JPH1062763A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶ユニットが２枚の光透過性フィルム間に
液晶を封入するのみの構成では、バックライトからの透
過光の一部が、そのフィルムによって、拡散、反射、吸
収されるため、表示画像の輝度が低下する。 【解決手段】 液晶層８を２枚の光透過性フィルム９
ａ，９ｂ内に封入したものにおいて、光透過性フィルム
９ａ，９ｂを延伸処理し、その一方のフィルム９ａの外
表面にヨウ素分子を吸着させて偏光層７を形成すること
により、バックライトユニット５からの透過光が光透過
性フィルムを通過する際の光量の損失を抑制するように
したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶ユニットを
用いた液晶表示素子に係り、特に液晶ユニットに見られ
る透過光の拡散、反射、吸収による表示画像の輝度低下
の防止策を講じた液晶表示素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばアクティブマトリクス液晶表示素
子は、周知のようにアクティブマトリクス基板及び対向
基板を加工する工程、２枚の基板をスペーサ等を介して
接着し、その間隙に液晶を封入する工程、前記工程を経
て作製された液晶セルの周辺に素子駆動用ＩＣを実装
し、さらにバックライトユニットを装着する等の工程を
経て作製されている。

【０００３】ところで、上記従来の液晶表示素子では、
液晶は基板間の空間に封入されるものであるため、基板
の加工後でなければ処理できない。このため、液晶封入
工程を他の工程に対して独立の別工程として行うことが
できない。また、表示面の大面積化を図る場合、基板サ
イズを大きくする必要があるが、基板サイズが大きくな
ればなるほど、均―な封入が困難となるなどの問題点が
あった。

【０００４】このような従来の問題点の解決策を講じた
先行技術例として、例えば特開平６―２５８６２１号公
報に開示された液晶ユニットを用いた液晶表示素子があ
る。図３に、その構成を示す。この図に示す液晶表示素
子は、２枚の基板１０１、１０２間に液晶ユニット１０
３を挟持したものであり、基板１０１の周辺に、一方の
基板１０１上に形成されたアクティブ素子を駆動させる
ＩＣ（図示せず）が接続され、さらに、アクティブマト
リクス基板１０１の背後にはバックライトユニット１０
４が装着されている。また、図示してはいないが、対向
基板１０２の外表面側には偏光板が配されている。

【０００５】前記液晶ユニット１０３は、２枚の光透過
性フィルム１０５ａ，１０５ｂを―定の隙間ｇを保つよ
うに圧延ロール法を用いて接着することにより、偏平な
液晶封入体１０５を形成し、さらに、前記光透過性フィ
ルム１０５ａ，１０５ｂの接着時に同時に前記隙間ｇに
ツイスティド・ネマティック等の液晶１０６を注入して
なるものである。なお、ここで言う液晶ユニットは、液
晶フィルムと通称されているものであるが、フィルムの
用語の重複を避けるため、液晶ユニットと呼ぶことを付
記しておく。

【０００６】上記先行技術例の構成では、２枚の光透過
性フィルム１０５ａ，１０５ｂを接着してなる液晶封入
体１０５を備えた液晶ユニット１０３を使用しているこ
とにより、液晶は該ユニット１０３の液晶封入体１０５
内に注入すればよいので、液晶注入工程を、基板作製及
び液晶セルの組立工程から独立した別工程とすることが
でき、しかも液晶の注入を容易に行うことができるとい
う利点がある。また、一対の光透過性フィルム１０５
ａ，１０５ｂは、比較的硬度を有する保護膜を母体と
し、液晶を封止込んでいるので、均一な液晶層を要する
大面積化に対応可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術例に使用されている液晶ユニット１０３の場合、
液晶封入体１０５を構成する２枚の光透過性フィルム１
０５ａ，１０５ｂ間に液晶１０６を封入するものである
ため、バックライトユニット１０４からの透過光の一部
が、その光透過性フィルム１０５ａ，１０５ｂによっ
て、拡散、反射あるいは吸収されるため、表示画像の輝
度が低下してしまう。

