JP2810161B2 - 液晶ディスプレイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は透過型の液晶ディスプレイに係り、とくに表
示面における外部入射光の反射を抑制し、表示画質の劣
化の防止に好適な液晶表示素子に関する。

〔従来の技術〕

従来のアクティブマトリクス方式の透過型液晶表示素
子２を用いた液晶ディスプレイの構成を第２図に示す。
即ち、第一の硝子板８の外側表面に検光子22を固着し、
第一の硝子板８の内側裏面に複数の開口部28を有する金
属で形成した制光子９を固着し、該制光子９の開口部28
にカラーフィルター10を固着して第一層を形成し、制光
子９とカラーフィルター10との上、全面に透明電極12を
第二層として形成し、透明電極12の上に配向制御膜13を
第三層として形成している。また、第二の硝子板17の外
側表面に偏光子18を固着し、第二の硝子板17の内側裏面
には画素電極16を形成している。画素電極16の一隅には
TFT（Ｔhin Ｆilm Ｔransistor）（図示せず）が形成
されており、画素電極16のスイッチングをしている。画
素電極16の上には第二層として配向制御膜15が形成され
ている。そして、配向制御膜13と、配向制御膜15との間
に液晶14を封止して液晶表示素子２を構成している。そ
して、液晶表示素子２の前面に空隙７をおいて透明な保
護板21を配し、偏光子18の外側より照明光19を照射し
て、カラーフィルター10を通過してくる表示光20を見て
いる。

液晶14はネマティック液晶であり、配向制御膜13と配
向制御膜15とは液晶分子を特定方向に並べる（配向させ
る）働きをする。配向制御膜13と配向制御膜15とを90゜
ねじることにより、偏光の主軸を90゜回転させる。また
検光子22と偏光子18は光学主軸が互いに90゜ずれた偏光
板で、それぞれの光学主軸の方向を配向制御膜13と配向
制御膜15の配向方向に一致させている。したがって、液
晶14に電圧が無印加のときは、照明光19は液晶表示素子
２を通過できるが、液晶14に電圧が印加されると、液晶
分子が第一の硝子板８と第二の硝子板17とに垂直に立つ
ため、液晶14の旋光性が失われ、その結果照明光19は液
晶表示素子２を通過できない。

制光子９は金属、主にクロム（Cr）をスパッタして形
成している。金属を材料にしている理由は二つあり、一
つはカラーフィルター10の混色を防止してコントラスト
を向上させるためであり、二つ目は外部入射光によるTF
Tの誤動作防止である。制光子９及びカラーフィルター1
0の製法については、特開平１−150102号公報に開示さ
れている。特に、制光子９については、「約1mm厚のガ
ラス基板に2000Åの膜厚でクロムをスパッタリング形成
した後、フォトリソグラフィ法により格子状にパターニ
ングした」と、記載されている。

上記液晶ディスプレイは保護板１の外側表面より入射
する外部入射光23が保護板１の表面及び裏面、検光子22
の表面、及び制光子９で反射して反射光24、25、26,27
を発生している。したがって、表示光20に反射光24、2
5、26,27が重畳して、表示光20の表示内容を著しく劣化
させている。

また、第３図は、第２図で示した上記液晶表示素子２
の上面図である。制光子９とカラーフィルター10を示
す。カラーフィルター10は上第一列目左より、G29、R3
0、B31、G29、…の順に並べられている。第二列目は1.5
画素ずれてG29、R30、B31、G29、…の順に並べられてい
る。第三列目以下奇数列目は、第一列目と同じ配列に並
べられている。第四列目以下偶数列目は第二列目と同じ
配列に並べられている。したがって、カラーフィルター
10の奇数列目のG30,R31と、偶数列目のB29とで逆三角形
のトライアングル配置であり、G30,R31,B29の濃淡で輝
度と色度とを表現している。また、カラーフィルター10
が配置されている開口部は、奇数列目と偶数列目とは0.
5画素ずれて配置されている。制光子９の開口率は40〜6
0％であり、したがって、制光子９は多数の穴の開いた
金属製の鏡であった。検光子22の光透過率は20〜50％で
あり、クロム（Cr）の反射率は略60％である。検光子22
で減光されたとしても、反射光27は少なくとも12％以上
であり、表面反射防止処理を施していない保護板21の表
面反射率略４％の３倍以上である。したがって、液晶表
示素子２の内部からの表示光20に，保護板１の表面及び
裏面、検光子22の表面、及び制光子９での外部入射光23
の反射光24、25、26,27が重畳して、上記表示光20の表
示内容を劣化させている。特に、鏡状の制光子９で反射
した反射光27は大きく、表示光20の表示内容を著しく劣
化させている。

