(57)【要約】【課題】膜厚を正確に測定することが可能で、かつ薄膜で充分な反射強度をもつ光散乱膜を提供すること。また、上記光散乱膜を用いた、明るく見やすい画面表示が可能な液晶表示装置を提供すること。【解決手段】樹脂１３と該樹脂中に平均粒径が０．５μｍ以上３μｍ以下である粒子１２を分散させた光散乱膜９であって、光散乱膜を形成した後の膜表面のＲａ（中心線平均粗さ）が５０ｎｍ以下であること。光散乱膜の膜厚が、５μｍ以下であること。粒子の屈折率を樹脂の屈折率で割った屈折率比が、０．９３以下あるいは１．０８以上であること。光散乱膜のヘイズ値が４０〜９０％であること。【選択図】図１
2005208206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂と該樹脂中に平均粒径が０．５μｍ以上３μｍ以下である粒子を分散させた光散乱膜であって、光散乱膜を形成した後の膜表面のＲａ（中心線平均粗さ）が５０ｎｍ以下であることを特徴とする光散乱膜。
【請求項２】
前記光散乱膜を形成した際の膜厚が、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光散乱膜。
【請求項３】
前記粒子の屈折率を樹脂の屈折率で割った屈折率比が、０．９３以下あるいは１．０８以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光散乱膜。
【請求項４】
前記光散乱膜のヘイズ値が４０〜９０％であることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３記載の光散乱膜。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光散乱膜が、画素に対応した複数の電極が設けられた背面電極基板と、観察者側電極基板の間に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板間に保持された液晶材料に電荷を印加して画像を形成する液晶表示装置に関するものであり、より詳しくは液晶表示装置の光散乱膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、入射された光の偏光方向を液晶の配向状態を用いて制御することによって表示するものである。この液晶表示装置は、光源の有無から、透過型、反射型、半透過型の3種類の表示装置に大別することが出来る。
【０００３】
透過型液晶表示装置は、背面電極基板の裏面もしくは側面に光源を配置し、この光源より照射された光により画面表示を行なう液晶表示装置である。また反射型液晶は光源を内蔵せず装置の前面から入射された光を利用して表示を行なう液晶表示装置である。更に近年においては、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の両方の機能を兼ね備えた半透過型液晶表示装置が提案されている。
【０００４】
反射型液晶表示装置、あるいは半透過型液晶表示装置の反射部は、前方から入射した室内光あるは自然光を光源として利用する。このため、これらの液晶表示装置は、背面電極基板の表面に前方から入射した光を反射する反射電極、および表示装置内のいずれかの場所に観察者の表示認識角度すなわち視野角を広くするための射出される光を散乱する光散乱機能を有する構造となっている。
【０００５】
光散乱機能を有する構造としては、図２に示すように、観察者側電極基板２７の表面に前方散乱フィルム２９を設けた構造、あるいは図３に示すように背面電極基板３８の反射電極３３表面に凹凸を設けた構造が実用化されている。
観察者側電極基板２７の表面に光散乱膜を設けた構造は、後方散乱により光の利用効率が劣り画面表示が暗くなる欠点や、反射電極で反射され液晶を透過した光は観察者側電極基板の厚みを介して散乱されるため解像度が劣る欠点がある。一方、背面電極基板３８の反射電極表面に凹凸を設けた構造は、入射光が反射電極で一部吸収される以外は光の損失がないため光の利用効率が優れるという利点がる。しかし、反射電極３３表面の凹凸形成にあたりフォトリソグラフィー法等の処理工程を用いなければならず製造工程が煩雑になり、また製造コストが上がる等の欠点がある。
【０００６】
