JPH09105958A - 視野角可変素子およびそれを用いた視野角可変液晶表示装置 - Google Patents
視野角可変素子およびそれを用いた視野角可変液晶表示装置Info
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- JPH09105958A JPH09105958A JP26589595A JP26589595A JPH09105958A JP H09105958 A JPH09105958 A JP H09105958A JP 26589595 A JP26589595 A JP 26589595A JP 26589595 A JP26589595 A JP 26589595A JP H09105958 A JPH09105958 A JP H09105958A
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/1323—Arrangements for providing a switchable viewing angle
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで、従来の液晶表示装置と同じ程度
の透過率が得られ、視野角を変えることができるように
する。 【解決手段】 透明電極層4、5及び配向膜6、7が形
成された基板1、2間に液晶層8が設けられた視野角可
変素子1を、偏光板と液晶表示素子の間に配する。基板
1、2に対し液晶層8の液晶分子が垂直配向する場合、
真上方向以外の画像の認識ができない。この状態から透
明電極層4、5間に電圧印加すると、液晶層8の相状態
が変化し等方性になり、通常の広視野角特性が得られ
る。基板1、2に対して液晶層8の液晶分子が平行配向
する場合、その配向方向と、液晶表示素子のラビング方
向とを平行又は垂直にすると、通常の広視野角特性が得
られる。この状態から、透明電極層4、5間に電圧印加
すると、液晶層8の配向状態が変化し液晶分子が垂直配
向になり、真上方向以外の画像の認識ができない。
の透過率が得られ、視野角を変えることができるように
する。 【解決手段】 透明電極層4、5及び配向膜6、7が形
成された基板1、2間に液晶層8が設けられた視野角可
変素子1を、偏光板と液晶表示素子の間に配する。基板
1、2に対し液晶層8の液晶分子が垂直配向する場合、
真上方向以外の画像の認識ができない。この状態から透
明電極層4、5間に電圧印加すると、液晶層8の相状態
が変化し等方性になり、通常の広視野角特性が得られ
る。基板1、2に対して液晶層8の液晶分子が平行配向
する場合、その配向方向と、液晶表示素子のラビング方
向とを平行又は垂直にすると、通常の広視野角特性が得
られる。この状態から、透明電極層4、5間に電圧印加
すると、液晶層8の配向状態が変化し液晶分子が垂直配
向になり、真上方向以外の画像の認識ができない。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、視野角特性を変化
させることができる新規な視野角可変素子、およびその
視野角可変素子を組み込んだ視野角可変液晶表示装置に
関する。
させることができる新規な視野角可変素子、およびその
視野角可変素子を組み込んだ視野角可変液晶表示装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】表示装置として、従来より、液晶表示装
置が広く用いられている。最近では、液晶表示装置の特
徴である薄型・軽量・低消費電力を生かして、ワードプ
ロセッサー、コンピューター等のディスプレイや携帯T
VやカーナビゲーションTV等の分野に対して急速な伸
展が見られている。また、将来的には、このような携帯
性に優れた液晶表示装置の伸展により、様々な画像が公
然と使用されて氾濫することが予測され、画像に関する
個人のプライバシー保護が重要になって来ると思われ
る。
置が広く用いられている。最近では、液晶表示装置の特
徴である薄型・軽量・低消費電力を生かして、ワードプ
ロセッサー、コンピューター等のディスプレイや携帯T
VやカーナビゲーションTV等の分野に対して急速な伸
展が見られている。また、将来的には、このような携帯
性に優れた液晶表示装置の伸展により、様々な画像が公
然と使用されて氾濫することが予測され、画像に関する
個人のプライバシー保護が重要になって来ると思われ
る。
【0003】以下に、従来の液晶表示装置について説明
する。一般に、液晶表示装置は、時計や電卓等の数値セ
グメント型表示装置に広く用いられている。液晶表示素
子に用いられる透光性基板には、マトリクス状に画素電
極が設けられ、また、液晶に電圧を印加する画素電極を
選択するスイッチング手段である薄膜トランジスタ(T
FT)等の能動素子が設けられている。さらには、カラ
ー表示手段として、赤色、緑色、青色等のカラーフィル
ター層が設けられる。
する。一般に、液晶表示装置は、時計や電卓等の数値セ
グメント型表示装置に広く用いられている。液晶表示素
子に用いられる透光性基板には、マトリクス状に画素電
極が設けられ、また、液晶に電圧を印加する画素電極を
選択するスイッチング手段である薄膜トランジスタ(T
FT)等の能動素子が設けられている。さらには、カラ
ー表示手段として、赤色、緑色、青色等のカラーフィル
ター層が設けられる。
【0004】この液晶表示装置には、液晶分子のツイス
ト角に応じて、液晶分子のツイスト角を90゜に捩れ配
向させたアクティブ駆動型ツイストネマティック(Tw
isted Nematic:以下、TNと称する)液
晶表示装置と、液晶分子のツイスト角を90゜以上にす
ることにより透過率−液晶印加電圧特性の鋭い急峻性を
利用したマルチプレックス駆動型スーパーツイストネマ
ティック(SuperTwisted Nemati
c:以下、STNと称する)液晶表示装置等が知られて
いる。
ト角に応じて、液晶分子のツイスト角を90゜に捩れ配
向させたアクティブ駆動型ツイストネマティック(Tw
isted Nematic:以下、TNと称する)液
晶表示装置と、液晶分子のツイスト角を90゜以上にす
ることにより透過率−液晶印加電圧特性の鋭い急峻性を
利用したマルチプレックス駆動型スーパーツイストネマ
ティック(SuperTwisted Nemati
