JP2003084302A

JP2003084302A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003084302A
Application number: JP2002184770A
Authority: JP
Inventors: Kohei Nagayama; 耕平永山; Yasuyuki Hanazawa; 康行花澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な表示品位の画像を表示できる液晶表示装
置を提供することを目的とする。【解決手段】液晶表示装置は、アレイ基板１０と対向
基板１１との間に挟持された液晶層１２を備え、アレイ
基板１０は、対向基板１１及び液晶層１２を介して入射
した光を反射する反射画素電極２３を備えている。この
反射画素電極２３は、各画素領域ＰＸに凹凸を有してい
る。隣接する凸部の画素領域内において互いに隣接する
凸部の頂部間隔が５乃至１５μｍの範囲内で分布し、こ
のうち最も存在率の高い頂部間隔を中心にして±０．５
μｍの範囲の頂点間隔の存在率が４０％以上８０％以下
であり、この画素領域内においてアレイ基板主面に対す
る傾斜角が４．５°以下となる反射板の正反射面が該画
素領域に対し面積比３５％以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置に
係り、特に、反射機能を有する液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、例えばパーソナ
ルコンピュータ、テレビ、ワードプロセッサ、携帯電話
のような様々な機器の表示装置として利用されている。
このように液晶表示装置の利用範囲が広がる一方で、よ
り一層の小型、省電力、低コストというような高機能化
の要望も高まっている。

【０００３】一方で反射型液晶表示装置が開発されてい
る。この反射型液晶表示装置は、外光を用いて画像表示
を行うため、バックライトのような内部光源を必要とし
ない。したがって、反射型液晶表示装置は、上述したよ
うな要望を達成できる可能性を有している。

【０００４】ところで、この反射型液晶表示装置では、
外光が反射板で反射され液晶層で光学変調されることに
より画像として表示面に表示される。外光の明るさは、
液晶表示装置の設置環境に依存し、バックライト光のよ
うに安定していない。したがって、外光の光強度をでき
る限り減衰させないことが明るい画像を表示するために
重要である。特に、反射板の反射特性は、光強度の減衰
に大きく影響する。このため、あらゆる角度で入射する
外光を効率良く反射する反射特性を得るための最適化が
試みられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述した
問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、良好
な表示品位の画像を表示できる液晶表示装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の様態に
よる液晶表示装置は、一対の第１基板と第２基板との間
に挟持された液晶層を備え、前記第１基板は、前記第２
基板及び前記液晶層を介して入射した光を反射する反射
板を含み、前記反射板は、各画素領域に複数の凹凸部を
有し、前記画素領域内において互いに隣接する凸部の頂
部間隔が５乃至１５μｍの範囲内で分布し、このうち最
も存在率の高い頂部間隔を中心にして±０．５μｍの範
囲の頂点間隔の存在率が４０％以上８０％以下であり、
前記画素領域内において前記第１基板主面に対する傾斜
角度が４．５°以下となる前記反射板の正反射面が該画
素領域に対し面積比３５％以下であることを特徴とす
る。

【０００７】この発明の第２の態様による液晶表示装置
は、一対の第１基板と第２基板との間に挟持された液晶
層を備え、前記第１基板は、前記第２基板及び前記液晶
層を介して入射した光を反射する反射板を含み、前記反
射板は、各画素領域に複数の凹凸部を有し、前記画素領
域内において互いに隣接する凸部の頂部間隔が５乃至１
５μｍの範囲内で分布し、このうち最も存在率の高い頂
部間隔を中心にして±０．５μｍの範囲の頂点間隔の存
在率が４０％以上８０％以下であり、前記凹凸部におけ
る凹部の底部から凸部の頂部までの平均の高さは、０．
１μｍ以上１．２μｍ以下であることを特徴とする。

【０００８】この発明によれは、液晶表示装置に入射し
た外光のうち、表示の明るさに寄与しない正反射成分を
低減し、かつ凸部の配置に適切な分布をもたせることに
より、反射光による干渉縞の発生を抑制することが可能
となる。したがって、理想の反射特性に近い反射機能を
実現することができ、非常に明るく均一性に優れた良好
な表示品位の画像を表示することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。

【００１０】図１乃至図３に示すように、液晶表示装置
は、第１基板としてのアレイ基板１０と、第２基板とし
ての対向基板１１と、アレイ基板１０及び対向基板１１
間に挟持された液晶層１２と、を備えて構成される。

【００１１】アレイ基板１０は、ガラスなどの絶縁基板
１３、画素電極２３、複数の信号線１４、複数の走査線
１５、複数のスイッチング素子としての画素用薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）２４、配向膜３１などを備えて構成
される。画素電極２３は、絶縁基板１３上にマトリクス
状に配置され、光反射性を有する金属材料によって形成
される。信号線１４は、画素電極２３の列に沿って配置
される。走査線１５は、画素電極２３の行に沿って配置
される。ＴＦＴ２４は、各々対応走査線１５及び対応信
号線１４の交差位置近傍に配置される。配向膜３１は、
複数の画素電極２３を覆うように配置される。