以上、これらの光散乱機能を有する構造の不具合点を考慮し、背面電極基板と観察者側電極基板の２枚の電極基板で挟まれた空間内（以下セル内とする）に光散乱膜を有する構造が提案されている。この構造を用いることで、反射電極表面に凹凸を形成する必要がなく製造上有利でかつ、またセル内で散乱されるためガラス厚による視差のない、くっきりとした表示が可能な反射型液晶表示装置を得ることができる。
【０００７】
しかし、セル内に光散乱膜を形成する構造は、セルのギャップが狭く、光散乱膜の膜厚を薄膜化しなければならない。一方、十分な散乱性を得るためには粒径を大きくしなければならない。また、光散乱膜表面が荒れている状態では、正確な膜厚の測定が出来ず、セルギャップがずれて最適なギャップが得られず、液晶の動作異常を引き起こす可能性がる。また光散乱膜表面が荒れていることで、液晶の配向を乱し動作異常を起こす可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これまで、樹脂の選択、および粒子の屈折率や粒径が不適切であったため、視野角の広くかつ明るい表示が可能な光散乱膜を得ることが出来なかった。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものである。その課題とするところは、膜厚を正確に測定することが可能で、かつ薄膜で充分な反射強度をもつ光散乱膜を提供することである。
また、上記光散乱膜を用いた、明るく見やすい画面表示が可能な液晶表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、樹脂と該樹脂中に平均粒径が０．５μｍ以上３μｍ以下である粒子を分散させた光散乱膜であって、光散乱膜を形成した後の膜表面のＲａ（中心線平均粗さ）が５０ｎｍ以下であることを特徴とする光散乱膜である。
【００１０】
また、本発明は、上記発明による光散乱膜において、前記光散乱膜を形成した際の膜厚が、５μｍ以下であることを特徴とする光散乱膜である。
【００１１】
また、本発明は、上記発明による光散乱膜において、前記粒子の屈折率を樹脂の屈折率で割った屈折率比が、０．９３以下あるいは１．０８以上であることを特徴とする光散乱膜である。
【００１２】
また、本発明は、上記発明による光散乱膜において、前記光散乱膜のヘイズ値が４０〜９０％であることを特徴とする光散乱膜である。
【００１３】
また、本発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光散乱膜が、画素に対応した複数の電極が設けられた背面電極基板と、観察者側電極基板の間に形成されていることを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１及び請求項２に係わる本発明は、樹脂と該樹脂中に平均粒径が０．５μｍ以上３μｍ以下である粒子を分散させた光散乱膜であって、光散乱膜を形成した後の膜表面のＲａ（中心線平均粗さ）が５０ｎｍ以下で、光散乱膜を形成した際の膜厚が５μｍ以下であるので、薄膜で充分な散乱強度をもつ光散乱膜を提供することができる。
さらに、光散乱膜の膜厚の測定も簡単に行うことが可能で、膜厚を正確に定義する事が可能な散乱膜を提供する。これにより、明るく見やすくボケのない画面表示が可能な液晶表示装置を提供することになる。また表面に凹凸を形成する方法よりも製造コストを抑えることが可能であるため、安価で高品質な液晶表示装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明による実施の形態を説明する。
まず、図１に本発明に係る液晶表示装置について模式的に示す。この図１は本発明による光散乱膜を反射型液晶表示装置に適用した際の断面図である。図１においては、観察者側電極基板７の透明基板１（図１で上側の透明基板）上にカラーフィルタを形成している。このカラーフィルタ４は、特に限定されるものではなく、公知の顔料分散法や染料法を用いることができる。
【００１６】
次いで、カラーフィルタ４上に本発明に係る粒子１２を樹脂１３中に分散させた光散乱膜９を膜厚３μｍにて形成している。
【００１７】
ここで、粒子１２の材質としては、熱や薬品耐性のあるものであればよく、シリコン樹脂、メラミン樹脂、フッ素系アクリレート樹脂等の有機物の他にも、アモルファスシリカ
、酸化アルミニウム等の無機物、さらには、有機物と無機物の複合物等が使用可能である。
【００１８】