一方、ディスプレイ画面での表面反射を防止する方法
としては、従来、第４図に示す光学フィルター48が使用
されている。即ち、この光学フィルター48は、表面に表
面反射防止膜３を形成した透明保護板４の裏面に偏光子
５と、1/4波長板６とが密着されて構成されているもの
である。偏光子５の光学主軸と1/4波長板６の光学主軸
とは45゜傾けて貼り合わされている。したがって、偏光
子５を通過した直線偏光は、1/4波長板６を通過するこ
とによって円偏光に変えられる。このフィルター48をVD
T（Ｖideo Ｄisplay Ｔerminal）画面32の前面に配置
する。外部入射光23は自然光、またはそれに近い光であ
るので、光に偏りが無い。外部入射光23は透明板４を通
過するとき透明板４の表面で表面反射を生ずるが、表面
反射防止膜３が形成されているので、その反射率は略１
％程度である。透明板４を通過した外部入射光23の内、
偏光子５を通過できる光は直線偏光33のみである。この
直線偏光33が1/4波長板６を通過すると円偏光34に変換
される。円偏光34はVDT画面32に反射する。反射は位相
を180゜移動させる動作であるから、円偏光34は逆回り
の円偏光35となる。逆回りの円偏光35が再度1/4波長板
６を通過すると直線偏光36となる。直線偏光36は直線偏
光33とは光学主軸90゜異なる。したがって、直線偏光36
の光学主軸は偏光子５の光学主軸とは直交しているの
で、直線偏光36は偏光子５を通過できない。ゆえに、光
学フィルター48は外部入射光23のVDT画面32における表
面反射を防止できる。なお、偏光については、小瀬他
編、光工学ハンドブック、pp.411〜427、朝倉書店刊、
に詳述されている。特に、1/4波長板は移相子とよば
れ、同書のpp.525に詳述されている。また、1/4波長板
の製法については、特開昭63−167304号公報及び、特開
平１−118805号公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記光学フィルター48を従来の液晶ディスプレイの前
面に配置すると、光学フィルター48と保護板21とが重な
り、液晶ディスプレイの厚みが増すという問題がある。

本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解決
し、液晶表示面における反射を防止し、反射光24、25、
26、27による表示内容の劣化を抑えた液晶ディスプレイ
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明では保護板21の代
りに光学フィルター48を設けた。

また、保護板21の代りに光学フィルター48を設け、検
光子22を取り除き、制光子９と液晶14との間に/4波長板
11を挿置した。

また、第一の硝子８と制御子９との間に、制光子９の
開口部と同位置、同寸法、同形状の開口部47を有する1/
4波長板46を設けた。

〔作用〕

透明板４は機械的な外部圧力を担うため、mm単位の厚
みが必要である。一方、偏光子５と1/4波長板６とはそ
れぞれミクロン（μｍ）単位の厚みであり、透明板４に
密着しても保護板４としての合成厚みに大きな変化は無
い。したがって、保護板１は保護板21と厚みにおいて差
が少ないため、保護板21の代りとして用いることができ
る。

