JP2001242460A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーフィルタを備えた液晶表示装置にお
いて、光利用効率を低下させることなく、斜めから見た
場合（高視角領域）における色づきを防止することので
きるものを提供する。 【解決手段】赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の着色
層１１−Ｒ，１１−Ｇ，１１−Ｂのうち、青の着色層１
１−Ｂのみ、他の着色層１１−Ｒ，１１−Ｇよりもリタ
デーション（位相差）の大きい材料で構成する。これに
より、高視角領域における青色光の透過率を増大させて
黄色の色づきを相殺する。また、黄色以外の色づきが含
まれる場合には、さらに、赤（Ｒ）及び緑（Ｇ）の着色
層１１−Ｒ，１１−Ｇの間で、適宜、リタデーションの
値に差を設けることにより、色づきを完全に消去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフィルタを
備えた液晶表示装置に関する。特には、視野角を拡大す
るために位相差板を備えた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、省スペースや低消費電
力等の利点から、ノートタイプやデスクトップタイプの
パソコン用表示装置のみならず、テレビやグラフィック
ディスプレイなどの表示装置として盛んに用いられるよ
うになっている。

【０００３】しかし、液晶表示装置は、ブラウン管型表
示装置（ＣＲＴ）等に比べて、一般に視野角が狭いとい
う問題がある。視野角とは、正面方向（表示パネルの法
線方向）からずれて斜めから見た場合に所定のコントラ
スト等の表示特性が得られる最大角度である。すなわ
ち、所定の表示特性が得られる視角（視線と正面方向が
なす角度）の最大値である。

【０００４】視野角特性を改善する方法としては、以下
のようないくつかの方式が用いられている。

【０００５】一つは、一般にマルチドメイン方式と呼ば
れるもので、一つの画素（ドット）を複数の領域に分割
し、分割領域ごとに液晶の配向方向をコントロールする
方法である。この方式であると、視野角をかなり改善で
きるものの、マルチドメインとするための構造物を設け
る必要があるため、製造工程がかなり複雑になり、歩留
まりを大きく低下させるという問題がある。

【０００６】他の方式として、横電解により液晶分子の
動きを制御する、ＩＰＳ（In-PlaneSwitching）モード
等の方式がある。この方式であると、高い視野角が得ら
れるものの、応答速度が低い上に、開口率が低いために
バックライト光の利用効率が低いという問題があった。

【０００７】一方では、位相差板（視野角拡大フィル
ム）と呼ばれる光学異方素子を用いる方式がある。例え
ば、特開平８−９５０３２に記載された液晶表示装置に
おいては、ディスコチック液晶をなす円盤状化合物を、
透明樹脂フィルムに含ませて液晶パネルの表裏両面に配
置している。この位相差板は、光学的に負の一軸性を呈
し、光軸がフィルムの法線方向と同一及び少し傾いた光
学異方素子としての特性を有するものである。すなわ
ち、フィルム面内の屈折率ｎｘ，ｎｙが厚み方向の屈折
率ｎｚより大きい光学異方性化合物を含む層が適宜積層
されてなるフィルムである。

【０００８】このように位相差板を用いる方式である
と、従来と同様の液晶パネルに貼り付けるだけで良いた
め、液晶パネルの製造工程を変更する必要がなく従来の
製造装置及び製造技術をそのまま用いることができる。
また、充分な視野角特性が得られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方式で
は、カラー表示を行う場合、正面方向から大きく外れた
斜め方向から見た際、すなわち高視角領域において、
「色づき」が見られるという問題があった。一般には、
黄色に全体が着色してしまう。

【００１０】この色づきを回避する手法として、液晶パ
ネル中の液晶層そのものが有するリタデーション（位相
差）を調整することも行なわれる。しかし、この方法で
は、液晶パネルの光透過率が低下し、光利用効率が低下
してしまうという問題があった。

【００１１】本件発明者は、上記問題点に鑑み鋭意検討
していたところ、カラーフィルタの着色層として用いる
ことのできる膜のうち、ある種のものがリタデーション
を有しているという事実を見出すに至った。カラーフィ
ルタの着色層として用いる膜はリタデーションを有しな
いものと決めてかかっていた当業者の固定観念を打ち破
るものであった。

