JP2004170875A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示画面の明るさが偏光サングラスの着用によって低下することを防止する。
【解決手段】アレイ基板ARおよび対向基板CTと、基板AR,CT間に挟持され、基板AR,CT間でねじれて配向される正の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料を含み、液晶分子配列が基板AR,CTから各々制御される複数の表示画素に区分される液晶層LQと、基板AR,CTうちの少なくとも一方上に配置される偏光板31と、複数の表示画素からなる表示画面に対応して偏光板31上に配置される光学部材層32を備える。特に、光学部材層32はリタデーション値が2400nm以上でかつ光学軸が水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される光学特性を持つ。
【選択図】 図3
【解決手段】アレイ基板ARおよび対向基板CTと、基板AR,CT間に挟持され、基板AR,CT間でねじれて配向される正の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料を含み、液晶分子配列が基板AR,CTから各々制御される複数の表示画素に区分される液晶層LQと、基板AR,CTうちの少なくとも一方上に配置される偏光板31と、複数の表示画素からなる表示画面に対応して偏光板31上に配置される光学部材層32を備える。特に、光学部材層32はリタデーション値が2400nm以上でかつ光学軸が水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される光学特性を持つ。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋内および屋外を問わずに使用されるようなモバイル機器に組み込まれる液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年では、液晶表示装置が、薄型、軽量、低消費電力という優れた特徴から、PDA(Personal Digital Assistance)やPDAと一体化した携帯電話のようなモバイル機器において一般的に用いられている。
【0003】
このようなモバイル機器では、例えばタッチパネル、フロントライト用導光板、あるいはカバーガラスのような光学部材層が液晶表示装置の表示画面上に配置されることがある(例えば、特許文献1参照)。従来のタッチパネルは、一般にリタデーション値が1500nm未満で、光学軸が水平方向に対して大きくばらついて−50度〜+50度の角度となる光学特性を有する。また、モバイル機器は、表示画面が横長となる向きに設定されるランドスケープモードおよび表示画面が縦長となる向きに設定されるポートレートモードのいずれでも画像を表示できるように構成されている。ランドスケープモードはゲーム画像等の表示で使用され、ポートレートモードはコンテンツ画像、スケジュール管理画像、電話用ダイアルボタン画像等の表示で使用される。
【0004】
【特許文献1】
特許第3121592号明細書
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の光学特性は、モバイル機器が例えば海や山に携行される場合に問題となる。このような場所では、ユーザが不要光を取り除いて眩しさを低減する偏光サングラスを着用していることがある。この偏光サングラスを着用した状態では、表示画面がランドスケープモードおよびポートレートモードのどちらかで著しく暗くなってしまうことがある。
【0006】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、表示画面の明るさが偏光サングラスの着用によって低下することを防止できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第1および第2電極基板と、第1および第2電極基板間に挟持され、第1および第2電極基板間でねじれて配向される正の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料を含み、液晶分子配列が第1および第2電極基板から各々制御される複数の表示画素に区分される液晶層と、第1および第2電極基板うちの少なくとも一方上に配置される偏光板と、複数の表示画素からなる表示画面に対応して偏光板上に配置される光学部材層を備え、光学部材層はリタデーション値Rが2400nm以上でかつ光学軸が水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される光学特性を持つ液晶表示装置が提供される。
