專利名稱：顯示器及其所使用的視野角控制元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠?qū)@示器的視野角在廣視野角與窄視野角之間切換的視野角控制元件和使用它的顯示器。
背景技術(shù)：
一般地說，為了從任何視角看都能夠看到鮮明的圖像，要求顯示器具有盡可能大的廣視野角。特別是，最近廣為普及的液晶顯示器中，
液晶本身具有視角依賴性，因此關(guān)于廣視野角化的各種技術(shù)逐漸被開發(fā)出來。但是，根據(jù)使用環(huán)境，也存在只有使用者本人才能夠看到顯示內(nèi)容這樣的適合視野角狹窄的情況。特別是，筆記本型個人計算機、
便攜型信息終端(PDA)、或便攜式電話等，在電車和飛機內(nèi)等存在不特定的很多人的場所使用的可能性很高。在這樣的使用環(huán)境下，從保護機密和保護隱私等觀點出發(fā)，不希望附近的其他人能夠看到顯示內(nèi)容，因此優(yōu)選顯示器的視野角狹窄。這樣，近年來，對于能夠?qū)⒁慌_顯示器的視野角根據(jù)使用狀況在廣視野角與窄視野角之間切換的要求越來越強烈。另外，該要求并不限于在液晶顯示器中，對于任意的顯示器都是共存的課題。
對于這樣的要求，提出有在顯示圖像的顯示裝置之外還具備相位差控制用裝置，控制對相位差控制用裝置施加的電壓，從而使視野角特性變化的技術(shù)(例如日本專利第3322197號公報)。在該日本專利第3322197號公報中，作為在相位差控制用液晶顯示裝置中使用的液晶模式，舉例表示了手性向列液晶、水平排列液晶(homogeneous liquidcrystal)、隨機取向的向列液晶等。
此外，在現(xiàn)有技術(shù)中公開了在顯示用液晶面板上部設(shè)置有視野角控制用液晶面板，以兩塊偏光板夾持這些面板，調(diào)整對視野角控制用液晶面板的施加電壓，從而進行視野角控制的結(jié)構(gòu)(例如日本特開平10 — 268251號公報，日本特開2005 — 316470號公報)。在日本特開平10—268251號公報中，視野角控制用液晶面板的液晶模式是扭曲向列方式。在日本特開2005—316470號公報中，公開的是在具有平行的透過軸的兩塊偏光板之間設(shè)置有視野角控制用液晶面板的結(jié)構(gòu)。
紫日日由趙
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上述的現(xiàn)有的視野角控制用液晶面板，均利用液晶面板的相位差進行視野角控制。但是，在液晶面板產(chǎn)生的相位差依賴于波長，因此難以對可見光中包含的R (紅色)、G (綠色)、B (藍色)的整個波段同時進行遮光。
本發(fā)明鑒于上述問題提出，其目的在于提供一種在從傾斜方向看時能夠可靠地對可見光的全波段進行遮光的顯示器及其所使用的視野角控制元件。
為了達成上述目的，本發(fā)明的顯示器包括顯示圖像的圖像顯示裝置；和疊層在上述圖像顯示裝置上，控制該圖像顯示裝置的視野角的視野角控制元件，該顯示器的特征在于上述視野角控制元件包括第一遮蔽層和至少一層輔助遮蔽層，其中，上述第一遮蔽層包括具有雙折射性的光學元件、和包括配置在上述光學元件的出射側(cè)的出射側(cè)偏光板的至少一塊偏光板，在可見光的波段的至少一部分的波長成分的光以規(guī)定的角度以上入射時，通過上述光學元件賦予相位差，而遮蔽使得該波長成分的光不透過上述出射側(cè)偏光板，上述輔助遮蔽層包括具有雙折射性的光學元件、和包括配置在上述光學元件的出射側(cè)的出射側(cè)偏光板的至少一塊偏光板，在透過上述第一遮蔽層的光以上述規(guī)定的角度以上入射時，通過上述光學元件賦予相位差，而遮蔽使得該光的至少一部分的波長成分的光不透過上述出射側(cè)偏光板，通過上述第一遮蔽層和輔助遮蔽層，使以上述規(guī)定的角度以上入射至上述視野角控制元件的光中，至少三原色的波長成分被遮蔽。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種顯示器，其通過組合第一遮蔽層和輔助遮蔽層，將向上述視野角控制元件以上述規(guī)定的角度以上入射的光中至少三原色的波長成分遮蔽，因此在從傾斜方向看時能夠可靠地對可見光的全波段進行遮光。


圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的顯示器的概要結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2是針對每個波長表示使第一實施方式的顯示器為窄視野角狀
態(tài)的情況下的光學特性的示意圖。
圖3是表示第一實施方式的顯示器的變形例的概要結(jié)構(gòu)的截面圖。 圖4是表示第一實施方式的顯示器的變形例的概要結(jié)構(gòu)的截面圖。 圖5是表示本發(fā)明的第二實施方式的顯示器的概要結(jié)構(gòu)的截面圖。 圖6是針對每個波長表示第二實施方式的顯示器的光學特性的示意圖。
圖7是表示第一實施方式的顯示器的變形例的概要結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一個實施方式的顯示器包括顯示圖像的圖像顯示裝置； 和疊層在上述圖像顯示裝置上，控制該圖像顯示裝置的視野角的視野 角控制元件，該顯示器的特征在于上述視野角控制元件包括第一遮 蔽層和至少一層輔助遮蔽層，其中，上述第一遮蔽層包括具有雙折 射性的光學元件、和包括配置在上述光學元件的出射側(cè)的出射側(cè)偏光 板的至少一塊偏光板，在可見光的波段的至少一部分的波長成分的光 以規(guī)定的角度以上入射時，通過上述光學元件賦予相位差，而遮蔽使 得該波長成分的光不透過上述出射側(cè)偏光板，上述輔助遮蔽層包括 具有雙折射性的光學元件、和包括配置在上述光學元件的出射側(cè)的出 射側(cè)偏光板的至少一塊偏光板，在透過上述第一遮蔽層的光以上述規(guī) 定的角度以上入射時，通過上述光學元件賦予相位差，而遮蔽使得該 光的至少一部分的波長成分的光不透過上述出射側(cè)偏光板，通過上述 第一遮蔽層和輔助遮蔽層，使以上述規(guī)定的角度以上入射至上述視野 角控制元件的光中，至少三原色的波長成分被遮蔽。
