JP2976773B2 - 反射型液晶表示装置用観察者側電極板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は反射型液晶表示装置に適
用される観察者側電極板に係り、特に、製造工程が簡単
でその生産性と収率が高く、しかも外光光源の位置に関
わりなく視野角の広い画面表示を可能にする反射型液晶
表示装置における観察者側電極板の改良に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】この種の液晶表示装置は、一般に、図４
に示すように偏光膜（図示せず）と透明電極ａ４、ｂ４
が各々設けられた一対の電極板ａ、ｂと、これ等電極板
ａ、ｂ間に封入された液晶物質ｃとでその主要部が構成
されており、入射した光線をまず入射側の上記偏光膜で
直線偏光にし、かつ、液晶物質ｃに対して画素毎に電圧
を印加してその配向状態を変化させると共に、その配向
状態によりその部位を透過する上記直線偏光の偏光面を
回転させその回転角に応じて出射側の偏光膜で上記直線
偏光を遮断又は透過させて画面表示を行うものである。
尚、カラー画面を表示するカラー液晶表示装置において
は、上記電極板ａ、ｂのいずれか一方に偏光を着色する
ためのカラーフィルター層が設けられている。

【０００３】そして、この種の液晶表示装置としては、
液晶表示装置の背面側に位置する電極板（以下背面電極
板と称する）ａの裏面若しくは側面に光源（ランプ）を
配置し、背面電極板ａ側から光線を入射させた表示画面
の明るいバックライト型あるいはライトガイド型のラン
プ内蔵式透過型液晶表示装置が広く普及している。

【０００４】しかし、このランプ内蔵式透過型液晶表示
装置においては、そのランプによる消費電力が大きくＣ
ＲＴやプラズマディスプレイ等他の種類のディスプレイ
と略同等の電力を消費するため、液晶表示装置本来の低
消費電力といった特徴を損ない、また、携帯先で長時間
の利用が困難となるという欠点を有していた。

【０００５】他方、このようなランプを内蔵することな
く、装置の観察者側に位置する電極板（観察者側電極板
と称する）ｂから室内光や自然光等の外光を入射させ、
上記背面電極板ａに設けられた金属反射膜で反射させて
この反射光により画面表示する反射型液晶表示装置も知
られている。そして、この装置ではランプを利用しない
ことから消費電力が小さく、従って、携帯先の長時間駆
動に耐えるという利点を有している。

【０００６】そして、このような反射型液晶表示装置に
はその背面電極板ａとして、例えば、図５に示すように
基材ａ１と、この基材ａ１上に一様に形成された金属反
射膜ａ２と、この金属反射膜ａ２上にカラーフィルター
層ａ３Ｒ、ａ３Ｇ、ａ３Ｂを介して設けられた電圧印加
用透明電極ａ４とでその主要部が構成されるもの、ある
いは、図６に示すように上記金属反射膜ａ２が透明電極
ａ４とは反対側の基板ａ１面に一様に設けられた背面電
極板等が適用されている。

【０００７】ところで、この種の反射型液晶表示装置に
おいては、上記金属反射膜ａ２が入射光線を正反射する
ためその外光の光源の位置によって視野角が制限される
という欠点を有していた。

【０００８】そこで、特開昭６３−２２８８８７号公報
あるいは日本印刷学会主催のフォトファブリケーション
シンポジウム’９２には、表面凹凸の金属薄膜を金属反
射膜ａ２として適用することによりこの金属反射膜ａ２
の正反射を防止して表示画面の視野角を拡大させた液晶
表示装置が紹介されている。すなわち、図７はこの液晶
表示装置を示す説明図で、この液晶表示装置の背面電極
板ａは、基材ａ１と、この基材ａ１上に絶縁層ａ５を介
して設けられたＴＦＴ素子ａ６と、このＴＦＴ素子ａ６
上に設けられた表面凹凸の絶縁性樹脂層ａ７と、この絶
縁性樹脂層ａ７の凹凸表面に沿って設けられた画素形状
のアルミニウム薄膜製金属反射膜ａ２とで主要部が構成
されている。

