表示装置および電子機器

本発明は、反射型、または反射部と透過部とを兼ね備えた半透過型の表示パネルを備えた表示装置に関する。また、本発明は、上記の表示装置を備えた電子機器に関する。

近年、携帯電話や電子ペーパーなどのモバイル機器向けの表示装置の需要が高くなっており、反射型の表示装置が注目されている。反射型の表示装置は、外部からの入射光(周辺光)を反射板で反射させて表示を行うものであり、バックライトを必要としない。そのため、バックライトの分だけ消費電力が節約されるので、透過型の表示装置を用いた場合と比べて、モバイル機器の長時間駆動が可能である。また、バックライトが不要であることから、その分だけ軽量化や小型化も可能となる。

反射型の表示装置では、外光を利用して表示を行うために、散乱機能を持った層を表示装置内に設ける必要がある。例えば、特許文献1では、反射電極に凹凸を設けることにより、反射電極に散乱機能を付与することが開示されている。また、特許文献2では、反射電極に凹凸を設ける代わりに、前方散乱が多く後方散乱が少ない前方散乱フィルムをガラス基板の上面に設けることが開示されている。

特許第2771392号

特開平11−237623号公報

しかし、特許文献1に記載の方法では、反射電極に凹凸を付けるためのプロセスが増え、高コストとなってしまうという問題があった。特許文献2に記載の方法は、反射電極に凹凸を付ける場合よりもプロセス数を少なくすることができる点で、特許文献1に記載の方法よりも優れている。しかし、特許文献2に記載の方法では、散乱角度範囲が全方位であるために、白表示での十分な明るさが得られず、コントラスト比が低いという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高コントラストを得ることの可能な表示装置およびそれを備えた電子機器を提供することにある。

本発明の第1の表示装置は、液晶層および光反射層を有する液晶表示パネルと、液晶表示パネル上に設けられた光学積層体とを備えたものである。光学積層体は、第1位相差層、光拡散層、第2位相差層および偏光層を液晶表示パネル側から順に含む。第1位相差層は、ネガティブCプレートである。第2位相差層は、λ/4板、または、λ/4板およびλ/2板を前記液晶表示パネル側から順に含んだものである。本発明の第1の電子機器は、上記の第1の表示装置を備えたものである。

本発明の第1の表示装置および第1の電子機器では、光拡散層と液晶表示パネルとの間にネガティブCプレートが設けられている。これにより、液晶層に入射する光の傾きに伴い、液晶層のリタデーションが変位するのに応じて、ネガティブCプレートの位相差がそれを打ち消す方向に変位する。その結果、黒表示の際の光漏れが小さくなる。

本発明の第2の表示装置は、液晶層および光反射層を有する液晶表示パネルと、液晶表示パネル上に設けられた光学積層体とを備えたものである。光学積層体は、第1位相差層、光拡散層、第2位相差層および偏光層を液晶表示パネル側から順に含む。第1位相差層は、Nz係数が1よりも大きな2軸性λ/4板である。第2位相差層は、λ/2板である。本発明の第2の電子機器は、上記の第2の表示装置を備えたものである。

本発明の第2の表示装置および第2の電子機器では、光拡散層と液晶表示パネルとの間に2軸性λ/4板が設けられている。これにより、液晶層に入射する光の傾きに伴い、液晶層のリタデーションが変位するのに応じて、2軸性λ/4板の位相差がそれを打ち消す方向に変位する。その結果、黒表示の際の光漏れが小さくなる。

本発明の第3の表示装置は、液晶層、光反射層および第1位相差層を有する液晶表示パネルと、液晶表示パネル上に設けられた光学積層体とを備えたものである。光学積層体は、光拡散層、第2位相差層および偏光層を液晶表示パネル側から順に含む。第1位相差層は、ネガティブC層である。第2位相差層は、λ/4板、または、λ/4板およびλ/2板を前記液晶表示パネル側から順に含んだものである。本発明の第3の電子機器は、上記の第3の表示装置を備えたものである。

