JP4968664B2 - 表示装置、及び端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、モアレを低減して優れた表示品質を実現する表示装置に関する。

近時の技術進展により、表示パネルは、モニタ及びテレビ等の大型端末装置から、ノートＰＣ（Personal Computer）、キャッシュディスペンサ、及び自動販売機等の中型端末装置、並びにパーソナルＴＶ（Television）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant：個人用情報端末）、携帯電話、及び携帯ゲーム機等の小型の端末装置にまで搭載され、様々な場所で使用されている。特に、液晶を使用した液晶表示装置は、薄型、軽量、小型、及び低消費電力等の利点を有するため、多くの端末装置に搭載されている。

これらの端末装置のうち、特に中小型の端末装置はその性格上、秘密保持が厳重になされた密室の中だけでなく公共の場でも使用されている。このとき、プライバシー情報及び秘密情報の表示に対しては、第三者の目に触れない秘密保持が必要となる。特に、近時の端末装置の技術進展に伴い、プライバシー情報及び秘密情報を表示する機会が増加し、覗き見防止技術への要望が強まっている。そこで、表示を視認できる角度範囲を狭くすることにより、正面など特定方向に位置する使用者のみが表示を視認でき、それ以外の方向からは覗き見をできなくした表示装置、及びこの表示装置に適用するための覗き見防止用の光学部材が提案されている。

図２５は、特許文献１に記載の従来の覗き見防止体を模式的に示す断面図である。図２５に示すように、従来の覗き見防止体は、薄い防眩層１１０１と、この防眩層１１０１の裏面に接着される高透光性で薄い貼着層１１１０と、防眩層１１０１の表面に透光性のシリコーン接着層１１２０を介して一体接着される薄い透光層１１３０とを備えている。また、防眩層１１０１、貼着層１１１０、及び透光層１１３０は、夫々可撓性を有するシート状又はフィルム状とする。

防眩層１１０１は、複数の透明シリコーンゴムシート１１０２と着色シリコーンゴムシート１１０３とを横方向に互い違いに重ねて一体化することにより形成されており、透明シリコーンゴムシート１１０２と着色シリコーンゴムシート１１０３との接合面は相互に平行となっている。また、貼着層１１１０は、図示されない情報表示体の液晶ディスプレイ上に着脱自在に粘着され、この貼着層１１１０の貼り付け面は、鏡面状で平滑な透光性粘着面１１１１により形成されている。

透明シリコーンゴムシート１１０２及び着色シリコーンゴムシート１１０３の幅（図２５の横方向の厚さ）は、防眩層１１０１の透明性及び平行光線透過率が両者の幅の比率で決定されること、更には、可視角の範囲が透明シリコーンゴムシート１１０２の屈折率及び幅並びに覗き見防止体の厚さにより決定されること、に鑑みて選択される。具体的には、透明シリコーンゴムシート１１０２の幅は、１００乃至２００μｍ、好ましくは１２０乃至１５０μｍに形成される。また、着色シリコーンゴムシート１１０３の幅は、１０乃至５０μｍ、好ましくは１０乃至３０μｍに形成される。透明シリコーンゴムシート１１０２及び着色シリコーンゴムシート１１０３の幅をこのような数値とすれば、防眩層１１０１を透明性で平行光線透過率が略８０％以上、最大８５％以上、可視角の範囲を９０乃至１２０度に形成することができる。

この従来の情報表示体用の覗き見防止体は、可視角の範囲、透光性、及び取扱性に鑑み、０．１５乃至０．５ｍｍ程度の厚さに形成される。より好ましくは、小型で薄い携帯電話等の液晶ディスプレイに粘着する関係上、０．１５乃至０．３ｍｍ程度の厚さに形成される。

上記構成によれば、覗き見防止体に対して斜め方向に入射する光は、着色シリコーンゴムシート１１０３にて構成されるルーバ構造により吸収されるため、覗き見防止体から出射しない。即ち、防眩層１１０１が覗き見防止効果を奏し、例え本人の傍らに第三者が存在する場合でも、情報表示体の液晶ディスプレイに覗き見防止体を装着することにより、表示される各種の情報を第三者が横から覗き見て読み取ることが不可能になるか、又は極めて困難になる。従って、第三者に情報が漏洩することがなく、覗き見を気にすることなく、安心して情報を把握し又は発信することができる。

図２７は、特許文献２に記載の従来の覗き見防止用の方向光学フィルタを備えた表示装置を模式的に示す斜視図であり、図２６は表示装置の表示面に対する方向光学フィルタの配置を示した上面図である。図２７に示すように、従来の方向光学フィルタを備えた表示装置は、方向光学フィルタ２１４１と、シャドーマスクＣＲＴ（Cathodo Ray Tube：陰極線管）２１４７とから構成され、更に、方向光学フィルタ２１４１は、内部に複数の光吸収面を有する透明フィルタシート２１４３、２１４５を有している。また、透明フィルタシート２１４３、２１４５に構造的な強さを与えるために、１対の付加的な透明シート２１５１、２１５２が透明フィルタシート２１４３、２１４５を挟み込んでいる。

透明フィルタシート２１４３、２１４５は内部に複数の光吸収面を有し、これらの光吸収面は、ある一定角度以上で透明フィルタシート２１４３、２１４５に入射する光を遮断するように配置されている。更に、透明フィルタシート２１４３、２１４５の光吸収軸は、互いに直交するように配置されている。

図２６に示すように、シャドーマスクＣＲＴの表示面には複数の画素が配置されており、画素はシャドーマスクとけい光物質コーティングによって定まるけい光ドット２１１３である。けい光ドット２１１３は、複数の水平列２１１７、２１１８、２１１９に沿って互いに等間隔で配列されており、この水平列のグループが規則的に繰り返し配列されている。また、けい光ドット２１１３は、各々が等距離だけ離隔した３ドットからなる複数のグループを構成しており、各グループ内のけい光ドット２１１３の中心は正三角形の頂点を形成する。３ドットの各々は、赤、緑、青のような異なった原色光を表示する。従って、水平列２１１７、２１１８、２１１９におけるけい光ドットの配置関係は、けい光ドット間で水平に引いた水平線２１２３に対して６０度の角度で傾斜した線２１２１が生じるようになっている。透明シート２１４３の光吸収軸は水平線２１２３に対して１５度の角度で傾斜した線２１３１に設定され、また、透明シート２１４５の光吸収軸は水平線２１２３に対して７５度の角度で傾斜した線２１３３に設定されている。

上記構成の方向光学フィルタを備えた表示装置においては、水平線２１２３に対して４５度の角度で傾斜した線２１２５は、水平列２１１７の一つのけい光ドット２１１３を通過し、けい光ドットが垂直方向で整列している次の列２１１９のけい光ドット２１１３の真中を横切る。同じことは垂直線２１２７についてもいえる。同様にして、ある特定のグループのけい光ドット２１１３を通過する線に平行な線は、いずれも必ず各ドットの同じ箇所を横切ることになる。従って、けい光ドット２１１３からの、線２１２１乃至２１２７のいずれかに平行な線に沿う光が遮断される場合には、光遮断の規則的なパターンがその線に沿って構成される。これに対し、透明シート２１４３の光吸収軸は水平線２１２３に対して１５度の角度で傾斜した線２１３１に設定され、透明シート２１４５の光吸収軸は水平線２１２３に対して７５度の角度で傾斜した線２１３３に設定されているため、光遮断の規則的なパターンは発生しない。これによりＣＲＴの表示面にモアレパターンが発生するのを抑制できる。

以上のように、上記構成の方向光学フィルタを備えた表示装置においては、画素の配列方向に対して方向光学フィルタの構造方向を傾斜配置することにより、モアレを低減して表示品質を向上している。

図２８は、特許文献３に記載の従来のライト（光）コントロールフィルムを備えたラスター表示装置を模式的に示す構成図であり、図２９は、表示装置の表示面に対するライトコントロールフィルムの配置を示した上面図であり、図３０は、表示装置のラスターとライトコントロールフィルムのストライプとのなす角度βと、モアレ縞のピッチｐとの関係を示すグラフである。

図２８に示すように、従来のライトコントロールフィルムを備えたラスター表示装置は、一例として車載情報表示システムに搭載され、この車載情報表示システムは、車両状態検出手段３１０１と、ピッチがａとなるように並設されたラスターを有するＣＲＴ表示器等のラスター表示器３１０２と、検出された車両状態に基づいて表示用のビデオ信号を発生する情報表示コントローラ３１０３と、入射光を制御しラスター表示器３１０２の前面に配置されたライトコントロールフィルム３１０４と、操作入力手段３１０６とから構成される。なお、３１０５は使用者である。

ライトコントロールフィルム３１０４は、光を透過する部分と光を遮蔽する部分とが交互に所定ピッチでストライプ状に配置され、入射した光を制御するものである。そして、ストライプの延長線の方向がラスター表示器のラスターの並び方向に対して、所定角度β、例えば１０度程度、傾斜するように配置されている。ここで、ラスターのピッチａに対して、ストライプのピッチをａ＊ｋとする。図２９に示すように、ラスター表示器３１０２及びライトコントロールフィルム３１０４を正面から見たときのラスター（直線Ａ）とストライプ（直線Ｂ）との交点によって、ピッチがｐのモアレ縞が生じ、このモアレ縞を点線Ｃで示している。モアレ縞のピッチｐは、ラスターの伸びる方向とストライプの延長線とのなす角度βが比較的小さい場合には、下記数式１に従って算出できる。

図３０は、βを変数、ｋをパラメータとしたときのモアレ縞のピッチｐ（ｍｍ）の演算結果の一例である。図３０に示すように、ｋの大小に係わらず、角度βの増加につれてモアレ縞のピッチｐは減少する。一方、モアレ縞のピッチｐをラスターのピッチと同程度、又はそれ以下にすれば、使用者はモアレ縞が気にならなくなる。ラスターのピッチａを例えば０．数ｍｍ〜数ｍｍとすると、ｐ＜数ｍｍとするには、角度に対してβ＞３度程度が要求される。但し、ライトコントロールフィルムを斜めに切り出す必要があるため、あまり角度βを大きくすると、製造工程の面から効率が悪くなる。

このように、複数の画素が二次元・周期的に配置され、任意の画像が表示される画像表示器、及びこの画像表示器の表示面に設けられ、光を透過する部分と遮蔽する部分とを交互に所定ピッチでストライプ状に配置してなるコントロールフィルムを備えた情報表示装置において、コントロールフィルムのストライプの延長方向を画像表示器の画素の並び方向に対して３度以上傾斜するように構成することにより、モアレ縞のピッチを減少させることができ、使用者は違和感がなく良好な視認性を維持したままで表示パターンを視認することができる。

図３１は、特許文献４に記載の従来の視野角制御型液晶表示装置を模式的に示す断面図であり、図３２は、特許文献４の従来の視野角制御型液晶表示装置に使用される照明装置を模式的に示す斜視図である。また、図３３は、特許文献４に記載の従来の視野角制御型液晶表示装置を模式的に示す斜視図である。

図３２に示すように、従来の視野角制御型液晶表示装置４１０１は、液晶表示素子４１０２と、散乱性制御素子（散乱性制御手段）４１０３と、照明装置（バックライト）４１０４とから構成されている。散乱性制御素子４１０３は、液晶表示素子４１０２と照明装置４１０４との間に配置されている。図３２に示すように、照明装置４１０４は、散乱性制御素子４１０３の下方に配置され、遮光スリット付シート（透光性シート体）４１２０、及び照射部４１２１を備えている。照射部４１２１には、蛍光管等の光源４１２２が設けられており、光源４１２２からの光を出射させて遮光スリット付シート４１２０に導くための光出射面４１２３、及び光出射面４１２３と対向する面に配置され光源４１２２からの光を反射させるための反射シート４１２４が設けられている。遮光スリット付シート４１２０は、透光性を有するシートの一方の面に遮光材が互いに平行に多数配置されている。遮光材が延設される方向は、表示部の垂直方向に一致している。このように、従来の視野角制御型液晶表示装置４１０１においては、液晶表示素子４１０２と遮光スリット付シート（透光性シート体）４１２０との間に散乱性制御素子４１０３が配置された構成となっている（図３３参照）。

このように構成された特許文献４に記載の従来の視野角制御型液晶表示装置においては、光源４１２２から発した光は、照射部４１２１の光出射面４１２３から出射され、遮光スリット付シート４１２０を介して散乱性制御素子４１０３に照射される。遮光スリット付シート４１２０は、光出射面４１２３より出射する光がこの遮光スリット付シート４１２０を透過するときに、透過光の平行度を高めるために、光入射面に対し大きく傾斜した方向から入射する光を遮断する。即ち、この遮光スリット付シート４１２０の面と垂直な方向に平行度の高い透過光が得られる。次に、照明装置４１０４から出射された光は、散乱性制御素子４１０３に入射する。散乱性制御素子４１０３は、印加電圧の有無に応じて入射した光線の散乱性を制御する。散乱制御素子４１０３が散乱状態にある場合には、照明装置４１０４からの光は散乱制御素子４１０３により散乱され、散乱制御素子４１０３が透明状態にある場合には、照明装置４１０４からの光は散乱されない。

上記構成の視野角制御型液晶表示装置４１０１においては、散乱性制御素子４１０３が散乱状態であるとき、照明装置４１０４から出射した平行度の高い光は、散乱性制御素子４１０３により散乱されて液晶表示素子４１０２に入射する。この結果、液晶表示素子４１０２を通過した光は、表示部の全視角方向に抜けて行き、表示部に正対する位置以外からも表示内容の認識が可能となる。これに対して、散乱性制御素子４１０３が透明状態であるとき、照明装置４１０４から出射した平行度の高い光は、散乱性制御素子４１０３によって散乱されず、平行度の高い光のまま液晶表示素子４１０２に入射する。この結果、表示部を水平方向の左右より斜めに見る位置からでは、光が透過せず真っ暗になり、表示内容の認識が不可能となる。換言すれば、表示部に正対する観察者だけが表示内容を認識できる。

このように、従来の視野角制御型液晶表示装置４１０１は、散乱性制御素子４１０３によって光の散乱性を制御できるため、表示内容の視野角特性を制御できる。更に、照明装置４１０４によって平行度の高い光を液晶表示素子４１０２に向けて出射することができるため、散乱性制御素子４１０３が透明状態におかれるとき、表示部に正対する観察者だけが表示内容を認識できる視野角特性を確実に得ることができる。従って、表示特性の視野角依存性が少なく、全視角方向に亘って表示特性が均一に保たれる状態と、表示画面に正対する位置からのみ表示内容を認識できる状態とを任意に切り換えることが可能な液晶表示装置を得ることができる。

特開２００３−１３１２０２号公報 特開昭６０−１５９７０２号公報 特許２６２２７６２号公報 特開平９−２４４０１８号公報 ネイル・エイ・ドズソン（Neil A. Dodgson）著、「バリエーション エクストリーマ オブ ヒューマン インタープピラリ ディスタンス（Variation extrema of human interpupillary distance）」、プロク．エスピーアイイー（Proc. SPIE）５２９１巻

しかしながら、上述の従来技術には以下に示すような問題点がある。

即ち、特許文献１に記載の従来の覗き見防止体を備えた表示装置においては、光線方向規制素子である覗き見防止体を構成する着色シリコーンゴムシートと表示装置の画素によりモアレが大きく発生し、表示品質が大幅に低下するという問題点がある。

