JP2006119291A - Liquid crystal display - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display wherein reduction of luminance can be suppressed and a visual field angle can be optionally controlled. <P>SOLUTION: The liquid crystal display has an electric field control type panel 3 provided between an array substrate and a backlight unit and including an optical sheet positioned on the array substrate side and a liquid crystal element positioned on the backlight unit side. When mutually orthogonal directions in the surface direction of the electric field control panel are defined as first and second directions, the liquid crystal element emits incident polarized light in the first direction as polarized light in the first or the second direction. The optical sheet emits the polarized light in the first direction while maintaining its polarization direction and dispersing the polarized light and emits the polarized light in the second direction while maintaining its polarization direction and condensing the polarized light in the normal direction of the optical sheet. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device.

近年、液晶表示装置はノートパソコン、モニター、カーナビゲーション、関数電卓、中小型TV、大型TV、携帯電話、電子手帳など様々な製品に応用されている。これらの製品の中でも、電子手帳、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、携帯電話、タブレットパソコン(PC)、およびノートPC等は、表示装置に用いられる液晶表示装置が軽薄短小のため、携帯して利用される機会が多い。また、ATM(automated teller machine)用途、および券売機用途の製品の液晶表示装置は公共の場で利用される機会が多い。   In recent years, liquid crystal display devices have been applied to various products such as notebook computers, monitors, car navigation systems, scientific calculators, small and medium-sized TVs, large TVs, mobile phones, and electronic notebooks. Among these products, electronic notebooks, personal digital assistants (PDAs), mobile phones, tablet PCs (PCs), notebook PCs, etc., are liquid crystal display devices that are used in display devices. There are many opportunities to be used. In addition, liquid crystal display devices for ATM (automated teller machine) use and ticket vending machine use are frequently used in public places.

上記した製品において、使用状況によっては他人に表示内容を識別されては困る場合がある。例えば、携帯電話、PDA、またはタブレットPCにプライベートな内容を公共の場において表示している場合である。こうした場合、上記製品の液晶表示装置の視野角特性は狭いほうが望ましい。しかしながら、複数の人で表示画像を観察する機会もあることから液晶表示装置が視野角を制御できる機能を有していることが望まれている。これに限らず、携帯機器および公共情報端末機器も視野角を制御する機能を有していることが望まれている。   In the above products, it may be difficult for others to identify the display contents depending on the usage situation. For example, it is a case where private contents are displayed on a mobile phone, PDA, or tablet PC in a public place. In such a case, it is desirable that the viewing angle characteristic of the liquid crystal display device of the above product is narrow. However, since there are also opportunities for a plurality of people to observe the display image, it is desired that the liquid crystal display device has a function of controlling the viewing angle. Not limited to this, it is desired that portable devices and public information terminal devices also have a function of controlling the viewing angle.

近年、液晶表示装置やブラウン管(CRT)の視野角を制御する手段として、着脱可能なルーバーシート(例えば、3M製のライトコントロールフィルム)が利用されている(例えば、特許文献1参照)。また、偏光板を用いる液晶表示装置においては、観察者側の偏光板を設けない構成とし、偏光メガネをかけたときのみ表示が識別できるシステムも応用されている。
特開2003−58066号公報
In recent years, a detachable louver sheet (for example, a 3M light control film) has been used as a means for controlling the viewing angle of a liquid crystal display device or a cathode ray tube (CRT) (for example, see Patent Document 1). In addition, in a liquid crystal display device using a polarizing plate, a system in which a polarizing plate on the viewer side is not provided and the display can be identified only when polarizing glasses are applied is also applied.
JP 2003-58066 A

従来のルーバーシートは視野角を十分狭くさせるためにシート法線方向に数ミリ程度の膜厚を有した遮光層を設けている。このため、ルーバーシートを用いた方法では、光の透過率が低く、液晶表示装置の輝度が低下する問題を有している。ルーバーシートの製造工程も複雑で製造コストも高い。ルーバーシートを着脱する際に手間がかかる問題も有している。また、偏光メガネを用いた方法では、不特定の人に表示画像を見せることができない問題が生じる。   A conventional louver sheet is provided with a light shielding layer having a film thickness of about several millimeters in the normal direction of the sheet in order to sufficiently narrow the viewing angle. For this reason, the method using the louver sheet has a problem that the light transmittance is low and the luminance of the liquid crystal display device is lowered. The louver sheet manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is high. There is also a problem that it takes time to attach and detach the louver sheet. In addition, the method using polarized glasses has a problem that a display image cannot be shown to an unspecified person.

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、輝度の低下を抑制し、かつ、視野角を任意に制御できる液晶表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of suppressing a decrease in luminance and arbitrarily controlling a viewing angle.

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示装置は、アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を含む液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルのアレイ基板と対向して設けられたバックライトユニットと、前記アレイ基板およびバックライトユニット間に設けられ、前記アレイ基板側に位置した光学シートおよび前記バックライトユニット側に位置した液晶素子を含む電界制御型パネルと、を備え、前記電界制御型パネルの面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記液晶素子は、この液晶素子に入射される第1方向の偏光を、第1方向の偏光または第2方向の偏光として出射させ、前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる。   In order to solve the above-described problem, a liquid crystal display device according to an aspect of the present invention is sandwiched between an array substrate, a counter substrate disposed opposite to the array substrate with a gap therebetween, and the array substrate and the counter substrate. A liquid crystal display panel including a liquid crystal layer, a backlight unit provided opposite to the array substrate of the liquid crystal display panel, and an optical device provided between the array substrate and the backlight unit and positioned on the array substrate side An electric field control type panel including a sheet and a liquid crystal element positioned on the backlight unit side, and the first direction and the second direction are plane directions of the electric field control type panel and orthogonal to each other In this case, the liquid crystal element emits polarized light in the first direction incident on the liquid crystal element as polarized light in the first direction or polarized light in the second direction, and the optical sheet. The polarized light in the first direction incident on the optical sheet from the liquid crystal element maintains the polarization direction and scatters and emits the polarized light in the second direction incident on the optical sheet from the liquid crystal element. The polarized light is condensed and emitted in the normal direction of the optical sheet while maintaining the polarization direction.

また、本発明の他の態様に係る液晶表示装置は、アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を含む液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルのアレイ基板と対向して設けられたバックライトユニットと、前記アレイ基板およびバックライトユニット間に設けられ、光学シートおよび前記光学シートの両側に位置した一対の液晶素子を含む電界制御型パネルと、を備え、前記電界制御型パネルの面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記バックライトユニット側に位置した液晶素子は、この液晶素子に入射される第1方向の偏光を、第1方向の偏光または第2方向の偏光として出射させ、前記光学シートは、前記バックライトユニット側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記バックライトユニット側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させ、前記アレイ基板側に位置した液晶素子は、前記光学シートからこの液晶素子に入射される第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記光学シートからこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向に反転させ、かつ、前記法線方向に集光して出射させる。   A liquid crystal display device according to another aspect of the present invention includes an array substrate, a counter substrate disposed to face the array substrate with a gap therebetween, and a liquid crystal layer sandwiched between the array substrate and the counter substrate. A liquid crystal display panel including: a backlight unit provided opposite to the array substrate of the liquid crystal display panel; and an optical sheet provided between the array substrate and the backlight unit and positioned on both sides of the optical sheet. An electric field control type panel including a pair of liquid crystal elements, and when the first direction and the second direction are plane directions of the electric field control type panel and orthogonal to each other, the backlight unit side The positioned liquid crystal element emits polarized light in the first direction incident on the liquid crystal element as polarized light in the first direction or polarized light in the second direction. From the liquid crystal element located on the backlight unit side, the polarized light in the first direction incident on the optical sheet from the liquid crystal element located on the backlight unit side is scattered and emitted while maintaining the polarization direction. The polarized light in the second direction that is incident on the optical sheet maintains the polarization direction and is condensed and emitted in the normal direction of the optical sheet. The polarized light in the first direction incident on the liquid crystal element from the sheet maintains the polarization direction and scatters and emits the polarized light that is incident on the liquid crystal element from the optical sheet. The direction is reversed to the first direction, and the light is condensed and emitted in the normal direction.

この発明によれば、輝度の低下を抑制し、かつ、視野角を任意に制御できる液晶表示装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device that can suppress a decrease in luminance and can arbitrarily control a viewing angle.

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図1ないし図3に示すように、液晶表示装置の大きさは、対角15インチであり、その縦横比は4:3である。液晶表示装置は、透過型であり、MVA型(マルチドメインバーティカルアラインモード)の液晶表示パネル1と、この液晶表示パネルに間隔を置いて対向配置されたバックライトユニット2と、液晶表示パネルおよびバックライトユニットの間に配置された電界制御型パネル3と、第1偏光板4と、第2偏光板5と、を有している。
Hereinafter, a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, the size of the liquid crystal display device is 15 inches diagonal, and its aspect ratio is 4: 3. The liquid crystal display device is a transmissive type, an MVA type (multi-domain vertical alignment mode) liquid crystal display panel 1, a backlight unit 2 disposed opposite to the liquid crystal display panel at an interval, a liquid crystal display panel and a back surface. An electric field control panel 3 disposed between the light units, a first polarizing plate 4, and a second polarizing plate 5 are provided.

液晶表示パネル1は、アレイ基板10、対向基板20、および液晶層30を備えている。アレイ基板10は、ガラス基板11と、このガラス基板上に形成された複数の画素電極12と、各画素電極を含みガラス基板上に成膜された配向膜13と、を有している。また、アレイ基板10は、ガラス基板11上に形成された図示しない各種配線やスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)等を有している。対向基板20は、ガラス基板21と、このガラス基板上に形成された共通電極22と、共通電極上に形成された配向膜23と、を有している。画素電極12および共通電極22は、ITO(インジウム・ティン・オキサイド)等の透明な導電材料により形成されている。配向膜13および配向膜23には配向処理(ラビング)が施されている。   The liquid crystal display panel 1 includes an array substrate 10, a counter substrate 20, and a liquid crystal layer 30. The array substrate 10 includes a glass substrate 11, a plurality of pixel electrodes 12 formed on the glass substrate, and an alignment film 13 formed on the glass substrate including each pixel electrode. The array substrate 10 has various wirings (not shown) formed on the glass substrate 11, thin film transistors (TFTs) as switching elements, and the like. The counter substrate 20 includes a glass substrate 21, a common electrode 22 formed on the glass substrate, and an alignment film 23 formed on the common electrode. The pixel electrode 12 and the common electrode 22 are formed of a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide). The alignment film 13 and the alignment film 23 are subjected to alignment treatment (rubbing).