本発明の第3の表示装置および第3の電子機器では、液晶表示パネル内にネガティブC層が設けられている。これにより、液晶層に入射する光の傾きに伴い、液晶層のリタデーションが変位するのに応じて、ネガティブC層の位相差がそれを打ち消す方向に変位する。その結果、黒表示の際の光漏れが小さくなる。

本発明の第4の表示装置は、液晶層、光反射層および第1位相差層を有する液晶表示パネルと、液晶表示パネル上に設けられた光学積層体とを備えたものである。光学積層体は、光拡散層、第2位相差層および偏光層を液晶表示パネル側から順に含む。第1位相差層は、Nz係数が1よりも大きな2軸性λ/4層である。第2位相差層は、λ/2板である。本発明の第4の電子機器は、上記の第4の表示装置を備えたものである。

本発明の第4の表示装置および第4の電子機器では、液晶表示パネル内に2軸性λ/4層が設けられている。これにより、液晶層に入射する光の傾きに伴い、液晶層のリタデーションが変位するのに応じて、2軸性λ/4層の位相差がそれを打ち消す方向に変位する。その結果、黒表示の際の光漏れが小さくなる。

本発明の第1ないし第4の表示装置ならびに第1ないし第4の電子機器によれば、ネガティブCプレート、2軸性λ/4板、ネガティブC層、または2軸性λ/4層による位相補償作用により、黒表示の際の光漏れが小さくなるようにしたので、高コントラストを得ることができる。

本発明の一実施の形態に係る表示装置の構成の一例を表す断面図である。

図1の光拡散板の断面構成の一例を表す図である。

図1の表示装置の第1変形例を表す断面図である。

図1の表示装置の第2変形例を表す断面図である。

図1の表示装置の第3変形例を表す断面図である。

一適用例に係る電子機器の構成の一例を表す斜視図である。

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。 1.実施の形態(表示装置) 液晶表示パネル上にネガティブCプレートが設けられている例 2.変形例(表示装置) 液晶表示パネル上に2軸性λ/4板が設けられている例 液晶表示パネル内にネガティブC層が設けられている例 液晶表示パネル内に2軸性λ/4層が設けられている例 3.適用例(電子機器) 上記実施の形態およびその変形例に係る表示装置が利用されている例

<1.実施の形態> [構成] 図1は、本発明の一実施の形態に係る表示装置1の断面構成の一例を表すものである。なお、図1は模式的に表したものであり、実際の寸法、形状と同一とは限らない。表示装置1は、例えば、図1に示したように、液晶表示パネル10と、液晶表示パネル10上に配置された光学積層体20と、映像信号に応じて液晶表示パネル10を駆動する駆動回路30とを備えている。

この表示装置1において、光学積層体20の表面のうち液晶表示パネル10とは反対側の表面が映像表示面となっており、液晶表示パネル10の背後には、バックライトなどの光源は配置されていない。つまり、液晶表示パネル10は、映像表示面側から入射した光を反射することにより映像を表示する反射型の表示パネルである。

(液晶表示パネル10) 液晶表示パネル10は、例えば、図1に示したように、所定の間隙を介して互いに対向するTFT(Thin Film Transistor)基板11および対向基板12と、TFT基板11と対向基板12との間に設けられた液晶層13とを備えている。

液晶層13は、例えば、ネマティック(Nematic)液晶を含んで構成され、後述するように、駆動回路30からの印加電圧により、液晶層に入射する光を画素ごとに透過または遮断する変調機能を有している。なお、液晶の光透過レベルを変えることにより画素ごとの階調が調整される。

TFT基板11は、例えば、ガラス基板などからなる基板上に、複数の画素電極と、画素電極ごとに設けられた画素回路とを有している。画素回路は、例えば、TFTや容量素子などを含んで構成されている。また、TFT基板11は、例えば、配向膜を有している。TFT基板11は、さらに、例えば、図1に示したように、液晶層13側から入射した光を反射する反射層14を有している。対向基板12は、例えば、ガラス基板などからなる基板のTFT基板11側の表面上に、共通電極を有している。対向基板12は、例えば、配向膜を有している。対向基板12は、さらに、例えば、画素電極と対向する領域にカラーフィルタを有し、画素電極と非対向の領域に遮光膜を有している。

