JP5046728B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
(2005), p.016106”や“Y. Utsumi et al., EuroDisplay’05, P-27” に示されるような、液晶層の散乱、カラーフィルター層内の顔料微粒子による散乱、あるいは、液晶の初期配向の乱れ等に起因する光漏れが生じる。
本発明の色素層では、2軸性分子である多芳香族環状化合物の遷移モーメントが、配向主軸であるカラム方向に対して、直角に近い方向に向いていることが重要である。つまり、常光を吸収することで、入射光の光路長や角度が変わっても、吸収特性が変化しない特性が得られるからである。これに対し、延伸型偏光板では、配向主軸に対して同一方向に吸収軸を有するような色素が用いられ、異常光が吸収軸となる。これは、偏光板そのものの二色比を高めるためには、配向主軸と遷移モーメントを極力一致させ、延伸方向にそれらの軸をそろえることが有効であるからである。平行光に対して、二色比が非常に高い偏光板が得られる一方、異常光は入射光の光路によって特性が大きく変化するため、斜め入射光の偏光度が低くなる。そこで、この偏光板に入射する光に対して、あらかじめ斜め入射光の偏光度を高めることで、目的が達成できる。
(色素層)に対してx,y,z軸を定義する。偏光子(色素層)の吸収軸をy軸、透過軸をx軸として、偏光子(色素層)の面をxy平面とし、xy平面の鉛直方向をz軸とする。すなわち、z軸方向を正面とし、φ=0°とする。
45°の偏光は、図11で説明したp偏光とs偏光が混合した系であり、平均の値を示している。
(□)では減少するからである。一方だけが高くても、低い方向があると効果が減じられてしまうと考える。従って、p偏光とs偏光の偏光度におけるφ依存性の差が小さいことが、より好ましいといえる。
次に、図1〜図10を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態を説明する。各実施例では、上述した色素層を用いている。
ITO(インジウム−ティン−オキサイド)からなる共通電極(コモン電極)33が配置され、Mo/Al(モリブデン/アルミニウム)からなる走査電極(ゲート電極)34、および共通電極配線(コモン配線)46がITO共通電極に重なるように形成され、この共通電極33,ゲート電極34、および共通電極配線46を被覆するように窒化珪素からなるゲート絶縁膜37が形成されている。また、走査電極34上には、ゲート絶縁膜37を介してアモルファスシリコンまたはポリシリコンからなる半導体膜41が配置され、アクティブ素子として薄膜トランジスタ(TFT)の能動層として機能する。また、半導体膜41のパターンの一部に重畳するように、Cr/Mo(クロム/モリブデン)よりなる信号電極(ドレイン電極)36と画素電極(ソース電極)配線48が配置され、これらすべてを被覆するように窒化珪素からなる保護絶縁膜38が形成されている。
(ソース電極)35が保護絶縁膜38上に配置されている。また、図4からわかるように、平面的には一画素の領域においてITO共通電極(コモン電極)33は平板状に形成されており、ITO画素電極(ソース電極)35が約8度傾いた櫛歯状に形成されている。対角32インチ,WXGAの画素数を有するアクティブマトリクス基板を得た。
mJ/cm2 の光量を照射し、次いで200℃30分加熱により形成した。膜厚は、画素上でほぼ1.2〜1.5μmであった。次に、柱状スペーサー47を、感光性樹脂を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法とエッチング処理により、青画素同士に挟まれたブラックマトリクス上に、ほぼ3.9μm の高さで形成した。なお、柱状スペーサーは、必要に応じて任意の位置に形成でき、本実施例に限定されない。また、球状のボールスペーサーを印刷やインクジェット方式等により、選択配置する方法でもよい。
22,23を形成し、ラビング処理した。本実施例の配向膜材料には特に限定はなく、たとえば、ジアミンとして2,2−ビス[4−(p−アミノフェノキシ)フェニルプロパン]、酸無水物としてピロメリット酸二無水物を用いたポリイミドやアミン成分としてパラフェニレンジアミン,ジアミノジフェニルメタンなどを用い、酸無水物成分として脂肪族テトラカルボン酸二無水物やピロメリット酸に無水物などを用いたポリイミドでもよい。本実施例ではラビング法を用いたが、これに限定されることなく、たとえば、光官能性の配向膜材料を用いて、偏光紫外線照射による配向膜形成であってもよし、ダイヤモンドライクカーボンを用いたイオンビーム法であってもよい。液晶配向方向は、図4に示す走査電極34の方向、すなわち図面の水平方向とした。
590nm,25℃) のネマティック液晶組成物を封入した。なお、本実施例においては、液晶の誘電率異方性が負である液晶材料であってもよい。その場合には、電界と画素水平方向が45度以上となるように、画素電極35を形成すればよい。
