JP2000284278A

JP2000284278A - 反射型液晶表示装置用電極基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000284278A
Application number: JP11095117A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Kitamura; 智史北村; Kenzo Fukuyoshi; 健蔵福吉
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】光散乱層１５を設けた反射型液晶表示装置用電
極基板において、生産性の優れた反射型液晶表示装置用
電極基板、及びその製造方法を提供すること。【解決手段】基板１１上に形成された透明熱硬化性樹脂
膜及び圧縮応力を有する透明無機薄膜を加熱・冷却し、
両膜５２、５３を不規則な微小な凹凸形状とした凹凸形
状上に平坦化膜５４、透明電極５５を形成した光散乱層
１５を具備すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示装
置用電極基板に関するもので、特に、ＰＤＡ、個人携帯
情報機器向けの、光散乱層を設け視野角を拡大した反射
型液晶表示装置用電極基板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、一般に、透明電極を備
える二枚の電極板の間に液晶を挟持させて構成されるも
ので、この透明電極間に電圧を印加して液晶を駆動させ
て、この液晶を透過する光の偏光面を制御し、その透過
または不透過を偏光膜によって制御して画面表示するも
のである。そして、このような液晶表示装置の表示に充
分な明るさを得るための照明光として、液晶表示装置の
背面ないし側面に光源（ランプ）を配置したバックライ
ト型やライトガイド型のランプを内蔵した透過型液晶表
示装置が広く利用されている。

【０００３】この透過型液晶表示装置は、ランプによる
電力の消費が大きく、低消費電力でしかも携帯が可能で
あるという液晶表示装置本来の特徴を損なっている。ま
た、ランプの経時的な劣化により、表示品位が著しく損
なわれ、しかもランプの交換等が容易でない構造となっ
ている。一方、反射型液晶表示装置は、液晶表示装置の
照明光として、室内光や外光を使用するもので、ランプ
を内蔵しておらず、低消費電力の表示装置となってお
り、軽量で携帯用としても便利なものである。

【０００４】このような反射型液晶表示装置の背面に適
用される電極基板としては、例えば、図３に示すよう
に、基板（３１）上にＴＦＴ素子（３２）を形成し、そ
の上に光散乱の為の凹凸形状（３４）を、例えば、感光
性樹脂（３３）を用いてフォトリソグラフィー法にて形
成し、更に、各画素に対応するＡｌ反射電極（３５）を
積層し、下方のＴＦＴ素子（３２）とＡｌ反射電極（３
５）をビアホール（３６）で結びＡｌ反射電極（３５）
と観察者側基板の透明電極（図示せず）間で液晶駆動を
おこなうものが知られている。

【０００５】しかし、このような反射型液晶表示装置用
電極基板の製造においては、光散乱の為の凹凸形状を感
光性樹脂を用いフォトリソグラフィー法にて形成するの
で、その工程が長く生産性が悪いといった問題がある。
また、光散乱特性を得るために表面粗さが約１μｍ程度
の凸凹が必要であり、液晶の配向に影響を及ばし表示品
位を損ねる懸念がある。すなわち、光散乱効果を得るこ
とと、液晶の配向への悪影響を共に解消することは困難
であった。

【０００６】この問題点を解決するために、例えば、反
射型液晶表示装置の前面に適用される電極基板の内部に
光散乱粒子を分散させた光散乱膜を採用する方法が提案
されている。しかし、この方法には、光散乱粒子を透明
樹脂に分散させているため、フィルトレーションや分散
液の管理など工程条件の管理が非常に難しいといった別
の問題がある。

