JP2005099499A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、液晶表示装置に係り、特に、表示品位を改善するために導入された拡散層を備えた透過型液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a transmissive liquid crystal display device having a diffusion layer introduced to improve display quality.
液晶表示装置は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層を挟持して構成された液晶表示パネルを備えている。最近では、開口率の拡大などを目的として、アレイ基板上にカラーフィルタ層を備えた構造、いわゆるカラーフィルタ・オン・アレイ(COA)構造が実用化されている。 The liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel configured by sandwiching a liquid crystal layer between an array substrate and a counter substrate. Recently, for the purpose of increasing the aperture ratio, a structure including a color filter layer on an array substrate, that is, a so-called color filter on array (COA) structure has been put into practical use.
このCOA構造では、アレイ基板上の画素毎に対応する色に着色されたカラーフィルタ層が配置され、さらに、それぞれの画素がブラックマトリクスによって区画されている。このブラックマトリクスは、画素の行方向や列方向に沿ってほぼ等間隔に配列されている。 In this COA structure, a color filter layer colored in a color corresponding to each pixel on the array substrate is disposed, and each pixel is partitioned by a black matrix. The black matrix is arranged at substantially equal intervals along the row direction and the column direction of the pixels.
一方で、単純マトリクス駆動方式の液晶表示装置において、クロストークを有効に低減するために、液晶表示パネルの表示面側にヘイズ値が40乃至70%とされた拡散層を形成する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
近年、液晶表示装置の小型、軽量化が進んできており、室外でも使用する機会が増えてきている。COA構造を持つ液晶表示装置の場合、太陽光などの外光が液晶表示パネルの内部に侵入し、アレイ基板においてほぼ等間隔で配列されたブラックマトリックスで反射され画面上で干渉することで、外光の光源を中心にブラックマトリクスの延出方向に反射光が写り込むといった現象が生ずる。 In recent years, liquid crystal display devices have been reduced in size and weight, and the opportunity to use them outdoors has increased. In the case of a liquid crystal display device having a COA structure, external light such as sunlight penetrates into the liquid crystal display panel, is reflected by a black matrix arranged at almost equal intervals on the array substrate, and interferes on the screen. A phenomenon occurs in which reflected light is reflected in the extending direction of the black matrix around the light source.
例えば、画素の行方向及び列方向に沿って等間隔でブラックマトリクスを配列したアレイ基板を採用した場合、室外で液晶表示装置を観察すると、図5に示すように、太陽光を中心に十字方向に干渉光が写り込む場合があり、表示品位を劣化するおそれがある。 For example, when an array substrate in which black matrices are arranged at equal intervals along the pixel row direction and column direction is employed, when the liquid crystal display device is observed outdoors, the cross direction is centered on sunlight as shown in FIG. In some cases, interference light may be reflected on the display, which may deteriorate the display quality.
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device with good display quality.
この発明の様態による液晶表示装置は、
カラーフィルタ層を備えた画素を区画するブラックマトリクスを有するアレイ基板と、前記アレイ基板に対向して配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に狭持された液晶層と、を有する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを前記アレイ基板の背面側から照明するバックライトユニットと、
前記アレイ基板及び前記対向基板の外面にそれぞれ配置された偏光板と、
前記対向基板の前記液晶層側表面と前記偏光板の外表面との間に配置された少なくとも1層の拡散層と、
を備えたことを特徴とする。
A liquid crystal display device according to an aspect of the present invention
An array substrate having a black matrix for partitioning a pixel having a color filter layer; a counter substrate disposed opposite to the array substrate; and a liquid crystal layer sandwiched between the array substrate and the counter substrate; A liquid crystal display panel having
A backlight unit that illuminates the liquid crystal display panel from the back side of the array substrate;
Polarizing plates respectively disposed on the outer surfaces of the array substrate and the counter substrate;
At least one diffusion layer disposed between the liquid crystal layer side surface of the counter substrate and the outer surface of the polarizing plate;
It is provided with.
この発明によれば、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。 According to the present invention, a liquid crystal display device with good display quality can be provided.
