JPH1184364A - 反射型液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 拡散板と液晶層との間の層の屈折率の不一致
による不必要な界面反射を抑え、高コントラスト、高輝
度な反射型液晶表示素子を実現する。 【解決手段】 相対向して配置された第１基板３および
第２基板１１と、第１基板３と第２基板１１との間に設
けられた液晶層８と、第１基板３と液晶層８との間でか
つその第１基板３側に形成された透明導電層６および液
晶層８側に形成された第１配向層７と、第２基板１１に
設けられた反射電極板１０とを有し、第１基板３側から
入射した光を反射電極板１０で反射して出射するもの
で、第１基板３の光の入射側に光を拡散させる拡散板２
が設けられた反射型液晶表示素子１において、拡散板２
と液晶層８との間に、入射した光の反射を防止する反射
防止層５が設けられた構成になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示素
子に関し、特に拡散板を備えた反射型液晶表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示素子としては、一対の基
板間に液晶層が設けられ、一対の基板の一方（以下、表
基板と記す）から入射した光を他方の基板（以下、裏基
板と記す）側で反射させて出射する反射型のものが知ら
れている。反射型液晶表示素子は、自然光や室内の光等
の外部光を利用する等の理由から自身の消費電力が低く
て済むために電子手帳や携帯情報ツール等の情報端末の
ディスプレー用として期待されている。このような反射
型液晶表示素子では、例えば、ガラス基板からなる表基
板と液晶層との間に表電極の裏側から順にカラーフィル
タ層、例えばＩＴＯ（Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ ) からなる
透明導電層および配向層が設けられ、液晶層と裏基板と
の間に入射光を反射させるための反射板が配向層を介し
て設けられて構成されている。反射板は電極を兼ねたも
ので、通常、アルミニウム等の金属膜で形成されてい
る。

【０００３】上記の反射型液晶表示素子では、反射板で
の入射光の反射が鏡面反射であると、入射光が一定の方
向にしか反射せず、よって視野角が狭いために十分な認
識性のものが得られない。そこで近年では、液晶表示素
子の視野角を広くするため、例えば表示する液晶層の前
方、つまり表基板の表側やカラーフィルタの裏基板側、
透明導電層の裏基板側に光拡散板を設けたものが開発検
討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、光拡散板を
備えた反射型液晶表示素子では、表基板や透明導電層、
配向層等の屈折率が互いに異なるため、入射した光がそ
れら表基板と透明導電層との界面や透明導電層と配向膜
との界面等で反射され、拡散板で拡散される。そして、
拡散された光が白い霧となって液晶表示素子で表示する
画像に重なり、結果として表示のコントラストが著しく
低下してしまう。また入射した光が反射板に至るまでに
反射されることによって、反射板による反射率が低下
し、輝度が低下してしまう。したがって、このような不
必要な界面反射を抑えることができる反射型液晶表示素
子の開発が切望されている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで上記課題を解決す
るために本発明は、相対向して配置された第１基板およ
び第２基板と、これら第１基板と第２基板との間に設け
られた液晶層と、第１基板と液晶層との間でかつその第
１基板側に形成された透明導電層および液晶層側に形成
された配向層と、第２基板に設けられた反射板とを有
し、第１基板側から入射した光を前記反射板で反射して
出射するもので、第１基板の光の入射側または第１基板
の光の入射側と反対側でかつ透明導電層との間に光を拡
散させる拡散板が設けられた反射型液晶表示素子におい
て、拡散板と液晶層との間に、入射した光の反射を防止
する反射防止膜が設けられている構成となっている。

【０００６】この発明では、拡散板と液晶層との間に、
入射した光の反射を防止する反射防止膜が設けられてい
るため、たとえ拡散板と液晶層との間に設けられた層の
屈折率が互いに異なっていても、例えば屈折率が異なる
層の間に反射防止膜が設けられることで、第１基板側か
ら入射し拡散層を通過した光が屈折率が異なる層の界面
で反射される現象が抑えられる。よって、拡散板と液晶
層との間の層の界面で反射された光の拡散板における拡
散が防止される。また拡散板と液晶層との間の層の界面
における入射光の反射が防止されるため、反射板による
入射光の反射率が向上する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る反射型液晶
表示素子の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は
第１実施形態に係る反射型液晶表示素子を示す要部側断
面図であり、外付け前方拡散反射型の液晶表示パネルに
請求項１の発明を適用した例を示したものである。