【０００７】また、上記問題点を解決する別な方法とし
て、例えば、反射型液晶表示装置の前面に適用される電
極基板の内部にマイクロレンズ等の光学素子を配置する
方法が提案されている。しかし、この方法には、マイク
ロレンズ等の光学素子を規則的に配置すると干渉色が発
生し、表示品位が著しく悪化するといった別の問題があ
り、この干渉色を避けるためにマイクロレンズ等の光学
素子を不規則的に配置することは、工程が更に複雑なも
のとなってしまうものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
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、光散乱層を設け視野角を拡大した反射型液晶表示
装置用電極基板において、反射型液晶表示装置に用いた
際に、液晶の配向へ悪影響を与えず、干渉色を発生させ
ない、また、電極基板の製造においては、工程条件の管
理が容易であって、工程が簡便で生産性の優れた反射型
液晶表示装置用電極基板、及びその製造方法を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、光散乱層が設
けられた反射型液晶表示装置用電極基板において、基板
上に順次形成された透明熱硬化性樹脂膜及び圧縮応力を
有する透明無機薄膜を加熱・冷却し、加熱による該透明
熱硬化性樹脂膜の硬化に伴う透明熱硬化性樹脂膜の収
縮、及び冷却による該透明熱硬化性樹脂膜及び該圧縮応
力を有する透明無機薄膜の収縮と該圧縮応力を有する透
明無機薄膜の圧縮応力とによって、該透明熱硬化性樹脂
膜の表面及び該圧縮応力を有する透明無機薄膜を不規則
な微小な凹凸形状とした凹凸形状上に平坦化膜、透明電
極を形成した光散乱層を具備することを特徴とする反射
型液晶表示装置用電極基板である。

【００１０】また、本発明は、上記発明による反射型液
晶表示装置用電極基板において、前記圧縮応力を有する
透明無機薄膜の材料が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｃｒ等の金属酸化物、金属窒化物、金属フツ
化物、或いは、これらを組み合わせた複合化合物である
ことを特徴とする反射型液晶表示装置用電極基板であ
る。

【００１１】また、本発明は、上記発明による反射型液
晶表示装置用電極基板において、前記平坦化膜及び前記
透明熱硬化性樹脂膜の屈折率が、１．８以下であって、
平坦化膜と透明熱硬化性樹脂膜の屈折率の差が、０．１
以上であることを特徴とする反射型液晶表示装置用電極
基板である。

【００１２】また、本発明は、光散乱層が設けられた反
射型液晶表示装置用電極基板の製造方法において、１）基板上に透明熱硬化性樹脂膜を形成し、２）該透明熱硬化性樹脂膜上に圧縮応力を有する透明無
機薄膜を形成し、３）加熱により、該透明熱硬化性樹脂膜を硬化させ、硬
化に伴う透明熱硬化性樹脂膜の収縮と該圧縮応力を有す
る透明無機薄膜の圧縮応力とによって、該透明熱硬化性
樹脂膜の表面及び該圧縮応力を有する透明無機薄膜を不
規則な微小な凹凸形状とし、４）冷却により、該透明熱硬化性樹脂膜及び該圧縮応力
を有する透明無機薄膜を収縮させ、これらの収縮と該圧
縮応力を有する透明無機薄膜の圧縮応力とによって、該
透明熱硬化性樹脂膜の表面及び該圧縮応力を有する透明
無機薄膜を引き続き不規則な微小な凹凸形状とし、５）該凹凸形状上に平坦化膜及び透明電極を形成し、基
板上に光散乱層を設けることを特徴とする反射型液晶表
示装置用電極基板の製造方法である。

【００１３】また、本発明は、上記発明による反射型液
晶表示装置用電極基板の製造方法において、前記圧縮応
力を有する透明無機薄膜を形成する方法として、物理的
成膜法を用いたことを特徴とする反射型液晶表示装置用
電極基板の製造方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明による反射型液晶表示装置用電極
基板の一実施例を示す断面図である。図１に示すよう
に、反射型液晶表示装置用電極基板は、その表面が不規
則な微小な凹凸形状をした透明熱硬化性樹脂膜（５
２）、不規則な微小な凹凸形状をした圧縮応力を有する
透明無機薄膜（５３）、平坦化膜（５４）、透明電極
（５５）で構成される光散乱層（１５）が、カラーフィ
ルタ（１６）が形成された基板（１１）上に設けられた
ものである。図１において、Ｒ、Ｇ、Ｂは、各々赤色、
緑色、青色のカラーフィルタを示している。

