(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された少なくとも一方に電極を有する一対の基板と、
前記一対の基板間に挟持された液晶層からなる液晶パネルと、
前記液晶パネルを挟むように配置された上偏光板および下偏光板と、
前記電極に表示画像信号に応じて電圧を印加するための制御手段と、
前記液晶パネルを背面から照明する照明光源と、
前記液晶パネルと前記照明光源との間に設けられ、前記照明光源からの出射光が液晶パネルに入射する角度を制御するプリズムシートと、
前記プリズムシートと前記液晶パネルの間にアンチレフレクションフィルムを有し、
該アンチレフレクションフィルムは、前記プリズムシートからの光のうち、該アンチレフレクションフィルムの面の鉛直方向から４５°以上で進行した光を９５％以上反射するものであり、ＩＴＯとＳｉＯ2を交互に積層した少なくとも４層から構成され、前記下偏光板と一体化されて構成されている液晶表示装置。
【請求項２】
前記照明光源は、楔形断面を有する導光板を備えることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【請求項３】
前記アンチレフレクションフィルムにより反射された光は、前記プリズムシートに戻ることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の利用効率が高く、視角特性に優れた高輝度の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静止画や動画を含めた各種の画像を表示するデバイスとして液晶表示装置が広く用いられている。
【０００３】
この種の液晶表示装置は、基本的には少なくとも一方が透明なガラス等からなる二枚の（一対の）基板の間に液晶層を挟持した所謂液晶パネルを構成し、上記液晶パネルの基板に形成した画素形成用の各種電極に選択的に電圧を印加して所定画素の点灯と消灯を行う形式、上記各種電極と画素選択用のアクティブ素子を形成してこのアクティブ素子を選択することにより所定画素の点灯と消灯を行う形式とに分類される。
【０００４】
特に、後者の形式の液晶表示装置はアクティブマトリクス型と称し、コントラスト性能、高速表示性能等から液晶表示装置の主流となっている。アクティブマトリクス型液晶表示装置は、一方の基板に形成した電極と他方の基板に形成した電極との間に液晶層の配向方向を変えるための電界を印加する、所謂縦電界方式と、液晶層に印加する電界の方向を基板面とほぼ平行な方向とする、所謂横電界方式（ＩＰＳ方式とも言う）の液晶表示装置などが知られている。
【０００５】
上記した各種の液晶表示装置には、液晶パネルを背面から照明する光源装置（一般に、バックライトと称する）が備えられている。このバックライトには、導光板の側面にランプ（線状光源：蛍光管）を設置したサイドエッジ方式と、液晶パネルの真下にランプを設置した直下型方式とがある。
【０００６】
特に、薄型・軽量を必要とするノート型コンピュータでは、サイドエッジ方式のバックライトを採用するのが一般的である。
【０００７】
図１４は液晶表示装置の一構成例を説明する展開斜視図である。図１４において、ＳＨＤは金属板からなるシールドケース（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ＰＣＢ１〜３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、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側ケース（モールドフレーム）、ＭＯはＭＣＡの開口、ＬＰは蛍光管、ＬＰＣはランプケーブル、ＧＢは蛍光管ＬＰを支持するゴムブッシュ、ＢＡＴは両面粘着テープ、ＢＬは線状光源（蛍光管）ＬＰ導光板ＧＬＢ等からなるバックライトを示し、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。
【０００８】
図示の液晶表示装置では、バックライトＢＬの下面（裏面）に反射シートＲＦＳが配置され、上面に拡散シートＳＰＳ、プリズムシートＰＲＳを各一枚積層してあるが、プリズムシートＰＲＳの上にさらにもう一枚の拡散シートＳＰＳを積層したものもある。また、この構成では、線状光源ＬＰは断面が楔状の導光板ＧＬＢの一辺に一本設置してあるが、画面サイズが大きいものでは２本またはそれ以上を用い、また平板状の導光板を用い、その平行する二辺に線状光源を各一本あるいは複数本を設置したものもある。なお、他の構成要素は同図中に符号と共に名称を付して説明してある。
