JP2000180836A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】粘着材に光拡散機能をもつフィラーを混入した
光拡散性粘着材を用いる際の上記従来技術の問題を解消
して信頼性が高く、かつ薄い多層の光学フィルムを採用
した液晶表示装置を提供する。 【解決手段】上部基板５と下部基板の間に液晶層を挟持
してなり、下部基板の内面に形成した反射機能を有する
反射層を有する液晶パネルの上部基板５の上層に偏光板
１２と位相差板１１Ｃを積層した多層光学フィルム１１
を備え、多層光学フィルム１１を構成する部材が、偏光
板１２と上側の位相差板１１Ｃ１と下側の位相差板１１
Ｃ２およびこれらを接着する第１の粘着層１１Ａ１と第
２の粘着層１１Ｄと、下側の位相差板１１Ａ２を上部基
板５に接着する第３の粘着層１１Ａ２で構成し、第２の
粘着層１１Ｄを、粘着材に光拡散機能をもつフィラーを
混入した光拡散性粘着材とた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に観察側から入射する照明光で表示画像を観察す
る反射モードの液晶パネルを用いた液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】パソコンの表示手段、その他のモニター
として使用される液晶表示装置は、液晶パネルに生成し
た画像に照明光を照射し、その透過光または反射光を表
示面側に出射させることで可視化するものである。

【０００３】すなわち、この種の液晶表示装置は、一般
に、画素選択電極等を有する一対の基板の貼り合わせ間
隙に液晶層を挟持した液晶パネルを用い、選択された画
素部分の液晶分子の配向状態を変化させることで画像を
生成する。生成された画像は、それ自体では可視状態に
ないため、外部から光を与えて液晶パネルを照射し、そ
の透過光あるいは反射光を観察するように構成される。

【０００４】この照明光の光源としては、液晶パネルの
裏面に設置した光源、所謂バックライトを用いるもの
（透過モード：透過型）と、観察側から入射する外来光
の反射を利用するもの（反射モード：反射型）とがあ
る。

【０００５】特に、電源容量に制限がある、例えＰＤＡ
（小型の可搬型データ端末等）では、搭載電源自体の容
量が小さいため、その液晶表示装置の照明光源にバック
ライト等のアクティブ光源を備えることなく、周囲の光
を取り込んで、これを照明光とするものが多い。しか
し、周囲光が少なかったり、全く外光が無い環境での使
用を可能とするために、補助光源を配置して暗環境でも
使用可能としたものも製品化されている。

【０００６】外来光を用いる液晶表示装置には反射型が
多く、表示面側（観察側）の基板（上部基板）とは反対
側の基板（下部基板）の内面に鏡面処理した金属膜等か
らなる反射層を備え、観察側の上部基板を通して入射し
た外来光を反射層で反射させて上部基板から出射させる
ことで画像の可視化を行っている。なお、下側基板を透
明材で構成し、そのの裏面（背面）に鏡面反射板を設置
した形式のものも知られている。

【０００７】反射型の液晶表示装置に補助光源を用いる
場合は、液晶パネルの上部基板の上に導光体を積層し、
当該導光体の端縁に配置した線状ランプの光を導光体内
を伝播させることで面状の照明光源とする形式が一般的
である。

【０００８】さらに、ＰＤＡ等では、表示面からペンあ
るいは指等で直接データ等を入力するための所謂タッチ
パネルを備えたものがある。このようなタッチパネルは
液晶パネルの上部基板の上、また補助光源を備えたもの
では当該補助光源を構成する導光体の上に積層される。

【０００９】図７は従来の反射型の液晶表示装置を構成
する液晶表示装置の構成例を説明する模式断面図であっ
て、単純マトリクス型（ＳＴＮ型）の液晶パネルを用い
た液晶表示装置を示す。

