JP5290225B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device.
特許文献1に示されているような、電界を印加することにより光学的異方性が変化する媒質を用いた表示装置において、表示素子の透過率の低下、輝度むらを防ぎ、高速応答性能を実現させる液晶表示装置が提案されている。また、特許文献1に記載の光学等方性を示す青色相を示す液晶材料を液晶表示装置に使用する方法として、非特許文献1に記載されているような高分子安定化をする方法が挙げられる。なお、本発明に関連する他の先行技術文献としては、下記の特許文献2〜3、非特許文献2〜8が存在する。
In a display device using a medium whose optical anisotropy is changed by applying an electric field as shown in
本発明は、青色相液晶が封入される液晶層を有する液晶表示装置において、コントラスト比を向上させることを目的とする。 An object of the present invention is to improve a contrast ratio in a liquid crystal display device having a liquid crystal layer in which blue phase liquid crystal is sealed.
上記課題を解決するために、本発明の特徴は以下の通りである。 In order to solve the above problems, the features of the present invention are as follows.
(1)第1の偏光板および第2の偏光板と、前記第1の偏光板および第2の偏光板の間に配置された第1の基板および第2の基板と、前記第1の基板および第2の基板の間に、青色相液晶が封入される液晶層と、前記液晶層に電圧を印加するための第1の電極および第2の電極と、を有し、前記液晶層は、電圧無印加時に旋光性を示し、前記液晶層の電圧無印加時における旋光角αは、0°<|α|≦15°を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。 (1) a first polarizing plate and a second polarizing plate, a first substrate and a second substrate disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate, the first substrate and the second polarizing plate A liquid crystal layer in which a blue phase liquid crystal is sealed, and a first electrode and a second electrode for applying a voltage to the liquid crystal layer. A liquid crystal display device which exhibits optical rotation when heated, and an optical rotation angle α of the liquid crystal layer when no voltage is applied satisfies 0 ° <| α | ≦ 15 °.
(2)上記(1)の液晶表示装置において、前記旋光角αは、0°<|α|≦8°を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。 (2) The liquid crystal display device according to (1), wherein the optical rotation angle α satisfies 0 ° <| α | ≦ 8 °.
(3)上記(1)の液晶表示装置において、前記旋光角αは、0°<|α|≦5°を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。 (3) The liquid crystal display device according to (1), wherein the optical rotation angle α satisfies 0 ° <| α | ≦ 5 °.
(4)上記(1)乃至(3)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の偏光板は、吸収軸を有する第1の偏光層を有し、前記第2の偏光板は、前記第1の偏光層とは異なる方向に吸収軸を有する第2の偏光層を有し、前記液晶表示装置は、前記第1の偏光層および第2の偏光層の間にさらに旋光性低減部材を有し、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性とは逆方向の旋光性を示す、ことを特徴とする液晶表示装置。 (4) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (3), the first polarizing plate includes a first polarizing layer having an absorption axis, and the second polarizing plate includes A second polarizing layer having an absorption axis in a direction different from the first polarizing layer; and the liquid crystal display device further includes an optical rotation reducing member between the first polarizing layer and the second polarizing layer. A liquid crystal display device, wherein the liquid crystal layer exhibits optical rotation in a direction opposite to the optical rotation exhibited when no voltage is applied.
(5)上記(1)乃至(4)のいずれかの液晶表示装置において、前記青色相液晶は、カイラル剤を含み、前記カイラル剤のカイラルピッチが400nm以下である、ことを特徴とする液晶表示装置。 (5) The liquid crystal display according to any one of (1) to (4), wherein the blue phase liquid crystal contains a chiral agent, and the chiral pitch of the chiral agent is 400 nm or less. apparatus.
(6)上記(1)乃至(4)のいずれかの液晶表示装置において、前記青色相液晶は、カイラル剤を含み、前記カイラル剤のカイラルピッチが380nm以下である、ことを特徴とする液晶表示装置。 (6) In the liquid crystal display device of any one of (1) to (4), the blue phase liquid crystal contains a chiral agent, and the chiral pitch of the chiral agent is 380 nm or less. apparatus.
(7)上記(1)乃至(6)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の偏光板および前記第2の偏光板は、前記第1の偏光板の吸収軸と前記第2の偏光板の吸収軸とが成す角度をPとしたとき、−5.5°≦P−(90°―α)≦5.5°を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。 (7) In the liquid crystal display device according to any one of the above (1) to (6), the first polarizing plate and the second polarizing plate include an absorption axis of the first polarizing plate and the second polarized light. A liquid crystal display device satisfying −5.5 ° ≦ P− (90 ° −α) ≦ 5.5 °, where P is an angle formed by the absorption axis of the plate.
(8)上記(1)乃至(6)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の偏光板および前記第2の偏光板は、前記第1の偏光板の吸収軸と前記第2の偏光板の吸収軸とが成す角度をPとしたとき、−0.5°≦P−(90°―α)≦0.5°を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。 (8) In the liquid crystal display device according to any one of the above (1) to (6), the first polarizing plate and the second polarizing plate include an absorption axis of the first polarizing plate and the second polarized light. A liquid crystal display device satisfying −0.5 ° ≦ P− (90 ° −α) ≦ 0.5 °, where P is an angle formed by the absorption axis of the plate.
(9)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の基板の前記液晶層が配置された側、および、前記第2の基板の前記液晶層が配置された側の少なくとも一方に、配向膜が形成される、ことを特徴とする液晶表示装置。 (9) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), the side of the first substrate on which the liquid crystal layer is disposed, and the liquid crystal layer of the second substrate are disposed. An alignment film is formed on at least one side of the liquid crystal display device.
(10)上記(9)の液晶表示装置において、前記第1の基板の前記液晶層が配置された側に第1の配向膜が形成され、前記第2の基板の前記液晶層が配置された側に第2の配向膜が形成されることを特徴とする液晶表示装置。 (10) In the liquid crystal display device of (9), the first alignment film is formed on the side of the first substrate where the liquid crystal layer is disposed, and the liquid crystal layer of the second substrate is disposed. A liquid crystal display device, wherein a second alignment film is formed on the side.
(11)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の基板及び第2の基板のいずれか一方には、複数の信号配線および複数の走査配線が配置され、前記信号配線および前記走査配線に囲まれている領域のそれぞれが画素となる、ことを特徴とする液晶表示装置。 (11) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), a plurality of signal wirings and a plurality of scanning wirings are arranged on one of the first substrate and the second substrate. Each of the regions surrounded by the signal wiring and the scanning wiring is a pixel, and the liquid crystal display device is characterized in that it is a pixel.
(12)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記液晶表示装置は、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記第1の電極に接続される薄膜トランジスタと、前記ソース電極およびドレイン電極の他方と接続される信号配線と、前記薄膜トランジスタのゲート電極と接続される走査配線と、を有する、を特徴とする液晶表示装置。 (12) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), the liquid crystal display device includes a thin film transistor in which one of a source electrode and a drain electrode is connected to the first electrode, the source electrode, A liquid crystal display device comprising: a signal wiring connected to the other drain electrode; and a scanning wiring connected to the gate electrode of the thin film transistor.
(13)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の基板または第2の基板は、3色以上を示す色材層を有している、ことを特徴とする液晶表示装置。 (13) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), the first substrate or the second substrate has a color material layer showing three or more colors. Liquid crystal display device.
(14)上記(13)の液晶表示装置において、前記色材層を構成する各色の面積のうち少なくとも2つが異なることを特徴とする液晶表示装置。 (14) The liquid crystal display device according to (13), wherein at least two of the areas of the respective colors constituting the color material layer are different.
(15)上記(13)の液晶表示装置において、前記液晶層は、前記色材層を構成する各色毎に異なる厚さを有している、ことを特徴とする液晶表示装置。 (15) The liquid crystal display device according to (13), wherein the liquid crystal layer has a different thickness for each color constituting the color material layer.
(16)上記(13)の液晶表示装置において、前記色材層の前記液晶層が配置されている側には、平坦化層が配置されていることを特徴とする液晶表示装置。 (16) The liquid crystal display device according to (13), wherein a planarizing layer is disposed on a side of the colorant layer on which the liquid crystal layer is disposed.
(17)上記(13)の液晶表示装置において、前記色材層には、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させる材料が添加または塗布されている、ことを特徴とする液晶表示装置。 (17) The liquid crystal display device according to (13), wherein the colorant layer is added or coated with a material that reduces the optical rotation exhibited by the liquid crystal layer when no voltage is applied. Display device.
(18)上記(4)の液晶表示装置において、前記第1の基板および前記第2の基板の一方に、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されている、ことを特徴とする液晶表示装置。 (18) In the liquid crystal display device of (4), a material for reducing the optical rotation exhibited by the liquid crystal layer when no voltage is applied is added or applied to one of the first substrate and the second substrate. A liquid crystal display device characterized by that.
(19)上記(4)の液晶表示装置において、前記第1の基板および第2の基板の両方に前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されていることを特徴とする液晶表示装置。 (19) In the liquid crystal display device of the above (4), a material for reducing the optical rotation exhibited by the liquid crystal layer when no voltage is applied is added or applied to both the first substrate and the second substrate. A liquid crystal display device.
(20)上記(4)の液晶表示装置において、前記液晶表示装置は絶縁膜を有し、前記絶縁膜に前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されていることを特徴とする液晶表示装置。 (20) In the liquid crystal display device of (4), the liquid crystal display device has an insulating film, and a material for reducing the optical rotation exhibited by the liquid crystal layer when no voltage is applied to the insulating film is added or applied. A liquid crystal display device.
(21)上記(4)の液晶表示装置において、前記第1の偏光板は、前記第1の偏光層と、第1の保護フィルムと、第2の保護フィルムとを有し、前記第2の偏光板は、前記第2の偏光層と、第3の保護フィルムと、第4の保護フィルムとを有し、前記第1の保護フィルムは、前記第1の偏光層の前記液晶層側に配置され、前記第3の保護フィルムは、前記第2の偏光層の前記液晶層側に配置され、前記第1の基板および前記第1の保護フィルムの間には、第1の粘着層が配置され、前記第2の基板および前記第2の保護フィルムの間には、第2の粘着層が配置され、前記第1の保護フィルム、前記第3の保護フィルム、前記第1の粘着層、前記第2の粘着層の少なくとも1つに、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されている、ことを特徴とする液晶表示装置。 (21) In the liquid crystal display device according to (4), the first polarizing plate includes the first polarizing layer, a first protective film, and a second protective film, and the second polarizing film. The polarizing plate includes the second polarizing layer, a third protective film, and a fourth protective film, and the first protective film is disposed on the liquid crystal layer side of the first polarizing layer. The third protective film is disposed on the liquid crystal layer side of the second polarizing layer, and a first adhesive layer is disposed between the first substrate and the first protective film. A second adhesive layer is disposed between the second substrate and the second protective film, and the first protective film, the third protective film, the first adhesive layer, the first In order to reduce the optical rotation exhibited by the liquid crystal layer when no voltage is applied to at least one of the two adhesive layers A liquid crystal display device comprising the material is added or applied, it.
(22)上記(16)の液晶表示装置において、前記平坦化層には、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されていることを特徴とする液晶表示装置。 (22) In the liquid crystal display device of (16), the planarizing layer is added or coated with a material for reducing the optical rotation exhibited by the liquid crystal layer when no voltage is applied. Liquid crystal display device.
(23)上記(9)乃至(10)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の基板の前記液晶層が配置された側、および、前記第2の基板の前記液晶層が配置された側の少なくとも一方に形成される配向膜に、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されていることを特徴とする液晶表示装置。 (23) In the liquid crystal display device according to any one of (9) to (10), the liquid crystal layer side of the first substrate and the liquid crystal layer of the second substrate are disposed. A liquid crystal display device, wherein an alignment film formed on at least one side is added or coated with a material for reducing the optical rotation exhibited by the liquid crystal layer when no voltage is applied.
(24)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、くし歯状に形成される、ことを特徴とする液晶表示装置。 (24) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), at least one of the first electrode and the second electrode is formed in a comb shape. Display device.
(25)上記(24)の液晶表示装置において、前記第1の電極はくし歯状に形成され、前記第2の電極は平板状に形成される、ことを特徴とする液晶表示装置。 (25) The liquid crystal display device according to (24), wherein the first electrode is formed in a comb shape, and the second electrode is formed in a flat plate shape.
(26)上記(24)または(25)の液晶表示装置において、前記第1の電極および前記第2の電極は、前記第1の基板及び第2の基板の一方に配置されている、ことを特徴とする液晶表示装置。 (26) In the liquid crystal display device according to (24) or (25), the first electrode and the second electrode are disposed on one of the first substrate and the second substrate. A characteristic liquid crystal display device.
(27)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の電極または前記第2の電極は、突起電極用部材を介して前記第1の基板または前記第2の基板上に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。 (27) In the liquid crystal display device according to any one of the above (1) to (8), the first electrode or the second electrode is connected to the first substrate or the second electrode via a protruding electrode member. A liquid crystal display device arranged on a substrate.
(28)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の電極および前記第2の電極は、突起電極用部材を介して前記第1の基板または前記第2の基板上に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。 (28) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), the first electrode and the second electrode are connected to the first substrate or the second electrode via a protruding electrode member. A liquid crystal display device arranged on a substrate.
(29)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の電極または前記第2の電極は壁状であることを特徴とする液晶表示装置。 (29) The liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), wherein the first electrode or the second electrode has a wall shape.
(30)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の電極および前記第2の電極は壁状であることを特徴とする液晶表示装置。 (30) The liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), wherein the first electrode and the second electrode are wall-shaped.
(31)上記(29)または(30)の液晶表示装置において、前記液晶層の厚さをdLCとしたとき、前記壁状の電極厚さは、0より大きくdLC以下であることを液晶表示装置。 (31) In the liquid crystal display device of the above (29) or (30), when the thickness of the liquid crystal layer is dLC, the wall-like electrode thickness is greater than 0 and less than or equal to dLC. .
(32)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の電極および前記第2の電極による電界印加方向は前記第一の基板面内方向と平行であり、前記電界印加方向は画素内において二つ以上方向を有していることを特徴とする液晶表示装置。 (32) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), an electric field application direction by the first electrode and the second electrode is parallel to a first in-plane direction of the substrate, 2. A liquid crystal display device, wherein the electric field application direction has two or more directions in a pixel.
(33)上記(32)の液晶表示装置において、前記電界印加方向のいずれか二つの方向の成す角度は75度以上105度以下であることを特徴とする液晶表示装置。 (33) The liquid crystal display device according to (32), wherein an angle formed by any two directions of the electric field application directions is 75 degrees or more and 105 degrees or less.
(34)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の電極及び前記第2の電極は、前記第1の基板および前記第2の基板のいずれか一方に形成され、前記第1の電極及び前記第2の電極の間には絶縁層が形成される、こと特徴とする液晶表示装置。 (34) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), the first electrode and the second electrode are formed on one of the first substrate and the second substrate. A liquid crystal display device, wherein an insulating layer is formed between the first electrode and the second electrode.
(35)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の基板及び第2の基板のいずれか一方には、複数の信号配線および複数の走査配線が配置され、前記信号配線および前記走査配線に囲まれている領域のそれぞれが画素となり、前記画素に隣接する画素の一部または周辺に保持容量が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 (35) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), a plurality of signal wirings and a plurality of scanning wirings are disposed on any one of the first substrate and the second substrate. Each of the regions surrounded by the signal wiring and the scanning wiring serves as a pixel, and a storage capacitor is formed in a part or a periphery of the pixel adjacent to the pixel.
(36)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の偏光板および前記液晶層の間、および、前記第2の偏光板と前記液晶層の間の少なくとも一方には、視角補償位相差板が配置される、こと特徴とする液晶表示装置。 (36) In the liquid crystal display device according to any one of the above (1) to (8), at least one between the first polarizing plate and the liquid crystal layer, and between the second polarizing plate and the liquid crystal layer. Includes a viewing angle compensation phase difference plate.
(37)上記(36)の液晶表示装置において、前記視角補償位相差板の遅相軸方位角は、第1の偏光板の吸収軸または第2の偏光板の吸収軸と直交または平行であることを特徴とする液晶表示装置。 (37) In the liquid crystal display device of (36), the slow axis azimuth angle of the viewing angle compensating retardation plate is orthogonal or parallel to the absorption axis of the first polarizing plate or the absorption axis of the second polarizing plate. A liquid crystal display device characterized by the above.
(38)上記(36)の液晶表示装置において、前記視角補償位相差板のリタデーションは二分の一波長であることを特徴とする液晶表示装置。 (38) The liquid crystal display device according to (36), wherein the retardation of the viewing angle compensation phase difference plate is a half wavelength.
(39)上記(36)の液晶表示装置において、前記視角補償位相差板のNz係数は0.4以上0.6以下であることを特徴とする液晶表示装置。 (39) The liquid crystal display device according to (36), wherein the viewing angle compensation phase difference plate has an Nz coefficient of 0.4 or more and 0.6 or less.
(40)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、前記第1の基板は、画像を表示する表示面を基準として前記第2の基板よりも離れて配置されて、前記第1の基板は、前記表示面の側に光を反射する反射層を有する、ことを特徴とする液晶表示装置。 (40) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), the first substrate is disposed farther than the second substrate with reference to a display surface for displaying an image. The liquid crystal display device, wherein the first substrate has a reflective layer that reflects light on the display surface side.
(41)上記(40)の液晶表示装置において、前記反射層の前記表示面の側の表面は凹凸となっている、ことを特徴とする液晶表示装置。 (41) The liquid crystal display device according to (40), wherein the surface of the reflective layer on the display surface side is uneven.
(42)上記(41)の液晶表示装置において、前記第1の電極および前記第2の電極の一方は平板状であり、前記平板状となる電極は、前記表示面の側に光を反射する前記反射層をかねる、ことを特徴とする液晶表示装置。 (42) In the liquid crystal display device of (41), one of the first electrode and the second electrode has a flat plate shape, and the electrode having the flat plate shape reflects light toward the display surface. A liquid crystal display device comprising the reflective layer.
(43)上記(41)の液晶表示装置において、前記第2の偏光板および前記液晶層の間には、四分の一波長板が配置される、ことを特徴とする液晶表示装置。 (43) The liquid crystal display device according to (41), wherein a quarter-wave plate is disposed between the second polarizing plate and the liquid crystal layer.
(44)上記(43)の液晶表示装置において、前記四分の一波長板の遅相軸と、前記第2の偏光板の吸収軸との成す角は43度以上47度以下である、ことを特徴とする液晶表示装置。 (44) In the liquid crystal display device of (43), the angle formed by the slow axis of the quarter-wave plate and the absorption axis of the second polarizing plate is 43 degrees or greater and 47 degrees or less. A liquid crystal display device.
(45)上記(43)の液晶表示装置において、前記四分の一波長板は、広帯域四分の一波長板であることを特徴とする液晶表示装置。 (45) The liquid crystal display device according to (43), wherein the quarter-wave plate is a broadband quarter-wave plate.
(46)上記(43)の液晶表示装置において、前記四分の一波長板と前記液晶層との間には、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布された旋光性低減部材が配置される、ことを特徴とする液晶表示装置。 (46) In the liquid crystal display device of (43), a material for reducing the optical rotation exhibited by the liquid crystal layer when no voltage is applied is added between the quarter-wave plate and the liquid crystal layer. Alternatively, a liquid crystal display device in which a coated optical rotation reducing member is disposed.
(47)上記(1)乃至(8)のいずれかの液晶表示装置において、画素中に透過表示部と反射表示部を有することを特徴とする液晶表示装置。 (47) The liquid crystal display device according to any one of (1) to (8), wherein the pixel includes a transmissive display portion and a reflective display portion.
(48)上記(47)の液晶表示装置において、前記反射表示部には、前記液晶層と前記第2の偏光板との間に四分の一波長板が配置される、ことを特徴とする液晶表示装置。 (48) In the liquid crystal display device of (47), a quarter-wave plate is disposed between the liquid crystal layer and the second polarizing plate in the reflective display section. Liquid crystal display device.
