JP2002341336A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バックライトを有する液晶表示装置において、
表示面の輝度ムラを減少し、大画面においても良質な表
示を提供する。 【解決手段】バックライト４で生じる輝度ムラを測定
し、画素ごとにカラーフィルタ６ｂの膜厚を調整するこ
とで、バックライト４での輝度ムラを緩和し、表示面全
体の輝度ムラを減少させる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの端
末、テレビ受像機などに用いられる表示装置やビデオカ
メラレコーダのビューファインダ、携帯電話などに用い
られる液晶表示装置に関するものであり、特に表示面の
輝度ムラを改善した液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在ノート型パソコンやワープロなどの
表示装置として、主に透過型液晶表示装置が用いられて
いる。ここで、従来のバックライトを備えた透過型液晶
表示装置について、その概略構成を示す要部側面断面図
である図６を用いて説明する。

【０００３】図６に示すように、透過型液晶表示装置
は、上部ガラス基板５ａの片面にカラーフィルタ６ａお
よびブラックマトリクス７が形成され、この上に耐性と
平滑性のためのオーバーコート層２１を設け、共通電極
となる透明電極８が配置され、配向膜９ａを形成したカ
ラーフィルタ基板２と、下部ガラス基板５ｂの上に絶縁
膜１２、画素電極となる透明電極１１を形成し、その上
の層に配向膜９ｂを形成したアレイ基板３の間に液晶１
０が挟持され、上部ガラス基板５ａの表示面側の偏光板
１８ａと、下部ガラス基板５ｂのバックライト４側の偏
光板１８ｂが配置されてなる液晶パネル１と、導光体１
５の一端に蛍光管１４と、導光体１５の一面に反射層１
７を設け、蛍光管１４および反射層１７を反射部材１６
で囲み、また、上部に拡散シート１３を配置したバック
ライト４によって構成されている。

【０００４】この液晶表示装置は、透明電極８および透
明電極１１に液晶駆動信号を供給して液晶１０を制御す
ることにより表示が可能となる。

【０００５】今後、このような液晶表示装置では２１型
やさらに大きな画面サイズが開発され、表示容量もＸＧ
ＡからＳＸＧＡ、ＵＸＧＡへと高精細化が進み、液晶表
示装置はＣＲＴの代替モニタになりつつある。それに伴
い、その表示品位も従来に比べ、高いレベルが要求され
ている。

【０００６】ここで、表示品位を高めた大画面にするた
めには、液晶表示装置の表示面の発光輝度を均一にする
必要がある。表示面の発光輝度が均一でない場合には、
輝度ムラが発生し、表示品位を下げてしまう。従来で
は、バックライト４の輝度が均一であるとして液晶パネ
ル１は作成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現状のバック
ライトにおいて、直下方式バックライトでは蛍光管の発
光量を効率良く利用できる特徴があるが、この反面、蛍
光管を直接見るような形であるために輝度ムラが生じた
り、バックライトの厚みが厚くなる欠点がある。また、
サイドライト方式のバックライトではバックライトの厚
みは薄くできるが、大型の液晶表示装置では、光源から
の距離に応じて暗くなったり、ムラが生じるなどの欠点
がある。これらの欠点は直接液晶表示装置の表示面の輝
度不均一につながり、表示品位を下げる原因となってい
た。そこで、これらの欠点を補うためにバックライトに
おいて種々の提案がなされているが、輝度の均一性を上
げるために、発光面全体の輝度が下がったり、複雑な加
工を有するためにコストが上がりすぎるなどの問題があ
った。

【０００８】すなわち、表示面の表示品位を上げた液晶
表示装置や、表示面の表示品位を落とさずに大画面の液
晶表示装置を提供するためには、バックライトの輝度の
均一性を向上させる必要があり、そのためにはコストが
かかりすぎ、また液晶表示装置のサイズが大きくなって
しまうという課題がある。

