JP2003029257A

JP2003029257A - 反射型表示装置

Info

Publication number: JP2003029257A
Application number: JP2001219634A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Shigeno; 信行重野; Masaaki Kabe; 正章加邉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】干渉縞の解消を図るとともに画像ボケやコン
トラストの低下のない反射型表示装置を提供する。【解決手段】反射型表示装置は、所定の間隙を介して
互いに接合した一対の基板１，２と、この間隙に保持さ
れた電気光学物質３とからなる。一方の基板１は、複数
の画素電極４とこれを駆動するスイッチング素子ＴＦＴ
とが形成されているとともに、各画素電極４が形成され
る領域の少くとも一部には光を散乱反射するために凹凸
パタンを有した拡散反射層５が配されている。他方の基
板２は、各画素電極４に対面する対向電極７が形成され
ているとともに、光を散乱透過するために透明粒子８ａ
を分散した拡散透過層８が配されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型表示装置に関
する。より詳しくは、拡散反射層と拡散透過層を組み合
わせて画像の表示品位を改善する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の反射型表示装置の構成例
を示す模式的な断面図である。（ａ）に示した従来例
は、所定の間隙を介して互いに接合した一対の基板１，
２と、この間隙に保持された液晶３などの電気光学物質
とで構成された反射型表示装置である。一方の基板１に
は、複数の画素電極４とこれを駆動する薄膜トランジス
タＴＦＴなどのスイッチング素子とが形成されている。
具体的には、ＴＦＴの凹凸を埋める様に樹脂膜（平坦化
膜）６が形成されており、その上に画素電極４が形成さ
れている。画素電極４はアルミニウムなどの金属反射層
５ａで形成されている。他方の基板２には、各画素電極
４に対面する透明な対向電極７が形成されている。又、
各画素電極４に対応して着色されたカラーフィルタ９を
有している。この基板２の外面側には拡散透過層８が取
り付けられている。以上の説明から明らかな様に、この
従来例は、一方の基板に形成された鏡面反射層５ａと他
方の基板２に配された拡散透過層８とを組み合わせた反
射型表示装置となっている。

【０００３】（ｂ）は他の従来例を示しており、理解を
容易にする為（ａ）に示した先の従来例と対応する部分
には対応する参照番号を付してある。（ａ）に示した従
来例と異なる点は、拡散フィルムなどからなる拡散透過
層８が、下側の基板１の外面に取り付けられていること
である。更にこの拡散透過層８の表面には、鏡面反射層
５ｂが全面的に形成されている。一方、画素電極４は光
反射性ではなく単純に透明導電膜で形成されている。こ
の従来例は、拡散透過層８と鏡面反射層５ｂとを組み合
わせた拡散反射層を、画素電極側の基板に設けている。

【０００４】（ｃ）は別の従来例を示しており、同じく
（ａ）に示した従来例と対応する部分には対応する参照
番号を付して理解を容易にしている。この従来例は、画
素電極４に光拡散性及び光反射性を付与した構成となっ
ている。具体的には、ＴＦＴを被覆する樹脂膜６の表面
にフォトリソグラフィで微細な凹凸を形成し、その上を
アルミニウムなどからなる金属膜で被覆し、所定の形状
にパタニングして画素電極４としている。従って、画素
電極４は光拡散反射層５となっている。即ち、この従来
例は樹脂膜６上に凹凸パタンを形成し、その上に金属膜
を形成して拡散、反射、電極の機能を集約した構成とな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】（ａ）に示した従来例
では、上側の基板２から入射した光が鏡面反射層５ａで
反射され、再び基板２から出射する時、光拡散透過層８
で拡散される構造となっている。しかしながら、この構
造では拡散フィルムなどからなる拡散透過層８による後
方散乱と、鏡面反射層５ａからの反射光が重なり合って
画像ボケが生じるという課題がある。これにより、コン
トラストの高いクリアな画像を得ることが困難である。
加えて、光拡散透過層８の散乱特性が正規分布的である
場合には、視角によって画像の明るさが変化するという
問題がある。

