JP2000221484A

JP2000221484A - 反射型液晶表示装置用基板及びそれを用いた反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000221484A
Application number: JP11026527A
Authority: JP
Inventors: Koji Imayoshi; 孝二今吉; Kenzo Fukuyoshi; 健蔵福吉; Tomohito Kitamura; 智史北村
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】反射型液晶表示装置の表示画面を観察する際の
視野角が、その外光光源の位置によって制限されずに広
くなり、また、混色等の表示欠陥が減少する反射型液晶
表示装置用基板１０、及び反射型液晶表示装置を提供す
ること。【解決手段】光散乱膜が屈折率に差のある樹脂の２層以
上の積層構成で、１層がマイクロレンズ１３であり、他
の１層が高屈折率樹脂と低屈折率樹脂の混合物で、光散
乱効果を具備した平坦化層１４であり、積層された構成
であること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

【０００２】本発明は、反射型液晶表示装置に係わり、
特に、表示欠陥が無く、その視野角が広い反射型液晶表
示装置用基板、及び反射型液晶表示装置に関するもので
ある。

【０００３】

【従来の技術】透過型液晶表示装置は、一般に偏光膜と
透明電極が各々設けられた一対の基板と、この一対の基
板間に封入された液晶とでその主要部が構成されてい
る。そして、カラー画面を表示するカラー液晶表示装置
においては上記基板のいずれか一方にカラーフィルタが
設けられている。そして、透過型液晶表示装置の背面側
に位置する背面基板の裏面、若しくは側面に光源を配置
し、背面基板から光線を入射させたバックライト型、或
いはライトガイド型の透過型液晶表示装置が広く普及し
ている。

【０００４】液晶表示装置は本来の低消費電力といった
特徴を活かしたモバイル機器等の携帯型ディスプレイへ
の展開が期待されるが、しかし、このような光源を内蔵
した透過型液晶表示装置では、その光源の消費電力が大
きく、携帯型ディスプレイとしては欠点を有している。
そこで、このような光源を内蔵することなく、装置の観
察者側に位置する観察者側基板から室内や屋外等の外光
を入射させ、例えば、背面基板に設けられた金属反射板
で反射させ、この反射光で画面表示を行う反射型液晶表
示装置が検討されるようになった。

【０００５】このような反射型液晶表示装置に適用され
る背面基板としては、例えば、図３に示すように基板
（３１）上にＴＦＴ（３２）を形成し、絶縁膜（３３）
の上の各画素に対応する部分に、表面に光散乱の為の凹
凸を形成した金属反射膜（３４）を積層し、下層のＴＦ
Ｔと金属反射膜をビアホール（３５）で結び液晶駆動を
行うもの、或いは、図２に示すように金属反射板（４
４）がガラス基板（４１）の外側に設けられたもの、等
が知られている。

【０００６】一般に、この種の反射型液晶表示装置にお
いては、上記金属反射膜（板）が外光を反射する際に、
その外光光源の位置によって視野角が制限されるという
問題点を有していた。また、図３に示す構造の背面基板
においては、視野角を広くするための絶縁層の表面凹凸
の形成、並びに金属反射膜と導通を取る為のビアホール
の形成が複雑で、且つ、液晶の駆動電極としての金属反
射膜の表面が凹凸が大きいため、その使用は制限される
といった問題点を有していた。

【０００７】また、図２に示す構造の反射型液晶表示装
置においては、上記金属反射板が背面基板の裏面に配置
されているため基板の厚みにより光路差を生じ、金属反
射板で反射した光は、入射した際に透過した画素に隣接
する他の画素を透過して出力されることがあり、これが
混色等の表示欠陥を生じ、或いは、入射した光が液晶内
部の透明電極（４３）表面と金属反射板（４４）で反射
しされ、二重像を生じる等の問題点を有していた。

