JP2000284277A

JP2000284277A - 反射型カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000284277A
Application number: JP11093464A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Motomura; 敏郎本村; Hiromi Fukuoka; 宏美福岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】コントラストおよび輝度を高めた反射型液晶表
示装置を提供する。【解決手段】反射型液晶表示装置１において、ガラス基
板２上にストライプ状透明電極群４と絶縁層５と配向膜
６とを順次形成し、ガラス基板３上に光反射層７と絶縁
層８と光散乱性のカラーフィルタ１０とブラックマトリ
ックス１１とを形成し、双方の部材を液晶層１５を介し
て貼り合わせている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型カラー液晶表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は小型もしくは中型
の携帯情報端末やノートパソコンの他に、大型かつ高精
細のモニターにまで使用されている。さらにバックライ
トを使用しない反射型液晶表示装置においては、薄型、
軽量、低消費電力化に優れている。

【０００３】このような反射型液晶表示装置では、バッ
クライトを使用しないことで明るい表示を得るために、
あらゆる角度からの入射光に対し、広い散乱角度でもっ
て光出射させる必要があり、そのために鏡面の反射板を
設けることに加えて、さらに装置前面に散乱性のフィル
ムを配する技術が提案されている（特開平８−２０１８
０２号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
提案の液晶技術によれば、散乱性フィルムを設けたこと
で、広い散乱角度でもって光出射できたが、その反面、
入射光の後方散乱によってコントラストが低下してい
た。

【０００５】したがって本発明は上記事情に鑑みて完成
されたものであり、その目的はコントラストおよび輝度
を高めた反射型カラー液晶表示装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型カラー液
晶表示装置は、透明基板上にストライプ状透明電極群と
配向層とを順次積層してなる一方部材と、光反射面を有
する基板上にフィラー含有の光散乱性カラーフィルタと
ストライプ状透明電極群と配向層とを順次積層してなる
他方部材とを、双方のストライプ状透明電極群が交差す
るようにネマチック型液晶を介して貼り合わせてマトリ
ックス状に画素を配列せしめてなることを特徴とする。

【０００７】本発明の他の反射型カラー液晶表示装置
は、透明基板上にフィラー含有の光散乱性カラーフィル
タとストライプ状透明電極群と配向層とを順次積層して
なる一方部材と、基板上に光反射性を有するストライプ
状電極群と配向層とを順次積層してなる他方部材とを、
これらストライプ状透明電極群とストライプ状電極群が
交差するようにネマチック型液晶を介して貼り合わせて
マトリックス状に画素を配列せしめてなることを特徴と
する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１は本発明の反射型カラ
ー液晶表示装置の要部拡大断面図、図２は本発明の他の
反射型カラー液晶表示装置の要部拡大断面図である。ま
た、図３は従来の反射型カラー液晶表示装置の要部拡大
断面図である。

【０００９】（例１）反射型液晶表示装置１において、
２は前記透明基板であるセグメント側のガラス基板、３
はコモン側のガラス基板であって、前記一方部材につい
ては、ガラス基板２上に多数平行に配列したＩＴＯから
なるストライプ状透明電極群４と、ＳｉＯ₂からなる絶
縁層５と、一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から
なる配向膜６とを順次形成している。

【００１０】前記他方部材については、ガラス基板３上
にスパッタリングによりアルミニウム金属からなる光反
射層７を形成し、光反射層７上にＳｉＯ₂からなる絶縁
層８を積層し、絶縁層８上に画素ごとに配したカラーフ
ィルタ１０と、各カラーフィルタ１０間に配したクロム
金属もしくは感光性レジストのブラックマトリックス１
１とを形成している。

【００１１】光反射層７については、アルミニウム金属
の単一層に代えて、アルミニウム金属層の上にたとえば
ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＳｎＯ₂などからなる高屈折率層
と、たとえばＳｉＯ₂、ＡｌＦ₃、ＣａＦ₂などからな
る低屈折率層との積層構造にしてもよい。