外部入射光23は偏光子５で直線偏光33となり、1/4波
長板６を通過して円偏光34に変換される。1/4波長板６
と制光子９の間には第一の硝子８のみが存在する。一般
に、硝子は光学的に等方的である。したがって、前述の
第４図で説明したように、制光子９の表面で反射された
光35は逆回りの円偏光となるため、偏光子５でブロック
されて外部に出てくることができない。一方、液晶14を
通過してくる内部表示光19は、1/4波長板11ともう一つ
の1/4波長板６で1/2波長板を構成し、偏光の進相軸と遅
相軸との位相差を180゜とするものである。したがっ
て、偏光の光学主軸を90゜回転するので、偏光子５の光
学主軸は偏光子18の光学主軸と同一方向に揃えておけば
よい。

また、制光子９と第一の硝子板８との間に形成した1/
4波長板46は、制光子９の開口部28と同位置、同寸法、
同形状の開口部47を有するので、液晶14を通過してくる
照明光19に対して制光子９で蔽われている。したがっ
て、1/4波長板46は照明光19に影響をおよぼさない。一
方、外部入射光23は検光子22を通過して直線偏光33に成
り、1/4波長板46を通過して円偏光34になる。円偏光34
は制光子９で反射して位相が180゜回転して逆回転の円
偏光35に成る。円偏光35は1/4波長板46を通過すると直
線偏光33とは90゜ねじれた直線偏光36になるため、検光
子22を通過できない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第一の実施例であり、アクティブマ
トリクス方式の透過型液晶表示素子２と保護板１とで構
成された液晶ディスプレイの断面図を示す。保護板１の
構成は、透明板４の表面に表面反射防止膜３を形成し、
透明板４の裏面には偏光子５及び1/4波長板６を固着し
た。液晶表示素子２の構成は、第一の硝子板８の内側裏
面に複数の開口部28を有する金属で形成した制光子９を
固着し、該制光子９の開口部28にカラーフィルター10を
固着して第一層を形成し、制光子９とカラーフィルター
10との上、全面に、1/4波長板11を第二層として形成
し、1/4波長板11の上に透明電極12を第三層として形成
し、透明電極12の上に配向制御膜13を第四層として形成
している。また、第二の硝子板17の外側表面に偏光子18
を固着し、第二の硝子板17の内側裏面には画素電極16を
形成している。画素電極16の上には第二層として配向制
御膜15が形成されている。そして、上記配向制御膜13
と、上記配向制御膜15との間に液晶14を封止して液晶表
示素子２を構成している。そして、第二の硝子板17の外
側より照明光19を照射して、カラーフィルター10を通過
してくる表示光20を見ている。

第７図は、第１図における構成の動作説明図である。
外部入射光23は偏光子５で直線偏光33となり、1/4波長
板６を通過して円偏光34に変換される。1/4波長板６と
制光子９の間には第一の硝子８のみが存在する。一般
に、硝子は光学的に等方的である。したがって、第４図
の従来例で説明したように、制光子９の表面で反射され
た光35は逆回りの円偏光となり、1/4波長板６を通過し
て直線偏光33とは光学主軸が90゜捩じれた直線偏光36と
なる。直線偏光36は偏光子５とその光学主軸が90゜捩じ
れているため、偏光子５でブロックされて外部に出てく
ることができない。

一方、偏光子18の背後から照射された照明光19は、偏
光子18を通過すると直線偏光43に変わる。直線偏光43は
液晶14を通過すると電圧無印加状態で光学主軸が90゜捩
じられ、直線偏光44となる。1/4波長板11は、もう一つ
の1/4波長板６とで1/2波長板を構成し、偏光の進相軸と
遅相軸との位相差を180゜とするものである。即ち、直
線偏光44は２枚の1/4波長板６及び11を通過することに
よって光学主軸が90゜回転して直線偏光45となる。偏光
子５の光学主軸は、偏光子18の光学主軸とその傾きが０
゜、即ち同一方向であるので、直線偏光45は偏光子５を
通過して表示光20となり、視認できる。

