JPH1152351A

JPH1152351A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1152351A
Application number: JP9207651A
Authority: JP
Inventors: Akiko Kubo; 晶子久保
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】外光の反射という表示上の問題がなく、コスト
面で有利な樹脂製ブラックマトリクスを採用し、かつ、
基板の高平坦性と、ブラックマトリクスの高遮光性を両
立したカラーフィルタ基板を有する液晶表示装置を提供
する。【解決手段】液晶表示素子６２の表示領域６５において
はブラックマトリクス３３Ｄ１を１層形成し、周辺部６
６においてはブラックマトリクス３３Ｄ１、３３Ｄ２を
２層形成し、かつ、周辺部６６におけるブラックマトリ
クス３３Ｄ１、３３Ｄ２の膜厚の和と、表示領域６５に
おけるカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの膜厚と
をほぼ同じに形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚の上下基板間
に液晶を封止してなる液晶表示素子を有する液晶表示装
置に係り、特に、一方の基板に樹脂製ブラックマトリク
スとカラーフィルタを設けた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示素子のツイステッドネマ
チックタイプと言われるものは、２枚の電極基板間に正
の誘電異方性を有するネマチック液晶による９０°ねじ
れたらせん構造を有し、かつ両電極基板の外側には一対
の偏光板をその偏光軸（あるいは吸収軸）が、電極基板
に隣接する液晶分子の軸に対し直交あるいは平行になる
ように配置するものであった（特公昭５１−１３６６６
号公報）。

【０００３】このようなねじれ角９０°の液晶表示素子
では、液晶層に印加される電圧対液晶層の透過率の変化
の急峻性γ、視角特性の点で問題があり、時分割数（走
査電極の数に相当）は６４が実用的限界であった。しか
し、近年の液晶表示素子に対する画質改善と表示情報量
増大要求に対処するため、一対の偏光板間に挟持された
液晶分子のねじれ角αを１８０°より大にし、この液晶
層への印加電圧による液晶層の複屈折効果の変化を検出
する構成とすることにより時分割駆動特性を改善して時
分割数を増大することがアプライドフィジクスレター
45，No．10，1021，1984（Applied Physics Letter，
T．J．Scheffer，J．Nehring：“A new，highly multip
lexable liquid crystal display”)に論じられ、スー
パーツイステッド複屈折効果型（ＳＢＥ）液晶表示装置
が提案されている。

【０００４】液晶表示装置（すなわち、液晶表示モジュ
ール）は、例えば、画素電極や配向膜等の各種層を積層
した面がそれぞれ対向するように所定の間隔を隔てて２
枚の透明ガラス等からなる基板を重ね合わせ、該両基板
間の縁周囲に枠状（ほぼ「ロ」の字状）に設けたシール材
により、両基板を貼り合わせるとともにシール材の内側
の両基板間に液晶を封止し、さらに両基板の外側にそれ
ぞれ偏光板を設けてなる液晶表示素子（すなわち、液晶
表示パネル。ＬＣＤ(リキッドクリスタルディスプレ
イ)）と、この液晶表示素子の下に配置され、液晶表示
素子に光を供給するバックライトと、液晶表示素子の外
周部の外側に配置した液晶駆動用回路基板と、これらの
各部材を保持するプラスチックモールド成型品からなる
枠状体と、これらの各部材を収納し、液晶表示素子の周
囲を覆い、その表示領域を露出させる開口部を有する金
属製シールドケース（メタルフレーム）等から構成され
ている。

【０００５】液晶表示装置には種々の駆動方式がある
が、例えば、単純マトリクス方式の液晶表示素子では、
２枚の透明絶縁基板の各対向面に、多数本の帯状の表示
用透明電極を互いに平行に配線し、該基板面と垂直方向
から見た場合に両基板の透明電極が互いに交差（直交）
するように、所定の間隙を隔てて重ね合わせて組み立て
る。両基板の透明電極の交差部により画素がそれぞれ構
成される。なお、一方の基板の対向面には、画素以外の
領域に例えば格子状にブラックマトリクス（遮光膜）が
形成され、かつ、該交差部領域に合わせてカラーフィル
タが形成される。ブラックマトリクスは、遮光し、各画
素の輪郭をはっきりさせ、コントラストを向上させる役
目を有する。

【０００６】液晶表示素子、特に、ＳＴＮ（スーパー
ツイステッドネマチック）の液晶表示素子のブラック
マトリクスとカラーフィルタを設けた側のいわゆるカラ
ーフィルタ基板に要求される主な特性として、該基板表
面の高平坦性とブラックマトリクスの高遮光性がある。

【０００７】平坦性は、液晶表示装置の表示画面の表示
均一性に影響を与える。カラーフィルタ基板において
は、通常、該基板表面にブラックマトリクスを形成した
後、例えば赤、緑、青の３原色のカラーフィルタを該ブ
ラックマトリクス上に一部重ねて順次形成する。したが
って、下地となるブラックマトリクスの膜厚が厚くなる
と、カラーフィルタに段差が生じ、平坦性が低下するの
で、ブラックマトリクスの膜厚は薄いのが望ましい。

