(57)【要約】【課題】  簡単な切り替え操作により、充分な広視角表示および狭視角表示を得ることが可能な、液晶表示装置を提供する。【解決手段】  第１明暗表示電圧Ａ，Ｂと第２明暗表示電圧Ｃ，Ｄとを切り替えて駆動することにより、視角範囲が切り替え可能とされている。第１暗表示電圧Ａでは全ての視角の明るさがほとんど０になるので、第１明暗表示電圧Ａ，Ｂにより広視角表示を行うことができる。第２暗表示電圧Ｄでは視角とともに明るさが増加するので、第２明暗表示電圧Ｃ，Ｄにより狭視角表示を行うことが可能になる。【選択図】        図４
2006098482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶層を挟持してなり、明表示と暗表示との間の表示状態を制御する明暗表示電圧を前記液晶層に印加して駆動する液晶表示装置であって、
第１の前記明暗表示電圧と第２の前記明暗表示電圧とを切り替えて駆動することにより、広視角表示および狭視角表示を切り替え可能とされていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１の明暗表示電圧および前記第２の明暗表示電圧の明表示電圧または暗表示電圧が共通電圧とされていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
電界方向と略垂直に配向する誘電率異方性が負の液晶分子で構成された前記液晶層を備えて、ノーマリーブラックモードで駆動され、
前記液晶層の厚さ方向のリタデーションが、０．６μｍ以上とされ、
広視角表示を行う前記明暗表示電圧における暗表示電圧が閾値以下に設定され、狭視角表示を行う前記明暗表示電圧における暗表示電圧が閾値を超えて設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
異なる色光を透過する複数の着色層を整列配置したカラーフィルタ層を備え、
前記液晶層から出射する前記各色光の位相が略一致するように、前記各着色層の形成領域ごとに前記液晶層の厚さを異ならせてあることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
異なる色光を透過する複数の着色層を整列配置したカラーフィルタ層を備え、
前記液晶層から出射する前記各色光の位相が略一致するように、前記各着色層の形成領域ごとに前記液晶層に異なる電圧を印加可能とされていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置につき、明表示と暗表示との間の表示状態を制御する明暗表示電圧を前記液晶層に印加して前記液晶表示装置を駆動する方法であって、
第１の前記明暗表示電圧と第２の前記明暗表示電圧とを切り替えて前記液晶表示装置を駆動することにより、広視角表示および狭視角表示を切り替えることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、液晶表示装置の駆動方法および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、従来から視角が狭いという課題を有しており、広い視角特性が求められている。特に、多人数で表示を見るテレビジョンやカーナビゲーション、デジタルカメラなどを用途とするものがそうである。一方、使用者が一人で表示を見ているときに他人には覗かれたくないという要求もあり、その場合は、逆に狭い視角特性が求められている。例えば公共の場で使用するノートパソコンや携帯電話などを用途とするものがそうである。近年、例えばノートパソコンでテレビ番組を見たり、携帯電話でゲームをしたりというように、同じ機器であっても使い方によって視角の広／狭を切り替えたいという要求が高まってきた。
【０００３】
このような要求に対して、表示用液晶素子に加えて位相差制御用液晶素子を備え、位相差制御用液晶素子に印加する電圧を制御することによって視角特性を変化させるものが特許文献１に提案されている。この特許文献１では、位相差制御用液晶素子で用いる液晶モードとして、カイラルネマチック液晶、ホモジニアス液晶、ランダム配向のネマチック液晶などが例示されている。
【０００４】
また上述した要求に対して、液晶表示装置の表示面に特殊なフィルムを貼り付けることにより、液晶表示装置の透過光の方向を必要な範囲に限定し、不要な部分への照射を制限して、液晶表示装置の可視角度をコントロールする技術も提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１７４４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、位相差制御用液晶素子を用いることによって視角の広／狭を切り替え可能であると述べられているが、必ずしも充分な効果が得られないという問題がある。また、表示用液晶素子に加えて位相差制御用液晶素子を設ける必要があるので、多くのコストを要することになる。
