WO2007138731A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2007138731A1
WO2007138731A1 PCT/JP2006/325480 JP2006325480W WO2007138731A1 WO 2007138731 A1 WO2007138731 A1 WO 2007138731A1 JP 2006325480 W JP2006325480 W JP 2006325480W WO 2007138731 A1 WO2007138731 A1 WO 2007138731A1
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liquid crystal
viewing angle
control panel
display device
panel
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PCT/JP2006/325480
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Takehiko Sakai
Tsuyoshi Okazaki
Katsuhiko Morishita
Yoshiharu Kataoka
Chikanori Tsukamura
Dai Chiba
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Sharp Kabushiki Kaisha
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    • G02F1/133606Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device including a viewing angle control panel that controls the viewing angle of a display panel.
  • Display devices are generally required to have as wide a viewing angle as possible so that a clear image can be seen at any viewing angle force.
  • liquid crystal display devices that have been widely used recently have been developed for various viewing angles because the liquid crystal itself has a viewing angle dependency.
  • Patent Document 1 a display device that displays an image includes a phase difference control device, and controls a voltage applied to the phase difference control device.
  • a technique for changing the viewing angle characteristic has been proposed.
  • Patent Document 1 exemplifies chiral nematic liquid crystal, homogenous liquid crystal, random alignment nematic liquid crystal, and the like as liquid crystal modes used in a liquid crystal display device for phase difference control.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 a viewing angle control liquid crystal panel is provided above the display liquid crystal panel, and these panels are sandwiched between two polarizing plates to control the viewing angle. Also disclosed is a configuration that controls the viewing angle by adjusting the voltage applied to the liquid crystal panel. It is.
  • the liquid crystal mode of the viewing angle control liquid crystal panel is a twisted nematic system.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication “Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-174489 (published July 2, 1999)”
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 10-268251 (published Oct. 9, 1998)”
  • Patent Document 3 Japanese Patent Gazette “JP 2005-309020 gazette (published on November 4, 2005)”
  • Patent Document 1 shows an isocontrast curve with a contrast ratio of 10: 1 as shown in FIG. 20, and in the narrow viewing angle mode, the contrast in the wide viewing angle direction is certainly reduced. .
  • the human power indicator next to it is fully visible. This is because, in general, even when the contrast ratio is reduced to 2: 1, for example, the display can be sufficiently visually recognized.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 also switch between a wide viewing angle and a narrow viewing angle by adjusting the contrast by changing the voltage applied to the viewing angle control liquid crystal panel. Although it is a thing, the effect is not enough. For example, in the wide viewing angle mode, the viewing angle distribution shown in Figs. 21 (a), (b), and (c) is obtained, whereas in the narrow viewing angle mode, the viewing angles shown in Figs. 22 (a), (b), and (c) are obtained. The viewing angle distribution is as shown.
  • a liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device including a knock light, a display panel, and a viewing angle control panel for controlling the viewing angle of the display panel.
  • the viewing angle control panel provided between the backlight and the display panel provided on the backlight side of the viewing angle control panel, or provided on the backlight side of the backlight and the display panel.
  • a lens sheet is provided between the backlight and the display panel.
  • a lens sheet is provided between the corner control panel. For this reason, the viewing angle can be reduced by condensing the light emitted from the knocklight by the lens sheet.
  • a liquid crystal display device includes a knocklight, a display panel, and a viewing angle control panel that controls the viewing angle of the display panel.
  • the viewing angle provided between the backlight and the display panel provided on the backlight side of the viewing angle control panel, or the viewing angle provided on the backlight side of the backlight and the display panel.
  • a plurality of lens sheets are stacked between the control panel.
  • the light emitted from the knocklight can be collected more narrowly by forming a plurality of single-layered lens sheets than a single-layer lens sheet.
  • the lens sheet is provided on a backlight side and has a prism ridge line pattern in a vertical stripe shape with respect to the display panel, and the first lens sheet.
  • the second lens sheet is laminated with a second lens sheet having a horizontal stripe-shaped prism ridge pattern with respect to the display panel.
  • the light emitted from the backlight can be condensed so as to narrow the viewing angle in the left-right direction by the first lens sheet having the vertical stripe-shaped prism ridge line pattern.
  • the second lens sheet having the horizontal stripe-shaped prism ridge pattern can condense the light emitted from the knock light so as to narrow the viewing angle in the front-rear direction.
  • the display panel and the viewing angle control panel each include a liquid crystal cell, and between the liquid crystal cell of the display panel and the liquid crystal cell of the viewing angle control panel.
  • at least one polarizing plate is provided.
  • the viewing angle control panel includes a liquid crystal cell having a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are vertically aligned between a pair of translucent substrates, and a voltage applied to the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal cell is disposed between two polarizing plates disposed so as to face each other so that polarization transmission axes are substantially orthogonal to each other, and the drive circuit includes liquid crystal molecules in a liquid crystal layer of the liquid crystal cell.
  • the two polarizing plates whose polarization transmission axes are substantially orthogonal to each other are arranged so as to sandwich the liquid crystal cell of the viewing angle control panel.
  • the viewing angle control panel and the two polarizing plates are not necessarily adjacent to each other, and some component may be interposed between them.
  • the display state is set to a wide viewing angle that provides the first viewing angle range, and a first viewing angle range that is within the first viewing angle range and narrower than the first viewing angle range. It can be switched to either a narrow viewing angle that provides a range of 2 viewing angles.
  • “wide viewing angle” and “narrow viewing angle” mean a relatively wide viewing angle and a relatively narrow viewing angle rather than a specific absolute angle range.
  • the viewing angle can be controlled by switching between light transmission and shielding rather than reducing the contrast of display on the wide viewing angle side.
  • a liquid crystal display device capable of increasing the narrow viewing angle effect when switched to the narrow viewing angle mode can be provided.
  • a liquid crystal display device of the present invention includes a knocklight, a display panel, and a viewing angle control panel that controls the viewing angle of the display panel.
  • the display panel and the viewing angle control panel each include a liquid crystal cell, and at least one diffusion treatment is performed between the liquid crystal cell of the display panel and the liquid crystal cell of the viewing angle control panel.
  • a polarizing plate is provided.
  • the liquid crystal display device includes the backlight, the display panel, and the viewing angle control panel that controls the viewing angle of the display panel.
  • each of the display panel and the viewing angle control panel includes a liquid crystal cell, and at least one diffusion between the liquid crystal cell of the display panel and the liquid crystal cell of the viewing angle control panel. Since an untreated polarizing plate is provided, it is possible to provide a liquid crystal display device capable of increasing the narrow viewing angle effect even with this configuration without providing a lens sheet.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display device including a viewing angle control panel according to an embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 2 shows a modification of the above liquid crystal display device, which is seen above the display liquid crystal panel. It is sectional drawing which shows the structure of the liquid crystal display device provided with the field angle control panel.
  • FIG. 3 (a) is a perspective view showing an arrangement state of liquid crystal molecules in the narrow viewing angle mode of the viewing angle control panel, and (b) is a liquid crystal in the wide viewing angle mode of the viewing angle control panel. It is a perspective view which shows the arrangement
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the definition of viewing angle with respect to a laminated body of a viewing angle control panel and a second polarizing plate arranged in the same direction as FIGS. 3 (a) and 3 (b).
  • FIG. 5 (a), (b), and (c) are diagrams showing the positional relationship between liquid crystal molecules and polarizing plate transmission axes according to viewing angles.
  • a chart showing the luminance distribution in the narrow viewing angle mode of the liquid crystal display device [7] A chart showing a luminance distribution in the wide viewing angle mode of the liquid crystal display device.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a viewing angle control panel in which a retardation film is provided between a light-transmitting substrate and a polarizing plate in the liquid crystal display device.
  • FIG. 9 (a) is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display device in which two lens sheets, a first lens sheet and a second lens sheet, are provided.
  • ⁇ 9 (b)] is an exploded perspective view showing a laminated state of the first lens sheet and the second lens sheet.
  • FIG. 10 (a) is a chart showing the luminance distribution of a typical liquid crystal display device without a lens sheet, and (b) is the luminance of a typical liquid crystal display device with a first lens sheet. (C) is a chart showing the luminance distribution of a general liquid crystal display device with a second lens sheet, and (d) is a chart showing the first lens sheet, the second lens sheet, and the like. 5 is a chart showing a luminance distribution of a general liquid crystal display device when stacked.
  • FIG. 11 (a) is a graph showing the horizontal luminance-polar angle characteristics in Figs. 10 (a) to (d), and (b) is the vertical luminance in Figs. 10 (a) to (d).
  • -It is a graph which shows a polar angle characteristic.
  • FIG. 12 is a chart showing a luminance distribution in a narrow viewing angle mode in a liquid crystal display device in which the first lens sheet and the second lens sheet are laminated.
  • FIG. 13 Another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention is shown, in which the polarizing plate between the viewing angle control panel and the display liquid crystal panel is a clear polarizing plate, and a liquid crystal provided with a lens sheet It is sectional drawing which shows a display apparatus.
  • FIG. 14 shows a modification of the above liquid crystal display device.
  • the liquid crystal display device shown in FIG. 13 the liquid crystal display device has two lens sheets, a first lens sheet and a second lens sheet.
  • FIG. 15 (a) is a chart showing the luminance distribution in the wide viewing angle mode in the liquid crystal display device shown in FIG. 14, and (b) is a graph showing the luminance polar angle characteristics in the horizontal direction in (a).
  • (C) is a graph showing the luminance-polar angle characteristic in the vertical direction in (a).
  • FIG. 16 (a) is a chart showing the luminance distribution in the narrow viewing angle mode in the liquid crystal display device shown in FIG. 14, and (b) is a graph showing the luminance polar angle characteristics in the horizontal direction in (a).
  • (C) is a graph showing the luminance-polar angle characteristic in the vertical direction in (a).
  • FIG. 17 shows still another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention, in which the polarizing plate between the viewing angle control panel and the display liquid crystal panel is a clear polarizing plate, and a lens sheet is provided.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device.
  • FIG. 18 (a) is a chart showing the luminance distribution in the wide viewing angle mode in the liquid crystal display device shown in FIG. 17, and (b) is a graph showing the luminance polar angle characteristics in the horizontal direction in (a).
  • (C) is a graph showing the luminance-polar angle characteristic in the vertical direction in (a).
  • FIG. 19 (a) is a chart showing the luminance distribution in the narrow viewing angle mode in the liquid crystal display device shown in FIG. 17, and (b) is a graph showing the luminance polar angle characteristics in the horizontal direction in (a).
  • (C) is a graph showing the luminance-polar angle characteristic in the vertical direction in (a).
  • FIG. 20 is a chart showing the viewing angle distribution of a liquid crystal display device equipped with a conventional viewing angle control panel.
  • FIG. 21 (a) is a chart showing the luminance distribution in a wide viewing angle mode in another liquid crystal display device equipped with a conventional viewing angle control panel, and (b) is a horizontal luminance in (a). It is a graph which shows a polar angle characteristic, (c) is a graph which shows the brightness
  • FIG. 22 (a) is a chart showing the luminance distribution in the narrow viewing angle mode in another liquid crystal display device equipped with the above conventional viewing angle control panel, and (b) is the horizontal brightness in (a). It is a graph which shows a degree-polar angle characteristic, (c) is a graph which shows the luminance polar angle characteristic of the perpendicular direction in (a).
