JP2003035903A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 消費電力量の低減と、高画質化、特に色の均
一化の両立を図る。 【解決手段】 ３原色に対応するカラーフィルタを備え
た液晶表示パネルと、背面に配置されるバックライトユ
ニットを備えるカラー液晶表示装置において、液晶表示
パネル法線方向で測った輝度の５０％となる方向間の角
度を輝度半値角と定義し、表示される各原色について、
法線方向から観察した色度に対し、該法線方向から或る
角度ずれた任意の方向から観察した場合の色度のずれを
Ｃ．Ｉ．Ｅ．１９３１ｘｙ色度座標で表し、この各色度
座標のずれが、赤原色はｘ座標で０．０３１４、緑原色
はｙ座標で０．０２７３、青原色はｘ座標で０．０１７
７を越えない観察角度を同色視角範囲と定義した場合、
一方向、３原色のうちの１色で、 １）前記同色視角範囲が８０°を越え、 ２）前記反値幅が８０°を満たし、 ３）前記同色視角範囲＞前記輝度半値角を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示装
置に係り、いわゆるバックライト方式と称されるカラー
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるバックライト方式と称されるカ
ラー液晶表示装置は、液晶層を挟んで配置された一対の
透明基板を外囲器として備える液晶表示パネルの背面
に、バックライトユニットを配置させて構成されてい
る。

【０００３】そして、液晶表示パネルは、その液晶層側
の表面において、前記液晶層に光透過の程度をそれぞれ
独立に制御できる多数の画素がマトリックス状に配置さ
れて表示部が構成されているとともに、この表示部に前
記バックライトユニットからの放射光を入射できるよう
に構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成されたカラー液晶表示装置は、その長所の一つ
として低消費電力が挙げられるが、さらなる低消費電力
化への構成と、高画質化、特に色の均一化の両立が要望
されている。

【０００５】そこで、本願発明者等は、液晶表示パネル
に対して、広い視野方向、すなわち液晶表示パネルに対
する法線方向と大きくずれた角度から該液晶表示パネル
を観察した場合に表示面の色が変化してしまうことに着
目して、バックライトユニットの低消費電力化と、高画
質化、特に色の均一化の両立を図ることを考察した。

【０００６】それ故、本発明の目的は、消費電力量の低
減と、高画質化、特に色の均一化の両立を図ったカラー
液晶表示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】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。

【０００８】手段１．３原色に対応するカラーフィルタ
を備えた液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面
に配置されるバックライトユニットとを少なくとも備え
るカラー液晶表示装置において、色ずれが許容レベル以
下である視角範囲より、前記バックライトユニットのそ
れから放射される光の輝度が正面輝度に対して半減する
角度を示す半値幅角が小さくなる任意の観察方向を有
し、かつ、前記視角範囲は、最大輝度で表示した場合の
色のＣ．Ｉ．Ｅ．１９３１ｘｙ色度座標での液晶表示パ
ネル法線方向での値に対するずれの絶対値が、赤原色に
おいてｘ座標が０．０３１４以下、緑原色においてｙ座
標が０．０２７３以下、青原色においてｘ座標が０．０
１７７以下である角度範囲として設定したことを特徴と
するものである。

【０００９】手段２．３原色に対応するカラーフィルタ
を備えた液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面
に配置されるバックライトユニットとを少なくとも備え
るカラー液晶表示装置において、バックライトユニット
から液晶表示パネルへ放射される光の輝度が液晶表示パ
ネル法線方向で測った輝度の５０％となる方向を該法線
に対して測った角度で表し、これを輝度半値角と定義
し、液晶表示パネルに表示される赤、緑、青原色および
白色点について、前記法線方向から観察した場合の色度
のずれをＣ．Ｉ．Ｅ．１９３１ｘｙ色度座標による座標
値で、（ｘｒ、ｙｒ）、（ｘｇ、ｙｇ）、（ｘｂ、ｙ
ｂ）、（ｘｗ、ｙｗ）とし、液晶表示パネルに表示され
る赤、緑、青原色を該法線方向から或る角度ずれた任意
の方向から観察した場合の色度のずれをＣ．Ｉ．Ｅ．１
９３１ｘｙ色度座標による座標値で表し、この色度座標
値のずれが、赤原色に対しては、ｘ座標のずれがΔｘ
ｒ、ｙ座標のずれがΔｙｒとし、緑原色に対しては、ｘ
座標のずれがΔｘｇ、ｙ座標のずれがΔｙｇとし、青原
色に対しては、ｘ座標のずれがΔｘｂ、ｙ座標のずれが
Δｙｂとしたとき、

【００１０】

【数１】

【００１１】

【数２】

【００１２】

【数３】

【００１３】を満足する前記法線方向からの観察角度の
範囲を同色視角範囲と定義した場合、前記同色視角範囲
＞輝度半値角を満足することを特徴とする。

【００１４】手段３．３原色に対応するカラーフィルタ
を備えた液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面
に配置されるバックライトユニットとを少なくとも備え
るカラー液晶表示装置において、液晶表示パネルは、液
晶層に接して配置される基板の液晶側の面の各画素領域
に表示電極と基準電極とが設けられ、これらの電極に印
加する電圧によって該液晶層内に前記基板とほぼ平行な
電界を発生せしめ、これにより該液晶層を透過する光を
変調させるものであって、前記表示電極は、走査信号線
からの走査信号の供給によってオンされるスイッチング
素子を介した映像信号線からの映像信号が供給されると
ともに、前記基準電極は、基準信号線からの基準信号が
供給されるように構成され、バックライトユニットから
液晶表示パネルへ放射される光の輝度が液晶表示パネル
法線方向で測った輝度の５０％となる方向を該法線に対
して測った角度で表し、これを輝度半値角と定義し、液
晶表示パネルに表示される各原色について、前記法線方
向から観察した場合の色度に対する、該法線方向から或
る角度ずれた任意の方向から観察した場合の色度ずれを
Ｃ．Ｉ．Ｅ．１９３１ｘｙ色度座標による座標値で表
し、この色度座標値のずれが、赤原色に対してはｘ座標
のずれが０．０３１４、緑原色に対してはｙ座標のずれ
が０．０２７３、青原色に対してはｘ座標のずれが０．
０１７７を越えない前記法線方向からの観察角度の範囲
を同色視角範囲と定義した場合、前記同色視角範囲＞輝
度半値角を満足することを特徴とするものである。