【0008】
この液晶表示装置では、光学部材層の光学特性として、リタデーション値が2400nm以上で、かつ光学軸が水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される。この場合、偏光サングラスを着用した状態で表示画面が横長の向きおよび縦長の向きのいずれであっても表示画面の明るさを同等にすることができる。すなわち、表示画面の明るさが偏光サングラスの着用によって低下することを防止できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。この液晶表示装置はPDA(Personal Digital Assistance)のようなモバイル機器に画像モニタとして組み込まれるもので、表示画面が横長となる向きに設定されるランドスケープモードおよび表示画面が縦長となる向きに設定されるポートレートモードのいずれかで様々な画像を表示する。
【0010】
図1はこの液晶表示装置の概略的な回路構造を示し、図2は図1に示す表示画素付近の平面構造を示し、図3は図2に示すIII−III線に沿った表示画素付近の断面構造を示す。この液晶表示装置は、図1に示すように液晶表示パネル1およびこの液晶表示パネル1を制御する液晶コントローラ2を備える。液晶表示パネル1は、例えば液晶層LQがアレイ基板ARおよび対向基板CT間に保持される構造を有し、液晶コントローラ2は液晶表示パネル1から独立した駆動回路基板上に配置される。
【0011】
アレイ基板ARは、マトリクス状に配置されるm×n個(n>m)の画素電極PE、複数の画素電極PEの行に沿って形成されるm本の走査線Y(Y1〜Ym)、それぞれの画素電極PEの列に沿って形成されるn本の信号線X(X1〜Xn)、信号線X1〜Xnおよび走査線Y1〜Ymの交差位置近傍にそれぞれ配置されるm×n個の画素スイッチ3、走査線Y1〜Ymを駆動する走査線駆動回路4、並びに信号線X1〜Xnを駆動する信号線駆動回路5を含む。
【0012】
対向基板CTは、m×n個の画素電極PEに対向して配置されコモン電位Vcomに設定される単一の対向電極CEを含む。
【0013】
液晶コントローラ2は、モバイル機器の処理回路から供給されるデジタル映像信号および同期信号を受取り、画素表示信号Vpix、垂直走査制御信号YCTおよび水平走査制御信号XCTを発生する。垂直走査制御信号YCTは走査線駆動回路4に供給され、水平走査制御信号XCTは表示信号Vpixと共に信号線駆動回路5に供給される。走査線駆動回路4は走査信号を1垂直走査(フレーム)期間毎に走査線Y1〜Ymに順次供給するよう垂直走査制御信号YCTによって制御される。信号線駆動回路5は各走査線Yが走査信号により駆動される1水平走査期間(1H)において入力されるデジタル映像信号を直並列変換し、さらにデジタル・アナログ変換した表示信号Vpixをアナログ形式で信号線X1〜Xnにそれぞれ供給するように水平走査制御信号XCTによって制御される。
【0014】
この液晶表示装置では、液晶層LQがm×n個の画素電極PEにそれぞれ対応してm×n個の表示画素PXに区画され、各表示画素PXが2本の隣接走査線Yと2本の隣接信号線Xとの間にほぼ規定される。図1に示す表示画面DSはこれらm×n個の表示画素PXにより構成される。各画素スイッチ3は対応信号線Xからの表示信号Vpixをサンプリングして対応画素電極PEに印加し、この画素電極PEの電位と対向電極CEの電位との電位差に基づいて対応表示画素PXの光透過率を制御する。
【0015】