【０００９】
液晶表示モジュールＭＤＬは、下側ケースＭＣＡとシールドケース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を収納固定した金属製のシールドケースＳＨＤと、蛍光管ＬＰ、導光板ＧＬＢ、プリズムシートＰＲＳ等からなるバックライトＢＬを収納した下側ケースＭＣＡとを合体させてなる。
【００１０】
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。
【００１１】
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に敷設されたクロック信号ラインＣＬＬを介して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。
【００１２】
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ＰＣＢ１の内層配線として形成される。
【００１３】
なお、液晶表示パネル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。
【００１４】
図１５は図１４に示した液晶表示装置の積層構造を説明する模式断面図であって、下基板ＳＵＢ１と上基板ＳＵＢ２の間に液晶層ＬＣが挟持されて液晶パネルを構成しており、下基板ＳＵＢ１と上基板ＳＵＢ２の外面には、それぞれ下位相差板ＰＨＤ１と下偏向板ＰＯＬ１、上位相差板ＰＨＤ２と上偏向板ＰＯＬ２が積層されている。
【００１５】
この液晶パネルの背面（裏面）にはバックライトＢＬが設置され、液晶パネルとバックライトＢＬの間に拡散シートＳＰＳとプリズムシートＰＲＳとを積層した光学シートが介挿されている。
【００１６】
バックライトＢＬはサイドエッジ方式であり、断面が楔形の導光体ＧＬＢ−Ｗの一側面に当該側面に沿って線状光源（蛍光管）ＬＳと反射シートＬＰを設置してある。このバックライトＢＬでは、２本の蛍光管ＬＰを用いて高輝度化を図っているが、１本あるいは３本以上でもよい。また、平板状の導光体の両側面に各１本または２本以上の蛍光管を配置した構造を採用することもできる。なお、バックライトＢＬの背面には反射フィルムＲＦＳが配置されている。
【００１７】
図１６は図１５におけるプリズムシートの溝配置の一例を説明する模式図であり、下側のプリズムシートＰＲＳ１は画面の横方向（左右方向＝水平方向：Ｘ）に延在してバックライトＢＬからの光を縦方向（上下方向＝垂直方向：Ｙ）に集光し、上側のプリズムシートＰＲＳ２は画面の上下方向に延在してバックライトＢＬからの光を左右方向に集光し、全体として液晶パネルＰＮＬの背面に鋭角で入射するように集光する。
【００１８】
図１７はプリズムシートの有無による画面の上下視角に対する正面輝度の大きさの説明図であって、プリズムシートを１枚設けた場合、２枚設けた場合、および拡散板のみ（プリズムシートを設けない）の場合のそれぞれの正面輝度を示す。
【００１９】
同図に示したように、プリズムシートＰＲＳを１枚設けるとプリズムシートＰＲＳを設けない（拡散板のみ）場合より輝度が上がる。そして、プリズムシートＰＲＳを二枚設けることで正面輝度はさらに向上することが分かる。
【００２０】
なお、この種のバックライトについては、「ＳＩＤ  ９６  ＤＩＧＥＳＴ」ＰＰ．７５３〜７５６に解説されている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置のサイズは年々大型化しており、それに伴い、そのバックライトも大型化している。また、その高輝度化の要求も強く、光の利用効率を向上して強力な（明るい）バックライトの開発が必要となっている。
【００２２】
上記したプリズムシートを用いることで、液晶パネルに対して斜め方向に入射する光を正面側に集光して輝度の向上を図る方法が採用されている。また、他の方法として、光源の出射光に偏光特性を持たせ、特定偏光のみを通過させて他の偏光を反射させて再利用する光学フィルムも開発されている（例えば、住友３Ｍ社製のＤ−ＢＥＦフィルム（商標名））。
【００２３】
しかし、上記したようなプリズムシートを用いたものでは、液晶パネルを正面位置から斜め方向に移動して見た場合に、輝度が低下した後に再び輝度増加が現象が生じる。
【００２４】
