JP2008129375A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】２画面以上を表示可能であり、個々の画像の最適表示視角におけるコントラストを高めることができる液晶装置及び電子機器を提供すること。
【解決手段】液晶装置は、２つの画像を異なる方向に同時に表示可能であり、一対の基板と、当該基板の間に配置され、ツイスト角６６が９０度、リタデーションが０．３５μｍである液晶層４０とを備える。また、視角補償フィルム５１ａ（配向軸６１ａ）、偏光板５２ａ（吸収軸６２ａ）、視角補償フィルム５１ｂ（配向軸６１ｂ）、偏光板５２ｂ（吸収軸６２ｂ）を備える。配向軸６１ａ、吸収軸６２ａは、液晶層４０の下側配向方向６４から、液晶層４０のツイスト方向とは反対の方向に１度以上３度以下の範囲でずれており、配向軸６１ｂ、吸収軸６２ｂは、液晶層４０の上側配向方向６５から、液晶層４０のツイスト方向とは反対の方向に１度以上３度以下の範囲でずれている。
【選択図】図７

Description

本発明は、少なくとも２つの画像を異なる方向に同時に表示する液晶装置及び電子機器に関する。
一般に液晶装置は、一対の基板と、当該基板の間に封入された液晶層とを備える。こうした液晶装置の一方の基板の表面に、開口部を有するバリア層が形成されたバリアマスク基板をさらに重ねることで、２つの画像を異なる方向に同時に表示できることが知られている。特許文献１には、こうした２つの画像を用いて立体的な表示を行うことができる３次元画像表示装置が記載されている。
また、上記２つの画像の表示方向をより大きく異ならせることにより、例えば異なる観察者が当該２つの画像を斜め左右方向から別々に視認できるように構成することもできる。このような２画面表示が可能な液晶装置では、観察者は、正面方向（すなわち基板の法線方向）からではなく、主に斜め方向から表示を観察することとなる。
特許第２８５７４２９号公報
しかしながら、液晶装置は、一般に正面方向の表示のコントラストが最大となるように構成されるため、斜め方向から観察した場合には十分なコントラストが得られない。このため、こうした液晶装置をそのまま２画面表示用途に用いると、個々の画像の最適表示視角における表示のコントラストが低くなり、視認性が不十分となるという問題点がある。
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の奏する効果の一つにより、個々の画像の最適表示視角におけるコントラストを高めることが可能となり、表示の視認性を向上させることができる。
本発明の液晶装置は、少なくとも２つの異なる画像を異なる方向に同時に表示する液晶装置であって、透光性を有する第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置された透光性を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された、ツイスト角が概ね９０度である液晶層と、前記液晶層とは前記第１の基板に対して反対側に配置された第１の偏光板と、前記液晶層とは前記第１の基板に対して反対側に配置された第２の偏光板と、を備え、前記第１の偏光板の吸収軸は、前記液晶層の前記第１の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に１度以上３度以下の範囲でずれており、前記第２の偏光板の吸収軸は、前記液晶層の前記第２の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に１度以上３度以下の範囲でずれていることを特徴とする。
このような構成によれば、正面方向（基板の法線方向）から見ると偏光板の吸収軸が直交せず、特定の斜め方向から見ると直交するようになる。これに起因して、当該斜め方向において最大のコントラストが得られるようになる。より詳しくは、液晶層のツイスト方向によって決まる明視方向に対して直交する方向に傾いた方向において、最大のコントラストが得られる。これにより、個々の画像の最適表示視角におけるコントラストを高めることが可能となり、表示の視認性を向上させることができる。ここで、「液晶層のツイスト角とは反対の方向」は、次のような方向を指す。すなわち、第２の基板側から見て、液晶層が第２の基板から第１の基板へ向けて左回りにツイストしている場合には、第１の偏光板の吸収軸については左回りの方向、第２の偏光板の吸収軸については右回りの方向である。また、第２の基板側から見て、液晶層が第２の基板から第１の基板へ向けて右回りにツイストしている場合には、第１の偏光板の吸収軸については右回りの方向、第２の偏光板の吸収軸については左回りの方向である。換言すれば、第１の偏光板の吸収軸については、液晶層の第１の基板の表面における配向方向を挟んで明視方向とは反対側の方向であり、第２の偏光板の吸収軸については、液晶層の第２の基板の表面における配向方向を挟んで明視方向とは反対側の方向である。また、第１の基板と第１の偏光板との間、及び第２の基板と第２の偏光板との間には、適宜透光性を有する構成要素をさらに配置することができる。
上記液晶装置において、前記液晶層のリタデーションは、０．３０μｍ以上０．３７μｍ以下であることが好ましい。上記範囲のリタデーションは、液晶装置を正面から観察する場合を想定すると最適値より小さな値である。こうした構成によれば、液晶装置を斜め方向から観察する際に、液晶層を通る光の光路が長くなることに起因して当該光に対する見かけのリタデーションが大きくなり、最適なリタデーションが得られるようになる。特に、上記リタデーションが０．３０μｍ以上である場合には、十分な表示の輝度を確保することができ、上記リタデーションが０．３７μｍ以下である場合には、正面から傾いた方向において最適コントラストが得られるようになる。このように、上記構成によれば、個々の画像の最適表示視角におけるコントラストを高めることが可能となり、表示の視認性を向上させることができる。
