JPH07318925A

JPH07318925A - 表示素子

Info

Publication number: JPH07318925A
Application number: JP11615794A
Authority: JP
Inventors: Yoneji Takubo; 米治田窪; Mitsuhiro Uno; 光宏宇野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】コスト的に有利な構成により、パネル面での
外光反射による表示品位の劣化を抑制することのできる
表示素子を提供する。【構成】観察者側に配置された上偏光板９ａの表面に
反射防止膜１１を設け、かつ上偏光板９ａの光透過率を
下偏光板９ｂに対して低下させるか、あるいは、上基板
７ａの光透過率を低下させた構成とする。これによっ
て、外光反射の主な要因である遮光層６からの光に対
し、透過率の低い上偏光板９ａまたは上基板７ａを２度
通過させることによって、反射光強度を大幅に低減する
ことができる。光源１０からの本来の光束は、透過率の
低い上偏光板９ａまたは上基板７ａを１度通過するだけ
であり、表示素子としての明るさの低下は抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は主に電気により光を制
御する表示素子に関し、特に偏光板を用いた表示素子に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子表示装置はテレビやコンピュ
ータ通信機器端末など、あらゆるものに使用されてい
る。電子表示装置の種類としてブラウン管やＥＬパネ
ル、液晶パネルなどが開発され、一般に広く使用されて
いる。その中でも、液晶を用いた表示素子は、ビデオカ
メラのビューファインダーやポケットＴＶさらには高精
細投写型ＴＶ、パソコン、ワープロなどの情報表示端末
など種々の分野で応用されてきており、開発、商品化が
活発に行われている。

【０００３】特に最近では、製造技術の進歩と高画質化
の要求からアクティブマトリックス型の液晶表示素子が
非常に注目を集めている。アクティブマトリックス型と
は従来の単純マトリックス型に対比して言われている液
晶の駆動方式を意味しているもので、マトリックス上に
配置された絵素電極にそれぞれスイッチング素子を設
け、それらのスイッチング素子を介して各絵素電極に液
晶の光学特性を制御する電気信号を独立に供給する方式
である。スイッチング素子としては、非晶質シリコンを
半導体層とした薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたも
のが主流である。また、液晶の動作モードとしては、偏
光子を使用するツイストネマティックタイプのものが主
流である。

【０００４】図６に従来例として一般的なアクティブマ
トリックスのツイストネマティックタイプの透過型カラ
ー液晶パネルの一部の断面図を示す。この液晶パネルは
主に、２枚のガラス基板とその間の液晶層から形成され
ている。下基板７ｂには、マトリックス状に複数設けら
れた絵素毎に、透明絵素電極２に印加する電圧を制御す
るための薄膜トランジスタ３を備え、上基板７ａには、
赤緑青色からなるカラーフィルタ８と、各色を分離する
とともに薄膜トランジスタ３や配線部を遮光するための
Ｃｒ薄膜からなるマトリックス状に形成されたブラック
マトリクスと呼ばれる遮光層６と、対向電極５とが設け
られている。そして、その間には分子方向のねじれ角が
９０度の液晶層１が設けられている。

【０００５】さらに、上下基板７ａ，７ｂの内側には、
液晶分子を配向させるためにポリイミドを材料とする配
向膜４が設けられ、ラビング法等によって配向処理が施
されている。また、下基板７ｂの外側には下偏光板９ｂ
が配置され、上基板７ａの外側には上偏光板９ａ’が配
置されている。本タイプの液晶パネルでは、上下偏光板
９ａ’，９ｂの偏光軸を直交させ、液晶への電圧が無印
加時に光透過状態（明表示状態）となる、いわゆるノー
マリーホワイトモードで動作させる方式が一般的であ
る。