在上述顯示器中，優(yōu)選上述第一遮蔽層和輔助遮蔽層分別包括液 晶面板和相位差板中的至少一個作為上述光學元件。
在上述顯示器中，優(yōu)選上述第一遮蔽層和輔助遮蔽層中的一方， 對至少包含紅色的波長和綠色的波長的波段的光進行遮蔽，上述第一 遮蔽層和輔助遮蔽層中的另一方，對包含藍色的波長的波段的光進行遮蔽。在該情況下，也可以為上述第一遮蔽層和輔助遮蔽層中的一方 對包含深紅的波長、紅色的波長、和綠色的波長的波段的光進行遮蔽 的結(jié)構(gòu)。根據(jù)前者的結(jié)構(gòu)，在使用所謂的三波長光源的情況下，能夠 在全波段可靠地遮蔽向傾斜方向的漏光。根據(jù)后者的結(jié)構(gòu)，在使用所
謂tr、j四汲僅兀源tw情饑卜ta酡吸口」罪地巡敝問1吸斜萬向的漏光。
在上述顯示器中，也可以是上述第一遮蔽層和輔助遮蔽層中的一 方，對至少包含紅色的波長的波段的光進行遮蔽，上述第一遮蔽層和 輔助遮蔽層中的另一方，對包含綠色的波長和藍色的波長的波段的光 進行遮蔽的結(jié)構(gòu)-在該情況下，也可以是上述第一遮蔽層和輔助遮蔽
臼rh rVi_^rfAi ^、、/^厶Ti^、、/drJ^^n厶T^ iVi、、zrf _kl r^、Vd 業(yè)卄4;々杯茲iVi
/石丁 口'j乂j ， /vj rt Y不-丄口'jiZ)c Pv々M-丄Dfrjw乂 p^口'JiiK"hx口:j乂LjWij ^mx口u結(jié)構(gòu)。
在上述顯示器中，也可以是上述輔助遮蔽層至少設(shè)置有兩層，第 一遮蔽層和上述兩層的輔助遮蔽層的合計三層中的任一層，即第一層
對包含紅色的波長的波段的光進行遮蔽；上述合計三層中的除去上述
第一層的兩層中的任一層，即第二層對包含綠色的波長的波段的光進
行遮蔽；上述合計三層中的除去上述第一層和第二層的第三層對包含
藍色的波長的波段的光進行遮蔽的結(jié)構(gòu)。
在上述顯示器中，優(yōu)選采用下述結(jié)構(gòu)夾著上述第一遮蔽層的光
學元件配置的偏光板的偏光吸收軸大致平行，設(shè)上述第一遮蔽層和輔
助遮蔽層的光學元件的延遲為R，設(shè)在上述各層中被遮蔽的光的波長 為入，設(shè)n為0以上的整數(shù)時，滿足 n入/2—入/4<11<11入/2+入/4。
或者，在上述顯示器中，優(yōu)選釆用下述結(jié)構(gòu)夾著上述第一遮蔽 層的光學元件配置的偏光板的偏光吸收軸大致正交，設(shè)上述第一遮蔽 層和輔助遮蔽層的光學元件的延遲為R，設(shè)在上述各層中被遮蔽的光 的波長為A，設(shè)n為0以上的整數(shù)時，滿足
n入 一 入/4Kn入+入/4。
上述顯示器可以是下述結(jié)構(gòu)上述顯示裝置是透過型液晶顯示裝 置，上述顯示器還具有背光源。在該情況下，上述視野角控制元件可 以配置在上述背光源與上述透過型液晶顯示裝置之間，上述視野角控 制元件也可以配置在上述透過型液晶顯示裝置的前面。此外，上述顯示器可以是下述結(jié)構(gòu)上述顯示裝置是反射型液晶 顯示裝置或半透過型液晶顯示裝置，上述視野角控制元件配置在上述 透過型液晶顯示裝置的前面。
或者，上述顯示器可以是下述結(jié)構(gòu)上述顯示裝置是自發(fā)光型顯 示裝置，上述視野角控制元件配置在上述自發(fā)光型顯示裝置的前面。
此外，為了達成上述目的，本發(fā)明的一個實施方式的視野角控制 元件疊層在顯示圖像的圖像顯示裝置上，控制該圖像顯示裝置的視野 角，其特征在于包括第一遮蔽層和至少一層輔助遮蔽層，其中，上 述第一遮蔽層包括具有雙折射性的光學元件、和包括配置在上述光 學元件的出射側(cè)的出射側(cè)偏光板的至少一塊偏光板，在可見光的波段 的至少一部分的波長成分的光以規(guī)定的角度以上入射時，通過上述光 學元件賦予相位差，而遮蔽使得該波長成分的光不透過上述出射側(cè)偏 光板，上述輔助遮蔽層包括具有雙折射性的光學元件、和包括配置 在上述光學元件的出射側(cè)的出射側(cè)偏光板的至少一塊偏光板，在透過 上述第一遮蔽層的光以上述規(guī)定的角度以上入射時，通過上述光學元 件賦予相位差，而遮蔽使得該光的至少一部分的波長成分的光不透過 上述出射側(cè)偏光板，并且至少包括輔助遮蔽層，在透過上述第一遮蔽 層的光以上述規(guī)定的角度以上入射時，通過上述光學元件賦予相位差， 而遮蔽使得該光的至少一部分的波長成分的光不透過上述出射側(cè)偏光 板，通過上述第一遮蔽層和輔助遮蔽層，使以上述規(guī)定的角度以上入 射至上述視野角控制元件的光中，至少三原色的波長成分被遮蔽。
以下，參照附圖對本發(fā)明的更具體的實施方式進行說明。但是， 在以下進行參照的各個圖中，為了方便說明，僅簡化表示本發(fā)明的實 施方式的結(jié)構(gòu)部件中為了說明本發(fā)明所必需的主要部件。因此，本發(fā) 明的顯示器能夠由沒有表示在本說明書所參照的各圖的任意的結(jié)構(gòu)部 件構(gòu)成。此外，各圖中的部件的尺寸并非忠實表達實際的結(jié)構(gòu)部件的 尺寸和各部件的尺寸比率等。 [第一實施方式]
圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的液晶顯示器100的概要結(jié)構(gòu) 的截面圖。如圖1所示，液晶顯示器100包括顯示圖像的顯示用液晶 面板1 (顯示裝置)、和視野角控制用液晶面板2 (第一遮蔽層)這兩塊液晶面板。本實施方式的顯示用液晶面板1是透過型的，在其背面
配置有使用三波長光源的背光源3。在圖1所示的液晶顯示器100中，
視野角控制用液晶面板2配置在顯示用液晶面板1的前面(觀察者側(cè))。
此外，液晶顯示器100在視野角控制用液晶面板2的前面還設(shè)置有作
為輔助遮蔽層起作用的相位差板4和偏光板5。
液晶顯示器100通過使視野角控制用液晶面板2中的液晶進行開
關(guān)動作，能夠?qū)@示狀態(tài)在能夠視認顯示用液晶面板1的圖像的視野
角寬廣的狀態(tài)(廣視野角)與視野角狹窄的狀態(tài)(窄視野角)之間進
行切換。窄視野角特別適于不希望他人看到顯示用液晶面板1的圖像 的小圭、/口 r^im鵬為；壬工,t^AL的；雨^乂擊mtkf*蕃亡月夂a曰口Tf7m蕓曰；
用液晶面板1的圖像等的情況。
顯示用液晶面板1具有在一對透光性基板間夾持有液晶的液晶單
元11、和設(shè)置在液晶單元11的正面背面的偏光板12、 13。液晶單元
11的液晶模式、單元構(gòu)造是任意的。此外，顯示用液晶面板1的驅(qū)動 模式也是任意的。即，作為顯示用液晶面板1，能夠使用能夠顯示文字、 圖像、或動態(tài)圖像的任意的液晶面板。因此，在圖1中沒有圖示顯示 用液晶面板1的詳細構(gòu)造，并省略其說明。此外，顯示用液晶面板1 可以是能夠進行彩色顯示的面板，也可以是黑白顯示專用的面板。而
且，背光源3的結(jié)構(gòu)沒有任何限定，能夠使用公知的任意的背光源， 因此背光源3的詳細構(gòu)造的圖示和說明也省略。
視野角控制用液晶面板2具有液晶單元21和疊層在液晶單元21 的與顯示用液晶面板1相反的一側(cè)的主面上的偏光板22。作為液晶單 元21 ，以通過偏光板12和偏光板22的組合能夠?qū)崿F(xiàn)窄視野角狀態(tài)為 條件，能夠使用任意的液晶模式的液晶單元，其中窄視野角狀態(tài)是， 在0° 360°的方位角的至少一部分中，對以極角比規(guī)定的角度4)大 的角度透過的規(guī)定波長范圍的光進行遮蔽的狀態(tài)。另外，上述角度4) 根據(jù)液晶顯示器100的用途等，能夠采取例如30。或45°等任意的角 度。此外，上述的"規(guī)定波長范圍"優(yōu)選是指包含RGB三原色中的兩 色的峰值波長的范圍。在以下的說明中，液晶單元21以在窄視野角狀 態(tài)時能夠遮蔽包含G的峰值波長(550nm附近)和R的峰值波長 650nm 附近)的波長范圍的方式構(gòu)成。在液晶顯示器100中，偏光板12、 22、 5以使它們的偏光吸收軸 一致的方式，配置為所謂的平行尼科耳狀態(tài)。偏光板13，根據(jù)液晶單 元11的液晶模式、顯示用液晶面板1所能具備的其它光學部件(例如 各種相位差板)的特性，相對于偏光板12可以是平行尼科耳配置，也 可以是正交尼科耳配置。
圖2是針對每個波長表示在使視野角控制用液晶面板2為窄視野 角狀態(tài)的情況下的液晶顯示器100的光學特性的示意圖。另外，在圖2 中，省略偏光板13和背光源3的圖示。如圖2所示，在使視野角控制 用液晶面板2為窄視野角狀態(tài)的情況下，對于正面方向，RGB的三原 色的全部波長成分的光(Ri、 Gi、 B。能夠透過；被觀察者視認。另 一方面，對于極角比規(guī)定的角度大的傾斜方向，由于在液晶單元21被 賦予的相位差，R的波長成分的光(R2)和G的波長成分的光(G2) 不能夠透過偏光板22而被遮蔽，僅B的波長成分的光(B2)透過偏光 板22。但是，B的波長成分的光(B2)由于被相位差板4賦予的相位 差，不能夠透過偏光板5而被遮蔽。由此，在使視野角控制用液晶面 板2為窄視野角狀態(tài)的情況下，對于傾斜方向，RGB三原色的全部波 長成分的光(R2、 G2、 B2)被遮蔽，不能夠被觀察者視認。結(jié)果，在 使視野角控制用液晶面板2為窄視野角狀態(tài)的情況下，能夠可靠地防 止從傾斜方向的窺視。
為了實現(xiàn)以上的光學特性，在使視野角控制用液晶面板2為窄視 野角狀態(tài)時，必須滿足以下的(1) (4)的條件。另外，此處，如 上所述，偏光板12、 22、 5以它們的偏光吸收軸一致的方式配置為所 謂的平行尼科耳狀態(tài)。
(1)對于正面方向(極角4>=0° )，以R的峰值波長入r (約 650nm)、G的峰值波長入g(約550nm)、和B的峰值波長入b(約450nm) 下的液晶單元21的延遲值RLCDRo、 Rlcdgo、 Rlcdbo，在使n分別為0 以上的整數(shù)的情況下，分別滿足下述的條件式(fl) (f3)的方式， 控制液晶單元21中液晶分子的動作。另外，在下述的條件式(fl) (f3)和以后表示的各條件式中，n可以是同一值，也可以是相互不同 的值。
<formula>formula see original document page 12</formula>n入g—入G/4<RLcDG。<n入G+入G/4 ...... (G)
n入f AB/4<RLCDB0<"B+XB/4 ...... (f3)
艮口，如果滿足上述(fl) (f3)的條件，則透過偏光板12并入 射至液晶單元21的直線偏光的振動面，在通過液晶單元21時旋轉(zhuǎn)約 180° ，因此能夠透過偏光板22。
(2) 對于正面方向(極角4)二0。 )， R的峰值波長入R、 G的峰值
波長A g、和B的峰值波長入b下的相位差板4的延遲值Rp0lr()、Rp0lc()、
