WO2007111137A1

WO2007111137A1 - 表示装置

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Publication number: WO2007111137A1
Application number: PCT/JP2007/055109
Authority: WO
Inventors: Kiyoshi Minoura; Sayuri Fujiwara
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2008-09-29
Also published as: US7999889B2; US20090135320A1

Abstract

　互いに対向して配置された一対の基板１０、１２と、一対の基板の一方１２に形成された複数の画素電極１６と、一対の基板の他方１０に形成された対向電極１８と、複数の画素電極１６と対向電極１８との間に設けられ、光を透過する透過状態と光を散乱する散乱状態との間で状態が切り替えられ得る変調層１とを備えた表示装置であって、一方の基板１２に形成され、それぞれ、対応する画素電極１６に電気的に接続された複数のスイッチング素子１３と、一方の基板１２に複数の画素電極１６と間隔２２を空けて配置された複数の配線１４と、配線１４と画素電極１６との間隔２２に配置された回折防止層３０とをさらに備える。

Description

明細書

表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、表示装置に関する。

背景技術

[0002] 現在実用化されている多くの液晶表示装置は、偏光を利用している。このような表示装置では、偏光を生成するために用いられる偏光板によって、光利用効率が低く抑えられるという問題がある。

[0003] 液晶表示装置の光利用効率を改善して表示性能を向上させるために、散乱型液晶を用いた散乱型表示モードを利用することが提案されている。散乱型表示モードでは、液晶層に印加する電圧により、液晶層を、光を透過する透過状態と、光を散乱する散乱状態との間でスイッチングさせることができ、これを利用して表示を行う。このような表示モードを利用した表示装置は、偏光板が不要なので、光利用効率を高めることができる。また、視角依存性が少ないなどの利点も有する。

[0004] 散乱型表示モードを利用した表示装置の一例として、例えば特許文献 1には、液晶層の背面側 (液晶層における観察者と反対側）に再帰性反射板を配置した再帰性反射型表示装置が開示されている。

[0005] 以下、図面を参照しながら、再帰性反射型表示装置の動作原理を説明する。図 1 ( a)および (b)は、それぞれ、表示装置の黒表示状態および白表示状態を説明するための図である。

[0006] 図 1 (a)に示すように、液晶層 1が透過状態に制御されている場合、表示装置外部の光源 5からの入射光 3は、液晶層 1を通過した後、再帰性反射板 2により光が入射した方向に反射される（反射光 4b)。このため、光源 5からの光は観察者 6には届かない。この時、表示装置から観察者 6に届く像は観察者自身の目であるので、「黒」表示状態が得られる。

[0007] 他方、図 1 (b)に示すように、液晶層 1が散乱状態に制御されている場合、光源 5からの入射光 3は液晶層 1にお、て散乱される。液晶層 1が前方散乱型液晶層の場合、散乱された光は再帰性反射板 2で反射し、さらに散乱状態の液晶層 1を経て観察方向に出射する（反射光 4w)。液晶層 1による散乱によって再帰性反射板 2の再帰性が崩されるため、入射した光 3は入射方向には戻らない。従って、「白」表示状態が得られる。

[0008] このような動作原理を用いて表示を行うことにより、偏光素子を使用せずに白黒表示が可能となる。従って、偏光素子を用いることによる光利用効率低下の影響を受けず、高明度の反射型液晶表示装置が実現可能となる。

[0009] また、本出願人による特許文献 2には、再帰性反射板 2として、互いに直交する 3面力構成されるコーナーキューブを 2次元的に配列させたコーナーキューブアレイを用いることが提案されて、る。コーナーキューブアレイは高!、再帰反射率を有するため、黒表示状態のときに観察者 6へ届く不要な光の量を低減できるので、表示のコントラスト比をさらに向上させることが可能になる。

[0010] 次に、図面を参照しながら、再帰性反射型液晶表示装置の具体的な構成を説明する。ここでは、背面基板の外側 (背面基板における液晶層と反対側）に再帰性反射板が配置された構成を有する表示装置を例に説明する。このような表示装置の構成は、例えば特許文献 3に開示されている。なお、本明細書では、対向する 2枚の基板のうち、観察者側に位置する基板を「前面基板」、観察者と反対側に位置する基板を「背面基板」とする。

[0011] 図 2 (a)は、再帰性反射型液晶表示装置における背面基板上の配線や電極の状態を示す平面図であり、図 2 (b)は、再帰性反射型液晶表示装置の構成を説明するため図であり、図 2 (a)に示す平面図における II Π'線に沿った再帰性反射型液晶表示装置の模式的な断面図である。

[0012] 表示装置 100は、前面基板 10と、前面基板 10に対向するように配置された背面基板 12とを備えている。これらの基板 10、 12の間には、散乱状態および透過状態を取り得る散乱型液晶層 1が設けられて、る。

[0013] 背面基板 12における液晶層 1の側の面には、スイッチング素子として機能する複数の薄膜トランジスタ（TFT: Thin Film Transistor) 13、複数の画素電極 16、 TFTを介して画素電極 16に接続されるソース配線 14、および薄膜トランジスタ 13を選択的に駆動させるためのゲート配線 15などが形成されている。画素電極 16は、光を透過させる導電性材料、例えば ITO (インジウム '錫酸ィ匕物）を用いて形成されている。図 2 ( b)に示すように、画素電極 16は、互いに離間して配置され、画像表示の一単位となる画素を規定している。一方、ソース配線 14やゲート配線 15などの配線は、一般的に、タンタルなどの光を遮光する金属材料を用いて形成されている。これらの配線 14 、 15は、図示しないが、背面基板 12に設けられた駆動回路におけるソースドライバおよびゲートドライバにそれぞれ接続されている。これらの配線 14、 15は、画素電極 16との間の寄生容量が大きくなり過ぎないように、画素電極 16から所定の間隔 22、 23を空けて配置されている。画素電極 16と配線 14、 15との間隔 22、 23は、例えば 3 m程度である。また、背面基板 12における液晶層 1と反対側の面には、再帰性反射板 2が設けられている。