上記液晶装置においては、前記第１の基板と前記第１の偏光板との間に配置され、配向軸が前記第１の偏光板の吸収軸と略一致する、ハイブリッド配向したディスコティック高分子液晶を含む第１のフィルムと、前記第２の基板と前記第２の偏光板との間に配置され、配向軸が前記第２の偏光板の吸収軸と略一致する、ハイブリッド配向したディスコティック高分子液晶を含む第２のフィルムと、をさらに備えることが好ましい。このような構成によれば、第１のフィルム及び第２のフィルムの視角補償機能によって、高コントラストが得られる視角範囲が拡大される。これにより、個々の画像の最適表示視角におけるコントラストを高めることが可能となり、表示の視認性を向上させることができる。
上記液晶装置において、前記液晶層のリタデーションは、概ね０．３２μｍであり、前記第１の偏光板の吸収軸及び前記第１のフィルムの配向軸は、前記液晶層の前記第１の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に概ね２度ずれており、前記第２の偏光板の吸収軸及び前記第２のフィルムの配向軸は、前記液晶層の前記第２の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に概ね２度ずれているような構成としてもよい。このような構成によれば、個々の画像の最適表示視角におけるコントラストを特に高めることができる。
上記液晶装置において、前記液晶層のリタデーションは、概ね０．３５μｍであり、前記第１の偏光板の吸収軸及び前記第１のフィルムの配向軸は、前記液晶層の前記第１の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に概ね２度ずれており、前記第２の偏光板の吸収軸及び前記第２のフィルムの配向軸は、前記液晶層の前記第２の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に概ね２度ずれているような構成としてもよい。このような構成によれば、個々の画像の最適表示視角におけるコントラストを高めることができるとともに、表示の輝度を高めることができる。
本発明の電子機器は、上記液晶装置を表示部に備えることを特徴とする。このような構成によれば、２以上の画像を同時に表示できるとともに、個々の画像の最適表示視角においてコントラストの高い高品位な表示が可能な電子機器が得られる。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
（第１の実施形態）
＜液晶装置の構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶装置１の拡大平面図であり、図２は、図１に示す液晶装置１の模式断面図である。図２に示すように、液晶装置１は、表示パネルとしての液晶パネル２と、接着剤３５を介して液晶パネル２に貼り合わされたバリアマスク基板３０とを備えている。
液晶パネル２は、枠状のシール剤（不図示）を介して対向して貼り合わされた素子基板１０及び対向基板２０を有している。素子基板１０と対向基板２０との間隔は、図示しない柱状のスペーサによって保持されている。素子基板１０には、本発明における第１の基板としてのガラス基板１１が含まれており、対向基板２０には、本発明における第２の基板としてのガラス基板２１が含まれている。素子基板１０と対向基板２０との間には、ＴＮモードの液晶層４０が封入されている。バリアマスク基板３０は、ガラス基板３１を基体としている。ガラス基板３１の液晶パネル２側表面には、開口部３３が設けられた遮光性を有するバリア層３２が形成されている。
図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ貼り合わされる前の液晶パネル２及びバリアマスク基板３０の拡大平面図である。これらを重ね合わせて貼り合せたものが図１に示す液晶装置１である。図１中の網掛け部は、バリアマスク基板３０に形成されたバリア層３２の存在する領域を表している。
図３（ａ）に示すように、液晶パネル２は、マトリクス状に配置された矩形の画素４ｒ，４ｇ，４ｂ（以下ではまとめて「画素４」とも呼ぶ）を有しており、これらはそれぞれ赤、緑、青の表示を行う。画素４ｒ，４ｇ，４ｂは、図中のＸ軸方向にこの順に繰り返し配置されており、Ｙ軸方向については、同一の色に対応する画素４が一列にストライプ状に並ぶように配置されている。隣接する画素４の間には、黒色の樹脂からなる遮光層１４が形成されている。また、以下では画素４のＸ軸方向についての列を画素列５と呼ぶ。
各画素４は、第１の画像又は第２の画像のいずれかの表示に寄与する。第１の画像を表示する画素４を画素４Ｌ、第２の画像を表示する画素４を画素４Ｒとも呼ぶ。本実施形態では、画素４Ｌ，４Ｒは、画素列５の方向、すなわちＸ軸方向について交互に繰り返し配置されており、Ｙ軸方向については各々が一列にストライプ状に並ぶように配置されている。