【０００９】そして、この液晶表示装置においては上記
金属反射膜ａ２が絶縁性樹脂層ａ７の表面形状を反映し
て凹凸表面を有しているため、光を乱反射して表示画面
の視野角を拡大させることが可能になる。尚、この液晶
表示装置において上記ＴＦＴ素子ａ６は、半導体部ａ６
２とこの半導体部ａ６２をはさんでその両側に設けられ
たソース電極ａ６１及びドレイン電極ａ６３とで構成さ
れており、ドレイン電極ａ６３と上記金属反射膜ａ２と
を絶縁層ａ７に設けられた貫通孔（コンタクトホール）
を通して導通させこの金属反射膜ａ２を液晶物質の駆動
電極として利用している。また、図７中、ｂは観察者側
電極板を示し、ｂ１はその基材、ｂ２は基材ｂ１上に一
様に設けられた透明電極である。また、ｃは上記背面電
極板ａと観察者側電極板ｂとの間に封入された液晶物
質、ｄは液晶表示装置の外周に設けられたシール材を示
している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この液
晶表示装置においては、その製造に際して上記絶縁性樹
脂層ａ７を形成する工程とその表面に凹凸を付与する工
程が必要で、かつ、ドレイン電極ａ６３と上記金属金属
反射膜ａ２とを導通させるため絶縁性樹脂層ａ７をドラ
イエッチングしてコンタクトホールを形成する工程等が
必要となるため、その生産性と収率とが極めて低いとい
う問題点があった。

【００１１】また、この液晶表示装置においては、表面
凹凸の絶縁性樹脂層ａ７上に真空蒸着やスパッタリング
等の方法で上記金属反射膜ａ２を直接設ける必要があ
り、この形成段階において上記金属反射膜ａ２が酸化若
しくは水酸化され易いため、金属反射膜ａ２本来の反射
性能が損なわれる問題点があった。

【００１２】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、反射型液晶表示
装置の利点を維持したまま、製造工程が簡単でその生産
性と収率が高く、しかも外光光源の位置に関わりなく視
野角の広い画面表示を可能にする反射型液晶表示装置の
観察者側電極板を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、矩形状の各画素に対応した複数の電極が基板
の画面表示領域内にパターン状に設けられた光反射性背
面電極板と、この背面電極板に対向して配置されかつ透
明基板の上記画面表示領域に対応する部位に一様に設け
られた透明電極を有する観察者側電極板と、これ等の電
極板間に封入された液晶物質とを備え、この液晶物質に
対し画素毎に電圧を印加して画面表示する反射型液晶表
示装置用の上記観察者側電極板を前提とし、観察者側電
極板を構成する上記透明基板の液晶物質と対向する面側
に、透明樹脂と、この透明樹脂中に分散されかつこの透
明樹脂と屈折率が異なると共に光学的に等方性を有する
微粒子とを主成分とする光散乱層を設けたことを特徴と
するものである。

【００１４】この請求項１記載の発明に係る観察者側電
極板によれば、この観察者側電極板に入射した外光は上
記光散乱層で散乱され、かつ、光反射性背面電極板で反
射された後、再度光散乱層で散乱されて出射されること
になるため外光光源の位置に関わりなく表示画面の視野
角を増大することが可能になる。

【００１５】また、この請求項１に係る発明において上
記光散乱層に入射した光線は、透明樹脂と微粒子との屈
折率の相違に基づきこれらの界面で屈折・反射して散乱
されるため、透明樹脂の屈折率と微粒子の屈折率とは
０．０５以上の差異があることが望ましい。

【００１６】そして、上記透明樹脂としては、可視光線
透過率が高く、また液晶表示装置の製造工程中における
熱処理及び薬品処理に対する十分な耐性を具備するもの
が望ましく、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポ
リエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂等が適
用できる。また、液晶表示装置組み立ての際の必要性か
ら、上記光散乱層をパターン状に設ける場合には感光性
と現像性とを有するアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂を
利用してもよい。また、熱硬化性樹脂や紫外線硬化型樹
脂を利用することも可能である。

【００１７】

【００１８】次に、上記透明樹脂中に分散される微粒子
の結晶が光学的異方性を有する場合、この結晶内部に入
射した光線は互いにその偏光面が直交する二以上の光線
に分離し、それぞれの光線が異なる速度でこの結晶中を
進行するため異なる位相で出射することになる。そし
て、互いに位相と偏光面とが異なる二以上の光線が合成
される結果、偏光面が回転して偏光膜による光透過・遮
蔽の制御が困難となり表示画面のコントラストが低下し
たり、あるいは偏光面が直交する二以上の出射光線同志
の位相の差が波長に応じて異なり、従って偏光膜を透過
した後の強度が波長によって異なるため表示画面に着色
が生じたりすることがある。これに対し、上記微粒子が
等方性を有する場合には、この微粒子内に入射した光線
の分離が起こらないことから上記偏光膜を利用するタイ
プの液晶表示装置においても（尚、いわゆる高分子分散
液晶やゲストホスト液晶を使用する表示装置では偏光膜
を利用しない）表示画面のコントラストが高く維持さ
れ、かつ、画面の着色も生じない。そこで、請求項１に
係る発明においてはこの様な理由に基づき光学的に等方
性を有する微粒子が適用されている。

