JP2007218940A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡素な構成で良好な視角補償が得られ、低コスト化及び薄型化を実現し得る液晶装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶装置は、横電界（斜め電界）により液晶を駆動する方式の液晶装置であって、液晶パネルを構成する第１基板の液晶層と反対側に位相差板と第１の偏光板とが設けられ、第２基板の液晶層と反対側には第２の偏光板が設けられており、前記位相差板の遅相軸が、前記第１の偏光板又は第２の偏光板の透過軸と平行に配置されるとともに、前記第１基板及び第２基板の前記液晶層側に設けられた配向膜により規定される前記液晶層の配向方向と平行に配置されており、前記位相差板の位相差Δｎｄ（ｎｍ）と、下記式（１）で定義されるＮｚ値とが、点（Ｎｚ，Δｎｄ）として示される前記Ｎｚ値とΔｎｄとの関係図において、点Ａ１〜点Ａ６を結んで囲まれた範囲内に設定されている。
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／｜ｎｘ−ｎｙ｜…（１）
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶装置及び電子機器に関するものである。
液晶表示装置の一形態として、液晶層に基板面方向の電界を印加して液晶の配向制御を行う方式（以下、横電界方式と称する。）のものが知られており、液晶に電界を印加する電極の形態によりＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、ＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式等と呼ばれるものが知られている。また、横電界方式の液晶装置における視角補償についても検討されており、例えば下記非特許文献１では、液晶パネルの前面側にＣプレート（位相差層の法線方向に光軸を有する一軸位相差板）とＡプレート（位相差層の面方向に光軸を有する一軸位相差板）とを配置し、液晶パネルの背面側にＡプレートを配置した構成が開示されている。
S.H.Park et.al.,"Super High Performance of the 20.8" Medical Monotor Using True Black Advanced FFS",SID 05 DIGEST 13.5L p200-203
上記従来技術文献に記載の技術によれば、横電界方式の液晶装置の視角補償が可能であるが、液晶パネルの前面及び背面に光学補償板を配設しているため、液晶装置が高価になり、また装置が厚くなるという問題がある。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、簡素な構成で良好な視角補償が得られ、低コスト化及び薄型化を実現し得る液晶装置を提供することを目的としている。
本発明の液晶装置は、上記課題を解決するために、平行配向の液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と第２電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶装置であって、前記第１基板の前記液晶層と反対側に、位相差板と第１の偏光板とが設けられ、前記第２基板の前記液晶層と反対側には、第２の偏光板が設けられており、前記位相差板の遅相軸が、前記第１の偏光板又は第２の偏光板の透過軸と平行に配置されるとともに、前記第１基板及び第２基板の前記液晶層側に設けられた配向膜により規定される前記液晶層の配向方向と平行に配置されており、前記位相差板の位相差Δｎｄ（ｎｍ）と、下記式（１）で定義されるＮｚ値とが、点（Ｎｚ，Δｎｄ）として示される前記Ｎｚ値とΔｎｄとの関係図において、点Ａ１（０．３，６８）、点Ａ２（０．５，１７５）、点Ａ３（０．７，２１５）、点Ａ４（０．７，３３２）、点Ａ５（０．５，３６５）、点Ａ６（０．３，２３０）のそれぞれを結んで囲まれた範囲内に設定されていることを特徴とする。
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／｜ｎｘ−ｎｙ｜ …（１）
また本発明の液晶装置は、平行配向の液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と第２電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶装置であって、前記第１基板の前記液晶層と反対側に、位相差板と第１の偏光板とが設けられ、前記第２基板の前記液晶層と反対側には、第２の偏光板が設けられており、前記位相差板の遅相軸が、前記第１の偏光板又は第２の偏光板の透過軸と平行に配置されるとともに、前記第１基板及び第２基板の前記液晶層側に設けられた配向膜により規定される前記液晶層の配向方向と直交して配置されており、前記位相差板の位相差Δｎｄ（ｎｍ）と、式（１）で定義されるＮｚ値とが、点（Ｎｚ，Δｎｄ）として示される前記Ｎｚ値とΔｎｄとの関係図において、点Ｂ１（０．５，１７５）、点Ｂ２（０．７，２０９）、点Ｂ３（０．７，３３７）、点Ｂ４（０．５，３６３）のそれぞれを結んで囲まれた範囲内に設定されていることを特徴とする。