  • the liquid crystal display device of the present invention can include arbitrary constituent members not shown in the drawings referred to in this specification.
  • the dimensions of the members in each figure are the actual components It does not faithfully represent the dimensions of the materials and the dimensional ratio of each member.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display device 10.
  • a liquid crystal display device 10 includes a display liquid crystal panel 1 as a display panel for displaying an image, and a viewing angle control panel 2 provided on the display liquid crystal panel 1. It has two panels.
  • the display liquid crystal panel 1 is a transmissive type, and a knocklight 3 is used as a light source.
  • a lens sheet 41 and a diffusion sheet 42 are stacked between the knocklight 3 and the viewing angle control panel 2.
  • the display liquid crystal panel 1 includes a liquid crystal cell 11 having a liquid crystal sandwiched between a pair of translucent substrates, a liquid crystal panel upper polarizing plate 12 and a liquid crystal panel lower polarizing plate 13 provided on the front and back of the liquid crystal cell 11. And have.
  • the polarizing plate 12 on the liquid crystal panel has a surface subjected to diffusion treatment such as AG (Anti G1 a r ) treatment.
  • AG Anti G1 a r
  • This AG process means a glare prevention process.
  • it is one of the methods for avoiding specular reflection on the glass surface or the like, and a process of applying a rough surface film or a force to make the surface of the polarizing plate 12 on the liquid crystal panel slightly rough. As a result, for example, background reflection can be prevented.
  • the lower polarizing plate 13 of the liquid crystal panel is a so-called clear polarizing plate that has not been subjected to surface treatment.
  • liquid crystal mode and the cell structure of the liquid crystal cell 11 of the display liquid crystal panel 1 are arbitrary.
  • the drive mode of the display liquid crystal panel 1 is also arbitrary. That is, as the display liquid crystal panel 1, any liquid crystal panel capable of displaying characters, images, or moving images can be used. Further, the display liquid crystal panel 1 may be a panel capable of color display or a panel dedicated to monochrome display. Therefore, in FIG. 1, the detailed structure of the display liquid crystal panel 1 is not shown, and the description thereof is also omitted.
  • the backlight 3 includes a reflection sheet 31, a light guide plate 32, and a diffusion sheet 33 in order of lower force.
  • a light source (not shown) is provided on the side surface of the light guide plate 32.
  • the configuration of the backlight 3 is general, and any known backlight can be used.
  • the viewing angle control panel 2 is provided on the lower side of the display liquid crystal panel 1 as shown in FIG. However, the present invention is not necessarily limited to this.
  • the viewing angle control panel 2 may be a liquid crystal display device 10a that exists above the display liquid crystal panel 1.
  • the liquid crystal display device 10 performs a switching operation of the liquid crystal in the viewing angle control panel 2, thereby widening the viewing angle in which the image on the display liquid crystal panel 1 can be visually recognized.
  • the display state can be switched between two modes: a corner and a narrow viewing angle at which the image on the display liquid crystal panel 1 can be visually recognized.
  • the narrow viewing angle is particularly suitable when others do not want to see the image on the LCD panel 1 for display, and the wide viewing angle is used for other normal use or multiple images on the LCD panel 1 for display. It is preferably used in cases where it is viewed simultaneously by humans.
  • the viewing angle control panel 2 includes a liquid crystal cell 21 having a liquid crystal layer sandwiched between a pair of light-transmitting substrates 21a '21b described later, and a display for the liquid crystal cell 21.
  • a control panel upper polarizing plate 22 provided on the liquid crystal panel 1 side and a control panel lower polarizing plate 23 provided on the display liquid crystal panel 1 side of the liquid crystal cell 21 are provided.
  • the liquid crystal layer of the liquid crystal cell 21 is made of nematic liquid crystal that is vertically aligned (homeotope picked alignment).
  • the control panel upper polarizing plate 22 has a surface subjected to diffusion treatment such as AG treatment. Further, the lower polarizing plate 23 of the control panel has a so-called clear polarizing plate power that is not subjected to surface treatment.
  • the control panel lower polarizing plate 23 can be omitted, which is not always necessary. That is, since at least one polarizing plate needs to exist between the viewing angle control panel 2 and the display liquid crystal panel 1, the upper liquid crystal panel 12 of the display liquid crystal panel 1 is connected to the lower polarizing plate 23 of the control panel. Can be shared.
  • FIGS. 3 (a) and 3 (b) are schematic diagrams mainly showing the configuration of the viewing angle control panel 2.
  • (a) shows the alignment state of the liquid crystal molecules in the narrow viewing angle mode
  • (b) shows the wide viewing angle. The alignment state of liquid crystal molecules in the mode is shown.
  • the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2 includes a pair of translucent substrates 21a ′ 21b.
  • a transparent electrode is formed.
  • the display liquid crystal panel 1 has an electrode structure corresponding to the display unit because it is necessary to drive the liquid crystal in a display unit such as a pixel unit or a segment unit.
  • the viewing angle control panel 2 is not limited with respect to the electrode structure.
  • a uniform transparent electrode may be formed on the entire surface of the translucent substrates 21a ′ 21b in order to perform uniform switching over the entire display surface, or any other electrode structure may be adopted.
  • An alignment film (not shown) for aligning the liquid crystal molecules 21c is formed on the upper layer of the transparent electrode.
  • the alignment film is rubbed by a known method.
  • the rubbing direction in each of the translucent substrates 21a ′ and 21b is indicated by an arrow Ra′Rb.
  • the rubbing direction R a for the alignment film of the translucent substrate 21a is parallel and opposite to the rubbing direction Rb for the alignment film of the translucent substrate 21b.
  • the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2 is a so-called parallel cell with a twist angle of 0 (no twist).
  • the liquid crystal injected into the liquid crystal cell 21 is a negative nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy.
  • the liquid crystal molecules 21c of the liquid crystal cell 21 are arranged so that the molecular major axis is perpendicular to the substrate surface of the translucent substrate 21a′21b when no voltage is applied.
  • the retardation d ′ An of the liquid crystal layer of the liquid crystal cell 21 is, for example, 200 nm to 350 nm.
  • Fig. 3 (a) shows the distribution of liquid crystal molecules 21c depending on the applied voltage V (for example, a voltage of about 2.5 V to 3.5 V).
  • the child long axis shows a state tilted with respect to the normal line of the translucent substrate 21a ′ 21b.
  • FIG. 3 (b) shows that the molecular long axis of the liquid crystal molecule 21c depends on the applied voltage V (for example, a voltage of 5.0V or more).
  • Translucent substrate 21 a ⁇ Shows a state of being almost parallel to the 2 lb substrate surface.
  • the viewing angle control panel 2 is provided below the liquid crystal cell 21.
  • the control panel lower polarizing plate 23 and the control panel upper polarizing plate 22 have their polarization transmission axes X
  • the angle formed between the polarization transmission axis X and the polarization transmission axis X may be in the range of 80 ° to 100 °.
  • the polarization transmission axis X of the polarizing plate 22 on the control panel is 40 ° to 50 ° (preferably with respect to the rubbing direction R with respect to the alignment film of the translucent substrate 21a.
  • it has an inclination of 45 °).
  • the viewing angle control panel 2 having the above-described configuration is used to reduce the viewing angle to a wide viewing angle.
  • the principle of switching between viewing angles will be described. That is, the viewing angle control panel 2 switches the viewing angle between the wide viewing angle and the narrow viewing angle by switching the voltage applied to the liquid crystal cell 21.
  • the viewing angle from a certain viewpoint with respect to the viewing angle control panel 2 is represented by an azimuth angle ⁇ and a polar angle ⁇ with respect to the center of the control panel upper polarizing plate 22.
  • Fig. 4 shows the three viewpoints P to P force against the viewing angle control panel 2 arranged in the same direction as Figs. 3 (a) and (b).
  • the azimuth angle ⁇ is a line connecting the foot of the perpendicular line down to a plane including the surface of the polarizing plate 22 on the viewpoint power control panel and the center 22c of the polarizing plate 22 on the control panel Is the rotation angle.
  • the azimuth angle ⁇ increases clockwise when viewed from the upper side in the normal direction of the control panel upper polarizing plate 22 with the azimuth angle in the direction of the viewpoint P being 0 °.
  • the azimuth angle ⁇ of the viewpoint P is 90 °
  • the azimuth angle ⁇ of the viewpoint P is 180 °.
  • the polar angle ⁇ is a linear force connecting the center 22c of the upper polarizing plate 22 on the control panel and the viewpoint, and an angle formed with the normal line of the upper polarizing plate 22 on the control panel.
  • the display state will be described.
  • the short axis side of the liquid crystal molecule 21c is opposed to the viewing angle direction. It becomes.
  • the light is emitted from the backlight 3 and transmitted through the lower polarizing plate 23 of the control panel.
  • the applied voltage V to the liquid crystal cell 21 is higher.
  • FIG. 6 is a luminance distribution diagram when the lens sheet 41 or the first lens sheet 41a and the second lens sheet 41b are not present.
  • the molecular long axis of the liquid crystal molecule 21c is the polarization transmission axis X of the polarizing plate 22 on the control panel.
  • the position of the viewpoint P force is the same as the position facing the viewpoint P, that is, the azimuth angle ⁇ force 270 °
  • a sufficient light-shielding state can be obtained to prevent other people from seeing.
  • the molecular long axis of the liquid crystal molecule 21c is the polarization transmission axis X of the polarizing plate 22 on the control panel.
  • the major axis side of the liquid crystal molecules 21c is in a state of facing the viewing angle direction. From this point of view P
  • the linearly polarized light emitted from the knocklight 3 and transmitted through the control panel lower polarizing plate 23 and entered the liquid crystal cell 21 is given birefringence by the liquid crystal molecules 21c.
  • the polarization direction is rotated so as to coincide with the polarization transmission axis X of the polarizing plate 22 on the control panel.
  • Good display can be obtained in the range of ° ⁇ ⁇ ⁇ 90 °.
  • ° Good display can be obtained only in the narrow viewing angle range before and after, and for other azimuth angles, the polarized light in the liquid crystal cell 21 is blocked by the polarizing plate 22 on the control panel, resulting in black display
  • the emitted light from the knocklight 3 can be shielded in the wide viewing angle direction. That is, the display image of the display liquid crystal panel 1 cannot be viewed from the wide viewing angle direction, and the liquid crystal display device 10 can have a narrow viewing angle.
  • the liquid crystal display device 10 can have a wide viewing angle when sufficient birefringence is generated so that an accurate display can be obtained.
  • L to L have a luminance of 130 cd / m 2 , 240 cd.
  • FIG. 7 is a luminance distribution diagram when the lens sheet 41 or the first lens sheet 41a and the second lens sheet 41b are not present.
  • the voltage applied to the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2 is switched in at least two steps of the applied voltage V or the applied voltage V,
  • the display state of the liquid crystal display device 10 can be switched between the wide viewing angle mode and the narrow viewing angle mode.
