WO2014080907A1 - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2014080907A1 WO2014080907A1 PCT/JP2013/081167 JP2013081167W WO2014080907A1 WO 2014080907 A1 WO2014080907 A1 WO 2014080907A1 JP 2013081167 W JP2013081167 W JP 2013081167W WO 2014080907 A1 WO2014080907 A1 WO 2014080907A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- liquid crystal
- light
- display device
- crystal display
- control member
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133504—Diffusing, scattering, diffracting elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133528—Polarisers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133602—Direct backlight
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/13356—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements
- G02F1/133562—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements on the viewer side
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133742—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homeotropic alignment
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
- G02F1/133757—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle with different alignment orientations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
液晶表示装置は、第1の垂直配向膜を有する第1の基板と、第2の垂直配向膜を有する第2の基板と、負の誘電異方性を有する液晶層と、第1の偏光板と、第2の偏光板と、を含む液晶パネルと、照明装置と、液晶パネルの光射出側に配置された光制御部材を備える。光制御部材は、液晶パネルから射出された光を液晶パネルの法線方向から見た方位角方向において異方的に拡散させ、光の射出方向を制御する。液晶パネルの備える画素が、電圧印加時の液晶層の厚さ方向中央部の液晶分子のダイレクタが第1の方向でかつ第1の向きを向く第1の領域と、電圧印加時の前記液晶層の厚さ方向中央部の液晶分子のダイレクタが前記第1の方向でかつ前記第1の向きとは逆の第2の向きを向く第2の領域とを有する。光制御部材の光拡散性が相対的に強い方位角方向と前記第1の方向とが概ね一致している。
Description
本発明は、液晶表示装置に関する。
本願は、2012年11月22日に、日本に出願された特願2012-256173号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2012年11月22日に、日本に出願された特願2012-256173号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
携帯電話機等をはじめとする携帯型電子機器、もしくはテレビジョン、パーソナルコンピューター等のディスプレイとして、液晶表示装置が広く用いられている。一般に、液晶表示装置は、表示画面を正面から見たときに優れた表示特性を発揮する。一方、表示画面を斜め方向から見たときにはコントラストが低下し視認性が悪くなりやすい。あるいは、階調表示において明るさが逆転する階調反転等が起こることがある。このため、良好な視認性で画面を観察可能な視野角範囲を広げる様々な手法が提案されている。
例えば、特許文献1は、視野角特性が良好なVA(Vertically Alignment)モードの液晶表示装置及びMVA(Multi-domain Vertical Alignment)モードの液晶表示装置を開示している。
一画素におけるドメインの数を2つとしたVAモードの液晶表示装置の場合、それぞれのドメインに含まれる液晶分子の長軸の平均方向(ダイレクタ)は、電圧印加時において互いに180°異なる方向である。液晶分子が液晶表示装置における左右方向に倒れると仮定すると、液晶表示装置を上下方向から斜めに見た場合は、液晶表示装置を正面から見た場合と比較しても、表示画像に大きな変化はない。一方で、この液晶表示装置を左右方向から斜めに見た場合は、液晶表示装置を正面から見た場合と比較して、表示画像の色変化が大きい。言い換えれば、電圧印加時の液晶分子の長軸方向における極角を変化させて液晶表示装置を見た場合、ガンマ特性(階調-輝度特性)のシフト量が大きい。つまり、一画素に2つのドメインを有するVAモード液晶表示装置は、視野角依存性の高い方位角を有するといえる。
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、視野角依存性の小さい液晶表示装置の提供を目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の一態様における液晶表示装置は、第1の垂直配向膜を有する第1の基板と、第2の垂直配向膜を有する第2の基板と、前記第1の垂直配向膜と前記第2の垂直配向膜との間に挟持された負の誘電異方性を有する液晶層と、前記液晶層の光入射側に配置された第1の偏光板と、前記液晶層の光射出側に配置された第2の偏光板と、を含む液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射側に配置され、前記液晶パネルに向けて光を射出する照明装置と、前記液晶パネルの光射出側に配置され、前記液晶パネルから射出された光を前記液晶パネルの法線方向から見た方位角方向において異方的に拡散させて前記光の射出方向を制御する光制御部材と、を備え、前記液晶パネルが、表示の基本単位となる画素を複数備え、前記画素が、電圧印加時の前記液晶層の厚さ方向中央部の液晶分子のダイレクタが第1の方向でかつ第1の向きを向く第1の領域と、電圧印加時の前記液晶層の厚さ方向中央部の液晶分子のダイレクタが前記第1の方向でかつ前記第1の向きとは逆の第2の向きを向く第2の領域と、を有し、前記光制御部材の光拡散性が相対的に強い方位角方向と前記第1の方向とが概ね一致している。
本発明の一態様における液晶表示装置において、前記光制御部材が、光透過性を有する基材と、前記基材の第1の面に形成された光拡散部と、前記基材の第1の面のうち前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光部と、を備え、前記光拡散部が、前記基材側に位置する光射出端面と、前記基材側と反対側に位置し前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面と、前記光射出端面と前記光入射端面との間に位置する傾斜面と、を有し、前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光部の高さよりも高く、前記光拡散部が形成されていない領域の光拡散部間の間隙に、前記光拡散部の屈折率よりも小さい屈折率を有する物質が存在していてもよい。
本発明の一態様における液晶表示装置において、前記基材の法線方向から見た前記遮光部の平面形状が、長軸と短軸とを有する異方性形状であってもよい。
本発明の一態様における液晶表示装置において、前記平面形状が、楕円形であってもよい。
本発明の一態様における液晶表示装置において、前記楕円形の短軸寸法に対する長軸寸法の比が、1.1以上かつ2.5以下であってもよい。
本発明の一態様における液晶表示装置において、前記平面形状が、楕円に内接する多角形であってもよい。
本発明の一態様における液晶表示装置において、前記光拡散部の前記光入射端面と前記傾斜面とのなす角度が、80°±5°であってもよい。
本発明の一態様における液晶表示装置において、前記基材の前記第1の面の全面積に対する前記遮光部の占有面積の割合が、30%±10%であってもよい。
本発明の一態様における液晶表示装置において、前記画素が、前記液晶層への印加電圧を個別に制御可能な第1の副画素と第2の副画素とを少なくとも有していてもよい。
本発明の一態様における液晶表示装置において、前記第1の垂直配向膜および前記第2の垂直配向膜が、光配向膜であってもよい。
本発明の態様によれば、複雑な回路構造を適用することなく、視野角依存性の小さい液晶表示装置を提供することができる。
[第1実施形態]
以下、本発明の一実施形態について、図1~図12Dを用いて説明する。
本実施形態では、透過型の液晶パネルを備えた液晶表示装置の例を挙げて説明する。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下、本発明の一実施形態について、図1~図12Dを用いて説明する。
本実施形態では、透過型の液晶パネルを備えた液晶表示装置の例を挙げて説明する。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
図1は、本実施形態の液晶表示装置1の断面図である。
本実施形態の液晶表示装置1は、図1に示すように、液晶パネル2と、バックライト8(照明装置)と、光制御部材9(光制御部材)と、を備えている。液晶パネル2は、第1偏光板3と、第1位相差フィルム4(位相差板)と、液晶セル5と、第2位相差フィルム6(位相差板)と、第2偏光板7と、を備えている。図1では、液晶セル5を模式的に図示しているが、その詳細な構造については後述する。
本実施形態の液晶表示装置1は、図1に示すように、液晶パネル2と、バックライト8(照明装置)と、光制御部材9(光制御部材)と、を備えている。液晶パネル2は、第1偏光板3と、第1位相差フィルム4(位相差板)と、液晶セル5と、第2位相差フィルム6(位相差板)と、第2偏光板7と、を備えている。図1では、液晶セル5を模式的に図示しているが、その詳細な構造については後述する。
観察者は、液晶表示装置1の表示画像を光制御部材9を介して見ることになる。以下の説明では、光制御部材9が配置された側を視認側と称する。バックライト8が配置された側を背面側と称する。また、以下の説明において、x軸は、液晶表示装置の画面の水平方向と定義する。y軸は、液晶表示装置の画面の垂直方向と定義する。z軸は、液晶表示装置の厚さ方向と定義する。
本実施形態の液晶表示装置1においては、バックライト8から射出された光を液晶パネル2で変調し、変調した光によって所定の画像や文字等を表示する。また、液晶パネル2から射出された光が光制御部材9を透過すると、射出光の配光分布が光制御部材9に入射する前より広がった状態となって光が光制御部材9から射出される。これにより、観察者は広い視野角を持って表示を視認できる。
以下、液晶パネル2の具体的な構成について説明する。
ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明する。ただし、本実施形態に適用可能な液晶パネルはアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限るものではない。本実施形態に適用可能な液晶パネルは、例えば半透過型(透過・反射兼用型)液晶パネルであっても良い。さらには、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。
ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを一例に挙げて説明する。ただし、本実施形態に適用可能な液晶パネルはアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限るものではない。本実施形態に適用可能な液晶パネルは、例えば半透過型(透過・反射兼用型)液晶パネルであっても良い。さらには、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。
図2は、液晶パネル2の縦断面図である。
図2に示すように、液晶セル5は、TFT基板10と、カラーフィルター基板12と、液晶層11と、を有している。TFT基板10は、スイッチング素子基板として機能する。カラーフィルター基板12は、TFT基板10に対向して配置されている。液晶層11は、TFT基板10とカラーフィルター基板12との間に挟持されている。
図2に示すように、液晶セル5は、TFT基板10と、カラーフィルター基板12と、液晶層11と、を有している。TFT基板10は、スイッチング素子基板として機能する。カラーフィルター基板12は、TFT基板10に対向して配置されている。液晶層11は、TFT基板10とカラーフィルター基板12との間に挟持されている。
液晶層11は、TFT基板10と、カラーフィルター基板12と、枠状のシール部材(図示せず)と、によって囲まれた空間内に封入されている。シール部材は、TFT基板10とカラーフィルター基板12とを所定の間隔をおいて貼り合わせる。
