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JP4774957B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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JP4774957B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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Description

この発明は、表示の視野を制御することができる液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device capable of controlling the visual field of display.

液晶表示装置は、光の透過を制御する複数の画素をマトリックス状に配列した画面領域を有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示素子に向けて照明光を照射する面光源とからなっている。   The liquid crystal display device includes a liquid crystal display element having a screen region in which a plurality of pixels that control light transmission are arranged in a matrix, and the liquid crystal display element is disposed on a side opposite to the observation side of the liquid crystal display element. And a surface light source for irradiating illumination light.

ところで、液晶表示装置は種々の電子機器に利用されているが、例えば携帯電話機等のような様々な環境で使用される電子機器は、その表示を、正面方向(液晶表示素子の法線付近の方向)に対して斜め方向から電子機器の使用者以外の他者により覗き見されるおそれがある。   By the way, liquid crystal display devices are used in various electronic devices. For example, electronic devices used in various environments, such as mobile phones, display the display in the front direction (near the normal line of the liquid crystal display element). There is a risk of being peeped from other than the user of the electronic device from an oblique direction.

そのため、複数の光透過層と光吸収層とを交互に積層したルーバー素子(特許文献1参照)を液晶表示素子の一方の面側に配置し、表示の視野を、前記ルーバー素子により、正面方向(液晶表示素子の法線付近の方向)の狭い角度範囲に制限することが考えられている。
特開2000―137294号公報
Therefore, a louver element (see Patent Document 1) in which a plurality of light transmission layers and light absorption layers are alternately stacked is disposed on one surface side of the liquid crystal display element, and the visual field of display is set in the front direction by the louver element. It is considered to limit the angle range to a narrow angle range (direction near the normal line of the liquid crystal display element).
JP 2000-137294 A

しかし、前記ルーバー素子を備えた液晶表示装置は、表示の視野が前記ルーバー素子により制限されるため、狭視野表示に固定されてしまい、前記液晶表示素子が本来的に有する広視野角表示を行うことができない。   However, in the liquid crystal display device including the louver element, the display field of view is limited by the louver element, so that the narrow field display is fixed, and the liquid crystal display element inherently has a wide viewing angle display. I can't.

この発明は、複数人で表示を見ることができる広視野表示と、斜め方向から他者により表示を覗き見されるおそれのないセキュリティ性の高い狭視野表示とを行なうことができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。   The present invention provides a liquid crystal display device capable of performing a wide-field display in which a plurality of people can see the display and a high-security narrow-field display without fear of peeping at the display from an oblique direction. It is intended to provide.

この発明の液晶表示装置は、光の透過を制御する複数の画素をマトリックス状に配列した画面領域を有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示素子に向けて照明光を照射する面光源と、複数の透明層とエレクトロクロミック層とが前記液晶表示素子の面と平行な方向に交互に配置された積層構造を持ち、前記液晶表示素子の面と平行な入出射面を有するフィルム状に形成され、これらの積層方向に対して直交する方向の両端に前記複数のエレクトロクロミック層に通電するための一対の電極が設けられてなり、前記液晶表示素子の一方の面側に、前記透明層とエレクトロクロミック層との界面を前記液晶表示素子の法線方向と実質的に平行にして配置された視野制御素子とを備えたことを特徴とする。   The liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal display element having a screen region in which a plurality of pixels for controlling light transmission are arranged in a matrix, and the liquid crystal display element is disposed on a side opposite to an observation side of the liquid crystal display element. A surface light source for irradiating illumination light toward the element, a plurality of transparent layers and an electrochromic layer have a laminated structure in which the liquid crystal display element is alternately arranged in a direction parallel to the surface of the liquid crystal display element, and the surface of the liquid crystal display element And a pair of electrodes for energizing the plurality of electrochromic layers at both ends in a direction orthogonal to the laminating direction. The liquid crystal display A field-of-view control element disposed on one surface side of the element so that the interface between the transparent layer and the electrochromic layer is substantially parallel to the normal direction of the liquid crystal display element, That.

この液晶表示装置において、前記視野制御素子のエレクトロクロミック層の前記積層方向の厚さは10μm〜100μmに設定するのが好ましい。   In this liquid crystal display device, the thickness of the electrochromic layer of the visual field control element in the stacking direction is preferably set to 10 μm to 100 μm.

また、前記視野制御素子は、前記面光源と前記液晶表示素子との間に配置するのが好ましい。   The visual field control element is preferably arranged between the surface light source and the liquid crystal display element.

この発明の液晶表示装置は、前記視野制御素子の複数のエレクトロクロミック層への通電により表示の視野を狭くするものであり、前記エレクトロクロミック層に通電しないときは、前記視野制御素子にその一方の面から入射した光が、前記複数のエレクトロクロミック層及びその間の透明層を透過して前記視野制御素子の他方の面から出射し、前記液晶表示素子の表示が、前記面光源からの照明光の広がり角に対応した広い視野で見える。   The liquid crystal display device of the present invention narrows the visual field of display by energizing a plurality of electrochromic layers of the visual field control element, and when the electrochromic layer is not energized, Light incident from the surface passes through the plurality of electrochromic layers and the transparent layer therebetween and exits from the other surface of the visual field control element, and the display of the liquid crystal display element displays illumination light from the surface light source. It is visible with a wide field of view corresponding to the spread angle.

