JPH09113904A - 液晶表示装置およびその拡散板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視角特性に優れコントラスト、色調階調を向
上させた液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 対向配置された少なくとも一方が透明
で、かつ電極を有した一対の基板２ａ，２ｂと、前記一
対の基板の間に封入された液晶層２ｃおよび前記一対の
基板の間に一定のギャップを与えるスペーサを挟持して
なる液晶セル２と、前記液晶層を通過した透過光を拡散
させる拡散板１と、前記電極間に電圧を印加して前記液
晶層の透過光量を変化させる制御手段と、前記液晶層の
透過光量を変化させるための電圧波形を発生する駆動回
路とを備え、前記拡散板１を、屈折率異方性を有して前
記屈折率の異常光成分の前記拡散板の厚み方向の平均の
軸方向が無秩序に配向した高分子材料から構成したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に視角変化によるコントラスト比、透過光輝度、
色調変化が少ない液晶比装置およびその拡散板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像表示デバイスとして液晶表示
装置が多くの分野において使用されるようになった。

【０００３】この種の液晶表示装置は、表示窓をもつ上
フレームと、駆動回路基板を一体化した一対のガラス基
板からなる液晶セルと、光拡散板と導光板等からなる導
光体組立と、少なくとも一辺に線状のバクライト光源を
搭載する中間フレームと、下フレーム等を有し、これら
を上記の順で積層し、上記上フレームと下フレームとを
連結固定してなるのが一般的である。

【０００４】そして、上記一対のガラス基板の液晶対向
面には走査電極、信号電極、その他の機能膜群を有し、
それらの対向ギャップにシリカあるいはプラスチック等
からなる略々球形あるいは断面円形の微小スペーサを分
散させて介在させることにより一対の基板を所定のセル
厚（以下、単にギャップとも言う）で保持させるように
している。

【０００５】カラー対応の液晶表示装置では、上記一対
のガラス基板の一方のガラス基板（例えば、上ガラス基
板）の内面に複数色のカラーフィルタを始め、画素選択
用の透明電極や配向膜などの機能膜群が形成され、他方
のガラス基板（下ガラス基板）には信号印加用の透明電
極（ＴＦＴ型などのアクティブ方式の液晶表示装置で
は、下ガラス基板に画素選択用の薄膜トランジスタ等の
スイッチング素子およびその信号電極）、配向膜等の上
記上ガラス基板とは異なる構成の機能膜群が設けられて
いる。

【０００６】この種の液晶比装置は、視角方向でコント
ラスト、透過光輝度あるいは色調に変化が起こることが
知られている。

【０００７】視角特性が良好な液晶表示装置を実現する
ために、１画素を２つの領域に分割し、それぞれの領域
の視角方向を正反対にし、画素全体ではその平均の視角
が得られるようにしたものが提案されている（１９９２
年、ジャパンディスプレイ予稿集 第５９１〜５９４頁
参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】大容量表示が可能な液
晶表示装置の代表的なものとしては、スーパーツイステ
ッドネマチック（ＳＴＮ）型と薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）型とが知られている。

【０００９】しかし、これらの液晶表示装置は、表示画
面を斜め方向から見た場合に透過率並びに表示色が大き
く変化し、階調表示した場合に隣り合う階調レベルが反
転したり、あるいはカラー表示時の中間調の色調が変化
すると言う問題があった。

【００１０】前記したように、ＴＦＴ型液晶表示装置に
おいて、１画素の視角方向を平均化させる方法が提案さ
れている。

【００１１】この提案方式によれば、上下方向の視角特
性は対称となり、階調レベルの反転もある程度抑制され
るようになった。

【００１２】しかし、この方式では、表示画面を正面か
ら見た場合のコントラストが低下することと、カラー表
示時の中間調の色調が変化するという問題がある。

【００１３】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、視角特性に優れた液晶表示装置とこの液晶表示
装置の用いる拡散板を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の第１の発明の液晶表示装置は、対
向配置された少なくとも一方が透明で、かつ電極を有し
た一対の基板と、前記一対の基板の間に封入された液晶
層および前記一対の基板の間に一定のギャップを与える
スペーサを挟持してなる液晶セルと、前記液晶層を通過
した透過光を拡散させる拡散板と、前記電極間に電圧を
印加して前記液晶層の透過光量を変化させる制御手段
と、前記液晶層の透過光量を変化させるための電圧波形
を発生する駆動回路とを備え、前記拡散板が屈折率異方
性を有し、前記屈折率の異常光成分の前記拡散板の厚み
方向の平均の軸方向が無秩序に配向した高分子材料から
構成されることを特徴とする。

【００１５】また、請求項２に記載の第２の発明の液晶
表示装置は、対向配置され、かつ電極を有した一対の透
明基板と、前記一対の基板の間に封入された液晶層およ
び前記一対の基板の間に一定のギャップを与えるスペー
サを挟持してなる液晶セルと、前記液晶セルの一方の透
明基板側に配置された背面照明光源と、前記背面照明光
源から前記液晶層を通過した透過光を拡散させる拡散板
と、前記電極間に電圧を印加して前記液晶層の透過光量
を変化させる制御手段と、前記液晶層の透過光量を変化
させるための電圧波形を発生する駆動回路とを備え、前
記拡散板が屈折率異方性を有し、前記屈折率の異常光成
分の前記拡散板の厚み方向の平均の軸方向が無秩序に配
向した高分子材料から構成されると共に、前記背面照明
光源が指向性を有することを特徴とする。