また本発明の液晶装置は、平行配向の液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と第２電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶装置であって、前記第１基板の前記液晶層と反対側に、第１の位相差板と、第２の位相差板と、第１の偏光板とが設けられ、前記第２基板の前記液晶層と反対側には、前記第２の位相差板と同等の位相差板である第３の位相差板と、第２の偏光板とが設けられており、前記第１の位相差板の遅相軸が、前記第１の偏光板又は第２の偏光板の透過軸と平行に配置されるとともに、前記第１基板及び第２基板の前記液晶層側に設けられた配向膜により規定される前記液晶層の配向方向と平行に配置されており、前記位相差板の位相差Δｎｄ（ｎｍ）と、式（１）で定義されるＮｚ値とが、点（Ｎｚ，Δｎｄ）として示される前記Ｎｚ値とΔｎｄとの関係図において、点Ｃ１（０，６８）、点Ｃ２（０．３，７１）、点Ｃ３（０．５，１０４）、点Ｃ４（０．５，１８４）、点Ｃ５（０．３，２２７）、点Ｃ６（０，１６２）のそれぞれを結んで囲まれた範囲内に設定されていることを特徴とする。
また本発明の液晶装置は、平行配向の液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と第２電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶装置であって、前記第１基板の前記液晶層と反対側に、位相差板と第１の偏光板とが設けられ、前記第２基板の前記液晶層と反対側には、第２の偏光板が設けられており、前記位相差板の遅相軸が、前記第１の偏光板又は第２の偏光板の透過軸と平行に配置されるとともに、前記第１基板及び第２基板の前記液晶層側に設けられた配向膜により規定される前記液晶層の配向方向と直交して配置されており、前記位相差板の位相差Δｎｄ（ｎｍ）と、式（１）で定義されるＮｚ値とが、点（Ｎｚ，Δｎｄ）として示される前記Ｎｚ値とΔｎｄとの関係図において、点Ｄ１（０．５，３８６）、点Ｄ２（０．７，３２２）、点Ｄ３（１．０，４００）、点Ｄ４（０．７，４５０）、点Ｄ５（０．５，４００）のそれぞれを結んで囲まれた範囲内に設定されていることを特徴とする。
上述した構成の各液晶装置にあっては、位相差Δｎｄと式（１）で規定されたＮｚ値とを、先に記載の範囲内に設定してなる位相差板を具備したことで、１枚の位相差板のみで良好な視覚補償効果を得ることができるようになっており、複数の位相差板を用いる必要があった従来の液晶装置に比して、簡素な構成でありながら良好な視角補償効果を得られ、薄型化と低コスト化とを実現し得る液晶装置となっている。
本発明の液晶装置では、１つのサブ画素領域内に反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが設けられている構成とすることもできる。すなわち、半透過反射型の液晶装置として構成することもできる。
上記半透過反射型の液晶装置では、前記位相差板又は第１の位相差板が、前記液晶パネルの表示面側に配置されていることが好ましい。反射表示における視角補償効果を得るためである。
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、高コントラスト、広視野角、薄型の表示部を具備した電子機器を安価に提供することができる。
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の液晶装置１００の概略断面構造を示す説明図である。
図１に示すように、液晶装置１００は、液晶パネル１１０と、液晶パネル１１０の前面側（図示上面側）に設けられた位相差板２６と、位相差板２６上に設けられた第１の偏光板２４と、液晶パネル１１０の背面側（図示下面側）に設けられた第２の偏光板１４とを備えて構成されている。
液晶パネル１１０は、対向配置された第１基板と第２基板との間に液晶層を挟持した構成であり、液晶層と当接する第１基板及び第２基板の表面には、それぞれ配向膜が形成されている。前記各配向膜はラビング処理等の配向処理を施されており、その配向方向は第１基板の配向膜と第２基板の配向膜において平行である。従って、前記配向膜の配向規制力により初期配向状態の液晶は基板面に平行に配向したものとなっている。
また、液晶パネル１１０は、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式やＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式等に代表される横電界方式の液晶装置であり、第１基板の液晶層側に設けられた第１電極と第２電極との間に発生する電界を前記平行配向の液晶層に作用させ、液晶層の配向状態を制御することで画像表示を行うようになっている。
図１に示す本実施形態の液晶装置１００における光軸配置をみると、液晶パネル１１０を挟持する第１の偏光板２４の透過軸１４１と第２の偏光板１４の透過軸１４２とが直交して配置されており、位相差板２６の遅相軸１４５が、前記第１の偏光板２４の透過軸１４１と平行に配置されている。そして、液晶パネル１１０中の液晶の配向方向（配向膜の配向処理方向）１４０と前記位相差板２６の遅相軸１４５とが平行に配置されている。
図２は、図１に示す概略構成を備えた液晶装置１００の黒表示の視角特性（８０°コーン）を示すグラフである。液晶装置１００における液晶パネルの液晶層の位相差Δｎｄを３５０ｎｍ、位相差板２６の位相差Δｎｄを２７３ｎｍ、位相差板２６のＮｚ値を０．５としている。ここで、位相差板２６のＮｚ値は、下記式（１）で表される値であり、式（１）中、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは位相差板の三次元屈折率であり、ｎｘは遅相軸方向の屈折率、ｎｙは板面に平行で遅相軸と直交する方向の屈折率、ｎｚは板厚方向の屈折率である。
