JP2003270624A

JP2003270624A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003270624A
Application number: JP2002068125A
Authority: JP
Inventors: Norio Sugiura; 規生杉浦; Katsufumi Omuro; 克文大室
Original assignee: Fujitsu Display Technologies Corp
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置に関し、光利用効率を向上さ
せ、また、光透過率のばらつきが解消された反射透過型
液晶表示装置を低コストで実現できるようにする。【解決手段】基板上に形成されたパターン化構造物層
１１と、該パターン化構造物層上に形成されて表面に皺
状凹凸が生成された感光性樹脂層１２と、該皺状凹凸を
もつ感光性樹脂層上に選択的に形成された光反射領域１
３と、該感光性樹脂層１２に於ける皺状凹凸の傾斜が５
°以下である略平坦な領域に形成された光透過領域１４
とからなる光反射板を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、凹凸をもつ拡散反
射板及びバック・ライトを用いる反射透過型液晶表示装
置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、反射型液晶表示装置は、薄型、
軽量、低消費電力などの特徴をもち、そして、周囲の光
を利用して表示を行う為、紙のように薄いディスプレイ
を実現することが可能である。

【０００３】現在、反射型液晶表示装置として実用化さ
れているものとしては、例えば特許第２６１６０１４号
公報、特開平６−１６７７０８号公報などに開示されて
いる１枚偏光板方式を採用したものが知られ、そして、
この方式の反射型液晶表示装置に依れば、高いコントラ
ストが得られ、また、偏光板を１枚しか用いていない
為、比較的明るい表示を実現することができる。

【０００４】本発明者等は、前記反射型液晶表示装置の
低コスト化を図る為、フォト・リソグラフィを用いるこ
となく、拡散反射電極を形成する技術を開発した（「特
願２００１−１６８８２」を参照）。

【０００５】然しながら、前記反射型液晶表示装置は、
暗室或いは講演会会場のように暗い場所では、ディスプ
レイに入射する光が殆ど存在しない為、動作することは
できない。

【０００６】そこで、反射型液晶表示装置にフロント・
ライト、或いは、バック・ライトを組み込んだ反射型液
晶表示装置が提案されていて、明るい場所では外光を利
用して表示動作し、暗い場所では組み込んだライトを利
用して表示動作するようになっている（「特開平７−３
３３５９８号公報」を参照）。

【０００７】然しながら、前記フロント・ライト方式に
於いては、ディスプレイの観察方向にも光が洩れてしま
う為、コントラストが低く、しかも、光の利用効率が低
い点が問題である。

【０００８】また、前記バック・ライト方式に於いて、
半透過反射膜を用いる場合、一般に金属薄膜を用いるの
であるが、金属膜の光吸収係数が大きい為、光の利用効
率は低くなり、しかも、半透過反射膜の膜厚は例えば３
００〔Å〕程度に薄くしなければならないので、面内で
の膜厚ばらつきに起因する光透過率のばらつきが大き
く、大面積で均一な半透過膜を得るのは難しい。

【０００９】前記問題を解消する手段としては、反射型
液晶表示装置の画素中央部に透明電極で形成した光透過
用の窓を形成することが提案されている（「特開平１１
−２８１９７２号公報」を参照）。

【００１０】図１２は特開平１１−２８１９７２号公報
に開示された反射型液晶表示装置を表す要部説明図であ
り、（Ａ）は要部平面を、また、（Ｂ）は要部切断側面
をそれぞれ示している。

【００１１】図に於いて、１はガラス基板、２はＴＦ
Ｔ、３は反射電極（反射領域）、４は透明電極（透過領
域）、５は液晶層、６は透明電極、７はガラス基板、８
はゲート・バス・ライン、９はデータ・バス・ラインを
それぞれ示している。

【００１２】図１２に見られる反射型液晶表示装置で
は、その透過領域を形成することに起因して、複雑な製
造プロセスが必要となり、製造コストが高くなる問題を
回避することはできない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、光利用効
率を向上させ、また、光透過率のばらつきが解消された
反射透過型液晶表示装置を低コストで実現できるように
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明では、基板上に形
成した感光性樹脂の厚さ方向或いは面内方向或いはその
両方向に縮小或いは膨張などの熱的変形特性の分布をも
たせ、熱処理を行うことで該感光性樹脂の表面に皺状凹
凸を生成してから該皺状凹凸上に光反射膜を形成し、そ
れを光反射板として用いるのであるが、その場合、該皺
状凹凸の傾斜が５°以下である略平坦な領域を光透過領
域とすることが基本になっている。

