JP2002277876A

JP2002277876A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002277876A
Application number: JP2001077064A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hisanaga; 一行久長
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】白表示が明るくし、白らしい色調にするととも
に、黒表示において十分暗くして、高いコントラスト化
となし、そして、像ボケのない反射表示特性を有する優
れた液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置１５によれば、液晶パネル１
６上に第１位相差板１７と第２位相差板１８と偏光板１
９とを順次積み重ねるが、さらに第１位相差板１７と第
２位相差板１８との間に光散乱層２０を介在する。この
光散乱層２０は、第１位相差板１７と第２位相差板１８
とを貼り合わせる粘着材（透明樹脂）でもって代用して
もよく、この粘着材中に透明微粒子であるプラスチック
ビーズ２１を含有させることで、ヘイズ度を４８〜６７
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射表示時に高コン
トラスト化および高輝度化を達成した反射型もしくは半
透過型の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。さらに携帯情報端
末のディスプレイとしての市場拡大の期待が高まってい
る。

【０００３】携帯情報端末においては、薄く、軽く、低
電力のディスプレイが求められており、これに応じるも
のとしてバックライトを用いない反射型液晶表示装置、
もしくは太陽光、蛍光灯などの外部照明によって反射型
の装置として用いたり、暗いところではバックライト等
を内部照明として装着し、透過型の装置として用いる半
透過型液晶表示装置が知られている。

【０００４】たとえば、特開平８−２９２４１３号に半
透過型液晶表示装置が提案されているが、この概略を図
６にて説明する。

【０００５】同図は半透過型液晶表示装置１の断面図で
あり、２は液晶パネルであって、液晶パネル２の一方主
面には位相差フィルム３と偏光板４とを順次重ね合わ
せ、他方の主面には半透過板５と位相差フィルム６と偏
光板７とを順次重ね合わせ、さらにバックライト８を配
設している。

【０００６】また、特開平１１−１８３７１２号には図
７に示すような液晶表示装置９が提案されている。すな
わち、透明基材フィルム上に拡散層を形成し前方散乱板
とした後、偏光板と貼合せ拡散層付偏光板として用い
て、これを液晶パネル１０の上に設けることで、位相差
フィルム１１、位相差フィルム１２、前方散乱板１３お
よび拡散剤１４とを順次積層した構成が提案されている
（特開平１１−１８３７１２号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−２９２４１３号に提案された半透過型液晶表示装置
によれば、液晶セルの外側に拡散反射板を設けると、液
晶セルのガラスの厚みにより、視差と呼ばれる二重像の
現象が発生し、著しく視認性が悪化するという課題があ
る。

【０００８】すなわち、液晶表示部と反射板との間にガ
ラス基板が介在し、その基板厚みが０．５〜０．３ｍｍ
程度あり、そのために反射板に実際の像の影が映り、そ
の結果、二重に見えていた。

【０００９】そこで、この視差を防ぐために、液晶セル
内に金属膜を反射材として設け、さらに金属膜の表面に
凹凸を形成し、拡散反射膜とする方式が開発されてい
る。

【００１０】ところが、この技術では、視差を防ぐこと
ができたが、その反面、凹凸形状を均一に制御すること
が困難となり、製造も煩雑となっていた。

【００１１】しかも、透明基材フィルム上に拡散層を形
成し前方散乱板とした後、偏光板を貼合せ拡散層付偏光
板として用いた場合、散乱層と液晶セルのガラス基板と
の間に位相差フィルムが入ることにより像ボケが発生す
るという課題がある。

