JP2010175865A - Liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、視野角を制御する液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display element that controls a viewing angle.
従来、液晶ディスプレイなどの電子表示装置は、PC、ワープロ、コピー機、ファクシミリなどのOA機器の分野に限らず、キャッシュディスペンサ、ATM、ゲーム機、テレビジョン受像機、時計、携帯電話、工場内の制御装置などの広い分野で使用されており、特にキャッシュディスペンサやATM、ノート型PCや携帯電話では、プライバシー保護のため隣からの覗き見を防止するための視界制御機能が要求される。 Conventionally, electronic display devices such as liquid crystal displays are not limited to the field of office automation equipment such as PCs, word processors, copiers, and facsimiles, but also cash dispensers, ATMs, game machines, television receivers, watches, mobile phones, It is used in a wide range of control devices and the like, and in particular, cash dispensers, ATMs, notebook PCs, and mobile phones are required to have a visibility control function for preventing peeping from the side for privacy protection.
このような視界制御機能を付与するため、上記の表示装置における表示画面の前面にマイクロルーバを内蔵する可視角度調整フィルムと呼ばれる一種の光学フィルタを取り付け、表示画面の画像が正面からは明るく見えるが、側方からは暗くて見えないようにしたものがある。しかしながら、このマイクロルーバを用いた光学フィルタは、カーボンブラックを含むルーバ構造のフィルムの表裏両面にポリエチレンテレフタレート(PET)製などの透明フィルムを積層して作られているため、光量の透過損失が多くなり、かつ製造コストが高額になるという問題がある。 In order to provide such a visibility control function, a kind of optical filter called a viewing angle adjustment film with a built-in microlouver is attached to the front of the display screen in the above display device, and the image on the display screen appears bright from the front. There are things that are dark and invisible from the side. However, optical filters using this microlouver are made by laminating transparent films such as polyethylene terephthalate (PET) on both the front and back sides of a louvered film containing carbon black, so there is a lot of light transmission loss. In addition, there is a problem that the manufacturing cost is high.
一方、液晶表示素子である液晶パネルの背面側に光源(バックライト)を設置した液晶ディスプレイにおいて、液晶パネルの表面輝度を増大させるため、上記液晶パネルとバックライトとの間にレンズ機能を備えた高分子材料製のフィルムあるいはシート、すなわちいわゆるレンズフィルム(レンズシート、プリズムシート、調光シートなどと呼ばれることもある)を介在させることにより、レンズフィルムの集光、散乱、拡大、屈折、反射などを利用して正面の輝度を向上したり、上下の特定視野に対する光の分布や均一性の改善、または左右もしくは上下に対する光の分散などを行って表示画面の輝度を向上させたりすることがある。 On the other hand, in a liquid crystal display in which a light source (backlight) is installed on the back side of a liquid crystal panel, which is a liquid crystal display element, a lens function is provided between the liquid crystal panel and the backlight to increase the surface brightness of the liquid crystal panel. By interposing a film or sheet made of a polymer material, that is, a so-called lens film (sometimes called a lens sheet, a prism sheet, a light control sheet, etc.), condensing, scattering, expanding, refraction, reflection, etc. of the lens film May improve the brightness of the display screen by improving the front brightness, improving the light distribution and uniformity for the upper and lower specific fields, or distributing the light to the left and right or the top and bottom. .
しかしながら、このような構成では、レンズフィルムが必要になるだけでなく、このレンズフィルムの厚み分、液晶パネルの厚みが増加するという問題がある。 However, in such a configuration, there is a problem that not only a lens film is required but also the thickness of the liquid crystal panel is increased by the thickness of the lens film.
そこで、各画素を構成する赤(R)、緑(G)および青(B)の表示用副画素のそれぞれに対して、白(W)の着色を施した妨害用副画素を形成し、表示用副画素ではアレイ基板および対向基板のそれぞれの偏光板の偏光方向に対して傾斜した方向に液晶分子を配置し、妨害用副画素では偏光板の偏光方向に沿って液晶分子を配置して、表示用副画素および妨害用副画素をそれぞれVA(Vertical Align)モードで駆動することで、妨害用副画素を介して覗き込みに対して黒輝度を増加させて覗き込み角のコントラスト低下を狙い、視認性を低下させることにより、視野角を制御する構成が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。 Therefore, a disturbing sub-pixel colored with white (W) is formed for each of the red (R), green (G) and blue (B) display sub-pixels constituting each pixel for display. In the sub-pixel for use, liquid crystal molecules are arranged in a direction inclined with respect to the polarization direction of each polarizing plate of the array substrate and the counter substrate, and in the sub-pixel for interference, liquid crystal molecules are arranged along the polarization direction of the polarizing plate, By driving the display subpixel and the obstruction subpixel in VA (Vertical Align) mode, respectively, the black luminance is increased with respect to the view through the obstruction subpixel, and the contrast of the look angle is lowered. A configuration is known in which the viewing angle is controlled by reducing the visibility (see, for example, Non-Patent Document 1).
しかしながら、上述の液晶表示素子では、正面方向を除く方向からの覗き込みに対してコントラストを低下させ、覗き込み方向から視認される画像を、全体に白みがかった状態とすることが可能であるものの、画像の配色そのものはある程度残ってしまうので、覗き込みに対する視認性の低下が充分とはいえないという問題点を有している。 However, in the above-described liquid crystal display element, it is possible to reduce the contrast with respect to the viewing from the direction other than the front direction, and to make the image visually recognized from the viewing direction to be whitened as a whole. However, since the color scheme itself of the image remains to some extent, there is a problem in that the visibility for viewing is not sufficiently lowered.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、透過率の低下および厚みの増加を防止しつつ効果的な視野角制御が可能な液晶表示素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide a liquid crystal display element capable of effective viewing angle control while preventing a decrease in transmittance and an increase in thickness.