一方、液晶表示装置の表示面に特殊なフィルムを貼り付ける方法では、狭い範囲に視角が制限されるので、多人数で画像を観察する場合にはフィルムをはがす手間を要するという問題がある。また、現状のフィルムでは正面から見ても画像が暗く見える。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡単な切り替え操作により充分な広視角表示および狭視角表示を得ることが可能な液晶表示装置、およびこれを用いることにより様々な使用環境や用途に適応可能な電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層を挟持してなり、明表示と暗表示との間の表示状態を制御する明暗表示電圧を前記液晶層に印加して駆動する液晶表示装置であって、第１の前記明暗表示電圧と第２の前記明暗表示電圧とを切り替えて駆動することにより、広視角表示および狭視角表示を切り替え可能とされていることを特徴とする。
この構成によれば、フィルムをはがす等の手間を要することなく、簡単な切り替え操作によって広視角表示および狭視角表示を得ることができる。また、表示用液晶素子に加えて位相差制御用液晶素子等の他の液晶素子を設ける必要がないので、コスト低減が可能になる。
【０００８】
また、前記第１の明暗表示電圧および前記第２の明暗表示電圧の明表示電圧または暗表示電圧が共通電圧とされていることが望ましい。
この構成によれば、液晶表示装置の駆動制御が簡略化されるので、コスト低減が可能になる。
【０００９】
また、電界方向と略垂直に配向する誘電率異方性が負の液晶分子で構成された前記液晶層を備えて、ノーマリーブラックモードで駆動され、前記液晶層の厚さ方向のリタデーションが、０．６μｍ以上とされ、広視角表示を行う前記明暗表示電圧における暗表示電圧が閾値以下に設定され、狭視角表示を行う前記明暗表示電圧における暗表示電圧が閾値を超えて設定されていることが望ましい。
この構成によれば、閾値以下の暗表示電圧では全ての視角の明るさがほとんど０になるので、広視角表示が可能になり、閾値を超える暗表示電圧では視角とともに明るさが増加するので、狭視角表示が可能になる。したがって、充分な広視角表示および狭視角表示を得ることができる。
【００１０】
また、異なる色光を透過する複数の着色層を整列配置したカラーフィルタ層を備え、前記液晶層から出射する前記各色光の位相が略一致するように、前記各着色層の形成領域ごとに前記液晶層の厚さを異ならせてあることが望ましい。
液晶層の厚さ方向のリタデーションが大きくなると、表示画像の色ずれが問題になる。しかしながら、上記構成によれば、各着色層の形成領域における液晶層に同じ電圧を印加した場合でも、液晶層から出射する各色光の位相を略一致させることが可能になり、表示画像の色ずれを防止することができる。
【００１１】
また、異なる色光を透過する複数の着色層を整列配置したカラーフィルタ層を備え、前記液晶層から出射する前記各色光の位相が略一致するように、前記各着色層の形成領域ごとに前記液晶層に異なる電圧を印加可能とされていることが望ましい。
この構成によれば、各着色層の形成領域における液晶層の厚さを同一とした場合でも、液晶層から出射する各色光の位相を略一致させることが可能になり、表示画像の色ずれを防止することができる。
【００１２】
一方、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置につき、明表示と暗表示との間の表示状態を制御する明暗表示電圧を前記液晶層に印加して前記液晶表示装置を駆動する方法であって、第１の前記明暗表示電圧と第２の前記明暗表示電圧とを切り替えて前記液晶表示装置を駆動することにより、広視角表示および狭視角表示を切り替えることを特徴とする。
この構成によれば、簡単な切り替え操作により、充分な広視角表示および狭視角表示を得ることができる。
【００１３】
一方、本発明の電子機器は、上述した液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、簡単な切り替え操作により充分な広視角表示および狭視角表示を得ることが可能な液晶表示装置を備えているので、様々な使用環境や用途に適応可能な電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。なお本件出願の特許請求の範囲および明細書では、液晶表示装置の各構成部材における液晶層側を「内側」と呼び、その反対側を「外側」と呼ぶことにする。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶の閾値電圧の近傍である時」および「液晶層への印加電圧が液晶の閾値電圧に比べて十分に高い時」を意味するものとする。
