトリクス駆動型で、表示モードとしてＴＮ方式を用いる場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

液晶表示パネル１０は、平坦かつ透明で光学的に等方なガラス、あるいはプラスチックからなる表示パネル用の透明基板１１および透明基板１２とを有する。透明基板１１には、カラーフィルタや、透明電極，ポリイミド系高分子からなる配向膜（いずれも不図示）が積層されている。また、透明基板１２には、配向膜，画素を形成する電極，信号電極，走査電極，薄膜トランジスタ等のスイッチング素子（いずれも不図示）が形成されている。

２枚の透明基板１１，１２は配向膜形成面を向かい合わせ、図示しないスペーサーにより一定の間隙を設けた状態で枠状のシール材で周囲を接着して内部に空間を形成し、この空間に誘電異方性が正のネマチック液晶を封入，封止することで液晶層１６を設ける。

液晶層１６は２枚の透明基板１１，１２上に形成された配向膜に施される配向処理により、その液晶分子長軸の配向方向が規定される。液晶層１６は液晶分子の配向方向が、２枚の透明基板１１，１２の間で連続的に９０°捩じれた、ツイストネマチック液晶からなる。透明基板１１の前面と透明基板１２の背面にはそれぞれ偏光板２２００及び偏光板
２０００を配置する。

本表示装置は照明装置２０側から順に、視野角制限素子３２と液晶表示パネル１０を配置するもので、視野角制限素子３２を構成する第１の偏光板２０００は液晶表示パネル
１０の照明装置側に配置する偏光板と兼用するものである。

尚、視野角制御素子３２に関しては上記実施例で説明しているため、同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。

視野角制限素子３２は粘着層により液晶表示パネル１０を構成する透明基板１２に粘着する。粘着層はアクリル系などの透明な粘着剤を用いればよい。また、透明基板１１と
１２の間には液晶層１６を有し、透明基板１１の表面側には第３の偏光板２２００を粘着剤により粘着する。

図２４は本実施例の表示装置に係る偏光板の吸収軸や、表示パネル用液晶層の配向軸や、液晶フィルムを構成する液晶層の配向軸などの光学軸の関係を説明するための模式図である。

ここでは以下、便宜上、画面右側方向の方位角を０°とし、反時計回りに角度を定義する。図示の通り、第３の偏光板２２００の偏光層の吸収軸２２００Ａと、第２の偏光板
２１００の偏光層の吸収軸２１００Ａと、液晶フィルム１１００の液晶層の第２の偏光板側の配向軸１１００ＬＡは１３５°とし、液晶層１６の第３の偏光板側の配向軸１６ＯＡと、第１の偏光板２０００の偏光層の吸収軸２０００Ａは４５°とし、液晶層１６の第１の偏光板側の配向軸１６ＬＡは３１５°とし、液晶フィルム１１００の液晶層の第１の偏光板側の配向軸１１００ＯＡは２２５°なるように配置する。

照明装置２０から出射する光は第２の偏光板２１００を通過した後、液晶フィルム1100を透過して第１の偏光板２０００に入射する。

液晶フィルムの液晶層１１０を通過する光は正面方向、すなわち方位角及び極角が０°及びその近傍の範囲では液晶層を通過する際、偏光面が９０°回転するため、第１の偏光板２０００を透過する。

一方、第２の偏光板２１００を透過して液晶フィルムの液晶層に入射する光のうち、液晶層１１０の実効的な位相差が０、あるいは位相差が小さくなる所定の方位角及び極角の範囲に進む光は第１の偏光板２０００に吸収される。

第１の偏光板２０００を透過する光は、液晶層１６を通過して第３の偏光板２２００に入射する。この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した電圧を画素電極を介して液晶層に印加することで、液晶層を通過する光の偏光状態を制御し、偏光板２２００を透過する光の量を調整することで所望の映像光を形成することができる。

本実施例の表示装置では図２４に例示する光学軸配置とすることで左右方向や下方向の視野角は広く、上方向では画面から発する光が小さい表示装置が実現できる。このような視野角特性は車載用のモニターに適用する場合、自動車のフロントグラスへの画像光の映りこみ防止に効果がある。

また、本実施例の表示装置では視野角制限素子を構成する偏光層を含む偏光板と液晶表示パネルを構成する偏光層を含む偏光板とを一つの偏光板で兼用している。

この場合、視野角制限素子で有効に利用される光と液晶表示パネルで有効に利用される光は同じ直線偏光であり、光損失の原因となる偏光層の数は減るため、より明るい表示の表示装置を実現できる。或いは同じ明るさの表示であればより低電力な表示装置が実現できる。

さらに、視野角制限素子の面内には液晶表示パネルの画素配列との間にモアレを生じるような規則性のある配列はないのでモアレによる画質の劣化がない表示を実現できる。

次に本発明の視野角制御素子の実施例について図面を参照しながら説明する。図２５は本発明の視野角制御素子の一例を説明するため概略断面図である。

視野角制御素子３５は平坦かつ透明で光学的に等方なガラス、或いはプラスチックからなる第１の透明基板５０及び第２の透明基板５１と、液晶層１５０を備える偏光状態切り替え手段１２００と、光学的に負の一軸異方性媒体からなる位相差板７０と、第１の偏光板２０００及び第２の偏光板２１００とから構成される。

第２の透明基板５１には透明電極６０、及びポリイミド系高分子からなる配向膜５５０が積層形成されており、第１の透明基板５０には第２の透明基板５１と、同じく透明電極６１、及び配向膜５５１が積層形成されている。

透明電極としてはインジウム・亜鉛・酸化物（ＩＺＯとも呼ぶ）、或いはインジウム・錫・酸化物（ＩＴＯとも呼ぶ）などの酸化インジウムを主原料とする透明導電材料を用いることができる。

尚、２枚の透明基板５０，５１のそれぞれに形成された透明電極６０，６１は図示しない配線、及びスイッチング素子を介して電源に接続することで、透明電極６０，６１に少なくとも２つの所定の電圧を選択的に印加できるように構成する。

つまり、透明電極６０，６１に所定の電位差を発生し、液晶層１５０に複数の所定の強度の電界を選択的に印加できるよう構成する。

２枚の透明基板５０，５１はそれぞれ透明電極及び配向膜を形成した面を向いあわせるように配置し、さらに図示しないスペーサーを介すことで２枚の透明基板の間に一定の間隙を設け、この間隙の周囲をシール材５５で枠状にシールすることで空間を形成する。液晶層１５０はこの空間に誘電異方性が正のネマチック液晶を封入することで構成する。

第１の透明基板５０に形成する配向膜５５１は液晶分子を基板面に対して垂直方向に配向させる垂直配向膜とし、第２の透明基板に形成する配向膜５５０はラビング処理等の配向処理により、液晶分子が基板面から２〜４度とわずかに傾いた状態で配向する配向膜とする。このため、この視野角制御素子の液晶層１５０は液晶分子が第１の透明基板側では基板面に対し、垂直、もしくは垂直に近い角度で配向し、第２の透明基板側では基板面に対して平行、もしくはわずかに傾いた状態で配向することで配向角度が厚み方向で連続的に変化するハイブリッド配向とする。

偏光状態切り替え部１２００の第１の透明基板側には光学的に負の一軸異方性媒体からなる位相差板７０を備える。位相差板７０としては偏光板の保護フィルムに使用されるトリアセチルセルロースのフィルムを使用することができる。

位相差板７０の光学的性質は式（１）で定義される厚み方向の位相差値Ｒｔｈで特徴付けられる。

Ｒｔｈ＝（ｎｚ−(ｎｘ＋ｎｙ)／２）ｄ …（１）
ここで、ｎｚは厚み方向の屈折率、ｎｘ及びｎｙは面内方向の主屈折率、ｄは厚みである。一般に偏光板の保護フィルムとして用いられるトリアセチルセルロースフィルムは
Ｒｔｈ＝−４０ｎｍ程度であるが、これの２〜３倍、つまり、Ｒｔｈ＝−８０〜−１２０ｎｍといったトリアセチルセルロースフィルムもある。位相差板７０に必要とされるＲthの値は視野角制御素子に要求される特性により異なる。絶対値がより大きなＲｔｈを実現するにはトリアセチルセルロースフィルムの厚みを増大する、或いは複数のフィルムを積層する、或いは、トリアセチルセルロース以外でＲｔｈの絶対値が大きな高分子材料から成るフィルムを用いる、或いはコレステリック液晶層を用いる。