ここで、TFT基板11内の基板は、ガラス基板以外の材料で構成されていてもよく、例えば、透光性の樹脂基板や、石英、シリコン基板などで構成されていてもよい。対向基板12内の基板は、ガラス基板以外の透明材料で構成されていてもよく、例えば、透光性の樹脂基板や、石英などで構成されていてもよい。

複数の画素電極は、対向基板12側の共通電極と共に液晶層13を駆動するものであり、TFT基板11内に2次元配置されている。共通電極は、各画素電極と対向するように配置されている。画素電極および共通電極は、駆動回路30によって電圧が印加されると、画素電極および共通電極間の電位差に応じた電界を、画素電極と共通電極の間に発生させ、その電界の大きさ応じて液晶層13を駆動するようになっている。液晶表示パネル10のうち、画素電極と共通電極とが互いに対向する部分に対応する部分が、画素電極および透明電極間に印加される電圧によって液晶層を部分的に駆動することの可能な最小単位となっている。この最小単位が画素に相当する。

反射層14は、TFT基板11内の画素電極からなっていてもよいし、画素電極とは別個に設けられたものであってもよい。反射層14が画素電極からなる場合には、画素電極は、可視光を反射する導電性材料からなり、例えば、Agなどの金属材料からなる。反射層14が画素電極とは別個に設けられている場合には、画素電極は、上記と同様に金属材料からなっていてもよいし、可視光に対して透明な導電性材料(例えば、ITO(Indium Tin Oxide;酸化インジウムスズ))からなっていてもよい。共通電極は、可視光に対して透明な導電性材料からなり、例えば、ITOからなる。

配向膜は、液晶層13内の液晶分子を所定の方向に配向させるものであり、液層層13と直接に接している。配向膜は、例えば、ポリイミドなどの高分子材料からなり、例えば、塗布したポリイミド等に対してラビング処理を施すことにより形成されたものである。カラーフィルタは、液晶層13を透過してきた光を、例えば、赤、緑および青の三原色にそれぞれ色分離するためのカラーフィルタを、画素に対応させて配列したものである。遮光膜は、例えば、可視光を吸収する機能を有している。遮光膜は、画素と画素の間に形成されている。

ところで、液晶表示パネル10は、黒表示時に、液晶層13の液晶分子の長軸がTFT基板11の法線と平行またはほぼ平行な方向を向くように構成されている。液晶表示パネル10は、例えば、ノーマリーホワイト型のECB(electrical control birefringence;電界制御複屈折)モードの液晶セルとなっている。なお、液晶表示パネル10は、黒表示時の液晶配向が上記のようになっていれば、どのようなモードの液晶セルであってもよく、例えば、ノーマリーブラック型のVA(Vertical alignment) モードの液晶セルとなっていてもよい。

(光学積層体20) 光学積層体20は、例えば、図1に示したように、ネガティブCプレート21、光拡散板22、λ/4板23、λ/2板24および偏光板25を液晶表示パネル10側から順に有している。光学積層体20と液晶表示パネル10とは、例えば、互いに粘着層や接着層で貼り合わされている。同様に、光学積層体20内で互いに隣り合う部材同士が、例えば、互いに粘着層や接着層で貼り合わされている。

ネガティブCプレート21は、厚み方向に複屈折発現性の大きい光学補償フィルムであり、厚み方向に複屈折を示し面内方向に複屈折を示さない光学フィルムである。これを式で表すと以下のようになる。 nx=ny>nz

ここで、nxはネガティブCプレート21の面内の一の方向(x軸方向)の屈折率である。nyはネガティブCプレート21の面内の他の方向(x軸と直交するy軸方向)の屈折率である。nzはネガティブCプレート21の法線方向(z軸方向)の屈折率である。

