JP2000010096A

JP2000010096A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000010096A
Application number: JP10175955A
Authority: JP
Inventors: Junichi Hirakata; 純一平方; Kikuo Ono; 記久雄小野; Masuyuki Ota; 益幸太田; Masahiro Ishii; 正宏石井; Yoshiaki Nakayoshi; 良彰仲吉; Nobuyuki Suzuki; 伸之鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2000-01-14

Abstract

(57)【要約】【課題】大型液晶表示装置の高輝度化と重量軽減可能な
高光利用率のバックライトを備え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電極を有
する一対の基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の基板間に挟持され
た液晶層ＳＣからなる液晶パネルと、液晶パネルを挟む
ように配置された一対の偏光板ＰＯＬ１，ＰＯＬ２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、液晶パネルを背面から照明する照明光源Ｂ
Ｌとを少なくとも備え、照明光源ＢＬが、平板状の導光
板ＧＬＢ−Ｐと楔形の導光体ＧＬＢ−Ｗ１，ＧＬＢ−Ｗ
２の少なくとも各一枚を積層してなる導光板組立体と、
この導光板組立体の側面に沿って設置された少なくとも
１本の線状光源ＬＰと、線状光源の出射光を前記導光板
方向に反射させる反射シートＬＳとから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光の利用効率が高
く、明るく、かつ軽量の照明光源を備えた液晶表示装置
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：冷陰極蛍光管）
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１３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。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、Ｉ
ＮＳ１〜３は絶縁シート、ＰＣＢ１〜３は回路基板（Ｐ
ＣＢ１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，ＴＣＰ
２はテープキャリアパッケージ、ＰＮＬは液晶表示パネ
ル、ＧＣはゴムクッション、ＩＬＳは遮光スペーサ、Ｐ
ＲＳ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（冷陰極蛍光管：同
図では単に蛍光管と表示）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。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、平板状の導光板を用い、その平行
する二辺に線状光源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。

【０００８】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、液晶表示パネル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。

【０００９】映像信号線駆動用回路基板ＰＣＢ１には液
晶表示パネル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ＰＣ
Ｂ３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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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ＰＣ
Ｂ３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。

【００１３】図１４は図１３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Ｐ
ＯＬ１、上位相差板ＰＨＤ２と上偏向板ＰＯＬ２が積層
されている。

【００１４】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
の間に二枚の拡散シートＳＰＳ１，ＳＰＳ２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。

【００１５】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（冷陰極蛍光管）ＬＳと反射シートＬ
Ｐを設置してある。このバックライトＢＬでは、二本の
冷陰極蛍光管ＬＰを用いて高輝度化を図っている。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。

【００１６】図１５は輝度を大きくするための従来のバ
ックライトの他の構成例を説明する断面図である。この
バックライトは、積層した２枚の平板状の導光体ＧＬＢ
−Ｐ１，ＧＬＢ−Ｐ２を用い、その各平行する側面にそ
れぞれ冷陰極蛍光管ＬＰと反射シートＬＰが設置されて
いる。このタイプのバックライトについては、「ＳＩＤ
９６ＤＩＧＥＳＴ」ＰＰ．７５３〜７５６に解説さ
れている。

【００１７】

【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、
強力な（明るい）バックライトの開発が必要となってい
る。

【００１８】バックライトは、その大型化するに伴う重
量増加が問題となる。また、高輝度化に対応するために
は線状光源の本数を増やす必要があり、直下型では液晶
パネルの背面に多数本の冷陰極蛍光管を配置して高輝度
化を達成できるが、液晶表示装置全体の厚さが増加する
という問題がある。

【００１９】この厚さの増加に対処するためにはサイド
エッジ方式が適しているが、大型化は導光体の重量増加
をもたらす。

【００２０】本発明の目的は、大型液晶表示装置の高輝
度化と重量軽減可能な高光利用率の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。

【００２１】

【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）〜（６）に記載の構成としたも
のである。

【００２２】（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
ように配置された一対の偏光板と、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、前記照明光源が、平板状の導光板と楔形の導光体の
少なくとも各一枚を積層してなる導光板組立体と、この
導光板組立体の側面に沿って設置された少なくとも１本
の線状光源と、前記線状光源の出射光を前記導光板方向
に反射させる反射シートとから構成した。

【００２３】（２）（１）における積層された複数の導
光体の裏面に、光を反射する光反射パターンをそれぞれ
有せしめた。

【００２４】（３）（１）における導光体の４側面のう
ち、少なくとも２側面に線状光源を配置し、かつ各線状
光源の総光量を異ならせた。

【００２５】（４）（３）における各線状光源の総光量
を異ならせる手段として各線状光源の直径を異ならせ
た。

【００２６】（５）（３）における各線状光源の総光量
を異ならせる手段として各側面に設置した線状光源の本
数を異ならせた。

【００２７】（６）（１）における線状光源が前記導光
体組立体の平行する２側面それぞれに設置され、前記液
晶パネルを透過した光の視角依存性が前記２側面に平行
な中央線に関して非対称となる如く前記各線状光源の明
るさを設定した。