このように、高指向性ディスプレイの従来技術としては、透明部と遮光部とが１次元的に配列された構造のルーバを表示パネルに装着したものがあるが、ルーバ構造と画素構造に起因したモアレが発生し、画質が低下するという問題点があった。モアレを低減するためには、表示パネルのルーバ構造が配列する方向において、画素構造の周期より小さなピッチのルーバを適用するのが有効である。しかしながら、従来の表示パネルは縦ストライプ構造を有するため、画素構造の周期は小さい。結果として、ルーバのピッチを小さくする必要があるが、遮光部の厚みに下限があるため、ルーバに占める遮光部の割合が増加して、透過率が低下してしまうという問題点があった。

これに対し、特許文献２に記載の従来の方向光学フィルタを備えた表示装置においては、光線方向規制素子として作用する方向光学フィルタの光吸収面を画素配列に対して傾斜配置することにより、モアレを低減して表示品質を向上している。この光線方向規制素子を表示装置の画素配列に対して傾斜配置する点では、特許文献３に記載の従来のライトコントロールフィルタを備えた表示装置も同様であり、モアレを低減して表示品質を向上できる。しかしながら、特許文献３にも記載されているように、光線方向規制素子を斜めに切り出す必要があるため、傾斜配置の角度が大きくなると、製造工程上効率が低下するという問題点がある。また、角度を大きくすると、覗き見を防止する方向も上下左右方向から傾くため、使用者に違和感を与えてしまう。これらの理由から、大きな角度で傾斜配置するのは実際には不可能であり、このときモアレを十分に低減することはできない。更に、図３０に示すように、光線方向規制素子の遮光層のピッチが、表示装置の画素ピッチと近い場合には、モアレの周期は大きくなるため、傾斜配置しても十分にモアレを低減できない。

同様の問題は、光を透過する透明領域と光を吸収する吸収領域とが、その光規制方向に垂直の方向に交互になるように形成された光線方向規制素子を構成要素として有する表示装置において、必ず発生する問題である。即ち、特許文献４に記載の従来の視野角制御型液晶表示装置においても同様な問題が発生する。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、指向性が高く、モアレを低減して高い透過率を有する光学素子を組み込み優れた表示品質を有する表示装置、前記表示装置を備えた端末装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る表示装置は、第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に透明領域と不透明領域とが交互に周期配列して構成される２次元格子シートと、前記２次元格子シートに重ね合わされ前記２次元格子シートの面に平行な第３の方向に透明領域と不透明領域とが交互に周期配列して構成される光線方向規制素子と、を有し、前記２次元格子シートの前記第１の方向の最小周期は前記第２の方向の最小周期よりも大きく、前記２次元格子シートの前記第１の方向の最小周期を大きさとする前記第１の方向の第１の基本並進ベクトルと、前記２次元格子シートの前記第２の方向の最小周期を大きさとする前記第２の方向の第２の基本並進ベクトルと、前記光線方向規制素子の前記第３の方向の最小周期を大きさとする前記第３の方向の第３の基本並進ベクトルとの関係は、前記第３の基本並進ベクトルと前記第１の基本並進ベクトルとのなす角度が、前記第１の基本並進ベクトルと前記第２の基本並進ベクトルとのなす角度の半分以下である光学素子を備え、前記２次元格子シートは液晶パネルであり、画素の開口部には液晶を分割配向させるために周期的に配列された構造物を有し、この周期配列方向と前記第３の方向とのなす角度が８０乃至１００度である、ことを特徴とする。
例えば、このような構造物は広視野角型液晶表示装置の画素に配置されることがあるが、画素内に配置された構造物の間隔は、サブ画素サイズより小さいのが普通であるため、新たな短周期が生じ、液晶パネルをルーバ（光線方向規制素子の一例）と積層した場合には、新たなモアレ縞が生じることがある。上記構成により、この新たなモアレ縞を低減し、優れた表示品質を提供することができる。
本発明の第２の観点に係る表示装置は、第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に透明領域と不透明領域とが交互に周期配列して構成される２次元格子シートと、前記２次元格子シートに重ね合わされ前記２次元格子シートの面に平行な第３の方向に透明領域と不透明領域とが交互に周期配列して構成される光線方向規制素子と、を有し、前記２次元格子シートの前記第１の方向の最小周期は前記第２の方向の最小周期よりも大きく、前記２次元格子シートの前記第１の方向の最小周期を大きさとする前記第１の方向の第１の基本並進ベクトルと、前記２次元格子シートの前記第２の方向の最小周期を大きさとする前記第２の方向の第２の基本並進ベクトルと、前記光線方向規制素子の前記第３の方向の最小周期を大きさとする前記第３の方向の第３の基本並進ベクトルとの関係は、前記第３の基本並進ベクトルと前記第１の基本並進ベクトルとのなす角度が、前記第１の基本並進ベクトルと前記第２の基本並進ベクトルとのなす角度の半分以下である光学素子を備え、前記２次元格子シートは横電界方式の液晶パネルであり、画素の開口部には横電界又は斜め電界を発生するための電極が周期的に設けられ、この周期配列方向と前記第３の方向とのなす角度が８０乃至１００度である、ことを特徴とする。
例えば、画素開口部に周期的に設けられた電極により、画素内に新たな短周期が生じ、液晶パネルをルーバ（光線方向規制素子の一例）と積層した場合には、新たなモアレ縞が生じることがある。上記構成により、この新たなモアレを低減し、優れた表示品質を提供することができる。

上記第１又は第２の観点に係る表示装置において、前記光線方向規制素子は、前記第３の方向に交差し前記２次元格子シートの面に平行な第４の方向に透明領域と不透明領域とが交互に配列する周期性を有し、前記光線方向規制素子の前記第４の方向の最小周期は前記第３の方向の最小周期よりも大きく、前記光線方向規制素子の前記第４の方向の最小周期を大きさとする前記第４の方向の第４の基本並進ベクトルと前記第２の基本並進ベクトルとのなす角度は、前記第１の基本並進ベクトルと前記第２の基本並進ベクトルとのなす角度の半分以下であってもよい。

前記光線方向規制素子はルーバであってもよい。

液晶パネルは、表示面内に２次元的に周期配列する複数の画素を有し、各画素においては、開口部以外は遮光されているため、画素の典型的な構成は２次元格子として扱うことができる。本願発明の表示装置により、モアレ縞が低減し、且つ、高い透過率又は高い輝度を維持することができる。更に、ルーバにより液晶パネルから出射又は反射された光の指向性を高めることができるため、覗き見防止効果が得られる。

前記液晶パネルは、反射型の液晶パネルであってもよい。また、表示装置は、観察者側から、前記ルーバ、前記液晶パネルの順に配置されていてもよい。これにより、ルーバを表示面上に簡易的に配置すればよいため、組立や製造が容易である。また、バックライト等が必要でないため、薄型化が可能である。

前記表示装置はバックライトを有し、前記液晶パネルは、透過型又は半透過型の液晶パネルであってもよい。また、表示装置は、観察者側から、前記ルーバ、前記液晶パネルの順に配置されていてもよい。これにより、ルーバを表示面上に簡易的に配置すればよいため、組立や製造が容易である。また、観察者側から、前記液晶パネル、前記ルーバ、前記バックライトの順に配置されていてもよい。これにより、液晶パネルの背面側にルーバを配置するため、ルーバを液晶パネルの前面側に配置する場合に比べて、ルーバの厚み分だけ画像表示が奥に感じられる違和感を低減できる。

前記液晶パネルは画素がマトリクス状に配置されてなる表示領域を有し、前記２次元格子シートの前記透明領域は画素の開口部であり、前記不透明領域は前記画素に形成され遮光性を有するブラックマトリクスであってもよい。

前記液晶パネルは表示面内にカラーフィルタを有するサブ画素から構成され、前記カラーフィルタには配色がストライプ状になされ、前記サブ画素により格子状に区画された前記液晶パネルは前記サブ画素の長辺及び短辺を周期とする２次元並進対称性を有し、この２次元並進対称性の２本の基本並進ベクトルのうち、基本並進ベクトルの大きさが小さい方のベクトルと、前記光線方向規制素子の透明領域と不透明領域とが交互に周期配列する方向とのなす角度が８０乃至１００度であると好適である。また、前記基本並進ベクトルの大きさが小さい方のベクトルと、前記光線方向規制素子の透明領域と不透明領域とが交互に周期配列する方向とが直交するとより好適である。１画素は、カラーフィルタの配色数に応じて分割された複数のサブ画素からなり、各サブ画素は開口部と遮光部とから構成されるため、サブ画素の典型的な構成は２次元格子として扱うことができる。また、基本並進ベクトルの大きさが小さい方のベクトルと、カラーフィルタのストライプパターンの周期配列方向とがほぼ直交している。これにより、ルーバの透明・不透明領域の１次元周期配列と、カラーフィルタの２次元色配列によって発生する色モアレ縞が抑制され、且つ、高い透過率又は高い輝度を維持することができる。

前記液晶パネルの画素は、４色以上のサブ画素から構成されていてもよい。例えば、正方形の画素を４分割したレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、ホワイト（Ｗ）からなる４色のストライプパターンに適用できる。この場合、分割されたサブ画素の形状は、正方形を平行線で４等分に分割した長方形である。従って、サブ画素から構成される２次元格子の２本の基本並進ベクトルの大きさは互いに異なる。特に、白色のホワイト（Ｗ）画素を適用することにより、パネルの透過率を向上し、輝度を高くすることができるため、バックライトの消費電力を低減することができる。

前記液晶パネルは表示面内に３色以上から構成されるカラーフィルタを有し、１画素の中に配置された１種類の色に対して２つ以上のサブ画素が設けられ、各サブ画素は独立した表示信号により個別に制御されてもよい。これにより、カラーフィルタの色を直接増やすことなく階調を向上できるため、コストが低減され、より多くの色調が表現可能な優れた表示装置を実現できる。

前記表示装置は、入射する光を透過する状態と散乱する状態とに切替可能な透明・散乱切替素子を有していてもよい。透明・散乱切替素子を透明状態と散乱状態とに切り替えることにより、表示を視認できる範囲を可変とすることができ、視野角切替型の表示装置を実現すると供に、特に透明状態でのモアレ縞を低減でき、優れた表示品質が実現できる。

また、前記表示装置は透過型又は半透過型の液晶表示装置であって、観察者側から、前記液晶パネル、前記透明・散乱切替素子、前記ルーバ、前記バックライトの順に配置されていてもよい。これにより、液晶パネルの背面側に透明・散乱切替素子を配置するため、透明・散乱切替素子を液晶パネルの前面側に配置する場合に比べて、透明・散乱切替素子の厚み分だけ画像表示が奥に感じられる違和感を低減できる。

本発明に係る端末装置は、前記表示装置を有することを特徴とする。本発明は、高い透過率を維持したまま、モアレ縞を低減し、更に覗き見防止効果があることから、重要な情報を取り扱う端末装置に好適に適用できる。

前記光線方向規制素子の光線を規制する方向は、観察者の両眼を結ぶ直線と平行、又は観察者の両眼を結ぶ直線とのなす角度が１０度以下であることが好ましい。これにより、観察者の両脇である左右方向に位置する第三者からの覗き見防止効果を実現することができる。

前記端末装置は、携帯電話、個人用情報端末、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ、又は自動販売機であってもよい。

本発明によれば、透明領域と不透明領域とが面内で交互に１次元的又は２次元的に周期配列する光線方向規制素子と、透明領域と不透明領域とが交互に２次元的に周期配列する２次元格子シートとを重ね合わせた光学素子において、この光学素子を通過する光に発生するモアレ縞を低減し、高い透過率又は高い輝度を維持することができる。このため、本発明の光学素子を組み込んだ表示装置は、モアレ縞の少ない優れた表示品質を有する。更に、光線方向規制素子により光の指向性を高めることができるため、表示装置は覗き見防止効果を有する。

本発明の実施形態に係る光学素子、表示装置、及び端末装置について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係る光学素子について、その原理を中心に詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態に係る光学素子は、透明領域と不透明領域とが面内で交互に１次元的に周期配列する光線方向規制素子と、透明領域と不透明領域とが２次元的に周期配列する２次元格子シートとを有し、一方が他方に重ね合わされて構成される。光線方向規制素子は１次元周期構造により１次元並進対称性を有し、２次元格子シートは２次元格子構造により２次元並進対称性を有する。並進対称性を保存する並進移動は、基本並進ベクトルの任意の線形結合により生成される。即ち、基本並進ベクトルは周期性の基本単位であり、隣接する格子点を結ぶ互いに線形独立なベクトルからなる。本発明の第１の実施形態に係る光学素子においては、光線方向規制素子と、２次元格子シートとの重ね合わせ方に特徴を有し、２次元格子における２つの基本並進ベクトルの大きさは互いに異なり、光線方向規制素子における基本並進ベクトルと２次元格子における大きさの大きい方の基本並進ベクトルとのなす角度が、２次元格子における２つの基本並進ベクトルのなす角度の半分以下であることを特徴とする。換言すれば、光線方向規制素子における基本並進ベクトルを、２次元格子における大きさの大きい方の基本並進ベクトルに射影した成分が、大きさの小さい方の基本並進ベクトルに射影した成分よりも大きいことを特徴とする。

２次元格子シートは、例えば、表示パネルである。表示パネルには、表示面内に複数の画素が２次元的に周期配列しており、各画素において開口部以外は遮光されているため、表示パネルの典型的な構成は２次元格子として扱うことができる。また、光線方向規制素子は、例えば、ルーバであり、透明材料と不透明材料とが１次元方向に周期的に配列したシート状であり、表示面垂直方向に厚みを有する構成となっている。

以下、本実施形態の構成、動作、及び効果を、本実施形態の構成とは異なる構成と比較して詳細に説明する。図１（ａ）は、光線方向規制素子を模式的に示す平面図であり、実空間上の１次元格子をｘｙ平面に示す模式図である。図１（ａ）に示すように、光線方向規制素子は、帯状に延伸する複数の透明領域１１２ａ及び不透明領域１１２ｂを交互に互いに平行に配置して構成され、１次元的な周期構造、又は１次元格子が形成され、周期方向はｘ軸の正の方向に対して角度αをなす方向である。この１次元格子（以下、ストライプ状パターンともいう）は、下記数式２に示される並進ベクトルＴ_１により表現することができる。

ここで、ｎは任意の整数であり、ベクトルa_lは１次元周期に対応する基本並進ベクトルである（以下、基本並進ベクトルa_lという）。基本並進ベクトルa_lはｘ軸の正の方向から角度α回転している。また、以下、基本並進ベクトルa_lの大きさをＰ_１と記す。Ｐ_１は透明領域と不透明領域の幅の和である。なお、本明細書中におけるベクトルの表記法として、本文中では矢印を付さず、例えばベクトルa_lと表記するのに対して、数式中ではa_lに矢印を付して表記するものとする。

