JP2015206879A - 液晶表示装置 - Google Patents

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昌哉 玉置
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隼人 倉澤
川田 靖
Yasushi Kawada
靖 川田
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Abstract

【課題】明るさの低下を抑制した液晶表示装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、第1基板部と第2基板部と遮光部と液晶層とを含む液晶表示装置が提供される。第1基板部は、第1主面を有し、第1画素電極と、第1画素電極と第1方向において並ぶ第2画素電極と、第1画素電極と第2画素電極との間に設けられた画素間領域と、を含む。第2基板部は、光透過性の対向電極と、対向電極間領域と、を含む。対向電極は、X軸方向と垂直なY軸方向に延在する第1、2対向部を含む。対向電極間領域は、第1対向部と前記第2対向部との間に設けられ、第1主面に投影したときに画素間領域の少なくとも一部と重なる。遮光部は、第1主面に投影したときに、対向電極間領域の少なくとも一部と重なりY軸方向に延在する。第1画素電極は、第1極性の電位に設定される。第2画素電極は、第2極性の電位に設定される。【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。
液晶を用いた表示装置が開発されている。表示装置において遮光部が設けられる場合がある。遮光部を設けると、表示の明るさが低下する。明るさの低下を抑制することが望まれる。
特開2004−302294号公報
本発明の実施形態は、明るさの低下を抑制した液晶表示装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、第1基板部と、該第1基板部に対向して設けられる第2基板部と、これら一対の基板部間に設けられる液晶層と、を備えた液晶表示装置が提供される。該第1基板部は、第1主面と、該第1主面内に、X軸方向を行方向とし当該X軸方向に直交するY軸方向を列方向とするマトリクス状に配置される複数の画素電極と、これら複数の画素電極を覆って液晶層に対向する配向膜とを備える。前記複数の画素電極は、行方向又は列方向の一方に沿って隣り合って並ぶ第1画素電極と、第2画素電極とを備える。これら第1画素電極と第2画素電極は互いに異なる極性で駆動されるものであると共に、これら第1画素電極と第2画素電極との間には、列方向に延在する画素間領域が設けられている。前記第2基板部は、前記第1基板部の第1主面と対向する第2主面と、該第2主面に配置される複数の光透過性の対向電極と、これら複数の対向電極を覆って液晶層に対向する配向膜とを備える。該複数の対向電極は、前記第1基板部の複数の画素電極に対向し且つ前記行方向と列方向の一方に延在して設けられると共に、行方向と列方向のいずれか他方に沿って隣り合って並ぶ第1対向部と第2対向部を備える。これら第1対向部と前記第2対向部との間には、前記第1主面に投影した場合に前記第1基板部の画素間領域に重なる対向電極間領域が設けられている。前記第2基板部には、列方向に延在して前記対向電極間領域と前記画素間領域を覆う遮光層が、前記行方向と列方向のいずれか他方に沿って設けられている。
本発明の実施形態によれば、明るさの低下を抑制した液晶表示装置が提供される。
第1の実施形態に係る液晶表示装置を示す模式的断面図である。 図2(a)及び図2(b)は、第1の実施形態に係る液晶表示装置を示す透視平面図である。 第1の実施形態に係る液晶表示装置を示す模式的断面図である。 第1の実施形態に係る液晶表示装置を示す模式図である。 第1の実施形態に係る液晶表示装置を示す模式図である。 液晶表示装置の動作を示す模式図である。 図7(a)〜図7(e)は、液晶表示装置を示す模式図である。 図8(a)〜図8(d)は、液晶表示装置を示す模式図である。 図9(a)〜図9(d)は、第1の実施形態に係る別の液晶表示装置を示す模式図である。 図10(a)〜図10(d)は、第1の実施形態に係る別の液晶装置を示す模式図である。 図11(a)及び図11(b)は、第2の実施形態に係る液晶表示装置を示す模式図である。 図12(a)及び図12(b)は、第2の実施形態に係る別の液晶表示装置を示す模式的断面図である。 図13(a)〜図13(d)は、第2の実施形態に係る液晶表示装置の一部を示す模式図である。 図14(a)及び図14(b)は、第2の実施形態に係る液晶表示装置の特性を示す模式的平面図である。 第2の実施形態に係る液晶表示装置を示す模式的断面図である。 図16(a)及び図16(b)は、第2の実施形態に係る液晶表示装置を示す透視平面図である。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る液晶表示装置を例示する模式的断面図である。
図2(a)及び図2(b)は、第1の実施形態に係る液晶表示装置を例示する透視平面図である。
図1は、図2(a)のA1−A2線における断面の一部を例示している。図1、図2(a)及び図2(b)においては、見やすさのため、液晶表示装置110の一部を省略して表している。
図1、図2(a)及び図2(b)に表したように、本実施形態に係る液晶表示装置110は、第1基板部10uと、第2基板部20uと、液晶層30と、遮光部27(第1遮光部27a、遮光層)と、を含む。
第1基板部10uから第2基板部20uへ向かう方向をZ軸方向とする。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向とX軸方向とに対して垂直な方向をY軸方向とする。
第1基板部10uと第2基板部20uとの間に液晶層30が設けられる。
第1基板部10uは、光透過性を具備して平板状に形成された第1基板10sを備え、該第1基板10sの一対の表面のうち一方は、第2基板部20uと対向する。第1基板部10uは、第1主面10aを有する。第1主面10aは、Z軸方向に対して交差する。第1主面10aの法線方向はZ軸に一致しているため、第1主面10aは、X−Y平面に対して平行である。また、第1基板部10uは、複数の画素電極10e(第1画素電極11及び第2画素電極12など)を含む。複数の画素電極10eは、第1主面10a内に、X軸方向を行方向としY軸方向を列方向とするマトリクス状に配置されている。画素電極10eは、液晶層30と第1基板10sとの間に設けられる。複数の画素電極10eは、光反射性である。
第2画素電極12は、X軸方向及びY軸方向のいずれか一方において、第1画素電極11と隣合って並ぶ。この例では、第2画素電極12は、X軸方向において第1画素電極11と並ぶ。
なお、本実施形態では、X軸とY軸とは直交しているが、所定の角度で交差する構成を採用することもできる。
第1基板部10uは、複数の画素間領域15を含む。複数の画素間領域15のそれぞれは、各画素電極10eどうしの間において、Y軸方向に延在する。この例では、第1画素電極11と第2画素電極12との間に、Y軸方向に延在する画素間領域15(第1画素間領域15a)が設けられている。
第2基板部20uは、光透過性を具備して平板状に形成された第2基板20sを備え、該第2基板20sの一対の表面のうち一方は、第1基板部10uと対向する。第2基板部20uは、第2主面20aを有する。第2主面20aには、対向電極21(コモン電極)が設けられている。対向電極21は、光透過性である。
対向電極21は、複数の対向部21e(第1対向部21a及び第2対向部21bなど)を含む。複数の対向部21eは、第2主面20a内に配置される。複数の対向部21eは、複数の画素電極10eの少なくとも一部に対向する。この例では、第2対向部21bは、X軸方向において、第1対向部21aと並ぶ。本実施形態においては、複数の対向部21eのそれぞれは、X軸方向において互いに離間する。複数の対向部21eのそれぞれは、Y軸方向に延在する帯状に形成されており、その幅は、複数の画素電極10e及びこれら画素電極10e間領域の合計のからなる幅に等しい。
第2基板部20uは、対向電極間領域14を含む。対向電極間領域14は、隣り合う対向部21e間の領域であって、スリット状を呈している。対向電極間領域14は、対向部21eの側縁に沿ってY軸方向に延在している。第1基板部10uの第1主面10aに投影したときに、一部の画素間領域15は、対向電極間領域14と重なる。本実施形態においては、かかる重なり状態においては、第1対向部21aは、第1画素電極11と対向し、第2対向部21bは、第2画素電極12と対向するものとする。すなわち、第1対向部21aと第2対向部21bとの間に設けられた対向電極間領域14は、第1主面10aに投影した場合に、第1画素間領域15aと重なる。
