(57)【要約】【課題】バックライトを備えた透過型の液晶表示装置において、高いコントラストを得るためＶＡモードの動作モードを選択し、さらにパッシブマトリックス方式駆動を採用し、高Ｄｕｔｙ化対応するためΔｎｄの値を大きくしたにも係らず、見る角度により色が変わるとの影響を受け難い、液晶表示装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る液晶表示装置１０は、垂直配向された液晶層をパッシブマトリックス方式により駆動する液晶パネル１１と、前記液晶パネル１１の反視認側に配置されたバックライト１２と、を備え、前記駆動方式は、１／Ｄ（Ｄは４以上の整数）のＤｕｔｙ駆動であり、前記液晶層のリタデーション値が、５００ｎｍから１５００ｎｍの範囲であって、前記バックライト１２は、単一波長のピークからなる単色光源１２１を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直配向された液晶層をパッシブマトリックス方式により駆動する液晶パネルと、
前記液晶パネルの反視認側に配置されたバックライトと、を備えた透過型の液晶表示装置であって、
前記駆動方式は、１／Ｄ（Ｄは４以上の整数）のＤｕｔｙ駆動であり、前記液晶層のリタデーション値が、５００ｎｍから１５００ｎｍの範囲であって、
前記バックライトは、単一波長のピークからなる単色光源を有する液晶表示装置。
【請求項２】
前記単色光源の波長の半値幅が、１５ｎｍから４５ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記バックライトは、光の三原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を個別に点灯できる発光ダイオードからなる光源を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶（Liquid  crystal）表示装置に関し、特に、バックライトを備えた透過型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、時計、電卓をはじめとして、家庭用の各種電気機器、測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いられるようになっている。液晶表示装置の表示形態には、バックライトを備えた半透過型、透過型と呼ばれるものと、バックライトを備えていない反射型と呼ばれるものがある。ここでバックライトの光源の種類としては、エレクトロ ルミネセンス（Electro  Luminescent：ＥＬ）、発光ダイオード（Light  Emitted  Diode：ＬＥＤ）そして冷陰極管（Cold  Cathode  Fluorescent  Lamps：ＣＣＦＬ）がある。光源の色には、波長幅の狭い単一波長の単色と、ほぼ全波長領域で輝度分布を持つ白色があるが、一般に白色が使用される場合が多い。
【０００３】
次に、液晶とは、分子配列の仕方で、ネマチック、コレステリック、スメクチックの三種類に分けられる。この液晶を、細かい溝のある二枚の配向膜（Alignment  Layer）で挟むと、液晶分子は配向膜の溝に沿って並ぶことになる。液晶分子の動作モードとしては、その代表的なものにＴＮ（Twisted  Nematic）モード、ＳＴＮ（Super  Twisted  Nematic）モード、ＶＡ（Vertical  Alignment）モード等を挙げることができる。ここでＴＮモードとは、配向膜に挟まれた液晶分子が９０°ねじれているものである。またＳＴＮモードとは、配向膜に挟まれた液晶分子が１８０〜２７０°程度ねじれているものである。またＶＡモードとは、電圧非印加の場合に、例えば負の誘電異方性を持つネマチック液晶を基板に対して垂直に立つように配向させる垂直配向モードである。ＶＡモードの場合、入射した直線偏光の光は、液晶分子の複屈折の影響を受けずに、そのまま出射側の直線偏光板にまで到達する。よって、一方の偏光板で遮断されるので、電圧非印加の液晶表示パネルはほとんど光を通過しない。このように電圧を印加しない場合に光が遮断される状態をノーマリーブラックモードと言い、ＶＡモードは、電圧無印加状態で、ほぼ全ての液晶分子が垂直に配向しているので黒状態の透過率が非常に小さく、高いコントラストが得られるという特徴を有する。また、ＶＡモードは、上下の基板間に電圧を印加し、液晶分子の配列を基板に平行に強制的に配列することでスイッチングを行う。
【０００４】
また駆動方式としては、パッシブマトリックス方式や、最近ではＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＴＦＤ（薄膜ダイオード）等により駆動されるアクティブマトリックス（ＡＭ）方式がある。ここで、パッシブマトリックス方式とは、Ｘ電極（Segment端子）とＹ電極（Common端子）を縦横の格子状に並べたものであり、構造が単純で安価であるというメリットを有する。しかし、高Ｄｕｔｙ駆動とした場合に、画質が低下するとのデメリットを有する。次に、アクティブマトリックス方式とは、各Ｘ電極、Ｙ電極、画素電極の三端子間に半導体（トランジスタ）を挟みスイッチングさせる構造であり、画素数が多くなった場合でも高コントラスト及び高画質であるというメリットを有する。近年、特にアクティブマトリックス方式駆動によるＶＡモード型表示装置は、高速で広視野角の要求されるテレビ等への応用において、現在最も期待されているものである。そのような技術が、特許文献１に開示されている。しかし、アクティブマトリックス方式は、コストが高いというデメリットを有する。
【０００５】
