以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の表示装置の概念について説明する。
図1(A)には、積層された偏光板(積層構造を有する偏光板)であって、積層構造を有する偏光板では、偏光板同士はパラレルニコルからずらして配置された構成を有する。このような積層構造を有する偏光板が設けられた表示装置の断面図、図1(B)には該表示装置の斜視図を示す。本実施の形態では、表示素子として液晶素子を有する液晶表示装置を例にして説明する。
図1(A)に示すように、互いに対向するように配置された第1の基板101及び第2の基板102に、液晶素子を有する層100が挟持されている。該基板は、透光性を有する絶縁基板(以下、透光性基板とも記す)とする。例えば、バリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板等を用いることができる。また、ポリエチレン−テレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を適用することができる。
液晶素子を有する層と接しない基板の外側には、積層構造を有する偏光板が設けられている。つまり、第1の基板101の外側には、積層構造となる第1の偏光板103、第2の偏光板104が設けられている。このとき偏光板同士、つまり第1の偏光板103と、第2の偏光板104とはパラレルニコルからずらして配置される。
これら偏光板は、公知の材料から形成することができ、例えば基板側から接着層、TAC(トリアセチルセルロース)、PVA(ポリビニルアルコール)とヨウ素の混合層、TACが順に積層された構成を用いることができる。PVA(ポリビニルアルコール)とヨウ素の混合層により、偏光度を制御することができる。その他、無機材料からなる偏光板もある。また偏光板とは、その形状から偏光フィルムと呼ぶこともある。
図1(B)に示すように、第1の偏光板103の透過軸(A)と、第2の偏光板104の透過軸(B)とはずらして積層される。このように偏光板の透過軸をずらして積層することにより、コントラスト比を高めることができる。
図2には、第1の偏光板103の透過軸(A)と、第2の偏光板104の透過軸(B)とのなす角を上面から見た図を示す。第1の偏光板103の透過軸(A)と、第2の偏光板104の透過軸(B)とは、ずれ角θで積層される。このように積層された偏光板のうち、外側に設けられた第2の偏光板104をずらして積層する。
本実施の形態のように、基板の一方側に積層された偏光板を有する構成は、基板の片側から光を取り出すことができる表示装置に適用することができる。
なお、偏光板の特性上、透過軸と直交方向には吸収軸がある。そのため、吸収軸同士が平行となる場合もパラレルニコルと呼ぶことができる。
このように積層された偏光板をパラレルニコルからずれるように配置することにより、透過軸方向の光漏れを低減することができる。このため表示装置のコントラスト比を高めることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なり、積層された偏光板に加えて位相差板を設けた表示装置の概念について説明する。
図3(A)には、パラレルニコルからずらして積層された偏光板(積層構造を有する偏光板)と、該偏光板と基板との間に位相差板が設けられた表示装置の断面図、図3(B)には該表示装置の斜視図を示す。本実施の形態では、表示素子として液晶素子を有する液晶表示装置を例にして説明する。
図3(A)に示すように、第1の基板101側には、第1の偏光板103、第2の偏光板104が設けられている。このとき第1の偏光板103、第2の偏光板104がパラレルニコルからずらして配置される。さらにこれら積層された偏光板と、第1の基板101との間には、位相差板113が設けられている。
位相差板は、液晶をハイブリット配向させたフィルム、液晶を捻れ配向させたフィルム、1軸性位相差板、又は2軸性位相差板が挙げられる。このような位相差板は表示装置の広視野角化を図ることができる。
1軸性位相差板は、樹脂を一方向に延伸させて形成される。また2軸性位相差板は、樹脂を横方向に1軸延伸させた後、縦方向に弱く1軸延伸させて形成される。ここで用いられる樹脂にはシクロオレフィンポリマー(COE)やポリカーボネイト(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンオキサイド(PPO)、ポリアリレート(PAR)、ポリイミド(PI)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等が挙げられる。
なお液晶をハイブリット配向させたフィルムは、トリアセチルセルロース(TAC)フィルムを支持体としディスコティック液晶またはネマチック液晶をハイブリット配向させて形成させたフィルムである。位相差板は、偏光板と貼り合わせた状態で、透光性基板に貼り付けることができる。
本実施の形態において、さらに反射板を備えた構成としてもよい。反射板は、第2の基板102の外側に設けたり、画素電極を反射性の高い材料から形成することにより、備えることができる。
図3(B)に示すように、第1の偏光板103の透過軸(A)と、第2の偏光板104の透過軸(B)とはずらして積層される。さらに、第1の偏光板103の透過軸(A)と、位相差板113の遅相軸(E)とは、45°ずらすように配置する。このよう位相差板を設けることにより黒表示を可能とし、また視野角を広げることができる。なお45°は例示であって、視野角が拡がる角度の範囲であれば、この角度に限定されず、所定の角度であればよい。このように偏光板の透過軸をずらして積層し、且つ位相差板を設けたことにより、コントラスト比を高めることができる。
図4には、第1の偏光板103の透過軸(A)と、第2の偏光板104の透過軸(B)と、位相差板113の遅相軸(E)のなす角を上面から見た図を示す。第1の偏光板103の透過軸(A)と、第2の偏光板104の透過軸(B)とは、ずれ角θで積層する。さらに、透過軸(A)と遅相軸(E)とは、45°をなすように配置する。
本実施の形態のように、基板の一方側に積層された偏光板を有する構成は、基板の片側から光を取り出すことができる表示装置に適用することができる。