第５図は本発明の第二の実施例を示す図であり、アク
ティブマトリクス方式の透過型液晶表示素子２と保護板
１とで構成された液晶ディスプレイの断面図を示す。即
ち、光学フィルター48を従来の液晶表示素子２の前面に
設置して、検光子22表面における外部入射光23の反射を
防止しようとした。保護板１の構成は、透明板４の表面
に表面反射防止膜３を形成し、透明板４の裏面には偏光
子５及び1/4波長板６を固着した。液晶表示素子２の構
成は、第一の硝子板８の外側表面に検光子22を固着し、
第一の硝子板８の内側裏面に複数の開口部28を有する金
属で形成した制光子９を固着し、該制光子９の開口部28
にカラーフィルター10を固着して第一層を形成し、制光
子９とカラーフィルター10との上、全面に透明電極12を
第二層として形成し、透明電極12の上に配向制御膜13を
第三層として形成している。また、第二の硝子板17の外
側表面に偏光子18を固着し、第二の硝子板17の内側裏面
には画素電極16を形成している。画素電極16の上には第
二層として配向制御膜15が形成されている。そして、上
記配向制御膜13と、上記配向制御膜15との間に液晶14を
封止して液晶表示素子２を構成している。

第６図は第５図における構成の動作説明図である。即
ち、順に透明板４、偏光子５、1/4波長板６、検光子2
2、第一の硝子板８、制光子９、…とされている。外部
入射光23は、偏光子５において、光学主軸が5a方向の直
線偏光33とされて、1/4波長板６を通過して円偏光34に
変換される。検光子22の表面で反射された円偏光35は逆
回りの円偏光35となり、逆回りの円偏光35が再度1/4波
長板６を通過すると直線偏光36となる。直線偏光36は直
線偏光33とは光学主軸が90゜異なる。したがって、直線
偏光36の光学主軸は偏光子５の光学主軸5aとは直交して
いるので、直線偏光36は偏光子５を通過できないので、
外部に出てくることができない。

第８図は本発明の第三の実施例を示す図であり、第９
図はその動作説明図である。第８図はアクティブマトリ
クス方式の透過型液晶表示素子２と、保護板１と、液晶
表示素子２と保護板１の間に充填した屈折率が略1.5弾
性透明物質49とで構成された液晶ディスプレイの断面図
を示す。保護板１は透明板４と透明板４の表面に形成し
た表面反射防止膜３とからなる。透明板４は光学的に等
方性の透明材料、即ち、アクリル板または硝子板であ
る。液晶表示素子２の構成は、第一の硝子板８の外側表
面に検光子22を固着し、第一の硝子板８の内側裏面に複
数の開口部47を有する1/4波長板46を第一層として形成
し、1/4波長板46の上に第二層として複数の開口部28を
有する金属で形成した制光子９を形成してある。1/4波
長板46の光学主軸46aは検光子22の光学主軸22aと45゜の
傾きを成す。1/4波長板46の開口部47と制光子９の開口
部28とは一致している。1/4波長板46の開口部47と制光
子９の開口部28にカラーフィルター10を固着し、制光子
９とカラーフィルター10との上全面に透明電極12を第三
層として形成し、透明電極12の上に配向制御膜13を第四
層として形成している。また、第二の硝子板17の外側表
面に偏光子18を固着し、第二の硝子板17の内側裏面には
画素電極16を形成している。画素電極16の上には第二層
として配向制御膜15が形成されている。そして、上記配
向制御膜13と、上記配向制御膜15との間に液晶14を封止
して液晶表示素子２を構成している。液晶表示素子２と
保護板21の間に充填した弾性透明物質48は、その屈折率
が略1.5であり、保護板21の屈折率や検光子22の屈折率
と略等しい。したがって、保護板21の裏面及び検光子22
の表面における反射率が極めて低下しているため、外部
入射光23の保護板21の裏面及び検光子22の表面における
反射光はほとんど発生しない。また、保護板21の表面に
は表面反射防止膜３が形成されており、保護板21の表面
における表面反射率は１％前後に低下している。