厚み方向の複屈折(△n)は、(nx+ny)/2−nzで表される。ネガティブCプレート21のリタデーションRthは、△n×dで表される。ここで、dはネガティブCプレート21の厚さである。ネガティブCプレート21は、当該ネガティブCプレート21のリタデーションRthによって、液晶層13によって生じるリタデーションを光学的に補償するようになっている。ここで、Rthは、波長550nmおよびその近傍において、例えば、100nm前後の値となっていることが好ましい。

ネガティブCプレート21は、例えば、キャスト法、ダイコート法、スプレーコート法、スピンコート法、ロールコート法及びエアナイフコート法などによって形成可能である。

光拡散板22は、前方散乱が多く後方散乱が少ない前方散乱板である。光拡散板22は、1または複数の前方散乱板によって構成されている。光拡散板22は、例えば、いずれの方向から光L1が入射した場合であっても、ほぼ同一の散乱角度範囲で入射光を散乱させる等方性前方散乱板である。光拡散板22は、例えば、図2(A)に示したように、基材22A内に、基材22Aの屈折率とは異なる屈折率のフィラー22Bが添加されたものである。

なお、光拡散板22は、例えば、特定方向から入射した光L2だけを散乱し、それ以外の方向からの入射した光L3を透過する異方性前方散乱板であってもよい。この場合には、光拡散板22は、例えば、図2(B)に示したように、屈折率の互いに異なる第1領域22Cおよび第2領域22Dからなる。第1領域22Cおよび第2領域22Dは、厚さ方向に延在するとともに所定の方向に傾斜して形成されたものである。

λ/4板23は、例えば、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネイト等からなる樹脂の一軸延伸フィルムである。そのリタデーションは、例えば、0.14μmであり、可視光の最も視感度が高い緑色光波長の約1/4に相当する。従って、λ/4板23は、偏光板25側から入射してきた直線偏光光を円偏光に変換する機能を有している。λ/2板24は、例えば、ポリカーボネート樹脂の一軸延伸フィルムである。そのリタデーションは、例えば、0.27μmであり、可視光の最も視感度が高い緑色光波長の約1/2に相当する。ここで、λ/4板23およびλ/2板24は、これらλ/4板23およびλ/2板24全体として、偏光板25側から入射してきた直線偏光光を円偏光に変換する機能を有しており、広範囲の波長に対して(広帯域の)円偏光板として機能する。

偏光板25は、所定の直線偏光成分を吸収し、それ以外の偏光成分を透過する機能を有している。従って、偏光板25は、外部から入射してきた外光を直線偏光に変換する機能を有している。偏光板25は、例えば、ヨウ素等のハロゲン物質や二色性染料をPVA(ポリビニルアルコール)の高分子フィルムに吸着させ延伸したものを、TAC(トリアセチルセルロース)で挟み込んだものである。

[作用、効果] 次に、本実施の形態の表示装置1の作用、効果について説明する。

本実施の形態では、例えば、特定の方向から入射してきた外光は、偏光板25によって直線偏光に変換され、さらにλ/2板24およびλ/4板23によって左回り円偏光に変換されたのち、光拡散板22およびネガティブCプレート21を透過して、液晶表示パネル10に入射する。液晶表示パネル10に入射した光は、液晶層13で映像信号に応じて変調されるとともに、反射層14で反射され、再びネガティブCプレート21を透過したのち、光拡散板22に入射する。光拡散板22に入射した光は、光拡散板22で所定の角度範囲に拡散されたのち、λ/2板24およびλ/4板23によって直線偏光に変換され、偏光板25を透過して外部に射出される。

ところで、本実施の形態では、光拡散板22と液晶表示パネル10との間に、ネガティブCプレート21が配置されている。これにより、ネガティブCプレート21による位相補償作用により、黒表示の際の光漏れが小さくなる。その結果、高コントラストを得ることができる。

