JPH11295719A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH11295719A
JPH11295719A JP10097648A JP9764898A JPH11295719A JP H11295719 A JPH11295719 A JP H11295719A JP 10097648 A JP10097648 A JP 10097648A JP 9764898 A JP9764898 A JP 9764898A JP H11295719 A JPH11295719 A JP H11295719A
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display device
crystal display
crystal layer
voltage
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Junichi Hirakata
純一 平方
Toru Sasaki
亨 佐々木
Junichi Owada
淳一 大和田
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 透過率の低下を抑制すると共に、視角特性に
優れ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に画素選
択用の電極群を有して少なくとも一方が透明な一対の基
板ＳＵＢ１とＳＵＢ２の間に液晶層ＬＣを挟持してなる
液晶パネルと、上記電極群に電圧を印加することで生じ
る液晶層ＬＣを構成する液晶分子の配向状態の変化によ
る透過光量を制御する如く液晶パネルに積層された偏光
板ＰＯＬ１，ＰＯＬ２と、液晶パネルを照明する照明光
源ＢＬと、上記電極に表示信号に応じた電圧波形を印加
するための駆動回路手段とを備え、上記液晶層ＬＣが、
液晶パネルの使用状態での上下方向および左右方向の透
過率の視角依存性が非対称で、かつコントラストあるい
は輝度の最大の方向が上下方向および左右方向の何れの
方向とも異なる方向となる如く配向処理され、一対の基
板ＳＵＢ１とＳＵＢ２の一方の外面にコントラストある
いは輝度の最大の方向が上下方向にあり、かつ視角特性
が左右方向で対称となる如く複屈折媒体シートＰＤＳを
積層した。

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、
および色調の変化が少ない視角特性の良好な液晶表示装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ノート型コンピユータやディスプレイモ
ニター用の高精細かつカラー表示が可能な表示装置とし
て液晶表示装置が広く採用されている。
【０００３】従来の液晶表示装置には、ツイステッドネ
マチック（ＴＮ）方式に代表されるように、画素選択用
の電極群が上下一対の基板のそれぞれに形成した液晶パ
ネルを用いた、所謂縦電界方式液晶表示装置（一般に、
ＴＮ方式液晶表示装置と称する）と、画素選択用の電極
群が上下一対の基板の一方のみに形成されている液晶パ
ネルを用いた、所謂横電界方式液晶表示装置（一般に、
ＩＰＳ方式液晶表示装置と称する）とがある。
【０００４】前者のＴＮ方式液晶表示装置を構成する液
晶パネルは、一対（２枚）の基板内で液晶が９０°ねじ
れて配向されており、その液晶パネルの上下基板の外面
に吸収軸方向をクロスニコル配置し、かつ入射側の吸収
軸をラビング方向に平行または直交させた２枚の偏光板
を積層している。ラビング方向と偏光板の吸収軸が平行
な場合は‘Ｏ’モード、垂直な場合は‘Ｅ’モードと呼
ばれる。
【０００５】このようなＴＮ方式の液晶表示装置は、電
圧無印加時で入射光は入射側偏光板で直線偏光となり、
この直線偏光は液晶層のねじれに沿って伝播し、出射側
偏光板の透過軸が当該直線偏光の方位角と一致している
場合は直線偏光は全て出射して白表示となる（所謂、ノ
ーマリオープン配置）。
【０００６】また、電圧印加時は、液晶層を構成する液
晶分子軸の平均的な配向方向を示す単位ベクトルの向き
（ダイレクター）は基板面と垂直な方向を向き、入射側
直線偏光の方位角は変わらないため出射側偏光板の吸収
軸と一致するため黒表示となる。（１９９１年、工業調
査会発行「液晶の基礎と応用」参照）。
【０００７】一方、一対の基板の一方にのみ画素選択用
の電極群を形成し、当該基板上で隣接する電極間（画素
電極と対向電極の間）に電圧を印加して液晶層を基板面
と平行な方向にスイッチングするＩＰＳ方式の液晶表示
装置では、電圧無印加時に黒表示となるように偏光板が
配置されている（所謂、ノーマリクローズ配置）。
【０００８】このＩＰＳ方式液晶表示装置の液晶層は、
初期状態で基板面と平行なホモジニアス配向で、かつ基
板と平行な平面で液晶層のダイレクターは電圧無印加時
で電極配線方向と平行または幾分角度を有し、電圧印加
時で液晶層のダイレクターの向きが電圧の印加に伴い電
極配線方向と垂直な方向に移行し、液晶層のダイレクタ
ー方向が電圧無印加時のダイレクター方向に比べて４５
°電極配線方向に傾斜したとき、当該電圧印加時の液晶
層は、まるで１／２波長板のように偏光の方位角を９０
°回転させ、出射側偏向板の透過軸と偏光の方位角が一
致して白表示となる。
【０００９】このＩＰＳ方式液晶表示装置は視野角にお
いても色相やコントラストの変化が少なく、広視野角化
が図られるという特徴を有している（特開平５−５０５
