JP4949073B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は液晶表示装置に係り、いわゆる光配向によって形成された配向膜を備える液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、対向する各基板の間に介在する液晶に電界を印加させ、これにより液晶分子を該電界の強さに応じて挙動させ、その挙動に応じた量の光を透過させるように構成されている。
そして、電界の無印加時において、該液晶分子を一定の方向（初期配向方向）に配向させるために、該液晶と接触する前記各基板の表面に形成された配向膜を備える。
また、初期配向された液晶分子の電界の印加量に応じてなされる挙動を該液晶を透過する光の量を通して可視化できるように、前記各基板の液晶と反対側の面に配置された偏光板を備える。
このような構成からなる液晶表示装置において、近年、前記配向膜として、偏光した紫外線等を高分子膜に照射し、ラビング処理をすることなく該高分子膜に配向機能を持たせたものを用いることが知られている。いわゆる光配向によって形成された配向膜である。
液晶表示装置において、たとえば、その画素電極として多数の並設された電極からなるたとえば櫛歯状の電極を用いたものが知られている。また、液晶表示装置として、液晶に対面する表面に段差構造を有するものがあり、この段差構造を被って形成される配向膜にラビング処理を施す場合、均一な配向処理を施すことができない不都合を有する。
このため、光配向によって形成される配向膜を備える液晶表示装置は、下層の段差構造に影響されることがない配向膜を形成することができ、該配向膜に信頼性ある配向機能を持たせることができるようになる。
このように、光配向によって形成された配向膜を備える液晶表示装置は、たとえば、下記特許文献１あるいは特許文献２において開示されている。
特開２００１−１０８９９５号公報 特開平１１−２３７６３５号公報
しかし、このように構成された液晶表示装置は、たとえばバックライトからの光の液晶表示パネルを透過する際の光透過率の減退が生じ、光利用効率が減衰してしまうことを発見した。
本発明者は、この原因を追求した結果、光配向によって形成される配向膜は、その配向方向に光吸収軸が発生することが確認され、この配向膜の前記光吸収軸と該配向膜と同一基板に設けられた偏光板の光吸収軸がたとえば直交している関係にあることから、上記光利用効率の減退という不都合をもたらしてしまうことが判明した。また、配向膜に光吸収軸が発生するという現象は、ラビング処理では発生しないことも判明した。
本発明の目的は、配向膜の光吸収軸による光利用効率の減衰を低減させた液晶表示装置を提供することにある。
なお、前記特許文献１および特許文献２はいずれも配向膜の前記光吸収軸を配慮した光吸収異方性についての言及はないものとなっている。また、特許文献１において本発明と類似する構成として、液晶を介して配置される各配向膜のうち一方は偏光照射量が大きく他方は偏光照射量が小さいとの記載があるが、電極が形成された基板側において偏光照射量の大きな配向膜を用いていることから、本発明の構成とは逆の関係になることが明らかとなる。さらに、特許文献２において本発明と類似する構成として、液晶を介して配置される各配向膜のうち一方が光配向され他方がラビング処理されたものとの記載があるが、ラビング処理された配向膜は光配向がなされていないため、吸収異方性が生じていないはずであり、本発明とは明らかに異なるものである。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
（１）本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトとを備え、
前記液晶表示パネルは、液晶と、前記液晶を介して対向配置される第１基板および第２基板とを有し、
前記第１基板は、前記第２基板と前記バックライトとの間に配置されており、
前記第１基板は、第１偏光板と、前記第１偏光板と前記液晶との間に配置された第１配向膜とを有し、
前記第２基板は、第２偏光板と、前記第２偏光板と前記液晶との間に配置された第２配向膜とを有し、
前記第２配向膜は、光吸収軸を有するとともに、前記第２配向膜の前記光吸収軸と前記第２偏光板の光吸収軸とのなす角度は、±１°以内であり、
前記第１配向膜は、光吸収軸を有するとともに、前記第１配向膜の前記光吸収軸と前記第１偏光板の光吸収軸とのなす角度は、８９°以上９１°以下であり、
（前記第１配向膜の偏光度）／（前記第２配向膜の偏光度）は、０．９以下であることを特徴とする。
（２）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記第１配向膜および前記第２配向膜は、光配向処理がなされていることを特徴とする。
（３）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（２）の構成を前提とし、前記第１配向膜の光配向時の光照射量は、前記第２配向膜の光配向時の光照射量よりも小さいことを特徴とする。
（４）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（２）の構成を前提とし、前記第１配向膜の膜厚は前記第２配向膜の膜厚よりも薄いことを特徴とする。
（５）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）から（４）の何れかの構成を前提とし、（前記第１配向膜の偏光度）／（前記第２配向膜の偏光度）は、０．７以下であることを特徴とする。
（６）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）から（５）の何れかの構成を前提とし、（前記第１配向膜の偏光度）／（前記第２配向膜の偏光度）は、０．５以下であることを特徴とする。
