JP2024053346A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プライバシーモードとパブリックモードとを切り替えることができ、かつ、プライバシーモードで表示した場合に非対称な視野角を実現できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶パネルを具備する液晶表示装置であって、上記液晶パネルは、アクティブマトリクス基板と、液晶層と、対向基板とをこの順に有し、上記アクティブマトリクス基板は、第一電極と、第一の方向に延伸する第一の線状電極部を含む第二電極とをこの順に有し、上記対向基板は、上記第一の方向と交差する第二の方向に延伸する複数の第二の線状電極部を含む第三電極と、フローティング電極である島状電極部を含む第四電極とを有し、上記島状電極部は、平面視において、上記複数の第二の線状電極部間に配置され、上記第二の方向に沿って互いに隣接する2つの絵素の一方の絵素の光学的開口部に重畳し、かつ、他方の絵素の光学的開口部に重畳しない液晶表示装置。【選択図】図1
Description
本開示は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、表示のために液晶組成物を利用する表示装置であり、その代表的な表示方式は、一対の基板間に封入された液晶組成物に対して電圧を印加し、印加した電圧に応じて液晶組成物中の液晶分子の配向状態を変化させることにより、光の透過量を制御するものである。このような液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を活かし、幅広い分野で用いられている。
従来、液晶表示装置は、狭い角度の範囲から観察しても、広い角度の範囲から観察しても同様の画像が観察できるように視野角特性を向上させることが検討されている。一方で、プライバシー保持の観点からは、狭い角度の範囲からは画像を観察できるが、広い角度の範囲からは上記画像を観察し難くする表示方法が検討されている。このように、狭い角度の範囲においても広い角度の範囲においても同様の画像が観察できるパブリックモード(広視野角モード)と、狭い角度の範囲からは画像を観察できるが、広い角度の範囲からは画像を観察し難いプライバシーモード(狭視野角モード)と、を切り替え可能な表示装置が求められている。
例えば、特許文献1には、カラーフィルタ基板に設けられた第三電極に印加する電圧を制御することで、狭視野角モードと広視野角モードとを切り替えることができる液晶表示装置が開示されている。
特許文献2には、第一電極と第一の配向膜とを有する第一基板と、液晶層と、第二電極と第三電極と第二の配向膜とを有する第二基板とを備えた液晶表示装置において、上記第一電極に電圧を印加することで視野角を切り替えることが開示されている。
上記特許文献1及び2では、プライバシーモードにおいて非対称な視野角を実現する方法は検討されていない。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、プライバシーモードとパブリックモードとを切り替えることができ、かつ、プライバシーモードで表示した場合に非対称な視野角を実現できる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
(1)本発明の一実施形態は、複数の絵素がマトリクス状に配置された液晶パネルと制御回路とを具備する液晶表示装置であって、上記液晶パネルは、アクティブマトリクス基板と、液晶層と、対向基板とをこの順に有し、上記アクティブマトリクス基板は、第一電極と、第一の方向に延伸する第一の線状電極部を含む第二電極とをこの順に有し、上記対向基板は、上記第一の方向と交差する第二の方向に延伸する複数の第二の線状電極部を含む第三電極と、フローティング電極である島状電極部を含む第四電極とを有し、上記島状電極部は、平面視において、上記複数の第二の線状電極部間に配置され、上記複数の絵素のうち上記第二の方向に沿って互いに隣接する2つの絵素の一方の絵素の光学的開口部に重畳し、かつ、他方の絵素の光学的開口部に重畳せず、上記制御回路は、上記第三電極への駆動電圧の印加及び定電圧の印加を切り換える制御を行う液晶表示装置。
(2)また、本発明のある実施形態は、上記(1)の構成に加え、上記島状電極部の上記一方の絵素の光学的開口部と重畳する領域の、上記第二の方向における長さfは、3μm以上である、液晶表示装置。
(3)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、又は、上記(2)の構成に加え、上記対向基板は、更に、上記第二の方向に延伸する部分を有するブラックマトリクスを備え、上記複数の第二の線状電極部は、平面視において、上記ブラックマトリクスの上記第二の方向に延伸する部分と重畳せず、上記複数の絵素のうち少なくとも1つの絵素の光学的開口部と重畳する第二の線状電極部を備え、上記光学的開口部と重畳する第二の線状電極部の、上記第二の方向と直交する方向における電極幅Wは、2.5μm以上、10μm以下である、液晶表示装置。
(4)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、又は、上記(3)の構成に加え、平面視において隣接する上記第二の線状電極部と上記島状電極部との間の、上記第二の方向と直交する方向における距離dは、2.5μm以上、7μm以下である、液晶表示装置。
(5)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、又は、上記(4)の構成に加え、上記第二の線状電極部の上記第二の方向と直交する方向における電極幅W、平面視において隣接する上記第二の線状電極部と上記島状電極部との間の、上記第二の方向と直交する方向における距離d、上記島状電極部の上記一方の絵素の光学的開口部と重畳する領域の、上記第二の方向における長さf、及び、上記光学的開口部の上記第二の方向における幅gxは、下記(式1)及び(式2)を満たす、液晶表示装置。
d<W ・・・(式1)
0.1×gx<2×f≦gx ・・・(式2)
d<W ・・・(式1)
0.1×gx<2×f≦gx ・・・(式2)
(6)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、上記(4)、又は、上記(5)の構成に加え、上記第四電極は、上記第三電極と同じ層に配置される、液晶表示装置。
(7)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、上記(4)、上記(5)、又は、上記(6)の構成に加え、上記対向基板は、更に、上記第三電極及び上記第四電極の上記液晶層とは反対側にブラックマトリクスを備える、液晶表示装置。
(8)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、上記(4)、上記(5)、上記(6)、又は、上記(7)の構成に加え、上記液晶パネルは、第一の液晶パネルであり、更に、第二の液晶パネルを備え、上記第二の液晶パネルは、プライバシーモードとパブリックモードとを切り替え可能であり、プライバシーモードにおいて非対称な視野角を有する液晶パネルである、液晶表示装置。
(9)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、上記(4)、上記(5)、上記(6)、上記(7)、又は、上記(8)の構成に加え、更に、上記液晶パネルの背面にバックライトを備え、上記バックライトは、光源と、上記光源の上記液晶パネル側に配置された遮光ルーバーとを備え、上記遮光ルーバーは、線状の光吸収層を有し、平面視において、上記光吸収層が延伸する方向と上記第二の方向とは互いに直交する、液晶表示装置
本発明によれば、プライバシーモードとパブリックモードとを切り替えることができ、かつ、プライバシーモードで表示した場合に非対称な視野角を実現できる液晶表示装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に記載された内容に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。なお、以下の説明において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して適宜用い、その繰り返しの説明は適宜省略する。本発明の各態様は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
<実施形態1>
以下に図面を用いて、実施形態1に係る液晶表示装置について説明する。図1は、実施形態1に係る液晶表示装置の一例を示した平面模式図である。図2は、図1に示した液晶表示装置の一絵素の平面模式図である。図3は、図1のX1-X2線における断面模式図である。図4は、図1のY1-Y2線における断面模式図である。
以下に図面を用いて、実施形態1に係る液晶表示装置について説明する。図1は、実施形態1に係る液晶表示装置の一例を示した平面模式図である。図2は、図1に示した液晶表示装置の一絵素の平面模式図である。図3は、図1のX1-X2線における断面模式図である。図4は、図1のY1-Y2線における断面模式図である。
図1~図4に示すように、本実施形態の液晶表示装置1000は、複数の絵素70Aがマトリクス状に配置された液晶パネル100Aと制御回路とを具備する液晶表示装置であって、液晶パネル100Aは、アクティブマトリクス基板10と、液晶層20と、対向基板30とをこの順に有し、アクティブマトリクス基板10は、第一電極12と、第一の方向DL1に延伸する第一の線状電極部14aを含む第二電極14とをこの順に有し、対向基板30は、第一の方向DL1と交差する第二の方向DL2に延伸する複数の第二の線状電極部34xを含む第三電極34と、フローティング電極である島状電極部35aを含む第四電極35とを有し、島状電極部35aは、平面視において、複数の第二の線状電極部34x間に配置され、複数の絵素70Aのうち第二の方向DL2に沿って互いに隣接する2つの絵素の一方の絵素70A1の光学的開口部1000Aに重畳し、かつ、他方の絵素70A2の光学的開口部1000Aに重畳せず、上記制御回路は、第三電極34への駆動電圧の印加及び定電圧の印加を切り換える制御を行う。このような態様とすることにより、プライバシーモードとパブリックモードとを切り替えることができ、かつ、プライバシーモードで表示した場合に非対称な視野角を実現することができる。
(液晶パネル)
図1及び図2に示したように、本実施形態の液晶表示装置1000は、複数の絵素70Aがマトリクス状に配置された液晶パネル100Aを備える。複数の絵素70Aには、それぞれ、光が液晶パネル100Aを透過するよう構成された光学的開口部1000Aが設けられる。光学的開口部1000Aは、図1に示した絵素70Aの内側に点線で囲まれた領域である。液晶パネル100Aが透過型又は半透過型である場合には、光学的開口部1000Aは、液晶パネル100Aの背面から出射された光を液晶パネル100Aの前面に向かって透過する。液晶パネル100Aが反射型又は半透過型である場合には、光学的開口部1000Aは、液晶パネル100Aの外部から入射される入射光、及び、上記入射光が液晶パネル100Aの内部で反射され、液晶パネル100Aの外部に向かって出射される反射光を透過する。なお、光学的開口部1000Aは、平面視において、例えば、偏光板、カラーフィルタ等の透過性を有する部材と重畳していてもよい。本実施形態では、液晶パネル100Aが透過型である場合について説明する。
図1及び図2に示したように、本実施形態の液晶表示装置1000は、複数の絵素70Aがマトリクス状に配置された液晶パネル100Aを備える。複数の絵素70Aには、それぞれ、光が液晶パネル100Aを透過するよう構成された光学的開口部1000Aが設けられる。光学的開口部1000Aは、図1に示した絵素70Aの内側に点線で囲まれた領域である。液晶パネル100Aが透過型又は半透過型である場合には、光学的開口部1000Aは、液晶パネル100Aの背面から出射された光を液晶パネル100Aの前面に向かって透過する。液晶パネル100Aが反射型又は半透過型である場合には、光学的開口部1000Aは、液晶パネル100Aの外部から入射される入射光、及び、上記入射光が液晶パネル100Aの内部で反射され、液晶パネル100Aの外部に向かって出射される反射光を透過する。なお、光学的開口部1000Aは、平面視において、例えば、偏光板、カラーフィルタ等の透過性を有する部材と重畳していてもよい。本実施形態では、液晶パネル100Aが透過型である場合について説明する。
図3及び図4に示したように、液晶パネル100Aは、背面側から観察面側に向かって順に、第一の偏光板61と、アクティブマトリクス基板10と、液晶層20と、対向基板30と、第二の偏光板62とを有する。本明細書中、液晶表示装置の画面(表示面)に対してより近い側を「観察者側(前面側)」ともいい、液晶表示装置の画面(表示面)に対してより遠い側を「背面側」ともいう。前面側の法線方向から観察した場合を平面視ともいう。
アクティブマトリクス基板10は、ゲート配線1と、ゲート配線1と交差するように配置されたソース配線2とを有してもよい。本明細書中、「絵素」とは、図1に示したような、互いに隣接する2本のゲート配線1と互いに隣接する2本のソース配線2とに囲まれた領域を指す。本明細書中、一方の絵素70A1と他方の絵素70A2とを特に区別しない場合、単に絵素70Aと記載する。ゲート配線1とソース配線2との交点にはスイッチング素子として、薄膜トランジスタ3(TFT:Thin Film Transistor)が配置されてもよい。
アクティブマトリクス基板10は、第一電極12と、第一の絶縁層13と、第二電極とをこの順に有する。より具体的には、アクティブマトリクス基板10は、第一の支持基板11と、第一電極12と、第一の絶縁層13と、第二電極14とをこの順に有する。第一電極12と第二電極14とは第一の絶縁層13を介して積層されており、FFS(Fringe Field Switching)型の電極構造を構成する。第一の絶縁層13の材料としては、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物等の無機材料が挙げられる。本実施形態では、第一電極12の液晶層20側に第二電極14が配置される態様について説明する。
