JP3665263B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に透過モードによる表示と反射モードによる表示とが可能な透過反射両用型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特徴を生かして、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータなどのＯＡ機器、電子手帳などの携帯情報機器、あるいは液晶モニターを備えたカメラー体型ＶＴＲなどに広く用いられている。
【０００３】
これらの液晶表示装置は反射型と透過型に大別される。液晶表示装置は、ＣＲＴ（ブラウン管）やEL（エレクトロルミネッセンス）などの自発光型の表示装置ではなく、透過型は、液晶表示パネルの背後に配置された照明装置（いわゆるバックライト）の光を用いて表示を行い、反射型は、周囲光を用いて表示を行っている。
【０００４】
透過型液晶表示装置は、バックライトからの光を用いて表示を行うので、周囲の明るさに影響されることが少なく、明るい高コントラスト比の表示を行うことができるという利点を有しているものの、バックライトを有するので消費電力が大きいという問題を有している。通常の透過型液晶表示装置の消費電力の約５０％以上がバックライトによって消費される。また、非常に明るい使用環境（例えば、晴天の屋外）においては、視認性が低下してしまうか、あるいは、視認性を維持するためにバックライトの輝度を上げると消費電力がさらに増大するという問題があった。
【０００５】
一方、反射型液晶表示装置は、バックライトを有しないので、消費電力を極めて小さいという利点を有しているものの、表示の明るさやコントラスト比が周囲の明るさなどの使用環境によって大きく左右されるという問題を有している。特に、暗い使用環境においては視認性が極端に低下するという欠点を有している。
【０００６】
そこで、こうした問題を解決できる液晶表示装置として、反射型と透過型との両方のモードで表示する機能を持った液晶表示装置が、例えば特開平１１−１０１９９２号公報に開示されている。
【０００７】
この透過反射両用型液晶表示装置は、１つの絵素領域に、周囲光を反射する反射用絵素電極と、バックライトからの光を透過する透過用絵素電極とを有しており、使用環境（周囲の明るさ）に応じて、透過モードによる表示と反射モードによる表示との切り替え、または両方の表示モードによる表示を行うことができる。従って、透過反射両用型液晶表示装置は、反射型液晶表示装置が有する低消費電力という特徴と、透過型液晶表示装置が有する周囲の明るさに影響されることが少なく、明るい高コントラスト比の表示を行うことができるという特徴とを兼ね備えている。さらに、非常に明るい使用環境（例えば、晴天の屋外）において視認性が低下するという透過型液晶表示装置の欠点も抑制される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−１０１９９２号公報に開示されている両用型液晶表示装置は、反射モードによる表示の輝度を向上するために、反射電極の表面に凹凸を形成しており（例えば、上記公報の図６および図９）、その結果、反射領域内の液晶層の厚さのばらつきが特に大きく、最適な表示を実現するのが困難であった。また、凹凸による光の干渉を防止するためには、凹凸の形状を正確に制御する必要があり、製造コストが上昇するという問題もあった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その主な目的は、液晶層の厚さ、特に反射領域内の液晶層の厚さを正確に制御することが可能で、高品位の表示を実現できる透過反射両用型の液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層とを有し、表示を行うための複数の絵素領域を有する液晶表示装置であって、前記複数の絵素領域のそれぞれは、前記第１基板から入射する光を用いて透過モードで表示を行う透過領域と、前記第２基板側から入射する光を用いて反射モードで表示を行う反射領域とを有し、前記第１基板は、前記液晶層側に、前記透過領域を規定する透明電極領域と、前記反射領域を規定する反射電極領域とを有し、且つ、前記第１基板の前記透明電極領域および前記反射電極領域の前記液晶層側の表面はそれぞれ平坦であり、前記第２基板は、前記反射領域にのみ光拡散層を有し、前記液晶層側の前記反射領域および前記透過領域に透明電極を有し、且つ、前記第２基板の前記液晶層側の表面は前記透過領域内および前記反射領域内でそれぞれ平坦であり、そのことによって上記目的が達成される。
【００１１】
前記第２基板は透明基板を有し、前記光拡散層は前記透明基板の前記液晶層側に設けられている構成としてもよいし、あるいは、前記光拡散層は前記透明基板の観察者側（液晶層側とは反対側）に設けられている構成としてもよい。
【００１２】
前記第２基板の観察者側に偏光板を有する液晶表示装置であって、前記光拡散層が観察者側に設けられた構成においては、前記光拡散層は前記透明基板と前記偏光板との間に設けられていることが好ましい。さらに、前記光拡散層は、前記透明基板と前記偏光板とを互いに接着する接着層として機能することが好ましい。
【００１３】
前記光拡散層は、マトリクス材料と、前記マトリクス材料の屈折率と異なる屈折率を有する粒子とを含む、分散系光拡散層であることが好ましい。
【００１４】
前記第２基板が、透明基板とカラーフィルタ層とを有し、前記カラーフィルタ層は、前記光拡散層としても機能する構成としてもよい。
【００１５】
前記第２基板は、プラスチック基板を有し、前記プラスチック基板は、マトリクス材料と、前記マトリクス材料の屈折率と異なる屈折率を有する粒子とを含み、前記プラスチック基板が前記光拡散層としても機能する構成としてもよい。
【００１６】
前記反射領域内の前記液晶層の厚さは、前記透過領域の前記液晶層の厚さの２分の１であることが好ましい。
【００１７】
前記第２基板の観察者側に防眩層をさらに有する構成としてもよい。
【００１８】
前記第２基板の観察者側に防眩層を有する液晶表示装置であって、前記第２基板が透明基板を有する構成においては、前記光拡散層は前記透明基板と前記防眩層との間に設けられていることが好ましい。前記透明基板と前記防眩層との間に偏光板をさらに有する場合には、前記光拡散層は前記透明基板と前記偏光板との間に設けられていることが好ましい。
【００１９】
以下、本発明の作用を説明する。
【００２０】
本発明による液晶表示装置を構成する第１基板（バックライト側に配置される基板、例えばアクティブマトリクス基板）および第２基板（観察者側に配置される基板、例えばカラーフィルタ基板）の液晶層側の表面は、反射領域および透過領域のそれぞれの領域内で、平坦なので、それぞれの領域内の液晶層は一定の厚さを有する。従って、反射領域および透過領域のそれぞれの領域の液晶層の厚さをそれぞれの表示モードに最適の厚さに設定することができる。第２基板の反射領域にのみ設けられた光拡散層は、反射領域に入射する光を拡散するので、ペーパーホワイトの白表示を実現することができる。
【００２１】
本願明細書において、「平坦」とは、液晶層の厚さのばらつきに起因する表示品位の低下が発生しない程度に、液晶層の厚さを均一に規定する表面の状態を言う。具体的には、ある領域の表面の粗さ（例えば表面粗さ計で測定された凹凸の平均値）が、その領域の液晶層の厚さの１０分の１以下であるとき、その表面は平坦であるという。平坦な表面は鏡面である必要はない。