【０００６】また、面状光源１０を下偏光板９ｂの下方
に設置し、観察者は上偏光板９ａ’の上方から眺め、光
源１０の光が液晶パネルにより絵素毎に透過、遮光（中
間調含む）選択され、さらにカラーフィルタ８で着色さ
れてカラー表示となる。ところで、上基板７ａに設けら
れる遮光層６は一般的に、スパッタや蒸着などでＣｒ金
属薄膜をガラス上に製膜し、フォトリソグラフィーによ
ってパターンニングされ形成される。このＣｒ金属薄膜
の遮光層６は吸収長が短く、遮光性に優れており、アク
ティブマトリックス型の液晶表示パネルでは広く一般的
に使用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たＣｒ金属薄膜の遮光層６は反射率が高く、屋外や明る
い室内での観察のように観察者側から強い光が入射する
場合、入射光がＣｒ金属薄膜の遮光層６によって反射
し、コントラストなどの表示品位を損なうという課題が
あった。近年では、表示装置の用途拡大により、屋外や
明るい室内における表示品位の確保が要求され、前記の
課題は大きな問題となってきている。

【０００８】これらの要求に伴い、遮光層６に酸化Ｃｒ
などの低反射Ｃｒ層を用いた構造（シャープ技報，１９
９２年１１月号，ｐ３９）等が開発・実用化されてきて
いる。この方法は、観察者側からの入射光によるパネル
反射率の低減には非常に効果的な手法であるが、製造工
数の増加やこれによるコストアップなどの実用上の問題
点を有している。

【０００９】この発明の目的は、上記問題点に鑑み、コ
スト的に有利な構成により、パネル面での外光反射によ
る表示品位の劣化を抑制することのできる表示素子を提
供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の表示素子
は、光の変調機能を有する構成体と、この構成体の両外
側に配置した一対の偏光板とを備えた表示素子であっ
て、一対の偏光板のうち観察者側に配置された偏光板の
可視光域の光透過率を、光源側に配置された偏光板の光
透過率より低くしたことを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の表示素子は、請求項１記載
の表示素子において、観察者側に配置された偏光板の光
透過率は、光源側に配置された偏光板の光透過率の９０
％以下としている。請求項３記載の表示素子は、請求項
１または２記載の表示素子において、観察者側に配置さ
れた偏光板の表面に、反射防止膜を設けている。

【００１２】請求項４記載の表示素子は、請求項１，２
または３記載の表示素子において、光の変調機能を有す
る構成体は、一対のガラス基板によって狭持された液晶
体からなるものである。請求項５記載の表示素子は、一
対のガラス基板によって狭持された液晶体と、一対のガ
ラス基板の両外側に一対の偏光板を形成してなる表示素
子であって、一対のガラス基板のうち観察者側に配置さ
れたガラス基板の光透過率を、光源側に配置されたガラ
ス基板の光透過率より低くしたことを特徴とする。

【００１３】請求項６記載の表示素子は、請求項５記載
の表示素子において、観察者側に配置された偏光板の表
面に、反射防止膜を設けている。請求項７記載の表示素
子は、請求項５または６記載の表示素子において、観察
者側に配置されたガラス基板の分光透過率を、光源側に
配置されたガラス基板の分光透過率に対して、少なくと
も５６０（ｎｍ）から５９０（ｎｍ）の波長の間で低く
している。

【００１４】請求項８記載の表示素子は、請求項４，
５，６または７記載の表示素子において、一対のガラス
基板のうち一方の基板は、マトリクス状に配置した複数
の絵素電極と、この各絵素電極に接続したスイッチング
素子とを有し、他方の基板は、各絵素電極の間に対応し
て形成された遮光膜と、各絵素電極に対応して形成され
た着色層と、透明電極膜とを有している。

【００１５】

【作用】この発明の構成によれば、観察者側に配置され
た偏光板の可視光域の光透過率を、光源側に配置された
偏光板の光透過率より低くしている。外光は観察者側に
配置された偏光板を通過した後、光の変調機能を有する
構成体に入射し、構成体内の例えばブラックマトリクス
と呼ばれる遮光層で反射され、再び偏光板を通過して反
射光として観測される。すなわち、反射光は、観察者側
に配置された偏光板を２度通過する。一方、表示素子を
照射する光源からの本来の光束は、観察者側に配置され
た偏光板を１度通過するだけである。したがって、観察
者側に配置された偏光板の光透過率を低下させる構成を
とることによって、表示素子としての明るさの低下を抑
えつつ、観察者側で発生する反射光の主要因となってい
る遮光層などの金属膜からの反射光を低減することが可
能となる。