アレイ基板10および対向基板20は、複数のスペーサ31により所定の隙間を保持して対向配置されている。アレイ基板10および対向基板20は、両基板の周縁部に配置されたシール材32により互いに接合されている。液晶層30は、アレイ基板10、対向基板20、およびシール材32の間に狭持されている。   The array substrate 10 and the counter substrate 20 are arranged to face each other with a predetermined gap held by a plurality of spacers 31. The array substrate 10 and the counter substrate 20 are joined to each other by a sealing material 32 disposed at the peripheral edge of both substrates. The liquid crystal layer 30 is sandwiched between the array substrate 10, the counter substrate 20, and the sealing material 32.

バックライトユニット2は、アレイ基板10の外面側に設けられている。バックライトユニット2は、拡散板を含む導光体41、この導光体の一側縁に対向配置された光源42、および反射板43を有している。光源42から直接或は反射板43により反射されて導光体41に入射した光は、導光体41内を伝わり、導光体の表面から拡散光、つまりバックライト光として出射される。   The backlight unit 2 is provided on the outer surface side of the array substrate 10. The backlight unit 2 includes a light guide body 41 including a diffusion plate, a light source 42 disposed opposite to one side edge of the light guide body, and a reflection plate 43. Light incident on the light guide 41 directly from the light source 42 or reflected by the reflector 43 is transmitted through the light guide 41 and emitted from the surface of the light guide as diffused light, that is, backlight light.

電界制御型パネル3は、光学シート50と、この光学シートに所定の隙間を置いて対向配置されたガラス等からなる透明基板60と、光学シートおよび透明基板間に狭持された液晶素子80と、を有している。   The electric field control panel 3 includes an optical sheet 50, a transparent substrate 60 made of glass or the like disposed opposite to the optical sheet with a predetermined gap, and a liquid crystal element 80 sandwiched between the optical sheet and the transparent substrate. ,have.

光学シート50は、異方性媒体層51、およびこの異方性媒体層に密着した透明な等方性媒体層52を有している。異方性媒体層51はバックライトユニット2と対向し、等方性媒体層52はアレイ基板10と対向している。液晶素子80は、異方性媒体層51上に形成された第1透明電極81および配向膜82と、透明基板60上に形成された第2透明電極83および配向膜84と、配向膜82および配向膜84間に設けられたスペーサ85と、液晶層86と、を有している。   The optical sheet 50 includes an anisotropic medium layer 51 and a transparent isotropic medium layer 52 in close contact with the anisotropic medium layer. The anisotropic medium layer 51 faces the backlight unit 2, and the isotropic medium layer 52 faces the array substrate 10. The liquid crystal element 80 includes a first transparent electrode 81 and an alignment film 82 formed on the anisotropic medium layer 51, a second transparent electrode 83 and an alignment film 84 formed on the transparent substrate 60, an alignment film 82, and A spacer 85 provided between the alignment films 84 and a liquid crystal layer 86 are provided.

配向膜82および配向膜84間の隙間はスペーサ85により保持されている。液晶層86は配向膜82および配向膜84間に狭持されている。異方性媒体層51および透明基板60は、配向膜82および配向膜84の周縁部に配置された図示しないシール材により互いに接合されている。   A gap between the alignment film 82 and the alignment film 84 is held by a spacer 85. The liquid crystal layer 86 is sandwiched between the alignment film 82 and the alignment film 84. The anisotropic medium layer 51 and the transparent substrate 60 are bonded to each other by a sealing material (not shown) disposed at the peripheral portions of the alignment film 82 and the alignment film 84.

液晶層86の層厚は、4.8μmである。液晶層86を構成する液晶材料には、以下に示す特性が得られるよう所定のカイラル材が添加されている。液晶材料のリタデーション(Δn)は、550nmの波長に対して0.091である。液晶分子の捩れ角は90°、捩れピッチは60μmである。液晶分子の捩れは左回りである。上記したことから、液晶素子80はツイステッドネマティック(TN)型の液晶素子である。   The layer thickness of the liquid crystal layer 86 is 4.8 μm. A predetermined chiral material is added to the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 86 so as to obtain the following characteristics. The retardation (Δn) of the liquid crystal material is 0.091 for a wavelength of 550 nm. The twist angle of the liquid crystal molecules is 90 °, and the twist pitch is 60 μm. The twist of the liquid crystal molecules is counterclockwise. As described above, the liquid crystal element 80 is a twisted nematic (TN) type liquid crystal element.

液晶表示パネル1および電界制御型パネル3は、ガラス基板11および等方性媒体層52が対向するよう配置されている。透明基板60の外面には第1偏光板4が配置され、ガラス基板21の外面には第2偏光板5が配置されている。第1偏光板4の外面側にはバックライトユニット2が設けられている。
上記した液晶表示パネル1の面方向、電界制御型パネル3の面方向、第1偏光板4の面方向、および第2偏光板5の面方向は平行である。
The liquid crystal display panel 1 and the electric field control panel 3 are arranged so that the glass substrate 11 and the isotropic medium layer 52 face each other. The first polarizing plate 4 is disposed on the outer surface of the transparent substrate 60, and the second polarizing plate 5 is disposed on the outer surface of the glass substrate 21. A backlight unit 2 is provided on the outer surface side of the first polarizing plate 4.
The surface direction of the liquid crystal display panel 1 described above, the surface direction of the electric field control panel 3, the surface direction of the first polarizing plate 4, and the surface direction of the second polarizing plate 5 are parallel.

次に、上記光学シート50の一層詳しい構成を説明する。以下、光学シート50の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向(X軸方向)a1および第2方向(Y軸方向)a2、光学シート50の法線方向を第3方向(Z軸方向)a3として説明する。   Next, a more detailed configuration of the optical sheet 50 will be described. Hereinafter, the first direction (X-axis direction) a1 and the second direction (Y-axis direction) a2 are the surface directions of the optical sheet 50 and orthogonal to each other, and the normal direction of the optical sheet 50 is the third direction ( Z axis direction) will be described as a3.

図3ないし図5に示すように、異方性媒体層51は、光学的に正の一軸性の屈折率異方性媒体として、例えば、ネマティック液晶をポリマ化したネマティック液晶ポリマで形成されている。また、異方性媒体層51には、第1方向a1に複数並んで形成されているとともに、それぞれ第2方向a2に延びた複数の円弧状の凸部53が第1表面S1に形成されている。異方性媒体層51の光軸は第2方向a2と平行である。   As shown in FIGS. 3 to 5, the anisotropic medium layer 51 is formed of, for example, a nematic liquid crystal polymer obtained by polymerizing nematic liquid crystal as an optically positive uniaxial refractive index anisotropic medium. . The anisotropic medium layer 51 is formed in a plurality in the first direction a1, and a plurality of arc-shaped convex portions 53 extending in the second direction a2 are formed on the first surface S1. Yes. The optical axis of the anisotropic medium layer 51 is parallel to the second direction a2.

等方性媒体層52は、光学的に等方性の媒体として、例えば透明な高分子材料で形成されている。また、等方性媒体層52には、第1方向a1に複数並んで形成されているとともに、それぞれ第2方向a2に延びた複数の円弧状の凹部54が第2表面S2に形成されている。ここで、上記円弧状とは、半円の他、曲率半径がほぼ等しい円弧も含んでいる。異方性媒体層51および等方性媒体層52は、各凸部53と各凹部54とが密着した状態で積層されている。異方性媒体層51は、第1表面S1の反対側に位置した滑らかな第3表面S3を有している。等方性媒体層52は、第2表面S2の反対側に位置した滑らかな第4表面S4を有している。   The isotropic medium layer 52 is formed of, for example, a transparent polymer material as an optically isotropic medium. In the isotropic medium layer 52, a plurality of arc-shaped recesses 54 formed in the first direction a1 and extending in the second direction a2 are formed in the second surface S2. . Here, the above arc shape includes a semicircle and an arc having substantially the same radius of curvature. The anisotropic medium layer 51 and the isotropic medium layer 52 are laminated in a state where the convex portions 53 and the concave portions 54 are in close contact with each other. The anisotropic medium layer 51 has a smooth third surface S3 located on the opposite side of the first surface S1. The isotropic medium layer 52 has a smooth fourth surface S4 located on the opposite side of the second surface S2.

異方性媒体層51の各凸部53はそれぞれ中心線lを有している。この中心線lは、各凸部53の中心cの複数個所を通る線である。中心線lは第2方向a2と略平行に延びている。この実施の形態において、複数の凸部53の中心cのピッチは50μmである。   Each convex portion 53 of the anisotropic medium layer 51 has a center line l. This center line l is a line passing through a plurality of locations of the center c of each convex portion 53. The center line l extends substantially parallel to the second direction a2. In this embodiment, the pitch of the centers c of the plurality of convex portions 53 is 50 μm.

異方性媒体層51の第1方向a1の屈折率nx(1)は異常光屈折率neであり、第2方向a2の屈折率ny(1)は常光屈折率noである。この実施の形態において、等方性媒体層52の屈折率をn(2)とした場合、
n(2)=nx(1)
の関係式が成立つ。
The refractive index nx (1) in the first direction a1 of the anisotropic medium layer 51 is the extraordinary light refractive index ne, and the refractive index ny (1) in the second direction a2 is the ordinary light refractive index no. In this embodiment, when the refractive index of the isotropic medium layer 52 is n (2),
n (2) = nx (1)
The following relational expression is established.

次に、上記液晶表示装置の製造方法について説明する。
まず、上記した光学シート50を用意する。この実施の形態において、光学シート50は対角15インチ、縦横比4:3である。次いで、光学シート50の異方性媒体層51上全面に透明な導電材料として、例えばITOにより第1透明電極81を形成する。その後、第1透明電極81上に配向膜材料を塗布および焼成して配向膜82を成膜する。そして、配向膜82にラビングを施す。
Next, a method for manufacturing the liquid crystal display device will be described.
First, the optical sheet 50 described above is prepared. In this embodiment, the optical sheet 50 has a diagonal size of 15 inches and an aspect ratio of 4: 3. Next, the first transparent electrode 81 is formed of, for example, ITO as a transparent conductive material on the entire surface of the anisotropic medium layer 51 of the optical sheet 50. Thereafter, an alignment film material is applied and baked on the first transparent electrode 81 to form an alignment film 82. Then, the alignment film 82 is rubbed.

一方、ガラス基板等の透明基板60を用意する。用意した透明基板60上全面に透明な導電材料として、例えばITOにより第2透明電極83を形成する。続いて、第2透明電極83上に複数のスペーサ85を形成する。その後、第2透明電極83上に配向膜材料を塗布および焼成して配向膜84を成膜する。そして、配向膜84にラビングを施す。   On the other hand, a transparent substrate 60 such as a glass substrate is prepared. A second transparent electrode 83 is formed of, for example, ITO as a transparent conductive material on the entire surface of the prepared transparent substrate 60. Subsequently, a plurality of spacers 85 are formed on the second transparent electrode 83. Thereafter, an alignment film material is applied and baked on the second transparent electrode 83 to form an alignment film 84. Then, the alignment film 84 is rubbed.