【００１９】

【００２０】このような等方性の微粒子としては非晶質
のものが望ましく、例えば、シリカ、ポリ４フッ化エチ
レン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテル
ケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリジビニルベ
ンゼン等が挙げられる。また、これら微粒子の表面に適
当な処理が施されたものであってもよい。このような表
面処理として、例えば、ＳｉＯ ₂ 、ＺｒＯ ₂ 、Ａｌ
₂ Ｏ ₃ 、ＺｎＯあるいは有機樹脂で表面を被覆処理した
り、カップリング剤、アルコール、あるいはアミンや有
機酸等で表面反応を生じさせたりする処理が挙げられ
る。また、上記透明樹脂に相溶性がなくかつ透明樹脂と
屈折率の異なる樹脂を透明樹脂内に微粒子状態で分散さ
せたものであってもよい。これら微粒子を透明樹脂内に
分散させるときには界面活性剤を添加して微粒子同志の
凝集を防ぎ微粒子状態を維持させることができる。ま
た、上記微粒子の形状としては、球形、円盤形、碁石
形、多角形、菱形、正方板形等の任意の形状であってよ
い。

【００２１】尚、上記光散乱層は、微粒子を上記透明樹
脂中に混合・分散して透明基板上に塗布乾燥することに
より形成することが可能である。塗布の方法としてはフ
レキソ印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、
ロールコート法等が適用できる。観察者側電極板内面の
凹凸による液晶物質の配向欠陥を防止して高品質の画面
表示を可能とするため、上記光散乱層は均一な厚みに形
成されることが望ましいが、多少の凹凸の許容される表
示装置（例えば、ＴＮ型液晶表示装置、高分子分散型液
晶表示装置、ゲストホスト型液晶表示装置等）において
はその表面に深さ０．１〜１μｍの凹凸を設けて可視光
線を散乱させてもよい。このような凹凸は、上記微粒子
としてシリカのアエロジルを使用して光散乱層を塗布形
成することにより可能である。

【００２２】また、請求項１に係る発明において、上記
光散乱層に着色材を添加混合することによりこの光散乱
層を透過する透過光を着色させてカラー画面の表示が可
能となる。また、光散乱層とは別にカラーフィルター層
を設けることによっても同様にカラー画面の表示が可能
となる。請求項２及び３に係る発明はこのような技術的
理由に基づいてなされている。

【００２３】すなわち、請求項２に係る発明は、請求項
１記載の発明に係る反射型液晶表示装置用観察者側電極
板を前提とし、光散乱層が、透過光を着色する着色材を
含有することを特徴とし、他方、請求項３に係る発明
は、観察者側電極板の透明基板が、上記光散乱層と透過
光を着色するカラーフィルター層を具備していることを
特徴とするものである。

【００２４】上記請求項２に係る発明において、着色材
としては周知の染料又は顔料が利用でき、例えば上記透
明樹脂中に混合して塗布形成すればよい。また、請求項
２に係る発明においては画素毎に異なる色彩に着色され
た光散乱層を設けることが望ましく、例えば、透明樹脂
に上記微粒子と共に染料又は顔料を混合分散させ画素形
状に印刷することによって形成することができる（印刷
法）。また、上記透明樹脂として感光性のある透明樹脂
を利用し、透明基板上に塗布形成した後、フォトリソグ
ラフィ法に従って画素パターン形状にパターニングし、
次いで残存する上記透明樹脂を染料で染色して形成する
こともできる（染色法）。また、上記透明樹脂として感
光性のある透明樹脂を利用し、この透明樹脂に上記微粒
子と共に顔料を混合分散させて透明基板上に塗布形成し
た後、フォトリソグラフィ法に従って画素パターン形状
にパターニングして形成することができる（顔料分散
法）。尚、これら印刷法、染色法及び顔料分散法のいず
れの場合においても同じ工程を色彩毎に繰り返すことに
より画素毎に異なる色彩に着色した光散乱層を得ること
が可能である。

【００２５】他方、請求項３に係るカラーフィルター層
としては周知のものが利用でき、例えば、上記印刷法や
染色法あるいは顔料分散法で製造したカラーフィルター
層を利用することができる。また、この他、着色材を含
む電着樹脂を画素毎に電着させて製造した電着法カラー
フィルター層を利用することも可能である。

