JP2006091393A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
液晶表示装置において良好な表示品質を得るために、黒表示の輝度を十分に低くして高コントラスト比を達成し、かつ、偏光板偏光度の波長依存性により生じる黒表示の青変を低減する。
【解決手段】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板にそれぞれ配置された一対の偏光板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、前記液晶層に電界を印加するための電極群が少なくとも前記一対の基板の一方に形成された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に設けられた光源ユニットからなる液晶表示装置において、前記一対の偏光板間に一軸吸収異方層を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一軸吸収異方性を示す部材を有する液晶表示パネル基板、及びその基板を用いた液晶表示パネル，液晶表示装置に関する。
液晶ディスプレイは、従来から表示装置の主流であるＣＲＴ（Cathode Ray Tube、一般にブラウン管と称させることが多い）に比べて薄型軽量にできるという強みと、さらに視野角拡大技術，動画技術の開発，進歩に伴い、用途が拡大されてきた。
近年、デスクトップ型パーソナルコンピューター用のモニタ、あるいは印刷やデザイン向け用のモニタ，液晶テレビとしての用途拡大に伴い、良好な色再現性，高いコントラスト比に対する要求が高まっている。特に、液晶テレビにおいては黒の表現が非常に重視され、かつ、高輝度も強く要求される。
液晶テレビへの画質に対しては、色調に対する好みが大きく影響する。例えば日本では、液晶テレビの白表示は色彩学上の無彩色ではなく、高い色温度である９３００Ｋ、さらには１００００Ｋ以上に設定されることもある。
一方、一対の偏光板を用いて表示する液晶表示装置においては、白表示，黒表示は用いる偏光板の直交偏光板，平行偏光板の透過特性に強く支配される。すなわち、黒は偏光板の直交透過率、白はその平行透過率の特性に影響される。直交透過率が低く、平行透過率が高いことが高いコントラスト比を得るために必要であるが、ヨウ素を延伸したポリビニルアルコール樹脂中に配向させた偏光板の場合、短波長領域のコントラスト比が低くなってしまうことが多い。樹脂とヨウ素のオーダーパラメーターを完全に制御することが困難であるためと考えられている。このことから、短波長領域、すなわち青の透過光は、長波長領域の透過光に対して、黒表示では高く、白表示では低くなる。白表示で高色温度、すなわち青みが強い白で設定すると、黒表示の青みが強調され、黒の表現が重視される液晶テレビにおいて問題となる。
上記の偏光板起因による黒と白の色調差を解決する手段として、色調補正偏光板技術
が非特許文献１に報告されている。また、ＰＶＡモードの液晶表示装置において、低階調の色調を補正する特許文献１がある。
ＳＩＤ０３ ｐ.８２４−８２７ 特開２００３−２９７２４号公報
上記のごとく、偏光によって表示する液晶表示装置は、主として偏光板の直交透過率と平行透過率の分光特性の差異により黒表示と白表示の色調が大きく変化し、黒表示に置いて青みが強調されるという問題がある。
上記公知技術の特許文献１は、ＲＧＢの３つの画素を独立に制御し、色調を補正するという技術である。しかし、青の透過光に対して無彩色化を図るためには、緑，赤の透過光を増大させることが必要であり、黒表示においてこの方法を取れば、黒表示の輝度を増大させてしまうことになり、コントラスト比低下が避けられない。黒の表現を重視する液晶テレビにおいては、黒表示の輝度増大，コントラスト比低下を招くことは許容されない。また、ＲＧＢ各画素における液晶分子の配向状態が異なる状態で黒を表示させることは、視野角特性を悪化させる要因になるため、この点でも好ましくない。
上記非特許文献１で公表された、短波長領域において二色性を示す色素を一対の偏光板のそれぞれ外側に配置して偏光板直交透過率特性の無彩色化を図る色調補正偏光板については、偏光層を４層形成するため、それぞれの軸を合わせるプロセスが必要となり、生産プロセスの負荷増大が避けられない。
また、偏光板偏光度のばらつきが表示品質のばらつきを招くことも生産性の点で問題となる。例えば、偏光板の偏光度は図１０の実線と破線で示すように、偏光板の品質により大きくばらつく。この場合、実線で示す偏光板を用いた液晶表示パネルと、破線で示す偏光板を用いた液晶表示パネルとでは表示品質は大きく異なってしまう。
発明者らは研究の結果、一方向に吸収の異方性を有する有機層を液晶基板に設け、異方性を有する液晶基板を用いて液晶表示パネルを構成することによって、上記課題である白表示と黒表示の色度変化を低減し、かつ、黒表示の輝度を低減してコントラスト向上との両立を可能とする方法を発明した。また、本発明は、偏光板の偏光度低下を補償する効果もあるため、画質向上という効果に加え、偏光板偏光度のばらつきに対する生産マージンの拡大を目的とする。
なお、前述の色調補正偏光板技術は、色素の配向度低下による偏光解消の影響があり、偏光板の内側、つまり基板に形成することはできない。
液晶表示装置は、入射側偏光板（図１の偏光板１３）を透過した直線偏光を、液晶層がその配向方向を変化させることによって偏光状態を変化させることで、出射側偏光板（図１の偏光板１４）を透過する光量を制御することによって表示する原理である。黒表示は、液晶層による偏光状態変化は理想的には全くなく、直交に配置された出射側偏光板１４で光源の光が遮断される。従って、理想的な黒表示は、用いる偏光板の直交透過率とカラーフィルター分光透過率の積となる。詳細には、基板や絶縁層，透明電極等の吸収もあるが、偏光板とカラーフィルターがほぼ支配的である。光を透過させる中間調及び白表示は、液晶層によって発生する複屈折光が出射側偏光板１４を透過することで表示される。従って、理想的な白表示は、用いる偏光板の平行透過率に従う液晶の複屈折光とカラーフィルター分光透過率がほぼ支配的に作用する。ところが、偏光板偏光度は図１０に示すように、短波長領域で低下するため、黒表示では青く呈色し、白表示では青の透過率が低下してしまう。また、実線や波線で示す特性のように偏光度が大きくずれる場合もある。一方、黒表示においては、カラーフィルター層を形成する顔料粒子や液晶層による光散乱等で漏れ光が発生することも、理想的な黒表示から輝度が増大し、色調が変わる要因になっている。そこで、基板に一軸異方性を付与することにより、偏光板偏光度の補助による短波長領域の偏光度向上、ならびに偏光度ばらつきの補償，発生した漏れ光吸収によって、黒表示の輝度低減と青み低減を達成する。この一軸異方性を、ほぼ直線に偏光した光照射によって付与することにより、基板、すなわち偏光板間に配置することを可能とする。
図１は、本発明の構成を概念的に示す液晶表示装置の断面図である。電極や絶縁膜，スペーサー，光源ユニット等の詳細な構成は省いている。この図１を参照して本発明における課題を解決する手段を説明する。液晶表示装置は、光源ユニット３１と液晶パネル３０から成る。液晶パネル３０は、少なくとも一方の基板に複数の電極群を形成した一対の基板１１，１２とそれぞれの基板の外側に配置された偏光板１３，１４、前記一対の基板間に挟持された液晶層２１、液晶分子を所定の方向に配向させるための配向層２２，２３とカラー表示するためのカラーフィルター層２４から成る。
本発明の構成の一例として、カラーフィルター層２４と配向膜２２の間に吸収の異方性を示す層として異方性膜４１を形成する。異方性膜４１は、カラーフィルター層２４を形成する際のオーバーコート層を兼ねる有機層であってもよいし、別途形成してもよい。このとき、可視光全域に渡って吸収の異方性がある場合には、黒表示の輝度を低減し、コントラスト比向上に効果があるとともに、偏光板偏光度の大きなばらつきに対するマージンを拡大でき、生産性向上効果も得られる。また、５００ｎｍ以下の短波長領域の透過光を選択的に吸収する場合には、黒表示の青みを低減し、白表示と黒表示の色度差を低減するとともにコントラスト比を向上することができる。異方層を形成する具体的手段としては、ほぼ直線に偏光した光を照射することによって、照射した光の偏光面、もしくは偏光面に直交する方向に吸収の異方性を発現する光感応性樹脂を用いる。また、そのような樹脂に光感応性を有する、例えばアゾベンゼン骨格を有する化合物を添加して、異方性の強度を強くしてもよい。このとき、吸収を示す波長を選択することによって、ほぼ可視光領域に渡って異方性を付与することが可能である。この場合は、偏光板偏光度を強く補助するため、生産性向上効果がより期待できる。異方性を示す波長、その強度は、光照射条件によっても決まるので、適宜最適化を図ればよい。一軸異方層の吸収軸が、ほぼ直線に偏光した光照射によって付与する方法を取ることにより、吸収軸の面内精度が良好であるため、一対の偏光板間、すなわち基板に配置することが可能となる。
