JP7389865B2 - 液晶パネル及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本明細書中、観察面側とは、液晶パネルの画面(表示面)に対してより近い側を意味し、背面側とは、液晶表示装置の画面(表示面)に対してより遠い側を意味する。
図1は、実施形態1に係る視野角制御用液晶パネルの電圧無印加状態の一例を示した断面模式図である。図2は、実施形態1に係る視野角制御用液晶パネルの電圧印加状態の一例を示した断面模式図である。図1及び図2は、一画素の断面模式図である。図1及び図2に示すように、本実施形態の上記液晶パネルとしての視野角制御用液晶パネル10は、第一の電極112を有する第一の基板110と、第一の配向膜120と、正の誘電率異方性を有する液晶分子131を含有する液晶層130と、第二の配向膜140と、第二の電極152を有する第二の基板150と、を順に備え、第一の電極112と第二の電極152との間に電圧が印加されていない電圧無印加状態において、液晶分子131はホモジニアス配向する。このような態様とすることにより、視野角制御用液晶パネル10の背面側にバックライトを配置する場合に、電圧無印加状態において、低い極角側から高い極角側にかけてバックライト光を透過させることが可能となり、広視野角モード(パブリックモード)を実現することができる。より具体的には、第一の基板110の液晶層130と反対側(背面側)に第一の偏光板10P1及びバックライトを順に設け、第二の基板150の液晶層130と反対側(観察面側)に第二の偏光板10P2を設け、第一の偏光板10P1の偏光軸と第二の偏光板10P2の偏光軸とを互いに平行に配置した場合に、電圧無印加状態においてバックライトからの光を低い極角から高い極角にかけて透過させることが可能となる。
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)
図4は、実施形態1の変形例に係る視野角制御用液晶パネルの斜視模式図である。上記実施形態1の視野角制御用液晶パネル10はパッシブ駆動されるパッシブ液晶パネルであるが、視野角制御用液晶パネル10はこれに限定されず、例えば、アクティブマトリクス駆動されるアクティブマトリクス液晶パネルであってもよい。なお、本変形例において説明すること以外の構成は、上記実施形態1と同じである。また、説明の便宜上、上記実施形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
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。本実施形態は、実施形態1の視野角制御用液晶パネル10を上記第一の液晶パネルとして備え、更に、上記第一の液晶パネルとは異なる上記第二の液晶パネルを備える液晶表示装置に関する。
図8Aは、実施例1-1の視野角制御用液晶パネルの電圧無印加状態を示す断面模式図である。図8Bは、実施例1-1の視野角制御用液晶パネルの電圧印加状態を示す断面模式図である。図1~図4、図8A及び図8Bに示す、実施形態1と同様の構成を有する実施例1-1の視野角制御用液晶パネル10について、透過率の極角依存性、及び、白透過率の視野角依存性を計算した。具体的には、視野角制御用液晶パネル10の背面側にバックライトを配置し、視野角制御用液晶パネル10を透過する光の透過率の極角依存性、及び、白透過率の視野角依存性を、LCDmaster2D(シンテック社製のLCDシミュレータ)を用いて、波長550nmに設定し、計算した。
第二の配向膜140の方位角アンカリングエネルギー2EBを1×10-4J/m2に変更したこと以外は、実施例1-1と同様の構成を有する実施例1-2の視野角制御用液晶パネル10について、実施例1-1と同様にして、透過率の極角依存性及び白透過率の視野角依存性を計算した。
第二の配向膜140の極角アンカリングエネルギー2EA及び方位角アンカリングエネルギー2EBを1×10-7J/m2としたこと以外は、実施例1-1と同様の構成を有する実施例2の視野角制御用液晶パネル10について、実施例1-1と同様にして、透過率の極角依存性及び白透過率の視野角依存性を計算した。
第二の配向膜140の極角アンカリングエネルギー2EA及び方位角アンカリングエネルギー2EBを1×10-7J/m2とし、かつ、液晶層130のリタデーションΔnd=1554nmとしたこと以外は、実施例1-1と同様の構成を有する実施例3の視野角制御用液晶パネル10について、実施例1-1と同様にして、透過率の極角依存性及び白透過率の視野角依存性を計算した。