次いで、配向膜84の周縁部にシール材を塗布し、配向膜82および配向膜84の周縁部同士を貼り合せる。これにより、透明基板60および光学シート50は接合される。ここで、配向膜82には、第1方向a1にラビングが施されている。配向膜84には、第2方向a2ラビングが施されている。   Next, a sealing material is applied to the peripheral portion of the alignment film 84 and the peripheral portions of the alignment film 82 and the alignment film 84 are bonded to each other. Thereby, the transparent substrate 60 and the optical sheet 50 are joined. Here, the alignment film 82 is rubbed in the first direction a1. The alignment film 84 is rubbed in the second direction a2.

その後、真空注入法を用い、配向膜82および配向膜84間に、シール材の一部に形成された液晶注入口から液晶を注入する。液晶が注入された後、上記液晶注入口を図示しない封止材で封止する。これにより、TN型の液晶素子80が完成する。完成した液晶素子80において、第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態では配向膜82と対向した液晶分子の長軸の方向は第1方向a1と平行である。   Thereafter, using a vacuum injection method, liquid crystal is injected between the alignment film 82 and the alignment film 84 from a liquid crystal injection port formed in a part of the sealing material. After the liquid crystal is injected, the liquid crystal injection port is sealed with a sealing material (not shown). Thereby, the TN liquid crystal element 80 is completed. In the completed liquid crystal element 80, when no voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83, the direction of the major axis of the liquid crystal molecules facing the alignment film 82 is parallel to the first direction a1. .

次いで、透明基板60の外面に第1偏光板4を、例えば糊を用いて貼り合わせる。第1偏光板4の透過軸の方向は第1方向a1である。続いて、第1偏光板4の外面側にバックライトユニット2を配置し、等方性媒体層52の外面側に液晶表示パネル1を配置する。ここで、液晶表示パネル1は、画素電極12および共通電極22間に電圧を印加した状態で、液晶層30の液晶分子が第2方向a2と45°、135°、225°、315°の角度をなす方向にチルトするように設計されている。その後、液晶表示パネル1のガラス基板21の外面に第2偏光板5を、例えば糊を用いて貼り合わせる。第2偏光板5の透過軸の方向は第1方向a1である。   Next, the first polarizing plate 4 is bonded to the outer surface of the transparent substrate 60 using, for example, glue. The direction of the transmission axis of the first polarizing plate 4 is the first direction a1. Subsequently, the backlight unit 2 is disposed on the outer surface side of the first polarizing plate 4, and the liquid crystal display panel 1 is disposed on the outer surface side of the isotropic medium layer 52. Here, in the liquid crystal display panel 1, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 30 are at angles of 45 °, 135 °, 225 °, and 315 ° with the second direction a 2 in a state where a voltage is applied between the pixel electrode 12 and the common electrode 22. It is designed to tilt in the direction of Then, the 2nd polarizing plate 5 is bonded together on the outer surface of the glass substrate 21 of the liquid crystal display panel 1 using glue, for example. The direction of the transmission axis of the second polarizing plate 5 is the first direction a1.

次に、電界制御型パネル3および第1偏光板4により、液晶表示装置の視野角(バックライト光の散乱角)を制御する原理について説明する。
まず、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない(液晶層86に電界が印加されていない)状態での制御原理について説明する。
Next, the principle of controlling the viewing angle (backlight light scattering angle) of the liquid crystal display device using the electric field control panel 3 and the first polarizing plate 4 will be described.
First, the control principle in a state where no voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of the liquid crystal element 80 (an electric field is not applied to the liquid crystal layer 86) will be described.

図6に示すように、第1偏光板4は、バックライトユニット2より入射される拡散した光を、第1方向a1の偏光として液晶素子80に出射させる。液晶素子80はこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、その偏光方向を第2方向a2に90°反転させ、第2方向の偏光として光学シート50に出射させる。光学シート50は、液晶素子80からこの光学シートに入射される第2方向a2の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向である第3方向a3に集光して出射させる。すなわち、光学シートに入射される第2方向a2の偏光は、異方性媒体層51および等方性媒体層52間の境界面で屈折し、第3方向a3に出射する。   As shown in FIG. 6, the first polarizing plate 4 causes the diffused light incident from the backlight unit 2 to be emitted to the liquid crystal element 80 as polarized light in the first direction a1. The liquid crystal element 80 causes the polarized light in the first direction a1 incident on the liquid crystal element to be inverted by 90 ° in the second direction a2 and emitted to the optical sheet 50 as polarized light in the second direction. The optical sheet 50 focuses the polarized light in the second direction a2 incident on the optical sheet from the liquid crystal element 80 in the third direction a3 that maintains the polarization direction and is the normal direction of the optical sheet. Let it emit. That is, the polarized light in the second direction a2 incident on the optical sheet is refracted at the boundary surface between the anisotropic medium layer 51 and the isotropic medium layer 52 and is emitted in the third direction a3.

上記したことから、第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態では、電界制御型パネル3は、偏光方向が第2方向a2であり、かつ、第3方向a3に集光された偏光を液晶表示パネル1に出射させることになる。   From the above, in a state where no voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83, the electric field control panel 3 has the polarization direction in the second direction a2 and the third direction a3. The polarized light focused on the light is emitted to the liquid crystal display panel 1.

次に、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された(液晶層86に電界が印加された)状態での制御原理について説明する。   Next, the control principle in a state where a voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of the liquid crystal element 80 (an electric field is applied to the liquid crystal layer 86) will be described.

図7に示すように、第1偏光板4は、バックライトユニット2より入射される拡散した光を、第1方向a1の偏光として液晶素子80に出射させる。液晶素子80はこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、第1方向a1の偏光として光学シート50に出射させる。光学シート50は、液晶素子80からこの光学シートに入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させる。すなわち、光学シートに入射される第1方向a1の偏光は、異方性媒体層51および等方性媒体層52間の境界面を直進して出射する。   As shown in FIG. 7, the first polarizing plate 4 causes diffused light incident from the backlight unit 2 to be emitted to the liquid crystal element 80 as polarized light in the first direction a1. The liquid crystal element 80 maintains the polarization direction and emits the polarized light in the first direction a1 incident on the liquid crystal element to the optical sheet 50 as the polarized light in the first direction a1. The optical sheet 50 causes the polarized light in the first direction a1 incident on the optical sheet from the liquid crystal element 80 to be scattered and emitted while maintaining the polarization direction. That is, the polarized light in the first direction a1 that is incident on the optical sheet travels straight on the boundary surface between the anisotropic medium layer 51 and the isotropic medium layer 52 and is emitted.

上記したことから、第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態では、電界制御型パネル3は、偏光方向が第1方向a1であり、かつ、散乱した偏光を液晶表示パネル1に出射させることになる。   As described above, in a state where a voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83, the electric field control panel 3 has the polarization direction in the first direction a1 and the scattered polarization is liquid crystal. The light is emitted to the display panel 1.

上記視野角を制御する原理の説明から、光学シート50は、この光学シートに入射される偏光の偏光方向に依存して集光性が異なることが判る。このため、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態では、液晶表示パネル1の表示モードは、画素電極12および共通電極22間に電圧が印加されていない状態にて黒色表示となるノーマリーブラックモードとなる。また、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態では、液晶表示パネル1の表示モードは、画素電極12および共通電極22間に電圧が印加されていない状態にて白色表示となるノーマリーホワイトモードとなる。   From the explanation of the principle of controlling the viewing angle, it can be seen that the optical sheet 50 has different light collecting properties depending on the polarization direction of polarized light incident on the optical sheet. For this reason, in a state where no voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of the liquid crystal element 80, the voltage is applied between the pixel electrode 12 and the common electrode 22 in the display mode of the liquid crystal display panel 1. The normally black mode is displayed in black when not being performed. In the state where a voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of the liquid crystal element 80, the voltage is applied between the pixel electrode 12 and the common electrode 22 in the display mode of the liquid crystal display panel 1. It becomes the normally white mode that becomes white display in the absence.

上記したことから、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧の有無により、液晶表示パネル1の表示モードが反転することが判る。従って、上記液晶表示装置を用いて画像を表示する場合、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧の有無により、液晶表示パネル1の画素電極12および共通電極22間に印加する電圧(駆動電圧)を反転させて表示する。   From the above, it can be seen that the display mode of the liquid crystal display panel 1 is reversed depending on the presence or absence of a voltage applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of the liquid crystal element 80. Accordingly, when an image is displayed using the liquid crystal display device, the pixel electrode 12 of the liquid crystal display panel 1 and the common electrode are used depending on the presence or absence of a voltage applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of the liquid crystal element 80. The voltage (drive voltage) applied between the electrodes 22 is inverted and displayed.

ここで、本願発明者は、上記液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧を印加した状態および印加していない状態の2通りにおいて、液晶表示装置を用いて画像を表示し、輝度視角、コントラスト視角、正面輝度、および正面コントラスト特性の各種表示特性を調査した。   Here, the inventor of the present application uses the liquid crystal display device to display an image in two states, a state where a voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of the liquid crystal element 80 and a state where no voltage is applied. Displayed and examined various display characteristics of luminance viewing angle, contrast viewing angle, front luminance, and front contrast characteristics.

その際、液晶表示パネル1は、TFTを介して駆動電圧4Vにて駆動し、液晶素子80は駆動電圧5V(第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧)にて駆動した。また、バックライトユニット2を稼動させ、点灯した状態とし、液晶表示装置を照度0lx(ルクス)の環境下に配置した。   At that time, the liquid crystal display panel 1 is driven with a driving voltage of 4 V via the TFT, and the liquid crystal element 80 is driven with a driving voltage of 5 V (voltage applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83). did. Further, the backlight unit 2 was operated and turned on, and the liquid crystal display device was placed in an environment with an illuminance of 0 lx (lux).

まず、液晶素子80(第1透明電極81および第2透明電極83間)に電圧が印加された状態における各種特性について説明する。
30cd/m以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±60°と広く、コントラスト比10:1以上の視野角は上下左右方向で±80°と十分に広い。また、正面輝度は200cd/mと十分高く、電界制御型パネル3を設けない構造の液晶表示装置と同等の輝度および輝度視角を得ていることか判る。また、正面コントラストは200:1と十分に高い。
First, various characteristics in a state where a voltage is applied to the liquid crystal element 80 (between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83) will be described.
A viewing angle having a luminance of 30 cd / m 2 or more is as wide as ± 60 ° in the left-right direction, and a viewing angle with a contrast ratio of 10: 1 or more is sufficiently wide as ± 80 ° in the up-down and left-right directions. Further, the front luminance is sufficiently high as 200 cd / m 2, and it can be seen that the luminance and luminance viewing angle equivalent to those of the liquid crystal display device without the electric field control panel 3 are obtained. The front contrast is sufficiently high at 200: 1.

