JP3481741B2

JP3481741B2 - 画像表示装置

Info

Publication number: JP3481741B2
Application number: JP22954695A
Authority: JP
Inventors: 英治千野; 英和小林; 正幸矢崎; 英仁飯坂; 周平山田; 豊土屋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 2003-12-22
Anticipated expiration: 2015-09-06
Also published as: JPH0973070A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示を行う画
像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワードプロセッサ、コンピュータ
端末、パーソナルコンピュータ、携帯用コンピュータ等
の画像表示装置は、画面上に種々の情報を表示して、操
作者の操作結果を表示するようになっている。ここで、
通常の画像表示においては、画像の明るさ、高いコント
ラスト比、高分解能、視野角の広さ等が要求され、これ
らの性能が高い程、これらの機器を用いた作業が行い易
く、当該作業による疲労も少ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、作業内
容を秘密にする必要性が高い場合や、列車、バス、航空
機等の公共交通機関内で携帯用コンピュータを操作する
場合等においては、周囲の人から画像表示を覗き見され
る危険性があるため、周囲の目を気にしながら作業をせ
ざるを得ず、高い表示性能を有していても使用し難い場
合がある。

【０００４】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めに、表示装置の前面に設置し、表示性能を劣化させる
ことなく、必要のある場合には視野角を制限することの
できる新規の装置を液晶を用いて実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の画像表示装置は、表示面側に偏光板を有す
る画像表示体と、前記画像表示体の前記表示面の外側に
配置される視野角制限装置とを具備する画像表示装置に
おいて、前記視野角制限装置は、液晶及び高分子が層分
離してなる液晶高分子複合層を具備してなり、前記液晶
及び前記高分子は、通常光屈折率および異常光屈折率を
有してなり、前記液晶高分子複合層へ印加される電界の
有無に応じて、前記液晶及び前記高分子がほぼ同一方向
に配向する、及び各々が異なる方向に配向し、前記偏光
板の偏光方向と、前記高分子の配向方向とがほぼ同一で
あり、前記液晶及び前記高分子の各々が異なる方向に配
向するときに、前記画像表示体の視野角を制限すること
を特徴とする。

【０００６】また、この本発明の画像表示装置におい
て、電界無印加時には前記液晶及び前記高分子が互いに
ほぼ同じ方向に配向し、電界印加時には前記液晶及び前
記高分子の各々が異なる方向に沿って配向することを特
徴とする。また、この本発明の画像表示装置において、
前記電界印加時には前記液晶及び前記高分子のうち前記
液晶のみが電界方向に沿って配向することを特徴とす
る。

【０００７】本発明の画像表示装置は、表示面側に偏光
板を有する画像表示体と、前記画像表示体の前記表示面
の外側に配置される視野角制限装置とを具備する画像表
示装置において、前記視野角制限装置は、液晶及び高分
子が層分離してなる液晶高分子複合層を具備してなり、
前記液晶高分子複合層は一対の基板間に挟持されてな
り、前記液晶及び前記高分子は、通常光屈折率および異
常光屈折率を有してなり、前記一対の基板間に電界が印
加されないときには、前記液晶及び前記高分子は前記基
板に対して平行な方向に沿って配向し、前記一対の基板
間に電界が印加されるときには、前記液晶は前記基板に
対して垂直な方向に沿って配向し、前記偏光板の偏光方
向と、前記高分子の配向方向とがほぼ同一であり、前記
液晶及び前記高分子の各々が異なる方向に配向するとき
に、前記画像表示体の視野角を制限することを特徴とす
る。

【０００８】また、この本発明の画像表示装置におい
て、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面
側にはラビング処理が施されてなることを特徴とする。

【０００９】また、上記の本発明の画像表示装置におい
て、前記液晶及び前記高分子の前記屈折率が互いにほぼ
等しいことを特徴とする。また、上記の本発明の画像表
示装置において、前記画像表示体は、ツイストネマチッ
ク型又はスーパーツイストネマチック型の液晶パネルで
あり、前記液晶はカイラル剤を含有することを特徴とす
る。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明に係
る視野角制限装置及びこれを用いた画像表示装置の実施
形態を説明する。

【００１６】図１は画像表示装置としての第１の実施形
態を示す概略構成図である。この実施形態は、図示しな
い複数の画素を備えた液晶表示装置１０と、この液晶表
示装置１０の表示面上に配置された視野角制限装置２０
とから構成される。