図9Aは、比較例1-1の視野角制御用液晶パネルの電圧無印加状態を示す断面模式図である。図9Bは、比較例1-1の視野角制御用液晶パネルの電圧印加状態を示す断面模式図である。第二の配向膜140を、第一の配向膜120と同じ極角アンカリングエネルギー(1×103J/m2)及び方位角アンカリングエネルギー(1×103J/m2)を有する配向膜140R(強アンカリング膜)に変更したこと以外は、実施例1-1と同様の構成を有する、図9A及び図9Bに示す比較例1-1の視野角制御用液晶パネル10Rについて、実施例1-1と同様にして、透過率の極角依存性及び白透過率の視野角依存性を計算した。比較例1-1の視野角制御用液晶パネル10Rは、第一の配向膜120及び配向膜140Rの両者が強アンカリング膜であった。
第二の配向膜140を、極角アンカリングエネルギー2EAが1×103J/m2であり、方位角アンカリングエネルギー2EBが1×10-5J/m2である配向膜140Rに変更したこと以外は、実施例1-1と同様の構成を有する比較例1-2の視野角制御用液晶パネル10Rについて、実施例1-1と同様にして、透過率の極角依存性及び白透過率の視野角依存性を計算した。
第二の配向膜140を、極角アンカリングエネルギー2EAが1×10-5J/m2であり、方位角アンカリングエネルギー2EBが1×103J/m2である配向膜140Rに変更したこと以外は、実施例1-1と同様の構成を有する比較例1-3の視野角制御用液晶パネル10Rについて、実施例1-1と同様にして、透過率の極角依存性及び白透過率の視野角依存性を計算した。
第二の配向膜140を、極角アンカリングエネルギー2EAが1×10-4J/m2であり、方位角アンカリングエネルギー2EBが1×10-5J/m2である配向膜140Rに変更したこと以外は、実施例1-1と同様の構成を有する比較例1-4の視野角制御用液晶パネル10Rについて、実施例1-1と同様にして、透過率の極角依存性及び白透過率の視野角依存性を計算した。
図10Aは、比較例2の視野角制御用液晶パネルの電圧無印加状態を示す断面模式図である。図10Bは、比較例2の視野角制御用液晶パネルの電圧印加状態を示す断面模式図である。第二の配向膜140を、第一の配向膜120と同じ極角アンカリングエネルギー(1×103J/m2)及び方位角アンカリングエネルギー(1×103J/m2)を有する配向膜140R(強アンカリング膜)に変更し、かつ、液晶層130を、ネガ型の液晶分子131Rを含有する液晶層130Rに変更してHANモードとしたこと以外は、実施例1-1と同様の構成を有する、図10A及び図10Bに示す比較例2の視野角制御用液晶パネル10Rについて、実施例1-1と同様にして、透過率の極角依存性及び白透過率の視野角依存性を計算した。
第二の配向膜140を、第一の配向膜120と同じ極角アンカリングエネルギー(1×103J/m2)及び方位角アンカリングエネルギー(1×103J/m2)を有する配向膜140R(強アンカリング膜)に変更し、液晶層130を、ネガ型の液晶分子131Rを含有する液晶層130Rに変更してHANモードとし、かつ、液晶層130RのリタデーションΔnd=1554nmとしたこと以外は、実施例1-1と同様の構成を有する比較例3の視野角制御用液晶パネル10Rについて、実施例1-1と同様にして、透過率の極角依存性及び白透過率の視野角依存性を計算した。
第二の配向膜140を、第一の配向膜120と同じ極角アンカリングエネルギー(1×103J/m2)及び方位角アンカリングエネルギー(1×103J/m2)を有する配向膜140R(強アンカリング膜)に変更し、液晶層130を、ネガ型の液晶分子131Rを含有する液晶層130Rに変更してHANモードとし、かつ、液晶層130RのリタデーションΔnd=5550nmとしたこと以外は、実施例1-1と同様の構成を有する比較例4の視野角制御用液晶パネル10Rについて、実施例1-1と同様にして、透過率の極角依存性及び白透過率の視野角依存性を計算した。