本実施形態の液晶パネル2は、例えばVA(Vertical Alignment,垂直配向)モードで表示を行う。
液晶層11には誘電率異方性が負の液晶が用いられる。TFT基板10とカラーフィルター基板12との間には、スペーサー13が配置されている。スペーサー13は球状或いは柱状である。スペーサー13は、TFT基板10とカラーフィルター基板12との間の間隔を一定に保持する。
液晶層11には誘電率異方性が負の液晶が用いられる。TFT基板10とカラーフィルター基板12との間には、スペーサー13が配置されている。スペーサー13は球状或いは柱状である。スペーサー13は、TFT基板10とカラーフィルター基板12との間の間隔を一定に保持する。
図示はしないが、TFT基板10には、複数の画素がマトリクス状に配置されている。
画素は、表示の基本単位である。TFT基板10には、複数のソースバスラインが、互いに平行に延在するように形成されている。TFT基板10には、複数のゲートバスラインが、互いに平行に延在するように形成されている。複数のゲートバスラインは、複数のソースバスラインと直交している。TFT基板10上には、複数のソースバスラインと複数のゲートバスラインとが格子状に形成されている。隣接するソースバスラインと隣接するゲートバスラインとによって区画された矩形状の領域が一つの画素となる。ソースバスラインは、TFT19のソース電極17に接続されている。ゲートバスラインは、TFT19のゲート電極16に接続されている。
画素は、表示の基本単位である。TFT基板10には、複数のソースバスラインが、互いに平行に延在するように形成されている。TFT基板10には、複数のゲートバスラインが、互いに平行に延在するように形成されている。複数のゲートバスラインは、複数のソースバスラインと直交している。TFT基板10上には、複数のソースバスラインと複数のゲートバスラインとが格子状に形成されている。隣接するソースバスラインと隣接するゲートバスラインとによって区画された矩形状の領域が一つの画素となる。ソースバスラインは、TFT19のソース電極17に接続されている。ゲートバスラインは、TFT19のゲート電極16に接続されている。
TFT基板10を構成する透明基板14の液晶層11側の面には、半導体層15、ゲート電極16、ソース電極17、ドレイン電極18等を有するTFT19が形成されている。透明基板14としては、例えばガラス基板を用いることができる。
透明基板14上には、半導体層15が形成されている。半導体層15の材料としては、例えばCGS(Continuous Grain Silicon:連続粒界シリコン)、LPS(Low-temperature Poly-Silicon:低温多結晶シリコン)、α-Si(Amorphous Silicon:非結晶シリコン)等の半導体材料が用いられる。
透明基板14上には、半導体層15を覆うようにゲート絶縁膜20が形成されている。
ゲート絶縁膜20の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。
ゲート絶縁膜20の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。
ゲート絶縁膜20上には、半導体層15と対向するようにゲート電極16が形成されている。ゲート電極16の材料としては、例えばW(タングステン)/TaN(窒化タンタル)の積層膜、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、Al(アルミニウム)等が用いられる。
ゲート絶縁膜20上には、ゲート電極16を覆うように第1層間絶縁膜21が形成されている。第1層間絶縁膜21の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。
第1層間絶縁膜21上には、ソース電極17およびドレイン電極18が形成されている。第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とには、コンタクトホール22およびコンタクトホール23が、第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とを貫通して形成されている。
ソース電極17は、コンタクトホール22を介して半導体層15のソース領域に接続されている。ドレイン電極18は、コンタクトホール23を介して半導体層15のドレイン領域に接続されている。ソース電極17およびドレイン電極18の材料としては、上述のゲート電極16と同様の導電性材料が用いられる。
ソース電極17は、コンタクトホール22を介して半導体層15のソース領域に接続されている。ドレイン電極18は、コンタクトホール23を介して半導体層15のドレイン領域に接続されている。ソース電極17およびドレイン電極18の材料としては、上述のゲート電極16と同様の導電性材料が用いられる。
第1層間絶縁膜21上には、ソース電極17およびドレイン電極18を覆うように第2層間絶縁膜24が形成されている。第2層間絶縁膜24の材料としては、上述の第1層間絶縁膜21と同様の材料、もしくは有機絶縁性材料が用いられる。
第2層間絶縁膜24上には、画素電極25が形成されている。第2層間絶縁膜24には、コンタクトホール26が第2層間絶縁膜24を貫通して形成されている。画素電極25は、コンタクトホール26を介してドレイン電極18に接続されている。画素電極25は、ドレイン電極18を中継用電極として半導体層15のドレイン領域に接続されている。
画素電極25の材料としては、例えばITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide、インジウム亜鉛酸化物)等の透明導電性材料が用いられる。
画素電極25の材料としては、例えばITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide、インジウム亜鉛酸化物)等の透明導電性材料が用いられる。
この構成により、ゲートバスラインを通じて走査信号が供給され、TFT19がオン状態となったときに、ソースバスラインを通じてソース電極17に供給された画像信号が、半導体層15、ドレイン電極18を経て画素電極25に供給される。また、なお、TFT19の形態としては、図2に示したトップゲート型TFTであっても良いし、ボトムゲート型TFTであっても良い。
画素電極25を覆うように第2層間絶縁膜24上の全面に第1の垂直配向膜27が形成されている。第1の垂直配向膜27は、液晶層11を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。第1の垂直配向膜27は、いわゆる垂直配向膜である。本実施形態では、光配向技術を用いて第1の垂直配向膜27に配向処理を施している。つまり、本実施形態では第1の垂直配向膜27として光配向膜を用いている。
一方、カラーフィルター基板12を構成する透明基板29の液晶層11側の面には、ブラックマトリクス30、カラーフィルター31、平坦化層32、対向電極33、第2の垂直配向膜34が順次形成されている。
ブラックマトリクス30は、画素間領域において光の透過を遮断する機能を有する。ブラックマトリクス30は、例えば、Cr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属、もしくはカーボン粒子を感光性樹脂に分散させたフォトレジストで形成されている。
カラーフィルター31には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色の色素が含まれている。TFT基板10上の一つの画素電極25に、R,G,Bのいずれか一つのカラーフィルター31が対向して配置されている。なお、カラーフィルター31は、R、G、Bの3色以上の多色構成としても良い。
平坦化層32は、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31を覆う絶縁膜で構成されている。平坦化層32は、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31によってできる段差を緩和して平坦化する機能を有している。
平坦化層32上には対向電極33が形成されている。対向電極33の材料としては、画素電極25と同様の透明導電性材料が用いられる。
対向電極33上の全面に第2の垂直配向膜34が形成されている。第2の垂直配向膜34は、液晶層11を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。第2の垂直配向膜34は、いわゆる垂直配向膜である。本実施形態では、光配向技術を用いて第2の垂直配向膜34に配向処理を施している。つまり、本実施形態では第2の垂直配向膜34として光配向膜を用いている。
図1に戻り、照明装置であるバックライト8は、光源36と、導光体37と、を備えている。光源36は、導光体37の端面に配置されている。光源36としては、例えば、発光ダイオード、冷陰極管等が用いられる。
本実施形態のバックライト8は、エッジライト型のバックライトである。
本実施形態のバックライト8は、エッジライト型のバックライトである。
導光体37は、光源36から射出された光を液晶パネル2に導く機能を有する。導光体37の材料としては、例えば、アクリル樹脂等の樹脂材料が用いられる。
光源36から導光体37の端面に入射した光は、導光体37の内部を全反射して伝播し、導光体37の上面(光射出面)から概ね均一な強度で射出される。図示はしないが、導光体37の上面には、散乱シート及びプリズムシートが配置されており、導光体37の下面には、散乱シートが配置されている。導光体37の上面から射出された光は、散乱シートにより散乱した後、プリズムシートによって集光され、概ね平行化されて射出される。
散乱シートとしては、白色PETを用いてもよい。プリズムシートとしては、例えば、住友3M社製のBEF(商品名)を用いてもよい。
散乱シートとしては、白色PETを用いてもよい。プリズムシートとしては、例えば、住友3M社製のBEF(商品名)を用いてもよい。
本実施形態において、バックライト8は指向性を有する必要はない。本実施形態のバックライト8としては、光の射出方向を制御して、指向性がある程度緩やかに設定されたバックライト(以下、通常バックライトと称することがある)を用いる。なお本実施形態において、バックライト8が指向性を有していても構わない。
バックライト8と液晶セル5との間には、第1偏光板3が設けられている。第1偏光板3は、偏光子として機能する。液晶セル5と光制御部材9との間には、第2偏光板7が設けられている。第2偏光板7は、偏光子として機能する。第1偏光板3の透過軸と第2偏光板7の透過軸とは、クロスニコルの配置となっている。
第1偏光板3と液晶セル5との間には、光の位相差を補償するための第1位相差フィルム4が設けられている。第2偏光板7と液晶セル5との間には、光の位相差を補償するための第2位相差フィルム6が設けられている。
本実施形態の位相差フィルム(第1位相差フィルム4、第2位相差フィルム6)としては、富士フィルム社製のWVフィルムが用いられる。
次に、光制御部材9について詳細に説明する。
図3は、光制御部材9を視認側から見た斜視図である。図4は、光制御部材9の模式図である。図4において、左側上段は光制御部材9の平面図である。左側下段は、左側上段の平面図のA-A線に沿った断面図である。右側上段は、左側上段の平面図のB-B線に沿った断面図である。
図3は、光制御部材9を視認側から見た斜視図である。図4は、光制御部材9の模式図である。図4において、左側上段は光制御部材9の平面図である。左側下段は、左側上段の平面図のA-A線に沿った断面図である。右側上段は、左側上段の平面図のB-B線に沿った断面図である。
光制御部材9は、図3に示すように、基材39と、複数の遮光層40と、光拡散部41と、を備えている。複数の遮光層40は、基材39の一面(視認側と反対側の面)に形成されている。光拡散部41は、基材39の一面のうち遮光層40の形成領域以外の領域に形成されている。
光制御部材9は、図1に示すように、光拡散部41を第2偏光板7に向け、基材39を視認側に向けて第2偏光板7上に配置される。光制御部材9は、接着剤層43を介して第2偏光板7に固定される。
基材39には、例えばトリアセチルセルロース(TAC)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルホン(PES)フィルム等の透明樹脂製の基材が好ましく用いられる。基材39は、製造プロセスにおいて、後で遮光層40や光拡散部41の材料を塗布する際の下地となる。基材39は、製造プロセス中の熱処理工程における耐熱性と機械的強度とを備える必要がある。したがって、基材39には、樹脂製の基材の他、ガラス製の基材等を用いても良い。ただし、基材39の厚さは耐熱性や機械的強度を損なわない程度に薄い方が好ましい。その理由は、基材39の厚さが厚くなる程、表示のボヤケが生じる虞があるからである。また、基材39の全光線透過率は、JIS K7361-1の規定で90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られる。
本実施形態では、一例として厚さが100μmの透明樹脂製基材を用いる。
本実施形態では、一例として厚さが100μmの透明樹脂製基材を用いる。
遮光層40は、基材39の主面の法線方向から見てランダムに配置されている。遮光層40は、一例として、ブラックレジスト、黒色インク等の光吸収性および感光性を有する有機材料で構成されている。その他、Cr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属膜を用いても良い。