【００１５】
［第１実施形態］
最初に、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置につき、図１ないし図５を用いて説明する。第１実施形態の液晶表示装置は、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode, 以下「ＴＦＤ」という。）素子を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置であって、表示方式としては透過型の液晶表示装置である。
【００１６】
（等価回路）
図１は、ＴＦＤ素子を用いた液晶表示装置の等価回路図である。この液晶表示装置１００には、走査信号駆動回路１１０により駆動される複数の走査線９と、データ信号駆動回路１２０により駆動される複数のデータ線１１とが、格子状に配置されている。その各走査線９と各データ線１１との交点付近には、それぞれＴＦＤ素子１３および液晶表示要素（液晶層）５０が配置されている。そして、その各ＴＦＤ素子１３および各液晶層５０は、各走査線９と各データ線１１との間に直列接続されている。
【００１７】
（平面構造）
図２は、ＴＦＤ素子を用いた液晶表示装置の表示領域を示す部分斜視図である。本実施形態の液晶表示装置１００は、観察者側に配置された素子基板２５と、光源側に配置されたカラーフィルタ基板（以下「ＣＦ基板」という。）１０とを主体として構成されており、両基板１０，２５の間には図示略の液晶層が挟持されている。なお、観察者側にＣＦ基板１０を配置し、光源側に素子基板２５を配置してもよい。
【００１８】
素子基板２５は、ガラスやプラスチック、石英等の透光性材料からなる基板本体２５Ａを備えている。また、基板本体２５Ａの内側（図示下側）には、複数のデータ線１１がストライプ状に設けられている。さらに、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる平面視略矩形状の複数の画素電極３１が、マトリクス状に配列形成されている。そして、各画素電極３１はＴＦＤ素子１３を介して前記データ線１１に接続されている。このＴＦＤ素子１３は、基板表面に形成されたＴａ等を主成分とする第１導電膜と、その第１導電膜の表面に形成されたＴａ２Ｏ３等を主成分とする絶縁膜と、その絶縁膜の表面に形成されたＣｒ等を主成分とする第２導電膜とによって構成されている（いわゆるＭＩＭ構造）。そして、第１導電膜がデータ線１１に接続され、第２導電膜が画素電極３１に接続されている。これによりＴＦＤ素子１３は、画素電極３１への通電を制御するスイッチング素子として機能するようになっている。
【００１９】
一方、ＣＦ基板１０は、ガラスやプラスチック、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを備えている。また、基板本体１０Ａの内側（図示上側）には、カラーフィルタ層（以下「ＣＦ層」という。）２２と、複数の対向電極９とが形成されている。ＣＦ層２２は、平面視略矩形状のカラーフィルタ（着色層）２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが周期的に配列された構成となっている。このカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、所定の色光（例えば、３原色ＲＧＢのいずれか）のみを透過するものであり、前記素子基板２５の画素電極３１に対応して形成されている。また、カラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを覆うように、ＩＴＯ等の透明導電材料によって対向電極９が形成されている。略帯状に形成された対向電極９は、走査線として機能するものであり、前記素子基板２５のデータ線１１と交差する方向に延在している。なお、ＣＦ基板１０の対向電極９をデータ線として機能させ、素子基板２５のデータ線１１を走査線として機能させてもよい。そして、画素電極３１の形成領域により１ドットが構成され、カラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを備えた３ドットにより１画素が構成されている。
【００２０】
（断面構造）
図３は、第１実施形態に係る液晶表示装置の説明図であり、図３（ａ）は素子基板の平面図であり、図３（ｂ）は図２のＡ−Ａ線に沿う側面断面図である。なお図３（ｂ）では、理解を容易にするため、素子基板２５におけるＴＦＤ素子および各種配線の記載を省略している。
【００２１】
図３（ｂ）に示すように、素子基板２５の画素電極３１の内側には、ポリイミド等からなる配向膜３３が形成されている。配向膜３３は、非選択電圧印加時における液晶分子を素子基板２５に対して垂直配向させるものであり、必要に応じてラビング処理が施されている。なお、ＣＦ基板１０の対向電極の内側にも同様に配向膜２３が形成されている。