【０００９】本発明は、上記課題を考慮し、コストがか
かりすぎず、またサイズが大きくなってしまうことな
く、表示面の表示品位が向上した、また表示面の表示品
質を落とさずに大画面で表示する液晶表示装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００１０】すなわち、本発明は、バックライトの輝度
ムラをカラーフィルタ基板２を用いて緩和し、表示面の
輝度が均一に近づいた液晶表示装置を実現することを目
的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、第１の本発明（請求項１に対応）は、バックラ
イトの光の強さに強弱がある液晶表示装置であって、対
向配置された一対の電極基板間に狭持された液晶層と、
前記電極基板のいずれか一方または他の基板に形成され
たカラーフィルタとを有する液晶パネルを備え、前記液
晶パネルを構成する少なくとも面状部材は、前記光が前
記面状部材を透過することによって前記光の強さの強弱
を相殺して出力光の強弱を均一にする液晶表示装置であ
る。

【００１２】また、第２の本発明（請求項２に対応）
は、前記面状部材は、前記カラーフィルタである第１の
本発明に記載の液晶表示装置である。

【００１３】また、第３の本発明（請求項３に対応）
は、前記カラーフィルタの透過率は、前記カラーフィル
タの厚さを変化させることで前記出力光の強弱を均一に
するよう調整されている第２の本発明に記載の液晶表示
装置である。

【００１４】また、第４の本発明（請求項４に対応）
は、前記カラーフィルタは、インクジェット法を用いて
形成されたものである第３の本発明に記載の液晶表示装
置である。

【００１５】また、第５の本発明（請求項５に対応）
は、前記面状部材は、前記光の透過光量を調整する透過
光量調整層である第１の本発明に記載の液晶表示装置で
ある。

【００１６】また、第６の本発明（請求項６に対応）
は、前記透過光量調整層の透過率は、前記透過光量調整
層の厚さを変化させることで前記出力光の強弱を均一に
するよう調整されている第５の本発明に記載の液晶表示
装置である。

【００１７】また、第７の本発明（請求項７に対応）
は、前記透過光量調整層は、インクジェット方を用いて
形成されたものである第６の本発明に記載の液晶表示装
置である。

【００１８】例えば本発明の液晶表示装置は、一例とし
て、対向配置された上下一対の電極基板間に液晶を挟持
してなる透過型の液晶表示装置であって、少なくとも一
方の電極基板にカラーフィルタを備え、画素の位置によ
りカラーフィルタの膜厚を変化させたことを特徴とす
る。

【００１９】上記発明により、画素の位置によりカラー
フィルタの膜厚を変えることで、カラーフィルタを通過
する光の量を調整することができる。

【００２０】また、例えば本発明の液晶表示装置は、一
例として、対向配置された上下一対の電極基板間に液晶
を挟持してなる透過型の液晶表示装置であって、少なく
とも一方の電極基板にカラーフィルタを備え、カラーフ
ィルタの次に透過光量を調整する層を設けたことを特徴
とする。

【００２１】上記発明により、透過光量を調整する層を
新たに設けたことで、輝度の調整をこの層を用いて行う
ことができる。

【００２２】また、例えば本発明の液晶表示装置は、一
例として、バックライトに用いる蛍光管と画素との距離
が大きいほどカラーフィルタの膜厚を薄くすることでカ
ラーフィルタを通過した透過光の輝度ムラを減少させる
ことを特徴とする。

【００２３】上記発明により、バックライトで生じた輝
度ムラをカラーフィルタを用いて減少させることで、表
示面の良質化を計ることができる。

【００２４】また、例えば本発明の液晶表示装置は、一
例として、バックライトに用いる蛍光管と画素との距離
が大きいほど透過光量を調整する層の膜厚を薄くするこ
とでカラーフィルタを通過した透過光の輝度ムラを減少
させることを特徴とする。

