JP2003084276A - 半透過反射表示パネル及びこれを用いた電気光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外光の反射率とバックライトの反射膜の透過
率（通過率）が共に大きい半透過型反射板を用いた表示
装置を提供するを提供する。 【解決手段】 表示装置は、透明基板(221)と、この基
板上に成膜されて一画素(219)につき多数の微小孔(224)
を開口した反射膜(220)と、この反射膜の微小孔から基
板内に屈折材料を拡散して形成した屈折率分布型マイク
ロレンズアレイ(223)と、を含む半透過反射板(22)を使
用する。それにより、反射面(220)における微小孔(224)
の面積比率を下げて外光の反射量を相対的に増加すると
共に、少ない微小孔(224)の面積比率であってもバック
ライト光(3)の所要の透過光量を確保することが可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーソナルコンピュー
タ、携帯型情報機器、携帯電話機などの電子機器の表示
装置（電気光学装置）に関し、特に、半透過半反射型の
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器に用いられる半透過反射型の液
晶表示装置は、明るい場所では外光を利用して情報表示
を行い、暗い場所では内部光源（バックライト）を使用
して情報表示を行う。それにより、表示装置の消費電力
を軽減する。このために、この種の液晶表示装置は半透
過反射板を備えている。半透過反射板は、表示パネルに
形成された反射膜に表示パネルの各画素につき１個ずつ
の微小孔（ピンホール）を開口したものであり、周囲が
明るいときは、入射した外部光を反射膜で反射して照明
を行い、周囲が暗いときは、微小孔を通り抜けるバック
ライト光で照明を行うことができるようにしている。こ
のような半透過性光反射板を用いた液晶表示装置の例
が、特開昭５９−１０７８０号公報に紹介されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半透過
反射板では、微小孔と反射膜との面積比を大きくすれ
ば、バックライト光の反射膜の透過率は増大するが、外
部光の反射率は減少する。また、微小孔と反射膜との面
積比を小さくすれば、透過率は減少するが、反射率は増
大する。半透過反射板では、反射光量とバックライト光
量とは、いわゆるトレードオフの関係にあり、表示パネ
ル（表示装置）の総合的な明るさの改善が難しい。

【０００４】また、半透過反射板（あるいは半透過反射
膜）を用いる構成では、各微小孔と各画素との精密な位
置合わせ（アライメント調整）が必要となり、その分製
造に手間がかかる。

【０００５】また、半透過反射板を用いる構成では、バ
ックライト光の通過光量を増やそうとすると、そのため
の特別な構造やこの構造を得るための製造工程が増えて
歩留まりの低下や、コスト高を招来することになる。

【０００６】よって、本発明は、半透過反射板（あるい
は半透過反射膜）を用いる表示装置の反射光量とバック
ライト光の通過光量とを共に増加させ得るようにした表
示装置を提供することを目的とする。

【０００７】また、本発明は、半透過反射板（あるいは
半透過反射膜）の各微小孔と各画素とのアライメント調
整を不要とした表示装置を提供することを目的とする。

【０００８】また、本発明は、上述の目的を達成すると
共に、表示装置の製造をより容易にした表示装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の半透過反射表示パネルは、透明基板と、上記透
明基板上に形成されて複数の微小孔を有する反射膜と、
上記反射膜の各微小孔の開口部分の夫々に形成された、
上記透明基板と屈折率の異なる材料を上記透明基板の表
面に分布させてなる屈折率分布型のマイクロレンズと、
を備える。

【００１０】かかる構成とすることによって、反射膜と
この反射膜の複数の微小孔に対応して配置されたマイク
ロレンズアレイとを有する半透過反射基板を形成でき、
微小孔を通過するバックライト光を増大することが可能
となる。従って、反射光量を増大するために微小孔を狭
くして反射膜の面積比率を増加してもバックライトによ
る透過光量を減少させずに済むようになる。また、一の
透明な基板に反射膜と分布型のマイクロレンズアレイと
を備えるので表示パネルの厚みの増加を抑えつつより簡
単な構成の半透過反射型表示パネルを得ることが可能と
なる。透明基板に屈折率の異なる材料を分布させるに
は、反射膜をマスクとして基板表面からのイオン拡散、
イオン注入、熱拡散などが可能である。

【００１１】また、本発明の半透過反射表示パネルは、
透明基板と、上記透明基板上に形成されて複数の微小孔
を有する反射膜と、上記反射膜の各微小孔の開口部分の
夫々に形成された、上記透明基板と屈折率の異なる材料
を上記透明基板の表面に分布させてなる屈折率分布型の
マイクロレンズと、上記透明基板と上記反射膜との相互
間に形成されて上記マイクロレンズの集光位置を調整す
る高さ調整膜と、を備える。

【００１２】かかる構成とすることによって、高さ調整
膜の高さでマイクロレンズの集光位置の調整が可能とな
るので、マイクロレンズを構成する材料（屈折率など）
の選択の幅が広がる。また、微小孔を通過するバックラ
イト光を増すことが可能となる。

【００１３】また、本発明の半透過反射表示パネルは、
透明基板と、上記透明基板上に形成されて入射光の反射
方向を規制するためのパターンと複数の微小孔を有する
反射膜と、上記反射膜の各微小孔の開口部分の夫々に形
成された、上記透明基板と屈折率の異なる材料を上記透
明基板の表面に分布させてなる屈折率分布型のマイクロ
レンズと、を備える。