光拡散部41は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の光透過性および感光性を有する有機材料で構成されている。また、光拡散部41の全光線透過率は、JIS K7361-1の規定で90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られる。
図4に示すように、光拡散部41は、光射出端面41aと、光入射端面41bと、反射面41cと、を有する。光射出端面41aは、基材39に接する面である。光入射端面41bは、光射出端面41aと対向する面である。反射面41cは、光拡散部41のテーパ状の側面である。反射面41cは、光入射端面41bから入射した光を反射する面である。光入射端面41bの面積は、光射出端面41aの面積よりも大きい。
光拡散部41は、光制御部材9において光の透過に寄与する部分である。光拡散部41に入射した光のうち、光L1は、反射面41cで反射されることなく光射出端面41aから射出される。光拡散部41に入射した光のうち、光L2は、光拡散部41の反射面41cで全反射しつつ、光拡散部41の内部に略閉じこめられた状態で導光し、光射出端面41aから射出される。
光制御部材9は、基材39が視認側に向くように配置される。そのため、光拡散部41の2つの対向面のうち、面積の小さい方の面が光射出端面41aとなる。一方、面積の大きい方の面が光入射端面41bとなる。
光拡散部41の反射面41cの傾斜角度(光入射端面41bと反射面41cとのなす角度)は、一例として80°±5°程度である。ただし、光拡散部41の反射面41cの傾斜角度は、光制御部材9から射出する際に、入射光を十分に拡散することが可能な角度であれば、特に限定されない。本実施形態において、光拡散部41の反射面41cの傾斜角度は一定になっている。
光拡散部41の光入射端面41bから光射出端面41aまでの高さは、遮光層40の層厚よりも大きく設定されている。本実施形態の場合、遮光層40の層厚は一例として150nm程度である。光拡散部41の光入射端面41bから光射出端面41aまでの高さは一例として20μm程度である。光拡散部41の反射面41cと遮光層40とにより囲まれた部分は、中空部42となっている。中空部42には空気が存在している。
なお、基材39の屈折率と光拡散部41の屈折率とは略同等であることが望ましい。その理由は、以下による。例えば、基材39の屈折率と光拡散部41の屈折率とが大きく異なる場合を考える。この場合、光入射端面41bから入射した光が光拡散部41から射出する際に、光拡散部41と基材39との界面で不要な光の屈折や反射が生じることがある。この場合、所望の視野角が得られない、射出光の光量が減少する、等の不具合が生じる虞があるからである。
本実施形態の場合、中空部42(光拡散部41の外部)には空気が介在している。そのため、光拡散部41を例えば透明アクリル樹脂で形成したとすると、光拡散部41の反射面41cは透明アクリル樹脂と空気との界面となる。ここで、中空部42を他の低屈折率材料で充填しても良い。しかしながら、光拡散部41の内部と外部との界面の屈折率差は、外部にいかなる低屈折率材料が存在する場合よりも空気が存在する場合が最大となる。
したがって、Snellの法則より、本実施形態の構成においては臨界角が最も小さくなり、光拡散部41の反射面41cで光が全反射する入射角範囲が最も広くなる。その結果、光の損失がより抑えられ、高い輝度を得ることができる。
したがって、Snellの法則より、本実施形態の構成においては臨界角が最も小さくなり、光拡散部41の反射面41cで光が全反射する入射角範囲が最も広くなる。その結果、光の損失がより抑えられ、高い輝度を得ることができる。
本実施形態の光制御部材9は、図4の左側上段に示すように、複数の遮光層40が、基材39の一面に点在して設けられている。基材39の法線方向から見た遮光層40の平面形状は細長い楕円形である。遮光層40は、長軸と短軸とを有している異方性形状である。楕円形の短軸寸法に対する長軸寸法の比は、例えば1.1以上かつ2.5以下である。
遮光層40の長軸の寸法は、例えば20μmであり、遮光層40の短軸の寸法は、例えば10μmである。本実施形態の光制御部材9では、それぞれの遮光層40において長軸の長さに対する短軸の長さの比が概ね等しい。
遮光層40の長軸の寸法は、例えば20μmであり、遮光層40の短軸の寸法は、例えば10μmである。本実施形態の光制御部材9では、それぞれの遮光層40において長軸の長さに対する短軸の長さの比が概ね等しい。
基材39の全面積に対する遮光層40の占有面積の割合は、例えば30%±10%である。
図4の左側下段、右側上段に示すように、遮光層40の下方に相当する部分が楕円錐台状の中空部42となる。光制御部材9は複数の中空部42を有している。複数の中空部42以外の部分には、光拡散部41が連なって設けられている。
本実施形態の光制御部材9では、それぞれの遮光層40の平面形状をなす楕円の長軸方向(以下、遮光層の長軸方向と称することがある)が概ねY方向に揃っている。それぞれの遮光層40の平面形状をなす楕円の短軸方向(以下、遮光層の短軸方向と称することがある)が概ねX方向に揃っている。このことから、光拡散部41の反射面41cの向きを考えると、光拡散部41の反射面41cのうち、Y方向に沿った反射面41cの割合はX方向に沿った反射面41cの割合よりも多い。そのため、Y方向に沿った反射面41cで反射してX方向に拡散する光Lxは、X方向に沿った反射面41cで反射してY方向に拡散する光Lyよりも多くなる。したがって、光制御部材9の拡散性が相対的に強い方位角方向は、遮光層40の短軸方向であるX方向となる。
なお、遮光層40の平面形状は、円形、多角形、半円等の形状が含まれていても良い。
また、遮光層40の一部が重なって形成されていても良い。
また、遮光層40の一部が重なって形成されていても良い。
図5A、図5Bは、遮光層40の平面視の大きさを説明するための図である。
図5Aは、複数の遮光層40のうちの一つの遮光層40を示す平面図である。図5Bは、人間の視力と人間の眼で認識できる物体の大きさとの関係を示すグラフである。図5Bにおいて、横軸は人間の視力である。縦軸は人間の眼で認識できる物体の大きさである。
図5Aは、複数の遮光層40のうちの一つの遮光層40を示す平面図である。図5Bは、人間の視力と人間の眼で認識できる物体の大きさとの関係を示すグラフである。図5Bにおいて、横軸は人間の視力である。縦軸は人間の眼で認識できる物体の大きさである。
光制御部材9において、遮光層40の平面視の大きさは、ある程度小さくした方がよい。その理由は、遮光層40の平面視の大きさが大きすぎると、液晶表示装置1の表示画像において、遮光層40がドットとして認識されてしまう惧れがあるからである。
図5Aに示すように、遮光層40の長軸方向の長さをB1とする。遮光層40の短軸方向の長さをB2とする。遮光層40がドットとして認識されにくくするためには、遮光層40の長軸方向の長さB1が100μm以下であることが好ましい。以下、遮光層40の長軸方向の長さB1を導くための方法について説明する。
図5Bに示すように、人間の視力と人間の眼で認識できる物体の大きさとの間には一定の関係がある。図5Bに示す曲線Cよりも上方の範囲AR1は、人間の眼で物体を認識することができる範囲である。一方、曲線Cよりも下方の範囲AR2は、人間の眼で物体を認識することができない範囲である。この曲線Cは、以下の式により導かれる(3)式により定義される。
人間の眼において、視力αは、最小視角をβ(分)としたとき、下記の(1)式により導かれる。
α=1/β ・・・(1)
最小視角βは、人間の眼で認識できる物体の大きさをV(mm)、人間の眼から物体までの距離をW(m)としたとき、下記の(2)式により導かれる。
β=(V/1000)/{W×2π/(360/60)} ・・・(2)
上記の(1)式、(2)式により、視力αは、下記の(3)式で表される。
α={W×2π/(360/60)}/(V/1000) ・・・(3)
上記の(3)式を変形すると、人間の眼で認識できる物体の大きさVは、下記の(4)式で表される。
V=[{W×2π/(360/60)}×1000]/α ・・・(4)
携帯電話機等の携帯型電子機器を使用する際、人間の眼から物体までの距離Wは20cm~30cm程度である。ここでは一例として、人間の眼から物体までの距離Wを25cmとする。
自動車の運転免許を取得するための最低視力は0.7である。この場合、人間の眼で認識できる物体の大きさVは100μmとなる。物体の大きさVが100μm以下であれば、人間の眼で物体を認識しにくくなると考えられる。すなわち、遮光層40の長軸方向の長さB1が100μm以下であることが好ましい。これにより、遮光層40が表示画像においてドットとして認識されることが抑制される。この場合、遮光層40の短軸方向の長さB2は、遮光層40の長軸方向の長さB1よりも短く、かつ、100μm以下に設定される。
さらに、視力が2.0の人間の眼で認識できる物体の大きさVは40μmとなる。物体の大きさVが40μm以下であれば、人間の眼では物体を殆ど認識することができないと考えられる。すなわち、遮光層40の長軸方向の長さB1が40μm以下であることがより好ましい。これにより、遮光層40が液晶表示装置1の表示画面においてドットとして認識されることが確実に抑制される。この場合、遮光層40の短軸方向の長さB2は、遮光層40の長軸方向の長さB1よりも短く、かつ、40μm以下に設定される。
以下に、光制御部材9とVAモードの液晶を組み合わせた場合について説明する。
図6は、極角と方位角の定義を説明するための図である。
ここで、図6に示すように、液晶表示装置1の画面の法線方向Eを基準とした観察者の視線方向Fのなす角度を極角θとする。x軸の正方向(0°方向)を基準とした観察者の視線方向Fを画面上に射影したときの線分Gの方向のなす角度を方位角φとする。
図6は、極角と方位角の定義を説明するための図である。
ここで、図6に示すように、液晶表示装置1の画面の法線方向Eを基準とした観察者の視線方向Fのなす角度を極角θとする。x軸の正方向(0°方向)を基準とした観察者の視線方向Fを画面上に射影したときの線分Gの方向のなす角度を方位角φとする。
図7は、液晶表示装置1の正面図である。
図7に示すように、液晶表示装置1の画面において、水平方向(x軸方向)を方位角φ:0°-180°方向とする。垂直方向(y軸方向)を方位角φ:90°-270°方向とする。なお、本実施形態において、第1偏光板3の透過軸は、方位角φ:90°-270°方向であり、第2偏光板7の透過軸は、方位角φ:0°-180°方向である。
図7に示すように、液晶表示装置1の画面において、水平方向(x軸方向)を方位角φ:0°-180°方向とする。垂直方向(y軸方向)を方位角φ:90°-270°方向とする。なお、本実施形態において、第1偏光板3の透過軸は、方位角φ:90°-270°方向であり、第2偏光板7の透過軸は、方位角φ:0°-180°方向である。
図8は、液晶表示装置1に含まれるVAモードの液晶を含む画素50と、光制御部材9との配置関係を示す模式図である。実際には図1に示すように、画素50上に光制御部材9が配置されるが、説明の便宜上、図8では画素50と光制御部材9とを並列して記載している。
本実施形態における画素50は、一つの画素50を第1ドメイン50aと第2ドメイン50bに分割した2ドメインVAを採用している。画素50に含まれる液晶分子51は、電圧を印加しない状態においてほぼ垂直に配向している。図8では、液晶分子51を円錐状に記載している。円錐の頂点は、液晶分子51の背面側の端部を意味する。円錐の底面は、液晶分子の視認側の端部を示している。本実施形態において、液晶分子51のダイレクタとは、液晶分子の背面側の端部から、視認側の端部へ向かう方向と定義する。
図8に示すように、第1ドメイン50aに含まれる液晶分子51と、第2ドメイン50bに含まれる液晶分子51は、方位角φ:0°-180°方向において、互いに180°異なる方向に傾いて配向している。具体的には、第1ドメイン50aに含まれる液晶分子51のダイレクタは、方位角φ:0°における極角θが0°より大きくなるよう傾いている。第2ドメイン50bに含まれる液晶分子51のダイレクタは、方位角φ:180°における極角θが0°より大きくなるよう傾いている。このように液晶分子51を配向することにより、第1ドメイン50aにおいて、電圧印加時の液晶層11の厚さ方向において中央部では、液晶分子51が方位角φ:0°でかつ極角が90°に近づくように倒れる。
第2ドメイン50bにおいて、電圧印加時の液晶層11の厚さ方向において中央部では、液晶分子51が方位角φ:180°でかつ極角が90°に近づくように倒れる。つまり、電圧印加時の液晶層11の厚さ方向において中央部では、第1ドメイン50aに含まれる液晶分子51と第2ドメイン50bに含まれる液晶分子51は、方位角φ:0°-180°方向において、互いに180°異なる方向に倒れる。なお、第1配光膜27および第2配光膜34近傍の液晶分子51は、第1配光膜27および第2配光膜34に配光が規制されているため、電圧印加時においてもほぼ垂直のままである。
第2ドメイン50bにおいて、電圧印加時の液晶層11の厚さ方向において中央部では、液晶分子51が方位角φ:180°でかつ極角が90°に近づくように倒れる。つまり、電圧印加時の液晶層11の厚さ方向において中央部では、第1ドメイン50aに含まれる液晶分子51と第2ドメイン50bに含まれる液晶分子51は、方位角φ:0°-180°方向において、互いに180°異なる方向に倒れる。なお、第1配光膜27および第2配光膜34近傍の液晶分子51は、第1配光膜27および第2配光膜34に配光が規制されているため、電圧印加時においてもほぼ垂直のままである。