次に、液晶素子80(第1透明電極81および第2透明電極83間)に電圧が印加されていない状態における各種特性について説明する。
30cd/m以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±10°と十分に狭い。また、正面輝度は400cd/mであり、正面コントラストは600:1である。これら正面輝度および正面コントラストは、電界制御型パネル3を設けない構造や、液晶素子80に電圧が印加された状態よりも、高い値が得られる。
Next, various characteristics in a state where no voltage is applied to the liquid crystal element 80 (between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83) will be described.
The viewing angle having a luminance of 30 cd / m 2 or more is sufficiently narrow as ± 10 ° in the left-right direction. The front luminance is 400 cd / m 2 and the front contrast is 600: 1. These front luminance and front contrast are higher than those in a structure in which the electric field control panel 3 is not provided or a state in which a voltage is applied to the liquid crystal element 80.

上記のように構成された液晶表示装置によれば、液晶表示装置は、液晶表示パネル1およびバックライトユニット2間に電界制御型パネル3を設けている。電界制御型パネル3は、光学シート50および液晶素子80を有している。   According to the liquid crystal display device configured as described above, the liquid crystal display device is provided with the electric field control panel 3 between the liquid crystal display panel 1 and the backlight unit 2. The electric field control panel 3 includes an optical sheet 50 and a liquid crystal element 80.

光学シート50は、光学的に一軸性の媒体で形成され、かつ、第1方向a1に複数並んで形成されているとともに、それぞれ第2方向a2に延びた複数の円弧状の凸部53が第1表面S1に形成された異方性媒体層51と、光学的に等方性の媒体で形成され、かつ、第1方向に複数並んで形成されているとともに、それぞれ第2方向に延びた複数の円弧状の凹部54が第2表面S2に形成された等方性媒体層52と、を有している。等方性媒体層52の屈折率n(2)は、異方性媒体層51の第1方向a1の屈折率nx(1)と等しい。   The optical sheet 50 is formed of an optically uniaxial medium and is formed side by side in the first direction a1, and each of the plurality of arc-shaped convex portions 53 extending in the second direction a2 includes A plurality of anisotropic medium layers 51 formed on one surface S1 and a plurality of optically isotropic media, which are formed side by side in the first direction and extend in the second direction. And an isotropic medium layer 52 formed on the second surface S2. The refractive index n (2) of the isotropic medium layer 52 is equal to the refractive index nx (1) of the anisotropic medium layer 51 in the first direction a1.

液晶素子80は、異方性媒体層51上に形成された第1透明電極81および配向膜82と、透明基板60上に形成された第2透明電極83および配向膜84と、液晶層86と、を有したTN型である。   The liquid crystal element 80 includes a first transparent electrode 81 and an alignment film 82 formed on the anisotropic medium layer 51, a second transparent electrode 83 and an alignment film 84 formed on the transparent substrate 60, a liquid crystal layer 86, TN type having

第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態および印加されていない状態の2つの状態を切替えることにより、液晶素子80は、この液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、第1方向の偏光または第2方向a2の偏光として出射させている。光学シート50は、液晶素子80からこの光学シートに入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、液晶素子80からこの光学シートに入射される第2方向a2の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、第3方向a3に集光して出射させている。   By switching between two states, a state in which a voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83, and a state in which a voltage is not applied, the liquid crystal element 80 is in the first direction a1 incident on the liquid crystal element. Are emitted as polarized light in the first direction or polarized light in the second direction a2. The optical sheet 50 emits the polarized light in the first direction a1 incident on the optical sheet from the liquid crystal element 80 while maintaining the polarization direction and scattering the light, and enters the optical sheet from the liquid crystal element 80. The polarized light in the second direction a2 is condensed and emitted in the third direction a3 while maintaining the polarization direction.

液晶表示装置の視野角を狭くして画像を表示する際は、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態にて表示し、液晶表示装置の視野角を広くして画像を表示する際は、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態にて表示すれば良い。液晶表示装置の視野角を制御する際、図示しないスイッチやボリューム1つで容易に視野角を制御することができる。   When displaying an image by narrowing the viewing angle of the liquid crystal display device, display is performed in a state where no voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of the liquid crystal element 80, and the liquid crystal display device When displaying an image with a wide viewing angle, the image may be displayed with a voltage applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of the liquid crystal element 80. When controlling the viewing angle of the liquid crystal display device, the viewing angle can be easily controlled with a switch or a volume (not shown).

このため、モバイルPC、携帯電話、PDA,電子手帳、およびタブレットPC等、公共の場で使用する場合であっても、他人に表示内容を識別されては困る場合には視野角を狭く、また複数の観察者で表示画像を観察する場合には視野角を広くすることができる。これにより、他人に表示内容を覗かれる心配を排除することができる。また、複数の観察者が表示画面を同時に、かつ、良好に視認できるようにもできる。   For this reason, even when used in public places such as mobile PCs, mobile phones, PDAs, electronic notebooks, and tablet PCs, the viewing angle is narrowed if it is difficult for others to identify the display contents. When viewing a display image with a plurality of observers, the viewing angle can be widened. As a result, it is possible to eliminate the worry of others looking into the display contents. It is also possible for a plurality of observers to view the display screen simultaneously and satisfactorily.

異方性媒体層51の各凸部53を通る中心線lは第2方向a2と略平行に延びている。複数の凸部53の中心cのピッチは50μmである。このため、光学シート50での光(バックライト光や外光)の回折はほぼ発生せず、また、異方性媒体層51の凸部53(等方性媒体層52の凹部54)のパタンも肉眼では認識できない。液晶表示装置に光学シート50を設けた場合でも表示品位に悪影響を及ぼすことはない。上記した効果は、複数の凸部53の中心cのピッチが10μmないし70μmであれば有効である。   A center line l passing through each convex portion 53 of the anisotropic medium layer 51 extends substantially parallel to the second direction a2. The pitch of the centers c of the plurality of convex portions 53 is 50 μm. For this reason, light (backlight or external light) is hardly diffracted by the optical sheet 50, and the pattern of the convex part 53 of the anisotropic medium layer 51 (the concave part 54 of the isotropic medium layer 52) Cannot be recognized with the naked eye. Even when the optical sheet 50 is provided in the liquid crystal display device, the display quality is not adversely affected. The above effect is effective when the pitch of the centers c of the plurality of convex portions 53 is 10 μm to 70 μm.

また、電界制御型パネル3は、液晶表示パネル1およびバックライトユニット2の間、すなわち、液晶表示パネル1の表示画面の裏側に設けられている。このため、電界制御型パネル3の光学シート50のパタンも視認しづらいし、外光が入射しても干渉等の問題も生じない。   The electric field control panel 3 is provided between the liquid crystal display panel 1 and the backlight unit 2, that is, on the back side of the display screen of the liquid crystal display panel 1. For this reason, it is difficult to visually recognize the pattern of the optical sheet 50 of the electric field control panel 3, and problems such as interference do not occur even when external light is incident.

第1偏光板4は、電界制御型パネル3およびバックライトユニット2の間に設けられ、その透過軸の方向は、第1方向a1と平行である。このため、第1偏光板4はこの第1偏光板に入射されるバックライト光を、第1方向a1の偏光として電界制御型パネル3に出射させることができる。   The first polarizing plate 4 is provided between the electric field control panel 3 and the backlight unit 2, and the direction of the transmission axis is parallel to the first direction a1. Therefore, the first polarizing plate 4 can emit the backlight light incident on the first polarizing plate to the electric field control panel 3 as the polarized light in the first direction a1.

異方性媒体層51はネマティック液晶をポリマ化した材料で形成されているが、ネマティック液晶で形成されても良い。液晶素子80はTN型であるが、複屈折制御(Electrically Controlled Birefringence、以下、ECBと称する)型であっても良い。バックライトユニット2は、拡散板を含む導光体41を有しているため、散乱した光を出射させることができる。   The anisotropic medium layer 51 is formed of a material obtained by polymerizing nematic liquid crystal, but may be formed of nematic liquid crystal. The liquid crystal element 80 is a TN type, but may be a birefringence controlled (hereinafter referred to as ECB) type. Since the backlight unit 2 includes the light guide body 41 including the diffusion plate, the scattered light can be emitted.

また、本実施の形態に係る液晶表示装置にはルーバーシートが設けられていない。このため、ルーバーシート自体の光吸収によるバックライト光の透過率の低下、すなわち、輝度低下を防止することができる。液晶表示装置全体の厚みの増大を抑制でき、かつ、製造コストにおける低コスト化を実現することができる。
上記したことから、輝度の低下を抑制し、かつ、視野角を任意に制御できる液晶表示装置が得られる。
The liquid crystal display device according to the present embodiment is not provided with a louver sheet. For this reason, the fall of the transmittance | permeability of the backlight light by the light absorption of the louver sheet itself, ie, the brightness | luminance fall, can be prevented. An increase in the thickness of the entire liquid crystal display device can be suppressed, and the manufacturing cost can be reduced.
From the above, it is possible to obtain a liquid crystal display device that can suppress a decrease in luminance and can arbitrarily control the viewing angle.

次に、他の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。この実施の形態において、液晶表示装置を構成する液晶表示パネル1およびバックライトユニット2は上述した液晶表示パネルおよびバックライトユニットと同様に構成されている。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。   Next, a liquid crystal display device according to another embodiment will be described. In this embodiment, the liquid crystal display panel 1 and the backlight unit 2 constituting the liquid crystal display device are configured in the same manner as the liquid crystal display panel and the backlight unit described above. In this embodiment, other configurations are the same as those of the above-described embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図8および図9に示すように、液晶表示装置の大きさは、対角15インチであり、その縦横比は4:3である。液晶表示装置は、液晶表示パネル1と、この液晶表示パネルに間隔を置いて対向配置されたバックライトユニット2と、液晶表示パネルおよびバックライトユニットの間に配置された電界制御型パネル3と、第1偏光板4と、第2偏光板5と、第3偏光板6と、を有している。   As shown in FIGS. 8 and 9, the size of the liquid crystal display device is 15 inches diagonal, and its aspect ratio is 4: 3. The liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel 1, a backlight unit 2 disposed opposite to the liquid crystal display panel at an interval, an electric field control panel 3 disposed between the liquid crystal display panel and the backlight unit, The first polarizing plate 4, the second polarizing plate 5, and the third polarizing plate 6 are included.

電界制御型パネル3は、光学シート50と、この光学シートの両側にそれぞれ所定の隙間を置いて対向配置されたガラス等からなる透明基板60および他の透明基板70と、光学シートおよび透明基板間、並びに光学シートおよび他の透明基板間にそれぞれ狭持された液晶素子80と、を有している。すなわち、電界制御型パネル3は、光学シート50の両側に位置した一対の液晶素子80を有している。   The electric field control panel 3 includes an optical sheet 50, a transparent substrate 60 and other transparent substrates 70 made of glass or the like disposed opposite to each other with a predetermined gap on both sides of the optical sheet, and between the optical sheet and the transparent substrate. And a liquid crystal element 80 sandwiched between the optical sheet and the other transparent substrate. That is, the electric field control panel 3 has a pair of liquid crystal elements 80 located on both sides of the optical sheet 50.

