JP5359240B2 - Liquid crystal device and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶装置、およびこの液晶装置を備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a liquid crystal device and an electronic apparatus including the liquid crystal device.
2つの基板に挟持された液晶を有し、この液晶の配向方向を電界によって制御することによって、液晶を通過する光源からの光を変調し、光の透過率を制御して表示を行う液晶装置が、種々の電子機器に用いられている。このような透過率の制御を行う際に用いられる光は、通常偏光光が利用される。従って、光源からの光が入射する側の偏光板の光軸、2つの基板において液晶側に形成されるそれぞれの配向軸、光が射出する側の偏光板の光軸(透過軸または吸収軸)を、それぞれ所定の方向に正しく向くようにして組み合わせる必要がある。 A liquid crystal device having a liquid crystal sandwiched between two substrates and controlling the alignment direction of the liquid crystal by an electric field, thereby modulating light from a light source passing through the liquid crystal and controlling the light transmittance Are used in various electronic devices. Normally, polarized light is used as the light used for controlling the transmittance. Therefore, the optical axis of the polarizing plate on the side where light from the light source enters, the respective orientation axes formed on the liquid crystal side in the two substrates, and the optical axis (transmission axis or absorption axis) of the polarizing plate on the side from which light exits Must be combined so that they are each correctly oriented in a predetermined direction.
とりわけ、広い視野角特性を有することから近年多く用いられている、基板に沿う横方向の電界を液晶に印加して透過率を制御する横電界方式(例えばFFS(Fringe-Field Switching)方式やIPS(In-Plane Switching)方式)の液晶装置においては、2つの偏光板の光軸や、2つの基板の液晶側にそれぞれ形成される配向軸を精密に合わせることが肝要である。 In particular, a horizontal electric field method (for example, FFS (Fringe-Field Switching) method or IPS) that controls the transmittance by applying a horizontal electric field along the substrate to the liquid crystal, which has been widely used in recent years because of its wide viewing angle characteristics. In the (In-Plane Switching) type liquid crystal device, it is important to precisely match the optical axes of the two polarizing plates and the alignment axes formed on the liquid crystal sides of the two substrates.
軸の合わせ方法に関する技術については、既に多くの技術が開示されている。例えば、特許文献1あるいは特許文献2には、偏光板の透過軸と基板の配向軸とを一致させる技術が提案されている。
Many techniques have already been disclosed regarding the technique for aligning the axes. For example,
しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示された技術を用いて、例えば偏光板の透過軸と配向軸とを一致させるべく配向軸が形成された基板に偏光板を貼り付けることとしても、2つの基板のそれぞれに形成した配向軸の方向が、所定の方向(例えば平行方向)からずれてしまった場合は、黒表示において光漏れが発生し、所望する透過率が得られずにコントラストが低下してしまうという課題がある。
However, using the techniques disclosed in
例えば、横電界方式の液晶装置において、液晶に対して電界を印加しない状態では透過率が最小となる黒表示を行うように偏光板をクロスニコル配置としたとき、配向軸は互いに平行に形成する必要がある。しかしながら、液晶を挟んで2つの基板を貼り合わせたとき、配向軸は、その形成方法(例えばラビング処理など)に応じて少なからず方向ばらつきが発生する。これに起因して配向軸は互いに平行状態とはならず、平面視において時計方向もしくは反時計方向に捩れてツイストする状態で形成される。その結果、配向軸のツイストに応じて液晶もツイストする。そして、ツイストする液晶に一方の偏光板によって直線偏光となった光が入射すると、ツイストに応じて偏光状態が変化するため、入射した直線偏光は楕円偏光となって他方の偏光板に対して入射する。そのため、他方の偏光板においてカットされない光が発生することになるので黒表示において光漏れが発生し、所望する透過率が得られないことになるのである。 For example, in a lateral electric field type liquid crystal device, when polarizing plates are arranged in a crossed Nicol arrangement so as to perform black display with the minimum transmittance when no electric field is applied to the liquid crystal, the alignment axes are formed in parallel to each other. There is a need. However, when two substrates are bonded to each other with the liquid crystal sandwiched therebetween, the orientation axis varies not only slightly depending on the formation method (for example, rubbing treatment). Due to this, the alignment axes are not parallel to each other, but are formed in a twisted state twisted clockwise or counterclockwise in plan view. As a result, the liquid crystal is also twisted according to the twist of the alignment axis. When light that is linearly polarized by one polarizing plate enters the twisted liquid crystal, the polarization state changes according to the twist, so that the incident linearly polarized light becomes elliptically polarized light and enters the other polarizing plate. To do. For this reason, light that is not cut is generated in the other polarizing plate, so that light leakage occurs in black display, and a desired transmittance cannot be obtained.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]第1の基板と、前記第1の基板と対向する第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板に挟持された液晶層と、前記第1の基板の前記液晶層側に、配向軸を有する第1の配向膜と、前記第2の基板の前記液晶層側に、前記第1の配向膜の配向軸に対して平行となるように形成された配向軸を有する第2の配向膜と、前記第1の基板の前記液晶層と反対側に、透過軸を有する第1の偏光板と、前記第2の基板の前記液晶層と反対側に、前記第1の偏光板の透過軸に対して交差した吸収軸を有する第2の偏光板と、を具備する液晶装置であって、互いにずれて形成された前記第1の配向膜の配向軸と前記第2の配向膜の配向軸とが交差して成す第1の鋭角の角度範囲は、前記第1の偏光板の透過軸と前記第2の偏光板の吸収軸とが交差して成す第2の鋭角の角度範囲内に設定されており、前記第1の偏光板の透過軸は、前記第2の配向膜の配向軸から前記第1の鋭角を成す前記第1の配向膜の配向軸を越えた方向に配置され、前記第2の偏光板の吸収軸は、前記第2の配向膜の配向軸に対して前記第1の配向膜の配向軸が配置される方向と反対の方向に配置されていることを特徴とする。
Application Example 1 A first substrate, a second substrate facing the first substrate, a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate, and the first substrate the liquid crystal layer side, a first orientation film having an orientation axis, the liquid crystal layer side of the second substrate, which is formed so as to be parallel to the alignment axis of the first alignment layer orientation a second alignment film having an axis, said first side opposite to the liquid crystal layer of the substrate, a first polarizing plate having a transmission axis, on the opposite side of the liquid crystal layer of said second substrate, said A second polarizing plate having an absorption axis intersecting the transmission axis of the first polarizing plate, wherein the alignment axis of the first alignment film formed offset from each other and the second polarizing plate the first acute angle range and the orientation axis forms crosses of the second alignment film, the transmission axis of the first polarizing plate and the absorption axis of the second polarizer Are set in the second acute angle ranges forming intersecting the transmission axis of the first polarizing plate, the alignment axis of the second alignment layer said first forming the first acute angle Arranged in the direction beyond the alignment axis of the alignment film, the absorption axis of the second polarizing plate is the direction in which the alignment axis of the first alignment film is disposed with respect to the alignment axis of the second alignment film It is arrange | positioned in the direction opposite to.
この構成によれば、配向膜間における配向軸の設定方向に対するずれに伴う液晶のツイストに起因して生ずる黒表示の光漏れを、設定方向に対して配向軸のずれ角度よりも大きなずれ角度を有する偏光板によって抑制することができる。この結果、コントラストの低下を抑制することができる。 According to this configuration, the black display light leakage caused by the twist of the liquid crystal due to the displacement of the alignment axis with respect to the setting direction between the alignment films has a shift angle larger than the shift angle of the alignment axis with respect to the setting direction. It can suppress by the polarizing plate which has. As a result, a decrease in contrast can be suppressed.
[適用例2]上記液晶装置であって、前記第1の鋭角の角度中心線と、前記第2の鋭角の角度中心線とは、略同一方向であることを特徴とする。 Application Example 2 In the liquid crystal device, the first acute angle center line and the second acute angle center line are substantially in the same direction.