【０００８】また、ブラックマトリクスは、遮光率が高
い程、表示画面の表示コントラストが向上する利点があ
る。さらに、液晶表示素子の表示領域とシール材との間
の周辺部に設けるブラックマトリクスについては、バッ
クライトの光漏れを防ぐ役割があり、特に高遮光である
ことが要求される。現在使われているブラックマトリク
ス材の中で最も高遮光であるのは、Ｃｒ（クロム）やＡ
ｌ（アルミニウム）等の金属膜である。なお、黒色の有
機顔料等を添加したアクリル樹脂等の有機系樹脂からな
る樹脂製ブラックマトリクスの場合は、高遮光を得よう
とすると、膜厚を厚くしなければならない。

【０００９】したがって、基板の高平坦性と、ブラック
マトリクスの高遮光性を両立したカラーフィルタ基板と
して、現在ではＣｒ膜等からなる金属製ブラックマトリ
クスを採用した基板が広く用いられている。例えばＣｒ
膜からなるブラックマトリクスの場合、通常、透明ガラ
ス基板の面上にスパッタリングによりＣｒ膜を堆積した
後、パターニングするため、Ｃｒ膜の膜厚は０．１〜
０．２μｍ程度と非常に薄い。このように薄い上に、Ｃ
ｒ膜のブラックマトリクスの光透過率は０．１％以下で
ある。

【００１０】図１３は従来の樹脂製ブラックマトリクス
を設けた液晶表示素子のシール材近傍（すなわち、液晶
表示素子の表示領域を含む周辺部近傍）の概略断面図で
ある。

【００１１】図１３において、６２は液晶表示素子、１
１は透明ガラス基板（カラーフィルタ基板）、１２は透
明ガラス基板、１５、１６は偏光板、４０は位相差板、
３３Ｄは樹脂製ブラックマトリクス、３３Ｒ、３３Ｇ、
３３Ｂは赤色、緑色、青色カラーフィルタ、２３はカラ
ーフィルタの保護膜、３１、３２は透明電極、２１、２
２は配向膜、５２はシール材、５０は液晶層、６５は表
示領域、６６は表示領域６５とシール材５２との間の周
辺部（すなわち、表示領域外遮光領域）である。

【００１２】樹脂製ブラックマトリクスを採用する場合
は、その膜厚を厚くすることなく、液晶表示素子６２の
周辺部６６の遮光率を高くするために、図１３に示すよ
うに、該周辺部６６に樹脂製ブラックマトリクス３３Ｄ
をベタパターン状に形成した後、その上に、所定の１色
あるいはＲＧＢの１組ないし複数組のカラーフィルタを
配置し（図１３ではカラーフィルタ３３Ｇ、３３Ｂのみ
図示）、樹脂製ブラックマトリクス３３Ｄの低遮光性の
欠点を補っている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】基板の高平坦性、ブラ
ックマトリクスの高遮光性という点で、金属製ブラック
マトリクスは有利であるが、反射率が高い。したがっ
て、表示領域内で広い面積を占めるブラックマトリクス
を設けた透明ガラス基板側が表示画面側（観察側）とな
る場合は、表示画面側の外部の光が、該ブラックマトリ
クスで外側（観察側）に反射し、画面が見にくくなり
（鏡のようになり）、コントラストが低下し、表示品質
が低下する問題がある。また、金属製ブラックマトリク
スは、非常に高価でコスト面で劣る。

【００１４】これを解決するために、樹脂製ブラックマ
トリクスの採用が考えられる。ただし、樹脂製ブラック
マトリクスは、高平坦性を得るため、その膜厚を薄くす
ると、遮光率が下がる。一方、高遮光性を得るため、そ
の膜厚を厚くすると、平坦性が下がるというように、高
平坦性と高遮光率の両立が困難である。そして、これを
補うために、図１３に示したように、液晶表示素子６２
の周辺部６６のベタ状樹脂製ブラックマトリクス３３Ｄ
上に、カラーフィルタ３３Ｇ、３３Ｂのパターンを形成
するのであるが、これにより、液晶表示素子６２の周辺
部６６が表示領域６５に比べて厚くなって段差が生じ、
液晶層５０の厚さに差ができて、表示領域６５と周辺部
６６で表示品質に差が生じ、表示むら等の表示品質の低
下を招く。

【００１５】本発明の目的は、外光の反射という表示上
の問題がなく、コスト面で有利な樹脂製ブラックマトリ
クスを採用し、かつ、基板の高平坦性と、ブラックマト
リクスの高遮光性を両立したカラーフィルタ基板を有す
る液晶表示装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、樹脂製ブラックマトリクスを用いてブ
ラックマトリクスパターンを形成する際、液晶表示素子
の周辺部の遮光率を高くするために、該周辺部のみブラ
ックマトリクスパターンの膜厚を厚くする。このため
に、該周辺部では、樹脂製ブラックマトリクスを例えば
２回形成する。さらに、該周辺部と表示領域との段差が
生じないように、該周辺部の２層のブラックマトリクス
の合計膜厚と、表示領域のカラーフィルタの膜厚とをほ
ぼ同一とする。