【００１６】また、観察者側に配置されたガラス基板の
光透過率を、光源側に配置されたガラス基板の光透過率
より低くしている。外光は観察者側に配置された偏光板
およびガラス基板を通過した後、例えばブラックマトリ
クスと呼ばれる遮光層で反射され、再びガラス基板およ
び偏光板を通過して反射光として観測される。すなわ
ち、反射光は、観察者側に配置されたガラス基板を２度
通過する。一方、表示素子を照射する光源からの本来の
光束は、観察者側に配置されたガラス基板を１度通過す
るだけである。したがって、観察者側に配置されたガラ
ス基板の光透過率を低下させる構成をとることによっ
て、表示素子としての明るさの低下を抑えつつ、観察者
側で発生する反射光の主要因となっている遮光層などの
金属膜からの反射光を低減することが可能となる。

【００１７】さらに、観察者側に配置された偏光板の表
面に、反射防止膜を設けることにより、外光の反射をよ
り抑えることができる。

【００１８】

【実施例】

〔第１の実施例〕以下この発明の第１の実施例について
詳細に説明する。図１はこの発明の第１の実施例におけ
るアクティブマトリクスのツイストネマティックタイプ
の透過型カラー液晶パネルの一部の断面図を示すもので
ある。基本的な構成は図６に示した従来例と同じである
が、上偏光板９ａの光透過率と上偏光板９ａの外側に反
射防止膜１１を設けている点が異なる。以下詳しく説明
する。

【００１９】ガラス基板からなる上下基板７ａ，７ｂ間
に、分子方向のねじれ角が９０度の液晶層１を挟持し、
下基板７ｂには、マトリクス状に複数設けられた絵素毎
に、透明絵素電極２に印加する電圧を制御するための薄
膜トランジスタ３を備え、上基板７ａには、赤緑青色か
らなるカラーフィルタ８と、各色を分離するとともに薄
膜トランジスタ３や配線部を遮光するためのＣｒ薄膜か
ら成る遮光層６と、対向電極５とが設けられている。こ
の上下基板７ａ，７ｂの内側には、液晶分子を配向させ
るためにポリイミドを材料とする配向膜４が設けられ、
ラビング法によって配向処理が施されている。また、下
基板７ｂの外側には下偏光板９ｂを配置し、上基板７ａ
の外側には上偏光板９ａを配置している。そして、上偏
光板９ａの外側表面には反射防止膜１１を塗布してい
る。この反射防止膜１１は、無機誘電体層としてのフッ
化マグネシウムからなる薄膜である。また、有機薄膜で
あるフッ素系樹脂の多層からなる薄膜を用いてもよい。

【００２０】従来、上偏光板および下偏光板の光透過率
は、上下とも同じか或いは、下偏光板の光透過率が若干
低い構成がとられている。現在広く使用されている偏光
板の白色光に対する透過率は約４１％程度のものである
が、図１に示したこの実施例では、上偏光板９ａとし
て、光透過率が約３７％のものを用い、下偏光板９ｂと
して光透過率が約４１％程度のものを用いている。すな
わち、この実施例では、観察者側に配置される上偏光板
９ａの光透過率を、下偏光板９ｂの光透過率より低くし
てある。

【００２１】図２は、図１に掲げた実施例の構成におい
て、上偏光板９ａとして、光透過率が従来の４１％のも
のと、この実施例である３７％のものとを作成し、外光
によるパネル表面照度が５００ルックスの環境下で、赤
・緑・青の色度を測定した結果を示したものである。図
中、Ｄは色度図を示し、Ａはこの実施例の上偏光板９ａ
の透過率が３７％のもの、Ｂは従来の４１％のものであ
る。この測定結果から、Ａの実施例の構成による表示素
子の方が、外光照射環境下においても高い色再現範囲を
実現できることが判る。パネルコントラストについて
も、上記環境下でそれぞれ３６（実施例）と２４（従
来）であり、この発明の実施例の構成によってコントラ
ストの低下も抑止できることが判った。またパネル透過
率はそれぞれ６．６％（実施例），７．２％（従来）で
あり、上偏光板透過率を低下した分だけ減少するが、外
光照射環境下での画像品質は、コントラスト、色再現範
囲に優れたこの発明の実施例の構成の方が明らかに優れ
ていた。