(49)上記(47)の液晶表示装置において、前記透過表示部の前記液晶層に印加される電界強度は、前記反射表示部の前記液晶層に印加される電界強度よりも強い、ことを特徴とする液晶表示装置。 (49) In the liquid crystal display device of (47), the electric field strength applied to the liquid crystal layer of the transmissive display portion is stronger than the electric field strength applied to the liquid crystal layer of the reflective display portion. A liquid crystal display device.
(50)上記(49)の液晶表示装置において、前記透過表示部の前記液晶層に印加される電界強度は、前記反射表示部の前記液晶層に印加される電界強度の略2倍である、ことを特徴とする液晶表示装置。 (50) In the liquid crystal display device according to (49), the electric field strength applied to the liquid crystal layer of the transmissive display unit is approximately twice the electric field strength applied to the liquid crystal layer of the reflective display unit. A liquid crystal display device characterized by the above.
(51)上記(49)の液晶表示装置において、前記反射表示部において、前記第1の電極および前記第2の電極と前記液晶層との間に反射部透明誘電体層が配置されている、ことを特徴とする液晶表示装置。 (51) In the liquid crystal display device according to (49), a reflective transparent dielectric layer is disposed between the first electrode, the second electrode, and the liquid crystal layer in the reflective display unit. A liquid crystal display device characterized by the above.
(52)上記(49)の液晶表示装置において、前記第1の電極および前記第2の電極はくし歯状に形成されて、前記反射表示部における前記くし歯構造の繰り返しピッチは、前記透過表示部の前記くし歯構造の繰り返しピッチよりも大きい、ことを特徴とする液晶表示装置。 (52) In the liquid crystal display device according to (49), the first electrode and the second electrode are formed in a comb-tooth shape, and a repetition pitch of the comb-tooth structure in the reflective display unit is determined by the transmission display unit. A liquid crystal display device, wherein the pitch is larger than the repetitive pitch of the comb structure.
(53)上記(52)の液晶表示装置において、前記反射表示部における前記くし歯構造の繰り返しピッチは前記透過表示部の前記くし歯構造の繰り返しピッチの1.8倍以上2.2倍以下となる、ことを特徴とする液晶表示装置。 (53) In the liquid crystal display device of (52), the repetition pitch of the comb structure in the reflective display unit is 1.8 times or more and 2.2 times or less of the repetition pitch of the comb structure in the transmissive display unit. A liquid crystal display device characterized by that.
(54)上記(52)の液晶表示装置において、前記反射表示部および前記透過表示部の境界部にて、前記くし歯構造は分岐している、ことを特徴とする液晶表示装置。 (54) The liquid crystal display device according to (52), wherein the comb-tooth structure is branched at a boundary portion between the reflective display portion and the transmissive display portion.
(55)上記(47)の液晶表示装置において、前記第1の偏光板および前記液晶層の間に第1の四分の一波長板が配置され、前記第2の偏光板および前記液晶層の間に第2の四分の一波長板が配置されることを特徴とする液晶表示装置。 (55) In the liquid crystal display device of (47), a first quarter-wave plate is disposed between the first polarizing plate and the liquid crystal layer, and the second polarizing plate and the liquid crystal layer A liquid crystal display device, wherein a second quarter-wave plate is disposed therebetween.
(56)上記(55)の液晶表示装置において、前記第1の四分の一波長板の遅相軸および前記第2の四分の一波長板の遅相軸は直交し、前記第1の偏光板の吸収軸および前記第1の四分の一波長板の遅相軸の成す角度は45度である、ことを特徴とする液晶表示装置。 (56) In the liquid crystal display device of (55), the slow axis of the first quarter-wave plate and the slow axis of the second quarter-wave plate are orthogonal to each other, and An angle formed by an absorption axis of a polarizing plate and a slow axis of the first quarter-wave plate is 45 degrees.
(57)上記(56)の液晶表示装置において、前記第1の四分の一波長板のNz係数は0.4以上0.6以下であり、前記第2の四分の一波長板のNz係数が0.4以上0.6以下であることを特徴とする液晶表示装置。 (57) In the liquid crystal display device of (56), an Nz coefficient of the first quarter-wave plate is not less than 0.4 and not more than 0.6, and Nz of the second quarter-wave plate A liquid crystal display device having a coefficient of 0.4 to 0.6.
(58)上記(56)の液晶表示装置において、前記第1の四分の一波長板のNz係数および前記第2の四分の一波長板のNz係数のうち一方がー0.1以上0.1以下であり、他方は0.9以上1.1以下であることを特徴とする液晶表示装置。 (58) In the liquid crystal display device of (56), one of the Nz coefficient of the first quarter-wave plate and the Nz coefficient of the second quarter-wave plate is −0.1 or more and 0 .. 1 or less, and the other is 0.9 or more and 1.1 or less.
(59)上記(47)の液晶表示装置において、前記反射表示部において、前記色材層は空孔部を有することを特徴とする液晶表示装置。 (59) The liquid crystal display device according to (47), wherein, in the reflective display portion, the color material layer has a hole portion.
(60)上記(47)の液晶表示装置において、前記反射表示部における前記色材層の膜厚は前記透過表示部における前記色材層の膜厚よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。 (60) The liquid crystal display device according to (47), wherein a thickness of the color material layer in the reflective display portion is smaller than a thickness of the color material layer in the transmissive display portion.
(61)上記(12)の液晶表示装置において、前記薄膜トランジスタは、前記画素の長辺方向に前記信号配線に沿って配置され、前記画素の短辺方向に、前記走査配線に沿って保持容量が配置される、ことを特徴とする液晶表示装置。 (61) In the liquid crystal display device of (12), the thin film transistor is disposed along the signal line in the long side direction of the pixel, and a storage capacitor is disposed along the scan line in the short side direction of the pixel. A liquid crystal display device characterized by being arranged.
(62)上記(12)の液晶表示装置において、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記第1の電極に接続される第1薄膜トランジスタと、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記第2の電極に接続される第2薄膜トランジスタと、前記第1薄膜トランジスタの前記ソース電極およびドレイン電極の他方と接続される第1信号配線と、前記第2薄膜トランジスタの前記ソース電極およびドレイン電極の他方と接続される第2信号配線と、前記第1薄膜トランジスタおよび前記第2薄膜トランジスタのゲート電極と接続される走査配線と、を有し、前記第1の信号配線および前記第2の信号配線には、逆極性の電圧が印加され、前記第1の電極と前記第2の電極との差電圧により液晶が駆動されることを特徴とする液晶表示装置。 (62) In the liquid crystal display device of (12), one of a source electrode and a drain electrode is connected to the first electrode, and one of the source electrode and the drain electrode is connected to the second electrode. A second signal connected to the other of the source and drain electrodes of the second thin film transistor, and a second signal connected to the other of the source and drain electrodes of the second thin film transistor. And a scanning wiring connected to gate electrodes of the first thin film transistor and the second thin film transistor, and a voltage having a reverse polarity is applied to the first signal wiring and the second signal wiring. A liquid crystal display device, wherein a liquid crystal is driven by a voltage difference between the first electrode and the second electrode.
(63)上記(62)の液晶表示装置において、前記第1の電極には、第1の蓄積容量が接続され、前記第2の電極には、第2の蓄積容量が接続され、前記第1の蓄積容量の容量および前記第2の蓄積容量の容量は同じである、ことを特徴とする液晶表示装置。 (63) In the liquid crystal display device according to (62), a first storage capacitor is connected to the first electrode, a second storage capacitor is connected to the second electrode, and the first electrode is connected to the first electrode. The capacity of the storage capacitor and the capacity of the second storage capacitor are the same.
(64)第1の偏光板および第2の偏光板と、前記第1の偏光板および前記第2の偏光板の間に配置される第1の基板と、前記第1の偏光板および前記第2の偏光板の間に配置されて、前記第1の基板よりも前記第2の偏光板側に配置される第2の基板と、前記第1の基板および第2の基板の間に配置される液晶層と、前記液晶層に電圧を印加するための第1の電極および第2の電極と、を有し、前記液晶層は、青色相を示し、前記液晶層は、電圧無印加時に旋光性を示す、ことを特徴とする液晶表示装置。 (64) The first polarizing plate and the second polarizing plate, the first substrate disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate, the first polarizing plate and the second polarizing plate. A second substrate disposed between the polarizing plates and disposed closer to the second polarizing plate than the first substrate; a liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate; A first electrode and a second electrode for applying a voltage to the liquid crystal layer, the liquid crystal layer exhibits a blue phase, and the liquid crystal layer exhibits optical rotation when no voltage is applied. A liquid crystal display device characterized by the above.
(65)上記(1)乃至(6)のいずれかの液晶表示装置において、前記第2の偏光板の吸収軸は、前記第1の偏光板の吸収軸と90°をなす方向を基準として、前記第1の偏光板を透過する光が電圧無印加の前記液晶層で回転される側に、ずらされた方向となる、ことを特徴とする液晶表示装置。 (65) In the liquid crystal display device according to any one of (1) to (6), the absorption axis of the second polarizing plate is based on a direction that forms 90 ° with the absorption axis of the first polarizing plate. A liquid crystal display device, wherein light transmitted through the first polarizing plate is shifted to a side rotated by the liquid crystal layer to which no voltage is applied.
(66)上記(65)の液晶表示装置において、前記第2の偏光板の吸収軸は、前記第1の偏光板の吸収軸と90度をなす方向を基準として、前記第1の偏光板を透過する光が電圧無印加の前記液晶層で回転される角度の、0.5倍以上1.25倍以下の角度回転した方向となる、ことを特徴とする液晶表示装置。 (66) In the liquid crystal display device of (65), the absorption axis of the second polarizing plate is the same as that of the first polarizing plate with reference to a direction that forms 90 degrees with the absorption axis of the first polarizing plate. A liquid crystal display device characterized in that the transmitted light has a direction rotated by an angle of 0.5 to 1.25 times the angle of rotation of the liquid crystal layer to which no voltage is applied.
(67)上記(65)の液晶表示装置において、前記第2の偏光板の吸収軸は、前記第1の偏光板の吸収軸と90°をなす方向を基準として、4°以上10°以下回転した方向となる、ことを特徴とする液晶表示装置。 (67) In the liquid crystal display device of (65), the absorption axis of the second polarizing plate rotates by 4 ° or more and 10 ° or less with reference to a direction that forms 90 ° with the absorption axis of the first polarizing plate. A liquid crystal display device characterized in that the liquid crystal display device is oriented in the direction.
本発明によれば、コントラスト比を向上させることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, the contrast ratio can be improved. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
本発明の各実施形態について、図面等を用いて以下に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。なお、本発明は、例えば図50に示したような携帯電話の表示部やテレビの表示部などに使用することができる。 Each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted. Further, the following examples show specific examples of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these examples, and within the scope of the technical idea disclosed in this specification. Various changes and modifications by the vendor are possible. Note that the present invention can be used for, for example, a display unit of a mobile phone or a display unit of a television as shown in FIG.
図1乃至図11は、本発明にかかる実施例1の液晶表示装置の概略構成および動作を説明するための模式図である。 FIG. 1 to FIG. 11 are schematic diagrams for explaining the schematic configuration and operation of the liquid crystal display device of Example 1 according to the present invention.
図1は本実施例の液晶表示装置の断面概略図である。図2は本実施例の液晶表示装置で用いる偏光板の断面概略図である。図3は本実施例の液晶表示装置で用いる液晶セルの断面概略図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device of this embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a polarizing plate used in the liquid crystal display device of this example. FIG. 3 is a schematic sectional view of a liquid crystal cell used in the liquid crystal display device of this embodiment.
図1に示したように本実施例の液晶表示装置は、液晶セル11、第1の偏光板14、第2の偏光板15及びバックライトユニット28によって構成されている。また、液晶セル11は、第1の偏光板14側に配置される第1の基板12、第2の偏光板15側に配置される第2の基板13、および、第1の基板12と第2の基板13の間に配置される液晶層29を有している。
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device of this embodiment includes a
第1の偏光板14および第2の偏光板15は、本実施例の液晶表示装置の光の強度を制御するために配置される。図2に示したように第1の偏光板14は、ヨウ素をPoly Vinyl Alcohol(以下PVAと呼ぶ)に吸着させ、それを延伸した偏光層32とそれを保護するための第1の保護フィルム30と第2の保護フィルム31によって挟み込んだ構造になっている。第2の偏光板15も同様の構成になっている。偏光層32は透過軸と吸収軸を有しており、偏光層32を透過した光は直線偏光となる。ここで、第1の保護フィルム30は液晶セル11が配置されている側に配置され、第2の保護フィルム31は液晶セル11が配置されている反対側に配置されている。第1の保護フィルム30および第2の保護フィルム31は位相差を有するトリアセチルセルロース(TAC)や、位相差をほとんど有さない位相レス保護フィルムを用いても良い。位相差レス保護フィルムは例えばノルボルネン系材料やメタアクリル系樹脂を使用することができる。位相差レス保護フィルムを使用することで、TACよりも位相差が小さくなるためコントラスト比が更に向上し、またTACよりも薄いため薄型の表示装置を作製することができる。位相差レス保護フィルムは液晶層29側(第1の保護フィルム30)のみに使用しても良い。また、第1の偏光板14および第2の偏光板15の液晶セル11が配置されている側には、粘着層103が配置されている。この粘着層103によって、第1の偏光板14および第2の偏光板15は液晶セル11に貼り付けられる。粘着層103としては、例えば、アクリル系粘着材などが挙げられる。第1の偏光板14の吸収軸と第2の偏光板15の吸収軸とは直交するように配置される。バックライトユニット28は、光源と導光板、拡散板、プリズムシート等によって構成される。バックライトユニット28は液晶セル11を裏面から照射することができるものであれば良く、光源や構造はこれに限定されるものではない。例えば、光源としてCCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)やLED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electro Luminescence)などを使用することができる。ただし、バックライトユニット28は液晶表示装置が透過型、あるいは半透過型の場合に必要であるが、反射型の場合にはバックライトユニット28は必要ない。またフィールドシーケンシャル駆動をする場合は、光源は複数の色の光源(例えば赤と青と緑のLED)などを使用することもできる。
The 1st
図3に示したように、液晶セル11は、第1の基板12、第2の基板13および液晶層29で構成される。第1の基板12および第2の基板13で液晶層29を挟持しており、液晶層29には、ブルー相液晶が封入される。第1の基板12および第2の基板13には配線など様々な部材が付加されているが詳しくは後述するため、ここでは基板のみを示し省略した。
As shown in FIG. 3, the
第1の基板12および第2の基板13は、光が透過するために透明であり、例えばガラスや高分子フィルムを用いることができる。第1の基板12はバックライトユニット28側に、第2の基板13はバックライトユニット28の反対側であり表示する面に近い側に配置される。高分子フィルムであれば、特にプラスティックやポリエーテルサルホンが望ましい。しかし、プラスティックやポリエーテルサルホンは空気を通過させてしまうために、基板表面にガスバリア層を形成することが望ましい。ガスバリア層は窒化シリコン膜などによって形成することができる。
The
本実施例の液晶層29には、高分子で安定化された青色相液晶が封入されている。ここで本明細書における青色相液晶とは、可視または紫外領域にブラッグの回折を示す結晶構造を有しており、螺旋ピッチの比較的短いキラルネマチック相と等方相の間に出現する液晶相の液晶である。青色相液晶は、一般的には光学的等方性を示すことで知られるが、例えば、液晶セル11に青色相液晶が封入される場合に、電界が無印加であるにも関わらず旋光性を発現してしまうことがある。
In the
青色相液晶が封入された液晶層29に電界を印加すると、電界の大きさと方向に対応した位相差が発生する。本実施例では青色相液晶の液晶組成物は、非特許文献1に記載の液晶材料およびモノマ材料および、特許文献2に記載のカイラル剤を参考にして調整したものを用いた。使用した材料名および混合比率を図4に示した。なお、使用した化合物のうちいくつかは、本検討のために合成したものを用いた。尚、本検討のために合成した材料である化合物1、化合物2、化合物3の合成方法については後述する。このうち液晶材料に関しては、任意のカイラル剤を添加することにより、任意の温度範囲で青色相が発現する材料であれば良く、表中に記載のJC1041XX(チッソ石油化学社製)、5CB(アルドリッチ社製)に限定されるものではない。
When an electric field is applied to the
また、カイラル剤についても、本実施例では化合物1〜化合物3を図4に記載された比率で混合したものを用いたが、非特許文献1、非特許文献2、特許文献2等に記載の材料を用いても良く、カイラルピッチ調整のために、複数種類のカイラル剤を用いても良い。
As for the chiral agent, in this example, compounds 1 to 3 mixed at the ratio described in FIG. 4 were used, but those described in
同様に、モノマ材料についても、非特許文献1においては、アクリルモノマとして、エチルヘキシルアクリレート(アルドリッチ社製)、およびST3021(DKSH社製)を用い、本実施例においてもこれらを用いたが、これらに限定されるものではなく、プロセスの条件に合わせ、光重合性モノマあるいは、熱重合性モノマのいずれかが選択できる。またこの場合においては、モノマ並びにその製造プロセスに合わせて、重合開始剤を選択すればよい。本明細書では、詳細な説明を省略するが、用いられるモノマの代表としては、例えば、アクリル基、メタクリレート基、エポキシ基、ビニル基のいずれかが任意の分子団に1つ以上結合しているようなモノマが考えられる。
Similarly, as for the monomer material, in
以上のようにして、材料を選択して調整した液晶組成物中に、重合開始剤としてジメトキフェニルアセトフェノン(アルドリッチ社製)をモノマ量に対して10重量%添加したものを、滴下封入法により第1の基板12に滴下した。その後、第2の基板13で液晶組成物を挟持し、さらに、外周部のシール剤を硬化することにより、液晶セル11を作製した。このときの封入のプロセスにおいては、一般的な真空封入法を用いても良い。さらにこの後、パネルの表面温度を、青色相の発現温度の21.5℃に設定した。次いで、設定温度に保持した状態で、高圧水銀ランプを用いて波長365nmの光で1800mJとなるように、紫外光を照射した。これにより、液晶層29に青色相液晶が封入された液晶セル11を得ることが出来た。
In the liquid crystal composition prepared by selecting materials as described above, 10% by weight of dimethoxyphenylacetophenone (manufactured by Aldrich) as a polymerization initiator is added by a dropping encapsulation method. The solution was dropped on the
ここで本実施例において使用した化合物1、化合物2、化合物3は、下記の通りに合成した。
Here,
[化合物1の合成法]
1.64gの4−n−プロピル安息香酸(東京化成工業製)をベンゼン50mlに溶解し、塩化チオニル2.38gを滴下した。この後、二時間、還流過熱撹拌してから、エバポレータで濃縮した。濃縮物にベンゼン25mlを加えて溶解し、さらに減圧濃縮し、4−n−プロピル安息香酸酸塩化物を得た。
[Synthesis Method of Compound 1]
1.64 g of 4-n-propylbenzoic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry) was dissolved in 50 ml of benzene, and 2.38 g of thionyl chloride was added dropwise. Thereafter, the mixture was stirred for 2 hours under reflux and then concentrated with an evaporator. The concentrate was dissolved by adding 25 ml of benzene, and further concentrated under reduced pressure to obtain 4-n-propylbenzoic acid chloride.