【００１７】液晶表示装置１０は通常のマトリクス型や
セグメント型等の種々の方式の表示装置を用いることが
できる。液晶表示装置１０は、透明基板１１，１５の内
側に表示画素に応じた構成（マトリクス状、セグメント
状に複数配置された）の透明電極１２，１４を形成し、
この透明電極の内側にさらに図示しない配向膜を形成す
る。配向膜の内面は所定方向にラビング処理される。こ
のように加工された透明基板１１と１５とを所定の間隔
を以て対向配置させ、この間に液晶を封入して液晶層１
３を形成する。

【００１８】また、液晶表示装置としてツイストネマチ
ック（ＴＮ）型或いはスーパーツイストネマチック（Ｓ
ＴＮ）型の液晶パネルを用いた場合には、液晶パネルの
前後に所定の偏光方向を備えた偏光板１６，１７を配置
する。ここで、透過型の液晶パネルとする場合には符号
１８は光源とし、反射型の液晶パネルとする場合には符
号１８を反射板とする。

【００１９】なお、液晶駆動回路１９は、上記透明電極
１２，１４に接続され、上記の液晶パネルに形成された
各表示画素を予め規定された駆動方式によって駆動する
ための電圧又は信号供給回路である。

【００２０】液晶表示装置１０の表示面の上には、上記
と同様に内面上に透明電極２２，２４と配向膜（図示せ
ず）を形成した２枚の透明基板２１，２５を形成し、こ
れらの間に高分子分散型の液晶層２３を封入した視野角
制限装置２０を配置する。液晶層２３は、後述するよう
に液晶と高分子とを互いに分散させるとともに、液晶と
高分子とを相分離させた液晶高分子複合層から成るもの
である。透明電極２２，２４は上述の液晶表示装置１０
とは異なり、表裏両面にそれぞれ１枚ずつ形成されたベ
タ電極である。透明電極２２，２４は交流電源２６に接
続され、所定周波数の交流電圧が印加される。

【００２１】図２は第２の実施形態の全体構成を示す概
略構成図である。この実施形態は、第１の実施形態の液
晶表示装置１０の代わりにＣＲＴ３０を用いたものであ
る。この場合にも、ＣＲＴ３０の表示面３１の上に全く
同様の視野角制限装置２０を配置している。

【００２２】これらの各実施形態において、視野角制限
装置２０は、高分子分散型の液晶層２３を備えている。
この液晶層２３は、液晶と高分子とを分散させて、相分
離させた液晶高分子複合層である。一般に、この液晶層
は、液晶と高分子との屈折率が一致すると透過率が上昇
し、液晶と高分子との屈折率に差が生じると光が散乱さ
れる白濁状態となり、光透過率が低下する。液晶と高分
子との屈折率の差を生じさせたり消滅させたりするのは
液晶層に印加される電界であり、この電界が液晶の配向
を変えることにより屈折率の変化が生じる。

【００２３】液晶層２３としては、好ましくは重合開始
剤を含有した高分子前駆物質を液晶と混合して透明基板
間に封入し、その後、高分子前駆物質を重合させること
により、液晶と高分子とを分散させ、かつ相分離させ
る。特に、透明基板の内面に被着された配向膜を介して
若しくは介さないで所定方向にラビング処理を行い、液
晶と高分子とを所定方向に配向させることにより、電圧
無印加時に透過率の高いパネルを形成し、一方、電圧印
加時には液晶のみを電界方向に配向させることによって
光散乱を生じさせるように構成することが望ましい。

【００２４】また、上記液晶層２３には２色性色素を添
加することによって表示の着色化やコントラストの向上
を図ることもできる。例えば黒色を呈する２色性色素を
添加することによって、電圧無印加時には２色性色素が
発現することにより透過性の高い状態のパネルは黒色を
呈し、電圧印加時には２色性色素が液晶とともに電界方
向に配向することにより無色化するとともに光散乱によ
り白濁する。

【００２５】さらに、液晶高分子複合層に用いる液晶と
してカイラル成分を有するネマチック液晶等を用いると
ともに、２枚の透明基板の内面側にラビング処理を施
し、セル厚との関係を最適化することによって、液晶層
内の液晶及び高分子に所定のツイスト角を生じさせるこ
とができる。このツイスト角は、液晶層の視野角依存
性、特に後述するように光散乱強度の高い一対の方位角
範囲の中心方位及び方位幅を調整することができ、さら
に偏光に対する光学特性、電界に対する光透過率の増減
の度合い、電界に対する応答速度についても最適化する
ことができ、コントラストの向上も図ることが可能であ
る。

