(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本色に対応する副画素を有する単位画素に基づいてカラー画像を表示する液晶表示装置に使用可能な光散乱フィルムにおいて、
前記副画素の各々につき透過光に前記基本色についての発色を施す部分と、
輝度増加用副画素に対応づけられかつ入射光から所定の波長成分光を透過させる付加部分と、
当該フィルム全域に亘って延在する光散乱層部分と、
を有し、
前記付加部分と前記光散乱層部分は、同一材料により一体的に形成されていることを特徴とする光散乱フィルム。
【請求項２】
前記所定の波長成分光は、白色光であることを特徴とする請求項１に記載の光散乱フィルム。
【請求項３】
基本色に対応する副画素を有する単位画素に基づいてカラー画像を表示する液晶表示装置に使用可能な光散乱フィルムの作製方法において、
支持部材上に、前記副画素の各々につき透過光に前記基本色についての発色を施す発色部分を、輝度増加用副画素に対応づけられかつ入射光から所定の波長成分光を透過させる付加部分のための空間を空けて形成する前工程と、
前記前工程の後に、前記所定の波長成分光を透過させる特性を奏しうる同一の物質により前記空間を埋めつつ当該フィルム全域に亘って延在する光散乱層部分を形成する後工程と、
を有することを特徴とする光散乱フィルムの作製方法。
【請求項４】
前記支持部材は、当該液晶表示装置の表示画面前方側に配される透明基板であることを特徴とする請求項３に記載の光散乱フィルムの作製方法。
【請求項５】
前記支持部材は、当該液晶表示装置の表示画面後方側に配され、駆動素子配列層及び反射層が積層された透明基板であり、前記反射層上に前記発色部分及び前記付加部分が形成されることを特徴とする請求項３に記載の光散乱フィルムの作製方法。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の光散乱フィルム、又は請求項３ないし５のうちいずれか１つに記載の作製方法により作製された光散乱フィルムを用いた反射型カラー液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部光を利用して像を表示させる反射型カラー液晶表示装置及びこれに用いることのできる光拡散フィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる反射型液晶表示装置は、低電力消費及び小型化に有利な液晶表示装置として注目されている。公知例としては、特開平１０−１５４８１７号公報に記載の反射型液晶表示装置がある。
【０００３】
この公報は、偏光板を１枚だけ用いても良好な画像品質及び明るい表示を得ることのできる表示パネルの構成を開示している。
【０００４】
この公知の表示パネルは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）の基本色に対応する３つの副画素からなる基本画素により画像を形成するようにしている。そのために、この表示パネルには、Ｒ，Ｇ及びＢのカラーフィルタが当該副画素に対応して設けられている。
【０００５】
しかしながら、このようなＲＧＢ副画素のカラーフィルタ構成の下でさらに明るい表示を得るためには、各カラーフィルタの色純度を落とすなどの方策を採らなければならず、不利であるという側面がある。
【０００６】
一方、製品を安く提供することは、反射型及び透過型に拘わらず重要である。故に、明るい表示を得るための構成には、製造上のコストパフォーマンスを考慮に入れる必要もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、色純度を落とすことなく表示の明るさを向上させることのできる液晶表示装置を提供することを主たる目的としている。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記目的を達成しつつも、製造工程に重い負担を掛けることなくコストの抑制に寄与することのできる光拡散フィルム及びその作製方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記主たる目的を達成するために、本発明による一態様は、それぞれ基本色に対応する副画素を有する単位画素に基づいて形成されるカラー画像を外部光を利用して表示する反射型カラー液晶表示装置であって、印加される電界に応じて透過光の状態を変化させる液晶層と、前記液晶層を介して入射した光を反射させる反射層と、表示すべき画像に応じて前記副画素の各々につき前記液晶層に電界を印加するための、前記液晶層の外部光が入射する一方の主面側に配される透明電極層及び前記液晶層の前記反射層からの反射光が入射する他方の主面側に配される画素電極層と、前記液晶層を透過する光（又は透過した光）に前記副画素に対応して前記基本色についての発色を施す部分を有するカラーフィルタ層と、を有する反射型カラー液晶表示装置において、前記単位画素は、さらに輝度増加用副画素を有し、前記カラーフィルタ層は、前記輝度増加用副画素に対応づけられかつ前記液晶層を透過する光（又は透過した光）から所定の波長成分光を透過させる付加部分をさらに有する、ことを特徴としている。