【００１５】前記手段を採ることに依り、高反射率且つ
高透過率の反射透過型液晶表示装置を低コストで実現す
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明を実施する場合、前記基本
とするところが原理的に重要であるが、前記感光性樹脂
に熱的変形特性の分布を与えるには、純熱処理に換えて
露光エネルギをもつ光を照射しても良い。

【００１７】また、前記感光性樹脂に換えて、基板上に
収縮率或いは膨張率が異なる樹脂を適切な膜厚で積層
し、熱処理を行って前記樹脂の表面に皺状凹凸を生成さ
せるようにすることもできる。

【００１８】更にまた、前記光透過領域を前記皺状凹凸
の谷或いは底の領域にのみ設定することで、光透過領域
に於ける液晶層のリタデーションを最適設計することが
できる為、高い光透過率を実現することができる。

【００１９】更にまた、前記感光性樹脂の下地にパター
ンを形成することで、前記皺状凹凸の位置を制御するこ
とができるので、前記光透過領域を所望の箇所に設置す
ることが可能である。

【００２０】更にまた、前記光透過領域をスリット、或
いは、多角形の穴の組み合わせにすることで、フォト・
リソグラフィ技術を適用して容易にパターニングするこ
とが可能である。

【００２１】実施例１ノボラック樹脂とナフトキノンジアジド化合物である感
光剤とからなるポジ型フォト・レジストから該感光剤を
除去することで透明性を向上したフォト・レジストを
０．７〔ｍｍ〕厚のガラス基板上に３〔μｍ〕厚でスピ
ン・コートする。

【００２２】９０〔℃〕の温度で３０〔分〕間のプリ・
ベーキングを行ってレジスト内の溶媒を除去する。

【００２３】１３５〔℃〕の温度で８０〔分〕間のポス
ト・ベーキングを行ってレジストとガラス基板との密着
性を高めた。

【００２４】ＵＶ照射装置（ＯＲＣ製）を用いて全面に
ｄｅｅｐ−ＵＶを３９００〔ｍＪ／ｃｍ²〕として照射
し、２００〔℃〕で６０〔分〕間のファイナル・ベーキ
ングを行った。

【００２５】図１（Ａ）はファイナル・ベーキング後の
レジスト膜表面に発生した微細な皺を表す顕微鏡写真で
あり、図に依れば、ランダムな皺状凹凸が生成されてい
ることが看取できる。

【００２６】また、前記０．７〔ｍｍ〕厚のガラス基板
上にＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ）からな
る透明電極のストライプ・スリット、即ち、５〔μｍ〕
ライン・アンド・５〔μｍ〕スペースのパターンを形成
し、その上に前記フォト・レジストを３〔μｍ〕厚でス
ピン・コートし、同様なプロセスで皺状凹凸を発生させ
た。

【００２７】図１（Ｂ）は下地にＩＴＯからなるライン
・アンド・スペースのパターンをもつレジスト膜表面に
発生した微細な皺を表す顕微鏡写真であり、図に依れ
ば、レジスト膜の下地にパターンを形成すれば、皺状凹
凸の位置を制御できることが看取され、従って、この技
法を採用すれば、傾斜が等しい領域をストライプに形成
することができる。

【００２８】このようなストライプの皺状凹凸に厚さが
２０００〔Å〕のアルミニウムを蒸着して光反射層を形
成してから、全面に厚さが１．５〔μｍ〕のフォト・レ
ジスト（Ｓｈｉｐｌｅｙ製Ｓ１８０８）膜を形成し、ス
トライプ・パターンのマスクを用いてパターニングす
る。

【００２９】ストライプ・パターンのレジスト膜をマス
クとしてアルミニウムからなる光反射層のウエット・エ
ッチングを行い、ストライプの光反射領域とストライプ
の光透過領域を形成する。