c:以下、STNと称する)液晶表示装置等が知られて
いる。
【0005】ところで、上述のような従来の液晶表示装
置においては、図11に示すように、液晶表示装置28
の表示画面が正面方向の観察者29以外に他の観察者3
0にも認識される。このため、画像に関する個人のプラ
イバシーを保護する場合には、図12に示すように、液
晶表示装置28の表示画像の視野角特性を狭くでき、正
面方向の観察者29にのみ認識できる構成が望まれてい
る。つまり、多人数で見る場合や正面方向の観察者のみ
で認識する場合に応じ、視野角特性を簡単に変化できる
ようにしてほしいという要望がある。
置においては、図11に示すように、液晶表示装置28
の表示画面が正面方向の観察者29以外に他の観察者3
0にも認識される。このため、画像に関する個人のプラ
イバシーを保護する場合には、図12に示すように、液
晶表示装置28の表示画像の視野角特性を狭くでき、正
面方向の観察者29にのみ認識できる構成が望まれてい
る。つまり、多人数で見る場合や正面方向の観察者のみ
で認識する場合に応じ、視野角特性を簡単に変化できる
ようにしてほしいという要望がある。
【0006】この要望に答えるため、例えば図13に示
すような視野角制御型液晶表示装置が提案されている
(特開平5−108023号)。この視野角制御型液晶
表示装置は、表示用TN液晶セル36に、光シャッター
用TN液晶セル35を付加した構成のものである。具体
的には、表示用TN液晶セル36の面光源34側に、偏
光板31、32、光シャッター用TN液晶セル35およ
び光路制御板37が設けられ、反対側に偏光板33が設
けられている。かかる構成において、光シャッター用T
N液晶セル35の開閉状態をスイッチ操作することによ
り、表示用液晶セル36の画像を広視野角にしたり、ま
たは第3者に認識されるのを防止すべく狭視野角に簡単
に変更できる。
すような視野角制御型液晶表示装置が提案されている
(特開平5−108023号)。この視野角制御型液晶
表示装置は、表示用TN液晶セル36に、光シャッター
用TN液晶セル35を付加した構成のものである。具体
的には、表示用TN液晶セル36の面光源34側に、偏
光板31、32、光シャッター用TN液晶セル35およ
び光路制御板37が設けられ、反対側に偏光板33が設
けられている。かかる構成において、光シャッター用T
N液晶セル35の開閉状態をスイッチ操作することによ
り、表示用液晶セル36の画像を広視野角にしたり、ま
たは第3者に認識されるのを防止すべく狭視野角に簡単
に変更できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この提
案の視野角制御型液晶表示装置においては、光シャッタ
ー用TN液晶セル35に対しても偏光子が必要なため、
合計3枚の偏光子が必要であり、従来のTN液晶表示装
置またはSTN液晶表示装置に比べて透過率が低下する
と言う問題がある。また、光シャッター用TN液晶セル
からの光を表示用TN液晶セルの画素に集光させるべ
く、例えばマイクロレンズのような光路制御板37を用
いる必要があるので、製品コストが上昇するという問題
もある。
案の視野角制御型液晶表示装置においては、光シャッタ
ー用TN液晶セル35に対しても偏光子が必要なため、
合計3枚の偏光子が必要であり、従来のTN液晶表示装
置またはSTN液晶表示装置に比べて透過率が低下する
と言う問題がある。また、光シャッター用TN液晶セル
からの光を表示用TN液晶セルの画素に集光させるべ
く、例えばマイクロレンズのような光路制御板37を用
いる必要があるので、製品コストが上昇するという問題
もある。
【0008】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、視野角特性を制御するこ
とができる視野角可変素子、および従来と同程度の透過
率が得られ、しかも視野角を変えることができ、低コス
トでの作製が可能な視野角可変液晶表示装置を提供する
ことを目的とする。
決すべくなされたものであり、視野角特性を制御するこ
とができる視野角可変素子、および従来と同程度の透過
率が得られ、しかも視野角を変えることができ、低コス
トでの作製が可能な視野角可変液晶表示装置を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の視野角可変素子は、対向する一対の透光性基板の各々
の対向面側に配向膜が形成され、該一対の基板の間に、
基板に対して少なくとも垂直方向に液晶分子が配向して
狭視野角表示モードとなる液晶層が設けられ、そのこと
により上記目的が達成される。
の視野角可変素子は、対向する一対の透光性基板の各々
の対向面側に配向膜が形成され、該一対の基板の間に、
基板に対して少なくとも垂直方向に液晶分子が配向して
狭視野角表示モードとなる液晶層が設けられ、そのこと
により上記目的が達成される。
【0010】本発明の請求項2に記載の視野角可変素子
は、前記液晶層に印加する電圧の変化により、前記液晶
層の相状態が変化して広視野角表示モードとなる構成で
ある。
は、前記液晶層に印加する電圧の変化により、前記液晶
層の相状態が変化して広視野角表示モードとなる構成で
ある。
【0011】本発明の請求項3に記載の視野角可変素子
は、前記液晶層に印加する電圧の変化により、前記液晶
分子の配向方向が変化して広視野角表示モードとなる構
成である。
は、前記液晶層に印加する電圧の変化により、前記液晶
分子の配向方向が変化して広視野角表示モードとなる構
成である。
【0012】本発明の請求項4に記載の視野角可変素子
は、前記液晶分子の配向方向が前記基板に対して垂直と
なるのが、前記液晶層に電圧を印加しない時である構成
である。
は、前記液晶分子の配向方向が前記基板に対して垂直と
なるのが、前記液晶層に電圧を印加しない時である構成
である。
【0013】本発明の請求項5に記載の視野角可変素子
は、前記液晶分子の配向方向が前記基板に対して垂直と
なるのが、前記液晶層に電圧を印加した時であり、該液
晶層に電圧を印加しない時に液晶分子の配向方向が基板
に対して平行となる構成である。
は、前記液晶分子の配向方向が前記基板に対して垂直と
なるのが、前記液晶層に電圧を印加した時であり、該液
晶層に電圧を印加しない時に液晶分子の配向方向が基板
に対して平行となる構成である。
【0014】本発明の請求項6に記載の視野角可変液晶