一方、前記視野制御素子の複数のエレクトロクロミック層に通電すると、前記エレクトロクロミック層が発色し、前記視野制御素子にその一方の面から入射した光のうち、前記エレクトロクロミック層に直接入射した光と、前記透明層を、前記液晶表示素子の法線方向に対して前記透明層とエレクトロクロミック層の積層方向に前記透明層の前記積層方向の厚さに対応する傾き角よりも大きく傾いた方向に向かって進む光が、発色した前記エレクトロクロミック層により遮光され、前記液晶表示素子の法線付近の方向に向かう正面光と、前記法線方向に対して前記透明層の前記積層方向の厚さの範囲内で傾いた方向に向かう光が前記複数の透明層を透過して前記視野制御素子の他方の面から出射し、前記液晶表示素子の表示の視野が、正面方向(液晶表示素子の法線付近の方向)の狭い角度範囲になる。   On the other hand, when a plurality of electrochromic layers of the visual field control element are energized, the electrochromic layer is colored, and among the light incident on the visual field control element from one surface thereof, the light directly incident on the electrochromic layer and The transparent layer is inclined in a direction larger than the inclination angle corresponding to the thickness of the transparent layer in the stacking direction of the transparent layer and the electrochromic layer with respect to the normal direction of the liquid crystal display element. The light traveling forward is shielded by the colored electrochromic layer, the front light traveling in the direction near the normal line of the liquid crystal display element, and the thickness of the transparent layer in the stacking direction with respect to the normal direction. Light traveling in a tilted direction within the range is transmitted through the plurality of transparent layers and emitted from the other surface of the visual field control element, and the display field of view of the liquid crystal display element is It becomes narrow angular range (direction near the normal line of the liquid crystal display device).

したがって、この液晶表示装置によれば、複数人で表示を見ることができる広視野表示と、斜め方向から他者により表示を覗き見されるおそれのないセキュリティ性の高い狭視野表示とに視野角の範囲を制御することができる。   Therefore, according to this liquid crystal display device, the viewing angle can be divided into a wide-field display in which the display can be viewed by a plurality of people and a high-security narrow-field display in which there is no risk of being peeped at the display from an oblique direction. Can be controlled.

この液晶表示装置において、前記視野制御素子のエレクトロクロミック層の前記積層方向の厚さは10μm〜100μmに設定するのが好ましく、このようにすることにより、前記エレクトロクロミック層の発色による遮光性を充分に高くし、斜め方向からは前記液晶表示素子の表示がほとんど見えない、よりセキュリティ性の高い狭視野表示を行なうとともに、前記エレクトロクロミック層の発色による正面方向から見た線模様を目立たなくし、狭視野表示のときも高品質の画像を表示することができる。   In this liquid crystal display device, it is preferable to set the thickness of the electrochromic layer of the visual field control element in the stacking direction to 10 μm to 100 μm. By doing so, the light shielding property due to coloring of the electrochromic layer is sufficient. The display of the liquid crystal display element is hardly visible from an oblique direction, and a narrower-field display with higher security is performed, and the line pattern viewed from the front direction due to the color development of the electrochromic layer is made inconspicuous and narrow. A high quality image can be displayed even in the visual field display.

また、前記視野制御素子は、前記面光源と前記液晶表示素子との間に配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記エレクトロクロミック層の発色による正面方向から見た線模様をほとんど見えなくすることができる。   The visual field control element is preferably disposed between the surface light source and the liquid crystal display element. By doing so, the line pattern seen from the front direction due to the color development of the electrochromic layer is almost visible. Can be eliminated.

図1〜図4はこの発明の一実施例を示しており、図1は液晶表示装置の分解斜視図である。   1 to 4 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device.

この液晶表示装置は、図1のように、光の透過を制御する複数の画素(図示せず)をマトリックス状に配列した画面領域1aを有する液晶表示素子1と、前記液晶表示素子1の観察側(図1において上側)とは反対側に配置され、前記液晶表示素子1に向けて照明光を照射する面光源8と、前記液晶表示素子1の一方の面側に配置された視野制御素子15とを備えている。   As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device includes a liquid crystal display element 1 having a screen region 1a in which a plurality of pixels (not shown) for controlling light transmission are arranged in a matrix, and observation of the liquid crystal display element 1. A surface light source 8 disposed on the side opposite to the side (the upper side in FIG. 1) and irradiating illumination light toward the liquid crystal display element 1, and a visual field control element disposed on one surface side of the liquid crystal display element 1 15.