この例では、遮光部27は、X−Y平面に投影したときに、対向電極間領域14の少なくとも一部と重なる。遮光部27は、X−Y平面に投影したときに、画素間領域15の少なくとも一部と重なる。
図2(b)に表したように、遮光部27は、Y軸方向に延在する。X軸方向において互いに離間した複数の遮光部27によって、Y軸方向のストライプ状(縦ストライプ)のブラックマトリクスが形成される。すなわち、遮光部27は、Y軸方向に沿って設けられ、第1対向部21aと第2対向部21との間の対向電極間領域14と、第1画素間領域15aと、を覆う。
図2(a)及び図2(b)に表したように、液晶表示装置110は、第2遮光部27bをさらに含む。第1基板部10uは、第1主面10aに設けられた第3画素電極13と、第2画素間領域15bをさらに含む。
遮光部27のX軸方向に沿った長さ(幅)27Wは、遮光部27のY軸方向に沿った長さ27Lよりも短い。遮光部27のX軸方向に沿った長さ27Wは、対向電極間領域14のX軸方向に沿った長さ(幅)14Wの1倍以上2倍以下である。
液晶層30は、第1主面10aと第2主面20aとの間に設けられる。液晶層30の一部は、複数の画素電極10eと対向電極21との間に配置される。液晶層30の別の一部は、第1基板部10uの画素間領域15と、第2基板部20uと、の間に配置される。
液晶層30は、画素部30d(第1画素部31及び第2画素部32など)を有する。第1画素部31は、第1画素電極11と第2基板部20uとの間に配置される。第2画素部32は、第2画素電極12と第2基板部20uとの間に配置される。液晶層30は、非画素部30nをさらに含む。非画素部30nは、画素間領域15と第2基板部20uとの間に配置される。
液晶層30には、ネマティック液晶が用いられる。液晶層30に含まれる液晶分子35は、誘電率異方性を正としてダイレクタ方向35Dを液晶分子の長軸方向に一致させる。液晶分子35の長軸方向35Dの向きは、画素電極10eと対向電極21との間に発生する電界の強さ応じて変化する。すなわち、画素電極10eに印可される電圧に応じて当該画素電極10e上の液晶層30の向きが変化する。当該変化に伴って、液晶層30の実効的な複屈折率(リタデーション)が変化する。液晶配向の変化に伴って、旋光性(光学活性)が変化しても良い。
本実施形態の液晶表示装置110は、反射型の表示装置であり、且つ、タッチパネル式の表示装置である。
表側から液晶表示装置110に入射した光は、第2基板部20u及び液晶層30を通過して、画素電極10eに入射する。画素電極10eに入射した光は、画素電極10eで反射する。反射した光が液晶層30及び第2基板部20uを通過し、表側から外部に出射する。
電圧を印加していない状態において、画素部30dは、明状態である。所定の電圧を印加した状態において、画素部30dは、暗状態である。液晶層30が、しきい値を有する場合、所定の電圧は、しきい値よりも高い電圧(実効値が大きい電圧)である。画素部30dにおいては、ノーマリブライト(ノーマリホワイト)の構成が適用される。本実施例は、ノーマリーブラックとしてもよい。
第2基板部20uは、第2基板上に複数の検出線RLを備えている。
複数の検出線RLのそれぞれは、Y軸方向において互いに離間している。複数の検出線RLのそれぞれは、X軸方向に延在する。
複数の対向部21eのそれぞれと、複数の検出線RLのそれぞれと、の間に形成される容量を検出する。これにより、液晶表示装置110へのタッチ入力が検出される。検出動作において、液晶表示装置110の観視者(使用者)の指または入力部材(入力ペン)などが液晶表示装置110に接触、または、近接する。検出線RLと対向部21eとによって形成される電気容量が、上記の接触又は近接により変化する。この電気容量の変化を検出することで、タッチ入力及びタッチ出力の期間が検出される。静電容量型の検出が行われる。液晶表示装置110は、入力機能付きの表示装置である。この例では、対向電極21は、表示のための電極として用いられると共に、タッチ入力の検出のための電極としても用いられる。
第1基板部10uは、スイッチング素子17aと、複数の信号線16(第1信号線16a及び第2信号線16bなど)と、複数のゲート線17g(第3ゲート線17ga及び第4ゲート線17gbなど)と、配線22と、絶縁層18aと、絶縁層18bと、をさらに含む。
図3は、第1の実施形態に係る液晶表示装置を例示する模式図である。
図3に例示したように、表示装置110において、複数のスイッチング素子17aと、複数の画素電極10eと、液晶層30と、が設けられる。複数のスイッチング素子17aのそれぞれは、複数のゲート線17gのいずれか、及び、複数の信号線16のいずれかと電気的に接続される。
スイッチング素子17aは、ゲート16gと、半導体層16sと、を含む。半導体層16sは、第1部分16saと、第2部分16sbと、を含む。ゲート16gが、複数のゲート線17gの1つと電気的に接続される。半導体層16sの第1部分16saが、複数の信号線16の1つと電気的に接続される。
複数の画素電極10eのそれぞれは、複数のスイッチング素子17aのそれぞれと電気的に接続される。1つの画素電極10eは、スイッチング素子17aの半導体層16sの第2部分16sbと、電気的に接続される。
液晶層30は、複数の画素電極10eに与えられる電気信号に基づいて、光学動作を行う。光学動作は、光学特性の変化と、発光と、の少なくともいずれかを含む。表示層30は、複数の画素電極10eと複数の検出線RLとの間に設けられる。
表示装置110において、複数の画素33が設けられる。複数の画素33のそれぞれに、少なくとも1つのスイッチング素子17aと、少なくとも1つの画素電極10eと、が設けられる。すなわち、複数のスイッチング素子17aのそれぞれが、複数の画素33のそれぞれに設けられる。複数の画素電極10eのそれぞれが、複数の画素33のそれぞれに設けられる。
図3に例示したように、表示装置110に制御部70(駆動装置210)が設けられる。
制御部70は、第1駆動回路71と、第2駆動回路72と、制御回路73と、を含む。第1駆動回路71は、複数のゲート線17gと電気的に接続される。第2駆動回路72は、複数の信号線16及び複数の配線22と電気的に接続される。制御回路73は、第1駆動回路71及び第2駆動回路72と電気的に接続される。制御回路73が入手する電気信号(画像信号を含む)に、適切な信号処理が行われる。信号処理が行われた電気信号が、第1駆動回路71及び第2駆動回路72に供給される。
配線22、信号線16、スイッチング素子17a及び画素電極10eにより、複数の画素33における液晶層30の光学動作が制御される。これにより、表示が行われる。表示動作において、配線22が、画素電極10eの対向電極として利用される。すなわち、スイッチング素子17aを介して画素電極10eに電気信号が供給され、複数の画素電極10eのそれぞれの電位が制御される。画素電極10eと配線22とにより生じる電界により液晶の配向が変化して、表示が行われる。
制御部70に、検出回路75がさらに設けられても良い。検出回路75は、検出線RLと電気的に接続される。検出動作においては、第2駆動回路72と検出回路75とにより、複数の配線22のそれぞれと、複数の検出線RLのそれぞれと、の間に形成される容量が検出される。
複数の検出線RLと、複数の配線22と、により、表示装置110へのタッチ入力が検出される。検出動作においては、表示装置110の観視者(使用者)の指または入力部材(例えば入力ペンなど)などが表示装置110に接触、または、近接する。検出線RLと配線22とによって形成される電気容量が、上記の接触または近接により変化する。この電気容量の変化を検出することで、タッチ入力が検出される。
実施形態において、第1基板10s及び第2基板20sには、ガラス基板または樹脂基板が用いられる。
対向電極21には、光透過性の導電材料が用いられる。対向電極21には、In、Sn、Zn及びTiよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物が用いられる。対向電極21には、ITO(Indium Tin Oxide)などが用いられる。対向電極21には、光透過性の薄い金属層を用いても良い。
対向電極21は、光透過性である。光透過性の部材(第1基板10s、第2基板20s及び対向電極21など)においては、透過率が、反射率よりも高い。光透過性の部材においては、透過率は、吸収率よりも高い。
画素電極10eには、アルミニウムなどが用いられる。画素電極10eは、光反射性である。光反射性の部材(画素電極10eなど)においては、反射率が透過率よりも高い。光反射性の部材においては、反射率は、吸収率よりも高い。