【００１２】カラーフィルタ１０は樹脂により形成し、
その樹脂内にフィラーが均一分散されたものであって、
フィラーにより光散乱性が付与される。この樹脂は絶縁
性有機樹脂、たとえばアクリル系樹脂、ポリイミド系樹
脂、シリコーン系樹脂などである。フィラーはたとえば
アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、炭化チタ
ン、窒化チタン、酸化チタン等のセラミックス粒子、あ
るいはシリカ粒子、樹脂粒子である。

【００１３】上記のような光散乱性のカラーフィルタ１
０においては、内部のフィラーにて乱反射させ、これに
よって光散乱性が得られるのに加えて、さらにフィラー
をカラーフィルタ１０の表面より出すことで凹凸面に荒
らし、これによって光散乱性をもたせてもよい。このよ
うな凹凸表面の表面粗さＲａは０．５〜３．０μｍにす
るとよく、この範囲内であれば、光散乱特性、輝度およ
びコントラストをもっとも高めることができる。

【００１４】フィラーは球形、フットボール状、柱状、
針状等のさまざまな形状、あるいは不定形でもよく、い
ずれの形状であっても平均粒径を０．５〜３．０μｍ、
好適には０．７〜１．５μｍにすることで、光散乱性が
向上する。

【００１５】また、フィラーの屈折率は有機樹脂の屈折
率に比べ大きくするとよく、これによって光散乱性が向
上する。すなわち、フィラーの屈折率を有機樹脂の屈折
率に比べ大きくすることで、フィラーによる光散乱性が
高められ、視野角依存性が改善され、そのための好適な
屈折率はフィラーでは１．５〜２．５、有機樹脂では
１．４〜１．７である。

【００１６】さらにまた、カラーフィルタ１０の厚みは
１〜４μｍ、好適には１〜２μｍにするとよく、この範
囲であれば、高い透過性が得られ、均一な膜厚で成膜形
成できる。

【００１７】このようにフィラー含有の光散乱性カラー
フィルタ１０は顔料分散方式、すなわちあらかじめ顔料
により調合された感光性レジストを基板上に塗布し、フ
ォトリソグラフィにより形成する。図中のＲ、Ｇ、Ｂの
各表示はそれぞれ赤、緑、青に着色したカラーフィルタ
１０である。

【００１８】その上にアクリル系樹脂からなる絶縁層１
２と、多数平行に配列したＩＴＯからなるストライプ状
透明電極群１３とを形成し、さらにストライプ状透明電
極群１３上に一定方向にラビングしたポリイミド樹脂か
らなる配向膜１４を形成している。

【００１９】そして、これら一方部材（ガラス基板２）
と他方部材（ガラス基板３）とをたとえば２００〜２６
０°の角度でツイストされたカイラルネマチック液晶か
らなる液晶層１５を介して、双方のストライプ状透明電
極群４、１３が交差（直交）するように、シール部材１
６により貼り合わせる。また、両ガラス基板２、３間に
は液晶層１５の厚みを一定にするためにスペーサ１７を
多数個配している。

【００２０】さらにガラス基板２の外側にポリカーボネ
イトなどからなる位相差板１８とヨウ素系の偏光板１９
とを順次積み重ねている。これらの配設にあたっては、
アクリル系の材料からなる粘着材を塗布することで貼り
付ける。

【００２１】かくして上記構成の液晶表示装置１におい
ては、太陽光、蛍光灯などの外部照明による照射光は偏
光板１９と位相差板１８とガラス基板２とを順次通過
し、この入射光が液晶層１５を通し、さらにカラーフィ
ルタ１０を通して光反射層７に到達し、ついで反射さ
れ、その反射光が、ふたたびカラーフィルタ１０および
液晶層１５を通して光出射され、これによって輝度とコ
ントラストが向上した。その上、入射光がガラス基板３
を通過しないという点でも、その厚みによる視差が低減
された。上記絶縁層５、８、１２、ブラックマトリック
ス１１については設けなくてもよい。

