JP2002318383A

JP2002318383A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002318383A
Application number: JP2001122161A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Nagata; 康成永田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】後方散乱をなくし、光学補償が容易な構造を採
用することで、コントラストが高め、優れた表示品位を
達成した反射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】基板１５上に反射膜１４とカラーフィルタ
１３とオーバーコート層１２と透明電極１１と配向膜１
０とを順次形成し、基板６上に透明電極７と配向膜８と
を形成し、さらに基板６の外側面には第一位相差フィル
ム５と第ニ位相差フィルム４と偏光板３とを順次形成し
ている。また、偏光板３の表示面側の主面に複数の凸部
（底面がほぼ円形状）を並べて凸形配列群２を形成し、
この凸形配列群２の上に反射防止膜１を被覆している。
そして、両基板６、１５は液晶層９を介してシール部材
により貼り合わせている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は偏光板に対し光散乱
性をもたせた反射型液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の反射型液晶表示装置を図８〜図１
０に示す。図８は前方散乱板を用いた反射型液晶表示装
置の断面概略図であり、図９は樹脂等でもって多数の凸
部を並べ、その上に反射膜を被覆してなる散乱反射板を
用いた反射型液晶表示装置の断面概略図である。また、
図１０は、さらに他の反射型液晶表示装置の断面概略図
である。

【０００３】図８の液晶表示装置においては、ガラスな
どからなる基板１５の上に金属膜からなる光反射性の透
明電極２７を複数配列し、この透明電極２７の上にポリ
イミド樹脂などからなる配向膜８を塗布形成している。

【０００４】ガラスなどからなる他方の基板６の上には
カラーフィルタ１３を形成し、このカラーフィルタ１３
上にガラスなどからなるオーバーコート層１２を被膜さ
せ、オーバーコート層１２上にＩＴＯなどからなる透明
電極１１を複数配列し、この透明電極１１の上にポリイ
ミド樹脂などからなる配向膜１０を塗布形成している。

【０００５】さらに他方の基板６の上には前方散乱板２
６と第一位相差フィルム５と第ニ位相差フィルム４と偏
光板３とを順次形成している。この前方散乱板２６は透
明微粒子を透明な重合性高分子で固めたものである（特
開平８−２０１８０２号参照）。

【０００６】また、図９に示す液晶表示装置において
は、基板１５の上に複数の樹脂からなる凸部を並べて凸
形配列群２９を形成し、この凸形配列群２９上にＡｌ・
Ａｇ等の反射膜２８を形成し、これでもって散乱反射板
と成し、この上にカラーフィルタ１３を形成し、このカ
ラーフィルタ１３上にガラスなどからなるオーバーコー
ト層１２を被膜させ、オーバーコート層１２上にＩＴＯ
などからなる透明電極１１を複数配列し、この透明電極
１１の上にポリイミド樹脂などからなる配向膜１０を塗
布形成している。

【０００７】基板６の上にはＩＴＯなどから成る透明電
極７を複数配列し、この透明電極７の上にポリイミド樹
脂などからなる配向膜８を塗布形成している。さらに基
板６の外側面には第一位相差フィルム５と第ニ位相差フ
ィルム４と偏光板３とを順次形成している。

【０００８】そして、上記構成の液晶表示装置に対し、
さらに図１０に示す如く、周囲光を利用して表示を行な
うため、微少な凹凸に荒した偏光板３０を設けて、この
偏光板３０でもって表面反射をできるだけ小さくした構
成、さらにはこの凹凸上に低屈折率層をコートすること
で反射防止膜を形成する構成も提案されている（特開平
７−３３３４０４号参照）。

【０００９】以上のような各種構成の反射型液晶表示装
置によれば、前方散乱板や散乱反射板を設けたことで、
入射光が正反射方向以外に散乱され、これによって表示
視認性を上げている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示す前方散乱板を用いた液晶表示装置においては、後方
散乱を少なくすることができたが、それを完全に無くす
ことは構造的に不可能であり、これにより、入射光が液
晶層に到達する前に後方散乱され、その結果、コントラ
ストを低下させ、視認性を低下させていた。

【００１１】また、図９に示す散乱反射板を用いた液晶
表示装置では、この後方散乱が起きないが、その反面、
入射光は散乱反射板でもって散乱され、入射光と反射光
の双方間にて装置内を通過する距離に違いが生じ、入射
時と反射時ではその偏光状態が対称にならなくなり、理
想的な光学補償が難しいという課題がある。