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／｜ｎｘ−ｎｙ｜ …（１）
図２のグラフにおいて、領域１５１の輝度（漏れ光）が最も低く、以下領域１５２（正面）、領域１５３、領域１５４、領域１５５の順で低くなっている。領域１５２と領域１５３、領域１５３と領域１５４、及び領域１５４と領域１５１との境界に示した曲線は、０．０２０３％の等輝度曲線である。また、正面輝度（中心位置の輝度）は０．０２０４％であり、最も明るい（漏れ光の多い）領域１５５においても輝度は０．０２８９％である。
ここで図１５は、本実施形態の液晶装置１００において位相差板２６を省略した場合の概略構成を示す図であり、液晶パネル１１０を第１の偏光板２４と、第２の偏光板１４とで挟持した構成である。図１６は、図１５に示す構成の液晶装置の視角特性を示す図であり、液晶パネル１１０における液晶層のΔｎｄは、液晶装置１００と同様、３５０ｎｍである。
図１６において、０．１％の等輝度曲線で区画された０°、９０°、１８０°、２７０°方向に延びる十字状の領域５５２が相対的に輝度が低くなっている領域であり、さらにその内側の０．０２０３％の等輝度曲線に囲まれた領域が最も輝度が低くなっている領域である。そして、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の方向に位置する領域５５３が輝度の高い（漏れ光の多い）領域である。
図２と図１６との比較から明らかなように、本実施形態の液晶装置１００では、全方位で良好に黒表示の補償が成されている。また、本実施形態の液晶装置１００における視角補償効果は、主に位相差板２６の機能によるものであり、特に位相差板２６のＮｚ値と位相差Δｎｄとを適切に組み合わせることで、１枚の位相差板２６によって著しい視角補償効果を実現できることがわかる。ただし、位相差ΔｎｄやＮｚ値が上述した値からある程度ずれていても相当程度の視角補償効果を得ることができる。位相差Δｎｄ及びＮｚ値が最適値からずれるほど効果は低下する傾向となる。
図３は、液晶装置１００において、極角６０°方向（図２では最も漏れ光が多くなる領域）において、０．１％未満の輝度が得られる位相差板２６の位相差ΔｎｄとＮｚ値との組み合わせを示す図である。図３において、原点（０，０）に近い側から順に反時計回りに付した点Ａ１（０．３，６８）、点Ａ２（０．５，１７５）、点Ａ３（０．７，２１５）、点Ａ４（０．７，３３２）、点Ａ５（０．５，３６５）、点Ａ６（０．３，２３０）を結んだ領域（斜線模様を付した領域）内に含まれる位相差Δｎｄ及びＮｚ値の組み合わせを選択することで、上記極角６０°の位置で０．１％未満の輝度となる液晶装置を構成することができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図４は、本実施形態の液晶装置２００の概略断面構造を示す説明図である。
図４に示すように、液晶装置２００は、液晶パネル１１０と、液晶パネル１１０の前面側（図示上面側）に設けられた位相差板２６と、位相差板２６上に設けられた第１の偏光板２４と、液晶パネル１１０の背面側（図示下面側）に設けられた第２の偏光板１４とを備えて構成されている。液晶パネル１１０の構成は第１実施形態と同様であるから説明を省略する。
図４に示す本実施形態の液晶装置２００の光軸配置をみると、液晶パネル１１０を挟持する第１の偏光板２４の透過軸１４１と第２の偏光板１４の透過軸１４２とが直交して配置されており、位相差板２６の遅相軸１４５が、前記第１の偏光板２４の透過軸１４１と直交して配置されている。そして、液晶パネル１１０の配向方向（配向膜の配向方向）１４０と前記位相差板２６の遅相軸１４５とも直交して配置されている。
図５は、図４に示す概略構成を備えた液晶装置２００の黒表示の視角特性（８０°コーン）を示すグラフである。液晶装置２００における液晶パネルの液晶層の位相差Δｎｄを３５０ｎｍ、位相差板２６の位相差Δｎｄを２７１ｎｍ、位相差板２６のＮｚ値を０．５としている。ここで、位相差板２６のＮｚ値は、先に記載の式（１）で表される値である。
図５のグラフにおいて、領域１５１の輝度（漏れ光）が最も低く、以下領域１５２（正面）、領域１５３、領域１５４、領域１５５の順で低くなっている。領域１５２と領域１５３、領域１５３と領域１５４、及び領域１５４と領域１５１との境界に示した曲線は、いずれも０．０２０３％の等輝度曲線である。また、正面輝度（中心位置の輝度）は０．０２０４％であり、最も明るい（漏れ光の多い）領域１５５においても輝度は０．０２８９％である。
図５と図１６との比較から明らかなように、本実施形態の液晶装置２００においても、第１実施形態の液晶装置１００よりは若干劣るものの、全方位で良好に黒表示の補償が成されている。また、本実施形態の液晶装置２００における視角補償効果についても、主に位相差板２６の機能によるものであり、特に位相差板２６のＮｚ値と位相差Δｎｄとを適切に組み合わせることで、１枚の位相差板２６によって顕著な視角補償効果を実現できることがわかる。