【００１６】さらに、請求項３に記載の第３の発明は、
第１または第２の発明の液晶表示装置における前記拡散
板中での屈折率の異常光成分が一軸配向した微小領域を
形成し、かつ当該拡散板の厚み方向の平均値では当該異
常光成分の軸方向が無秩序に配向していることを特徴と
する。

【００１７】さらに、請求項４に記載の第４の発明の液
晶表示装置は、第１または第２の発明の液晶表示装置に
おける前記拡散板の厚さが５００μｍ以下、前記液晶層
が誘電率異方性を有し、当該液晶層の厚みｄおよび屈折
率異方性Δｎの積ｄ・Δｎが０．２μｍ〜１．２μｍ、
かつ前記厚みｄが３．０μｍ以下、前記屈折率異方性Δ
ｎが１．３以下であることを特徴とする。

【００１８】さらに、第３の発明における前記拡散板中
の前記微小領域の面内方向の面積直径が１００μｍ以
下、かつ前記基板の面に垂直方向から入射した光の透過
率が９０％以上であることを特徴とする。

【００１９】さらに、第４の発明における前記拡散板が
高分子中に液晶材料を分散した薄膜から構成したことを
特徴とする。

【００２０】さらに、第４の発明における前記拡散板が
非晶質性高分子材料から構成したことを特徴とする液晶
表示装置。

【００２１】さらに、第１または第２の発明における前
記液晶材料がコレステリック液晶であることを特徴とす
る。

【００２２】そして、第５の発明の拡散板が、屈折率異
方性を有し、かつ屈折率の異常光成分の軸方向が無秩序
に配向すると共に、厚さ方向に入射した光を散乱させる
高分子材料から構成されたことを特徴とする。

【００２３】そしてまた、上記拡散板が、屈折率の異常
光成分が一軸配向した微小領域が形成され、かつ厚み方
向に異常光成分の軸方向の平均値が無秩序に配向してい
ることを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明による液晶表示装置および
その拡散板は次のように実施される。

【００２５】図１は本発明による液晶表示装置の構成例
を説明する断面模式図であって、１は拡散板、２は液晶
セル、２ａと２ｂは透明ガラス基板、２ｃは液晶層、２
ｄと２ｅは偏光板、３はプリズムシート等からなる指向
性光学シート、５は背面照明光源（以下、バックライト
とも言う）、４ａは導光体、４ｂは冷陰極蛍光灯であ
る。なお、指向性光学シート３、導光体４ａ、および冷
陰極蛍光灯４ｂで背面照明光源（バックライト）を構成
する。

【００２６】また、６は液晶表示装置の出射光、７は液
晶セルの出射光、８は液晶セルの入射光、９はバックラ
イトの出射光である。なお、同図では配向膜、電極、制
御手段、駆動回路あるいはスペーサは図示を省略してあ
る。

【００２７】すなわち、（１）電極を有して対向配置さ
れた少なくとも一方が透明なガラス基板からなる一対の
基板２ａ，２ｂと、当該一対の基板に挟持された液晶層
２ｃと、前記一対の基板の各面に形成されて前記液晶層
に接して液晶分子を所定の方向に配向制御する配向膜
と、一対の基板間に挟持して当該基板間に一定のギャッ
プを与えるスペーサとから液晶セル２を構成し、前記液
晶パネルを挟んで一対の偏光板２ｄ，２ｅと、前記液晶
層を通過した透過光を拡散させる拡散板１および前記電
極間に電圧を印加して前記液晶層の透過光量を変化させ
る制御手段と、前記液晶層の透過光量を変化させるため
の電圧波形を発生するＬＳＩからなる駆動回路とで液晶
表示装置を構成し、前記拡散板１として、屈折率異方性
を有し前記屈折率の異常光成分の前記拡散板の厚み方向
の平均の軸方向が無秩序に配向した高分子材料から構成
する。

【００２８】上記拡散板１を設けたことで、屈折率の異
常光成分の厚み方向の平均の軸方向が無秩序に配向し、
視野方向の変化に対してもコントラスト比、輝度、およ
び色調を維持させることができる。

【００２９】図２は本発明による拡散板の第１例を説明
する断面模式図であって、１ａは微小配向領域、図１と
同一符合は同一部分に対応する。

【００３０】同図において、液晶セル２からの出射光７
は拡散板１の微小配向領域１ａにより無秩序な複屈折効
果で様々な方向に屈折され、出射拡散光６は偏りなく出
射するため、視野角が広くなる。