【００１２】対向基板１１は、光透過性を有するガラス
などの絶縁基板３６、カラーフィルタとしての着色層３
７、対向電極３８、配向膜３９などを備えて構成され
る。着色層３７は、絶縁基板３６を覆うように配置され
る。この着色層３７は、例えば赤色、緑色、青色のそれ
ぞれの光成分を透過する樹脂層によって形成される。対
向電極３８は、着色層３７を覆うように配置され、光透
過性を有する金属材料によって形成される。配向膜３９
は、対向電極３８を覆うように配置される。また、偏光
板４０は、着色層３７とは反対側の絶縁基板３６上に貼
り付けられる。

【００１３】この反射型液晶表示装置では、液晶層１２
が複数の反射画素電極２３にそれぞれ対応して複数の画
素領域ＰＸに区画される。各画素領域ＰＸは、各々２本
の隣接走査線１５と２本の隣接信号線１４との間に配置
される。各薄膜トランジスタ２４は、対応走査線１５か
ら供給される走査パルスに応答して導通し、対応信号線
１４の電位を対応反射画素電極２３に供給する。各反射
画素電極２３は、対応信号線１４の電位を画素電位とし
て液晶層１２の対応画素領域ＰＸに印加する。画素領域
ＰＸの透過率は、画素電位と対向電極３８の電位との電
位差に基づいて制御される。

【００１４】アレイ基板１０において、各ＴＦＴ２４
は、半導体層１６と、ゲート電極１８と、ソース電極１
９と、ドレイン電極２０と、によって構成される。半導
体層１６は、絶縁基板１３上に配置され、アモルファス
シリコンあるいはポリシリコンによって形成される。こ
の半導体層１６は、絶縁基板１３と一緒にゲート絶縁膜
１７により覆われる。ゲート電極１８は、このゲート絶
縁膜１７により半導体層１６から絶縁され、このゲート
絶縁膜１７上で対応走査線１５と一体的に形成される。
ゲート電極１８及び走査線１５は、ゲート絶縁膜１７と
一緒に層間絶縁膜３２により覆われる。

【００１５】ソース電極１９及びドレイン電極２０は、
それぞれゲート電極１８の両側において半導体層１６に
コンタクトホール２１，２２を介してコンタクトし、対
応反射画素電極２３及び対応信号線１４にそれぞれ接続
される。すなわち、コンタクトホール２１，２２は、ゲ
ート電極１８の両側において半導体層１６内に形成され
るソース領域１６Ｓ及びドレイン領域１６Ｄを露出する
ように層間絶縁膜３２及びゲート絶縁膜１７に形成され
る。

【００１６】ソース電極１９は、層間絶縁膜３２上に配
置され、コンタクトホール２１を介して半導体層１６の
ソース領域１６Ｓにコンタクトする。また、このソース
電極１９は、層間絶縁膜３２上で拡張ソース電極３３と
一体的に形成される。ドレイン電極２０は、層間絶縁膜
３２上に配置され、コンタクトホール２２を介して半導
体層１６のドレイン領域１６Ｄにコンタクトする。ま
た、このドレイン電極２０は、層間絶縁膜３２上で対応
信号線１４と一体的に形成される。ソース電極１９、拡
張ソース電極３３、ドレイン電極２０、及び信号線１４
は、層間絶縁膜３２と一緒に保護絶縁膜２５によって覆
われる。

【００１７】この保護絶縁膜２５は、拡張ソース電極３
３を部分的に露出するコンタクトホール２９を有し、有
機絶縁膜２６によって覆われる。有機絶縁膜２６は、保
護絶縁膜２５のコンタクトホール２９に対応して拡張ソ
ース電極３３を部分的に露出するコンタクトホール３０
を有する。反射画素電極２３は、有機絶縁膜２６上に配
置され、コンタクトホール２９，３０において拡張ソー
ス電極３３にコンタクトする。この反射画素電極２３
は、配向膜３１により覆われる。

【００１８】有機絶縁膜２６は、各画素領域ＰＸにおい
て複数の位置で隆起する起伏を備えた上部表面を有す
る。すなわち、この起伏は、この画素領域ＰＸの範囲に
おいてランダムに配置される複数の半球状凸部２６ｃ
と、これら凸部２６ｃを取り囲む凹部２６ｄとから構成
される。