【０００８】このような問題点を改善するために、本願
の発明者らは、観察者側基板に光散乱層を配設する技術
を特開平−２８０５５号にて提案している。この技術
は、光散乱層を液晶表示装置の内面に形成することによ
り、光路差が小さくなり、高精細な画素表示に好適な構
成となるものである。この光散乱層は、透明な樹脂に、
この樹脂と屈折率の異なる透明粒子を分散させた塗膜で
あって、比較的容易に光の散乱性を確保できるものであ
る。

【０００９】しかし、光を効率よく散乱させるために
は、粒子の径は０．４〜１．０μｍ、もしくは、これ以
上の大きさが必要であり、このような大きさの透明粒子
を用いると、塗膜として形成した光散乱層の表面に０．
２〜１．０μｍ程度の凹凸が生じてしまい、電極を介し
て接する液晶の配向の妨げとなるものである。そこで、
その後、平坦化層として光散乱層と屈折率の異なる透明
樹脂の層を積層形成する事を提案したが、視野角の改
善、混色等の表示欠陥の改善は不十分なものであった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題点に着目してなされたもので、その課題とするとこ
ろは、光散乱膜が設けられた反射型液晶表示装置用基板
において、その基板を用いることにより、得られる反射
型液晶表示装置の表示画面を観察する際の視野角が、そ
の外光光源の位置によって制限されずに広くなり、ま
た、混色等の表示欠陥が減少する反射型液晶表示装置用
基板を提供することを課題とするものである。また、そ
の反射型液晶表示装置用基板を用いた反射型液晶表示装
置を提供することを課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、光散乱膜が設
けられた反射型液晶表示装置用基板において、該光散乱
膜が屈折率に差のある樹脂の２層以上の積層構成であ
り、少なくとも１層が、１画素相当の領域に複数個設け
られたマイクロレンズであり、他の１層が、高屈折率樹
脂と低屈折率樹脂の混合物で、両樹脂の屈折率差による
光散乱効果を具備した平坦化層であり、マイクロレンズ
に平坦化層が積層された構成であることを特徴とする反
射型液晶表示装置用基板である。

【００１２】また、本発明は、上記発明による反射型液
晶表示装置用基板において、前記平坦化層の高屈折率樹
脂の屈折率が１．５０以上であり、低屈折率樹脂の屈折
率が１．４８以下であることを特徴とする請求項１記載
の反射型液晶表示装置用基板である。

【００１３】また、本発明は、上記発明による反射型液
晶表示装置用基板を用いたことを特徴とする反射型液晶
表示装置である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態に
つき説明する。本発明における平坦化層としてマイクロ
レンズに積層して形成する層は、高屈折率樹脂と低屈折
率樹脂の混合物であって、その内部でランダムに分散さ
れた各々の樹脂の屈折率差による光散乱効果を具備して
いることを特徴とするものである。また、この平坦化層
はマイクロレンズの表面の凹凸を埋めて、積層した層の
表面を平坦なものとし、この平坦化層上に設けられる透
明電極や配向膜を平坦に、且つ微細に形成することを可
能とするものである。これにより反射型液晶表示装置の
表示ムラや応答ムラを防止することができるものとな
る。

【００１５】さらに、この平坦化層と透明電極の間に別
の透明樹脂層を介在させて平坦化層表面の平坦性を更に
改善することも可能であり、このような改善が施された
基板は、透明電極を形成する前の表面の平坦性に高度の
平坦性が要求される液晶表示装置用（ＳＴＮ、ＴＮ、Ｏ
ＣＢ、ＥＣＢ，ＢＴＮ液晶、強誘電液晶など）として適
している。

【００１６】本発明による反射型液晶表示装置用基板を
背面基板に用いた際には、観察者側基板から入射した光
線は背面基板上の光散乱膜により散乱されて光反射膜に
達し、そして、光反射膜で反射された光線が、再び光散
乱膜により散乱されて観察者側基板から射出される。こ
のため、その入射光線の入射角度の如何によらず、あら
ゆる方向で表示画面を観察することが可能となる。