【００３１】また、（２）対向配置され、かつ電極を有
したガラス基板からなる一対の透明基板１ａ，１ｂと、
前記一対の基板の間に封入された液晶層２ａおよび前記
一対の基板の間に一定のギャップを与えるスペーサを挟
持してなる液晶セル２と、前記液晶セルの一方の透明基
板側に配置されたバックライト５と、前記バックライト
から前記液晶層を通過した透過光を拡散させる拡散板１
と、前記電極間に電圧を印加して前記液晶層の透過光量
を変化させる制御手段と、前記液晶層の透過光量を変化
させるための電圧波形を発生する駆動回路とで液晶表示
装置を構成し、前記拡散板１として、屈折率異方性を有
し、前記屈折率の異常光成分の前記拡散板の厚み方向の
平均の軸方向が無秩序に配向した高分子材料から構成さ
れると共に、前記バックライト４を構成する導光体４ａ
の液晶セル側にプリズムシートからなる指向性光学シー
ト３を積層して当該導光体４ａから出射した光に液晶セ
ル方向の指向性を与える。

【００３２】図３は本発明によるバックライトの効果を
従来技術によるバックライトと比較した説明図であっ
て、（ａ）は従来のバックライトを用いた場合を、
（ｂ）は本発明のバックライトを用いた場合を示し、１
ａは上側の基板、１ｂは下側の基板、１０はカラーフィ
ルタ、１１は遮光層（ブラックマトリクス）、１２は透
明電極、１４は光路である。

【００３３】同図（ａ）において、従来のバックライト
は指向性を有しないために、液晶セルの照明光の行路に
広がりがあり、隣り合う画素からの出射光が重なり合っ
て表示する文字た図形等の画像の線にぼけが発生する。

【００３４】これに対し、同図（ｂ）に示した本発明の
バックライトを用いた場合には、その液晶セルの照明光
の行路に広がりが少なく、その広がり角度を基板に垂直
は方向から±４０°以内とすることで隣り合う画素から
の出射光が重なることがなく、高精細の表示が得られ
る。

【００３５】本発明のバックライトの指向性の出射角度
は、セルギャップや画素の大きさ、ガラス基板１ａ，１
ｂの厚さにより異なるが、±４０°以内であれば上記し
たぼけが発生することはない。

【００３６】さらに、平行光線が液晶セルに入射すれ
ば、液晶セルが如何なる表示モードであっても、視角特
性を改善することが可能となる。

【００３７】図４は指向性光学シートとしてのプリズム
シートの例を説明する断面模式図であって、（ａ）は矢
印で示した冷陰極蛍光灯からの光に対面する側に斜面を
有する断面鋸歯状の多数のマイクロプリズム３ａを持つ
プリズムシートを導光体４ａに積層したもの、（ｂ）は
冷陰極蛍光灯からの光に対面する側に二等辺三角形断面
形状の多数のマイクロプリズム３ｂを持つプリズムシー
トを導光体４ａに積層したものである。

【００３８】なお、指向性光学シート３として、上記の
プリズムシートに代えて所謂マイクロレンズを形成した
シートを用いることもできる。

【００３９】さらに、（３）前記拡散板１中に、屈折率
の異常光成分が一軸配向した微小領域を形成し、かつ、
当該拡散板の厚み方向の平均値では屈折率の異常光成分
の軸方向が無秩序になるように配向させる。

【００４０】図５は本発明に用いられる拡散板の構成例
を説明する断面模式図であって、（ａ）は拡散板１の基
体１ｂとは異なる一軸配向した領域（微小配向領域）１
ａを無定形で多数配置したもの、（ｂ）は微小配向領域
１ａを断面が円柱状のものを多数配置したものである。

【００４１】また、図６は本発明に用いられる拡散板の
さらに他の構成例を説明する断面模式図であって、
（ａ）は微小配向領域１ａを断面が円錐台形状のものを
多数配置したもの、（ｂ）は微小配向領域１ａを直径が
異なる球形状としたものである。上記した各例に示した
微小配向領域では、屈折率の異常光成分が一定方向に配
向させているが、領域間で秩序はなく、厚さ方向の平均
ではランダムになっている。

【００４２】さらに、（４）前記拡散板中の前記微小領
域１ａの面内方向の面積直径を１００μｍ以下とする。
この直径は１画素の大きさよりも小さいことが好まし
い。

【００４３】図７は本発明による液晶セルの画素部にお
ける拡散板の平面模式図であって、赤画素（Ｒ画素）１
５ａ、緑画素（Ｇ画素）１５ａ、青画素（Ｂ画素）１５
ａの各領域の大きさを３００μｍ×１００μｍとしたと
き、微小配向領域１ａの大きさが最大でも９０μｍとし
たランダムな大きさに配置する。

