JP5397989B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
と反射表示を行う反射部とを有し液晶を配向制御するための2つの電極を一方の基板に備
える液晶表示装置に関する。
(In-Plane Switching)方式の液晶パネルがある。これらの方式では、素子基板に画素電
極と共通電極との両方を設け、両電極間に生じる電界の制御によって液晶分子を回転させ
て配向状態を制御する。
表示を行う反射型と、1つの画素内に透過型と反射型との両構造が作り込まれた半透過型
と、に大別される。
角も狭い。また、VA方式の半透過型はコントラストが高く、視野角を広げることができ
るが、低視野角において色が変化するという問題がある。
の場合は、視野角特性は良好であり、VA方式で見られるような低視野角における色変化
が非常に少ない。しかし、透過表示と反射表示とを両立するために位相差フィルムまたは
位相差板を貼り付ける必要があり、それによってコントラストが低下するという問題があ
った。さらに、FFS方式やIPS方式の透過型に比べて液晶表示装置が厚くなる問題が
あった。
を配向制御するための2つの電極を一方の基板に備える液晶表示装置について良好な表示
を得ることを目的とする。
より制御することができ、透過部を広い視野角を有したFFS方式等とした半透過型の液
晶表示装置を実現できる。その際、透過部に位相差層を配置しないため、その位相差層に
起因する透過部のコントラストの劣化を抑止できる。
また、位相差層は第2基板の液晶側に設けられ、第2偏光板より入射した直線偏光の偏光方向を45°回転させることが好ましい。
つの電極を一方の基板に備える液晶表示装置について良好な表示を得ることができる。
。液晶表示装置50は、液晶パネル60と、液晶パネル60を駆動する駆動回路70と、
液晶パネル60に対向して配置された不図示のバックライト装置とを含んで構成されてい
る。なお、図1等では、液晶パネル60の1つの画素(ドット、サブピクセル等とも呼ば
れる)を断面図で示し、図面の煩雑化を避けるために一部の要素にのみハッチングを施し
ている。
部60Rとを含んだ半透過型の液晶パネルである。なお、透過部60Tおよび反射部60
Rはそれぞれ、画素の平面視における2次元領域だけでなく、当該2次元領域を液晶パネ
ル60の厚さ方向すなわち後述の基板100,200の重ね合わせ方向に投影して規定さ
れる液晶パネル60の3次元領域をも指すものとする。
って行い、反射表示をECB(Electrically Controled Birefringence)方式によって行
う場合を例示する。
両基板100,200間に設けられた液晶(または液晶層)300とを含んで構成されて
いる。なお、液晶300について液晶分子を模式的に図示している。
りも内側すなわち当該基板112に対して液晶層300の側に、回路層114と、平坦化
膜116と、反射膜118と、第1電極120と、絶縁膜122と、第2電極124と、
不図示の配向膜とを含んで構成されている。
あり、例えば画素TFT(Thin Film Transistor)や各種配線を含んで構成されている。
ここでは当該回路の詳細は省略するが、各種の回路が適用可能である。回路層114は透
光性基板112上に透過部60Tと反射部60Rとにわたって配置されている。
晶層300の側に位置し回路層114上に配置されている。平坦化膜116は、透過部6
0Tと反射部60Rとにわたっている。平坦化膜116における対向基板200側の表面
は、透過部60T内では平坦であり、反射部60R内では凹凸形状になっている。当該凹
凸形状は、各種方法によって形成可能であり、例えば平坦化膜116をフォトレジスト材
料で構成し当該フォトレジスト材料のパターン露光および現像によって形成可能である。
ウム等で構成されている。反射膜118は、反射部60Rに配置され、平坦化膜116の
上記凹凸面上に配置されている。反射膜118の対向基板200側の表面は平坦化膜11
6の凹凸面と同様の凹凸形状になっている。
ている。第1電極120は、反射膜118を覆って平坦化膜116上に配置されている。
第1電極120は、透過部60Tと反射部60Rとにわたっており、すなわち透過部60
Tと反射部60Rとに共通の電極である。第1電極120の対向基板200側の表面は、
透過部60T内では平坦であり、反射部60R内では反射膜118および平坦化膜116
の凹凸面と同様の凹凸形状になっている。
続されている限り反射膜118の全体を覆わない形態でもよい。すなわち、第1電極12
0の反射部60R内の部分を反射膜118によって構成することも可能である。
しているが、第1電極120への電位の印加は例えば回路層114内の上記画素TFT等
