JP2004198606A

JP2004198606A - 光拡散反射層を有する液晶表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004198606A
Application number: JP2002365149A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takahashi; 悟高橋
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-15
Also published as: EP1576413A1; US8547508B2; CN100454095C; DE60305211T2; KR100936846B1; TW200502627A; KR20050086914A; US20110013127A1; EP1576413B1; WO2004055582A1; DE60305211D1; AU2003285627A1; CN1726425A; ATE326026T1

Abstract

【課題】拡散反射層の拡散反射光分布の指向性を最大限に活かし表示品質を向上させる。
【解決手段】指向性拡散反射層７０は、主面に沿う特定方向の仮想軸（ｘ）と該主面の法線（ｚ）とを含む特定面（ｘ−ｚ平面）内において該法線（ｚ）に平行な方向の入射光により得られる全反射光束の所定比率分の光束の反射光を呈し当該入射光の方向（０゜）を基準角度とする視角範囲θ_ｘ−ｚが、主面に沿う他の方向の仮想軸（ｙ）と該主面の法線とを含む他の面（ｙ−ｚ平面）内において同入射光により得られる全反射光束の同所定比率分の光束の反射光を呈し該入射光の方向を基準角度とする視角範囲θ_ｙ−ｚよりも狭い拡散反射光分布を反射光に持たせ、液晶層５１は、暗又は明状態時の液晶分子の平均的ダイレクタと反射層７０の主面の法線とを含む初期平均配向仮想面（α）が特定面と略平行に設定される。
【選択図】図１０

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型又は半透過反射型液晶表示装置及びその製造方法に関する。
本発明は特に、拡散反射光分布に特定の指向性を持つ拡散反射層を有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、表示すべき画像に応じた光変調をなす液晶層と、表示面とは反対の後方側に配される拡散反射層とを備えた反射型液晶表示装置がある。かかる表示装置は、当該表示装置の正面側から入射し液晶層を通過した光を拡散反射層において拡散反射させ再び液晶層を通じ当該表示面側に戻し、その液晶層による変調光によって画像表示させるようにしている。
【０００３】
ここで用いられている拡散反射層によって、表示装置の表示面側から入射する外光が正反射して当該外光側の像を鏡面反射してしまうことを防止し、またユーザが視角をある程度変えても表示画像を十分視認できるようにしている。
【０００４】
携帯情報端末等に用いられる反射型液晶表示装置として、画面を正面から上下に角度を変えて見た場合の拡散反射光分布と画面を正面から左右に角度を変えて見た場合の拡散反射光分布とを意図的に異ならせ、当該携帯情報端末等における使用形態に適した効率的光利用を図るものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１７７１０６号公報（第１１頁段落番号０１２８ないし第１２頁段落番号０１３０、図２７、図２８、図５１、図５２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした拡散反射光分布に指向性を持たせた液晶表示装置は、これまで上述した使用形態への適合により奏される光の有効利用以外にその指向性を活かした表示品質の改善を図るものではなかった。