コレステリック液晶層を用いる場合は、コレステリック液晶層により発現する選択反射の波長域が可視波長域に存在しないようにピッチを調整すると良い。尚、斜め方向から光が入射すると、選択反射の波長域は短波長側にシフトするため、選択反射の波長域が紫外域となるようにして、斜めから光が入射しても可視波長域の光が反射することがないようにすることが望ましい。

位相差板７０及び第２の透明基板５１の外側にはそれぞれ第１の偏光板２０００と第２の偏光板２１００を備える。偏光板は上述の偏光板を用いることができる。

尚、第１の透明基板５０と位相差板７０，位相差板７０と第１の偏光板２０００，第２の透明基板５１と第２の偏光板２１００はアクリル系などの透明な粘着剤を介して粘着するとよい。

図２６は本実施例の視野角制御素子に係る偏光板の吸収軸や、液晶層の配向軸などの光学軸の一例を示す図である。

ここでは以下、図示の通り、第１の偏光板２０００の吸収軸２０００Ａと、偏光状態切り替え手段１２００の液晶層１５０の第２の透明基板５１側における配向軸１２００Ａと、第２の偏光板２１００の吸収軸２１００Ａがともに便宜上の上下方向と平行な方向とする。この場合、液晶層１５０に０〜３Ｖ程度のいずれかの電圧を印加すると、液晶層150の配向軸１２００Ａと直交する方位およびその近傍の領域では斜め方向、つまり極角が大きな範囲では透過率が低下し、視野角が狭くなる。これに対し、液晶層に７Ｖ以上の電圧を印加すると、同方位での斜め方向、つまり極角が大きな範囲での透過率は高くなり、視野角が広くなる。

この際、液晶層１５０の配向軸と平行な方向では液晶層１５０に印加する電圧の変化に関わらず、斜め方向においても透過率は変化しない。

例えば、液晶層１５０を構成するネマチック液晶として屈折率異方性Δｎが０.０９５ 、誘電率異方性Δεが５.２ のものを用い、液晶層膜厚を８μｍ、位相差板７０のＲｔｈを−５００ｎｍとすると、図２７、及び図２８に例示する視野角特性の視野角制御素子を実現できる。

図２７は視野角制御素子３５の視野角特性を示す等透過率線図であり、偏光状態切り替え手段１２００の液晶層１５０に透明電極６０及び透明電極６１を介して印加する交流電圧を２Ｖと９Ｖとする場合の状態を示す。尚、図２７は視野角（極角）０°における透過率を１００％に規格化し、９０％から２０％までを１０％毎に記述している。

また、図２８は横軸が視野角（極角）、縦軸が透過率を示し、図２６に示す便宜上の上下方向と左右方向における透過率の視野角依存性を示す図である。

図示の通り、偏光状態切り替え手段１２００の液晶層１５０を２Ｖで駆動する場合、左右方向では視野角の増加にともない透過率が低下する。一方、偏光状態切り替え手段1200の液晶層１５０を９Ｖで駆動する場合は広い視野角範囲において高い透過率を実現できる。この際、上下方向は、偏光状態切り替え手段１２００の液晶層１５０の駆動電圧に関わらず透過率は変化しない。

つまり、偏光状態切り替え手段１２００の液晶層１５０へ印加する電圧、つまり駆動電圧を変化させることで、液晶層の配向軸と直交する方向の視野角を狭くしたり、広くしたりすることができる視野角制御素子が実現できる。

尚、位相差板７０をトリアセチルセルロースで実現する場合、第１の偏光板の保護フィルムと位相差板７０を兼用することで、保護フィルム及び粘着層を省略できるためより薄型，軽量な視野角制御素子が実現できる。

次に本発明の表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。図２９は本発明の表示装置の実施例の概略構成を示す一部断面図である。

この表示装置は液晶表示パネル１０と、その背面に配置する照明装置２０と、液晶表示パネル１０の表面側に配置する（実施例６）で説明した視野角制御素子３５とから構成されるものであり、上述の実施例と同じ機能を果たす部材には同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。

ここでは以下、図５を参照して説明した上記実施例と同様、液晶表示パネル１０としてIPS方式を用いる場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本表示装置は照明装置２０側から順に、液晶表示パネル１０と視野角制御素子３５を配置するもので、視野角制御素子３５を構成する第２の偏光板２１００は液晶表示パネル
１０の表面側に配置する偏光板と兼用するものである。

このため、第２の偏光板２１００は液晶表示パネル１０の透明基板１１に粘着剤により粘着し、視野角制御素子３５の第２の透明基板５１と離して配置しても良いが、不要な界面反射を低減するために第２の透明基板５１と第２の偏光板２１００の間に粘着剤を設ける、もしくはこれらと屈折率が近い透明な媒体で満たすようにしてもよい。

また、第３の偏光板２３００は液晶表示パネルを構成する透明基板１２に粘着剤により粘着する。

図３０は本実施例の表示装置に係る偏光板の吸収軸や、液晶表示パネルの液晶層の配向軸や、偏光状態切り替え手段の液晶層の配向軸などの光学軸の関係を説明するための図である。

ここでは以下、図３０に示す通り、第１の偏光板２０００の吸収軸２０００Ａと、偏光状態切り替え手段１２００の液晶層１５０の配向軸１２００Ａと、第２の偏光板２１００の吸収軸２１００Ａと、液晶表示パネルの液晶層１３の配向軸１３Ａとが画面上下方向と平行であり、第３の偏光板２３００の吸収軸２３００Ａが画面上下方向と直交するように配置する。

この場合、照明装置２０から出射する光は液晶表示パネル１０を構成する第３の偏光板２２００に入射する。

第３の偏光板２２００を透過した光は、液晶層１３を通過して第２の偏光板２１００に入射する。この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した電圧を印加することで液晶層１３を通過する光の偏光状態を制御し、偏光板２１００を透過する光の量を調整することで映像光を形成する。

第２の偏光板２１００を透過する映像光は視野角制御素子３５を構成する偏光状態切り替え手段１２００と位相差板７０を通過し、第１の偏光板２０００に入射する。

視野角制御素子の液晶層１５０に０〜３Ｖ程度のいずれかの電圧を印加すると、液晶層１５０の第２の偏光板２１００側における配向軸と直交する方位およびその近傍の領域では斜め方向、つまり極角が大きな範囲では透過率が低下し、視野角が狭くなる。これに対し、液晶層１５０に７Ｖ以上の電圧を印加すると、同方位での斜め方向、つまり極角が大きな範囲での透過率は高くなり、視野角が広くなる。

この際、液晶層１５０の配向軸と平行な方向では液晶層１５０に印加する電圧の変化に関わらず、斜め方向においても透過率は変化しない。

つまり、偏光状態切り替え手段１２００の液晶層１５０へ印加する電圧、つまり駆動電圧を変化させることで、液晶層１５０の配向軸と直交する方向の視野角を狭くしたり、広くしたりすることができる。

図３０に例示する光学軸配置の場合には、画面の左右方向における映像光の明るさを任意に暗くして、視認性を悪くすることができる。このような視野角特性の切り替えは、携帯電話やノートＰＣ，ＰＤＡなどの携帯機器や、ＡＴＭなどの公共用機器の表示装置に適用する場合に横方向からの覗き込み防止に効果がある。

また、本実施例の表示装置では視野角制御素子を構成する偏光板と液晶表示パネルを構成する偏光板とを一つの偏光板で兼用している。この場合、視野角制御素子で有効に利用される光と液晶表示パネルで有効に利用される光は同じ直線偏光であり、光の損失の原因となる偏光層の数は減るため、より明るい表示の表示装置を実現できる。或いは同じ明るさの表示であればより低電力な表示装置が実現できる。

尚、本実施例の表示装置では視野角制御素子３５は液晶表示パネルの表側に配置している。この場合、液晶表示パネルとして半透過反射型を適用する場合、透過表示だけでなく、反射表示においても視野角を切り替えることができる表示装置が実現できることになる。

また、本実施例の表示装置では視野角制御素子を液晶表示パネルの表側に配置する場合を述べたが本発明はこれに限定されるものではない。つまり、視野角制御素子を液晶表示パネルと照明装置の間に配置するようにしてもよい。

この際、視野角制御素子を構成する第１の偏光板と第２の偏光板の両方、もしくは少なくとも一方の偏光板の光源側に反射型偏光板を配置するとよい。或いは、第１の偏光板と第２の偏光板の両方、もしくは少なくとも一方を反射型偏光板とするとよい。さらに、照明装置には反射型偏光板で反射して照明装置に戻る光を拡散反射する拡散反射手段を備えると良い。

この場合、照明装置２０から出射する光の一部は反射型偏光板で反射して再び照明装置２０に戻る。照明装置２０に戻る光は反射して再び利用されるが、この際、再利用される光の一部が正面方向に戻ることで、視野角制御素子により視野角を狭めた場合、正面方向の輝度が向上するといった効果が得られる。