２４７号公報参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記したＴＮ方式液晶
表示装置やＩＰＳ方式液晶表示装置の何れも、一対の基
板間に液晶層を挟持した液晶パネルの表面と裏面にそれ
ぞれ偏光板が積層されているが、上記の２つの方式以外
の液晶表示装置でも、例えばねじれ角が１８０°以上で
あるようなＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅ
ｍａｔｉｃ）方式の液晶表示装置（所謂、単純マトリク
ス型液晶表示装置）や、液晶層にねじれの無いＯＤＢ
（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅ
ｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）方式の液晶表示装置、あるいは垂
直配向方式、強誘電性液晶を用いた液晶表示装置など、
干渉色で表示を行う液晶表示装置は、いずれも液晶層を
挟むように偏光板を２枚用いている。
【００１１】しかし、ＩＰＳ方式液晶表示装置を除くこ
れらの液晶表示装置は、表示画面を斜めから見た場合に
透過率並びに表示色が大きく変化したり、階調表示した
場合において隣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長の色相が変化するという問題があ
った。
【００１２】また、ＩＰＳ方式液晶表示装置では、コン
トラストや色調、階調表示の視角方向の変化が極めて少
ないという特徴を持つものではあるが、左右方向で若干
色調が異なるという問題があった。
【００１３】このような各種の液晶表示装置において
は、特に電圧印加時の黒表示の視角特性を改善するため
に、液晶層の表面と裏面にそれぞれ複屈折媒体シートを
積層配置している。しかし、このような複屈折媒体シー
トの一枚あたりの厚みが大きく、これを２枚配置するこ
とで透過率が大幅に低下し、明るさが向上に限界がある
という問題があった。
【００１４】本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を
解消し、透過率の低下を抑制し、視角特性に優れた液晶
表示装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、下記（１）〜（１０）に記載の構成とし
たことを特徴とする。
【００１６】（１）対向配置された少なくとも一方に画
素選択用の電極群を有して少なくとも一方が透明な一対
の基板の間に液晶層を挟持してなる液晶パネルと、前記
電極群に電圧を印加することで生じる前記液晶層を構成
する液晶分子の配向状態の変化による透過光量を制御す
る如く前記液晶パネルに積層され偏光板と、前記液晶パ
ネルを照明する照明光源と、前記電極に表示信号に応じ
た電圧波形を印加するための駆動回路手段とを備え、前
記液晶層は、前記液晶パネルの使用状態での上下方向お
よび左右方向の透過率の視角依存性が非対称で、かつコ
ントラストあるいは輝度の最大の方向が上下方向および
左右方向の何れの方向とも異なる方向となる如く配向処
理されてなり、前記一対の基板の一方の外面に前記コン
トラストあるいは輝度の最大の方向が上下方向にあり、
かつ視角特性が左右方向で対称となる如く積層した前記
一対の基板の何れか一方の外面に複屈折媒体シートを積
層した。
【００１７】（２）（１）における前記電圧波形の印加
によって配向状態が変化する液晶層の厚みの半分以上の
位相差を補償する如く前記一対の基板の一方の外面に前
記複屈折媒体シートを積層した。
【００１８】（３）（１）または（２）において、前記
配向処理により前記液晶層を構成する液晶分子が前記一
対の基板の各近傍で配向方向が規定され、かつ前記一対
の基板の各近傍での前記配向方向を異ならせることによ
り前記液晶層を構成する液晶分子にねじれ構造を付与し
てなる構成とした。
【００１９】（４）対向配置された少なくとも一方に画
素選択用の電極群を有して少なくとも一方が透明な一対
の基板の間に液晶層を挟持してなる液晶パネルと、前記
電極群に電圧を印加することで生じる前記液晶層を構成
する液晶分子の配向状態の変化による透過光量を制御す
る如く前記液晶パネルに積層され偏光板と、前記液晶パ
ネルを照明する照明光源と、前記電極に表示信号に応じ
た電圧波形を印加するための駆動回路手段とを備え、前
記配向処理により前記液晶層を構成する液晶分子が前記
一対の基板の各近傍で配向方向が規定されると共に、前
記一対の基板の各近傍での前記配向方向を異ならせるこ
とにより前記液晶層を構成する液晶分子にねじれ構造を
付与してなり、前記ねじれ角θが６０°〜１００°、前
記液晶層の屈折率異方性Δｎと厚みｄの積Δｎｄが０．
２μｍ〜０．５μｍ、Δｎｄ* ０．９＜０．００４×θ
＋０．００７６＜Δｎｄ* １．１の関係を有し、かつ、
前記一対の偏光板の偏光軸が略直交し、電圧無印加状態
で白表示となり、前記液晶パネルの使用状態での上下方
向および左右方向の透過率の視角依存性が非対称で、か
つコントラストあるいは輝度の最大の方向が上下方向お
よび左右方向の何れの方向とは異なる方向となる如く配
向処理されてなり、前記一対の基板の一方の外面に前記
コントラストあるいは輝度の最大の方向が上下方向にあ
り、かつ視角特性が左右方向で対称となる如く積層した
前記一対の基板の何れか一方の外面に複屈折媒体シート
を積層した。
【００２０】（５）（１）または（４）において、任意
の視角方向における前記液晶パネルの視角変化と前記複