（７）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）から（６）の何れかの構成を前提とし、（前記第１配向膜の偏光度）／（前記第２配向膜の偏光度）は、０．３以上であることを特徴とする。
（８）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）から（７）の何れかの構成を前提とし、前記第１の基板は、画素領域内に、画素電極と対向電極とを有し、前記画素電極と前記対向電極との間で発生させた電界によって前記液晶を駆動することを特徴とする。
（９）本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトとを備え、
前記液晶表示パネルは、液晶と、前記液晶を介して対向配置される第１基板および第２基板とを有し、
前記第１基板は、前記第２基板と前記バックライトとの間に配置されており、
前記第１基板は、第１偏光板と、前記第１偏光板と前記液晶との間に配置された第１配向膜とを有し、
前記第２基板は、第２偏光板と、前記第２偏光板と前記液晶との間に配置された第２配向膜とを有し、
前記第２配向膜は、光吸収軸を有するとともに、前記第２配向膜の前記光吸収軸と前記第２偏光板の光吸収軸とのなす角度は、±１°以内であり、
前記第１配向膜は、光吸収軸を有するとともに、前記第１配向膜の前記光吸収軸と前記第１偏光板の光吸収軸とのなす角度は、±１°以内であり、
前記第１配向膜の配向方向は、前記第１配向膜の光吸収軸の方向に対して６０°以上１２０°以下に設定されていることを特徴とする。
（１０）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（９）の構成を前提とし、前記第１配向膜は、光配向処理とラビング処理の両方がなされており、
前記第２配向膜は、光配向処理がなされていることを特徴とする。
（１１）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１０）の構成を前提とし、前記第１配向膜は、前記光配向処理がなされた後に、前記ラビング処理がなされていることを特徴とする。
（１２）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（９）から（１１）の何れかの構成を前提とし、前記第１の基板は、画素領域内に、画素電極と対向電極とを有し、前記画素電極と前記対向電極との間で発生させた電界によって前記液晶を駆動することを特徴とする。
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
このように構成された液晶表示装置は、配向膜の光吸収軸による光利用効率の減衰を低減させることができる。
以下、本発明による液晶表示装置の実施例を図面を用いて説明をする。
〈全体構成図〉
図２は、本発明による液晶表示装置の全体を概略的に示す分解斜視図である。図２において、該液晶表示装置は、その観察者側から、順次、液晶表示パネルＰＮＬ、光学シートＯＳＴ、拡散板ＤＢＤ、およびバックライトＢＬが配置されて構成されている。
液晶表示パネルＰＮＬは、液晶を介在させた一対の透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２を外囲器として構成されている。透明基板ＳＵＢ２は、透明基板ＳＵＢ１よりも若干面積が小さく形成され、該透明基板ＳＵＢ１のたとえば図中左側辺部および上側辺部を露出させて該透明基板ＳＵＢ１と対向配置されている。透明基板ＳＵＢ１の前記左側辺部にはフェースダウンされた複数の半導体チップからなる走査信号駆動回路Ｖが並設されて搭載され、前記上側辺部にはフェースダウンされた複数の半導体チップからなる映像信号駆動回路Ｈｅが並設されて搭載されている。
透明基板ＳＵＢ２は、その周辺の周りに形成されたシール剤ＳＬによって、透明基板ＳＵＢ１に固着され、該シール剤ＳＬは、透明基板ＳＵＢ１と透明基板ＳＵＢ２との間に介在された液晶を封止させる封止剤としても機能するようになっている。そして、該液晶が封止された領域、すなわちシール剤ＳＬによって囲まれた領域は、液晶表示部ＡＲとして構成されるようになっている。
透明基板ＳＵＢ１の該液晶表示部ＡＲにおける液晶側の面には、図中ｘ方向に伸張されｙ方向に並設されるゲート信号線ＧＬとコモン信号線ＣＬとが形成されている。これらゲート信号線ＧＬおよびコモン信号線ＣＬは、たとえば図２において、上方から、ゲート信号線ＧＬ、このゲート信号線ＧＬと比較的大きな距離を有して配置されるコモン信号線ＣＬ、このコモン信号線ＣＬと僅かな距離を有して配置されるゲート信号線ＧＬ、このゲート信号線ＧＬと比較的大きな距離を有して配置されるコモン信号線ＣＬ、……、というように配置されている。
また、前記液晶表示部ＡＲにおける液晶側の面には、前記ゲート信号線ＧＬおよびコモン信号線ＣＬと電気的に絶縁されたドレイン信号線ＤＬが、図中ｙ方向に伸張されｘ方向に並設されて配置されている。
互いに隣接する一対のゲート信号線ＧＬと互いに隣接する一対のドレイン信号線ＤＬとで囲まれる領域には、それぞれ画素が構成されるようになっており、これにより、前記液晶表示部ＡＲは各画素がマトリックス状に配置されて構成されることになる。これら各画素の構成は後に詳述する。
前記各ゲート信号線ＧＬは、たとえば図の左側において、シール剤ＳＬを超えて延在され、前記走査信号駆動回路Ｖの対応する電極（図示せず）に接続されている。該走査信号駆動回路Ｖは、各ゲート信号線ＧＬにたとえば図中の上側から下側へたとえば矩形パルスからなるゲート信号を順次供給するようになっており、該ゲート信号が供給されたゲート信号線ＧＬに沿って形成された各画素からなる画素列を選択できるようになっている。