【００１２】そして、本件発明者は、さらに検討を重ね
た結果、着色層のリタデーションに基づき色づきを解消
することができるのではないかという発想を得るに至っ
た。

【００１３】本発明は、このような全く新規な発想に基
づき、カラーフィルタを備えた液晶表示装置において、
光利用効率を低下させることなく、高視角領域における
色づきを防止することのできる表示装置を提供するもの
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一対
の透明絶縁基板と、これらの間に保持される液晶層と、
前記透明絶縁基板上の該液晶層と接する表面に形成され
る配向膜と、いずれかの前記透明絶縁基板上に配置され
る複数の色の着色層からなり、表示領域を構成する各画
素に、該複数の色から一色ずつ順次割り当てるカラーフ
ィルタと、前記一対の透明絶縁基板の外面に配置される
位相差板及び偏光板を備える液晶表示装置において、前
記着色層が光学異方性に基づくリタデーションを有し、
一の色の着色層が、他の色の着色層とは異なるリタデー
ションの値を有することを特徴とする。

【００１５】上記構成により、高視角領域において、色
づきを消去して優れた演色性を得ることができる。

【００１６】請求項２の発明は、前記複数の色に青が含
まれ、青の色の着色層が、他のいずれの色の着色層より
も、高いリタデーションの値を有することを特徴とす
る。

【００１７】このような構成により、黄色の色づきを充
分に防止することができる。

【００１８】請求項３の発明は、前記複数の色が赤、緑
及び青からなり、赤の着色層と緑の着色層との間で、リ
タデーションの値に差が設けられていることを特徴とす
る。

【００１９】このような構成により、さらに完全に色づ
きを防止することができる。

【００２０】請求項４の発明は、前記着色層が樹脂材料
からなり、前記一の色の着色層が前記他の色の着色層と
は異なる樹脂材料からなることを特徴とする。

【００２１】このような構成により、容易に製造を行う
ことができ、製造コストの増加等を招かない。

【００２２】

【発明の実施の形態】実施例の液晶表示装置について図
１〜２を参照して説明する。

【００２３】図1は、光学異方性に着目した場合の液晶
表示装置１０の基本構成を説明するための模式図であ
り、図２は、液晶表示装置１０の基本構造を模式的に示
す縦断面図である。

【００２４】図２に示すように、液晶表示装置１０は、
９６０本の信号線電極１３が互いに平行に並べて配置さ
れた第1のガラス基板１と、２３４本の走査線電極２１
が、信号線電極１３とは垂直に、かつ互いに平行に並べ
て配置された第２のガラス基板２とが、電極形成面を互
いに向き合わせ、液晶層３１を挟むように、組み合わせ
てなる。第１及び第２のガラス基板１，２の間には、液
晶層３１の厚みを均一にするための球状スペーサ３２が
略均一に分布し、液晶層３１の四周は、シール材３３及
び封止剤３４により密封される。

【００２５】信号線電極１３及び走査線電極２１は、い
ずれも透明の画素電極であって、太幅の線状、すなわち
ストライプ状である。信号線電極１３と走査線電極２１
とが交差する個所では、これら電極１３，２１と、この
間の液晶層３１とからなる微少な液晶セルを形成してい
る。この微少な液晶セルを１ドット（表示画素）とする
なら、縦２３４×横９６０＝２２４，４６０ドットがマ
トリクス状に配列されて画像表示領域をなしている。な
お、１ドットのピッチは縦３２０μｍ、横１１０μｍと
した。

【００２６】第１のガラス基板１には、上記ドットの間
を区切るように、ブラックマトリクス（ＢＭ）１２が、
ストライプ状またはマトリクス状をなして配置される。
ブラックマトリクス（ＢＭ）１２により区切られる、マ
ス目状またはストライプ状の領域、すなわち、上記ドッ
トに対応する個所には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青
（Ｂ）の着色層１１−Ｒ，１１−Ｇ，１１−Ｂが規則的
に配列される。これにより、ドット毎に赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、及び青（Ｂ）のいずれかを順に割り当てた、カ
ラーフィルタ１１が形成される。