【００１９】反射画素電極２３は、対向基板１１側から
液晶層１２を介して入射した光を高い反射率で散乱させ
る反射板としての機能を有し、例えば銀、アルミニウ
ム、ニッケル、クロム、あるいはこれらの合金のような
材料によって形成される。この反射画素電極２３は、有
機絶縁膜２６の上部表面に沿って所定の厚さに形成され
る。このため、反射画素電極２３は、画素領域ＰＸにお
ける有機絶縁膜２６の凸部２６ｃに対応した凸部２３
ｃ、及び、有機絶縁膜２６の凹部２６ｄに対応した凹部
２３ｄから構成された凹凸部を有する。

【００２０】ところで、このような反射型液晶表示装置
では、どれだけ周囲の外光を効率良く利用して表示面を
明るくできるかということが重要である。このため、こ
の液晶表示装置に搭載される反射板の果たすべき役割は
非常に大きく、あらゆる角度から入射する外光を効率良
く利用できることが要求されている。このように、最適
な反射特性を有するような反射板の検討がなされてい
る。

【００２１】たとえば、図４に示すように、反射画素電
極２３の表面に凸パターン２３ｃをランダムに配置する
ことにより、散乱光を一定範囲内の領域に集光したり、
特定方向から観察した場合の散乱光強度を高めるなどの
試みがなされている。理想的な凹凸部の傾斜角度分布
は、図５に示す通りであり、特開平１１−３２６６１５
号公報にて理論的に検討されている。なお、この傾斜角
度分布は、アレイ基板の主面に対する所定の傾斜角度
（０°、１°、２°、３°…）に対して±０．５°の範
囲での凹凸部の傾斜角度の存在率（画素領域に対する当
該傾斜角度の面の占有率）として規定しており、以下の
説明でも同様である。図５に示すような傾斜角度分布を
持つ反射板では、光の散乱角全体にわたって均一な光密
度が得られる上、散乱方向を限定することによって明る
さを向上することが可能となり、非常に明るく均一性に
優れた表示品位を得ることができる。

【００２２】しかしながら、実際には、図５に示すよう
な傾斜角度分布を実現することは困難である。即ち、反
射板の凹凸形状は下地の絶縁膜の表面形状を反映したも
のとなるが、一般に下地膜の凹凸表面は等方性エッチン
グにより得られているため、傾斜角度の存在率を任意に
コントロールすることが困難なためである。

【００２３】即ち下地膜の表面形状は、周知のフォトリ
ソグラフィプロセスによって得ることができ、下地膜を
パターニングする際のレジストパターンによって、凸部
の配置の規則性または不規則性が導入される。このと
き、凹凸の規則性を高めると、反射光成分が干渉しあう
ことによって干渉縞が発生し、表示に濃淡が生じて表示
品位が低下することがわかった。一方でこれを防ぐため
に、凹凸の配置をランダムにすると、隣接凸部の頂点間
隔が広い部分または狭い部分に比較的平坦な正反射面が
つくられるため、正反射成分が増大することの知見が得
られた。

【００２４】即ちレジストパターン同士が離れた領域
（これによって作製される凸部の頂点間隔の広い領域）
では、凸部間の下地膜がほぼ除去されて、反射板の形状
にはさらに下地の平坦面の形状が反映されることとな
り、一方レジストパターン同士がきわめて近接した領域
（これによって作製される凸部の頂点間隔の狭い領域）
では、下地膜がわずかにエッチングされる程度であり、
ほとんど傾斜角がもたらされない。

【００２５】例えば、図４に示したようなランダムに凹
凸部を配置した場合、傾斜角度分布は、図６に示すよう
に、正反射に寄与する傾斜角度の存在率が非常に多く、
表示品位が十分とは言えない。すなわち、外光のうちの
正反射成分が多い場合、表示画面に光源が映り込む。こ
のため、観察者は光源を視野の外に追いやるため、実際
には、正反射成分は表示の明るさに寄与しない。結果と
して、観察者にとって、十分な明るさが得られず、表示
画面が暗く感じる。

【００２６】発明者らの検討の結果、実用に十分な明る
さを確保できる反射板を形成するためには、正反射に寄
与する領域、即ちアレイ基板に対する傾斜角度が０°以
上４．５°以下の反射面の存在率を３５％以下、より好
ましくは０°以上２．０°以下の面の存在率を２０％以
下に低下させることが必要であることがわかった。

【００２７】発明者らは凸部の配置の最適化を図ること
によって、このような問題を解決することを試みた。即
ち、凸部の頂点間隔が５〜１５μｍの範囲で略正規分布
的になるようにレジストを露光するマスクパターンを作
製した。このマスクパターンは凸部に対応する円形の透
孔を有し、この透孔の中心間隔は０．５μｍ刻みで制御
することができる。換言すれば凸部の頂点間隔は０．５
μｍ刻みで制御することができる。