アレイ基板ARでは、各画素スイッチ3が例えば図2に示すように配置されるNチャネル薄膜トランジスタで構成され、図3に示すようにガラス板等の絶縁基板6上に形成されるポリシリコン半導体層3Pと、この半導体層3Pの上方にゲート絶縁膜7を介して形成されるゲート電極3Gと、ゲート電極3Gの両側において半導体層3Pに接続されるソースおよびドレイン電極3S,3Dとを有する。ゲート電極3Gはゲート絶縁膜7上で走査線Yと一体的に形成される。このゲート絶縁膜7上には、さらに補助容量線8が走査線Yに平行に形成され、例えば対向電極CEの電位に等しい電位に設定される。ゲート電極3G、走査線Y、および補助容量線8はゲート絶縁膜7と一緒に層間絶縁膜9により覆われる。ソース電極3Sおよびドレイン電極3Dはこの層間絶縁膜9上に形成され、層間絶縁膜9およびゲート絶縁膜7を貫通するコンタクトホールを介して半導体層3Pにコンタクトする。ソース電極3Sは層間絶縁膜9上で対応補助容量線8に重なるように延出して形成され、ドレイン電極3Dは層間絶縁膜9上で対応信号線Xと一体的に形成される。ソース電極3S、ドレイン電極3D、および信号線Xは層間絶縁膜9と一緒に保護絶縁膜10により覆われ、この保護絶縁膜10は有機絶縁膜11により覆われる。画素電極PEは有機絶縁膜11上に形成され、補助容量線8の上方において有機絶縁膜11および保護絶縁膜10を貫通するコンタクトホールを介してソース電極3Sにコンタクトする。画素電極PEは有機絶縁膜11と一緒に配向膜12により覆われる。
【0016】
尚、画素電極PEは対向基板CT側から液晶層LQを介して入射する光を高い反射率で散乱させる反射板としても機能し、有機絶縁膜11の上部表面を下地として形成される金属層である。画素電極PEの下地となる有機絶縁膜11の部分には、複数の半球状凸部がランダムに配置される。これにより、画素電極PEはこれら半球状凸部に対応した起伏を有する。
【0017】
また、対向基板CTでは、赤、緑、および青のストライプ状カラーフィルタCFが各々対応列の画素電極PEに対向して行方向に順番に並ぶようにしてガラス板等の絶縁基板20上に形成され、ITO等の透明導電部材からなる対向電極CEがカラーフィルタCF上に形成され、さらに配向膜21が対向電極CEを覆って形成される。
【0018】
ここで、配向膜12および21の配向軸は、ラビング処理により例えば70度互いにずれるように設定される。アレイ基板ARおよび対向基板CTは配向膜12および21を内側にし、液晶層LQを取り囲むように配置される外縁シール部材により貼り合わされる。ネマチック液晶材料はアレイ基板ARと対向基板CTとの貼合わせ後に外縁シール部材の開口部である液晶注入口から注入され、この注入後に封止部材により封止される。ネマチック液晶材料は正の誘電率異方性を有し、アレイ基板ARおよび対向基板CT間でねじれて配向される。
【0019】
また、偏光板31が配向膜21とは反対側において対向基板CTに貼り付けられ、さらにタッチパネル、フロントライト用導光板、あるいはカバーガラス等の光学部材層32が偏光板31上に配置される。ここで、タッチパネルは表示画面に表示される入力キー等の画像に対応した箇所に指で触れることでキー入力を行うモバイル機器の入力部であり、フロントライト用導光板は側方に配置されるフロントライトからの光源光を表示画面全体に導くものであり、カバーガラスは表示画面の強度を増大するためのものである。また、このような光学部材層32はリタデーション値R(=Δnd、ここでΔn:屈折率,d:層厚)が2400nm以上でかつ光学軸θが水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される光学特性を持つ。
【0020】
図4は図1に示す表示画面DSをランドスケープモードで使用する場合の光学系を示し、図5は図1に示す表示画面DSをポートレートモードで使用する場合の光学系を示す。ランドスケープモードは表示画面DSが横長になる向きであり、ポートレートモードは表示画面DSが縦長になる向きである。これらモードでは、画像表示時に着用状態にある偏光サングラス33の吸収軸が光学部材層32の光学軸および偏光板31の吸収軸に対して図4および図5に示すような関係になる。
【0021】
光学部材層32としてタッチパネルを採用し、光学部材層32および偏光板31の光学特性を水平方向に対する光学部材層光学軸の角度θ=40度、リタデーション値R=5000nm、水平方向に対する偏光板吸収軸の角度φ=175度に設定した場合、図6に示すような光透過率特性が偏光サングラス33を着用した状態で得られる。すなわち、表示画面DSはランドスケープモードおよびポートレートモードの間で同等の明るさになり、いずれか一方で著しく暗くなることが避けられる。
【0022】