本発明の別の構成例として、吸収の異方性を有する層を新たに設けるのではなく、カラーフィルター層に吸収の異方性を発現させる構成が挙げられる。異方性を発現する方法としては、ほぼ直線に偏光した光を照射することによって、照射した光の偏光面、もしくは偏光面に直交する方向に吸収の異方性を発現する光感応基、例えばアゾベンゼン骨格から成る感応基を、カラーフィルターレジストの組成におけるバインダー樹脂に側鎖として導入してもよく、そのような化合物を添加してもよい。青を表示する場合にのみ吸収の異方性を発現することにより、緑や赤の波長には影響を与えることなく、黒表示の光漏れを低減し、かつ青みを補償することができる。
また、別の構成例として、カラーフィルター層のＲＧＢ各画素に吸収の異方性を有する樹脂をレジストに用いる例が挙げられる。各色の波長に対応する吸収波長を示す化合物を選択して添加すれば、可視波長の全領域に渡って黒表示における光漏れ低減が図れるため、コントラスト比向上が大きく、偏光板のばらつきに対する生産性マージン拡大効果が得られる。
別の構成例として、カラーフィルター層２４が、アクティブマトリクス基板上に形成される等で、光源３１側の基板１１上に形成される液晶表示装置の場合には、異方性膜４１は、カラーフィルター層２４とは別に基板１２上で形成すればよい。
また、別の構成例として、基板１２とカラーフィルター層２４の間に異方性膜４１を形成してもよいし、基板１２上に形成して、異方層の上に偏光板１４を貼付する構成でもよい。液晶セル内には、液晶層，カラーフィルター層，電極の反射や干渉等々、漏れ光を発生する構成要素があるので、異方層を出射側偏光板１４により近いところに配置すれば、漏れ光を吸収できる効果があり、より効果的である。
入射側偏光板１３の偏光度を補償する位置、すなわち基板１１側に異方層を形成した場合でも、偏光度向上効果が得られることは自明である。高い偏光度を有する偏光が入射される方が黒表示の輝度を低減できるのは、図１０に示す２種の偏光板において、偏光度が高い偏光板の方が黒表示の輝度を低減できることと同義だからである。
本発明では、異方層が１層でも効果があるが、複数の異方層を導入した場合、例えば基板１１，１２の両方に異方層を形成した場合でもコントラスト比向上効果が得られることはいうまでもない。
観察者側の基板、すなわち出射光側基板に異方層を形成される場合には、異方層の吸収を示す軸は、出射光側偏光板の吸収軸とほぼ平行となるように、照射する光の偏光面を定める。この配置により、黒表示においては好ましくない漏れ光を吸収し、それ以外の光を透過させる中間調及び白表示においては、電圧印加に伴って配向方向を変えた液晶層により発生した複屈折光を吸収することなく、透過させることが可能となる。液晶層により発生した複屈折光は、出射側偏光板の吸収軸と直交方向の光だからである。光源側の基板、すなわち入射光側基板に異方層を形成する場合には、異方層の吸収を示す軸を、入射側偏光板の吸収軸とほぼ平行となるように、照射する光の偏光面を定める。この配置により、入射側偏光板偏光度を補助する効果を持つ。
液晶を配向させるための配向制御膜において、ほぼ直線に偏光した光を照射することによって液晶配向能を付与する、いわゆる光配向性配向膜を用いる場合には、照射する光の偏光面に対して与えられる液晶配向軸と、一軸異方層の吸収軸が発現する方向が同じようになる材料を選定すれば、光照射プロセスを一括して実施することが可能である。この方法によれば、液晶の配向ベクトルと異方層の吸収軸がほぼ一致するため、軸あわせ精度向上の面で好ましい。
異方層を形成する材料の例としては、下記に限定されないが、例えば、カラーフィルター層のオーバーコート層樹脂、あるいはＲ，Ｇ，Ｂそれぞれのカラーレジストに一軸異方性が高い直線的棒状の分子構造を有している有機化合物を添加する方法がある。一軸異方性が高い直線的棒状分子の例としては、クリソフェニン，ダイレクトファーストイエロージーシー，カヤラススープラオレンジ２ジーエル，ダイレクトファーストスカーレット４ビーエス，カヤクダイレクトスカーレットビーエー，ダイアコットンローデュリンレッドビー，コンゴーレッド，ダイアルミナスレッド４ビー，ダイアルミナスレッド４ビーエル，ダイアコットンバイオレットエックス，ニッポンブリリアントバイオレットビーケー，スミライトスープラブルージー，スミライトスープラブルーエフジーエル，ダイアコットンブリリアントブルーアールダブリュー，ダイアコットンスカイブルー６ビー，ダイアコットンコッパーブルービービー，ダイレクトダークグリーンビーエー，カヤクダイレクトファーストブラックディー等、ポリスアゾ系，ベンジジン系，ジフェニル尿素系，スチルベン系，ジナフチルアミン系，アントラキノン系，アゾ系，アントラキノン系骨格を有する化合物が挙げられる。これらの層を形成してから後、ほぼ直線に偏光した紫外線を照射し、加熱することによって、照射した直線偏光の軸と直交した方向に吸収軸を有する一軸吸収層を形成することができる。オーバーコート層に添加する化合物として、例えばダイレクトファーストイエローを用いれば、主に短波長側に異方性が現れ、黒表示の青み改善に有効である。カラーレジストに添加する場合には、例えば、赤であればスミライトスープラブルー，緑であればダイアルミナスレッド，青であればダイレクトファーストイエロー、のように、各色と化合物の吸収最大波長が一致するように選択することが有効である。
また、エポキシアクリレートをベースとしたカルボキシル基とフルオレン骨格を有する等、比較的直線性の構造単位を有する高分子を用いたオーバーコート層の樹脂に、直線に偏光した紫外線照射し、加熱処理によって一軸吸収の異方性を付与することも可能である。この場合、上述の化合物を用いる場合よりも二色比は低くなるが、十分に高い偏光度を有する偏光板偏光度を用いる場合の補償として効果的に作用する。上述の化合物を用いて、異方層の二色比が１０以上得られる場合には、偏光板偏光度が低い値にばらついても、その偏光度を補償する効果が得られる。
また、ＴＦＴ基板側に形成したい場合には、前述のオーバーコート層と同様の樹脂を
ＴＦＴ基板上に形成すればよい。
直線に偏光した紫外線照射と加熱によって液晶配向能を付与する配向膜と組み合わせることによって、配向プロセスと、一軸吸収異方性プロセスを一括できるため、プロセス増大がなく、軸精度の面からも有利である。
また、基板の外側に異方層を形成する場合には、例えばポリビニルアルコール，ポリエチレンテレフタレート，ポリオレフィン，エポキシアクリレート，ポリイミド等の透明樹脂に前述の化合物を添加し、基板の外側に塗布もしくは印刷した後に、直線に偏光した紫外線を照射し、加熱することによって形成すればよい。自己保持膜が形成できる樹脂の場合には、基板に貼付した後、紫外線照射して加熱処理をすればよい。
本発明の具体的手段としては、以下のようになる。
一対の基板と、前記一対の基板にそれぞれ配置された一対の偏光板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記一対の基板の外側に配置する光源とからなる液晶表示装置において、前記一対の偏光板間に一軸吸収異方性を有する層を具備する構成をとる。
また、前記一軸吸収異方性を有する層は、ほぼ直線に偏光した光照射によって一軸吸収異方性を示す材料を有する構成をとる。
また、前記一対の基板の少なくとも一方が、一軸吸収異方性を有する構成をとる。
また、前記一軸吸収異方性を有する層は、着色層を保護する機能を有する構成や、着色層の少なくとも１色の色フィルターである構成、アクティブマトリクス基板上の絶縁層である構成をとる。
また、５００ｎｍ以下の短波長領域における一軸吸収異方性が、５００ｎｍより長波長における一軸吸収異方性よりも強い構成をとる。
また、前記一対の基板のうち一方が前記電極群が形成されたアクティブマトリクス基板であり、該アクティブマトリクス基板に対向する他の基板が一軸吸収異方性を有する構成をとる。
また、前記一対の基板のうち一方が前記電極群が形成されたアクティブマトリクス基板であり、該アクティブマトリクス基板が一軸吸収異方性を有する構成をとる。
また、前記一軸吸収異方性を有する層の吸収軸が前記一対の偏光板の何れか一方の吸収軸とほぼ平行である構成をとる。