【００１７】すなわち、本発明は、２枚の絶縁基板をそ
れぞれ配向膜を設けた面が互いに対向するように所定の
間隙を隔てて重ね合わせ、表示領域の外側でかつ前記両
基板間の縁周囲に枠状に設けたシール材により前記両基
板を接着するとともに、前記シール材の内側の前記両基
板間に液晶を封止し、かつ、いずれか一方の前記基板に
樹脂製ブラックマトリクスとカラーフィルタを設けた液
晶表示素子を有する液晶表示装置において、前記表示領
域と前記シール材との間の周辺部における前記ブラック
マトリクスの膜厚と、前記表示領域における前記カラー
フィルタの膜厚とをほぼ同じに形成したことを特徴とす
る。

【００１８】また、前記表示領域における前記ブラック
マトリクスの膜厚より、前記表示領域と前記シール材と
の間の周辺部における前記ブラックマトリクスの膜厚の
方を厚く形成したことを特徴とする。

【００１９】また、前記表示領域における前記ブラック
マトリクスを１層で形成し、前記周辺部における前記ブ
ラックマトリクスを２層で形成したことを特徴とする。

【００２０】また、前記周辺部における前記ブラックマ
トリクスの膜厚と、前記表示領域における前記カラーフ
ィルタの膜厚とをほぼ同じに形成したことを特徴とす
る。

【００２１】さらに、前記周辺部における前記ブラック
マトリクスを１層で形成し、該周辺部のブラックマトリ
クスの膜厚と、前記表示領域における前記カラーフィル
タの膜厚とをほぼ同じに形成したことを特徴とする。

【００２２】本発明では、液晶表示素子の周辺部の樹脂
製ブラックマトリクスパターンの膜厚を厚くすることに
より、該周辺部の遮光率を高くすることができる。ま
た、該周辺部のブラックマトリクスの膜厚と、表示領域
のカラーフィルタの膜厚とをほぼ同一とすることによ
り、該周辺部と表示領域との段差が生じないので、表示
むらの発生を抑制できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する
図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。

【００２４】図１（Ａ）は本発明の一実施の形態の樹脂
製ブラックマトリクスを設けた液晶表示素子のシール材
近傍（すなわち、液晶表示素子の表示領域を含む周辺部
近傍）の概略断面図（図１（Ｂ）のＡ−Ａ切断線におけ
る断面図）、（Ｂ）は液晶表示素子の全体概略平面図で
ある。

【００２５】６２は液晶表示素子、１１は透明ガラス基
板（カラーフィルタ基板）、１２は透明ガラス基板、１
５、１６は偏光板、４０は位相差板、３３Ｄ１は１層目
樹脂製ブラックマトリクス、３３Ｄ２は２層目樹脂製ブ
ラックマトリクス、３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは赤色、緑
色、青色カラーフィルタ、２３はカラーフィルタの保護
膜、３１、３２は透明電極、２１、２２は配向膜、５２
はシール材、５０は液晶層、６５は表示領域、６６は表
示領域６５とシール材５２との間の周辺部（すなわち、
表示領域外遮光領域）である。

【００２６】本実施の形態では、液晶表示素子６２の周
辺部６６の遮光率を高くするために、図１（Ａ）に示す
ように、該周辺部６６においては、樹脂製ブラックマト
リクス３３Ｄ１、３３Ｄ２をベタパターン状に２層形成
し、樹脂製ブラックマトリクスの低遮光性の欠点を補っ
ている。なお、１層目の樹脂製ブラックマトリクス３３
Ｄ１は、表示領域６５のブラックマトリクス３３Ｄ１と
同層、すなわち、同一材料、同一膜厚、同一工程で形成
されている。２層目のブラックマトリクス３３Ｄ２は、
１層目のブラックマトリクス３３Ｄ１と同一の材料から
なるが、１層目のブラックマトリクス３３Ｄ１と２層目
のブラックマトリクス３３Ｄ２の合計のの膜厚と、表示
領域６５におけるカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３
Ｂの膜厚とがほぼ同じに形成されている。

【００２７】すなわち、本実施の形態では、樹脂製ブラ
ックマトリクスを用いてブラックマトリクスパターンを
形成する際、液晶表示素子６２の周辺部６６の遮光率を
高くするために、該周辺部６６のみ２層構成とし、か
つ、該周辺部６６と表示領域６５との段差が生じないよ
うに、該周辺部６６の２層のブラックマトリクス３３Ｄ
１、３３Ｄ２の合計膜厚と、表示領域６５のカラーフィ
ルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの膜厚とをほぼ同一とし
た。