を介して行われる。
2は、透過部60T内において第1電極120の上記平坦面上に配置されている。絶縁膜
122の対向基板200側の表面は平坦である。
4は、透過部60T内において絶縁膜122上に配置されており、絶縁膜122を介して
第1電極120に対向している。すなわち、第1電極120と絶縁膜122と第2電極1
24とがこの順序で積層されている。両電極124,120は、素子基板100に設けら
れているので、液晶層300に対して同じ側に位置している。第2電極124には第1電
極120に対向する部分にスリット126が設けられており、ここではスリット126は
図面の略垂直方向に延在している場合を例示する。第1電極120と第2電極124との
電位差に起因した電界ETがスリット126および絶縁膜122を介して発生する(図2
参照)。当該電界ETによって液晶300の透過部60T内での配向状態が制御される。
しているが、第2電極124への電位の印加は例えば回路層114内の配線等を介して行
われる。
れ、液晶300に接している。
りも内側すなわち当該基板212に対して液晶300の側に、カラーフィルタ214と、
位相差層216と、第3電極218と、不図示の配向膜とを含んで構成されている。
0Rとにわたって透光性基板212上に配置されている。カラーフィルタ214によって
、素子基板100側から入射したバックライト光および対向基板200側から入射した外
光が着色されて画素が所定の色に点灯する。カラーフィルタ214の色は各画素の表示色
(単色)に応じて設定されている。なお、近接する複数色の画素で構成される1単位はピ
クセル等と呼ばれ、当該1単位を画素と呼ぶ場合もある。
する場合を例示する。この場合、位相差層216によって直線偏光の偏光方向を右回りに
(または左回りに)45°回転させることが可能である。位相差層216は、カラーフィ
ルタ214よりも液晶層300の側に位置し、反射部60R内においてカラーフィルタ2
14上に配置されている。この場合、位相差層216は液晶パネル60に内蔵されている
。ここで、内蔵とは、透光性基板112,212間に配置された配置形態を言うものとす
る。このとき、例えば上記の画素TFT等も液晶パネル60に内蔵されていると捉えられ
る。
)を利用して形成可能である。より具体的には、カラーフィルタ214上に配向膜(図示
せず)を形成し、当該配向膜上に液体状のUVキュアラブル液晶を塗布等し紫外線(UV
)を照射して硬化することによって、位相差層216を形成可能である。この場合、位相
差層216は、UVキュアラブル液晶を含んで構成され、あるいはさらに上記配向膜を含
んで構成される。なお、上記配向膜はUVキュアラブル液晶の配向を制御するものであり
、液晶300の配向を規定するものではない。UVキュアラブル液晶用の上記配向膜とし
て、各種の配向膜が利用可能である。例えば光照射によって液晶配向能を生じる光配向膜
を利用可能であり、当該光配向膜によればラビングが不要である。UVキュアラブル液晶
は、UVキュアを施す(UVを照射して硬化する)ことによって、位相差板として機能す
る。その位相差は、UVキュアラブル液晶の厚さを変えることで調整可能である。
8は、位相差層216よりも液晶層300の側に位置し反射部60R内において位相差層
216上に配置され、液晶層300を介して第1電極120に対向している。すなわち、
第3電極218は、液晶300に対して第1電極120とは反対側に位置している。第3
電極218と第1電極120との電位差に起因した電界ERによって液晶300の反射部
60R内の配向状態が制御される(図2参照)。
、図1等では駆動回路70からの配線が分岐して両電極218,124に至る場合を模式
的に例示している。この例示に代えて、分岐を液晶パネル60内に設けて両電極124,
218に同電位が印加可能な状態に構成してもよい。例えば、導電性粒子等を利用して液
晶パネル60内において両電極218,124を接続し電極124,218の一方へ駆動
回路70からの電位を印加するように構成してもよい。また、駆動回路70からの配線を
両電極218,124に対してそれぞれ設け各配線へ駆動回路70から同電位を出力する
ように構成してもよい。
て配置され、液晶300に接している。
8は素子基板100の外側すなわち透光性基板112に対して液晶層300とは反対の側
に配置されている。偏光板220は対向基板200の外側すなわち透光性基板212に対
して液晶層300とは反対の側に配置されている。
8への印加電位を生成、伝達等するための各種要素を含んで構成されている。当該各種要
素は、液晶パネル60に外付けされ、または内蔵され、または実装されており、例えば回
路層114内の画素TFT等も含まれるものとする。駆動回路70は、上記印加電位を生
