JPH1164837A

JPH1164837A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1164837A
Application number: JP9230691A
Authority: JP
Inventors: Yukifumi Yoshida; 往史吉田; Noboru Hoshino; 登星野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示素子の周辺部の遮光性を向上し、か
つ、該周辺部を含めた両基板間のギャップを均一にする
ことにより、表示むらの発生を抑制し、表示品質を向上
する。【解決手段】基板１１に樹脂製ブラックマトリクス３３
Ｄとカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを設け、２
枚の絶縁基板１１、１２を配向膜２１、２２を設けた面
が互いに対向するように所定の間隙を隔てて重ね合わ
せ、シール材５２により両基板１１、１２を接着すると
ともに、シール材５２の内側の両基板１１、１２間に液
晶層５０を封止してなる液晶表示素子６２を有し、表示
領域６６の外側の非表示領域６７に、ブラックマトリク
ス３３Ｄをベタ状に設け、その上にブラックマトリクス
３３Ｄの分光透過率が高い波長領域を補う赤色カラーフ
ィルタ３３Ｒをベタ状に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚の上下基板間
に液晶を封止してなる液晶表示素子の周辺部において高
遮光性が得られ、かつ、両基板間の液晶層の厚さ（すな
わち、セルギャップ）を均一にできる液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示素子のツイステッドネマ
チックタイプと言われるものは、２枚の電極基板間に正
の誘電異方性を有するネマチック液晶による９０°ねじ
れたらせん構造を有し、かつ両電極基板の外側には一対
の偏光板をその偏光軸（あるいは吸収軸）が、電極基板
に隣接する液晶分子の軸に対し直交あるいは平行になる
ように配置するものであった（特公昭５１−１３６６６
号公報）。

【０００３】このようなねじれ角９０°の液晶表示素子
では、液晶層に印加される電圧対液晶層の透過率の変化
の急峻性γ、視角特性の点で問題があり、時分割数（走
査電極の数に相当）は６４が実用的限界であった。しか
し、近年の液晶表示素子に対する画質改善と表示情報量
増大要求に対処するため、一対の偏光板間に挟持された
液晶分子のねじれ角αを１８０°より大にし、この液晶
層への印加電圧による液晶層の複屈折効果の変化を検出
する構成とすることにより時分割駆動特性を改善して時
分割数を増大することがアプライドフィジクスレター
45，No．10，1021，1984（Applied Physics Letter，
T．J．Scheffer，J．Nehring：“A new，highly multip
lexable liquid crystal display”)に論じられ、スー
パーツイステッド複屈折効果型（ＳＢＥ）液晶表示装置
が提案されている。

【０００４】液晶表示装置（すなわち、液晶表示モジュ
ール）は、例えば、透明画素電極や配向膜等の各種層を
積層した面がそれぞれ対向するように所定の間隔を隔て
て２枚の透明ガラス等からなる絶縁基板を重ね合わせ、
該両基板間の縁周囲に枠状（ほぼ「ロ」の字状）に設けた
シール材により、両基板を貼り合わせるとともにシール
材の内側の両基板間に液晶を封止し、さらに両基板の外
側にそれぞれ偏光板を設けてなる液晶表示素子（すなわ
ち、液晶表示部、液晶表示パネル、ＬＣＤ(リキッドク
リスタルディスプレイ)）と、この液晶表示素子の下に
配置され、液晶表示素子に光を供給するバックライト
と、液晶表示素子の外周部の外側に配置した液晶表示素
子駆動用回路基板と、これらの各部材を保持するプラス
チックモールド成型品からなる枠状体と、これらの各部
材を収納し、液晶表示素子の周囲を覆い、その表示領域
を露出させる開口部を有する金属製シールドケース（メ
タルフレーム）等から構成されている。

【０００５】なお、液晶表示素子と駆動用回路基板と
は、例えば、液晶表示素子駆動用の半導体集積回路チッ
プを搭載したテープキャリアパッケージ（以下、ＴＣＰ
と記す）により電気的に接続される。また、液晶表示素
子とＴＣＰとを電気的に接続するために、液晶表示素子
を構成する２枚の透明絶縁基板の端部には、透明画素電
極の引き出し配線および端子が形成されている。

【０００６】また、液晶表示素子を構成する２枚の透明
絶縁基板は、これら両基板間に多数個の小さな球状（ま
たは円柱状）のスペーサ（ビーズ）が介在され、両基板
は所定のギャップが隔てられ、前述のように、縁部に設
けたシール材により貼り合わせられる。なお、この後、
シール材が一部存在しない部分で構成される液晶封入口
から両基板間（のシール材の内側）に液晶を封入し、該
液晶封入口を樹脂により封止して液晶表示素子を作製す
る。

【０００７】また、液晶表示装置には種々の駆動方式が
あるが、例えば、単純マトリクス方式の液晶表示素子で
は、２枚の透明絶縁基板の各対向面に、多数本の帯状の
表示用透明電極を互いに平行に配線し、該基板面と垂直
方向から見た場合に両基板の透明電極が互いに交差（直
交）するように、所定の間隙を隔てて重ね合わせて組み
立てる。両基板の透明電極の交差部により画素がそれぞ
れ構成される。なお、一方の基板の対向面には、画素以
外の領域に例えば格子状にブラックマトリクス（遮光
膜）が形成され、かつ、該交差部領域に合わせてカラー
フィルタが形成される。ブラックマトリクスは、遮光
し、各画素の輪郭をはっきりさせ、コントラストを向上
させる役目を有する。