【００２８】このとき、上述した如く反射板の表面に形
成された凹凸部の傾斜角度分布は、隣接する凸部２３ｃ
の頂部間隔Ｌに依存する。

【００２９】たとえば、図７に示すように、隣接する凸
部２３ｃの頂部間隔Ｌが約１０μｍ程度の領域Ａ、隣接
する凸部２３ｃの頂部間隔が約８μｍの領域Ｂ、隣接す
る凸部２３ｃの頂部間隔が約１２μｍの領域Ｃと、３つ
の領域に分けたとする。図７の領域Ａの断面では、図１
１の（ａ）に示すように、隣接する凸部２３ｃの間に正
反射部（傾斜角度が０°の平坦部分）がほとんどない。
このため、図８に示すように、領域Ａの傾斜角度分布
は、理想的な傾斜角度分布（図５）に近い形状となる。

【００３０】これに対して、図１１の（ｂ）に示すよう
に、領域Ｂのように隣接する凸部２３ｃの頂部間隔が約
８μｍと狭い場合では、凸部２３ｃの一部すなわち凸部
の裾部分が重なり合う。このため、傾斜角度は緩やかに
なる。したがって、図９に示すように、領域Ｂの傾斜角
度分布においては、０°以上４．５°以下の正反射に寄
与する傾斜角度の存在率が増加する。

【００３１】また、図１１の（ｃ）に示すように、領域
Ｃのように隣接する凸部２３ｃの頂部間隔が約１２μｍ
と広い場合では、凸部２３ｃの間に平らな部分、すなわ
ち正反射部が形成される。このため、図１０に示すよう
に、領域Ｃの傾斜角度分布においては、正反射に寄与す
る傾斜角度の存在率が増加する。

【００３２】そこで、凸部の頂部間隔分布を様々に変え
て、表示品位の評価を行った。凸部は頂部間隔が５〜１
５μｍの範囲の中で略正規分布的になるようランダムに
配置される。頂部間隔が５〜１５μｍにわたって分布し
ているときは、最も存在率の高い頂部間隔は１０μｍで
ある。しかし常に最も存在率の高い頂点間隔が１０μｍ
であるとは限らず、頂部間隔が５〜１５μｍの範囲の
中、例えば６〜１３μｍの範囲で分布していれば約９．
５μｍが最も存在率の高い頂部間隔となる。いずれにし
ろ最も存在率の高い頂点間隔は実測により求めることが
できる。

【００３３】このとき、最も存在率の高い頂部間隔ｄを
中心にして±０．５μｍの存在率が４０％以上であれ
ば、表示画面に光源等の映り込みはなく、実用上十分な
明るさを達成できるという知見を得た。尚この頂部間隔
の存在率は、後述するように頂部間隔のヒストグラムを
０．５μｍ刻みで作製し、最も存在率の高い頂部間隔を
中心にして±０．５μｍの領域の面積を、分布全体の領
域の面積で除した値として求めることができる。また凸
部の頂部は、一般にその凸部の最も高い点とみなすこと
ができるが、本例のように等方エッチングにより凸部を
作製した場合は、凸部の中心とみなすことができる。

【００３４】さらに詳細に検討するため、上記の条件で
作製された反射板表面形状の傾斜角度分布を求めた。尚
この傾斜角度とは、任意領域の反射板表面が、アレイ基
板主面に対してなす角度を意味する。このとき、傾斜角
度が０°〜４．５°の面が、画素領域に対し３５％以下
となっていることが判明した。傾斜角度４．５°以下の
面は特に正反射に寄与する正反射面をなすため、この領
域が３５％以下となっていることが映り込みをなくすこ
とに大きく寄与していることがわかった。

【００３５】また別の観点から検討すると、凸部の最も
存在率の高い頂部間隔ｄを中心にして±０．５μｍの存
在率を４０％以上とし、かつ凸部高さ（凸部の頂部から
凹部の頂部までのピークトゥピーク値）の平均値を０．
１μｍ以上１．２μｍ以下とすることにより、光源等の
映り込みは視認されないことがわかった。即ち、凸部の
高さが極端に小さい場合は、凸部の最も存在率の高い頂
部間隔ｄを中心にして±０．５μｍの存在率を４０％以
上としても、凸部間の傾斜が緩やかとなり正反射領域が
増大し、逆に凸部の高さが極端に大きくなった場合は、
有効な拡散反射が生じにくくなり実用上十分な明るさが
達成できない。凸部高さを上記範囲とすることにより，
外光の映り込みもなく十分な明るさが得られた。これ
は、頂部間隔の分布と凸部高さを上記範囲とすることに
より、正反射面の割合を３５％以下に抑制できたものと
考えることができる。