実施例1-1及び実施例2~実施例3の視野角制御用液晶パネル10の背面側にバックライトを配置し、印加電圧を変化させ、視野角制御用液晶パネルを透過する光の透過率の極角依存性を測定した。図16は、実施例1-1の視野角制御用液晶パネルに対する印加電圧を変化させた場合の透過率の極角依存性を示すグラフである。図17は、実施例2の視野角制御用液晶パネルに対する印加電圧を変化させた場合の透過率の極角依存性を示すグラフである。図18は、実施例3の視野角制御用液晶パネルに対する印加電圧を変化させた場合の透過率の極角依存性を示すグラフである。図16~図18中、破線で囲んだ印加電圧は、高極角側での透過率を最も効果的に抑制することができる最適電圧を示している。
実施例1-1~実施例1-2及び比較例1-1~1-4の視野角制御用液晶パネルの背面側にバックライトを配置し、視野角制御用液晶パネルを透過する光の透過率の極角依存性を計算した。図19は、実施例1-1~実施例1-2、及び、比較例1-1~1-4の視野角制御用液晶パネルの、電圧印加状態における透過率の極角依存性を示すグラフである。図19では、各実施例及び比較例について、極角0°での透過率を100%とした場合の、極角45°、60°及び75°での透過率を示している。
図20Aは、実施例4-1の液晶表示装置が備える表示用液晶パネル及び視野角制御用液晶パネルが電圧印加状態である場合を示す断面模式図である。図20Bは、実施例4-1の液晶表示装置が備える表示用液晶パネルが電圧印加状態であり、視野角制御用液晶パネルが電圧無印加状態である場合を示す断面模式図である。図5~図7、図20A及び図20Bに示す、実施形態2と同様の構成を有する実施例4-1の液晶表示装置1を作製した。視野角制御用液晶パネル10には、実施例1-1の視野角制御用液晶パネル10を用いた。実施例4-1の液晶表示装置1は、視野角制御用液晶パネル10に表示用液晶パネル20を重ね合わせるデュアルセル方式の視野角切り替え液晶表示装置である。表示用液晶パネル20には、FFSモードの液晶パネルを用いた。表示用液晶パネル20が備える表示用液晶層230は、ポジ型の液晶分子231を含有し、電圧無印加状態においてホモジニアス配向状態をとり、第三の配向膜220及び第四の配向膜240はラビング配向膜であった。第三の配向膜220及び第四の配向膜240は、いずれも、極角アンカリングエネルギー及び方位角アンカリングエネルギーが1×103J/m2である強アンカリング膜であった。視野角制御用液晶パネル10を挟持する第一の偏光板10P1及び第二の偏光板10P2はパラレルニコルで配置され、表示用液晶パネル20を挟持する第二の偏光板10P2及び第三の偏光板10P3はクロスニコルで配置されていた。
実施例2の視野角制御用液晶パネル10を用いたこと以外は、実施例4-1と同様にして実施例4-2の液晶表示装置1を作製した。実施例4-2の液晶表示装置1についても、実施例4-1と同様の効果が得られた。
実施例3の視野角制御用液晶パネル10を用いたこと以外は、実施例4-1と同様にして実施例4-3の液晶表示装置1を作製した。実施例4-3の液晶表示装置1についても、実施例4-1と同様の効果が得られた。
図21は、実施例5-1の液晶表示装置の断面模式図である。図22Aは、実施例5-1の液晶表示装置が備える表示用液晶パネル及び視野角制御用液晶パネルが電圧印加状態である場合を示す断面模式図である。図22Bは、実施例5-1の液晶表示装置が備える表示用液晶パネルが電圧印加状態であり、視野角制御用液晶パネルが電圧無印加状態である場合を示す断面模式図である。第四の配向膜240を、極角アンカリングエネルギーが1×103J/m2であり、方位角アンカリングエネルギーが1×10-5J/m2である第四の配向膜240Aに変更したこと以外は、実施例4-1と同様にして、図21、図22A及び図22Bに示す実施例5-1の液晶表示装置1を作製した。実施例5-1では、第四の配向膜240Aはスリッパリー配向膜であった。
実施例2の視野角制御用液晶パネル10を用いたこと以外は、実施例5-1と同様にして実施例5-2の液晶表示装置1を作製した。実施例5-2の液晶表示装置1についても、実施例5-1と同様の効果が得られた。
実施例3の視野角制御用液晶パネル10を用いたこと以外は、実施例5-1と同様にして実施例5-3の液晶表示装置1を作製した。実施例5-3の液晶表示装置1についても、実施例5-1と同様の効果が得られた。
10、10R:視野角制御用液晶パネル
20:表示用液晶パネル
30:バックライト
50:画面
10P1:第一の偏光板
10P2:第二の偏光板
10P3:第三の偏光板
11P:画素
110:第一の基板
111:第一の支持基板
112:第一の電極
113:ゲート線
114:ソース線