画素電極10e(第1画素電極11及び第2画素電極12など)は、鏡面反射性であることが好ましい。画素電極10eに入射して反射する光の偏光特性は、反射により実質的に変化しない。画素電極10eにおいて、拡散反射性が高い場合は、反射光の偏光特性は、入射光の偏光特性から変化する場合がある。反射により偏光性が劣化すると、表示のコントラスト比が低下する場合がある。画素電極10eが鏡面反射性の場合に、高いコントラスト比を得やすい。画素電極10eの表面は、比較的平坦である。これにより、鏡面反射性が得易い。
本実施形態において、画素は、サブ画素RGBを備えたものとなっている。このRGBサブ画素すべてを備えた構成を1画素としている。第2基板部20uは、カラーフィルタ層25を備えている。カラーフィルタ層25は、対向電極21と第2基板20sとの間に設けられる。第1対向部21aと第2基板20sとの間に第1カラーフィルタF1が設けられる。第2対向部21bと第2基板20sとの間に第2カラーフィルタF2が設けられる。カラーフィルタは、所定の色の光に対する透過率が高い。第1カラーフィルタF1は、第1色の光を透過させる。第2カラーフィルタF2は、第2色の光を透過させる。光がカラーフィルタを通過することで、所定の色の光の強度を制御することができる。
カラーフィルタ層25は、第1カラーフィルタF1と第2カラーフィルタF2との間の第1境界部P1を含む。第1遮光部27aは、X−Y平面に投影したときに、第1境界部P1と重なる部分を有する。
遮光部27には、クロムまたはクロムを含む化合物などが用いられる。遮光部27として、黒色の樹脂を用いても良い。遮光部27には、異なる色の光に対応したカラーフィルタを積層した積層膜を用いてもよい。遮光部27は、第1カラーフィルタF1と第2カラーフィルタF2との積層膜を含む。
第1基板部10u及び第2基板部20uのそれぞれは、第1配向膜40a及び第2配向膜40bをさらに備えている。第1配向膜40aは、複数の画素電極10eを覆って、液晶層30と対向する。第2配向膜40bは、対向電極21を覆って液晶層30と対向する。配向膜40は、液晶層30の液晶を配向させる。配向膜40には、ポリイミドなどの有機膜が用いられる。
液晶層30には、ネマティック液晶が用いられる。液晶層30は、カイラル剤を含んでも良い。液晶層30の厚さtLCは、画素電極10eを覆う配向膜40と、対向電極21を覆う配向膜40との間のZ軸方向に沿った距離である。
液晶層30は、画素電極側の第1部分LCaと、対向電極側の第2部分LCbと、これらの間の第3部分LCcと、を含む。発明の便宜上、以下では液晶層の構成をその厚さ方向に3つの部分に分けて説明するものとするが、これらの領域は明確なものではない。具体的には、液晶層をその厚さ方向に3つに分け、第1部分LCaに属する液晶分子は主として画素電極に近い位置にある液晶分子であって、第2部分LCbに属する液晶分子は対向電極に近い位置にある液晶分子であって、これらの間に第3部分LCcに属する液晶分子が位置する。3つの部分の厚さは均等ではなく、例えば第3部分LCcが他の2つの部分よりも大きいことがある。
また、画素電極10e側の配向膜40の配向力(アンカリング力)の影響が支配的である領域を第1部分LCaとし、対向電極21側の配向膜40の配向力が支配的である領域を第2部分LCbとし、いずれの配向力よりも電界の影響を受けて容易にツイストする領域を第3部分LCcと定義づけることも可能である。
液晶層30の誘電率異方性は、正でも負でも良い。本実施形態においては、液晶層30の誘電率異方性が正であるものを用いている。
液晶層30(画素電極〜対向電極間)に電界を発生させない状態(初期状態)において、液晶層30の液晶分子35の長軸方向35Dは、X−Y平面に実質的に沿っている。液晶分子35のプレチルト角(長軸方向35DとX−Y平面との間の角度)は、10度以下であり、約5度である。画素電極に電圧を印加することで、液晶層30に電界を発生させると、液晶分子35のチルト角が大きくなる。電圧印加時に、液晶層30のうちの第3部分LCcにおいては、チルト角は約90度になる。なお、液晶層30の誘電率異方性が負のときは、プレチルト角は、70度以上90度以下である。実施形態において、プレチルト角は任意である。
第1部分LCaにおける液晶分子35の長軸の向き(長軸方向35D、液晶ダイレクタ方向)は、第1基板部10uの配向膜40の配向方向(ラビング方向)によって定まる。第2部分LCbにおける液晶分子35の長軸の向きは、第2基板部20uの配向膜40の配向方向によって定まる。
図4は、第1の実施形態に係る液晶表示装置を例示する模式図である。
図4は、液晶層30における液晶分子の配向方向を例示している。
図4に表したように、液晶層30の第1部分LCaにおける配向方向(第1配向方向LC1a)は、X−Y平面に投影したときに、Y軸と交差する。第1配向方向LC1aと、X軸方向との間の角度(第1配向角θLCa)は、140度以上180度以下である。第1配向方向LC1aのX軸方向成分は、第1配向方向LC1aのY軸方向成分よりも大きい。
液晶層30の第2部分LCbにおける配向方向(第2配向方向LC1b)は、第1配向方向LC1aと交差する。第1配向方向LC1aと第2配向方向LC1bとの間の角度(ツイスト角θLCt)は、60度以上80度以下である。ここで、角度は、X軸方向を基準として、反時計回りの角度を正としている。
なお、配向膜40の配向方向に関する情報は、偏光を用いて配向膜40を解析することで得られる。配向膜40の配向処理方向に関する情報は、配向処理の不均一性(ラビング傷など)を観察することで得られる。画素電極10eと対向電極21との間に直流を含む電圧を印加することで、配向処理の不均一に基づく筋が見易くなる場合がある。この筋に基づいて、配向処理方向(及び長軸方向35D)を求めることができる。
第1基板部10uにおける配向処理方向を求めることで、第1部分LCaにおける液晶の配向方向(長軸方向35D)が求められる。第1部分LCaにおける液晶の配向方向は、第1基板部10uにおける配向処理方向に沿う。同様に、第2基板部20uにおける配向処理方向を求めることで、第2部分LCbにおける液晶の配向方向(長軸方向35D)が求められる。すなわち、第2部分LCbにおける液晶の配向方向は、第2基板部20uにおける配向処理方向に沿う。
図5は、第1の実施形態に係る液晶表示装置を例示する模式図である。
図5は、液晶表示装置110の表示動作において、画素電極10eのそれぞれに印加される電圧の極性を示している。
図5に表したように、第1画素電極11は、対向電極21を基準とした第1極性の電位に設定される。この例では、第1極性は、マイナスである。第2画素電極12は、対向電極21を基準とした第2極性の電位に設定される。第2極性は、第1極性と異なる極性である。この例では、第2極性はプラスである。
第1画素33aとY軸方向において並ぶ画素33において、画素電極10eに印加される電圧の極性は、第1極性と同じである。
第2画素33bとY軸方向において並ぶ画素33において、画素電極10eに印加される電圧の極性は、第2極性と同じである。
各画素電極に印加される電圧の極性は、1フレーム毎に画素の列(Y軸方向において並ぶ複数の画素)ごとに切り替えられる。
なお、上述の如く隣合う画素列ごとに極性を反転させる駆動をカラム反転駆動という。
このように、第1画素電極11と第2画素電極12とは、互いに異なる極性で駆動される。この極性の急激な変化に起因して、表示動作において、X軸方向に平行な方向に沿った電界(横電界)が生じる。第1画素電極11と第2画素電極12との間(非画素部30n)に横電界が生じる。
この電界によって、第1画素電極11と第2画素電極12との境界(画素間領域)上及びその周辺に位置する液晶分子35に配向の欠陥(ディスクリネーション)が生じる場合がある。同様に、第2画素部32の第1画素部31側の端部(画素端部30f)に含まれる液晶分子35に配向の欠陥が生じる場合がある。結果として、かかるディスクリネーションの発生によって、液晶表示装置の表示動作において、コントラストが低下してしまうことが考えられる。
このように、印加される電圧の極性が互いに異なる画素電極10eの間に電界が生じる。この電界が生じる位置に対応した液晶層30の領域に、液晶の配向不良が生じやすい。実施形態に係る液晶表示装置110においては、画素電極10eどうしの間に生じる電界によって、液晶層30のY軸方向に沿った領域に、液晶の配向不良が生じやすい。
第1配向方向LC1aの電界方向(この例ではX軸方向)に平行な成分が、第1配向方向LC1aの電界方向(この例ではY軸方向)に垂直な成分よりも大きいときに、ディスクリネーションは発生しやすい。
液晶分子35の長軸方向は、画素電極10eと対向電極21との間に電界を発生させると、当該画素電極10e側から対向電極21側に向けて連続的にその向きを変化させるものとなる。第1部分LCaと第2部分LCbを上述のごとき配向状態に設定することで、第3部分LCcに含まれる液晶分子35の一部の長軸方向は、画素電極10eと対向電極21との間に電界を発生させると、主としてX軸方向(負側)の向きに沿うものとなる。