【００２７】第１及び第２のガラス基板１，２の外面に
は、位相差板４１，４２と、偏光板５１，５２とがこの
順で貼り付けられる。

【００２８】位相差板４１，４２は、高視角領域におけ
る光漏れを防ぐように、液晶層３１によるリタデーショ
ンを補償することにより、視野角を拡大するものであ
る。

【００２９】ここで、液晶層３１は、図１中に示すよう
に、ツイステッドネマチック（ＴＮ）型の液晶材料から
なる。液晶分子は、ラグビーボール状または棒状であっ
て、全体に厚み方向を向いており、電圧非印加時には略
らせん状に配列する。液晶分子は、光学的に、その実際
の形状に似た形の屈折率楕円体をなすものであり、した
がって、光学的に正の一軸性を有する。

【００３０】そのため、液晶層は、全体として、厚み方
向に屈折率の大きいものであり、正のリタデーションを
有する。

【００３１】これに対して、位相差板４１，４２は、例
えば、円盤状の液晶分子を樹脂フィルム中に含み、光学
的に負の一軸性である層、または２軸性であっても実質
上負の一軸性をである層を含む。位相差板４１，４２
は、一般には、図１中に示すように、液晶層３１中の液
晶分子の傾き及びその分布に対応して、光学補償を行う
ように、光学異方性物質の層が積層された構造を有す
る。

【００３２】実施例の液晶表示装置１０において、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の着色層１１−Ｒ，１
１−Ｇ，１１−Ｂは、構成材料、膜厚、及び光学異方性
が下記の表１のとおりである。

【００３３】例えば赤の着色層１１−Ｒは、赤色顔料を
分散したアクリル系樹脂をコーティングして1.1μｍ厚
の膜を得た後、フォトリソグラフィーにより、赤の色が
割り当てられた表示画素の部分にのみ残るようにしたも
のである。

【００３４】下表右端のリタデーション（位相差）は、
複屈折率（Δｎ）×膜厚（ｄ）に等しい。複屈折率（Δ
ｎ）は、樹脂材料の種類、組成、製膜条件等により適宜
設計することが可能である。

【００３５】

【表１】 表1に示すように、実施例では、赤（Ｒ）及び緑（Ｇ）
の着色層１１−Ｒ，１１−Ｇがアクリル樹脂からなるの
に対して、青（Ｂ）の着色層１１−Ｂは、ポリイミド系
樹脂からなる。ポリイミド系樹脂の複屈折率（Δｎ）が
アクリル系樹脂に比べて一桁大きいことから、青の着色
層１１−Ｂにおけるリタデーションが、他の色のものに
比べて一桁大きい。なお、膜厚はいずれも同一である。

【００３６】このような構成により、高視角領域におい
ては、青の光が漏れ出る率が赤及び緑の光に比べていく
ぶん大きくなり、全体的に青のフィルターをかけたよう
な状態になる。したがって、青と補色関係にある黄色の
色付きを相殺することができる。

【００３７】実施例の液晶表示装置１０について、駆動
回路系等を組み込んで実際に作動させたところ、斜めか
ら見た場合も、色づきが全く見られなかった。また、正
面方向から見た場合の演色性に何ら変化は見られなかっ
た。

【００３８】また、カラーフィルタのみ従来の一般的な
ものとし、他は実施例と同様とした場合に比べて、輝度
の低下、すなわち光透過率の低下は全く見られなかっ
た。

【００３９】上記実施例においては、赤（Ｒ）及び緑
（Ｇ）の着色層１１−Ｒ，１１−Ｇについては、リタデ
ーションを同一としたが、色づきが純粋な黄色からずれ
る場合には、これら着色層間でリタデーションの値を適
宜変更するようにすることで、色づきをほぼ完全に消去
することができる。

【００４０】また、液晶層３１そのもののリタデーショ
ンを調整するものでなく、光透過経路に新たな層を追加
するものでもないことから、バックライト光の透過率、
すなわち光利用効率を低下させることが全くない。

