JP4449335B2 - Liquid crystal display device and electronic device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特にプライバシーの保護に寄与することが可能な液晶表示装置と、これを表示部として備えた電子機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置として反射モードと透過モードとを兼ね備えた半透過反射型液晶表示装置が知られている。このような半透過反射型液晶表示装置としては、上基板と下基板との間に液晶層が挟持されるとともに、例えばアルミニウム等の金属膜に光透過用の窓部を形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射板として機能させるものが提案されている。この場合、反射モードでは上基板側から入射した外光が、液晶層を通過した後に下基板の内面の反射膜で反射され、再び液晶層を通過して上基板側から出射され、表示に寄与する。一方、透過モードでは下基板側から入射したバックライトからの光が、反射膜の窓部から液晶層を通過した後、上基板側から外部に出射され、表示に寄与する。したがって、反射膜の形成領域のうち、窓部が形成された領域が透過表示領域、その他の領域が反射表示領域となる。
【0003】
ところが、従来の半透過反射型液晶装置には、透過表示での視角が狭いという課題があった。これは、視差が生じないよう液晶セルの内面に半透過反射板を設けている関係で、観察者側に備えた1枚の偏光板だけで反射表示を行わなければならないという制約があり、光学設計の自由度が小さいためである。そこで、この課題を解決するために、Jisakiらは、下記の非特許文献1において、垂直配向液晶を用いる新しい液晶表示装置を提案した。その特徴は、以下の3つである。
(1)誘電異方性が負の液晶を基板に垂直に配向させ、電圧印加によってこれを倒す「VA(Vertical Alignment)モード」を採用している点。
(2)透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚(セルギャップ)が異なる「マルチギャップ構造」を採用している点。
(3)透過表示領域を正八角形とし、この領域内で液晶が8方向に倒れるように対向基板上の透過表示領域の中央に突起を設けている点。すなわち、「配向分割構造」を採用している点。
【0004】
【非特許文献1】
"Development of transflective LCD for high contrast and wide viewing angle by using homeotropic alignment", M.Jisaki et al., Asia Display/IDW'01, p.133-136(2001)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
非特許文献1においては、高コントラストで高視野角の表示を目指して、「VA(Vertical Alignment)モード」、「マルチギャップ構造」、「配向分割構造」を採用している。しかしながら、当該液晶表示装置のユーザーにとって、特に携帯電話用途等では、視角を制限してプライバシーを保護して欲しいという要求もある。すなわち、正面方向から見た場合には高コントラストの表示が得られる一方、横方向から見た場合には表示を視認困難な液晶表示装置が望まれている。
【0006】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、高コントラストが得られ、中間調の色反転が少ない配向分割構造を採用しつつ、視野角を制限することが可能な液晶表示装置と、これを表示部として具備した電子機器を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層が挟持されてなる液晶表示装置であって、前記液晶層は、一つのドット領域内で液晶分子が複数の方向に配向制御可能に構成され、前記一対の基板の液晶層と異なる側には、該液晶層に円偏光を入射するための円偏光板が配設されてなり、前記円偏光板は位相差板を含み、該位相差板について、その面内屈折率の大きい方をnx、小さい方をnyとし、厚さ方向の屈折率をnzとして、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)と定義した場合に、Nz<1,1.5<Nz<4を満たすことを特徴とする。
【0008】
本発明の液晶表示装置は、一つのドット領域内で液晶分子が複数の方向に配向制御可能に構成された液晶層を備える配向分割構造を採用したもので、特に円偏光板を構成する位相差板について視角を制限するための好適な条件を規定したものである。すなわち、円偏光を液晶層に入射するための円偏光板を構成する位相差板について、上記定義したNzについて、Nz<1,1.5<Nz<4とすることで、当該液晶表示装置の表示面を横方向から見た場合に、コントラストを低下させ、視認性を低下させることが可能となったのである。したがって、本発明の液晶表示装置によると、表示面を正面方向から見た場合には、高コントラストの表示を視認可能で、視角を変えたときにも中間調の色反転が生じ難いものとなる一方、表示面を横方向(若しくは斜め方向)から見た場合には、視認性を低下させることが可能となる。その結果、携帯電話等に当該液晶表示装置を適用した場合には、他人からの覗き見を防止することができ、また配向分割構造を採用しているため観察者本人が見る範囲では反転の少ない良好な表示を提供することが可能となる。
【0009】
本発明の液晶表示装置では、前記液晶層と前記円偏光板との間に、厚さ方向に光軸を有する第2位相差板を更に設けることができる。そして、この第2位相差板について、その平面内において互いに直交する方位角方向の屈折率をnx2,ny2とし、厚さ方向の屈折率をnz2とした場合に、nz2<nx2=ny2を満たすことが好ましい。本発明の液晶表示装置では、円偏光板に用いる位相差板のNz値を上記の範囲に規定することで、このような第2位相差板を設けた場合にも視角を制限することが可能となる。
【0010】
次に、上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層が挟持されてなる液晶表示装置であって、前記液晶層は、一つのドット領域内で液晶分子が複数の方向に配向制御可能に構成され、前記一対の基板の液晶層と異なる側には、該液晶層に円偏光を入射するための円偏光板が配設されてなり、前記円偏光板は位相差板を含む一方、前記液晶層と前記円偏光板との間に、厚さ方向に光軸を有する第2位相差板が更に設けられており、前記第2位相差板について、その平面内において互いに直交する方位角方向の屈折率をnx2,ny2とし、厚さ方向の屈折率をnz2とした場合に、nz2>nx2=ny2を満たすことを特徴とする。
【0011】
この場合の液晶表示装置も、一つのドット領域内で液晶分子が複数の方向に配向制御可能に構成された液晶層を備える配向分割構造を採用したものであって、高コントラストの表示を実現可能で、視角を変えたときにも中間調の色反転の生じ難い表示を実現したものである。そして、本発明では特に液晶層と円偏光板との間に厚さ方向の屈折率が面内方向の屈折率よりも大きい第2位相差板を設けることで、当該液晶表示装置の表示面を横方向から見た場合に、コントラストを低下させ、視認性を低下させることが可能となったのである。したがって、本発明の液晶表示装置によると、表示面を正面方向から見た場合には、高コントラストの表示を視認可能で、視角を変えたときにも中間調の色反転が生じ難いものとなる一方、表示面を横方向(若しくは斜め方向)から見た場合には、視認性を低下させることが可能となる。その結果、携帯電話等に当該液晶表示装置を適用した場合には、他人からの覗き見を防止することができ、また配向分割構造を採用しているため観察者本人が見る範囲では反転の少ない良好な表示を提供することが可能となる。
【0012】
本発明の液晶表示装置において、前記液晶層として、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなるものを採用することができる。この場合、上記配向分割構造を採用し易くなり、例えば液晶層の挟持面に配向規制用の凹凸を設けることにより該配向分割構造を具現化できる。また、特に垂直配向型の液晶を採用することで表示部を正面方向から眺めた場合のコントラストを高める効果を発現することもできる。
【0013】
前記円偏光板を偏光板とλ/4位相差板との組合せにて構成し、該λ/4位相差板が前記Nzの条件を満たすものとすることができる。また、前記円偏光板をλ/2位相差板とλ/4位相差板とを含んで構成し、該λ/2位相差板とλ/4位相差板が前記Nzの条件を満たすものとすることもできる。ここで、前記一対の基板の一方の側に設けられた第1偏光板の偏光軸と、他方の側に設けられた第2偏光板の偏光軸とが略直交し、さらに一対の基板の一方の側に設けられた位相差板の遅相軸(又は進相軸)と、他方の側に設けられた位相差板の遅相軸(又は進相軸)とが略直交する構成とすることもできる。このような構成によると表示部を正面方向から見た場合のコントラストを一層高めることが可能となる。