この構成によれば、配向膜間における配向軸の設定方向に対するずれに伴う液晶のツイストに起因して生ずる黒表示の光漏れを、極小化するように抑制することができる。 According to this configuration, it is possible to suppress the leakage of black display light caused by the twist of the liquid crystal accompanying the shift of the alignment axis between the alignment films with respect to the setting direction.
[適用例3]上記液晶装置であって、前記第2の鋭角は、7.5度以下であることを特徴とする。 Application Example 3 In the liquid crystal device, the second acute angle is 7.5 degrees or less.
この構成によれば、実際の液晶装置の製造工程において想定される配向軸の設定方向に対するずれ量に対して、黒表示の光漏れを、実質的に抑制することができる。 According to this configuration, it is possible to substantially suppress the light leakage of black display with respect to the shift amount with respect to the setting direction of the alignment axis assumed in the actual manufacturing process of the liquid crystal device.
[適用例4]上記液晶装置であって、前記第1の鋭角に対する前記第2の鋭角の角度比kは、前記液晶層における液晶分子の屈折率異方性を△n、前記液晶層の厚さをd、とすると、k=a×exp(b×△nd)+c(a,b,cは、前記液晶層を通過する光の波長に応じて定まる定数)を満たす値であることを特徴とする。 Application Example 4 In the above liquid crystal device, the angle ratio k of the second acute angle to the first acute angle indicates that the refractive index anisotropy of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is Δn, and the thickness of the liquid crystal layer. Where d is a value satisfying k = a × exp (b × Δnd) + c (a, b, c are constants determined according to the wavelength of light passing through the liquid crystal layer). And
この構成によれば、設定方向に対する偏光板のずれ角度を、実際に液晶装置に用いる液晶材料と液晶の層厚に応じた値とするので、配向膜間における配向軸の設定方向に対するずれに伴う液晶のツイストに起因して生ずる黒表示の光漏れを、極小化するように抑制することができる。 According to this configuration, since the deviation angle of the polarizing plate with respect to the setting direction is set to a value according to the layer thickness of the liquid crystal material and the liquid crystal actually used in the liquid crystal device, the alignment axis is displaced with respect to the setting direction between the alignment films. The light leakage of black display caused by the twist of the liquid crystal can be suppressed to be minimized.
[適用例5]上記液晶装置であって、前記第1の基板または前記第2の基板のいずれかには、当該第1の基板もしくは第2の基板に沿う方向の電界を印加して前記液晶層における液晶分子の配列方向を制御する一対の電極が設けられていることを特徴とする。 Application Example 5 In the above-described liquid crystal device, an electric field in a direction along the first substrate or the second substrate is applied to either the first substrate or the second substrate, and the liquid crystal device is applied. A pair of electrodes for controlling the alignment direction of the liquid crystal molecules in the layer is provided.
この構成によれば、液晶が配向する方向を、第1の基板もしくは第2の基板に沿う方向すなわち水平方向において変更する横電界駆動方式の液晶装置において、配向膜間における配向軸の設定方向に対するずれに伴う液晶のツイストに起因して生ずる黒表示の光漏れを、抑制することができる。 According to this configuration, in the horizontal electric field drive type liquid crystal device that changes the direction in which the liquid crystal is aligned in the direction along the first substrate or the second substrate, that is, in the horizontal direction, with respect to the setting direction of the alignment axis between the alignment films. Light leakage of black display caused by the twist of the liquid crystal accompanying the shift can be suppressed.
[適用例6]上記液晶装置であって、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極は、スリット状の開口部が設けられた形状もしくは櫛歯状の形状を有することを特徴とする。 Application Example 6 In the liquid crystal device, at least one of the pair of electrodes has a shape provided with a slit-like opening or a comb-like shape.
この構成によれば、横電界駆動方式の液晶装置として、視野角が広いFFS方式、もしくはIPS方式の液晶装置が採用できる。 According to this configuration, an FFS mode or IPS mode liquid crystal device with a wide viewing angle can be employed as the lateral electric field drive type liquid crystal device.
[適用例7]上記液晶装置であって、前記液晶装置を照射する光が、前記液晶層を1回通過して表示を行う透過表示領域と、前記液晶層を2回通過して表示を行う反射表示領域とが設けられていることを特徴とする。 Application Example 7 In the above-described liquid crystal device, a light that irradiates the liquid crystal device passes through the liquid crystal layer once to perform display, and the liquid crystal layer passes through the liquid crystal layer twice to perform display. A reflective display area is provided.
この構成によれば、外光下においても表示内容を視認することができるとともに、黒表示の光漏れを抑制することができる液晶装置を実現することができる。 According to this configuration, it is possible to realize a liquid crystal device capable of visually recognizing display contents even under external light and suppressing light leakage of black display.
[適用例8]上記液晶装置であって、照明光を射出する光源を備え、前記照明光は、前記第1の偏光板から前記第2の偏光板に向かう方向、または前記第2の偏光板から前記第1の偏光板に向かう方向、のいずれかの方向に照射されることを特徴とする。 Application Example 8 The liquid crystal device includes a light source that emits illumination light, and the illumination light travels from the first polarizing plate toward the second polarizing plate, or the second polarizing plate. It irradiates in any direction of the direction which goes to the said 1st polarizing plate from.
光源からの照明光が入射する側の偏光板の透過軸が、配向膜の配向軸方向に対して略平行方向であっても略直交方向であっても、照明光が射出する側の偏光板の透過軸が、照明光が入射する側の偏光板の透過軸と略直交する配置であれば、同様に黒表示が得られる。従って、この構成のように、光源からの照明光が、2つの偏光板のどちらの側から照射されても、黒表示の光漏れを抑制することができる液晶装置を実現することができる。 The polarizing plate on the side from which the illumination light is emitted, regardless of whether the transmission axis of the polarizing plate on which the illumination light from the light source is incident is substantially parallel or substantially orthogonal to the alignment axis direction of the alignment film If the transmission axis is substantially perpendicular to the transmission axis of the polarizing plate on the side where the illumination light is incident, black display can be obtained in the same manner. Therefore, as in this configuration, it is possible to realize a liquid crystal device that can suppress light leakage of black display regardless of which side of the two polarizing plates is irradiated with illumination light from the light source.
[適用例9]上記液晶装置であって、前記光源はLED光源であることを特徴とする。 Application Example 9 In the liquid crystal device, the light source is an LED light source.
この構成によれば、一般的に発光寿命の長いLEDを光源とする液晶装置において、黒表示の光漏れを抑制することができる。 According to this configuration, in a liquid crystal device using an LED having a long light emission life as a light source, light leakage of black display can be suppressed.
[適用例10]上記液晶装置を備えた電子機器である。 Application Example 10 An electronic device including the liquid crystal device.
この機器によれば、黒表示の光漏れを抑制することによって、コントラストの低下が抑制された表示を行うことができる電子機器を提供することができる。 According to this device, it is possible to provide an electronic device capable of performing display in which a decrease in contrast is suppressed by suppressing light leakage of black display.
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、以降の説明において用いる図面は、説明のために誇張して図示している場合もあり、必ずしも実際の大きさや長さを示すものでないことは言うまでもない。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples. It should be noted that the drawings used in the following description may be exaggerated for the sake of description, and needless to say, they do not necessarily indicate the actual size or length.