【００１２】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、比較的簡単な構成でもって、白表
示が明るくし、白らしい色調にするとともに、黒表示に
おいて十分暗くして、高いコントラスト化となし、その
上、像ボケのない反射表示特性を有する液晶表示装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
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もしくは半
透過型の装置構成において、一方部材の外側面上に第１
位相差板、光散乱層、第２位相差板および偏光板とを順
次積層するとともに、この光散乱層のヘイズ度（拡散透
過率／全透過率）を４８〜６７にしたことを特徴とす
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示装置を図
１〜図５により説明する。例１にて図１と図４でもって
反射型の液晶表示装置を説明し、例２にて図２と図５で
もって半透過型の液晶表示装置を説明する。また、図３
は本発明の液晶表示装置に用いる前記光散乱層の概略を
示す。なお、図６と図７に示す液晶表示装置と同一個所
には同一符号を付す。

【００１５】例１図１に示す液晶表示装置１５によれば、液晶パネル１６
の一方主面上にポリカーボネイトなどからなる第１位相
差板１７と、ポリカーボネイトなどからなる第２位相差
板１８と、ヨウ素系の偏光板１９とを順次積み重ねる
が、これらはアクリル系の材料からなる粘着材を用いて
貼り付ける。

【００１６】そして、第１位相差板１７と第２位相差板
１８との間に光散乱層２０を介在する。この光散乱層２
０は、第１位相差板１７と第２位相差板１８とを貼り合
わせる粘着材（透明樹脂）でもって代用してもよく、こ
の粘着材中に透明微粒子であるプラスチックビーズ２１
を含有させることで、ヘイズ度を４８〜６７にする。

【００１７】プラスチックビーズ２１としてはアクリル
系、アクリル−スチレン系、ポリエチレン系、ポリカー
ボネート系等の合成樹脂が用いられる。

【００１８】プラスチックビーズ２１の平均粒径は０．
１〜５μｍにするとよく、この範囲内にすると、ビーズ
の凝集が起こりにくく、均一な分散性をもった散乱板に
なるという点でよい。

【００１９】そして、上記粘着材は、バーコーティン
グ、ロールコーティング、カーテンコーティング、グラ
ビアコーティング、スピンコーティング、フレキソ印
刷、スクリーン印刷等の方法で塗布又は印刷して形成す
る。

【００２０】また、上記のように第１位相差板１７と第
２位相差板１８とを貼り合わせ粘着材でもって光散乱層
２０とすることに代えて、それ自体をフィルム体にて使
用してもよい。たとえば、透明基材フィルムの一方の面
に透光性の拡散剤を含有する透光性樹脂にて拡散層とし
て積層したものでもよく、このようなフィルム体を第２
位相差板１８と第１位相差板１７との間に介在する。

【００２１】その場合、透明基材フィルムとしては光学
的異方性が小さいセルロース系の樹脂を用いるのが、位
相差補償のバラツキを崩しにくいという点で好ましい。
透光性の拡散剤としてはプラスチックビーズが好適であ
り、アクリル、アクリル−スチレン、ポリエチレン、ポ
リカーボネート等を用い、これらのプラスチックビーズ
の平均粒径が０．１〜５μｍであるものを適宜選択して
いる。

【００２２】ヘイズ度について、さらに述べると、通
常、フィラー状のプラスチックビーズ２１の濃度が高く
なると、ヘイズ度が大きくなる傾向にあるが、このヘイ
ズ度は（１）透明樹脂（粘着材）の屈折率と透明微粒子
（プラスチックビーズ２１）の屈折率、ならびに双方の
値の差、（２）透明微粒子の粒子径、（３）透明微粒子
の濃度、（４）散乱層の厚みなどの様々な要因によって
決められる。

【００２３】また、透明微粒子の屈折率は透明樹脂（粘
着材）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、透明微粒子の屈折率を
透明樹脂の屈折率に比べ大きくすることで、透明微粒子
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透明微粒子では１．５〜２．
５、透明樹脂では１．４〜１．７である。

【００２４】さらにまた、光散乱層２０の厚みは５〜５
０μｍ、好適には１０〜３０μｍにするとよく、この範
囲であれば、所要とおりのヘイズ度が得られるととも
に、優れた光分散性が達成され、そして、高い透過性が
得られる。