【００２８】図２（Ａ）〜（Ｅ）は図１に示したカラー
フィルタ基板の製造工程断面図である。

【００２９】まず、（Ａ）に示すように、透明ガラス基
板１１上の表示領域６５と周辺部６６上に、１層目のブ
ラックマトリクス３３Ｄ１を例えば１μｍの膜厚に形成
する。すなわち、基板１１上に、カーボンブラック、黒
色顔料等を添加した例えばアクリル、エポキシ、ポリイ
ミド樹脂等の有機系樹脂からなる膜を形成した後、フォ
トリソグラフィ技術により所定の例えば格子状のパター
ンに形成し、ブラックマトリクス３３Ｄ１を形成する。

【００３０】次に、（Ｂ）に示すように、周辺部６６の
み１層目のブラックマトリクス３３Ｄ１と同様にして、
２層目のブラックマトリクス３３Ｄ２を形成し、パター
ニングする。このとき、周辺部６６のブラックマトリク
ス３３Ｄ１、３３Ｄ２の２層の膜厚の和と、表示領域６
５にこの後形成するカラーフィルタの膜厚とがほぼ同じ
で、両者に段差がなるべく生じないように形成する。こ
こでは、カラーフィルタの膜厚が１．２μｍ、１層目ブ
ラックマトリクス３３Ｄ１の膜厚が１μｍなので、２層
目のブラックマトリクス３３Ｄ２の膜厚は０．２μｍに
形成した。なお、ブラックマトリクスを塗布する際のそ
の膜厚の調整は、該ブラックマトリクスを例えばロッド
コートで塗布する場合は、ワイヤ径の調整等で行なう。
また、スピンコートの場合は、塗布量とスピン条件等の
調整で行なう。また、２層目のブラックマトリクス３３
Ｄ２をカラーフィルタより先に形成して、カラーフィル
タ上に２層目のブラックマトリクス３３Ｄ２を形成する
際の残渣が残るのを防止する。

【００３１】次に、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、赤色
カラーフィルタ３３Ｒ、緑色カラーフィルタ３３Ｇ、青
色カラーフィルタ３３Ｂを各色ごとに順次形成する。す
なわち、まず、ブラックマトリクス３３Ｄ１を形成した
基板１１の表示領域６５の表面に、アクリル系樹脂等の
染色基材を形成し、フォトリソグラフィ技術で赤色カラ
ーフィルタ形成領域以外の染色基材を除去する。この
後、染色基材を赤色染料で染め、固着処理を施し、赤色
カラーフィルタ３３Ｒを形成する。次いで、同様な工程
を施すことによって、緑色カラーフィルタ３３Ｇ、青色
カラーフィルタ３３Ｂを順次形成する。なお、染色基材
を形成した後、染料で染めるのではなく、各々の色調に
合わせた有機顔料を添加した例えば光硬化型ネガレジス
トを用い、フォトリソグラフィ技術で順次パターニング
してもよい。

【００３２】最後に、（Ｅ）に示すように、着色樹脂か
らの不純物の溶出防止、および平坦性を確保するため
に、アクリル、エポキシ樹脂等をスピンコート、ロール
コート、転写印刷法等により塗布し、熱処理を施して硬
化させ、カラーフィルタの保護膜（平坦化膜）２３を形
成した。次いで、この上に、酸化インジウムを主成分と
する透明導電膜をスパッタリング法により成膜して、透
明電極３１を形成し、液晶表示素子を形成する２枚の基
板の一方のカラーフィルタ基板が完成した。この後、こ
の基板１１の透明電極３１上に、配向膜２１を形成し、
配向膜２１に配向処理を施した。

【００３３】他方の基板は、透明ガラス基板上に透明電
極、配向膜を形成したもので、これらの２枚の基板を図
１（Ａ）に示すように、シール材５２を介して貼り合わ
せ、両基板１１、１２間のシール材５２の内側に液晶５
０を封入する。

【００３４】このようにして組み立てられた図１
（Ａ）、（Ｂ）に示す液晶表示素子６２では、液晶表示
素子６２の周辺部６６にブラックマトリクス３３Ｄ１、
３３Ｄ２を２層設けたので、該周辺部６６の遮光率が高
い。すなわち、該液晶表示素子６２の背面から光を供給
するバックライト（図１０参照）の光が、該周辺部６６
で透過して光漏れが生じるのを２層のブラックマトリク
ス３３Ｄ１、３３Ｄ２により防止することができ、表示
領域６５と周辺部６６との高いコントラストが得られ、
表示品質が向上した。なお、このような周辺部６６の遮
光性向上により、液晶表示素子６２のいわゆる額縁部の
幅を縮小でき、液晶表示モジュールの外形寸法の縮小に
有利である。さらに、周辺部６６のブラックマトリクス
３３Ｄ１、３３Ｄ２の合計の膜厚を表示領域６５のカラ
ーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの膜厚とほぼ同一に
したので、カラーフィルタ基板１１の周辺部に段差がな
いため、図１（Ａ）と図１３との比較から明らかなよう
に、２枚の基板１１、１２を貼り合わせた液晶表示素子
６２内部の液晶層５０の厚さに差が生じず、表示むらが
生じなかった。