Rpol^，在使n分別為O以上的整數(shù)的情況下，分別滿足下述的條件式 (f4) (傷)。其中，相位差板4的延遲值由相位差板4的三維折射 率(nx、 ny、 nz)和相位差板4的厚度(d)決定。
n入r—入R/4<RPOLRo<n入R+入R/4 ...... (f4)
n入G—A G/4<RPOLG0<nA g+入G/4 ...... (f5)
n入B—入B/4<RPOLB0<nX b+入B/4 ...... (f6)
(3) 對于傾斜方向(極角》二 9 )，以R的峰值波長入K、和G的
峰值波長入g下的液晶單元21的延遲值RLCDR 9 、 Ru;dg e ，分別滿足
下述的條件式(f7)、 (fB)的方式，控制液晶單元21中液晶分子的動 作。
n入R/2—入R/4<RLCDR 6 <n入R/2+入R/4 ...... (f7)
"G/2—XG/4<RLCDG6 <nXG/2+XG/4 ...... (f8)
如果滿足上述(f7)、 (fB)的條件，透過偏光板12入射至液晶單
元21的直線偏光的振動面在通過液晶單元21時旋轉(zhuǎn)約90。，因此不
能夠透過偏光板22。
(4) 對于傾斜方向(極角4>= e )， B的峰值波長入b下的相位差 板4的延遲值RP0ljB e滿足下述的條件式(f9)。
n入B/2—入B/4<RP0LB 6 <n入B/2+入B/4 ...... (f9)
如果滿足上述(f9)的條件，透過偏光板22入射至相位差板4的 直線偏光，其振動面通過相位差板4時旋轉(zhuǎn)約90° ，因此不能夠透過 偏光板5。由此，沒有被視野角控制用液晶面板2遮蔽的B的波長成 分的漏光能夠通過相位差板4和偏光板5的組合而被遮蔽。
另外，在偏光板22相對偏光板12正交尼科耳配置的情況下，可 以在上述式(fl) (13)中，將n入R、 nAB、 n入G各項置換為nAR/2、nXB/2、 nXG/2,并且，在式(f7)、(傷)中，將ii人r/2、 nAB/2、 n入 g/2各項置換為n入r、 n入b、 n入g。
此外，在偏光板5相對偏光板22正交尼科爾配置的情況下，可以 在上述式(f4) (f6)中，將n入r、 n入b、 nX 0各項置換為n入R/2、 nXB/2、 nAG/2，并且，在式(f9)中，將n入B/2項置換為n入B。
此外，為了得到更良好的窄視野角特性，優(yōu)選將上述式(f7) (f9) 中的入r/4、入8/4、人g/4各項設(shè)定為例如入r/8、入8/8、入g/8，或者設(shè) 定為更接近0的較小的值。
作為相位差板4，例如能夠使用負C板(nx=ny>nz)。在該情況 下，例如，對于極角小=45° ，為了使包含B的峰值波長的波長范圍 的光不透過偏光板5，將相對于該極角的負C板(相位差板4)的延遲 值設(shè)定為大致人8/2 (入b-450nm)即可。
如上所述，根據(jù)本實施方式的液晶顯示器100，在使視野角控制用 液晶面板2為窄視野角狀態(tài)時，在視野角控制用液晶面板2中不能夠 完全遮蔽的藍色成分的漏光，能夠通過相位差板4和偏光板5的組合 而被可靠地遮蔽。由此，能夠遮蔽向傾斜方向出射的光的全部RGB成 分。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)在從傾斜方向的視角看時完全看不見顯示用液晶 面板1的顯示內(nèi)容的窄視野角狀態(tài)。
另外，在上述的說明中，舉例表示了下述結(jié)構(gòu)在視野角控制用 液晶面板2為窄視野角狀態(tài)時，遮蔽包含G的峰值波長(550nm附近) 和R的峰值波長(650nm附近)的波長范圍的光，通過組合相位差板 4和偏光板5，在傾斜方向遮蔽B的峰值波長(450nm附近)。但是， 本發(fā)明的實施方式并不限于該結(jié)構(gòu)，還能夠有以下的變形例。
例如，可以是在視野角控制用液晶面板2為窄視野角狀態(tài)時，遮 蔽包含B的峰值波長(450nm附近)和G的峰值波長(550nm附近) 的波長范圍的光，通過組合相位差板4和偏光板5，在傾斜方向遮蔽R 的峰值波長(650nm附近)的結(jié)構(gòu)。
此外，在上述說明中，舉例表示了作為背光源3使用三波長光源 的背光源，但是在使用在RGB的三原色之外還在700nm附近(深紅) 具有峰值波長的四波長光源的情況下，也能夠應(yīng)用本發(fā)明。在該情況 下，采用視野角控制用液晶面板2，在傾斜方向遮蔽包含G的峰值波長(550nm附近)、R的峰值波長(650nrn附近)、和深紅的峰值波長 (700nm附近)的波長范圍的光，通過組合相位差板4和偏光板5，在 傾斜方向遮蔽B的峰值波長(450nm附近)的結(jié)構(gòu)即可?；蛘?，也可 以采用視野角控制用液晶面板2，在傾斜方向遮蔽包含R的峰值波長 和深紅的峰值波長的波長范圍的光，通過組合相位差板4和偏光板5， 在傾斜方向遮蔽G的峰值波長附近的波長成分和B的峰值波長附近的 波長成分的結(jié)構(gòu)。此外，此時，也可以采用利用相位差板4和另一塊 相位差板遮蔽G的峰值波長附近的波長成分和B的峰值波長附近的波 長成分的結(jié)構(gòu)。
另外，背光源3的光源并不限定于三波長光源和四波長光源。艮口， 在使用在特定的波長具有亮度峰值的光源作為背光源的情況下，根據(jù) 該波長的值、亮度峰值的數(shù)目，適當?shù)卦O(shè)計液晶單元21和相位差板4 的延遲、相位差板的數(shù)量等即可。
此外，在本實施方式中，舉例表示了將由視野角控制用液晶面板2 不能夠完全遮蔽的波長成分，使用相位差板4進行遮蔽的結(jié)構(gòu)，但也 可以使用具有與相位差板4同等的延遲的液晶單元代替相位差板4。