【００１５】このように構成されたカラー液晶表示装置
は、その液晶表示パネルがその法線方向とずれた角度か
ら観察した場合に表示面の色の変化が許容できる角度範
囲にバックライトユニットからの光の放射の角度を制限
するようにしたものである。

【００１６】この場合、液晶表示パネルのその法線方向
とずれた角度から観察した場合に表示面の色の変化が許
容できる角度範囲は、液晶表示パネル自体の特性となっ
ていることから、それを同色視角範囲として定義し、こ
の角度範囲よりも少なくとも一つの観察方向でバックラ
イトユニットからの光の放射の半値幅角を小さく設定し
ている。

【００１７】これによって、バックライトユニットから
の不要な光の放射を行う必要がなくなることから、その
消費電力の低減を図ることができるようになる。

【００１８】また、バックライトユニットから光が放射
される角度範囲では、色が均一となるため、高画質化も
同時に実現できるようになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施例１．図１は、本発明による
液晶表示装置の一実施例を示す側面図である。

【００２０】同図において、まず、液晶表示パネル１０
０がある。この液晶表示パネル１００は、液晶層を挟ん
で配置された一対の透明基板を外囲器として備えるもの
で、その液晶層側の表面において表示部を構成してい
る。そして、この表示部は、前記液晶層に光透過の程度
をそれぞれ独立に制御できる多数の画素がマトリックス
状に配置されて形成されたものとなっている。

【００２１】さらに、各画素には、３原色の一つに対応
するカラーフィルタが設けられている。

【００２２】そして、この液晶表示パネル１００は、い
わゆる横電界方式と称されているもので、その表示面法
線に対して大きな視角から観察しても鮮明な映像を認識
でき、いわゆる広角度視野に優れたものとして知られて
いる。なお、この液晶表示パネル１００の詳細な構成に
ついては後述する。

【００２３】また、この液晶表示パネル１００の背面に
は、バックライトユニット１０３が配置されている。本
実施例のバックライトユニット１０３は、冷陰極線管１
０３Ｂ、反射板１０３Ｃ、導光板１０３Ａを有し、さら
に導光板１０３Ａ上に拡散板１０２、波型シート１０１
が順次積層された構造となっている。

【００２４】このように構成されることによって、冷陰
極線管１０３Ｂからの光は導光板１０３Ａの内部に導か
れ、液晶表示パネル１００に対向する面から拡散板１０
２、波型シート１０１を通して放射され、液晶表示パネ
ル１００を透過するようになっている。

【００２５】液晶表示パネルによるカラー表示において
は、同一場所で同一色を表示していても、これを観察す
る角度により色差が生じてしまう。一方、本来は同一色
に表示すべき二つの表示色であっても、実際にはこれら
の表示色の間に、ある量以下の色差があっても許容でき
る。

【００２６】したがって、或る色に対する許容色差を定
義すれば、その色に対する、実質的に同一な表示色が得
られる視角範囲が定まる。この視角範囲を本明細書で
は、同色視角範囲と称しθ₂で示す。

【００２７】なお、本明細書における表示色は、液晶表
示パネルに備えられている原色フィルタのみならず、バ
ックライトの冷陰極線管等の分光特性の影響も含めたも
ので評価している。

【００２８】バックライトユニット１０３においては、
その放射光量の半値幅を示す角度θ ₁を定めることがで
きる。この実施例では、特に、液晶表示パネル１００の
同色観察角度範囲θ₂に対して、バックライトユニット
１０３の半値幅θ₁が小さくなるように構成されてい
る。

【００２９】ここで、バックライトユニット１０３の放
射光の半値幅を示す角度θ₁とは、該バックライトユニ
ット１０３から放射される光の輝度が正面輝度に対して
半減する角度を示す値として定義する。

【００３０】まず、表示色のずれが視覚的に最も目立つ
のは、最大輝度を与える状態での、赤、緑、青のそれぞ
れの色を表示した場合のそれぞれの色（すなわち表示３
原色）の色ずれであることは確認されている。このた
め、赤、緑、青のそれぞれの色を最大輝度で表示した場
合（３原色表示）の視角方向変化による色ずれの度合を
色の均一性を判断する目安とすることができる。

【００３１】図２は、いわゆるＣ．Ｉ．Ｅ．１９３１色
度図を示しており、液晶表示パネル１００の法線方向で
の赤、緑、青、白のそれぞれの色の最大輝度を与える表
示での色度座標、すなわち表示のための３原色および白
色点の色度座標を、それぞれ図中において、Ｒ’、
Ｇ’、Ｂ’、Ｗ’として示している。そして、Ｒ’、
Ｇ’、Ｂ’を示す点を結んだ三角形に囲まれる領域が、
液晶表示パネルの法線方向で該液晶表示装置が再現可能
な色の範囲となることになる。

【００３２】カラー液晶表示装置は、その視角方向によ
り、３原色Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’の座標が変動してしまう
が、その変動がＷ’の点に近づく方向であった場合、再
現できる色の範囲は狭まることになる。例えば、図２に
示すように、Ｒ”、Ｇ”、Ｂ”に変動した場合、その視
角方向で液晶表示装置が再現できる色の範囲はそれらを
結んだ三角形に囲まれる領域内となってしまう。このと
き、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’のそれぞれの色が再現できなくな
ってしまうことはもちろんのこと、表示可能な色の範囲
が大幅に狭くなってしてしまうことになる。