【００２６】尚、請求項２及び３に係る発明において、
透過光を着色する着色材の色彩としては光の三原色であ
る赤色、緑色、青色が望ましいが、これら三色に限定さ
るものではなく、上記三原色の補色に該当するシアン、
マゼンタ及びイエローの透明な三色であってもよい。ま
たこれら三原色又はその補色の三色に更に透明な白色を
加えた四色であってもよい。

【００２７】また、請求項１〜３に係る観察者側電極板
に適用される透明電極としては、酸化インジウムの中に
ドーパントとして酸化錫を添加して成るＩＴＯ薄膜、酸
化インジウムの中に酸化チタン、酸化鉛、酸化アンチモ
ン、酸化ビスマス、酸化ハフニウムあるいは酸化イット
リウムを添加して成る薄膜、酸化亜鉛に酸化アルミニウ
ムを添加して成る薄膜、あるいはこれらの薄膜を多数積
層して成る多層膜が利用できる。

【００２８】

【作用】請求項１〜３記載の発明に係る観察者側電極板
によれば、観察者側電極板を構成する透明基板の液晶物
質と対向する面側に、透明樹脂と、この透明樹脂中に分
散されかつこの透明樹脂と屈折率が異なると共に光学的
に等方性を有する微粒子とを主成分とする光散乱層を設
けており、この観察者側電極板に入射した外光は上記光
散乱層で散乱され、かつ、観察者側電極板に対向して配
置された光反射性背面電極板で反射された後、再度光散
乱層で散乱されて出射されることになるため、外光光源
の位置に関わりなく表示画面の視野角を増大させること
が可能になる。また、上記光散乱層の微粒子として光学
的に等方性を有する材料が適用されているため、偏光膜
を利用するタイプの反射型液晶表示装置において高コン
トラストでかつ不要な着色のない表示画面を得ることが
可能となる。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

【００３０】［実施例１］ この実施例に係る反射型液晶表示装置用観察者側電極板
は、図１に示すように厚さ０．７ｍｍのガラス基板１１
と、このガラス基板１１上の画面表示領域に一様に設け
られた厚さ０．９μｍの四角形状の光散乱層１２と、こ
の光散乱層１２を被覆して一様に設けられた厚さ０．１
４μｍのＩＴＯ薄膜から成る略四角形状の透明電極１３
とでその主要部が構成されている。尚、上記光散乱層１
２は熱硬化型アクリル−エポキシ樹脂に固形比で約１５
重量％のシリカアエロジル（粒径０．１μｍ）を均一に
分散させたもので構成されており、その表面は深さ０．
１〜０．５μｍの微細な凹凸を備えている。

【００３１】尚、この光散乱層１２は、上記シリカアエ
ロジルと熱硬化型アクリル−エポキシ樹脂とを溶剤に添
加しかつ混合してインキ化し、フレキソ印刷により印刷
して形成されたものである。

【００３２】［実施例２］ この実施例に係る反射型液晶表示装置用観察者側電極板
は、図２に示すように厚さ１．１ｍｍのガラス基板２１
と、このガラス基板２１上の画面表示領域内の画素パタ
ーンに対応して設けられた厚さ約１．８μｍで三色（赤
色、緑色、青色）の光散乱層２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ
と、この光散乱層２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを被覆して一
様に設けられた厚さ０．１２μｍのＩＴＯ薄膜から成る
略四角形状の透明電極２３とでその主要部が構成されて
いる。尚、上記光散乱層２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂはエポ
キシ樹脂を樹脂成分とする有機顔料インキに更に固形比
で約５重量％のポリ４フッ化エチレンの微粉末（粒径
０．３μｍ以下）を分散させたもので構成されている。

【００３３】そして、この光散乱層は、上記ポリ４フッ
化エチレン微粉末が分散されたインキをグラビアオフセ
ット印刷して形成されたものである。

【００３４】［実施例３］ この実施例に係る反射型液晶表示装置用観察者側電極板
は、図３に示すように厚さ０．７ｍｍのガラス基板３１
と、このガラス基板３１の画面表示領域内の画素と画素
との間隙部位（１１０μｍピッチ）に設けられ黒色染料
で染色された樹脂から成る厚さ１μｍのブラックストラ
イプ３５と、画素部位に設けられた三色（赤色、緑色、
青色）のカラーフィルター層３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂ
と、これらブラックストライプ３６及びカラーフィルタ
ー層３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂを被覆して画面表示領域の
全面に一様に設けられた厚さ１μｍの光散乱層３２と、
この光散乱層３２を被覆して一様に設けられた厚さ０．
１２μｍのＩＴＯ薄膜から成る略四角形状の透明電極３
３とでその主要部が構成されている。尚、上記光散乱層
３２はフェノール−ノボラック系感光性樹脂に固形比で
約６重量％のポリ４フッ化エチレンの微粉末（粒径０．
３μｍ以下）を分散させたもので構成されている。