表示装置は、対向する一対の透光性基板の各々の対向面
側に透明電極層および配向膜が基板側からこの順に形成
され、該一対の透光性基板の間に液晶層が設けられた画
像表示用の液晶表示素子に対し、該液晶表示素子を挟ん
で一対の偏光子が設けられ、該液晶表示素子と該偏光子
の少なくとも一方との間に、請求項2または3に記載の
視野角可変素子が少なくとも1つ設けられ、そのことに
より上記目的が達成される。
表示装置は、対向する一対の透光性基板の各々の対向面
側に透明電極層および配向膜が基板側からこの順に形成
され、該一対の透光性基板の間に液晶層が設けられた画
像表示用の液晶表示素子に対し、該液晶表示素子を挟ん
で一対の偏光子が設けられ、該液晶表示素子と該偏光子
の少なくとも一方との間に、請求項2または3に記載の
視野角可変素子が少なくとも1つ設けられ、そのことに
より上記目的が達成される。
【0015】本発明の請求項7に記載の視野角可変液晶
表示装置は、対向する一対の透光性基板の各々の対向面
側に透明電極層および配向膜が基板側からこの順に形成
され、該一対の透光性基板の間に液晶層が設けられた画
像表示用の液晶表示素子に対し、該液晶表示素子を挟ん
で一対の偏光子が設けられ、該液晶表示素子と該偏光子
の少なくとも一方との間に、請求項5に記載の視野角可
変素子が2つ設けられ、そのことにより上記目的が達成
される。この視野角可変液晶表示装置において、前記2
つの視野角可変素子における液晶分子の配向方向が、互
いに約90゜となっている構成とするのが好ましい。
表示装置は、対向する一対の透光性基板の各々の対向面
側に透明電極層および配向膜が基板側からこの順に形成
され、該一対の透光性基板の間に液晶層が設けられた画
像表示用の液晶表示素子に対し、該液晶表示素子を挟ん
で一対の偏光子が設けられ、該液晶表示素子と該偏光子
の少なくとも一方との間に、請求項5に記載の視野角可
変素子が2つ設けられ、そのことにより上記目的が達成
される。この視野角可変液晶表示装置において、前記2
つの視野角可変素子における液晶分子の配向方向が、互
いに約90゜となっている構成とするのが好ましい。
【0016】以下に、本発明の作用について説明する。
【0017】本発明の視野角可変素子は、対向する一対
の透光性基板の各々の対向面側に配向膜が形成され、該
一対の基板の間に、基板に対して少なくとも垂直方向に
液晶分子が配向して狭視野角表示モードとなる液晶層が
設けられている。この液晶層は、屈折率異方性が正負い
ずれでもよい。
の透光性基板の各々の対向面側に配向膜が形成され、該
一対の基板の間に、基板に対して少なくとも垂直方向に
液晶分子が配向して狭視野角表示モードとなる液晶層が
設けられている。この液晶層は、屈折率異方性が正負い
ずれでもよい。
【0018】例えば、透光性基板の表面に対して液晶層
の液晶分子が垂直に配向している場合、真上から見る
と、液晶分子の常光屈折率が同心円上にあるので、視野
角可変素子を通過しても光の位相変化が生じない。しか
し、視角を倒して行くに従って、液晶分子の見かけの屈
折率が変化するので、視野角可変素子を通過する光の位
相差が生じる。この状態では、真上方向以外の画像の認
識ができなくなる。ここで、この状態を狭視野角表示モ
ードと称する。
の液晶分子が垂直に配向している場合、真上から見る
と、液晶分子の常光屈折率が同心円上にあるので、視野
角可変素子を通過しても光の位相変化が生じない。しか
し、視角を倒して行くに従って、液晶分子の見かけの屈
折率が変化するので、視野角可変素子を通過する光の位
相差が生じる。この状態では、真上方向以外の画像の認
識ができなくなる。ここで、この状態を狭視野角表示モ
ードと称する。
【0019】この状態から、液晶層に電圧を印加するこ
とにより、液晶層の相状態が変化して等方性になれば、
視野角可変素子を通過しても光の位相の変化が生じな
い。また、液晶層に電圧を印加して、基板に対して平行
方向に液晶分子が配向させると、視野角可変素子を通過
しても光の位相差が生じない広視野角表示モードとな
る。
とにより、液晶層の相状態が変化して等方性になれば、
視野角可変素子を通過しても光の位相の変化が生じな
い。また、液晶層に電圧を印加して、基板に対して平行
方向に液晶分子が配向させると、視野角可変素子を通過
しても光の位相差が生じない広視野角表示モードとな
る。
【0020】本発明の視野角可変液晶表示装置は、視野
角可変素子における透光性基板の表面に対して液晶層の
液晶分子が平行に配向している場合、その配向方向と、
液晶表示素子のラビング方向とを平行または垂直にする
と、液晶表示素子を透過した、または透過する光が視野
角可変素子を通過しても位相差が生じない。
角可変素子における透光性基板の表面に対して液晶層の
液晶分子が平行に配向している場合、その配向方向と、
液晶表示素子のラビング方向とを平行または垂直にする
と、液晶表示素子を透過した、または透過する光が視野
角可変素子を通過しても位相差が生じない。
【0021】この状態から、視野角可変素子における液
晶層に電圧を印加することにより、液晶層の配向状態が
変化して液晶分子が垂直配向になれば、上述の狭視野角
表示モードとなる。このとき、視野角可変素子は、液晶
表示装置と偏光子との間に少なくとも1つ以上設けてい
ればよく、順序は限定されない。
晶層に電圧を印加することにより、液晶層の配向状態が
変化して液晶分子が垂直配向になれば、上述の狭視野角
表示モードとなる。このとき、視野角可変素子は、液晶
表示装置と偏光子との間に少なくとも1つ以上設けてい
ればよく、順序は限定されない。
【0022】一方、視野角可変素子の透光性基板の表面
に対して液晶層の液晶分子が平行に配向している場合、
2つの視野角可変素子を液晶分子の配向方向が、互いに
約90゜となるようにすると、基板表面に対して法線方
向の位相差が変化しないため、最も光の利用効率を上げ
ることができ、結果として視野角を広げることが可能と
なる。
に対して液晶層の液晶分子が平行に配向している場合、
2つの視野角可変素子を液晶分子の配向方向が、互いに
約90゜となるようにすると、基板表面に対して法線方
向の位相差が変化しないため、最も光の利用効率を上げ
ることができ、結果として視野角を広げることが可能と
なる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。尚、これによって本