  • the viewing angle control panel 2 includes a polarizing plate 22 on the control panel and a liquid as shown in FIG. A configuration in which the retardation film 4 is further provided between the crystal cell 21 and the translucent substrate 21a is also possible. A field with a narrow viewing angle by applying an applied voltage V to the liquid crystal cell 21.
  • the linearly polarized light after passing through the bottom polarizing plate 23 is the liquid crystal e 0 due to the refractive index ( ⁇ , n) of the liquid crystal molecules 21c.
  • Birefringence occurs in the liquid crystal layer of the cell 21 to become elliptically polarized light.
  • the retardation film 4 is provided for optically compensating the elliptically polarized light. That is, a retardation film that generates elliptically polarized light that cancels elliptically polarized light generated in the liquid crystal layer of the liquid crystal cell 21 in the narrow viewing angle mode is used as the retardation film 4.
  • the three-dimensional refractive index axes N ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ of the retardation film 4 are defined as shown in FIG.
  • the three-dimensional refractive index axis ⁇ is perpendicular to the polarization transmission axis X of the polarizing plate 22 on the control panel.
  • is the polarizing plate on the control panel
  • the component parallel to 22 and the three-dimensional refractive index axis ⁇ are components parallel to the normal of the polarizing plate 22 on the control panel.
  • the narrow viewing angle characteristics are insufficient over the narrow viewing angle mode in the viewing angle control panel 2.
  • a lens sheet 41 is provided between the knocklight 3 and the viewing angle control panel 2.
  • the light from the backlight 3 is narrowed by the lens sheet 41, and the narrow viewing angle characteristic can be increased in the narrow viewing angle mode.
  • the lens sheet 41 has, for example, a vertically striped prism ridge pattern.
  • a diffusion sheet 42 is provided on the lens sheet 41.
  • the lens sheet 41 has a narrow viewing angle characteristic that is more enhanced in a multilayer than in a single layer.
  • FIG. 9 (a) and FIG. 9 (b) it is provided on the knocklight 3 side and has a vertically striped prism ridge pattern with respect to the liquid crystal panel 1 for display. It consists of two sheets: a first lens sheet 41a and a second lens sheet 41b laminated on the first lens sheet 41a and having a horizontal stripe-like prism ridge pattern with respect to the display liquid crystal panel 1! / I prefer to do that! [0066] Figs. 10 (a) to 10 (d) and Figs. 11 (a) and 11 (b) show the effect of improving the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device 10 including the first lens sheet 41a and the second lens sheet 41b. Based on this explanation.
  • FIG. 10 (a) is a chart showing the luminance distribution of a general liquid crystal display device without the lens sheet 41
  • FIG. 10 (b) is a general case with only the first lens sheet 41a
  • 10 (c) is a chart showing the luminance distribution of a typical liquid crystal display device when the second lens sheet 41b is present
  • FIG. 10 (d) is a chart showing the luminance distribution of a typical liquid crystal display device.
  • 5 is a chart showing a luminance distribution of a general liquid crystal display device when a first lens sheet 41a and a second lens sheet 41b are laminated.
  • Fig. 11 (a) is a graph showing the luminance-polarity characteristics in the horizontal direction in Figs. 10 (a) to (d), and Fig. 11 (b) is in Figs. 10 (a) to (d). It is a graph which shows the brightness
  • FIG. 10 (a) (b) and FIG. 11 (a) (b) Only the first lens sheet 41a having a vertical stripe-shaped prism ridge pattern with respect to the display liquid crystal panel 1 so that the force is also divided. When is inserted, the horizontal polar angle becomes smaller.
  • FIGS. 10 (a), 10 (c) and 11 (a), (b) only the second lens sheet 41b having a horizontal stripe-shaped prism ridge pattern is inserted into the display liquid crystal panel 1. In this case, the polar angle in the vertical direction becomes smaller. Further, as shown in FIG. 10 (a) (d) and FIG.
  • the narrow viewing angle characteristic is increased, and when the first lens sheet 41a and the second lens sheet 41b are laminated, the narrow viewing angle characteristic is further increased. It is important to increase.
  • FIG. 12 The luminance distribution shown in Fig. 12 was obtained.
  • the liquid crystal display device 10 of the present embodiment includes the backlight 3 and the display liquid crystal panel. Between 1 or the viewing angle control panel 2, a lens sheet 41, or a first lens sheet 41a and a second lens sheet 41b are provided. For this reason, by narrowing the light emitted from the knocklight 3 by the lens sheet 41, or the first lens sheet 41a and the second lens sheet 41b, a narrow viewing angle can be achieved. Therefore, it is possible to provide the liquid crystal display devices 10 ⁇ 10a that can increase the narrow viewing angle effect.
  • the liquid crystal display device 10b of the present embodiment it is preferable that a plurality of lens sheets are laminated. Thereby, the light emitted from the knocklight 3 can be condensed more narrowly by using a plurality of single-layered lens sheets than a single-layer lens sheet.
  • the lens sheet is provided on the knocklight 3 side, and has a vertically striped prism ridge pattern with respect to the display liquid crystal panel 1.
  • the second lens sheet 41b that is laminated on the first lens sheet 41a and has a horizontal stripe-shaped prism ridge pattern with respect to the liquid crystal panel 1 for display.
  • the vertical stripe shape with respect to the display liquid crystal panel 1 means that the display liquid crystal panel 1 is in the vertical direction with respect to the display liquid crystal panel 1 when viewed in a normal direction.
  • the light emitted from the knocklight 3 can be condensed so as to narrow the viewing angle in the left-right direction by the first lens sheet 41a having the vertically striped prism ridge pattern.
  • the light emitted from the backlight 3 can be condensed so as to narrow the viewing angle in the front-rear direction by the second lens sheet 41b having the horizontal stripe-shaped prism ridge line pattern.
  • a first lens sheet 41a having a vertically striped prism ridge pattern is provided on the side of the knocklight 3 with respect to the display liquid crystal panel 1.
  • the second lens sheet 41b having a horizontal stripe-shaped prism ridge pattern on the liquid crystal panel for display 1 has a shielding effect rather than replacing the vertical and horizontal arrangements. .
  • the viewing angle control panel 2 is The liquid crystal cell 21 includes a liquid crystal cell 21 having a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules 21 c are vertically aligned between a pair of translucent substrates 21 a and 2 lb, and a drive circuit for applying a voltage to the liquid crystal layer.
  • the two control panels are arranged so that the polarization transmission axis X and the polarization transmission axis X are substantially orthogonal to each other.
  • the driving circuit is arranged between the upper polarizing plate 22 and the lower polarizing plate 23 of the control panel, and the drive circuit changes the alignment state of the liquid crystal molecules 21c of the liquid crystal layer of the liquid crystal cell 21 to change the display state to the first state. Switch between the viewing angle range and a second viewing angle range that is within the first viewing angle range and narrower than the first viewing angle range.
  • the polarizing plate 22 on the control panel arranged on the viewer side of the viewing angle control panel 2 acts as an analyzer, and the light emitted from the viewing angle control panel 2 to the viewer side is changed to the viewing angle. Depending on, it can be transmitted or blocked.
  • the liquid crystal panel upper polarizing plate 12 and the viewing angle of the display liquid crystal panel 1 are compared.
  • the lower polarizing plate 23 of the control panel 2 of the control panel 2 is also processed by diffusion! /, which is what is shown in FIG. 13 (“upper polarizing plate (clear) 12”, “lower polarizing plate” in FIG. 13). Board (clear) 23 ”).
  • a liquid crystal panel upper polarizing plate 12 is provided on the display liquid crystal panel 1
  • a control panel lower polarizing plate 23 is provided on the viewing angle control panel 2, which are spread out.
  • a common polarizing plate may be provided between the liquid crystal cell 11 of the display liquid crystal panel 1 and the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2 and the polarizing plate may be subjected to a diffusion treatment. .
  • a viewing angle control panel 2 is provided above the display liquid crystal panel 1.
  • the power of disclosing what has been disclosed is not necessarily limited to this. That is, the stacking order of the display liquid crystal panel 1 and the viewing angle control panel 2 can be changed, and the display liquid crystal panel 1 can be provided on the upper side of the viewing angle control panel 2.
  • the liquid crystal display device 50 of the present embodiment in addition to the polarizing plate 23 under the control panel of the viewing angle control panel 2 being diffused, it becomes a polarizing plate.
  • the polarizing plate 12 on the liquid crystal panel of the liquid crystal panel 1 is also subjected to diffusion treatment to form a polarizing plate. This configuration also increases the narrow viewing angle effect.
  • the lens sheet 41 can be a liquid crystal display device 50a in which a first lens sheet 41a and a second lens sheet 41b are laminated. .
  • Fig. 15 (a) is a chart showing the luminance distribution of the liquid crystal display device 50a in the wide viewing angle mode
  • Fig. 15 (b) shows the luminance polar angle characteristic in the horizontal direction in Fig. 15 (a).
  • FIG. 15 (c) is a graph showing the luminance-polar angle characteristics in the vertical direction in FIG. 15 (a).
  • Fig. 16 (a) is a chart showing the luminance distribution of the liquid crystal display device 50a in the narrow viewing angle mode
  • Fig. 16 (b) is a graph showing the luminance polar angle characteristics in the horizontal direction in Fig. 16 (a).
  • FIG. 16 (c) is a graph showing the luminance-polar angle characteristics in the vertical direction in FIG. 16 (a).
  • the viewing angle is narrower than the luminance distribution in the narrow viewing angle mode shown in FIG. 12 of the first embodiment.
  • the effect of increasing the narrow viewing angle is that the luminance distribution in the wide viewing angle mode shown in FIG. 7 of the first embodiment and the luminance distribution in the wide viewing angle mode shown in FIG. 15 (a) of the present embodiment. It can be seen that the viewing angle is narrower even when compared with.
  • a diffusion treatment is performed between the liquid crystal cell 11 of the display liquid crystal panel 1 and the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2.
  • a control panel lower polarizing plate 23 and a liquid crystal panel upper polarizing plate 12 are provided. That is, both the control panel lower polarizing plate 23 and the liquid crystal panel upper polarizing plate 12 have a polarizing plate force that is not diffused.
  • the diffusion treatment between the liquid crystal cell 11 of the display liquid crystal panel 1 and the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2 is performed, so that the control panel lower polarizing plate 23 and the liquid crystal panel upper polarizing plate 12 are processed. Therefore, the effect of narrowing the viewing angle is not hindered. That is, for example, if the liquid crystal panel upper polarizing plate 12 is subjected to a diffusion treatment, the effect of narrowing the viewing angle is hindered.
  • the liquid crystal display panel 1 is attached to the configuration including the lens sheet 41 or the first lens sheet 41a and the second lens sheet 41b. And a viewing angle control panel 2 were provided with a polarizing plate not subjected to diffusion treatment.
  • the present invention is not limited to this, and even if the lens sheet 41 or the first lens sheet 4 la and the second lens sheet 41 b are not provided, the liquid crystal cell 11 and the viewing angle control of the liquid crystal panel 1 for display are controlled.