屈折媒体シートの視角変化が補色関係となるように、前
記液晶層の配向方向と前記複屈折媒体シートの主光軸方
向を配置した。
【００２１】（６）（１）または（４）における前記複
屈折媒体シートの屈折率異方性をΔｎ、厚さをｄとした
とき、その積Δｎｄが１０ｎｍから２００ｎｍの範囲に
あり、かつ、面方向の屈折率をｎｘ，ｎｙ、厚さ方向の
屈折率をｎｚとしたとき、 0.99＜nx/ny ＜1.01 あるいは 0.99＜ny/nx ＜1.01 0.9 ＜nx/ny ＜1 あるいは 0.9 ＜ny/nz ＜1 の関係を満足するものとした。
【００２２】（７）（１）または（４）における前記電
極に電圧が印加されたときの前記液晶層の液晶分子軸の
平均的な方向を示す単位ベクトルの方向が印加された前
記電圧に伴って生じる電界方向に向き、前記単位ベクト
ルの方向と前記複屈折媒体シートの光学軸とが直交する
如く前記複屈折媒体シートを設置した。
【００２３】（８）（６）における前記複屈折媒体シー
トの厚さ方向の屈折率の光軸方向が傾斜を有し、その大
きさが前記基板の面に対する鉛直方向から５〜３５°の
範囲にあるようにした。
【００２４】（９）（１）における前記液晶層のねじれ
角θが６０°〜１００°、前記液晶層の屈折率異方性Δ
ｎと厚さｄの積Δｎｄが０．２μｍ〜０．５μｍ、Δｎ
ｄ* ０．９＜０．００４×θ＋０．００７６＜Δｎｄ*
１．１の関係を有するものとした。
【００２５】（１０）（１）または（４）において、一
画素が複数の視角方向を有する配向領域に分割した。
【００２６】上記本発明の構成について、例えば、ＴＮ
方式の液晶表示装置では、コントラストが最大の方向は
１２時方向（上方向）であり、かつ左右の視角特性は対
称である。さらに、液晶パネルと偏光板の間に各１枚の
複屈折媒体シートを配置して電圧無印加状態の黒表示の
輝度の視角依存性を補償することで、コントラストの視
角依存性が大きく改善できる。このとき、コントラスト
が最大の方向は１２時方向であり、かつ左右の視角特性
は対称で変化しない。しかし、透過率は５％程度低下す
る。
【００２７】そこで、液晶パネルと偏光板の間に１枚の
複屈折媒体シート、例えばΔｎｄが８０ｎｍの複屈折媒
体シートを１枚配置することで、透過率の低下がなく視
野角が改善される。ただし、この複屈折媒体シートを通
常のＴＮ方式と同じラビング方向に配置した場合には、
視角特性が上下方向および左右方向がそれぞれ非対称
（７時半方向）となる。これに対し、液晶パネル単体で
視角方向が７時半方向になるようなラビング方向に設定
して複屈折媒体シートを積層した時の視角方向が１２時
あるいは６時に制御できる。
【００２８】ここで、視角方向はラビング方向の規定だ
けでなく、一画素が複数の視角方向を有する配向領域に
分割して制御することもできる。
【００２９】また、複屈折媒体シートは液晶層の外側
（実際には、基板の表面または裏面）の何れか一方に配
置し、そのΔｎｄは電圧波形が印加された液晶層の配向
状態の厚みの半分以上の位相差を補償する大きさ近傍に
設定する。
【００３０】特に、この複屈折媒体シートの配置は、液
晶層がねじれ構造を有し、ねじれ角θが６０°〜１００
°で、かつ液晶層の屈折率異方性Δｎと液晶層の厚さｄ
の積Δｎｄが０．２μｍから０．５μｍ、かつΔｎｄ*
０．９＜０．００４×θ＋０．００７６＜Δｎｄ* １．
１の場合に効果が大であることが実験により検証でき
た。
【００３１】複屈折媒体シートの光軸の配置方向は、任
意の視角方向における液晶パネルの視角変化と偏光板の
視角変化が補色関係となるように、配向方向と複屈折媒
体シートの光軸を配置する。あるいは、液晶パネルの電
極群に電圧が印加されて液晶分子軸の平均的な方向を示
す単位ベクトルの方向が印加電圧に伴って形成される電
界の平均的な方向に向き、当該単位ベクトルの方向と複
屈折媒体シートの光軸が直交となるように配置する。
【００３２】また、複屈折媒体シートの屈折率異方性を
Δｎ、厚さをｄとしたとき、その積Δｎｄが１０ｎｍか
ら２００ｎｍの範囲にあり、かつ、面方向の屈折率をｎ
ｘ，ｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、 0.99＜nx/ny ＜1.01 あるいは 0.99＜ny/nx ＜1.01 0.9 ＜nx/ny ＜1 あるいは 0.9 ＜ny/nz ＜1 のを満足する関係とし、また複屈折媒体シートの厚さ方
向の屈折率の光軸方向が傾斜して、その大きさが基板面
に対して鉛直な方向から５°〜３５°としたことで、コ
ントラストの視角変化が改善され、左右方向の視角依存
性が対称となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例を参照して詳細に説明する。
【００３４】〔実施例１〕図１は本発明による液晶表示
装置の実施例の構造例を説明する展開模式図、図２は本
発明による液晶表示装置の視角方向を説明するためのパ
ソコンの外観図、図３は本発明による液晶表示装置の光
学軸の配置図である。
【００３５】図１において、液晶パネルは下基板ＳＵＢ
１と上基板ＳＵＢ２の間に液晶層ＬＣを挟持してなり、
下側基板ＳＵＢ１の外面には下偏光板ＰＯＬ１が、上基
板ＳＵＢ２の外面には上偏光板ＰＯＬ２が積層されてい
る。また、上基板ＳＵＢ２と上偏光板ＰＯＬ２の間には
複屈折媒体シートＰＤＳが介挿されている。
【００３６】そして、液晶パネルの背面である下基板Ｓ
ＵＢ１側には照明用のバックライトＢＬが設置されてい
る。