また、この時、第1画素電極11に印加される電圧の極性と第2画素電極12に印加される電圧の極性とは異なる。このため、これら第1画素電極11と第2画素電極12との間で電界が発生するものとなり、X軸方向を向いている第3部分LCcの液晶分子35は、当該電界の影響を受けやすいものとなり、結果として、当該画素間領域15上に配向乱れ(ディスクリネーション)を発生させるものとなる。
本実施例においては、第1画素電極11と第2画素電極12との間で、印加電位の極性を反転させる駆動を行っているため、当該配向乱れはY軸方向に沿って発生するものとなる。
本実施形態においては、X−Y平面に投影したときに、液晶層30にてディスクリネーション発生領域となる画素間領域15と重なる位置に、Y軸方向に延在する遮光部27が設けられている。これにより、ディスクリネーションによって生じる表示の乱れは、観視されにくくなり、コントラストの低下を抑制することができる。
なお、第1基板部10uに設けられる信号線16(第1信号線16a及び第2信号線16b)には、金属膜が用いられる。
スイッチング素子17aに含まれる半導体層16sには、例えば、低温ポリシリコン、アモルファスシリコン、または、酸化物半導体が用いられる。酸化物半導体には、インジウム(In)、ガリウム(Ga)及び亜鉛(Zn)の少なくともいずれかを含む酸化物が用いられる。
絶縁層18(絶縁層18a及び18b)には、例えば、樹脂材料を用いることができる。樹脂材料として、例えば、アクリル樹脂及びポリイミド樹脂の少なくともいずれかが用いられる。絶縁層18aは、光吸収性を有していても良い。これにより、画素間領域15における光の透過が抑制される。一方、絶縁層18の光透過性が高い場合、絶縁層18において、高い加工精度を得易い。絶縁層18は、樹脂層と、無機層と、の積層膜を用いても良い。無機層として、例えば、窒化シリコン、酸窒化シリコン、及び、酸化シリコンの少なくともいずれかが用いられる。
図6は、液晶表示装置の動作を例示する模式図である。
図6は、液晶表示装置111において、画素電極10eと対向電極21との間に印加される電圧と、液晶分子35の配向方向との関係を例示している。液晶表示装置111には、液晶表示装置110について説明した構成と同様の構成を適用することができる。
画素間領域15と、対向電極間領域14とが、X−Y平面に投影したときに重なるように配置される。しかし、液晶表示装置111の製造プロセスには、ばらつきが生じる。このばらつきにより、X−Y平面に投影したときに、画素間領域15の少なくとも一部は、対向電極間領域14と重ならない部分を有する場合がある。かかる液晶表示装置111においては、画素電極10eと対向電極21との間(画素間領域15と対向電極間領域14の間)に、重ねずれが生じている。この重ねずれによって、液晶分子35の配向が乱れる場合がある。
この例では、液晶層30は、X−Y平面に投影したときに、第1対向部21aと重なり、第1画素電極11と重ならない第1領域30aを有する。液晶層30は、X−Y平面に投影したときに、第2画素電極12と重なり、第2対向部21bと重ならない第2領域30bを有する。
第1領域30aまたは第2領域30bにおいて、液晶分子35には、所望の電圧が印加されない。これにより、第1領域30aの液晶分子35、または、第2領域30bの液晶分子35において、配向不良が生じる。
図7(a)〜図7(e)は、液晶表示装置を例示する模式図である。
図7(a)〜図7(d)は、それぞれ参考例の液晶表示装置190〜193を例示している。
図7(e)は、液晶表示装置190〜193における反射率Ref(%)を計算したシミュレーションの結果を例示している。
図7(a)に表したように、液晶表示装置190には、対向電極間領域14が設けられない。すなわち、対向電極21にスリットが設けられていない。
図7(b)に表したように、液晶表示装置191において、対向電極間領域14と、画素間領域15と、は、X軸方向において重なる。すなわち、液晶表示装置191においては、対向電極21と画素電極10eとの間に重ねずれが生じていない。
図7(c)に表したように、液晶表示装置192において、対向電極間領域14は、画素間領域15よりも−X軸方向(第1画素電極11から第2画素電極12へ向かう方向)に配置されている。対向電極間領域14のX軸方向に沿った位置と、画素間領域15のX軸方向に沿った位置と、の間の距離は、3μmである。
図7(d)に表したように、液晶表示装置193において、対向電極間領域14は、画素間領域15よりも+X軸方向(第2画素電極12から第1画素電極11へ向かう方向)に配置されている。対向電極間領域14のX軸方向に沿った位置と、画素間領域15のX軸方向に沿った位置と、の間の距離は、3μmである。
液晶表示装置190〜193のそれぞれにおいて、画素間領域15のX軸方向に沿った長さは、4μmである。液晶表示装置190〜193のそれぞれにおいて、対向電極間領域14のX軸方向に沿った長さは、4μmである。液晶表示装置190〜193には遮光部27が設けられない。
これら以外については、液晶表示装置190〜193には、液晶表示装置110について説明した構成と同様の構成を適用することができる。
図7(e)の縦軸は、液晶表示装置における反射率Refを表す。図7(e)の横軸は、X軸方向に沿った位置Pxを表す。反射率Refの計算においては、対向電極21と、画素電極10eと、の間に3Vの電圧が印加されている。
図7(e)に表したように、液晶表示装置112及び液晶表示装置113においては、第1画素電極11に対応する位置Pxの反射率Ref、及び、第2画素電極12に対応する位置Pxの反射率Refは、低い。
液晶表示装置114においては、対向電極21と画素電極10eとの重ねずれに応じて、第2画素電極12に対応する位置Pxの反射率Refが高い。液晶表示装置115においては、対向電極21と画素電極10eとの重ねずれに応じて、第1画素電極11に対応する位置Pxの反射率Refが高い。
このように、重ねずれが生じると、液晶分子35に所望の電圧が印加されず、配向の乱れが生じる。これにより、電極に電圧を印加しても反射率が下がらない領域(黒が締まらない領域)が生じ、コントラストが低下してしまう場合がある。
実施形態に係る液晶表示装置110においては、第1対向部21a及び第2対向部21bのそれぞれは、Y軸方向に延在している。すなわち、対向電極間領域14はY軸方向に延在している。このため、対向電極21の位置と画素電極10eの位置とのずれによって、液晶層30のY軸方向に沿った領域に、液晶の配向不良が生じやすい。
これに対して、液晶表示装置110においては、X−Y平面に投影したときに、対向電極間領域14と重なる位置に、Y軸方向に延在する遮光部27が設けられている。これにより、配向の不良によるコントラストの低下を抑制することができる。
以上、説明したように、実施形態に係る液晶表示装置110においては、第1対向部21a、第2対向部21bが、X軸方向において離間し、Y軸方向に延在する。また、第1画素電極11に印加される電圧の極性と、第2画素電極12に印加される電圧の極性と、が異なる。X軸方向に沿った電界が形成される。
これにより、複数の画素電極10eの間の電界によって生じる配向不良の方向は、対向電極21と画素電極10eとの重ねずれによって生じる配向不良の方向と、一致し、いずれもY方向に沿って延在するものとなる。このため、これらの配向不良によって生じるコントラストの低下を抑制するために、遮光部27を設けることとなっても、当該遮光部27はY軸方向に沿ってのみ延在させるものでよく、少なくともX軸方向に延在する遮光部を設ける必要がない。このため、当該液晶表示装置110においては、X−Y平面に投影したときの遮光部27の面積を全体として小さくすることができる。これにより、液晶表示装置110の反射率の低下を抑制することができる。表示の明るさの低下を抑制することができる。
図8(a)〜図8(d)は、参考例の液晶表示装置194を例示している。これらの図においては、見やすさのため液晶表示装置194の一部を省略して表している。
図8(a)は、液晶表示装置194の透視平面図である。液晶表示装置194においても、第1基板部10u、第2基板部20u、液晶層30及び遮光部27が設けられる。対向電極21は、複数の対向部21eを含む。図8(a)に表したように、液晶表示装置194においては、複数の対向部21eのそれぞれは、Y軸方向において互いに離間する。複数の対向部21eのそれぞれは、X軸方向に延在する。対向電極間領域14は、X軸方向に延在する。第1画素電極11と第2画素電極12との間の画素間領域15と、対向電極間領域14と、は、X−Y平面に投影した時に重ならない。液晶表示装置194は、複数の検出線RLを含む。複数の検出線RLのそれぞれは、X軸方向において互いに離間している。複数の検出線RLのそれぞれは、Y軸方向に延在する。これ以外については、液晶表示装置194の構成には、液晶表示装置110について説明した構成と同様の構成を適用することができる。
