JP2010060589A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルター層によるコントラストの低下を抑制した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられる液晶層と、前記第１の基板と前記液晶層との間に設けられるＴＦＴアレイの層と、前記第１の基板の前記液晶層と反対側の面に設けられる第１の偏光板と、前記第２の基板の前記液晶層と反対側の面に設けられる第２の偏光板と、前記第２の基板の前記液晶層と反対側の面に対向して設けられる第３の基板と、前記第３の基板の片方の面であって、前記第２の基板に向かい合う面に設けられるカラーフィルター層と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置に関する。

透過型のカラー液晶表示装置においては、液晶層と偏光板等とを組み合わせて、赤、青、緑などのサブ画素ごとに光源からの光が透過する量を調節している。

図２は、従来の液晶表示装置の断面の一部を模式的に示す図である。液晶表示装置は第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２とを有し、第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２との間に液晶層ＬＣが存在する。第１の基板ＳＵＢ１の液晶層ＬＣとは反対側の面に下偏光板ＰＬ１が貼り付けられ、第１の基板ＳＵＢ１の液晶層ＬＣ側の面にはＴＦＴ素子や画素電極等が形成されたＴＦＴアレイＴＡが設けられている。第２の基板ＳＵＢ２の液晶層ＬＣ側の面にカラーフィルター層ＣＦが設けられており、ギャップ制御柱ＳＯＣによって第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２との間にある液晶層ＬＣの厚さを一定に保っている。第２の基板ＳＵＢ２の液晶層ＬＣと反対側の面には上偏光板ＰＬ２が配置されている。第１の基板ＳＵＢ１および第２の基板ＳＵＢ２はガラス基板である。カラーフィルター層ＣＦは、赤色の色層ＳＰＲと緑色の色層ＳＰＧと青色の色層ＳＰＢとそれらの色層の間を埋めるように存在する遮光膜（ブラックマトリクス）ＢＭとからなる。

バックライト等の光源からの光は下偏光板ＰＬ１に第１の基板ＳＵＢ１と反対側の方向から入射する。その光は第１の基板ＳＵＢ１、ＴＦＴアレイＴＡおよび液晶層ＬＣの順に透過し、ある向きに揃えられた偏光となる。その光はさらにカラーフィルター層ＣＦ、第２の基板ＳＵＢ２、上偏光板ＰＬ２を透過する。液晶表示装置は、下偏光板ＰＬ１および液晶層ＬＣ等により制御された偏光の向きと上偏光板ＰＬ２が通す偏光の向きとの関係で各サブ画素の光量を調節している。特許文献１の従来技術の欄には、上述の従来の液晶表示装置およびその液晶表示装置の表示面にタッチセンサを装着して構成されるタッチパネル表示装置が開示されている。

他には、本願に関連する文献として、特許文献２、特許文献３があり、それぞれカラーフィルター層を異なる位置に設けた液晶表示装置について記載されている。
特開２００８−３２７５６号公報 特開平６−８２６１４号公報 特開平１１−１１９２０６号公報

一般的なカラーフィルターにおいては、それを構成する色層の色素として顔料が使用される。顔料は耐久性を維持するためには不可欠であるものの、光の散乱が起きやすい。その光の散乱によって下偏光板ＰＬ１等により向きが揃えられた偏光の状態が崩れ、上偏光板ＰＬ２を透過する光量を厳密に制御することが難しかった。具体的には、黒表示の際に本来通過すべきでない光が上偏光板ＰＬ２を透過することになり、液晶表示のコントラストが低下するという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、カラーフィルター層に起因するコントラストの低下を抑制した液晶表示装置を提供することにある。

本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下
のとおりである。

（１）第１の基板と、前記第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられる液晶層と、前記第１の基板と前記液晶層との間に設けられるＴＦＴアレイの層と、前記第１の基板の前記液晶層と反対側の面に設けられる第１の偏光板と、前記第２の基板の前記液晶層と反対側の面に設けられる第２の偏光板と、前記第２の基板の前記液晶層と反対側の面に対向して設けられる第３の基板と、前記第３の基板の片方の面であって、前記第２の基板に向かい合う面に設けられるカラーフィルター層と、を含むことを特徴とする液晶表示装置。

