(57)【要約】【課題】視野角が広く、表示品位に優れた反射型表示装置を提供する。【解決手段】反射型表示装置は、光反射部と、光拡散フィルム５と、を備えている。光反射部は、入射される光を散乱させて反射する。光拡散フィルム５は、光反射部に対向し、前方散乱特性を備えている。【選択図】図３
2013186414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射される光を散乱させて反射する光反射部と、
前記光反射部に対向し、前方散乱特性を備えた光拡散フィルムと、を備えていることを特徴とする反射型表示装置。
【請求項２】
前記光拡散フィルムは、７０％乃至９５％の範囲内のヘイズを備えていることを特徴とする請求項１に記載の反射型表示装置。
【請求項３】
前記光拡散フィルムは、
平坦な表面を有した透明フィルムと、
前記透明フィルムと前記光反射部との間に位置した透明層と、
前記透明層と前記光反射部との間に位置した粘着層と、
平均粒子径が１μｍ乃至１０μｍの範囲内であり、透光性を示し、前記透明層及び粘着層の少なくとも一方に分散された複数の微粒子と、を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射型表示装置。
【請求項４】
前記透明フィルム、透明層、粘着層及び複数の微粒子の相対屈折率差は、０．０１乃至０．１の範囲内であることを特徴とする請求項３に記載の反射型表示装置。
【請求項５】
前記光拡散フィルムは、平行光が垂直に入射されるときの透過拡散光の拡散半値角が１０°乃至３５°の範囲内となるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の反射型表示装置。
【請求項６】
前記光拡散フィルムから前記光反射部への入射光の入射と、前記光反射部から前記光拡散フィルムへの反射光の出射とを許可する第１状態と、前記光拡散フィルムから前記光反射部への入射光の入射と、前記光反射部から前記光拡散フィルムへの反射光の出射と、の少なくとも一方を禁止する第２状態と、の何れかに切替える切替え部をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の反射型表示装置。
【請求項７】
複数の画素電極を有したアレイ基板と、
前記複数の画素電極に対向した共通電極を有した対向基板と、
前記アレイ基板と対向基板との間に挟持された液晶層と、をさらに備え、
前記光反射部は、前記複数の画素電極で形成され、
前記切替え部は、前記液晶層で形成されていることを特徴とする請求項６に記載の反射型表示装置。
【請求項８】
前記複数の画素電極は、１５０μｍ以下のピッチで配置されていることを特徴とする請求項７に記載の反射型表示装置。
【請求項９】
前記光反射部は、前記光拡散フィルムと対向した側に凹凸表面を有していることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の反射型表示装置。
【請求項１０】
前記光反射部は、アルミニウム又は銀を含む層で形成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の反射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、反射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、表示装置として反射型表示装置が知られている。反射型表示装置としては、反射型液晶表示装置や、電気泳動方式、電子粉流体方式、干渉変調方式、エレクトロウェッティング方式、エレクトロクロミック方式などの反射型表示装置が挙げられる。中でも、現在主流となっている反射型液晶表示装置の代表的な方式として、拡散反射板方式、後方散乱型液晶方式、前方散乱フィルム方式が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７０６３０号公報
【特許文献２】特開２０００−１４７４８１号公報
【特許文献３】特開平６−１７５１２６号公報
【特許文献４】特開平５−３２３２９２号公報
