JP2008089966A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ安価な構成にも拘わらず、視野角特性をさらに向上させた液晶表示装置の提供。
【解決手段】第一の基板と、第二の基板と、
前記第一の基板および前記第二の基板に備えられる偏光板と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に配置する液晶層と、
前記第一の基板に備えられる第一の電極とこの第一の電極との間に生じる電位差により前記液晶層に電界を印加させる第二の電極と、を有し、
前記液晶層は光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有し、
前記偏光板はＥ型偏光子から構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に、いわゆる横電界方式と称される液晶表示装置に関する。

液晶表示装置をテレビジョンモニタとして用いる場合、その液晶表示装置にはいわゆる広視野角特性が良好であることが望まれる。

この場合、横電界方式と称される液晶表示装置は、たとえば従来のツイステッドネマチック（ＴＮ）表示方式と比べると、大きな視野角特性を得ることができる。

横電界方式の液晶表示装置は、液晶層を介在させて対向する各基板のうちの一方の基板の液晶側の面の各画素領域に一対の電極を有して構成され、これら電極に印加される電位差によって発生する電界に応じた液晶分子の挙動が、該液晶層に入射する光を広い角度で出射させるようになされるからである。

そして、従来の横電界方式の液晶表示装置には、その液晶の材料として、光学的に一軸的なものが用いられていた。

しかし、近年において、液晶の材料として、光学的に等方性を有し、いわゆる等方性液晶と称されるものが知られてきている。

このような液晶は、液晶層に対し電圧無印加時には液晶分子の配列が光学的に３次元または２次元的に等方であり、電圧印加により電圧印加方向に複屈折性が誘起される性質を有する。

なお、このような等方性液晶に関しては、たとえば下記特許文献１に詳述されている。
特開２００６−３８４０号公報

従来の横電界方式の液晶表示装置は、上述したように、その液晶の材料として光学的に一軸的なものが用いられていたため、透過率に視野角の依存性が生じるとともに、電圧無印加時に黒表示した場合、前記液晶の熱的な揺らぎによる光散乱に基づく光漏れによってコントラストの低下が避けられないことが確認された。

そこで、本出願人は、横電界方式の液晶表示装置において、その液晶の材料として前記等方性液晶を用いる試みをし、上述した不都合を解消するに至っている。

そして、このように液晶の材料として前記等方性液晶を用いることで、簡単かつ安価な構成にも拘わらず、さらなる視野角の拡大が図れることを見いだすに至った。

本発明の目的は、簡単かつ安価な構成にも拘わらず、視野角特性をさらに向上させた液晶表示装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

（１）本発明による液晶表示装置は、たとえば、第一の基板と、第二の基板と、
前記第一の基板および前記第二の基板に備えられる偏光板と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に配置する液晶層と、
前記第一の基板に備えられる第一の電極とこの第一の電極との間に生じる電位差により前記液晶層に電界を印加させる第二の電極と、を有し、
前記液晶層は光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有し、
前記偏光板はＥ型偏光子から構成されていることを特徴とする。

（２）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記偏光板は前記第一の基板および前記第二の基板の液晶層と反対側の面に形成されていることを特徴とする。

（３）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（２）の構成を前提とし、前記偏光板は保護膜あるいは保護板によって保護されていることを特徴とする。

（４）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（２）の構成を前提とし、前記偏光板はフィルム面にＥ型偏光子が塗布されることにより形成されていることを特徴とする。

（５）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記偏光板は前記第一の基板および前記第二の基板の液晶層側の面に形成されていることを特徴とする。

（６）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、第一の基板に形成された面状の電極およびこの電極を被って形成される絶縁膜を介して前記電極に重畳して形成される電極群とで、前記第一の電極および第二の電極を構成していることを特徴とする。

（７）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、ゲート信号線と、このゲート信号線からの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタを介して前記第一の電極および第二の電極のうちの一方の電極に映像信号を供給するドレイン信号線と、前記第一の電極および第二の電極のうちの他方の電極に前記映像信号に対して基準となる基準信号を供給するコモン信号線とを備えることを特徴とする。

（８）本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に光学シートを介して配置されるバックライトと、を備え、
前記液晶表示パネルは、第一の基板と、第二の基板と、前記第一の基板および前記第二の基板に備えられる偏光板と、前記第一の基板と前記第二の基板との間に配置する液晶層と、前記第一の基板に備えられる第一の電極とこの第一の電極との間に生じる電位差により前記液晶層に電界を印加させる第二の電極と、を有し、
前記液晶層は光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有し、前記偏光板はＥ型偏光子から構成され、
前記光学シートは、前記バックライト側からの入射光に対して前記液晶表示パネルへの出射光の放射角が大きくなるように構成されていることを特徴とする。

（９）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（８）の構成を前提とし、前記偏光板は前記第一の基板および前記第二の基板の液晶層と反対側の面に形成されていることを特徴とする。

（１０）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（９）の構成を前提とし、前記偏光板は保護膜あるいは保護板によって保護されていることを特徴とする。

（１１）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（９）の構成を前提とし、前記偏光板はフィルム面にＥ型偏光子が塗布されることにより形成されていることを特徴とする。

