(57)【要約】【課題】  コントラストを向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】  第１基板１０において、画素電極１１と液晶層３０との間には、光吸収層１２が形成されている。液晶層３０により光が透過される場合には、液晶層３０からの入射光が画素電極１１および第１基板１０を介さずに光吸収層１２に吸収され、界面における入射光の反射が低減される。これにより、コントラストを向上させることができる。光吸収層１２を黒色粒子により構成し、その表面を凹凸状に形成すると、入射光が凹凸状の表面により乱反射され、鏡面的なぎらつき感が抑えられる。これにより、視認性を高めることができる。【選択図】  図１
2006058393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素電極を有する第１基板と第２基板との間に、前記第２基板を介して入射した光を散乱または透過させるための液晶層を備えた液晶表示装置であって、
前記画素電極と前記液晶層との間に光吸収層を設けた
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶層を、ポリマーネットワーク型の液晶により構成した
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記光吸収層を、黒色材料により構成した
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光吸収層を黒色粒子により構成し、その表面を凹凸状に形成した
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記光吸収層は、黒色のレジスト材料を前記画素電極上に残存させたものである
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記光吸収層は、絶縁性材料を前記第１基板の全面にわたって形成したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記光吸収層は、導電性材料を前記画素電極上に分割して形成したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
複数の電極を有すると共に、入射媒質を介して入射した光を反射または吸収するパネルであって、
前記電極と前記入射媒質との間に光吸収層を設けた
ことを特徴とするパネル。
【請求項９】
前記入射媒質は液晶層であり、電界により光の散乱と透過とが変化するものである
ことを特徴とする請求項８に記載のパネル。
【請求項１０】
前記液晶層を、ポリマーネットワーク型の液晶により構成した
ことを特徴とする請求項９に記載のパネル。
【請求項１１】
前記電極を、電界により各画素を駆動するための画素電極により構成した
ことを特徴とする請求項８に記載のパネル。
【請求項１２】
前記光吸収層を、黒色材料により構成した
ことを特徴とする請求項８に記載のパネル。
【請求項１３】
前記光吸収層を黒色粒子により構成し、その表面を凹凸状に形成した
ことを特徴とする請求項１２に記載のパネル。
【請求項１４】
前記光吸収層は、黒色のレジスト材料を前記電極上に残存させたものである
ことを特徴とする請求項１２に記載のパネル。
【請求項１５】
前記光吸収層は、絶縁性材料をパネルの全面にわたって形成したものである
ことを特徴とする請求項８に記載のパネル。
【請求項１６】
前記光吸収層は、導電性材料を前記電極上に分割して形成したものである
ことを特徴とする請求項８に記載のパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界が印加されることにより光散乱性が変化する液晶層を備えた液晶表示装置、およびこの液晶表示装置に好適なパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯情報端末などのモバイル機器の発達に伴い、低消費電力かつ高品位画質の表示装置の需要が高まっている。その第一候補として、バックライトが不要で消費電力の小さい反射型液晶表示装置が挙げられる。しかしながら、現在一般的に用いられているツイストネマチック（ＴＮ；Twisted Nematic）モードあるいはスーパーツイストネマチック（ＳＴＮ；Super-Twisted Nematic）モードは、いずれも偏光板を用いなければならないので、光利用効率が低く、反射型に用いる場合には非常に暗いという問題がある。
【０００３】
偏光板を用いない液晶表示方法として、電界により散乱状態（明表示）と透過状態（暗表示）とを制御する光散乱型表示モードが挙げられる。例えば、特許文献１には、光散乱型表示モードの一つであり、液晶中に三次元網目状の高分子ネットワークが張り巡らされたポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ；Polymer Network Liquid Crystal）を用いた液晶表示装置が開示されている。
【０００４】
