JPWO2018216086A1 - 表示パネルおよび表示装置 - Google Patents
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Abstract
第１基板および第２基板と、これらの間に保持された液晶層と、前記第１基板の前記液晶層を向く表面に設けられた第１配向膜と、前記第２基板の前記液晶層を向く表面に設けられた第２配向膜とを備えた表示パネル、および前記表示パネルを備えた表示装置に関する。本表示パネルは、前記液晶層を構成する複数の液晶組成物のダイレクタの全ては、電圧無印加時に前記第１配向膜および前記第２配向膜に対してほぼ垂直であり、行方向および列方向に沿ってマトリクス状に配列された複数の単位画素の各々に含まれている液晶層は、単一の配向状態を有しており、前記複数の単位画素のいずれか一つである第１単位画素での中央部に位置する液晶組成物のダイレクタは、前記第１単位画素と同一行または同一列に存在する第２単位画素での中央部に位置する液晶組成物のダイレクタと逆向きである。
Description
本発明は、表示パネルおよび表示装置に関するものである。
液晶表示装置は、携帯型電子機器のような中小型の表示装置だけでなく、テレビジョン、デジタルサイネージ等に用いられる表示装置も広く普及している。大型の表示装置の普及率は年々向上しており、特に５０型以上のサイズを有する表示装置が占める割合が増えてきている。しかし、設置容易性を考慮すると表示装置のサイズを無暗に大きくすることは好ましくなく、少なくともパーソナルユースでの表示装置のサイズは最大で７５型程度が適当であると考えられている。
一方、高精細な表示装置の要求は依然として高く、表示装置の画素数の増大化は依然として進んでいる。具体的には、従来のフルハイビジョンＦＨＤ（１，９２０×１，０８０、８，２９４，４００ドット）から、４Ｋ（３，８４０×２，１６０、８，２９４，４００ドット）、ＤＣＩ（Digital Cinema Initiatives）（４，０９６×２，１６０、８，８４７，３６０ドット）へと画素数の増大化が急速に進んでおり、さらには、フルハイビジョンの１６倍の画素数を有する８Ｋ（７，６８０×４，３２０、３３，１７７，６００ドット）の表示装置が商品化されている。高精細な表示装置は、放送のみならず医療分野等において、革新的なキーコンポーネントとして広く普及する可能性が期待されている。
また、液晶表示装置は、画質面での技術の進展が期待されており、表色範囲の拡大ならびにハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）化の開発が進んでいる。表色範囲については、人間が識別できる表色範囲を出来るだけ広くカバーした表示を実現しようとする取り組みがなされており、バックライトの色域を広げる発光体材料が次々と開発されている。同様に、ＨＤＲ化についても、明るさに対する感度のダイナミックレンジが非常に広いという特性を人間が有していることから、表示装置において、非常に明るい表示と非常に暗い表示とを両立させる技術の開発が期待されている。
なお、人の目でのダイナミックレンジはおおよそ１０の５乗であると言われている。すなわち、人の目で識別可能なコントラスト比（明暗の比）は１００，０００：１に相当する。人の目でのダイナミックレンジを考慮すると、非常に明るい表示と非常に暗い表示とを両立させて自然物のような現実感のある表示を実現するには、コントラスト比（ネイティブコントラストとも表現される）が少なくとも５，０００：１以上、望ましくは１０，０００：１以上である表示パネルが必要である。
現在普及している液晶表示装置の表示モードとしては、電圧無印加時に液晶組成物のダイレクタが基板面に対してほぼ垂直に配列したＶＡ（Vertical Alignment：垂直配向）方式と、基板面に対してほぼ平行に配列したＩＰＳ（In-Plane Switching：水平配向）方式とが挙げられる。ＶＡ方式の表示モードの液晶表示装置では正面から視たときのコントラスト比は３，０００〜５，０００：１程度であり、この値は良好であると考えられている。しかし、ＶＡ方式の表示モードの液晶表示装置を斜め方向から視ると、正面から視たときよりもコントラスト比が大きく低下するとともに、色調が大きく変化する。つまり、ＶＡ方式の表示モードには、斜め方向から視た場合の表色範囲が正面から視た場合のものよりも著しく狭くなるという欠点がある。
なお、ダイレクタとは、液晶層を構成している液晶組成物（分子間相互作用による集合体）に含まれる棒状の液晶分子が平均して向いている方向を表すものである。ダイレクタは液晶組成物を構成する分子の性質を反映するため電気的、力学的、光学的な性質に異方性を有しているが、液晶に関する技術分野の理解を容易にするために、液晶層の中での液晶組成物のダイレクタの上記性質は均一であると一般的に扱われている。
一方、ＩＰＳ方式では視野角依存性が小さく、色の変化量もほとんど無いという点がＶＡ方式に対して優位である。しかし、ＩＰＳ方式の表示モードでは、全視野角方位でコントラスト比が高々１，７００程度に過ぎない。
このように、ＶＡ方式は、正面から視たときのコントラスト比が高いものの視野角が狭いという性質を有している。ＶＡ方式において欠点とされている視野角依存性を軽減させる技術も開発されており、例えば、一画素を複数のドメインに分割することによって視野角依存性を抑制する取り組みが、現在行われている。
なお、複数のドメインを設ける方式は、マルチドメイン方式と呼ばれている。マルチドメイン方式では、単位画素内の液晶層の配向状態がドメインごとに異なっている。本明細書において「単位画素」とは、カラー表示のように例えば三原色のカラーフィルタに対向させて配置された一色あたりの領域に対応する一画素をいい、マルチドメイン方式では一色に対応する複数のドメインの全体が単位画素に該当する。ＶＡ方式において実用化されているものでは４ドメインが主流であり（非特許文献１参照）、更には８ドメインの実用化も進んでいる。
一方、ＩＰＳ方式は、視野角が広いものの正面から視たときのコントラスト比が低いという性質を有している。コントラスト比を引き上げるために、複数の領域に分割したバックライトユニットの各領域の光量を画像の明るさに応じて変調するエリアアクティブ方式と組み合わせることが実際に行われている（特許文献１参照）。
しかし、エリアアクティブ方式には、分割したバックライトユニットの領域間の境界が見えるという課題が存在するため、光量を変調させる割合を大きくすることは好ましくない。また、ＩＰＳ方式はその原理上、櫛歯電極の幅や電極間間隔のバラツキによって閾値電圧が変動しやすいので輝度ムラが生じ易い。同様に、ＩＰＳ方式は液晶セルギャップ（液晶層厚）の変動に対しても敏感である。
H. Yoshida, et al., "Four-domain divided inclined vertical alignment by Irradiation of Unpolarized Ultra Violet Light", Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 36, p. L1449 (1997)