次に本発明の視野角制御素子の他の実施例について図面を参照しながら説明する。図
３１は本発明の視野角制御素子の一例を説明するため概略断面図である。この視野角制御素子は実施例６で説明した視野角制御素子において、液晶層の液晶分子の配向状態と偏光板の吸収軸の方向を変え、さらに位相差板７０を無くしたものであり、上記実施例と同じ部材には同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。

視野角制御素子３６は第１の透明基板５０及び第２の透明基板５１と、液晶層１６０を備える偏光状態切り替え手段１３００と、第１の偏光板２０００及び第２の偏光板2100とから構成される。

第１の透明基板５０には透明電極６２、及びポリイミド系高分子からなる配向膜５５３が積層形成されており、第２の透明基板５１には第１の透明基板５０と、同じく透明電極６３、及び配向膜５５２が積層形成されている。

尚、２枚の透明基板５０，５１のそれぞれに形成された透明電極６２，６３は図示しない配線、及びスイッチング素子を介して電源に接続することで、透明電極６２，６３に少なくとも２つの所定の電圧を選択的に印加できるように構成する。

つまり、透明電極６２，６３を所定の電位とすることで、液晶層１６０に複数の所定の強度の電界を選択的に印加できるよう構成する。

２枚の透明基板５０，５１はそれぞれ透明電極及び配向膜を形成した面を向い合わせるように配置する。この際、図示しないスペーサーを挟むことで２枚の透明基板の間に一定の間隙を設け、この間隙の周囲をシール材５５で枠状にシールすることで空間を形成する。液晶層１６０はこの空間に誘電異方性が正のネマチック液晶を封入することで構成する。

尚、本実施例では２枚の透明基板に形成する配向膜５５３，５５２にそれぞれラビング処理等の配向処理を行うことで、液晶層１６０の液晶分子長軸が２枚の透明基板間で連続的に９０°捩じれるよう構成した、いわゆるＴＮ液晶素子を構成する。

第１の透明基板５０と第２の透明基板５１の外側にはそれぞれ第１の偏光板２０００と第２の偏光板２１００を備える。偏光板は上述の偏光板を用いることができる。

尚、第１の透明基板５０と第１の偏光板２０００、第２の透明基板５１と第２の偏光板２１００はアクリル系などの透明な粘着剤を介して粘着する。

図３２は本実施例の視野角制御素子に係る偏光板の吸収軸や、液晶層の配向軸などの光学軸の一例を示す図である。図示の通り、本実施例の視野角制御素子では第１の偏光板
２０００と第２の偏光板２１００の偏光層の吸収軸は互いに直交とし、偏光状態切り替え手段１３００の液晶層の配向軸はそれぞれ近接する偏光板の吸収軸と平行となるように配置する。

ここでは、図示の通り、便宜上、画面右側方向の方位角を０°とし、反時計回りに角度を定義すると、第１の偏光板２０００の偏光層の吸収軸２０００Ａは４５°とし、偏光状態切り替え手段１３００の液晶層１６０の第１の偏光板側の配向軸１３００ＯＡは225°とし、偏光状態切り替え手段１３００の液晶層１６０の第２の偏光板側の配向軸1300LAと、第２の偏光板２１００の偏光層の吸収軸２１００Ａは１３５°とする。

偏光状態切り替え手段１３００の液晶層１６０に駆動電圧が印加されていない場合、第２の偏光板２１００を透過し、偏光状態切り替え手段１３００に入射する光は液晶層160を通過する際、大部分の光はその偏光面が９０°回転し、第１の偏光板２０００を透過するため広い視野角範囲にわたって透過率が高くなる。

一方、偏光状態切り替え手段１３００の液晶層１６０に駆動電圧を印加すると第２の偏光板２１００を透過し、偏光状態切り替え手段１３００に入射する光のうち、液晶層160の実効的な位相差が０、あるいは０に近い値となる所定の方位角及び極角方向に進む光は大部分が第１の偏光板２０００に吸収される。

つまり、液晶層１６０に電圧を印加しない場合は広い視野角が得られ、液晶層に駆動電圧を印加する場合は所定の方位角及び極角方向において光を遮蔽できる視野角制御素子が実現できる。

例えば、液晶層１６０を構成するネマチック液晶として屈折率異方性Δｎが０.１ 、誘電率異方性Δεが９.９ のものを用い、液晶層膜厚を２９μｍ、プレチルト角約３度とする場合、図３３に例示する視野角特性の視野角制御素子を実現できる。

図３３は横軸が視野角（極角）、縦軸が透過率を示し、図３２に示す便宜上の上下方向における透過率の視野角依存性を示す図である。

図示の通り、偏光状態切り替え手段１３００の液晶層１６０に電圧を印加すると左右方向や下方向の透過率はほとんど変化しないが、上方向のみ駆動電圧に応じた所定の視野角範囲において透過率を小さくすることができる。

つまり、左右方向や下方向の視野角は広く、上方向のみ必要に応じて画面の明るさを切り替えられる視野角制御素子を実現できる。このような視野角特性は車載用のモニターに適用する場合、自動車のフロントグラスへの画像光の映りこみ防止に効果がある。

尚、検討の結果、正面方向の透過率をほとんど変化させない状態で、所定の方位角及び極角方向における透過率を制御するには液晶層のΔｎｄの値を２０００ｎｍ以上とすることが望ましいことが判明した。これは液晶表示パネルにＴＮ表示モードを適用する場合、液晶層のΔnd値が４００〜５００ｎｍ程度であることと比較すると、４倍程度大きく、容易に類推できる値ではない。

また、液晶層１６０のΔｎｄの値は大きくしすぎると透過率を制御したい所定の方位角及び極角方向において得られる透過率の最低値が高くなり十分な光遮蔽効果を得られなくなる。このため、液晶層１６０のΔｎｄの値は５０００ｎｍ以下とすることが望ましい。

つまり、本実施例のようにＴＮ液晶を用いた視野角制御素子の液晶層のΔｎｄは2000
ｎｍ以上，５０００ｎｍ以下とすることが望ましい。特に透過率の制御をする必要のない方位角及び極角方向において、液晶層に所定の電圧が印加された際の透過率の変化をより小さくし、さらに透過率を制御したい所定の方位角及び極角方向において得られる透過率の最低値をより小さくするためには液晶層のΔｎｄ２５００ｎｍから３５００ｎｍとすることが望ましい。

尚、液晶層１６０の駆動電圧は正面方向における透過率の変化を小さくするために交流３Ｖ以下、より望ましくは２Ｖ以下とすることが望ましい。この際、周波数はフリッカが見えず、液晶表示パネルの表示を劣化させない値とする。具体的には６０Ｈｚ以上とすればよいだろう。

次に本発明の表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。図３４は本発明の表示装置の実施例の概略構成を示す一部断面図である。

この表示装置は液晶表示パネル１０と、その背面に配置する照明装置２０と、液晶表示パネル１０の表面側に配置する（実施例８）で説明した視野角制御素子３６とから構成されるものであり、上記実施例と同じ機能を果たす部材には同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。

ここでは以下、図２３を参照して説明した上記実施例と同様、液晶表示パネル１０としてＴＮ方式を用いる場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本表示装置は照明装置２０側から順に、液晶表示パネル１０と視野角制御素子３６を配置するもので、視野角制御素子３６を構成する第２の偏光板２１００は液晶表示パネル
１０の表面側に配置する偏光板と兼用するものである。

このため、第２の偏光板２１００は液晶表示パネル１０の透明基板１１に粘着剤により粘着し、視野角制御素子３６の第２の透明基板５１と離して配置しても良い。

また、第３の偏光板２３００は液晶表示パネル１０を構成する透明基板１２に粘着剤により粘着する。

図３５は本実施例の表示装置に係る偏光板の吸収軸や、液晶表示パネルの液晶層の配向軸や、偏光状態切り替え手段の液晶層の配向軸などの光学軸の関係を説明するための図である。

図３５に示す通り、便宜上、画面右側方向の方位角を０°とし、反時計回りに角度を定義すると、第１の偏光板２０００の偏光層の吸収軸２０００Ａは４５°とし、偏光状態切り替え手段１３００の液晶層の第１の偏光板側の配向軸１３００ＯＡは２２５°とし、偏光状態切り替え手段１３００の液晶層の第２の偏光板側の配向軸１３００ＬＡと、第２の偏光板２１００の偏光層の吸収軸２１００Ａは１３５°とする。