成し所定のタイミングで電極120,124,218へ印加する。
では上記のように透過表示をFFS方式によって行い反射表示をECB方式によって行う
場合を例示する。なお、液晶300は、例えば、誘電異方性が正であり、屈折率異方性(
複屈折性とも呼ばれる)Δnは0.1である。
の場合に透過表示が輝度の最も低い状態である暗表示になるように構成されているととも
に、第1電極120と第3電極218との電位差がオフ電圧の場合に反射表示が暗表示に
なるように構成されている(図1参照)。なお、透過表示についての輝度は透過率に対応
し、反射表示についての輝度は反射率に対応する。また、暗表示は暗状態、黒表示等とも
呼ばれる。また、最も輝度の高い状態を明表示とよぶことにする。明表示は明状態、白表
示等とも呼ばれる。また、暗表示または明表示を実現する電圧であって電界ET,ERを
ほとんど発生させない電圧をオフ電圧と呼び、これに対して暗表示または明表示を実現す
る電圧であってオフ電圧印加時に比べて大きな電界ET,ERが発生する電圧をオン(O
N)電圧と呼ぶことにする。
(Normaly Black Type)に構成され、画素全体としてもノーマリブラック方式に構成され
ている。このような構成は、液晶300の材料、オフ電圧印加時における液晶300の配
向状態(いわゆる初期配向状態)、配向膜のラビング方向、偏光板128,220および
位相差層216の特性や配置、等の調整によって可能である。
、オフ電圧の印加によって透過部60Tおよび反射部60Rは同時に暗表示になる。すな
わち画素全体が暗表示になる。他方、オン電圧の印加によって透過部60Tおよび反射部
60Rを同時に明表示にすることが可能であり、このとき画素全体が明表示になる(図2
参照)。
を液晶分子の長軸が電極120,124,218の表面に略平行になるようにかつスリッ
ト126の延在方向に略平行に初期配向させる(したがって図面の略垂直方向に配向させ
る)。なお、透過部60Tと反射部60Rとでラビング方向は同じに設定されている。ま
た、偏光板128を透過軸が初期配向状態の液晶分子の長軸に略直交するように配置する
。また、偏光板128の透過軸と透過軸を略直交させて偏光板220を配置する(いわゆ
る直交配置)。
板128によって液晶分子の長軸に略直交する直線偏光になる。当該直線偏光の偏光方向
と液晶分子の配向方向との関係によれば液晶300の複屈折効果をほとんど受けないので
、当該直線偏光は偏光状態を保ったまま偏光板220へ到達する。しかし、当該直線偏光
は偏光板220の透過軸と略直交する方向に偏光しているので、偏光板220を透過する
ことができず、その結果、透過表示は暗表示になる。
晶分子の長軸に略平行な直線偏光になり、位相差層216の上記作用によって偏光方向が
45°回転し、その偏光状態で液晶層300へ進入する。反射部60Rの液晶層300は
その複屈折性を利用して1/4波長(4分の1波長)板と同様に作用するように調整され
ている。この場合、液晶層300によって直線偏光が右回り(または左回り)の略円偏光
に変換される。液晶層300によって略円偏光とされた外光は、反射膜118で反射し、
液晶層300を通過して位相差層216から液晶層300に入射した直線偏光に対して9
0°回転した直線偏光になり、位相差層216によって偏光方向が−45°回転して、偏
光板220へ到達する。しかし、偏光板220へ戻ってきた直線偏光は偏光板220の透
過軸と略直交する方向に偏光している。したがって、偏光板220を透過することができ
ず、その結果、反射表示は暗表示になる。
表示を脱する(図2参照)。なお、印加電圧の増大に伴って透過表示および反射表示の輝
度が上昇する。
120,124の表面に略平行にかつスリット126の延在方向に略直交する方向に液晶
分子が配向する。その一方で、対向基板200付近の液晶分子は初期配向状態のままであ
る。このため、透過部60T内の液晶分子は全体として電極124,120の法線回りに
90°ねじれた状態に配向する。この場合、偏光板128によって直線偏光になったバッ
クライト光は、素子基板100付近の液晶分子の長軸に略平行な方向に偏光しており、液
晶分子の上記ねじれた配向状態に従って旋光(回転)し、偏光板220へ到達した時点で
は対向基板200付近の液晶分子の長軸に略平行な直線偏光になる。当該直線偏光は、偏
光板220の透過軸と略平行に偏光しているので、その結果、透過表示は明表示になる。
略直交する方向に配向する。対向基板200側から入射した外光は、暗表示時と同様の経
路(光路)を辿って偏光板220へ戻ってくるが、上記配向状態によれば液晶300の複
屈折効果の影響をほとんど受ない。このため、偏光板220へ戻ってきた外光は、位相差