【００４４】そして、各微小配向領域は隣り合う画素に
は重複しないようにすることによって、文字た図形投射
型の画像にぼけやにじみが発生しなくなる。

【００４５】図８は微小配向領域の平面形状例の説明図
であって、（ａ）は円形、（ｂ）は６角形としたもので
ある。

【００４６】さらに、本発明は掻きのように実施でき
る。

【００４７】（５）前記拡散板１の厚さを５００μｍと
する。これにより出射光透過率の減衰がなくなる。

【００４８】（６）前記拡散板１の基板面に垂直方向か
ら入射する光の透過率が９０％以上となるようにするこ
とで、コントラスト比の低下を防止できる。

【００４９】（７）前記拡散板１を高分子液晶材料で構
成する。高分子液晶は高温において液晶状態であり、室
温では固体のフィルム状となる物質であることが好まし
い。

【００５０】なお、高分子液晶は直鎖型あるいは側鎖型
の何れでもよい。

【００５１】（８）前記拡散板１を非晶質の高分子材料
で構成する。これにより拡散板としてのフィルム化が容
易で、均一な膜厚と配向状態が得られる。

【００５２】（９）前記拡散板１を高分子中に液晶材料
を分散した薄膜とする。液晶材料の分散形態は次のよう
にする。

【００５３】図９は本発明による高分子分散液晶材料の
薄膜から構成した拡散板の構造例を説明する断面模式図
であって、（ａ）は高分子材料の基体１ｂ中に液晶材料
１ａを網目状に分散したもの、（ｂ）は球形のカプセル
状に分散したものである。

【００５４】（１０）図１に示した液晶セル２を構成す
る液晶層２ｃとして、誘電率異方性を有し、当該液晶層
の厚みｄおよび屈折率異方性Δｎの積Δｎ・ｄを０．２
μｍ〜１．２μｍとし、かつ、当該液晶層の厚みｄを
３．０μｍ以上とすると共に、上記屈折率異方性Δｎを
０．１８以下とする。

【００５５】そして、（１１）上記液晶材料をコレステ
リック液晶とする。

【００５６】以上のように、屈折率異方性を有する高分
子材料で構成し、かつ屈折率の異常光成分の軸方向が無
秩序に配向した拡散板を液晶セルに積層したことで、当
該液晶セルの出射光角度が視角によらず平均化させるこ
とができ、何れの方向から見ても高品質の画像表示を得
ることができる。

【００５７】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、詳細に説明す
る。

【００５８】〔実施例１〕前記図１に示した構成におい
て、一対の基板２ａ，２ｂとして、厚みが０．７ｍｍの
ガラス基板の表面を研磨したものを用い、この表面にカ
ラー対応の液晶セルではカラーフィルタを形成し、さら
にＩＴＯ（インジウムチンオキサイド）の透明電極をス
パッタ法で成膜する。この上にポリイミド系配向制御膜
（例えば、日産化学社製のＲＮ４２２）をスピナーで塗
布し、これを２５０°Ｃで３０分間焼成し、ラビング処
理して３．５°のプレチルト角を有する配向膜を形成す
る（なお、このプレチルト角は回転結晶法で測定し
た）。

【００５９】この一対の基板２ａ，２ｂの間に誘電率異
方性Δεが正で、その値が４．５、複屈折異方性Δｎが
０．１３３（５８９ｎｍ、２０°Ｃ）のネマチック液晶
組成物を封入する。

【００６０】上記の配向膜のラビング方向は、時分割駆
動を行うための液晶分子のねじれ角（ツイスト角）が２
４０°となるように設定する。ここで、ツイスト角はラ
ビング方向およびネマチック液晶に添加される旋光物質
の種類と量によって規定される。

【００６１】ツイスト角は、液晶層の閾値近傍の点灯状
態が光を散乱する配向となることから最大値が制限さ
れ、３６０°が上限である。走査線数が２００本でもコ
ントラストが十分に満足できるような白黒表示を可能と
する液晶セルではツイスト角は２４０°が好ましい。

【００６２】なお、ＴＦＴ型液晶セルの場合は、上記電
極の他、一方の基板にはブラックマトリクスで区画した
カラーフィルタ、保護膜、その他の機能膜を、ＴＦＴ型
液晶セルの場合には、他方の基板にＴＦＴ構成用の各種
薄膜が形成され、その上に配向膜が成膜される。

【００６３】本実施例では、液晶セル２の下側に導光体
４ａと冷陰極蛍光灯４ｂおよびプリズムシート３とから
なるバックライト５を配置した透過型液晶表示装置とし
た。プリズムシート３は、前記図４に示したようなプリ
ズムシートを積層し、導光体４ａからの出射光９を集光
し、光路の広がりを基板面に垂直な方向から±４０°以
内とした。これにより、８階調表示を行ったときの画面
の上下および左右方向の視角特性をフォトリサーチ社製
の輝度計ＰＲ−１９８０Ａで測定した結果、階調レベル
が反転しない視角範囲は上下方向で４０°、左右方向で
３０°が得られた。

【００６４】また、最大コントラスト比（白表示透過率
と黒表示透過率の比）は３０対１が得られた。

【００６５】〔実施例２〕液晶セルを構成する基板とし
て、厚みが１．１ｍｍで表面を研磨した一対のガラス基
板を用いる。

【００６６】このガラス基板間に、誘電異方性Δεが正
で、その値が４．５複屈折率Δｎが０．０７２（５８９
ｎｍ，２０°Ｃ）のネマチック液晶組成物を封入する。

【００６７】上記一つのガラス基板の液晶層と接する界
面には、ポリイミド系の配向制御膜を塗布し、ラビング
処理して、３．５°のプレチルト角とする。上下界面上
のラビング方向は互いに略々直交させる。

