JP2001188226A

JP2001188226A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2001188226A
Application number: JP2000227724A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakao; 健次中尾; Tsuyoshi Kamimura; 強上村; Shoichi Ishihara; 將市石原; Katsuji Hattori; 勝治服部; Yoshinori Tanaka; 好紀田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2001-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】特にＯＣＢ型液晶表示素子等、液晶層の複屈
折量を制御して表示を行うモードの液晶表示装置、素子
のコントラストを改善する。【解決手段】素子内部の光の反射を低下させる。素子
各部の境界面の材料の屈折率の相違に基づく反射光の低
下を図る。バックライト光等内部光は、極力基板面に直
交するようにする。具体的には、例えば基板の少なくと
も一方に形成したブラックマトリクス、能動素子、配線
の液晶層側の材料を光吸収体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に関
し、特に液晶テレビジョン受像機や携帯用ＯＡ機器等に
使用される液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に多く用いられている液晶表示素子
は、ＴＮ型（ツイストネマチック型）液晶を使用した表
示素子である。近年では、ＯＣＢ型（オプティカルコン
ペンセイテッドベンドモード）液晶を使用した表示素子
（πセルと言われているものも含める）も様々に報告さ
れており、これは高速応答や広視野角性等にメリットが
ある。

【０００３】なお、ＯＣＢ型液晶やこれを使用した表示
素子や表示装置については、例えば「社団法人電気通信
学会信学技報ＥＤＩ９８−１４４１９９頁」、そ
の他特開平７−８４２５４号、特開平９−９６７９０号
等に記載されている周知技術なので、その詳しい説明は
省略する。

【０００４】さて、一般的なＯＣＢ型液晶表示素子は図
１のような構造になっている。すなわち、他の多くの型
の液晶を使用した素子と同様に、液晶パネル１１３の背
面に白色光源であるバックライトユニット１０３が配置
されている。バックライトユニットは、導光板１０１と
サイドライト１０２等からなっている。そして、上下の
２枚の基板（１１１，１０７）間に所定厚さの液晶（材
料）１１４を保持（基板が２枚ならば挟持）している。
そして、一方の基板１１１上には画素に対応して各色
（赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ）用のカラーフィルター１１２を形
成している。また、他方の基板は、ＴＦＴ１０８のよう
な能動素子を形成しているアクティブマトリクス基板で
ある。更に、各色のカラーフィルター間には、いわゆる
ブラックマトリクス２０１、２０２が形成されている。
そしてこのブラックマトリクスの材料は、基板側２０２
が酸化クロムであり、液晶側２０１が金属クロムであ
る。更にまた、上下の液晶パネルには、電圧を印加する
手段として、ＩＴＯ製の透明電極１０９が形成されてい
る。

【０００５】ただし、これらは言わば周知技術であるた
め、これ以上の詳しい説明は省略し、以下本発明に関係
する部分について説明する。

【０００６】ところで、ＯＣＢ型の液晶素子は、電圧を
印加することで液晶層の複屈折量を変化させ、リタデー
ション（光学的位相差）を変えることで表示を行う。こ
のため、前述のＴＮ型液晶素子では液晶の配向方向を決
定するラビングは、その方向が上下基板で９０°異なっ
たツイスト状態であるが、ＯＣＢ型液晶表示素子では上
下基板で同じ方向を向くパラレルラビングである。

【０００７】更に、上下の基板の外側には光学補償フィ
ルム１０６，１０５が配置されている。フィルムは、例
えばディスコチック液晶をハイブリッド配向させた光学
補償フィルム１０６と、２軸方向に延伸された光学補償
フィルム１０５等が用いられる。更にまた、最も外側に
は偏光板１０４が配置される。そして、この偏光板の偏
光軸は、液晶を配列させるラビング方向に対して４５°
ずらして配置する場合が多い。このとき、例えば上側の
偏光板を＋４５°ずらし下側の偏光軸を−４５°ずらす
とする。このとき上下の偏光板のなす角度は９０°とな
る。

【０００８】以上は、主に液晶テレビジョン表示装置や
ワードプロセッサー等に用いられるいわゆる透過型の場
合である。携帯型の機器に多く用いられる反射型におい
ては、バックライトライトユニットに換えて反射板が設
けられ、更に下部の位相差フィルム等にも多少の相違が
ある。ただし、これらの相違についても、いわゆる周知
技術であるため、その説明は省略する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造のＯＣＢタイプの液晶表示素子では、先ず第１に近年
の表示特性に対する要求の高度化の基では、コントラス
ト（明表示の際の光度／暗表示の際の光度）が必ずしも
十分とは言い難い。

【００１０】第２に、黒表示の場合、見る角度によって
は偏光板の交差角が異なるため青っぽい色づきが生じ、
これも近年のユーザの見る角度に依存して表示特性が劣
化しないこと等という要求の高度化の基では無視しえな
い。