【０００８】図１に示すようにこの反射型液晶表示素子
１は、拡散板２、第１基板３、カラーフィルタ層４、反
射防止膜５、透明導電層６、第１配向層７、液晶層８、
第２配向層９、反射電極板１０および第２基板１１を備
えて構成されている。すなわち、第１基板３と第２基板
１１とが、第１基板３が光の入射側となるように相対向
して配置され、これら第１基板３と第２基板１１との間
に液晶層８が設けられている。第１基板３および第２基
板１１は、ガラス、プラスチック等の透明基板からな
り、この実施形態では例えばガラス板で形成されてい
る。また例えば、第２基板１１の液晶層８側には、ＴＦ
Ｔ（薄膜トランジスタ）やＭＩＭ（Metal-Insulator-Me
tal)等の能動素子が形成されている。

【０００９】第１基板３の光が入射する側の面には、拡
散板２が設けられている。拡散板２は、従来と同様に反
射型液晶表示素子１の視野角特性を広くするために設け
られるものであり、反射電極板１０にて反射された光を
鏡面反射方向だけでなく色々な方向に一様に拡散させる
ことができる材料で構成されている。例えば樹脂にその
樹脂とは屈折率が異なる微粒子を混合して得た材料から
なるフィルム状のもの、あるいは回折拡散性を有する樹
脂フィルム（例えば、一例として住友化学社製のＬＵＭ
ＩＳＴＹ（商品名））等で形成されている。

【００１０】第１基板３と液晶層８との間には、第１基
板３側から順に、カラーフィルタ層４、反射防止層５、
透明導電層６、第１配向層７が設けられている。また液
晶層８と第２基板１１との間には、第２配向層９および
反射電極板１０が設けられている。上記カラーフィルタ
層４は従来と同様に構成され、例えば、１色のフィルタ
層、あるいは赤、緑、青やマゼンタ、シアン、イエロー
の３色のフィルタ層が組み合わされたものからなってい
る。

【００１１】また反射防止層５は、反射型液晶表示素子
１に入射した光（以下、入射光と記す）が透明導電層６
の界面で反射されるのを防止するためのもので、入射光
が透過可能であるとともに、入射光が透明導電層６の界
面で反射されるのを、例えば干渉によって抑える膜から
なっている。干渉による反射防止機能を有する膜は、一
般的に、入射光の位相整合が取られた金属酸化膜の多層
膜で、スパッタリングにより作製されるものが知られて
いるが、上記機能を有するものであれば金属酸化膜の単
層膜、あるいはその他の材料膜で構成されていてもよい
のはもちろんである。一例としては、酸化チタン（Ｔｉ
₂ Ｏ₃ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ ₃ ）、酸化シリ
コン（ＳｉＯ₂ ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂ ）等
の金属酸化膜が単層、多層に設けられたものや、ポリイ
ミド等の有機膜が挙げられる。

【００１２】この実施形態では、例えば、入射光の位相
整合が取られるように透明導電層６の屈折率と厚みとを
考慮して形成したＴｉ₂ Ｏ₃ 膜とＡｌ₂ Ｏ₃ 膜とからな
る多層の金属酸化膜で反射防止層５が構成され、透明導
電層６の界面での入射光の反射を反射防止層５による干
渉によって抑制するものとなっている。

【００１３】透明導電層６は、例えばＩＴＯや酸化スズ
（ＳｎＯ₂ ）等の入射光が透過可能でかつ導電性を有す
る膜からなる。また透明導電層６は、その界面での入射
光の反射を最小限に抑えるため、反射防止層５と位相整
合が取れるような厚みに調整されている。第１配向膜７
および第２配向膜９は従来と同様に構成されるもので、
透明導電層６と反射電極板１０との間で液晶層８の液晶
分子をある一定の方向に配列させる膜からなる。反射電
極板１０は、本発明の反射板となるものであり、入射光
を反射させる機能とともに電極としての役割を有してい
る。例えばＡｌ等の金属膜で形成されている。