  • a configuration in which a polarizing plate is provided by diffusion treatment between the liquid crystal cell 21 of the panel 2 has an effect of increasing the narrow viewing angle effect.
  • the display liquid crystal panel 1 is provided on the knocklight 3, and the viewing angle control is further provided on the display liquid crystal panel 1.
  • the control panel 2 is provided, and the lens sheet 41 or the first lens sheet 41a and the second lens sheet 4 lb do not exist!
  • the force that discloses the viewing angle control panel 2 provided on the upper side of the display liquid crystal panel 1 is not necessarily limited thereto. That is, the stacking order of the display liquid crystal panel 1 and the viewing angle control panel 2 can be changed, and the display liquid crystal panel 1 can be provided on the upper side of the viewing angle control panel 2.
  • Fig. 18 (a) shows the brightness of the liquid crystal display device 60 in the wide viewing angle mode.
  • Fig. 18 (b) is a graph showing the horizontal luminance-polar angle characteristics in Fig. 18 (a)
  • Fig. 18 (c) is the vertical luminance in Fig. 18 (a).
  • It is a graph showing polar angle characteristics.
  • Fig. 19 (a) is a chart showing the luminance distribution of the liquid crystal display device 60 in the narrow viewing angle mode
  • Fig. 19 (b) shows the horizontal luminance-polar angle characteristics in Fig. 19 (a).
  • FIG. 19 (c) is a graph showing the luminance-polarity characteristics in the vertical direction in FIG. 19 (a).
  • the viewing angle is narrower than the luminance distribution in the narrow viewing angle mode shown in Fig. 6 of the first embodiment. I understand that. Note that this narrow viewing angle increase effect is obtained even when the luminance distribution in the wide viewing angle mode shown in FIG. 7 of Embodiment 1 is compared with the luminance distribution in the wide viewing angle mode shown in FIG. 18 (a). It can be seen that the viewing angle is narrower.
  • the lens sheet 41 or the first lens sheet 41a and the second lens sheet 41b are not provided.
  • the liquid crystal panel upper polarizing plate 12 that is not subjected to diffusion treatment and the control liquid crystal cell 11 of the display liquid crystal panel 1 and the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2 are controlled. Since the lower polarizing plate 23 of the control panel is provided, it is possible to provide the liquid crystal display device 60 capable of increasing the narrow viewing angle effect only with this configuration.
  • the display liquid crystal panel 1 may be any of a transmissive liquid crystal display panel, a reflective liquid crystal display panel, and a transflective liquid crystal display panel.
  • the present invention can be applied to a liquid crystal display device including a backlight, a display panel, and a viewing angle control panel that controls the viewing angle of the display panel.
  • the liquid crystal display device can be applied, for example, by a V deviation of a transmissive liquid crystal display device, a reflective liquid crystal display device, or a transflective liquid crystal display device.

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Abstract

 バックライト(3)と、表示用液晶パネル(1)と、表示用液晶パネル(1)の視野角を制御する視野角制御パネル(2)とを備えている。バックライト(3)と表示用液晶パネル(1)との間には、レンズシート(41)が設けられている。これにより、遮蔽効果を増大し得る表示装置システムを提供する。

Description

明 細 書
液晶表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、表示パネルの視野角を制御する視野角制御パネルを備えた液晶表示 装置に関するものである。
背景技術
[0002] 表示装置は、一般的には、どの視角力 見ても鮮明な画像を見ることができるように 、可能な限り広い視野角を有することが求められている。特に、最近広く普及している 液晶表示装置は、液晶そのものが視角依存性を有することから、広視野角化に関し て様々な技術開発が行われてきた。
[0003] し力しながら、使用環境によっては、使用者本人にしか表示内容が視認できないよ う、視野角が狭い方が好都合であることもある。特に、ノート型パーソナルコンピュータ 、携帯型情報端末 (PDA:Personal Data Assistant)、又は携帯電話等の電子機器は 、電車や飛行機内等、不特定多数の人間が存在し得る場所で使用される可能性も 高い。そのような使用環境においては、機密保持やプライバシー保護等の観点から、 近傍の他人から表示内容を覼かれたくな 、ので、表示装置の視野角が狭 、ことが望 ましい。このように、近年、 1台の表示装置の視野角を、使用状況に応じて広視野角 と狭視野角との間で切替えたいという要求が高まっている。なお、この要求は、液晶 表示装置に限らず、任意の表示装置に対して共通の課題である。
[0004] このような要求に対して、例えば、特許文献 1では、画像を表示する表示装置にカロ えて位相差制御用装置を備え、この位相差制御用装置に印加する電圧を制御する ことによって視野角特性を変化させようとする技術が提案されている。この特許文献 1 では、位相差制御用液晶表示装置で用いる液晶モードとして、カイラルネマティック 液晶、ホモジ-ァス液晶、及びランダム配向のネマティック液晶等が例示されている。
[0005] また、例えば、特許文献 2及び特許文献 3には、表示用液晶パネル上部に、視野角 制御用液晶パネルを設け、これらのパネルを 2枚の偏光板で挟持し、視野角制御用 液晶パネルへの印加電圧を調整することによって、視野角制御を行う構成も開示さ れている。この特許文献 2では、視野角制御用液晶パネルの液晶モードはッイストネ マティック方式である。
特許文献 1:日本国公開特許公報「特開平 11— 174489号公報(1999年 7月 2日公 開)」
特許文献 2 :日本国公開特許公報「特開平 10— 268251号公報(1998年 10月 9日 公開)」
特許文献 3:日本国公開特許公報「特開 2005 - 309020号公報(2005年 11月 4日 公開)」
発明の開示
[0006] し力しながら、上記従来の特許文献 1では、位相差制御用液晶素子を用いることに よって広視野角モードと狭視野角モードとの切替えが可能であると述べられているが 、その効果は十分とは言えない。例えば特許文献 1には、図 20に示すように、コントラ スト比が 10 : 1の等コントラスト曲線が示されており、狭視野角モードでは、確かに広 視野角方向のコントラストが低下している。し力しながら、この程度の変化では、隣に いる人力 表示が十分に視認されてしまう。この理由は、コントラスト比が例えば 2 : 1 まで低下しても、一般に、十分に表示を視認することができる力 である。
[0007] また、特許文献 2及び特許文献 3の技術も、視野角制御用液晶パネルへの印加電 圧を変化させてコントラストを調整することによって、広視野角と狭視野角との切替え を行うものであるが、その効果は十分とは言えない。例えば、広視野角モードでは、 図 21 (a) (b) (c)に示す視野角分布が得られるのに対して、狭視野角モードでは、図 22 (a) (b) (c)に示す視野角分布となる。
[0008] すなわち、特許文献 1〜特許文献 3のいずれの技術も、広視野角方向のコントラスト を低下させることによって、広視野角モードと狭視野角モードとの切替えを行う手法を 採用しているが、このような手法では、狭視野角モード時に広視野角方向つまり狭視 野角とならな力つた方向の遮蔽が十分ではなぐ他人力 画像が見られてしまう可能 性があるという問題がある。
[0009] 本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、狭視野 角効果を増大し得る液晶表示装置を提供することにある。 [0010] 本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、ノ ックライトと、表示パネ ルと、上記表示パネルの視野角を制御する視野角制御パネルとを備えた液晶表示 装置であって、上記バックライトと上記視野角制御パネルよりもバックライト側に設けら れた上記表示パネルとの間、又は上記バックライトと上記表示パネルよりもバックライ ト側に設けられた上記視野角制御パネルとの間には、レンズシートが設けられている