【００１１】第３に、同じく表示面の明度等も、より一
層優れている方が望ましい。

【００１２】このため、よりコントラスト比が大、見る
角度によっての色づきもない、その他各種表示特性の良
好なものとする技術の開発が望まれていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための研究の結果なされたものである。そし
て、ＯＣＢ型のみならず複屈折量を制御して図形や演算
結果等の表示を行うモードの液晶を、原則とて２枚の基
板間に挟持した液晶表示素子（含む、液晶スウィッチや
液晶論理素子）において、上記の課題達成の阻害となり
かねない事項を一つ一つ見出して排除し、その結果上述
の課題を解決したものである。具体的には、以下のよう
にしている。

【００１４】１の発明群においては、液晶表示素子を構
成する各部での反射光の低減を図っている。すなわち、
複屈折量を制御して表示を行うモードの液晶（層）を原
則として２枚の基板間に挟持した、特別な場合には１の
基板上に液晶（層）と上部境界樹脂膜を設ける等した液
晶表示素子において、その基板の少なくとも一方には、
いわゆるブラックマトリクスや表示部周辺の遮光部（光
を通過させない部分）としての遮光層が形成されるが、
その遮光層の少くも一部（製造上の都合等により一部を
残す場合も有りえようが、好ましくは全部）を単なる遮
光性を有する物質でなく、少くも液晶層側を光吸収体と
している。

【００１５】これにより、ユーザから見て基板背面側か
らのバックライト光等が上部基板に設けられた遮光層の
液晶面側表面にて下部基板側へ反射され、下部基板側に
て上部基板側へ再度反射されて表示面側へ抜け出し、ひ
いては暗表示であるのに反射光がユーザの目に入るため
コントラストに悪影響を及ぼすこととなるのを防止す
る。

【００１６】また、液晶表示素子の基板の少なくとも一
方、特に反ユーザ側となる下方は、多結晶シリコン等白
色や反射製の高い材料からなる能動素子や反射製の良い
金属製配線が形成されたアクティブマトリクス基板であ
る。このため、該少くも一方のアクティブマトリクス基
板（もし両方ともアクティブマトリクス基板ならば原則
として両方の基板とも）上の配線や能動素子の上面等の
少くも一部（製造上の都合等により一部を残す場合も有
りえようが、好ましくは全部）の液晶側に光吸収体層あ
るいは光吸収体製薄膜の帯等を形成している。

【００１７】そして、これにより、反対側基板側からの
光、特に反射光を反射側基板へ反射する等して最終的に
ユーザの目に入れ、コントラストを低下させることを防
止する。

【００１８】また、１の発明群では、同様の液晶表示素
子において、基板、透明電極、位相差フィルム等の（特
に光が通過する領域での）境界面に生じる界面反射の低
下を図り、これにより特に暗表示の際に反射光がユーザ
の目に届き、コントラストを低下させたり、暗表示にお
ける色付きが発生したりするのを防止したり、あるいは
低下させたりしていることに着目し、これらの光の低減
化を図っている。すなわち、基板の少なくとも一方には
透明電極が形成されるが、その透明電極の表面に基板と
透明電極との中間の屈折率の膜を形成したり、反射防止
膜を形成したりする等して反射防止処理を行っている。

【００１９】また、少なくとも一方の（原則は両方の）
基板上に位相差フィルムが少なくとも１枚（原則は２
枚）設置されるが、この位相差フィルムの界面反射率が
１％以下となるようにしている。更に、位相差フィルム
の性質にも工夫を凝らしている。

【００２０】また、１の発明群では、同様の液晶表示素
子において、能動素子や配線が形成されたアクティブマ
トリクス基板に光吸収体とカラーフィルターが形成され
ているが、このカラーフィルター材料層（膜）を画素外
に形成された能動素子や配線上にも張り出して設け、こ
れによりカラーフィルターの補色光を吸収させて、わざ
わざ樹脂マトリクスからなる光吸収体層を形成すること
なく反射光を低減させている。

【００２１】また、同じく上下の基板と空気層界面に反
射防止膜を形成している。

【００２２】また、１の発明群では、同様の液晶表示素
子において、バックライト光を正面付近、あるいはユー
ザに直面する方向に集光したり、その様に集光して反射
したりする集光手段や集光（反射）手段を設けている。
これにより、基板のブラックマトリクス裏側、アクティ
ブマトリクス基板の能動素子や配線の液晶側等の光不透
過部に向かう本来ユーザの目に向かわない筈の光を極力
少なくし、これらの光がブラックマトリクス裏側等で反
射されたりして最終的にユーザの目に入り、コントラス
トの低下を招来するのを防止しつつ光の利用効率の向上
を図っている。

【００２３】また、１の発明群では、液晶は黒表示の際
リタデーションがゼロでないものとしている。

【００２４】また、１の発明群では、液晶はＯＣＢモー
ドのものとしている。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
基づいて説明する。

【００２６】（第１の実施の形態）本実施の形態は、ブ
ラックマトリクスの外表面の反射防止に関する。

【００２７】図２は、本実施の形態の液晶表示素子の断
面図である。本図に示すように、この液晶表示素子は、
基板間に液晶を挟持した液晶パネルを有し、該液晶パネ
ルはその外側に位相差フィルムを有し、更に基板の一方
にはカラーフィルターが形成され、他方の基板はＴＦＴ
素子等が形成され、更にまた液晶パネルの背面にはバッ
クライトユニットを配置しているという基本的な構造
は、図１に示す従来のものと同じである。ただし、図上
上部（ユーザ側）基板のカラーフィルター基板に遮光層
として形成されたブラックマトリクス２００に樹脂ＢＭ
（樹脂製のブラックマトリクス）を用いた点が異なる。
なおここで、樹脂ＢＭは黒色顔料を含有させたアクリル
系樹脂としている。