ここで、高コントラスト性を得るためＶＡモードを選択し、構造が単純で安価であるというメリットを有するパッシブマトリックス方式による駆動を選択した場合、先述した高Ｄｕｔｙ駆動におけるデメリットを解消するためには、液晶の屈折率異方性（Δｎ）と液晶の層厚（ｄ）との積であるリタデーション（Δｎｄ）値を大きくすることにより解消することができる。
【０００６】
図５は、従来の液晶パネル１１と、白色光源１２１を有するバックライト１２とを備えた透過型の液晶表示装置１００の断面図を示している。また、液晶分子の動作モードとしてＶＡモードを選択し、液晶層１１３は、電圧非印加状態で、２枚のガラス基板１１２の間に、液晶分子がガラス基板１１２に対して垂直に立つように配向する。液晶パネル１１は、２枚の偏光板１１１の間に、先ほどの２枚のガラス基板１１２と、液晶層１１３とを配置することにより形成される。ここで図５に示す液晶層１１３は、電圧を印加した場合の状態を示している。さらに駆動方式は、パッシブマトリックス方式駆動を採用し、１／Ｄ（Ｄ＝４）のＤｕｔｙ駆動、Δｎｄ値が１０００ｎｍである液晶表示装置１００の断面図を示す。
【０００７】
次に、図３は、図５に示した液晶表示装置１００において、液晶パネル１１を見る角度と液晶パネル１１の天面からの法線とのなす角（視野角）が８０°までであって、電圧２．５Ｖの場合の色の視角依存性を示す図である。ここで、色の視角依存性とは、各方向から見た液晶パネルの色を測定し、それを色表示することにより判断したものである。このように、Δｎｄの値が１０００ｎｍという大きな値になれば、視角依存性が高くなり、白色バックライトを備えた透過型の液晶表示装置１００においては、見る角度により色が変わるという問題が発生してしまう。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２３３１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、バックライトを備えた透過型の液晶表示装置において、高いコントラストを得るためＶＡモードの液晶表示方式を選択し、さらにパッシブマトリックス方式駆動を採用し、高Ｄｕｔｙ化対応するためには、Δｎｄの値を大きくする必要性が生じた。その結果として、視角依存性が高くなり、見る角度により色が変わるという問題が発生していた。
【００１０】
本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、バックライトを備えた透過型の液晶表示装置において、高いコントラストを得るためＶＡモードの動作モードを選択し、さらにパッシブマトリックス方式駆動を採用し、高Ｄｕｔｙ化対応するためΔｎｄの値を大きくしたにも係らず、見る角度により色が変わるとの影響を受け難い、液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る液晶表示装置は、垂直配向された液晶層をパッシブマトリックス方式により駆動する液晶パネルと、前記液晶パネルの反視認側に配置されたバックライトと、を備えた透過型の液晶表示装置であって、前記駆動方式は、１／Ｄ（Ｄは４以上の整数）のＤｕｔｙ駆動であり、液晶層のリタデーション値が、５００ｎｍから１５００ｎｍの範囲であって、前記バックライトは、単一波長のピークからなる単色光源を有することを特徴としている。
【００１２】
このような液晶表示装置は、高コントラスト、高Ｄｕｔｙ化を実現しつつ、バックライトが波長幅の狭い単一波長の単色であることにより、Δｎｄの値が大きいにも係らず、見る角度により色が変わることを防止することができる。
【００１３】
また、このような液晶表示装置として、前記単色光源の波長の半値幅が、１５ｎｍから４５ｎｍの範囲である光源を有するバックライトにより構成されていてもよい。ここで、本明細書において、半値幅とは、波長のピーク時の高さの２分の１の高さにおけるピークの広がり幅のことを示すこととする。
【００１４】
このような液晶表示装置は、半値幅が１５ｎｍから４５ｎｍの範囲と波長幅が狭いバックライトの使用により、Δｎｄの値が大きいにも係らず、見る角度により色が変わることを防止することができる。
【００１５】
また、このような液晶表示装置として、前記バックライトが、光の三原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を個別に点灯できる発光ダイオードからなる光源を有するように構成されていてもよい。
【００１６】
このように構成された液晶表示装置は、液晶層のリタデーション（Δｎｄ）値に合わせて、光の三原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の３色を一色ずつ個別に選択できるので、視角依存性を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、バックライトを備えた透過型の液晶表示装置において、高いコントラストを得るためＶＡモードの動作モードを選択し、さらにパッシブマトリックス方式駆動を採用し、高Ｄｕｔｙ化対応するためΔｎｄの値を大きくしたにも係らず、見る角度により色が変わるという影響を受け難い、液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明の実施の形態．
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１０を説明するための断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１０に備える光源に使用する単色光源と、一般に使用される白色光源の輝度と波長を示す図である。図３と図４は、各方向から見た液晶パネルの色を測定し、それを色表示した視角依存性を示す図である。ここで、図３は、従来の液晶表示装置１００の視角依存性を示す図である。また図４は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１０の視角依存性を示す図である。