【００２６】液晶としては、電界に対する特定方向の指
向性を有するとともに、屈折率の異方性を有する種々の
液晶を用いることができる。液晶分子の構造を高分子前
駆体の構造と類似のものとすることにより、透過状態で
の透過率或いは反射率を向上させることができる。

【００２７】高分子としては、その方向により液晶の屈
折率とほぼ同等の屈折率を有する必要がある。特に、高
分子主鎖にビフェニル骨格を有する側鎖をつけたもので
あれば、熱可塑性高分子、熱硬化性高分子、紫外線等の
光硬化性高分子のいずれでもよい。ここで、高分子前駆
体を液晶と相溶し、しかる後に、重合硬化させて、高分
子と液晶との相分離した複合層を形成する場合には、高
分子前駆体として、ビフェニルメタノール、ターフェニ
ルメタノールのメタクリル酸エステル又はアクリル酸エ
ステル或いはこれらの化合物の誘導体を用いることがで
き、また、ナフトールのメタクリル酸エステル又はアク
リル酸エステル或いはこれらの化合物の誘導体を用いる
こともできる。さらに、これら各種のエステルにビフェ
ノール、ターフェニルメタノールのメタクリル酸エステ
ル誘導体或いはアクリル酸エステル誘導体を混合したも
のを使用してもよい。

【００２８】また、高分子は、高分子前駆体として電界
無印加時に液晶に対して同一方向に配向させることの可
能な液晶相を呈するものが好ましく、さらに、液晶と相
分離した高分子は、その粒径が０．１〜１０μｍとなる
条件で相分離する速度を調整することが、高分子が最も
良く光散乱することから望ましい。

【００２９】液晶高分子複合層中の液晶の含有量は、全
体の５０〜９７ｗｔ％が最適である。液晶含有量がこれ
より少ないと電界に対して応答しにくくなり、これより
多いとコントラストが低下する。

【００３０】視野角制限装置の背後に偏光板を用いた液
晶表示装置（例えばＴＮ型液晶表示装置、ＳＴＮ型液晶
表示装置等）を配置する場合には、当該偏光板の偏光方
向を、視野角制限装置の電圧印加の有無によって大きく
透過率の増減する偏光成分を透過する状態に配置するこ
とが好ましい。これは、液晶高分子複合層の光透過特性
は、液晶及び高分子の配向方向に対して平行に振動する
偏光成分に対しては、電界無印加状態と電界印加状態と
によって大きく透過率を増減させるが、他の方向の偏光
成分に対しては透過率の増減の度合いが小さいからであ
る。したがって、電界無印加状態と電界印加状態とによ
って大きく透過率を増減させる偏光成分のみを液晶表示
装置から発生させることによって、視野角制限装置にお
ける視野角の制限効果を高めることができる。

【００３１】ただし、画像表示装置として他の例えばＣ
ＲＴ等を用いる場合のように、視野角制限装置に入射す
る画像表示装置の光が自然光に近いものであっても、視
野角の制限効果、すなわち、周囲の人からは表示画面の
内容を視認することができないというプライバシーを保
護することができる効果を確保することは充分に可能で
ある。

【００３２】以上のような構成に基づき、以下に視野角
制限装置２０の機能を説明する。図３（ａ）に示すよう
に、液晶層２３には、例えば液晶２３ａの内部に高分子
粒子２３ｂが分散配置された状態となっており、配向膜
２７，２８のラビング処理により、液晶２３ａは図中の
Ａの向きに、高分子粒子２３ｂは図中のＢの向きにそれ
ぞれ配向する。電界無印加状態ではＡとＢの向きは同一
である。

【００３３】液晶２３ａと高分子粒子２３ｂとは、この
場合、液晶分子の平均の屈折率（通常光に対する屈折率
と異常光に対する屈折率との中間値）と高分子粒子の平
均屈折率とはほぼ同値になるように材質選定がなされて
いる。したがって、上記図３（ａ）に示すように液晶２
３ａと高分子粒子２３ｂとがほぼ同一方向に配向してい
る場合には、液晶分子と高分子とも、透明基板２１，２
５に対して垂直な入射光に対して、これらの分子の配向
方向と垂直に振動する偏光成分に対しては通常光に対す
る屈折率が作用し、これらの分子の配向方向に振動する
偏光成分に対しては異常光に対する屈折率が作用する。
したがって、自然光に対しては、全体としてほぼ通常光
に対するものと異常光に対するものとの平均の屈折率で
作用するために、入射光に対する液晶と高分子との屈折
率の差は実質的になくなり、液晶層２３は光散乱量が少
なく、透過率が高くなる。