【００２８】さて、本願発明者の研究によると、液晶表
示装置では各画素間の色彩の鮮明化、ＴＦＴのシリコン
膜への遮光等のため画素間に格子状（いわゆるモザイク
の場合）のブラックマトリクスを設けるが、このブラッ
クマトリクス（遮光層）の裏面でバックライト光が反射
し、これがコントラストを大きく低下させる原因となる
のが判明した。

【００２９】以下、図３を参照しつつこれを概念的に説
明する。上述の理由で、一般にブラックマトリクス６０
１は、酸化クロムとクロムの積層構造で作られている。
そして上部基板側内面（液晶側）に色彩の鮮明化に優れ
る黒色の酸化クロム２０２を蒸着し、その下側に遮光性
の良好な金属光沢を有するクロム２０１を積層してい
る。このため、ブラックマトリクスの液晶層に接する面
は金属光沢を持ち、どうしても内部から上部方向に行く
光を内部へ反射することとなる。

【００３０】さて、本来の設計では、バックライトから
液晶パネルに入射した光は、下側偏光板１０４、下側の
位相差フィルム１０５、１０６を通過した後、液晶層を
一回だけ通過し、更に上側の位相差フィルム１０６、１
０５、上側偏光板１０４を通過して外に出るように設計
している。これを模式的に示したのが本図３の（１）で
ある。ところで、ＯＣＢ型液晶素子のような複屈折を用
いるモードでは、光が通過する際に、光が受けるリタデ
ーションの総量を制御する方式である。

【００３１】本実施例において黒表示を行う場合には、
黒表示の電圧を印加した状態での液晶層のリタデーショ
ンを基板の上下外側に配置した位相差フィルムのリタデ
ーションで相殺する条件になっている。ここで、上下の
偏光板は互いに直交しているクロスニコル状態としてい
る。

【００３２】ところが、図１や図３のようにブラックマ
トリクスの裏面２０１が金属光沢を持っていると、ここ
で光が反射される。また図中の下側基板にもＴＦＴや配
線など白色や金属光沢を有する部位が存在し、更にはＩ
ＴＯ透明電極表面でも少ないながらも反射は存在する。

【００３３】このため、上部基板のブラックマトリクス
の裏面で下方へ反射され、さらに下部基板のＴＦＴや配
線等で反射された光は再度上方へ行き、その少なからぬ
割合（量）がそのまま正面に抜け、観察者あるいはユー
ザの目に入る。これを示すのが本図３の（２）である。
すなわち、この光は液晶層１１４を３回通過することと
なるため、通常の３倍のリタデーションを受ける。その
結果、上下の位相差フィルムでリタデーションを全て補
償することはできず、光が上部へ漏れてしまうこととな
る。

【００３４】ところで、液晶表示装置の場合には、表示
面に対してブラックマトリクス、能動素子や配線の投影
面積が占める割合は、結構大きい上にそれらの反射率も
これまた大きい。そしてこれが表示面のコントラスト低
下の一因であった。具体的には、本実施例では、上下の
位相差フィルムのリタデーションが３０ｎｍであり、、
液晶層のリタデーションが６０ｎｍである。さて、通常
では、フィルムと液晶のリタデーションは相殺するが、
光が液晶層を３回通過すると液晶層のリタデーションは
１８０ｎｍ（＝６０ｎｍ×３）となり、フィルムを通過
した後にも１２０ｎｍのリタデーションが残留する。こ
れはλ／４板として作用することとなり、この成分の透
過率は最大の白に対して５０％の明るさにも達する。

【００３５】ところで、この反射光がコントラストを低
下させるという現象あるいは問題は、黒状態で液晶層は
複屈折を持ち、しかも液晶層のリタデーションが０でな
いモードで顕著に現れる。リタデーション値が０であれ
ば、複数回液晶層を通過しても問題は発生しない。ＯＣ
Ｂ型液晶表示素子では黒電圧での液晶層のリタデーショ
ンが存在し、これを補償するようにフィルムのリタデー
ションを調整している。このような素子では界面反射を
考慮することが望ましい。また、このような構成の場合
には、パネルの上下に位相差フィルムを貼りつけてお
り、この位相差フィルムの正面方向のリタデーションが
ゼロでないことが特徴になる。例えば、垂直配向型の液
晶表示素子では、垂直配向状態で黒表示を行う。このと
きには、液晶層の複屈折はほとんどなく、パネルの外側
にもリタデーションを有した位相差フィルムは貼りつけ
ていない。このため、垂直配向型の液晶では、上述の説
明の反射光によるコントラストの低下という問題は事実
上発生しない。

【００３６】また、従来より主流であったＴＮ（ツイス
トネマチック）型の液晶素子では、複屈折を調整するの
ではなく旋光性を利用し、液晶分子のツイスト方向に沿
って光波面が伝播する。このため、やはり上述の説明の
反射光によるコントラストの低下は事実上発生しない。