【００１４】このように構成された反射型液晶表示素子
１では、拡散板２側からの入射光が反射電極板１０で反
射されて出射されるが、透明導電膜６の入射光側に反射
防止層５が設けられているため、入射光が反射電極板１
０に至るまでに透明導電膜６の界面で反射されるのを防
止することができる。したがって、入射光の透明導電膜
６の界面における反射光が拡散板２で拡散される現象が
起きないため、表示のコントラストを向上できる。ま
た、透明導電膜６の界面での不必要な反射を防止できる
ため、反射電極板１０での入射光の反射率を向上でき、
これにより高輝度化を図ることができる。

【００１５】次に、上記した反射型液晶表示素子１の表
示のコントラストの評価を、疑似の反射型液晶表示素子
のセルを用いて行った結果について述べる。図２はこの
疑似セルを用いて評価している様子を示す概略図であ
り、図３は比較例として、反射防止層を備えていない従
来構造の反射型液晶表示素子の疑似セルを用いて評価し
ている様子を示す概略図である。

【００１６】図２に示す疑似セル２０では、上記実施形
態の反射型液晶表示素子１の第１基板３、第２基板１１
にそれぞれ対応する第１ガラス基板２１、第２ガラス基
板２２が０．５ｍｍの間隔をあけて対向して配置されて
いる。第１ガラス基板２１には、その第２ガラス基板２
２側の面に、上記実施形態の反射防止層５と同様に構成
されたＴｉ₂ Ｏ₃ 膜とＡｌ₂ Ｏ₃ 膜とからなる反射防止
層２３と、上記実施形態の透明導電層６に対応する所定
パターンのＩＴＯからなる透明導電層２４とが順次形成
されており、反対側の面に拡散板２５が設けられてい
る。この場合、反射防止層２３は透明導電層２４の屈折
率と厚みとを考慮して形成されている。また反射防止層
２３の形成後、例えばスパッタリング法によって透明導
電層２４が形成されたものとなっている。

【００１７】第２ガラス基板２２には、その第１ガラス
基板２１側の面に、反射型液晶表示素子１の反射電極板
１０に対応するＡｌの反射板２６がコーティングされて
いる。そして第１ガラス基板２１と第２ガラス基板２２
との間には、黒インクが注入されて反射型液晶表示素子
１の液晶層８に対応する吸収層２７が設けられている。

【００１８】この疑似セル２０の拡散板２５側には、白
色光を疑似セル２０に向けて出射する光源４１と、疑似
セル２０から出射された光を検出するディテクター４２
が設けられている。一方、図３に示す疑似セル３０は、
反射防止層２３が備えられていない以外は図２に示す疑
似セル２０と同様に構成されている。また光源４１およ
びディテクター４２も図２の場合と同様に配置されてい
る。

【００１９】表示コントラストの評価は、光源４１から
の平行な白色光を疑似セル２０の法線方向に対して２０
°傾いた方向から疑似セル２０に向けて入射させ、疑似
セル２０から出射した光の分布を界面反射光の光強度分
布としてディテクター４２にて測定することにより行っ
た。疑似セル３０についても同様の測定を行った。図４
は疑似セル３０において、透明導電層２４が存在する箇
所（図中、△で示す）と存在しない箇所（図中、□で示
す）とにて、入射光が界面反射された際の光強度分布を
示すグラフである。図４において横軸は視野角度
（度）、縦軸は反射光強度（a.u.) をそれぞれ示してい
る。

【００２０】図４から明らかなように、透明導電層２４
が存在しない箇所では吸収層２７により入射光がほとん
ど吸収されるが、透明導電層２４が存在する箇所では、
第１ガラス基板２１と透明導電層２４との屈折率の違い
により、透明導電層２４の第１ガラス基板２１との界面
での反射光がかなりの量測定された。