【００３３】このことから、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’のＷ’に
向かう側への視角方向による変動の度合の評価が、カラ
ー液晶表示装置の色の均一性範囲の評価に対応できるこ
とが判る。

【００３４】図３は、図２に対応して、３原色Ｒ’、
Ｇ’、Ｂ’および白色のそれぞれのｘｙ座標を示してい
るとともに、表中、Δｘ、Δｙは、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’の
ｘ座標、ｙ座標と、Ｗ’のｘ座標、ｙ座標との差の絶対
値を示している。したがって、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’とＷ’
の色度図上での差は√（Δｘ²＋Δｙ²）で表すことがで
きる。

【００３５】図２から明らかとなるように、Ｒ’、
Ｇ’、Ｂ’各色はＷ’方向にずれたときに、再現可能な
色の範囲の減少が顕著に生じることから、Ｒ’、Ｇ’
は、それぞれｘ座標、ｙ座標の変化、すなわちΔｘ、Δ
ｙをもって、赤、緑、青各色の変動の度合いは、赤、
緑、青それぞれを表示したときの色の、Ｒ’、Ｇ’、
Ｂ’からＷ’方向へのずれ量をもって評価できる。

【００３６】液晶表示パネルの視角方向変化による色の
ずれ量を判定する統一的な規定はなされていない。これ
は、その定量的な定義が困難であることによる。しか
し、階調毎の輝度の視角方向による変動に関しては、そ
の測定法が非反転視角の測定方法としてＥＩＡＪＥＤ−
２５２２（マトリックス型液晶表示モジュール測定方
法）に規定されている。そこでは実際の液晶表示モジュ
ールの表示可能階調数に関わらず、全階調を８つに分割
した時の各階調の輝度の大小関係が、逆転しない角度範
囲を非反転視野角としている。

【００３７】そこで、本実施例では、以下のように色の
ずれを判定することとした。

【００３８】まず、液晶表示パネルでの色の基準は３原
色である赤、緑、青の３色である。したがって、この３
色のずれを判定することとした。なぜなら、全ての表示
色はこの３色の組合せにより実現されるため、この３色
での色のずれを判定することにより実質的に全ての色の
ずれを判定したこととなるからである。

【００３９】次に、色のずれの判定に際しては、表示原
色に対しては輝度が最大となるレベル、かつ他の２原色
に対しては輝度が最小となるレベルとした。すなわち、
赤、緑、青のそれぞれの色を、最大輝度を与えるレベル
で表示した場合の色のずれとして判定した。なぜなら、
このときの色のずれが視覚的に最も目立つこと、ならび
にこのときの色のずれは色再現範囲の減少につながると
いう２点において、この条件で色のずれを判定すること
が実用上有効であるからである。

【００４０】上記条件での赤、緑、青各色の法線方向の
Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’の色度座標（ｘｒ、ｙｒ）、（ｘｇ、
ｙｇ）、（ｘｂ、ｙｂ）と、それぞれの色の最小輝度を
与えるレベルでの色（すなわち白色）Ｗ’の色度座標
（ｘｗ、ｙｗ）との距離は、それぞれ

【００４１】

【数４】

【００４２】

【数５】

【００４３】

【数６】

【００４４】と示すことができる。そして、前述の非反
転視野角の測定方法に倣って、各色毎に上記距離を８分
割する。その際、本実施例では単純に８等分し、その８
等分された値を許容ずれ量ΔＣとした。そして、３原色
の各色の、視覚方向変化による色のずれがこの量以下で
あれば、色が均一であると判定した。この判定方法を判
定基準１とする。

【００４５】このような設定に基づいて、本実施例で適
用される液晶表示パネル１００の色の視角特性を実験で
調べた結果を図３、図４、図５、図６によって説明す
る。

【００４６】図３に、Ｗ’、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’のそれぞ
れのｘ、ｙ座標と、赤、緑、青各色の許容ずれ量ΔＣを
図３の判定基準１として示した。

【００４７】上記判定基準１による許容色ずれ量に換え
て、Ｒ’はｘ方向に、Ｇ’はｙ方向にずれたときに再現
可能な色の範囲の減少が顕著に生じるので、Ｒ’はｘ座
標のみの変化、Ｇ’はｙ座標のみの変化、Ｂ’はｘ、ｙ
座標、同等の影響であるが、厳しく判定するためにｘ座
標の変化に対して許容値を設けて、色変化を判定するこ
とも可能なので、この判定方法を判定基準２として図３
に示した。

【００４８】そして、液晶表示パネル１００の同色視角
範囲θ₂は、最大輝度で表示した場合の色のＣ．Ｉ．
Ｅ．１９３１ ｘｙ色度座標での液晶表示パネル法線方
向での値に対するずれの絶対値が、赤色においてｘ座標
が０．０３１４以下、緑色においてｙ座標が０．０２７
３以下、青色においてｘ座標が０．０１７７以下である
角度範囲の値として設定される。

【００４９】この判定基準２によるΔＣを基に図４ない
し図６に赤、緑、青各色の色均一範囲を示す。

【００５０】図４は赤表示における視角特性、図５は緑
表示における視角特性、図６は青表示における視角特性
をそれぞれ示している。ここで、各図に用いられている
視角を表すθ、φは、図７に示すように、それぞれ液晶
表示パネル面に対して周方向の角度、法線方向に対する
角度として定義している。