図４に、同文献の図１〜図３等に基づいた、光散乱型液晶表示モードの液晶表示装置の一般的な断面構造を示す。この液晶表示装置は、例えばガラスよりなる背面側基板１１０と表示側基板１２０との間に液晶層１３０が設けられ、背面側基板１１０の裏側には黒色などの有色体よりなる光吸収層１４０が配置されている。背面側基板１１０には例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムスズ）よりなる透明画素電極１１１が設けられ、表示側基板１２０には例えばＩＴＯよりなる透明電極１２１が設けられている。液晶層１３０は、例えば、上記のように光散乱型表示モードの一つであるＰＮＬＣにより構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３０８４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の光散乱型液晶表示モードの液晶表示装置では、透過状態（暗表示）において、液晶層１３０からの入射光の一部が光吸収層１４０により吸収される前に、液晶層１３０と透明画素電極１１１、透明画素電極１１１と背面側基板１１０、および背面側基板１１０と空気などの各界面において反射されてしまい、この反射光によりコントラストが低下してしまうという問題があった。
【０００７】
また、従来より光吸収層として用いられている光学薄膜では、十分な吸収特性が得られなかったり、波長ごとの吸収特性の相違による着色された表示や、この層における鏡面反射によるぎらつき感が生じてしまい、視認性が悪いという問題があった。
【０００８】
このように、背面側基板の裏側に光吸収層を配置した従来の技術では、高コントラストであり、視認性の高い液晶表示装置を得るのが困難であった。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、コントラストを向上させることが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第２の目的は、鏡面的なぎらつき感を抑え、視認性の高い液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の第３の目的は、入射光に対する反射率を低減させることが可能なパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の液晶表示装置は、複数の画素電極を有する第１基板と第２基板との間に、第２基板を介して入射した光を散乱または透過させるための液晶層を備えたものであって、画素電極と液晶層との間に光吸収層を設けたものである。この場合において、光吸収層を黒色粒子により構成し、その表面を凹凸状に形成するようにするのが好ましい。
【００１３】
本発明のパネルは、複数の電極を有すると共に、入射媒質を介して入射した光を反射または吸収するものであって、電極と入射媒質との間に光吸収層を設けたものである。
【００１４】
本発明の液晶表示装置では、液晶層により光が透過される場合には、液晶層からの入射光が画素電極および第１基板を介さずに、画素電極と液晶層との間の光吸収層に吸収され、界面における入射光の反射が低減される。光吸収層が黒色粒子から構成され、その表面が凹凸状に形成されている場合には、入射光がその凹凸状の表面により乱反射され、鏡面的なぎらつき感が抑えられる。
【００１５】
本発明のパネルでは、入射光が電極を介さずに光吸収層に吸収され、界面における入射光の反射が低減される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の液晶表示装置によれば、画素電極と液晶層との間に光吸収層を設けるようにしたので、液晶層からの入射光を装置内で吸収し、界面での反射を低減することで、コントラストを向上させることができる。特に、光吸収層を黒色粒子により構成し、その表面を凹凸状に形成するようにした場合には、表面での乱反射により鏡面的なぎらつき感を抑え、視認性を高めることができる。
【００１７】
本発明のパネルによれば、電極と入射媒質との間に光吸収層を設けるようにしたので、電極を介さずに入射光を吸収し、界面での反射を低減することで、入射光に対する反射率を低減させることができる。よって、例えば、光散乱型表示モードの液晶表示装置のパネルとして極めて好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の断面構造を表すものである。この液晶表示装置は、例えば光散乱型表示モードの液晶表示装置として用いられるものであり、ガラスなどの透明材料よりなる第１基板１０と第２基板２０との間に、液晶層３０を備えている。
【００２０】
第１基板１０は、背面側の基板であり、例えばガラスなどの透明材料により構成されている。第１基板１０には、マトリクス状に画素電極１１が設けられ、これら画素電極１１上にはそれぞれ、光吸収層１２が形成されている。すなわち、画素電極１１と液晶層３０との間に、光吸収層１２が配置されている。また、第１基板１０には、図示しないが、画素電極１１に電気的に接続された駆動素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）および配線などを含むアクティブ型の駆動回路が形成されている。
【００２１】
画素電極１１は、液晶層３０に電界を印加するための電極としての機能を有し、各画素ごとに配置されている。また、上記のように光吸収層１２を画素電極１１と液晶層３０との間に設けるようにしたので、従来のように第１基板１０および画素電極１１として透明材料を用いる必要がなく、不透明材料を用いることができ、材料の選択範囲が広がる。つまり、第１基板１０として、例えばシリコン（Ｓｉ）基板などを用いることができ、画素電極１１として、例えばクロム（Ｃｒ）などの金属あるいはこれらの合金よりなる電極などを用いることができる。なお、この画素電極１１の厚みは、例えば、３０ｎｍである。