(液晶装置の構成)
図1は、本発明の一実施例となる液晶装置100について模式的に示した説明図である。液晶装置100は、第1の基板としての基板10と、第2の基板としての基板30とが、図示しない液晶層を封止状態で挟んで、同じく図示しないシール材によって貼り合わされた構造を有している。
(Configuration of liquid crystal device)
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a
基板10は、その外周部分に、データ駆動回路110と走査駆動回路120、および電極端子130とが、ガラスや石英あるいは樹脂などの透光性を有する平板上(図面表面側)に形成されたものである。また、データ駆動回路110からはデータ線111が、走査駆動回路120からは走査線121が、電極端子130からは共通配線131が、それぞれ図1に示したように配線されている。そして、各画素に対応してデータ線111と走査線121との交点付近にそれぞれ図示しない薄膜トランジスターが形成されている。薄膜トランジスターは、走査線121によって供給される電圧によってオン・オフが制御され、薄膜トランジスターがオンしたとき、データ線111によって供給される電圧が、画素毎に設けられた1つの電極(これを「画素電極」と称す)に導通印加されるように構成されている。
The
電極端子130は、これに接続された共通配線131によって、各画素に同じ電圧(例えば接地電位の電圧)を、画素毎に設けられたもう1つの電極(これを「共通電極」と称す)に供給する。従って、各画素において、薄膜トランジスターのオンによって、データ線111によって供給される電圧と共通配線131によって供給される電圧との間の電圧によって、画素に対応する液晶層に対して基板10に略平行な方向を有する所定の電界を発生させるように構成されている。すなわち、液晶装置100は、液晶層に対して基板10に略平行な方向の電界を発生させて液晶分子の配向制御を行い、液晶層を通る光を変調するFFS(Fringe-Field Switching)方式と呼ばれる横電界方式の液晶装置である。
The
次に、基板30は、光変調を行って画像を表示する対象領域を画素Sとし、その他の領域部分(例えば隣り合う画素S同士の間の領域)を遮光するように、ガラスや石英または樹脂などの透光性を有する平板上(図面裏側)に遮光層が形成されている。
Next, the
本実施例では、画素Sの領域は矩形形状であり、基板10に対して基板30と反対側に設けられた照明手段(不図示)からの光を透過する透過表示領域として形成されている。また、画素Sの領域には、所定の波長を透過するフィルター層が形成されている。従って、画素S間が遮光層によって遮光され、フィルター層によって特定される波長を有する光を、画素Sの領域から射出することによって、画像を表示する。
In this embodiment, the region of the pixel S has a rectangular shape, and is formed as a transmissive display region that transmits light from illumination means (not shown) provided on the opposite side of the
次に、液晶装置100の構成を図2および図3を用いて詳しく説明する。図2は1つの画素Sに関する構成を示した平面図で、基板30側から見た基板10を、基板30を透視状態で図示している。また、図3は、画素Sの周辺構成を示した断面図である。なお、以降の説明において、基板10と基板30との混同を避けるために、基板10を素子基板10、基板30を対向基板30と呼称することにする。
Next, the configuration of the
図2に示したように、素子基板10には、データ線111と走査線121とが形成されている。そして、この両配線の交点付近には、データ線111の配線が延伸して形成されたソース電極20sと、チャネル領域が形成された半導体層20aと、走査線121が兼ねるゲート電極20gと、ドレイン電極20dと、からなる薄膜トランジスター20が形成されている。そして、ドレイン電極20dは、コンタクトホールCH1によって、画素電極11と結線されている。従って、走査線121すなわちゲート電極20gに供給される電圧によって、薄膜トランジスター20がオンすると、データ線111に供給された電圧が、ドレイン電極20dを介して画素電極11に印加される。画素電極11は、画素Sの領域を含む大きさの電極で形成され、図示するようにFFS方式の駆動を行うための複数のスリットSLが形成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、素子基板10には、共通配線131が形成されている。そして、コンタクトホールCH2を介してこの共通配線131と電気的に接続された共通電極13が、画素Sの領域を含む大きさのベタ電極で形成されている。
A
このように形成された画素電極11と共通電極13との間に印加される電圧によって、前述したようにFFS方式による液晶分子の配向制御が行われる。なお、画素電極11および共通電極13は、導電性を有する透光性の材料(例えばITO)で形成されている。
By the voltage applied between the
次に、液晶装置100の構成について、図3に示した断面図を用いてさらに詳しく説明する。図3は、図2におけるB−B断面を示した模式図である。図示するように、液晶装置100は、素子基板10と対向基板30とによって、所定の厚さを有する液晶層40を挟持した構成を有し、さらに素子基板10の液晶層40と反対側には偏光板50が、対向基板30の液晶層40と反対側には偏光板60が、それぞれ貼り付けられている。
Next, the configuration of the
まず、対向基板30について説明する。対向基板30は、本実施例ではガラス材料からなる平板31に対して、液晶層40側の面に、遮光層32、フィルター層33、オーバーコート層34、配向膜39が順次形成されたものである。
First, the
遮光層32は金属膜(例えばクロム)や樹脂からなる。フィルター層33は、例えばアクリル樹脂等からなり、画素で表示する色に対応する色材を含有している。オーバーコート層34は、遮光層32とフィルター層33とを覆うように形成されている。オーバーコート層34は、透光性を有する樹脂からなる。
The
配向膜39は、オーバーコート層34を覆うように形成されている。配向膜39は、例えばポリイミド樹脂からなる。配向膜39の表面にはラビングなどによって所定方向に配向処理が施されている。なお、配向処理されて形成された配向方向を以降「配向軸」と称する。
The
次に、素子基板10について説明する。素子基板10は、本実施例ではガラス材料からなる平板14に対して、液晶層40側の面に、走査線121(ゲート電極20g)および共通配線131、ゲート絶縁層15、半導体層20a、データ線111(ソース電極20s)およびドレイン電極20d、層間絶縁層16、平坦化層17、共通電極13、絶縁層18、画素電極11、配向膜19が順次形成されたものである。
Next, the
走査線121(ゲート電極20g)および共通配線131、データ線111(ソース電極20s)、およびドレイン電極20dは、金属材料(例えばアルミニウム)によって形成されている。また、ゲート絶縁層15は例えば酸化シリコンが、半導体層20aは、アモルファスシリコンやポリシリコン等の半導体が、層間絶縁層16は例えば窒化シリコンが、それぞれ用いられ、透光性を有する層として形成される。
The scanning line 121 (
平坦化層17は、透光性を有する樹脂(例えばポジ型あるいはネガ型の感光性を有するアクリル樹脂や、UV硬化型樹脂)が用いられて形成される。さらに、平坦化層17の液晶層40側に位置する平坦面には、画素Sの領域に相当する領域に渡って、透光性を有する導電材料(例えばITO(Indium Tin Oxide))からなる共通電極13が形成されている。共通電極13は、コンタクトホールCH2によって共通配線131と電気的に接続されている。
The
共通電極13を覆うように形成された絶縁層18は、例えば酸化シリコンや窒化シリコンなどが用いられ、透光性を有する透明層として形成される。この絶縁層18を挟んで、画素Sの領域に相当する領域に渡って、透光性を有する導電材料(例えばITO)からなる画素電極11が形成されている。画素電極11は、コンタクトホールCH1によってドレイン電極20dと電気的に接続されている。
The insulating
配向膜19は、画素電極11の液晶層40に接する側であって、少なくとも画素電極11を覆うように形成されている。配向膜19は、例えばポリイミド樹脂からなる。そして、配向膜39と同様に、ラビングなどによって配向処理が施され、所定方向に配向軸が形成されている。
The
本実施例の液晶装置100は、さらに偏光板50側(図面下側)に光源90と導光部材91とを含む照明手段(バックライト)が設けられ、光源90からの光を偏光板50に照射し、偏光板60から射出する光の量を制御して画像を表示する透過型の表示装置として構成されている。そして、画素電極11と共通電極13に電圧を印加しない状態では黒表示、つまり光源90からの光をカットするノーマリーブラック表示となるように構成されている。
In the