【００２５】上記発明により、バックライトで生じた輝
度ムラを透過光量を調整する層を用いて減少させること
で、表示面の良質化を計ることができる。

【００２６】また、例えば本発明の液晶表示装置は、一
例として、インクジェット法を用いてカラーフィルタを
形成することを特徴とする。

【００２７】上記発明により、通常のカラーフィルタ部
の作成と変わらない方法で輝度調整を行うことができ
る。

【００２８】また、例えば本発明の液晶表示装置は、一
例として、インクジェット法を用いて透過光量を調整す
る層を形成することを特徴とする。

【００２９】上記発明により、容易に輝度調整を行う層
を形成することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００３１】（実施の形態１）まず、本発明の液晶表示
装置の実施の形態１について図面を参照して説明する。

【００３２】図１は、本発明の実施の形態１における液
晶表示装置の概略構成を示した断面図である。従来例と
同一部分は同一の符号を付けて説明する。

【００３３】図１において１は液晶パネルを表してお
り、カラーフィルタ基板２とアレイ基板３の間に液晶１
０を挟持し、カラーフィルタ基板２の表示面側とアレイ
基板３のバックライト４側に偏光板１８ａ，１８ｂが配
置されている。

【００３４】２はカラーフィルタ基板を表しており、上
部ガラス基板５ａの片面にカラーフィルタ６ｂおよびブ
ラックマトリクス７が形成され、その上の層に共通電極
となる透明電極８が配置され、更に配向膜９ａが形成さ
れている。

【００３５】３はアレイ基板を表しており、下部ガラス
基板５ｂの片面に絶縁層１２、透明電極１１、配向膜９
ｂが形成されている。

【００３６】４はバックライトであり、導光体１５の一
端から蛍光体１４により光を入射し、反射層１７を用い
て光を散乱させ、平面光源として光を取り出すものであ
る。ここで、導光体１５の底面に漏れた光を再利用する
ために導光体１５の裏面に反射部材１６を配置し、輝度
ムラを低減するために導光体の１５の上面に拡散シート
１３を設けている。

【００３７】全体構成としては、従来の液晶表示装置と
特に変わりはない。変わりがあるのはカラーフィルタ基
板２である。そこで、改善したいバックライト４の特性
およびカラーフィルタ基板２について説明する。

【００３８】図２は、バックライトの特性について示し
た図である。図２において線３０は、導光体１５の一端
面に反射部材１６を巻き付けた蛍光管１４を置き、反射
面に反射層１７を設け、それに密接して反射部材１６を
配置して出射光の輝度を測定した値である。この値は、
蛍光管１４から離れるに従って出射光の輝度は減衰して
ゆき、導光体の厚みの７０〜８０倍の距離になると入射
面１９近傍の輝度値の１／１０以下になる。図２中の線
３１は、上記線３０の場合における輝度の不均一化を改
善する処理を施し、その輝度を測定した値である。ま
ず、反射層１７の面積を蛍光管１４近傍で狭くし、離れ
るに従って広くし、拡散シート１３を用いて光を拡散し
た、こうすることで表示面全体の輝度分布は、線３０の
状態からは輝度の均一化については改善されるものの、
まだ入射面１９付近で輝度が高い状態であり、蛍光管１
４から遠い場所における輝度の約１０％〜２０％程高い
値となる。

【００３９】図３は、図１に示すカラーフィルタ基板２
についての詳細図である。図中の番号は図１および図２
で示した番号と同様である。まず、ガラス基板５ａにブ
ラックマトリクス７を形成したものにカラーフィルタ６
ｂを形成していくが、ここでの形成法にはインクジェッ
ト法を用いる。カラーフィルタ６ｂの膜厚は一般に１〜
２μｍであり、例えば、膜厚の許容範囲を±０．３μｍ
とし、１．８μｍを膜厚の目標値とした。この許容範囲
は、用いる着色染料などによって決まる値であり、すべ
てに当てはまるわけではない。１．８μmの膜厚に対す
る透過率を１００％とし、１．８μｍの膜厚からの変化
膜厚量をＴμｍとした時、使用した着色染料の膜厚と透
過率Ｙ％との関係は次式で表される。