なお、位相差板の特性上、遅相軸と直交方向には進相軸がある。そのため、遅相軸の代わりに、進相軸に基づき配置を決定することができる。
このように偏光板がパラレルニコルからずれるように積層し、さらに位相差板を設けることにより、透過軸方向の光漏れを低減することができる。このため表示装置のコントラスト比を高めることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なり、一対の積層された偏光板を設けた表示装置の概念について説明する。
図5(A)には、一対の積層された偏光板を有し、少なくとも一方の積層された偏光板(積層構造を有する偏光板)においてパラレルニコルからずらして配置された構成を有する表示装置の断面図、図5(B)には該表示装置の斜視図を示す。本実施の形態では、表示素子として液晶素子を有する液晶表示装置を例にして説明する。
本実施の形態では、基板の外側、積層構造を有する偏光板が設けられている。具体的には、図5(A)に示すように、第1の基板101の外側に、順に、第1の偏光板103、第2の偏光板104が設けられている。また、第2の基板102の外側には、順に、第3の偏光板105、第4の偏光板106が設けられている。本実施の形態において、一対の積層された偏光板において、少なくとも一方の積層された偏光板をパラレルニコルからずらすことを特徴とする。具体的には、図5(B)に示すように、第1の偏光板103の透過軸(A)と、第2の偏光板104の透過軸(B)とを平行状態からずらして積層する。そして、第3の偏光板105の透過軸(C)と、第4の偏光板106の透過軸(D)とは平行状態となるように、つまりパラレルニコルとなるように積層する。
そして、第1の偏光板103と第3の偏光板105はクロスニコルとなるように配置されている。すなわち積層構造をなす第3の偏光板及び第4の偏光板と、第1の偏光板とはクロスニコルとなるように配置し、当該第1の偏光板から第2の偏光板をずらして配置する。このようにずらす偏光板は、積層された偏光板のうち外側に配置された、つまり視認側に配置された偏光板であるとよい。
なお、所定の黒表示を得る範囲内で、第1の偏光板103と第3の偏光板105はクロスニコルの状態から、ずれることがあっても構わない。
第2の偏光板104の透過軸(B)は、第1の偏光板103から出て来た楕円偏光の楕円の短軸方向に合わせるようにずらしている。つまり、第2の偏光板104の吸収軸は第1の偏光板103から出てきた楕円偏光の楕円の長軸方向に合わせるようにずらしている。
また図5には図示しないが、バックライト等の照射手段は、第4の偏光板106の下方に配置される。すなわち、ずらすに好ましい偏光板は、照射手段の配置されない視認側の積層された偏光板のうち、外側に配置された偏光板であるとよい。
図6には、第1の偏光板103の透過軸(A)と、第2の偏光板104の透過軸(B)と、第3の偏光板105の透過軸(C)と、第4の偏光板106の透過軸(D)とのなす角を上面から見た図を示す。第1の偏光板103の透過軸(A)と、第2の偏光板104の透過軸(B)とは、ずれ角θで積層される。なお、本実施の形態において、透過軸(C)と透過軸(D)はパラレルニコルとなるように配置される。
本実施の形態のように、一対の積層された偏光板は、バックライトを配置した基板と対向する側から光を取り出すことができる表示装置に適用できる。また、透光性のバックライトを用いれば、バックライトを配置した基板からも光が取り出せる、つまり両側から光を取り出せる表示装置に一対の積層された偏光板を適用してもよい。
このように一対の積層された偏光板において、少なくとも一方、好ましくは視認側における積層された偏光板の透過軸がパラレルニコルからずれるように積層することにより、透過軸方向の光漏れを低減することができる。このため表示装置のコントラスト比を高めることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なるようにずらされた積層された偏光板の形態について説明する。
上記実施の形態では、第1の偏光板103と、第3の偏光板105がクロスニコルとなるように配置された形態を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第3の偏光板105と、積層構造をなす第1の偏光板103及び第2の偏光板104とがクロスニコルからずれるように配置し、第1の偏光板103と第2の偏光板104とがパラレルニコルとなるように配置してもよい。
この場合、第1の偏光板103の透過軸(A)を、液晶素子から出てきた楕円偏光の楕円の短軸方向にずらす。これを吸収軸で示すと、第1の偏光板103の吸収軸が、液晶素子から出てきた楕円偏光の楕円の長軸方向にずらすと言える。
このように一対の積層構造を有する偏光板において、クロスニコルからずらすことによっても、コントラスト比を高めることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なり、一対の積層された偏光板に加えて位相差板を設けた表示装置の概念について説明する。
図7(A)には、一対の積層された偏光板のうち一方は、パラレルニコルからずらして積層され、該一対の偏光板と基板との間にそれぞれ位相差板が設けられた表示装置の断面図、図7(B)には該表示装置の斜視図を示す。本実施の形態では、表示素子として液晶素子を有する液晶表示装置を例にして説明する。
図7(A)に示すように、第1の基板101の外側には、積層構造をなす第1の偏光板103及び第2の偏光板104が設けられている。第2の基板102の外側には、積層構造をなす第3の偏光板105及び第4の偏光板106が設けられている。
図7(B)に示すように、積層構造をなす第1の偏光板103及び第2の偏光板104がパラレルニコルからずらして配置される。さらに積層構造を有する偏光板と、第1の基板101との間には、位相差板113が設けられている。
また図7(B)に示すように、第2の基板102の外側には、積層構造をなす第3の偏光板105及び第4の偏光板106が設けられている。第3の偏光板105と、第4の偏光板106とはパラレルニコルとなるように配置される。さらに積層構造を有する偏光板と、第2の基板102との間には、位相差板114が設けられている。