バリアマスク基板３０に形成されたバリア層３２は、図３（ｂ）に示すように、液晶パネル２の法線方向から見て画素４Ｌと画素４Ｒとの間の遮光層１４と略重なる領域に開口部３３を有している。ここで、「画素４Ｌと画素４Ｒとの間」とは、図の右から左に向かう方向（すなわちＸ軸の負方向）に沿って画素４Ｌ、画素４Ｒがこの順に隣接している部位を言い、当該方向に沿って画素４Ｒ、画素４Ｌがこの順に隣接している部位は除かれる。したがって、開口部３３は、Ｘ軸方向について、一つおきの遮光層１４に対応する部位に設けられることとなる。また、開口部３３の幅は、遮光層１４の幅より若干大きくなっている。
続いて、図２を用いて、図３（ａ）に示す液晶パネル２と図３（ｂ）に示すバリアマスク基板３０とが貼り合わされた状態（すなわち図１に示す状態）の液晶装置１の構成について詳述する。
液晶装置１に含まれる素子基板１０は、画素４ごとに形成されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子２２と、ＴＦＴ素子２２に接続されたゲート線（不図示）、データ線２８、及び画素電極２４等を含む、いわゆるＴＦＴ素子基板である。素子基板１０に含まれるガラス基板１１の液晶層４０側表面には、第１層から第４層までの構成要素が積層されている。また、これらの各層間の構成要素が短絡するのを防止するため、第１層と第２層の間には層間絶縁層４１が、第２層と第３層の間には層間絶縁層４２が、第３層と第４層の間には層間絶縁層４３が、それぞれ形成されている。なお、スイッチング素子としては、３端子のＴＦＴ素子２２に代えて、２端子のＴＦＤ（Thin Film Diode）素子等を用いてもよい。
ガラス基板１１の表面に設けられた第１層には、ＴＦＴ素子２２のゲート電極２２ｇが形成されている。
第１層の上には、ＳｉＯ2又はＳｉＮなどからなる層間絶縁層４１を挟んで第２層が形成されている。第２層には、ゲート電極２２ｇに重なる位置に、アモルファスシリコンからなる半導体層２２ａが形成されている。また、半導体層２２ａのソース領域にはソース電極２２ｓが、またドレイン領域にはドレイン電極２２ｄが一部重なった状態で形成されている。半導体層２２ａ、ソース電極２２ｓ、ドレイン電極２２ｄ、ゲート電極２２ｇにより、ＴＦＴ素子２２が構成される。
第２層の上には、ＳｉＯ2又はＳｉＮなどからなる層間絶縁層４２を挟んで第３層が形成されている。第３層には、データ線２８が形成されている。データ線２８は、層間絶縁層４２に設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴ素子２２のソース電極２２ｓに接続されている。
第３層の上には、ＳｉＮなどからなる層間絶縁層４３を挟んで、第４層が形成されている。第４層には、透光性を有するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる画素電極２４が形成されている。画素電極２４は、層間絶縁層４２，４３を貫通して形成されたコンタクトホールを介してＴＦＴ素子２２のドレイン電極２２ｄに接続されている。また、第４層の表層には、ポリイミドからなる配向膜（不図示）が形成されている。
ガラス基板１１の、液晶層４０側とは反対側の面には、視角補償フィルム５１ａ、偏光板５２ａがこの順に積層配置されている。視角補償フィルム５１ａ、偏光板５２ａは、それぞれ本発明における第１のフィルム、第１の偏光板に対応する。ガラス基板１１上に配置された、視角補償フィルム５１ａ及び偏光板５２ａを含むフィルムを、以下ではまとめて光学フィルム５０ａとも呼ぶ。光学フィルム５０ａに対向する位置には、液晶装置１に向けて光を照射するバックライト４８が配置されている。
図４は、光学フィルム５０ａの構成を詳細に示した模式断面図である。光学フィルム５０ａは、粘着層５５、視角補償フィルム５１ａ、偏光板５２ａがこの順に積層された構成を有しており、さらに偏光板５２ａは、ヨウ素を含む偏光子５４を、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム５３によって挟んだ構成となっている。光学フィルム５０ａは、粘着層５５によってガラス基板１１に接着されている。
図５は、視角補償フィルム５１ａの機能を説明するための、液晶層４０及び視角補償フィルム５１ａの模式断面図である。視角補償フィルム５１ａは、光学的に負の１軸性を示す扁平なディスコティック高分子液晶５１０を含んでおり、当該ディスコティック高分子液晶５１０のネマチックハイブリッド配向構造を固形化したフィルムである。ディスコティック高分子液晶５１０が形作る扁平な円盤の平面の法線方向と、フィルム平面とのなす角度は、フィルムの上面と下面とで異なっている（すなわちハイブリッド配向している）。また、当該角度は、フィルム上面と下面との間で連続的に変化している。また、ディスコティック高分子液晶５１０が形作る扁平な円盤の平面の法線方向をフィルム表面に投影したときの方向を、視角補償フィルム５１ａの配向軸と呼ぶ。
視角補償フィルム５１ａは、ディスコティック高分子液晶５１０によって液晶層４０のチルトを補償することができる。すなわち、視角補償フィルム５１ａ内のディスコティック高分子液晶５１０（負の１軸性の分子）は、チルト方向が連続的に変化しているため、液晶層４０内の液晶分子（正の１軸性の分子）との間で屈折率異方性がキャンセルされる組み合わせが存在する。このような組み合わせに着目すると、どのような方向から見ても屈折率が等しくなる。この効果によって、液晶装置１の視角特性が改善され、表示を斜め方向から観察したときのコントラストが高まり、視認性が向上する。