【００４０】

【数１】Ｙ＝（１−Ｔ／１．８μｍ）×１００ 故に、カラーフィルタ６ｂの膜厚変化によって約±１７
％の透過率の調整が行なえる。例えば、バックライト４
において入射面１９近傍の輝度が２０％だけ入射面１９
から遠い場所より高い場合を考える。まず、バックライ
トにおける中心の輝度値を１とすると、入射面１９近傍
の輝度値は１．１、もっとも入射面１９から遠い場所で
の輝度値は０．９と考えられる。バックライト４からの
光がカラーフィルタ４を透過することによって透過光の
輝度値が１になるように透過率を調整すると、入射面１
９近傍の透過率は約９１％で、膜厚は１．９６μｍ、も
っとも入射面１９から遠い場所での透過率は約１１１％
で、膜厚は１．６０μｍとなる。計算より求まった膜厚
によりカラーフィルタ６ｂを形成する。輝度値に合わせ
て膜厚を徐々に変化させていき、全体の輝度を均一化す
る。

【００４１】かかる構成によれば、バックライト４で生
じる輝度ムラをカラーフィルタ６ｂの膜厚を調整するこ
とで緩和し、表示面全体の輝度ムラを減少させることが
できる。注意すべき点として、急激な膜厚の変化が起こ
らないようにする。急激な膜厚の変化が生じると、色ム
ラが発生し、表示品位を下げてしまう結果をもたらす。

【００４２】このように、カラーフィルタ４の膜厚を調
整することにより、バックライト４からの光の強さに強
弱がある場合であっても、光の強さの強弱を相殺して出
力光の強弱を均一にすることが出来る。

【００４３】（実施の形態２）次に、本発明の液晶表示
装置の実施の形態２について図面を参照して説明する。

【００４４】図４は、本発明の実施の形態２の概略構成
図である。従来例および図１と同一部分は同一符号を用
いて表している。図４において１は液晶パネルであり、
カラーフィルタ基板２とアレイ基板３の間に液晶１０を
挟持してなる。液晶パネル１の表示面側とバックライト
４側に、偏光板１８ａ，１８ｂを配置し、バックライト
４を組して液晶表示装置となっている。２はカラーフィ
ルタ基板を表しており、上部ガラス基板５ａの片面にカ
ラーフィルタ６ａおよびブラックマトリクス７が形成さ
れ、カラーフィルタ６ａの上に透過光量を調整する層２
０を形成し、その上の層に共通電極となる透明電極８が
配置され、更に配向膜９ａが形成されている。アレイ基
板３およびバックライト４は実施の形態１と同様である
のでここでは説明を省く。

【００４５】図５は、本実施の形態におけるカラーフィ
ルタ基板２の詳細図である。まず、ガラス基板５ａにブ
ラックマトリクス７とカラーフィルタ６ａを形成する。
カラーフィルタ６ａの次に透過光量を調整する層２０を
形成する。この透過光量を調整する層２０により、図２
に示したバックライトでの輝度ムラを改善する。透過光
量を調整する層２０は、例えばＲ、Ｇ、Ｂの着色染料を
等分で混合したグレーの着色染料で形成する。この着色
染料は５μｍの膜厚で光を通さなくなる。すなわち、透
過率が０％となる。この透過光量を調整する層２０の膜
厚に対する透過率の関係は、透過率をＹ％、透過光量を
調整する層２０の膜厚をＴμｍ、透過光量を調整する層
２０の透過率が０％となる値をＫμｍとすると、次の式
で示される。

【００４６】

【数２】Ｙ＝（１−Ｔ／Ｋ）×１００ 例えばカラーフィルタ６ａの膜厚の目標値を１．８μｍ
とし、膜厚の許容範囲を±０．３μｍとし、目標値どお
りのカラーフィルタ６ａが形成できたとすると、この透
過光量を調整する層２０の膜厚は、０から０．３μｍの
許容範囲を持ち、Ｋが５μｍであることから、最大６％
の輝度ムラを改善することができる。