図１８はプリズムシートを用いた液晶表示装置における輝度特性を説明図する模式図である。プリズムシートＰＲＳに入射した光Ｌはプリズム面を通過する際に、その大部分の光ＬD は液晶パネル方向に軌道変更されて液晶パネルの正面輝度を向上させる。しかし、プリズム面で鏡面反射したり、プリズムシートをから液晶パネルに対して大きな角度で出射した光ＬL は液晶パネルを斜め方向から見た場合に液晶パネルの輝度の落ち込みや再増加をもたらす。
【００２５】
図１９はプリズムシートを用いたときの液晶パネルの上下視野角に対する白表示輝度の関係の一例を説明する輝度特性図である。図中の曲線ａで示したように、液晶パネルに上下視野角が０°（正面視野）から斜め方向に視野角が変化するに従い、輝度（ｃｄ／ｍ2 ）は漸減して±３０度付近で最小となり、再び増加している。このため、液晶パネル全面での視認性が劣化してしまうという問題があった。
【００２６】
また、偏光を利用して輝度向上を図る光学フィルムも、その輝度向上率が視角により異なり、同様の視認性劣化をもたらすという問題があった。
【００２７】
本発明の目的は、上記従来技術の問題を解消して、光の利用効率を向上し、かつ視角特性の優れたバックライトを備えた液晶表示装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による液晶表示装置の典型的な構成は下記に記載のとおりである。
【００２９】
（１）対向配置された少なくとも一方に電極を有する一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層からなる液晶パネルと、前記液晶パネルを挟むように配置された上偏光板および下偏光板と、前記電極に表示画像信号に応じて電圧を印加するための制御手段と、前記液晶パネルを背面から照明する照明光源とを少なくとも備えた液晶表示装置であって、
前記液晶パネルと照明光源との間に、前記照明光源からの出射光が液晶パネルに入射する際の反射率を制御する光学フィルム部材を備えたことを特徴とする。
【００３０】
（２）対向配置された少なくとも一方に電極を有する一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層からなる液晶パネルと、前記液晶パネルを挟むように配置された上偏光板および下偏光板と、前記電極に表示画像信号に応じて電圧を印加するための制御手段と、前記液晶パネルを背面から照明する照明光源とを少なくとも備えた液晶表示装置であって、
前記液晶パネルと照明光源との間に、前記照明光源からの出射光が液晶パネルに入射する角度を制御する角度依存性制御フィルム部材と、角度依存性制御フィルム部材と液晶パネルの間に前記角度依存性制御フィルム部材からの出射光が液晶パネルに入射する際の反射率を制御する光学フィルム部材とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
（３）前記光学フィルム部材が前記下偏光板と一体化されていることを特徴とする。
【００３２】
（４）前記光学フィルム部材が当該フィルム面に垂直方向の出射光の輝度を上昇させ、かつ、当該フィルムの鉛直方向から４５°方向の出射光の輝度を減少させる集光機能を有することを特徴とする。
【００３３】
（５）前記角度依存性制御フィルム部材が偏光機能を有し、かつ、前記照明光源からの出射光輝度が当該フィルム部材により上昇し、当該フィルム面に対する垂直方向と当該フィルム面の鉛直方向から４５°方向の出射光の輝度上昇率が異なり、かつ、垂直方向の輝度向上率が高いことを特徴とする。
【００３４】
（６）前記下偏光板の面少なくとも前記光学フィルム部材と対向ないしは密着する面が変態であることを特徴とする。
【００３５】
（７）前記出射光が液晶パネルに入射する際の反射率を制御する光学フィルム部材と前記下側偏光板の間に粘着層を有することを特徴とする。
【００３６】
（８）前記角度依存性制御フィルム部材のフィルム面の正面方向の反射率が小さく（例えば２％以下）、斜め４５°方向の反射率がそれより若干大きい（例えば５％以下）であることを特徴とする。
【００３７】
なお、前記角度依存性制御フィルム部材が１枚のプリズムシート、またはプリズム面を構成する溝を交差させて積層した２まいのプリズムシートであることを特徴とする。プリズムシートを１枚とした場合は、そのプリズムの溝方向が水平方向であることが望ましい。
【００３８】