ここで、偏光板吸収軸の角度φ=175度に固定すると、光学部材層のリタデーション値R=2400nmまで低下させても同等の明るさを得ることができる。そこで、さらに光学部材層のリタデーション値R=2400nmに固定し、光学部材層光学軸の角度θを40度から変化させた例について検証すると、角度θは30度〜60度である必要があることが確認された。図7は角度θ=30度のときに偏光サングラス33を着用した状態で得られる光透過率特性を示し、図8は角度θ=60度のときに偏光サングラス33を着用した状態で得られる光透過率特性を示す。ランドスケープモードの光透過率の平均値とポートレートモードの光透過率の平均値との比は、角度θ=30度のときに1.38となり、角度θ=60度のときに1.91となる。角度θが30度〜60度の範囲にあれば、この比がいずれも2.0以下となり、ランドスケープモードおよびポートレートモード間での明るさの差が小さくなる。ちなみに、ランドスケープモードでの明るさとポートレートモードでの明るさが同じ場合には、それぞれの平均値の比が1.0となる。平均値の比が2.0を越えると、明るさの差が明確となって観察者に不快感を与えることになる。また、ここでは、光学部材層のリタデーション値R≧2400nmが、図6、図7および図8に示すように可視光領域で3個以上のピークを得るための条件となっている。
【0023】
これに対して従来のタッチパネル付液晶表示パネルでは、タッチパネルの光学特性が例えば光学軸の角度θ=10度、リタデーション値R=1200nmのようになる。この場合には、図9に示すような光透過率特性が偏光サングラス33を着用した状態で得られる。すなわち、表示画面の明るさがランドスケープモードに対してポートレートモードで著しく低下する。
【0024】
本実施形態では、光学部材層32の光学特性として、リタデーション値が2400nm以上で、かつ光学軸が水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される。この場合、偏光サングラス33を着用した状態でランドスケープモードおよびポートレートモードのいずれの向きに対しても表示画面の明るさを同等にすることができる。
【0025】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。
【0026】
例えば上述の実施形態では、液晶層LQを介して入射する光を反射する画素電極PEを用いた反射型液晶表示装置について説明したが、本発明は裏側に配置される偏光板を介して入射するバックライト光を透過する透明な画素電極を用いた透過型液晶表示装置にも適用できる。
【0027】
また、光学部材層32はタッチパネル、フロントライト用導光板、およびカバーガラスのうちの1つだけでなく、これらの組み合わせ、あるいはその他の光学部材を含んだ組み合わせにより構成してもよい。但し、この場合でも、全体として光学部材層32はリタデーション値R(=Δnd、ここでΔn:屈折率,d:層厚)が2400nm以上でかつ光学軸θが水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される光学特性を持つことが必要である。
【0028】
【発明の効果】
本発明によれば、表示画面の明るさが偏光サングラスの着用によって低下することを防止できる液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る反射型液晶表示装置の回路構成を示す図である。
【図2】図1に示す表示画素付近の平面構造を示す図である。
【図3】図2に示すIII−III線に沿った表示画素付近の断面構造を示す図である。
【図4】図1に示す表示画面をランドスケープモードで使用する場合の光学系を示す図である。
【図5】図1に示す表示画面をポートレートモードで使用する場合の光学系を示す図である。
【図6】図4および図5に示す光学部材層に関して光学軸の角度θ=40度、リタデーション値R=5000nmの場合に偏光サングラスを着用した状態で得られる光透過率特性を示すグラフである。
【図7】図4および図5に示す光学部材層に関して光学軸の角度θ=30度、リタデーション値R=2400nmの場合に偏光サングラスを着用した状態で得られる光透過率特性を示すグラフである。
【図8】図4および図5に示す光学部材層に関して光学軸の角度θ=60度、リタデーション値R=2400nmの場合に偏光サングラスを着用した状態で得られる光透過率特性を示すグラフである。