【００２２】（例２）つぎに図２に示す液晶表示装置２
０を説明する。なお、図１の液晶表示装置１と同一箇所
には同一符号を付す。

【００２３】２２はセグメント側のガラス基板、２１は
コモン側のガラス基板であって、ガラス基板２１の一主
面上に画素ごとに配した前記フィラー含有の光散乱性カ
ラーフィルタ１０と、各カラーフィルタ１０間に配した
ブラックマトリックス１１とを形成している。さらにア
クリル系樹脂からなる絶縁層１２と、多数平行に配列し
たＩＴＯからなるストライプ状透明電極群１３とを形成
している。このストライプ状透明電極群１３上に一定方
向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜１４を
形成し、一方部材をなす。

【００２４】他方部材については、ガラス基板２２上に
多数平行に配列したクロム金属やアルミニウム金属から
なる光反射性のストライプ状電極群２４と、ＳｉＯ₂か
らなる絶縁層２５と、一定方向にラビングしたポリイミ
ド樹脂からなる配向膜２６とを順次形成している。

【００２５】前記液晶表示装置１と同様に多数のスペー
サ１７を含むカイラルネマチック液晶からなる液晶層１
５を介してシール部材１６により貼り合わせる。さらに
ガラス基板２１の外側にポリカーボネイトなどからなる
位相差板２７とヨウ素系の偏光板２８とを順次積み重ね
ている。同様に絶縁層１２、２５、ブラックマトリック
ス１１は設けなくてもよい。

【００２６】上記構成の液晶表示装置２０においては、
太陽光、蛍光灯などの外部照明による照射光が偏光板２
８と位相差板２７とガラス基板２１とを順次通過し、こ
の入射光が光散乱性樹脂層９および液晶層１５を通して
ストライプ状電極群２４にて反射され、その反射光は液
晶層１５を通してカラーフィルタ１０により散乱され、
光出射される。このような構成においても、カラーフィ
ルタ１０にて後方散乱が低減され、これにより、輝度と
コントラストが向上した。

【００２７】〔好適な設計例〕上記液晶表示装置１と液
晶表示装置２０における偏光板１９および偏光板２８
（以下、双方をまとめて偏光板と記す）と位相差板１８
および位相差板２７の最適な貼付方向を述べる。ただ
し、位相差板１８および位相差板２７はいずれも２枚の
位相差フィルムの積層構造であり、偏光板側に配した第
１位相差フィルムと、ガラス基板側に配した第２位相差
フィルムで構成する。

【００２８】図４は液晶表示装置１または液晶表示装置
２０における両面ラビング方向の平均値を基準軸にし
て、基準軸（基準方向）に対する貼付角度を示し、表示
面から見て、基準方向から左回り（反時計回り）への角
度で表す。

【００２９】液晶層１５のツイスト角を２５０±１５°
にして、光路差Δｎｄを８５０±５０ｎｍにした場合、
偏光板については、その吸収軸を基準方向に対し１３７
±５°にするとよい。また、第１位相差フィルムの光路
差Δｎｄを４２５±５０ｎｍにして、その延伸軸を基準
方向に対し２５±５°に、第２位相差フィルムの光路差
Δｎｄを４２５±５０ｎｍにして、その延伸軸を基準方
向に対し５５±５°にするとよい。このような設計にす
ることで輝度およびコントラストをもっとも高めること
ができた。

【００３０】〔実施例〕液晶表示装置１と液晶表示装置
２０について、輝度および色度（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を測定し
た。双方に使用されるカラーフィルタ１０はアクリル系
樹脂に０．８μｍ径のフィラーを均一に分散したもので
あり、１．２μｍ厚の膜厚にて形成した。

【００３１】比較例の液晶表示装置２９を図３により説
明すると、液晶表示装置１にて設けたフィラー含有の光
散乱性カラーフィルタ１０に代えて、フィラーを含有さ
せないで、光散乱性のないカラーフィルタ１０ａを設
け、さらにガラス基板２と位相差板１８との間に、特開
平８−２０１８０２号に記載された散乱機能をもつフィ
ルム３０を介在させている。なお、図１の液晶表示装置
１と同一箇所には同一符号を付す。

