JP2000275621A

JP2000275621A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000275621A
Application number: JP7959799A
Authority: JP
Inventors: Kiichiro Kubo; 毅一郎久保; Takeshi Saito; 健斉藤; Yoshikuni Nagashima; 吉邦長島; Teruji Saitou; 輝児斉藤
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】特に高価は材料を用いることなく積層部材間の
界面での外光反射を抑制し、輝度やコントラストを向上
させる。【解決手段】上部基板５と下部基板１の間に液晶層９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２を有する液晶パネルと、液晶パネルの上部
基板の上層に積層した光学フィルム１１と、光学フィル
ムの上部に積層したタッチパネル１２の積層間隙に透明
樹脂１４を充填した。

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外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装置にバック
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、オプションとして補助照明装置
を配置して暗い環境でも使用可能としたものも製品化さ
れている。

【０００６】また、さらにオプションとして画面から直
接文字や線画などの情報を入力するための所謂タッチパ
ネルを液晶パネルに積層したものも知られている。

【０００７】反射型の液晶表示装置に補助照明装置を用
いる場合は、液晶パネルの上部基板の上にパネル状の導
光体を積層し、当該導光体の端縁に配置した線状光源か
ら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（パネル状補助照明装置）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
では当該補助照明装置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
たタッチパネル付きの反射型カラー液晶表示装置を示
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は位相差板と光拡散板およ
び偏光板を積層した光学フィルム、１２は光学フィルム
に設置したタッチパネルである。

【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、液
晶パネルの周縁には駆動回路基板などが配置されるが、
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は図７における光学フィルムの構造例
を説明する模式断面図で、液晶パネルの上部基板側に位
置する位相差板１１Ａと、その上に積層した光拡散膜１
１Ｂ、および最上層である偏光板１１Ｃの多層構造から
なる。偏光板１１Ｃはトリアセチルセルロース（ＴＡ
Ｃ）のフィルム、位相差板１１Ａはポリカーボネート
（ＰＣ）のフィルム、光拡散膜１１Ｂは微小なプラスチ
ック粒子を含んだアクリル樹脂膜が好適である。

【００１４】図９は図７におけるタッチパネルの構造例
を説明する模式断面図である。このタッチパネル１２
は、硬い透明基板としてのガラス基板１２Ａと透明フィ
ルム１２Ｂの間に、例えば圧力で抵抗値が可変の抵抗層
１２Ｃを挟持してなり、さらにこの透明フィルム１２Ｂ
の表面に光拡散板１２Ｄを配し、さらに補強用の透明樹
脂のコーティング１２Ｅを施してある。

【００１５】この種の反射型の液晶表示装置では、その
液晶パネルの上部に配置した光学フィルム１１を通して
入射する多方面からの外光を取り込み、反射板で反射し
た出射光を目視するように構成されている。

【００１６】なお、光学フィルム１１を構成する位相差
板１１Ａは出射光の色付きを補償し、偏光板１１Ｃ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
拡散膜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】上記従来の液晶表示装
置では、外光が液晶パネルに入射する際に、タッチパネ
ルと光学フィルムの間に形成される空気層の界面で、空
気層とタッチパネルとの屈折率の違い、光学フィルムと
空気層の屈折率の違いで、界面反射光Ａ、Ｂが生じる。
この界面反射光Ａ、Ｂは液晶パネルの表示色に干渉し、
輝度やコントラストの低下や色純度の低下を引き起こす
という不具合があった。また、液晶パネルにパネル状補
助照明装置を配置したもの、あるいはパネル状補助照明
装置とタッチパネルとを配置したものでは当該補助照明
装置の導光板と空気層との間で同様の現象が生じる。

【００１８】このような不具合の対策として、空気層と
の界面、例えば光学フィルム１１の上面とタッチパネル
１２の下面に反射防止フィルム（アンチレフレクション
フィルム：ＡＲフィルム）を添付することが考えらえ
る。しかし、このような反射防止フィルムは特殊な加工
を要し、高価であるため、液晶表示装置のコスト上昇を
もたらす。