また図7には図示しないが、バックライト等の照射手段は、第4の偏光板106の下方に配置される。
なお本実施の形態において、第1の偏光板103と第3の偏光板105はクロスニコルとなるように配置されている。所定の黒表示を得る角度の範囲内で、第1の偏光板103と第3の偏光板105はクロスニコルの状態から、ずれることがあっても構わない。
図8には、第1の偏光板103の透過軸(A)と、第2の偏光板104の透過軸(B)と、第3の偏光板105の透過軸(C)と、第4の偏光板106の透過軸(D)と、のなす角を上面から見た図を示す。第1の偏光板103の透過軸(A)と、第2の偏光板104の透過軸(B)とは、ずれ角θで積層する。第2の偏光板104の透過軸(B)は、第1の偏光板103の透過軸(A)から出てきた楕円偏光の楕円の短軸方向に合わせるようにずらしている。このずれ角がθとなる。なお、本実施の形態において、透過軸(C)と透過軸(D)とはパラレルニコルとなるように配置される。透過軸(A)と、透過軸(C)とはクロスニコルをなすように配置される。
本実施の形態のように、一対の積層された偏光板は、基板の両側から光を取り出すことができる表示装置に適用することができる。
このように一対の積層された偏光板と、位相差板を有する構成において、少なくとも一方、好ましくは視認側において、積層された偏光板がパラレルニコルからずれるように積層することにより、透過軸方向の光漏れを低減することができる。このため表示装置のコントラスト比を高めることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なるようにずらされた積層された偏光板と位相差板を有する形態について説明する。
上記実施の形態では、位相差板を有し、第1の偏光板103と、第3の偏光板105がクロスニコルとなるように配置された形態を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、位相差板を有し、第3の偏光板105と、積層構造をなす第1の偏光板103及び第2の偏光板104とがクロスニコルからずれるように配置し、かつ積層構造をなす第1の偏光板103と第2の偏光板104とがパラレルニコルとなるように配置してもよい。
この場合、第1の偏光板103の透過軸(A)は液晶素子から出てきた楕円偏光の楕円の短軸方向にずらす。これを吸収軸で示すと、第1の偏光板103の吸収軸は、液晶素子から出てきた楕円偏光の楕円の長軸方向にずらすと言える。
このように位相差板を有し、一対の積層された偏光板において、クロスニコルからずらすことによっても、コントラスト比を高めることができる。
(実施の形態7)
本実施の形態では、一対の積層された偏光板を有し、少なくとも一方の積層された偏光板において、透過軸をずらして配置した構成を有する液晶表示装置の構成について説明する。
図9には、積層された偏光板を有する液晶表示装置の断面図を示す。
液晶表示装置は、画素部205、及び駆動回路部208を有する。画素部205、及び駆動回路部208において、基板301上に、下地膜302が設けられている。基板301には、上記実施の形態と同様の絶縁基板を適用することができる。また一般的に合成樹脂からなる基板は、他の基板と比較して耐熱温度が低いことが懸念されるが、耐熱性の高い基板を用いた作製工程の後、素子を転置することによっても採用することが可能となる。
画素部205には、該下地膜302を介してスイッチング素子となるトランジスタが設けられている。本実施の形態では、該トランジスタに薄膜トランジスタ(TFT)を用い、これをスイッチングTFT303と呼ぶ。TFTは、多くの方法で作製することができる。例えば、活性層として、結晶性半導体膜を適用する。結晶性半導体膜上には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられる。該ゲート電極を用いて該活性層へ不純物元素を添加することができる。このようにゲート電極を用いた不純物元素の添加により、不純物元素添加のためのマスクを形成する必要はない。ゲート電極は、単層構造、又は積層構造を有することができる。不純物領域は、その濃度を制御することにより高濃度不純物領域及び低濃度不純物領域とすることができる。このように低濃度不純物領域を有するTFTを、LDD(Light doped drain)構造と呼ぶ。また低濃度不純物領域は、ゲート電極と重なるように形成することができ、このようなTFTを、GOLD(Gate Overlaped LDD)構造と呼ぶ。図9においては、GOLD構造を有するスイッチングTFT303を示す。またスイッチングTFT303の極性は、不純物領域にリン(P)等を用いることによりn型とする。p型とする場合は、ボロン(B)等を添加すればよい。その後、ゲート電極等を覆う保護膜を形成する。保護膜に混入された水素元素により、結晶性半導体膜のダングリングボンドを終端することができる。さらに平坦性を高めるため、層間絶縁膜305を形成してもよい。層間絶縁膜305には、有機材料、又は無機材料、若しくはそれらの積層構造を用いることができる。そして、層間絶縁膜305、保護膜、ゲート絶縁膜に開口部を形成し、不純物領域と接続された配線を形成する。このようにして、スイッチングTFT303を形成することができる。なお本発明は、スイッチングTFT303の構成に限定されるものではない。
そして、配線に接続された画素電極306を形成する。
またスイッチングTFT303と同時に、容量素子304を形成することができる。本実施の形態では、ゲート電極と同時に形成された導電膜、保護膜及び層間絶縁膜305、画素電極306の積層体により、容量素子304を形成する。
また結晶性半導体膜を用いることにより、画素部と駆動回路部を同一基板上に一体形成することができる。その場合、画素部のトランジスタと、駆動回路部208のトランジスタとは同時に形成される。駆動回路部208に用いるトランジスタは、CMOS回路を構成するため、CMOS回路354と呼ぶ。CMOS回路354を構成するTFTは、スイッチングTFT303と同様の構成とすることができる。またGOLD構造に変えて、LDD構造を用いることができ、必ずしも同様の構成とする必要はない。