さて、本実施例の液晶装置100においては、前述したように製造上発生し得る配向膜19の配向軸と配向膜39の配向軸との方向ずれに対して、偏光板50の透過軸と偏光板60の透過軸とが所定の方向に位置するように貼り付けることによって、黒表示における光漏れの発生を抑制する。これを、図4を用いて説明する。
In the
(偏光板の貼り付け方法)
図4は、液晶装置100において、配向膜19と配向膜39の配向軸、および偏光板50と偏光板60の透過軸について、設定された方向を示す説明図である。図4(a)は、液晶装置100の構成部材のうち、偏光板50、配向膜19、配向膜39、偏光板60を示し、それぞれに形成される透過軸および配向軸の方向を矢印で示した斜視図である。また、図4(b)は、それらを平面的に重ねた状態、すなわち液晶装置100を偏光板60側から平面視した状態において、透過軸および配向軸を示した説明図である。なお、説明の都合上、偏光板50を下偏光板、偏光板60を上偏光板とも呼称する。
(Polarizing method)
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the set directions of the alignment axes of the
本実施例では、液晶装置100は、液晶層に電界を印加しない状態では黒表示となるノーマリーブラック表示を行う。従って、図4(a)に示すように、下偏光板50の透過軸φp1は、ノーマリーブラック表示となるように上偏光板60の透過軸φp3と直交するように設定される。そして、配向軸HD1および配向軸HD3の方向は、下偏光板50の吸収軸φa1と平行な方向に設定される。もとより、下偏光板50において吸収軸φa1は、透過軸φp1に対して直交する方向となる。
In this embodiment, the
さて、配向膜19の配向軸HD1と配向膜39の配向軸HD3とは、図4(a)に示すように本来互いに向きが反対方向であって平行である反平行方向の配向軸となるように設定される。しかしながら、配向軸の形成ばらつき等に起因して、図4(b)に示すように平行方向からずれる。ここで、配向軸HD1の方向と配向軸HD3の方向とがずれてなす鋭角を「φt」としたとき、本実施例では、角度「φt」に対して後述する係数「k」を乗算し、その乗算値「k×φt」を2等分した角度「k×φt/2」分、角度「φt」の2等分線CLを基準として両側に開いた2つの方向を、それぞれ上偏光板60の透過軸φp3と下偏光板50の吸収軸φa1の方向とする。こうすることによって、黒表示における光漏れを抑制しようというものである。
Now, as shown in FIG. 4A, the alignment axis HD1 of the
ここで、図4(b)において、図面上時計方向への回転方向をプラス方向とすると、対向基板30に設けられた配向膜39の配向軸HD3をプラス方向に角度φt回転(ツイスト)した方向が、素子基板10に設けられた配向膜19の配向軸HD1の方向と平行(反平行)である。そこで、本実施例では、同様に、対向基板30に貼り付けられた上偏光板60の透過軸φp3をプラス方向に角度「k×φt」回転した方向が、素子基板10に貼り付けられた下偏光板50の吸収軸φa1となるように、上偏光板60、下偏光板50をそれぞれ貼り付けるのである。
Here, in FIG. 4B, when the clockwise direction in the drawing is a plus direction, the orientation axis HD3 of the
なお、本実施例では、偏光板の貼り付けに際して基準となる方向(例えば素子基板10の端面方向)を基準軸KZ(0度)とする。従って、この基準軸KZの角度を「0度」とし、時計方向まわりの角度をプラス、反時計方向まわりの角度をマイナスで表記する。また、2等分線CLと基準軸KZとがなす角度(鋭角)を「φc」とする。 In this embodiment, a reference direction (for example, an end face direction of the element substrate 10) when attaching the polarizing plate is set as a reference axis KZ (0 degree). Therefore, the angle of the reference axis KZ is expressed as “0 degree”, the clockwise angle is expressed as plus, and the counterclockwise angle is expressed as minus. Further, an angle (acute angle) formed by the bisector CL and the reference axis KZ is “φc”.
本実施例における偏光板の貼り付け方法による効果の一例を図5に示した。図5は、基準軸KZに対する上偏光板60と下偏光板50との貼り付け角度に対するコントラストコンター(等高線)図であり、図5(a)は、配向軸HD1と配向軸HD3との間に角度ずれがない(φt=0度)状態において、図5(b)は、基準軸KZと平行な配向軸HD1に対して時計方向に配向軸HD3が1度ずれた(φt=+1度)状態において、それぞれ偏光板の貼り付け方向とコントラストとの関係を示したものである。なお、略楕円形状で示した領域の中心に近いほどコントラストが高くなることを示している。
An example of the effect of the polarizing plate attaching method in this embodiment is shown in FIG. FIG. 5 is a contrast contour (contour line) diagram with respect to the bonding angle between the upper
図5(a)に示すように、配向軸間に角度ずれがない場合は、最も高いコントラスト部分つまり黒表示において最も光漏れが抑制される部分(図中網掛け部分の中心)は、上偏光板60の透過軸φp3方向が0度、下偏光板50の透過軸φp1方向が90度の状態である。
As shown in FIG. 5A, when there is no angular deviation between the alignment axes, the highest contrast portion, that is, the portion where light leakage is most suppressed in the black display (the center of the shaded portion in the figure) is the upper polarization. The transmission axis φp3 direction of the
これに対して、配向軸間に1度の角度ずれがある場合は、最も高いコントラスト部分つまり黒表示において最も光漏れが抑制される部分(図中網掛け部分の中心)は、図5(b)に示すように、上偏光板60の透過軸φp3方向が−0.5度、下偏光板50の透過軸φp1方向が91.5度の状態である。そこで、図4(b)の説明から、角度φtは1度であり、角度φcは角度φtを2等分した角度であるので0.5度であるので、0.5−k×φt/2=−0.5の関係式から演算して係数k=2となる。
On the other hand, when there is an angle shift of 1 degree between the alignment axes, the highest contrast portion, that is, the portion where light leakage is most suppressed in the black display (the center of the shaded portion in the figure) is shown in FIG. ), The transmission axis φp3 direction of the
このように図5に示した一例では、係数kを2とし、これを角度φtに乗算した角度分、配向軸のツイスト方向(時計方向か反時計方向か)と同じツイスト方向であって、角度φtを広げるように、上下偏光板間の透過軸を90度以上にずらして貼り付けることによって、黒表示における光漏れを抑制し、コントラストの高い表示を得ることができることがわかる。 Thus, in the example shown in FIG. 5, the coefficient k is set to 2 and the angle φt is multiplied by the angle φt, so that the twist direction is the same as the twist direction (clockwise or counterclockwise) of the orientation axis. It can be seen that by pasting the transmission axis between the upper and lower polarizing plates so as to widen φt by 90 degrees or more, light leakage in black display can be suppressed and display with high contrast can be obtained.