【００３７】さて、上述のごとく本実施の形態の液晶表
示素子は、図２に示すようにブラックマトリクスを黒色
顔料を分散した樹脂（以下、このブラックマトリクスを
形成した材料を樹脂ＢＭとも呼ぶ）で形成したが、この
樹脂ＢＭは従来のブラックマトリクスと異なり上面のみ
ならずその裏面も黒色である。このため、内部より上方
へ向かう光の反射はほとんどない。その結果、黒表示の
場合、バックライト灯がブラックマトリクス背面で反射
し、再度下部基板上面で反射してユーザの方に向かうと
いうことがほとんどなくなり、コントラストが大きく向
上することとなる。

【００３８】本実施の形態の液晶表示素子は、これによ
ってコントラスト２００を得た。

【００３９】なお念のため記載するが、カラー表示等に
際して、各色彩の鮮やかさ等が劣化しなかったのは勿論
である。また、従来技術と異なり、ブラックマトリクス
の形成も２度に分けてなす必要もないため、コストアッ
プにつながらず、また上下の層のずれも生じず、これら
の面からも好ましいものとなった。

【００４０】次に、以上の説明で判るように、本実施の
形態においては、ブラックマトリクスの裏面の反射を低
減させることにポイントがあり、このためブラックマト
リクスとしては何も樹脂ＢＭに限定されるものではな
い。すなわち、一般の酸化クロム−クロム積層構造に換
えて、工程的に多少面倒となるが、酸化クロム−クロム
−酸化クロムと３重の積層構造としても良い。また、多
少厚く形成する必要があるが酸化クロム単層構造でも良
い。

【００４１】また、樹脂ＢＭは、顔料としては黒色の物
質でなく、各色の物質を混入して結果的に光を吸収する
ようにいてもよい。

【００４２】また、樹脂も液晶に悪影響を与えず、形成
容易なものならば、他の材料でも良い。

【００４３】また、以上の説明では、表示領域のブラッ
クマトリクスについて説明してきたが、液晶のコントラ
ストに悪影響を及ぼす反射光は、ブラックマトリクスか
らのものに限定されない。すなわち、一般に液晶表示素
子の表示域の周辺には、遮光層による幅２〜５ｍｍ程度
の黒い枠が形成される場合が多い。しかしながら、従来
この黒い枠は、製造工程の都合等でブラックマトリクス
と同じ材料で形成されていたため、この黒い枠の裏面も
金属光沢を有していた。このため、この黒い枠の周辺で
も光抜けが発生する。従って、この黒い枠の裏面も光を
吸収する材料とすることにより、表示周辺での光抜けを
低減することができる。

【００４４】また、使用する液晶は何もＯＣＢ型のモー
ドの液晶に限定されるものでもない。すなわち、複屈折
性を利用して表示するモードの液晶、あるいはかかる液
晶を使用する表示素子であればどのようなものでも良
い。例えば、平行方向にラビングされたＡＳＶ（アドバ
ンストスーパーブイ）モードであってもかまわない。

【００４５】また、本実施の形態では透過型の表示素子
で説明したが、反射型であってよい。この際には、問題
になる反射光は、液晶層を４回通ることになる。

【００４６】本発明は、微妙な反射光の影響を問題にす
るため、コントラストが高いほど問題になる。コントラ
ストが１００以上の表示素子で効果的であり、コントラ
スト２００以上では明瞭に効果がある。なお、ＳＴＮ型
表示素子でも効果は見られたが、ＳＴＮ型液晶素子は基
本的にコントラストが低いため、その効果はさほど大き
くなかった。

【００４７】（第２の実施の形態）本実施の形態は、ア
レイ基板側の反射防止対策に関する。

【００４８】先の実施の形態では、上部基板からの反射
の防止策としてブラックマトリクスの裏面を光吸収性材
料とした。しかしながら、上部基板にはＩＴＯ透明電極
が形成されており、また液晶−ＩＴＯ界面、ＩＴＯ−基
板界面の双方でも、後の実施の形態で詳しく説明する
が、材料の屈折率の相違の基、微少ながら反射が発生す
る。このため、たとえ上部基板のブラックマトリクス部
等に樹脂ＢＭを用いても、上部基板での下部基板側への
光の反射を完全に無くすことはできない。そして、この
液晶−ＩＴＯ界面等からの反射光が下部基板で再度上部
へ反射されると、この反射光によりやはり程度の相違こ
そ有りうるものの前述の理由によるコントラスト低下の
原因となる。

【００４９】ところで、本実施の形態に限らず、液晶表
示素子では一般に下部の基板はアクティブマトリクス基
板であり、このため基板上には多数のＴＦＴトランジス
タや金属配線等が表示部に対してかなり広い割合の面積
を占めて形成されており、これらが上述の理由でこの反
射光を再度上部へ反射する。（なお、参考までに記すな
らば、面積的には能動素子よりも配線の方が大であ
る。）また、それに限らず上部基板側から侵入してきた
光をも上部基板側へ反射する。

【００５０】そこで本実施の形態では、図４に示すよう
に、下部基板１０７のＴＦＴや配線１０８の上部に光吸
収性の顔料を分散させた樹脂層、本発明に言う樹脂ＢＭ
３０１を形成した。これによって、下部基板での上部へ
の光の反射が低減され、コントラストが向上し、コント
ラスト２５０を得ることができた。