画素電極306を覆うように配向膜308を形成する。配向膜308にはラビング処理を施す。このラビング処理は液晶のモード、例えばVAモードのときには処理を行わないときがある。
次に対向基板320を用意する。対向基板320の内側、つまり液晶に接する側には、カラーフィルター322、及びブラックマトリクス(BM)324を設けることができる。これらは公知の方法で作製することができるが、所定の材料が滴下される液滴吐出法(代表的にはインクジェット法)により形成すると、材料の無駄をなくすことができる。カラーフィルター等は、スイッチングTFT303が配置されない領域に設ける。すなわち、光の透過領域、つまり開口領域と対向するようにカラーフィルターを設ける。なお、カラーフィルター等は、液晶表示装置をフルカラー表示とする場合、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)を呈する材料から形成すればよく、モノカラー表示とする場合、少なくとも一つの色を呈する材料から形成すればよい。
なお、バックライトにRGBのダイオード(LED)等を配置し、時分割によりカラー表示する継時加法混色法(フィールドシーケンシャル法)を採用するときには、カラーフィルターを設けない場合がある。ブラックマトリクス324は、スイッチングTFT303やCMOS回路354の配線による外光の反射を低減するためにも設けられている。そのためスイッチングTFT303やCMOS回路354と重なるように設ける。なお、ブラックマトリクス324は、容量素子304に重なるように形成してもよい。容量素子304を構成する金属膜による反射を防止することができるからである。
そして、対向電極323、配向膜326を設ける。配向膜308、326にはラビング処理を施す。このラビング処理は液晶のモード、例えばVAモードのときには処理を行わないときがある。
なおTFTが有する配線、ゲート電極、画素電極306、対向電極323は、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化インジウムに酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)、酸化インジウムに酸化珪素(SiO2)を混合した導電材料、有機インジウム、有機スズ、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物から選ぶことができる。
このような対向基板320を、封止材328を用いて、基板301に貼り合わせる。封止材328は、ディスペンサ等を用いて、基板301上または対向基板320上に描画することができる。また基板301と、対向基板320との間隔を保持するため、画素部205、駆動回路部208の一部にスペーサ325を設ける。スペーサ325は、柱状、又は球状といった形状を有する。
このように貼り合わされた基板301及び対向基板320間に、液晶311を注入する。液晶を注入する場合、真空中で行うとよい。また液晶311は、注入法以外の方法により形成することができる。例えば、液晶311を滴下し、その後対向基板320を貼り合わせてもよい。このような滴下法は、注入法を適用しづらい大型基板を扱うときに適用するとよい。
液晶311は、液晶分子を有しており、液晶分子の傾きを画素電極306、及び対向電極323により制御する。具体的には、画素電極306と、対向電極323とに印加される電圧により制御する。このような制御は、駆動回路部208に設けられた制御回路を用いる。なお制御回路は、必ずしも基板301上に形成される必要はなく、接続端子310を介して接続された回路を用いてもよい。このとき、接続端子310と接続するために、導電性微粒子を有する異方性導電膜を用いることができる。また接続端子310の一部には、対向電極323が導通しており、対向電極323の電位をコモンとすることができる。例えば、バンプ337を用いて導通をとることができる。
次いで、バックライトユニット352の構成について説明する。バックライトユニット352は、蛍光を発する光源331として冷陰極管、熱陰極管、ダイオード、無機EL素子、有機EL素子が、蛍光を効率よく導光板335に導くためのランプリフレクタ332、蛍光が全反射しながら全面に光を導くための導光板335、明度のムラを低減するための拡散板336、導光板335の下に漏れた光を再利用するための反射板334を有するように構成されている。
バックライトユニット352には、光源331の輝度を調整するための制御回路が接続されている。制御回路からの信号供給により、光源331の輝度を制御することができる。
また、基板301とバックライトユニット352の間には積層された偏光板315、316が設けられ、対向基板320にも積層された偏光板313、314が設けられている。バックライト側に設けられた偏光板315と、偏光板316とはパラレルニコルとなるように配置され、視認側に設けられた偏光板313と、偏光板314とはパラレルニコルからずれるように配置される。本発明において、一対の積層された偏光板のうち、いずれか一方、好ましくは視認側における積層された偏光板の透過軸がずれていることを特徴とする。その結果、コントラスト比と高めることができる。
積層された偏光板315、316や積層された偏光板313、314は、基板301、対向基板320に接着されている。また積層された偏光板と、基板との間に位相差板を有した状態で積層してもよい。
このような液晶表示装置に対して、積層された偏光板を設け、透過軸をずらして配置したことにより、コントラスト比を高めることができる。積層された偏光板をずらすことにより、単純に単層構造の偏光板の膜厚を厚くした構造に比べてコントラスト比を高くすることができる。
本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態8)
本実施の形態では、積層構造を有する偏光板を有するが、上記実施の形態と異なり、非晶質半導体膜を有するTFTを用いた液晶表示装置について説明する。
