JP2001201767A - 液晶表示パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示パネルおよび液晶表示装置

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JP2001201767A JP2000012118A JP2000012118A JP2001201767A JP 2001201767 A JP2001201767 A JP 2001201767A JP 2000012118 A JP2000012118 A JP 2000012118A JP 2000012118 A JP2000012118 A JP 2000012118A JP 2001201767 A JP2001201767 A JP 2001201767A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口率に依存せずに輝度を向上することので
きる液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 アレイ基板１５とカラーフィルタ基板１
３との間に下偏光板１４を配置することにより、アレイ
基板１５に形成された金属膜で反射された光は直接導光
板１７に戻ることができる。したがって、光の再利用効
率が高まり、液晶表示装置１０としての輝度が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示パネルおよ
び装置に関し、特に同一の開口率であっても高い輝度を
得ることのできる液晶表示パネルおよび装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＴＦＴ（Thin Film Transistor、薄膜ト
ランジスタ）液晶表示装置において、開口率および視野
角はいずれもその品質を左右する重要なパラメータであ
る。近年開発されたＩＰＳ（In-Plane-Switching）モー
ドの液晶表示装置は、非常に高い視野角を実現すること
のできる液晶表示装置として注目を集めている。ＩＰＳ
モードの液晶表示装置は表示電極のみならず共通電極を
ＴＦＴを形成したアレイ基板上に設け、表示電極および
共通電極間に電圧を印加することによりアレイ基板と水
平方向に電界を発生させる。したがって、アレイ基板お
よびカラーフィルタ基板間に存在する液晶材料は、両基
板と水平を保ったまま平面内で回転することになり、そ
の結果ＩＰＳモードの液晶表示装置は従来のＴＮ（Twis
ted Nematic、ツイステッド・ネマチック）モードの液
晶表示装置より高い視野角を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＩＰＳモードの液晶表
示装置は視野角の点では優れた性質を備えているが、開
口率は従来のＴＮモードの液晶表示装置より劣る。ＴＮ
モードの液晶表示装置は表示電極および共通電極がとも
に透明なＩＴＯ（Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化
物）の薄膜から構成されているのに対して、ＩＰＳモー
ドの液晶表示装置は共通電極はＩＴＯ薄膜であるが表示
電極がＡｌ、ＭｏＷなどの金属薄膜から構成されてい
る。この金属薄膜から構成される表示電極は光が通過し
ないことから、ＩＰＳモードの液晶表示装置は開口率が
低くなってしまう。開口率が低いとそれだけ画面が暗く
なる。画面の輝度を向上するためには、バックライトの
数を増やしたり、またはその容量を大きくする必要があ
る。したがって、液晶表示装置自体の大きさ、重量の増
大を招くほか、消費電力も増大させてしまう。そのた
め、高視野角という優れた性質を有するＩＰＳモードの
液晶表示装置は、大型の液晶表示装置に適用されるもの
の、消費電力、大きさおよび重量の制約の大きいノート
型パソコンへの適用は見送られていた。また、大型の液
晶表示装置においても今後高精細化が進むにしたがって
開口率が低下し、ＩＰＳモードの液晶表示装置の適用が
困難になることも予測できる。
【０００４】ＴＮモードの液晶表示装置は、ＩＰＳモー
ドの液晶表示装置に比べて開口率は高いものの、表示特
性を向上するため、あるいは消費電力を低下させるため
に、同一の開口率でより高い輝度を得ることが望ましい
ことはいうまでもない。そこで本発明は、開口率に依存
せずに輝度を向上することのできる液晶表示パネルおよ
び装置の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従来の液晶表示装置にお
ける輝度は開口率に依存していたということができる。
つまり、バックライト等の仕様を一定にする限り、輝度
を向上するためには開口率を高くする必要があった。し
かし、光の再利用効率を向上すれば開口率を高くするこ
となく輝度を向上することができることに本発明者は着
目した。以下、このことを従来のＩＰＳモードの液晶表
示装置１を示す図１１および図１２に基づき説明する。
図１１および図１２に示すように、従来の液晶表示装置
１は、図中上より、第２の偏光層としての上偏光板２、
カラーフィルタ基板３、アレイ基板５および第１の偏光
層としての下偏光板４を積層した液晶表示パネル１ａ
と、導光板７および光源８とからなるバックライトユニ
ット１ｂとから構成される。カラーフィルタ基板３、ア
レイ基板５の周縁部は図示しないシール材によってシー