【０００７】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的は、拡散反射層の拡散反射光分布の指向性を最大限に活かし表示品質をさらに向上させることのできる液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、指向性のある拡散反射光分布を持つ拡散反射層を有する液晶表示装置に適した効果的なコントラスト特性の向上を達成することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の一態様による液晶表示装置は、表示すべき画像に応じた光変調をなす液晶層と、前記液晶層を透過した光を前記液晶層へ拡散反射光分布に所定の指向性を持たせて拡散反射させる拡散反射層とを有する液晶表示装置であって、前記拡散反射層は、当該拡散反射層の主面に沿う特定方向の仮想軸と当該主面に立つ法線とを含む特定面内において当該法線に平行な方向の入射光によって得られる全反射光束のうちの所定比率分の光束の反射光を呈しかつ当該入射光の方向を基準角度とする視角範囲が、当該拡散反射層の主面に沿う他の方向の仮想軸と当該主面に立つ法線とを含む他の面内において前記入射光によって得られる全反射光束のうちの前記所定比率分の光束の反射光を呈しかつ当該入射光の方向を基準角度とする視角範囲よりも狭い拡散反射光分布を反射光に持たせる機能を有し、前記液晶層は、暗又は明状態時におけるその液晶分子の平均的ダイレクタと前記拡散反射層の主面に立つ法線とを含む初期平均配向仮想面が、前記特定面と略平行に設定されている、液晶表示装置としている。
【００１０】
こうすることによって、正反射に近い振る舞いをする当該特定面に沿う方向における反射光に、視角によらない略一定のリタデーションが付与されるので、当該特定面に沿う方向においてコントラストの視角依存性を小さくすることができる。したがって、当該特定面に沿う方向においても、可及的に明るく視認性の高い画像表示を得ることができる。
【００１１】
この態様のために、前記初期平均配向仮想面を前記特定面と略平行に設定するよう前記液晶層の初期分子配向を定める配向膜を有するものとすることができる。
【００１２】
この態様において、前記特定方向と前記他の方向とは、略直交関係を有するものとすることができる。これにより、互いに直交する方向について拡散反射光分布に指向性を持たせた液晶表示装置において、一層の表示品質の向上が図られる。特に、前記特定方向は、液晶表示装置の表示面における上下方向であり、前記他の方向は、当該表示面における左右方向であるものとした場合には、携帯機器に用いられる液晶表示装置に好適となる。この種の表示装置は、画面の正面から上下に視角を変えて見るよりも左右に視角を変えて見る場合が圧倒的に多いので、左右に視角を変えた場合に明るい画像を維持できることは非常に効果的であるとともに、上下に視角を変えた場合にもコントラストの安定化が図られ万全となる。
【００１３】
当該液晶表示装置においてはまた、前記拡散反射層は、複数の島状外形単位凹部又は凸部により凹凸形状を呈する反射表面を有し、前記単位凹部又は凸部の前記特定方向における平均径は、当該拡散反射層の主面上の前記特定方向に略直交する方向における平均径よりも大きいものとし、さらに、前記単位凹部又は凸部の前記特定方向における平均ピッチは、当該拡散反射層の主面上の前記特定方向に略直交する方向における平均ピッチよりも大きいものとすることができる。
これによれば、比較的簡単かつ高度に所望の指向性を拡散反射層の拡散反射光分布にもたせるなどの利点がある。
【００１４】
上述した各形態の液晶表示装置は、表示すべき画像に応じた光変調をなす液晶層と、前記液晶層を透過した光を前記液晶層へ拡散反射光分布に所定の指向性を持たせて拡散反射させる拡散反射層とを有する液晶表示装置の製造方法であって、当該拡散反射層の主面に沿う特定方向の仮想軸と当該主面に立つ法線とを含む特定面内において当該法線に平行な方向の入射光によって得られる全反射光束のうちの所定比率分の光束の反射光を呈しかつ当該入射光の方向を基準角度とする視角範囲が、当該拡散反射層の主面に沿う他の方向の仮想軸と当該主面に立つ法線とを含む他の面内において前記入射光によって得られる全反射光束のうちの前記所定比率分の光束の反射光を呈しかつ当該入射光の方向を基準角度とする視角範囲よりも狭い拡散反射光分布を反射光に持たせる機能を有するように前記拡散反射層を形成するステップと、暗又は明状態時におけるその液晶分子の平均的ダイレクタと前記拡散反射層の主面に立つ法線とを含む初期平均配向仮想面が前記特定面と略平行に設定されるよう、前記液晶層の初期分子配向を定める配向膜を形成するステップと、を有する、液晶表示装置の製造方法に基づいて製造することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、上記態様その他の本発明の実施の形態を、実施例に基づき添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
先ず、本発明の実施例に適用される拡散反射層について説明する。
【００１７】
