JP2000155314A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示面からの反射を低減し、表示面の視認性
の良い液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 反射防止偏光板２４は、スパッタ法を用
いて偏光板２５ａ表面にＺｒＯ₂層、ＳｉＯ₂層を５層積
層し、反射防止層２６を形成して成る。このようなＺｒ
Ｏ₂層およびＳｉＯ₂層を５層積層して形成される反射防
止層を用いた場合には、入射光の可視域全域にわたって
偏光板５からの反射率を４％から０．５％に低減するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示面での光
の反射を抑える反射防止層を備える液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の液晶表示装置１の構成を
示す断面図である。液晶表示装置１は、一対の透光性基
板１６，１７間に液晶層１３を介在して液晶表示素子３
を構成し、液晶表示素子３の両面には一対の偏光板５を
配置して液晶表示パネル４を構成し、さらにその表示面
側には、間隙を設け、アクリル板８を配置して成る。表
示面側基板１６の液晶層１３側表面上には、遮光層（ブ
ラックマスク）２、カラーフィルタ１０、透明導電膜１
１および配向膜１２ａがこの順で形成される。また、他
方基板１７の液晶層１３側表面上には、薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）などのスイッチング素子および走査信号線
などの配線１４、画素電極１５および配向膜１２ｂがこ
の順で形成される。液晶層１３は、対向するラビングな
どの配向処理を施された一対の配向膜１２ａ，１２ｂに
よって予め定めるねじれ角を与えられ、各配線およびス
イッチング素子１４を介して与えられるデータ信号に基
づいて対向する画素電極１５と透明導電膜１１とによっ
て駆動される。

【０００３】赤、緑、青などの３色のカラーフィルタか
ら成るカラーフィルタ１０は、各画素単位で液晶層１３
からそれぞれデータ信号に基づく透過光を与えられ、各
混合比に応じた色彩を呈する。ブラックマスク２は、各
画素電極１５部分以外からの光漏れを防止するために設
けられ、遮光性および加工性の良さから金属、特にクロ
ム（Ｃｒ）で形成されることが多い。また、偏光板５
は、一定方向に振動する偏光のみを透過するもので、Ｔ
ＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＶＡ（ポリビニル
アルコール）、ＴＡＣの三層から成る。基板１７面上に
配置される偏光板５は、液晶層１３に入射する直線偏光
を与え、基板１６面上に配置される偏光板５は、液晶層
１３からの透過光の透過軸方向に振動する偏光のみを透
過する。アクリル板８は、液晶表示パネル４を外圧や
傷、汚れなどから保護するために設けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ブラックマス
ク２をクロムなどの金属薄膜で形成すると、ブラックマ
スク２表面での光の反射率が大きく、液晶表示装置１の
表示の視認性を低下させる。また、偏光板５表面および
アクリル板８表面での反射も加わり、さらに視認性を低
下させる結果となる。

【０００５】たとえば、ＴＦＴをスイッチング素子とす
るアクティブマトリクス液晶表示装置１では、クロムか
ら成るブラックマスク２表面での反射率は、約５０％で
あり、表示面側偏光板５表面での反射率は約４％であ
る。

【０００６】また、アクリル板８表面での反射率も約４
％測定されている。この測定値は、図６に示すように液
晶表示素子３の各層に焦点を合わせて、反射光強度を測
定したものである。

【０００７】また、液晶表示素子３の開口率を４０％に
設計すると、ブラックマスク２が液晶表示面において占
める割合は６０％であって、ブラックマスク２表面から
の反射を無視することができない。この液晶表示素子３
の総合反射率は約１６％であり、室内においても表示面
に反射光が映ってしまう。この総合反射率は、図７に示
すように、液晶表示素子３のアクリル板８の表面の法線
方向と１２°の角度をなすように光源光を入射させ、光
源光の入射面内でアクリル板８表面の法線方向と１２°
の角度をもって出射する各層表面からの反射光、すなわ
ち、アクリル板８の両面、偏光板５表面、ブラックマス
ク２表面からの反射光を測定したものである。

【０００８】本発明の目的は、前記問題点を解消し、表
示面からの反射を低減し、表示面の視認性の良い液晶表
示装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、対向する表面
にそれぞれ透明電極および配向膜が形成された一対の透
光性基板間に液晶層を介在して構成され、複数の画素領
域がマトリクス状に設定される液晶表示素子と、前記液
晶表示素子を介在する一対の偏光板とを含み、前記一対
の偏光板のうち、表示面側に配置される偏光板の表面
に、可視域全域にわたって反射率を低く抑える反射防止
層を形成したことを特徴とする液晶表示装置である。