【０００８】基板の高平坦性のための薄膜性、ブラック
マトリクスの高遮光性という点で、金属製ブラックマト
リクスは有利であるが、反射率が高い。したがって、表
示領域内で広い面積を占めるブラックマトリクスを設け
た透明ガラス基板側が表示画面側（観察側）となる場合
は、表示画面側の外部の光が、該ブラックマトリクスで
外側（観察側）に反射し、画面が見にくくなり（鏡のよ
うになり）、コントラストが低下し、表示品質が低下す
る問題がある。また、金属製ブラックマトリクスは、非
常に高価でコスト面で劣る。これを解決するために、樹
脂製ブラックマトリクスが採用される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１６は従来の液晶表
示素子のシール材近傍（すなわち、液晶表示素子の表示
領域を含む周辺部近傍）の概略断面図である。

【００１０】図１６において、６２は液晶表示素子、１
１は上透明ガラス基板（コモン電極基板、カラーフィル
タ基板）、１２は下透明ガラス基板（セグメント電極基
板、走査電極基板）、３３Ｄは樹脂製ブラックマトリク
ス、３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは赤色、緑色、青色カラー
フィルタ、２３はカラーフィルタの保護膜、３１は透明
電極（コモン電極）、３２は透明電極（セグメント電
極）、６５は絶縁膜、２１、２２は配向膜、５２はシー
ル材、５０は液晶層、６６は表示領域（点灯領域）、６
７は表示領域６６とシール材５２との間の非表示領域
（非点灯領域）である。

【００１１】図１６に示すように、従来、液晶表示素子
６２のカラーフィルタ基板１１には、ブラックマトリク
ス３３Ｄ、赤色、緑色、青色カラーフィルタ３３Ｒ、３
３Ｇ、３３Ｂ、およびこれらを保護するオーバーコート
（保護膜）２３が形成されている。なお、両基板１１、
１２間のギャップ（すなわち、液晶層５０の厚さ）を均
一にし、表示むらのない安定した均一な表示品質を得る
ために、非表示領域６７においても表示領域６６と全く
同様に、つまりブラックマトリクス３３Ｄは格子状に形
成され、赤色、緑色、青色カラーフィルタ３３Ｒ、３３
Ｇ、３３Ｂはドット状に順次配置されている。すなわ
ち、断面構造上、表示領域６６と非表示領域６７の境目
がない。

【００１２】このため、非表示領域６７の遮光性が悪
く、液晶表示素子６２の背面から照射されるバックライ
ト（図１３参照）の光が透過して、非表示領域６７にお
いて高遮光性の枠を形成することができなかった。この
ように、従来、表示領域６６の外側の非表示領域６７で
は、バックライトの光が透過して、表示品質を劣化させ
ていた。

【００１３】なお、従来、非表示領域６７において高遮
光性を得るために、樹脂製ブラックマトリクス３３Ｄを
ベタ状に形成することが提案されている。しかし、樹脂
製ブラックマトリクスは、固有の分光特性（分光透過
率、波長依存性）を持っており、ある特定の波長の光が
透過しやすいため、ブラックマトリクス自体の光学濃度
（オプティカルデンシティ(Optical Density)：以下、
ＯＤ値と記す）がある程度高いことが望まれる。

【００１４】本発明の目的は、液晶表示素子の周辺部
（非表示領域）の遮光性を向上し、かつ、該周辺部を含
めた両基板間のギャップを均一にし、該周辺部における
表示むらの発生を抑制し、表示品質を向上できる液晶表
示装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、表示領域とシール材との間の液晶表示
素子周辺部の非表示領域において、樹脂製ブラックマト
リクスをベタ状に設け、その上に、前記ＯＤ値を上げる
ため、カラーフィルタ、例えばブラックマトリクスの分
光特性を補う少なくとも１色のカラーフィルタをベタ
状、あるいは所定のパターンに重ねて設けるものであ
る。これにより、液晶表示素子の該非表示領域の遮光性
を向上できる。

【００１６】表示画面上で均一な表示を得るために、非
表示領域の両基板間ギャップを、表示領域のギャップと
同じにすることが重要であり、このために、表示領域に
おけるカラーフィルタの膜厚と、非表示領域におけるベ
タ状ブラックマトリクスおよびその上に載せるベタ状カ
ラーフィルタの合計膜厚とを同じにするか、あるいは液
晶表示素子完成時に両領域のギャップが同じになるよう
に、ベタ状ブラックマトリクス上に載せる所定のパター
ンのカラーフィルタの面積を制御し、ギャップに寄与す
るスペーサの単位面積当たりの数を制御する。これによ
り、液晶表示素子周辺部において、表示むらが発生する
のを抑制し、表示品質を向上できる。

【００１７】すなわち、本発明では、２枚の絶縁基板を
それぞれ配向膜を設けた面が互いに対向するように所定
の間隙を隔てて重ね合わせ、表示領域の外側でかつ前記
両基板間の縁周囲に枠状に設けたシール材により、前記
両基板を接着するとともに、前記シール材の内側の前記
両基板間に液晶を封止し、いずれか一方の前記基板に樹
脂製ブラックマトリクスとカラーフィルタとを設けた液
晶表示素子を有する液晶表示装置において、前記表示領
域の外側の非表示領域に、前記ブラックマトリクスをベ
タ状に設け、かつ、その上に前記カラーフィルタをベタ
状に設けたことを特徴とする。

【００１８】また、前記表示領域における前記カラーフ
ィルタの膜厚と、前記非表示領域における前記ベタ状ブ
ラックマトリクスおよびその上に載せる前記ベタ状カラ
ーフィルタの合計膜厚とをほぼ同じにしたことを特徴と
する。