【００２２】
光吸収層１２は、透過状態（暗表示）において液晶層３０からの入射光を吸収するものであり、例えば黒色のカーボンナノ粒子などにより構成されている。なお、このように光吸収層１２をカーボンナノ粒子などの導電性材料から構成した場合、各画素電極が電気的に導通するのを防ぐため、図１に示したように、光吸収層１２を画素電極１１上に分割して形成する必要がある。
【００２３】
ここで前述のように、図４に示した従来の液晶表示装置では、液晶層１３０からの入射光の一部が光吸収層１４０により吸収される前に、液晶層１３０と透明画素電極１１１、透明画素電極１１１と背面側基板１１０、および背面側基板１１０と空気などの各界面において反射されてしまう。これに対して、本実施の形態の液晶表示装置では、光吸収層１２を画素電極１１と液晶層３０との間に設けたことで、液晶層３０からの入射光が画素電極１１および第１基板１０を介さずに光吸収層１２に吸収され、界面における入射光の反射が低減される。つまり、液晶層３０からの入射光が、装置内に設けた光吸収層１２により吸収されることにより、界面での反射が低減される。
【００２４】
第２基板２０は、表示側の基板であり、例えばガラスなどの透明材料により構成されている。第２基板２０には、第１基板１０に対向する側に透明電極２１が設けられている。透明電極２１は、例えば、厚みが３０ｎｍであり、ＩＴＯにより構成されている。
【００２５】
液晶層３０は、例えば、厚みが２０〜８０ｕｍ程度であり、例えば、光散乱型表示モードの一つであり、液晶中に三次元網目状の高分子ネットワークが張り巡らされたＰＮＬＣにより構成されている。
【００２６】
次に、このような構成の液晶表示装置の製造方法の一例について説明する。
【００２７】
まず、上述した材料よりなる第１基板１０に、例えば蒸着法、スパッタリング法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学的気相成長）法、ならびに例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、上述した材料よりなる所定の形状の画素電極１１を形成する。
【００２８】
続いて、光吸収層１２を以下のようにして形成する。まず、第１基板１０を中性洗剤および有機溶剤により洗浄し、第１基板１０および画素電極１１上に重合開始剤を付与した感光性のＰＶＡ（Poly Vinyl Alcohol）膜を例えばスピンコーティング法により塗布し、例えば４０℃程度で乾燥させる。続いてこれを紫外線露光し、ＰＶＡ膜のうち感光した部分（画素電極１１が形成されていない部分）を不水溶性にする。そして純水により現像し、硬膜剤を塗布して乾燥させる。続いて光吸収層に用いる材料として、例えばナノカーボン溶液をスピンコーティング法により塗布し、例えば１００℃程度で乾燥させる。そしてこれを２％過ヨウ素酸によりリフトオフし、カーボン膜を所望の形状、つまり画素電極１１上に選択的に形成する。このようにして、黒色のカーボンナノ粒子よりなる光吸収層１２が形成される。なお、この光吸収層の厚さは、スピンコーティング法の条件により、５０〜１０００ｎｍ程度とすることができる。
【００２９】
また、上述した材料よりなる第２基板２０に、例えば蒸着法、スパッタリング法またはＣＶＤ法により、上述した材料よりなる透明電極２１を形成する。
【００３０】
次に、第１基板１０と第２基板２０とを、画素電極１１と透明電極２１とが対向するように球状あるいは柱状のスペーサ（図示せず）を挟んで重ね合わせ、紫外線硬化樹脂などにより接着する。続いて、第１基板１０および第２基板２０の間にＰＮＬＣを注入し、液晶層３０を形成する。以上により、図１に示した液晶表示装置が完成する。
【００３１】
次に、このようにして製造した液晶表示装置の光学特性を、図４に示した従来の光散乱型液晶表示モードの液晶表示装置と比較して説明する。
【００３２】
まず、作製した光吸収層１２の光吸収特性として反射スペクトルを測定したところ、本実施の形態の液晶表示装置では、波長λ＝６００ｎｍ付近での正反射は５％程度であり、λ＝４５０ｎｍ付近での正反射は３％程度であった。これに対し、従来型の液晶表示装置では、λ＝６００ｎｍ付近での正反射は１７％程度であり、λ＝４５０ｎｍ付近での正反射は２１％程度であった。このように、液晶層３０からの入射光を装置内に設けた光吸収層１２により吸収し、界面での反射を低減することで、透過状態（暗表示）における反射率を低減できることが分かった。よって、これによりコントラストを向上させることができる。
【００３３】
また、視認性を比較したところ、本実施の形態の液晶表示装置では鏡面的なぎらつき感が抑えられ、これにより従来型の液晶表示装置よりも優れた視認性を有することが分かった。このように、光吸収層１２をカーボンナノ粒子により構成し、その表面を凹凸状に形成することで、表面での乱反射により鏡面的なぎらつき感が抑えられることが分かった。これにより、光学薄膜よりなる光吸収層１４０において鏡面的な反射がなされる従来型の液晶表示装置と比べ、視認性を高めることができる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態では、第１基板１０において、画素電極１１と液晶層３０との間に光吸収層１２を形成するようにしたので、液晶層３０からの入射光を装置内で吸収し、界面での反射を低減することで、コントラストを向上させることができる。