【００２２】
また、反射領域にのみ光拡散層を設けて、透過領域に光拡散層を設けないことにより、透過領域における光の利用効率が向上する。
【００２３】
また、光拡散層は、第２基板の液晶層側（「内側」とも称する）に設けてもよいし、逆に観察者側（「外側」とも称する）に設けてもよい。いずれの構成を採用するかは、以下に説明するそれぞれの構成の利点と欠点とを考慮し、液晶表示装置の用途に応じて適宜決定すればよい。
【００２４】
光拡散層を内側に設けた構成は、表示画像のぼやけ（輪郭が不鮮明になる現象）が生じにくいという利点がある反面、製造工程が複雑となりコストが上昇するという欠点がある。また、光拡散層を反射領域に選択的に配置する構成において、光拡散層の配置パターンのピッチが画素ピッチと近いと、光の干渉（モアレ）が生じやすいという問題があり、この問題は高精細な液晶表示装置で顕著となる。
【００２５】
一方、光拡散層を外側に設けた構成は、製造が容易で、設計変更や共用化に対応しやすく、低コストで製造できるという利点がある反面、表示画像のぼやけが生じやすいという欠点がある。表示画像のぼやけを抑制するために、薄い基板を用いることが好ましい。なお、光拡散層を外側に配置しても、反射層を基板の外側に配置した場合に生じる２重写りの問題は生じない。これは、光拡散層は反射層と異なり、入射光を正反射しないからである。
【００２６】
さらに、第２基板を構成する透明基板の観察者側に偏光板を有する液晶表示装置において、光拡散層を外側に設ける構成を採用する場合、光拡散層を透明基板と偏光板との間に配置することによって、表示画像のぼやけを最低限に抑制することができる。また、偏光板と透明基板とを互いに接着するための接着剤に光散乱機能を有する材料を用いることによって、製造工程を簡略化することができる。
【００２７】
光拡散層は、透明層または基板の表面を粗面化することによって形成できるが、マトリクス中にマトリクスの屈折率と異なる屈折率を有する粒子（充填剤）を分散することによっても形成することが好ましい。光拡散層をマトリクス中に粒子を分散した材料を用いて形成すると、表面が平坦な光拡散層を容易に形成できる。液晶表示装置の第２基板がカラーフィルタ層を有する場合には、カラーフィルタ層を形成するマトリクス材料に、マトリクス材料の屈折率と異なる屈折率を有する粒子を分散することによって、カラーフィルタ層を光拡散層としても機能させることができ、液晶表示装置の製造プロセスを簡略化することができる。また、プラスチック基板を用いる場合には、プラスチック基板を形成するマトリクス材料に、マトリクス材料の屈折率と異なる屈折率を有する粒子を分散することによって、プラスチック基板を光拡散層としても機能させることができ、液晶表示装置の製造プロセスを簡略化することができる。
【００２８】
偏光を用いた表示モード（単に「偏光モード」とも言う。）を行う液晶表示装置においては、反射領域の液晶層の厚さを透過領域の液晶層の厚さの２分の１とすることによって、反射領域を通過する光のリタデーションを透過領域を通過する光のリタデーションと一致させることができ、且つ、それぞれの領域における液晶層の厚さが一定なので、高品位の表示を実現することができる。
【００２９】
第２基板の観察者側に防眩層をさらに有する液晶表示装置においては、第２基板に光拡散層が設けられているので、観察者側から入射して反射電極領域によって反射され、反射領域を通過する光は、観察者側に出射する前に光拡散層を通過し、光拡散層によって拡散される。従って、防眩層の凹凸と絵素領域とによるモアレおよび防眩層の凹凸と反射領域とによるモアレの発生が抑制され、その結果、ざらつきのない表示が実現される。また、第２基板が透明基板を有する構成においては、光拡散層を透明基板と防眩層との間に設けると、上述のモアレの発生を抑制する効果が高い。透明基板と防眩層との間に偏光板をさらに有する場合には、光拡散層を透明基板と偏光板との間に設けることで、表示画像のぼやけを抑制することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照ながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態によって限定されるものではない。
【００３１】
(実施形態1)
実施形態１の液晶表示装置は、第１基板（バックライト側）に液晶層を間に介して対向するように配設された第２基板（観察者側）の内側（液晶層側）に光拡散層が配置されている。
【００３２】
本発明による実施形態１の液晶表示装置１００および１００’の模式的な断面構造を図１（ａ）および（ｂ）に示す。図１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明による液晶表示装置１００および１００’の断面図であり、図２は、液晶表示装置１００および１００’が有するアクティブマトリクス基板１００Ａの平面図を示す。
【００３３】
透過反射両用型の液晶表示装置１００および１００’は、図１（ａ）および（ｂ）に示したように、マトリクス状に配列された複数の絵素領域Ｐｘごとに透過領域Ｔｒと反射領域Ｒｆとを有しており、透過モードおよび反射モードで表示を行うことができる。透過モードおよび反射モードのいずれか一方のモードで表示を行うことも可能で、両方のモードで表示を行うこともできる。典型的には、液晶表示装置１００および１００’は、その両側に平行ニコルに配置された一対の偏光板（不図示）と、アクティブマトリクス基板１００Ａ側に設けられた照明装置（バックライト、不図示）とを有している。なお、図１（ａ）および（ｂ）は、１つの絵素領域Ｐｘを示している。図１（ｂ）に示した液晶表示装置１００’は、光拡散層３０の構成が図１（ａ）に示した液晶表示装置１００と異なる。
【００３４】
図１（ａ）に示したように、液晶表示装置１００は、アクティブマトリクス基板１００Ａと対向基板（「カラーフィルタ基板」とも言う。）１００Ｂと、これらの間に設けられた液晶層２４とを有している。
【００３５】
アクティブマトリクス基板１００Ａは、図２に示したように、液晶表示装置１００の透過領域Ｔｒを規定する透明電極領域２０と、反射領域Ｒｆを規定する反射電極領域２２とを有している。絵素領域Ｐｘは透過領域Ｔｒと反射領域Ｒｆとから構成され、絵素電極領域１は透明電極領域２０と反射電極領域２２とから構成されている。絵素電極領域１、透明電極領域２０および反射電極領域２２は、アクティブマトリクス基板１００Ａの領域として定義され、絵素領域Ｐｘ、透過領域Ｔｒおよび反射領域Ｒｆは、液晶表示装置１００の領域として定義される。
【００３６】
透明電極領域２０は、透明電極２１を有し、反射電極領域は金属層２３を有している。金属層２３は透明電極２１と接触して形成されており、金属層２３は透明電極２１を介してＴＦＴ４のドレイン電極１６に電気的に接続されており、反射電極として機能する。すなわち、透明電極２１と金属層２３とが絵素電極として機能する。透明電極２１は、例えばＩＴＯなどの透明導電材料から形成され、金属層２３は、例えば、Ａｌなどの高反射率金属から形成される。
【００３７】
なお、一般に、反射電極領域２２を規定する金属層２３はドレイン電極１６と電気的に接続される必要は無く、金属層２３自身が反射電極として機能する必要はない。例えば、金属層２３の下部に絶縁層（不図示）を設けて、別途形成した透明電極を用いて、反射領域Ｒｆ内の液晶層２４に電圧を印加する構成にしても良い。
【００３８】