【００５１】なお、本実施の形態においても、この光吸
収物質は樹脂ＢＭ以外の物質であってもよいのは勿論で
ある。

【００５２】（第３の実施の形態）本実施の形態では、
上部の基板にはＩＴＯ製透明電極のみを形成し、下部の
基板にＴＦＴや電極や配線からなるアレイとカラーフィ
ルターを形成したものである。図５に本実施の形態の液
晶表示装置の要部を概念的に示す。本図の中央部に示す
様に、下部の基板１０７上に樹脂ＢＭとしての緑（Ｇ）
のカラーフィルタ１１２を画素サイズよりも少し大きく
形成した。このため、このカラーフィルタは、下部の基
板のアレイや金属配線１０８上にも張り出部１１２１を
有してしている。

【００５３】本実施の形態では、第１に、上部基板１１
１上には透明電極１０９のみを形成しているため、反射
に寄与する部材が少なく、先の第２の実施の形態よりも
一層コントラストを向上させることができ、コントラス
ト３００を得ることができた。

【００５４】次に、下部基板では材料が金属であるだけ
に特に配線の反射が問題になるが、本実施の形態では、
全ての反射光を吸収するわけではないが、緑のカラーフ
ィルターを金属配線上に形成するだけで、実用上充分な
効果が見られた。すなわち、カラーフィルターが人の目
の感度に影響する補色の反射光を吸収することによる。

【００５５】また、本実施の形態では樹脂ＢＭを別途形
成する必要がないため、コスト低減のメリットがある。

【００５６】勿論、図４に示すように、能動素子や配線
の上部に完全に光を吸収する樹脂ＢＭを形成しても良
い。また、画素の配置等の都合によっては、他の色彩の
カラーフィルターにも、一部の樹脂ＢＭの役を担わせて
もよい。

【００５７】なお、完全に光を吸収する樹脂ＢＭを形成
すれば、製造プロセスは増加するが完全な反射光の吸収
がなされる。

【００５８】（第４の実施の形態）本実施の形態は、反
射光の入射角に注目したものであり、このため集光手段
を使用するものである。

【００５９】さて、上述の３つの実施の形態では、ブラ
ックマトリクスの裏面とアレイ配線による反射光を低減
させるものである。ところで、通常の液晶表示装置で
は、対向基板のブラックマトリクスとアレイ基板のアレ
イ配線は、完成品の液晶表示装置を実際にユーザが使用
する際に表示面を見る方向である基板面に直交する方向
から見た場合には、丁度重なるように設計されている。
従って、ブラックマトリクス背面とアレイ配線に垂直方
向から入射する光はほとんどが互いに反射しあって最終
的には減衰することとなるため、コントラストの低下に
はさほど影響を与えない。

【００６０】すなわち、内部で反射することにより、コ
ントラストに悪影響を与える光は、基板面に斜め方向か
ら入射した光である。このため、図６に示すように、液
晶パネル１１３と導光板１０１の間にプリズムシート２
１０のような集光手段を配置することによって、バック
ライト光を極力基板面に直交する方向、即ち正面方向に
向け、斜め方向の光そのものを少なくし、その反射によ
るコントラスト低下を低減させることができるとしたも
のである。本図の（１）において、２１０がプリズムシ
ートであり、（２）がその機能の発揮を示す図である。

【００６１】（第５の実施の形態）本実施の形態では、
先の実施の形態に似るも、基板面に斜め方向から入射す
る光を減らす手段として、図７に示す様に導光板１０１
の背面（反正面）側にバックライト光を正面方向に向け
て反射する集光反射手段２１１を設けたものである。

【００６２】これによっても、先の実施の形態と同じ効
果が得られた。

【００６３】（第６の実施の形態）本実施の形態は、屈
折率の相違する層間での反射防止を図るものである。

【００６４】先の第１から第３の実施の形態では、液晶
層に向いている側の金属光沢部を樹脂ＢＭでカバーし
て、金属表面からの反射光によるコントラストの低減を
防止した。しかし、近年の高度なコントラスト比への要
求の基、この対策だけではユーザの高度の要望を充たす
には、必ずしも完全とは言えない。そこで、本実施の形
態では、特に光が通過する領域での屈折率の相違する面
間での反射の防止を図ったものである。

【００６５】さて、透明電極に用いているＩＴＯは屈折
率が１．９〜２．０程度であり、それに接する基板及び
液晶層の屈折率は概ね１．５程度である。ところで、一
般に振幅反射率＝｛（ｎ₁−ｎ₂）／（ｎ₁＋ｎ₂）｝
²で表され（例えば、裳華房刊「光学」石黒浩三
著）、ｎ₁とｎ₂の値が１．５〜１程度かつｎ₁とｎ₂
の差が大であると反射率が大となる。このため、ＩＴＯ
と液晶の界面、ＩＴＯと基板の界面のそれぞれで約２％
の反射が発生する。そして、これによっても、上述の実
施の形態と同様に反射光が液晶層を３回通過してコント
ラストを低下させる。しかもこの場合、表示面に対して
ＩＴＯと液晶層、基板との接触部、すなわち画素部の占
める面積は極めて大きいため、このコントラスト低下へ
の寄与は重要である。