【００１９】また、前記非表示領域に、前記ブラックマ
トリクスをベタ状に設け、かつ、その上に少なくとも１
色の前記カラーフィルタを所定のパターンに設けたこと
を特徴とする。

【００２０】また、前記カラーフィルタの所定のパター
ンは、例えばストライプ形状を組み合わせたパターンで
あることを特徴とする。

【００２１】また、前記液晶表示素子の前記表示領域の
ギャップと前記非表示領域のギャップとが同じになるよ
うに、前記ベタ状ブラックマトリクス上に載せる前記所
定のパターンのカラーフィルタの面積を制御し、前記両
基板間に配置されるスペーサの単位面積当たりの数を制
御したことを特徴とする。

【００２２】さらに、前記非表示領域において、前記ブ
ラックマトリクスの分光透過率が高い波長領域を補う少
なくとも１色のカラーフィルタをベタ状あるいは所定の
パターンに設けたことを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する
図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。

【００２４】実施の形態１図１（ａ）は本発明の実施の形態１の単純マトリクス方
式ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）カラー
液晶表示素子の外観概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ切断線断面図、すなわち、液晶表示素子のシール材近
傍（表示領域を含む周辺部近傍）の概略断面図である。

【００２５】図１（ａ）において、６２は液晶表示素
子、１１は上透明ガラス基板（コモン電極基板、カラー
フィルタ基板）、１２は下透明ガラス基板（セグメント
電極基板、走査電極基板）、５２はシール材、５１は液
晶封入口、６８は液晶封入口５１を封止する封止材、６
６は表示領域（点灯領域）、６７は表示領域６６とシー
ル材５２との間の非表示領域（非点灯領域）、図１
（ｂ）において、３３Ｄは樹脂製ブラックマトリクス、
３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは赤色、緑色、青色カラーフィ
ルタ、２３はカラーフィルタの保護膜、３１は透明電極
（コモン電極）、３２は透明電極（セグメント電極）、
６５は絶縁膜、２１、２２は配向膜、５０は液晶層であ
る。

【００２６】図１（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶表
示素子６２のカラーフィルタ基板１１には、樹脂製ブラ
ックマトリクス３３Ｄ、赤色、緑色、青色カラーフィル
タ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ、およびこれらを保護するオ
ーバーコート（保護膜）２３が形成されている。

【００２７】本実施の形態では、図１６に示した前記従
来技術と異なり、非表示領域６７について、ブラックマ
トリクス３３Ｄとカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３
Ｂの構造を変えてある。すなわち、図１（ｂ）に示すよ
うに、表示領域６６では樹脂製ブラックマトリクス３３
Ｄを格子状に形成するのに対して、非表示領域６７のみ
樹脂製ブラックマトリクス３３Ｄをベタ状に形成する。
また、表示領域６６ではカラーフィルタ３３Ｒ、３３
Ｇ、３３Ｂをドット状に形成するのに対して、非表示領
域６７のみベタ状に形成する。これにより、液晶表示素
子６２周辺部の非表示領域６７の遮光性を向上できる。

【００２８】なお、表示領域６６と非表示領域６７とで
均一な表示を得るために、非表示領域６７の両基板１
１、１２間のギャップを、表示領域６６のギャップと同
じにすることが重要である。本実施の形態では、樹脂製
ブラックマトリクス３３Ｄの膜厚は、表示領域６６およ
び非表示領域６７とも、約０．９μｍである。また、表
示領域６６のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの
膜厚は、約１．３μｍである。非表示領域６７のベタ状
ブラックマトリクス３３Ｄの上に、該ブラックマトリク
ス３３Ｄの分光特性を補う所定の色（図５を用いて後
述）のカラーフィルタ、ここでは例えば赤色カラーフィ
ルタ３３Ｒを、表示領域６６のカラーフィルタ３３Ｒ、
３３Ｇ、３３Ｂの膜厚約１．３μｍより薄く、膜厚約
０．４μｍに形成する。すなわち、保護膜２３および透
明電極３１形成後の、表示領域６６のカラーフィルタ３
３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの膜厚（１．３μｍ）と、非表示
領域６７のベタ状ブラックマトリクス３３Ｄ（０．９μ
ｍ）とその上のベタ状赤色カラーフィルタ３３Ｒの膜厚
（０．４μｍ）とが同じになるように形成した。これに
より、表示領域６６と非表示領域６７とで両基板１１、
１２間のギャップを均一にでき、液晶表示素子６２周辺
部での表示むらの発生を抑制し、表示品質を向上でき
た。

【００２９】図５（ａ）は第１仕様の樹脂製ブラックマ
トリクス（３３Ｄ）の光の波長（横軸。単位ｎｍ）と光
透過率（縦軸。単位％）との関係、すなわち、分光特性
を示す図、（ｂ）は同様に第２仕様の樹脂製ブラックマ
トリクスの分光特性を示す図、（ｃ）は同様に赤、緑、
青のカラーフィルタ（３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ）の分光
特性を示す図である。

【００３０】非表示領域６７のベタ状樹脂製ブラックマ
トリクス３３Ｄの上に形成する補色カラーフィルタの色
は、ブラックマトリクスの分光特性を補う、つまりブラ
ックマトリクスの分光透過率が高い波長領域を補うよう
に選択する。すなわち、（ａ）に示す仕様のブラックマ
トリクスの場合では、青色系の波長依存性があるため、
赤色カラーフィルタ３３Ｒを上に載せる。（ｂ）に示す
仕様のブラックマトリクスの場合では、青色、赤色系の
波長依存性があるため、緑色カラーフィルタ３３Ｇを上
に載せる。また、図には示さないが、緑色系の波長依存
性があるブラックマトリクスの場合は、青色カラーフィ
ルタ３３Ｂおよび赤色カラーフィルタ３３Ｒ（順不同）
を上に重ねて載せる。これにより、非表示領域６７のブ
ラックマトリクス３３Ｄの分光特性を、その上に載せる
カラーフィルタによって補い、非表示領域６７の遮光性
を向上できる。