【００２２】
また、図３（ａ）に示す画素電極３１には、一方の長辺から対向する他方の長辺（中央部）に向かって伸びる複数の切り欠き部４５が、各長辺に対として形成されている。これにより、１個の画素電極３１が長手方向に沿って複数（図３（ａ）では３個）のサブドット４１に分割され、各サブドット４１は長辺方向で相互に連結して導通接続されている。そして、端部に配置されたサブドット４１が、ＴＦＤ素子１３を介して、データ線１１に接続されている。
【００２３】
各サブドット４１は、略円形や略正多角形（図３（ａ）では正八角形）等に形成されている。この画素電極３１と対向電極との間に選択電圧を印加すると、サブドット４１の周辺の切り欠き部４５では、斜め電界が生じる。すると、非選択電圧印加時に垂直配向していた液晶分子が、サブドット４１の周辺から中心に向かって傾倒する。その結果、液晶分子が放射状に配向分割されるので、サブドット４１および切り欠き部４５は配向分割手段として機能する。これにより、液晶分子のダイレクタを複数作り出すことが可能になり、視角の広い液晶表示装置を提供することができる。
【００２４】
また、図３（ｂ）に示す対向電極９の表面には、樹脂等の電気絶縁性材料からなる突起１８が形成されている。突起１８は、素子基板２５に形成されたサブドットの中心に対応する対向電極９上の位置に形成されている。なお上述した配向膜２３は、突起１８の表面を覆うように配置されている。
【００２５】
非選択電圧印加時の液晶分子は、突起１８の表面に対して垂直配向（すなわち、素子基板２５の表面に対してチルト配向）している。この状態で、画素電極３１と対向電極９との間に選択電圧を印加すると、チルト配向および斜め電界の影響により、液晶分子は突起１８からサブドットの周辺に向かって傾倒する。その結果、液晶分子が放射状に配向分割されるので、突起１８も配向分割手段として機能する。これにより、図３（ａ）に示すサブドット４１および切り欠き部４５とともに、液晶分子のダイレクタを複数作り出すことが可能になり、視角の広い液晶表示装置を提供することができる。なお配向分割手段として、突起１８の代わりに、対向電極に開口部を形成してもよい。
【００２６】
そして、図３（ｂ）に示す素子基板２５およびＣＦ基板１０の間には、誘電異方性が負の液晶材料からなる液晶層５０が挟持されている。この液晶材料は、液晶分子５１により概念的に示すように、非選択電圧印加時には配向膜に対して垂直に配向し、選択電圧印加時には配向膜に対して平行に（すなわち、電界方向と垂直に）配向するものである。なお、素子基板２５およびＣＦ基板１０の周縁部に塗布されたシール材（不図示）により、素子基板２５およびＣＦ基板１０が相互に接着されるとともに、素子基板２５およびＣＦ基板１０とシール材とによって形成される空間に液晶層５０が封入されている。また液晶層５０の厚さ（セルギャップ）は、ＣＦ基板１０から立設したフォトスペーサ（不図示）を素子基板２５に当接させることによって規制されている。そして、本実施形態では、液晶層５０の厚さ方向のリタデーション（位相差値）が０．６μｍ以上に設定されている。
【００２７】
一方、素子基板２５の外面には位相差板３６及び偏光板３７が設けられ、ＣＦ基板１０の外面にも位相差板２６及び偏光板２７が設けられている。この偏光板２７，３７は、特定方向に振動する直線偏光のみを透過させる機能を有する。また位相差板２６，３６には、可視光の波長に対して略１／４波長の位相差を持つλ／４板が採用されている。なお、偏光板２７，３７の透過軸と位相差板２６，３６の遅相軸とが約４５°をなすように配置されて、偏光板２７，３７および位相差板２６，３６により円偏光板が構成されている。この円偏光板により、直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏光に変換しうるようになっている。また、偏光板２７の透過軸および偏光板３７の透過軸は略直交するように配置され、位相差板２６の遅相軸および位相差板３６の遅相軸も略直交するように配置されている。
【００２８】
本実施形態では、偏光板２７，３７＋λ／４位相差板２６，３６により円偏光板を構成したが、これに代えて偏光板＋λ／２板＋λ／４板により広帯域円偏光板を構成すれば、黒表示をより無彩色にすることができる。また、偏光板＋λ／４板＋Ｃプレートの構成とすれば、液晶表示装置の広視角化を図ることができる。この場合のＣプレートは、面内に位相差がなく、Ｒｃ＝ｄ＊（ｎｚ−（ｎｘ＋ｎｙ）／２）としたときのＲｃが片側２１０ｎｍで、平均屈折率が１．５である。
【００２９】
さらに、ＣＦ基板１０の外面側にあたる液晶セルの外側には、光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト（照明手段）６０が設置されている。