図10は、光制御部材9を備えていない液晶表示装置の方位角φ:270°において、極角θを変化させた場合のガンマ特性を示している。図10において、横軸は階調を示し、縦軸は規格化輝度を示す。規格化輝度とは、256階調での輝度を100%として規格化した輝度を示す。図10中、符号111は、極角θ:0°におけるガンマ特性を示す。
符号112は、極角θ:15°におけるガンマ特性を示す。符号113は、極角θ:30°におけるガンマ特性を示す。符号114は、極角θ:45°におけるガンマ特性を示す。符号115は、極角θ:60°におけるガンマ特性を示す。符号116は、極角θ:75°におけるガンマ特性を示す。図10に示されるように、画素50を有する液晶表示装置1を方位角φ:90°-270°方向において極角θを変化させながら観察した場合、ガンマ特性の変化は比較的小さい。
符号112は、極角θ:15°におけるガンマ特性を示す。符号113は、極角θ:30°におけるガンマ特性を示す。符号114は、極角θ:45°におけるガンマ特性を示す。符号115は、極角θ:60°におけるガンマ特性を示す。符号116は、極角θ:75°におけるガンマ特性を示す。図10に示されるように、画素50を有する液晶表示装置1を方位角φ:90°-270°方向において極角θを変化させながら観察した場合、ガンマ特性の変化は比較的小さい。
図9は、光制御部材9を備えていない液晶表示装置の方位角φ:180°において、極角θを変化させた場合のガンマ特性を示している。図9において、横軸は階調を示し、縦軸は規格化輝度を示す。図9中、符号101は、極角θ:0°におけるガンマ特性を示す。符号102は、極角θ:15°におけるガンマ特性を示す。符号103は、極角θ:30°におけるガンマ特性を示す。符号104は、極角θ:45°におけるガンマ特性を示す。符号105は、極角θ:60°におけるガンマ特性を示す。符号106は、極角θ:75°におけるガンマ特性を示す。図9に示されるように、方位角φ:0°-180°方向において極角θを変化させながら観察した場合、ガンマ特性の変化が大きい。図10と比較した場合、極角θに依存してガンマ特性が大きく変化することがわかる。さらに、極角θ:60°および極角θ:75°においては、145階調以上において階調反転が起きている。
このように方位角φ:0°-180°方向における視野角特性と、方位角φ:90°-270°方向における視野角特性が異なるのは、液晶分子が方位角φ:0°-180°方向のみに倒れるよう配向していることに起因する。
方位角φ:90°-270°方向において観察者の視点の極角θを変化させると、液晶分子51の短軸方向に視点を動かすことになるため、液晶分子51の見かけ上の形状変化はそれほど大きくない。一方で、方位角φ:0°-180°方向において視点の極角θを変化させると、液晶分子51の長軸方向に視点を動かすことになり、また、液晶分子51が倒れる方向に沿って視点を動かすことになるため、液晶分子51の見かけ上の形状変化が大きい。
方位角φ:90°-270°方向において観察者の視点の極角θを変化させると、液晶分子51の短軸方向に視点を動かすことになるため、液晶分子51の見かけ上の形状変化はそれほど大きくない。一方で、方位角φ:0°-180°方向において視点の極角θを変化させると、液晶分子51の長軸方向に視点を動かすことになり、また、液晶分子51が倒れる方向に沿って視点を動かすことになるため、液晶分子51の見かけ上の形状変化が大きい。
本実施形態では、図8に示すように、電圧印加時に液晶分子51が倒れる方向と、光制御部材9の遮光層40の短軸の向きが、概ね一致するように光制御部材9が配置される。
上述のように、光制御部材9から射出される光のうち、方位角φ:90°-270°方向に散乱する光Lyは少ない。そのため、方位角φ:90°-270°方向における視野角特性は、光制御部材9を有していない液晶表示装置とほぼ変わらない。
上述のように、光制御部材9から射出される光のうち、方位角φ:90°-270°方向に散乱する光Lyは少ない。そのため、方位角φ:90°-270°方向における視野角特性は、光制御部材9を有していない液晶表示装置とほぼ変わらない。
一方で、光制御部材9から射出される光のうち、方位角φ:0°-180°方向(すなわち遮光層40の短軸方向)に散乱する光Lxは、方位角φ:90°-270°方向に散乱する光Lyよりも多い。つまり、方位角φ:0°-180°方向における光散乱特性が相対的に大きい。
異なる極角θで光制御部材9に入射した光は、方位角φ:0°-180°方向において光制御部材9により混合される。その結果、方位角φ:0°-180°方向における、輝度変化のばらつきが平均化され、方位角φ:0°-180°方向における極角θに依存したガンマ特性変化が緩和される。
図11は、本実施形態の液晶表示装置1の方位角φ:180°において、極角θを変化させた場合のガンマ特性を示している。図11において、横軸は階調を示し、縦軸は規格化輝度を示す。図11中、符号121は、極角θ:0°におけるガンマ特性を示す。符号122は、極角θ:15°におけるガンマ特性を示す。符号123は、極角θ:30°におけるガンマ特性を示す。符号124は、極角θ:45°におけるガンマ特性を示す。符号125は、極角θ:60°におけるガンマ特性を示す。符号126は、極角θ:75°におけるガンマ特性を示す。図9に示す光制御部材9を備えていない液晶表示装置の場合と比較して、極角θに依存したガンマ特性の変化が小さくなっていることがわかる。特に極角θ:45°以上におけるガンマ特性が極角θ:0°のガンマ特性に近づいていることがわかる。このことから、方位角φ:180°において斜め方向から液晶表示装置1を見た場合の色変化が緩和されるということがわかる。また、極角θ:60°および極角θ:75°のガンマ特性において、145階調以上で生じていた階調反転が抑制されていることがわかる。
なお、図11においては、方位角φ:180°におけるガンマ特性の変化を示しているが、方位角φ:0°におけるガンマ特性の変化も同等である。その理由は、本実施形態における画素構成が2ドメインVA方式を採用していることにある。各ドメイン50a及び50bにおいて液晶分子51は、方位角φ:0°-180°方向において、互いに180°異なる方向に傾いて配向しているため、方位角φ:0°におけるガンマ特性は、方位角φ:180°におけるガンマ特性と同等となる。同様に、図9において方位角φ:180°におけるガンマ特性の変化を示しているが、方位角φ:0°におけるガンマ特性の変化も同等である。また、図10において方位角φ:270°におけるガンマ特性の変化を示しているが、方位角φ:90°におけるガンマ特性の変化も同等である。
このように、2ドメインVA方式を採用した液晶表示装置1に、本実施形態の光制御部材9を組み合わせることにより、液晶分子50が倒れる方向である方位角φ:0°-180°方向における視野角特性が改善される。従来の2ドメインVA方式を採用した液晶表示装置においては、液晶分子50が倒れる方向と垂直な方位角φ:90°-270°方向の視野角特性は良好なものであったが、本実施形態の光制御部材9を組み合わせることにより、方位角φ:90°-270°方向の視野角特性を良好に維持したまま、方位角φ:0°-180°方向における視野角特性が改善されるという効果が得られる。
(液晶表示装置の製造方法)
図12A~図12Dは、光制御部材9の製造工程を、順を追って示す斜視図である。
図12A~図12Dは、光制御部材9の製造工程を、順を追って示す斜視図である。
上記構成の液晶表示装置1を構成する光制御部材9の製造工程を中心に、その製造方法について説明する。
液晶パネル2の製造工程の概略を先に説明する。最初に、TFT基板10とカラーフィルター基板12をそれぞれ作製する。その後、TFT基板10のTFT19が形成された側の面とカラーフィルター基板12のカラーフィルター31が形成された側の面とを対向させて配置する。そして、TFT基板10とカラーフィルター基板12とをシール部材を介して貼り合わせる。その後、TFT基板10とカラーフィルター基板12とシール部材とによって囲まれた空間内に液晶を注入する。このようにしてできた液晶セル5の両面に、光学接着剤等を用いて第1位相差フィルム4、第1偏光板3、第2位相差フィルム6、第2偏光板7をそれぞれ貼り合わせる。以上の工程を経て、液晶パネル2が完成する。
なお、TFT基板10やカラーフィルター基板12の製造方法は常法によれば良く、その説明を省略する。
液晶パネル2の製造工程の概略を先に説明する。最初に、TFT基板10とカラーフィルター基板12をそれぞれ作製する。その後、TFT基板10のTFT19が形成された側の面とカラーフィルター基板12のカラーフィルター31が形成された側の面とを対向させて配置する。そして、TFT基板10とカラーフィルター基板12とをシール部材を介して貼り合わせる。その後、TFT基板10とカラーフィルター基板12とシール部材とによって囲まれた空間内に液晶を注入する。このようにしてできた液晶セル5の両面に、光学接着剤等を用いて第1位相差フィルム4、第1偏光板3、第2位相差フィルム6、第2偏光板7をそれぞれ貼り合わせる。以上の工程を経て、液晶パネル2が完成する。
なお、TFT基板10やカラーフィルター基板12の製造方法は常法によれば良く、その説明を省略する。
光制御部材9の製造工程について説明する。図12Aに示すように、厚さが100μmのトリアセチルセルロースの基材39を準備する。次いで、スピンコート法を用いて、この基材39の一面に遮光部材料としてカーボンが含有されたブラックネガレジストを塗布する。これにより、膜厚150nmの塗膜45を形成する。
上記の塗膜45を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度90℃で塗膜45のプリベークを行う。これにより、ブラックネガレジスト中の溶媒が揮発する。
上記の塗膜45を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度90℃で塗膜45のプリベークを行う。これにより、ブラックネガレジスト中の溶媒が揮発する。
露光装置を用い、平面形状が例えば楕円形状の複数の開口パターン46が形成されたフォトマスク47を介して塗膜45に光Lを照射し、露光を行う。このとき、波長365nmのi線、波長404nmのh線、波長436nmのg線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は100mJ/cm2とする。
上記のフォトマスク47を用いて露光を行った後、専用の現像液を用いてブラックネガレジストからなる塗膜45の現像を行い、100℃で乾燥し、図12Bに示すように、平面形状が例えば楕円形の複数の遮光層40を基材39の一面に形成する。本実施形態の場合、次工程でブラックネガレジストからなる遮光層40をマスクとして透明ネガレジストの露光を行い、中空部42を形成する。そのため、フォトマスク47の開口パターン46の位置が中空部42の形成位置に対応する。
楕円形の遮光層40は次工程の光拡散部41の非形成領域(中空部42)に対応する。
複数の開口パターン46は全て楕円形のパターンである。開口パターン46の長径と短径は様々の大きさから構成されている。隣接する開口パターン46間の間隔(ピッチ)の配置は、規則的でもなく、周期的でもない。開口パターン46の間隔(ピッチ)は液晶パネル2の画素の間隔(ピッチ、例えば150μm)よりも小さいことが望ましい。これにより、画素内に少なくとも1つの遮光層40が形成される。そのため、例えばモバイル機器等に用いる画素ピッチが小さい液晶パネルと組み合わせたときに広視野角化を図ることができる。
複数の開口パターン46は全て楕円形のパターンである。開口パターン46の長径と短径は様々の大きさから構成されている。隣接する開口パターン46間の間隔(ピッチ)の配置は、規則的でもなく、周期的でもない。開口パターン46の間隔(ピッチ)は液晶パネル2の画素の間隔(ピッチ、例えば150μm)よりも小さいことが望ましい。これにより、画素内に少なくとも1つの遮光層40が形成される。そのため、例えばモバイル機器等に用いる画素ピッチが小さい液晶パネルと組み合わせたときに広視野角化を図ることができる。
本実施形態では、ブラックネガレジストを用いたフォトリソグラフィー法によって遮光層40を形成したが、これに限らない。この他に、本実施形態の開口パターン46と遮光パターンとが反転したフォトマスクを用いれば、光吸収性を有するポジレジストを用いることもできる。もしくは、蒸着法や印刷法等を用いて遮光層40を直接形成しても良い。
次いで、図12Cに示すように、スピンコート法を用いて、遮光層40の上面に光拡散部材料としてアクリル樹脂からなる透明ネガレジストを塗布する。これにより、膜厚20μmの塗膜48を形成する。
次いで、上記の塗膜48を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜48のプリベークを行う。これにより、透明ネガレジスト中の溶媒が揮発する。
次いで、上記の塗膜48を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜48のプリベークを行う。これにより、透明ネガレジスト中の溶媒が揮発する。
次いで、基材39側から遮光層40をマスクとして塗膜48に光Fを照射し、露光を行う。このとき、波長365nmのi線、波長404nmのh線、波長436nmのg線の混合線を用いた露光装置を使用する。露光量は500mJ/cm2とする。
その後、上記の塗膜48を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜48のポストエクスポージャーベイク(PEB)を行う。