【００３１】なお、本実施の形態では、図１（ａ）に示
すように、連続して設けたシール材５２と独立して、液
晶封入口５１部内にシール材（ここでは２個図示）が設
けられている。

【００３２】以下、図１（ｂ）に示したカラーフィルタ
基板１１の製造工程について説明する。

【００３３】まず、透明ガラス基板１１上の表示領域６
６と非表示領域６７上に、ブラックマトリクス３３Ｄを
０．９μｍの膜厚に形成する。すなわち、基板１１上
に、カーボンブラック、黒色顔料等を添加した例えばア
クリル、エポキシ、ポリイミド樹脂等の有機系樹脂から
なる膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術により表
示領域６６においては所定の例えば格子状のパターンに
形成し、非表示領域６７においてはベタ状のパターンに
ブラックマトリクス３３Ｄを形成する。

【００３４】次に、非表示領域６７にのみ、ベタ状ブラ
ックマトリクス３３Ｄの上に、表示領域のカラーフィル
タ（３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ）の膜厚１．３μｍより薄
い膜厚０．４μｍの赤色カラーフィルタ３３Ｒを、ベタ
状ブラックマトリクス３３Ｄとほぼ同じ大きさにベタ状
に形成する。すなわち、まず、非表示領域６７のベタ状
ブラックマトリクス３３Ｄの表面に、アクリル系樹脂等
の染色基材を形成し、フォトリソグラフィ技術で非表示
領域６７のベタ状ブラックマトリクス３３Ｄ上以外の染
色基材を除去する。この後、染色基材を赤色染料で染
め、固着処理を施し、膜厚０．４μｍの赤色カラーフィ
ルタ３３Ｒを形成する。なお、染色基材を塗布する際の
その膜厚の調整は、該染色基材を例えばロッドコートで
塗布する場合は、ワイヤ径の調整等で行なう。また、ス
ピンコートの場合は、塗布量とスピン条件等の調整で行
なう。

【００３５】次に、表示領域６６の各膜厚１．３μｍの
赤色カラーフィルタ３３Ｒ、緑色カラーフィルタ３３
Ｇ、青色カラーフィルタ３３Ｂを、非表示領域６７の前
記赤色カラーフィルタ３３Ｒと同様の形成方法により、
各色ごとに順次形成する。なお、非表示領域６７および
表示領域６６のカラーフィルタを形成するのに、染色基
材を形成した後、染料で染めるのではなく、各々の色調
に合わせた有機顔料を添加した例えば光硬化型ネガレジ
ストを用い、フォトリソグラフィ技術で順次パターニン
グしてもよい。

【００３６】最後に、着色樹脂からの不純物の溶出防
止、および平坦性を確保するために、アクリル、エポキ
シ樹脂等をスピンコート、ロールコート、転写印刷法等
により塗布し、熱処理を施して硬化させ、カラーフィル
タの保護膜（平坦化膜）２３を形成する。次いで、この
上に、酸化インジウムを主成分とする透明導電膜をスパ
ッタリング法により成膜して、透明電極３１を形成し、
液晶表示素子を構成する２枚の基板の一方のカラーフィ
ルタ基板１１を完成する。この後、この基板１１の透明
電極３１上に、配向膜２１を形成し、配向膜２１に配向
処理を施した。

【００３７】他方の基板１２は、透明ガラス基板上に透
明電極３２、配向膜２２等を形成したもので、これらの
２枚の基板１１、１２の一方にシール材を配置し、ま
た、一方の基板の対向表面に多数のスペーサ（図２の符
号６９参照。図１（ｂ）、図１６については図示省略）
を分散した後、図１（ｂ）に示すように、シール材５２
を介して貼り合わせ、両基板間のシール材５２の内側に
液晶５０を封入し、封止材６８（図１（ａ）参照）を用
いて封止する。

【００３８】実施の形態２図２は本発明の実施の形態２の液晶表示素子のシール材
近傍の概略断面図（実施の形態１の図１（ｂ）と同様の
図）である。

【００３９】本実施の形態は、前記実施の形態１とは、
非表示領域６７において樹脂製ブラックマトリクス３３
Ｄをベタ状に形成する構造までは全く同じである。本実
施の形態では、非表示領域６７において、ベタ状ブラッ
クマトリクス３３Ｄの上に重ねて形成するカラーフィル
タ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの膜厚を、製造ラインの都合
等で、前記実施の形態１のように薄く形成できない場合
に適用する。このような場合、つまり表示領域６６のカ
ラーフィルタと同じ膜厚で非表示領域６７にベタ状にカ
ラーフィルタを形成する場合は、非表示領域６７の膜厚
が表示領域６６の膜厚より厚くなり、非表示領域６７に
おけるギャップが狭くなる。このため、非表示領域６７
のベタ状ブラックマトリクス３３Ｄの上に重ねて形成す
る表示領域６６と同一の膜厚のカラーフィルタ３３Ｒ、
３３Ｇ、３３Ｂをベタ状でなく、所定のパターン、ここ
では、ストライプ形状を組み合わせたパターンに形成し
（図３、図４参照）、液晶表示素子６２の完成時に、表
示領域６６と非表示領域６７とでギャップが均一となる
ように、該ギャップに寄与するスペーサ６９の数（分
布）を、該非表示領域６７の該所定のパターンのカラー
フィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの単位面積を調整する
ことにより調整した。