本発明は、対をなす基板と、これら基板間に介在された液晶層とを具備し、複数の画素がマトリクス状に形成された液晶表示素子であって、前記各画素は、白色を構成する原色のいずれかにより着色され少なくとも正面方向に光を透過可能な表示用副画素と、この表示用副画素に対応してこの表示用副画素と別個に設けられ、この表示用副画素に対して補色で着色され、正面方向を除く方向に光を透過可能な妨害用副画素とを備えているものである。 The present invention is a liquid crystal display element including a pair of substrates and a liquid crystal layer interposed between the substrates, and a plurality of pixels formed in a matrix, each pixel forming a white color A display subpixel that is colored by one of the primary colors and is capable of transmitting light at least in the front direction, and is provided separately from the display subpixel corresponding to the display subpixel. It is provided with an interference sub-pixel that is colored with a complementary color and can transmit light in a direction other than the front direction.
そして、白色を構成する原色のいずれかにより着色した表示用副画素に対応して、この表示用副画素と別個に、この表示用副画素に対して補色で着色した妨害用副画素を設け、この妨害用副画素にて、正面方向を除く方向に光を透過可能とする。 Then, in correspondence with the display subpixel colored with one of the primary colors constituting white, separately from the display subpixel, a disturbing subpixel colored with a complementary color is provided for the display subpixel, This blocking sub-pixel can transmit light in a direction other than the front direction.
本発明によれば、正面方向以外の方向に対して、表示用副画素に表示した画像と妨害用副画素に表示した画像とを混色させてコントラストを低下させつつ画像を無彩色に近づけることができ、透過率の低下および厚みの増加を防止しつつ視野角を効果的に制御できる。 According to the present invention, the image displayed on the display subpixel and the image displayed on the interfering subpixel are mixed in a direction other than the front direction to reduce the contrast and bring the image closer to an achromatic color. The viewing angle can be effectively controlled while preventing a decrease in transmittance and an increase in thickness.
以下、本発明の一実施の形態の構成を図1ないし図9を参照して説明する。 The configuration of an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図8において、11は液晶表示装置としての液晶ディスプレイを示し、この液晶ディスプレイ11は、液晶表示素子としての透過型の液晶パネル12と、この液晶パネル12の背面側に配置される面状光源装置であるバックライト13とを備えたカラーディスプレイである。 In FIG. 8, reference numeral 11 denotes a liquid crystal display as a liquid crystal display device. The liquid crystal display 11 includes a transmissive liquid crystal panel 12 as a liquid crystal display element and a planar light source device disposed on the back side of the liquid crystal panel 12. This is a color display provided with the backlight 13.
液晶パネル12は、図3ないし図5に示すように、基板としてのアレイ基板15と、このアレイ基板15と対をなす基板としての対向基板16とが対向配置されて図示しないスペーサを介して所定の間隙を保持した状態で接着部SE(図8)により互いに接着固定され、これら基板15,16間に液晶分子LCにより構成される液晶層17が挟持され、かつ、各基板15,16にそれぞれ偏光板18,19が貼着されて構成されている。さらに、この液晶パネル12は、複数の画素20が水平(H)方向および垂直(V)方向に沿って所定の表示領域内にマトリクス状に配置されており、各画素20は、図1に示すように、白色を構成する原色、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)のそれぞれに対応する表示用副画素21r,21g,21b(以下、これら表示用副画素21r,21g,21bの少なくともいずれか、あるいは全体を単に表示用副画素21ということがある)と、これら表示用副画素21r,21g,21bと対をなしこれら表示用副画素21r,21g,21bに対して補色、すなわちシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)に対応する妨害用副画素22c,22m,22y(以下、これら妨害用副画素22c,22m,22yの少なくともいずれか、あるいは全体を単に妨害用副画素22ということがある)とで構成されている。 As shown in FIG. 3 to FIG. 5, the liquid crystal panel 12 has an array substrate 15 as a substrate and a counter substrate 16 as a pair that is paired with the array substrate 15 arranged in a predetermined manner via a spacer (not shown). The liquid crystal layer 17 composed of the liquid crystal molecules LC is sandwiched between the substrates 15 and 16, and is attached to the substrates 15 and 16, respectively. Polarizers 18 and 19 are attached to each other. Further, in the liquid crystal panel 12, a plurality of pixels 20 are arranged in a matrix in a predetermined display area along the horizontal (H) direction and the vertical (V) direction, and each pixel 20 is shown in FIG. As described above, the display subpixels 21r, 21g, and 21b corresponding to primary colors constituting white, for example, red (R), green (G), and blue (B) (hereinafter, these display subpixels 21r, 21g, 21b) or the entire display subpixels 21r, 21g, and 21b may be paired with the display subpixels 21r, 21g, and 21b. That is, the obstruction subpixels 22c, 22m, and 22y corresponding to cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) (hereinafter, at least one of these obstruction subpixels 22c, 22m, and 22y, or the whole is simply used. It may be referred to as an obstruction subpixel 22).