また、液晶表示パネル１０の液晶層１６の第２の偏光板側の配向軸１６ＯＡは４５°とし、液晶表示パネル１０の液晶層１６の第３の偏光板側の配向軸１６ＬＡは３１５°とし、第３の偏光板の吸収軸２３００Ａは４５°とする。

この場合、照明装置２０から出射し、液晶表示パネル１０を構成する第３の偏光板2300を透過した光は、液晶層１６を通過して第２の偏光板２１００に入射する。この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した電圧を液晶層１６に印加することで液晶層１６を通過する光の偏光状態を制御し、第２の偏光板２１００を透過する光の量を調整することで所望の映像光を形成することができる。

第２の偏光板２１００を透過する映像光は視野角制御素子３６を構成する偏光状態切り替え手段を通過し、第１の偏光板２０００に入射する。

偏光状態切り替え手段の液晶層１６０に駆動電圧が印加されていない場合、第２の偏光板２１００を透過し、偏光状態切り替え手段に入射する光は液晶層１６０を通過する際、その大部分の光の偏光面が９０°回転し、第１の偏光板２０００を透過するため広い視野角範囲にわたって高い透過率となる。

一方、偏光状態切り替え手段の液晶層１６０に駆動電圧を印加すると第２の偏光板2100を透過し、偏光状態切り替え手段に入射する光のうち、液晶層１６０の実効的な位相差が０、あるいは０に近くなる所定の方位角及び極角方向に進む光は第１の偏光板２０００に吸収される。

つまり、液晶層１６０に駆動電圧を印加しない場合は広い視野角が得られ、液晶層に駆動電圧を印加する場合は所定の方位角及び極角方向において映像光を暗くできる表示装置が実現できる。

本実施例の表示装置では画面上方向において、映像光の明るさを制御できる表示装置が実現できる。このような視野角特性は車載用のモニターに適用する場合に必要に応じて自動車のフロントグラスへの画像光の映りこみを防止するのに効果がある。

また、視野角制御素子３６の液晶層１６の光学軸を変えることで画面の右方向に相当する方位角において、所定の極角方向から観察すると映像の明るさが切り替えられる表示装置が実現できる。例えば図３６に示す通り、画面右側方向の方位角を０°とし、反時計回りに角度を定義すると、第１の偏光板２０００の偏光層の吸収軸２０００Ａは４５°とし、偏光状態切り替え手段１３００の液晶層の第１の偏光板側の配向軸１３００ＯＡは
１３５°とし、偏光状態切り替え手段１３００の液晶層の第２の偏光板側の配向軸1300LAは４５°とし、第２の偏光板２１００の偏光層の吸収軸２１００Ａは１３５°とする。また、液晶表示パネル１０の液晶層１６の第２の偏光板側の配向軸１６ＯＡは４５°とし、液晶表示パネル１０の液晶層１６の第３の偏光板側の配向軸１６ＬＡは３１５°とし、第３の偏光板の吸収軸２３００Ａは４５°とする。

この場合、画面を右斜め方向から観察する際、明るい映像を観察できる状態と、映像が暗くなり十分な視認性が得られない状態を任意に切り替えられる表示装置が実現できる。

このような視野角特性を車載用のモニターに適用する場合、例えば右ハンドルの自動車であれば、自動車の走行状態に応じて、運転者側の視認性を切り替えることができるようになる。例えば、自動車が停車中は運転席からも助手席からも画面が観察できるが、自動車が走行中は助手席からは停車中と何ら変わりなく映像が観察できるが、運転席からは映像が十分に見えない状態とすることができる。

つまり、車載用のモニターにＴＶやＤＶＤなどの映像を表示している場合は運転者以外の観察者からは通常とおりに映像をみることができるが、運転者には見えなくすることで運転者の集中力を高め安全な運転を促すことができる。

尚、本実施例の表示装置では視野角制御素子を構成する偏光板と液晶表示パネルを構成する偏光板とを一つの偏光板で兼用している。この場合、視野角制御素子で有効に利用される光と液晶表示パネルで有効に利用される光は同じ直線偏光であり、光の損失の原因となる偏光層の数は減るため、より明るい表示の表示装置を実現できる。或いは同じ明るさの表示であればより低電力な表示装置が実現できる。

また、本実施例の表示装置では視野角制御素子３６を液晶表示パネルの表側に配置している。この場合、液晶表示パネルとして半透過反射型を適用する場合、透過表示モードだけでなく、反射表示モードにおいても視野角を切り替えることができる表示装置が実現できる。

また、本実施例の表示装置では視野角制御素子３６を液晶表示パネル１０の表側に配置する場合を述べたが本発明はこれに限定されるものではない。つまり、視野角制御素子
３６を液晶表示パネル１０と照明装置２０の間に配置するようにしてよい。

次に本発明の表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。図３７は本発明の表示装置の一実施例の概略構成を示す一部断面図である。

この表示装置は（実施例９）で説明した表示装置の表面側にさらに視野角制御素子を追加するものである。つまり、本実施例の表示装置１は液晶表示パネル１０と、その背面に配置する照明装置２０と、液晶表示パネル１０の表面側に配置する視野角制御素子３６とさらにその表面側に配置する視野角制御素子３７から構成されるものであり、上記実施例と同じ機能を果たす部材には同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。

この表示装置は照明装置２０側から順に、液晶表示パネル１０と視野角制御素子３６と視野角制御素子３７を配置するものである。

視野角制御素子３７は視野角制御素子３６と基本的な構造は同じである。つまり、透明電極と配向膜が形成された２枚の透明基板５２，５３とこれら透明基板の間に封入された液晶層１７０と、透明基板５２の表面側と透明基板５３の裏面側に配置する偏光板とから構成される。尚、視野角制御素子３７を構成する液晶層１７０の配向軸とその表面側に配置する偏光板２４００の偏光層の吸収軸は視野角制御素子３６と異なる。

また、本実施例では視野角制御素子３６を構成する第２の偏光板２１００は液晶表示パネル１０の表面側に配置する偏光板と兼用するものであり、視野角制御素子３６を構成する第１の偏光板２０００は視野角制御素子３７の裏面側に配置する偏光板と兼用するものである。

ここでは、第１の偏光板２０００は視野角制御素子３６を構成する透明基板５０に粘着剤により粘着し、第２の偏光板２１００は液晶表示パネル１０を構成する透明基板１１に粘着剤により粘着する。また、第３の偏光板２３００は液晶表示パネル１０を構成する透明基板１２に粘着剤により粘着し、偏光板２４００は視野角制御素子３７を構成する透明基板５２に粘着剤により粘着するが本発明は偏光板を粘着する透明基板を限定するものではない。

図３８は本実施例の表示装置に係る偏光板の吸収軸や、液晶表示パネルの液晶層の配向軸や、視野角制御素子の液晶層の配向軸などの光学軸の関係を説明するための図である。

図３８に示す通り、本実施例の表示装置は液晶表示パネル１０と視野角制御素子３６の偏光板の吸収軸と液晶層の配向軸については図３６を参照して説明した上記実施例と同じとする。また、視野角制御素子３７の液晶層１７０の第１の偏光板２０００側の配向軸
１７０ＬＡは２２５°とし、偏光板２４００側の配向軸１７０ＯＡは３１５°とする。また、偏光板２４００の偏光層の吸収軸２４００Ａは１３５°する。

尚、図３８では視野角制御素子３６の液晶層の配向軸の符号の表記が図３６と異なり、第１の偏光板２０００側の液晶層１６０の配向軸を１６０ＯＡと表記し、第２の偏光板
２００１側の液晶層１６０の配向軸１６０ＬＡと表記している。これらはそれぞれ図３６において、視野角制御素子３６を構成する偏光状態切り替え手段１３００の液晶層の第１の偏光板側の配向軸１３００ＯＡと、第２の偏光板側の配向軸１３００ＬＡと表記したものと同じものを示す。

この場合、照明装置２０から出射し、液晶表示パネル１０を構成する第３の偏光板2300を透過した光は、液晶層１６を通過して第２の偏光板２１００に入射する。この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した電圧を液晶層１６に印加することで液晶層１６を通過する光の偏光状態を制御し、第２の偏光板２１００を透過する光の量を調整することで所望の映像光を形成することができる。

第２の偏光板２１００を透過する光は視野角制御素子３６を構成する液晶層１６０を通過し、第１の偏光板２０００に入射する。

視野角制御素子３６の液晶層１６０に駆動電圧が印加されていない場合、第２の偏光板２１００を透過し、液晶層１６０を通過する光はその大部分が偏光面が９０°回転し、第１の偏光板２０００を透過するため広い視野角範囲にわたって高い透過率となる。