【００２１】そして、液晶表示素子に一般的に用いられ
る反射光の白レベルの場合、つまり図３において拡散板
２５の吸収層２７側にて光の吸収がなく完全に反射板２
６にて反射された場合の反射光と、吸収層２７側にて完
全に光が吸収された場合の反射光との比で表示のコント
ラストを評価したところ、透明導電層２４が存在しない
箇所では１００以上の値が得られるが、透明導電層２４
が存在する箇所では透明導電層２４の界面における反射
により２０に低下する結果が得られた。このことは、図
３に示す疑似セル３０タイプの従来の反射型液晶表示素
子では、拡散板と反射板との間に吸収層２７のような理
想の吸収体である液晶層が存在していても、表示コント
ラストが２０を越えないことを意味している。

【００２２】これに対して、図２に示す反射防止層２３
を備えた疑似セル２０では、透明導電層２４が存在しな
い箇所、透明導電層２４が存在する箇所のいずれにおい
ても、吸収層２７により入射光がほとんど吸収され、透
明導電層２４の第１ガラス基板２１との界面での反射光
がほとんど測定されなかった。また、拡散板２５の吸収
層２７側にて光の吸収がなく完全に反射板２６にて反射
された場合の反射光と、吸収層２７側にて完全に光が吸
収された場合の反射光との比で表示コントラストを評価
した場合、透明導電層２４が存在しない箇所に対して透
明導電層２４が存在する箇所の表示コントラストが明ら
かに低下する現象が観察されなかった。この結果から
も、図１に示す反射型液晶表示素子１では、入射光の透
明導電膜６の界面における反射が反射防止層５によって
抑制されることが知見される。

【００２３】次に、第１実施形態の反射型液晶表示素子
１と反射防止層５を備えていないこと以外は反射型液晶
表示素子と同様に構成されたもの（以下、比較例と記
す）とのそれぞれについて、透明導電層６の界面におけ
る入射光の反射率をシミュレーションした結果について
説明する。このシミュレーションでは、透明導電層６を
ＩＴＯ膜とし、その厚みを７２ｎｍ程度に設定してい
る。また液晶層８の屈折率ｎを１．５６、透明導電層６
の屈折率ｎを１．９５、カラーフィルタ層４の屈折率ｎ
を１．５５に設定している。第１実施形態の透明導電層
６の界面における入射光の反射率のシミュレーション結
果を図５に、比較例の透明導電層の界面における入射光
の反射率のシミュレーション結果を図６にそれぞれ示
す。なお、図５および図６において横軸は白色光を入射
光として用いたときの波長（λ）、縦軸は反射率をそれ
ぞれ示している。

【００２４】図５および図６から明らかなように、比較
例では透明導電層の界面における入射光の反射が確認さ
れるが、第１実施形態の反射型液晶表示素子１では、反
射防止層５を設けることで反射率が大幅に低減し、特に
４５０ｎｍ以下ではほとんど反射率が０となる結果が得
られた。この結果からも、実施形態の反射型液晶表示素
子１では、入射光の透明導電膜６の界面における反射が
反射防止層５によって抑制されることが確認される。

【００２５】以上のことから、本実施形態の反射型液晶
表示素子１では、入射光の透明導電膜６の界面における
反射を反射防止層５によって抑制できるので、入射光の
透明導電膜６の界面における反射光が拡散板２で拡散さ
れる現象を防止できる。よって、透明導電膜６の界面で
の不必要な反射による表示コントラストの低下を防止で
きる。また、透明導電膜６の界面での不必要な反射を防
止できるため、反射電極板１０での入射光の反射率を向
上でき、これにより高輝度の画像を得ることができる。
したがって、高コントラスト、高輝度の反射型液晶表示
素子１を実現することができる。