[0011] 上記発明によれば、バックライトと上記視野角制御パネルよりもノ ックライト側に設け られた表示パネルとの間、又はバックライトと上記表示パネルよりもノ ックライト側に設 けられた視野角制御パネルとの間には、レンズシートが設けられている。このため、レ ンズシートによって、ノ ックライトから出射された光を集光させることによって、狭視野 角化を図ることができる。
[0012] したがって、狭視野角効果を増大し得る液晶表示装置を提供することができる。
[0013] また、本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、ノ ックライトと、表示 パネルと、上記表示パネルの視野角を制御する視野角制御パネルとを備えた液晶表 示装置であって、上記バックライトと上記視野角制御パネルよりもバックライト側に設 けられた上記表示パネルとの間、又は上記バックライトと上記表示パネルよりもバック ライト側に設けられた上記視野角制御パネルとの間には、複数のレンズシートが積層 されて設けられている。
[0014] これにより、レンズシートが単層のものよりも単層を積層した複数とすることによって、 ノ ックライトから出射された光をより狭く集光させることができる。
[0015] また、本発明の液晶表示装置では、前記レンズシートは、バックライト側に設けられ 、かつ表示パネルに対して縦縞状のプリズム稜線パターンを有する第 1レンズシート と、上記第 1レンズシートの上に積層され、かつ表示パネルに対して横縞状のプリズ ム稜線パターンを有する第 2レンズシートとの 2枚力 なって 、てもよ 、。
[0016] これにより、縦縞状のプリズム稜線パターンを有する第 1レンズシートによって、バッ クライトから出射された光を左右方向に狭視野角化を図るように集光させることができ る。また、横縞状のプリズム稜線パターンを有する第 2レンズシートによって、ノ ックラ イトから出射された光を前後方向に狭視野角化を図るように集光させることができる。 [0017] この結果、左右及び前後方向を 2枚の第 1レンズシート及び第 2レンズシートを用い て効率よぐ狭視野角化を図ることができる。
[0018] また、本発明の液晶表示装置では、前記表示パネル及び視野角制御パネルは、そ れぞれ液晶セルを含むと共に、上記表示パネルの液晶セルと視野角制御パネルの 液晶セルとの間には、拡散処理して 、な 、少なくとも 1枚の偏光板が設けられて 、て ちょい。
[0019] これにより、表示パネルの液晶セルと視野角制御パネルの液晶セルとの間には、拡 散処理していない少なくとも 1枚の偏光板が存在するので、狭視野角化の効果が阻 害されることがない。すなわち、例えば、表示パネルの液晶セルと視野角制御パネル の液晶セルとの間に拡散処理された偏光板が存在すると、狭視野角化の効果が阻 害されてしまう。
[0020] また、本発明の液晶表示装置では、前記視野角制御パネルは、一対の透光性基 板間に液晶分子を垂直配向させた液晶層を有する液晶セルと、上記液晶層へ電圧 を印加する駆動回路とを備え、上記液晶セルは、偏光透過軸が互いに略直交するよ う対向配置された 2枚の偏光板の間に配置され、上記駆動回路は、上記液晶セルの 液晶層の液晶分子の配列状態を変化させることにより、表示状態を、第 1の視野角範 囲と、第 1の視野角範囲内にありかつ第 1の視野角範囲よりも狭い第 2の視野角範囲 との間で切替えることが好ましい。
[0021] 上記の発明によれば、視野角制御パネルの液晶セルを挟むように偏光透過軸が略 直交する 2枚の偏光板が配置されている。なお、視野角制御パネルと上記 2枚の偏 光板とは、必ずしも隣接している必要はなぐそれらの間に何らかの構成要素が介在 しても良い。
[0022] 上記の構成では、液晶層に所定の電圧を印加して液晶分子の配列状態を変化さ せ、液晶の複屈折を利用することにより、視野角制御パネルの液晶セルから出射す る光の偏光状態を変化させれば、視野角制御パネルの観察者側に配置されている 偏光板が検光子として作用し、視野角制御パネル力 観察者側へ出射する光を、視 角に応じて透過又は遮蔽することができる。すなわち、表示状態を、第 1の視野角範 囲を提供する広視野角と、第 1の視野角範囲内にあり第 1の視野角範囲よりも狭い第 2の視野角範囲を提供する狭視野角とのいずれかに切替え可能である。なお、「広視 野角」と「狭視野角」とは、特定の絶対的な角度範囲を意味するのではなぐ相対的 に広い視野角と、相対的に狭い視野角とを意味する。
[0023] また、上記の構成では、液晶分子を垂直配向させた液晶セルを用いることにより、 限られた視野角のみ表示を視認できる狭視野角状態が実現可能である。これにより 、従来の視野角制御技術のように、広視野角側の表示のコントラストを低下させるの ではなぐ光の透過及び遮蔽の切替えによって視野角制御を行うことができる。この 結果、狭視野角モードに切替えたときに、狭視野角効果を増大し得る液晶表示装置 を提供することができる。
[0024] また、本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、ノ ックライトと、表示 パネルと、上記表示パネルの視野角を制御する視野角制御パネルとを備えた液晶表 示装置であって、上記表示パネル及び視野角制御パネルは、それぞれ液晶セルを 含むと共に、上記表示パネルの液晶セルと視野角制御パネルの液晶セルとの間に は、少なくとも 1枚の拡散処理して 、な 、偏光板が設けられて 、る。
[0025] 上記発明によれば、液晶表示装置には、バックライトと、表示パネルと、上記表示パ ネルの視野角を制御する視野角制御パネルとが備えられている。
[0026] しかし、本発明では、表示パネル及び視野角制御パネルは、それぞれ液晶セルを 含むと共に、上記表示パネルの液晶セルと視野角制御パネルの液晶セルとの間に は、少なくとも 1枚の拡散処理していない偏光板が設けられているので、レンズシート を設けることなぐこの構成だけでも狭視野角効果を増大し得る液晶表示装置を提供 することができる。
[0027] 本発明のさらに他の目的、特徴、及び優れた点は、以下に示す記載によって十分 わ力るであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になる であろう。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]本発明における液晶表示装置の実施の一形態を示すものであり、視野角制御 パネルを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。
[図 2]上記液晶表示装置の変形例を示すものであり、表示用液晶パネルの上側に視 野角制御パネルを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。
[図 3] (a)は上記視野角制御パネルの狭視野角モード時における液晶分子の配列状 態を示す斜視図であり、 (b)は上記視野角制御パネルの広視野角モード時における 液晶分子の配列状態を示す斜視図である。
[図 4]図 3 (a) (b)と同じ向きに配置された視野角制御パネル及び第 2偏光板の積層 体に対する、視角の定義を表す模式図である。
[図 5] (a) (b) (c)は、視角に応じた液晶分子と偏光板透過軸との位置関係を示す図 である。
圆 6]上記液晶表示装置の狭視野角モード時の輝度分布を示すチャートである。 圆 7]上記液晶表示装置の広視野角モード時の輝度分布を示すチャートである。
[図 8]上記液晶表示装置において、透光性基板と偏光板との間に位相差フィルムを 設けた視野角制御パネルの構成を示す模式図である。
[図 9(a)]レンズシートとして第 1レンズシートと第 2レンズシートとの 2枚が設けられた液 晶表示装置の構成を示す断面図である。
圆 9(b)]上記第 1レンズシートと第 2レンズシートとの積層状態を示す分解斜視図であ る。
[図 10] (a)はレンズシートがない場合の一般的な液晶表示装置の輝度分布を示すチ ヤートであり、 (b)は第 1レンズシートがある場合の一般的な液晶表示装置の輝度分 布を示すチャートであり、(c)は第 2レンズシートがある場合の一般的な液晶表示装 置の輝度分布を示すチャートであり、 (d)は第 1レンズシートと第 2レンズシートとを積 層した場合の一般的な液晶表示装置の輝度分布を示すチャートである。
[図 11] (a)は図 10 (a)〜(d)における水平方向の輝度—極角特性を示すグラフであり 、 (b)は図 10 (a)〜(d)における垂直方向の輝度-極角特性を示すグラフである。
[図 12]上記第 1レンズシートと第 2レンズシートとを積層した液晶表示装置における狭 視野角モード時の輝度分布を示すチャートである。
圆 13]本発明における液晶表示装置の他の実施の形態を示すものであり、視野角制 御パネルと表示用液晶パネルとの間の偏光板をクリア偏光板とし、かつレンズシート を設けた液晶表示装置を示す断面図である。 [図 14]上記液晶表示装置の変形例を示すものであり、図 13に示す液晶表示装置に おいて、レンズシートを第 1レンズシートと第 2レンズシートとの 2枚にした液晶表示装 置を示す断面図である。
[図 15] (a)は図 14に示す液晶表示装置における広視野角モード時の輝度分布を示 すチャートであり、 (b)は (a)における水平方向の輝度 極角特性を示すグラフであり
、 (c)は(a)における垂直方向の輝度—極角特性を示すグラフである。
[図 16] (a)は図 14に示す液晶表示装置における狭視野角モード時の輝度分布を示 すチャートであり、 (b)は (a)における水平方向の輝度 極角特性を示すグラフであり
、 (c)は(a)における垂直方向の輝度—極角特性を示すグラフである。
[図 17]本発明における液晶表示装置のさらに他の実施の形態を示すものであり、視 野角制御パネルと表示用液晶パネルとの間の偏光板をクリア偏光板とし、レンズシー トを設けて 、な 、液晶表示装置を示す断面図である。
[図 18] (a)は図 17に示す液晶表示装置における広視野角モード時の輝度分布を示 すチャートであり、 (b)は (a)における水平方向の輝度 極角特性を示すグラフであり
、 (c)は(a)における垂直方向の輝度—極角特性を示すグラフである。
[図 19] (a)は図 17に示す液晶表示装置における狭視野角モード時の輝度分布を示 すチャートであり、 (b)は (a)における水平方向の輝度 極角特性を示すグラフであり
、 (c)は(a)における垂直方向の輝度—極角特性を示すグラフである。
[図 20]従来の視野角制御パネルを備えた液晶表示装置の視野角分布を示すチヤ一 トである。
[図 21] (a)は従来の視野角制御パネルを備えた他の液晶表示装置における広視野 角モード時の輝度分布を示すチャートであり、 (b)は(a)における水平方向の輝度— 極角特性を示すグラフであり、(c)は (a)における垂直方向の輝度 極角特性を示 すグラフである。
[図 22] (a)は上記従来の視野角制御パネルを備えた他の液晶表示装置における狭 視野角モード時の輝度分布を示すチャートであり、 (b)は(a)における水平方向の輝 度—極角特性を示すグラフであり、(c)は (a)における垂直方向の輝度 極角特性 を示すグラフである。 符号の説明
1 表示用液晶パネル(表示パネル)
2 視野角制御パネル
3 ノ ックライ卜
10 液晶表示装置(表示装置)
10a 液晶表示装置(表示装置)
10b 液晶表示装置(表示装置)
11 液晶セノレ
12 液晶パネル上偏光板 (偏光板)
13 液晶パネル下偏光板
21 液晶セノレ
21a 透光性基板
21b 透光性基板
21c 液晶分子
22 制御パネル上偏光板
23 制御パネル下偏光板 (偏光板)
50 液晶表示装置(表示装置)
50a 液晶表示装置(表示装置)
60 液晶表示装置(表示装置)
X
22 偏光透過軸
X
23 偏光透過軸
発明を実施するための最良の形態
〔実施の形態 1〕