図６は、液晶装置２００において、極角６０°方向（図５では最も漏れ光が多くなる領域）において、０．１％未満の輝度が得られる位相差板２６の位相差ΔｎｄとＮｚ値との組み合わせを示す図である。図６において、原点（０，０）に近い側から順に反時計回りに付した点Ｂ１（０．５，１７５）、点Ｂ２（０．７，２０９）、点Ｂ３（０．７，３３７）、点Ｂ４（０．５，３６３）を結んだ領域（斜線模様を付した領域）内に含まれる位相差Δｎｄ及びＮｚ値の組み合わせを選択することで、上記極角６０°の位置で０．１％未満の輝度となる液晶装置を構成することができる。図６に示したように、位相差板２６の遅相軸を液晶パネル１１０の配向方向１４０に対して直交する位置に配置した液晶装置２００では、位相差ΔｎｄとＮｚ値との組み合わせ可能範囲が、図３に示した液晶装置１００における前記組み合わせ可能範囲に比して狭くなっている。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図７は、本実施形態の液晶装置３００の概略断面構造を示す説明図である。
図７に示すように、液晶装置３００は、液晶パネル１１０と、液晶パネル１１０の前面側（図示上面側）に設けられた第１の位相差板２６と、第１の位相差板２６に設けられた第２の位相差板２４ａと、第１の偏光板２４と、液晶パネル１１０の背面側（図示下面側）に設けられた第３の位相差板１４ａと、第２の偏光板１４とを備えて構成されている。
通常、偏光板はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の偏光層をＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等からなる基材上に形成したものであり、上記基材自体も位相差を有している。そこで、本実施形態の液晶装置３００では、上記基材上に偏光層を形成してなる偏光板を具備した液晶装置を想定して、偏光板の基材に対応する部材としての上記第２の位相差板２４ａ及び第３の位相差板１４ａを備えた構成としている。液晶パネル１１０の構成は第１実施形態と同様であるから説明を省略する。
図７に示す本実施形態の液晶装置３００の光軸配置をみると、液晶パネル１１０を挟持する第１の偏光板２４の透過軸１４１と第２の偏光板１４の透過軸１４２とが直交して配置されており、第１の位相差板２６の遅相軸１４５が、前記第１の偏光板２４の透過軸１４１と平行に配置されている。そして、液晶パネル１１０の配向方向（配向膜の配向方向）１４０と前記第１の位相差板２６の遅相軸１４５とが平行に配置されている。
図８は、図７に示す概略構成を備えた液晶装置３００の黒表示の視角特性（８０°コーン）を示すグラフである。液晶装置３００における液晶パネルの液晶層の位相差Δｎｄを３５０ｎｍ、第１の位相差板２６の位相差Δｎｄを１５０ｎｍ、位相差板２６のＮｚ値を０．３としている。ここで、第１の位相差板２６のＮｚ値は、先に記載の式（１）で表される値である。また、偏光板の基材である第２の位相差板２４ａと第３の位相差板１４ａは、負のＣプレートに相当するものであり、その位相差Δｎｄはいずれも４０ｎｍとしている。
図８のグラフにおいて、領域２５１の輝度（漏れ光）が最も低く、以下領域２５２（正面）、領域２５３、領域２５４、領域２５５、領域２５６の順で低くなっている。領域２５２と領域２５３、領域２５３と領域２５４、及び領域２５４と領域２５１との境界に示した曲線は、いずれも０．０２０３％の等輝度曲線である。また、点線で囲まれた領域２５５は輝度の上昇（漏れ光量の増加）が顕著な領域を示しており、領域２５５の内側の領域２５６は、さらに輝度が高い領域である。本実施形態の場合、最も明るい（漏れ光の多い）領域２５６における輝度が０．０６７５％であり、位相差を有する基材（第２の位相差板２４ａ、第３の位相差板１４ａ）が介在していることで、視角補償機能が低下することがわかる。しかし、第１の位相差板２６を設けない図１５の構成と比較すると、極角２０°〜４０°の範囲に位置する０．０２０３％の等輝度曲線に囲まれる領域は大きく広がっており、第１の位相差板２６を設けることによる視角補償機能が得られている。
なお、第３の実施形態において、位相差板２６が対向基板２０の外面側かつ第１の偏光板２４の内側に設けた構造を示したが、位相差板２６は、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側（図示下面側）かつ第２の偏向板１４の内側に設けてもよい。この場合の偏光板および位相差板の透過軸と遅層軸の関係は、位相差板が対向基板２０の外面側に設ける場合と同条件である。
図９は、液晶装置３００において、極角６０°方向（図８では最も漏れ光が多くなる領域）において、０．１％未満の輝度が得られる位相差板２６の位相差ΔｎｄとＮｚ値との組み合わせを示す図である。図９において、原点（０，０）に近い側から順に反時計回りに付した点Ｃ１（０，６８）、点Ｃ２（０．３，７１）、点Ｃ３（０．５，１０４）、点Ｃ４（０．５，１８４）、点Ｃ５（０．３，２２７）、点Ｃ６（０，１６２）を結んだ領域（斜線模様を付した領域）内に含まれる位相差Δｎｄ及びＮｚ値の組み合わせを選択することで、上記極角６０°の位置で０．１％未満の輝度となる液晶装置を構成することができる。図６に示したように、位相差を有する基材に位相差層を保持してなる偏光板を備えた液晶装置３００では、位相差ΔｎｄとＮｚ値との組み合わせ可能範囲が、図３に示した液晶装置１００における前記組み合わせ可能範囲に比して狭く、また低Δｎｄ側、低Ｎｚ値側に寄っている。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の液晶装置は、先の第２実施形態に係る液晶装置について、第３実施形態に係る第２の位相差板２４ａ及び第３の位相差板１４ａと同様の位相差板を備えた構成としたものである。換言すれば、第３実施形態の液晶装置３００について、第１の位相差板２６の遅相軸１４５の配置を、第１の偏光板２４の透過軸１４１、及び液晶パネル１１０の配向軸１４０に対して直交する配置としたものである。従って、以下の説明では、図７に示した液晶装置３００の構成を適宜参照することとする。