【００１５】図２（イ）〜（ヘ）は、本発明による反射
型液晶表示装置用電極基板の製造方法の一実施例をその
断面で示す説明図である。先ず、図２（イ）に示すよう
に、基板（１１）上にカラーフィルタ（１６）を形成
し、次に、図２（ロ）〜（ハ）に示すように、透明熱硬
化性樹脂膜（１２）、圧縮応力を有する透明無機薄膜
（１３）を順次形成する。

【００１６】次に、この透明熱硬化性樹脂膜及び圧縮応
力を有する透明無機薄膜を加熱し、透明熱硬化性樹脂膜
を硬化させ、続いて、冷却して常温に戻し、図２（ニ）
に示すように、透明熱硬化性樹脂膜の表面及び該圧縮応
力を有する透明無機薄膜を不規則な微小な凹凸形状とす
る。更に、図２（ホ）に示すように、この凹凸形状上に
平坦化膜（５４）を形成し、続いて、透明電極（５５）
を形成し、図２（ヘ）に示すような、光散乱層（１５）
を設けた反射型液晶表示装置用電極基板を得るものであ
る。

【００１７】本発明においては、光散乱層に、透明熱硬
化性樹脂膜及び圧縮応力を有する透明無機薄膜を用いた
ことを特徴とするものであり、加熱による透明熱硬化性
樹脂膜の硬化過程においては、硬化に伴う透明熱硬化性
樹脂膜の収縮と圧縮応力を有する透明無機薄膜の圧縮応
力とによって、透明熱硬化性樹脂膜の表面及び圧縮応力
を有する透明無機薄膜を不規則な微小な凹凸形状とし、
引き続く、冷却過程においては、透明熱硬化性樹脂膜及
び圧縮応力を有する透明無機薄膜を収縮させ、これらの
収縮と圧縮応力を有する透明無機薄膜の圧縮応力とによ
って、透明熱硬化性樹脂膜の表面及び圧縮応力を有する
透明無機薄膜を引き続き不規則な微小な凹凸形状とする
ものである。

【００１８】この凹凸形状の表面粗さは、透明熱硬化性
樹脂膜の膜厚や物性、及び透明無機薄膜の持つ圧縮応力
値などで変化するが、数百ｎｍ〜数μｍの範囲の高低差
が得られ、その分布は正規分布に近く、従って光散乱特
性は優れたものとなる。

【００１９】本発明における基板としては、ガラス、プ
ラスチックフィルム、プラスチックボード、シリコン、
或いは、これらの基板にＴＦＴ素子などを形成したもの
が利用できる。また、本発明における透明熱硬化性樹脂
膜としては、少なくとも可視域で透明な熱硬化性樹脂で
あれば限定されるものではない。例えば、メラミン樹
脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、アクリルエポキシ樹
脂、フローレン系アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などが
適用できる。

【００２０】また、透明熱硬化性樹脂膜としては感光性
を有する樹脂でも良い。例えば、感光性樹脂を塗布形成
しプレベークした後、近紫外線を照射することにより透
明となる樹脂を用いたり、また、熱処理を加えることに
より感光基の結合を切断して、特に５００ｎｍ以下の透
過率を改善する手法を用いたりすることによって透明な
樹脂が得られるなど、樹脂、手段共に限定されるもので
はない。

【００２１】本発明における透明無機薄膜は、圧縮応力
を有する透明無機薄膜であることが必要であり、例え
ば、引っ張り応力を有する透明無機薄膜を用いた際に
は、透明無機薄膜は割れてしまい線状のクラックとな
り、不規則な微小な凹凸形状は得られない。また、圧縮
応力或いは引っ張り応力が殆どない透明無機薄膜を用い
た際には、不規則な微小な凹凸形状は得られない。