【００６６】図８に本実施の形態の液晶表示装置の要部
を概念的に示す。この液晶表示素子では、上下の基板１
０７、１１１双方のＩＴＯ層１０９に関して、ＩＴＯ−
液晶界面とＩＴＯ−基板界面に、屈折率がそれらの中間
の１．７のアクリル系樹脂層を塗布し、硬化させてアレ
イ基板上の凸凹を減じる平坦化膜と同時に反射防止層２
２０として挿入している。これによってＩＴＯ界面の反
射率が低減し、コントラストがさらに向上し、コントラ
スト４００を達成した。

【００６７】以下、これを説明する。例えば入射光を１
００％とした場合、反射光が最終的にパネル外に出たと
きの強度を０．０３％以下にすることが特に効果的であ
る。ところで、例えば両面のＢＭやアレイ配線の反射を
完全に０とし、フィルム反射を無視できるまで低減させ
た場合には、ＩＴＯ反射のみが顕在化する、ＩＴＯの上
下界面で各２％の反射がそれぞれの基板で発生し、反射
率は４％＊４％＝０．１６％となる。ここで反射した光
のリタデーションは１２０ｎｍだけ過剰になっているた
め、黒状態の透過率は１０％である。この際の総合的な
反射光の強度は、入射光を１００％としたときに０．０
１６％であったとする。実際には、これにＴＦＴ配線の
反射やＢＭ裏面の反射が加味されることとなる。このた
め、従来のＯＣＢパネルでは０．０５％にも達してい
た。

【００６８】しかし、本実施の形態を他の各実施の形態
と組み合わせて０．０３％以下にすることでＴＮと同程
度のコントラストを実現できた。また、各種材料等を厳
選したりすることにより０．０２％以下にすることも可
能であり、これにより更に高コントラストを実現でき
た。

【００６９】なお、本実施の形態ではＩＴＯ透明電極の
上下共に反射防止処理を行ったが、上側のみまたは下側
のみでも、それ相応の効果が生じるのはもちろんであ
る。

【００７０】また、アクリル樹脂に換えて、同じく屈折
率が１．７程度の有機導電膜であってもよい。これによ
り、更にＩＴＯ膜の電気抵抗低下をも兼ねさせることも
できる。

【００７１】（第７の実施の形態）本実施の形態は、位
相差フィルム内での界面反射対策に関する。

【００７２】さて、位相差フィルムは、本実施の形態の
液晶表示装置では二層構造としたが、この界面でも光の
反射が発生する。また特に、ディスコチック液晶をハイ
ブリッド配向させたフィルムは、屈折率１．５のベース
フィルム上に形成されているため、液晶分子の配列の相
違の基、上面と下面の屈折率が異なる。

【００７３】さて、本願発明者の研究によると、ディス
コチック液晶が水平配向させた面の屈折率は１．７〜
２．０程度であり、この面とベースフィルムやガラス面
との界面が光を反射する割合が高かった。そこで、これ
らの界面間に屈折率１．６の接着層を用いたり屈折率
１．６の接着剤の層を設けて両フィルムを接着したりす
る等により、界面の反射を低減させた。この様子を図９
に示す。

【００７４】本図において、１０４は偏光板である。１
０６１は、屈折率１．７のディスコチック液晶を水平配
向させた膜である。２３０は、屈折率１．６の接着層で
ある。１０６２は、屈折率１．５のベースフィルムであ
る。１０６３は、屈折率１．６のディスコチック液晶を
ハイブリッド配向させたフィルムである。１１１は、上
部基板ガラスである。

【００７５】このとき、界面の反射率が０．２％にまで
低減することができた。ＯＣＢモードの液晶表示装置に
おいては、コントラストを向上させるためには反射率を
１％以下にする必要があるが、それに対して充分な反射
率といえる。

【００７６】（第８の実施の形態）本実施の形態は、液
晶表示素子の最外部の偏光板と空気との界面に反射防止
処理を行うものである。上述の理由により、空気と偏光
板との屈折率の相違の基、そのままでは、即ち反射防止
処理を行わない場合には、偏光板の外側で光が反射され
る。ところでこの際、垂直方向の光ならば問題は少な
い。しかし、斜め方向の光は偏光板の交差各が正面のも
のと異なることとなるため完全には消失しない。これに
より、リタデーションの異なる内部反射光が発生する。
この内部反射光は青っぽい色づきを持っているため、黒
表示のときに斜め方向から見ると青っぽく色づいて見え
る。

【００７７】このため、本実施例の液晶表示装置では、
偏光板表面に反射防止処理を行い、これにより、斜め光
に対する内部反射光を低減させた。図７の２２１に示す
のが、その反射防止膜である。その結果、黒表示のとき
に斜め方向から観察した際の色づきもなくなった。

【００７８】（第９の実施の形態）本実施の形態は、反
射型の液晶表示素子に関する。図１０に、本実施の形態
の液晶表示素子の断面構造を示す。本図において、１０
９１は、反射型の下部電極膜である。ただし、液晶は片
側が水平配向、片側が垂直配向であるハイブリッド配向
とした。一般に、ＲＯＣＢと呼ばれる構造である。

