JPH08292425A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示装置に関し、液晶表示パネル内に光
散乱層を設けると共にカラー・フィルタ層の配設位置を
適切に選択することで、表示の視角依存性低減の効果を
維持しながら、コントラスト低下の問題を解消する。 【構成】 カラー・フィルタ層２３及び光散乱層２５及
び偏光板層２６及びＩＴＯ層２８が順に積層形成された
ガラス基板２１とＩＴＯ層３１及び偏光板層３３をもつ
ＴＦＴ基板３０との間にＴＮ型液晶層３４が介在させて
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示の視角依存性を少
なくした液晶表示装置に関する。

【０００２】現在、液晶表示装置に対し、高精細化及び
大画面化が強く要求され、従って、表示品質を向上しな
ければならず、その一環として、視角特性の改善、或い
は、光利用効率の改善を行う必要があり、本発明は、そ
れに応えることができる。

【０００３】

【従来の技術】液晶表示装置に於ける視角特性を改善す
る為、ツイスティッド・ネマティック（ｔｗｉｓｔｅｄ
ｎｅｍａｔｉｃ：ＴＮ）型液晶の配向を画素内で異な
らせた液晶表示装置が知られている（要すれば、特開昭
６３−１０６６２４号公報、特開平４−２１２９２８号
公報、特開平５−２７２４２号公報などを参照）。

【０００４】図７は特開昭６３−１０６６２４号公報に
開示されている液晶表示パネルを説明する為の要部斜面
説明図である。

【０００５】図に於いて、３及び４は液晶面側に配向膜
をもつガラス基板であって、図に表されている矢印はラ
ビング処理の方向を示し、各ガラス基板３及び４に於い
て、領域１と領域２とでは、ラビング処理の方向が逆に
なっていることが看取されよう。

【０００６】前記手段を採ることに依り、液晶表示装置
の視角に依る電気光学特性の変化が軽減され、広視野で
良好な表示が得られるとされている。

【０００７】然しながら、図７について説明した従来の
液晶表示装置に於いても、表示面法線方向から大きな角
度の位置で表示を見た場合、コントラストが低下した
り、或いは、表示の反転が発生していた。

【０００８】図８は特開平４−２１２９２８号公報に開
示されている液晶表示装置を説明する為の要部側面説明
図である。尚、（Ａ）は表示が“明”の状態、（Ｂ）は
表示が“暗”の状態をそれぞれ示している。

【０００９】図に於いて、１１並びに１２はガラス基
板、１３は高分子樹脂、１４は液晶材料、１５並びに１
６は直交配置された偏光板、１７は電源、１８はスイッ
チをそれぞれ示している。

【００１０】図から明らかなように、図８に見られる液
晶表示装置の構成は、高分子樹脂１３中に液晶材料１４
を液滴状に閉じ込めた状態で分散させた高分子分散液晶
パネル及び一対の偏光板１５及び１６からなっている。

【００１１】この液晶表示パネルに電圧を印加しない状
態では、液晶の消偏性に依って遮光板透過成分を生じ、
表示は“明”となり、そして、電圧を印加した状態で
は、直線偏光はそのまま偏光板に達し、光は全て吸収さ
れ、表示は“暗”となるものであって、全方位で視角６
０度を実現したとされている。

【００１２】然しながら、図８について説明した従来の
液晶表示装置に於いては、偏光板の吸収軸が見掛け上ず
れるので、本質的に視角依存特性が発生する。即ち、視
角に依って光の漏れが見え、コントラストが低下する。

【００１３】前記の他、表示の視角依存性を低減する手
段として、液晶表示パネルを透過した光を先ず散乱板に
投射し、散乱光に依って表示することも行われている。

【００１４】この散乱光を用いる方法に依る表示は、周
辺に“にじみ”を生じ易く、これを回避するには、光束
が完全に制御された光源、即ち、平行光が必要となる
為、光学系が複雑となり、また、光学系の為の大きな空
間が必要であり、更に、前面から入射した光が後方散乱
（前面に散乱すること）してコントラストが低下する旨
の問題がある。