【００５１】図４、図５、図６にそれぞれ示すように、
赤、緑、青の各色の表示で、ほぼ全方位角方向でφが４
０°を超える範囲までは色ずれが生じないことが明らか
となる。このことは、本実施例の液晶表示パネルにおい
て、その同色視角範囲θ₂は８０°（４０°×２）にな
ることが判明する。また、上下方向では１００°以上
（５０°×２以上）になることが判明する。

【００５２】次に、この実施例で適用されるいわゆる横
電界方式の液晶表示パネル１００の一実施例の構成につ
いて、以下説明する。

【００５３】まず、本発明の対象となるいわゆる横電界
方式の液晶表示基板の概略について説明する。

【００５４】図１３に示すように、液晶表示パネル１０
０があり、この液晶表示パネル１００の液晶を介して互
いに対向配置される透明基板のうち一方の透明基板１Ａ
の液晶側の面に、そのｘ方向（行方向）に延在しｙ方向
（列方向）に並設される走査信号線２および基準信号線
４とが形成されている。

【００５５】この場合、同図では、透明基板１Ａの上方
から、基準信号線４、この基準信号線４と比較的大きく
離間された走査信号線２、この走査信号線２と近接され
た基準信号線４、この基準信号線４と比較的大きく離間
された走査信号線２、…というように配置されている。

【００５６】そして、これら走査信号線２および基準信
号線４とそれぞれ絶縁されてｙ方向に延在しｘ方向に並
設される映像信号線３が形成されている。

【００５７】ここで、走査信号線２、基準信号線４、お
よび映像信号線３のそれぞれによって囲まれる矩形状の
比較的広い面積の各領域が単位画素として形成される領
域となり、これら各単位画素がマトリックス状に配置さ
れて表示面を構成するようになっている。なお、これら
各単位画素の詳細な構成については後に説明する。

【００５８】液晶表示パネル１００には、その外部回路
として垂直走査回路５および映像信号駆動回路６が備え
られ、該垂直走査回路５によって前記走査信号線２のそ
れぞれに順次走査信号（電圧）が供給され、そのタイミ
ングに合わせて映像信号駆動回路６は映像信号線３に映
像信号（電圧）を供給するようになっている。

【００５９】なお、垂直走査回路５および映像信号駆動
回路６は、液晶駆動電源回路７から電源が供給されてい
るとともに、ＣＰＵ８からの画像情報がコントローラ９
によってそれぞれ表示データおよび制御信号に分けられ
て入力されるようになっている。

【００６０】また、前記基準信号線４に印加される電圧
も液晶駆動電源回路７から供給されるようになってい
る。

【００６１】以下、このように構成される液晶表示パネ
ル１００における各単位画素の一実施例を以下説明す
る。

【００６２】図８は、液晶表示素子１００における単位
画素の一実施例を示す平面図である。なお、以下の説明
において、ｚ方向を基板の法線方向、ｘ方向を水平方
向、ｙ方向を垂直方向となる座標系を用いる。また、図
８のIX−IX線における断面図を図９に、X−X線における
断面図を図１０に、XI−XI線における断面図を図１１に
示している。

【００６３】図８において、透明基板１Ａ（図１３参
照）の主表面に、ｘ方向に延在する基準信号線４と、こ
の基準信号線４と離間されかつ平行に走査信号線２が形
成されている。

【００６４】ここで、基準信号線４には、３本の基準電
極１４が一体に形成されている。すなわち、そのうちの
２本の基準電極１４は、一対の後述する映像信号線３と
で形成される画素領域のｙ方向辺、すなわち前記それぞ
れの映像信号線３に近接して（−）ｙ方向に走査信号線
２の近傍にまで延在されて形成され、残りの１本はそれ
らの間に形成されている。

【００６５】そして、これら走査信号線２、基準信号線
４、および基準電極１４が形成された透明基板１Ａの表
面にはこれら走査信号線２等をも被ってたとえばシリコ
ン窒化膜からなる絶縁膜１５（図９、図１０、図１１参
照）が形成されている。この絶縁膜１５は、後述する映
像信号線３に対しては走査信号線２および基準信号線４
との交差部における層間絶縁膜として、薄膜トランジス
タＴＦＴの形成領域に対してはゲート絶縁膜として、蓄
積容量Ｃｓｔｇの形成領域に対しては誘電体膜として機
能するようになっている。

【００６６】この絶縁膜１５の表面には、まず、その薄
膜トランジスタＴＦＴの形成領域において半導体層１６
が形成されている。この半導体層１６はたとえばアモル
ファスＳｉからなり、絶縁体層１５を介した走査信号線
２上に映像信号線３に近接した部分に重畳して形成され
ている。これにより、走査信号線２の一部が薄膜トラン
ジスタＴＦＴのゲート電極を兼ねた構成となっている。

【００６７】そして、このようにして形成された絶縁膜
１５の表面には、図８に示すように、そのｙ方向に延在
しｘ方向に並設される映像信号線３が形成されている。

【００６８】そして、映像信号線３は、薄膜トランジス
タＴＦＴの前記半導体層１６の表面の一部にまで延在さ
れて形成されたドレイン電極３Ａが一体となって備えら
れている。

【００６９】さらに、画素領域における絶縁膜１５の表
面には表示電極１８が形成されている。この表示電極１
８は前記基準電極１４の間を走行するようにして形成さ
れている。すなわち、表示電極１８の一端は前記薄膜ト
ランジスタＴＦＴのソース電極１８Ａを兼ね、そのまま
（＋）ｙ方向に延在され、さらに基準信号線４に沿って
ｘ方向に延在された後に、（−）ｙ方向に延在して他端
を有するコ字形状となっている。

【００７０】この場合、表示電極１８の基準信号線４に
重畳される部分は、前記基準信号線４との間に誘電体膜
として前記絶縁膜１５からなる蓄積容量Ｃｓｔｇを構成
している。この蓄積容量Ｃｓｔｇによってたとえば薄膜
トランジスタＴＦＴがオフした際に表示電極１８に映像
情報を長く蓄積させる効果を奏するようにしている。