[0014] 前面基板 10には、カラーフィルタ 19やブラックマトリクス 20、および透明導電膜からなる対向電極 18が設けられている。カラーフィルタ 19は、各画素に配置されており、ブラックマトリクス 20は、必要に応じて、隣接する画素の間および表示領域の周辺に、配線 14、 15や薄膜トランジスタ 13を遮光するように配置されている。

[0015] 表示装置 100では、対向電極 18と画素電極 16との間に印加する電圧を制御することによって、液晶層 1を散乱状態と透過状態との間でスイッチングさせることができる特許文献 1 :特開 2002— 107519号公報

特許文献 2 :特開 2003— 066211号公報

特許文献 3：特開平 11 15415号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0016] 本発明者らが検討したところ、図 2 (a)および (b)に例示するような散乱型表示モードの表示装置では、画素電極 16および配線 14、 15の間隔 22、 23〖こおける屈折率と、画素電極 16における屈折率とが異なるために、回折光が生じて表示特性を低下させるおそれがあることを見出した。この問題について、図面を参照しながら、以下に詳しく説明する。 [0017] 図 3は、背面基板側から液晶層に入射する光のふるまいを説明するための図であり、図 2 (a)に示す平面図における Π—Π'断面図である。ここでは、背面基板 12の裏面に再帰性反射板 2を設置しない状態において、背面基板 12の表面に対して垂直に入射する光のふるま、を考える。

[0018] 背面基板 (例えばガラス基板） 12を透過した光のうち、配線 14に入射する光線 201 は、配線 14に遮光されるが、画素電極 16に入射する光線 203は画素電極 16を通過し、また、画素電極 16と配線 14との間隔 22に入射する光線 202は、画素電極 16と配線 14との間に設けられた媒体 24を通過する。画素電極 16の屈折率は 2. 0程度である。媒体 24は、散乱型液晶（オン状態の屈折率:約 1. 5)であってもよいし、背面基板 12の表面に形成された配向膜 (例えばポリイミド、屈折率:約 1. 6)であってもよい。

[0019] このように、隣接する画素電極 16とその間に配置された媒体 24とは屈折率が異なるため、画素電極 16を通過する光線 203と、媒体 24を通過する光線 202とは、光路長の異なるパスを通過することとなり、回折光 210を生成する。生成された回折光 21 0は、様々な方向の光として液晶層 1に入射する。ここでいう「回折光」は、屈折率の異なる物体が規則的に配列された構造（回折格子）によって生じる光のみでなぐ屈折率の異なる物体の配列が規則的でな、場合に、それぞれの物体を 2次光源として生成される散乱光も含む。さらに、このような構造体が複数力なる場合だけでなぐ単スリットのように単数配置されて!、る場合も含む。

[0020] 図 2 (a)および (b)に例示する表示装置 100では、上記のような回折光 210が生じると、黒表示状態 (すなわち液晶層 1が透明状態）において、黒表示の品位が低下するおそれがある。再び図 2 (b)を参照して説明する。

[0021] 表示装置 100では、前面基板 10におけるブラックマトリクス 20によって隣接する画素電極 16の間が遮光されているので、前面基板 10から間隔 22に入射する光が低減され、その結果、回折光 210の生成が抑制される。また、回折光 210が生成されても、その一部は、ブラックマトリクス 20によって吸収されるため、回折光 210が表示に与える影響は低減される。し力しながら、斜め方向から間隔 22を通過する光線 204と画素電極 16を通過する光線 205とによって生成された回折光 210は、カラーフィルタ 19を経て観察者に届き、黒表示状態において光漏れとなるため、表示のコントラストが低下する。

[0022] このような回折光 210に起因する問題を防止するためには、全ての回折光 210が観察者側に出射しな、ように、ブラックマトリクス 20の面積を大きくすることが考えられる。し力しながら、ブラックマトリクス 20を大きくすると、開口率が低くなり、光利用効率が低下してしまう。

[0023] 本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、散乱型表示モードを用いた表示装置において、回折光の生成を低減して、表示のコントラストを向上させることにある。

課題を解決するための手段

[0024] 本発明の表示装置は、互いに対向して配置された一対の基板と、前記一対の基板の一方に形成された複数の画素電極と、前記一対の基板の他方に形成された対向電極と、前記複数の画素電極と前記対向電極との間に設けられ、光を透過する透過状態と光を散乱する散乱状態との間で状態が切り替えられ得る変調層とを備えた表示装置であって、前記一方の基板に形成され、それぞれ、対応する画素電極に電気的に接続された複数のスイッチング素子と、前記一方の基板に前記複数の画素電極と間隔を空けて配置された複数の配線と、前記配線と前記画素電極との前記間隔に配置された回折防止層とをさらに備えた表示装置。