次に、2,6−ジフルオロ−4−ヒドロキシベンゾニトリル1.55gを塩化メチレン30mlに溶解し、トリエチルアミン1.50gを加え、氷冷下、さきに得られた4−n−プロピル安息香酸酸塩化物を塩化メチレン30mlに溶解した溶液を滴下した。室温にて一夜撹拌後、水50mlで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥、溶媒を除去した。残留物を少量の塩化メチレンに溶解し、展開溶媒がヘキサン:酢酸エチル(10:1)のシリカクロマトにより精製し、化学式(1)の化合物1を得た。
Next, 1.55-g of 2,6-difluoro-4-hydroxybenzonitrile was dissolved in 30 ml of methylene chloride, 1.50 g of triethylamine was added, and the resulting 4-n-propylbenzoic acid hydrochloride was obtained under ice cooling. A solution of the product in 30 ml of methylene chloride was added dropwise. The mixture was stirred overnight at room temperature, washed with 50 ml of water, dried over magnesium sulfate, and the solvent was removed. The residue was dissolved in a small amount of methylene chloride and purified by silica chromatography with a developing solvent of hexane: ethyl acetate (10: 1) to obtain
[化合物2の合成法]
化合物1で用いた4−n−プロピル安息香酸の代わりに、4−n−ペンチル安息香酸(東京化成工業製)1.80gを用いた以外は、化合物1の合成法とほぼ同様の操作を実施し、化学式(2)の化合物2を得た。
[Synthesis Method of Compound 2]
In place of 4-n-propylbenzoic acid used in
[化合物3の合成法]
15.6gの4−n−プロピル安息香酸(東京化成工業製)をベンゼン100mlに溶解し、塩化チオニル16.6gを氷冷下、滴下した。滴下後、3時間還流過熱撹拌した後に、減圧濃縮した。これにベンゼン50mlを加え、良く撹拌してから減圧濃縮して、4−n−プロピル安息香酸酸塩化物を得た。
[Synthesis Method of Compound 3]
15.6 g of 4-n-propylbenzoic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 100 ml of benzene, and 16.6 g of thionyl chloride was added dropwise under ice cooling. After dropwise addition, the mixture was stirred for 3 hours under reflux and then concentrated under reduced pressure. To this, 50 ml of benzene was added, stirred well, and then concentrated under reduced pressure to obtain 4-n-propylbenzoic acid chloride.
次に、(R)−(+)−1,1’−ビ−2−ナフトール(東京化成工業製)10.0gを塩化メチレン100mlに加えてから、トリエチルアミン10.1gを加え、氷冷下、先に合成した4−n−プロピル安息香酸酸塩化物を塩化メチレン50mlに溶解した溶液を滴下して、室温にて、一夜撹拌した。反応液を水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧濃縮した。残留物を少量の塩化メチレンに溶解し、展開溶媒がヘキサン:酢酸エチル(10:1)のシリカクロマトにより精製し、化学式3の化合物(3)を得た。原料の(R)−(+)−1,1’−ビ−2−ナフトールは正の旋光性を、得られた化合物3は負の旋光性を示す。
Next, 10.0 g of (R)-(+)-1,1′-bi-2-naphthol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to 100 ml of methylene chloride, and then 10.1 g of triethylamine was added. A solution prepared by dissolving 4-n-propylbenzoic acid chloride synthesized previously in 50 ml of methylene chloride was added dropwise and stirred overnight at room temperature. The reaction solution was washed with water, dried over magnesium sulfate, and the solvent was concentrated under reduced pressure. The residue was dissolved in a small amount of methylene chloride and purified by silica chromatography with a developing solvent of hexane: ethyl acetate (10: 1) to obtain a compound (3) of the
また、第1の基板12及び第2の基板13の一方の基板、もしくは第1の基板12及び第2の基板13の両方の基板には、液晶層29に電圧を印加するための第1の電極および第2の電極が配置されている。第1の電極および第2の電極は低抵抗な導電性材料であれば透明、不透明は特に問わない。例えば、インジウム錫酸化物(ITO)や酸化亜鉛(ZnO)、クロム、タンタルーモリブデン、タンタル、アルミニウム、銅などが用いられる。
Further, a first substrate for applying a voltage to the
青色相液晶が封入されて、電界無印加時に旋光性を示す液晶層29を有した液晶表示装置を駆動する際は、本実施例では、基板面内方向の電界成分を発生させる。これは、青色相液晶は、印加電界の方向に、印加される電圧の大きさに対応した位相差を生じさせるためである。そして、発生する位相差は第1の偏光板14の吸収軸に対して45度を成す方向が望ましいため、基板面内の電界方向も第1の偏光板14の吸収軸に対して45度を成すことが望ましい。ここで、基板面内の電界方向は、基板と平行となる電界の方向のことをいう。なお、液晶層29に印加される電界としては、基板面内方向成分を有する電界であってもよい。また、本実施例の第1の電極および第2の電極としては、以下で説明する電極構造を採用して良い。電極構造の例を図5乃至図7に示した。図5はくし歯電極構造の断面概略図の一例である。図6は突起状電極構造の断面概略図の一例である。図7は壁電極構造の断面概略図の一例である。
In driving the liquid crystal display device having the
第1の電極および第2の電極には交流電圧が印加される。本実施例の説明では、第1の電極を画素電極18とし、第2の電極を共通電極19とする。図5Aにおいては、画素電極18および共通電極19は第1の基板12にのみ配置されており、画素電極18および共通電極19の両方が櫛歯状に形成されて、画素電極18および共通電極19の櫛歯部分が交互に並ぶように配置される。図5Aでは、画素電極18および共通電極19の両方が、第1の基板12に配置されるようにしているが、画素電極18および共通電極19を第2の基板13にのみ配置してもよい。また、面内方向の電界を印加するためには以下のような電極構造が好ましい。画素電極18および共通電極19は図5Aのように同層にあっても良いが、絶縁膜を介してそれぞれ別の層に配置しても良い。また、画素電極18および共通電極19は図5Bに示したように、どちらか一方の電極がくし歯状であり、もう一方が平板状(べた状)でも良い。このとき、共通電極19は層間絶縁膜34を介して画素電極18上に配置されている。また、図5Bでは画素電極18がくし歯状であり、共通電極19が平板状である構造を図示しているが、共通電極19の位置に平板状の画素電極18が存在し、画素電極18の位置に櫛歯状の共通電極19が存在する場合でも同様な効果が得られる。また、くし歯状の画素電極18およびくし歯状の共通電極19は図5Cにように、第1の基板12および第2の基板13の両方に設けても良い。また、図示してはないが、図5A、図5B、図5Cのそれぞれの電極構造を組み合わせたり、画素内でそれぞれの構造を複数有したりしても同様な効果が得られる。
An alternating voltage is applied to the first electrode and the second electrode. In the description of this embodiment, the first electrode is the
図5Bにおける層間絶縁膜34は、画素電極18と共通電極19との間に、これらを電気的に絶縁するために配置され、共通電極19上の一部または全域に形成される。また、基板面法線方向において、画素電極18および共通電極19は層間絶縁膜34を介して重なっている。層間絶縁膜34は電気的に絶縁できれば材料は特に問わない。層間絶縁膜34として、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などが用いられる。
The
さらに、図6Aや図6Bに示すように、第1の基板12上に突起電極用部材102を配置し、突起電極用部材102の突起状の先端に画素電極18および共通電極19を配置してもよい。図6Aや図6Bに示すような電極構造を採用することで、より多くの面内方向の電界を得ることができ、光利用効率を向上させることができる。画素電極18および共通電極19の下に形成される突起電極用部材102について、異なる材料を使用してもよい。また、図6Bに示すように、第1の基板12上に突起電極用部材102を配置し、突起電極用部材102の突起状の先端に画素電極18または共通電極19を配置しても、より多くの面内方向の電界を得ることができ、光利用効率を向上させることができる。このことについて図8を用いて説明する。
Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, the protruding
図8Aは、画素電極18および共通電極19が共に櫛歯状に形成された場合の、電界を印加したときの電気力線の概略図を示した。図8Bは図6Aに示したような突起電極に電界を印加したときの電気力線の概略図を示した。図8Aと図8Bとを比較すればわかるように、突起電極の方がより多くの面内方向の電界を得ることができる。図8Bからもわかるように、液晶セルの厚さ方向の中央付近に電極が配置されることが望ましいが、図6Bのように片側だけでも、充分に効果を得ることができる。また、図6Cのように凸電極形状にすることで電界が斜め方向に発生しやすくなるために、より多くの面内方向の電界を得ることができ、より効率を向上させることができる。図6Cは突起電極用部材102を三角形で示しているが半円や四角形などでも同様な効果を得ることができる。
FIG. 8A shows a schematic diagram of lines of electric force when an electric field is applied when both the
突起電極用部材102は電極の位置や形状を調整するために配置される。突起電極用部材102は、絶縁性を示す材料であって、位置や形状を調製できる。突起電極用部材102は、画素電極18または共通電極19の形状に応じて形成され、図6A〜図6Cの場合には、第1の基板12上に櫛歯状に形成される。また、その突起電極用部材102の断面形状は、矩形であっても、三角形であってもよい。突起電極用部材102として、例えば、アクリル系樹脂、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などが用いられる。
The protruding
画素電極18および共通電極19については、例えば図7に示したような断面が壁状に高く形成されても良い。画素電極18および共通電極19の、両方またはどちら一方が壁状となり、第1の基板12と第2の基板13との間に配置される。このとき、壁状の電極の高さは図7Aのように液晶層厚と等しくても良いし、図7Bのように液晶層厚よりも低くしても良い。具体的には壁状の電極の高さは、液晶層29の4分の1の厚さよりも高くするのが望ましい。そして、壁電極の高さは液晶層29の厚さと等しいことが最も望ましい。壁電極構造は、液晶厚さ方向の電界強度分布の変動が小さくなるために駆動電圧を下げられ、液晶層厚も薄くでき、液晶表示装置の光利用効率を高めることができる。また、図7Cに示したように、壁電極を形成する際に先ず壁電極用絶縁膜101を配置してからその周辺に電極部材を設けることで、作製が容易になる。壁電極用絶縁膜101としては酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、レジスト材料、有機膜などが挙げられる。
For the
また、ここでは図示していないが、各電極構造において、一画素内でマルチドメイン構造にしてもよく、これにより、見る方向による色シフトを低減させ広視野角を達成することができる。マルチドメイン構造とは基板面内方向に印加される電界方向を複数有することであり、位相差が発生する方向が複数となり、互いに光学補償し合う関係になることである。光利用効率を高めるためには、基板面内方向に印加される電界方向のいずれか二つについて一画素内で略90度異なるように電界方向を規定し、それぞれの電界方向が第1の偏光板14の吸収軸に対して45度を成すことが望ましい。基板面内方向に印加される電界方向のいずれか二つについて一画素内で、75度以上105度以下の角度異なるように電界を規定しても良い。マルチドメイン構造にするに際し、電極の構造は限定ないが、例えば、後述する他の実施例における電極構造を採用しても良い。
Although not shown here, each electrode structure may have a multi-domain structure within one pixel, thereby reducing a color shift depending on the viewing direction and achieving a wide viewing angle. The multi-domain structure means that there are a plurality of electric field directions applied in the in-plane direction of the substrate, and there are a plurality of directions in which a phase difference is generated, and a relationship of optical compensation is obtained. In order to improve the light utilization efficiency, the electric field directions are defined so that any two of the electric field directions applied in the in-plane direction of the substrate are different by approximately 90 degrees within one pixel, and each electric field direction is the first polarized light. It is desirable to form 45 degrees with respect to the absorption axis of the
上記のような方法で作製した青色相液晶を封入した液晶層29を有する液晶セル11の光学特性を測定した。光学特性は、第1の偏光板14および第2の偏光板15を貼付ける前の液晶セル11を、一対の偏光板の間に配置し、その一方の偏光板を回転させながら液晶セル11の透過光強度を測定することにより測定した。
The optical characteristics of the
図9Aは、一対の偏光板の間に作製した液晶セル11を配置し、一方の偏光板を回転させたときの透過光強度を示したグラフである。図9Bは、一対の偏光板の吸収軸が成す角度Pの座標軸の定義を示す図であり、角度Pは、1枚目の偏光板の吸収軸を基準として、透過光強度観察側に配置される2枚目の偏光板の吸収軸が、透過光強度観察側から見て反時計回りをなす角度で定義される。偏光板を回転させるときは図9Bのように、2枚目の偏光板のみを回転させた。図9Aには、偏光板の間に何も置かず、偏光板のみを回転させた結果も同時に示した。図9Aを見ると、偏光板のみの場合は偏光板の吸収軸が成す角度が90度の時に最も透過光強度が低くなっている。一方、青色相液晶を封入した液晶層29を有する液晶セル11を、一対の偏光板に挟み込んだ場合は、偏光板の吸収軸が成す角度が98度の時に最も透過光強度が低くなった。この結果は、青色相液晶を封入した液晶層29は、旋光性が発現していることを示している。
FIG. 9A is a graph showing the transmitted light intensity when the produced
一軸性の位相差は直交する直線偏光に対する屈折率異方性によって生じる位相差である。一方、旋光性は左右の円偏光に対する屈折率異方性によって生じる位相差である。この量は、例えば、位相差測定装置(例えばAxometrics社製のAxoScan)を使用して測定することが可能である。青色相液晶を封入した液晶層29は、電界を無印加にしている状態では、一軸性の位相差は略ゼロであるが、旋光性を有していることがわかった。一般に旋光性を有する媒体を光学活性物質と呼ぶ。
Uniaxial phase difference is a phase difference caused by refractive index anisotropy with respect to orthogonal linearly polarized light. On the other hand, optical rotation is a phase difference caused by refractive index anisotropy with respect to left and right circularly polarized light. This amount can be measured using, for example, a phase difference measuring apparatus (for example, AxoScan manufactured by Axometrics). It was found that the
旋光性はその大きさを旋光能として表すことができる。一般的に旋光能ORP(Optical Rotatory Power)は次式(1)によって表される。 The optical rotatory power can be expressed as the optical rotatory power. In general, the optical rotation power ORP (Optical Rotation Power) is expressed by the following equation (1).
ここで、αは旋光角と呼ばれ直線偏光を光学活性物質に入射したときに、入射される直線偏光と出射される直線偏光との角度の差である。また、dは光学活性物質の厚さである。本実施例では今後の説明において、青色相液晶が封入された液晶層29の旋光能を表すときは液晶層29自体の旋光能として、厚さには依存しない旋光角αを使用する。旋光角αは、図9Aに示したように光学活性物質を一対の偏光板に挟み込み、一対の偏光板の吸収軸の成す角度に対する透過光強度が最小になる角度θminを測定することで測定することができる。旋光角αは、測定波長や測定温度に依存するパラメータである。本実施例では測定には輝度(透過光強度)を用いた。測定は室温(22度)で行った。旋光角αは次式(2)によって表される。
Here, α is called an optical rotation angle, and is a difference in angle between the linearly polarized light that is incident and the linearly polarized light that is emitted when linearly polarized light is incident on the optically active substance. D is the thickness of the optically active substance. In this embodiment, in the following description, when the optical rotation ability of the
旋光角αの符号は入射偏光に対して出射偏光の回転する方向を表している。本明細書の中では、図10に示したように入射偏光に対して出射偏光が、出射側から観察して時計回りに回転する場合を旋光性が正と言い、旋光角αは正と定義する。反対に、入射偏光に対して出射偏光が、出射側から観察して反時計回りに回転する場合を旋光性が負と言い、旋光角αは負と定義する。また、本明細書においては、旋光角の測定波長を550nmとする。 The sign of the optical rotation angle α represents the direction of rotation of the outgoing polarization with respect to the incoming polarization. In the present specification, as shown in FIG. 10, when the outgoing polarized light rotates clockwise as viewed from the outgoing side with respect to the incident polarized light, the optical rotation is defined as positive, and the optical rotation angle α is defined as positive. To do. On the contrary, when the outgoing polarized light rotates counterclockwise as viewed from the outgoing side with respect to the incident polarized light, the optical rotation is called negative, and the optical rotation angle α is defined as negative. In this specification, the measurement wavelength of the optical rotation angle is 550 nm.
上記の条件で作製した青色相液晶を封入した液晶層29を有する液晶セル11は、図9Bで定義される角度が98度のときに、θminとなった。よって、出射側から観察して反時計回りに回転したのであるから、旋光角αは負であり、−8度であることがわかる。液晶セル11の旋光角の符号は、青色相液晶に含まれる材料によって決定され、正の場合もある。
The
一般に、青色相液晶は光学等方性を示すが、本実施例では、液晶層29は青色相を示し、かつ、旋光性を示す。青色相液晶が封入された液晶層29は、原理的に旋光性を完全に無くすことは困難であると考えられる。
In general, the blue phase liquid crystal exhibits optical isotropy, but in this embodiment, the
青色相液晶を封入した液晶層29は旋光性を有しているため、旋光角αの大きさによって電圧無印加時、つまり黒表示時に光漏れを発生させコントラスト比が低下する。以下では、旋光角αとコントラスト比との関係をシミュレーションによって検討した。シミュレーターは市販されているLCD−Master(Shintech製)を使用した。シミュレーションでは液晶はZLI−4792(メルク社製)を仮定し、液晶層の厚さを50μmとした。旋光性は液晶層にねじれ変形を与えることで仮定した。ZLI−4792のΔnは0.0974(波長550nm)であるため、Δndはおよそ4870nmとなり、Δndが波長(550nm)よりも充分に大きいため、モーガン条件を満たし液晶のねじれ変形の角度と旋光角αが略等しくなる。
Since the
青色相液晶が封入された液晶層は、電圧が無印加である状態を仮定して、一軸性の位相差は発現せず、旋光性が発現する状態を仮定した。このような状態のコントラスト比を仮想的に計算するため、本シミュレーションは、上記のように、ZLI−4792(メルク社製)がねじれ配向を有していることを仮定している。液晶の一軸性の位相差を無視するために、シミュレーションをする際は液晶層の厚さ方向の中心の配向方向が偏光板のどちらかの軸に平行になるようにしている。これにより一軸性の位相差による偏光の変換は無視でき、旋光性のみを考慮することができる。 The liquid crystal layer in which the blue phase liquid crystal is sealed assumes a state in which no voltage is applied, and assumes a state in which uniaxial phase difference does not appear and optical rotation occurs. In order to virtually calculate the contrast ratio in such a state, the simulation assumes that ZLI-4792 (manufactured by Merck) has a twisted orientation as described above. In order to ignore the uniaxial retardation of the liquid crystal, the orientation direction of the center of the liquid crystal layer in the thickness direction is made parallel to one of the axes of the polarizing plate in the simulation. As a result, the conversion of the polarization due to the uniaxial phase difference can be ignored, and only the optical rotation can be considered.
また、一対の偏光板のコントラスト比(平行配置と、直交配置時との透過率の比)は30000とした。コントラスト比を計算する際は、2枚の偏光板を90°の角度をなすように配置し、その間に、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層を仮定した層を配置し、旋光角αを変化させながら透過率を求めた。液晶セル11の光漏れの原因は、青色相液晶が封入された液晶層29が示す旋光性のみと仮定して、もし旋光性がゼロであればコントラスト比は偏光板のコントラスト比と等しくなり30000になるとした。また、コントラスト比は白表示時の輝度と黒表示の輝度の比によって決定されるが、白表示時の輝度は一定であると仮定し、コントラスト比は黒表示時の輝度にのみ影響を受けるとした。以上のような条件によりシミュレーションを行い、図11に、旋光角αと青色相液晶が封入された液晶層を有する液晶セルのコントラスト比との関係を示した。
The contrast ratio of the pair of polarizing plates (the transmittance ratio between the parallel arrangement and the orthogonal arrangement) was 30000. When calculating the contrast ratio, two polarizing plates are arranged so as to form an angle of 90 °, and a layer assuming a liquid crystal layer in which a blue phase liquid crystal is enclosed and showing optical activity is arranged between them. The transmittance was obtained while changing the angle α. Assuming that the cause of light leakage of the
図11を見ると、旋光角αの絶対値が増加するにつれてコントラスト比が低下していることがわかる。これは、青色相液晶が封入された液晶層が示す旋光性により光漏れが発生することを示している。 FIG. 11 shows that the contrast ratio decreases as the absolute value of the optical rotation angle α increases. This indicates that light leakage occurs due to the optical rotation exhibited by the liquid crystal layer filled with the blue phase liquid crystal.