【００３７】下および上基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２はガラ
ス基板であり、上偏光板ＰＯＬ２側に設置した複屈折媒
体ＰＤＳはポリカーボネートフィルムを用いており、そ
の位相差は４０〜８０ｎｍである。また、下上の偏光板
ＰＯＬ１，ＰＯＬ２は日東電工製のＧ１２２０ＤＵ（商
品名）を用いた。バックライトＢＬは５１００ケルビン
の３波長冷陰極蛍光管で構成した。
【００３８】図２と図３に示したように、１は下基板の
ラビング方向、２は上基板のラビング方向、３は下偏光
板の透過軸、４は上偏光板の透過軸、５は複屈折媒体の
光軸（遅相軸）、６は液晶のねじれ角、７は上下基板の
ラビング方向のベクトル和、８は左右視角方向を示す。
【００３９】そして、図２に示したようにパソコン等の
情報機器に実装された液晶パネルＰＮＬは、使用状態で
上下基板のラビング方向のベクトル和が上下方向に設定
され、複屈折媒体ＰＤＳの光軸５は上基板ＳＵＢ２のラ
ビング方向５と直交させている。
【００４０】また、図２に示したように、使用状態にお
いて、上方向を１２時方向、右方向を３時方向、下方向
を６時方向、左方向を９時方向とすると、コントラスト
および透過率が最大となる方向は６時方向で、かつ左右
方向（３時と９時方向）は略対称となっている。
【００４１】図４は本発明による液晶表示装置の等コン
トラスト曲線図である。この図から、コントラスト比
（ＣＲ）が１０：１以上の範囲は上下方向で８０°、左
右方向で１００°以上となっているのが分かる。
【００４２】なお、ねじれ角（θ）は９０°としたが、
３０°から１００°の範囲内であれば同様の結果が得ら
れる。ねじれ角を小さくすることにより、上下方向およ
び左右方向の視野角は広くなる。
【００４３】上記本発明の実施例の効果を説明するため
に、比較例を説明する。
【００４４】〔比較例１〕比較例１は、図１に示した液
晶パネルにおける複屈折媒体シートＰＤＳを除去して構
成したものである。
【００４５】図５は比較例１の液晶表示装置の視角特性
の等コントラスト曲線図である。この図から、コントラ
ストおよび透過率が最大となる方向が７時半方向とな
り、左右の視角特性が非対称となっていることが分か
る。
【００４６】〔比較例２〕図６は比較例２の液晶表示装
置の光学軸の配置図である。この例では、下基板ＳＵＢ
１のラビング方向１は１時半方向、下偏光板ＰＯＬ１の
透過軸３は１０時半方向、上偏光板ＰＯＬ２の透過軸４
は下基板ＳＵＢ１のラビング方向と平行、上基板ＳＵＢ
２のラビング方向５は４時半方向、液晶ＬＣのねじれ角
６は９０°に設定した。
【００４７】図７は比較例２の液晶表示装置の視角特性
の等コントラスト曲線図である。この図から、コントラ
ストおよび透過率が最大となる方向が６時方向となり、
左右の視角特性が対称となり、コントラスト比が１０：
１以上の範囲は上下方向で５０°、左右方向で８０°で
あった。
【００４８】〔比較例３〕比較例３は比較例２の液晶表
示装置の光学軸配置と同じであり、図１と同様の複屈折
媒体シート３を設置したものである。
【００４９】図８は比較例３の液晶表示装置の視角特性
の等コントラスト曲線図である。この図から、左右の視
角特性が対称となり、コントラスト比が１０：１以上の
範囲は上下方向で８０°、左右方向で８０°であった
が、コントラストおよび透過率が最大となる方向が７時
半方向となり、左右の視角特性は非対称であった。
【００５０】上記本発明の実施例と比較例１〜３との比
較から、本発明の実施例によれば、コントラスト比（Ｃ
Ｒ）が１０：１以上の範囲は上下方向で８０°、左右方
向で１００°以上となり、上下方向および左右方向の視
野角の広い液晶表示装置が得られる。
【００５１】次に、本発明を適用する液晶表示装置につ
いて、その具体的構成例を説明する。
【００５２】図９は本発明を適用した液晶表示装置の一
例であるＴＮ方式液晶表示装置の一画素とその周辺の構
成を説明する平面図、図１０は図９のＡ−Ａ’線に沿っ
た断面図である。図９に示したように、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。
【００５３】各画素は薄膜トランジスタＴＦＴ、透明画
素電極ＩＴＯ１および保持容量素子Ｃａｄｄを含む。走
査信号線ＧＬは列方向に延在し、行方向に複数本配置さ
れている。映像信号線ＤＬは行方向に延在し、列方向に
複数本配置されている。
【００５４】図１０に示したように、液晶ＬＣを基準と
して下基板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、上基板ＳＵＢ２側
にはカラーフィルタＦＩＬ、遮光用ブラックマトリクス
のパターンＢＭが形成されている。上下の基板ＳＵＢ
２，１は例えば０．７ｍｍあるいは１．１ｍｍ程度の厚
さを有し、それらの各両面にはディップ処理等によって
酸化シリコン膜ＳＩＯが形成されている。このため、下
上基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の表面に細かい傷があって
も、この酸化シリコン膜ＳＩＯの被覆で平坦化され、そ
の上に形成される走査信号線ＧＬ、遮光膜（ブラックマ
トリクス）ＢＭ等の膜質を均質に保つことができる。
【００５５】上基板ＳＵＢ２の内側（液晶ＬＣ側）の表
面には、遮光膜ＢＭ、カラーフィルタＦＩＬ、および上
部配向膜ＯＲＩ２が順次積層して設けられている。な
お、上基板ＳＵＢ２と上偏光板ＰＯＬ２の間には複屈折
媒体シートＳＰＤが介挿されている。
【００５６】カラーフィルタＦＩＬはアクリル樹脂等の