S. Katsuta, et al., "Optical design and roll-to-roll fabrication process of microstructure film for wide viewing LCDs", Journal of SID, Vol. 22, Issue 6, 296-309 (2014)
S. Ochi, et al., "Development of Wide Viewing VA-LCD System by Utilizing Microstructure Film" IDW16, 472-475 (2016)
K. Okamoto, "VA mode: Promising Candidate for Upcoming New Imaging Era" IDW'08, 1535-1538 (2008)
このように、大型の液晶表示装置用の表示モードにはＩＰＳ方式よりもＶＡ方式の方が生産性・品質の両面で優位にあるといえる。しかし、マルチドメイン方式を導入したＶＡ方式（ＭＶＡともいわれる。）であっても視野角依存性は完全には解消されていない。ドメインごとに薄膜トランジスタを形成し、外から個別に信号電圧を印加することによって視野角依存性を軽減する方式も実用化されているが、このような方式は、単位画素における構造を非常に複雑化してしまう。
従来技術による表示パネルでは、普及サイズの大きさでの４Ｋ、８Ｋといった高精細化と、広色域と、広視野角と、ハイダイナミックレンジとを同時に実現することが困難である。これらの要望を全て満たす液晶表示装置は普及しておらず、量産可能な技術の創生が待たれている。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、普及サイズの大画面での高精細な表示において広い視野角と広色域とハイダイナミックレンジとのいずれの特性も有する表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施様態は、第１基板および第２基板と、これらの間に保持された液晶層と、前記第１基板の前記液晶層を向く表面に設けられた第１配向膜と、前記第２基板の前記液晶層を向く表面に設けられた第２配向膜とを備えた表示パネルに関する。本実施形態の表示パネルは、前記液晶層を構成する複数の液晶組成物のダイレクタの全ては、電圧無印加時に前記第１配向膜および前記第２配向膜に対してほぼ垂直であり、行方向および列方向に沿ってマトリクス状に配列された複数の単位画素の各々に含まれている液晶層は、単一の配向状態を有しており、前記複数の単位画素のいずれか一つである第１単位画素での中央部に位置する液晶組成物のダイレクタは、前記第１単位画素と同一行または同一列に存在する第２単位画素での中央部に位置する液晶組成物のダイレクタと逆向きである。
本発明の一実施様態は、前記表示パネルと、前記第１基板へ向けて光を出射する光源部と、前記表示パネルを向く入光面とその反対面である出光面とを有し、前記表示パネルから出射される光を拡散させて前記出光面からアウトプットする光拡散部材とを備えた表示装置に関する。本実施形態の表示装置において、前記出光面からアウトプットされる光の正面での輝度が１／３まで減衰するときの極角の全幅が８５°以上であり、１８０°未満である。
本発明の一実施態様によれば、特に７５型程度以下の高精細（例えば４Ｋ、ＤＣＩ、８Ｋ）の表示装置において、広い視野角と高精細化の両立、広色域とハイダイナミックレンジの達成、といった特性を同時に実現した表示装置を提供することができる。また、本発明の一実施態様によれば、分割画素の境界で生じる液晶配向方向の不連続領域の存在に伴う透過率や応答速度の低下も防止することができる。
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１１を用いて説明する。
まず、本発明の一実施形態の表示装置１００における一単位画素の構造を、図１に基づいて説明する。本実施形態の表示装置１００は、ＴＦＴおよび画素電極が形成された第１基板１０、対向電極が形成された第２基板２０、および第１基板１０と第２基板２０との間に保持された液晶層３０を有する表示パネル４０を備えており、第１基板１０へ向けて光を出射する光源部５０と、表示パネル４０から出射される光を拡散させてアウトプットする光拡散部材６０とをさらに備えている。
図１Ａは、単位画素Ｐの領域を前方から見た正面図であり、図１Ｂは、単位画素Ｐを図１ＡにおけるＡ−Ａ’線に沿って側方から見た断面図である。単位画素は、複数のゲートバスライン１の隣接する二本と複数のソースバスライン６の隣接する二本とによって画定され、図１Ｂに示すように、ガラス基板（第１基板）１０の液晶層３０を向く表面上に、行方向（図中横方向）にゲートバスライン１およびコモンバスライン２が表示領域の端部まで伸びて形成されている。ゲートバスライン１は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ:Thin Film Transistor）３を構成するために、図中下方へ突出している。ゲートバスライン１が突出して形成された領域を覆うようにゲート絶縁膜４が形成され、その領域をさらに覆うように半導体層５がパターン化され、半導体層５に接触するようにソースバスライン６から突出したソース電極７と、画素電極８と同電位であるドレイン電極９とが一定の距離を保って形成されている（図１Ｂ参照）。ドレイン電極９は画素電極８と同電位になるようにコンタクトホール１９を介して接続されるが、その際にコモンバスライン２から突出した領域に絶縁膜を介することによって補助容量Ｃｓが形成される。
第１基板１０の表面上の一定部分にゲートバスライン１に接続されたゲート電極１１と、コモンバスライン２に接続されたコモン電極１２とが形成され、それらを覆うようにゲート絶縁膜４が積層されている。ゲート電極１１の上には島状の半導体層５が形成され、その両端にソースバスライン６に接続されたソース電極７とドレイン電極９とが、一定の距離を保って形成され、いずれもが半導体層５を覆っている。ここで、半導体層５の島状の領域よりもゲート電極１１が占める領域の方が広い。また、ゲート電極１１は不透明な膜であり、図中下方に設置された光源からの光が半導体層５に当たらないような位置に配置されている。ソース電極７、ドレイン電極９は、層間絶縁膜１３によって半導体層５とともにカバーされており、その上に有機絶縁膜１４が形成されている。層間絶縁膜１３の一部に穴を空け、コンタクトホール１９として有機絶縁膜１４の上の透明な画素電極８へと接続される。このように、本発明の一実施形態の表示装置１００における一単位画素に形成される薄膜トランジスタ３は、逆スタガ型である。
画素電極８の上には液晶層３０を構成している液晶組成物のダイレクタを第１基板１０に対してほぼ垂直に配列させるための第１配向膜１５が形成されている。液晶層３０を挟んで第１基板１０と対向しているガラス基板（第２基板）２０の表面上にはカラーフィルタ２１、ブラックマトリクス２２がパターン化され、さらに対向電極２４および第２配向膜２５が形成されている。また、第１基板１０の第１配向膜１５と第２基板２０の第２配向膜２５との間にスペーサ２３を配置することによって液晶層３０が保持されている。