【００１７】一般に、樹脂の屈折率は１．３〜１．７の
範囲にあり、反射型液晶表示装置として耐えうる耐性の
ある樹脂であれば、マイクロレンズ、及び平坦化膜の材
料として適当な樹脂の組み合わせを選ぶことができる。
例えば、マイクロレンズに高屈折率樹脂を使用した場
合、高屈折率樹脂と低屈折率樹脂の混合物である平坦化
層の配合比率は低屈折率樹脂の比率を多くし、また、逆
に、マイクロレンズに低屈折率樹脂を使用した場合、高
屈折率樹脂と低屈折率樹脂の混合物である平坦化層の配
合比率は高屈折率樹脂の比率を多くしたものを使用すれ
ばよい。

【００１８】本発明における平坦化層を構成する高屈折
率樹脂の屈折率は１．５０以上の屈折率を有し、かつ、
低屈折率樹脂の屈折率は１．４８以下の屈折率を有する
ことが好ましい。このような状態において光散乱効果が
大きくなるものである。

【００１９】この平坦化層に用いる高屈折率樹脂として
は、光透過率が高く、且つ波長分散の小さいものが好ま
しい。このような材料としては、例えば、アクリル樹
脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルエステ
ル樹脂、フローレン系アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、
或いは、これらの共重合樹脂が利用できる。カラーフィ
ルタ用の樹脂として広く用いられているアクリル系の樹
脂は好適なものである。

【００２０】また、マイクロレンズに用いる高屈折率樹
脂としては、光透過率が高く、且つ波長分散の小さいも
のが好ましい。このような材料としては、例えば、ポリ
カーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリルエポキ
シ樹脂フローレン系アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、脂
肪族縮合多環化物（化学構造中にブロム原子やイオウ原
子を含むものであっても良い）などが利用できる。

【００２１】また、平坦化層に用いる低屈折率樹脂とし
ては、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体（ｎ＝１．３４）やフッ素系アクリル樹脂
（ｎ＝１．３４〜１．４５）に代表されるフッ素系樹
脂、東京応化工業（株）のＭＯＦ、ＰＣＦシリーズ（ｎ
＝１．４６〜１．４８）に代表される有機シリケート樹
脂、或いは、オルがノポリシラン樹脂やポリシロキサン
樹脂等シリコン基を有する樹脂が使用できる。

【００２２】上記マイクロレンズの形状としては、その
表面が球面の一部を構成する形状が望ましい．この場
合、上記マイクロレンズは球面レンズの機能を有し、各
画素に向けて入射された入射光線を屈折させ、その反射
光を散乱光とするものである。また、マイクロレンズの
充填率を上げ、且つマイクロレンズの生産性や収率を増
大させる為、その底辺の形状を長方形、正方形の形状に
することも可能である。加えて、所望の散乱効果を得る
ために、球面に限らずマイクロレンズの一部を非球面に
調整してもよい．

【００２３】なお、マイクロレンズの大きさ、ピッチ、
厚さ、表面の形状などは、目的とする集光性、光散乱性
によって適宜調整すれば良いものである。一般に、１画
素相当の領域に複数個設けられるマイクロレンズの数
は、より多いことが好ましいものである。すなわち、マ
イクロレンズの大きさやピッチは、より微細に形成する
ことが散乱効果、及び均一な散乱を得るためには好まし
いものである。

【００２４】また、上記樹脂を使用してマイクロレンズ
を形成する方法としては、例えば、印刷によって形成す
る方法が利用できる。また、感光性樹脂を用い、感光性
樹脂を光反射膜、カラーフィルタなどの上に塗布して被
膜を形成し、露光、現像して上記基板の各画素に相当す
る部位に選択的に残存させた後、この残存した感光性樹
脂を溶融させその表面張力によりマイクロレンズ形状に
変形させる方法を用いるこも可能である。