此外，在本實施方式中，如圖1所示，舉例表示了偏光板12兼用 作顯示用液晶面板1的出射側(cè)偏光板和視野角控制用液晶面板2的入 射側(cè)偏光板的結(jié)構(gòu)。但是，如圖3所示，在偏光板12的上層還設(shè)置有 作為視野角控制用液晶面板2的入射側(cè)偏光板的偏光板23的液晶顯示 器101，也是本發(fā)明的一個實施方式。但是，圖1所示的液晶顯示器 100具有比圖3所示的液晶顯示器101偏光板的數(shù)目更少的優(yōu)點。
而且，在本實施方式中，舉例表示了在接近顯示用液晶面板1的 一側(cè)配置遮蔽RG成分的視野角控制用液晶面板2，在其前面(觀察者 側(cè))配置相位差板4和偏光板5的結(jié)構(gòu)。但是，遮蔽各色成分的液晶 面板和相位差板的疊層順序是任意的。例如，如圖4所示，相位差板4 和偏光板5與視野角控制用液晶面板2的疊層順序也可以與圖1所示 的結(jié)構(gòu)相反。
以下說明本發(fā)明的第二實施方式。另外，對與第一實施方式中說 明的結(jié)構(gòu)具有相同功能的結(jié)構(gòu)，標注與第一實施方式相同的參照符號,省略其詳細說明。
圖5是表示第二實施方式的液晶顯示器102的概要結(jié)構(gòu)的截面圖。 如圖5所示，液晶顯示器102在顯示用液晶面板1的前面(觀察者側(cè)) 設(shè)置有視野角控制膜6代替視野角控制用液晶面板2。
視野角控制膜6由相位差板61、偏光板62、相位差板63、偏光板 64、相位差板65、和偏光板66構(gòu)成。
在液晶顯示器102中，偏光板12、 62、 64、 66以使它們的偏光吸 收軸一致的方式配置為所謂的平行尼科耳狀態(tài)。偏光板13，根據(jù)液晶 單元11的液晶模式、顯示用液晶面板1所具備的其它光學部件(例如 各種相位差板)的特性，相對于偏光板12可以為平行尼科耳配置，也 可以為正交尼科耳配置。
圖6是針對每個波長表示液晶顯示器102的光學特性的示意圖。 另外，在圖6中，省略了偏光板13和背光源3的圖示。如圖6所示， 在液晶顯示器102中，對于正面方向，RGB的三原色的全部的波長成 分的光(R,、 G,、 B,)透過，能夠被觀察者視認。另一方面，對于極 角比規(guī)定的角度大的傾斜方向，由于被相位差板61賦予的相位差，R 的波長成分的光(R2)不能夠透過偏光板62而被遮蔽。G的波長成分 的光(G2)和B的波長成分的光(B2)能夠透過偏光板62，但由于被 相位差板63賦予的相位差，G的波長成分的光(G2)不能夠透過偏光 板64而被遮蔽。B的波長成分的光(B2)能夠透過偏光板64，但由于 被相位差板65賦予的相位差，不能夠透過偏光板66而被遮蔽。艮P， 根據(jù)圖6的結(jié)構(gòu)，相位差板61和偏光板62的組合作為第一遮光層起 作用，相位差板63和偏光板64的組合、以及相位差板65和偏光板66 的組合作為兩層輔助遮光層起作用。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，對于傾斜方向，RGB 三原色的全部的波長成分的光(R2、 G2、 B2)被遮蔽，觀察者不能夠 視認。結(jié)果，液晶顯示器102能夠可靠地防止從傾斜方向的窺視。
為了實現(xiàn)以上的光學特性，需要滿足以下的(1) (6)的條件。 另外，此處，如上所述，偏光板12、 62、 64、 66以使它們的偏光吸收 軸一致的方式配置為所謂的平行尼科耳狀態(tài)。
(1)對于正面方向(極角4)=0° )， R的峰值波長入R、 G的峰值 波長入c、和B的峰值波長入B下的相位差板61的延遲值RPOL61R0、RP0L61GQ、 Rpol61bq，在使n分別為O以上的整數(shù)的情況下，分別滿足下 述的條件式(f10) (fl2)。其中，相位差板61的延遲值由相位差板 61的三維折射率(nx、 ny、 nz)和相位差板61的厚度(d)決定。
n入r—AR/4<RPOL61R0<nAR+XR/4 ...... (flO)
n入g—XG/4<RPOL6G0<nXG+AG/4 ...... (fll)
n入f AB/4<RPOL61B0<"B+XB/4 ...... (fl2)
(2) 對于正面方向(極角4)二0。 )， R的峰值波長入r、 G的峰值 波長入g、和B的峰值波長入b下的相位差板63的延遲值Rpol63r()、 RPOL63GQ、 Rpol63bq，在使n分別為0以上的整數(shù)的情況下，分別滿足下 述的條件式(fl3) (fl5)。
n入r—入r/4〈Rp。,〈n入r+入r/4……(fl3) n入g—入g/4<RpoL63G0<n入G+入g/4 (fl4) "B—AB/4<RpOL63B0<raB+XB/4 ...... (fl5)
(3) 對于正面方向(極角(|>=0° )， R的峰值波長入r、 G的峰值 波長入g、和B的峰值波長入b下的相位差板65的延遲值Rpol65r()、
Rpol65gq、 rp0l65bq，在使n分別為0以上的整數(shù)的情況下，分別滿足下
述的條件式(fl6) (fl8)。
n入r—入r/4<RPOL65R0<n入R+入R/4 ...... (fl6)
n入c一 AG/4<RPOL65G0<"G+XG/4 ...... (fl7)
n入f AB/4<RPOL65B0<nXB+XB/4 ...... (fl8)
(4) 對于傾斜方向(極角cj)二e)， R的峰值波長ar下的相位差 板61的延遲值RP0L61R 9 ，在使n分別為0以上的整數(shù)的情況下，滿足 下述的條件式(fl9)。
"R/2—AR/4<RPOL61R9 <"R/2+XR/4……(fl9)
(5) 對于傾斜方向(極角4>=6)， G的峰值波長入g下的相位差 板63的延遲值RPOL63G 0 ，在使n分別為0以上的整數(shù)的情況下，滿足 下述的條件式(GO)。
n入G/2—入G/4<RPOL63G 6 <n人G/2+入G/4 ...... (f20)