【図9】従来のタッチパネル付液晶表示パネルのタッチパネルに関して光学軸の角度θ=10度、リタデーション値R=1200nmの場合に偏光サングラスを着用した状態で得られる光透過率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
AR…アレイ基板
CT…対向基板
LQ…液晶層
PX…表示画素
DS…表示画面
31…偏光板
32…光学部材層
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋内および屋外を問わずに使用されるようなモバイル機器に組み込まれる液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年では、液晶表示装置が、薄型、軽量、低消費電力という優れた特徴から、PDA(Personal Digital Assistance)やPDAと一体化した携帯電話のようなモバイル機器において一般的に用いられている。
【0003】
このようなモバイル機器では、例えばタッチパネル、フロントライト用導光板、あるいはカバーガラスのような光学部材層が液晶表示装置の表示画面上に配置されることがある(例えば、特許文献1参照)。従来のタッチパネルは、一般にリタデーション値が1500nm未満で、光学軸が水平方向に対して大きくばらついて−50度〜+50度の角度となる光学特性を有する。また、モバイル機器は、表示画面が横長となる向きに設定されるランドスケープモードおよび表示画面が縦長となる向きに設定されるポートレートモードのいずれでも画像を表示できるように構成されている。ランドスケープモードはゲーム画像等の表示で使用され、ポートレートモードはコンテンツ画像、スケジュール管理画像、電話用ダイアルボタン画像等の表示で使用される。
【0004】
【特許文献1】
特許第3121592号明細書
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の光学特性は、モバイル機器が例えば海や山に携行される場合に問題となる。このような場所では、ユーザが不要光を取り除いて眩しさを低減する偏光サングラスを着用していることがある。この偏光サングラスを着用した状態では、表示画面がランドスケープモードおよびポートレートモードのどちらかで著しく暗くなってしまうことがある。
【0006】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、表示画面の明るさが偏光サングラスの着用によって低下することを防止できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第1および第2電極基板と、第1および第2電極基板間に挟持され、第1および第2電極基板間でねじれて配向される正の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料を含み、液晶分子配列が第1および第2電極基板から各々制御される複数の表示画素に区分される液晶層と、第1および第2電極基板うちの少なくとも一方上に配置される偏光板と、複数の表示画素からなる表示画面に対応して偏光板上に配置される光学部材層を備え、光学部材層はリタデーション値Rが2400nm以上でかつ光学軸が水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される光学特性を持つ液晶表示装置が提供される。
【0008】
この液晶表示装置では、光学部材層の光学特性として、リタデーション値が2400nm以上で、かつ光学軸が水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される。この場合、偏光サングラスを着用した状態で表示画面が横長の向きおよび縦長の向きのいずれであっても表示画面の明るさを同等にすることができる。すなわち、表示画面の明るさが偏光サングラスの着用によって低下することを防止できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。この液晶表示装置はPDA(Personal Digital Assistance)のようなモバイル機器に画像モニタとして組み込まれるもので、表示画面が横長となる向きに設定されるランドスケープモードおよび表示画面が縦長となる向きに設定されるポートレートモードのいずれかで様々な画像を表示する。
【0010】
