JP2005189569A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
ノーマリクローズ型液晶表示装置においては、黒を表示する際、液晶表示パネルの部材に起因して部分的な偏光解消による不要な漏れ光が発生し、黒の輝度を増大させ、メリハリのない表示品質となってしまう。
【解決手段】
黒表示の際に生じる特異的な漏れ光を選択的に吸収する部材を備える。
液晶表示装置における黒を表示する際に生じる部分的な偏光解消による特異的な漏れ光選択的に吸収する部材を備え、黒の表示性能を改善し、メリハリのある表示を実現する液晶表示装置を提供する。
【選択図】図1
Description
500nmの間にほぼ吸収ピークを有する色素を添加しても上記目的を達成できる。この色素は、カラーフィルター層全体に添加しても良いし、カラーフィルター層のオーバーコート層に添加しても良い。また、カラーフィルター層の色を発色させる顔料と同層としてもよいし、異なる層として、吸収層を1層設けても良い。
490nm近辺に吸収極大を有する色素を用いたスペクトル吸収体を形成する。このとき、色素の吸収波長が緑を表示する際の波長、540〜550nm付近にできるだけかからないように選択する必要がある。実際には吸収波長の末端が550nm付近にまで延びる場合もあり、この場合は、色素の540〜550nm付近における吸光度が、490nmにおける吸光度に対して、概ね25%以下であるように色素濃度を決定すればよい。490nm付近の吸光度が540〜550nmの吸光度よりも高ければ、漏れ光をカットする効果は得られるが、490nmの吸光度が高ければ高いほど、漏れ光をカットし、高コントラストを得る効果が顕著となる。吸収スペクトルの末端が540〜550nm付近にかからない色素を用いるのであれば、490nmの吸光度が高いほど漏れ光をカットする効果が得られるので、色素濃度を高濃度として、490nm付近の漏れ光を効率よく吸収することが可能となり、高コントラスト化の効果が顕著となる。
40を配置した。スペクトル吸収体40は、図1の実線103で示す、490nmに吸収ピークを有する色素を含有するポリビニルアルコール高分子膜である。スペクトル吸収体
40は、たとえば以下の方法で作成できる。色素NK2071と平均分子量1500のポリビニアルコールの1重量%水溶液とメタノールを0.025:1:1 で混ぜ、UVオゾン処理によって清浄かつ親水性表面としたガラス基板(厚さ0.5mm)にスピンナー
(350rpmで約3秒、1500rpmで25秒)で塗布する。その基板をホットプレート上で150℃3分乾燥させることで、厚さ約0.3μm の色素含有PVA膜が塗布されたスペクトル吸収体40ができる。なお、本方法はスペクトル吸収体作成手段の一例であり、用いる材料,プロセス等は本実施例の方法に限定されない。例えば、高分子膜をガラス基板を支持体としないフィルム状に形成してもよい。
16が形成されている。電極22は、画像信号に依らない所定波形の電圧を印加する共通電極であり、電極23は、画像信号に応じて波形が変わる電圧を印加する画素電極である。画素電極23と同じ高さに映像信号電極24が配置されている。絶縁膜21は、窒化シリコン膜からなる。これらの電極や絶縁膜などは、通常用いられている方法で形成すればよい。なお、ここでは、アモルファスシリコンや多結晶シリコン等を用いて形成される薄膜トランジスタ素子等は省略しているが、実施形態1で用いた横電界方式液晶表示パネルはアクティブマトリクス駆動による液晶表示パネルである。
92で示す方向である。その角度ΦPは、印加される電界によって制御される。得られた配向状態における液晶分子長軸方向は、図5の91で定義される角度ΦLCが75度の方向である。複屈折を利用したノーマリクローズ型とするために、偏光板11と偏光板12は直交させ、一方の偏光板の透過軸を液晶分子長軸の配向方向91に直交させる。
nm近傍の光を吸収するスペクトル吸収体を、光源から液晶表示パネルの上面の間、もしくは液晶表示パネルの上面に配置させることによって、黒表示における漏れ光を低減し、良好なメリハリのある黒を実現できる。この490nm近傍の光を吸収するスペクトル吸収体は、黒表示だけでなく全階調に渡って吸収することになるが、490nm近傍の光は、液晶表示装置において、必要不可欠な波長帯ではない。一般に、液晶表示装置は青,緑,赤の光の3原色を用いてカラー表示する。中間色は、3原色それぞれの透過強度の割合で決まるが、青,緑,赤の純色は、カラーフィルターの透過光と、用いる光源の発光帯域の組合せにより、その純色の度合い、いわゆる彩度が決まる。一般に、液晶表示装置における、青,緑,赤の純色は、青は460nm近傍、緑は550nm近傍、赤は620nm近傍で考えられる。ひとつの例が、図1の実線102で示される分光特性である。つまり、490nm近傍の光は、液晶表示装置において光学的に設計されて出射される光ではない。例えば、光源として、3波長蛍光管を用いれば、490nm付近に緑の蛍光体による副発光が認められることはわかっているが、黒表示においてのみ、特異的に輝度を支配する現象には関与しない。この黒表示における特異的な490nmの透過光に関し、我々が検討した結果、明らかになった原因を図7を用いて説明する。