【００１０】同図において、１は下部基板（下部ガラス
基板）、２は金属層を好適とする反射層、３は保護膜
（絶縁膜）、４は下側電極（透明電極）、５は上部基板
（上部ガラス基板）、６はカラーフィルタ、７は保護
膜、８は上側電極（透明電極）、９は液晶層、１０は液
晶を封止するシール材、１１は拡散板と位相差板を粘着
材で積層した光学フィルム、１２は光学フィルムに粘着
した偏光板である。

【００１１】なお、下側電極４と上側電極８の上面（液
晶層と接する面）には、それぞれ液晶層を構成する液晶
分子の配向方向を規定するための配向膜が塗布される
が、図では省略してある。

【００１２】下部基板１と上部基板５の内面、すなわち
下側電極４と上側電極８を形成した面を対向させて所定
の間隙で貼り合わせ、当該間隙に液晶層を挟持してシー
ル材１０により周縁を封止して液晶パネルを構成する。

【００１３】図８は上部基板に積層される偏光板と光学
フィルムの一構成例を説明する模式断面図である。光学
フィルム１１は、偏光板１２に拡散フィルム１１Ｂと上
側の位相差板１１Ｃ１と下側の位相差板１１Ｃ２を第１
の粘着層１１Ａ１、第２の粘着層１１Ａ２、第３の粘着
層１１Ａ３で相互に接着してなり、さらに下側の位相差
板１１Ｃ２を第４の粘着層１１Ａ４で液晶パネルの上部
基板５に接着して構成される。

【００１４】なお、液晶パネルの下側電極４と上側電極
８に表示情報に応じた電圧を印加するための駆動回路基
板等の周辺部品等は図示を省略してある。

【００１５】図７に示したように、偏光板１２および光
学フィルム１１を通して入射した外来光Ｌ₁ は上部基板
５から液晶パネルの内部に入り、下部基板１の内面に形
成した反射層２で反射されて再度上部基板５から出射す
る。この出射光Ｌ₂ は液晶層９を構成する液晶分子で形
成された画像で変調されるため、出射光Ｌ₂ を観察する
ことで画像を可視的に認識することができる。

【００１６】なお、偏光板は液晶層９を通過した画像成
分の変調光のみを出射させ、光学フィルム１１を構成す
る位相差板１１Ｃ１，１１Ｃ２は出射光の色付きを補償
し、光拡散板１１Ｂは入射光のむらを無くして均一な明
るさを得る機能を有する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の液
晶表示装置に用いている図８に示した光学フィルム１１
は厚みが大となり、全体のΔｎが画質に影響を及ぼす。
また、偏光板と上部基板の間に４層もの粘着材が介在す
るため、偏光板、光拡散板、位相差板の熱膨張率の違い
で、熱処理工程や使用時の温度変化で粘着材中に発泡が
生じて品質の劣化が起こるという課題があった。

【００１８】さらに、光拡散部材をなるべくカラーフィ
ルタに近い位置に設置することで色のにじみが起こり難
いということから、光拡散フィルムに代えて、光拡散機
能をもつフィラーを混入した光拡散性粘着材層を用いる
ことが考えられる。

【００１９】図９は光拡散機能をもつフィラーを混入し
た光拡散性粘着材を用いた偏光板と光学フィルムの構成
例を説明する模式断面図である。光学フィルム１１は、
偏光板１２に上側の位相差板１１Ｃ１と下側の位相差板
１１Ｃ２を第１の粘着層１１Ａ１、第２の粘着層１１Ａ
２で相互に接着してなり、さらに下側の位相差板１１Ｃ
２を第３の粘着層として粘着材に光拡散機能をもつフィ
ラーを混入した光拡散性粘着材層１１Ｄで液晶パネルの
上部基板５に接着して構成される。

【００２０】しかし、このような構成とした光学フィル
ムを用いた場合は、光拡散性粘着材層１１Ｄが粘着材に
光拡散機能をもつフィラーを混入しているために粘着力
が低下する。また、上部基板５および下側の位相差板１
１Ｃ２の熱膨張率の相違に起因するストレスで特にガラ
ス基板である下部基板５との間の剥がれが置き、さらに
光学フィルム自体の膨れや皺を発生させるという問題生
じ、信頼性を低下させるため、実用化することが困難で
あった。