上記のような構成としたことにより、照明光源から出射する光の利用効率が格段に向上し、視角特性に優れた高輝度の液晶表示装置が得られる。
【００３９】
本発明は上記構成および後述する実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例により詳細に説明する。
【００４１】
図１は本発明による液晶表示装置の第１実施例の構成を説明する模式図であり、（ａ）は全体構成を、（ｂ）は（ａ）におけるの他の構成例を示す。ＳＵＢ１は下基板、ＳＵＢ２は上基板であり、両基板の間に液晶層ＬＣを挟持して液晶パネルを構成する。
【００４２】
液晶パネルの下面と上面にはそれぞれ下偏光板ＰＯＬ１、上偏光板ＰＯＬ２が積層される。なお、下基板ＳＵＢ１と下偏光板ＰＯＬ１の間上基板ＳＵＢ２と上偏光板ＰＯＬ２の間に位相差を設置する場合もある。
【００４３】
液晶パネルの背面（下面）には、プリズム溝を交差（例えば、直交）させた２枚重ねのプリズムシートＰＲＳ、光拡散シートＳＰＳからなる光学シートを介してバックライトＢＬが配置される。
【００４４】
バックライトＢＬは、同図（ａ）の構成例では、断面が楔状の導光体ＧＬＢと線状光源である蛍光管ＬＰおよび反射シートＬＳとで構成されている。また、このバックライトＢＬは同図（ｂ）に示したように、平板状の導光体ＧＢＬの両側に１又は複数の蛍光管ＬＰを配置した構成を採用できる。
【００４５】
そして、下偏光板ＰＯＬ１とプリズムシートＰＲＳの間にはアンチレフレクションフィルムＡＲＦが配置されている。このアンチレフレクションフィルムＡＲＦにより、液晶パネルを斜めに見た場合の輝度の落ち込みと再上昇が抑制され、液晶パネル全面での視認性が向上する。
【００４６】
図２は図１におけるアンチレフレクションフィルムの作用を説明する模式図である。アンチレフレクションフィルムＡＲＦはプリズムシートＰＲＳの上方に設置されている。プリズムシートＰＲＳを２枚用いる場合は上側（液晶パネル側）のプリズムシートを表す。
【００４７】
プリズムシートＰＲＳの下側（背面）から入射した光、すなわち図１の光拡散シートＳＰＳから出射した光Ｌの大部分ＬD はプリズムシートＰＲＳの溝を通過することで液晶パネルの鉛直方向に集光される。
【００４８】
しかし、光Ｌの一部およびプリズムシートＳＰＳ内で反射した光の一部はプリズムシートＰＲＳから大きな角度で出射する光ＬL となる。この光ＬL のうちアンチレフレクションフィルムＡＲＦの面の鉛直方向から４５°以上で進行する光は当該アンチレフレクションフィルムＡＲＦで全反射して再度プリズムシートＰＲＳ側に戻り再利用される。
【００４９】
したがって、液晶パネルの斜め方向の視角における輝度上昇が抑制されると共に、上記プリズムシートＰＲＳ側に戻る光は斜め方向の視角の輝度を上昇させる。
【００５０】
図３は本実施例における液晶パネルの上下視野角に対する白表示輝度の関係を従来技術と比較して説明する輝度特性図である。図中の曲線ａは前記図１９に示した従来の輝度特性、曲線ｂは本実施例の輝度特性を示す。
【００５１】
従来技術では、曲線ｂに示したように、液晶パネルに上下視野角が０°（正面視野）から斜め方向に視野角が変化するに従い、輝度（ｃｄ／ｍ2 ）は漸減して±３０度付近で最小となり、再び増加している（図１９で説明）。このため、液晶パネル全面での視認性が劣化してしまうが、曲線ｂに示すように、プリズムシートＰＲＳの上方にアンチレフレクションフィルムＡＲＦを設置したことによって、５０°付近での輝度の再向上は抑制されるとともに、図２に示したアンチレフレクションフィルムＡＲＦで全反射した光ＬL は再度プリズムシートＰＲＳに戻って再利用され、図３の矢印で示したように斜め方向の視角領域の輝度を向上させ、斜め方向の視角での輝度の落ち込みが低減されて、かつ正面輝度も向上し、全体として滑らかな輝度曲線となる。すなわち、液晶パネルの視角依存性が改善される。
【００５２】
図４は本発明による液晶表示装置の第２実施例の全体構成を説明する模式図である。本実施例が第１実施例と異なるのは、アンチレフレクションフィルムＡＲＦを下偏光板ＰＯＬ１と液晶パネルの間に設置した点であり、その他の構成は図１と同様である。
【００５３】
本実施例でも同様に、プリズムシートＰＲＳで集光された以外の当該プリズムシートＰＲＳを通った照明光源からの光（アンチレフレクションフィルムＡＲＦの面の鉛直方向から４５°以上で進行する光は）はアンチレフレクションフィルムＡＲＦによりプリズムシートＰＲＳ側に戻り、再利用されて図３で説明したように全体として滑らかな輝度曲線となる。すなわち、液晶パネルの視角依存性が改善される。