【００１４】かかる構成とすることによって、一般的に
利用者が表示パネルを見る角度に対応した方向の画面の
明るさを増すことも可能となる。

【００１５】好ましくは、上記マイクロレンズの集光位
置は略上記微小孔の位置となるようになされ、微小孔を
通過するバックライト光を増加させる。

【００１６】また、本発明の半透過反射表示パネルは、
透明基板上に形成される半透過反射膜を備える半透過反
射表示パネルにおいて、上記半透過反射膜は、バックラ
イトを通過させるために該表示パネルの一画素に相当す
る各領域に略同数の複数の微小孔が形成されていること
を特徴とする。

【００１７】かかる構成とすることによって、各画素の
位置と半透過反射板の各微小孔との位置合わせが不要と
なる。

【００１８】好ましくは、上述した複数の微小孔の配列
ピッチは５μｍ以上である。それにより、光の回折作用
によって表示パネルに虹色が発生することを抑制する。

【００１９】好ましくは、上記複数の微小孔の配列ピッ
チが不均一化される。それにより、表示パネルに発生す
るモアレを軽減する。

【００２０】好ましくは、上記微小孔は、表示パネルの
各画素の領域内に複数（例えば、１０個以上）存在する
ように配置される。それにより、所要の透過光量を確保
しつつ、各画素の位置と各微小孔（半透過反射板）との
位置合わせを不要とする。

【００２１】また、本発明の電気光学表示装置は、上述
した半透過反射パネルと、この半透過反射パネルと組み
合わされる平面光源と、を含んで構成される。それによ
り、上述した作用を発揮する電気光学表示装置が得られ
る。

【００２２】また、本発明のデジタルカメラは、携帯情
報端末装置、携帯電話装置は、上述した電気光学表示装
置を表示装置として備える。それにより、外部光利用で
もバックライト光利用でも共に明るい表示を得ることが
可能となる。

【００２３】また、本発明の半透過反射表示パネルの製
造方法は、透明基板上に反射膜を形成する過程と、上記
反射膜に上記透明基板を露出する複数の微小孔を形成す
る過程と、上記反射膜をマスクとして上記複数の微小孔
から上記透明基板内に該基板と屈折率を異にする拡散材
料を拡散する過程と、を含む。

【００２４】かかる構成とすることによって、上記反射
膜がマスクとして活用されて微小孔部分に自己整合的に
マイクロレンズアレイを形成でき、微小孔とマイクロレ
ンズ相互間のアライメント調整が不要で製造工程が簡略
化される。

【００２５】また、本発明の半透過反射表示パネルの製
造方法は、透明基板に樹脂膜を形成する過程と、上記樹
脂膜上に反射膜を形成する過程と、上記反射膜に上記透
明基板を露出する複数の微小孔を形成する過程と、上記
反射膜をマスクとして上記微小孔から上記透明基板内に
該基板と屈折率を異にする拡散材料を拡散し、上記透明
基板の表面にマイクロレンズを形成する過程と、を含
み、上記樹脂膜の膜厚が上記マイクロレンズの集光点を
上記微小孔に位置させるべく設定される。

【００２６】かかる構成とすることによって、更に、マ
イクロレンズの集光位置の調整も可能となるので、マイ
クロレンズを構成する材料（屈折率など）の選択の幅が
広がり、プロセス設計が容易となる。

【００２７】また、本発明の半透過反射表示パネルの製
造方法は、透明基板に感光性樹脂を塗布し、この樹脂膜
に入射光の反射方向を規制するためのパターンを形成す
る過程と、上記樹脂膜に反射膜を形成する過程と、上記
反射膜に上記透明基板を露出する複数の微小孔を形成す
る過程と、上記反射膜をマスクとして上記微小孔から上
記透明基板内に該基板と屈折率を異にする拡散材料を拡
散し、上記透明基板の表面にマイクロレンズを形成する
過程と、を含む。

【００２８】かかる構成とすることによって、一般的に
利用者が表示パネルを見る角度に対応した方向の画面の
明るさを増した表示パネルを製造することが可能とな
る。

【００２９】好ましくは、上記透明基板はアルカリガラ
ス、上記拡散材料は銀イオンであり、上記拡散は、銀イ
オンを含む溶液中に上記アルカリガラスを浸漬してガラ
ス中のアルカリイオンを銀イオンに置換することによっ
て行われる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００３１】図１は、本発明の実施の形態の液晶表示装
置を示している。同図において、電気光学装置である液
晶表示装置１は、半透過型液晶パネル２と平面光源３と
によって構成される。

【００３２】半透過型液晶パネル２は、上側基板２１、
下側基板２２、両基板間に封止される液晶２３などによ
って構成される。上側基板２１は、透明基板（例えば、
ガラス）２１２と、この基板の上面に貼り付けられた偏
向膜２１１、基板２１２の下側に形成された、ＩＴＯ等
による透明画素電極２１３、ブラックストライプや駆動
回路２１４、配向膜２１５等を備えている。下側基板２
２は、透明基板（アルカリガラス）２２１の上面に形成
された、後述の分布型のマイクロレンズアレイ２２３、
この基板上面を覆うと共に、マイクロレンズ２２３の集
光位置に対応して微小孔２２４が形成された反射膜２２
０、反射膜２２０の上に形成された赤、緑、青の３色
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のカラーフィルタ２１９、カラーフィル
タ２１９を覆う保護膜２１８、保護膜２１８の上に形成
された透明電極（共通電極）２１７、配向膜２１６、基
板２２１の下面に貼り付けられた下側偏向膜２２２等に
よって構成されている。