図１０は、本実施形態の液晶装置における位相差ΔｎｄとＮｚ値の組み合わせ可能範囲を示す図である。この場合において、本実施形態の液晶装置における液晶パネルの液晶層の位相差Δｎｄを３５０ｎｍ、第１の位相差板２６の位相差Δｎｄを４００ｎｍ、位相差板２６のＮｚ値を０．７としている。ここで、第１の位相差板２６のＮｚ値は、先に記載の式（１）で表される値である。また、偏光板の基材である第２の位相差板２４ａと第３の位相差板１４ａは、負のＣプレートに相当するものであり、その位相差Δｎｄはいずれも４０ｎｍとしている。
図１０において、原点（０，０）に近い側から順に反時計回りに付した点Ｄ１（０．５，３８６）、点Ｄ２（０．７，３２２）、点Ｄ３（１．０，４００）、点Ｄ４（０．７，４５０）、点Ｄ５（０．５，４００）を結んだ領域（斜線模様を付した領域）内に含まれる位相差Δｎｄ及びＮｚ値の組み合わせを選択することで、上記極角６０°の位置で０．１％未満の輝度となる液晶装置を構成することができる。位相差を有する基材に位相差層を保持してなる偏光板を備え、かつ第１の位相差板２６の遅相軸１４５を第１の偏光板２４の透過軸１４１及び液晶パネル１１０の配向軸１４０と直交する位置に配置した本実施形態の液晶装置では、位相差ΔｎｄとＮｚ値との組み合わせ可能範囲が、図９に示した液晶装置３００における前記組み合わせ可能範囲に比しても狭くなっており、図３に示した液晶装置１００における前記組み合わせ可能範囲に比して高Δｎｄ側、高Ｎｚ値側に寄っている。ただし、第１の位相差板２６を設けない図１５の構成と比較した結果では、極角２０°〜４０°の範囲に位置する０．０２０３％の等輝度曲線に囲まれる領域は大きく広がっており、第１の位相差板２６を設けることによる視角補償機能が得られることが確認されている。
なお、第４の実施形態において、位相差板２６が対向基板２０の外面側かつ第１の偏光板２４の内側に設けた構造を示したが、位相差板２６は、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側（図示下面側）かつ第２の偏向板１４の内側に設けてもよい。この場合の偏光板および位相差板の透過軸と遅層軸の関係は、位相差板が対向基板２０の外面側に設ける場合と同条件である。
（液晶装置の詳細構成）
次に、上記第１実施形態に係る液晶装置１００の具体的構成例について図面を参照しつつ説明する。本例の液晶装置は、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式の電極形態を採用した横電界方式のＴＦＴアクティブマトリクス型液晶装置である。また本構成例の液晶装置は、基板上にカラーフィルタを具備したカラー液晶装置であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個のサブ画素で１個の画素を構成するものとなっている。したがって表示の最小単位を構成する領域を「サブ画素領域」、一組（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のサブ画素から構成される領域を「画素領域」と称する。
図１１は、本実施形態の液晶装置を構成するマトリクス状に形成された複数のサブ画素領域の回路構成図である。図１２は液晶装置１００の任意の１サブ画素領域における平面構成図であり、図１３は図１２のＡ−Ａ'線に沿う部分断面構成図である。
なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示している。
図１１に示すように、液晶装置１００の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数のサブ画素領域には、それぞれ画素電極９と画素電極９をスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、データ線駆動回路１０１から延びるデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線駆動回路１０１は、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎをデータ線６ａを介して各画素に供給する。前記画像信号Ｓ１〜Ｓｎはこの順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。
また、ＴＦＴ３０のゲートには、走査線駆動回路１０２から延びる走査線３ａが電気的に接続されており、走査線駆動回路１０２から所定のタイミングで走査線３ａにパルス的に供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが、この順に線順次でＴＦＴ３０のゲートに印加されるようになっている。画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが所定のタイミングで画素電極９に書き込まれるようになっている。
画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と液晶を介して対向する共通電極との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付与されている。蓄積容量７０はＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に介挿されている。