【００１２】しかも、この構成の液晶表示装置において
は、周囲光を利用して表示を行なうことで、偏光板での
表面反射をできる限り小さくする必要があり、そこで、
図１０に示す如く、防眩性の偏光板表面を微少な凹凸に
荒したり、さらにはこの凹凸面上に低屈折率層をコート
することで反射防止膜を形成する構成が提案されてい
る。

【００１３】しかしながら、この構成の液晶表示装置に
おいても、防眩性の偏光板表面に対し微小な凹凸を形成
したことで、若干の光散乱が起きている。

【００１４】すなわち、上記偏光板と内部散乱構造の反
射型液晶表示装置を組み合わせたことで、偏光板表面と
反射型液晶表示装置の2ヶ所でもって光散乱の機能があ
り、そのために均一な性能の液晶表示装置を安定して製
造することがむずかしくなっていた。

【００１５】したがって本発明は叙上に鑑みて完成され
たものであり、その目的は散乱構造を簡易化するととも
に、後方散乱をなくし、そして、光学補償が容易な構造
を採用することで、コントラストを高め、優れた表示品
位を達成した反射型液晶表示装置を提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
装置は、表示面側に偏光板を配した基板と、鏡面の金属
反射膜を形成した他の基板と、これら各基板間に配した
液晶とを少なくとも備えた液晶表示装置において、前記
偏光板の表示面側の主面のみに複数の凸部を並べて凸形
配列群を形成し、この凸形配列群の上に反射防止膜を被
覆せしめたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明をＳＴＮ型単純マト
リックスのカラー液晶表示装置でもって図面により説明
する。なお、図８〜図１０に示す液晶表示装置と同一個
所には同一符号を付す。

【００１８】図１は本発明の反射型液晶表示装置の概略
断面図であり、この表示エリアは対角3.8インチ、320ド
ット×240ドットであり、1画素のサイズは80μm×240μ
mである。

【００１９】６は前記表示面側に偏光板を配した基板で
あり、１５は前記鏡面の金属反射膜を形成した他の基板
である。

【００２０】ガラスや合成樹脂などからなる基板１５の
上にＡｌ，ＡｌＣＭｇ，ＡｌＮｄ，Ａｇ，ＡｇＰｄ，Ａ
ｇＰｄＣｕ、誘電体ミラー等からなる反射膜１４を形成
し、基板上を鏡面にする。

【００２１】この反射膜１４の上にカラーフィルタ１３
を形成し、このカラーフィルタ１３上にガラスやアクリ
ル系樹脂などからなるオーバーコート層１２を被膜さ
せ、オーバーコート層１２上にＩＴＯなどからなる透明
電極１１を複数配列し、この透明電極１１の上にポリイ
ミド樹脂などからなる配向膜１０を塗布形成している。

【００２２】カラーフィルタ１３は顔料分散方式、すな
わちあらかじめ顔料（赤、緑、青）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。

【００２３】ガラスや合成樹脂などからなる基板６の上
にはＩＴＯなどから成る透明電極７を複数配列し、この
透明電極７の上にポリイミド樹脂などからなる配向膜８
を塗布形成している。さらに基板６の外側面にはポリカ
ーボネイトなどからなる第一位相差フィルム５と、ポリ
カーボネイトなどからなる第ニ位相差フィルム４と、ヨ
ウ素系の偏光板３とを順次形成している。これらの配設
に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。

【００２４】また、偏光板３の表示面側の主面に複数の
凸部（底面がほぼ円形状）を並べて凸形配列群２を形成
し、この凸形配列群２の上に反射防止膜１を被覆してい
る。そして、両基板６、１５は、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９を介してシール部材により貼り合わせて
いる。また、液晶層９にはスペーサを多数配して、その
厚みを一定にしている。

【００２５】次に偏光板３上に凸形配列群２を形成する
工程を図２により説明する。

【００２６】Ａ工程：偏光板３上に樹脂基材１７を塗布
する。凹型の型面１６を用意する。樹脂基材１７として
は、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を用いる。たとえ
ば、日立化成製アクリル系樹脂があり、これは熱硬化性
樹脂と紫外線硬化性樹脂とを混合したものである。

【００２７】スピンコートにより塗布する場合には、膜
厚３．０±１．０μｍにて塗布すればよい。

【００２８】Ｂ工程：所望な凹凸形状を有する型面１６
を樹脂基材１７表面に押し当てながら、プリベークを１
３０±１０℃にて２分間行う。次いで、全面露光２００
ｍｊを行い、樹脂基材１７表面から凹凸の型面１６を剥
離する。これにより、樹脂基材１７の表面に型面１６と
同じ凹凸形状が形成される。