【００５４】
図５は本発明に用いられるアンチレフレクションフィルムの一構成例を説明する断面模式図である。このアンチレフレクションフィルムは多層膜構造であり、ＩＴＯとＳｉＯ2 を交互に積層した少なくとも４層から構成され、入射する光を反射させて戻す作用を有する。
【００５５】
図６は本発明に用いられるアンチレフレクションフィルムの他の構成例を説明する断面模式図である。このアンチレフレクションフィルムは例えばＰＥＴフィルム内にＩＴＯの微粉末を混入してなり、入射する光を反射させて戻す作用を有する。
【００５６】
本発明におけるアンチレフレクションフィルムは、上記の例のように単体で構成するものに限らず、下偏光板ＰＯＬ１の上面または下面、もしくは液晶パネルの下基板ＳＵＢ１の外面にアンチレフレクション処理を施したものでもよい。
【００５７】
図７は下面にアンチレフレクション処理を施した下偏光板を用いた実施例を説明する模式図である。このアンチレフレクション処理は下偏光板ＰＯＬ１の表面に上記図５または図６と同様の構造を有する薄膜を成膜あるいは塗布することで得られる。
【００５８】
さらに、本発明におけるアンチレフレクションフィルムは、図５または図６と同様のフィルムを下偏光板ＰＯＬ１の上面または下面、もしくは液晶パネルの下基板の表面に貼付してもよい。
【００５９】
この場合、下偏光板ＰＯＬ１の上面または下面、もしくは液晶パネルの下基板の表面は、貼付面での反射や光散乱を抑制するために平滑にする必要がある。
【００６０】
アンチレフレクションフィルムは、入射光の角度で大きく変化しないことが望ましく、サンプルでの検証によれば、当該フィルムの鉛直面から５°以内の反射率が２％以下で、斜め４５°方向の反射率が５％以下とすることで視角全域で良好な結果が得られた。
【００６１】
なお、アンチレフレクションフィルムは上記した以外に、例えば偏光反射再利用型の光学フィルム、例えばＰ−Ｓ偏光分離フィルムを用いることも可能である。
【００６２】
一般的な液晶表示装置では、印加電圧の変化により、白から黒表示、あるいは黒から白表示へと変化するが、本発明に適用する液晶層は、ねじれ角が９０度前後のツイステッドネマチック（ＴＮ）タイプや垂直配向タイプのＴＦＴ駆動でも、あるいはねじれ角が２００度から２６０度のスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）タイプの時分割駆動、さらには基板面に水平な方向の電界に応答する所謂横電界方式の何れの液晶表示装置にも適用できる。
【００６３】
ＴＮタイプと横電界方式の液晶表示装置の場合は、液晶層ＬＣの屈折率異方性Δｎとセルギャップ（液晶層の厚み）ｄとの積Δｎｄは０．２から０．６μｍの範囲がコントラスト比と明るさを両立させるために好ましく、ＳＴＮタイプの場合は０．５から１．２μｍの範囲が、また横電界タイプでは０．２から０．５μｍの範囲であることが好ましい。
【００６４】
下および上基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２としては、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨し、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形成したガラス基板を２枚用いる。これらの基板の間に誘電率異方性Δｎεが正で、その値が４．５であり、複屈折Δｎが０．１９（５８９ｎｍ、２０°Ｃ）のネマチック液晶組成物を挟み、セルギャップは６μｍとしたため、Δｎｄは１．４１μｍとした。
【００６５】
基板の表面に塗布したポリイミド系配向制御膜をスピンナーで塗布した後、２５０°Ｃで３０分間焼成し、ラビング処理を行い、３．５度のプレチルト角を得た（回転結品法で測定）。
【００６６】
両基板上のラビング方向は時分割駆動を行うため液晶分子のねじれ角（ツイスト角）が２４０度となるように設定した。ここで、ツイスト角とは、ラビング方向およびネマチック液晶に添加される旋光性物質の種類と量とによって規定される。ねじれ角は、しきい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、２６０度が上限であり、また下限値はコントラストによって制限され、２００度が限界である。
【００６７】