図１は、拡散反射層の製造方法の各工程における当該拡散反射層形成部材の断面構造を示している。
【００１８】
最初の工程（Ａ）においては、例えばガラスよりなる支持部材１１を用意し、この支持部材１１の全面に、例えば、ネガ型のフォトレジスト材を厚さが２μｍとなるように塗布してレジスト膜１２ａを形成する。次いでプリベークを行った後に、フォトマスクを用いてレジスト膜１２ａの露光を行う。
【００１９】
図２は、かかる露光の際に用いるフォトマスクの一例を表す平面図である。
【００２０】
このマスク２１は、互いに離間した複数の開口２１ａを有しており、これら開口２１ａは、例えば、長軸６〜１４μｍ，短軸３〜７μｍの楕円形とされている。本例では、各開口２１ａの大きさは、同一であってもよいし、異なっていてもよいが、各開口２１ａの長軸及び短軸の方向が実質的に同一となっている。
【００２１】
なお、長軸の長さの平均（平均径）は例えば１０μｍであり、短軸の長さの平均（平均径）は例えば５μｍである。また、これら開口２１ａは、後述する理由のため、長軸方向（図２のｘ方向）におけるピッチが、短軸方向（図２のｙ方向）のピッチよりも大きくなっている。すなわち、開口２１ａは、短軸方向に密に設けられている。
【００２２】
上述したマスク２１以外にも、例えば、図３に示すように、ｘ方向の平均径とｙ方向の平均径とが異なる多角形状の開口２２ａを有するマスク２２を使用してもよい。また、楕円形の開口と多角形の開口とが混在するマスクを用いるようにしてもよい。要するに、本例におけるフォトマスクは、ｘ方向における平均径がこれに直交するｙ方向の平均径よりも大きく、ｘ方向におけるピッチがｙ方向におけるピッチよりも大きい開口を有するものとしている。
【００２３】
楕円開口マスク２１を用いると、比較的簡単な構造とすることができるという利点がある。また、多角形開口マスク２２を用いると、後述する反射膜（図１の（Ｅ）参照）の表面の傾斜角を制御し易くなり、また当該多角形開口の密度を楕円開口の場合よりも大きくすることが可能となる、という点でより好ましい。
【００２４】
なお、開口のｘ方向の平均径はｙ方向の平均径の例えば１．５〜２倍とされると共に、開口のｘ方向におけるピッチはｙ方向におけるピッチの例えば１．５〜２倍とされている。このように、ｘ方向とｙ方向とに関する平均径の比率とピッチの比率とが同一であることが好ましい。
【００２５】
次の工程（Ｂ）では、現像を行う。これにより、当該マスクの開口に対応してレジスト膜１２ａが選択的に残存され（残存部以外は溶解除去され）、複数の凹部１２ｂが形成されて、残存レジスト膜１２ａと複数の凹部１２ｂとによる凹凸層１２が形成される。凸部１２ａは、上述したようなマスクの開口に対応しているので、ｘ方向（図１の左右方向）におけるその平均径がｙ方向（図１の紙面に対して垂直な方向）におけるその平均径よりも大きく、ｘ方向におけるそのピッチがｙ方向におけるそのピッチよりも大きく形成される。なお、図１の（Ｂ）は、図２のＩＢ−ＩＢ線に沿った断面を示すものである。
【００２６】
. さらに次の工程（Ｃ）では、例えば、２００℃以上の温度でポストベークを行う。これにより、レジスト膜１２ａの頂面縁部及び凹部１２ｂの開口端部がなだらかになる。なお、このポストベークにより、凸部１２ａの上記ｘ方向及びｙ方向の平均径（支持部材１１との界面における径）は若干変化する場合もあるが、実質的には同一とみなされる。
【００２７】
かかるポストベーク後は、工程（Ｄ）に移行し、支持部材１１の全面に、凹凸層１２を覆うように例えば厚さ１μｍの塗布条件でフォトレジストを塗布して、凹凸層１２により凹凸形状とされた凹凸調整膜１３を形成する。この凹凸調整膜１３は、後述する反射膜１４（図１の（Ｅ）参照）の凹凸形状を最終的に調整するためのものである。より詳しくは、凹凸調整膜１３は、反射膜１４の表面の最大傾斜角度が所望の値となるよう、また、凹凸層１２の凹部１２ｂに対応する領域においても当該反射膜表面の傾斜角を所望に変化させて反射膜１４を全体的に起伏させるよう形成されている。
【００２８】
そして工程（Ｅ）において、凹凸調整膜１３の全面に、例えば、アルミニウム又は銀などの金属材料のスパッタリングを行い、凹凸層１２（及び凹凸調整膜１３）により凹凸形状化（或いは粗面化）された厚さ１００ｎｍ以上の反射膜１４を形成する。これにより、支持部材１１の一面側に、凹凸層１２，凹凸調整膜１３及び反射膜１４を備えた光拡散反射のための複合層（本明細書では、他の形態のものを含め「拡散反射層」と称する）７０が得られる。反射膜１４は、凹凸層１２及び凹凸調整膜１３により形成された起伏に沿って延びるので、当該反射膜表面（反射面）の起伏も同様にｘ方向において疎でありｙ方向において密となる。