【００７９】なお、本実施の形態においては、上部基板
画側のブラックマトリクスを全て光吸収製材料からなる
樹脂ＢＭ２００にしている。

【００８０】なおまた、上部をアレイ基板としてもよい
のは勿論である。

【００８１】更にまた、カラーフィルターはなくても良
い。

【００８２】（第１０の実施の形態）本実施の形態は、
基板の定義如何にもよるが、基板が１枚の場合に関す
る。

【００８３】近年、製造の合理化の一環、製品の軽量化
の一手段として、ＴＦＴや配線のあらかじめ形成された
基板上に液晶形成材料と透明樹脂膜形成材料の混合液層
を形成、紫外線の照射等により下部に液晶層を上部に上
部基板の役を兼ねることとなる透明な樹脂膜とを形成す
ることがなされている。図１１の（１）〜（３）にこれ
を示す。（１）において、１０７は下部基板であり、１
０９は、その上面の下部画素用透明電極であり、１０８
は同じく能動素子や配線等のアレイである。更にその上
部の３０１は、ほぼ格子状の光吸収性物質製膜である。
１０７１は、側壁部である。１１４１は、液晶原料と透
明樹脂膜原料の混合物である。

【００８４】そして、（２）に示すように紫外線を照射
することにより原料混合物が分離して、（３）に示すよ
うに下部基板側に液晶層１１４が形成され、その上部に
透明樹脂膜１１１１が形成されている。

【００８５】（４）は、完成した状態であり、１０９１
は有機導電性樹脂製の上部透明電極である。２２０１
は、空気と有機導電性樹脂膜との中間の屈折率（約１．
３）を有する透明樹脂からなる反射防止膜兼絶縁膜であ
る。

【００８６】なお、本実施の形態において、分離した透
明樹脂膜が導電性を有し、その上面に反射防止膜兼絶縁
膜が形成される等にしても良いのは勿論である。

【００８７】（第１１の実施の形態）本発明は、液晶論
理素子の場合である。

【００８８】近年、図１２に示す様に、入射光４０に対
してその演算結果を通過光４１として出力する光論理素
子４２が開発されている。これは、光コンピュウターへ
の応用に際して高いコントラスト比が要求される。この
場合にも、上述の実施の形態で説明した技術を組み合わ
せて、応答性の高いＯＣＢ液晶を採用した素子での内部
反射を減らすことにより、高いコントラスト比がえられ
た。

【００８９】以上、本発明をその幾つかの実施の形態に
基づいて説明してきたが、本発明は様々な界面反射等を
低減させることにより、非常に優れたコントラスト比等
のＯＣＢタイプ等の液晶表示装置を提供することにあ
る。このため、以上の幾つかの実施の形態を組み合わせ
て反射光を低減させるようにしてもよい。

【００９０】以上の他、例えば以下のようにしている。１）ＩＴＯ膜に換えて、あるいはこれに併せて有機導電
膜を使用している。２）第３の実施の形態において、３色のカラーフィルタ
ーの周辺張り出し部を積層してより効果的なブラックマ
トリクスを兼ねるだけでなく、斜め方向の光線を遮断す
る壁としている。３）各色の画素の配列はデルタやストライプである。

【００９１】

【発明の効果】以上の説明で判るように、本発明によれ
ば、特にＯＣＢモードの液晶を使用した場合に、高いコ
ントラスト等優れた表示特性を有する液晶表示素子を提
供可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＯＣＢ型液晶表示素子の断面構造図で
ある。

【図２】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子の
断面構造を示す図である。

【図３】従来のＯＣＢタイプの液晶表示素子における
コントラスト低下の原因を示す概念を説明するための図
である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の液晶表示素子の
断面構造を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の液晶表示素子の
断面構造を示す図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態の液晶表示素子の
断面構造を示す図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態の液晶表示素子の
断面構造を示す図である。