【００２５】次に液晶パネル１６の構造を述べる。図４
に示す液晶パネル１６において、２２は前記透明基板と
してのセグメント側のガラス基板、２３は前記透明基板
としてのコモン側のガラス基板であって、ガラス基板２
２上には前記ストライプ状透明電極群としての多数平行
に配列したＩＴＯからなる透明電極２４と、ＳｉＯ２か
らなる絶縁膜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、これによっ
て一方部材となす。なお、絶縁膜２５は形成しなくても
よい。

【００２６】他方部材については、ガラス基板２３上に
は反射膜２７を形成し、この反射膜２７上にカラーフィ
ルタ２８とブラックマトリックス２９とを形成してい
る。カラーフィルタ２８などを容易に形成するために、
反射膜２７上にＳｉＯ₂層を介してカラーフィルタ２８
を設けてもよい。

【００２７】上記カラーフィルタ２８は画素ごとに配
し、各カラーフィルタ２８間に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２９とを形成してい
る。なお、ブラックマトリックス２９は必要不可欠では
なく、ブラックマトリックス２９は設けなくてもよい。

【００２８】また、反射膜２７は金属層により形成す
る。金属層を用いた場合にはＡｌ系、Ｃｒ系、ＳＵＳ
系、Ａｇ系の金属により構成し、膜厚を８００Å以上に
するとよい。

【００２９】上記カラーフィルタ２８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
成している。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２８であることを示
す。

【００３０】その上にアクリル系樹脂からなるオーバー
コート層３０と、前記ストライプ状透明電極群としての
多数平行に配列したＩＴＯからなる透明電極３１とを形
成している。この透明電極３１は上記透明電極２４と直
交している。しかも、透明電極３１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３２を形成して
いる。なお、透明電極３１と配向膜３２との間にＳｉＯ
₂等からなる絶縁層を介在させてもよい。

【００３１】また、上記のように形成した各ガラス基板
２２、２３をたとえば２００〜２７０°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３３を
介してシール剤３４により貼り合わせる。さらにまた、
両ガラス基板２２、２３間には液晶層３３の厚みを一定
にするためにスペーサ３５を多数個配している。なお、
本例の液晶パネル５では絶縁層２５、オーバーコート層
３０を設けているが、それを設けなくても良い。

【００３２】上記構成の液晶表示装置１５によれば、太
陽光、蛍光灯などの外部照明による照射光は第１偏光板
１９と第２位相差板１８と光散乱層２０と第１位相差板
１７と液晶パネル１６とを順次通過し、さらに反射膜１
９でもって反射され、その反射光が液晶パネル１６を通
過し、第１位相差板１７と光散乱層２０と第２位相差板
１８と第１偏光板１９とを通過する。

【００３３】本発明の液晶表示装置１５によれば、粘着
材中にプラスチックビーズ２１を含有させ、さらにヘイ
ズ度を４８〜６７した光散乱層２０を第２位相差板１８
と第１位相差板１７との間に設けることで、反射型とし
て用いると、反射膜２７によって反射された反射光は光
散乱層２０でもって正反射方向以外の方向にも散乱さ
れ、これによって画像表示領域が拡大され、反射時にお
いて白表示が明るくなり、また、白らしい色調になると
ともに、黒表示が十分暗くなって、高いコントラストが
得られ、像ボケのない反射表示特性が得られた。

【００３４】例２図２に示す半透過型の液晶表示装置３６によれば、前記
の液晶表示装置１５と同じく、液晶パネル３７の一方主
面上にポリカーボネイトなどからなる第１位相差板１７
と、光散乱層２０と、ポリカーボネイトなどからなる第
２位相差板１８と、ヨウ素系の偏光板１９とを順次積み
重ねる。