図１（ａ）に示したように、アクティブマトリクス基板１００Ａは、ガラス基板などの透明絶縁性基板１１を有し、この透明基板１１上に、ゲート配線２、ゲート電極１２および補助容量電極８が形成されている。さらに、これらを覆うようにゲート絶縁膜７が形成されている。ゲート電極１２上に位置するゲート絶縁膜７上に、半導体層１３、チャネル保護層１４、ソース電極１５およびドレイン電極１６が形成されており、これらが、ＴＦＴ４を構成している。ＴＦＴ４のソース電極１５はソース配線３に、ドレイン電極１６は接続電極５に、それぞれ電気的に接続されている。ソース配線３および接続電極５は、いずれも、透明導電層１７および金属層１８とからなる２層構造を有している。
【００３９】
ＴＦＴ４が形成された透明基板１１の表面のほぼ全面を覆うように層間絶縁膜１９が形成されており、層間絶縁膜１９の表面は平坦化されている。この層間絶縁膜１９の平坦な表面に、透明電極２１が形成されており、透明電極２１上に金属層２３が形成されている。透明電極２１は層間絶縁膜１９に設けられたコンタクトホール６において接続電極５と電気的に接続され、接続電極５を介してドレイン電極１６に電気的に接続されている。金属層２３は、透明電極２１を介して、ドレイン電極１６に電気的に接続されている。
【００４０】
層間絶縁膜１９を形成することによって、基板１００Ａの表面を平坦にするとともに、下部に形成されたＴＦＴ４や種々の配線と金属層２３とを絶縁できるので、ＴＦＴ４やゲート配線２、ソース配線３および接続電極５の上部にも金属層２３を形成することが可能となり、それによって表示面積を増加することができる。
【００４１】
なお、アクティブマトリクス基板１００Ａは一例に過ぎず、ＴＦＴ４の構成や接続電極５の構成は適宜変更できる。また、透明電極領域２０および反射電極領域２２のそれぞれの液晶層２４側の表面が平坦であれば、公知の他のアクティブマトリクス基板を広く適用できる。
【００４２】
なお、アクティブマトリクス基板１００Ａの透明電極領域２０および反射電極領域２２のそれぞれの全体が平坦であることが好ましい。しかしながら、例えば、コンタクトホール６上で段差が形成される場合がある。この場合、厚さが異なる領域の面積が他の領域の全面積（例えば、反射電極領域の全面積）の１０％以下であれば、表示品位の低下は視認されないので、許容できる。
【００４３】
アクティブマトリクス基板１００Ａは公知の材料を用いて公知の方法で製造することができる。また、必要に応じて、アクティブマトリクス基板１００Ａの液晶層２４側の表面に配向層（不図示）が形成される。
【００４４】
液晶表示装置１００の対向基板１００Ｂは、図１（ａ）に示したように，ガラス等からなる透明絶縁性基板９の液晶層２４側に、カラーフィルタ層１０および光拡散層３０とを有している。また、対向基板１００Ｂは、液晶層２４に電圧を印加するための単一の対向電極（不図示）をほぼ全面に有している。対向電極は、典型的には、カラーフィルタ層１０の液晶層２４側に設けられる。カラーフィルタ層１０は、典型的には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の色層と、それらの間隙に設けられたブラックマトリクスとを有している（いずれも不図示）。このカラーフィルタ層１０や対向電極（不図示）は公知の材料を用いて公知の方法で形成される。
【００４５】
対向基板１００Ｂが有する光拡散層３０は、対向基板１００Ｂのほぼ全面に形成されている。すなわち、対向基板１００Ｂの反射領域Ｒｆだけでなく透過領域Ｔｒにも形成されている。
【００４６】
反射領域Ｒｆに形成された光拡散層３０は、液晶表示装置１００に入射する周囲光を拡散することによって、ペーパーホワイトに近い白表示を実現する。また、透過領域Ｔｒに形成された光拡散層３０は、液晶表示装置１００に入射する周囲光を拡散することによって、液晶表示装置１００の透過領域Ｔｒにおける表面反射を抑制し、ざらつきやぎらつきのない表示を実現することができる。すなわち、透過領域Ｔｒに形成された光拡散層３０は、アンチグレア効果を発揮する。
【００４７】
光拡散層３０は、図１（ｂ）に示した液晶表示装置１００’のように、液晶表示装置１００’の反射領域Ｒｆにのみ選択的に設けてもよい。この構成を採用すると、透過領域Ｔｒを通過する光が拡散されることがないので、光の利用効率が向上する。透過領域Ｔｒに光拡散層３０を設けるか否かは液晶表示装置の用途に応じて適宜選択すればよい。なお、液晶表示装置１００’は、対向基板１００Ｂ’の光拡散層３０が反射領域Ｒｆにのみ設けられている点において、先に説明した液晶表示装置１００と異なるだけなので、他の構成についての説明は省略する。
【００４８】
上述したように光拡散層３０を透明基板９の液晶層２４側に設けることにより、透明基板９の厚さによる視差を抑制し、表示画像のぼやけを抑制することができる。
【００４９】
光拡散層３０は、透明なマトリクス材料（例えば、アクリル系樹脂）に、マトリクス材料の屈折率と異なる屈折率を有する充填剤（フィラー）を分散させた材料を用いて形成することが好ましい（以下、このように形成された光拡散層を「分散系光拡散層」と称す。）。透明な材料（例えば、ＳｉＯ₂などの無機系材料）からなる薄膜の表面をサンドブラスタなどで粗面化処理した材料を用いる（以下、「粗面化光拡散層」と称す。）構成と比較し、分散系光拡散層は均一な厚さに形成しやすく、液晶層２４の厚さのばらつきを抑制する効果が大きいので好ましい。さらに、表面が平坦な分散系光拡散層３０は、表面に凹凸を有する粗面化光拡散層よりも、後方散乱に対する前方散乱の割合を大きくできるので、後方散乱による白ひかり（拡散層が明るく視認される現象）が抑制され、高コントラスト比で明るい表示が実現される。
【００５０】
分散系光拡散層３０を形成するマトリクス材料および充填剤はともに無色透明であることが好ましい。透明基板９の液晶層３０側に設けられる光拡散層３０は、液晶表示装置１００および１００’の製造プロセスにおいて、熱処理工程や、化学処理工程を経るので、これらの工程に対して十分な安定性を有するマトリクス材料および充填剤を用いることが好ましい。具体的には、２００℃以上の耐熱性、水、弱アルカリ、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの化学薬品に対する安定性を備えていることが好ましい。
【００５１】
分散系光拡散層３０を形成するマトリクス材料としては、種々の高分子材料（例えば、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アミノ樹脂）を好適に用いることができる。図１（ｂ）に示したように、反射領域Ｒｆに選択的に光拡散層３０を形成する場合には、一旦全面に形成した光拡散層３０をフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングすることが生産性の観点から好ましく、感光性や現像性（エッチング性）を有する材料を用いることが好ましい。
【００５２】