【０００８】このような不具合を解消するためには、偏
光板（図示せず）を液晶表示素子のバックライトユニッ
ト１０４の側面に配する等の対策が考えられるが、この
場合、バックライトユニット１０４からの透過光が偏光
板を通過する際の光量損失が生じるだけでなく、部材点
数も増加するため、製造コスト高を招くといった問題点
がある。

【０００９】この発明は、上記のような問題点に鑑みて
なされたもので、比較的簡単な構成で、しかも部材点数
の増加を招くことなく、バックライトユニットからの透
過光が光透過性フィルムで、拡散、反射、吸収されるこ
とによる、表示画像の輝度の低下を抑制することがで
き、ひいては製造コストダウンに寄与することを可能と
した液晶表示素子を提供することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の液晶表示素子は、光透過性フィルムから
なる偏平な液晶封入体内に液晶層を包含してなる液晶ユ
ニットを、液晶層駆動用電極を備えた２枚の基板間に介
装して構成された液晶表示素子であって、前記一方の基
板と対向する前記液晶ユニットの液晶封入体表面に偏光
層を形成することにより、光透過性フィルムによる透過
光の拡散、反射あるいは吸収を、該偏光層で防止し、表
示画像の輝度低下を抑制するようにしている。

【００１１】上記構成において、液晶封入体を構成する
光透過性フィルムに延伸処理を施し、且つ、該液晶封入
体の液晶層と非接触となる外表面側に偏光要素材料を吸
着させることにより前記偏光層を形成することができ
る。このように、光透過性フィルムに延伸処理を施すだ
けの比較的簡単な手法により、延伸方向の直線偏光が強
く吸収され、それに直交した直線偏光のみが出射する。
したがって、偏光基体であるフィルム延伸後、該フィル
ムに偏光要素材料を吸着させることで、偏光要素材料が
延伸方向に配列して優れた偏光特性を備えたものとな
る。

【００１２】また、光透過性フィルムに直接配向処理を
行うのではなく、該光透過性フィルムの液晶層と相対す
る内面側に配向膜を成膜するような場合、配向膜形成時
の加熱工程で、偏光層を構成する偏光要素材料が熱にさ
らされ、配列が乱れる虞れがある。そこで、偏光層の配
列の乱れを防止するために、該偏光層を、これが形成さ
れる光透過性フィルムと、該偏光層上に固定されるフィ
ルム状の支持体との間で挟持する構成とするとよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の液晶ユニット及
び液晶表示素子の実施形態について図面を参照しながら
説明する。図１に示したこの実施形態に係る液晶表示素
子Ａは、大要、アクティブマトリクス基板１、対向基板
２及び、両基板１，２間に挟持された液晶ユニット３を
備えている。

【００１４】アクティブマトリクス基板１の対向基板２
との対向面側に配されたアクティブ素子形成領域４に
は、アクティブ素子としての複数のＴＦＴ(Thin Film T
ransistor…薄膜トランジスタ)及び対向電極、ドレイン
電極が周知の手法によって形成されているとともに、該
基板１の周辺には、ＴＦＴを駆動させるＩＣ（図示せ
ず）が接続されている。なお、対向電極とドレイン電極
とは、電極形状の長手方向に向かって互いに平行な電極
配置となっている。

【００１５】５はバックライトユニットであって、アク
ティブマトリクス基板１の背後に設けられている。６は
偏光板であって、視認面側、つまり対向基板２の外表面
側に施されている。７は偏光層であって、バックライト
ユニット５側、つまり液晶ユニット３のアクティブマト
リクス基板１との対向面側に形成されている。なお、液
晶ユニット３及び偏光層７については、後に詳述する。

【００１６】大要、上記のような構成を備えた液晶表示
素子Ａは、アクティブマトリクス基板１側に備わるドレ
イン電極と対向電極間に電界を印加する、いわゆる横電
界駆動により液晶ユニット３に備えられた液晶層８を駆
動するもので、これによって液晶ユニット３の外表面側
に形成された画像は、バックライトユニット５からの透
過光を受けるとともに、バックライトユニット５側の偏
光層７及び視認面側の偏光板６によって可視化される。