上記実施例でも、走査線数が２００本以上でもコントラストが十分に満足できるような白黒表示が可能な液晶パネルを提供することを目的としたので、ねじれ角は２４０度とした。また、各基板の偏光板との間にはポリカーボネートからなるΔｎｄ＝０．４μｍの位相差フィルムを各１枚配置してもよい。
【００６８】
光拡散シートＳＰＳはプリズムシートや導光体の光反射パターンの干渉縞を拡散する機能を有する。なお、同様の光拡散シートＳＰＳを下偏光板とアンチレフレクションフィルムの間、または液晶パネルの下面に設置することもできる。
【００６９】
上記した実施例の構成により、明るく、かつ視角による輝度変化が小さく、液晶パネルの画面全域で高輝度の液晶表示装置を提供することができる。
【００７０】
次に、本発明を適用する液晶表示装置の全体構成例を横電界方式（ＩＰＳ）について詳細に説明する。なお、本発明はＴＮ型液晶表示装置や単純マトリクス型の液晶表示装置にも同様に適用できることは言うまでもない。
【００７１】
横電界方式の液晶表示装置では、一方の基板（一般には下基板）上に画素選択用の各種電極とスイッチング素子が形成され、他方の基板（上基板）にはカラーフィルタのみが形成され、両基板に挟持された液晶層に基板平面と略平行な方向の電界を形成し、液晶層を形成する液晶分子の配向方向を基板平面内変化させることによって点灯／非点灯を制御するものである。
【００７２】
図８は横電界方式の液晶表示装置の一画素の断面図であって、ＣＴは共通電極、ＧＩはゲート絶縁膜、ＤＬは映像信号電極、ＰＸは画素電極、ＯＲＩ１は下配向膜、ＯＲＩ２は上配向膜、ＬＣは液晶層（ここでは、液晶分子の形で示す）、ＳＵＢ１は下基板、ＳＵＢ２は上基板、ＰＯＬ１は下偏光板、ＰＯＬ２は上偏光板、Ｅは電界、ＢＭはブラックマトリクス、ＦＩＬはカラーフィルタ、ＯＣはオーバーコート膜、ＰＳＶ１は絶縁膜である。
【００７３】
下基板ＳＵＢ１には薄膜トランジスタＴＦＴ（後述）、液晶を駆動するための電極である映像信号電極（画素電極）ＰＸと共通電極ＣＴが絶縁膜である窒化シリコン膜（ＳｉＮ）ＧＩの上に形成され、これらの電極を覆って絶縁膜ＰＳＶ１が形成されている。そして、上基板ＳＵＢ２にはブラックマトリクスＢＭで区画された複数色のカラーフィルタＦＩＬが形成され、両基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の対向面に形成された下配向膜ＯＲＩ１と上配向膜ＯＲＩ２との間に液晶層ＬＣが挟持されている。なお、下基板ＳＵＢ１の外面と上基板ＳＵＢ２の外面には、それぞれ下偏光板ＰＯＬ１、上偏光板ＰＯＬ２が積層されている。なお、配向膜や液晶層に直接接する映像信号電極と共通電極ＣＴは金属の腐食を考慮してＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウムチンオキサイド）を用いている。
【００７４】
図９は図８に示した液晶表示装置の駆動回路の概念図であって、ＣＯＮＴはコントロール回路、Ｖは走査電極駆動回路、Ｈは信号電極駆動回路、ＣＤは共通電極駆動回路、ＡＲは液晶パネルの表示領域を示す。なお、ＣLCは液晶の容量成分、ＣS は保持容量を示す。
【００７５】
液晶パネルの表示領域ＡＲを構成する各画素をスイッチングするＴＦＴは走査電極駆動回路Ｖ、信号電極駆動回路Ｈおよび共通電極駆動回路ＣＤにより選択的にオン／オフされる。このオン／オフはコントロール回路ＣＯＮＴによって制御される。
【００７６】
上記ＴＦＴのオン／オフで分子の配向方向が変化する液晶層は、両基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２に成膜された下および上配向膜ＯＲＩ１，ＯＲＩ２の配向状態（配向制御能）で初期の配向方向が設定される。
【００７７】
本構成では、この配向膜としてポリイミドを採用し、その表面に配向制御能を付与するために、当該ポリイミド膜の表面に偏光ＵＶを照射した。この偏光ＵＶの光源にはＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）を用い、照射エネルギーを５ｍＪ／ｃｍ2 で７６ショットで照射した。配向膜を成膜する下基板ＳＵＢ１を一定の速度で送り、照射面が偏光ＵＶで均一に７６ショット照射されるように上記送りの速度を設定した。
【００７８】
また、カラーフィルタ基板である上基板ＳＵＢ２の最表面にポリイミドを塗布し、上記と同様に偏光ＵＶを照射した。なお、液晶層ＬＣは偏光に対して垂直な方向に配向する。
【００７９】