【0014】
また、本発明の液晶表示装置では、1つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とを設けることができる。これにより透過モードと反射モードとを兼備した液晶表示装置において視角を制限しつつ、正面視した場合にはコントラストの高い透過表示及び反射表示を提供することが可能となる。
【0015】
また、このような透過モードと反射モードとを兼備した液晶表示装置において、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に、前記反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくする液晶層厚調整層を少なくとも前記反射表示領域に設けることができる。具体的には、一対の基板として上基板と下基板とを含み、前記下基板の液晶層と反対側には透過表示用のバックライトを設けるとともに、該下基板の液晶層側には前記反射表示領域のみに選択的に形成された反射膜を設け、前記反射表示領域に、該反射表示領域における液晶層厚を透過表示領域における液晶層厚よりも小さく調整する液晶層厚調整層(例えば絶縁層等による)を設けることができる。この場合、液晶層厚調整層の存在によって反射表示領域の液晶層の厚みを透過表示領域の液晶層の厚みよりも小さくすることができるので、反射表示領域におけるリタデーションと透過表示領域におけるリタデーションを充分に近づける、もしくは略等しくすることができ、これにより一層のコントラスト向上を図ることができる。
【0016】
次に、一対の基板のうち観察者側の基板に配設された前記偏光板の透過軸が、表示面の上下方向と略平行に設定されているものとすることができる。この場合、例えば偏光サングラスを装着した観察者に対して明るい表示を選択的に提供することが可能となり、当該液晶表示装置の使用用途が一層広がるものとなる。
【0017】
次に、本発明の電子機器は、上記液晶表示装置を備えたことを特徴とする。このような電子機器によると、視野角の制限された表示部を備えた電子機器を提供することが可能となり、プライバシー保護の要求に応じた電子機器を提供することが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
以下、本発明の液晶表示装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置の例である。
【0019】
図1は本実施の形態の液晶表示装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットの等価回路図、図2はTFTアレイ基板の相隣接する複数のドットの構造を示す平面図、図3は同、液晶装置の構造を示す平面図(上段)及び断面図(下段)である。なお、以下の各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【0020】
本実施の形態の液晶表示装置において、図1に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極9と当該画素電極9を制御するためのスイッチング素子であるTFT30がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線6aに対してグループ毎に供給される。また、走査線3aがTFT30のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線3aに対して走査信号G1、G2、…、Gmが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極9はTFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけオンすることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。
【0021】
画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極9と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が付加されている。なお、符号3bは容量線である。
【0022】
次に、図2に基づいて、本実施の形態の液晶装置を構成するTFTアレイ基板の平面構造について説明する。
図2に示すように、TFTアレイ基板上に、複数の矩形状の画素電極9(点線部9Aにより輪郭を示す)がマトリクス状に設けられており、画素電極9の縦横の境界に各々沿ってデータ線6a、走査線3aおよび容量線3bが設けられている。本実施の形態において、各画素電極9および各画素電極9を囲むように配設されたデータ線6a、走査線3a、容量線3b等が形成された領域の内側が一つのドット領域であり、マトリクス状に配置された各ドット領域毎に表示が可能な構造になっている。
【0023】
データ線6aは、TFT30を構成する、例えばポリシリコン膜からなる半導体層1aのうち、後述のソース領域にコンタクトホール5を介して電気的に接続されており、画素電極9は、半導体層1aのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール8を介して電気的に接続されている。また、半導体層1aのうち、チャネル領域(図中左上がりの斜線の領域)に対向するように走査線3aが配置されており、走査線3aはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。
【0024】
容量線3bは、走査線3aに沿って略直線状に延びる本線部(すなわち、平面的に見て、走査線3aに沿って形成された第1領域)と、データ線6aと交差する箇所からデータ線6aに沿って前段側(図中上向き)に突出した突出部(すなわち、平面的に見て、データ線6aに沿って延設された第2領域)とを有する。そして、図2中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第1遮光膜11aが設けられている。
【0025】
より具体的には、第1遮光膜11aは、各々、半導体層1aのチャネル領域を含むTFT30をTFTアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線3bの本線部に対向して走査線3aに沿って直線状に延びる本線部と、データ線6aと交差する箇所からデータ線6aに沿って隣接する後段側(すなわち、図中下向き)に突出した突出部とを有する。第1遮光膜11aの各段(画素行)における下向きの突出部の先端は、データ線6a下において次段における容量線3bの上向きの突出部の先端と重なっている。この重なった箇所には、第1遮光膜11aと容量線3bとを相互に電気的に接続するコンタクトホール13が設けられている。すなわち、本実施の形態では、第1遮光膜11aは、コンタクトホール13によって前段あるいは後段の容量線3bに電気的に接続されている。
【0026】
また、図2に示すように、一つのドット領域内には反射膜20が形成されており、この反射膜20が形成された領域が反射表示領域Rとなり、その反射膜20が形成されていない領域、すなわち反射膜20の開口部21内が透過表示領域Tとなる。
【0027】
次に、図3に基づいて本実施の形態の液晶表示装置の平面構造及び断面構造について説明する。図3(a)は本実施の形態の液晶表示装置に備えられたカラーフィルタ層の平面構造を示す平面模式図で、図3(b)は図3(a)の平面図のうち赤色の着色層に対応する部分の断面模式図である。
【0028】
本実施の形態の液晶表示装置は、図2に示したようにデータ線6a、走査線3a、容量線3b等にて囲まれた領域の内側に画素電極9を備えてなるドット領域を有している。このドット領域内には、図3(a)に示すように一のドット領域に対応して3原色のうちの一の着色層が配設され、3つのドット領域(D1,D2,D3)で各着色層22B(青色),22G(緑色),22R(赤色)を含む画素を形成している。
【0029】
一方、図3(b)に示すように、本実施の形態の液晶表示装置は、TFTアレイ基板10とこれに対向配置された対向基板25との間に初期配向状態が垂直配向をとる液晶、すなわち誘電率異方性が負の液晶材料からなる液晶層50が挟持されている。TFTアレイ基板10は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体10Aの表面にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属膜からなる反射膜20が絶縁膜24を介して部分的に形成された構成をなしている。上述したように、反射膜20の形成領域が反射表示領域Rとなり、反射膜20の非形成領域、すなわち反射膜20の開口部21内が透過表示領域Tとなる。このように本実施の形態の液晶表示装置は、垂直配向型の液晶層50を備える垂直配向型液晶表示装置であって、反射表示及び透過表示を可能にした半透過反射型の液晶表示装置である。