また、前記一対の基板に形成された配向制御膜上の前記液晶層を構成する液晶分子の長軸方向が、前記観察者側の基板に形成された前記一軸吸収異方性を有する層の吸収軸とほぼ平行、もしくは垂直であること構成、又は前記一対の基板に形成された配向制御膜上の前記液晶層を構成する液晶分子の長軸方向が、前記配向制御膜に対してほぼ垂直方向に形成された構成をとる。
また、一対の基板と、前記一対の基板にそれぞれ配置された一対の偏光板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記一対の基板の外側に配置する光源とからなる液晶表示装置において、前記一対の基板の少なくとも一方に、前記一対の偏光板の偏光度を補償する吸収層が形成される構成をとる。
また、一対の基板と、前記一対の基板にそれぞれ配置された一対の偏光板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群とからなる液晶表示パネルにおいて、前記一対の偏光板間に一軸吸収異方性を有する層を具備することを特徴とする構成をとる。
液晶表示装置の黒表示の輝度を低減して高コントラスト比を達成し、黒表示の青みを改善できる。また、偏光板偏光度のばらつきを補償できることから、生産性を向上できる。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図２は、本発明による液晶表示装置の実施の形態を説明する一画素付近の模式断面図である。図３は本発明による液晶表示装置の実施の形態を説明するアクティブマトリクス基板の一画素付近の構成を示す模式図、図４はカラーフィルター基板の一絵素（Ｒ，Ｇ，Ｂ画素）付近の模式図である。
本発明の第１実施例である液晶表示装置の製造において、アクティブマトリクス基板を構成する基板１１、及びカラーフィルター基板を構成する基板１２として、厚みが０.７
mmである無アルカリガラス基板を用いた。基板１１に形成する薄膜トランジスタ１１５は画素電極１０５，信号電極１０６，走査電極１０４及び半導体膜１１６から構成される。走査電極１０４はアルミニウム膜をパターニングし、共通電極配線１２０および信号電極１０６はクロム膜をパターニングし、画素電極１０５はＩＴＯ膜をパターニングし、走査電極１０４以外はジグザグに屈曲した電極配線パターンに形成した。その際、屈曲の角度は１０度に設定した。なお、電極材料は、本明細書の材料に限定されるものではない。例えば、本実施例ではＩＴＯを用いているが、透明な導電物質であればよく、ＩＺＯや、あるいは無機透明導電物質であってもよい。金属電極も同様、限定されるものではない。ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０.３μｍ とした。次に、フォトリソグラフィー法とエッチング処理により、共通電極配線１２０まで約１０μｍ径の円筒状にスルーホールを形成し、その上にアクリル系樹脂を塗布し、220℃，１時間の加熱処理により透明で絶縁性のある誘電率約４の有機絶縁膜１１２を膜厚約３μｍで形成した。
その後、約７μｍ径に上記スルーホール部を再度エッチング処理し、その上から共通電極配線１２０と接続する共通電極１０３をＩＴＯ膜をパターニングして形成した。その際、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。さらに、この共通電極103は、信号電極１０６，走査電極１０４および薄膜トランジスタ１１５の上部を覆い、画素を囲むように格子状に形成し、厚さは約８０μｍとした。画素数は１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１０４から構成される１０２４×３×７６８個のアクティブマトリクス基板が得られた。
次に、基板１２上に、東京応化工業（株）製のブラックレジストを用いて、定法であるフォトリソグラフィー法により、塗布，プリべーク，露光，現像，リンス，ポストベークの工程を経てブラックマトリクスを形成した。本実施例では膜厚を１.５μｍ としたが、膜厚は、ＯＤ値が概ね３以上になるように、用いるブラックレジストに合わせればよい。次に、富士フィルムアーチ社製の各色カラーレジストを用いて、定法であるフォトリソグラフィー法に従い、塗布，プリべーク，露光，現像，リンス，ポストベークの工程を経て、カラーフィルターを形成した。本実施例では、Ｂが３.０μｍ、Ｇが２.８μｍ、Ｒが
２.７μｍ としたが、膜厚は所望の色純度、もしくは液晶層厚に対して適宜合わせればよい。次に、平坦化とカラーフィルター層の保護を目的として新日鐵化学製Ｖ−２５９にダイレクトオレンジ３９を２重量パーセント添加し、これを用いてオーバーコート層を形成した。露光は高圧水銀ランプのｉ線により２００ｍＪ／cm2 の光量を照射、次いで２００℃３０分加熱により形成した。膜厚は、カラー画素上でほぼ１.２〜１.５μｍであった。次に、柱状スペーサーを感光性樹脂を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法とエッチングにより、Ｂ画素同士に挟まれたブラックマトリクス上に、ほぼ３.８μｍ の高さで形成した。なお、柱状スペーサーの位置は、本実施例に限定されることなく、必要に応じて任意に設置できる。また、本実施例では、ブラックマトリクスは、ＴＦＴ基板の走査電極１０４と重なる領域に形成し、異なる色が隣り合う画素間は、それぞれの色を重ねるように形成したが、この領域にブラックマトリクスを形成してもよい。
次に、光源に高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２００から４００ｎｍの範囲の紫外線を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光として、２３０℃に加熱しながら約５Ｊ／cm2 の照射エネルギーで基板にほぼ垂直に照射した。照射した偏光の偏光方向は、基板の短辺方向（ＴＦＴ基板でいえば、信号電極方向）とした。この処理の後、カラーフィルター基板を直交偏光板間に配置して、基板を回転させると透過光強度が変化、かつ照射した紫外線の偏光面が直交偏光板の吸収軸に対して４５度回転したときに透過光強度が最大となることを確認し、カラーフィルター基板が一軸異方性を有していることを確認した。また、偏光板を用いて、異方性を調べた結果、カラーフィルター基板は基板の長辺方向に吸収軸を発現したことを確認した。本実施例では、照射した偏光の偏光方向と直交する方向に吸収軸が発現する材料を用いたが、例えば、照射した偏光の偏光方向に対して光酸化を生じるような材料を用いた場合には、吸収軸は照射した偏光の偏光面と同一方向となるので、照射する偏光方向を変えればよい。
ＴＦＴ基板，カラーフィルター基板、それぞれにポリアミック酸ワニスを印刷形成し、２１０℃３０分の熱処理を行い、約１００ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向膜２３を形成し、ラビング処理した。本実施例の配向膜材料には特に限定はなく、ジアミンとして２，２−ビス［４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニルプロパン］、酸無水物としてピロメリット酸二無水物を用いたポリイミドやアミン成分としてパラフェニレンジアミン，ジアミノジフェニルメタンなどを用い、酸無水物成分として脂肪族テトラカルボン酸二無水物やピロメリット酸に無水物などを用いたポリイミドでもよい。液晶配向方向は、基板の短辺方向（ＴＦＴ基板で言えば、信号電極方向）とした。
次に、これらの２枚の基板をそれぞれの液晶配向能を有する配向膜２２，２３を有する表面を相対させて、周辺部にシール剤を塗布し、液晶表示装置となる液晶表示パネルを組み立てた。このパネルに、誘電率異方性が正で、その値が１０.２(１ｋＨｚ,２０℃)であり、屈折率異方性が０.０７５（波長５９０ｎｍ,２０℃）のネマティック液晶組成物を真空で注入し、紫外線硬化型樹脂からなる封止材で封止した。
この液晶パネルに２枚の偏光板１３，１４を貼付した。偏光板１３の透過軸は液晶パネルの長辺方向（走査電極方向）とし、偏光板１４はそれに直交するように配置した。なお、偏光板には、偏光板や液晶材料の屈折率異方性が有する波長分散の視角特性等を補償する複屈折性フィルムを具備する視野角補償偏光板を用いた。本実施例の横電界型液晶表示装置では、もともと中間調から白表示における視角特性は非常に良好であるが、視野角補償偏光板を用いることにより、黒表示においても非常に広い視野角特性を示す液晶表示装置を達成できる。その後、駆動回路，バックライトユニットなどを接続して液晶モジュールとし、液晶表示装置を得た。