そして、この液晶パネル12は、図1ないし図4に示すように、表示用副画素21が横電界駆動モード、例えばIPS(In Plain Switching)モードにより駆動され、妨害用副画素22が縦電界駆動モード、例えばホモジニアス配向モードにより駆動され、表示用副画素21のみを用いる広視野角表示モードと、表示用副画素21と妨害用副画素22とを用いて表示用副画素21で表示する画像を妨害用副画素22によって正面方向を除く方向に対して妨害することで視野角を狭くする狭視野角表示モードとを切り換え可能となっている。なお、本実施の形態において、表示用副画素21と妨害用副画素22とは、略等しい大きさ(面積比1:1)に形成されているが、妨害用副画素22が表示用副画素21に対して大きすぎると透過率が低下し、妨害用副画素22が表示用副画素21に対して小さすぎると狭視野角表示モードでの視野角制御効果が低下するため、表示用副画素21と妨害用副画素22との面積比は、液晶パネル12に求められる特性に応じて、1:1ないし3:1程度とすることが好ましい。 In the liquid crystal panel 12, as shown in FIGS. 1 to 4, the display subpixel 21 is driven in a horizontal electric field drive mode, for example, an IPS (In Plain Switching) mode, and the disturbing subpixel 22 is driven in a vertical electric field drive. Mode, for example, a wide viewing angle display mode that is driven by the homogeneous orientation mode and uses only the display subpixel 21, and an image to be displayed on the display subpixel 21 using the display subpixel 21 and the disturbing subpixel 22 The obstruction sub-pixel 22 can be switched to a narrow viewing angle display mode in which the viewing angle is narrowed by obstructing the direction other than the front direction. In the present embodiment, the display subpixel 21 and the disturbing subpixel 22 are formed to have substantially the same size (area ratio 1: 1), but the disturbing subpixel 22 is the display subpixel. If it is too large relative to 21, the transmittance will be reduced, and if the interfering subpixel 22 is too small relative to the display subpixel 21, the viewing angle control effect in the narrow viewing angle display mode will be reduced. The area ratio between 21 and the blocking sub-pixel 22 is preferably about 1: 1 to 3: 1 depending on the characteristics required for the liquid crystal panel 12.
図3ないし図5に示すように、アレイ基板15は、絶縁性および透光性を有する透明基板24と、この透明基板24上に格子状に形成される複数の走査線25および複数の信号線26と、走査線25に平行に形成される複数の共通配線27と、走査線25と信号線26との交差位置にそれぞれ接続されるスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)28と、この薄膜トランジスタ28などを覆って透明基板24上に形成されたシリコン酸化膜、あるいはシリコン窒化膜などの絶縁膜29と、この絶縁膜29上に形成され各薄膜トランジスタ28によりそれぞれ駆動される画素電極30(図2)と、絶縁膜29上に形成され共通配線27に接続される共通電極31と、これら電極30,31などを覆って絶縁膜29上に形成された配向膜32とを有している。 As shown in FIGS. 3 to 5, the array substrate 15 includes an insulating and translucent transparent substrate 24, and a plurality of scanning lines 25 and a plurality of signal lines formed on the transparent substrate 24 in a grid pattern. 26, a plurality of common wirings 27 formed in parallel to the scanning line 25, a thin film transistor (TFT) 28 as a switching element connected to the intersection of the scanning line 25 and the signal line 26, the thin film transistor 28, etc. An insulating film 29 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film formed on the transparent substrate 24 and a pixel electrode 30 (FIG. 2) formed on the insulating film 29 and driven by each thin film transistor 28; A common electrode 31 formed on the insulating film 29 and connected to the common wiring 27; and an alignment film 32 formed on the insulating film 29 so as to cover the electrodes 30, 31 and the like.
透明基板24は、例えば平面視で四角形状に形成されたガラス基板などである。 The transparent substrate 24 is, for example, a glass substrate formed in a square shape in plan view.
走査線25、信号線26および共通配線27は、例えばアルミニウムあるいは銅などの導電性を有する部材により略直線状に形成されており、走査線25および共通配線27は水平(H)方向、信号線26は垂直(V)方向に沿っている。また、走査線25は、ゲート駆動回路すなわちゲートドライバ34に電気的に接続され、信号線26は、ソース駆動回路すなわちソースドライバ35に電気的に接続され、共通配線27は、この共通配線27の電位を設定する図示しない共通配線電源部に電気的に接続されている。さらに、共通配線27は、表示用副画素21に対応する走査線25に対応してそれぞれ形成されている。換言すれば、共通配線27は、垂直(V)方向に対して走査線251つ置きに配置されている。すなわち、共通配線27は、走査線25の半分の個数形成されている。 The scanning line 25, the signal line 26, and the common wiring 27 are formed in a substantially linear shape by a conductive member such as aluminum or copper. The scanning line 25 and the common wiring 27 are arranged in the horizontal (H) direction, the signal line. 26 is along the vertical (V) direction. The scanning line 25 is electrically connected to a gate driving circuit, that is, the gate driver 34, the signal line 26 is electrically connected to a source driving circuit, that is, the source driver 35, and the common wiring 27 is the same as the common wiring 27. It is electrically connected to a common wiring power source (not shown) for setting the potential. Further, the common lines 27 are formed corresponding to the scanning lines 25 corresponding to the display sub-pixels 21, respectively. In other words, the common wiring 27 is arranged every other scanning line 251 in the vertical (V) direction. That is, the number of common wiring lines 27 is half that of the scanning lines 25.
ゲートドライバ34、ソースドライバ35および共通配線電源部は、それぞれ制御手段としてのコントローラ38に接続されている。また、ゲートドライバ34は、複数の薄膜トランジスタ28を行単位に導通させるように複数の走査線25を順次駆動するものであり、ソースドライバ35は、各行の薄膜トランジスタ28が対応する走査線25の駆動によって導通する期間において信号電位を複数の信号線26にそれぞれ出力するものである。 The gate driver 34, the source driver 35, and the common wiring power supply unit are each connected to a controller 38 as control means. The gate driver 34 sequentially drives the plurality of scanning lines 25 so that the plurality of thin film transistors 28 are conducted in units of rows, and the source driver 35 operates by driving the scanning lines 25 corresponding to the thin film transistors 28 in each row. The signal potential is output to each of the plurality of signal lines 26 during the conducting period.