[0025] ある好ましい実施形態において、前記回折防止層は、前記間隔に入射する光を吸収する。

[0026] ある好ましい実施形態において、前記回折防止層は、前記画素電極の材料における屈折率の ± 10%以内の屈折率を有する材料から構成される。

[0027] 前記回折防止層は、 1. 8以上 2. 2以下の屈折率を有する材料から構成されてもよい。

[0028] 前記表示装置は、前記一方の基板を挟んで前記変調層の反対側に配置された反射層をさらに備えて、てもよ、。

[0029] 前記反射層は再帰性反射特性を有して、てもよ、。

[0030] ある好ましい実施形態において、前記一方の基板の厚さは前記他方の基板の厚さよりも小さい。

発明の効果

[0031] 本発明によれば、散乱型表示モードを用いた表示装置において、光利用効率を確保しつつ、回折光による黒表示特性の低下を抑制できるので、表示のコントラストを向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0032] [図 l] (a)および (b)は、再帰性反射型液晶表示装置の動作原理を説明する図である

[図 2] (a)および (b)は、従来の再帰性反射型液晶表示装置の構成を説明するための図であり、（a)は、再帰性反射型液晶表示装置における背面基板上の配線や電極の状態を示す平面図であり、（b)は、（a)における II Π'線に沿った再帰性反射型液晶表示装置の模式的な断面図である。

[図 3]背面基板側力液晶層に入射する光のふるまいを説明するための図であり、図 2 (a)に示す平面図における II Π'断面図である。

[図 4] (a)および (b)は、本発明による実施形態の再帰性反射型液晶表示装置の構成を説明するための図であり、 (a)は再帰性反射型液晶表示装置における背面基板上の配線や電極の状態を示す平面図であり、（b)は、（a)における IV— IV'線に沿つた再帰性反射型液晶表示装置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再帰性反射型液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。

[図 6]本発明の実施形態における高屈折率層の他の構成を示す断面模式図である。

[図 7] (a)および (b)は、背面基板の厚さの異なる再帰性反射型表示装置を示す断面模式図である。

[図 8]反射率測定で使用する測定系を説明するための概略図である。

[図 9]透過強度測定で使用する測定系を説明するための概略図である。

[図 10] (a)および (b)は、黒表示状態における透過強度 Tと受光角 Θとの関係を表すグラフである。

符号の説明 1 液晶層

2 再帰性反射板

10 前面基板

12 背面基板

13 薄膜トランジスタ

14 ソース配線

15 ゲート配線

16 画素電極

18 対向電極

19 カラーフィノレタ

20 ブラックマトリクス

22 画素電極とソース電極との間隔

23 画素電極とゲート電極との間隔

30 光吸収層

32 高屈折率層

100、 200、 300 表示装置

発明を実施するための最良の形態

[0034] 本発明は、散乱型表示モードを用いた表示装置において、背面基板における画素電極と配線との間隔に回折防止層が配置されていることを特徴とする。本明細書では、「回折防止層」とは、背面基板側から画素電極を通過した光と、隣接する画素電極間、すなわち画素電極と配線 (ソースおよび Zまたはゲート配線）との間隔を通過した光とによる回折光の生成を抑制する層をいう。

[0035] このような回折防止層は、背面基板側から上記間隔に入射する光を吸収する光吸収層であってもよい。これにより、背面基板側から画素電極を通過した光のみが液晶層に入射するので、回折光の生成が抑制され、その結果、表示特性の低下を抑えることができる。あるいは、回折防止層として、画素電極の材料と同程度の屈折率を有する材料を用いて高屈折率層を形成してもよい。画素電極と配線との間隔に高屈折率層を形成すると、画素電極を通過する光および隣接する画素電極間を通過する光のパスの光路長が略等しくなり、回折光の生成を低減できる。なお、本発明における回折防止層は、背面基板における画素電極と配線との間隔の少なくとも一部に形成されていればよい。

[0036] 以下、図面を参照しながら、本発明による表示装置の実施形態を説明する。

[0037] (実施形態 1)

実施形態 1の表示装置は、散乱型液晶を用いた再帰性反射型液晶表示装置である。

[0038] 図 4 (a)は、本実施形態の表示装置における背面基板上の配線や電極の状態を示す平面図であり、図 4 (b)は、本実施形態の表示装置を説明するため図であり、図 4 ( a)に示す平面図における IV— IV'線に沿った再帰性反射型液晶表示装置の模式的な断面図である。

[0039] 図 4 (a)および (b)に示す表示装置 200は、回折防止層として機能する光吸収層が形成されている点以外は、図 2 (a)および (b)を参照しながら前述した表示装置 100 と同様の構成を有する。簡単のため、表示装置 100と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

[0040] 表示装置 200における背面基板 12には、複数の画素電極 (サイズ:例えば 60 m

Χ 180 /ζ πι) 16力ソース配線 14やゲート配線 15と間隔（幅：例えば 3 /z m) 22、 23 を空けて配置されており、画素電極 16とソース配線 14との間隔 22には光吸収層 30 が形成されている。本実施形態における光吸収層 30は、隣接する画素電極 16の端部およびソース配線 14を覆うように配置されている。光吸収層 30の材料として、光を吸収する絶縁材料、例えば黒色榭脂材料を用いることができる。なお、光吸収層 30 の材料は、感光性を有することが好ましい。これにより、光吸収層 30を形成する際のパターニング工程を簡略ィ匕できる。