このように、本実施形態の表示装置１００において、図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、第１基板１０の液晶層３０を向く表面に、表示されるべき画像を生成する複数の単位画素を構成する画素電極８と、画像情報を伝達する信号を送るソースバスライン（信号配線）６と、信号を単位画素の各々に伝達するゲートバスライン（走査配線）１と、ソースバスライン６とゲートバスライン１との間を結合する逆スタガ型の薄膜トランジスタ３と、光源から薄膜トランジスタ３への光を遮るゲート電極（遮光層）１１とが形成されている。
なお、図１Ｂは液晶パネル（表示パネル）４０の断面図でもあり、液晶パネル４０は、第１基板１０と第２基板２０との間に挟持された液晶層３０とを有する。第１基板１０は図中下方に配置される光源（図示せず）からの光を受ける第１面１８を含み、第２基板２０は第１面１８と平行でありかつ光を射出する第２面２８を含む。第１面１８および第２面２８にはそれぞれ位相差板１６および２６が貼り付けられており、位相差板１６および２６にはさらに偏光板１７および２７がそれぞれ貼り付けられている。また、液晶層３０を構成する液晶組成物のダイレクタは均一であり、かつ液晶パネル４０における光透過率を制御する電圧が印加されていないときに第１基板１０および第２基板２０に対してほぼ垂直に配列している。
なお、本明細書における「液晶組成物のダイレクタが基板に対してほぼ垂直に配列している」との表現は、液晶組成物のダイレクタが基板に鉛直な方向に対してプレチルトした状態で配列していることを含んでいる。本実施形態において、液晶層を構成している液晶組成物のダイレクタは、電圧無印加時に基板に鉛直な方向との間で０．５°以上、５°以下でプレチルトした状態で配列している。図では、基板に鉛直な方向に対してダイレクタがプレチルトした状態で配列していることがわかりやすいように角度を少し大きくして表しているが、実際には０．５°以上、５°以下の角度となっている。すなわち、一実施形態において、液晶層を構成している液晶組成物に含まれる液晶組成物のダイレクタは、電圧無印加状態で基板に鉛直な方向に対して０．５°以上、５°以下の角度でプレチルトした状態で配列していることが好ましい。
次に、各構成要素に使われる材料について述べる。
半導体層５の材料としては、例えばα−Ｓｉ（Amorphous Silicon：非結晶シリコン）、ＬＴＰＳ（Low-temperature Polｙ-Silicon：低温多結晶シリコン）等の半導体材料が用いられる。ゲート絶縁膜４の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。ゲート電極１１の材料としては、例えばＷ（タングステン）／ＴａＮ（窒化タンタル）の積層膜、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）合金等が用いられる。
本実施形態では、液晶層３０を構成している液晶組成物として誘電異方性が負の値を示す液晶組成物を使用する。このような液晶組成物は、誘電異方性が負である化合物と誘電異方性がニュートラルである化合物との混合物を含んでいる。誘電異方性が負の化合物としては、例えば、
のように、分子骨格の中央に、Ｆ原子のような電気陰性度の大きい原子が分子短軸方向に置換されている官能基を導入した化合物が挙げられる。このような例としては、下記構造式（１）が挙げられる。
負の誘電異方性の化合物の他の例としては、Ｆ原子のような電気陰性度の大きい原子が分子短軸方向に置換されている官能基を分子末端に導入した化合物が挙げられる。このような例としては、下記構造式（２）〜（５）が挙げられる。
式中Ｒ、Ｒ’は、−ＣnＨn+1（アルキル基）または−Ｏ−ＣnＨn+1（アルコキシ基）である。
誘電異方性がほとんどないニュートラル化合物は、粘度を下げたり低温での液晶性を高めたりするのに使われる。ニュートラルの化合物例としては、下記構造式（６）が挙げられる。
式中、Ｒ、Ｒ’は、−ＣnＨn+1（アルキル基）または−Ｏ−ＣnＨn+1（アルコキシ基）である。
次に、本実施形態の表示装置１００の構成を、図２に基づいて説明する。図２Ａは従来の表示装置１００’を示す図であり、図２Ｂは本実施形態の表示装置１００を示す図である。
図２Ａに示した従来の表示装置は、液晶パネル４０’と、バックライトユニット５０’とを備えている。従来の表示装置１００’の液晶パネル４０’には、例えばＶＡ方式、ＩＰＳ方式が用いられている。
これに対して、図２Ｂに示した本実施形態の表示装置１００は、液晶パネル４０と、バックライトユニット（光源）５０と、視野角拡大フィルム（光拡散部材）６０とを備えている。本実施形態の表示装置１００の液晶パネル４０は、ＶＡ方式が用いられている。
本実施形態の表示装置１００に利用可能なバックライトユニットとしては、例えば、特許文献１，２に開示されるような直下型、エッジライト型が挙げられる。なお、エッジライト型については、くさび型などを用いてもよい。また、くさび型を複数用いることによってエリアアクティブが可能となるので、特許文献２の開示と同様に、複数のくさび型を重ねてムラを抑制してもよい。
バックライトユニット５０には、例えば、白色ＬＥＤが用いられている。なお、白色ＬＥＤに限らず、赤、青、緑色のＬＥＤが用いられてもよい。
本実施形態の表示装置１００に用いられる視野角拡大フィルム６０において、液晶パネル４０の第２面２０から出射された光は、入光面６１から視野角拡大フィルム６０へ入光した後に、液晶パネル４０から出射された際の角度分布よりも広げられて視野角拡大フィルム６０の出光面６２からアウトプットされる。
本実施形態に用いられる視野角拡大フィルム６０には、入光面６１と出光面６２との間にわたる複数の光拡散部６３が設けられており、光拡散部６３を除く領域には遮光部６４が設けられている。本実施形態に用いられる視野角拡大フィルム６０は、例えば、非特許文献４、非特許文献２と同様に、空気と樹脂を用いてもよい。すなわち、遮光部６４は、入光面６１と出光面６２との間を貫く貫通孔の構造であってもよく、この場合、出光面６２に形成された開口が遮光膜６５で封止されていることが好ましい。なお、空気に限らず、樹脂と屈折率が異なる材料であればよい。視野角拡大フィルム６０は、例えば、特許文献４と同様に、本実施形態の表示装置１００の画像を前方から視た際の防眩性を向上させるために、防眩部材を視野角拡大フィルム６０の出光面６２と対向して配置してもよく、防眩層を視野角拡大フィルム６０の出光面６２に貼り付けてもよい。なお、当業者は、上述した視野角拡大フィルム６０を、各文献に記載の手順に従って容易に作製することができる。
本実施形態における光拡散の程度は、出光面からアウトプットされる光の正面での輝度が１／３まで減衰するときの極角の全幅が８５°以上であることが好ましい。なお、前記極角の全幅は測定可能な範囲であれば１８０°未満であることが好ましく、現在の測定技術による検出限界である１７８°であることがより好ましく、この場合、測定機器によっては１７６°と測定される可能性もある。
