JPH07294721A - カラー偏光フィルタ及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】視野角依存性が少なく、高画質表示が可能で大
画面表示に適した液晶表示装置を提供すること。 【構造】画素電極３、４が形成された透明基板１、２間
に液晶を挟持し、透明基板の両外側に偏光層６を設置し
てなる液晶表示装置において、少なくとも一方の透明基
板の偏光層の代わりに、透明基板上に透明樹脂を塗布し
てラビング処理を行なった面か、一軸延伸した透明なフ
ィルム表面に、赤、緑、青、黒の４色の色素を塗分けて
構成されることを特徴とするカラー偏光フィルタ７を設
けてなることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ端末、テ
レビ、車載ナビゲーションシステム等に使用する液晶表
示装置及びこれに用いるカラー偏光フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、表示装置は、パーソナルコンピュ
ータ、携帯用情報端末、携帯テレビ用表示装置として、
省スペース性、携帯性が要求されている。この要求を満
たすため、従来のＣＲＴに代わり、平面型表示装置とし
て、液晶表示装置が急速に普及しつつある。

【０００３】液晶表示装置は本来非発光型デバイスであ
るため、バックライト等の外部光源が必要である。ま
た、カラー表示を行うためには（１）カラーフィルタ方
式によるもの（２）トリケップスＷＳ５１ｐ８６〜ｐ８
７記載の三原色カラー偏光フィルタが知られている。

【０００４】図３に、（１）を組み込んだ液晶表示装置
の断面の構造を模式的に示す。ガラス基板１上に、画素
電極８、配向膜３が形成され、配向膜３は液晶を配向さ
せるためラビング等の配向処理が施されている。一方、
対向側のガラス基板２上には赤、緑、青の色パターンか
らなるカラーフィルタ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂが設置され、更
に各色パターン間には、画像のシャープさを増す為ブラ
ックマトリクス１１が必要に応じ配置される。更に、そ
の上に対向電極５及び配向膜４があり、同様に配向処理
がされる。

【０００５】液晶表示装置として構成するために、ガラ
ス基板１及び２を互いに電極側が向かい合う様に対向さ
せ、この間に液晶を封入する。この時使用される液晶
は、通常ＴＮ（Twisted Nematic)液晶やＳＴＮ(Super T
wisted Nematic) 液晶であり、それぞれのモードに応
じ、90°〜270 °の範囲で液晶分子がねじれて配向する
様に設定され配向制御される。

【０００６】この様な液晶のパネルで表示を行うために
は、液晶の電気光学特性による光シャッター効果を利用
する。つまり、一般的には液晶のパネルの両外側に偏光
板７及び１１を設置し、電界による液晶の旋光性の変化
によりシャッター効果を発現させる。この際、一方の偏
光板はノーマリホワイトモードの為に設けられる。

【０００７】さらに近年、液晶表示装置の性能の飛躍的
向上及び応用分野の拡大に伴い、テレビ画像表示等のフ
ルカラー表示に代表される高画質表示性能が要求される
と共に、液晶表示装置の大画面化の要求が高まってい
る。

【０００８】従来の液晶表示装置において、カラーフィ
ルタ９と偏光板１０はガラス基板を間に挟む形で設置さ
れている。一方、ガラス基板の厚みは通常１．１mmあ
り、さらに薄板化が図られたとしても、製造装置並びに
ハンドリングの点で制約を受ける為、０．７mmが限界と
言われている。従って、カラーフィルタ９と偏光板１０
の距離を近づけることが不可能である為、正面から見れ
ば鮮明な表示が得られるものの、斜めから見ると表示の
鮮明さが失われる視野角依存性という欠点が避けられ
ず、液晶表示装置の表示画質向上及び画面サイズ大形化
に大きな問題点になっている。

【０００９】また、（２）の方式の三原色カラー偏光フ
ィルタでは赤、緑、青の３色でありこの配合では白黒表
示が出来ないといった問題点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な液
晶表示装置の問題点を解決するために鋭意検討の結果生
み出されたものであり、その課題とするところは、視野
角依存性が少なく、高画質表示が可能で大画面表示に適
した液晶表示装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するため、透明基板上に透明樹脂を塗布し、ラビング処
理を行なった面か、一軸延伸した透明なフィルム表面
に、赤、緑、青、黒の４色の色素を塗分けて構成される
ことを特徴とするカラー偏光フィルタを提供し、画素電
極が形成された透明基板間に液晶を挟持し、透明基板の
両外側に偏光層を設置してなる液晶表示装置において、
少なくとも一方の透明基板の偏光層の代わりに前記カラ
ー偏光フィルタを設けてなることを特徴とする液晶表示
装置を提供する。

