JP2001174803A - 反射型液晶表示装置の反射板製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面形状及び表面粗さを任意且つ簡易に変え
られる、良好な液晶表示装置用の反射板を製造するこ
と。 【解決手段】 基板１上に、光熱硬化型の樹脂材料２を
用いて、その内部応力の制御によって硬化物２ａ表面に
凹凸形状Ｍを形成する。反射板１は少なくともうねりと
粗さの２重構造を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射用下地膜の形
成に好適する反射型液晶表示装置の反射板製造法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピューターの普及
は目覚ましく、とりわけバックライトを省き軽量化した
反射型液晶ディスプレイは、その需要が増加する傾向に
ある。反射型の場合、光を効率よくパネル内に取り込み
散乱させることが重要な課題となる。通常は、１）鏡面
の反射膜と散乱フィルムの組み合わせにより反射特性を
持たせる方法、２）基板を研磨等で粗面状態にし、フッ
酸で処理することで反射板とする方法、３）パターニン
グ特性を持たせた有機膜上にアルミニウム若しくはアル
ミニウム合金等の金属薄膜をスパッタや蒸着法により形
成する方法、などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１）の
方法では、鏡面からの反射を散乱フィルムで制御しなけ
ればならず、画像のボケを起こしたり、光の有効利用が
困難である、といった不具合がある。また、２）の方法
は、基板の表面状態の微妙な変化等の影響で再現性が低
い、という問題がある。

【０００４】現状では、上記３）の反射板形成法が有力
となりつつある。更に、この反射板に、コンタクトホー
ル等により電極を設け、高開口率化を図るとともに、従
来対向基板においたカラーフィルターを反射板上に形成
することで視差や明るさの改善が考慮されている。しか
しながら金属薄膜形成前の反射板用下地膜の形成は、そ
の再現性が困難で、未だ有効な作製法が得られていな
い。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記のような問題点に鑑
みて本発明は、下地膜の形成に関し、基板上に、熱、
光、若しくはその両方によって硬化する樹脂材料を用
い、その内部応力を制御して硬化物の表面に良好な凹凸
形状を形成する反射板製造法であって、反射板が少なく
ともうねりと粗さの二重構造を有することを技術手段と
する。

【０００６】上記手段は、熱によって内部応力を制御し
硬化物の表面に凹凸形状を形成することである。

【０００７】また上記手段は、光によって内部応力を制
御し硬化物の表面に凹凸形状を形成することである。

【０００８】さらに上記手段は、熱、光若しくは、熱ー
光、光ー熱の順に発生する内部応力を制御して硬化物の
表面に凹凸形状を形成することである。

【０００９】而して上記手段は、内部応力を選択的に制
御して硬化物の表面に凹凸形状を形成することである。

【００１０】本発明は、基板上に、熱、光、若しくはそ
の両方によって硬化する樹脂材料を用い、その内部応力
を制御して硬化物の表面に良好な凹凸形状を形成する反
射板製造法において、その製造法の繰り返しにより、若
しくは保護膜材料中にシリカ等の添加物を分散させるこ
とにより、散乱性を持たせる２層以上の多層構造とする
こともできる。

【００１１】また本発明は、基板上に、熱、光、若しく
はその両方によって硬化する樹脂材料を用い、その内部
応力を制御して硬化物の表面に良好な凹凸形状を形成す
る反射板製造法で製造され、表面粗さＲｔが２．５以
下、平均表面粗さＲａが１以下で平均傾斜角Δｑが１５
以下、ピッチＳｍが２０以下の反射板であって、反射散
乱の波長分布において０〜１００００μｍの全波長領域
で反射特性を持ち、０〜１００μｍにおける強度比が他
の波長の５０倍以下、特に１３μｍ以下において強度が
０．０５μｍ以上の、規則性を持たない形状である反射
板を得ることが可能となる。