コントローラ38は、外部から入力される映像信号Sに対して各ドライバ34,35の動作タイミングなどを制御するものであり、複数の走査線25を順次駆動するための制御信号、映像信号から1行分の画素20単位に得られる画素データ、出力極性を指定してこれら画素データを複数の信号線26にそれぞれ割り当てるための制御信号、画像データを信号電位に変換するために用いられる所定数の階調基準電圧などを発生する。 The controller 38 controls the operation timing of the drivers 34 and 35 with respect to the video signal S input from the outside. One line from the control signal and video signal for sequentially driving the plurality of scanning lines 25. Pixel data obtained in units of 20 pixels per minute, a control signal for designating output polarities and assigning these pixel data to a plurality of signal lines 26, and a predetermined number of steps used for converting image data into signal potentials Generates a regulated reference voltage.
薄膜トランジスタ28は、制御端子であるゲート電極が走査線25と一体に形成されており、ソース電極が信号線26と一体に形成され、かつ、ドレイン電極が各画素電極30と電気的に接続されている。そして、これら薄膜トランジスタ28は、ゲートドライバ34からの信号が走査線25を介してゲート電極に印加されることでスイッチング制御され、ソースドライバ35から信号線26を介して入力された信号に対応して各画素電極30を独立して駆動可能となっている。 In the thin film transistor 28, a gate electrode as a control terminal is formed integrally with the scanning line 25, a source electrode is formed integrally with the signal line 26, and a drain electrode is electrically connected to each pixel electrode 30. Yes. These thin film transistors 28 are controlled in switching by applying a signal from the gate driver 34 to the gate electrode through the scanning line 25, and correspond to the signal input from the source driver 35 through the signal line 26. Each pixel electrode 30 can be driven independently.
図2に示すように、画素電極30および共通電極31は、透明で、かつ、導電性を有する例えばITOなどの材料により、例えばスパッタリングなどの一般的な成膜工程と例えばエッチングなどの一般的なパターニング工程とを繰り返すことによってそれぞれ薄膜状に形成されている。 As shown in FIG. 2, the pixel electrode 30 and the common electrode 31 are made of a transparent and conductive material such as ITO, for example, a general film forming process such as sputtering, and a general film such as etching. Each is formed into a thin film by repeating the patterning step.
画素電極30は、表示用副画素21に対応する画素電極30aと、妨害用副画素22に対応する画素電極30bとを備えている。そして、この画素電極30(画素電極30a,30b)は、絶縁膜29(図3)に設けられたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ28のドレイン電極と電気的に接続されている。 The pixel electrode 30 includes a pixel electrode 30a corresponding to the display subpixel 21 and a pixel electrode 30b corresponding to the disturbing subpixel 22. The pixel electrode 30 (pixel electrodes 30a and 30b) is electrically connected to the drain electrode of the thin film transistor 28 through a contact hole provided in the insulating film 29 (FIG. 3).
ここで、画素電極30a(図3)は、垂直(V)方向に沿って長手状の櫛歯状に形成されており、共通電極31との間に横電界を生じるように構成されている。 Here, the pixel electrode 30 a (FIG. 3) is formed in a long comb-teeth shape along the vertical (V) direction, and is configured to generate a lateral electric field between the pixel electrode 30 a and the common electrode 31.
また、画素電極30bは、隣接する走査線25,25間および信号線26,26間に亘って略四角形状に形成されている。 Further, the pixel electrode 30b is formed in a substantially square shape between the adjacent scanning lines 25 and 25 and between the signal lines 26 and 26.
なお、画素電極30a(表示用副画素21)と画素電極30b(妨害用副画素22)とは、本実施の形態において、垂直(V)方向に交互に隣接させて形成しているが、水平(H)方向に隣接させて形成してもよい。 In this embodiment, the pixel electrode 30a (display subpixel 21) and the pixel electrode 30b (interference subpixel 22) are formed to be alternately adjacent in the vertical (V) direction. It may be formed adjacent to the (H) direction.
また、共通電極31は、櫛歯状の画素電極30a間に挿入される櫛歯状に形成されており、絶縁膜29に設けられたコンタクトホールを介して共通配線27と電気的に接続されている。 The common electrode 31 is formed in a comb-like shape inserted between the comb-like pixel electrodes 30a, and is electrically connected to the common wiring 27 through a contact hole provided in the insulating film 29. Yes.
一方、図3および図4に示すように、対向基板16は、絶縁性および透光性を有する透明基板41と、この透明基板41上に形成されたカラーフィルタ層42と、このカラーフィルタ層42上に形成された対向電極43と、この対向電極43上に形成された配向膜44とを有している。 On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the counter substrate 16 includes a transparent substrate 41 having insulating properties and translucency, a color filter layer 42 formed on the transparent substrate 41, and the color filter layer 42. It has a counter electrode 43 formed thereon and an alignment film 44 formed on the counter electrode 43.
透明基板41は、透明基板24と同様に、例えば平面視で四角形状に形成されたガラス基板などである。 Similar to the transparent substrate 24, the transparent substrate 41 is, for example, a glass substrate formed in a square shape in plan view.