【００６８】上記一対のガラス基板の間には、球形のポ
リマービーズを分散して挟持させ、液晶組成物の封入状
態でｄを４．５μｍとした。したがって、Δｎ・ｄは
０．３２４となる。

【００６９】この液晶セルの上下にそれぞれ偏光板（日
東電工社製のＧ１２２０ＤＵ）を積層し、一方の偏光板
の偏光透過軸をラビング方向に略々平行に配置し、他方
の偏光板の偏光透過軸を前記一方の偏光板の偏光透過軸
に直交させた。

【００７０】これにより、ノーマリーホワイト特性（電
圧無印加状態で白表示）を得ることができる。

【００７１】なお、ソース電極およびドレイン電極は一
方の薄膜トランジスタ上に形成され、他方の基板上には
コモン電極を形成して、相対向する基板上の電極は何れ
もアルミニウムから構成する。なお、アルミニウムに限
らず、電気抵抗が小さい金属性のものであれば特に材料
の制限はなく、例えばクロム、銅などを用いてもよい。

【００７２】画素数は４０（×３）×３０、すなわちｎ
＝１２０、ｍ＝３０で、画素ピッチは横方向（コモン電
極間）が８０μｍ、縦方向（ゲート電極間）は２４０μ
ｍである。

【００７３】コモン電極の幅は１２μｍで、隣接するコ
モン電極の間隙（６８μｍ）よりも狭くしたことにより
高い開口率を得ることができる。

【００７４】また、薄膜トランジスタを有する側のガラ
ス基板に相対向するガラス基板上にストライプ状のＲ，
Ｇ，Ｂ３色のカラーフィルタを形成し、当該カラーフィ
ルタの上には、表面を平坦化するための透明樹脂（平滑
層、保護層とも言う）を被覆する。この透明樹脂の材料
としては、エポキシ樹脂を用いた。

【００７５】さらに、前記したようにこの透明樹脂の上
にポリイミド系の樹脂からなる配向制御膜を塗布し、ラ
ビング処理を施す。この液晶セルにＬＳＩ駆動回路を接
続する。

【００７６】このように構成した液晶セルを用いて組み
立てた液晶表示装置で８階調表示を行った時の画面の上
下および左右方向の視角特性をフォトリサーチ社製の輝
度計ＰＲ１９８０Ａで測定したところ、階調レベルが反
転しない視角範囲は、上下方向で７０°、左右方向で５
０°が得られた。また、最大コトラスト比（白表示透過
率と黒表示透過率の比）は３００対１であった。そし
て、上下および左右方向の視角特性とも対称な特性を示
した。

【００７７】なお、ツイスト角は９０°としたが、３０
°〜１００°の範囲であれば上記と同様の効果が得られ
る。ツイスト角を小さくすると、上下および左右方向の
視角範囲は広くなる。

【００７８】〔実施例３〕前記〔実施例２〕の構成にお
いて、液晶組成物のみを前記図９（ｂ）で説明したよう
なＰＶＡ（ポリビニルアルコール）で被覆してカプセル
状としたものを液晶層とした。

【００７９】この液晶セルを用いて組み立てた液晶表示
装置で８階調表示を行った時の上下および左右方向の視
角特性をフォトリサーチ社製の輝度計ＰＲ１９８０Ａで
測定した結果、階調レベルが反転しない視角範囲は、上
下方向で５０°、左右方向で５０°であった。

【００８０】〔実施例４〕前記〔実施例１〕の構成にお
いて、液晶組成物をメルク社製のＳ８１１を１５％添加
し、ツイスト角が３６０°のコレステリック液晶とし、
ＰＶＡで被覆したカプセル状としたものを液晶層とし
た。

【００８１】この液晶セルを用いて組み立てた液晶表示
装置で８階調表示を行った時の上下および左右方向の視
角特性をフォトリサーチ社製の輝度計ＰＲ１９８０Ａで
測定した結果、階調レベルが反転しない視角範囲は、上
下方向で４０°、左右方向で３０°であった。また、最
大コントラスト比（白表示透過率と黒表示透過率の比）
は３０対１であった。

【００８２】〔比較例〕以上の各実施例の効果を説明す
るために、主構成を前記〔実施例１〕と同様とし、ツイ
スト角を９０°、前記図４（ａ）に示したプリズムシー
トを用い、拡散板を配置しない構成とした液晶セルを用
いて組み立てた液晶表示装置で８階調の表示を行った。

【００８３】そのときの上下および左右方向の視角特性
をフォトリサーチ社製の輝度計ＰＲ１９８０Ａで測定し
た結果、階調レベルが反転しない視角範囲は、上下方向
で３０°、左右方向で４５°で、上下方向に視角特性は
非対称となった。

【００８４】次に、本発明による液晶非装置の適用例に
ついて説明する。

【００８５】図１０は本発明による液晶表示装置を用い
て組み立てたＴＦＴ型液晶表示モジュールの構造例を説
明する展開斜視図である。なお、括弧内の数字は前記実
施例における相当部分の符号を示す。