また、従来の表示装置１００’のバックライトユニット５０’は図中矢印で光路を示すように集光度が高くなく、例えば、後述するバックライトの１／３幅が極角で±６０°以上のバックライトユニットが用いられている。
極角については、図３Ａに示すように、ｚ軸正方向を基準とした方向を示すベクトルの、ｚ軸に対する角度を極角θと規定する。一方、上記ベクトルをｘｙ平面に射影したときにあらわれるベクトルの、ｘ軸正方向に対する角度を方位角φと規定する。また、ｘｙ平面上の任意の方位角方向φについて図３Ｂに示し、ここでは、極角θ＝０°を基準として、φ°方向における極角を＋（プラス）θで規定し、φ＋１８０°方向における極角を−（マイナス）θと規定する。
これに対して、本実施形態の表示装置１００のバックライトユニット５０は、集光度が高められていることが好ましく、例えば、導光板、マイクロレンズシート、プリズムシート、ルーバーフィルム等を備えていることが好ましく、例えば、ポリエステルの表面に、アクリル樹脂のプリズムパターンを形成した光学フィルムＢＥＦ（商品名、住友３Ｍ社製）などが用いられる。なお、プリズムシートに限らず、特許文献３に開示されているように導光板などに集光機能を持たせてもよい。
このように、従来の表示装置１００’では、集光度がさほど高くないバックライトが液晶層へ向けて射出される一方、本実施形態の表示装置１００では、図２Ａの従来の表示装置１００’よりも集光されたバックライトが液晶層３０へ向けて射出され、液晶層３０を透過したのち、視野角拡大フィルム６０へ向けて射出される。
本実施形態に用いられるバックライトのφ＝０°における白輝度分布の例を、図３Ｃ，図３Ｄ，図３Ｅに示す。図３Ｃは、極角輝度特性における輝度分布について、バックライトの正面での輝度がその最大輝度の１／２まで減衰するときの極角の全幅（本明細書において、バックライトの半値幅ともいう。）が８４°であり、その最大輝度の１／３まで減衰するときの極角の全幅（本明細書において、バックライトの１／３幅ともいう。）が１２０°である例を示す。図３Ｄは、極角輝度特性における輝度分布について、バックライトの半値幅が３２°であり、バックライトの１／３幅が４２°である例を示す。図３Ｅは、極角輝度特性における輝度分布について、バックライトの半値幅が３２°であり、バックライトの１／３幅が４２°である例を示す。これらの例を用いて、ＶＡ方式の表示装置において視野角依存性が生じるメカニズムを以下に検討した。
図７Ａ、図７Ｂはそれぞれ図４Ａ、図４Ｃに示した単位画素での中央部（Ｂ−Ｂ’部）に位置する液晶組成物と光源からの光Ｌとの関係を示す図である。本実施形態で使用される液晶組成物は負の誘電異方性を有しており、液晶組成物のダイレクタは、液晶組成物のダイレクタのプレチルトを可能にする構造を配向膜に形成することによって制御している。チルト角が付与されたダイレクタは、ガラス基板間に電圧を印加することによって傾斜し、その角度（傾斜角度θ）を変化させることによってリタデーションを変化させている。リタデーションとは液晶組成物の長軸方向の屈折率と短軸方向の屈折率との差（Δｎ（θ））とセル厚（ｄ）との積である。Δｎ（θ）は以下の式１で表すことができる。
また液晶の透過率は式２で表すことができる。
傾斜角度θに対する液晶層の透過率のグラフを図７Ａに示す。液晶組成物のダイレクタが図６Ａのような向きのときに光が入射した場合、基板に垂直な向きに光が入射したときと比較してリタデーションが大きくなるため液晶層の透過率は上昇する。また、液晶組成物のダイレクタが図６Ｂのような向きのときに光が入射した場合、基板に垂直な向きに光が入射したときと比較してリタデーションが小さくなるため液晶層の透過率は減少する。
バックライトの半値幅が８４°のとき（図３Ｃ）、３２°のとき（図３Ｄ）、２５°のとき（図３Ｅ）のバックライトを、上述した表示パネル４０と光拡散部材６０とを組み合わせた表示装置における、正面でのコントラストを算出した。具体的には、式２から各θにおける液晶層の透過率を算出し、θ＝０°のときの液晶層の透過率を白表示とし、θ＝０°のときの液晶層の透過率を各θにおける液晶層の透過率で除することによって各θのコントラストを算出した。図７Ｂは各θに対するコントラスト分布、図７Ｃは各θに対するコントラストの対数分布を示す。
また、バックライトの半値幅が８４°（図３Ｃ）、３２°（図３Ｄ）、２５°（図３Ｅ）であるバックライトを、上述した表示パネル４０と光拡散部材６０とを組み合わせた表示装置における、正面でのコントラストを測定した。この実測値を上述した計算値とともに表１に示す。
表１に示すように、バックライトの半値幅を小さくすることによって計算値も実測値と同様に上昇し、またその上昇率も再現性があることがわかった。なお、計算値の算出は、液晶の黒表示時のリタデーションを補償するための位相差板を除いた条件で行った。
このように、バックライトの集光度を高めることによって、本実施形態の表示装置１００の正面視でのコントラストが高くなる。
先に述べたように、現実感のある表示を実現するには、コントラスト比が少なくとも５，０００：１以上、望ましくは１０，０００：１以上である表示パネルが求められており、現在市販されているＶＡ方式の表示モードの表示装置では正面から視たときのコントラスト比は３，０００〜５，０００：１程度である。これに対して、本実施形態の表示装置では、５０００：１以上のコントラスト比を実現しており、非常に優れた性能を有している。
本実施形態の表示装置では、正面から視たときのコントラスト比が５０００：１以上であることが好ましく、このようなコントラスト比を実現するには、バックライトの半値幅が６０°以下でもあることが好ましく、５０°以下であることがより好ましい。さらには、本実施形態の表示装置では、正面から視たときのコントラスト比が１００００：１以上であることが好ましく、このようなコントラスト比を実現するには、バックライトの半値幅が４０°以下でもあることが好ましく、３５°以下であることがより好ましい。
図３Ｆは、図３Ｃ、図３Ｄに示す白輝度分布を有するバックライトを用いた本実施形態の表示装置１００における視野角と色変化量（色差Δｕ’ｖ’）との関係を表す。ここで、色差Δｕ’ｖ’は以下の式３によって規定される。
なお、視野角は、φ＝０°における表示面に鉛直な方向からの正面視（θ＝０°）からθ＝±６０°の範囲内である。また、照明環境は、外部環境の影響を除くため、真っ暗の中（照度＝０ルクス）とした。また、色変化量は、非特許文献３を参考に、Δｕ’ｖ’＝０．０２０において極角６５°としている。図３Ｃに示す白輝度分布を有するバックライト（コントラスト比３６００：１）を用いた本実施形態の表示装置１００では、Δｕ’ｖ’＝０．０２０において極角５５°であるのに対して、図３Ｄに示す白輝度分布を有するバックライト（コントラスト比１３０００：１）を用いた本実施形態の表示装置１００では、Δｕ’ｖ’＝０．０２０において極角７２．５°であった。