【００１２】以下に本発明を図面を用いて説明する。図
１に本発明にかかる液晶表示装置の断面の構成の一例を
示す。ガラス基板２上にボリビニルアルコール、ポリイ
ミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリ塩
化ビニル等の高分子膜を塗布し、ラビング処理を行う。
あるいは、ガラス基板上２に一軸延伸した透明なフィル
ムを貼り付ける。

【００１３】ここでラビング処理とは、ラビング装置等
の公知の手段により高分子膜をラビング布で一方向に擦
り、高分子表面に微細な溝を形成する処理法である。こ
の時、ラビング方向、及び一軸延伸の方向は、偏向軸の
方向を規定する為、その後封入する液晶の配向方向と所
定の角度を持つ様に行う。

【００１４】次に、この上に、ポジ型の感光性樹脂をコ
ートし、フォトマスクを通して任意のパターンを露光、
現像により露出する。次に適当なジスアゾ、トリスア
ゾ、ジアニシジン系等の２色性染料を分散した水溶液を
塗布或いは浸すことにより赤、緑、青、黒を順に繰り返
すことにより４色から構成されたカラー偏光フィルタ７
を作製する。この際の４色の配置はモザイク状、ストラ
イプ状等、適宜行なうことができる。更に必要に応じて
適宜カラー偏光フィルタ７上にアクリル樹脂、ウレタン
樹脂、エポキシ樹脂等の有機高分子、二酸化珪素、アル
ミナ、窒化珪素等からなる無機材料による保護膜を形成
する。

【００１５】次に、ＩＴＯ（Indium−Tin −Oxide ）、
酸化錫等の透明導電性薄膜をスパッタ法等の公知の手
段、必要に応じフォトエッチング、リフトオフ法等の手
段を用いて成膜し、画素電極５を形成する。

【００１６】更に、この基板上に液晶配向用のポリイミ
ドからなる配向膜４を塗布し、前記したラビング法によ
り配向処理を行う。この配向方向は、使用する液晶の表
示モードと下部に形成されたカラー偏光フィルタ７の偏
光方向とを勘案し、決定する。

【００１７】一方、対向基板としてガラス、プラスチッ
クフィルム等からなる透明基板１上に前記した透明導電
性薄膜をパターニングして画素電極８を形成し、その上
にポリイミドからなる配向膜３を塗布し、同様にラビン
グ等の手段により配向処理を施す。

【００１８】次に、これらの透明基板１及び２を互いに
画素電極８及び５が向き合う所定に間隔（一般に２〜１
５μｍ）を保持する様に組み合わせ、この間に液晶を封
入する。この時封入する液晶としては、ネマチック液晶
が一般的であるがこの限りではない。

【００１９】最後に、この液晶パネルにおいて、透明基
板１の外側にノーマリホワイトモードの為の偏光板６を
組み合わせ、液晶表示装置を完成する。

【００２０】

【作用】本発明によるカラー偏光フィルタを用いた液晶
表示装置によれば、少なくとも一方の基板が透明性を有
するガラス基板で、偏光層とカラーフィルタとが一体化
されたカラー偏光フィルタにより、カラーフィルタ層と
偏光層の間隔がなくなる為、視野角依存性が少く、高画
質、大画面の表示が可能な液晶表示装置を提供すること
が出来る。

【００２１】

【実施例】以下、図２に本発明のカラー偏光フィルタの
製造工程の概略を示し、これにより本発明を実施例に基
づき詳細に説明する。

【００２２】＜実施例１＞シリカコートアルカリガラス
からなる図２のガラス基板２に、ポリビニルアルコール
樹脂（富士薬品（株）製）をスピンコータにより塗布し
乾燥した。この時、ポリビニルアルコール樹脂の膜厚は
約１μｍであった。次に、市販のラビング装置によりこ
の表面のラビング処理を行った。この時使用したラビン
グ布は、ナイロン製で毛先の長さは１mmのものを使用し
た。

【００２３】次に、ラビング処理を行った基板にポジ型
の感光性樹脂（商品名ＡＺ−１３５０、ヘキスト（株）
製）を均一に塗布する。ついでフォトマスクを通して着
色したい部分を露光、現像し、ポリビニル膜を露出させ
る。二色性の高い色素「C.I.DirectRed81 」を溶した
０．２重量％の染料水溶液に浸漬して二色性染料の赤を
染色し偏光性を付与した。次に着色したい部分を赤同様
にフォトマスクを通して露光、現像し露出したポリビニ
ル膜面を「C.I.DirectGreen63 」を溶かした０．４重量
％の染料水溶液に浸漬して緑を染色し偏光性を付与し
た。赤、緑同様に「C.I.DirectBlue202 」を用いて青の
パターンを作製した。最後に前記「Blue202」「Green63
」「Red81 」を７０％、１０％、２０％の割合で配合
したものを用いて黒のパターンを作製し、最後に残った
ポジ型感光性樹脂を剥離して、赤、緑、青、黒４色のカ
ラー偏光フィルタを完成した。