【００１０】
この装置においては、前記カラーフィルタ層は、前記液晶層の外部光が入射する一方の主面側に配されるようにしても良いし、前記カラーフィルタ層は、前記液晶層の前記反射層からの反射光が入射する他方の主面側に配されるようにしても良い。
【００１１】
また、前記所定の波長成分光は、白色光とすることができる。
【００１２】
さらに、前記反射層と前記画素電極層とは、同一の層において共用化されるものとすることもできる。
【００１３】
上記その他の目的を達成するために、本発明の他の態様は、基本色に対応する副画素を有する単位画素に基づいてカラー画像を表示する液晶表示装置に使用可能な光散乱フィルムにおいて、前記副画素の各々につき透過光に前記基本色についての発色を施す部分と、輝度増加用副画素に対応づけられかつ入射光から所定の波長成分光を透過させる付加部分と、当該フィルム全域に亘って延在する光散乱層部分と、を有し、前記付加部分と前記光散乱層部分は、同一材料により一体的に形成されていることを特徴としている。
【００１４】
このフィルムにおいては、前記所定の波長成分光を、白色光とすることができる。
【００１５】
また、同様の目的を達成するために、本発明のさらに他の態様は、基本色に対応する副画素を有する単位画素に基づいてカラー画像を表示する液晶表示装置に使用可能な光散乱フィルムの作製方法において、支持部材上に、前記副画素の各々につき透過光に前記基本色についての発色を施す発色部分を、輝度増加用副画素に対応づけられかつ入射光から所定の波長成分光を透過させる付加部分のための空間を空けて形成する前工程と、前記前工程の後に、前記所定の波長成分光を透過させる特性を奏しうる同一の物質により前記空間を埋めつつ当該フィルム全域に亘って延在する光散乱層部分を形成する後工程と、を有することを特徴としている。
【００１６】
ここで前記支持部材は、当該液晶表示装置の表示画面前方側に配される透明基板とすることもできるし、前記支持部材は、当該液晶表示装置の表示画面後方側に配され、駆動素子配列層及び反射層が積層された透明基板であり、前記反射層上に前記発色部分及び前記付加部分が形成されるようにすることもできる。
【００１７】
【実施例】
図１は、本発明による一実施例のカラー液晶表示装置の表示パネルの断面構造を示している。
【００１８】
図において、透明な第１のガラス基板１１は、この表示パネルの背面側に配され、液晶駆動素子配列層としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１２を担持する。ＴＦＴ１２は、副画素毎に形成されており、当該ＴＦＴの各ドレインが、反射層１３において副画素毎に形成された領域を有する画素電極と接続される。したがって、反射層１３は、いわゆる画素電極層と共用化されている。この画素電極は、アルミニウムなどの導電性でかつ光反射特性を有する物質により形成され、表示パネル外部から入射した光を当該パネル前面に向けて反射する機能を有するとともに、副画素毎に液晶層２０に電界を印加するための一方の電極を担う。製造工程において、ＴＦＴ１２及び反射層１３は、ガラス基板１１を土台にして形成される。
【００１９】
表示パネルの前面側には、透明な第２のガラス基板３１が配される。この第２のガラス基板３１は、表示パネル背面側においてカラーフィルタ層３２を担持する。このカラーフィルタ層３２は、副画素毎に区分けされており、その区分けされた領域には、対応するＲ，Ｇ，Ｂ又はＷ（白色）の発色（又は全透過）用の光学フィルタ部が割り当てられる。したがってこのカラーフィルタ３２は、従来のような基本色のＲ，Ｇ，Ｂだけでなく、所定の波長成分光すなわちＷ（白色光）のフィルタリング特性を持つ部分を有するとともに、上述したようなＴＦＴ１２や反射層１３における画素電極も、Ｒ，Ｇ，ＢだけでなくＷに対応する副画素に対して設けられる。Ｗの副画素に対応するフィルタ部は、例えばアクリル樹脂によって形成することができる。
【００２０】