【００１０】また本発明は、前記反射率が０．５％であ
ることを特徴とする。

【００１１】本発明に従えば、表示面側に配置される偏
光板表面に、可視域全域にわたって反射率を低く抑える
反射防止層が形成される。これによって偏光板表面での
光の反射を低減することができ、液晶表示装置の視認性
を向上することができる。

【００１２】また、前記反射率が０．５％であることに
より、液晶表示装置の視認性を向上することができる。

【００１３】また、前記表示面側偏光板前面に、間隔を
あけて透光性材料から成る保護板を配置し、保護板の両
面にそれぞれ反射防止層を形成してもよい。これによっ
て、保護板の前面および裏面からの反射を低減すること
ができ、液晶表示装置の視認性を向上することができ
る。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の液晶表示装置３
８の構成を示す断面図である。液晶表示装置３８は、ガ
ラスなどから成る一対の透光性基板３６，３７間に液晶
層３３を介在して液晶表示素子３９を構成し、液晶表示
素子３９の両面には一対の偏光板２４，２５を配置して
液晶表示パネル４０を形成し、さらにその表示面側に
は、間隙を設けて保護板２７を配置して成る。液晶表示
パネル３９の表示面側偏光板２４は、反射防止偏光板で
あり、偏光板２５ａの液晶表示素子３９に対して反対側
表面上に反射防止層２６が形成される。また、保護板２
７は、反射防止アクリル板であり、アクリル板２８の厚
み方向両面に反射防止層２９が形成される。

【００１５】液晶表示素子３９の表示面側基板３６の液
晶層３３側表面上には、遮光層（ブラックマスク）２
１、カラーフィルタ３０、透明導電膜３１および配向膜
３２ａがこの順で形成される。前記ブラックマスク２１
は、反射防止ブラックマスクであり、基板３６側表面上
に反射防止層２３と遮光層２２とが積層形成されて成
る。

【００１６】他方基板３７の液晶層３３側表面上には、
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチング素子お
よび走査信号線などの配線３４、画素電極３５および配
向膜３２ｂが、この順で形成される。

【００１７】液晶層３３は、対向するラビングなどの配
向処理を施された一対の配向膜３２ａ，３２ｂによっ
て、予め定める捩れ角を与えられ、各配線およびスイッ
チング素子３４を介して与えられるデータ信号に基づい
て対向する画素電極３５と、透明導電膜３１とによって
駆動される。また、赤、緑、青などの３色のカラーフィ
ルタから成るカラーフィルタ３０は、各画素単位で液晶
層３３からそれぞれデータ信号に基づく透過光を与えら
れ、各混合比に応じた色彩を呈する。遮光層２２は、各
画素電極１５部分以外からの光漏れを防止するために設
けられ、遮光性の良さと、パターン形成の精度の良さお
よびパターン形成時に使用するエッチング液がガラス基
板を腐蝕しないことなどから金属、特にクロム（Ｃｒ）
を材質として形成される。

【００１８】また、偏光板２４，２５は、一定方向に振
動する偏光のみを透過するもので、基板３７表面上に配
置される偏光板２５は、液晶層３３に入射する直線偏光
を与え、基板３６表面上に配置される偏光板２４は、液
晶層３３からの透過光の透過軸方向に振動する偏光のみ
を透過し、各画素に明暗を与える。保護板２７は、液晶
表示パネル４０を外圧や傷、汚れなどから保護するため
に設けられる。

【００１９】ブラックマスク２１は、基板３６側表面上
に、たとえば酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）から成る反射防止
層２３と、たとえばクロム（Ｃｒ）から成る遮光層２２
とが積層して成る。ブラックマスク２１の形成方法は、
基板３６上にＣｒ₂Ｏ₃から成る厚さ２５０〜３５０Åの
薄膜をスパッタ法などを用いて形成し、次に厚さ８００
〜１２００ÅのＣｒ層を同様にスパッタ法を用いて積層
形成する。その後、この２層をエッチングしてパターン
を形成する。

【００２０】また、反射防止偏光板２４は、スパッタ法
を用いて偏光板２５ａ表面にＺｒＯ ₂層、ＳｉＯ₂層を５
層積層し、反射防止層２６を形成して成る。偏光板２
５，２５ａは、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、Ｐ
ＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＴＡＣの３層から成
り、偏光板２５，２５ａを構成するＴＡＣの屈折率は
１．５である。また、ガラス基板３６，３７の屈折率は
１．５であり、偏光板２５，２５ａとの屈折率の差がな
く、境界面での反射は起こらない。