【特許文献５】特開平８−２０１８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に完全拡散反射面を持った反射型表示装置では反射率が低いため、特にカラー表示には向いていない。そこで、高い反射率を得るためには鏡面反射を利用した表示装置が有効となるが、拡散反射板方式では反射光指向性が強く視野角を広げることが困難である。前方散乱フィルム方式では、前方散乱フィルムのヘイズを上げることにより視野角を広げることができる。しかしながら、上記ヘイズを上げると、視野角は広がるものの、前方散乱フィルムの後方散乱が強くなり、表示品位の低下を招いてしまう。例えば、コントラストの低下、画像の滲み、及び正面輝度レベルの低下を招いてしまう。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、視野角が広く、表示品位に優れた反射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態に係る反射型表示装置は、
入射される光を散乱させて反射する光反射部と、
前記光反射部に対向し、前方散乱特性を備えた光拡散フィルムと、を備えていることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る反射型液晶表示装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、上記反射型液晶表示装置の配線構造を概略的に示す平面図である。
【図３】図３は、図２の線Ａ−Ａに沿った反射型液晶表示装置を示す断面図である。
【図４】図４は、図３に示した前方散乱フィルムを拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る反射型液晶表示装置の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら第１の実施形態に係る反射型液晶表示装置について詳細に説明する。  
図１乃至図３に示すように、反射型液晶表示装置は、アレイ基板１と、このアレイ基板に所定の隙間を置いて対向配置された対向基板２と、これらアレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層３と、カラーフィルタ４と、前方散乱特性を備えた光拡散フィルム５（以下、前方散乱フィルムという）と、偏光板６と、位相差板７とを備えている。液晶表示パネルは、矩形状の表示領域を備えている。
【０００８】
アレイ基板１は、矩形状のガラス基板１０を有している。対向基板２は、矩形状のガラス基板２０を有している。第１基板及び第２基板はガラス基板に限らず、透明な絶縁基板であれば良い。表示領域において、液晶表示装置は、ガラス基板１０及びガラス基板２０間にマトリクス状に設けられた複数の画素ＰＸを有している。各画素ＰＸは、互いに直交した第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に並べられている。
【０００９】
アレイ基板１において、ガラス基板１０上に、第１方向ｄ１に延在し、第２方向ｄ２に間隔を置いて並んだ複数の信号線１１と、複数の信号線と交差して第２方向に延在し、第１方向に間隔を置いて並んだ複数の走査線１２とが格子状に配置されている。各画素ＰＸは、隣合う２本の信号線１１及び隣合う２本の走査線１２で囲まれた領域に重なって設けられている。
【００１０】
ガラス基板１０上の信号線１１及び走査線１２の交差部近傍に、複数のスイッチング素子として、例えば複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１３が設けられている。ＴＦＴ１３は、走査線１２の一部を延出したゲート電極１３ａ、ゲート電極上に設けられた図示しないゲート絶縁膜、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と対向した半導体層１３ｃ、半導体層の一方の領域に接続されたソース電極１３ｄ及び半導体層の他方の領域に接続されたドレイン電極１３ｅを有している。
【００１１】