図10には、スイッチング用素子に非晶質半導体膜を用いたトランジスタ(以下、非晶質TFTと呼ぶ)液晶表示装置の構成について説明する。画素部205には、非晶質TFTからなるスイッチングTFT303が設けられている。非晶質TFTは、公知の方法により形成することができるが、例えばチャネルエッチ型の場合、下地膜302上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆ってゲート絶縁膜、n型半導体膜、非晶質半導体膜、ソース電極及びドレイン電極を形成する。ソース電極及びドレイン電極を用いて、n型半導体膜に開口部を形成する。このとき、非晶質半導体膜の一部も除去されるため、チャネルエッチ型と呼ぶ。その後、保護膜を形成して、非晶質TFTを形成することができる。また非晶質TFTは、チャネル保護型もあり、ソース電極及びドレイン電極を用いて、n型半導体膜に開口部を形成するとき、非晶質半導体膜が除去されないように保護膜を設ける。その他の構成は、チャネルエッチ型と同様とすることができる。
そして、図9と同様に配向膜308を形成し、ラビング処理を施す。このラビング処理は液晶のモード、例えばVAモードのときには処理を行わないときがある。
また図9と同様に対向基板320を用意し、封止材328により貼り合わせる。これらの間に、液晶311を封入することにより液晶表示装置を形成することができる。
また図9と同様に、基板301とバックライトユニット352の間には積層された偏光板315、316が設けられ、対向基板320にも積層された偏光板313、314が設けられている。バックライト側の偏光板315と、偏光板316とは、パラレルニコルとなるように配置され、視認側の偏光板313と、偏光板314とは、パラレルニコルからずれるように配置される。本発明において、一対の積層された偏光板のうち、いずれか一方、好ましくは視認側において積層された偏光板の透過軸がずれていることを特徴とする。その結果、コントラスト比を高めることができる。
積層された偏光板315、316や積層された偏光板313、314は、基板301、対向基板320に接着されている。また積層された偏光板と、基板との間に位相差板を有した状態で積層してもよい。
このようにスイッチングTFT303として非晶質TFTを用いて、液晶表示装置を形成する場合、動作性能を考慮して、駆動回路部208には、シリコンウェハから形成されるIC421をドライバとして実装することができる。例えば、IC421が有する配線と、スイッチングTFT303に接続される配線とを、導電性微粒子422を有する異方性導電体を用いて、接続することにより、スイッチングTFT303を制御する信号を供給することができる。なおICの実装方法はこれに限定されず、ワイヤボンディング法により実装することもできる。
またさらに、接続端子310を介して、制御回路と接続することができる。このとき、接続端子310と接続するために、導電性微粒子422を有する異方性導電膜を用いることができる。
その他の構成は、図9と同様であるため、説明を省略する。
このような液晶表示装置に対して、積層された偏光板を設け、透過軸をずらして配置したことにより、コントラスト比を高めることができる。また本発明において複数の偏光板は、透過軸をずらして配置した積層構造を有する偏光板であり、単純に単層構造の偏光板の膜厚を厚くした構造とは異なる。偏光板の膜厚を厚くした構造と比べて、よりコントラスト比を高めることができる点で好ましい。
本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態9)
本実施の形態では、液晶表示装置が有する各回路等の動作について説明する。
図11には、液晶表示装置の画素部700及び駆動回路部のシステムブロック図を示す。
画素部700は、複数の画素を有し、各画素となる信号線212と、走査線210との交差領域には、スイッチング素子が設けられている。スイッチング素子により液晶分子の傾きを制御するための電圧の印加を制御することができる。このように各交差領域にスイッチング素子が設けられた構造をアクティブ型と呼ぶ。本発明の画素部は、このようなアクティブ型に限定されず、パッシブ型の構成を有してもよい。パッシブ型は、各画素にスイッチング素子がないため、工程が簡便である。
駆動回路部208は、制御回路、信号線駆動回路722、走査線駆動回路723等を有する。制御回路は、画素部700の表示内容に応じて、階調制御を行う機能を有する。そのため、制御回路は生成された信号を信号線駆動回路722、及び走査線駆動回路723に入力する。そして、走査線駆動回路723に基づき、走査線210を介してスイッチング素子が選択されると、選択された交差領域の画素電極に電圧が印加される。この電圧の値は、信号線駆動回路722から信号線を介して入力される信号に基づき決定される。
さらに、制御回路では、照明手段へ供給する電力を制御する信号が生成され、該信号は、照明手段の電源に入力される。照明手段には、上記実施の形態で示したバックライトユニットを用いることができる。なお照明手段はバックライト以外にフロントライトもある。フロントライトとは、画素部の前面側に取りつけ、全体を照らす発光体および導光体で構成された板状のライトユニットである。このような照明手段により、低消費電力で、均等に画素部を照らすことができる。
図11に示すように走査線駆動回路723は、シフトレジスタ701、レベルシフタ704、バッファ705として機能する回路を有する。シフトレジスタ701にはゲートスタートパルス(GSP)、ゲートクロック信号(GCK)等の信号が入力される。なお、本発明の走査線駆動回路は、図11に示す構成に限定されない。
また図11に示すように信号線駆動回路722は、シフトレジスタ711、第1のラッチ712、第2のラッチ713、レベルシフタ714、バッファ715として機能する回路を有する。バッファ715として機能する回路とは、弱い信号を増幅させる機能を有する回路であり、オペアンプ等を有する。レベルシフタ714には、スタートパルス(SSP)等の信号が、第1のラッチ712にはビデオ信号等のデータ(DATA)が入力される。第2のラッチ713にはラッチ(LAT)信号を一時保持することができ、一斉に画素部700へ入力させる。これを線順次駆動と呼ぶ。そのため、線順次駆動ではなく、点順次駆動を行う画素であれば、第2のラッチを不要とすることができる。このように、本発明の信号線駆動回路は図11に示す構成に限定されない。