【００２１】本発明の目的は、光拡散フィルムに代え
て、粘着材に光拡散機能をもつフィラーを混入した光拡
散性粘着材を用いる際の上記従来技術の問題を解消して
信頼性が高く、かつ薄い多層の光学フィルムを採用した
液晶表示装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、液晶パネル
に設置する光拡散性粘着層を、熱膨張率が同一又は近似
したフィルム部材の間に介在させるこにより達成され
る。

【００２３】本発明による液晶表示装置の典型的な構成
を記述すれば下記のとおりである。すなわち、 （１）上部基板と下部基板の間に液晶層を挟持してな
り、前記下部基板の内面に形成した反射機能を有する反
射層を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの上部基板
の上層に偏光板と位相差板を積層した多層光学フィルム
を備え、前記多層光学フィルムを構成する部材が、偏光
板と上側の位相差板と下側の位相差板およびこれらを接
着する第１の粘着層と第２の粘着層と、上記下側の位相
差板を前記上部基板に接着する第３の粘着層で構成し、
前記第１の粘着層と第２の粘着層および第３の粘着層の
うち、熱膨張率が同一又は近似する部材間に介在される
粘着層を、粘着材に光拡散機能をもつフィラーを混入し
た光拡散性粘着材を使用する。

【００２４】（２）上部基板と下部基板の間に液晶層を
挟持してなり、前記下部基板の内面に形成した反射機能
を有する反射層を有する液晶パネルと、前記液晶パネル
の上部基板の上層に偏光板と位相差板を積層した多層光
学フィルムを備え、前記多層光学フィルムの上部にタッ
チパネルとを具備し、前記多層光学フィルムを構成する
部材が、偏光板と上側の位相差板と下側の位相差板およ
びこれらを接着する第１の粘着層と第２の粘着層と、上
記下側の位相差板を前記上部基板に接着する第３の粘着
層で構成し、前記第１の粘着層と第２の粘着層および第
３の粘着層のうち、熱膨張率が同一又は近似する部材間
に介在される粘着層を、粘着材に光拡散機能をもつフィ
ラーを混入した光拡散性粘着材を用いる。

【００２５】（３）（１）または（２）における前記多
層光学フィルムと前記タッチパネルとの間に前記液晶パ
ネルの上面を照明するための補助光源を設置した。

【００２６】（４）（１）（２）または（３）における
前記上部基板と下部基板の何れか一方の内面にカラーフ
ィルタ膜を備えたことを特徴とする。

【００２７】この構成により、光拡散粘着層の信頼性を
大幅に向上することができ、高品質の画像表示を可能と
した液晶表示装置を得ることができる。

【００２８】なお、本発明は上記した単純マトリクス型
に液晶パネルに限るものではなく、所謂アクティブマト
リクス型の液晶パネルにも同様に適用できる。

【００２９】また、本発明は、上記の構成に限定される
ものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、
種々の変更が可能である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例を参照して詳細に説明する。

【００３１】図１は本発明による液晶表示装置の第１実
施例を説明する要部模式断面図であって、液晶パネルの
上部基板５に設置する多層光学フィルム１１および偏光
板１２の積層構造を示す。

【００３２】すなわち、偏光板１２に第１の粘着層１１
Ａ１で上側位相差板１１Ｃ１が接着され、上側位相差板
１１Ｃ１には第２の粘着層として粘着材に光拡散機能を
もつフィラーを混入した光拡散性粘着層１１Ｄを介して
下側位相差板１１Ｃ２が接着されている。

【００３３】そして、下側位相差板１１Ｃ２は第３の粘
着層１１Ａ２で液晶パネルの上部基板（ガラス板）５に
接着される。

【００３４】偏光板１２はトリアセチルセルロース（Ｔ
ＡＣ）のフィルムで構成され、上側位相差板１１Ｃ１と
下側位相差板１１Ｃ２はポリカーボネート（ＰＣ）のフ
ィルムである。

