JP2007199366A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位の良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】偏光子４１と検光子５１との間に配置された画像表示用の液晶表示パネル１と、液晶表示パネル１を照明する面光源装置６０と、液晶表示パネル１と面光源装置６０との間に配置され液晶表示パネル１の視野角を制御する少なくとも１つの液晶パネルを含む視野角制御素子７０と、を具備した液晶表示装置において、視野角制御素子７０は、偏光子及び検光子の少なくとも一方として機能する偏光反射板を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、複数の方位でそれぞれ異なる画像を表示可能とする液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、様々な分野に応用されている。近年、１画面を複数のユーザが同時に見る場合において、複数の方位でそれぞれ異なる画像を表示可能とする要望がある。このような要望に対しては、空間分割し、右側観察用の画像及び左側観察用の画像を同時に表示する液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

すなわち、特許文献１によれば、右側観察用の画像を表示する画素と、左側観察用の画像を表示する画素と、で１画面を構成し、これらの画像を視差バリアなどで分離することにより、これらの画像がそれぞれ右側観察ウインドウ及び左側観察ウインドウで観察可能とするものである。
特開２００５−７８０９４号公報

特許文献１に記載のように空間分割により２つの画像をそれぞれの方位で観察可能とする場合、１画面で同一画像を表示する場合と比較して解像度は半減し、また、輝度も半減する。このため、表示品位の改善が要望されている。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することにある。

この発明の態様による液晶表示装置は、
偏光子と検光子との間に配置された画像表示用の液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを照明する面光源装置と、
前記液晶表示パネルと前記面光源装置との間に配置され、前記液晶表示パネルの視野角を制御する少なくとも１つの液晶パネルを含む視野角制御素子と、
を具備した液晶表示装置において、
前記視野角制御素子は、偏光子及び検光子の少なくとも一方として機能する偏光反射板を有することを特徴とする。

この発明によれば、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。

図１に示すように、液晶表示装置は、画像表示用の液晶表示パネル１と、液晶表示パネル１を照明する面光源装置６０と、液晶表示パネル１の視野角を制御する視野角制御素子７０と、を備えている。液晶表示パネル１は、面光源装置６０側に配置された偏光子４１を含む光学補償素子４０と、観察面側に配置された検光子５１を含む光学補償素子５０との間に配置されている。視野角制御素子７０は、液晶表示パネル１と面光源装置６０との間に配置されている。

図２及び図３に示すように、液晶表示パネル１は、一対の基板すなわちアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層３０を保持した構成であり、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸを備えている。この液晶表示パネル１は、面光源装置６０からの照明光を選択的に透過することによって画像を表示する。

アレイ基板１０は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板１１を用いて形成されている。このアレイ基板１０は、絶縁基板１１の一方の主面に、表示画素ＰＸの行方向に沿って配置された複数の走査線Ｓｃ、表示画素ＰＸの列方向に沿って配置された複数の信号線Ｓｇ、走査線Ｓｃと信号線Ｓｇとの交差部近傍において表示画素ＰＸ毎に配置されたスイッチ素子１２、スイッチ素子１２に接続され表示画素ＰＸ毎に配置された画素電極１３、絶縁基板１１の主面全体を覆うように配置された配向膜１４などを備えている。

スイッチ素子１２は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｍｅｔａｌ）などで構成されている。画素電極１３は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。

対向基板２０は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板２１を用いて形成されている。この対向基板２０は、絶縁基板２１の一方の主面に、全表示画素に共通に配置された対向電極２２、絶縁基板２１の主面全体を覆うように配置された配向膜２３などを備えている。対向電極２２は、例えばＩＴＯなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。

上述したような構成のアレイ基板１０と対向基板２０とは、図示しないスペーサを介して互いに所定のギャップを維持した状態で配置され、シール材によって貼り合わせられている。液晶層３０は、これらアレイ基板１０と対向基板２０との間のギャップに封入されている。この実施の形態では、液晶表示パネル１は、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードを適用した構成であり、液晶層３０は、正の誘電率異方性を有するとともに光学的に正の一軸性を有する液晶分子３１を含む材料によって構成されている。

アレイ基板１０の外面に配置された光学補償素子４０及び対向基板２０の外面に配置された光学補償素子５０は、上述したような液晶表示パネル１における液晶層３０に電圧を印加した所定の表示状態において、図３に示したようにベンド配列した液晶分子３１を含む液晶層３０のリタデーションを光学的に補償するものであり、偏光子４１及び検光子５１の他に位相差板などを含んで構成されている。

視野角制御素子７０は、少なくとも１つの液晶パネルを含み、その偏光子及び検光子の少なくとも一方として機能する偏光反射板を有している。以下に、このような視野角制御素子７０を備えた液晶表示装置の実施形態について具体的に説明する。

（第１実施形態）
図４に示すように、視野角制御素子７０は、液晶表示パネル１側に配置された第１液晶パネル７１と、面光源装置６０側に配置された第２液晶パネル７２と、偏光子４１と第１液晶パネル７１との間に配置された第１偏光反射板８１と、第１液晶パネル７１と第２液晶パネル７２との間に配置された第２偏光反射板８２と、第２液晶パネル７２と面光源装置６０との間に配置された第３偏光反射板８３と、を有している。なお、図４では、光学補償素子４０及び５０の詳細な構造は省略し、それぞれ偏光子４１及び検光子５１のみを図示している。