【図８】本発明の第６と第８の実施の形態の液晶表示
素子の断面構造を示す図である。

【図９】本発明の第７の実施の形態における２枚の位
相差フィルム間の接着層兼界面反射防止膜を示す図であ
る。

【図１０】本発明の第９の実施の形態の液晶表示素子
の断面構造を示す図である。

【図１１】本発明の第１０の実施の形態の液晶表示素
子の製造の様子と完成品の断面を示す図である。

【図１２】本発明の第１１の実施の形態の液晶表示素
子のシステム構成図である。

【符号の説明】１０１導光板１０２サイドライト１０３バックライト１０４偏光板１０５２軸延伸型光学補償フィルム１０６ハイブリッドディスコチック光学補償フィ
ルム１０７下部基板１０８ＴＦＴ、配線１０９透明電極１０９１反射電極１１０樹脂ブラックマトリクス１１１上部基板１１１１上部透明樹脂膜兼基板１１２カラーフィルタ１１２１カラーフィルタの張り出し部１１３液晶パネル（透過型）１１３１液晶パネル（反射型）１１４液晶１１４１液晶と樹脂膜の原料２００樹脂ブラックマトリクス２０１クロム２０２酸化クロム２１０プリズムシート２１１集光反射手段２２０反射防止層２２０１反射防止膜２２１反射防止膜（空気、偏光板）２３０接着剤層（膜）３０１光吸収材層、帯４２光論理素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石原將市大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者服部勝治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者田中好紀大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA11X FA11Z FA21X FA34Y FA37X FA37Z FA41Z GA01 GA13 GA17 HA07 KA02 LA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複屈折量を制御して表示を行うモードの
液晶を基板部に保持した液晶表示素子において、液晶表示素子内部の各部の反射を低減する反射低減手段
を有していることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】複屈折量を制御して表示を行うモードの
液晶を基板部に保持した液晶表示素子において、基板若しくは２枚の基板の少なくとも一方の光不通過部
の少くも一部には、液晶層側が光吸収体である遮光部が
形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】複屈折量を制御して表示を行うモードの
液晶を基板部に保持した液晶表示素子において、基板上ブラックマトリクス部分に形成された少くも液晶
層側の少くも一部が光吸収体である遮光部を有している
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】複屈折量を制御して表示を行うモードの
液晶を基板部に保持した液晶表示素子において、アクティブマトリクス基板上の能動素子や配線上の少く
も一部に光吸収部を有していることを特徴とする液晶表
示素子。
【請求項５】複屈折量を制御して表示を行うモードの
液晶を２枚の基板間に保持した液晶表示素子において、上記２枚の基板上の双方の少くも一部に光吸収部を有し
ていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項６】複屈折量を制御して表示を行うモードの
液晶を基板部に保持した液晶表示素子において、アクティブマトリクス基板上の能動素子や配線上の少く
も一部に光吸収部を有していることを特徴とする請求項
３に記載の液晶表示素子。
【請求項７】前記遮光部は、光吸収性材料からなる光吸収性遮光部であることを特徴
とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の液晶表
示素子。
【請求項８】上記光吸収性材料は、光吸収性材料を分散した樹脂からなる光吸収材料分散樹
脂製遮光部であることを特徴とする請求項７記載の液晶
表示素子。
【請求項９】複屈折量を制御して表示を行うモードの
液晶を基板部に保持した液晶表示素子において、アクティブマトリクス基板上の能動素子や配線上の少く
も一部に形成された光吸収部と、同じくカラーフィルターとを有していることを特徴とす
る液晶表示素子。
【請求項１０】複屈折量を制御して表示を行うモード
の液晶を基板部に保持した液晶表示素子において、少くも１の色彩のカラーフィルターは、アクティブマト
リクス基板上の能動素子や配線部上の少くも一部にも形
成されたカラーフィルターであることを特徴とする液晶
表示素子。
【請求項１１】少くも１の色彩のカラーフィルター
は、アクティブマトリクス基板上の能動素子や配線部上
の少くも一部にも形成されたカラーフィルターであるこ
とを特徴とする請求項７若しくは請求項８に記載の液晶
表示素子。
【請求項１２】複屈折量を制御して表示を行うモード
の液晶を基板部に保持した液晶表示素子において、少くも一方の側の透明電極の表面に反射防止部を有して
いることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１３】複屈折量を制御して表示を行うモード
の液晶を基板部に保持した液晶表示素子において、基板若しくは２枚の基板の少なくとも一方側に、界面を
反射防止処理を施した位相差フィルムを少なくとも１枚
有していることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１４】複屈折量を制御して表示を行うモード
の液晶を基板部に保持した液晶表示素子において、基板若しくは２枚の基板の少なくとも一方側に、界面を
反射防止処理を施した位相差フィルムを少なくとも１枚
有していることを特徴とする請求項１から請求項１２の
いずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項１５】複屈折量を制御して表示を行うモード
の液晶を基板部に保持した液晶表示素子において、基板若しくは２枚の基板の少なくとも一方に界面反射率
が１％以下の位相差フィルムを少なくとも１枚有してい
ることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１６】前記位相差フィルムは、正面でのリタデーション値がゼロでない位相差フィルム
であること特徴とする請求項１から請求項１５のいずれ
かに記載の液晶表示素子。
【請求項１７】前記位相差フィルムは、複数の積層構造であり、その少くも１の積層部に反射防
止処理部を有していること特徴とする請求項１から請求
項１５のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項１８】液晶表示素子部の少くも１の空気層界
面に反射防止処理部を有していることを特徴とする請求
項１から請求項１７のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項１９】光を正面方向に集光する集光手段を有
していることを特徴とする請求項１から請求項１８のい
ずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項２０】導光板に、光を正面方向に集光する集
光手段を有していることを特徴とする請求項１から請求
項１９のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項２１】上記液晶は、黒表示を行う際の液晶のリタデーションがゼロでない液
晶であることを特徴とする請求項１から請求項２０のい
ずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項２２】上記液晶は、ＯＣＢ型表示モードの液晶であることを特徴とする請求
項１から請求項２１のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項２３】コントラスト値が１００以上であるこ
とを特徴とする請求項１から請求項２２のいずれかに記
載の液晶表示素子。
【請求項２４】液晶表示素子内部での反射を経て出射
される光が全入射光の０．０３％以下であることを特徴
とする請求項１から請求項２３のいずれかに記載の液晶
表示素子。