【００２４】＜実施例２＞実施例１のカラー偏光フィル
タ上に、スパッタ装置を用いて、透明電極としてＩＴＯ
膜を成膜する。この時、ＩＴＯ膜を任意のパターンを作
製し画素電極を形成した。この時のＩＴＯ膜厚は、１０
０ｎｍであり、この膜のシート抵抗値は約３０Ω／□で
あった。更に、この基板上に配向材としてポリイミド膜
（商品名ＬＱＴ−１２０、日本合成ゴム（株）製）を膜
厚約９０ｎｍに塗布した後、ラビング装置を用いて、ラ
ビングを行い配向処理を行い配向膜を形成する。この時
配向処理方向は、偏光層の偏光軸に平行の方向に設定し
た。

【００２５】対向基板は、同様に低アルカリガラス基板
からなる透明基板上に半導体プロセスにより、アモルフ
ァスＳｉを半導体に用いたＴＦＴとそれに接続された画
素電極９からなるアクティブマトリクス素子基板を作製
した。この時の画素数は、３００×２４０画素であり、
表示エリアは対角約６cmであった。

【００２６】更にこの基板に配向材としてポリイミドを
塗布し、ラビング処理を行い配向膜を形成する。この時
使用する材料は、先に記したものと同じである。また、
この時のラビング方向は、カラーフィルタ側基板の配向
方向と９０°の角度になる様に行った。

【００２７】次に、これらの基板を一定の間隔になる様
にスペーサを散布し、周辺部をエポキシ樹脂系のシール
材（商品名ストラクトボンド、三井東圧化学（株）製）
を用いて接着し、液晶セルを作製した。尚、この時に基
板間の間隔は約５μｍに設定した。

【００２８】そして、この液晶セルにネマチック液晶
（商品名ＺＬＩ−４７９２、メルクジャパン（株）製）
を封入後、封入口を封止材により封止した。最後に、こ
の液晶パネルの外側対向基板側に偏光板を偏光軸が液晶
パネル内部の偏光層の配向軸に対し９０°の角度をなす
ように貼り付け、ノーマリホワイトモードになるように
して液晶表示装置を完成した。

【００２９】

【発明の効果】本発明の赤、緑、青、黒４色で構成され
たカラー偏光フィルタを用いる液晶表示装置によれば、
少なくとも一方の基板が透明性を有するガラス基板であ
り、偏光層とカラーフィルタ、とが一体化されたもので
ありカラーフィルタ層と偏光層の間隔が無視できる為、
視野角依存性が少く、高画質表示が可能となる。

【００３０】従って、高画質表示が可能なマルチカラー
の大画面液晶表示装置を容易に提供することが出来る。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の一例の断面の構造を示
す説明図である。

【図２】本発明のカラー偏光フィルタの製造工程の一例
を示す説明図である。

【図３】従来の液晶表示装置の一例の断面の構造を示す
説明図である。

【符号の説明】

１…ガラス基板 ２…ガラス基板 ３…配向膜 ４…配
向膜 ５…画素電極 ６…偏光板 ７…カラー偏光フィルタ ８…画素電極 ９Ｒ…赤カラーフィルタ層 ９Ｇ…緑カラーフィルタ層 ９Ｂ…青カラーフィルタ層 １０…偏光板 １１…ブラ
ックマトリクス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】赤、緑、青、黒の４色の色素を塗分けて構
   成されることを特徴とするカラー偏光フィルタ。
2. 【請求項２】透明基板上に透明樹脂を塗布し、ラビング
   処理を行なった面に、赤、緑、青、黒の４色の色素を塗
   分けて構成されることを特徴とするカラー偏光フィル
   タ。
3. 【請求項３】一軸延伸した透明なフィルム表面に、赤、
   緑、青、黒の４色の色素を塗分けて構成されることを特
   徴とするカラー偏光フィルタ。
4. 【請求項４】画素電極が形成された透明基板間に液晶を
   挟持し、透明基板の両外側に偏光層を設置してなる液晶
   表示装置において、少なくとも一方の透明基板に、前記
   偏光層の代わりに、請求項１〜３記載のカラー偏光フィ
   ルタを設けてなることを特徴とする液晶表示装置。