第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２は、基本的に同一構成で良く、ここでは、第１液晶パネルの構成について説明する。図５に示すように、第１液晶パネル７１は、一対の基板すなわち第１基板９１と第２基板９２との間に液晶層９３を保持している。第１基板９１及び第２基板９２は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板ＳＢを用いて形成されている。これらの第１基板９１及び第２基板９２は、それぞれ絶縁基板の一方の主面にベタパターンとして形成された電極ＥＤを備えている。この電極ＥＤは、例えばＩＴＯなどの光透過性を有する導電性部材によって形成され、その表面は、配向膜ＡＦによって覆われている。

第１乃至第３偏光反射板は、互いに直交する透過軸及び反射軸を有しており、一方向の振動面を有するｐ偏光を透過するとともにｐ偏光に直交する振動面を有するｓ偏光を反射する機能を有している。これらの第１乃至第３偏光反射板としては、例えば、住友スリーエム（株）製のＤＢＥＦなどが適用可能である。

この第１実施形態においては、第１偏光反射板８１は、第１液晶パネル７１の液晶表示パネル１側基板の外面に配置されている。第２偏光反射板８２は、第１液晶パネル７１の面光源装置６０側基板の外面に配置されている。第３偏光反射板８３は、第２液晶パネル７２の面光源装置６０側基板の外面に配置されている。

つまり、第１偏光反射板８１は、第１液晶パネル７１の検光子として機能する。また、第２偏光反射板８２は、第１液晶パネル７１の偏光子として機能するとともに、第２液晶パネル７２の検光子として機能する。さらに、第３偏光反射板８３は、第２液晶パネル７２の偏光子として機能する。

このような構成の第１実施形態において、少なくとも偏光子４１に隣接する偏光反射板、つまり第１偏光反射板８１は、偏光子４１の吸収軸方位の直線偏光成分を反射するように配置される。すなわち、第１偏光反射板８１の反射軸と、偏光子４１の吸収軸とは、互いに略平行となるように配置されている。

より具体的に説明すると、図６に示すように、画面の水平方向をＸ軸とし、垂直方向をＹ軸とすると、液晶表示パネル１においては、ベンド配向した液晶分子３１のダイレクタ３１Ｄは、９０°方位に設定されている。偏光子４１の吸収軸４１Ａは、１３５°方位に設定されている。検光子５１の吸収軸５１Ａは、４５°方位に設定されている。このとき、第１偏光反射板８１の反射軸８１Ｒは、１３５°方位に設定されている。

第１液晶パネル７１は、例えばＴＮ（ツイステッドネマティック）配列の液晶分子からなる液晶層を備えている。このような液晶層を構成するための液晶材料としては、例えばメルクジャパン製のＺＬＩ−４７９２（５５０ｎｍの波長の光に対するΔｎが０．０９２）などが適用可能であり、液晶層の厚みは例えば５ミクロンである。このような液晶材料に含まれる液晶分子をＴＮ配列するためには、例えば第１液晶パネル７１の面光源装置６０側に配置された基板主面の配向膜を２２５°方位から４５°方位に向かってラビング処理するとともに、第１液晶パネル７１の液晶表示パネル１側に配置された基板主面の配向膜を３１５°方位から１３５°方位に向かってラビング処理することによって可能となる。このような配向膜としては、例えばＪＳＲ（株）製のＡＬ１０５１などが適用可能である。

第２液晶パネル７２も第１液晶パネル７１と同様に構成され、例えばＴＮ（ツイステッドネマティック）配列の液晶分子からなる液晶層を備えている。この第２液晶パネル７２については、液晶材料に含まれる液晶分子をＴＮ配列するためには、例えば第２液晶パネル７２の面光源装置６０側に配置された基板主面の配向膜を４５°方位から２２５°方位に向かってラビング処理するとともに、第２液晶パネル７２の液晶表示パネル１側に配置された基板主面の配向膜を１３５°方位から３１５°方位に向かってラビング処理することによって可能となる。

このような第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２に対して、第１偏光反射板８１の反射軸は上述したように１３５°の方位に設定し、また、第２偏光反射板８２の反射軸は４５°の方位に設定し、第３偏光反射板８３の反射軸は１３５°の方位に設定した。

このような構成により、第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２は、図７及び図８に示すような視野角特性を有することになる。

すなわち、第１液晶パネル７１については、電極間に電圧を印加しない状態（ＯＦＦ状態）では、液晶層の液晶分子はＴＮ配列している。このため、面光源装置６０側の第２偏光反射板８２を透過した１３５°方位のｐ偏光成分が第１液晶パネル７１を通過する際に４５°方位のｐ偏光に変換され、液晶表示パネル１側の第１偏光反射板８１を透過する。したがって、画面の法線方向（視角０）はもちろんのこと、画面の水平方向右側（０°方位；視角＋側）及び画面の水平方向左側（１８０°方位；視角−側）に視角を振った場合であっても得られるほぼ最大の透過率Ｔが得られる。