（１２）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（８）の構成を前提とし、前記偏光板は前記第一の基板および前記第二の基板の液晶層側の面に形成されていることを特徴とする。

（１３）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（８）の構成を前提とし、第一の基板に形成された面状の電極およびこの電極を被って形成される絶縁膜を介して前記電極に重畳して形成される電極群とで、前記第一の電極および第二の電極を構成していることを特徴とする。

（１４）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（８）の構成を前提とし、ゲート信号線と、このゲート信号線からの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタを介して前記第一の電極および第二の電極のうちの一方の電極に映像信号を供給するドレイン信号線と、前記第一の電極および第二の電極のうちの他方の電極に前記映像信号に対して基準となる基準信号を供給するコモン信号線とを備えることを特徴とする。

（１５）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（８）の構成を前提とし、前記光学シートは、前記液晶表示パネル側の面において集合された凸レンズが形成され、その裏面において前記凸レンズの裾の部分に光が透過し得る窓が形成されて構成されていることを特徴とする。

なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

このように構成された液晶表示装置は、簡単かつ安価な構成にも拘わらず、視野角特性をさらに向上させることができる。

以下、本発明による液晶表示装置の実施例を図面を用いて説明をする。

〈全体構成図〉
図２は、本発明による液晶表示装置の全体を概略的に示す斜視図である。同図において、該液晶表示装置は、その観察者側から、順次、液晶表示パネルＰＮＬ、光学シートＯＳＴ、拡散板ＤＢＤ、およびバックライトＢＬが配置されて構成されている。

液晶表示パネルＰＮＬは、液晶を介在させた一対の透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２を外囲器として構成されている。透明基板ＳＵＢ２は、透明基板ＳＵＢ１よりも若干面積が小さく形成され、透明基板ＳＩＵＢ１のたとえば図中左側辺部および上側辺部を露出させて該透明基板ＳＵＢ１と対向配置されている。透明基板ＳＵＢ１の前記左側辺部にはフェースダウンされた複数の半導体チップからなる走査駆動回路Ｖが並設されて搭載され、前記上側辺部にはフェースダウンされた複数の半導体チップからなる映像信号駆動回路Ｈｅが並設されて搭載されている。

透明基板ＳＵＢ２は、その周辺の周りに形成されたシール剤ＳＬによって、透明基板ＳＵＢ１に固着され、該シール剤ＳＬは、透明基板ＳＵＢ１と透明基板ＳＵＢ２との間に介在された液晶を封止させる封止剤としても機能するようになっている。そして、該液晶が封止された領域、すなわちシール剤ＳＬによって囲まれた領域は、液晶表示部ＡＲとして構成されるようになっている。

透明基板ＳＵＢ１の該液晶表示部ＡＲにおける液晶側の面には、図中ｘ方向に伸張されｙ方向に並設されるゲート信号線ＧＬとコモン信号線ＣＬとが形成されている。これらゲート信号線ＧＬおよびコモン信号線ＣＬは、たとえば図２において、上方から、ゲート信号線ＧＬ、このゲート信号線ＧＬと比較的大きな距離を有して配置されるコモン信号線ＣＬ、このコモン信号線ＣＬと僅かな距離を有して配置されるゲート信号線ＧＬ、このゲート信号線ＧＬと比較的大きな距離を有して配置されるコモン信号線ＣＬ、……、というようにして配置されている。

また、前記液晶表示部ＡＲにおける液晶側の面には、前記ゲート信号線ＧＬおよびコモン信号線ＣＬと電気的に絶縁されたドレイン信号線ＤＬが、図中ｙ方向に伸張されｘ方向に並設されて配置されている。

互いに隣接する一対のゲート信号線ＧＬと互いに隣接する一対のドレイン信号線ＤＬとで囲まれる領域には、それぞれ画素が構成されるようになっており、これにより、前記液晶表示部ＡＲは各画素がマトリックス状に配置されて構成されることになる。これら各画素の構成は後に詳述する。

前記各ゲート信号線ＧＬは、たとえば図の左側において、シール剤ＳＬを超えて延在され、前記走査信号駆動回路Ｖの対応する電極（図示せず）に接続されている。該走査信号駆動回路Ｖは、各ゲート信号線ＧＬにたとえば図中の上側から下側へたとえば矩形パルスからなるゲート信号を順次供給するようになっており、該ゲート信号が供給されたゲート信号線ＧＬに沿って形成された各画素からなる画素列を選択できるようになっている。

前記各ドレイン信号線ＤＬは、たとえば図２の上側において、シール剤ＳＬを超えて延在され、前記映像信号駆動回路Ｈｅの対応する電極（図示せず）に接続されている。該映像信号駆動回路Ｈｅは、前記走査信号駆動回路Ｖからの前記ゲート信号のそれぞれの出力のタイミングに合わせて、各ドレイン信号線ＤＬに映像信号を供給するようになっており、これにより、選択された画素列の各画素に映像信号を印加するようになっている。