ルされ、形成された空間には液晶材料が封入された液晶
層６が構成されている。光源８から照射された光は導光
板７内を通過した後に下偏光板４を通過した後にアレイ
基板５に照射される。照射された光のうち、アレイ基板
５上に形成された配線その他金属膜で構成された部分に
照射された光は、図中矢印で示すように反射して再度下
偏光板４を通過して導光板７に戻る。導光板７に戻った
光は、再度導光板７から下偏光板４に対して照射され
る。これが光の再利用である。
【０００６】光の再利用は、アレイ基板５上に形成され
た金属膜で反射された光を再度導光板７から下偏光板４
に向けて照射するものである。したがって、その効率を
向上するためには、前記反射された光を無駄なく導光板
７に戻すことが必要となる。この観点から図１１および
図１２に示す従来のＩＰＳモードの液晶表示装置１を検
討すると、下偏光板４が障害となることが予測された。
偏光板は光を吸収する性質を有しているからである。つ
まり、導光板７から出た光はアレイ基板５上に形成され
た金属膜で反射されて導光板７に戻るまでに下偏光板４
を再度通過するために、反射光のうち相当の分が下偏光
板４に吸収され無駄になる。逆に、下偏光板４における
反射光の吸収を軽減できれば、光の再利用効率を向上す
ることができる。
【０００７】そこで本発明者は、反射光が導光板７に戻
る課程で下偏光板４を通過しない構造とすることにより
光の再利用効率の向上を図った。より具体的には、従
来、導光板７とアレイ基板５との間に下偏光板４が配置
されていたが、図１に示すように下偏光板１４をアレイ
基板１５の上に配置することを着想した。そうすれば、
反射光が下偏光板４を再度通過することがなくなるから
である。具体的には発明の実施の形態の欄で説明する
が、この下偏光板４の配置を変更することにより、輝度
が１５％程度向上することができることを確認してい
る。したがって本発明の液晶表示パネルは、駆動電圧を
制御するための駆動素子および前記駆動素子を介して電
圧が印加される表示電極が形成されたアレイ基板と、前
記アレイ基板を通過した光を偏光させる第１の偏光層
と、液晶材料からなる液晶層と、色材膜からなるカラー
フィルタを形成したカラーフィルタ基板と、前記カラー
フィルタ基板を通過した光を偏光する第２の偏光層とが
順次積層されたことを特徴としている。
【０００８】以上の本発明液晶表示パネルは、ＩＰＳモ
ードの液晶表示パネルおよびＴＮモードの液晶表示パネ
ルのいずれにも適用することができる。本発明液晶表示
パネルをＩＰＳモードの液晶表示パネルに適用すると、
前記アレイ基板に共通電極が形成されており、前記表示
電極と前記共通電極間に電圧を印加することにより前記
アレイ基板と平行な方向の電界が生ずるものとなる。ま
た、ＴＮモードの液晶表示パネルに適用すると、前記カ
ラーフィルタ基板に共通電極が形成されており、前記表
示電極と前記共通電極間に電圧を印加することにより前
記アレイ基板に垂直な方向の電界が生ずるものとなる。
【０００９】以上の本発明の液晶表示パネルを用いるこ
とにより、光の再利用効率の優れた本発明の液晶表示装
置を提供することができる。すなわち本発明の液晶表示
装置は、アレイ基板とカラーフィルタ基板とが液晶層を
介して対向配置された液晶表示パネルと、前記液晶表示
パネルに対して前記アレイ基板側から光を照射するため
のバックライトユニットとを備え、前記バックライトユ
ニットから照射された光のうち前記液晶表示パネルのア
レイ基板で反射された光は、他の層を介することなく直
接前記バックライトユニットに戻る構成とされているこ
とを特徴とする。
【００１０】以上の本発明液晶表示装置の具体的態様と
して、前記液晶表示パネルには前記アレイ基板と前記カ
ラーフィルタ基板間に偏光層が配置されており、前記バ
ックライトユニットから照射された光のうち前記アレイ
基板で反射された光は前記偏光層を通過することなく前
記バックライトユニットに戻り、前記バックライトユニ
ットにおける光の再利用効率が高い構成とすることがで
きる。この構成を採用することにより、前記バックライ
トユニットから照射された光のうち前記アレイ基板で反
射された光が偏光板を通過して前記バックライトに戻る
構成の液晶表示装置に比べて輝度を改善することができ
る。輝度の改善は前述のように１５％にも及ぶことが確
認されている。また本発明の液晶表示装置のバックライ
トとしてエッジライト型、つまり光を照射するための光
源と、光源から照射された光を前記液晶表示パネルに導
くための導光板とからなるものとすることができる。こ
のエッジライト型のバックライトユニットはノート型パ
ソコン用の液晶表示装置に適用されており、本発明の液
晶表示装置においてもエッジライト型のバックライトユ
ニットを用いれば、従来大型の液晶表示装置に適用され
ていたＩＰＳモードの液晶表示装置のノート型パソコン
への適用が実現できる。
【００１１】なお、特公昭６０−３４０９５号および特
開昭６３−１２１８２３号に２つのガラス基板間に偏光
層を設けた液晶表示パネルの開示がある。しかし、いず
れにも光の再利用効率を向上する構成についての開示は
なされていない。
【００１２】ところで、従来のＴＮモードのＴＦＴ液晶
表示パネルにおいて、液晶層に電圧を印加しても液晶材
料が目的としない方向を向くディスクリネーションが表
示電極周辺で生じていた。このディスクリネーション部
分は表示品位を落とすため、カラーフィルタ基板上の前
記ディスクリネーション部分に対応する部分に光を遮る