充填剤としては、シリカなどの無機充填剤や、ポリイミドやポリサルフォンなどの有機充填剤を用いることができる。また、充填剤としては、平均粒径が０．５μｍ〜２．０μｍの粒子状の充填剤が好ましい。平均粒径が０．５μｍよりも小さいと光拡散性能が低下することがあり、２．０μｍを越えると、光拡散層の膜厚の制御が困難になったり、拡散層の表面の平坦性が低下することがある。充填剤の添加量は、マトリクス材料との屈折率差にも依存し、十分な光拡散性および光透過率が得られる範囲で適宜設定すればよい。充填剤の添加量が多すぎると、光拡散層の光拡散性は上昇するが、光拡散層自体の光透過率が低下する。十分に明るい表示を実現するためには、光拡散層自体の透過率（可視光領域）は、９０％以上あることが好ましい。光拡散層の厚さは、十分な光拡散性能を得るために、１μｍ〜８μｍの範囲内にあることが好ましい。上述した光拡散層の透過率は、実際に形成する光拡散層の厚さに対する値である。なお、上記の透過率は、光拡散層の後方から完全拡散光を入射し、光拡散層を透過した光を、光拡散層の法線方向において集光角２°で受光することによって求められた透過光量の光拡散層が無い場合に求められた入射光量との百分率として求めた。透過率の測定は、例えば、ＴＯＰＣＯＮ社製の輝度計ＢＭ７を用いて測定することができる。
【００５３】
光拡散層３０は、公知の薄膜形成方法を用いて形成することができる。例えば、上述した樹脂と充填剤とを溶媒に溶解・分散した溶液をスピンコート法を用いて基板上に塗布してもよいし（コーティング法）、充填剤が分散された樹脂のドライフィルムを基板上に貼り付けてもよい（フィルム貼り付け法）。
【００５４】
光拡散層３０は、種々の位置に設けることができる。図３を参照しながら、光拡散層３０を設ける位置の例を説明する。
【００５５】
光拡散層３０は、図３（ａ）に示したように、透明基板４０とカラーフィルタ層４２との間に設けても良いし、図３（ｂ）に示したように、カラーフィルタ層４２と対向電極４４との間に設けてもよく、さらに、図３（ｃ）に示したように、対向電極４４と配向層４６との間に形成してもよい。また、図３（ａ）〜（ｃ）に示した上記の３つの層構造において、カラーフィルタ層４２と対向電極４４とが入れ代わってもよい。
【００５６】
これらの光散乱層３０を上述した分散系材料を用いて形成すると、表面粗さ（厚さのばらつき）が液晶層の厚さの１０分の１以下（例えば、０．１５μｍ以下）の光散乱層３０を容易に形成することができる。液晶層の厚さは、表示モード（用いる液晶材料）によって異なるが、一般に１．５μｍ〜１０μｍ程度の範囲にあるので、分散系光散乱層を用いることにより、それぞれの表示モードに応じた最適な液晶層厚さを均一に有する液晶表示装置を容易に実現することができる。
【００５７】
また、分散系材料を用いて形成された光拡散層３０の平坦な表面においては散乱（後方散乱）がほとんど発生せず、光散乱層３０の内部で効果的に散乱（前方散乱）される。その結果、コントラスト比の高い表示を反射モードで実現することができる。また、図３（ｃ）に示した配置においては、光拡散層３０を電気的絶縁層として利用することができる。すなわち、ＳＴＮ型液晶表示装置などにおいて駆動用電極と配向層との間に形成されるオーバーコート層として、光拡散層３０を利用することができる。
【００５８】
光拡散層３０をカラーフィルタ層（典型的には厚さ１μｍ〜２μｍ）に隣接させて（上または下に）配置すると、カラーフィルタ層と光拡散層との間の視差はほとんど無く、画像のぼやけは発生せず、高品位の表示を実現することができる。また、反射板の表面に凹凸を設ける必要が無いので、従来の反射板の表面に凹凸を形成する構成において発生した、凹凸によって反射された光が互いに干渉し、この干渉がアンチグレア膜を介することによって顕著になり、ざらついた表示に観察される、という現象の発生も抑制される。
【００５９】
次に、液晶表示装置１００および１００’の液晶層２４の厚さ（「セルギャップ」とも言う。）の制御について説明する。
【００６０】
液晶表示装置１００および１００’の反射領域Ｒｆにおける液晶層２４の厚さｄｒは、透過領域Ｔｒにおける液晶層２４の厚さｄｔの１／２に設定されている。これは、反射モードの表示に利用される周囲光は、図１中の上側（対向基板１００Ｂおよび１００Ｂ’側）から入射し、液晶層２４を通過した後、金属層２３で反射され、再び液晶層２４を通過した後、対向基板１００Ｂおよび１００Ｂ’から出射されるので、液晶層２４を２回通過する。従って、反射領域Ｒｆ内の液晶層２４の厚さｄｒを透過領域Ｔｒの液晶層２４の厚さｄｔの１／２とすることによって、反射モードの表示に利用される光と透過モードの表示に利用される光の光路長を一致させることができる。液晶層２４による偏光方向の変化（回転）を利用して表示を行うモード（例えば、ＴＮモード、ＳＴＮモード、垂直配向モードを含むＥＣＢモード）では、それぞれの絵素領域Ｐｘにおいて、反射領域Ｒｆを通過した光の偏光方向と、透過領域Ｔｒを通過した光の偏光方向とを互いに一致させることによって、高品位の表示を実現することができる。
【００６１】
上述した液晶層２４の厚さの条件を十分に満足させるためには、透過領域Ｔｒおよび反射領域Ｒｆのそれぞれにおいて、液晶層２４の厚さ（ｄｔおよびｄｒ）が一定であることが好ましい。本発明による液晶表示装置１００および１００’が有するアクティブマトリクス基板１００Ａは、上述したように、透明電極領域２０および反射電極領域２２の液晶層２４側の表面は平坦であり、且つ、対向基板１００Ｂおよび１００Ｂ’に設けられた光拡散層３０の液晶層２４側表面も平坦であるので、液晶層２４の厚さは、透過領域Ｔｒおよび反射領域Ｒｆのそれぞれにおいて一定であり、高品位の表示を実現することができる。
【００６２】
具体的には、本発明の液晶表示装置１００および１００’の液晶層２４の透過領域Ｔｒおよび反射領域Ｒｆのそれぞれにおける厚さのばらつきは、標準偏差σ（面内２５点の厚さを測定）で０．０３〜０．０５と非常に小さな値が得られる。一方、上述した特開平１１−１０１９９２号公報に開示されている凹凸表面を有する反射板を用いた液晶表示装置の反射領域における液晶層のばらつきは、標準偏差σが０．１２〜０．１５と大きく、液晶層の厚さの１０分の１を超えるものもある。このことから分かるように、本発明による透過反射両用型の液晶表示装置１００および１００’は、従来のものよりも高品位の表示を実現することができる。
【００６３】
次に、図４（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による液晶表示装置２００および２００’の液晶層２４の厚さ（セルギャップ）の制御方法を説明する。
【００６４】
液晶表示装置２００および２００’は、それぞれのアクティブマトリクス基板２００Ａが、図１（ａ）および（ｂ）に示したアクティブマトリクス基板１００Ａの金属層２３に代えて、絶縁層４８とその上に形成された金属層２３’を有している点において、液晶表示装置１００および１００’と異なる。液晶表示装置２００および２００’のその他の構成要素は、それぞれ液晶表示装置１００および１００’の構成要素と実質的に同じなので、同一の参照符号をその説明をここでは省略する。
【００６５】
図４（ａ）に示した液晶表示装置２００のように、光拡散層３０が対向基板１００Ｂのほぼ全面に形成されている場合、絶縁層４８の厚さ（Ｄ１）とスペーサ５２の直径（Ｄ２）とを等しくすれば、下記の式（１）に示すように、反射領域Ｒｆにおける液晶層２４の厚さｄｒ（＝Ｄ２）を透過領域Ｔｒにおける液晶層２４の厚さｄｔの１／２とすることができる。なお、金属層２３’の厚さは絶縁層４８の厚さに比べ非常に薄いので無視できる。
【００６６】
Ｄ１＋Ｄ２＝ｄｔ （Ｄ１＝Ｄ２＝ｄｒ） ・・・（１）
一方、図４（ｂ）に示した液晶表示装置２００’のように、光拡散層３０が反射領域Ｒｆにのみ選択的に形成されている場合、下記の式（２）に示すように、スペーサ５２の直径Ｄ２が、絶縁層４８の厚さＤ１’と光拡散層３０の厚さＤ３との和に等しくなるように設定すれば、反射領域Ｒｆにおける液晶層２４の厚さｄｒ（＝Ｄ２）を透過領域Ｔｒにおける液晶層２４の厚さｄｔの１／２とすることができる。
【００６７】