前記各ドレイン信号線ＤＬは、たとえば図２の上側において、シール剤ＳＬを超えて延在され、前記映像信号駆動回路Ｈｅの対応する電極（図示せず）に接続されている。該映像信号駆動回路Ｈｅは、前記走査信号駆動回路Ｖからの前記ゲート信号のそれぞれの出力のタイミングに合わせて、各ドレイン信号線ＤＬに映像信号を供給するようになっており、これにより、選択された画素列の各画素に映像信号を印加するようになっている。
また、前記各コモン信号線ＣＬは、たとえば図２の右側の端部において、互いに共通接続された後にシール剤ＳＬを超えて延在され、コモン信号供給端子ＣＳＴに接続されている。このコモン信号供給端子ＣＳＴには、前記映像信号の電位に対して基準となる電位を有するコモン信号が供給され、各画素には、コモン信号線ＣＬを介して該コモン信号が供給されるようになっている。
このようにコモン信号と映像信号とが供給される各画素の液晶には、前記コモン信号に対する映像信号の電位差に応じた電界が印加され、該液晶の分子は、該電界の強度に応じた挙動をし、光の透過率を変化させるようになっている。
前記液晶表示パネルＰＮＬの背面（観察者とは反対側の面）には、光学シートＯＳＴ、拡散板ＤＢＤを介してバックライトＢＬが配置され、このバックライトＢＬからの光は、該拡散板ＤＢＤおよび光学シートＯＳＴを介して、該液晶表示パネルＰＮＬの各画素を透過して観察者の目に至るようになっている。
また、前記バックライトＢＬは、たとえば、いわゆる直下型と称されるものからなり、液晶表示パネルＰＮＬの液晶表示部ＡＲと対向して複数の光源ＣＤＲが配置されて構成されている。各光源ＣＤＲは、バックライトＢＬの外枠の反射板ＲＦＢを備える内面側に、その長手方向を図中ｘ方向に一致づけｙ方向に並設させて配置されている。
直下型のバックライトＢＬは液晶表示パネルＰＮＬが大型の場合に好適となるものである。このことから、該バックライトＢＬは、このような直下型のものに限定されることはなく、該液晶表示パネルＰＮＬとほぼ同大同形の導光板と、この導光板の側面に配置される光源とから構成されるバックライトであってもよい。
〈画素の等価回路〉
図３は、前記液晶表示パネルＰＮＬの液晶表示部ＡＲにおける画素の等価回路の一実施例を示す図であり、前記透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面に形成される回路を示している。図３は、図２に示した各画素のうち、互いに隣接するたとえば２×３個の画素を取り出して示している。
上述したように、各画素は、隣接する一対のドレイン信号線ＤＬ、隣接する一対のゲート信号線ＧＬによって、他の隣接する画素とそれぞれ領域が画されるようになっている。
そして、画素の一角において、ＭＩＳ型構造からなる薄膜トランジスタＴＦＴが形成され、そのゲート電極は近接するゲート信号線ＧＬに接続され、ドレイン電極は近接するドレイン信号線ＤＬに接続されている。
また、画素の領域内において一対の電極からなる画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとが形成され、該画素電極ＰＸは前記薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極に接続され、該対向電極ＣＴは前記コモン信号線ＣＬに接続されている。
このような回路構成において、各画素の対向電極ＣＴにコモン信号線ＣＬを介して基準電位（映像信号に対して基準となる電位）を印加し、ゲート信号線ＧＬにたとえば図中上方から順次ゲート信号を印加することによって画素行が選択され、その選択のタイミングに応じて、各ドレイン信号線ＤＬに映像信号を供給することにより、前記画素行の各画素に前記ゲート信号によってオンされた薄膜トランジスタＴＦＴを介して画素電極ＰＸに該映像信号の電位が印加される。そして、該画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間に前記映像信号の電位に対応する強度のいわゆる横電界が発生し、この横電界の強度に応じて液晶を挙動させるようになっている。
このように示した回路は、そのゲート信号線ＧＬ、ドレイン信号線ＤＬ、薄膜トランジスタＴＦＴにおいて、幾何学的に同様の配置となっているが、たとえば、対向電極ＣＴは画素の大部分（たとえば８０％以上）の領域に面状に形成され、画素電極ＰＸは絶縁膜を介して前記対向電極ＣＴと重畳された１または複数の線状電極から構成されている。
このため、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間には液晶とともに前記絶縁膜を誘電体膜とする容量素子が形成され、前記画素電極ＰＸに映像信号が印加された場合、その映像信号の印加は該容量素子によって比較的長い時間蓄積されるようになっている。
〈画素の構成〉
図４は、前記透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面に形成された画素の構成を示した図である。
図４において、その（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線における断面図である。
まず、透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面（表面）には、ゲート信号線ＧＬおよびコモン信号線ＣＬが比較的大きな距離を有して平行に形成されている。
ゲート信号線ＧＬとコモン信号線ＣＬの間の領域には、たとえばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）の透明導電材料からなる対向電極ＣＴが形成されている。対向電極ＣＴは、そのコモン信号線ＣＬ側の辺部において該コモン信号線ＣＬに重畳されて形成され、これにより、該コモン信号線ＣＬと電気的に接続されて形成されている。
そして、透明基板ＳＵＢ１の表面には、前記ゲート信号線ＧＬ、コモン信号線ＣＬ、および対向電極ＣＴをも被うようにして絶縁膜ＧＩが形成されている。この絶縁膜ＧＩは、後述の薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域において該薄膜トランジスタＴＦＴのゲート絶縁膜として機能するもので、それに応じて膜厚等が設定されるようになっている。