光学シート50は、異方性媒体層51、およびこの異方性媒体層に密着した等方性媒体層52を有している。異方性媒体層51はバックライトユニット2と対向し、等方性媒体層52はアレイ基板10と対向している。一対の液晶素子80は、光学シート50上に形成された第1透明電極81および配向膜82と、透明基板60または他の透明基板70上に形成された第2透明電極83および配向膜84と、配向膜82および配向膜84間に設けられたスペーサ85と、液晶層86と、をそれぞれ有している。   The optical sheet 50 includes an anisotropic medium layer 51 and an isotropic medium layer 52 in close contact with the anisotropic medium layer. The anisotropic medium layer 51 faces the backlight unit 2, and the isotropic medium layer 52 faces the array substrate 10. The pair of liquid crystal elements 80 includes a first transparent electrode 81 and an alignment film 82 formed on the optical sheet 50, and a second transparent electrode 83 and an alignment film 84 formed on the transparent substrate 60 or another transparent substrate 70. The spacer 85 provided between the alignment film 82 and the alignment film 84 and the liquid crystal layer 86 are provided.

各液晶素子80において、配向膜82および配向膜84間の隙間はスペーサ85により保持されている。液晶層86は配向膜82および配向膜84間に狭持されている。異方性媒体層51および透明基板60、並びに等方性媒体層52および他の透明基板70は、配向膜82および配向膜84の周縁部に配置された図示しないシール材によりそれぞれ互いに接合されている。   In each liquid crystal element 80, the gap between the alignment film 82 and the alignment film 84 is held by a spacer 85. The liquid crystal layer 86 is sandwiched between the alignment film 82 and the alignment film 84. The anisotropic medium layer 51 and the transparent substrate 60, and the isotropic medium layer 52 and the other transparent substrate 70 are bonded to each other by a sealing material (not shown) disposed at the peripheral portions of the alignment film 82 and the alignment film 84. Yes.

各液晶層86の層厚は、4.8μmである。
バックライトユニット2側に位置した液晶層86を構成する液晶材料には、以下に示す特性が得られるよう所定のカイラル材が添加されている。液晶材料のΔnは、550nmの波長に対して0.091である。液晶分子の捩れ角は90°、捩れピッチは60μmである。液晶分子の捩れは左回りである。上記したことから、バックライトユニット2側に位置した液晶素子80はTN型の液晶素子である。
The thickness of each liquid crystal layer 86 is 4.8 μm.
A predetermined chiral material is added to the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 86 located on the backlight unit 2 side so as to obtain the following characteristics. The Δn of the liquid crystal material is 0.091 for a wavelength of 550 nm. The twist angle of the liquid crystal molecules is 90 °, and the twist pitch is 60 μm. The twist of the liquid crystal molecules is counterclockwise. From the above, the liquid crystal element 80 located on the backlight unit 2 side is a TN liquid crystal element.

アレイ基板10側に位置した液晶層86を構成する液晶材料には、以下に示す特性が得られるよう所定のカイラル材が添加されている。液晶材料のΔnは、550nmの波長に対して0.091である。液晶分子の捩れ角は90°、捩れピッチは60μmである。液晶分子の捩れは右回りである。上記したことから、アレイ基板10側に位置した液晶素子80はTN型の液晶素子である。   A predetermined chiral material is added to the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 86 located on the array substrate 10 side so as to obtain the following characteristics. The Δn of the liquid crystal material is 0.091 for a wavelength of 550 nm. The twist angle of the liquid crystal molecules is 90 °, and the twist pitch is 60 μm. The twist of the liquid crystal molecules is clockwise. From the above, the liquid crystal element 80 located on the array substrate 10 side is a TN liquid crystal element.

液晶表示パネル1および電界制御型パネル3は、ガラス基板11および他の透明基板70が対向するよう配置されている。透明基板60の外面には第1偏光板4が配置され、上記ガラス基板21の外面には第2偏光板5が配置され、ガラス基板11の外面には第3偏光板6が配置されている。第1偏光板4の外面側にはバックライトユニット2が設けられている。
上記した液晶表示パネル1の面方向、電界制御型パネル3の面方向、第1偏光板4の面方向、第2偏光板5の面方向、および第3偏光板6の面方向は平行である。
The liquid crystal display panel 1 and the electric field control panel 3 are arranged so that the glass substrate 11 and the other transparent substrate 70 face each other. The first polarizing plate 4 is disposed on the outer surface of the transparent substrate 60, the second polarizing plate 5 is disposed on the outer surface of the glass substrate 21, and the third polarizing plate 6 is disposed on the outer surface of the glass substrate 11. . A backlight unit 2 is provided on the outer surface side of the first polarizing plate 4.
The surface direction of the liquid crystal display panel 1, the surface direction of the electric field control panel 3, the surface direction of the first polarizing plate 4, the surface direction of the second polarizing plate 5, and the surface direction of the third polarizing plate 6 are parallel. .

次に、上記液晶表示装置の製造方法について説明する。
まず、上記した光学シート50を用意する。この実施の形態において、光学シート50は対角15インチ、縦横比4:3である。次いで、光学シート50の異方性媒体層51上全面、および等方性媒体層52上全面に透明な導電材料として、例えばITOにより第1透明電極81をそれぞれ形成する。その後、各第1透明電極81上に配向膜材料を塗布および焼成して配向膜82をそれぞれ成膜する。そして、各配向膜82にラビングを施す。
Next, a method for manufacturing the liquid crystal display device will be described.
First, the optical sheet 50 described above is prepared. In this embodiment, the optical sheet 50 has a diagonal size of 15 inches and an aspect ratio of 4: 3. Next, first transparent electrodes 81 are formed of, for example, ITO as a transparent conductive material on the entire surface of the anisotropic medium layer 51 and the entire surface of the isotropic medium layer 52 of the optical sheet 50. Thereafter, an alignment film material is applied and baked on each first transparent electrode 81 to form alignment films 82, respectively. Then, each alignment film 82 is rubbed.

一方、ガラス基板等の透明基板60および他の透明基板70を用意する。用意した透明基板60上全面および他の透明基板70上全面に透明な導電材料として、例えばITOにより第2透明電極83をそれぞれ形成する。続いて、各第2透明電極83上に複数のスペーサ85を形成する。その後、各第2透明電極83上に配向膜材料を塗布および焼成して配向膜84を成膜する。そして、各配向膜84にラビングを施す。   On the other hand, a transparent substrate 60 such as a glass substrate and another transparent substrate 70 are prepared. A second transparent electrode 83 is formed of, for example, ITO as a transparent conductive material on the entire surface of the prepared transparent substrate 60 and the entire surface of the other transparent substrate 70. Subsequently, a plurality of spacers 85 are formed on each second transparent electrode 83. Thereafter, an alignment film material is applied and baked on each second transparent electrode 83 to form an alignment film 84. Then, each alignment film 84 is rubbed.

次いで、各配向膜84の周縁部にシール材を塗布し、配向膜82および配向膜84の周縁部同士をそれぞれ貼り合せる。これにより、透明基板60および光学シート50、並びに他の透明基板70および光学シートはそれぞれ接合される。ここで、各配向膜82には、第1方向a1にラビングが施されている。各配向膜84には、第2方向a2ラビングが施されている。   Next, a sealing material is applied to the peripheral portion of each alignment film 84, and the peripheral portions of the alignment film 82 and the alignment film 84 are bonded to each other. Thereby, the transparent substrate 60 and the optical sheet 50, and the other transparent substrate 70 and the optical sheet are bonded to each other. Here, each alignment film 82 is rubbed in the first direction a1. Each alignment film 84 is rubbed in the second direction a2.

その後、真空注入法を用い、各配向膜82および配向膜84間に、シール材の一部に形成された液晶注入口から液晶を注入する。液晶が注入された後、上記液晶注入口を図示しない封止材で封止する。これにより、一対のTN型の液晶素子80が完成する。完成した一対の液晶素子80において、第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態では、各配向膜82と対向した液晶分子の長軸の方向は平行であり、第1方向a1を向いている。   Thereafter, using a vacuum injection method, liquid crystal is injected between the alignment films 82 and the alignment films 84 from a liquid crystal injection port formed in a part of the sealing material. After the liquid crystal is injected, the liquid crystal injection port is sealed with a sealing material (not shown). Thereby, a pair of TN liquid crystal elements 80 is completed. In the completed pair of liquid crystal elements 80, when no voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83, the major axis direction of the liquid crystal molecules facing each alignment film 82 is parallel, It faces the first direction a1.

次いで、透明基板60の外面に第1偏光板4を、例えば糊を用いて貼り合わせる。第1偏光板4の透過軸の方向は第1方向a1である。続いて、第1偏光板4の外面側にバックライトユニット2を配置し、等方性媒体層52の外面側に液晶表示パネル1を配置する。ここで、液晶表示パネル1は、画素電極12および共通電極22間に電圧を印加した状態で、液晶層30の液晶分子が第2方向a2と45°、135°、225°、315°の角度をなす方向にチルトするように設計されている。その後、液晶表示パネル1のガラス基板21の外面に第2偏光板5を、例えば糊を用いて貼り合わせる。また、ガラス基板11の外面に第3偏光板6を、例えば糊を用いて貼り合わせる。第2偏光板5の透過軸の方向および第3偏光板6の透過軸の方向は第1方向a1である。   Next, the first polarizing plate 4 is bonded to the outer surface of the transparent substrate 60 using, for example, glue. The direction of the transmission axis of the first polarizing plate 4 is the first direction a1. Subsequently, the backlight unit 2 is disposed on the outer surface side of the first polarizing plate 4, and the liquid crystal display panel 1 is disposed on the outer surface side of the isotropic medium layer 52. Here, in the liquid crystal display panel 1, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 30 are at angles of 45 °, 135 °, 225 °, and 315 ° with the second direction a 2 in a state where a voltage is applied between the pixel electrode 12 and the common electrode 22. It is designed to tilt in the direction of Then, the 2nd polarizing plate 5 is bonded together on the outer surface of the glass substrate 21 of the liquid crystal display panel 1 using glue, for example. Further, the third polarizing plate 6 is bonded to the outer surface of the glass substrate 11 using, for example, glue. The direction of the transmission axis of the second polarizing plate 5 and the direction of the transmission axis of the third polarizing plate 6 are the first direction a1.