図１０は配向膜の配向制御方向と偏光板透過軸方向の定義の説明図であって、ＥＤＲは電界方向、ＲＤＲは配向膜の配向制御方向、ＰＤＲは偏光板透過軸方向である。
【００８０】
上下の配向膜との界面上での液晶の配向分子容易軸は互いにほぼ平行になるように、かつ印加される電界方向とのなす角度を７５度（φLC1 ＝φLC2 ＝７５°）となるようにした。
【００８１】
これら両基板の間に誘電率異方性Δεが正でその値が７．３であり、屈折率異方性Δｎが０．０７４（波長５８９ｎｍ、２０°Ｃ）のネマチック液晶組成物を挟んで液晶層とした。
【００８２】
２枚の基板の間隙、すなわちセルギャップｄは球形のポリマビーズを基板間に分散することにより設定し、液晶の封入状態で４．０μｍとした。よって、Δｎ・ｄは０．２９６μｍである。
【００８３】
２枚の偏光板（例えば、日東電工社製のＧ１２２０ＤＵ）で液晶パネルを挟み、一方の偏光板の偏光透過軸をφp1＝７５°に設定し、他方をこれに直交、すなわちφp2＝−１５°とした。本実施例では、低電圧（ＶOFF ）で暗状態、高電圧（ＶON）で明状態をとるノーマリクローズ特性を採用した。
【００８４】
図１１は横電界方式の液晶表示装置における明状態と暗状態の液晶分子の動作を説明する模式図であり、符号は図８と同じである。
【００８５】
同図（ａ）は印加電圧（ＶOFF ）での暗状態の断面図、（ｂ）は印加電圧（ＶON）の明状態での暗状態の断面図、（ｃ）は印加電圧（ＶOFF ）の暗状態での暗状態の断面図、（ｄ）は印加電圧（ＶON）の明状態での平面図を示す。
【００８６】
（ａ）と（ｃ）に示した暗状態では共通電極ＣＴと画素電極ＰＸの間に電界が存在しないため、液晶層を構成する液晶分子ＬＣは初期の配向状態にあり、下基板ＳＵＢ１の下面に設置したバックライト（図示せず）からの照明光は上基板ＳＵＢ２側に達しない。
【００８７】
一方、（ｂ）と（ｄ）に示した明状態では共通電極ＣＴと画素電極ＰＸの間に電界Ｅが存在し、液晶分子ＬＣはこの電界Ｅにより配向方向が回転して下基板ＳＵＢ１の下面に設置したバックライト（図示せず）からの照明光が上基板ＳＵＢ２側に達する。
【００８８】
このように、横電界方式の液晶表示装置では、液晶分子ＬＣは基板の平面と平行な面内すなわち横方向で回転して明状態と暗状態を切り換えることで画像を形成する。
【００８９】
図１２は横電界方式の液晶表示装置における電極構造例の説明図で、（ａ）は基板と垂直な方向から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００９０】
薄膜トランジスタＴＦＴは画素電極（ソース電極）ＰＸ、映像信号電極（ドレイン電極）ＤＬ、走査電極（ゲート電極）ＧＬ、およびアモルファスシリコンａ−Ｓｉから構成される。走査電極ＧＬと共通電極の一部ＣＴ−ａ、映像信号電極ＤＬと画素電極の一部ＰＸ−ａは、それぞれ同一の金属層をパターン化して構成した。さらに、絶縁膜ＧＩを形成後、液晶を駆動する部分である共通電極の一部ＣＴ−ｂをスルーホールによって前記した共通電極の一部ＣＴ−ａに接続し、また画素電極もトランジスタ部でスルーホールでコンタクトして画素電極の一部ＰＸ−ｂを構成した。この共通電極の一部ＣＴ−ｂと画素電極の一部ＰＸ−ｂはＩＴＯを用いて形成した。
【００９１】
蓄積容量を形成する容量素子１６は２本の共通電極１の間を結合する領域において画素電極ＰＸと共通電極ＣＴで絶縁保護膜（ゲート絶縁膜）ＧＩを挟む構造として形成した。画素電極は、平面図（ａ）に示したように３本の共通電極ＣＴの間に配置されている。画素ピッチは横方向（すなわち、映像信号配線電極間）は１００μｍ、縦方向（すなわち、走査配線電極間）は３００μｍである。電極幅は、複数画素間に跨がる配線電極である走査電極、信号電極、共通電極配線部（走査配線電極に平行（後述の図１２では横方向）に延びた部分）を広めにし、線欠陥を回避している。その幅はそれぞれ１０μｍ、８μｍ、８μｍである。
【００９２】
一方、１画素単位で独立に形成した画素電極、及び共通電極の信号配線電極の長手方向に延びた部分の幅は若干狭くし、それぞれ５μｍ、６μｍとした。これらの電極の幅を狭くしたことで異物等の混入により断線する可能性が高まるが、この場合１画素の部分欠陥で済み、線欠陥には至らない。信号電極ＤＬと共通電極ＣＴは絶縁膜２５を介して２μｍの間隔で設けた。画素数は６４０×３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）本の信号配線電極と４８０本の配線電極とにより６４０×３×４８０個とした。