【００３５】なお、本実施の形態では、周辺部６６にお
いて、膜厚１μｍの樹脂製ブラックマトリクス３３Ｄ１
と膜厚０．２μｍの樹脂製ブラックマトリクス３３Ｄ２
の２層構成で、表示領域６５のカラーフィルタ３３Ｒ、
３３Ｇ、３３Ｂの膜厚１．２μｍと膜厚をほぼ同一とし
たが、必ずしも２層形成しないで、周辺部６６のみにカ
ラーフィルタの膜厚と同じ膜厚の樹脂製ブラックマトリ
クスを１層形成してもよい。

【００３６】以下、本発明が適用可能な単純マトリクス
方式液晶表示素子および液晶表示モジュールについて図
３〜図１２を用いて説明する。

【００３７】図３は本発明が適用可能な液晶表示素子６
２を上側から見た場合の電極基板上における液晶分子の
配列方向（例えばラビング方向）、液晶分子のねじれ方
向、偏光板の偏光軸（あるいは吸収軸）方向、および複
屈折効果をもたらす部材の光学軸方向を示し、図３は液
晶表示素子６２の要部斜視図を示す。

【００３８】液晶分子のねじれ方向１０とねじれ角θ
は、上電極基板１１上の配向膜２１のラビング方向６と
下電極基板１２上の配向膜２２のラビング方向７および
上電極基板１１と下電極基板１２の間に挟持される正の
誘電異方性を有するネマチック液晶層５０に添加される
旋光性物質の種類と量によって規定される。

【００３９】図４において、液晶層５０を挟持する２枚
の上、下電極基板１１、１２間で液晶分子がねじれたら
せん状構造をなすように配向させるには、例えばガラス
からなる透明な上、下電極基板１１、１２上の、液晶に
接する、例えばポリイミドからなる有機高分子樹脂から
なる配向膜２１、２２の表面を、例えば布などで一方向
にこする方法、いわゆるラビング法が採られている。こ
のときのこする方向、すなわちラビング方向、上電極基
板１１においてはラビング方向６、下電極基板１２にお
いてはラビング方向７が液晶分子の配列方向となる。こ
のようにして配向処理された２枚の上、下電極基板１
１、１２をそれぞれのラビング方向６、７が互いにほぼ
１８０度から３６０度で交叉するように間隙ｄ₁をもた
せて対向させ、２枚の電極基板１１、１２を液晶を注入
するための切欠け部、すなわち、液晶封入口５１を備え
た枠状のシール材５２により接着し、その間隙に正の誘
電異方性をもち、旋光性物質を所定量添加されたネマチ
ック液晶を封入すると、液晶分子はその電極基板間で図
中のねじれ角θのらせん状構造の分子配列をする。なお
３１、３２はそれぞれ例えば酸化インジウム又はＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）からなる透明な上、下電極であ
る。このようにして構成された液晶セル６０の上電極基
板１１の上側に複屈折効果をもたらす部材（以下複屈折
部材と称す。藤村他「ＳＴＮ−ＬＣＤ用位相差フィル
ム」、雑誌電子材料１９９１年２月号第３７−４１頁）
４０が配設されており、さらにこの部材４０および液晶
セル６０を挟んで上、下偏光板１５、１６が設けられ
る。

【００４０】液晶５０における液晶分子のねじれ角θは
１８０度から３６０度の範囲の値を採り得るが好ましく
は２００度から３００度であるが、透過率−印加電圧カ
ーブのしきい値近傍の点灯状態が光を散乱する配向とな
る現象を避け、優れた時分割特性を維持するという実用
的な観点からすれば、２３０度から２７０度の範囲がよ
り好ましい。この条件は基本的には電圧に対する液晶分
子の応答をより敏感にし、優れた時分割特性を実現する
ように作用する。また優れた表示品質を得るためには液
晶層５０の屈折率異方性Δｎ₁とその厚さｄ₁の積Δｎ₁
・ｄ₁は好ましくは０.５μｍから１.０μｍ、より好ま
しくは０.６μｍから０.９μｍの範囲に設定することが
望ましい。

【００４１】複屈折部材４０は液晶セル６０を透過する
光の偏光状態を変調するように作用し、液晶セル６０単
体では着色した表示しかできなかったものを白黒の表示
に変換するものである。このためには複屈折部材４０の
屈折率異方性Δｎ₂とその厚さｄ₂の積Δｎ₂・ｄ₂が極め
て重要で、好ましくは０.４μｍから０.８μｍ、より好
ましくは０.５μｍから０.７μｍの範囲に設定する。

【００４２】さらに、この液晶表示素子６２は複屈折に
よる楕円偏光を利用しているので偏光板１５、１６の軸
と、複屈折部材４０として一軸性の透明複屈折板を用い
る場合はその光学軸と、液晶セル６０の電極基板１１、
１２の液晶配列方向６、７との関係が極めて重要であ
る。