図１１は、本発明の実施形態である表示装置を斜め方向から視た場合の、表色範囲の変化を示す図である。先行技術文献３に記載されているマクベスチャートから抜粋した９色のうち、１３（青）、１４（緑）、１５（赤）の３色を表示した際の色座標（ｘ，ｙ）を示している。従来の４ドメイン方式では、表示面に鉛直な方向から視た場合（θ＝０°）の場合の三角形Ｔ１（図１１参照）の面積に対して、斜め方向から視た場合（θ＝６０°、かつ全方位φ＝０〜３６０°）の三角形Ｔ２の面積は、著しく狭く、色が淡い。一方、本実施形態では、斜め方向から視た場合（θ＝６０°、かつ全方位φ＝０〜３６０°）の三角形Ｔ３の面積の、表示面に鉛直な方向から視た場合（θ＝０°）の場合の三角形Ｔ１の面積からの変化量が少ない。このように、斜め方向から視た場合であっても表示面に鉛直な方向から視た場合と同様の、鮮やかな色表示を実現することできる。
ところで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）では、半導体層に光が入射すると半導体層内で光電変換を起こすためＴＦＴの閾値が変動してしまう。そして、ＴＦＴの閾値が変動することにより、画素にかき込まれる電圧が変動し、その結果として表示ムラが発生する。ＴＦＴの半導体層への光、特に、チャネル領域への光を遮るために、光源部と半導体層とのに遮光層が存在することが非常に好ましい。
逆スタガ型のＴＦＴの場合、光源部と半導体層との間にゲート電極が設けられているので、このゲート電極のサイズが半導体層のサイズとほぼ同じであれば、光源部からチャネル領域への直接光を少なくとも遮ることができる。すなわち、ソース−ドレインの方向に沿うゲート電極の幅は同一方向に沿う半導体層の幅の１．０倍程度であることが好ましい。また、半導体層に対してある程度の入射角を有して光源部から光が進行することを考慮すると、上記ゲート電極の幅は上記半導体層の幅よりも長いことが好ましい。しかし、ゲート電極が大きくなることによって寄生容量が大きくなり、駆動が遅くなるという不利益があるため、上記ゲート電極の幅は上記半導体層の幅の１．５倍以下であることが好ましく、１．２倍以下であることがより好ましい。
なお、上述した光源部からの直接光を遮った場合であっても、ドレイン電極で反射することによって半導体層へ向かう光も存在する。本実施形態の表示装置を用いれば、このような光の量を大幅に低減させることができる。
図３Ｇに示すように、半値幅の広いバックライトを使用した場合、ＴＦＴ基板へ入射する光Ｌ’の入射角も広くなる。このような光は、ゲート電極のサイズを大きくしたとしても半導体層に直接的に入射する可能性があるとともに、ドレイン電極とゲート電極との間で反射する可能性が極めて高く、最終的に光が半導体層に間接的に入射しやすい。
本実施形態では半値幅を狭くしたバックライトを使用するため、図３Ｈに示すように、ＴＦＴ基板に入射する光Ｌが集光されており、ＴＦＴ基板へ入射する光Ｌの入射角は狭い。このような光は、ゲート電極のサイズを半導体層のサイズとほぼ同じにしたとしても半導体層（特にチャネル領域）に直接的に入射する可能性が低く、しかも、ドレイン電極とゲート電極との間で反射する可能性も極めて低く、最終的に光が半導体層へ入射することを著しく低減させることができる。これによりＴＦＴの閾値変動を抑圧することができ、表示ムラも抑圧することができる。
次に、本実施形態における一単位画素内に存在する液晶組成物のダイレクタの分布を図４に基づいて説明する。
図４は、単位画素の前方から視た図（正面図）と側面図を示し、二枚の透明な基板の間に液晶層が挟持された液晶パネルにおいて、電圧無印加時に基板に対してほぼ垂直に液晶組成物のダイレクタが配列している状態を模式的に表している。なお、説明を容易にするために、図中下方の基板を第１基板１０とみなし、図中上方の基板を第２基板２０とみなす。
図４Ｂは、電圧無印加時に第２基板２０を介して見た単位画素の正面図を表しており、図４Ａの第１基板１０の近傍、第１基板１０と第２基板２０との間の中央の近傍（中央部）、第２基板２０の近傍における液晶組成物のダイレクタのそれぞれを見た図に該当する。図４Ｂでは、ダイレクタは円錐で表され、円錐の頂点から底面（円形部）への向きが第２基板２０を介して見たダイレクタを表している。
図４Ｂに示すように、実際には、第１基板１０から第２基板２０までの間で液晶組成物のダイレクタは連続的に変化している。具体的には、図４Ｂに示すように、液晶組成物のダイレクタは基板の主面に垂直な軸を中心に、図中下向き（または上向き）に連続的に捩れている。これは、液晶組成物のダイレクタのプレチルトを可能にする構造が配向膜の表面に形成されており、その構造によって規定される向き（配向膜の配向方位とも称する。）が第１配向膜１５と第２配向膜２５との間で９０°ずれていることに起因する。
図４Ａは、単位画素内で単一の配向状態にある液晶層を基板の主面に平行な方向から見た側面図を模式的に表している。すなわち、本実施形態の表示装置における単位画素は、単位画素内の液晶層の配向状態が単一であり、マルチドメイン方式における単位画素の構造を大きく異なっている。図４Ａでは、液晶層の配向状態をわかりやすく表すために、第１基板１０の近傍、第１基板１０と第２基板２０との間の中央の近傍、第２基板２０の近傍における液晶組成物のダイレクタをいずれも細長い楕円状で記載している。
図４Ｂに示すように、実際には、第１基板１０から第２基板２０までの間で液晶組成物のダイレクタは連続的に変化している。つまり、図４Ａは単一方向から見た側面図ではなく、基板の主面に垂直な軸を中心としたダイレクタの捩れにあわせて連続的に見た側面図を単一平面図に示したものである。具体的には、図４Ｂに示すように、液晶組成物のダイレクタは実際には図中下向き（または上向き）に連続的に基板の主面に垂直な軸を中心に９０°捩れており、そのような液晶組成物のダイレクタを、捩れの向きと合わせて上記軸を中心に９０°回転した向きから見た側面図を単一の平面に表したものが図４Ａである。したがって、図４Ａでは、第２基板２０の近傍は単位画素の短辺方向から見た側面図となっているが、第１基板１０の近傍は基板を９０°回転した単位画素の長辺方向から見た側面図を表しており、第１基板１０と第２基板２０との間の中央の近傍は第２基板２０の正面上から見て時計回りにほぼ４５°回転した方向から見た側面図を表している。
図４Ａおよび図４Ｂをまとめると、第２基板２０の近傍における液晶組成物のダイレクタは短辺方向Ａ−Ａ’に配列しており、電圧無印加状態では第２基板２０に対してほぼ垂直に配列し、かつＡ’側にプレチルトしている一方で、第１基板１０の近傍における液晶組成物のダイレクタは長辺方向Ｃ−Ｃ’に配列しており、電圧無印加状態では第２基板２０に対してほぼ垂直に配列し、かつＣ’側にプレチルトしていることがわかる。そして、第１基板１０と第２基板２０との間の中央の近傍における液晶組成物のダイレクタは、Ａ−Ａ’の短辺方向ＳＤからほぼ直交したＣ−Ｃ’の長辺方向ＬＤに連続的に変化する過程の中間点にあり、画素の長辺かつ短辺に対して一定の角度（好ましくは３０〜６０°、より好ましくは４０〜５０°）となっており、かつＢ’側にプレチルトしていることがわかる。