カラーフィルタ層42は、例えば合成樹脂などにより形成され表示用副画素21r,21g,21b(図1)のそれぞれの色、すなわち赤(R)、緑(G)および青(B)に対応する着色部42r,42g,42bと、妨害用副画素22c,22m,22y(図1)のそれぞれの色、すなわちシアン(C)、マゼンタ(M)およびイエロー(Y)に対応する着色部42c,42m,42yとを備え、これら着色部42r,42g,42b,42c,42m,42yが各副画素21r,21g,21b,22c,22m,22y(図1)の表示側を覆って垂直(V)方向に沿って長手状に形成され、水平(H)方向に順次配置されている。 The color filter layer 42 is formed of, for example, synthetic resin, and is colored corresponding to the colors of the display sub-pixels 21r, 21g, and 21b (FIG. 1), that is, red (R), green (G), and blue (B). Colored portions 42c, 42m, 42c, 42m, 42b, 42b, and obstructing subpixels 22c, 22m, 22y (FIG. 1) corresponding to the respective colors, ie, cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). 42y, and these colored portions 42r, 42g, 42b, 42c, 42m, 42y cover the display side of each of the sub-pixels 21r, 21g, 21b, 22c, 22m, 22y (FIG. 1) in the vertical (V) direction. Are formed in a longitudinal shape along the horizontal (H) direction.
対向電極43は、透明で、かつ、導電性を有する例えばITOなどの材料により、妨害用副画素22c,22m,22y(図1)に対向する位置にのみ薄膜状に形成されており、これら妨害用副画素22c,22m,22yに対応した共通電極となっている。したがって、これら対向電極43は、水平(H)方向に沿って帯状に形成され、垂直(V)方向に沿って互いに離間されている。 The counter electrode 43 is formed into a thin film only at a position facing the subpixels 22c, 22m, and 22y (FIG. 1) for blocking with a transparent and conductive material such as ITO. This is a common electrode corresponding to the sub-pixels 22c, 22m, and 22y for use. Accordingly, the counter electrodes 43 are formed in a strip shape along the horizontal (H) direction and are separated from each other along the vertical (V) direction.
液晶層17は、誘電率異方性が正の液晶材料により構成されており、配向膜32,44のラビング方向により、液晶分子LCのプレチルト角がほぼ0°でその長軸方向が一方向に揃っている、ホモジニアス配向状態となっている。 The liquid crystal layer 17 is made of a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy, and the pretilt angle of the liquid crystal molecules LC is approximately 0 ° and the major axis direction is unidirectional due to the rubbing direction of the alignment films 32 and 44. It is in a homogeneous alignment state.
偏光板18,19は、図6に示すように、吸収軸18a,19aが液晶パネル12(図3)の正面視での対角線方向に沿いかつ互いに交差した、いわゆるクロスニコル配置となっており、液晶分子LCの長手方向(ダイレクタ)が偏光板19の吸収軸19aに沿っている。したがって、図3および図4に示すように、電極30a,31間、および、電極30b,43間にそれぞれ電圧が印加されない状態では、入射した光は液晶層17を通過しても偏光は変化せず、図6(a1)および図6(b1)に示すように、出射側の偏光板19によって吸収され、表示用副画素21および妨害用副画素22のそれぞれが黒表示となる。また、表示用副画素21において、図3に示す電極30a,31間に電圧が印加されて横電界が生じた状態では、図6(a2)に示すように液晶分子LCが面内で旋回され、長手方向が吸収軸19aからずれることにより透過率が増加して白表示となる。さらに、妨害用副画素22において、図4に示す電極30b,43間に電圧が印加されて縦電界が生じた状態では、図6(b2)に示すように液晶分子LCが立ち上がり、正面方向(極角が0°の方向)に対しては黒表示であるものの、正面方向を除く左右方向(極角が0°以外の方向)に対しては白表示となる。この結果、液晶パネル12は、図7に示すような視野角特性(コントラスト)を有している。 As shown in FIG. 6, the polarizing plates 18 and 19 have a so-called crossed Nicol arrangement in which the absorption axes 18a and 19a cross each other along the diagonal direction in the front view of the liquid crystal panel 12 (FIG. 3). The longitudinal direction (director) of the liquid crystal molecules LC is along the absorption axis 19 a of the polarizing plate 19. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, in the state where no voltage is applied between the electrodes 30a and 31 and between the electrodes 30b and 43, the incident light does not change its polarization even if it passes through the liquid crystal layer 17. First, as shown in FIGS. 6 (a1) and 6 (b1), the light is absorbed by the polarizing plate 19 on the emission side, and each of the display subpixel 21 and the disturbing subpixel 22 is displayed in black. Further, in the display sub-pixel 21, when a voltage is applied between the electrodes 30a and 31 shown in FIG. 3 and a lateral electric field is generated, the liquid crystal molecules LC are rotated in the plane as shown in FIG. 6 (a2). When the longitudinal direction deviates from the absorption axis 19a, the transmittance increases and white display is performed. Furthermore, in the state where a voltage is applied between the electrodes 30b and 43 shown in FIG. 4 and a vertical electric field is generated in the disturbing sub-pixel 22, the liquid crystal molecules LC rise as shown in FIG. Although the display is black for the polar angle of 0 °, the display is white for the left and right directions (polar angles other than 0 °) except for the front direction. As a result, the liquid crystal panel 12 has viewing angle characteristics (contrast) as shown in FIG.
そして、バックライト13は、冷陰極管、あるいはLEDなどの光源からの白色光を面状の白色光に変換する導光板(図示せず)を有し、液晶パネル12のアレイ基板15側に対向配置されている。 The backlight 13 has a light guide plate (not shown) for converting white light from a cold cathode tube or a light source such as an LED into planar white light, and is opposed to the array substrate 15 side of the liquid crystal panel 12. Has been placed.
次に、上記一実施の形態の動作を説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described.