【００４１】さらには、着色層を樹脂層により形成し、
樹脂材料の種類を違えることのみにより、リタデーショ
ンの値に差を設けるものであるため、製造の工程やコス
トを増加させるものでなく、確実かつ容易に製造するこ
とができる。また、着色層の厚みに差を設ける必要がな
く、液晶層の厚みを均一に保つことができる。

【００４２】上記実施例においては、アクリル系樹脂と
ポリイミド系樹脂とを用いたが、適当なリタデーショ
ン、及びその値の差が得られ、かつ充分な透明度を有す
るものならば、任意の樹脂を選択でき、また、樹脂以外
の無機系材料であっても良い。

【００４３】また、上記実施例においては、顔料を分散
する樹脂の種類を変えることにより、リタデーションを
違えるようにしたが、場合によっては、厚みをいくぶん
変えることも可能である。

【００４４】上記に説明した、ディスコチック液晶から
なる位相差板には、正の光学特性を有する層と、負の光
学特性を有するディスコチック層とを組み合わせたもの
も当然含まれる。また、位相差板は、単に棒状の液晶分
子からなるもの等、視野角拡大のための光学補償特性を
有する種々のものを用いることができる。

【００４５】上記の説明においては、液晶表示装置につ
いて、単純マトリクス駆動型のものとして説明したが、
ＴＦＴ等のスイッチング素子を備えたアクティブマトリ
クス駆動型のものでも、ＴＮ液晶を用いる種類のもので
あれば、全く同様である。また、液晶表示装置は、反射
型の液晶表示装置であっても同様である。

【００４６】また、カラーフィルタは、一対の透明絶縁
基板のうちのいずれの側にあっても良く、カラーフィル
タを一方の基板上に設け、ブラックマトリクスを他方の
基板上に設けることもできる。

【００４７】

【発明の効果】カラーフィルタを備えた液晶表示装置に
おいて、光利用効率を低下させることなく、高視角領域
における色づきを防止することのできるものを提供す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の液晶表示装置について、光学異方性に
着目した場合の基本構成を説明するための模式図であ
る。

【図２】実施例の液晶表示装置の基本構造を模式的に示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 液晶表示装置 １１ カラーフィルタ １１−Ｒ アクリル樹脂からなる赤の着色層（リタデー
ション0.0055） １１−Ｇ アクリル樹脂からなる緑の着色層（リタデー
ション0.0055） １１−Ｂ ポリイミド樹脂からなる青の着色層（リタデ
ーション0.044） １２ ブラックマトリクス ３１ 液晶層 ４１，４２ 位相差板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の透明絶縁基板と、これらの間に保持
   される液晶層と、前記透明絶縁基板上の該液晶層と接す
   る表面に形成される配向膜と、 いずれかの前記透明絶縁基板上に配置される複数の色の
   着色層からなり、表示領域を構成する各画素に、該複数
   の色から一色ずつ順次割り当てるカラーフィルタと、 前記一対の透明絶縁基板の外面に配置される位相差板及
   び偏光板を備える液晶表示装置において、 前記着色層が光学異方性に基づくリタデーションを有
   し、一の色の着色層が、他の色の着色層とは異なるリタ
   デーションの値を有することを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】前記複数の色に青が含まれ、青の色の着色
   層が、他のいずれの色の着色層よりも、高いリタデーシ
   ョンの値を有す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】前記複数の色が赤、緑及び青からなり、赤
   の着色層と緑の着色層との間で、リタデーションの値に
   差が設けられていることを特徴とする請求項１または２
   記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記着色層が樹脂材料からなり、前記一の
   色の着色層が前記他の色の着色層とは異なる樹脂材料か
   らなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】前記位相差板が、実質的に負の一軸性を有
   することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】前記液晶表示装置が単純マトリクス駆動型
   であり、前記一対の透明絶縁基板のうち、一方の透明絶
   縁基板上に形成された線状の透明電極と、他方の透明絶
   縁基板上に形成された線状の電極との各交差部が表示画
   素をなしていることを特徴とする請求項１記載の液晶表
   示装置。
7. 【請求項７】前記液晶表示装置がアクティブマトリクス
   型であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装
   置。