【０００６】（ｂ）に示した従来例は、下側の基板１の
外面に配された拡散透過層８と鏡面反射層５ｂとで入射
光を散乱反射し、液晶層３で所望の変調をかける方式で
ある。しかしながら、この従来例はガラス基板１の厚み
の影響により、反射層５ｂで反射した像と透明な画素電
極４で反射した像が重なり合ってダブルイメージが生じ
てしまう。加えて、ガラス基板１の厚み分だけ視差が生
じ、ある画素に向けて入射した光が別の画素から出射し
てしまう為、カラーフィルタを用いた場合など混色が問
題となり、高精細化には不向きである。

【０００７】（ｃ）に示した従来例は、拡散機能と反射
機能を画素電極に集約している為、高精細でコントラス
トの高いクリアな画像を得る為には有利な構造である。
通常、樹脂膜６の表面にはピッチが４〜１２μｍで段差
が０．４〜１．０μｍ程度の凹凸パタンが形成されてお
り、その上に銀もしくはアルミニウムの様な金属膜が形
成され、これが画素電極４になるとともに拡散反射層５
を構成している。凹凸パタンの配置や段差は可能な限り
ランダムになる様に設計されているものの、完全なラン
ダム性を実現することは困難であり、強い平行光が入射
するとその周期性に依存して干渉縞が見えてしまう。干
渉縞は画像の着色となって現われる。特に、凹凸パタン
の頂部と谷部でそれぞれ反射する光が干渉し合って画像
に着色が生ずるという不具合がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は干渉縞の解消を図るとともに画像ボ
ケやコントラストの低下のない反射型表示装置を提供す
ることを目的とする。係る目的を達成するために以下の
手段を講じた。即ち、本発明に係る反射型表示装置は、
所定の間隙を介して互いに接合した一対の基板と、該間
隙に保持された電気光学物質とからなり、一方の基板
は、複数の画素電極とこれを駆動するスイッチング素子
とが形成されているとともに、各画素電極が形成される
領域の少くとも一部には光を散乱反射するために凹凸パ
タンを有した拡散反射層が配されており、他方の基板
は、各画素電極に対面する対向電極が形成されていると
ともに、光を散乱透過するために透明粒子を分散した拡
散透過層が配されていることを特徴とする。好ましく
は、前記拡散透過層は、ヘイズ１０％以上の散乱性能を
有して該拡散反射層の光干渉を抑制するとともに、ヘイ
ズ１００％以下の散乱性能を有して該拡散反射層によっ
て写し出される画像のボケを抑制する。一態様では、前
記拡散透過層は各画素電極に対応して着色されており、
カラーフィルタとしても機能する。或いは、前記他方の
基板は、各画素電極に対応して着色されたカラーフィル
タを有しており、前記拡散透過層は該カラーフィルタを
被覆する様に形成されておりオーバコートとしても機能
する。或いは、前記他方の基板は、各画素電極に対応し
て着色されたカラーフィルタと、該カラーフィルタを被
覆するオーバコートとを有し、前記拡散透過層は該カラ
ーフィルタと該オーバコートとの間に配されている。或
いは、前記他方の基板は各画素電極に対応して着色され
たカラーフィルタを有しており、前記拡散透過層は該他
方の基板と該カラーフィルタとの間に配されている。或
いは、前記拡散透過層は、該他方の基板を間にして該電
気光学物質とは反対側に配されている。或いは、前記拡
散透過層は、接着層を兼ねている。