【００２８】大型の液晶表示装置に用いるサイドエッジ
方式のバックライトは、高輝度を得るためにアクリル樹
脂の射出成形等で構成される導光体の厚さを厚くする必
要がある。しかし、厚みが増えればその重量が増加す
る。導光体を断面楔形とすることで軽量化が可能である
が、導光体の大型化による輝度低下を改善するために入
射光側の側面（線状光源の設置側側面）の厚さを増やす
必要がある。そのため、成形精度が低下し変形が発生し
易い。

【００２９】上記本発明の構成では、楔形の導光体に平
板状の導光体を積層することで入射光側の側面の厚さを
増加させて楔形の導光体の変形が防止され、光輝度化を
達成できる。

【００３０】また、大型の液晶表示装置では高輝度化の
ために導光体の４側面のうち、少なくとも２側面に線状
光源を配置する。通常、使用状態での上辺と下辺に各一
本あるいは二本配置し、上辺と下辺の視覚特性は対称と
している。しかし、表示画面を下辺側から観察すること
はまれで、下辺方向への出射光は有効に利用されない。

【００３１】そこで、各側面の光源の総光量がそれぞれ
異なるように、特に下辺方向の出射光を少なくすること
で、バックライトの消費電力の効率化を図る。

【００３２】また、線状光源の管電流を変えたり、線状
光源の直径を異ならせたり、あるいは線状光源の本数を
それぞれ異ならせる、等で上辺と下辺の光量を異ならせ
ることができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例により詳細に説明する。

【００３４】図１は本発明による液晶表示装置の第１実
施例の全体構成を説明する概念図であって、ＳＵＢ１は
下基板、ＳＵＢ２は上基板であり、両基板の間に液晶総
ＬＣを挟持して液晶パネルを構成する。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ＰＯ
Ｌ２が積層される。なお、この実施例では、下基板ＳＵ
Ｂ１と下偏光板ＰＯＬ１の間に下位相差板ＰＨＤ１を、
また上基板ＳＵＢ２と上偏光板ＰＯＬ２の間に上位相差
板ＰＨＤ２を介挿してある。

【００３５】液晶パネルの背面には、下光拡散シートＳ
ＰＳ１、プリズムシートＰＲＳ、上光拡散シートＳＰＳ
２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。バックライトＢＬは、平板状の導光体ＧＬＢ−
Ｐの下面と上面にそれぞれ楔形の導光体ＧＬＢ−Ｗ１、
ＧＬＢ−Ｗ２を積層した多層の導光板組立と、この導光
板組立の平行する二辺に各２本の線状光源である冷陰極
蛍光管ＬＰおよび反射シートＬＳとを配置してある。冷
陰極蛍光管ＬＰを配置した側面の一方は使用時の上辺、
他方は下辺となる。

【００３６】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、本実施例は、液晶層ＬＣのねじれ角が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（Ｓ
ＴＮ）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。

【００３７】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０．６μ
ｍ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、また垂直配向タイプでは０．２から１．０μ
ｍの範囲であることが好ましい。

【００３８】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
０．１３（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０．７８μｍとした。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）。

【００３９】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度は上限であり、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。

【００４０】本実施例では、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、両基板の各偏光板との間
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枚配置した。

【００４１】プリズムシートＰＲＳは二枚の互いに交差
するプリズム溝でバックライトＢＬからの光を集光する
機能を有し、光拡散シートＳＰＳ１、ＳＰＳ２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。しかし、楔形導光体ＧＬＢ−Ｗ１，ＧＬ
Ｂ−Ｗ２には集光作用があるため、プリズムシートを省
略することもできる。

【００４２】楔形導光体ＧＬＢ−Ｗ１，ＧＬＢ−Ｗ２で
集光させるためには、印刷やレーザ加工で光反射パター
ンを形成したり、射出成形時にプリズムシートと同様の
溝を形成するとよい。また、平板状の導光体ＧＬＢ−Ｐ
と積層する場合は、これらの光反射パターンが無い面同
士が接触させることで、光の利用率が向上し、かつ導光
体組立のトータルの厚さを薄くすることができる。

【００４３】冷陰極蛍光管は導光体組立の上下の側面に
それぞれ２本ずつ、計４本設置してある。この冷陰極蛍
光管の直径は２．６ｍｍで、その管電流は６ｍＡ、電圧
は等しく、液晶表示装置の使用時の上辺と下辺の出射光
量は均等となっており、画面輝度の上下方向の視角依存
性は対称となっている。