カラーフィルタ層３２上には、表示パネル背面側においてその全体の面に亘り共通電極３３が形成される。この共通電極３３は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）などの導電性でかつ光透過特性を有する物質により形成され、表示パネル外部から入射した光を液晶層２０に通過させる機能を有するとともに、副画素毎に液晶層２０に電界を印加するための他方の電極を担う。製造工程において、カラーフィルタ３２層及び共通電極３３は、ガラス基板３１を土台にして形成される。
【００２１】
液晶層２０は、上記ガラス基板１１、ＴＦＴ１２及び反射層１３によって形成される表示パネルの一方側アセンブリと上記ガラス基板３１、カラーフィルタ３２及び共通電極３３によって形成される他方側アセンブリとの間の間隙に充填され図示せぬ封止部材により封止される。こうした２つのアセンブリの張り合わせ及び液晶の封入後は、表示パネル本体が出来上がることになる。
【００２２】
かかる表示パネル本体のガラス基板３１には、表示パネル前面側において偏光板４が貼着される。この偏光板４は、外部光のうち所定の偏光成分のみを液晶層２０に入射させるとともに、反射光のうち当該液晶層により変調された所定の偏光成分のみを像として表示させるために設けられる。
【００２３】
さらに偏光板４の前面には、光散乱フィルム５が貼付される。この光散乱フィルム５は、広視野角特性を得るために設けられており、例えばその表面に光を拡散させるための微細な凹凸が施されている。
【００２４】
上記反射層１３における画素電極と上記共通電極３３は、副画素毎に液晶層２０を介して互いに対向しており、表示すべき画像に応じて液晶層２０に副画素毎の局部的な電界を掛けることができる。
【００２５】
この実施例においては、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗという４つの副画素によって１つの単位画素を構成しているので、Ｗの副画素はＲ，Ｇ，Ｂの基本色とは別に当該画素の輝度を向上させることができる。すなわちＷの副画素部分によって外部光の実質的な全反射が可能となるので、表示可能な輝度の範囲が上方へ延びることになる。よって色純度を犠牲にすることなく明るい表示を得ることができるのである。
【００２６】
図２は、本発明による他の実施例の液晶表示装置の表示パネルの断面構造を示しており、図１と同等な部分には同一の符号が付されている。
【００２７】
本実施例と上記実施例との違いは、第２のガラス基板３１側にあったカラーフィルタ層３２を第１のガラス基板１１側に設けるようにした点にあり、より詳しくは、画素電極としての機能を排除し光反射機能のみを有した反射層１３′上にカラーフィルタ層３２が設けられ、共通電極３３はガラス基板３１に直接積層する形態を採っている点である。また、カラーフィルタ層３２上にＩＴＯによる透明な画素電極層１４が形成され、そのためにＴＦＴ１２のドレインと画素電極層１４の各電極とを接続する導体通路１４ｐがカラーフィルタ層３２及び反射層１３′に形成されている。このようにカラーフィルタ層を表示パネルの背面側に配する構成例においても、上記実施例と同じくＷ副画素の効能により同様の効果を奏し得ることは明らかである。
【００２８】
図３は、本発明による一実施例の光散乱フィルム及びこれを用いた液晶表示装置の表示パネルの断面構造を示しており、図１と同等な部分には同一の符号が付されている。
【００２９】
図３において、第２ガラス基板３１と共通電極３３との間には、上記カラーフィルタ３２の機能と上記光散乱フィルム５の光学的機能の双方を担う層５′が形成される。詳述すると、輝度を増加させるためのＷ副画素に対応するカラーフィルタ部５ｗと光散乱フィルムとしての層の主面を形成する層部分５ｓとが同一材料で一体的に形成される。換言すれば、当該Ｗ副画素用カラーフィルタ部を含む光散乱フィルム５′が設けられるのである。
【００３０】
このような構成によって、図１及び図２に示したような光散乱フィルムを表示パネル本体の外に設ける必要がなくなるとともに、このフィルム５′の付加部分５ｗと光散乱層部分５ｓとは実質的に同時に（又は同一工程で）形成することが可能となるので、Ｗ副画素の追加に伴う表示パネルの製造工程への負担を軽減させることができる。フイルム５′の作製工程については後述する。
【００３１】
図４は、本発明による他の実施例の光散乱フィルムを用いた液晶表示装置の表示パネルの断面構造を示しており、図３と同等な部分には同一の符号が付されている。
【００３２】
この実施例は、上記図３に示した構成と異なり、フィルム５′を表示パネル背面側に配する構成を提示するものである。したがって、フィルム５′は、反射層１３′上に形成され、共通電極３３はガラス基板３１に直接積層されることになる。
【００３３】