その後、上記の塗膜48を形成した基材39をホットプレート上に載置し、温度95℃で塗膜48のポストエクスポージャーベイク(PEB)を行う。
次いで、専用の現像液を用いて透明ネガレジストからなる塗膜48の現像を行い、100℃でポストベークし、図12Dに示すように、複数の中空部42を有する透明樹脂層41を基材39の一面に形成する。本実施形態では、図12Cに示したように、拡散光を用いて露光を行っているので、塗膜48を構成する透明ネガレジストが遮光層40の非形成領域から外側に広がるように放射状に露光される。これにより、順テーパ状の中空部42が形成される。光拡散部41は逆テーパ状の形状となる。光拡散部41の反射面41cの傾斜角度は拡散光の拡散の度合いで制御できる。
ここで用いる光Fとして、平行光、もしくは拡散光、もしくは特定の出射角度における強度が他の出射角度における強度と異なる光、すなわち特定の出射角度に強弱を有する光を用いることができる。平行光を用いた場合、光拡散部41の反射面41cの傾斜角度が例えば60°~90°程度の単一の傾斜角度となる。拡散光を用いた場合には、傾斜角度が連続的に変化する、断面形状が曲線状の傾斜面となる。特定の出射角度に強弱を有する光を用いた場合には、その強弱に対応した斜面角度を有する傾斜面となる。このように、光拡散部41の反射面41cの傾斜角度を調整することができる。これにより、光制御部材9の光拡散性を、目的とする視認性が得られるように調整することが可能となる。
なお、露光装置から出射された平行光を光Fとして基材39に照射する手段の一つとして、例えば露光装置から出射された光の光路上にヘイズ50程度の拡散板を配置し、拡散板を介して光を照射する。
なお、露光装置から出射された平行光を光Fとして基材39に照射する手段の一つとして、例えば露光装置から出射された光の光路上にヘイズ50程度の拡散板を配置し、拡散板を介して光を照射する。
以上、図12A~図12Dの工程を経て、本実施形態の光制御部材9が完成する。光制御部材9の全光線透過率は、90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られ、光制御部材9に求められる光学性能を十分に発揮できる。全光線透過率は、JIS K7361-1の規定によるものである。なお、本実施形態では、液体状のレジストを用いる例を挙げたが、この構成に代えて、フィルム状のレジストを用いても良い。
最後に、完成した光制御部材9を、図2に示すように、基材39を視認側に向け、光拡散部41を第2偏光板7に対向させた状態で、接着剤層43を介して液晶パネル2に貼付する。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置1が完成する。
以上の工程により、本実施形態の液晶表示装置1が完成する。
本実施形態に係る液晶表示装置1においては、液晶パネル2の光射出側に光制御部材9が配置されているため、光制御部材9に入射した光は、光制御部材9に入射する前よりも角度分布が広がった状態で光制御部材9から射出される。したがって、観察者が液晶表示装置1の正面方向(法線方向)から視線を傾けていっても良好な表示を視認することができる。
さらに、光制御部材9の液晶パネル2に一定の電圧を印加した場合の極角方向の透過率変化が相対的に大きい方位角方向(方位角φ:0°-180°方向)と、光制御部材9の拡散性が相対的に強い方位角方向と、が概ね一致している。そのため、液晶表示装置1から方位角φ:0°-180°方向における光散乱特性は、他の方位角方向に比べて、大きくなる。これにより、方位角φ:0°-180°方向における、輝度変化の度合いを平均化できる。そのため、観察者が液晶表示装置1の正面方向(法線方向)から方位角φ:0°-180°方向に視線を傾けていっても、色変化が抑制される。
以上により、表示画面を方位角φ:0°-180°方向において斜めから見たときのガンマ特性変化を抑制し、視野角特性に優れた液晶表示装置1を提供することができる。
以上により、表示画面を方位角φ:0°-180°方向において斜めから見たときのガンマ特性変化を抑制し、視野角特性に優れた液晶表示装置1を提供することができる。
一般に、ストライプや格子等のような規則性のあるパターン同士を重ね合わせた場合、各パターンの周期が僅かにずれると、干渉縞模様(モアレ)が視認されることが知られている。例えば複数の光拡散部がマトリクス状に配列された光制御部材と複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルとを重ね合わせたとすると、光制御部材の光拡散部による周期パターンと液晶パネルの画素による周期パターンとの間でモアレが発生し、表示品位を低下させる虞がある。
これに対し、本実施形態の液晶表示装置1においては、複数の遮光層40が平面的にランダムに配置されている。光拡散部41が遮光層40の形成領域以外の領域に形成されている。そのため、液晶パネル2の画素の規則的配列との間で干渉によるモアレが生じることがなく、表示品位を維持することができる。
本実施形態では、複数の遮光層40の配置をランダムとしたが、必ずしも複数の遮光層40の配置がランダムである必要はない。複数の遮光層40の配置が非周期的であれば、モアレの発生を抑えることができる。さらに、状況や用途に応じて多少のモアレの発生が許容される場合には、複数の遮光層40が周期的に配置されていても良い。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図13を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、光制御部材309に複数の光拡散部341が配置されている点が第1実施形態と異なる。そのため、本実施形態では、光制御部材309について説明する。
以下、本発明の第2実施形態について、図13を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、光制御部材309に複数の光拡散部341が配置されている点が第1実施形態と異なる。そのため、本実施形態では、光制御部材309について説明する。
図13は、光制御部材309の模式図である。図13において、左側上段は光制御部材309の平面図である。左側下段は、左側上段の平面図のC-C線に沿った断面図である。右側上段は、左側上段の平面図のD-D線に沿った断面図である。
本実施形態の光制御部材309は、図13の左側上段に示すように、複数の光拡散部341が、基材339の一面に点在して設けられている。基材339の法線方向から見た光拡散部341の平面形状は細長い楕円形である。光拡散部341は、長軸と短軸とを有している。
図13の左側下段、右側上段に示すように、遮光層340の下方に相当する部分が中空部342となる。この中空部342に空気が存在している。光制御部材309は空気が存在する連続した中空部342を有している。中空部342以外の部分には、光拡散部341が点在して設けられている。
複数の光拡散部341の長軸方向は概ねy方向に揃っている。複数の光拡散部341の短軸方向は概ねx方向に揃っている。このことから、光拡散部341の反射面341cの向きを考えると、光拡散部341の反射面341cのうち、y方向に沿った反射面341cの割合はx方向に沿った反射面341cの割合よりも多い。そのため、y方向に沿った反射面341cで反射してx方向に拡散する光Lxは、x方向に沿った反射面341cで反射してy方向に拡散する光Lyよりも多くなる。したがって、光制御部材309の拡散性が相対的に強い方位角方向は、光拡散部341の短軸方向であるX方向となる。
本実施形態においては、液晶パネル2の光射出側に光制御部材309を配置する。さらに、光制御部材309の液晶パネル2に電圧を印加した時の液晶層11の厚さ方向において中央部において、液晶分子51が倒れる方位角方向(方位角φ:0°-180°方向)と、光制御部材309の拡散性が相対的に強い方位角方向(光拡散部341の短軸方向であるx方向)と、を概ね一致させる。
係る光制御部材309を使用した場合であっても、表示画面を方位角φ:0°-180°方向において斜めから見たときのガンマ特性変化を抑制し、視野角特性に優れた表示画像を実現することができる。
なお、光拡散部341の平面形状は、円形、多角形、半円等の形状が含まれていても良い。また、光拡散部341の開口部同士が重なって形成されていても良い。
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、図14A~図14Fを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、光制御部材における遮光層の形状が楕円に内接する形状である点が第1実施形態と異なる。
したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、遮光層について説明する。
以下、本発明の第3実施形態について、図14A~図14Fを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、光制御部材における遮光層の形状が楕円に内接する形状である点が第1実施形態と異なる。
したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、遮光層について説明する。
図14A~図14Fは、本実施形態の遮光層の平面図である。
図14A~図14Fに示すように、本実施形態の遮光層の形状は楕円に内接する形状である。
図14A~図14Fに示すように、本実施形態の遮光層の形状は楕円に内接する形状である。
具体的には、図14Aに示す遮光層440Aの形状は、楕円に内接する四角形である。図14Bに示す遮光層440Bの形状は、楕円に内接する六角形である。図14Cに示す遮光層440Cの形状は、楕円に内接する八角形である。図14Dに示す遮光層440Dの形状は、楕円に内接する三角形である。図14Eに示す遮光層440Eの形状は、楕円に内接する十角形である。図14Fに示す遮光層440Fの形状は、楕円に内接する図形である。遮光層440Fの中央部分は、楕円に内接する部分に比べて細い。
本実施形態においては、遮光層440A~440Fの短軸方向と、光制御部材309の液晶パネル2に一定の電圧を印加したときに液晶分子51が倒れる方位角方向(方位角φ:0°-180°方向)と、を概ね一致させる。
本実施形態の遮光層440A~440Fを用いても、表示画面を方位角φ:0°-180°方向において斜めから見たときのガンマ特性変化を抑制し、視野角特性に優れた表示画像を実現することができる。
[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態について、図15A~図15Dを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、光制御部材における遮光層の構成が第1実施形態と異なる。
したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御部材について説明する。
以下、本発明の第4実施形態について、図15A~図15Dを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、光制御部材における遮光層の構成が第1実施形態と異なる。
したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御部材について説明する。
図15A~図15Dは、本実施形態の光制御部材の平面図である。
図15A~図15Dに示すように、本実施形態の光制御部材は、第1実施形態の光制御部材に対し、遮光層の構成が異なる。
図15A~図15Dに示すように、本実施形態の光制御部材は、第1実施形態の光制御部材に対し、遮光層の構成が異なる。
具体的には、第1実施形態の光制御部材9では、それぞれの遮光層40において長軸の長さに対する短軸の長さの比が概ね等しくなっていた。これに対し、図15Aに示す光制御部材509Aには、長軸の長さに対する短軸の長さの比が異なる遮光層540Aが混在している。
さらに、第1実施形態の光制御部材9では、それぞれの遮光層40の長軸方向が方位角φ:90°-270°方向に配置されていた。これに対し、図15Bに示す光制御部材509Bでは、複数の遮光層540Bのうちの一部の遮光層540Bの長軸が他の遮光層540Bの長軸と異なる方向を向いている。
また、第1実施形態の光制御部材9では、複数の遮光層40の全てが点在して配置されていた。これに対し、図15Cに示す光制御部材509Cでは、複数の遮光層540Cのうちの一部の遮光層540Cが他の遮光層540Cの一部と連結している。
また、第1実施形態の光制御部材9では、複数の遮光層40の形状が全て楕円形状であった。これに対し、図15Dに示す光制御部材509Dでは、複数の遮光層540Dのうちの一部の遮光層540Dの形状が長方形である。
本実施形態の光制御部材509A~509Dを用いても、表示画面を方位角φ:0°-180°方向において斜めから見たときのガンマ特性変化を抑制し、視野角特性に優れた表示画像を実現することができる。
[第5実施形態]
以下、本発明の第5実施形態について、図16A、図16B、図17A、図17Bを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、光制御部材における光拡散部の反射面の構成が第1実施形態と異なる。
したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御部材について説明する。
以下、本発明の第5実施形態について、図16A、図16B、図17A、図17Bを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、光制御部材における光拡散部の反射面の構成が第1実施形態と異なる。
したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御部材について説明する。
図16A、図16Bは、本実施形態の光制御部材609A,609Bの断面図である。
図16A、図16Bに示すように、本実施形態の光制御部材609A,609Bは、第1実施形態の光制御部材9に対し、光拡散部641A,641Bの反射面の構成が異なる。
図16A、図16Bに示すように、本実施形態の光制御部材609A,609Bは、第1実施形態の光制御部材9に対し、光拡散部641A,641Bの反射面の構成が異なる。
具体的には、第1実施形態の光制御部材9では、光拡散部40の反射面41cの傾斜角度が一定であった。これに対し、図16A、図16Bに示す光制御部材609A,609Bでは、光拡散部641A,641Bの反射面の傾斜角度が連続的に変化している。光拡散部641A,641Bの反射面の断面形状が曲線状の傾斜面である。
図16Aに示す光制御部材609Aでは、光拡散部641Aの反射面641Acが中空部642A側に湾曲し、中空部642Aの反射面641Ac側の部分が凹となっている。
図16Bに示す光制御部材609Bでは、光拡散部641Bの反射面641Bcが中空部642B側に湾曲し、中空部642Bの反射面641Bc側の部分が凸となっている。
図17A、図17Bは、光拡散部の反射面の傾斜角度と面積率との関係を説明するための図である。
図17Aは、光拡散部の反射面の傾斜角度の分布が第1の反射面と第2の反射面とで同じ場合の図である。図17Bは、光拡散部の反射面の傾斜角度の分布が第1の反射面と第2の反射面とで異なる場合の図である。図17A、図17Bにおいて、横軸は光拡散部の反射面の傾斜角度である。縦軸は光拡散部の反射面の面積率である。面積率とは、光拡散部の反射面を側方から見たときに、反射面全体の面積に対する、ある傾斜角度を有する部分の面積の比率である。本実施形態では、反射面が湾曲しているため、傾斜角度は、反射面の湾曲部分の所定位置における接線と光拡散部の光入射端面とのなす角度となる。ここでは、一例として、第1の反射面の傾斜角度ψ1が第2の反射面の傾斜角度ψ2よりも大きい場合を挙げて説明する。
図17Aは、光拡散部の反射面の傾斜角度の分布が第1の反射面と第2の反射面とで同じ場合の図である。図17Bは、光拡散部の反射面の傾斜角度の分布が第1の反射面と第2の反射面とで異なる場合の図である。図17A、図17Bにおいて、横軸は光拡散部の反射面の傾斜角度である。縦軸は光拡散部の反射面の面積率である。面積率とは、光拡散部の反射面を側方から見たときに、反射面全体の面積に対する、ある傾斜角度を有する部分の面積の比率である。本実施形態では、反射面が湾曲しているため、傾斜角度は、反射面の湾曲部分の所定位置における接線と光拡散部の光入射端面とのなす角度となる。ここでは、一例として、第1の反射面の傾斜角度ψ1が第2の反射面の傾斜角度ψ2よりも大きい場合を挙げて説明する。
本実施形態において、光拡散部の反射面の傾斜角度は、メインとなる傾斜角度を中心に角度分布に幅を有する。光拡散部の反射面の傾斜角度の分布は、図17Aに示すように、第1の反射面の傾斜角度ψ1と第2の反射面の傾斜角度ψ2とで、それぞれ同じ傾斜分布でもよい。また、図17Bに示すように、第1の反射面の傾斜角度ψ1と第2の反射面の傾斜角度ψ2とで、それぞれ異なる傾斜分布でもよい。
ただし、第1の反射面の傾斜角度ψ1の方が第2の反射面の傾斜角度ψ2よりも輝度分布の対称性に対する寄与度が大きい。そのため、輝度分布の対称性をよくするためには第1の反射面の傾斜角度ψ1の分布は狭いほうがよい。
ただし、第1の反射面の傾斜角度ψ1の方が第2の反射面の傾斜角度ψ2よりも輝度分布の対称性に対する寄与度が大きい。そのため、輝度分布の対称性をよくするためには第1の反射面の傾斜角度ψ1の分布は狭いほうがよい。
本実施形態の光制御部材609A,609Bを用いても、表示画面を方位角φ:0°-180°方向において斜めから見たときのガンマ特性変化を抑制し、視野角特性に優れた表示画像を実現することができる。
[第6実施形態]
以下、本発明の第6実施形態について、図18A、図18Bを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第5実施形態と同一であり、光制御部材における光拡散部の反射面の構成が第5実施形態と異なる。
したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御部材について説明する。
以下、本発明の第6実施形態について、図18A、図18Bを用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第5実施形態と同一であり、光制御部材における光拡散部の反射面の構成が第5実施形態と異なる。
したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、光制御部材について説明する。
図18A、図18Bは、本実施形態の光制御部材709A,709Bの断面図である。
図18A、図18Bに示すように、本実施形態の光制御部材709A,709Bは、第5実施形態の光制御部材609A,609Bに対し、光拡散部の反射面の構成が異なる。
図18A、図18Bに示すように、本実施形態の光制御部材709A,709Bは、第5実施形態の光制御部材609A,609Bに対し、光拡散部の反射面の構成が異なる。
具体的には、第5実施形態の光制御部材609A,609Bでは、光拡散部641A,641Bの反射面の傾斜角度が連続的に変化しており、光拡散部641A,641Bの反射面の断面形状が曲線状の傾斜面であった。これに対し、図18A、図18Bに示す光制御部材709A,709Bでは、光拡散部741A,741Bの反射面が複数の異なる傾斜角度を有している。光拡散部741A,741Bの反射面の断面形状が折れ線状の傾斜面である。
図18Aに示す光制御部材709Aでは、光拡散部741Aの反射面741Acが傾斜角度の異なる3つの傾斜面を有し、中空部742Aの反射面741Ac側の部分が凹となっている。
図18Bに示す光制御部材709Bでは、光拡散部741Bの反射面741Bcが傾斜角度の異なる3つの傾斜面を有し、中空部742Bの反射面741Bc側の部分が凸となっている。
本実施形態の光制御部材を用いても、表示画面を斜め方向から見たときの階調反転を抑制し、視野角特性に優れた表示を得ることができる。
[第7実施形態]
以下、本発明の第7実施形態について、図19~図22を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、液晶パネル2の画素の構成が第1実施形態と異なる。本実施形態の液晶パネル2は、いわゆるマルチピクセル駆動を採用した画素構成を有する。
したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、液晶パネル2の画素について説明する。
以下、本発明の第7実施形態について、図19~図22を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、液晶パネル2の画素の構成が第1実施形態と異なる。本実施形態の液晶パネル2は、いわゆるマルチピクセル駆動を採用した画素構成を有する。
したがって、本実施形態では、液晶表示装置の基本構成の説明は省略し、液晶パネル2の画素について説明する。
図19に、本実施形態の液晶表示装置200の電気的な構成を模式的に示す。
画素60は、副画素60a、60bに分割されている。副画素60aには、TFT66aおよび補助容量(CS)72aが接続されている。副画素60bには、TFT66bおよび補助容量72bが接続されている。TFT66aおよびTFT66bのゲ-ト電極は、走査線62に接続されている。ソース電極は、共通の(同一の)信号線64に接続されている。補助容量72a、72bは、それぞれ補助容量配線(CSバス・ライン)74aおよび補助容量配線74bに接続されている。補助容量72aおよび72bは、それぞれ副画素電極68aおよび68bに電気的に接続された補助容量電極と、補助容量配線74aおよび74bに電気的に接続された補助容量対向電極と、これらの間に設けられた絶縁層(不図示)によって形成されている。補助容量72aおよび72bの補助容量対向電極は互いに独立しており、それぞれ補助容量配線74aおよび74bから互いに異なる補助容量対向電圧が供給され得る。
副画素60aは、さらに2つのドメイン61a、61bを有する。電圧印加時において、ドメイン61aに含まれる液晶分子51と、ドメイン61bに含まれる液晶分子51は、互いに180°異なる方向に倒れる。同様に、副画素60bは、さらに二つのドメイン61c、61dを有する。電圧印加時において、ドメイン61cに含まれる液晶分子51と、ドメイン61dに含まれる液晶分子51は、互いに180°異なる方向に倒れる。
次に、液晶表示装置200の2つの副画素60aおよび60bの液晶層に互いに異なる実効電圧を印加することが出来る原理について図20を用いて説明する。
図20は、液晶表示装置200の1画素分の等価回路を模式的に示す。電気的な等価回路において、それぞれの副画素60aおよび60bの液晶層を、液晶層63aおよび63bとして表している。また、副画素電極68aおよび68bと、液晶層63aおよび63bと、対向電極67(副画素60aおよび60bに対して共通)によって形成される液晶容量をそれぞれClca、Clcbとする。
液晶容量ClcaおよびClcbの静電容量値は、同一の値CLC(V)とする。CLC(V)の値は、副画素60a、60bの液晶層に印加される実効電圧(V)に依存する。また、各副画素60aおよび60bの液晶容量にそれぞれ独立に接続されている補助容量72aおよび72bを、Ccsa、Ccsbとし、これらの静電容量値は同一の値CCSとする。
副画素60aの補助容量Ccsaの一方の電極は、副画素電極である。液晶容量Clcaの副画素電極68aと補助容量Ccsaの副画素電極は、副画素60aを駆動するために設けたTFT66aのドレイン電極に接続されている。液晶容量Clcaの他方の電極は、対向電極である。補助容量Ccsaの他方の電極は、補助容量配線74aに接続されている。副画素60bの補助容量Ccsbの一方の電極は、副画素電極である。液晶容量Clcbの副画素電極68bと補助容量Ccsbの副画素電極は、副画素60bを駆動するために設けたTFT66bのドレイン電極に接続されている。液晶容量Clcbの他方の電極は、対向電極である。補助容量Ccsbの他方の電極は、補助容量配線74bに接続されている。TFT66aおよびTFT66bのゲート電極は、いずれも走査線62に接続されている。ソース電極は、いずれも信号線64に接続されている。
図21の(a)~図21の(f)に本実施形態の液晶表示装置200を駆動する際の各電圧のタイミングを模式的に示す。
図21の(a)は、信号線64の電圧波形Vsを示している。図21の(b)は、補助容量配線74aの電圧波形Vcsaを示している。図21の(c)は、補助容量配線74bの電圧波形Vcsbを示している。図21の(d)は、走査線62の電圧波形Vgを示している。図21の(e)は、副画素60aの画素電極68aの電圧波形Vlcaを示している。図21の(f)は、副画素60bの画素電極68bの電圧波形Vlcbを示している。また、図中の破線は、対向電極67の電圧波形COMMON(Vcom)を示している。
以下、図21の(a)~図21の(f)を用いて、図20の等価回路の動作を説明する。
時刻T1のときVgの電圧がVgLからVgHに変化することにより、TFT66aとTFT66bが同時に導通状態(オン状態)となり、副画素60a、60bの副画素電極68a、68bに信号線64の電圧Vsが伝達され、副画素60a、60bに充電される。同様にそれぞれの副画素の補助容量Csa、Csbにも信号線からの充電がなされる。
時刻T2のとき走査線62の電圧VgがVgHからVgLに変化することにより、TFT66aとTFT66bが同時に非導通状態(OFF状態)となり、副画素60a、60b、補助容量Csa、Csbはすべて信号線64と電気的に絶縁される。なお、この直後TFT66a、TFT66bの有する寄生容量等の影響による引き込み現象のために、それぞれの副画素電極の電圧Vlca、Vlcbは概ね同一の電圧Vdだけ低下し、以下の式で示される。
Vlca=Vs-Vd ・・・(1)
Vlcb=Vs-Vd ・・・(2)
また、このとき、それぞれの補助容量配線の電圧Vcsa、Vcsbは以下の式で示される。
Vcsa=Vcom-Vad ・・・(3)
Vcsb=Vcom+Vad ・・・(4)
Vlca=Vs-Vd ・・・(1)
Vlcb=Vs-Vd ・・・(2)
また、このとき、それぞれの補助容量配線の電圧Vcsa、Vcsbは以下の式で示される。
Vcsa=Vcom-Vad ・・・(3)
Vcsb=Vcom+Vad ・・・(4)
時刻T3で、補助容量Csaに接続された補助容量配線74aの電圧VcsaがVcom-VadからVcom+Vadに変化し、補助容量Csbに接続された補助容量配線74bの電圧VcsbがVcom+VadからVcom-Vadに2倍のVadだけ変化する。補助容量配線74aおよび74bのこの電圧変化に伴い、それぞれの副画素電極の電圧Vlca、Vlcbは以下のように変化する。
Vlca=Vs-Vd+2×K×Vad ・・・(5)
Vlcb=Vs-Vd-2×K×Vad ・・・(6)
但し、K=CCS/(CLC(V)+CCS)である。
Vlca=Vs-Vd+2×K×Vad ・・・(5)
Vlcb=Vs-Vd-2×K×Vad ・・・(6)
但し、K=CCS/(CLC(V)+CCS)である。