【0030】
基板本体10A上に形成された絶縁膜24は、その表面に凹凸形状24aを具備してなり、その凹凸形状24aに倣って反射膜20の表面は凹凸部を有する。このような凹凸により反射光が散乱されるため、外部からの映り込みが防止され、広視野角の表示を得ることが可能とされている。
【0031】
また、反射膜20上には、反射表示領域Rに対応する位置に絶縁膜26が形成されている。すなわち、反射膜20の上方に位置するように選択的に絶縁膜26が形成され、該絶縁膜26の形成に伴って液晶層50の層厚を反射表示領域Rと透過表示領域Tとで異ならしめている。絶縁膜26は例えば膜厚が2〜3μm程度のアクリル樹脂等の有機膜からなり、反射表示領域Rと透過表示領域Tとの境界付近において、自身の層厚が連続的に変化するべく傾斜面26aを備えた傾斜領域を有している。絶縁膜26が存在しない部分の液晶層50の厚みが4〜6μm程度とされ、反射表示領域Rにおける液晶層50の厚みは透過表示領域Tにおける液晶層50の厚みの約半分とされている。
【0032】
このように絶縁膜26は、自身の膜厚によって反射表示領域Rと透過表示領域Tとの液晶層50の層厚を異ならせる液晶層厚調整層(液晶層厚制御層)として機能するものである。また、本実施の形態の場合、絶縁膜26の上部の平坦面の縁と反射膜20(反射表示領域)の縁とが略一致しており、絶縁膜26の傾斜領域は透過表示領域Tに含まれることになる。
【0033】
そして、絶縁膜26の表面を含むTFTアレイ基板10の表面には、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide, 以下、ITOと略記する)等の透明導電膜からなる画素電極9、ポリイミド等からなる配向膜27が形成されている。なお、本実施の形態では、反射膜20と画素電極9とを別個に設けて積層したが、反射表示領域Rにおいては金属膜からなる反射膜を画素電極として用いることも可能である。
【0034】
一方、透過表示領域Tにおいては、基板本体10A上に絶縁膜24が形成され、その表面には反射膜20及び絶縁膜26は形成されていない。すなわち、絶縁膜24上に画素電極9、及びポリイミド等からなる配向膜27が形成されている。
【0035】
次に、対向基板25側は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体25A上(基板本体25Aの液晶層側)に、カラーフィルタ22(図3(b)では赤色着色層22R)が設けられた構成を具備している。ここで、着色層22Rの周縁はブラックマトリクスBMにて囲まれ、ブラックマトリクスBMにより各ドット領域D1,D2、D3の境界が形成されている(図3(a)参照)。
【0036】
そして、カラーフィルタ22の液晶層側には、ITO等の透明導電膜からなる共通電極31、ポリイミド等からなる配向膜33が形成されている。ここで、共通電極31には、反射表示領域Rにおいて凹部32が形成され、配向膜33の表面、すなわち液晶層50の挟持面には凹部32に略沿って形成された凹部(段差部)が形成されている。この液晶層50の挟持面に形成された凹部(段差部)は基板平面(若しくは液晶分子の垂直配向方向)に対して所定角度の傾斜面を備え、該傾斜面の方向に沿って、液晶分子の配向、特に初期状態で垂直配向した液晶分子の倒れる方向が規制される構成となっている。すなわち、一つのドット内で液晶分子の倒れる方向を複数方向に規制した配向分割構造を採用している。なお、本実施の形態では、TFTアレイ基板10、対向基板25の双方の配向膜27,33に対して、ともに垂直配向処理が施されている。
【0037】
次に、TFTアレイ基板10の外面側(液晶層50を挟持する面とは異なる側)には位相差板18及び偏光板19が、対向基板25の外面側にも位相差板16及び偏光板17が形成されており、基板内面側(液晶層50側)に円偏光を入射可能に構成されており、これら位相差板18及び偏光板19が、又は位相差板16及び偏光板17が、それぞれ円偏光板を構成している。
【0038】
偏光板17(19)は、所定方向の偏光軸を備えた直線偏光のみを透過させる構成とされ、位相差板16(18)としてはλ/4位相差板が採用されている。なお、TFTアレイ基板10に形成された偏光板19の外側には透過表示用の光源たるバックライト15が設けられている。
【0039】
ここで、λ/4位相差板16(18)は、図4に示すように、その平面内において互いに直交する方位角方向の屈折率をnx,nyとし、厚さ方向の屈折率をnzとして、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)を定義した場合に、Nz<1,1.5<Nz<4を満たす構成とされ、具体的にはNz=0.5とされている。
【0040】
このような本実施の形態の液晶表示装置によれば、反射表示領域Rに絶縁膜26を設けたことによって反射表示領域Rの液晶層50の厚みを透過表示領域Tの液晶層50の厚みの略半分と小さくすることができるので、反射表示領域Rにおけるリタデーションと透過表示領域Tにおけるリタデーションを略等しくすることができ、これによりコントラストの向上を図ることができる。
【0041】
また、本実施の形態の液晶表示装置によれば、正面方向から当該液晶表示装置の表示面を見た場合には、高コントラストで反転表示の少ない表示を提供することが可能な一方、横方向から当該液晶表示装置の表示面を見た場合には、低コントラストで視認困難な表示を提供することが可能となる。
【0042】
図5(a)は、本実施の形態の液晶表示装置について、視認角度(極角度)に対して表示の明るさを印加電圧値毎にプロットしたグラフで、図中太線で示したグラフがコントラスト曲線である。このように正面方向(例えば極角度0°付近)から表示面を見た場合には、高コントラストで反転表示の少ない表示が供されていることが分かる。一方、例えば極角度30°付近から表示面を見た場合には、コントラストが10以下となり、横方向からは視認困難であることが分かる。したがって、本実施の形態の液晶表示装置を携帯電話等に適用した場合には、他人からの覗き見を防止することができ、また配向分割構造を採用しているため観察者本人が見る範囲では反転の少ない良好な表示を提供することが可能となる。
【0043】
なお、λ/4位相差板16(18)の光軸と、偏光板17(19)の偏光軸とが略45°の角度をなすように設定されており、対向基板25側に設けられた偏光板17の偏光軸と、TFTアレイ基板10側に設けられた偏光板19の偏光軸とは略直交するように配設されている。さらに、対向基板25側に設けられたλ/4位相差板16の遅相軸(又は進相軸)と、TFTアレイ基板10側に設けられたλ/4位相差板18の遅相軸(又は進相軸)とは略直交するように配設されている。このような構成により、正面方向(例えば極角度0°付近)から表示面を見た場合に、一層高コントラストの表示を提供することが可能となる。
【0044】
また、本実施の形態の液晶表示装置では、円偏光板として、偏光板17(19)と、λ/4位相差板16(18)とを組み合わせたものを採用したが、λ/4位相差板16(18)の液晶層50側に、さらにλ/2位相差板167(187)を配設し、偏光板17(19)と、λ/4位相差板16(18)と、λ/2位相差板167(187)とにより円偏光板を構成してもよい。この場合も、λ/2位相差板162(182)は、上記Nzの値が、Nz<1,1.5<Nz<4を満たすものを採用しており、具体的にはNz=0.5のものを採用した。このような構成によっても、正面方向(例えば極角度0°付近)から表示面を見た場合のコントラストを一層高めることが可能となる。
【0045】
次に本実施の形態の液晶表示装置の視角特性について詳細に説明する。上述したように図5(a)は本実施の形態の液晶表示装置、すなわちNz=0.5のλ/4位相差板16(18)を用いた場合について、視認角度(極角度)に対して表示の明るさを印加電圧値毎にプロットしたグラフである(図中太線で示したグラフはコントラスト曲線)。また、図5(b)はNz=2.0のλ/4位相差板を用いた場合、図5(c)はNz=4.0のλ/4位相差板を用いた場合のグラフで、さらに図6(a)はNz=1.0のλ/4位相差板を用いた場合、図6(b)はNz=1.5のλ/4位相差板を用いた場合のグラフである。
【0046】
図5(a)〜図5(c)は本発明の範囲内のNz値を具備したλ/4位相差板を用いたもので、正面方向(例えば極角度0°付近)から表示面を見た場合には、高コントラストで反転表示の少ない表示が供されている。一方、図5(a)〜図5(c)においてコントラストが10以下となるのは、Nz=0.5では極角度30°付近、Nz=2.0では極角度30°付近、Nz=4.0では極角度15°付近から表示面を見た場合であり、このように横方向から表示面を見た場合は視認が困難となることが分かる。なお、Nzが4.0以上では、視角を制限する効果が必要以上に顕著に現れ、正面方向の視認性も阻害される場合がある。