[0041] 表示装置 200では、再帰性反射板 2によって反射された反射光のうち背面基板 12 における間隔 22に入射する光線 402は、光吸収層 30によって吸収され、液晶層 1には入射しない。従って、反射光のうち画素電極 16を通過した光線 403のみが液晶層 1に入射し、表示に用いられる。このように、本実施形態によると、図 3に示すような回折光 210は生成されないので、回折光に起因する表示特性の低下が抑制される。 [0042] 本実施形態では、光吸収層 30は次のような方法で形成されて、る。まず、画素電極 16やソース配線 14が形成された背面基板 12の上に、スピンコート法を用いて黒色榭脂材料を塗布して黒色榭脂膜を形成する。続いて、フォトリソグラフィ一により黒色榭脂膜のパターニングを行うことによって、光吸収層 30が得られる。光吸収層 30 の材料として塗布型の材料を用いると、より確実に、幅が 3 /z m程度の溝状の間隔 22 を光吸収層 30で埋めることができるので有利である。なお、光吸収層 30の形成方法は上記方法に限定されな、。

[0043] 光吸収層 30の配置や形状は、図示するような配置や形状に限定されない。光吸収層 30は、背面基板 12を透過して画素電極 16とソース配線 14との間隔 22に入射する光を吸収できればよいので、少なくとも上記間隔 22に配置されていればよぐ図 4 ( b)に示すようにソース配線 14の端部を覆っていなくてもよい。また、上記間隔 22のみでなぐ画素毎に配置された薄膜トランジスタ 13も覆っていてもよい。光吸収層 30の厚さは、特に限定されず、画素電極 16やソース配線 14の厚さよりも小さくてもよい。なお、光吸収層 30による開口率の低下を防止するため、光吸収層 30は、前面基板 1 0におけるブラックマトリクス 20で遮光されている領域内に形成されていることが好ましい。

[0044] 本実施形態では、図 4 (a)に示すように、背面基板 12における複数の間隔 22の全てに対して光吸収層 30が設けられている力一部の間隔 22のみが設けられていてもよいし、各間隔 22の一部に設けられていてもよい。また、間隔 22の代わりに、あるいは間隔 22に加えて、画素電極 16とゲート配線 15との間隔 23に光吸収層 30を設けてもよい。なお、光吸収層 30を形成する間隔 22や間隔 23の幅は特に限定されない力好ましくは 1 μ m以上 8 μ m以下である。

[0045] 本実施形態における液晶層 1は、液晶層 1に入射した光を、その進行方向を維持して通過させる (入射光が屈折して通過する場合も含む)透過状態と、その進行方向を変える散乱作用を有する散乱状態との間でスイッチング可能な層であればよぐ例えばネマティック-コレステリック相転移型液晶、ホログラフィック機能や回折機能を有する高分子分散型液晶、液晶ゲルなどの光散乱型液晶から構成される。

[0046] 好ましくは、散乱型液晶として高分子分散型液晶を用いる。高分子分散型液晶は、例えば低分子液晶組成物および未重合プレボリマーの混合物を相溶させて、電極などが形成された前面基板 10および背面基板 12の間に配置した後、プレボリマーを重合することによって得られる。プレボリマーの種類は特に限定されないが、好ましくは紫外線硬化性プレボリマーを用いる。紫外線硬化性プレボリマーを用いると、重合を行う際に上記混合物を加熱する必要がないので、他の部材への熱による悪影響を防止できる。

[0047] 本実施形態では、液晶性を示す紫外線硬化性プレボリマーと液晶組成物 (メルク社製: TL213、 Δ η=0. 238)との混合物（プレボリマー液晶混合物）を、紫外線等の活性光線の照射により光硬化させることによって高分子分散型液晶を形成する。プレポリマー液晶混合物としては、例えば、紫外線硬化材料と液晶とを 20 : 80の重量比で混合し、少量の重合開始剤（チバ ·ガイギ一社製： Irgacure 651)を添加することによって得られた、常温でネマティック液晶相を示すプレボリマー液晶混合物を用いることができる。このように、上記高分子分散型液晶は、紫外線照射を利用して形成され、加熱処理を施す必要がない。従って、液晶層 1を形成することによって、前面基板 10および背面基板 12に形成された他の部材に与えるダメージを低減できる。

[0048] 本実施形態における再帰性反射板 2は、再帰性反射特性を有する反射板であればよいが、好ましくはコーナーキューブアレイである。より好ましくは、コーナーキューブアレイのなかでも特に再帰性反射特性に優れたキュービックコーナーキューブァレィである。キュービックコーナーキューブアレイは、互いに直交する略正方形の 3面からなるコーナーキューブが 2次元的に配列された構造を有し、例えば本出願人による特開 2003— 66211号公報などに開示されている方法を用いて形成できる。特開 20 03— 66211号公報の全ての内容を参考のために本明細書に援用する。キュービックコーナーキューブの配列ピッチは、例えば 3 μ m以上 30 μ m以下である。

[0049] (実施形態 2)

実施形態 2の表示装置は、散乱型液晶を用いた再帰性反射型液晶表示装置である。

[0050] 図 5は、本実施形態の表示装置を説明するための断面模式図である。本実施形態の表示装置における背面基板は、図 2 (a)に示すような背面基板上に透明な高屈折率層が形成された構造を有するが、ここでは、その平面図を省略する。

[0051] 図 5に示す表示装置 300は、回折防止層として、光吸収層 30の代わりに高屈折率層 32が形成されている点、および、背面基板 12が前面基板 10よりも薄い点以外は、図 4 (a)および (b)を参照しながら前述した表示装置 200と同様の構成を有する。簡単のため、表示装置 200と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