樹脂材料で形成される染色基材に染料を着色して構成さ
れている。このカラーフィルタＦＩＬは画素に対向する
位置にストライプ状に形成され、染め分けられている。
遮光膜ＢＭはカラーフィルタＦＩＬおよび透明画素電極
ＩＴＯ１のエッジ部分と重なるよう透明画素電極ＩＴＯ
１の周縁より内側に形成されている。
【００５７】カラーフィルタＦＩＬは次のように形成す
ることもできる。先ず、上基板ＳＵＢ２の表面に染色基
材を形成し、フォトリソグラフィ技術で赤色フィルタ形
成領域以外の染色基材を除去する。この後、染色基材を
赤色染料で染め、固着処理を施し、赤色フィルタＲを形
成する。次に、同様な工程を施すことによって、緑色フ
ィルタＧ、青色フィルタＢを順次形成する。
【００５８】図１１は図９に示した液晶表示装置の等価
回路とその周辺回路の結線図である。この図は回路図で
あるが、実際の幾何学的配置に対応して描かれている。
ＡＲは複数の画素を二次元状に配列したマトリクスアレ
イである。
【００５９】図中、Ｘは映像信号線ＤＬを意味し、添字
Ｇ，ＢおよびＲはそれぞれ緑、装置および赤画素に対応
して付加されている。Ｙは走査信号線ＧＬを意味し、添
字１，２，３，・・・，ｅｎｄは走査タイミングの順序
に従って付加されている。
【００６０】映像信号線Ｘ（添字省略）は上側の映像信
号駆動回路Ｈｅに接続されている。すなわち、映像信号
線Ｘは、走査信号線Ｙと同様に、映像信号パネルＰＮＬ
の片側のみに端子が引き出されている。走査信号線Ｙ
（添字省略）は垂直走査回路Ｖに接続されている。
【００６１】ＳＵＰは１つの電圧源から複数に分圧して
安定化された電圧源を得るための電源回路やホスト（上
位演算処理装置）からのＣＲＴ（陰極線管）用の情報を
ＴＦＴ液晶表示装置用の情報に交換する回路を含む回路
である。
【００６２】図１２は本発明を適用した液晶表示装置の
他例であるＩＰＳ方式液晶表示装置の一画素とその周辺
の構成を説明する平面図である。各画素は走査信号配線
（ゲート信号線又は水平信号線）ＧＬと、対向電圧信号
線（対向電極配線）ＣＬと、隣接する２本の映像信号配
線（ドレイン信号線又は垂直信号線）ＤＬ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。
【００６３】各画素は薄膜トランジスタＴＦＴ、蓄積容
量Ｃｓｔｇ、画素電極ＰＸ及び対向電極ＣＴを含む。走
査信号線ＧＬ、対向電圧信号線ＣＬは、同図では左右方
向に延在し、上下方向に複数本配置されている。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。画素電極ＰＸは薄膜トランジスタＴＦＴと接
続され、対向電極ＣＴは対向電圧信号線ＣＬと一体にな
っている。
【００６４】画素電極ＰＸと対向電極ＣＴは互いに対向
し、各画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間の電界により
液晶ＬＣの配向状態を制御し、透過光を変調して表示を
制御する。画素電極ＰＸと対向電極ＣＴは櫛歯状に構成
され、それぞれ同図の上下方向に長細い電極となってい
る。
【００６５】１画素内の対向電極ＣＴの本数Ｏ（櫛歯の
本数）は、画素電極ＰＸの本数Ｐ（櫛歯の本数）とＯ＝
Ｐ＋１の関係を必ず持つように構成する（本実施例で
は、Ｏ＝２、Ｐ＝１）。これは、対向電極ＣＴと画素電
極ＰＸを交互に配置し、かつ、対向電極ＣＴを映像信号
線ＤＬに必ず隣接させるためである。
【００６６】これにより、対向電極ＣＴと画素電極ＰＸ
の間の電界が、映像信号線ＤＬから発生する電界から影
響を受けないように、対向電極ＣＴで映像信号線ＤＬか
らの電気力線をシールドすることができる。
【００６７】対向電極ＣＴは、対向電圧信号線ＣＬによ
り常に外部から電位を供給されているため、電位は安定
している。そのため、映像信号線ＤＬに隣接しても、電
位の変動が殆どない。又、これにより、画素電極ＰＸの
映像信号線ＤＬからの幾何学的な位置が遠くなるので、
画素電極ＰＸと映像信号線ＤＬの間の寄生容量が大幅に
減少し、画素電極電位Ｖｓの映像信号電圧による変動も
制御できる。
【００６８】これらにより、上下方向に発生するクロス
トーク（縦スミアと呼ばれる画質不良）を抑制すること
ができる。
【００６９】画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの電極幅Ｗ
ｐ，Ｗｃはそれぞれ６μｍとし、後述の液晶層の最大設
定厚みを超える４．５μｍよりも十分大きく設定する。
製造上の加工ばらつきを考慮すると２０％以上のマージ
ンを持った方が好ましいので、望ましくは５．４μｍよ
りも十分大きくしたほうが良い。
【００７０】これにより、液晶層に印加される基板面に
平行な電界成分が基板面に垂直な方向の電界成分よりも
大きくなり、液晶を駆動する電圧の上昇を抑制すること
ができる。又、各電極の電極幅Ｗｐ，Ｗｃの最大値は、
画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間の間隔Ｌよりも小さい
事が好ましい。
【００７１】これは、電極の間隔が小さすぎると電気力
線の湾曲が激しくなり、基板面に平行な電界成分よりも
基板面に垂直な電界成分の方が大きい領域が増大するた
め、基板面に平行な電界成分を効率良く液晶層に印加で
きないからである。従って、画素電極ＰＸと対向電極Ｃ
Ｔの間の間隔Ｌはマージンを２０％とると７．２μｍよ
り大きいことが必要である。本実施例では、対角約１
４．５ｃｍ（５．７インチ）で６４０×４８０ドットの