【００３３】平面光源３は、図示しない、冷陰極線管、
ＬＥＤ、ＥＬ等の光源と、光源からの放射光を平面光と
する導光板、光を均一にする拡散板などからなり、液晶
パネル２を背面から照射する。

【００３４】図２及び図３は、下側基板２２に形成され
た半透過反射板の作用を説明する説明図である。両図に
おいて図１と対応する部分には、同一符号を付し、かか
る部分の説明は省略する。

【００３５】図２に示されるように、外部から表示パネ
ルに入射した光は、下側基板２２の反射膜２２０によっ
て反射されてカラーフィルタ２１９（図１参照）を通過
して上方に戻り、液晶表示器１の光源となる。また、平
面光源３を使用した場合には、図３に示すように、下側
基板２２の背面から射した平面光は、マイクロレンズア
レイ２２３で集光されて反射膜２２０の複数の微小孔２
２４を通過し、カラーフィルタ２１９に入射する。この
光は、カラーフィルタ２１９、液晶２３、透明電極２１
３、基板２１、偏向膜２１１を通過して外部に放射され
る（図１参照）。

【００３６】実施例の半透過反射基板は、反射板２２０
に占める微小孔２２４の面積比率が低いので、外部から
の入射光の多くが液晶２３側に反射し、従来の半反射半
透過のものよりもより明るい画面を得ることが可能とな
っている。一方、微小孔２２４の反射膜２２０に占める
面積比率を低くしたことによる平面光源３から表示パネ
ル２に入射するバックライト光の減少を、微小孔２２４
の周囲の光をマイクロレンズ２２３によって集光して微
小孔２２４を通過させることによって反射膜２２０によ
って通過が阻止されるバックライト光を減少している。
それにより、外光の利用によるより明るい表示と、内部
光源の利用によるより明るい表示の両立が可能となる。

【００３７】図４は、マイクロレンズアレイによる光の
集光位置に反射膜がより正確に位置するように更に調整
した半透過反射基板の例を示している。同図において、
図１と対応する部分には、同一符号を付しており、かか
る部分の説明は省略する。

【００３８】この例では、高さ調整膜２２５を透明基板
２２１の上面と反射膜２２０間に設けている。それによ
り、マイクロレンズと反射膜との距離を伸ばし、マイク
ロレンズで屈折したより多くのバックライト光が微小孔
２２４を通過するようにし、バックライト光の透過効率
を増している。

【００３９】図５は、図４に示されたマイクロレンズ２
２３の作用を概略的に説明する説明図である。後述する
ように、反射膜２２０をマスクとして高屈折率材料を基
板２２１の表面から拡散する。例えば、アルカリガラス
基板２２１を高屈折率材料を含む液体に浸漬し、アルミ
ニウム反射膜２２０の開口部２２４を通してガラス基板
２２１内のアルカリイオン（Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｎ^＋等）と
屈折率材料イオンＡｇ ^＋とを置き換えるようにしてガラ
ス基板２２１内に高屈折率材料を拡散する。反射板の微
小孔２２４が円形であれば、基板２２１表面には、拡散
材料（屈折率材料）が半球状に分布した濃度分布領域が
形成される。反射板の微小孔２２４が線形であれば、基
板２２１表面には、拡散材料が半円柱状に分布した濃度
分布領域が形成される。拡散材料としては、例えば、上
述した銀イオンの他、タリウムイオンなどが利用可能で
ある。

【００４０】拡散材料の基板２２１内の濃度分布は連続
的であるが、図５では、説明の便宜上、基板２２１内の
屈折率をガラスの屈折率ｎ_１と拡散材料の屈折率ｎ_２と
で示している。また、高さ調整膜２２５の樹脂の屈折率
をｎ_３としている。ガラス基板２２１の背面から垂直に
入射した平面光はガラス２２１内を直進し、ガラス２２
１と材料拡散部分との境界で屈折する。更に、材料拡散
部分と樹脂２２５との境界で屈折し、集光点Ｐに集ま
る。

【００４１】この場合において、拡散材料の屈折率ｎ_２
＞ガラス基板２２１の屈折率ｎ_１，高さ調整膜の屈折率
ｎ_３となっていると集光の効率が高くなる。例えば、屈
折率ｎ_１＝１．５、屈折率ｎ_２＝１．６５、屈折率ｎ_３
＝１．５、高さ調整膜の膜厚ｄ＝６μｍとした場合、集
光率は１．４倍となる。

【００４２】なお、透明基板２２１内への高屈折率材料
の分布は上述したイオン置換による拡散に限定されるも
のではなく、透明基板２２１、マスク材料２２０、屈折
率材料等を適宜に選択することによって、いわゆる熱拡
散やイオン注入などによって行うことが可能である。