(強度)が正面よりも大きいということを意味する。光量が強ければ強いほど、散乱されて出射される光の強度も強くなることは自明である。本実施例では、斜めに入射する光の偏光度を高めることができる。このことは、液晶層に斜めに入射する光の光量(強度)増大を抑制することを意味する。従って、散乱光強度自体を低減できるために、黒表示の輝度を低減でき、正面コントラスト比向上効果が得られたのである。
本比較例では、実施例1における色素層を通常のヨウ素延伸型偏光板、主として用いている偏光板より偏光度が20%高いものに代えた構成を用いた。この3枚目のヨウ素延伸型偏光板は、図1における色素層11と同じ位置に配置し、透過軸を隣接するヨウ素延伸型偏光板14の透過軸と平行にして貼付した。それ以外の構成については、実施例1と同様に作成した。
本比較例では、3枚目として主として用いている偏光板と同じヨウ素延伸型偏光板を用いた。この3枚目のヨウ素延伸型偏光板は、図1における色素層11と同じ位置に配置し、透過軸を隣接するヨウ素延伸型偏光板14の透過軸と平行にして貼付した。それ以外の構成については、実施例1と同様に作成した。
31に形成する薄膜トランジスタ40は、画素電極35,信号電極36,走査電極34および半導体膜41から形成される。走査電極34はアルミニウム膜をパターニングし、共通電極配線46および信号電極36はクロム膜をパターニングし、画素電極35はITO膜をパターニングし、走査電極34以外はジグザグに屈曲した電極配線パターンに形成した。その際、屈曲の角度は12度に設定した。なお、電極材料は、本明細書の材料に限定されない。たたとえば、ITOの代わりに、透明な導電性物質,IZO(インジウム−ジンク−オキサイド)や、あるいは向き透明導電物質であってもよい。金属電極も、同様に限定されない。ゲート絶縁膜37と保護絶縁膜38は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ
0.3μm とした。次に、フォトリソグラフィー法とエッチング処理により、共通電極配線46まで約10μm径の円筒状にスルーホール45を形成し、その上にアクリル径樹脂を塗布し、220℃,1時間の加熱により、透明で絶縁性のある誘電率約4の層間絶縁膜39を膜厚約3μmで形成した。
200℃30分加熱により形成した。膜厚は、画素上でほぼ1.2〜1.5μmであった。次に、柱状スペーサーを、感光性樹脂を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法とエッチングにより、赤画素同士に挟まれたブラックマトリクス上に、ほぼ3.7μm の高さで形成した。なお、柱状スペーサーの位置は、必要に応じて任意に設置すればよい。また、柱状スペーサーでなく、球状のボールスペーサーを用いてもよい。この場合、印刷やインクジェット法等により、ブラックマトリクス上に選択配置することが望ましい。また、本実施例では、ブラックマトリクスは、TFT基板の走査電極34と重なる領域に形成し、異なる色が隣り合う画素間は、それぞれの色を重ねるように形成したが、この領域にブラックマトリクスを形成してもよい。
1.2J/cm2の照射エネルギーで照射した。本実施例においては、液晶の初期配向状態、すなわち電圧無印加時の配向方向は、図4に示す信号電極36の方向となるので、照射する偏光面は、基板の長辺側、すなわち図4の走査電極34の方向である。本実施例においては、光官能性の配向膜を用いたが、ラビング法によって形成する配向膜であってもよい。
(強度)が正面よりも大きいということを意味する。光量が強ければ強いほど、散乱されて出射される光の強度も強くなることは自明である。本実施例では、斜めに入射する光の偏光度を高めることができる。このことは、液晶層に斜めに入射する光の光量(強度)増大を抑制することを意味する。従って、散乱光強度自体を低減できるために、黒表示の輝度を低減でき、正面コントラスト比向上効果が得られたのである。色素層の特性としては、図12に示す色素層Aと色素層Bの差が、コントラスト比向上効果の差を生んでいる。すなわち、色素層Bのように、p・s偏光のφ依存性が小さい方が、トータルとしてコントラスト比向上効果が大きい。つまり、斜めの偏光度が低下する方向があると、その入射光に対して散乱強度が高く、正面への光漏れを生むからである。
13,14 ヨウ素延伸型偏光板
15 液晶パネル
16 光源ユニット
17 光学シート
21 液晶層
22,23 配向膜
31,32 基板
33 共通電極(コモン電極)
34 走査電極(ゲート電極)
35 画素電極(ソース電極)
36 信号電極(ドレイン電極)
37 絶縁膜
38 保護絶縁膜
39 層間絶縁膜
40 薄膜トランジスタ
41 半導体膜
42 カラーフィルター(着色)層
43 オーバーコート層
44 ブラックマトリクス
45 スルーホール
46 共通電極配線
47 柱状スペーサー
48 画素電極配線
Claims (20)
- 一対の基板と、
前記一対の基板にそれぞれ配置された偏光板と、
前記一対の基板に挟持された液晶層と、
前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、
前記一対の基板の外側に配置され、前記一対の基板に光を供給する光源ユニットと、
前記一対の基板のうち、光源ユニットに近い側の基板に配置された偏光板と、前記光源ユニットとの間に配置された色素層と、を有し、