(係数kの値の決定方法について)
図5において、k=2の場合を一例として黒表示の光漏れを抑制できることを説明したが、ここで、本実施例ではどのように係数kの値を決定するのかについて説明する。本実施例の液晶装置100では、横電界によって液晶分子の方向を水平面内で変更させることによって、液晶層40を通過する光の偏光状態を変化させて透過率を制御する。このため、液晶層40の屈折率異方性△nと厚さdとの積であるリタデーション△ndに応じて光学特性(透過率など)が異なることになり、係数kの値に影響する。そこで、本実施例では、係数kの値を決定するために、予め液晶装置100において想定されるリタデーション△ndの範囲について、図6を用いて説明する。
(How to determine the value of coefficient k)
In FIG. 5, it has been described that the light leakage of black display can be suppressed by taking the case of k = 2 as an example. Here, how the value of the coefficient k is determined in this embodiment will be described. In the
図6(a)は、画素Sの開口率やフィルター層の透過率を考慮しない状態において、液晶層40のリタデーション△nd(横軸)と透過率(縦軸)との関係を示したグラフである。本実施例では、実際の液晶装置100において実用的に必要とされる透過率が20%以上であることから、リタデーション△ndを300nm以上とすることが望ましい。
FIG. 6A is a graph showing the relationship between the retardation Δnd (horizontal axis) and the transmittance (vertical axis) of the
一方、液晶装置100の動画表示の際の液晶の応答速度は、FFS方式の場合、液晶層40の厚さdに相関しており、厚さdが大きい(△ndが大きい)ほど応答速度が遅くなる。そこで、実際の液晶装置100において動画を表示して表示性能の評価(例えば、MPRT(motion picture response time)評価や、検査者による尾引き表示の主観評価など)を行った。
On the other hand, the response speed of the liquid crystal when the moving image is displayed on the
図6(b)は、液晶層40の各リタデーション△ndの値に対する表示性能の評価結果との関係を表にして示した図である。ここで、「○」は表示特性が望ましいレベルであること、「△」は表示特性が許容レベルであること、「×」は表示特性が許容レベル以下であること、をそれぞれ表している。従って、図6(b)の結果から、リタデーション△ndは390nm以下であることが望ましい。
FIG. 6B is a table showing the relationship between the display performance evaluation results and the values of the retardations Δnd of the
以上の結果、液晶装置100における液晶層40のリタデーション△ndの範囲は、応答特性と透過率の双方の条件から300nm≦△nd≦390nmとすることが好ましい。従って、本実施例における液晶装置100では、係数kの値の決定に際して、液晶層40のリタデーション△ndの範囲を300nmから390nmまでの範囲に特定するものとする。
As a result, the retardation Δnd range of the
さて、周知のように液晶装置100における光学特性はジョーンズ行列法によって計算される。そこで、特定されたリタデーション△ndの範囲において、液晶層40を挟む配向軸HD1と配向軸HD3との角度ずれによって液晶層40がねじれている場合、ジョーンズ行列法によって計算された偏光板の最適なずらし角度は、液晶層40のねじれ角度、つまり配向軸HD1と配向軸HD3との間の角度φtとの角度にほぼ比例する。その比例係数すなわち角度比が係数kである。
As is well known, the optical characteristics of the
係数kは、液晶層40のリタデーション△ndに加えて、液晶装置100を照射する光源からの光つまり照明光の波長λにも依存する。前述した液晶層40のリタデーション△ndの特定範囲において、照明光の波長λが、405nmから650nmまでの間の特定の波長に対して求められた係数kの値を、図7に示した。図示するように、液晶装置100で用いられるほぼ可視光の領域において、係数kはk>1となる。従って、上偏光板60と下偏光板50とのずらし角は、配向軸HD1と配向軸HD3とのずれ角以上とすることが好ましいのである。なお、図7において、液晶層40のリタデーション△ndが300nmで波長λが650nmにおける係数kの値は、桁数が他と異なる大きな値のため、ここでは「EE」と表記している。
In addition to the retardation Δnd of the
ところで、本実施例の液晶装置100に用いる光源90は、発光寿命の長いLED(発光ダイオード)光源であるものとする。このようなLED光源からの光において、輝度に支配的な影響を与える波長λは、470nm≦λ≦650nmであることが判明している。これは、図8に示したように、最大視感度波長が555nmであり、このときの視感度を100としたとき、視感度が10以上、つまり比視感度が1/10までの範囲の波長が輝度に支配的な影響を与えると考えられるからである。従って、本実施例では、波長470nmから波長650nmにおいて、係数kの値を決定するようにすればよい。
By the way, the
そこで、図7に示した係数kの値のうち、波長λが470nmから650nmの値に対してフィッティングを行う。本実施例では、係数kは、次式(1)でフィッティングが可能である。
k=a×exp(b×△nd)+c …(1)
Therefore, fitting is performed for the value of the wavelength λ of 470 nm to 650 nm among the values of the coefficient k shown in FIG. In this embodiment, the coefficient k can be fitted by the following equation (1).
k = a × exp (b × Δnd) + c (1)
ここで、a、b、cは波長λによって定まる定数であり、図9にその値の一例を示した。図9に示したように、液晶層40として想定したリタデーション△ndの値300nmから390nmに対して、例えば、照明光の波長λが470nmのときは、定数aは「319.23」、定数bは「−0.0191617」、定数cは「1.05153」である。また、照射光の波長λが650nmのときは、定数aは「1.68321E+20」、定数bは「−0.132」、定数cは「3.19」である。また、照明光の波長λが470nmと650nmの間の波長であった場合は、各定数a,b,cは波長に応じてそれぞれの中間の値を有し、例えば波長λが532nmのときは、定数aは「25050」、定数bは「−0.031」、定数cは「1.35」である。
Here, a, b, and c are constants determined by the wavelength λ, and examples of the values are shown in FIG. As shown in FIG. 9, when the retardation Δnd assumed as the
従って、液晶層40の想定される望ましいリタデーション△ndの範囲(300nm〜390nm)に対して、照明光の波長λが特定される場合は、その波長λの値に応じた定数a,b,cによって、それぞれのリタデーション△ndに対応する係数kの値を決定する。その後は、上述するように、k×φtによって算出されたずれ角度になるように、上下偏光板を貼り付けることで、高いコントラストを得ることができる。
Therefore, when the wavelength λ of the illumination light is specified with respect to the range (300 nm to 390 nm) of the expected desirable retardation Δnd of the
なお、照明光において複数の異なる波長が含まれるなど、波長λが特定されない場合は、定数aは約「319」以上、定数bは約「−0.132」以上で約「−0.019」以下、定数cは約「1.05」以上で約「3.19」以下、の範囲におけるいずれかの値をそれぞれ用いて、それぞれのリタデーション△ndに対応する係数kの値を決定する。その後は、同様にk×φtによって算出されたずれ角度になるように、上下偏光板を貼り付けることで、高いコントラストを得ることができる。 When the wavelength λ is not specified, such as when the illumination light includes a plurality of different wavelengths, the constant a is about “319” or more, the constant b is about “−0.132” or more, and about “−0.019”. Hereinafter, the value of the coefficient k corresponding to each retardation Δnd is determined using any value in the range of the constant c of about “1.05” or more and about “3.19” or less. Thereafter, high contrast can be obtained by pasting the upper and lower polarizing plates so that the deviation angle calculated by k × φt is similarly obtained.
このように、本実施例の液晶装置100における上下偏光板の貼り付け方法によれば、配向膜19と配向膜39との間における配向軸方向のずれに伴って液晶層40に生ずる液晶のツイストに起因して発生する黒表示の光漏れを、配向軸のずれ角度よりも大きなずれ角度を有する上下偏光板によって抑制することができる。この結果、コントラストの低下を抑制することができるのである。なお、本実施例においては、上偏光板60が請求項記載の第1の偏光板に相当し、下偏光板50が請求項記載の第2の偏光板に相当する。また、配向膜39が請求項記載の第1の配向膜に相当し、配向膜19が請求項記載の第2の配向膜に相当する。
As described above, according to the method of attaching the upper and lower polarizing plates in the
以上、本発明の実施の形態について実施例により説明したが、本発明はこうした実施例に何ら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内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。以下、変形例をあげて説明する。 The embodiments of the present invention have been described with reference to the examples. However, the present invention is not limited to these examples, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the present invention. Of course. Hereinafter, a modification will be described.
(第1変形例)
上記実施例では、係数kの値を式(1)を用いて算出して決定する際、照明光に複数の波長が存在する場合は、波長に応じて定数a、定数b、定数cがそれぞれ異なるために、係数kは複数の値が算出される。しかしながら、最終的に貼り付ける上下偏光板間のずらし角度は一つになるため、係数kの値も一つにする必要がある。そこで、本変形例では、係数kの値を、実用性を考慮した最も好ましい1つの値に決定する。こうすれば、係数kの算出に伴う演算負荷を軽減することもできる。
(First modification)
In the above embodiment, when the value of the coefficient k is calculated and determined using the equation (1), when there are a plurality of wavelengths in the illumination light, the constant a, the constant b, and the constant c are respectively set according to the wavelength. Because of the difference, the coefficient k is calculated as a plurality of values. However, since the shift angle between the upper and lower polarizing plates to be finally bonded is one, the value of the coefficient k needs to be one. Therefore, in this modification, the value of the coefficient k is determined as one of the most preferable values considering practicality. By doing so, it is possible to reduce the calculation load associated with the calculation of the coefficient k.