一方、第１液晶パネル７１について、電極間に電圧を印加した状態（ＯＮ状態）では、液晶層の液晶分子は、電界の影響を受けて基板主面に対して傾き、傾く方位（ダイレクタ）が０°方位に向くように配列している。このため、画面の水平方向右側の方位（０°方位）の斜め視野においては、第２偏光反射板８２を透過した１３５°方位のｐ偏光成分がそのまま第１液晶パネル７１を通過し、液晶表示パネル１側の第１偏光反射板８１によって面光源装置６０側に反射される。つまり、画面右側の斜め視野においては、面光源装置６０からの照明光が遮光される。したがって、画面の法線方向から画面の水平方向右側（０°方位）に視角を振ったとき、透過率Ｔは低下し、所定角度の視角においては最低の透過率が得られる。これに対して、画面の水平方向左側の方位（１８０°方位）の斜め視野においては、第２偏光反射板８２を透過した１３５°方位のｐ偏光成分が第１液晶パネル７１を通過する際に４５°方位のｐ偏光に変換され、液晶表示パネル１側の第１偏光反射板８１を透過する。つまり、画面左側の斜め視野においては、面光源装置６０からの照明光が透過する。したがって、画面の法線方向から画面の水平方向左側（１８０°方位）に視角を振ったとき、ほぼ最大の透過率Ｔが得られる。このような第１液晶パネル７１の視野角特性は、図７のように図示される。

第２液晶パネル７２についても同様に、電極間に電圧を印加しない状態（ＯＦＦ状態）では、液晶層の液晶分子はＴＮ配列している。このため、面光源装置６０側の第３偏光反射板８３を透過した４５°方位のｐ偏光成分が第２液晶パネル７２を通過する際に１３５°方位のｐ偏光に変換され、液晶表示パネル１側の第２偏光反射板８２を透過する。したがって、画面の法線方向はもちろんのこと、画面の水平方向右側（０°方位）及び画面の水平方向左側（１８０°方位）に視角を振った場合であってもほぼ最大の透過率Ｔが得られる。

一方、第２液晶パネル７２について、電極間に電圧を印加した状態（ＯＮ状態）では、液晶層の液晶分子は、電界の影響を受けて基板主面に対して傾くが、第１液晶パネル７１の液晶分子と１８０°異なる方位に傾く。つまり、第２液晶パネル７２の液晶分子は、ＯＮ状態では、傾く方位（ダイレクタ）が１８０°方位に向くように配列している。このため、画面の水平方向左側の方位（１８０°方位）の斜め視野においては、第３偏光反射板８３を透過した４５°方位のｐ偏光成分がそのまま第２液晶パネル７２を通過し、液晶表示パネル１側の第２偏光反射板８２によって面光源装置６０側に反射される。つまり、画面左側の斜め視野においては、面光源装置６０からの照明光が遮光される。したがって、画面の法線方向から画面の水平方向左側（１８０°方位）に視角を振ったとき、透過率Ｔは低下し、所定角度の視角においては最低の透過率が得られる。これに対して、画面の水平方向右側の方位（０°方位）の斜め視野においては、第３偏光反射板８３を透過した４５°方位のｐ偏光成分が第２液晶パネル７２を通過する際に１３５°方位のｐ偏光に変換され、液晶表示パネル１側の第２偏光反射板８２を透過する。つまり、画面右側の斜め視野においては、面光源装置６０からの照明光が透過する。したがって、画面の法線方向から画面の水平方向右側（０°方位）に視角を振ったとき、ほぼ最大の透過率Ｔが得られる。このような第２液晶パネル７２の視野角特性は、図８のように図示される。

上述したような視野角特性を有する第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２を組み合わせた視野角制御素子７０によれば、第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２のオン／オフ状態を制御することにより、面光源装置６０から液晶表示パネル１に到達する照明光の輝度の指向性を異ならせることが可能である。

すなわち、図９Ａに示すように、液晶表示パネル１に左側用の画像を表示する第１表示モードにおいて、視野角制御素子７０は、第１液晶パネル７１をオン状態とし、第２液晶パネル７２をオフ状態とすることにより、左側方位の斜め視野においては照明光を透過するとともに右側方位の斜め視野においては照明光を遮光する。

つまり、左側方位の斜め視野については、第３偏光反射板８３を透過した４５°方位のｐ偏光は、第２液晶パネル７２を通過する際に１３５°方位のｐ偏光に変換されて第２偏光反射板８２を透過する。第２偏光反射板８２を透過した１３５°方位のｐ偏光は、第１液晶パネル７１を通過する際に４５°方位のｐ偏光に変換されて第１偏光反射板８１を透過する。第１偏光反射板８１を透過した４５°方位のｐ偏光は、偏光子４１を透過し、液晶表示パネル１に到達する。このとき、液晶表示パネル１に左側用の画像を表示することにより、左側方位の斜め視野において、液晶表示パネル１に表示された画像を観察することが可能となる。

一方、右側方位の斜め視野については、第３偏光反射板８３を透過した４５°方位のｐ偏光は、第２液晶パネル７２を通過する際に１３５°方位のｐ偏光に変換されて第２偏光反射板８２を透過する。第２偏光反射板８２を透過した１３５°方位のｐ偏光は、第１液晶パネル７１をそのまま通過し、第１偏光反射板８１によって面光源装置６０側に反射され、液晶表示パネル１に到達しない。このため、液晶表示パネル１に左側用の画像を表示したとしても、右側方位の斜め視野においては、液晶表示パネル１に表示された画像を観察することはできない。