【００４３】図６は、反射膜とマイクロレンズアレイが
形成される下側基板２２の製造過程を説明する工程図で
ある。

【００４４】図６（ａ）に示すように、表面が平坦にな
るように処理されたアルカリガラス基板２２１の表面
に、スパッタ法によってアルミニウムを堆積し、反射膜
２２０を形成する。

【００４５】この反射膜２２０にフォトレジスト２３０
を塗布し（図６（ｂ）参照）、図示しない微小孔のパタ
ーンのマスクを用いて露光、現像をおこなってエッチン
グマスクを形成し、反射膜２２０をガラス基板２２１が
露出するまでエッチングする。それにより、図６（ｃ）
に示すように、反射膜２２０に微小孔２２４を開口す
る。微小孔２２４の配置パターンの例については後述す
るが、例えば、微小孔２２４の開口径は６〜８μｍ、微
小孔相互間の距離は２０μｍであり、表示器の１画素あ
るいはＲ・Ｇ・Ｂの各画素の領域内に複数、例えば、１
０個以上の微小孔２２４が存在するようになされる。

【００４６】この反射膜２２０をマスクとし、拡散材料
として、例えば、銀イオンを含む溶液中にガラス基板２
２１を所定時間浸漬する。溶液は、例えば、ＡｇＮＯ_３
が４０％，ＫＮＯ_３が６０％の重量比の３５０℃の混合
溶液であり、この溶液に基板２２１を実験的に決定され
た時間だけ浸漬する。それにより、反射膜２２０の微小
孔２２４部分のガラス基板表面から銀イオンがガラス内
部に浸透し、ガラス基板２２１中のアルカリイオンを銀
イオンに置換する。図６（ｄ）に示すように、銀イオン
のガラス基板２２１中への拡散によって、ガラス基板２
２１表面から内部に向かって半球状に拡散濃度が分布す
る領域が形成され、ガラスと拡散材料との屈折率の相違
によってマイクロレンズ２２３が形成される。上述した
ように、実施例においては、微小孔２２４が一画素内に
複数個（例えば、１０個以上）存在するようになされ
る。微小孔２２４の口径は小さく、形成されるべきマイ
クロレンズも小さいので相対的に短い拡散時間で済む。

【００４７】この実施例では、反射膜２２０をマスクと
し、各微小孔から基板内に分布型のマイクロレンズを自
己整合的に形成するので、反射膜の微小孔群にマイクロ
レンズアレイを別途組み合わせる場合に比べて、各微小
孔と各マイクロレンズとの位置合わせが不要となる利点
がある。また、各画素内に略同数の多数の微小孔を配置
するので従来のように各画素と微小孔との位置合わせも
不要である。

【００４８】図７は、図４に示した高さ調整膜２２５を
備える反射基板（下側基板２２）の製造過程を説明する
工程図である。

【００４９】図７（ａ）に示すように、表面が平坦にな
るように処理されたアルカリガラス基板２２１の表面
に、レジストを所要の膜厚ｄになるように塗布し、熱あ
るいは光照射によって硬化して、高さ調整膜２２５を形
成する。

【００５０】次に、図７（ｂ）に示すように、高さ調整
膜２２５の表面に、スパッタ法によってアルミニウムを
堆積し、反射膜２２０を形成する。

【００５１】この反射膜２２０にフォトレジスト２３０
を塗布し（図７（ｃ）参照）、図示しない微小孔のパタ
ーンのマスクを用いて露光、現像をおこなってエッチン
グマスクを形成する。このマスクを用いて、反射膜２２
０をエッチングし、レジスト２２５を露出させる。それ
により、図７（ｄ）に示すように、反射膜２２０に微小
孔２２４を開口する。この反射膜２２０をマスクとして
露光、現像を行い、微小孔２２４部分のレジスト２２５
を除去して、ガラス基板２２１を露出させる（図７
（ｅ））。

【００５２】微小孔２２４の配置パターンの例について
は後述するが、例えば、微小孔２２４の開口径は６〜８
μｍ、微小孔相互間の距離は２０μｍであり、表示器１
の１画素あるいはＲ・Ｇ・Ｂの各画素の領域内に複数の
微小孔が存在するようになされる。

【００５３】次に、反射膜２２０をマスクとし、拡散材
料を微小孔から拡散させる。拡散は、例えば、銀イオン
を含む溶液中にガラス基板２２１を所定時間浸漬するこ
とにより行う。溶液は、例えば、ＡｇＮＯ_３が４０％，
ＫＮＯ_３が６０％の重量比の３５０℃の混合溶液を使用
する。この溶液に基板２２１を実験的に決定された時間
だけ浸漬する。それにより、反射膜２２０の微小孔２２
４部分のガラス基板表面から銀イオンがガラス内部に浸
透し、ガラス基板２２１中のアルカリイオンを銀イオン
に置換する。図７（ｆ）に示すように、銀イオンのガラ
ス基板２２１中への拡散によって、ガラス基板２２１表
面から内部に向かって半球状に拡散濃度が分布する領域
が形成され、ガラスと拡散材料との屈折率の相違によっ
てマイクロレンズ２２３が形成される。実施例において
は、一画素内に複数個（例えば、１０個以上）が存在す
るようになされる。微小孔の口径は小さく、形成される
べきマイクロレンズも小さいので相対的に短い拡散時間
で済む。