上記実施例において説明したように、波長470nmから波長650nmの間において、各波長に対する視感度は異なる(図8参照)。そこで、本変形例では、図10に示したように、各リタデーション△ndと各波長λについて式(1)で算出された係数kの値に対して、光源90が有する波長のスペクトル強度と比視感度を掛け合わせることで重み付けを行う。そして、液晶層40の各リタデーション△ndについて、重み付けされた係数kの値の平均値を算出し、算出された平均値を、それぞれのリタデーション△ndに応じた1つの係数kの値とする。
As described in the above embodiment, the visibility for each wavelength is different between the wavelength of 470 nm and the wavelength of 650 nm (see FIG. 8). Therefore, in the present modification, as shown in FIG. 10, the spectral intensity and the ratio of the wavelength of the
一例として、液晶層40の屈折率異方性△n=0.1、厚さd=3.6μm、すなわちリタデーション△nd=360nmにおいて、LED光源に対応する係数kの平均値は、LED光源のスペクトル強度によって変化するものの、おおよそ「2.13〜2.15」と算出される。ちなみに波長λ=555nmの単色光源では、k=1.97である(図7参照)。
As an example, when the refractive index anisotropy Δn = 0.1 and the thickness d = 3.6 μm of the
更に本変形例では、実用上想定される総てのリタデーション△ndの範囲に共通して用いる1つの係数kの値の最大値を決定する。具体的には、それぞれのリタデーション△ndの値に応じて算出された1つの係数kの値の平均を求め、求めた平均値のうちの最大値とするのである。本変形例では、LED光源を用い、液晶層40のリタデーション△ndが300nm〜390nmの範囲において、係数kの最大値は「7.5」と算出される。
Furthermore, in this modification, the maximum value of one coefficient k used in common for all retardation Δnd ranges assumed in practice is determined. Specifically, an average of the values of one coefficient k calculated according to the value of each retardation Δnd is obtained, and the maximum value among the obtained average values is obtained. In this modification, the maximum value of the coefficient k is calculated as “7.5” when the LED light source is used and the retardation Δnd of the
前述するように、液晶層40を挟む配向軸HD1と配向軸HD3との角度ずれによって液晶層40がねじれている場合、ジョーンズ行列法によって計算された偏光板の最適なずらし角は、液晶層40のツイスト角、つまり配向軸HD1と配向軸HD3との間の角度φtにほぼ比例し、その比例係数が係数kであった。そこで、実際に、複数のツイスト角についてジョーンズ行列法によって最適な偏光板間のずらし角を計算して求めた。その結果を、図11に示す。
As described above, when the
図11は、LED光源であってリタデーション△ndが300nm〜390nmの全範囲における偏光板間の最適なずらし角度とツイスト角度との関係を示したグラフである。なお、参考として、LED光源であってリタデーション△ndが360nmにおける偏光板間の最適なずらし角度とツイスト角度との関係、および波長が550nmの単色光源であってリタデーション△ndが360nmにおける偏光板間の最適なずらし角度とツイスト角度との関係も示した。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between the optimum shift angle between the polarizing plates and the twist angle in the entire range of the LED light source retardation Δnd of 300 nm to 390 nm. For reference, the relationship between the optimal shift angle and twist angle between polarizing plates when the retardation Δnd is 360 nm for an LED light source, and between the polarizing plates when the retardation Δnd is 360 nm is a monochromatic light source with a wavelength of 550 nm The relationship between the optimal shift angle and twist angle is also shown.
図示するように、液晶層のツイスト角度と偏光板間のずらし角度はほぼ比例関係にあることがわかる。従って、ツイスト角度φtのk倍を、上下偏光板間におけるずらし角度とすることによって、黒表示の光漏れが抑制され高コントラストの表示が得られるのである。 As shown in the figure, it can be seen that the twist angle of the liquid crystal layer and the shift angle between the polarizing plates are substantially proportional. Therefore, by making k times the twist angle φt the shift angle between the upper and lower polarizing plates, light leakage of black display is suppressed and high contrast display can be obtained.
ところで、配向軸はラビング装置を用いて配向膜をラビングすることによって形成される。そこで、配向軸HD1と配向軸HD3との間に生じる角度ずれについて考察する。角度ずれの原因としては、ラビング装置の機械精度(ラビングロール、基板吸着ステージ角度など)、ラビング布のパイル倒れこみ方向、および素子基板10と対向基板30の貼り合わせ時の組ずれ、などによって生じ、実際に生ずる配向軸間のずれ角度は、最大1度であると考えて差し支えないことが判明した。
By the way, the alignment axis is formed by rubbing the alignment film using a rubbing apparatus. Therefore, the angular deviation that occurs between the alignment axis HD1 and the alignment axis HD3 will be considered. The cause of the angle deviation is caused by the mechanical accuracy of the rubbing device (rubbing roll, substrate suction stage angle, etc.), the direction in which the rubbing cloth piles down, and the misalignment when the
そこで、本変形例では、液晶層40に生ずるツイスト角度φtは1度であるものとする。従って、最大値として算出された係数kは上述の如く「7.5」であり、液晶層のツイスト角度φtが1度であるので、偏光板間のずらし角度は、k×φt=7.5度となる。この結果、LED光源を用い、液晶層40のリタデーション△ndが300nm〜390nmの範囲において、上下偏光板間のずらし角度を「7.5度」以下とすれば、実際の液晶装置100において、黒表示の光漏れが抑制され高コントラストの表示が得られる確率が高くなるのである。
Therefore, in this modification, it is assumed that the twist angle φt generated in the
ちなみに、上記実施例において図5で説明した例は、液晶層のツイスト角度φtが「1度」で、係数kの値が「2」である場合(例えば、上述したLED光源でリタデーション△nd=360nmの場合におおよそ近い場合)の一例を示していることになる。 Incidentally, in the example described with reference to FIG. 5 in the above embodiment, when the twist angle φt of the liquid crystal layer is “1 degree” and the value of the coefficient k is “2” (for example, the retardation Δnd = This is an example of a case of approximately close to 360 nm).