【００３６】一方、最も存在率の高い頂部間隔ｄを中心
にして±０．５μｍの存在率の最適値には上限があるこ
ともわかった。この存在率が過度に大きくなると、表示
画面に干渉縞が発生し、表示品位が著しく劣化するとい
う現象が認められた。これは、凸部の配列の規則性が強
くなるため、反射光成分の干渉が強くなった結果干渉縞
が認められるようになったものと考えることができる。

【００３７】この存在率の上限について検討した結果、
最も存在率の高い頂部間隔ｄを中心にして±０．５μｍ
の存在率を８０％とすれば、干渉縞は視認されなかっ
た。即ち、凸部の配置に適度な不規則性が導入された結
果、反射光成分の干渉が十分に弱められたものと考える
ことができる。

【００３８】以下に、本発明の具体的な例を説明する。

【００３９】すなわち、図１５の（ａ）に示すように、
まず、ガラス板や石英板等の絶縁基板１３を用意する。
そして、この絶縁基板１３上に、ポリシリコンによって
形成された半導体層、酸化シリコン膜によって形成され
たゲート絶縁膜、Ｔａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，ＷおよびＣ
ｕなどの単体又はその積層膜あるいは合金膜によって形
成されたゲート電極及び走査線、酸化シリコン膜によっ
て形成された層間絶縁膜、Ｔａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｃｕなどの単体又はその積層膜あるいは合金膜によ
って形成された信号線、ソース電極、拡張ソース電極、
窒化シリコン膜によって形成された保護絶縁膜などが形
成される。ここでは、詳細な積層構造の図示は省略す
る。

【００４０】続いて、図１５の（ｂ）に示すように、ポ
ジ型感光性樹脂をスピンコート法などによって１μｍか
ら４μｍ程度の厚さで塗布し、基板全体をプリベークす
る。これにより、有機絶縁膜２６が形成される。

【００４１】続いて、図１５の（ｃ）に示すように、上
述したような頂部間隔分布及び傾斜角度分布を考慮して
ある程度ランダムに配置された円形の遮光部を有するフ
ォトマスク３４を用いて、画素領域ＰＸにおける有機絶
縁膜２６を露光する。有機絶縁膜２６の表面に形成され
る凹凸の形状や密度は、フォトマスク３４の遮光部及び
開口部の形状、密度、露光量等によって制御される。こ
こでは、フォトマスク３４の遮光部のパターンは、直径
が５μｍ程度の円形であり、隣接する円形遮光部の中心
間隔が９．５μｍ〜１０．５μｍの範囲における存在率
が５２％となるようにランダムに配置されている。な
お、露光量は、必要とされる凸部の高さ（凹部の深さ）
に応じて決定され、１０ｍＪ〜２００ｍＪの範囲内の値
とした。

【００４２】続いて、図１５の（ｄ）に示すように、有
機絶縁膜２６を現像することにより、上述の露光工程で
露光された部分が除去される。これにより、有機絶縁膜
２６の表面に、複数の微細な凸部２６ｃ’及びこれら凸
部２６ｃ’の間に凹部２６ｄ’が形成される。なお、こ
の実施の形態では、フォトマスク３４を用いた露光で
は、露光量が１０〜２００ｍＪの範囲内の値としたた
め、凹部２６ｄ’の底が有機絶縁膜２６の下地となる保
護絶縁膜に達することはなく、有機絶縁膜２６の上部表
面付近にとどまる。

【００４３】続いて、図１５の（ｅ）に示すように、基
板全体を加熱する。これにより、有機絶縁膜２６の表面
がメルトし、凸部２６ｃ’及び凹部２６ｄ’がそれぞれ
角のとれた滑らかな略半球状の凸部２６ｃ及びこの凸部
２６ｃを取り囲む凹部２６ｄが形成される。

【００４４】続いて、図１５の（ｆ）に示すように、Ａ
ｌ，Ｎｉ，Ｃｒ、Ａｇ等の金属膜をスパッタ法により１
００ｎｍ程度の厚さで有機絶縁膜２６上に成膜した後、
フォトエッチング法で所定の形状にパターニングする。
これにより、反射画素電極２３が形成される。

【００４５】他方、対向基板１１を製造する。すなわ
ち、ガラス板や石英板等が光透過性の絶縁基板３６とし
て用いられる。そして、顔料などを分散させた着色層３
７が絶縁基板３６上に形成される。そして、光透過性の
対向電極３８は、例えばＩＴＯをスパッタ法で着色層３
７上に成膜することによって形成される。

【００４６】これらアレイ基板１０及び対向基板１１
は、配向膜３１及び３９の形成後に一体化される。配向
膜３１は、低温キュア型のポリイミドを印刷により反射
画素電極２３及び有機絶縁膜２６を覆うように塗布し、
これをラビング処理することにより形成される。また、
配向膜３９は、低温キュア型のポリイミドを印刷により
対向電極３８を覆うように塗布し、これをラビング処理
することにより形成される。