【００２６】なお、第１実施形態では、カラーフィルタ
層４と透明導電層６との間に反射防止層５を設けた例に
ついて述べたが、本発明の反射防止層は拡散板と液晶層
との間に設けられていればよく、例えば図１において第
１基板３と拡散板２との間や、透明導電層６と第１配向
層７との間に設けてもよい。この場合には、第１基板３
の拡散板２との界面での入射光の反射や第１配向層７の
透明導電層６との界面での入射光の反射を防止すること
ができる。また、拡散板と液晶層との間の複数箇所に反
射防止層を設けて、それぞれの層の界面における入射光
の反射を防止することも可能である。

【００２７】また第１実施形態では、第１基板の光の入
射側に拡散板が設けられている場合について述べたが、
例えば図７に示す変形例のように、第１基板１の光の入
射側と反対側でかつ透明導電層６との間に拡散板２を設
けてもよい。すなわち、この反射型液晶表示素子５１
は、内蔵前方拡散反射型の液晶表示パネルに本発明を適
用したものであり、カラーフィルタ層４と透明導電層６
との間に拡散板２が設けられている例を示したものであ
る。そして拡散板２と液晶層８との間に、ここでは例え
ば拡散板２と透明導電層６との間に、上記実施形態と同
様に構成された反射防止層５が設けられている。

【００２８】この反射型液晶表示素子５１においても、
第１基板３側からの入射光が反射電極板１０で反射され
て出射されるが、透明導電膜６の入射光側に反射防止層
５が設けられているため、入射光が反射電極板１０に至
るまでに透明導電膜６の界面で反射されるのを反射防止
層５による干渉によって防止することができる。したが
って、第１実施形態の反射型液晶表示素子１と同様に、
表示のコントラストが高くかつ高輝度な反射型液晶表示
素子５１を実現できる。

【００２９】次に、本発明に係る反射型液晶表示素子の
第２実施形態を説明する。第２実施形態の反射型液晶表
示素子は、請求項２の発明の一実施形態となるものであ
り、この反射型液晶表示素子において第１実施形態の反
射型液晶表示素子１と相違するところは、拡散板２と液
晶層８との間に設けられている層の全てあるいはその一
部の表面が微細な凹凸状に形成されている点にある。す
なわち、カラーフィルタ層４、反射防止層５、透明導電
層６、第１配向層７の全てまたはその一部の表面が微細
な凸凹状に形成されている。ここでは、例えば透明導電
層６のカラーフィルタ層４側の表面が微細な凹凸状に形
成された状態となっている。

【００３０】この微細な凹凸状の表面とは、入射光が透
明導電層６の表面によって散乱して拡散するような、す
なわち透明導電層６の界面での反射を防止するような凹
凸面である。表面を微細な凹凸状に形成する方法として
は、一例として、第１基板３上にカラーフィルタ層４を
形成した後、カラーフィルタ層４の表面を大きめの粒径
のと粒を含む研磨剤を用いて研磨して凸凹状にし、スパ
ッタリング法によってカラーフィルタ層４上にＩＴＯ膜
を成膜して表面が微細な凹凸状の透明導電層６を得る方
法が挙げられる。また、ガラスの微粒子をカラーフィル
タ層４の表面に吹き付けてその表面を凸凹状にし、カラ
ーフィルタ層４上に表面が微細な凹凸状の透明導電層６
を得る方法も挙げられる。

【００３１】このような反射型液晶表示素子１では、反
射防止層５によって透明導電層６のカラーフィルタ層４
との界面における入射光の反射が抑えられるのに加え
て、透明導電層６の表面が凹凸状に形成されて光を散乱
させる面となっていることにより、入射光の透明導電層
６の界面での反射が防止されている。したがって、入射
光の透明導電膜６の界面における反射光が拡散板２で拡
散される現象を確実に防止できるので、表示のコントラ
ストの一層の向上を図ることができる。

【００３２】なお、上記の第２実施形態では、透明導電
膜の表面が凹凸状に形成されている例を述べたが、拡散
板と液晶層との間に設けられている層のうち、不必要な
界面反射を最も多く出している層の表面が微細な凹凸状
に形成されればよく、この例に限定されないのはもちろ
んである。例えば反射防止層の表面が凹凸状に形成され
てカラーフィルタ層４との界面での反射を確実に防止す
るようにしてもよい。