そして、図３に示す透過型の液晶表示装置では、次のようにして画像表示が行われる。バックライト６０からＣＦ基板１０に入射した光は、偏光板２７および位相差板２６を透過して円偏光に変換され、液晶層５０に入射する。非選択電圧印加時において、垂直配向している液晶分子には屈折率異方性がないので、入射光は円偏光を保持したまま液晶層５０を透過する。さらに円偏光は、位相差板３６を透過する過程で、偏光板３７の透過軸と直交する直線偏光に変換される。そして、この直線偏光は偏光板３７を透過しないので、本実施形態の液晶表示装置では、非選択電圧印加時において暗表示が行われる（ノーマリーブラックモード）。
【００３０】
また、液晶層５０に選択電圧を印加すると、液晶分子が基板と平行に（電界方向と垂直に）再配向して、屈折率異方性を具備する。そのため、液晶層５０に入射した円偏光は、液晶層５０を透過する過程で楕円偏光に変換される。この楕円偏光が位相差板３６を透過しても、偏光板３７の透過軸と直交する直線偏光には変換されず、その全部または一部が偏光板３７を透過する。したがって、本実施形態の液晶表示装置では、選択電圧印加時において明表示が行われる。なお、液晶層５０に印加する電圧を調整すれば、階調表示を行うことができる。
【００３１】
（明暗表示電圧）
図４は、本実施形態の液晶表示装置のＴ−Ｖ曲線図であり、横軸は液晶層に印加する電圧であり、縦軸はバックライトの明るさを１とした場合の光透過率である。ノーマリーブラックモードの液晶表示装置では、閾値電圧を超えると急激に明るさが増加する。そこで、一般的な液晶表示装置では、閾値電圧に比べて十分に高い選択電圧により明表示が行われ、閾値電圧の近傍の非選択電圧により暗表示が行われる。図４の場合には、一例として２．６Ｖを第１明表示電圧（Ｂ点）に、１．７５Ｖを第１暗表示電圧（Ａ点）に設定することができる。この第１明表示電圧（Ｂ点）および第１暗表示電圧（Ａ点）の組み合わせを、第１明暗表示電圧と呼ぶ。なお、第１明暗表示電圧の間の電圧を液晶層に印加すれば、液晶表示装置において階調表示を行うことができる。
【００３２】
図５は第１明暗表示電圧を印加した場合の液晶表示装置の視角特性図であり、横軸は視角であり、縦軸はバックライトの明るさを１とした場合の光透過率である。図５に示すように、第１暗表示電圧を印加した場合（破線）には、全ての視角で明るさがほとんど０になっている。これに対して、第１明表示電圧を印加した場合（実線）には、広い視角範囲で明るさが高くなっている。これは、広い視角範囲で正しい明暗表示（画像表示）が可能であることを意味する。したがって、第１明暗表示電圧の組み合わせでは、広視角表示を行うことができる。
【００３３】
ところで、図４に示すＴ−Ｖ曲線図によれば、さらに電圧を上昇させると徐々に明るさが低下し、十分な高電圧では再び０になることがわかる。これは、電圧の上昇により液晶分子の傾倒率が徐々に高まることに起因している。なお、液晶層のリタデーションが大きいほど、明るさの低下率が大きくなり、比較的低電圧で明るさが０になる。本実施形態では、液晶層のリタデーションを０．６μｍ以上と比較的大きく設定したので、図４に示すように約１０Ｖにおいて明るさが０になっている。そこで、一例として１０Ｖを第２暗表示電圧（Ｄ点）に、３．１２Ｖを第２明表示電圧（Ｃ点）に設定することができる。この第２明表示電圧（Ｄ点）および第２暗表示電圧（Ｃ点）の組み合わせを、第２明暗表示電圧と呼ぶ。なお、第２明暗表示電圧の間の電圧を液晶層に印加すれば、液晶表示装置において階調表示を行うことができる。
【００３４】
図６は第２明暗表示電圧を印加した場合の液晶表示装置の視角特性図であり、横軸は視角であり、縦軸はバックライトの明るさを１とした場合の光透過率である。図６に示すように、第２明表示電圧を印加した場合（実線）には、比較的広い視角範囲で明るさが高くなっている。これに対して、第２暗表示電圧を印加した場合（破線）には、視角０°では明るさも０であるが、視角が大きくなると明るさも増加している。そして、ある視角を超えると、第２明表示電圧を印加した場合（実線）より明るくなっている。これは、広い視角範囲では、明表示と暗表示との差がなくなるか、または両者が逆転して、正しい明暗表示（画像表示）が不可能になることを意味する。したがって、第２明暗表示電圧の組み合わせでは、狭い視角範囲のみで正しい画像表示が可能になり、狭視角表示が行われる。
【００３５】
そこで、第１明暗表示電圧と第２明暗表示電圧とを切り替えて液晶表示装置を駆動することにより、液晶表示装置の視角を切り替えることができる。すなわち、多人数で画像を観察する場合などには、第１明暗表示電圧を使用して明暗表示を行うことにより、液晶表示装置を広視角化することができる。また、情報の秘匿性を要する場合などには、第２明暗表示電圧に切り替えて明暗表示を行うことにより、液晶表示装置を狭視角化することができる。なお、第１明暗表示電圧は第２明暗表示電圧に比べて低電圧であることから、平常時には第１明暗表示電圧を使用して画像表示を行うことにより、電力消費量を低減することができる。