【００３５】さらに他方主面上には、ポリカーボネイト
などからなる第１位相差板６とヨウ素系の偏光板７とを
順次積み重ねる。これらはアクリル系の材料からなる粘
着材を用いて貼り付ける。さらに偏光板７上にバックラ
イト８を配設している。

【００３６】そして、液晶パネル３７では、図５に示す
ように液晶パネル５にて設けた反射膜２７にかえて半透
過膜３８を形成する。その他の構成は同じである。

【００３７】この半透過膜３８は金属層または誘電体層
により形成する。

【００３８】金属層を用いた場合にはＡｌ系、Ｃｒ系、
ＳＵＳ系、Ａｇ系の金属により構成し、光透過性と光反
射性の双方を満たすために、膜厚を５０〜３００Åにす
るとよく、さらに光透過性を重視する場合は５０〜１５
０Åに、光反射性を重視する場合には１５０〜３００Å
にするとよい。

【００３９】誘電体層を使用した場合には、たとえば高
屈折率材料のＴｉＯ₂膜と低屈折率材料のＳｉＯ₂膜とを
交互に積層した膜でよく、このような積層を５０ｎｍ〜
１μｍの厚みで形成するとよい。

【００４０】上記構成の液晶表示装置３６を反射型とし
て使用したとき、輝度が高くなり、さらに透過型として
用いた場合にも反射型にて使用した液晶パネルをそのま
まの条件で透過型にも使用でき、反射型および透過型の
いずれの場合でも安定した鮮明な色表示ができ、しか
も、（例１）の反射型の液晶表示装置１５と同様に、粘
着材中にプラスチックビーズ２１を含有させ、さらにヘ
イズ度を４８〜６７した光散乱層２０を第２位相差板１
８と第１位相差板１７との間に設けることで、半透過膜
３８によって反射された反射光は光散乱層２０でもって
正反射方向以外の方向にも散乱され、これによって画像
表示領域が拡大され、反射時において白表示が明るくな
り、また、白らしい色調になるとともに、黒表示が十分
暗くなって、高いコントラストが得られ、像ボケのない
反射表示特性が得られた。

【００４１】

【実施例】（例１）前方散乱板である光散乱層２０のヘ
イズ値を４１〜８６にして、光散乱層Ａ〜Ｌを作成し、
これらを用いた反射型液晶表示素装置１５を作製する。

【００４２】この光散乱層２０は第１位相差板１７と第
２位相差板１８とを貼り合わせる際に用いるアクリル系
の透明樹脂からなる粘着材でもって代用するが、この透
明樹脂内にアクリル樹脂からなるプラスチックビーズを
４．６〜１１．３重量％含有させることで、ヘイズ度が
４１〜８６の範囲のものを得る。

【００４３】そして、フィルム状の第１位相差板１７上
にバーコーティングによって形成する。

【００４４】ヘイズ度の測定は図８に示すようなヘイズ
メーターを用いて測定する。ヘイズ度はＡＳＴＭ＿Ｄ＿
１００３の規格による。

【００４５】光源から出た光線は試料を通過し、積分球
に入る。さらに積分球に入射された光は、つやのない白
色コーティングされた積分球内部で一様に拡散され、検
出器によって測定される。全透過率は出口開口を閉じて
測定され、ヘイズは出口開口を開いて測定される。

【００４６】かくして得られた光散乱層Ａ〜Ｌの各液晶
表示素装置１５について、反射率、コントラスト、白色
度（ｘ，ｙ）、像ボケ、視野角ならびに総合判定をおこ
なったところ、表１に示すような結果が得られた。

【００４７】

【表１】

【００４８】反射率、コントラストおよび白色度（ｘ，
ｙ）の測定には、大塚電子製ＬＣＤ７０００を使用し、
同一光源を液晶パネルに対し一定の角度（法線方向に対
し２５°の角度）で照射し、そして、法線方向にて受光
し、これによってそれぞれの輝度、コントラストおよび
白色度を測定した。なお、コントラストについては、光
散乱層Ａを比較例として、その反射型の測定値を１．０
０として、これを基準にして相対値でもって表した。