【００５４】この実施例でも、反射膜２２０をマスクと
し、各微小孔から基板内に分布型のマイクロレンズを自
己整合的に形成するので、反射膜の微小孔群にマイクロ
レンズアレイを別途組み合わせた場合に比べて、各微小
孔と各マイクロレンズとの位置合わせが不要となる利点
がある。また、各画素内に略同数の多数の微小孔を配置
するので従来のように各画素と微小孔との位置合わせも
不要である。

【００５５】なお、高さ調整膜２２５のエッチング（図
７（ｅ））は、異方性エッチングなどにより、反射膜２
２０のエッチング（図７（ｄ））と同時に行うこととし
ても良い。

【００５６】図８は、本発明の表示装置の他の実施の形
態を示す説明図である。同図において、図１と対応する
部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略す
る。

【００５７】この例では、外光の反射方向が一定方向に
より集中するようにし、それにより、利用者が通常画面
を見る角度で明るい画像が得られるようにしている。こ
のため、この実施例では、反射膜２２０による外光の散
乱をコントロールするパターニングを行っている。反射
膜２２０は、微小な凹面鏡（断面が波形）群に形成さ
れ、この反射膜２２０の一部に背面光を通過させる微小
孔２２４が多数開口されている。また、凹面鏡群の下地
となる透明な樹脂膜２３１は、前述した高さ調整膜２２
５と同様に、マイクロレンズに入射したバックライト光
のうち集光位置（微小孔２２４）に至る光を増加させ、
微小孔２２４を通過する透過光量を増す作用を持つ（図
５参照）。

【００５８】図９は、上述のパターニングされた反射膜
２２０とマイクロレンズアレイ２２３が形成される下側
基板２２の製造過程を説明する工程図である。

【００５９】まず、図９（ａ）に示すように、透明なア
ルカリガラス基板２２１にフォトレジスト２３１を塗布
する。次に、図９（ｂ）に示すように、フォトレジスト
２３１の上にグレーマスク（階調マスク）２３２を配置
して露光光量を連続的に変化させたパターンを露光す
る。露光したレジスト２３１を現像し、レジスト表面に
断面波形の形状の凹面群を形成する（図９（ｃ））。こ
の上に、図９（ｄ）に示すように、スパッタ法によって
アルミニウムを堆積し、凹部（凹面鏡）が多数形成され
た反射膜２２０を形成する。この反射膜２２０の上にフ
ォトレジスト２３３を平坦に塗布する（図９（ｅ））。
レジスト２３３の上に微小孔配置パターンのマスク２３
４を配置し、露光を行う（図９（ｆ））。露光されたレ
ジスト２３３を現像して微小孔２２４を形成すべき反射
膜２２０の複数の部分を露出する（図１０（ａ））。こ
のレジスト２３３をマスクとしてアルミニウムの反射膜
２２０をエッチングし、反射膜２２０に複数の微小孔を
開口する。その後、レジスト２３３を剥離する（図１０
（ｂ））。

【００６０】次に、反射膜２２０自体を露光マスクと
し、反射膜２２０の下地のフォトレジスト２３１の微小
孔相当部分を露光する（図１０（ｃ））。露光されたレ
ジスト２３１を現像し、微小孔２２４を形成する。微小
孔２２４底部のガラス基板２２１が露出する（図１０
（ｄ））。更に、反射膜２２０を保護マスクとし、ガラ
ス基板２２１に拡散材料を微小孔２２４から拡散させ
る。拡散は、例えば、銀イオンを含む溶液中にガラス基
板２２１を実験的に決定された時間だけ浸漬することに
より行う。溶液は、例えば、ＡｇＮＯ_３が４０％，ＫＮ
Ｏ_３が６０％の重量比の３５０℃の混合溶液である。そ
れにより、反射膜２２０及びレジスト２３１に開口した
多数の微小孔２２４の底部のガラス基板２２１表面から
銀イオンがアルカリガラス内部に浸透（拡散）し、ガラ
ス基板２２１中のアルカリイオンを銀イオンに置換す
る。

【００６１】図１０（ｅ）に示すように、銀イオンのガ
ラス基板２２１中への拡散によって、ガラス基板表面か
ら内部に向かって半球状に拡散濃度が分布する領域が形
成され、ガラスと拡散材料との屈折率の相違によってマ
イクロレンズ２２３が形成される。なお、拡散濃度は連
続的に変化している。

【００６２】この実施例においても、表示パネル２の一
画素内に複数個（例えば、１０個以上）が存在するよう
になされ、微小孔２２４の口径は小さい。形成されるべ
きマイクロレンズ２２３も小さいので相対的に短い拡散
時間で済む。また、反射膜２２０をマスクとし、各微小
孔から基板内に分布型のマイクロレンズを自己整合的に
形成するので、反射膜の微小孔群にマイクロレンズアレ
イを別途組み合わせる場合に比べて、各微小孔と各マイ
クロレンズとの位置合わせが不要となる利点がある。ま
た、各画素内に略同数の多数の微小孔を配置するので従
来のように各画素と微小孔との位置合わせも不要であ
る。

【００６３】図１１は、反射膜２２０に形成される微小
孔２２４の配置パターンの例を示している。カラー画像
の一画素を形成するＲ、Ｇ、Ｂのフィルタ２１９の各領
域（色画素）には、１０個以上の多数の微小孔２２４が
存在する。従って、一画素（カラーの場合には、一色画
素）につき一微小孔とした従来の場合のように、画素及
び反射膜の微小孔相互間の位置合わせは必要ない。