ブラックマトリックスを設け、表示を行わないこととし
ている。このブラックマトリックスは光を吸収するた
め、その分だけ光の無駄が生じることになる。そこで本
発明では、ブラックマトリックスで吸収されていた光を
積極的に利用することに着目した。つまり、従来ブラッ
クマトリックスが形成されていた部分、換言すれば液晶
層に電圧を印加しても液晶材料が目的としない方向を向
くディスクリネーション部分に照射される光を反射して
再利用することを着想した。
【００１３】すなわち本発明によれば、アレイ基板とカ
ラーフィルタ基板とが液晶材料からなる液晶層を介して
対向配置されるとともに、前記液晶層に電圧印加時に前
記液晶材料が目的としない方向を向いている前記液晶層
中の領域に対応する前記アレイ基板上の領域に反射膜を
形成した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを前記
アレイ基板側から照らすバックライトユニットとからな
ることを特徴とする液晶表示装置が提供される。この本
発明の液晶表示装置は、ＴＮモードの液晶表示装置に限
らず、ＩＰＳモードの液晶表示装置についても適用でき
ることはいうまでもない。
【００１４】ＴＮモードの液晶表示装置は、前記アレイ
基板に表示電極および前記表示電極に導電接続する配線
が形成されており、ディスクリネーションは前記表示電
極と前記配線との間隙部分に生ずる。したがって、前記
反射膜は前記表示電極と前記配線との間隙部分に形成す
ればよい。また、前記液晶表示パネルには前記アレイ基
板と前記カラーフィルタ基板間に偏光層を配置する構造
とすることが望ましい。それは、先に説明したように、
アレイ基板とバックライトユニットとの間に偏光板があ
ると光の再利用効率が劣るからである。なお、前記反射
膜としては、Ａｌ、ＭｏＷその他の金属からなる膜を用
いることができる。
【００１５】本発明はさらに、駆動電圧を制御するため
の駆動素子および前記駆動素子を介して電圧が印加され
る表示電極が形成されたアレイ基板と、液晶材料からな
る液晶層と、色材膜からなるカラーフィルタを形成した
カラーフィルタ基板とが順次積層された液晶表示パネル
であって、前記アレイ基板には、前記液晶材料を駆動す
るための本来の電界の向きと異なる向きの電界が生ずる
領域に対応する領域に金属膜を形成したことを特徴とす
る液晶表示パネルも提供する。
【００１６】ところで、ＰＦＡ（Polymer Film on Arra
y、ポリマー・フィルム・オン・アレイ）型と称される
液晶表示パネルが近年開発されている。このＰＦＡ型液
晶表示パネルに本発明を適用することができる。つま
り、ＰＦＡ型液晶表示パネルにおいて、導光板とアレイ
基板との間に配置されていた下偏光板を廃止するととも
に、ポリマー層中に偏光素子を分散させることにより前
記反射光の下偏光板による吸収を回避することができ
る。したがって、本発明は、絶縁基板と、前記絶縁基板
上に形成された薄膜トランジスタと、前記絶縁基板を被
覆するとともに偏光素子が分散する樹脂層と、前記樹脂
層上に形成されるとともに、前記樹脂層を貫通してその
一部が前記薄膜トランジスタと導通接続する表示電極と
を備えたアレイ基板と、前記アレイ基板と所定の間隙を
隔てて対向配置されるカラーフィルタ基板と、前記アレ
イ基板および前記カラーフィルタ基板との間隙に位置す
る液晶層とを備えた液晶表示パネルと、前記アレイ基板
側から液晶表示パネルに光を照射するバックライトユニ
ットとを備えたことを特徴とする液晶表示装置を提供す
る。
【００１７】以上の本発明液晶表示装置によれば、樹脂
層に偏光素子を分散させており、この樹脂層が偏光層と
しての機能を発揮する。バックライトユニットから照射
された光のうち前記アレイ基板にて反射された光は、バ
ックライトユニットとアレイ基板との間に偏光層が存在
しないから、無駄なくバックライトユニットに戻ること
ができる。したがって輝度の向上を図ることができる。
【００１８】前記表示電極は画素中の表示領域にのみ設
ければ足りる。しかし、本発明の液晶表示装置において
は、前記表示電極を延長して薄膜トランジスタを前記樹
脂層を介して覆うことが望ましい。従来の液晶表示装置
によると薄膜トランジスタの近傍の液晶分子は薄膜トラ
ンジスタの影響を受けて目的としない方向を向くことが
あったが、薄膜トランジスタを表示電極で覆った構造と
すれば、薄膜トランジスタの近傍の液晶分子であっても
薄膜トランジスタの影響を受けず表示電極に印加される
電圧にしたがった方向を向くことになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき説明する。 （第１実施形態）図１は本実施形態の液晶表示装置１０
の分解斜視図、図２は断面構成図である。なお、図２は
図１の一点鎖線で示す部分の断面である。図１および図
２に示す液晶表示装置１０は、ＩＰＳモードの液晶表示
装置であって、エッジライト方式のバックライトを採用
したものである。図１および図２に示すように、液晶表
示装置１０は、図中上より、第２の偏光層としての上偏
光板１２、カラーフィルタ基板１３、第１の偏光層とし
ての下偏光板１４およびアレイ基板１５を積層した液晶
表示パネル１０ａと、導光板１７および光源１８とから
なるバックライトユニット１０ｂとから構成される。カ
ラーフィルタ基板１３、アレイ基板１５の周縁部は図示
しないシール材によってシールされ、形成された空間に
は液晶材料からなる液晶層１６が構成されている。図２