（２）（１）において、前記第３の基板がタッチパネルを構成する、ことを特徴とする液晶表示装置。

（３）（１）において、前記第３の基板の前記カラーフィルター層と反対側の面に設けられるタッチセンサ層をさらに含む、ことを特徴とする液晶表示装置。

（４）（１）において、前記カラーフィルター層は色層と遮光膜とからなり、前記色層は顔料を含む、ことを特徴とする液晶表示装置。

（５）（１）において、前記第１の偏光板の前記第１の基板と反対側の面に光源からの光が入射する、ことを特徴とする液晶表示装置。

本発明によれば、下偏光板や液晶層等によってある向きに揃えられた偏光はカラーフィルター層を介することなく上偏光板に入射する。そのため上偏光板を透過する光量をより厳密に制御することが出来、コントラストの低下を抑えることができる。

以下、本発明の実施形態の例について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の断面の一部を模式的に示す図である。液晶表示装置は第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２と第３の基板ＳＵＢ３とを有している。それぞれの基板はガラス基板である。第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２とが対向し、その間に液晶層ＬＣが存在する。第３の基板ＳＵＢ３は、第２の基板ＳＵＢ２の液晶層ＬＣとは反対側の面に対向している。

第１の基板ＳＵＢ１の液晶層ＬＣとは反対側の面に下偏光板ＰＬ１が配置され、第１の基板ＳＵＢ１の液晶層ＬＣ側の面にはＴＦＴ素子や画素電極等が形成されたＴＦＴアレイＴＡが配置されている。第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２との間にある液晶層ＬＣの厚さは第２の基板ＳＵＢ２の液晶層側に形成されたギャップ制御柱（柱状スペーサ）ＳＯＣによって所定の間隔に保たれている。第２の基板ＳＵＢ２の液晶層ＬＣと反対側の面には上偏光板ＰＬ２が配置されている。上偏光板ＰＬ２は従来の液晶表示装置と同様にガラス基板である第２の基板ＳＵＢ２上に設けられている。なお、図示はしていないが第２の基板ＳＵＢ２の液晶層側とＴＦＴアレイＴＡの液晶層側には配向膜が形成されている。下偏光板ＰＬ１の偏光を通す向きと、上偏光板ＰＬ２の偏光を通す向きと、液晶層ＬＣ内での液晶分子の配列との関係については、一般的な液晶表示パネルと同様のものでよい。また、共通電極は特に図示されていないが、液晶表示の方式にあわせ、例えばＩＰＳ方式ならＴＦＴアレイＴＡの中に、ＴＮ方式やＶＡ方式なら第２の基板ＳＵＢ２の液晶層側に設けられている。

第３の基板ＳＵＢ３の２面のうち、第２の基板ＳＵＢ２と向かい合う面にはカラーフィルター層ＣＦが設けられる。カラーフィルター層ＣＦは、赤色の色層ＳＰＲと、緑色の色層ＳＰＧと、青色の色層ＳＰＢと、それらの色層の間を埋めるように存在する遮光膜（ブラックマトリクス）ＢＭとからなる。ここで、液晶表示装置の表示画面の画素はそれぞれ赤、緑、青のサブ画素からなるが、色層ＳＰＲ、色層ＳＰＧおよび色層ＳＰＢはそれらのサブ画素ごとに設けられている。色層に用いられる色素は顔料系の色素であり、カラーフィルター層ＣＦの第３の基板ＳＵＢ３と反対側の面には、図示しない保護膜層が形成されている。

また第３の基板ＳＵＢ３は、タッチパネルを構成している。第３の基板ＳＵＢ３が有する２面のうち、第２の基板ＳＵＢ２と向かい合う面と反対側の面にはタッチセンサ層ＴＬが設けられている。タッチセンサ層ＴＬは、公知のタッチセンサ技術を用いた層でよく、例えば抵抗膜方式であれば２層の透明な導電膜が空気層を挟んで設けられてなる層であり、静電容量方式であれば電荷の変化を検出するための透明な導電層からなる層である。タッチセンサ層ＴＬは、タッチセンサの方式に応じて、第４の基板が設けられる構成としてもよい。