前記液晶表示素子1は、その内部構造は図示しないが、前記画面領域1aを囲む枠状のシール材4を介して接合された一対の透明基板2,3と、これらの基板2,3の対向する内面それぞれに設けられ、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する透明電極と、前記一対の基板2,3間の前記シール材4で囲まれた領域に封入された液晶層と、前記一対の基板2,3の外面にそれぞれ配置された一対の偏光板5,6とからなっている。   Although the internal structure of the liquid crystal display element 1 is not shown, a pair of transparent substrates 2 and 3 joined via a frame-shaped sealing material 4 surrounding the screen region 1a and the substrates 2 and 3 are opposed to each other. Liquid crystal sealed in a region surrounded by the sealing material 4 between the pair of substrates 2 and 3 and a transparent electrode which is provided on each inner surface and forms a plurality of pixels arranged in a matrix by regions facing each other. And a pair of polarizing plates 5 and 6 disposed on the outer surfaces of the pair of substrates 2 and 3, respectively.

この液晶表示素子1は、一方の基板2の内面に、複数の画素電極を行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて設け、他方の基板3の内面に、前記複数の画素電極の配列領域に対向する一枚膜状の対向電極を設けたアクティブマトリックス液晶表示素子であり、前記一方の基板2の内面には、前記複数の画素電極にそれぞれ接続されたTFTからなるアクティブ素子と、各行のTFTにゲート信号を供給する複数の走査ラインと、各列のTFTにデータ信号を供給する複数のデータラインが設けられている。   The liquid crystal display element 1 includes a plurality of pixel electrodes arranged in a matrix in the row direction and the column direction on the inner surface of one substrate 2, and the arrangement region of the plurality of pixel electrodes on the inner surface of the other substrate 3. An active matrix liquid crystal display element provided with a single film-like counter electrode facing each other, and an inner surface of the one substrate 2 is provided with an active element comprising TFTs respectively connected to the plurality of pixel electrodes, and each row A plurality of scanning lines for supplying gate signals to the TFTs and a plurality of data lines for supplying data signals to the TFTs in each column are provided.

なお、前記一方の基板2は、他方の基板3の外方に張出すドライバ搭載部2aを有しており、前記複数のゲートライン及びデータラインは、前記ドライバ搭載部2aに搭載されたLSIからなる表示ドライバ7に接続されている。   The one substrate 2 has a driver mounting portion 2a extending outward from the other substrate 3, and the plurality of gate lines and data lines are formed from an LSI mounted on the driver mounting portion 2a. Connected to the display driver 7.

さらに、前記一対の基板2,3の内面には、前記電極を覆って配向膜が設けられており、前記液晶層の液晶分子は、前記一対の基板2,3間において、前記配向膜により規定される配向状態に配向している。   Further, an alignment film is provided on the inner surfaces of the pair of substrates 2 and 3 so as to cover the electrodes, and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are defined by the alignment film between the pair of substrates 2 and 3. It is oriented in the orientation state.

この液晶表示素子1は、液晶分子をツイスト配向させたTNまたはSTN型、液晶分子を基板2,3面に対して実質的に垂直に配向させた垂直配向型、液晶分子をツイストさせることなく基板2,3面に対して実質的に平行に配向させた水平配向型、液晶分子をベンド配向させるベンド配向型のいずれかの液晶表示素子、あるいは強誘電性または反強誘電性液晶表示素子であり、前記一対の偏光板5,6は、それぞれの透過軸の向きを、良好なコントラスト特性が得られるように設定して配置されている。   The liquid crystal display element 1 includes a TN or STN type in which liquid crystal molecules are twist-aligned, a vertical alignment type in which liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicular to the surfaces of the substrates 2 and 3, and a substrate without twisting the liquid crystal molecules. The liquid crystal display element is either a horizontal alignment type that is aligned substantially parallel to two or three planes or a bend alignment type that bends liquid crystal molecules, or a ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal display element. The pair of polarizing plates 5 and 6 are arranged with their transmission axes oriented so as to obtain good contrast characteristics.

なお、この液晶表示素子1は、一対の基板2,3の内面それぞれに設けられた電極間に縦電界(液晶層の厚さ方向の電界)を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる縦電界制御型のものに限らず、一対の基板2,3のいずれか一方の内面に複数の画素を形成する例えば櫛状の第1と第2の電極を設け、これらの電極間に横電界(基板面に沿う方向の電界)を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる横電界制御型のものでもよい。   In the liquid crystal display element 1, a vertical electric field (electric field in the thickness direction of the liquid crystal layer) is generated between the electrodes provided on the inner surfaces of the pair of substrates 2 and 3 to change the alignment state of the liquid crystal molecules. For example, a comb-like first and second electrode for forming a plurality of pixels is provided on the inner surface of one of the pair of substrates 2 and 3, and a horizontal electric field ( A lateral electric field control type that changes the alignment state of the liquid crystal molecules by generating an electric field in a direction along the substrate surface may be used.

さらに、前記液晶表示素子1は、ノーマリーホワイトモードの表示素子でも、ノーマリーブラックモードの表示素子でもよい。   Further, the liquid crystal display element 1 may be a normally white mode display element or a normally black mode display element.