【００４３】図３で上記の関係の作用効果について説明
する。図３は、図４の構成の液晶表示素子を上から見た
場合の偏光板の軸、一軸性の透明複屈折部材の光学軸、
液晶セルの電極基板の液晶分子軸配列方向の関係を示し
たものである。

【００４４】図４において、５は一軸性の透明複屈折部
材４０の光学軸、６は複屈折部材４０とこれに隣接する
上電極基板１１の液晶分子軸配列方向、７は下電極基板
１２の液晶配列方向、８は上偏光板１５の吸収軸あるい
は偏光軸、９は下偏光板１６の吸収軸あるいは偏光軸で
あり、角度αは上電極基板１１の液晶配列方向６と一軸
性の複屈折部材４０の光学軸５とのなす角度、角度βは
上偏光板１５の吸収軸あるいは偏光軸８と一軸性の透明
複屈折部材４０の光学軸５とのなす角度、角度γは下偏
光板１６の吸収軸あるいは偏光軸９と下電極基板１２の
液晶配列方向７とのなす角度である。

【００４５】ここで本明細書における角α、β、γの測
り方を定義する。図８において、複屈折部材４０の光学
軸５と上電極基板の液晶配列方向６との交角を例にとっ
て説明する。光学軸５と液晶配列方向６との交角は図８
に示す如く、φ₁およびφ₂で表わすことが出来るが、本
明細書においてはφ₁、φ₂のうち小さい方の角を採用す
る。すなわち、図８（ａ）においてはφ₁＜φ₂であるか
ら、φ₁を光学軸５と液晶配列方向６との交角αとし、
図８（ｂ）においてはφ₁＞φ₂だからφ₂を光学軸５と
液晶配列方向６との交角αとする。勿論φ₁＝φ₂の場合
はどちらを採っても良い。

【００４６】液晶表示素子においては角度α、β、γが
極めて重要である。

【００４７】角度αは好ましくは５０度から９０度、よ
り好ましくは７０度から９０度に、角度βは好ましくは
２０度から７０度、より好ましくは３０度から６０度
に、角度γは好ましくは０度から７０度、より好ましく
は０度から５０度に、それぞれ設定することが望まし
い。

【００４８】なお、液晶セル６０の液晶層５０のねじれ
角θが１８０度から３６０度の範囲内にあれば、ねじれ
方向１０が時計回り方向、反時計回り方向のいずれであ
っても、上記角α、β、γは上記範囲内にあればよい。

【００４９】なお、図４においては、複屈折部材４０が
上偏光板１５と上電極基板１１の間に配設されている
が、この位置の代りに、下電極基板１２と下偏光板１６
との間に配設しても良い。この場合は図４の構成全体を
倒立させた場合に相当する。

【００５０】図５はねじれ角θ等の具体例を示す図であ
る。図に示すように、液晶分子のねじれ角θは２４０度
であり、一軸性の透明複屈折部材４０としては平行配向
（ホモジェニアス配向）した、すなわちねじれ角が０度
の液晶セルを使用した。ここで液晶層の厚みｄ(μｍ)と
旋光性物質が添加された液晶材料のらせんピッチｐ(μ
ｍ)の比ｄ／ｐは０．６７とした。配向膜２１、２２
は、ポリイミド樹脂膜で形成しこれをラビング処理した
ものを使用した。このラビング処理を施した配向膜がこ
れに接する液晶分子を基板面に対して傾斜配向させるチ
ルト角(pretilt角）は４度である。上記一軸性透明複屈
折部材４０のΔｎ₂・ｄ₂は約０.６μｍである。一方液
晶分子が２４０度ねじれた構造の液晶層５０のΔｎ₁・
ｄ₁は約０.８μｍである。

【００５１】このとき、角度αを約９０度、角度βを約
３０度、角度γを約３０度とすることにより、上、下電
極３１、３２を介して液晶層５０に印加される電圧がし
きい値以下のときには光不透過すなわち黒、電圧がある
しきい値以上になると光透過すなわち白の白黒表示が実
現できた。また、下偏光板１６の軸を上記位置より５０
度から９０度回転した場合は、液晶層５０への印加電圧
がしきい値以下のときには白、電圧がしきい値以上にな
ると黒の、前記と逆の白黒表示が実現できた。

【００５２】図６は図５の構成で角度αを変化させたと
きの１／２００デューティで時分割駆動時のコントラス
ト変化を示したものである。角度αが９０度近傍では極
めて高いコントラストを示していたものが、この角度か
らずれるにつれて低下する。しかも角度αが小さくなる
と点灯部、非点灯部ともに青味がかり、角度αが大きく
なると非点灯部は紫、点灯部は黄色になり、いずれにし
ても白黒表示は不可能となる。角度βおよび角度γにつ
いてもほぼ同様の結果となるが、角度γの場合は前記し
たように５０度から９０度近く回転すると逆転の白黒表
示となる。