また、非特許文献3に記載のように、人間の網膜細胞の光の応答性から考えると、明るい環境下で視認性を高めるためにはコントラスト比は100以上あれば充分であるが、暗い環境下では1000以上が必要となる。現在、液晶表示装置を使用する環境は様々であるので、コントラスト比は1000以上が望ましい。よって、旋光角αを−15度からさらにゼロに近づけることが望ましい。
Further, as described in
また、本実施例で作製した青色相液晶の液晶セル11は、上記で述べたように、旋光角が−8度であった。また図11を見ると、旋光角αが−5度付近に変極点があり、−5度からゼロに近づくと急激にコントラスト比が増加していることが確認できる。よって旋光角αを−5度からゼロに近づけることがさらに望ましい。旋光角αは絶対値で影響を及ぼす。つまり、0度<|α|≦15度が望ましく、さらに0度<|α|≦8度が望ましく、さらに0度<|α|≦5度が望ましい。
Further, the blue phase
以上のような構成によって、旋光性を有する青色相液晶を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を向上させることができる。 With the above configuration, the contrast ratio can be improved in the liquid crystal display device using the blue phase liquid crystal having optical rotation.
次に、本発明にかかる液晶表示装置の実施例2について説明する。本実施例では、実施例1と同様の液晶表示装置において、液晶層29で発現する旋光角αと、第1の偏光板14および第2の偏光板15の吸収軸のなす角度Pと、が変化する場合について説明する。旋光角αは、液晶層29に用いられる液晶組成物によって変化するものと考えられる。本実施例における液晶表示装置において、実施例1と同様の構成となる部分については、説明を適宜省略するものとする。
Next, Example 2 of the liquid crystal display device according to the present invention will be described. In this example, in the same liquid crystal display device as in Example 1, the optical rotation angle α expressed in the
青色相液晶が封入された液晶層29を有する液晶セル11は、液晶層29が示す旋光性のために、入射偏光面が旋光角αの大きさだけ回転する。青色相液晶が封入された液晶層29を有する液晶セル11は、旋光性を有しているために、2枚の偏光板の2つの吸収軸が90度をなすように配置すると光漏れが生じる。
In the
第1の偏光板14および第2の偏光板15の吸収軸が成す角度Pを、以下の4つの条件としたときの、旋光角αとそのときの透過率の関係を図12Aに示した。ここで、角度Pは、実施例1との場合と同様に図9Bにより定義され、図12Aにおいては、第2の偏光板15が、図9Bにおける2枚目の偏光板に相当するものとする。
(a):P=90°+α
(b):P=90°
(c):P=90°−α
(d):P=90°−2α
FIG. 12A shows the relationship between the optical rotation angle α and the transmittance at that time when the angle P formed by the absorption axes of the first
(A): P = 90 ° + α
(B): P = 90 °
(C): P = 90 ° -α
(D): P = 90 ° -2α
図12Aの凡例(a)〜(d)は、2枚の偏光板の吸収軸が成す角度Pを表している。図12Aからわかるように、P=90°−αのときに透過率は旋光角αによらず最も小さくなる。これは、旋光性により偏光面がαだけ回転し、この偏光面の回転を補償するために2枚の偏光板の吸収軸が成す角度を90°−αにすることで最少の透過率を得ることができることを意味している。 Legends (a) to (d) in FIG. 12A represent the angle P formed by the absorption axes of the two polarizing plates. As can be seen from FIG. 12A, when P = 90 ° −α, the transmittance is the smallest regardless of the optical rotation angle α. This is because the polarization plane rotates by α due to optical rotation, and the angle formed by the absorption axes of the two polarizing plates is set to 90 ° −α to compensate for the rotation of the polarization plane, thereby obtaining the minimum transmittance. It means that you can.
図12Bには、2枚の偏光板の吸収軸が成す角度Pと(90°−α)との差に対するコントラスト比を示した。偏光板のコントラスト比(平行配置と直交配置時の透過率の比)は30000とした。図12Bでは、液晶セルを2枚の偏光板で挟み込んだ際に発生する光漏れは旋光性の影響でのみ発生することを前提にしてコントラスト比を求めた。 FIG. 12B shows the contrast ratio with respect to the difference between the angle P formed by the absorption axes of the two polarizing plates and (90 ° −α). The contrast ratio of the polarizing plate (the ratio of the transmittance in the parallel arrangement and the orthogonal arrangement) was 30000. In FIG. 12B, the contrast ratio was determined on the assumption that light leakage that occurs when the liquid crystal cell is sandwiched between two polarizing plates occurs only due to the effect of optical rotation.
図12Bを見ると、旋光角αによらずP−(90°−α)がゼロのときに光漏れがまったく生じないために、コントラスト比は最大値を取る。コントラスト比が1000以上の領域はP−(90°−α)が5.5°以下、または−5.5°以上の領域であった。つまり旋光性を有する青色相液晶を用いた液晶セルを2枚の偏光板で挟み込む際は、P−(90°−α)が−5.5°≦P−(90°−α)≦5.5°となることが望ましい。さらに、図12Bに図示したが±2.5に変極点があり、P−(90°−α)が2.5°よりも小さく、−2.5°よりも大きい領域の場合、つまり−2.5°≦P−(90°−α)≦2.5°となるとさらにコントラスト比が向上するために望ましい。さらに−0.5°≦P−(90°−α)≦0.5°が望ましい。 Referring to FIG. 12B, no light leakage occurs when P− (90 ° −α) is zero regardless of the optical rotation angle α, and thus the contrast ratio takes a maximum value. The region where the contrast ratio was 1000 or more was a region where P- (90 ° -α) was 5.5 ° or less, or −5.5 ° or more. That is, when a liquid crystal cell using a blue phase liquid crystal having optical rotation is sandwiched between two polarizing plates, P− (90 ° −α) is −5.5 ° ≦ P− (90 ° −α) ≦ 5. It is desirable to be 5 °. Further, as shown in FIG. 12B, there is an inflection point at ± 2.5, and P− (90 ° −α) is a region smaller than 2.5 ° and larger than −2.5 °, that is, −2. .5 ° ≦ P− (90 ° −α) ≦ 2.5 ° is desirable because the contrast ratio is further improved. Furthermore, −0.5 ° ≦ P− (90 ° −α) ≦ 0.5 ° is desirable.
以上のような構成によって、旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、コントラスト比を向上させることができる。
With the configuration described above, the contrast ratio can be improved in the liquid crystal display device having the
すなわち、第2の偏光板15の吸収軸の方向は、第1の偏光板14の吸収軸と90度をなす方向を基準として、液晶層29が発現する旋光性に応じて回転させた方向にする。具体的には、液晶層29が、観察者側から見て反時計回り(時計回り)の側に、第1の偏光板14を透過する光を回転させる旋光性を電圧無印加時に示す場合には、第2の偏光板15の吸収軸の方向は、観察者側から見て反時計回り(時計回り)の側にずらすようにする。これにより、コントラスト比が向上する。
That is, the direction of the absorption axis of the second
また、第2の偏光板15の吸収軸の方向は、第1の偏光板14の吸収軸と90度をなす方向を基準として、第1の偏光板14を透過する光を液晶層29が回転させる角度の、0.5倍以上、1.25倍以下の角度を回転した方向にするのが望ましい。また、0.75倍以上、1.1倍以下の角度を回転した方向にするのがさらに好適である。
The
なお、実施例1の場合には、旋光角が−8度である。この場合において、図12Aで示されるように、角度Pが98度となる場合の透過率が最も小さくなり、90度、82度、106度の順に透過率が小さい。すなわち、液晶層29により偏光面が回転する角度を超えてさらに大きくずらすと透過率が増大しやすくなる。したがって、実施例1のように液晶層29で発現する旋光角が−8度である場合には、第2の偏光板15の吸収軸の向きは、第1の偏光板14の吸収軸と90度をなす方向を基準として、液晶層29が偏光面を回転させる方向に、4度以上10度以下ずらすのが好適であり、6度以上9度以下ずらすのがさらに好ましい。
In the case of Example 1, the optical rotation angle is -8 degrees. In this case, as shown in FIG. 12A, the transmittance is smallest when the angle P is 98 degrees, and the transmittance decreases in the order of 90 degrees, 82 degrees, and 106 degrees. That is, if the
次に、本発明の液晶表示装置の実施例3について説明する。本実施例では、青色相液晶を封入して旋光性を発現した液晶層を有する液晶表示装置において、青色相液晶に添加しているカイラル剤によって誘発されるカイラルピッチを可視光波長以下にする。なお、カイラルピッチはグランジャン・カノー法(くさび法)によって測定できる。カイラルピッチを可視光波長以下にすることで、コントラスト比を高めることができる。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であり、同様である点については説明を適宜省略する。実施例1との変更点について、図13を用いて説明する。 Next, a third embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described. In the present embodiment, in a liquid crystal display device having a liquid crystal layer in which blue phase liquid crystal is sealed to express optical rotation, the chiral pitch induced by the chiral agent added to the blue phase liquid crystal is set to a visible light wavelength or less. The chiral pitch can be measured by the Grand Jean Canoe method (wedge method). The contrast ratio can be increased by setting the chiral pitch to be equal to or less than the visible light wavelength. The configuration of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment, and the description of the same points will be omitted as appropriate. Changes from the first embodiment will be described with reference to FIG.
90度で吸収軸が直交するように配置された2枚の偏光板の間に、青色相液晶が封止された液晶層を有する液晶セルを配置し、分光透過率を測定すると、カイラルピッチに応じた波長でピークが検出される。これは、青色相液晶の回折によるものである。これは青色相液晶が封入されて旋光性を発現した液晶層でも同様に観測される。実施例1における液晶セル11の分光透過率を測定すると波長約570nmでピークが観測される。図13は、この測定例を示す図である。なお、ピークの半値幅は青色相液晶の格子サイズのばらつきにより変化する。
When a liquid crystal cell having a liquid crystal layer sealed with a blue phase liquid crystal is arranged between two polarizing plates arranged so that the absorption axes are perpendicular to each other at 90 degrees, and the spectral transmittance is measured, it corresponds to the chiral pitch. A peak is detected at the wavelength. This is due to the diffraction of the blue phase liquid crystal. This is also observed in the liquid crystal layer in which the blue phase liquid crystal is encapsulated and expresses optical rotation. When the spectral transmittance of the
図13からもわかるように、液晶セル11の分光透過率は、カイラルピッチにより回折が発生し光漏れの原因となる。また液晶層29に発現する旋光角αはカイラルピッチに依存しており、カイラルピッチを短くすることにより旋光角αを低減することができる。つまり、青色相液晶が封入された液晶層29を有する液晶セル11は、青色相液晶のカイラルピッチを短くすると、黒輝度が低下しコントラスト比が向上する。
As can be seen from FIG. 13, the spectral transmittance of the
可視光は380(〜400nm)から700(〜780)nmと言われているので、分光透過率のピークを可視光外にすることにより回折による黒輝度低下を防ぐことができる。分光透過率のピークはカイラルピッチと相関関係があるため、カイラルピッチを短くすることで、分光透過率のピークを短波長側へシフトさせることができる。 Visible light is said to be from 380 (-400 nm) to 700 (-780) nm, so that black luminance reduction due to diffraction can be prevented by making the peak of spectral transmittance out of visible light. Since the peak of spectral transmittance has a correlation with the chiral pitch, the spectral transmittance peak can be shifted to the short wavelength side by reducing the chiral pitch.
さらに、カイラルピッチを短くすることで旋光角αが低下するため、分光透過率のピークは短波長へシフトさせることが望ましい。青色相液晶はカイラルピッチに応じた大きさで格子を有する。一つの格子の中に2重ねじれシリンダー構造を有しているためである。カイラルピッチを短くすると、この格子サイズも小さくなる。格子1辺の長さをdLとし、青色相液晶に僅かに屈折率異方性Δnが発生すると、格子が小さくなることは一つの格子あたりのΔndLが低下することに相当する。一般的にリタデーションΔndが低下すると旋光性も低下することが知られている。よって、カイラルピッチを短くすると旋光角αが低下する。つまり、青色相液晶を封止した液晶層29を有する液晶表示装置において、液晶層に封止される青色相液晶のカイラルピッチを400nm以下にすることで、回折による光漏れが低減し、さらに旋光角αも低減する。また、青色相液晶のカイラルピッチを380nm以下にすることで回折による光漏れがさらに低減し、旋光角αもさらに低減する。
Further, since the optical rotation angle α is lowered by shortening the chiral pitch, it is desirable to shift the peak of the spectral transmittance to a short wavelength. The blue phase liquid crystal has a lattice with a size corresponding to the chiral pitch. This is because one lattice has a double twist cylinder structure. When the chiral pitch is shortened, the lattice size is also reduced. If the length of one side of the grating is d L and a slight refractive index anisotropy Δn is generated in the blue phase liquid crystal, a smaller grating corresponds to a lower Δnd L per grating. In general, it is known that when the retardation Δnd is lowered, the optical rotation is also lowered. Therefore, when the chiral pitch is shortened, the optical rotation angle α decreases. That is, in the liquid crystal display device having the
以上のような構成によって、青色相液晶が封入されて、旋光性を示す液晶層を有する液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。 With the above structure, the contrast ratio can be increased in the liquid crystal display device in which the blue phase liquid crystal is sealed and the liquid crystal layer having the optical rotation is provided.
次に、本発明の液晶表示装置の実施例4について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層を有する液晶表示装置において、配向膜を用いる。これにより、旋光性を低減しコントラスト比を向上させることができる。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であり、実施例1と同様である点については説明を適宜省略する。実施例1との変更点については、図14を用いて説明する。 Next, a fourth embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described. In this embodiment, an alignment film is used in a liquid crystal display device having a liquid crystal layer enclosing blue phase liquid crystal and exhibiting optical rotation. Thereby, optical rotation can be reduced and contrast ratio can be improved. The configuration of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment, and description of points that are the same as those of the first embodiment will be omitted as appropriate. Differences from the first embodiment will be described with reference to FIG.
図14は本実施例の液晶表示装置で用いる液晶セルの断面概略図である。図14に示したように、第1の基板12と第2の基板13との間に液晶層29を挟持している。また、液晶層29と第1の基板12との間に、第1の配向膜401、液晶層29と第2の基板13との間に第2の配向膜402が配置されている。つまり、第1の配向膜401は第1の基板12の液晶層29が配置された側に配置され、第2の配向膜402は第2の基板13の液晶層29が配置された側に配置されている。図14において、第1の配向膜401または第2の配向膜402の一方だけが存在していてもよい。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal cell used in the liquid crystal display device of this example. As shown in FIG. 14, the
第1の配向膜401および第2の配向膜402は液晶を配向させる機能を有する。配向させる方向は限定されず、水平、斜め、垂直のいずれかとしてよい。第1の配向膜401および第2の配向膜402はポリイミド系有機膜であることが望ましいが、SiO垂直蒸着膜、界面活性剤、クロム錯体などでも良い。
The
配向膜の役割はネマティック相などでは、液晶を規則的に配向させるために用いる。しかしながら、青色相液晶が封入された液晶層29が旋光性を示す場合は、旋光性を低減させるために配向膜が用いられる。青色相液晶の配向方向は様々であるため配向膜は水平配向膜、垂直配向膜どちらでも同様の効果が得られる。第1の配向膜401および第2の配向膜402がそれぞれ異なる配向膜であっても良い。また、第1の配向膜401または第2の配向膜402にラビングによる配向処理をすることにより、さらに旋光性低減の効果を得ることができる。ラビング方向は任意であるが、電界印加時に位相差がさらに発生しやすいように、ラビング方向を電界が印加される方向から45度以上90度未満を成すことが更に望ましい。
The role of the alignment film is used to regularly align the liquid crystal in the nematic phase or the like. However, when the
また、例えば、図5Aに示したような第1の基板12のみに電極を有する場合は、第1の配向膜401は絶縁体であるために電圧降下が発生し、液晶層29に印加させる電位が低下する。それを防ぐために、配向膜は第2の配向膜402のみとしても良い。
For example, in the case where the electrode is provided only on the
以上のような構成によって、青色相液晶が封入された液晶層が旋光性を示す場合の液晶表示装置において、旋光性を低減しコントラスト比を向上させることができる。 With the above configuration, in the liquid crystal display device in which the liquid crystal layer in which the blue phase liquid crystal is sealed exhibits optical activity, the optical activity can be reduced and the contrast ratio can be improved.
次に、本発明の液晶表示装置の実施例5について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入された液晶層29を有する液晶表示装置において、TFT(Thin Film Transistor)を用いて駆動する。これにより、画素数を増やし高画質を達成し、コントラスト比を高くし、書き込み不足を低減できる。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であり、実施例1と同様である点については説明を適宜省略する。実施例1との変更点について、図15乃至図18を用いて説明する。
Next, a fifth embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described. In this embodiment, a liquid crystal display device having a
図15は、本実施例における液晶セルの一画素の平面概略図である。図16は、図15におけるA−B−A’間における液晶セルの断面概略図である。図17は、本実施例における走査配線、信号配線、液晶印加電圧の波形例を示した概略図である。 FIG. 15 is a schematic plan view of one pixel of the liquid crystal cell in this example. FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal cell between A-B-A ′ in FIG. 15. FIG. 17 is a schematic diagram illustrating waveform examples of scanning wiring, signal wiring, and liquid crystal applied voltage in the present embodiment.