これに対して、図９Ｂに示すように、液晶表示パネル１に右側用の画像を表示する第２表示モードにおいて、視野角制御素子７０は、第１液晶パネル７１をオフ状態とし、第２液晶パネル７２をオン状態とすることにより、右側方位の斜め視野においては照明光を透過するとともに左側方位の斜め視野においては照明光を遮光する。

つまり、右側方位の斜め視野については、第３偏光反射板８３を透過した４５°方位のｐ偏光は、第２液晶パネル７２を通過する際に１３５°方位のｐ偏光に変換されて第２偏光反射板８２を透過する。第２偏光反射板８２を透過した１３５°方位のｐ偏光は、第１液晶パネル７１を通過する際に４５°方位のｐ偏光に変換されて第１偏光反射板８１を透過する。第１偏光反射板８１を透過した４５°方位のｐ偏光は、偏光子４１を透過し、液晶表示パネル１に到達する。このとき、液晶表示パネル１に右側用の画像を表示することにより、右側方位の斜め視野において、液晶表示パネル１に表示された画像を観察することが可能となる。

一方、左側方位の斜め視野については、第３偏光反射板８３を透過した４５°方位のｐ偏光は、第２液晶パネル７２をそのまま通過し、第２偏光反射板８２によって面光源装置６０側に反射され、液晶表示パネル１に到達しない。このため、液晶表示パネル１に右側用の画像を表示したとしても、左側方位の斜め視野においては、液晶表示パネル１に表示された画像を観察することはできない。

なお、図９Ｃに示すように、液晶表示パネル１に左右両側に共通の画像を表示する第３表示モードにおいては、視野角制御素子７０は、第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２を共にオフ状態とすることにより、右側方位の斜め視野においては照明光を透過するとともに左側方位の斜め視野においても照明光を透過する。このため、液晶表示パネル１に左右共通の画像を表示した場合、左側方位及び右側方位の斜め視野において、液晶表示パネル１に表示された画像を観察することが可能となる。

次に、上述した第１表示モード及び第２表示モードを利用した時分割方式の駆動方法について説明する。

すなわち、液晶表示パネル１に画像を表示する１フレームを２以上のサブフレームに分割し、視野角制御素子７０は、サブフレーム毎に、面光源装置６０から液晶表示パネル１に到達する照明光の輝度の指向性を異ならせる。図１０に示した例では、１フレーム（６０Ｈｚ）を２つのサブフレームに分割している。そして、前半のサブフレーム（１２０Ｈｚ）においては上述した第１表示モードを実行し、後半のサブフレーム（１２０Ｈｚ）においては上述した第２表示モードを実行している。

つまり、前半のサブフレームにおいて、視野角制御素子７０は、第１液晶パネル７１をオン状態とし、第２液晶パネル７２をオフ状態とすることにより、左側方位の斜め視野においては照明光を透過するとともに右側方位の斜め視野においては照明光を遮光する。これに同期して、液晶表示パネル１は、左側用画像を表示するように駆動される。

また、後半のサブフレームにおいて、視野角制御素子７０は、第１液晶パネル７１をオフ状態とし、第２液晶パネル７２をオン状態とすることにより、右側方位の斜め視野においては照明光を透過するとともに左側方位の斜め視野においては照明光を遮光する。これに同期して、液晶表示パネル１は、右側用画像を表示するように駆動される。

このように、サブフレーム毎に第１液晶パネル７１と第２液晶パネル７２とに交互に電圧が印加されるのに同期して、液晶表示パネル１は、サブフレーム毎に左側用画像と右側用画像とを交互に表示することにより、左側方位の斜め視野においては左側用画像のみが観察される一方で、右側方位の斜め視野においては右側用画像のみが観察され、１画面で複数の方位でそれぞれ異なる画像を観察することが可能となる。

このような第１実施形態によれば、左側用画像及び右側用画像のそれぞれは、全表示画素ＰＸを利用して表示される。このため、１画面に１画像を表示する場合と同等の解像度を維持することができる。また、第１実施形態によれば、視野角制御素子に含まれる第１液晶パネル及び第２液晶パネルの偏光子及び検光子として偏光反射板を適用したことにより、面光源装置からの照明光の吸収が抑制され、偏光反射板で反射された反射光を再利用することが可能となる。このため、輝度の低減も抑制することができる。

（第２実施形態）
図１１に示すように、視野角制御素子７０は、液晶表示パネル１と面光源装置６０との間に配置された液晶パネル７１と、偏光子４１と液晶パネル７１との間に配置された第１偏光反射板８１と、液晶パネル７１と面光源装置６０との間に配置された第２偏光反射板８２と、を有している。なお、図１１では、光学補償素子４０及び５０の詳細な構造は省略し、それぞれ偏光子４１及び検光子５１のみを図示している。

液晶パネル７１は、図５で説明した如く構成されており、ベンド配向した液晶分子３１のダイレクタ３１Ｄは、９０°方位に設定されている。偏光子４１の吸収軸４１Ａは、１３５°方位に設定されている。検光子５１の吸収軸５１Ａは、４５°方位に設定されている。

この第２実施形態においては、第１偏光反射板８１は、液晶パネル７１の液晶表示パネル１側基板の外面に配置されている。第２偏光反射板８２は、液晶パネル７１の面光源装置６０側基板の外面に配置されている。つまり、第１偏光反射板８１は、液晶パネル７１の検光子として機能する。また、第２偏光反射板８２は、液晶パネル７１の偏光子として機能する。これらの第１乃至第２偏光反射板としては、例えば、住友スリーエム（株）製のＤＢＥＦなどが適用可能である。