(第2変形例)
上記実施例では、液晶装置100は、画素Sの領域において透過型の表示を行う表示装置であるものとして説明したが、特にこれに限るものでなく、画素Sの領域に、透過表示領域に加えて、対向基板30側から入射する太陽光などの外光を反射する反射表示領域が設けられている所謂半透過反射型の表示装置であることとしてもよい。こうすれば、外光が明るい環境下でも、画素Sの表示を視認することができる。
(Second modification)
In the above embodiment, the
本変形例の液晶装置100の構成を図12および図13を用いて説明する。図12は1つの画素Sに関する構成を示した平面図で、対向基板30側から見た素子基板10を、対向基板30を透視状態で図示している。また、図13は、画素Sの周辺構成を示した断面図である。なお、図12は上記実施例における図2に対応し、図13は上記実施例における図3に対応している。従って、同じ機能を司る構成部品については、同じ符号を付し、それらの説明については適宜省略する。
The configuration of the
さて、図12に示したように、本変形例の液晶装置100は、画素Sにおいて、図中ハッチングで示した図面下側の領域部分を反射表示領域Rとし、その他の領域部分を透過表示領域Tとしている。従って、本変形例の液晶装置100は、このように画素Sの領域に反射表示領域Rを形成することによって外光が明るい環境下において表示内容が容易に視認出来るとともに、透過表示領域Tにおいて黒表示の光漏れを抑制するので、屋内および屋外を問わず、高コントラストの表示を提供することができる液晶装置である。
Now, as shown in FIG. 12, in the
次に、本変形例の液晶装置100に形成された画素Sの構成について、図13に示した断面図を用いて詳しく説明する。図13は、図12におけるB−B断面を示した模式図である。図示するように、液晶装置100は、素子基板10と対向基板30とによって液晶層40を挟持した構成を有している。
Next, the configuration of the pixel S formed in the
まず、対向基板30について説明する。本変形例では、上記本実施例と異なり、対向基板30には、反射表示領域Rに相当する部分において、オーバーコート層34と配向膜39との間に位相差板35が配置形成されたものである。
First, the
位相差板35は、例えば、複屈折性を有する光硬化性材料が所定の方向に配向された状態で硬化されて遅相軸が形成され、入射される外光に対し所定の位相差(1/2波長)を付与するように構成されている。また、位相差板35は、自身の厚さにより、反射表示領域Rと透過表示領域Tとにおいて液晶層40の層厚を異ならせる液晶層厚調整部材としての役割も果たしている。なお、位相差板35は、ここでは説明は省略するが、反射表示領域Rと透過表示領域Tとにおける表示(本変形例ではノーマリーブラック表示)を同等にするために、反射表示領域Rに大抵形成される。
For example, the
次に、素子基板10について説明する。本変形例では、上記実施例とは異なり、素子基板10には、反射表示領域Rに相当する部分において、共通電極13と平坦化層17との間に反射層17Rが形成されている。反射層17Rは、例えばアルミニウムやアルミニウムと銅、あるいはアルミニウムとネオジムの合金やAPC(銀−パラジウム−銅の合金)などの材料が用いられる。また、反射層17Rの表面は、必要に応じて凹凸が形成されている。
Next, the
反射層17Rは、対向基板30側から入射する外光を反射(乱反射)して対向基板30側に戻すことによって、画素Sにおいて外光を利用した表示を行うように設けられているのである。従って、透過表示領域Tは、光が液晶層40を一回通過して表示を行うのに対して、反射表示領域Rは、光が液晶層40を2回通過する、言い換えれば上偏光板60を2回通過することによって表示を行うことになる。
The
さて、このように画素Sに設けた反射表示領域Rにおいて、上記実施例のように透過表示領域Tにおける黒表示の光漏れを抑制するべく、上下それぞれの偏光板の貼り付け角度をずらして貼り付けたとき、反射表示領域Rにおいては、上偏光板60の角度がずれる。従って、反射表示領域Rにおいて、貼り付け角度がずれた上偏光板60を2回通過する光が、黒表示にどのような影響を与えるかを調べてみた。
Now, in the reflective display region R provided in the pixel S in this way, the upper and lower polarizing plates are attached at different angles in order to suppress light leakage of black display in the transmissive display region T as in the above embodiment. When attached, the angle of the upper
図14は、上偏光板60のずれ角度に対する黒表示時の反射率を、照明光の波長λが「550nm」であってツイスト角度が「0度」と「1度」の場合について、前述のジョーンズ行列法などによって計算した結果を示したグラフである。なお、照明光に対して、位相差板35は、遅層軸角度22.5度で1/2波長の位相差を与え、液晶層40は1/4波長の位相差を与えるものとしている。
FIG. 14 shows the reflectivity during black display with respect to the deviation angle of the upper
図示するように、液晶層40に「1度」のツイストがある場合において、反射率が最も小さくなる位置、つまり上偏光板60の最適なずれ角度は負の方向(反時計方向)にシフトしていることがわかる。これは、上記実施例における図5で説明したように、透過表示領域Tにおける上偏光板60のずらし方向と同一方向である。従って、半透過反射型の表示装置である本変形例の液晶装置100においても、透過表示について黒表示の光漏れを抑制するべく上偏光板をずらして貼り付けることによって、反射表示においても反射率の上昇を抑制する効果が期待できる。この結果、本変形例のように半透過反射型の液晶装置100においても、コントラストの高い表示を得ることが可能である。
As shown in the figure, when the
(第3変形例)
上記実施例の液晶装置100あるいは上記変形例の液晶装置100を表示装置として組み込んだ電子機器としてもよい。こうすれば、黒表示の光漏れを抑制することによって、コントラストの低下が抑制された表示を行うことができる電子機器を提供することができる。
(Third Modification)
The
図15は、上記実施例および上記変形例の液晶装置100を搭載した電子機器としての携帯電話1を示した説明図である。液晶装置100は、2枚の基板に挟持された液晶層に対して基板と略平行な方向となる横電界を印加して駆動する横電界駆動方式の液晶装置であり、視野角が広くまたバックライトを含めても薄型化が可能であることから、画像や文字を表示する薄型の電子機器には好適な装置である。従って、携帯電話1に搭載する表示装置として有効である。特に、上記変形例の液晶装置100は、外光を利用してコントラストのよい表示を行うこともできるので、屋内以外に屋外においても利用できることから、携帯電話1をはじめとする可搬型の電子機器に有効である。もとより、携帯電話に限らず、デジタルカメラやモバイルコンピューターなど、他の電子機器においても搭載可能である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a
(その他の変形例)
上記実施例では、液晶装置100は、配向膜19の配向軸HD1と配向膜39の配向軸HD3の方向とを、下偏光板50の吸収軸φa1に沿う方向としたが、これに限らず、例えば、配向膜19の配向軸HD1と配向膜39の配向軸HD3の方向とを、下偏光板50の透過軸φp1に沿う方向としてもよい。上記実施例では、液晶分子の長軸方向と直交する方向の光(常光)を利用して表示するモードであるが、液晶分子の長軸方向の光(異常光)を利用して表示するモードであっても、照明光が射出する側の偏光板の透過軸が、照明光が入射する側の偏光板の透過軸と略直交する配置であれば、同様に黒表示が得られる。従って、上記実施例および変形例の如く上下偏光板をずらして貼り付けることによって同様な効果を奏する。なお、本変形例においては、下偏光板50が請求項記載の第1の偏光板に相当し、上偏光板60が請求項記載の第2の偏光板に相当する。また、配向膜19が請求項記載の第1の配向膜に相当し、配向膜39が請求項記載の第2の配向膜に相当する。
(Other variations)
In the above embodiment, the
また、上記実施例では光源90としてLED光源を用いることとしたが、これに限るものでないことは勿論である。例えば、通常液晶装置の光源として多用されている冷陰極管(CCFL)を用いることもできる。例えば、冷陰極管について算出される係数kの平均値は、リタデーション△ndが360nmにおいて凡そk=2.13であり、市販されているLED光源(例えば、日亜化学工業製の擬似白色LEDや、シャープ製RG蛍光体LED)について算出される係数kの平均値(k=2.133〜2.145)とおおよそ同じ値を呈するからである。
In the above embodiment, an LED light source is used as the
あるいは、上記実施例では液晶装置100は光源90を含むバックライトを備えることとしたが、特にこれに限るものでないことは勿論である。バックライト(光源)を備えないこととしても差し支えない。例えば、光源として外光を利用する場合が考えられる。この場合は、バックライトが不要であり、液晶装置100も薄型化が図れるという効果を奏する。あるいは、液晶装置100をプロジェクターのライトバルブとして用いる場合も考えられ、この場合はもとより液晶装置100には光源は不要である。
Alternatively, in the above embodiment, the
また、上記実施例では、配向軸HD1と配向軸HD3とが成す鋭角である角度「φt」の2等分線CLを基準として、角度「k×φt/2」分それぞれ両側に開いた2つの方向を、上偏光板60の透過軸φp3と下偏光板50の吸収軸φa1の方向としたが、必ずしもこれに限るものでないことは勿論である。少なくとも角度φtが、上偏光板の透過軸φp3と下偏光板の吸収軸φa1とが成す鋭角内に存在することとしてもよい。具体的には、上偏光板60の透過軸φp3の方向は、角度φtを広げる方向つまり配向軸HD3に対して反時計方向に位置し、下偏光板50の透過軸φp1の方向は、角度φtを広げる方向つまり配向軸HD1に対して時計方向に位置する範囲で、上偏光板60、下偏光板50をそれぞれ貼り付けるようにすればよい。上記実施例の場合よりも効果は少なくなることが想定されるものの、黒表示における光漏れを抑制することが可能である。
Further, in the above-described embodiment, with reference to the bisector CL of the angle “φt” that is an acute angle formed by the orientation axis HD1 and the orientation axis HD3, two angles opened on both sides by the angle “k × φt / 2” are provided. The direction is the direction of the transmission axis φp3 of the upper
また、上記実施例では、素子基板10に形成した画素電極11と共通電極13との間に電圧を印加し、液晶層40に対して素子基板10に平行な方向の電界を発生させて液晶分子の配向制御を行うFFS(Fringe-Field Switching)方式の液晶装置であるものとして説明したが、これに限るものでないことは勿論である。上述したように、IPS(In-Plane Switching)方式など)としてもよい。なお、周知なように、IPS方式の液晶装置の場合は、FFS方式とは異なり、画素電極および共通電極はそれぞれ櫛歯形状を呈し、それぞれの櫛歯部分が互いに平面的に重ならないように、所定の隙間をあけて形成される。
In the above embodiment, a voltage is applied between the