解像度で構成したので、画素ピッチは約６０μｍであ
り、画素を２分割することにより、間隔Ｌ＞７．２μｍ
を実現した。
【００７２】又、映像信号線ＤＬの電極幅は断線を防止
するために、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴに比較して若
干広い８μｍとし、映像信号線ＤＬと対向電極ＣＴとの
間隔は短絡を防止するために約１μｍの間隔を開けると
共に、ゲート絶縁膜の上側に映像信号線DLを下側に対向
電極ＣＴを形成して、異層になるように配置している。
【００７３】一方、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間の
電極間隔は、用いる液晶材料によって変える。これは、
液晶材料によって最大透過率を達成する電界強度が異な
るため、電極間隔を液晶材料に応じて設定し、用いる映
像信号駆動回路（信号側ドライバ）の耐圧で設定される
信号電圧の最大振幅の範囲で、最大透過率が得られるよ
うにするためである。後述の液晶材料を用いると電極間
隔は、約１５μｍとなる。
【００７４】本構成例では、平面的に、ブラックマトリ
クスＢＭがゲート配線ＧＬ上、対向電圧信号線ＣＬ、薄
膜トランジスタＴＦＴ上、ドレイン配線ＤＬ上、ドレイ
ン配線ＤＬと対向電極ＣＴ間に形成している。
【００７５】図１３はＩＰＳ方式の液晶表示基板の画像
表示領域における１画素の電極近傍の断面図と基板周辺
部の断面図である。液晶層ＬＣを基準にして下基板ＳＵ
Ｂ１側には薄膜トランジスタＴＦＴ、蓄積容量Ｃｓｔｇ
（図示せず）及び電極群ＣＴ、ＰＸが形成され、上基板
ＳＵＢ２側にはカラーフィルタＦＩＬ、遮光用ブラック
マトリクスＢＭのパターンが形成されている。なお、ブ
ラックマトリクスＢＭのパターンを下基板ＳＵＢ１側に
形成することも可能である。
【００７６】又、下基板ＳＵＢ１と上基板ＳＵＢ２のそ
れぞれの内側（液晶ＬＣ側）の表面には、液晶の初期配
向を制御する配向膜ＯＲＩ１１、ＯＲＩ１２が設けられ
ており、各基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２のそれぞれの外側の
表面には、偏光軸が直交して配置（クロスニコル配置）
された偏光板ＰＯＬ１、ＰＯＬ２が設けられており、上
基板ＳＵＢ２と上偏光板ＰＯＬ２の間に複屈折媒体シー
トＰＤＳが介挿されている。
【００７７】図１４は本発明を適用する図１２に示した
液晶表示装置の液晶パネル周辺回路の概要説明図であ
る。液晶パネルは画像表示部がマトリクス状に配置され
た複数の画素の集合により構成され、各画素は液晶パネ
ルの背部に配置されたバックライトからの透過光を独自
に変調制御できるように構成されている。
【００７８】液晶パネルの構成要素の１つである下基板
ＳＵＢ１上には、有効画素領域ＡＲにｘ方向（行方向）
に延在し、ｙ方向（列方向）に並設されたゲート信号線
ＧＬと対向電圧信号線ＣＬとそれぞれ絶縁されてｙ方向
に延在し、ｘ方向に並設されたドレイン信号線ＤＬが形
成されている。
【００７９】ここで、ゲート信号線ＧＬ、対向電圧信号
線ＣＬ、ドレイン信号線ＤＬのそれぞれによって囲まれ
る矩形状の領域に単位画素が形成される。
【００８０】液晶パネルには、その外部回路として垂直
走査回路Ｖ及び映像信号駆動回路Ｈが備えられ、前記垂
直走査回路Ｖによって前記ゲート信号線ＧＬ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Ｈからドレイン信号線ＤＬに
映像信号（電圧）を供給するようになっている。
【００８１】なお、垂直走査回路Ｖ及び映像信号駆動回
路Ｈは、液晶駆動電源回路ＳＵＰから電源が供給される
とともに、ＣＰＵからの画像情報がコントローラによっ
てそれぞれ表示データ及び制御信号に分けられて入力さ
れるようになっている。
【００８２】図１５は図９あるいは図１２に示した本発
明による液晶表示装置の全体構成を説明する展開斜視図
である。同図は液晶表示パネル、回路基板、バックライ
ト、その他の構成部材を一体化した液晶表示装置（同図
にはモジュール：ＭＤＬと記してある）の具体的構造を
説明するものである。
【００８３】ＳＨＤは金属板からなる上フレーム（シー
ルドケース、メタルフレームとも言う）、ＷＤは表示
窓、ＩＮＳ１〜３は絶縁シート、ＰＣＢ１〜３は回路基
板（ＰＣＢ１はドレイン側回路基板：映像信号線駆動用
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）、ＪＮ１〜３は回路基板ＰＣ
Ｂ１〜３同士を電気的に接続するジョイナ、ＴＣＰ１，
ＴＣＰ２はテープキャリアパッケージ、ＰＮＬは液晶パ
ネル、ＰＯＬ２は上偏光板、ＰＤＳは上偏光板ＰＯＬ２
の下層に介挿された複屈折媒体シート、ＧＣはゴムクッ
ション、ＩＬＳは遮光スペーサ、ＰＲＳはプリズムシー
ト、ＳＰＳは拡散シート、ＧＬＢは導光板、ＲＦＳは反
射シート、ＭＣＡは一体化成形により形成された下フレ
ーム（下側ケース：モールドフレーム）、ＭＯはＭＣＡ
の開口、ＢＡＴは両面粘着テープであり、図示の配置関
係で拡散板部材を積み重ねて液晶表示モジュールＭＤＬ
が組立てられる。なお、光源ランプ部分の図示は省略し
た。
【００８４】この液晶表示装置は（液晶表示モジュール
ＭＤＬ）は、下フレームＣＡと上フレームＳＨＤの２種
の収納・保持部材を有し、絶縁シートＩＮＳ１〜３、回
路基板ＰＣＢ１〜３、液晶パネルＰＮＬを収納固定し、
導光板ＧＬＢ等から構成されるバックライトを収納した