【００４４】本実施例の構成により、明るく、かつ薄型
・軽量の大画面の液晶表示装置を提供することができ
る。

【００４５】図２は本発明による液晶表示装置の第２実
施例を説明するバックライト組立の断面図である。この
バックライト組立を図１に示した液晶パネルおよび光学
シートの背面に設置する。この実施例では、楔形の導光
体ＧＬＢ−Ｗを平板状の導光体ＧＬＢ−Ｐの上に積層
し、楔形の導光体ＧＬＢ−Ｗの入光面（厚さの大なる側
面）とその下側の平板状導光体ＧＬＢ−Ｐの側面のそれ
ぞれに各一本の冷陰極蛍光管ＬＰを設置すると共に、楔
形の導光体ＧＬＢ−Ｗの厚さの小なる側面）とその下側
の平板状導光体ＧＬＢ−Ｐの側面に共通に位置して一本
の冷陰極蛍光管ＬＰを設置したものである。使用する冷
陰極蛍光管の直径は、第１実施例と同様であり、管電
流、電圧とも等しい。平板状の導光体ＧＬＢ−Ｐの背面
には、楔径の導光体ＧＬＢ−Ｗの厚さが薄い側に対応さ
せて光反射が大きくなるように光反射パターンが形成さ
れている。したがって、下辺方向に比べて上辺方向への
出射光量が多くなり、視覚依存性は上辺側に偏った非対
称なパターンとなっている。前記したように、画面を下
辺方向から観察することは少なく、このような出射光量
パターンでも十分な輝度が確保でき、かつ消費電力を低
減することができる。

【００４６】図３は本発明による液晶表示装置の第３実
施例を説明するバックライト組立の断面図である。この
バックライト組立を図１に示した液晶パネルおよび光学
シートの背面に設置する。この実施例では、図２と同様
に、楔形の導光体ＧＬＢ−Ｗを平板状の導光体ＧＬＢ−
Ｐの上に積層する。そして、楔形の導光体ＧＬＢ−Ｗの
入光面（厚さの大なる側面）とその下側の平板状導光体
ＧＬＢ−Ｐの側面に共通して一本の大径の冷陰極蛍光管
ＬＰを設置すると共に、楔形の導光体ＧＬＢ−Ｗの厚さ
の小なる側面）とその下側の平板状導光体ＧＬＢ−Ｐの
側面に共通に一本の小径の冷陰極蛍光管ＬＰを設置した
ものである。使用する冷陰極蛍光管の直径は、下辺側の
大径の一本が直径４ｍｍ、管電流は９ｍＡであり、上辺
側の小径の一本が直径２．６ｍｍ、管電流は６ｍＡであ
る。平板状の導光体ＧＬＢ−Ｐの背面には、楔径の導光
体ＧＬＢ−Ｗの厚さが薄い側に対応させて光反射が大き
くなるように光反射パターンが形成されている。

【００４７】この構成でも、下辺方向に比べて上辺方向
への出射光量が多くなり、視角依存性は上辺側に偏った
非対称なパターンとなっている。前記したように、画面
を下辺方向から観察することは少なく、このような出射
光量パターンでも十分な輝度が確保でき、かつ消費電力
も第１実施例と比較して低減することができる。

【００４８】図４は上記した第１実施例と第２実施例お
よび第３実施例におけるバックライトからの出射光の強
度パターンの説明図である。（ａ）は第１実施例の出射
光パターンを示し、（ｂ）は第２実施例および第３実施
例の出射光パターンを示す。図中、横軸の「上」は画面
の上辺側を、「下」は画面の下辺側を示し、縦軸の矢印
は出射光の強度を示す。

【００４９】なお、第１実施例においても、その導光体
に形成する光反射パターンの分布を制御することで同図
（ｂ）に示したような光反射パターンとすることもでき
る。図５は本発明による液晶表示装置の第４実施例を説
明するバックライト組立の断面図である。この実施例で
は、楔形の導光体ＧＬＢ−Ｗの上に平板状の導光体ＧＬ
Ｂ−Ｐを積層したものであり、冷陰極蛍光管の配置と本
数は第２実施例と同様である。この実施例によっても、
第２実施例と同様の効果を得ることができる。

【００５０】図６は本発明による液晶表示装置の第５実
施例を説明するバックライト組立の断面図である。この
実施例では、楔径の導光体ＧＬＢ−Ｗの上に平板状の導
光体ＧＬＢ−Ｐを積層したものであり、冷陰極蛍光管の
配置と本数は第３実施例と同様である。この実施例によ
っても、第３実施例と同様の効果を得ることができる。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】図７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（ここで
は、液晶分子の形で示す）、ＳＵＢ１は下基板、ＳＵＢ
２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。