に示すように、アレイ基板１５の上面にはゲート絶縁膜
１５４が形成されている。このゲート絶縁膜１５４の中
にはゲート電極１５１が形成され、またゲート絶縁膜１
５４上にはａ−Ｓｉ膜１５５が形成されている。薄膜半
導体としてのａ−Ｓｉ膜１５５上にはソース電極１５２
およびドレイン電極１５３が形成され、液晶材料駆動素
子としての薄膜トランジスタ１５Ｔを構成している。ド
レイン電極１５３からは表示電極１５６が引き出され、
また、ゲート絶縁膜１５４上には共通電極１５７が形成
されている。
【００２０】前記ゲート電極１５１に電圧を印加する
と、ソース電極１５２からドレイン電極１５３へ、また
はその逆へａ−Ｓｉ膜１５５内部を電子が通過し電流が
流れる。ゲート電極１５１へオフ電圧を印加すると、ソ
ース電極１５２とドレイン電極１５３は遮断される。つ
まり、ゲート電極１５１はスイッチ素子である薄膜トラ
ンジスタ１５Ｔをオン・オフする機能を持っている。こ
のとき、ドレイン電極１５３から表示電極１５６に電圧
が加わり、所定距離を隔てて配置されている共通電極１
５７との間であって、アレイ基板１５と平行な方向に電
界が発生する。したがって、液晶層１６中の液晶材料は
水平面内で回転することになる。ここで、ゲート電極１
５１、ソース電極１５２、ドレイン電極１５３および表
示電極１５６はＡｌ、Ｔａ等の金属膜で構成されてい
る。また、共通電極１５７は透明なＩＴＯ膜で構成され
ている。
【００２１】以上の液晶表示装置１０において、バック
ライトユニット１０ｂの導光板１７から照射された光は
図中矢印のように進む。つまり、導光板１７から照射さ
れた光のうち、アレイ基板１５上のゲート電極１５１お
よび表示電極１５６のように金属膜からなる部分に照射
された光は反射されて再度バックライトユニット１０ｂ
に戻る。それ以外の光はアレイ基板１５、下偏光板１
４、液晶層１６、カラーフィルタ基板１３および上偏光
板１２を順次通過する。
【００２２】以上の液晶表示装置１０は、下偏光板１４
をカラーフィルタ基板１３とアレイ基板１５との間に配
置しているために、図２に示すように、アレイ基板１５
によって反射された光は下偏光板１４を通過することな
く直接導光板１７に戻ることができる。つまり、アレイ
基板１５によって反射された光は、その光量を維持した
まま導光板１７に戻ることができる。したがって、下偏
光板４を通過して導光板７に光が戻る図１１および図１
２に示した従来の液晶表示装置１に比べて光の再利用効
率が優れている。ＩＰＳモードの液晶表示装置１０は、
表示電極１５６が金属膜で構成されているために、表示
電極が透明なＩＴＯ膜で構成されているＴＮモードの液
晶表示装置に比べてアレイ基板１５で反射される光の量
が多い。したがって、ＩＰＳモードの液晶表示装置１０
は、下偏光板１４をカラーフィルタ基板１３とアレイ基
板１５との間に配置することによる光の再利用効率、ひ
いては輝度の向上の効果が大きいということができる。
【００２３】以上の効果を具体的に確認した例を示して
おく。すなわち、表１に示すように、２１４４（ｃｄ／
ｍ2）の輝度を有する光源を用いて、ガラス基板、アレ
イ基板、従来のＩＰＳモードの液晶表示装置および本実
施形態によるＩＰＳモードの液晶表示装置による輝度を
測定した。なお、アレイ基板は前記ガラス基板を用いて
作成したものである。また、従来のＩＰＳモードの液晶
表示装置および本実施形態によるＩＰＳモードの液晶表
示装置ともに前記アレイ基板を用いるとともに、下偏光
板の位置が異なる以外は同様の構成をなしている。表１
に示すように、従来のＩＰＳモードの液晶表示装置、つ
まりアレイ基板で反射された光が偏光板を通過した後に
導光板に戻る場合の輝度は５３５.８（ｃｄ／ｍ2）であ
る。これに対して、アレイ基板で反射された光が、偏光
板を含め他の層を通過することなく直接導光板に戻る本
実施形態によるＩＰＳモードの液晶表示装置の輝度は６
２２.４（ｃｄ／ｍ2）であり、輝度が１６％向上してい
ることが確認された。この輝度の向上は、開口率４０％
が４６％に、また５０％が５７．５％に向上することに
相当することになり、その効果が極めて大きいことがわ
かった。
【００２４】
【表１】
【００２５】もっとも、ＴＮモードの液晶表示装置にお
いても、下偏光板１４をカラーフィルタ基板１３とアレ
イ基板１５との間に配置することはもちろん有効であ
る。図３および図４に基づきＴＮモードの液晶表示装置
１１に適用した例をＩＰＳモードの液晶表示装置１０と
の相違点を中心に説明しておく。なお、図３はＴＮモー
ドの液晶表示装置１１に本発明を適用した場合の分解斜
視図を、図４は断面構成図を示している。図４は図３の
一点鎖線で示す部分の断面である。また、図３および図
４において図１および図２と同一の部分には同一の符号
を付し、その説明を省略する。
【００２６】ＩＰＳモードの液晶表示装置１０とＴＮモ
ードの液晶表示装置１１とは、ＩＰＳモードの液晶表示
装置１０が表示電極１５６と共通電極１５７がともにア
レイ基板１５上に形成されていたのに対して、ＴＮモー
ドの液晶表示装置１１は表示電極１５６がアレイ基板１
５上に、共通電極１３１がカラーフィルタ基板１３上に
形成されている点で相違する。したがって、ＩＰＳモー
ドの液晶表示装置１０においてはアレイ基板１５と平行
な方向に電界が発生していたのに対して、ＴＮモードの
液晶表示装置１１はアレイ基板１５と垂直な方向に電界
が発生する。また、ＩＰＳモードの液晶表示装置１０は
表示電極１５６が金属膜で構成されていたのに対してＴ
