JP4423948B2 - 光散乱膜、電極基板、及び半透過型液晶表示装置 - Google Patents
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Description
しかし、ノート型パソコンで見られるようなカラー表示を行う表示装置においては、カラーフィルタにより各画素を着色し液晶により光を変調する必要から、カラーフィルタで吸収される分光量が不足し、周囲光のみで画像を観察する反射型では、特に室内では暗くなってしまうという欠点が生じた。
また、屋外で使用することも想定しなくてはならず、太陽光下など非常に明るい環境では、透過型表示装置の画像部の発光量が環境光に比較して相対的に小さくなり、また表面反射量が無視できないぐらい大きくなり、見にくくなるという問題が生じた。一方、反射型表示装置は環境が明るいほど表示特性は向上する。
また、透過表示の時には、一対の対向基板の観察者側から見て向こう側にあるバックライトを点灯させることにより、画像を観察する。明所では反射表示で、暗所でのみバックライトを点灯して透過表示を用いるものである。このようなディスプレイでは暗所明所ともに明るい鮮明なカラー表示が可能で、明所ではバックライトを点灯する必要がなく消費電力を小さく抑えられる。
表示装置においては、光源の位置と表示装置の位置を想定して、観察者の両眼に至る可能性のある範囲にのみ光量をできるだけ大きくとり、それ以外には行かないようにする設計が必要である。
部使用されている。
これらは、金属の反射を用いるもので波長分散がなく幾何光学による設計が可能で有利ではあるが、樹脂による凹凸作製の後に金属薄膜を真空で形成し、パターンエッチング、平滑層形成、透明電極形成とパターン化、電極配線など複雑な多数回のフォトリソ工程を含まざるを得ないため、コストが高くなるという欠点を有していた。
また、透過部と反射部からなる画像部全体に散乱層を有することになるため、透過表示での観察でも散乱層を通過した光を偏光板越しに観察することになり、コントラストの低下も課題としてあげられる。それは、散乱層によるわずかな消偏性のためである。透過表示では従来非常に高いコントラストが得られているが、黒表示でのわずかな消偏性による微少な光の漏れが、大きくコントラスト値を減じることになる。
また、この光散乱膜を用いた電極基板、及び半透過型液晶表示装置を提供することを課題とする。
3×10-4<Δn・d/λ<9.5×10-4
かつ光散乱膜の膜厚が、1.5μm以上5.0μm以下であり、かつ透明粒子の含有率が10容積%以上60容積%以下であり、及び該透明粒子が粒径2.0μmのメラミン粒子であることを特徴とする光散乱膜である。
領域のみに反射層を設ける。作製の方法は、基板に対し、反射層を蒸着等で設けた後、フォトリソグラフィ法等でパターン化するものである。
3×10-4<Δn・d/λ<9.5×10-4
さらに、好ましくは、
4.5×10-4<Δn・d/λ<8.0×10-4
であることで、散乱強度、後方散乱の少なさ、また膜厚や平滑性などが確保される。
等の含フッ素ポリマー粒子;シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。
そのような樹脂の中でも、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、及びフッ素系アクリレート樹脂等を用いることが好ましい。また、透明樹脂の多くは比較的屈折率が低いので、これらの中でも、シリカ粒子やシリコーン樹脂粒子は、屈折率が1.40〜1.45(ハロゲンランプD線589nm)と小さいため特に好適である。
透明樹脂の屈折率>透明粒子の屈折率の系では、透明樹脂としてはポリスチレン、フルオレン樹脂などの芳香環を含む重合体やポリイミド系樹脂が適用される。また高屈折率の樹脂と他の樹脂あるいはモノマーの配合により、適正な屈折率を得ることができる。
また、高屈折率を有する無機粒子の可視光波長の1/3以下の粒径を持つ微粒子を分散した樹脂も使用することができる。たとえば、酸化チタン微粒子を通常のアクリル樹脂に分散し高屈折率樹脂のように扱うものである。低屈折粒子としては、シリカ粒子、架橋アクリル粒子、フッ素含有アクリル系粒子、フッ素化ポリエチレン系粒子などが使用できる。
することが好ましい。同様に屈折率が異なる数種の透明樹脂を混合することにより、さらに効果を高めることが出来る。
光散乱膜は樹脂と粒子からなるため、樹脂のみより硬度は高いが5μm以上となると、セルギャップの安定性は不足する。
また、光散乱膜の膜厚が、粒子の直径より大きくないと、粒子による凹凸が生じ、コントラストが低下する。また、粒子に対する樹脂量が不十分であると、塗布適性、表面平滑性が不足し、表示特性が劣化する傾向がある。また、粒子と樹脂の屈折率差は大きい程、膜厚は低く抑えられるものの、材料に制約があり、実質1.5μm以上でないと十分な光散乱特性は得られない。