ソース電極１３ｄは、信号線１１に接続され、ドレイン電極１３ｅは、後述する画素電極１５に接続されている。ＴＦＴ１３は、共通のゲート絶縁膜で形成されている。ＴＦＴ１３は画素ＰＸに１つずつ設けられ、画素を構成している。
【００１２】
ガラス基板１０、信号線１１、走査線１２及びＴＦＴ１３上に、図示しない層間絶縁膜が形成されている。表示領域において、層間絶縁膜上に、複数の画素電極１５がマトリクス状に設けられている。画素電極１５は、アルミニウムや銀などの光反射性を示す導電材料を含む層により形成されている。各画素電極１５は、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを通って対応するＴＦＴ１３のドレイン電極１３ｅと電気的に接続されている。画素電極１５は画素ＰＸに一対一で対応し、画素を構成している。
【００１３】
画素電極１５は、ＴＦＴ１３に重ねられている。画素電極１５の周縁部は、信号線１１及び走査線１２に重ねられている。このため、画素電極１５は、部分的に隆起して形成されている。
【００１４】
画素ＰＸのピッチＰは、１５０μｍ以下であり、画素電極１５は、１５０μｍ以下のピッチＰで配置されている。この実施形態において、ピッチＰは、１００μｍである。上記のようにピッチＰが１５０μｍ以下である場合、画素電極１５は、隆起する割合が増大するため、入射される光を散乱させて反射することができる。ここで、上記ピッチＰとは、画素電極１５の短軸に沿った方向のピッチである。複数の画素電極１５は、光反射部を形成している。
【００１５】
画素電極１５上に、複数のスペーサとして、図示しない複数の柱状スペーサが形成されている。なお、スペーサとしては、柱状スペーサに限られるものではなく、球状スペーサ等他のスペーサであっても良い。画素電極１５及び柱状スペーサが形成されたガラス基板１０上上に、配向膜１７が形成されている。
【００１６】
対向基板２において、ガラス基板２０上に、図示しない格子状の第１遮光部及び矩形枠状の第２遮光部と、カラーフィルタ４とが配設されている。第１遮光部は、画素ＰＸを囲んで形成されている。第２遮光部は、表示領域を囲んで形成されている。第１遮光部及び第２遮光部は、ブラックマトリクスとして機能する。
【００１７】
カラーフィルタ４は、複数色の着色層を有している。この実施形態において、カラーフィルタ４は、赤色、緑色及び青色の着色層を有している。赤色、緑色及び青色の着色層は、ストライプ状に形成され、第１方向ｄ１に延在し、第２方向ｄ２に交互に並んでいる。各着色層は、その周縁部が第１遮光部に重なって配設されている。  
カラーフィルタ４上には、ＩＴＯ等の透明な導電材料からなる共通電極２３が形成されている。共通電極２３上に配向膜２５が形成されている。
【００１８】
アレイ基板１及び対向基板２は、柱状スペーサにより所定の隙間を置いて対向配置されている。アレイ基板１及び対向基板２は、両基板の周縁部に配設されたシール材３１により互いに接合されている。  
液晶層３は、アレイ基板１及び対向基板２間に挟持されている。液晶層３は、画素電極１５と前方散乱フィルム５との間に位置している。液晶層３は、第１状態と、第２状態との何れかに切替える切替え部として機能している。第１状態とは、前方散乱フィルム５から画素電極１５への入射光の入射と、画素電極１５から前方散乱フィルム５への反射光の出射とを許可する状態である。第２状態とは、前方散乱フィルム５から画素電極１５への入射光の入射と、画素電極１５から前方散乱フィルム５への反射光の出射と、の少なくとも一方を禁止する状態である。シール材３１の一部には液晶注入口３２が形成され、この液晶注入口は封止材３３で封止されている。
【００１９】
ガラス基板２０（対向基板２）の外面に、位相差板７と、偏光子としての偏光板６と、前方散乱フィルム５とが順に設けられている。この実施形態において、偏光板６と位相差板７とを用いることにより、円偏光を生成している。前方散乱フィルム５は、表示面Ｓを有している。前方散乱フィルム５、偏光板６及び位相差板７は、少なくとも表示領域に重ねられている。
【００２０】