発明が限定されるものではない。また、以下の図におい
て、同一の機能を有する部分には、同一の番号を付し
た。
て、図面を参照しながら説明する。尚、これによって本
発明が限定されるものではない。また、以下の図におい
て、同一の機能を有する部分には、同一の番号を付し
た。
【0024】図1は、本発明の視野角可変素子の一実施
形態を示す断面図である。この視野角可変素子1は、ガ
ラス基板または透明な高分子フィルム等の光学的に等方
性な物質からなる透光性基板2、3の対向する表面に、
ITO(Indium Tin Oxide)等からな
る透明電極層4、5が形成されている。その上に、垂直
配向処理されたポリイミドまたはポリビニルアルコール
等からなる配向膜6、7が形成されている。両基板の間
隙には、ネマティック液晶等からなる液晶層8が形成さ
れている。
形態を示す断面図である。この視野角可変素子1は、ガ
ラス基板または透明な高分子フィルム等の光学的に等方
性な物質からなる透光性基板2、3の対向する表面に、
ITO(Indium Tin Oxide)等からな
る透明電極層4、5が形成されている。その上に、垂直
配向処理されたポリイミドまたはポリビニルアルコール
等からなる配向膜6、7が形成されている。両基板の間
隙には、ネマティック液晶等からなる液晶層8が形成さ
れている。
【0025】この視野角可変素子1は、図2の断面図に
示すように、液晶表示素子や偏光板と組み合わせて視野
角可変液晶表示装置を構成する。この液晶表示装置38
において、液晶表示素子18は、表面にITO等からな
る透明電極層13、14およびポリイミドやポリビニル
アルコール等からなる配向膜15、16が形成されたガ
ラス板等の一対の透光性基板11、12の間隙に、ネマ
ティック液晶等からなる液晶層17が封入され、樹脂な
どからなる封止部材により封止されている。
示すように、液晶表示素子や偏光板と組み合わせて視野
角可変液晶表示装置を構成する。この液晶表示装置38
において、液晶表示素子18は、表面にITO等からな
る透明電極層13、14およびポリイミドやポリビニル
アルコール等からなる配向膜15、16が形成されたガ
ラス板等の一対の透光性基板11、12の間隙に、ネマ
ティック液晶等からなる液晶層17が封入され、樹脂な
どからなる封止部材により封止されている。
【0026】この液晶表示素子18の両側には偏光子
9、10が配置され、液晶表示素子18と偏光子9との
間に視野角可変素子1が配置されている。
9、10が配置され、液晶表示素子18と偏光子9との
間に視野角可変素子1が配置されている。
【0027】図3は、図2の液晶表示装置38の分解斜
視図である。液晶表示素子18において、配向膜15、
16の各表面は、液晶分子が約90゜捩れ配向するよう
に予めラビング処理されている。ガラス基板11上の配
向膜15のラビング方向は、矢印19の方向であり、ガ
ラス基板12上の配向膜16のラビング方向は、矢印1
9に対して垂直な矢印20の方向である。
視図である。液晶表示素子18において、配向膜15、
16の各表面は、液晶分子が約90゜捩れ配向するよう
に予めラビング処理されている。ガラス基板11上の配
向膜15のラビング方向は、矢印19の方向であり、ガ
ラス基板12上の配向膜16のラビング方向は、矢印1
9に対して垂直な矢印20の方向である。
【0028】偏光子9の透過軸21と偏光子10の透過
軸22とは互いに直交するように配置されており、ま
た、偏光子10の透過軸22と液晶表示素子18の配向
膜16のラビング方向20とが互いに平行となるように
配置されている。このため、液晶表示素子18の液晶層
17に電圧を印加しない時に、液晶表示装置38が光を
透過して白色表示を行う、所謂ノーマリホワイトモード
となっている。
軸22とは互いに直交するように配置されており、ま
た、偏光子10の透過軸22と液晶表示素子18の配向
膜16のラビング方向20とが互いに平行となるように
配置されている。このため、液晶表示素子18の液晶層
17に電圧を印加しない時に、液晶表示装置38が光を
透過して白色表示を行う、所謂ノーマリホワイトモード
となっている。
【0029】この視野角可変素子1を用いて視野角を変
化させる方法として、液晶層の相状態を変化させる方
法と配向変化させる方法とについて、以下に説明す
る。
化させる方法として、液晶層の相状態を変化させる方
法と配向変化させる方法とについて、以下に説明す
る。
【0030】視野角可変素子1の液晶層8の相状態を
変化させる方法 上記視野角可変素子1において、例えば、配向膜6、7
として垂直配向処理された配向膜を用いることにより、
電圧無印加時に透光性基板2、3の表面に対して液晶層
8の液晶分子を垂直に配向させる。
変化させる方法 上記視野角可変素子1において、例えば、配向膜6、7
として垂直配向処理された配向膜を用いることにより、
電圧無印加時に透光性基板2、3の表面に対して液晶層
8の液晶分子を垂直に配向させる。
【0031】この状態では、例えば図4に示すように、
屈折率異方性が正の液晶分子23を真上からみた場合と
同様に、液晶分子の常光屈折率noが同心円上にある。
このため、図5に示すように液晶表示装置38を真上か
ら見た場合、液晶表示素子18を透過してきた光が視野
角可変素子1を通過しても、位相の変化が生じない。よ
って、従来の液晶表示装置と何等変わらない画像を認識
することができる。
屈折率異方性が正の液晶分子23を真上からみた場合と
同様に、液晶分子の常光屈折率noが同心円上にある。
このため、図5に示すように液晶表示装置38を真上か
ら見た場合、液晶表示素子18を透過してきた光が視野
角可変素子1を通過しても、位相の変化が生じない。よ
って、従来の液晶表示装置と何等変わらない画像を認識
することができる。
【0032】一方、真上以外のどの方向に対しても視角
を倒して行くに従って、視野角可変素子1における液晶
分子の見かけの屈折率は、図6に示すように変化し、見
かけの常光屈折率no’と見かけの異常光異屈折率n
e’とが存在するようになる。このため、図7に示すよ
うに液晶表示装置38を視角を倒して見た場合、液晶表
示素子18を通過してきた光が視野角可変素子1を通過
すると、位相差が生じる。よって、液晶表示素子18か
らの画像を認識できなくなる。従って、図11に示した