23と共通電極22の間に形成される電界によって配向方向を制御される。これにより、表示が可能となる。特に図示していないが、横電界液晶表示パネルの画素構造においては、画素電極23と共通電極22がお互いに平行に配置されたジグザグな屈曲構造からなり、一画素が2つ以上の副画素を形成する構成を取ることもある。実施形態2は、実施形態1の構成よりも表示領域を広く取れるため、特に高輝度が必要とされる液晶テレビなどに適している。実施形態2では、光源を液晶表示パネル直下に複数配置していることも、高輝度には有利であるが、一方、黒表示の輝度を増大させることにつながる。
μmである。なお、別の構成として、誘電率異方性が負のネマティック液晶を用いる構成もある。その場合は、偏光板の偏光軸と液晶の配向方向とを最適化すればよい。本実施形態のスペクトル吸収体の効果は同様に得られる。
0.025:0.8:1で混ぜ、偏光板の上面にスピンナー(350rpmで約3秒、1500rpmで25秒)で塗布する。その基板をホットプレート上で100℃5分乾燥させることで、厚さ約0.2μm の色素含有PVA膜が塗布されたスペクトル吸収体40が形成される。なお、本方法はスペクトル吸収体作成手段の一例であり、用いる材料,プロセス等は本実施例の方法に限定されない。例えば、実施形態3では、スピンナーによる塗布工程を実施したが、ロッドコーター等を用いた印刷法でもよい。
cd/m2を得ることができた。
13側にスペクトル吸収層を形成したが、順番はこの逆でもよい。つまり3つのフィルターから選択したフィルターの上部又は下部にスペクトル吸収体を設置することとなる。ただし、散乱体となるカラーフィルター層を通過した後にスペクトル吸収層を形成する実施形態5は、散乱光を効率よく吸収でき、有利である。
(350rpmで約3秒、1500rpmで25秒)で塗布する。その基板をホットプレート上で150℃3分乾燥させることで、厚さ約0.3μm の色素含有PVA膜が塗布されたスペクトル吸収体40ができる。なお、本方法はスペクトル吸収体作成手段の一例であり、用いる材料,プロセス等は本実施例の方法に限定されない。例えば、実施形態1のようにスペクトル吸収体を形成して配置してもよいし、フィルム上に形成して、基板13上に貼り付してもよい。なお、液晶表示パネル表面にスペクトル吸収体を配置するので、特に、使用時の擦過による傷や剥離,清掃時の薬品等による汚染等からスペクトル吸収体を保護するために、通常偏光板表面に施されているような保護層、あるいは、透明なアクリル板を配置する等の構成としてもよい。
30は、その配向方向が線状構造物32の他方側に位置する液晶分子30の配向方向とは逆になる。偏光板11,13は偏光軸が電圧印加時の液晶分子のダイレクタに対して45度方向に配置される。なお、線状構造物31,32の代わりにスリット状電極という構成でもよい。
cd/m2、実施形態9では、0.81cd/m2 であり、効果を確認した。なお、LED光源からなる光源ユニットは、液晶表示パネル直下に複数のLEDを前面に並べる構成、あるいは、ライン状に配置しライトガイドで液晶表示パネル前面に光を入射する構成がある。また、LEDとしては、青,緑,赤のLEDを1つのLEDとした白色LEDを用いる構成、青,緑,赤の独立したLEDを用いる構成がある。また、独立したLEDを用いる場合には、必ずしも1対1対1の構成とする必要はないし、独立した発光制御が可能であれば、液晶表示装置全体の表示を考えたときカラーマッチングをとりやすいという特徴がある。これら種々の構成において、実施形態9で用いた二色性スペクトル吸収層は黒表示の表示性能を向上することができる。
27…有機保護膜、28…保護膜、29…電極、30…液晶分子、31,32…線状構造物、33…カラーフィルター、40…スペクトル吸収体、41…二色性スペクトル吸収層、61…シールドケース、62…液晶表示窓、63…下側ケース、64…インバータ回路基板、70…液晶表示パネル、91…液晶分子長軸の配向方向、92…偏光透過軸方向、93…電界方向、101,104…ノーマリブラック型液晶表示パネルにおける黒表示の分光特性、102,105…ノーマリブラック型液晶表示パネルにおける白表示の分光特性、103…本発明におけるスペクトル吸収体の分光特性、106…本発明における二色性スペクトル吸収体が黒表示の際に示す分光特性、107…本発明における二色性スペクトル吸収体が白表示の際に示す分光特性、108…カラーフィルター層の緑表示部の透過率、109…カラーフィルター層の青表示部の透過率、110…カラーフィルター層の赤表示部の透過率、111…カラーフィルター層の緑表示部における黒表示時の漏れ光を示す分光特性、112…カラーフィルター層の素表示部における黒表示時の漏れ光を示す分光特性、113…カラーフィルター層の赤表示部における黒表示時の漏れ光を示す分光特性、114…比較例Iの黒表示の分光特性、115…実施形態1の黒表示の分光特性、
116…実施形態7の黒表示の分光特性、117…実施形態7の白表示の分光特性、118…比較例IIIの黒表示の分光特性、119…比較例IIIの白表示の分光特性。
Claims (13)
- 偏光子を具備する一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層と、
波長400から500nmにおいて偏光面で吸収と透過が異なる二色性を有する色素からなる吸収部材と、