本発明の一実施形態について図 1ないし図 12に基づいて説明すれば、以下の通り である。なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の一実施形態の構成 部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略ィ匕して示したもの である。したがって、本発明の液晶表示装置は、本明細書が参照する各図に示され ていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部 材の寸法及び各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
[0031] まず、本実施の形態の液晶表示装置 10の構成について、図 1に基づいて説明する 。図 1は、上記液晶表示装置 10の概略構成を示す断面図である。
[0032] 図 1に示すように、液晶表示装置 10は、画像を表示する表示パネルとしての表示 用液晶パネル 1と、この表示用液晶パネル 1の上に設けられた視野角制御パネル 2と の 2枚のパネルを備えている。上記表示用液晶パネル 1は透過型であり、光源として ノ ックライト 3が用いられる。また、ノ ックライト 3と視野角制御パネル 2との間には、本 実施の形態では、レンズシート 41と拡散シート 42とが積層されて設けられている。
[0033] 上記表示用液晶パネル 1は、一対の透光性基板間に液晶を挟持した液晶セル 11 と、液晶セル 11の表裏に設けられた液晶パネル上偏光板 12及び液晶パネル下偏 光板 13とを有している。上記液晶パネル上偏光板 12は、表面に例えば AG (Anti G1 ar)処理等の拡散処理が施されたものからなっている。この AG処理とは、ギラギラ (反 射)防止処理のことを意味する。例えば、ガラス表面等での鏡面反射を避ける方法の 1つであり、液晶パネル上偏光板 12の表面を少し粗面にする力、又は粗面膜を貼り 付ける等の処理を行う。この結果、例えば、背景の写り込みを防ぐことができるもので ある。
[0034] また、液晶パネル下偏光板 13は、表面処理を施していないいわゆるクリア偏光板 からなつている。
[0035] なお、表示用液晶パネル 1の液晶セル 11の液晶モードやセル構造は任意である。
また、表示用液晶パネル 1の駆動モードも任意である。すなわち、表示用液晶パネル 1としては、文字、画像、又は動画を表示できる任意の液晶パネルを用いることができ る。さらに、表示用液晶パネル 1は、カラー表示可能なパネルであっても良いし、モノ クロ表示専用のパネルであっても良い。したがって、図 1においては表示用液晶パネ ル 1の詳細な構造を図示せず、その説明も省略する。
[0036] 上記バックライト 3は、下力も順に反射シート 31と導光板 32と拡散シート 33とを有し ている。この導光板 32の側面には図示しない光源が設けられている。なお、このバッ クライト 3の構成は、一般的なものであり、公知の任意のバックライトを用いることがで きる。 [0037] 上記視野角制御パネル 2は、例えば、同図に示すように、表示用液晶パネル 1の下 側に設けられている。ただし、必ずしもこれに限らず、例えば、図 2に示すように、視 野角制御パネル 2が表示用液晶パネル 1の上側に存在している液晶表示装置 10aと することも可會である。
[0038] 本実施の形態の液晶表示装置 10は、視野角制御パネル 2における液晶をスィッチ ング動作させることにより、表示用液晶パネル 1の画像が視認できる視野角が広 、状 態である広視野角と、表示用液晶パネル 1の画像が視認できる視野角が狭 、状態で ある狭視野角との 2つのモードの表示状態を切替えることができるようになつている。 狭視野角は、他人に表示用液晶パネル 1の画像を見られたくない場合に特に好適に 用いられ、広視野角は、それ以外の通常の使用時や、表示用液晶パネル 1の画像を 複数人で同時に見た 、場合等に好適に用いられる。
[0039] 上記視野角制御パネル 2は、図 1に示すように、一対の後述する透光性基板 21a' 21 bの間に液晶層を挟持した液晶セル 21と、この液晶セル 21の表示用液晶パネル 1側に設けられた制御パネル上偏光板 22と、この液晶セル 21の表示用液晶パネル 1 側に設けられた制御パネル下偏光板 23とを備えている。液晶セル 21の液晶層は、 垂直配向(ホメオト口ピック配向)させたネマティック液晶からなっている。
[0040] 上記制御パネル上偏光板 22は、表面に例えば AG処理等の拡散処理が施されて いる。また、制御パネル下偏光板 23は、表面処理を施していないいわゆるクリア偏光 板力もなつている。なお、上記制御パネル下偏光板 23は、必ずしも必要ではなぐ省 略することが可能である。すなわち、視野角制御パネル 2と表示用液晶パネル 1との 間に少なくとも 1つの偏光板が存在すればよいので、表示用液晶パネル 1の液晶パ ネル上偏光板 12を制御パネル下偏光板 23のために共用することが可能である。
[0041] ここで、図 3 (a) (b)に基づ 、て、視野角制御パネル 2の詳細な構成及び動作につ いて説明する。図 3 (a) (b)は、主として視野角制御パネル 2の構成を示す模式図で あり、(a)は狭視野角モード時における液晶分子の配列状態を示し、(b)は広視野角 モード時における液晶分子の配列状態を示す。
[0042] 図 3 (a) (b)に示すように、視野角制御パネル 2の液晶セル 21は、一対の透光性基 板 21a' 21bを備えている。透光性基板 21a ' 21bのそれぞれの表面には、例えば IT O (Indium Tin Oxide:インジウムすず酸化物)を用いて図示しな!、透明電極が形成さ れている。なお、表示用液晶パネル 1は、例えば画素単位又はセグメント単位等の表 示単位で液晶を駆動することが必要であるので、表示単位に応じた電極構造を有し ている。しかし、視野角制御パネル 2は、電極構造に関しては制限がない。例えば、 表示面全体で一様なスイッチングを行うために透光性基板 21a ' 21bの全面に一様 な透明電極が形成された構成としても良いし、他の任意の電極構造を取り得る。
[0043] 透明電極の上層には、液晶分子 21cを配向させる図示しない配向膜が形成されて いる。配向膜には、公知の手法により、ラビング処理がなされている。図 3 (a) (b)にお いて、透光性基板 21a' 21bのそれぞれにおけるラビング方向を、矢印 Ra 'Rbにより 示した。図 3 (a) (b)に示すように、透光性基板 21aの配向膜に対するラビング方向 R aは、透光性基板 21bの配向膜に対するラビング方向 Rbに平行かつ逆向きである。
[0044] すなわち、視野角制御パネル 2の液晶セル 21は、ツイスト角 0 (ねじれなし)のいわ ゆるパラレル型セルである。本実施の形態では、液晶セル 21に注入される液晶は、 負の誘電異方性を持つネガ型ネマティック液晶である。したがって、液晶セル 21の 液晶分子 21cは、電圧の無印加時には、透光性基板 21a ' 21bの基板面に対して分 子長軸が垂直となるように配列する。液晶セル 21の液晶層のリタデーシヨン d' Anは 、例えば、 200nm〜350nmである。
[0045] 上記の透光性基板 21a ' 21bのそれぞれに設けられた図示しない電極間に電圧を 印加すると、図 3 (a)に示すように、液晶分子 21cは、基板面に対して垂直な状態から 、透光性基板 21a' 21bの法線に平行かつ透光性基板 21aの配向膜に対するラビン グ方向 Ra'Rbに平行な面内で、印加電圧の大きさに応じて徐々に向きを変える。そ して、印加電圧が所定値となると、液晶分子 21cは、図 3 (b)に示すように、透光性基 板 21a' 21bの基板面に対して分子長軸が平行な状態で配列する。すなわち、図 3 ( a)は、印加電圧 V (例えば 2. 5V〜3. 5V程度の電圧)によって、液晶分子 21cの分
子長軸が、透光性基板 21a ' 21bの法線に対して傾いた状態を示す。また、図 3 (b) は、印加電圧 V (例えば 5. 0V以上の電圧)によって、液晶分子 21cの分子長軸が、
H
透光性基板 21 a · 2 lbの基板面に略平行になつた状態を示す。
[0046] 図 3 (a)に示すように、視野角制御パネル 2において液晶セル 21の下方に設けられ た制御パネル下偏光板 23と制御パネル上偏光板 22とは、それぞれの偏光透過軸 X
23と偏光透過軸 X
22とが略直交するように配置されている。
[0047] また、偏光透過軸 X と偏光透過軸 X とのなす角は、 80° 〜100° の範囲であれ
23 22
ば、視野角切替えの十分な効果が得られる。制御パネル上偏光板 22の偏光透過軸 X は、透光性基板 21aの配向膜に対するラビング方向 Rに対して、 40° 〜50° (好
22
ましくは 45° )の傾きを持つ。
[0048] ここで、上述の図 3 (a) (b)に加えて、図 4及び図 5を参照し、上述の構成の視野角 制御パネル 2を用いて、視野角を広視野角と狭視野角との間で切替える原理にっ 、 て説明する。すなわち、上記視野角制御パネル 2は、液晶セル 21に対する印加電圧 を切替えることにより、視野角を広視野角と狭視野角との間で切替える。なお、以下 の説明において、視野角制御パネル 2に対する、ある視点からの視角を、制御パネ ル上偏光板 22の中央を基準とした方位角 Θ及び極角 Φによって表す。図 4は、図 3 ( a) (b)と同じ向きに配置された視野角制御パネル 2に対する、 3つの視点 P〜P力も
1 3 の視角を表したものである。
[0049] 図 4に示すように、方位角 Θとは、視点力 制御パネル上偏光板 22の表面を含む 平面へ下ろした垂線の足と、制御パネル上偏光板 22の中央 22cとを結ぶ線の回転 角である。図 4の例では、方位角 Θは、視点 Pの方向の方位角を 0° として、制御パ ネル上偏光板 22の法線方向上側から見た場合に時計回りに増加するものとする。
[0050] 図 4の例では、視点 Pの方位角 Θ は 90° 、視点 Pの方位角 Θ は 180° である。
2 2 3 3
極角 Φは、制御パネル上偏光板 22の中央 22cと視点とを結ぶ直線力 制御パネル 上偏光板 22の法線となす角度である。
[0051] ここで、図 5 (a)〜(c)を参照しながら、液晶セル 21に対する印加電圧 Vによって、
図 3 (a)に示す液晶分子 21cの分子長軸が透光性基板 21a ' 21bの法線に対して微 少角だけ傾いている場合の、図 4に示す視点 P〜Pのそれぞれの視角から観察され
1 3
る表示状態について説明する。
[0052] まず、図 4に示す視点 P力 の視角(方位角 0 =0° )に対しては、図 5 (a)に示す ように、液晶分子 21cの短軸側が視角方向に対向する状態となる。これにより、視点 P 力もの視角に対しては、バックライト 3から出射され、制御パネル下偏光板 23を透過 して液晶セル 21内に入射した直線偏光は、液晶分子 21cによって複屈折が与えられ ず、制御パネル上偏光板 22で遮蔽される。したがって、視点 1^からの視角(方位角 Θ =0° )に対しては、黒表示となる。なお、液晶セル 21に対する印加電圧 Vが上
1 し 述のとおり 2. 5V〜3. 5V程度である場合、図 5に示すように、方位角 Θ =0° につ いては、極角 Φについてはおよそ 30° ≤ Φ < 90° の範囲で、他人からの覼き見を 防止するに十分な遮光状態が得られる。なお、図 6において、 L 〜Lは、輝度が、 5
1 8
Ocd/m2, 100cd/m 、 150cd/m 、 200cd/m 、 250cd/m2, 300cd/m2, 3
2 2 2
50cd/m2、及び 400cd/m2の視角の分布を示す等位線である。また、図 6は、レン ズシート 41、又は第 1レンズシート 41a及び第 2レンズシート 41bの存在しない場合の 輝度分布図である。
[0053] また、図 4に示す視点 P力もの視角(方位角 Θ = 90° )に対しては、図 5 (b)に示
2 2
すように、液晶分子 21cの分子長軸が、制御パネル上偏光板 22の偏光透過軸 X 及
22 び制御パネル下偏光板 23のそれぞれに対して若干傾いた状態となる。
[0054] これにより、視点 Pからの視角に対しては、ノ ックライト 3から出射され、制御パネル
2
下偏光板 23を透過して液晶セル 21内に入射した直線偏光は、液晶分子 21cによつ てごくわず力な複屈折が生じるが、制御パネル上偏光板 22で遮蔽される。したがつ て、視点 P
2からの視角(方位角 0 = 90° )
2 に対しても、黒表示となる。
[0055] また、視点 Pと対向する位置、すなわち方位角 Θ力 270° の場合も視点 P力 の