【００３４】この液晶層２３に対して例えば交流電圧を
印加すると、図３（ｂ）に示すように、高分子粒子２３
ｂの配向は元のＢのままであるが、液晶２３ａは電界方
向に沿ったＣの向きに配向する。このことによって、液
晶２３ａに対しては、入射光はいずれの偏光成分に対し
ても通常光における屈折率で作用を受けることとなり、
電界によっても配向方向の変化しない高分子粒子２３ｂ
との間に屈折率の差が生じる。この屈折率の差によっ
て、入射光は液晶と高分子との界面において主に散乱を
受けるので、液晶層２３は白濁する。

【００３５】液晶と高分子とはほぼ同様の屈折率を呈す
るものとすることができ、例えば共に通常光屈折率をｎ
₀ 、異常光屈折率をｎ_e （一般にはｎ₀ ＞ｎ_e ）とする
と、電界無印加時には透明基板に垂直に入射する光は、
通常光屈折率に強く影響される偏光成分と、異常光屈折
率に強く影響される偏光成分とを含むため、全体として
は液晶も高分子でも両者の平均の（ｎ₀ ＋ｎ_e ）／２程
度の屈折率で作用を受ける。これに対して、電界を印加
すると、液晶は透明基板に対して垂直方向に配向される
ことから、入射光は液晶に対してはもっぱら通常光屈折
率ｎ₀ により作用を受けることとなり、電界無印加時と
事情の変わらない高分子とは屈折率に差が生じるのであ
る。

【００３６】なお、上記の事情は、液晶層２３にツイス
ト角を設定した場合にもほとんど同様である。カイラル
剤の添加やラビング方向の設定により液晶２３ａ及び高
分子粒子２３ｂは基板に垂直な方向にツイストする。

【００３７】

【実施例】次に、上記実施形態に応じた本発明に係る実
施例を説明する。この実施例は、図１に示すように、液
晶表示装置１０の表示面上に、視野角制限装置２０を配
置したものである。液晶表示装置１０としては、公知の
反射型のＴＮ型液晶パネルを採用した。

【００３８】液晶表示装置１０に使用した液晶はＳＳ−
５００４（製品番号：チッソ社製）であり、これにカイ
ラル剤としてＣＢ−１５（製品番号：メルク社製）を
０．０７％添加した。この液晶材料を配向膜、透明電極
を形成した２枚の透明基板の間に封入した。セル厚は
５．１μｍ、セル内の液晶状態は右回り９０度ツイスト
である。透明基板の外側には相互に９０度偏光方向を異
ならせた２枚の偏光板を配置し、表示面とは反対側の偏
光板の裏面側には散乱性アルミニウム反射板を配置し
た。

【００３９】視野角制限装置２０は、２枚の透明基板２
１，２５の内面に一面にＩＴＯから成る透明電極２２，
２４を形成し、その内側にはポリイミド又はポリビニル
アルコールの溶液をスピンコート法により塗布し、１０
０〜１５０℃程度の温度で焼成して図３に示す配向膜２
７，２８を形成した。この配向膜２７，２８には、さら
し木綿で擦ることによりラビング処理を施した。

【００４０】ラビング方向は、後述する液晶層２３のツ
イスト角に適合するように設定した。具体的には、液晶
層２３のツイスト角を０度に設定した場合には、表示側
（上側）の透明基板２１の配向膜２７を図５に示す矢印
ａの方向に、表示装置側（下側）の透明基板２５の配向
膜２８を図５に示す矢印ｂの方向にそれぞれラビング処
理を施した。

【００４１】液晶層２３のツイスト角を９０度に設定し
た場合には、表示側（上側）の透明基板２１の配向膜２
７を図６に示す矢印ａの方向に、表示装置側（下側）の
透明基板２５の配向膜２８を図６に示す矢印ｂの方向に
それぞれラビング処理を施した。

【００４２】液晶層２３のツイスト角を１８０度に設定
した場合には、表示側（上側）の透明基板２１の配向膜
２７を図７に示す矢印ａの方向に、表示装置側（下側）
の透明基板２５の配向膜２８を図７に示す矢印ｂの方向
にそれぞれラビング処理を施した。