【００４７】上述した工程によって得られたアレイ基板
１０及び対向基板１１は、それぞれの配向膜３１及び３
９が互いに内側にして向かい合うように配置され、所定
のギャップを残して周縁シール材によって貼り合わされ
る。液晶層１２は、アレイ基板１０と対向基板１１との
間のギャップに、ネマチック液晶のような液晶組成物を
注入し封止することにより得られる。偏光板４０は、着
色層３７とは反対側の外面において絶縁基板３６に貼り
付けられる。反射型液晶表示装置は上述のようにして完
成する。

【００４８】この実施の形態に係る液晶表示装置では、
反射画素電極２３が反射板を構成し、この反射板は、各
画素領域ＰＸにランダムに配置された複数の略半球状凸
部２３ｃと、これら凸部２３ｃを取り囲む凹部２３ｄと
から構成された反射面を有する。

【００４９】次に、このようにして製造された図１３に
示すような凹凸部を有する反射板と、図４に示すような
凹凸部を有する従来の反射板との反射特性を比較する。

【００５０】図４に示したような従来の反射板における
凹凸部は、図１２に示すような頂部間隔分布を有する。
なお、この頂部間隔分布は、所定の頂部間隔（０μｍ、
１μｍ、２μｍ、３μｍ…）に対して±０．５°の範囲
での凸部の頂部間隔の存在率として規定しており、以下
の説明でも同様である。

【００５１】図１２に示すように、従来の反射板では、
隣接する凸部の頂部間隔分布は広がりを有しており、凸
部は、種々の間隔で配置されていることがわかる。すな
わち、凹凸部における凸部の頂部間隔が４．５乃至１
５．５μｍの範囲内に存在し、且つ、最大の存在率を有
する所定範囲の頂部間隔（図１２に示した例では１０±
０．５μｍの範囲）での存在率が２６％程度に過ぎな
い。

【００５２】また、図４に示したような反射板の凹凸部
は、図６に示すような傾斜角度分布を有している。図６
に示すように、正反射に寄与する傾斜角度０°以上４．
５°以下の存在率が４２％にも達する。

【００５３】このような反射板では、最大の存在率を有
する頂部間隔を、正反射成分を低く抑えるよう最適な値
（例えば１０±０．５μｍ）に設定したとしても、頂部
間隔分布が広がり、最大の存在率でさえも４０％に満た
ない。このため、傾斜角度分布において、正反射に寄与
する傾斜角度の存在率を３５％以下に抑えることができ
ず、図５に示したような理想的な傾斜角度分布を得るこ
とができない。これは、反射型液晶表示装置において、
周辺の外光の利用効率が不十分であることを意味するも
のである。

【００５４】一方、上述した製造方法によって製造され
た反射板は、図１３に示す凹凸部を有する。このように
して形成された凹凸部は、以下に示すような構造を有し
ている。すなわち、この実施の形態に係る液晶表示装置
では、図１３に示すように、凸部２３ｃをランダムに配
置しつつ、隣接する凸部２３ｃとの頂部間隔Ｌを略一定
に揃えて形成される。ここでは、最も存在率の高い頂部
間隔Ｌを１０μｍ±０．５μｍに設定している。

【００５５】図１３に示したような反射板の凹凸部は、
図１４に示すような頂部間隔分布を有している。図１４
に示すように、凹凸部における凸部の頂部間隔が５乃至
１５μｍの範囲内に存在し、且つ、所定の頂部間隔に対
して±０．５μｍの範囲での存在率が４０％以上８０％
以下である。この実施の形態では、凸部の頂部間隔が
７．５μｍ乃至１２．５μｍの範囲内に存在し、且つ、
１０μｍ±０．５μｍの範囲で４０％以上であり、より
正確には５２％となる。

【００５６】また、図１３に示したような反射板の凹凸
部は、図１６に示すような傾斜角度分布を有している。
図１６に示すように、凹凸部における２．０°以下の傾
斜角度の存在率は２０％以下となる。この実施の形態で
は、正反射に寄与する傾斜角度０°以上４．５°以下の
存在率が４２％あったものが、２６％程度に抑えること
ができた。

【００５７】さらに、凸部の平均高さは、０．１乃至
１．２μｍの範囲内の値となり、この実施の形態では、
０．７μｍであった。

【００５８】このような反射板では、最大の存在率を有
する頂部間隔を、正反射成分を低く抑えるよう最適な値
（例えば１０±０．５μｍ）に設定し、しかも最大の存
在率を４０％以上としている。これにより、傾斜角度分
布において、正反射に寄与する傾斜角度の存在率を３５
％以下に抑えることができ、従来よりも図５に示したよ
うな理想的な傾斜角度分布に近づけることができる。ま
た、最大の存在率を８０％以下としたことにより、頂部
間隔をある程度ランダムに分布させ、反射光による干渉
縞の発生を抑制することができる。