【００１５】この問題を解決する為、液晶表示パネル内
に光散乱層を設けて投射を行う発明が知られている（要
すれば、特開平４−８１８１６号公報、を参照）。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】特開平４−８１８１６
号公報に開示された液晶表示パネル内に光散乱層を設け
て投射を行う発明では、光散乱層の後にカラー・フィル
タが配置してある為、外光でコントラストが低下し易い
旨の欠点がある。

【００１７】本発明は、液晶表示パネル内に光散乱層を
設けると共にカラー・フィルタ層の配設位置を適切に選
択することに依って、表示の視角依存性低減の効果を維
持しながら、コントラスト低下の問題を解消する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明では、液晶表示パ
ネル内に光散乱層を配置する共に光散乱層の前面側にカ
ラー・フィルタ層を配置することが基本になっている。

【００１９】即ち、本発明に依る液晶表示装置に於いて
は、（１）少なくともカラー・フィルタ層（例えばカラ
ー・フィルタ層２３）及び光散乱層（例えば光散乱層２
５）及び偏光板層（例えば偏光板層２６）及び駆動用透
明電極層（例えばＩＴＯ層２８）が順に積層形成された
透明絶縁性基板（例えばガラス基板２１）と少なくとも
駆動用透明電極（例えばＩＴＯ層３１）及び偏光板層
（例えば偏光板層３３）をもつＴＦＴ基板（例えばＴＦ
Ｔ基板３０）との間に液晶層（例えばＴＮ型液晶層３
４）が介在してなることを特徴とするか、又は、

【００２０】（２）前記（１）に於いて、光散乱層を光
散乱性をもつカラー・フィルタ層（例えばＭｇＯなどの
白色顔料を分散させたカラー・フィルタ層）で兼ねるこ
とを特徴とするか、又は、

【００２１】（３）前記（１）に於いて、光散乱層がポ
リマー分散型液晶層（例えばポリマー分散型液晶層５
２）からなることを特徴とするか、又は、

【００２２】（４）前記（１）或いは（２）或いは
（３）に於いて、カラー・フィルタ層の各画素に対応す
る光散乱層或いはカラー・フィルタ層の各画素の周囲に
隣接画素からの散乱光を遮蔽する遮光壁（例えば遮光壁
４１）が形成されてなることを特徴とするか、又は、

【００２３】（５）前記（１）或いは（２）或いは
（３）或いは（４）に於いて、偏光板層と駆動用透明電
極層との間にパッシベーション層（例えばパッシベーシ
ョン層２７）を介在させてなることを特徴とする。

【００２４】

【作用】前記手段を採ることに依り、光散乱層に依る表
示の視野角依存性低減の効果は従来と同様に享受でき、
しかも、光散乱層の前面側にカラー・フィルタ層が配置
されているので、液晶表示パネルの前面から入射する光
がカラー・フィルタ層を透過してから前面に散乱され、
従って、大部分の散乱光はカラー・フィルタ層で吸収さ
れ、その結果、コントラストの低下は抑止される。ま
た、光をスイッチングする液晶層と光散乱層とは、比較
的、近接した構造になる為、光源が平行光線でなくて
も、“にじみ”が少ない表示を実現することが可能とな
る。

【００２５】

【実施例】図１は本発明に於ける第一実施例を説明する
為の液晶表示装置を表す要部切断側面図である。

【００２６】図に於いて、２１はガラス基板、２２はブ
ラック・マトリクス、２３Ｒは赤色カラー・フィルタ
層、２３Ｇは緑色カラー・フィルタ層、２３Ｂは青色カ
ラー・フィルタ層、２３は赤色カラー・フィルタ層２３
Ｒ及び緑色カラー・フィルタ層２３Ｇ及び青色カラー・
フィルタ層２３Ｂからなるカラー・フィルタ層、２４は
平坦化層、２５は光散乱層、２６は偏光板層、２７はパ
ッシベーション層、２８はＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉ
ｎ ｏｘｉｄｅ）層、２９は配向膜層、３０はＴＦＴ
（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板、
３１はＩＴＯ層、３２は配向膜層、３３は偏光板層、３
４はＴＮ型液晶層、３５は指向性バック・ライトをそれ
ぞれ示している。