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。 A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、液晶表示装置、例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置は、透過型液晶表示パネル10を備えている。この液晶表示パネル10は、一対の基板間に液晶組成物を挟持して構成されている。すなわち、液晶表示パネル10は、アレイ基板100と、このアレイ基板100に対向して配置された対向基板200と、アレイ基板100と対向基板200との間に配置された液晶分子を含む液晶層300とを備えている。
As shown in FIG. 1, a liquid crystal display device, for example, an active matrix liquid crystal display device includes a transmissive liquid
これらアレイ基板100と対向基板200とは、液晶層300を挟持するための所定のセルギャップを形成しつつシール部材11によって貼り合わせられている。液晶層300は、アレイ基板100と対向基板200との間に封入された液晶組成物によって構成されている。
The
このような液晶表示パネル10は、シール部材11によって囲まれた内側に、画像を表示する有効表示部12を備えている。この有効表示部12は、マトリクス状に配置された複数の画素PX(R、G、B)によって構成されている。これらの画素は、赤色用の画素PXR、緑色用の画素PXG、青色用の画素PXBを含んでいる。
Such a liquid
各画素PX(R、G、B)は、基本的に同一構造であるが、それぞれ対応する色に着色された着色層すなわちカラーフィルタ層を備えている。つまり、画素PXRは、赤色樹脂材料からなるカラーフィルタ層を備えている。画素PXGは、緑色樹脂材料からなるカラーフィルタ層を備えている。画素PXBは、青色樹脂材料からなるカラーフィルタ層を備えている。 Each pixel PX (R, G, B) has basically the same structure, but includes a colored layer, that is, a color filter layer colored in a corresponding color. That is, the pixel PXR includes a color filter layer made of a red resin material. The pixel PXG includes a color filter layer made of a green resin material. The pixel PXB includes a color filter layer made of a blue resin material.
また、液晶表示パネル10は、有効表示部12の外周に沿って額縁状の遮光部13を備えている。この遮光部13は、遮光性を有する樹脂材料によって形成された遮光層を備えている。
Further, the liquid
さらに、液晶表示パネル10は、有効表示部12の周辺に回路部14を備えている。この回路部14は、少なくとも駆動回路の一部を備えており、ここでは、m本の走査線Y1〜Ymに駆動信号(走査信号)を供給する走査線駆動回路18、n本の信号線X1〜Xnに駆動信号(映像信号)を供給する信号線駆動回路19などを有している。
Further, the liquid
有効表示部12において、アレイ基板100は、m本の走査線Y1〜Ym、n本の信号線X1〜Xn、m×n個のスイッチング素子121、m×n個の画素電極151などを備えている。また、有効表示部12において、対向基板200は、全画素PXに共通の対向電極204を備えている。
In the
各走査線Y(1〜m)は、画素PXの行方向に沿って延在されている。各信号線X(1〜n)は、画素PXの列方向に沿って延在されている。各スイッチング素子121は、各画素PXにおいて、走査線Yと信号線Xとの交差部近傍に配置されている。
Each scanning line Y (1 to m) extends along the row direction of the pixel PX. Each signal line X (1 to n) extends along the column direction of the pixels PX. Each
このスイッチング素子121のゲート電極121Gは、走査線Yに接続されている(あるいは走査線Yと一体的に形成されている)。スイッチング素子121のドレイン電極121Dは、半導体層のドレイン領域にコンタクトするとともに信号線Xに接続されている(あるいは信号線Xと一体的に形成されている)。スイッチング素子121のソース電極121Sは、半導体層のソース領域にコンタクトするとともに画素電極151に接続されている。
The
画素電極151は、画素毎に独立しており、有効表示部12においてマトリクス状に配置されている。各画素電極151は、各画素PXにおいて、スイッチング素子121に接続されている。この画素電極151は、例えばITO(インジウム・ティン・オキサイド)などの光透過性を有する導電部材によって形成されている。
The
対向電極204は、すべての画素PXに対して共通に配置されており、液晶層300を介してm×n個の画素電極151すべてに対向する。この対向電極204は、例えばITOなどの光透過性を有する導電部材によって形成されている。
The counter electrode 204 is disposed in common for all the pixels PX, and faces all the m ×