【００１７】なお、バックライトユニット５側の偏光層
７の偏光透過軸方向は、該基板１の配向方向と平行とし
てあり、視認面側の偏光板６の偏光透過軸方向は、偏光
層７の偏光透過軸方向と直角に交わる方向としてある。

【００１８】このように構成され動作する液晶表示素子
Ａにおいて、前記液晶ユニット３は次のような構成を有
している。すなわち、液晶ユニット３は、ポリイミド
膜、ポリエーテルアミド膜、ポリエチレンテレフタレー
ト膜、あるいはシート状のポリビニルアルコール等の光
透過性高分子材料製の２枚の光透過性フィルム９ａ，９
ｂからなる扁平な液晶封入体９内に液晶層８を包含して
なるもので、ユニットとして液晶表示素子Ａの組立工程
とは別工程で製造することができるように構成されてい
る。

【００１９】上記構成の液晶ユニット３に配された偏光
層７は、次のようにして形成される。まず、液晶封入体
９を構成している光透過性フィルム９ａ，９ｂを共に一
方向に延伸処理する。この場合、一方の光透過性フィル
ム９ａは偏光基体として機能するものであって、例えば
光透過性フィルム９ａ，９ｂの構成材料として、ポリビ
ニルアルコールを用いた場合、該ポリビニルアルコール
フィルムを異なるスピードで回転するローラ対間で一定
方向に３〜５倍に延伸する。

【００２０】次に、延伸処理が施された光透過性フィル
ムの一方９ａの液晶層８と非接触となる外表面側、つま
りアクティブマトリクス基板１のアクティブ素子形成領
域４と対向する外表面側に偏光要素材料としてのヨウ素
溶液を塗布して浸透させ、これにより該フィルム９ａ中
にヨウ素分子を吸着させる。このようにすることによ
り、ヨウ素溶液中のヨウ素分子がフィルム延伸方向に配
向した偏光層７が形成される。なお、ヨウ素溶液のフィ
ルム面への塗布は、一方の光透過性フィルム９ａの外表
面をヨウ素溶液の液槽中に浸すことにより行う。

【００２１】このようにして形成された偏光層７は、高
分子光二色性偏光子となる。すなわち、ヨウ素分子が有
する特性によって、偏光軸方向つまりフィルム延伸方向
に光吸収性をもつため、偏光軸方向に沿う直線偏光が強
く吸収され、且つ、偏光軸も垂直な方向に光透過するた
め、該偏光軸に直交した直線偏光のみが出射するものと
なる。

【００２２】したがって、偏光層７の構成材料としてヨ
ウ素を用いたものは、上記形成プロセスからも明らかな
ように、偏光基体(ここではポリビニルアルコールフィ
ルム)の延伸処理及び、該偏光基体表面をヨウ素溶液中
に浸漬する処理を行うだけで、大面積の偏光基体に対し
て容易に作製することができる点で有利である。

【００２３】２枚の光透過性フィルム９ａ，９ｂには、
予め液晶層８と相対する面にラビングまたは光照射等に
よる配向処理が施される。この配向処理においては、ア
クティブマトリクス基板１側と対向基板２側とで、配向
方向は互いに逆方向で、且つ平行となるようにし、さら
にアクティブマトリクス基板１の対向電極とドレイン電
極の長手方向に垂直な方向に対し約45°の角度で斜行し
た状態となるようにしており、これによって、光透過性
フィルム９ａ，９ｂ間の隙間Ｇに注入後、封止された液
晶層８は、光透過性フィルム９ａ，９ｂを構成する分
子、例えばポリイミド分子との相互作用によって、液晶
分子が一定方向に配列するものとなる。

【００２４】なお、液晶分子が配列する方向は、必要に
応じて注入する液晶材を変更するか、あるいはラビング
方向を変更することによって、変えることができる。

【００２５】液晶封入体９は、前記２枚の光透過性フィ
ルム９ａ，９ｂを両者間に、液晶封入空間となる 3〜10
ミクロン程度の一定の隙間Ｇを設けた状態で保持したう
えで、その周縁どうしを圧延ロール法により接着するこ
とにより形成されるのであるが、このとき同時に、密封
前の開口部から前記隙間Ｇにツイスティド・ネマティッ
ク等の液晶材を注入するとともに、ポリマービーズ１０
等のスペーサ材を光透過性フィルム９ａ，９ｂによって
挟持しながら接着するのであり、これによって液晶ユニ
ット３が形成される。