一方、視野角制御素子３６の液晶層１６０に駆動電圧を印加すると第２の偏光板2100を透過し、液晶層１６０を通過する光のうち、液晶層１６０の実効的な位相差が０、あるいは０に近くなる所定の方位角及び極角方向に進む光は第１の偏光板２０００に吸収される。

つまり、液晶層１６０に駆動電圧を印加しない場合は広い視野角が得られ、液晶層に駆動電圧を印加する場合は所定の方位角及び極角方向において映像光が暗くなる。本実施例では視野角制御素子３６によりで画面の右方向に相当する方位角において、所定の極角方向から観察すると映像の明るさが切り替えられる表示装置が実現できる。

次に第１の偏光板２０００を透過する光は視野角制御素子３７を構成する液晶層１７０を通過し、偏光板２４００に入射する。視野角制御素子３７の液晶層１７０に駆動電圧が印加されていない場合、第１の偏光板２０００を透過し、液晶層１７０を通過する光の大部分は偏光面が９０°回転し、偏光板２４００を透過するため広い視野角範囲にわたって高い透過率となる。

一方、視野角制御素子３７の液晶層１７０に駆動電圧を印加すると第１の偏光板2000を透過し、液晶層１７０を通過する光のうち、液晶層１７０の実効的な位相差が０、あるいは０に近くなる所定の方位角及び極角方向に進む光は偏光板２４００に吸収される。

つまり、液晶層１７０に駆動電圧を印加しない場合は広い視野角が得られ、液晶層170に駆動電圧を印加する場合は所定の方位角及び極角方向において映像光が暗くなる。本実施例では視野角制御素子３７によりで画面の左方向に相当する方位角において、所定の極角方向から観察すると映像の明るさが切り替えられる表示装置が実現できる。

このように本実施例の表示装置では画面の右方向または左方向、或いは右方向及び左方向に相当する方位角において所定の極角方向から観察すると映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。

つまり、視野角制御素子３６のみを駆動すると画面の右方向に相当する方位角においてのみ所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。また、視野角制御素子３７のみを駆動すると画面の左方向に相当する方位角においてのみ所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。さらに、視野角制御素子
３６及び視野角制御素子３７を同時に駆動すると画面の右方向及び左方向に相当する方位角において所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。

このように本実施例の表示装置では画面の左右方向において、斜めから観察する場合に映像の明るさを暗くして視認性を悪くすることができる。このような視野角特性は、携帯電話やノートＰＣ，ＰＤＡなどの携帯機器や、ＡＴＭなどの公共用機器の表示装置に適用する場合に横方向からの覗き込み防止に効果がある。

特に本実施例の表示装置では、所定の極角方向の映像の明るさを画面の左方向と右方向とでそれぞれ独立して制御できる。このため、例えば自分の左側の人に対しては画面を明るい状態とすることで視認性を向上していっしょに観察できるが、右方向からは覗き見されないようにするといったことができるようになる。

尚、本実施例の表示装置では視野角制御素子を構成する偏光板や液晶表示パネルを構成する偏光板を一つの偏光板で兼用している。この場合、視野角制御素子で有効に利用される光と液晶表示パネルで有効に利用される光は同じ直線偏光であり、光の損失の原因となる偏光層の数は減るため、より明るい表示の表示装置を実現できる。或いは同じ明るさの表示であればより低電力な表示装置が実現できる。

また、本実施例の表示装置では視野角制御素子３６と視野角制御素子３７を液晶表示パネル１０の表側に配置している。この場合、液晶表示パネル１０として半透過反射型の表示パネルを適用する場合に透過表示モードだけでなく、反射表示モードにおいても視野角を切り替えることができる表示装置が実現できる。

次に本発明の表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。図３９は本発明の表示装置の一実施例の概略構成を示す一部断面図である。

この表示装置は（実施例１０）で説明した表示装置において、視野角制御素子３７を構成する透明基板５３と、第１の偏光板２０００との間に新たに反射型偏光板３２００を配置するものであり、上記実施例と同じ機能を果たす部材には同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。

反射型偏光板としては、互いに直交する直線偏光成分を反射と透過で分離できるものを用いる。

このような反射型偏光板としては例えば特許文献４に開示されている異なる複屈折性を有する高分子フィルムを複数層積層した複屈折反射型偏光フィルム、もしくはコレステリック液晶フィルムの表と裏に位相差フィルムを配置したもの、もしくは屈折率の異なる誘電体を積層した誘電体多層膜、もしくは金属ワイヤーグリッドによる偏光フィルタを用いることができる。

複屈折反射型偏光フィルムの場合、これに入射する光のうち所定の直線偏光成分は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は反射するフィルムが３Ｍ社（米国）からDBEFという商品名で製品化されており、これを反射型偏光板として使用することが可能である。

金属ワイヤーグリッドによる偏光フィルタは透明基材上に千数百オングストロームのピッチで、銀，アルミニウム，クロムなどの導電性の金属線状パターンを形成するもので、透明基材を平板とすれば平板タイプの反射型偏光板を実現できる。

ここでは、反射型偏光板３２００はは視野角制御素子３７を構成する透明基板５３に粘着剤により粘着するが本発明は偏光板を粘着する透明基板を限定するものではない。

図４０は本実施例の表示装置に係る偏光板の吸収軸や、反射型偏光板の反射軸や、液晶表示パネルの液晶層の配向軸や、偏光状態切り替え手段の液晶層の配向軸などの光学軸の関係を説明するための図である。

図４０に示す通り、本実施例の表示装置は液晶表示パネル１０と視野角制御素子３６と視野角制御素子３７の偏光板の吸収軸と液晶層の配向軸については図３８を参照して説明した上記実施例と同じとする。また、反射型偏光板３２００の反射軸は４５°とする。

この場合も上記実施例と同様、画面の右方向または左方向、或いは右方向及び左方向に相当する方位角において所定の極角方向から観察すると映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。

つまり、視野角制御素子３６のみを駆動すると画面の右方向に相当する方位角においてのみ所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。また、視野角制御素子３７のみを駆動すると画面の左方向に相当する方位角においてのみ所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。さらに、視野角制御素子
３６及び視野角制御素子３７を同時に駆動すると画面の右方向及び左方向に相当する方位角において所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。

特に本実施例の表示装置では、視野角制御素子３７の液晶層１７０に３Ｖ以上より望ましくは５Ｖ以上の電圧を印加する場合、外部からの光が反射型偏光板３２００で反射して鏡のような状態を実現することができる。

つまり、広い視野角を実現する状態と、所定の方位角及び極角方向において画面が暗くなり視認性を悪くする状態と、鏡のような状態とを切り替えることができる表示装置を実現することができる。

尚、画面を鏡のような状態にする場合には、照明装置２０は消灯し、液晶表示パネル
１０に映像を表示しないようにすることが望ましい。これは、画面を鏡のような状態にしているときに照明装置２０や液晶表示パネル１０で不要な電力を消費することを防止することで表示装置の消費電力を下げるためである。

尚、本実施例の表示装置において第１の偏光板２０００は省略することが可能である。この場合、光の損失の原因となる偏光層の数が減るため、より明るい表示の表示装置を実現できる。或いは同じ明るさの表示であればより低電力な表示装置が実現できる。

ただし、現状では一般に反射型偏光板３２００の偏光度は低い。このため、第１の偏光板２０００を省いた場合、視野角制御素子３６によって明るさを制御する所定の方位角及び極角方向において実現される透過率の最低値は第１の偏光板２０００を備える場合より高くなることが懸念される。

このため第１の偏光板２０００の要否は要求特性に応じて選択すればよいだろう。

次に本発明の表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。図４１は本発明の表示装置の一実施例の概略構成を示す一部断面図である。

この表示装置は（実施例１０）で説明した表示装置において、視野角制御素子３６，
３７と液晶表示パネル１０の位置関係を変更するものであり、上記実施例と同じ機能を果たす部材には同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。

この表示装置は照明装置２０側から順に、視野角制御素子３７と視野角制御素子３６と液晶表示パネル１０とを配置するものである。

視野角制御素子３７の裏面側には偏光板２４００を配置し、視野角制御素子３６を構成する第２の偏光板２１００は視野角制御素子３７の表面側の偏光板と兼用する。また、視野角制御素子３６を構成する第１の偏光板２０００は液晶表示パネル１０の裏面側に配置する偏光板と兼用し、液晶表示パネル１０の表面側には第３の偏光板２３００を配置する。

ここでは、第１の偏光板２０００は液晶表示パネル１０を構成する透明基板１２に粘着剤により粘着し、第２の偏光板２１００は視野角制御素子３６を構成する透明基板５１に粘着剤により粘着する。また、第３の偏光板２３００は液晶表示パネル１０を構成する透明基板１１に粘着剤により粘着し、偏光板２４００は視野角制御素子３７を構成する透明基板５３に粘着剤により粘着するが本発明は偏光板を粘着する透明基板を限定するものではない。