[0052] 表示装置 300における背面基板 12には、複数の画素電極 (サイズ:例えば 60 m

X 180 μ m) 16力ソース配線 14やゲート配線 15と間隔（幅： 3 m) 22、 23を空けて配置され、その上に透明な高屈折率層（厚さ d :例えば 0. 2 /ζ πι) 32が形成されている。この高屈折率層 32によって、画素電極 16と配線 14、 15との間隔 22、 23が埋められるとともに、背面基板 12における画素電極 16、配線 14、 15および TFTなどによる凹凸が平坦ィ匕されている。

[0053] 高屈折率層 32は、画素電極 16の材料と同程度の屈折率を有する材料を用いて形成されている。本実施形態では、画素電極 16の材料として、 ΙΤΟ (屈折率： 2. 0程度 )を用い、高屈折率層 32の材料として、二酸ィ匕チタン微粒子を含む榭脂材料 (屈折率： 2. 0程度）を用いる。高屈折率層 32の材料は上記材料に限定されないが、画素電極 16を構成する材料の屈折率の士 10%以内の屈折率を有する透明絶縁材料を用いることが好ましい。また、画素電極 16の材料も、 ΙΤΟ (屈折率： 1. 7〜2. 0)以外に、インジウム亜鉛酸ィ匕物（ΙΖΟ、屈折率： 1. 9〜2. 0)、アルミニウム亜鉛酸ィ匕物 (Α ΖΟ)、酸ィ匕亜鉛 (ΖηΟ)などの透明導電材料を用いることができる。 ΙΤΟを用いる場合、高屈折率層 32の材料は、 1. 8以上 2. 2以下の屈折率を有することが好ましい。

[0054] 表示装置 300では、再帰性反射板 2によって反射された反射光は、背面基板 12を透過して液晶層 1に入射し、表示に用いられる。このとき、反射光のうち画素電極 16 とソース配線 14との間隔 22に入射する光線 502は、高屈折率層 32を通過する。また、画素電極 16に入射する光線 503は、画素電極 16および高屈折率層 32を通過する。なお、反射光のうちソース配線 14に入射する光線 501は、ソース配線 14によって反射され、液晶層 1には入射しない。このように、本実施形態によると、表示に用いられる光線 502、 503は、いずれも同程度の屈折率を有する層を通過するため、前述したような回折光は生成されず、透過状態の液晶層 1に回折光が入射することに起因する表示特性の低下を抑制できる。

[0055] 本実施形態では、高屈折率層 32は次のような方法で形成されて、る。まず、薄膜トランジスタ 13や配線 14、 15および画素電極 16が形成された背面基板 12の表面に、二酸化チタン微粒子を含む透明榭脂材料の塗布液 (ラサ工業社製高屈折率膜形成用塗布液 TI— 44)をスピンコーターで塗布することによって、背面基板 12における凹凸を平坦化する。続いて、榭脂材料を 400°Cの温度で焼成し、屈折率が約 2. 0の高屈折率層 32を得る。高屈折率層 32の厚さ dは、背面基板 12に形成された画素電極 16や配線 14、 15などの要素の高さによって適宜選択される力例えば 0. l ^ m 以上 1 m以下である。なお、本明細書では、「高屈折率層 32の厚さ d」は、図示するように、高屈折率層 32のうち画素電極 16の上に位置する部分の厚さをいう。本実施形態では、画素電極 16の厚さが 0. 15 /z m、配線 14、 15の厚さ力0. 3 mであるため、高屈折率層 32の厚さ dを 0. 15 /z m以上 0. 3 m以下にすることが好ましい。

[0056] 本実施形態で使用した上記榭脂材料は、焼成温度によって 1. 8〜2. 2の範囲で屈折率を調整することができるので、画素電極 16の材料として ITO以外の透明導電材料 (例えば IZO)を用いた場合であっても、好適に用いられ得る。

[0057] 上記方法のように、塗布型の榭脂材料を用いて高屈折率層 32を形成すると、背面基板 12における凹凸を平坦ィ匕できるので好ましい。なお、ここでいう「平坦化」とは、背面基板 12における凹凸を完全に平坦ィ匕できなくてもよい。背面基板 12のうちソースおよびゲート配線 14、 15の交差する部分 (クロス部）の高さは例えば 0. 程度である。また、薄膜トランジスタ 13は通常 1. 0 m程度の厚さを有する。従って、高屈折率層 32の厚さによっては、上記クロス部や薄膜トランジスタ 13による段差を完全に平坦ィ匕できないが、このように部分的に平坦ィ匕できない場合であっても、画素電極 1 6およびその上に位置する高屈折率層 32の合計厚さと、間隔 22、 23に位置する高屈折率層 32の厚さとが略同じであれば、回折光の生成をより効果的に防止できるので好ましい。

[0058] 高屈折率層 32によって背面基板 12における凹凸を平坦ィ匕すると、回折光による表示特性の低下を抑制できることに加えて、以下のような利点も有する。 [0059] 例えば図 2 (a)および (b)に示す表示装置では、液晶層 1の背面基板側表面は、背面基板 12における凹凸に対応する凹凸を有しており、透過状態 (黒表示状態)であつても、液晶層 1の背面基板側表面における凹凸によって、液晶層 1を通過する光の一部が散乱し、黒表示特性を低下させるおそれがある。これに対し、本実施形態では、背面基板 12における凹凸が平坦化されているので、上記のような黒表示特性の低下を抑制できる。

[0060] なお、高屈折率層 32は、図 6に例示するように、背面基板 12における凹凸を平坦化していなくてもよい。この場合であっても、再帰性反射板 2で反射された反射光が通過する層の屈折率差を低減できるとともに、背面基板 12における凹凸の段差を低減できるので、回折光や背面基板 12における凹凸が表示特性に与える影響を小さくできる。