【００３２】輝度および色度の測定にはミノルタ製ＣＳ
−１００を使用し、同一光源を液晶パネルに対し一定の
角度で照射することで測定し、その結果を表１に示す。
輝度は比較例を１．００として、相対値でもってあらわ
した。

【００３３】

【表１】

【００３４】この結果から明らかなとおり、本発明の液
晶表示装置１、２０であれば、輝度が向上し、これによ
りコントラストが向上した。とくに液晶表示装置２０で
は電極を反射面としたことで液晶表示装置１と比べても
優れている。

【００３５】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
るものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の変更や改善などは何ら差し支えない。たとえば、上記
の実施形態においては、ＳＴＮ型単純マトリックスタイ
プのカラー液晶表示装置でもって説明しているが、その
ほかにモノクロのＳＴＮ型単純マトリックスタイプの液
晶表示装置であっても、あるいはＴＮ型単純マトリック
スタイプの液晶表示装置やＴＮ型アクティブマトリック
スタイプなどのツイストネマチック型液晶表示装置であ
っても、さらには双安定型単純マトリックスタイプやア
クティブタイプのカラー、モノクロタイプの液晶表示装
置であっても同様な作用効果が得られる。

【００３６】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の反射型カラー液
晶表示装置によれば、散乱性フィルムを使用する代わり
にフィラー含有の光散乱性カラーフィルタを設けたこと
で、入射光の後方散乱が低減され、これにより、コント
ラストおよび輝度が向上した高性能な反射型カラー液晶
表示装置が提供できた。

【００３７】また、本発明によれば、一方の電極を光反
射面となすことで、透明電極と光反射層との組合せ構造
と比べ、さらにコントラストおよび輝度を高めることが
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型カラー液晶表示装置の要部拡大
断面図である。

【図２】本発明の他の反射型カラー液晶表示装置の要部
拡大断面図である。

【図３】従来の反射型カラー液晶表示装置の要部拡大断
面図である。

【図４】液晶表示装置の設計条件を示す説明図である。

【符号の説明】

１、２０．．．反射型液晶表示装置、２、３、２１、２
２．．．ガラス基板、４、１３．．．ストライプ状透明
電極群、５、８、１２、２５．．．絶縁層、６、１４、
２６．．．配向膜、７．．．光反射層、１０、１０
ａ．．．カラーフィルタ、１１．．．ブラックマトリッ
クス、１５．．．液晶層、１６．．．シール部材、１
８、２７．．．位相差板、１９、２８．．．偏光板、２
４．．．ストライプ状電極群

フロントページの続きＦターム(参考） 2H042 BA02 BA03 BA15 BA20 2H091 FA02Y FA03Y FA14Y FA31Y FA35Y FB08 FC01 FD06 FD15 GA03 GA06 GA07 GA08 KA01 LA16 LA17 2H092 GA05 GA20 PA02 PA03 PA08 PA09 PA10 PA12 QA07 QA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上にストライプ状透明電極群と配
向層とを順次積層してなる一方部材と、光反射面を有す
る基板上にフィラー含有の光散乱性カラーフィルタとス
トライプ状透明電極群と配向層とを順次積層してなる他
方部材とを、双方のストライプ状透明電極群が交差する
ようにネマチック型液晶を介して貼り合わせてマトリッ
クス状に画素を配列せしめてなる反射型カラー液晶表示
装置。
【請求項２】透明基板上にフィラー含有の光散乱性カラ
ーフィルタとストライプ状透明電極群と配向層とを順次
積層してなる一方部材と、基板上に光反射性を有するス
トライプ状電極群と配向層とを順次積層してなる他方部
材とを、前記ストライプ状透明電極群とストライプ状電
極群とが交差するようにネマチック型液晶を介して貼り
合わせてマトリックス状に画素を配列せしめてなる反射
型カラー液晶表示装置。