【００５４】同図において、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ＰＯＬ
１、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（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯ
ｘｉｄｅ：インジウムチンオキサイド）を用いている。

【００５５】図８は図７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、Ｃ_LCは液晶の容量成分、Ｃ_Sは保持容量を示す。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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２４８ｎ
ｍ）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。

【００５９】また、カラーフィルタ基板である上基板Ｓ
ＵＢ２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。

【００６０】図９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、Ｒ
ＤＲは配向膜の配向制御方向、ＰＤＲは偏光板透過軸方
向である。

【００６１】本実施例では、同図に示したように、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（φ_LC1＝φ_LC2＝７５°）となるよう
にした。

【００６２】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０．０７
４（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。

【００６３】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。

【００６４】２枚の偏光板（例えば、日東電工社製のＧ
１２２０ＤＵ）で液晶パネルを挟み、一方の偏光板の偏
光透過軸をφ_p1＝７５°に設定し、他方をこれに直交、
すなわちφ_p2＝−１５°とした。本実施例では、低電圧
（Ｖ_OFF）で暗状態、高電圧（Ｖ_ON）で明状態をとるノ
ーマリクローズ特性を採用した。

【００６５】図１０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７と同じである。

【００６６】同図（ａ）は印加電圧（Ｖ_OFF）での暗状
態の断面図、（ｂ）は印加電圧（Ｖ_ON）の明状態での暗
状態の断面図、（ｃ）は印加電圧（Ｖ_OFF）の暗状態で
の暗状態の断面図、（ｄ）は印加電圧（Ｖ_ON）の明状態
での平面図を示す。

【００６７】（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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】図１１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。

【００７１】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。

【００７２】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３
００μｍ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。

【００７３】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４８
０本の配線電極とにより６４０×３×４８０個とした。

【００７４】図１２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。

【００７５】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１１中に破線で示
してある。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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、光の利用効率が高く、薄型かつ軽量の液
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実施例の全体
構成を説明する概念図である。

【図２】本発明による液晶表示装置の第２実施例を説明
するバックライト組立の断面図である。

【図３】本発明による液晶表示装置の第３実施例を説明
するバックライト組立の断面図である。

【図４】第１実施例と第２実施例および第３実施例にお
けるバックライトからの出射光の強度パターンの説明図
である。

【図５】本発明による液晶表示装置の第４実施例を説明
するバックライト組立の断面図である。

【図６】本発明による液晶表示装置の第５実施例を説明
するバックライト組立の断面図である。

【図７】横電界方式の液晶表示装置の一画素の断面図で
ある。

【図８】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９】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１０】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１１】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１２】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１３】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】図１３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１５】輝度を大きくするための従来のバックライト
の他の構成例を説明する断面図である。

【符号の説明】

ＳＵＢ１下基板ＳＵＢ２上基板ＯＲＩ１下配向膜ＯＲＩ２上配向膜ＬＣ液晶層ＰＯＬ１下偏光板ＰＯＬ２上偏光板ＰＨＤ１下位相差板ＰＨＤ２上位相差板ＳＰＳ１，ＳＰＳ２拡散シートＰＲＳプリズムシートＢＬバックライトＧＬＰ−Ｐ平板状の導光体ＧＬＰ−Ｗ１，ＧＬＰ−Ｗ２楔形の導光体ＬＰ線状光源（冷陰極蛍光管）ＬＳ反射シート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田益幸千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者石井正宏千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者仲吉良彰千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者鈴木伸之千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内Ｆターム(参考） 2H038 AA52 AA55 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA14Z FA21Z FA23Z FA31Z FA41Z FB02 FB12 FB13 FC10 FC23 FD01 FD03 FD06 GA06 GA08 GA11 GA13 HA07 HA10 KA01 KA02 KA04 LA03 LA11 LA16 5G435 AA00 AA03 BB12 BB15 CC09 DD13 EE27 EE33 FF01 FF03 FF05 FF06 FF08 GG03 GG12 GG24 GG26 HH02

Claims

【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
配置された一対の偏光板と、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、前記照明光源が、平板状の導光板と楔形の導光体の少な
くとも各一枚を積層してなる導光板組立体と、この導光
板組立体の側面に沿って設置された少なくとも１本の線
状光源と、前記線状光源の出射光を前記導光板方向に反
射させる反射シートとから構成したことを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項２】前記線状光源が前記導光体組立体の平行す
る２辺のそれぞれに設置され、前記液晶パネルを透過し
た光の視角依存性が前記２辺に平行な中央線に関して非
対称となる如く前記各線状光源の明るさを設定したこと
を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。