次に、この液晶表示装置の表示品質を評価したところ、コントラスト比が５００以上であり、また、黒表示と白表示の色度差Δｕ′ｖ′が０.０３５ であり、良好な表示品質であることを確認した。
〔比較例１〕
本比較例においては、実施例１におけるカラーフィルター基板への偏光紫外線照射処理を実施しておらず、一軸吸収異方性を有さない。それ以外は実施例１と同様である。この液晶表示装置では、コントラスト比が４２０、黒表示と白表示の色度差Δｕ′ｖ′が
０.０５３ であることを確認した。
図５および図６は、本発明による液晶表示装置の実施の形態を説明する一画素付近の模式断面図である。また、図７は本発明による液晶表示装置の実施の形態を説明する一画素付近の構成を説明するアクティブマトリクス基板の模式図であり、図８はカラーフィルター基板の一絵素（Ｒ，Ｇ，Ｂ画素）付近の構成を説明する模式断面図である。
アクティブマトリクス基板として基板１１上には、ＩＴＯ（インジウム−ティン−オキサイド）からなる共通電極（コモン電極）１０３が配置され、Ｍｏ／Ａｌ（モリブデン／アルミニウム）からなる走査電極（ゲート電極）１０４、および共通電極配線（コモン配線）１２０がＩＴＯ共通電極に重なるように形成され、この共通電極１０３，走査電極
１０４および共通電極配線１２０を被覆するように窒化珪素からなるゲート絶縁膜１０７が形成されている。また、走査電極１０４上には、ゲート絶縁膜１０７を介してアモルファスシリコンまたはポリシリコンからなる半導体膜１１６が配置され、アクティブ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の能動層として機能する。また、半導体膜１１６のパターンの一部に重畳するようにＣｒ／Ｍｏ（クロム／モリブデン）よりなる映像信号電極
（ドレイン電極）１０６と画素電極（ソース電極）配線１２１が配置され、これら全てを被覆するように窒化珪素からなる保護絶縁膜１０８が形成されている。
また、図６に模式的に示すように、保護絶縁膜１０８を介して形成されたスルーホール１１８を介してメタル(Ｃｒ／Ｍｏ) 画素電極(ソース電極) 配線１２１に接続するＩＴＯ画素電極（ソース電極）１０５が保護絶縁膜１０８上に配置されている。また、図７からわかるように、平面的には一画素の領域においてＩＴＯ共通電極（コモン電極）１０３は平板状に形成されており、ＩＴＯ画素電極（ソース電極）１０５が約１０度傾いた櫛歯状に形成されている。画素数が１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号電極１０６と
７６８本の走査電極１０４から構成される１０２４×３×７６８個のアクティブマトリクス基板が得られた。
次に、モノマー成分として、４，４′−ジアミノアゾベンゼンと４，４′−ジアミノベンゾフェノンをモル比にして６：４で混合したジアミンと、無水ピロメリット酸と１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物をモル比にして１：１で混合した酸無水物からなるポリアミック酸ワニスを印刷形成し、２３０℃で１０分の熱処理を行い、約１００ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向膜２２を形成し、直線偏光である紫外線を基板に対してほぼ垂直な方向から照射した。なお、本実施例の配向膜は、直線偏光した紫外線照射によって、偏光面に対して直交する方向に液晶配向能を付与できる材料であればよく、特に限定はない。光源には高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２００から４００ｎｍの範囲の紫外線を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、２３０℃で、約１.２Ｊ／cm2の照射エネルギーで照射した。本実施例においては、液晶の初期配向状態、すなわち電圧無印加時の配向方向は、図７に示す走査電極１０４の方向、すなわち図面の水平方向となるので、照射する偏光面は、基板の短辺側、すなわち図７の信号電極１０６方向である。
次に、図７に示すように、基板１２上に、東京応化工業（株）製のブラックレジストを用いて、定法であるフォトリソグラフィー法により、塗布，プリべーク，露光，現像，リンス，ポストベークの工程を経てブラックマトリクスを形成した。本実施例では膜厚を
１.５μｍ としたが、膜厚は、光学濃度が概ね３以上になるように、用いるブラックレジストに合わせればよい。次に、富士フィルムアーチ社製の各色カラーレジストを用いて、定法であるフォトリソグラフィー法に従い、塗布，プリべーク，露光，現像，リンス，ポストベークの工程を経て、カラーフィルターを形成した。本実施例では、Ｂが３.０μｍ、Ｇが２.８μｍ、Ｒが２.７μｍとしたが、膜厚は所望の色純度、もしくは液晶層厚に対して適宜合わせればよい。本実施例では、ブラックマトリクスは、１画素を取り囲むように形成したが、実施例１と同様にＴＦＴ基板の走査電極１０４と重なる領域に形成し、異なる色が重なる領域には形成せず、隣り合う異なる色のレジストが重なるように形成してもよい。
次に、平坦化とカラーフィルター層の保護を目的として、フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート系の感光性樹脂を、塗布後、高圧水銀ランプのｉ線により２００ｍＪ／cm2 の光量を照射、次いで２３０℃３０分加熱により、オーバーコート層を形成した。膜厚は、カラー画素上でほぼ１.２〜１.５μｍであった。次に、柱状スペーサー２８を感光性樹脂を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法とエッチングにより、Ｂ画素同士に挟まれたブラックマトリクス上に、ほぼ３.８μｍ の高さで形成した。なお、柱状スペーサーの位置は、本実施例に限定されることなく、必要に応じて任意に設置できる。
次に、モノマー成分として、４，４′−ジアミノアゾベンゼンと４，４′−ジアミノベンゾフェノンをモル比にして６：４で混合したジアミンと、無水ピロメリット酸と１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物をモル比にして１：１で混合した酸無水物からなるポリアミック酸ワニスを印刷形成し、２３０℃で１０分の熱処理を行い、約１００ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向膜２３（図示していない）を形成し、直線偏光である紫外線を基板に対してほぼ垂直な方向から照射した。なお、本実施例の配向膜は、直線偏光した紫外線照射によって、偏光面に対して直交する方向に液晶配向能を付与できる材料であればよく、特に限定はない。光源には高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２００から４００ｎｍの範囲の紫外線を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、２３０℃で、約５Ｊ／cm2 の照射エネルギーで照射した。
本実施例においては、液晶配向方向と一軸吸収異方性の吸収軸をともに基板の長辺方向（走査電極方向）とし、ほぼ直線に偏光した紫外線によって液晶配向能を付与する配向膜を用いて、配向膜への液晶配向能付与と、オーバーコート層への一軸吸収異方性付与を同時に行った。本実施例に用いたフルオレン骨格を有するエポキシアクリレート系の感光性樹脂は、偏光紫外線照射と直後の加熱処理によって異方性を生じ、上記処理の後、カラーフィルター基板を直交偏光板間に配置し、基板を回転させると透過光強度変化し、照射した偏光紫外線の偏光面が直交偏光板と４５度のときに透過光強度最大となることを確認した。すなわち、本実施例においては、図５に示すオーバーコート層２６と異方層４１を同一層として形成した。また、カラーフィルター基板の異方軸を１枚の偏光板の偏光軸と直交、平行に配置した場合の透過光強度の差は、４５０ｎｍにおいて４％、５４４ｎｍにおいて２％、６１４ｎｍにおいて１％であった。
次に、これらの２枚の基板をそれぞれの液晶配向能を有する配向膜２２，２３を有する表面を相対させて、周辺部にシール剤を塗布し、液晶表示装置となる液晶表示パネルを組み立てた。このパネルに、誘電率異方性が正で、その値が４.０(１ｋＨｚ，２０℃) であり、屈折率異方性が０.１０(波長５９０ｎｍ，２０℃) のネマティック液晶組成物を真空で注入し、紫外線硬化型樹脂からなる封止材で封止した。なお、本実施例においては、液晶の誘電率異方性が負である材料でもよい。その場合には、電界と水平方向が４５度以上となるように画素電極１０５を形成すればよい。