液晶表示装置194においては、対向電極間領域14はX軸方向に延在している。このため、対向電極21の位置と画素電極10eの位置とのずれによって、液晶層30のX軸方向に沿った領域に、液晶の配向不良が生じやすい。
図8(b)は、液晶表示装置194の液晶層30における液晶の配向方向を例示している。図8(b)に表したように、液晶表示装置194の液晶分子35の配向方向は、液晶表示装置110の液晶分子35の配向方向と同様である。
図8(c)は、液晶表示装置194の表示動作において、画素電極10eのそれぞれに印加される電圧を例示している。図8(c)に表したように、液晶表示装置194においても、液晶表示装置110と同様に、カラム反転が用いられている。画素電極10eどうしの間(第1画素電極11と第2画素電極12との間)に、X軸方向に平行な方向に沿った電界(横電界)が生じる。この電界によって、液晶層30のY軸方向に沿った領域に、液晶の配向の不良が生じやすい。
このように、液晶表示装置194においては、複数の画素電極10eの間の電界によって生じる配向不良の方向は、対向電極21と画素電極10eとの重ねずれによって生じる配向不良の方向と異なる。
図8(d)は、液晶表示装置194の透視平面図である。
X−Y平面に投影したときに、対向電極間領域14と重なる位置に遮光部27を設ける。すなわち、遮光部27は、X軸方向に延在する部分を含む。これにより、液晶の配向不良によるコントラストの低下を抑制することができる。
また、X−Y平面に投影したときに、印加される電圧の極性が互いに異なる画素電極の間(第1画素電極11と第2画素電極12との間)の領域と重なる位置に遮光部27を設ける。すなわち、遮光部27は、Y軸方向に延在する部分を含む。これにより、複数の画素電極10eの間の電界よって生じる配向不良によるコントラストの低下を抑制することができる。
このように、参考例の液晶表示装置194において、遮光部27は、X軸方向に延在する部分、及び、Y軸方向に延在する部分を含む。液晶表示装置の縦方向及び横方向の両方に延在する格子状の遮光部27が設けられる。X−Y平面に投影した時に、遮光部27の面積が大きくなってしまう。これにより、液晶表示装置194の反射率が低下し、表示の明るさが著しく低下してしまう。
これに対して、実施形態に係る液晶表示装置110の遮光部27は、X軸方向に延在する部分を少なくすることができる。遮光部27の面積を全体として小さくすることができる。
このように、複数の対向部21eのそれぞれが延在する方向と、画素電極10eのそれぞれに印加される電圧の極性が変化する方向と、を調整する。これにより、遮光部27の面積を小さくすることができる。遮光部27による表示の明るさの低下を抑制することができる。
図9(a)〜図9(d)は、第1の実施形態に係る別の液晶表示装置を例示する模式図である。
図9(a)〜図9(d)は、液晶表示装置112を例示している。これらの図においても、見やすさのため、液晶表示装置112の一部を省略して表している。
図9(a)〜図9(d)は、液晶表示装置のX−Y平面を表している。
図9(a)は、液晶表示装置112の透視平面図である。液晶表示装置112においても、液晶表示装置110と同様に、第1基板部10u、第2基板部20u、液晶層30及び遮光部27が設けられる。
図9(a)に表したように、第2画素電極12は、X軸方向において第1画素電極11と並ぶ。X軸方向は、第2画素電極12から第1画素電極11へ向かう方向である。
第1基板部10uは、画素間領域15を含む。画素間領域15は、複数の画素電極10eどうしの間の領域である。例えば、第1画素電極11と第2画素電極12との間に、Y軸方向に延在する画素間領域15が設けられる。
対向電極21は、複数の対向部21eを含む。複数の対向部21eのそれぞれは、X軸方向において互いに離間する。対向部21eのそれぞれは、X軸方向に対して垂直なY軸方向に延在する。対向電極21は、第1対向部21a及び第2対向部21bを含む。
第2基板部20uは、対向電極間領域14を含む。対向電極間領域14は、第1対向部21aと第2対向部21bとの間の領域である。対向電極間領域14は、Y軸方向に延在している。
複数の検出線RLのそれぞれは、Y軸方向において互いに離間している。複数の検出線RLのそれぞれは、X軸方向に延在している。
液晶表示装置110と同様に、複数の信号線16のそれぞれは、Y軸方向において離間し、X軸方向に延在する。複数のゲート線17gのそれぞれは、X軸方向において離間し、Y軸方向に延在する。
液晶表示装置112においては、対向電極間領域14は、Y軸方向に延在している。このため、対向電極21の位置と画素電極10eの位置とのずれによって、液晶層30のY軸方向に沿った領域に、液晶の配向不良が生じやすい。
図9(b)は、液晶表示装置112の液晶層30における液晶の配向方向を例示している。
図9(b)に表したように、液晶表示装置112において、液晶層30の第1部分LCaにおける配向方向(第1配向方向LC1a)は、Y軸方向と交差する。Y軸方向と第1配向方向LC1aとの間の角度は、80度以上100度以下である。第1配向方向LC1aのX軸方向と平行な成分は、第1配向方向LC1aのY軸方向と平行な成分よりも大きい。
液晶層30の第2部分LCbにおける配向方向(第2配向方向LC1b)は、第1配向方向LC1aと交差する。ツイスト角θLCtは、60度以上80度以下である。
図9(c)は、液晶表示装置112の表示動作において、画素電極10eのそれぞれに印加される電圧を例示している。図9(c)に表したように、第1画素電極11は、対向電極21を基準とした第1極性の電位に設定される。第1極性は、マイナスである。このとき、第2画素電極12は、対向電極21を基準とした第2極性の電位に設定される。第2極性は、第1極性とは異なる極性である。この例では、第2極性はプラスである。
第1画素33aとY軸方向において並ぶ画素33において、画素電極10eに印加される電圧の極性は、第1極性と同じである。
第2画素33bとY軸方向において並ぶ画素33において、画素電極10eに印加される電圧の極性は、第2極性と同じである。
液晶表示装置112では、液晶層30に印加される電圧の極性は、画素の行(Y軸方向において並ぶ複数の画素)ごとに切り替えられる。
かかる画素行ごとに極性を切り替える駆動をライン反転駆動という。
第1画素電極11と第2画素電極12との間にX軸方向に沿った電界が生じる。印加される電圧の極性が互いに異なる画素電極10eの間の領域に電界が生じる。この電界が生じる位置に対応した液晶層30の領域に、液晶の配向不良が生じやすい。実施形態に係る液晶表示装置112においては、液晶層30のY軸方向に沿った領域に、液晶の配向不良が生じやすい。
このように、液晶表示装置112においては、複数の画素電極10eの間の電界によって生じる配向不良の位置(方向)は、対向電極21と画素電極10eとの重ねずれによって生じる配向不良の位置(方向)と、一致する(X−Y平面に投影したときに、少なくとも一部が重なる)。
図9(d)は、液晶表示装置112の透視平面図である。
図9(d)に表したように、遮光部27は、Y軸方向に延在する。X軸方向において互いに離間した複数の遮光部27によって、横方向(Y軸方向)のストライプ状(横ストライプ)のブラックマトリクスが形成される。
遮光部27は、液晶の配向不良が生じる位置に対応する位置に設けられる。つまり、遮光部27は、対向電極間領域14と画素間領域15とを覆う位置に設けられる。実施形態に係る液晶表示装置112においては、遮光部27のX軸方向に延在する部分を設けなくても良い。これにより、遮光部27の面積を小さくすることができる。遮光部27による表示の明るさの低下を抑制することができる。
図10(a)〜図10(d)は、第1の実施形態に係る別の液晶装置を例示する模式図である。
図10(a)〜図10(d)は、実施形態に係る液晶表示装置113を例示している。これらの図においても、見やすさのため、液晶表示装置113の一部を省略して表している。
図10(a)は、液晶表示装置113の透視平面図である。液晶表示装置113においても、液晶表示装置110と同様に、第1基板部10u、第2基板部20u、液晶層30及び遮光部27が設けられる。
図10(c)に表したように、液晶表示装置113において、複数の画素33は、第3画素33cと第4画素33dとをさらに含む。第3画素33cは、第3画素電極13を含み、第4画素33dは、第4画素電極13bを含む。第3画素電極13と第4画素電極13bとは、互いにX軸方向に隣り合って並ぶと共に、第3画素電極13はY軸方向で第1画素電極11と隣り合い、第4画素電極13bはY軸方向で第2画素電極12と隣り合う。これ以外は、液晶表示装置113の構成には、液晶表示装置110について説明した構成と同様の構成を適用することができる。