【００５９】したがって、理想的な反射特性に近い反射
機能を実現することができ、しかも、表示の明るさに寄
与しない正反射付近の成分を従来よりも小さく抑えるこ
とができ、明るく均一性に優れた良好な表示品位を有す
る反射板を得ることが可能となる。

【００６０】なお、上述した実施の形態では、最大の存
在率が得られる所定範囲の頂部間隔を１０μｍ±０．５
μｍとし、このときの存在率を５２％とした場合につい
て説明したが、存在率が４０％となる場合であっても、
十分理想的な傾斜角度分布に近づけることが可能であ
る。

【００６１】すなわち、図１７には、所定範囲の頂部間
隔において最大の存在率が４０％である場合の傾斜角度
分布が示されている。この場合であっても、正反射付近
の傾斜角度０°以上４．５°以下の存在率を十分に低く
抑えることができ、しかも図５に示したような理想的な
傾斜角度分布に近づけることができる。したがって、上
述した実施の形態と同様に、周辺の外光の利用効率を十
分に向上することができるため、明るく均一性に優れた
良好な表示品位を有する反射板を得ることが可能とな
る。

【００６２】なお、上述した実施の形態では、反射型液
晶表示装置を例に説明したが、この発明は、これに限定
されるものではない。例えば、図１８に示すように、一
画素領域ＰＸに反射機能を有する領域と透過機能を有す
る領域とを兼ね備えた液晶表示装置に適用することもで
きる。すなわち、このような構造の液晶表示装置は、ア
レイ基板１０の外面に偏向板４０Ａを備えているととも
に、対向基板１１の外面に偏向板４０Ｂを備えている。
さらに、この液晶表示装置は、アレイ基板１０の背面を
照明するバックライトユニット５０を備えている。

【００６３】反射機能を有する領域は、上述したような
反射画素電極２３を備えて構成される。すなわち、偏向
板４０Ｂを透過した後に対向基板１１を介して入射した
入射光は、液晶層１２を通過する差異に変調され、反射
画素電極２３によって反射される。この反射光は、再び
液晶層１２を通過する際に変調され、偏向板４０Ｂによ
って選択的に透過される。これによって、画像が表示さ
れる。

【００６４】また、透過機能を有する領域は、反射画素
電極２３に形成された開口部２３Ｘによって構成され
る。すなわち、バックライトユニット５０から出射され
た出射光は、偏向板４０Ａを透過した後にアレイ基板１
０を介して入射し、開口部２３Ｘを透過する。この透過
光は、液晶層１２を通過する際に変調され、偏向板４０
Ｂによって選択的に透過される。これによって、画像が
表示される。

【００６５】このような構成の液晶表示装置において
も、反射画素電極２３の凹凸部を上述した実施の形態と
同様に構成することにより、同様の効果を得ることが可
能となる。また、開口部２３Ｘは、反射画素電極２３の
平坦な部分、すなわち正反射に寄与する傾斜角度を有す
る部分に形成することが望ましい。つまり、反射表示を
行う際に不必要とされる反射画素電極２３の一部を、透
過表示を行う際に効果的に利用することができる。これ
により、反射板の反射特性を向上することができるとと
もに、透過表示機能も兼ね備えることが可能となる。

【００６６】隣接する凸部の頂部心間の間隔分布の幅が
従来よりも狭くなるため、分布が最大となる間隔を、最
適な傾斜角度分布の得られる凸部間隔に合わせることに
よって、従来よりも最適な傾斜角度分布を有する反射板
が得られる。したがって、表示の明るさに寄与しない正
反射付近の成分を小さく抑えることができ、非常に明る
く均一性に優れた良好な表示品位を実現することができ
る。

【００６７】なお、この発明は上記各実施の形態に限定
されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸
脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、
各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施されて
もよく、その場合組み合わせによる効果が得られる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、上述したような構
造の液晶表示装置によれば、理想的な反射特性に近い反
射機能を有するとともに、良好な表示品位の画像を表示
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る反射型
液晶表示装置の画素周辺の構造を概略的に示す断面図で
ある。