このような構成の第２実施形態において、少なくとも偏光子４１に隣接する偏光反射板、つまり第１偏光反射板８１は、偏光子４１の吸収軸方位の直線偏光成分を反射するように配置される。すなわち、第１偏光反射板８１の反射軸と、偏光子４１の吸収軸とは、互いに略平行となるように配置されている。つまり、第１偏光反射板８１の反射軸は、１３５°方位に設定されている。

液晶パネル７１は、第１実施形態の第１液晶パネルと同一構成である。このような液晶パネル７１に対して、第１偏光反射板８１の反射軸は上述したように１３５°の方位に設定し、また、第２偏光反射板８２の反射軸は４５°の方位に設定した。このような構成により、液晶パネル７１は、第１実施形態の第１液晶パネルと同様の視野角特性（図７参照）を有することになる。

すなわち、液晶パネル７１については、電極間に電圧を印加しない状態（ＯＦＦ状態）では、液晶層の液晶分子はＴＮ配列しているため、画面の法線方向はもちろんのこと、画面の水平方向右側（０°方位）及び画面の水平方向左側（１８０°方位）に視角を振った場合であっても得られるほぼ最大の透過率Ｔが得られる。

一方、液晶パネル７１について、電極間に電圧を印加した状態（ＯＮ状態）では、液晶層の液晶分子は、電界の影響を受けて基板主面に対して傾き、傾く方位（ダイレクタ）が０°方位に向くように配列しているため、画面の法線方向から画面の水平方向右側（０°方位）に視角を振ったとき、透過率Ｔは低下し、所定角度の視角においては最低の透過率が得られる。これに対して、画面の法線方向から画面の水平方向左側（１８０°方位）に視角を振ったとき、ほぼ最大の透過率Ｔが得られる。

上述したような視野角特性を有する液晶パネル７１を有する視野角制御素子７０によれば、液晶パネル７１のオン／オフ状態を制御することにより、面光源装置６０から液晶表示パネル１に到達する照明光の輝度の指向性を異ならせることが可能である。

すなわち、液晶表示パネル１に左右両側に共通の画像を表示したとき、第１表示モードにおいて、視野角制御素子７０は、液晶パネル７１をオン状態とすることにより、左側方位の斜め視野においては照明光を透過するとともに右側方位の斜め視野においては照明光を遮光する。

つまり、左側方位の斜め視野については、第２偏光反射板８２を透過した１３５°方位のｐ偏光は、液晶パネル７１を通過する際に４５°方位のｐ偏光に変換されて第１偏光反射板８１を透過する。第１偏光反射板８１を透過した４５°方位のｐ偏光は、偏光子４１を透過し、液晶表示パネル１に到達する。このとき、液晶表示パネル１に表示された画像は、左側方位の斜め視野において観察することが可能となる。

一方、右側方位の斜め視野については、第２偏光反射板８２を透過した１３５°方位のｐ偏光は、液晶パネル７１をそのまま通過し、第１偏光反射板８１によって面光源装置６０側に反射され、液晶表示パネル１に到達しない。このため、液晶表示パネル１に画像を表示したとしても、右側方位の斜め視野においては、液晶表示パネル１に表示された画像を観察することはできない。要するに、液晶表示パネル１に１画像が表示されていても、第１表示モードにおいては、左側方位の斜め視野のみで観察可能となる。

これに対して、液晶表示パネル１に左右両側に共通の画像を表示したとき、第２表示モードにおいて、視野角制御素子７０は、液晶パネル７１をオフ状態とすることにより、右側方位及び左方位のいずれの斜め視野においては照明光を透過するとともに左側方位の斜め視野においても照明光を透過する。このため、液晶表示パネル１に表示した画像は、左側方位及び右側方位のいずれの斜め視野において観察することが可能となる。

このように、所定のタイミングにおいて、第１表示モードと第２表示モードとを切り替えることにより、左側方位の斜め視野においては、常に、液晶表示パネル１に表示した画像を観察可能であるのに対して、右側方位の斜め視野においては、第２表示モードに切り替えられた場合のみ液晶表示パネル１に表示した画像を観察可能となる。

このような第２実施形態によれば、左側方位の斜め視野及び右側方位の斜め視野で観察される画像は、全表示画素ＰＸを利用して表示される。このため、１画面に１画像を表示する場合と同等の解像度を維持することができる。また、第２実施形態によれば、視野角制御素子に含まれる液晶パネルの偏光子及び検光子として偏光反射板を適用したことにより、面光源装置からの照明光の吸収が抑制され、偏光反射板で反射された反射光を再利用することが可能となる。このため、輝度の低減も抑制することができる。

（第３実施形態）
図１２に示すように、視野角制御素子７０は、液晶表示パネル１側に配置された第１液晶パネル７１と、面光源装置６０側に配置された第２液晶パネル７２と、偏光子４１と第１液晶パネル７１との間に配置された第１偏光反射板８１と、第１液晶パネル７１と第２液晶パネル７２との間に配置された偏光板８４と、第２液晶パネル７２と面光源装置６０との間に配置された第３偏光反射板８３と、を有している。なお、図１２では、光学補償素子４０及び５０の詳細な構造は省略し、それぞれ偏光子４１及び検光子５１のみを図示している。