前記色素層は、膜厚が150μm以上であり、色素層の面に対し20度以上の傾斜角をもって入射される光への偏光度が、色素層の面に対し垂直に入射される光への偏光度の0.8倍以上である液晶表示装置。 - 前記色素層は、色素層の面に対し20度以上55度以下の何れの傾斜角をもって入射される光への偏光度においても、色素層の面に対し垂直に入射される光への偏光度の0.8倍以上である
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記色素層は、色素層の面に対し45度傾斜して入射される光への偏光度が、色素層の面に対し垂直に入射される光への偏光度の0.4倍以上である
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記色素層は、色素層の面に対し45度傾斜して入射される光への偏光度が、色素層の面に対し垂直に入射される光への偏光度の0.8倍以上である
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記一対の基板にそれぞれ配置された偏光板は、
ヨウ素を延伸して構成される
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記色素層の透過軸は、
前記光源ユニットに近い側の基板に配置された偏光板の透過軸と平行である
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記色素層は、
前記光源ユニットに近い側の基板に配置された偏光板に積層されて配置する
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記色素層は、
前記光源ユニットの最上部に配置する
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記色素層は、
前記光源ユニットの最上部に形成される光学シート上に積層されて配置する
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記液晶層に電界を印加するための電極群は、前記一対の基板のいずれか一方に配置される
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記液晶層に電界を印加するための電極群は前記一対の基板の双方に配置され、
前記液晶層の液晶分子は、電圧無印加時に前記一対の基板に対し垂直に配向する
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 一対の基板と、
前記一対の基板にそれぞれ配置された偏光板と、
前記一対の基板に挟持された液晶層と、
前記一対の基板の少なくとも一方に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、
前記一対の基板の外側に配置され、前記一対の基板に光を供給する光源ユニットと、
前記一対の基板のうち、光源ユニットに近い側の基板に配置された偏光板と、前記光源ユニットとの間に配置された色素層と、を有し、
前記色素層は、膜厚150μm以上の2軸性分子で構成され、
前記2軸性分子の遷移モーメントの向きが2軸の面内で分散している
液晶表示装置。 - 前記色素層は、
遷移モーメントの向きが色素層の異常光軸に対して直角方向を含む色素分子により形成される
請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記一対の基板にそれぞれ配置された偏光板は、
ヨウ素を延伸して構成される
請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記色素層の透過軸は、
前記光源ユニットに近い側の基板に配置された偏光板の透過軸と平行である
請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記色素層は、
前記光源ユニットに近い側の基板に配置された偏光板に積層されて配置する
請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記色素層は、
前記光源ユニットの最上部に配置する
請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記色素層は、
前記光源ユニットの最上部に形成される光学シート上に積層されて配置する
請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記液晶層に電界を印加するための電極群は、前記一対の基板のいずれか一方に配置される
請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記液晶層に電界を印加するための電極群は前記一対の基板の双方に配置され、
前記液晶層の液晶分子は、電圧無印加時に前記一対の基板に対し垂直に配向する
請求項12に記載の液晶表示装置。
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