前記絶縁膜ＧＩの上面であって、前記ゲート信号線ＧＬの一部と重畳する個所において、たとえばアモルファスシリコンからなる半導体層ＡＳが形成されている。この半導体層ＡＳは前記薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層となるものである。
そして、図中ｙ方向に伸張してドレイン信号線ＤＬが形成され、このドレイン信号線ＤＬはその一部において前記半導体層ＡＳに重畳する延在部が形成され、この延在部は前記薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＤＴとして機能するようになっている。
また、該ドレイン信号線ＤＬおよびドレイン電極ＤＴの形成の際に同時に形成されるソース電極ＳＴが、前記半導体層ＡＳ上にて前記ドレイン電極ＤＴと対向し、かつ、該半導体層ＡＳ上から画素領域側に若干延在された延在部を有して形成されている。この延在部は後に説明する画素電極ＰＸの一部と接続されるパッド部ＰＤを構成するようになっている。
ここで、前記半導体層ＡＳは、それを絶縁膜ＧＩ上に形成する際に、たとえば、その表面に高濃度の不純物がドープされて形成され、前記ドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴをパターニングして形成した後に、該ドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴをマスクとして該ドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴの形成領域以外の領域に形成された高濃度の不純物層をエッチングするようにしている。半導体層ＡＳとドレイン電極ＤＴおよびソース電極ＳＴのそれぞれの間に高濃度の不純物層を残存させ、この不純物層をオーミックコンタクト層として形成するためである。
このようにすることにより、前記薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート信号線ＧＬをゲート電極としたいわゆる逆スタガ構造のＭＩＳ構造のトランジスタが構成されることになる。
なお、ＭＩＳ構造のトランジスタにあっては、そのバイアスの印加によってドレイン電極ＤＴとソース電極ＳＴが入れ替わるように駆動するが、この実施例の説明にあっては、便宜上、ドレイン信号線ＤＬと接続される側をドレイン電極ＤＴと、画素電極ＰＸと接続される側をソース電極ＳＴと称している。
透明基板ＳＵＢ１の表面には、前記薄膜トランジスタＴＦＴをも被って保護膜ＰＡＳが形成されている。この保護膜ＰＡＳは、該薄膜トランジスタＴＦＴを液晶との直接の接触を回避させるために設けられるようになっている。また、この保護膜ＰＡＳは、前記対向電極ＣＴと後述の画素電極ＰＸとの間に介在して設けられ、前記絶縁膜ＧＩとともに、該対向電極ＣＴと画素電極ＰＸの間に設けられ容量素子の誘電体膜としても機能するようになっている。
前記保護膜ＰＡＳの上面には、画素電極ＰＸが形成されている。この画素電極ＰＸは、たとえばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等の透明導電材からなり、前記対向電極ＣＴと広い面積にわたって重畳して形成されている。
そして、該画素電極ＰＸは、多数のスリットがｙ方向に対して交叉する方向に並設されて形成され、これによって両端が互いに接続された多数の線状の電極からなる電極群を有するようにして形成されている。
また、透明基板ＳＵＢ１の表面には該画素電極ＰＸをも被って配向膜ＯＲＩ１が形成されている。この配向膜ＯＲＩ１は、液晶と直接に接触し、該液晶の分子の初期配向方向を決定付けるようになっている。この配向膜ＯＲＩ１は、いわゆる光配向処理によって、偏光した紫外線等を照射した高分子膜に配向機能を持たせたものとなっている。このため、液晶に対面する表面において前記画素電極ＰＸの形成によって段差構造が多くなっていても、均一な配向処理が施された配向膜ＯＲＩ１が得られるようになっている。この配向膜ＯＲＩ１については後に詳述する。
なお、前記画素電極ＰＸの各電極は、図４（ａ）に示すように、画素の領域をたとえば図中上下に２分割させ、その一方の領域にはたとえばゲート信号線ＧＬの走行方向に対して＋４５°方向に延在するように形成され、他方の領域には−４５°方向に延在するようにして形成されている。いわゆるマルチドメイン方式を採用するもので、１画素内における画素電極ＰＸに設けたスリットの方向（画素電極ＰＸの電極群の方向）が単一である場合、観る方向により色付きが生じる不都合を解消した構成となっている。このことから、必ずしもこのような構成にする必要のないものである。また、４５°、−４５°という角度についてもこれに限られるものではない。
また、透明基板ＳＵＢ１の液晶とは反対側の面に、たとえばいわゆるヨウ素延伸型からなる偏光板ＰＬ１が配置されている。この偏光板ＰＬ１は、液晶分子の電界の印加に応じてなされる挙動を該液晶を透過する光の量を通して可視化できるように設けられる。このため、この偏光板ＰＬ１は、液晶表示パネルＰＮＬの少なくとも液晶表示部ＡＲを被うようにして形成されている。この偏光板ＰＬ１については後に詳述する。
図４に示す画素の構成では、薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層はアモルファスシリコンで形成したものであるが、これに限定されず、ポリシリコンで形成したものであってもよい。この場合、トップゲート型の薄膜トランジスタＴＦＴで構成することが望ましい。
〈透明基板ＳＵＢ２の構成〉
図５は、図４（ａ）のV−V線における断面図を示し、上述した透明基板ＳＵＢ１と液晶ＬＣを介して対向配置される透明基板ＳＵＢ２をも併せて描画した図となっている。