【００４７】かかる構成によれば、バックライト４で生
じる輝度ムラを透過光量を調整する層２０の膜厚を変更
することで減少することができ、表示面全体の輝度ムラ
を減少させることができる。また、透過光量を調整する
層２０に用いる染料によっては、より大きな輝度の調整
を行うことができる。

【００４８】このように、透過光量を緒性する層２０の
膜厚を調整することにより、バックライト４からの光の
強さに強弱がある場合であっても、光の強さの強弱を相
殺して出力光の強弱を均一にすることが出来る。

【００４９】なお、上記各実施の形態の説明では、バッ
クライト４をサイドライト方式バックライトの蛍光管１
本を用いるもので説明したが、蛍光管の本数の違うサイ
ドライト方式バックライトおよび直下方式バックライト
を用いる場合においても、輝度分布を調べることで、同
様の方法を用いて実現できることは言うまでもない。

【００５０】さらに、実施の形態１ではカラーフィルタ
６ｂの膜厚を調整する例について説明したが、このカラ
ーフィルタ６ｂは、実施の形態１以外の場所に形成され
ていても構わない。

【００５１】さらに、実施の形態２では、カラーフィル
タ６ｂの上に設けられた透過光量を調整する層２０の膜
厚を調整する例について説明したが、これに限らない。
透過光量を調整する層２０を偏光板１８ａ、１８ｂ、ガ
ラス基板５ａ、５ｂなど液晶パネルを構成するいずれか
の面状部材の上または下に設けても構わないし、液晶パ
ネルを構成する１つ以上の面状部材の上または下に設け
ても構わない。あるいは、液晶パネルを構成する少なく
とも１つ以上の面状部材自体が透過光量を調整する層２
０を兼ねていても構わない。

【００５２】さらに、カラーフィルタ６ｂの膜厚を調整
するとともに、透過光量を調整する層２０の膜厚も調整
することによって、輝度の調整を行っても構わない。

【００５３】さらに、本発明の液晶表示装置は、本実施
の形態の図１や図４で示した構成を持つ液晶表示装置に
限らず、他の構成の液晶表示装置であっても構わない。
要するに本発明の液晶表示装置は、バックライトの光の
強さに強弱がある液晶表示装置であって、対向配置され
た一対の電極基板間に狭持された液晶層と、前記電極基
板のいずれか一方または他の基板に形成されたカラーフ
ィルタとを有する液晶パネルを備え、前記液晶パネルを
構成する少なくとも面状部材は、前記光が前記面状部材
を透過することによって前記光の強さの強弱を相殺して
出力光の強弱を均一にする液晶表示装置でありさえすれ
ばよい。

【００５４】さらに、本実施の形態では、カラーフィル
タ６ｂや透過光量を調整する層２０の膜厚を調整するこ
とによってそれらの面状部材の透過率を調整するとして
説明したが、これに限らない。本実施の形態よりはかな
り製造コストがかかるため実用的ではないと予想される
が、場合によっては、カラーフィルタ６ｂや透過光量を
調整する層２０の透過率を、それらの面状部材の膜厚を
調整することによって調整する方法以外の方法で調整し
ても構わない。例えば、カラーフィルタ６ｂを形成する
ためのＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの着色染料の濃度を調整す
ることによってカラーフィルタ６ｂの透過率を調整して
も構わない。また、カラーフィルタ６ｂを形成するため
のＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの着色染料を複数種類の原料と
なる着色染料を配合したものとし、それら原料となる着
色染料の配合比を変化させることによってカラーフィル
タ６ｂの透過率を調整しても構わない。また、透過光量
を調整する層２０を形成するための着色染料の濃度を調
整することによって透過光量を調整する層２０の透過率
を調整しても構わない。また、透過光量を調整する層２
０を形成するための着色染料を複数種類の原料となる着
色染料を配合したものとし、それら原料となる着色染料
の配合比を変化させることによってカラーフィルタ６ｂ
の透過率を調整しても構わない。