青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、具体的に画素を構成した例を以下に示す。本実施例では逆スタガTFT構造であり、TFT20は、アルミ合金からなる走査配線16、窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜34(図15には示されていない)、アモルファスシリコンからなる島状シリコン501、アルミ合金からなる信号配線17、ITOからなる画素電極18および共通電極19の順にパタニングを繰り返して形成された。また、コンタクトホール23を介して層間絶縁膜34を貫通して走査配線16と共通電極19とを接続している。図15の図中下方には、走査配線16、図中左方には、信号配線17が配置され、信号配線17および前記走査配線16交差部には島状シリコン501が配置されてTFT20が形成される。そして、信号配線17および走査配線16によって区画されて、信号配線17および走査配線16に囲まれている領域が画素となる。TFT20のゲート配線は走査配線16の一部を兼用し、島状シリコン501の全体が走査配線16と重複しており、TFT20のゲート電極は走査配線16に接続されていると言える。TFT20のドレイン電極は信号配線17に接続されており、TFT20のソース電極は櫛歯状の画素電極18に接続されている。信号配線17および走査配線16の交差部よりTFT20のドレイン電極が引き出され、TFT20のソース電極が走査配線16上に配置されているとも言える。また、画素電極18と入れ子状に向かい合うように、同様の櫛歯状の共通電極19が形成されている。また蓄積容量21は、1本上の走査電極の上側に配置された信号配線17と共通となる層の島状パターンと、走査配線16と、島状パターンと走査配線16との間に形成された層間絶縁膜34とにより、平板容量を形成したものである。
An example in which a pixel is specifically configured in the liquid crystal display device having the
走査配線16にはTFT20を制御するための信号が印加され、信号配線17には液晶層29を制御するための電圧信号が印加される。走査配線16および信号配線17の材料は低抵抗な導電性材料であることが望ましく、例えば、クロム、タンタルーモリブデン、タンタル、アルミニウム、アルミニウム合金、銅などが望ましい。
A signal for controlling the
図15のA−B−A’線に沿った画素の断面構造を図16に示す。画素は第1の基板12および第2の基板13の2枚のガラス基板の間に液晶層29を挟持して構成される。
FIG. 16 shows a cross-sectional structure of the pixel along the line AB-A ′ in FIG. 15. The pixel is configured by sandwiching a
第1の基板12上には、TFTアンダーコート膜22、走査配線16、層間絶縁膜34、図16には図示されていないが島状シリコン501、信号配線17、そして画素電極18、共通電極19が順次積層されている。画素電極18と共通電極19とは図16では異なるハッチングパターンで示しているが、同一のITO層をパタニングして形成されており、信号配線17と直接接する同層に配置される。対向配置する第2の基板13の内側には、表示部のみの開口した黒色のBM(Black Matrix)層26、BM層26の開口部よりも少し大きく画素ごとに配置した単色を選択透過する色材層24、表面の平坦性を得るために画素全面を覆う平坦化層25が積層されている。BM層26、色材層24は樹脂などの導電性が低い材料を用いることで、画素電極18の電界分布に影響を与えることがなくでき、画素領域の周辺部と中央部とでの輝度差がなく、均一な透過状態を得、コントラスト比も高くできる。TFTアンダーコート膜22は絶縁性を有している必要があり、窒化シリコンなどが望ましい。平坦化層25はアクリル性樹脂などの有機膜が望ましい。さらに、図示していないが静電気による表示不良を防止するために、第2の基板13の液晶層29が配置されていない側に裏面電極27を配置しても良い。裏面電極27は導電性を有する透明膜であれば良く、ITOやZnOなどが望ましい。
On the
色材層24は、所定色を選択透過する膜が複数種類配列されることにより構成され、青、緑、赤の各色をそれぞれ選択的に透過する3種類の膜が配列されて構成されることが望ましい。例えば、このような配列として、ストライプ配列、デルタ配列などがある。ここでは青、緑、赤の3色のみを記載したが無白や他の色を混ぜても良く、3色以上存在しても良い。3色以上存在することで色再現範囲が広がり、光の利用効率が向上する。さらに、光の波長を選択することができるため、波長依存性がある旋光性を低減させることができる。また、色材層24のそれぞれの膜の面積を変化させ、色材層24を構成する各色の面積が異ならせることにより、さらに光の利用効率が向上し、旋光性を低減させることができる。例えば青、緑、赤の三色を有する場合は、図18に示したように青の画素面積を最も大きくすることで光利用効率が向上する。図18は画素面積の大きさを表す概念図である。また、青、緑、赤の領域の液晶層の厚さをそれぞれ変化させ、各色の液晶層の厚さを異ならせても光利用効率を向上させることができる。例えば、青色の画素領域の液晶層の厚さのみを緑色や赤色の画素領域の液晶層の厚さより小さくすることで光利用効率が向上する。このとき、液晶層の厚さは色材層24の厚さによって制御する。また、平坦化層25を薄くすることで青、緑、赤の領域で厚さが異なる液晶層を作製することができる。平坦化層25は色材層24の液晶層29が配置されている側に配置される。本実施例では、画素の大きさおよび液晶層の厚さについて1カ所のみを変更した場合を示しているが、複数箇所を制御することにより、さらに光利用効率が向上する。
The
共通電極19および画素電極18は櫛歯状であり、互いに入れ子状に形成されている。また、共通電極19および画素電極18は交互に配置されるので、共通電極19と画素電極18との間に電圧を印加することにより、電気力線は隣接する電極間で出入りする。共通電極19と画素電極18との電極間近傍では、液晶層29には主に基板面内方向の水平電界が印加される。液晶層29に封入された青色相液晶は、電圧を印加することにより、一軸の位相差を生じ、第1の基板12および第2の基板13の外に配置した2枚の偏光板により透過、非透過状態が任意に制御される。これにより、図16において第1の基板12のさらに下側に配置したバックライトユニット28から画素に入射した光は、色材層24を介して図16中の上方向に透過し、画素は任意の明るさで点滅することができる。
The
以上説明した画素をマトリクス状に配列し、次に説明するマトリクス駆動することにより、各画素を任意の明るさに表示する表示装置を形成することができる。上述したように、マトリクス状に配列される画素のそれぞれは、走査配線16と信号配線17によって囲まれている。第1の基板12上には、複数の走査配線16と複数の信号配線17が敷設されて、これらによって区画される領域のそれぞれに画素が対応しており、それぞれの画素はマトリクス状に配列されることとなる。
By arranging the pixels described above in a matrix and driving the matrix as described below, a display device that displays each pixel at an arbitrary brightness can be formed. As described above, each of the pixels arranged in a matrix is surrounded by the
本実施例における液晶表示装置では、実施例1の場合と同様に、青色相液晶の周辺がポリマネットワークで囲まれており、ポリマと液晶との界面規制力などの配向規制力が強いため、ポリマがないネマティック液晶を用いたIPSモードよりも同様の電界による配向の変位が小さく、結果として透過率を最大にするための駆動電界は高くなる。また、液晶層29に封入された液晶組成物の比誘電率については、電圧印加と非印加での液晶配列変化が少ないため、駆動時の比誘電率差が小さい。しかしながら、駆動電圧を下げるために誘電率の値は、ネマチック液晶が封入された一般的なIPS(In Plane Switching)方式の液晶表示装置よりも大きくする必要があり、画素電極−共通電極間の画素液晶容量が大幅に増大する。液晶層29の誘電率異方性は30以上が望ましく、50以上がさらに望ましい。
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the periphery of the blue phase liquid crystal is surrounded by the polymer network, and the alignment regulating force such as the interface regulating force between the polymer and the liquid crystal is strong. The displacement of the alignment due to the same electric field is smaller than that in the IPS mode using nematic liquid crystal having no light, and as a result, the driving electric field for maximizing the transmittance is increased. Further, the relative dielectric constant of the liquid crystal composition sealed in the
以上により、青色相液晶を駆動するためには、IPS方式の液晶表示装置に比べて、容量を大きくし、電圧を高くする必要がある。特に、黒の輝度を下げ、コントラスト比を高めるためには、非点灯画素の印加電圧を閾値よりも十分に低くする必要がある。そこで、保持時のリーク電流を下げるために容量の大きな蓄積容量(保持容量)を用いると良い。保持容量は画素の一部(すなわち、画素領域の内側)または周辺(すなわち、画素領域を区画する信号配線又は走査配線と重複する部分)に形成される。具体的には、保持容量は隣接する画素の走査配線16上に形成されるが、画素領域の内側および走査配線16に跨って形成されるようにしても良い。保持容量は、保持時の電圧変動低減または保持期間中の液晶印加電圧変動低減のために有用である。これらの電圧変動はTFTのリーク電流または液晶容量に比例し、ゲート容量に反比例する。保持容量の値としては、リーク電流を低減できる液晶容量と同等の値以上5倍程度以下が好ましい。後述する他の実施例においては、TFTを2個配置して電圧分担による低リーク化する構成を提示しており、TFTを2個配置する場合も蓄積容量は上記の値でよい。書き込み特性については、これまでのTFT−LCDにない大容量の画素容量となるので、TFTのW/Lの値として、チャネル長Lよりもチャネル幅Wを大きくすることで駆動が可能になる。
As described above, in order to drive the blue phase liquid crystal, it is necessary to increase the capacity and the voltage as compared with the IPS liquid crystal display device. In particular, in order to reduce the luminance of black and increase the contrast ratio, it is necessary to make the voltage applied to the non-lighted pixels sufficiently lower than the threshold value. Therefore, it is preferable to use a large storage capacity (holding capacity) in order to reduce the leakage current at the time of holding. The storage capacitor is formed in a part of the pixel (that is, inside the pixel region) or the periphery (that is, a portion that overlaps with the signal wiring or the scanning wiring that divides the pixel region). Specifically, the storage capacitor is formed on the
駆動特性を得るための駆動波形について、図17を用いて説明する。駆動は走査配線16に印加した正極性の走査パルスと、信号配線17に印加した信号波形から構成される。走査配線16に印加されるパルスのタイミングでTFTがONとなり液晶層29に電圧が印加される。この液晶層29に印加される電圧を図17の液晶印加電圧に図示した。さらに、大容量、高電圧を画素に充放電するために、走査パルス幅のうち一部分は、信号電圧を、表示電圧よりも高いオーバドライブ駆動をしても良い。オーバドライブ駆動について、図17中の正オーバドライブパルス及び負オーバドライブパルスで示している。こうすることで2倍から5倍の高速書き込みが可能となる。図17では、液晶印加電圧について、本実施例の場合およびオーバドライブ駆動をした場合の2種類を示した。オーバドライブパルスの幅において正極性を狭くした場合は正極性の書き込みが不足して、必要な駆動電圧を得ることができない。したがって、オーバドライブパルスの幅において正極性を広くすることで、より高い正極性の書き込み補償ができ、高い駆動電圧を得ることができる。
A drive waveform for obtaining drive characteristics will be described with reference to FIG. The driving is composed of a positive scan pulse applied to the
TFTによる駆動をすると、液晶層29に印加される電圧を完全にゼロにする状態とすることが困難になる場合がある。旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置の場合、特に、電圧が完全にゼロの場合(電圧無印加時)は、液晶層29に旋光性が発現するためにコントラスト比が低下するが、液晶層29に一軸性の位相差を誘起することで、発現する旋光性を低減することができる。よって、TFTを用いた駆動を実施することにより、液晶層29が示す旋光角αによるコントラスト比の低下を低減することもできる。
When driving by TFT, it may be difficult to make the voltage applied to the
以上のように、旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、画素数を増やし高画質を達成し、コントラスト比を高くし、書き込み不足を低減することができる。
As described above, in the liquid crystal display device having the
次に、本発明の液晶表示装置の実施例6について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、反射表示を行い、バックライトユニットを不要とする。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であり、実施例1と同様である点については説明を適宜省略する。実施例1との変更点について、図19乃至図20を用いて説明する。
Next, Example 6 of the liquid crystal display device of the present invention will be described. In the present embodiment, in the liquid crystal display device having the
図19は本実施例における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。図20は本実施例における液晶表示装置のS1−S2間の断面概略図である。 FIG. 19 is a schematic plan view of one pixel of the liquid crystal display device in this example. FIG. 20 is a schematic cross-sectional view taken along the line S1-S2 of the liquid crystal display device according to this embodiment.
第2の基板13には、液晶層29に近接する側より平坦化層25、色材層24が積層されている。光が反射層601で反射されることにより色材層24を2回通過することを考慮して、反射表示では透過表示用の色材層24に比較して透過率が高くなるように設計されている。これにより、十分な反射率の反射型カラー表示が可能になる。また、液晶層29も往復して透過することになるため、単純に、液晶層29を1回透過する場合と比べると旋光角は2倍に増大する。
A
図20において、第2の基板13より表示面から遠い第1の基板12上には、液晶層29に近接する側に反射層601と絶縁膜33と画素電極18と共通電極19とが配置されている。このうち、画素電極18と共通電極19とが最も液晶層29に近接し、ついで絶縁膜33と反射層601の順で積層されている。反射層601は、表示面の側から入射した光を、表示面の側に反射する。画素電極18および共通電極19はいずれも櫛歯状の平面形状である透明電極であり、ITOからなる。絶縁膜33はアクリル樹脂からなる透明な有機膜である。画素電極18および共通電極19と反射層601の間の絶縁性を確保するため、絶縁膜33の層厚は約2μmとしてある。反射層601はアルミ膜であり、反射層601の表面(具体的には、表示面側の表面)には滑らかな凹が付与されている。これにより、鏡面反射を低減すると共に紙の様な拡散反射を示す。なお、反射層601の平面分布は平板平面状であり、図19のような平面図においてはコンタクトホール周辺を除く全面に分布するため、図19には反射層601を図示していない。また、図19はマルチドメイン構造を達成するために、画素電極18や共通電極19は、90度折れ曲がった形状をしている。具体的には、画素電極18および共通電極19は、櫛歯部分が折れ曲がって複数の方向(具体的には2つの方向)に延伸するように形成され、互いに入れ子状に配置されている。この結果、図19の上半分と下半分で電界方向を略90度回転させることができる。
In FIG. 20, a
反射層601の凹凸は、その下層にある凹凸形成層602によって付与されるが、これは以下のようにして形成される。まず始めに、有機レジストを一面に塗布した後、これを円柱状にパターンニングする。次に、円柱構造を加熱して溶融固化するが、円柱構造は溶融時に自らの表面張力により放物線状の断面形状を有する凸状構造になり、この形状を維持したまま固化する。この上に、更にアクリル樹脂などの有機膜を積層すれば、滑らかな凹凸を有する凹凸形成層602が得られる。ここで、円柱構造の分布は蜂の巣状を基本として、これからランダムに位置をずらした分布とした。即ち、蜂の巣状の分布とすれば斜面を密に形成できるが、配置が規則的であることにより反射光に干渉が生じる。干渉が生じると、特定の角度で特定の波長の反射光の強度が強められるため、反射光に虹色が観察される。なお、観察位置等の微妙な変化により虹色の分布が目まぐるしく変化するため好ましくない。本実施例では、円柱構造の位置を蜂の巣状の分布からランダムにずらすことによりその分布の規則性を低減し、干渉の発生を低減している。また、ランダムに凹凸を設けていることにより、液晶層29で発生する旋光性を補償し合い、全体として旋光性を低減することができる。
The unevenness of the
液晶層29と第2の偏光板15との間には、四分の一波長板603を配置する。四分の一波長板603としては、例えば、シクロオレフィンやポリカーボーネートなどが挙げられる。四分の一波長板603は、その遅相軸が第2の偏光板15の吸収軸に対して45度をなすように配置する。なお、厳密に45度を満たす必要はなく、四分の一波長板603の遅相軸と第2の偏光板15の吸収軸との成す角が43度以上47度以下であればよい。これにより、第2の偏光板15と四分の一波長板603を通過した光は円偏光に変換される。液晶層29に電圧が無印加である場合には、反射層601に到達した光は略円偏光となり、反射層601で反射され、再び第2の偏光板15に到達した際にはその吸収軸に振動方向が略平行な直線偏光になる。ここで光は第2の偏光板15により吸収され、黒表示が実現される。
A quarter-
なお、後述する他の実施例で詳しく説明する旋光性低減部材を配置する場合、例えば、旋光性低減部材は四分の一波長板603と液晶層29との間に配置される。液晶層29、四分の一波長板603、旋光性低減部材などのような光学異方性を示す部材の特性は、一般に行列式で表わされる。そのため、旋光性低減部材の作用は、これら光学異方性を示す部材を積層する順番の影響を受ける。液晶層29および旋光性低減部材の間に光学異方性を示す部材を介在させることなく、液晶層29および旋光性低減部材を積層する場合、旋光性低減部材は液晶層29と逆の旋光性とすればよく、旋光性の低減を容易に行える。
In the case where the optical rotation reducing member described in detail in another embodiment described later is disposed, for example, the optical rotation reducing member is disposed between the quarter-
可視波長域のより広い範囲で上記のような偏光状態の変換を実現するには、四分の一波長板603を広帯域四分の一波長板とすればよい。広帯域四分の一波長板は二分の一波長板と四分の一波長板との積層体であり、第2の偏光板15に近接する側より二分の一波長板、四分の一波長板の順で積層されている。二分の一波長板および四分の一波長板の遅相軸は、例えば第2の偏光板15の吸収軸に対して反時計回りにそれぞれ150度、210度となるように配置すれば良い。
In order to realize the above-described polarization state conversion in a wider visible wavelength range, the quarter-
画素電極18と反射層601との間に形成される電界の一例EFを図20中に破線で併記した。画素電極18と共通電極19との間には所謂横電界が形成され、これが液晶層29に位相差を発生させる。電圧印加時には液晶層29に位相差が発生するため、反射層601に到達する光の偏光状態は円偏光ではなくなる。この時、第2の偏光板15に再入射した際の偏光状態もその吸収軸に振動方向が平行な直線偏光ではなくなる。これにより、光が第2の偏光板15を透過して、明表示が得られる。
An example of an electric field EF formed between the
以上のような構成によって、青色相液晶が封入された液晶層を有する液晶表示装置において、反射表示を行い、バックライトユニットを不要とし、旋光性を低減することができる。 With the above configuration, in a liquid crystal display device having a liquid crystal layer in which blue phase liquid crystal is sealed, reflection display is performed, a backlight unit is unnecessary, and optical rotation can be reduced.
次に、本発明の液晶表示装置の実施例7について説明する。本実施例は、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、反射層と反射電極を兼ねることで反射表示を行い、バックライトユニットを不要とする。これにより、旋光性を低減することができる。
Next, Example 7 of the liquid crystal display device of the present invention will be described. In the present embodiment, in the liquid crystal display device having the
本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であり、同様である点については説明を適宜省略する。実施例1との変更点について図21乃至図22を用いて説明する。図21は、本実施例における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。図22は、図21のS3−S4間の断面概略図である。 The configuration of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment, and the description of the same points will be omitted as appropriate. Differences from the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 21 is a schematic plan view of one pixel of the liquid crystal display device according to the present embodiment. FIG. 22 is a schematic cross-sectional view taken along S3-S4 in FIG.
反射層601は高反射率の金属層であり、導電性である。そのため、実施例6における図20に示した画素構造以外にも、例えは画素電極18および共通電極19の一方を反射層601と重畳し、反射層601を反射電極としてもよい。図21、図22は、このような画素構造の一例である。第1の基板12の液晶層29に近接する面には液晶層29に近接する側よりくし歯状の画素電極18、絶縁膜33、反射層601および平板状の共通電極19が積層されている。反射層601は共通電極19に接続され、共通電極19と同電位になっている。このように、共通電極19と反射層601を連続的に積層して、共通電極19と反射層601とを同電位としているが、共通電極19(あるいは画素電極18)を平板状に形成し、その表示面側の反射率を向上させて反射層601をかねるようにしてもよい。
The
この場合に、絶縁膜33を介して画素電極18と反射層601との間に形成される電界EFを図22中に部分的に破線で併記した。画素電極18と反射層601との間には所謂フリンジ電界が形成され、これが液晶層中にも分布して液晶層29に位相差を発生させる。
In this case, the electric field EF formed between the
以上のような構成によって、旋光性を示す液晶層29を用いた液晶表示装置において、反射層601が共通電極19(あるいは画素電極18)を兼ねることで反射表示を行い、バックライトユニットを不要とし、旋光性を低減することができる。
With the above configuration, in the liquid crystal display device using the
次に、本発明の液晶表示装置の実施例8について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて、旋光性を示すようになった液晶層29を有する液晶表示装置において、一つの画素の中に反射表示部と透過表示部とを有することにより、明るい環境下では外光を利用した反射表示を行い、暗い環境ではバックライトユニット28からの光を利用した透過表示を行う。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であり、同様である点については説明を適宜省略する。実施例1との変更点について、図23乃至図24を用いて説明する。
Next, an eighth embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described. In the present embodiment, in the liquid crystal display device having the
図23は、本実施例における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。図24Aは、本実施例における液晶表示装置のS5−S6間の断面概略図である。図24Bは、本実施例における液晶表示装置のS7−S8間の断面概略図である。 FIG. 23 is a schematic plan view of one pixel of the liquid crystal display device in this example. FIG. 24A is a schematic cross-sectional view taken along the line S5-S6 of the liquid crystal display device according to this embodiment. FIG. 24B is a schematic cross-sectional view taken along S7-S8 of the liquid crystal display device according to this embodiment.