[0061] また、高屈折率層 32が背面基板 12における凹凸を平坦ィ匕しない場合、すなわち、画素電極 16およびその上に位置する高屈折率層 32の合計厚さと、間隔 22、 23に位置する高屈折率層 32の厚さとが異なる場合に、画素電極 16および高屈折率層 3 2を構成する材料の屈折率をそれぞれ選択することにより、画素電極 16に入射する光線 503と間隔 22、 23に入射する光線 502との光路長を略同じにしてもよい。高屈折率層 32の厚さや屈折率を適宜選択することにより、結果的に、画素電極 16に入射する光線 503と間隔 22、 23に入射する光線 502との光路差を ± 10%以内に抑えることができれば、高い回折防止効果が得られるので好ま、。

[0062] このように、本実施形態における高屈折率層 32は、背面基板 12を透過して画素電極 16とソース配線 14およびゲート配線 15とのそれぞれの間隔 22、 23に入射する光線 502の光路長と、画素電極 16に入射する光線 503の光路長とを略同じ (例えば士 10%以内）にできればよぐその構成は図示する構成に限定されない。例えば、画素電極 16と略同じ厚さの高屈折率層 32が、上記間隔 22または間隔 23に配置され、画素電極 16や配線 14、 15などを覆っていなくてもよい。さら〖こ、高屈折率層 32の形成方法も上記方法に限定されず、所望の屈折率を有する材料を堆積させ、必要に応じてパター-ングを行うことによって形成してもよい。

[0063] 本実施形態では、背面基板 12は、前面基板 (厚さ：例えば 700 m) 10よりも薄く、その厚さは例えば 100 /z mである。背面基板 12が薄いと、以下に説明するような利点がある。

[0064] 図 7 (a)および (b)は、それぞれ、前面基板 10と同程度の厚さを有する背面基板（厚さ： 700 m) 12を備えた表示装置、および、前面基板 10よりも薄い背面基板 (厚さ： 100 m) 12を備えた表示装置を例示する断面模式図である。簡単のため、図 2 、図 4および図 5と同様の構成要素には同じ参照符号を付している。また、これらの図では、高屈折率層 32を省略している。

[0065] 本実施形態における再帰性反射板 2は、極めて微細な形状を有するコーナーキューブアレイである。このような微細な形状を高い精度で作製することが困難であるため、再帰性反射板 2は理想的な形状に対してずれを有する場合がある。この場合、背面基板 12が厚いと、図 7 (a)に示すように、観察者側力表示装置に入射して再帰性反射板 2で反射された反射光 701が、入射方向に戻らずに、若干ずれた方向に進んで観察者側に出射してしまうことがある。このとき、入射する際に通過した画素と異なる画素から出射されると、白表示の明るさの低下を引き起こす。

[0066] これに対し、背面基板 12を薄くすると、図 7 (b)に示すように、表示装置に入射して再帰性反射板 2で反射された反射光 702が、若干ずれた方向に進んでも、入射する際に通過した画素と同じ画素力も出射する確率が高くなる。よって、白表示の明るさを比較例よりも向上させることができる。

[0067] 背面基板 12の厚さは、例えば 50 μ m以上 300 μ m以下が好ましい。 50 μ mより薄くなると、表示装置の機械的強度を確保できないおそれがあり、 300 /z mを超えると、再帰性反射板 2の形状のずれに起因して十分な白表示特性が得られない場合があるカゝらである。なお、背面基板 12を前面基板 10よりも薄くした構成を採用する場合には、前面基板 10に駆動回路 (フレキシブル基板)を実装すればよ!、。

[0068] 上記実施形態 1、 2における表示装置は、いずれも、背面基板 12における液晶層 1 の反対側、すなわち表示パネルの外側に再帰性反射板 2を備えているが、再帰性反射板 2は、液晶層 1と背面基板 12との間、すなわち表示パネルの内側に配置されていてもよい。

[0069] また、上記実施形態 1、 2における表示装置は、 V、ずれも再帰性反射型液晶表示装置であるが、本発明の表示装置は、散乱型表示モードを用いた表示装置であればよく、再帰性反射板 2の代わりに拡散反射板を備えた反射型表示装置であってもよ!/、し

、透過型表示装置であってもよい。

[0070] また、上記実施形態 1、 2では、散乱型液晶からなる液晶層 1を用いているが、代わりに光散乱状態と光透過状態との間で切り換えられ得る他の変調層を用いて表示装置を構成してもよい。

[0071] (実施例）

次に、本発明による表示装置の実施例 1〜3を作製し、これらの表示特性を測定したので、その方法および結果を説明する。なお、比較のために、回折防止層を有さない比較例も作製し、同様の測定を行った。

[0072] 比較例の表示装置は、散乱型液晶を用いた再帰性反射型液晶表示装置であり、図 2 (a)および (b)を参照しながら説明した構造を有している。比較例では、前面基板 10および背面基板 12として、ガラス基板 (厚さ： 700 m)を用いた。また、散乱型液晶として、高分子分散型液晶 (オン状態の屈折率:約 1. 5)、再帰性反射板 2として、ピッチが 10 μ mのキュービックコーナーキューブアレイを用いた。画素電極 16は ITO 膜 (厚さ： 0. 15 ^ m,屈折率:約 2. 0)をパターユングすることによって形成し、そのサイズは 60 mX 180 mとした。ソース配線 14およびゲート配線 15は、それぞれ、タンタルおよびタングステンを用いて形成した。また、ソース配線 14と画素電極 16との間隔 22およびゲート配線 15と画素電極 16との間隔 23は、いずれも 3 mとした。なお、これらの間隔 22、 23には、高分子分散型液晶 (屈折率: 1. 5程度)が存在する