【０００９】本発明によれば、画素電極を形成した基板
側に拡散反射層を形成する一方、対向電極を形成した基
板側には透明粒子を分散した拡散透過層を設けている。
この拡散透過層の散乱特性を最適化することにより、拡
散反射層側の干渉縞の解消を図るとともに、拡散透過層
自体の後方散乱による画像ボケやコントラストの低下を
防いでいる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る反射型表
示装置の実施形態を示す模式的な部分断面図である。図
示する様に、本反射型表示装置は、所定の間隙を介して
互いに接合した一対の基板１，２と、この間隙に保持さ
れた電気光学物質とからなるパネル構造を有している。
本実施形態ではこの電気光学物質は液晶３で構成されて
いるが、本発明はこれに限られるものではない。一方の
基板１は、複数の画素電極４（図では一個のみを示し、
他は省略してある）と、これを駆動するスイッチング素
子とが形成されている。本実施形態では、このスイッチ
ング素子は薄膜トランジスタＴＦＴで構成されている。
画素電極４の少くとも一部は拡散反射層５を形成してい
る。この拡散反射層５は光を散乱反射する為に凹凸パタ
ンを有している。本実施形態では、ＴＦＴを樹脂膜６で
被覆し、その表面をフォトリソグラフィで凹凸パタンに
加工し、これを被覆する様にアルミニウムなどの金属膜
を成膜して拡散反射層５としている。

【００１１】他方の基板２は、各画素電極４に対面する
透明な対向電極７が形成されている。加えて、光を散乱
透過する為に透明粒子８ａを分散した拡散透過層８が配
されている。拡散透過層８は、基本的にアクリル、ポリ
イミド、エポキシ樹脂などのベース基材中に、これとは
屈折率の異なる例えばＳｉＯ₂やポリスチレンビーズな
どからなる透明粒子８ａを分散した構成となっている。
透明粒子８ａの粒径は例えば２μｍ〜３μｍである。こ
の拡散透過層８はヘイズ１０％以上の散乱性能を有して
拡散反射層５の光干渉を抑制するとともに、ヘイズ１０
０％以下の散乱性能を有して拡散反射層５によって写し
出される画像のボケを抑制している。本実施形態では、
拡散透過層８は下側の基板１に形成された各画素電極４
に対応して着色されており、カラーフィルタ９としても
機能する。尚、カラーフィルタ９の表面はオーバコート
１０で被覆されており、その上に前述した透明導電膜か
らなる対向電極７が形成されている。又ガラス基板２の
外面には接着層１１を介してλ／４板１２、λ／２板１
３及び偏光板１４がこの順で重ねられている。λ／４板
１２とλ／２板１３の組み合わせにより、広帯域のλ／
４板が構成される。従って、この実施形態は、反射型と
して代表的な一枚偏光板ＥＣＢモードとなっている。

【００１２】図２は、図１に示した拡散透過層８の光散
乱特性を示すヘイズ（％）と、干渉縞及び画像ボケとの
関係を示した表図である。ヘイズ（％）は、拡散透過層
で散乱を受けながら出射した散乱光量をＢとし、散乱を
受けることなく拡散透過層を透過した非散乱光量をＡと
した場合、Ｂ／Ａ×１００で計算される量であり、拡散
透過層の散乱度合を表わしている。ヘイズ（％）が大き
くなる程、拡散透過層８の散乱性が強くなる。具体的に
は、透明樹脂からなるベース基材中に屈折率の異なる微
粒子を混入して拡散透過層を作る場合、微粒子の混入量
が多くなる程ヘイズ（％）の値も大きくなる。図２は、
ヘイズ（％）の値を種々変えた拡散透過層８を用いてパ
ネルを組み立て、干渉縞や画像ボケの有無を実際に観察
した結果を表わしている。ヘイズが５％の場合、散乱性
能が不十分である為、干渉縞を十分に抑制することがで
きず虹状に現われてしまっている。ヘイズを１０％に上
げると散乱性が高くなり、干渉縞は見えなくなる。一
方、散乱性能を強めてヘイズが１５０％になると、逆に
画像ボケが発生してしまう。具体的には、１００ｐｐｉ
クラスの画面を肉眼で観察した場合、個々の画素を肉眼
で判別できない程画像ボケが顕著になる。ヘイズが１０
０％では画像ボケは発生していない。従って、拡散透過
層８のヘイズを１０〜１００％の範囲で最適化すること
により、干渉縞の解消を図るとともに、拡散反射層５か
らの後方散乱による画像ボケやコントラストの低下を防
ぐことができる。