第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２は、図５で説明した如く構成されており、ベンド配向した液晶分子３１のダイレクタ３１Ｄは、９０°方位に設定されている。偏光子４１の吸収軸４１Ａは、１３５°方位に設定されている。検光子５１の吸収軸５１Ａは、４５°方位に設定されている。

この第３実施形態においては、第１偏光反射板８１は、第１液晶パネル７１の液晶表示パネル１側基板の外面に配置されている。偏光板８４は、第１液晶パネル７１の面光源装置６０側基板の外面に配置されている。第３偏光反射板８３は、第２液晶パネル７２の面光源装置６０側基板の外面に配置されている。

つまり、第１偏光反射板８１は、第１液晶パネル７１の検光子として機能する。また、偏光板８４は、第１液晶パネル７１の偏光子として機能するとともに、第２液晶パネル７２の検光子として機能する。さらに、第３偏光反射板８３は、第２液晶パネル７２の偏光子として機能する。これらの第１乃至第２偏光反射板としては、例えば、住友スリーエム（株）製のＤＢＥＦなどが適用可能である。偏光板は、互いに直交する透過軸及び吸収軸を有しており、例えば、日東電工（株）製のＳＥＧ１２２４ＤＵなどが適用可能である。

このような構成の第３実施形態において、少なくとも偏光子４１に隣接する偏光反射板、つまり第１偏光反射板８１は、偏光子４１の吸収軸方位の直線偏光成分を反射するように配置される。すなわち、第１偏光反射板８１の反射軸と、偏光子４１の吸収軸とは、互いに略平行となるように配置されている。つまり、第１偏光反射板８１の反射軸８１Ｒは、１３５°方位に設定されている。

第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２は、第１実施形態で説明したように構成されている。このような第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２に対して、第１偏光反射板８１の反射軸は上述したように１３５°の方位に設定し、また、偏光板８４の吸収軸は４５°の方位に設定し、第３偏光反射板８３の反射軸は１３５°の方位に設定した。このような構成により、第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２は、図７及び図８に示すような視野角特性を有することになる。

すなわち、第１液晶パネル７１については、電極間に電圧を印加しない状態（ＯＦＦ状態）では、液晶層の液晶分子はＴＮ配列しているため、画面の法線方向はもちろんのこと、画面の水平方向右側（０°方位）及び画面の水平方向左側（１８０°方位）に視角を振った場合であっても得られるほぼ最大の透過率Ｔが得られる。

一方、第１液晶パネル７１について、電極間に電圧を印加した状態（ＯＮ状態）では、液晶層の液晶分子は、電界の影響を受けて基板主面に対して傾き、傾く方位（ダイレクタ）が０°方位に向くように配列しているため、画面の法線方向から画面の水平方向右側（０°方位）に視角を振ったとき、透過率Ｔは低下し、所定角度の視角においては最低の透過率が得られる。これに対して、画面の法線方向から画面の水平方向左側（１８０°方位）に視角を振ったとき、ほぼ最大の透過率Ｔが得られる。

第２液晶パネル７２についても同様に、電極間に電圧を印加しない状態（ＯＦＦ状態）では、液晶層の液晶分子はＴＮ配列しているため、画面の法線方向はもちろんのこと、画面の水平方向右側（０°方位）及び画面の水平方向左側（１８０°方位）に視角を振った場合であっても得られるほぼ最大の透過率Ｔが得られる。

一方、第２液晶パネル７２について、電極間に電圧を印加した状態（ＯＮ状態）では、液晶層の液晶分子は、傾く方位（ダイレクタ）が１８０°方位に向くように配列しているため、画面の法線方向から画面の水平方向左側（１８０°方位）に視角を振ったとき、透過率Ｔは低下し、所定角度の視角においては最低の透過率が得られる。これに対して、画面の法線方向から画面の水平方向右側（０°方位）に視角を振ったとき、ほぼ最大の透過率Ｔが得られる。

上述したような視野角特性を有する第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２を組み合わせた視野角制御素子７０によれば、第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２のオン／オフ状態を制御することにより、面光源装置６０から液晶表示パネル１に到達する照明光の輝度の指向性を異ならせることが可能である。

すなわち、液晶表示パネル１に左側用の画像を表示する第１表示モードにおいて、視野角制御素子７０は、第１液晶パネル７１をオン状態とし、第２液晶パネル７２をオフ状態とすることにより、左側方位の斜め視野においては照明光を透過するとともに右側方位の斜め視野においては照明光を遮光する。この第１表示モードにおける挙動は、第１実施形態と同様である。つまり、左側方位の斜め視野については、液晶表示パネル１に表示された左側用の画像を観察することが可能となり、右側方位の斜め視野については、液晶表示パネル１に表示された画像を観察することはできない。

これに対して、液晶表示パネル１に右側用の画像を表示する第２表示モードにおいて、視野角制御素子７０は、第１液晶パネル７１をオフ状態とし、第２液晶パネル７２をオン状態とすることにより、右側方位の斜め視野においては照明光を透過するとともに左側方位の斜め視野においては照明光を遮光する。この第２表示モードにおける挙動も、第１実施形態とほぼ同様であるが、第２偏光反射板８２に代えて偏光板８４を配置したことにより、左側方位の斜め視野については、第３偏光反射板８３を透過した４５°方位のｐ偏光は、第２液晶パネル７２をそのまま通過し、偏光板８４によって吸収され、液晶表示パネル１に到達しない。つまり、右側方位の斜め視野については、液晶表示パネル１に表示された右側用の画像を観察することが可能となり、左側方位の斜め視野については、液晶表示パネル１に表示された画像を観察することはできない。