前記面光源8は、アクリル樹脂板等の板状の透明部材からなり、その一端面に光を入射させる入射端面10が形成され、対向する2つの板面のうち、前記液晶表示素子1に対向する板面に前記入射端面10から入射した光を出射させる出射面11が形成され、他方の板面に、前記入射端面10から入射した光を前記出射面11に向けて反射する反射面12が形成された導光板9と、前記導光板9の入射端面10に対向させて配置されたLED(発光ダイオード)等からなる複数の発光素子13と、前記導光板9の出射面11に対向させて配置された拡散板14とにより構成されている。   The surface light source 8 is made of a plate-shaped transparent member such as an acrylic resin plate, and is formed with an incident end surface 10 on which light is incident on one end surface thereof, and is opposed to the liquid crystal display element 1 out of two opposing plate surfaces. An exit surface 11 for emitting light incident from the entrance end surface 10 is formed on the plate surface to be reflected, and a reflection surface 12 for reflecting the light incident from the entrance end surface 10 toward the exit surface 11 is formed on the other plate surface. The formed light guide plate 9, a plurality of light emitting elements 13 such as LEDs (light emitting diodes) arranged to face the incident end face 10 of the light guide plate 9, and the output surface 11 of the light guide plate 9. The diffuser plate 14 is arranged.

この面光源8は、前記複数の発光素子13からの光を前記導光板9により導いてその出射面11から出射し、その光を前記拡散板14により拡散して、前記液晶表示素子1の法線方向を中心としてその法線方向及び前記法線から傾いた方向の出射光強度が略均一な強度分布の照明光を前記液晶表示素子1に向けて照射する。   The surface light source 8 guides the light from the plurality of light emitting elements 13 by the light guide plate 9 and emits the light from the emission surface 11, diffuses the light by the diffusion plate 14, and the method of the liquid crystal display element 1. Illumination light having a substantially uniform intensity distribution is emitted toward the liquid crystal display element 1 in the direction normal to the line direction and in the direction inclined from the normal line.

なお、前記導光板9の反射面12は、前記入射端面10から入射した光を導光板面と外気(空気)との界面で全反射する内面反射面でも、前記入射端面10から入射した光を導光板面に設けられた反射膜(図示せず)により反射する反射面でもよい。   Note that the reflection surface 12 of the light guide plate 9 is also an internal reflection surface that totally reflects the light incident from the incident end surface 10 at the interface between the light guide plate surface and the outside air (air). It may be a reflective surface that is reflected by a reflective film (not shown) provided on the light guide plate surface.

また、この実施例の面光源8は、前記導光板9の出射面11に対向させて拡散板14を配置したものであるが、前記導光板9の出射面11と前記拡散板14との間または前記拡散板14の出射面側に図示しないプリズムシートをさらに配置し、前記導光板9の出射面11から出射した光を、前記拡散板14とプリズムシートにより、均等な角度で広がる均一な強度分布の照明光として前記液晶表示素子1に照射するようにしてもよい。   Further, the surface light source 8 of this embodiment has a diffuser plate 14 disposed so as to oppose the light exit surface 11 of the light guide plate 9, but between the light exit surface 11 of the light guide plate 9 and the diffuser plate 14. Alternatively, a prism sheet (not shown) is further arranged on the exit surface side of the diffuser plate 14, and the light emitted from the exit surface 11 of the light guide plate 9 is spread at a uniform angle by the diffuser plate 14 and the prism sheet. The liquid crystal display element 1 may be irradiated as distributed illumination light.

さらに、この液晶表示装置は、前記液晶表示素子1に複数の画素にそれぞれ対向する赤、緑、青の3色のカラーフィルタを備えさせ、前記面光源8から白色の照明光を照射させるようにしたものでも、前記液晶表示素子1に前記カラーフィルタを備えさせ、前記面光源8から、赤、緑、青の3色の照明光を選択的に照射させるようにしたフィールドシーケンシャル液晶表示装置でもよい。   Further, the liquid crystal display device includes the liquid crystal display element 1 having color filters of three colors of red, green, and blue respectively facing a plurality of pixels, and irradiates white illumination light from the surface light source 8. Or a field sequential liquid crystal display device in which the liquid crystal display element 1 is provided with the color filter and the surface light source 8 is selectively irradiated with illumination light of three colors of red, green, and blue. .

一方、前記視野制御素子15は、複数の透明層16とエレクトロクロミック層17とが前記液晶表示素子1の面と平行な方向に交互に配置された積層構造を持ち、前記液晶表示素子1の面と平行な入出射面を有するフィルム状に形成され、これらの積層方向に対して直交する方向の両端に、前記複数のエレクトロクロミック層17に通電するための一対の電極18,19が設けられた光学素子からなっている。   On the other hand, the visual field control element 15 has a laminated structure in which a plurality of transparent layers 16 and electrochromic layers 17 are alternately arranged in a direction parallel to the surface of the liquid crystal display element 1, and the surface of the liquid crystal display element 1. A pair of electrodes 18 and 19 for energizing the plurality of electrochromic layers 17 are provided at both ends in a direction orthogonal to the laminating direction. It consists of optical elements.