次に、電界制御型パネル3および第1偏光板4により、液晶表示装置の視野角(バックライト光の散乱角)を制御する原理について説明する。
まず、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない(液晶層86に電界が印加されていない)状態での制御原理について説明する。
Next, the principle of controlling the viewing angle (backlight light scattering angle) of the liquid crystal display device using the electric field control panel 3 and the first polarizing plate 4 will be described.
First, the control principle in a state where no voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of each liquid crystal element 80 (an electric field is not applied to the liquid crystal layer 86) will be described.

図10に示すように、第1偏光板4は、バックライトユニット2より入射される拡散した光を、第1方向a1の偏光としてバックライトユニット2側に位置した液晶素子80に出射させる。バックライトユニット2側に位置した液晶素子80はこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、その偏光方向を第2方向a2に90°反転させ、第2方向の偏光として光学シート50に出射させる。   As shown in FIG. 10, the first polarizing plate 4 emits diffused light incident from the backlight unit 2 to the liquid crystal element 80 located on the backlight unit 2 side as polarized light in the first direction a1. The liquid crystal element 80 located on the backlight unit 2 side inverts the polarized light in the first direction a1 incident on the liquid crystal element by 90 ° in the second direction a2 and converts the polarized light in the second direction a2 into the optical sheet 50 as polarized light in the second direction. To emit.

光学シート50は、バックライトユニット2側に位置した液晶素子80からこの光学シートに入射される第2方向a2の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向である第3方向a3に集光して出射させる。すなわち、光学シートに入射される第2方向a2の偏光は、異方性媒体層51および等方性媒体層52間の境界面で屈折し、第3方向a3に出射する。   The optical sheet 50 maintains the polarization direction of the polarized light in the second direction a2 incident on the optical sheet from the liquid crystal element 80 located on the backlight unit 2 side, and is the first normal direction of the optical sheet. Light is condensed and emitted in three directions a3. That is, the polarized light in the second direction a2 incident on the optical sheet is refracted at the boundary surface between the anisotropic medium layer 51 and the isotropic medium layer 52 and is emitted in the third direction a3.

アレイ基板10側に位置した液晶素子80は、光学シート50からこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向a1に90°反転させ、かつ、第3方向a3に集光して出射させる。   The liquid crystal element 80 positioned on the array substrate 10 side reverses the polarization direction of the condensed polarized light incident on the liquid crystal element from the optical sheet 50 in the first direction a1 and in the third direction a3. Condensed and emitted.

上記したことから、各第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態では、電界制御型パネル3は、偏光方向が第1方向a1であり、かつ、第3方向a3に集光された偏光を液晶表示パネル1に出射させることになる。   From the above, in a state where no voltage is applied between each first transparent electrode 81 and each second transparent electrode 83, the electric field control panel 3 has the polarization direction in the first direction a1 and the third direction. The polarized light focused on a3 is emitted to the liquid crystal display panel 1.

次に、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された(液晶層86に電界が印加された)状態での制御原理について説明する。   Next, the control principle in a state where a voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of each liquid crystal element 80 (an electric field is applied to the liquid crystal layer 86) will be described.

図11に示すように、第1偏光板4は、バックライトユニット2より入射される拡散した光を、第1方向a1の偏光としてバックライトユニット2側に位置した液晶素子80に出射させる。バックライトユニット2側に位置した液晶素子80はこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、第1方向a1の偏光として光学シート50に出射させる。   As shown in FIG. 11, the first polarizing plate 4 emits diffused light incident from the backlight unit 2 to the liquid crystal element 80 positioned on the backlight unit 2 side as polarized light in the first direction a1. The liquid crystal element 80 located on the backlight unit 2 side maintains the polarization direction and emits the polarized light in the first direction a1 incident on the liquid crystal element to the optical sheet 50 as the polarized light in the first direction a1.

光学シート50は、バックライトユニット2側に位置した液晶素子80からこの光学シートに入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させる。すなわち、光学シートに入射される第1方向a1の偏光は、異方性媒体層51および等方性媒体層52間の境界面を直進して出射する。
アレイ基板10側に位置した液晶素子80は、光学シートからこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させる。
The optical sheet 50 maintains the polarization direction and scatters and emits the polarized light in the first direction a1 that is incident on the optical sheet from the liquid crystal element 80 located on the backlight unit 2 side. That is, the polarized light in the first direction a1 that is incident on the optical sheet travels straight on the boundary surface between the anisotropic medium layer 51 and the isotropic medium layer 52 and is emitted.
The liquid crystal element 80 positioned on the array substrate 10 side emits the polarized light in the first direction a1 incident on the liquid crystal element from the optical sheet while maintaining the polarization direction and scattering.

上記したことから、各第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態では、電界制御型パネル3は、偏光方向が第1方向a1であり、かつ、散乱した偏光を液晶表示パネル1に出射させることになる。
上記視野角を制御する原理の説明から、光学シート50は、この光学シートに入射される偏光の偏光方向に依存して集光性が異なることが判る。
From the above, in a state where a voltage is applied between each of the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83, the electric field control panel 3 has the polarization direction in the first direction a1 and the scattered polarization. The light is emitted to the liquid crystal display panel 1.
From the explanation of the principle of controlling the viewing angle, it can be seen that the optical sheet 50 has different light collecting properties depending on the polarization direction of polarized light incident on the optical sheet.

上記したことから、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧の有無を問わず、液晶表示パネル1の表示モードは反転しない。従って、上記液晶表示装置を用いて画像を表示する場合、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧の有無により、液晶表示パネル1の画素電極12および共通電極22間に印加する電圧(駆動電圧)を反転させて表示する必要はない。   As described above, the display mode of the liquid crystal display panel 1 is not reversed regardless of the presence or absence of a voltage applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of each liquid crystal element 80. Therefore, when an image is displayed using the liquid crystal display device, the pixel electrode 12 of the liquid crystal display panel 1 and the liquid crystal display panel 1 can be changed depending on the presence or absence of a voltage applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of each liquid crystal element 80. There is no need to invert and display the voltage (drive voltage) applied between the common electrodes 22.

ここで、本願発明者は、上記各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧を印加した状態および印加していない状態の2通りにおいて、液晶表示装置を用いて画像を表示し、輝度視角、コントラスト視角、正面輝度、および正面コントラスト特性の各種表示特性を調査した。   Here, the inventor of the present application uses a liquid crystal display device in two ways, a state where a voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of each liquid crystal element 80 and a state where no voltage is applied. And various display characteristics such as luminance viewing angle, contrast viewing angle, front luminance, and front contrast characteristics were investigated.

その際、液晶表示パネル1は、TFTを介して駆動電圧4Vにて駆動し、各液晶素子80は駆動電圧5V(第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧)にて駆動した。また、バックライトユニット2を稼動させ、点灯した状態とし、液晶表示装置を照度0lxの環境下に配置した。   At that time, the liquid crystal display panel 1 is driven at a driving voltage of 4 V via the TFT, and each liquid crystal element 80 is driven at a driving voltage of 5 V (voltage applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83). Driven. Further, the backlight unit 2 was operated and turned on, and the liquid crystal display device was placed in an environment with an illuminance of 0 lx.

まず、各液晶素子80(第1透明電極81および第2透明電極83間)に電圧が印加された状態における各種特性について説明する。
30cd/m以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±60°と広く、コントラスト比10:1以上の視野角は上下左右方向で±80°と十分に広い。また、正面輝度は200cd/mと十分高く、電界制御型パネル3を設けない構造の液晶表示装置と同等の輝度および輝度視角を得ていることか判る。また、正面コントラストは600:1と十分に高い。
First, various characteristics in a state where a voltage is applied to each liquid crystal element 80 (between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83) will be described.
A viewing angle having a luminance of 30 cd / m 2 or more is as wide as ± 60 ° in the left-right direction, and a viewing angle with a contrast ratio of 10: 1 or more is sufficiently wide as ± 80 ° in the up-down and left-right directions. Further, the front luminance is sufficiently high as 200 cd / m 2, and it can be seen that the luminance and luminance viewing angle equivalent to those of the liquid crystal display device without the electric field control panel 3 are obtained. The front contrast is sufficiently high at 600: 1.

次に、各液晶素子80(第1透明電極81および第2透明電極83間)に電圧が印加されていない状態における各種特性について説明する。
30cd/m以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±10°と十分に狭い。また、正面輝度は400cd/mであり、電界制御型パネル3を設けない構造や、液晶素子80に電圧が印加された状態よりも、高い値が得られる。また、正面コントラストは600:1である。
Next, various characteristics in a state where no voltage is applied to each liquid crystal element 80 (between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83) will be described.
The viewing angle having a luminance of 30 cd / m 2 or more is sufficiently narrow as ± 10 ° in the left-right direction. Further, the front luminance is 400 cd / m 2 , and a higher value can be obtained than a structure in which the electric field control panel 3 is not provided or a state where a voltage is applied to the liquid crystal element 80. The front contrast is 600: 1.

上記のように構成された液晶表示装置によれば、液晶表示装置は、液晶表示パネル1およびバックライトユニット2間に電界制御型パネル3を設けている。電界制御型パネル3は、光学シート50および光学シートの両側に位置した一対の液晶素子80を有している。各液晶素子80は、第1透明電極81および配向膜82と、第2透明電極83および配向膜84と、液晶層86と、を有したTN型である。   According to the liquid crystal display device configured as described above, the liquid crystal display device is provided with the electric field control panel 3 between the liquid crystal display panel 1 and the backlight unit 2. The electric field control panel 3 has an optical sheet 50 and a pair of liquid crystal elements 80 located on both sides of the optical sheet. Each liquid crystal element 80 is a TN type having a first transparent electrode 81 and an alignment film 82, a second transparent electrode 83 and an alignment film 84, and a liquid crystal layer 86.

各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態および印加されていない状態の2つの状態を切替えることにより、バックライトユニット2側に位置した液晶素子80は、この液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、第1方向の偏光または第2方向a2の偏光として出射させている。   By switching between two states, a state in which a voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of each liquid crystal element 80 and a state in which no voltage is applied, the liquid crystal element 80 positioned on the backlight unit 2 side. Emits polarized light in the first direction a1 incident on the liquid crystal element as polarized light in the first direction or polarized light in the second direction a2.

光学シート50は、バックライトユニット2側に位置した液晶素子80からこの光学シートに入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、バックライトユニット2側に位置した液晶素子80からこの光学シートに入射される第2方向a2の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、第3方向a3に集光して出射させている。   The optical sheet 50 maintains the polarization direction and scatters and emits the polarized light in the first direction a1 that is incident on the optical sheet from the liquid crystal element 80 positioned on the backlight unit 2 side. The polarized light in the second direction a2 incident on the optical sheet from the liquid crystal element 80 located on the second side is condensed and emitted in the third direction a3 while maintaining the polarization direction.