すなわち、図2に示すように、液晶表示装置は、透過型液晶表示パネル10と、液晶表示パネル10をアレイ基板100の背面側から照明するバックライトユニット400と、を備えて構成されている。
That is, as shown in FIG. 2, the liquid crystal display device includes a transmissive liquid
図2に示した構造の透過型液晶表示パネル10では、アレイ基板100は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板101を用いて構成され、有効表示部12において、走査線及び信号線などの各種配線、スイッチング素子、画素電極などを備えている。さらに、アレイ基板100は、赤色画素PXR、緑色画素PXG、青色画素PXBにそれぞれ配置された赤色カラーフィルタ層CFR、緑色カラーフィルタ層CFG、青色カラーフィルタ層CFB、それぞれの画素を区画するブラックマトリクスBM、有効表示部12の全体を覆うように配置された配向膜103などを備えている。ブラックマトリクスBMは、画素PXの行方向や列方向に沿ってほぼ等間隔に配列されている。
In the transmissive liquid
一方で、対向基板200は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板201を用いて構成され、有効表示部12において、対向電極などを備え、さらに、有効表示部12の全体を覆うように配置された配向膜205などを備えている。
On the other hand, the
また、液晶表示パネル10において、アレイ基板100の外面には、偏光板PL1が設けられている。対向基板200の外面には、偏光板PL2が設けられている。さらに、対向基板200の液晶層300側の表面(図2に示した例では配向膜205の表面)と偏光板PL2の外表面との間には、少なくとも1層の拡散層DFが配置されている。この拡散層DFは、液晶層300を透過した透過光をランダムな方向に拡散させる機能を有している。
In the liquid
このような透過型液晶表示パネル10を備えた液晶表示装置では、バックライトユニット400から出射された光は、液晶表示パネル10をアレイ基板100の背面側から照明する。液晶表示パネル10におけるアレイ基板100側の偏光板PL1を通過して液晶表示パネル10の内部に入射した光は、液晶組成物300を介して変調され、対向基板200側の偏光板PL2によって選択的に透過される。これにより、液晶表示パネル10の表示領域102に画像が表示される。
In the liquid crystal display device including such a transmissive liquid
このような液晶表示装置を室外で使用した場合、太陽光などの外光が液晶表示装置の内部に進入してアレイ基板100上のブラックマトリクスBMで反射したとしても、拡散層DFを通ることで光の進行方向が分散され、拡散層DFを通過後の反射光は拡散される。したがって、この拡散光が画面上に到達したとしても、その拡散方向に規則性はなくランダムであるために、拡散光による干渉が抑制される。このため、室外でも光干渉による写り込みの少ない優れた表示品位を実現することが可能となる。
When such a liquid crystal display device is used outdoors, even if external light such as sunlight enters the liquid crystal display device and is reflected by the black matrix BM on the
上述した拡散層DFは、外部光源の写り込みを充分に抑制するためには、対向基板200上の偏光板PL2側に配置されることが望ましい。図2に示した実施の形態では、拡散層DFは、対向基板200と偏光板PL2との間に配置されている。この拡散層DFは、偏光板PL2と一体に形成されても良いし、偏光板PL2とは別体のフィルム状または薄膜状のものを設けても良い。
The diffusion layer DF described above is desirably disposed on the polarizing plate PL2 side on the
例えば、図3に示した偏光板PL2は、2層の保護層501及び502を備えており、さらに、保護層501と502との間に配置された検光子503を備えるとともに保護層501の外表面に配置された接着層504を備えて構成されている。この接着層504は、接着剤の他に光拡散機能を有した拡散材を含有しており、拡散層DFとしての機能を兼ね備えている。このような接着層504を介して偏光板PL2を対向基板200の外面に接着することにより、対向基板200と偏光板PL2の検光子503との間に拡散層DFが配置されることになる。
For example, the polarizing plate PL2 shown in FIG. 3 includes two
これにより、拡散層を別体で設ける場合と比較して、液晶表示装置全体の厚さを薄くすることができるとともに、製造工程数を削減することができ、コストを低減することが可能となる。 As a result, compared to the case where the diffusion layer is provided separately, the thickness of the entire liquid crystal display device can be reduced, the number of manufacturing steps can be reduced, and the cost can be reduced. .