本実施の形態において、ネガティブCプレート21による位相補償が有効に働くためには、液晶表示パネル10が、黒表示時に、液晶層13の液晶分子の長軸がTFT基板11の法線と平行またはほぼ平行な方向を向くように構成されていればよい。つまり、ネガティブCプレート21による位相補償を、様々なモードの液晶セルで有効に作用させることができる。従って、様々なモードで高コントラストを得ることができる。

<2.変形例> (第1変形例) 上記実施の形態において、例えば、図3に示したように、λ/4板23およびネガティブCプレート21が省略され、その代わりに、ネガティブCプレート21の位置に、2軸性λ/4板26が設けられていてもよい。2軸性λ/4板26は、Nz係数が1よりも大きなλ/4板であり、例えば、2軸延伸λ/4板である。2軸延伸λ/4板は、例えば、位相差のない樹脂フィルムを1軸方向に延伸してλ/4板を作成したのち、それを先とは異なる方向に延伸することにより作成可能である。2軸性λ/4板26は、ネガティブCプレート21と同様の光学補償作用を有している。

本変形例では、光拡散板22と液晶表示パネル10との間に、2軸性λ/4板26が配置されている。これにより、2軸性λ/4板26による位相補償作用により、黒表示の際の光漏れが小さくなる。その結果、高コントラストを得ることができる。

また、本変形例においても、2軸性λ/4板26による位相補償が有効に働くためには、液晶表示パネル10が、黒表示時に、液晶層13の液晶分子の長軸がTFT基板11の法線と平行またはほぼ平行な方向を向くように構成されていればよい。つまり、2軸性λ/4板26による位相補償を、様々なモードの液晶セルで有効に作用させることができる。従って、様々なモードで高コントラストを得ることができる。

(第2変形例) 上記実施の形態において、ネガティブCプレート21が省略され、その代わりに、液晶表示パネル10内にネガティブC層15が設けられていてもよい。ネガティブC層15は、例えば、図4に示したように、ネガティブC層15は、対向基板12の下面に形成されている。ネガティブC層15は、厚み方向に複屈折発現性の大きい光学補償層であり、厚み方向に複屈折を示し面内方向に複屈折を示さない光学機能層である。これを式で表すと以下のようになる。 nx=ny>nz

ここで、nxはネガティブC層15の面内の一の方向(x軸方向)の屈折率である。nyはネガティブC層15の面内の他の方向(x軸と直交するy軸方向)の屈折率である。nzはネガティブC層15の法線方向(z軸方向)の屈折率である。

ネガティブC層15は、当該ネガティブC層15のリタデーションによって、液晶層13によって生じるリタデーションを光学的に補償するようになっている。ここで、ネガティブC層15のリタデーションRthは、波長550nmおよびその近傍において、例えば、100nm前後の値となっていることが好ましい。

ネガティブC層15は、例えば、キャスト法、ダイコート法、スプレーコート法、スピンコート法、ロールコート法及びエアナイフコート法などによって形成可能である。

本変形例では、液晶表示パネル10内にネガティブC層15が設けられている。これにより、ネガティブC層15による位相補償作用により、液晶層13のモードに拘わらず、黒表示の際の光漏れが小さくなる。その結果、高コントラストを得ることができる。

また、本変形例においても、ネガティブC層15による位相補償が有効に働くためには、液晶表示パネル10が、黒表示時に、液晶層13の液晶分子の長軸がTFT基板11の法線と平行またはほぼ平行な方向を向くように構成されていればよい。つまり、ネガティブC層15による位相補償を、様々なモードの液晶セルで有効に作用させることができる。従って、様々なモードで高コントラストを得ることができる。

(第3変形例) 上記第2変形例において、ネガティブC層15が省略され、その代わりに、液晶表示パネル10内に2軸性λ/4層16が設けられていてもよい。2軸性λ/4層16は、Nz係数が1よりも大きなλ/4層であり、例えば、2軸延伸λ/4層である。2軸延伸λ/4層は、例えば、位相差のない樹脂フィルムを1軸方向に延伸してλ/4板を作成したのち、それを先とは異なる方向に延伸することにより作成可能である。2軸性λ/4層16は、ネガティブC層15と同様の光学補償作用を有している。