【００４０】これにより、液晶表示素子６２の非表示領
域６７の遮光性を向上するとともに、表示領域６６と非
表示領域６７とでギャップを均一にでき、表示むらの発
生を抑制し、表示品質を向上できた。

【００４１】なお、本実施の形態では、非表示領域６７
のベタ状樹脂製ブラックマトリクス３３Ｄの上に重ねる
所定のパターンのカラーフィルタは、図２に示すよう
に、表示領域６６と同様に、３色のカラーフィルタ３３
Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを順次形成したが、該色は、前記実
施の形態１のところで図５を用いて説明したように、非
表示領域６７におけるＯＤ値を上げるため、ブラックマ
トリクス３３Ｄの分光特性を補う色のカラーフィルタを
選択して形成してもよいことは勿論である。

【００４２】実施の形態３図３は本発明の実施の形態３のカラーフィルタ基板１１
の非表示領域６７の要部概略平面図である。

【００４３】本実施の形態では、非表示領域６７におい
てベタ状に形成した樹脂製ブラックマトリクス３３Ｄの
上に、図２に示した前記実施の形態２と同様に、例えば
赤色カラーフィルタ３３Ｒを、図３に示すごとく、所定
の線幅でストライプ状に複数本形成した。作用、効果は
前記実施の形態２と同様である。

【００４４】実施の形態４図４は本発明の実施の形態４のカラーフィルタ基板１１
の非表示領域６７の要部概略平面図である。

【００４５】本実施の形態では、非表示領域６７におい
てベタ状に形成した樹脂製ブラックマトリクス３３Ｄの
上に、図２に示した前記実施の形態２と同様に、例えば
赤色カラーフィルタ３３Ｒを、図４に示すごとく、所定
の線幅でストライプ形状を組み合わせた格子状に複数本
形成した。作用、効果は前記実施の形態２と同様であ
る。

【００４６】以上本発明の実施の形態について説明した
が、これらはあくまで実施の形態例であり、種々の変化
があってもよいことは勿論である。例えば、図１（ｂ）
に示す前記実施の形態１において、非表示領域６７のベ
タ状ブラックマトリクス３３Ｄの上に、１色や多色のカ
ラーフィルタを多層形成してもよい。また、図２に示す
前記実施の形態２において、非表示領域６７のベタ状ブ
ラックマトリクス３３Ｄの上に形成するカラーフィルタ
を多色で染色してもよい。

【００４７】以下、本発明が適用可能な単純マトリクス
方式液晶表示素子および液晶表示モジュールについて図
６〜図１５を用いて説明する。

【００４８】図６は本発明が適用可能な液晶表示素子６
２を上側から見た場合の電極基板上における液晶分子の
配列方向（例えばラビング方向）、液晶分子のねじれ方
向、偏光板の偏光軸（あるいは吸収軸）方向、および複
屈折効果をもたらす部材の光学軸方向を示し、図６は液
晶表示素子６２の要部斜視図を示す。

【００４９】液晶分子のねじれ方向１０とねじれ角θ
は、上電極基板１１上の配向膜２１のラビング方向６と
下電極基板１２上の配向膜２２のラビング方向７および
上電極基板１１と下電極基板１２の間に挟持される正の
誘電異方性を有するネマチック液晶層５０に添加される
旋光性物質の種類と量によって規定される。

【００５０】図７において、液晶層５０を挟持する２枚
の上、下電極基板１１、１２間で液晶分子がねじれたら
せん状構造をなすように配向させるには、例えばガラス
からなる透明な上、下電極基板１１、１２上の、液晶に
接する、例えばポリイミドからなる有機高分子樹脂から
なる配向膜２１、２２の表面を、例えば布などで一方向
にこする方法、いわゆるラビング法が採られている。こ
のときのこする方向、すなわちラビング方向、上電極基
板１１においてはラビング方向６、下電極基板１２にお
いてはラビング方向７が液晶分子の配列方向となる。こ
のようにして配向処理された２枚の上、下電極基板１
１、１２をそれぞれのラビング方向６、７が互いにほぼ
１８０度から３６０度で交叉するように間隙ｄ₁をもた
せて対向させ、２枚の電極基板１１、１２を液晶を注入
するための切欠け部、すなわち、液晶封入口５１を備え
た枠状のシール材５２により接着し、その間隙に正の誘
電異方性をもち、旋光性物質を所定量添加されたネマチ
ック液晶を封入すると、液晶分子はその電極基板間で図
中のねじれ角θのらせん状構造の分子配列をする。なお
３１、３２はそれぞれ例えば酸化インジウム又はＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）からなる透明な上、下電極であ
る。このようにして構成された液晶セル６０の上電極基
板１１の上側に複屈折効果をもたらす部材（以下複屈折
部材と称す。藤村他「ＳＴＮ−ＬＣＤ用位相差フィル
ム」、雑誌電子材料１９９１年２月号第３７−４１頁）
４０が配設されており、さらにこの部材４０および液晶
セル６０を挟んで上、下偏光板１５、１６が設けられ
る。

【００５１】液晶５０における液晶分子のねじれ角θは
１８０度から３６０度の範囲の値を採り得るが好ましく
は２００度から３００度であるが、透過率−印加電圧カ
ーブのしきい値近傍の点灯状態が光を散乱する配向とな
る現象を避け、優れた時分割特性を維持するという実用
的な観点からすれば、２３０度から２７０度の範囲がよ
り好ましい。この条件は基本的には電圧に対する液晶分
子の応答をより敏感にし、優れた時分割特性を実現する
ように作用する。また優れた表示品質を得るためには液
晶層５０の屈折率異方性Δｎ₁とその厚さｄ₁の積Δｎ₁
・ｄ₁は好ましくは０.５μｍから１.０μｍ、より好ま
しくは０.６μｍから０.９μｍの範囲に設定することが
望ましい。