この液晶パネルに２枚の偏光板１３，１４を貼付した。偏光板１３の透過軸は液晶パネルの長辺方向（走査電極方向）とし、偏光板１４はそれに直交するように配置した。なお、偏光板には、偏光板や液晶材料の屈折率異方性が有する波長分散の視角特性等を補償する複屈折性フィルムを具備する視野角補償偏光板を用いた。その後、駆動回路，バックライトユニットなどを接続して液晶モジュールとし、液晶表示装置を得た。
次に、この液晶表示装置の表示品質を評価したところ、基板のほぼ全面に渡ってコントラスト比が７００以上であり、また、黒表示と白表示の色度差Δｕ′ｖ′が０.０５５ であり、良好な表示品質であることを確認した。
〔比較例２〕
本比較例においては、ポリアミック酸ワニスを印刷形成し、２３０℃１０分の熱処理を行い、約１００ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向膜２３を形成し、ラビング処理した配向膜を用いた以外は、実施例２と同じ構成とした。従って、カラーフィルター基板への偏光紫外線照射処理を実施しておらず、基板は一軸吸収異方性を有さない。この液晶表示装置では、コントラスト比が６１０、黒表示と白表示の色度差Δｕ′ｖ′が０.０９２であった。
本実施例においては、図９に示す垂直配向モード（ＰＶＡ）液晶表示装置のカラーフィルター基板に、一軸吸収異方層４１を形成した。
カラーフィルター基板は、厚さ０.７mm の無アルカリガラス基板１２上に、連続スパッタリングによって、クロムを１６０ｎｍ、酸化クロム膜を４０ｎｍの厚さで成膜し、ポジ型レジストを塗布，プリベーク，露光，現像，エッチング，剥離，洗浄の工程を経てブラックマトリクスを形成した。次に、富士フィルムアーチ社製の各色カラーレジストを用いて、定法であるフォトリソグラフィー法に従い、塗布、プリべーク，露光，現像，リンス，ポストベークの工程を経て、カラーフィルターを形成した。本実施例では、Ｂが３.０μｍ、Ｇが２.７μｍ、Ｒが２.５μｍとしたが、膜厚は所望の色純度、もしくは液晶層厚に対して適宜合わせればよい。
次に、新日鐵化学製Ｖ−２５９にダイレクトオレンジ３９を２重量パーセント添加し、これを用いてオーバーコート層を形成した。露光は高圧水銀ランプのｉ線により２００
ｍＪ／cm2 の光量を照射、次いで２３０℃３０分加熱により形成した。膜厚は、カラー画素上でほぼ１.２〜１.５μｍであった。
次に、ＩＴＯをスパッタにより１４０ｎｍの厚さで真空蒸着し、２４０℃９０分間加熱により結晶化，フォト工程，エッチング処理により、共通電極１０３のパターンを形成した。共通電極１０３の開口部は、画素電極１０５の開口部を中間に挟む。次に、柱状スペーサーを感光性樹脂を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法とエッチングにより、Ｂ画素同士に挟まれたブラックマトリクス上に、ほぼ３.５μｍ の高さで形成した。
次に、光源に高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２００から４００ｎｍの範囲の紫外線を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光として、２３０℃で約１Ｊ／cm2 の照射エネルギーで基板にほぼ垂直に照射した。照射した偏光の偏光方向は、基板の短辺方向（ＴＦＴ基板でいえば、信号電極方向）とした。異方層の吸収軸は、出射側偏光板１４の透過軸と直交する方向に形成する。本実施例では、出射側偏光板１４の透過軸を基板短辺方向（信号電極１０６と同一方向）、吸収軸方向が基板長辺方向（走査電極１０４方向、図示せず）であるが、偏光板の軸配置を変えた場合には、それに合わせて軸を決定すればよい。
アクティブマトリクス基板として厚さ０.７mm の無アルカリガラスの基板１１上には、
Ｍｏ／Ａｌ（モリブデン／アルミニウム）からなる走査電極（ゲート電極）１０４（図示せず）を形成した。同層に、保持容量電極がクロムやアルミニウムで形成してもよい（図示せず）。これらを被覆するようにゲート絶縁膜１０７が形成され、実施例１と同様に信号電極（ドレイン電極）１０６と薄膜トランジスタを形成した（図示せず）。それらを被覆するように保護絶縁膜１０８が形成され、その上に開口パターンを有する画素電極105がＩＴＯで形成した。なお、ＩＺＯなどの透明導電体を用いてもよい。画素数は１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１０４から構成される１０２４×３×７６８個のアクティブマトリクス基板が得られた。
ＴＦＴ基板，カラーフィルター基板に垂直配向の配向膜２２，２３をそれぞれ形成した。基板の周辺部にシール剤を塗布し、負の誘電異方性を有する液晶材料をＯＤＦ法によって滴下封入し、液晶パネルを組み立てた。偏光板１３，１４は前述の通り、入射側偏光板１３の透過軸を基板の長辺方向、出射側偏光板１４の透過軸を基板短辺方向として直交させた。偏光板には、視角特性を補償する複屈折性フィルムを具備する視野角補償偏光板を用いた。その後、駆動回路，バックライトユニットなどを接続して液晶モジュールとし、液晶表示装置を得た。
次に、この液晶表示装置の表示品質を評価したところ、基板のほぼ全面に渡ってコントラスト比が７００以上であり、また、黒表示と白表示の色度差Δｕ′ｖ′が０.０４２ であり、良好な表示品質であることを確認した。
なお、本実施例では、ＩＴＯの切り欠けパターンを用いたＰＶＡモードの液晶表示装置を用いたが、カラーフィルター基板に突起を設けるＭＶＡ方式の場合には、ＩＴＯ形成後、突起のプロセスを経てから柱状スペーサーの工程に進む。異方層の形成は本実施例と同様にできる。
カラーフィルター基板は、基板１２上に、東京応化工業（株）製の高光学濃度ブラックレジストを用いて、定法であるフォトリソグラフィー法により、塗布，プリべーク，露光，現像，リンス，ポストベークの工程を経てブラックマトリクスを形成した。膜厚は1.0μｍとした。光学濃度はほぼ３.８ であった。次に、顔料粒子による散乱の影響がない住友化学社製の染料レジストを用いて、青レジストにはダイレクトオレンジ３９を５重量パーセント、緑レジストにはダイレクトレッド８１を３重量パーセント、赤レジストにはダイレクトブルー９０を２重量パーセント混合して、フォトリソグラフィー法に従い、塗布，プリベーク，露光，現像，リンス，ポストベークの工程を経て、カラーフィルターを形成した。膜厚は青が１.７μｍ、緑と赤が１.５μｍとした。ブラックマトリクスの形状は、図８に示すように実施例２と同様とした。レジストに添加した色素は、一軸異方性の高い直線的棒状分子構造を有しており、直線偏光を照射することで、照射した直線偏光の軸方向に透過軸(吸収軸は直交方向)を形成できる。緑レジストに添加したダイレクトレッド８１の最大吸収波長は５４０ｎｍ、赤レジストに添加したダイレクトブルー９０は６００ｎｍであるため、アルゴンイオンレーザーをパイル偏光子によって直線偏光とした偏光を、２００℃で、６Ｊ／cm2 の光量を照射し、緑フィルター，赤フィルターを一軸吸収層とした。
次に、平坦化とカラーフィルター層の保護を目的として新日鐵化学製Ｖ−２５９を用いてオーバーコート層を形成した。露光は高圧水銀ランプのｉ線により２００ｍＪ／cm2 の光量を照射、次いで２００℃３０分加熱により形成した。膜厚は、カラー画素上でほぼ
１.２〜１.５μｍであった。次に、柱状スペーサーを感光性樹脂を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法とエッチングにより、Ｂ画素同士に挟まれたブラックマトリクス上に、ほぼ３.８μｍ の高さで形成した。なお、柱状スペーサーの位置は、本実施例に限定されることなく、必要に応じて任意に設置できる。
アクティブマトリクス基板は、実施例２と同様とした。配向膜は、カラーフィルター基板，アクティブマトリクス基板ともに、直線偏光した紫外線照射によって液晶配向能を付与するシクロブタン骨格を有するポリイミド配向膜を用いた。モノマー成分として４，
４′−ジアミノアゾベンゼンと４，４′−ジアミノベンゾフェノンをモル比にして６：４で混合したジアミンと、無水ピロメリット酸と１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物をモル比にして１：１で混合した酸無水物からなるポリアミック酸ワニスを印刷形成し、２１０℃で１０分の熱処理を行い、約１００ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向膜２２を形成し、直線偏光である紫外線を基板に対してほぼ垂直な方向から照射した。なお、本実施例の配向膜は、直線偏光した紫外線照射によって、偏光面に対して直交する方向に液晶配向能を付与できる材料であればよく、特に限定はない。