図23に示されているように、一画素内に反射表示部(RD)と透過表示部(TD)を形成されており、屈曲部を含む中央部が透過表示部で、その上下が反射表示部である。反射表示部、透過表示部共に電界方向が互いに略90度異なる部分を含むことになり、反射表示部、透過表示部とも広視野角が得られる。また、反射表示部RDには、櫛歯状に形成される画素電極18または共通電極19の、櫛歯部分の付け根部分が形成される。
As shown in FIG. 23, a reflective display part (RD) and a transmissive display part (TD) are formed in one pixel, the central part including the bent part is a transmissive display part, and the upper and lower parts are reflective displays. Part. Both the reflective display portion and the transmissive display portion include portions where the electric field directions differ from each other by approximately 90 degrees, and a wide viewing angle is obtained for both the reflective display portion and the transmissive display portion. Further, the base portion of the comb-tooth portion of the
第1の基板12は、液晶層29に近接する側より共通電極19と画素電極18とを有し、共通電極19および画素電極18は同層にある。また、反射表示部(RD)に対応する部分には反射層601を有し、反射層601の液晶層29側には、絶縁膜33を介して共通電極19と画素電極18が積層されている。反射層601はアルミ膜であり、表面に滑らかな凹凸を付与されている。すなわち、各画素領域では、反射層601が配置される領域と、配置されない領域とが存在し、反射層601が配置されない領域では、バックライトユニット28からの光が表示面側に透過する。
The
第2の基板13には、液晶層29に近接する側より平坦化層25と色材層24とが積層されている。透過表示では光が色材層24を1回通過するのに対し、反射表示では2回通過することを考慮して、反射表示部には色材層24の一部に空孔部が形成されている。空孔部と色材層24の存在する部分で加法混色が生じ、反射表示部では色表示が可能で、十分な反射率のカラー表示が可能になる。また、反射表示部および透過表示部において色材層24の層厚を変えて、反射表示部における色材層24の膜厚を透過表示部における色材層24の膜厚よりも小さくしてもよい。具体的には、反射表示部における色材層24の層厚を透過表示部における色材層24の層厚の二分の一程度としてもよい。
A
透過表示では、光が液晶層29を1回通過するのに対し、反射表示では2回通過することを考慮して、反射表示部には反射部透明誘電体層801が配置される。反射部透明誘電体層801は、液晶層29と、画素電極19および共通電極19との間に配置される。反射部透明誘電体層801は、図24Bで示すように、画素電極18および共通電極19を液晶層29側から覆うように接して積層され、画素電極18および共通電極19は、反射部透明誘電体層801に埋設される。反射部透明誘電体層801は窒化シリコン膜であり、反射表示部の液晶層29に印加する電界強度を透過表示部の液晶層29に印加する電界強度よりも弱くしている。具体的には、反射表示部の液晶層29に印加する電界強度を、透過表示部の液晶層29に印加する電界強度のほぼ二分の一にすることが望ましい。窒化シリコン膜の厚さを最適化して、透過表示部の液晶層29に生じるリタデーションを反射表示部の2倍とすれば、反射表示部と透過表示部の輝度−電圧特性が同一になり、同一の印加電圧において反射表示部の反射率、透過表示部の透過率が最大値を取る。多くの使用環境において反射表示および透過表示を同時に観察するが、反射表示部および透過表示部において輝度−電圧特性が同一であれば、使用環境が変化しても一定の表示が得られる。
Considering that light passes through the
なお、図23には示していないが、反射層601および反射部透明誘電体層801の平面分布は同一であり、且つ、これらは反射表示部のみに分布する。これにより、図23では不図示であるが、同図において、反射層601および反射部透明誘電体層801は、反射表示部および透過表示部の境界を示す2つの破線の上方及び下方に分布することになる。
Although not shown in FIG. 23, the planar distribution of the
また、第1の基板12の外側には、第1の基板12に近接する側より順に第1の四分の一波長板802、第1の偏光板14を積層する。第2の基板13の外側には、第2の基板13に近接する側より順に第2の四分の一波長板803、第2の偏光板14を積層する。つまり、第1の偏光板14および液晶層29の間に第1の四分の一波長板802が配置され、前記第2の偏光板15および液晶層29の間に第2の四分の一波長板803が配置されることになる。第1の四分の一波長板802の遅相軸は第1の偏光板14の吸収軸に対して45度をなし、第2の四分の一波長板803の遅相軸は第2の偏光板15の吸収軸に対して45度をなす。第1の偏光板14の吸収軸と第2の偏光板15の吸収軸が直交するように配置しているので、第1の四分の一波長板802の遅相軸と第2の四分の一波長板803の遅相軸もまた直交する。前記のように、第1の四分の一波長板802の遅相軸と第2の四分の一波長板803の遅相軸とは直交しているため、少なくとも基板法線方向において両者の光学異方性は補償される。これにより、本実施例の、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、良好な黒表示を達成することができる。
In addition, a first quarter-
以上のような構成によって、明るい環境下では外光を利用した反射表示を行い、暗い環境ではバックライトユニット28からの光を利用した透過表示を行い、広い環境下で良好な視認性を与え旋光性を低減することができる。
With the above-described configuration, reflection display using outside light is performed in a bright environment, and transmission display using light from the
次に、本発明の液晶表示装置の実施例9について説明する。本実施例は、青色相液晶画封入されて旋光性を発現する液晶層29を用いた半透過型液晶表示装置において、一つの画素の中に反射表示部(RD)と透過表示部(TD)を有し、反射表示部の電界強度と透過表示部の電界強度よりも小さくする。これにより、広い環境下で良好な視認性を与え旋光性を低減することができる。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であるため、同様である点については説明を適宜省略するものとする。実施例1との変更点について、図25乃至図26を用いて説明する。
Next, a ninth embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described. In this embodiment, in a transflective liquid crystal display device using a
図25は、本実施例における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。図26Aは、本実施例における液晶表示装置の図25のS9−S10間の断面概略図である。図26Bは、本実施例における液晶表示装置の図25のS11−S12間の断面概略図である。 FIG. 25 is a schematic plan view of one pixel of the liquid crystal display device according to this embodiment. 26A is a schematic cross-sectional view taken along the line S9-S10 in FIG. 25 of the liquid crystal display device according to this embodiment. 26B is a schematic cross-sectional view taken along the line S11-S12 in FIG. 25 of the liquid crystal display device according to this embodiment.
本実施例の液晶表示装置の一画素の断面を図26Aおよび図26Bに示す。本実施例では、反射表示部の液晶層に印加する電界強度を透過表示部よりも低減するために、液晶層29に印加される電界強度は共通電極19と画素電極18と間の間隙の長さに反比例することを利用して、共通電極19と画素電極18との間の間隙の幅を反射表示部においてより広く設定した。つまり、反射表示部におけるくし歯構造の繰り返しピッチを透過表示部のくし歯構造の繰り返しピッチよりも大きくしている。図26Aおよび図26Bはそれぞれ反射表示部と透過表示部の断面図である。反射表示部の断面図である図26Bでは、2つの共通電極19と画素電極18とが配列しているのに対し、透過表示部の断面図である図26Aでは、同一の画素幅でありながら4つの共通電極19と画素電極18とが配列している。
A cross section of one pixel of the liquid crystal display device of this example is shown in FIGS. 26A and 26B. In this embodiment, in order to reduce the electric field strength applied to the liquid crystal layer of the reflective display unit as compared with the transmissive display unit, the electric field strength applied to the
共通電極19および画素電極18の平面構造として、図25に示したような枝分かれ構造を形成したことにより、反射表示部における電極の繰り返し周期(ピッチ)を透過表示部における電極の繰り返し周期(ピッチ)の1.8倍以上2.2倍以下とし、かつ、透過表示部における電極の配列数を反射表示部の2倍とした。枝分かれ構造は、図25で示すように、反射表示部と透過表示部との境界部に形成した(境界となる位置に跨って枝分かれする)。これにより、反射部透明誘電体層801を除いて製造工程を簡略化しながら、反射表示部の液晶層29に印加する電界強度を透過表示部よりも低減することができる。透過表示部における電極の繰り返し周期を反射表示部における電極の繰り返し周期の2倍とすることにより、より反射表示部の液晶層29に印加する電界強度を透過表示部よりも低減することができる。
As the planar structure of the
以上の構成によって、広い環境下で良好な視認性を与え旋光性を低減することができる。 With the above configuration, good visibility can be given in a wide environment and optical rotation can be reduced.
次に、本発明の液晶表示装置の実施例10について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する半透過型液晶表示装置において、一つの画素の中に反射表示部と透過表示部を有し、反射表示部にのみ内蔵位相差板を有する。これにより、透過画質を保ちながら、広い環境下で良好な視認性を与え旋光性を低減することができる。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であるため、同様となる部分については説明を適宜省略する。実施例1との変更点について、図27を用いて説明する。
Next, Example 10 of the liquid crystal display device of the present invention will be described. In the present embodiment, in a transflective liquid crystal display device having a
本実施例における液晶表示装置の一画素の平面概略図は、実施例8における図23と同様になる。そして、図27Aは、本実施例における液晶表示装置の概略断面図であって、図23におけるS5−S6間の概略断面を示している。図27Bは、本実施例における液晶表示装置の概略断面図であって、図23におけるS7−S8間の概略断面を示している。 A schematic plan view of one pixel of the liquid crystal display device in the present embodiment is the same as FIG. 23 in the eighth embodiment. FIG. 27A is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device in this example, and shows a schematic cross-section between S5 and S6 in FIG. FIG. 27B is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device in the present embodiment, and shows a schematic cross-section between S7 and S8 in FIG.
図27Aは透過表示部(TD)を示しており、実施例8において図24Aに示したものと同様となる。一方、図27Bは反射表示部(RD)を示している。本実施例では、内蔵四分の一波長板804を第2の基板13の液晶層29に近接する側に形成し、内蔵四分の一波長板804は、反射表示部に対応する部分のみに形成した。また、第1の基板12の外側には第1の偏光板14を、第2の基板13の外側には第2の偏光板15を配置した。
FIG. 27A shows a transmissive display portion (TD), which is the same as that shown in FIG. 24A in the eighth embodiment. On the other hand, FIG. 27B shows a reflective display portion (RD). In this embodiment, the built-in quarter-
内蔵四分の一波長板804は以下のようにして作製した。まず、平坦化層25上に配向膜を塗布し、その上に光重合性の低分子液晶を塗布する。これをパターン露光して、反射表示部に相当する部分にのみ紫外線を照射すれば、反射表示部に相当する部分においてのみ光重合反応が生じる。その後、有機溶剤等で洗浄すれば、透過表示部上に残存している未反応の低分子液晶が除去される。このようにして反射表示部にのみ内蔵四分の一波長板804が形成される。
The built-in
本実施例の液晶表示装置の透過表示部に着目すれば、四分の一波長板は積層されない。本来、四分の一波長板は反射表示部のみに必要であり、透過表示部には不要である。四分の一波長板を内蔵四分の一波長板804として、反射表示部に相当する部分にのみ配置したことにより、本実施例の半透過型液晶表示装置では、透過型液晶表示装置と同等の画質の透過表示が得られる。
If attention is paid to the transmissive display portion of the liquid crystal display device of this embodiment, the quarter-wave plate is not laminated. Originally, the quarter-wave plate is necessary only for the reflective display portion, and not for the transmissive display portion. By arranging the quarter-wave plate as the built-in quarter-
以上のような構成よって、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、透過画質を保ちながら、広い環境下で良好な視認性を与え旋光性を低減することができる。
With the configuration as described above, in a liquid crystal display device having a
次に、本発明の液晶表示装置の実施例11について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示すようになった液晶層29を有する半透過型液晶表示装置において、一つの画素の中に反射表示部と透過表示部を有する。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であるため、実施例1と同様になる点については説明を適宜省略する。実施例1との変更点については、図28乃至図30を用いて説明する。
Next, Example 11 of the liquid crystal display device of the present invention will be described. In this embodiment, a transflective liquid crystal display device having a
本実施例の半透過型液晶表示装置では、第1の基板12と第1の偏光板14の間に第1の四分の一波長板802を、第2の基板13と第2の偏光板15の間に第2の四分の一波長板803を配置しており、法線方向では両者の遅相軸は直交しているので、これらの光学異方性は相殺される。しかし、斜め方向から観察した場合には、第1の四分の一波長板802の遅相軸と第2の四分の一波長板803の遅相軸とは直交しなくなる。また、これらのリタデーションも四分の一波長からずれる。そのため、第1の四分の一波長板802の光学異方性と第2の四分の一波長板803の光学異方性とは斜め方向では相殺されなくなり、黒表示の透過率が増大してコントラスト比が低下する。
In the transflective liquid crystal display device of this embodiment, the first quarter-
そこで、本実施例では第1の四分の一波長板802の光学特性と第2の四分の一波長板803の光学特性を向上させ、コントラスト比の低下を抑制した。具体的には、第1の四分の一波長板802および第2の四分の一波長板803を、一軸延伸で比較的容易に実現される一軸性ではなく、二軸性とした。
Therefore, in this embodiment, the optical characteristics of the first quarter-
斜め方向における第1の四分の一波長板802の遅相軸と第2の四分の一波長板803の遅相軸とのずれを抑制するには、例えば、第1の四分の一波長板802のNz係数および第2の四分の一波長板803のNz係数を0.4以上0.6以下とすればよい。第1の四分の一波長板802のNz係数および第2の四分の一波長板803のNz係数を0.5とすれば、斜め方向における遅相軸のずれはさらに抑制される。以下、Nz係数を0.5と記載している場合の光学系について、Nz係数を0.4以上0.6以下とした場合が許容される。ここで、Nz係数は非特許文献4に基づき、次式(3)で定義される。
In order to suppress the shift between the slow axis of the first quarter-
ここで、nz、ns、nfはそれぞれ、層厚方向の屈折率、層内の遅相軸方向における屈折率、層内の進相軸方向における屈折率である。一軸延伸で比較的容易に実現される位相板の場合、Nz係数は1.0である。また、Nz係数が0.0の場合も光学的には一軸性である。Nz係数がこれ以外の値の場合が二軸性である。 Here, n z , n s , and n f are a refractive index in the layer thickness direction, a refractive index in the slow axis direction in the layer, and a refractive index in the fast axis direction in the layer, respectively. In the case of a phase plate that can be realized relatively easily by uniaxial stretching, the Nz coefficient is 1.0. Also, when the Nz coefficient is 0.0, it is optically uniaxial. The case where the Nz coefficient is a value other than this is biaxial.
光学異方性媒体の遅相軸角度とリタデーションの角度依存性は、ラグランジュの未定乗数法で求めることができ、例えば、非特許文献5に記載されている。非特許文献5を参照して、光学異方性媒体のx軸、y軸、z軸方向の屈折率をnx、ny、nzとすると、その方位角θ、極角ψにおける遅相軸の屈折率ns、進相軸の屈折率nfは次式(4)で表される。
The angle dependence of the slow axis angle and retardation of the optically anisotropic medium can be obtained by Lagrange's undetermined multiplier method, and is described in
x軸、y軸、z軸方向の屈折率がnx、ny、nzである屈折率楕円体を考えると、(ksx、ksy、ksz)は、図28に示したように屈折率楕円体の中心を含み、方位角θ、極角ψに垂直な断面内にある。この時、断面は常に楕円形であり、(ksx、ksy、ksz)は楕円の長軸の長さに相当する。 Considering a refractive index ellipsoid whose refractive indexes in the x-axis, y-axis, and z-axis directions are n x , n y , and nz , (k sx , k sy , k sz ) is as shown in FIG. The cross section includes the center of the refractive index ellipsoid and is perpendicular to the azimuth angle θ and the polar angle ψ. At this time, the cross section is always elliptical, and (k sx , k sy , k sz ) corresponds to the length of the major axis of the ellipse.
以上を用いれば、極角方向から観察した際の遅相軸方位角を計算することが可能になる。これ以降、極角方向から観察した際の遅相軸方位角を図28に示したように水平方向を0度として反時計回りに表すことにする。Nz係数が1.0、0.5、0.0の場合に極角方向から観察した際の遅相軸方位角を計算した例を図29に示す。図29中の縦軸の数字は法線方向から観察した際の遅相軸方位角である。図29Bより明らかなように、Nz係数が0.5の場合には、極角方向から観察した際の遅相軸方位角は極角に依存せずほぼ一定になる。これより、第一の四分の一波長板802のNz係数および第二の四分の一波長板803のNz係数を0.5とすれば、両者の遅相軸方位角のなす角は視角によらず90度になることが導かれる。したがって、第一の四分の一波長板802のNz係数および第二の四分の一波長板803のNz係数を0.4以上0.6以下とするのが好適である。
By using the above, it is possible to calculate the slow axis azimuth when observed from the polar angle direction. Thereafter, the slow axis azimuth angle when observed from the polar angle direction is represented in the counterclockwise direction with the horizontal direction as 0 degrees as shown in FIG. FIG. 29 shows an example of calculating the slow axis azimuth when observed from the polar angle direction when the Nz coefficient is 1.0, 0.5, and 0.0. The number on the vertical axis in FIG. 29 is the slow axis azimuth when observed from the normal direction. As is clear from FIG. 29B, when the Nz coefficient is 0.5, the slow axis azimuth when observed from the polar angle direction is substantially constant without depending on the polar angle. Thus, if the Nz coefficient of the first quarter-
第1の四分の一波長板802のNz係数および第2の四分の一波長板803のNz係数を0.5とした際の黒表示視角特性を計算した例を図30に示す。ここで、第1の偏光板14の吸収軸方位角および第2の偏光板15の吸収軸方位角をそれぞれ45度、135度としている。また、第1の四分の一波長板802の遅相軸方位角および第2の四分の一波長板803の遅相軸方位角をそれぞれ0度、90度としている。また、このような構成において方位角90度を周期とするため、方位角0度から90度の範囲内における黒表示視角特性を15度おきに示してある。比較として、第1の四分の一波長板802のNz係数および第2の四分の一波長板803のNz係数を1.0とした際の黒表示視角特性を計算した例を図30Bに示す。図30Aと図30Bとを比較して明らかなように、第1の四分の一波長板802のNz係数および第2の四分の一波長板803のNz係数を0.5とした場合の方が、極角を増大した際の透過率の増大が抑制されている。これは、第1の四分の一波長板802のNz係数および第2の四分の一波長板803のNz係数を1.0とした場合には両者の遅相軸は視角方向で直交しないのに対し、Nz係数を0.5とした場合には視角方向においても直交することによる。以上のようにして、黒表示における視角方向での透過率増大を抑制し、視角方向でのコントラスト比低下を抑制できた。
FIG. 30 shows an example in which the black display viewing angle characteristics are calculated when the Nz coefficient of the first quarter-
以上のような構成によって、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、視野角を改善し旋光性を低減することができる。
With the above configuration, in the liquid crystal display device having the
次に、本発明の液晶表示装置の実施例12について説明する。本実施例では、青色相液晶を用いた半透過型液晶表示装置において、一つの画素の中に反射表示部と透過表示部を有する。これにより、視野角を改善し旋光性を低減することができる。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であり、実施例1と同様の部分については説明を適宜省略する。実施例1との変更点について、図31を用いて説明する。 Next, a liquid crystal display device according to a twelfth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a transflective liquid crystal display device using blue phase liquid crystal has a reflective display portion and a transmissive display portion in one pixel. Thereby, a viewing angle can be improved and optical rotation can be reduced. The configuration of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment, and the description of the same portions as those of the first embodiment will be omitted as appropriate. Differences from the first embodiment will be described with reference to FIG.