【００７１】なお、前述した薄膜トランジスタＴＦＴの
ドレイン電極３Ａ、ソース電極１８Ａとの界面となる半
導体層１６の表面にはリン（Ｐ）がドープされて高濃度
層となっており、これにより前記各電極におけるオーミ
ックコンタクトを図っている。この場合、半導体層１６
の表面の全域には前記高濃度層が形成されており、前記
各電極を形成した後に、該電極をマスクとして該電極形
成領域以外の高濃度層をエッチングするようにして上記
の構成とすることができる。

【００７２】そして、このように薄膜トランジスタＴＦ
Ｔ、映像信号線３、表示電極１８、および蓄積容量Ｃｓ
ｔｇが形成された絶縁膜１５の上面にはたとえばシリコ
ン窒化膜からなる保護膜１９（図９、図１０、図１１参
照）が形成され、この保護膜１９の上面には配向膜２０
が形成されて、液晶表示パネル１００の下側基板を構成
している。なお、この下側基板の液晶層側と反対側の面
には偏光板２１が配置されている。

【００７３】そして、上側基板となる透明基板１Ｂの液
晶側の部分には、図９に示すように、各画素領域の境界
部に相当する部分に遮光膜２２が形成されている。この
遮光膜２２は、前記薄膜トランジスタＴＦＴへ直接光が
照射されるのを防止するための機能と表示コントラスト
の向上を図る機能とを備えるものとなっている。この遮
光膜２２は、図８の破線に示す領域に形成され、それに
形成された開口部が実質的な画素領域を構成するものと
なっている。

【００７４】さらに、遮光膜２２の開口部を被って表示
３原色を得るためのカラーフィルタ２３が形成され、こ
のカラーフィルタ２３は隣接する画素領域におけるそれ
とは異なった色特性を備えるとともに、それぞれ遮光膜
２２上において境界部を有するようになっている。ま
た、このようにカラーフィルタ２３が形成された面には
樹脂膜等からなる平坦膜２４が形成され、この平坦膜２
４の表面には配向膜２５が形成されている。なお、この
上側基板の液晶層側と反対側の面には偏光板２６が配置
されている。

【００７５】ここで、透明基板１Ａ側に形成された配向
膜２０と偏光板２１、透明基板１Ｂ側に形成された配向
膜２５と偏光板２６との関係を図１２を用いて説明す
る。

【００７６】表示電極１８と基準電極１４との間に印加
される電界の方向２０７に対して、配向膜２０および２
５のいずれのラビング方向２０８の角度はφＬＣとなっ
ている。また、一方の偏光板２１の偏光軸２０９の角度
はφＰとなっている。他方の偏光板２６の偏光軸は、φ
Ｐと直交している。また、φＬＣ＝φＰとなっている。
また、液晶層ＬＣとしては、誘電率異方性Δεが正でそ
の値が７．３（１ｋＨｚ）、屈折率異方性Δｎが０．０
７３（５８９ｎｍ、２０℃）のネマチック液晶の組成物
を用いている。

【００７７】このような関係からなる配向膜２０、２５
と偏光板２１、２６等の構成は、いわゆるノーマリブラ
ックモードと称されるもので、液晶層ＬＣ内に透明基板
１Ａと平行な電界Ｅを発生せしめることにより、該液晶
層ＬＣに光を透過するようになっている。しかし、この
実施例では、このようなノーマリブラックモードに限定
されるものではなく、無電界時に液晶層ＬＣを透過する
光が最大となるノーマリホワイトモードであってもよい
ことはいうまでもない。

【００７８】なお、このようにしてノーマリブラックモ
ードで構成された液晶表示パネルは、そのいわゆるコン
トラスト比として約１４０程度に達成できるものとして
知られている。

【００７９】ここで、本実施例のバックライトユニット
の構造について、図１８にその分解斜視図を示し、詳細
に説明する。

【００８０】本実施例では、バックライト中の波型シー
ト１０１として、液晶表示パネル側の外表面がプリズム
状の形状を有する波形シートを用いた。プリズム部の頂
角θ ₄は、本実施例では１００°のものを用いた。

【００８１】また、波形シート１０１は、そのプリズム
の線状に延びる頂点がパネルの左右辺に平行に延在する
ように配置した。

【００８２】本実施例で用いたような、液晶表示パネル
側の外表面がプリズム状の形状を有する波型シートを用
いることにより光を集光できる。すなわちその半値幅を
狭めることができることは、特開平４−６７０１６号公
報等に開示されており、現在携帯用途向け液晶表示パネ
ル用のバックライトユニットの大半に用いられている技
術である。

【００８３】これにより、本実施例ではバックライトユ
ニットから放射される光の、左右方向の光を集光し、そ
の半値幅θ₁を７０°以下とすることができる。本実施
例では液晶表示パネル１００として用いた横電界方式の
液晶表示装置は、その同色視角範囲が前述のように８０
°以上であるため、少なくとも液晶表示パネルの左右方
向において同色視角範囲θ₂よりバックライトユニット
の放射光の半値幅θ₁を小さくできる。

【００８４】以上説明した実施例によるカラー液晶表示
装置によれば、その液晶表示パネル１００がその法線方
向とずれた角度から観察した場合に表示面の色が変化し
ない範囲内にバックライトユニット１０３からの光の放
射の角度を制限するようにしたものである。

【００８５】この場合、液晶表示パネル１００のその法
線方向とずれた角度から観察した場合に表示面の色が変
化しない視角範囲は、液晶表示パネル１００の自体の特
性であることから、この視角範囲を同色視角範囲として
定義づけ、この視角範囲よりもバックライトユニット１
０３からの光の放射の角度を小さく定めている。