Ｄ１’＋Ｄ２＋Ｄ３＝ｄｔ （Ｄ１’＋Ｄ３＝Ｄ２＝ｄｒ） ・・・（２）
なお、上記の関係は理想的な設計上の関係であり、実際に液晶セルを製造すると、加工精度の影響で、上記の関係が満足されないことがある。しかしながら、反射領域Ｒｆにおける液晶層２４の厚さｄｒと透過領域Ｔｒにおける液晶層２４の厚さｄｔがそれぞれ設計値の１５％のずれ範囲内であれば、従来のよりも高品位の表示を実現することができる。
【００６８】
以下に、本実施形態の液晶表示装置で用いられる光拡散層３０および反射電極領域２２の他の構成例を説明する。反射電極領域２２は、実施形態１の液晶表示装置１００および２００で例示したように、単一の金属層２３を用いて形成してもよいし、絶縁層４８とその上に形成された金属層２３’を用いて形成してもよい。それぞれ、金属層２３の厚さまたは絶縁層４８の厚さを調節することによって、反射領域Ｒｆ内の液晶層２４の厚さを調整することができる。以下では、簡単さのために、透明電極領域２０および反射電極領域２２の詳細な構造の説明を省略する。また、以下の図面において、実施形態１の液晶表示装置の構成要素と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、ここでの説明を省略する。
【００６９】
図５に示す液晶表示装置３００は、図１（ｂ）に示した液晶表示装置１００’と同様に、反射領域Ｒｆにのみ選択的に光拡散層３０が形成されている。但し、反射領域Ｒｆ内の液晶層２４の厚さは、光拡散層３０の厚さで調整されている。この液晶表示装置３００は、液晶表示装置１００’と同様に、透過領域Ｔｒには光拡散層３０が形成されていないので、透過領域Ｔｒを通過する光が拡散されることによって生じる光のロスがなく、光の利用効率が向上する。
【００７０】
図６に示す液晶表示装置４００は、反射領域Ｒｆに選択的に形成された光拡散層３０と透過領域Ｔｒに選択的に形成された透明層５４とを有している。透明層５４は、光拡散層３０と同じ厚さを有しており、平坦な面を形成している。この光拡散層３０および透明層５４とが形成する平坦な面上にカラーフィルタ層１０が形成されている。反射領域Ｒｆ内の液晶層２４の厚さは、反射電極領域２２の厚さで調整される。透明層５４は、分散系光拡散層のマトリクス材料と同様に、
例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂を用いて形成することができる。この構成は、光拡散層が設けれる基板（観察者側基板）の液晶層側表面が平坦なので、液晶層の厚さの制御が比較的容易であるという利点を有している。
【００７１】
図７に示す液晶表示装置５００が有するカラーフィルタ層６０は、光を拡散する機能を有する光拡散カラーフィルタ領域６０ａと、通常のカラーフィルタ領域６０ｂとを有している。光拡散カラーフィルタ領域６０ａは、反射領域Ｒｆに対応して選択的に設けられている。このように、カラーフィルタ層６０の一部に光拡散機能を付与することによって、構造を単純化することができる。光拡散カラーフィルタ層６０ａは、通常のカラーフィルタ層を形成する材料中に、屈折率の異なる充填剤を分散した材料を用いて形成することができる。例えば、一般的なカラーフィルタ層用材料に、粒径が１μｍの粒子状充填剤（例えば、シリカ）を３０ｗｔ％添加した分散系材料を用いて、厚さ約１．７μｍのカラーフィルタ層を形成することによって、光拡散カラーフィルタ層６０ａを形成することができる。光拡散カラーフィルタ層６０ａは、充填剤を分散させていないカラーフィルタ層６０ｂと同等の表面平滑性と膜厚均一性を有している。
【００７２】
勿論、図８に示した液晶表示装置６００のように、対向基板のほぼ全面に光拡散カラーフィルタ層６０ａを有するカラーフィルタ層６０’を設けても良い。光拡散カラーフィルタ層６０ａを反射領域Ｒｆに選択的に設けるか全面に設けるかの選択は、光拡散層３０の場合と同様に、液晶表示装置の用途に応じて適宜選択すればよい。
【００７３】
図９に示す液晶表示装置７００は、対向基板側のガラス基板６２が凹凸表面（光拡散層）６４を有している。ガラス基板（例えば、＃１７３７：コーニング社製）６２の表面の、反射領域Ｒｆに対応する領域に、ランダムな凹凸が選択的に形成されている。このランダムな凹凸は、たとえば、サンドブラスト法によって形成することができる。サンドブラスト法を用いて形成された凹凸は、面内の大きさ（直径に近似できる）が約２〜５μｍの範囲内で、深さが約０．５〜１μｍの範囲内にあり、その中心の面内の分布はランダムである。また、凹凸が形成されたガラス基板６２の表面に、ガラス基板６２の屈折率と異なる屈折率を有する平坦化膜（例えば、ＳｉＯ₂からなる）を設けることによって、光を拡散する能力が向上する。このような構成においては、ガラス基板６２の凹凸表面および、凹凸表面と平坦化膜（不図示）との組合わせが、光拡散層として機能する。なお、図９に示した例では、光拡散層６４は反射領域Ｒｆ内に選択的に形成されているが、上述した他の構成と同様に、基板のほぼ全面に、光拡散層６４を形成してもよい。また、ガラス基板６２に代えて、プラスチック基板を用いてもよい。
【００７４】
また、図１０に示す液晶表示装置８００のように、偏光機能付プラスチック基板７０を用いることによって、対向基板側の偏光板（不図示）を省略し、構造を簡略化することができる。なお、プラスチック基板７０はその製法上の理由からリタデーションを有することが多く、コントラスト比の観点から、リタデーション（位相差）ができるだけ小さいプラスチック基板を用いることが好ましい。液晶表示装置８００は、偏光機能付の基板７０を用いたこと以外は、実施形態１の液晶表示装置１００と同じ構造を有している。偏光機能を有するプラスチック基板７０は、上述した他の液晶表示装置にも用いることができる。
【００７５】
図１１に示す液晶表示装置９００のように、対向基板に用いられる透明絶縁性基板に光拡散機能を有するものを用いることもできる。液晶表示装置９００が有するプラスチック基板８０は、充填剤を分散させた高分子材料から形成されており、光拡散機能を有する。プラスチック基板８０は、例えば、ＰＥＴ樹脂やＰＥＳ樹脂（マトリクス材料）に、シリカ系の粒子状充填剤（平均粒径１μｍ）を１５〜２０ｗｔ％分散させた材料を用いて形成される。
【００７６】
図７〜図９および図１１に示した液晶表示装置は、別途光拡散層を形成する必要がないので、実施形態１の液晶表示装置の有する利点に加えて、製造プロセスを簡略化できる（製造コストを低減できる）という利点や、液晶表示装置を薄くできるという利点を有している。また、図１０の液晶表示装置８００が有する偏光機能付プラスチック基板を用いることによって、偏光板を１枚省略することができ、製造プロセスの簡略化および液晶表示装置の薄型化をさらに進めることができる。
（実施形態２）
実施形態２の液晶表示装置は、第１基板（バックライト側）に液晶層を間に介して対向するように配設された第２基板（観察者側）の外側（観察者側）に光拡散層が配置されている点において、実施形態１の液晶表示装置と異なる。実施形態２の液晶表示装置を示す図面において、実施形態１の液晶表示装置の構成要素と実質的に同一の機能を有する構成要素には同一の参照符号を付し、その説明をここでは省略する。
【００７７】
本発明による実施形態２の液晶表示装置１０００および１０００’の模式的な断面構造を図１２（ａ）および（ｂ）に示す。図１２（ａ）および（ｂ）に示した液晶表示装置１０００および１０００’はそれぞれ、図４（ａ）および（ｂ）に示した液晶表示装置２００および２００’の光拡散層３０を透明基板９の外側（観察者側）に配置したものに相当する。