【００３０】図２は光反射板を説明する為の図であっ
て、図２（Ａ）は光反射領域、及び、光透過領域をもつ
光反射板を表す要部切断側面図であり、図に於いて、１
１はガラス基板上のパターン化構造物層、１２は感光剤
を含まない皺状凹凸をもつフォト・レジスト膜、１３は
アルミニウム膜からなる反射領域、１４は反射領域間に
在る幅がｗの透過領域をそれぞれ示している。

【００３１】図２（Ａ）に見られる光反射板として、透
過領域１４の幅ｗを２〜８〔μｍ〕の範囲で変化させた
ものを種々と作製し、透過領域１４内での皺状凹凸の傾
斜角をＡＦＭ（ａｔｏｍｉｃｆｏｒｃｅｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ）で測定した。

【００３２】図２（Ｂ）は透過領域の幅ｗと皺状凹凸の
最大傾斜角との関係を表す線図であり、横軸に透過領域
の幅ｗを、また、楯軸に皺状凹凸の最大傾斜角〔度〕を
それぞれ採ってあり、図からすると、透過領域の幅ｗが
大きくなるほど、透過領域内に含まれる皺状凹凸の傾斜
角が大きくなっていることが看取されよう。

【００３３】前記光反射板をイマージョン・オイル（オ
リンパス社製、屈折率１．５２）を介して厚さが０．７
〔ｍｍ〕のガラス基板と光学接触させ、疑似的な反射透
過型パネルを作製し、この反射透過型パネルに於ける垂
直方向の光反射率及び光透過率を測定した。

【００３４】図３は反射透過型パネルの透過領域の幅と
光反射率及び光透過率との関係を表す線図であり、横軸
に透過領域の幅ｗを、そして、右縦軸に光透過率〔％〕
を、また、左縦軸に光反射率〔％〕をそれぞれ採ってあ
る。

【００３５】このデータに於ける光透過率は、平行光を
パネルの裏面から入射させた状態で測定し、また、反射
率は積分球を用いて測定することで得られたものであ
り、図からすると、透過領域の幅ｗが大きくなるほど光
反射率が減少し、且つ、光透過率が増加していることが
看取される。

【００３６】また、同図には、透過領域（或いは反射領
域）の面積から光透過率（或いは光反射率）を見積もっ
た計算値を実線で示してあり、図からすると、光透過率
を示す点と線とは良く一致していることが看取され、こ
れに対し、光反射率の方は点と線は大きくずれていて、
透過領域の幅ｗが小さい領域（４〔μｍ〕の下）では面
積から見積もった値よりも高い反射率が得られ、透過領
域の幅ｗが大きい領域（４〔μｍ〕の上）では面積から
見積もった値よりも低い反射率が得られていることが判
る。本発明者等は、この理由を検討した。

【００３７】図４は積分球のような完全拡散光源から反
射透過型パネルに入射する光の入射光強度分布を求めた
結果を表す線図であり、横軸にはパネル内での入射角度
θ_i〔°〕を、縦軸には入射光強度（ａ．ｕ）をそれぞ
れ採ってある。

【００３８】図からすると、入射角が３０°程度まで
は、強度が増大し、それを越える角度では強度が減少
し、４２°以上の入射光は存在していないことが判る。

【００３９】図５は光反射板に於ける光の反射について
説明する為の線図であり、光反射板上の任意の点Ａに於
ける光の反射は、入射面内に於いて入射角と反射角が等
しくなるように行われ、図示されているように入射角θ
_i、反射角θ_o傾斜角ξを定めた場合、下記の幾何学的
関係が成立する。２ξ＝θ_i＋θ_o

【００４０】ここで、反射透過型パネルを見る方向が主
としてパネル正面方向であることから、θ_o＝０°とす
ると、２ξ＝θ_i なる関係が得られる。

【００４１】傾斜角が小さい所では、入射角が小さい方
向から入射した光が正面方向に反射され、そして、傾斜
角が大きい所では、入射角が大きい光が正面方向に反射
されることになる。