図1はこの液晶表示装置の概略的な回路構造を示し、図2は図1に示す表示画素付近の平面構造を示し、図3は図2に示すIII−III線に沿った表示画素付近の断面構造を示す。この液晶表示装置は、図1に示すように液晶表示パネル1およびこの液晶表示パネル1を制御する液晶コントローラ2を備える。液晶表示パネル1は、例えば液晶層LQがアレイ基板ARおよび対向基板CT間に保持される構造を有し、液晶コントローラ2は液晶表示パネル1から独立した駆動回路基板上に配置される。
【0011】
アレイ基板ARは、マトリクス状に配置されるm×n個(n>m)の画素電極PE、複数の画素電極PEの行に沿って形成されるm本の走査線Y(Y1〜Ym)、それぞれの画素電極PEの列に沿って形成されるn本の信号線X(X1〜Xn)、信号線X1〜Xnおよび走査線Y1〜Ymの交差位置近傍にそれぞれ配置されるm×n個の画素スイッチ3、走査線Y1〜Ymを駆動する走査線駆動回路4、並びに信号線X1〜Xnを駆動する信号線駆動回路5を含む。
【0012】
対向基板CTは、m×n個の画素電極PEに対向して配置されコモン電位Vcomに設定される単一の対向電極CEを含む。
【0013】
液晶コントローラ2は、モバイル機器の処理回路から供給されるデジタル映像信号および同期信号を受取り、画素表示信号Vpix、垂直走査制御信号YCTおよび水平走査制御信号XCTを発生する。垂直走査制御信号YCTは走査線駆動回路4に供給され、水平走査制御信号XCTは表示信号Vpixと共に信号線駆動回路5に供給される。走査線駆動回路4は走査信号を1垂直走査(フレーム)期間毎に走査線Y1〜Ymに順次供給するよう垂直走査制御信号YCTによって制御される。信号線駆動回路5は各走査線Yが走査信号により駆動される1水平走査期間(1H)において入力されるデジタル映像信号を直並列変換し、さらにデジタル・アナログ変換した表示信号Vpixをアナログ形式で信号線X1〜Xnにそれぞれ供給するように水平走査制御信号XCTによって制御される。
【0014】
この液晶表示装置では、液晶層LQがm×n個の画素電極PEにそれぞれ対応してm×n個の表示画素PXに区画され、各表示画素PXが2本の隣接走査線Yと2本の隣接信号線Xとの間にほぼ規定される。図1に示す表示画面DSはこれらm×n個の表示画素PXにより構成される。各画素スイッチ3は対応信号線Xからの表示信号Vpixをサンプリングして対応画素電極PEに印加し、この画素電極PEの電位と対向電極CEの電位との電位差に基づいて対応表示画素PXの光透過率を制御する。
【0015】
アレイ基板ARでは、各画素スイッチ3が例えば図2に示すように配置されるNチャネル薄膜トランジスタで構成され、図3に示すようにガラス板等の絶縁基板6上に形成されるポリシリコン半導体層3Pと、この半導体層3Pの上方にゲート絶縁膜7を介して形成されるゲート電極3Gと、ゲート電極3Gの両側において半導体層3Pに接続されるソースおよびドレイン電極3S,3Dとを有する。ゲート電極3Gはゲート絶縁膜7上で走査線Yと一体的に形成される。このゲート絶縁膜7上には、さらに補助容量線8が走査線Yに平行に形成され、例えば対向電極CEの電位に等しい電位に設定される。ゲート電極3G、走査線Y、および補助容量線8はゲート絶縁膜7と一緒に層間絶縁膜9により覆われる。ソース電極3Sおよびドレイン電極3Dはこの層間絶縁膜9上に形成され、層間絶縁膜9およびゲート絶縁膜7を貫通するコンタクトホールを介して半導体層3Pにコンタクトする。ソース電極3Sは層間絶縁膜9上で対応補助容量線8に重なるように延出して形成され、ドレイン電極3Dは層間絶縁膜9上で対応信号線Xと一体的に形成される。ソース電極3S、ドレイン電極3D、および信号線Xは層間絶縁膜9と一緒に保護絶縁膜10により覆われ、この保護絶縁膜10は有機絶縁膜11により覆われる。画素電極PEは有機絶縁膜11上に形成され、補助容量線8の上方において有機絶縁膜11および保護絶縁膜10を貫通するコンタクトホールを介してソース電極3Sにコンタクトする。画素電極PEは有機絶縁膜11と一緒に配向膜12により覆われる。
【0016】
尚、画素電極PEは対向基板CT側から液晶層LQを介して入射する光を高い反射率で散乱させる反射板としても機能し、有機絶縁膜11の上部表面を下地として形成される金属層である。画素電極PEの下地となる有機絶縁膜11の部分には、複数の半球状凸部がランダムに配置される。これにより、画素電極PEはこれら半球状凸部に対応した起伏を有する。
【0017】