(広視野角表示モード)
ゲートドライバ34は、コントローラ38からの制御信号により1垂直走査期間において表示用副画素21に対応する走査線25を順次選択し、換言すれば走査線25を1つ置きに順次選択し、各行の薄膜トランジスタ28を1水平走査期間だけ導通させるように、選択された走査線25の走査線電位を設定する。
(Wide viewing angle display mode)
The gate driver 34 sequentially selects the scanning lines 25 corresponding to the display sub-pixels 21 in one vertical scanning period according to the control signal from the controller 38. In other words, the gate driver 34 sequentially selects every other scanning line 25, and The scanning line potential of the selected scanning line 25 is set so that the thin film transistor 28 is turned on only for one horizontal scanning period.
また、ソースドライバ35は、1水平走査期間毎に1行分の画素20に対して供給される画素データを、所定数の階調基準電圧を参照してそれぞれ信号電位に変換し、複数の信号線26に並列的に出力する。 Further, the source driver 35 converts pixel data supplied to the pixels 20 for one row every horizontal scanning period into signal potentials with reference to a predetermined number of gradation reference voltages, and outputs a plurality of signals. Output to line 26 in parallel.
したがって、ゲートドライバ34により導通された各行の薄膜トランジスタ28を介して、ソースドライバ35から供給される信号電位が各表示用副画素21の画素電極30aに印加され、各表示用副画素21に対応する液晶層17の液晶分子LCが信号電位に対応する角度旋回されて長手方向が吸収軸19aからずれ(図6(a2))、このずれ角に対応して透過率が増加する。 Therefore, the signal potential supplied from the source driver 35 is applied to the pixel electrode 30a of each display subpixel 21 via the thin film transistor 28 of each row conducted by the gate driver 34, and corresponds to each display subpixel 21. The liquid crystal molecules LC of the liquid crystal layer 17 are rotated by an angle corresponding to the signal potential, the longitudinal direction is deviated from the absorption axis 19a (FIG. 6 (a2)), and the transmittance increases corresponding to this deviation angle.
この結果、表示用副画素21により広視野角で画像を表示する。 As a result, the display sub-pixel 21 displays an image with a wide viewing angle.
(狭視野角表示モード)
ゲートドライバ34は、コントローラ38からの制御信号により1垂直走査期間において走査線25を順次選択し、各行の薄膜トランジスタ28を1水平走査期間だけ導通させるように、選択された走査線25の走査線電位を設定する。
(Narrow viewing angle display mode)
The gate driver 34 sequentially selects the scanning lines 25 in one vertical scanning period in accordance with a control signal from the controller 38, and the scanning line potential of the selected scanning line 25 is set so that the thin film transistors 28 in each row are made conductive only for one horizontal scanning period. Set.
また、ソースドライバ35は、1水平走査期間毎に1行分の画素20に対して供給される画素データを、所定数の階調基準電圧を参照してそれぞれ信号電位に変換し、複数の信号線26に並列的に出力する。 Further, the source driver 35 converts pixel data supplied to the pixels 20 for one row every horizontal scanning period into signal potentials with reference to a predetermined number of gradation reference voltages, and outputs a plurality of signals. Output to line 26 in parallel.
したがって、ゲートドライバ34により導通された各行の薄膜トランジスタ28を介して、ソースドライバ35から供給される信号電位が各表示用副画素21の画素電極30aおよび各妨害用副画素22の画素電極30bにそれぞれ印加され、図6(a2)に示すように、各表示用副画素21に対応する液晶層17(図3)の液晶分子LCが信号電位に対応する角度旋回されて長手方向が吸収軸19aからずれ、このずれ角に対応して透過率が増加するとともに、図6(b2)に示すように、この表示用副画素21と対をなす妨害用副画素21に対応する液晶層17(図4)の液晶分子LCが信号電位に対応する角度立ち上がって、この立ち上がり角に対応して透過率が増加する。 Therefore, the signal potential supplied from the source driver 35 via the thin film transistors 28 of each row conducted by the gate driver 34 is applied to the pixel electrode 30a of each display subpixel 21 and the pixel electrode 30b of each disturbing subpixel 22, respectively. As shown in FIG. 6 (a2), the liquid crystal molecules LC of the liquid crystal layer 17 (FIG. 3) corresponding to the display sub-pixels 21 are turned at an angle corresponding to the signal potential, and the longitudinal direction is from the absorption axis 19a. As shown in FIG. 6 (b2), the liquid crystal layer 17 (FIG. 4) corresponding to the disturbing sub-pixel 21 paired with the display sub-pixel 21 is formed. ) Rises at an angle corresponding to the signal potential, and the transmittance increases corresponding to the rising angle.
この結果、正面方向に対しては、表示用副画素21により画像を表示し、正面方向を除く方向に対しては、表示用副画素21により画像を表示するとともに、表示用副画素21と同一の画像データで、かつ、補色により着色された画像を、妨害用副画素22により表示することにより、表示用副画素21で表示する画像と妨害用副画素22により表示する画像とが混色され、表示する画像のコントラストが低下するとともにこの画像がほぼ無彩色、すなわちほぼ白画像となる。すなわち、正面方向を除く方向からの覗き込みに対して画像を視認しにくくし、実質的に液晶パネル12の視野角を狭視野角に制御する。 As a result, an image is displayed by the display subpixel 21 for the front direction, and an image is displayed by the display subpixel 21 for the direction other than the front direction, and is the same as the display subpixel 21. By displaying the image data and the image colored by the complementary color by the interference subpixel 22, the image displayed by the display subpixel 21 and the image displayed by the interference subpixel 22 are mixed, The contrast of the image to be displayed decreases, and this image becomes almost achromatic, that is, almost a white image. That is, it is difficult to visually recognize an image from a direction other than the front direction, and the viewing angle of the liquid crystal panel 12 is substantially controlled to be a narrow viewing angle.
このように、上記一実施の形態では、白色を構成する原色(赤、緑、青)により着色した表示用副画素21r,21g,21bに対応して、これら表示用副画素21r,21g,21bと別個に、これら表示用副画素21r,21g,21bに対して補色(シアン、マゼンタ、イエロー)で着色した妨害用副画素22c,22m,22yを設け、これら妨害用副画素22c,22m,22yにて、正面方向を除く方向に光を透過可能とした。 As described above, in the above-described embodiment, the display subpixels 21r, 21g, and 21b corresponding to the display subpixels 21r, 21g, and 21b colored with primary colors (red, green, and blue) that form white are used. Separately, the subpixels 22c, 22m, and 22y for interference colored with complementary colors (cyan, magenta, and yellow) are provided for the subpixels for display 21r, 21g, and 21b. Thus, light can be transmitted in a direction other than the front direction.
このため、狭視野角表示モードでは、正面方向以外の方向に対して、表示用副画素21r,21g,21bに表示した画像と妨害用副画素22c,22m,22yに表示した画像とを混色させて、コントラストを低下させつつ画像を無彩色(ほぼ白表示)に近づけることができる。具体的に、図7に示すように、狭視野角表示モードでは、極角30°におけるコントラストが2:1まで低減され、充分に視認できない状態となっている一方で、正面方向、すなわち極角0°におけるコントラストは高く維持され、正面方向からの視認性は確保されている。 For this reason, in the narrow viewing angle display mode, the image displayed on the display subpixels 21r, 21g, and 21b and the image displayed on the interference subpixels 22c, 22m, and 22y are mixed in a direction other than the front direction. Thus, the image can be brought closer to an achromatic color (substantially white display) while reducing the contrast. Specifically, as shown in FIG. 7, in the narrow viewing angle display mode, the contrast at the polar angle of 30 ° is reduced to 2: 1 and is not sufficiently visible, while the front direction, that is, the polar angle. The contrast at 0 ° is maintained high, and visibility from the front direction is ensured.
したがって、観測者が視野角を振った場合、あるいは第三者が覗き込みをしようとした場合などに、正面方向から視認できる表示が視認しにくくなる。 Therefore, when the observer swings the viewing angle or when a third party tries to look into the display, the display that can be viewed from the front direction becomes difficult to view.
そして、このように液晶分子LCの配向制御のみで視野角を制御するので、外付け式のルーバ構造の光学フィルタ、あるいは指向性のバックライトなどを用いる場合のような透過率の低下および厚みの増加を防止しつつ、視野角を効果的に制御でき、第三者からの覗き込みを効果的に防止できる。 Since the viewing angle is controlled only by the orientation control of the liquid crystal molecules LC in this way, the transmittance is reduced and the thickness is reduced as in the case of using an optical filter with an external louver structure or a directional backlight. While preventing the increase, the viewing angle can be effectively controlled, and the third party can be effectively prevented from peeping.
例えば、妨害用副画素を白(W)で着色する従来の場合では、狭視野角表示モードにおいて、観測者が視野角を振った場合、あるいは第三者が覗き込みをしようとした場合などに視認される表示は、正面方向に表示する画像に対して、全体に白みがかった画像となるものの、正面方向に表示する画像の配色がある程度残った画像となり、充分に視認できない状態であるとはいえないのに対して、本実施の形態では、正面方向を除く方向から視認される表示が無彩色に近づき、より視認しにくくなる。 For example, in the conventional case where the subpixel for interference is colored with white (W), in the narrow viewing angle display mode, when the observer swings the viewing angle or when a third party tries to look into The display that is visually recognized is an image that is whitened as a whole with respect to the image displayed in the front direction, but is an image in which the color scheme of the image displayed in the front direction remains to some extent, and is in a state that is not sufficiently visible. On the other hand, in the present embodiment, the display visually recognized from the direction other than the front direction approaches an achromatic color and becomes more difficult to visually recognize.
具体的に、例えば図9に示すように、(a)に示す所定のオリジナル画像の色味がかった部分Pが、本実施の形態の液晶ディスプレイ11の狭視野角表示モードで表示した画像を極角30°方向から見た画像(図9(b))では、色味が失われた部分P1となっており、全体にほぼ白画像となって視認性が充分に低下しているのに対して、従来例の液晶ディスプレイの狭視野角表示モードで表示した画像を極角30°方向から見た画像(図9(c))では、色味が残った部分P2となっており、視認性の低下が充分ではない。 Specifically, for example, as shown in FIG. 9, the shaded portion P of the predetermined original image shown in (a) is an image displayed in the narrow viewing angle display mode of the liquid crystal display 11 of the present embodiment. In the image viewed from the 30 ° angle (FIG. 9B), it is a portion P1 in which the color is lost, whereas the entire image is almost white and the visibility is sufficiently lowered. In addition, in the image displayed in the narrow viewing angle display mode of the conventional liquid crystal display as viewed from the polar angle of 30 ° (FIG. 9 (c)), the portion P2 in which the color remains remains, and visibility is improved. Is not sufficient.