【００２７】図２乃至図４は図１に見られる第一実施例
を製造する工程を説明する為の工程要所に於ける液晶表
示装置を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図
を参照しつつ解説する。尚、各図では、図１に於いて用
いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持
つものとする。

【００２８】図２（Ａ）参照 ２−（１） スパッタリング法を適用することに依って、ガラス基板
２１に厚さが例えば０．１〔μｍ〕のＣｒ膜を形成す
る。

【００２９】２−（２） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、
エッチャントを硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液と
するウエット・エッチング法を適用することに依って、
前記工程２−（１）で形成したＣｒ膜のエッチングを行
ってブラック・マトリクス２２を形成する。

【００３０】２−（３） スピン・コート法を適用することに依って、赤色顔料を
分散した厚さが例えば１．５〔μｍ〕の紫外線硬化樹脂
膜を全面に形成する。

【００３１】２−（４） マスクを介して紫外線に依る露光を行って、前記工程２
−（３）で形成した赤色紫外線硬化樹脂膜の選択硬化を
行う。

【００３２】２−（５） アルカリ系現像液に浸漬し、未硬化の紫外線硬化樹脂膜
を除去すると、赤色カラー・フィルタ層２３Ｒが得られ
る。

【００３３】２−（６） 紫外線硬化樹脂膜に分散する顔料を緑色或いは青色にそ
れぞれ変更し、前記工程２−（３）乃至２−（５）を繰
り返して緑色カラー・フィルタ２３Ｇ及び青色カラー・
フィルタ２３Ｂを形成する。尚、これ等の厚さは、赤色
カラー・フィルタ２３Ｒと同様、１．５〔μｍ〕として
よい。また、各色カラー・フィルタ層を総合して、カラ
ー・フィルタ層２３とする。

【００３４】２−（７） スピン・コート法を適用することに依って、透明で厚さ
が例えば１．５〔μｍ〕の熱硬化性樹脂膜を形成する。

【００３５】２−（８） 前記工程２−（７）で形成した熱硬化性樹脂膜を熱硬化
させる為の加熱処理を行う。この加熱処理後の熱硬化性
樹脂膜が平坦化層２４である。

【００３６】図２（Ｂ）参照 ２−（９） スピン・コート法を適用することに依って、ＭｇＯなど
の白色顔料を分散した厚さが例えば１０〔μｍ〕の紫外
線硬化樹脂膜を全面に形成する。

【００３７】２−（１０） 紫外線に依る露光を行って、前記工程２−（９）で形成
した白色紫外線硬化樹脂膜の硬化して光散乱層２５を形
成する。

【００３８】図３（Ａ）参照 ３−（１） 延伸して沃素を吸着させた厚さが例えば約２０〔μｍ〕
程度のポリビニールアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ
ａｌｃｏｈｏｌ：ＰＶＡ）薄膜を光散乱層２５上に接着
して偏光板層２６とする。

【００３９】図３（Ｂ）参照 ３−（２） スピン・コート法を適用することに依って、厚さが例え
ば３〔μｍ〕のアクリレート系プレポリマーからなるパ
ッシベーション膜２７を全面に形成する。尚、パッシベ
ーション膜２７は、ＰＶＡ薄膜からなる偏光板層２６を
保護する役割を果たすものである。

【００４０】図４参照 ４−（１） 低温スパッタリング法を適用することに依り、厚さが例
えば０．１〔μｍ〕のＩＴＯ層２８を全面に形成する。
ここで、ＩＴＯ層２８の形成に低温スパッタリング法を
適用する理由は、ＰＶＡ薄膜からなる偏光板層２６の耐
熱性が低いことに依る。