Ｎモードの液晶表示装置１１は表示電極１３１がＩＴＯ
等の透明な導電膜で構成されている点でも相違する。し
たがって、ＴＮモードの液晶表示装置１１はＩＰＳモー
ドの液晶表示装置１０に比べて開口率が高いことにな
る。
【００２７】開口率の高いＴＮモードの液晶表示装置１
１では、アレイ基板１５で反射する光の量はＩＰＳモー
ドの液晶表示装置１０に比べて少ない。しかし、薄膜ト
ランジスタ１５Ｔのゲート電極１５１、あるいは配線１
５８等によって図４に示すように光は反射して導光板１
７に戻る。したがって、これら部分で反射された光の再
利用効率を向上するために、下偏光板１４をカラーフィ
ルタ基板１３とアレイ基板１５との間に配置すること
は、ＴＮモードの液晶表示装置１１においても有効であ
ることがわかる。
【００２８】（第２実施形態）第２実施形態では液晶層
に電圧印加時に前記液晶材料が目的としない方向を向い
ている前記液晶層中の領域に対応するアレイ基板上の領
域に反射膜を形成する液晶表示装置について説明する。
図５および図６はＴＮモードの液晶表示装置２０に適用
した例を示す図であって、図５はアレイ基板上の単一の
画素を示す平面図、図６は図５のＡ−Ａ断面の構成図で
ある。図６に示すように、液晶表示装置２０は、図中上
より、上偏光板２２、カラーフィルタ基板２３、液晶層
２６、アレイ基板２５および下偏光板２４を積層した液
晶表示パネル２０ａと、光源２８および導光板２７から
なるバックライトユニット２０ｂとから構成される。カ
ラーフィルタ基板２３の液晶層２６に望む面にはＩＴＯ
からなる共通電極２３１が形成されている。
【００２９】図５および図６に示すように、アレイ基板
２５の上面にはゲート電極２５１、ソース電極２５２お
よびドレイン電極２５３が形成されている。アレイ基板
２５上において、ソース電極２５２およびドレイン電極
２５３に導通接続される配線２５８で囲まれた領域を画
素の単位と定義することができるが、その画素中にドレ
イン電極２５３と導通接続する表示電極２５６が形成さ
れている。この表示電極２５６は、前述のように、ＩＴ
Ｏのような透明導電膜から構成されている。
【００３０】アレイ基板２５表面において、表示電極２
５６と配線２５８との間には所定の間隔があけられてい
る。この所定の間隔の部分には表示電極２５６と配線２
５８との間で電界が生ずるため、その間に存在する液晶
材料が目的としない方向を向く。つまり、ＴＮモードの
液晶表示装置２０はアレイ基板２５上の表示電極２５６
とカラーフィルタ基板２３上の共通電極２３１との間に
電圧を印加、電界を発生させて液晶材料の駆動を制御す
るものである。この電界は、アレイ基板２５と垂直な方
向を向く。ところが、表示電極２５６と配線２５８との
間で生ずる電界は、アレイ基板２５と平行な方向を向く
から、この電界の向きは液晶材料を駆動するための本来
の電界の向きと異なることになる。したがって、表示電
極２５６と配線２５８との間で生ずる電界によって駆動
される液晶材料は本来目的とする向きとは異なる方向、
つまり目的としない方向を向くことになる。このことを
ディスクリネーションと呼んでいる。よって、この部分
は表示特性を劣化させることから、従来はカラーフィル
タ基板２３上の対応する部分に図６中一点鎖線で示すよ
うにブラックマトリックス２３２を設け表示対象から除
外していた。
【００３１】本液晶表示装置２０では、アレイ基板２５
上の表示電極２５６と配線２５８との間、つまり液晶材
料が目的としない方向を向く領域の光の通過を阻止する
ばかりでなく、積極的に反射させて導光板２７に戻すこ
とにより光の再利用を図ることを提案するものである。
つまり、本液晶表示装置２０では、アレイ基板２５上に
Ａｌ等の金属膜からなる反射膜２５９を形成し、この反
射膜２５９により導光板２７から照射された光を反射し
て導光板２７に戻す構成とした。図６に導光板２７から
照射された光の進行を矢印で示す。透明なＩＴＯ膜から
構成される表示電極２５６が形成された部分は光が通過
するが、反射膜２５９および配線２５８が形成された部
分では光が反射され、下偏光板２４を通過して導光板２
７に戻り再利用される。反射膜２５９を形成しない従来
の液晶表示装置によると、一点鎖線で示す矢印のように
配線２５８および表示基板２５６との間を通過した光は
カラーフィルタ基板２３上のブラックマトリックス２３
２に照射、吸収される。したがって、この部分を通過し
た光は液晶表示に利用されることなく無駄となってい
た。これに対して本液晶表示装置２０では反射膜２５９
で光を反射するから、従来の液晶表示装置のような無駄
がない。しかも、仮に配線２５８および表示電極２５６
との間に生ずる電界により液晶材料が目的としない方向
を向いたとしても、反射膜２５９を設ければその部分を
光が通過しないから、従来の液晶表示装置のようにブラ
ックマトリックス２３２を設ける必要がないか、少なく
ともブラックマトリックス２３２を設ける面積を少なく
することができる。
【００３２】以上ではＴＮモードの液晶表示装置２０に
ついて説明したが、第２実施形態はＩＰＳモードの液晶
表示装置２１についても適用することができる。図７お
よび図８に基づきＩＰＳモードの液晶表示装置２１に適
用した例について説明する。なお、図７はアレイ基板２
５上の単一の画素を示す平面図、図８は図７のＢ−Ｂ断
面の構成図である。
【００３３】図８に示すように、液晶表示装置２１は、
図中上より、上偏光板２２、カラーフィルタ基板２３、
液晶層２６、アレイ基板２５および下偏光板２４を積層