次に、液晶装置１００を構成する液晶パネル１１０は、図１３に示すようにＴＦＴアレイ基板（第２基板）１０と対向基板（第１基板）２０との間に液晶層５０を挟持した構成を備えており、液晶層５０は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向する領域の縁端に沿って設けられた図示略のシール材によって基板１０，２０間に封止されている。ＴＦＴアレイ基板１０の外面側、及び対向基板２０の外面側には、それぞれ第２の偏光板１４と第１の偏光板２４が設けられている。対向基板２０の外面側には、第１の偏光板２４の内側に、さらに位相差板２６が設けられている。ＴＦＴアレイ基板１０の背面側（図示下面側）には、導光板９１と反射板９２とを具備したバックライト（照明装置）９０が配設されている。
なお、第１の実施形態において、位相差板２６が対向基板２０の外面側かつ第１の偏光板２４の内側に設けた構造を示したが、位相差板２６は、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側（図示下面側）かつ第２の偏向板１４の内側に設けてもよい。この場合の偏光板および位相差板の透過軸と遅層軸の関係は、位相差板が対向基板２０の外面側に設ける場合と同条件である。
図１２に示すように、液晶装置１００のサブ画素領域には、平面視略櫛歯状を成すＹ軸方向に長手の画素電極（第１電極）９と、画素電極９と平面的に重なって配置された平面略ベタ状の共通電極（第２電極）１９とが設けられている。サブ画素領域の図示左上の角部には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを所定間隔で離間した状態に保持するための柱状スペーサ４０が立設されている。
画素電極９は、Ｙ軸方向に延びる複数本（図示では５本）の帯状電極９ｃと、これらの枝部電極９ｃの＋Ｙ側の端部と接続された基幹部電極９ａとを備えて構成されており、前記複数の帯状電極９ｃは、互いに平行に均等な間隔でＸ軸方向に配列されている。
共通電極１９は、図１２に示す画素領域内で平面ベタ状であり、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる透明導電膜である共通電極１９はバックライト９０から入射した光を透過させ液晶層５０に入射させるようになっている。
図１２に示すサブ画素領域には、Ｘ軸方向に延びるデータ線６ａと、Ｙ軸方向に延びる走査線３ａと、走査線３ａに隣接して走査線３ａと平行に延びる容量線３ｂとが形成されている。データ線６ａと走査線３ａとの交差部の近傍にＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は走査線３ａの平面領域内に部分的に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層３５と、半導体層３５と一部平面的に重なって形成されたソース電極６ｂ、及びドレイン電極３２とを備えている。走査線３ａは半導体層３５と平面的に重なる位置でＴＦＴ３０のゲート電極として機能する。
ＴＦＴ３０のソース電極６ｂは、データ線６ａから分岐されて半導体層３５に延びる平面視略逆Ｌ形に形成されており、ドレイン電極３２は、−Ｙ側に延びる端部にて平面視略矩形状の容量電極３１と電気的に接続されている。容量電極３１上には、画素電極９がサブ画素の中央部側から延びて配置されており、両者が平面的に重なる位置には画素コンタクトホール４５が設けられている。そして前記画素コンタクトホール４５を介して容量電極３１と画素電極９とが電気的に接続されている。容量電極３１は、容量線３ｂの平面領域内に配置されており、厚さ方向で対向する容量電極３１と容量線３ｂとを電極としてなる蓄積容量７０が形成されている。
図１３に示す断面構造をみると、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラスや石英、プラスチック等の透光性の基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側（液晶層５０側）には、走査線３ａ及び容量線３ｂが形成されており、走査線３ａ及び容量線３ｂを覆って、酸化シリコン等の透明絶縁膜からなるゲート絶縁膜１１が形成されている。
ゲート絶縁膜１１上に、島状にパターニングされたアモルファスシリコン膜からなる半導体層３５が形成されており、半導体層３５に一部乗り上げるようにしてソース電極６ｂと、ドレイン電極３２とが設けられている。またドレイン電極３２の画素コンタクトホール４５側には容量電極３１が一体に形成されている。半導体層３５は、ゲート絶縁膜１１を介して走査線３ａと対向しており、当該対向領域で走査線３ａがＴＦＴ３０のゲート電極を構成するようになっている。容量電極３１は、ゲート絶縁膜１１を介して容量線３ｂと対向しており、容量電極３１と容量線３ｂとが対向する領域に、ゲート絶縁膜１１をその誘電体膜とする蓄積容量７０が形成されている。
半導体層３５、ソース電極６ｂ、ドレイン電極３２、及び容量電極３１を覆って、酸化シリコン等からなる第１層間絶縁膜１２が形成されている。第１層間絶縁膜１２上には、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる平面ベタ状の共通電極１９が形成されている。