【００２９】
図４は、反射膜１４の凸状部の例（ａ）及びこれとの比較例（ｂ）を示している。
【００３０】
（ａ）の例においては、反射膜１４は、上述から分かるように、その表面の外形が島状の凸部１４ａがｘ方向に相対的に長く延びていることに加えて、当該表面凸部のｘ方向におけるピッチがｙ方向におけるピッチよりも大きくなっている。それ故、全体として、ｘ−ｚ平面を基準に傾斜する斜面１４_ｘ−ｚは、ｙ−ｚ平面を基準に傾斜する斜面１４_ｙ−ｚよりも大きな面積を持つことになる。ここで、ｚは、反射膜１４全体の正面視方向であって、別言すれば反射膜１４の積層方向である。また、ここで言う「ピッチ」とは、隣接する凸部の中心間の距離を指している。
【００３１】
これにより、反射膜１４に入射する光は、図４の（ａ）に点線の矢印で示されるように、ｙ−ｚ平面に沿う方向において、より支配的に反射しかつ全体として様々な角度で反射し易い。逆に、ｘ−ｚ平面に沿う方向において反射する光は比較的希である。したがって、ｙ−ｚ平面に沿う方向においては、より広い範囲の角度で反射する一方、ｘ−ｚ平面に沿う方向においては、より狭い範囲の角度で反射することになり、拡散反射光分布が指向性を持つことになる。
【００３２】
これに対し、（ｂ）の例においては、反射膜表面１１４の凸状部が中心に関して対称的形状（この図では、ｚ方向で見て円形）であり、ｘ方向及びｙ方向における当該凸状部のピッチが等しい場合には、全体として全方位に一様に拡散反射することになる。
【００３３】
このように、本実施例におけるが如き（ａ）の凸状部及びｘ方向とｙ方向とにおける凸状部の異なるピッチを有する反射膜１４は、全体として反射光に指向性を持たせることができるのである。
【００３４】
図５は、かかる指向性を表したグラフであり、ある一定の強度の光線を正面から反射膜１４に入射した場合の例を示している。
【００３５】
曲線Ｒ_ｘ−ｚはｘ−ｚ平面における視角に対する反射率を示しており、曲線Ｒ_ｙ−ｚはｙ−ｚ平面における視角に対する反射率を示している。なお、視角０゜は、正視角度すなわち反射膜１４を真正面から見たときの角度である。
【００３６】
これら曲線から、ｘ−ｚ平面においては、０゜近傍のある一定の視角範囲においてのみ相当大なる強度の反射光が得られるものの、その範囲から外れると急激に強度が落ち込むことが分かる。また、ｙ−ｚ平面においては、０゜近傍はもちろんのこと、０゜を中心としたかなり広い視角範囲においても相当大なる強度の反射光が得られ、ｘ−ｚ平面におけるものとは断然に視角特性が異なることが分かる。
【００３７】
より詳しくは、図５のような拡散反射光分布のグラフは、図６に示されるように、光源４００を拡散反射層７０の真上に配し、当該拡散反射層の主面に立つ法線に平行なｚ方向に反射膜１４へ一条の光を入射するとともに、光検出器２００によって当該入射光の入射面内における反射光の強度を当該入射面内において当該反射光と当該入射法線となす角度θの値を変えながら測定することによって得られる。基本的に、ここで用いられた入射光の強度に対する反射光の強度の比を図５に示される縦軸の反射率とし、角度θが横軸の視角とすることができる。なお、図６はｘ−ｚ平面に平行な方向における視角特性の測定形態を示したものであるが、ｙ−ｚ平面に平行な方向についても同様に考えることができる。
【００３８】
ここで、得られる反射率をθの関数Ｒ（θ）で表し、
【００３９】
【数１】

とおいた式は、当該入射面内における反射率の総和の値を導くことになる。かかる総和の値はすなわち、入射光を一定なものとすれば、当該入射面内における全反射光束に相当するとみなすことができる。
【００４０】
図５からは、反射率は視角０゜周辺において高いという点は曲線Ｒ_ｘ−ｚも曲線Ｒ_ｙ−ｚも共通することが分かるが、実際上の曲線はこれよりも複雑なカーブを描いたり、やや非対称なカーブを描いたりする場合があり、このような場合にも対処可能なように、次の式を用いて、ある一定の要件を満たす視角範囲を定義することが望ましい。
【００４１】
【数２】

ここで右辺は上記式（１）に所定の係数Ｋを乗じたものであり、当該入射面内における反射率の総和のある一定比率（Ｋ）分の値に相当し、入射光を一定なものとすれば、当該入射面内における全反射光束のうちの当該比率分の光束に相当するとみなすことができる。左辺は、この右辺の比率に応じた値を満たすものとして、θの値を−φから＋φに変化させた場合の当該入射面内における反射率の総和である。右辺は定数であり左辺はφを変数とした関数である。したがって、φの値が求められ、この値が、当該入射面内における全反射光束のうちの当該比率分の光束の得られる視角範囲を示すことになる。