【００１２】すなわちこれらの手段は、内部応力を発生
させることで視野角方向性を持つうねりの面と散乱性を
持つ粗さの面を形成することであり、この形成手段の場
合、異なった凹凸層の多層化により、目的に応じた凹凸
形状を形成することが可能な形成方法といえる。そして
この多層構造形成には、前記したシリカ等の添加物によ
って凹凸を形成する材料等の組み合わせも可能であり適
宜選択できる。

【００１３】なお基板上には、光の回折を利用して反射
膜表面に凹凸形状を形成することもでき、この場合、基
板裏面より露光を行うことで発生する光の回折を利用す
ることが好ましい

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、下地膜用材料中の溶剤
量、若しくは光及び熱等の硬化条件の一部、若しくは全
てにおいて、その従来の材料の持つ成膜製造条件を変更
するか、或いは材料中に、内部応力を調整する添加物を
充填することで、成膜状態時に所望の表面状態を持たせ
る。この際添加物は、材料の内部応力を調整できる物で
あれば有機無機を問わない。添加物としては、シリカ、
カーボン、有機樹脂、マイカ、タルク等があり、それら
を適宜選択する。

【００１５】熱、若しくは光、若しくは光と熱の反応速
度を適宜変化させる触媒、硬化剤による反応速度比の最
適化、若しくは添加物の充填量により、光の到達速度を
変化させ、目的の視野角方向性と散乱性を選択する。更
に、この反応速度比の異なる系の組み合わせにより多層
化を行うことで、自由に任意の反射散乱板の表面形状が
得られる。得られた散乱板に対して保護膜を形成する
際、その保護膜に別の散乱要因、例えばシリカ等の添加
物を充填させた材料を塗布することで、上記散乱板とは
異なる特性を持つ表面形状を得た。更に、この得られた
散乱板の反射光波長分布の測定を行い、散乱特性につい
て評価した。

【００１６】而して反射用の基板上に、光と熱により硬
化する材料をあらかじめ塗布しておき露光を行う。その
際塗布は、基板に一定の膜厚が得られる物であればその
方法は問わない。更に上記基板を焼成することで光によ
り硬化しようとする力と熱により、硬化しようとする力
の差から応力が発生し、硬化物の表面に凹凸形状が発現
する。

【００１７】光の回折を利用する場合、発生する回折痕
はスリットの数や形により制御できる。そのため所望の
表面形状が得られる。この場合、ブラックマトリクス用
原版は、多数のスリットを持ち、光の回折が全面で発生
する。この回折痕が、着色材料の硬化時に表面に発現す
る。この場合通常は、回折方向がある一定の方向性を持
つため硬化物の表面には、縦筋若しくは横筋のどちらか
一方しか現われないのが普通である（フレネル若しくは
フラウンフォーファー回折等）。しかしながら、この光
の進行方向及び位相に対して、あらかじめ光散乱させる
ことで、光のスリット通過後の回折が一定ではなくな
り、縦筋と横筋の混在した表面形状が得られる。

【００１８】（実施例１） （１）図１を参照して本発明の実施例１を説明すると、
通常、カラーフィルター保護膜として使用されている光
熱透明硬化型アクリル樹脂とその樹脂成分に対しカーボ
ンを２０％添加混合した樹脂材料２をガラス基板１上に
スピン塗布を行い露光し現像をした（図１の（イ）参
照）。膜厚は、塗布時に１．５μｍに調整した。現像
後、光における表面硬化が発生するが内部は未硬化であ
り、表面状態は平坦となっている（図１の（ロ）参照）
ものゝ、焼成後、カーボン混入樹脂材料２のほうの表面
に、未硬化であった内部が硬化して内部応力における収
縮形状が発現し、内部エネルギーの大きい分だけ表面に
凹凸が形成された。この基板１に対してアルミニウムの
蒸着を行った結果、硬化物２ａの表面に、良好な凹凸形
状Ｍを有する反射板が形成された（図１の（ハ）参
照）。この時表面段差は、約０．５μｍだった。