【００８６】同図において、ＭＤＬは液晶表示モジュー
ル、ＳＨＤは上フレームである金属製のシールドケー
ス、ＷＤは液晶表示モジュールの有効画面を画定する表
示窓、ＰＮＬは液晶表示素子からなる液晶セル（２）、
ＳＣＰは拡散板（１）、ＰＣＢ１はドレイン側回路基
板、ＰＣＢ２はゲート側回路基板、ＰＣＢ３はインター
フェース回路基板、ＰＲＳはプリズムシート（３）、Ｓ
ＰＳは拡散シート、ＧＬＢは導光体（４ａ）、ＲＦＳは
反射シート、ＢＬはバックライト（５）、ＬＰはバック
ライトＢＬのランプを構成する冷陰極蛍光灯（４ｂ）、
ＬＳは反射シート、ＧＣはゴムブッシュ、ＬＰＣはラン
プケーブル、ＭＣＡは導光体ＧＬＢを設置する開口ＭＯ
を有する下側ケース、ＪＮ１，２，３は回路基板間を接
続するジョイナ、ＴＣＰ１，２はテープキャリアパッケ
ージ、ＩＮＳ１，２，３は絶縁シート、ＧＣはゴムクッ
ション、ＢＡＴは両面粘着テープ、ＩＬＳは遮光スペー
サである。

【００８７】上記の各構成材は、金属製のシールドケー
スＳＨＤと下側ケースＭＣＡの間に積層されて挟持固定
されて液晶表示モジュールＭＤＬを構成する。

【００８８】液晶セルＰＮＬには本発明による拡散板Ｓ
ＣＰが積層され、その周辺に各種の回路基板を取り付け
て画像表示のための駆動がなされる。

【００８９】また、液晶セルＰＮＬの裏面には導光体Ｇ
ＬＢに各種の光学シートを積層してなるバックライトＢ
Ｌが設置され、液晶表示パネルＰＮＬに形成された画像
を照明して表示窓ＷＤに表示する。

【００９０】図１１は本発明が適用されるアクティブ・
マトリクス方式カラー液晶表示装置の一画素とその周辺
を示す平面図である。

【００９１】同図に示すように、各画素は隣接する２本
の走査信号線（ゲート信号線または水平信号線）ＧＬ
（ゲートライン）と、隣接する２本の映像信号線（ドレ
イン信号線または垂直信号線）ＤＬ（データライン）と
の交差領域内（４本の信号線で囲まれた領域内）に配置
されている。

【００９２】各画素は薄膜トランジスタＴＦＴ（ＴＦＴ
１，ＴＦＴ２）、透明な画素電極ＩＴＯ１および保持容
量素子Ｃadd （付加容量）を含む。走査信号線ＧＬは図
では左右方向に延在し、上下方向に複数本配置されてい
る。また、映像信号線ＤＬは上下方向に延在し、左右方
向に複数本配置されている。

【００９３】なお、ＳＤ１はソース電極、ＳＤ２はドレ
イン電極、ＢＭはブラックマトリクス、ＦＩＬはカラー
フィルタである。

【００９４】また、図１２は図１１のＬ１−Ｌ１線で切
断した断面図であって、液晶層ＬＣを基準にして下部透
明ガラス基板ＳＵＢ１側には薄膜トランジスタＴＦＴお
よび透明画素電極ＩＴＯ１が形成され、上部透明ガラス
基板ＳＵＢ２側にはカラーフィルタＦＩＬ、遮光膜すな
わちブラックマトリクスＢＭが形成されている。この上
部透明ガラス基板を一般にカラーフィルタ基板と称す
る。

【００９５】透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の両面
にはディップ処理等によって形成された酸化シリコン膜
ＳＩＯが設けられている。

【００９６】上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の内側（液晶
層ＬＣ側）の表面には、ブラックマトリクスＢＭ、カラ
ーフィルタＦＩＬ、保護膜ＰＳＶ２、共通透明画素電極
ＩＴＯ２（ＣＯＭ）および上部配向膜ＯＲＩ２が順次積
層して設けられている。

【００９７】図１３は本発明による液晶表示素子を用い
た液晶表示モジュールを組み込んだ電子機器の一例を説
明する携帯型パソコンの外観図であって、図１０と同一
符号は同一部分に対応する。

【００９８】この携帯型パソコンは、キーボードを搭載
しホストＣＰＵを内蔵した本体部と液晶表示モジュール
ＭＤＬを実装しインバータ電源ＩＶを内蔵した表示部と
から構成され、両者はヒンジを連絡するケーブルにより
結合されている。

【００９９】また、表示部には各種の調整ボタンＣＴ、
ＴＣＯＮ、ＣＲ等が設けられており、キーボードとホス
トからの信号は矢印に示したように流れて表示部に表示
される。