図１（ｂ）は、２次元格子シートを示す平面図であり、実空間上の２次元格子をｘｙ平面に示す模式図である。図１（ｂ）に示すように、２次元格子シートにおいては、不透明領域１１３ｂが２次元格子状に配置されており、この不透明領域に囲まれた領域は透明領域１１３ａであり、透明領域及び不透明領域が２次元的に周期配列している。この２次元格子は、大きさが異なり互いに直交する基本並進ベクトルａ_ｘ、ａ_ｙにより特徴付けられる。基本並進ベクトルａ_ｘ、ａ_ｙの大きさを夫々Ｐ_ｘ、Ｐ_ｙと記すと、図１（ｂ）では、Ｐ_ｘ＜Ｐ_ｙとなっている。２次元格子は、基本並進ベクトルａ_ｘ、ａ_ｙを用いて、下記数式３に示される並進ベクトルＴ_２により表現することができる。

ここで、ｌ、ｍは任意の整数であり、基本並進ベクトルａ_ｘはｘ方向の基本並進ベクトルであり、また、基本並進ベクトルａ_ｙはｙ方向の基本並進ベクトルである。

同様に、図１（ｃ）は、２次元格子シートを示す平面図であり、実空間上の２次元格子をｘｙ平面に示す模式図である。図１（ｂ）との違いは、Ｐ_ｘ＞Ｐ_ｙである点である。従って、２次元格子は数式３の並進ベクトルＴ_２により表現される。なお、特許文献４との対応においては、光線方向規制素子が遮光スリット付シートに、２次元格子シートが液晶表示素子に対応する。

次に、図１（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）の各格子に対応する波数空間上の逆格子について記述する。先ず、図１（ｄ）は、図１（ａ）に示す１次元格子（ストライプ状パターン）に対応する逆格子を波数空間上に示した図であり、ｕ軸、ｖ軸は、実空間におけるｘ軸、ｙ軸に対応する波数空間の座標軸である。

図１（ｄ）に示すように、ベクトルｆ_ｌはｕ軸の正方向に対して角度αをなしており、実空間上の基本並進ベクトルａ_ｌに対応する波数空間上のベクトルである（以下、波数ベクトルｆ_ｌという）。波数ベクトルｆ_ｌの大きさは１／Ｐ_ｌであるため、ベクトルｆ_ｌは下記数式４により表すことができる。

従って、図１（ａ）に示す１次元格子に対応する波数空間上の並進ベクトルＫ_１は、下記数式５により表すことができる。

ここで、ｎは任意の整数である。

次に、図１（ｂ）及び（ｃ）に示す２次元格子に対応する逆格子について説明する。図１（ｅ）及び（ｆ）は、夫々図１（ｂ）及び（ｃ）の２次元格子に対応する逆格子を波数空間上に示した図である。２次元格子の基本並進ベクトルａ_ｘ、ａ_ｙに対応する波数空間上のベクトルｆ_ｘ、ｆ_ｙ（以下、波数ベクトルｆ_ｘ、ｆ_ｙという）は、下記数式６により表すことができる。

即ち、波数ベクトルｆ_ｘは、大きさが１／Ｐ_ｘのｕ軸方向のベクトルであり、波数ベクトルｆ_ｙは、大きさが１／Ｐ_ｙのｖ軸方向のベクトルである。従って、図１（ｂ）及び（ｃ）に示す２次元格子に対応する波数空間上の並進ベクトルＫ_２は、下記数式７により表すことができる。

ここで、（ｌ、ｍ）は任意の整数であるため、波数空間上には（ｌ、ｍ）に対応する格子点３６（以下、逆格子点という）が多数存在する。

次に、１次元格子（ストライプ状パターン）から構成される光線方向規制素子と、２次元格子シートとを、重ね合わせた場合を考える。２つの周期的なパターンを有する平面が互いに重なり合う空間では、２つの幾何学模様が干渉し合うことによりモアレ縞が発生する。特許文献４においては、遮光スリット付シートの遮光材延設方向は、液晶表示素子の画素配列方向と一致している。しかしながら、実際には、このような配置ではモアレ縞が発生しやすい。このため、通常、遮光スリットを面内で角度α回転させて配置するのが一般的である。しかし、視野角制御方向が画面左右方向であることが実用上求められるため、αは１０度以下であることが望ましい。そこで、以下では、傾斜角度を角度αに設定し、更に、αが１０度以下の場合について考える。なお、モアレ縞は周期的な模様であるため、モアレの周期の大きさを、以下、モアレ周期Ｔという。

光線方向規制素子と２次元格子シートとを重ね合わせた場合のモアレ周期Ｔは、以下のようにして算出される。モアレ縞の波数空間上のベクトルｆ＝（ｆ_ｕ、ｆ_ｖ）は、波数空間上における１次元、及び２次元格子の並進ベクトルＫ_１、Ｋ_２を合成したベクトルで表すことができる。以下、ベクトルｆを、モアレの波数ベクトルという。従って、モアレの波数ベクトルｆは、数式５、数式６により、２次元格子の波数ベクトルｆ_ｘ、ｆ_ｙ、及び１次元格子の波数ベクトルｆ_ｌの重ね合わせにより下記数式８のように表現される。

ここで、ｌ、ｍ、ｎは任意の整数である。モアレ周期Ｔは、モアレの波数ベクトルｆの大きさ｜ｆ｜の逆数で与えられるため、下記数式９により表される。

なお、モアレ縞の周期方向とｕ軸の正方向とのなす角度βは下記数式１０のように求まる。

以上のようにして、発生するモアレ縞の周期及び縞方向を算出することができる。また、数式８に示すように、モアレの波数ベクトルにおいては、整数（ｌ、ｍ、ｎ）は任意の組み合わせから成り立っており、その組み合わせにより多数のモアレ周期が生じる。これら多数のモアレ周期Ｔを大きい順に並べれば、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・と書くことができる。

実用上、モアレ周期Ｔが十分小さければ人間が視認することができないため、問題とならない。しかし、モアレ周期Ｔが大きくなれば、モアレ縞は人間の目に視認されるため、画面の表示品質が低下する。従って、実用上、最大となるモアレ周期Ｔ１が視認できるかどうかが大きな問題となる。数式８、数式９からわかるようにｌ、ｍ、ｎが小さいとき、モアレ周期Ｔが大きくなる。従って、ｌ、ｍ、ｎが小さいときを考えれば十分なことがわかる。

モアレ周期Ｔは、モアレの波数ベクトルｆの大きさ｜ｆ｜の逆数で与えられるため（Ｔ＝１／｜ｆ｜）、｜ｆ｜が最も小さくなる整数の組（ｌ、ｍ、ｎ）が、実空間においてモアレ周期Ｔが最大となる条件である。特に、積層する格子の大きさが同じ程度で、回転角度αが小さい場合には、モアレの波数ベクトルｆの大きさ｜ｆ｜は、各整数が±１、０をとる組み合わせの場合に最小となる。従って、この条件のときに、モアレ周期Ｔは最大となる。そこで、以下では簡単のため、（ｌ、ｍ、ｎ）=（１、０、−１）の場合に発生するモアレ縞について説明する。しかしながら、以下の説明は、この整数の組み合わせに限られることなく、他の組み合わせにも成立する。

図２（ａ）は、図１（ａ）の光線方向規制素子と、図１（ｂ）の２次元格子シートとを重ね合わせた場合に相当する平面図である。図２（ａ）に示すように、光線方向規制素子の不透明領域１１２ｂ及び２次元格子シートの不透明領域１１３ｂが図示されており、上述の、１次元格子の基本並進ベクトルａ_ｌ１３、及び２次元格子の基本並進ベクトルａ_ｘ１１、ａ_ｙ１２との関係が図示されている。図２（ｂ）は、図２（ａ）を波数空間で表現した図である。

同様に、図３（ａ）は、図１（ａ）の光線方向規制素子と、図１（ｃ）の２次元格子シートとを重ね合わせた場合に相当する平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）を波数空間で表現した図である。そのため、図２と同一の構成物には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

なお、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示す波数空間においては、横軸は基本並進ベクトルａ_ｘに対応する座標軸ｕであり、縦軸は基本並進ベクトルａ_ｙに対応する座標軸ｖであり、波数空間上における逆格子点３６として任意の整数（ｌ、ｍ）の組み合わせをプロットしている。そして、原点から逆格子点３６へ向けたベクトルは、２次元逆格子における並進ベクトルを表す。また、ｕ軸の正方向に対して角度α（〜１０度）傾斜した直線上には、１次元周期配列パターンにおける逆格子点３６が並んでおり、原点からその逆格子点へのベクトルは１次元周期方向の並進ベクトルを表す。

次に、図２のＰ_ｙ＞Ｐ_ｘを特徴とする２次元格子と、図３のＰ_ｘ＞Ｐ_ｙを特徴とする２次元格子とを比較する。なお、同じ大きさのモアレ周期Ｔ＝１／｜ｆ｜が発生する条件を比較するため、図２（ｂ）、図３（ｂ）においては、半径｜ｆ｜の円を同時に図示した。

図２（ｂ）においては、ｖ方向の逆格子点の間隔に比べ、ｕ方向の逆格子点の間隔が大きい。また、上述のように、モアレ周期Ｔの最大値を求めるためには、波数ベクトルｆ_ｘ３４と波数ベクトル−ｆ_ｌ３３との和で与えられる波数ベクトルｆ４２を求めればよく、波数ベクトルｆ_ｙ３５は考慮する必要はない。その結果、波数ベクトルｆ４２が円周上に位置するには、波数ベクトル−ｆ_ｌ３３の大きさ｜ｆ_ｌ｜を大きくとらなければならないことがわかる。これは、モアレ周期Ｔに対し、実空間上における１次元周期パターンの周期の大きさが小さくなることを意味する。

一方、図３（ｂ）においては、ｖ方向の逆格子点の間隔に比べ、ｕ方向の逆格子点の間隔が小さい。その結果、｜ｆ_ｌ｜を、図２（ｂ）と比較して小さくできることがわかる。これは、モアレ周期Ｔに対し、実空間上における１次元周期パターンの周期の大きさが、図２（ｂ）の場合と比較して、大きくなることを意味する。従って、同じモアレ周期Ｔのモアレを発生する条件下では、Ｐ_ｙ＞Ｐ_ｘの２次元格子より、Ｐ_ｙ＜Ｐ_ｘの２次元格子の方が、１次元格子の構造周期を大きくとることが可能である。

本発明で用いる透明領域と透明領域とが交互に並ぶ光線方向規制素子においては、透過率が高いことが望ましい。一方、加工上の問題から、不透明領域の幅には下限が存在する。従って、光線方向規制素子の配列周期が大きくなれば、透過率を向上させることができる。このため、図２（ｂ）と図３（ｂ）とを比較した場合に、図３（ｂ）の方が｜ｆ_ｌ｜を小さくとることができるため、単位面積あたりに占める不透明領域の割合が少なく、光線方向規制素子の透過率が高いことがわかる。本実施形態の光学素子は、図３の構成に従う。

なお、図３においては、２次元格子が直交格子の場合について説明したが、同様の結論は、２次元格子が直交していない斜方格子の場合にも得られる。そこで、波数ベクトルｆ_ｘ、ｆ_ｙが直交していない場合を考える。図４（ａ）は、図３（ｂ）における波数ベクトルｆ_ｘとｆ_ｙとのなす角度が９０度未満の場合の図であり、図４（ｂ）は、図２（ｂ）における波数ベクトルｆ_ｘとｆ_ｙとのなす角度が９０度未満の場合の図である。そのため、図３（ｂ）及び図２（ｂ）と同一の構成物には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。図４（ａ）においては、波数ベクトルｆ_ｘの方向はｕ軸の正方向に設定したため、モアレの波数ベクトルｆは、図３（ｂ）の場合と同様に、波数ベクトルｆ_ｙの成分を含まない。また、図４（ｂ）においても、波数ベクトルｆ_ｘの方向はｕ軸の正方向に設定したため、モアレの波数ベクトルｆは、図２（ｂ）の場合と同様に、波数ベクトルｆ_ｙの成分を含まない。このため、基本並進ベクトルａ_ｘ、ａ_ｙが互いに直交しない条件下でも、αの角度範囲が小さい場合には、モアレ周期Ｔの大きさに対し、基本並進ベクトルａ_ｘに対する成分が支配的になるので、基本並進ベクトルａ_ｘ、ａ_ｙが互いに直交する場合と同様な議論ができる。従って、斜方格子上においても、図４（ａ）の波数ベクトルｆ_ｌは、図４（ｂ）の波数ベクトルｆ_ｌより小さく設定することができる。この結果、図４（ａ）の構成においては、同様に高い透過率を得ることができる。

次に、１次元格子の基本並進ベクトルａ_ｌを、２次元格子の２つの基本並進ベクトルａ_ｘ、ａ_ｙに夫々射影した成分を比較する。図３（ａ）に示すように、基本並進ベクトルａ_ｌの基本並進ベクトルａ_ｘ方向への射影成分ａ_ｅｘは、基本並進ベクトルａ_ｌの基本並進ベクトルａ_ｙ方向への射影成分ａ_ｅｙより大きい。即ち、ベクトルの大きさに関して、大きい方（基本並進ベクトルａ_ｘ）への射影成分ａ_ｅｘは、小さい方（基本並進ベクトルａ_ｙ）への射影成分ａ_ｅｙより大きいことを特徴とする。また、これは、基本並進ベクトルａ_ｌと基本並進ベクトルａ_ｘとのなす角度が、４５度以下であることを意味する。一方、図２（ａ）に示すように、基本並進ベクトルａ_ｌの基本並進ベクトルａ_ｘ方向への射影成分ａ_ｅｘは、基本並進ベクトルａ_ｌの基本並進ベクトルａ_ｙ方向への射影成分ａ_ｅｙより小さい。同様の特徴は斜方格子の場合にも成り立ち、図４（ａ）に相当する実空間においては、基本並進ベクトルａ_ｌの基本並進ベクトルａ_ｘ方向への射影成分ａ_ｅｘは、基本並進ベクトルａ_ｌの基本並進ベクトルａ_ｙ方向への射影成分ａ_ｅｙより大きい。これは、基本並進ベクトルａ_ｌと基本並進ベクトルａ_ｘとのなす角度が、基本並進ベクトルａ_ｘと基本並進ベクトルａ_ｙとのなす角度の半部以下であることを意味する。なお、角度αは、実用上１０度以下が望ましいが、ａ_ｘ、ａ_ｙのなす角度の半分以下（例えば、ａ_ｘ、ａ_ｙが直交している場合には４５度以下）であれば、図３の構成においては、以上説明したような透過率向上効果がある。

以上から、本実施形態に係る光学素子を用いることにより、モアレを低減し、高い透過率を実現できることがわかる。

次に、本実施形態の光学素子を、正面方向だけからではなく斜め方向から観察した場合について説明し、モアレ周期Ｔの視角依存性が低減する効果を説明する。図５は、光学素子を斜め方向から観察する場合の視点と２次元格子ベクトルとの関係を示す斜視図である。ここで、便宜上、以下のように座標系を設定する。図５に示すように、２次元格子の基本並進ベクトルａ_ｘ、ａ_ｙのなす２次元平面（ｘｙ平面）に対して垂直な方向をｚ方向とし、視認者側の方向を＋ｚ方向、その反対方向を−ｚ方向とする。視点からｘｙ平面に垂直に降ろした垂線とｘｙ平面との交点をＰ点とし、原点とＰ点とを結ぶ直線とｘ軸とのなす角度をθとする。なお、基本並進ベクトルａ_ｘはｘ軸上のベクトルであり、基本並進ベクトルａ_ｙはｙ軸上のベクトルである。また、原点とＰ点とを結ぶ直線と、原点と視点とを結ぶ直線とのなす角度をφとする。以下、φを見込み角という。