【００２９】また、プリベークと全面露光により、樹脂
基材１７表面と凹凸の型面１６とを剥離しやすくしてい
る。

【００３０】Ｃ工程：最後に、ポストベークを２１０±
１０℃にて６０分間行うことで、凹凸形状の樹脂基材１
７を硬化させる。

【００３１】樹脂基材１７としては、熱硬化性樹脂の場
合は、樹脂表面に凹型の型面を押し当てて、熱を加える
ことにより、樹脂を硬化させ、凹凸を形成する。

【００３２】紫外線硬化性樹脂の場合は、樹脂表面に凹
型の型面を押し当てて、紫外線を照射することにより、
樹脂を硬化させ、凹凸を形成する。

【００３３】以上のとおり、Ａ〜Ｃの各工程を経て偏光
板３上に凸形配列群２を形成し、そして、この凸形配列
群２上に反射防止膜１を被覆する。

【００３４】参考までに図４に実際に偏光板上に作製し
た凸形配列群２の拡大写真を示す。

【００３５】この反射防止膜１として低屈折率層ＭｇＦ
₂（n＝１．３８）をスパッタリング法や蒸着法にて成膜
した。

【００３６】通常の偏光板（まったく表面処理を施して
いない偏光板）では、入射光に対して４％の反射率があ
るのに対して、従来の偏光板上に偏光板に比べて低屈折
率層を配置した構造では１％の反射率となる。

【００３７】かくして本例の反射型液晶表示装置におい
ては、反射防止膜１を設けることで、後方散乱光が抑制
され、これにより、コントラストの低下を防ぎ、その結
果、表示品位を上げることができた。

【００３８】そして、反射防止膜１を、このような単層
の反射防止膜に代えて、低屈折率層（たとえばＳｉ
Ｏ₂）と高屈折率層（たとえばＴｉＯ₂）を積層してなる
多層反射防止膜を被膜することで、さらに反射率を低下
させ、これによってさらに表示品位を上げることができ
た。

【００３９】その他、ＴｉＯ₂（ｎ＝２．５）の高屈折
率層（厚み１７Å）と、ＳｉＯ₂（ｎ＝１．４６）の低
屈折率層（厚み３５Å）と、ＴｉＯ₂（ｎ＝２．５）の
高屈折率層（厚み１２７Å）と、ＳｉＯ₂（ｎ＝１．４
６）の低屈折率層（厚み９４Å）とを順次積層した４層
構造でもよい。

【００４０】もしくはＡｌ₂Ｏ₃（ｎ＝１．６２）の低屈
折率層（厚み８５Å）と、ＺｒＯ₂（ｎ＝２．１）の高
屈折率層（厚み１３０Å）と、ＭｇＦ₂（ｎ＝１．３
８）の低屈折率層（厚み１００Å）とを順次積層した３
層構造でもよい。

【００４１】本発明者は、通常の偏光板と、低屈折率層
ＭｇＦ₂（ｎ＝１．３８）である単層反射防止膜を設け
た偏光板と、多層反射防止膜を設けた偏光板の３種類に
ついて、それぞれの表面反射光の波長分散を測定したと
ころ、図３に示すような結果が得られた。

【００４２】多層反射防止膜はＴｉＯ₂（ｎ＝２．５）
の高屈折率層（厚み１７Å）と、ＳｉＯ₂（ｎ＝１．４
６）の低屈折率層（厚み３５Å）と、ＴｉＯ₂（ｎ＝
２．５）の高屈折率層（厚み１２７Å）と、ＳｉＯ
₂（ｎ＝１．４６）の低屈折率層（厚み９４Å）とを順
次積層した４層構造である。

【００４３】図３から明らかなとおり、通常の偏光板で
は、入射光に対して4％の反射率があるが、低屈折率層
ＭｇＦ₂（ｎ＝１．３８）の単層反射防止膜を設けた偏
光板では５５０nm近辺のみ反射率が低下している。

【００４４】さらにＴｉＯ₂の高屈折率層と、ＳｉＯ₂の
低屈折率層とを交互に4層積層した構造では、可視光の
全波長帯に対して反射率を1％以下になる。

【００４５】以上のように、本発明によれば、偏光板３
上に凸形配列群２を形成したことで、その散乱機能でも
って、入射光が液晶層に入らずに後方に散乱した場合、
液晶層は黒表示モードを示しているにも係わらず、若干
の後方散乱光が見えるというコントラストの劣化が生じ
たり、表示がぼやけるといった問題点があった。しか
し、本発明のように反射防止膜１を設けることで、後方
散乱光が抑制され、これにより、コントラストの低下を
防ぎ、表示品位が向上する。