【００３５】また、第１の粘着層１１Ａ１と第３の粘着
層１１Ａ２はアクリル系接着材であり、光拡散性粘着層
１１Ｄはアクリル系接着材に、このアクリル系接着材と
異なる屈折率をもつ材料としてポリエチレンの短ファイ
バーまたはビーズなどの微粉末をフィラーとして適量混
入したものである。

【００３６】なお、位相差板としては、上記の材料の
他、ポリサルホン、ポリアリレート等も使用でき、光拡
散性粘着層に混入するフィラーは、上記のポリエチレン
の他にポリビニル、ポリスチレン、あるいはガラスなど
の粉末を用いることができる。

【００３７】本実施例によれば、光拡散性粘着層を同一
材料の上側位相差板１１Ｃ１と下側位相差板１１Ｃ２の
間に介在させたことにより、当該光拡散性粘着層の両側
のフィルム部材間に温度ストレスなどの機械的ストレス
が起こることはなく、この光拡散性粘着層に発泡が生じ
たり、剥がれや皺の発生も回避され、信頼性が高く、か
つ高品質の画像表示を可能とした液晶表示装置が得られ
る。

【００３８】図２は本発明による液晶表示装置の第２実
施例を説明する要部模式断面図であって、図１と同様の
説明図である。

【００３９】本実施例では、第１の実施例における光拡
散性粘着層１１Ｄを偏光板１２と上側位相差板１１Ｃ１
の間に介在させたものである。

【００４０】偏光板１２を構成するＴＡＣと上側位相差
板１１Ｃ１の熱膨張率の差は僅少であり、両者のフィル
ム部材間に温度ストレスなどの機械的ストレスが起こる
ことが少なく、第１実施例と同様に光拡散性粘着層に発
泡が生じたり、剥がれや皺の発生も回避され、信頼性が
高く、かつ高品質の画像表示を可能とした液晶表示装置
が得られる。

【００４１】図３は本発明による液晶表示装置の第３実
施例を説明する模式断面図である。本実施例は、前記第
１実施例または第２実施例で説明した多層の光学フィル
ム１１および偏光板１２の積層構造をもつ液晶パネルに
導光体１３とランプ１４からなる補助光源（全面照明光
源）とタッチパネル１５を設置したものである。

【００４２】下部基板１である下部ガラス基板の内面に
は反射層であるアルミニウム薄膜２、ＳｉＯ₂ 等の酸化
防止膜からなる保護膜３、下側電極である下部透明電極
４が形成されている。

【００４３】また、上部基板５である下部ガラス基板の
内面には、３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラーフィルタ６、カ
ラーフィルタから滲出する汚染物質から液晶層を保護す
ると共に表面を平坦化するための透明有機材料からなる
保護膜７、上側電極である上部透明電極８が形成されて
いる。

【００４４】これら上部および下部基板１と５の間には
液晶組成物からなる液晶層９が注入され、エポキシ樹脂
等のシール材１０で封止されて液晶パネルが構成されて
いる。

【００４５】この液晶パネルの上部基板５側の表面（上
側）には、前記図１または図２に示した多層構造の位相
差板１１と偏光板１２が積層されている。

【００４６】なお、カラーフィルタ６を構成する各色
Ｒ，Ｇ，Ｂの間には必要に応じて格子状またはストライ
プ状の遮光膜（ブラックマトリクス）を形成し、その上
に保護膜７を形成する。

【００４７】鏡面反射性を有する反射層２であるアルミ
ニウム薄膜は、本実施例ではアルミニウムの蒸着法で形
成してある。このアルミニウム薄膜の表面には反射率を
向上させるための多層膜を施しても良く、その上にアル
ミニウムの腐食保護と表面の平坦化を行う保護膜３を形
成する。