【００１９】（２）次に上記（１）と同様成膜を行い、
膜厚のみを２μｍにした。この時表面段差が１．４μｍ
になり、且つ表面の形状に（１）とは異なる変化が起き
た。この基板上に、アルミニウムを蒸着して、（１）と
同様に良好な反射板を得た。

【００２０】（３）前記（１）と同じ透明樹脂に、カー
ボンとは異なる顔料を混合し（１）と同様に露光、現
像、焼成を行った。焼成後、表面状態を観察すると、カ
ーボンの混入樹脂とは異なった形状が発現した。この基
板上に、アルミニウムを蒸着して、（１）・（２）と同
様に、良好な反射板を得た。この結果、この製法におい
て、膜厚と添加物を適宜選択することで、表面形状と段
差の調整が可能であることが判明した。

【００２１】（実施例２）図２を参照して内部応力を選
択的に制御する実施例２を説明すると、ガラス基板１１
上に、実施例１と同じ樹脂材料１２をスピン塗布し、ブ
ラックマトリクス用原版を反転させた原版１４を用い、
矢印の方向より露光、焼成を行った（図２の（イ）参
照）。この時の膜厚及び露光量、焼成時間は、実施例１
と全く同じにした。焼成後、表面を観察すると、光の当
たった部分には凹凸部Ｔが発生し未露光部分には発生し
ていなかった（図２の（ロ）参照）。この製法によっ
て、ブラックマトリクスに仕切られた各画素内に凹凸が
ある表面形状が得られた。この基板に対してアルミニウ
ムの蒸着を行った結果、良好な反射板が得られた。

【００２２】（実施例３）表１〜５は実施例３を示すも
ので、カーボンの充填量は固形分の７％を１として、
０．６、０．７、１．０、１．２５の割合で変化させ、
光の透過率の変化を利用して凹凸散乱板（反射板）を作
製した。各透過率は５５０ｎｍで各々４％、３％、０．
４％、０．１％であった。なお表中の符号Ａ〜Ｄは光透
過率変化材料であり、黒色顔料の充填量を変化させ、光
の到達距離を変化させたもので、したがって光硬化を起
こす表面からの深さが異なっている。またＥ〜Ｆは光感
度変化材料であり、光による反応速度が異なるものであ
る。基本的には上記Ａ〜Ｄと同じく光の到達距離が異な
るが、材料の処方が全く異なるとともに、製造条件も異
なる。以下の表１は表面粗さを、表２は表面うねりを示
しており、単位はいずれもμｍである。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】上記のように、各表面粗さに対して下層部
には各々固有のうねりが存在し２層構造が形成されてい
る。散乱特性に関してはＤ、Ａ、Ｂ、Ｃの順に、視野角
特性に関してはＣ、Ｂ、Ａ、Ｄの順に良くなっている。
更に上記基板に対して、印刷法によりカラーフィルター
を形成しモジュール測定を行った。このような散乱板の
場合、通常の顔料分散法では、下地の凹凸の影響でカラ
ーフィルターの平坦性が問題となるが、印刷法の場合、
凹凸上に着色する際、凹凸を埋めていく形になり、良好
な平坦性が得られる。表３はその平坦性を示したもの
で、表中のＣＦとはカラーフィルター、保護膜はＣＦの
平坦性及び耐性向上のために用いられる一般的手法であ
る。そして使用反射板は前記Ｃ材料であり、１及び２は
保護膜がなく、３は出願人の通常品を示す。

【００２６】

【表３】

【００２７】この際の測定結果はモジュール評価でも同
様の結果が得られた。モジュールの構成は、凹凸散乱板
＋カラーフィルター＋保護膜＋ＩＴＯ＋配向膜の単純マ
トリクスモジュールである。次に光重合触媒の添加量を
変化させ感度の変化による凹凸形状変化について測定し
た。作製は同一材料同一条件で行った。表面粗さの結果
を表４に示す。