【００３５】そして、この光散乱層３２は、ポリ４フッ
化エチレン微粉末が分散された上記感光性樹脂をブラッ
クストライプ３５及びカラーフィルター層３４Ｒ、３４
Ｇ、３４Ｂ上に塗布形成し、かつ、フォトリソグラフィ
法に従って形成されたものである。

【００３６】また、上記カラーフィルター層３４Ｒ、３
４Ｇ、３４Ｂは、エポキシ樹脂を樹脂成分とし、１１０
μｍピッチで、１２０μｍ幅（約１０μｍは隣接するカ
ラーフィルター層に重畳する）で印刷して形成されたも
のである。

【００３７】

【発明の効果】請求項１〜３に係る発明によれば、観察
者側電極板を構成する透明基板の液晶物質と対向する面
側に、透明樹脂と、この透明樹脂中に分散されかつこの
透明樹脂と屈折率が異なると共に光学的に等方性を有す
る微粒子とを主成分とする光散乱層を設けており、この
観察者側電極板に入射した外光は上記光散乱層で散乱さ
れ、かつ、観察者側電極板に対向して配置された光反射
性背面電極板で反射された後、再度光散乱層で散乱され
て出射されることになるため、外光光源の位置に関わり
なく表示画面の視野角を増大させることが可能となる効
果を有する。また、上記光散乱層の微粒子として光学的
に等方性を有する材料が適用されているため、偏光膜を
利用するタイプの反射型液晶表示装置において高コント
ラストでかつ不要な着色のない表示画面を得ることが可
能となる効果を有する。更に、印刷法、ロールコート法
等の簡易な手段により上記光散乱層を形成することがで
き、かつ、この光散乱層を観察者側電極板に設けたこと
により光反射性背面電極板に光散乱性を持たせるために
必要とされた複雑な工程が不要となる。

【００３８】従って、反射型液晶表示装置を製造する際
の工程が簡略化されるため、生産効率と収率が著しく向
上する効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る観察者側電極板の断面図。

【図２】実施例２に係る観察者側電極板の断面図。

【図３】実施例３に係る観察者側電極板の断面図。

【図４】従来例に係る液晶表示装置の断面図。

【図５】従来例に係る背面電極板の断面図。

【図６】従来例に係る背面電極板の断面図。

【図７】従来例に係る液晶表示装置の断面図。

【符号の説明】

１１ ガラス基板 １２ 光散乱層 １３ 透明電極 ２１ ガラス基板 ２３ 透明電極 ３１ ガラス基板 ３２ 光散乱層 ３３ 透明電極 ２２Ｒ 光散乱層 ２２Ｇ 光散乱層 ２２Ｂ 光散乱層 ３４Ｒ カラーフィルター層 ３４Ｇ カラーフィルター層 ３４Ｂ カラーフィルター層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−2918（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−308816（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1335

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】矩形状の各画素に対応した複数の電極が基
   板の画面表示領域内にパターン状に設けられた光反射性
   背面電極板と、この背面電極板に対向して配置されかつ
   透明基板の上記画面表示領域に対応する部位に一様に設
   けられた透明電極を有する観察者側電極板と、これ等の
   電極板間に封入された液晶物質とを備え、この液晶物質
   に対し画素毎に電圧を印加して画面表示する反射型液晶
   表示装置用の上記観察者側電極板において、観察者側電極板を構成する 上記透明基板の液晶物質と対
   向する面側に、透明樹脂と、この透明樹脂中に分散され
   かつこの透明樹脂と屈折率が異なると共に光学的に等方
   性を有する微粒子とを主成分とする光散乱層を設けたこ
   とを特徴とする反射型液晶表示装置用観察者側電極板。
2. 【請求項２】上記光散乱層が、透過光を着色する着色材
   を含有することを特徴とする請求項１記載の反射型液晶
   表示装置用観察者側電極板。
3. 【請求項３】観察者側電極板を構成する透明基板が、上
   記光散乱層と透過光を着色するカラーフィルター層を具
   備していることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶
   表示装置用観察者側電極板。