上述した第１表示モード及び第２表示モードを利用した駆動方法については、第１実施形態と同様の方法が適用可能である。

このように、サブフレーム毎に第１液晶パネル７１と第２液晶パネル７２とに交互に電圧が印加されるのに同期して、液晶表示パネル１は、サブフレーム毎に左側用画像と右側用画像とを交互に表示することにより、左側方位の斜め視野においては左側用画像のみが観察される一方で、右側方位の斜め視野においては右側用画像のみが観察され、１画面で複数の方位でそれぞれ異なる画像を観察することが可能となる。

このような第３実施形態によれば、左側用画像及び右側用画像のそれぞれは、全表示画素ＰＸを利用して表示される。このため、１画面に１画像を表示する場合と同等の解像度を維持することができる。また、第３実施形態によれば、視野角制御素子に含まれる第１液晶パネルの検光子、及び、第２液晶パネルの偏光子として偏光反射板を適用したことにより、面光源装置からの照明光の吸収が抑制され、偏光反射板で反射された反射光を再利用することが可能となる。このため、輝度の低減も抑制することができる。

次に、各実施形態の液晶表示装置について、相対解像度及び相対輝度を比較した。図１３に示したように、視野角制御素子を備えず、液晶表示パネル１の偏光子４１と面光源装置６０との間に偏光反射板を備えた液晶表示装置を従来例とし、この解像度を１、左側方位及び右側方位で観察したとき（つまり１フレームの画像として観察したとき）の輝度を１００％とした。また、図１４に示したように、液晶表示パネル１の偏光子と第１液晶パネル７１との間に第１偏光反射板を備えず、第１液晶パネル７１と第２液晶パネル７２との間に第２偏光反射板に代えて偏光板８４を配置し、第２液晶パネル７２と面光源装置６０との間に第３偏光反射板８３を配置した液晶表示装置を比較例とした。なお、これらは、１フレームを２つのサブフレームに分割し、前半のサブフレームにおいて第１表示モードを実行し、後半のサブフレームにおいて第２表示モードを実行するものとする。

比較結果は、図１５に示す通りである。

すなわち、比較例においては、第１表示モードにおいて、左側方位の斜め視野について照明光が表示に寄与する（２５％表示に寄与する）ものの右側方位の斜め視野については偏光子４１に吸収されてしまい（２５％吸収される）、第２表示モードにおいては、右側方位の斜め視野について照明光が表示に寄与する（２５％表示に寄与する）ものの左側方位の斜め視野については偏光板８４に吸収されてしまう（２５％吸収される）。したがって、表示に寄与する輝度は、従来例の５０％程度となってしまう。

第１実施形態においては、第１表示モードにおいて、左側方位の斜め視野について照明光が表示に寄与する（２５％表示に寄与する）ものの右側方位の斜め視野については第１偏光反射板８１によって反射され、１２．５％は再利用可能となる。また、第２表示モードにおいては、右側方位の斜め視野について照明光が表示に寄与する（２５％表示に寄与する）ものの左側方位の斜め視野については第２偏光反射板８２によって反射され、１２．５％は再利用可能となる。したがって、表示に寄与する輝度は、従来例の７５％程度となる。つまり、第１実施形態によれば、視野角制御素子７０を備えて、時分割方式を採用したことにより、各方位で異なる画像を観察可能な構成を実現しつつ、各画像の解像度は従来例と同等であり、しかも、表示輝度も改善された。

第２実施形態においては、第１表示モードにおいて、左側方位の斜め視野について照明光が表示に寄与する（２５％表示に寄与する）ものの右側方位の斜め視野については偏光子４１に吸収されてしまい（２５％吸収される）、第２表示モードにおいては、右側方位の斜め視野について照明光が表示に寄与する（２５％表示に寄与する）ものの左側方位の斜め視野については第１偏光反射板８１によって反射され、１２．５％は再利用可能となる。したがって、表示に寄与する輝度は、従来例の６２．５％程度となる。つまり、第２実施形態によれば、各画像の解像度は従来例と同等であり、しかも、表示輝度も改善された。

第３実施形態においては、第１表示モードにおいて、左側方位の斜め視野について照明光が表示に寄与する（２５％表示に寄与する）ものの右側方位の斜め視野については第１偏光反射板８１によって反射され、１２．５％は再利用可能となる。また、第２表示モードにおいては、右側方位の斜め視野について照明光が表示に寄与する（２５％表示に寄与する）ものの左側方位の斜め視野については偏光板８４に吸収されてしまう（２５％吸収される）。したがって、表示に寄与する輝度は、従来例の６２．５％程度となる。つまり、第３実施形態によれば、各画像の解像度は従来例と同等であり、しかも、表示輝度も改善された。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

例えば、視野角制御素子７０に含まれる第１液晶パネル７１及び第２液晶パネル７２は、液晶層厚方向の中心の液晶分子の傾く方位が互いに略１８０°異なるような関係で構成されていれば良く、上述した実施形態のようにＴＮ配列した液晶分子からなる液晶層に限らず、ホモジニアス配列した液晶分子からなる液晶層を備えた構成であっても良いし、垂直配列の液晶分子からなる液晶層を備えた構成であっても良い。