また、パッシブモードでの駆動では電極をパターン化する事が必要である。背面側の基板はアクティブモードの場合は、スイッチング素子を形成した後、パターン状に反射層を形成し、さらに透明電極をパターン状に形成する。この際、素子及び各層間にはスルーホールを設けた絶縁層を有することができる。絶縁層は感光性樹脂を用いてパターニングする
方法が好ましいが、印刷等他の方法も可能である。パッシブモードの場合は、スイッチング素子は不要となる。
(光散乱膜の作製)
感光性で現像可能な透明樹脂として、以下に示す塗布液を調製した。スチレン・アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル・アクリル酸共重合体を、モル比で1:2、1:1、0:1に混合、アクリルモノマーM402(東亞合成製)を重合体の1/3(重量比)添加、光ラジカル発生剤、イルガキュア907(チバスペシャルティケミカルズ製)を固形分の8%添加、シクロヘキサノンで希釈し固形分比20%になるように調製した。粒子としてはフッ素化アクリル粒子、酸化チタン、メラミン粒子、シリカ、架橋MMA粒子を用いた。透明樹脂、透明粒子の屈折率を表1に示した。
十分高く、かつ全光線透過率が十分高く、良好であることがわかった。
(半透過型液晶表示装置の作製)
半透過型液晶表示装置を以下の方法により作製した。上記で作製した組成を持つ光散乱膜を用いた図1のような構成の観察者側の電極基板10を作製した。つまりブラックマトリックス12、着色層13すなわちカラーフィルタをガラス基板11上に作製した後、光散乱膜14を3.0μm塗布し、反射部に露光を施してから非露光部を現像除去し、ITO15を全面スパッタリング形成した後230℃1時間焼成した。
一方、通常の方法で背面のガラス基板21上にTFT22を形成した後絶縁層を介して反射層23を形成し、フォトリソグラフィ法で反射部のみ反射層を残した。透過部と反射部の面積比率は6:4であった。その後絶縁層24を介してITO25を観察者側の電極基板と同様に形成し、フォトレジストを用いてパターン化し背面側の電極基板20を作製した。
両基板の電極表面を配向処理した後、張り合わせ液晶を封入して半透過型液晶表示装置を作製した(図2)。表示特性、つまり視野角依存性、明るさ、透過および反射モードでのコントラストを表2に示した。
なお、表1及び表2中、d、e、fが比較例1となる。
11、21・・・ガラス基板
12・・・ブラックマトリックス
13・・・着色層
14・・・光散乱膜
15、25・・・ITO
20・・・背面側の電極基板
22・・・TFT
23・・・反射層
24・・・絶縁層
Claims (7)
- 透明樹脂と該透明樹脂中に分散された透明粒子とで構成される半透過型液晶表示装置用の光散乱膜であって、該透明樹脂と該透明粒子の波長λ(nm)での屈折率の差をΔnとし、透明粒子の平均粒径をd(μm)とすると、λとΔnとdの関係が以下の不等式を満たし、
3×10-4<Δn・d/λ<9.5×10-4
かつ光散乱膜の膜厚が、1.5μm以上5.0μm以下であり、かつ透明粒子の含有率が10容積%以上60容積%以下であり、及び該透明粒子が粒径2.0μmのメラミン粒子であることを特徴とする光散乱膜。 - 透明基板上に、少なくとも複数色の画素状の着色層、各画素状の着色層の反射表示領域に請求項1記載の光散乱層、透明電極を順次に積層してなることを特徴とする電極基板。
- 透明基板上に、少なくとも各画素の反射表示領域に対応して請求項1記載の光散乱層、各画素領域全体に複数色の画素状の着色層、透明電極を順次に積層してなることを特徴とする電極基板。
- 基板上に、少なくとも各画素の反射表示領域に対応して金属反射層、該金属反射層上に請求項1記載の光散乱層を順次に積層してなることを特徴とする電極基板。
- 基板上に、少なくとも各画素の反射表示領域に対応して金属反射層、該金属反射層上に請求項1記載の光散乱層、各画素領域全体に複数色の画素状の着色層を順次に積層してなることを特徴とする電極基板。
- 基板上に、少なくとも各画素の反射表示領域に対応して金属反射層、各画素領域全体に複数色の画素状の着色層、該金属反射層に対応して請求項1記載の光散乱層を順次に積層してなることを特徴とする電極基板。
- 光反射層が形成された基板と、該基板に対向する対向基板と、該基板と該対向基板との間に介在する液晶層とを有し、対向基板側から入射した光を上記光反射層によって反射させる反射表示領域と、基板側から入射した光を対向基板側へ透過させる透過表示領域とを有する画素がマトリクス状に複数形成された半透過型液晶表示装置において、反射表示領域に対応して請求項1記載の光散乱膜が挟持されていることを特徴とする半透過型液晶表
示装置。
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