図２に戻り、対向基板２０に含まれるガラス基板２１の液晶層４０側の表面には、画素４ｒ，４ｇ，４ｂにそれぞれ対応して、赤色のカラーフィルタ１２ｒ、緑色のカラーフィルタ１２ｇ（不図示）、青色のカラーフィルタ１２ｂ（以下まとめて「カラーフィルタ１２」とも呼ぶ）が形成されている。カラーフィルタ１２は、入射した光のうち特定の波長の光を吸収する層であり、カラーフィルタ１２によって透過光を所定の色（例えば赤、緑、又は青）とすることができる。また、隣接する画素４の間の領域には、遮光性を有する黒色の樹脂からなる遮光層１４が形成されている。カラーフィルタ１２及び遮光層１４の表層には、透光性を有するＩＴＯからなる共通電極２３が形成されている。共通電極２３は、図示しない定電位線に接続されており、一定の電位に保たれている。共通電極２３の表層には、ポリイミドからなる配向膜（不図示）が形成されている。なお、カラーフィルタ１２及び遮光層１４の上に、透光性を有する樹脂からなるオーバーコートを積層し、その上に共通電極２３を形成してもよい。
上述したように、素子基板１０と対向基板２０との間には液晶層４０が配置されている。液晶層４０はＴＮモードであり、そのツイスト角は９０度となっている。共通電極２３と画素電極２４との間に駆動電圧が印加されると、液晶層４０に電界が生じる。液晶層４０内の液晶分子は、この電界に従って配向状態が変化する。液晶装置１は、この液晶分子の配向状態に応じた偏光変換機能と、偏光板５２ａ，５２ｂの偏光選択機能とを利用して表示を行う。
ガラス基板２１の、液晶層４０とは反対側の表面には、接着剤３５を介してバリアマスク基板３０が貼り付けられている。バリアマスク基板３０は、ガラス基板３１を基体とし、ガラス基板３１の液晶層４０側の面にバリア層３２が形成されている。
ところで、ガラス基板２１は、ケミカルエッチング又はＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等により約５０μｍの厚さに加工されている。この加工によって、実質的に表示光が射出されるカラーフィルタ１２と、バリア層３２の開口部３３との距離が調節され、その結果、カラーフィルタ１２から開口部３３に至る光路の角度が調節される。これにより、液晶装置１によって第１の画像及び第２の画像を好適な角度に表示することができる。
ガラス基板３１の外側表面（すなわちガラス基板２１側とは反対側の面）には、視角補償フィルム５１ｂ及び偏光板５２ｂが、この順に積層配置されている。視角補償フィルム５１ｂ、偏光板５２ｂは、それぞれ本発明における第２のフィルム、第２の偏光板に対応する。ガラス基板３１上に配置された、視角補償フィルム５１ｂ及び偏光板５２ｂを含むフィルムを、以下ではまとめて光学フィルム５０ｂとも呼ぶ。光学フィルム５０ｂの構成は、光学フィルム５０ａと同様であり、その詳細は図４に示されている。
＜液晶装置による２画面表示＞
図６は、上記構成の液晶装置１の断面構造を、視角と、その視角において視認される表示との関係とともに示した図である。この図は、画素４ｂ（画素４Ｒ）と画素４ｒ（画素４Ｌ）との間に配置された開口部３３を通る光に着目して描かれている。他の開口部３３を通る光の振る舞いもこの図と同様である。また、この図においては、光路の説明の便宜上、ガラス基板２１が厚く描かれており、また素子基板１０の構成要素は省略されている。
画素４ｒからの表示光は、開口部３３を通り、空気層に入射する際に屈折した後に、符号９ｒを付した角度範囲で視認される。同様にして、画素４ｇ、画素４ｂからの表示光は、それぞれ符号９ｇ，９ｂを付した角度範囲で視認される。角度範囲９ｒと角度範囲９ｂ、角度範囲９ｒと角度範囲９ｇ、及び角度範囲９ｂと角度範囲９ｇは、一部重複する。
この結果、正面から左に分布する角度範囲ＶＬでは、画素４ｂからの表示光はバリア層３２で遮蔽されて視認されず、画素４ｒからの表示光のみが視認される。一方、正面から右に分布する角度範囲ＶＲでは、画素４ｒからの表示光はバリア層３２で遮蔽されて視認されず、画素４ｂからの表示光のみが視認される。換言すれば、角度範囲ＶＬでは、画素４Ｌによる第１の画像のみが視認され、角度範囲ＶＲでは、画素４Ｒによる第２の画像のみが視認される。このように、液晶装置１は、角度範囲ＶＬ，ＶＲにおいて２つの異なる画像を表示することができる。角度範囲ＶＬ，ＶＲは、開口部３３の幅やガラス基板２１の厚さ等によって調節することができ、例えばガラス基板２１の法線方向から１５度以上５０度以下の範囲とすることができる。特に、ガラス基板２１の法線方向から３０度の角度において好適に第１の画像又は第２の画像を観察することができる。
なお、角度範囲ＶＬ，ＶＲに挟まれた正面方向の角度範囲ＶＣにおいては、画素４ｂ及び画素４ｒからの表示光がともに視認される。すなわち、角度範囲ＶＣは、第１の画像及び第２の画像がともに表示される混在領域となっている。これは、開口部３３のＸ軸方向の幅が、遮光層１４のＸ軸方向の幅より大きくなっているためである。
このように、液晶装置１は、２つの異なる画像を異なる方向に同時に表示可能ないわゆる２画面表示ディスプレイであり、斜め左右方向から観察されることとなるので、広い視野角を有していることが好ましく、特に、正面方向から３０度前後傾いた方向から観察した際のコントラストが高いことが好ましい。
＜光学条件＞
こうした要請を満たすために、液晶装置１は、光学条件に特徴を有している。図７は、液晶装置１における光学条件を示す模式図である。この図におけるＸ軸方向は、観察時の左右方向に対応し、Ｙ軸方向は、同じく上下方向に対応する。また、以下ではＹ軸方向を基準に角度を表すことにし、左回りの角度には＋を、右回りの角度には−を付して表す。