【0047】
一方、図6(a),図6(b)は本発明の範囲外のNz値を具備したλ/4位相差板を用いたもので、この場合、コントラストが10以下となるのは、Nz=1.0では極角度40°付近、Nz=1.5では極角度40°付近から表示面を見た場合であり、このように横方向から表示面を見た場合にも、ある程度の視認性が確保されることとなる。
【0048】
したがって、本実施の形態のように、λ/4位相差板についてNz<1.0、1.5<Nz<4.0とした場合には、他人からの覗き見を防止することができるようになり、また観察者本人が見る範囲では反転の少ない良好な表示を提供することが可能となる。一方、本発明の範囲外、すなわち1.0≦Nz≦1.5のλ/4位相差板を用いた場合には、横からの覗き見を防止することが困難となる場合があり、携帯電話等の表示部に当該液晶表示装置を適用した場合には、プライバシーを十分に保護できない惧れがある。
【0049】
[第2の実施の形態]
以下、本発明の第2の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図7は、第2の実施の形態の液晶表示装置について、平面図及び断面図を示すもので第1の実施の形態の図3に相当する模式図である。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第1の実施の形態と同様であり、λ/4位相差板16(18)の液晶層50側にさらに膜厚方向に光軸を有する位相差板からなる視角補償板162(182)を配設した点が異なっている。したがって、図7においては図3と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0050】
本実施の形態の場合、図7に示すように、視角補償板162(182)をλ/4位相差板16(18)の液晶層50側に配設した。ここでは、視角補償板162(182)として、その平面内において互いに直交する方位角方向の屈折率をnx2,ny2とし、厚さ方向の屈折率をnz2とした場合に、nz2>nx2=ny2を満たすものを採用した。このような面内方向の屈折率よりも厚さ方向の屈折率の方が大きい視角補償板を用いることにより、視角を制限することができた。
【0051】
図8(a)は、本実施の形態の液晶表示装置ついて、視認角度(極角度)に対して表示の明るさを印加電圧値毎にプロットしたグラフであり、第1の実施の形態の図5に相当するグラフである。なお、図中太線で示したグラフがコントラスト曲線である。このように第1の実施の形態と同様、Nz=0.5のλ/4位相差板を備え、さらに視角補償板162(182)を備えた第2の実施の形態の液晶表示装置は、図5(a)に示した第1の実施の形態の液晶表示装置に比べて、視角が一層制限され、特に極角度20°付近でコントラストが10以下となっていることが分かる。なお、正面方向から表示部を見た場合には、視角補償板162(182)を配設した影響は殆どなく、高コントラストで、反転のない表示が視認される。以上のことから、nz2>nx2=ny2を満たす視角補償板を液晶表示装置に具備させることにより、視角を一層制限できることが分かる。
【0052】
なお、このようなnz2>nx2=ny2を満たす視角補償板は、λ/4位相差板の構成に拘らず、すなわちNzの値が1.0≦Nz≦1.5となるλ/4位相差板を用いた場合にも、視角を制限する効果が発現される。例えば図8(b)に示すように、Nz=1.0のλ/4位相差板を用いた液晶表示装置に、上記nz2>nx2=ny2を満たす視角補償板を具備させた場合、図6(a)に比して視角が一層制限され、極角度25°付近でコントラストが10以下となっていることが分かる。また、例えば図8(c)に示すように、Nz=1.5のλ/4位相差板を用いた液晶表示装置に、上記nz2>nx2=ny2を満たす視角補償板を具備させた場合にも、図6(b)に比して視角が一層制限され、極角度30°付近でコントラストが10以下となっていることが分かる。
【0053】
また、図9はNz=2.0のλ/4位相差板に、さらにnz2<nx2=ny2を満たす視角補償板を具備させた液晶表示装置の視角特性を示すグラフで、図5と同様の特性を示したものである。このように、厚さ方向の屈折率が面内方向の屈折率よりも小さい視角補償板を用いた場合にも、Nzの値がNz<1.0、1.5<Nz<4.0を満たす場合には、正面方向からの視認性を向上させつつ、視角を制限して横方向からの視認性を低下させることが可能であることが分かる。
【0054】
以上、本発明の液晶表示装置について、その実施の形態を幾つか示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態ではTFTをスイッチング素子としたアクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用した例を示したが、薄膜ダイオード(Thin Film Diode,TFD)をスイッチング素子としたアクティブマトリクス型液晶表示装置、パッシブマトリクス型液晶表示装置などに本発明を適用することも可能である。その他、各種構成要素の材料、寸法、形状等に関する具体的な記載は、適宜変更が可能である。
【0055】
また、例えば一対の基板のうち観察者側の基板25Aに配設された偏光板17の透過軸を、表示面の上下方向と略平行に設定することができる。この場合、例えば偏光サングラスを装着した観察者に対して明るい表示を選択的に提供することが可能となり、当該液晶表示装置の使用用途が一層広がるものとなり、例えばプライバシー保護を一層高めることも可能となる。
【0056】
なお、本実施の形態では、液晶層に垂直配向型の液晶を使用したが、平行配向型の液晶を使用した場合にも、配向分割構造を採用し、位相差板のNzについてNz<1.0、若しくは1.5<Nz<4.0を満たしているか、或いはnz2>nx2=ny2を満たす視角補償板を用いていれば本発明の効果を実現することができる。また、本実施の形態では、半透過反射型の液晶表示装置の例を示したが、透過型若しくは反射型の液晶表示装置についても、本発明の範囲に属するNz値の位相差板、或いはnz2>nx2=ny2を満たす視角補償板を用いていれば本発明の効果を実現することができる。さらに、本実施の形態では、液晶層厚調整層を具備するものを例示したが、この調整層も視角を制限する上では必須のものではない。
【0057】
[電子機器]
次に、本発明の上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。図10は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図10において、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記液晶表示装置を用いた表示部を示している。
【0058】
このような携帯電話等の電子機器の表示部に上記実施の形態の液晶表示装置を用いたため、正面方向から表示部を眺めた場合、高コントラストの表示が得られる一方、横方向から表示部を見た場合には低コントラストの表示を供し視認困難とした。したがって、使用者には視認性に優れた表示を供する一方、他人に覗き見をされ難い、プライバシーを重視した電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の等価回路図。
【図2】 同、液晶表示装置のドットの構造を示す平面図。
【図3】 同、液晶表示装置の要部を示す平面模式図及び断面模式図。
【図4】 位相差板の屈折率異方性を示すための説明図。
【図5】 本発明に属する位相差板を用いた液晶表示装置について極角度に対し表示の明るさをプロットしたグラフ。
【図6】 比較例の液晶表示装置について極角度に対し表示の明るさをプロットしたグラフ。
【図7】 第2の実施の形態の液晶表示装置の要部を示す平面模式図及び断面模式図。
【図8】 本発明に属する視角補償板を用いた液晶表示装置について極角度に対し表示の明るさをプロットしたグラフ。
【図9】 本発明に属する液晶表示装置について極角度に対し表示の明るさをプロットしたグラフ。
【図10】 本発明の電子機器の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
9…画素電極、10…TFTアレイ基板、16,18…位相差板、17,19…偏光板、20…反射膜、22…カラーフィルタ層、24…絶縁膜、25…対向基板、50…液晶層、162,182…視角補償板、R…反射表示領域、T…透過表示領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device and an electronic device, and more particularly to a liquid crystal display device capable of contributing to privacy protection and an electronic device including the liquid crystal display device as a display unit.