【００２２】また、上偏光板９ａの外側に反射防止膜１
１を設けたことにより、上偏光板９ａの表面での光の反
射を抑止することができ、Ｃｒ薄膜の遮光層６での反射
光の低減とともに、パネル全体の反射率を低減する効果
がある。以上のようにこの実施例によれば、上偏光板９
ａの光透過率を、下偏光板９ｂの光透過率より低くし、
上偏光板９ａに反射防止膜１１を設けたことにより、観
察者側より入射する外光は、反射防止膜１１，上偏光板
９ａおよび上基板７ａを通過した後、遮光層６で反射さ
れて再び上基板７ａ，上偏光板９ａおよび反射防止膜１
１を通過して反射光として観測されるが、反射光は、観
察者側に配置された上偏光板９ａおよび反射防止膜１１
を２度通過する。一方、表示素子を照射する光源１０か
らの本来の光束は、観察者側に配置された上偏光板９ａ
および反射防止膜１１を１度通過するだけである。した
がって、表示素子としての明るさの低下を抑えつつ、観
察者側で発生する反射光の主要因となっている遮光層６
などの金属膜からの反射光を低減することができる。こ
のように、パネル透過率は多少減少するが、外光照射の
環境下においても、パネルコントラスト、色再現範囲の
低下を大幅に抑えることができる。したがって、明るい
室内や屋外においても高コントラストで色再現範囲の広
い表示品位の良好なアクティブマトリクスのカラー液晶
パネルを得ることができる。

【００２３】また、従来例で述べたように、遮光層６で
の反射率を抑制するために、遮光層６に酸化Ｃｒ層など
を付加して多層化すると、製造工数の増加やこれによる
コストアップが発生したが、本発明の方法によれば、製
造工数の増加もなく、極めて容易にパネル反射率を低減
することができる。また、上記実施例では、開口率が６
０％の液晶パネル、すなわち図１に示した遮光層６の領
域が全表示領域の４０％を占めるパネルを用いたが、外
光照射環境下での上記した効果は、特にパネル開口率が
６０％以上で多大であった。

【００２４】また、上偏光板９ａの光透過率は、下偏光
板９ｂの光透過率の約９０％以下とすることにより、上
記効果は大きい。〔第２の実施例〕以下この発明の第２の実施例について
詳細に説明する。第２の実施例の基本的な構成は図１に
示した第１の実施例と同じであるので、以下図１を参考
にしながら第２の実施例の表示素子の構成について説明
する。

【００２５】この実施例では、上下偏光板９ａ，９ｂに
はどちらも光透過率が４１％のものを用いてあり、観察
者側に配置された上基板７ａの光透過率を、下基板７ｂ
の光透過率より低くすることによって、第１の実施例と
同様の効果を得ようとするものである。この実施例で
は、パネルを照射している光源１０からの光の低下を極
力抑え、しかも外光による反射を効果的に低減するた
め、図３に示した分光透過率特性を有するガラスフィル
タを上基板７ａに用いた。これは、以下の理由による。

【００２６】一般に良く利用されている液晶パネル照射
用の光源１０は、図４に示すように赤（６２０ｎｍ）・
緑（５４０ｎｍ）・青（４３０ｎｍ）の領域にそれぞれ
輝線スペクトルを有するタイプの光源である。一方、外
光は可視波長範囲内で連続に分布しているので、観察者
側に配置された上基板７ａの分光透過率特性に図３に示
した分布を持たせることにより、パネル照射用の光源１
０からの光強度を低下させることなく、外光を吸収し反
射を大幅に抑えることができる。