また、前記各コモン信号線ＣＬは、たとえば図２の右側の端部において、共通接続された後にシール剤ＳＬを超えて延在され、コモン信号供給端子ＣＳＴに接続されている。このコモン信号供給端子ＣＳＴには、前記映像信号の電圧に対して基準となる電圧からなるコモン信号が供給され、各画素には、コモン信号線ＣＬを介して該コモン信号が供給されるようになっている。

このようにコモン信号と映像信号とが供給される各画素の液晶には、前記コモン信号に対する映像信号の電圧差に応じた電界が印加され、該液晶の分子は、該電界の強度に応じた挙動をし、光の透過率を変化させるようになっている。

前記液晶表示パネルＰＮＬの背面（観察者とは反対側の面）には、光学シートＯＳＴ、拡散板ＤＢＤを介してバックライトＢＬが配置され、このバックライトＢＬからの光は、該拡散板ＤＢＤおよび光学シートＯＳＴを介して、該液晶表示パネルＰＮＬの各画素を透過して観察者の目に至ることになる。

なお、図２には示されていないが、液晶表示パネルＰＮＬにおいて、その透明基板ＳＵＢ１の液晶側とは反対側の面、および透明基板ＳＵＢ２の液晶側とは反対側の面のそれぞれに、偏光板が形成されている。これら偏光板は、液晶の挙動の変化を光学的に目視できるようにするために設けられるものである。このため、各偏光板は、少なくとも前記液晶表示部ＡＲを被うようにして形成されている。図３には、透明基板ＳＵＢ１の液晶側とは反対側の面に形成される偏光板ＰＬ１と、透明基板ＳＵＢ２の液晶側とは反対側の面に形成される偏光板ＰＬ２を示している。そして、偏光板ＰＬ１の透過軸（吸収軸）ＰＬＡ１と偏光板ＰＬ２の透過軸（吸収軸）ＰＬＡ２は互いに直交したニコル配置となっている。これら偏光板ＰＬ１、ＰＬ２については後に詳述する。

また、前記バックライトＢＬは、たとえば、いわゆる直下型と称されるものからなり、液晶表示パネルＰＮＬの液晶表示部ＡＲと対向して複数のたとえば冷陰極線管ＣＤＲが配置されて構成されている。各冷陰極線管ＣＤＲは、バックライトＢＬの外枠の反射板ＲＦＢを備える内面側に、その長手方向を図中ｘ方向に一致づけてｙ方向に並設させて配置されている。

直下型のバックライトＢＬは液晶表示パネルＰＮＬが大型の場合に好適となるものである。このことから、該バックライトＢＬは該液晶表示パネルＰＮＬとほぼ同大同形の導光板と、この導光板の側面に配置されるたとえば冷陰極線管とから構成されるものであってもよい。また、光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた直下型であっても、側面にＬＥＤを配置したバックライトでもよいし、あるいは光源として有機エレクトロルミネッセンス（ＯＬＥＤ）を用いてもよい。

〈画素の等価回路〉
図４は、本発明による液晶表示装置の前記液晶表示部ＡＲにおける画素の等価回路の一実施例を示す図であり、前記透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面に形成される回路を示している。図４は、図２に示した各画素のうち、互いに隣接する２×３個の画素を取り出して示している。

上述したように、各画素は、隣接する一対のドレイン信号線ＤＬ、隣接する一対のゲート信号線ＧＬによって、他の隣接する画素と領域が画されるようになっている。

そして、画素の一角において、ＭＩＳ型構造からなる薄膜トランジスタＴＦＴが形成され、そのゲート電極は近接するゲート信号線ＧＬに接続され、ドレイン電極は近接するドレイン信号線ＤＬに接続されている。

また、画素の領域内において一対の電極として構成される画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとが形成され、該画素電極ＰＸは前記薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極に接続され、該対向電極ＣＴは前記コモン信号線ＣＬに接続されている。

このような回路構成において、各画素の対向電極ＣＴにコモン信号線ＣＬを介して基準電圧（映像信号に対して基準となる電圧）を印加し、ゲート信号線ＧＬにたとえば図中上方から順次ゲート電圧を印加することによって画素行が選択され、その選択のタイミングに応じて、各ドレイン信号線ＤＬに映像信号を供給することにより、前記画素行の各画素に前記ゲート電圧によってオンされた薄膜トランジスタＴＦＴを介して画素電極ＰＸに該映像信号の電圧が印加される。そして、該画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間に前記映像信号の電圧に対応する強度のいわゆる横電界が発生し、この横電界の強度に応じて液晶を挙動させるようになっている。

このように示した回路は、そのゲート信号線ＧＬ、ドレイン信号線ＤＬ、薄膜トランジスタＴＦＴにおいて、後述する構成の画素において幾何学的に同様の配置となっているが、たとえば、対向電極ＣＴは画素の大部分の領域に面状に形成され、画素電極ＰＸは絶縁膜を介して前記対向電極ＣＴと重畳された複数の帯状電極から構成されている。

このため、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間には液晶とともに前記絶縁膜を誘電体膜とする容量素子が形成され、前記画素電極ＰＸに映像信号が印加された場合、その映像信号の印加は該容量素子によって比較的長い時間蓄積されるようになっている。