【００４３】本実施例における液晶層２３には、高分子
前駆体としてパラフェニルフェノールメタクリル酸エス
テルを用い、液晶としてネマチック液晶であるＬＶ−Ｒ
２（製品番号：ロディック社製）を使用した。ネマチッ
ク液晶には、カイラル成分として、設定したツイスト角
（０度、９０度、１８０度）に応じてＳ−１０１１（製
品番号：メルク社製）を適宜混合した。カイラル成分の
量は、一般に０．１〜５ｗｔ％程度である。

【００４４】本実施例の液晶層は、上記透明基板２１，
２５の間隔を５μｍに保持した状態で、これらの基板間
に、前記の高分子前駆体とネマチック液晶とを例えば
１：１０の割合で１００℃にて混合したものを封入し、
徐冷させた。その後、室温にて透明基板２１，２５を通
して紫外線を照射し、高分子前駆体を重合させ、高分子
として硬化させると同時に液晶と高分子とを相分離させ
た。

【００４５】上記のように、ツイスト角を０度、９０
度、１８０度とした３種のセルの透明電極２２，２４に
図示しない交流電源を接続し、１０ｋＨｚで３〜６ｖの
電圧を印加した。上記セルでは、いずれも電界無印加時
には８０％程度の光透過率が得られ、電界印加時には白
濁状態となった。

【００４６】上記の３つのセルに対し、図４に示すよう
に、透明基板に垂直な入射光を照射し、透明基板に対し
て視野角φ＝２０度を一定とし、電圧無印加時の透明基
板２５側の液晶及び高分子の配向方向を基準として設定
した方位角θ＝０〜３６０度に対する光散乱強度（光反
射量）の分布を測定した。ここで、光散乱強度は、通常
のコピー紙の散乱強度を１００（％）として示すもので
ある。その測定結果を図５乃至図８に示す。図５乃至図
７は、方位角θに対して上記散乱強度の分布を示すもの
であり、図８は、最も高い光散乱強度を示す方位角θに
おける光散乱強度と印加電圧との関係を示す。

【００４７】ツイスト角ＴＡ＝０度の場合には図５にそ
の光散乱特性を示す。この図５から判るように、電界無
印加状態（図中Ｄ）では、光反射量は４〜６％程度で、
全ての方位に対してほぼ透明に近い状態が得られてい
る。これに対し、電界印加状態（図中Ｗ）では、方位角
θ＝９０度及び２７０度の方向において１７９％前後と
極めて高い散乱強度の最大値を示すのに対し、これらの
方位角から方位がずれると急激に散乱強度が低下し、方
位角θ＝０度及び１８０度の方向においては、上記の散
乱強度は１０％程度である。

【００４８】平均の光散乱強度は、電界印加時に７２．
２％、電界無印加時に３．３４％であり、コントラスト
比は２１．６である。駆動電圧と光散乱強度の最大値と
の関係は図８に示し、最大反射量は１７９％、最小反射
量は６．７６％、しきい値電圧は２．０８ｖ、飽和電圧
は３．４ｖである。電界印加による応答速度は４７．３
ｍｓ、電界を消去した場合の応答速度は５７．８ｍｓで
ある。

【００４９】なお、上記の光散乱強度は透明基板に対し
て垂直な光を入射して透明基板に対して視野角φ＝２０
度の角度で測定したデータである。上記の光散乱強度の
最大値を示す方位角θにおいて、視野角φを変えて飽和
電圧を印加した場合の反射量を測定をすると、視野角φ
＝２０度で約１７９％、φ＝２５度で約１４８％、φ＝
３０度で約１１７％、φ＝３５度で約９１％、φ＝４０
度で約７０％、φ＝４５度で約５８％、φ＝５０度で約
４７％、φ＝５５度で約４０％、φ＝６０度で約３３％
である。視野角φが２０度から６０度に増加するに従っ
て、その視野角における飽和電圧は３．４ｖから７．０
５ｖまで上昇する。

【００５０】このように、図５に示すツイスト角ＴＡ＝
０度のネマチック液晶を用いた液晶高分子複合層を使用
した視野角制限装置では、電界無印加時における液晶及
び高分子の配向方向を基準として設定した方位角θ＝９
０度及び２７０度を中心とする領域では、電界印加時に
強い光散乱強度を持つのに対し、方位角θ＝０度及び１
８０度を中心としてその周囲の領域では、電界印加時に
も弱い散乱しか認められない。したがって、方位角θ＝
０度及び１８０度を上下方向に向けた姿勢で、液晶表示
装置１０の表示面上に視野角制限装置２０を配置する
と、電界印加時にも作業者本人には液晶表示装置１０の
表示面を視認することができるが、左右にいる人にとっ
ては、視野角表示装置２０の光散乱によって表示面の画
像が遮られるので、液晶表示装置１０の表示内容を視認
することはできなくなる。