第一電極12及び第二電極14の一方の電極は共通電極であり、他方の電極は画素電極である。
共通電極は、絵素70Aの境界に関わらず、TFT3が備えるドレイン電極と画素電極との接続部等の特定部分を除いて、ほぼ一面に形成された電極である。共通電極に対しては一定値に保たれた共通信号が供給され、共通電極は一定の電位に保たれる。共通電極は、複数の絵素70Aを跨いで電気的に結合して配置されることが好ましい。複数の絵素70Aを跨ぐとは、平面視において、複数の絵素70Aの境界を越えて複数の絵素70Aと重畳するように配置されることをいう。複数の絵素70Aを跨いで電気的に結合することで、複数の絵素70Aに対して、共通した定電圧を印加することができる。
画素電極は、互いに隣接する2本のゲート配線1と互いに隣接する2本のソース配線2とに囲まれた各領域に配置された電極である。画素電極は、絵素70A毎に配置され、例えば、対応するTFT3が備える半導体層を介して対応するソース配線2と電気的に接続される。画素電極は、対応するTFT3を介して供給されるデータ信号に応じた電位に設定される。
第一電極12及び第二電極14は、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等の透明導電材料、又は、それらの合金を、スパッタリング法等により単層又は複数層で成膜して形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングを行うことで形成することができる。
本実施形態においては、第一電極12はベタ電極であることが好ましい。上記ベタ電極とは、平面視において、少なくとも絵素の光学的開口部と重畳する領域に、スリットや開口が設けられていない平板状の電極をいう。第一電極12は、平面視において、複数の絵素70Aの光学的開口部1000Aと重畳する領域に、スリット及び開口が設けられていないことが好ましい。
第二電極14は、図1及び図2に示したように、第一の方向DL1に延伸する第一の線状電極部14aを含む。第一の線状電極部14aは、少なくとも一部が第一の方向DL1に延伸していればよく、第一の方向DL1とは異なる方向に延伸する線状電極部を含んでもよい。第一の線状電極部14aは、平面視において、複数の絵素70Aのうち少なくとも1つの絵素70Aの光学的開口部1000Aと重畳することが好ましい。
第一の線状電極部14aは複数であってもよい。隣接する第一の線状電極部14aの端部が電極材料で繋がれ、電極材料で囲まれた開口が設けられてもよい。また、第二電極14は、隣接する第一の線状電極部14aの端部が解放された櫛歯電極であってもよく、隣接する第一の線状電極部14a間にスリットが設けられてもよい。第二電極14は、平面視において、複数の絵素70Aの光学的開口部1000Aと重畳する領域に、スリット又は開口が設けられていることが好ましい。図1及び図2では、複数の第一の線状電極部14aの端部が電極材料で繋がれ、開口14bが設けられる場合を例示した。
第一の線状電極部14aの幅は、例えば2~5μmであってもよい。スリット又は開口の幅は、例えば2~5μmであってもよい。第一の線状電極部14aの幅、スリット又は開口の幅は、第一の方向DL1と直交する方向における幅である。
第一の支持基板11及び後述する第二の支持基板31としては、特に限定されず、例えば、ポリカーボネート等の樹脂基板、ガラス基板等を用いることができる。
液晶層20は、液晶分子21を含有する。液晶分子21は、下記式(L)で定義される誘電率異方性(Δε)が正の値を有するもの(ポジ型)が好ましい。また、液晶分子21は、電圧が印加されていない状態(電圧無印加状態)で、ホモジニアス配向するものが好ましい。電圧無印加状態における液晶分子21の長軸の方向は、液晶分子21の初期配向の方向ともいう。上記電圧無印加状態とは、液晶層20に液晶分子21の閾値未満の電圧が印加された場合も含む。
Δε=(液晶分子の長軸方向の誘電率)-(液晶分子の短軸方向の誘電率) (L)
Δε=(液晶分子の長軸方向の誘電率)-(液晶分子の短軸方向の誘電率) (L)
対向基板30は、第三電極34及び第四電極35を有する。対向基板30は、更に、第三電極34及び第四電極35の液晶層20とは反対側にブラックマトリクス33を備える。このような態様とすることにより、ブラックマトリクス33のチャージアップに起因する正面コントラストの低下を抑制することができる。
対向基板30は、より具体的には、第二の支持基板31と、ブラックマトリクス33と、カラーフィルタ32と、第三電極34と、第四電極35とを有する。対向基板30は、カラーフィルタ基板ともいう。本実施形態では、図4に示したように、対向基板30が、第二の支持基板31、ブラックマトリクス33、カラーフィルタ32、第一の誘電体層50をこの順に有し、第一の誘電体層50上に、第三電極34及び第四電極35が設けられる場合を説明する。
第三電極34及び第四電極35は、透明導電材料により形成されてもよい。上記透明導電材料としては、ITO、IZO等が挙げられる。
第三電極34に駆動電圧を印加することで、液晶層20の厚み方向に電界を発生させることができ、プライバシーモードとパブリックモードとを切り替えることができる。表示方法については、後述する。
また、従来の液晶表示装置であれば、ブラックマトリクスを有する対向基板に設けられた電極に電圧を印加すると、ブラックマトリクスがチャージアップし、その結果、プライバシーモードにおいて、正面コントラストが低下することがあった。一方、本実施形態では、ブラックマトリクス33を有する対向基板30が第三電極34を備えるが、対向基板30が更にフローティング電極である島状電極部35aを含む第四電極35を備えることで、プライバシーモードにおける正面コントラストの低下を抑制することができる。例えば、第三電極34が平面視においてブラックマトリクス33と重畳することにより、ブラックマトリクス33のチャージアップがより増大するが、本実施形態では、第四電極35により、プライバシーモードにおける正面コントラストの低下を効果的に抑制することができる。
図1~図4に示すように、第三電極34は、複数の第二の線状電極部34xを含む。複数の第二の線状電極部34xは、それぞれ、平面視において第一の方向DL1と交差する第二の方向DL2に延伸する。ここで、上記第一の方向DL1は、第二電極14が有する第一の線状電極部14aの延伸方向である。第二の線状電極部34xは、上記第一の方向DL1に対する横ストライプ電極であるともいえる。第二の線状電極部34xが横ストライプ電極であることで、例えば、線状電極部を第一の方向DL1と同じ方向に配置した場合(縦ストライプ電極の場合)や、第三電極をブラックマトリクスと同形状とした場合等よりも、プライバシー性能を高くすることができる。具体的には、プライバシーモードで表示した場合の正面コントラストを高くし、左右方向(例えば、0°-180°方位で、極角45°から観察した場合)のコントラストを低くすることができる。
このように、本実施形態の対向基板30は、パターニング電極である第二の線状電極部34x(例えば、ゲート線上に沿った複数本の横ストライプ電極)を備え、上記パターニング電極間には数μmのギャップを開けてフローティングドット電極である島状電極部35aが配置されている。このような態様とすることにより、上記横ストライプ電極への電圧印加時(プライバシーモード時)に、ブラックマトリクス33へのチャージアップが抑制され、すなわち、ブラックマトリクス33とアクティブマトリクス基板10との間の意図しない縦電界の発生を抑制することが可能となる。その結果、プライバシーモードにおいて、高い正面コントラストと、極角45°、0°-180°方位での低いコントラストを実現することができる。
第一の方向DL1と第二の方向DL2とが成す角度θ1は、80°以上、100°以下であることが好ましく、85°以上、95°以下であることがより好ましい。第二の方向DL2は、第二の偏光板62の第二の吸収軸62A又は第一の偏光板61の第一の吸収軸61Aと平行であってもよく、本実施形態では、図1に示したように、第二の方向DL2は、第二の偏光板62の第二の吸収軸62Aと平行(0°-180°方位)とした。
複数の第二の線状電極部34xは互いに電気的に接続されていることが好ましい。第二の線状電極部34xは、例えば、液晶パネルの端部で接続部により繋がっていてもよい。
各第二の線状電極部34xの第二の方向DL2と直交する方向における電極幅Wは特に限定されないが、例えば、2.5μm以上、10μm以下である。
複数の第二の線状電極部34xは、平面視において、ブラックマトリクス33の第二の方向DL2に延伸する部分と重畳せず、複数の絵素70Aのうち少なくとも1つの絵素70Aの光学的開口部1000Aと重畳する第二の線状電極部(以下、単に、「光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34a」ともいう)を含むことが好ましい。このような態様とすることにより、プライバシーモードにおいて、左右方向から観察した場合のコントラストをより抑制できる。
光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aの、第二の方向DL2と直交する方向における電極幅W(より具体的には、電極幅W34a)は、2.5μm以上、10μm以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、プライバシーモードにおいて、正面コントラストを高くし、左右方向のコントラストを充分に抑制することができる。光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aの電極幅W34aのより好ましい下限は2.5μmであり、より好ましい上限は7μmである。パブリックモードにおける正面コントラストをより高くできる観点からは、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aの電極幅W34aは7μm以下であることがより好ましい。
なお、第二の線状電極部34xは、上述した光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34a、及び、後述するブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bを含む。そのため、第二の線状電極部34xが光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aである場合、第二の線状電極部34aの第二の方向DL2と直交する方向における電極幅Wは、より具体的には、電極幅W34aと記載する。また、第二の線状電極部34xがブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bである場合、第二の線状電極部34bの第二の方向DL2と直交する方向における電極幅Wは、より具体的には、電極幅W34bと記載する。
複数の第二の線状電極部34xは、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aを1つ以上含むことが好ましい。複数の第二の線状電極部34xが、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aを複数含む場合、光学的開口部と重畳する複数の第二の線状電極部34aは互いに電気的に接続されていることが好ましい。光学的開口部と重畳する複数の第二の線状電極部34aは、例えば、液晶パネルの端部で接続部により繋がっていてもよい。
光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aが複数配置される場合、光学的開口部と重畳する複数の第二の線状電極部34aは、等間隔で配置されることが好ましい。隣接する第二の線状電極部34aの距離は、2.5μm以上、7μm以下であることが好ましい。隣接する第二の線状電極部34aの距離のより好ましい下限は3μmであり、より好ましい上限は5μmである。
複数の第二の線状電極部34xは、平面視において、ブラックマトリクス33の第二の方向DL2に延伸する部分と重畳する第二の線状電極部(以下、単に、「ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34b」ともいう)を含むことも好ましい。このような態様とすることにより、第三電極34が光学的開口部1000Aと重畳しない部分を含み、パブリックモードで表示を行う際に、絵素70Aの光学的開口部1000Aにおいて縦電界が作用し難いため、高い透過率と高いコントラストを得ることができる。
上述したゲート配線1は、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bの延伸方向である第二の方向DL2に延伸してもよい。ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bは、平面視においてゲート配線1と少なくとも一部が重畳してもよい。プライバシー性能を高める観点からは、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bの電極幅W34bは、ゲート配線1の幅よりも広くてもよい。
ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bの電極幅W34bは、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aの電極幅W34aよりも広いことが好ましい。ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bの、第二の方向DL2と直交する方向における電極幅W34bは、5μm以上であることが好ましい。ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bの電極幅W34bの上限は、光学的開口部1000Aと重ならなければ特に限定されないが、例えば50μmであってもよい。ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bの電極幅W34bのより好ましい下限は15μmであり、より好ましい上限は40μmである。