【００２５】また、上記樹脂を光反射膜、カラーフィル
タなどの上に塗布してその被膜を形成し、更にこの樹脂
被膜上に感光性樹脂を塗布して、感光性樹脂の被膜を形
成し、露光、現像し、この現像の際のサイドエッチング
現象を利用して上記感光性樹脂の被膜をマイクロレンズ
形状に加工し、次いで、ドライエッチングし上記感光性
樹脂の被膜の膜厚に応じての樹脂被膜のエッチング量を
制御することによりこの樹脂被膜をマイクロレンズ形状
に成型する方法も適用できる。

【００２６】本発明に用いる光反射膜は、表示画面の視
差の観点から液晶に近い位置に形成するするのが望まし
い。その材料としては、Ａｌ、Ａｌ合金、もしくは、Ａ
ｇ、Ａｇ合金の金属薄膜、或いは、光を反射する機能を
もたせた金属酸化物の多層膜などを使用することができ
る。そして、これらの光反射膜を表示画面の画素毎に、
或いは、液晶駆動用電極毎にパターン形成することで、
光反射膜としての機能に加え電極としての機能を具備さ
せる事ができる。

【００２７】また、本発明による反射型液晶表示装置用
基板にカラーフィルタを具備するときは反射型液晶表示
装置のカラー表示が可能になる。また、カラーフィルタ
の形成位置は観察者側基板、背面基板のいずれでもよ
い。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。＜実施例１＞図１は、本発明による反射型液晶表示装置
用基板を用いた反射型液晶表示装置をその断面で示す説
明図である。図１において、反射型液晶表示装置用基板
（１０）は、ガラス基板（１１）上に金属反射膜（１
７）、カラーフィルタ（１２）、マイクロレンズ（１
３）、平坦化層（１４）を形成し、更にカラーフィルタ
（１２）の画素に対応する部位にストライプ状の透明電
極（１５）を形成したものである。

【００２９】そして、カラーフィルタ（１２）は赤色カ
ラーフィルタ（１２Ｒ）、緑色カラーフィルタ（１２
Ｇ）、青色カラーフィルタ（１２Ｂ）で構成されてい
る。また、対向基板（２０）は、ガラス基板（２１）上
に液晶（３０）を駆動させる為の透明電極（２５）を形
成したものである。

【００３０】金属反射膜（１７）は、ガラス基板（１
１）の表面にグロー放電を施して洗浄した後、順次、透
明酸化物薄膜（膜厚１０ｎｍ）、銀系薄膜（膜厚１５０
ｎｍ）をスパッタリング形成し、レジストを塗布、露
光、現像した後、硫酸・硝酸・酢酸の混酸でエッチング
して形成した。

【００３１】次に、金属反射膜（１７）が形成されたガ
ラス基板（１１）上に、アクリル系透明感光性樹脂と赤
色顔料との混合物から成る赤色感光性樹脂を塗布しその
被膜を形成し、露光、現像を行い赤色の画素に対応する
部位に被膜を選択的に残存させて赤色カラーフィルタ
（１２Ｒ）を形成した。次に、同様の方法により、順
次、緑色カラーフィルター（１２Ｇ）、青色カラーフィ
ルタ（１２Ｂ）をそれぞれ形成した。

【００３２】マイクロレンズ（１３）は、屈折率１．６
２の紫外線硬化タイプの感光性アクリル樹脂をカラーフ
ィルタ上に塗布して、露光、現像して各画素に相当する
部位に選択的に残存させた後、溶融させ、その表面張力
により形状を変形させて寸法２０μｍ×２０μｍ、厚さ
３μｍ、パタンギャップ６μｍのマイクロレンズを形成
した。

【００３３】更に、その上に熱硬化性のフッ素系アクリ
ル樹脂（屈折率１．４４）と熱硬化性アクリル樹脂（屈
折率１．５８）を２：１容積比で混合した樹脂液をスピ
ンコートにより塗布形成し平坦化層（１４）とした。こ
の際、カラーフィルタ（１２）と散乱層（１３）及び平
坦化層（１４）の合計の膜厚は約４μｍとなるよう形成
した。