【００２６】前記圧延ロール法は周知のとおり、光透過
性フィルム９ａ，９ｂの周縁を圧延ロール（図示せず）
を用いて溶着するもので、これによって作製された液晶
封入体９は袋状を呈する。このように液晶封入体９を基
板１，２から独立した形態とすることにより、液晶封入
体９内への液晶材の注入を素子組立工程から分離して行
うことが可能となるため、液晶封入時間を効果的に短縮
することができるものとなる。

【００２７】なお、液晶ユニット３を１枚の光透過性フ
ィルムを用いて作製することも実施可能ではあるが、こ
れでは製造の都合上、光透過性フィルムをまず、アクテ
ィブマトリクス基板１上に張り付ける必要が生じるた
め、製造段階で液晶封入体９を基板１から分離されたユ
ニットとして取り扱うことができず、したがって、該液
晶封入体内への液晶封入時間短縮を図ることができない
という不都合が生じる。

【００２８】上記プロセスを経て作製された液晶ユニッ
ト３は、アクティブマトリクス基板１と対向基板２間に
光透過性の接着剤（図示せず）等を用いて接着され、こ
れによって液晶表示素子Ａが完成する。

【００２９】この実施形態に係る液晶表示素子Ａの場
合、前述のとおり、バックライトユニット５側の偏光子
としての偏光層７を液晶封入体９を構成する光透過性フ
ィルム９ａ，９ｂのうち、アクティブマトリクス基板１
と対向する側のフィルム９ａの外表面に一体に形成して
いるので、従来必要としたバックライトユニット５側の
偏光板を省略した構成とすることができる。

【００３０】図２は、本発明の他の実施形態を示してい
る。なお、この図において、前記実施形態と構成及び作
用が共通する部分には共通の符号を付し、重複を避ける
ためにその説明を省略する。この実施形態に係る液晶表
示素子Ｂでは、偏光層７上にフィルム状の支持体１１を
固定し、該偏光層７をこれが形成される光透過性フィル
ム９ａと支持体１１との間で挟持するようにしている。

【００３１】すなわち、前記実施形態では、配向処理を
光透過性フィルム９ａ，９ｂに直接施していたが、この
実施形態では、光透過性フィルム９ａ，９ｂの液晶層８
と相対する面にポリイミド等からなる配向膜１２ａ，１
２ｂを成膜し、該フィルム９ａ，９ｂを２層構造として
おり、その配向膜１２ａ，１２ｂに対して配向処理を施
したものとしている。

【００３２】ところが、このように光透過性フィルム９
ａ，９ｂに配向膜１２ａ，１２ｂを成膜する場合、配向
膜形成時の加熱工程で、偏光層７を構成しているヨウ素
分子が熱にさらされ、配列が乱れる虞れがある。前記支
持体１１は、光透過性フィルム９ａ，９ｂに延伸処理を
施し、そのうち一方の光透過性フィルム９ａの外表面に
ヨウ素を吸着させて偏光層７を形成した後、該偏光層７
の外表面側に接着剤を用いて固定される。

【００３３】支持体１１の構成材料としては、アセテー
トセルロース系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポ
リカーボネートフィルム等のように耐久性及び機械的強
度に優れた光透過性高分子材料が挙げられる。但し、偏
光層７に固定した状態において複屈折性を持たせないも
のとする。このように支持体１１によって偏光層７を保
護することにより、配向膜１２ａ，１２ｂの形成時の加
熱工程においてヨウ素分子に熱影響が及ぶことを防止す
ることができ、また、偏光層７の耐久性や機械的強度を
保持することができる。