また、対向基板CTでは、赤、緑、および青のストライプ状カラーフィルタCFが各々対応列の画素電極PEに対向して行方向に順番に並ぶようにしてガラス板等の絶縁基板20上に形成され、ITO等の透明導電部材からなる対向電極CEがカラーフィルタCF上に形成され、さらに配向膜21が対向電極CEを覆って形成される。
【0018】
ここで、配向膜12および21の配向軸は、ラビング処理により例えば70度互いにずれるように設定される。アレイ基板ARおよび対向基板CTは配向膜12および21を内側にし、液晶層LQを取り囲むように配置される外縁シール部材により貼り合わされる。ネマチック液晶材料はアレイ基板ARと対向基板CTとの貼合わせ後に外縁シール部材の開口部である液晶注入口から注入され、この注入後に封止部材により封止される。ネマチック液晶材料は正の誘電率異方性を有し、アレイ基板ARおよび対向基板CT間でねじれて配向される。
【0019】
また、偏光板31が配向膜21とは反対側において対向基板CTに貼り付けられ、さらにタッチパネル、フロントライト用導光板、あるいはカバーガラス等の光学部材層32が偏光板31上に配置される。ここで、タッチパネルは表示画面に表示される入力キー等の画像に対応した箇所に指で触れることでキー入力を行うモバイル機器の入力部であり、フロントライト用導光板は側方に配置されるフロントライトからの光源光を表示画面全体に導くものであり、カバーガラスは表示画面の強度を増大するためのものである。また、このような光学部材層32はリタデーション値R(=Δnd、ここでΔn:屈折率,d:層厚)が2400nm以上でかつ光学軸θが水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される光学特性を持つ。
【0020】
図4は図1に示す表示画面DSをランドスケープモードで使用する場合の光学系を示し、図5は図1に示す表示画面DSをポートレートモードで使用する場合の光学系を示す。ランドスケープモードは表示画面DSが横長になる向きであり、ポートレートモードは表示画面DSが縦長になる向きである。これらモードでは、画像表示時に着用状態にある偏光サングラス33の吸収軸が光学部材層32の光学軸および偏光板31の吸収軸に対して図4および図5に示すような関係になる。
【0021】
光学部材層32としてタッチパネルを採用し、光学部材層32および偏光板31の光学特性を水平方向に対する光学部材層光学軸の角度θ=40度、リタデーション値R=5000nm、水平方向に対する偏光板吸収軸の角度φ=175度に設定した場合、図6に示すような光透過率特性が偏光サングラス33を着用した状態で得られる。すなわち、表示画面DSはランドスケープモードおよびポートレートモードの間で同等の明るさになり、いずれか一方で著しく暗くなることが避けられる。
【0022】
ここで、偏光板吸収軸の角度φ=175度に固定すると、光学部材層のリタデーション値R=2400nmまで低下させても同等の明るさを得ることができる。そこで、さらに光学部材層のリタデーション値R=2400nmに固定し、光学部材層光学軸の角度θを40度から変化させた例について検証すると、角度θは30度〜60度である必要があることが確認された。図7は角度θ=30度のときに偏光サングラス33を着用した状態で得られる光透過率特性を示し、図8は角度θ=60度のときに偏光サングラス33を着用した状態で得られる光透過率特性を示す。ランドスケープモードの光透過率の平均値とポートレートモードの光透過率の平均値との比は、角度θ=30度のときに1.38となり、角度θ=60度のときに1.91となる。角度θが30度〜60度の範囲にあれば、この比がいずれも2.0以下となり、ランドスケープモードおよびポートレートモード間での明るさの差が小さくなる。ちなみに、ランドスケープモードでの明るさとポートレートモードでの明るさが同じ場合には、それぞれの平均値の比が1.0となる。平均値の比が2.0を越えると、明るさの差が明確となって観察者に不快感を与えることになる。また、ここでは、光学部材層のリタデーション値R≧2400nmが、図6、図7および図8に示すように可視光領域で3個以上のピークを得るための条件となっている。
【0023】
これに対して従来のタッチパネル付液晶表示パネルでは、タッチパネルの光学特性が例えば光学軸の角度θ=10度、リタデーション値R=1200nmのようになる。この場合には、図9に示すような光透過率特性が偏光サングラス33を着用した状態で得られる。すなわち、表示画面の明るさがランドスケープモードに対してポートレートモードで著しく低下する。
