JP2001290144A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックライトからの光が電極部で入反射を繰
り返して損失するため、光利用効率が悪く高輝度化の妨
げとなっていた。 【解決手段】 開口部以外の部分、例えば前記共通電
極、画素電極、走査信号線、映像信号線及び半導体スイ
ッチ素子の一部あるいは全部と同一パターンで光拡散層
を設けることによって、バックライトから出射された光
を拡散させパネル内部に入射させることにより光透過率
を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関
し、広視野角かつ高輝度の液晶表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照しながら、上記した液
晶表示装置の一例について説明する。

【０００３】（図１）は特開平８−２８６２１１号公報
に示す液晶表示装置の画素部の構成を示す断面図であ
る。

【０００４】従来、横電界印加方式（ＩＰＳ）を用いた
表示方式では、縦電界印加方式（ＴＮ）に比べれば非常
に広視野角が実現できるものの、画素電極と対向電極が
アレイ基板に同時に形成されるため、入射光が両電極で
遮られ、したがって画面が全体的に暗くなる、という問
題があった。

【０００５】この課題に対して、特開平８−２８６２１
１号公報の液晶表示装置では、（図１）に示すように、
画素電極１０４及び対向電極１０５の断面形状をいずれ
もＶ字形状とした構成である。

【０００６】これらの構成によれば、画素電極及び対向
電極への入射光の少なくとも一部を、反射により画素電
極−対向電極間の開口部に集光できるため、液晶パネル
を透過する実質的光量を増加でき、光透過率を向上させ
ることができるので、高輝度の液晶表示装置を得ること
ができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような液晶表示装置の場合、以下のような課題が残され
ていた。

【０００８】（１）光透過率を向上させるために、画素
電極及び対向電極の断面形状をいずれもＶ字形状あるい
は逆Ｖ字形状するのは、複雑な製造プロセスを伴うた
め、歩留まりの低下を招く恐れがある。

【０００９】（２）従来の電極形状と異なれば電界分布
特性が変わるため、Ｔ−Ｖ特性（透過率−駆動電圧特
性）などパネルの光学特性が従来構成の液晶パネルと変
わってしまう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本願の液晶表示装置は、 （１）共通電極、画素電極、走査信号線、映像信号線及
び半導体スイッチ素子を形成したアレイ基板と、対向基
板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持され
た液晶層とからなり、前記アレイ基板及び前記対向基板
の少なくとも開口部以外の部分に光拡散手段を設けた構
成とした。

【００１１】（２）画素電極、走査信号線、映像信号線
及び半導体スイッチ素子を形成したアレイ基板と、共通
電極を形成した対向基板と、前記アレイ基板と前記対向
基板との間に挟持された液晶層とからなり、前記アレイ
基板及び前記対向基板の少なくとも開口部以外の部分に
光拡散手段を設けた構成とした。

【００１２】（３）画素電極、走査信号線、映像信号線
及び半導体スイッチ素子を形成したアレイ基板と、共通
電極を形成した対向基板と、前記アレイ基板と前記対向
基板との間に挟持された液晶層とからなり、前記液晶層
の配向を制御する配向制御部材を前記アレイ基板及び前
記対向基板の一方あるいは両方に設けた液晶表示装置で
あって、前記アレイ基板及び前記対向基板の少なくとも
開口部以外の部分に光拡散手段を設けた構成とした。

【００１３】（４）光拡散手段は、前記共通電極、画素
電極、走査信号線、映像信号線及び半導体スイッチ素子
の一部あるいは全部と同一パターンで形成された構成と
した。