【００３４】また、このように配向膜１２ａ，１２ｂを
別に設けた構成の場合、偏光層７を構成するヨウ素分子
では、加熱時に拡散特性を持つため、これに代えて耐熱
性に優れた二色性を有する染料または顔料を用いた偏光
子を用いるようにしてもよい。さらに、偏光子として
は、偏光要素材料としてヨウ素を用いた多ハロゲン偏光
子、染料偏光子等の高分子二色性偏光子の他、単結晶、
細針金を並べたものや、散乱−透過領域を備えたもの
等、複屈折、反射、散乱を用いたものが存在するが、こ
れらは高コストであり、大面積化には不利と考えられ
る。

【００３５】なお、上記いずれの実施形態においても、
偏光層７をアクティブマトリクス基板１と対向する側の
光透過性フィルム９ａの外表面に設けたものとしている
が、対向基板２と対向する側の光透過性フィルム９ｂの
外表面に設けることにより、視認面側の偏光板６を省略
した構成とするようにしてもよい。

【００３６】また、上記いずれの実施形態においても、
本発明を、横電界駆動されるアクティブマトリクス型液
晶表示素子に適用したものを示しているが、本発明は、
その他、対向基板側に対向電極を備え、アクティブマト
リクス基板側に画素電極を備えた縦電界方式等にも適用
することが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１によるときは、２枚の基板間に介装される液晶ユニッ
トの液晶封入体の一方の基板と対向する外表面に偏光層
を形成しているので、光透過性フィルムによる透過光の
拡散、反射あるいは吸収を、該偏光層で防止し、表示画
像の輝度低下を抑制することができる。また、この偏光
層の存在により、従来では表示画像の輝度低下を抑制す
るために必要とされていた液晶表示素子の視認側面、バ
ックライト側面のいずれか一方の偏光板を省略すること
ができるので、部材点数の削減が可能となり、その分、
生産コストダウンを図ることができる。

【００３８】請求項２によるときは、液晶封入体を構成
する光透過性フィルムに延伸処理を施し、且つ、該液晶
封入体の液晶層と非接触となる外表面側に偏光要素材料
を吸着させることにより前記偏光層を形成するものとし
たことにより、光透過性フィルムに延伸処理を施すだけ
の比較的簡単な手法により、延伸方向の直線偏光が強く
吸収され、それに直交した直線偏光のみが出射する偏光
子構造とすることができる。

【００３９】また、請求項３によるときは、偏光層を、
これが形成される光透過性フィルムと、該偏光層上に固
定されるフィルム状の支持体との間で挟持する構成とし
ているので、光透過性フィルムに直接配向処理を行うの
ではなく、該光透過性フィルムの液晶層と相対する内面
側に配向膜を成膜するような場合、配向膜形成時の加熱
プロセスにより偏光要素の配列が乱れる危険性を防止す
ることができ、しかも、偏光層の耐久性、機械的強度の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態に係る液晶表示素子の
構成を示す断面図

【図２】 この発明の他の実施形態に係る液晶表示素子
の構成を示す断面図

【図３】 従来の液晶表示素子を示す断面図

【符号の説明】

１ アクティブマトリクス基板 ２ 対向基板 ３ 液晶ユニット ４ アクティブ
素子形成領域 ５ バックライトユニット ６ 偏光板 ７ 偏光層 ８ 液晶層 ９ 液晶封入体 ９ａ 光透過性フ
ィルム ９ｂ 光透過性フィルム １１ 支持体 １２ａ 配向膜 １２ｂ 配向膜 Ａ 液晶表示素子 Ｂ 液晶表示素
子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光透過性フィルムからなる偏平な液晶封
   入体内に液晶層を包含してなる液晶ユニットを、液晶層
   駆動用電極を備えた２枚の基板間に介装して構成された
   液晶表示素子であって、前記一方の基板と対向する前記
   液晶ユニットの液晶封入体表面に偏光層を形成したこと
   を特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 偏光層は、液晶封入体を構成する光透過
   性フィルムに延伸処理を施し、且つ、該液晶封入体の液
   晶層と非接触となる外表面側に偏光要素材料を吸着させ
   ることにより形成されている請求項１に記載の液晶表示
   素子。
3. 【請求項３】 偏光層は、これが形成される光透過性フ
   ィルムと、該偏光層上に固定されるフィルム状の支持体
   との間に挟持されている請求項１または２に記載の液晶
   表示素子。