(6) 對于傾斜方向(極角4)二0)， B的峰值波長入b下的相位差 板65的延遲值RPOL65B 6 ，在使n分別為0以上的整數(shù)的情況下，滿足 下述的條件式(￡21)。n入B/2—入B/4<RPOL65B 0 <n入B/2+入B/4……(f21 ) 如果滿足上述(fl9) (f21)的條件，則在傾斜方向，R、 G、 B 的波長成分分別被偏光板62、 64、 66遮蔽。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)在從傾斜 方向看時不能夠視認顯示用液晶面板1的顯示內(nèi)容的窄視野角狀態(tài)。
另外，在偏光板62相對偏光板12正交尼科耳配置的情況下，可 以在上述式(f10) (fl2)中，將nAR、 nXB、 nAG各項置換為n 入r/2、 nAB/2、 nXG/2，并且，在式(fl9)中，將n入r/2項置換為n入r。
此外，在偏光板64相對偏光板62正交尼科爾配置的情況下，可 以在上述式(fl3) (fl5)中，將nAR、 nXB、 n入g各項置換為n 入r/2、 nXB/2、 nXG/2，并且，在式(GO)中，將nAc/2項置換為n入g。
此外，在偏光板66相對偏光板64正交尼科爾配置的情況下，可 以在上述式(fl6) (fl8)中，將nAR、 nAB、 n入g各項置換為n 入r/2、 nAB/2、 nAG/2，并且，在式(f21)中，將n入b/2項置換為n入b。
此外，為了得到更良好的窄視野角特性，優(yōu)選將上述式(fl9) (f21)中的入r/4、入b/4、入c/4各項設(shè)定為例如入r/8、入8/8、入g/8， 或者設(shè)定為更接近0的較小的值。
作為相位差板61、 63、 65，例如能夠使用負C板(nx=ny>nz)。 在該情況下，例如，對于極角4>=45° ，為了使包含R的峰值波長的 波長范圍的光不透過偏光板62，將相對于該極角的負C板(相位差板 61)的延遲值設(shè)定為大致入r/2 (XR=650nm)即可。此外，例如對于 極角4>=45° ，為了使包含G的峰值波長的波長范圍的光不透過偏光 板64，將相對于該極角的負C板(相位差板63)的延遲值設(shè)定為大致 入g/2 (入(3二550nm)即可。此外，例如對于極角4> =45° ，為了使包 含B的峰值波長的波長范圍的光不透過偏光板66，將相對于該極角的 負C板(相位差板65)的延遲值設(shè)定為大致入B/2 ( A B=450nm)即可。
如上所述，根據(jù)本實施方式的液晶顯示器100，對于傾斜方向的視 角，能夠可靠地遮蔽RGB全波長成分。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)在從傾斜方向 的視角看時完全看不見顯示用液晶面板1的顯示內(nèi)容的窄視野角狀態(tài)。此外，在本實施方式中，與第一實施方式同樣，作為背光源3，能 夠使用具有四波長光源或其它任意的光源以代替三波長光源的背光 源。
此外，在本實施方式中，舉例表示為了對各波長成分進行遮蔽， 使用相位差板61、 63、 65的結(jié)構(gòu)，但是也可以將這些相位差板中的至 少一個使用具有與該相位差板同等的延遲的液晶單元。即，在使用相 位差板61、 63、 65的結(jié)構(gòu)中，不能夠切換廣視野角狀態(tài)和窄視野角狀 態(tài)，但是，如果使用液晶單元代替這些相位差板，則通過切換液晶單 元的驅(qū)動電壓，能夠動態(tài)切換廣視野角狀態(tài)和窄視野角狀態(tài)。
此外，在本實施方式中，如圖6所示，舉例表示了偏光板12兼用 作顯示用液晶面板1的出射側(cè)偏光板和視野角控制用液晶面板2的入 射側(cè)偏光板的結(jié)構(gòu)。但是，與在第一實施方式中圖3所示的液晶顯示 器101同樣，也可以采用在偏光板12的上層還設(shè)置有作為視野角控制 用液晶面板2的入射側(cè)偏光板的偏光板23的結(jié)構(gòu)。
而且，在本實施方式中，舉例表示了疊層在最靠近顯示用液晶面 板1的位置的相位差板61與偏光板62組合而對R波長成分進行遮蔽， 接著疊層的相位差板63與偏光板64組合而對G波長成分進行遮蔽， 疊層在最靠近觀察者的位置的相位差板65與偏光板66組合而對B波 長成分進行遮蔽的結(jié)構(gòu)。但是，遮蔽各色成分的相位差板的疊層順序 是任意的。
以上，針對本發(fā)明說明了幾個實施方式，但本發(fā)明并不限定于上 述具體的例子，在發(fā)明的范圍內(nèi)能夠進行各種變更。
例如，第一和第二實施方式中，舉例表示了僅在顯示用液晶面板1 的前面和背面的任一方設(shè)置有視野角控制元件的結(jié)構(gòu)。但是，也可以 在顯示用液晶面板1的前面和背面兩方都設(shè)置有視野角控制元件。此 外，為了在窄視野角狀態(tài)下遮蔽更廣的范圍，可以采用例如改變朝向 地疊層多個視野角控制元件的結(jié)構(gòu)。
此外，例如，圖7表示作為第一實施方式的液晶顯示器100的變 形例的液晶顯示器200的結(jié)構(gòu)。比較圖1和圖7可知，液晶顯示器100 和液晶顯示器200'的顯示用液晶面板1和視野角控制用液晶面板2的 疊層順序是相反的。即，如圖7所示，液晶顯示器200采用在背光源3與顯示用液晶面板1之間配置視野角控制用液晶面板2的結(jié)構(gòu)。在液 晶顯示器200中，顯示用液晶面板1也可以是半透過型液晶面板。