【００５１】なお、電界印加時における光散乱強度は、
上述のように視野角が増加するに従って低下するが、視
野角の増加によって透過光も減少しているため、コント
ラスト比は向上せず、視野角の増加によって表示画面の
秘匿性が低下することはない。しかも、本実施例ではＴ
Ｎ型の液晶表示装置１０を用いているので、視野角が増
加するに従ってコントラスト比は急激に悪化するため全
く問題は生じない。

【００５２】なお、上記図４に従って測定した光散乱強
度（視野角φ＝２０度における反射光量の測定値）は、
外来光の散乱度合いを示すものである。これに対して、
実際の表示画面の視認性を決定するものは、一旦視野角
制限装置２０を透過して液晶表示装置１０に入射し、反
射板１８によって反射した後に、再び表示面から放出さ
れる、偏光板１６の偏光方向に沿った特定方向を指向し
た偏光である。この偏光成分に対して、視野角制限装置
２０の電界印加時に効率良く散乱させることにより、表
示面の内容に対する秘匿性はさらに向上する。

【００５３】図９に示すように、液晶表示装置１０の偏
光板１６の偏光方向Ｅと、視野角制限装置２０の表示面
側における高分子粒子２３ｂの配向方向Ｆとを同一にす
ると、液晶表示装置１０から発せられる偏光にとって
は、高分子粒子２３ｂには異常光屈折率ｎ_e が、液晶に
対しては通常光屈折率ｎ_o が作用する。したがって、両
者の屈折率の差は、自然光に対する場合よりも平均とし
て大きくなり、光散乱効率が向上するので、情報の秘匿
性も向上する。

【００５４】なお、後述するように液晶層２３にツイス
ト角が設定されている場合には、電圧印加時に透過光が
最も散乱される偏光成分と偏光板１６から放出される偏
光成分とが一致するように、液晶表示装置１０と視野角
制限装置２０との関係を規定すればよい。

【００５５】本実施例においては反射型の液晶表示装置
を用いているため、上述の光散乱効果は入射光と反射光
に対して共に作用するので、表示画面の秘匿性確保の点
から見ると、同程度の光散乱を得るために半分のセル厚
で足りるため、透過型の液晶表示装置よりも有利であ
る。

【００５６】図６は、ツイスト角ＴＡ＝９０度とした液
晶層２３を用いた場合の測定結果である。この図６から
判るように、電界無印加状態（図中Ｄ）では、光反射量
は４〜６％程度で、全ての方位に対してほぼ透明に近い
状態が得られている。これに対し、電界印加状態（図中
Ｗ）では、方位角θ＝４５度及び２２５度の方向におい
て１７９％前後と極めて高い散乱強度の最大値を示すの
に対し、これらの方位角から方位がずれると散乱強度が
低下し、方位角θ＝１３５度及び３１５度の方向におい
ては上記の散乱強度は１０％程度である。

【００５７】平均の光散乱強度は、電界印加時に９５．
２％、電界無印加時に４．０４％であり、コントラスト
比は２３．６である。駆動電圧と光散乱強度の最大値と
の関係は図８に示し、最大反射量は１７９％、最小反射
量は５．８％、しきい値電圧は２．２８ｖ、飽和電圧は
４．７ｖである。電界印加による応答速度は１２．７ｍ
ｓ、電界を消去した場合の応答速度は５９．４ｍｓであ
る。

【００５８】なお、上記の光散乱強度は透明基板に対し
て垂直な光を入射して透明基板に対して視野角φ＝２０
度の角度で測定したデータである。上記の光散乱強度の
最大値を示す方位角θにおいて、視野角φを変えて飽和
電圧を印加した場合の反射量を測定をすると、視野角φ
＝２０度で約１７９％、φ＝２５度で約１５７％、φ＝
３０度で約１１８％、φ＝３５度で約９１％、φ＝４０
度で約７３％、φ＝４５度で約５８％、φ＝５０度で約
４７％、φ＝５５度で約４０％、φ＝６０度で約３４％
である。視野角φが２０度から６０度に低下するに従っ
て、その視野角における飽和電圧は４．７ｖから７．０
５ｖまで上昇する。

