JPWO2014045988A1 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
図1は、液晶表示装置の実施形態を示す縦断面図である。
本実施形態の液晶表示装置1は、バックライト2(光源)、第1偏光板3、液晶パネル4および第2偏光板5を有する液晶表示体6と、光制御フィルム7(視野角拡大部材、光拡散部材)とから概略構成されている。
図1では、液晶パネル4を模式的に1枚の板状に図示しているが、その詳細な構造については後述する。観察者は、光制御フィルム7が配置された図1における液晶表示装置1の上側から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、光制御フィルム7が配置された側を視認側と称し、バックライト2が配置された側を背面側と称する。
ここでは、液晶パネル4として、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを例示するが、本発明に適用可能な液晶パネルは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限定されるものではない。本発明に適用可能な液晶パネルは、例えば、半透過型(透過・反射兼用型)液晶パネルや反射型液晶パネルであってもよく、さらには、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ(Thin Film Transisitor、以下、「TFT」と略す。)を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであってもよい。
液晶パネル4は、図2に示すように、スイッチング素子基板としてのTFT基板9と、TFT基板9に対向して配置されたカラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10との間に挟持された液晶層11と、を有している。液晶層11は、TFT基板9と、カラーフィルター基板10と、TFT基板9とカラーフィルター基板10とを所定の間隔をおいて貼り合わせる枠状のシール部材(図示せず)と、によって囲まれた空間内に封入されている。液晶パネル4は、例えば、VA(Vertical Alignment、垂直配向)モードで表示を行うものであり、液晶層11には誘電率異方性が負の垂直配向液晶が用いられる。TFT基板9とカラーフィルター基板10との間には、これら基板間の間隔を一定に保持するための球状のスペーサー12が配置されている。なお、表示モードについては、上記のVAモードに限らず、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane Switching)モード等を用いることができる。
ゲート絶縁膜20上には、半導体層15と対向するようにゲート電極16が形成されている。ゲート電極16の材料としては、例えばW(タングステン)/TaN(窒化タンタル)の積層膜、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、Al(アルミニウム)等が用いられる。
第1層間絶縁膜21の材料としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくは、これらの積層膜等が用いられる。
第1層間絶縁膜21上に、ソース電極17およびドレイン電極18が形成されている。
ソース電極17は、第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とを貫通するコンタクトホール22を介して半導体層15のソース領域に接続されている。同様に、ドレイン電極18は、第1層間絶縁膜21とゲート絶縁膜20とを貫通するコンタクトホール23を介して半導体層15のドレイン領域に接続されている。
ソース電極17およびドレイン電極18の材料としては、上述のゲート電極16と同様の導電性材料が用いられる。
第1層間絶縁膜21上に、ソース電極17およびドレイン電極18を覆うように第2層間絶縁膜24が形成されている。
第2層間絶縁膜24の材料としては、上述の第1層間絶縁膜21と同様の材料、もしくは、有機絶縁性材料が用いられる。
画素電極25の材料としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide、インジウム亜鉛酸化物)等の透明導電性材料が用いられる。
この構成により、ゲートバスラインを通じて走査信号が供給され、TFT19がオン状態となったときに、ソースバスラインを通じてソース電極17に供給された画像信号が、半導体層15、ドレイン電極18を経て画素電極25に供給される。また、画素電極25を覆うように第2層間絶縁膜24上の全面に配向膜27が形成されている。この配向膜27は、液晶層11を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。なお、TFTの形態としては、図2に示したトップゲート型TFTであってもよいし、ボトムゲート型TFTであってもよい。