第2画素電極12と第1画素電極11とは、互いにX軸方向に隣り合って並ぶと共に、第2画素電極12はY軸方向で第4画素電極13bと隣り合い、第1画素電極11はY軸方向で第1画素電極と隣り合う。対向電極21は、複数の対向部21eを含む。複数の対向部21eのそれぞれは、X軸方向において互いに離間し、Y軸方向に延在する。対向電極間領域14は、Y軸方向に延在する。このため、対向電極21の位置と画素電極10eの位置とのずれによって、液晶層30のY軸方向に沿った領域に、液晶の配向不良が生じやすい。
図10(b)は、液晶表示装置113の液晶層30における液晶の配向方向を例示している。図10(b)に表したように、液晶表示装置113の液晶分子35の配向方向は、液晶表示装置110の液晶分子35の配向方向と同様である。
図10(c)は、液晶表示装置113の表示動作において、画素電極10eのそれぞれに印加される電圧を例示している。図10(c)に表したように、第1画素電極11は、対向電極21を基準とした第1極性の電位に設定される。この例では、第1極性は、マイナスである。第2画素電極12は、対向電極21を基準とした第2極性の電位に設定される。第2極性は、第1極性と異なる極性である。この例では、第2極性はプラスである。第3画素電極13は、対向電極21を基準とした第2極性の電位に設定される。第4画素電極13bは、対向電極21を基準とした第1極性の電位に設定される。
複数の画素電極10eのうち、Y軸方向において隣接する画素電極10eにおいて、印加される電圧の極性は、互いに異なる。
複数の画素電極10eのうち、X軸方向に並ぶ画素電極10eに印加される電圧の極性は、隣接する3つの画素電極10eごとに切り替えられる。電圧の極性は、隣接する3つ以上、または、3つ以下、の画素電極10eごとに切り替えられてもよい。
このように、液晶表示装置113の表示動作において、画素電極10eに印加される電圧には、画素単位ごとに極性を反転させるドット反転が用いられる。
第1画素電極11と第2画素電極12との間に、X軸方向に沿った電界が形成される。また、第2画素電極12と第4画素電極13bとの間に、Y軸方向に沿った電界が形成される。
図10(b)に表したように、この例では、液晶層30の第1部分LCaにおける液晶分子35の配向方向(第1配向方向LC1a)は、X軸方向に沿っている。第1配向方向LC1aのX軸方向に平行な成分は、第1配向方向LC1aのY軸方向に平行な成分よりも大きい。これにより、第2画素電極12と第4画素電極13bとの間におけるよりも、第1画素電極11と第2画素電極12との間において、液晶の配向不良(ディスクリネーション)が発生しやすい。
このように、画素電極10eに印加される電圧の極性と、液晶分子35の配向方向と、によって、液晶層30のY軸方向に沿った領域に液晶の配向不良が生じやすい。
液晶表示装置113においても、複数の画素電極10eの間の電界によって生じる配向不良の位置(方向)と、対向電極21と画素電極10eとの重ねずれによって生じる配向不良の位置(方向)と、が一致する(X−Y平面に投影したときに、少なくとも一部が重なる)。
図10(d)は、液晶表示装置113の透視平面図である。
図10(d)に表したように、遮光部27は、Y軸方向に延在する。X軸方向において互いに離間した複数の遮光部27によって、縦方向(Y軸方向)のストライプ状(縦ストライプ)のブラックマトリクスが形成される。
遮光部27は、液晶の配向不良が生じる位置に対応する位置に設けられる。実施形態に係る液晶表示装置113においては、遮光部27のX軸方向に延在する部分を設けなくても良い。これにより、遮光部27の面積を小さくすることができる。遮光部27による表示の明るさの低下を抑制することができる。
図11(a)及び図11(b)は、第1の実施形態に係る液晶表示装置を例示する模式図である。
図11(a)は、液晶表示装置112aの使用状態を例示している。液晶表示装置112aには、液晶表示装置112について説明した構成を適用することができる。
観視者80は、液晶表示装置112に入射し、画素電極10eによって反射された光を観視する。
液晶表示装置112の使用状態は、第1状態ST1である。第1状態ST1は、観視者80の主視角方向Dw1(X−Y平面に投影した時に、観視者80が観視する光の進行する方向)が、遮光部27の延在する方向に対して交差する状態である。主視角方向は、遮光部27の延在する方向に対して垂直である。第1状態ST1においては、観視者80は、遮光部27の延在する方向と交差する方向(垂直な方向)から、液晶表示装置112を観視する。
図11(b)は、液晶表示装置110aの使用状態を例示している。液晶表示装置110aには、液晶表示装置110について説明した構成を適用することができる。
液晶表示装置110の使用状態は、第2状態ST2である。第2状態ST2は、観視者80の主視角方向Dw1が、遮光部27の延在する方向に対して平行な状態である。第2状態ST2においては、観視者80は、遮光部27の延在する方向と平行な方向から液晶表示装置110を観視する。
液晶表示装置112の遮光部27の幅27W(Y軸方向に沿った長さ)は、液晶表示装置110の遮光部27の幅27W(X軸方向に沿った長さ)と同じである。このとき、第2状態ST2で使用される液晶表示装置110の方が、第1状態ST1で使用される液晶表示装置112よりも、観視者80にとって明るい。
実施形態においては、第2状態ST2において液晶表示装置を使用することが望ましい。すなわち、遮光部27が延在する方向を、主視角方向Dw1に対して平行な方向とすることが望ましい。特に、液晶表示装置が後述する光学層65を含む場合には、第2状態ST2においての使用が望ましい。
(第2の実施形態)
図12(a)及び図12(b)は、第2の実施形態に係る別の液晶表示装置を例示する模式的断面図である。
図12(a)は、液晶表示装置114を例示する模式的断面図である。図12(b)は、液晶表示装置115を例示する模式的断面図である。液晶表示装置114及び115においても、液晶表示装置110と同様に、第1基板部10u、第2基板部20u、液晶層30及び遮光部27が設けられる。この例では、液晶表示装置114及び115は、第1状態ST1において使用されている。
図12(a)及び図12(b)に表したように、液晶表示装置114または115に、X−Y平面に投影したときに、遮光部27の延在する方向に対して垂直な方向に進行する光La1が入射する。入射した光La1は、第2基板部20u及び液晶層30などを通過し、画素電極10eにおいて反射される。反射された光La2の一部は、外部へ出射し、観視される。一方、反射された光La2の別の一部は、遮光部27によって遮光され、外部に出射しない。遮光部27によって遮光された光は、損失となる。これにより、表示の明るさが低下してしまう。
第1状態ST1においては、遮光部27の幅27Wよりも広い領域で反射された光が、損失となる。第1状態ST1においては反射された光の損失が生じやすい。
これに対して、第2状態ST2においては、遮光部27の幅27Wと同程度(同じ)の広さの領域で反射された光が、損失となる。第2状態ST2においては、第1状態ST1におけるよりも、光の損失が生じにくい。
図12(a)に表したように、液晶表示装置114は、さらに偏光層52、第1位相差層61及び第2位相差層62を含む。偏光層52と、液晶層30と、の間に第2基板部20uが設けられる。偏光層52と第2基板部20uとの間に第1位相差層61が設けられる。偏光層52と第1位相差層61との間に第2位相差層62が設けられる。
第1位相差層61として、1/4波長板が用いられる。第1位相差層61のリタデーションは、100ナノメートル以上150ナノメートル以下である。
第2位相差層62として。1/2波長板が用いられる。第2位相差層62のリタデーションは、240ナノメートル以上290ナノメートル以下である。
第1位相差層61及び第2位相差層62には、延伸フィルムなどが用いられる。位相差層において、位相差層の複屈折率と、位相差層の厚さと、の積がリタデーションに対応する。リタデーションは、偏光を用いた解析により求めることができる。
第1位相差層61は、入射する直線偏光を、実質的に円偏光に変化させる。第2位相差層62は、入射する直線偏光の偏光方向を90度変化させる。
これらの位相差層を用いることで、液晶層30における光学特性(実効的な複屈折率)の変化を、光の明るさの変化に変化することが、効率的に行われる。すなわち、明るさを向上し、高いコントラスト比が得られる。波長依存性が小さくなる。