液晶層４０の、ガラス基板１１の表面における配向方向６４、ガラス基板２１の表面における配向方向６５は、それぞれＹ軸方向に対して＋４５度、−４５度の角度をなしている。したがって、液晶層４０のツイスト角６６は９０度となっている。より詳しくは、ガラス基板２１（上基板）からガラス基板１１（下基板）へ向けて左回りに９０度ツイストしている。このため、明視方向は１２時方向（＋Ｙ方向から見る方向）となる。上記配向方向６４，６５は、配向膜のラビング処理の方向に一致する。
また、液晶層４０のリタデーション（Δｎｄ）は、０．３５μｍに設定されている。ここで、Δｎは液晶層４０に含まれる液晶分子の屈折率異方性、ｄは液晶層４０の厚さである。上記リタデーションの値は、液晶装置１を正面から観察する場合を想定すると最適値より小さな値である。このように設定することにより、液晶装置１を斜め方向から観察する際に、液晶層４０を通る光の光路が長くなることに起因して当該光に対するリタデーションが大きくなり、最適なリタデーションが得られるようになる。
視角補償フィルム５１ａの配向軸６１ａと、偏光板５２ａの吸収軸６２ａは同一であり、Ｙ軸方向に対して＋４７度の角度をなしている。したがって、液晶層４０のガラス基板１１の表面における配向方向（＋４５度）から、液晶層４０のツイスト方向とは反対の方向に２度ずれていることとなる。換言すれば、配向軸６１ａ及び吸収軸６２ａは、液晶層４０のガラス基板１１の表面における配向方向６４を挟んで明視方向とは反対側の方向に２度ずれている。以下では、配向軸６１ａ及び吸収軸６２ａをまとめて下側光学軸とも呼ぶ。
また、視角補償フィルム５１ｂの配向軸６１ｂと、偏光板５２ｂの吸収軸６２ｂは同一であり、Ｙ軸方向に対して−４７度の角度をなしている。したがって、液晶層４０のガラス基板２１の表面における配向方向（−４５度）から、液晶層４０のツイスト方向とは反対の方向に２度ずれていることとなる。換言すれば、配向軸６１ｂ及び吸収軸６２ｂは、液晶層４０のガラス基板２１の表面における配向方向６５を挟んで明視方向とは反対側の方向に２度ずれている。以下では、配向軸６１ｂ及び吸収軸６２ｂをまとめて上側光学軸とも呼ぶ。
上記を換言すれば、下側光学軸と上側光学軸とがなす角は、Ｙ軸を中心とする９４度であって、液晶層４０のツイスト角６６より左右に２度ずつ広くなっている。このような構成にすると、正面方向（ガラス基板２１の法線方向）から見ると偏光板５２ａ，５２ｂの吸収軸６２ａ，６２ｂが直交せず、特定の斜め方向から見た場合に直交するようになる。これに起因して、当該斜め方向において最大のコントラストが得られるようになる。より詳しくは、液晶層４０のツイスト方向によって決まる明視方向に対して直交する方向に傾いた方向において、最大のコントラストが得られる。本実施形態では、明視方向は１２時方向なので、これに直交する３時方向及び９時方向、すなわち正面から左右に傾いた方向から観察したときに最大のコントラストが得られることとなる。さらに、上記したように、液晶層４０のリタデーションを０．３５μｍと小さく設定してあるため、正面から傾いた方向から観察したときに見かけのリタデーションが増加し、最適なリタデーション、すなわち高コントラストが得られるリタデーションとなる。これらの作用によって、液晶装置１は、正面から左右に傾いた方向から観察したときに高コントラストの表示を行うことができる。
図８、図９は、液晶装置１におけるコントラストの視角特性を、従来の構成の液晶装置と比較した図である。詳しくは、図８は、左右方向の視角に対する表示のコントラストをグラフにしたものであり、図９は、上下左右に視角を変えた際の等コントラストカーブを描いたものである。図８中の曲線７１は、本実施形態の液晶装置１の視角特性、曲線７２は、従来の構成の液晶装置の視角特性である。ここで、従来の構成とは、液晶層のリタデーションが０．４０μｍであり、偏光板の吸収軸及び視角補償フィルムの配向軸がいずれも液晶層の基板表面における配向方向に一致する構成である。これらの図からわかるように、液晶装置１は、第１の画像、第２の画像が視認できる左右３０度付近の視角範囲においてコントラストが高められている。特に、左右３０度の視角方向においては、従来の構成の液晶装置のコントラストは約１００にとどまっているのに対し、液晶装置１のコントラストは約９００となっている。このように、液晶装置１は、第１の画像、第２の画像の最適表示視角において高コントラストの表示を行うことが可能であり、高い視認性を有する。
液晶装置１を製造するに際しては、上記した従来の構成の液晶装置に対して、液晶層４０のリタデーションを小さくするために液晶層４０の厚さを小さくし、視角補償フィルム５１ａ，５１ｂ、及び偏光板５２ａ，５２ｂの角度を変更すればよい。液晶層４０の厚さを小さくするためには、例えば柱状のスペーサの高さを小さくすればよく、このような変更はスペーサの高さの制御を容易にする方向であるから、液晶装置１は、従来の構成の液晶装置より容易に製造することができる。また、視角補償フィルム５１ａ，５１ｂ、及び偏光板５２ａ，５２ｂの角度の変更は２度にとどまり、取り個数に影響を与えることがないため、コストアップをすることなく製造することができる。
（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態に係る液晶装置１Ａについて説明する。液晶装置１Ａは、第１の実施形態に係る液晶装置１において液晶層４０のリタデーションを０．３５μｍから０．３２μｍに変更したものであり、その他の構成については液晶装置１と同一である。したがって、液晶装置１Ａの拡大平面図は図１に示されたものと同一であり、模式断面図は図２に示されたものと同一である。
＜光学条件＞