【００５２】複屈折部材４０は液晶セル６０を透過する
光の偏光状態を変調するように作用し、液晶セル６０単
体では着色した表示しかできなかったものを白黒の表示
に変換するものである。このためには複屈折部材４０の
屈折率異方性Δｎ₂とその厚さｄ₂の積Δｎ₂・ｄ₂が極め
て重要で、好ましくは０.４μｍから０.８μｍ、より好
ましくは０.５μｍから０.７μｍの範囲に設定する。

【００５３】さらに、この液晶表示素子６２は複屈折に
よる楕円偏光を利用しているので偏光板１５、１６の軸
と、複屈折部材４０として一軸性の透明複屈折板を用い
る場合はその光学軸と、液晶セル６０の電極基板１１、
１２の液晶配列方向６、７との関係が極めて重要であ
る。

【００５４】図６で上記の関係の作用効果について説明
する。図６は、図７の構成の液晶表示素子を上から見た
場合の偏光板の軸、一軸性の透明複屈折部材の光学軸、
液晶セルの電極基板の液晶分子軸配列方向の関係を示し
たものである。

【００５５】図７において、５は一軸性の透明複屈折部
材４０の光学軸、６は複屈折部材４０とこれに隣接する
上電極基板１１の液晶分子軸配列方向、７は下電極基板
１２の液晶配列方向、８は上偏光板１５の吸収軸あるい
は偏光軸、９は下偏光板１６の吸収軸あるいは偏光軸で
あり、角度αは上電極基板１１の液晶配列方向６と一軸
性の複屈折部材４０の光学軸５とのなす角度、角度βは
上偏光板１５の吸収軸あるいは偏光軸８と一軸性の透明
複屈折部材４０の光学軸５とのなす角度、角度γは下偏
光板１６の吸収軸あるいは偏光軸９と下電極基板１２の
液晶配列方向７とのなす角度である。

【００５６】ここで本明細書における角α、β、γの測
り方を定義する。図１１において、複屈折部材４０の光
学軸５と上電極基板の液晶配列方向６との交角を例にと
って説明する。光学軸５と液晶配列方向６との交角は図
１１に示す如く、φ₁およびφ₂で表わすことが出来る
が、本明細書においてはφ₁、φ₂のうち小さい方の角を
採用する。すなわち、図１１（ａ）においてはφ₁＜φ₂
であるから、φ₁を光学軸５と液晶配列方向６との交角
αとし、図１１（ｂ）においてはφ₁＞φ₂だからφ₂を
光学軸５と液晶配列方向６との交角αとする。勿論φ₁
＝φ₂の場合はどちらを採っても良い。

【００５７】液晶表示素子においては角度α、β、γが
極めて重要である。

【００５８】角度αは好ましくは５０度から９０度、よ
り好ましくは７０度から９０度に、角度βは好ましくは
２０度から７０度、より好ましくは３０度から６０度
に、角度γは好ましくは０度から７０度、より好ましく
は０度から５０度に、それぞれ設定することが望まし
い。

【００５９】なお、液晶セル６０の液晶層５０のねじれ
角θが１８０度から３６０度の範囲内にあれば、ねじれ
方向１０が時計回り方向、反時計回り方向のいずれであ
っても、上記角α、β、γは上記範囲内にあればよい。

【００６０】なお、図７においては、複屈折部材４０が
上偏光板１５と上電極基板１１の間に配設されている
が、この位置の代りに、下電極基板１２と下偏光板１６
との間に配設しても良い。この場合は図７の構成全体を
倒立させた場合に相当する。

【００６１】図８はねじれ角θ等の具体例を示す図であ
る。図に示すように、液晶分子のねじれ角θは２４０度
であり、一軸性の透明複屈折部材４０としては平行配向
（ホモジェニアス配向）した、すなわちねじれ角が０度
の液晶セルを使用した。ここで液晶層の厚みｄ(μｍ)と
旋光性物質が添加された液晶材料のらせんピッチｐ(μ
ｍ)の比ｄ／ｐは０．６７とした。配向膜２１、２２
は、ポリイミド樹脂膜で形成しこれをラビング処理した
ものを使用した。このラビング処理を施した配向膜がこ
れに接する液晶分子を基板面に対して傾斜配向させるチ
ルト角(pretilt角）は４度である。上記一軸性透明複屈
折部材４０のΔｎ₂・ｄ₂は約０.６μｍである。一方液
晶分子が２４０度ねじれた構造の液晶層５０のΔｎ₁・
ｄ₁は約０.８μｍである。

【００６２】このとき、角度αを約９０度、角度βを約
３０度、角度γを約３０度とすることにより、上、下電
極３１、３２を介して液晶層５０に印加される電圧がし
きい値以下のときには光不透過すなわち黒、電圧がある
しきい値以上になると光透過すなわち白の白黒表示が実
現できた。また、下偏光板１６の軸を上記位置より５０
度から９０度回転した場合は、液晶層５０への印加電圧
がしきい値以下のときには白、電圧がしきい値以上にな
ると黒の、前記と逆の白黒表示が実現できた。