また、液晶層17を吸収軸19aに長手方向を沿わせたホモジニアス配向とし、表示用副画素21をIPSモードなどの横電界駆動モードで駆動させ、かつ、妨害用副画素22をホモジニアス配向モードなどの縦電界駆動モードで駆動させることにより、表示用副画素21と妨害用副画素22とで液晶層17の液晶分子LCの配向方向を異ならせる必要がないので、配向膜32,44のラビングが容易となるなど、製造性を向上できるとともに、表示用副画素21では、広視野角で画像を表示することが可能になる。 Further, the liquid crystal layer 17 has a homogeneous alignment along the absorption axis 19a, the display subpixel 21 is driven in a transverse electric field drive mode such as an IPS mode, and the disturbing subpixel 22 is a homogeneous alignment mode. By driving in the vertical electric field driving mode, it is not necessary to make the alignment direction of the liquid crystal molecules LC of the liquid crystal layer 17 different between the display subpixel 21 and the disturbing subpixel 22, so that the alignment films 32 and 44 are rubbed. It is possible to improve manufacturability and the like, and the display sub-pixel 21 can display an image with a wide viewing angle.
さらに、広視野角表示モードと狭視野角表示モードとをコントローラ38により切り換え可能とすることにより、狭視野角表示モードが必要ない場合には、IPSモードなどの横電界駆動モードで駆動された表示用副画素21により、通常の広い視野角で画像を表示できるので、この液晶ディスプレイ11を様々な機器に適用できる。 Further, by enabling the controller 38 to switch between the wide viewing angle display mode and the narrow viewing angle display mode, when the narrow viewing angle display mode is not necessary, the display driven in the horizontal electric field drive mode such as the IPS mode. Since the sub-pixel 21 can display an image with a normal wide viewing angle, the liquid crystal display 11 can be applied to various devices.
そして、対をなす表示用副画素21と妨害用副画素22とを垂直(V)方向に隣接させることにより、これら副画素21,22の幅寸法を比較的大きく取ることができるので、副画素21,22を構成する画素電極30a,30bが必要以上に小さくならず、製造性が低下しにくい。 Since the display subpixel 21 and the disturbing subpixel 22 that make a pair are adjacent to each other in the vertical (V) direction, the width dimension of the subpixels 21 and 22 can be made relatively large. The pixel electrodes 30a and 30b constituting the parts 21 and 22 are not unnecessarily small, and the manufacturability is unlikely to deteriorate.
なお、上記一実施の形態において、表示用副画素21を駆動させる横電界駆動モードとしては、例えばFFSモードなどでもよい。 In the above embodiment, the lateral electric field drive mode for driving the display subpixel 21 may be, for example, the FFS mode.
また、液晶分子LCの長手方向(ダイレクタ)を偏光板19の吸収軸19aに沿わせたが、偏光板19の透過軸に沿わせても同様に制御できる。 Further, although the longitudinal direction (director) of the liquid crystal molecules LC is set along the absorption axis 19a of the polarizing plate 19, it can be controlled similarly along the transmission axis of the polarizing plate 19.
さらに、各副画素21,22は、いずれもVAモードにより駆動してもよい。この場合には、液晶分子LCの配向方向を表示用副画素21と妨害用副画素22とで適宜異ならせることにより、上記一実施の形態と同様に配光制御することが可能となる。 Further, each of the sub-pixels 21 and 22 may be driven in the VA mode. In this case, the light distribution can be controlled in the same manner as in the above embodiment by appropriately changing the alignment direction of the liquid crystal molecules LC between the display subpixel 21 and the disturbing subpixel 22.
そして、対をなす副画素21,22は、垂直(V)方向の配置を入れ替えてもよいし、水平(H)方向に隣接させて配置してもよい。 Then, the sub-pixels 21 and 22 forming a pair may be arranged in the vertical (V) direction or may be arranged adjacent to each other in the horizontal (H) direction.
また、広視野角表示モードと狭視野角表示モードとをコントローラ38により切り換えず、狭視野角表示モードのみの液晶パネル12としてもよい。 Further, the wide viewing angle display mode and the narrow viewing angle display mode may not be switched by the controller 38, and the liquid crystal panel 12 having only the narrow viewing angle display mode may be used.
12 液晶表示素子としての液晶パネル
15 基板としてのアレイ基板
16 基板としての対向基板
17 液晶層
20 画素
21b,21g,21r 表示用副画素
22c,22m,22y 妨害用副画素
38 制御手段としてのコントローラ
12 Liquid crystal panels as liquid crystal display elements
15 Array substrate as substrate
16 Counter substrate as substrate
17 Liquid crystal layer
20 pixels
21b, 21g, 21r Display sub-pixel
22c, 22m, 22y Sub pixel for obstruction
38 Controller as control means
Claims (3)
前記各画素は、
白色を構成する原色のいずれかにより着色され少なくとも正面方向に光を透過可能な表示用副画素と、
この表示用副画素に対応してこの表示用副画素と別個に設けられ、この表示用副画素に対して補色で着色され、正面方向を除く方向に光を透過可能な妨害用副画素とを備えている
ことを特徴とする液晶表示素子。 A liquid crystal display element comprising a pair of substrates and a liquid crystal layer interposed between the substrates, wherein a plurality of pixels are formed in a matrix,
Each pixel is
A display subpixel that is colored by any of the primary colors constituting white and is capable of transmitting light in at least the front direction;
Corresponding to the display subpixel, the display subpixel is provided separately from the display subpixel. The display subpixel is colored with a complementary color and is capable of transmitting light in a direction other than the front direction. A liquid crystal display element comprising:
前記表示用副画素は、横電界駆動モードで駆動され、
前記妨害用副画素は、縦電界駆動モードで駆動される
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。 The liquid crystal layer is homogeneously oriented,
The display subpixel is driven in a horizontal electric field drive mode,
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the interfering subpixel is driven in a vertical electric field driving mode.
ことを特徴とする請求項1または2記載の液晶表示素子。 The liquid crystal display element according to claim 1, further comprising a control unit that switches between driving and non-driving of the interfering sub-pixel.
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