【００４２】その為、図２（Ｂ）に見られるように、透
過領域内に含まれる傾斜角が５°以下（ｗが３〔μｍ〕
以下）と小さい場合は、図３の結果に見られるように、
反射光の損失を抑えた状態で透過率を改善できるが、同
じくｗが３〔μｍ〕以下で、傾斜角が５°を越えるよう
な大きな傾斜領域が含まれるように透過領域を設定した
場合、図３に見られるように反射光の損失が大きくなる
ことが判った。

【００４３】実施例２図６は実施例２である光反射板を作製する場合について
説明する為の工程要所に於ける光反射板の要部切断側面
図であり、図に於いて、２３は収縮率が小さいレジスト
膜２３Ａと収縮率が大きいレジスト膜２３Ｂとを積層し
たレジスト膜、２４は収縮率が大きいレジスト膜２４Ａ
と収縮率が小さいレジスト膜２４Ｂとを積層したレジス
ト膜をそれぞれ示している。

【００４４】図示の光反射板では、積層レジスト膜２３
の表面に皺状凹凸が発生し、積層レジスト膜２４の表面
に皺状凹凸は発生しない。

【００４５】実施例３図７は実施例３の光反射板を表す要部切断側面図であ
り、図に於いて、３１はガラス基板、３２は感光性樹脂
膜、３３は反射領域、３４は透過領域をそれぞれ示して
いて、（Ａ）では皺状凹凸の山部と谷部とに透過領域３
４を設けた例であり、（Ｂ）は谷部のみに透過領域３４
を設けた例であって、このようにすると、透過領域３４
に於ける液晶層厚を厚くすることができ、これに依っ
て、複屈折を利用する液晶モードでは、リタデーション
を増大させることができ、反射率の増大が可能になる。

【００４６】実施例４図８は実施例４の光反射板を表す要部切断側面図であ
り、図に於いて、４１はガラス基板、４２はＩＴＯから
なるストライプ、４３はフォト・レジスト膜をそれぞれ
示していて、（Ａ）は下地パターンのライン幅或いはス
ペース幅が皺状凹凸のピッチよりも大きい場合、（Ｂ）
は下地パターンのライン幅及びスペース幅が皺状凹凸の
ピッチよりも小さい場合をそれぞれ示している。

【００４７】実施例４の光反射板を作製するには、ガラ
ス基板４１にＩＴＯからなるストライプ４２を形成し、
その上にＡＦＰ−７５０（商品名、クラリアント製）を
厚さ３〔μｍ〕に塗布してフォト・レジスト膜４３を形
成し、温度９０〔℃〕で時間３０〔分〕間のプリ・ベー
クを行ってから、温度１３５〔℃〕で時間２０〔分〕間
のポスト・ベークを行う。

【００４８】その後、ｄｅｅｐ−ＵＶを３９００〔ｍＪ
／ｃｍ²〕照射してから、温度２００〔℃〕で時間６０
〔分〕のファイナル・ベークを行うことでフォト・レジ
スト膜４３の表面に皺状凹凸を形成した。

【００４９】図８（Ａ）から判るように、下地パターン
のライン幅或いはスペース幅が皺状凹凸のピッチに比較
して大きい場合、下地パターン近傍で位置が制御された
皺状凹凸が形成される。

【００５０】図８（Ｂ）から判るように、下地パターン
のライン幅及びスペース幅が皺状凹凸のピッチよりも小
さい場合、ライン上で凸、スペース状で凹となる皺状凹
凸が実現される。

【００５１】然しながら、ライン幅又はスペース幅が非
常に小さくなった場合、皺状凹凸の制御は困難となり、
これ等の関係は、下地パターンの膜厚、レジスト膜厚、
ベーク条件などに大きく依存することになる。尚、下地
パターンは、ストライプではなく、多角形か、或いは、
多角形とストライプの組み合わせにした場合でも、下地
パターンに依って制御された皺状凹凸を形成することが
できる。

【００５２】図９は下地のＩＴＯパターンの如何に依っ
て種々な皺状凹凸が生成されたレジスト膜を表す顕微鏡
写真であり、図１０は図９に見られるレジスト膜を実現
させた光反射板に於けるライン・アンド・スペースの関
係を表す説明図であって、図８に於いて用いた記号と同
記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとす
る。