【００４８】なお、この反射層２はアルミニウムに限ら
ず、鏡面反射性を有する反射層を構成するものであれば
他の金属膜、あるいは非金属膜を用いてもよい。また、
保護膜３は通常透明な有機材料を用い、その上に液晶パ
ネルを駆動するための下部透明電極４を形成する。

【００４９】上部ガラス基板の上面に配置する多層光学
フィルム１１を構成する偏光板の偏光度および偏光軸、
位相差板のΔｎｄは既知の方法により液晶組成物のΔｎ
ｄ、ツイスト角、チルト角から決定される最適な値に設
計する。

【００５０】多層光学フィルム１１を設置した液晶パネ
ルの上方には、外光が少ない室内、夜間等の暗い環境下
での使用のための補助光源として、透明アクリル等の樹
脂板を表面加工し、光を液晶パネル側に有効に放出させ
る機能を有する導光体１３を設置してある。この導光体
１３の一辺縁に沿って冷陰極蛍光灯等の線状ランプ１４
が配置してあり、上記の導光体１３に照明光を導入す
る。この形式の照明装置は一般にフロントライトと称し
ている。

【００５１】さらに、補助光源の上には、所謂タッチパ
ネル１５が設置されている。このタッチパネルはペン先
等の筆記用具で画面から文字や記号を直接入力するもの
である。なお、このタッチパネルを省略して画像表示の
みの機能を備えたものとするともできる。

【００５２】図４は図３における補助光源の一例を説明
する平面図、図５は図４の要部説明図で、（ａ）は図４
のＡ−Ａ線の沿った要部断面図、（ｂ）は（ａ）の上面
図である。この補助光源は、導光体１３と線状ランプ１
４からなり、導光体１３の上面（液晶パネルと反対側の
面）には線状ランプ１４から導入された光を液晶パネル
方向に指向させるためのパターン１３ａが形成されてい
る。

【００５３】このパターン１３ａは、図５の（ａ）に示
したように、導光体１３の表面に彫り込んだ微細な凹部
で形成される。この実施例では、当該凹部の形状は断面
が台形となっており、同図（ｂ）に示した上面図のよう
に、線状ランプ１４側の対面する斜面が当該線状光源か
ら遠ざかるにつれて傾斜角が緩和するように形成されて
いる。このような凹部を設けることで、線状ランプ１４
からの光を導光体１３の全域から液晶パネルに出射させ
る面光源を構成する。

【００５４】補助光源を構成する導光体１３の上方に設
置したタッチパネル１５はガラス基板と透明フィルムで
抵抗体を挟持した既知の構造を有するものである。

【００５５】このタッチパネル１５の表示面側の表面
に、例えば透明なポリエチレンテレフタレート等の透明
フィルムの表面に微細でランダムな傷を付けて形成した
光拡散機能を有する光拡散板を積層してもよい。

【００５６】そして、この光拡散板の表面は情報入力時
のペンの圧力および摩擦に耐える透明な補強コーティン
グを施してある。

【００５７】本実施例により、信頼性の高い、かつ高輝
度の画像表示が得られる液晶表示装置を提供することが
できる。

【００５８】図６は本発明による液晶表示装置を実装し
た電子機器の一例としての携帯型情報端末の構成例を説
明する斜視図である。この携帯型情報端末（ＰＤＡ）は
本体部２０と、この本体部２０に蝶番で開閉自在に取り
付けたカバー２１からなり、本体部２０に前記第３実施
例で説明した液晶表示装置２２が実装されている。

【００５９】液晶表示装置２２の表示面（画面）から情
報の入力は、カバー２１の一部に設けた収納部２４に収
納してあるペン２３等で表示画面上の入力部分をなぞる
ことにより行う。