共通電極１９を覆って、酸化シリコン等からなる第２層間絶縁膜１３が形成されており、第２層間絶縁膜１３上にＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極９がパターン形成されている。第１層間絶縁膜１２及び第２層間絶縁膜１３を貫通して容量電極３１に達する画素コンタクトホール４５が形成されており、この画素コンタクトホール４５内に画素電極９の一部が埋設されて、画素電極９と容量電極３１とが電気的に接続されている。なお、上記画素コンタクトホール４５の形成領域に対応して共通電極１９にも開口部が設けられており、共通電極１９と画素電極９とが接触しないようになっている。画素電極９を覆う第２層間絶縁膜１３上の領域には、ポリイミド等からなる配向膜１８が形成されている。
一方、対向基板２０の内面側（液晶層５０側）には、カラーフィルタ２２と、配向膜２８とが積層されている。配向膜２８は、ＴＦＴアレイ基板１０の配向膜１８と平行な方向に配向処理（例えばラビング処理）されており、かかる配向膜１８，２８の配向規制力によって、液晶層５０の初期配向状態が、基板面方向に平行に液晶分子が配列した平行配向となっている。
上記構成を具備した液晶装置１００は、ＦＦＳ方式の液晶装置であり、ＴＦＴ３０を介して画素電極９に画像信号（電圧）を入力することで、画素電極９と共通電極１９との間に略基板面方向の電界を生じさせ、かかる電界によって液晶を駆動し、各サブ画素ごとの透過率を変化させることで画像表示を行うものとなっている。上述したように画素電極９に電圧を印加しない状態では、液晶層５０を構成する液晶分子は、基板１０，２０間で配向処理方向（ラビング方向）に沿って水平に配向した状態となっている。そして、このような液晶層５０に画素電極９と共通電極１９との間に形成した電界を作用させると、図１２に示す帯状電極９ｃの線幅方向に沿って液晶分子が配向する。液晶装置１００は、このような液晶の配向状態の差異に基づく複屈折性を利用して明暗表示を行う。なお、液晶装置１００の動作時に共通電極１９は、画素電極９との間で所定範囲の電位差を生じさせるべく定電圧に保持されていればよいが、走査線３ａに入力する走査パルスと同期したパルス信号を入力してもよい。
本構成例では、第１実施形態に係る液晶装置１００の具体例としてＦＦＳ方式の液晶装置の詳細構成について説明したが、位相差板２６、１４ａ、２４ａの構成を変更するのみで第２実施形態〜第４実施形態の液晶装置を構成できるのは勿論である。また、画素電極９及び共通電極１９の電極形態を変更することでＩＰＳ方式の液晶装置を構成してもよいのは勿論である。
（電子機器）
次に、本発明の電子機器を説明する。本発明の電子機器は、前記各実施形態の液晶装置を表示部として有したものであり、具体的には図１４に示すものが挙げられる。
図１４（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１４（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は前記の液晶装置を用いた表示部を示している。
図１４（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１４（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は前記の液晶装置を用いた表示部を示している。
図１４（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１４（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０１はキーボードなどの入力部、符号１２０２は前記の液晶装置を用いた表示部、符号１２０３は情報処理装置本体を示している。
図１４（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、前記液晶装置からなる表示部を備えているので、広い視角範囲で高コントラストの表示が可能であり、また薄型化、低コスト化がはかられたものとなっている。
第１実施形態に係る液晶装置の概略構成図。 同、視角特性を示すグラフ。 同、適切な視角補償効果が得られる範囲を示す図。 第２実施形態に係る液晶装置の概略構成図。 同、視角特性を示すグラフ。 同、適切な視角補償効果が得られる範囲を示す図。 第３実施形態に係る液晶装置の概略構成図。 同、視角特性を示すグラフ。 同、適切な視角補償効果が得られる範囲を示す図。 第４実施形態に係る適切な視角補償効果が得られる範囲を示す図。 液晶装置の具体例における等価回路図。 同、１サブ画素領域を示す平面構成図。 図１２のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図。 電子機器を例示する斜視構成図。 比較のために示す液晶装置の概略構成図。 同、視角特性を示すグラフ。
符号の説明
１００，２００，３００ 液晶装置、１１０ 液晶パネル、１４ 第２の偏光板、１４ａ 第３の位相差板、２４ 第１の偏光板、２４ａ 第３の位相差板、２６ （第１の）位相差板、１４０ 液晶パネルの配向軸、１４１ 第１の偏光板の透過軸、１４２ 第２の偏光板の透過軸、１４５ 第１の位相差板の遅相軸。

Claims (7)

  1. 平行配向の液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と第２電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶装置であって、