実施形態において、これらの位相差層は、必要に応じて設けられ、省略しても良い。第1位相差層61を用いることで、高い明るさと、高いコントラスト比と、が得易くなる。第2位相差層62を用いることで、光学特性の波長依存性が改善され、色づきが抑制される。
図12(a)に表したように液晶表示装置114においては、画素電極10eが拡散反射性である。画素電極10eの表面に凹凸が設けられている。画素電極10eには、偏光層52及び位相差層を介して入射する外光を反射する反射層が設けられてもよい。画素電極10eが拡散反射性であることにより、鏡面反射が抑制されている。外部から偏光層52に入射した光La1は、第1位相差層62、第2位相差層61、第2基板部20u、及び、液晶層30を通過し、画素電極10eに入射する。画素電極10eに入射した光は、拡散して反射され、光La2として外部に出射する。
図12(b)に表したように、液晶表示装置115は、光学層65を含む。光学層65は、第2基板部20uと第1位相差層61との間に設けられる。光学層65は、光学層65に入射する光の進行方向を変更する。光学層65は、光学層65に入射する光を拡散(散乱)する。光学層65は、光学層65に入射する光の拡散光(散乱光)の強度を、光学層65に入射する光の方向(X−Y平面内の方向)に応じて変化させる。
図13(a)〜図13(d)は、第2の実施形態に係る液晶表示装置の一部を例示する模式図である。
これらの図は、光学層65を例示している。図13(a)は、光学層65を例示する模式的断面図である。図13(b)は、光学層65を例示する模式的平面図である。図13(c)は、別の例の光学層65を示す模式的平面図である。図13(d)は、光学層65の別の例を示す模式的断面図である。
図13(a)に例示したように、光学層65は、複数の第1光学部66と、第2光学部67と、を含む。複数の第1光学部66は、X−Y平面内(第1主面10aに対して平行な平面内)に配置される。複数の第1光学部66は、光透過性である。第2光学部67は、複数の第1光学部66のうちの任意の2つ間に設けられる。第2光学部67も光透過性である。この例では、複数の第2光学部67が設けられている。複数の第1光学部66と、複数の第2光学部67と、が交互に配置されている。複数の第1光学部66の少なくともいずれかと、第2光学部67との間の境界68は、X−Y平面に対して傾斜している。第2光学部67の屈折率は、第1光学部66の屈折率よりも高い、または、低い。
光学層65に第1入射方向から入射する光(第1入射光Li1)の光学層65における散乱光の強度は、光学層65に第2入射方向から入射する光(第2入射光Li2)の光学層65における散乱光の強度とは異なる。ここで、第1入射方向の、X−Y平面内の方向は、第2入射方向の、X−Y平面内の方向とは異なる。
第1入射光Li1の光学層65における散乱光の強度は、第2入射光Li2の光学層65における散乱光の強度よりも高い。第1入射光Li1は光学層65で散乱されて拡散する。一方、第2入射光Li2においては、光学層65における散乱(拡散)の程度が低く、透過性が高い。境界68がX−Y平面に対して傾斜していることで、このような散乱特性が得られる。光学層65は、異方性散乱層である。光学層65は、異方性前方散乱フィルムである。
光学層65においては、例えば、屈折率が高い領域と、低い領域と、が設けられている。光学層65は、透明フィルムである。光学層65においては、光の入射方向によって、散乱の程度が異なる。光学層65は、「散乱中心軸」を有する。散乱中心軸は、図13(a)に例示した第1入射光Li1の光軸に対応する。散乱中心軸は、最も散乱する光の入射方向に対応する。
光学層65は、散乱中心軸の方向(散乱中心方向)を有する。光学層65に第1入射方向から入射する光の光学層65における散乱光の強度は、散乱中心方向と第1入射方向との間の角度が小さいほど、高い。
図13(b)に例示したように、複数の第1光学部66は、帯状である。第1光学部66及び第2光学部67のそれぞれは、Z軸方向に対して交差(直交)する1つの方向に沿って延在する。この例では、光学層65は、ルーバ構造タイプである。
図13(c)に例示した別の例では、複数の第1光学部66は、互いに離間した島状である。この例では、光学層65は、柱状構造タイプである。
図13(d)に例示した例では、光学層65は、複数の層(第1層65a及び第2層65bなど)を含む。これらの層は、Z軸方向に沿って積層されている。第1層65aは、X−Y平面内に配置された光透過性の複数の第1光学部66aと、複数の第1光学部66aのうちの2つの間に設けられた光透過性の第2光学部67aと、を含む。第2光学部67aの屈折率は、複数の第1光学部66aのそれぞれの屈折率とは異なる。この場合も、複数の第1光学部66aの少なくともいずれかと第2光学部67aとの間の境界68aは、X−Y面に対して傾斜している。
第2層65bは、X−Y平面内に配置された光透過性の複数の第3光学部66bと、複数の第3光学部66bのうちの2つの間に設けられた光透過性の第4光学部67bと、を含む。第4光学部67bの屈折率は、複数の第3光学部66bのそれぞれの屈折率とは異なる。複数の第3光学部66bの少なくともいずれかと第4光学部67bとの間の境界68bは、X−Y面に対して傾斜している。境界68bの延在方向は、境界68aの延在方向に沿っている。境界68bを含む平面と、境界68aを含む平面と、の間の角度は、30度以下でも良い。光学層65に複数の層を設けることで、拡散範囲が拡大する。光学層65に複数の層を設けることで、着色(虹色の発生)などが抑制できる。光学層65に設けられる層の数は、3以上でも良い。
図14(a)及び図14(b)は、第2の実施形態に係る液晶表示装置の特性を例示する模式的平面図である。
これらの図は、光学層65の特性を例示する模式図であり、光学層65に光が入射したときの光学層65を通過する光の強度を模式的に例示している。図14(a)は、第1入射光Li1が入射したときに対応する。この例では、第1入射光Li1は、Y−Z平面に沿って光学層65に入射している。第1入射光Li1の入射角(Z軸方向と第1入射光Li1との間の角度)は、30度である。図14(a)は、散乱中心軸に対して平行な方向から光が入射する場合に対応する。図14(b)は、第3入射光Li3が入射したときに対応する。この例では、第3入射光Li1は、X−Z平面に沿って光学層65に入射している。第3入射光Li3の入射角(Z軸方向と第3入射光Li3との間の角度)は、30度である。図14(b)は、散乱中心軸に対して垂直な方向から光が入射する場合に対応する。
これらの図に描かれている同心円は、Z軸方向を基準にした角度(等角度線)に対応する。同心円の中心は、光学層65から、実質的にZ軸方向に沿って出射する透過光(垂直出射光)に対応する。これらの図に描かれている明るい領域B1及びB2は、透過光の強度が高い領域である。
図14(a)に表したように、Y軸方向に沿った第1入射光Li1においては、垂直出射光の強度が高い。そして、Y−Z平面内で傾斜する方向に出射する透過光の強度も高い。
図14(b)に表したように、X軸方向に沿った第3入射光Li3においては、垂直出射光の強度が低い。そして、X−Z平面内で傾斜する方向(垂直方向から傾斜した方向)において、透過光の強度が高い。
このように、光学層65においては、光学層65に第1入射方向から入射する光(第1入射光Li1)の光学層65における光の強度は、光学層65に第2入射方向から入射する光(第2入射光Li2または第3入射光Li3など)の光学層65における光の強度とは異なる。
液晶表示装置115において、X−Y平面に投影したときに、光学層65の散乱中心軸は、観視者80の主視角方向Dw1に沿った方向に配置される。
X−Y平面に投影したときに、光学層65の散乱中心方向に沿った方向に遮光部27が延在する。これにより、遮光部27による光の損失を少なくし、より反射光の輝度を向上することができる。液晶表示装置において、表示の明るさの低下を抑制することができる。
図15は、第2の実施形態に係る液晶表示装置を例示する模式的断面図である。
図15に表したように、液晶表示装置116においても、第1基板部10u、第2基板部20u、及び、液晶層30が設けられる。この例では、液晶表示装置116は、偏光層52、第1位相差層61、第2位相差層62、及び、光学層65を含む。これらについては、液晶表示装置115について説明した構成と同様の構成を適用することができる。
遮光部27は、X−Y平面に投影したときに、対向電極間領域14の少なくとも一部と重なる。遮光部27は、X−Y平面に投影したときに、画素間領域15の少なくとも一部と重なる。
液晶表示装置116においては、液晶層30の一部は、遮光部27と第2基板部20uとの間に設けられる。このように、遮光部27を第1基板部10uの側に設けてもよい。
図16(a)及び図16(b)は、第2の実施形態に係る液晶表示装置を例示する透視平面図である。