【００２７】図５は、第１の実施例において図２で比較
するときに用いた従来の構成における液晶表示パネル
と、この実施例の構成における液晶表示パネルとを作成
し、外光によるパネル表面照度が５００ルックスの環境
下で、赤・緑・青の色度を測定した結果を示したもので
ある。図中、Ｄは色度図を示し、Ｃはこの実施例の構成
のもの、Ｂは従来構成のものである。この測定結果から
もわかるように、この実施例の構成の表示パネルは、外
光下でも広い色再現範囲を実現できる。パネルコントラ
ストは、上記環境下でそれぞれ５３（実施例）と２４
（従来）であった。またパネル透過率はそれぞれ６．３
％（実施例），７．２％（従来）であり、透過率の低下
もかなり抑えることができた。

【００２８】この実施例では、上基板７ａとして色ガラ
スフィルタの一種である、ディディミウムフィルタを用
いた。このフィルタは、上記したように、分光透過率特
性と光源とのスペクトル分布の対応性がよく、この発明
の目的とする効果を実現する上で極めて好ましい特性を
有するものである。しかし、上基板７ａとして利用可能
な基板としては、この実施例で用いた色ガラスフィルタ
に限定するものではない。第１の実施例の上偏光板９ａ
のように、波長に依らず一様に透過率を減少させる上基
板７ａを用いて、外光による不用反射光の影響を低減す
るようにしてもよい。

【００２９】なお、反射防止膜１１は第１の実施例で述
べたものと同様であり、その効果も同様である。以上の
ようにこの実施例によれば、上基板７ａの光透過率を下
基板７ｂの光透過率より低くするとともに、反射防止膜
１１を設けることにより、観察者側より入射する外光
は、反射防止膜１１，上偏光板９ａおよび上基板７ａを
通過した後、遮光層６で反射されて再び上基板７ａ，上
偏光板９ａおよび反射防止膜１１を通過して反射光とし
て観測されるが、反射光は、観察者側に配置された上基
板７ａおよび反射防止膜１１を２度通過する。一方、表
示素子を照射する光源１０からの本来の光束は、観察者
側に配置された上基板７ａおよび反射防止膜１１を１度
通過するだけである。したがって、表示素子としての明
るさの低下を抑えつつ、観察者側で発生する反射光の主
要因となっている遮光層６などの金属膜からの反射光を
低減することができる。このように、パネル透過率の低
下を抑え、しかも外光照射の環境下においても、パネル
コントラスト、色再現範囲の低下を大幅に抑えることが
できる。したがって、明るい室内や屋外においても高コ
ントラストで色再現範囲の広い表示品位の良好なアクテ
ィブマトリクスのカラー液晶パネルを得ることができ
る。

【００３０】なお、上基板７ａの分光透過率が、下基板
７ｂの分光透過率に対して、少なくとも５６０（ｎｍ）
から５９０（ｎｍ）の波長の間で低ければ、効果は得ら
れる。また、上記実施例でも第１の実施例と同様に、開
口率が６０％の液晶パネル、すなわち図１に示した遮光
層６の領域が全表示領域の４０％を占めるパネルを用い
たが、外光照射環境下での上記した効果は、特にパネル
開口率が６０％以上で多大であった。

【００３１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、観察者
側に配置された偏光板の可視光域の光透過率を、光源側
に配置された偏光板の光透過率より低くしている。外光
は観察者側に配置された偏光板を通過した後、光の変調
機能を有する構成体に入射し、構成体内の例えばブラッ
クマトリクスと呼ばれる遮光層で反射され、再び偏光板
を通過して反射光として観測される。すなわち、反射光
は、観察者側に配置された偏光板を２度通過する。一
方、表示素子を照射する光源からの本来の光束は、観察
者側に配置された偏光板を１度通過するだけである。し
たがって、観察者側に配置された偏光板の光透過率を低
下させるという簡易でコスト的にも有利な構成により、
表示素子としての明るさの低下を抑えつつ、観察者側で
発生する反射光の主要因となっている遮光層などの金属
膜からの反射光を低減することが可能となる。このよう
に、室内光など外光の反射を防止し、屋外や明るい室内
での表示品位の確保することができる優れた表示素子を
実現できるものである。