【００５９】このように、図６に示すツイスト角ＴＡ＝
９０度の液晶高分子複合層を使用した視野角制限装置で
は、電界無印加時における液晶及び高分子の配向方向を
基準として設定した方位角θ＝４５度及び２２５度を中
心とする領域では、電界印加時に強い光散乱強度を持つ
のに対し、方位角θ＝１３５度及び３１５度を中心とし
てその周囲の領域では、電界印加時にも弱い散乱しか認
められない。したがって、方位角θ＝１３５度及び３１
５度を上下方向に向けた姿勢で、液晶表示装置１０の表
示面上に視野角制限装置２０を配置すると、電界印加時
にも作業者本人には液晶表示装置１０の表示面を視認す
ることができるが、左右にいる人にとっては、視野角表
示装置２０の光散乱によって表示面の画像が遮られるの
で、液晶表示装置１０の表示内容を視認することはでき
なくなる。

【００６０】図７は、液晶層２３内の液晶として１８０
度のツイスト角を呈する液晶層２３を用いた場合の測定
結果である。この図７から判るように、電界無印加状態
（図中Ｄ）では、光反射量は４〜６％程度で、全ての方
位に対してほぼ透明に近い状態が得られている。これに
対し、電界印加状態（図中Ｗ）では、方位角θ＝０度及
び１８０度の方向を中心とした広い範囲において１４０
％を越える極めて高い散乱強度を示すのに対し、方位角
θ＝９０度及び２７０度を中心とする前後の方位角の領
域においては上記の散乱強度は６０％程度である。

【００６１】平均の光散乱強度は、電界印加時に１０７
％、電界無印加時に３．７５％であり、コントラスト比
は２８．５である。駆動電圧と光散乱強度の最大値との
関係は図８に示し、最大反射量は１４９％、最小反射量
は３．８６％、しきい値電圧は２．８６ｖ、飽和電圧は
５．２２ｖである。電界印加による応答速度は１５ｍ
ｓ、電界を消去した場合の応答速度は４８．４ｍｓであ
る。

【００６２】なお、上記の光散乱強度は透明基板に対し
て垂直な光を入射して透明基板に対して視野角φ＝２０
度の角度で測定したデータである。上記の光散乱強度の
最大値を示す方位角θにおいて、視野角φを変えて飽和
電圧を印加した場合の反射量を測定すると、視野角φ＝
２０度で約１４９％、φ＝２５度で約１０５％、φ＝３
０度で約７６％、φ＝３５度で約５３％、φ＝４０度で
約４０％、φ＝４５度で約３０％、φ＝５０度で約２０
％、φ＝５５度で約１７％、φ＝６０度で約１４％であ
る。視野角φが２０度から６０度に低下するに従って、
その視野角における飽和電圧は５．２２ｖから７．８３
ｖまで上昇する。

【００６３】このように、図７に示すツイスト角ＴＡ＝
１８０度の液晶高分子複合層を使用した視野角制限装置
では、電界無印加時における液晶及び高分子の配向方向
を基準として設定した方位角θ＝０度及び１８０度を中
心とする広い領域では、電界印加時に強い光散乱強度を
持つのに対し、方位角θ＝９０度及び２７０度を中心と
してその周囲の領域では、電界印加時にも弱い散乱しか
認められない。したがって、方位角θ＝９０度及び２７
０度を上下方向に向けた姿勢で、液晶表示装置１０の表
示面上に視野角制限装置２０を配置すると、電界印加時
にも作業者本人には液晶表示装置１０の表示面を視認す
ることができるが、左右にいる人にとっては、視野角表
示装置２０の光散乱によって表示面の画像が遮られるの
で、液晶表示装置１０の表示内容を視認することはでき
なくなる。

【００６４】上記各実施例で視野角制限装置を構成した
場合、電圧印加時と電圧無印加時との間のコントラスト
は、通常、視野角φ＝０度（垂直方向）において１：１
５程度、光散乱強度の高い領域に設定された左右方向に
おける視野角φ＝２０度において１：８程度になる。こ
の領域では視野角がさらに増大するとコントラストはさ
らに低下するので、視野角φ＝２０度以上になる位置か
らは通常の表示内容を視認することは不可能になると考
えられる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電圧印加の有無により光透過状態から、相互に対向する
一対の方位角範囲における所定の視野角以上の領域で高
い光散乱効率を有する光散乱状態にすることにより、正
面方向からは透視できるものの一対の方位角範囲におい
ては斜めに透視することが出来なくなる新規のパネルを
提供することができる。