【００４９】また、像ボケは目視観察により評価し、そ
の評価基準を○と×にした。○印は文字や画像がくっき
りと見える場合であり、×印は文字や画像がぼやけて見
える場合である。

【００５０】視野角は視角方向をパネルの法線方向から
ずらしたときに色反転が生じにくく、かつ着色が生じな
いことにより良好であるとして、○印とし、これに対
し、視角方向をパネルの法線方向からずらしたときに色
反転が生じたり、もしくは着色が生じた場合を×にし
た。

【００５１】総合判定は○と×に区分し、○印は反射
率、コントラストが高く、像ボケがなく、視角特性に優
れている場合であり、×印は反射率、コントラストが低
く、また、像ボケがあり、視角特性に劣る場合である。

【００５２】表１に示す結果から明らかなとおり、本発
明の液晶表示装置１５によれば、ヘイズ値を４８〜６７
にすれば、反射時に反射率、コントラストを高めると同
時に、像ボケのないクリアな表示が得られた。

【００５３】（例２）（例１）と同様に前方散乱板であ
る光散乱層２０のヘイズ値を４１〜８６にして、光散乱
層Ａ〜Ｌを作成し、これらを用いた半透過型の液晶表示
素装置３６を作製し、そして、反射率、コントラスト、
白色度（ｘ，ｙ）、像ボケ、視野角ならびに総合判定を
おこなったところ、表２に示すような結果が得られた。

【００５４】

【表２】

【００５５】表２に示す結果においても、本発明の液晶
表示装置３６によれば、ヘイズ値を４８〜６７にすれ
ば、反射時に輝度、コントラストを高めると同時に、像
ボケのないクリアな表示が得られた。

【００５６】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。

【００５７】たとえば、上記の実施形態においては、Ｓ
ＴＮ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。

【００５８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、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もしくは半透過型の液
晶表示装置において、一方部材の外側面上に第１位相差
板、光散乱層、第２位相差板および偏光板とを順次積層
するとともに、この光散乱層のヘイズ度（拡散透過率／
全透過率）を４８〜６７にしたことで、白表示が明るく
し、白らしい色調にするとともに、黒表示において十分
暗くして、高いコントラスト化となし、その上、像ボケ
のない反射表示特性を有する優れた液晶表示装置が提供
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型液晶表示装置の概略断面図であ
る。

【図２】本発明の半透過型液晶表示装置の概略断面図で
ある。

【図３】光散乱層の概略断面図である。

【図４】本発明の反射型液晶表示装置に係る液晶パネル
の断面図である。

【図５】本発明の半透過型液晶表示装置に係る液晶パネ
ルの断面図である。

【図６】従来の液晶表示装置の断面概略図である。

【図７】従来の他の液晶表示装置の断面概略図である。

【図８】ヘイズメーターの構成図である。

【符号の説明】

１・・・半透過型液晶表示装置２、１０、１６、３７・・・液晶パネル３、６、１１、１２・・・位相差フィルム４、７、１９・・・偏光板８・・・バックライト１３・・・前方散乱板１５・・・反射型液晶表示装置１７・・・第１位相差板１８・・・第２位相差板２０・・・光散乱層２１・・・プラスチックビーズ２２、２３・・・ガラス基板２４、３１・・・透明電極２６、３２・・・配向膜２７・・・反射膜２８・・・カラーフィルタ３３・・・液晶層３６・・・半透過型液晶表示装置３８・・・半透過膜

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も
しくは半透過型の液晶表示装置であって、前記一方部材
の外側面上に第１位相差板、光散乱層、第２位相差板お
よび偏光板とを順次積層するとともに、この光散乱層の
ヘイズ度（拡散透過率／全透過率）を４８〜６７にした
ことを特徴とする液晶表示装置。