【００４２】
より具体的には、
【数３】

を用いる。
【００４３】
右辺のθの範囲を−８０゜〜＋８０゜としたのは、この範囲が検出器２００が反射光強度を容易に測定可能と思われる範囲であるからであり、この範囲を越えると、実際に測定が難しくなる。
【００４４】
式（３）のように、実用上、比率Ｋの値として０．５を採用することができる。これは、図７及び図８に示されるような曲線Ｒ_ｘ−ｚ及び曲線Ｒ_ｙ−ｚと横軸とに囲まれる領域の全面積（シングルハッチング及びクロスハッチングの付された部分）のそれぞれ半分の面積を指すとともに、本例では、当該半分の面積を定める視角範囲の中心（基準角度又は正視角度）を、当該入射光の方向（０゜）としている。したがって、かかる半分の面積は、図７及び図８においてそれぞれクロスハッチングが施された部分を占めることとなる。
【００４５】
このように、当該入射面内における全反射光束のうちの半分の光束の得られる視角範囲はｘ−ｚ平面に平行な方向におけるもの（θ_ｘ−ｚ）の方がｙ−ｚ平面に平行な方向におけるもの（θ_ｙ−ｚ）よりも狭いことをグラフ上でも確認することができる。Ｋの値を０．５より小さくすれば、図７及び図８に示されるクロスハッチングの部分は小さくなり、大きくすれば逆になる。
【００４６】
図９は、このような特性を有する拡散反射層７０を用いて構成した反射型液晶表示装置の概略的断面構造を示している。
【００４７】
本例におけるこの液晶表示装置１００は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を画素駆動素子として用いたアクティブマトリクス方式を採用しているが、本発明はこれに必ずしも限定されるものではない。
【００４８】
液晶表示装置１００は、液晶媒体を挟持する部材として、外光の入射側に配された前面基板３１と、この前面基板３１に対して所定の間隔をもって対向配置された背面基板４１とを備えている。前面基板３１と背面基板４１との間の間隙には、図示せぬシール材を用いて液晶層５１が封入される。液晶層５１は、表示すべき画像に応じた光変調をなす電気光学媒体を担うものである。
【００４９】
前面基板３１は、例えばガラスからなる透明基板とされており、その内側に、カラーフィルタ３Ｃと、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）などの透明導電体からなる共通電極３２と、液晶層５１の上側の初期配向を規定する配向膜３３が順に設けられる。
【００５０】
背面基板４１には、その内側において、画素駆動用ＴＦＴが形成されたＴＦＴ複合層４０と、上記拡散反射層７０と、液晶層５１の下側の初期配向を規定する配向膜４９とが順に設けられる。
【００５１】
ＴＦＴ複合層４０においては、ソース電極４２ａとドレイン電極４２ｂとが離間して形成され、ソース電極４２ａとドレイン電極４２ｂとの間にはそれらの各端部において結合する半導体層４３が形成される。半導体層４３上には、ドレイン電極接続用の開口部を有するゲート絶縁膜４４を介してゲート電極４５が形成される。このような構成のＴＦＴは、全ての画素につき画素毎に形成される。
【００５２】
かかるＴＦＴ複合層４０上には、上述した拡散反射層７０が形成される。より詳しくは、ゲート絶縁膜４４及びゲート電極４５並びにドレイン電極４２ｂの全面に、上述したレジスト膜１２ａ及び凹部１２ｂを有する凹凸層１２が設けられ、この凹凸層上に、画素電極接続用開口部を有して上述した凹凸調整膜１３が設けられる。凹凸調整膜１３及びその開口部上には、上述した反射膜１４が形成される。この反射膜１４は、いわゆる画素電極としても機能するものであり、光反射性だけでなく導電性もある材料によって形成される。また、反射膜１４は、凹凸調整膜１３及びゲート絶縁膜４４に設けられた開口部を通じてドレイン電極４２ｂに接続され、画素毎に、与えられた画素の大部分の領域にわたり延在する。
反射膜１４上には、当該基板主面の全域にわたり配向膜４９が形成される。
【００５３】
このような構成の液晶表示装置の基本的動作は、上記特許文献１などに記述されているので、ここではその説明を省略することにする。
【００５４】
次に、本発明の重要な特徴の１つである、液晶層５１と拡散反射層７０との組み合わせアーキテクチャについて説明する。