第８図は第７図における構成の動作説明図である。制
光子９と第一の硝子板８との間に形成された1/4波長板4
6は、制光子９の開口部28と同位置、同寸法、同形状の
開口部47を有するので、液晶14を通過してくる照明光19
に対して制光子９で蔽われている。したがって、1/4波
長板46は照明光19に影響を及ぼさない。一方、外部入射
光23は、検光子22を通過して直線偏光33になり、1/4波
長板46を通過して円偏光34になる。円偏光34は制光子９
を反射して位相が180゜回転して逆回転の円偏光35に成
る。円偏光35は1/4波長板46を通過すると直線偏光33に
対しては90゜ねじれた直線偏光36になるため、検光子22
は通過できず、外部にでてくることができない。

〔発明の効果〕

本発明は、上記のように構成されているので、以下に
記載の効果を有する。すなわち、 （１）保護板を、透明板と直線偏光板と該直線偏光板の
光学主軸と45゜傾けた1/4波長板とを備え構成したの
で、液晶表示素子の表面に於ける反射光を除去できる。

（２）保護板を、透明板と直線偏光板と該直線偏光板の
光学主軸と45゜傾けた1/4波長板とを備えて構成し、液
晶表示素子の表示側表面に固着してある検光子を取り除
き、制光子の背面に1/4波長板を配置したので、液晶表
示素子表面及び制光子表面における反射光を除去でき
る。

（３）制光子と表示側の硝子板との間に1/4波長板を形
成したので、検光子を通過して制光子で反射する反射光
を除去できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる液晶表示素子の部分断面図、第
２図は従来の液晶表示素子の部分断面図、第３図は、第
２図で示した液晶表示素子の上面図、第４図は、従来の
光学フィルターの動作説明図、第５図は本発明の第二の
実施例の部分断面図、第６図は、第５図における構成の
動作説明図、第７図は、第１図における構成の動作説明
図、第８図は、本発明の第三の実施例の部分断面図、第
９図は、第８図における構成の動作説明図である。 １、21……保護板、２……液晶表示素子、 ４……透明板、５、18……偏光子、 ６、11、46……1/4波長板、 ８……第一の硝子板、９……制光子、 10……カラーフィルター、14……液晶、 22……検光子、28、47……開口部、 49……透明物質。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−138399（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−48734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−9319（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−25626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−239421（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−279229（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1335

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶表示素子（２）の前面に保護板（１）
   を備えた液晶ディスプレイにおいて、 上記液晶表示素子（２）が、第一の硝子板（８）と、該
   第一の硝子板（８）の内側裏面に形成された開口部分
   （28）を有する制光子（９）と、少なくとも外側表面に
   偏光子（18）を固着された第二の硝子板（17）と、上記
   第一の硝子板（８）の内側と上記第二の硝子板（17）の
   内側との間に封止された液晶（14）と、該液晶（14）と
   上記制光子（９）との間に挿置されかつその光学主軸が
   上記偏光子（18）の光学主軸に対し略45゜傾けられた1/
   4波長板（11）と、を備えて構成され、 かつ、上記保護板（１）が、偏光子（５）と、該偏光子
   （５）の裏面側に固着されその光学主軸が該偏光子
   （５）の光学主軸に対し略45゜傾けられた1/4波長板
   （６）とを備えて構成されている、 ことを特徴とする液晶ディスプレイ。
2. 【請求項２】液晶表示素子（２）の前面に保護板（１）
   を備えた液晶ディスプレイにおいて、 上記液晶表示素子（２）が、第一の硝子板（８）と、該
   第一の硝子板（８）の外側表面に固着された検光子（2
   2）と、該第一の硝子板（８）の内側表面の第一層に形
   成された開口部分（47）を有し該検光子（22）に対し光
   学主軸が略45゜傾けられた1/4波長板（46）と、該1/4波
   長板（46）の上に第二層として形成された上記開口部分
   （47）と同位置、同寸法、同形状の開口部分（28）を有
   する制光子（９）と、少なくとも外側表面に偏光子（1
   8）を固着された第二の硝子板（17）と、上記制光子
   （９）と該第二の硝子板（17）の内側との間に封止され
   た液晶（14）と、を備えて構成され、 上記保護板（１）が、光学的に等方性の透明材料を含ん
   で構成されている、 ことを特徴とする液晶ディスプレイ。