【００６３】図９は図８の構成で角度αを変化させたと
きの１／２００デューティで時分割駆動時のコントラス
ト変化を示したものである。角度αが９０度近傍では極
めて高いコントラストを示していたものが、この角度か
らずれるにつれて低下する。しかも角度αが小さくなる
と点灯部、非点灯部ともに青味がかり、角度αが大きく
なると非点灯部は紫、点灯部は黄色になり、いずれにし
ても白黒表示は不可能となる。角度βおよび角度γにつ
いてもほぼ同様の結果となるが、角度γの場合は前記し
たように５０度から９０度近く回転すると逆転の白黒表
示となる。

【００６４】図１０はねじれ角θ等の他の具体例を示す
図である。基本構造は図８に示した具体例と同様であ
る。ただし、液晶層５０の液晶分子のねじれ角は２６０
度、Δｎ₁・ｄ₁は約０.６５μｍ〜０.７５μｍである点
が異なる。一軸性透明複屈折部材４０として使用してい
る平行配向液晶層のΔｎ₂・ｄ₂は前記具体例と同じ約
０．５８μｍである。液晶層の厚みｄ₁(μｍ)と旋光性
物質が添加されたネマチック液晶材料のらせんピッチｐ
(μｍ)との比はｄ／ｐ＝０．７２とした。

【００６５】このとき、角度αを約１００度、角度βを
約３５度、角度γを約１５度とすることにより、最初の
具体例と同様の白黒表示が実現できた。また下偏光板の
軸の位置を上記値より５０度から９０度回転することに
より逆転の白黒表示が可能である点もほぼ最初の具体例
と同様である。角度α、β、γのずれに対する傾向も最
初の具体例とほぼ同様である。

【００６６】上記いずれの具体例においても一軸性透明
複屈折部材４０として、液晶分子のねじれのない平行配
向液晶セルを用いたが、むしろ２０度から６０度程度液
晶分子がねじれた液晶層を用いた方が角度による色変化
が少ない。このねじれた液晶層は、前述の液晶層５０同
様、配向処理が施された一対の透明基板の配向処理方向
を所定のねじれ角に交差するようにした基板間に液晶を
挟持することによって形成される。この場合、液晶分子
のねじれ構造を挟む２つの配向処理方向の挟角の２等分
角の方向を複屈折部材の光軸として取扱えばよい。ま
た、複屈折部材４０として、透明な高分子フィルムを用
いても良い（この際一軸延伸のものが好ましい）。この
場合高分子フィルムとしてはＰＥＴ（ポリエチレンテ
レフタレート）、アクリル樹脂フィルム、ポリカーボネ
イトが有効である。

【００６７】さらに以上の具体例においては複屈折部材
は単一であったが、図７において複屈折部材４０に加え
て、下電極基板１２と下偏光板１６との間にもう一枚の
複屈折部材を挿入することもできる。この場合はこれら
複屈折部材のΔｎ₂・ｄ₂を再調整すればよい。

【００６８】ただし、図１２に示す如く、上電極基板１
１上に赤、緑、青のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３
３Ｂ、各フィルタ同志の間に光遮光膜３３Ｄを設けるこ
とにより、多色表示が可能になる。図１０に前記具体例
における液晶分子の配列方向、液晶分子のねじれ方向、
偏光板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の関係を示
す。

【００６９】なお、図１２においては、各フィルタ３３
Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ、光遮光膜３３Ｄの上に、これらの
凹凸の影響を軽減するため絶縁物からなる平滑層２３が
形成された上に上電極３１、配向膜２１が形成されてい
る。

【００７０】図１３は液晶表示素子６２と、この液晶表
示素子６２を駆動するための駆動回路と、光源をコンパ
クトに一体にまとめた液晶表示モジュール６３を示す分
解斜視図である。液晶表示素子６２を駆動するＩＣ３４
は、中央に液晶表示素子６２を嵌め込むための窓部を備
えた枠状体のプリント基板３５に搭載される。液晶表示
素子６２を嵌め込んだプリント基板３５はプラスチック
モールドで形成された枠状体４２の窓部に嵌め込まれ、
これに金属製フレーム４１を重ね、その爪４３を枠状体
４２に形成されている切込み４４内に折り曲げることに
よりフレーム４１を枠状体４２に固定する。

【００７１】液晶表示素子６２の上下端に配置される冷
陰極蛍光灯３６、この冷陰極蛍光灯３６からの光を液晶
表示セル６０に均一に照射させるためのアクリル板から
なる導光体３７、金属板に白色塗料を塗布して形成され
た反射板３８、導光体３７からの光を拡散する乳白色の
拡散板３９が図１３の順序で、枠状体４２の裏側からそ
の窓部に嵌め込まれる。冷陰極蛍光灯３６を点灯する為
のインバータ電源回路（図示せず）は枠状体４２の右側
裏部に設けられた凹部（図示せず。反射板３８の凹所４
５に対向する位置にある。）に収納される。拡散板３
９、導光体３７、冷陰極蛍光灯３６および反射板３８
は、反射板３８に設けられている舌片４６を枠状体４２
に設けられている小口４７内に折り曲げることにより固
定される。

【００７２】図１４は液晶表示モジュール６３を表示部
に使用したラップトップパソコンのブロックダイアグラ
ム、図１５は液晶表示モジュール６３をラップトップパ
ソコン６４に実装した状態を示す図である。このラップ
トップパソコン６４においては、マイクロプロセッサ４
９で計算した結果を、コントロール用ＬＳＩ４８を介し
て液晶駆動用半導体ＩＣ３４で液晶表示モジュール６３
を駆動するものである。