ここで、単一の配向状態の液晶層を形成する第２基板２０の近傍における液晶組成物のダイレクタは単位画素を構成する長方形の短辺方向（Ａ−Ａ’)とほぼ平行であり、単一の配向状態の液晶層を形成する第２基板２０の近傍における液晶組成物のダイレクタは単位画素を構成する長方形の長辺方向（Ｃ−Ｃ’)とほぼ平行であり、かつ第１基板１０の近傍における液晶組成物のダイレクタと第２基板２０の近傍における液晶組成物のダイレクタがほぼ直交するように配列している。
上述したように、図４Ａでは、第２基板２０の近傍における液晶組成物のダイレクタはＡ’方向に、基板と基板との中央の近傍における液晶組成物のダイレクタはＢ’方向に、第１基板１０の近傍における液晶組成物のダイレクタはＣ’方向に、それぞれほぼ同じ角度でプレチルトした状態で配列している。
一方、図４Ｃおよび図４Ｄでは、ダイレクタのプレチルトの方向が、図４Ａおよび図４Ｂに示されたものと１８０°反対になっている。すなわち、第２基板２０の近傍における液晶組成物のダイレクタは短辺方向Ａ−Ａ’に配列しており、電圧無印加状態では第２基板２０に対してほぼ垂直に配列し、かつＡ側にプレチルトしている。一方、第１基板１０の近傍における液晶組成物のダイレクタは長辺方向Ｃ−Ｃ’に配列しており、電圧無印加状態では第１基板１０に対してほぼ垂直に配列し、かつＣ側にプレチルトしている。第１基板１０と第２基板２０との間の中央の近傍における液晶組成物のダイレクタは、Ａ−Ａ’の短辺方向ＳＤからほぼ直交したＣ−Ｃ’の長辺方向ＬＤに連続的に変化する過程の中間点にあり、画素の長辺かつ短辺に対して一定の角度（好ましくは３０〜６０°、より好ましくは４０〜５０°）となっており、かつＢ側にプレチルトしている。
図４Ａおよび図４Ｂには、液晶パネル内の液晶層における電圧無印加時のダイレクタの分布が示されており、電圧が印加されるとダイレクタがプレチルトの向きに傾くことによって、液晶層のリタデーションが変化し、光源からの光の入射方向に対するダイレクタの傾斜に応じて液晶パネルの透過率が変化する。
本明細書において、液晶組成物のダイレクタに観点で用いられる用語「傾斜」は、ガラス基板間に電圧が印加されていないときに、基板に鉛直な方向に対してプレチルトした状態で配列している液晶組成物のダイレクタが、ガラス基板間への電圧の印加によって傾く（基板に平行な方向へ近付く）ことをいい、「傾斜角度」は、電圧無印加時のダイレクタから電圧印加時のダイレクタへの角度の変化量をいう。
図４Ｃおよび図４Ｄでは、図４Ａおよび図４Ｂと比較して、電圧印加状態でのリタデーションの変化が逆になる。含まれている液晶組成物のプレチルトの向きが互いに異なる複数の画素を好適に組み合わせて配置することによってリタデーションの変化の影響を軽減することができ、その結果として品質を向上させることが可能である。これについての詳細は別途後述する。
図４Ｅおよび図４Ｆは、それぞれ液晶層の液晶組成物のダイレクタが第１基板１０と第２基板２０との間で一様な方向（図中Ｂ−Ｂ’）に傾いた場合の側面図と正面図である。図４Ａ〜図４Ｄには、第１配向膜１５の配向方位と第２配向膜２５の配向方位が９０°ずれていることに起因して、液晶組成物のダイレクタは基板の主面に垂直な軸を中心に連続的に捩れている態様を示したが、図４Ｅおよび図４Ｆでは、第１配向膜１５の配向方位と第２配向膜２５の配向方位が同じであるため液晶組成物のダイレクタは捩れていない。なお、この場合は傾き方向は、図４Ａ〜図４Ｄにおける中央部（Ｂ−Ｂ’）と同様に、画素の長辺かつ短辺に対して一定の角度（好ましくは３０〜６０°、より好ましくは４０〜５０°）となっている。
なお、図４に記載したような液晶層の配向状態を形成するためには、液晶層と光配向膜との界面で液晶組成物のダイレクタを垂直方向から傾かせる（プレチルトさせる）ことが必要である。このようなプレチルトを容易に実現するには、光配向法を用いればよい（例えば、特許文献５参照）。光配向法は、配向膜として光配向膜を用い、光配向膜に紫外線等の光を照射（露光）することによって、配向膜に配向規制力を生じさせたり、配向膜の配向規制方向を変化させたりする方法である。光配向法では、配向膜の配向処理を非接触で行うことができるので、配向処理中での汚染やごみ等の発生を抑えることができる。また、露光の際にフォトマスクを用いることによって、光配向膜の所望の複数の領域に対して異なる条件での露光を行うことができる。
具体的には、二枚の基板（第１基板に該当するＴＦＴ基板および第２基板に該当するＣＦ基板）の所望の表面に光配向膜を塗布した後に、光配向膜に向けて斜め方向から紫外光を照射することによって、液晶組成物のダイレクタのプレチルトを可能にする構造を光配向膜の表面に形成することができる。本実施形態を実現するには、第１単位画素と、これと同一行または同一列の第２単位画素とにおいて、上記構造の向きを１８０°逆向きにして設けることが必要である。特許文献５には、第１単位画素と、これと同一行または同一列の第２単位画素とにおいて、上記構造の向きを１８０°逆向きにして設けることが記載も示唆もされていないが、第１単位画素への露光の際に紫外光が照射されなかった第２単位画素にて、第１単位画素と１８０°逆向きに上記構造を形成するように紫外光を照射すればよい。
図６Ａ、図６Ｂについて上述したように、Ｂ−Ｂ’間での液晶組成物のダイレクタが傾斜した面内で、かつ基板面に鉛直な方向から斜めに透過する光のリタデーションは、光路方向とダイレクタとがなす角度が大きくなるように液晶組成物のダイレクタが傾く場合は、基板面に鉛直な方向で透過する光に比べてリタデーションが大きくなり、液晶組成物のダイレクタが逆方向に傾く場合はリタデーションが小さくなる。これにより、液晶組成物のダイレクタが傾く方向に対しては非対称性が発生し、視野角依存性が残る。
本実施形態の表示パネル４０は、第１基板１０に鉛直な方向に透過する光のリタデーションが増大することによって、表示パネル４０の光透過率を制御する電圧の増大にともなって光の透過率が増大する。
ＶＡ方式はこの非対称性を解消することによって進化してきた。当初は、単一画素内に突起を設けることで液晶組成物のダイレクタが異なる領域を設けた（非特許文献４参照）。その後、液晶層内に光化学反応するモノマーを混入した上でスリット電極を用いて電圧を印加しながら光でモノマーを固定化することによって、液晶組成物のダイレクタが異なる領域を設けるＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment）方式が開発され、その後は、先に述べた特許文献５に記載の光配向方式が開発された。このように、ＶＡ方式は全て、単一の単位画素内に液晶組成物のダイレクタを複数形成する技術として進化している。すなわち、単一の単位画素内で液晶層の配向状態を単一とした状態で単位画素と単位画素との非対称性を補償する技術はこれまでに存在しなかった。
単一の単位画素内で液晶層の配向状態を単一とした状態で非対称性を補償する本実施形態の特徴点を図８に示す。図８Ａ〜図８Ｅに示した構造は、特許文献５に記載の光配向方式の材料およびプロセスを本発明者ら独自の観点に基づいて一部改変して作製したものであり、構成が独自であるだけでなく生産性の点でも大きなメリットがある。