このような信号線駆動回路722、走査線駆動回路723、画素部700は、同一基板上に設けられた半導体素子によって形成することができる。例えば半導体素子は、ガラス基板に設けられた薄膜トランジスタを用いて形成することができる。この場合、半導体素子には結晶性半導体膜を適用するとよい(上記実施の形態5参照)。結晶性半導体膜は、電気特性、特に移動度が高いため、駆動回路部が有する回路を構成することができる。また、信号線駆動回路722や走査線駆動回路723は、IC(Integrated Circuit)チップを用いて、基板上に実装することもできる。この場合、画素部の半導体素子には非晶質半導体膜を適用することができる(上記実施の形態6参照)。
このような液晶表示装置において、積層された偏光板を設け、透過軸をずらして配置したことにより、コントラスト比を高めることができる。
本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態10)
本実施の形態では、バックライトの構成について説明する。バックライトは光源を有するバックライトユニットとして表示装置に設けられ、バックライトユニットは効率よく光を散乱させるため、反射板は光源を囲むように設けられている。
図12(A)に示すように、バックライトユニット352は、光源として冷陰極管401を用いることができる。また、冷陰極管401からの光を効率よく反射させるため、ランプリフレクタ332を設けることができる。冷陰極管401は、大型表示装置に用いることが多い。これは冷陰極管からの輝度の強度のためである。そのため、冷陰極管を有するバックライトユニットは、パーソナルコンピュータのディスプレイに用いることができる。
図12(B)に示すように、バックライトユニット352は、光源としてダイオード(LED)を用いることができる。例えば、白色に発するダイオード(W)402を所定の間隔に配置する。また、ダイオード(W)402からの光を効率よく反射させるため、ランプリフレクタ332を設けることができる。
また図12(C)に示すように、バックライトユニット352は、光源として各色RGBのダイオード(LED)403、404、405を用いることができる。各色RGBのダイオード(LED)403、404、405を用いることにより、白色を発するダイオード(W)402のみと比較して、色再現性を高くすることができる。また、ダイオード(W)402からの光を効率よく反射させるため、ランプリフレクタ332を設けることができる。
またさらに図12(D)に示すように、光源として各色RGBのダイオード(LED)403、404、405を用いる場合、それらの数や配置を同じとする必要はない。例えば、発光強度の低い色(例えば緑)を複数配置してもよい。
さらに白色を発するダイオード402と、各色RGBのダイオード(LED)403、404、405とを組み合わせて用いてもよい。
なおRGBのダイオードを有する場合、フィールドシーケンシャルモードを適用すると、時間に応じてRGBのダイオードを順次点灯させることによりカラー表示を行うことができる。
ダイオードを用いると、輝度が高いため、大型表示装置に適する。また、RGB各色の色純度が良いため冷陰極管と比べて色再現性に優れており、配置面積を小さくすることができるため、小型表示装置に適応すると、狭額縁化を図ることができる。
また、光源を必ずしも図12(A)から(D)に示すようなバックライトユニットとして配置する必要はない。例えば、大型表示装置にダイオードを有するバックライトを搭載する場合、ダイオードは該基板の背面に配置することができる。このときダイオードは、所定の間隔を維持し、各色のダイオードを順に配置させることができる。ダイオードの配置により、色再現性を高めることができる。
このようなバックライトを用いた表示装置に対し、積層された偏光板を設け、透過軸をずらして配置したことにより、コントラスト比の高い映像を提供することができる。特に、ダイオードを有するバックライトは、大型表示装置に適しており、大型表示装置の白色表示の輝度を高めることにより、暗所でも質の高い映像を提供することができる。
本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態11)
液晶表示装置には、液晶の駆動方法に、基板に対して直交に電圧を印加する縦電界方式、基板に対して平行に電圧を印加する横電界方式がある。積層され、透過軸をずらして配置した偏光板を設ける構成は、縦電界方式であっても、横電界方式であっても適用することができる。そこで、本実施の形態では、積層され、透過軸をずらして配置した偏光板を適用しうる各種液晶モードについて説明する。
まず図23にはTNモードの液晶表示装置の模式図を示す。
上記実施の形態と同様に、互いに対向するように配置された第1の基板101及び第2の基板102に、表示素子を有する層100が挟持されている。そして第1の基板101側には、第1の偏光板103、第2の偏光板104がパラレルニコルからずらして配置される。また第2の基板102側には、第3の偏光板105、第4の偏光板106が、パラレルニコルとなるように配置されている。なお、第1の偏光板103と第3の偏光板105はクロスニコルとなるように配置されている。
なお図示しないが、バックライト等は、第4の偏光板106の外側に配置される。第1の基板101、及び第2の基板102上には、それぞれ第1の電極108、第2の電極109が設けられている。そして、バックライトと反対側、つまり視認側の電極である第1の電極108は、少なくとも透光性を有するように形成する。
このような構成を有する液晶表示装置において、ノーマリホワイトモードの場合、第1の電極108及び第2の電極109に電圧が印加(縦電界方式と呼ぶ)されると、図23(A)に示すように黒色表示が行われる。このとき液晶分子は縦に並んだ状態となる。すると、バックライトからの光は、基板を通過することができず黒色表示となる。
そして図23(B)に示すように、第1の電極108及び第2の電極109の間に電圧が印加されていないときは白色表示となる。このとき、液晶分子は横に並び、平面内で捩れている状態となる。その結果、バックライトからの光は、一対の積層された偏光板であって、視認側における積層された偏光板をパラレルニコルからずらして配置された基板を通過することができ、所定の映像表示が行われる。