【００３２】また、観察者側に配置されたガラス基板の
光透過率を、光源側に配置されたガラス基板の光透過率
より低くしている。外光は観察者側に配置された偏光板
およびガラス基板を通過した後、例えばブラックマトリ
クスと呼ばれる遮光層で反射され、再びガラス基板およ
び偏光板を通過して反射光として観測される。すなわ
ち、反射光は、観察者側に配置されたガラス基板を２度
通過する。一方、表示素子を照射する光源からの本来の
光束は、観察者側に配置されたガラス基板を１度通過す
るだけである。したがって、観察者側に配置されたガラ
ス基板の光透過率を低下させるという簡易でコスト的に
も有利な構成により、表示素子としての明るさの低下を
抑えつつ、観察者側で発生する反射光の主要因となって
いる遮光層などの金属膜からの反射光を低減することが
可能となる。このように、室内光など外光の反射を防止
し、屋外や明るい室内での表示品位の確保することがで
きる優れた表示素子を実現できるものである。

【００３３】さらに、観察者側に配置された偏光板の表
面に、反射防止膜を設けることにより、外光の反射をよ
り抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例におけるアクティブマ
トリクスのツイストネマティックタイプの透過型カラー
液晶パネルの一部の断面図である。

【図２】この発明の第１の実施例の液晶パネルの外光照
射環境下での色度座標測定結果を示す図である。

【図３】この発明の第２の実施例の液晶パネルの観察者
側ガラス基板の分光透過率特性を示す図である。

【図４】液晶パネルに用いられる光照射用の光源の分光
スペクトルを示す図である。

【図５】この発明の第２の実施例の液晶パネルの外光照
射環境下での色度座標測定結果を示す図である。

【図６】従来のアクティブマトリックスのツイストネマ
ティックタイプの透過型カラー液晶パネルの一部の断面
図である。

【符号の説明】

１液晶層２透明絵素電極３薄膜トランジスタ４配向膜５対向電極６遮光層７ａ上基板７ｂ下基板８カラーフィルタ９ａ上偏光板９ｂ下偏光板１０光源１１反射防止膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光の変調機能を有する構成体と、この構
成体の両外側に配置した一対の偏光板とを備えた表示素
子であって、前記一対の偏光板のうち観察者側に配置された偏光板の
可視光域の光透過率を、光源側に配置された偏光板の光
透過率より低くしたことを特徴とする表示素子。
【請求項２】観察者側に配置された偏光板の光透過率
は、光源側に配置された偏光板の光透過率の９０％以下
とした請求項１記載の表示素子。
【請求項３】観察者側に配置された偏光板の表面に、
反射防止膜を設けた請求項１または２記載の表示素子。
【請求項４】光の変調機能を有する構成体は、一対の
ガラス基板によって狭持された液晶体からなる請求項
１，２または３記載の表示素子。
【請求項５】一対のガラス基板によって狭持された液
晶体と、前記一対のガラス基板の両外側に一対の偏光板
を形成してなる表示素子であって、前記一対のガラス基板のうち観察者側に配置されたガラ
ス基板の光透過率を、光源側に配置されたガラス基板の
光透過率より低くしたことを特徴とする表示素子。
【請求項６】観察者側に配置された偏光板の表面に、
反射防止膜を設けた請求項５記載の表示素子。
【請求項７】観察者側に配置されたガラス基板の分光
透過率を、光源側に配置されたガラス基板の分光透過率
に対して、少なくとも５６０（ｎｍ）から５９０（ｎ
ｍ）の波長の間で低くした請求項５または６記載の表示
素子。
【請求項８】一対のガラス基板のうち一方の基板は、
マトリクス状に配置した複数の絵素電極と、この各絵素
電極に接続したスイッチング素子とを有し、他方の基板
は、前記各絵素電極の間に対応して形成された遮光膜
と、前記各絵素電極に対応して形成された着色層と、透
明電極膜とを有した請求項４，５，６または７記載の表
示素子。