【００１９】
本実施の形態に係る液晶表示装置１０は、液晶パネル１１と、バックライト１２とを備えた透過型の液晶表示装置である。具体的には、高いコントラストを得るため、液晶分子の動作モードとしてＶＡモードを選択し、液晶層１１３は、電圧非印加状態で、２枚のガラス基板１１２の間に、液晶分子がガラス基板１１２に対して垂直に立つように配向する。液晶パネル１１は、２枚の偏光板１１１の間に、先ほどの２枚のガラス基板１１２と、液晶層１１３とを配置することにより形成されている。ここで図１に示す液晶層１１３は、電圧を印加した場合の状態を示している。また、駆動方式は、パッシブマトリックス方式駆動を採用し、１／Ｄ（Ｄ＝４）のＤｕｔｙ駆動である。また液晶層のΔｎｄ値が１０００ｎｍである。さらに、本実施の形態に係る液晶表示装置１０は、図２に示すような、波長幅の狭い単一波長からなる単色１４のＬＥＤ光源１２２を有するバックライト１２を備えていることに特徴のある透過型の液晶表示装置１０である。
【００２０】
ここで、液晶パネル１１は、画像の表示を行う部分である。また、偏光板１１１は、偏光方向の光を通過させ、偏光方向以外の光を遮断する役割を担う部分である。
【００２１】
従来の液晶表示装置１００は、図５に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置１０と同じ仕様の液晶表示装置１００であって、図２に示すような、ほぼ全波長領域に輝度分布を持つ白色１３のＬＥＤ光源１２１を有するバックライト１２を使用している。ここで図３は、従来の液晶表示装置１００における液晶パネル１１を見る角度と液晶パネル１１の天面からの法線とのなす角（視野角）が８０°までであって、電圧２．５Ｖの場合の色の視角依存性を示す。図３に示すように、Δｎｄ値が１０００ｎｍと高ければ、視角依存性が高くなり、視角による色の違いが激しく、見る角度により色が変わるという問題が発生する。
【００２２】
しかし、本実施の形態に係る液晶表示装置１０は、波長幅の狭い単一波長からなる単色１４のＬＥＤ光源１２２を有するバックライト１２から構成されているので、図４に示すように、視角依存性は、単色の明度差により表示される。よって、本実施の形態に係る液晶表示装置１０は、視角による色の違いが無く、見る角度により色が変わって表示されるという問題が解消する。
【００２３】
ここで、白色のＬＥＤ光源１２１を有するバックライト１２を備えた透過型の液晶表示装置１００において、ＶＡモードの動作モードと、パッシブマトリックス方式駆動を採用し、Ｄが４以上という高Ｄｕｔｙ化への対応をした場合に発生する、見る角度により色が変わるという視野角問題は、少なくとも、Δｎｄ値が５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の範囲で発生することが確認された。しかし、波長幅の狭い単一波長からなる単色のＬＥＤ光源を有するバックライト１２を使用することにより、Δｎｄ値が５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の範囲で発生する視野角問題を解消することが確認できた。さらに、Δｎｄ値が１５００ｎｍより高い値になれば、単色１４のＬＥＤ光源１２２を使用したとしても、単色の明度差が激しくなるので、液晶表示装置として使用できないことが確認できた。
【００２４】
また、半値幅が１５ｎｍから４５ｎｍの範囲である光源を有するバックライトを使用するのが好ましい。半値幅が１５ｎｍ以下となれば、特殊な単色バックライト光源であるため、コストアップの問題が発生し、半値幅が４５ｎｍ以上であれば、見る角度により色が変わって表示されるという問題が生じ始めるからである。さらに、色の三原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を個別に点灯できるＬＥＤを光源としたバックライトを使用すれば、任意の色で表示させることができ、Δｎｄ値により好ましい表示色を選択できる。さらにまた、一対の位相差フィルムを、偏光板１１１とガラス基板１１２との間にそれぞれ配置してもよい。電圧印加状態での着色を位相差フィルムによって補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１０を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光源を示す図である。
【図３】従来の液晶表示装置１００の視角依存性を測定した図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１０の視角依存性を測定した図である。
【図５】従来の液晶表示装置１００を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１    液晶パネル
１２    バックライト
１３    白色
１４    単色
１５    半値幅
１１１  偏光板
１１２  ガラス基板
１１３  液晶層
１２１  白色光源
１２２  単色光源
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
2008116487.tif 000006
【図４】
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