另外，液晶顯示器200在背光源3與視野角控制用液晶面板2之 間設(shè)置有直線偏光板26。 gp，圖1所示的液晶顯示器100的情況下， 顯示用液晶面板1的偏光板12作為設(shè)置在向視野角控制用液晶面板2 的光的入射側(cè)的偏光板起作用，但圖7所示的液晶顯示器200的情況 下，則需要在背光源3側(cè)設(shè)置直線偏光板。但是，在圖7所示的液晶 顯示器200中，作為顯示用液晶面板1的入射側(cè)偏光板的偏光板13能 夠省略。另外，在圖7所示的液晶顯示器200中，也可以采用設(shè)置有 第二實施方式的視野角控制膜6以代替視野角控制用液晶面板2、相位 差板4和偏光板5的結(jié)構(gòu)。
it匕外，在上述說明中，作為顯示裝置的具體例子舉出了透過型液 晶面板，但顯示裝置并不限定于此。例如，也能夠使用反射型或半透 過型的液晶顯示面板作為顯示裝置。此外，并不限于液晶顯示面板這 樣的非發(fā)光型顯示裝置，例如，也能夠使用CRT (Cathode Ray Tube: 陰極射線管)、等離子體顯示器、有機EL (Electronic Luminescence: 電發(fā)光)元件、無機EL元件、LED (Light Emitting Diode:發(fā)光二極 管)顯示器、熒光顯示管(Vacuum Fluorescent Display)、場發(fā)射顯示 器(Field Emission Display)、 表面電場顯示器(Surface-conduction Electron-emitter Display)等自發(fā)光型M示裝置。
另外，在上述第一實施方式中，在顯示器的顯示狀態(tài)為窄視野角 時，也可以將用于向用戶通知該意思的消息、圖像或圖標等顯示在顯 示裝置的畫面上。
此外，在上述第一實施方式中，也可以是視野角控制裝置的驅(qū)動 電路根據(jù)顯示在顯示裝置的圖像的內(nèi)容而動作，自動地切換窄視野角 和廣視野角。例如，在顯示器用于瀏覽因特網(wǎng)的網(wǎng)頁的情況下，可以 根據(jù)網(wǎng)頁的內(nèi)容，參照與各頁面相關(guān)聯(lián)的軟件標記，在為優(yōu)選不被他 人看見的內(nèi)容等的情況下，自動地切換為窄視野角的顯示狀態(tài)。此外， 可以在瀏覽器以加密模式啟動的情況下，切換為窄視野角的顯示狀態(tài)。
此外，在顯示器為數(shù)據(jù)輸入裝置的一部分的情況下，或者在顯示 器與數(shù)據(jù)輸入裝置相關(guān)聯(lián)，輸入的數(shù)據(jù)類型或?qū)⒁斎氲臄?shù)據(jù)類型具有機密性等的情況下，也能夠進行調(diào)整，使顯示器的顯示狀態(tài)切換為 窄視野角。例如，在用戶輸入某些個人識別編號等時，顯示器自動地 切換為窄視野角即可。
另外，在上述第一實施方式中，視野角控制裝置也可以形成為能 夠從顯示裝置卸下的組件或蓋。這樣的能夠卸下的組件安裝在顯示裝 置上時，與顯示裝置電連接，從而能夠得到適當?shù)碾娏涂刂菩盘枴?br> 此外，在上述第一實施方式中，優(yōu)選還設(shè)置有測定顯示器的周圍
光的光學傳感器(ambient sensor:環(huán)境光傳感器)，在光學傳感器的測 定值低于規(guī)定的閾值時，使顯示器的顯示狀態(tài)為窄視野角。
另外，第二實施方式的液晶顯示器102，總是為窄視野狀態(tài)，不能 夠像第一實施方式的液晶顯示器那樣切換廣視野角狀態(tài)和窄視野角狀 態(tài)。但是，與第一實施方式相比，具有裝置結(jié)構(gòu)簡單，能夠薄且輕地 形成顯示裝置整體、透過率高等優(yōu)點。從而，優(yōu)選根據(jù)用途靈活應(yīng)用 第一實施方式和第二實施方式。
例如，像便攜式電話機、移動PC等這樣希望根據(jù)周圍的狀態(tài)切換 廣視野角狀態(tài)和窄視野角狀態(tài)而進行使用的顯示裝置的情況下，優(yōu)選 應(yīng)用第一實施方式。另一方面，作為例如現(xiàn)金自動存取款機(ATM) 用顯示面板這樣總是希望防止來自斜后方的他人的窺視的顯示裝置， 可考慮適用第二實施方式。此外，對于車載監(jiān)視器，通過應(yīng)用第二實 施方式，能夠防止監(jiān)視器畫面倒映在車輛的前玻璃、側(cè)玻璃上。而且， 在第二實施方式中說明的視野角控制膜6的用途并不限定于顯示裝置。 例如，能夠考慮粘貼在車輛、建筑物的玻璃窗、屏風等各種物品上， 以遮蔽來自外部的視線。
此外，本發(fā)明的顯示器和視野角控制元件的用途有很多種。例如， 不僅能夠應(yīng)用于筆記本型個人計算機、便攜型信息終端(PDA)、便攜 型游戲機、或便攜式電話等的顯示器中，還能夠應(yīng)用于ATM、設(shè)置在 公共場所的信息終端、售票機、和車載用顯示器等各種設(shè)備的顯示器。
此外，本發(fā)明的視野角控制元件能夠以被組裝在顯示器中的狀態(tài) 加以實施，也能夠作為顯示器的部件制造成視野角控制元件單體進行 流通。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠作為能夠通過切換廣視野角和窄視野角而適用于各種 使用環(huán)境和用途的顯示器、以及在該顯示器中使用的視野角控制元件， 在產(chǎn)業(yè)上加以利用。
權(quán)利要求
1.一種顯示器，其包括顯示圖像的圖像顯示裝置；和疊層在所述圖像顯示裝置上，控制該圖像顯示裝置的視野角的視野角控制元件，該顯示器的特征在于所述視野角控制元件包括第一遮蔽層和至少一層輔助遮蔽層，其中，所述第一遮蔽層包括具有雙折射性的光學元件、和包括配置在所述光學元件的出射側(cè)的出射側(cè)偏光板的至少一塊偏光板，在可見光的波段的至少一部分的波長成分的光以規(guī)定的角度以上入射時，通過所述光學元件賦予相位差，而遮蔽使得該波長成分的光不透過所述出射側(cè)偏光板，所述輔助遮蔽層包括具有雙折射性的光學元件、和包括配置在所述光學元件的出射側(cè)的出射側(cè)偏光板的至少一塊偏光板，在透過所述第一遮蔽層的光以所述規(guī)定的角度以上入射時，通過所述光學元件賦予相位差，而遮蔽使得該光的至少一部分的波長成分的光不透過所述出射側(cè)偏光板，通過所述第一遮蔽層和輔助遮蔽層，使以所述規(guī)定的角度以上入射至所述視野角控制元件的光中，至少三原色的波長成分被遮蔽。