第３の基板ＳＵＢ３は、その額縁領域（周縁部）で接着剤により第２の基板ＳＵＢ２に固定されている。なお、図１では第２の基板ＳＵＢ２に面に設けられた上偏光板ＰＬ２とカラーフィルター層ＣＦとの間に隙間があるように見えるが、第３の基板ＳＵＢ３の面にカラーフィルター層ＣＦが設けられていることを強調するための表現であり、実際にはカラーフィルター層ＣＦの保護膜層と上偏光板ＰＬ２とは密着している。

図示しないバックライト等の光源からの光は、下偏光板ＰＬ１に第１の基板ＳＵＢ１と反対側の方向から入射する。その光は第１の基板ＳＵＢ１、ＴＦＴアレイＴＡおよび液晶層ＬＣの順に透過し、ある向きに揃えられた偏光となる。そしてそのまま第２の基板ＳＵＢ２、上偏光板ＰＬ２を透過する。つまり、液晶層ＬＣを透過した偏光はカラーフィルター層ＣＦを介することなく上偏光板ＰＬ２に入射するので、カラーフィルター層ＣＦを構成する色層ＳＰＲ、色層ＳＰＧまたは色層ＳＰＢに含まれる顔料によって散乱されることはない。よって上偏光板ＰＬ２が通す偏光の向きとの関係でより厳密に各サブ画素の光量を調節することができ、結果液晶画面のコントラストを向上させることができる。偏光が崩れた光が減少するために、黒表示における光漏れも減少し、最大光量表示における想定外の光の遮断も減少するからである。上偏光板ＰＬ２を透過した各サブ画素に対応する光は、カラーフィルター層ＣＦの色層ＳＰＲ、色層ＳＰＧおよび色層ＳＰＢのうちいずれかを透過し、第３の基板ＳＵＢ３およびタッチセンサ層ＴＬを経て画像として出力される。

これまで実施形態について説明してきたが、本発明は以上に説明した形態に限定されるものではない。例えば、実施形態ではタッチセンサ層ＴＬは第３の基板ＳＵＢ３の第２の基板ＳＵＢ２と反対側の面に設けられているが、代わりに第３の基板ＳＵＢ３とカラーフィルター層ＣＦとの間や、カラーフィルター層ＣＦの第３の基板ＳＵＢ３側の面とは反対側の面に設けられていても良い。光源からの光が上偏光板ＰＬ２を透過した後にカラーフィルター層ＣＦを透過する点に変化がなく、静電容量方式のタッチセンサであれば、間に絶縁層があってもタッチセンサとして動作するからである。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の断面の一部を模式的に示す図である。 従来の液晶表示装置の断面の一部を模式的に示す図である。

符号の説明

ＳＵＢ１ 第１の基板、ＳＵＢ２ 第２の基板、ＳＵＢ３ 第３の基板、ＴＡ ＴＦＴアレイ、ＬＣ 液晶層、ＣＦ カラーフィルター層、ＰＬ１ 下偏光板、ＰＬ２ 上偏光板、ＳＰＲ 赤色の色層、ＳＰＧ 緑色の色層、ＳＰＢ 青色の色層、ＳＯＣ ギャップ制御柱、ＴＬ タッチセンサ層。

Claims (5)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板に対向する第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられる液晶層と、
   前記第１の基板と前記液晶層との間に設けられるＴＦＴアレイの層と、
   前記第１の基板の前記液晶層と反対側の面に設けられる第１の偏光板と、
   前記第２の基板の前記液晶層と反対側の面に設けられる第２の偏光板と、
   前記第２の基板の前記液晶層と反対側の面に対向して設けられる第３の基板と、
   前記第３の基板の片方の面であって、前記第２の基板に向かい合う面に設けられるカラーフィルター層と、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第３の基板がタッチパネルを構成する、
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記第３の基板の前記カラーフィルター層と反対側の面に設けられるタッチセンサ層をさらに含む、ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記カラーフィルター層は色層と遮光膜とからなり、
   前記色層は顔料を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記第１の偏光板の前記第１の基板と反対側の面に光源からの光が入射する、
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。

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