また樹脂１３の材質としては、熱や薬品耐性のあるものであればよく、例えば、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコン系アクリル樹脂、フルオレン樹脂、エポキシアクリレート樹脂等が使用可能である。
【００１９】
本発明に係る粒子と樹脂の組み合わせとしては、粒子と樹脂の屈折率比が、０．９３以下あるいは１．０８以上であリ、平均粒径が０．５μｍ以上３μｍ以下の範囲で、光散乱膜を形成した基板のＲａ（中心線平均粗さ）を測定した場合、５０ｎｍ以下である粒子と樹脂の組み合わせを選んだ。
【００２０】
表面粗さの測定方法を示す。まず光散乱膜をガラス基板上に形成する。次いで光散乱膜形成側の膜表面の表面粗さを測定した。表面粗さの測定は、以下に示す測定機器及び測定条件にて行った。
・＜測定機器＞  日本真空技術社製  表面形状測定装置  ＤＥＫＴＡＫ  １６０００
・＜測定長さ＞  １ｍｍ
次に、ヘイズ値の測定方法を示す。上記表面粗さ測定で使用した光散乱膜を用い測定を行った。ヘイズ値は表面の凹凸の影響を消すために、表面に屈折率１．４５程度の液体を浸透させ、それをもう一つのガラス基板で挟んで測定を行った。測定は下記の測定機器にて行った。
・＜測定機器＞  村上色彩研究所社製  ヘイズメーター  ＨＭ−１５０
以下に、光散乱膜９の例を示す。光散乱膜の組み合わせとしては、
１）屈折率１．５０のアクリル系樹脂に、粒子として、屈折率１．６８のメラミン粒子を分散させたもの。
２）屈折率１．５９のフルオレン樹脂に、粒子として屈折率１．４５のフッ素化アクリル粒子を分散させたもの。
等が挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。
【００２１】
なお、フォトリソグラフィー法等を用い、塗布、形成した光散乱膜を所定のパターン形状に成形する場合には、パターニング可能な樹脂としてメタクリル酸、ブチルメタクリレート、ヒドロキシメタクリレート等からなるアクリル重合体、アクリルモノマー、光重合開始剤の混合液が使用可能である。
【００２２】
次いで、光散乱膜９上にＩＴＯ（酸化インジウムと酸化スズの混合酸化物）からなる透明電極５を形成し、本発明に係る反射型液晶表示装置用電極基板（観察者側電極基板７）を得る。
上記構成とした反射型液晶表示装置用電極基板（観察者側電極基板７）と、別途作成した光反射機能を有する電極基板（背面側電極基板８）にて液晶２を挟持し図１に示す、反射型液晶表示装置１０を形成する。
【００２３】
なお、背面側電極基板８には光反射機能を持たせるため、光反射板と液晶駆動用の電極とを別途形成しても、もしくは、光反射板と液晶駆動用の電極とを兼用させた反射電極を形成しても構わない。ちなみに、図１の背面電極基板８には、反射電極３を形成しており、光散乱膜にて光散乱を生じさせるために反射電極の表面は平坦としている。
また、反射型液晶表示装置の構成部材として偏光膜、配向膜等があげられるが説明の都合上、図１では図示を省略している。以上、反射型液晶表示装置を例に説明しているが、特にこれに限定されるわけではない。
【００２４】
粒子の屈折率を樹脂の屈折率で割った屈折率比が、０．９３〜１．０８であると、十分
な反射強度と光散乱が得られず暗く、視野角の狭い表示しか得られない。
【実施例１】
【００２５】
以下、実施例により本発明による光散乱膜を詳細に説明する。
【００２６】
透明基板１としてガラス基板を用い、ガラス基板上に公知の顔料分散法にてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）からなるカラーフィルタ４を形成した。
次いで、カラーフィルタ４上に樹脂１３中に粒子１２を分散させた光散乱膜９を形成した。光散乱膜は以下に示す処方の塗布液にて形成した。すなわち、
・Ａ：平均粒径１．４μｍのメラミン粒子（日本触媒（株）製、商品名「Ｓ１２」）１０重量部
・Ｂ：以下の組成からなるアニオン性アクリル系共重合体２０重量部
メチルメタクリレート      ２重量部
メタクリル酸              １重量部
ヒドロキシメタクリレート  ２重量部
ブチルメタクリレート      ２重量部
シクロヘキシルアクリレート３重量部
・Ｃ：多官能アクリルモノマー（東亞合成（株）製、商品名「アロニックスＭ―３００」）              １０重量部
・Ｄ：光重合開始剤（チバスペシャリティケミカルズ社製、商品名「イルガキュアー９０７」          ０．５重量部
・Ｅ：有機溶媒        １２０重量部