透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面には、遮光膜ＢＭが形成されている。この遮光膜ＢＭは、各画素ＰＩＸを隣接する他の画素ＰＩＸと画するために設けられ、たとえば、透明基板ＳＵＢ１側のゲート信号線ＧＬ、コモン信号線ＣＬ、ドレイン信号線ＤＬと重畳されるようにして形成されている。これにより、該遮光膜ＢＭは、たとえば各画素ＰＩＸの周辺の領域を除く中央部において開口が形成されたパターンで形成されている。また、該遮光膜ＢＭは、図示されていないが、薄膜トランジスタＴＦＴをも被って形成され、これにより、光の照射による前記半導体層ＡＳの特性変化を回避させるようにしている。なお、遮光膜ＢＭは、格子状のパターンに限られず、縦方向あるいは横方向のみのストライプ状のパターンで構成するようにしてもよい。
そして、前記遮光膜ＢＭの開口が形成された部分にはカラーフィルタＣＦが形成され、その周辺は前記遮光膜ＢＭに重畳されて形成されている。このカラーフィルタＣＦは、互いに隣接する３個の画素において、それぞれ、赤（Ｒ）のカラーフィルタＣＦ、緑（Ｇ）のカラーフィルタＣＦ、青（Ｂ）のカラーフィルタＣＦが形成され、これら３個の画素をカラー表示の一画素として構成している。そして、これらカラーフィルタＣＦを被って、たとえば樹脂からなる平坦化膜ＯＣが形成されている。
さらに、この平坦化膜ＯＣの上面には配向膜ＯＲＩ２が形成されている。この配向膜ＯＲＩ２は、液晶と直接に接触する膜で、該液晶の分子の初期配向方向を決定付けるようになっている。この配向膜ＯＲＩ２は、前記配向膜ＯＲＩ１と同様、いわゆる光配向処理によって、偏光した紫外線等を照射した高分子膜に配向機能を持たせたものとなっている。この配向膜ＯＲＩ２については後に詳述する。
また、該透明基板ＳＵＢ２の液晶と反対側の面には、たとえばいわゆるヨウ素延伸型からなる偏光板ＰＬ２が形成されている。この偏光板ＰＬ２は、液晶分子の電界の印加に応じてなされる挙動を該液晶を透過する光の量を通して可視化できるように設けられる。このため、この偏光板ＰＬ２は、液晶表示パネルＰＮＬの少なくとも液晶表示部ＡＲを被うようにして形成されている。この偏光板ＰＬ２については後に詳述する。
そして、このように構成された各画素ＰＩＸは、たとえば、前記画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間に電界を生じさせない状態で黒表示がなされるいわゆるノーマリブラックモードとして構成されている。
〈各配向膜ＯＲＩ１、ＯＲＩ２と各偏光板ＰＬ１、ＰＬ２の関係の一態様〉
図１は、上述した液晶表示装置を構成する各部材のうち、偏光板ＰＬ１、配向膜ＯＲＩ１、配向膜ＯＲＩ２、および偏光板ＰＬ２のみをそれらの配置関係を変更することなく抜き出して描いた図である。このことから、図１に示すｘ方向およびｙ方向は、図２、図３、図４に示すｘ方向およびｙ方向と一致づけられている。
この図１では、まず、偏光板ＰＬ１およびＰＬ２における光吸収軸の方向、配向膜ＯＲＩ１、ＯＲＩ２における配向方向および光吸収軸の各方向がそれぞれ示されている。
なお、配向膜ＯＲＩ１、ＯＲＩ２は、上述したように、いわゆる光配向処理によって、偏光した紫外線等を照射した高分子膜に配向機能を持たせたものを用いており、これにより、その配向方向と平行な方向に光吸収軸が発生するように構成される。
図１において、偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐｌ１と偏光板ＰＬ２の光吸収軸ａｂｐｌ２とがほぼ直交する（９０°±１°以内）ように、該偏光板ＰＬ１と偏光板ＰＬ２は配置されている。
但し、偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐ１１と偏光板ＰＬ２の光吸収軸ａｂｐｌ２は、光学的に観て実質的にクロスニコル配置になっていればよいので、上記した角度以外の角度で交差させてもよい。
図１では、一例として、偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐｌ１をｘ方向に、偏光板ＰＬ２の光吸収軸ａｂｐｌ２をｙ方向に配置した。
横電界方式の場合、液晶ＬＣの初期配向方向は、画素電極ＰＸの線状部分の延在方向（図４の場合であればｘ方向に対して＋４５°、−４５°の方向）に対して所定の角度を有していることが望ましいので、図１では、一例として、ｙ方向とし、ツイスト角は０°とした。したがって、配向膜ＯＲＩ１の配向方向ｏｒｄ１と、配向膜ＯＲＩ２の配向方向ｏｒｄ２は、ともにｙ方向に平行な方向に配置した。但し、図１に示した配向膜ＯＲＩ１の配向方向ｏｒｄ１と、配向膜ＯＲＩ２の配向方向ｏｒｄ２の方向は、あくまで一例であり、画素の構造や液晶ＬＣのツイスト角に応じて適宜変更されうる。また、液晶ＬＣの初期配向方向は、画素電極ＰＸの線状部分の延在方向に対して０°および９０°以外の所定の角度を有していることが望ましいが、画素電極ＰＸの線状部分の延在方向と平行または直交させて配置することを妨げるものではない。
配向膜ＯＲＩ２は、その配向方向ｏｒｄ２が偏光板ＰＬ２の光吸収軸ａｂｐｌ２とほぼ平行する（±１°以内）ようにして配置されている。この場合、配向膜ＯＲＩ２の光吸収軸ａｂｏｒ２は、該配向方向ｏｒｄ２に平行して発生するが、偏光板ＰＬ２の光吸収軸ａｂｐｌ２とほぼ平行となる（±１°以内）ことから、白表示時に該配向膜ＯＲＩ２が偏光板ＰＬ２との関係でコントラストを低減させる要因とはならない。逆に、黒表示時には、偏光板ＰＬ２単体よりも偏光度が大きくなるので、黒表示時の輝度を小さくでき、コントラストが向上する。