光源には高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２００から４００ｎｍの範囲の紫外線を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、２００℃で、約７Ｊ／cm2 の照射エネルギーで照射した。これにより、液晶配向能とカラーフィルターの青フィルター層に一軸吸収異方性を付与した。本実施例の構成は、図５に示す模式断面図における異方層４１を形成せず、着色層２５に異方性を付与した。それぞれの色に対して、カラーフィルター層の透過光強度付近に二色性の吸収ピークを示す化合物を添加したため、カラーフィルター基板はほぼ可視波長の全領域にわたり一軸吸収異方性を有する。この後、実施例２と同様にして液晶表示装置を得た。なお、偏光度は青の領域（４５０ｎｍ）で０.９９９９４、緑の領域（５５０ｎｍ）で０.９９９９７、赤の領域（６２０ｎｍ）で０.９９９９７ であり、非常に高い偏光度を有する偏光板を用いた。
次に、この液晶表示装置の表示品質を評価したところ、基板のほぼ全面に渡ってコントラスト比が９００以上と非常に高く、また、黒表示と白表示の色度差Δｕ′ｖ′が0.051であり、良好な表示品質であることを確認した。
本実施例においては、緑と赤レジストには二色性色素を添加せず、青レジストにはダイレクトオレンジ３９を５重量パーセント添加した以外は、実施例４と同様である。本実施例の液晶表示装置の表示品質を評価したところ、基板のほぼ全面に渡ってコントラスト比が８００以上であり、また、黒表示と白表示の色度差Δｕ′ｖ′が０.０４１ であり、良好な表示品質であることを確認した。
本実施例においては、実施例４の構成を用いて、偏光度が、青の領域（４５０ｎｍ）で
０.９９９０７、緑の領域（５５０ｎｍ）で０.９９９８３、赤の領域（６２０ｎｍ）で
０.９９９９０ である偏光板に貼り替えた。この液晶表示装置の表示品質を評価したところ、コントラスト比は７５０以上の高コントラスト比を保持し、黒表示と白表示の色度差Δｕ′ｖ′が０.０５８ であり、偏光度が低い偏光板を用いても、良好な表示品質を保持することを確認した。
〔比較例３〕
比較例として、カラーフィルターに住友化学社製の染料レジストを用いて配向膜をラビング処理のポリイミド配向膜とし、画素構造は実施例２と同様の液晶パネルを作製した。この液晶パネルに、偏光度が、青の領域（４５０ｎｍ）で０.９９９９４、緑の領域
（５５０ｎｍ）で０.９９９９７、赤の領域（６２０ｎｍ）で０.９９９９７である偏光板を貼付した場合には、コントラスト比は８００であり、黒表示と白表示の色度差Δｕ′
ｖ′は０.０９５であった。
次に、偏光度が、青の領域（４５０ｎｍ）で０.９９９０７、緑の領域（５５０ｎｍ）で０.９９９８３、赤の領域（６２０ｎｍ）で０.９９９９０である偏光板に貼り替えたところ、コントラスト比は６２０であり、黒表示と白表示の色度差Δｕ′ｖ′は０.１２ となった。
図１１は、本発明による液晶表示装置の実施の形態を説明する一画素付近の模式断面図である。電極等の構成は、ほぼ実施例２に準じる。本実施例では、アクティブマトリクス基板の保護絶縁膜１０８上に、透明アクリル系樹脂層を１.０μｍ 形成した（図１１の
４１）。画素電極１０５を形成後、実施例２と同様、ポリアミック酸ワニスを印刷形成し、２３０℃で１０分の熱処理を行い、約１００ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向膜２２を形成し、直線偏光である紫外線を基板に対してほぼ垂直な方向から照射した。光源には高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２００から４００ｎｍの範囲の紫外線を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、２３０℃で、約７Ｊ／cm2 の照射エネルギーで照射した。本実施例においては、液晶の初期配向状態、すなわち電圧無印加時の配向方向は、図７に示す走査電極１０４の方向、すなわち図面の水平方向となるので、照射する偏光面は、基板の短辺側、すなわち図７の信号電極１０６方向である。アクリル系樹脂は、エネルギーの高い偏光紫外線を照射されることによって光酸化が進み、さらに高温で照射されることから、その吸収波長が紫外領域から可視波長まで増幅される結果、照射した偏光面と平行方向に、４８０ｎｍ以下の短波長領域で吸収を示すようになる。本実施例においては、照射する偏光面が基板の短辺方向（図７の信号電極１０６方向）であるため、アクティブマトリクス基板上に、その方向に吸収を示す異方層４１が形成される。配向膜は、実施例２と同様、基板の長辺方向
（図７の走査電極１０４）方向に液晶配向能が付与される。入射側偏光板１３の透過軸は基板の長辺方向とする。従って、入射側偏光板１３の吸収軸とアクティブマトリクス基板上の異方層の吸収軸は平行となる。これによって、アクティブマトリクス基板上の異方層４１は、偏光板１３の短波長領域の偏光度を補償する。本実施例のアクティブマトリクス基板の異方軸を１枚の偏光板の偏光軸と直交，平行に配置した場合の透過光強度の差は、４５０ｎｍにおいて７％であった。
カラーフィルター基板は、実施例２と同様にした。すなわち、図１１に示すカラーフィルター基板上の異方層４１は、オーバーコート層を兼ねている。また、カラーフィルター基板上の異方層４１の吸収軸は、出射側偏光板１４の吸収軸と同一方向であるため、それぞれの基板上に形成された異方層は、偏光板偏光度を大きく向上することができる。特に、短波長領域の偏光度低下を補償できる。
実施例２と同様にして、液晶表示パネルを組み立て、液晶表示装置を得た。なお、用いた偏光板は、偏光度が、青の領域（４５０ｎｍ）で０.９９９９４ 、緑の領域（５５０
ｎｍ）で０.９９９９７、赤の領域（６２０ｎｍ）で０.９９９９７である。この液晶表示装置の表示品質を評価したところ、基板のほぼ全面に渡ってコントラスト比が７８０以上であり、また、黒表示と白表示の色度差Δｕ′ｖ′が０.０４０ であり、良好な表示品質であることを確認した。
本実施例においては、実施例７の液晶パネルを用いて、偏光度が、青の領域（４５０
ｎｍ）で０.９９６９２、緑の領域（５５０ｎｍ）で０.９９９７３、赤の領域（６２０
ｎｍ）で０.９９９８１ であって、偏光度が劣るものに貼り替えた。この液晶表示装置の表示品質を評価したところ、基板のほぼ全面に渡ってコントラスト比が７００以上を保持した。また、用いた偏光板は青の領域における偏光度低下が著しく、そのコントラスト比がわずか３３０であるが、アクティブマトリクス基板，カラーフィルター基板ともに青の領域の偏光度を補償する機能を持つため、黒表示と白表示の色度差Δｕ′ｖ′が0.068 であり、実施例７の構成とすることによって、用いる偏光板の偏光度に対するマージンが拡大することを確認した。
本実施例においては、実施例２の液晶パネルの構成と、光源の発光を感知する光センサーからの出力信号と、液晶パネルに表示するために入力された画像信号と、外部環境光を感知する外光センサーからの出力信号を基にして、液晶パネルの色ごとの表示データの変更と、光源ユニットの色ごとの発光量とを同時に制御する光源ユニットであり、光源が
ＲＧＢの発光ダイオードから成る液晶表示装置とした。
図１２は、本実施例におけるブロック図である。コントローラー１４１，表示データ変更回路１４０，光源光量制御回路１４２，液晶表示パネル１４５，光源ユニット３１，光源光センサー１４３，外光センサー１４４から構成される。本実施例においては、液晶パネルの構成は実施例８と同様である。コントローラー１４１は、パソコンやＴＶチューナーから入力される画像信号と、外部環境の照明状態を検知する外光センサー１４４からの信号と、光源ユニット３１の青，緑，赤の発光強度を測定する光源光センサー１４３からの信号を基に、入力された画像信号を変更する量を決定すると同時に光源の光量を決定する。
表示データ変更回路１４０は、内部に青，緑，赤の表示データ色ごとのデータ変換回路を有し、コントローラー１４１からの出力により、入力された画像信号を色ごとにデータ変換し、液晶表示パネル１４５に出力する。また、光源光量制御回路１４２も、内部に青，緑，赤の色ごとの発光制御回路を有し、コントローラー１４１からの出力により、光源ユニット３１の色ごとの発光を制御する。