【００１３】再び図１に戻って、本実施形態に係る反射
型表示装置の各構成要素を詳細に説明する。前述した様
に、基板２の表面には偏光板１４が配されている。偏光
板１４と基板２との間にはλ／４板１２及びλ／２板１
３を重ねた広帯域の四分の一波長板が介在している。こ
の四分の一波長板は例えば一軸延伸された高分子フィル
ムを重ねたものであり、常光と異常光との間で四分の一
波長分の位相差を与える。広帯域四分の一波長板の光学
軸は偏光板１４の偏光軸（透過軸）と４５度の角度を成
す様に配されている。外光は偏光板１４を通過すると直
線偏光になる。この直線偏光は広帯域四分の一波長板を
通過すると円偏光になる。更にもう一度、四分の一波長
板を通過すると直線偏光になる。この場合、偏光方向は
元の偏光方向から９０度回転する。以上の様に、四分の
一波長板は偏光板と組み合わせることで偏光方向を回転
させることができ、これを表示に利用している。

【００１４】本表示装置は基本的に水平配向した誘電異
方性が正のネマティック液晶分子からなる液晶３を電気
光学物質として用いている。この液晶３はその厚みを適
当に設定することで四分の一波長板として機能する。本
例では液晶３の屈折率異方性Δｎは０．７程度であり、
ネマティック液晶３の厚みは３μｍ程度である。従っ
て、液晶３のリターデーションΔｎ・ｄは０．２〜０．
２５μｍとなる。例えばネマティック液晶分子をツイス
ト配向することで、上述したリターデーションの値は実
質的に０．１５μｍ（１５０ｎｍ）程度となる。この値
は外光の中心波長（６００ｎｍ程度）のほぼ１／４とな
り、ネマティック液晶３が光学的に四分の一波長板とし
て機能することが可能になる。

【００１５】上側の透明なガラス基板２にはカラーフィ
ルタ９が形成されている。前述した様に、このカラーフ
ィルタ９は拡散透過層８としても機能する。拡散透過層
８は、例えばアクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂など
のベース基材中に、屈折率の異なる微粒子８ａを分散さ
せたものである。微粒子８ａとしては、例えばＳｉＯ ₂
やポリスチレンビーズを利用でき、その粒径は例えば２
μｍ〜３μｍである。これに対し反射側に位置する基板
１側には画素電極４を兼ねた拡散反射層５が形成されて
いる。拡散反射層５は表面に凹凸を有し光散乱性を備え
ている。従って、ペーパーホワイトの外観を呈し表示背
景として好ましいばかりでなく、入射光を比較的広い角
度範囲で反射する為、視野角が拡大し表示が見易くなる
とともに広い視角範囲で表示の明るさが増す。図示する
様に、拡散反射層５は凹凸が形成された樹脂膜６とその
表面に成膜された金属膜とからなる。前述した様に、金
属膜は画素電極４を兼ねている。樹脂膜６は例えば感光
性を有するアクリル樹脂からなり、フォトリソグラフィ
で表面に所望の凹凸を形成することが可能である。凹凸
パタンは可能な限りランダム化することが好ましく、ピ
ッチは４〜１２μｍ、段差は０．４〜１．０μｍ程度で
ある。