【００５３】図９に見られる顕微鏡写真の皺状凹凸は、
図１０に説明されている光反射板の諸条件に依って生成
されたものであり、図１０に於いて、（Ａ）は光反射板
の構成、（Ｂ）は図９の各顕微鏡写真に対応する番号の
表、（Ｃ）は各顕微鏡写真に見られる皺状凹凸を実現し
た下地のライン・アンド・スペースの条件を表す表であ
る。尚、図９の顕微鏡写真は、最上段の左側がＮｏ．１
で始まり、最下段の右側がＮｏ．１２で終わる。

【００５４】図９及び図１０に依れば、下地のＩＴＯパ
ターンに於けるライン・アンド・スペースの値に依っ
て、生成される皺状凹凸が大きく異なるが、パターンの
如何に依って皺状凹凸が制御されていることが確認でき
る。

【００５５】実施例５図１１は実施例５の光反射板を表す要部切断側面図であ
り、この実施例では、アルミニウムなどの反射領域５１
内に形成される透過領域５２のパターンがスリット状の
みでなく、スリットと角形との組み合わせなど種々のパ
ターンが可能であることを例示している。

【００５６】

【発明の効果】本発明に依る液晶表示装置に於いては、
基板上に形成されたパターン化構造物層、パターン化構
造物層上に形成されて表面に皺状凹凸が生成された感光
性樹脂層、皺状凹凸をもつ感光性樹脂層上に選択的に形
成された光反射領域、感光性樹脂層に於ける皺状凹凸の
傾斜が５°以下である略平坦な領域に形成された光透過
領域からなる光反射板を備える。

【００５７】前記構成を採ることに依り、高反射率且つ
高透過率の反射透過型液晶表示装置を低コストで実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板上に形成された微細なパターンである皺状
凹凸を表す顕微鏡写真である。

【図２】光反射板を説明する為の図である。

【図３】反射透過型パネルの透過領域の幅と光反射率及
び光透過率との関係を表す線図である。

【図４】積分球のような完全拡散光源から反射透過型パ
ネルに入射する光の入射光強度分布を求めた結果を表す
線図である。

【図５】光反射板に於ける光の反射について説明する為
の線図である。

【図６】実施例２である光反射板を作製する場合につい
て説明する為の工程要所に於ける光反射板の要部切断側
面図である。

【図７】実施例３の光反射板を表す要部切断側面図であ
る。

【図８】実施例４の光反射板を表す要部切断側面図であ
る。

【図９】基板上に形成された微細なパターンである皺状
凹凸を表す顕微鏡写真である。

【図１０】図９に見られるレジスト膜を実現させた光反
射板に於けるライン・アンド・スペースの関係を表す説
明図である。

【図１１】実施例５の光反射板を表す要部切断側面図で
ある。

【図１２】特開平１１−２８１９７２号公報に開示され
た反射型液晶表示装置を表す要部説明図である。

【符号の説明】

１１ガラス基板上のパターン化構造物層１２皺状凹凸をもつフォト・レジスト膜１３アルミニウム膜からなる反射領域１４反射領域間に在る幅がｗの透過領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大室克文神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 AA02 AA12 AA26 BA03 BA15 BA20 DA02 DA12 DA22 DC02 DC03 2H091 FA16Z FB04 FB08 FC10 FC12 FC22 FC23 FC26 GA02 GA13 KA10 LA12 LA17 LA18 LA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成されたパターン化構造物層
と、該パターン化構造物層上に形成されて表面に皺状凹
凸が生成された感光性樹脂層と、該皺状凹凸をもつ感光
性樹脂層上に選択的に形成された光反射領域と、該感光
性樹脂層に於ける皺状凹凸の傾斜が５°以下である略平
坦な領域に形成された光透過領域とからなる光反射板を
備えてなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】感光性樹脂層が収縮率或いは膨張率を異に
する感光性樹脂層を積層したものであることを特徴とす
る請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】光透過領域が皺状凹凸の谷或いは底の部分
に設定されてなることを特徴とする請求項１記載の液晶
表示装置。
【請求項４】光透過領域がスリット又は多角形又はスリ
ットと多角形とを組み合わせたパターンをもつことを特
徴とする請求項１記載の液晶表示装置。