【００１９】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解
消し、特に高価は材料を用いることなく積層部材間の界
面での外光反射を抑制し、輝度やコントラストを向上さ
せた液晶表示装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、液晶パネル
とタッチパネルの間、あるいはタッチパネルとパネル状
補助照明装置の導光板の間、補助照明装置の導光体と光
学フィルムの間等、空気層を形成する間隙に界面を介し
て接する材料とほぼ近似した屈折率をもつ物質を充填す
ることによって達成される。

【００２１】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
の上層に積層した光学フィルムと、前記光学フィルムの
上部に積層したタッチパネルおよび／またはパネル状補
助照明装置と、前記液晶パネルと光学フィルム、タッチ
パネルおよび／またはパネル状補助照明装置の積層間隙
に充填した透明樹脂とを具備した。

【００２２】（２）（１）における前記透明樹脂の屈折
率をｎ、当該透明樹脂が接触する両側部材の屈折率をそ
れぞれｎ１，ｎ２とするとき、ｎ１≧ｎ≧ｎ２とした。

【００２３】（３）（１）または（２）において前記液
晶パネルの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。

【００２４】上記の透明樹脂としては、例えば、シリコ
ン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、その他の
透明樹脂が使用できる。

【００２５】そして、上記の構成としたことにより、高
価な材料を用いることなく、光学フィルムとタッチパネ
ル、タッチパネルと導光板、あるいは光学フィルムとパ
ネル状補助照明装置の導光板などの積層間隙での光反射
が抑制され、輝度やコントラストの向上を図ることが可
能となる。

【００２６】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、さらに反射
型に限らず、透過型の液晶表示装置にも適用できる。

【００２７】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。

【００２８】

【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。

【００２９】図１は本発明による液晶表示装置の第一実
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に位相差板と偏光板および光拡散板からなる
光学フィルムを積層したタッチパネル付きの液晶表示装
置の積層構造を示す。

【００３０】この液晶パネルは、ガラス板を好適とする
下部基板１の内面に金属膜からなる反射板２と保護膜３
および下部透明電極４を有している。そして、同じくガ
ラス板を好適とする上部基板５の内面に赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）および青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ６と保護
膜７および上部透明電極８を有している。この下部透明
電極４と上部透明電極８は駆動電極であり、図示しない
駆動回路基板に接続している。

【００３１】なお、保護膜３と７は通常、透明有機材料
を用いる。特に、保護膜７は平坦化膜としての機能とカ
ラーフィルタ６から液晶層９への化学的物質の浸透を遮
断する機能を有する。

【００３２】また、カラーフィルタ６を構成する３色の
各フィルタの間に必要に応じて格子状のブラックマトリ
クス（遮光膜）を形成することができる。

【００３３】下部基板１の内面に形成する反射板は、例
えばアルミニウム薄膜であり、鏡面反射性を有する金属
膜であれば他の金属であってもよいし、非金属の膜であ
ってもよい。本実施例では、この反射板をアルミニウム
を蒸着法を用いて形成してある。

【００３４】なお、この反射板２の上面に、反射率を向
上するための多層膜を施してもよい。そして、この反射
板２の上にアルミニウムの腐食保護と表示の平坦化のた
めの保護膜３を成膜してある。

【００３５】上部基板５の外面には、位相差板と偏光板
および光拡散板からなる光学フィルム１１を積層してあ
る。偏光板の偏光度および偏光軸、位相差板のΔｎは既
知の方法により、液晶層９のΔｎｄ、ツイスト角、チル
ト角に基づいて決定される最適な値に設計する。

【００３６】光学フィルム１１を積層した液晶パネルの
上部には、ペン入力を行うための入力検知機であるタッ
チパネル１２が配置されている。このタッチパネルはガ
ラス基板と透明フィルムを基板とした既知の構成を有す
るものである。このタッチパネル１２の表面には、例え
ば、透明なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィ
ルムに微小でランダムな傷をつけて作成した光拡散板を
配置し、ペンから受ける圧力に耐える補強用の透明コー
ティングを施してある。