【００２２】圧縮応力を有する透明無機薄膜を形成する
方法としては、成膜方法や成膜条件によって内部応力の
制御が容易な物理的成膜法が好ましいものである。物理
的成膜法としては、例えば、ＥＢ蒸着法、スパッタ法、
イオンプレーティング法、マグネトロンスパッタ法など
があげられる。また、例えば、珪素をスパッタ法にて成
膜し、酸素プラズマを照射することで酸化珪素を得るな
どの成膜法を用いることもできる。応力の制御が容易な
成膜法を適宜に選択すれば良い。

【００２３】透明無機薄膜の材料としては、Ｓｉ、Ａ
ｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｃｒ等の金属酸化物、金
属窒化物、金属フツ化物、或いは、これらを組み合わせ
た複合化合物であることが好ましいものである。これ
は、例えば、スパッタ法などのように、金属材料を用い
て、酸素や窒素などのガス雰囲気中で透明無機薄膜を得
る場合に、その材料単体としては引っ張り応力を示すも
のでも、成膜方法や成膜条件を工夫して圧縮応力を有す
る透明無機薄膜にすることが容易なためである。

【００２４】本発明における平坦化膜及び透明熱硬化性
樹脂膜の屈折率は、１．８以下であって、平坦化膜と透
明熱硬化性樹脂膜の屈折率の差が、０．１以上であるこ
とが好ましいものである。光散乱性は、樹脂の凹凸形状
と凹凸形状を覆う材料の屈折率差に依存しており、凹凸
形状が一定の場合、屈折率差が大きいほど散乱性は強く
なものである。しかし、屈折率が１．８以上の高屈折率
であると、波長によって屈折率が大きく変化するため、
色によって散乱性が変わる懸念があるので、屈折率とし
ては１．８以下のものが望ましい。また、平坦化膜の屈
折率と凹凸形状を有する透明熱硬化性樹脂膜の屈折率の
差が０．１以上であることが好ましいものである。

【００２５】また、本発明における反射型液晶表示装置
用電極基板が、反射型液晶表示装置として組立てられる
工程において、２枚の電極基板を接着剤等で貼り合わせ
る際に、対極画素が一対になる様にアライメント作業が
必要になるが、アライメントマーク部に光散乱層が配設
された場合、その精度は低下し弊害をきたすことがあ
る。従って、上記透明無機薄膜を形成する際、アライメ
ントマーク部をマスクキングすることによって透明無機
薄膜を形成しない様にしてもよい。また、２枚の電極基
板を接合するシール部においても透明無機薄膜を形成し
ない様にして、パネルギャップの均一性を確保してもよ
い。

【００２６】

【実施例】次に、本発明の実施例により、本発明を具体
的に説明する。＜実施例１＞基板として、厚さ０．７ｍｍのガラス板を
用いた。まず、ガラス板上にカラーフィルタを形成し
た。次いで、透明熱硬化性樹脂として日本化薬（株）製
のエポキシ系樹脂「ＨＯＣ−５Ｇ」を用い、約１０００
ｒ．ｐ．ｍ．にて塗布した後、クリーンオーブンを使っ
て１００℃、３０分間の熱処理を施し乾燥させた。この
時の透明熱硬化性樹脂膜の厚みは約１．５μｍであっ
た。

【００２７】次いで、アネルバ（株）製ＤＣスパッタに
て透明無機薄膜として、膜厚約０．３μｍのＳｉＯ₂を
成膜した。ＳｉＯ₂は成膜条件や膜厚の依存性が小さな
ものであり、約３００ＭＰａの圧縮応力を示した。成膜
条件は下記の通りである。ＲＦ出力：２．５（ｋＷ）、ガス流量：ＡｒｌＯＯ（Ｓ
ＣＣＭ）、Ｏ₂５（ＳＣＣＭ）、成膜真空度：約２（ｍ
Ｔｏｒｒ）、成膜温度：８０℃以下、膜厚：約３０００
Å。