【００６０】なお、この種の携帯型情報端末の形状や構
造は図示したものに限るものではなく、この他に多様な
形状、構造および機能を具備したものが考えられる。

【００６１】また、本発明は、上記したようなタッチパ
ネルを備えた液晶表示装置に限るものではなく、フロン
トライトを有しないもの、あるいはタッチパネルのみを
備えたもの、あるいはその他の一般の反射型の液晶表示
装置にも同様に適用できるものである。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
偏光板と位相差板および液晶パネルの上部基板とを接着
する粘着材の一部に光拡散機能をもつフィラーを混入し
た光拡散性粘着材を用いた場合の当該偏光板や位相差板
あるいは上部基板との剥がれ、膨らみ、あるいは皺の発
生が回避され、信頼性が高く、高輝度の液晶表示装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の第１実施例を説明
する要部模式断面図である。

【図２】本発明による液晶表示装置の第２実施例を説明
する要部模式断面図である。

【図３】本発明による液晶表示装置の第３実施例を説明
する模式断面図である。

【図４】図３における補助光源の一例を説明する平面図
である。

【図５】図４の要部説明図である。

【図６】本発明による液晶表示装置を実装した電子機器
の一例としての携帯型情報端末の構成例を説明する斜視
図である。

【図７】従来の反射型の液晶表示装置を構成する液晶表
示装置の構成例を説明する模式断面図である。

【図８】図７の上部基板に積層される偏光板と光学フィ
ルムの一構成例を説明する模式断面図である。

【図９】光拡散機能をもつフィラーを混入した光拡散性
粘着材を用いた偏光板と光学フィルムの構成例を説明す
る模式断面図である。

【符号の説明】

１ 下部基板 ２ 反射層 ３ 保護膜 ４ 下側電極 ５ 上部基板 ６ カラーフィルタ ７ 保護膜 ８ 上側電極 ９ 液晶層 １０ シール材 １１ 多層光学フィルム １２ 偏光板 １３ 導光体 １４ 線状ランプ １５ タッチパネル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長島 吉邦 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 中村 善明 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 岩壁 靖 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 久保 毅一郎 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 Ｆターム(参考） 2H048 GA01 GA09 GA15 GA24 GA26 GA61 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA11X FA16Y FA23X FA31Z FA35Y FA41X FB02 FB08 FC02 FD14 GA07 GA16 LA02 LA15 MA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部基板と下部基板の間に液晶層を挟持し
   てなり、前記下部基板の内面に形成した反射機能を有す
   る反射層を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの上部
   基板の上層に偏光板と位相差板を積層した多層光学フィ
   ルムを備えた液晶表示装置であって、 前記多層光学フィルムを構成する部材が、偏光板と上側
   の位相差板と下側の位相差板およびこれらを接着する第
   １の粘着層と第２の粘着層と、上記下側の位相差板を前
   記上部基板に接着する第３の粘着層で構成し、前記第１
   の粘着層と第２の粘着層および第３の粘着層のうち、熱
   膨張率が同一又は近似する部材間に介在される粘着層
   を、粘着材に光拡散機能をもつフィラーを混入した光拡
   散性粘着材を用いたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】上部基板と下部基板の間に液晶層を挟持し
   てなり、前記下部基板の内面に形成した反射機能を有す
   る反射層を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの上部
   基板の上層に偏光板と位相差板を積層した多層光学フィ
   ルムを備え、前記多層光学フィルムの上部にタッチパネ
   ルとを具備した液晶表示装置であって、 前記多層光学フィルムを構成する部材が、偏光板と上側
   の位相差板と下側の位相差板およびこれらを接着する第
   １の粘着層と第２の粘着層と、上記下側の位相差板を前
   記上部基板に接着する第３の粘着層で構成し、前記第１
   の粘着層と第２の粘着層および第３の粘着層のうち、熱
   膨張率が同一又は近似する部材間に介在される粘着層
   を、粘着材に光拡散機能をもつフィラーを混入した光拡
   散性粘着材を用いたことを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記多層光学フィルムと前記タッチパネル
   との間に前記液晶パネルの上面を照明するための補助光
   源を設置したことを特徴とする請求項１または２に記載
   の液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記上部基板と下部基板の何れか一方の内
   面にカラーフィルタ膜を備えたことを特徴とする請求項
   １〜３の何れかに記載の液晶表示装置。