115:TFT(Thin Film Transistor)
120:第一の配向膜
130、130R:液晶層
131、131R、231:液晶分子
140:第二の配向膜
140R:配向膜
150:第二の基板
151:第二の支持基板
152:第二の電極
210:第三の基板
211:第三の支持基板
212:第三の電極
213:絶縁層
214:第四の電極
214a:線状電極部
214b:開口
220:第三の配向膜
230:表示用液晶層
240、240A:第四の配向膜
250:第四の基板
251:第四の支持基板
Claims (9)
- 第一の電極を有する第一の基板と、
第一の配向膜と、
正の誘電率異方性を有する液晶分子を含有する液晶層と、
第二の配向膜と、
第二の電極を有する第二の基板と、を順に備え、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に電圧が印加されていない電圧無印加状態において、前記液晶分子はホモジニアス配向し、
前記第二の配向膜の極角アンカリングエネルギー2EA及び方位角アンカリングエネルギー2EBは、それぞれ、前記第一の配向膜の極角アンカリングエネルギー1EA及び方位角アンカリングエネルギー1EBよりも小さく、
前記第二の配向膜の極角アンカリングエネルギー2EAは、前記第二の配向膜の方位角アンカリングエネルギー2EB以下であり、
ECBモードであることを特徴とする液晶パネル。 - 前記第二の配向膜の極角アンカリングエネルギー2EA及び方位角アンカリングエネルギー2EBは、1×10-4J/m2以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル。
- 第一の電極を有する第一の基板と、
第一の配向膜と、
正の誘電率異方性を有する液晶分子を含有する液晶層と、
第二の配向膜と、
第二の電極を有する第二の基板と、を順に備え、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に電圧が印加されていない電圧無印加状態において、前記液晶分子はホモジニアス配向し、
前記第二の配向膜の極角アンカリングエネルギー2EA及び方位角アンカリングエネルギー2EBは、それぞれ、前記第一の配向膜の極角アンカリングエネルギー1EA及び方位角アンカリングエネルギー1EBよりも小さく、
前記第二の配向膜の極角アンカリングエネルギー2EAは、前記第二の配向膜の方位角アンカリングエネルギー2EB以下であり、
前記第二の配向膜は、シルセスキオキサン基を有する配向膜ポリマーを含むことを特徴とする液晶パネル。 - 更に、前記第一の基板の前記液晶層とは反対側に設けられた第一の偏光板と、前記第二の基板の前記液晶層とは反対側に設けられた第二の偏光板と、を備え、
前記第一の偏光板の偏光軸は、前記第二の偏光板の偏光軸と平行であることを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル。 - 前記液晶層は、前記第一の電極と前記第二の電極との間に電圧が印加された電圧印加状態における最大リタデーションΔndが600nm以上、1600nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル。
- 前記液晶層は、厚みdが3μm以上、10μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル。
- 請求項1~6のいずれかに記載の液晶パネルを第一の液晶パネルとして備え、
更に、前記第一の液晶パネルとは異なる第二の液晶パネルを備えることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第二の液晶パネルは、IPSモード又はFFSモードであることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記第二の液晶パネルは、背面側から観察面側に向かって順に、第三の基板と、第三の配向膜と、液晶層と、第四の配向膜と、第四の基板と、を備え、
前記第四の配向膜の方位角アンカリングエネルギーは、1×10-5J/m2以下であることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
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