図2は前記視野制御素子15の一部分の拡大斜視図であり、この視野制御素子15の厚さtは、100μm〜2mm、好ましくは500μm〜1000μmに設定され、前記複数の透明層16の前記積層方向の厚さd1は、30μm〜1mm、好ましくは約1000μmに設定され、前記複数のエレクトロクロミック層17の前記積層方向の膜さd2は、10μm〜100μm、好ましくは約10μmに設定されている。   FIG. 2 is an enlarged perspective view of a part of the visual field control element 15. The thickness t of the visual field control element 15 is set to 100 μm to 2 mm, preferably 500 μm to 1000 μm. The thickness d1 in the direction is set to 30 μm to 1 mm, preferably about 1000 μm, and the film thickness d2 of the plurality of electrochromic layers 17 in the stacking direction is set to 10 μm to 100 μm, preferably about 10 μm.

この視野制御素子15は、例えば、ポリメタルクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン等の光拡散性を有しない高分子フィルムの一方の面にビオロゲン等のエレクトロクロミズム物質を薄く塗布した素材を数百枚、前記液晶表示素子1の画面の左右方向の幅と同程度の厚さに積層し、その積層体を、前記高分子フィルム面に対して垂直な面に沿って前記視野制御素子15の厚さtにスライスし、そのスライス体の両端面に電極18,19を形成したものであり、前記高分子フィルムにより透明層16が形成され、前記エレクトロクロミズム物質の塗布層によりエレクトロクロミック層17が形成されている。   The visual field control element 15 is formed by thinly applying an electrochromic substance such as viologen on one surface of a polymer film having no light diffusibility, such as polymethyl methyl acrylate, polycarbonate, polypropylene, polyvinyl acetate, and polystyrene. Hundreds of materials are laminated to a thickness about the width of the screen of the liquid crystal display element 1, and the visual field control is performed on the laminate along a plane perpendicular to the polymer film surface. The element 15 is sliced to a thickness t, and electrodes 18 and 19 are formed on both end faces of the sliced body. The transparent layer 16 is formed by the polymer film, and the electrochromic material coating layer is electrochromic. Layer 17 is formed.

なお、この実施例の視野制御素子15は、一端に視野制御素子15の外方に突出する端子部18a,19aを形成した細長形状の金属板からなる一対の電極18,19を前記スライス体の両端面に導電性接着剤(図示せず)により貼付けたものであるが、前記一対の電極18,19は、導電性接着剤の塗布層により形成してもよい。   The visual field control element 15 of this embodiment has a pair of electrodes 18 and 19 made of an elongated metal plate having terminal portions 18a and 19a projecting outward from the visual field control element 15 at one end. The pair of electrodes 18 and 19 may be formed of a conductive adhesive coating layer, although they are attached to both end faces with a conductive adhesive (not shown).

そして、この液晶表示装置では、前記面光源8と前記液晶表示素子1との間に、前記視野制御素子15を、その透明層16とエレクトロクロミック層17との界面を前記液晶表示素子1の法線方向と実質的に平行にし、且つ、前記透明層16とエレクトロクロミック層17の積層方向を前記液晶表示素子1の画面の左右方向と実質的に平行にして配置している。   In this liquid crystal display device, the visual field control element 15 is disposed between the surface light source 8 and the liquid crystal display element 1, and the interface between the transparent layer 16 and the electrochromic layer 17 is used as a method of the liquid crystal display element 1. The transparent layer 16 and the electrochromic layer 17 are arranged so as to be substantially parallel to the line direction and to be substantially parallel to the horizontal direction of the screen of the liquid crystal display element 1.

また、前記視野制御素子15の一対の電極18,19の端子部18a,19aには、極性が交互に反転する直流電圧を前記電極18,19間に印加する視野制御電源(図示せず)が接続されている。   Further, a visual field control power source (not shown) for applying a DC voltage whose polarity is alternately reversed between the electrodes 18 and 19 is applied to the terminal portions 18a and 19a of the pair of electrodes 18 and 19 of the visual field control element 15. It is connected.

なお、前記視野制御電源は、液晶表示装置を実装した携帯電話機等の電子機器に設けられた視野選択キーの操作等により前記電子機器の回路部(図示せず)から供給される視野選択信号により制御され、狭視野が選択されたときに、前記視野制御素子15の電極18,19間に前記直流電圧を印加する。   The visual field control power supply is based on a visual field selection signal supplied from a circuit unit (not shown) of the electronic device by operating a visual field selection key provided in an electronic device such as a mobile phone equipped with a liquid crystal display device. When the controlled and narrow field is selected, the DC voltage is applied between the electrodes 18 and 19 of the field control element 15.

この液晶表示装置は、前記液晶表示素子1の観察側とは反対側に、前記液晶表示素子1に向けて照明光を照射する面光源8を配置し、前記面光源8と前記液晶表示素子1との間に、細長膜状の複数の透明層16とエレクトロクロミック層17とが交互に積層され、これらの積層方向に対して直交する方向の両端に前記複数のエレクトロクロミック層17に通電するための一対の電極18,19が設けられた前記視野制御素子15を、その透明層16とエレクトロクロミック層17との界面を前記液晶表示素子1の法線方向と実質的に平行にして配置しているため、前記視野制御素子15の複数のエレクトロクロミック層17への通電を制御することにより、広視野表示と狭視野表示とに視野角の範囲を制御することができる。   In this liquid crystal display device, a surface light source 8 that irradiates illumination light toward the liquid crystal display element 1 is disposed on the opposite side of the liquid crystal display element 1 from the observation side, and the surface light source 8 and the liquid crystal display element 1 are disposed. In order to energize the plurality of electrochromic layers 17 at both ends in a direction perpendicular to the laminating direction, the plurality of elongated film-like transparent layers 16 and the electrochromic layers 17 are alternately stacked. The visual field control element 15 provided with a pair of electrodes 18 and 19 is disposed with its interface between the transparent layer 16 and the electrochromic layer 17 substantially parallel to the normal direction of the liquid crystal display element 1. Therefore, by controlling the energization of the plurality of electrochromic layers 17 of the visual field control element 15, the range of the viewing angle can be controlled in the wide field display and the narrow field display.