【００３６】
このように、本実施形態の液晶表示装置では、簡単な切り替え操作により、充分な広視角表示および狭視角表示を得ることができる。また、広視角表示および狭視角表示のいずれにおいても、明るい画像表示を行うことができる。さらに、表示用液晶素子に加えて位相差制御用液晶素子等の他の液晶素子を設ける必要がないので、コスト低減が可能になる。
【００３７】
なお、図４における第１明表示電圧（Ｂ点）および第２明表示電圧（Ｃ点）の代わりに、共通明表示電圧（Ｐ点）を採用してもよい。この場合、共通明表示電圧（Ｐ点）および第１暗表示電圧（Ａ点）によって第１明暗表示電圧を構成し、共通明表示電圧（Ｐ点）および第２暗表示電圧（Ｄ点）によって第２明暗表示電圧を構成する。この場合でも、第１暗表示電圧（Ａ点）では全ての視角で明るさが０になり、第２暗表示電圧（Ｄ点）では視角とともに明るさが増加するので、第１明暗表示電圧によって広視角表示を行うことが可能になり、第２明暗表示電圧によって狭視角表示を行うことが可能になる。そして、共通明表示電圧を使用することにより、液晶表示装置の駆動制御を簡略化することが可能になり、また液晶表示装置の消費電力を低減することが可能になる。これにより、コストを低減することができる。
【００３８】
また、狭い視角範囲のみで明るさが大きくなる明表示電圧が存在すれば、その明表示電圧を第２明表示電圧とし、第１暗表示電圧（Ａ点）を共通暗表示電圧として、第２明暗表示電圧を構成してもよい。この場合、広い視角範囲では明表示および暗表示とも暗くなるので、狭視角表示を行うことができる。このように、共通明表示電圧を使用した場合でも、液晶表示装置の視角を切り替えることができる。また、液晶表示装置の駆動制御を簡略化することが可能になり、液晶表示装置の消費電力を低減することができる。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置につき、図７および図８を用いて説明する。図８に示す第２実施形態の液晶表示装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以下「ＴＦＴ」という。）素子３０を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置である点で、ＴＦＤ素子を採用した第１実施形態と相違している。また第２実施形態は、半透過反射型の液晶表示装置であり、画素電極３１の形成領域（ドット領域）に透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとが設けられ、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚さを透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚さよりも小さくするための液晶層厚調整層２１が設けられている点で、透過型の液晶表示装置である第１実施形態と相違している。なお、第１実施形態および第２実施形態と同様の構成となる部分については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４０】
（等価回路）
図７は、ＴＦＴ素子を用いた液晶表示装置の等価回路図である。液晶表示装置の画像表示領域には、データ線６ａおよびゲート線３ａが格子状に配置され、両者の交点付近には、画像表示単位であるドットが配置されている。そして、マトリクス状に配置された複数のドットには、それぞれ画素電極３１が形成されている。その画素電極３１の側方には、当該画素電極３１への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０が形成されている。このＴＦＴ素子３０のソースには、データ線６ａが電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎが供給される。なお画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎは、各データ線６ａに対してこの順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給してもよい。
【００４１】