正面方向の観察者29以外の他の観察者30が画像を見
ることができなくなって、狭視野角表示モードとなる。
を倒して行くに従って、視野角可変素子1における液晶
分子の見かけの屈折率は、図6に示すように変化し、見
かけの常光屈折率no’と見かけの異常光異屈折率n
e’とが存在するようになる。このため、図7に示すよ
うに液晶表示装置38を視角を倒して見た場合、液晶表
示素子18を通過してきた光が視野角可変素子1を通過
すると、位相差が生じる。よって、液晶表示素子18か
らの画像を認識できなくなる。従って、図11に示した
正面方向の観察者29以外の他の観察者30が画像を見
ることができなくなって、狭視野角表示モードとなる。
【0033】この視野角可変素子1に対して、透明電極
層4、5間に電圧を印加して、液晶層8の相状態を等方
層にすることにより、図8に示すように、全方向に対し
て液晶表示素子18を透過してきた光が視野角可変素子
1を通過しても位相の変化が生じない。従って、図12
に示した正面方向の観察者29以外の他の観察者30も
画像を見ることができ、通常の広視野角表示モードとす
ることができる。
層4、5間に電圧を印加して、液晶層8の相状態を等方
層にすることにより、図8に示すように、全方向に対し
て液晶表示素子18を透過してきた光が視野角可変素子
1を通過しても位相の変化が生じない。従って、図12
に示した正面方向の観察者29以外の他の観察者30も
画像を見ることができ、通常の広視野角表示モードとす
ることができる。
【0034】従って、電圧無印加時に視野角可変素子の
液晶分子を、基板表面に対して垂直配向させることによ
り、電圧印加することにより簡単に狭視野角表示モード
から通常の広視野角表示モードに変化させることができ
る。
液晶分子を、基板表面に対して垂直配向させることによ
り、電圧印加することにより簡単に狭視野角表示モード
から通常の広視野角表示モードに変化させることができ
る。
【0035】視野角可変素子1の液晶層8の配向状態
を変化させる方法 上記視野角可変素子1において、図9に示すように、電
圧無印加時に透光性基板2、3の表面に対して液晶層8
の液晶分子23を平行に配向させる。
を変化させる方法 上記視野角可変素子1において、図9に示すように、電
圧無印加時に透光性基板2、3の表面に対して液晶層8
の液晶分子23を平行に配向させる。
【0036】この視野角可変素子1の液晶分子23の平
行配向方向と、液晶表示素子18の各配向膜15、16
のラビング方向とが垂直または平行になるように配置さ
せると、液晶表示素子18を透過する光、または透過し
てきた光の振動方向が、視野角可変素子1内の液晶分子
配向に対して、平行または垂直になる。このため、液晶
表示装置38を真上方向から見ると、液晶表示素子18
を透過する、または透過してきた光が視野角可変素子1
を通過しても、位相差は生じない。よって、従来の液晶
表示装置と何等変わらない画像を認識することができ
る。
行配向方向と、液晶表示素子18の各配向膜15、16
のラビング方向とが垂直または平行になるように配置さ
せると、液晶表示素子18を透過する光、または透過し
てきた光の振動方向が、視野角可変素子1内の液晶分子
配向に対して、平行または垂直になる。このため、液晶
表示装置38を真上方向から見ると、液晶表示素子18
を透過する、または透過してきた光が視野角可変素子1
を通過しても、位相差は生じない。よって、従来の液晶
表示装置と何等変わらない画像を認識することができ
る。
【0037】この場合、視角を倒すにつれて位相差が生
じるが、視野角可変素子1の液晶材料の屈折率異方性Δ
nまたは視野角可変素子1のセルギャップを最適化する
ことにより、従来の液晶表示装置の視野角特性と大差な
く画像を表示させることができる。従って、図12に示
した正面方向の観察者29以外の他の観察者30も画像
を見ることができ、通常の広視野角表示モードとするこ
とができる。
じるが、視野角可変素子1の液晶材料の屈折率異方性Δ
nまたは視野角可変素子1のセルギャップを最適化する
ことにより、従来の液晶表示装置の視野角特性と大差な
く画像を表示させることができる。従って、図12に示
した正面方向の観察者29以外の他の観察者30も画像
を見ることができ、通常の広視野角表示モードとするこ
とができる。
【0038】また、図1に示した視野角可変素子1と同
様な視野角可変素子を2枚用いて、図10に示すよう
に、各視野角可変素子1、1内の液晶分子23の配向方
向24、25が約90゜となるように配置することによ
り、左右方向における視野角特性を対称にすることがで
きる。
様な視野角可変素子を2枚用いて、図10に示すよう
に、各視野角可変素子1、1内の液晶分子23の配向方
向24、25が約90゜となるように配置することによ
り、左右方向における視野角特性を対称にすることがで
きる。
【0039】この視野角可変素子1に対して、透明電極
層4、5間に電圧を印加すると、液晶層8の液晶分子2
3の配向方向が基板2、3に対して垂直になるので、上
述のの方法の電圧印加時と同様に、図11に示した正
面方向の観察者29以外の他の観察者30が画像を見る
ことができなくなって、狭視野角表示モードとなる。従
って、電圧無印加時に視野角可変素子の液晶分子を、基
板表面に対して平行配向させることにより、電圧印加す
ることにより簡単に通常の広視野角表示モードから狭視
野角表示モードに変化させることができる。
層4、5間に電圧を印加すると、液晶層8の液晶分子2
3の配向方向が基板2、3に対して垂直になるので、上
述のの方法の電圧印加時と同様に、図11に示した正
面方向の観察者29以外の他の観察者30が画像を見る
ことができなくなって、狭視野角表示モードとなる。従
って、電圧無印加時に視野角可変素子の液晶分子を、基
板表面に対して平行配向させることにより、電圧印加す
ることにより簡単に通常の広視野角表示モードから狭視
野角表示モードに変化させることができる。
【0040】このように、本発明によれば、視野角可変
素子に電圧を印加することにより視野角を変化させるこ
とができる。なお、視野角可変素子の液晶材料は屈折率
異方性の正負に関係なく用いることができる。
素子に電圧を印加することにより視野角を変化させるこ
とができる。なお、視野角可変素子の液晶材料は屈折率
異方性の正負に関係なく用いることができる。