本変形例では、液晶表示パネル10内に2軸性λ/4層16が配置されている。これにより、2軸性λ/4層16による位相補償作用により、黒表示の際の光漏れが小さくなる。その結果、高コントラストを得ることができる。

また、本変形例においても、2軸性λ/4層16による位相補償が有効に働くためには、液晶表示パネル10が、黒表示時に、液晶層13の液晶分子の長軸がTFT基板11の法線と平行またはほぼ平行な方向を向くように構成されていればよい。つまり、2軸性λ/4層16による位相補償を、様々なモードの液晶セルで有効に作用させることができる。従って、様々なモードで高コントラストを得ることができる。

(第4変形例) 上記実施の形態およびその変形例において、光拡散板22が等方性前方散乱板となっている場合には、光拡散板22が省略されていてもよい。ただし、その場合には、ネガティブCプレート21、2軸性λ/4板26、ネガティブC層15または2軸性λ/4層16と、偏光板25との間に、等方性前方散乱機能を有する粘着層が設けられていることが好ましい。上記の粘着層は、光学部材同士を貼り合わせる目的で用いられるものであり、例えば、ヘイズ糊で構成されている。従って、例えば、図1に記載の表示装置1の例では、等方性前方散乱機能を有する粘着層が、ネガティブCプレート21とλ/4板23との間や、λ/4板23とλ/2板24との間、またはλ/2板24と偏光板25との間に設けられている。このように、光拡散板22の代わりに粘着層を用いた場合には、光拡散板22の分だけ、表示装置1を薄くすることができる。

<3.適用例> 次に、上記実施の形態およびその変形例に係る表示装置1の一適用例について説明する。図6は、本適用例に係る電子機器100の概略構成の一例を表す斜視図である。電子機器100は、携帯電話機であり、例えば、図6に示したように、本体部111と、本体部111に対して開閉可能に設けられた表示体部112とを備えている。本体部111は、操作ボタン115と、送話部116を有している。表示体部112は、表示装置113と、受話部117とを有している。表示装置113は、電話通信に関する各種表示を、表示装置113の表示画面114に表示するようになっている。電子機器100は、表示装置113の動作を制御するための制御部(図示せず)を備えている。この制御部は、電子機器100全体の制御を司る制御部の一部として、またはその制御部とは別に、本体部111または表示体部112の内部に設けられている。

表示装置113は、上記実施の形態およびその変形例に係る表示装置1と同一の構成を備えている。これにより、表示装置113において、高コントラストを得ることができる。

なお、上記実施の形態およびその変形例に係る表示装置1を適用可能な電子機器としては、以上に説明した携帯電話機等の他にも、パーソナルコンピュータ、液晶テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、POS端末器等が挙げられる。

以上、実施の形態およびその変形例ならびに適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、本発明を反射型の液晶表示パネル10に適用した場合が例示されていたが、本発明を半透過型の液晶表示パネルに適用することももちろん可能である。例えば、本発明を、反射型の液晶表示パネル10と同様の構成を反射部として備え、さらに反射部とともに透過部を兼ね備えた半透過型の液晶表示パネルに適用することが可能である。

1…表示装置、10…液晶表示パネル、11…TFT基板、12…対向基板、13…液晶層、14…反射層、15…ネガティブC層、16…2軸性λ/4層、20…光学積層体、21…ネガティブCプレート、22…光拡散板、22A…基材、22B…フィラー、22C…第1領域、22D…第2領域、23…λ/4板、24…λ/2板、25…偏光板、26…2軸性λ/4板、30…駆動回路、100…電子機器、111…本体部、112…表示体部、113…表示装置、114…表示画面、115…操作ボタン、116…送話部、117…受話部、L1…外光、L2,L3…光。