図16(a)は、液晶表示装置110bを例示している。図16(b)は、液晶表示装置110cを例示している。これらの図において、見やすさのため、表示装置の一部は省略されている。液晶表示装置110b及び液晶表示装置110cには、液晶表示装置110について説明した構成と同様の構成を適用することができる。
図16(a)は、X−Y平面に投影したときの、液晶表示装置110bの遮光部27の形状を例示している。
図16(b)は、X−Y平面に投影したときの、液晶表示装置110cの遮光部27の形状を例示している。
図16(a)及び図16(b)に表したように、X軸方向に沿った遮光部27の長さ27Wは、Y軸方向に沿って変化してもよい。
遮光部27は、第1方向に沿った長さの最大値(最大幅27Wm)を有する。最大幅27Wmは、遮光部27の第1方向に沿った長さ27Lよりも短い。このように、Y軸方向に延在する遮光部27の平面形状は、矩形に限らない。遮光部27の平面形状は、種々の変形が可能である。
実施形態によれば、明るさの低下を抑制した液晶表示装置が提供できる。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。第1基板部、画素電極、画素間領域、第2基板部、対向電極、対向電極間領域、遮光部、液晶層、光学層、位相差層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した液晶表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての液晶表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10a…第1主面、 10e…画素電極、 10s…第1基板、 10u…第1基板部、 11〜13…第1〜第3画素電極、 13b…第4画素電極、 14…対向電極間領域、 15…画素間領域、 15a…第1画素間領域、 15b…第2画素間領域、 16…信号線、 16a…第1配線、 16b…第2配線、 16s…半導体層 16sa…第1部分 16sb…第2部分 17…配線、 17a…スイッチング素子、 17g…ゲート線、 17ga…第3ゲート線、 17gb…第4ゲート線、 18a…絶縁層、 18b…絶縁層、 19…接続部、 19a…第1接続部、 19b…第2接続部、 20a…第2主面、 20s…第2基板、 20u…第2基板部、 21…対向電極、 21a…第1対向部、 21b…第2対向部、 21e…対向部、 22…配線、 25…カラーフィルタ層、 27…遮光部、 27L、27W…長さ、 27a…第1遮光部、 27b…第2遮光部、 30…液晶層、 30a…第1領域、 30b…第2領域、 30d…画素部、 30n…非画素部、 31…第1画素部、 32…第2画素部、 33…画素、 33a…第1画素、 33b…第2画素、 33c…第3画素、 33d…第4画素、 35…液晶、 35D…長軸方向、 40…配向膜 52…偏光層、 61…第1位相差層、 62…第2位相差層、 65…光学層、 65a…第1層、 65b…第2層、 66…第1光学部、 66a…第1光学部、 66b…第3光学部、 67…第2光学部、 67a…第2光学部、 67b…第4光学部、 68、68a、68b…境界、 70…制御部、 71…第1駆動回路、 72…第2駆動回路、 73…制御回路、 75…検出回路、 80…観視者、 θLCa…第1配向角、 θLCt…ツイスト角、 110〜116、110a、112a、190〜194…液晶表示装置、 210…駆動装置 B1、B2…領域、 Cs…蓄積容量、 Dw1…主視角方向、 F1…第1カラーフィルタ、 F2…第2カラーフィルタ、 LC1a…第1配向方向、 LC1b…第2配向方向、 LCa…第1部分、 LCb…第2部分、 LCc…第3部分、 La1、La2…光、 Li1〜Li3…第1〜第3入射光、 P1…第1境界部、 Px…位置、 RL…検出線、 Ref…反射率、 ST1…第1状態、 ST2…第2状態、 tLC…厚さ

Claims (11)

  1. 第1基板部と、該第1基板部に対向して設けられる第2基板部と、これら一対の基板部間に設けられる液晶層と、を備え、
    該第1基板部は、
    第1主面と、
    該第1主面内に、X軸方向を行方向とし、当該X軸方向に交差するY軸方向を列方向とするマトリクス状に配置される複数の画素電極と、
    これら複数の画素電極を覆って液晶層に対向する配向膜とを備え、
    前記複数の画素電極は、
    行方向又は列方向の一方に沿って隣り合って並ぶ第1画素電極と、第2画素電極とを備え、
    これら第1画素電極と第2画素電極は互いに異なる極性で駆動されるものであると共に、
    これら第1画素電極と第2画素電極との間には、列方向に延在する画素間領域が設けられており、
    前記第2基板部は、
    前記第1基板部の第1主面と対向する第2主面と、
    該第2主面に配置される複数の光透過性の対向電極と、
    これら複数の対向電極を覆って液晶層に対向する配向膜とを備え、
    該複数の対向電極は、前記第1基板部の複数の画素電極に対向し且つ前記行方向と列方向の一方に延在して設けられると共に、行方向と列方向のいずれか他方に沿って隣り合って並ぶ第1対向部と第2対向部を備え、
    これら第1対向部と第2対向部との間には、前記第1主面に投影した場合に前記第1基板部の画素間領域に重なる対向電極間領域が設けられており、
    前記第2基板部には、列方向に延在して前記対向電極間領域と前記画素間領域を覆う遮光層が、前記行方向と列方向のいずれか他方に沿って設けられている液晶表示装置。
  2. 前記第1基板側の配向膜の配向方向は、前記行方向及び列方向の一方に直交又は鋭角で交差し、
    前記第2基板側の配向膜の配向方向は、前記第1基板側の配向膜の配向方向とは反対向きで前記行方向列方向に一方に鈍角で交差するものとなっている請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 前記第1画素電極と前記第2画素電極は列方向に並んでいる請求項1又は2記載の液晶表示装置。
  4. 前記第1画素電極と第2画素電極は行方向に並んでいる請求項1又2に記載の液晶表示装置。
  5. 前記複数の画素電極は、
    前記第1画素電極と前記列方向において並ぶ第3画素電極と、
    当該第3画素電極と前記行方向において並び、前記第2画素電極と前記列方向において並ぶ第4画素電極と、
    をさらに含み、
    前記第3画素電極は、前記第2電極と同極性の電位に設定され、
    前記第4画素電極は、前記第1画素電極と同極性の電位に設定される請求項1〜4のいずれか1つに記載の液晶表示装置。
  6. 前記第2基板部上に光学層をさらに備え、
    前記光学層に第1入射方向から入射する光の当該光学層における散乱光の強度は、前記光学層に第2入射方向から入射する光の当該光学層における散乱光の強度とは異なり、
    前記第1入射方向の、前記第1主面に対して平行な平面における方向成分は、前記第2入射方向の、前記平面における方向成分とは異なる請求項1〜5のいずれか1つに記載の液晶表示装置。
  7. 前記光学層はシート状に形成されており、前記平面内に配置された光透過性の複数の第1光学部と、前記複数の第1光学部のうちの2つの間に設けられた光透過性の第2光学部と、を含み、
    前記複数の第1光学部及び前記第2光学部は、いずれも前記光学層の一方の表面から他方の表面に亘って形成され、
    前記第2光学部の屈折率は、前記複数の第1光学部のそれぞれの屈折率とは異なり、
    前記複数の第1光学部と前記第2光学部との間の境界は、前記平面に対して傾斜している請求項6記載の液晶表示装置。
  8. 前記光学層は、前記一方の表面から前記他方の表面に向けて、直線状の散乱中心方向を有し、
    前記光学層に前記第1入射方向から入射する前記光の前記光学層における前記散乱光の前記強度は、前記散乱中心方向と前記第1入射方向との間の角度が小さいほど、高い請求項7記載の液晶表示装置。
  9. 前記第1主面に投影したときに前記散乱中心方向は、前記列方向に沿った方向である請求項8記載の液晶表示装置。
  10. 前記第2基板部には、前記第2主面を覆う偏光層が設けられる共に、当該偏光層の下方に1又は複数の位相差層が設けられており、
    前記第1基板部の各画素電極には、前記偏光層及び位相差層を介して入射する外光を反射する反射層が設けられている請求項1〜9のいずれか1つに記載の液晶表示装置。
  11. 前記遮光部は、クロムを含む化合物を含む請求項1〜10のいずれか1つに記載の液晶表示装置。
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