【００１４】（５）共通電極、画素電極、走査信号線、
映像信号線及び半導体スイッチ素子の一部あるいは全部
が光拡散部材で形成された構成とした。

【００１５】（６）アレイ基板に設けた光拡散手段上に
共通電極及び画素電極の一方あるいは両方を形成した構
成とした。

【００１６】（７）光拡散手段は、異なる光学特性を有
する複数の層からなる構成とした。

【００１７】（８）光拡散手段は、異なる屈折率を有す
る複数の層からなる構成とした。

【００１８】（９）共通電極及び画素電極のうち、少な
くともその一部が透明導電体からなる構成とした。

【００１９】（１０）共通電極及び画素電極の各々の線
幅と、前記共通電極と前記画素電極との間の間隙は、少
なくともその一方が、前記アレイ基板と前記対向基板と
の間の間隙と略同じか、もしくは小さい構成とした。

【００２０】（１１）共通電極の一部と映像信号線は、
基板面に直交する方向から見た場合に、各々の形成パタ
ーンの位置が相互に重なり合うよう絶縁層を介して積層
された積層型共通電極と積層型映像信号線である構成と
した。

【００２１】（１２）遮光層をアレイ基板に設けた構成
とした。

【００２２】（１３）光拡散手段は、感光性樹脂材料か
らなる構成とした。

【００２３】（１４）光拡散手段は、共通電極、画素電
極、走査信号線、映像信号線及び半導体スイッチ素子を
形成する過程で使用するいずれかの保護膜からなる構成
とした。

【００２４】（１５）光拡散手段は、配向制御部材と同
一材料からなる構成とした。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２６】（実施の形態１）本発明の第１の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００２７】図２（ａ）は本発明の第１の実施例におけ
る液晶表示装置の構成を示す断面図、図２（ｂ）は第１
の実施例における液晶表示装置の構成を示す平面図であ
る。図３は本発明の第１の実施例における液晶表示装置
の画素部近傍の断面拡大図である。

【００２８】図２において、１Ａはアレイ基板、１Ｂは
対向基板、２は液晶、３は共通電極、４は画素電極、５
は画素電極４と接続され映像信号を与える映像信号線、
６は走査信号線、７は半導体スイッチ素子、８ａは赤色
カラーフィルター材料、８ｂは緑色カラーフィルター材
料、８ｃは青色カラーフィルター材料、９Ａはアレイ基
板１Ａの内面に形成した配向膜、９Ｂは対向基板１Ｂの
内面に形成した配向膜、１０はブラックマトリックス、
１１は光拡散層である。

【００２９】以下、図２及び図３を用いてその動作につ
いて述べる。

【００３０】まず、図２（ａ）に示すように、アレイ基
板１Ａ上にＡｌ等からなる導電膜でパターニングされた
走査信号線６を形成し、絶縁膜を形成した後、ａ−Ｓｉ
等からなる半導体スイッチ素子７、また、Ａｌ等からな
る導電膜でパターニングされた映像信号線５を形成す
る。

【００３１】つぎに、光拡散層１１を共通電極３、画素
電極４、映像信号線５、走査信号線６、及び半導体スイ
ッチ素子７の配線パターン、すなわち、非開口部と重畳
するようなパターンで形成しておく。光拡散層１１は、
例えばアクリル系感光樹脂材料にＴｉＯ2等の微粒子粉
末等を混合させ形成する。さらに、光拡散層１１の上に
共通電極３及び画素電極４をＡｌ等からなる導電膜で櫛
形にパターン形成する。ただし、共通電極３及び画素電
極４をＩＴＯ等の透明電極で形成する場合は、光拡散層
１１を設ける必要はない。

【００３２】ここで、共通電極３の一部と映像信号線５
は、アレイ基板１Ａに直交する方向から見た場合に、各
々の形成パターンの位置が相互に重なり合うよう絶縁層
を介して積層された積層型共通電極と積層型映像信号線
であってもよい。このような構成にすれば、映像信号線
５に最も近い側の画素電極４との間にも電界を発生する
ことができる。したがって、従来、ブラックマトリッス
１１で覆っていた部分も光を透過するようになり、実質
開口率が向上するので、より高輝度のパネルを得ること
ができる。