なお、拡散層DFは、対向基板200上の偏光板PL2側に限らず、絶縁基板201と対向電極204との間に配置しても良いし、対向電極204が光拡散機能を有した拡散材を含有して拡散層DFとしての機能を兼ね備えていても良い。
Note that the diffusion layer DF is not limited to the polarizing plate PL2 side on the
また、ここで適用される拡散層DFは、指向性を持つように構成されても良い。特に、拡散層DFは、ブラックマトリクスBMの延在する方向に対して直交する方向で高い拡散度を有するような嗜好性を持つことが望ましい。 Further, the diffusion layer DF applied here may be configured to have directivity. In particular, it is desirable that the diffusion layer DF has a preference that has a high degree of diffusion in a direction orthogonal to the direction in which the black matrix BM extends.
すなわち、拡散層DFは、液晶層300を透過した後に所定入射角度で拡散層DFに入射した光の拡散度が他の入射角度で入射した光より高くなるような特性を有している。このような拡散層DFは、ある一方向に透過する透過光の拡散度をヘイズ値で規定したとき、拡散層DFの法線に対して所定軸方向に倒れた倒れ角度から拡散層DFに入射した入射光の入射角度と、拡散層DFから出射された出射光の拡散度すなわちヘイズ値との関係に基づき、所定入射角度でヘイズ値の極大値を持つように構成されている。
That is, the diffusion layer DF has a characteristic that the diffusion degree of the light incident on the diffusion layer DF at a predetermined incident angle after passing through the
このヘイズ値の測定は、図4に示すように、ヘイズ測定器3を用いて行う。すなわち、光源4は、拡散層DFを挟んでヘイズ測定器3とは反対側に配置される。また、ヘイズ測定器3は、拡散層DFの法線方向Zに固定される。そして、この光源4を拡散層DFの法線Zに対する所定軸方向Pへの倒れ角度θを振ったときに、拡散層DFを透過した透過光のヘイズ値をヘイズ測定器3によって測定する。 The haze value is measured using a haze measuring device 3 as shown in FIG. That is, the light source 4 is disposed on the opposite side to the haze measuring device 3 with the diffusion layer DF interposed therebetween. Further, the haze measuring device 3 is fixed in the normal direction Z of the diffusion layer DF. When the light source 4 is tilted at a tilt angle θ in the predetermined axial direction P with respect to the normal Z of the diffusion layer DF, the haze value of the transmitted light that has passed through the diffusion layer DF is measured by the haze measuring device 3.
ヘイズ値が極大値を持つ所定入射角度は、ブラックマトリクスBMからの反射光が干渉する反射角度付近に設定されることが望ましく、所定入射角度をどこに設定するか、そしてその時のヘイズ値をいくつに設定するかは、液晶表示パネルの仕様によって適宜決定されるものである。 The predetermined incident angle at which the haze value has a maximum value is preferably set in the vicinity of the reflection angle at which the reflected light from the black matrix BM interferes. Where the predetermined incident angle is set, and what is the haze value at that time? Whether to set is appropriately determined according to the specification of the liquid crystal display panel.
ヘイズ値は大きければ大きいほど光干渉の抑制効果も大きいが、ヘイズ値にして90%を超えるような大きな拡散度に設定した場合、文字を表示したときにボケて見えたり、正面の輝度が低下したりする問題が生じる。また、ヘイズ値の極大値が5%未満の場合、光干渉抑制効果が低減し、外部光源や干渉光の写り込みが生じてしまう。したがって、ヘイズ値は、5%以上90%以下であることが望ましく、さらには20%以上60%以下であることがより望ましい。 The greater the haze value, the greater the effect of suppressing optical interference. However, when the haze value is set to a large diffusivity exceeding 90%, the characters appear blurred when the character is displayed, or the front brightness decreases. Problems occur. Further, when the maximum value of the haze value is less than 5%, the light interference suppression effect is reduced, and an external light source or interference light is reflected. Therefore, the haze value is desirably 5% or more and 90% or less, and more desirably 20% or more and 60% or less.