図６は、θ＝０度、見込み角φにおける視点から、ｘ軸上を観察する場合の模式図である。図６に示すように、みかけのｘ方向の周期は、ｓｉｎφに比例して小さくなる。同様にして、ｘ軸より角度θ回転した方向の１次元の周期においては、角度θが小さい範囲ではｘ方向の成分が大きく効くため、みかけのＰ_ｌの大きさは小さくなる。

このように、見かけ上の構造周期が小さくなるため、対応する波数空間上においては、ベクトルのｕ軸方向の成分の絶対値が大きくなる。図７は、図３（ｂ）の構成において、波数ベクトルの見込み角φ依存性を示す図であり、図８は、図２（ｂ）の構成において、波数ベクトルの見込み角φ依存性を示す図である。前述のように、図７は、本実施形態の構成に対応する。図７及び図８に示すように、見込み角φが９０度から９０度未満の値φ’に変化すると、各逆格子点は、ｎ＞０の範囲ではｕ軸の正の方向へ変位し、ｎ＜０の範囲ではｕ軸の負の方向へ変位する。このため、２次元格子の波数ベクトルｆ_ｘ、１次元格子の波数ベクトルｆ_ｌは、夫々波数ベクトルｆ_ｘ’、波数ベクトルｆ_ｌ’に変化し、夫々大きさは大きくなり、モアレ周期Ｔに対応するモアレの波数ベクトルｆの大きさ｜ｆ｜が大きくなる（波数ベクトルｆは波数ベクトルｆ’に変化する）。このとき、モアレの波数ベクトルｆの大きさ｜ｆ｜の変位量は、見込み角φ以外に、波数ベクトルｆ_ｌ、ｆ_ｘの大きさにも依存する。変位量は波数ベクトルｆ_ｌ、ｆ_ｘの大きさに比例するため、大きさが小さければ、見込み角φに対する変化量は小さくなる。従って、ｆ_ｌ、ｆ_ｘが小さい図７の方が図８に比較して、モアレの波数ベクトルｆの変化量が小さい。

更に、図７及び図８より明らかなように、モアレの波数ベクトルｆとｕ軸とのなす角度β（＜９０度）に関して、図７の角度βの方が、図８の角度βより小さくとることができる。このため、図７では、波数ベクトルｆ_ｌ、ｆ_ｘが図８に比べて小さいことに加え、角度βが小さいため、図８と比較して波数ベクトルｆ_ｌ、ｆ_ｘを合成したモアレの波数ベクトルｆの大きさ｜ｆ｜の変位量が非常に小さい。即ち、図８の場合には、正面でモアレを視認できなくとも、斜めから見込むことにより、モアレが生じる可能性が高くなる。一方、図７の場合には、見込み角φが変化してもモアレに対応するベクトル変化が小さく、モアレを生じる可能性が低い。従って、表示面左右方向から視認した場合、モアレ周期Ｔの視角依存性が低減されるため、高品質表示を実現できる。

なお、モアレ周期Ｔの視覚依存性が低減する効果は、ａ_ｘとａ_ｙが直交していない斜方格子にも適用できる。基本並進ベクトルａ_ｘ、ａ_ｙの大きさＰ_ｘ、Ｐ_ｙがＰ_ｘ＞Ｐ_ｙを満たし、１次元周期パターンの基本並進ベクトルａ_ｌを夫々ａ_ｘ、ａ_ｙ方向に射影して、ａ_ｘへの射影成分が大きくなっていればよい。好ましくは、ａ_ｘとａ_ｌのなす角度α（１次元周期の回転角度）が小さいこと、例えば、−１０度＜α＜１０度であることが望ましい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態に係る光学素子は、透明領域と不透明領域とが面内で交互に２次元的に周期配列する光線方向規制素子と、透明領域と不透明領域とが２次元的に周期配列する２次元格子シートとを有し、一方が他方に重ね合わされて構成される。光線方向規制素子は２次元周期構造により２次元並進対称性を有し、２次元格子シートは２次元格子構造により２次元並進対称性を有する。並進対称性を保存する並進移動は、基本並進ベクトルの任意の線形結合により生成される。本発明の第２の実施形態に係る光学素子においては、光線方向規制素子と、２次元格子シートとの重ね合わせ方に特徴を有し、２次元格子シートにおける２つの基本並進ベクトルａ_１、ａ_２の大きさは互いに異なり（基本並進ベクトルａ_１の大きさ＞基本並進ベクトルａ_２の大きさ）、光線方向規制素子における２つの基本並進ベクトルｂ_１、ｂ_２の大きさは互いに異なり（基本並進ベクトルｂ_１の大きさ＜基本並進ベクトルｂ_２の大きさ）、基本並進ベクトルｂ_１を基本並進ベクトルａ_１の方向に射影した成分は、基本並進ベクトルｂ_１を基本並進ベクトルａ_２の方向に射影した成分より大きく、基本並進ベクトルｂ_２を基本並進ベクトルａ_２の方向に射影した成分は、基本並進ベクトルｂ_１を基本並進ベクトルａ_１の方向に射影した成分より大きいことを特徴とする。これは、基本並進ベクトルｂ_１と基本並進ベクトルａ_１とのなす角度は、基本並進ベクトルａ_１と基本並進ベクトルａ_２とのなす角度の半分以下であり、また、基本並進ベクトルｂ_２と基本並進ベクトルａ_２とのなす角度は、基本並進ベクトルａ_１と基本並進ベクトルａ_２とのなす角度の半分以下であることを意味する。

基本並進ベクトルａ_１、ａ_２と基本並進ベクトルｂ_１との関係、及び基本並進ベクトｂ_１、ｂ_２と基本並進ベクトルａ_２との関係は、互いに２次元格子と１次元格子の関係になっており、夫々第１の実施形態と同様の構成となっている。従って、第１の実施形態と同様の動作、効果が得られるが、これに加えて、２次元格子と２次元格子とが重ね合わされているため、視線左右方向だけでなく、上下方向に対しても同様の効果が得られる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る表示装置について説明する。図１１は、本実施形態に係る表示装置を示す斜視図であり、図１２は、本実施形態に使用されるルーバを示す上面図であり、図１３は、本実施形態における画素とルーバとの配置関係を示す上面図である。

図１１に示すように、本実施形態に係る表示装置２においては、自発光型の表示パネル６が設けられており、自発光型の表示パネル６の上には光線方向規制素子であるルーバ１１２が設けられている。ルーバ１１２は、透明材料と不透明材料とが１次元方向に周期的に配列したシートであり、表示面垂直方向に厚みを有する。自発光型のパネル６としては、一例として、有機ＥＬ（Electroluminescence）パネルを適用することができる。表示パネル６は、表示面内に２次元的に周期配列する複数の画素を有し、各画素には、光漏れを防ぎ、コントラストを向上するためのブラックマトリクス（図示せず）が設けてある。このブラックマトリクスを除いて、光源からの光を遮断する構造物は存在しない。従って、表示面の上方から観察した場合、ブラックマトリクスにより構成される格子がマトリクス状に多数周期配列しており、ブラックマトリクス以外の各開口部から調光された光が出射され、情報を表示することができる。

なお、本実施形態においては、便宜上、以下のようにｘｙｚ直交座標系を設定する。図１１に示すように、表示パネル６は長方形であり、表示面に平行に且つ表示パネル長手方向にｙ軸をとる。このｙ軸に沿って紙面奥に向かう方向を＋ｙ方向とし、その反対方向を−ｙ方向とする。＋ｙ方向及び−ｙ方向を総称してｙ軸方向という。ｘ軸は表示面内でｙ軸と直交し、紙面右手に向かう方向を＋ｘ方向とし、その反対方向を−ｘ方向とする。＋ｘ方向及び−ｘ方向を総称してｘ軸方向という。更に、ｘ軸方向及びｙ軸方向の双方に直交する方向をｚ軸方向とし、このｚ軸方向のうち、紙面上方に位置する観察者に向かう方向を＋ｚ方向とし、その反対方向を−ｚ方向とする。座標系は右手座標系とし、人の右手の親指を＋ｘ方向、人差指を＋ｙ方向に向けたとき、中指は＋ｚ方向を向くようにする。

図１２に示すように、ルーバ１１２は、光を透過する透明領域１１２ａと、光を吸収する不透明領域１１２ｂとが、ルーバ１１２の表面に平行な１次元方向に交互に配置されて形成されている。なお、図１２に示すように、＋ｘ方向は紙面の右手に向かう方向、＋ｙ方向は紙面の上方に向かう方向となっている。本実施形態においては、不透明領域１１２ｂは完全に光を吸収する層としている。また、透明領域１１２ａと不透明領域１１２ｂとの界面の方向は、ｘｙ平面において、ｙ軸の正の方向から時計回りに角度α傾斜した方向に設定されている。即ち、透明領域１１２ａと不透明領域１１２ｂとの配列方向は、ｘ軸の正の方向から時計回りに角度α傾いた方向であって、この方向に沿って透明領域１１２ａと不透明領域１１２ｂとの和で表される配列ピッチは一定である。本実施形態では、一例として、角度αは１０度に設定されている。また、吸収領域の幅は１０μｍ、透明領域の幅は５０μｍであり、従って、その合計である配列ピッチは６０μｍに設定されている。

次に、表示パネルの画素とルーバとの配置関係について述べる。図１３は、画素７１とルーバ１１２との配置関係を、ルーバ１１２の光出射面４３側から見た上面図である。図１３に示すように、画素７１は長方形であり、長辺はｘ軸と平行であり、短辺はｙ軸と平行である。なお、ｘｙ座標は図１２と同様に設定されている。本実施形態においては、一例として、ｘ軸方向の画素ピッチＰ_ｘは１４１μｍであり、ｙ軸方向の画素ピッチＰ_ｙは４７μｍであり、ｘ方向に配列する構造周期が、ｙ方向に比べて３倍大きくなっている。

ルーバ１１２の透明領域１１２ａと不透明領域１１２ｂとの界面は、ｘｙ平面内において、＋ｙ方向より時計回りに１０度傾いているため、ルーバ１１２の透明領域１１２aと不透明領域１１２ｂとが交互に配列する周期方向は、＋ｘ方向より時計回りに１０度傾いている。また、この周期方向に沿ったルーバ１１２の配列ピッチをＰ_ｌとする。図１３に示すように、ルーバ１１２の１次元周期方向は、画素７１の２次元配列の周期方向であるｘ軸方向及びｙ軸方向とは異なった方向となっている。

本実施形態においては、ｘ軸方向の画素ピッチＰ_ｘは、ｙ軸方向の画素ピッチＰ_ｙよりも大きく設定されている。このため、ルーバ１１２の１次元周期配列方向の１周期分を単位とする基本並進ベクトルａ_ｌをｘ軸方向に射影したときの大きさａ_ｅｘは、基本並進ベクトルａ_ｌをｙ軸方向に射影したときの大きさａ_ｅｙよりも大きくなるように設定されている。従って、本実施形態における画素とルーバとの配置関係は、第１の実施形態の光学素子の構成と同じである。

次に、上述の如く構成された本実施形態の動作について、図１１乃至１３を用いて説明する。表示装置２の表示状態においては、自発光型の表示パネル６から発した光は画素開口部から出射し、ルーバ１１２に入射する。ルーバ１１２に入射した光のうち、透明領域１１２ａと吸収領域１１２ｂとが交互に周期的に配列する方向へ大きく傾いた光線、即ち、ｚ軸の正の方向からルーバ１１２の周期配列方向へ大きく傾いた光線成分はルーバ１１２の不透明領域１１２ｂにより吸収される。一方、ルーバ１１２の不透明領域１１２ｂによって吸収されることなく透明領域１１２ａを透過した光は、そのまま出射される。従って、ルーバ１１２から出射される光は、指向性が高められた状態となる。また、画素開口部から出射された光はブラックマトリクスによりｘ軸方向及びｙ軸方向に周期的な分布を有するため、ルーバの透明・不透明領域の周期構造と干渉し、モアレ縞が発生する。しかしながら、第１の実施形態と同様に、本実施形態の構成によりモアレ縞は低減される。

このモアレ縞が発生する原理、及び周期の大きさを計算する方法は既に述べた通りであるが、ここで改めて簡単にモアレ周期Ｔの算出方法について述べる。モアレ周期Ｔは、画素ピッチ（Ｐ_ｘ、Ｐ_ｙ）、ルーバピッチＰ_ｌ、及びルーバ傾斜角度αを用いて、波数空間上におけるモアレの波数ベクトルの合成により算出できる。画素７１はマトリクス状に多数配列された２次元配列であり、一方、ルーバ１１２は透明領域１１２ａと、吸収領域１１２ｂとが１次元的に配列した構造である。従って、画素７１のｘ方向、ｙ方向の周期性とルーバ１１２の周期性は、波数空間上において下記数式１１のように表すことができる。

ここで、波数ベクトルｆ_ｘ、ｆ_ｙは、夫々画素７１のｘ、ｙ方向の基本並進ベクトルに対応し、波数ベクトルｆ_ｌはルーバ１１２の１次元周期性の基本並進ベクトルに対応する。また、座標成分は、波数空間におけるｕ、ｖ座標成分とする。そして、これらの波数ベクトルを下記数式１２に従って合成し、更に、下記数式１３を用いてモアレ周期Ｔを求めることができる。

ここで、（ｌ、ｍ、ｎ）は任意の整数の組である。また、モアレの波数ベクトルのｕ軸方向からの回転角度βは下記数式１４により計算される。

これらの式に本実施形態の構成を適用し、モアレ周期Ｔを算出する。本実施形態においては、ルーバ１１２のピッチＰ_ｌは６０μｍ、画素ピッチＰ_ｘは１４１μｍ、画素ピッチＰ_ｙは４７μｍ、ルーバの回転角度αは１０度である。これから、モアレ周期Ｔの最大周期は、１７６μｍと算出される。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られ、モアレを低減した上で、高い透過率又は高い輝度を維持でき、更に、ルーバにより表示パネルから出射した光は指向性の高い光となり、覗き見防止効果が得られる。

更に、本実施形態の効果を具体的に説明するために、本実施形態とは異なる比較例と比較して説明する。比較対象は、画素ピッチＰ_ｘは４７μｍ、画素ピッチＰ_ｙは１４１μｍとする画素に適用した場合である。この画素は、Ｐ_ｘ：Ｐ_ｙ＝１：３となっており、画素の面積は本実施形態の画素と同じである。従って、この比較のための画素（以下、比較用画素という）は、ルーバのピッチＰ_ｌとして６０μｍ、画素ピッチＰ_ｘは４７μｍ、Ｐ_ｙは１４１μｍ、ルーバの傾斜角度αは１０度であり、これを上記数式に代入し計算すると、モアレの最大周期は、２７３μｍと算出される。従って、本実施形態におけるモアレ周期Ｔは、比較用画素におけるモアレ周期の６４％に低減されている。

ルーバピッチを大きくとるとモアレ縞の周期が大きくなるが、本実施形態においては、ルーバピッチを１００μｍとした場合であっても、比較用画素と同じ程度のモアレ周期で済む。ルーバ表面に占める透明領域の割合（以下、開口率という）は、ピッチ６０μｍで８３％であり、ピッチ１００μｍで９０％である。従って、開口率を大きくとることができるため、モアレ縞を低減し、高透過率を確保することができる。