【００９３】
図１３はブラックマトリクス付きカラーフィルタ基板の構造説明図であって、（ａ）は基板面に垂直な方向から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００９４】
ブラックマトリクスＢＭとしては、カーボンと有機顔料を混合した材料を用いた。ブラックマトリクスＢＭの電極基板に対する配置は図１２中に破線で示してある。
【００９５】
ブラックマトリクスＢＭを形成後、感光性樹脂にＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの顔料を分散して、それぞれコーティング、パターニング露光、現像により各カラーフィルタＦＩＬを形成した。そして、このカラーフィルタＦＩＬ上にオーバーコート膜ＯＣとしてエポキシ系高分子薄膜を塗布形成した。
【００９６】
このようにして得られた液晶表示装置は、上下左右８０度以上においてコントラスト１０以上を維持しつつ階調反転が生じない広視野角で、かつ表示の均一性の良好な画像表示を得ることができる。
【００９７】
なお、本発明は、上記した横電界方式の液晶表示装置に限るものではなく、他の方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置、あるいは単純マトリクス方式その他の液晶表示装置にも同様に適用できることは前記したとおりである。また、バックライトは実施例で説明した導光板を用いる所謂サイドエッジ型に限るものではなく、液晶パネルの下面に複数本の線状光源、あるいは発行ダイオードアレー、その他の光源を設置した照明方式にも適用できる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、照明光源からの利用効率が向上し、液晶パネルの大型化に伴って要求される高輝度化を達成できると共に、優れた視角特性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第１実施例の構成を説明する模式図である。
【図２】図１におけるアンチレフレクションフィルムの作用を説明する模式図である。
【図３】本発明の実施例における液晶パネルの上下視野角に対する白表示輝度の関係を従来技術と比較して説明する輝度特性図である。
【図４】本発明による液晶表示装置の第２実施例の全体構成を説明する模式図である。
【図５】本発明に用いられるアンチレフレクションフィルムの一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アンチレフレクションフィルムの他の構成例を説明する断面模式図である。
【図７】下面にアンチレフレクション処理を施した下偏光板を用いた実施例を説明する模式図である。
【図８】横電界方式の液晶表示装置の一画素の断面図である。
【図９】図７に示した液晶表示装置の駆動回路の概念図である。
【図１０】配向膜の配向制御方向と偏光板透過軸方向の定義の説明図である。
【図１１】横電界方式の液晶表示装置における明状態と暗状態の液晶分子の動作を説明する模式図である。
【図１２】横電界方式の液晶表示装置における電極構造例の説明図である。
【図１３】ブラックマトリクス付きカラーフィルタ基板の構造説明図である。
【図１４】液晶表示装置の一構成例を説明する展開斜視図である。
【図１５】図１４に示した液晶表示装置の積層構造を説明する模式断面図である。
【図１６】図１５におけるプリズムシートの溝配置の一例を説明する模式図である。
【図１７】プリズムシートの有無による画面の上下視角に対する正面輝度の大きさの説明図である。
【図１８】プリズムシートを用いた液晶表示装置における輝度特性を説明図する模式図である。
【図１９】プリズムシートを用いたときの液晶パネルの上下視野角に対する白表示輝度の関係の一例を説明する輝度特性図である。
【符号の説明】
ＳＵＢ１  下基板
ＳＵＢ２  上基板
ＬＣ  液晶層
ＰＯＬ１  下偏光板
ＰＯＬ２  上偏光板
ＳＰＳ  拡散シート
ＰＲＳ  プリズムシート
ＢＬ  バックライト
ＡＲＦ  アンチレフレクションフィルム
ＧＬＰ−Ｗ１，ＧＬＰ−Ｗ２  楔形の導光体
ＬＰ  線状光源（蛍光管）
ＬＳ  反射シート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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