[0073] 実施例 1の表示装置は、図 4 (a)および (b)を参照しながら実施形態 1で説明した再帰性反射型液晶表示装置である。実施例 1は、隣接する画素電極 16の間に光吸収層 30が形成されている点以外は、比較例 1と同様の構成を有する。実施例 1における光吸収層 30は、画素電極 16および配線 14、 15などが形成された背面基板 12の表面に、スピンコート法を用いて黒色榭脂材料を 1 μ mの厚さで塗布した後、フォトリソグラフィーを用いてパターニングを行うことによって形成した。光吸収層 30以外の構成要素は、比較例と同様の材料を用いて同様の方法で作製した。 [0074] 実施例 2の表示装置は、背面基板 12が前面基板 10よりも薄い点以外は、実施例 1 と同様の構成を有する。実施例 2における背面基板 12として、実施例 1や比較例で用いたガラス基板 (厚さ： 700 μ m)の裏面に対してエッチングを行うことによって得られた、厚さが 100 /z mのガラス基板を用いた。このエッチング工程以外は、実施例 1と同様の材料を用いて同様の方法で作製した。

[0075] 実施例 3の表示装置は、図 5を参照しながら実施形態 2で説明した再帰性反射型液晶表示装置である。実施例 3は、背面基板 12と液晶層 1との間に高屈折率層 32が形成されている点、および、背面基板 12が前面基板 10よりも薄い点で、比較例と異なっている。高屈折率層 32は、画素電極 16や配線 14、 15などが形成された背面基板 12の表面に透明榭脂 (ラサ工業社製高屈折率膜形成用塗布液 TI— 44)を塗布した後、 400°Cで焼成することによって形成した。高屈折率層 32の厚さは 0. とした。この高屈折率層 32により、画素電極 16と配線 14、 15との間隔 22、 23を埋めるとともに、背面基板 12における画素電極 16、配線 14、 15および TFTなどによる凹凸を平坦化した。また、背面基板 12としては、実施例 2と同様に、ガラス基板の裏面をエッチングすることによって得られた厚さが 100 mのガラス基板を用いた。上記の高屈折率層 32の形成およびガラス基板のエッチング工程以外は、比較例と同様の材料を用いて同様の方法で作製した。

[0076] このようにして得られた比較例および実施例 1〜3の表示装置に対して、図 8に示す測定系（ミノルタ社製 CM1000)を用いて、次のような方法で反射率の測定を行った

[0077] まず、白表示状態における反射率（白表示の明るさ）を測定した。サンプル素子 80 として、測定しょうとする表示装置を設置し、その液晶層 1を散乱状態とした。このサンプル素子 80に対して、光源 82および積分球 86を用いて全ての方向力ゝら光を入射させ、サンプル素子 80の基板に垂直な方向に反射する光の強度 Iwを受光器 84で測定した。受光器 84における集光角は 10度とした。一方、この測定系に、表示装置の代わりに、リファレンスとして完全拡散板を設置して、完全拡散反射板によって反射される光のうち、完全拡散板に対して垂直な方向に向かう光の強度 Irを受光器 84で測定した。上記光の強度 Iwの、リファレンスを用いた場合の光の強度 Irに対する比 (Iw Zlr) (%)を算出し、表示装置における白表示の明るさとした。

[0078] 続いて、黒表示状態における反射率 (黒表示の明るさ）を測定する。サンプル素子

80の液晶層 1を透過状態に切り替えた後、上記と同様にして、サンプル素子 80に対して全方向力も光を入射させて、サンプル素子 80の基板に垂直な方向に反射する光の強度 lbを受光器 84で測定した。このようにして得られた強度 lbの、上記リファレンスを用いた場合の光の強度 Irに対する比 (IbZlr) (%)を算出し、黒表示の明るさとした。

[0079] さらに、上記のようにして得られた黒表示および白表示の明るさから、表示のコントラスト比（白表示の明るさ Z黒表示の明るさ = IwZlb)を求めた。

[0080] 比較例および実施例 1〜3の表示装置における、白表示、黒表示の明るさおよびコントラスト比の測定結果を表 1に示す。

[0081] [表 1]

[0082] 表 1に示す結果から、本発明における回折防止層を備えた実施例 1〜3では、いずれも、比較例よりも黒表示の明るさ (反射率)が低ぐ黒表示特性が向上していることがわかる。比較例では、背面基板 12における画素電極 16と配線 14との間隔 22を通過する光と、画素電極 16を通過する光とによって生成された回折光の一部が受光器 84によって受光されるが、実施例 1〜3では、回折防止層（光吸収層 30または高屈折率層 32)によって上記回折光の生成が抑制されているので、受光器 84によって受光される光の強度が低減されるからと考えられる。

[0083] また、実施例 1では、比較例よりも僅かであるが明るさが低下している。これは、光吸収層 30によって、光の利用効率が低くなるからである。し力しながら、黒表示特性が比較例よりも大幅に向上するため、結果的に、表示のコントラスト比は比較例よりも高くなる。

[0084] 実施例 2および実施例 3では、比較例よりも白表示の明るさが向上している。これは、図 7 (a)および (b)を参照しながら説明したように、背面基板 12を比較例よりも薄くすることにより、再帰性反射板 2による反射光が、入射時に通過した画素と異なる画素から出射することを抑制できるためと考えられる。従って、実施例 2および実施例 3 では、黒表示特性および白表示特性ともに大幅に向上でき、優れたコントラスト比が得られる。