した液晶表示パネル２１ａと、光源２８および導光板２
７からなるバックライトユニット２１ｂとから構成され
る。図７および図８に示すように、アレイ基板２５の上
面にはゲート電極２５１、ソース電極２５２およびドレ
イン電極２５３が形成されている。アレイ基板２５の上
面には、ドレイン電極２５３と表示電極配線２５６ａを
介して導通接続するＡｌ、Ｔａ等の金属膜からなる表示
電極２５６が櫛状に形成されている。また、この櫛状に
形成されている表示電極２５６と対向してやはり櫛状の
共通電極配線２５７ａおよび共通電極２５７が形成され
ている。この共通電極２５７はＩＴＯのような透明導電
膜から構成されている。
【００３４】アレイ基板２５表面において、表示電極２
５６の先端部と共通電極配線２５７ａとの間、および共
通電極２５７の先端部と表示電極配線２５６ａとの間に
は所定の間隔が設けてあり、この間隔の部分には電界が
生ずる。そのために、その間に存在する液晶材料は目的
としない方向を向く。つまり、ＩＰＳモードの液晶表示
装置２１はアレイ基板２５上の表示電極２５６と共通電
極２５７との間に電圧を印加して電界を発生させて液晶
材料の駆動を制御するものである。したがって、表示電
極２５６の先端部と共通電極配線２５７ａとの間、およ
び共通電極２５７の先端部と表示電極配線２５６ａとの
間に生ずる電界によって駆動される液晶材料は目的とし
ない方向を向くことになる。したがって、この部分は表
示特性を劣化させることから、従来はカラーフィルタ基
板２３上の対向する部分に図８中一点鎖線で示すように
ブラックマトリックス２３２を設け表示対象から除外し
ていた。
【００３５】ところが本液晶表示装置２１では、表示電
極２５６の先端部と共通電極配線２５７ａとの間、およ
び共通電極２５７の先端部と表示電極配線２５６ａとの
間に金属膜からなる反射膜２５９を形成している。した
がって、導光板２７から照射された光をこのアレイ基板
２５に形成したこの反射膜２５９で積極的に反射して再
利用することにより、液晶表示装置２１の輝度を向上す
ることができる。
【００３６】以上説明した第２実施形態の液晶表示装置
２０、２１は、下偏光板２４がアレイ基板２５と導光板
２７との間に配置した例を示したが、第１実施形態で示
したように、下偏光板２４をカラーフィルタ基板２３と
アレイ基板２５との間に配置することもできる。そうす
ると、反射膜２５９で反射された光の再利用効率を向上
することができるため、第２実施形態による効果をより
一層顕著なものとすることができる。
【００３７】（第３実施形態）次に本発明を前記ＰＦＡ
に適用した第３実施形態について説明する。図９は第３
実施形態にかかる液晶表示装置３０の断面構成を示して
いる。図９に示すように本実施形態の液晶表示装置３０
は、図中上から、上偏光板３２、カラーフィルタ基板３
３、液晶材料からなる液晶層３６、絶縁基板としてのガ
ラス基板上にＴＦＴ３５Ｔおよび配線３８を形成したア
レイ基板３５、アレイ基板３５上に形成されたポリマー
層３９、ポリマー層３９上に形成されるとともにポリマ
ー層３９を貫通して前記ＴＦＴ３５Ｔと導通接続する表
示電極４０からなる液晶表示パネル３０ａと、導光板３
７および光源３８とからなるバックライトユニット３０
ｂとから構成されている。本液晶表示装置３０の特徴
は、ポリマー層３９中に偏光素子３９ａを分散させてお
り、したがってポリマー層３９が偏光板としての機能を
有する点である。よって、アレイ基板３５で反射された
光は偏光素子３９ａを通過することなく導光板３７に戻
り再利用に供されるから、輝度の低下を抑制することが
できる。
【００３８】従来のＰＦＡ型の液晶表示装置は、偏光板
がアレイ基板３５と導光板３７との間に配置されていた
ために、導光板３７から照射された光のうちアレイ基板
３５で反射された光は当該偏光板を通過した後に導光板
３７に戻ることになる。前述のように偏光板では光が吸
収されるので、導光板３７に戻る光には無駄が生ずる。
これに対して本実施の形態による液晶表示装置３０は導
光板３７とアレイ基板３５との間に偏光板は存在しない
ので、光の再利用効率が向上し、その分だけ輝度を高く
することができる。
【００３９】図１０は本実施形態による液晶表示装置３
０の概略製造工程を示している。まず、図１０（ａ）に
示すように、アレイ基板３５上にＴＦＴ３５Ｔおよび配
線３８を形成する。ＴＦＴ３５Ｔ等の形成は従来公知の
方法に従えばよい。次に、図１０（ｂ）に示すように接
続孔３９ｂを有するポリマー層３９を形成する。このポ
リマー層３９には偏光素子３９ａが分散してある。この
偏光素子３９ａが分散されたポリマー層３９を形成する
ためには、偏光素子３９ａを分散したポリマー溶液をア
レイ基板上３５に塗布し、偏光素子３９ａの分子軸を揃
えるためにスピンし、しかる後にポリマーを加熱、固化
してポリマー層３９を形成する。ポリマー層３９を構成
するポリマーの１例として、ＰＶＡ（ポリビニルアルコ
ール）を用いることができる。また、偏光素子３９ａの
１例として、ヨウ素錯体を用いることができる。ただ
し、本発明はこれに限定されず、他の物を用いることが
できる。
【００４０】次いで、図１０（ｃ）に示すように、ポリ
マー層３９上に表示電極４０を形成する。表示電極４０
は、例えばＩＴＯターゲットをスパッタリングすること
により得ることができる。その後、別途作成されたカラ
ーフィルタ基板３３を、スペーサおよびシール剤（いず
れも図示省略）を介してアレイ基板３５上に貼り合わせ