【００４１】４−（２） ＩＴＯ層２８上にポリイミド系の水平配向剤を塗布した
後、ラビングを行って配向膜層２９を形成する。

【００４２】前記工程を経て得られた第一の基板は、別
の工程を経て得られたＴＦＴマトリクス・アレイをもつ
第二の基板と接着され、それら基板の間には、ＴＮ型液
晶層３４が封じ込まれて液晶表示パネルが完成される。

【００４３】第二の基板は、ＴＦＴマトリクス・アレイ
が形成されたＴＦＴ基板３０にＩＴＯ層３１、配向膜層
３２、偏光板層３３を形成したものであり、第一の基板
を製造した技術を応用して製造することができる。

【００４４】図１から明らかなように、本実施例では、
カラー・フィルタ層２３は光散乱層２５の前面、即ち、
外側に配置されていることから、コントラストを高く維
持することができ、勿論、光散乱層を用いた効果も充分
に維持することができ、表示の視角依存性は殆どない。
尚、本実施例で採用している指向性のバック・ライト３
５は、表示の“にじみ”を少なくする上で有効である。

【００４５】図５は本発明に於ける第二実施例を説明す
る為の液晶表示装置を表す要部切断側面図であり、図１
乃至図４に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか
或いは同じ意味を持つものとする。

【００４６】図に於いて、４１は黒色に着色した紫外線
硬化性樹脂を用いて作成された遮光壁を示している。

【００４７】本実施例の液晶表示装置を製造する場合、
遮光壁４１の形成、及び、光散乱層２５の形成に関する
点が第一実施例と相違しているので、次に、その点のみ
を説明する。

【００４８】遮光壁４１を形成するには、カラー・フィ
ルタ層２３を形成した後、光散乱層２５を形成する前の
状態に於いて、スピン・コート法を適用することに依っ
て、厚さが例えば１０〔μｍ〕の黒色に着色した紫外線
硬化性樹脂膜を全面に形成する。

【００４９】次いで、画素の間に紫外線が照射されるよ
うに作成されたマスクを介して紫外線を前記黒色に着色
した紫外線硬化性樹脂膜に照射してパターニングを行っ
て遮光壁４１とする。遮光壁４１は、カラー・フィルタ
層２３の厚さに比較して厚く形成されているので、カラ
ー・フィルタ層２３の表面には、遮光壁４１で囲まれた
凹所が生成されている。

【００５０】次いで、スピン・コート法を適用すること
に依って、ＭｇＯなどの白色顔料を分散した紫外線硬化
樹脂を遮光壁４１で囲まれた凹所を埋めるようにコート
し、紫外線に依る露光を行って、前記白色紫外線硬化樹
脂膜を硬化して光散乱層２５を形成する。

【００５１】図６は本発明に於ける第三実施例を説明す
る為の液晶表示装置を表す要部切断側面図であり、図１
乃至図４に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか
或いは同じ意味を持つものとする。

【００５２】図に於いて、５１はＩＴＯ層、５２はポリ
マー分散型液晶層、５３はＩＴＯ層をそれぞれ示してい
る。

【００５３】本実施例では、ＩＴＯ層５１及び５３でポ
リマー分散型液晶層５２を挟んで光散乱層として作用さ
せるものであり、ポリマー分散型液晶層５２に印加する
電界の如何に依って、光散乱強度を制御することがで
き、従って、表示輝度の指向性を電界で調整することが
可能である。

【００５４】第三実施例に於けるポリマー分散型液晶層
５２は、公知の技術、例えば特開昭５８−５０１６３１
号公報に開示されているような技術を適用して容易に製
造することができる。

【００５５】本発明では、前記各実施例に限られること
なく、他に多くの改変を実現することが可能であり、例
えば、カラー・フィルタ層２３にＭｇＯなどの白色顔料
を分散することに依って、光散乱の役割を果たすように
することもできる。このようにした場合、前面から入射
した光をカラー・フィルタ層２３で吸収する効果は小さ
くなるが、製造工程は簡単化される。