【０１００】本発明を適用して製造した液晶表示素子を
用いることにより、視角特性の良好な高画質の画像表示
を行うことができる。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶セルに表示光の出射側に屈折率異方性を有し、当該
屈折率の異常光成分の軸方向が無秩序に配向している拡
散板を積層したじょとにより、また、この拡散板と共
に、バックライトに上記液晶セル方向の指向性を持たせ
たことによって、視角特性に優れ、かつコントラスト比
が大きく、高輝度で色調変化の少ない高画質の液晶表示
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の構成例を説明する
断面模式図である。

【図２】本発明による拡散板の第１例を説明する断面模
式図である。

【図３】本発明によるバックライトの効果を従来技術に
よるバックライトと比較した説明図である。

【図４】指向性光学シートとしてのプリズムシートの例
を説明する断面模式図である。

【図５】本発明に用いられる拡散板の構成例を説明する
断面模式図である。

【図６】本発明に用いられる拡散板のさらに他の構成例
を説明する断面模式図である。

【図７】本発明による液晶セルの画素部における拡散板
の平面模式図である。

【図８】微小配向領域の平面形状例の説明図である。

【図９】本発明による高分子分散液晶材料の薄膜から構
成した拡散板の構造例を説明する断面模式図である。

【図１０】本発明による液晶表示装置を用いて組み立て
たＴＦＴ型液晶表示モジュールの構造例を説明する展開
斜視図である。

【図１１】本発明が適用されるアクティブ・マトリクス
方式カラー液晶表示装置の一画素とその周辺を示す平面
図である。

【図１２】図１１のＬ１−Ｌ１線で切断した断面図であ
る。

【図１３】本発明による液晶表示素子を用いた液晶表示
モジュールを組み込んだ電子機器の一例を説明する携帯
型パソコンの外観図である。

【符合の説明】

１ 拡散板 ２ 液晶セル ２ａ，２ｂ 透明ガラス基板 ２ｃ 液晶層 ２ｄ，２ｅ 偏光板 ３ プリズムシート等からなる指向性光学シート ４ａ 導光体 ４ｂ 冷陰極蛍光灯 ５ 背面照明光源（バックライト） ６ 液晶表示装置の出射光 ７ 液晶セルの出射光 ８ 液晶セルの入射光 ９ バックライトの出射光。

【手続補正書】

【提出日】平成７年１２月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に視角変化によるコントラスト比、透過光輝度、
色調変化が少ない液晶表示装置およびその拡散板に関す
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】この種の液晶表示装置は、表示窓をもつ上
フレームと、駆動回路基板を一体化した一対のガラス基
板からなる液晶セルと、光拡散板と導光板等からなる導
光体組立と、少なくとも一辺に線状のバックライト光源
を搭載する中間フレームと、下フレーム等を有し、これ
らを上記の順で積層し、上記上フレームと下フレームと
を連結固定してなるのが一般的である。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】この種の液晶表示装置は、視角方向でコン
トラスト、透過光輝度あるいは色調に変化が起こること
が知られている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の第１の発明の液晶表示装置は、対
向配置された少なくとも一方が透明で、かつ電極を有し
た一対の基板と、前記一対の基板の間に封入された液晶
層および前記一対の基板の間に一定のギャップを与える
スペーサを挟持してなる液晶セルと、前記液晶層を通過
した透過光を拡散させる拡散板と、前記電極間に電圧を
印加して前記液晶層の透過光量を変化させる制御手段
と、前記液晶層の透過光量を変化させるための電圧波形
を発生する駆動回路とを備え、前記拡散板が屈折率異方
性を有し、前記屈折率の異常光成分の光軸の前記拡散板
の厚み方向の平均の軸方向が無秩序に配向した高分子材
料から構成されることを特徴とする。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】そして、第５の発明の拡散板が、屈折率異
方性を有し、かつ屈折率の異常光成分の光軸方向が無秩
序に配向すると共に、厚さ方向に入射した光を散乱させ
る高分子材料から構成されたことを特徴とする。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】そしてまた、上記拡散板が、屈折率の異常
光成分の光軸が一軸配向した微小領域を形成し、かつ厚
み方向に異常光成分の光軸方向の平均値が無秩序に配向
していることを特徴とする。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】上記拡散板１を設けたことで、屈折率の異
常光成分の厚み方向の平均の光軸方向が無秩序に配向
し、視野方向の変化に対してもコントラスト比、輝度、
および色調を維持させることができる。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】同図（ａ）において、従来のバックライト
は指向性を有しないために、液晶セルの照明光の行路に
広がりがあり、隣り合う画素からの出射光が重なり合っ
て表示する文字や図形等の画像の線にぼけが発生する。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】これに対し、同図（ｂ）に示した本発明の
バックライトを用いた場合には、その液晶セルの照明光
の行路に広がりが少なく、その広がり角度を基板に垂直
な方向から±４０°以内とすることで隣り合う画素から
の出射光が重なることがなく、高精細の表示が得られ
る。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】なお、指向性光学シート３として、上記の
プリズムシートに代え、所謂マイクロレンズを形成した
シートを用いることもできる。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】さらに、（３）前記拡散板１中に、屈折率
の異常光成分の光軸が一軸配向した微小領域を形成し、
かつ、当該拡散板の厚み方向の平均値では屈折率の異常
光成分の光軸方向が無秩序になるように配向させる。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】そして、各微小配向領域は隣り合う画素に
は重複しないようにすることによって、文字や図形等の
画像にぼけやにじみが発生しなくなる。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４６】さらに、本発明は下記のように実施でき
る。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５３】図９は本発明による高分子分散液晶材料の
薄膜から構成した拡散板の構造例を説明する断面模式図
であって、（ａ）は高分子材料の基板１ｂ中に液晶材料
１ａを網目状に分散したもの、（ｂ）は球形のカプセル
状に分散したものである。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】以上のように、屈折率異方性を有する高分
子材料で構成し、かつ屈折率の異常光成分の光軸方向が
無秩序に配向した拡散板を液晶セルに積層したことで、
当該液晶セルの出射光角度が視角によらず平均化させる
ことができ、何れの方向から見ても高品質の画像表示を
得ることができる。