さらに、ここで適用される拡散層DFのヘイズ値は、対向基板200の外面に配置された偏光板PL2自体のヘイズ値よりも大きくなるように設定されることが望ましい。すなわち、液晶表示パネルの画面への外部光源や干渉光の写り込みを防ぐために、偏光板PL2の外表面上などに光拡散層が設けられているが、画像コントラストの向上、見た目のクリア感などの観点から、この光拡散層を排除することが望まれている。したがって、偏光板PL2自体の光拡散性能は低く、当然のことながらヘイズ値も小さくなる。
Furthermore, it is desirable that the haze value of the diffusion layer DF applied here is set to be larger than the haze value of the polarizing plate PL <b> 2 itself disposed on the outer surface of the
そこで、偏光板PL2自体のヘイズ値よりも大きなヘイズ値を有するような拡散層DFを偏光板PL2と対向基板200との間に配置することで、外部光源や干渉光の写り込みを充分に抑制することが可能となる。
Therefore, by disposing a diffusion layer DF having a haze value larger than that of the polarizing plate PL2 itself between the polarizing plate PL2 and the
以上説明したように、この実施の形態に係る液晶表示装置によれば、アレイ基板上にカラーフィルタ層及びブラックマトリクスを有するCOA構造の透過型液晶表示パネルを備え、かつ、対向基板の液晶層側表面と偏光板の外表面との間に配置された少なくとも1層の拡散層を備えている。 As described above, the liquid crystal display device according to this embodiment includes a COA-structure transmissive liquid crystal display panel having a color filter layer and a black matrix on an array substrate, and the liquid crystal layer side of the counter substrate. At least one diffusion layer is provided between the surface and the outer surface of the polarizing plate.
このため、対向基板側の外面に、画像コントラストの向上や見た目のクリア感などの観点からその表面に拡散層を持たない偏光板を適用したとしても、外光が液晶表示パネルの内部に侵入し、アレイ基板上のブラックマトリクスで反射された場合、その反射光が拡散層を通ることで拡散され、画面上で干渉することがなく、室外でも光干渉による写り込みの少ない優れた表示性能を実現できる。 For this reason, even if a polarizing plate that does not have a diffusion layer on the surface is applied to the outer surface on the counter substrate side from the viewpoint of improving image contrast or a clear appearance, external light enters the liquid crystal display panel. When reflected by the black matrix on the array substrate, the reflected light is diffused by passing through the diffusion layer, and does not interfere on the screen, realizing excellent display performance with little reflection due to light interference even outdoors. it can.
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the stage of implementation. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
10…液晶表示装置、12…有効表示部、100…アレイ基板、103…配向膜、200…対向基板、205…配向膜、300…液晶層、PL1…偏光板、PL2…偏光板、DF…拡散層、BM…ブラックマトリクス
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記液晶表示パネルを前記アレイ基板の背面側から照明するバックライトユニットと、
前記アレイ基板及び前記対向基板の外面にそれぞれ配置された偏光板と、
前記対向基板の前記液晶層側表面と前記偏光板の外表面との間に配置された少なくとも1層の拡散層と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。 An array substrate having a black matrix for partitioning a pixel having a color filter layer; a counter substrate disposed opposite to the array substrate; and a liquid crystal layer sandwiched between the array substrate and the counter substrate; A liquid crystal display panel having
A backlight unit that illuminates the liquid crystal display panel from the back side of the array substrate;
Polarizing plates respectively disposed on the outer surfaces of the array substrate and the counter substrate;
At least one diffusion layer disposed between the liquid crystal layer side surface of the counter substrate and the outer surface of the polarizing plate;
A liquid crystal display device comprising:
Priority Applications (1)
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