【００５５】
図１０は、液晶層５１及び拡散反射層７０をモデル化した模式図を示しており、拡散反射層７０の上方に存在する１つの液晶分子５Ｍが液晶層５１のミクロモデルとして代表的に示されている。
【００５６】
拡散反射層７０は、拡散反射光分布として、図５ないし図８における説明から分かるように、
（１）当該拡散反射層７０の主面（ｘ−ｙ平面）に沿う特定方向（ｘ）の仮想軸と当該主面に立つ法線（ｚ方向）とを含む特定面（ｘ−ｚ平面）内において当該法線に平行な方向の入射光によって得られる全反射光束のうちの所定比率（Ｋ）分の光束の反射光を呈しかつ当該入射光の方向（０゜）を基準角度とする視角範囲θ_ｘ−ｚと、
（２）当該拡散反射層７０の主面に沿う他の方向（ｘ方向から外れる方向。例えばｙ方向）の仮想軸と当該主面に立つ法線（ｚ方向）とを含む他の面（ｘ−ｚ平面から外れる仮想面。例えばｙ−ｚ平面）内において同入射光によって得られる全反射光束のうちの同所定比率（Ｋ）分の光束の反射光を呈しかつ当該入射光の方向（０゜）を基準角度とする視角範囲θ_ｙ−ｚと、
を有する。
【００５７】
そして、
（３）上記視角範囲θ_ｘ−ｚが上記視角範囲θ_ｙ−ｚよりも狭い、
という特性を持っている。
【００５８】
そして本発明は、このような場合に、表示品質の向上に有利な液晶層５１の最適条件を規定している。
【００５９】
かかる規定は、液晶層が暗又は明状態にあるときのその液晶分子５Ｍの平均的ダイレクタ５ｄと拡散反射層７０の主面に立つ法線（ｚ方向の仮想線）とを含む面（初期平均配向仮想面）αを、上記拡散反射層に係る特定面（ｘ−ｚ平面）とほぼ同じ方向にする、すなわち略平行に設定する、というものである。
【００６０】
具体的には、液晶層５１に上下で接する配向膜３３及び４９の配向方向によって、当該初期平均配向仮想面αの方向が当該拡散反射層に係る特定面の方向に合わされる。例えば、液晶層５１がホモジニアス配向型のものであれば、上下配向膜３３及び４９のラビング方向をｘ方向とするだけでよい。液晶層５１がツイスト配向型のものであれば、液晶層５１の中心部の液晶分子のダイレクタと拡散反射層７０の主面の法線とを含む面が特定面（ｘ−ｚ平面）に平行になるよう上下配向膜３３及び４９のラビング方向を定める（ここでは液晶層５１の中心部の液晶分子のダイレクタを「平均的ダイレクタ」とみなしている）。
【００６１】
液晶層５１がこれら以外の配向型のものであっても、液晶層が暗又は明状態にあるときのその液晶分子の「平均的ダイレクタ」を特定又は推定し、このダイレクタに係る初期平均配向仮想面と拡散反射層に係る特定面とが略平行になるように設定すればよい。
【００６２】
なお、ラビング処理以外にも、斜方蒸着法や光配向法などの他の初期配向規定方法を用いてもよいことは勿論である。
【００６３】
ｘ−ｚ平面において奏される、所定の反射光強度以上の反射を呈する視角範囲が狭いという拡散反射層７０の特性は、当該ｘ−ｚ平面及びこれに近い平面における入射光は正反射し易く同じｘ−ｚ平面において反射し易いことを意味している。このことは、直感的に、概して画面のおおよそ正面方向から液晶層５１に入射した光は、同じくおおよそ正面方向に近い方向性をもって反射する現象によって理解することができる。したがって、図７に示されるように、ｘ−ｚ平面において入射した光Ｌ１は、ある任意の角度で液晶層５１を通過し拡散反射層７０の表面に達するが、同じ平面内の反射光Ｌ１′となって反射し再び液晶層５１を通過して表示装置１００の前面へ向かうものとみなすことができる。
【００６４】
本発明においては、このような光の振る舞いを期待することができる拡散反射層７０に係るｘ−ｚ平面と液晶層５１に係る特定面αとを平行にすることによって、次のような作用効果を期待することができる。
【００６５】
すなわち、ｘ−ｚ平面に平行な入射面においてある入射角度の入射光Ｌ１が拡散反射層７０に達するまでに液晶層５１（液晶分子５Ｍ）によって受けるリタデーションΔｎｄ１とその反射光Ｌ１′が液晶層５１によって受けるリタデーションΔｎｄ１ ′との総和ret１は、一定の値を有する。また、別の入射角度で同じ入射面内において入射した光Ｌ２が拡散反射層７０に達するまでに液晶層５１（液晶分子５Ｍ）によって受けるリタデーションΔｎｄ２とその反射光Ｌ２′が液晶層５１によって受けるリタデーションΔｎｄ２ ′との総和ret２も一定の値を有し、大略ret１＝ret２が成立する。これは、液晶分子５Ｍが図のように傾斜し、これにどんな角度から光が入射したとしても、正反射の光路を辿る限りにおいては入射光に影響を与える液晶分子５Ｍの複屈折と反射光に影響を与える複屈折との総和は変わらないことに起因する。これをリタデーションの自己補償効果と呼ぶ。