【００３７】本実施例では、反射型の液晶パネルとタッ
チパネルの間隙に透明シリコン樹脂を充填して、当該間
隙に形成される空気層を無くしている。このシリコン樹
脂は液晶パネルの表面に積層した光学フィルムとタッチ
パネルのガラス基板に接触している。なお、シリコン樹
脂を充填した後、その周囲に封止材１３を塗布してもよ
い。

【００３８】ここで、シリコン樹脂の屈折率は、垂直入
射光学的に知られている界面反射光のエネルギー強度Ｒ
の関係式Ｒ＝（ｎ１−ｎ２）²／（ｎ１＋ｎ２）² ｎ１：シリコン樹脂の屈折率ｎ２：接する材料の屈折率から、接する材料に略々等しい屈折率（ｎ１≒ｎ２）で
あれば反射光を極力抑えることができる。

【００３９】本実施例では、タッチパネル１２を構成す
るガラス基板１２Ａ（図９参照）の屈折率が約１．５、
光学フィルム１１の屈折率が約１．６であることから、
充填するシリコン樹脂１４の屈折率を両者の屈折率の略
々中間である１．５５となるように選定した。

【００４０】光学フィルム１１とタッチパネル１２の間
隙は０．２〜０．３ｍｍであり、シリコン樹脂の充填は
エアディスペンサを用いて行う。

【００４１】本実施例の表示品質に関する効果をコント
ラスト特性で示すと以下のとおりである。

【００４２】反射型液晶パネル単体・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１２：１従来のタッチパネル組み込み液晶表示装置・・・・・・・・・・・４：１本実施例のタッチパネル組み込み液晶表示装置・・・・・・・・・７：１このように、本実施例によれば、液晶パネルとその上部
に配置するタッチパネルの界面での光反射を、高価なＡ
Ｒフィルムなどを用いることなく抑制でき、従来の液晶
表示装置に比べてコントラストが著しく改善され、高品
質の液晶表示装置が得られる。

【００４３】図２は本発明による液晶表示装置の第二実
施例を説明する要部模式断面図であって、位相差板と偏
光板および光拡散板からなる光学フィルムを積層した液
晶パネルの上に補助照明装置を設置し、さらにその上に
タッチパネルを設置した液晶表示装置の積層構造を示
す。

【００４４】この液晶表示装置は、前記実施例の構成に
加えて、外光が少ない環境や外光が全くない環境下で画
像の表示を視認可能とするための補助光源を設置したも
のである。この補助照明装置は液晶パネルとタッチパネ
ルの間に設けられる。

【００４５】補助照明装置はアクリル樹脂等の透明な板
体からなる導光体１５の一側辺に蛍光管あるいは発光ダ
イオード等で構成した線状の光源１６からなる。その他
の構成は第一実施例と同様である。

【００４６】この構成では、輝度やコントラストを低下
させる空気層は液晶パネルと補助照明装置との間隙、補
助照明装置とタッチパネルとの間隙の２個所にできる。
補助照明装置の導光体１５をアクリル板で形成した場
合、アクリル板の屈折率は１．５５で前記のシリコン樹
脂の屈折率と略々等しい。そこで、液晶パネルの光学フ
ィルム１１と導光体１５の間の間隙に屈折率が１．５の
シリコン樹脂１４ａを充填する。なお、導光体１５とタ
ッチパネル１２の間の間隙にも同様のシリコン樹脂１４
ｂを充填する。

【００４７】本実施例の表示品質に関する効果をコント
ラスト特性で示すと以下のとおりである。

【００４８】反射型液晶パネル単体・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１２：１従来のタッチパネルおよび補助照明装置組み込み液晶表示装置・・・・・・・・・・・３：１本実施例のタッチパネルおよび補助照明装置組み込み液晶表示装置・・・・・・・・・６：１このように、本実施例によれば、液晶パネルとその上部
に配置する補助照明装置およびタッチパネルのそれぞれ
の界面での光反射を、高価なＡＲフィルムなどを用いる
ことなく抑制でき、従来の液晶表示装置に比べてコント
ラストが著しく改善され、高品質の液晶表示装置が得ら
れる。