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５７】以下、本発明の実施例につき、さらに詳細
に説明する。

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６１】ツイスト角は、液晶層の閾値近傍の点灯状
態が光を散乱する配向となることから最大値が制限さ
れ、３６０°が上限である。走査線数が２００本でもコ
ントラストが十分に満足できるような白黒表示を可能と
する液晶セルではツイスト角は２４０°〜２６０°が好
ましい。

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８４】次に、本発明による液晶表示装置の適用例
について説明する。

【手続補正２０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶セルの表示光の出射側に屈折率異方性を有し、当該
屈折率の異常光成分の軸方向が無秩序に配向している拡
散板を積層したことにより、また、この拡散板と共に、
バックライトに上記液晶セル方向の指向性を持たせたこ
とによって、視角特性に優れ、かつコントラスト比が大
きく、高輝度で色調変化の少ない高画質の液晶表示装置
を提供することができる。

【手続補正２１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】 １ 拡散板 ２ 液晶セル ２ａ，２ｂ 透明ガラス基板 ２ｃ 液晶層 ２ｄ，２ｅ 偏光板 ３ プリズムシート等からなる指向性光学シート ４ａ 導光体 ４ｂ 冷陰極蛍光灯 ５ 背面照明光源（バックライト） ６ 液晶表示装置の出射光 ７ 液晶セルの出射光 ８ 液晶セルの入射光 ９ バックライトの出射光。

【手続補正２３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 文倉 辰紀 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 間所 比止美 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向配置された少なくとも一方が透明で、
   かつ電極を有した一対の基板と、前記一対の基板の間に
   封入された液晶層および前記一対の基板の間に一定のギ
   ャップを与えるスペーサを挟持してなる液晶セルと、前
   記液晶層を通過した透過光を拡散させる拡散板と、前記
   電極間に電圧を印加して前記液晶層の透過光量を変化さ
   せる制御手段と、前記液晶層の透過光量を変化させるた
   めの電圧波形を発生する駆動回路とを備えた液晶表示装
   置であって、 前記拡散板が屈折率異方性を有し、前記屈折率の異常光
   成分の前記拡散板の厚み方向の平均の軸方向が無秩序に
   配向した高分子材料から構成されることを特徴とする液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】対向配置され、かつ電極を有した一対の透
   明基板と、前記一対の基板の間に封入された液晶層およ
   び前記一対の基板の間に一定のギャップを与えるスペー
   サを挟持してなる液晶セルと、前記液晶セルの一方の透
   明基板側に配置された背面照明光源と、前記背面照明光
   源から前記液晶層を通過した透過光を拡散させる拡散板
   と、前記電極間に電圧を印加して前記液晶層の透過光量
   を変化させる制御手段と、前記液晶層の透過光量を変化
   させるための電圧波形を発生する駆動回路とを備えた液
   晶表示装置であって、 前記拡散板が屈折率異方性を有し、前記屈折率の異常光
   成分の前記拡散板の厚み方向の平均の軸方向が無秩序に
   配向した高分子材料から構成されると共に、前記背面照
   明光源が指向性を有することを特徴とする液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記拡散板中
   での屈折率の異常光成分が一軸配向した微小領域を形成
   し、かつ当該拡散板の厚み方向の平均値では当該異常光
   成分の軸方向が無秩序に配向していることを特徴とする
   液晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項１または２において、前記拡散板の
   厚さが５００μｍ以下、前記液晶層が誘電率異方性を有
   し、当該液晶層の厚みｄおよび屈折率異方性Δｎの積ｄ
   ・Δｎが０．２μｍ〜１．２μｍ、かつ前記厚みｄが
   ３．０μｍ以下、前記屈折率異方性Δｎが１．３以下で
   あることを特徴とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】屈折率異方性を有し、かつ屈折率の異常光
   成分の軸方向が無秩序に配向すると共に、厚さ方向に入
   射した光を散乱させる高分子材料から構成したことを特
   徴とする液晶表示装置用の拡散板。
6. 【請求項６】請求項５において、屈折率の異常光成分が
   一軸配向した微小領域が形成され、かつ厚み方向に異常
   光成分の軸方向の平均値が無秩序に配向していることを
   特徴とする液晶表示装置用の拡散板。