【００７８】
なお、図１２（ｂ）に示したように、光拡散層３０を反射領域Ｒｆに対応して選択的に設け、且つ、光拡散層３０を透明基板９の外側に設ける構成においては、光拡散層３０を反射領域Ｒｆよりもやや大きく形成することが好ましい。すなわち、金属層２３’に斜め入射する光、あるいは金属層２３’から斜め出射される光のほとんどが光拡散層３０を通過するように、光拡散層３０と金属層（反射層）２３’との距離が透明基板９の厚さ分（例えば、０．７ｍｍ）増加するのに伴って、光拡散層３０の面積を大きくすることが好ましい。反射領域Ｒｆに対応して設けられる光拡散層２３’の広さは、液晶表示モード等も考慮して適宜設定され得る。
【００７９】
液晶表示装置１０００および１０００’は、透明基板９の内側に光拡散層３０を設けた実施形態１の液晶表示装置２００および２００’に比較し、製造が容易で、設計変更や共用化に対応しやすく、低コストで製造できるという利点がある。すなわち、基板１００Ａおよび１００Ｂを貼り合わせ工程や液晶注入工程を経た後、透明基板９の外側表面に光拡散層３０を形成すればよいので、光拡散層３０の形成工程によって、液晶表示装置の製造歩留まりが低下することがない。また、光拡散層３０は、実施形態１と同様に種々の方法で形成することができるが、特に、光拡散層３０をフィルムを用いて形成する場合、光拡散層用のフィルムを種々のタイプの（例えばパネルサイズが異なる）液晶表示装置に共通に用いることができるし、液晶表示装置の設計変更に容易に対応することができる。
【００８０】
製造工程を簡略化できる効果（低コスト化の効果）は、液晶表示装置１０００のように表示領域全体に光拡散層３０を設けた構成の方が、液晶表示装置１０００’のように選択的に光拡散層３０を設けた構成よりも高い。特に、図１３に示した液晶表示装置１１００のように、一対の偏光板９０ａおよび９０ｂを備える液晶表示装置においては、透明基板９の外側に設けられる偏光板９０ａを透明基板９に接着するための接着剤に光散乱機能を有する材料を用いることによって、光散乱層３０ａを接着層として用いることができるので、製造工程をさらに簡略化できる。また、画像表示のぼやけをできるだけ抑制するためにも、光拡散層３０は透明基板９に隣接して配置することが好ましく、表示画像のぼやけを抑制するという観点からも、光拡散層３０ａを偏光板９０ａと透明基板９との接着層として利用する構成は効果的である。
【００８１】
接着剤として機能し得る光拡散層の材料としては、種々の樹脂系接着剤（マトリクス材料となる）に充填剤を添加した、分散系材料を好適に用いることができる。樹脂系接着剤としては、例えば、フェノール系接着剤、アクリル系接着剤、ポリイミド系接着剤、エポキシ系接着剤やシリコン系接着剤を用いることができる。充填剤としては、実施形態１の分散系光拡散層用の充填剤と同様の材料を広く用いることができる。
【００８２】
図１４に本実施形態の他の液晶表示装置１２００の模式的な断面図を示す。液晶表示装置１２００は、図９に示した実施形態１の液晶表示装置７００の光拡散層６４（凹凸表面）が、ガラス基板６２の外側に形成されている。液晶表示装置１２００は、液晶表示装置７００と実質的に同様の方法で形成することができる。
【００８３】
なお、図１２に示したように、光拡散層６４を反射領域Ｒｆに対応して選択的に設ける構成においては、図１２（ｂ）に示した液晶表示装置１０００’の光拡散層３０と同様に、反射領域Ｒｆに対応する光拡散層６４の面積を反射領域Ｒｆの面積よりも大きくすることが好ましい。
【００８４】
また、凹凸が形成されたガラス基板６２の表面に、ガラス基板６２の屈折率と異なる屈折率を有する平坦化膜（例えば、ＳｉＯ₂からなる）を設けることによって、光を拡散する能力が向上する。このような構成においては、ガラス基板６２の凹凸表面および、凹凸表面と平坦化膜（不図示）との組合わせが、光拡散層として機能する。ガラス基板６２の外側に偏光板を有する構成においては、偏光板（不図示）をガラス基板６２の外側表面に接着するための接着層の材料として、ガラス基板６２の屈折率と異なる屈折率を有する透明な材料を用いることによって、接着層を上記平坦化膜として機能させることができる。
【００８５】
なお、図１４に示した例では、光拡散層６４は反射領域Ｒｆに対応して選択的に形成されているが、上述した他の構成と同様に、基板のほぼ全面に、光拡散層６４を形成してもよい。また、ガラス基板６２に代えて、プラスチック基板を用いてもよい。
（実施形態３）
実施形態３の液晶表示装置は、実施形態２の液晶表示装置と同様に、第２基板（観察者側）の外側（観察者側）に光拡散層を有しているが、第２基板の外側の表面に防眩層（アンチグレア膜）をさらに有している点において、実施形態２の液晶表示装置と異なる。実施形態３の液晶表示装置を示す図面において、実施形態１および２の液晶表示装置の構成要素と実質的に同一の機能を有する構成要素には同一の参照符号を付し、その説明をここでは省略する。また、説明の簡明さのために、透明電極領域２０および反射電極領域２２の詳細な構造の説明も省略する。
【００８６】
本発明による実施形態３の液晶表示装置１３００の模式的な断面構造を図１５に示す。図１５に示した液晶表示装置１３００は、図１２（ａ）に示した液晶表示装置１０００の観察者側の表面に防眩層（アンチグレア膜）９４を設けたものに相当する。
【００８７】
実施形態３の液晶表示装置１３００の観察者側の表面に設けられた防眩層９４は、透明材料から形成されており、表面に凹凸形状を有している。この防眩層９４は、主に観察者側から入射する外光（周囲光）を拡散反射（散乱）する。その結果、液晶表示装置１３００の観察者側の表面での周囲光の鏡面反射（正反射）が抑制され、周囲の像の写り込みがなく視認性の良い表示が実現される。
【００８８】
防眩層９４としては、例えば日東電工社製ＡＧＳ１や、日東電工社製ＡＧ３０
が用いられる。防眩層９４の光学的な特性は、所望するアンチグレア効果の程度に応じて設定されており、防眩層９４の凹凸のピッチ（平均山谷間隔）は、約３０μｍから約１５０μｍの範囲内にあって、ある程度の分布を有している。例えば、上述の日東電工社製ＡＧＳ１の凹凸のピッチは、約４７μｍ〜約５２μｍの分布を有し、日東電工社製ＡＧ３０の凹凸のピッチは、約９５μｍ〜約１４０μｍの分布を有する。
【００８９】
従来の構成を有する液晶表示装置、特に絵素ピッチ（横方向または縦方向のピッチのいずれか）が約１２０μｍ以下の液晶表示装置においては、上述のような表示を実現するために防眩層を設けた場合、表示画面にざらつきが発生することがあった。この表示不良は周囲光が強いほど顕著になるため、晴天下の屋外などでの使用時に表示品位が低下してしまう。
【００９０】
本願発明者は、この表示不良が、凹凸形状を有する防眩層と、マトリクス状に配列された複数の絵素領域とによるモアレの発生に起因していることを見出した。モアレは、複数の周期構造が重畳されたときに生じる光の干渉に起因する。
【００９１】
上述の表示不良は、透過型液晶表示装置においても反射型液晶表示装置においても発生するが、とりわけ、絵素領域ごとに透過モードの表示を行う透過領域と反射モードの表示を行う反射領域とを有する透過反射両用型液晶表示装置においては、この表示不良が一層顕著になる。この理由を以下に説明する。
【００９２】