【００６４】図示の例では、例えば、微小孔２２４のピ
ッチは約２０μｍ、微小孔２２４の直径は６〜８μｍで
ある。微小孔２２４の直径を８μｍとした場合、微小孔
の反射面に占める面積比率は約１２．６％である。この
反射板を用いた表示パネル２は、完全反射型とした場合
の８７．４％となるが、実用上問題がない反射効率であ
る。外部が暗い場合には、表示パネル２に密着した平面
光源（バックライト）３を使用する。この場合、平面光
の反射膜２２０の通過（あいるは透過）率は１２．６％
となるが、マイクロレンズ２２３によって集光されるた
め反射膜２２０のバックライト光の通過率を約５０％程
度にまで高めることができる。従って、外部光源で明る
い画像が得られ、内部光源でも明るい画像が得られる。

【００６５】図１１に示す一画素の大きさを１８０×１
８０μｍとすると、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ストライプの大きさ
は６０×１８０μｍである。２０μｍピッチで微小孔を
正三角形状に並べると、各色画素に平均３１個の微小孔
が配置される。

【００６６】このように、一画素（あるいは色画素）に
多くの微小孔を配置することによって、モアレの影響を
軽減すると共に、画素（あるいは色フィルタ）と反射基
板との位置合わせが不要となり、製造工程が簡略化され
る。また、微小孔２２４の口径を小さくし、微小孔２２
４のピッチも小さくして一画素内の微小孔２２４の数を
増やすようにすると、各微小孔についての所要のマイク
ロレンズ径も小さくなる。それにより、所要のイオン拡
散範囲が狭くなるため、溶液への浸漬時間が少なくて済
み、製造時間が短縮される。図１１の例では、モアレの
影響を少なくするために微小孔の配置を傾斜している。

【００６７】図１２は、反射膜２２０に形成される微小
孔２２４の配置パターンの他の例を示している。この例
では、微小孔２２４の配列のピッチを２０±２μｍとし
てランダムに変位させている。それにより、更にモアレ
の影響が軽減され、均一ピッチが原因となって発生する
回折光による虹色をも減少することが可能となる。

【００６８】なお、微小孔２２４のピッチは、一画素あ
るいは一色画素に対して十分に多く、例えば、１０個以
上の微小孔が配置されるようなピッチであり、表示光の
波長に対して十分に大きいピッチ、例えば、５μｍ以上
が望ましい。それ以下のピッチとすると、回折による影
響が増大し、色むらと透過効率低下が発生し易くなる。

【００６９】次に、本発明の表示装置を備えた電子機器
の例について以下に説明するが、例示のものに限定され
るものではない。

【００７０】〈モバイル型コンピュータ〉まず、上述し
た実施形態に係る表示装置をモバイル型のパーソナルコ
ンピュータに適用した例について説明する。図１３は、
このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図であ
る。同図において、パーソナルコンピュータ１１００
は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、上
述した表示装置１１０６を備えた表示装置ユニットとか
ら構成されている。

【００７１】〈携帯電話〉次に、上述した実施形態に係
る表示装置を、携帯電話の表示部に適用した例について
説明する。図１４は、この携帯電話の構成を示す斜視図
である。同図において、携帯電話１２００は、複数の操
作ボタン１２０２の他、受話口１０２４、送話口１２０
６と共に上述した表示装置１２０８を備えるものであ
る。

【００７２】〈ディジタルスチルカメラ〉上述した実施
形態に係る表示装置をファインダに用いたディジタルス
チルカメラについて説明する。図１５は、このディジタ
ルスチルカメラの構成を示す斜視図であるが、外部機器
との接続についても簡易に示すものである。

【００７３】通常のカメラは、被写体の光像によってフ
ィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１
３００は、被写体の光像をＣＣＤ(Charge Coupled Devi
ce)等の撮像素子により光電変換して撮像信号を生成す
る。ディジタルスチルカメラ１３００のケース１３０２
の背面には、上述した表示装置１３０４が設けられ、Ｃ
ＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成となって
いる。このため、表示装置１３０４は、被写体を表示す
るファインダとして機能する。また、ケース１３０２の
観察側（図においては裏面側）には、光学レンズやＣＣ
Ｄ等を含んだ受光ユニットが設けられている。

【００７４】撮影者が表示装置１３０４に表示された被
写体を像を確認して、シャッタボタン１３０８を押す
と、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、回路基板１
３１０のメモリに転送・格納される。また、このディジ
タルスチルカメラ１３００は、ケース１３０２の側面
に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入
出力端子１３１４とを備えている。そして、同図に示さ
れるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモ
ニタ１４３０が、また、データ通信用の入出力端子１３
１４にはパーソナルコンピュータ１４３０が、それぞれ
必要に応じて接続され、更に、所定の操作によって、回
路基板１３０８のメモリに格納された撮像信号が、テレ
ビモニタ１３３０や、コンピュータ１３４０に出力され
る構成となっている。