以上Ａ〜Ｅを充分混合して塗布液を準備した。
【００２７】
上記塗布液をカラーフィルタ上に滴下後、ガラス基板を毎分８００回転の回転速度にて５秒間回転し膜厚３μｍの光散乱膜９を形成した。光散乱膜９中にＡの粒子がほぼ一層で均一に分散されていた。
【００２８】
次いで、上記散乱膜９を形成後、光散乱膜９上に公知のスッパタリング法にてＩＴＯからなる透明電極５を成膜し、実施例１に係る反射型液晶表示装置用電極（観察者側電極基板７）を得た。
【００２９】
上記の工程で得られた反射型液晶表示装置用電極基板（観察者側電極基板７）と、別途作成した光反射機能を有する電極基板（背面側電極基板８）にて液晶２を挟み込み、図１に示す反射型液晶表示装置１０を形成した。
【実施例２】
【００３０】
実施例２は実施例１と比較して、図１において光散乱膜９の構造のみ異なる実施例であり、その他の構造および工程は同一とする。以下に実施例２で用いた塗液の組成を示す
・Ａ：平均粒径１．９μm フッ素化アクリル粒子      １０重量部
・Ｂ：グリシジル基をもつフェニルマレイミド樹脂    ２０重量部
・Ｃ：多官能アクリルモノマー（東亞合成（株）製、商品名「アロニックスＭ―３００」）                                        １０重量部
・Ｄ：光重合開始剤（チバスペシャリティケミカルズ社製、商品名「イルガキュアー９０７」                                    ０．５重量部
・Ｅ：有機溶媒                                  １２０重量部
以上Ａ〜Ｅを充分混合して塗布液を準備した。塗布液を用いて、実施例１と同様に光散乱膜９を形成し、反射型液晶表示装置１０を得た。
【実施例３】
【００３１】
以下に比較例１で用いた塗液の組成を示す。
・Ａ：平均粒径２．０μｍのアクリル粒子                １０重量部
・Ｂ：以下の組成からなるアニオン性アクリル系共重合体  ２０重量部
メチルメタクリレート      ２重量部
メタクリル酸              １重量部
ヒドロキシメタクリレート  ２重量部
ブチルメタクリレート      ２重量部
シクロヘキシルアクリレート３重量部
・Ｃ：多官能アクリルモノマー（東亞合成（株）製、商品名「アロニックスＭ―３００」）                                            １０重量部
・Ｄ：光重合開始剤（チバスペシャリティケミカルズ社製、商品名「イルガキュアー９０７」                                        ０．５重量部
Ｅ：有機溶媒                                        １２０重量部
以上Ａ〜Ｅを充分混合して塗布液を準備した。塗布液を用いて、実施例１と同様に光散乱膜９を形成し、反射型液晶表示装置１０を得た。
【００３２】
表面粗さ、ヘイズ値の測定結果を表１に示す。比較例１の光散乱膜は、散乱膜表面が荒れていてヘイズ値が低く液晶表示装置で用いられた場合、暗い表示であった。しかし、実施例１、２によれば、ヘイズ値が高く、明るく白い反射特性を示した。
【００３３】
【表１】
2005208206.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による液晶表示装置の断面図である。
【図２】従来の反射型液晶表示装置の一例の断面図である。
【図３】従来の反射型液晶表示装置の他例の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、２１、３１、６、２６、３６・・透明基板
２、２２、３２・・・・・・・・・・液晶
３、２３、３３・・・・・・・・・・反射電極
４、２４、３４・・・・・・・・・・カラーフィルタ
５、２５、３５・・・・・・・・・・透明電極
７、２７、３７・・・・・・・・・・観察者側電極基板
８、２８、３８・・・・・・・・・・背面側電極基板
９・・・・・・・・・・・・・・・・光散乱膜
１０、２０、３０・・・・・・・・・反射型液晶表示装置
１２・・・・・・・・・・・・・・・粒子
１３・・・・・・・・・・・・・・・樹脂
２９・・・・・・・・・・・・・・・前方散乱フィルム
【図１】
2005208206.tif 000004
【図２】
2005208206.tif 000005
【図３】
2005208206.tif 000006