透過反射両用型液晶表示装置においては、絵素領域ごとに透過領域と反射領域とが形成されているので、複数の絵素領域が周期的なパターンで配列されているとともに、複数の透過領域および複数の反射領域もそれぞれ周期的なパターンで配列されている。従って、防眩層の凹凸と、絵素領域、透過領域および反射領域と、によるモアレが発生し、その結果、表示不良が顕著になっていると考えられる。なお、この表示不良は、防眩層の凹凸のピッチと、上述の周期構造のピッチとの差が小さいほど顕著になる。
【００９３】
本発明による液晶表示装置１３００においては、対向基板１００Ｂは光拡散層３０を有しており、実施形態１および２の液晶表示装置と同様に、ペーパーホワイト表示が実現される。さらに、この光拡散層３０によって、上述のモアレの発生が抑制され、そのことによってざらつきのない表示が実現される。
【００９４】
つまり、本発明による液晶表示装置１３００においては、対向基板１００Ｂに光拡散層３０が設けられているので、バックライトから入射して透過領域Ｔｒを透過する光と、観察者側から入射して反射電極領域２２によって反射され、反射領域Ｒｆを透過する光とは、観察者側に出射する前に光拡散層３０を透過し、光拡散層３０によって拡散される。従って、防眩層９４の凹凸と絵素領域Ｐｘとによるモアレ、防眩層９４の凹凸と透過領域Ｔｒとによるモアレ、および、防眩層９４の凹凸と反射領域Ｒｆとによるモアレの発生が抑制され、その結果、ざらつきのない表示が実現される。
【００９５】
上述のモアレの発生を抑制する効果は、図１５に示す液晶表示装置１３００のように対向基板１００Ｂの外側（観察者側）に光拡散層３０を設けた構成の方が、対向基板１００Ｂの内側（液晶層側）に光拡散層３０を設ける構成よりも高い。また、モアレの発生を抑制するためには、光拡散層３０は、対向基板１００Ｂのほぼ全面に形成されていることが好ましい。
【００９６】
また、図１６に示す液晶表示装置１４００のように、一対の偏光板９０ａおよび９０ｂを備える液晶表示装置においては、表示画像のぼやけを抑制するために、透明基板９の外側に設けられる偏光板９０ａと透明基板９との間に光拡散層３０を設けることが好ましい。さらに、製造工程を簡略化する観点からは光拡散層３０が偏光板９０ａと透明基板９との接着層を兼ねることが好ましい。
【００９７】
本実施形態の液晶表示装置においても、絵素領域Ｐｘにおける透過領域Ｔｒおよび反射領域Ｒｆの配置は、液晶表示装置の仕様に応じて適宜設定すればよい。以下に、透過領域Ｔｒおよび反射領域Ｒｆの配置例と、その配置例において存在し、上述のモアレの発生の原因になる周期構造とについて説明する。
【００９８】
まず、図１７に示すように、透過領域Ｔｒが絵素領域Ｐｘの中央に設けられ、反射領域Ｒｆが透過領域Ｔｒを囲むように設けられていてもよい。このように配置されている場合、絵素領域Ｐｘの縦方向（長手方向）については、所定の絵素ピッチで絵素領域Ｐｘが配列された周期構造が存在するとともに、所定の幅Ｔ₁を有する透過領域Ｔｒが所定の間隔Ｔ₂で配列された周期構造と、所定の幅Ｒ₁を有する反射領域Ｒｆが所定の間隔Ｒ₂で配列された周期構造とが存在する。絵素領域Ｐｘの横方向（短手方向）についても同様に複数の周期構造が存在する。表１に、図１７中の参照符号ａ〜ｈにより示される幅の値の一例を示す。なお、表１における値は、反射領域Ｒｆと透過領域Ｔｒとの面積比が９：１である２型の液晶パネルにおける値である。
（表１）
ａ ｂ ｃ ｄ ｅ ｆ ｇ ｈ
幅／μｍ ６８ ３１ ２８ ２８ ６８ ４５ ５９ １３８
また、図１８に示すように、透過領域Ｔｒの外周を規定する辺の一つが絵素領域Ｐｘの外周を規定する辺の一つと重なるように透過領域Ｔｒが設けられ、透過領域Ｔｒを囲むようにコの字状に反射領域Ｒｆが設けられていてもよい。この場合にも、絵素領域Ｐｘの縦方向および横方向についてそれぞれ複数の周期構造が存在する。表２に、図１８中の参照符号ａ’〜ｇ’により示される幅の値の一例を示す。なお、表２における値は、反射領域Ｒｆと透過領域Ｔｒとの面積比が６：４および８：２である２型の液晶パネルにおける値である。
（表２）
反射領域と透過領域との面積比が６：４の場合
ａ’ ｂ’ ｃ’ ｄ’ ｅ’ ｆ’ ｇ’
幅／μｍ ５３ ４４ ２４ ２４ ５０ １１２ ７１
反射領域と透過領域との面積比が８：２の場合
ａ’ ｂ’ ｃ’ ｄ’ ｅ’ ｆ’ ｇ’
幅／μｍ ６２ ５１ ２７ ２７ １４６ １３５ １８８
さらに、図１９に示すように、絵素領域Ｐｘ内に複数の透過領域Ｔｒが設けられていてもよい。この場合、絵素領域Ｐｘの縦方向については、所定の絵素ピッチで絵素領域Ｐｘが配列された周期構造が存在するとともに、所定の幅Ｔ₁を有する透過領域Ｔｒが交互に所定の間隔Ｔ₂およびＴ₂’で配列された周期構造と、所定の幅Ｒ₁を有する反射領域Ｒｆが所定の間隔Ｒ₂で配列された周期構造とが存在する。また、絵素領域Ｐｘの横方向についても、複数の周期構造が存在する。表３に、図１９中の参照符号ａ’’〜ｇ’’により示される幅の値の一例を示す。なお、表３における値は、反射領域Ｒｆと透過領域Ｔｒとの面積比が３：７、５：５および８：２である３．５型の液晶パネルにおける値である。
（表３）
反射領域と透過領域との面積比が３：７の場合
ａ’’ ｂ’’ ｃ’’ ｄ’’ ｅ’’ ｆ’’ ｇ’’
幅／μｍ ３４ ８０ １４ １４ １１５ ５０ ４０
反射領域と透過領域との面積比が５：５の場合
ａ’’ ｂ’’ ｃ’’ ｄ’’ ｅ’’ ｆ’’ ｇ’’
幅／μｍ ５９ ５５ ２６ ２６ １１４ ４９ ４０
反射領域と透過領域との面積比が８：２の場合
ａ’’ ｂ’’ ｃ’’ ｄ’’ ｅ’’ ｆ’’ ｇ’’
幅／μｍ ８５ ２８ ３９ ３９ １１４ ５０ ４０
本発明による液晶表示装置１３００および１４００においては、例示したような複数の周期構造と、防眩層９４が有する凹凸形状の周期構造とによるモアレの発生が抑制され、その結果、ざらつきのない表示が実現される。
【００９９】
上述の実施形態の液晶表示装置が備えるアクティブマトリクス基板と対向基板との組み合わせは、適宜変更することができる。また、上記の実施形態では、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置を例示したが、本発明はこれに限られず、ＭＩＭ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置や単純マトリクス型液晶表示装置など、他の液晶表示装置にも適用できる。
【０１００】
【発明の効果】
本発明による液晶表示装置を構成する一対の基板の液晶層側の表面は、反射領域および透過領域のそれぞれの領域内で、平坦なので、それぞれの領域内の液晶層は一定の厚さを有する。従って、反射領域および透過領域のそれぞれの領域の液晶層の厚さをそれぞれの表示モードに最適の厚さに設定することができる。偏光モードの表示を行う液晶表示装置においては、反射領域の液晶層の厚さを透過領域の液晶層の厚さの２分の１とすることによって、高品位の表示を実現することができる。
【０１０１】
対向基板の反射領域に設けられる光拡散層は、反射領域に入射する光を拡散するので、ペーパーホワイトの白表示を実現することができる。さらに、透過領域に光拡散層を設けないことにより、透過領域における光の利用効率が向上する。
【０１０２】
光拡散層をマトリクス中に粒子を分散した材料を用いて形成すると、表面が平坦な光拡散層を容易に形成できるとともに、反射領域の液晶層の厚さを容易に且つ正確に制御することができる。マトリクス材料に、マトリクス材料の屈折率と異なる屈折率を有する粒子（充填剤）を分散した材料を用いて、カラーフィルタ層やプラスチック基板を形成することによって、カラーフィルタ層やプラスチック基板を光拡散層として機能させることが可能となり、液晶表示装置の製造プロセスを簡略化することができる。