【００１６】基板１の表面には画素電極駆動用の薄膜ト
ランジスタＴＦＴが集積形成されている。ＴＦＴはボト
ムゲート構造を有しており、下から順にゲート電極２
１、二層のゲート絶縁膜２２，２３、多結晶シリコンな
どからなる半導体薄膜２４を重ねた積層構造である。ゲ
ート電極２１の直上に位置する半導体薄膜２４の領域に
チャネル領域が設けられている。各チャネル領域はスト
ッパ２５により保護されている。この薄膜トランジスタ
ＴＦＴと同一の層構造で補助容量Ｃｓも形成されてい
る。補助容量Ｃｓはゲート電極２１と同一層に属する一
方の電極２１ａと半導体薄膜２４からなる他方の電極と
の間に挟まれたゲート絶縁膜２２，２３を誘電体膜とし
ている。係る構成を有するＴＦＴ及びＣｓは二層の層間
絶縁膜２６，２７により被覆されている。層間絶縁膜２
６，２７にはＴＦＴのソース領域及びドレイン領域に連
通するコンクタトホールが開口している。層間絶縁膜２
６，２７の上には配線２８Ｓ及び２８Ｄが形成されてお
り、各コンクタトホールを介してＴＦＴのソース領域及
びドレイン領域に接続している。これらの配線２８Ｓ，
２８Ｄは前述した樹脂膜６により被覆されている。その
上に、前述した画素電極４がパタニング形成されてい
る。画素電極４は樹脂膜６に開口したコンクタトホール
及び配線２８Ｄを介してＴＦＴのドレイン領域に電気接
続している。

【００１７】図３は、本発明に係る反射型表示装置の他
の実施形態を示す模式的な部分断面図である。図１に示
した先の実施形態と対応する部分には対応する参照番号
を付して理解を容易にしている。本実施形態では、拡散
透過層８がオーバコート１０を兼ねている。即ち、基板
２には各画素電極４に対応して着色されたカラーフィル
タ９が形成されており、拡散透過層８はこのカラーフィ
ルタ９を被覆する様に形成されており、オーバコート１
０としても機能する。但し、本発明はこれに限られるも
のではなく、拡散透過層８を他の層と兼用することなく
独立した機能層として設けることもできる。例えば、拡
散透過層８はカラーフィルタ９とオーバコート１０との
間に配する様にしてもよい。あるいは、拡散透過層８
は、基板２とカラーフィルタ９との間に独立して挿入し
てもよい。但し、拡散透過層８をカラーフィルタ９やオ
ーバコート１０と兼用した場合、独立して拡散透過層８
を設ける場合に比べ、工程の合理化につながることにな
る。

【００１８】図４は、本発明に係る反射型表示装置の別
の実施形態を示す模式的な部分断面図である。図１及び
図３に示した先の実施形態と対応する部分には対応する
参照番号を付して理解を容易にしている。本実施形態で
は、拡散透過層８は基板２の内面側ではなく外面側に取
り付けられている。更に、この拡散透過層８は接着層１
１としても機能し、基板２に対して四分の一波長板や偏
光板を接着する役目も担っている。

【００１９】上述した実施形態は何れも反射型であった
が、本発明はこれに限られることはなく反射型と透過型
を組み合わせたいわゆるハイブリッド型の表示装置にも
適用可能である。ハイブリッド型の表示装置は、各画素
を領域分割し、一部を反射領域とする一方、残りの部分
を透過領域としている。反射領域には、本発明に従って
拡散反射層５を設けるとともに、対向側には拡散透過層
８を設ける。一方透過領域に対しては、背面側からバッ
クライトの照明光を照射して、画像を写し出す様にして
いる。ハイブリッド型の画像表示装置は、十分な明るさ
の外光（自然光や室内照明光など）が得られる時は前面
側から入射する外光を背面側の拡散反射層で反射させて
外光を利用する反射型表示を行ない、十分な明るさの外
光が得られない時は、画像表示装置の背面側に配置され
たバックライトの照明光を利用した透過型表示を行な
う。このハイブリッド型表示装置は、基本的に、マトリ
クス状に配された画素を備え、前面側からの外光を反射
するか後面側からの照明光を透過して画像を表示する表
示パネルと、表示パネルの後面側に重ねて配され照明光
を出射する平面型のバックライトとから構成されてい
る。係るハイブリッド型の画像表示装置は、特に携帯情
報端末装置や携帯電話端末装置のディスプレイに好適で
ある。周囲が明るい時には外光を利用できる為、バック
ライトを点灯する必要がなく、消費電力を節約可能であ
る。電源供給に制限のある携帯情報端末装置や携帯電話
端末装置では、消費電力の低減化が最重要点となってい
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、画
素電極を形成した基板側に拡散反射層を設けるととも
に、対向電極を形成した基板側には拡散透過層を設けて
いる。この拡散透過層を加えることで、拡散反射層によ
る干渉縞が解消され、高画質な表示が可能になる。拡散
透過層の散乱性能を最適化することで、画像ボケやコン
トラストの低下を防ぐことも可能である。拡散透過層は
カラーフィルタやオーバコートと兼用することが可能で
あり、工程を追加することなく散乱機能を付与すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射型表示装置の実施形態を示す
模式的な部分断面図である。