【００７３】以上本発明を実施の形態に基づいて具体的
に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。例えば、本発明は、樹
脂製ブラックマトリクスとカラーフィルタを有する液晶
表示装置であれば、単純マトリクス方式の液晶表示装置
にも、縦電界方式や横電界方式のアクティブマトリクス
方式の液晶表示装置にも、あるいはＣＯＧ（チップオン
ガラス）方式の液晶表示装置にも適用可能なことは言う
までもない。さらに、様々な形状のブラックマトリクス
やカラーフィルタ、例えば格子状や帯状のブラックマト
リクス、ドット状や帯状のカラーフィルタ等を有する液
晶表示装置にも適用可能である。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶表示素子の周辺部におけるバックライトの遮光性を
向上できるとともに、表示領域と非表示領域との両基板
間のギャップを均一にでき、これにより表示むらの発生
を抑制し、表示品質を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１の単純マトリク
ス方式ＳＴＮカラー液晶表示素子の外観概略平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断線断面図である。

【図２】本発明の実施の形態２の液晶表示素子のシール
材近傍の概略断面図である。

【図３】本発明の実施の形態３のカラーフィルタ基板の
非表示領域の要部概略平面図である。

【図４】本発明の実施の形態４のカラーフィルタ基板の
非表示領域の要部概略平面図である。

【図５】（ａ）は第１仕様の樹脂製ブラックマトリクス
の光の波長と透過率との関係（分光特性）を示す図、
（ｂ）は第２仕様の樹脂製ブラックマトリクスの分光特
性を示す図、（ｃ）は同様に赤、緑、青のカラーフィル
タの分光特性を示す図である。

【図６】本発明が適用可能な単純マトリクス方式の液晶
表示素子における液晶分子の配列方向、液晶分子のねじ
れ方向、偏光板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の
関係の一例を示した説明図である。

【図７】液晶表示素子の一例の要部分解斜視図である。

【図８】別の例の液晶表示素子における液晶分子のねじ
れ方向、偏光板の軸の方向および複屈折部材の光学軸の
関係を示した説明図である。

【図９】液晶表示素子の図６の例についてのコントラス
ト、透過光色−交角α特性を示すグラフである。

【図１０】さらに別の例の液晶表示素子における液晶分
子の配列方向、液晶分子のねじれ方向、偏光板の軸の方
向および複屈折部材の光学軸の関係を示した説明図であ
る。

【図１１】交角α、β、γの測り方を説明するための図
である。

【図１２】液晶表示素子の上電極基板部の一例の一部切
欠斜視図である。

【図１３】液晶表示モジュールの一例の分解斜視図であ
る。

【図１４】ラップトップパソコンの一例のブロックダイ
アグラムである。

【図１５】ラップトップパソコンの一例の斜視図であ
る。

【図１６】従来の液晶表示素子のシール材近傍の概略断
面図である。

【符号の説明】

１１…上透明ガラス基板（コモン電極基板、カラーフィ
ルタ基板）、１２…下透明ガラス基板（セグメント電極
基板、走査電極基板）、２１、２２…配向膜、２３…保
護膜、３１…透明電極（コモン電極）、３２…透明電極
（セグメント電極）、３３Ｄ…樹脂製ブラックマトリク
ス、３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ…赤色、緑色、青色カラー
フィルタ、５０…液晶層、５１…液晶封入口、５２…シ
ール材、６２…液晶表示素子、６５…絶縁膜、６６…表
示領域（点灯領域）、６７…非表示領域（非点灯領
域）、６８…封止材、６９…スペーサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の絶縁基板をそれぞれ配向膜を設けた
面が互いに対向するように所定の間隙を隔てて重ね合わ
せ、表示領域の外側でかつ前記両基板間の縁周囲に枠状に設
けたシール材により、前記両基板を接着するとともに、
前記シール材の内側の前記両基板間に液晶を封止し、いずれか一方の前記基板に樹脂製ブラックマトリクスと
カラーフィルタとを設けた液晶表示素子を有する液晶表
示装置において、前記表示領域の外側の非表示領域に、前記ブラックマト
リクスをベタ状に設け、かつ、その上に前記カラーフィ
ルタをベタ状に設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記表示領域における前記カラーフィルタ
の膜厚と、前記非表示領域における前記ベタ状ブラック
マトリクスおよびその上に載せる前記ベタ状カラーフィ
ルタの合計膜厚とをほぼ同じにしたことを特徴とする請
求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】２枚の絶縁基板をそれぞれ配向膜を設けた
面が互いに対向するように所定の間隙を隔てて重ね合わ
せ、表示領域の外側でかつ前記両基板間の縁周囲に枠状に設
けたシール材により、前記両基板を接着するとともに、
前記シール材の内側の前記両基板間に液晶を封止し、いずれか一方の前記基板に樹脂製ブラックマトリクスと
カラーフィルタとを設けた液晶表示素子を有する液晶表
示装置において、前記表示領域の外側の非表示領域に、前記ブラックマト
リクスをベタ状に設け、かつ、その上に少なくとも１色
の前記カラーフィルタを所定のパターンに設けたことを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】前記カラーフィルタの所定のパターンが、
ストライプ形状を組み合わせたパターンであることを特
徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記液晶表示素子の前記表示領域のギャッ
プと前記非表示領域のギャップとが同じになるように、
前記ベタ状ブラックマトリクス上に載せる前記所定のパ
ターンのカラーフィルタの面積を制御し、前記両基板間
に配置されるスペーサの単位面積当たりの数を制御した
ことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記非表示領域において、前記ブラックマ
トリクスの分光透過率が高い波長領域を補う少なくとも
１色のカラーフィルタを設けたことを特徴とする請求項
１または３記載の液晶表示装置。