【００８６】これによって、バックライトユニット１０
３から不要な光の放射を行う必要がなくなることから、
その消費電力の低減を図ることができるようになる。

【００８７】また、本実施例では波形シート１０１は、
そのプリズムの線状に延びる頂点がパネル左右辺に平行
に延在するように配置したが、他の方向に配置しても同
様の効果を奏することができることはいうまでもない。

【００８８】また、本実施例で用いたバックライトユニ
ット１０３は、導光板１０３Ａが楔形形状をなし、その
広がったほうの端面に冷陰極線管１０３Ｂを配置した構
成であるが、図１９に示すように、導光板１０３Ａが平
板状であり、かつその一方もしくは複数の端面に冷陰極
線管１０３が配置される場合、また、図２０に示すよう
に、拡散版１０２直下に複数本配置された場合も含まれ
ることはいうまでもない。また、冷陰極線管の代わりに
その他の線状、もしくは面状光源を用いる場合も含まれ
ることはいうまでもない。

【００８９】さらに、本実施例では液晶表示パネル１０
０として、既に広視野角特性が得られることが公知であ
る横電界方式の液晶表示パネルを用いたが、少なくとも
一方向（水平、垂直方向）で、かつ少なくとも３原色の
うち１色において、上記角度θ₁、θ₂の間でθ₂＞θ₁を
満たす構成の液晶表示パネルは、全て本実施例の範疇に
含まれることはいうまでもない。

【００９０】実施例２．図２１に、本実施例の概略図を
示す。本実施例と実施例１の違いは、実施例１に示した
液晶表示パネル１００と波形シート１０１の間に、拡散
板１０２と同様の性質を有する拡散板１０２Ｂを新たに
設けた点である。

【００９１】これにより、波型シートとして、実施例１
と同一のシートを用いた場合、半値幅は実施例１の７０
°に対し８０°へと広がる。この場合でも、実施例１の
液晶表示パネル１００は全方向で８０°以上の同色視角
範囲θ₂を有するためθ₂＞θ ₁を満足し、実施例１と同
様の効果を奏することができる。

【００９２】さらに本実施例では、新たに設けた拡散シ
ートにより、液晶表示パネルに入射する光の分光特性が
滑らかになるため、視覚上の輝度変動が滑らかになり、
実施例１の効果に加え、視覚的に自然な表示を実現する
ことができる。

【００９３】実施例３．図２２に、本実施例の概略図を
示す。本実施例と実施例１の違いは、実施例１に示した
波型シート１０１を２枚設けた点にある。２枚の波型シ
ートのそれぞれは、それら各プリズムの線状に延びる頂
点の延在方向が互いに直交するように配置した。

【００９４】このようにした場合、液晶表示パネルの左
右方向の光とともに、上下方向の光をも集光できること
になり、実施例１の場合よりもさらに低消費電力化を実
現することができた。

【００９５】実施例４．本実施例の概略図は図１８と同
じである。本実施例では、実施例３の波型シートの頂角
θ₄を９０°とした。これにより、半値幅θ₁を６０°以
下にすることができ、さらに正面輝度の向上を測ること
ができた。

【００９６】実施例５．本実施例では実施例３の波型シ
ートのうち、左右方向の光を集光する波型シートに頂角
１００°のものを、上下方向の光を集光する波型シート
に頂角９０°のものを用い、上下方向の光の集光率を、
左右方向の光の集光率より向上させた。

【００９７】液晶表示装置は机上で使われることが中心
用途であるため、上下方向に要求される視野角が左右方
向に要求される視野角より小さい。したがって、上下方
向の集光率を左右方向の集光率より向上させることによ
り、実用上の画質を損なうことなく、低消費電力化を実
現することができる。本実施例では、実施例３と同様の
画質を実現しつつ、さらに低消費電力化を実現すること
ができる。

【００９８】実施例６．この実施例では、実施例１に示
した液晶表示装置を、特に、ノート型ＰＣとして構成し
たことにある。図１４は、ノート型ＰＣの液晶表示装置
の構成を示した外観図である。ノート型ＰＣの液晶表示
装置２００は、通常、液晶表示パネル２０１とキーボー
ド２０２が一体に取り付けられており、このため、液晶
表示パネルは対角長１４インチの大きさがほぼ限界とな
るとともに、キーボードの操作者は液晶表示パネルに対
してほぼ３０ｃｍ以上の距離で該液晶表示パネルを観察
することになる。

【００９９】このようにした場合、操作者は液晶表示パ
ネルを正面から観察する限り、常に、パネル面内の全域
において色の正常な表示を認識できるようになる。

【０１００】すなわち、図１５に示すように、液晶表示
パネル２０１を観察する場合、そのパネルの中心と周辺
とでは視角に差が生じる。ここで、図中において、観察
者の眼からパネル中央までの距離をｄとした場合に、最
大の視角の差はθ₃となる。この最大の視角の差は観察
者の眼からパネル中央までの距離によって変動すること
はいうまでもない。

【０１０１】一方、図１６は、観察者の眼からパネルま
での距離と視角の差の関係を、液晶表示パネルのサイズ
毎に計算した結果を示すグラフである。

【０１０２】このことから、実施例６の構成において、
視角の差の最大値は３０°程度となることが明らかとな
る。

【０１０３】したがって、本実施例で用いている液晶表
示パネルの同色視角範囲θ₂は、該視角の差の最大値の
２倍（３０°×２）よりも大きくなっていることから、
操作者は液晶表示パネルを正面から観察する限り、常
に、パネル面内の全域において色の正常な表示を認識で
きるようになる。

【０１０４】このように構成された液晶表示装置は、色
そのものを扱う分野、たとえば、印刷業、服飾業等の分
野において使用されることにより多大な効果を発揮でき
ることはいうまでもない。