【００３３】透明基板１Ａ、１Ｂには、液晶２の分子の
配列を整列させるためにポリイミド等からなる配向膜９
Ａ、９Ｂを形成する。透明基板１Ｂは透明基板１Ａに対
向して設け、赤色カラーフィルター材料８ａ、緑色カラ
ーフィルター材料８ｂ、青色カラーフィルター材料８
ｃ、及びブラックマトリックス１０が所定のパターンに
形成されている。

【００３４】このように作製された透明基板１Ａ、１Ｂ
は、各々所定の方向に初期配向方位を形成し、周辺部を
シール剤で接着した後、液晶２を注入し封止する。

【００３５】半導体スイッチ素子７は映像信号線５及び
走査信号線６から入力される駆動信号によってオン、オ
フ制御される。そして、半導体スイッチ素子７と接続さ
れた画素電極４と、共通電極３との間に印加された電圧
によって電界を発生させ、液晶２の配向を変化させて各
画素の輝度を制御し、画像を表示する。

【００３６】一般に横電界印加方式（ＩＰＳ）を用いた
表示方式では、縦電界印加方式（ＴＮ）に比べれば非常
に広視野角が実現できるものの、共通電極と画素電極が
アレイ側基板に同時に形成されるため、開口率が３０〜
４０％と低く、したがって画面が全体的に暗くなる、と
いう問題があった。

【００３７】従来の構成では、バックライトから出射し
た光の一部はアレイ基板１Ａを透過した後、共通電極３
あるいは画素電極４で反射され、バックライトあるいは
アレイ基板１Ａ内で繰り返し反射することにより大きく
光量を損失していた。

【００３８】そこで本発明では、図３に示すようにアレ
イ基板１Ａに光拡散層１１を設け、バックライトから出
射された光を拡散させパネル内部に入射させる構成とし
た。

【００３９】図３において、実線で示した矢印が、バッ
クライトから出射した光が光拡散層１１で拡散されパネ
ル内部に入射する様子を示した光線追跡図である。破線
で示した矢印は、光拡散層１１がない従来構成の場合
で、バックライトから出射した光が共通電極３及び画素
電極４で反射される様子を示した光線追跡図である。

【００４０】本実施例では、マスクパターンにより各電
極の配線パターンに対応した光拡散層を形成できるよう
にするために、光拡散層１１の構成材料としてアクリル
系感光樹脂材料を用いた。

【００４１】バックライトから出射された光はＴｉＯ2
微粒子に衝突して拡散され、その一部はパネル内部に入
射することになるので光透過率を向上することができ
る。パネル内部に入射する光量をより大きくするため、
光拡散層１１は光学特性の異なる複数の層、例えば屈折
率の異なる複数の層、あるいはＴｉＯ2微粒子の添加量
が異なる複数の層で形成してもよい。

【００４２】さらに、（電極間隙ｌ、電極幅ｗ＞セルギ
ャップｄ）の場合、横電界のみが発生するが、（電極間
隙ｌ、電極幅ｗ＜セルギャップｄ）では横方向の電界の
みならず電極の周辺電界による縦方向の電界も発生す
る。例えば、電極間隙ｌ＝４μｍ、電極幅ｗ＝４μｍ、
セルギャップｄ＝4μｍ、の場合、電極上の電界強度が
大きくなって液晶も変調可能になるので、電極に透明導
電体を使用すれば高透過率となる。

【００４３】なお、本実施例では、光拡散層１１にアク
リル系感光樹脂材料を使った場合の例について説明した
が、アレイの製造プロセスで保護膜として使用される窒
化シリコン、酸化タンタル、酸化シリコン、弗化マグネ
シウム等を用いてもかまわない。

【００４４】また、ブラックマトリックス１０は対向基
板１Ｂ側に設けた構成で説明したが、アレイ基板１Ａ側
に設けた構成の方がアレイ基板１Ａと対向基板１Ｂとの
位置ずれによる開口部損失を低減できるので、より高輝
度のパネルを得ることができる。