ここで、本実施形態に係る液晶装置１Ａの特性を説明するために、第１の実施形態の液晶装置１において光学条件を変更した場合の特性の変化について述べる。第１の実施形態に示した液晶装置１は、その光学条件を変更することで、視角特性を変えることができる。図１０は、液晶装置１の構成において下側光学軸（配向軸６１ａ、吸収軸６２ａ）及び上側光学軸（配向軸６１ｂ、吸収軸６２ｂ）を変えたときの、液晶層４０のリタデーションと、左右３０度方向のコントラストとの関係を示す図である。図１０中の６本の曲線は、下側光学軸及び上側光学軸の角度を変更した場合の特性を示している。より詳しくは、曲線８８ＣＲ，９０ＣＲ，９２ＣＲ，９４ＣＲ，９６ＣＲ，９８ＣＲは、下側光学軸と上側光学軸とのなす角がそれぞれ８８度、９０度、９２度、９４度、９６度、９８度である場合の特性を示している。図１２は、これらの光学条件を示す図である。図１２（ａ）は、９０度ツイストした液晶層４０の配向方向６４，６５を示しており、（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）は、それぞれ下側光学軸と上側光学軸とのなす角が上記８８度、９０度、９２度、９４度、９６度、９８度である場合に対応する下側光学軸及び上側光学軸を示している。いずれの場合においても、下側光学軸と上側光学軸とは、Ｙ軸に対して左右対称の関係となっている。このように、第１の実施形態の液晶装置１において光学条件を変更すると、視角特性が大きく変化する。
本実施形態の液晶装置１Ａは、下側光学軸と上側光学軸とのなす角が９４度（液晶装置１と同一）であるため、その特性は図１０中の曲線９４ＣＲによって示されたものとなる。そして、液晶装置１Ａにおいては、液晶層４０のリタデーションが０．３２μｍとなっている。このため、グラフから分かるように、左右３０度の視角方向についてのコントラストは約１４００となる。このように、本実施形態の液晶装置１Ａによれば、第１の画像及び第２の画像の最適表示視角におけるコントラストを特に高めることができる。
＜変形例＞
本発明の実施にあたっては、光学条件は上記したものに限定されず、本発明の範囲内で任意に変更することができる。偏光板５２ａの吸収軸６２ａは、液晶層４０のガラス基板１１の表面における配向方向６４から、液晶層４０のツイスト方向とは反対の方向に１度以上３度以下の範囲でずらすことができ、偏光板５２ｂの吸収軸６２ｂは、液晶層４０のガラス基板２１の表面における配向方向６５から、液晶層４０のツイスト方向とは反対の方向に１度以上３度以下の範囲でずらすことができる。図１０においては、曲線９２ＣＲ，９４ＣＲ，９６ＣＲがこの条件に該当する。そして、これらの条件下において、液晶層４０のリタデーションを０．３７μｍ以下とすることが好ましい。このような構成とすれば、図１０のグラフから分かるように、左右３０度の視角方向においてコントラストを３００以上とすることができる。
一方、図１１は、液晶装置１の構成において下側光学軸（配向軸６１ａ、吸収軸６２ａ）及び上側光学軸（配向軸６１ｂ、吸収軸６２ｂ）を変えたときの、液晶層４０のリタデーションと、透過率との関係を示す図である。図１１中の６本の曲線８８Ｔ，９０Ｔ，９２Ｔ，９４Ｔ，９６Ｔ，９８Ｔは、図１０と同様に、下側光学軸と上側光学軸とのなす角をそれぞれ８８度、９０度、９２度、９４度、９６度、９８度とした場合の特性であり、そのときの下側光学軸及び上側光学軸の詳細は、それぞれ図１２（ｂ）〜（ｇ）に示されている。
図１１から分かるように、いずれの光学条件下においても、液晶層４０のリタデーションが大きいほど高い透過率が得られることが分かる。透過率を高くすることにより、第１の画像及び第２の画像の視認性を向上させることができる。透過率は、リタデーションが０．３０μｍ以上である場合には変化が少ない一方で、０．３０μｍを下回ると急激に低下する。したがって、透過率を確保する観点からは、液晶層４０のリタデーションを０．３０μｍ以上とすることが好ましい。
以上から、本発明の実施にあたっては、下側光学軸と上側光学軸とのなす角については９２度以上９６度以下の範囲で選択することができ、その上で、液晶層４０のリタデーションを０．３０μｍ以上０．３７μｍ以下の範囲で選択することができる。こうした構成により、第１の画像及び第２の画像の最適表示視角における輝度を確保しながらコントラストを高めることができ、ひいてはこれらの画像の視認性を高めることができる。
（第３の実施形態）
続いて、本発明の第３の実施形態に係る液晶装置１Ｂについて、図１３、図１４を用いて説明する。液晶装置１Ｂは、第１の実施形態の液晶装置１から、画素４Ｌ，４Ｒ、開口部３３の配置位置に変更を加えたものである。その他の点は第１の実施形態の液晶装置１と同様であるので、以下、相違点を中心に説明する。なお、図１３、図１４においては、図１、図３の実施形態と同じ要素には同じ符号を付して示すことにして、その説明は省略する。
図１３は、第３の実施形態に係る液晶装置１Ｂの拡大平面図である。液晶装置１Ｂも、第１の画像及び第２の画像を異なる方向に同時に表示可能な、いわゆる２画面表示ディスプレイである。液晶装置１Ｂは、液晶装置１と同様、表示パネルとしての液晶パネル２Ｂと、バリアマスク基板３０Ｂとが接着剤３５を介して貼り合わされた構成となっている。図１４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ貼り合わされる前の液晶パネル２Ｂ及びバリアマスク基板３０Ｂの拡大平面図である。図１３中の網掛け部は、バリアマスク基板３０Ｂに形成されたバリア層３２の存在する領域を表している。