【図２】図１に示した反射型表示装置の作用効果を表わ
した表図である。

【図３】本発明に係る反射型表示装置の他の実施形態を
示す部分断面図である。

【図４】本発明に係る反射型表示装置の別の実施形態を
示す部分断面図である。

【図５】従来の反射型表示装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１・・・基板、２・・・基板、３・・・液晶、４・・・
画素電極、５・・・拡散反射層、６・・・樹脂膜、７・
・・対向電極、８・・・拡散透過層、９・・・カラーフ
ィルタ、１０・・・オーバコート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/30 Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９Ｄ 9/35 9/35 Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA08X FA11X FA14Y FB08 FC10 GA13 KA02 KA10 LA17 LA19 LA30 2H092 GA17 HA05 JA46 KA18 KB25 MA02 MA13 NA01 PA08 PA10 PA11 5C094 AA02 AA06 AA43 BA03 BA43 CA19 CA24 DA13 EA04 EA05 EA06 ED03 ED11 ED13 FA01 FA02 JA11 5G435 AA01 AA02 AA17 BB12 BB16 CC09 CC12 FF03 FF05 FF06 HH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の間隙を介して互いに接合した一対
の基板と、該間隙に保持された電気光学物質とからな
り、一方の基板は、複数の画素電極とこれを駆動するスイッ
チング素子とが形成されているとともに、各画素電極が
形成される領域の少くとも一部には光を散乱反射するた
めに凹凸パタンを有した拡散反射層が配されており、他方の基板は、各画素電極に対面する対向電極が形成さ
れているとともに、光を散乱透過するために透明粒子を
分散した拡散透過層が配されていることを特徴とする反
射型表示装置。
【請求項２】前記拡散透過層は、ヘイズ１０％以上の
散乱性能を有して該拡散反射層の光干渉を抑制するとと
もに、ヘイズ１００％以下の散乱性能を有して該拡散反
射層によって写し出される画像のボケを抑制することを
特徴とする請求項１記載の反射型表示装置。
【請求項３】前記拡散透過層は各画素電極に対応して
着色されており、カラーフィルタとしても機能すること
を特徴とする請求項１記載の反射型表示装置。
【請求項４】前記他方の基板は、各画素電極に対応し
て着色されたカラーフィルタを有しており、前記拡散透
過層は該カラーフィルタを被覆する様に形成されており
オーバコートとしても機能することを特徴とする請求項
１記載の反射型表示装置。
【請求項５】前記他方の基板は、各画素電極に対応し
て着色されたカラーフィルタと、該カラーフィルタを被
覆するオーバコートとを有し、前記拡散透過層は該カラ
ーフィルタと該オーバコートとの間に配されていること
を特徴とする請求項１記載の反射型表示装置。
【請求項６】前記他方の基板は各画素電極に対応して
着色されたカラーフィルタを有しており、前記拡散透過
層は該他方の基板と該カラーフィルタとの間に配されて
いることを特徴とする請求項１記載の反射型表示装置。
【請求項７】前記拡散透過層は、該他方の基板を間に
して該電気光学物質とは反対側に配されていることを特
徴とする請求項１記載の反射型表示装置。
【請求項８】前記拡散透過層は、接着層を兼ねている
ことを特徴とする請求項１記載の反射型表示装置。