【図２】図２は、図１に示す画素周辺の構造を概略的に
示す平面図である。

【図３】図３は、図２に示すIII−III線に沿った構造を
概略的に示す断面図である。

【図４】図４は、従来の凹凸部を有する反射板の構成を
概略的に示す平面図である。

【図５】図５は、理想的な傾斜角度分布を示す図であ
る。

【図６】図６は、従来の凹凸部を有する反射板における
傾斜角度分布を示す図である。

【図７】図７は、互いに異なる間隔に配置された凸部を
有する反射板の構成を概略的に示す平面図である。

【図８】図８は、図７に示した領域Ａにおける凸部の傾
斜角度分布を示す図である。

【図９】図９は、図７に示した領域Ｂにおける凸部の傾
斜角度分布を示す図である。

【図１０】図１０は、図７に示した領域Ｃにおける凸部
の傾斜角度分布を示す図である。

【図１１】図１１の（ａ）は、図７に示した領域Ａにお
ける凸部の構造を概略的に示す断面図であり、図１１の
（ｂ）は、図７に示した領域Ｂにおける凸部の構造を概
略的に示す断面図であり、図１１の（ｃ）は、図７に示
した領域Ｃにおける凸部の構造を概略的に示す断面図で
ある。

【図１２】図１２は、従来の凹凸部を有する反射板にお
ける凸部の頂部間の間隔分布を示す図である。

【図１３】図１３は、図１に示した反射型液晶表示装置
に適用される反射板の凹凸部パターンを概略的に示す平
面図である。

【図１４】図１４は、図１３に示した反射板における凸
部の頂部間の間隔分布を示す図である。

【図１５】図１５の（ａ）乃至（ｆ）は、図１に示した
反射型液晶表示装置に適用されるアレイ基板の製造工程
を概略的に示す図である。

【図１６】図１６は、図１３に示した反射板における凸
部の傾斜角度分布を示す図である。

【図１７】図１７は、図１に示した反射型液晶表示装置
に適用可能な他の反射板における凸部の傾斜角度分布を
示す図である。

【図１８】図１８は、他の実施の形態に係る半透過型液
晶表示装置の構造を概略的に示す断面図である。

【符号の説明】

１０…アレイ基板１１…対向基板１２…液晶層１４…信号線１５…走査線２３…反射画素電極２３ｃ…凸部２３ｄ…凹部２６…有機絶縁膜２６ｃ…凸部２６ｄ…凹部３８…対向電極ＰＸ…画素領域

フロントページの続きＦターム(参考） 2H042 BA04 BA12 BA15 BA20 DA02 DA03 DA04 DA14 DA22 DC08 DE00 2H090 HA04 HB13 HC05 HC11 HC12 HD06 JA03 JA05 LA01 LA04 LA20 2H091 FA16Y FB02 FB08 FC10 FC26 FD04 FD23 GA02 GA07 GA13 KA10 LA17 2H092 GA13 GA16 GA17 GA19 HA05 JA24 JB08 KB24 MA05 MA10 MA13 NA01 PA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の第１基板と第２基板との間に挟持さ
れた液晶層を備え、前記第１基板は、前記第２基板及び前記液晶層を介して
入射した光を反射する反射板を含み、前記反射板は、各画素領域に複数の凹凸部を有し、前記画素領域内において互いに隣接する凸部の頂部間隔
が５乃至１５μｍの範囲内で分布し、このうち最も存在
率の高い頂部間隔を中心にして±０．５μｍの範囲の頂
部間隔の存在率が４０％以上８０％以下であり、前記画素領域内において前記第１基板主面に対する傾斜
角度が４．５°以下となる前記反射板の正反射面が該画
素領域に対し面積比３５％以下であることを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項２】前記反射板は、光反射性を有する金属材料
によって形成された前記複数の画素電極を含むことを特
徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記第１基板は、前記反射板の下地として
絶縁層を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶
表示装置。
【請求項４】前記絶縁層は、有機絶縁層を含むことを特
徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記有機絶縁層は、感光性樹脂によって形
成されたことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装
置。
【請求項６】前記第１基板は、前記第２基板及び前記液
晶層を介して入射する光を散乱させる反射板が形成され
た反射機能を有する領域と、前記第1基板を介して入射
する光を透過する透過機能を有する領域とを備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記凹凸部における凹部の底部から凸部の
頂部までの平均の高さは、１．２μｍ以下であることを
特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記凹凸部における平均の高さは、０．１
μｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の液晶
表示装置。
【請求項９】前記頂部間隔分布において、前記凹凸部に
おける凸部の頂部間隔が７．５乃至１２．５μｍの範囲
内に存在することを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示装置。
【請求項１０】一対の第１基板と第２基板との間に挟持
された液晶層を備え、前記第１基板は、前記第２基板及び前記液晶層を介して
入射した光を反射する反射板を含み、前記反射板は、各画素領域に複数の凹凸部を有し、前記画素領域内において互いに隣接する凸部の頂部間隔
が５乃至１５μｍの範囲内で分布し、このうち最も存在
率の高い頂部間隔を中心にして±０．５μｍの範囲の頂
部間隔の存在率が４０％以上８０％以下であり、前記凹凸部における凹部の底部から凸部の頂部までの平
均の高さは、０．１μｍ以上１．２μｍ以下であること
を特徴とする液晶表示装置。