【0041】また、本発明の視野角可変素子は、光の位
相を操作することにより視野角特性を変化させているの
で、液晶表示装置において一対の偏光子間であれば、い
ずれに視野角可変素子が配置されていても位相補償が可
能である。また、本発明の液晶表示装置においては、従
来の視野角制御型液晶表示装置のように、光シャッター
用TN液晶セルのための3枚目の偏光子が必要ないの
で、TN液晶表示装置やSTN液晶表示装置に比べて透
過率が低下せず、光制御板も必要無いので、製造コスト
が高くなるという問題も生じない。また、液晶表示素子
も含めてその順序が限定されている必要はなく、偏光子
10と液晶表示素子18との間に視野角可変素子1が配
置されていてもよい。さらに、2枚以上の複数枚の視野
角可変素子が設けられていてもよい。
相を操作することにより視野角特性を変化させているの
で、液晶表示装置において一対の偏光子間であれば、い
ずれに視野角可変素子が配置されていても位相補償が可
能である。また、本発明の液晶表示装置においては、従
来の視野角制御型液晶表示装置のように、光シャッター
用TN液晶セルのための3枚目の偏光子が必要ないの
で、TN液晶表示装置やSTN液晶表示装置に比べて透
過率が低下せず、光制御板も必要無いので、製造コスト
が高くなるという問題も生じない。また、液晶表示素子
も含めてその順序が限定されている必要はなく、偏光子
10と液晶表示素子18との間に視野角可変素子1が配
置されていてもよい。さらに、2枚以上の複数枚の視野
角可変素子が設けられていてもよい。
【0042】また、本発明の液晶表示装置においては、
偏光子の透過軸を互いに平行に配置して、電圧を印加し
ないときに黒色表示を行うノーマリブラックモードの場
合にも適用できる。
偏光子の透過軸を互いに平行に配置して、電圧を印加し
ないときに黒色表示を行うノーマリブラックモードの場
合にも適用できる。
【0043】
【実施例1】この実施例1では、図3に示したような液
晶表示装置38を作製した。
晶表示装置38を作製した。
【0044】液晶表示素子18の液晶層としては、ネマ
ティック相−等方相の転位温度TNIが100℃程度のネ
マティック液晶材料を用いた。また、視野角可変素子1
の液晶層8としては、ネマティック相−等方相の転位温
度TNIが液晶表示素子の液晶層のTNIよりも低い、例え
ば40℃のネマティック液晶材料を用いて、視野角可変
素子1に電圧を印加しない時に、液晶層8内の液晶分子
が透光性基板2、3の表面に対して垂直に配向するよう
にした。
ティック相−等方相の転位温度TNIが100℃程度のネ
マティック液晶材料を用いた。また、視野角可変素子1
の液晶層8としては、ネマティック相−等方相の転位温
度TNIが液晶表示素子の液晶層のTNIよりも低い、例え
ば40℃のネマティック液晶材料を用いて、視野角可変
素子1に電圧を印加しない時に、液晶層8内の液晶分子
が透光性基板2、3の表面に対して垂直に配向するよう
にした。
【0045】この液晶表示装置38に対して、視野角可
変素子1に電圧を印加して、液晶表示素子18の液晶層
の相状態を液晶相に保つことができ、かつ、視野角可変
素子1の液晶層8が等方相状態になるように加熱手段に
て温度を上げる。
変素子1に電圧を印加して、液晶表示素子18の液晶層
の相状態を液晶相に保つことができ、かつ、視野角可変
素子1の液晶層8が等方相状態になるように加熱手段に
て温度を上げる。
【0046】このように視野角可変素子1に電圧を印加
した状態では、視野角可変素子1の液晶層8のみが等方
相になる。このため、液晶表示素子18を透過してきた
光は視野角可変素子1を通過しても位相の変化を受けな
い。従って、従来の液晶表示装置と同様の視野角特性を
得ることができる。
した状態では、視野角可変素子1の液晶層8のみが等方
相になる。このため、液晶表示素子18を透過してきた
光は視野角可変素子1を通過しても位相の変化を受けな
い。従って、従来の液晶表示装置と同様の視野角特性を
得ることができる。
【0047】一方、視野角可変素子1に電圧を印加しな
い状態では、視野角可変素子1の液晶層8内の液晶分子
が透光性基板2、3に対して垂直に配向している。この
ため、液晶表示装置38に対して真上方向から見た場合
には表示特性に変化がないが、視角をどの方向に倒して
行っても、液晶表示素子18を透過してきた光が視野角
可変素子1を通過することにより位相の遅れが生じる。
従って、画像として認識できないようにすることが可能
となる。
い状態では、視野角可変素子1の液晶層8内の液晶分子
が透光性基板2、3に対して垂直に配向している。この
ため、液晶表示装置38に対して真上方向から見た場合
には表示特性に変化がないが、視角をどの方向に倒して
行っても、液晶表示素子18を透過してきた光が視野角
可変素子1を通過することにより位相の遅れが生じる。
従って、画像として認識できないようにすることが可能
となる。
【0048】このように、視野角可変素子1に電圧を印
加したり、無印加にすることにより、間接的に温度変化
により液晶層8の相状態を変化させて、液晶表示装置3
8の視野角特性を変化させることができる。
加したり、無印加にすることにより、間接的に温度変化
により液晶層8の相状態を変化させて、液晶表示装置3
8の視野角特性を変化させることができる。
【0049】
【実施例2】この実施例2では、図10に示したような
液晶表示装置38を作製した。
液晶表示装置38を作製した。
【0050】液晶表示素子18の液晶層としては、屈折
率異方性Δnが0.08〜0.10のネマティック液晶
材料を用い、液晶層の厚みを4.5μmに設定した。ま
た、視野角可変素子1の液晶層8としては、ネマティッ
ク液晶材料を用い、視野角可変素子1に電圧を印加しな
い時に、液晶層8内で液晶分子が透光性基板2、3の表
面に対して平行に配向し、さらに、その平行配向方向2
4、25が、液晶表示素子18の透光性基板15、16
のラビング方向に対して平行および垂直に配向するよう
に、視野角可変素子1を2枚積層した。
率異方性Δnが0.08〜0.10のネマティック液晶
材料を用い、液晶層の厚みを4.5μmに設定した。ま
た、視野角可変素子1の液晶層8としては、ネマティッ
ク液晶材料を用い、視野角可変素子1に電圧を印加しな
い時に、液晶層8内で液晶分子が透光性基板2、3の表
面に対して平行に配向し、さらに、その平行配向方向2