【００７５】〈電子ブック〉図１６は、本発明の電子機
器の一例としての電子ブックの構成を示す斜視図であ
る。同図において、符号１４００は、電子ブックを示し
ている。電子ブック１４００は、ブック型のフレーム１
４０２と、このフレーム１４０２に開閉可能なカバー１
４０３とを有する。フレーム１４０２には、その表面に
表示面を露出させた状態で表示装置１４０４が設けら
れ、更に、操作部１４０５が設けられている。フレーム
１４０２の内部には、コントローラ、カウンタ、メモリ
などが内蔵されている。表示装置１４０４は、本実施形
態では、電子インクを薄膜素子に充填して形成した画素
部と、この画素部と一体に備えられ且つ集積化された周
辺回路とを備える。周辺回路には、デコーダ方式のスキ
ャンドライバ及びデータドライバを備える。

【００７６】なお、電子機器としては、図１３のパーソ
ナルコンピュータ、図１４の携帯電話機、図１５のディ
ジタルスチルカメラ、図１６の電子ブックの他にも、電
子ペーパ、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ
直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装
置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワ
ークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパ
ネルを備えた機器などが挙げられる。そして、これ等の
各種電子機器の表示部には、上述した表示装置が適用可
能である。

【００７７】このように、上述した本発明の実施の形態
によれば、表示装置は、反射光量を可及的に減らさずに
透過（通過）光量を増やした半透過反射板を備えるの
で、反射モード（外光利用）及び透過モード（平面光源
利用）の両方で明るく表示することが可能となる。

【００７８】また、平面光源（バックライト）の使用時
の透過モードでの明るさが飛躍的に明るくなるために、
平面光源の消費電力を小さくすることも可能となる。

【００７９】また、一画素に多数の微小孔が配置される
ので、微小孔と各画素間の位置決めが必要なくなって半
透過反射膜と画素アレイ（色フィルタ、画素電極など）
間のアライメント調整が不要となり、製造工程が簡略化
される。

【００８０】また、反射膜をマスクとして各微小孔にマ
イクロレンズを形成するので、各微小孔と各マイクロレ
ンズ間のアライメント調整も不要となる。

【００８１】また、微小孔のピッチを不均一にすること
により、モアレと回折光の影響を低減することが可能と
なる。

【００８２】また、反射膜で適宜に散乱させて表示画面
が見易くなるように処理する場合が多いが、散乱方向を
コントロールするパターニングを行うことによって、更
に明るく表示することが可能となる（図８参照）。

【００８３】なお、下側ガラス基板の反射膜に微細な凹
面鏡などを形成する場合には、紫外線硬化樹脂を用いて
該当パターンを型で転写することとしても良い。この樹
脂は、イオン交換を妨げるが、微小孔をエッチングする
と同時に除去し、又は、別工程で微小孔の部分の樹脂を
除去した後、イオン交換を行うこととすれば良い。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表示装置
等は、反射光量の減少を少なくし、透過光量を増やした
半透過反射板を備えるので、反射モード及び透過モード
の両方で明るい画像を表示することが可能となる。

【００８５】また、一の基板に反射膜と透過孔とマイク
ロレンズアレイとを自己整合的に形成するので、表示装
置の厚みの増加が抑えられて好ましい。

【００８６】また、１画素について複数の微小孔を使用
するので半透過反射膜（微小孔）と画素とのアライメン
ト調整が不要となる。反射膜をマスクとしてマイクロレ
ンズを形成するので、微小孔とマイクロレンズとのアラ
イメント調整も不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態の液晶表示
装置を説明する説明図である。

【図２】図２は、第１の実施の形態に用いられた分布屈
折率型のマイクロレンズアレイが形成された半透過反射
板（下側ガラス基板）の例を示す説明図である。

【図３】図３は、ガラス基板内の屈折率分布領域による
集光作用を説明する説明図である。

【図４】図４は、集光点の位置を調整する位置調整膜を
反射膜と基板間に設けた例を説明する説明図である。

【図５】図５は、屈折率分布型のマイクロレンズによる
集光を説明する説明図である。

【図６】図６は、第１の実施の形態に用いられる半透過
反射板の製造工程を説明する工程図である。

【図７】図７は、第２の実施の形態に用いられる半透過
反射板の製造工程を説明する工程図である。

【図８】図８は、本発明の第３の実施の形態を説明する
説明図である。

【図９】図９は、第３の実施の形態に用いられた半透過
反射板の製造工程（前半）を説明する工程図である。

【図１０】図１０は、第３の実施の形態に用いられた半
透過反射板の製造工程（後半）を説明する工程図であ
る。

【図１１】図１１は、半透過反射膜の透過孔の配列例を
説明する説明図である。

【図１２】図１２は、半透過反射膜の透過孔の他の配列
例を説明する説明図である。

【図１３】図１３は、本発明の表示装置を使用する携帯
型パソコン（情報機器）の例を説明する説明図である。

【図１４】図１４は、本発明の表示装置を使用する携帯
型電話機（情報機器）の例を説明する説明図である。

【図１５】図１５は、本発明の表示装置を使用するデジ
タルカメラ（情報機器）の例を説明する説明図である。

【図１６】図１６は、本発明の表示装置を使用する電子
ブック（情報機器）の例を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 電気光学装置 ２ 半透過型液晶パネル（表示パネル） ３ 平面光源（バックライト） ２１ 上側基板 ２２ 下側基板 ２２０ 反射膜 ２２１ 透明基板（ガラス基板） ２２３ マイクロレンズ ２２４ 微小孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 3/00 Ｇ０２Ｂ 3/00 Ｂ 5/08 5/08 Ｄ Ｚ Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００ Ｆターム(参考） 2H042 DA02 DA11 DA12 DB01 DC02 DD10 DE00 2H090 JB02 JC03 JC07 LA10 LA12 LA20 2H091 FA15Y FA16Y FA29Y FA31Y FC10 FD04 FD22 FD23 GA01 GA07 LA13 4G059 AA08 AB01 AB05 AB06 AB09 AB11 AC06 AC09 DA05 DB02 HB03 HB06 HB17