2 2 観察時と同様の原理により、黒表示となる。なお、液晶セル 21に対する印加電圧 V
し が上述のとおり 2. 5V〜3. 5V程度である場合、方位角 Θ = 90° 及び方位角 0 = 2 70。 については、図 6に示すように、極角 Φについて約 30° ≤ Φ < 90° の範囲で 、他人力 の覼き見を防止するに十分な遮光状態が得られる。
[0056] また、図 4に示す視点 P力 の視角(方位角 Θ = 180° )に対しては、図 5 (c)に示
3 3
すように、液晶分子 21cの分子長軸が、制御パネル上偏光板 22の偏光透過軸 X 及
22 び制御パネル下偏光板 23の偏光透過軸 X のそれぞれに対して約 45° 傾き、かつ
23
、液晶分子 21cの長軸側が視角方向に対向する状態となる。これにより、視点 Pから
3 の視角に対しては、ノ ックライト 3から出射され、かつ制御パネル下偏光板 23を透過 して液晶セル 21内に入射した直線偏光は、液晶分子 21cによって複屈折が与えられ 、制御パネル上偏光板 22の偏光透過軸 X に一致するよう偏光方向が回転され、制
22
御パネル上偏光板 22を透過する。したがって、視点 P力 の視角に対しては、良好
3
な表示が得られる。なお、印加電圧 Vが上述のとおり 2. 5V〜3. 5V程度である場
合は、方位角 0 = 180° については、図 6に示すように、極角 Φについておよそ 0
3
° ≤ Φ < 90° の範囲で、良好な表示が得られる。
[0057] 以上のとおり、視野角制御パネル 2の液晶セル 21に、液晶分子 21cの分子長軸を 基板法線に対して微少角だけ傾ける印加電圧 Vを印加した場合、方位角 Θ = 180
° 前後の狭い視角範囲についてのみ良好な表示が得られ、その他の方位角につい ては、液晶セル 21内の偏光光が制御パネル上偏光板 22で遮光され、黒表示となる
[0058] したがって、視野角制御パネル 2の液晶セル 21に印加電圧 Vを印加することによ
つて、広視野角方向に対しては、ノ ックライト 3からの出射光を遮蔽できる。すなわち 、広視野角方向からは表示用液晶パネル 1の表示画像を視認できなくなり、液晶表 示装置 10を狭視野角とすることができる。
[0059] 一方、視野角制御パネル 2の液晶セル 21に、図 3 (b)に示すように、液晶分子 21c の分子長軸を基板に略平行に傾ける印加電圧 Vを印加した場合は、図 4に示す視
H
点 P 〜Pのいずれの視角に対しても、図 7に示すように、全方位角 Θに対して良好
1 3
な表示が得られるような十分な複屈折が生じることにより、液晶表示装置 10を広視野 角とすることができる。なお、図 7において、 L 〜Lは、輝度が、 130cd/m2、 240cd
1 8
350cdZm2、 460cd/m2, 570cd/m2, 680cd/m2, 790cd/m2,及び 9 OOcdZm2の各視角の分布を示す等位線である。なお、図 7は、レンズシート 41、又 は第 1レンズシート 41a及び第 2レンズシート 41bの存在しない場合の輝度分布図で ある。
[0060] 本実施の形態の液晶表示装置 10では、視野角制御パネル 2の液晶セル 21に印加 する電圧を、印加電圧 V又は印加電圧 Vの少なくとも二段階で切替えることにより、
H L
液晶表示装置 10の表示状態を広視野角モードと狭視野角モードとの間で切替える ことが可能となる。
[0061] なお、上記視野角制御パネル 2は、図 8に示すように、制御パネル上偏光板 22と液 晶セル 21の透光性基板 21aとの間に位相差フィルム 4をさらに備えた構成とすること も可能である。液晶セル 21に印加電圧 Vを印加することによって狭視野角とした場
合、図 4に示す方位角 0 = 180° 付近以外の視角(例えば、方位角 0 =0° 付近、 90° 付近、及び 270° 付近)から見た場合、バックライト 3から出射し、制御パネル下 偏光板 23を透過した後の直線偏光は、液晶分子 21cの屈折率 (η , n )により、液晶 e 0
セル 21の液晶層において複屈折が生じて楕円偏光となる。
[0062] これにより、制御パネル上偏光板 22を透過する成分が生じ、光漏れの原因となる。
位相差フィルム 4は、その楕円偏光を光学補償するために設けられるものである。つ まり、狭視野角モード時において、液晶セル 21の液晶層において生じる楕円偏光を 相殺するような楕円偏光を生じる位相差フィルムを、位相差フィルム 4として使用する 。なお、位相差フィルム 4の 3次元屈折率軸 N ·Ν ·Νは、図 7に示すように定義する
X Υ Ζ
。すなわち、 3次元屈折率軸 Νは、制御パネル上偏光板 22の偏光透過軸 X に垂
X 22 直な成分、 3次元屈折率軸 Ν
Υは、制御パネル上偏光板 の
22 偏光透過軸 X
22に平行 な成分、 3次元屈折率軸 Νは、制御パネル上偏光板 22の法線に平行な成分である
Ζ
[0063] ところで、上述した構成では、視野角制御パネル 2における狭視野角モードにぉ ヽ て、狭視野角特性が不十分である。
[0064] そこで、本実施の形態では、図 1に示すように、ノ ックライト 3と視野角制御パネル 2 との間には、レンズシート 41が設けられている。そして、レンズシート 41によって、バッ クライト 3からの光が狭められ、狭視野角モードにおいて、狭視野角特性を増大させ ることができる。上記レンズシート 41は、例えば縦縞状のプリズム稜線パターンを有し ている。なお、レンズシート 41に上には、拡散シート 42が設けられている。
[0065] また、上記レンズシート 41は、単層よりも複層の方がより狭視野角特性が増大する。
そして、例えば 2層とする場合、図 9 (a)及び図 9 (b)に示すように、ノ ックライト 3側に 設けられ、かつ表示用液晶パネル 1に対して縦縞状のプリズム稜線パターンを有する 第 1レンズシート 41aと、この第 1レンズシート 41aの上に積層され、かつ表示用液晶 パネル 1に対して横縞状のプリズム稜線パターンを有する第 2レンズシート 41bとの 2 枚からなって!/、ることが好まし!/、。 [0066] 上記第 1レンズシート 41a及び第 2レンズシート 41bを備えた液晶表示装置 10の視 野角特性の改善効果について、図 10 (a)〜(d)及び図 11 (a) (b)に基づいて説明す る。すなわち、図 10 (a)はレンズシート 41がない場合の一般的な液晶表示装置の輝 度分布を示すチャートであり、図 10 (b)は第 1レンズシート 41aのみがある場合の一 般的な液晶表示装置の輝度分布を示すチャートであり、図 10 (c)は第 2レンズシート 41bがある場合の一般的な液晶表示装置の輝度分布を示すチャートであり、図 10 (d )は第 1レンズシート 41aと第 2レンズシート 41bとを積層した場合の一般的な液晶表 示装置の輝度分布を示すチャートである。また、図 11 (a)は図 10 (a)〜(d)における 水平方向の輝度-極角特性を示すグラフであり、図 11 (b)は図 10 (a)〜(d)におけ る垂直方向の輝度 -極角特性を示すグラフである。
[0067] 上記図 10 (a) (b)及び図 11 (a) (b)力も分力るように、表示用液晶パネル 1に対して 縦縞状のプリズム稜線パターンを有する第 1レンズシート 41aのみを挿入した場合に は、水平方向の極角が小さくなる。一方、上記図 10 (a) (c)及び図 11 (a) (b)から分 かるように、表示用液晶パネル 1に対して横縞状のプリズム稜線パターンを有する第 2レンズシート 41bのみを挿入した場合には、垂直方向の極角が小さくなることが分か る。また、上記図 10 (a) (d)及び図 11 (a) (b)から分力るように、表示用液晶パネル 1 に対して縦縞状のプリズム稜線パターンを有する第 1レンズシート 41aと表示用液晶 パネル 1に対して横縞状のプリズム稜線パターンを有する第 2レンズシート 41bとの両 方を挿入した場合には、水平方向及び垂直方向の両方の極角が小さくなる。
[0068] この結果、レンズシート 41を挿入することにより、狭視野角特性が増大すると共に、 上記第 1レンズシート 41aと第 2レンズシート 41bとを積層した場合には、さらに狭視 野角特性が増大することが分力る。
[0069] 実際に、本実施の形態の液晶表示装置 10において、第 1レンズシート 41aと第 2レ ンズシート 41bとを積層したものについて、狭視野角モード時の輝度分布を求めた結 果、図 12に示す輝度分布が得られた。
[0070] この図 12に示す輝度分布を、前記図 6と比較すると、狭視野角モード時の狭視野 角特性が増大していることが確認できる。
[0071] このように、本実施の形態の液晶表示装置 10は、バックライト 3と表示用液晶パネル 1又は視野角制御パネル 2との間には、レンズシート 41、又は第 1レンズシート 41a及 び第 2レンズシート 41bが設けられている。このため、レンズシート 41、又は第 1レンズ シート 41a及び第 2レンズシート 41bによって、ノ ックライト 3から出射された光を集光 させること〖こよって、狭視野角化が図れる。したがって、狭視野角効果を増大し得る 液晶表示装置 10 · 10aを提供することができる。
[0072] また、本実施の形態の液晶表示装置 10bでは、レンズシートは、複数のものが積層 されてなっていることが好ましい。これにより、レンズシートが単層のものよりも、単層を 積層した複数とすることによって、ノ ックライト 3から出射された光をより狭く集光させる ことができる。
[0073] また、本実施の形態の液晶表示装置 10bでは、レンズシートは、ノ ックライト 3側に 設けられ、かつ表示用液晶パネル 1に対して縦縞状のプリズム稜線パターンを有する 第 1レンズシート 41aと、この第 1レンズシート 41aの上に積層され、かつ表示用液晶 パネル 1に対して横縞状のプリズム稜線パターンを有する第 2レンズシート 41bとの 2 枚力もなつている。なお、表示用液晶パネル 1に対して縦縞状とは、表示用液晶パネ ル 1を通常の方向で見た場合に、その表示用液晶パネル 1に対して縦方向となって いることをいう。
[0074] これにより、縦縞状のプリズム稜線パターンを有する第 1レンズシート 41aによって、 ノ ックライト 3から出射された光を左右方向に狭視野角化を図るように集光させること ができる。また、横縞状のプリズム稜線パターンを有する第 2レンズシート 41bによつ て、バックライト 3から出射された光を前後方向に狭視野角化を図るように集光させる ことができる。
[0075] この結果、左右及び前後方向を 2枚の第 1レンズシート 41a及び第 2レンズシート 41 bを用いて効率よぐ狭視野角化を図ることができる。なお、本実施の形態においては 、図 9 (b)に示すように、ノ ックライト 3側に表示用液晶パネル 1に対して縦縞状のプリ ズム稜線パターンを有する第 1レンズシート 41aを設け、その上に、表示用液晶パネ ル 1に対して横縞状のプリズム稜線パターンを有する第 2レンズシート 41bを積層する 方が、縦横の配置を入れ替えるよりも遮蔽効果があることが実験により分力つている。
[0076] また、本実施の形態の液晶表示装置 10 · 10a' 10bでは、視野角制御パネル 2は、 一対の透光性基板 21 a · 2 lb間に液晶分子 21 cを垂直配向させた液晶層を有する液 晶セル 21と、上記液晶層へ電圧を印加する駆動回路とを備え、液晶セル 21は、偏 光透過軸 X 及び偏光透過軸 X が略直交するよう対向配置された 2枚の制御パネ
22 23
ル上偏光板 22及び制御パネル下偏光板 23の間に配置され、上記駆動回路は、液 晶セル 21の液晶層の液晶分子 21cの配列状態を変化させることにより、表示状態を 、第 1の視野角範囲と、第 1の視野角範囲内にありかつ第 1の視野角範囲よりも狭い 第 2の視野角範囲との間で切替える。
[0077] これにより、視野角制御パネル 2の観察者側に配置されている制御パネル上偏光 板 22が検光子として作用し、視野角制御パネル 2から観察者側へ出射する光を、視 角に応じて透過又は遮蔽することができる。
[0078] この結果、狭視野角モードに切替えたときに、狭視野角効果を増大し得る 10 · 10a • 10bを提供することができる。
[0079] 〔実施の形態 2〕