このとき、カラーフィルターを設けることにより、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルターは、第1の基板101側、又は第2の基板102側のいずれかに設けることができる。
TNモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
図24にはVAモードの液晶表示装置の模式図を示す。VAモードは、無電界の時に液晶分子が基板に垂直となるように配向されているモードである。
図23と同様に、第1の基板101、及び第2の基板102上には、それぞれ第1の電極108、第2の電極109が設けられている。そして、バックライトと反対側、つまり視認側の電極である第1の電極108は、少なくとも透光性を有するように形成する。第1の偏光板103、第2の偏光板104がパラレルニコルからずらして配置される。また第2の基板102側には、第3の偏光板105、第4の偏光板106が、パラレルニコルとなるように配置されている。なお、第1の偏光板103と第3の偏光板105はクロスニコルとなるように配置されている。
このような構成を有する液晶表示装置において、第1の電極108及び第2の電極109に電圧が印加される(縦電界方式)と、図24(A)に示すように白色表示が行われるオン状態となる。このとき液晶分子は横に並んだ状態となる。すると、バックライトからの光は、積層され、パラレルニコルからずれた偏光板が設けられた基板を通過することができ、所定の映像表示が行われる。このとき、カラーフィルターを設けることにより、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルターは、第1の基板101側、又は第2の基板102側のいずれかに設けることができる。
そして図24(B)に示すように、第1の電極108及び第2の電極109の間に電圧が印加されていないときは黒色表示、つまりオフ状態とする。このとき、液晶分子は縦に並んだ状態となる。その結果、バックライトからの光は基板を通過することができず、黒色表示となる。
このようにオフ状態では、液晶分子が基板に対して垂直に立ち上がって、黒表示となり、オン状態では液晶分子が基板に対して水平に倒れて白表示となる。オフ状態では液晶分子が立ち上がっているため、偏光されたバックライトからの光は、液晶分子の影響を受けることなくセル内を通過し、対向基板側の偏光板で完全に遮断することができる。そのため、一対の積層された偏光板であって、少なくとも一方の積層された偏光板においてパラレルニコルからずらして配置したことにより、さらなるコントラストの向上が見込まれる。
また液晶の配向が分割されたMVA(Multi−domain Vertical Alignment)モードに、本発明の積層された偏光板を適用することもできる。
VA(Vertical Alignment)モード、又はMVAモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
図25にはOCB(Optical Compensated Bend)モードの液晶表示装置の模式図を示す。OCBモードは、液晶層内で液晶分子の配列が光学的に補償状態を形成しており、これはベンド配向と呼ばれる。
図23と同様に、第1の基板101、及び第2の基板102上には、それぞれ第1の電極108、第2の電極109が設けられている。また図示しないが、バックライト等は第4の偏光板106の外側に配置される。そして、バックライトと反対側、つまり視認側の電極である第1の電極108は、少なくとも透光性を有するように形成する。第1の偏光板103、第2の偏光板104がパラレルニコルからずらして配置される。また第2の基板102側には、第3の偏光板105、第4の偏光板106が、パラレルニコルとなるように配置されている。なお、第1の偏光板103と第3の偏光板105はクロスニコルとなるように配置されている。
このような構成を有する液晶表示装置において、第1の電極108及び第2の電極109に電圧が印加される(縦電界方式)と、図25(A)に示すように黒色表示が行われる。このとき液晶分子は縦に並んだ状態となる。すると、バックライトからの光は、基板を通過することができず、黒色表示となる。
そして図25(B)に示すように、第1の電極108及び第2の電極109の間に電圧が印加されていないときは白色表示となる。このとき、液晶分子は斜めに並んだ状態となる。その結果、バックライトからの光は積層された偏光板が設けられた基板を通過することができ、所定の映像表示が行われる。このとき、カラーフィルターを設けることにより、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルターは、第1の基板101側、又は第2の基板102側のいずれかに設けることができる。
このようなOCBモードでは、液晶層で生じる複屈折を、一対の積層された偏光板であって、視認側において、積層された偏光板をパラレルニコルからずれて配置したことにより、補償することができる。その結果、広視野角を実現することができ、コントラスト比を高めることができる。
図26にはIPS(in−plane switching)モードの液晶表示装置の模式図を示す。IPSモードは、液晶分子を基板に対して常に平面内で捩るモードであり、電極は一方の基板側のみに設けた横電界方式をとる。
IPSモードは一方の基板に設けられた一対の電極により液晶を制御することを特徴とする。そのため、第2の基板102上に一対の電極111、112が設けられている。一対の電極111、112は、それぞれ透光性を有するとよい。第1の偏光板103、第2の偏光板104がパラレルニコルからずらして配置される。また第2の基板102側には、第3の偏光板105、第4の偏光板106が、パラレルニコルとなるように配置されている。なお、第1の偏光板103と第3の偏光板105はクロスニコルとなるように配置されている。また図示しないが、バックライト等は第4の偏光板106の外側に配置される。
このような構成を有する液晶表示装置において、一対の電極111、112に電圧が印加されると、図26(A)に示すように白色表示が行われるオン状態となる。すると、バックライトからの光は、一対の積層された偏光板であって、視認側において積層された偏光板をパラレルニコルからずれて配置した基板を通過することができ、所定の映像表示が行われる。