図４２は本実施例の表示装置に係る偏光板の吸収軸や、液晶表示パネルの液晶層の配向軸や、視野角制御素子の液晶層の配向軸などの光学軸の関係を説明するための図である。

図４２に示す通り、本実施例の表示装置では偏光板２４００の偏光層の吸収軸2400Ａは４５°とし、視野角制御素子３７の液晶層１７０の偏光板２４００側の配向軸１７０ＬＡは２２５°とし、第２の偏光板２１００側の配向軸１７０ＯＡは３１５°とする。また、第２の偏光板２１００の偏光層の吸収軸２１００Ａは１３５°とし、視野角制御素子３６の液晶層１６０の第２の偏光板２１００側の配向軸１６０ＬＡは４５°とし、第１の偏光板２０００側の配向軸１６０ＯＡは１３５°とする。また、第１の偏光板２０００の偏光層の吸収軸２０００Ａは４５°とし、液晶表示パネル１０の液晶層１６の第１の偏光板
２０００側の配向軸１６ＬＡは３１５°とし、液晶表示パネル１０の液晶層１６の第３の偏光板２３００側の配向軸１６ＯＡは４５°とし、第３の偏光板２３００の偏光層の吸収軸２３００Ａは１３５°とする。

この場合、照明装置２０から出射し、視角制御素子３７を構成する偏光板２４００を透過する光は液晶層１７０を通過して、第２の偏光板２１００に入射する。視野角制御素子３７の液晶層１７０に駆動電圧が印加されていない場合、偏光板２４００を透過し、液晶層１７０を通過する光の大部分は偏光面が９０°回転し、第２の偏光板２１００を透過するため広い視野角範囲にわたって高い透過率となる。

一方、視野角制御素子３７の液晶層１７０に駆動電圧を印加すると偏光板２４００を透過し、液晶層１７０を通過する光のうち、液晶層１７０の実効的な位相差が０、あるいは０に近くなる所定の方位角及び極角方向に進む光は第２の偏光板２１００に吸収される。

つまり、液晶層１７０に駆動電圧を印加しない場合は広い視野角範囲において明るい照明光が得られ、液晶層１７０に駆動電圧を印加する場合は所定の方位角及び極角方向において照明装置２０からの照明光が暗くなる。本実施例では視野角制御素子３７によりで画面の左方向に相当する方位角であって所定の極角方向に向う照明光の明るさを切り替えられることになる。

次に第２の偏光板２１００を透過する光は視野角制御素子３６を構成する液晶層１６０を通過し、第１の偏光板２０００に入射する。

視野角制御素子３６の液晶層１６０に駆動電圧が印加されていない場合、第２の偏光板２１００を透過し、液晶層１６０を通過する光はその大部分が偏光面が９０°回転し、第１の偏光板２０００を透過するため広い視野角範囲にわたって高い透過率となる。

一方、視野角制御素子３６の液晶層１６０に駆動電圧を印加すると第２の偏光板2100を透過し、液晶層１６０を通過する光のうち、液晶層１６０の実効的な位相差が０、あるいは０に近くなる所定の方位角及び極角方向に進む光は第１の偏光板２０００に吸収される。

つまり、液晶層１６０に駆動電圧を印加しない場合は広い視野角範囲において明るい照明光が得られ、液晶層１６０に駆動電圧を印加する場合は所定の方位角及び極角方向において照明装置２０からの照明光が暗くなる。本実施例では視野角制御素子３６によりで画面の右方向に相当する方位角であって所定の極角方向に向う照明光の明るさを切り替えられることになる。

第１の偏光板２０００を透過する光は液晶表示パネル１０を構成する液晶層１６を通過して第３の偏光板２３００に入射する。この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した電圧を液晶層１６に印加することで液晶層１６を通過する光の偏光状態を制御し、第３の偏光板２３００を透過する光の量を調整することで所望の映像光を形成することができる。

従って、視野角制御素子３６のみを駆動すると画面の右方向に相当する方位角においてのみ所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。また、視野角制御素子３７のみを駆動すると画面の左方向に相当する方位角においてのみ所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。さらに、視野角制御素子
３６及び視野角制御素子３７を同時に駆動すると画面の右方向及び左方向に相当する方位角において所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。

このように本実施例の表示装置では画面の左右方向において、斜めから観察する場合に映像の明るさを暗くして視認性を悪くすることができる。このような視野角特性は、携帯電話やノートＰＣ，ＰＤＡなどの携帯機器や、ＡＴＭなどの公共用機器の表示装置に適用する場合に横方向からの覗き込み防止に効果がある。

特に本実施例の表示装置では、所定の極角方向の映像の明るさを画面の左方向と右方向とでそれぞれ独立して制御できる。このため、例えば自分の左側の人に対しては画面を明るい状態とすることで視認性を向上していっしょに観察できるが、右方向からは覗き見されないようにするといったことができるようになる。

尚、本実施例の表示装置では視野角制御素子を構成する偏光板や液晶表示パネルを構成する偏光板を一つの偏光板で兼用している。この場合、視野角制御素子で有効に利用される光と液晶表示パネルで有効に利用される光は同じ直線偏光であり、光の損失の原因となる偏光層の数は減るため、より明るい表示の表示装置を実現できる。或いは同じ明るさの表示であればより低電力な表示装置が実現できる。

また、本実施例の表示装置では視野角制御素子３６と視野角制御素子３７を液晶表示パネル１０の裏面側に配置している。この場合、液晶表示パネル１０として半透過反射型の表示パネルを適用する場合は、液晶表示パネルの表面側に光を損失する部材が存在しないため反射表示モードにおいてより明るい表示が得られるようになる。また、表示装置の最表面に液晶表示パネル１０を配置することで映像が表示される位置の奥行きがより小さな表示装置が実現できる。

次に本発明の表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。図４３は本発明の表示装置の一実施例の概略構成を示す一部断面図である。

この表示装置は（実施例１０）で説明した表示装置において、視野角制御素子３６，
３７と液晶表示パネル１０の位置関係を変更するものであり、上記実施例と同じ機能を果たす部材には同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。

この表示装置は照明装置２０側から順に、視野角制御素子３７と液晶表示パネル１０と視野角制御素子３６とを配置するものである。

視野角制御素子３７の裏面側には偏光板２４００を配置し、液晶表示パネル１０を構成する第３の偏光板２３００は視野角制御素子３７の表面側の偏光板と兼用する。また、視野角制御素子３６を構成する第２の偏光板２１００は液晶表示パネル１０の表面側に配置する偏光板と兼用し、視野角制御素子３６の表面側には第１の偏光板２０００を配置する。

ここでは、第１の偏光板２０００は視野角制御素子３６を構成する透明基板５０に粘着剤により粘着し、第２の偏光板２１００は液晶表示パネル１０を構成する透明基板１１に粘着剤により粘着する。また、第３の偏光板２３００は液晶表示パネル１０を構成する透明基板１２に粘着剤により粘着し、偏光板２４００は視野角制御素子３７を構成する透明基板５３に粘着剤により粘着するが本発明は偏光板を粘着する透明基板を限定するものではない。

図４４は本実施例の表示装置に係る偏光板の吸収軸や、液晶表示パネルの液晶層の配向軸や、視野角制御素子の液晶層の配向軸などの光学軸の関係を説明するための図である。

図４４に示す通り、本実施例の表示装置では偏光板２４００の偏光層の吸収軸2400Ａは１３５°とし、視野角制御素子３７の液晶層１７０の偏光板２４００側の配向軸170LA は２２５°とし、第３の偏光板２３００側の配向軸１７０ＯＡは３１５°とする。また、第３の偏光板２３００の偏光層の吸収軸２３００Ａは４５°とし、液晶表示パネル１０の液晶層１６の第３の偏光板２３００側の配向軸１６ＬＡは３１５°とし、液晶表示パネル
１０の液晶層１６の第２の偏光板２１００側の配向軸１６ＯＡは４５°とする。視野角制御素子３６の液晶層１６０の第２の偏光板２１００側の配向軸１６０ＬＡは４５°とし、第１の偏光板２０００側の配向軸１６０ＯＡは１３５°とする。また、第１の偏光板2000の偏光層の吸収軸２０００Ａは４５°とする。