2. 如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于所述第一遮蔽層和輔助遮蔽層分別包括液晶面板和相位差板中的 至少一個作為所述光學元件。
3. 如權(quán)利要求l或2所述的顯示器，其特征在于 所述第一遮蔽層和輔助遮蔽層中的一方，對至少包含紅色的波長和綠色的波長的波段的光進行遮蔽，所述第一遮蔽層和輔助遮蔽層中 的另一方，對包含藍色的波長的波段的光進行遮蔽。
4. 如權(quán)利要求3所述的顯示器，其特征在于所述第一遮蔽層和輔助遮蔽層中的一方，對包含深紅的波長、紅色的波長、和綠色的波長的波段的光進行遮蔽。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的顯示器，其特征在于 所述第一遮蔽層和輔助遮蔽層中的一方，對至少包含紅色的波長的波段的光進行遮蔽，所述第一遮蔽層和輔助遮蔽層中的另一方，對 包含綠色的波長和藍色的波長的波段的光進行遮蔽。
6. 如權(quán)利要求5所述的顯示器，其特征在于-所述第一遮蔽層和輔助遮蔽層中的一方，對包含深紅的波長和紅 色的波長的波段的光進行遮蔽。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的顯示器，其特征在于所述輔助遮蔽層至少設(shè)置有兩層， 第一遮蔽層和所述兩層的輔助遮蔽層的合計三層中的任一層，即第一層對包含紅色的波長的波段的光進行遮蔽；所述合計三層中的除 去所述第一層的兩層中的任一層，即第二層對包含綠色的波長的波段 的光進行遮蔽；所述合計三層中的除去所述第一層和第二層的第三層對包含藍色的波長的波段的光進行遮蔽。
8. 如權(quán)利要求1 7中任一項所述的顯示器，其特征在于夾著所述第一遮蔽層的光學元件配置的偏光板的偏光吸收軸大致平行，設(shè)所述第一遮蔽層和輔助遮蔽層的光學元件的延遲為R，設(shè)在 所述各層中被遮蔽的光的波長為A，設(shè)n為0以上的整數(shù)時，滿足 n入/2— X/4<R<nX/2+A/4。
9. 如權(quán)利要求1 7中任一項所述的顯示器，其特征在于 夾著所述第一遮蔽層的光學元件配置的偏光板的偏光吸收軸大致正交，設(shè)所述第一遮蔽層和輔助遮蔽層的光學元件的延遲為R，設(shè)在 所述各層中被遮蔽的光的波長為入，設(shè)n為0以上的整數(shù)時，滿足 n入一X/4<R<nA + X/4。
10.如權(quán)利要求1 9中任一項所述的顯示器，其特征在于:所述顯示裝置是透過型液晶顯示裝置，所述顯示器還具備背光源。
11. 如權(quán)利要求IO所述的顯示器，其特征在于所述視野角控制元件配置在所述背光源與所述透過型液晶顯示裝 置之間。
12. 如權(quán)利要求IO所述的顯示器，其特征在于 所述視野角控制元件配置在所述透過型液晶顯示裝置的前面。
13. 如權(quán)利要求1 9中任一項所述的顯示器，其特征在于 所述顯示裝置是反射型液晶顯示裝置或半透過型液晶顯示裝置， 所述視野角控制元件配置在所述透過型液晶顯示裝置的前面。
14. 如權(quán)利要求1 9中任一項所述的顯示器，其特征在于 所述顯示裝置是自發(fā)光型顯示裝置， 所述視野角控制元件配置在所述自發(fā)光型顯示裝置的前面。
15. —種視野角控制元件，其疊層在顯示圖像的圖像顯示裝置上， 控制該圖像顯示裝置的視野角，該視野角控制元件的特征在于其包括第一遮蔽層和至少一層輔助遮蔽層，其中， 所述第一遮蔽層包括具有雙折射性的光學元件、和包括配置在 所述光學元件的出射側(cè)的出射側(cè)偏光板的至少一塊偏光板，在可見光 的波段的至少一部分的波長成分的光以規(guī)定的角度以上入射時，通過 所述光學元件賦予相位差，而遮蔽使得該波長成分的光不透過所述出 射側(cè)偏光板，所述輔助遮蔽層包括具有雙折射性的光學元件、和包括配置在 所述光學元件的出射側(cè)的出射側(cè)偏光板的至少一塊偏光板，在透過所 述第一遮蔽層的光以所述規(guī)定的角度以上入射時，通過所述光學元件 賦予相位差，而遮蔽使得該光的至少一部分的波長成分的光不透過所 述出射側(cè)偏光板，通過所述第一遮蔽層和輔助遮蔽層，使以所述規(guī)定的角度以上入射至所述視野角控制元件的光中，至少三原色的波長成分被遮蔽,
全文摘要
本發(fā)明涉及顯示器及其所使用的視野角控制元件，提供在從傾斜方向看時能夠可靠地對可見光的全波段進行遮光的顯示器、及其所使用的視野角控制元件。視野角控制用液晶面板(2)包括液晶單元(21)和出射側(cè)偏光板(22)作為第一遮蔽層起作用，在可見光的波段的至少一部分的波長成分(R、G)的光以規(guī)定的角度以上入射時，通過液晶單元(21)賦予相位差，而遮蔽使得R、G成分的光不透過出射側(cè)偏光板(22)。此外，相位差板(4)和偏光板(5)作為輔助遮蔽層起作用，在透過所述第一遮蔽層的光以所述規(guī)定的角度以上入射時，通過相位差板(4)賦予相位差，而遮蔽使得該光的至少一部分的波長成分(B)的光不透過偏光板(5)。
文檔編號G02F1/13363GK101681572SQ20088001660
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月21日
發(fā)明者千葉大, 坂井健彥, 束村親紀, 森下克彥, 片岡義晴 申請人:夏普株式會社