【００２８】

【表４】

【００２９】散乱性についてはＥが、視野角特性につい
てはＦが良好であった。更に、上記Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに関
して、フーリエ変換により次元解析を行い関数化し、各
次元反射波長分布における特性を調査した（図３参
照）。すなわち斜線で示した波長領域Ｗは２０〜１００
００μｍ、強度（無単位）については各サンプルの最大
波長を１．０とした。その結果、全波長領域で分布特性
が見られたが、特に２０〜１００μｍにおいてＣ、Ｂ、
Ａ、Ｄの順に低くなることが判明した。かくして平均傾
斜角及びピッチが大きくなり波長分布に偏りが出た場
合、視野角特性は大きくなった。逆に平均傾斜角とピッ
チが小さくなり波長分布が全領域で均一に発生した場
合、散乱特性は向上することが判明した。この場合、特
に波長強度が１３μｍ以下の短波長側で０．０５μｍ以
下の時、散乱性が大きくなりすぎて液晶表示装置に不向
きであることが判明した。反射用基板にまずＡ材料を塗
布して散乱層を形成し、その上に、上記Ｄ材料を用いて
散乱板を形成した。この時の表面との値を表５に示す。

【００３０】

【表５】

【００３１】この結果、ガラス上のＤ材料における散乱
形状と比較すると、Ｒｔ、Ｒａ、Δｑが小さくなり、Ｓ
ｍが大きくなった。全く同じ散乱板作製法においても、
下地の変化により散乱層の表面粗さが変化していること
が判明した。このことから散乱層の多層化により、適宜
得たい特性の散乱板の形成が可能となる。そして本発明
は透明樹脂においても光の感度を変化させた硬化性の選
択を利用することができ、半透過型液晶表示装置での良
好な製品作製が可能となる。

【００３２】上記の形状測定結果とその散乱特性につい
ては、ミノルタＣＭ−５０８ｄ及び大塚電子製ＬＣＤ−
７０００による光学測定結果と相関がとれていた。上記
評価法は、その要因の分析により最適な散乱形状を選択
でき、且つ製造現場等での管理要因とすることで安定簡
易な管理を可能にする。なお、測定に使用した装置はテ
ーラーホブソン社製タリサーフであり、測定条件は以下
のとおりである。 分解能 ０．６４ｎｍ 触針径 ２μｍＲ 先端角 ６０度 距離 １０ｍｍ ＨＳＣ（ハイスポットカウンター）５×０．０８（ガウ
シアンフィルター） 針圧 ７０〜８０ｍｇ 波長測定 パワーデンシティ またＲｔ、Ｒａ、Δｑ、Ｓｍ等の各測定要因の定義は、
ＩＳＯの説明に準じて使用している。而して散乱板の基
本構成は図４のとおりであり、図中符号１１’はガラス
基板、Ｓはうねり曲線、Ｒは粗さ曲線を示す。

【００３３】（実施例４）図５を参照して実施例４を説
明すると、実施例１と同様な、光、熱硬化型アクリル樹
脂材料をガラス基板へ塗布し、ブラックマトリクス用の
原版を用い基板裏面より露光をかけた。この結果、画素
の長辺方向に明暗の筋が発現した。次に上記と同じアク
リル樹脂材料１２を塗布したガラス基板１１を用い、更
に原版の上に散乱フィルムである光散乱フィルター１３
を設置し露光を行った（図５の（イ）参照）。このとき
硬化物の表面に、長辺方向の筋とは垂直に短辺方向に明
暗の筋が発現した。この縦と横の筋の交差は、マスク４
の長辺と短辺のスリット５による光の回折で起こるもの
で、硬化物表面上に格子状の形状が形成された。この基
板に対して、実施例１と同様にアルミニウムのスパッタ
を行ったところ、反射膜１２ａの表面に、良好な凹凸形
状Ｍを有する反射板が形成された（図５の（ロ）参
照）。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上のような実施形態であり、
以下に記述するような特有の効果を発揮する。