この場合、照明装置２０から出射し、視角制御素子３７を構成する偏光板２４００を透過する光は液晶層１７０を通過して、第２の偏光板２１００に入射する。視野角制御素子３７の液晶層１７０に駆動電圧が印加されていない場合、偏光板２４００を透過し、液晶層１７０を通過する光の大部分は偏光面が９０°回転し、第３の偏光板２３００を透過するため広い視野角範囲にわたって高い透過率となる。

一方、視野角制御素子３７の液晶層１７０に駆動電圧を印加すると偏光板２４００を透過し、液晶層１７０を通過する光のうち、液晶層１７０の実効的な位相差が０、あるいは０に近くなる所定の方位角及び極角方向に進む光は第３の偏光板２３００に吸収される。

つまり、液晶層１７０に駆動電圧を印加しない場合は広い視野角範囲において明るい照明光が得られ、液晶層１７０に駆動電圧を印加する場合は所定の方位角及び極角方向において照明装置２０からの照明光が暗くなる。本実施例では視野角制御素子３７によりで画面の左方向に相当する方位角であって所定の極角方向に向う照明光の明るさを切り替えられることになる。

第３の偏光板２３００を透過する光は液晶表示パネル１０を構成する液晶層１６を通過して第２の偏光板２１００に入射する。この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した電圧を液晶層１６に印加することで液晶層１６を通過する光の偏光状態を制御し、第２の偏光板２１００を透過する光の量を調整することで所望の映像光を形成することができる。

次に第２の偏光板２１００を透過する光は視野角制御素子３６を構成する液晶層１６０を通過し、第１の偏光板２０００に入射する。

視野角制御素子３６の液晶層１６０に駆動電圧が印加されていない場合、第２の偏光板２１００を透過し、液晶層１６０を通過する光はその大部分が偏光面が９０°回転し、第１の偏光板２０００を透過するため広い視野角範囲にわたって高い透過率となる。

一方、視野角制御素子３６の液晶層１６０に駆動電圧を印加すると第２の偏光板2100を透過し、液晶層１６０を通過する光のうち、液晶層１６０の実効的な位相差が０、あるいは０に近くなる所定の方位角及び極角方向に進む光は第１の偏光板２０００に吸収される。

つまり、液晶層１６０に駆動電圧を印加しない場合は広い視野角範囲において明るい映像が得られ、液晶層１６０に駆動電圧を印加する場合は所定の方位角及び極角方向において映像が暗くなる。本実施例では視野角制御素子３６によりで画面の右方向に相当する方位角であって所定の極角方向における映像の明るさを切り替えられることになる。

従って、視野角制御素子３６のみを駆動すると画面の右方向に相当する方位角においてのみ所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。また、視野角制御素子３７のみを駆動すると画面の左方向に相当する方位角においてのみ所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。さらに、視野角制御素子
３６及び視野角制御素子３７を同時に駆動すると画面の右方向及び左方向に相当する方位角において所定の極角方向の映像の明るさを切り替えられる表示装置が実現できる。

このように本実施例の表示装置では画面の左右方向において、斜めから観察する場合に映像の明るさを暗くして視認性を悪くすることができる。このような視野角特性は、携帯電話やノートＰＣ，ＰＤＡなどの携帯機器や、ＡＴＭなどの公共用機器の表示装置に適用する場合に横方向からの覗き込み防止に効果がある。

本実施例の表示装置においても、所定の極角方向の映像の明るさを画面の左方向と右方向とでそれぞれ独立して制御できる。このため、例えば自分の左側の人に対しては画面を明るい状態とすることで視認性を向上していっしょに観察できるが、右方向からは覗き見されないようにするといったことができるようになる。

尚、本実施例の表示装置では視野角制御素子を構成する偏光板や液晶表示パネルを構成する偏光板を一つの偏光板で兼用している。この場合、視野角制御素子で有効に利用される光と液晶表示パネルで有効に利用される光は同じ直線偏光であり、光の損失の原因となる偏光層の数は減るため、より明るい表示の表示装置を実現できる。或いは同じ明るさの表示であればより低電力な表示装置が実現できる。

尚、上記実施例ではポリビニルアルコールを基材とする偏光層を保護フィルムで挟んだ構成の偏光板を使用する場合を説明したが、塗布型の偏光層を用いることで、保護フィルムを省くようにしてもよい。

また、各部材において空気と接する界面に反射防止膜による反射防止処理を行うようにしてもよい。

また、本発明の表示装置では、最表面に反射型偏光板を配置するようにしてもよい。この際、反射型偏光板の反射軸は表示装置を構成する偏光板のうち、もっとも表面側に配置する偏光板の偏光層の吸収軸と平行になるように配置する。

この場合、照明装置を点灯し、液晶表示パネルを駆動すると反射型偏光板を通して映像を見ることができる。一方、照明装置を消灯すると外光が反射型偏光板で反射するため、画面が鏡のような状態となる。

また、視野角制限素子、あるいは視野角制御素子により、斜め方向へ出射する映像光を制限する場合には反射型偏光板による外光の反射によって、より映像の視認性が悪くなり、高い覗き見防止効果が得られるようになる。

本発明の視野角制限素子及び視野角制御素子は所定の方位角及び極角方向への光の透過を抑制、もしくは制御できる。このため、車載用の表示装置へ適用すればフロントウィンドウへの映像光の映りこみ防止といった効果が得られる。また、ＡＴＭや公共用の端末の表示装置に利用すれば使用者以外の人による覗き見防止効果が得られる。

また、本発明の視野角制限素子或いは視野角制御素子を適用する表示装置は覗き見防止の効果が得られるため、人ごみの中での使用が想定される携帯電話，ＰＤＡ，ノートＰＣなどの携帯機器用の表示装置としても好適である。

本発明の視野角制限素子を説明するための概略断面図である。 本発明の視野角制限素子にかかる液晶フィルムを説明するための概略斜視図である。 本発明の視野角制限素子を説明するための概略斜視図である。 本発明の視野角制限素子を説明するための概略斜視図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置の画素部の構成を説明するための概略正面図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の視野角制限素子を説明するための概略断面図である。 本発明の視野角制限素子を説明するための概略断面図である。 本発明の視野角制限素子を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の視野角制限素子を説明するための概略断面図である。 本発明の視野角制限素子に係る液晶フィルムを説明するための概略断面図である。 本発明の視野角制限素子に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の視野角制限素子の光学特性を説明するための視野角と透過率の関係を示すグラフである。 本発明の視野角制限素子を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の視野角制御素子を説明するための概略断面図である。 本発明の視野角制御素子に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の視野角制御素子の光学特性の一例を示す等透過率線図である。 本発明の視野角制御素子の光学特性を説明するための視野角と透過率の関係を示すグラフである。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の視野角制御素子に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の視野角制御素子に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の視野角制御素子の光学特性を説明するための視野角と透過率の関係を示すグラフである。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の表示装置に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。 本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。 本発明の表示装置に係る光学部材の光学軸の関係説明図である。

符号の説明

１…表示装置、１０…液晶表示パネル、１１，１２，５０，５１…透明基板、１３，
１６，１００，１５０，１６０，１７０…液晶層、２０…照明装置、３０，３１…視野角制限素子、７０…位相差板、２００…基材フィルム、２１０，２２０…保護フィルム、
３００…偏光層、４００…粘着層、５００…配向膜、１０００，１１００…液晶フィルム、１２００，１３００…偏光状態切り替え手段、２０００…第１の偏光板、２１００…第２の偏光板、２２００，２３００…第３の偏光板、２４００…偏光板。

Claims (14)