【０１０５】実施例７．この実施例では、実施例１に示
した液晶表示装置において、机上モニタとして構成した
ことにある。図１７は、机上モニタとしての液晶表示装
置３００の構成を示した図である。机上モニタとしての
液晶表示装置３００は、通常、キーボードが別体に取り
付けられており、このため、液晶表示パネルは１８イン
チサイズにまで至る大きさとなるとともに、キーボード
の操作者は液晶表示パネルに対してほぼ４０ｃｍ以上の
距離で該液晶表示パネルを観察することになる。

【０１０６】このように構成した液晶表示装置３００
は、その液晶表示パネルの同色視角範囲θ₂が８０°と
なることが判明しており、前記の図１６から明らかにな
るように、液晶表示パネルが１８インチサイズより小さ
い場合には、操作者は液晶表示パネルを正面から観察す
る限り、常に、パネル面内の全域において色の正常な表
示を認識できるようになる。

【０１０７】実施例６と同様に、色そのものを扱う分
野、たとえば、印刷業、服飾業等の分野において使用さ
れることにより多大な効果を発揮できるようになる。

【０１０８】実施例８．この実施例では、実施例１に示
した液晶表示装置を机上モニタとしてそのまま構成した
ことにある。前記の図１６から明らかになるように、液
晶表示パネルが２６インチサイズに及んでも、操作者は
液晶表示パネルを正面から観察する限り、常に、パネル
面内の全域において色の正常な表示を認識できるように
なる。

【０１０９】実施例９．この実施例では、実施例１に示
した液晶表示装置において、特に、その映像信号駆動回
路６（図１３参照）に６ビットドライバを組み込み、２
６万の多色の表示ができるようにしたものである。

【０１１０】このような多色表示ができるのは、色一定
領域の拡大を達成し得る液晶表示装置の前提があってな
し得るものであり、マルチメディア向けの液晶表示装置
として多大の効果を奏し得るものである。

【０１１１】実施例１０．実施例１での図１８に相当す
る図を図２３に示す。本実施例では、波型シート１０１
として、実施例１のプリズム状の形状の外表面を有する
波型シートの代わりに、外表面がｓｉｎ波形状を有する
シートを用いた点にある。

【０１１２】波形状を有するシートを用いても、プリズ
ム状の形状の最表面を有するシートを用いた場合と同様
の効果を奏することができることは、たとえば米国特許
第５，３９４，２５５号明細書等に開示されている。

【０１１３】これにより、バックライトからの放射光
の、θ₁の角度範囲内での輝度変化が、実施例１の場合
より連続的となり、視覚的な輝度の面内均一感を向上す
ることができる。

【０１１４】さらに、本実施例では、ｓｉｎ波形状の形
状を有するシート自体が拡散板と同様の効果を有するた
め、波型シート１０１上に図２１の散乱板１０２Ｂを設
けなくても、実施例２と同様の効果を奏することがで
き、また散乱板１０２Ｂが不要となるため該シートでの
光吸収をなくすことができる。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によるカラー液晶表示装置によれば、低消費電力
を図ったものを得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカラー液晶表示装置の一実施例を
示す側面図である。

【図２】本発明によるカラー液晶表示装置をＣ．Ｉ．
Ｅ．１９３１ ｘｙ色度図上で説明する図である。

【図３】本発明によるカラー液晶表示装置の白および
赤、緑、青３原色の色度座標を示す説明図である。

【図４】本発明によるカラー液晶表示装置の液晶表示パ
ネルにおける色（赤）均一領域を示す説明図である。

【図５】本発明によるカラー液晶表示装置の液晶表示パ
ネルにおける色（緑）均一領域を示す説明図である。

【図６】本発明によるカラー液晶表示装置の液晶表示パ
ネルにおける色（青）均一領域を示す説明図である。

【図７】図４ないし図６に示す視角の定義を説明するた
めの図である。

【図８】本発明によるカラー液晶表示装置に適用されて
いる液晶表示パネルの一実施例の構成を示す平面図であ
る。

【図９】図８のIX−IX線における断面図である。

【図１０】図８のX−X線における断面図である。

【図１１】図８のXI−XI線における断面図である。

【図１２】本発明によるカラー液晶表示装置に適用され
ている液晶表示パネルに形成される配向方向と偏光軸と
の関係の一実施例を示す平面図である。

【図１３】本発明によるカラー液晶表示装置における液
晶表示パネルとその駆動回路の一実施例を示す構成図で
ある。

【図１４】本発明によるカラー液晶表示装置の他の実施
例を示す外観図である。

【図１５】図１４に示した液晶表示装置の効果を説明す
るための図である。

【図１６】図１４に示した液晶表示装置の効果を説明す
るための図である。

【図１７】本発明によるカラー液晶表示装置の他の実施
例を示す外観図である。

【図１８】本発明によるカラー液晶表示装置の他の実施
例を示す分解斜視図である。

【図１９】本発明によるカラー液晶表示装置の他の実施
例を示す断面図である。

【図２０】本発明によるカラー液晶表示装置の他の実施
例を示す断面図である。

【図２１】本発明によるカラー液晶表示装置の他の実施
例を示す分解斜視図である。

【図２２】本発明によるカラー液晶表示装置の他の実施
例を示す分解斜視図である。

【図２３】本発明によるカラー液晶表示装置の他の実施
例を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１００……液晶表示パネル、１０３……バックライトユ
ニット、θ₁……バックライトユニットのそれから放射
される光の輝度が正面輝度に対して半減する角度を示す
半値幅、θ₂……液晶表示パネルの一定色調角度範囲。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 和宏 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 芦沢 啓一郎 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 衣川 清重 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 Ｆターム(参考） 2H048 BB02 BB08 BB42 2H091 FA02Y FA21Z FA23Z FA32Z FA41Z FD07 FD22 FD24 HA06 KA10 LA18 LA19