層216における偏光方向の回転作用を往復で合計2回受けた結果、偏光板220の透過
軸に略平行な直線偏光になっている。したがって、偏光板220を透過し、その結果、反
射表示は明表示になる。
表示と明表示との間のレベルの輝度、いわゆる中間調表示を行うことも可能である。
るため、反射表示および透過表示の両方において、良好な表示を得ることができる。また
、内面の反射部に位相差層を形成する構成とすると、位相差板を外面に貼る必要がなく、
他の方式の半透過型に比べて液晶パネルを薄くすることが可能となる。さらに、位相差層
216が透過部60Tのセルギャップより反射部60Rのセルギャップを狭くするための
層を兼ねることにより、製造工程を減らすことができる。
透過部60Tと反射部60Rとの両方をFFS方式で構成する場合に比べて、高輝度の反
射表示を得ることができる。
面を形成する場合であっても、スリット126を有した電極124を当該凹凸面上に形成
する必要がない。このため、凹凸面上におけるスリットのパターニング不具合が発生せず
、良好な反射表示が得られる。また、透過表示についてはFFS方式によって広視野角、
高コントラスト等が実現される。
をシールドすることが多いが、上記構成によればシールド構造を外部に設ける必要がない
。なぜならば、対向基板200の第3電極218がシールド作用を奏するからである。な
お、対向基板200の全面にすきま無く設けられていなくても第3電極218によってシ
ールド作用を得ることは可能である。
部60Rとを区別することなく全面的に外付けした場合とは異なり、透過表示についてF
FS方式による広視野角、高コントラスト等が確保される。
ギャップよりも狭められている(いわゆるマルチギャップ構造)。例えば、透過部60T
のセルギャップは3.0μmであり、反射部60Rのセルギャップは1.4μmである。
このため、別途のトップコート層を用いなくても、透過部60Tと反射部60Rとでセル
ギャップを調整することができる。例えば、反射部60RのセルギャップをECB方式に
適した値に調整することができる。
S(In-Plane Switching)方式によって行う構成にすることも可能である。IPS方式の
場合、図3に示すように、透過部60Tにおいて第1電極120と第2電極124とは平
坦化膜116上に、すなわち同層に配置される。なお、図3には画素全体が明表示時の状
態を例示している。
ーマリホワイト方式(Normaly White Type)を構成することも可能である。
第1電極、124…第2電極、200…対向基板、216…位相差層、218…第3電極
、300…液晶、ET,ER…電界。
Claims (4)
- 第1基板と第2基板との間に液晶を挟持し、1つの画素内に透過表示を行う透過部と反射表示を行う反射部とを有し、第1電極と第2電極とを前記第1基板に備える液晶表示装置であって、
前記第1基板の前記液晶とは反対側に第1偏光板を備え、
前記第2基板の前記液晶とは反対側に第2偏光板を備え、
前記第1基板と前記液晶を介して対向する前記第2基板に第3電極を備え、
前記第1電極は、前記透過部と前記反射部とにわたって設けられ、前記第2電極は、前記第1基板の一方向に延在するスリットを有し、前記透過部内において絶縁膜を介して前記第1電極と対向して配置され、前記第3電極は、前記反射部内において前記液晶を介して前記第1電極と対向して配置され、
前記液晶は、前記透過部および前記反射部内の液晶分子の長軸が前記第1電極の表面に略平行であって、かつ前記第2電極の前記スリットの延在方向に略平行に初期配向されるとともに、前記透過部では前記第1電極と前記第2電極との電界で配向制御され、前記反射部では前記第1電極と前記第3電極との電界で配向制御され、
前記反射部に配置された位相差層は、1/2波長板であり、
前記第1偏光板の透過軸は、前記第1電極と前記第2電極との電位差がオフ電圧となる前記透過部の暗表示において、前記第1偏光板に入射した光が前記液晶の液晶分子の長軸に対して略直交な偏光として前記液晶に入射するように配置される、液晶表示装置。 - 請求項1に記載の液晶表示装置であって、
前記第1偏光板の透過軸と前記第2偏光板の透過軸とは略直交に配置される、液晶表示装置。 - 請求項1または2に記載の液晶表示装置であって、
前記位相差層は前記第2基板の前記液晶側に設けられ、前記第2偏光板より入射した直線偏光の偏光方向を45°回転させる、液晶表示装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか一つに記載の液晶表示装置であって、
前記第2電極と前記第3電極とに同一の電位が印加される、液晶表示装置。
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