【００３４】次に、これ等金属反射膜（１７）、カラー
フィルタ（１２）、マイクロレンズ（１３）、及び平坦
化層（１４）が設けられたガラス基板（１１）上にＩＴ
Ｏ薄膜を一様にスパック成膜し、ポジ型レジストを使用
して周知のフォトリソグラフイ処理を施し、ストライプ
型状の透明電極（１５）を形成し反射型液晶表示装置用
基板（１０）を作製した。

【００３５】そして、反射型液晶表示装置用基板（１
０）と対向基板（２０）背面を張り合わせ、図１に示す
反射型液晶表示装置を作製した。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、光散乱膜が設けられた反射型
液晶表示装置用基板において、該光散乱膜が屈折率に差
のある樹脂の２層以上の積層構成であり、少なくとも１
層が、１画素相当の領域に複数個設けられたマイクロレ
ンズであり、他の１層が、高屈折率樹脂と低屈折率樹脂
の混合物で、両樹脂の屈折率差による光散乱効果を具備
した平坦化層であり、マイクロレンズに平坦化層が積層
された構成の反射型液晶表示装置用基板であるので、こ
の反射型液晶表示装置用基板を反射型液晶表示装置に用
いることにより、反射型液晶表示装置の表示画面を観察
する際の視野角が、その外光光源の位置によって制限さ
れずに広くなり、また、混色等の表示欠陥が減少する反
射型液晶表示装置用基板となる。

【００３７】また、本発明は、上記反射型液晶表示装置
用基板において、平坦化層の高屈折率樹脂の屈折率が
１．５０以上であり、低屈折率樹脂の屈折率が１．４８
以下であるので、光散乱効果が大きな反射型液晶表示装
置用基板となる。

【００３８】また、本発明は、上記反射型液晶表示装置
用基板を用いた反射型液晶表示装置であるので、反射型
液晶表示装置の表示画面を観察する際の視野角が、その
外光光源の位置によって制限されずに広くなり、また、
混色等の表示欠陥が減少する反射型液晶表示装置とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による反射型液晶表示装置用基板を用い
た反射型液晶表示装置をその断面で示す説明図である。

【図２】従来法における反射型液晶表示装置に適用され
る金属反射板の説明図である。

【図３】従来法における反射型液晶表示装置に適用され
る背面基板の説明図である。

【符号の説明】

１０・・・本発明による反射型液晶表示装置用基板１１、２１、４１・・・ガラス基板１２・・・カラーフィルタ１２Ｒ・・・赤色カラーフィルタ１２Ｇ・・・緑色カラーフィルタ１２Ｂ・・・青色カラーフィルタ１３・・・マイクロレンズ１４・・・平坦化層１５、２５、４３・・・透明電極１７、３４・・・金属反射膜２０・・・対向基板３０・・・液晶３１・・・基板３２・・・ＴＦＴ３３・・・絶縁膜３５・・・ビアホール４４・・・金属反射板

フロントページの続きＦターム(参考） 2H091 FA02Y FA14Y FA29Y FA31Y FB02 FB08 FC01 FC02 FC10 FC12 FC26 FD03 FD04 FD06 GA13 GA16 HA07 HA09 HA10 HA12 KA01 LA16 LA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光散乱膜が設けられた反射型液晶表示装置
用基板において、該光散乱膜が屈折率に差のある樹脂の
２層以上の積層構成であり、少なくとも１層が、１画素
相当の領域に複数個設けられたマイクロレンズであり、
他の１層が、高屈折率樹脂と低屈折率樹脂の混合物で、
両樹脂の屈折率差による光散乱効果を具備した平坦化層
であり、マイクロレンズに平坦化層が積層された構成で
あることを特徴とする反射型液晶表示装置用基板。
【請求項２】前記平坦化層の高屈折率樹脂の屈折率が
１．５０以上であり、低屈折率樹脂の屈折率が１．４８
以下であることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶
表示装置用基板。
【請求項３】請求項１乃至請求項２記載の反射型液晶表
示装置用基板を用いたことを特徴とする反射型液晶表示
装置。