図１４（ａ）に示すように、液晶パネル２Ｂは、それぞれ赤、緑、青の表示を行う矩形の画素４ｒ，４ｇ，４ｂを有している。画素４ｒ，４ｇ，４ｂは、図中のＸ軸方向にこの順に繰り返し配置されており、Ｙ軸方向については、同一の色に対応する画素４が一列にストライプ状に並ぶように配置されている。隣接する画素４の間には、遮光層１４が形成されている。
各画素４は、第１の画像を表示する画素４Ｌ、第２の画像を表示する画素４Ｒのいずれかに割り振られている。本実施形態では、画素４Ｌ，４Ｒは、Ｘ軸方向について交互に繰り返し配置されているとともに、これと直交するＹ軸方向についても、交互に繰り返し配置されている。すなわち、各画素列５のＸ軸方向についての構成要素の順序は、どの画素列５においても、画素４Ｌ、遮光層１４、画素４Ｒ、遮光層１４、の順であり、これを単位として繰り返されているが、隣接する画素列５の間では上記の繰り返しの単位が半ピッチずつずれるように配置されている。換言すれば、画素列５に直交する方向（Ｙ軸方向）について、画素４Ｌと画素４Ｒとが画素列５ごとに交互に並ぶように配置されている。
これに合わせて、図１４（ｂ）に示すように、バリアマスク基板３０Ｂに形成されたバリア層３２の開口部３３の位置も、第１の実施形態の液晶装置１から変更されている。バリア層３２は、液晶パネル２Ｂの法線方向から見て画素４Ｌと画素４Ｒとの間の遮光層１４と略重なる領域に開口部３３を有している。ここで、「画素４Ｌと画素４Ｒとの間」とは、図の右から左に向かう方向（すなわちＸ軸の負方向）に沿って画素４Ｌ、画素４Ｒがこの順に隣接している部位を言い、当該方向に沿って画素４Ｒ、画素４Ｌがこの順に隣接している部位は除かれる。以上から、開口部３３は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のいずれについても、一つおきの遮光層１４に対応する部位に設けられることとなる。すなわち、本実施形態では、画素４Ｌ，４Ｒの配置パターンに合わせて開口部３３も画素列５ごとに半ピッチずつずれた位置に配置されている。換言すれば、画素列５のＹ軸方向の幅に略等しい長さのスリット状の開口部３３が、斜め方向に並ぶ形となっている。こうしたバリア層３２は、ステップバリアとも呼ばれる。また、開口部３３の幅は、遮光層１４の幅より若干大きくなっている。
こうしたステップバリアを用いた構成の液晶装置１Ｂでは、同一の色相の表示を行う画素４Ｌのうち最も近接する２つの画素４Ｌの間の距離が、２画面表示を行わない通常の液晶装置における当該距離の√２倍となるため、表示の解像度は通常の液晶装置の１／√２倍となる。この特徴は、画素４Ｒについても同様である。一方、第１の実施形態の液晶装置１のように画素４Ｌ，４Ｒがストライプ状に並んでいる場合は、解像度は通常の液晶装置の１／２倍であるから、本実施形態の構成とすることにより解像度を第１の実施形態から√２倍向上させることができる。
液晶装置１Ｂの断面構造、及び、視角と、その視角において視認される表示との関係は、第１の実施形態の液晶装置１と同様であり、図６に示されている。したがって、本実施形態の液晶装置１Ｂも、角度範囲ＶＬ，ＶＲにおいて、互いに異なる第１の画像、第２の画像を表示することができる。
また、液晶装置１Ｂは、液晶装置１と同様、液晶層４０のリタデーションが０．３５μｍとなっている。そして、視角補償フィルム５１ａの配向軸６１ａと、偏光板５２ａの吸収軸６２ａとが、液晶層４０のガラス基板１１の表面における配向方向（＋４５度）から、液晶層４０のツイスト方向とは反対の方向に２度ずれており、視角補償フィルム５１ｂの配向軸６１ｂと、偏光板５２ｂの吸収軸６２ｂとが、液晶層４０のガラス基板２１の表面における配向方向（−４５度）から、液晶層４０のツイスト方向とは反対の方向に２度ずれている。このような特徴により、液晶装置１Ｂも、液晶装置１と同様に、第１の画像、第２の画像の最適表示視角において高コントラストの表示を行うことが可能であり、高い視認性を有する。
（電子機器への搭載例）
上述した液晶装置１（液晶装置１Ａ，１Ｂを含む。以下同じ。）は、例えば、図１５に示すような電子機器としてのカーナビゲーションシステム用の表示装置１００に搭載して用いることができる。この表示装置１００は、表示部１１０に組み込まれた液晶装置１によって、２つの画像を異なる方向に同時に表示することができる。例えば、運転席側に地図の画像を表示するとともに、助手席側に映画の画像を表示することができる。その際、コントラストの高い高品位な表示を行うことができる。
なお、本発明を適用した液晶装置１は、上記表示装置１００の他、モバイルコンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、オーディオ機器などの各種電子機器に用いることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
（変形例１）
上記各実施形態の液晶装置１は、２つの画像を同時に表示するものであるが、３つ以上の画像を同時に表示するものであってもよい。３つの画像を同時に表示させる場合は、第１の画像を表示する画素４Ｌ、第２の画像を表示する画素４Ｒに加えて、第３の画像を表示する画素４Ｃを設け、これらを透過した表示光を、バリアマスク基板３０のバリア層３２によって異なる方向に射出するように構成すればよい。また、表示の方向を制御するためには、カラーフィルタ１２とバリア層３２との間の距離を調整すればよい。
（変形例２）
上記各実施形態では、液晶層４０のツイスト角６６は９０度であり、上側光学軸及び下側光学軸は、液晶層４０の配向方向６４，６５から２度ずれた角度であるとしているが、本発明の効果を得るためには精密にこれらの角度に一致している必要はなく、概ね一致していれば足りる。例えば、工程のばらつき等に起因してこれらの角度に±１度程度の誤差が生じたとしても、略同様の効果を得ることができる。