単位画素の寸法を縦横比が３：１である長方形として説明する。光配向のためにマスクを用いて部分的に照射するプロセスは特許文献５と同じであるが、ストライプ状のマスクパターンが異なる。従来方式では例えば長方形の単一画素の短辺方向の２分の１のピッチで、ストライプ状の光を照射することが必要である。一方、図８Ａの構造を作製するには、ストライプ状の光を照射する領域が画素縦方向の長さと同じピッチでよい。ストライプのピッチは従来の６倍となるため、アライメントの尤度も６倍になり、画素設計の寸法の尤度や生産性が著しく向上する。図８Ｂ、図８Ｄの構造の場合も同様に、ストライプのピッチが従来の６倍となる。図８Ａの場合は、その横ストライプを縦ストライプにすればよい。図８Ｃ、図８Ｅの場合は、短辺方向のピッチごとに光を照射することが必要であるため、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｄと比較してピッチが３分の１となるが、特許文献５に記載の方式の２倍であるため、本実施形態では、画素設計の寸法尤度や生産性が向上するといえる。
図８は斜めからの光に対して、隣接する画素の間でリタデーションの増減が相殺されるように配置した構成により、二つの画素で非対称性を互いに補償しあうことで、視野角依存性を大幅に軽減するものである。
二つの画素で非対称性を互いに補償しあうには、第１単位画素での液晶組成物のダイレクタが、第２単位画素での液晶組成物のダイレクタと逆向きであることが必要であり、具体的には、第１単位画素での液晶組成物のダイレクタの方位角φに対して、第２単位画素での液晶組成物のダイレクタが、φ＋１８０°の方位に傾く状態によって実現する。
本明細書において、画素の観点で用いられる表現「隣接する」は、行方向および列方向に沿ってマトリクス状に配列された複数の単位画素のうちで、選択された単位画素（第１単位画素）と同一行または同一列に存在することをいい、直接的に隣接している状態に必ずしも限定されない。第１単位画素に隣接する「第２単位画素」としては、行方向および列方向の少なくとも一方に沿って第１単位画素に隣接している単位画素（例えば、図８Ａ、図８Ｃ、図８Ｅ）、前記行方向および前記列方向の少なくとも一方に沿って、第１単位画素を含む第１色フィルターセットに隣接する第２色フィルターセットに含まれている単位画素（例えば、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｄ）が挙げられ、より詳細には、列方向において第１単位画素に隣接している単位画素（例えば、図８Ａ、図８Ｅ）、行方向において第１単位画素に隣接している単位画素（例えば、図８Ｃ、図８Ｅ）、第１単位画素と同色の色フィルターに対応する単位画素として行方向において最も近位に存在する単位画素（例えば、図８Ｂ）などが挙げられる。本明細書において、「色フィルターセット」はカラーフィルタにおける単一絵素（例えばＲＧＢの一セット）を構成する集合が意図される。
図８Ａは、単一の原色からなる縦方向の画素間で液晶組成物のダイレクタを逆向きにした構成である。青（Ｂ）の例を示したが、緑（Ｇ）でも赤（Ｒ）でも同様にすれば良い。
図８Ｂは横方向の同一色の画素間で液晶組成物のダイレクタを逆向きにした構成である。３原色である、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）間では液晶組成物のダイレクタの傾斜方向を同一としている。図８Ｃは横方向の青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の隣接する画素間で液晶組成物のダイレクタを逆向きにした構成である。図８Ｄは図８Ａと図８Ｂとを組み合わせた構成であり、図８Ｅは図８Ａと図８Ｃとを組み合わせた構成である。
図８Ａ〜図８Ｅはいずれも単位画素内で対称性を補償していない。これらについては問題がないことを以下に説明する。４Ｋ、ＤＣＩ、更には８Ｋ以上といった高精細表示においては、隣接する画素間で画像情報が著しく変化する可能性はほとんどない。例えば映像情報であれば、カメラのレンズを通して画像センサーに入射した明るさ情報として、アナログ情報がデジタル信号に変換される。このように２次元表示画面へは、アナログ映像情報から変換されたデジタル情報として送られる。
カメラレンズの固有の特性として、レンズの焦点距離と絞りの開放度合（ｆ値）との関係で、被写界深度が決まる。被写界深度とは焦点が合う奥行方法を示すが、より絞ることで浅くなるが、それでも高解像度を必要とする領域は限られている。従って大半の表示領域ではボヤケが生じており、隣接する画素の情報は同一であり、焦点位置にある場合でも変化量は軽微である。よって、隣接する画素間で位相補償することで実害はなく、図８に示した配置はいずれにおいても視野角特性をほぼ解消するために有効な構成である。
また、マルチドメイン方式の場合、ドメインとドメインとの間に液晶組成物のダイレクタの配列に沿う不連続な境界線が暗線として現れることが知られている。従来のＶＡ方式における単位画素Ｐを前方から見た正面図であり、４分割された４ドメインの例である。この暗線は、液晶組成物の長距離相互作用に起因してその幅が数ミクロンとなるため、排除することが必要である。また、暗線の近傍から離れるに従って透過率が緩やかに上がるため、単に暗線として見える部分のみならず暗線の周辺部分も光利用効率を下げる要因となる。このような現象は高精細化するほど特に大きな検討課題となる。
このように、マルチドメイン方式では小さな単位画素の中に透過率を引き下げる要因が多数存在する。そもそも、小さな単位画素を設計する際には、薄膜トランジスタ等の回路部分をより小さくすることが必要であり、さらに配線と薄膜トランジスタ回路との間隔を詰めざるを得ない。このようなことから、マルチドメイン方式を用いて４Ｋ、ＤＣＩ、８Ｋといった高精細な表示装置を設計、生産することは容易ではない。
次に、すでに多くの普及型の液晶表示装置に採用されている倍速駆動について述べる。テレビ用の液晶パネルが登場した当初は一秒間に６０コマの映像を表示する６０ヘルツ駆動が一般的であったが、現在ではいわゆる倍速駆動である１２０ヘルツ駆動が採用されている。しかし、高精細になると、走査線の数が飛躍的に増えるとともに、一走査線にあてがわれるトランジスタのオンまたはオフを切り替えるための書き込み時間が短くなるため、倍速駆動は非常に難しくなる。さらに、マルチドメイン方式におけるドメインとドメインとの間で液晶組成物のダイレクタの配列に沿う不連続領域は、応答速度を著しく低下させる。
このように、本園簿の表示装置では、分割画素の境界で生じる液晶組成物のダイレクタの配列に沿う不連続な領域の存在に起因する透過率や応答速度の低下も防止することができる。
本実施形態における画素および偏光板透過軸の配置の例を図５に基づいて説明する。図５Ａ、図５Ｂはいずれも単位画素Ｐを前方から見た正面図である。図５Ａ、図５Ｂには、は単一色のカラーフィルタと相対する単一の画素構造を示し、ここでは、縦方向に長い長方形の例を示す。図５Ａ、図５Ｂは偏光板から出射する直線偏光の透過軸方向を示す図であり、図５Ａの例では、液晶パネル前方の偏光板の透過軸Ｘ１が画素の長片方向ＬＤとほぼ平行であり、後方の偏光板の透過軸Ｘ２は短片方向ＳＤとほぼ平行である。図５Ｂの例では逆に、液晶パネル前方の偏光板の透過軸Ｘ１が画素の短片方向ＳＤとほぼ平行であり、後方の偏光板の透過軸Ｘ２は長片方向ＳＤとほぼ平行である。