一方、配向膜ＯＲＩ１は、その配向方向ｏｒｄ１が偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐｌ１とほぼ直交となる（９０°±１°以内）ようにして配置されている。この場合、配向膜ＯＲＩ１の光吸収軸ａｂｏｒ１は、該配向方向ｏｒｄ１に平行して発生するが、偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐｌ１とほぼ直交する（９０°±１°以内）ことから、偏光板ＰＬ１を通過した光が配向膜ＯＲＩ１によって一部が吸収されてしまい、該配向膜ＯＲＩ１が偏光板ＰＬ１との関係でコントラストを低減させる要因となってしまう。
このことから、図１では明確に示されていないが、該配向膜ＯＲＩ１において、その偏光度が配向膜ＯＲＩ２の偏光度よりも小さく構成されている。該配向膜ＯＲＩ１において光の透過量を多くし、その光吸収軸ａｂｏｒ１による影響を低減させる趣旨である。
なお、光吸収軸を有するフィルム（偏光板や光配向した配向膜）の偏光度は、一般的に次の式（１）で表される。
偏光度＝（Ｔ０−Ｔ９０）／（Ｔ０＋Ｔ９０） ……（１）
ここで、Ｔ０：２枚の同じフィルムを、光吸収軸を互いに平行にして重ね、無偏光の光を入射させた時の透過率。
Ｔ９０：２枚の同じフィルムを、光吸収軸を互いに直交にして重ね、無偏光の光を入射させた時の透過率。
そして、このように偏光度を小さくした配向膜ＯＲＩ１は、具体的には、たとえば該配向膜ＯＲＩ１の光配向の際において、その偏光照射量を小さくすることによって実現させることができる。偏光度は偏光照射量に比例する関係にあるからである。したがって、配向膜ＯＲＩ１の光配向における偏光照射量を配向膜ＯＲＩ２の光配向における偏光照射量よりも小さくすることにより、上述した効果を得ることができる。
また、他の実現方法として、配向膜ＯＲＩ１の膜厚を配向膜ＯＲＩ２の膜厚よりも小さくすることによって、該配向膜ＯＲＩ１の偏光度を小さくすることができる。したがって、このようにすることにより、上述した効果を得ることができる。もちろん、上述した２つの実現方法を組み合わせて用いてもよい。
このように構成した液晶表示装置は、ノーマリブラックモードで表示駆動させた場合に、いわゆる白表示の際の光のロスを大幅に少なくできるとともに、黒表示時の輝度も小さくできる効果を奏する。
図６は、その横軸（図中Ｈ方向軸）において（配向膜ＯＲＩ１の偏光度）／（配向膜ＯＲＩ２の偏光度）の値をとり、縦軸（図中Ｖ方向軸）においてコントラスト相対値をとって、それらの関係を曲線Ａで示したグラフである。
ここで、配向膜ＯＲＩ２の偏光度はたとえば０．００５のものを用いており、配向膜ＯＲＩ１の偏光度が該配向膜ＯＲＩ２の偏光度と等しい場合において、得られるコントラスト相対値を１として上記グラフを作成している。
図１に示した実施例の場合、配向膜ＯＲＩ１の偏光度を配向膜ＯＲＩ２の偏光度よりも小さく設定したことから、上記グラフにおいて、（配向膜ＯＲＩ１の偏光度）／（配向膜ＯＲＩ２の偏光度）の値は、１より小さく０より大きく設定される。実際には、（配向膜ＯＲＩ１の偏光度）／（配向膜ＯＲＩ２の偏光度）の値は、０．９以下で０より大きく設定することが好ましい。より好ましくは０．７以下、さらに好ましくは０．５以下がよい。このため、コントラスト相対値は１よりも大きく設定でき、コントラストの向上を図ることができるようになる。
図７（ａ）は、その横軸（図中Ｈ方向軸）において光配向処理時の偏光照射量（Ｊ／ｃｍ２）をとり、縦軸（図中Ｖ方向軸）において配向膜偏光度相対値をとって、それらの関係を示したグラフである。該偏光照射量と配向膜偏光度相対値の関係は、配向膜における偏光度は偏光照射量に比例することから、図示のような直線Ｂで示されるようになる。
ここで、該グラフは、配向膜ＯＲＩ２または配向膜ＯＲＩ１への偏光照射量を１．３Ｊ／ｃｍ２としたときの偏光度相対値を１とし、偏光照射量を変化（０〜２Ｊ／ｃｍ２）させたときの偏光度相対値を示している。
このグラフから明らかとなるように、配向膜ＯＲＩ２への偏光照射量を１．３Ｊ／ｃｍ２とし、配向膜ＯＲＩ１への偏光照射量を１．３Ｊ／ｃｍ２よりも小さく０よりも大きくした場合に、配向膜の偏光度相対値を１より小さく０より大きく設定することができる。この範囲の値からなる配向膜の偏光度相対値は、前述の図６のグラフで示したように、コントラスト相対値を１よりも大きく設定でき、コントラストの向上を図ることができる値となるものである。
また、図７（ｂ）は、その横軸（図中Ｈ方向軸）において配向膜に偏光を照射した場合の照射量（Ｊ／ｃｍ２）をとり、縦軸（図中Ｖ方向軸）においてアンカリング強度相対値をとって、それらの関係を曲線Ｃで示したグラフである。ここで該グラフは、配向膜ＯＲＩ２または配向膜ＯＲＩ１への偏光照射量を１．３Ｊ／ｃｍ２としたときのアンカリング強度相対値を１とし、偏光照射量を変化（０〜２Ｊ／ｃｍ２）させたときのアンカリング強度相対値を示している。なお、アンカリング強度とは配向規制力を意味し、その値が大きい程残像を少なくできる配向膜が得られる。
この図７から明らかになるように、配向膜の偏光度相対値をたとえば１より小さく０．３より大きくした場合、アンカリング強度相対値は０．８よりも小さくならず、僅かな減衰で済ませることが可能となる。よって、（配向膜ＯＲＩ１の偏光度）／（配向膜ＯＲＩ２の偏光度）は０．３以上が望ましい。
図８は、その横軸（図中Ｈ方向軸）において配向膜の厚さ（ｎｍ）をとり、縦軸（図中Ｖ方向軸）において配向膜偏光度相対値をとって、それらの関係を示したグラフである。該配向膜の厚さと配向膜偏光度相対値の関係は、配向膜における偏光度は配向膜の厚さに比例することから、図示のような直線Ｄで示されるようになる。
ここで、該グラフは、配向膜ＯＲＩ１または配向膜ＯＲＩ２の膜厚を１００ｎｍとしたときの偏光度相対値を１とし、膜厚を変化（０〜１５０ｎｍ）させたときの偏光度相対値を示している。
このグラフから明らかとなるように、配向膜ＯＲＩ２の膜厚を１００ｎｍとし、配向膜ＯＲＩ１の膜厚を１００ｎｍよりも小さく０よりも大きくした場合に、配向膜の偏光度相対値を１より小さく０より大きく設定することができる。この範囲の値からなる配向膜の偏光度相対値は、前述の図６のグラフで示したように、コントラスト相対値を１よりも大きく設定でき、コントラストの向上を図ることができる値となるものである。