【００５３】図７はねじれ角θ等の他の具体例を示す図
である。基本構造は図５に示した具体例と同様である。
ただし、液晶層５０の液晶分子のねじれ角は２６０度、
Δｎ₁・ｄ₁は約０.６５μｍ〜０.７５μｍである点が異
なる。一軸性透明複屈折部材４０として使用している平
行配向液晶層のΔｎ₂・ｄ₂は前記具体例と同じ約０．５
８μｍである。液晶層の厚みｄ₁(μｍ)と旋光性物質が
添加されたネマチック液晶材料のらせんピッチｐ(μｍ)
との比はｄ／ｐ＝０．７２とした。

【００５４】このとき、角度αを約１００度、角度βを
約３５度、角度γを約１５度とすることにより、最初の
具体例と同様の白黒表示が実現できた。また下偏光板の
軸の位置を上記値より５０度から９０度回転することに
より逆転の白黒表示が可能である点もほぼ最初の具体例
と同様である。角度α、β、γのずれに対する傾向も最
初の具体例とほぼ同様である。

【００５５】上記いずれの具体例においても一軸性透明
複屈折部材４０として、液晶分子のねじれのない平行配
向液晶セルを用いたが、むしろ２０度から６０度程度液
晶分子がねじれた液晶層を用いた方が角度による色変化
が少ない。このねじれた液晶層は、前述の液晶層５０同
様、配向処理が施された一対の透明基板の配向処理方向
を所定のねじれ角に交差するようにした基板間に液晶を
挟持することによって形成される。この場合、液晶分子
のねじれ構造を挟む２つの配向処理方向の挟角の２等分
角の方向を複屈折部材の光軸として取扱えばよい。ま
た、複屈折部材４０として、透明な高分子フィルムを用
いても良い（この際一軸延伸のものが好ましい）。この
場合高分子フィルムとしてはＰＥＴ（ポリエチレンテ
レフタレート）、アクリル樹脂フィルム、ポリカーボネ
イトが有効である。

【００５６】さらに以上の具体例においては複屈折部材
は単一であったが、図４において複屈折部材４０に加え
て、下電極基板１２と下偏光板１６との間にもう一枚の
複屈折部材を挿入することもできる。この場合はこれら
複屈折部材のΔｎ₂・ｄ₂を再調整すればよい。

【００５７】ただし、図９に示す如く、上電極基板１１
上に赤、緑、青のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３
Ｂ、各フィルター相互間に光遮光膜３３Ｄを設けること
により、多色表示が可能になる。図７に前記具体例にお
ける液晶分子の配列方向、液晶分子のねじれ方向、偏光
板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の関係を示す。

【００５８】なお、図９においては、各フィルタ３３
Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ、光遮光膜３３Ｄの上に、これらの
凹凸の影響を軽減するため絶縁物からなる平滑層２３が
形成された上に上電極３１、配向膜２１が形成されてい
る。

【００５９】図１０は液晶表示素子６２と、この液晶表
示素子６２を駆動するための駆動回路と、光源をコンパ
クトに一体にまとめた液晶表示モジュール６３を示す分
解斜視図である。液晶表示素子６２を駆動するＩＣ３４
は、中央に液晶表示素子６２を嵌め込むための窓部を備
えた枠状体のプリント基板３５に搭載される。液晶表示
素子６２を嵌め込んだプリント基板３５はプラスチック
モールドで形成された枠状体４２の窓部に嵌め込まれ、
これに金属製フレーム４１を重ね、その爪４３を枠状体
４２に形成されている切込み４４内に折り曲げることに
よりフレーム４１を枠状体４２に固定する。

【００６０】液晶表示素子６２の上下端に配置される冷
陰極蛍光灯３６、この冷陰極蛍光灯３６からの光を液晶
表示セル６０に均一に照射させるためのアクリル板から
なる導光体３７、金属板に白色塗料を塗布して形成され
た反射板３８、導光体３７からの光を拡散する乳白色の
拡散板３９が図１０の順序で、枠状体４２の裏側からそ
の窓部に嵌め込まれる。冷陰極蛍光灯３６を点灯する為
のインバータ電源回路（図示せず）は枠状体４２の右側
裏部に設けられた凹部（図示せず。反射板３８の凹所４
５に対向する位置にある。）に収納される。拡散板３
９、導光体３７、冷陰極蛍光灯３６および反射板３８
は、反射板３８に設けられている舌片４６を枠状体４２
に設けられている小口４７内に折り曲げることにより固
定される。

【００６１】図１１は液晶表示モジュール６３を表示部
に使用したラップトップパソコンのブロックダイアグラ
ム、図１２は液晶表示モジュール６３をラップトップパ
ソコン６４に実装した状態を示す図である。このラップ
トップパソコン６４においては、マイクロプロセッサ４
９で計算した結果を、コントロール用ＬＳＩ４８を介し
て液晶駆動用半導体ＩＣ３４で液晶表示モジュール６３
を駆動するものである。