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板と、 前記透明基板上に形成されて複数の微小孔を有する反射
   膜と、 前記反射膜の各微小孔の開口部分の夫々に形成された、
   前記透明基板と屈折率の異なる材料を前記透明基板の表
   面に分布させてなる屈折率分布型のマイクロレンズと、 を備える半透過反射表示パネル。
2. 【請求項２】透明基板と、 前記透明基板上に形成されて複数の微小孔を有する反射
   膜と、 前記反射膜の各微小孔の開口部分の夫々に形成された、
   前記透明基板と屈折率の異なる材料を前記透明基板の表
   面に分布させてなる屈折率分布型のマイクロレンズと、 前記透明基板と前記反射膜との相互間に形成されて前記
   マイクロレンズの集光位置を調整する高さ調整膜と、 を備える半透過反射表示パネル。
3. 【請求項３】透明基板と、 前記透明基板上に形成されて入射光の反射方向を規制す
   るためのパターンと複数の微小孔を有する反射膜と、 前記反射膜の各微小孔の開口部分の夫々に形成された、
   前記透明基板と屈折率の異なる材料を前記透明基板の表
   面に分布させてなる屈折率分布型のマイクロレンズと、 を備える半透過反射表示パネル。
4. 【請求項４】前記マイクロレンズの集光位置が略前記微
   小孔の位置である、請求項１乃至３のいずれかに記載の
   半透過反射表示パネル。
5. 【請求項５】透明基板上に形成される半透過反射膜を備
   える半透過反射表示パネルであって、 前記半透過反射膜は、バックライトを通過させるために
   該表示パネルの一画素に相当する各領域に略同数の複数
   の微小孔が形成されている、ことを特徴とする半透過反
   射表示パネル。
6. 【請求項６】前記複数の微小孔の配列ピッチが５μｍ以
   上である、請求項１乃至５のいずれかに記載の半透過反
   射パネル。
7. 【請求項７】前記複数の微小孔の配列ピッチが不均一化
   される、請求項１乃至６のいずれかに記載の半透過反射
   パネル。
8. 【請求項８】前記微小孔は、表示パネルの各画素の領域
   内に１０個以上存在するように配置される、請求項１乃
   至７のいずれかに記載の半透過反射パネル。
9. 【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載の半透過
   反射パネルと、この半透過反射パネルと組み合わされる
   平面光源と、を含む電気光学表示装置。
10. 【請求項１０】請求項９記載の電気光学表示装置を備え
    るデジタルカメラ。
11. 【請求項１１】請求項９記載の電気光学表示装置を備え
    る携帯情報端末装置。
12. 【請求項１２】請求項９記載の電気光学表示装置を備え
    る携帯電話装置。
13. 【請求項１３】透明基板上に反射膜を形成する過程と、 前記反射膜に前記透明基板を露出する複数の微小孔を形
    成する過程と、 前記反射膜をマスクとして前記複数の微小孔から前記透
    明基板内に該基板と屈折率を異にする拡散材料を拡散す
    る過程と、 を含む半透過反射表示パネルの製造方法。
14. 【請求項１４】透明基板に樹脂膜を形成する過程と、 前記樹脂膜上に反射膜を形成する過程と、 前記反射膜に前記透明基板を露出する複数の微小孔を形
    成する過程と、 前記反射膜をマスクとして前記微小孔から前記透明基板
    内に該基板と屈折率を異にする拡散材料を拡散し、前記
    透明基板の表面にマイクロレンズを形成する過程と、を
    含み、 前記樹脂膜の膜厚が前記マイクロレンズの集光点を前記
    微小孔に位置させるべく設定される、半透過反射表示パ
    ネルの製造方法。
15. 【請求項１５】透明基板に感光性樹脂を塗布し、この樹
    脂膜に入射光の反射方向を規制するためのパターンを形
    成する過程と、 前記樹脂膜に反射膜を形成する過程と、 前記反射膜に前記透明基板を露出する複数の微小孔を形
    成する過程と、 前記反射膜をマスクとして前記微小孔から前記透明基板
    内に該基板と屈折率を異にする拡散材料を拡散し、前記
    透明基板の表面にマイクロレンズを形成する過程と、 を含む半透過反射表示パネルの製造方法。
16. 【請求項１６】前記透明基板はアルカリガラス、前記拡
    散材料は銀イオンであり、 前記拡散は、銀イオンを含む溶液中に前記アルカリガラ
    スを浸漬してガラス中のアルカリイオンを銀イオンに置
    換することによっておこなわれる、請求項１３乃至１５
    のいずれかに記載の半透過反射表示パネルの製造方法。