る。その後、アレイ基板３５およびカラーフィルタ基板
３３の間隙に液晶材料を注入して液晶層３６を形成す
る。液晶材料注入後、カラーフィルタ基板３３上に上偏
光板３２を貼り付ける。以上により得られた液晶表示パ
ネル３０ａをバックライトユニット３０ｂ上に配置する
ことにより図１０（ｄ）に示す本実施の形態による液晶
表示装置３０を得ることができる。
【００４１】本液晶表示装置３０は、光の再利用効率が
高く輝度に優れていることは前述の通りであるが、さら
に以下のような効果を備えている。すなわち、アレイ基
板３５上の配線３８と表示電極４０とがアレイ基板３５
上の同一平面上で隣接して配置するとショートしやす
く、またショートしないとしても、これらの間に発生す
る電界によりディスクリネーションが発生し、表示品質
を劣化させていた。これに対して本液晶表示装置３０で
は、配線３８と表示電極４０との間にポリマー層３９が
存在するので両者の間でショートが生ずるのを防止する
ことができる。加えて、両者間には液晶材料が目的とし
ない方向を向くような強い電界は生じないので、表示品
質を劣化することがない。配線３８と表示電極４０とを
アレイ基板上３５の同一平面上に形成していた従来の液
晶表示装置では、ショートおよび不必要な電界の発生を
防止するために配線３８と表示電極４０との間に所定の
距離を置く必要があった。そのことが表示電極４０の面
積を大きくする、つまり開口率を向上する障害となって
いた。ところが本液晶表示装置３０では配線３８と表示
電極４０とは平面視した場合に、両者間に距離を設ける
必要がなく、したがって表示電極４０の面積を大きく、
つまり開口率を向上することが可能となる。また、ブラ
ックマトリックスを設ける必要もなくなる。
【００４２】また、従来のＰＦＳ型の液晶表示装置は、
薄膜トランジスタ３５Ｔの近傍の液晶材料は薄膜トラン
ジスタの影響を受けて目的としない方向を向くことがあ
った。しかし、本実施形態の液晶表示装置３０のように
薄膜トランジスタ３５Ｔを表示電極４０で覆った構造と
すれば、薄膜トランジスタの近傍の液晶材料にも薄膜ト
ランジスタ３５Ｔの影響が及ばなくなるから、目的とし
ない液晶材料の配向、つまりディスクリネーションを防
止することもできる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明のように、本発明によれば、偏
光板をアレイ基板および導光板の間に配置しない、ある
いは従来ブラックマトリックスに吸収されていた光を再
利用することにより、開口率を向上することなく液晶表
示装置の輝度を高くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す
分解斜視図である。
【図２】 本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す
断面構成図である。
【図３】 本発明の第１実施形態の他の液晶表示装置を
示す分解斜視図である。
【図４】 本発明の第１実施形態の他の液晶表示装置を
示す断面構成図である。
【図５】 本発明の第２実施形態の液晶表示装置を示す
分解斜視図である。
【図６】 本発明の第２実施形態の液晶表示装置を示す
断面構成図である。
【図７】 本発明の第２実施形態の他の液晶表示装置を
示す分解斜視図である。
【図８】 本発明の第２実施形態の他の液晶表示装置を
示す断面構成図である。
【図９】 本発明の第３実施形態の液晶表示装置を示す
断面構成図である。
【図１０】 本発明の第３実施形態の液晶表示装置の製
造工程を示す図である。
【図１１】 従来の液晶表示装置の分解斜視図である。
【図１２】 従来の液晶表示装置の断面構成図である。
【符号の説明】
１，１０，１１，２０，２１，３０，３１…液晶表示装
置、１ａ，１０ａ，１１ａ，２０ａ，２１ａ，３０ａ…
液晶表示パネル、１ｂ，１０ｂ，１１ｂ，２０ｂ，２１
ｂ，３０ｂ…バックライトユニット、２，１２，２２，
３２…上偏光板、３，１３，２３，３３…カラーフィル
タ基板、４，１４，２４…下偏光板、５，１５，２５，
３５…アレイ基板、６，１６，２６，３６…液晶層、
７，１７，２７，３７…導光板、８，１８，２８，３８
…光源、１５Ｔ，３５Ｔ…薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）、１５１，２５１…ゲート電極、１５２，２５２…
ソース電極、１５３，２５３…ドレイン電極、１５４…
ゲート絶縁膜、１５５…ａ−Ｓｉ膜、１３１，１５７，
２３１，２５７…共通電極、１５６，２５６…表示電
極、２５９…反射膜、３９…ポリマー層、３９ａ…偏光
素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 洋之 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 Ｆターム(参考） 2H091 FA02X FA08X FA08Y FA16Z FA23Z FA41Z GA02 GA11 GA13 LA17 LA19 2H092 GA14 JA24 JA34 JA37 JA41 JA46 JB14 JB22 JB31 KA05 NA01 NA07 PA08 PA11 PA13 QA05 5C094 AA10 BA03 BA43 CA19 CA23 EA03 EA04 EA07 ED02 ED14

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動電圧を制御するための駆動素子お