本発明の他の実施の形態について図 13ないし図 16に基づいて説明すれば、以下 の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施 の形態 1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態 1の図面に示した部 材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する
[0080] 本実施の形態の液晶表示装置 50では、図 13に示すように、前記実施の形態 1の 液晶表示装置 10と比べると、表示用液晶パネル 1の液晶パネル上偏光板 12及び視 野角制御パネル 2の制御パネル下偏光板 23は、 、づれも拡散処理して!/、な 、ものと なって 、る(図 13にお 、て「上偏光板 (クリア) 12」、「下偏光板 (クリア) 23」と表示)。 なお、同図 13においては、表示用液晶パネル 1に液晶パネル上偏光板 12を設け、 かつ視野角制御パネル 2に制御パネル下偏光板 23を設けて、それらを!、づれも拡 散処理していないものとしている力 必ずしもこれに限らない。例えば、表示用液晶 パネル 1の液晶セル 11と視野角制御パネル 2の液晶セル 21との間に共通する偏光 板を設け、その偏光板を拡散処理して 、な 、とすることも可能である。
[0081] また、同図においては、表示用液晶パネル 1の上側に視野角制御パネル 2が設け られたものを開示している力 必ずしもこれに限らない。すなわち、表示用液晶パネ ル 1と視野角制御パネル 2との積層順序を入れ替えて、視野角制御パネル 2の上側 に表示用液晶パネル 1が設けられた構成とすることも可能である。
[0082] すなわち、本実施の形態の液晶表示装置 50では、視野角制御パネル 2の制御パ ネル下偏光板 23が拡散処理して 、な 、偏光板となって 、ることに加えて、表示用液 晶パネル 1の液晶パネル上偏光板 12も拡散処理して 、な 、偏光板となって 、る。こ の構成によっても、狭視野角効果が増大する。
[0083] また、この液晶表示装置 50についても、図 14に示すように、レンズシート 41を第 1 レンズシート 41aと第 2レンズシート 41bとを積層した液晶表示装置 50aとすることが 可能である。
[0084] 上記液晶表示装置 50aの性能について、図 15 (a) (b) (c)及び図 16 (a) (b) (c)に 基づいて説明する。ここで、図 15 (a)は広視野角モード時の液晶表示装置 50aの輝 度分布を示すチャートであり、図 15 (b)は図 15 (a)における水平方向の輝度 極角 特性を示すグラフであり、図 15 (c)は図 15 (a)における垂直方向の輝度—極角特性 を示すグラフである。また、図 16 (a)は狭視野角モード時の液晶表示装置 50aの輝 度分布を示すチャートであり、図 16 (b)は図 16 (a)における水平方向の輝度 極角 特性を示すグラフであり、図 16 (c)は図 16 (a)における垂直方向の輝度—極角特性 を示すグラフである。
[0085] 上記図 16 (a) (b) (c)から分力るように、前記実施の形態 1の図 12に示す狭視野角 モード時の輝度分布に比べて視野角がより狭くなつていることが分かる。なお、この狭 視野角増大効果は、前記実施の形態 1の図 7に示す広視野角モード時の輝度分布 と、本実施の形態の図 15 (a)に示す広視野角モード時の輝度分布とを比べても視野 角がより狭くなつて 、ることが分かる。
[0086] このように、本実施の形態の液晶表示装置 50 ' 50aでは、表示用液晶パネル 1の液 晶セル 11と視野角制御パネル 2の液晶セル 21との間には、拡散処理して ヽな ヽ制 御パネル下偏光板 23及び液晶パネル上偏光板 12が設けられている。すなわち、制 御パネル下偏光板 23と液晶パネル上偏光板 12との両方力 拡散処理していない偏 光板力 なっている。 [0087] これにより、表示用液晶パネル 1の液晶セル 11と視野角制御パネル 2の液晶セル 2 1との間の拡散処理して 、な 、制御パネル下偏光板 23及び液晶パネル上偏光板 12 が存在するので、狭視野角化の効果が阻害されることがない。すなわち、例えば、液 晶パネル上偏光板 12が拡散処理されていると、狭視野角化の効果が阻害される。
[0088] 〔実施の形態 3〕
本発明のさらに他の実施の形態について図 17ないし図 19に基づいて説明すれば 、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記 実施の形態 1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態 1の図面に示し た部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略 する。
[0089] 前記実施の形態 2における液晶表示装置 50及び液晶表示装置 50aでは、レンズ シート 41または、第 1レンズシート 41a及び第 2レンズシート 41bを有する構成に付カロ して、表示用液晶パネル 1と視野角制御パネル 2との間に、拡散処理していない偏光 板が設けられていた。
[0090] しかしながら、必ずしもこれに限らず、レンズシート 41、又は第 1レンズシート 4 la及 び第 2レンズシート 41bを有していなくても、表示用液晶パネル 1の液晶セル 11と視 野角制御パネル 2の液晶セル 21との間に拡散処理して ヽな ヽ偏光板を設ける構成 は、狭視野角効果が増大する効果がある。
[0091] すなわち、本実施の形態の液晶表示装置 60は、図 17に示すように、ノ ックライト 3 の上に表示用液晶パネル 1が設けられ、さらに表示用液晶パネル 1の上に視野角制 御パネル 2が設けられており、レンズシート 41又は第 1レンズシート 41a及び第 2レン ズシート 4 lbは存在しな!、。
[0092] なお、同図においても、表示用液晶パネル 1の上側に視野角制御パネル 2が設け られたものを開示している力 必ずしもこれに限らない。すなわち、表示用液晶パネ ル 1と視野角制御パネル 2との積層順序を入れ替えて、視野角制御パネル 2の上側 に表示用液晶パネル 1が設けられた構成とすることも可能である。
[0093] 上記液晶表示装置 60の性能について、図 18 (a) (b) (c)及び図 19 (a) (b) (c)に 基づいて説明する。ここで、図 18 (a)は広視野角モード時の液晶表示装置 60の輝度 分布を示すチャートであり、図 18 (b)は図 18 (a)における水平方向の輝度—極角特 性を示すグラフであり、図 18 (c)は図 18 (a)における垂直方向の輝度 極角特性を 示すグラフである。また、図 19 (a)は狭視野角モード時の液晶表示装置 60の輝度分 布を示すチャートであり、図 19 (b)は図 19 (a)における水平方向の輝度—極角特性 を示すグラフであり、図 19 (c)は図 19 (a)における垂直方向の輝度 -極角特性を示 すグラフである。
[0094] 上記図 19 (a) (b) (c)から分力るように、前記実施の形態 1の図 6に示す狭視野角 モード時の輝度分布に比べて視野角がより狭くなつていることが分かる。なお、この狭 視野角増大効果は、前記実施の形態 1の図 7に示す広視野角モード時の輝度分布 と、図 18 (a)に示す広視野角モード時の輝度分布とを比べても視野角がより狭くなつ ていることが分かる。
[0095] このように、本実施の形態の液晶表示装置 60では、レンズシート 41、又は第 1レン ズシート 41a及び第 2レンズシート 41bが設けられていない。
[0096] しかし、本実施の形態では、表示用液晶パネル 1の液晶セル 11と視野角制御パネ ル 2の液晶セル 21との間には、拡散処理していない液晶パネル上偏光板 12及び制 御パネル下偏光板 23が設けられているので、この構成だけでも狭視野角効果を増 大し得る液晶表示装置 60を提供することができる。
[0097] なお、本実施の形態 1〜3を通して、表示用液晶パネル 1は、透過型液晶表示パネ ル、反射型液晶表示パネル、又は半透過型液晶表示パネルのいずれでもよい。 産業上の利用可能性
[0098] 本発明は、バックライトと、表示パネルと、上記表示パネルの視野角を制御する視 野角制御パネルとを備えた液晶表示装置に適用できる。なお、液晶表示装置は、例 えば、透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、又は半透過型液晶表示装置の Vヽずれでも適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] バックライトと、表示パネルと、上記表示パネルの視野角を制御する視野角制御パ ネルとを備えた液晶表示装置であって、
上記バックライトと上記視野角制御パネルよりもバックライト側に設けられた上記表 示パネルとの間、又は上記バックライトと上記表示パネルよりもバックライト側に設けら れた上記視野角制御パネルとの間には、レンズシートが設けられていることを特徴と する液晶表示装置。
[2] バックライトと、表示パネルと、上記表示パネルの視野角を制御する視野角制御パ ネルとを備えた液晶表示装置であって、
上記バックライトと上記視野角制御パネルよりもバックライト側に設けられた上記表 示パネルとの間、又は上記バックライトと上記表示パネルよりもバックライト側に設けら れた上記視野角制御パネルとの間には、複数のレンズシートが積層されて設けられ て 、ることを特徴とする液晶表示装置。
[3] 前記レンズシートは、
ノ ックライト側に設けられ、かつ表示パネルに対して縦縞状のプリズム稜線パターン を有する第 1レンズシートと、上記第 1レンズシートの上に積層され、かつ表示パネル に対して横縞状のプリズム稜線パターンを有する第 2レンズシートとの 2枚力 なって
V、ることを特徴とする請求項 2記載の液晶表示装置。
[4] 前記表示パネル及び視野角制御パネルは、それぞれ液晶セルを含むと共に、 上記表示パネルの液晶セルと視野角制御パネルの液晶セルとの間には、拡散処 理して 、な 、少なくとも 1枚の偏光板が設けられて 、ることを特徴とする請求項 1記載 の液晶表示装置。
[5] 前記表示パネル及び視野角制御パネルは、それぞれ液晶セルを含むと共に、 上記表示パネルの液晶セルと視野角制御パネルの液晶セルとの間には、拡散処 理して 、な 、少なくとも 1枚の偏光板が設けられて 、ることを特徴とする請求項 2記載 の液晶表示装置。
[6] 前記表示パネル及び視野角制御パネルは、それぞれ液晶セルを含むと共に、 上記表示パネルの液晶セルと視野角制御パネルの液晶セルとの間には、拡散処 理して 、な 、少なくとも 1枚の偏光板が設けられて 、ることを特徴とする請求項 3記載 の液晶表示装置。
[7] 前記視野角制御パネルは、一対の透光性基板間に液晶分子を垂直配向させた液 晶層を有する液晶セルと、上記液晶層へ電圧を印加する駆動回路とを備え、 上記液晶セルは、偏光透過軸が互いに略直交するよう対向配置された 2枚の偏光 板の間に配置され、
上記駆動回路は、上記液晶セルの液晶層の液晶分子の配列状態を変化させること により、表示状態を、第 1の視野角範囲と、第 1の視野角範囲内にありかつ第 1の視 野角範囲よりも狭い第 2の視野角範囲との間で切替えることを特徴とする請求項 1〜 6の 、ずれか 1項に記載の液晶表示装置。
[8] バックライトと、表示パネルと、上記表示パネルの視野角を制御する視野角制御パ ネルとを備えた液晶表示装置であって、
上記表示パネル及び視野角制御パネルは、それぞれ液晶セルを含むと共に、 上記表示パネルの液晶セルと視野角制御パネルの液晶セルとの間には、少なくと も 1枚の拡散処理して ヽな ヽ偏光板が設けられて ヽることを特徴とする液晶表示装置
[9] 前記視野角制御パネルは、一対の透光性基板間に液晶分子を垂直配向させた液 晶層を有する液晶セルと、上記液晶層へ電圧を印加する駆動回路とを備え、 上記液晶セルは、偏光透過軸が互いに略直交するよう対向配置された 2枚の偏光 板の間に配置され、
上記駆動回路は、上記液晶セルの液晶層の液晶分子の配列状態を変化させること により、表示状態を、第 1の視野角範囲と、第 1の視野角範囲内にありかつ第 1の視 野角範囲よりも狭い第 2の視野角範囲との間で切替えることを特徴とする請求項 8に 記載の液晶表示装置。
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