〈画素の構成〉
図５は、前記透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面に形成された画素の構成を示した図となっている。図５において、その（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線における断面図である。

まず、透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面（表面）には、ゲート信号線ＧＬおよびコモン信号線ＣＬが比較的大きな距離を有して平行に形成されている。

ゲート信号線ＧＬとコモン信号線ＣＬの間の領域には、たとえばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）の透明導電材料からなる対向電極ＣＴが形成されている。対向電極ＣＴは、そのコモン信号線ＣＬ側の辺部において該コモン信号線ＣＬに重畳されて形成され、これにより、該コモン信号線ＣＬと電気的に接続されて形成されている。

そして、透明基板ＳＵＢ１の表面には、前記ゲート信号線ＧＬ、コモン信号線ＣＬ、および対向電極ＣＴをも被うようにして絶縁膜ＧＩが形成されている。この絶縁膜ＧＩは、後述の薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域において該薄膜トランジスタＴＦＴのゲート絶縁膜として機能するもので、それに応じて膜厚等が設定されるようになっている。

前記絶縁膜ＧＩの上面であって、前記ゲート信号線ＧＬの一部と重畳する個所において、たとえばアモルファスシリコンからなる半導体層ＡＳが形成されている。この半導体層ＡＳは前記薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層となるものである。

そして、図中ｙ方向に伸張してドレイン信号線ＤＬが形成され、このドレイン信号線ＤＬはその一部において前記半導体層ＡＳに積層される延在部が形成され、この延在部は前記薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＤＴとして機能するようになっている。

また、該ドレイン信号線ＤＬおよびドレイン電極ＤＴの形成の際に同時に形成されるソース電極ＳＴが、前記半導体層ＡＳ上にて前記ドレイン電極ＤＴと対向し、かつ、該半導体層ＡＳ上から画素領域側に若干延在された延在部を有して形成されている。この延在部は後に説明する画素電極ＰＸの一部と接続されるパッド部を構成するようになっている。

ここで、前記半導体層ＡＳは、それを絶縁膜ＧＩ上に形成する際には、その表面に高濃度の不純物がドープされて形成され、前記ドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴをパターニングして形成した後に、該ドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴをマスクとして該ドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴの形成領域以外の領域に形成された高濃度の不純物層をエッチングするようにしている。半導体層ＡＳとドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴのそれぞれの間に高濃度の不純物層を残存させ、この不純物層をオーミックコンタクト層として形成するためである。

このようにすることにより、前記薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート信号線ＧＬをゲート電極としたいわゆる逆スタガ構造のＭＩＳ構造のトランジスタが構成されることになる。

なお、ＭＩＡＳ構造のトランジスタにあっては、そのバイアスの印加によってドレイン電極ＤＴとソース電極ＳＴが入れ替わるように駆動するが、この実施例の説明にあっては、便宜上、ドレイン信号線ＤＬと接続される側をドレイン電極ＤＴと、画素電極ＰＸと接続される側をソース電極ＳＴと称している。

透明基板ＳＵＢ１の表面には、前記薄膜トランジスタＴＦＴをも被って第１保護膜ＰＡＳ１が形成されている。この第１保護膜ＰＡＳ１は、該薄膜トランジスタＴＦＴを液晶との直接の接触を回避させるために設けられるようになっている。また、この第１保護膜ＰＡＳ１は、前記対向電極ＣＴと後述の画素電極ＰＸとの間に介層して設けられ、前記絶縁膜ＧＩとともに、該対向電極ＣＴと画素電極ＰＸの間に設けられ容量素子の誘電体膜としても機能するようになっている。

前記第１保護膜ＰＡＳ１の上面には、画素電極ＰＸが形成されている。この画素電極ＰＸは、たとえばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等の透明導電材からなり、前記対向電極ＣＴと広い面積にわたって重畳して形成されている。

そして、該画素電極ＰＸは、多数のスリットがその長手方向と交叉する方向に並設されて形成され、これによって両端が互いに接続された多数の帯状の電極からなる電極群を有するようにして形成されている。

また、透明基板ＳＵＢ１の表面には該画素電極ＰＸをも被って第２保護膜ＰＡＳ２が形成されている。この第２保護膜ＰＡＳ２は、たとえば、画素電極ＰＸと液晶との導通を防ぐために設けられている。本実施例で示す液晶表示装置は、後述するように、その液晶として等方性液晶を用いており、これにより配向膜を形成しない構成とすることもでき、このようにした場合に、前記第２保護膜ＰＡＳ２のような絶縁膜を設ける必要がある。

なお、画素電極ＰＸの各電極は、図５（ａ）に示すように、画素の領域をたとえば図中上下に２分割させ、その一方の領域にはたとえばゲート信号線ＧＬの走行方向に対して＋４５°方向に延在するように形成され、他方の領域には−４５°方向に延在するようにして形成されている。いわゆるマルチドメイン方式を採用するもので、１画素内における画素電極ＰＸに設けたスリットの方向（画素電極ＰＸの電極群の方向）が単一である場合、観る方向により色つきが生じる不都合を解消した構成となっている。また、等方性液晶に適したスリット構造として±４５°の角度としたが、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。