    よび前記駆動素子を介して電圧が印加される表示電極が
    形成されたアレイ基板と、 前記アレイ基板を通過した光を偏光させる第１の偏光層
    と、 液晶材料からなる液晶層と、 色材膜からなるカラーフィルタを形成したカラーフィル
    タ基板と、 前記カラーフィルタ基板を通過した光を偏光する第２の
    偏光層とが順次積層されたことを特徴とする液晶表示パ
    ネル。
  2. 【請求項２】 前記アレイ基板に共通電極が形成されて
    おり、前記表示電極と前記共通電極間に電圧を印加する
    ことにより前記アレイ基板と平行な方向に電界が生ずる
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
  3. 【請求項３】 前記カラーフィルタ基板に共通電極が形
    成されており、前記表示電極と前記共通電極間に電圧を
    印加することにより前記アレイ基板に垂直な方向に電界
    が生ずることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パ
    ネル。
  4. 【請求項４】 アレイ基板とカラーフィルタ基板とが液
    晶層を介して対向配置された液晶表示パネルと、 前記液晶表示パネルに対して前記アレイ基板側から光を
    照射するためのバックライトユニットとを備え、 前記バックライトユニットから照射された光のうち前記
    液晶表示パネルのアレイ基板で反射された光は、他の層
    を介することなく直接前記バックライトユニットに戻る
    構成とされていることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記液晶表示パネルには前記アレイ基板
    と前記カラーフィルタ基板間に偏光層が配置されてお
    り、前記バックライトユニットから照射された光のうち
    前記アレイ基板で反射された光は前記偏光層を通過する
    ことなく前記バックライトユニットに戻り、前記バック
    ライトユニットにおける光の再利用効率が高い構成とさ
    れていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装
    置。
  6. 【請求項６】 前記バックライトユニットから照射され
    た光のうち前記アレイ基板で反射された光は前記偏光層
    を通過して前記バックライトユニットに戻る構成の液晶
    表示装置に比べて輝度が改善されていることを特徴とす
    る請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 アレイ基板とカラーフィルタ基板とが液
    晶材料からなる液晶層を介して対向配置されるととも
    に、前記液晶層に電圧印加時に前記液晶材料が目的とし
    ない方向を向いている前記液晶層中の領域に対応する前
    記アレイ基板上の領域に反射膜を形成した液晶表示パネ
    ルと、 前記液晶表示パネルを前記アレイ基板側から照らすバッ
    クライトユニットとからなることを特徴とする液晶表示
    装置。
  8. 【請求項８】 前記アレイ基板には表示電極および前記
    表示電極に導電接続する配線が形成されており、前記反
    射膜は前記表示電極と前記配線との間隙部分に形成する
    ことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 前記液晶表示パネルには前記アレイ基板
    と前記カラーフィルタ基板間に偏光層が配置されている
    ことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 駆動電圧を制御するための駆動素子お
    よび前記駆動素子を介して電圧が印加される表示電極が
    形成されたアレイ基板と、 前記液晶材料が封入された液晶層と、 色材膜からなるカラーフィルタを形成したカラーフィル
    タ基板とが順次積層された液晶表示パネルであって、 前記アレイ基板には、前記液晶材料を駆動するための本
    来の電界の向きと異なる向きの電界が生ずる領域に対応
    する領域に金属膜を形成したことを特徴とする液晶表示
    パネル。
  11. 【請求項１１】 絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成さ
    れた薄膜トランジスタと、前記絶縁基板を被覆するとと
    もに偏光素子が分散する樹脂層と、前記樹脂層上に形成
    されるとともに、前記樹脂層を貫通してその一部が前記
    薄膜トランジスタと導通接続する表示電極とを備えたア
    レイ基板と、 前記アレイ基板と所定の間隙を隔てて対向配置されるカ
    ラーフィルタ基板と、 前記アレイ基板および前記カラーフィルタ基板との間隙
    に位置する液晶層とを備えた液晶表示パネルと、 前記アレイ基板側から液晶表示パネルに光を照射するバ
    ックライトユニットとを備えたことを特徴とする液晶表
    示装置。
  12. 【請求項１２】 前記薄膜トランジスタは、平面視した
    場合に、前記表示電極に覆われることを特徴とする請求
    項１１に記載の液晶表示装置。
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