下フレームＭＣＡを上フレームＳＨＤに合体させてな
る。
【００８５】映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１には液
晶パネルＰＮＬの各画素を駆動するための集積回路チッ
プが搭載され、またインターフェース回路基板ＰＣＢ３
には外部ホストからの映像信号の受入れ、タイミング信
号等の制御信号を受け入れる集積回路チップ、およびタ
イミングを加工してクロック信号を生成するタイミング
コンバータ（ＴＣＯＮ）等が搭載される。
【００８６】上記タイミングコンバータで生成されたク
ロック信号は映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１に搭載
された集積回路チップに供給される。
【００８７】インターフェース回路基板ＰＣＢ３および
映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１は多層配線基板であ
り、上記クロック信号ラインＣＬＬはインターフェース
回路基板ＰＣＢ３および映像信号線駆動用回路基板ＰＣ
Ｂ１の内層配線として形成される。
【００８８】なお、液晶パネルＰＮＬにはＴＦＴを駆動
するためのドレイン側回路基板ＰＣＢ１、ゲート側回路
基板ＰＣＢ２およびインターフェース回路基板ＰＣＢ３
がテープキャリアパッケージＴＣＰ１，ＴＣＰ２で接続
され、各回路基板間はジョイナＪＮ１，２，３で接続さ
れている。
【００８９】図１６は図１５に示した液晶表示装置を実
装した情報処理装置の一例を説明するパソコンの外観図
であって、前記各図と同一符号は同一部分に対応し、Ｉ
Ｖは蛍光管駆動用のインバータ電源、ＣＰＵはホスト側
中央演算装置である。
【００９０】同図に示したパソコンによれば、その視野
角が広く、透過率の低下が抑制されると共に、視角特性
に優れた均一なコントラストで視認性の良好な画像表示
が得られる。
【００９１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通常のＴＮ方式液晶表示装置での液晶表示装置の表示画
面を斜めから見た場合に透過率並びに表示色が大きく変
化したり、階調表示した場合において隣合う階調レベル
が反転したり、あるいはカラー表示時の中間長の色相が
変化するという問題が解消される。また、ＩＰＳ方式液
晶表示装置における左右方向での色調の異なりが解消さ
れる。
【００９２】そして、複屈折媒体シートを一枚のみとし
たことにより、透過率を大幅に向上でき、明るくコント
ラストの良好な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実施例の構造例を
説明する展開模式図である。
【図２】本発明による液晶表示装置の視角方向を説明す
るためのパソコンの外観図である。
【図３】図３は本発明による液晶表示装置の光学軸の配
置図である。
【図４】本発明による液晶表示装置の等コントラスト曲
線図である。
【図５】比較例１の液晶表示装置の視角特性の等コント
ラスト曲線図である。
【図６】比較例２の液晶表示装置の光学軸の配置図であ
る。
【図７】比較例２の液晶表示装置の視角特性の等コント
ラスト曲線図である。
【図８】比較例３の液晶表示装置の視角特性の等コント
ラスト曲線図である。
【図９】本発明を適用した液晶表示装置の一例であるＴ
Ｎ方式液晶表示装置の一画素とその周辺の構成を説明す
る平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図１１】図９に示した液晶表示装置の等価回路とその
周辺回路の結線図である。
【図１２】本発明を適用した液晶表示装置の他例である
ＩＰＳ方式液晶表示装置の一画素とその周辺の構成を説
明する平面図である。
【図１３】ＩＰＳ方式液晶表示基板の画像表示領域にお
ける１画素の電極近傍の断面図と基板周辺部の断面図で
ある。
【図１４】本発明を適用する図１２に示した液晶表示装
置の液晶パネル周辺回路の概要説明図である。
【図１５】図９あるいは図１２に示した本発明による液
晶表示装置の全体構成を説明する展開斜視図である。
【図１６】図１５に示した液晶表示装置を実装した情報
処理装置の一例を説明するパソコンの外観図である。
【符号の説明】
ＰＮＬ 液晶パネル ＳＵＢ１ 下基板 ＳＵＢ２ 上基板 ＬＣ 液晶層 ＰＯＬ１ 下偏光板 ＰＯＬ２ 上偏光板 ＰＤＳ 複屈折媒体シート ＢＬ バックライト １ 下基板のラビング方向 ２ 上基板のラビング方向 ３ 下偏光板の透過軸 ４ 上偏光板の透過軸 ５ 複屈折媒体の光軸（遅相軸） ６ 液晶のねじれ角 ７ 上下基板のラビング方向のベクトル和 ８ 左右視角方向。

Claims (10)

    【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に画素選択
    用の電極群を有して少なくとも一方が透明な一対の基板
    の間に液晶層を挟持してなる液晶パネルと、前記電極群
    に電圧を印加することで生じる前記液晶層を構成する液
    晶分子の配向状態の変化による透過光量を制御する如く
    前記液晶パネルに積層され偏光板と、前記液晶パネルを
    照明する照明光源と、前記電極に表示信号に応じた電圧
    波形を印加するための駆動回路手段とを備えた液晶表示
    装置において、 前記液晶層は、前記液晶パネルの使用状態での上下方向
    および左右方向の透過率の視角依存性が非対称で、かつ
    コントラストあるいは輝度の最大の方向が上下方向およ