すなわち、この液晶表示装置は、前記視野制御素子15の複数のエレクトロクロミック層17への通電により表示の視野を狭くするものであり、前記エレクトロクロミック層17に通電しないときは、前記面光源8から照射され、前記視野制御素子15にその一方の面から入射した光が、前記複数のエレクトロクロミック層17及びその間の透明層16を透過して前記視野制御素子15の他方の面から出射する。   That is, this liquid crystal display device narrows the visual field of display by energizing the plurality of electrochromic layers 17 of the visual field control element 15. When the electrochromic layer 17 is not energized, the surface light source 8 Irradiated light that has entered the visual field control element 15 from one surface thereof passes through the plurality of electrochromic layers 17 and the transparent layer 16 therebetween, and is emitted from the other surface of the visual field control element 15.

図3(a)は、前記液晶表示装置の視野制御素子15のエレクトロクロミック層17に通電しないとき(以下、視野制御OFF時という)の透過光線図であり、前記視野制御素子15のエレクトロクロミック層17は、非通電状態では実質的に無色透明であるため、前記面光源8から照射された広がり角の大きい照明光が、前記視野制御素子15を前記エレクトロクロミック層17により遮光されることなく透過する。   FIG. 3A is a transmitted ray diagram when the electrochromic layer 17 of the visual field control element 15 of the liquid crystal display device is not energized (hereinafter referred to as visual field control OFF), and the electrochromic layer of the visual field control element 15 17 is substantially colorless and transparent in a non-energized state, and therefore, illumination light with a large divergence angle irradiated from the surface light source 8 is transmitted through the visual field control element 15 without being blocked by the electrochromic layer 17. To do.

そのため、この視野制御OFF時は、広い広がり角の照明光が前記液晶表示素子1に入射し、前記液晶表示素子1の表示が、前記面光源8からの照明光の広がり角に対応した広い視野で見える。   Therefore, when this visual field control is OFF, illumination light with a wide divergence angle is incident on the liquid crystal display element 1, and the display on the liquid crystal display element 1 has a wide visual field corresponding to the divergence angle of the illumination light from the surface light source 8. It looks in.

一方、前記視野制御素子15の複数のエレクトロクロミック層17に通電すると、前記エレクトロクロミック層17が通電により発色(例えばビオロゲンからなるエレクトロクロミック層の場合は紺色に発色)する。   On the other hand, when the plurality of electrochromic layers 17 of the visual field control element 15 are energized, the electrochromic layer 17 is colored by energization (for example, in the case of an electrochromic layer made of viologen, it is colored amber).

図3(b)は、前記液晶表示装置の視野制御素子15のエレクトロクロミック層17に通電したとき(以下、視野制御ON時という)の透過光線図であり、このときは、前記面光源8から照射され、前記視野制御素子15にその一方の面から入射した光のうち、前記エレクトロクロミック層17に直接入射した光と、前記透明層16を、前記液晶表示素子1の法線方向に対して前記透明層16とエレクトロクロミック層17の積層方向に前記透明層16の前記積層方向の厚さに対応する傾き角よりも大きく傾いた方向に向かって進む光が、発色した前記エレクトロクロミック層17により遮光され、前記液晶表示素子1の法線付近の方向に向かう正面光と、前記法線方向に対して前記透明層16の前記積層方向の厚さの範囲内で傾いた方向に向かう光が前記複数の透明層16を透過して前記視野制御素子15の他方の面から出射する。   FIG. 3B is a transmitted ray diagram when the electrochromic layer 17 of the visual field control element 15 of the liquid crystal display device is energized (hereinafter referred to as visual field control ON). Of the light irradiated and incident on the visual field control element 15 from one surface thereof, the light directly incident on the electrochromic layer 17 and the transparent layer 16 are made to be in the normal direction of the liquid crystal display element 1. The light traveling in the direction in which the transparent layer 16 and the electrochromic layer 17 are laminated in a direction inclined more than an inclination angle corresponding to the thickness of the transparent layer 16 in the lamination direction is caused by the colored electrochromic layer 17. In a direction that is shielded and tilted within the range of the thickness of the transparent layer 16 in the stacking direction with respect to the front light that travels in the direction near the normal of the liquid crystal display element 1 and the normal direction Cow light is transmitted through the plurality of transparent layers 16 is emitted from the other surface of the viewing angle control element 15.