【００２１】図２は、１層の反射防止層２６が偏光板２
５ａ面からの反射を防止する様子を説明するための図で
ある。図２に示すように、反射防止層２６は、偏光板２
５ａ上に形成される。反射防止層２６に入射する光ｒ₀
は、反射防止層２６表面で反射光ｒ₁と屈折光ｒ₄とに分
かれる。反射防止層２６内を透過した屈折光ｒ₄は、偏
光板２５ａ表面でさらに反射光ｒ₂，ｒ₃と屈折光ｒ₅と
に分かれる。このようにして反射防止層２６表面で反射
される光ｒ₁と、偏光板２５ａ表面で反射される光ｒ₂，
ｒ₃とが、入射側反射防止層２６表面から出射すると
き、干渉によって互いに打消し合うことによって光の反
射が防止される。反射防止層２６の屈折率をｎ、膜厚を
ｄ、入射光の波長をλ、偏光板２５ａの屈折率をｎ₁と
すると、位相条件：ｎ・ｄ＝λ／４、振幅条件：ｎ＝ｎ
₁ ^1/2を満たすとき、反射防止層２６表面での波長λの入
射光ｒ₀の反射を防止することができる。また、ｎ＜ｎ₁
のとき、反射が減少し、ｎ＞ｎ₁のとき反射が増加す
る。

【００２２】図３は、多層反射防止層における入射光の
波長と反射率との関係の一例を示すグラフである。図３
のラインａに示すように、１層の反射防止層において反
射率は入射光の波長λがλ＝５５０ｎｍに近付くにつれ
て反射率が低下し、λが約５５０ｎｍで反射率が最小と
なり、さらに入射光の波長λが大きくなるにつれて、反
射率は再び増加する。反射防止層を２層にした場合に
は、異なる２波長で反射を極小にすることができる。図
３のラインｂに示すように、入射光の波長λが約４６０
ｎｍで一旦反射は極小となり、入射光の波長λが約６８
０ｎｍで再び極小となる。このような反射防止層を用い
た場合、反射防止層は、特定の波長の入射光のみの反射
を防止するので、白色光を入射光としたときには、反射
光が着色されて見える。しかし、反射防止層が液晶表示
装置などに設置される場合には、入射光の可視域（λ＝
４００〜７００ｎｍ）全域にわたって反射を防止するこ
とが望ましい。図３のラインｃに示すように、ＺｒＯ₂
層およびＳｉＯ₂層を５層積層して形成される反射防止
層を用いた場合には、入射光の可視域全域にわたって反
射が低く抑えられている。

【００２３】また、アクリル板２８は、光の透過率が高
く、光学的異方性もなく強度があるので液晶表示パネル
を外圧や傷、汚れから保護するために用いられる。保護
板である反射防止アクリル板２７は、アクリル板２８の
両面に反射防止層２９を形成したもので、市販されてい
る。

【００２４】図４は、アクリル板２８の片側表面に反射
防止層２９を配置した場合と両面に配置した場合との相
違を説明するための図である。アクリル板２８は、液晶
表示パネル４０から間隙を設けて配置され、屈折率は約
１．５である。したがってアクリル板２８の両面で光の
反射が起こり、図４（１）に示すようにアクリル板２８
の片側表面にだけ反射防止層２９を配置しても他方側表
面からの反射を無視することができない。したがって図
４（２）に示すように、アクリル板２８の両面に反射防
止層２９を配置することによって、アクリル板２８の反
射を小さく抑えることができる。

【００２５】図５は、ブラックマスク２１表面における
反射の様子を示す図である。遮光層２２はクロムなどの
金属から成る。金属層内に入射する光は金属内の強い吸
収によりほとんど吸収されてしまう。このように屈折光
の吸収がある場合、屈折率は複素数で表され、クロムの
場合は、ｎ_Cr＝４−４ｉである。また、金属表面では、
金属内の電子あるいはイオンの固有振動によって入射光
のうちの特定の波長の光が選択的に反射あるいは吸収さ
れる。したがって、液晶表示装置３８においては、Ｃｒ
₂Ｏ₃から成る屈折率３程度の反射防止層２３を遮光層２
２とガラス基板３６との間に介在する。これによって反
射防止層２３表面で反射してガラス基板３６内に入射す
る光ｒ₁₁、遮光層２２表面で反射してガラス基板３６内
に入射する光ｒ₁₂および遮光層２２表面とガラス基板３
６表面で反射を繰返した後、ガラス基板３６内に入射す
る光ｒ₁₃などが互いに干渉によって打消し合い、これに
よって反射光の強度を低減し、遮光層２２表面の反射率
を低減することができる。