【００５６】

【発明の効果】本発明に依る液晶表示装置に於いては、
少なくともカラー・フィルタ層及び光散乱層及び偏光板
層及び駆動用透明電極層が順に積層形成された透明絶縁
性基板と少なくとも駆動用透明電極及び偏光板層をもつ
ＴＦＴ基板との間に液晶層が介在する。

【００５７】前記構成を採ることに依り、光散乱層に依
る表示の視野角依存性低減の効果は従来と同様に享受で
き、しかも、光散乱層の前面側にカラー・フィルタ層が
配置されているので、液晶表示パネルの前面から入射す
る光がカラー・フィルタ層を透過してから前面に散乱さ
れ、従って、大部分の散乱光はカラー・フィルタ層で吸
収され、その結果、コントラストの低下は抑止される。
また、光をスイッチングする液晶層と光散乱層とは、比
較的、近接した構造になる為、光源が平行光線でなくて
も、“にじみ”が少ない表示を実現することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に於ける第一実施例を説明する為の液晶
表示装置を表す要部切断側面図である。

【図２】図１に見られる第一実施例を製造する工程を説
明する為の工程要所に於ける液晶表示装置を表す要部切
断側面図である。

【図３】図１に見られる第一実施例を製造する工程を説
明する為の工程要所に於ける液晶表示装置を表す要部切
断側面図である。

【図４】図１に見られる第一実施例を製造する工程を説
明する為の工程要所に於ける液晶表示装置を表す要部切
断側面図である。

【図５】本発明に於ける第二実施例を説明する為の液晶
表示装置を表す要部切断側面図である。

【図６】本発明に於ける第三実施例を説明する為の液晶
表示装置を表す要部切断側面図である。

【図７】特開昭６３−１０６６２４号公報に開示されて
いる液晶表示パネルを説明する為の要部斜面説明図であ
る。

【図８】特開平４−２１２９２８号公報に開示されてい
る液晶表示装置を説明する為の要部側面説明図である。

【符号の説明】

２１ ガラス基板 ２２ ブラック・マトリクス ２３Ｒ 赤色カラー・フィルタ層 ２３Ｇ 緑色カラー・フィルタ層 ２３Ｂ 青色カラー・フィルタ層 ２３ カラー・フィルタ層 ２４ 平坦化層 ２５ 光散乱層 ２６ 偏光板層 ２７ パッシベーション層 ２８ ＩＴＯ層 ２９ 配向膜層 ３０ ＴＦＴ基板 ３１ ＩＴＯ層 ３２ 配向膜層 ３３ 偏光板層 ３４ ＴＮ型液晶層 ３５ 指向性バック・ライト ４１ 遮光壁 ５１ ＩＴＯ層 ５２ ポリマー分散型液晶層 ５３ ＩＴＯ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花岡 一孝 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 津田 英昭 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 千田 秀雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 佐々木 貴啓 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともカラー・フィルタ層及び光散乱
   層及び偏光板層及び駆動用透明電極層が順に積層形成さ
   れた透明絶縁性基板と少なくとも駆動用透明電極及び偏
   光板層をもつＴＦＴ基板との間に液晶層が介在してなる
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】光散乱層を光散乱性をもつカラー・フィル
   タ層で兼ねることを特徴とする請求項１記載の液晶表示
   装置。
3. 【請求項３】光散乱層がポリマー分散型液晶層からなる
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】カラー・フィルタ層の各画素に対応する光
   散乱層或いはカラー・フィルタ層の各画素の周囲に隣接
   画素からの散乱光を遮蔽する遮光壁が形成されてなるこ
   とを特徴とする請求項１或いは２或いは３記載の液晶表
   示装置。
5. 【請求項５】偏光板層と駆動用透明電極層との間にパッ
   シベーション層を介在させてなることを特徴とする請求
   項１或いは２或いは３或いは４記載の液晶表示装置。