ブラックマトリクス30は、画素間領域において光の透過を遮断する機能を有しており、Cr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属、もしくは、カーボン粒子を感光性樹脂に分散させたフォトレジストで形成されている。
カラーフィルター31には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色の色素が含まれており、TFT基板9上の一つの画素電極25にR,G,Bのいずれか一つのカラーフィルター31が対向して配置されている。
平坦化層32は、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31を覆う絶縁膜で構成されており、ブラックマトリクス30およびカラーフィルター31によってできる段差を緩和して平坦化する機能を有している。
平坦化層32上には対向電極33が形成されている。対向電極33の材料としては、画素電極25と同様の透明導電性材料が用いられる。
また、対向電極33上の全面に、垂直配向規制力を有する配向膜34が形成されている。
カラーフィルター31は、R、G、Bの3色以上の多色構成としても良い。
図3は、光制御フィルム7の縦断面図である。
光制御フィルム7は、図3に示すように、基材39と、基材39の一面(視認側と反対側の面)39aに形成された複数の黒色層(遮光層)40と、黒色層40と同じ基材39の一面39a側に形成された光拡散部41とから概略構成されている。
この光制御フィルム7は、図1に示すように、光拡散部41が設けられた側を第2偏光板5に向け、基材39の側を視認側に向けた姿勢で第2偏光板5上に配置されている。
基材39は、後述する製造プロセスにおいて、後で黒色層41や光拡散部40の材料を塗布する際の下地となるものであり、製造プロセス中の熱処理工程における耐熱性と機械的強度とを備える必要がある。したがって、基材39には、樹脂製の基材の他、ガラス製の基材等を用いてもよい。ただし、基材39の厚さは耐熱性や機械的強度を損なわない程度に薄い方が好ましい。その理由は、基材39の厚さが厚くなる程、表示のボヤケが生じるおそれがあるからである。
また、基材39の全光線透過率は、JIS K7361−1の規定で90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られる。本実施形態では、一例として厚さが100μmの透明樹脂製基材を用いる。
黒色層40は、一例として、ブラックレジスト等の光吸収性および感光性を有する有機材料で構成されている。このほか、Cr(クロム)やCr/酸化Crの多層膜等の金属膜を用いてもよい。黒色層40の層厚は、光拡散部41の光入射端面41bから光射出端面41aまでの高さよりも小さく設定されている。また、複数の光拡散部41間の間隙には、基材39の一面39aに接する部分に黒色層40が存在し、それ以外の部分に空気が存在している。
光拡散部41は、例えば、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の光透過性および感光性を有する有機材料で構成されている。また、光拡散部41の全光線透過率は、JIS K7361−1の規定で90%以上が好ましい。全光線透過率が90%以上であると、十分な透明性が得られる。図4(A)に示すように、光拡散部41は、光射出端面41aの面積が小さく、光入射端面41bの面積が大きく、基材39側から基材39と反対側に向けて水平断面の面積が徐々に大きくなっている。すなわち、光拡散部41は、基材39側から見たとき、いわゆる逆テーパ状の形状を有している。一方、黒色層40は、基材39側から見たとき、テーパ状の形状を有している。
なお、液晶パネルの特性を略等しくする1つの領域50については、後述する。
図4では、多少のばらつきがあるものの、黒色層40の上面と下面の少なくとも一部が領域50内に配置されるので、領域50ごとの拡散特性の差が小さくなり、均一な表示が得られやすくなる。
また、拡散特性の均一化を図りやすい点から、黒色層40の長手方向が、領域50の長手方向に対して垂直である(黒色層40の長手方向と、領域50の長手方向とが直交している)ことが好ましい。
(a)では、領域50内に黒色層40がほぼ存在しないため、光が拡散されない。(b)では、領域50のほとんどが黒色層40で覆われ、光の拡散は強くなり、透過率が低くなる。(c)では、黒色層40の上面だけが領域50に重なっており、黒色層40の上面方向への配光はあるが、黒色層40の下面方向への配光がなく非対称な特性となる。このように、黒色層40の長手方向と、領域50の長手方向とを平行にすると、領域50ごとに拡散特性の差が大きくなってしまい、均一な表示が得られない。