更に、前述のように、ルーバのピッチを大きくとることにより、以下の効果が期待できる。通常、視野角範囲内で斜め方向から覗いた場合、見かけのピッチが変化することにより、モアレ周期Ｔが変化するため、視角依存性が発生し、画質が低下する。本実施形態においては、横方向の構造周期を大きくとることにより、モアレ周期Ｔの変化を低減することができ、表示品質を向上することができる。

なお、本実施形態におけるルーバの吸収領域のピッチ、ルーバの傾斜角度、及び画素ピッチは、上記の数値に限定されるものではなく、同様の効果を有する範囲において適宜変更することができる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１４は、本実施形態の表示装置を示す斜視図であり、図１２は、本実施形態に使用されるルーバを示す上面図である。

図１４に示すように、本実施形態に係る表示装置２においては、光源装置１が設けられており、この光源装置１の上には透過型液晶パネル７が設けられている。光源装置１は、導光板３と、この導光板３の側面に設けられた光源５１と、この導光板３の前面側、即ち、＋ｚ方向の観察者側に配置された光線方向規制素子であるルーバ１１２とから構成される。光源５１は、一例では、ＬＥＤ（light Emitting Diode：発光ダイオード）である。

なお、本実施形態においては、便宜上、以下のようにｘｙｚ直交座標系を設定する。光源５１から導光板３に向かう方向を＋ｙ方向とし、その反対方向を−ｙ方向とする。＋ｙ方向及び−ｙ方向を総称してｙ軸方向という。また、導光板３のルーバ側の面である光出射面に平行な方向のうち、ｙ軸方向に直交する方向をｘ軸方向とする。更に、ｘ軸方向及びｙ軸方向の双方に直交する方向をｚ軸方向とし、このｚ軸方向のうち、導光板３からルーバ１１２に向かう方向を＋ｚ方向とし、その反対方向を−ｚ方向とする。＋ｚ方向は前方、即ち、観察者に向かう方向である。そして、＋ｘ方向は、右手座標系が成立する方向とする。即ち、人の右手の親指を＋ｘ方向、人差指を＋ｙ方向に向けたとき、中指は＋ｚ方向を向くようにする。

透過型液晶パネル７は、観察者側から見て液晶パネルの背面側に設置された光源装置１の発する光を利用して情報を表示するものであり、透過表示領域を有する画素がｘ方向及びｙ方向にマトリクス状に多数配列されている。本実施形態における透過型液晶パネルはＴＮ（Twisted Nematic）方式であり、画素中にはブラックマトリクスを除いて、光源からの光を遮断する構造物は存在しない。本実施形態における画素構造は、第３の実施形態における構成と同様であり、図１３に示すように、長方形の格子形状である。そして、画素中の開口部以外はブラックマトリクスで覆われており、ブラックマトリクスの幅は、例えば、１０μｍである。また、画素７１の配列ピッチは、一例として、ｘ方向に１４１μｍであり、ｙ方向に４７μｍである。

本実施形態におけるルーバは、第２の実施形態におけるルーバと同様の構成であり、図１２に示すように、ルーバ１１２は、例えば光を透過する透明領域１１２ａと、光を吸収する吸収領域１１２ｂとが、ルーバ１１２表面に平行な方向に交互に配置されて形成されている。

ルーバ１１２の透明領域１１２ａと不透明領域１１２ｂとの界面は、ｘｙ平面内において、ｙ軸の＋ｙ方向より時計回りに１０度傾いているため、ルーバの透明領域と不透明領域とが交互に配列する周期方向は、ｘ軸の＋ｘ方向より時計回りに１０度傾いている。従って、ルーバの透明領域と不透明領域とが交互に配列する周期方向と、画素構造の周期方向であるｘ軸方向、及びｙ軸方向は互いに異なった方向となる。本実施形態では、ｘ軸方向の画素ピッチの方が大きく設定されているため、ルーバの透明・不透明領域の周期配列方向の１周期分のベクトルは、画素のｙ軸方向に射影したときの大きさよりも、ｘ軸方向に射影したときの大きさの方が大きく設定される。上記以外の構成は、前述の第３の実施形態と同様である。

次に、本実施形態の動作について説明する。光源５１が発した光は導光板３に入射し、導光板３内を伝搬した後反射して、ルーバ１１２側の面である光出射面から出射する。導光板３から出射した光は拡散光であるが、ルーバ１１２に入射することにより、光規制方向に広がった光はルーバ１１２の不透明領域１１２ｂに吸収され、ルーバ１１２から出射する光は、指向性の高い分布の光となる。この指向性の高い分布の光は、透過型液晶パネル７を透過し、表示が行われる。また、画素開口部から出射された光はブラックマトリクスによりｘ軸方向及びｙ軸方向に周期的な分布を有するため、ルーバの透明・不透明領域の周期構造と干渉し、モアレ縞が発生する。しかしながら、第１の実施形態と同様に、本実施形態の構成によりモアレ縞は低減される。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態は、第３の実施形態と同様の効果を奏し、モアレを低減した上で、高い透過率又は高い輝度を維持でき、ルーバにより表示パネルから出射した光は指向性の高い光となり、覗き見防止効果が得られる。更に、表示パネルを最も観察者側に配置できるので、表示装置の最表面に対して表示パネルの前面に設けられた部材の厚み分だけ表示が奥に感じられる違和感を低減できる。

本実施形態においては、＋ｚ方向、即ち、観察者側から見て、透過型液晶パネル、ルーバの順に配置されるものとして説明したが、必ずしもこの順に限定されるものではなく、同様の効果を有する範囲において適宜順序を変更して配置してもよい。この配置の例としては、上記順序の他に、ルーバ、透過型液晶パネルの順序等が挙げられる。特に、透過型液晶パネルを観察者側に配置した場合には、それ以外の場合と比較して、表示装置の最表面に対して表示パネルの前面に設けられた部材の厚み分だけ表示が奥に感じられる違和感を低減できる。

本実施形態の光源装置と組み合わせて使用する表示パネルは、透過型液晶パネルに限定されず、光源装置を使用する表示パネルであれば使用可能である。また、液晶パネルは透過型に限定されず、各画素に透過領域を有するパネルであれば使用可能であり、各画素の一部に反射領域を有する半透過型液晶パネル、微透過型液晶パネル、微反射型液晶パネルでも使用可能である。

本発明における表示装置は、携帯電話等の携帯端末装置に好適に適用することができる。携帯端末装置としては携帯電話のみならず、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の各種の携帯端末装置に適用することができる。また、携帯端末装置のみならず、ノートＰＣ、キャッシュディスペンサ、自動販売機等の各種の端末装置に適用することができる。

なお、光線方向規制素子の光線を規制する方向は、使用者の両眼を結ぶ直線と平行、又は使用者の両眼を結ぶ直線とのなす角度が１０度以下であることが好ましい。公共の場で端末装置を使用する場合、すぐ隣に位置する第三者から覗かれる場合が多い。即ち、表示画面の上下方向よりも左右方向から覗き見を防止するほうがセキュリティー上有効である。従って、観察者の両脇に位置する第三者から覗き見を防止するためには、光線方向規制素子を端末使用者の両眼を結ぶ直線と平行に光線方向を規制するのが望ましい。

次に、本発明の第５の実施形態に係る表示装置について説明する。本実施形態に係る表示装置は、透過型の液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であり、液晶表示パネルはカラーフィルタを有する。図１５は、本実施形態に係る表示装置に使用される光線方向規制素子であるルーバと表示パネルの画素配列を示す上面図である。

図１５に示すように、本実施形態の表示装置２においては、表示パネルの＋ｚ側である観察者側の表面にカラーフィルタ５０が設けられている。表示パネルの各画素は、カラーフィルタの配色数に応じて分割された複数のサブ画素から構成され、サブ画素は長方形の形状を有する。また、長方形の長辺はｘ軸に平行であり、長方形の短辺はｙ軸に平行になっている。なお、ｘｙ座標系の設定は、図１３と同様であり、＋ｚ方向はｘｙ軸に垂直な紙面上方である。カラーフィルタ５０はストライプ状に配列しており、ストライプの周期配列方向２０は、画素を構成する格子の長辺と垂直な方向、即ち、ｙ方向である。本実施形態における配色は、Ｒ（レッド、赤）Ｇ（グリーン、緑）Ｂ（ブルー、青）の３色であり、ＲＧＢの順序で配列している。従って、１画素は、３分割されたサブ画素からなる。このサブ画素は開口部と遮光部とから構成されており、サブ画素の典型的な構成を２次元格子として扱うことができる。そのため、サブ画素は、実施形態１乃至４における画素と同様に、並進対称性を有する。特に、サブ画素はｘ軸及びｙ軸に夫々平行な２つの基本並進ベクトルを有し、その大きさは互いに異なっている。基本並進ベクトルの大きさの大きい方のベクトルは、ストライプの周期配列方向２０と直交している。上記以外の構成は、前述の第４の実施形態の構成と同様である。

ルーバ１１２の透明領域１１２ａと不透明領域１１２ｂとが周期配列する方向は、ｘ軸の正の方向に対して時計回りに角度α＝１０度傾斜しており、ルーバ１１２の有する周期配列方向はカラーフィルタ５０のストライプの周期配列方向２０と１００度の角度をなす。カラーフィルタ５０のＲＧＢ配列は１次元状のストライプであり、一方、ルーバ１１２の透明領域１１２ａと不透明領域１１２ｂとが配列する方向も１次元配列であるため、これらの周期構造により新たなモアレ縞（以下、色モアレ縞という）が生じ、表示品質を低下させることがある。しかしながら、その周期方向が互いに８０度乃至１００度であれば、発生する色モアレ縞の大きさは、人間の目で視認できないほど小さくすることができる。特に、ルーバ１１２の周期方向と、カラーフィルタ５０のストライプパターンの周期方向とのなす角度が９０度となり、夫々の周期方向が直交していれば互いに干渉することがないため、色モアレ縞は発生しない。前述のように、本実施形態においては、ルーバ１１２の有する周期配列方向はカラーフィルタ５０のストライプの周期配列方向２０と１００度の角度をなし、ルーバ１１２の透明領域１１２ａと不透明領域１１２ｂとの周期配列と、カラーフィルタ５０の配色ストライプとが互いに干渉することなく、色モアレが低減したカラー表示することができ、優れた表示品質を実現できる。

次に、本発明の第６の実施形態に係る表示装置について説明する。図１６は、本実施形態に係る横電界方式の液晶表示装置における画素構造を示す上面図である。また、図１０（ａ）及び（ｂ）は、画素の開口部に設けられた櫛歯状の電極を模式的に示す平面図である。

先ず、図１０（ａ）及び（ｂ）を用いて、横電界方式の液晶表示装置において発生するモアレについて説明する。図１０（ａ）及び（ｂ）は、表示パネルの画素構造を示しており、表示パネルはブラックマトリクス８により格子状に区画された複数の画素からなり（図面では６つ）、遮光性を有するブラックマトリックス８以外の画素領域が開口部となっている。各画素の形状は長方形であり、画素の図面横方向の長さは図面縦方向の長さより大きくなっている。このように、表示パネルは２次元格子構造を有しており、この表示パネルに周期配列構造を有する光線方向規制素子が積層された構造となっている。更に、図１０（ａ）及び（ｂ）においては、この光線方向規制素子の透明領域と不透明領域との界面４１が示されており、各画素には複数の櫛歯状の電極１０が形成されている。横電界モードにおいては、これらの櫛歯状の電極１０により、表示面に略平行な方向に電界を発生させる。即ち、櫛歯状の電極１０の延伸方向に交差するようにして櫛歯間に横電界又は斜め電界が発生し、液晶分子が表示面内で回転するため、広視野角表示が可能となる。

このとき、櫛歯状の電極１０は光源から出射される光を遮光する。また、櫛歯状の電極１０が透明な材料により構成される場合であっても、電極上の液晶分子は表示面内の回転が弱いため、その部分の透過率は小さくなり、電極上と電極間においては明るさが異なる。通常、櫛歯電極における電極端部は、配向不良又はディスクリネーションの発生により画質が低下するため、ブラックマトリクス等の遮光材により遮光される。従って、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、画素開口部には、周期的に配列する電極が視認される。この周期は、画素の構成による２次元周期構造の周期よりも小さい。その結果、画素の開口部内に設けられた電極による新たな短周期により、新たなモアレ縞が生じ、表示品質が大きく低下することがある。

ここで、櫛歯状の電極１０が短周期で配列する方向の基本並進ベクトルを基本並進ベクトルｂ_ｉとする。また、光線方向規制素子の透明・不透明領域が周期的に配列する方向（基本並進ベクトルａ_ｌ）と、基本並進ベクトルｂ_ｉとがなす角度をωとする。基本並進ベクトルａ_ｌは、光線方向規制素子における透明・不透明領域の界面４１に直交する。また、画素を構成する格子の基本並進ベクトルを基本並進ベクトルａ_ｘ、ａ_ｙとする。図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、基本並進ベクトルａ_ｘは図面横方向のベクトルであり、基本並進ベクトルａ_ｙは基本並進ベクトルａ_ｘに直交する図面縦方向のベクトルである。

図１０（ｂ）においては、櫛歯状の電極の延伸方向は基本並進ベクトルａ_ｙに平行な方向であり、基本並進ベクトルｂ_ｉは基本並進ベクトルａ_ｘに平行である。そのため、櫛歯状の電極１０が短周期に配列する方向と、光線方向規制素子の透明・不透明領域が周期的に配列する方向とがほぼ同じ方向であり、この場合、大きな周期のモアレ縞が発生する。一方、図１０（ａ）においては、櫛歯状の電極の延伸方向は基本並進ベクトルａ_ｘに平行な方向であり、基本並進ベクトルｂ_ｉは基本並進ベクトルａ_ｘに直交する。そのため、櫛歯状電極が短周期に配列する方向と、光線方向規制素子の透明・不透明領域が周期的に配列する方向とのなす角度ωが大きく、人間の目に対し違和感がない程十分にモアレ縞は低減される。この角度は、好ましくは８０乃至１００度である。特に、角度ωが９０度の場合は、光線方向規制素子の構造周期と電極の構造周期とが直交するため、互いに干渉することがなく、モアレ縞は発生しない。また、光線方向規制素子の表示面に対して垂直な方向（法線方向）の幅を変えることにより、可視角範囲を使用目的に応じて自由に設定できる。

次に、図１６（ａ）及び（ｂ）を用いて、本実施形態の構成について説明する。本実施形態においては、表示パネルはＩＰＳ（インプレイン・スイッチング）方式の透過型液晶パネルであり、画素開口部内に液晶を制御するための電極１０が櫛歯状に形成されている。

本実施形態においては、１画素は、横１４１μｍ、縦１４１μｍのサイズであり、１画素はＲＧＢの３色で分割されたサブ画素により３分割されている。従って、サブ画素の大きさは横１４１μｍ、縦４７μｍである。櫛歯状の電極１０は、サブ画素中に少なくとも１本以上設けられている。また、３色のカラーフィルタは、図面に垂直な方向である＋ｚ方向側、即ち、表示パネルの観察者側に設けてある。また、カラーフィルタのストライプパターンの方向は、画素の長辺に対して垂直な方向にストライプ状に周期配列している。カラーフィルタのストライプパターンにおける配色の順序は、＋ｙ方向に向かって例えばＲ、Ｇ、Ｂの配色順序となっている。なお、座標系の設定は図１２と同様であり、紙面横方向にｘ座標が、これに直交するように紙面縦方向にｙ座標が設定されている。