【００５５】このように本実施の形態によれば、カラー
フィルタの膜厚変化を用いてバックライトでの輝度ムラ
を減少することができるので、余分な製造コストを増や
す必要なく表示面の良質化を計ることができる。

【００５６】さらに、本実施の形態によれば、透過光量
を調整する層を入れることでバックライトでの輝度ムラ
をカラーフィルタ基板で減少することができるので、今
まで部分部分で輝度の均一化を計ってきたものが、液晶
表示装置全体で輝度均一化を計ることができる。

【００５７】さらに、本実施の形態によれば、カラーフ
ィルタの膜厚変化や透過光量を調整する層の膜厚変化を
容易に行なえることができるので、特殊な技術や、製造
方法を用いずにカラーフィルタ基板を作成することがで
きる。

【００５８】なお、本実施の形態のカラーフィルタ基板
とアレイ基板とは、対向配置された一対の電極基板の例
である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、コストがかかりすぎず、またサイズが大
きくなってしまうことなく、表示面の表示品位が向上し
た、また表示面の表示品質を落とさずに大画面で表示す
る液晶表示装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の液晶表示装置の概略構
成を示した断面図

【図２】本発明の実施の形態１における種々のバックラ
イトの入射面からの距離に対応する輝度値の変化を示し
た図

【図３】本発明の実施の形態１の液晶表示装置のカラー
フィルタ基板の詳細図

【図４】本発明の実施の形態２の液晶表示装置の概略構
成を示した断面図

【図５】本発明の実施の形態２の液晶表示装置のカラー
フィルタ基板の詳細図

【図６】従来の液晶表示装置の概略構成を示した断面図

【符号の説明】

１ 液晶パネル ２ カラーフィルタ基板 ３ アレイ基板 ４ バックライト ５ａ，５ｂ ガラス基板 ６ａ，６ｂ カラーフィルタ ７ ブラックマトリクス ８ 透明電極（共通電極） ９ａ，９ｂ 配向膜 １０ 液晶 １１ 透明電極（画素電極） １２ 絶縁膜 １３ 拡散シート １４ 蛍光管 １５ 導光体 １６ 反射部材 １７ 反射層 １８ａ，１８ｂ 偏光板 １９ 蛍光管からの入射面 ２０ 透過光量を調整する層 ２１ オーバーコート層 ３０ 特別な処理を施していないバックライトの輝度特
性 ３１ 輝度を均一にするための処理を施したバックライ
トの輝度特性

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バックライトの光の強さに強弱がある液
   晶表示装置であって、 対向配置された一対の電極基板間に狭持された液晶層
   と、前記電極基板のいずれか一方または他の基板に形成
   されたカラーフィルタとを有する液晶パネルを備え、 前記液晶パネルを構成する少なくとも面状部材は、前記
   光が前記面状部材を透過することによって前記光の強さ
   の強弱を相殺して出力光の強弱を均一にする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 前記面状部材は、前記カラーフィルタで
   ある請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記カラーフィルタの透過率は、前記カ
   ラーフィルタの厚さを変化させることで前記出力光の強
   弱を均一にするよう調整されている請求項２記載の液晶
   表示装置。
4. 【請求項４】 前記カラーフィルタは、インクジェット
   法を用いて形成されたものである請求項３記載の液晶表
   示装置。
5. 【請求項５】 前記面状部材は、前記光の透過光量を調
   整する透過光量調整層である請求項１記載の液晶表示装
   置。
6. 【請求項６】 前記透過光量調整層の透過率は、前記透
   過光量調整層の厚さを変化させることで前記出力光の強
   弱を均一にするよう調整されている請求項５記載の液晶
   表示装置。
7. 【請求項７】 前記透過光量調整層は、インクジェット
   方を用いて形成されたものである請求項６記載の液晶表
   示装置。