また、黒色層40の楕円形状の相対する2辺は、領域50に含まれることが好ましい。
これにより、黒色層40の上面と下面の少なくとも一部が領域50内に配置されるので、領域50ごとの拡散特性の差が小さくなり、均一な表示が得られやすくなる。
領域50としては、同じ透過スペクトルを有する領域、透過する光の波長域が略等しい領域、液晶の配向方向が略一方向に規制された領域、液晶の配向方向が略一方向に規制され、共通の電圧で駆動される領域などが挙げられる。
液晶層11を構成する液晶セルのドメイン62〜65では、液晶層11の層厚方向中央部の液晶61のプレチルト方向が互いに異なっている。ドメイン62〜65では、液晶61の配向状態の変化は、X軸と45°をなす軸とZ軸とを含む平面内で生じる。ドメイン62とドメイン64では、液晶61の傾倒方向は、画素電極の中心を通りZ軸と平行な直線を挟んで互いに反対方向である。ドメイン63とドメイン65では、液晶61の傾倒方向は、画素電極の中心を通りZ軸と平行な直線を挟んで互いに反対方向である。
このような関係を有するドメイン62〜65のうちの1つ(単独のドメイン)を、本実施形態における領域50の1つである、同じ透過スペクトルを有する領域とする。
すなわち、本実施形態では、黒色層40の長手方向と、ドメイン62〜65のうちの1つの長手方向とが交差するように配置されている。
画素70は、赤色セグメント70R、緑色セグメント70Gおよび青色セグメント70Bから構成されている。
本実施形態では、赤色セグメント70R、緑色セグメント70Gまたは青色セグメント70Bを、領域50の1つである、透過する光の波長域が略等しい領域とする。
すなわち、本実施形態では、黒色層40の長手方向と、赤色セグメント70R、緑色セグメント70Gまたは青色セグメント70Bのうちの1つの長手方向とが交差するように配置されている。
なお、本実施形態では、画素70が赤色セグメント70R、緑色セグメント70Gおよび青色セグメント70Bから構成される場合を例示したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、画素が赤色セグメント、緑色セグメント、青色セグメントおよび黄色セグメントから構成されていてもよく、あるいは、画素が赤色セグメント、緑色セグメント、青色セグメント、黄色セグメントおよびシアン色セグメントから構成されていてもよい。
液晶表示装置80は、互いに異なる信号線92a,92bに、それぞれ対応するTFT93a,93bを介して接続された2つの副画素電極94a,94bを有している。
すなわち、本実施形態では、黒色層40の長手方向と、副画素電極94a,94bのそれぞれに対応する副画素の長手方向とが交差するように配置されている。
また、本実施形態において、図8に示すように、副画素が液晶の配向状態が異なるドメインに分割されている場合、ドメイン数は、副画素の数×各副画素のドメインの数となるが、その1つ1つのドメインを領域50としてもよい。
Claims (8)
- 光源と、前記光源から出射された光を変調する液晶パネルと、前記液晶パネルよりも視認者側に配置され、全反射を用いた光制御フィルムと、を備え、前記光制御フィルムは、光透過性を有する基材と、前記基材の一面側に形成された遮光層および光拡散部と、を有し、前記遮光層のパターンが異方性を有し、前記パターンの長手方向と、前記液晶パネルの特性を略等しくする1つの領域の長手方向とが交差していることを特徴とする液晶表示装置。
- 前記パターンの長手方向が、前記液晶パネルの特性を略等しくする1つの領域の長手方向に対して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。
- 前記パターンの間隔は、前記領域の長さよりも短いことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。
- 前記パターンの相対する2辺は、前記領域に含まれることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記領域は、同じ透過スペクトルを有する領域であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記領域は、透過する光の波長域が略等しい領域であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記領域は、液晶の配向方向が略一方向に規制された領域であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記領域は、液晶の配向方向が略一方向に規制され、共通の電圧で駆動される領域であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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