図５Ａ、図５Ｂのいずれもが、偏光板からの直線偏光の透過軸方向が液晶パネルの表示領域の長片、短片のいずれに対しても、平行あるいは直交するように配置している。このような配置はロールツーロールで製造される偏光板の生産性や面積利用効率の観点で、以下の理由から有効である。第一に、偏光板はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂に水溶液中でヨウ素を含浸させ吸収させたのち、ロール状フィルムとしてその長手方向に延伸することで、偏光特性を付与する。従って、図５Ａ、図５Ｂの構成の場合ロール状のフィルムの川幅方向の領域をほぼ全域を無駄なく使用できるメリットがある。第二に、ＰＶＡ樹脂の延伸方向と平行に偏光板を切断する際、延伸後に延伸方向にカッターで切断することで、軸方向（角度）の精度が高まる。この高い精度は高コントラスト比に大きく貢献する。
図９は表示パネルおよび周辺回路を含めた液晶ディスプレイモジュール構成を示した模式図であり、パネル内部は等価回路で示している。画像情報を発信するコントロール回路から、クロックから発する時間信号により同期させて信号電極駆動回路と走査電極駆動回路に、画像情報を発信する電圧波形が送られる。信号電極駆動回路からは信号配線電極に画像情報を反映した波形が送られる。走査電極駆動回路は走査配線へ横方向のラインを選択して、ＴＦＴをオンオフするための波形を送る。
なお、実際の画素には寄生容量や抵抗成分等の多くの等価回路が存在するが、本図では簡素化して液晶層と補助容量のいずれをも、コンデンサーとして記載している。
上述の実施形態の表示装置１００は、例えば、図１０に示すテレビジョンに適用できる。図１０に示すテレビジョン１１００、表示部１１０１、スピーカ１１０２、キャビネット１１０３およびスタンド１１０４等を備えている。
表示部１１０１として上述の実施形態の液晶表示装置を好適に適用できる。上述の実施形態の液晶表示装置をテレビジョン１１００の表示部１１０１に適用することによって、視野角依存性の小さい映像を表示することができる。
例えば上記実施形態では、表示部１１０１を備えた薄型テレビ１１００の例を挙げたが、これに限ることなく、駅や、ショッピングモール、イベント会場等において様々な情報を表示するために設置されているデジタルサイネージにも好適に適用できる。特に、医療用モニターなどの高精細、且つ、低視野角依存性が必要とされる用途のデジタルサイネージに有効である。
テレビジョンやデジタルサイネージでは、３２型〜８０型程度の比較的大型の表示部を備えるものが多いが、これに限らず、ラップトップ型コンピューターやデスクトップモニター、携帯型電子機器などの中小型の表示部に適用してもよい。
１ ゲートバスライン、２ コモンバスライン、３ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）、４ ゲート絶縁膜、５ 半導体層、６ ソースバスライン、７ ソース電極、８ 画素電極、９ ドレイン電極、１０ ガラス基板（第１基板）、１１ ゲート電極、１２ コモン電極、１３ 層間絶縁膜、１４ 有機絶縁膜、１５ 第１配向膜、１６ 位相差板、１７ 偏光板、１８ 第１面、１９ コンタクトホール、２０ ガラス基板（第２基板）、２１ カラーフィルタ、２２ ブラックマトリクス、２３ スペーサ、２４ 対向電極、２５ 第２配向膜、２６ 位相差板、２７ 偏光板、２８ 第２面、３０ 液晶層、４０ 液晶パネル（表示パネル）、５０ バックライトユニット（光源）、６０ 視野角拡大フィルム（光拡散部材）、１００ 表示装置、１１００ テレビジョン、１１０１ 表示部、１１０２ スピーカ、１１０３ キャビネット、１１０４ スタンド
Claims (11)
- 第１基板および第２基板と、これらの間に保持された液晶層と、前記第１基板の前記液晶層を向く表面に設けられた第１配向膜と、前記第２基板の前記液晶層を向く表面に設けられた第２配向膜とを備えており、
前記液晶層を構成する複数の液晶組成物のダイレクタの全ては、電圧無印加時に前記第１配向膜および前記第２配向膜に対してほぼ垂直であり、
行方向および列方向に沿ってマトリクス状に配列された複数の単位画素の各々に含まれている液晶層は、単一の配向状態を有しており、
前記複数の単位画素のいずれか一つである第１単位画素での中央部に位置する液晶組成物のダイレクタは、前記第１単位画素と同一行または同一列に存在する第２単位画素での中央部に位置する液晶組成物のダイレクタと逆向きである、表示パネル。 - 前記第２単位画素は、前記行方向および前記列方向の少なくとも一方に沿って前記第１単位画素に隣接している、請求項１に記載の表示パネル。
- 前記第２単位画素が、前記行方向および前記列方向のいずれか一方に沿って、前記第１単位画素を含む第１色フィルターセットに隣接する第２色フィルターセットに含まれている、請求項１に記載の表示パネル。
- 前記液晶組成物のダイレクタは、電圧無印加時に前記第１配向膜および前記第２配向膜への鉛直方向に対して０．５°以上、５°以下の範囲でプレチルトした状態で配列している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示パネル。
- 前記液晶組成物は、負の誘電異方性を有する液晶分子を含んでいる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示パネル。
- 前記複数の単位画素の各々に単一の逆スタガ型の薄膜トランジスタが備えられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示パネル。
- 前記薄膜トランジスタを構成する半導体層への前記光源部からの直接的な光を遮光する遮光層が形成されている、請求項６に記載の表示パネル。
- 前記遮光層がゲート電極である、請求項７に記載の表示パネル。
- 請求項１〜８のいずれか一項に記載の表示パネルと、
前記第１基板へ向けて光を出射する光源部と、
前記表示パネルを向く入光面とその反対面である出光面とを有し、前記表示パネルから出射される光を拡散させて前記出光面からアウトプットする光拡散部材と
を備えており、
前記出光面からアウトプットされる光の正面での輝度が１／３まで減衰するときの極角の全幅が８５°以上、１８０°未満である、表示装置。 - 前記光拡散部材には、前記表示パネルから出射される光をその角度分布を広げて前記出光面からアウトプットするように前記入光面と前記出光面との間にわたって構成された複数の光拡散部と、前記光拡散部を除く領域の遮光部とが設けられている、請求項９に記載の表示装置。
- 前記光源部からの光を集光して前記表示パネルへ向けて出射する光集光部材をさらに備えており、
前記光源から出射される光の正面での輝度がその最大輝度の１／２まで減衰するときの極角の全幅が６０°以下である、請求項９または１０に記載の表示装置。
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