上述した実施例では、薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層はアモルファスシリコンで形成したものであるが、ポリシリコンで形成したものであってもよい。

〈透明基板ＳＵＢ２の構成〉
図６は、図５（ａ）のVI−VI線における断面図を示し、上述した透明基板ＳＵＢ１と液晶ＱＬを介して対向配置される透明基板ＳＵＢ２をも併せて描画した図となっている。

透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面には、ブラックマトリックスＢＭが形成されている。このブラックマトリックスＢＭは、各画素ＰＩＸを隣接する他の画素ＰＩＸと画するために設けられ、透明基板ＳＵＢ１側のゲート信号線ＧＬ、コモン信号線ＣＬ、ドレイン信号線ＤＬと重畳されるようにして形成されている。これにより、該ブラックマトリックスＢＭは各画素ＰＩＸの周辺の領域を除く中央部において開口が形成されたパターンで形成されている。また、該ブラックマトリックスＢＭは薄膜トランジスタＴＦＴを液晶をも被って形成され、これにより、光の照射による半導体層の特性変化を回避させるようにしている。

そして、前記ブラックマトリックスＢＭの開口が形成された部分にはカラーフィルタＣＦが形成され、その周辺は前記ブラックマトリックスＢＭに重畳されて形成されている。このカラーフィルタＣＦは、互いに隣接する３個の画素において、それぞれ、赤（Ｒ）のカラーフィルタＣＦ、緑（Ｇ）のカラーフィルタＣＦ、青（Ｂ）のカラーフィルタが形成され、これら３個の画素をカラー表示の一画素として構成している。

そして、これらカラーフィルタＣＦを被って、たとえば樹脂からなる平坦化膜ＯＣが形成されている。この透明基板ＳＵＢ２側においても配向膜が形成されていないのは透明基板ＳＵＢ１側の場合と同様である。

なお、該透明基板ＳＵＢ２の液晶ＬＱと反対側の面には偏光板ＰＬ２が形成されている。この偏光板ＰＬ２の詳細については後述する。

また、前記カラーフィルタＣＦはたとえば樹脂層内に顔料を含有させて形成し、前記顔料によって所定の色を呈するように構成したものとなっている。しかし、この実施例では、たとえば、必要に応じて該顔料の替わりに染料を含有させた構成とするようにしてもよい。これによって、より無彩色に近い黒表示を実現でき、黒表示と白表示の大きな色調の差を抑制できるからである。ここで、前記顔料はその径が数十から数百ナノメートルの粒子からなり、前記染料はその径が大きくても数ナノメートル程度の小さな分子として把握される。

なお、このように構成された各画素ＰＩＸは、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間に電界が生じていない場合に黒表示がなされるいわゆるノーマリブラックモードとして構成されている。

〈液晶材料の構成〉
前記液晶ＬＱの材料としては、たとえば電圧無印加時に光学的等方となるいわゆる等方性液晶が用いられている。

このように等方性液晶を用いることによって、該液晶ＬＱを透過率に視野角の依存性が生じるのを回避でき、さらに、電圧無印加時に黒表示した場合に、該液晶ＬＱの熱的な揺らぎによる光散乱を回避し、光漏れによるコントラストの低下を回避できるからである。

前記等方性液晶としては、様々な材料を選択することができるが、たとえば高分子安定型のブルー相が知られている。高分子安定化ブルー相は、化学式１〜化学式３に示す非液晶性モノマー、化学式４に示す液晶性モノマー、および化学式５に示す架橋剤、化学式６に示す光重合開始剤を用い、これらを紫外線（ＵＶ）照射し、光架橋させることにより最終的な等方性液晶の材料を得るものである。

〈偏光板〉
前記偏光板ＰＬ１および偏光板ＰＬ２は、いずれもいわゆるＥ型偏光子と称される偏光板が用いられている。このような偏光板は、異常光が透過され、かつ常光が吸収されることから、Ｅ（Extraordinary）型と称され、一般には、Ｏ（Ordinary）型と称される偏光板（常光が透過され、異常光が吸収される）と対比される。

このようなＥ型偏光子からなる偏光板ＰＬ１および偏光板ＰＬ２は、Ｏ型偏光子からなる偏光板と比較すると、それ自体で良好な視野角特性を有し、極めて広い視野角を得ることができるようになる。

そして、上述のような光学的に等方である液晶を用いた液晶表示装置にあって、その前記偏光板ＰＬ１、ＰＬ２としてこのようなＥ型偏光子を用いた場合、そのノーマルブラック表示において液晶の挙動に原因する光漏れ（斜め光漏れ）の不都合を生じさせることがないので、高いコントラストを得ることができる効果を奏することが確かめられる。

ちなみに、光学的に等方でない液晶を用いた他の液晶表示装置にあって、このＥ型偏光子を偏光板として用いた場合は、それによって光漏れが多くなり、コントラストが大幅に減衰することが判明しており、該Ｅ型偏光子からなる偏光板は従前の液晶表示装置には使用されていなかったという経緯を有する。