【００６６】
したがって、このｘ−ｚ平面内における反射光は、当該平面内における視角が変わっても大略同じリタデーションを受けることになるので、当該平面内においてはコントラストの視角依存性が少なく良好なものとなる。
【００６７】
一方、ｙ−ｚ平面内における任意角度の入射光は、当該平均的ダイレクタと直交する方向に入射するが、拡散反射層７０において拡散反射するので、その光路は不定である。しかし、このケースでは、液晶のリタデーションは例えば正視方向に関して対称に変化するとともに、視角の変化に対するリタデーションの変化は小さい。結果的に、全体としてｙ−ｚ平面においてはコントラストの視角依存性は従前通り安定したままとなる。
【００６８】
なお、上述とは異なり、拡散反射層７０に係るｘ−ｚ平面と液晶層５１に係る特定面αとの方向がずれている場合には、上記自己補償効果は期待できない。すなわち、正反射に近い振る舞いをするｘ−ｚ平面における反射光が受けるリタデーションの総和は反射する角度によって異なることになり、当該平面内において視角によりコントラストが変わることになる。相当大きくずれている場合には、僅かな視角変化で表示面全域が黒くなってしまういわゆる黒つぶれを生じてしまう可能性がある。
【００６９】
上記実施例におけるｘ方向及びｙ方向は、液晶表示装置の表示面を正面から見たときに表示面のそれぞれ上下方向及び左右方向に定めるのが好ましい場合がある。携帯情報端末等に用いられる反射型液晶表示装置では、表示画面を正面から上下に角度を変えて見る場合は少なく、左右に角度を変えて見る場合が多いからである。これにより、当該左右の視角において光を有効利用することになるとともに、上述した自己補償効果によって当該上下の視角においてもコントラストを良好に保つことができ、実用上の表示品質を格段に向上させることができる。但し、これに限らず、他の用途又は目的でｘ方向及びｙ方向を適宜設定するようにしてもよいことは勿論である。
【００７０】
本発明を効果的に実現するためには、上記視角範囲θ_ｘ−ｚと上記視角範囲θ_ｙ−ｚとにある程度大きな差があることが望ましい。また、上記比率Ｋは、基本的には、拡散性の少ない当該特定面（ｘ−ｚ平面）についての上記一定の要件を満たす視角範囲をなるべく小さくするような値が望まれるが、極端に小さくすると当該特定面方向において鏡面反射させてしまうことになるので、これらの妥協点を選ぶのが好ましい。
【００７１】
以上、本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００７２】
例えば、ｘ方向とｙ方向とは互いに直角な関係を有しているが、必ずしも直角でなくてもよい。
【００７３】
また、本発明は、上記視角範囲θ_ｘ−ｚと上記視角範囲θ_ｙ−ｚとの双方がある所望の仕様に規定される拡散反射層につき説明したが、本発明は、当該拡散反射層の主面に沿う特定方向の仮想軸と当該主面に立つ法線とを含む特定面内における既述の要件を有する視角範囲だけがある所望の仕様に規定され、この視角範囲が、当該拡散反射層の主面に沿う他の方向の仮想軸と当該主面に立つ法線とを含む他の面内におけるものより狭いものと区別されうるものであれば適用可能である。
【００７４】
さらに、上記実施例においては、拡散反射層の構成及び製造法につき具体例を挙げたが、これに必ずしも限定されることはない。但し、かかる具体例によれば所望の指向性の拡散反射光分布を有する拡散反射層を容易かつ高度に形成することができて好ましい。
【００７５】
また、上記実施例においては、アクティブマトリクス方式反射型液晶表示装置について説明したが、本発明は半透過反射型のものにもパッシブ型のものにも適用可能である。また、例示のものはいわゆるトップゲート形のＴＦＴであるが、上記特許文献１にも記載のあるボトムゲート形のＴＦＴでもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用される拡散反射層の製造方法の各工程における拡散反射層形成部材の構造を概略的に示す断面図。
【図２】図１の製造方法に用いられるフォトマスクの一例を概略的に示す平面図。
【図３】図１の製造方法に用いられるフォトマスクの他の例を概略的に示す平面図。
【図４】図１の拡散反射層の反射膜及びこれの比較例における反射膜の各一部の外形を概略的に示す拡大斜視図。
【図５】図１の拡散反射層の拡散反射光分布を示すグラフ。