前記液晶層に光を供給する手段とを有する
液晶表示装置。 - 偏光子及びカラーフィルター層を具備する一対の基板と、
該一対の基板に挟持された液晶層と、
前記液晶層に光を供給する手段とを有する液晶表示装置であって、
前記カラーフィルター層は青,緑,赤を表示する3つのフィルターからなり、
前記3つのフィルターのうち緑のフィルターにのみ選択的に吸収部材を含有する
液晶表示装置。 - 偏光子及びカラーフィルター層を具備する一対の基板と、
該一対の基板に挟持された液晶層と、
前記液晶層に光を供給する手段とを有する液晶表示装置であって、
前記カラーフィルター層は青,緑,赤を表示する3つのフィルターからなり、
前記3つのフィルターのうち緑のフィルターの上部又は下部にのみ選択的にスペクトル吸収層を配置する
液晶表示装置。 - 偏光子を具備する一対の基板に挟持された液晶層を有するノーマリクローズ型液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置される光源から成る透過型の液晶表示装置であって、
前記光源から前記液晶パネルに入射した前記光源の入射光が、前記液晶パネルを透過する際に、該液晶パネルの構成部材によって部分的に偏光が解消され、黒を表示する際に特異的に強度が強められて出射される光を選択的に吸収する部材が、前記光源から観察者側に向かって最上面の光路間に配置されることを特徴とする液晶表示装置。 - 一対の基板に挟持された液晶層を有するノーマリクローズ型液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置される光源から成る透過型の液晶表示装置であって、
前記光源から前記液晶パネルに入射した該光源の入射光が、該液晶パネルを透過する際に、該液晶パネルを構成する部材によって部分的に偏光が解消されることによって出射される光を選択的に吸収する部材が、観察者側に配置された偏光子の外側に配置されることを特徴とする液晶表示装置。 - 一対の基板に挟持された液晶層を有するノーマリクローズ型液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置される光源ユニットから成る透過型の液晶表示装置であって、前記光源から前記液晶パネルに入射した該光源の入射光が、該液晶パネルを透過する際に、該液晶パネルを構成する部材によって部分的に偏光が解消されることによって出射される光を選択的に吸収する部材が、前記光源ユニットに配置されることを特徴とする液晶表示装置。
- 一対の基板に挟持された液晶層を有するノーマリクローズ型液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置される光源ユニットから成る透過型の液晶表示装置であって、前記光源から前記液晶パネルに入射した該光源の入射光が、該液晶パネルを透過する際に、該液晶パネルを構成する部材によって部分的に偏光が解消されることによって出射される光を選択的に吸収する部材が、前記液晶表示パネルを構成するカラーフィルター層の所定の画素に構成されることを特徴とする液晶表示装置。
- 前記光を選択的に吸収する部材は、前記光源から前記液晶パネルに入射した該光源の入射光が、該液晶パネルを透過する際に、該液晶パネルを構成する部材に含まれる可視光の長さよりも短い径を有する粒子によって散乱されて出射される光を選択的に吸収する部材であることを特徴とする請求項4乃至7に記載の液晶表示装置。
- 前記光を選択的に吸収する部材は、波長480から500nmを中心とする吸収特性を有する色素を含有することを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記光を選択的に吸収する部材が、偏光面で吸収と透過が異なる二色性を有する色素であることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
- 前記光を選択的に吸収する部材が、波長400から500nmにおいて、偏光面で吸収と透過が異なる二色性を有する色素であることを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示パネルが、一対の基板と、該一対の基板の少なくとも一方に配置される複数の信号電極と、該複数の信号電極に交差するよう形成された複数の走査電極と、前記信号電極及び前記走査電極との交差に対応して形成される薄膜トランジスタ素子、画素電極及び共通電極と、前記一対の基板の間に挟持される液晶層と一対の偏光子、前記一対の基板の少なくとも一方に配置されるカラーフィルター層を有する横電界方式のノーマリクローズ型の液晶パネルであることを特徴とする請求項8及び10に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示パネルが、電極を有する一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持される液晶層と一対の偏光子、前記一対の基板の少なくとも一方に配置されるカラーフィルター層を有する垂直配向方式ノーマリクローズ型の液晶パネルであることを特徴とする請求項8及び10に記載の液晶表示装置。
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