4、25が、液晶表示素子18の透光性基板15、16
のラビング方向に対して平行および垂直に配向するよう
に、視野角可変素子1を2枚積層した。
【0051】この液晶表示装置38に対して、視野角可
変素子1に電圧を印加しない時には、液晶表示素子18
を透過してきた光の振動方向は、視野角可変素子1、1
の液晶分子配向方向24、25に対して平行または垂直
になる。このため、液晶表示装置38を真上方向から見
た場合、液晶表示素子18を透過してきた光が視野角可
変素子1、1を通過しても位相差は生じず、従来の液晶
表示装置と何等変わらない画像を認識することができ
る。
変素子1に電圧を印加しない時には、液晶表示素子18
を透過してきた光の振動方向は、視野角可変素子1、1
の液晶分子配向方向24、25に対して平行または垂直
になる。このため、液晶表示装置38を真上方向から見
た場合、液晶表示素子18を透過してきた光が視野角可
変素子1、1を通過しても位相差は生じず、従来の液晶
表示装置と何等変わらない画像を認識することができ
る。
【0052】この場合、従来の液晶表示装置に比べて、
視角を倒すにつれて位相が変化するが、この実施例2の
ように、視野角可変素子1、1の液晶材料の屈折率異方
性Δnまたは視野角可変素子1のセルギャップを最適化
することにより、従来の液晶表示装置の視野角特性と大
差なく画像を表示させることができる。
視角を倒すにつれて位相が変化するが、この実施例2の
ように、視野角可変素子1、1の液晶材料の屈折率異方
性Δnまたは視野角可変素子1のセルギャップを最適化
することにより、従来の液晶表示装置の視野角特性と大
差なく画像を表示させることができる。
【0053】一方、視野角可変素子1に電圧を印加した
状態では、視野角可変素子1の液晶層8内の液晶分子を
透光性基板2、3に対して垂直に配向する。このため、
液晶表示装置38に対して真上方向から見た場合には表
示特性に変化がないが、視角をどの方向に倒して行って
も、液晶表示素子18を透過してきた光が視野角可変素
子1を通過することにより位相の遅れが生じる。従っ
て、画像として認識できないようにすることが可能とな
る。
状態では、視野角可変素子1の液晶層8内の液晶分子を
透光性基板2、3に対して垂直に配向する。このため、
液晶表示装置38に対して真上方向から見た場合には表
示特性に変化がないが、視角をどの方向に倒して行って
も、液晶表示素子18を透過してきた光が視野角可変素
子1を通過することにより位相の遅れが生じる。従っ
て、画像として認識できないようにすることが可能とな
る。
【0054】このように、視野角可変素子1、1に電圧
を印加したり、無印加にすることにより、液晶層8の配
向状態状態を変化させて、液晶表示装置38の視野角特
性を変化させることができる。
を印加したり、無印加にすることにより、液晶層8の配
向状態状態を変化させて、液晶表示装置38の視野角特
性を変化させることができる。
【0055】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下のような効果がある。 (1)本発明の視野角可変素子によれば、電圧印加また
は無印加の簡単な切り替えで視野角特性を変化させるこ
とができるので、液晶表示装置の視野角特性を簡単な操
作により変化させることができる。
によれば、以下のような効果がある。 (1)本発明の視野角可変素子によれば、電圧印加また
は無印加の簡単な切り替えで視野角特性を変化させるこ
とができるので、液晶表示装置の視野角特性を簡単な操
作により変化させることができる。
【0056】(2)本発明の視野角可変型液晶表示装置
によれば、真上から見た場合に光の位相が変化すること
がないので、従来のTN型やSTN型液晶表示装置に比
べても、透過率の点で大差なく画像表示を行うことがで
きる。
によれば、真上から見た場合に光の位相が変化すること
がないので、従来のTN型やSTN型液晶表示装置に比
べても、透過率の点で大差なく画像表示を行うことがで
きる。
【0057】(3)本発明の視野角可変型液晶表示装置
によれば、3枚の偏光子やマイクロレンズ等を必要とす
る従来の視野角制御型液晶表示装置と比べて、低コスト
で視野角を変化させることができる。
によれば、3枚の偏光子やマイクロレンズ等を必要とす
る従来の視野角制御型液晶表示装置と比べて、低コスト
で視野角を変化させることができる。
【図1】本発明の視野角可変素子の一実施形態を示す断
面図である。
面図である。
【図2】本発明の視野角可変液晶表示装置の一実施形態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図3】実施例1の視野角可変型液晶表示装置の斜視図
である。
である。
【図4】視野角可変素子内の液晶分子が垂直配向してい
る時に、液晶分子を真上から見た場合の概略図である。
る時に、液晶分子を真上から見た場合の概略図である。
【図5】視野角可変素子内の液晶分子が垂直配向してい
る時に、液晶表示装置を真上から見た場合の概略図であ
る。
る時に、液晶表示装置を真上から見た場合の概略図であ
る。
【図6】視野角可変素子内の液晶分子が垂直配向してい
る時に、液晶分子を視角を倒して斜め方向から見た場合
の概略図である。
る時に、液晶分子を視角を倒して斜め方向から見た場合
の概略図である。
【図7】視野角可変素子内の液晶分子が垂直配向してい
る時に、液晶表示装置を視角を倒して斜め方向から見た
場合の概略図である。
る時に、液晶表示装置を視角を倒して斜め方向から見た
場合の概略図である。
【図8】視野角可変素子内の液晶層が等方相状態の時
に、全方向から液晶表示装置を見た場合の概略図であ
る。
に、全方向から液晶表示装置を見た場合の概略図であ
る。
【図9】図1の視野角可変素子において、液晶分子が平
行配向している場合を示す断面図である。
行配向している場合を示す断面図である。
【図10】実施例1の視野角可変型液晶表示装置の斜視
図である。
図である。
【図11】液晶表示装置を狭視野角表示モードで表示さ
せた場合を示す概略図である。
せた場合を示す概略図である。
【図12】液晶表示装置を通常の広視野角表示モードで
表示させた場合を示す概略図である。
表示させた場合を示す概略図である。
【図13】従来の視野角制御型液晶表示装置の構成を示
す斜視図である。
す斜視図である。