そのため、この視野制御ON時は、前記液晶表示素子1に、広がり角を前記液晶表示素子1の法線付近の狭い角度に制限された照明光が入射し、前記液晶表示素子1の表示の視野が、正面方向(液晶表示素子1の法線付近の方向)の狭い角度範囲になる。   Therefore, when this visual field control is ON, illumination light whose divergence angle is limited to a narrow angle near the normal line of the liquid crystal display element 1 is incident on the liquid crystal display element 1, and the display visual field of the liquid crystal display element 1 is displayed. Is a narrow angle range in the front direction (direction near the normal line of the liquid crystal display element 1).

しかも、この視野制御ON時は、前記正面方向に対して傾いた斜め方向から見たときに、液晶表示素子1の画面全体が発色したエレクトロクロミック層17の色に着色して見えるため、前記斜め方向からは液晶表示素子1の表示を視認することができなくなる。   In addition, when the visual field control is ON, the entire screen of the liquid crystal display element 1 appears colored in the color of the electrochromic layer 17 when viewed from an oblique direction inclined with respect to the front direction. The display of the liquid crystal display element 1 cannot be visually recognized from the direction.

したがって、この液晶表示装置によれば、複数人で表示を見ることができる広視野表示と、斜め方向から他者により表示を覗き見されるおそれのないセキュリティ性の高い狭視野表示とを行なうことができる。   Therefore, according to this liquid crystal display device, it is possible to perform a wide-field display in which a display can be viewed by a plurality of persons and a highly secure narrow-field display without fear of being peeped at by another person from an oblique direction. Can do.

また、この液晶表示装置は、上述したように、前記視野制御素子15を、前記透明層16とエレクトロクロミック層17の積層方向を前記液晶表示素子1の画面の左右方向と実質的に平行にして配置しているため、前記画面の左右方向の視野を狭くした狭視野表示を行なうことができる。   In addition, as described above, the liquid crystal display device is configured so that the visual field control element 15 has the lamination direction of the transparent layer 16 and the electrochromic layer 17 substantially parallel to the horizontal direction of the screen of the liquid crystal display element 1. Due to the arrangement, it is possible to perform a narrow field display with a narrow field of view in the left-right direction of the screen.

図4は前記液晶表示装置の視野制御OFF時と視野制御ON時の出射光の強度分布図であり、図において、負の角度は、前記液晶表示素子1の法線方向(0°の方向)に対して観察側から見て画面の左方向の角度、正の角度は、前記法線方向に対して観察側から見て画面の右方向の角度である。   FIG. 4 is an intensity distribution diagram of the emitted light when the field of view control of the liquid crystal display device is OFF and when the field of view control is ON. In the figure, the negative angle is the normal direction of the liquid crystal display element 1 (the direction of 0 °). On the other hand, the left angle and the positive angle of the screen as viewed from the viewing side are the right angle of the screen as viewed from the viewing side with respect to the normal direction.

なお、図4に示した視野制御ON時の出射光の強度分布は、約−40°〜40°の角度範囲の出射光強度が高い分布であるが、視野制御ON時の高強度の光の出射角範囲は、前記視野制御素子15のエレクトロクロミック層17のピッチ(透明層16の積層方向の厚さd1)と前記視野制御素子15の厚さtに対応し、前記エレクトロクロミック層17のピッチを小さくするか、或いは前記視野制御素子15の厚さtを大きくするほど視野制御ON時の高強度の光の出射角範囲が狭くなる。   The intensity distribution of the emitted light when the visual field control is ON shown in FIG. 4 is a distribution in which the emitted light intensity is high in an angle range of about −40 ° to 40 °. The emission angle range corresponds to the pitch of the electrochromic layer 17 of the visual field control element 15 (thickness d1 in the stacking direction of the transparent layer 16) and the thickness t of the visual field control element 15, and the pitch of the electrochromic layer 17 Or the thickness t of the visual field control element 15 is increased, the emission angle range of high-intensity light when the visual field control is turned on becomes narrower.

したがって、視野制御ON時の表示の視野は、前記視野制御素子15のエレクトロクロミック層17のピッチと前記視野制御素子15の厚さtの一方または両方を選択することにより任意に設定することができる。   Therefore, the visual field of display when visual field control is ON can be arbitrarily set by selecting one or both of the pitch of the electrochromic layer 17 of the visual field control element 15 and the thickness t of the visual field control element 15. .

なお、前記視野制御素子15の厚さtは液晶表示装置全体の厚さに関係するため、前記狭視野表示の視野範囲を狭くするときは、前記エレクトロクロミック層17のピッチのピッチを小さくするのが好ましい。   Since the thickness t of the visual field control element 15 is related to the thickness of the entire liquid crystal display device, the pitch of the electrochromic layer 17 is reduced when narrowing the visual field range of the narrow visual field display. Is preferred.