【００６２】以上本発明を実施の形態に基づいて具体的
に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。例えば、本発明は、樹
脂製ブラックマトリクスとカラーフィルタを有する液晶
表示装置であれば、単純マトリクス方式の液晶表示装置
にも、縦電界方式や横電界方式のアクティブマトリクス
方式の液晶表示装置にも、あるいはＣＯＧ（チップオン
ガラス）方式の液晶表示装置にも適用可能なことは言う
までもない。また、様々な形状のブラックマトリクスや
カラーフィルタ、例えば格子状や帯状のブラックマトリ
クス、帯状のカラーフィルタ等を有する液晶表示装置に
も適用可能である。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶表示素子の周辺部の遮光率を向上して、周辺部にお
けるバックライトの光漏れを防ぎ、表示品質を向上する
ことができる。また、液晶表示素子の表示領域と周辺部
との段差がないので、表示画面での表示むら等の表示劣
化を防ぐことができる。さらに、樹脂製ブラックマトリ
クスを採用するので、金属製ブラックマトリクスを採用
する場合よりもコストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の一実施の形態の液晶表示素子
の表示領域および周辺部近傍の概略断面図（（Ｂ）のＡ
−Ａ切断線における断面図）、（Ｂ）は液晶表示素子の
全体概略平面図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は図１に示したカラーフィルタ
基板の製造工程断面図である。

【図３】本発明が適用可能な単純マトリクス方式の液晶
表示素子における液晶分子の配列方向、液晶分子のねじ
れ方向、偏光板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の
関係の一例を示した説明図である。

【図４】液晶表示素子の一例の要部分解斜視図である。

【図５】別の例の液晶表示素子における液晶分子のねじ
れ方向、偏光板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の
関係を示した説明図である。

【図６】液晶表示素子の図３の例についてのコントラス
ト、透過光色−交角α特性を示すグラフである。

【図７】さらに別の例の液晶表示素子における液晶分子
の配列方向、液晶分子のねじれ方向、偏光板の軸の方向
および複屈折部材の光学軸の関係を示した説明図であ
る。

【図８】交角α、β、γの測り方を説明するための図で
ある。

【図９】液晶表示素子の上電極基板部の一例の一部切欠
斜視図である。

【図１０】液晶表示モジュールの一例の分解斜視図であ
る。

【図１１】ラップトップパソコンの一例のブロックダイ
アグラムである。

【図１２】ラップトップパソコンの一例の斜視図であ
る。

【図１３】従来の液晶表示素子の表示領域および周辺部
近傍の概略断面図である。

【符号の説明】

１１…透明ガラス基板（カラーフィルタ基板）、１２…
透明ガラス基板、１５、１６…偏光板、２１、２２…配
向膜、２３…保護膜、３１、３２…透明電極、３３Ｄ１
…１層目樹脂製ブラックマトリクス、３３Ｄ２…２層目
樹脂製ブラックマトリクス、３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ…
赤色、緑色、青色カラーフィルタ、４０…位相差板、５
０…液晶層、５２…シール材、６２…液晶表示素子、６
５…表示領域、６６…周辺部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の絶縁基板をそれぞれ配向膜を設けた
面が互いに対向するように所定の間隙を隔てて重ね合わ
せ、表示領域の外側でかつ前記両基板間の縁周囲に枠状
に設けたシール材により前記両基板を接着するととも
に、前記シール材の内側の前記両基板間に液晶を封止
し、かつ、いずれか一方の前記基板に樹脂製ブラックマ
トリクスとカラーフィルタを設けた液晶表示素子を有す
る液晶表示装置において、前記表示領域と前記シール材との間の周辺部における前
記ブラックマトリクスの膜厚と、前記表示領域における
前記カラーフィルタの膜厚とをほぼ同じに形成したこと
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】２枚の絶縁基板をそれぞれ配向膜を設けた
面が互いに対向するように所定の間隙を隔てて重ね合わ
せ、表示領域の外側でかつ前記両基板間の縁周囲に枠状
に設けたシール材により前記両基板を接着するととも
に、前記シール材の内側の前記両基板間に液晶を封止
し、かつ、いずれか一方の前記基板に樹脂製ブラックマ
トリクスとカラーフィルタを設けた液晶表示素子を有す
る液晶表示装置において、前記表示領域における前記ブラックマトリクスの膜厚よ
り、前記表示領域と前記シール材との間の周辺部におけ
る前記ブラックマトリクスの膜厚の方を厚く形成したこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】前記表示領域における前記ブラックマトリ
クスを１層で形成し、前記周辺部における前記ブラック
マトリクスを２層で形成したことを特徴とする請求項２
記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記周辺部における前記ブラックマトリク
スの膜厚と、前記表示領域における前記カラーフィルタ
の膜厚とをほぼ同じに形成したことを特徴とする請求項
２記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記周辺部における前記ブラックマトリク
スを１層で形成し、該周辺部のブラックマトリクスの膜
厚と、前記表示領域における前記カラーフィルタの膜厚
とをほぼ同じに形成したことを特徴とする請求項２記載
の液晶表示装置。