【００２８】続いて、クリーンオーブンにて２００℃、
３０分間の熱処理を行い樹脂を完全硬化させ、冷却させ
た。得られた凹凸形状の高さは約１．０μｍ以下、ピッ
チは約５〜１０μｍの不規則なものであった。次いで、
屈折率１．４３の低屈折率樹脂を塗布し、熱硬化させて
平坦化膜を形成した。更に、アネルバ（株）製ＲＦスパ
ッタにて透明電極としてＩＴＯを約１５００Åの厚さに
成膜し、最後にクリーンオーブンにて２０００℃、１時
間の熱処理を行い、光散乱層が形成された反射型液晶表
示装置用電極基板を得た。

【００２９】ＩＴＯの成膜条件は下記の通りである。ＤＣ出力：２（ｋＷ），８（Ａ），ガス流量：Ａｒ＋
０．２％Ｏ₂１００（ＳＣＣＭ）、成膜真空度：約２
（ｍＴｏｒｒ）、成膜温度：８０℃以下、膜厚：約１５
００Å。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、光散乱層が設けられた反射型
液晶表示装置用電極基板において、基板上に順次形成さ
れた透明熱硬化性樹脂膜及び圧縮応力を有する透明無機
薄膜を加熱・冷却し、透明熱硬化性樹脂膜の表面及び圧
縮応力を有する透明無機薄膜を不規則な微小な凹凸形状
とした凹凸形状上に平坦化膜、透明電極を形成した光散
乱層を具備するので、反射型液晶表示装置に用いた際
に、液晶の配向へ悪影響を与えず、干渉色を発生させな
い反射型液晶表示装置用電極基板となる。また、電極基
板の製造においては、工程条件の管理が容易であって、
光散乱の為の凹凸形状を感光性樹脂を用いてフォトリソ
グラフィー法に依ることがなく、従って、生産性の優れ
た反射型液晶表示装置用電極基板となる。

【００３１】また、本発明は、光散乱層が設けられた反
射型液晶表示装置用電極基板の製造方法において、１）
基板上に透明熱硬化性樹脂膜を形成し、２）透明熱硬化
性樹脂膜上に圧縮応力を有する透明無機薄膜を形成し、
３）加熱により、透明熱硬化性樹脂膜を硬化させ、硬化
に伴う透明熱硬化性樹脂膜の収縮と圧縮応力を有する透
明無機薄膜の圧縮応力とによって、透明熱硬化性樹脂膜
の表面及び圧縮応力を有する透明無機薄膜を不規則な微
小な凹凸形状とし、４）冷却により、透明熱硬化性樹脂
膜及び圧縮応力を有する透明無機薄膜を収縮させ、これ
らの収縮と圧縮応力を有する透明無機薄膜の圧縮応力と
によって、透明熱硬化性樹脂膜の表面及び圧縮応力を有
する透明無機薄膜を引き続き不規則な微小な凹凸形状と
し、５）凹凸形状上に平坦化膜及び透明電極を形成し、
基板上に光散乱層を設けるので、反射型液晶表示装置に
用いた際に、液晶の配向へ悪影響を与えず、干渉色を発
生させない反射型液晶表示装置用電極基板の製造方法と
なる。また、電極基板の製造においては、工程条件の管
理が容易であって、光散乱の為の凹凸形状を感光性樹脂
を用いてフォトリソグラフィー法に依ることがなく、従
って、生産性の優れた反射型液晶表示装置用電極基板の
製造方法となる。