なお、このように各配向膜の厚さに相異をもたせて該配向膜の偏光度相対値を所望の値に設定する場合、アンカリング強度はあまり変化が生じないことを確認している。但し、あまり薄すぎても膜はがれなどの問題が生じるので、所望する膜の強度およびアンカリング強度が得られる範囲で用いればよい。
〈各配向膜ＯＲＩ１、ＯＲＩ２と各偏光板ＰＬ１、ＰＬ２の関係の他の態様〉
図９は、図１と対応する図であり、各配向膜ＯＲＩ１、ＯＲＩ２と各偏光板ＰＬ１、ＰＬ２の関係の他の実施例を示す図である。
図１の場合と比較して異なる構成は配向膜ＯＲＩ１にある。まず、該配向膜ＯＲＩ１の光吸収軸ａｂｏｒ１は偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐｌ１とほぼ平行となる（±１°以内）ように配置されている。また、該配向膜ＯＲＩ１の配向方向ｏｄｒ１は偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｏｒ１の方向と異なって形成されている。
この場合における前記配向膜ＯＲＩ１の配向方向ｏｄｒ１は配向膜ＯＲＩ１の光吸収軸ａｂｏｒ１の方向に対してたとえば６０°以上１２０°以下の範囲内に設定されていることが望ましい。図９では、配向膜ＯＲＩ１の配向方向ｏｄｒ１は、該配向膜ＯＲＩ１の光吸収軸ａｂｏｒ１とほぼ直交（９０°±１°）となる場合を示している。
ここで、本実施例のように配向膜ＯＲＩ１の光吸収軸ａｂｏｒ１を配向方向ｏｒｄ１と異なる方向にするには、光配向処理とラビング処理とを組み合わせて用いればよい。たとえば、初めに、配向膜ＯＲＩ１に対して、光配向処理を行う。これによって、配向方向ｏｒｄ１と光吸収軸ａｂｏｒ１の方向とが同じになる。その後、光吸収軸ａｂｏｒ１の方向とは異なる方向にラビング処理を施す。これによって、光吸収軸ａｂｏｒ１の方向を変化させることなく配向方向ｏｒｄ１をラビング処理した方向に変化させることができる。その理由は、ラビング処理では、光吸収軸が生じることはなく、かつ、ラビング処理で付与できる配向規制力は、光配向処理によって付与できる配向規制力よりも格段に大きいからである。
なお、光配向処理よりも前にラビング処理を行っても、同様の効果を得ることが可能である。但し、その場合は、配向方向が若干乱れるため、特性は若干悪化するという問題がある。したがって、この問題を許容できない場合は、光配向処理よりも後にラビング処理を行った方が望ましい。
また、本実施例では、配向膜ＯＲＩ１の光吸収軸ａｂｏｒ１の方向と、偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐｌ１の方向とが、ほぼ平行（±１°以内）に設定されている。これによって、配向膜ＯＲＩ１の光吸収軸ａｂｏｒ１による光のロスを最小限に抑えられるとともに、偏光板ＰＬ１単体に比べて偏光度を大きくすることができるため、コントラストを向上させることができる。
配向膜ＯＲＩ２に関する効果は、図１で説明した効果と同じであるため、説明を省略する。
したがって、このように構成した液晶表示装置は、ノーマリブラックモードで表示駆動させた場合に、いわゆる白表示の際の光のロスを大幅に少なくできるとともに、黒表示時の輝度も小さくできる効果を奏する。
図１０は、その横軸（図中Ｈ方向軸）において偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐｌ１に対する配向膜ＯＲＩ１の光吸収軸ａｂｏｒ１の交差角をとり、縦軸（図中Ｖ方向軸）にコントラスト相対値をとって、それらの関係を曲線Ｅで示したグラフである。
ここで、該グラフは、偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐｌ１に対する配向膜ＯＲＩ１の光吸収軸ａｂｏｒ１の交差角が直交（９０°）するときのコントラスト相対値を１とし、交差角を変化（０〜９０°）させたときのコントラスト相対値を示している。
このグラフから明らかとなるように偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐｌ１に対する配向膜ＯＲＩ１の光吸収軸ａｂｏｒ１の交差角を０°に近づけるに従い、すなわち偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐｌ１と平行となるように近づけるに従い、コントラスト相対値を最大に近づけることができる。
なお、コントラストの低下を許容できるのであれば、交差角を０°〜３０°としてもよい。
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは互いに矛盾しない範囲で組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。
本発明による液晶表示装置の一実施例を示す説明図で、偏光板と配向膜との関係を示した図である。 本発明による液晶表示装置の一実施例を示す全体概略図である。 本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す等価回路図である。 本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す構成図である。 図４のV−V線における断面図である。 各配向膜の偏光度の比に対するコントラスト相対値を示したグラフである。 偏光照射量に対する配向膜の偏光度相対値およびアンカリング強度相対値をそれぞれ示したグラフである。 配向膜厚に対する偏光度相対値を示したグラフである。 本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す説明図で、偏光板と配向膜との関係を示した図である。 偏光板ＰＬ１の光吸収軸ａｂｐｌ１と配向膜ＯＲＩ１の光吸収軸ａｂｏｒ１とのなす角に対するコントラスト相対値を示したグラフである。
