CN116400527A - 液晶显示装置 - Google Patents

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linear electrode
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土屋博司
东田晋平
佐佐木贵启
佐藤孝
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Abstract

提供一种能够切换隐私模式和公共模式，即使在以隐私模式显示的情况下也能够实现高对比度的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置具有有源矩阵基板具有第一电极、第一绝缘层和包含第一线状电极部的第二电极，彩色滤光片基板具有黑矩阵、彩色滤光片、包含多个第二线状电极部的第三电极、作为浮置电极的第四电极，第三电极及第四电极配置于黑矩阵与液晶层之间，第二线状电极部在第二方向上延伸，并且与黑矩阵的在第二方向上延伸的部分重叠，第四电极在俯视时配置于多个第二线状电极部之间，并且与黑矩阵重叠，控制电路进行切换对第三电极施加驱动电压及恒定电压的施加的控制。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置是为了显示而利用液晶组成物的显示装置，其代表性的显示方式为:对封入于一对基板间的液晶组成物施加电压，根据所施加的电压使液晶组成物中的液晶分子的取向状态变化，从而控制光的透过量。
这样的液晶显示装置发挥薄型、轻量以及低功耗的特长，在广泛的领域中使用。
目前，关于液晶显示装置正在研究提高视角特性，使得从窄视角的范围观察也好，从宽角度范围观察也好，能够观察到同样的图像。另一方面，从隐私保持的观点出发，虽然能够从窄视角的范围观察图像，但是正在研究从视角宽的范围难以观察上述图像的显示方法。例如，在专利文献1中，公开了通过控制对设置于彩色滤光片基板的第三电极施加的电压，能够切换窄视角模式和宽视角模式的液晶显示装置。
专利文献2中公开了在具备具有第一电极和第一取向膜的第一基板、液晶层以及具有第二电极、第三电极和第二取向膜的第二基板的液晶显示装置中，通过对上述第一电极施加电压来切换视角。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2021-67852号公报
专利文献2:美国专利申请公开第二017/0059898号说明书专利文献3：特开2002-124112号公报
发明内容
发明要解决的问题
根据本发明人等的研究，当对设置于具有黑矩阵的彩色滤光片基板上的电极施加电压时，在以隐私模式(窄视角模式)显示的情况下发生漏光，有时正面对比度降低。本发明人对上述漏光的原因进行研究，发现当对设置于彩色滤光片基板的电极施加电压时，黑矩阵带电(充电)，在液晶层中形成不期望的电场，其结果，发生漏光，在隐私模式中，正面对比度降低。
上述专利文献2所公开的液晶显示装置由于对置基板侧的第一电极是平板状的整片电极，所以在向第一电极施加电压的情况下，在液晶面板的面内整体始终产生纵电场，因此难以得到高的正面对比度。
本发明是鉴于上述现状而完成的，其目的在于，提供能够切换隐私模式和公开模式，即使在以隐私模式显示的情况下也能够实现高对比度的液晶显示装置。
用于解决问题的方案
(1)本发明的一实施方式的液晶显示装置为具有矩阵状配置有多个像素的液晶面板和控制电路的液晶显示装置，上述液晶面板依次具有有源矩阵基板、液晶层和彩色滤光片基板，上述有源矩阵基板依次具有第一基板、第一电极、第一绝缘层和第二电极，上述第二电极包括按每个上述像素配置且沿第一方向延伸的第一线状电极部，上述彩色滤光片基板具有第二基板、配置在上述多个像素之间的黑矩阵、彩色滤光片、包括多个第二线状电极部的第三电极、作为浮置电极的第四电极，上述第三电极和上述第四电极配置在上述黑矩阵与上述液晶层之间，上述第二线状电极部在与上述第一方向交叉的第二方向上延伸，并且与上述黑矩阵的在上述第二方向上延伸的部分重叠，上述第四电极在俯视时配置在上述多个第二线状电极部之间，并且与上述黑矩阵的至少一部分重叠，上述控制电路控制对上述第三电极的驱动电压的施加与恒定电压的施加的切换。
(2)另外，本发明的一实施方式的液晶显示装置是在上述(1)的结构的基础上，所述第四电极与所述第三电极配置在同一层。
(3)另外，本发明的一实施方式的液晶显示装置是在上述(1)或(2)的结构的基础上，所述第三电极还包括配置于所述多个第二线状电极部之间的第三线状电极部，所述第三线状电极部配置成在俯视时在所述第二方向上延伸，并且与像素的光学开口部重叠。
(4)另外，本发明的一实施方式的液晶显示装置是在上述(3)的结构的基础上，所述第四电极包括沿所述第二方向延伸且与所述像素的光学开口部重叠地配置的第四线状电极部，
所述第四线状电极配置在所述多个第二线状电极部与所述第三线状电极部之间。
(5)另外，本发明的一实施方式的液晶显示装置是在上述(3)的结构的基础上，所述第四电极包括俯视时彼此独立的多个岛状电极，所述多个岛状电极配置在所述多个第二线状电极部与所述第三线状电极部之间。
(6)另外，本发明的一实施方式的液晶显示装置是在上述(1)至(5)中任一项的结构的基础上，所述第三电极与所述液晶层之间具有电介质层。
(7)另外，本发明的一实施方式的液晶显示装置是在上述(1)至(6)中任一项的结构的基础上，所述第三电极由透明导电材料形成。
(8)另外，本发明的一实施方式的液晶显示装置是在上述(1)至(7)中任一项的结构的基础上，所述有源矩阵基板具有栅极布线和以与所述栅极布线交叉的方式配置的源极布线，所述栅极布线沿所述第二方向延伸。
(9)另外，本发明的一实施方式的液晶显示装置是在上述(8)的结构的基础上，所述多个第二线状电极部分别在俯视时至少一部分与所述栅极布线重叠。
(10)另外，本发明的一实施方式的液晶显示装置是在上述(1)至(9)中任一项的结构的基础上，所述控制电路能够切换第一显示模式和第二显示模式，所述第一显示模式显示能够从包含所述液晶面板的法线方向的窄视角的范围观察的第一图像，所述第二显示模式能够从包含所述窄视角的范围的宽视角的范围观察所述第一图像，所述控制电路在所述第一显示模式下，进行对所述第三电极施加所述驱动电压的控制，在所述第二显示模式下，进行对所述第三电极施加所述恒定电压的控制。
(11)另外，本发明的一实施方式的液晶显示装置是在上述(10)的结构的基础上，在所述液晶面板的背面具备背光源，所述背光源具备光源和配置于所述光源的所述液晶面板侧的遮光百叶窗，所述控制电路进行控制，使得所述第一显示模式中的背光源的亮度低于所述第二显示模式中的背光源的亮度。
发明效果
根据本发明，提供能够切换隐私模式和公开模式，即使在以隐私模式显示的情况下也能够实现高对比度的液晶显示装置。
附图说明
图1是示出第一实施方式涉及的液晶显示装置的一例的平面示意图。
图2是图1所示的液晶显示装置的一像素的平面示意图。
图3是沿图1中的Y1-Y1’线的剖面示意图。
图4是沿图1中的X1-X1’线的剖面示意图。
图5是示出在图4所示的液晶面板上配置电介质层(第二电介质层)的示例的剖面示意图。
图6是示出第二实施方式涉及的液晶显示装置的一例的平面示意图。
图7是图6所示的液晶显示装置的一像素的平面示意图。
图8A是图6示出的相邻的像素的边界部分的放大平面图。
图8B是示出图6示出的相邻的像素的边界部分的另一例的放大平面图。
图8C是示出图6示出的相邻的像素的边界部分的又一例的放大平面图。
图9是沿图6中的Y2-Y2’线的剖面示意图。
图10是沿图6中的X2-X2’线的剖面示意图。
图11是沿图6中的X3-X3’线的剖面示意图。
图12是示出在图11所示的液晶面板上配置电介质层(第二电介质层)的示例的剖面示意图。
图13是示意性地表示第三实施方式中第一显示模式和第二显示模式的显示方法的框图。
图14是示出液晶面板具有的一个显示单位的一例的平面示意图。
图15是示出通过软视角控制功能进行彩色显示的情况下的彩色元件的一个示例的平面示意图。
图16是示意性表示第三实施方式中显示视角控制图案的情况下的显示方法的框图。
图17是示意性地表示具备在第四实施方式中使用的遮光百叶窗的背光源的分解立体图。
图18是示意性地表示第四实施方式中第一显示模式和第二显示模式的显示方法的框图。
图19是示意性表示第四实施方式中显示视角控制图案的情况下的显示方法的框图。
图20是比较例1的液晶面板的截面示意图。
图21是总结实施例1～3和比较例1的对比度的模拟结果的表。
图22是关于实施例1的液晶面板的示出电场的截面示意图。
图23是对实施例4中使背光源联动而以公共模式进行显示的情况进行说明的截面示意图。
图24是对实施例4中使背光源联动而以隐私模式进行显示的情况进行说明的截面示意图。
图25是示出实施例4的正面以及极角45°的对比度的曲线图。
图26是示出实施例4的正面以及极角45°的白显示时的亮度的曲线图。
图27是示出实施例4的正面以及极角45°的黑显示时的亮度的曲线图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。本发明不限于下述的各实施方式中记载的内容，并且可以在满足本发明的构成的范围内适当地进行设计改变。此外，在以下的说明中，在相同部分或具有同样功能的部分，在不同附图之间共通使用同样的符号，适当省略其反复说明。本发明的各方面在不脱离本发明主旨的范围内可以适当进行组合。
(第一实施方式)
第一实施方式涉及的液晶显示装置为具有矩阵状配置有多个像素的液晶面板和控制电路的液晶显示装置，上述液晶面板依次具有有源矩阵基板、液晶层和彩色滤光片基板，上述有源矩阵基板依次具有第一基板、第一电极、第一绝缘层和第二电极，上述第二电极包括按每个上述像素配置且沿第一方向延伸的第一线状电极部，上述彩色滤光片基板具有第二基板、配置在上述多个像素之间的黑矩阵、彩色滤光片、包括多个第二线状电极部的第三电极、作为浮置电极的第四电极，上述第三电极和上述第四电极配置在上述黑矩阵与上述液晶层之间，上述第二线状电极部在与上述第一方向交叉的第二方向上延伸，并且与上述黑矩阵的在上述第二方向上延伸的部分重叠，上述第四电极在俯视时配置在上述多个第二线状电极部之间，并且与上述黑矩阵的至少一部分重叠，上述控制电路控制对上述第三电极的驱动电压的施加与恒定电压的施加的切换。
以下，使用附图来说明第一实施方式涉及的液晶显示装置。图1是示出第一实施方式涉及的液晶显示装置的一例的平面示意图。图2是图1所示的液晶显示装置的一像素的平面示意图。图3是沿图1中的Y1-Y1’线的剖面示意图。图4是沿图1中的X1-X1’线的剖面示意图。
(液晶面板)
如图1所示，第一实施方式涉及的液晶显示装置具有多个像素配置为矩阵状的液晶面板100A。有源矩阵基板也可以具有栅极布线1以及与栅极布线1交叉地配置的源极布线2。在本说明书中，“像素”是指如图1以及图2所示，由相互相邻的两条栅极布线1和相互相邻的两条源极布线2包围的区域。在本说明书中，在不特别区别后述的第一像素70和第二像素71的情况下，仅记载为像素。也可以在栅极布线1与源极布线2的交点配置薄膜晶体管3(TFT:Thin Film Transistor:薄膜晶体管)作为开关元件。
优选在多个像素中分别设置有构成为使光透过液晶面板100A的光学开口部。上述光学开口部是在图1所示的像素的内侧由虚线包围的区域。在液晶面板100A为透过型或半透过型的情况下，上述光学开口部使从液晶面板100A的背面出射的光朝向液晶面板100A的前表面透过。在液晶面板100A为反射型或半透过型的情况下，上述光学开口部使从液晶面板100A的外部入射的入射光以及上述入射光在液晶面板100A的内部反射并朝向液晶面板100A的外部出射的反射光透过。此外，上述光学开口部也可以在俯视时与例如偏振片、彩色滤光片等具有透过性的部件重叠。在第一实施方式中，对液晶面板100A是透射型的情况进行说明。
如图3及图4所示，液晶面板100A依次具有有源矩阵基板10、液晶层20以及彩色滤光片基板30。在本说明书中，将相对于液晶显示装置的画面(显示面)更近的一侧称为“观察者侧(前面侧)”，将相对于液晶显示装置的画面(显示面)更远的一侧称为“背面侧”。将从前面侧的法线方向观察的情况也称为俯视图。
有源矩阵基板10依次具有第一基板11、第一电极12、第一绝缘层13和第二电极14。第一电极12与第二电极14隔着第一绝缘层13进行层叠，构成FFS(Fringe FieldSwitching:边缘场切换)型的电极结构。作为第一绝缘层13的材料，例如可列举硅氧化物、硅氮化物等无机材料。
在第一实施方式中，第一电极12优选为整片电极。上述整片电极是指俯视时至少在与像素的光学开口部重叠的区域未设置狭缝、开口的平板状的电极。第一电极12既可以对多个像素按每个配置，也可以按多个像素共用地配置，也可以与像素的边界无关地遍及显示区域整体而形成。作为第一电极12的材料，例如可举出铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)等透明导电材料。
第二电极14配置于每个像素。如图1和图2所示，第二电极14包括沿第一方向D1延伸的第一线状电极部14a。第一线状电极部14a只要至少一部分沿第一方向D1延伸即可，也可以包括沿与第一方向D1不同的方向延伸的线状电极部。第一线状电极部14a也可以是多个。相邻的第一线状电极部14a的端部也可以由电极材料连接，并设置由电极材料包围的开口。另外，第二电极14也可以是将相邻的第一线状电极部14a的端部开放的梳齿电极，也可以在相邻的第一线状电极部14a间设置狭缝。在图1和图2中，例示了多个第一线状电极部14a的端部由电极材料连接并设置有开口14b的情况。
第一线状电极部14a的宽度例如可以是2～5μm。狭缝或开口的宽度例如可以为2～5μm。第一线状电极部14a的宽度、狭缝或开口的宽度是与第一方向D1正交的方向上的宽度。
作为第二电极14的材料，例如可举出ITO、IZO等透明导电材料。第二电极14例如经由TFT3所具备的半导体层与对应的源极布线2电连接。
优选第一电极12和第二电极14的任一方横跨上述多个像素而电耦合配置。横跨上述多个像素是指以越过多个像素的边界与上述多个像素重叠的方式配置。通过横跨上述多个像素进行电耦合，能够对第一电极12和第二电极14的任一方相对上述多个像素施加共同的恒定电压。
作为第一基板11以及后述的第二基板31，并没有特别的限定，例如可以使用聚碳酸酯等树脂基板、玻璃基板等。
液晶层20含有液晶分子。液晶分子优选为下述式(L)定义的介电常数各向异性(Δε)具有正值的液晶分子(正型)。另外，液晶分子优选在未施加电压的状态(电压未施加状态)下平行取向。电压未施加状态下的液晶分子的长轴的方向也称为液晶分子的初始取向的方向。上述电压未施加状态包括对液晶层施加小于液晶分子的阈值的电压的情况。
Δε＝(液晶分子的长轴方向的介电常数)-(液晶分子的短轴方向的介电常数)(L)
彩色滤光片基板30具有第二基板31、黑矩阵33、彩色滤光片32、第三电极34以及第四电极35。在第一实施方式中，如图4所示，说明彩色滤光片基板30依次具有第二基板31、黑矩阵33、彩色滤光片32、第一电介质层50，并在第一电介质层50上设置第三电极34及第四电极35的情况。
通过向第三电极34施加驱动电压，能够在液晶层20的厚度方向产生电场，能够切换隐私模式和公共模式。关于显示方法将后述。第三电极34也可以由透明导电材料形成。作为上述透明导电材料，可举出ITO、IZO等。
如图1和图2所示，第三电极34包含多个第二线状电极部34a。多个第二线状电极部34a在俯视时沿着与第一方向D1交叉的第二方向D2延伸，并且与黑矩阵33的沿第二方向D2延伸的部分重叠。上述第一方向D1是第二电极14所具有的第一线状电极部14a的延伸方向。第二线状电极部34a也可以说是相对于上述第一方向D1的横条纹电极。另外，也可以沿着一个像素的第二方向D2上的端部(在图1、图2中为像素的上下端)配置。由于第二线状电极部34a是横条纹电极，例如与沿与所述第一方向D1相同的方向配置的情况(纵条纹电极的情况)、与黑矩阵为相同形状的情况等相比，能够提高隐私性能。具体而言，能够提高以隐私模式显示时的正面对比度，降低左右方向(例如，在0°-180°方位从极角45°观察的情况)的对比度。
第二线状电极部34a优选为在俯视时不与上述光学开口部重叠。由于第三电极34存在不与上述光学开口部重叠的部分，因此在以公共合模式进行显示时，在像素的开口部纵电场难以进行作用，因此能够得到高透过率和高对比度。
第一方向D1与第二方向D2所成的角度θ1优选为80°以上且100°以下，更优选为85°以上且95°以下。第二方向D2可以与第二偏振片62的吸收轴62A或第一偏振片61的吸收轴61A平行，在第一实施方式中，如图1所示，第二方向D2与第二偏振片62的吸收轴62A平行(0°-180°方位)。
多个第二线状电极部34a优选彼此电连接。第二线状电极部34a例如也可以在液晶面板的端部通过连接部连接。
第二线状电极部34a与黑矩阵33重叠，因此如果是现有的液晶显示装置，若向设置于具有黑矩阵的彩色滤光片基板的电极施加电压，则黑矩阵充电，其结果是，在隐私模式中，有时正面对比度降低。另一方面，在本实施方式中，如后所述，通过在彩色滤光片基板30设置作为浮动电极的第四电极35，能够抑制隐私模式下的正面对比度的降低。
上述栅极布线1也可以沿第二线状电极部34a的延伸方向即第二方向D2延伸。多个第二线状电极部34a各自也可以在俯视时与栅极布线1至少一部分重叠。从提高隐私性能的观点出发，第二线状电极部34a的宽度可以比栅极布线1的宽度宽。
第二线状电极部34a的宽度优选为5μm以上。第二线状电极部34a的宽度的上限没有特别限定，只要与光学的开口部不重叠，也可以是例如50μm。第二线状电极部34a的宽度的更优选的下限为15μm，更优选的上限为40μm。第二线状电极部34a的宽度是与第二方向D2正交的方向上的电极宽度。
第三电极34还可以包含配置在多个第二线状电极部34a之间的第三线状电极部34b。第三线状电极部34b优选配置为在俯视时在上述第二方向D2上延伸，并且与像素的光学开口部重叠。第三电极34包含第三线状电极部34b，从而能够在维持正面对比度的高度的同时进一步抑制从左右方向观察的情况下的对比度。可以在与像素的光学开口部重叠的位置配置一条第三线状电极部34b，也可以配置多个第三线状电极部34b。
在第三线状电极部34b为多个的情况下，多个第三线状电极部34b优选彼此电连接。多个第三线状电极部34b例如也可以在液晶面板的端部通过连接部连接。另外，第三线状电极部34b优选与第二线状电极部34a电连接，优选作为第三电极34整体施加相同电压。
第三线状电极部34b的宽度优选比第二线状电极部34a的宽度窄。第三线状电极部34b的宽度优选为2.5μm以上且12μm以下。通过将第三线状电极部34b的宽度设为上述范围，能够在隐私模式下提高正面对比度，充分抑制左右方向的对比度。第三线状电极部34b的宽度的更优选的下限为3μm，更优选的上限为7μm。从能够提高公共模式中的正面对比度的观点出发，更优选第三线状电极部34b的宽度为7μm以下。第三线状电极部34b的宽度是与第二方向D2正交的方向上的电极宽度。
在配置多个第三线状电极部34b的情况下，优选第三线状电极部34b以等间隔配置。相邻的第三线状电极部34b的距离为优选为2.5μm以上且7μm以下。相邻的第三线状电极部34b的距离的更优选的下限为3μm，更优选的上限为5μm。
彩色滤光片基板30具有作为浮置电极的第四电极35。浮置电极是不与其他电极、电源电连接的电极，浮置电极的电位由存在于附近的电极的静电电容总和决定。第四电极35与第一电极12、第二电极14及第三电极34都不电连接。作为第四电极35的材料，例如可列举ITO、IZO等透明导电材料。
在未配置第四电极35的情况下，若向设置于彩色滤光片基板的第三电极34施加电压，则在充电(带电)的黑矩阵33与有源矩阵基板侧的电极之间产生俯视时与偏振片的吸收轴不平行或不正交的电场，有时液晶分子的长轴(指向矢)从偏振片的吸收轴偏离，液晶分子的取向紊乱，在黑显示时从正面观察时会发生漏光(黑浮)。其结果是，隐私模式下的正面对比度有时会降低。然而，在本实施方式中，通过将第三电极34及第四电极35配置在黑矩阵33与液晶层20之间，并且将第四电极35配置成在俯视时配置于多个第二线状电极部34a之间并且与黑矩阵33的至少一部分重叠，从而即使黑矩阵33带电，也能够通过对从第三电极34朝向黑矩阵33的电场进行屏蔽或者降低电场强度来减轻对液晶层20的电场作用(参照图22)。其结果是，能够抑制在黑矩阵33与有源矩阵基板10侧的电极之间产生从偏振片的吸收轴偏离的电场，能够将正面对比度维持得较高。
第四电极35优选配置在与第三电极34相同的层或者配置在第三电极34与黑矩阵33之间。在图4中，示出了作为第四电极35与第三电极34配置于同一层的示例，第三电极34和第四电极35均形成在第一电介质层50上的情况。配置于同一层是指在液晶面板的截面图中未层叠，在第三电极34与第四电极35之间不存在绝缘层等其他层。通过将第三电极34与第四电极35配置于同一层，从而生产工时变少，能够降低制造成本。
在第一实施方式中，如图1以及图2所示，第四电极35包括沿第二方向D2延伸并且以与上述像素的光学开口部重叠的方式配置的第四线状电极部35a。第四线状电极部35a在俯视时配置于多个第二线状电极部34a与第三线状电极部34b之间。在第三线状电极部34b为多个的情况下，第四线状电极部35a优选配置在第二线状电极部34a与第三线状电极部34b之间、或者相邻的第三线状电极部34b之间的至少一处。多个第四线状电极部35a也可以不电连接，在俯视时相互独立地配置。
在俯视时，第四电极35中包含的第四线状电极部35a优选配置在第三电极34具有的第二线状电极部34a与第三线状电极部34b之间、或者相邻的第三线状电极部34b之间。
第四线状电极部35a也可以在俯视时配置在第二线状电极部34a与第三线状电极部34b之间、以及相邻的第三线状电极部34b之间。并且，在俯视时，第四线状电极部35a与第二线状电极部34a和/或第三线状电极部34b更优选交替地配置。通过这样配置，在液晶层20中产生的电场在俯视时与偏振片的吸收轴大致平行或者大致正交，因此在隐私模式的黑显示时抑制从正面观察时的漏光。因此，在隐私模式中，能够提高正面对比度，并且降低来自倾斜方向的对比度，能够提高隐私性能。交替配置的方向可以是例如沿着第一方向D1的方向。
第四线状电极部35a的宽度W35a优选为2.5μm以上且5μm以下。第四线状电极部35a的宽度W35a的更优选的下限是3μm，更优选的上限是4μm。第四线状电极部35a的宽度W35a是与第二方向D2正交的方向上的电极宽度。
若将俯视时相邻的第二线状电极部34a与第四线状电极部35a之间的距离设为d1，将相邻的第三线状电极部34b与第四线状电极部35a之间的距离设为d2，则距离d1和d2分别优选为2μm以上7μm以下。通过使距离d1和d2设为上述范围，能够良好地抑制隐私模式中的左右方向的对比度。距离d1和d2的更优选的下限为3μm，更优选的上限为4μm。从能够提高隐私模式中的正面对比度的观点出发，上述距离d1和d2更优选为7.5μm以下。距离d1和d2均是与第二方向D2正交的方向的距离。
在从前面侧观察液晶面板100A的情况下，彩色滤光片32以与上述光学开口部重叠的方式配置于每个像素。彩色滤光片32例如包括红色的彩色滤光片32R、绿色的彩色滤光片32G及蓝色的彩色滤光片32B。例如，彩色滤光片32也可以在液晶面板100A的行方向或列方向上连续形成同色的彩色滤光片。彩色滤光片32优选为电介质层。
黑矩阵33配置在多个像素之间。黑矩阵33可以配置于在行方向或列方向上相邻的上述光学的开口部之间，也可以在俯视时配置在光学开口部的周围。作为黑矩阵33，能够使用在液晶显示装置的领域中通常使用的黑矩阵，但优选由树脂构成，更优选由包含黑色颜料或染料的黑色树脂构成。黑矩阵33的电阻率例如为1.0×1010～1.0×1013(Ω·cm)。
第一电介质层50优选配置在黑矩阵33与第三电极34之间。通过配置第一电介质层50，黑矩阵33与第三电极34的距离变远，因此能够降低在对第三电极34施加电压的情况下引起的向黑矩阵33的充电。第一电介质层50的介电常数ε例如可以为ε＝3～4。
第一电介质层50是与彩色滤光片32不同的层，例如是由具有透光性的树脂形成的层。第一电介质层50的全光线透过率优选为80％以上。本说明书中，全光线透射率是指根据JISK7361-1测定的总光线透射率。作为第一电介质层50，可以使用例如丙烯酸类、聚酰亚胺类等树脂。
第一电介质层50的厚度优选为0.5μm以上且4μm以下。若第一电介质层50过厚，则产生来自倾斜的视差混色，有时无法得到所期望的颜色。另外，若第一电介质层50的厚度为4μm以上，则在第一电介质层50的表面容易产生凹凸，有时产生显示不均。
虽未图示，但也可以在有源矩阵基板10与液晶层20之间以及彩色滤光片基板30与液晶层20之间分别配置取向膜。上述取向膜控制电压未施加状态下的液晶分子的初始取向方位。上述取向膜优选为水平取向膜。水平取向膜优选将液晶分子相对于取向膜表面的初期(向液晶层未施加电压状态)的预倾角设为0°至1°。
另外，也可以在有源矩阵基板10的与液晶层20相反的一侧和彩色滤光片基板30的与液晶层20相反的一侧分别配置第一偏振片61、第二偏振片62。第一偏振片61的吸收轴61A和第二偏振片62的吸收轴62A优选的是以相互正交的方式正交尼科尔配置。在图1中，将第二偏振片62的吸收轴62A设为0°-180°方位，将第一偏振片61的吸收轴61A设为90°-270°方位。第一偏振片61及第二偏振片62优选为直线偏振片。
图5是示出在图4所示的液晶面板上配置电介质层(第二电介质层)的示例的剖面示意图。如图5所示，液晶面板100B也可以在第三电极34与液晶层20之间具有电介质层(第二电介质层51)。第二电介质层51是与取向膜不同的层，优选配置在第三电极34与取向膜之间。在图5中，例示出在第三电极34(第二线状电极部34a、第三线状电极部34b)与液晶层20之间以及第四电极35(第四线状电极部35a)与液晶层20之间配置第二电介质层51的情况。
通过配置第二电介质层51，在公共模式中，能够抑制在第三电极34与有源矩阵基板侧的电极之间产生的不需要的纵电场的产生。其结果是，由于几乎不使液晶分子竖立而能够进行横电场驱动，因此能够提高在公共模式下进行显示时的正面的白显示时的透射率和正面对比度。第二电介质层51可以由与第一电介质层50相同的材料形成。第二电介质层51的全光线透过率优选为80％以上。
第二电介质层51的介电常数ε例如可以为ε＝3～4。第二电介质层51的厚度优选为0.5μm以上且4μm以下。当上述厚度超过4μm时，有时产生视差混色而使显示品质降低。
第一实施方式涉及的液晶显示装置也可以在液晶面板的背面侧(有源矩阵基板10侧)具备背光源300。作为背光源300，没有特别限定，能够使用在液晶显示装置的领域通常使用的背光源。背光源300既可以是透射型，也可以是侧光型。从进一步提高隐私模式中的隐私性的观点出发，作为背光源300，也可以使用具备后述的遮光百叶窗的背光源。
第一实施方式的液晶面板也可以是内嵌式触摸面板。在液晶面板100A或100B为内嵌式触摸面板的情况下，有源矩阵基板10还可以具有触摸面板布线。上述触摸面板布线例如也可以配置成在俯视时以与源极布线2相同程度的宽度与源极布线2重叠。另外，上述触摸面板布线也可以配置为剖视时在第一电极12与第二电极14之间。由于第四电极35为浮置状态，因此，与第四电极35的电阻无关，能够提高信噪比(S/N比:signal-to-noiseratio)，因此，能够防止黑矩阵33的充电，并且确保手指和触摸面板布线间的静电电容。
(第二实施方式)
第二实施方式所涉及的液晶显示装置除了第四电极的形状不同这一点之外具有与第一实施方式相同的构成。图6是示出第二实施方式涉及的液晶显示装置的一例的平面示意图。图7是图6所示的液晶显示装置的一像素的平面示意图。
如图6以及图7所示，在第二实施方式中例示的液晶面板100C中，第四电极35包括在俯视时相互独立的多个岛状电极35b。多个岛状电极35b各自在俯视时被配置于多个第二线状电极部34a与第三线状电极部34b之间。在第三线状电极部34b为多个的情况下，优选多个岛状电极35b的至少一个配置在第二线状电极部34a与第三线状电极部34b之间、或者相邻的第三线状电极部34b之间的至少一处。
岛状电极35b是浮置电极，通过配置岛状电极35b，能够抑制在黑矩阵33与有源矩阵基板10侧的电极之间产生从偏振片的吸收轴偏离的电场，能够防止发生上述光泄漏。并且，岛状电极35b配置在与黑矩阵33重叠的位置，因此与第一实施方式相比，俯视时岛状电极35b和上述像素的光学开口部不重叠的面积更大，因此与第一实施方式相比，能够进一步提高白显示时的透射率。
多个岛状电极35b优选在俯视时不相互接触，而且相互不电连接。岛状电极35b的平面形状没有特别限定，例如也可以是正方形、长方形、平行四边形等多边形、椭圆形、圆形等。
岛状电极35b的宽度优选为2.5μm以上且7μm以下。上述岛状电极35b的宽度的更优选的下限为3.5μm，更优选的上限从制造上的观点出发为5μm。上述岛状电极35b的宽度是指与第二方向D2正交的方向上的电极的最大宽度。
图8A是图6示出的相邻的像素的边界部分的放大平面图。图8B是示出图6示出的相邻的像素的边界部分的另一例的放大平面图。
图8C是示出图6示出的相邻的像素的边界部分的又一例的放大平面图。图8A～图8C中，f0是岛状电极35b的外缘与黑矩阵33的外缘一致的情况下的基准线。
一个岛状电极35b也可以跨在第二方向D2相邻的两个像素间而配置。岛状电极35b只要至少一部分与黑矩阵33重叠即可，在沿第二方向D2且通过像素的光学开口部的直线上，如图8A所示，岛状电极35b的宽度既可以比黑矩阵33的宽度宽，如图8B所示，岛状电极35b的宽度与黑矩阵33的宽度可以相同，也可以如图8C所示，岛状电极35b的宽度与黑矩阵33的宽度相同，还可以如图8C所示，岛状电极35b的宽度比黑矩阵33的宽度窄。
图8A是在第二方向D2上岛状电极35b的外缘位于比黑矩阵33的外缘更靠像素的光学开口部侧的情况下的示例，在第二方向D2上，岛状电极35b的一部分在像素的光学开口部露出。在岛状电极35b的宽度比黑矩阵33的宽度宽的情况下，设第二方向D2上的、从岛状电极35b的外缘到黑矩阵33的外缘的距离为f+，则上述距离f+优选为超过0μm且5μm以下。上述距离f+的更优选的下限为0.5μm，更优选的上限为3μm。
如图8C所示，在岛状电极35b的宽度比黑矩阵33的宽度窄的情况下，设第二方向D2上的、从岛状电极35b的外缘到黑矩阵33的外缘的距离为f-，则上述距离f-优选为超过0μm且4μm以下。上述距离f-的更优选的下限为0.5μm，更优选的上限为3μm。
在第四电极35包含岛状电极35b的情况下，例如可以使用ITO、IZO等透明导电材料，在岛状电极35b的宽度为黑矩阵33的宽度以下的情况下，也可以使用铝、氮化钼等。
多个岛状电极35b也可以沿着黑矩阵33的外缘配置。图9是沿图6中的Y2-Y2’线的剖面示意图。如图6以及图9所示，岛状电极35b也可以在一个像素中沿着黑矩阵33夹着的光学开口部而对置的两个外缘配置有多个岛状电极35b。图10是沿图6中的X2-X2’线的剖面示意图。图11是沿图6中的X3-X3’线的剖面示意图。如图6、图10所示，优选岛状电极35b的一部分存在不与像素的光学开口部重叠的部分。
如图6、图11所示，优选岛状电极35b与第二线状电极部34a和/或第三线状电极部34b交替地配置。通过这样配置，如第一实施方式所说明的那样，液晶层20中产生的电场在俯视时与偏振片的吸收轴大致平行或者大致正交，因此在隐私模式中，能够提高正面对比度，并且降低来自倾斜方向的对比度，能够提高隐私性能。上述交替配置的方向可以是例如沿着第一方向D1的方向。
若将俯视时相邻的第二线状电极部34a和岛状电极35b之间的距离设为d3、将相邻的第三线状电极部34b和岛状电极35b之间的距离设为距离d4时，距离d3和d4分别优选为2.5μm以上且5μm以下。通过使距离d3和d4设为上述范围，能够良好地抑制隐私模式中的左右方向的对比度。距离d3和d4的更优选的下限为3μm，更优选的上限为4μm。从能够提高隐私模式中的正面对比度的观点出发，上述距离d3和d4更优选为4μm以下。距离d3和d4均是与第二方向D2正交的方向的距离。
图12是示出在图11所示的液晶面板上配置电介质层(第二电介质层)的示例的剖面示意图。图12所示的液晶面板100D在第三电极34(第二线状电极部34a、第三线状电极部34b)与液晶层20之间以及第四电极35(岛状电极35b)与液晶层20之间具有第二电介质层51。
＜第三实施方式＞
作为第三实施方式，以下说明液晶显示装置的控制电路、显示方法、显示视角显示。
(控制电路)
控制电路能够切换第一显示模式和第二显示模式，该第一显示模式显示能够从包含液晶面板的法线方向的窄视角的范围中观察的第一图像，该第二显示模式能够从包含上述窄视角的范围的宽视角的范围观察上述第一图像。
在本说明书中，将上述第一显示模式称为隐私模式，将上述第二显示模式称为公共模式。在上述窄视角的范围内，在从左右方向(0°方位或180°方位)以某极角观察液晶面板的情况下，优选对比度为5以下。上述极角例如在将相对于液晶面板的表面垂直的方向设为极角0°、将相对于液晶面板的表面水平的方向设为极角90°的情况下，优选为60°以上，更优选为45°以上，进一步优选为30°以上。上述宽视角的范围是指比上述窄视角的范围的极角大的极角的范围。
图13是示意性地表示第三实施方式中第一显示模式和第二显示模式的显示方法的框图。如图13所示，第三实施方式的液晶显示装置具备液晶面板和控制电路200。作为上述液晶面板，可以使用在第一和第二实施方式中例示的液晶面板100A～100D中的任一个。
液晶面板也可以具有向第一电极12施加电压的第一电极驱动电路101、向第二电极14施加电压的第二电极驱动电路102、向第三电极34施加电压的第三电极驱动电路103。控制电路200也可以具有图像信号合成电路201、显示模式选择电路202以及第三电极施加电压切换电路203。
控制电路200在第一显示模式(隐私模式)下，进行对第三电极34施加驱动电压的控制，在第二显示模式(公共模式)下，进行对第三电极34施加恒定电压的控制。上述恒定电压是交流电压，能够设定为与第三电极34的阻抗的大小无关地输出恒定的电压。对于第三电极34，将上述恒定电压视为公共电压，确定向第一电极12和第二电极14施加的电压(交流电压)的值。将恒定电压视为公共电压Vcom＝0V，例如，向第一电极12施加Vcom电压，向第二电极14施加Vcom±α[V](α为0V以上的电压值，频率为60Hz)的交流电压，由此在第一电极12、第二电极14间电场方向为60Hz的周期相反的边缘电场发生作用。
在液晶面板的隐私模式中，对第三电极34施加的驱动电压为有效值大于上述恒定电压的交流电压，通过对第三电极34施加交流电压，能够在与被施加公共电压的第一电极12(或第二电极14)之间形成纵电场。上述驱动电压例如也可以是有效值比上述恒定电压大3～7.5V的交流电压。而且，从抑制隐私模式时残留显示图像的残像的现象(烧屏)的观点出发，优选对第三电极34施加的驱动电压为Vcom±α[V](α为0V以上的电压值，频率为120Hz)的交流电压。这意味着第二电极14的驱动电压的频率f1[Hz]和第三电极34的驱动电压的频率f2[Hz]为2×f1＝f2的关系。
图像信号合成电路201例如被输入用于显示期望的图像的原图像信号211，并向第一电极驱动电路101和第二电极驱动电路102输出与所输入的原图像信号211对应的图像信号212。
对显示模式选择电路202输入有切换第一显示模式和第二显示模式的显示模式切换信号213。在选择了第一显示模式的情况下，显示模式选择电路202对第三电极施加电压切换电路203输出第一显示模式选择信号214。在选择了第二显示模式的情况下，显示模式选择电路202对第三电极施加电压切换电路203输出第二显示模式选择信号215。
第三电极施加电压切换电路203根据所输入的显示模式选择信号，向第三电极驱动电路103输入驱动电压信号216或恒定电压信号217，切换对第三电极34的驱动电压的施加和恒定电压的施加。当从显示模式选择电路202输入第一显示模式选择信号214时，第三电极施加电压切换电路203将驱动电压信号216输出到第三电极驱动电路103，向第三电极34施加规定的交流电压。当从显示模式选择电路202输入第二显示模式选择信号215时，第三电极施加电压切换电路203将恒定电压信号217输出到第三电极驱动电路103，向第三电极34施加规定的恒定电压。
(显示方法)
下面，对第一显示模式和第二显示模式的显示方法的一例进行说明。首先，在未对上述液晶层施加电压的电压未施加状态下，上述液晶分子相对于有源矩阵基板10水平取向。在本说明书中，“水平”是指液晶分子的倾斜角(包含预倾角)相对于有源矩阵基板10或彩色滤光片基板30的表面为0°～5°，优选为0°～3°，更优选为0°～1°。液晶分子的倾斜角是指液晶分子的长轴相对于有源矩阵基板10的表面倾斜的角度。
在以公共模式进行黑显示的情况下，控制电路200对第三电极34施加规定的交流电压作为恒定电压。控制电路200对第二电极14和第一电极12进行将上述恒定电压设为0V而施加与恒定电压共用的公共电压的控制。此外，施加于第二电极14及第一电极12的公共电压既可以与上述恒定电压相同，也可以对上述恒定电压施加小于液晶分子的阈值的电压。也将这样的状态称为电压未施加状态。在电压未施加状态下，不会在液晶层20中产生使液晶分子驱动的电场，因此液晶分子在初始取向方位取向。由于在液晶层20的面内液晶分子的取向方位不变化，因此液晶面板不使来自背面的光透过而成为黑显示。此外，黑显示是指成为最低亮度(0灰度)的显示状态，白显示是指成为最高亮度(255灰度)的显示状态。上述初始取向方位优选相对于有源矩阵基板10平行，且在俯视时与第一偏振片61的吸收轴61A或第二偏振片62的吸收轴62A平行。
在以公共模式进行白显示的情况下，例如，上述控制电路在对第三电极34施加了恒定电压的状态下，进行对第一电极12及第二电极14中的任一方施加恒定电压(公共电压)、对另一方施加有效值与上述公共电压不同的交流电压的控制。在第一电极12与第二电极14之间形成边缘电场，另一方面，与后述的隐私模式不同，液晶层20的厚度方向的电场小。因此，液晶分子在形成于第一电极12与第二电极14之间的电场中，相对于有源矩阵基板10平行地取向，并且使取向方位变化。液晶分子在液晶层20的面内旋转而从初始取向方位变化，由此液晶分子的长轴方向与第一偏振片的吸收轴61A及第二偏振片的吸收轴62A形成角度，使来自液晶面板的背面的光透过而进行白显示。
在隐私模式下进行黑显示时，上述控制电路对上述第三电极施加有效值与上述恒定电压不同的驱动电压，对第二电极14和第一电极12施加恒定电压(公共电压)的控制。在第三电极34与第一电极12及第二电极14之间形成倾斜电场。液晶分子通过上述倾斜电场相对于有源矩阵基板10形成角度。
由于在液晶层20的面内液晶分子的取向方位不变化，因此液晶面板不透过来自背面的光，而液晶分子相对于有源矩阵基板成角度，因此在从宽视角的范围观察液晶面板的情况下，观察到比从窄视角的范围观察到的黑显示更发白的显示。
在隐私模式下进行白显示的情况下，控制电路200在对第三电极34施加了驱动电压的状态下，对第一电极12和第二电极14中的任一方施加恒定电压(公共电压)，对另一方施加有效值与上述公共电压不同的交流电压的控制。施加于第三电极34的驱动电压优选与施加于第一电极12或第二电极14的交流电压的有效值不同，更优选有效值大于施加于第一电极12及第二电极14的交流电压。
另外，施加于第三电极34的驱动电压与施加于第一电极12或第二电极14的交流电压的频率可以不同，驱动电压的频率也可以比施加于第一电极12或第二电极14的交流电压的频率高。驱动电压的频率也可以为60Hz或120Hz，向第一电极12或第二电极14施加的交流电压的频率为60Hz。通过将驱动电压的频率设为120Hz，能够降低闪烁。
在第一电极12与第二电极14之间形成边缘电场，在第三电极34与第一电极12之间、或第三电极34与第二电极14之间，相对于液晶层20的厚度方向形成倾斜电场。其结果是，在液晶层20中形成上述边缘电场和上述倾斜电场合成的电场，因此液晶分子在形成于第一电极12、第二电极14和上述第三电极34之间的电场相对于有源矩阵基板10形成角度的同时改变取向电位，由此进行白显示。由于液晶分子相对于有源矩阵基板形成角度，因此能够从窄视角的范围观察第一图像，另一方面，在从宽视角的范围观察液晶面板的情况下，能够得到对比度变得极低等的图像变化，不易观察上述第一图像。
在隐私模式下进行黑显示和白显示的情况下，如上述那样一边对第三电极34施加恒定电压一边进行灰度显示。在现有的液晶显示装置中，当对设于彩色滤光片基板的电极施加电压时，设于彩色滤光片基板的黑矩阵充电，在带电的黑矩阵与有源矩阵基板侧的电极之间形成从偏振片的吸收轴偏离的电场。若产生这样的电场，则在隐私模式的黑显示时，有时液晶分子的取向局部地紊乱，发生漏光。在第一实施方式中，通过配置浮置状态的第四电极，能够遮蔽从第三电极34朝向黑矩阵33的电场或者降低电场强度，抑制在黑矩阵33与有源矩阵基板10侧的电极之间产生从偏振片的吸收轴偏离的电场，因此能够防止发生上述光泄漏。
通过向第三电极施加电压来切换上述隐私模式的白显示和公共模式的白显示。同样，通过向第三电极施加电压来切换隐私模式的黑显示和公共模式的黑显示。中间灰度显示也同样。
在实施方式涉及的液晶显示装置中，如上所述，通过从第二显示模式(公共模式)切换到第一显示模式(隐私模式)，从液晶面板的左右方向观察时可得到高的隐私性。此外，上述左右方向是指，在将显示期望的图像的液晶面板的右手方向设为0°、角度沿逆时针方向增加的情况下，称为0°方位及180°方位。
(视角控制显示)
除上述显示模式的切换以外，还能够与后述的软视角控制功能组合。此外，软视角控制功能是指通过软件显示特定的视角控制的功能。例如，也可以通过软件驱动上述控制电路，显示视角控制图案。图14～图16说明通过软视角控制功能显示图像的方法的一例。图14是示出液晶面板具有的一个显示单位的一例的平面示意图。图15是示出通过软视角控制功能进行彩色显示的情况下的彩色元件的一个示例的平面示意图。图16是示意性表示第三实施方式中显示视角控制图案的情况下的显示方法的框图。
如图14所示，液晶面板100A～100D(以下，也简称为液晶面板)具有通过软视角控制功能显示图像的多个显示单元72。显示单位72包括彼此相邻地配置、由从奇数行选择的第一像素70和从偶数行选择的第二像素71构成的一对像素。第一像素70以及第二像素71可以如图1以及图6所示分别作为一个像素来捕捉，也可以如图15所示，将第一红色像素70R、第一绿色像素70G以及第一蓝色像素70B的组合作为第一像素70来捕捉，将第二红色像素71R、第二绿色像素71G以及第二蓝色像素71B的组合作为第二像素71来捕捉。另外，在通过通常的显示方法进行彩色显示的情况下，能够通过使包含红色、绿色以及蓝色的各个像素独立驱动而进行彩色显示。在进行通常的彩色显示的情况下，能够通过利用软视角控制功能进行彩色显示的情况下的2倍的分辨率进行显示。
在进行彩色显示的情况下，上述液晶面板优选包括:包含第一红色像素70R和第二红色像素71R的红色的显示单位72R；包含第一绿色像素70G和第二绿色像素71G的绿色的显示单位72G；以及包含第一蓝色像素70B和第二蓝色像素71B的蓝色显示单位72B。彩色元件73也可以包含红色显示单位72R、绿色显示单位72G、蓝色显示单位72B。第一红色像素70R和第二红色像素71R分别在光学开口部与红色的彩色滤光片32R重叠。第一绿色像素70G和第二绿色像素71G分别在光学开口部与绿色的彩色滤光片32G重叠。第一蓝色像素70B和第二蓝色像素71B分别在光学的开口部与蓝色的彩色滤光片32B重叠。
作为利用软视角控制功能显示图像的方法，例如，当将想要作为第一图像显示的原始图像的亮度的数据值设为Datal时，将Datal分割为彼此相等的两个数据值Data2及Data3，向第一像素70或第二像素71的任一方输入Data1+Data2的数据值，向另一方输入Data1-Data3的数据值。在从窄视角的范围观察液晶面板的情况下，第一像素70的亮度和第二像素71的亮度在空间上被平均化，作为原图像的亮度被视觉确认，另一方面，在从宽视角的范围观察的情况下，作为Data1+Data2的亮度或Data1-Data3的亮度被视觉确认。
以下，使用图16，说明显示软视角控制图案时的显示方法。控制电路200在上述第一显示模式中，以从上述宽视角的范围观察与上述第一图像不同的第二图像的方式，向上述第一像素和上述第二像素输入不同的图像信号。这样的显示方法也称为软视角控制功能。基于软视角控制功能的显示，通过与第一显示模式(隐私模式)组合，能够进一步提高隐私性，因此，优选在从上述的显示模式选择电路202输入第一显示模式选择信号214的情况下，视角控制图案数据库205(以下，数据库205)将视角控制图案图像信号220输出到图像信号合成电路201。
如图16所示，控制电路200还可以具有存储了与视角控制图案有关的信息的数据库205。当被输入视角控制显示切换信号219时，数据库205将视角控制图案图像信号220输出到图像信号合成电路201。图像信号合成电路201向第一电极驱动电路101及第二电极驱动电路102输出将原图像信号211与视角控制图案图像信号220合成后的图像信号212。
例如，在通过第二电极驱动电路102对第二电极14施加公共电压情况下，通过第一电极驱动电路101对第一电极12对与第一像素70及第二像素71对应的第一电极12分别施加不同的电压，以从宽视角的范围观察上述第二图像。在这种情况下，优选第一电极12对每个像素设置。另一方面，在通过第一电极驱动电路101对第一电极12施加公共电压的情况下，通过第二电极驱动电路102对第二电极14对与第一像素70及第二像素71对应的第二电极14分别施加不同的电压，以从宽视角的范围观察到所述第二图像。
上述第二图像优选为视角控制图案。上述视角控制图案是与上述第一图像重叠显示、不容易目视确认上述第一图像的显示图像。通过显示视角控制图案，能够进一步提高隐私性。作为上述视角控制图案，没有特别限定，能够显示条纹、方格花纹等几何学图案、文字、图像等。
<第四实施方式>
第四实施方式涉及的液晶显示装置在上述液晶面板的背面具备背光源，上述背光源具备光源和配置在上述光源的上述液晶面板侧的遮光百叶窗，上述控制电路进行控制以使上述第一显示模式下的背光源的亮度比上述第二显示模式下的背光源的亮度低。作为上述液晶面板，可以使用在第一和第二实施方式中例示的液晶面板100A～100D中的任一个。
在第四实施方式中，作为背光源，使用具有光源和配置在光源的液晶面板侧的遮光百叶窗的背光源。通过使用具备遮光百叶窗的背光源，能够相对地提高法线方向的亮度，提高背光源的指向性。具备上述遮光百叶窗的背光源可以使用公知的背光源，也可以使用例如专利文献3所公开的背光源。
图17是示意性地表示具备在第四实施方式中使用的遮光百叶窗的背光源的分解立体图。具备上述遮光百叶窗的背光可以是侧光型的背光源，例如，如图17所示，也可以具备导光板310和配置于导光板310的侧面的光源311，在导光板310的前面侧(液晶面板侧)具备遮光百叶窗312。可以在导光板310的背面配置反射片313，也可以在导光板310与遮光百叶窗312之间配置棱镜片314、扩散片315等。光源311只要配置于导光板310的相对的侧面中的至少一个即可，但也可以配置于两个侧面。图17中，示出了光源311沿着液晶面板的0°-180°方位配置的示例，但也可以沿着液晶面板的90°-270°方位配置。
遮光百叶窗312优选根据入射角遮挡从导光板出射的光。例如，作为遮光百叶窗，可例举如专利文献3所公开的、使光透过的光透过层312a和吸收光的光吸收层312b以特定的周期交替排列的遮光百叶窗。光透过层312a和光吸收层312b的配置周期例如也可以是100μm～150μm。光透过层312a和光吸收层312b可以在俯视时配置成线状，光透过层312a和光吸收层312b的延伸方向优选相对于液晶面板的90°-270°方位成0～10°的角度，也可以与90°-270°方位平行(所成的角为0°)。光透过层312a例如可以由具有透光性的树脂形成，光吸收层312b也可以由黑色颜料或含有染料的树脂形成。光吸收层312b的全光线透过率例如优选为5％以下，透光层312a的全光线透过率优选为80％以上。
第四实施方式涉及的液晶显示装置通过使背光源的亮度与显示模式协调，能够更有效地提高隐私模式中的隐私性。图18是示意性地表示第四实施方式中第一显示模式和第二显示模式的显示方法的框图。图19是示意性表示第四施方式中显示视角控制图案的情况下的显示方法的框图。
控制电路200进行控制使得上述第一显示模式下的背光源300的亮度低于上述第二显示模式下的背光源300的亮度。如图18以及图19所示，控制电路200还可以包括背光源的亮度调制电路204。另外，背光源300也可以包括背光源驱动电路301。
当从显示模式选择电路202输入第一显示模式选择信号214时，亮度调制电路204向背光源驱动电路301输出亮度调制信号218，并进行调整以使背光源300的亮度降低。当从显示模式选择电路202输入第二显示模式选择信号215时，亮度调制电路204向背光源驱动电路301输出亮度调制信号218，并进行调整以使背光源300的亮度变高。
也可以调整背光源300的亮度，使得从法线方向看时的白显示时的液晶面板的亮度例如在第一显示模式下为100～300nit，在第二显示模式下为300～500nit。
[实施例]
以下，虽然例举实施例及比较例来说明本发明的效果，但是本发明不仅限定于这些示例。
(实施例1)
实施例1是第一实施方式的具体例，平面示意图与图1相同。在实施例1中使用的液晶面板具有与图5等所示的具有第二电介质层51的液晶面板100B相同的结构。有源矩阵基板10具有FFS型的电极构造，第一电极12设为不具有开口的整面电极。第二电极14构成为配置于每个像素，具有3条宽度为2.5μm的第一线状电极部14a，在第一线状电极部14a之间具有宽度为3.5μm的开口14b。液晶分子为正型的液晶材料。关于彩色滤光片基板30，彩色滤光片的厚度为2.3μm，第一电介质层50的厚度为2μm，第二电介质层51的厚度为2μm。第一线状电极部14a的延伸方向(第一方向D1)与第三电极具有的第二线状电极部34a和第三线状电极部34b的延伸方向(第二方向D2)所成的角度θ1为80°。关于一个像素的尺寸，沿第二方向的横宽为25μm，沿与第二方向正交的方向的纵宽为75μm。
关于第三电极34，在实施例1中，与一个像素的光学开口部重叠的第三线状电极部34b的数量为3个。第三线状电极部34b的宽度W34a设定为5μm，第二线状电极部34a与第三线状电极部34b之间以及相邻的第三线状电极部34b之间的距离设定为5μm。
在俯视时，第二线状电极部34a与第三线状电极部34b之间以及相邻的第三线状电极部34b之间分别配置第四线状电极部35a，对于一个像素配置4个第四线状电极部35a。第四电极所包括的第四线状电极部35a的宽度W35a为5μm，相邻的第四线状电极部35a间的距离为5μm。另外，第四线状电极部35a与相邻的第二线状电极部34a和第三线状电极部34b之间的距离d1和d2均为3μm。
作为第一电极12、第二电极14、第三电极34、第四电极35，能够使用ITO。例如，可以使用硅氧化物作为第一绝缘层13，可以使用丙烯酸系树脂作为第一电介质层50。黑矩阵使用由黑色树脂构成，其电阻率为1.0×1010～1.0×1013(Ω·cm)。
(第二实施方式)
实施例2是第一实施方式的具体例，除了液晶面板不具有第二电介质层51这一点以外，具有与实施例1同样的构成。在实施例2中使用的液晶面板具有与图1、图4等所示的液晶面板100A相同的结构。
(实施例3)
实施例3是第二实施方式的具体例，第四电极具有岛状电极35b(参照图6及图11等)。除了第四电极具有岛状电极35b来代替线状电极这一点、液晶面板不具有第二电介质层51这一点以外，具有与实施例1同样的构成。关于第三电极34，在实施例3中，与实施例1同样，与一个像素的光学开口部重叠的第三线状电极部34b的数量为三条。
在实施例3中，对于一个像素，对于夹着光学开口部相对的黑矩阵33的两个外缘，分别在第二线状电极部34a与第三线状电极部34b之间、以及相邻的第三线状电极部34b之间配置有合计4个岛状电极35b。
第四电极所包含的岛状电极35b的宽度W35b设为5μm，相邻的岛状电极35b间的距离设为5μm。另外，岛状电极35b与相邻的第二线状电极部34a及第三线状电极部34b的距离d3及d4均为3μm。
(比较例1)
图20是比较例1的液晶面板的截面示意图，对应图1的X1—X1’线处的截面示意图。如图20所示，在比较例1的液晶面板1100中，彩色滤光片基板30依次具有第二基板31、黑矩阵33、彩色滤光片32(32G)、第一电介质层50。比较例1在彩色滤光片基板30侧没有电极。彩色滤光片的厚度为2.3μm，第一电介质层50的厚度为2μm。有源矩阵基板10的结构与实施例1同样，具有FFS型的电极结构，该FFS型的电极结构具有隔着第一绝缘层13而层叠的第一电极12和第二电极14。
<对比度的模拟>
对实施例1～3和比较例1，模拟了0°～360°方位的对比度。对比度的模拟中，使用LCD主机3D(Sumitec公司制)，对从0°方位～360°方位观察液晶面板时的对比度进行了模拟。对比度的值高的方位可以称为在该方位的视觉辨认性良好。对比度(CR)由下述式(1)表示。CR＝白显示(255灰度)时的亮度/黑显示(0灰度)时的亮度(1)
对于实施例1～3，模拟以公共模式及隐私模式进行白显示时的对比度，对于比较例1模拟进行白显示时的对比度。以下，向第一电极以及第二电极施加的交流电压的值、向第三电极施加的驱动电压的值是在公共模式中将对第三电极施加的恒定电压设为公共电压(0V)的情况下的值。
关于公共模式，在实施例1～3中，对第三电极施加恒定电压(公共电压)。作为上述恒定电压，施加0V的固定电压。关于隐私模式，在实施例1和实施例2中对第三电极施加相对于上述恒定电压的7.5V的交流电压，在实施例3中对第三电极施加相对于上述恒定电压的5V的交流电压的情况进行了模拟。通过公共模式、隐私模式均对第一电极12施加公共电压(0V)，对第二电极14施加上述恒定电压的6.5V的交流电压，从而进行白显示。另外，第三电极的频率为120Hz，第二电极14的频率为60Hz。关于比较例1，通过对第一电极12施加公共电压(0V)的交流电压，对第二电极14施加6.5V，从而进行白显示。
图21为总结了实施例1～3和比较例1的对比度的模拟结果的表。表中，CR(对比度)的“正面”表示正面对比度，是从正面(法线方向)观察液晶面板时的对比度。“极角45°”是从0°方位或180°方位以极角45°观察液晶面板时的对比度。
如图21所示，在浮置电极(第四电极)包括线状电极部的实施例1以及实施例2、浮置电极(第四电极)包括岛状电极的实施例3的任一个中，都能够切换公共模式和隐私模式，而且，在隐私模式中，极角45°下的左右方向的对比度(以下，极角45°的对比度)被充分抑制，得到高的正面对比度。另外，确认在具有第二电介质层51的实施例1中，在不具有第二电介质层51的实施例2中也能够同等地切换模式，在隐私模式中，极角45°的对比度被充分抑制，得到高正面对比度。另一方面，比较例1由于在彩色滤光片基板侧不具有电极，因此不能降低左右方向的对比度，不能实现隐私模式。
图22是关于实施例1的液晶面板的示出电场的截面示意图。认为通过对第三电极施加电压，黑矩阵会带电，但如图22所示，认为通过在彩色滤光片基板30配置浮置状态的第四电极，能够遮蔽从第三电极34朝向黑矩阵33的电场或使电场强度降低，因此能够抑制在黑矩阵33与有源矩阵基板10侧的电极之间产生从偏振片的吸收轴偏离的电场。对于实施例2和3，同样能够抑制因黑矩阵的带电而引起的上述电场的产生。其结果，实施例1～3的液晶显示装置能够防止漏光的产生。
<隐私模式和公共模式下的亮度测量>
关于比较例1、实施例2以及实施例3，测定从法线方向(正面)观察显示面时的黑显示(0灰度)时和白显示(255灰度)时的亮度。亮度的测定使用TopconTechno会社制造的“SR-ULIR”进行。结果示于下表1。在下表1中，实施例2、实施例3的白显示时的亮度是将比较例1的白显示时的亮度设为100％时的亮度，实施例2、实施例3的黑显示时的亮度是将比较例1的黑显示时的亮度设为100％时的亮度。
[表1]
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根据表1的结果，可以确认，与浮置电极(第四电极)包含线状电极的实施例2相比，浮置电极(第四电极)包含岛状电极的实施例3能够提高白显示时的透过率。
(实施例4)
实施例4是第二实施方式的具体例，具有作为背光源的遮光百叶窗的背光源。实施例4的液晶面板除了将第三电极所具有的第三线状电极部34b的数量、第四电极所含的岛状电极35b的数量以及岛状电极35b的数量以及宽度W35b改变为5.3μm以外，具有与实施例3的液晶面板相同的结构。
关于第三电极34，在实施例4中，与一个像素的光学开口部重叠的第三线状电极部34b的数量为2个。第三线状电极部34b的宽度W34a为5μm，第二线状电极部34a与第三线状电极部34b之间及相邻的第三线状电极部34b之间的距离为11.3μm。
在实施例4中，对于一个像素，对于夹着光学开口部相对的黑矩阵33的两个外缘，分别在第二线状电极部34a与第三线状电极部34b之间、以及相邻的第三线状电极部34b之间配置有合计3个岛状电极35b。
第四电极所包含的岛状电极35b的宽度W35b设为5μm，相邻的岛状电极35b间的距离设为11μm。另外，岛状电极35b与相邻的第二线状电极部34a及第三线状电极部34b的距离d3及d4均为3μm。
在公共模式下，对第三电极施加恒定电压(公共电压)，在隐私模式下，作为驱动电压，对第三电极施加相对于上述恒定电压为3V(120Hz)的交流电压的情况进行了模拟。作为上述恒定电压，施加0V的固定电压。通过公共模式、隐私模式均对第一电极12施加公共电压(0V)，对第二电极14施加上述恒定电压的5V(60Hz)的交流电压，从而进行白显示。
在实施例4中，以第一显示模式(隐私模式)中的背光的亮度低于第二显示模式(公共模式)中的背光的亮度的方式进行控制。在公共模式下，调整背光源的亮度，使得法线方向(极角0°)的液晶面板的亮度为500nit。在公共模式下极角±45°处的亮度为15nit。在隐私模式下，调整背光源的亮度，使得极角0°的液晶面板的亮度为100nit。在隐私模式下极角±45°处的亮度为3nit。此外，+45°处的亮度是从0°方位以极角45°观察液晶面板时的亮度，-45°处的亮度是从180°方位以极角45°观察液晶面板时的亮度。
图23是对实施例4中使背光源联动而以公共模式进行显示的情况进行说明的截面示意图。图24是对实施例4中使背光源联动而以隐私模式进行显示的情况进行说明的截面示意图。图25是示出实施例4的正面以及极角45°的对比度的曲线图。图23～图25中，横轴的对向电压(Vc)为施加于第三电极的电压。
若使用具有遮光百叶窗的背光源，则如图23及图24所示，法线方向(极角0°)上的亮度比极角±45°处的亮度高。如上所述，通过进行控制，使得隐私模式下的背光源的亮度低于公共模式下的背光源的亮度，能够在维持正面视觉辨认性的同时提高隐私性能。
如图25所示，当向第三电极施加恒定电压(0V)时，作为公共模式发挥作用，正面对比度为1885，极角45°的对比度为82。另一方面，如果向第三电极施加驱动电压，则作为隐私模式起作用，正面对比度为1983，极角45°的对比度为4。
图26是示出实施例4的正面以及极角45°的白显示时的亮度的曲线图。图27是示出实施例4的正面以及极角45°的黑显示时的亮度的曲线图。使用图26来研究液晶显示装置的白显示时的亮度，从正面观察时的亮度相对于极角45°处的亮度约为1.4倍。
使用图27来研究液晶显示装置的黑显示时的亮度，从正面观察时的亮度相对于极角45°处的亮度约为100倍。如图27所示，通过配置浮置电极，即使使对向电压上升，也能够抑制从正面观察的情况下的黑显示时的亮度的增加，并且仅使极角45°的黑显示时的亮度增加。进而，通过调整带遮光百叶窗的背光源的亮度，如图25所示，能够在维持正面对比度为1000以上的同时，降低来自倾斜方向的对比度，提高隐私模式下的隐私性。
附图标记说明
1：栅极布线
2：源极布线
3：TFT
10：有源矩阵基板
11：第一基板
12：第一电极
13：第一绝缘层
14：第二电极
14a：第一线状电极部
14b：开口
20：液晶层
30：彩色滤光片基板
31：第二基板
32：彩色滤光片
32B：蓝色滤光片
32G：绿色滤光片
32R：红色彩色滤光片
33：黑矩阵
34：第三电极
34a：第二线状电极部
34b：第三线状电极部
35：第四电极(浮置电极)
35a：第四线状电极部
35b：岛状电极
50：第一电介质层
51：第二电介质层
61：第一偏振片
61A：第一偏振片吸收轴
62：第二偏振片
62A：第二偏振片吸收轴
70：染料(第一染料)
70B：第一蓝色像素
70G：第一绿色像素
70R：第一红色像素
71：第二像素
71B：第二蓝色像素
71G：第二绿色像素
71R：第二红色像素
72：显示单位
72B：蓝色显示单位
72G：绿色显示单位
72R：红色显示单位
73：彩色元件
100A、100B、100C、100D、1100：液晶面板
101：第一电极驱动电路
102：第二电极驱动电路
103：第三电极驱动电路
200：控制电路
201：图像信号合成电路
202：显示模式选择电路
203：第三电极施加电压切换电路
204：亮度调制电路
205：视角控制模式数据库
211：原图像信号
212：图像信号
213：显示模式切换信号
214：第一显示模式选择信号
215：第二显示模式选择信号
216：驱动电压信号
217：恒定电压信号
218：亮度调制信号
219：视角控制显示切换信号
220：视角控制图案图像信号
300：背光源
301：背光驱动电路
310：导光板
311：光源
312：遮光百叶窗
312a：光透过层
312b：光吸收层
313：反射片
314：棱镜片
315：扩散片

Claims (11)

1.一种液晶显示装置，其包括以矩阵状配置有多个像素的液晶面板和控制电路，其特征在于，
所述液晶面板依次具有有源矩阵基板、液晶层和彩色滤光片基板，
所述有源矩阵基板依次具有:第一基板；第一电极；第一绝缘层；以及配置于每个所述像素且包含沿第一方向延伸的第一线状电极部的第二电极，
所述彩色滤光片基板具有:第二基板；配置在所述多个像素之间的黑矩阵；彩色滤光片；包含多个第二线状电极部的第三电极；以及作为浮置电极的第四电极，
所述第三电极及所述第四电极配置于所述黑矩阵与所述液晶层之间，
所述第二线状电极部在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸，并且与所述黑矩阵在所述第二方向上延伸的部分重叠，
所述第四电极在俯视时配置于所述多个第二线状电极部之间，并且与所述黑矩阵的至少一部分重叠，
所述控制电路进行切换对所述第三电极施加驱动电压和施加恒定电压的控制。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第四电极与所述第三电极配置在同一层。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第三电极还包括配置于所述多个第二线状电极部之间的第三线状电极部，
所述第三线状电极部配置成在俯视时在所述第二方向上延伸，并且与像素的光学开口部重叠。
4.如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第四电极包括沿所述第二方向延伸且与所述像素的光学开口部重叠地配置的第四线状电极部，
所述第四线状电极配置在所述多个第二线状电极部与所述第三线状电极部之间。
5.如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第四电极包括俯视时彼此独立的多个岛状电极，
所述多个岛状电极配置在所述多个第二线状电极部与所述第三线状电极部之间。
6.如权利要求1至5中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，在所述第三电极与所述液晶层之间具有电介质层。
7.如权利要求1至6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第三电极由透明导电材料形成。
8.如权利要求1至7中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述有源矩阵基板具有栅极布线和以与所述栅极布线交叉的方式配置的源极布线，
所述栅极布线沿所述第二方向延伸。
9.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述多个第二线状电极部分别在俯视时至少一部分与所述栅极布线重叠。
10.如权利要求1至9中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述控制电路能够切换第一显示模式和第二显示模式，所述第一显示模式显示能够从包含所述液晶面板的法线方向的窄视角的范围观察的第一图像，所述第二显示模式能够从包含所述窄视角的范围的宽视角的范围观察所述第一图像，
所述控制电路在所述第一显示模式下，进行对所述第三电极施加所述驱动电压的控制，在所述第二显示模式下，进行对所述第三电极施加所述恒定电压的控制。
11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，在所述液晶面板的背面具备背光源，
所述背光源具备光源和配置于所述光源的所述液晶面板侧的遮光百叶窗，
所述控制电路进行控制，使得所述第一显示模式中的背光源的亮度低于所述第二显示模式中的背光源的亮度。
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