【図６】図５のグラフを得るための測定形態を模式的に示す図。
【図７】図１の拡散反射層の一方の特定面における視角範囲を説明するための視角対反射率特性を示すグラフ。
【図８】図１の拡散反射層の他方の特定面における視角範囲を説明するための視角対反射率特性を示すグラフ。
【図９】本発明による一実施例の液晶表示装置の概略的構造を示す断面図。
【図１０】図９の液晶表示装置における液晶層と拡散反射層との組み合わせ態様を説明するための模式的斜視図。
【符号の説明】
１１…支持部材
１２ａ…レジスト膜
１２ｂ…凹部
１２…凹凸層
１３…凹凸調整膜
１４…反射膜
７０…拡散反射層
２１，２２…マスク
２１ａ，２２ａ…開口部
３１…前面基板
３Ｃ…カラーフィルタ
３２…共通電極
３３…配向膜
４１…背面基板
４２ａ…ソース電極
４２ｂ…ドレイン電極
４３…半導体層
４４…ゲート絶縁膜
４５…ゲート電極
４０…ＴＦＴ複合層
５１…液晶層

Claims

表示すべき画像に応じた光変調をなす液晶層と、前記液晶層を透過した光を前記液晶層へ拡散反射光分布に所定の指向性を持たせて拡散反射させる拡散反射層とを有する液晶表示装置であって、
前記拡散反射層は、当該拡散反射層の主面に沿う特定方向の仮想軸と当該主面に立つ法線とを含む特定面内において当該法線に平行な方向の入射光によって得られる全反射光束のうちの所定比率分の光束の反射光を呈しかつ当該入射光の方向を基準角度とする視角範囲が、当該拡散反射層の主面に沿う他の方向の仮想軸と当該主面に立つ法線とを含む他の面内において前記入射光によって得られる全反射光束のうちの前記所定比率分の光束の反射光を呈しかつ当該入射光の方向を基準角度とする視角範囲よりも狭い拡散反射光分布を反射光に持たせる機能を有し、
前記液晶層は、暗又は明状態時におけるその液晶分子の平均的ダイレクタと前記拡散反射層の主面に立つ法線とを含む初期平均配向仮想面が、前記特定面と略平行に設定されている、
液晶表示装置。
請求項１に記載の液晶表示装置であって、前記初期平均配向仮想面を前記特定面と略平行に設定するよう前記液晶層の初期分子配向を定める配向膜を有する、ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１又は２に記載の液晶表示装置であって、前記特定方向と前記他の方向とは、略直交関係を有する、ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１又は２に記載の液晶表示装置であって、前記特定方向は、液晶表示装置の表示面における上下方向であり、前記他の方向は、当該表示面における左右方向である、ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１ないし４のうちいずれか１つに記載の液晶表示装置であって、前記拡散反射層は、複数の島状外形単位凹部又は凸部により凹凸形状を呈する反射表面を有し、前記単位凹部又は凸部の前記特定方向における平均径は、当該拡散反射層の主面上の前記特定方向に略直交する方向における平均径よりも大きい、ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項５に記載の液晶表示装置であって、前記単位凹部又は凸部の前記特定方向における平均ピッチは、当該拡散反射層の主面上の前記特定方向に略直交する方向における平均ピッチよりも大きい、ことを特徴とする液晶表示装置。
表示すべき画像に応じた光変調をなす液晶層と、前記液晶層を透過した光を前記液晶層へ拡散反射光分布に所定の指向性を持たせて拡散反射させる拡散反射層とを有する液晶表示装置の製造方法であって、
当該拡散反射層の主面に沿う特定方向の仮想軸と当該主面に立つ法線とを含む特定面内において当該法線に平行な方向の入射光によって得られる全反射光束のうちの所定比率分の光束の反射光を呈しかつ当該入射光の方向を基準角度とする視角範囲が、当該拡散反射層の主面に沿う他の方向の仮想軸と当該主面に立つ法線とを含む他の面内において前記入射光によって得られる全反射光束のうちの前記所定比率分の光束の反射光を呈しかつ当該入射光の方向を基準角度とする視角範囲よりも狭い拡散反射光分布を反射光に持たせる機能を有するように前記拡散反射層を形成するステップと、
暗又は明状態時におけるその液晶分子の平均的ダイレクタと前記拡散反射層の主面に立つ法線とを含む初期平均配向仮想面が前記特定面と略平行に設定されるよう、前記液晶層の初期分子配向を定める配向膜を形成するステップと、
を有する、
液晶表示装置の製造方法。