符号の説明
ＰＮＬ……液晶表示パネル、ＯＳＴ……光学シート、ＤＢＤ……拡散板、ＢＬ……バックライト、ＳＵＢ１、ＳＵＢ２……透明基板、Ｖ……走査信号駆動回路、Ｈｅ……映像信号駆動回路、ＳＬ……シール剤、ＡＲ……液晶表示部、ＧＬ……ゲート信号線、ＣＬ……コモン信号線、ＤＬ……ドレイン信号線、ＣＳＴ……コモン信号供給端子、ＣＤＲ……冷陰極線管、ＲＦＢ……反射板、ＴＦＴ……薄膜トランジスタ、ＰＸ……画素電極、ＣＴ……対向電極、ＧＩ……絶縁膜、ＡＳ……半導体層、ＤＴ……ドレイン電極、ＳＴ……ソース電極、ＰＡＳ……保護膜、ＯＲＩ１、ＯＲＩ２……配向膜、ＰＬ１、ＰＬ２……偏光板、ＢＭ……遮光膜、ＣＦ……カラーフィルタ、ＯＣ……平坦化膜、ａｂｐｌ１……光吸収軸（偏光板ＰＬ１）、ａｂｐｌ２……光吸収軸（偏光板ＰＬ２）、ａｂｏｒ１……光吸収軸（配向膜ＯＲＩ１）、ａｂｏｒ２……光吸収軸（配向膜ＯＲＩ２）、ｏｒｄ１……配向方向（配向膜ＯＲＩ１）、ｏｒｄ２……配向方向（配向膜ＯＲＩ２）。

Claims (12)

  1. 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトとを備え、
    前記液晶表示パネルは、液晶と、前記液晶を介して対向配置される第１基板および第２基板とを有し、
    前記第１基板は、前記第２基板と前記バックライトとの間に配置されており、
    前記第１基板は、第１偏光板と、前記第１偏光板と前記液晶との間に配置された第１配向膜とを有し、
    前記第２基板は、第２偏光板と、前記第２偏光板と前記液晶との間に配置された第２配向膜とを有し、
    前記第２配向膜は、光吸収軸を有するとともに、前記第２配向膜の前記光吸収軸と前記第２偏光板の光吸収軸とのなす角度は、±１°以内であり、
    前記第１配向膜は、光吸収軸を有するとともに、前記第１配向膜の前記光吸収軸と前記第１偏光板の光吸収軸とのなす角度は、８９°以上９１°以下であり、
    （前記第１配向膜の偏光度）／（前記第２配向膜の偏光度）は、０．９以下であることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記第１配向膜および前記第２配向膜は、光配向処理がなされていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記第１配向膜の光配向時の光照射量は、前記第２配向膜の光配向時の光照射量よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 前記第１配向膜の膜厚は前記第２配向膜の膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
  5. （前記第１配向膜の偏光度）／（前記第２配向膜の偏光度）は、０．７以下であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の液晶表示装置。
  6. （前記第１配向膜の偏光度）／（前記第２配向膜の偏光度）は、０．５以下であることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の液晶表示装置。
  7. （前記第１配向膜の偏光度）／（前記第２配向膜の偏光度）は、０．３以上であることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の液晶表示装置。
  8. 前記第１の基板は、画素領域内に、画素電極と対向電極とを有し、前記画素電極と前記対向電極との間で発生させた電界によって前記液晶を駆動することを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の液晶表示装置。
  9. 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトとを備え、
    前記液晶表示パネルは、液晶と、前記液晶を介して対向配置される第１基板および第２基板とを有し、
    前記第１基板は、前記第２基板と前記バックライトとの間に配置されており、
    前記第１基板は、第１偏光板と、前記第１偏光板と前記液晶との間に配置された第１配向膜とを有し、
    前記第２基板は、第２偏光板と、前記第２偏光板と前記液晶との間に配置された第２配向膜とを有し、
    前記第２配向膜は、光吸収軸を有するとともに、前記第２配向膜の前記光吸収軸と前記第２偏光板の光吸収軸とのなす角度は、±１°以内であり、
    前記第１配向膜は、光吸収軸を有するとともに、前記第１配向膜の前記光吸収軸と前記第１偏光板の光吸収軸とのなす角度は、±１°以内であり、
    前記第１配向膜の配向方向は、前記第１配向膜の光吸収軸の方向に対して６０°以上１２０°以下に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 前記第１配向膜は、光配向処理とラビング処理の両方がなされており、
    前記第２配向膜は、光配向処理がなされていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
  11. 前記第１配向膜は、前記光配向処理がなされた後に、前記ラビング処理がなされていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
  12. 前記第１の基板は、画素領域内に、画素電極と対向電極とを有し、前記画素電極と前記対向電極との間で発生させた電界によって前記液晶を駆動することを特徴とする請求項９から１１の何れかに記載の液晶表示装置。
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