【００３５】樹脂の内部応力の制御をすることで、表面
形状及び表面粗さを任意に、然も簡易に変えられ、良好
な反射板用下地が得られる。

【００３６】その製造方法も、１）熱、光、光と熱等の
組み合わせが可能である。２）個々の材料の内部応力を
添加物により制御できるため選択できる材料の種類が豊
富であり多種多様な反射板下地の作製が可能である。

【００３７】光の回折を利用することでは、表面形状及
び表面粗さを任意に、然も簡易に変えられ、良好な反射
板用下地が得られる。

【００３８】また光を回折させる際に、光の強度若しく
は回折用の障害物（スリットなど）の数や形状、及び基
板までの距離を変化させることで、多くの表面形状及び
粗さが得られるため、多種多様な反射板用下地の作製が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の説明図であって、（イ）は露光
時、（ロ）は光硬化時、（ハ）は焼成後の状態を示す。

【図２】 実施例２の説明図であって、（イ）は露光
時、（ロ）は完成時の状態を示す。

【図３】 反射波長分布特性の概略図である。

【図４】 散乱板の基本構成を示す概略図である。

【図５】 実施例４の説明図であって、（イ）は露光
時、（ロ）は完成時の状態を示す。

【符号の説明】

１、１１、１１’ 基板 ２、１２ 樹脂材料 ２ａ 硬化物 １３ 光散乱フィルター １４ 原版 Ｍ 凹凸形状

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H042 DA02 DA12 DB07 DC02 2H091 FA31Y FB03 FB04 FB08 FB13 FC14 FC22 FC23 LA15 LA16

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、熱、光、若しくはその両方に
   よって硬化する樹脂材料を用い、その内部応力を制御し
   て硬化物の表面に凹凸形状を形成する反射型液晶表示装
   置の反射板製造法であって、反射板が少なくともうねり
   と粗さの２重構造を有する反射板製造法。
2. 【請求項２】 熱によって内部応力を制御し硬化物の表
   面に凹凸形状を形成する請求項１記載の反射板製造法。
3. 【請求項３】 光によって内部応力を制御し硬化物の表
   面に凹凸形状を形成する請求項１記載の反射板製造法。
4. 【請求項４】 熱、光若しくは、熱ー光、光ー熱の順に
   発生する内部応力を制御して硬化物の表面に凹凸形状を
   形成する請求項１記載の反射板製造法。
5. 【請求項５】 内部応力を選択的に制御して硬化物の表
   面に凹凸形状を形成する請求項１記載の反射板製造法。
6. 【請求項６】 基板上に、熱、光、若しくはその両方に
   よって硬化する樹脂材料を用い、その内部応力を制御し
   て硬化物の表面に凹凸形状を形成する反射型液晶表示装
   置の反射板製造法であって、その製造法の繰り返しによ
   り、若しくは保護材料中にシリカ等の添加物を分散させ
   ることにより、散乱性を持たせる２層以上の多層構造と
   する反射板製造法。
7. 【請求項７】 基板上に、熱、光、若しくはその両方に
   よって硬化する樹脂材料を用い、その内部応力を制御し
   て硬化物の表面に凹凸形状を形成する反射型液晶表示装
   置の反射板製造法で製造され、表面粗さＲｔが２．５以
   下、平均表面粗さＲａが１以下、平均傾斜角Δｑが１５
   以下、ピッチＳｍが２０以下の反射板であって、反射散
   乱の波長分布において０〜１００００μｍの全波長領域
   で反射特性を持ち、０〜１００μｍにおける強度比が他
   の波長の５０倍以下、特に１３μｍ以下において強度が
   ０．０５μｍ以上の、規則性を持たない形状である光散
   乱層を設けた反射板。