【００４９】図３は本発明による液晶表示装置の第三実
施例を説明する要部模式断面図であって、位相差板と偏
光板および光拡散板からなる光学フィルムを積層した液
晶パネルの上に補助照明装置のみを設置したものであ
る。

【００５０】この液晶表示装置は、外光が少ない環境や
外光が全くない環境下で画像の表示を視認可能とするた
めの補助光源を設置したものである。

【００５１】本実施例では、液晶パネルの光学フィルム
１１の上に補助照明装置を配置し、補助照明装置の導光
体１５と液晶パネルの光学フィルム１１の間の間隙に前
記実施例と同様のシリコン樹脂を充填してある。

【００５２】本実施例によっても、液晶パネルとその上
部に配置する補助照明装置の界面での光反射を、高価な
ＡＲフィルムなどを用いることなく抑制でき、従来の液
晶表示装置に比べて前記第一実施例と同様のコントラス
ト特性をもつ高品質の液晶表示装置が得られる。

【００５３】多層光学フィルム１１を設置した液晶パネ
ルの上方に設置する補助照明装置は、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の一辺縁に沿って蛍光管や発光
ダイオードからなる等の線状光源が配置してある。この
形式の照明装置はパネル状補助照明装置と称する、所謂
フロントライトである。

【００５４】図４は補助照明装置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１５と線状光源１６からな
り、導光体１５の上面（液晶パネルと反対側の面）には
線状光源１６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１５ａが形成されている。

【００５５】このパターン１５ａは、図５の（ａ）に示
したように、導光体１５の表面に彫り込んだ微細な凹部
で形成される。この構成例では、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、線状光源１６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、線状光源１６から
の光を導光体１５の全域から液晶パネル方向に出射させ
る面光源を構成する。なお、導光体に形成するパターン
は上記に限らず、他の既知のものでよい。

【００５６】この補助照明装置を点灯することにより、
暗い環境下での画像の視認性を大幅に向上することがで
きる。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】また、本発明は、上記各実施例に反射型液
晶表示装置に限らず、透過型の液晶表示装置にも同様に
適用できる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶パネルとタッチパネルの間、あるいはタッチパネル
とパネル状補助照明装置の導光板の間、補助照明装置の
導光体と光学フィルムの間等、液晶パネルに積層した各
種の部材間に形成される間隙に当該部材とほぼ近似した
屈折率をもつ物質を充填することによって、当該液晶パ
ネルおよび各部材の界面での外光の反射が抑制され、高
輝度かつ高コントラスト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】液晶パネル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】液晶パネルの上部基板に積層されるタッチパネ
ルの一構造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光学フィルム１２タッチパネル１３封止材１４充填樹脂１５導光体１６線状光源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤健千葉県茂原市早野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)発明者斉藤輝児千葉県茂原市早野3681番地日立デバイスエンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 2H089 HA18 HA40 JA11 QA05 QA13 QA16 RA10 TA12 TA14 TA15 TA20 5B087 AA09 AB04 AC09 AE09 CC02 CC12 CC13 CC14 CC20 5G435 AA02 AA03 BB12 BB16 CC09 DD13 EE23 EE33 FF01 FF03 FF05 FF06 FF08 FF13 GG12 GG24 HH02 HH12 LL07

Claims

【特許請求の範囲】

【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
基板の上層に積層した光学フィルムと、前記光学フィル
ムの上部に積層したタッチパネルおよび／またはパネル
状補助光源と、前記液晶パネルと光学フィルム、タッチ
パネルおよび／またはパネル状補助照明装置の積層間隙
に充填した透明樹脂とを具備したことを特徴とする液晶
表示装置。
【請求項２】前記透明樹脂の屈折率をｎ、当該透明樹脂
が接触する両側部材の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２とす
るとき、ｎ１≧ｎ≧ｎ２としたことを特徴とする請求項
１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記液晶パネルの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、または２に記載の液晶表示装置。