図１２に示すような光源と画像制御を実行する回路を具備することによって、液晶表示装置における表示のダイナミックレンジを広げることが可能であるが、黒表示性能を改善した本実施例の液晶パネル構成により、表示のダイナミックレンジを格段に拡大することが可能である。また、同一画面において明るい表示と隣接する暗い表示に対する高コントラスト保持が可能であり、高い表示品質である液晶表示装置が実現できる。さらにまた、光源を複数の領域に区切って、より詳細に光量を制御する装置においても、例えば、夜空の花火を表示するような表示画面において、高コントラスト比を保持することが可能となる。
本実施例においては、１画素中に反射部と透過部を有する部分透過型液晶表示装置を作成した。図１３に示すように、厚さ０.５ｍｍ の基板１１は、アクティブマトリクス基板であり、薄膜トランジスタ１１５が走査配線と信号配線と透明電極１３４に接続されている。反射表示部は、凹凸層１３１を被覆するように形成された反射膜１３２上である。その上にアクリル樹脂による平坦化層１３３が形成され、平坦化層表面をラビングした後、偏光板１３が形成される。偏光板１３は、フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート誘導体を含有する感光性樹脂にダイレクトブルー２０２，ダイレクトオレンジ３９，ダイレクトレッド８１を７：１：２の割合で混合し、バーコーターで塗布，フォトリソグラフィー法で形成した。シクロブタン骨格を有する光反応性ポリイミド配向膜により、配向膜２２を形成し、直線偏光である紫外線を基板に対してほぼ垂直な方向から照射した。光源には高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２００から４００ｎｍの範囲の紫外線を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、２３０℃で、約７Ｊ／cm2 の照射エネルギーで照射した。これにより、配向膜２２には液晶配向能を、偏光板１３には、より一軸性を付与し、偏光能を付与した。
基板１２は、ブラックレジストによりブラックマトリクス形成、カラーレジストによる着色層２５形成後、オーバーコート層をフルオレン骨格を有するエポキシアクリレート系樹脂にダイレクトイエロー４４を２重量パーセント添加した感光性樹脂で形成した。次に、シクロブタン骨格を有する光反応性ポリイミド配向膜により配向膜２３を形成し、直線偏光である紫外線を基板に対してほぼ垂直な方向から照射した。光源には高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２００から４００ｎｍの範囲の紫外線を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、２３０℃で、約５Ｊ／cm2 の照射エネルギーで照射した。これにより、配向膜２３には液晶配向能を、オーバーコート層を兼ねる異方層４１には、波長４２０ｎｍに吸収極大を有する一軸吸収異方性を付与した。直径５μｍのスペーサービーズを散布し、配向膜側が相対するようにパネルを組み立た後、正の誘電率異方性を有し、屈折率異方性が０.０７１(２０℃，５８９ｎｍ)であるネマティック液晶を封入した。基板１２上面に出射側偏光板１４を貼付し、駆動回路，バックライトユニットなどを接続して液晶モジュールとし、液晶表示装置を得た。偏光板１枚を内蔵することで、薄型であり、かつ透過表示領域のコントラスト比が
１００、反射表示領域のコントラスト比が２５であり、モバイル用途として、良好な画質である半透過型液晶表示装置を得た。偏光板１３の偏光度は、通常用いる偏光板よりも低いが、偏光紫外線照射によって形成する異方層４１によって、上記表示画質を達成することができた。
なお、塗布型偏光板は、アントラキノン系，フタロシアニン系，ポルフィリン系，菜フタロシアニン系，キナクリドン系，ジオキサジン系，インダンスレン系，アクリジン系，ペリレン系，ピラゾロン系，アクリドン系，ピランスロン系，イソビオラントロン系などの平板状色素で構成されてもよい。本実施例では、平坦化層をラビングしてから塗布したが、適当な界面活性剤を含有して、コーティングで形成される偏光板を用いてもよい。これらの塗布型偏光板のコントラスト比が１０００以上あれば、本発明の異方層内蔵液晶表示パネルと組み合わせることによって、モバイル用途だけでなく、液晶テレビとして構成することも可能である。この場合、偏光板の保護層として用いられるトリアセチルセルロースを省くことができ、薄型，偏光板の視角特性改善の面でより好ましい液晶表示装置を達成することができる。
図１１は、本発明による液晶表示装置の実施の形態を説明する一画素付近の模式断面図である。電極等の構成は、ほぼ実施例２に準じる。本実施例では、アクティブマトリクス基板の保護絶縁膜１０８上に、透明アクリル系樹脂層を１.０μｍ 形成した（図１１の
４１）。画素電極１０５を形成後、実施例２と同様、ポリアミック酸ワニスを印刷形成し、２３０℃で１０分の熱処理を行い、約１００ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向膜２２を形成し、直線偏光である紫外線を基板に対してほぼ垂直な方向から照射した。光源には高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２００から４００ｎｍの範囲の紫外線を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、２３０℃で、約７Ｊ／cm2 の照射エネルギーで照射した。本実施例においては、液晶の初期配向状態、すなわち電圧無印加時の配向方向は、図７に示す走査電極１０４の方向、すなわち図面の水平方向となるので、照射する偏光面は、基板の短辺側、すなわち図７の信号電極１０６方向である。アクリル系樹脂は、エネルギーの高い偏光紫外線を照射されることによって光酸化が進み、さらに高温で照射されることから、その吸収波長が紫外領域から可視波長まで増幅される結果、照射した偏光面と平行方向に、４８０ｎｍ以下の短波長領域で吸収を示すようになる。本実施例においては、照射する偏光面が基板の短辺方向（図７の信号電極１０６方向）であるため、アクティブマトリクス基板上に、その方向に吸収を示す異方層４１が形成される。配向膜は、実施例２と同様、基板の長辺方向
（図７の走査電極１０４）方向に液晶配向能が付与される。入射側偏光板１３の透過軸は基板の長辺方向とする。従って、入射側偏光板１３の吸収軸とアクティブマトリクス基板上の異方層の吸収軸は平行となる。これによって、アクティブマトリクス基板上の異方層４１は、偏光板１３の短波長領域の偏光度を補償する。本実施例のアクティブマトリクス基板の異方軸を１枚の偏光板の偏光軸と直交，平行に配置した場合の透過光強度の差は、４５０ｎｍにおいて７％であった。
カラーフィルター基板は、実施例２と同様にした。すなわち、図１１に示すカラーフィルター基板上の異方層４１は、オーバーコート層を兼ねている。ほぼ直線に偏光した紫外線によって液晶配向能を付与する配向膜を用いて、配向膜への液晶配向能付与と、オーバーコート層への一軸吸収異方性付与を同時に行った。本実施例に用いたフルオレン骨格を有するエポキシアクリレート系の感光性樹脂は、偏光紫外線照射と直後の加熱処理によって異方性を生じ、カラーフィルター基板の異方軸を１枚の偏光板の偏光軸と直交，平行に配置した場合の透過光強度の差は、４５０ｎｍにおいて４％、５４４ｎｍにおいて２％、６１４ｎｍにおいて１％であった。
実施例２と同様にして、液晶表示パネルを組み立て、液晶表示装置を得た。なお、用いた偏光板は、偏光度が、青の領域（４５０ｎｍ）で０.９９６９２ 、緑の領域（５５０
ｎｍ）で０.９９９７３、赤の領域（６２０ｎｍ）で０.９９９８１であるが、本実施例の構成では、パネル内に形成した一軸吸収異方層が偏光板偏光度を補助する機能を有するため、偏光度が０.９９９９程度の偏光板を用いた場合と遜色ない表示性能を達成できる。
なお、一軸吸収異方層として用いた樹脂、並びに二色性色素をさらに最適化することによって、偏光度補償機能をさらに向上することが可能である。このとき、用いる偏光板は通常用いられるヨウ素型偏光子よりも偏光度が低いとされる塗布方式や印刷方式等で形成される偏光板を、液晶テレビのように高画質が要求される表示装置に適用することが可能である。塗布方式や印刷方式等で形成した偏光板を用いると、トリアセチルセルロース等で形成される保護層を省略できる構成が可能となり、偏光板の視角特性が良好となるため、視角補償の位相差層設計が容易となり、広視野角化の点で有利となる。