【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電極基板の
一実施例を示す断面図である。

【図２】（イ）〜（ヘ）は、本発明による反射型液晶表
示装置用電極基板の製造方法の一実施例をその断面で示
す説明図である。

【図３】従来法による反射型液晶表示装置用電極基板を
示す断面図である。

【図４】実施例１により製造した反射型液晶表示装置用
電極基板の平面状態を示した図である。

【符号の説明】

１１、３１・・・・・・基板１２・・・・・・透明熱硬化性樹脂膜１３・・・・・・圧縮応力を有する透明無機薄膜１５・・・・・・光散乱層１６・・・・・・カラーフィルタ３２・・・・・・ＴＦＴ素子３３・・・・・・感光性樹脂３４・・・・・・凹凸形状３５・・・・・・Ａｌ反射電極３６・・・・・・ビアホール５２・・・・・・表面が凹凸形状をした透明熱硬化性樹脂膜５３・・・・・・凹凸形状をした圧縮応力を有する透明無機薄
膜５４・・・・・・平坦化膜５５・・・・・・透明電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H091 FA02Y FA16Y FB03 FB06 FC02 FC22 FD06 GA03 GA07 KA01 LA12 LA21 2H092 GA17 HA03 HA05 JB07 JB58 KB14 KB22 MA05 MA10 MA29 NA03 NA27 PA08 PA12 5G435 AA17 BB12 BB16 EE33 FF03 GG12 HH12 KK05 KK09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光散乱層が設けられた反射型液晶表示装置
用電極基板において、基板上に順次形成された透明熱硬
化性樹脂膜及び圧縮応力を有する透明無機薄膜を加熱・
冷却し、加熱による該透明熱硬化性樹脂膜の硬化に伴う
透明熱硬化性樹脂膜の収縮、及び冷却による該透明熱硬
化性樹脂膜及び該圧縮応力を有する透明無機薄膜の収縮
と該圧縮応力を有する透明無機薄膜の圧縮応力とによっ
て、該透明熱硬化性樹脂膜の表面及び該圧縮応力を有す
る透明無機薄膜を不規則な微小な凹凸形状とした凹凸形
状上に平坦化膜、透明電極を形成した光散乱層を具備す
ることを特徴とする反射型液晶表示装置用電極基板。
【請求項２】前記圧縮応力を有する透明無機薄膜の材料
が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｃｒ等の金
属酸化物、金属窒化物、金属フツ化物、或いは、これら
を組み合わせた複合化合物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電極基板。
【請求項３】前記平坦化膜及び前記透明熱硬化性樹脂膜
の屈折率が、１．８以下であって、平坦化膜と透明熱硬
化性樹脂膜の屈折率の差が、０．１以上であることを特
徴とする請求項１又は請求項２記載の反射型液晶表示装
置用電極基板。
【請求項４】光散乱層が設けられた反射型液晶表示装置
用電極基板の製造方法において、１）基板上に透明熱硬化性樹脂膜を形成し、２）該透明熱硬化性樹脂膜上に圧縮応力を有する透明無
機薄膜を形成し、３）加熱により、該透明熱硬化性樹脂膜を硬化させ、硬
化に伴う透明熱硬化性樹脂膜の収縮と該圧縮応力を有す
る透明無機薄膜の圧縮応力とによって、該透明熱硬化性
樹脂膜の表面及び該圧縮応力を有する透明無機薄膜を不
規則な微小な凹凸形状とし、４）冷却により、該透明熱硬化性樹脂膜及び該圧縮応力
を有する透明無機薄膜を収縮させ、これらの収縮と該圧
縮応力を有する透明無機薄膜の圧縮応力とによって、該
透明熱硬化性樹脂膜の表面及び該圧縮応力を有する透明
無機薄膜を引き続き不規則な微小な凹凸形状とし、５）該凹凸形状上に平坦化膜及び透明電極を形成し、基
板上に光散乱層を設けることを特徴とする反射型液晶表
示装置用電極基板の製造方法。
【請求項５】前記圧縮応力を有する透明無機薄膜を形成
する方法として、物理的成膜法を用いたことを特徴とす
る請求項４記載の反射型液晶表示装置用電極基板の製造
方法。