また、ＴＦＴ素子３０のゲートには、ゲート線（走査線）３ａが電気的に接続されている。ゲート線３ａには、所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、‥、Ｇｎが供給される。なお走査信号Ｇ１、Ｇ２、‥、Ｇｎは、各ゲート線３ａに対してこの順に線順次で印加する。また、ＴＦＴ素子３０のドレインには、画素電極３１が電気的に接続されている。そして、ゲート線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、‥、Ｇｎにより、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオン状態にすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。
【００４２】
液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎは、画素電極３１と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極３１と容量線３ｂとの間に蓄積容量１７が形成され、液晶容量と並列に配置されている。そして、上記のように液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となっている。
【００４３】
（平面構造、断面構造）
図８は、第２実施形態に係る液晶表示装置の説明図であり、図８（ａ）は素子基板の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う側面断面図である。
上述したように、ＴＦＴ素子３０を採用する場合には、画素電極３１と容量線（不図示）との間に蓄積容量を形成する必要がある。そこで、図８（ｂ）に示すように、画素電極３１を光源側の基板に配置するとともに、容量線を反射膜２０の外側に配置すれば、観察者側からみて容量線が反射膜２０に隠れるので、容量線による開口率の低下を回避することができる。したがって、本実施形態では素子基板２５が光源側（下側）に配置され、ＣＦ基板１０が観察者側（上側）に配置されている。なお図８（ｂ）では、理解を容易にするため、素子基板２５におけるＴＦＴ素子および各種配線の記載を省略している。
【００４４】
図８（ｂ）に示すように、素子基板２５の内側におけるドット領域の一方端部には、表面に凹凸を有する樹脂層２０ａが形成されている。この樹脂層２０ａは、樹脂レジストをパターニングし、その表面にもう一層の樹脂を塗布することで得られる。また、パターニングした樹脂レジストに熱処理を加えて、形状を調整することによっても得ることができる。その樹脂層２０ａの表面には、アルミニウムや銀等の反射率の高い金属膜等からなる反射膜２０が形成されている。この反射膜２０の形成領域と画素電極３１の形成領域とのオーバーラップ部分が反射表示領域Ｒとなり、反射膜２０の非形成領域と画素電極３１の形成領域とのオーバーラップ部分が透過表示領域Ｔとなっている。
【００４５】
その反射膜２０の表面を含む素子基板２５の内側には、アクリル樹脂等の電気絶縁性材料からなる液晶層厚調整層２１が形成されている。なお、反射表示領域Ｒにおける液晶層厚調整層２１の高さは、透過表示領域Ｔよりも高くなっている。これにより、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚が、透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の層厚の半分程度に設定されて、マルチギャップ構造が実現されている。なお液晶層厚調整層２１は、ＣＦ基板１０に設けてもよく、また素子基板２５およびＣＦ基板１０の両方に設けてもよい。
【００４６】
半透過反射型の液晶表示装置では、反射表示領域Ｒへの入射光は液晶層５０を２回透過するが、透過表示領域Ｔへの入射光は液晶層５０を１回しか透過しない。この場合、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの間で液晶層５０のリタデーションが異なると、光透過率に差異を生じて均一な画像表示が得られないことになる。しかしながら、液晶層厚調整層２１を設けることにより、反射表示領域Ｒにおいてリタデーションを調整することが可能となっている。したがって、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔにおいて均一な画像表示を得ることができる。
【００４７】
その液晶層厚調整層２１が形成された素子基板２５の内側には、上述した画素電極３１が形成されている。各画素電極３１は、図８（ａ）に示すようにそれぞれＴＦＴ素子３０に接続され、個別に通電制御しうるようになっている。
一方、図８（ｂ）に示すように、ＣＦ基板１０の内側にはＣＦ層２２が形成されている。このＣＦ層２２には、第１実施形態と同様に、異なる色光（例えば、ＲＧＢの３原色）を透過する複数のカラーフィルタ（着色層）が整列配置されている。各カラーフィルタは、上述した画素電極３１の形成位置に対応して配置されている（図２参照）。
【００４８】