アレイ基板10側に位置した液晶素子80は、光学シート50からこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、光学シートからこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向に反転させ、かつ、第3方向a3に集光して出射させる。   The liquid crystal element 80 positioned on the array substrate 10 side causes the polarized light in the first direction a1 incident on the liquid crystal element from the optical sheet 50 to be output while being scattered and scattered, and from the optical sheet. The condensed polarized light incident on the liquid crystal element is inverted in the polarization direction in the first direction and condensed and emitted in the third direction a3.

液晶表示装置の視野角を狭くして画像を表示する際は、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態にて表示し、液晶表示装置の視野角を広くして画像を表示する際は、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態にて表示すれば良い。液晶表示装置の視野角を制御する際、図示しないスイッチやボリューム1つで容易に視野角を制御することができる。   When displaying an image by narrowing the viewing angle of the liquid crystal display device, the display is performed in a state where no voltage is applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of each liquid crystal element 80, and the liquid crystal display device When an image is displayed with a wide viewing angle, the display may be performed with a voltage applied between the first transparent electrode 81 and the second transparent electrode 83 of each liquid crystal element 80. When controlling the viewing angle of the liquid crystal display device, the viewing angle can be easily controlled with a switch or a volume (not shown).

このため、モバイルPC、携帯電話、PDA,電子手帳、およびタブレットPC等、公共の場で使用する場合であっても、他人に表示内容を識別されては困る場合には視野角を狭く、また複数の観察者で表示画像を観察する場合には視野角を広くすることができる。これにより、他人に表示内容を覗かれる心配を排除することができる。また、複数の観察者が表示画面を同時に、かつ、良好に視認できるようにもできる。   For this reason, even when used in public places such as mobile PCs, mobile phones, PDAs, electronic notebooks, and tablet PCs, the viewing angle is narrowed if it is difficult for others to identify the display contents. When viewing a display image with a plurality of observers, the viewing angle can be widened. As a result, it is possible to eliminate the worry of others looking into the display contents. It is also possible for a plurality of observers to view the display screen simultaneously and satisfactorily.

一対の液晶素子80はTN型である。バックライトユニット2側に位置した液晶素子80の配向膜82と対向した液晶分子、およびアレイ基板10側に位置した液晶素子の配向膜と対向した液晶分子の捩れ方向は互いに逆の方向である。このため、電界制御型パネル3は、この電界制御型パネルに入射される偏光の波長に関係なく、入射時の偏光方向を維持して出射させることができる。   The pair of liquid crystal elements 80 is a TN type. The twisting directions of the liquid crystal molecules facing the alignment film 82 of the liquid crystal element 80 located on the backlight unit 2 side and the liquid crystal molecules facing the alignment film of the liquid crystal element located on the array substrate 10 side are opposite to each other. Therefore, the electric field control panel 3 can emit the light while maintaining the polarization direction at the time of incidence regardless of the wavelength of the polarized light incident on the electric field control panel.

また、一対の液晶素子80はTN型に限らず、ECB型であっても良い。この場合、バックライトユニット2側に位置した液晶素子80の配向膜82と対向した液晶分子の長軸方向、およびアレイ基板10側に位置した液晶素子の配向膜と対向した液晶分子の長軸方向は、互いに直交している。各液晶素子80は、この液晶素子に入射される偏光の位相を2分の1波長ずらしている。このため、電界制御型パネル3は、この電界制御型パネルに入射される偏光を、入射時の位相に戻して出射させることができ、入射時の偏光方向に出射させることができる。   Further, the pair of liquid crystal elements 80 is not limited to the TN type, but may be an ECB type. In this case, the major axis direction of the liquid crystal molecules facing the alignment film 82 of the liquid crystal element 80 positioned on the backlight unit 2 side and the major axis direction of the liquid crystal molecules facing the alignment film of the liquid crystal element positioned on the array substrate 10 side. Are orthogonal to each other. Each liquid crystal element 80 shifts the phase of polarized light incident on the liquid crystal element by a half wavelength. For this reason, the electric field control panel 3 can emit the polarized light incident on the electric field control panel back to the phase at the time of incidence, and can emit the polarized light in the polarization direction at the time of incidence.

第3偏光板6は、電界制御型パネル3およびアレイ基板10の間に設けられ、その透過軸の方向は、第1方向a1と平行である。これにより、液晶表示パネル1に入射される偏光の偏光度を高めることができるため、コントラスト特性を高くすることができる。液晶表示装置は、第3偏光板6を設けない構成としても良いが、第3偏光板を設けたほうがコントラスト特性を高くすることができる分優位である。
上記したことから、輝度の低下を抑制し、かつ、視野角を任意に制御できる液晶表示装置が得られる。
The third polarizing plate 6 is provided between the electric field control panel 3 and the array substrate 10, and the direction of its transmission axis is parallel to the first direction a1. Thereby, since the polarization degree of the polarized light incident on the liquid crystal display panel 1 can be increased, the contrast characteristics can be enhanced. The liquid crystal display device may have a configuration in which the third polarizing plate 6 is not provided, but the provision of the third polarizing plate is advantageous because the contrast characteristics can be enhanced.
From the above, it is possible to obtain a liquid crystal display device that can suppress a decrease in luminance and can arbitrarily control the viewing angle.

なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、液晶表示装置全体の厚みを薄くするため、液晶素子80の第1透明電極81は、光学シート50上に形成されているが、光学シートに限らずガラス等の透明基板上に形成しても良い。光学シート50および第1透明電極81は対向して配置されていれば良い。液晶表示パネル1は、透過型に限らず、バックライトユニット2のバックライト光を用いて表示するタイプのものであれば良い。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention. For example, in order to reduce the thickness of the entire liquid crystal display device, the first transparent electrode 81 of the liquid crystal element 80 is formed on the optical sheet 50. However, the first transparent electrode 81 is not limited to the optical sheet and is formed on a transparent substrate such as glass. Also good. The optical sheet 50 and the 1st transparent electrode 81 should just be arrange | positioned facing. The liquid crystal display panel 1 is not limited to the transmissive type, and may be a type that displays using the backlight light of the backlight unit 2.

この発明の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図。1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 図1に示した液晶表示パネルを示す断面図。Sectional drawing which shows the liquid crystal display panel shown in FIG. 図1に示した電界制御型パネルを示す断面図。Sectional drawing which shows the electric field control type panel shown in FIG. 図3に示した光学シートを示す斜視図。The perspective view which shows the optical sheet shown in FIG. 図3および図4に示した異方性媒体層を示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing the anisotropic medium layer shown in FIGS. 3 and 4. 図1および図3に示した電界制御型パネルに電圧が印加されていない状態におけるバックライト光の光路を説明するための図。The figure for demonstrating the optical path of the backlight light in the state where the voltage is not applied to the electric field control type panel shown in FIG. 1 and FIG. 図1および図3に示した電界制御型パネルに電圧が印加された状態におけるバックライト光の光路を説明するための図。The figure for demonstrating the optical path of the backlight light in the state where the voltage was applied to the electric field control type panel shown in FIG. 1 and FIG. この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図。Sectional drawing of the liquid crystal display device which concerns on other embodiment of this invention. 図8に示した電界制御型パネルを示す断面図。Sectional drawing which shows the electric field control type panel shown in FIG. 図8および図9に示した電界制御型パネルに電圧が印加されていない状態におけるバックライト光の光路を説明するための図。The figure for demonstrating the optical path of the backlight light in the state where the voltage is not applied to the electric field control type panel shown in FIG. 8 and FIG. 図8および図9に示した電界制御型パネルに電圧が印加された状態におけるバックライト光の光路を説明するための図。The figure for demonstrating the optical path of the backlight light in the state where the voltage was applied to the electric field control type panel shown in FIG. 8 and FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…液晶表示パネル、2…バックライトユニット、3…電界制御型パネル、4…第1偏光板、5…第2偏光板、6…第3偏光板、10…アレイ基板、11…ガラス基板、12…画素電極、13…配向膜、20…対向基板、21…ガラス基板、22…共通電極、23…配向膜、30…液晶層、31…スペーサ、32…シール材、41…導光体、42…光源、43…反射板、50…光学シート、51…異方性媒体層、52…等方性媒体層、53…凸部、54…凹部、60…透明基板、70…透明基板、80…液晶素子、81…第1透明電極、82…配向膜、83…第2透明電極、84…配向膜、85…スペーサ、86…液晶層、a1…第1方向、a2…第2方向、a3…第3方向、c…中心、l…中心線、n1(x),n1(y),n2…屈折率、no…常光屈折率、ne…異常光屈折率、S1,S2,S3,S4…表面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display panel, 2 ... Backlight unit, 3 ... Electric field control type panel, 4 ... 1st polarizing plate, 5 ... 2nd polarizing plate, 6 ... 3rd polarizing plate, 10 ... Array substrate, 11 ... Glass substrate, DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Pixel electrode, 13 ... Orientation film, 20 ... Opposite substrate, 21 ... Glass substrate, 22 ... Common electrode, 23 ... Orientation film, 30 ... Liquid crystal layer, 31 ... Spacer, 32 ... Sealing material, 41 ... Light guide 42 ... Light source, 43 ... Reflector, 50 ... Optical sheet, 51 ... Anisotropic medium layer, 52 ... Isotropic medium layer, 53 ... Convex part, 54 ... Concave part, 60 ... Transparent substrate, 70 ... Transparent substrate, 80 ... Liquid crystal element, 81 ... First transparent electrode, 82 ... Alignment film, 83 ... Second transparent electrode, 84 ... Alignment film, 85 ... Spacer, 86 ... Liquid crystal layer, a1 ... First direction, a2 ... Second direction, a3 ... 3rd direction, c ... center, l ... center line, n1 (x), n1 (y), n2 ... refractive index no ... ordinary refractive index, ne ... extraordinary refractive index, S1, S2, S3, S4 ... surface.