本実施例の液晶表示パネルに、実施例９と同様の光源ユニットと制御回路を用いた。偏光度が劣る偏光板を用いても、液晶表示パネルとしては偏光度が補償されているので、同一画面において明るい表示と隣接する暗い表示に対する高コントラスト保持を可能にし、高い表示品質である液晶表示装置が実現できる。さらにまた、光源を複数の領域に区切って、より詳細に光量を制御する装置においても、例えば、夜空の花火を表示するような表示画面において、高コントラスト比を保持することが可能となる。また、液晶パネルの基板に補助的な偏光板機能を付与した液晶表示装置に、例えば、発光ダイオードと導波路を用いて偏光を発現させた光源、偏光発光する有機ＥＬを用いた光源等を組み合わせることによって、効率を非常に向上させた液晶表示装置とすることも可能である。偏光を有する光源ユニットを用いたことにより、偏光板ばらつきの影響が大きく影響することで生産のマージンが縮小することを、本発明によって抑制する効果が得られるためである。
液晶表示装置全般。
本発明による液晶表示の構成の一例を示す模式断面図。 本発明による液晶表示に使用形態の一例である一画素付近の模式断面図。 本発明による液晶表示に使用形態の一例であるアクティブマトリクス基板の一画素付近の模式図。 本発明による液晶表示に使用形態の一例であるカラーフィルター基板の一絵素付近の模式図。 本発明による液晶表示に使用形態の一例である一画素付近の模式断面図。 本発明による液晶表示に使用形態の一例であるアクティブマトリクス基板の薄膜トランジスタの構成を示す模式断面図。 本発明による液晶表示に使用形態の一例であるアクティブマトリクス基板の一画素付近の模式図。 本発明による液晶表示に使用形態の一例であるカラーフィルター基板の一絵素付近の模式図。 本発明による液晶表示に使用形態の一例である一絵素付近の模式断面図。 偏光板偏光度特性の例。 本発明による液晶表示に使用形態の一例である一画素付近の模式断面図。 本発明における使用形態の一例である液晶表示装置のブロック図。 本発明による液晶表示に使用形態の一例である一画素付近の模式断面図。
符号の説明
１１，１２…基板、１３，１４…偏光板、２１…液晶層、２２，２３…配向膜、２４…カラーフィルター層、２５…着色層、２６…オーバーコート層、２７…ブラックマトリクス、２８…柱状スペーサー、２９…液晶分子、３１…光源、４１…異方性膜、１０３…共通電極（コモン電極）、１０４…走査電極（ゲート電極）、１０５…画素電極（ソース電極）、１０６…信号電極（ドレイン電極）、１０７…絶縁膜、１０８…保護絶縁膜、112…有機絶縁膜、１１５…薄膜トランジスタ、１１６…半導体膜、１１８…スルーホール、１２０…共通電極配線、１３０…対向電極、１３１…凹凸層、１３２…反射膜、１３３…平坦化層、１３４…透明電極、１４０…表示データ変更回路、１４１…コントローラー、１４２…光源光量制御回路、１４３…光源光センサー、１４４…外光センサー、１４５…液晶表示パネル。

Claims (19)

  1. 一対の基板と、前記一対の基板にそれぞれ配置された一対の偏光板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記一対の基板の外側に配置する光源とからなる液晶表示装置において、前記一対の偏光板間に一軸吸収異方性を有する層を具備することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記基板にそれぞれ配置された配向膜を有し、該配向膜はほぼ直線に偏光した光照射により配向制御機能を付与可能な材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記一軸吸収異方性を有する層は、ほぼ直線に偏光した光照射によって一軸吸収異方性を示す材料を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  4. 一対の基板と、前記一対の基板にそれぞれ配置された一対の偏光板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記一対の基板の外側に配置する光源とからなる液晶表示装置において、前記一対の基板の少なくとも一方が、一軸吸収異方性を有することを特徴とする液晶表示装置。
  5. 前記一軸吸収異方性を有する層が、着色層を保護する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  6. 前記一軸吸収異方性を有する層が、着色層の少なくとも１色の色フィルターであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  7. 前記一軸吸収異方性を有する層が、アクティブマトリクス基板上の絶縁層であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  8. ５００ｎｍ以下の短波長領域における一軸吸収異方性が、５００ｎｍより長波長における一軸吸収異方性よりも強いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  9. 前記一対の基板のうち一方が前記電極群が形成されたアクティブマトリクス基板であり、該アクティブマトリクス基板に対向する他の基板が一軸吸収異方性を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
  10. 前記一対の基板のうち一方が前記電極群が形成されたアクティブマトリクス基板であり、該アクティブマトリクス基板が一軸吸収異方性を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
  11. 前記一軸吸収異方性を有する層が、フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート系の樹脂で構成されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
  12. 前記一軸吸収異方性を有する層が、アクリル系重合体の樹脂で構成されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
  13. 前記一軸吸収異方性を有する層の吸収軸が前記一対の偏光板の何れか一方の吸収軸とほぼ平行であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  14. 前記一対の基板のうち、観察者側の基板に前記一軸吸収異方性を有する層が形成され、該層の吸収軸が、前記液晶表示パネルの観察者側に設けられた偏光板の吸収軸とほぼ平行であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  15. 前記一対の基板のうち、光源側の基板に前記一軸吸収異方性を有する層が形成され、該層の吸収軸が、前記液晶表示パネルの光源側に設けられた偏光板の吸収軸とほぼ平行であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  16. 前記一対の基板に形成された配向制御膜上の前記液晶層を構成する液晶分子の長軸方向が、前記観察者側の基板に形成された前記一軸吸収異方性を有する層の吸収軸とほぼ平行、もしくは垂直であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  17. 前記一対の基板に形成された配向制御膜上の前記液晶層を構成する液晶分子の長軸方向が、前記配向制御膜に対してほぼ垂直方向に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  18. 一対の基板と、前記一対の基板にそれぞれ配置された一対の偏光板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記一対の基板の外側に配置する光源とからなる液晶表示装置において、前記一対の基板の少なくとも一方に、前記一対の偏光板の偏光度を補償する吸収層が形成されることを特徴とする液晶表示装置。
  19. 一対の基板と、
    前記一対の基板にそれぞれ配置された一対の偏光板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群とからなる液晶表示パネルにおいて、前記一対の偏光板間に一軸吸収異方性を有する層を具備することを特徴とする液晶表示パネル。
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