図５は、図３において説明した本発明による光散乱フィルム５′の作製工程の一例を示している。
【００３４】
この一連の工程は、かかるフィルムの支持部材としての第２のガラス基板３１を準備するところから始まる（ステップＳ１）。次いでその準備されたガラス基板３１の主表面に一様に第ｎ色目（例えばＲ）のカラーフィルタになり得る液状感光性樹脂を塗布し（ステップＳ２）、プリベーク工程においてその液状感光性樹脂の溶剤を蒸発させ当該樹脂をある程度硬化させるべく加熱処理を施す（ステップＳ３）。
【００３５】
ステップＳ３の後は、その樹脂をガラス基板３１に残すべき部分とそうでない不要部分とで非被覆部と被覆部とが分かれるマスキングを当該樹脂に施し、当該樹脂に光を照射してこれを選択的に感光させる（ステップＳ４）。その後、被覆部により感光しなかった樹脂部分は、不要部分として所定の溶剤により溶かされ除去される（ステップＳ５）。
【００３６】
非被覆部により感光された樹脂部分は、溶剤には溶けずにガラス基板３１に残るが、ポストベーク工程において十分に硬化させるべく再度加熱処理が施される（ステップＳ６）。こうしてガラス基板３１上に形成された樹脂部分が第ｎ色目のカラーフィルタ部となるのである。
【００３７】
ステップＳ６の後は、第ｎ＋１色目（例えばＧ）のカラーフィルタ部を形成するべく上記ステップＳ２ないしＳ６の如き処理が繰り返され、さらに第ｎ＋２色目（例えばＢ）のカラーフィルタ部を形成するべく上記ステップＳ２ないしＳ６の如き処理が繰り返されることになる。ここで、第３図に示されるフィルム５′の構造からも分かるようにＲ，Ｇ及びＢのフィルタ部が形成された直後は、Ｗのフィルタ部の箇所に凹所すなわち空間が形成されることになる。
【００３８】
ＲＧＢの全てのカラーフィルタ部を形成した後は、Ｗのカラーフィルタ部及び散乱層５′を形成するべく、その層に適した熱硬化性樹脂（例えばアクリル樹脂）の液体が、Ｗのカラーフィルタ形成空間部を埋めるだけでなくＲＧＢカラーフィルタ部を含めた当該基板の被加工主面全体に塗布される（ステップＳ７）。そして、加熱処理を施して硬化させ（ステップＳ８）、図３に示したフィルム５′が完成する。
【００３９】
フィルム５′の形成後は、共通電極３３の形成工程へと移行することになる。
【００４０】
ステップＳ７及びＳ８によれば、Ｗのカラーフィルタ部分５ｗ及び散乱層部分５ｓは、ほぼ同時にかつ同一の工程で形成することができ、Ｗ副画素を追加したことによる製造工程への負担を抑えることができるのである。
【００４１】
なお、図１ないし図４においては、説明を簡明とするために、実際には用いられる構成要素、例えば液晶層２０に付随する配向層などを挙げていないが、これ以外にも、本開示内容では言及していない他の構成要素を設計的事項の範囲で適宜追加又は変更することは当業者にとっては明らかである。
【００４２】
また、上記各実施例においては、液晶層２０に適用される液晶のタイプや上記公報に記載の位相差板を設けるか否かについて言及しなかったが、本発明は、請求項に記載した要旨に逸脱することなくこうした公知の技術が適用されうることも勿論である。
【００４３】
さらに、上各実施例においては、輝度増加用の副画素の表示色として白色を選定しているが、本発明は、これに限らず他の色を適用することもできる。例えば、この白色に代えて緑色又はシアンを適用しても良い。また、副画素に適用された４つの色全てを変更しても良く、例えば、黄色、シアン、マゼンダ及び白色としても良い。要するに本発明は、付加的な輝度増加用副画素に適用される色は、採用される基本色に準じて適宜定められうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による一実施例の液晶表示装置の表示パネルの断面図。
【図２】  本発明による他の実施例の液晶表示装置の表示パネルの断面図。
【図３】  本発明による一実施例の光拡散フィルム及びこれを用いた液晶表示装置の表示パネルの構造を示す断面図。
【図４】  本発明による他の実施例の液晶表示装置の表示パネルの構造を示す断面図。
【図５】  本発明による光拡散層の作製態様を示す工程図。
【符号の説明】
１１…第１ガラス基板
１２…ＴＦＴ
１３，１３′…反射層
２０…液晶層
３１…ガラス基板
３２…カラーフィルタ層
１４…画素電極
１４ｐ…導電体
３３…共通電極
４…偏光板
５，５′…光散乱フィルム
５ｗ…Ｗ副画素用カラーフィルタ部分
５ｓ…光散乱フィルム層の主面形成層部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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