ＩＰＳ方式の液晶パネルは、開口率を向上させるため、画素の長辺に平行な方向に櫛歯電極を形成する。図１６（ａ）に示すように、各サブ画素の開口部には、画素の長辺を形成するブラックマトリクスと平行な方向に１．５μｍ幅の櫛歯状の電極が３本設けられている。櫛歯電極の端部及び屈曲部は、液晶分子の配向不良又はディスクリネーションの発生により透過率が低下し、光漏れ等の原因となるため、ブラックマトリクス８により遮光されている。そのため、＋ｚ方向から観察すると、開口部にはｘ軸と平行な画素電極のみがｙ軸方向に周期配列しているように見える。

このように画素には櫛歯状の電極が形成されているため、櫛歯状の電極１０の延伸方向と直交する方向に、電極による新たな短周期が形成される。この短周期の基本並進ベクトルをｂ_iとする。表示パネルには、透明領域と不透明領域とが交互に配置され１次元周期構造を有するルーバが積層されている。ルーバの周期方向は、透明領域と不透明領域との界面４１に直交する方向（基本並進ベクトルａ_ｌ方向）であり、ｘ軸方向と角度αをなす。図１６（ａ）に示すように、本実施形態においては、櫛歯状の電極１０の短周期配列方向（基本並進ベクトルをｂ_i方向）と、ルーバの周期配列方向（基本並進ベクトルａ_ｌ方向）とが、直交するように配列されている。上記以外の構成は、前述の第４の実施形態の構成と同様である。

次に、本実施形態の動作、及び効果について説明する。本実施形態においては、櫛歯状の電極の短周期配列方向と、ルーバの透明領域と不透明領域とが配列する方向とが直交しているため、互いに干渉することなく、これらに起因するモアレ縞は発生しない。

ＩＰＳ方式のような広視野角表示可能な表示パネルは、使用の目的により最適な視野角角度の要求は変わる。例えば、携帯電話等では、野外、公共など不特定多数の人が多い場所で使用する機会が多く、他人から覗かれるのを防止する必要がある。このとき、特定方向の視野角度を小さくしたほうが良い場合がある。従って、本実施形態によれば、不透明領域を遮光体で構成することによりある一定の視野角度以上で確実に視認不可能にすることができる。また、ルーバの構成により視野角度範囲を使用目的に応じて自由に設定できる。更に、高透過率を維持し、モアレを低減でき、視野角を制御しない方向の表示品質を向上することができるため、優れた表示品質を実現できる。

また、本実施形態の変形例として、図１６（ｂ）に示すように、櫛歯状の電極は、くの字型に屈曲して形成されていてもよい。この場合、積層するルーバの透明領域と不透明領域とが配列する方向は、櫛歯の延伸方向に略平行に、図面左右方向に沿って配置される。電極がくの字型に屈曲しているため、屈曲部を境界に左右に延伸する電極の傾斜角度は互いに異なり、このため、これらの傾斜角度の異なる電極部の配列による２つの短周期方向が存在する。これらの２つの短周期に対応する基本並進ベクトルを夫々基本並進ベクトルｂ_i、ｂ_i’とする。基本並進ベクトルｂ_iは、ルーバの構造周期方向である基本並進ベクトルａ_ｌと直交する構成となっている。一方、基本並進ベクトルｂ_i’は、基本並進ベクトルｂ_iに対して１５度以内の角度をなすように、櫛歯状の電極のくの字が形成されている。このような構成においては、櫛歯電極の短周期方向とルーバの透明・不透明領域の周期方向は、７５度から１０５度の範囲に配置される。従って、櫛歯状の電極の短周期とルーバの構造周期によるモアレ縞は低減される。特に、くの字型に屈曲することにより、液晶の配向方向が２分割されるため、分割された各方向への視角領域が均一化される。その結果、視野角領域に異方性がなく、優れた表示装置を実現できる。

次に、本発明の第７の実施形態に係る表示装置について説明する。本実施形態に係る表示装置は液晶分子の垂直配向モードを適用した液晶表示装置であり、図９（ａ）及び（ｂ）は、液晶表示素子の画素構造を模式的に示す平面図であり、画素の開口部に配設された液晶を配向させるための構造物を示す模式図である。なお、図９（ａ）の構成が本実施形態の構成に相当し、（ｂ）は比較例である。

垂直配向モードにおいては、画素開口部に立体的な突起物を設けることにより液晶配向を分割し、広視野角表示を実現できる。液晶を配向分割するための突起物は、周囲の液晶と透過率が異なるため、光源から出射された光を吸収し、画素開口部内で周期的な透過率分布を発生させる。その結果、光線方向規制素子の周期性と、突起物の短周期性に起因するモアレ縞が発生する。この画素内に発生する周期的な透過率分布は、画素の並進周期とは異なるため、分けて考える必要がある。

図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、表示パネルはブラックマトリクス８により格子状に区画された複数の画素からなり（図面では６つ）、遮光性を有するブラックマトリックス８以外の画素領域が開口部となっている。各画素の形状は長方形であり、画素の図面横方向の長さは図面縦方向の長さより大きくなっている。このように、表示パネルは２次元格子構造を有しており、この表示パネルに周期配列構造を有する光線方向規制素子が積層された構造となっている。光線方向規制素子は、例えば、図１２に示す構成のルーバである。図９（ａ）及び（ｂ）においては、この光線方向規制素子の透明領域と不透明領域との界面４１が示されている。

更に、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、各画素の開口部には、複数の突起物９が設けられており、これらの突起物９は図面縦方向に沿って画素の周期よりも短い周期で配列されている。この短周期で配列する突起物９の基本周期単位である基本並進ベクトルを基本並進ベクトルｂ_ｉとする。また、光線方向規制素子の透明・不透明領域の界面４１に直交する１次元配列方向（基本並進ベクトルａ_ｌ方向）と、突起物９が周期的に配列する方向（基本並進ベクトルｂ_ｉ方向）とのなす角度をωとする。また、画素を構成する２次元格子の基本並進ベクトルを基本並進ベクトルａ_ｘ、ａ_ｙとする。図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、基本並進ベクトルａ_ｘは図面横方向のベクトルであり、基本並進ベクトルａ_ｙは基本並進ベクトルａ_ｘに直交する図面縦方向のベクトルである。

光線方向規制素子の透明・不透明領域の１次元配列方向（基本並進ベクトルａ_ｌ方向）と、透過率分布の周期方向(基本並進ベクトルｂ_ｉ方向)とが同じ方向の場合、即ち、ω＝０度の場合には、光線方向規制素子の構造周期と突起物の構造周期は互いに干渉するため、大きな周期のモアレ縞が発生する。図９（ｂ）はこのような場合に相当し、ω＝１０度の場合であり、大きな周期のモアレ縞が発生する。一方、図９（ａ）においてはω＝８０度であり、このようにωが大きい場合、好ましくはωが８０度乃至１００度であれば、人間の目に対し違和感がない程度十分にモアレ縞は低減される。特に、角度ωが９０度となり、光線方向規制素子の構造周期方向と突起物の構造周期方向とが直交していれば、互いに干渉することがないため、モアレ縞は発生しない。本実施形態の構成は図９（ａ）に従う。

広視野角表示可能な表示パネルは、使用の目的により最適な視野角角度の要求は変わる。例えば、携帯電話等では、野外、公共など不特定多数の人が多い場所で使用する機会が多く、他人から覗かれるのを防止する必要がある。このとき、特定方向の視野角度を小さくしたほうが良い場合がある。従って、本実施形態によれば、不透明領域を遮光体で構成することによりある一定の視野角度以上で確実に視認不可能にすることができる。また、光線方向規制素子の構成により、視野角度範囲を使用目的に応じて自由に設定できる。特に、本実施形態においては、高透過率を維持し、モアレを低減でき、更に、視野角を制御しない方向の表示品質を向上することができるため、優れた表示品質を実現できる。

なお、本実施形態は、内部に光を遮蔽又は異方的に変調させる構造物を有する構成に好適に使用することができ、周期的に配列する構造物とルーバの吸収領域と透過領域との周期的配列に起因するモアレを低減できる。

以上のような液晶パネルのモードの例としては、横電界モードではＩＰＳ（インプレイン・スイッチング）方式、ＦＦＳ(フリンジ・フィールド・スイッチング)方式、ＡＦＦＳ(アドヴァンスト・フリンジ・フィールド・スイッチング)方式等が挙げられる。また、垂直配向モードではマルチドメイン化され視野角依存性が低減されたＭＶＡ(マルチドメイン・ヴァーティカル・アライメント)方式、ＰＶＡ(パターンド・ヴァーティカル・アライメント)方式、ＡＳＶ(アドヴァンスト・スーパー・ヴイ)方式等が挙げられる。更に、フィルム補償ＴＮモードの液晶表示パネルにも好適に使用することができる。

図２０に示すように、本発明の表示装置２は、例えば、携帯電話３０に搭載される。携帯電話のディスプレイは使用に応じて、横向きに使用する場合もある。この場合、本発明における表示装置２を９０度回転し、配置してもよい。携帯電話は、モバイル向けの端末としての機能を果たすことがある。従って、人の多いところで使用する場合があり、プライバシー、セキュリティーの点から、他人からの覗き見を防止できることは大変有用である。

次に、本発明の第８の実施形態に係る表示装置について説明する。図１７（ａ）は、本実施形態における透過型液晶パネルの画素配列を示す上面図である。なお、便宜上、図１２と同様の座標系を用いて説明する。即ち、紙面横方向にｘ軸を、このｘ軸に直交するように紙面縦方向にｙ軸を設定して説明する。

図１７（ａ）に示すように、表示面内には複数（図面では４つ）の画素が設けられており、１画素は、４分割され、透過用の赤色（レッド、Ｒ）２１、緑色（グリーン、Ｇ）２２、青色（ブルー、Ｂ）２３、白色（ホワイト、Ｗ）２４のカラーフィルタを有する４つのサブ画素が設けられている。サブ画素間は、遮光性を有するブラックマトリクス８により仕切られている。サブ画素は長方形であり、正方形の画素をｘ軸に平行な線で４等分に分割して得られる。サブ画素は、ｘ方向の構造周期がｙ方向に比べて大きく、各サブ画素の大きさは均等である。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４色のサブ画素は、長方形の長辺に対して垂直な方向にストライプ状に周期配列する。即ち、ストライプの周期配列方向２０はｙ軸に平行な方向である。本実施形態においては、横１４０μｍ、縦１４０μｍの画素に対し、横１４０μｍ、縦３５μｍのサブ画素がｙ方向に４分割されている。

一方、ルーバは表示パネル上に重ね合わされ、ルーバの透明・不透明領域が１次元的に配列する方向と、カラーフィルタのストライプパターンが周期的に配列する方向とが、直交、又は、８０乃至１００度で交わるように配置される。上記以外の構成は、前述の第５の実施形態と同様である。

次に、本実施形態の動作及び効果について説明する。本実施形態においては、カラーフィルタのストライプパターンの周期配列方向と、ルーバの透明・不透明領域の周期配列方向とがほぼ直交しており、互いに干渉しないため、カラーフィルタにより発生する色モアレ縞を低減できる。特に、白色の画素を適用することにより、パネルの透過率を向上し、輝度を高くすることができるため、バックライトの消費電力を低減することができる。

通常、サブ画素を４分割する場合には、開口率を高くするため、図３４に示すように、田型の構造にするのが普通である。しかしながら、この構造に対してルーバを配置する場合には、大きなモアレが発生し易い。本実施形態においては、横方向の構造周期を大きくとることができ、更に、モアレを低減することができる。なお、図３４においては、図１７（ａ）と同一の構成物には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

なお、本実施形態の透過型表示パネルは、４分割以上に分割したサブ画素に適用することができ、そのサブ画素のＷ配色は、任意の割合で使用できる。好ましくは、Ｒ：Ｇ：Ｂ：Ｗの比が１：２：２：１である。これは人間の視覚特性に応じた適当な値である。特に、白色画素の効果により、透過率を大きくとることができ、優れた表示品質を実現できる。なお、本実施形態においては、表示パネルが、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、ホワイト（Ｗ）の４色の画素から構成される場合について述べたが、これに限定されるものではなく、これら以外の４色に対しても同様に適用可能である。また、４色以外の色数に対しても同様に適用可能である。更にまた、サブ画素の順序は、＋ｙ方向より−ｙ方向へ順にＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの順序で配列しているが、この順序に限定されず、ＲＧＢＷの４色に分割されていれば配列順序は任意でよい。

次に、第８の実施形態の第１の変形例について述べる。本変形例においては、１画素は３分割され、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の３色のカラーフィルタを有するサブ画素が設けられており、各サブ画素の中には、外部からの光を反射することのできる反射領域が存在することを特徴とする。図１７（ｂ）に示すように、本変形例の画素は、正方形の画素領域をｘ軸方向に平行な直線により３等分した３つのサブ画素からなり、＋ｙ方向より−ｙ方向へ順に夫々レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のカラーフィルタが配置されている。各サブ画素は長方形であり、ｘ軸方向の長さがｙ軸方向の長さより大きい。そして、画素は、各サブ画素の３分の１の領域に反射特性を有する構成である。例えば、レッド（Ｒ）が配置された図面最上段のサブ画素においては、反射領域には反射用の赤色（レッド、Ｒ）２５のカラーフィルタが配置され、透過領域には透過用の赤色（レッド、Ｒ）２１のカラーフィルタが配置されており、夫々の領域の面積比は１：２となっている。また、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のカラーフィルタを有するサブ画素についても同様である。本変形例においては、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板側に透明及び反射特性を有する領域が存在し、その上にカラーフィルタが積層されている。なお、上述の反射領域の面積は、使用目的に応じて変更することが望ましい。

なお、本変形例においては、カラーフィルタはレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の３色を使用したが、カラーフィルタの各色は、透過領域と反射領域とで色純度の異なるフィルタにしてもよい。透過領域から出射された光と反射領域から出射された光を比較した場合、輝度及びコントラストが互いに異なる。そのため、同系の色であっても透過光と反射光は別の種類の色として取り扱うことができる。従って、本変形例においては、透過用の赤色（レッド、Ｒ）２１、緑色（グリーン、Ｇ）２２、青色（ブルー、Ｂ）２３と、反射用の赤色（レッド、Ｒ）２５、緑色（グリーン、Ｇ）２６、青色（ブルー、Ｂ）２７を夫々別の色として分けて取り扱う。これにより、本変形例における表示装置は、透過用の赤色（レッド、Ｒ）２１、緑色（グリーン、Ｇ）２２、青色（ブルー、Ｂ）２３と反射用の赤色（レッド、Ｒ）２５、緑色（グリーン、Ｇ）２６、青色（ブルー、Ｂ）２７の計６色が適用される構成である。上記以外の構成は、前述の第５の実施形態と同様である。

本発明の第８の実施形態における第１の変形例によれば、ルーバの透明・不透明領域の配列とカラーフィルタの色配列によって発生する色モアレ縞を低減し、第３の実施形態と同様に高い透過率を維持できる。特に、反射領域が設けられているため、外光の光が強い環境でも視認性が良い。