前方散乱フィルム５は、複数の画素電極１５などと対向している。前方散乱フィルム５は、表示面Ｓ側からの入射される光（外光）を画素電極１５側に透過させ、画素電極１５で反射された光を散乱させて出射させる。
【００２１】
ここで、前方散乱フィルム５において、入射光の方向に散乱する光を前方散乱光と称し、入射光の方向と反対方向に散乱する光を後方散乱光と称する。すると、前方散乱フィルム５において、前方散乱光の強度より後方散乱光の強度は弱い。
【００２２】
前方散乱フィルム５は、７０％乃至９５％の範囲内のヘイズを備えている。この実施形態において、前方散乱フィルム５は、８０％乃至９５％の範囲内のヘイズを備えている。前方散乱フィルム５は、前方散乱フィルム５に平行光が垂直に入射されるとき、フィルムを透過する光のうち拡散されて出射される光の拡散半値角が１０°乃至３５°の範囲内となるように構成されている。ここで、上記拡散半値角とは、前方散乱フィルム５に垂直な方向の光（平行光）を前方散乱フィルム５に入射した場合の透過拡散光の分布において、ピークの輝度値の半分の輝度値を示す透過光の分布範囲を示す角度である。
【００２３】
図４に示すように、前方散乱フィルム５は、透明フィルムとしての透明樹脂フィルム５１と、透明層としての透明樹脂層５２と、粘着層５３と、複数の微粒子５４とを備えている。
【００２４】
透明樹脂フィルム５１は、ベースフィルムとなる。透明樹脂フィルム５１は、平坦な表面を有している。この実施形態において、透明樹脂フィルム５１は、両面とも平坦である。透明樹脂層５２は、透明樹脂フィルム５１と対向基板２（画素電極１５）との間に位置している。透明樹脂層５２は、粘着性透明樹脂層であってもよい。
【００２５】
粘着層５３は、透明樹脂層５２と対向基板２（画素電極１５）との間に位置している。前方散乱フィルム５は、粘着層５３により偏光板６に貼り付けられている。複数の微粒子５４は、透光性を示し、透明樹脂層５２及び粘着層５３の少なくとも一方に分散されている。この実施形態において、複数の微粒子５４は、透明樹脂層５２に分散されている。複数の微粒子５４の平均粒子径は１μｍ乃至１０μｍの範囲内である。複数の微粒子５４が分散された透明樹脂層５２は、光拡散層を形成している。
【００２６】
前方散乱フィルム５の構成材料の相対屈折率差は、０．０１乃至０．１の範囲内である。この実施形態において、透明樹脂フィルム５１、透明樹脂層５２、粘着層５３及び複数の微粒子５４の相対屈折率差が、０．０１乃至０．１の範囲内である。
【００２７】
上記したように構成された第１の実施形態に係る反射型液晶表示装置によれば、反射型液晶表示装置は、入射される光を散乱させて反射する複数の画素電極１５と、前方散乱フィルム５とを備えている。前方散乱フィルム５において、前方散乱光の強度より後方散乱光の強度が弱い。後方散乱光の強度を抑えることができるため、コントラストの低下、画像の滲み、正面輝度の低下などを低減することができる。
【００２８】
前方散乱フィルム５は、８０％乃至９５％の範囲内のヘイズを備えていることが望ましい。前方散乱フィルム５のヘイズを滲みや、後方散乱や、コントラストの低下が問題とならない範囲に設計することで、表示特性を損なわずに反射光全体（装置全体）としては強い散乱特性を持たせることができ、結果として広い視野角において高いコントラストを得ることができる。
【００２９】
ヘイズが８０％未満である場合、反射光の散乱が不十分となりメタリックな表示となる。ヘイズが８０％以上である場合、ペーパーホワイトに近い表示を得ることができるが、ヘイズが９５％を超える場合には必要以上に光散乱が起こるため正面輝度が低下してしまう。
【００３０】
また、ヘイズを８０％乃至９５％の範囲内とするためには、透明樹脂層５２中における微粒子５４の高密度化や、透明樹脂層５２の厚膜化が必要となる。このため、微粒子５４の高密度化により前方散乱フィルム５（透明樹脂フィルム５１）の平坦性が失われる不具合が生じる恐れがある。また、透明樹脂層５２の厚膜化により応力で前方散乱フィルム５が湾曲したり、表示画像が滲んだり、製造コストの高騰を招いたり、微粒子５４の凝集により所望の散乱特性が得られないといった不具合が生じる恐れがある。この場合、微粒子５４を粘着層５３に分散させる対策を採ることにより、上記不具合を解消することができる。
【００３１】
透明樹脂フィルム５１の表面は平坦である。このため、透明樹脂フィルム５１の表面による後方散乱を低減することができる。  
透明樹脂フィルム５１、透明樹脂層５２、粘着層５３及び複数の微粒子５４の相対屈折率差が、０．０１乃至０．１の範囲内である。何れの界面においても屈折率差を小さくすることにより、後方散乱を低減することができる。上記のことから、後方散乱を極めて少なく保ったまま反射光に必要な散乱特性を持たせることができるため、結果として視野角を広くすることができ、明るく、コントラストの高い画像表示を実現することができる。
【００３２】
光拡散板として用いられるフィルムは、大別すると、表面にエンボス加工や化学的表面処理などにより樹脂フィルム表面に凹凸を設ける表面拡散方式と、樹脂内部に透光性微粒子を分散させる内部拡散方式とに分けることができる。このうち、後方散乱光の強度を制御するためには内部拡散方式が望ましい。
【００３３】
このため、この実施形態において、前方散乱フィルム５は内部拡散方式を採っている。微粒子５４の平均粒子径を１μｍ乃至１０μｍの範囲内とすることにより、前方散乱フィルム５における後方散乱を低減することができる。次に、後方散乱が低減される理由を説明する。
【００３４】
前方散乱フィルム５に入射される光の波長と、微粒子５４の大きさに関わる粒径パラメータをαとする。円周率をπ、微粒子５４の直径をＤ、前方散乱フィルム５に入射される光の波長をλとすると、粒径パラメータαを次の式で表すことができる。
【００３５】
α＝πＤ／λ
α＜＜１である場合、レイリー散乱が支配的となり前方散乱光と後方散乱光とが同程度の強度となる。  
α≒１である場合、ミー散乱が支配的となり微粒子５４の粒径が大きくなるに従い前方散乱の特性（強度）が強くなる。  
また、α＞＞１の場合では幾何光学によって扱われる回折や反射特性を示す。  
上記のことから、内部拡散方式を採る前方散乱フィルム５では、ミー理論で制御し、微粒子５４の平均粒子径を１μｍ乃至１０μｍの範囲内としている。
【００３６】
前方散乱フィルム５の拡散半値角は、１０°乃至３５°の範囲内であることが望ましい。上記拡散半値角が１０°未満になると、前方散乱フィルム５の透過光が十分に散乱しないため、広視野角化を図ることができない恐れがある。また、上記拡散半値角が３５°を超えると、前方散乱フィルム５の透過光の散乱範囲が必要以上に広くなるため、広視野角化を図ることができるものの、正面輝度の低下を招いてしまう恐れがある。なお、上記拡散半値角は、１５°乃至３０°の範囲内であるとより望ましい。
【００３７】
画素電極１５は、薄膜であるが、周縁部は配線に重なって隆起している。また、画素電極１５は、１５０μｍ以下のピッチＰで配置されている。高精細化（画素ＰＸピッチの微細化）を図ることにより、画素電極１５の端部での回折現象を光散乱として有効に利用することができるため、画素電極１５は効率的に光散乱特性を得ることができる。
【００３８】
前方散乱フィルム５の表面から画素電極１５までの距離を短くすることにより、表示画像の滲みを低減することができる。このため、前方散乱フィルム５の厚みは、１００μｍ以下であることが望ましい。その他、通常、一番厚い部材である対向基板２（カラーフィルタ基板）を薄くすることも望ましく、この場合も表示画像の滲みを低減することができ、表示品位を改善することができる。
【００３９】
前方散乱フィルム５は、高い透明度と、小さい複屈折性とを有していることが望ましい。例えば、前方散乱フィルム５は、透明樹脂フィルム５１の材料としてＴＡＣ（トリアセチルセルロース）を用いた光拡散フィルムを利用することが出来る。
【００４０】
上記のことから、視野角が広く、表示品位に優れた反射型液晶表示装置を得ることができる。
【００４１】
次に、第２の実施の形態に係る反射型液晶表示装置について詳細に説明する。  
図５に示すように、画素ＰＸのピッチＰは、１５０μｍを超え、画素電極１５は、１５０μｍを超えたピッチＰで配置されている。この実施形態において、ピッチＰは、３００μｍである。
【００４２】
画素電極１５は、前方散乱フィルム５と対向した側に凹凸表面を有している。これにより、画素電極１５からの反射光の散乱の度合いを大きくすることができる。このため、この実施形態において、前方散乱フィルム５は、７０％乃至９５％の範囲内のヘイズを備えている。  
なお、第２の実施形態において、他の構成は上述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略した。
【００４３】
上記したように構成された第２の実施形態に係る反射型液晶表示装置によれば、反射型液晶表示装置は、入射される光を散乱させて反射する複数の画素電極１５と、前方散乱フィルム５とを備えている。前方散乱フィルム５において、前方散乱光の強度より後方散乱光の強度が弱い。このため、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
前方散乱フィルム５は、７０％乃至９５％の範囲内のヘイズを備えていることが望ましい。ヘイズが７０％未満である場合、反射光の散乱が不十分となりメタリックな表示となる。ヘイズが７０％以上である場合、ペーパーホワイトに近い表示を得ることができるが、ヘイズが９５％を超える場合には必要以上に光散乱が起こるため正面輝度が低下してしまう。  
微粒子５４は、粘着層５３に分散させてもよい。
【００４５】
画素電極１５が、１５０μｍを超えたピッチＰで配置されている場合、画素電極１５による反射は、鏡面反射に近くなる。このため、画素電極１５に凹凸表面をもたせることで、入射される光を散乱させて反射することができる。画素電極１５に凹凸表面をもたせる手法は、例えば特開２０００−９９１１号公報「拡散反射板及びその製造方法と反射型表示装置」に開示されている。
【００４６】
上記画素電極１５と前方散乱フィルム５とを用い、広い視野角において高い反射率を得る場合には前方散乱フィルム５のヘイズを高めに設定することにより対応することができる。また、正面方向により高い反射率を得る場合には画素電極１５にある程度の集光性を持たせ、前方散乱フィルム５のヘイズを低めに設定することにより、視野角を極端に狭くすることなく視認性の高い反射光プロファイルを設計することが可能となる。  
上記のことから、視野角が広く、表示品位に優れた反射型液晶表示装置を得ることができる。
【００４７】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４８】
例えば、画素ＰＸ（画素電極１５）のピッチＰが１５０μｍ以下であっても、画素電極１５は、前方散乱フィルム５と対向した側に凹凸表面を有していてもよい。これにより、画素電極１５に任意の反射特性を付与することができる。
【００４９】
上述した実施形態は、例えば、偏光板方式やゲストホスト方式の反射型液晶表示装置に適用することが可能である。また、上述した実施形態は、反射型液晶表示装置に限定されるものではなく、各種の反射型表示装置に適用することが可能である。反射型表示装置としては、例えば電気泳動方式、電子粉流体方式、干渉変調方式、エレクトロウェッティング方式、エレクトロクロミック方式などの鏡面反射構造を備える反射型表示装置を挙げることができる。上記反射型表示装置は、液晶層３の替りに、上記第１状態と、上記第２状態との何れかに切替える切替え部を備えている。
【００５０】
反射型表示装置の前面にフロントライト装置を備えていてもよい。フロントライト装置は、前方散乱フィルム５に対向配置されている。これにより、外光の明るさが十分ではない環境においても、一定値以上の輝度レベルの画像を表示することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、４…カラーフィルタ、５…前方散乱フィルム、１１…信号線、１２…走査線、１３…ＴＦＴ、１５…画素電極、５１…透明樹脂フィルム、５２…透明樹脂層、５３…粘着層、５４…微粒子、Ｐ…ピッチ。
【図１】
2013186414.tif 000003
【図２】
2013186414.tif 000004
【図３】
2013186414.tif 000005
【図４】
2013186414.tif 000006
【図５】
2013186414.tif 000007