図１（ａ）は、たとえば透明基板ＳＵＢ１の液晶ＬＱと反対側の面に形成された偏光板ＬＰ１がＥ型偏光子から構成されていることを示した拡大図である。

図１（ａ）において、該偏光板ＬＰ１は、たとえばクロモニック液晶相をなし、ディスク状の骨格を有する色素ＰＧによって構成されている。ここで、ディスク状の骨格を有する色素ＰＧは芳香環がつながった構造をなし、たとえばぺリレン、ナフタレン等からなる。

このように構成されるＥ型偏光子からなる偏光板ＬＰ１の透過軸ＰＬＡ１は図示の方向で示され、この方向は該偏光板ＬＰ１の形成の際に行う材料の塗布方向Ａと一致づけられるようになっている。

すなわち、図１（ｂ）は、たとえば二色性色素のリオトロピック液晶（水溶性）を透明基板ＳＵＢ１上に滴下し、ローラＲを塗布方向Ａに移動させることにより、色素ＰＧは前記塗布の際の剪断応力によって自己配列するようになり、これによって形成される配向板ＬＰ１の透過軸ＰＬＡ１は前記塗布方向Ａに一致して形成されるようになる。

そして、このようなＥ型偏光子からなる偏光板ＰＬ１は、光を偏光させるために均一に配向された、一種または数種の有機材料の複数の超分子複合体からなる薄膜として把握される。

なお、図７は、Ｏ型偏光子からなる偏光板の構成を示した図である。図７において、該偏光板ＬＰ’はヨウ素ＩＯで染色したポリビニルアルコールＰＶＡを図中Ｂ方向ヘ伸張させることにより形成され、この場合にその透過軸ＰＬＡ’は前記Ｂ方向と直交する方向となる。このような構成からなる偏光板ＬＰ’は、上述したＥ型偏光子からなる偏光板ＬＰ１、ＬＰ２と比較すると、視野角特性が良好でないことが確かめられる。

また、上述の説明では、偏光板ＬＰ１のみの説明を行ったものであるが、透明基板ＳＵＢ２側に形成する偏光板ＬＰ２においても偏光板ＬＰ１と同様の構成となっている。この場合、透明基板ＳＵＢ１に形成された偏光板ＬＰ１と透明基板ＳＵＢ２に形成された偏光板ＬＰ２は、それぞれの透過軸ＰＬＡ１、ＰＬＡ２の方向は図３に示したように互いに直交ニコルとなる関係にある。

上述した偏光板ＰＬ１、ＰＬ２は、いずれも、それぞれ透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の一面に直接に形成するようにしたものである。しかし、これに限定されることはなく、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリオレフィンからなるフィルムの一面に上述した偏光子の塗布工程を経てＥ型偏光子を形成し、該フィルムが備えられた偏光板を、上述した偏光板ＰＬ１、ＰＬ２として用いるようにしてもよい。なお、ＰＥＴフィルムのように複屈折を有するフィルム上に形成する場合には、偏光面をパネル側に、フィルムを外側に配置すれば、フィルムの複屈折による色づき等の問題は回避される。複屈折を有しないポリオレフィンフィルム上に形成する場合には、フィルム側をパネル側に配置してもよい。この場合、前記フィルムに塗布する偏光子が水溶性である場合、予め該フィルム面をたとえばＵＶ／Ｏ_３装置と称されるＵＶ洗浄器を用いて親水性にすることによって、該偏光子の塗布の信頼性を確保し、偏光性能の向上を図ることができる。

また、同様に、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）からなるフィルムの一面に上述した偏光子の塗布工程を経てＥ型偏光子を形成し、該フィルムが備えられた偏光板を、上述した偏光板ＰＬ１、ＰＬ２として用いるようにしてもよい。この場合、該フィルムは、その面を親水性としやすい性質を有し、このため、偏光子の塗布の信頼性を確保し、偏光性能の向上を図ることができる。そして、このように構成した偏光板ＰＬ１、ＰＬ２を、それぞれ透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２に付着させる場合に、該透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２に対して前記フィルムを外側にしてこのフィルムと透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２との間にＥ型偏光子が位置づけられる配置構成とすることで、前記フィルムの異方性が影響されることのない構成とすることができる。

また、フィルムに偏光子が塗布された前記偏光板ＰＬ１、ＰＬ２を、それぞれ透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２に付着させる場合、該フィルムを透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２に付着させる構成とするようにしてもよい。この場合、フィルムに塗布された偏光子の上面に保護用フィルムを形成させることによって前記偏光板ＰＬ１、ＰＬ２を構成するようにしてもよい。このように構成した偏光板ＰＬ１、ＰＬ２は、その偏光子が保護用フィルムによって外的障害から保護されることになり、堅牢な構成とすることができる。同様に、前記保護用フィルムを形成することなく、保護板を前方に配置させることによって、外的障害からの保護を図ることもできる。