1 視野角可変素子 2、3、11、12 透光性基板 4、5、13、14 透明電極層 6、7、15、16 配向膜 8 液晶層 9、10 偏光子 17、23 液晶分子 18 液晶表示素子 19、20 矢印(ラビング方向) 21、22 透過軸 24、25 配向方向 29 正面方向の観察者 30 他の観察者 38 液晶表示装置
Claims (8)
- 【請求項1】 対向する一対の透光性基板の各々の対向
面側に配向膜が形成され、該一対の基板の間に、基板に
対して少なくとも垂直方向に液晶分子が配向して狭視野
角表示モードとなる液晶層が設けられている視野角可変
素子。 - 【請求項2】 前記液晶層に印加する電圧の変化によ
り、前記液晶層の相状態が変化して広視野角表示モード
となる請求項1に記載の視野角可変素子。 - 【請求項3】 前記液晶層に印加する電圧の変化によ
り、前記液晶分子の配向方向が変化して広視野角表示モ
ードとなる請求項1に記載の視野角可変素子。 - 【請求項4】 前記液晶分子の配向方向が前記基板に対
して垂直となるのが、前記液晶層に電圧を印加しない時
である請求項1または2に記載の視野角可変素子。 - 【請求項5】 前記液晶分子の配向方向が前記基板に対
して垂直となるのが、前記液晶層に電圧を印加した時で
あり、該液晶層に電圧を印加しない時に液晶分子の配向
方向が基板に対して平行となる請求項1または3に記載
の視野角可変素子。 - 【請求項6】 対向する一対の透光性基板の各々の対向
面側に透明電極層および配向膜が基板側からこの順に形
成され、該一対の透光性基板の間に液晶層が設けられた
画像表示用の液晶表示素子に対し、該液晶表示素子を挟
んで一対の偏光子が設けられ、該液晶表示素子と該偏光
子の少なくとも一方との間に、請求項2または3に記載
の視野角可変素子が少なくとも1つ設けられている視野
角可変液晶表示装置。 - 【請求項7】 対向する一対の透光性基板の各々の対向
面側に透明電極層および配向膜が基板側からこの順に形
成され、該一対の透光性基板の間に液晶層が設けられた
画像表示用の液晶表示素子に対し、該液晶表示素子を挟
んで一対の偏光子が設けられ、該液晶表示素子と該偏光
子の少なくとも一方との間に、請求項5に記載の視野角
可変素子が2つ設けられている視野角可変液晶表示装
置。 - 【請求項8】 前記2つの視野角可変素子における液晶
分子の配向方向が、互いに約90゜となっている請求項
7に記載の視野角可変液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26589595A JPH09105958A (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 視野角可変素子およびそれを用いた視野角可変液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26589595A JPH09105958A (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 視野角可変素子およびそれを用いた視野角可変液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09105958A true JPH09105958A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17423599
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26589595A Withdrawn JPH09105958A (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 視野角可変素子およびそれを用いた視野角可変液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09105958A (ja) |
Cited By (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005019919A1 (en) * | 2003-08-22 | 2005-03-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Display apparatus and viewing angle controlling unit |
JP2005265930A (ja) * | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | 液晶表示装置 |
JP2005316470A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-10 | Sharp Corp | 付加的光変調lc部分を通す視覚切替え式ディスプレイデバイス |
JP2006047550A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Three M Innovative Properties Co | 視野角制御装置 |
WO2006030702A1 (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | 表示装置、視野角制御装置、および電子機器 |
JP2006119291A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd | 液晶表示装置 |
JP2006171728A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Sharp Corp | 表示装置 |
WO2007094390A1 (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | ディスプレイおよびそれに用いられる視野角制御装置 |
WO2007094386A1 (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | ディスプレイおよびそれに用いられる視野角制御装置 |
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