    前記第１基板の前記液晶層と反対側に、位相差板と第１の偏光板とが設けられ、前記第２基板の前記液晶層と反対側には、第２の偏光板が設けられており、
    前記位相差板の遅相軸が、前記第１の偏光板又は第２の偏光板の透過軸と平行に配置されるとともに、前記第１基板及び第２基板の前記液晶層側に設けられた配向膜により規定される前記液晶層の配向方向と平行に配置されており、
    前記位相差板の位相差Δｎｄ（ｎｍ）と、下記式（１）で定義されるＮｚ値とが、点（Ｎｚ，Δｎｄ）として示される前記Ｎｚ値とΔｎｄとの関係図において、
    点Ａ１（０．３，６８）、点Ａ２（０．５，１７５）、点Ａ３（０．７，２１５）、点Ａ４（０．７，３３２）、点Ａ５（０．５，３６５）、点Ａ６（０．３，２３０）のそれぞれを結んで囲まれた範囲内に設定されていることを特徴とする液晶装置。
    Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／｜ｎｘ−ｎｙ｜ …（１）
  2. 平行配向の液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と第２電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶装置であって、
    前記第１基板の前記液晶層と反対側に、位相差板と第１の偏光板とが設けられ、前記第２基板の前記液晶層と反対側には、第２の偏光板が設けられており、
    前記位相差板の遅相軸が、前記第１の偏光板又は第２の偏光板の透過軸と平行に配置されるとともに、前記第１基板及び第２基板の前記液晶層側に設けられた配向膜により規定される前記液晶層の配向方向と直交して配置されており、
    前記位相差板の位相差Δｎｄ（ｎｍ）と、下記式（１）で定義されるＮｚ値とが、点（Ｎｚ，Δｎｄ）として示される前記Ｎｚ値とΔｎｄとの関係図において、
    点Ｂ１（０．５，１７５）、点Ｂ２（０．７，２０９）、点Ｂ３（０．７，３３７）、点Ｂ４（０．５，３６３）のそれぞれを結んで囲まれた範囲内に設定されていることを特徴とする液晶装置。
    Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／｜ｎｘ−ｎｙ｜ …（１）
  3. 平行配向の液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と第２電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶装置であって、
    前記第１基板の前記液晶層と反対側に、第１の位相差板と、第２の位相差板と、第１の偏光板とが設けられ、前記第２基板の前記液晶層と反対側には、前記第２の位相差板と同等の位相差板である第３の位相差板と、第２の偏光板とが設けられており、
    前記第１の位相差板の遅相軸が、前記第１の偏光板又は第２の偏光板の透過軸と平行に配置されるとともに、前記第１基板及び第２基板の前記液晶層側に設けられた配向膜により規定される前記液晶層の配向方向と平行に配置されており、
    前記位相差板の位相差Δｎｄ（ｎｍ）と、下記式（１）で定義されるＮｚ値とが、点（Ｎｚ，Δｎｄ）として示される前記Ｎｚ値とΔｎｄとの関係図において、
    点Ｃ１（０，６８）、点Ｃ２（０．３，７１）、点Ｃ３（０．５，１０４）、点Ｃ４（０．５，１８４）、点Ｃ５（０．３，２２７）、点Ｃ６（０，１６２）のそれぞれを結んで囲まれた範囲内に設定されていることを特徴とする液晶装置。
    Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／｜ｎｘ−ｎｙ｜ …（１）
  4. 平行配向の液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と第２電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶装置であって、
    前記第１基板の前記液晶層と反対側に、位相差板と第１の偏光板とが設けられ、前記第２基板の前記液晶層と反対側には、第２の偏光板が設けられており、
    前記位相差板の遅相軸が、前記第１の偏光板又は第２の偏光板の透過軸と平行に配置されるとともに、前記第１基板及び第２基板の前記液晶層側に設けられた配向膜により規定される前記液晶層の配向方向と直交して配置されており、
    前記位相差板の位相差Δｎｄ（ｎｍ）と、下記式（１）で定義されるＮｚ値とが、点（Ｎｚ，Δｎｄ）として示される前記Ｎｚ値とΔｎｄとの関係図において、
    点Ｄ１（０．５，３８６）、点Ｄ２（０．７，３２２）、点Ｄ３（１．０，４００）、点Ｄ４（０．７，４５０）、点Ｄ５（０．５，４００）のそれぞれを結んで囲まれた範囲内に設定されていることを特徴とする液晶装置。
    Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／｜ｎｘ−ｎｙ｜ …（１）
  5. １つのサブ画素領域内に反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
  6. 前記位相差板又は第１の位相差板が、前記液晶パネルの表示面側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶装置。
  7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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