あるいは、図示しないが、共通電極13を対向基板30側に形成し、素子基板10に形成した画素電極11と、対向基板30に形成した共通電極13との間に電界を印加する縦電界方式(例えば、VA(Vertical Alignment)方式など)においても、上述した黒表示における光漏れが生ずる場合は適用してもよいことは勿論である。
Alternatively, although not shown, the
1…携帯電話、10…素子基板、11…画素電極、13…共通電極、14…平板、15…ゲート絶縁層、16…層間絶縁層、17…平坦化層、17R…反射層、18…絶縁層、19…配向膜、20…薄膜トランジスター、20a…半導体層、20d…ドレイン電極、20g…ゲート電極、20s…ソース電極、30…対向基板、31…平板、32…遮光層、33…フィルター層、34…オーバーコート層、35…位相差板、39…配向膜、40…液晶層、50…下偏光板、60…上偏光板、90…光源、91…導光部材、100…液晶装置、110…データ駆動回路、111…データ線、120…走査駆動回路、121…走査線、130…電極端子、131…共通配線。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1の基板と対向する第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板に挟持された液晶層と、
前記第1の基板の前記液晶層側に、配向軸を有する第1の配向膜と、
前記第2の基板の前記液晶層側に、前記第1の配向膜の配向軸に対して平行となるように形成された配向軸を有する第2の配向膜と、
前記第1の基板の前記液晶層と反対側に、透過軸を有する第1の偏光板と、
前記第2の基板の前記液晶層と反対側に、前記第1の偏光板の透過軸に対して交差した吸収軸を有する第2の偏光板と、
を具備する液晶装置であって、
互いにずれて形成された前記第1の配向膜の配向軸と前記第2の配向膜の配向軸とが交差して成す第1の鋭角の角度範囲は、前記第1の偏光板の透過軸と前記第2の偏光板の吸収軸とが交差して成す第2の鋭角の角度範囲内に設定されており、
前記第1の偏光板の透過軸は、前記第2の配向膜の配向軸から前記第1の鋭角を成す前記第1の配向膜の配向軸を越えた方向に配置され、前記第2の偏光板の吸収軸は、前記第2の配向膜の配向軸に対して前記第1の配向膜の配向軸が配置される方向と反対の方向に配置されていることを特徴とする液晶装置。 A first substrate;
A second substrate facing the first substrate;
A liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A first alignment film having an alignment axis on the liquid crystal layer side of the first substrate;
The liquid crystal layer side of the second substrate, a second alignment layer having alignment shaft formed so as to be parallel to the alignment axis of the first alignment layer,
A first polarizing plate having a transmission axis on the opposite side of the liquid crystal layer of the first substrate;
A second polarizing plate having an absorption axis intersecting the transmission axis of the first polarizing plate on the opposite side of the liquid crystal layer of the second substrate;
A liquid crystal device comprising:
The first acute angle range formed by crossing the alignment axis of the first alignment film and the alignment axis of the second alignment film formed so as to be shifted from each other is the transmission axis of the first polarizing plate. Is set within a second acute angle range formed by intersecting the absorption axis of the second polarizing plate;
The transmission axis of the first polarizing plate is disposed in a direction beyond the alignment axis of the first alignment film forming the first acute angle from the alignment axis of the second alignment film, and the second polarization An absorption axis of the plate is arranged in a direction opposite to a direction in which the alignment axis of the first alignment film is arranged with respect to the alignment axis of the second alignment film.
前記第1の鋭角の角度中心線と、前記第2の鋭角の角度中心線とは、略同一方向であることを特徴とする液晶装置。 The liquid crystal device according to claim 1,
The liquid crystal device according to claim 1, wherein the first acute angle center line and the second acute angle center line are substantially in the same direction.
前記第2の鋭角は、7.5度以下であることを特徴とする液晶装置。 The liquid crystal device according to claim 1 or 2,
2. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the second acute angle is 7.5 degrees or less.
前記第1の鋭角に対する前記第2の鋭角の角度比kは、前記液晶層における液晶分子の屈折率異方性を△n、前記液晶層の厚さをd、とすると、
k=a×exp(b×△nd)+c
(a,b,cは、前記液晶層を通過する光の波長に応じて定まる定数)
を満たす値であることを特徴とする液晶装置。 The liquid crystal device according to any one of claims 1 to 3,
The angle ratio k of the second acute angle to the first acute angle is expressed as follows: Δn is the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer, and d is the thickness of the liquid crystal layer.
k = a × exp (b × Δnd) + c
(A, b, c are constants determined according to the wavelength of light passing through the liquid crystal layer)
A liquid crystal device having a value satisfying
前記第1の基板または前記第2の基板のいずれかには、当該第1の基板もしくは第2の基板に沿う方向の電界を印加して前記液晶層における液晶分子の配列方向を制御する一対の電極が設けられていることを特徴とする液晶装置。 The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal device is a liquid crystal device according to claim 1.
A pair of either the first substrate or the second substrate applies an electric field in a direction along the first substrate or the second substrate to control the alignment direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer. A liquid crystal device comprising an electrode.
前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極は、スリット状の開口部が設けられた形状もしくは櫛歯状の形状を有することを特徴とする液晶装置。 The liquid crystal device according to claim 5,
At least one electrode of the pair of electrodes has a shape provided with a slit-like opening or a comb-like shape.
前記液晶装置を照射する光が、前記液晶層を1回通過して表示を行う透過表示領域と、
前記液晶層を2回通過して表示を行う反射表示領域とが設けられていることを特徴とする液晶装置。 The liquid crystal device according to any one of claims 1 to 6,
A transmissive display region in which light that irradiates the liquid crystal device passes through the liquid crystal layer once to perform display;
A liquid crystal device, comprising: a reflective display region that performs display by passing through the liquid crystal layer twice.
照明光を射出する光源を備え、
前記照明光は、前記第1の偏光板から前記第2の偏光板に向かう方向、または前記第2の偏光板から前記第1の偏光板に向かう方向、のいずれかの方向に照射されることを特徴とする液晶装置。 A liquid crystal device according to any one of claims 1 to 7,
It has a light source that emits illumination light,
The illumination light is irradiated in one of a direction from the first polarizing plate toward the second polarizing plate, or a direction from the second polarizing plate toward the first polarizing plate. A liquid crystal device characterized by the above.
前記光源はLED光源であることを特徴とする液晶装置。 The liquid crystal device according to claim 8,
The liquid crystal device, wherein the light source is an LED light source.
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