本実施例では、視角方向でのコントラスト比の低下を抑制する他の方法を実施した。第1の四分の一波長板802のNz係数および第2の四分の一波長板のNz係数について、一方は1.0、他方は0.0とした。Nz係数が1.0と0.0の四分の一波長板を組合せると、両者の遅相軸は何れの視角方向でも直交する。図29A、図29Cでは法線方向から見た遅相軸を同一として遅相軸方位角を計算しているが、Nz係数が1.0と0.0の四分の一波長板の組合せにおいて両者の遅相軸が法線方向において直交するものとして計算した例を図31に示す。図31において、Nz係数が1.0の四分の一波長板の遅相軸方位角は極角の増大と共に180度すなわち0度に近づき、Nz係数が0.0の四分の一波長板の遅相軸方位角は極角の増大と共に90度に近づく。なお、図31において両者は常に平行に変化している。
In this embodiment, another method for suppressing a decrease in contrast ratio in the viewing angle direction was implemented. Regarding the Nz coefficient of the first quarter-
このことは、ネガティブCプレートおよびポジティブCプレートの組合せとの類推から理解することができる。ネガティブCプレートおよびポジティブCプレートは一軸性であり、その光軸は層厚方向にある。これらの屈折率楕円体を図32に示す。ネガティブCプレートはその定義の通り光軸方向の屈折率がその垂直方向よりも小さく、ポジティブCプレートは光軸方向の屈折率がその垂直方向よりも大きい。また、破線で示した層平面による断面は円である。これらの屈折率楕円体の任意の視角方向における断面を図33に示す。図33において、VSは任意の視角方向における屈折率楕円体の切断面であり、視角方向に対して垂直で克つ屈折率楕円体の中心を通る面である。また、この切断面による屈折率楕円体の断面を破線で記してある。ネガティブCプレートとポジティブCプレートにおいて、断面となる楕円体の長軸ns’の方向は、それぞれ常に水平方向と垂直方向になる。以上より、ネガティブCプレートおよびポジティブCプレートの組合せにおいて、何れの視角方向でも遅相軸が直交する。 This can be understood from analogy with the combination of negative C plate and positive C plate. The negative C plate and the positive C plate are uniaxial, and the optical axis is in the layer thickness direction. These refractive index ellipsoids are shown in FIG. As defined, the negative C plate has a refractive index in the optical axis direction smaller than its vertical direction, and the positive C plate has a refractive index in the optical axis direction larger than its vertical direction. Moreover, the cross section by the layer plane shown with the broken line is a circle. A cross section of these refractive index ellipsoids in an arbitrary viewing angle direction is shown in FIG. In FIG. 33, VS is a cut surface of the refractive index ellipsoid in an arbitrary viewing angle direction, and is a surface passing through the center of the refractive index ellipsoid that is perpendicular to the viewing angle direction. Moreover, the cross section of the refractive index ellipsoid by this cut surface is marked with a broken line. In the negative C plate and the positive C plate, the directions of the major axis ns ′ of the ellipsoid as a cross section are always the horizontal direction and the vertical direction, respectively. From the above, in the combination of the negative C plate and the positive C plate, the slow axis is orthogonal in any viewing angle direction.
Nz係数が1.0および0.0の四分の一波長板の組合せの屈折率楕円体を図34に示す。Nz係数が0.0の四分の一波長板の屈折率楕円体の形状は、図32に示したネガティブCプレートの形状に等しく、相違点は光軸が面内方向にある点のみである。また、Nz係数が1.0の四分の一波長板の屈折率楕円体の形状は図32に示したポジティブCプレートの形状に等しく、相違点は光軸が面内方向にある点のみである。Nz係数が1.0および0.0の四分の一波長板の組合せにおいても、層厚方向から見て光軸が直交するように配置すれば、図34に示したように光軸が互いに平行になる。本実施例の液晶表示装置の第1の四分の一波長板802および第2の四分の一波長板803はこの条件を満足する。従って、本実施例の液晶表示装置の第1の四分の一波長板802および第2の四分の一波長板803のように、一方のNz係数を1.0とし、他方のNz係数を0.0とすれば、両者の遅相軸は何れの視角方向においても直交させることができる。なお、一方のNz係数を0.9以上1.1以下とし、他方のNz係数を−0.1以上0.1以下としても、両者の遅相軸は何れの視角方向においても同様の効果が得られる。
A refractive index ellipsoid of a combination of quarter wave plates with Nz coefficients of 1.0 and 0.0 is shown in FIG. The shape of the refractive index ellipsoid of the quarter-wave plate whose Nz coefficient is 0.0 is equal to the shape of the negative C plate shown in FIG. 32, and the only difference is that the optical axis is in the in-plane direction. . Further, the shape of the refractive index ellipsoid of the quarter-wave plate whose Nz coefficient is 1.0 is equal to the shape of the positive C plate shown in FIG. 32, and the only difference is that the optical axis is in the in-plane direction. is there. Even in a combination of quarter wave plates with Nz coefficients of 1.0 and 0.0, if the optical axes are orthogonal to each other when viewed from the layer thickness direction, the optical axes are mutually aligned as shown in FIG. Become parallel. The first quarter-
第1の四分の一波長板802のNz係数および第2の四分の一波長板のNz係数を一方は1.0、他方は0.0とした際の黒表示視角特性を計算した例を図35に示す。図35と図30Bとを比較して明らかなように、第1の四分の一波長板802のNz係数第2の四分の一波長板803のNz係数を一方は1.0、他方は0.0とした方が、極角を増大した際の透過率の増大が抑制されている。以上のようにして、黒表示における視角方向での透過率増大を抑制し、視角方向でのコントラスト比低下を抑制できる。
Example of calculating the black display viewing angle characteristic when the Nz coefficient of the first quarter-
以上の構成によって、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、視野角を改善し旋光性を低減することができる。
With the above configuration, in the liquid crystal display device having the
次に、本発明の液晶表示装置の実施例13について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、さらに、視角補償位相差板を有する。これにより、黒表示時の視角方向での透過率増大を低減できる。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であり、実施例1と同様である部分については説明を適宜省略する。実施例1との変更点について、図36乃至図38を用いて説明する。
Next, a liquid crystal display device according to a thirteenth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the liquid crystal display device having the
本実施例において、黒表示における視角方向での透過率増大を低減するため、位相板を新たに追加した。このような目的で新たに追加する位相板を、これ以降、視角補償位相板と呼ぶことにする。視角補償位相板として、例えば、シクロオレフィンやポリカーボーネートなどが挙げられる。視角補償位相板は、第1の偏光板14と液晶層29との間、または第2の偏光板15と液晶層29との間に配置する。視角補償位相板を第1の偏光板14と液晶層29との間および第2の偏光板15と液晶層29との間の双方に配置してもよい。視角補償位相板を二枚用いる場合は、一方の視角補償位相板のNz係数を0.25、他方の視角補償位相板のNz係数を0.75とすればよい。黒表示における視角方向での透過率増大は、非特許文献6に記載しているように、第1の偏光板14の吸収軸と第2の偏光板15の吸収軸とが視角方向で直交しなくなることによる。図36はこのことを示した図であり、本発明の液晶表示装置より第1の偏光板14および第2の偏光板15のみを抜き出して記載している。第1の偏光板14の吸収軸(a1)と第2の偏光板15の吸収軸(a2)を図36Aに示したように法線方向において直交するように配置したとしても、図36Bに示したように視角方向では見かけ上直交しなくなる。
In the present embodiment, a phase plate is newly added to reduce the increase in transmittance in the viewing angle direction in black display. A phase plate newly added for such a purpose is hereinafter referred to as a viewing angle compensation phase plate. Examples of the viewing angle compensating phase plate include cycloolefin and polycarbonate. The viewing angle compensation phase plate is disposed between the first
これを低減するには、非特許文献6にあるように視角補償位相板を近接する偏光板の透過軸に対し遅相軸が平行または直交するように配置し、視角補償位相板のΔndとNz係数をそれぞれ二分の一波長と0.5とすればよい。また当該視角補償位相板のNz係数は、0.4以上0.6以下としてもよい。視角補償位相板の作用は、ポアンカレ球表示を用いて表すことができる。図37は図36をS1、S3平面に投影したポアンカレ球である。図37Aおよび図37Bはそれぞれ図36Aおよび図36Bに対応する。図37におけるpt1、pa2はそれぞれ第1の偏光板14の透過成分と第2の偏光板15の吸収成分に相当する直線偏光の偏光状態を表す。図37Aは法線方向における偏光状態を表しており、両者の位置はポアンカレ球上で一致している。図37Bは視角方向における偏光状態を表しており、pt1とpa2とはポアンカレ球上で一致していない。図37B中の矢印は視角補償位相板の作用を示している。視角補償位相板は、第1の偏光板14側から進行したバックライトユニット28からの光を、第2の偏光板15に入射する前に第2の偏光板15の吸収成分に一致するように変換する。なお、ポアンカレ球表示については、非特許文献8などの書籍を参照されたい。
In order to reduce this, as shown in
非特許文献6に記載の内容では、液晶層がネマティック液晶である場合を想定している。ネマティック液晶をホモジニアス配向とした場合、その配向方向に対して吸収軸が平行若しくは直交するように第1の偏光板14および第2の偏光板15を配置する。これにより、法線方向においてネマティック液晶の光学異方性を消去できるが、視角方向ではその光学異方性が表れる。その効果は図36Bおよび図37Bに示した偏光板の効果に重畳するため、より複雑な光学補償が必要になる。本実施例では、青色相液晶が封入されて、旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置であるため、液晶の配向方向は考慮する必要がない。さらに、視角補償位相差板のΔndとNz係数を最適化することにより、基板法線方向の旋光性を低減でき、さらにコントラスト比を高くすることができる。
The content described in
第1の偏光板14と液晶層29との間に視角補償位相板を配置した場合の黒表示視角特性を計算した例を図38Aに示す。比較のため視角補償位相板を用いない場合について計算した例を図38Bに示しているが、図38Aの縦軸のスケールは図38Bの十分の一である。なお、図38Aでは各プロットに対応する方位角を示していないが、何れの方位角においても図38Bより低い透過率が得られているのは明らかである。このように、視角補償位相板を用いることにより、極角を増大した際の透過率の増大が抑制されている。以上のようにして、黒表示における視角方向での透過率増大を抑制し、視角方向でのコントラスト比低下を抑制できる。
FIG. 38A shows an example in which the black display viewing angle characteristic is calculated when a viewing angle compensating phase plate is disposed between the first
以上のような構成によって、青色相液晶が封入されて、旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、黒表示時の視角方向での透過率増大を低減できる。
With the configuration as described above, in the liquid crystal display device having the
次に、本発明の液晶表示装置の実施例14について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、TFTのチャネル幅Wがチャネル長Lの10倍以上となり、駆動能力が高いTFTを、画素の信号配線17沿いに縦方向(画素の長辺方向)に配置する。これにより、開口率の低減を抑制することができる。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であり、同様となる部分についての説明は適宜省略するものとする。実施例1との変更点については、図39から図40を用いて説明する。
Next, Example 14 of the liquid crystal display device of the present invention will be described. In this embodiment, in a liquid crystal display device having a
図39は、本実施例における液晶セルの一画素の平面概略図である。図40は、本実施例におけるTFTと共通電極を走査配線に重ねて配置した箇所の断面概略図であり、図39におけるA−A’の断面概略図である。図41は、本実施例における1画素の等価回路を表した概略図である。 FIG. 39 is a schematic plan view of one pixel of the liquid crystal cell in this example. FIG. 40 is a schematic cross-sectional view of a portion where the TFT and the common electrode in this embodiment are arranged so as to overlap the scanning wiring, and is a schematic cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 39. FIG. 41 is a schematic diagram showing an equivalent circuit of one pixel in the present embodiment.
図39に示す画素構成について説明する。本画素においてはチャネル幅Wがチャネル長Lの10倍以上の駆動能力が高いTFT806を、画素の信号配線17(図40ではドレイン電極)沿いに縦方向に配置した。こうすることで、開口率の低下を抑制しつつ高い駆動能力のTFTを配置でき、高電圧、大容量となる画素に高速に充放電することができる。駆動電圧の低減およびリーク電流の低減の両立が青色相液晶をTFT駆動するため重要である。本実施例では、画素電極18の幅または隙間のいずれか一方が3μm以下にするのが望ましい。また、チャネル幅Wが20μm以上であればよいが、より具体的には、画素短辺(走査配線16方向の長さ)の50%以上であれば好ましく、画素短辺の長さ以上であればより好ましい。チャネル幅Wは、画素長辺の50%以上の長さとなるのがさらに好適である。また、オーバドライブを組み合わせても良い。なお、図39のような縦配置のTFT806に、横方向(画素の短辺方向)に配置された横配置の蓄積容量807を併用することで、更に開口率低減を抑えて容量の大きい保持容量が形成でき、保持特性も改善できる。蓄積容量807は、図39で示すように走査配線16に沿って、走査配線16に重複して配置される。
A pixel configuration illustrated in FIG. 39 will be described. In this pixel, a
また、本実施例では、TFT806および共通電極19を走査配線16上に重ねて形成している。図40は、この部分の断面構造の様子を概略的に示す図である。図40の左から順に、縦配置のTFT806のドレイン電極(信号配線17)、ソース電極(画素電極18)、共通電極19の一部分が走査配線16上に配置され、その右に共通電極19が配置されている。こうすることで、信号配線17および走査配線16からの容量結合または電気力線による画素電極18周辺電位の影響を低減でき、例えば40Vを超える高い走査電圧や信号電圧を印加しても画素領域内の液晶に印加する電界変動を抑制し、画素領域内の均一な表示ができる。また、図39で示すように、島状シリコン501に乗り上げるように形成されたソース電極は、画素電極18の他の櫛歯部分と平行に形成される。そして、当該ソース電極は、共通電極19の櫛歯部分と隣接して平行に形成される。
In this embodiment, the
以上のような構成によって、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、開口率の低下を抑制しつつ高い駆動能力のTFTを配置できる。
With the configuration as described above, in a liquid crystal display device having a
なお、図41には、画素内のTFT回路の構成例であり、実施例14とは別の回路構成を示す図である。図41で示すように、画素内のTFTが2個直列に接続されており、信号配線17に印加される電圧(信号電圧)および画素電極18の差電圧を2個のTFTで分担して駆動でき、ソースドレイン電圧は1TFTあたりでは差電圧が半分となる。これにより、リーク電流を低減することができ、蓄積容量、画素電極18の電位の走査パルス非印加時の保持期間の変動を大幅に低減できる。さらに、信号電圧と画素電極18の差電圧とが、例えば40Vを超える場合でも点灯画素時の高い透過率、非点灯時の低い黒輝度状態を得て、コントラスト比を高くすることができる。
FIG. 41 shows a configuration example of the TFT circuit in the pixel, and shows a circuit configuration different from that of the fourteenth embodiment. As shown in FIG. 41, two TFTs in a pixel are connected in series, and the voltage applied to the signal wiring 17 (signal voltage) and the differential voltage between the
次に、本発明の液晶表示装置の実施例15について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、TFTを画素内に2個以上配置する。これにより、リーク電流を低減し、コントラスト比を高くすることができる。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であるため、実施例1と同様となる部分の説明は適宜省略するものとする。実施例1との変更点について、図42から図45を用いて説明する。
Next, an
図42は、本実施例における1画素の等価回路を表した概略図である。図43は、本実施例における液晶セルの一画素の平面概略図である。図44は、図43のA−A’およびB―B’における概略断面図である。また、図45は、本実施例における走査配線、信号配線、液晶印加電圧の波形例を示した概略図である。 FIG. 42 is a schematic diagram showing an equivalent circuit of one pixel in the present embodiment. FIG. 43 is a schematic plan view of one pixel of the liquid crystal cell in this example. 44 is a schematic cross-sectional view taken along lines A-A ′ and B-B ′ of FIG. 43. FIG. 45 is a schematic diagram showing waveform examples of scanning wiring, signal wiring, and liquid crystal applied voltage in the present embodiment.