複数の第二の線状電極部34xは、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bを1つ以上含むことが好ましい。複数の第二の線状電極部34xが、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bを複数含む場合、ブラックマトリクスと重畳する複数の第二の線状電極部34bは互いに電気的に接続されていることが好ましい。ブラックマトリクスと重畳する複数の第二の線状電極部34bは、例えば、液晶パネルの端部で接続部により繋がっていてもよい。
複数の第二の線状電極部34xが、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aと、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bとを含む場合、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aは、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bと電気的に接続されていることが好ましく、第三電極34全体として同電圧が印加されることがより好ましい。
対向基板30は、フローティング電極である島状電極部35aを含む第四電極35を有する。フローティング電極とは、他の電極や、電源と電気的に接続されていない電極であり、フローティング電極の電位は、近傍に存在する電極の静電容量総和で決定される。第四電極35は、第一電極12、第二電極14及び第三電極34のいずれとも電気的に接続されていない。
ブラックマトリクスを有する対向基板に設けられた電極に電圧を印加してプライバシーモードで表示する場合、ブラックマトリクスが帯電(チャージアップ)し、液晶層中に意図しない電界が形成されることがある。その結果、光漏れが発生し、プライバシーモードにおいて正面コントラストが低下する場合がある。しかしながら、本実施形態では対向基板30がフローティング電極である島状電極部35aを含む第四電極35を備ることにより、ブラックマトリクス33が帯電したとしても、第三電極34からブラックマトリクス33に向かう電界を遮蔽又は電界強度を低減することによって、液晶層20への電界作用を軽減することができる。その結果、ブラックマトリクス33とアクティブマトリクス基板10側の電極との間に、偏光板の吸収軸からずれた電界が発生することを抑制でき、プライバシーモードにおける正面コントラストの低下を抑制することができる。
島状電極部は、例えば、線状電極部に比べて短いため、第四電極35が島状電極部35aを含むことにより、第四電極35が線状電極部を含む場合に比べて、平面視において、光学的開口部1000Aと重畳しない面積を広げることが可能となり、白表示時の透過率を高くすることができる。
島状電極部35aの平面形状は特に限定されないが、例えば、正方形、長方形、平行四辺形等の多角形、楕円形、円形等であってもよい。島状電極部35aは、例えば、長手形状であり、当該長手形状の長手方向は、第二の方向DL2に沿っている。
島状電極部35aの、第二の方向DL2と直交する方向における電極幅W35a1は、2.5μm以上、7μm以下であることが好ましい。上記島状電極部35aの電極幅W35a1のより好ましい下限は3.5μmであり、より好ましい上限は製造上の観点から5μmである。上記電極幅W35a1とは、第二の方向DL2と直交する方向における電極の最大幅である。
島状電極部35aの、第二の方向DL2における電極幅W35a2は、8μm以上、10μm以下であることが好ましい。上記島状電極部35aの電極幅W35a2のより好ましい下限は8.5μmであり、より好ましい上限は9.5μmである。上記電極幅W35a2とは、第二の方向DL2における電極の最大幅である。
第四電極35が複数の島状電極部35aを含む場合、複数の島状電極部35aは、平面視において互いに接触せず、更に、互いに電気的に接続されていないことが好ましい。
第三電極34及び第四電極35は、ブラックマトリクス33と液晶層20との間に配置されることが好ましい。ここで、第四電極35を配置しない場合には、対向基板に設けられた第三電極34に電圧を印加すると、チャージアップ(帯電)したブラックマトリクスとアクティブマトリクス基板側の電極との間で平面視した場合に偏光板の吸収軸と平行又は直交ではない電界が発生し、液晶分子の長軸(ダイレクタ)が偏光板の吸収軸からずれて、液晶分子の配向が乱れ、黒表示時に正面から観察した時に光漏れ(黒浮き)が発生することがある。その結果、プライバシーモードにおける正面コントラストが低下することがある。
しかしながら、第三電極34及び第四電極35が、ブラックマトリクス33と液晶層20との間に配置されることにより、ブラックマトリクス33が帯電したとしても、第三電極34からブラックマトリクス33に向かう電界を効果的に遮蔽又は電界強度を低減することによって液晶層20への電界作用を効果的に軽減することができる。その結果、ブラックマトリクス33とアクティブマトリクス基板10側の電極との間に、偏光板の吸収軸からずれた電界が発生することを効果的に抑制でき、正面コントラストをより高く維持することができる。
第四電極35は、第三電極34と同じ層、又は、第三電極34とブラックマトリクス33との間に配置されることが好ましい。図4では、第四電極35が第三電極34と同じ層に配置される例として、第三電極34と第四電極35がともに、第一の誘電体層50上に形成される場合を示した。同じ層に配置されるとは、液晶パネルの断面視において、積層されていないことをいい、第三電極34と第四電極35との間に絶縁層等の他の層を介在させないことをいう。第三電極34と第四電極35を同じ層に配置することで、生産工数が少なくなり、製造コストを低減することができる。
島状電極部35aは、ブラックマトリクス33の少なくとも一部と重畳することが好ましい。このような態様とすることにより、平面視において島状電極部35aと絵素70Aの光学的開口部1000Aとが重畳しない面積を広げることが可能となり、白表示時の透過率を高くすることができる。
本実施形態の島状電極部35aは、平面視において、複数の第二の線状電極部34x間に配置される。このような態様とすることにより、液晶層20中に発生する電界が平面視において偏光板の吸収軸と略平行又は略直交となるため、プライバシーモードにおいて、正面コントラストを高くしつつ、斜め方向からのコントラストを低くでき、プライバシー性能を向上させることができる。
第四電極35が複数の島状電極部35aを含む場合、複数の第二の線状電極部34x及び複数の島状電極部35aは、交互に配置されることが好ましい。このような態様とすることにより、液晶層20中に発生する電界が平面視において偏光板の吸収軸と略平行又は略直交となるため、プライバシーモードにおいて、正面コントラストを高くしつつ、斜め方向からのコントラストを低くでき、プライバシー性能を向上させることができる。上記交互に配置される方向は、例えば第一の方向DL1に沿った方向であってもよい。
島状電極部35aの各々は、平面視において、複数の絵素70Aのうち第二の方向DL2に沿って互いに隣接する2つの絵素の一方の絵素70A1の光学的開口部1000Aに重畳し、かつ、他方の絵素70A2の光学的開口部1000Aに重畳しない。このような態様とすることにより、第三電極34からブラックマトリクス33に向かう電界を遮蔽又は電界強度を低減する効果が、左右方向において非対称で得られるため、プライバシーモードで表示した場合に非対称な視野角を実現できる。複数の絵素70Aのうち第二の方向DL2に沿って互いに隣接する2つの絵素の一方の絵素70A1の光学的開口部1000Aに重畳し、かつ、他方の絵素70A2の光学的開口部1000Aに重畳しない電極構造は、非対称な構造と言える。
このように、本実施形態の対向基板30は、複数本の横ストライプ電極である第二の線状電極部34xと、上記横ストライプ電極間にギャップをあけて形成されるフローティングドット電極である島状電極部35aとを備え、島状電極部35aは、第二の方向DL2に沿って互いに隣接する2つの絵素70A1及び70A2の両絵素に対してではなく片絵素に対してはみ出す、このような態様とすることにより、IPSモード又はFFSモード特有の広視野角モード(パブリックモード)と、左右方向でコントラストが異なる非対称コントラストの狭視野角モード(非対称コントラストのプライバシーモード)とを切り替える表示装置を実現することができる。
ATM(Automated Teller Machine)やPOS(Point Of Sales)市場においては、端末の設置環境(例えば壁際など)によっては片側のみのプライバシーモードに切り替えることができれば充分である場合も想定され、本実施形態の液晶表示装置1000が好適である。また、車載CID(Center Information Display)のプライバシーモードに、左右対称のコントラスト視野角特性を適用することは困難であるが、本実施形態のように左右非対称のコントラスト視野角特性であれば、車載CIDのプライバシーモードへも応用が可能となり、運転手側でのパブリックモードとプライバシーモードとの切り替えが可能となる。
上記特許文献1及び2のいずれにも、対向基板が横ストライプ電極及び非対称な構造のフローティングドット電極を備えることは開示されていない。
島状電極部35aの一方の絵素70A1の光学的開口部1000Aと重畳する領域の、第二の方向DL2における長さ(はみ出し幅)fは、3μm以上であることが好ましい。このような態様とすることにより、プライバシーモードで表示した場合により効果的に非対称な視野角を実現できる。長さfは、5μm以上であることがより好ましく、6μm以上であることが更に好ましい。
また、長さfは、8μm以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、コントラストについて、左右方向の非対称性を高めることができる。長さfは、7.5μm以下であることがより好ましく、7μm以下であることが更に好ましい。
長さfは、3μm以上、8μm以下であることが好ましく、5μm以上、7.5μm以下であることがより好ましく、6μm以上、7μm以下であることが更に好ましい。
平面視において隣接する第二の線状電極部34xと島状電極部35aとの間の、第二の方向DL2と直交する方向における距離dは、2.5μm以上、7μm以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、プライバシーモードにおける左右方向のコントラストを良好に抑制することができる。距離dのより好ましい下限は3μmであり、より好ましい上限は4μmである。プライバシーモードにおける正面コントラストを高くできる観点からは、上記距離dを3.5μm以下とすることがより好ましい。なお、距離dは、平均値である。本明細書において平均値は、相加平均である。例えば、平面視において隣接する第二の線状電極部34xと島状電極部35aとの間の、第二の方向DL2と直交する方向における距離を10箇所測定し、その相加平均を距離dとすることができる。
第二の線状電極部34xが、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aを含む場合も同様に、平面視において隣接する、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aと島状電極部35aとの間の、第二の方向DL2と直交する方向における距離d1は、2.5μm以上、7μm以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、プライバシーモードにおける左右方向のコントラストを良好に抑制することができる。距離d1のより好ましい下限は3μmであり、より好ましい上限は4μmである。プライバシーモードにおける正面コントラストを高くできる観点からは、上記距離d1を3.5μm以下とすることがより好ましい。なお、距離d1は、平均値である。例えば、平面視において隣接する、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aと島状電極部35aとの間の、第二の方向DL2と直交する方向における距離を10箇所測定し、その相加平均を距離d1とすることができる。
第二の線状電極部34xが、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bを含む場合も同様に、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bをと島状電極部35aとの間の、第二の方向DL2と直交する方向における距離d2は、2.5μm以上、7μm以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、プライバシーモードにおける左右方向のコントラストを良好に抑制することができる。距離d2のより好ましい下限は3μmであり、より好ましい上限は4μmである。プライバシーモードにおける正面コントラストを高くできる観点からは、上記距離d2を3.5μm以下とすることがより好ましい。なお、距離d2は、平均値である。例えば、平面視において隣接する、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bと島状電極部35aとの間の、第二の方向DL2と直交する方向における距離を10箇所測定し、その相加平均を距離d2とすることができる。
第二の線状電極部34xの第二の方向DL2と直交する方向における電極幅W、平面視において隣接する第二の線状電極部34xと島状電極部35aとの間の、第二の方向DL2と直交する方向における距離d、島状電極部35aの一方の絵素70A1の光学的開口部1000Aと重畳する領域の、第二の方向DL2における長さf、及び、光学的開口部1000Aの第二の方向DL2における幅gxは、下記(式1)及び(式2)を満たすことが好ましい。このような態様とすることにより、プライバシーモードで表示した場合に効果的に非対称な視野角を実現することができる。
d<W ・・・(式1)
0.1×gx<2×f≦gx ・・・(式2)
d<W ・・・(式1)
0.1×gx<2×f≦gx ・・・(式2)
第二の線状電極部34xが、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aを含む場合、上記(式1)は、具体的には下記(式1-1)のように表すことができる。
d1<W34a ・・・(式1-1)
d1<W34a ・・・(式1-1)
第二の線状電極部34xが、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bを含む場合、上記(式1)は、具体的には下記(式1-2)のように表すことができる。
d2<W34b ・・・(式1-2)
d2<W34b ・・・(式1-2)
光学的開口部1000Aの第二の方向DL2と直交する方向における幅gyは特に限定されない。
カラーフィルタ32は、液晶パネル100Aを前面側から観察した場合に、光学的開口部1000Aと重畳するように絵素70A毎に配置される。カラーフィルタ32は、例えば、赤色のカラーフィルタ32R、緑色のカラーフィルタ32G及び青色のカラーフィルタ32Bを含む。例えば、カラーフィルタ32は、液晶パネル100Aの行方向又は列方向に同色のカラーフィルタが連続して形成されていてもよい。カラーフィルタ32は、誘電体層であることが好ましい。
ブラックマトリクス33は、複数の絵素70A間に配置される。ブラックマトリクス33は、行方向又は列方向に隣接する光学的開口部1000A間に配置されてもよいし、平面視において光学的開口部1000Aの周囲に配置されてもよい。ブラックマトリクス33としては、液晶表示装置の分野で通常用いられるものを使用することができるが、樹脂からなることが好ましく、黒色顔料又は染料を含む黒色樹脂からなることがより好ましい。ブラックマトリクス33の比抵抗は、例えば、1.0×1010~1.0×1013(Ω・cm)である。
第一の誘電体層50は、ブラックマトリクス33と第三電極34との間に配置されることが好ましい。第一の誘電体層50を配置することで、ブラックマトリクス33と第三電極34との距離が遠くなるため、第三電極34に電圧を印加した場合に起こるブラックマトリクス33へのチャージアップを低減することができる。第一の誘電体層50の誘電率εは、例えばε=3~4であってもよい。
第一の誘電体層50は、カラーフィルタ32とは異なる層であり、例えば、光透過性を有する樹脂からなる層である。第一の誘電体層50は、全光線透過率が80%以上であることが好ましい。本明細書中、全光線透過率とは、JIS K7361-1に準拠して測定される全光線透過率をいう。第一の誘電体層50としては、例えば、アクリル系、ポリイミド系等の樹脂を用いることができる。
第一の誘電体層50の厚みは、0.5μm以上、4μm以下であることが好ましい。第一の誘電体層50が厚すぎると、斜めからの視差混色が発生し、所望の色が得られないことがある。また、第一の誘電体層50の厚さが4μm以上であると、第一の誘電体層50の表面に凹凸が生じやすくなり、表示ムラが発生することがある。
図示しないが、アクティブマトリクス基板10と液晶層20との間、及び、対向基板30と液晶層20との間には、それぞれ配向膜が配置されてもよい。上記配向膜は、電圧無印加状態における液晶分子の初期配向方位を制御する。上記配向膜は、水平配向膜であることが好ましい。水平配向膜は、配向膜の表面に対する、液晶分子の初期(液晶層への電圧無印加状態)のプレチルト角を、0°から1°とするものが好ましい。
また、アクティブマトリクス基板10の液晶層20に対して反対側、及び、対向基板30の液晶層20に対して反対側には、第一の偏光板61、第二の偏光板62がそれぞれ配置されてもよい。第一の偏光板61の第一の吸収軸61Aと第二の偏光板62の第二の吸収軸62Aとは、互いに直交するようにクロスニコルに配置されていることが好ましい。本明細書において、互いに直交するとは、両者のなす角度(絶対値)が80°以上、90°以下であることを指し、好ましくは85°以上、90°以下であり、より好ましくは89°以上、90°以下であり、特に好ましくは90°(完全に直交)である。図1では、第二の偏光板62の第二の吸収軸62Aを0°-180°方位とし、第一の偏光板61の第一の吸収軸61Aを90°-270°方位とした。第一の偏光板61及び第二の偏光板62は、直線偏光板であることが好ましい。
図5は、図4に示した液晶パネルに誘電体層(第二の誘電体層)を配置した例を示した断面模式図である。図5に示したように、液晶パネル100Aは、第三電極34と液晶層20との間に誘電体層(第二の誘電体層51)を有してもよい。第二の誘電体層51は、配向膜とは異なる層であり、第三電極34と配向膜との間に配置されることが好ましい。図5では、第三電極34(第二の線状電極部34x)と液晶層20との間、及び、第四電極35(島状電極部35a)と液晶層20との間に、第二の誘電体層51を配置した場合を例示した。
第二の誘電体層51を配置することで、パブリックモードにおいて、第三電極34とアクティブマトリクス基板10側の電極との間に発生してしまう不要な縦電界の発生を抑制できる。その結果、液晶分子21をほとんど立たせることなく横電界駆動ができるため、パブリックモードで表示を行った場合の正面の白表示時の透過率及び正面コントラストを高くすることができる。第二の誘電体層51は、第一の誘電体層50と同様の材料により形成することができる。第二の誘電体層51の全光線透過率は80%以上であることが好ましい。
第二の誘電体層51の誘電率εは、例えばε=3~4であってもよい。第二の誘電体層51の厚みは、0.5μm以上、4μm以下であることが好ましい。上記厚みが4μmを超えると、視差混色が生じ表示品位が低下することがある。
本実施形態の液晶表示装置1000は、液晶パネル100Aの背面側(アクティブマトリクス基板10側)に、バックライト300を備えてもよい。バックライト300としては、特に限定されず、液晶表示装置の分野で通常用いられるものを使用することができる。バックライト300は、透過型であってもよいし、エッジライト型であってもよい。プライバシーモードにおけるプライバシー性をより高める観点からは、バックライト300として、後述する遮光ルーバーを備えたバックライトを用いてもよい。
本実施形態の液晶パネル100Aは、インセルタッチパネルであってもよい。液晶パネル100Aがインセルタッチパネルである場合、アクティブマトリクス基板10は、更にタッチパネル配線を有してもよい。上記タッチパネル配線は、例えば、平面視においてソース配線2と同程度の幅でソース配線2と重畳するように配置されてもよい。また、上記タッチパネル配線は、断面視において、第一電極12と第二電極14との間に配置されてもよい。第四電極35がフローティング状態であるため、第四電極35の抵抗に関わらず、信号対雑音比(S/N比:signal-to-noise ratio)を高くすることができる、そのため、ブラックマトリクス33のチャージアップを防ぎつつ、指とタッチパネル配線間の静電容量を確保することができる。
次に、本実施形態の液晶表示装置1000の制御回路、表示方法、ベールビュー表示について、以下に説明する。
(制御回路)
制御回路は、液晶パネルの法線方向を含む狭い視野角の範囲から観察できる第一の画像を表示する第一の表示モードと、上記狭い視野角の範囲を含む広い視野角の範囲から上記第一の画像が観察できる第二の表示モードとを切り替えることができる。
制御回路は、液晶パネルの法線方向を含む狭い視野角の範囲から観察できる第一の画像を表示する第一の表示モードと、上記狭い視野角の範囲を含む広い視野角の範囲から上記第一の画像が観察できる第二の表示モードとを切り替えることができる。
本明細書中、上記第一の表示モードをプライバシーモードともいい、上記第二の表示モードをパブリックモードともいう。上記狭い視野角の範囲では、液晶パネルを左右方向(0°方位又は180°方位)からある極角で観察した場合に、コントラストが5以下になることが好ましい。上記極角は、例えば、液晶パネルの表面に対して、垂直な方向を極角0°とし、液晶パネルの表面に対して水平な方向を極角90°とした場合に、60°以上であることが好ましく、45°以上であることがより好ましく、30°以上であることが更に好ましい。上記広い視野角の範囲とは、上記狭い視野角の範囲の極角よりも、大きい極角の範囲をいう。
図6は、実施形態1の液晶表示装置の第一の表示モード及び第二の表示モードの表示方法を模式的に示したブロック図である。図6に示したように、本実施形態の液晶表示装置1000は、液晶パネル100Aと制御回路200を備える。
液晶パネルは、第一電極12に電圧を印加する第一電極駆動回路101、第二電極14に電圧を印加する第二電極駆動回路102、第三電極34に電圧を印加する第三電極駆動回路103を有してもよい。制御回路200は、画像信号合成回路201、表示モード選択回路202及び第三電極印加電圧切替回路203を有してもよい。
制御回路200は、第一の表示モード(プライバシーモード)にあっては、第三電極34に対して駆動電圧を印加する制御を行い、第二の表示モード(パブリックモード)にあっては、第三電極34に対して定電圧を印加する制御を行う。上記定電圧は交流電圧であり、第三電極34のインピーダンスの大きさに関わらず一定の電圧が出力されるように設定できる。第三電極34に対して上記定電圧をコモン電圧とみなして、第一電極12及び第二電極14に印加する電圧(交流電圧)の値が決定される。定電圧をコモン電圧Vcom=0Vとみなし、例えば、第一電極12にはVcom電圧を印加し、第二電極14には駆動電圧としてVcom±α[V](αは、0V以上の電圧値であり、周波数は60Hz)の交流電圧を印加することによって、第一電極12、第二電極14間に60Hzの周期で電界方向が逆になるフリンジ電界が作用する。
プライバシーモードにおいて、第三電極34に対して印加される駆動電圧は、上記定電圧よりも実効値が大きい交流電圧であり、第三電極34に交流電圧を印加することで、コモン電圧が印加された第一電極12(又は第二電極14)との間で縦の電界を形成することができる。上記駆動電圧は、例えば、上記定電圧よりも実効値が3~7.5V大きい交流電圧であってもよい。更に、プライバシーモード時において表示画像の残像が残る現象(焼付き)を抑制する観点から、第三電極34に対して印加される駆動電圧は、Vcom±α[V](αは、0V以上の電圧値であり、周波数は120Hz)の交流電圧であることが好ましい。これは、第二電極14の駆動電圧の周波数f1[Hz]と、第三電極34の駆動電圧の周波数f2[Hz]が、2×f1=f2なる関係であることを意味する。
画像信号合成回路201は、例えば、所望の画像を表示するための原画像信号211が入力され、入力された原画像信号211に応じた画像信号212を、第一電極駆動回路101と第二電極駆動回路102に対して出力する。
表示モード選択回路202には、第一の表示モードと第二の表示モードとを切り替える表示モード切替信号213が入力される。第一の表示モードが選択された場合、表示モード選択回路202は、第三電極印加電圧切替回路203に対して、第一の表示モード選択信号214を出力する。第二の表示モードが選択された場合、表示モード選択回路202は、第三電極印加電圧切替回路203に対して、第二の表示モード選択信号215を出力する。
第三電極印加電圧切替回路203は、入力された表示モード選択信号に応じて、第三電極駆動回路103に駆動電圧信号216又は定電圧信号217を入力し、第三電極34への駆動電圧の印加及び定電圧の印加を切り換える。表示モード選択回路202から、第一の表示モード選択信号214が入力されると、第三電極印加電圧切替回路203は、駆動電圧信号216を第三電極駆動回路103に出力し、第三電極34に所定の交流電圧が印加される。表示モード選択回路202から、第二の表示モード選択信号215が入力されると、第三電極印加電圧切替回路203は、定電圧信号217を第三電極駆動回路103に出力し、第三電極34に所定の定電圧が印加される。
(表示方法)
以下に第一の表示モードと第二の表示モードの表示方法の一例について説明する。まず、上記液晶層への電圧が印加されていない電圧無印加状態において、上記液晶分子は、アクティブマトリクス基板10に対して水平に配向する。本明細書中、「水平」とは、液晶分子のチルト角(プレチルト角を含む)が、アクティブマトリクス基板10又は対向基板30の表面に対して0°~5°であることを意味し、好ましくは0°~3°、より好ましくは0°~1°であることを意味する。液晶分子のチルト角は、液晶分子の長軸が、アクティブマトリクス基板10の表面に対して傾斜する角度を意味する。
以下に第一の表示モードと第二の表示モードの表示方法の一例について説明する。まず、上記液晶層への電圧が印加されていない電圧無印加状態において、上記液晶分子は、アクティブマトリクス基板10に対して水平に配向する。本明細書中、「水平」とは、液晶分子のチルト角(プレチルト角を含む)が、アクティブマトリクス基板10又は対向基板30の表面に対して0°~5°であることを意味し、好ましくは0°~3°、より好ましくは0°~1°であることを意味する。液晶分子のチルト角は、液晶分子の長軸が、アクティブマトリクス基板10の表面に対して傾斜する角度を意味する。
パブリックモードで黒表示とする場合、制御回路200は、第三電極34に対して所定の交流電圧を定電圧として印加する。制御回路200は、第二電極14及び第一電極12に対して、上記定電圧を0Vとして、定電圧と共通したコモン電圧を印加する制御を行う。なお、第二電極14及び第一電極12に印加されるコモン電圧は、上記定電圧を同じであってもよいし、上記定電圧に対して液晶分子の閾値未満の電圧が印加されてもよい。このような状態を電圧無印加状態ともいう。電圧無印加状態では、液晶層20中に液晶分子を駆動させる電界が発生しないため、液晶分子は初期配向方位に配向する。液晶層20の面内で液晶分子の配向方位が変化しないため、液晶パネルは背面からの光を透過せず黒表示となる。なお、黒表示とは、最低輝度(0階調)となる表示状態をいい、白表示とは、最高輝度(255階調)となる表示状態をいう。上記初期配向方位は、アクティブマトリクス基板10に対して平行であり、かつ平面視において第一の偏光板61の第一の吸収軸61A又は第二の偏光板62の第二の吸収軸62Aと平行であることが好ましい。
パブリックモードで白表示とする場合、例えば、上記制御回路は、第三電極34に対して定電圧を印加した状態で、第一電極12及び第二電極14のいずれか一方に対して定電圧(コモン電圧)を印加し、他方に対して上記コモン電圧とは実効値が異なる交流電圧を印加する制御を行う。第一電極12と第二電極14との間にはフリンジ電界が形成される一方で、後述するプライバシーモードとは異なり、液晶層20の厚み方向の電界は小さい。そのため、液晶分子は、第一電極12と第二電極14との間に形成される電界により、アクティブマトリクス基板10に対して平行に配向しつつ配向方位を変化させる。液晶分子が液晶層20の面内で回転して初期配向方位から変化することで、液晶分子の長軸方向が第一の偏光板の第一の吸収軸61A及び第二の偏光板の第二の吸収軸62Aと角度を成し、液晶パネルの背面からの光を透過することで白表示を行う。
プライバシーモードで黒表示とする場合、上記制御回路は、上記第三電極に対して上記定電圧とは実効値が異なる駆動電圧を印加し、第二電極14及び第一電極12に対して定電圧(コモン電圧)を印加する制御を行う。第三電極34と、第一電極12及び第二電極14との間には斜め電界が形成される。液晶分子は、上記斜め電界により、アクティブマトリクス基板10に対して角度をなす。
液晶層20の面内で液晶分子の配向方位は変化しないため、液晶パネルは背面からの光を透過しない一方で、液晶分子はアクティブマトリクス基板に対して角度をなすため、広い視野角の範囲から液晶パネルを観察した場合には、狭い視野角の範囲から観察される黒表示よりも白っぽい表示として観察される。
プライバシーモードで白表示とする場合、制御回路200は、第三電極34に対して駆動電圧を印加した状態で、第一電極12及び第二電極14のいずれか一方に対して定電圧(コモン電圧)を印加し、他方に対して上記コモン電圧とは実効値が異なる交流電圧を印加する制御を行う。第三電極34に印加される駆動電圧は、第一電極12又は第二電極14に印加される交流電圧とは、実効値が異なることが好ましく、第一電極12及び第二電極14に印加される交流電圧よりも実効値が大きいことがより好ましい。
また、第三電極34に印加される駆動電圧と、第一電極12又は第二電極14に印加される交流電圧とは周波数が異なってもよく、駆動電圧の周波数は、第一電極12又は第二電極14に印加される交流電圧の周波数より高くてもよい。駆動電圧の周波数を60Hz又は120Hzとし、第一電極12又は第二電極14に印加される交流電圧の周波数を60Hzとしてもよい。駆動電圧の周波数を120Hzとすることでフリッカを低減することができる。
第一電極12と第二電極14との間にはフリンジ電界が形成され、第三電極34と第一電極12との間、又は、第三電極34と第二電極14との間には、液晶層20の厚み方向に対して斜め電界が形成される。その結果、液晶層20中には、上記フリンジ電界と上記斜め電界が合成された電界が形成されるため、液晶分子は、第一電極12と第二電極14と上記第三電極34との間に形成された電界により、アクティブマトリクス基板10に対して角度をなしつつ配向方位を変化することで、白表示を行う。液晶分子がアクティブマトリクス基板に対して角度をなすため、狭い視野角の範囲からは第一の画像を観察することができる一方で、広い視野角の範囲から液晶パネルを観察した場合には、コントラストが極端に低くなる等の画像の変化が得られ上記第一の画像を観察し難くすることができる。
プライバシーモードで黒表示及び白表示を行う場合は、上述のように第三電極34に定電圧を印加しながら階調表示を行う。従来の液晶表示装置では、カラーフィルタ基板に設けられた電極に電圧を印加すると、カラーフィルタ基板に設けられたブラックマトリクスがチャージアップし、帯電したブラックマトリクスとアクティブマトリクス基板側の電極との間で、偏光板の吸収軸からずれた電界が形成されることがあった。このような電界が発生するとプライバシーモードの黒表示時に、部分的に液晶分子の配向が乱れ、光漏れが発生することがあった。本実施形態では、フローティング状態の第四電極を配置することにより、第三電極34からブラックマトリクス33に向かう電界を遮蔽又は電界強度を低減させ、ブラックマトリクス33とアクティブマトリクス基板10側の電極との間で偏光板の吸収軸からずれた電界の発生が抑制できることから、上記光漏れの発生を防ぐことができる。
上述したプライバシーモードの白表示とパブリックモードの白表示とは、第三電極に電圧を印加することで切り替えることができる。同様に、プライバシーモードの黒表示とパブリックモードの黒表示とは、第三電極に電圧を印加することで切り替えることができる。中間調表示も同様である。
本実施形態の液晶表示装置1000では、上述のように、第二の表示モード(パブリックモード)から第一の表示モード(プライバシーモード)に切り替えることで、液晶パネルの左右方向から観察した場合に高いプライバシー性が得られる。なお、上記左右方向とは、所望の画像を表示した液晶パネルの右手方向を0°とし、反時計回りに角度が増す場合に、0°方位及び180°方位をいう。
(ベールビュー表示)
上記表示モードの切り替えに加え、後述するソフトベールビュー機能と組み合わせることもできる。なお、ソフトベールビュー機能とは、ソフトウェアにより特定のベールビューパターンを表示させる機能をいう。例えば、ソフトウェアにより上記制御回路が駆動され、ベールビューパターンを表示してもよい。以下に図7~図9を用いてソフトベールビュー機能により画像を表示する方法の一例を説明する。図7は、液晶パネルが有する一つの表示単位の一例を示した平面模式図である。図8は、ソフトベールビュー機能によりカラー表示を行う場合のカラー素子の一例を示した平面模式図である。図9は、実施形態1の液晶表示装置においてベールビューパターンを表示する場合の表示方法を模式的に示したブロック図である。
上記表示モードの切り替えに加え、後述するソフトベールビュー機能と組み合わせることもできる。なお、ソフトベールビュー機能とは、ソフトウェアにより特定のベールビューパターンを表示させる機能をいう。例えば、ソフトウェアにより上記制御回路が駆動され、ベールビューパターンを表示してもよい。以下に図7~図9を用いてソフトベールビュー機能により画像を表示する方法の一例を説明する。図7は、液晶パネルが有する一つの表示単位の一例を示した平面模式図である。図8は、ソフトベールビュー機能によりカラー表示を行う場合のカラー素子の一例を示した平面模式図である。図9は、実施形態1の液晶表示装置においてベールビューパターンを表示する場合の表示方法を模式的に示したブロック図である。
図7に示したように、液晶パネル100Aは、ソフトベールビュー機能により画像を表示する複数の表示単位72を有する。表示単位72は、互いに隣接して配置され、奇数行から選ばれた第一の絵素70と偶数行から選ばれた第二の絵素71とからなる一対の絵素を含む。第一の絵素70及び第二の絵素71は、図1に示したように、それぞれ一つの絵素として捉えてもよいし、図8に示したように、第一の赤絵素70R、第一の緑絵素70G及び第一の青絵素70Bの組み合わせ(画素)を第一の絵素70として捉え、第二の赤絵素71R、第二の緑絵素71G及び第二の青絵素71Bの組み合わせ(画素)を第二の絵素71として捉えてもよい。なお、通常の表示方法でカラー表示を行う場合には、赤色、緑色及び青色を含むそれぞれの画素を独立させて駆動させることでカラー表示を行うことができる。通常のカラー表示をおこなう場合には、ソフトベールビュー機能によりカラー表示を行う場合の2倍の解像度で表示を行うことができる。
カラー表示を行う場合は、上記液晶パネルは、第一の赤絵素70Rと第二の赤絵素71Rとを含む赤色の表示単位72R、第一の緑絵素70Gと第二の緑絵素71Gとを含む緑色の表示単位72G、及び、第一の青絵素70Bと第二の青絵素71Bとを含む青色の表示単位72Bとを含むことが好ましい。カラー素子73は、赤色の表示単位72R、緑色の表示単位72G、青色の表示単位72Bを含んでもよい。第一の赤絵素70R及び第二の赤絵素71Rは、それぞれ光学的開口部において赤色のカラーフィルタ32Rと重畳する。第一の緑絵素70G及び第二の緑絵素71Gは、それぞれ光学的開口部において緑色のカラーフィルタ32Gと重畳する。第一の青絵素70B及び第二の青絵素71Bは、それぞれ光学的開口部において青色のカラーフィルタ32Bと重畳する。
ソフトベールビュー機能により画像を表示する方法としては、例えば、第一の画像として表示したい原画像の輝度のデータ値をData1とすると、Data1を互いに等しい二つのデータ値Data2及びData3に分割し、第一の絵素70又は第二の絵素71のいずれか一方には、Data1+Data2のデータ値を入力し、他方にはData1-Data3のデータ値を入力する。液晶パネルを狭い視野角の範囲から観察した場合には、第一の絵素70の輝度と第二の絵素71の輝度とが空間的に平均化され、原画像の輝度として視認される、一方で、広い視野角の範囲から観察した場合には、Data1+Data2の輝度、又は、Data1-Data3の輝度として視認される。
以下に、図9を用いて、ベールビューパターンを表示する場合の表示方法を説明する。制御回路200は、上記第一の表示モードにおいて、上記第一の画像とは異なる第二の画像が、上記広い視野角の範囲から観察されるように、上記第一の絵素と上記第二の絵素とに異なる画像信号を入力する。このようは表示方法をソフトベールビュー機能ともいう。ソフトベールビュー機能による表示は、第一の表示モード(プライバシーモード)と組み合わせることで、プライバシー性をより高めることができることから、前述の表示モード選択回路202から第一の表示モード選択信号214が入力された場合に、ベールビューパターンデータベース205(以下、データベース205)がベールビューパターン画像信号220を画像信号合成回路201に出力することが好ましい。
図9に示したように、制御回路200は、更に、ベールビューパターンに関する情報が格納されたデータベース205を有してもよい。ベールビュー表示切替信号219が入力されると、データベース205は、ベールビューパターン画像信号220を画像信号合成回路201に出力する。画像信号合成回路201は、原画像信号211とベールビューパターン画像信号220とを合成した画像信号212を、第一電極駆動回路101及び第二電極駆動回路102に出力する。
例えば、第二電極駆動回路102により第二電極14に対してコモン電圧が印加される場合は、第一電極駆動回路101により第一電極12に対しては、広い視野角の範囲から上記第二の画像が観察されるように、第一の絵素70及び第二の絵素71に対応する第一電極12に対してそれぞれ異なる電圧が印加される。このような場合、第一電極12は絵素毎に設けられていることが好ましい。一方で、第一電極駆動回路101により第一電極12に対してコモン電圧が印加される場合は、第二電極駆動回路102により第二電極14に対しては、広い視野角の範囲から上記第二の画像が観察されるように、第一の絵素70及び第二の絵素71に対応する第二電極14に対してそれぞれ異なる電圧が印加される。
上記第二の画像は、ベールビューパターンであることが好ましい。上記ベールビューパターンとは、上記第一の画像に重ねて表示され、上記第一の画像を視認し難くする表示画像である。ベールビューパターンを表示することで、よりプライバシー性を向上させることができる。上記ベールビューパターンとしては、特に限定されないが、ストライプ、市松模様等の幾何学模様、文字、画像等を表示することができる。
<実施形態2>
本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、上記実施形態1と重複する内容については説明を省略する。
本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、上記実施形態1と重複する内容については説明を省略する。
図10は、実施形態2の液晶表示装置の断面模式図である。図11は、実施形態2の液晶表示装置が備える第二の液晶パネルの電圧無印加状態を示した断面模式図である。図12は、実施形態2の液晶表示装置が備える第二の液晶パネルの電圧印加状態を示した断面模式図である。図13は、実施形態2の液晶表示装置が備える第二の液晶パネルの斜視模式図である。図14は、実施形態2の液晶表示装置が備える第二の液晶パネルの正面模式図である。図15は、実施形態2の液晶表示装置が備える第二の液晶パネルが有する第二の液晶分子の、電圧無印加状態におけるダイレクタと偏光板の吸収軸との関係を示した斜視模式図である。図16は、実施形態2の液晶表示装置が備える第二の液晶パネルが有する第二の液晶分子の、電圧印加状態におけるダイレクタと偏光板の吸収軸との関係を示した斜視模式図である。
上記実施形態1の液晶パネル100Aは第一の液晶パネル100Aであり、本実施形態の液晶表示装置1000は、図10に示すように、第一の液晶パネル100Aと、第一の液晶パネル100Aの観察面側又は背面側に配置された第二の液晶パネル100Bと、を備える。第二の液晶パネル100Bは、プライバシーモードとパブリックモードとを切り替え可能であり、プライバシーモードにおいて非対称な視野角を有する液晶パネルである。このような態様とすることにより、液晶表示装置1000は、プライバシーモードにおいて非対称な視野角を実現することができる2つの液晶パネル(第一の液晶パネル100A及び第二の液晶パネル100B)を備えるため、プライバシーモードへの切替えを左方向及び右方向で独立に行うことができる。例えば、右方向及び左方向のうち一方の側を低コントラスト切替えとし、他方の側を遮光切替えとすることができる。
第一の液晶パネル100Aが備える液晶層20は第一の液晶層20であり、液晶分子21は第一の液晶分子21である。
図11及び図12に示すように、本実施形態の第二の液晶パネル100Bは、第三の吸収軸を有する第三の偏光板63と、第五電極412を有する第一基板410と、第二の液晶分子431を含有する第二の液晶層430と、第六電極452を有する第二基板450と、を順に備え、平面視したときに、電圧無印加状態の第二の液晶分子431のダイレクタと上記第三の吸収軸とのなす角度αは、5°以上、20°以下、又は、65°以上、80°以下である。このような態様とすることにより、電圧無印加状態において、第二の液晶パネル100Bは広視野角モードとして機能し、電圧印加状態において、水平方向(0°-180°方位)の中心軸(極角0°、すなわち正面方向)に対して第二の液晶パネル100Bは非対称な狭視野角モードとして機能する。特に、この狭視野角モードにおいては、視野角を例えば極角40°とすることが可能であり、遮光角を充分に小さくすることができる。第二の液晶パネル100Bは、視野角制御用液晶パネルとして機能する。
本実施形態の第二の液晶パネル100Bは、より具体的には、ECB(Electrically Controlled Birefringene)モードであり、平面視したときに、電圧無印加状態の第二の液晶分子431のダイレクタと上記第三の吸収軸とのなす角度αが、5°以上、20°以下、又は、65°以上、80°以下である。このような態様とすることにより、ECB液晶(第二の液晶層430)に電圧印加する時は、正面(極角0°)に対し、水平方向においては左右で非対称な輝度視野角が得られるようになる。例えば、角度αを適切に調整することによって、透過率が最小となる極角(遮光角ともいう)をより小さな角度で実現することができる。即ち、本実施形態の第二の液晶パネル100Bを用いることにより、プライバシーモードにおいて、視認不可な角度範囲(極角範囲)を、より狭めることが可能となる。
正の誘電率異方性を有する液晶分子を備えるECBモードの液晶パネルでは、角度α=0°又は90°において、遮光角と液晶層のリタデーションReとの間にはトレードオフの関係がある。具体的には、液晶層のRe=800nmであるとき、遮光角は最適電圧において約45度となる。これに対して、約30°の遮光角を得るには、Re=1600nm程度が必要となり、液晶層の複屈折率Δn又はセル厚daのいずれかを大きくしなければならい。例えば、セル厚daを大きくする場合は、Δn=0.12、かつ、da=13μmとする必要があり、複屈折率Δnを大きくする場合は、Δn=0.22、かつ、da=7μmとする必要がある。しかしながら、セル厚daを大きくする場合、及び、複屈折率Δnを大きくする場合のいずれにおいても、生産性や信頼性に課題がある。セル厚daを大きくする場合は、セル厚が分厚くなるために面内ムラや歩留まり(特性安定性)に課題がある。また、複屈折率Δnを大きくする場合は、液晶材料にトラン系を用いることで高いΔnを実現することができるが、低温時の動作が不安定になるなどに課題がある。一方、本実施形態の第二の液晶パネル100Bは、セル厚daや複屈折率Δnを大きくする必要がないため、生産性や信頼性を低下させることなく、また、低温時の動作が不安定となることを抑えつつ、狭視野角モードにおいては、遮光角を充分に小さくすることができる。
本実施形態の第二の液晶パネル100Bは、より具体的には、図11~図13に示すように、観察面側から背面側に向かって順に、第三の吸収軸を有する第三の偏光板63と、第三の支持基板411及び第五電極412を有する第一基板410と、第一の配向膜420と、正の誘電率異方性を有する第二の液晶分子431を含有する第二の液晶層430と、第二の配向膜440と、第四の支持基板451及び第六電極452を有する第二基板450と、上記第三の吸収軸に平行な第四の吸収軸を有する第四の偏光板64と、を備える。本実施形態の第二の液晶パネル100Bは、誘電率異方性が正のネマティック液晶を用いたECBモードの液晶パネルである。第二の液晶パネル100Bは、第五電極412と第六電極452との間に印加する電圧を変化させることにより、第二の液晶層430のリタデーションを変化させ、第二の液晶層430の光の透過及び不透過を制御することができる。
第二の液晶パネル100Bはパッシブ駆動されるパッシブ液晶パネルである。一般的なパッシブ液晶パネルと同様に、第二の液晶パネル100Bが備える第一基板410は、画面460全面を覆うようなベタ電極である第五電極412を備え、第二基板450は、画面460全面を覆うようなベタ電極である第六電極452を備える。このような態様とすることにより、画面460全体でパブリックモードとプライバシーモードとの切り替えを行うことができる。
第三の支持基板411及び第四の支持基板451としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の基板が挙げられる。ガラス基板の材料としては、例えば、フロートガラス、ソーダガラス等のガラスが挙げられる。ブラスチック基板の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、脂環式ポリオレフィン等のプラスチックが挙げられる。
第五電極412及び第六電極452は、透明電極であってもよく、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等の透明導電材料、又は、それらの合金で形成することができる。
第一の配向膜420及び第二の配向膜440は、電圧無印加状態における第二の液晶分子431の配向方位及び電圧無印加状態における第二の液晶分子431のチルト角を制御する。第一の配向膜420及び第二の配向膜440は、水平配向膜であっても垂直配向膜であってもよいが、電圧無印加状態における透過率を向上させる観点から、第一の配向膜420及び第二の配向膜440は、水平配向膜であることが好ましい。
ここで、水平配向膜は、当該配向膜を備える基板を液晶表示装置に用いた場合に、液晶層に電圧を印加しない電圧無印加状態において、液晶層中の液晶分子を配向膜に対して、略水平に配向させる配向規制力を発現させる配向膜である。また、垂直配向膜は、当該配向膜を備える基板を液晶表示装置に用いた場合に、液晶層に電圧を印加しない電圧無印加状態において、液晶層中の液晶分子を配向膜に対して、略垂直に配向させる配向規制力を発現させる配向膜である。
略水平とは、チルト角が0°以上、10°以下であることを意味し、好ましくは0°以上、5°以下、より好ましくは0°以上、2°以下であることを意味する。略垂直とは、チルト角が83°以上、90°以下であることを意味し、好ましくは85°以上、90°以下、より好ましくは87.5°以上、88.0°以下であることを意味する。
なお、本明細書において「チルト角」とは、液晶分子のダイレクタと基板の主面とのなす角を意味するのではなく、液晶層の厚み方向における液晶分子のダイレクタと基板(第一基板及び第二基板)の主面とのなす角度の平均値を意味し、基板の主面と平行な角度が0°、基板の主面の法線の角度が90°である。特に、電圧無印加状態における液晶分子のチルト角をプレチルト角ともいう。また、電圧無印加状態における液晶分子の配向方位を初期配向方位ともいう。チルト角は、クリスタルローテーション法を用いて求めることが可能であり、例えば、Axoscan(Axometrics社製)を用いて求めることができる。また、本実施形態において、液晶分子のダイレクタは、配向主軸の方向(ネマティック液晶において分子長軸の平均的に揃う方向)である。例えば、平面視において、電圧無印加状態における液晶分子のダイレクタは、配向膜の配向処理方向と一致する。
第一の配向膜420及び第二の配向膜440の材料としては、ポリイミドを主鎖に有するポリマー、ポリアミック酸を主鎖に有するポリマー、ポリシロキサンを主鎖に有するポリマー等の液晶パネルの分野で一般的な材料を用いることができる。第一の配向膜420及び第二の配向膜440は配向膜材料を塗布することによって形成することができ、上記塗布方法は特に限定されず、例えば、フレキソ印刷、インクジェット塗布等を用いることができる。
第一の配向膜420及び第二の配向膜440は、光官能基を有し、かつ配向処理として光配向処理が施された光配向膜であってもよいし、配向処理としてラビング処理が施されたラビング配向膜であってもよいし、配向処理が施されていない配向膜であってもよい。
第二の液晶層430は第二の液晶分子431を含有する。第二の液晶層430に対して印加された電圧に応じて第二の液晶分子431の配向状態が変化することにより、光の透過量が制御される。第二の液晶分子431の誘電率異方性(Δε)は上記式(L)で定義される。第二の液晶分子431は、正の誘電率異方性を有することが好ましい。このような態様とすることにより、駆動電圧を低減することが可能となる。また、外部の温度環境に強い(信頼性が高い)液晶パネルとして動作させることが可能となる。
第二の液晶分子431は、電圧無印加状態で、ホモジニアス配向する。本明細書において、ホモジニアス配向とは、第二の液晶パネル100Bを構成する基板の基板面(例えば、第一基板410及び第二基板450の少なくとも一方の基板面)に対して水平であり、且つ向きも揃っている配向状態を意味する。また、電圧無印加状態(電圧無印加時)とは、液晶層中に液晶分子の閾値以上の電圧が印加されていない状態をいい、例えば、第五電極412及び第六電極452に同じ定電圧が印加されている状態であってもよいし、第五電極412及び第六電極452の一方の電極に定電圧が印加され、他方の電極に、上記定電圧に対して液晶分子の閾値未満の電圧が印加される状態であってもよい。電圧印加状態(電圧印加時)とは、液晶層中に液晶分子の閾値以上の電圧が印加されている状態をいう。
図14に示すように、平面視したときに、電圧無印加状態の第二の液晶分子431のダイレクタ431Aと第三の偏光板63の第三の吸収軸63Aとのなす角度α=φ(ただし、α=5°以上、20°以下、又は、65°以上、80°以下)であるとき、電圧無印加状態では、図15に示すように、極角0°(正面方向)から観察する場合も大きな極角から観察する場合も、第二の液晶分子431のダイレクタ431Aと第三の偏光板63の第三の透過軸63Bとのなす角度は90°-φを満たす。
一方、電圧印加状態では、図16に示すように、極角0°(正面方向)から観察する場合、第二の液晶分子431のダイレクタ431Aと第三の偏光板63の第三の透過軸63Bとのなす角度は90°-φを満たすが、大きな極角(例えば、極角30°)から観察する場合、第二の液晶分子431のダイレクタ431Aと第三の偏光板63の第三の透過軸63Bとのなす角度は第二の液晶分子431のチルト角θ及び角度φに依存し、正面方向から観察する場合とは異なる角度となる。
このように、本実施形態では、平面視したときに、電圧無印加状態の第二の液晶分子431のダイレクタ431Aと第三の偏光板63が有する第三の吸収軸63Aとのなす角度αが5°以上、20°以下、又は、65°以上、80°以下であることにより、電圧印加状態において、水平方向(0°-180°方位)の中心軸(極角0°、すなわち正面方向)に対して、第二の液晶パネル100Bは非対称な狭視野角モードとして機能する。特に、この狭視野角モードにおいては、視野角を例えば極角40°以下とすることが可能であり、遮光角を充分に小さくすることができる。
本実施形態の液晶表示装置1000を、例えば、ノートPCへ応用すれば、左側及び中央の人のみに表示コンテンツを共有しつつ、右側の人には当該コンテンツを見せないといったプライバシーモード切替も可能となり、より自由度の高い切替えを実現することができる。なお、図10では、第一の液晶パネル100Aの観察面側に第二の液晶パネル100Bが配置される態様を示しているが、第一の液晶パネル100Aの背面側に第二の液晶パネル100Bが配置される場合についても同様の効果が得られる。
電圧無印加状態において、第二の液晶分子431のチルト角は、1°以上、5°以下であり、電圧印加状態において、第二の液晶分子431のチルト角は、40°以上、75°以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、プライバシーモードにおいて、視認不可な角度(極角)を、更に小さくすることが可能となる。即ち、より低極角側での遮光が可能となる。ここで、本明細書では、液晶パネルの表示面に対して垂直方向を基準とし、垂直方向に近ければより低極角側、垂直方向から遠ざかればより高極角側とする。
第二の液晶分子431の複屈折率Δnは、0.08以上、0.24以下であってもよい。高い信頼性(高い電圧保持率、広い動作温度範囲)の観点から、Δnは、0.08以上、0.16以下が好ましい。
第二の液晶層430の厚み(セル厚)daは、3μm以上、10μm以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、第二の液晶分子431の応答速度を速くすることができる。また、第二の液晶パネル100Bの厚みをより薄くすることができる。薄型化の観点では、第二の液晶層430の厚みdaは、3μm以上、5μm以下であることがより好ましい。歩留まりの観点では、第二の液晶層430の厚みdaは、5μm以上、10μm以下であることがより好ましい。第二の液晶層430の厚みdaが5μm以上であると、異物混入時の表示ムラを目立ちにくくし、歩留まりを向上させることができる。
電圧印加状態における第二の液晶層430のリタデーションReは、600nm以上、1000nm以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、充分な遮光性能とともに、生産安定性も担保することができる。第二の液晶層430のリタデーションReは、液晶分子の複屈折率(Δn)と液晶層の厚み(da)の積で表される。
第三の偏光板63及び第四の偏光板64は、いずれも吸収型偏光子である。第三の偏光板63及び第四の偏光板64としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムにヨウ素錯体(又は染料)等の異方性材料を、染色及び吸着させてから延伸配向させた偏光子(吸収型偏光板)等を用いることができる。
第三の偏光板63は、第三の吸収軸63Aと、第三の吸収軸63Aに直交する第三の透過軸63Bとを有する。第四の偏光板64は、第四の吸収軸64Aと、第四の吸収軸64Aに直交する第四の透過軸64Bとを有する。
第四の吸収軸64Aは、第三の吸収軸63Aと平行であることが好ましい。例えば、第三の吸収軸63Aと第四の吸収軸64Aの軸方位は90°に設定される。
<実施形態3>
本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、上記実施形態1及び実施形態2と重複する内容については説明を省略する。
本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、上記実施形態1及び実施形態2と重複する内容については説明を省略する。
図17は、実施形態3の液晶表示装置の断面模式図である。図18は、実施形態3の液晶表示装置が備える遮光ルーバーの平面模式図である。図19は、実施形態3の液晶表示装置が備えるバックライトを模式的に示した分解斜視図である。
図17に示すように、本実施形態の液晶表示装置1000は、液晶パネル100Aの背面にバックライト300を備え、バックライト300は、光源311と、光源311の液晶パネル100A側に配置された遮光ルーバー312とを備える。このような態様とすることにより、相対的に法線方向の輝度を高め、バックライト300の指向性を向上させることができる。遮光ルーバー312を備えたバックライト300は、公知のものを使用することができ、例えば特開2002-124112号公報に開示されたバックライトを用いてもよい。
図18に示すように、遮光ルーバー312は、線状の光吸収層312bを有し、平面視において、光吸収層312bが延伸する方向と第二の方向DL2とは互いに直交することが好ましい。このような態様とすることにより、0°-180°方位に対して角度を倒していくと、すなわち、0°-180°方位の高極角側において、光吸収層312bにより入射光を遮ることが可能となり、プライバシー性能を高めることができる。
図19に示すように、遮光ルーバー312を備えたバックライト300は、エッジライト型のバックライトであってもよく、例えば図19に示したように、導光板310と、導光板310の側面に配置された光源311とを備え、導光板310の前面側(液晶パネル側)に遮光ルーバー312を備えてもよい。導光板310の背面に反射シート313が配置されてもよく、導光板310と遮光ルーバー312との間には、プリズムシート314、拡散シート315等が配置されてもよい。光源311は、導光板310の対向する側面の少なくとも一方に配置されていればよいが、両方の側面に配置されてもよい。図19では、光源311が液晶パネルの0°-180°方位に沿って配置された例を示したが、液晶パネルの90°-270°方位に沿って配置されてもよい。
遮光ルーバー312は、導光板310から出射される光を入射角に応じて遮るものが好ましい。例えば、遮光ルーバー312としては、特開2002-124112号公報に開示されたような、光を透過する光透過層312aと、光を吸収する光吸収層312bとが特定の周期で交互に配列されているものが挙げられる。光透過層312aと光吸収層312bとが配置される周期は例えば100μm~150μmであってもよい。光透過層312aと光吸収層312bは、平面視において線状に配置されてもよく、光透過層312a及び光吸収層312bの延伸方向は、液晶パネルの90°-270°方位に対して、0~10°の角度を成すことが好ましく、90°-270°方位と平行(成す角が0°)であってもよい。
光透過層312aは、例えば、光透過性を有する樹脂から形成され、光吸収層312bは黒色顔料又は染料を含む樹脂から形成されてもよい。光吸収層312bの全光線透過率は例えば、5%以下であることが好ましく、光透過層312aの全光線透過率は80%以上であることが好ましい。
本実施形態の液晶表示装置1000は、バックライト300の輝度を表示モードと協調させることで、より効果的にプライバシーモードにおけるプライバシー性を高めることができる。図20は、実施形態3の液晶表示装置の第一の表示モード及び第二の表示モードの表示方法を模式的に示したブロック図である。図21は、実施形態3の液晶表示装置においてベールビューパターンを表示する場合の表示方法を模式的に示したブロック図である。
制御回路200は、上記第一の表示モードにおけるバックライト300の輝度が、上記第二の表示モードにおけるバックライト300の輝度よりも低くなるように制御を行う。図20及び図21に示したように、制御回路200は、更に、バックライトの輝度変調回路204を含んでもよい。また、バックライト300は、バックライト駆動回路301を含んでもよい。
表示モード選択回路202から、第一の表示モード選択信号214が入力されると、輝度変調回路204は、バックライト駆動回路301に輝度変調信号218を出力し、バックライト300の輝度が低くなるように調整する。表示モード選択回路202から、第二の表示モード選択信号215が入力されると、輝度変調回路204は、バックライト駆動回路301に輝度変調信号218を出力し、バックライト300の輝度が高くなるように調整する。
法線方向から観察した場合の白表示時における液晶パネルの輝度が、例えば、第一の表示モードにおいては100~300nit、第二の表示モードにおいては300~500nitとなるように、バックライト300の輝度を調整してもよい。
以下に、実施例を挙げて本発明の効果を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
(実施例1)
実施例1は、実施形態1の具体例であり平面模式図は図1及び図2と同様であり、断面模式図は、図5と同様である。アクティブマトリクス基板10は、FFS型の電極構造を有し、第一電極12は開口を有さないベタ電極であった。第二電極14は、絵素毎に配置され、幅2.5μmの第一の線状電極部14aを3本有し、第一の線状電極部14a間に幅3.5μmの開口14bを有する電極構成であった。液晶分子は、ポジ型の液晶分子であった。
実施例1は、実施形態1の具体例であり平面模式図は図1及び図2と同様であり、断面模式図は、図5と同様である。アクティブマトリクス基板10は、FFS型の電極構造を有し、第一電極12は開口を有さないベタ電極であった。第二電極14は、絵素毎に配置され、幅2.5μmの第一の線状電極部14aを3本有し、第一の線状電極部14a間に幅3.5μmの開口14bを有する電極構成であった。液晶分子は、ポジ型の液晶分子であった。
対向基板30に関し、カラーフィルタの厚さは2.3μm、第一の誘電体層50の厚さは2μm、第二の誘電体層51の厚さは2μmであった。第二の線状電極部34xは、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aを複数有し、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bを複数有していた。より具体的には、一つの絵素70Aの光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aの数は2本であった。第二の線状電極部34x間の距離は、5μmであった。より具体的には、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aと、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bとの距離は11.5μmであり、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34a間の距離は5μmであった。光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aの幅W34aは5μmであった。ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bの幅W34bは31μmであった。
第一の線状電極部14aの延伸方向(第一の方向DL1)と、第三電極34が有する第二の線状電極部34xの延伸方向(第二の方向DL2)とが成す角度θ1は、80°であった。一つの絵素70Aのサイズは、第二の方向DL2に沿った横幅(幅gx)が14.68μm、第二の方向DL2と直交する方向に沿った縦幅(幅gy)が50μmであった。
平面視において、第二の線状電極部34xの間、より具体的には、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aとブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bとの間、及び、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34a間に、それぞれ、島状電極部35aが配置され、一つの絵素70Aに対して3つの島状電極部35aが配置されていた。
島状電極部35aの電極幅W35a1は5μmであり、隣接する島状電極部35a間の距離は5μmであった。また、島状電極部35aと、当該島状電極部35aに隣接する第二の線状電極部34xとの距離dは3μmであった。より具体的には、島状電極部35aと、当該島状電極部35aに隣接する、光学的開口部と重畳する第二の線状電極部34aとの距離d1は3μmであり、島状電極部35aと、当該島状電極部35aに隣接する、ブラックマトリクスと重畳する第二の線状電極部34bとの距離d2は3μmであった。島状電極部35aの長さfは、5μmであった。
第一電極12、第二電極14、第三電極34、第四電極35としては、ITOを用いることができる。例えば、第一の絶縁層13としてはシリコン酸化物を用い、第一の誘電体層50としてはアクリル系樹脂を用いることができる。ブラックマトリクスは、黒色樹脂からなり、比抵抗が1.0×1010~1.0×1013(Ω・cm)であるものを用いることができる。
実施例1の液晶パネル100Aでは、横ストライプ電極(第二の線状電極部34x)間のフローティングドット電極(島状電極部35a)が、ブラックマトリクス33の端部から、第二の方向DL2に沿って互いに隣接する2つの絵素70A1及び70A2の一方の絵素70A1の光学的開口部1000A側にはみ出していた。実施例1の液晶表示装置1000は、上記(式1)、(式1-1)、(式1-2)及び(式2)を満たしていた。
実施例1の液晶表示装置1000について、パブリックモード及びプライバシーモードで白表示を行った場合の、-45°~+45°方位のコントラストをシミュレーションした。コントラストのシミュレーションは、LCDマスター3D(シンテック社製)を用いて、液晶パネルを-45°方位~+45°方位から観察した場合のコントラストをシミュレーションした。コントラストの値が高い方位は、該方位における視認性が良好であるといえる。コントラスト(CR)は、下記(式CR1)で表される。
CR=白表示(255階調)時の輝度/黒表示(0階調)時の輝度 (式CR1)
CR=白表示(255階調)時の輝度/黒表示(0階調)時の輝度 (式CR1)
以下、第一電極及び第二電極に印加される交流電圧の値、第三電極に印加される駆動電圧の値は、パブリックモードにおいて第三電極に印加される定電圧をコモン電圧(0V)とした場合の値である。
パブリックモードについては、実施例1では第三電極に定電圧(コモン電圧)を印加した。上記定電圧としては、0Vの固定電圧を印加した。プライバシーモードについては、実施例1では第三電極に上記定電圧に対して2.4Vの交流電圧を印加した場合をシミュレーションした。パブリックモード、プライバシーモード共に、第一電極12にコモン電圧(0V)を印加し、第二電極14に上記定電圧に対して6.5Vの交流電圧を印加することで白表示とした。なお、第三電極の周波数は120Hzとし、第二電極14の周波数は60Hzとした。
図22は、実施例1の液晶表示装置の、極角に対するコントラストを示すグラフである。図22は、実施例1の液晶表示装置の実測データである。第三電極34に対する印加電圧を0Vとしたとき、実施例1の液晶表示装置1000は、図22に示すように、左右対称なパブリックモードとして機能した(極角±45°におけるCR(コントラスト)は254)。一方で、第三電極に2.4Vの電圧を印加したとき、左方向は極角-45°においてCRが2であったが、右方向は極角45°においてCRが5であり、非対称CRを有するプライバシーモードを実現することができると分かった。
図23は、実施例1の液晶表示装置の、白表示時の視野角を示すグラフである。図24は、実施例1の液晶表示装置の、黒表示時の視野角を示すグラフである。図23及び図24は、実施例1の液晶表示装置の実測データである。図22に示した、パブリックモード及びプライバシーモードのコントラスト視野角を、図23及び図24を踏まえて考察すると、白輝度要因でなく、黒輝度の非対称化(極角+45°では3.7cd/m2、極角-45°では8.1cd/m2)が原因であると分かった。すなわち、横ストライプ電極(第二の線状電極部34x)を備える第三電極よりも電位が低い、ドット電極(島状電極部35a)を備える第四電極35が存在する側に液晶分子が立ちやすいため、-極角側の方が+極角側よりも相対的に黒表示時の光漏れ量が大きくなるため、CR視野角が非対称になると考えられる。
図25は、実施例1の液晶表示装置のパブリックモード及びプライバシーモードにおける見栄えを示す写真である。図25に示すように、パブリックモードでは極角±45°においてコンテンツを視認できた。プライバシーモードでは、左方向は極角-45°においてCRが2でありコンテンツは視認できず、一方で、右方向は極角+45°においてCRが5でありコンテンツを視認することが可能であった。
実施例1の液晶パネル100Aは、FFSモードであるため、広視野角特性を有するパブリックモードを実現することができた。また、対向基板30が備える横ストライプ電極(第二の線状電極部34x)に電圧を印加することにより、非対称の視野角を有するプライバシーモードを実現することができた。
(実施例2~4)
プライバシーモードにおいて、第三電極34に上記定電圧に対して2.3Vの交流電圧を印加したこと以外は実施例1と同様にして、実施例2の液晶表示装置についてシミュレーションを行った。プライバシーモードにおいて、第三電極34に上記定電圧に対して2.2Vの交流電圧を印加したこと以外は実施例1と同様にして、実施例3の液晶表示装置についてシミュレーションを行った。プライバシーモードにおいて、第三電極34に上記定電圧に対して2.1Vの交流電圧を印加したこと以外は実施例1と同様にして、実施例4の液晶表示装置についてシミュレーションを行った。結果を下記表1及び図26に示す。図26は、実施例1~実施例4の液晶表示装置の、第三電極への印加電圧に対するコントラストを示すシミュレーション結果である。
プライバシーモードにおいて、第三電極34に上記定電圧に対して2.3Vの交流電圧を印加したこと以外は実施例1と同様にして、実施例2の液晶表示装置についてシミュレーションを行った。プライバシーモードにおいて、第三電極34に上記定電圧に対して2.2Vの交流電圧を印加したこと以外は実施例1と同様にして、実施例3の液晶表示装置についてシミュレーションを行った。プライバシーモードにおいて、第三電極34に上記定電圧に対して2.1Vの交流電圧を印加したこと以外は実施例1と同様にして、実施例4の液晶表示装置についてシミュレーションを行った。結果を下記表1及び図26に示す。図26は、実施例1~実施例4の液晶表示装置の、第三電極への印加電圧に対するコントラストを示すシミュレーション結果である。
図26及び上記表1に示すように、プライバシーモードにおいて第三電極34への印加電圧を2.3Vとした実施例2では、正面CRが186、極角+45°でのCRが6.2、極角-45°でのCRが3.3となり、左右非対称のCRが得られた。また、実施例2は実施例1と比べ、より高い正面CRが得られ、正面からの視認性が向上した。
更に、実施例2の液晶パネルと、非対称な視野角を有するルーバー(ピーク極角:+15°)とを組み合あわせれば斜め輝度を低減できるため、プライバシー性能をより向上させることができる。
図26及び上記表1に示すように、プライバシーモードにおいて第三電極34への印加電圧を2.2Vとした実施例3では、正面CRが267、極角+45°でのCRが9.1、極角-45°でのCRが4.8となり、左右非対称のCRが得られた。また、実施例3は実施例1と比べ、より高い正面CRが得られ、正面からの視認性が向上した。
更に、実施例3の液晶パネルと、非対称な視野角を有する遮光がより強いルーバー(ピーク極角:+15°)とを組み合あわせれば斜め輝度を低減できるため、プライバシー性能をより向上させることができる。
図26及び上記表1に示すように、プライバシーモードにおいて第三電極34への印加電圧を2.1Vとした実施例4では、正面CRが407、極角+45°でのCRが15、極角-45°でのCRが8.5となり、左右非対称のCRが得られた。また、実施例4は実施例1と比べ、より高い正面CRが得られ、正面からの視認性が向上した。
更に、実施例4の液晶パネルと、非対称な視野角を有する遮光が更に強いルーバー(ピーク極角:+15°)とを組み合あわせれば斜め輝度を低減できるため、プライバシー性能をより向上させることができる。
(実施例5)
実施形態2の液晶表示装置1000と同様の構成を有する実施例5の液晶表示装置を作製した。実施例5の液晶表示装置は、第一の液晶パネル100A及び第二の液晶パネル100Bを備えるデュアルセル構造を有していた。第一の液晶パネル100Aは、プライバシーモードにおいて、極角-45°でのCRを低減可能であり、第二の液晶パネル100Bは、極角+45°での輝度低減(遮光)が可能であった。そのため、実施例5の液晶表示装置1000では、第一の液晶パネル100A及び第二の液晶パネル100Bの各々を独立に制御することにより、左右独立にプライバシーモードの切替えが可能であった。
実施形態2の液晶表示装置1000と同様の構成を有する実施例5の液晶表示装置を作製した。実施例5の液晶表示装置は、第一の液晶パネル100A及び第二の液晶パネル100Bを備えるデュアルセル構造を有していた。第一の液晶パネル100Aは、プライバシーモードにおいて、極角-45°でのCRを低減可能であり、第二の液晶パネル100Bは、極角+45°での輝度低減(遮光)が可能であった。そのため、実施例5の液晶表示装置1000では、第一の液晶パネル100A及び第二の液晶パネル100Bの各々を独立に制御することにより、左右独立にプライバシーモードの切替えが可能であった。
(実施例6)
島状電極部35aの長さfが3μmであること以外は、実施例1と同様の構成を有する実施例6の液晶表示装置について、実施例1と同様にシミュレーションを行った。実施例6の液晶表示装置1000は、上記(式1)、(式1-1)、(式1-2)及び(式2)を満たしていた。
島状電極部35aの長さfが3μmであること以外は、実施例1と同様の構成を有する実施例6の液晶表示装置について、実施例1と同様にシミュレーションを行った。実施例6の液晶表示装置1000は、上記(式1)、(式1-1)、(式1-2)及び(式2)を満たしていた。
第三電極34に対する印加電圧を0Vとしたとき、実施例6の液晶表示装置の、極角±45°におけるコントラストは250となり、左右対称なパブリックモードとして機能した。一方、第三電極34に対する印加電圧を2.4Vとしたとき、実施例6の液晶表示装置の、極角-45°(左方向)におけるコントラストは2、極角+45°(右方向)におけるコントラストは3.5となり、左右非対称な視野角を有するプライバシーモードとして機能した。
1:ゲート配線
2:ソース配線
3:薄膜トランジスタ(TFT)
10:アクティブマトリクス基板
11:第一の支持基板
12:第一電極
13:第一の絶縁層
14:第二電極
14a:第一の線状電極部
14b:開口
20:液晶層(第一の液晶層)
21:液晶分子(第一の液晶分子)
30:対向基板
31:第二の支持基板
32:カラーフィルタ
32B:青色のカラーフィルタ
32G:緑色のカラーフィルタ
32R:赤色のカラーフィルタ
33:ブラックマトリクス
34:第三電極
34a、34b、34x:第二の線状電極部
35:第四電極(フローティング電極)
35a:島状電極部
50:第一の誘電体層
51:第二の誘電体層
61:第一の偏光板
61A:第一の吸収軸
62:第二の偏光板
62A:第二の吸収軸
63:第三の偏光板
63A:第三の吸収軸
63B:第三の透過軸
64:第四の偏光板
64A:第四の吸収軸
64B:第四の透過軸
70、70A、70A1、70A2、71:絵素
70B:第一の青絵素
70G:第一の緑絵素
70R:第一の赤絵素
71B:第二の青絵素
71G:第二の緑絵素
71R:第二の赤絵素
72:表示単位
72B:青色の表示単位
72G:緑色の表示単位
72R:赤色の表示単位
73:カラー素子
100A、100B:液晶パネル
101:第一電極駆動回路
102:第二電極駆動回路
103:第三電極駆動回路
200:制御回路
201:画像信号合成回路
202:表示モード選択回路
203:第三電極印加電圧切替回路
204:輝度変調回路
205:ベールビューパターンデータベース
211:原画像信号
212:画像信号
213:表示モード切替信号
214:第一の表示モード選択信号
215:第二の表示モード選択信号
216:駆動電圧信号
217:定電圧信号
218:輝度変調信号
219:ベールビュー表示切替信号
220:ベールビューパターン画像信号
300:バックライト
301:バックライト駆動回路
310:導光板
311:光源
312:遮光ルーバー
312a:光透過層
312b:光吸収層
313:反射シート
314:プリズムシート
315:拡散シート
410:第一基板
411:第三の支持基板
412:第五電極
420:第一の配向膜
430:液晶層(第二の液晶層)
431:第二の液晶分子
431A:ダイレクタ
440:第二の配向膜
450:第二基板
451:第四の支持基板
452:第六電極
460:画面
1000:液晶表示装置
1000A:光学的開口部
d、d1、d2:距離
f:長さ
gx、gy:幅
DL1:第一の方向
DL2:第二の方向
W、W34a、W34b、W35a1、W35a2:電極幅
2:ソース配線
3:薄膜トランジスタ(TFT)
10:アクティブマトリクス基板
11:第一の支持基板
12:第一電極
13:第一の絶縁層
14:第二電極
14a:第一の線状電極部
14b:開口
20:液晶層(第一の液晶層)
21:液晶分子(第一の液晶分子)
30:対向基板
31:第二の支持基板
32:カラーフィルタ
32B:青色のカラーフィルタ
32G:緑色のカラーフィルタ
32R:赤色のカラーフィルタ
33:ブラックマトリクス
34:第三電極
34a、34b、34x:第二の線状電極部
35:第四電極(フローティング電極)
35a:島状電極部
50:第一の誘電体層
51:第二の誘電体層
61:第一の偏光板
61A:第一の吸収軸
62:第二の偏光板
62A:第二の吸収軸
63:第三の偏光板
63A:第三の吸収軸
63B:第三の透過軸
64:第四の偏光板
64A:第四の吸収軸
64B:第四の透過軸
70、70A、70A1、70A2、71:絵素
70B:第一の青絵素
70G:第一の緑絵素
70R:第一の赤絵素
71B:第二の青絵素
71G:第二の緑絵素
71R:第二の赤絵素
72:表示単位
72B:青色の表示単位
72G:緑色の表示単位
72R:赤色の表示単位
73:カラー素子
100A、100B:液晶パネル
101:第一電極駆動回路
102:第二電極駆動回路
103:第三電極駆動回路
200:制御回路
201:画像信号合成回路
202:表示モード選択回路
203:第三電極印加電圧切替回路
204:輝度変調回路
205:ベールビューパターンデータベース
211:原画像信号
212:画像信号
213:表示モード切替信号
214:第一の表示モード選択信号
215:第二の表示モード選択信号
216:駆動電圧信号
217:定電圧信号
218:輝度変調信号
219:ベールビュー表示切替信号
220:ベールビューパターン画像信号
300:バックライト
301:バックライト駆動回路
310:導光板
311:光源
312:遮光ルーバー
312a:光透過層
312b:光吸収層
313:反射シート
314:プリズムシート
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411:第三の支持基板
412:第五電極
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430:液晶層(第二の液晶層)
431:第二の液晶分子
431A:ダイレクタ
440:第二の配向膜
450:第二基板
451:第四の支持基板
452:第六電極
460:画面
1000:液晶表示装置
1000A:光学的開口部
d、d1、d2:距離
f:長さ
gx、gy:幅
DL1:第一の方向
DL2:第二の方向
W、W34a、W34b、W35a1、W35a2:電極幅
Claims (9)
- 複数の絵素がマトリクス状に配置された液晶パネルと制御回路とを具備する液晶表示装置であって、
前記液晶パネルは、アクティブマトリクス基板と、液晶層と、対向基板とをこの順に有し、
前記アクティブマトリクス基板は、第一電極と、第一の方向に延伸する第一の線状電極部を含む第二電極とをこの順に有し、
前記対向基板は、前記第一の方向と交差する第二の方向に延伸する複数の第二の線状電極部を含む第三電極と、フローティング電極である島状電極部を含む第四電極とを有し、
前記島状電極部は、平面視において、前記複数の第二の線状電極部間に配置され、前記複数の絵素のうち前記第二の方向に沿って互いに隣接する2つの絵素の一方の絵素の光学的開口部に重畳し、かつ、他方の絵素の光学的開口部に重畳せず、
前記制御回路は、前記第三電極への駆動電圧の印加及び定電圧の印加を切り換える制御を行うことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記島状電極部の前記一方の絵素の光学的開口部と重畳する領域の、前記第二の方向における長さfは、3μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記対向基板は、更に、前記第二の方向に延伸する部分を有するブラックマトリクスを備え、
前記複数の第二の線状電極部は、平面視において、前記ブラックマトリクスの前記第二の方向に延伸する部分と重畳せず、前記複数の絵素のうち少なくとも1つの絵素の光学的開口部と重畳する第二の線状電極部を備え、
前記光学的開口部と重畳する第二の線状電極部の、前記第二の方向と直交する方向における電極幅Wは、2.5μm以上、10μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 平面視において隣接する前記第二の線状電極部と前記島状電極部との間の、前記第二の方向と直交する方向における距離dは、2.5μm以上、7μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記第二の線状電極部の前記第二の方向と直交する方向における電極幅W、平面視において隣接する前記第二の線状電極部と前記島状電極部との間の、前記第二の方向と直交する方向における距離d、前記島状電極部の前記一方の絵素の光学的開口部と重畳する領域の、前記第二の方向における長さf、及び、前記光学的開口部の前記第二の方向における幅gxは、下記(式1)及び(式2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
d<W ・・・(式1)
0.1×gx<2×f≦gx ・・・(式2) - 前記第四電極は、前記第三電極と同じ層に配置されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記対向基板は、更に、前記第三電極及び前記第四電極の前記液晶層とは反対側にブラックマトリクスを備えることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶パネルは、第一の液晶パネルであり、
更に、第二の液晶パネルを備え、
前記第二の液晶パネルは、プライバシーモードとパブリックモードとを切り替え可能であり、プライバシーモードにおいて非対称な視野角を有する液晶パネルであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 更に、前記液晶パネルの背面にバックライトを備え、
前記バックライトは、光源と、前記光源の前記液晶パネル側に配置された遮光ルーバーとを備え、
前記遮光ルーバーは、線状の光吸収層を有し、
平面視において、前記光吸収層が延伸する方向と前記第二の方向とは互いに直交することを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の液晶表示装置。
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JP2022159552A JP2024053346A (ja) | 2022-10-03 | 2022-10-03 | 液晶表示装置 |
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JP (1) | JP2024053346A (ja) |
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2022
- 2022-10-03 JP JP2022159552A patent/JP2024053346A/ja active Pending
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