1. 第１の偏光層と、第２の偏光層と、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層間に配置された液晶層とを有し、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層は、その偏光の吸収軸が互いに平行であり、前記液晶層は、ハイブリッド配向したディスコティック液晶であって、前記液晶層の配向軸は、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交していることを特徴とする光学素子。
2. 第１の偏光層と、第２の偏光層と、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層間に配置された液晶層とを有し、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層は、その偏光の吸収軸が互いに平行であり、前記液晶層は、ハイブリッド配向したネマチック液晶であって、前記液晶層の配向軸は、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交しており、
   前記液晶層の液晶分子が垂直、あるいは垂直に近い状態で配向している側に光学的に負の一軸性媒体を有する位相差板を有することを特徴とする光学素子。
3. 請求項１または請求項２記載の光学素子において、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の両方、もしくは少なくとも一方の光源側に反射型偏光層を有することを特徴とする光学素子。
4. 第１の偏光層と、第２の偏光層と、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層間に配置された液晶層とを有し、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層は、その偏光の吸収軸が互いに直交しており、前記液晶層は棒状液晶分子からなり、前記棒状液晶分子の配向軸がそれぞれ近接する偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交してねじれられ、前記棒状液晶分子は、所定の方位角及び極角方向において、実効的な位相差が０となる配向状態に固定されていることを特徴とする光学素子。
5. 第１の偏光層と、第２の偏光層と、第３の偏光層と、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層間に配置された第１の液晶層と、前記第２の偏光層と前記第３の偏光層間に配置された第２の液晶層と、を有し、前記第１の偏光層及び前記第３の偏光層は、その偏光の吸収軸が互いに平行であり、前記第２の偏光層の吸収軸は、前記第１の偏光層及び前記第３の偏光層の吸収軸と直交するように配置され、前記第１の液晶層及び前記第２の液晶層は、棒状液晶分子からなり、前記棒状液晶分子の配向軸がそれぞれ近接する偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交してねじれられ、前記棒状液晶分子は、所定の方位角及び極角方向において、実効的な位相差が０となる配向状態に固定されていることを特徴とする光学素子。
6. 第１の偏光層と、第２の偏光層と、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層間に配置された液晶層とを有し、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層は、その偏光の吸収軸が互いに平行であり、前記液晶層は、ハイブリッド配向したディスコティック液晶であって、前記液晶層の配向軸は、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交している光学素子と、
   前記光学素子に向って光を照射する照明装置と、
   第３の偏光層と、前記第１の偏光層もしくは前記第２の偏光層と前記第３の偏光層間に配置された液晶層を有し、前記照明装置から放射する光の光量を調整して映像を表示する液晶表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
7. 第１の偏光層と、第２の偏光層と、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層間に配置された液晶層とを有し、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層は、その偏光の吸収軸が互いに平行であり、前記液晶層は、ハイブリッド配向したネマチック液晶であって、前記液晶層の配向軸は、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交しており、前記液晶層の液晶分子が垂直、あるいは垂直に近い状態で配向している側に光学的に負の一軸性媒体を有する位相差板を備える光学素子と、
   前記光学素子に向って光を照射する照明装置と、
   第３の偏光層と、前記第１の偏光層もしくは前記第２の偏光層と前記第３の偏光層間に配置された液晶層を有し、前記照明装置から放射する光の光量を調整して映像を表示する液晶表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
8. 第１の偏光層と、第２の偏光層と、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層間に配置された液晶層とを有し、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層は、その偏光の吸収軸が互いに直交しており、前記液晶層は棒状液晶分子からなり、前記棒状液晶分子の配向軸がそれぞれ近接する偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交してねじれられ、前記棒状液晶分子は、所定の方位角及び極角方向において、実効的な位相差が０となる配向状態に固定されている光学素子と、
   前記光学素子にむかって光を照射する照明装置と、
   第３の偏光層と、前記第１の偏光層もしくは前記第２の偏光層と前記第３の偏光層間に配置された液晶層を有し、前記照明装置から放射する光の光量を調整して映像を表示する液晶表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
9. 第１の透明基板と、前記第１の透明基板と対向して配置された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板間に配置された液晶層と、前記液晶層と前記第１の透明基板間に配置された第１の透明電極及び第１の配向膜と、前記液晶層と前記第２の透明基板間に配置された第２の透明電極及び第２の配向膜と、前記液晶層からみて前記第１の透明基板側に配置された光学的に負の一軸異方性媒体から構成される位相差板と、前記位相差板からみて前記液晶層側とは反対側に配置された第１の偏光層と、前記液晶層からみて前記第２の透明基板側に配置された第２の偏光層と、を有し、
   前記液晶層の液晶分子は、第１の透明基板側において基板面に対して垂直もしくは垂直に近い状態で配向され、第２の透明基板側において基板面に対して平行、もしくは平行に近い状態で配向される誘電異方性が正のネマチック液晶から構成され、
   前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は互いに平行であり、
   前記第２の配向膜の配向軸は、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層の吸収軸と平行、または直交していることを特徴とする光学素子。
10. 請求項９記載の光学素子において、
    前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の両方、もしくは少なくとも一方の偏光層の光源側に配置された、或いは、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の両方、もしくは少なくとも一方に配置された反射型偏光層を有することを特徴とする光学素子。
11. 第１の透明基板と、前記第１の透明基板と対向して配置された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板間に配置された液晶層と、前記液晶層と前記第１の透明基板間に配置された第１の透明電極及び第１の配向膜と、前記液晶層と前記第２の透明基板間に配置された第２の透明電極及び第２の配向膜と、第１の透明基板と、前記第１の透明基板と対向して配置された第２の透明基板と、
    前記液晶層からみて前記第１の透明基板側に配置された第１の偏光層と、前記液晶層からみて前記第２の透明基板側に配置された第２の偏光層と、を有し、
    前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は、互いに直交しており、
    前記液晶層は、誘電異方性が正のネマチック液晶からなり、
    前記液晶層の配向軸は、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交してねじれられ、
    前記液晶層のΔｎｄの値が２０００ｎｍ以上，５０００ｎｍ以下であることを特徴とする光学素子。
12. 第１の透明基板と、前記第１の透明基板と対向して配置された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板間に配置された液晶層と、前記液晶層と前記第１の透明基板間に配置された第１の透明電極及び第１の配向膜と、前記液晶層と前記第２の透明基板間に配置された第２の透明電極及び第２の配向膜と、前記液晶層からみて前記第１の透明基板側に配置された光学的に負の一軸異方性媒体から構成される位相差板と、前記位相差板からみて前記液晶層側とは反対側に配置された第１の偏光層と、前記液晶層からみて前記第２の透明基板側に配置された第２の偏光層と、を有し、
    前記液晶層の液晶分子は、第１の透明基板側において基板面に対して垂直もしくは垂直に近い状態で配向され、第２の透明基板側において基板面に対して平行、もしくは平行に近い状態で配向される誘電異方性が正のネマチック液晶から構成され、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は互い平行であり、前記第２の配向膜の配向軸は、前記第１の偏光層及び前記第２の偏光層の吸収軸と平行、または直交している光学素子と、
    前記光学素子に向って光を照射する照明装置と、
    第３の偏光層と、前記第１の偏光層あるいは第２の偏光層と前記第３の偏光層間に配置された液晶層を有し、前記照明装置から放射する光の光量を調整して映像を表示する液晶表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
13. 第１の透明基板と、前記第１の透明基板と対向して配置された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板間に配置された液晶層と、前記液晶層と前記第１の透明基板間に配置された第１の透明電極及び第１の配向膜と、前記液晶層と前記第２の透明基板間に配置された第２の透明電極及び第２の配向膜と、第１の透明基板と、前記第１の透明基板と対向して配置された第２の透明基板と、前記液晶層からみて前記第１の透明基板側に配置された第１の偏光層と、前記液晶層からみて前記第２の透明基板側に配置された第２の偏光層と、を有し、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は、互いに直交しており、前記液晶層は、誘電異方性が正のネマチック液晶からなり、前記液晶層の配向軸は、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交してねじれられ、前記液晶層のΔｎｄの値が２０００ｎｍ以上，５０００ｎｍ以下である光学素子と、前記光学素子に光を照射する照明装置と、
    第３の偏光層と、前記第１の偏光層あるいは第２の偏光層と前記第３の偏光層間に配置された液晶層を有し、前記照明装置から放射する光の光量を調整して映像を表示する液晶表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置。
14. 第１の透明基板と、前記第１の透明基板と対向して配置された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板間に配置された液晶層と、前記液晶層と前記第１の透明基板間に配置された第１の透明電極及び第１の配向膜と、前記液晶層と前記第２の透明基板間に配置された第２の透明電極及び第２の配向膜と、前記液晶層からみて前記第１の透明基板側に配置された第１の偏光層と、前記液晶層からみて前記第２の透明基板側に配置された第２の偏光層と、を有し、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は、互いに直交しており、前記液晶層は、誘電異方性が正のネマチック液晶からなり、前記液晶層の配向軸は、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸と平行、もしくは直交してねじれられ、前記液晶層のΔｎｄの値が２０００ｎｍ以上，５０００ｎｍ以下である光学素子と、
    前記２つの光学素子に向って光を照射する照明装置と、
    第３の偏光層と、前記第１の偏光層あるいは第２の偏光層と前記第３の偏光層間に配置された液晶層を有し、前記照明装置から放射する光の光量を調整して映像を表示する液晶表示パネルと、
    さらに別の偏光層と、透明電極及び配向膜を備える２枚の透明基板と、これら２枚の透明基板間に誘電異方性が正のネマチック液晶からなる液晶層を備え、この液晶層の配向軸が２枚の透明基板間で９０°ねじれられ、さらに液晶層のΔｎｄの値が２０００ｎｍ以上，５０００ｎｍ以下である光学素子と、
    を有することを特徴とする表示装置。
    

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