次に、第８の実施形態の第２の変形例について述べる。本変形例における表示パネルは、上述の第１の変形例の構成に加え、ホワイト（Ｗ）の反射領域を有することを特徴とする。図１７（ｃ）に示すように、１画素は３分割され、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の３色のサブ画素が設けられている。画素及びサブ画素の形状は第１の変形例と同様である。各サブ画素の中には、透過領域及び反射領域が設けられている。本実施例においては、透過領域と反射領域の割合は２：１とした。例えば、レッド色が配置された図面最上段のサブ画素においては、透過領域には透過用の赤色（レッド、Ｒ）２１が配置され、反射領域には反射用の赤色（レッド、Ｒ）２５が配置され、領域の面積比は２：１となっている。他の、色に対しても同様である。更に、反射領域には、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）いずれの色にも反射用の白色（ホワイト、Ｗ）が設けられている。ホワイト（Ｗ）の面積は、使用に応じて任意に変更可能であるが、本実施例においては、ブルー（Ｂ）の領域が最も大きくなっている。上記以外の構成は、前述の第５の実施形態と同様である。

本変形例によれば、ルーバの透明・不透明領域の配列とカラーフィルタの色配列によって発生する色モアレ縞を低減し、第３の実施形態と同様に高い透過率を維持でき、外光の光が強い環境でも視認性が良い。特に、ホワイト（Ｗ）の反射領域を有するため、反射領域による表示画面の輝度低下を抑制し、明るい表示が可能である。なお、ブルー（Ｂ）は人間の目に対し暗く感じやいため、ホワイト（Ｗ）の反射領域は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）に比べ大きくすることが有効である。

次に、本発明の第９の実施形態に係る表示装置について説明する。図１８は、本実施形態で使用する透明・散乱切替素子の断面図であり、図１９は、本実施形態に係る表示装置を示す斜視図である。

図１９に示すように、本実施形態の表示装置２は、本発明の第４の実施形態と比較して、ルーバ１１２と透過型液晶パネル７との間に、透明・散乱切替素子１２２が設けられている。即ち、光源装置１は、導光板３と、この導光板３の側面に設けられた光源５１と、この導光板３の前面側、即ち、観察者側に配置された光線方向規制素子であるルーバ１１２と、ルーバ１１２の前面側の観察者側に配置された透明・散乱切替素子１２２と、から構成されている。本実施形態の表示装置は、透明・散乱切替素子１２２の透明・散乱切替により、表示を視認できる角度範囲を狭くして覗き見を防止した表示モードと、表示を視認できる角度範囲を広くして複数人で同時に鑑賞し他人と情報を共有する表示モードとを切替可能にしている点を特徴とする。

図１８に示すように、透明・散乱切替素子１２２においては、透明基板１０９が設けられ、この透明基板１０９の表面を覆うように電極１１０が設けられており、この電極１１０の上には高分子マトリクス１１１ａの中に液晶分子１１１ｂが分散してなるＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）層１１１が設けられている。更に、ＰＤＬＣ層１１１の上には、電極１１０が設けられており、この電極１１０の上には透明基板１０９が設けられている。これらの１対の電極１１０によって、その間に挟まれているＰＤＬＣ層１１１に電圧を印加して、ＰＤＬＣ層の中の液晶分子の配向状態が変化する。ＰＤＬＣ層１１１は、例えば光硬化性樹脂と液晶材料の混合物を露光して硬化させることにより形成される。透明・散乱切替素子１２２は、入射された光をそのまま透過するか又は散乱して透過型液晶パネル７に出射する。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第８の実施形態と同様である。

次に、上述の如く構成された本実施形態の表示装置２の動作について説明する。光源５１が発した光は導光板５１に入射し、導光板５１内を伝搬した後反射して、ルーバ１１２に入射する。ルーバ１１２は、図１２に示すような構成となっている。ルーバ１１２に入射した光のうち、透明領域１１２aと不透明領域１１２ｂとが交互に周期配置されている方向において、ｚ軸方向からの角度が大きい成分の光線はルーバ１１２の不透明領域１１２ｂにより吸収される。この結果、ルーバ１１２の表面から出射される光は、指向性が高められた状態の光である。次に、ルーバ１１２から出射した光は透明・散乱切替素子１２２に入射される。なお、図１９における座標系の設定は、図１４と同様である。

ここで、先ず、広視野角表示の場合について説明する。広視野角表示の場合においては、ＰＤＬＣ層１１１に電圧は印加されない。そのため、ＰＤＬＣ層１１１は、高分子マトリクス１１１ａの中に液晶分子１１１ｂがランダムに分散した状態であり、入射された光は散乱される。従って、高指向性の光はＰＤＬＣ層１１１によって均一に散乱されて、広い角度範囲に分散される。即ち、ルーバ１１２によって指向性が高くなった光は、透明・散乱切替素子１２２によって散乱されて指向性が低下し、広角の光となる。この広範囲に広がった分布の光は、透過型液晶パネル７に入射し、広角の光のまま出射する。このようにして、広視野角で画像が表示される。

次に、狭視野角表示の場合について説明する。狭視野角表示の場合においても、光が透明・散乱切替素子１２２に入射されるまでは、広視野角表示の場合と同様である。狭視野角表示の場合においては、ＰＤＬＣ層１１１に所定の電圧が印加される。これによりＰＤＬＣ層１１１は、高分子マトリクス１１１ａの中に分散された液晶分子１１１ｂが配向して透明状態になる。即ち、入射された指向性の高い光をそのまま透過するようになる。従って、ルーバ１１２によってｙ方向の指向性が高められた光は、高指向性を保った分布の状態で透明・散乱切替素子１２２から出射される。この指向性の高い分布の光は、透過型液晶パネル７に入射し、高指向性のまま出射する。このようにして、狭視野角で画像が表示される。

上述の如く構成された本実施形態においては、ルーバの構造周期と透過型液晶表示パネルの構造周期によるモアレを低減し、高透過率を維持し、表示品質を向上することができる。更に、視認角度範囲が広く複数人で同時に鑑賞できる表示と、視認角度範囲が狭く使用者のみが視認できる表示とを切り替えできる。

なお、本実施形態においては、観察者側から順に、透過型液晶パネル、透明・散乱切替素子、ルーバと配置されるものとして説明したが、必ずしもこの順に限定されるものではなく、同様の効果を有する範囲において適宜順序を変更して配置してもよい。例えば、観察者側から順に、透明・散乱切替素子、ルーバ、透過型液晶パネルの配置でも良い。また、ルーバと透明・散乱切替素子が異方性散乱粘着層により固定されていてもよい。

なお、本実施形態の光源装置と組み合わせて使用する液晶パネルは、視野角依存性の少ないものを好適に使用することができ、広視野角表示時の階調反転を抑制できる。このような液晶パネルのモードの例としては、横電界モードではＩＰＳ（インプレイン・スイッチング）方式、ＦＦＳ(フリンジ・フィールド・スイッチング)方式、ＡＦＦＳ(アドヴァンスト・フリンジ・フィールド・スイッチング)方式等が挙げられる。また、垂直配向モードではマルチドメイン化され視野角依存性が低減されたＭＶＡ(マルチドメイン・ヴァーティカル・アライメント)方式、ＰＶＡ(パターンド・ヴァーティカル・アライメント)方式、ＡＳＶ(アドヴァンスト・スーパー・ヴイ)方式等が挙げられる。更に、フィルム補償ＴＮモードの液晶表示パネルも好適に使用することができる。

本実施形態の光源装置と組み合わせて使用する透明・散乱切替素子は、ＰＤＬＣ層を有するものに限定されず、透明状態と散乱状態とをスイッチングできる素子であれば好適に使用できる。一例として、ポリマーネットワーク液晶（ＰＮＬＣ）を使用した素子、及びダイナミック・スキャッタリング（ＤＳ）を使用した素子を挙げることができる。また、前述のＰＤＬＣ層においては、電圧を印加していないときは散乱状態であり、電圧印加時には透明状態であるものを使用している。これにより、前記透明・散乱切替素子は、入射された光を散乱する状態のときに電力を消費しないため、バックライト光源にその分の電力を割り当てられるため、散乱状態時の光源装置の明るさを向上できる。また、電圧を印加していないときは透明状態であり、電圧印加時には散乱状態であるＰＤＬＣ層を使用してもよい。このようなＰＤＬＣ層は、電圧を印加しながら露光して硬化させることにより得られる。これにより、携帯情報端末において、使用頻度が高い狭視野表示においては、ＰＤＬＣ層に電圧を印加する必要がなく、電力消費を抑制することができる。また、ＰＤＬＣ層に使用する液晶分子としてコレステリック液晶又は強誘電性液晶等を用いてもよい。これらの液晶は、印加電圧をオフにしても電圧を印加していたときの配向状態を保持するメモリー性がある。このようなＰＤＬＣ層を使用することにより、消費電力を低減することが可能となる。

次に、本発明の第１０の実施形態に係る表示装置について説明する。図２１は、本実施形態の表示パネルに配列する画素を示す上面図である。

図２１に示すように、１画素は、（２×３）個のサブ画素から構成され、サブ画素は、ブラックマトリクス８により区画されている。本実施形態においては、横１４１μｍ、縦１４１μｍの画素に対し、サブ画素は横７０．５μｍ、縦４７μｍの長方形で構成し、各画素は夫々均等な大きさに分割されている。即ち、通常の横ストライプ型の画素が、横方向に２倍の密度のサブ画素で構成されている。サブ画素の長辺はｘ軸に平行であり、短辺はｙ軸に平行である。その結果、ｘ軸方向の構造周期はｙ軸方向の構造周期より大きくなっている。なお、ｘｙ座標の設定は、図１２と同様であり、ｘ軸は紙面横方向に設定されており、ｙ軸はｘ軸に直交するように紙面縦方向に設定されている。また、ｙ軸の正の方向は紙面の上手方向とし、ｘ軸の正の方向は紙面の右手方向とする。

画素の色は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の３色で色分けされ、サブ画素の長辺に垂直な方向にストライプ状に周期配列している。本実施形態においては、一例として、ｙ軸の正の方向からレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の順に配色されている。本実施形態においては、６分割されたサブ画素には、個別に表示信号を送る配線が設けてあるため、夫々個別に駆動することが可能である。即ち、１種類の色に対して、個別に制御可能なサブ画素が２つ設けられている。図２１に示すように、レッド（Ｒ）のサブ画素は、赤色サブ画素３１１、３１２により構成され、グリーン（Ｇ）のサブ画素は、緑色サブ画素３２１、３２２により構成され、また、ブルー（Ｂ）のサブ画素は、青色サブ画素３３１、３３２により構成される。そして、これらの６つのサブ画素は個別に駆動可能となっている。また、画素上には、ルーバ１１２の透明領域と不透明領域との界面が図示されている。上記以外の構成は、第３の実施形態と同様である。

従って、本実施形態においては、サブ画素を構成する格子とルーバ、及びカラーフィルタのストライプとルーバに起因するモアレ縞を低減し、高い透過率又は高い輝度を維持でき、更に、分割駆動可能なサブ画素により、多くの色調を表現することができる。なお、カラーフィルタは３色のみで構成されるため、通常のカラーフィルタが使用可能であり、コストを低減することができる。

なお、本実施形態においては、サブ画素の順序は、＋ｙ方向から順にレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）としたが、この順序に限定されず、ＲＧＢの３色に分割され、周期配列していれば順序は任意でよい。

また、３色以上（Ｎ色）であっても、（２×Ｎ）個のサブ画素に分割されていればよく、カラーフィルタはサブ画素の長辺に垂直な方向にストライプ状に周期配列していればよい。その結果、色の種類を３色以上にすることにより、更に多くの色表現及び階調を向上できる。

また、表示パネルは自発光型の表示パネルに限らず、反射型表示パネル、バックライトを備えた透過型表示パネル、半透過型表示パネルにも適用できる。半透過型表示パネルにおいては、透過部と反射部の割合は任意でよく、その割合により微反射型表示パネルと呼ばれることがある。

次に、第１０の実施形態の第１の変形例について述べる。図２２は、第１０の実施形態の第１の変形例に係る表示装置の画素を示す上面図である。

図２２に示すように、１画素は、（１×６）個のサブ画素から構成されている。本変形例においては、横１４１μｍ、縦１４１μｍの画素に対し、サブ画素は横１４１μｍ、縦２３．５μｍの長方形で構成し、各画素は夫々均等な大きさに分割されている。そして、サブ画素の長辺はｘ軸に平行であり、短辺はｙ方向に平行である。その結果、ｘ軸方向の構造周期はｙ軸方向の構造周期より大きくなっている。なお、ｘｙ座標系は、図１２と同様に設定されているものとする。

画素の色は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の３色で色分けされ、サブ画素の長辺に垂直な方向にストライプ状に周期配列している。本変形例においては、一例として、ｙ軸の正の方向からレッド（Ｒ）、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、ブルー（Ｂ）の順に配列している。これらの６分割されたサブ画素には、個別に表示信号を送る配線が設けてあるため、夫々個別に駆動することが可能である。上記以外の構成は、図２１と同様であるため、同一の構成物には同一の符号を付して説明を省略する。

従って、本変形例においては、前述と同様に、通常のカラーフィルタによりコストを抑えると供に、分割駆動可能なサブ画素により、多くの色調を表現することができる。特に、ｘ軸方向の構造周期を最大にとっているため、第１０の実施形態と比較して、更にモアレ縞を低減でき、その結果、ルーバのピッチを大きくとることができる。従って、表示装置の開口率を大きくとることができ、パネル全体の輝度を向上できるので、その分、消費電力を低減できる。更に、ルーバのピッチを大きくとることにより、第１の実施形態において述べたように、モアレ縞の視角依存性を低減することができる。

なお、本変形例においては、サブ画素の順序は、＋ｙ方向から順にレッド（Ｒ）、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、ブルー（Ｂ）の順序で配列しているが、この順序に限定されず、ＲＧＢの３色いずれかに分割され、周期配列していれば順序は任意でよい。

また、３色以上（Ｎ色）であっても、（１×２Ｎ）個のサブ画素に分割されていればよく、カラーフィルタはサブ画素の長辺に垂直な方向にストライプ状に周期配列していればよい。その結果、色の種類を３色以上にすることにより、更に多くの色表現及び階調を向上できる。

次に、本発明の第１０の実施形態の第２の変形例について説明する。図２３は、本変形例に係る立体画像表示装置を示す斜視図であり、図２４は、図２３におけるＡ−Ａ線による立体画像表示装置の断面を示す光学モデル図である。

図２３に示すように、本変形例に係る立体画像表示装置４６においては、前述の第１０実施形態における表示装置上に、シリンドリカルレンズ４４が配置される。即ち、ｚ軸正方向に向かって、表示パネル６、ルーバ１１２、シリンドリカルレンズ４４の順に積層されており、シリンドリカルレンズ４４の上方には観察者が位置する。なお、ｘｙｚ座標系の設定は、図１４と同様である。