時刻T4では、VcsaがVcom+VadからVcom-Vadへ、VcsbがVcom-VadからVcom+Vadへ、2倍のVadだけ変化し、Vlca、Vlcbもまた、式(7)、式(8)からそれぞれ式(9)、式(10)へと変化する。
Vlca=Vs-Vd+2×K×Vad ・・・(7)
Vlcb=Vs-Vd-2×K×Vad ・・・(8)
Vlca=Vs-Vd ・・・(9)
Vlcb=Vs-Vd ・・・(10)
Vlca=Vs-Vd+2×K×Vad ・・・(7)
Vlcb=Vs-Vd-2×K×Vad ・・・(8)
Vlca=Vs-Vd ・・・(9)
Vlcb=Vs-Vd ・・・(10)
時刻T5では、VcsaがVcom-VadからVcom+Vadへ、VcsbがVcom+VadからVcom-Vadへ、2倍のVadだけ変化し、Vlca、Vlcbもまた、式(11)、式(12)からそれぞれ式(13)、式(14)へと変化する。
Vlca=Vs-Vd ・・・(11)
Vlcb=Vs-Vd ・・・(12)
Vlca=Vs-Vd+2×K×Vad ・・・(13)
Vlcb=Vs-Vd-2×K×Vad ・・・(14)
Vlca=Vs-Vd ・・・(11)
Vlcb=Vs-Vd ・・・(12)
Vlca=Vs-Vd+2×K×Vad ・・・(13)
Vlcb=Vs-Vd-2×K×Vad ・・・(14)
Vcsa、Vcsb、Vlca、Vlcbは、水平書き込み時間1Hの整数倍の間隔ごとに上記T4、T5における変化を交互に繰り返す。上記T4、T5の繰り返し間隔を1Hの1倍とするか、2倍とするか、3倍とするかあるいはそれ以上とするかは液晶表示装置の駆動方法(極性反転方法等)や表示状態(ちらつき、表示のざらつき感等)を鑑みて適宜設定すればよい。この繰り返しは次に画素60が書き換えられるとき、すなわちT1に等価な時間になるまで継続される。従って、それぞれの副画素電極の電圧Vlca、Vlcbの実効的な値は、以下のようになる。
Vlca=Vs-Vd+K×Vad ・・・(15)Vlcb=Vs-Vd-K×Vad ・・・(16)となる。
Vlca=Vs-Vd+K×Vad ・・・(15)Vlcb=Vs-Vd-K×Vad ・・・(16)となる。
よって、副画素60a、60bの液晶層13aおよび13bに印加される実効電圧V1、V2は、以下で示される。
V1=Vlca-Vcom ・・・(17)V2=Vlcb-Vcom ・・・(18)すなわち、実効電圧V1、V2は、以下のように書き換えられる。
V1=Vs-Vd+K×Vad-Vcom ・・・(19)V2=Vs-Vd-K×Vad-Vcom ・・・(20)
V1=Vlca-Vcom ・・・(17)V2=Vlcb-Vcom ・・・(18)すなわち、実効電圧V1、V2は、以下のように書き換えられる。
V1=Vs-Vd+K×Vad-Vcom ・・・(19)V2=Vs-Vd-K×Vad-Vcom ・・・(20)
従って、副画素60aおよび60bのそれぞれの液晶層13aおよび13bに印加される実効電圧の差ΔV12(=V1-V2)は、ΔV12=2×K×Vad(但し、K=CCS/(CLC(V)+CCS))となり、互いに異なる電圧を印加することができる。
本実施形態において、上述のような構成の液晶表示装置200に、光制御部材9を組み合わせる。第1実施形態と同様に、電圧印加時に液晶分子51が倒れる方向と、光制御部材9の遮光層40の短軸の向きが、概ね一致するように光制御部材9が配置される。上述のように、光制御部材9から射出される光のうち、方位角φ:90°-270°方向に散乱する光Lyは少ない。そのため、方位角φ:90°-270°方向における視野角特性は、光制御部材9を有していない液晶表示装置とほぼ変わらない。
一方で、光制御部材9から射出される光のうち、方位角φ:0°-180°方向(すなわち遮光層40の短軸方向)に散乱する光Lxは、方位角φ:90°-270°方向に散乱する光Lyよりも多い。つまり、方位角φ:0°-180°方向における光散乱特性が相対的に大きい。
異なる極角θで光制御部材9に入射した光は、方位角φ:0°-180°方向において光制御部材9により混合される。その結果、方位角φ:0°-180°方向における、輝度変化のばらつきが平均化され、方位角φ:0°-180°方向における極角θに依存したガンマ特性変化が緩和される。
図22は、本実施形態の液晶表示装置200の方位角φ:180°における極角θを変化させた場合におけるガンマ特性を示す図である。図22において、横軸は階調を示し、縦軸は規格化輝度を示す。図22中、符号131は、極角θ:0°におけるガンマ特性を示す。符号132は、極角θ:15°におけるガンマ特性を示す。符号133は、極角θ:30°におけるガンマ特性を示す。符号134は、極角θ:45°におけるガンマ特性を示す。符号135は、極角θ:60°におけるガンマ特性を示す。符号136は、極角θ:75°におけるガンマ特性を示す。図11に示す第1実施形態と比較して、極角θ:45°以上におけるガンマ特性がさらに極角θ:0°のガンマ特性に近づいていることがわかる。このことから、マルチピクセル駆動を採用した画素を有する液晶表示装置200では、方位角φ:180°において斜め方向から見た場合の色変化がさらに緩和されるといえる。
なお、本実施形態で用いたマルチピクセル駆動方法に限られず、その他のマルチピクセル駆動方法を本実施形態に適用することが可能である。例えば、特開2006-48055、特開2006-133577、特開2009-199067、国際公開公報2008/18552に記載されている画素構成を用いてもよい。
[第8実施形態]
上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置は、各種電子機器に適用することができる。
以下、上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を備えた電子機器について、図23~図25を用いて説明する。
上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置は、例えば、図23に示す携帯電話に適用できる。
図23に示す携帯電話240は、音声入力部241、音声出力部242、アンテナ243、操作スイッチ244、表示部245および筐体246等を備えている。
表示部245として上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を好適に適用できる。上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を携帯電話240の表示部245に適用することによって、視野角依存性の小さい映像を表示することができる。
上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置は、各種電子機器に適用することができる。
以下、上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を備えた電子機器について、図23~図25を用いて説明する。
上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置は、例えば、図23に示す携帯電話に適用できる。
図23に示す携帯電話240は、音声入力部241、音声出力部242、アンテナ243、操作スイッチ244、表示部245および筐体246等を備えている。
表示部245として上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を好適に適用できる。上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を携帯電話240の表示部245に適用することによって、視野角依存性の小さい映像を表示することができる。
また、上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置は、例えば、図24に示す薄型テレビに適用できる。
図24に示す薄型テレビ250は、表示部251、スピーカ252、キャビネット253およびスタンド254等を備えている。
表示部251として上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を好適に適用できる。上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を薄型テレビ250の表示部251に適用することによって、視野角依存性の小さい映像を表示することができる。
図24に示す薄型テレビ250は、表示部251、スピーカ252、キャビネット253およびスタンド254等を備えている。
表示部251として上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を好適に適用できる。上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を薄型テレビ250の表示部251に適用することによって、視野角依存性の小さい映像を表示することができる。
上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置は、例えば、図25に示すノートパソコンに適用できる。
図25に示すノートパソコン270は、表示部271、キーボード272、タッチパッド273、メインスイッチ274、カメラ275、記録媒体スロット276および筐体277等を備えている。
表示部271として上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を好適に適用できる。上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置をノートパソコン270の表示部271に適用することによって、視野角依存性の小さい映像を表示することができる。
図25に示すノートパソコン270は、表示部271、キーボード272、タッチパッド273、メインスイッチ274、カメラ275、記録媒体スロット276および筐体277等を備えている。
表示部271として上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置を好適に適用できる。上述の第1実施形態~第7実施形態の液晶表示装置をノートパソコン270の表示部271に適用することによって、視野角依存性の小さい映像を表示することができる。
なお、本発明のいくつかの態様における技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の態様における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、液晶パネルの極角に依存したガンマ特性変化が大きい方位角方向と光制御部材の拡散性が相対的に強い方位角方向とは、完全に一致する必要はなく、概ね一致していればよい。
一般に液晶表示装置の組み立て工程において、液晶パネルと光制御部材との位置合わせの回転方向のずれは3°程度以内と考えられる。そのため、液晶パネルの輝度視野角が相対的に狭い方位角方向と光制御部材の拡散性が相対的に強い方位角方向とが3°程度ずれている場合も、本発明の態様における技術範囲に含まれる。
例えば、液晶パネルの極角に依存したガンマ特性変化が大きい方位角方向と光制御部材の拡散性が相対的に強い方位角方向とは、完全に一致する必要はなく、概ね一致していればよい。
一般に液晶表示装置の組み立て工程において、液晶パネルと光制御部材との位置合わせの回転方向のずれは3°程度以内と考えられる。そのため、液晶パネルの輝度視野角が相対的に狭い方位角方向と光制御部材の拡散性が相対的に強い方位角方向とが3°程度ずれている場合も、本発明の態様における技術範囲に含まれる。
また、上記実施形態における光制御部材の基材の視認側に、反射防止層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層のうちの少なくとも一つを設けた構成としても良い。この構成によれば、基材の視認側に設ける層の種類に応じて、外光反射を低減する機能、塵埃や汚れの付着を防止する機能、傷を防止する機能等を付加することができ、視野角特性の経時劣化を防ぐことができる。
また、上記実施形態では、光拡散部もしくは空間部分の形状を楕円錐台状としたが、その他の形状であってもよい。また、光拡散部の反射面の傾斜角度は光軸を中心として必ずしも対称でなくても良い。上記実施形態のように光拡散部の形状を楕円錐台状とした場合には、光拡散部の反射面の傾斜角度が光軸を中心として線対称となるため、光軸を中心として線対称的な角度分布が得られる。これに対し、表示装置の用途や使い方に応じて意図的に非対称な角度分布が要求される場合、例えば画面の上方側だけ、あるいは右側だけに視野角を広げたい等の要求がある場合には、光拡散部の反射面の傾斜角度を非対称にしても良い。
その他、液晶表示装置の各構成部材の材料、数、配置等に関する具体的な構成は上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。例えば上記実施形態では、液晶パネルの外側に偏光板や位相差板を配置する例を示したが、この構成に代えて、液晶パネルを構成する一対の基板の内側に偏光層や位相差層を形成しても良い。
本発明のいくつかの態様は、液晶表示装置に利用可能である。
1,200…光源装置、2…液晶パネル、8…バックライト、9…光制御部材、39…基材、40…遮光層、41…光拡散部。
Claims (10)
- 第1の垂直配向膜を有する第1の基板と、第2の垂直配向膜を有する第2の基板と、前記第1の垂直配向膜と前記第2の垂直配向膜との間に挟持された負の誘電異方性を有する液晶層と、前記液晶層の光入射側に配置された第1の偏光板と、前記液晶層の光射出側に配置された第2の偏光板と、を含む液晶パネルと、