[0002]
[Prior art]
As a liquid crystal display device, a transflective liquid crystal display device having both a reflection mode and a transmission mode is known. In such a transflective liquid crystal display device, a liquid crystal layer is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate, and a reflective film in which a window for light transmission is formed on a metal film such as aluminum is disposed below. A substrate that is provided on the inner surface of the substrate and that functions as a transflective plate has been proposed. In this case, in the reflection mode, external light incident from the upper substrate side passes through the liquid crystal layer, is reflected by the reflective film on the inner surface of the lower substrate, passes through the liquid crystal layer again, and is emitted from the upper substrate side, contributing to display. To do. On the other hand, in the transmissive mode, light from the backlight incident from the lower substrate side passes through the liquid crystal layer from the window portion of the reflective film, and then is emitted to the outside from the upper substrate side, contributing to display. Accordingly, of the reflective film formation region, the region where the window is formed is the transmissive display region, and the other region is the reflective display region.
[0003]
However, the conventional transflective liquid crystal device has a problem that the viewing angle in transmissive display is narrow. This is because a transflective plate is provided on the inner surface of the liquid crystal cell so that parallax does not occur, and there is a limitation that reflection display must be performed with only one polarizing plate provided on the viewer side. This is because the degree of freedom in design is small. In order to solve this problem, Jisaki et al. Proposed a new liquid crystal display device using vertically aligned liquid crystal in Non-Patent
(1) A “VA (Vertical Alignment) mode” is adopted in which a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is aligned perpendicularly to a substrate, and the liquid crystal is tilted by applying a voltage.
(2) A “multi-gap structure” is adopted in which the liquid crystal layer thickness (cell gap) is different between the transmissive display area and the reflective display area.
(3) The transmissive display area is a regular octagon, and a projection is provided at the center of the transmissive display area on the counter substrate so that the liquid crystal tilts in eight directions within this area. In other words, “alignment division structure” is adopted.
[0004]
[Non-Patent Document 1]
"Development of transflective LCD for high contrast and wide viewing angle by using homeotropic alignment", M. Jisaki et al., Asia Display / IDW'01, p.133-136 (2001)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Non-Patent
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is a liquid crystal capable of obtaining a high contrast and limiting the viewing angle while adopting an alignment division structure with little halftone color reversal. It is an object to provide a display device and an electronic apparatus including the display device as a display unit.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, and the liquid crystal layer contains liquid crystal molecules in one dot region. A circularly polarizing plate is provided on the side different from the liquid crystal layer of the pair of substrates so that circularly polarized light is incident on the liquid crystal layer. A retardation plate is included, and for the retardation plate, nx is the larger in-plane refractive index, ny is the smaller in-plane refractive index, and nz is the refractive index in the thickness direction. Nz = (nx−nz) / (nx− ny), Nz <1, 1.5 <Nz <4 is satisfied.
[0008]
The liquid crystal display device of the present invention employs an alignment division structure including a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules can be controlled in a plurality of directions within one dot region, and in particular, a phase difference constituting a circularly polarizing plate. The preferred conditions for limiting the viewing angle of the plate are defined. That is, with respect to the retardation plate constituting the circularly polarizing plate for making the circularly polarized light incident on the liquid crystal layer, Nz <1, 1.5 <Nz <4 for the above defined Nz, When the display surface is viewed from the horizontal direction, it is possible to reduce contrast and to reduce visibility. Therefore, according to the liquid crystal display device of the present invention, when the display surface is viewed from the front direction, a high-contrast display can be visually recognized, and even when the viewing angle is changed, halftone color reversal hardly occurs. On the other hand, when the display surface is viewed from the lateral direction (or oblique direction), the visibility can be reduced. As a result, when the liquid crystal display device is applied to a mobile phone or the like, peeping from others can be prevented, and since the orientation division structure is adopted, there is little inversion within the range that the observer himself can see. A good display can be provided.
[0009]
In the liquid crystal display device of the present invention, a second retardation plate having an optical axis in the thickness direction can be further provided between the liquid crystal layer and the circularly polarizing plate. And about this 2nd phase difference plate, the refractive index of the azimuth direction orthogonal to each other in the plane is set to nx. 2 , Ny 2 And the refractive index in the thickness direction is nz 2 , Nz 2 <Nx 2 = Ny 2 It is preferable to satisfy. In the liquid crystal display device of the present invention, by limiting the Nz value of the retardation plate used for the circularly polarizing plate to the above range, the viewing angle can be limited even when such a second retardation plate is provided. It becomes.
[0010]
Next, in order to solve the above-described problem, the liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, and the liquid crystal layer is liquid crystal within one dot region. The circularly polarizing plate for entering circularly polarized light into the liquid crystal layer is disposed on the side of the pair of substrates different from the liquid crystal layer. While the plate includes a retardation plate, a second retardation plate having an optical axis in the thickness direction is further provided between the liquid crystal layer and the circularly polarizing plate. The refractive index in the azimuth direction orthogonal to each other in the plane is nx 2 , Ny 2 And the refractive index in the thickness direction is nz 2 , Nz 2 > Nx 2 = Ny 2 It is characterized by satisfying.
[0011]
The liquid crystal display device in this case also employs an alignment division structure that includes a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules can be controlled in multiple directions within a single dot area, enabling high-contrast display. Thus, a display in which halftone color reversal hardly occurs even when the viewing angle is changed is realized. In the present invention, in particular, the display surface of the liquid crystal display device is provided by providing a second retardation plate having a refractive index in the thickness direction larger than the refractive index in the in-plane direction between the liquid crystal layer and the circularly polarizing plate. When viewed from the lateral direction, the contrast can be lowered and the visibility can be lowered. Therefore, according to the liquid crystal display device of the present invention, when the display surface is viewed from the front direction, a high-contrast display can be visually recognized, and even when the viewing angle is changed, halftone color reversal hardly occurs. On the other hand, when the display surface is viewed from the lateral direction (or oblique direction), the visibility can be reduced. As a result, when the liquid crystal display device is applied to a mobile phone or the like, peeping from others can be prevented, and since the orientation division structure is adopted, there is little inversion within the range that the observer himself can see. A good display can be provided.
[0012]
In the liquid crystal display device of the present invention, as the liquid crystal layer, a liquid crystal layer composed of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy in which an initial alignment state exhibits a vertical alignment can be employed. In this case, the alignment division structure can be easily adopted. For example, the alignment division structure can be realized by providing irregularities for regulating the alignment on the sandwiching surface of the liquid crystal layer. In particular, by adopting a vertical alignment type liquid crystal, an effect of increasing the contrast when the display unit is viewed from the front direction can be exhibited.
[0013]
The circularly polarizing plate may be composed of a combination of a polarizing plate and a λ / 4 retardation plate, and the λ / 4 retardation plate satisfies the Nz condition. The circularly polarizing plate includes a λ / 2 retardation plate and a λ / 4 retardation plate, and the λ / 2 retardation plate and the λ / 4 retardation plate satisfy the condition of Nz. You can also Here, the polarization axis of the first polarizing plate provided on one side of the pair of substrates is substantially orthogonal to the polarization axis of the second polarizing plate provided on the other side, and one of the pair of substrates. The slow axis (or the fast axis) of the phase difference plate provided on the side of the phase difference plate and the slow axis (or the fast axis) of the phase difference plate provided on the other side should be substantially orthogonal to each other. You can also. According to such a configuration, it is possible to further increase the contrast when the display unit is viewed from the front direction.
[0014]
In the liquid crystal display device of the present invention, a transmissive display region for performing transmissive display and a reflective display region for performing reflective display can be provided within one dot region. This makes it possible to provide a transmissive display and a reflective display with high contrast when viewed from the front while limiting the viewing angle in a liquid crystal display device having both a transmissive mode and a reflective mode.
[0015]
Further, in the liquid crystal display device having both the transmissive mode and the reflective mode, the thickness of the liquid crystal layer in the reflective display region is transmitted between the liquid crystal layer and at least one of the pair of substrates. A liquid crystal layer thickness adjusting layer that is smaller than the liquid crystal layer thickness of the display area can be provided at least in the reflective display area. Specifically, an upper substrate and a lower substrate are included as a pair of substrates, a backlight for transmissive display is provided on the side opposite to the liquid crystal layer of the lower substrate, and the reflection is provided on the liquid crystal layer side of the lower substrate. A reflective film formed selectively only in the display area is provided, and a liquid crystal layer thickness adjusting layer (for example, an insulating film) that adjusts the liquid crystal layer thickness in the reflective display area to be smaller than the liquid crystal layer thickness in the transmissive display area is provided in the reflective display area. Depending on the layer etc.). In this case, since the thickness of the liquid crystal layer in the reflective display region can be made smaller than the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive display region due to the presence of the liquid crystal layer thickness adjusting layer, the retardation in the reflective display region and the retardation in the transmissive display region are sufficient. Can be made close to or substantially equal to each other, thereby further improving the contrast.
[0016]
Next, the transmission axis of the polarizing plate disposed on the viewer-side substrate of the pair of substrates may be set substantially parallel to the vertical direction of the display surface. In this case, for example, a bright display can be selectively provided to an observer wearing polarized sunglasses, and the usage of the liquid crystal display device can be further expanded.
[0017]
Next, an electronic apparatus according to the present invention includes the above-described liquid crystal display device. According to such an electronic device, it is possible to provide an electronic device including a display unit with a limited viewing angle, and it is possible to provide an electronic device that meets the demand for privacy protection.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings.
The liquid crystal display device of this embodiment is an example of an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) as a switching element.
[0019]
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a plurality of dots arranged in a matrix constituting the image display area of the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view showing the structure of a plurality of adjacent dots on the TFT array substrate. 3 and 3 are a plan view (upper stage) and a cross-sectional view (lower stage) showing the structure of the liquid crystal device. In each of the following drawings, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member recognizable on the drawing.
[0020]
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of dots arranged in a matrix that forms an image display region include a
[0021]
A predetermined level of image signals S1, S2,..., Sn written to the liquid crystal via the
[0022]
Next, the planar structure of the TFT array substrate constituting the liquid crystal device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, on the TFT array substrate, a plurality of rectangular pixel electrodes 9 (contours are indicated by
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
More specifically, each of the first
[0026]
Further, as shown in FIG. 2, a
[0027]
Next, a planar structure and a cross-sectional structure of the liquid crystal display device of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a schematic plan view showing a planar structure of the color filter layer provided in the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. 3B is a red color in the plan view of FIG. It is a cross-sectional schematic diagram of the part corresponding to a layer.
[0028]
As shown in FIG. 2, the liquid crystal display device according to the present embodiment has a dot region including a
[0029]
On the other hand, as shown in FIG. 3B, the liquid crystal display device according to the present embodiment is a liquid crystal in which the initial alignment state is vertically aligned between the
[0030]
The insulating
[0031]
An insulating
[0032]
Thus, the insulating
[0033]
Then, on the surface of the
[0034]
On the other hand, in the transmissive display region T, the insulating
[0035]
Next, the
[0036]
A
[0037]
Next, the
[0038]
The polarizing plate 17 (19) is configured to transmit only linearly polarized light having a polarization axis in a predetermined direction, and a λ / 4 retardation plate is employed as the retardation plate 16 (18). A
[0039]
Here, as shown in FIG. 4, the λ / 4 retardation plate 16 (18) has refractive indexes in the azimuth direction orthogonal to each other in its plane as nx, ny, and refractive index in the thickness direction as nz. , Nz = (nx−nz) / (nx−ny), Nz <1,1.5 <Nz <4 is satisfied, specifically Nz = 0.5. .
[0040]
According to such a liquid crystal display device of the present embodiment, the insulating
[0041]
Further, according to the liquid crystal display device of the present embodiment, when the display surface of the liquid crystal display device is viewed from the front direction, it is possible to provide a display with high contrast and less inversion display, while in the horizontal direction. Therefore, when the display surface of the liquid crystal display device is viewed, it is possible to provide a display with low contrast and difficult to view.
[0042]
FIG. 5A is a graph in which the brightness of display is plotted for each applied voltage value with respect to the viewing angle (polar angle) in the liquid crystal display device of the present embodiment. It is a curve. Thus, when the display surface is viewed from the front direction (for example, near a polar angle of 0 °), it can be seen that a display with high contrast and little inversion display is provided. On the other hand, for example, when the display surface is viewed from around a polar angle of 30 °, the contrast is 10 or less, and it can be seen that it is difficult to view from the lateral direction. Therefore, when the liquid crystal display device of this embodiment is applied to a mobile phone or the like, it is possible to prevent peeping from others, and since the orientation division structure is adopted, it is within the range that the observer himself can see. It is possible to provide a good display with little inversion.
[0043]
The optical axis of the λ / 4 retardation film 16 (18) and the polarization axis of the polarizing plate 17 (19) are set to form an angle of about 45 °, and are provided on the
[0044]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, a combination of the polarizing plate 17 (19) and the λ / 4 retardation plate 16 (18) is used as the circular polarizing plate. A λ / 2 phase difference plate 167 (187) is further provided on the
[0045]
Next, the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device of the present embodiment will be described in detail. As described above, FIG. 5A shows the liquid crystal display device according to the present embodiment, that is, the case where the λ / 4 retardation plate 16 (18) with Nz = 0.5 is used with respect to the viewing angle (polar angle). The brightness of the display is plotted for each applied voltage value (the graph shown by the bold line in the figure is a contrast curve). FIG. 5B is a graph when a λ / 4 retardation plate with Nz = 2.0 is used, and FIG. 5C is a graph when a λ / 4 retardation plate with Nz = 4.0 is used. FIG. 6A is a graph in the case of using a λ / 4 retardation plate with Nz = 1.0, and FIG. 6B is a graph in the case of using a λ / 4 retardation plate with Nz = 1.5. is there.
[0046]
5 (a) to 5 (c) use a λ / 4 phase difference plate having an Nz value within the range of the present invention, and the display surface is viewed from the front direction (for example, near a polar angle of 0 °). In such a case, a display with high contrast and little inversion display is provided. On the other hand, in FIGS. 5A to 5C, the contrast becomes 10 or less when Nz = 0.5, near
[0047]
On the other hand, FIGS. 6 (a) and 6 (b) use a λ / 4 phase difference plate having an Nz value outside the range of the present invention. In this case, the contrast is 10 or less. = 1.0 is when the display surface is viewed from around 40 ° polar angle, and Nz = 1.5 when the display surface is viewed from around 40 ° polar angle. Will be ensured.
[0048]
Therefore, when Nz <1.0 and 1.5 <Nz <4.0 for the λ / 4 retardation plate as in the present embodiment, peeping from others can be prevented. In addition, it is possible to provide a good display with little inversion within the range that the observer himself sees. On the other hand, when a λ / 4 retardation plate of 1.0 ≦ Nz ≦ 1.5 is used outside the scope of the present invention, it may be difficult to prevent peeping from the side. When the liquid crystal display device is applied to a display unit such as a telephone, privacy may not be sufficiently protected.
[0049]
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 7 is a schematic view corresponding to FIG. 3 of the first embodiment, showing a plan view and a cross-sectional view of the liquid crystal display device of the second embodiment. The basic configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and a retardation having an optical axis in the film thickness direction on the
[0050]
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the viewing angle compensation plate 162 (182) is disposed on the
[0051]
FIG. 8A is a graph in which the brightness of display is plotted for each applied voltage value with respect to the viewing angle (polar angle) for the liquid crystal display device of the present embodiment, and is a diagram of the first embodiment. 5 is a graph corresponding to 5; In addition, the graph shown with the thick line in the figure is a contrast curve. As described above, as in the first embodiment, the liquid crystal display device according to the second embodiment including the λ / 4 phase difference plate with Nz = 0.5 and the viewing angle compensation plate 162 (182) is provided. As compared with the liquid crystal display device according to the first embodiment shown in FIG. 5A, the viewing angle is further limited, and it can be seen that the contrast is 10 or less especially at a polar angle of about 20 °. When the display unit is viewed from the front direction, there is almost no influence of the viewing angle compensation plate 162 (182), and a high contrast and non-inverted display is visually recognized. From the above, nz 2 > Nx 2 = Ny 2 It can be seen that the viewing angle can be further limited by providing the liquid crystal display device with a viewing angle compensation plate that satisfies the above.
[0052]
In addition, such nz 2 > Nx 2 = Ny 2 The viewing angle compensator satisfying the above condition is not limited to the configuration of the λ / 4 retardation plate, that is, even when a λ / 4 retardation plate having an Nz value of 1.0 ≦ Nz ≦ 1.5 is used. The limiting effect is manifested. For example, as shown in FIG. 8B, the above nz is applied to a liquid crystal display device using a λ / 4 retardation plate with Nz = 1.0. 2 > Nx 2 = Ny 2 When the viewing angle compensator satisfying the above condition is provided, the viewing angle is further limited as compared with FIG. 6A, and the contrast is 10 or less near the polar angle of 25 °. For example, as shown in FIG. 8C, the above nz is applied to a liquid crystal display device using a λ / 4 retardation plate with Nz = 1.5. 2 > Nx 2 = Ny 2 Even when the viewing angle compensator satisfying the above condition is provided, the viewing angle is further limited as compared with FIG. 6B, and the contrast is 10 or less near the polar angle of 30 °.
[0053]
FIG. 9 shows a λ / 4 retardation plate with Nz = 2.0, and nz 2 <Nx 2 = Ny 2 6 is a graph showing viewing angle characteristics of a liquid crystal display device provided with a viewing angle compensation plate that satisfies the same conditions as those in FIG. Thus, even when a viewing angle compensator having a refractive index in the thickness direction smaller than the refractive index in the in-plane direction is used, the values of Nz satisfy Nz <1.0 and 1.5 <Nz <4.0. When satisfy | filling, it turns out that the visibility from a horizontal direction can be reduced by restricting a viewing angle, improving the visibility from a front direction.
[0054]
Although several embodiments of the liquid crystal display device of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is. For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to an active matrix liquid crystal display device using TFT as a switching element has been described. However, an active matrix liquid crystal display device using a thin film diode (TFD) as a switching element. The present invention can also be applied to a passive matrix liquid crystal display device or the like. In addition, specific descriptions regarding materials, dimensions, shapes, and the like of various components can be appropriately changed.
[0055]
For example, the transmission axis of the
[0056]
In the present embodiment, a vertical alignment type liquid crystal is used for the liquid crystal layer. However, even when a parallel alignment type liquid crystal is used, an alignment division structure is adopted, and Nz <1. 0, or 1.5 <Nz <4.0, or nz 2 > Nx 2 = Ny 2 The effect of the present invention can be realized if a viewing angle compensating plate satisfying the above is used. In this embodiment mode, an example of a transflective liquid crystal display device is described. However, a transmissive or reflective liquid crystal display device also has an Nz value retardation plate or nz belonging to the scope of the present invention. 2 > Nx 2 = Ny 2 The effect of the present invention can be realized if a viewing angle compensating plate satisfying the above is used. Further, in the present embodiment, the liquid crystal layer thickness adjusting layer is exemplified, but this adjusting layer is not essential for limiting the viewing angle.
[0057]
[Electronics]
Next, specific examples of the electronic apparatus including the liquid crystal display device according to the above embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 10,
[0058]
Since the liquid crystal display device of the above embodiment is used for the display unit of such an electronic device such as a mobile phone, when the display unit is viewed from the front direction, a high contrast display can be obtained, while the display unit is displayed from the horizontal direction. When viewed, a low contrast display was provided, making it difficult to see. Therefore, it is possible to realize an electronic device that gives privacy to a user while providing a display with excellent visibility to the user and hardly being looked into by others.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the dot structure of the liquid crystal display device.
FIG. 3 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing the main part of the liquid crystal display device.
FIG. 4 is an explanatory diagram for illustrating refractive index anisotropy of a retardation plate.
FIG. 5 is a graph in which display brightness is plotted against polar angle for a liquid crystal display device using a retardation plate belonging to the present invention.
FIG. 6 is a graph plotting display brightness against polar angle for a liquid crystal display device of a comparative example.
7A and 7B are a schematic plan view and a schematic cross-sectional view illustrating a main part of a liquid crystal display device according to a second embodiment.
FIG. 8 is a graph plotting display brightness against polar angle for a liquid crystal display device using a viewing angle compensator belonging to the present invention.
FIG. 9 is a graph plotting display brightness against polar angle for a liquid crystal display device belonging to the present invention.
FIG. 10 is a perspective view illustrating an example of an electronic apparatus according to the invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記液晶層は、一つのドット領域内で液晶分子が複数の方向に配向制御可能に構成され、前記一対の基板の液晶層と異なる側には、該液晶層に円偏光を入射するための円偏光板が配設されてなり、
前記円偏光板は位相差板を含む一方、前記液晶層と前記円偏光板との間に、厚さ方向に光軸を有する第2位相差板が更に設けられており、
前記第2位相差板について、その平面内において互いに直交する方位角方向の屈折率をnx2,ny2とし、厚さ方向の屈折率をnz2とした場合に、nz2>nx2=ny2を満たすことを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, and the liquid crystal layer is composed of a liquid crystal having an initial alignment state of vertical alignment and a negative dielectric anisotropy, and a transmissive display region that performs transmissive display within one dot region and a reflective layer. A reflective display region for performing display, and between the liquid crystal layer and at least one of the pair of substrates, the liquid crystal layer thickness of the reflective display region is greater than the liquid crystal layer thickness of the transmissive display region. A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer thickness adjusting layer for reducing the thickness is provided at least in the reflective display region ,
The liquid crystal layer is configured such that liquid crystal molecules can be controlled in a plurality of directions within one dot region, and a circularly polarized light incident on the liquid crystal layer is incident on a side different from the liquid crystal layer of the pair of substrates. A polarizing plate is arranged,
While the circularly polarizing plate includes a retardation plate, a second retardation plate having an optical axis in the thickness direction is further provided between the liquid crystal layer and the circularly polarizing plate,
When the refractive index in the azimuth direction orthogonal to each other in the plane is nx 2 , ny 2 and the refractive index in the thickness direction is nz 2 in the plane, nz 2 > nx 2 = ny 2. A liquid crystal display device characterized by satisfying 2 .
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