【００２６】このように、遮光層２２、偏光板２５およ
びアクリル板２８の各層にそれぞれ異なる反射防止層を
配置する。従来の液晶表示装置３および本実施例の液晶
表示装置３８はともに表示面の開口率は４０％に予め定
められる。したがって、ブラックマスク２１の面積は表
示面の６０％を占める。偏光板を配置しない液晶表示素
子３において、クロムから成るブラックマスク２のみに
Ｃｒ₂Ｏ₃から成る反射防止層を形成した場合には、ブラ
ックマスク２の反射率は、従来の５０％から１％に低減
することができた。また、この液晶表示素子３に偏光板
５を配置した場合の偏光板５表面からの総合反射率は、
従来の１２％から４％に低減することができた。

【００２７】しかし、偏光板５からの４％の総合反射率
があることによって、蛍光灯の光などが反射され、この
反射光が表示の障害となる。したがって、さらに偏光板
５の表面に反射防止層を形成し、液晶表示素子３に配置
する。これによって、偏光板５からの反射率を４％から
０．５％に低減することができる。

【００２８】また、ブラックマスク２のみに反射防止層
を形成した液晶表示素子３では、総合反射率が４％であ
るのに対し、ブラックマスク２２と偏光板２５ａとに反
射防止層２３，２６を形成した場合には、液晶表示素子
３９からの総合反射率を１％に低減することができる。
さらにこの液晶表示素子３９にアクリル板２８を配置し
た場合、アクリル板２８からの反射率は４％であり、ア
クリル板２８の両面に反射防止層２９を形成した場合に
は、液晶表示素子３９の総合反射率を１％に低減するこ
とができる。

【００２９】なお、各層の反射率は、図６に示すように
顕微分光計を用いて測定層２３，２６，２９に焦点を合
わせ、測定面に対して法線方向からその層の反射光のみ
について光の強度を測定する。これに対し、総合反射率
は図７に示すように液晶表示素子３，３９の表示面の法
線方向に対して１２°の方向から光源光を入射し、液晶
表示素子３，３９を構成する全ての層からの反射光が表
示面上で合成されたものについて光の強度を測定したも
のである。

【００３０】なお、本実施例の液晶表示装置３８では、
反射防止ブラックマスク２１として、遮光層２２にクロ
ム、反射防止層２３にＣｒ₂Ｏ₃を使用したが、遮光層２
２と反射防止層２３との組合わせとしては、ＮｉとＡｌ
₂Ｏ₃、ＴｉとＴｉＯ₂、ＡｌとＳｉＯおよびＮｂとＮｂ₂
Ｏ₅などを使用してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶表示
素子の表示面側に配置される偏光板表面に、可視域全域
にわたって反射率を低く抑える反射防止層を形成するこ
とによって、偏光板表面からの反射を低減することがで
き、液晶表示装置の表示面の視認性を向上することがで
きる。

【００３２】また、前記反射率が０．５％であることに
より、液晶表示装置の視認性を向上することができる。

【００３３】また、前記表示面側偏光板の前面に間隔を
あけて透光性材料から成る保護板を配置し、保護板の厚
み方向両面にそれぞれ反射防止層を形成してもよく、こ
の構成によって透光性保護板の両面からの反射を防止す
ることができる。これによってさらに液晶表示装置の表
示面の視認性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の液晶表示装置３８の構成を
示す断面図である。

【図２】１層から成る反射防止層２６を形成した偏光板
２５ａ表面の反射を説明するための図である。

【図３】多層反射防止層における入射光の波長と反射率
との関係を示すグラフである。

【図４】アクリル板２８の片側表面および両面に反射防
止層２９を形成した場合の相違を説明する図である。

【図５】ブラックマスク２１表面における反射の様子を
説明するための図である。

【図６】液晶表示装置１，３８の各層の反射率を測定す
る方法を示す図である。

【図７】液晶表示装置１，３８の総合反射率を測定する
方法を示す図である。

【図８】従来の液晶表示装置１の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】 ２１ ブラックマスク ２２ 遮光層 ２３，２６，２９ 反射防止層 ２４ 反射防止偏光板 ２５，２５ａ 偏光板 ２７ 保護板 ２８ アクリル板 ３０ カラーフィルタ ３１ 透明導電膜 ３２ａ，３２ｂ 配向膜 ３３ 液晶層 ３４ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ） ３５ 画素電極 ３６，３７ ガラス基板 ３８ 液晶表示装置 ３９ 液晶表示素子 ４０ 液晶表示パネル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する表面にそれぞれ透明電極および
   配向膜が形成された一対の透光性基板間に液晶層を介在
   して構成され、複数の画素領域がマトリクス状に設定さ
   れる液晶表示素子と、 前記液晶表示素子を介在する一対の偏光板とを含み、 前記一対の偏光板のうち、表示面側に配置される偏光板
   の表面に、可視域全域にわたって反射率を低く抑える反
   射防止層を形成したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記反射率が０．５％であることを特徴
   とする請求項１記載の液晶表示装置。