また、この液晶表示装置は、前記視野制御素子15のエレクトロクロミック層17の前記積層方向の厚さd2を、上述したように10μm〜100μmに設定しているため、前記エレクトロクロミック層17の発色による遮光性を充分に高くし、斜め方向からは液晶表示素子1の表示がほとんど見えない、よりセキュリティ性の高い狭視野表示を行なうとともに、前記エレクトロクロミック層17の発色による正面方向から見た線模様を目立たなくし、狭視野表示のときも高品質の画像を表示することができる。   Further, in this liquid crystal display device, since the thickness d2 of the electrochromic layer 17 of the visual field control element 15 is set to 10 μm to 100 μm as described above, the electrochromic layer 17 is colored. The light-shielding property is sufficiently high, the display of the liquid crystal display element 1 is hardly visible from an oblique direction, a more secure narrow-field display is performed, and the line pattern seen from the front direction due to the coloration of the electrochromic layer 17 Can be made inconspicuous and a high-quality image can be displayed even in a narrow-field display.

なお、前記エレクトロクロミック層17の前記積層方向の厚さd2は、約10μmに設定するのが好ましく、このようにすることにより、前記エレクトロクロミック層17の発色による遮光性を充分に高くし、しかも前記エレクトロクロミック層17の発色による正面方向から見た線模様をさらに目立たなくすることができる。   The thickness d2 of the electrochromic layer 17 in the stacking direction is preferably set to about 10 μm. By doing so, the light-shielding property due to coloring of the electrochromic layer 17 is sufficiently increased, and The line pattern seen from the front direction due to the color development of the electrochromic layer 17 can be made less noticeable.

さらに、この液晶表示装置は、前記視野制御素子15を、前記面光源8と液晶表示素子1との間に配置しているため、前記エレクトロクロミック層17の発色による正面方向から見た線模様をほとんど見えなくし、狭視野表示のときの表示品質をより高くすることができる。   Further, in this liquid crystal display device, since the visual field control element 15 is disposed between the surface light source 8 and the liquid crystal display element 1, the line pattern seen from the front direction due to the color development of the electrochromic layer 17 can be obtained. It is almost invisible, and the display quality during narrow field display can be improved.

なお、前記視野制御素子15は、前記液晶表示素子1の観察側に配置してもよく、その場合も、複数人で表示を見ることができる広視野表示と、斜め方向から他者により表示を覗き見されるおそれのないセキュリティ性の高い狭視野表示とを行なうことができる。   Note that the visual field control element 15 may be arranged on the observation side of the liquid crystal display element 1, and in this case, a wide-field display in which a plurality of people can see the display and a display from another side from an oblique direction. It is possible to perform narrow-field display with high security without fear of being peeped.

この発明の一実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。1 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device showing an embodiment of the present invention. 前記液晶表示装置の視野制御素子の一部分の拡大斜視図。FIG. 3 is an enlarged perspective view of a part of a visual field control element of the liquid crystal display device. 前記液晶表示装置の視野制御OFF時と視野制御ON時の透過光線図。FIG. 4 is a transmitted light diagram when visual field control is OFF and visual field control is ON of the liquid crystal display device. 前記液晶表示装置の視野制御OFF時と視野制御ON時の出射光の強度分布図。FIG. 3 is an intensity distribution diagram of emitted light when visual field control is OFF and visual field control is ON of the liquid crystal display device.

符号の説明Explanation of symbols

1…液晶表示素子、1a…画面領域、8…面光源、15…視野制御素子、16…透明層、17…エレクトロクロミック層、18,19…電極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display element, 1a ... Screen area | region, 8 ... Surface light source, 15 ... Visual field control element, 16 ... Transparent layer, 17 ... Electrochromic layer, 18, 19 ... Electrode.

Claims (3)

光の透過を制御する複数の画素をマトリックス状に配列した画面領域を有する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子の観察側とは反対側に配置され、前記液晶表示素子に向けて照明光を照射する面光源と、
複数の透明層とエレクトロクロミック層とが前記液晶表示素子の面と平行な方向に交互に配置された積層構造を持ち、前記液晶表示素子の面と平行な入出射面を有するフィルム状に形成され、これらの積層方向に対して直交する方向の両端に前記複数のエレクトロクロミック層に通電するための一対の電極が設けられてなり、前記液晶表示素子の一方の面側に、前記透明層とエレクトロクロミック層との界面を前記液晶表示素子の法線方向と実質的に平行にして配置された視野制御素子とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display element having a screen region in which a plurality of pixels for controlling light transmission are arranged in a matrix, and
A surface light source disposed on the opposite side of the liquid crystal display element from the observation side and irradiating illumination light toward the liquid crystal display element;
A plurality of transparent layers and electrochromic layers have a laminated structure in which they are alternately arranged in a direction parallel to the surface of the liquid crystal display element, and are formed in a film shape having an incident / exit surface parallel to the surface of the liquid crystal display element. A pair of electrodes for energizing the plurality of electrochromic layers is provided at both ends in a direction orthogonal to the laminating direction, and the transparent layer and the electro A liquid crystal display device comprising: a visual field control element arranged so that an interface with the chromic layer is substantially parallel to a normal direction of the liquid crystal display element.
視野制御素子のエレクトロクロミック層の積層方向の厚さは10μm〜100μmに設定されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a thickness of the electrochromic layer of the visual field control element is set to 10 μm to 100 μm. 視野制御素子は、面光源と液晶表示素子との間に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the visual field control element is disposed between the surface light source and the liquid crystal display element.
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