このとき、カラーフィルターを設けることにより、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルターは、第1の基板101側、又は第2の基板102側のいずれかに設けることができる。
そして図26(B)に示すように、一対の電極111、112の間に電圧が印加されていないとき黒表示、つまりオフ状態とする。このとき、液晶分子は、横に並び、且つ平面内で捩れた状態となる。その結果、バックライトからの光は基板を通過することができず、黒色表示となる。
IPSモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
本発明の一対の積層された偏光板であって、視認側において積層された偏光板をパラレルニコルからずれて配置した構成を、縦電界方式の液晶表示装置に適用すると、さらなる高コントラスト比の表示を行うことができる。このような縦電界方式は、室内で用いるコンピュータ用表示装置や大型テレビとして好適である。
また本発明を横電界方式の液晶表示装置に適用すると、広視野角に加えて、高コントラスト比の表示とすることができる。このような横電界方式は、携帯用の表示装置に好適である。
図27には、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード及びAFLC(Antiferroelectric Liquid Crystal)モードの液晶の模式図を示す。
図23と同様に、第1の基板101、及び第2の基板102上には、それぞれ第1の電極108、第2の電極109が設けられている。そして、バックライトと反対側、つまり視認側の電極である第1の電極108は、少なくとも透光性を有するように形成する。第1の偏光板103、第2の偏光板104がパラレルニコルからずらして配置される。また第2の基板102側には、第3の偏光板105、第4の偏光板106が、パラレルニコルとなるように配置されている。なお、第1の偏光板103と第3の偏光板105はクロスニコルとなるように配置されている。
このような構成を有する液晶表示装置において、第1の電極108及び第2の電極109に電圧が印加(縦電界方式と呼ぶ)されると、図27(A)に示すように、白色表示となる。このとき、液晶分子は横に並び、平面内で捩れている状態となる。その結果、バックライトからの光は、一対の積層された偏光板であって、視認側に置いて積層された偏光板をパラレルニコルからずれて配置された基板を、通過することができ、所定の映像表示が行われる。
そして図27(B)に示すように、第1の電極108及び第2の電極109の間に電圧が印加されていないときは、黒色表示が行われる。このとき液晶分子は横に並んだ状態となる。すると、バックライトからの光は、基板を通過することができず黒色表示となる。
このとき、カラーフィルターを設けることにより、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルターは、第1の基板101側、又は第2の基板102側のいずれかに設けることができる。
FLCモード及びAFLCモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
その他、本発明は旋光モード、散乱モード、複屈折モードの液晶表示装置、偏光板を基板の両側に配置する表示装置において適用できる。
本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態12)
本発明に係る電子機器として、テレビジョン装置(単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置(単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ)、PDA等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図28を参照して説明する。
図28(A)に示す携帯情報端末機器は、本体9201、表示部9202等を含んでいる。表示部9202は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高い携帯情報端末機器を提供することができる。
図28(B)に示すデジタルビデオカメラは、表示部9701、表示部9702等を含んでいる。表示部9701は本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高いデジタルビデオカメラを提供することができる。
図28(C)に示す携帯電話機は、本体9101、表示部9102等を含んでいる。表示部9102は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高い携帯電話機を提供することができる。
図28(D)に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体9301、表示部9302等を含んでいる。表示部9302は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高い携帯型のテレビジョン装置を提供することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの(例えば40インチ以上)まで、幅広いものに、本発明の表示装置を適用することができる。
図28(E)に示す携帯型のコンピュータは、本体9401、表示部9402等を含んでいる。表示部9402は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高い携帯型のコンピュータを提供することができる。
図28(F)に示すテレビジョン装置は、本体9501、表示部9502等を含んでいる。表示部9502は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、コントラスト比の高いテレビジョン装置を提供することができる。
このように、本発明の表示装置により、コントラスト比の高い電子機器を提供することができる。