表示パネル６の画素の構成は、図２１に示す画素の構成と同じである。画素は、（２×３）個のサブ画素から構成され、画素の色は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の３色で色分けされ、サブ画素の長辺に垂直な方向にストライプ状に周期配列している。この周期配列方向はｙ方向である。図２３に示すように、サブ画素は、赤色サブ画素４０１、４０２、緑色サブ画素４０５、４０６、及び青色サブ画素４１１、４１２からなり、各サブ画素は個別に表示制御可能となっている。シリンドリカルレンズ４４は、観察者側の面が円柱の一部のような形のレンズであり、各画素上に配置され、表示画面上にマトリクス状に配列している。このように、マトリクス状に配列されたシリンドリカルレンズ４４は、１次元状の周期構造になっており、その周期配列方向はカラーフィルタのストライプの配列方向と直交している。

図２４に示すように、画素から出射された光はルーバ１１２に入射する。このとき、広がった光はルーバの不透明領域に吸収されるため、透明領域を通過した光は高い指向性を得て出射される。次に、ルーバ１１２から出射された光は、シリンドリカルレンズ４４に入射する。シリンドリカルレンズ４４に入射した光は、レンズ内を透過し、レンズの曲率に応じて屈折し、出射される。このとき、レンズにより屈折された光は、以下のように偏向される。図面左側のＲＧＢサブ画素と図面右側のＲＧＢサブ画素から出射された光は、シリンドリカルレンズ４４により、夫々観察者の右目４７の方向、左目４８の方向に偏向し、出射される。これにより、右目と左目には異なる情報が送られる。従って、右目と左目の情報に視差を加えることができ、画像の立体視が可能である。１つの画素の拡大投影幅をｅとし、観察者の両眼間隔をＹとする。なお、成人男子の両眼間隔の平均値は６５ｍｍ、標準偏差は±３．７ｍｍであり、成人女子の両目の間隔の平均値は６２ｍｍ、標準偏差は±３．６ｍｍである（非特許文献１参照）。従って、本変形例に係る立体画像表示装置を、一般成人用に設計する場合には、両眼間隔Ｙの値を６２乃至６５ｍｍの範囲に設定することが適当であり、一例では、Ｙ＝６３ｍｍとする。

本変形例においては、１つの画素内において同色の画素を１つのサブ画素として制御することにより、通常の２次元的な表示ができる。従って、通常の２次元的な表示と、立体的な画像表示を必要に応じて切り替えることができる。更に、表示画面内で部分的に立体表示することが可能であるため、観察者へ向けて部分的に強調でき、より多彩な画像表現を実現できる。なお、図２３に示すように、サブ画素が通常の倍の密度で構成され、立体画像を表示する場合と２次元画像を表示する場合の解像度に差がないため、表示を切り替えるときの違和感を低減できる。

従来、画素から出射された光が広がっている場合、画素直上のシリンドリカルレンズ以外、すなわち隣接するシリンドリカルレンズに漏れた光が入ってしまい、立体画像を表示するモードにおいて立体画像の画質が低下する問題があった。本変形例においては、ルーバの効果により指向性を制御した光がレンズ面に入射され、隣接するレンズへ光が漏れることない。また、ルーバにより指向性を制御するのは容易なため、精度良く設計でき、優れた立体画像表示を実現できる。

（ａ）光線方向規制素子を模式的に示す平面図、（ｂ）２次元格子シートを示す平面図であり、実空間上の２次元格子をｘｙ平面に示す模式図、（ｃ）２次元格子シートを示す平面図であり、実空間上の２次元格子をｘｙ平面に示す模式図、（ｄ）（ａ）に示す１次元格子に対応する逆格子を波数空間上に示した図、（ｅ）（ｂ）の２次元格子に対応する逆格子を波数空間上に示した図、（ｆ）（ｃ）の２次元格子に対応する逆格子を波数空間上に示した図である。 （ａ）図１（ａ）の光線方向規制素子と、図１（ｂ）の２次元格子シートとを重ねた場合に相当する平面図、（ｂ）（ａ）を波数空間で表現した図である。 （ａ）図１（ａ）の光線方向規制素子と、図１（ｃ）の２次元格子シートとを重ねた場合に相当する平面図、（ｂ）（ａ）を波数空間で表現した図である。 （ａ）図３（ｂ）における波数ベクトルｆ_ｘとｆ_ｙとのなす角度が９０度未満の場合の図、（ｂ）図２（ｂ）における波数ベクトルｆ_ｘとｆ_ｙとのなす角度が９０度未満の場合の図である。 光学素子を斜め方向から観察する場合の視点と２次元格子ベクトルとの関係を示す斜視図である。 θ＝０度、見込み角φにおける視点からｘ軸上を観察する場合の模式図である。 図３（ｂ）において、波数ベクトルの見込み角φ依存性を示す図である。 図２（ｂ）において、波数ベクトルの見込み角φ依存性を示す図である。 本発明の第７の実施形態における液晶表示素子の画素構造を模式的に示す平面図である。 画素の開口部に設けられた櫛歯状の電極を模式的に示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係る表示装置を示す斜視図である。 第３の実施形態に使用されるルーバを示す上面図である。 第３の実施形態における画素とルーバとの配置関係を示す上面図である。 本発明の第４の実施形態に係る表示装置を示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係る表示装置に使用される光線方向規制素子であるルーバと表示パネルの画素配列を示す上面図である。 本発明の第６の実施形態に係る横電界方式の液晶表示装置における画素構造を示す上面図である。 本発明の第８の実施形態に係る表示装置における画素配列を示す上面図である。 本発明の第９の実施形態で使用する透明・散乱切替素子の断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る表示装置を示す斜視図である。 本発明の表示装置を搭載した携帯電話を示す斜視図である。 本発明の第１０の実施形態の表示パネルに配列する画素を示す上面図である。 本発明の第１０の実施形態の第１の変形例に係る表示装置の画素を示す上面図である。 本発明の第１０の実施形態の第２の変形例に係る立体画像表示装置を示す斜視図である。 図２３におけるＡ−Ａ線による立体画像表示装置の断面を示す光学モデル図である。 特許文献１に記載の従来の覗き見防止体を模式的に示す断面図である。 特許文献２に記載の表示装置の表示面に対する方向光学フィルタの配置を示した上面図である。 特許文献２に記載の従来の覗き見防止用の方向光学フィルタを備えた表示装置を模式的に示す斜視図である。 特許文献３に記載の従来のライト（光）コントロールフィルムを備えたラスター表示装置を模式的に示す構成図である。 表示装置の表示面に対するライトコントロールフィルムの配置を示した上面図である。 表示装置のラスターとライトコントロールフィルムのストライプとのなす角度βと、モアレ縞のピッチｐとの関係を示すグラフである。 特許文献４に記載の従来の視野角制御型液晶表示装置を模式的に示す断面図である。 特許文献４に記載の従来の視野角制御型液晶表示装置に使用される照明装置を模式的に示す斜視図である。 特許文献４に記載の従来の視野角制御型液晶表示装置を模式的に示す斜視図である。 従来から適用されている４色のサブ画素を有する画素構成を模式的に示す上面図である。

符号の説明

１；光源装置
２；表示装置
３；導光板
４３；光出射面
５１；光源
６；表示パネル
７；透過型表示パネル
７１；画素
８；ブラックマトリクス
９；構造物
１０；電極
１１；基本並進ベクトルａ_ｘ
１２；基本並進ベクトルａ_ｙ
１３；基本並進ベクトルａ_ｌ
１４；射影ベクトルａ_ｅｘ
１５；射影ベクトルａ_ｅｙ
２０；ストライプの周期配列方向
２１；透過用の赤色（レッド、Ｒ）
２２；透過用の緑色（グリーン、Ｇ）
２３；透過用の青色（ブルー、Ｂ）
２４；透過用の白色（ホワイト、Ｗ）
２５；反射用の赤色（レッド、Ｒ）
２６；反射用の緑色（グリーン、Ｇ）
２７；反射用の青色（ブルー、Ｂ）
２８；反射用の白色（ホワイト、Ｗ）
３０；携帯電話
３３；波数ベクトルｆ_ｌ
３４；波数ベクトルｆ_ｘ
３５；波数ベクトルｆ_ｙ
３６；逆格子点
４１；光線方向規制素子の透明領域と不透明領域との界面
４２；モアレの波数ベクトルｆ
４４；シリンドリカルレンズ
４６；立体画像表示装置
４７；右眼
４８；左眼
５０；カラーフィルタ
１１２、２１２、２１３；ルーバ
１１２ａ、１１３ａ；透明領域
１１２ｂ、１１３ｂ；不透明領域
１０９；透明基板
１１０；電極
１１１；ＰＤＬＣ層
１１１ａ；高分子マトリクス
１１１ｂ；液晶分子
１２２、２２２；透明・散乱切替素子
３１１、３１２；赤色サブ画素
３２１、３２２；緑色サブ画素
３３１、３３２；青色サブ画素
４０１、４０２；赤色サブ画素
４０５、４０６；緑色サブ画素
４１１、４１２；青色サブ画素
１１０１；防眩層
１１０２；透明シリコーンゴムシート
１１０３；着色シリコーンゴムシート
１１１０；貼着層
１１１１；透光性粘着面
１１２０；シリコーン接着層
１１３０；透光層
２１１３；けい光ドット
２１１７、２１１８、２１１９；水平列
２１２３；水平線
２１２１；水平線に対して６０度の角度で傾斜した線
２１３１；水平線に対して１５度の角度で傾斜した線
２１３３；水平線に対して７５度の角度で傾斜した線
２１２５；水平線に対して４５度の角度で傾斜した線
２１２７；垂直線
２１４１；方向光学フィルタ
２１４７；シャドーマスクＣＲＴ
２１４３、２１４５；透明フィルタシート
２１５１、２１５２；透明シート
３１０１；車両状態検出手段
３１０２；ラスター表示器
３１０３；情報表示コントローラ
３１０４；ライトコントロールフィルム
３１０５；使用者
３１０６；操作入力手段
４１０１；視野角制御型液晶表示装置
４１０２；液晶表示素子
４１０３；散乱性制御素子
４１０４；照明装置（バックライト）
４１２０；遮光スリット付シート（透光性シート体）
４１２１；照射部
４１２２；光源
４１２３；光出射面
４１２４；反射シート

Claims (18)

1. 第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に透明領域と不透明領域とが交互に周期配列して構成される２次元格子シートと、前記２次元格子シートに重ね合わされ前記２次元格子シートの面に平行な第３の方向に透明領域と不透明領域とが交互に周期配列して構成される光線方向規制素子と、を有し、前記２次元格子シートの前記第１の方向の最小周期は前記第２の方向の最小周期よりも大きく、前記２次元格子シートの前記第１の方向の最小周期を大きさとする前記第１の方向の第１の基本並進ベクトルと、前記２次元格子シートの前記第２の方向の最小周期を大きさとする前記第２の方向の第２の基本並進ベクトルと、前記光線方向規制素子の前記第３の方向の最小周期を大きさとする前記第３の方向の第３の基本並進ベクトルとの関係は、前記第３の基本並進ベクトルと前記第１の基本並進ベクトルとのなす角度が、前記第１の基本並進ベクトルと前記第２の基本並進ベクトルとのなす角度の半分以下である光学素子を備え、
   前記２次元格子シートは液晶パネルであり、画素の開口部には液晶を分割配向させるために周期的に配列された構造物を有し、この周期配列方向と前記第３の方向とのなす角度が８０乃至１００度である、ことを特徴とする表示装置。
2. 第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に透明領域と不透明領域とが交互に周期配列して構成される２次元格子シートと、前記２次元格子シートに重ね合わされ前記２次元格子シートの面に平行な第３の方向に透明領域と不透明領域とが交互に周期配列して構成される光線方向規制素子と、を有し、前記２次元格子シートの前記第１の方向の最小周期は前記第２の方向の最小周期よりも大きく、前記２次元格子シートの前記第１の方向の最小周期を大きさとする前記第１の方向の第１の基本並進ベクトルと、前記２次元格子シートの前記第２の方向の最小周期を大きさとする前記第２の方向の第２の基本並進ベクトルと、前記光線方向規制素子の前記第３の方向の最小周期を大きさとする前記第３の方向の第３の基本並進ベクトルとの関係は、前記第３の基本並進ベクトルと前記第１の基本並進ベクトルとのなす角度が、前記第１の基本並進ベクトルと前記第２の基本並進ベクトルとのなす角度の半分以下である光学素子を備え、
   前記２次元格子シートは横電界方式の液晶パネルであり、画素の開口部には横電界又は斜め電界を発生するための電極が周期的に設けられ、この周期配列方向と前記第３の方向とのなす角度が８０乃至１００度である、ことを特徴とする表示装置。
3. 前記光線方向規制素子は、前記第３の方向に交差し前記２次元格子シートの面に平行な第４の方向に透明領域と不透明領域とが交互に配列する周期性を有し、前記光線方向規制素子の前記第４の方向の最小周期は前記第３の方向の最小周期よりも大きく、前記光線方向規制素子の前記第４の方向の最小周期を大きさとする前記第４の方向の第４の基本並進ベクトルと前記第２の基本並進ベクトルとのなす角度は、前記第１の基本並進ベクトルと前記第２の基本並進ベクトルとのなす角度の半分以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記光線方向規制素子はルーバであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記液晶パネルは、反射型の液晶パネルであることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記表示装置はバックライトを有し、前記液晶パネルは、透過型又は半透過型の液晶パネルであることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
7. 観察者側から、前記ルーバ、前記液晶パネルの順に配置されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 観察者側から、前記液晶パネル、前記ルーバ、前記バックライトの順に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
9. 前記液晶パネルは画素がマトリクス状に配置されてなる表示領域を有し、前記２次元格子シートの前記透明領域は画素の開口部であり、前記不透明領域は前記画素に形成された遮光性を有するブラックマトリクスであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記液晶パネルは表示面内にカラーフィルタを有するサブ画素から構成され、前記カラーフィルタには配色がストライプ状になされ、前記サブ画素により格子状に区画された前記液晶パネルは前記サブ画素の長辺及び短辺を周期とする２次元並進対称性を有し、この２次元並進対称性の２本の基本並進ベクトルのうち、基本並進ベクトルの大きさが小さい方のベクトルと、前記光線方向規制素子の透明領域と不透明領域とが交互に周期配列する方向とのなす角度が８０乃至１００度であることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
11. 前記基本並進ベクトルの大きさが小さい方のベクトルと、前記光線方向規制素子の透明領域と不透明領域とが交互に周期配列する方向とが直交することを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記液晶パネルの画素は、４色以上のサブ画素から構成されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の表示装置。
13. 前記液晶パネルは表示面内に３色以上から構成されるカラーフィルタを有し、１画素の中に配置された１種類の色に対して２つ以上のサブ画素が設けられ、各サブ画素は独立した表示信号により個別に制御されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の表示装置。
14. 入射される光を透過する状態と散乱する状態とに切替可能な透明・散乱切替素子を有することを特徴とする請求項６又は８に記載の表示装置。
15. 透過型又は半透過型の液晶表示装置であって、観察者側から、前記液晶パネル、前記透明・散乱切替素子、前記ルーバ、前記バックライトの順に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の表示装置を有することを特徴とする端末装置。
17. 前記光線方向規制素子の光線を規制する方向は、観察者の両眼を結ぶ直線と平行、又は観察者の両眼を結ぶ直線とのなす角度が１０度以下であることを特徴とする請求項１６に記載の端末装置。
18. 前記端末装置は、携帯電話、個人用情報端末、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ、又は自動販売機であることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の端末装置。

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