【００６６】ここで、視野角制限装置としては、住居、
自動車のブラインド等の利用も考えられるが、特に、電
子手帳、携帯用コンピュータ等の画像表示に対して、そ
の表示面上に配置することにより、左右からは光散乱に
より表示内容を視認できなくすることができ、表示内容
の秘匿性を高めることができる。特に、高分子分散型の
液晶層により光散乱を利用して視野角を限定するため、
偏光板を用いたＴＮ型又はＳＴＮ型の液晶表示体による
視野角の限定とは異なり、表示の明るさを低下させるこ
とが少なく、パネルに垂直な方向のコントラストの低下
を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図３】本発明の視野角制限装置の動作原理を示す動作
状態説明図（ａ）及び（ｂ）である。

【図４】本発明に係る実施例の光学特性の測定方法を示
す説明図である。

【図５】同実施例のうち、液晶のツイスト角が０度の場
合の視野角制限装置の光学特性を示す図である。

【図６】同実施例のうち、液晶のツイスト角が９０度の
場合の視野角制限装置の光学特性を示す図である。

【図７】同実施例のうち、液晶のツイスト角が１８０度
の場合の視野角制限装置の光学特性を示す図である。

【図８】上記実施例における駆動電圧と光散乱強度（反
射光量）との関係を示すグラフである。

【図９】上記実施例における液晶表示装置の偏光板の偏
光方向と、視野角制限装置の高分子の配向方向とを示す
ための概略構成図である。

【符号の説明】

１０液晶表示装置１６，１７偏光板２０視野角制限装置２１，２５透明基板２２，２４透明電極２３液晶層２３ａ液晶２３ｂ高分子粒子２７，２８配向膜

フロントページの続き (72)発明者矢崎正幸長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者飯坂英仁長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者山田周平長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者土屋豊長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (56)参考文献特開平５−72529（ＪＰ，Ａ) 特開平７−36022（ＪＰ，Ａ) 特開平６−160824（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−28066（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表示面側に偏光板を有する画像表示体と、
前記画像表示体の前記表示面の外側に配置される視野角
制限装置とを具備する画像表示装置において、前記視野角制限装置は、液晶及び高分子が層分離してな
る液晶高分子複合層を具備してなり、前記液晶及び前記高分子は、通常光屈折率および異常光
屈折率を有してなり、前記液晶高分子複合層へ印加される電界の有無に応じ
て、前記液晶及び前記高分子がほぼ同一方向に配向す
る、及び各々が異なる方向に配向し、前記偏光板の偏光方向と、前記高分子の配向方向とがほ
ぼ同一であり、前記液晶及び前記高分子の各々が異なる方向に配向する
ときに、前記画像表示体の視野角を制限することを特徴
とする画像表示装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像表示装置において、電界無印加時には前記液晶及び前記高分子が互いにほぼ
同じ方向に配向し、電界印加時には前記液晶及び前記高分子の各々が異なる
方向に沿って配向することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】請求項２に記載の画像表示装置において、前記電界印加時には前記液晶及び前記高分子のうち前記
液晶のみが電界方向に沿って配向することを特徴とする
画像表示装置。
【請求項４】表示面側に偏光板を有する画像表示体と、
前記画像表示体の前記表示面の外側に配置される視野角
制限装置とを具備する画像表示装置において、前記視野角制限装置は、液晶及び高分子が層分離してな
る液晶高分子複合層を具備してなり、前記液晶高分子複合層は一対の基板間に挟持されてな
り、前記液晶及び前記高分子は、通常光屈折率および異常光
屈折率を有してなり、前記一対の基板間に電界が印加されないときには、前記
液晶及び前記高分子は前記基板に対して平行な方向に沿
って配向し、前記一対の基板間に電界が印加されるときには、前記液
晶は前記基板に対して垂直な方向に沿って配向し、前記偏光板の偏光方向と、前記高分子の配向方向とがほ
ぼ同一であり、前記液晶及び前記高分子の各々が異なる
方向に配向するときに、前記画像表示体の視野角を制限
することを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】請求項４に記載の画像表示装置において、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面側に
はラビング処理が施されてなることを特徴とする画像表
示装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記
載の画像表示装置において、前記液晶及び前記高分子の前記屈折率が互いにほぼ等し
いことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記
載の画像表示装置において、前記画像表示体は、ツイストネマチック型又はスーパー
ツイストネマチック型の液晶パネルであり、前記液晶はカイラル剤を含有することを特徴とする画像
表示装置。