【００３３】また第１実施形態の反射型液晶表示素子１
に請求項２の発明を適用した例について説明したが、図
７に示した変形例の反射型液晶表示素子５１に請求項２
の発明を適用することも可能である。その場合には、反
射型液晶表示素子５１において拡散板２と液晶層８との
間に設けられている層、つまり、反射防止層５、透明導
電層６、第１配向層７の層の全て、またはそれらの層の
うちで不必要な界面反射を最も多く出している層を含む
一部の層の表面が微細な凸凹状に形成されているものと
なる。例えば、透明導電層６の反射防止層５側の表面が
微細な凹凸状に形成されていることによって、この凹凸
面は入射光を散乱して拡散する面となる。

【００３４】形成法の一例としては、第１基板３上にカ
ラーフィルタ層４、拡散板２を形成した後、拡散板２の
表面を前述したような方法により凸凹状にし、スパッタ
リング法によって拡散板２上にＩＴＯ膜を成膜して表面
が微細な凹凸状の透明導電層６を形成する方法が挙げら
れる。このような反射型液晶表示素子でも、反射防止層
５および透明導電層４の表面が微細な凹凸状に形成され
ていることにより、第２実施形態と同様の効果が得られ
る。

【００３５】さらに第１実施形態および第２実施形態で
は、偏向板を備えていない反射型液晶表示素子について
述べたが、液晶層を構成する液晶材料により偏向板を備
えたものとしてもよいのは言うまでもない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る反射型
液晶表示素子によれば、拡散板と液晶層との間に入射し
た光の反射を防止する反射防止膜が設けられて、拡散板
と液晶層との間に設けられた層の屈折率の不一致による
不必要な界面反射を抑える構成としたため、その不必要
な界面反射の拡散板での拡散を防止できる。したがっ
て、表示のコントラストを向上させることができる。ま
た、透明導電膜６の界面での不必要な反射を防止でき、
反射板での入射光の反射率を向上できるので、高輝度化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射型液晶表示素子の第１実施形
態を示す要部側断面図である。

【図２】疑似のセルを用いて第１実施形態に係る反射型
液晶表示素子の表示のコントラストを評価している様子
を示す概略図である。

【図３】疑似のセルを用いて反射防止層を備えていない
従来構造の反射型液晶表示素子の表示のコントラストを
評価している様子を示す概略図である。

【図４】従来構造の疑似セルにおいて、透明導電層が存
在する箇所と存在しない箇所とにて入射光が界面反射さ
れた際の光強度分布を示すグラフである。

【図５】第１実施形態の反射型液晶表示素子において、
透明導電層の界面における入射光の反射率をシミュレー
ションした結果を示す図である。

【図６】比較例において透明導電層の界面における入射
光の反射率をシミュレーションした結果を示す図であ
る。

【図７】第１実施形態の変形例を示す要部側断面図であ
る。

【符号の説明】

１，５１…反射型液晶表示素子、２…拡散板、３…第１
基板、５…反射防止層、６…透明導電層、７…第１配向
層、８…液晶層、１０…反射電極板、１１…第２基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対向して配置された第１基板および第
   ２基板と、これら第１基板と第２基板との間に設けられ
   た液晶層と、第１基板と液晶層との間でかつその第１基
   板側に形成された透明導電層および液晶層側に形成され
   た配向層と、第２基板に設けられた反射板とを有し、第
   １基板側から入射した光を前記反射板で反射して出射す
   るもので、前記第１基板の光の入射側または前記第１基
   板の光の入射側と反対側でかつ前記透明導電層との間に
   光を拡散させる拡散板が設けられた反射型液晶表示素子
   において、 前記拡散板と前記液晶層との間に、前記入射した光の反
   射を防止する反射防止層が設けられていることを特徴と
   する反射型液晶表示素子。
2. 【請求項２】 前記拡散板と前記液晶層との間に設けら
   れている層の全てあるいはその一部の表面は、凹凸に形
   成されていることを特徴とする請求項１記載の反射型液
   晶表示素子。