【００４６】かくして本発明の如く、コントラストが高
く、表示品位の高い反射型液晶表示装置を実現する簡易
化した散乱構造になるが、偏光板３に凸形配列群２を形
成して、光散乱機能の役目を果たすとともに、凸形配列
群２上の反射防止膜１にて偏光板表面反射の防眩性の役
目も果たしている。

【００４７】また、図１０に示すような従来の防眩性偏
光板付き反射型液晶表示装置であれば、光散乱機能が2
ヶ所存在していたが、本発明では光散乱機能を1ヶ所に
集約している。

【００４８】さらにまた、基板１５上に反射膜１４を形
成し、基板上を鏡面にしたことで、斜めから入射した光
が入射時と反射時で、双方でもって偏光状態が対称とな
り、これによって光学補償を容易に設定することができ
るという効果もある。

【００４９】次に凸形配列群２の凸部の直径（円形の底
面）を幾とおりにも変えて、ギラツキと散乱性について
の評価を示した。

【００５０】評価条件は、蛍光灯が１８０cm間隔で配置
されたオフィス内の照明下において、反射型液晶表示装
置を手にして上下左右に動かすことによってギラツキと
散乱性について評価を行った。そして、表１に示すよう
な結果が得られた。なお、同表には凸部の直径を凹凸直
径と表示している。

【００５１】ギラツキは４とおりの評価基準を定め、
「◎◎」はギラツキがまったくない場合であり、「◎」
はほとんどギラツキがない場合であり、「△」は多少ギ
ラツキがある場合であり、「×」はギラツキが目立つ場
合である。

【００５２】散乱性は４とおりの評価基準を定め、「◎
◎」はたいへん良好な場合であり、「◎」は良好であ
り、「△」は多少散乱性があるが、その程度が小さい場
合であり、「×」は散乱性が少ない場合である。

【００５３】

【表１】

【００５４】同表から明らかなとおり、凸形配列群２の
凸部の直径が５０μｍ以上あると凹凸が視認され、ギラ
ツキとして見られ、これにより、反射型液晶表示装置の
表示品位を著しく低下させる。したがって、凸部の直径
は５０μｍ未満、好適には３０μｍ以下にするとよい。

【００５５】しかし、凸部の直径が可視光以下の数値、
すなわち０．４μｍ以下にまで小さくなると、有効な散
乱が得られず、そのために反射型液晶表示装置の表示品
位を著しく低下させる。したがって、凸部の直径は０．
４μｍを越えるように、好適には０．７μｍ以上、最適
には０．９μｍ以上にするとよい。

【００５６】次に偏光板表面の凹凸形状を最適化するこ
とを目的として、図５に示すように、偏光板表面の凹凸
形状（凸部）の傾斜角度数分布が0°から最大傾斜角度
θMaxまで一定であるものに対して、表示の評価を行な
ったところ、表２に示すような結果が得られた。

【００５７】従来例として、偏光板の防眩性のために偏
光板表面を荒らし、このような偏光板を、鏡面反射板を
設置した反射型液晶表示装置に組み合せた場合を示す。

【００５８】また、本発明のように偏光板表面に微細な
凹凸を形成し凸形配列群２と成し、偏光板の凸部の最大
傾斜角θMaxを幾とおりにも変えた反射型液晶表示装置
を作製した。

【００５９】そして、反射型液晶表示装置の視野角と明
るさの関係について評価した。

【００６０】評価条件は、蛍光灯が１８０cm間隔で配置
されたオフィス内の照明下において、反射型液晶表示装
置を手にして上下左右に動かすことによって明るさと視
野角について評価を行った。

【００６１】明るさは４とおりの評価基準を定め、「◎
◎」はたいへん明るい場合、「◎」は明るく、「△」は
多少暗くなった場合、「×」は暗い場合である。

【００６２】視野角は４とおりの評価基準を定め、「◎
◎」はたいへん広い場合であり、「◎」は広く、「△」
は多少狭い場合、「×」は狭い場合である。

【００６３】周囲光量は一定であるので、当然のことな
がら、反射型液晶表示装置の最大傾斜角度θMaxを大き
くし視野角が小さくなれば反射率が小さくなり、最大傾
斜角度θMaxを小さくし視野角が小さくなれば反射率が
大きくなるように、視野角と反射率はトレードオフの関
係にある。

【００６４】

【表２】

【００６５】この表２から明らかなとおり、視野角と反
射率のバランスの良い最大傾斜角度θMaxの範囲は、8°
〜20°であり、好ましくは、12°〜16°とすればよいこ
とが分かる。