Claims (17)

アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を含む液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルのアレイ基板と対向して設けられたバックライトユニットと、
前記アレイ基板およびバックライトユニット間に設けられ、前記アレイ基板側に位置した光学シートおよび前記バックライトユニット側に位置した液晶素子を含む電界制御型パネルと、を備え、
前記電界制御型パネルの面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される第1方向の偏光を、第1方向の偏光または第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる液晶表示装置。
A liquid crystal display panel, comprising: an array substrate; a counter substrate disposed opposite to the array substrate with a gap; and a liquid crystal layer sandwiched between the array substrate and the counter substrate;
A backlight unit provided facing the array substrate of the liquid crystal display panel;
An electric field control type panel provided between the array substrate and the backlight unit, including an optical sheet positioned on the array substrate side and a liquid crystal element positioned on the backlight unit side,
When the surface direction of the electric field control panel and the directions orthogonal to each other are the first direction and the second direction,
The liquid crystal element emits polarized light in the first direction incident on the liquid crystal element as polarized light in the first direction or polarized light in the second direction,
The optical sheet maintains the polarization direction and scatters and emits polarized light in the first direction incident on the optical sheet from the liquid crystal element and enters the optical sheet from the liquid crystal element. A liquid crystal display device that outputs polarized light in two directions while maintaining the polarization direction and collecting the polarized light in the normal direction of the optical sheet.
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を含む液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルのアレイ基板と対向して設けられたバックライトユニットと、
前記アレイ基板およびバックライトユニット間に設けられ、光学シートおよび前記光学シートの両側に位置した一対の液晶素子を含む電界制御型パネルと、を備え、
前記電界制御型パネルの面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、
前記バックライトユニット側に位置した液晶素子は、この液晶素子に入射される第1方向の偏光を、第1方向の偏光または第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記バックライトユニット側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記バックライトユニット側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させ、
前記アレイ基板側に位置した液晶素子は、前記光学シートからこの液晶素子に入射される第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記光学シートからこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向に反転させ、かつ、前記法線方向に集光して出射させる液晶表示装置。
A liquid crystal display panel, comprising: an array substrate; a counter substrate disposed opposite to the array substrate with a gap; and a liquid crystal layer sandwiched between the array substrate and the counter substrate;
A backlight unit provided facing the array substrate of the liquid crystal display panel;
An electric field control panel provided between the array substrate and the backlight unit and including an optical sheet and a pair of liquid crystal elements positioned on both sides of the optical sheet;
When the surface direction of the electric field control panel and the directions orthogonal to each other are the first direction and the second direction,
The liquid crystal element positioned on the backlight unit side emits polarized light in the first direction incident on the liquid crystal element as polarized light in the first direction or polarized light in the second direction,
The optical sheet causes the polarized light in the first direction incident on the optical sheet from the liquid crystal element located on the backlight unit side to maintain the polarization direction and scatter and emit the polarized light. Polarized light in the second direction that is incident on the optical sheet from the liquid crystal element positioned at the position is maintained in the polarization direction, and is condensed and emitted in the normal direction of the optical sheet,
The liquid crystal element positioned on the array substrate side emits the polarized light in the first direction incident on the liquid crystal element from the optical sheet while maintaining the polarization direction and scattering and emitting the polarized light from the optical sheet. A liquid crystal display device that causes condensed polarized light incident on an element to be reversed in a polarization direction to a first direction and condensed and emitted in the normal direction.
前記光学シートは、光学的に一軸性の媒体で形成され、かつ、前記第1方向に複数並んで形成されているとともに、それぞれ前記第2方向に延びた複数の円弧状の凸部が第1表面に形成された異方性媒体層と、
光学的に等方性の媒体で形成され、かつ、前記第1方向に複数並んで形成されているとともに、それぞれ前記第2方向に延びた複数の円弧状の凹部が第2表面に形成された等方性媒体層と、を備え、
前記異方性媒体層および前記等方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層され、
前記異方性媒体層は前記バックライトユニットと対向し、前記等方性媒体層は前記アレイ基板と対向している請求項1または2に記載の液晶表示装置。
The optical sheet is formed of an optically uniaxial medium and is formed side by side in the first direction, and a plurality of arc-shaped convex portions each extending in the second direction are first. An anisotropic medium layer formed on the surface;
A plurality of arc-shaped recesses formed in an optically isotropic medium and arranged in the first direction and extending in the second direction are formed on the second surface. An isotropic medium layer,
The anisotropic medium layer and the isotropic medium layer are laminated in a state where each convex portion and each concave portion are in close contact with each other,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the anisotropic medium layer is opposed to the backlight unit, and the isotropic medium layer is opposed to the array substrate.
前記異方性媒体層は、前記第1表面の反対側に位置した滑らかな第3表面を有し、前記等方性媒体層は、前記第2表面の反対側に位置した滑らかな第4表面を有している請求項3に記載の液晶表示装置。   The anisotropic medium layer has a smooth third surface located on the opposite side of the first surface, and the isotropic medium layer is a smooth fourth surface located on the opposite side of the second surface. The liquid crystal display device according to claim 3. 前記各凸部の中心の複数個所を通る中心線は、前記第2方向と略平行に延びている請求項3または4に記載の液晶表示装置。   5. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein a center line passing through a plurality of locations at the center of each convex portion extends substantially parallel to the second direction. 前記複数の凸部の中心のピッチは10μmないし70μmである請求項5に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 5, wherein a pitch of centers of the plurality of convex portions is 10 μm to 70 μm. 前記等方性媒体層の屈折率は、前記異方性媒体層の第1方向の屈折率と等しい請求項3ないし6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 3, wherein a refractive index of the isotropic medium layer is equal to a refractive index in the first direction of the anisotropic medium layer. 前記異方性媒体層は、ネマティック液晶またはこのネマティク液晶をポリマ化した材料で形成されている請求項3ないし7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the anisotropic medium layer is formed of a nematic liquid crystal or a material obtained by polymerizing the nematic liquid crystal. 前記液晶素子は、前記光学シートと対向した第1透明電極およびこの第1透明電極上に形成された第1配向膜と、
第2透明電極およびこの第2透明電極上に形成された第2配向膜と、
前記第1配向膜および第2配向膜間に狭持された他の液晶層と、を備え、
前記液晶素子は、前記第1透明電極および第2透明電極間に電圧が印加された状態で入射される偏光を前記第1方向の偏光として出射させるとともに、電圧が印加されていない状態で入射される偏光を第2方向の偏光として出射させる請求項1に記載の液晶表示装置。
The liquid crystal element includes a first transparent electrode facing the optical sheet and a first alignment film formed on the first transparent electrode;
A second transparent electrode and a second alignment film formed on the second transparent electrode;
Another liquid crystal layer sandwiched between the first alignment film and the second alignment film,
The liquid crystal element emits polarized light incident in a state where a voltage is applied between the first transparent electrode and the second transparent electrode as polarized light in the first direction, and is incident in a state where no voltage is applied. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the polarized light is emitted as polarized light in the second direction.
前記一対の液晶素子は、前記光学シートと対向した第1透明電極およびこの第1透明電極上に形成された第1配向膜と、
第2透明電極およびこの第2透明電極上に形成された第2配向膜と、
前記第1配向膜および第2配向膜間に狭持された他の液晶層と、をそれぞれ備え、
前記バックライトユニット側に位置した液晶素子は、この液晶素子の前記第1透明電極および第2透明電極間に電圧が印加された状態で入射される偏光を前記第1方向の偏光として出射させるとともに、電圧が印加されていない状態で入射される偏光を前記第2方向の偏光として出射させ、
前記アレイ基板側に位置した液晶素子は、この液晶素子の前記第1透明電極および第2透明電極間に電圧が印加された状態で入射される偏光を前記第1方向の偏光として出射させるとともに、電圧が印加されていない状態で入射される偏光を前記第1方向の偏光として出射させる請求項2に記載の液晶表示装置。
The pair of liquid crystal elements includes a first transparent electrode facing the optical sheet and a first alignment film formed on the first transparent electrode,
A second transparent electrode and a second alignment film formed on the second transparent electrode;
Each of the liquid crystal layers sandwiched between the first alignment film and the second alignment film,
The liquid crystal element positioned on the backlight unit side emits polarized light that is incident while a voltage is applied between the first transparent electrode and the second transparent electrode of the liquid crystal element as polarized light in the first direction. , The polarized light incident in a state where no voltage is applied is emitted as polarized light in the second direction,
The liquid crystal element positioned on the array substrate side emits polarized light that is incident with a voltage applied between the first transparent electrode and the second transparent electrode of the liquid crystal element as polarized light in the first direction, The liquid crystal display device according to claim 2, wherein polarized light incident in a state where no voltage is applied is emitted as polarized light in the first direction.
前記液晶素子は、複屈折制御型またはツイステッドネマティック型である請求項9または10に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the liquid crystal element is a birefringence control type or a twisted nematic type. 前記一対の液晶素子はツイステッドネマティック型であり、前記バックライトユニット側に位置した液晶素子の第1配向膜と対向した液晶分子、および前記アレイ基板側に位置した液晶素子の第1配向膜と対向した液晶分子の捩れ方向は互いに逆の方向である請求項10に記載の液晶表示装置。   The pair of liquid crystal elements is of a twisted nematic type, facing the first alignment film of the liquid crystal element positioned on the backlight unit side, and facing the first alignment film of the liquid crystal element positioned on the array substrate side The liquid crystal display device according to claim 10, wherein the twisted directions of the liquid crystal molecules are opposite to each other. 前記一対の液晶素子は複屈折制御型であり、前記バックライトユニット側に位置した液晶素子の第1配向膜と対向した液晶分子の長軸方向、および前記アレイ基板側に位置した液晶素子の第1配向膜と対向した液晶分子の長軸方向は、互いに直交している請求項10に記載の液晶表示装置。   The pair of liquid crystal elements is of a birefringence control type, and the major axis direction of the liquid crystal molecules facing the first alignment film of the liquid crystal element positioned on the backlight unit side and the first of the liquid crystal elements positioned on the array substrate side. The liquid crystal display device according to claim 10, wherein the major axis directions of the liquid crystal molecules facing the one alignment film are orthogonal to each other. 前記電界制御型パネルおよびバックライトユニットの間に設けられた偏光板を備え、
前記偏光板の透過軸の方向は、前記第1方向と平行である請求項1ないし13のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
A polarizing plate provided between the electric field control panel and the backlight unit;
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a direction of a transmission axis of the polarizing plate is parallel to the first direction.
前記対向基板の外面側に設けられた他の偏光板を備え、
前記他の偏光板の透過軸の方向は、前記第1方向と平行である請求項14に記載の液晶表示装置。
Other polarizing plates provided on the outer surface side of the counter substrate,
The liquid crystal display device according to claim 14, wherein a direction of a transmission axis of the other polarizing plate is parallel to the first direction.
前記電界制御型パネルおよびバックライトユニットの間に設けられた第1偏光板と、
前記対向基板の外面側に設けられた第2偏光板と、
前記電界制御型パネルおよびアレイ基板間に設けられた第3偏光板と、を備え、
前記第1偏光板の透過軸の方向、第2偏光板の透過軸の方向、および第3偏光板の透過軸の方向は、それぞれ前記第1方向と平行である請求項2、10、12、または13に記載の液晶表示装置。
A first polarizing plate provided between the electric field control panel and the backlight unit;
A second polarizing plate provided on the outer surface side of the counter substrate;
A third polarizing plate provided between the electric field control panel and the array substrate,
The direction of the transmission axis of the first polarizing plate, the direction of the transmission axis of the second polarizing plate, and the direction of the transmission axis of the third polarizing plate are parallel to the first direction, respectively. Or the liquid crystal display device of 13.
前記バックライトユニットは散乱した光を出射させる請求項1ないし16のいずれか1項に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the backlight unit emits scattered light.
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