【０１０３】
このように、本発明によると、液晶層の厚さ、特に反射領域内の液晶層の厚さを正確に制御することが可能で、高品位の表示を実現できる透過反射両用型の液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、本発明による実施形態１の液晶表示装置１００の模式的な断面図であり、（ｂ）は実施形態１の他の液晶表示装置１００’の模式的な断面図である。
【図２】 実施形態１の液晶表示装置１００および１００’が有するアクティブマトリクス基板１００Ａを模式的に示す平面図である。
【図３】 （ａ）〜（ｃ）は、実施形態１の液晶表示装置に用いられる光拡散層３０の配置の例を模式的に示す断面図である。
【図４】 （ａ）は、本発明による実施形態１の他の液晶表示装置２００の模式的な断面図であり、（ｂ）は実施形態１の液晶表示装置２００’の模式的な断面図である。
【図５】 本発明による他の実施形態の液晶表示装置３００の模式的な断面図である。
【図６】 本発明による他の実施形態の液晶表示装置４００の模式的な断面図である。
【図７】 本発明による他の実施形態の液晶表示装置５００の模式的な断面図である。
【図８】 本発明による他の実施形態の液晶表示装置６００の模式的な断面図である。
【図９】 本発明による他の実施形態の液晶表示装置７００の模式的な断面図である。
【図１０】 本発明による他の実施形態の液晶表示装置８００の模式的な断面図である。
【図１１】 本発明による他の実施形態の液晶表示装置９００の模式的な断面図である。
【図１２】 （ａ）は、本発明による実施形態２の液晶表示装置１０００の模式的な断面図であり、（ｂ）は実施形態２の液晶表示装置１０００’の模式的な断面図である。
【図１３】 本発明による実施形態２の他の液晶表示装置１１００の模式的な断面図である。
【図１４】 本発明による実施形態２の他の液晶表示装置１２００の模式的な断面図である。
【図１５】 本発明による実施形態３の液晶表示装置１３００の模式的な断面図である。
【図１６】 本発明による実施形態３の他の液晶表示装置１４００の模式的な断面図である。
【図１７】 本発明による実施形態３の液晶表示装置１３００および１４００の絵素領域Ｐｘにおける透過領域Ｔｒおよび反射領域Ｒｆの配置を模式的に示す上面図である。
【図１８】 本発明による実施形態３の液晶表示装置１３００および１４００の絵素領域Ｐｘにおける透過領域Ｔｒおよび反射領域Ｒｆの他の配置を模式的に示す上面図である。
【図１９】 本発明による実施形態３の液晶表示装置１３００および１４００の絵素領域Ｐｘにおける透過領域Ｔｒおよび反射領域Ｒｆの他の配置を模式的に示す上面図である。
【符号の説明】
１ 絵素電極領域
２ ゲート配線
３ ソース配線
４ ＴＦＴ
５ 接続電極
６ コンタクトホール
７ ゲート絶縁膜
８ 補助容量電極
１０、４２、６０、６０’ カラーフィルタ層
１１、４０、６２ 透明絶縁性基板
１２ ゲート電極
１３ 半導体層
１４ チャネル保護層
１５ ソース電極
１６ ドレイン電極
１７ 透明導電層
１８ 金属層
１９ 層間絶縁膜
２０ 透明電極領域
２１ 透明電極
２２ 反射電極領域
２３、２３’ 金属層
２４ 液晶層
３０ 光拡散層
４４ 対向電極
４６ 配向層
４８ 絶縁層
５２ スペーサ
５４ 透明層
６０ａ 光拡散カラーフィルタ層
６０ｂ 通常のカラーフィルタ層
６４ 凹凸表面
７０ 偏光機能付プラスチック基板
８０ 光拡散機能付プラスチック基板
９０ａ、９０ｂ 偏光板
９４ 防眩層
１００Ａ、２００Ａ アクティブマトリクス基板
１００Ｂ、１００Ｂ’ カラーフィルタ基板（対向基板）
１００、１００’、２００、２００’、３００、４００、 液晶表示装置
５００、６００、７００、８００、９００ 液晶表示装置
１０００、１０００’１１００、１２００ 液晶表示装置
１３００、１４００ 液晶表示装置
Ｔｒ 透過領域
Ｒｆ 反射領域
Ｐｘ 絵素領域

Claims (12)

1. 第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層とを有し、表示を行うための複数の絵素領域を有する液晶表示装置であって、
   前記複数の絵素領域のそれぞれは、前記第１基板から入射する光を用いて透過モードで表示を行う透過領域と、前記第２基板側から入射する光を用いて反射モードで表示を行う反射領域とを有し、
   前記第１基板は、前記液晶層側に、前記透過領域を規定する透明電極領域と、前記反射領域を規定する反射電極領域とを有し、且つ、前記第１基板の前記透明電極領域および前記反射電極領域の前記液晶層側の表面はそれぞれ平坦であり、
   前記第２基板は、前記反射領域にのみ光拡散層を有し、前記液晶層側の前記反射領域および前記透過領域に透明電極を有し、且つ、前記第２基板の前記液晶層側の表面は前記透過領域内および前記反射領域内でそれぞれ平坦である液晶表示装置。
2. 前記第２基板は透明基板を有し、前記光拡散層は前記透明基板の前記液晶層側に設けられている請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第２基板は透明基板を有し、前記光拡散層は前記透明基板の観察者側に設けられている請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記第２基板の観察者側に偏光板をさらに有し、
   前記光拡散層は前記透明基板と前記偏光板との間に設けられている請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記光拡散層は、前記透明基板と前記偏光板とを互いに接着する接着層として機能する請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記光拡散層は、マトリクス材料と、前記マトリクス材料の屈折率と異なる屈折率を有する粒子とを含む請求項１から５のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
7. 前記第２基板は、透明基板とカラーフィルタ層とを有し、
   前記カラーフィルタ層は、前記光拡散層としても機能する請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記第２基板は、プラスチック基板を有し、前記プラスチック基板は、マトリクス材料と、前記マトリクス材料の屈折率と異なる屈折率を有する粒子とを含み、前記プラスチック基板が前記光拡散層としても機能する請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記反射領域内の前記液晶層の厚さは、前記透過領域の前記液晶層の厚さの２分の１である請求項１から８のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
10. 前記第２基板の観察者側に防眩層をさらに有する請求項１に記載の液晶表示装置。
11. 前記第２基板は透明基板を有し、前記光拡散層は前記透明基板と前記防眩層との間に設けられている請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記透明基板と前記防眩層との間に偏光板をさらに有し、前記光拡散層は前記透明基板と前記偏光板との間に設けられている請求項１１に記載の液晶表示装置。

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