前記液晶パネルの光入射側に配置され、前記液晶パネルに向けて光を射出する照明装置と、
前記液晶パネルの光射出側に配置され、前記液晶パネルから射出された光を前記液晶パネルの法線方向から見た方位角方向において異方的に拡散させて前記光の射出方向を制御する光制御部材と、を備え、
前記液晶パネルが、表示の基本単位となる画素を複数備え、
前記画素が、電圧印加時の前記液晶層の厚さ方向中央部の液晶分子のダイレクタが第1の方向でかつ第1の向きを向く第1の領域と、電圧印加時の前記液晶層の厚さ方向中央部の液晶分子のダイレクタが前記第1の方向でかつ前記第1の向きとは逆の第2の向きを向く第2の領域と、を有し、
前記光制御部材の光拡散性が相対的に強い方位角方向と前記第1の方向とが概ね一致していることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記光制御部材が、光透過性を有する基材と、前記基材の第1の面に形成された光拡散部と、前記基材の第1の面のうち前記光拡散部の形成領域以外の領域に形成された遮光部と、を備え、
前記光拡散部が、前記基材側に位置する光射出端面と、前記基材側と反対側に位置し前記光射出端面の面積よりも大きい面積の光入射端面と、前記光射出端面と前記光入射端面との間に位置する傾斜面と、を有し、
前記光拡散部の前記光入射端面から前記光射出端面までの高さが前記遮光部の高さよりも高く、
前記光拡散部が形成されていない領域の光拡散部間の間隙に、前記光拡散部の屈折率よりも小さい屈折率を有する物質が存在していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記基材の法線方向から見た前記遮光部の平面形状が、長軸と短軸とを有する異方性形状であることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記平面形状が、楕円形であることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
- 前記楕円形の短軸寸法に対する長軸寸法の比が、1.1以上かつ2.5以下であることを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記平面形状が、楕円に内接する多角形であることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
- 前記光拡散部の前記光入射端面と前記傾斜面とのなす角度が、80°±5°であることを特徴とする請求項2乃至6に記載の液晶表示装置。
- 前記基材の前記第1の面の全面積に対する前記遮光部の占有面積の割合が、30%±10%あることを特徴とする請求項2乃至7に記載の液晶表示装置。
- 前記画素が、前記液晶層への印加電圧を個別に制御可能な第1の副画素と第2の副画素とを少なくとも有することを特徴とする請求項1から8までのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の垂直配向膜および前記第2の垂直配向膜が、光配向膜であることを特徴とする請求項1から9までのいずれか一項に記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/646,773 US9835904B2 (en) | 2012-11-22 | 2013-11-19 | Liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012-256173 | 2012-11-22 | ||
JP2012256173A JP2014102469A (ja) | 2012-11-22 | 2012-11-22 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2014080907A1 true WO2014080907A1 (ja) | 2014-05-30 |
Family
ID=50776087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2013/081167 WO2014080907A1 (ja) | 2012-11-22 | 2013-11-19 | 液晶表示装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9835904B2 (ja) |
JP (1) | JP2014102469A (ja) |
WO (1) | WO2014080907A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6288672B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2018-03-07 | 株式会社巴川製紙所 | 異方性光学フィルム |
US10162214B2 (en) * | 2014-05-21 | 2018-12-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device, optical control member, and base material for manufacturing optical control member |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008090845A1 (ja) * | 2007-01-25 | 2008-07-31 | Sharp Kabushiki Kaisha | 多原色表示装置 |
JP2009086682A (ja) * | 2008-12-16 | 2009-04-23 | Dainippon Printing Co Ltd | 二次元視野角拡大部材および表示装置 |
WO2010087047A1 (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-05 | シャープ株式会社 | 液晶表示パネル |
JP2010271456A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Sony Corp | 表示装置およびその製造方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8362151B2 (en) * | 2002-05-31 | 2013-01-29 | Elsicon, Inc. | Hybrid polymer materials for liquid crystal alignment layers |
JP4342200B2 (ja) * | 2002-06-06 | 2009-10-14 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
JP2006113208A (ja) | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd | 液晶表示装置 |
BRPI1013155A2 (pt) * | 2009-06-11 | 2016-04-05 | Sharp Kk | aparelho de tela de cristal líquido. |
WO2012053501A1 (ja) * | 2010-10-21 | 2012-04-26 | シャープ株式会社 | 光拡散部材およびその製造方法、表示装置 |
WO2012086424A1 (ja) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | シャープ株式会社 | 光拡散部材およびその製造方法、表示装置 |
US9341345B2 (en) * | 2011-03-03 | 2016-05-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light diffusion member, method of manufacturing same, and display device |
-
2012
- 2012-11-22 JP JP2012256173A patent/JP2014102469A/ja active Pending
-
2013
- 2013-11-19 US US14/646,773 patent/US9835904B2/en active Active
- 2013-11-19 WO PCT/JP2013/081167 patent/WO2014080907A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008090845A1 (ja) * | 2007-01-25 | 2008-07-31 | Sharp Kabushiki Kaisha | 多原色表示装置 |
JP2009086682A (ja) * | 2008-12-16 | 2009-04-23 | Dainippon Printing Co Ltd | 二次元視野角拡大部材および表示装置 |
WO2010087047A1 (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-05 | シャープ株式会社 | 液晶表示パネル |
JP2010271456A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Sony Corp | 表示装置およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20150286101A1 (en) | 2015-10-08 |
JP2014102469A (ja) | 2014-06-05 |
US9835904B2 (en) | 2017-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10162214B2 (en) | Liquid crystal display device, optical control member, and base material for manufacturing optical control member | |
JP4494380B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP5937678B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP5943265B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
US9279919B2 (en) | Light diffusing member comprising hollow portions and a plurality of light-shielding layers dotted on one surface of a base material, method for manufacturing the same and display device | |
JP3900141B2 (ja) | 液晶表示装置および電子機器 | |
JP6101388B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2004198919A (ja) | 液晶表示装置および電子機器 | |
US20150205151A1 (en) | Liquid crystal display device | |
JP2017097053A (ja) | 液晶表示装置 | |
WO2014080907A1 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP6015934B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
WO2009113206A1 (ja) | 液晶表示装置 | |
WO2016084676A1 (ja) | 液晶表示装置及び光制御部材 | |
WO2016158834A1 (ja) | 光配向部材、照明装置、液晶表示装置および光配向部材の製造方法 | |
WO2017022800A1 (ja) | 配光制御部材、照明装置および液晶表示装置 | |
US20240027845A1 (en) | Electrically controllable viewing angle switch device and display apparatus | |
JP2004206080A (ja) | 液晶表示装置および電子機器 | |
JP2004004938A (ja) | 液晶表示装置および電子機器 | |
WO2016088596A1 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2017097119A (ja) | 広視野角表示システム | |
JP2017097123A (ja) | 液晶表示装置および光制御部材 | |
JP2017219618A (ja) | 液晶表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13857050 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 14646773 Country of ref document: US |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13857050 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |