(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟持して対向的に配置された観察面側基板と裏面側基板とを含み、上記裏面側基板の内面に微細な凹凸からなる光拡散面を有する半透過反射層が形成されているとともに、少なくとも上記観察面側基板の外面に偏光板を含む光学フィルムが設けられている半透過型液晶表示素子において、
上記観察面側基板と上記光学フィルムとの間に、ヘイズ値が２０〜５５％の光透過拡散層が介装されており、
上記光拡散面を構成する上記凹凸形状の平均傾斜角が、２〜８゜であることを特徴とする半透過型液晶表示素子。
【請求項２】
上記光透過拡散層が、粘着層内に高分子球を分散させた光拡散フィルムからなる請求項１に記載の半透過型液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内面に光拡散性を有する半透過反射膜を備えている半透過型液晶表示素子に関し、さらに詳しく言えば、モアレや干渉色の発生を抑えるとともに、視認性を良好とする技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半透過型液晶表示素子は、明るい環境下ではその外光を利用して明るい表示を得る反射型として機能し、周辺が暗いところではバックライトを点灯させ、その光により明るい表示を得る透過型として機能する液晶表示素子で、多くの場合、パネル内面にハーフミラーとしての半透過反射層を備えている。
【０００３】
その半透過反射層の反射指向性を制御する方法として、半透過反射層（反射膜）自体の表面を微細な凹凸より粗面化する際に、その凹凸のでき具合で反射指向性を制御する方法と、微細な凹凸を有する樹脂よりなる拡散層上に半透過反射膜を形成して、その半透過反射膜に拡散機能を付与する方法とが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の半透過反射層自体に凹凸を形成する方法によると、表示面に対する光の入射角が小さい高指向性光源下では良好な視認性が得られるものの、表示面に対する光の入射角が大きい低指向性光源下での視認性は低下する。
【０００５】
これに対して、後者の拡散層により半透過反射膜に拡散機能を付与する方法によれば、低指向性光源下での視認性は改善されるものの、高指向性光源下での視認性が低下してしまう。このように、従来の技術では、高指向性光源下と低指向性光源下での視認性の両立が困難であった。
【０００６】
また、いずれの方法においても、凹凸形状を制御して集光性を増していくと、その凹凸形状にある規則性が生じやすくなる。この凹凸形状の規則性は、反射層以外の他部材との関係によりモアレや干渉色を発生させるため、表示の見栄えを劣化させる要因となる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、反射率およびコントラスト比ともに良好で、屋外の強い直射日光下においてもモアレや干渉色の発生がなく、総じて良好な視認性が得られる半透過型液晶表示素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、液晶層を挟持して対向的に配置された観察面側基板と裏面側基板とを含み、上記裏面側基板の内面に微細な凹凸からなる光拡散面を有する半透過反射層が形成されているとともに、少なくとも上記観察面側基板の外面に偏光板を含む光学フィルムが設けられている半透過型液晶表示素子において、上記観察面側基板と上記光学フィルムとの間に、ヘイズ値が２０〜５５％（特には３０〜５０％）の光透過拡散層が介装されており、上記光拡散面を構成する上記凹凸形状の平均傾斜角が、２〜８゜であることを特徴としている。
【０００９】
本発明において、上記光透過拡散層は粘着層内に高分子球を分散させた光拡散フィルムからなることが好ましく、これによれば、光透過拡散層を光学フィルム貼着用の粘着材として利用することができる。
【００１０】
なお、上記光拡散面を構成する凹凸形状の平均傾斜角が８゜を超えると、パネル内面での反射拡散性が大きくなるため、高指向性光源下での反射率が大幅に低下する。
【００１１】
この状態で、パネル外面に光透過拡散層を導入すると、拡散性増加のため反射率がさらに低下するし、また、後方散乱や偏光解消のためコントラストも低下することになるので、平均傾斜角が８゜を超えることは好ましくない。
【００１２】
他方において、平均傾斜角が２゜未満の場合には、パネル内面での反射拡散性が小さくなるため、パネル外面にヘイズ値の大きい（６０以上）光透過拡散層を導入する必要がある。
【００１３】
しかしながら、ヘイズ値の大きい光透過拡散層を導入すると、ヘイズ値が小さい光透過拡散層を導入した場合よりも、外部拡散による後方散乱や偏光解消のためコントラストの低下が大きくなるので、平均傾斜角が４゜未満であることは好ましくない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施形態に係る半透過型液晶表示素子の模式的断面図を示し、これについて説明する。
【００１５】
この半透過型液晶表示素子１０は、ともに光透過性基板からなる観察面側基板１１と裏面側基板１２とを備えている。観察面側基板１１は、その内面にＩＴＯよりなる透明電極１３を有し、透明電極１３上には絶縁膜１４を介して配向膜１５が形成されている。
【００１６】
裏面側基板１２の内面には、微細な凹凸からなる光拡散面を有する半透過反射層１６が形成されている。この実施形態において、半透過反射層１６は拡散層１６１と、その上に形成された半透過反射膜１６２とからなる。拡散層１６１は感光性樹脂よりなり、詳しくは図示されていないが、その表面にはフォトリソ法により微細な凹凸が形成されている。
【００１７】
半透過反射膜１６２は、例えばｎｍオーダーで形成されたアルミニウム薄膜からなり、その表面には拡散層１６１の微細な凹凸が転写されている。この実施形態によると、半透過反射層１６上にはカラーフィルタ１７が形成されている。
【００１８】
カラーフィルタ１７上には有機絶縁膜１８が設けられ、有機絶縁膜１８上に対向電極としての透明電極１９が形成されている。この透明電極１９上にも配向膜２１が形成されている。
【００１９】
観察面側基板１１と裏面側基板１２は、それらの間に面内スペーサ２２を挟んだ状態で周辺シール材２３を介して圧着され、その基板間にＳＴＮ液晶が封入されている。この実施形態において、配向膜１５，２１は液晶分子の捩れ角が２４０゜になるようにラビング処理されている。また、液晶層の厚みは６μｍで、液晶層のリターデーション値Δｎは０．１３０である。
【００２０】
観察面側基板１１および裏面側基板１２の外面には、それぞれ位相差板２４と偏光板２５とが設けられるが、本発明によると、観察面側基板１１と位相差板２４との間には、光を散乱させつつ透過させる光透過拡散層（外部光透過拡散層）２６が配置されている。
【００２１】
この実施形態において、光透過拡散層２６には粘着層内に高分子球を分散させた拡散フィルムが用いられており、この拡散フィルムにて位相差板２４を観察面側基板１１に貼着するようにしている。この場合、高分子球の屈折率は、粘着層を形成する粘着材の屈折率と異なるものを使用している。なお、裏面側基板１２には、それと対向するように図示しないバックライトが配置される。
【００２２】
本発明において、光透過拡散層２６のヘイズ値は２０〜５５％（より好ましくは３０〜５０％）であり、また、このヘイズ値との関係で、半透過反射層１６の凹凸形状の平均傾斜角は２〜８゜の範囲から選択される。
【００２３】
図２に半透過反射層１６が有する凹凸の一部拡大断面図を示し、その平均傾斜角の求め方について説明する。例えば、凹凸の１／２ピッチ（設計値）内を２μｍ間隔で複数の領域に分割して、各領域ごとに基板表面である基準面に対する傾斜角θ１〜θｎを求めた後、その平均値θＡＶＥを算出する。この平均値θＡＶＥが平均傾斜角である。なお、これを半透過反射層１６の所定数箇所について行い、それらの平均値θＡＶＥのさらに平均値を求めてもよい。
【００２４】
平均傾斜角が８゜を超えると、平坦な領域が少ないため反射拡散性が大きくなり、表示面に対する光の入射角が小さい（例えば１５゜）高指向性光源下での反射率が大幅に低下する。この状態で、光透過拡散層２６を設けると、拡散性増加のため反射率がさらに低下することになる。また、後方散乱や偏光解消のためコントラストも低下することになるので、平均傾斜角が８゜を超えることは好ましくない。
【００２５】
また、平均傾斜角が２゜未満であると、平坦な領域が多いため反射拡散性が小さくなり、ヘイズ値６０以上の光透過拡散層を用いる必要が生ずる。しかしながら、光透過拡散層のヘイズ値を大きくすると、ヘイズ値が小さい光透過拡散層よりも、外部拡散による後方散乱や偏光解消のためコントラストの低下が大きくなるので、平均傾斜角が２゜未満であることは好ましくない。
【００２６】
【実施例】
次に、光透過拡散層としてヘイズ値の異なる拡散フィルムを使用した場合の光学特性（反射率，コントラスト）を測定し，また、モアレおよび干渉色の発生の有無を観察したので、これについて説明する。
【００２７】
反射率は図３に示す反射率測定装置にて測定した。すなわち、リングライト３１を測定対象（半透過型液晶表示素子）と平行に配置し、そのリングライト３１から測定対象に光を照射するとともに、リングライト３１の軸線上に配置した光検出器３２にて測定対象からの反射光を測定した。なお、各例の反射率は標準白色板の反射輝度を１００％として算出した値である。
【００２８】
《実施例１》
パネル外部の光透過拡散層として、ヘイズ値が３４％の拡散フィルムを用いた。なお、パネル内面における半透過反射層の平均傾斜角は５゜であった。
高指向性光源下での光学特性を調べるため、リングライト３１からの光入射角を垂直（リングライト３１の軸線）より１５゜としたときの反射率は４１％であり、コントラストは１９であった。
次に、低指向性光源下での光学特性を調べるため、リングライト３１からの光入射角を２５゜と３０゜として反射率を求めたところ、入射角２５゜時の反射率は１５％，入射角３０゜時の反射率は７％で、その比率は２．１であった。
また、屋外の強い直射日光照射時においても、モアレおよび干渉色はいずれも発生しなかった。
【００２９】
《実施例２》
パネル外部の光透過拡散層として、ヘイズ値が４５％の拡散フィルムを用いた。なお、パネル内面における半透過反射層の平均傾斜角は５゜であった。
高指向性光源下での光学特性を調べるため、リングライト３１からの光入射角を垂直より１５゜としたときの反射率は４０％であり、コントラストは１８であった。
次に、低指向性光源下での光学特性を調べるため、リングライト３１からの光入射角を２５゜と３０゜として反射率を求めたところ、入射角２５゜時の反射率は１６％，入射角３０゜時の反射率は８％で、その比率は２．０であった。
また、屋外の強い直射日光照射時においても、モアレおよび干渉色はいずれも発生しなかった。
【００３０】
〈比較例１〉
パネル外部の光透過拡散層として、ヘイズ値が６２％の拡散フィルムを用いた。なお、パネル内面における半透過反射層の平均傾斜角は５゜であった。
高指向性光源下での光学特性を調べるため、リングライト３１からの光入射角を垂直より１５゜としたときの反射率は３８％であり、コントラストは１６であった。
次に、低指向性光源下での光学特性を調べるため、リングライト３１からの光入射角を２５゜と３０゜として反射率を求めたところ、入射角２５゜時の反射率は１６％，入射角３０゜時の反射率は９％で、その比率は１．８であった。
また、屋外の強い直射日光照射時においても、モアレおよび干渉色はいずれも発生しなかった。
【００３１】
〈比較例２〉
パネル外部に光透過拡散層を導入しなかった。なお、パネル内面における半透過反射層の平均傾斜角は５゜であった。
高指向性光源下での光学特性を調べるため、リングライト３１からの光入射角を垂直より１５゜としたときの反射率は４４％であり、コントラストは２１であった。
次に、低指向性光源下での光学特性を調べるため、リングライト３１からの光入射角を２５゜と３０゜として反射率を求めたところ、入射角２５゜時の反射率は１３％，入射角３０゜時の反射率は５％で、その比率は２．６であった。
また、屋外の強い直射日光照射時には、モアレおよび干渉色が発生し、視認性が大幅に低下した。
【００３２】
上記実施例１，２および比較例１，２の高指向性光源下での光学特性を表１に、低指向性光源下での光学特性を表２に、また、屋外の強い直射日光照射時の観察結果を表３に示す。
【００３３】
【表１】
0004989001.tif 000002
【００３４】
【表２】
0004989001.tif 000003
【００３５】
【表３】
0004989001.tif 000004
【００３６】
〔評価〕高指向性光源下において、実施例１，２は、比較例２と比較して反射率およびコントラストの低下が軽微であるが、比較例１は反射率およびコントラストの低下が著しい。
低指向性光源下において、実施例１，２および比較例１は、入射角２５゜時，入射角３０゜時の反射率が比較例２よりも増加し、逆に入射角２５゜時／入射角３０゜時の反射率の比率は比較例２よりも低下している。このことは、光源が液晶表示素子に対して垂直より大きく傾いた位置にある場合の視認性が改善されることを意味している。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶層を挟持して対向的に配置された観察面側基板と裏面側基板とを含み、その裏面側基板の内面に微細な凹凸からなる光拡散面を有する半透過反射層が形成されているとともに、少なくとも観察面側基板の外面に偏光板を含む光学フィルムが設けられている半透過型液晶表示素子において、観察面側基板と光学フィルムとの間に、ヘイズ値が２０〜５５％の光透過拡散層を設けるとともに、光拡散面を構成する凹凸形状の平均傾斜角を２〜８゜としたことにより、反射率およびコントラスト比ともに良好で、屋外の強い直射日光下においてもモアレや干渉色の発生がなく、総じて良好な視認性を示す半透過型液晶表示素子が得られる。
【００３８】
また、半透過型液晶表示素子の製造時に発生する半透過反射層の拡散性能のバラツキもパネル外部に設けられる光透過拡散層によって緩和されるため、製品の歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半透過型液晶表示素子の実施形態を示した模式的断面図。
【図２】本発明で言う平均傾斜角の求め方を説明するための半透過反射層の一部拡大断面図。
【図３】反射率測定装置を示す模式図。
【符号の説明】
１０  半透過型液晶表示素子
１１  観察面側基板
１２  裏面側基板
１３，１９  透明電極
１４，１８  絶縁層
１５，２１  配向膜
１６  半透過反射層
１６１  拡散層
１６２  半透過反射膜
１７  カラーフィルタ
２２  面内スペーサ
２３  周辺シール材
２４  位相差板
２５  偏光板
２６  光透過拡散層（拡散フィルム）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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