【００４５】（実施の形態２）次に、本発明の第２の実
施例について図面を参照しながら説明する。

【００４６】図４は本発明の第２の実施例における液晶
表示装置の構成を示す画素部近傍の拡大断面図である。

【００４７】本実施例は（実施の形態１）の場合と異な
り、ＴＮモードでの実施例である。

【００４８】本実施例では、共通電極３は対向基板１Ｂ
側に設け、画素電極４は画素毎に対応するような形でア
レイ基板１Ａ側に設ける。また、画素電極４は半導体ス
イッチ素子７と接続され、映像信号線５及び走査信号線
６から入力される駆動信号によってオン、オフ制御され
る。そして、対向基板１Ｂに設けた共通電極３との間に
印加された電圧によって縦電界を発生させ、液晶２の配
向を変化させて各画素の輝度を制御し、画像を表示す
る。

【００４９】本実施例の場合、共通電極３及び画素電極
４を形成した部分はＩＴＯ等の透明導電体で形成するの
で開口部となる。したがって、光拡散層１１の構成や製
造方法は（実施の形態１）と同様のものでよいが、光拡
散層１１を設ける部分としては、それ以外の非開口部、
すなわち、映像信号線５、走査信号線６、及び半導体ス
イッチ素子７の配線パターンと重畳するような部分に形
成しておく。

【００５０】このような構成により、バックライトから
出射された光を拡散させ、パネル内部に入射させること
により光透過率を向上することができる。

【００５１】（実施の形態３）次に、本発明の第３の実
施例について図面を参照しながら説明する。

【００５２】図５は本発明の第３の実施例における液晶
表示装置の構成を示す画素部近傍の拡大断面図である。

【００５３】本実施例は（実施の形態１）あるいは（実
施の形態２）の場合と異なり、垂直配向を用いたＶＡモ
ードでの実施例である。

【００５４】図５において１２は液晶層２の配向を制御
する配向制御部材であり、画素内で異なる配向方向をも
つ領域に分割することにより広視野角にすることができ
る。液晶層２にはネガ型の液晶材料を用い、配向膜９
Ａ、９Ｂは垂直配向が得られるものを使用する。

【００５５】配向制御部材１２は、（実施の形態１）で
説明したような光拡散層１１を形成する方法と同じよう
に、例えばアクリル系感光性樹脂材料を用いフォトリソ
で所定の形状にパターニングすることによって形成する
ことができる。

【００５６】光拡散層１１の構成や製造方法は（実施の
形態１）あるいは（実施の形態２）と同様のものでよ
く、同様に光利用効率を従来以上に向上することができ
る。

【００５７】したがって、配向制御部材１２と、光拡散
層１１を同じ材料、同じ製造工程で形成すれば、工程数
を増すことなく、光利用効率が高く、高輝度かつ広視野
角の液晶表示装置を得ることができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明による液晶表
示装置は、光拡散層によってバックライトから出射され
た光を拡散させパネル内部に入射させることにより光透
過率を向上することができる。

【００５９】また、アレイプロセスを利用して光拡散層
を形成するので、製造プロセスが大幅に増加することな
く、また外部からのダスト付着で不良が発生することも
ない。

【００６０】したがって、画質の優れた液晶表示装置を
得ることができるので工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の液晶表示装置の構成を示す平面図

【図２】本発明の第１の実施例における液晶表示装置の
構成を示す図

【図３】本発明の第１の実施例における液晶表示装置の
画素部近傍の拡大断面図

【図４】本発明の第２の実施例における液晶表示装置の
画素部近傍の拡大断面図

【図５】本発明の第３の実施例における液晶表示装置の
画素部近傍の拡大断面図

【符号の説明】

１Ａ アレイ基板 １Ｂ 対向基板 ２ 液晶 ３ 共通電極 ４ 画素電極 ５ 映像信号線 ６ 走査信号線 ７ 半導体スイッチ素子 ８ａ 赤色カラーフィルター材料 ８ｂ 緑色カラーフィルター材料 ８ｃ 青色カラーフィルター材料 ９Ａ 配向層 ９Ｂ 配向膜 １０ ブラックマトリックス １１ 光拡散層 １２ 配向制御部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩田 昭教 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 脇田 尚英 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 FA31Y FB04 FB13 FC02 FC10 FC26 FD04 FD12 GA13 HA18 LA03 LA18 2H092 JA26 JA38 JB13 JB23 JB32 JB51 KA05 KA07 KA16 KA18 KB21 NA17 NA25 NA27 PA09 QA06 QA18 5C094 AA10 BA03 BA43 CA19 EA04 EA07 EB05 ED13