また、液晶表示パネル１は、ＯＣＢモードを適用した構成について説明したが、これに限らない。しかしながら、上述したような時分割方式を採用する場合、サブフレーム毎に異なる画像を表示可能とするためには、高速応答性能を有した表示モードを適用することが望ましく、特にＯＣＢは好適である。

図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。 図３は、図１に示した液晶表示装置に適用可能なＯＣＢモードの液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。 図４は、第１実施形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図５は、視野角制御素子に含まれる液晶パネルの構成を概略的に示す図である。 図６は、液晶表示パネルを構成する液晶層の液晶分子のダイレクタに対する偏光子及び検光子の吸収軸及び第１偏光反射板の反射軸の関係を示す図である。 図７は、視野角制御素子に含まれる第１液晶パネルの視野角特性を示す図である。 図８は、視野角制御素子に含まれる第２液晶パネルの視野角特性を示す図である。 図９Ａは、第１表示モードを説明するための図である。 図９Ｂは、第２表示モードを説明するための図である。 図９Ｃは、第３表示モードを説明するための図である。 図１０は、時分割方式の駆動方法を説明するための図である。 図１１は、第２実施形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図１２は、第３実施形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図１３は、従来例の液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図１４は、比較例に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図１５は、従来例の解像度及び輝度を基準とした各実施形態の相対解像度及び相対輝度の比較結果を示す図である。

符号の説明

ＰＸ…表示画素 １…液晶表示パネル １０…アレイ基板 ２０…対向基板 ３０…液晶層 ３１…液晶分子 ４１…偏光子 ５１…検光子 ６０…面光源装置 ７０…視野角制御素子 ７１…第１液晶パネル ７２…第２液晶パネル ８１…第１偏光反射板 ８２…第２偏光反射板 ８３…第３偏光反射板 ８４…偏光板

Claims (10)

1. 偏光子と検光子との間に配置された画像表示用の液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルを照明する面光源装置と、
   前記液晶表示パネルと前記面光源装置との間に配置され、前記液晶表示パネルの視野角を制御する少なくとも１つの液晶パネルを含む視野角制御素子と、
   を具備した液晶表示装置において、
   前記視野角制御素子は、偏光子及び検光子の少なくとも一方として機能する偏光反射板を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記視野角制御素子は、前記液晶表示パネルに画像を表示する１フレーム内のサブフレーム毎に、前記面光源装置から前記液晶表示パネルに到達する照明光の輝度の指向性を異ならせることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記視野角制御素子は、前記液晶表示パネル側に配置された第１液晶パネルと、前記面光源装置側に配置された第２液晶パネルと、前記偏光子と前記第１液晶パネルとの間に配置された第１偏光反射板と、前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとの間に配置された第２偏光反射板と、前記第２液晶パネルと前記面光源装置との間に配置された第３偏光反射板と、を有し、
   前記第１偏光反射板は、前記偏光子の吸収軸方位の直線偏光成分を反射することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記視野角制御素子は、前記液晶表示パネルと前記面光源装置との間に配置された液晶パネルと、前記偏光子と前記液晶パネルとの間に配置された第１偏光反射板と、前記液晶パネルと前記面光源装置との間に配置された第２偏光反射板と、を有し、
   前記第１偏光反射板は、前記偏光子の吸収軸方位の直線偏光成分を反射することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記視野角制御素子は、前記液晶表示パネル側に配置された第１液晶パネルと、前記面光源装置側に配置された第２液晶パネルと、前記偏光子と前記第１液晶パネルとの間に配置された第１偏光反射板と、前記第２液晶パネルと前記面光源装置との間に配置された第２偏光反射板と、を有し、
   前記第１偏光反射板は、前記偏光子の吸収軸方位の直線偏光成分を反射することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記視野角制御素子は、第１方位の斜め視野において照明光を透過するとともに第１方位とは異なる第２方位の斜め視野において照明光を遮光する第１表示モードと、第１方位及び第２方位のいずれの斜め視野においても照明光を透過する第２表示モードと、を切り替える機能を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記視野角制御素子は、第１方位の斜め視野において照明光を透過するとともに第１方位とは異なる第２方位の斜め視野において照明光を遮光する第１表示モードと、第１方位の斜め視野において照明光を遮光するとともに第２方位の斜め視野において照明光を透過する第２表示モードと、を切り替える機能を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記視野角制御素子は、前記液晶表示パネル側に配置された第１液晶パネルと、前記面光源装置側に配置された第２液晶パネルと、を有し、前記第１液晶パネル及び前記第２液晶パネルは、液晶層厚方向の中心の液晶分子の傾く方位が互いに略１８０°異なるＴＮ配列若しくはホモジニアス配列若しくは垂直配列の液晶分子からなる液晶層を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記視野角制御素子は、前記液晶表示パネル側に配置された第１液晶パネルと、前記面光源装置側に配置された第２液晶パネルと、を有し、１フレーム内のサブフレーム毎に前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとに交互に電圧が印加されるのに同期して、前記液晶表示パネルは、前記サブフレーム毎に第１画像と第２画像とを交互に表示することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 前記液晶表示パネルは、ＯＣＢモードを適用したことを特徴とした請求項１に記載の液晶表示装置。

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