上述した第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、液晶層のリタデーションが０．６μｍ以上に設定されている。これに伴って、広視角表示を行う第１明暗表示電圧と、狭視角表示を行う第２明暗表示電圧とが設定されている。そして、第１明暗表示電圧と第２明暗表示電圧とを切り替えて液晶表示装置を駆動することにより、液晶表示装置の視角を切り替えることができるようになっている。
【００４９】
（色ずれ対策）
ところで、第１実施形態で述べたように、選択電圧印加時における液晶層からの出射光は楕円偏光となる。ところが、図８（ｂ）に示す液晶層５０のリタデーションが大きくなると、液晶層５０から出射する色光の位相のずれが顕著になる。例えば、３原色ＲＧＢのうち、Ｇ（緑）に比べてＲ（赤）の位相は大きく遅れ、Ｂ（青）の位相は大きく進むことになる。そして、位相の異なる楕円偏光が偏光板３７に入射すると、偏光板３７の透過光量に差が生じる。その結果、表示画像に色ずれが発生するという問題がある。
【００５０】
そこで第２実施形態では、液晶層５０から出射する各色光の位相が略一致するように、ＣＦ層２２における各着色層の形成領域ごとに液晶層５０の厚さを異ならせてある。具体的には、液晶層厚調整層２１の高さを各着色層の形成領域ごとに異ならせることにより、液晶層５０の厚さを異ならせている。例えば、３原色ＲＧＢのうち、Ｇ（緑）の領域に比べてＲ（赤）の領域では液晶層の層厚を厚くし、Ｂ（青）の領域では液晶層の層厚を薄くしている。これにより、各着色層の形成領域における液晶層に同じ電圧を印加した場合でも、液晶層５０から出射する各色光の位相を略一致させることが可能になり、偏光板３７の透過光量も略一致させることが可能になる。したがって、表示画像の色ずれを防止することができる。
【００５１】
なお、上述した液晶層の厚さの調整に代えて、またはこれと同時に、各着色層の形成領域における液晶層ごとに異なる電圧を印加して液晶表示装置を駆動してもよい。液晶層への印加電圧が大きくなるほど液晶分子の傾倒率が増加し、屈折率異方性が大きくなって液晶層のリタデーションも増加する。したがって、各着色層の形成領域における液晶層ごとに異なる電圧を印加することにより、液晶層から出射する各色光の位相を略一致させることができる。例えば、３原色ＲＧＢのうち、Ｇ（緑）の領域に比べてＲ（赤）の領域では液晶層への印加電圧を大きくし、Ｂ（青）の領域では印加電圧を小さくすればよい。なお、第２実施形態の液晶表示装置では、スイッチング素子としてＴＦＴ素子を採用しているので、各着色層の形成領域における液晶層ごとに異なる電圧を印加することができる。このように、異なる電圧を印加しても、表示画像の色ずれを防止することができる。特に、製造誤差に起因して製品ごとに色ずれのばらつきがあっても、印加電圧を調整することにより、製品ごとの色ずれを補正することができる。これにより、表示品質に優れた液晶表示装置を提供することができる。
【００５２】
［電子機器］
図９は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図９に示す携帯電話１３００は、本発明の表示装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。
上記各実施の形態の表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるい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、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、明るく、高コントラストであり、かつ広視角の表示が可能になっている。
【００５３】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ＴＦＤ素子を用いた液晶表示装置の等価回路図である。
【図２】ＴＦＤ素子を用いた液晶表示装置の表示領域を示す部分斜視図である。
【図３】第１実施形態の液晶表示装置の説明図である。
【図４】実施形態の液晶表示装置のＴ−Ｖ曲線図である。
【図５】第１明暗表示電圧を印加した場合の液晶表示装置の視角特性図である。
【図６】第２明暗表示電圧を印加した場合の液晶表示装置の視角特性図である。
【図７】ＴＦＴ素子を用いた液晶表示装置の等価回路図である。
【図８】第２実施形態の液晶表示装置の説明図である。
【図９】携帯電話の斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
Ａ‥第１暗表示電圧  Ｂ‥第１明表示電圧  Ｃ‥第２明表示電圧  Ｄ‥第２暗表示電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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