〈光学シートＯＳＴ〉
図８（ａ）は、図２に示す光学シートＯＳＴとして、入射角に対して放射角の大きな特性を有するものを使用した場合の実施例を示したもので、該光学シートＯＳＴをバックライトＢＬ、拡散板ＤＢＤとともに示している。図８（ａ）は、図２のVIII−VIII線における断面に相当する図である。

前記光学シートＯＳＴは、その前記液晶表示パネルＰＮＬ側の表面において多数の半球状の突起からなる凸レンズＬＮＳが集合して形成され、裏面において前記凸レンズＬＮＳの裾の部分に光が透過し得る窓ＷＤが形成されて構成されている。前記窓ＷＤは、たとえば、光学シートＯＳＴの裏面に形成された光遮光膜に開口を設けることによって構成することができる。

このように構成される光学シートＯＳＴは、バックライトＢＬ側から該光学シートＯＳＴを通して出射される光において、図８（ａ）に示す矢印Ｑの方向を０°とした場合、図８（ｂ）のグラフに示すように、０°から４５°（−４５°）に至る方向の出射角において強度が増大し、４５°（−４５°）から９０°（−９０°）に至る方向の出射角において強度が減少する特性をもつようになる。

このことは、上述した構成の光学シートＯＳＴを介在させることによって、バックライトＢＬ側から液晶表示パネルＰＮＬへ入射される光の放射角を大幅に拡大させることができる。

上述したように、本発明による液晶表示装置は、視野角特性に優れたいわゆる横電界方式の液晶表示パネルＰＮＬを用い、かつ、偏光板ＬＰ１、ＬＰ２としてそれ自体で視野角特性に優れたＥ型偏光子からなる偏光板を用いていることから、それに追随させて光源（バックライトＢＬ、拡散板ＤＢＤ、光学シートＯＳＴを含む概念）からの光の放射角、換言すれば該液晶表示パネルＰＮＬへの入射光の放射角を拡大させようとするものである。上述した光学シートは、ある特定の角度に入射光の放射角を制御するシートであるが、ほぼ全方位方向に均等に入射光の放射特性を有するような拡散シートを用いる構成であってもよい。

上述した実施例の光学シートＯＳＴは、半球状の突起からなるレンズを多数備えて構成されたものである。しかし、たとえば、ｘ方向あるいはｙ方向へ延在されるかまぼこ状の突起からなるレンズがその長手方向と直交する方向に並設された構成のものであってもよい。ｘ方向あるいｙ方向のみに視野角の広がりをもたせて構成したい場合があるからである。

図９は、上述した液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図６に対応した図となっている。

図６の場合の構成と比較して、偏光板ＰＬ１は透明基板ＳＵＢ１の液晶ＬＱ側の面に形成され、偏光板ＰＬ２は透明基板ＳＵＢ２の液晶ＬＱ側の面に形成されていることに相異を有する。

Ｅ型偏光子からなる偏光板ＰＬ１、ＰＬ２は、Ｏ型偏光子からなる偏光板と比べると、その膜厚を大幅に小さくでき、液晶表示パネルＰＮＬ内に容易に内蔵させる構成とすることができる。

また、これによって偏光板ＰＬ１、ＰＬ２の外的障害による破損を回避できる構成とすることができるようになる。

図９において、偏光板ＰＬ１は、たとえば画素電極ＰＸより液晶側に形成される層として形成されている。すなわち、画素電極ＰＸを被う第２保護膜ＰＳＶ２が平坦化膜を兼ねて形成され、この第２保護膜ＰＳＶ２の上面に前記偏光板ＰＬ１が形成されている。そしてこの偏光板ＰＬ１を被うようにして、たとえば表面膜ＳＦＬ１が形成されている。表面膜ＳＦＬ１はその液晶側の表面に周期構造が形成され、液晶ＬＱとの界面の相互作用が等方性液晶の周期構造の保持力を高め、配向不良を低減させる機能を有するようになっている。しかし、必ずしもこのような構成に限定されることはなく、該画素電極ＰＸよりも、さらには対向電極ＣＴよりも透明基板ＳＵＢ１側に形成するようにしてもよい。

また、図９において、偏光板ＰＬ２は、カラーフィルタＣＦより液晶側に形成される層として形成されている。すなわち、カラーフィルタＣＦを被う平坦化膜ＯＣの上面に前記偏光板ＰＬ２が形成されている。そしてこの偏光板ＰＬ２を被うようにして、前記表面膜ＳＦＬ１と同様の機能を有する表面膜ＳＦ２が形成されている。しかし、必ずしもこのような構成に限定されることはないことは上述したと同様である。

なお、上述した機能を有する表面膜ＳＦＬ１、ＳＦＬ２は、図８に示した構成にのみ適用できるものではなく、たとえば図６に示した構成にも適用できることはもちろんである。

上述した液晶表示装置はいわゆる透過型と称されるものを実施例として挙げたものである。しかし、いわゆる半透過型あるいは反射型と称する種類の液晶表示装置にも適用できることはいうまでもない。この場合、その種類に応じて、画素電極ＰＸあるいは対向電極ＣＴを透明導電材以外の材料で構成するようにしてもよい。たとえば、半透過型の液晶表示装置の場合に画素電極ＰＸをたとえばアルミニュウムからなる光反射効率の良好な材料で構成し、また、反射型の液晶表示装置の場合に対向電極ＣＴをたとえばアルミニュウムからなる光反射効率の良好な材料で構成するが如くである。