第１の実施形態に係る液晶装置の拡大平面図。 図１に示す液晶装置の模式断面図。 （ａ）は、液晶パネルの拡大平面図、（ｂ）は、バリアマスク基板の拡大平面図。 光学フィルムの構成を詳細に示す模式断面図。 視角補償フィルムの機能を説明するための、液晶層及び視角補償フィルムの模式断面図。 図１の液晶装置の断面構造を、視角と、その視角において視認される表示との関係とともに示した図。 液晶装置における光学条件を示す模式図。 液晶装置におけるコントラストの視角特性を、従来の構成の液晶装置と比較したグラフ。 液晶装置におけるコントラストの視角特性を、従来の構成の液晶装置と比較した図。 液晶装置において下側光学軸及び上側光学軸を変えたときの、液晶層のリタデーションと、左右３０度方向のコントラストとの関係を示す図。 液晶装置において下側光学軸及び上側光学軸を変えたときの、液晶層のリタデーションと、透過率との関係を示す図。 （ａ）から（ｇ）は、図１０及び図１１における光学条件を示す図。 第３の実施形態に係る液晶装置の拡大平面図。 （ａ）は、液晶パネルの拡大平面図、（ｂ）は、バリアマスク基板の拡大平面図。 カーナビゲーションシステム用の表示装置の斜視図。
符号の説明
１，１Ａ，１Ｂ…液晶装置、２…液晶パネル、４，４ｒ，４ｇ，４ｂ，４Ｌ，４Ｒ…画素、５…画素列、１０…素子基板、１１…第１の基板としてのガラス基板、１２…カラーフィルタ、１４…遮光層、２０…対向基板、２１…第２の基板としてのガラス基板、２２…ＴＦＴ素子、２３…共通電極、２４…画素電極、２８…データ線、３０…バリアマスク基板、３１…ガラス基板、３２…バリア層、３３…開口部、３５…接着剤、４０…液晶層、４１，４２，４３…層間絶縁層、４８…バックライト、５０ａ，５０ｂ…光学フィルム、５１ａ…第１のフィルムとしての視角補償フィルム、５１ｂ…第２のフィルムとしての視角補償フィルム、５２ａ…第１の偏光板、５２ｂ…第２の偏光板、６１ａ，６１ｂ…配向軸、６２ａ，６２ｂ…吸収軸、６４，６５…配向方向、６６…ツイスト角、１００…カーナビゲーションシステム用の表示装置。

Claims (6)

  1. 少なくとも２つの異なる画像を異なる方向に同時に表示する液晶装置であって、
    透光性を有する第１の基板と、
    前記第１の基板に対向して配置された透光性を有する第２の基板と、
    前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された、ツイスト角が概ね９０度である液晶層と、
    前記液晶層とは前記第１の基板に対して反対側に配置された第１の偏光板と、
    前記液晶層とは前記第１の基板に対して反対側に配置された第２の偏光板と、を備え、
    前記第１の偏光板の吸収軸は、前記液晶層の前記第１の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に１度以上３度以下の範囲でずれており、
    前記第２の偏光板の吸収軸は、前記液晶層の前記第２の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に１度以上３度以下の範囲でずれていることを特徴とする液晶装置。
  2. 請求項１に記載の液晶装置であって、
    前記液晶層のリタデーションは、０．３０μｍ以上０．３７μｍ以下であることを特徴とする液晶装置。
  3. 請求項１又は２に記載の液晶装置であって、
    前記第１の基板と前記第１の偏光板との間に配置され、配向軸が前記第１の偏光板の吸収軸と略一致する、ハイブリッド配向したディスコティック高分子液晶を含む第１のフィルムと、
    前記第２の基板と前記第２の偏光板との間に配置され、配向軸が前記第２の偏光板の吸収軸と略一致する、ハイブリッド配向したディスコティック高分子液晶を含む第２のフィルムと、をさらに備えることを特徴とする液晶装置。
  4. 請求項３に記載の液晶装置であって、
    前記液晶層のリタデーションは、概ね０．３２μｍであり、
    前記第１の偏光板の吸収軸及び前記第１のフィルムの配向軸は、前記液晶層の前記第１の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に概ね２度ずれており、
    前記第２の偏光板の吸収軸及び前記第２のフィルムの配向軸は、前記液晶層の前記第２の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に概ね２度ずれていることを特徴とする液晶装置。
  5. 請求項３に記載の液晶装置であって、
    前記液晶層のリタデーションは、概ね０．３５μｍであり、
    前記第１の偏光板の吸収軸及び前記第１のフィルムの配向軸は、前記液晶層の前記第１の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に概ね２度ずれており、
    前記第２の偏光板の吸収軸及び前記第２のフィルムの配向軸は、前記液晶層の前記第２の基板の表面における配向方向から、前記液晶層のツイスト方向とは反対の方向に概ね２度ずれていることを特徴とする液晶装置。
  6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶装置を表示部に備えることを特徴とする電子機器。
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