図42において、1つの画素は、1本の走査配線16と、第1の信号配線17aおよび第2の信号配線17bの2本の信号配線と、2組の櫛歯状の第1の画素電極18aおよび第2の画素電極18bと、2個のTFTである第1のTFT20aおよび第2のTFT20bと、第1の蓄積容量21aおよび第2の蓄積容量21bの2個の容量とから構成される。図42では、説明のため前段画素に属する走査配線を書き加えた。また、本実施例では、第1の画素電極18aが第1の電極であり、第2の画素電極18bが第2の電極に対応するものとする。
In FIG. 42, one pixel includes one
画素の接続構成について説明する。第1の信号配線17aと第1の画素電極18aにはn−ch型の第1のTFT20aのドレイン、ソース端子がそれぞれ接続されており、第1のTFT20aのゲート端子は走査配線16に接続されている。また、第1の蓄積容量21aの端子の片側は第1の画素電極18a、他の端子は走査配線16に接続されている。図示した通り、第2の信号配線17b、第2の画素電極18b、第2のTFT20b、第2の蓄積容量21bも同様に接続されている。第1の画素電極18aおよび第2の画素電極18bは互いに入れ子状に配置され、液晶層29に封入された液晶を駆動する。
A pixel connection configuration will be described. The drain and source terminals of the n-ch type
次に、この画素の平面配置について図43を用いて説明する。なお、本実施例の画素の形成工程は実施例5と略同じであるが、本構成ではコンタクトホール形成工程が不要で、実施例5において必要であった共通電極19および走査配線16との層間接続が不要であり、プロセスが容易になる。画素の層構造は、基板から、TFTアンダーコート層22、走査配線16、層間絶縁膜34、島状シリコン501、第1の信号配線17aと第2の信号配線17bと第1の画素電極18aと第2の画素電極18b、の順で積層されている。2つの画素電極はITOからなり、第1の信号配線17aおよび第2の信号配線17bと同層に形成され、積層部分では第1の信号配線17aおよび第2の信号配線17bと相互同通されている。図中では、横方向に配置された走査配線16と2本の第1の信号配線17aおよび第2の信号配線17bとが直交するように配置され、1画素領域を構成している。各々の信号配線の画素内側に、縦配置にて第1のTFT20a及び第2のTFT20bが配置されている。第1のTFT20aのソース端子は、第1の画素電極18aで形成されており、さらに第1の画素電極18aの各櫛歯に接続されている。第1の画素電極18aの角櫛歯部分の上端は走査配線16と重複されており、重複部分が第1の蓄積容量21aを形成している。また、図44Aで示すように、第1のTFT20aの右端部では、第1の画素電極18aの左端の1本と、走査配線16から図面上方向に伸びているTFTのゲート電極部分に重なっている。この部分は走査配線16の電界遮蔽部となり、走査配線16に印加する電位及びパルスによる第1の画素電極18a周辺の電界分布への影響を低減し、第1のTFT20aの右端部付近の輝度変動を抑制し、画素内部での輝度均一性を向上できる。同様に、第2のTFT20bのソース端子は第2の画素電極18bで形成されており、図面上方向に配線が延長され、さらに走査配線16上を図中左方向に延長している。第2の画素電極18bの櫛歯部分の付け根は、走査配線16部分と重複されており、その重複部分が第2の蓄積容量21bを形成している。また、第2のTFT20bのソース電極左端部には第2の画素電極18bの右端の1本と、走査配線16から図面上方向に伸びているTFTのゲート電極部分に重なっている。この部分は走査配線16の電界遮蔽部となり、走査配線16に印加する電位及びパルスによる第2の画素電極18b周辺の電界分布への影響を低減し、第2のTFT20bの左端部付近の輝度変動を抑制し、画素内部での輝度均一性を向上できる。
Next, the planar arrangement of the pixels will be described with reference to FIG. Note that the pixel formation process of this example is substantially the same as that of Example 5, but the contact hole formation process is unnecessary in this configuration, and the interlayer between the
なお、図43では上下左右の隣接画素の一部が記載されている。こうした構成において、第1の画素電極18aと第2の画素電極18bとの間には液晶やガラス基板を誘電体とする画素電極18の容量が形成されている。
In FIG. 43, a part of the upper, lower, left and right adjacent pixels is shown. In such a configuration, a capacitance of the
次に、この実施例の画素の駆動波形について図45を用いて説明する。本実施例の駆動は線順次駆動によるマトリクス駆動を用いており、走査配線16には選択パルスとして正極性の操作パルスが印加される。第1の信号配線17aおよび第2の信号配線17bには、図示のように振幅の中央電圧として基準電圧Vcを中心として振幅が概ね同じで、互いに極性が反転した信号電圧が印加されている。一方が正極性(+極性)の場合には他方は負極性(−極性)が印加される。この信号電圧を第1のTFT20aのゲート端子および第2のTFT20bのゲート端子に走査配線16から走査パルスを印加し、2個のTFTを同時にオン状態とする。これにより、第1の信号配線17aの電圧および第2の信号配線17bの電圧は同じタイミングで第1の画素電極18aおよび第2の画素電極18bに通電され、画素電極18の容量、第1の蓄積容量21aおよび第2の蓄積容量21bを充電する。この蓄積容量により保持時のリーク電流による電圧変動を低減できる。また、画素電極18ごとに独立した蓄積容量とすることで、正負の極性各々で等量の保持ができ、駆動電圧の振幅中央で変動がなく、フリッカによる画質不良を防止できる。この際、第1の画素電極18aと第2の画素電極18bとの電圧差が液晶に印加される。このとき、第1の信号配線17aおよび第2の信号配線17bには互いに逆極性で概ね同じ振幅の電圧が印加されるため、液晶駆動電圧は第1の信号配線17aおよび第2の信号配線17bに印加する電圧の約2倍の電圧となる。したがって、必要な液晶駆動電圧に対し、信号配線に印加する電圧が1/2で済むため、前述の実施例に対して配線の層間絶縁耐圧が低くてすむ。また、信号配線を駆動する外部駆動回路の出力電圧の振幅も同様に1/2ですみ、駆動回路の耐圧や電源電圧が低くてすむ。さらに、第1のTFT20aと第2のTFT20bとのソースドレイン間の最大電圧振幅について、前述の実施例では液晶駆動電圧振幅と同じだけの電圧が印加されるのに対し、本実施例の構成では、液晶駆動電圧の振幅の1/2の電圧範囲ですむ。このため、TFTのソースドレイン電圧を低減することができるので、TFTの耐圧が低くてすむ。また、TFTのソースドレイン間のリーク電流も最大電圧が1/2で済むことから、保持期間中の液晶印加電圧の変動が約1/10と、大幅に低減できる。したがって、走査線電圧が低く、TFTがオフしている期間の、リーク電流による液晶印加電圧の変動を著しく低減することができる。また、信号配線に印加する電圧と画素電極18の電圧との差異が減り、印加電圧が精度よく画素に保持されるので、精度階調表示を高くすることができ、画質不良を低減することができる。
Next, the driving waveform of the pixel of this embodiment will be described with reference to FIG. The driving of this embodiment uses matrix driving by line sequential driving, and a positive operation pulse is applied to the
なお、本実施例ではアモルファスシリコンを用いた逆スタガ型TFTについて記載しているが、ポリシリコンTFT,コプレーナ型TFTでも本実施例と同様の効果が得られる。また、pchTFTでも良く、その場合は、走査配線の走査パルスの極性を負極性とすれば良い。また、画素構造においては、画素電極18の材料によらない。また、画素電極18の形状においても、電極間に液晶容量が形成されていればよく、第1の画素電極18aまたは第2の画素電極18bの一方が櫛歯であって他方が平面電極であってもよいし、メッシュ状電極であってもよい。
In this embodiment, an inversely staggered TFT using amorphous silicon is described. However, the same effect as in this embodiment can be obtained with a polysilicon TFT and a coplanar TFT. In addition, a pch TFT may be used, and in this case, the polarity of the scanning pulse of the scanning wiring may be negative. Further, the pixel structure does not depend on the material of the
次に、本発明の液晶表示装置の実施例16について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層29を有する液晶表示装置において、液晶層29とは逆の旋光性を示す部材を配置する。これにより、液晶層29で電圧無印加時に発現する旋光性の影響を低減させ、コントラスト比を向上させることができる。本実施例の構成は、基本的に実施例1と同様であるため、実施例1と同様となる部分については説明を省略する。実施例1との変更点について、以下で説明する。
Next, Example 16 of the liquid crystal display device of the present invention will be described. In the present embodiment, in a liquid crystal display device having a
青色相液晶が封入された液晶層29は、旋光性を発現することを図9Aにて説明した。この旋光性には方向があり、実施例1で使用した材料では負の旋光性を有していた。この旋光角の符号は使用する材料に依存し、特にカイラル剤が持つ旋光性の向きに依存する。
It has been described with reference to FIG. 9A that the
本実施例では、青色相液晶が封入された液晶層29の旋光性と、逆方向の旋光性を持つ旋光性低減部材によって液晶層29の旋光性を補償し、コントラスト比を向上できる。旋光性低減部材は青色相液晶が封入された液晶層29の旋光性と、逆方向の旋光性を持っていれば良い。旋光性低減部材としては、不斉炭素や不斉軸などを分子構造中に有する有機分子、例えば、アミノ酸、糖、アミノ酸や糖の誘導体、TN液晶などで用いられるカイラル剤、または金属錯体のような無機化合物を含んで構成されてよい。実施例1における液晶層29は負の旋光性を有するので、例えば、正の旋光性を有する図46に記載の材料によって旋光性低減部材を構成することで、コントラスト比を向上できる。ここで示した化合物以外では、例えば、特許文献2、特許文献3、または非特許文献2に記載されているカイラル剤の構造であっても、液晶層29が有する旋光性と逆の旋光性を発現する材料であればコントラスト比を向上できる。また、例えば、繰り返し単位中に不斉中心を有し、繰り返し単位自体が旋光性を示す有機高分子を透明な基材の中に分散して旋光補償層を形成してもよい。あるいはまた、このような有機高分子を基材として旋光補償層を形成してもよい。繰り返し単位自体が旋光性を示す有機高分子は、非特許文献7に記載されているように、例えばメタクリル酸エステルを不斉重合することによって得られる。旋光性低減部材としては、第1の偏光板14と第2の偏光板15の間であればどこに配置しても良い。厳密には、旋光性低減部材は、第1の偏光板14における偏光層と、第2の偏光板15における偏光層との間であれば、どこに配置してもよい。
In this embodiment, the optical rotation of the
旋光性低減部材は、単体の部材として存在してもコントラスト比を向上できるが、第1の偏光板14および第2の偏光板15の間に存在する他の機能を有する部材に、旋光性を低減させる材料が添加または塗布されることによって構成されても同様な効果を得ることができる。具体的には、第1の保護フィルム30、第1の基板12、第2の基板13、色材層24、平坦化層25、第1の配向膜401、第2の配向膜402、層間絶縁膜34、TFTアンダーコート膜22、裏面電極27、液晶層29、絶縁膜33、反射層601、四分の一波長板603、反射部透明誘電体層801、内蔵四分の一波長板804、視角補償位相差板805、粘着層103などに、旋光性を低減させるための材料を添加又は塗布することにより、旋光性低減部材を構成するようにしてもよい。また、上記の各部材に、単独に旋光性を低減させるための材料を塗布または添加させてもコントラスト比を向上できるが、上記の部材のうちの複数に、旋光性を低減させるための材料を塗布または添加させてもコントラスト比を向上できる。また、本実施例では、絶縁膜として絶縁膜33または層間絶縁膜34を例示しているが、液晶表示装置に用いられる絶縁膜であれば、どこに配置された絶縁膜であっても、旋光性を低減させるための材料(液晶層29で発現する旋光性と逆方向の旋光性を示す材料)を塗布または添加させることによりコントラスト比を向上できる。すなわち旋光性低減部材とは、液晶層29で発現する旋光性と逆方向の旋光性を示す部材である。
Although the optical rotation reducing member can improve the contrast ratio even if it exists as a single member, the optical rotation is added to the member having other functions existing between the first
図47は、第1の偏光板14および第2の偏光板15と、液晶セル11との間に、旋光性低減部材201aおよび201bが配置されている様子を示す図である。このように、第1の偏光板14または第2の偏光板15の間に、旋光性低減部材を単独で配置するようにしてもよい。また、例えば旋光性を低減させるための材料が添加された粘着層103によって、旋光性低減部材を構成するようにしても良い。
FIG. 47 is a diagram showing a state in which optical
また、図48は、第1の基板12および第2の基板13に、旋光性を低減させるための材料を添加した様子を示す図である。このように、第1の偏光板14または第2の偏光板15の間に、旋光性を低減させるための材料が添加された第1の基板121または第2の基板131を配置するようにしてもよい。
FIG. 48 is a diagram showing a state in which a material for reducing optical rotation is added to the
また、図49は、色材層24に、旋光性を低減させるための材料を添加した様子を示す図であり、色材層24を構成する膜241および膜242には、旋光性を低減させるための材料が異なる添加量で添加されている。色材層24に、液晶層29で発現する旋光性を低減するための材料を用いることにより、色毎に最適な補正量を得ることができ、コントラスト比をより高めることができる。このとき、旋光性を低減させるための材料の添加量や種類を、色材層24における複数種類の膜ごとに異ならせてもよい。また、色材層24における複数種類の膜(赤、緑、青の膜)の厚さを色毎に変化させ、補償量が青<緑<赤の順になるように、すなわち、色材層24の膜厚を青<緑<赤の順に厚くなるようにすればよい。膜厚の制御は、色材層24の形成プロセスでの塗布量またはインキの供給量で調整できる。また、平坦化層25で補償する場合も、補償量を青<緑<赤の順に増えるようにすることでコントラスト比を高くできる。この場合、平坦化層25の表面は平坦なので、色材の厚さを青>緑>赤となるように形成し、平坦化層25を形成することにより、平坦化層25の膜厚を青<緑<赤に形成でき、加工工程を増やすことなく所望の膜厚順に形成できる。
FIG. 49 is a diagram showing a state in which a material for reducing optical rotation is added to the
以上のような構成によって、青色相液晶が封入させて旋光性を示す液晶層29を用いた液晶表示装置において、旋光性低減部材201a等を構成することにより、コントラスト比を向上させることができる。なお、実施例2で説明したように、第1の偏光板14および第2の偏光板15のそれぞれの吸収軸がなす角度を90度からずらすことと、上述の旋光性低減部材と、を組み合わせることにより、コントラスト比を向上させてもよい。
With the configuration as described above, in the liquid crystal display device using the
10 液晶表示装置、11 液晶セル、12 第1の基板、13 第2の基板、14 第1の偏光板、15 第2の偏光板、16 走査配線、17 信号配線、18 画素電極、19 共通電極、20 TFT、21 蓄積容量、22 TFTアンダーコート膜、23 コンタクトホール、24 色材層、25 平坦化層、26 BM層、27 裏面電極、28 バックライトユニット、29 液晶層、30 第1の保護フィルム、31 第2の保護フィルム、32 偏光層、33 絶縁膜、34 層間絶縁膜、101 壁電極用絶縁膜、102 突起電極用部材、103 粘着層、201 旋光性低減部材、401 第1の配向膜、402 第2の配向膜、501 島状シリコン、601 反射層、602 凹凸形成層、603 四分の一波長板、801 反射部透明誘電体層、802 第1の四分の一波長板、803 第2の四分の一波長板、804 内蔵四分の一波長板、805 視角補償位相差板、806 縦配置のTFT、807 横配置の蓄積容量。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記第1の偏光板および前記第2の偏光板の間に配置される第1の基板と、
前記第1の偏光板および前記第2の偏光板の間に配置されて、前記第1の基板よりも前記第2の偏光板側に配置される第2の基板と、
前記第1の基板および前記第2の基板の間に配置されて、青色相液晶が封入された液晶層と、
前記液晶層に電圧を印加するための第1の電極および第2の電極と、を有し、
前記液晶層は、電圧無印加時に旋光性を示し、
前記液晶層の電圧無印加時における旋光角αは、0°<|α|≦15°を満たし、
前記第2の偏光板の吸収軸は、前記第1の偏光板の吸収軸と90°をなす方向を基準として、前記第1の偏光板を透過する光が電圧無印加の前記液晶層で回転される側に、4°以上10°以下回転した方向となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。 A first polarizing plate and a second polarizing plate;
A first substrate disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate;
A second substrate disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate and disposed closer to the second polarizing plate than the first substrate;
A liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate and encapsulating a blue phase liquid crystal;
A first electrode and a second electrode for applying a voltage to the liquid crystal layer,
The liquid crystal layer exhibits optical rotation when no voltage is applied,
Optical rotation angle alpha when no voltage is applied the liquid crystal layer, 0 ° <| meets ≦ 15 °, | α
The absorption axis of the second polarizing plate is rotated in the liquid crystal layer with no voltage applied to the light passing through the first polarizing plate with reference to a direction that forms 90 ° with the absorption axis of the first polarizing plate. It becomes the direction rotated 4 degrees or more and 10 degrees or less on the side to be done,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記第1の偏光板および前記第2の偏光板の間に配置される第1の基板と、A first substrate disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate;
前記第1の偏光板および前記第2の偏光板の間に配置されて、前記第1の基板よりも前記第2の偏光板側に配置される第2の基板と、A second substrate disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate and disposed closer to the second polarizing plate than the first substrate;
前記第1の基板および前記第2の基板の間に配置されて、青色相液晶が封入された液晶層と、A liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate and encapsulating a blue phase liquid crystal;
前記液晶層に電圧を印加するための第1の電極および第2の電極と、を有し、A first electrode and a second electrode for applying a voltage to the liquid crystal layer,
前記液晶層は、電圧無印加時に旋光性を示し、The liquid crystal layer exhibits optical rotation when no voltage is applied,
前記液晶層の電圧無印加時における旋光角αは、5°≦|α|≦15°を満たし、The optical rotation angle α when no voltage is applied to the liquid crystal layer satisfies 5 ° ≦ | α | ≦ 15 °,
前記第1の偏光板は、吸収軸を有する第1の偏光層を有し、The first polarizing plate has a first polarizing layer having an absorption axis,
前記第2の偏光板は、前記第1の偏光層とは異なる方向に吸収軸を有する第2の偏光層を有し、The second polarizing plate has a second polarizing layer having an absorption axis in a direction different from that of the first polarizing layer,
前記第1の偏光層および第2の偏光層の間にさらに旋光性低減部材を有し、Further comprising an optical rotation reducing member between the first polarizing layer and the second polarizing layer,
前記旋光性低減部材は、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性とは逆方向の旋光性を示す、The optical rotatory reduction member exhibits optical rotatory power in a direction opposite to the optical rotatory power exhibited by the liquid crystal layer when no voltage is applied,
ことを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device characterized by the above.
前記第1の偏光板は、吸収軸を有する第1の偏光層を有し、
前記第2の偏光板は、前記第1の偏光層とは異なる方向に吸収軸を有する第2の偏光層を有し、
前記液晶表示装置は、
前記第1の偏光層および第2の偏光層の間にさらに旋光性低減部材を有し、
前記旋光性低減部材は、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性とは逆方向の旋光性を示す、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1 .
The first polarizing plate has a first polarizing layer having an absorption axis,
The second polarizing plate has a second polarizing layer having an absorption axis in a direction different from that of the first polarizing layer,
The liquid crystal display device
Further comprising an optical rotation reducing member between the first polarizing layer and the second polarizing layer,
The optical rotatory reduction member exhibits optical rotatory power in a direction opposite to the optical rotatory power exhibited by the liquid crystal layer when no voltage is applied,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記青色相液晶は、カイラル剤を含み、
前記カイラル剤のカイラルピッチが400nm以下である、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3 ,
The blue phase liquid crystal contains a chiral agent,
The chiral pitch of the chiral agent is 400 nm or less,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記青色相液晶は、カイラル剤を含み、
前記カイラル剤のカイラルピッチが380nm以下である、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3 ,
The blue phase liquid crystal contains a chiral agent,
The chiral pitch of the chiral agent is 380 nm or less,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記第2の偏光板の吸収軸は、前記第1の偏光板の吸収軸と90°をなす方向を基準として、前記第1の偏光板を透過する光が電圧無印加の前記液晶層で回転される側に、ずらされた方向となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 2 ,
The absorption axis of the second polarizing plate is rotated in the liquid crystal layer with no voltage applied to the light passing through the first polarizing plate with reference to a direction that forms 90 ° with the absorption axis of the first polarizing plate. On the side that will be shifted,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記第2の偏光板の吸収軸は、前記第1の偏光板の吸収軸と90度をなす方向を基準として、前記第1の偏光板を透過する光が電圧無印加の前記液晶層で回転される角度の、0.5倍以上1.25倍以下の角度を回転した方向となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1 or 6 ,
The absorption axis of the second polarizing plate is rotated in the liquid crystal layer with no voltage applied to the light passing through the first polarizing plate with reference to a direction that forms 90 degrees with the absorption axis of the first polarizing plate. It becomes the direction rotated the angle of 0.5 times or more and 1.25 times or less of the angle to be
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記第2の偏光板の吸収軸は、前記第1の偏光板の吸収軸と90°をなす方向を基準として、4°以上10°以下回転した方向となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 6 .
The absorption axis of the second polarizing plate is a direction rotated by 4 ° or more and 10 ° or less with reference to a direction that forms 90 ° with the absorption axis of the first polarizing plate.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記第1の偏光板および前記第2の偏光板は、
前記第1の偏光板の吸収軸と前記第2の偏光板の吸収軸とが成す角度をPとしたとき、−5.5°≦P−(90°−α)≦5.5°を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 8 ,
The first polarizing plate and the second polarizing plate are
When the angle formed by the absorption axis of the first polarizing plate and the absorption axis of the second polarizing plate is P, −5.5 ° ≦ P− (90 ° −α) ≦ 5.5 ° is satisfied. ,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記第1の偏光板および前記第2の偏光板は、
前記第1の偏光板の吸収軸と前記第2の偏光板の吸収軸とが成す角度をPとしたとき、−0.5°≦P−(90°−α)≦0.5°を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 8 ,
The first polarizing plate and the second polarizing plate are
When the angle formed by the absorption axis of the first polarizing plate and the absorption axis of the second polarizing plate is P, −0.5 ° ≦ P− (90 ° −α) ≦ 0.5 ° is satisfied. ,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記第1の基板の前記液晶層が配置された側、および、前記第2の基板の前記液晶層が配置された側の少なくとも一方に、配向膜が形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 10 ,
An alignment film is formed on at least one of the side of the first substrate on which the liquid crystal layer is disposed and the side of the second substrate on which the liquid crystal layer is disposed.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記液晶表示装置は、
ソース電極およびドレイン電極の一方が前記第1の電極に接続される薄膜トランジスタと、
前記ソース電極およびドレイン電極の他方と接続される信号配線と、
前記薄膜トランジスタのゲート電極と接続される走査配線と、を有する、
を特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 10 ,
The liquid crystal display device
A thin film transistor in which one of a source electrode and a drain electrode is connected to the first electrode;
A signal wiring connected to the other of the source electrode and the drain electrode;
A scanning wiring connected to the gate electrode of the thin film transistor,
A liquid crystal display device.
前記第1の基板または前記第2の基板は、
3色以上を示す色材層を有している、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 10 ,
The first substrate or the second substrate is:
Having a color material layer showing three or more colors,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方は、くし歯状に形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 10 ,
At least one of the first electrode and the second electrode is formed in a comb shape.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記第1の電極および前記第2の電極による電界印加方向は、前記第一の基板面内方向と平行であり、
前記電界印加方向は画素内において、二つ以上方向を有していることを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 10 ,
An electric field application direction by the first electrode and the second electrode is parallel to the first in-plane direction of the substrate,
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the electric field application direction has two or more directions in the pixel.
前記第1の電極及び前記第2の電極は、前記第1の基板および前記第2の基板のいずれか一方に形成され、
前記第1の電極及び前記第2の電極の間には絶縁層が形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 10 ,
The first electrode and the second electrode are formed on one of the first substrate and the second substrate,
An insulating layer is formed between the first electrode and the second electrode.
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記第1の偏光板と前記液晶層の間、および、前記第2の偏光板と前記液晶層の間の少なくとも一方には、視角補償位相差板が配置される、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 10 ,
A viewing angle compensation phase difference plate is disposed between at least one of the first polarizing plate and the liquid crystal layer and between the second polarizing plate and the liquid crystal layer.
A liquid crystal display device characterized by the above.
画素中に透過表示部と反射表示部を有する、
ことを特徴とする液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 10 ,
A pixel having a transmissive display portion and a reflective display portion;
A liquid crystal display device characterized by the above.
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