【0024】
本実施形態では、光学部材層32の光学特性として、リタデーション値が2400nm以上で、かつ光学軸が水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される。この場合、偏光サングラス33を着用した状態でランドスケープモードおよびポートレートモードのいずれの向きに対しても表示画面の明るさを同等にすることができる。
【0025】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。
【0026】
例えば上述の実施形態では、液晶層LQを介して入射する光を反射する画素電極PEを用いた反射型液晶表示装置について説明したが、本発明は裏側に配置される偏光板を介して入射するバックライト光を透過する透明な画素電極を用いた透過型液晶表示装置にも適用できる。
【0027】
また、光学部材層32はタッチパネル、フロントライト用導光板、およびカバーガラスのうちの1つだけでなく、これらの組み合わせ、あるいはその他の光学部材を含んだ組み合わせにより構成してもよい。但し、この場合でも、全体として光学部材層32はリタデーション値R(=Δnd、ここでΔn:屈折率,d:層厚)が2400nm以上でかつ光学軸θが水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される光学特性を持つことが必要である。
【0028】
【発明の効果】
本発明によれば、表示画面の明るさが偏光サングラスの着用によって低下することを防止できる液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る反射型液晶表示装置の回路構成を示す図である。
【図2】図1に示す表示画素付近の平面構造を示す図である。
【図3】図2に示すIII−III線に沿った表示画素付近の断面構造を示す図である。
【図4】図1に示す表示画面をランドスケープモードで使用する場合の光学系を示す図である。
【図5】図1に示す表示画面をポートレートモードで使用する場合の光学系を示す図である。
【図6】図4および図5に示す光学部材層に関して光学軸の角度θ=40度、リタデーション値R=5000nmの場合に偏光サングラスを着用した状態で得られる光透過率特性を示すグラフである。
【図7】図4および図5に示す光学部材層に関して光学軸の角度θ=30度、リタデーション値R=2400nmの場合に偏光サングラスを着用した状態で得られる光透過率特性を示すグラフである。
【図8】図4および図5に示す光学部材層に関して光学軸の角度θ=60度、リタデーション値R=2400nmの場合に偏光サングラスを着用した状態で得られる光透過率特性を示すグラフである。
【図9】従来のタッチパネル付液晶表示パネルのタッチパネルに関して光学軸の角度θ=10度、リタデーション値R=1200nmの場合に偏光サングラスを着用した状態で得られる光透過率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
AR…アレイ基板
CT…対向基板
LQ…液晶層
PX…表示画素
DS…表示画面
31…偏光板
32…光学部材層
Claims (2)
- 第1および第2電極基板と、前記第1および第2電極基板間に挟持され、前記第1および第2電極基板間でねじれて配向される正の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料を含み、液晶分子配列が前記第1および第2電極基板から各々制御される複数の表示画素に区分される液晶層と、前記第1および第2電極基板うちの少なくとも一方上に配置される偏光板と、前記複数の表示画素からなる表示画面に対応して前記偏光板上に配置される光学部材層を備え、前記光学部材層はリタデーション値が2400nm以上でかつ光学軸が水平方向に対して30度〜60度の角度に設定される光学特性を持つことを特徴とする液晶表示装置。
- 前記光学部材層はタッチパネル、フロントライト用導光板、およびカバーガラスの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
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