    び左右方向の何れの方向とも異なる方向となる如く配向
    処理されてなり、前記一対の基板の一方の外面に前記コ
    ントラストあるいは輝度の最大の方向が上下方向にあ
    り、かつ視角特性が左右方向で対称となる如く積層した
    複屈折媒体シートを有することを特徴とする液晶表示装
    置。
  2. 【請求項２】前記電圧波形の印加によって配向状態が変
    化する液晶層の厚みの半分以上の位相差を補償する如く
    前記一対の基板の一方の外面に前記複屈折媒体シートを
    積層してなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表
    示装置。
  3. 【請求項３】前記配向処理により前記液晶層を構成する
    液晶分子が前記一対の基板の各近傍で配向方向が規定さ
    れ、かつ前記一対の基板の各近傍での前記配向方向を異
    ならせることにより前記液晶層を構成する液晶分子にね
    じれ構造を付与してなることを特徴とする請求項１また
    は２に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】対向配置された少なくとも一方に画素選択
    用の電極群を有して少なくとも一方が透明な一対の基板
    の間に液晶層を挟持してなる液晶パネルと、前記電極群
    に電圧を印加することで生じる前記液晶層を構成する液
    晶分子の配向状態の変化による透過光量を制御する如く
    前記液晶パネルに積層され偏光板と、前記液晶パネルを
    照明する照明光源と、前記電極に表示信号に応じた電圧
    波形を印加するための駆動回路手段とを備えた液晶表示
    装置において、 前記配向処理により前記液晶層を構成する液晶分子が前
    記一対の基板の各近傍で配向方向が規定されると共に、
    前記一対の基板の各近傍での前記配向方向を異ならせる
    ことにより前記液晶層を構成する液晶分子にねじれ構造
    を付与してなり、 前記ねじれ角θが６０°〜１００°、前記液晶層の屈折
    率異方性Δｎと厚みｄの積Δｎｄが０．２μｍ〜０．５
    μｍ、Δｎｄ* ０．９＜０．００４×θ＋０．００７６
    ＜Δｎｄ* １．１の関係を有し、 かつ、前記一対の偏光板の偏光軸が略直交し、電圧無印
    加状態で白表示となり、 前記液晶パネルの使用状態での上下方向および左右方向
    の透過率の視角依存性が非対称で、かつコントラストあ
    るいは輝度の最大の方向が上下方向および左右方向の何
    れの方向とは異なる方向となる如く配向処理されてな
    り、 前記一対の基板の一方の外面に前記コントラストあるい
    は輝度の最大の方向が上下方向にあり、かつ視角特性が
    左右方向で対称となる如く積層した前記一対の基板の何
    れか一方の外面に積層した複屈折媒体シートを有するこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  5. 【請求項５】任意の視角方向における前記液晶パネルの
    視角変化と前記複屈折媒体シートの視角変化が補色関係
    となるように、前記液晶層の配向方向と前記複屈折媒体
    シートの主光軸方向を配置したことを特徴とする請求項
    １または４に記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】前記複屈折媒体シートの屈折率異方性をΔ
    ｎ、厚さをｄとしたとき、その積Δｎｄが１０ｎｍから
    ２００ｎｍの範囲にあり、かつ、面方向の屈折率をｎ
    ｘ，ｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、 0.99＜nx/ny ＜1.01 あるいは 0.99＜ny/nx ＜1.01 0.9 ＜nx/ny ＜1 あるいは 0.9 ＜ny/nz ＜1 の関係を満足することを特徴とする請求項１または４に
    記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】前記電極に電圧が印加されたときの前記液
    晶層の液晶分子軸の平均的な方向を示す単位ベクトルの
    方向が印加された前記電圧に伴って生じる電界方向に向
    き、前記単位ベクトルの方向と前記複屈折媒体シートの
    光学軸とが直交する如く前記複屈折媒体シートを設置し
    たことを特徴とする請求項１または４に記載の液晶表示
    装置。
  8. 【請求項８】前記複屈折媒体シートの厚さ方向の屈折率
    の光軸方向が傾斜を有し、その大きさが前記基板の面に
    対する鉛直方向から５〜３５°の範囲にあることを特徴
    とする請求項６に記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】前記液晶層のねじれ角θが６０°〜１００
    °、前記液晶層の屈折率異方性Δｎと厚さｄの積Δｎｄ
    が０．２μｍ〜０．５μｍ、Δｎｄ* ０．９＜０．００
    ４×θ＋０．００７６＜Δｎｄ* １．１の関係を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】一画素が複数の視角方向を有する配向領
    域に分割してなることを特徴とする請求項１または４に
    記載の液晶表示装置。
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