【００３５】
また、光吸収層１２を黒色のカーボンナノ粒子により構成し、その表面を凹凸状に形成するようにしたので、表面での乱反射により鏡面的なぎらつき感を抑え、視認性を高めることができる。
【００３６】
また、画素電極１１と液晶層３０との間に光吸収層１２を形成するのみでよいので、通常の液晶表示装置の製造プロセスに対して大規模な変更は必要なく、付加的な形成のみで製造することができる。
【００３７】
また、光吸収層１２を装置内部に設けるようにしたので、第１基板１０および画素電極１１として不透明材料を用いることができ、材料の選択範囲が広くなる。さらに、ＴＦＴなどの能動素子および金属配線を画素電極１１の下側に配置して開口率を大きくすることができ、コントラストおよび解像度を高めることができる。
【００３８】
さらに、液晶層３０が光散乱型表示モードであるので、偏光板が不要で明るく、バックライトなどの光源も用いないので消費電力が極めて小さい。また、光散乱型であるため紙の質感に近いペーパーホワイトを実現でき、視認性の高い液晶表示装置を低コストで提供することができる。
【００３９】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４０】
例えば、実施の形態では、光吸収層１２を黒色の導電性材料であるカーボンナノ粒子により構成し、画素電極１１上に分割して形成した場合について説明してきたが、図２に示したように、光吸収層１３を例えば黒色ドライフィルムなどの黒色の絶縁性材料により構成し、画素電極１１上で第１基板１０における全面にわたって形成するようにしてもよい。なお、例えばドライフィルムの場合、ラミネーションにより形成することができる。このように光吸収層１３を絶縁性材料により構成するようにした場合、画素電極１１の形状に沿って光吸収層１３をパターニングする必要がなくなり、より容易に製造することができる。
【００４１】
また、図３に示したように、光吸収層１４を、画素電極１１上に剥離されずに残存する黒色のレジスト材料により構成するようにしてもよい。この黒色のレジスト材料としては、例えばメッキレジストインキなどが挙げられる。このように、光吸収層１４を剥離されずに残存するレジスト材料により構成するようにした場合、レジスト材料が光吸収層としての機能を兼ねるので、画素電極１１と液晶層３０との間に新たに光吸収層を形成する必要がなくなり、より容易に製造することができる。
【００４２】
さらに、これら光吸収層１２〜１４は、液晶層３０からの入射光を吸収し、界面での反射を低減することができるものであれば、黒色の材料に限定されるものではなく、他の色の材料により構成されていてもよい。
【００４３】
さらに、例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、また他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、液晶層３０は、ＰＮＬＣに限らず、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ；Polymer Dispersed Liquid Crystal）、ネマチック−コレステリック電界相転移モードあるいは動的散乱モード（ＤＳＭ；Dynamic Scattering Mode）などの他の光散乱型表示モードの液晶材料により構成されていてもよい。
【００４４】
加えて、上記実施の形態では、液晶表示装置の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を備えていてもよい。
【００４５】
さらにまた、例えば、上記実施の形態では、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合について説明したが、本発明は単純マトリクス駆動の場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の液晶表示装置は、携帯情報端末あるいは電子辞書などのモバイル機器はもとより、文字情報表示に適していることから、新たなプラットフォームとして注目されている電子ブック端末への応用に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した光吸収層の変形例を表す断面図である。
【図３】図１に示した光吸収層の他の変形例を表す断面図である。
【図４】従来の光散乱型表示モードの液晶表示装置の構成を表す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…第１基板、１１…画素電極、１２，１３，１４…光吸収層、２０…第２基板、２１…透明電極、３０…液晶層、１１０…背面側基板、１１１…透明画素電極、１２０…表示側基板、１２１…透明電極、１３０…液晶層、１４０…光吸収層。
【図１】
2006058393.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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