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共通電極、画素電極、走査信号線、映像信
   号線及び半導体スイッチ素子を形成したアレイ基板と、
   対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟
   持された液晶層とからなり、前記アレイ基板及び前記対
   向基板の少なくとも開口部以外の部分に光拡散手段を設
   けたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】画素電極、走査信号線、映像信号線及び半
   導体スイッチ素子を形成したアレイ基板と、共通電極を
   形成した対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板と
   の間に挟持された液晶層とからなり、前記アレイ基板及
   び前記対向基板の少なくとも開口部以外の部分に光拡散
   手段を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】画素電極、走査信号線、映像信号線及び半
   導体スイッチ素子を形成したアレイ基板と、共通電極を
   形成した対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板と
   の間に挟持された液晶層とからなり、前記液晶層の配向
   を制御する配向制御部材を前記アレイ基板及び前記対向
   基板の一方あるいは両方に設けた液晶表示装置であっ
   て、前記アレイ基板及び前記対向基板の少なくとも開口
   部以外の部分に光拡散手段を設けたことを特徴とする液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】前記光拡散手段は、前記共通電極、画素電
   極、走査信号線、映像信号線及び半導体スイッチ素子の
   一部あるいは全部と同一パターンで形成されたことを特
   徴とする請求項１から３いずれかに記載の液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】前記共通電極、画素電極、走査信号線、映
   像信号線及び半導体スイッチ素子の一部あるいは全部が
   光拡散部材で形成されたことを特徴とする請求項１から
   ３いずれかに記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】前記アレイ基板に設けた光拡散手段上に前
   記共通電極及び前記画素電極の一方あるいは両方を形成
   したことを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の
   液晶表示装置。
7. 【請求項７】前記光拡散手段は、異なる光学特性を有す
   る複数の層から構成されたことを特徴とする請求項１か
   ら３いずれかに記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】前記光拡散手段は、異なる屈折率を有する
   複数の層から構成されたことを特徴とする請求項６記載
   の液晶表示装置。
9. 【請求項９】前記共通電極及び画素電極のうち、少なく
   もその一部が透明導電体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。
10. 【請求項１０】前記共通電極及び前記画素電極の各々の
    線幅と、前記共通電極と前記画素電極との間の間隙は、
    少なくともその一方が、前記アレイ基板と前記対向基板
    との間の間隙と略同じか、もしくは小さいことを特徴と
    する請求項１記載の液晶表示装置。
11. 【請求項１１】前記共通電極の一部と前記映像信号線
    は、基板面に直交する方向から見た場合に、各々の形成
    パターンの位置が相互に重なり合うよう絶縁層を介して
    積層された積層型共通電極と積層型映像信号線であるこ
    とを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
12. 【請求項１２】遮光層を前記アレイ基板に設けたことを
    特徴とする請求項１から３いずれかに記載の液晶表示装
    置。
13. 【請求項１３】前記光拡散手段は、感光性樹脂材料から
    なること特徴とする請求項１から３いずれかに記載の液
    晶表示装置。
14. 【請求項１４】前記光拡散手段は、前記共通電極、画素
    電極、走査信号線、映像信号線及び半導体スイッチ素子
    を形成する過程で使用するいずれかの保護膜からなるこ
    とを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の液晶表
    示装置。
15. 【請求項１５】前記光拡散手段は、前記配向制御部材と
    同一材料で形成したことを特徴とする請求項３記載の液
    晶表示装置。