【００６６】参考までに特開平７−３３３４０４号にて
提案された図１０に示す液晶表示装置と対比するに、こ
の装置においては、偏光板表面に微細な凹凸を形成し、
その凹凸上に低屈折率層を形成することにより反射防止
膜を形成した構造であり、視野角が優れるが、これは、
従来の偏光板表面の凹凸は、防眩性が主目的であり、散
乱性が大変小さく、そのため、防眩性の凹凸形状を有す
る偏光板と、鏡面反射板を設置した反射型液晶表示装置
を組み合せても充分な散乱が得られず、入射方向に対し
て正反射方向付近のみで表示がわずかに確認できるほど
となっていた。

【００６７】これに対し本発明では、この表面の凹凸形
状を最適制御することによって、明るさと視野角の両立
度に優れた反射型液晶表示装置が得られる。

【００６８】このような点を図７にて説明する。

【００６９】同図によれば、図１に示すような本発明の
反射型液晶表示装置において、偏光板上の凸部の最大傾
斜角度が１４°である場合の散乱特性を示す。

【００７０】先ず、この反射型液晶表示装置の散乱特性
の測定方法について、図６を用いて説明する。

【００７１】入射光の入射角度を反射型液晶表示装置に
垂直な方向から30°で一定にし、受光角を反射型液晶表
示装置に垂直な方向（0°）から60°までふり、その反
射率を測定することにより、散乱特性を測定する。反射
率は、ＪＩＳ規格に基づいて、ＭｇＯの散乱光強度を１
００％と規格化している。

【００７２】図７から明らかなように、特開平７−３３
３４０４号にて提案された図１０に示す従来の液晶表示
装置と、本発明の反射型液晶表示装置とを散乱特性上比
較すると、本発明は従来の装置に比べ、正反射である受
光角30°を中心にして、±30°の領域において広範囲に
高い反射率を保持していることから、視野角と明るさの
両立した反射型液晶表示装置を実現している。

【００７３】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更や改良等はなんら差し支えない。たとえば、本
例ではＳＴＮ型単純マトリックスのカラー液晶表示装置
にて説明したが、この装置構成に代えて、ＴＦＴなどの
アクティブ型の液晶表示装置でも同様な作用効果を奏す
る。

【００７４】

【発明の効果】本発明の反射型液晶表示装置によれば、
表示面側に偏光板を配した基板と、鏡面の金属反射膜を
形成した他の基板とを備えた装置構成において、偏光板
の表示面側の主面のみに複数の凸部を並べて凸形配列群
を形成し、この凸形配列群の上に反射防止膜を被覆した
ことで、光散乱機能と偏光板表面反射の防眩性の双方の
機能を持たせることができるとともに、さらに構造を簡
易化できた。

【００７５】また、本発明によれば、鏡面の金属反射膜
を形成した他の基板とを備えたことで、斜めから入射し
た光が入射時と反射時で、その偏光状態が対称となり、
これにより、容易に光学補償を行なうことができ、設計
が簡略になり、さらにコントラストが高く表示品位の高
い反射型液晶表示装置が得られた。

【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】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明に係る偏光板
の作製方法を示す工程図である。

【図３】偏光板表面反射光の波長分散を示す線図であ
る。

【図４】偏光板上の凸状配列群の拡大写真図である。

【図５】本発明に係る偏光板表面の凹凸形状（凸部）の
傾斜角度数分布を示す図である。

【図６】反射型液晶表示装置の散乱特性の測定方法を示
す図である。

【図７】反射型液晶表示装置の散乱特性を示す線図であ
る。

【図８】従来の反射型液晶表示装置の概略断面図であ
る。

【図９】従来の他の反射型液晶表示装置の概略断面図で
ある。

【図１０】従来のさらに他の反射型液晶表示装置の概略
断面図である。

【符号の説明】

１・・・反射防止膜２、２９・・・凸形配列群３、３０・・・偏光板６、１５・・・基板７、１１、２７・・・透明電極８、１０・・・配向膜９・・・液晶層１３・・・カラーフィルタ１４・・・反射膜２６・・・前方散乱板２８・・・反射膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示面側に偏光板を配した基板と、鏡面の
金属反射膜を形成した他の基板と、これら各基板間に配
した液晶とを少なくとも備えた液晶表示装置において、
前記偏光板の表示面側の主面のみに複数の凸部を並べて
凸形配列群を形成し、この凸形配列群の上に反射防止膜
を被覆せしめたことを特徴とする反射型液晶表示装置。