上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。

本発明による液晶表示装置に用いられる偏光板の一実施例を示す構成図である。 本発明による液晶表示装置の一実施例を示す概略斜視図である。 本発明による液晶表示装置の用いられる各偏光板の透過軸の関係を示す図である。 本発明による液晶表示装置の画素の等価回路の一実施例を示す図である。 本発明による液晶表示装置の画素の構成の一実施例を示す図である。 図５（ａ）のVI−VI線における断面図である。 Ｏ型偏光子の構成を示した図である。 本発明による液晶表示装置に用いられる光学シートの構成の一実施例を示す図である。 本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す断面図である。

符号の説明

ＰＮＬ……液晶表示パネル、ＳＵＢ１、ＳＵＢ２……透明基板、Ｖ……走査信号駆動回路、Ｈｅ……映像信号駆動回路、ＳＬ……シール剤、ＡＲ……液晶表示部、ＯＳＴ……光学シート、ＤＢＤ……拡散板、ＢＬ……バックライト、ＣＤＲ……冷陰極線管、ＲＦＢ……反射板、ＰＬ１、ＰＬ２……偏光板、ＰＬＡ１、ＰＬ２……透過軸、ＧＬ……ゲート信号、ＣＬ……コモン信号線、ＤＬ……ドレイン信号線、ＴＦＴ……薄膜トランジスタ、ＡＳ……半導体層、ＤＴ……ドレイン電極、ＳＴ……ソース電極、ＣＴ……対向電極、ＰＸ……画素電極、ＧＩ……絶縁膜、ＰＡＳ１、ＰＡＳ２……保護膜、ＰＩＸ……画素、ＢＭ……ブラックマトリックス、ＣＦ……カラーフィルタ、ＯＣ……平坦化膜、ＬＱ……液晶、ＰＧ……色素、ＩＯ……ヨウ素、ＬＥＳ……凸レンズ、ＷＤ……窓、ＳＦＬ１、ＳＦＬ２……表面膜。

Claims (15)

1. 第一の基板と、第二の基板と、
   前記第一の基板および前記第二の基板に備えられる偏光板と、
   前記第一の基板と前記第二の基板との間に配置する液晶層と、
   前記第一の基板に備えられる第一の電極とこの第一の電極との間に生じる電位差により前記液晶層に電界を印加させる第二の電極と、を有し、
   前記液晶層は光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有し、
   前記偏光板はＥ型偏光子から構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記偏光板は前記第一の基板および前記第二の基板の液晶層と反対側の面に形成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。
3. 前記偏光板は保護膜あるいは保護板によって保護されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記偏光板はフィルム面にＥ型偏光子が塗布されることにより形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記偏光板は前記第一の基板および前記第二の基板の液晶層側の面に形成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。
6. 第一の基板に形成された面状の電極およびこの電極を被って形成される絶縁膜を介して前記電極に重畳して形成される電極群とで、前記第一の電極および第二の電極を構成していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. ゲート信号線と、このゲート信号線からの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタを介して前記第一の電極および第二の電極のうちの一方の電極に映像信号を供給するドレイン信号線と、前記第一の電極および第二の電極のうちの他方の電極に前記映像信号に対して基準となる基準信号を供給するコモン信号線とを備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に光学シートを介して配置されるバックライトと、を備え、
   前記液晶表示パネルは、第一の基板と、第二の基板と、前記第一の基板および前記第二の基板に備えられる偏光板と、前記第一の基板と前記第二の基板との間に配置する液晶層と、前記第一の基板に備えられる第一の電極とこの第一の電極との間に生じる電位差により前記液晶層に電界を印加させる第二の電極と、を有し、
   前記液晶層は光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有し、前記偏光板はＥ型偏光子から構成され、
   前記光学シートは、前記バックライト側からの入射光に対して前記液晶表示パネルへの出射光の放射角が大きくなるように構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
9. 前記偏光板は前記第一の基板および前記第二の基板の液晶層と反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記偏光板は保護膜あるいは保護板によって保護されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記偏光板はフィルム面にＥ型偏光子が塗布されることにより形成されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
12. 前記偏光板は前記第一の基板および前記第二の基板の液晶層側の面に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
13. 第一の基板に形成された面状の電極およびこの電極を被って形成される絶縁膜を介して前記電極に重畳して形成される電極群とで、前記第一の電極および第二の電極を構成していることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
14. ゲート信号線と、このゲート信号線からの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタを介して前記第一の電極および第二の電極のうちの一方の電極に映像信号を供給するドレイン信号線と、前記第一の電極および第二の電極のうちの他方の電極に前記映像信号に対して基準となる基準信号を供給するコモン信号線とを備えることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
15. 前記光学シートは、前記液晶表示パネル側の面において凸レンズが集合して形成され、その裏面において前記凸レンズの裾の部分に光が透過し得る窓が形成されて構成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。

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