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３原色に対応するカラーフィルタを備え
   た液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置
   されるバックライトユニットを少なくとも備えるカラー
   液晶表示装置において、 バックライトユニットから液晶表示パネルへ放射される
   光の輝度が、液晶表示パネル法線方向で測った輝度の５
   ０％となる方向間の角度を輝度半値角と定義し、 液晶表示パネルに表示される各原色について、前記法線
   方向から観察した場合の色度に対応する、該法線方向か
   ら或る角度ずれた任意の方向から観察した場合の色度の
   ずれをＣ．Ｉ．Ｅ．１９３１ｘｙ色度座標による座標値
   で表し、 この各色度座標のずれが、赤原色に対してはｘ座標で
   ０．０３１４、緑原色に対してはｙ座標で０．０２７
   ３、青原色に対してはｘ座標で０．０１７７を越えない
   観察角度間の角度を同色視角範囲と定義した場合、 少なくとも一方向で、かつ少なくとも３原色のうちの１
   色で、 １）前記同色視角範囲が８０°を越え、 ２）前記半値幅が８０°を満たし、 ３）前記同色視角範囲＞前記輝度半値角を満足すること
   を特徴とするカラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】 ３原色に対応するカラーフィルタを備え
   た液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置
   されるバックライトユニットとを少なくとも備えるカラ
   ー液晶表示装置において、 バックライトユニットから液晶表示パネルに放射される
   光の輝度が、液晶表示パネル法線方向で測った輝度の５
   ０％となる方向間の角度を輝度半値角と定義し、 液晶表示パネルに表示される赤、緑，青原色および白色
   について、前記法線方向から観察した場合の色度をＣ．
   Ｉ．Ｅ．１９３１ｘｙ色度座標による座標値で、（ｘ
   ｒ、ｙｒ）、（ｘｇ、ｙｇ）、（ｘｂ、ｙｂ）、（ｘ
   ｗ、ｙｗ）とし、 液晶表示パネルに表示される赤、緑、青各原色を該法線
   方向から或る角度ずれた任意の方向から観察した場合の
   色度のずれをＣ．Ｉ．Ｅ．１９３１ｘｙ色度座標による
   座標値で表し、 この各色度座標のずれが、赤原色に対しては、ｘ座標の
   ずれがΔｘｒ、ｙ座標のずれがΔｙｒとし、緑原色に対
   しては、ｘ座標のずれがΔｘｇ、ｙ座標のずれがΔｙｇ
   とし、青原色に対しては、ｘ座標のずれがΔｘｂ、ｙ座
   標のずれがΔｙｂとしたとき、 を満足する前記法線方向からの観察角度間の角度を同色
   視角範囲と定義した場合、少なくとも一方向で、かつ少
   なくとも３原色のうちの１色で、 １）前記同色視角範囲が８０°を越え、 ２）前記半値幅が８０°を満たし、 ３）前記同色視角範囲＞前記輝度半値角 を満足することを特徴とするカラー液晶表示装置。
3. 【請求項３】 ３原色に対応するカラーフィルタを備え
   た液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置
   されるバックライトユニットとを少なくとも備えるカラ
   ー液晶表示装置において、 液晶表示パネルは、液晶層に接して配置される基板の液
   晶側の面の各画素領域に表示電極と基準電極とが設けら
   れ、これらの電極に印加する電圧によって該液晶層内に
   前記基板とほぼ平行な電界を発生せしめ、これにより該
   液晶層を透過する光を変調させるものであって、 前記表示電極は、走査信号線からの走査信号の供給によ
   ってオンされるスイッチング素子を介した映像信号線か
   らの映像信号が供給されるとともに、前記基準電極は基
   準信号が供給されるように構成され、 バックライトユニットから液晶表示パネルへ放射される
   光の輝度が、液晶表示パネル法線方向で測った輝度の５
   ０％となる方向間の角度を輝度半値角と定義し、 液晶表示パネルに表示される各原色について、前記法線
   方向から観察した場合の色度に対する、該法線方向から
   或る角度ずれた任意の方向から観察した場合の色度のず
   れをＣ．Ｉ．Ｅ．１９３１ｘｙ色度座標による座標値で
   表し、 この各色度座標のずれが、赤原色に対してはｘ座標のず
   れが０．０３１４、緑原色に対してはｙ座標のずれが
   ０．０２７３、青原色に対してはｘ座標のずれが０．０
   １７７を越えない前記法線方向からの観察角度の範囲間
   の角度を同色視角範囲と定義した場合、 少なくとも一方向で、かつ少なくとも３原色のうちの１
   色で、 １）前記同色視角範囲が８０°を越え、 ２）前記半値幅が８０°を満たし、 ３）前記同色視角範囲＞前記輝度半値角を満足すること
   を特徴とするカラー液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記一方向が液晶表示パネルの左右方向
   であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載のカラー液晶表示装置。
5. 【請求項５】 液晶表示パネルとバックライトユニット
   の間に、光集光性を有する波型シートが介在されている
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の
   カラー液晶表示装置。
6. 【請求項６】 左右方向の光を集光する波型シートを有
   することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記
   載のカラー液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記液晶表示パネルは同色視角範囲がパ
   ネル全周で４０°以上に設定されていることを特徴とす
   る請求項１ないし６のいずれかに記載のカラー液晶表示
   装置。
8. 【請求項８】 液晶表示パネルとバックライトとの間に
   介在する波型シートとして、カラー液晶表示装置の左右
   方向の光を集光する波型シートと、上下方向の光を集光
   する波型シートを有し、かつ左右方向の光を集光する波
   型シートの集光率より、上下方向の光を集光する波型シ
   ートの集光率のほうが高いことを特徴とする請求項５記
   載のカラー液晶表示装置。