[0085] これらの結果、回折防止層による回折防止効果のみに着目すると、光吸収層 30の方が高屈折率層 32よりも高い効果を有し、より高品位な黒表示を実現できることがわかる。一方、高屈折率層 32は、白表示の明るさを確保しつつ、回折防止効果により黒表示特性を向上できる利点がある。なお、いずれの回折防止層を用いた表示装置であっても、再帰性反射板 2と液晶層 1との間に存在する背面基板 12を薄くすることにより、従来の再帰性反射型表示装置よりも白表示の明るさを向上させることができる。

[0086] 続いて、比較例および実施例 1の表示装置を用いて、黒表示状態における光の透過強度を測定したので説明する。なお、測定は、各表示装置から再帰性反射板 2を外して行った。

[0087] まず、透過強度の測定方法を説明する。測定には、図 9に示す測定系（大塚電子製: LCD5200)を使用した。サンプル素子 90として、測定しょうとする表示装置を設置し、平行光光源 92からの光を、サンプル素子 90における基板に垂直な方向カゝら 4 0度の角度で背面側力も入射させた。サンプル素子 90における液晶層 1を透過状態 (黒表示状態）とし、光源 92からサンプル素子 90に入射した光のうちサンプル素子 9 0の観察者側に透過した光の強度 Itを受光器 94で測定した。測定は、受光器 94を、光源 92の出射方向（受光角 Θ :40度）に対して ± 10度の範囲（受光角 Θ : 30度〜 5 0度)で移動させて行った。受光角 Θは、図示するように、サンプル素子 90における基板に垂直な方向に対する受光方向の角度を指す。

[0088] 一方、サンプル素子 90を設置せずに、上記の位置に固定された光源 92からの光の強度 laを、光源 92の出射方向（受光角 Θ :40度）に配置した受光器 94で測定した。得られた強度 (すなわち「空気」を透過した光の強度) laを 100%として、上記方法で測定したサンプル素子 90を透過する光の強度 It力も透過強度 Tを算出した (T=It Zla(%))。

[0089] 図 10 (a)および (b)は、比較例および実施例 1の表示装置における受光角 Θと透過強度 Tとの関係を表すグラフである。図 10 (a)および (b)は同じ結果を表している力透過強度 Tを示す縦軸のスケールが異なる。

[0090] まず、図 10 (a)に示すグラフから、受光角 Θが 40度のとき、比較例および実施例 1 の透過強度は最大となり、比較例の透過強度は実施例 1の透過強度よりも大きいことがわかる。これは、実施例 1では、背面基板 12に配置された光吸収層 30により、開口率が低下するためと考えられる。

[0091] また、図 10 (b)に示すグラフによると、受光角 Θが 30〜36度および 44〜50度のとき、実施例 1の透過強度は比較例の透過強度よりも低減されており、その低減幅は、上述した開口率の低下による低減幅よりも十分大きくなつている。比較例では、回折光の一部が受光器 94で受光されるので、上記受光角 Θにおける透過強度が増加する力実施例 1では、そのような回折光が生成されないので、上記受光角 Θにおける透過強度の増加が抑えられてヽるからと考えられる。

[0092] この結果により、光吸収層 30による回折防止効果が確認された。なお、高屈折率層 32による回折防止効果も同様の方法で確認できる。

産業上の利用可能性

[0093] 本発明によれば、散乱型表示モードを用いた表示装置において、回折光の生成を抑制できるので、回折光に起因する表示特性の低下を抑えて、表示のコントラストを向上させることができる。

[0094] 本発明は、高分子分散型液晶を用いた透過型ある!/、は反射型液晶表示装置に好適に用いられる。このうち、再帰性反射板を備えた再帰性反射型液晶表示装置では、回折光が表示特性に与える影響が顕著であるため、このような表示装置に本発明を適用すると、表示特性をより効果的に改善できるので有利である。

Claims

請求の範囲

[1] 互いに対向して配置された一対の基板と、

前記一対の基板の一方に形成された複数の画素電極と、

前記一対の基板の他方に形成された対向電極と、

前記複数の画素電極と前記対向電極との間に設けられ、光を透過する透過状態と光を散乱する散乱状態との間で状態が切り替えられ得る変調層と、

を備えた表示装置であって、

前記一方の基板に形成され、それぞれ、対応する画素電極に電気的に接続された複数のスイッチング素子と、

前記一方の基板に前記複数の画素電極と間隔を空けて配置された複数の配線と、前記配線と前記画素電極との前記間隔に配置された回折防止層と

をさらに備えた表示装置。

[2] 前記回折防止層は、前記間隔に入射する光を吸収する請求項 1に記載の表示装置。

[3] 前記回折防止層は、前記画素電極の材料における屈折率の ± 10%以内の屈折率を有する材料から構成される請求項 1に記載の表示装置。

[4] 前記回折防止層は、 1. 8以上 2. 2以下の屈折率を有する材料から構成される請求項 1に記載の表示装置。

[5] 前記表示装置は、前記一方の基板を挟んで前記変調層の反対側に配置された反射層をさらに備える請求項 1から 4のいずれかに記載の表示装置。

[6] 前記反射層は再帰性反射特性を有する請求項 5に記載の表示装置。

[7] 前記一方の基板の厚さは前記他方の基板の厚さよりも小さい請求項 5または 6に記載の表示装置。